JP2015223021A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立作業の作業効率の向上を図ること。【解決手段】基板１０に実装されたパワー半導体モジュール１と、パワー半導体モジュール１を放熱させるためのフィンユニット２０と、パワー半導体モジュール１を収容する装置本体を構成し、かつ自身に形成された第２開口３６を通じてフィンユニット２０とパワー半導体モジュール１とが熱的に接続することを許容するサポート３０とを備えた電力変換装置であって、サポート３０は、基板１０が相対的に近接する場合に、該基板１０を予め決められた基板配設領域Ｓに案内して固定する固定ガイド部材３８を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば昇降機や空調機等の制御において用いられる電力変換装置に関するものである。

従来、例えば昇降機や空調機等の制御において電力変換装置が用いられており、この種の電力変換装置は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子等を備えたパワー半導体モジュールが基板に実装された状態で装置本体に収納されている。

このような電力変換装置では、パワー半導体モジュールが発する高熱を放出させるためのヒートシンクが設けられており、パワー半導体モジュールは、サポートに形成された開口を進入してヒートシンクに締結部材により締結されることで熱的に接続されている。サポートは、装置本体を構成するものであり、ヒートシンクと、パワー半導体モジュールを実装する基板との間に介在し、基板等を固定するためのものである。

そして、上記電力変換装置では、基板に形成された取付孔を挿通するネジの先端部がサポートの取付孔を貫通してヒートシンクに形成された取付孔に螺合することにより組み立てられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３４９５４８号公報

ところが、上述した特許文献１に提案されている電力変換装置では、基板に形成された取付孔を挿通するネジの先端部がサポートの取付孔を貫通してヒートシンクに形成された取付孔に螺合することにより組み立てられているので、基板とサポートとヒートシンクとの位置合わせが必要となる。特に、基板に実装されているパワー半導体モジュールは、サポートに形成された開口を進入する必要があるため、サポートに対する基板の位置合わせが必要となる。そのため、電力変換装置の組立作業においては、専用の治具や位置合わせ機構等が必要とされ、組立作業が煩雑なものとなる虞れがあった。

本発明は、上記実情に鑑みて、組立作業の作業効率の向上を図ることができる電力変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、基板に実装されたパワー半導体モジュールと、前記パワー半導体モジュールを放熱させるためのヒートシンクと、前記パワー半導体モジュールを収容する装置本体を構成し、かつ自身に形成された開口を通じて前記ヒートシンクと前記パワー半導体モジュールとが熱的に接続することを許容するサポートとを備えた電力変換装置であって、前記サポートは、前記基板が相対的に近接する場合に、該基板を予め決められた基板配設領域に案内して固定する固定ガイド部材を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記電力変換装置において、前記サポートは、前記基板が相対的に近接する場合に、該基板を前記基板配設領域に案内するガイド部材を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記電力変換装置において、前記固定ガイド部材は、前記基板配設領域の互いに対向する縁端部の近傍において、先端部が前記ヒートシンクから離隔する方向に向けて延在する態様で形成されるものであり、前記先端部に形成され、かつ前記ヒートシンクに近接するに連れて前記基板配設領域に漸次近接するよう傾斜する固定傾斜部と、基端部から前記固定傾斜部に至る所定箇所に形成され、かつ前記基板配設領域に向けて突出する固定爪部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、固定ガイド部材が、基板がサポートに相対的に近接する場合に、該基板を予め決められた基板配設領域に案内して固定するので、従来のように専用の治具や位置合わせ機構等を必要とせずに、サポートに対する基板の位置合わせを容易なものとすることができ、これにより組立作業の作業効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の要部を示す斜視図である。 図２は、図１に示した電力変換装置の要部の分解斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の組立作業の工程を前方から見た場合を示す説明図である。 図４は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の組立作業の工程を右方から見た場合を示す説明図である。 図５は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の組立作業の工程を右方から見た場合を示す説明図である。 図６は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の組立作業の工程を右方から見た場合を示す説明図である。 図７は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の組立作業の工程を前方から見た場合を示す説明図である。 図８は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の組立作業の工程を前方から見た場合を示す説明図である。 図９は、図３〜図８に示した工程にて組み立てた状態を示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態２である電力変換装置の要部を示す分解斜視図である。 図１１は、本発明の実施の形態２である電力変換装置の組立作業の工程を前方から見た場合を示す説明図である。 図１２は、本発明の実施の形態２である電力変換装置の組立作業の工程を前方から見た場合を示す説明図である。 図１３は、本発明の実施の形態２である電力変換装置の組立作業の工程を前方から見た場合を示す説明図である。 図１４は、図１１〜図１３に示した工程にて組み立てた状態を示す斜視図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である電力変換装置の要部を示す斜視図であり、図２は、図１に示した電力変換装置の要部の分解斜視図である。ここで例示する電力変換装置は、例えば昇降機や空調機等の制御に用いられるものであり、基板１０、フィンユニット２０及びサポート３０を備えて構成されている。

基板１０は、略矩形状の板状体であり、種々の回路や素子が実装されるものである。この基板１０の下面には、例えばＩＧＢＴ素子等を備えたパワー半導体モジュール１が実装されている。

かかる基板１０においては、前端部及び後端部に取付孔１１が１つずつ形成されているとともに、前端部の左右両端部分、左端部の中央部分及び後端部の右端部分には切欠部１２が形成されている。また、基板１０においてパワー半導体モジュール１が実装される領域には、該パワー半導体モジュール１に形成された締結孔（図示せず）に一致する態様で複数（図示の例では２つ）の締結孔１３が形成されており、これら締結孔１３の左側には、複数（図示の例では２つ）の固定孔１４が形成されている。

フィンユニット２０は、例えばアルミニウム（又はアルミニウム合金）等の良好な熱伝導性を有する高熱伝導性材料から形成されたものでヒートシンクを構成するものである。このフィンユニット２０は、ベース部２１と複数のフィン２２とを備えて構成されている。

ベース部２１は、略平板状の形態を成している。このベース部２１の上面には、前後方向に亘って上方に突出する突部２１ａが形成されている。この突部２１ａの中央領域には、複数（図示の例では２つ）の締結孔２３が形成されており、該突部２１ａの後端部には取付孔２４が形成されている。この突部２１ａの中央領域には、伝熱性に優れたサーマルグリスが塗布されている。

また、ベース部２１の前端部の左方部分には、取付孔２４が形成されている。更に、ベース部２１の締結孔２３の左方領域には、複数（図示の例では２つ）の固定孔２５が形成されている。

複数のフィン２２は、それぞれ薄板状の形態を成している。これらフィン２２は、ベース部２１の下面において個々が前後方向に沿って延在する態様で左右方向に並ぶよう起立姿勢にて配設されている。

サポート３０は、例えば樹脂材料や金属材料により形成される略矩形状の平板状部材であり、フィンユニット２０の上側に配設されるものである。このサポート３０の前端部の左右両端部分及び後端部の右端部分には切欠部３１が形成されている。このサポート３０の縁端部には、上方に向けて延在する壁部３２が形成されており、かかる壁部３２に囲繞される領域が基板配設領域Ｓとされている。

かかるサポート３０は、凹部３３、取付孔３４、第１開口３５、第２開口３６、係止片３７、固定ガイド部材３８及びガイド部材３９を備えて構成されている。

凹部３３は、サポート３０の下面において前後方向に亘って形成されている。この凹部３３は、フィンユニット２０のベース部２１に形成された突部２１ａに適合するものである。

取付孔３４は、複数（図示の例では２つ）設けられており、一方は、前端部における切欠部３１の近傍に形成され、他方は、後端部における切欠部３１の近傍に形成されている。

第１開口３５は、複数（図示の例では２つ）設けられており、それぞれ矩形状を成している。これら第１開口３５は、サポート３０の左側の中央領域に前後に並ぶよう形成されている。かかる第１開口３５は、それぞれ半導体素子２の進入を許容するものである。ここで各半導体素子２には、固定孔２ａが形成されている。

第２開口３６は、矩形状を成すもので、第１開口３５の右側に形成されている。この第２開口３６は、上記パワー半導体モジュール１が進入することを許容するものである。

係止片３７は、サポート３０の右側の壁部３２及び左側の壁部３２に前後２つずつ形成されている。この係止片３７は、上面及び下面が開口した筒状のケース３に形成された係止孔３ａに進入してサポート３０とケース３とを係止させるものである。このケース３は、サポート３０とともに電力変換装置の装置本体を構成するものである。換言すると、サポート３０は、ケース３とともに装置本体を構成している。

固定ガイド部材３８は、第１固定ガイド３８ａと第２固定ガイド３８ｂとを備えて構成されている。第１固定ガイド３８ａは、複数（図示の例では２つ）あり、サポート３０の右端部及び左端部に１つずつ設けられている。

一方の第１固定ガイド３８ａ（以下、第１右側固定ガイド３８１ともいう）は、右側の壁部３２を切り欠いた部分において該壁部３２よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。より詳細に説明すると、第１右側固定ガイド３８１は、第２開口３６の右側において、先端部がフィンユニット２０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第１右側固定ガイド３８１は、第１右側固定傾斜部３８１ａ及び第１右側固定爪部３８１ｂを有している。

第１右側固定傾斜部３８１ａは、第１右側固定ガイド３８１の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次左方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第１右側固定傾斜部３８１ａは、第１右側固定ガイド３８１の先端部において、フィンユニット２０に近接するに連れて基板配設領域Ｓに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第１右側固定爪部３８１ｂは、第１右側固定傾斜部３８１ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第１右側固定爪部３８１ｂは、第１右側固定ガイド３８１の基端部から第１右側固定傾斜部３８１ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｓに向けて突出する態様で形成されている。

他方の第１固定ガイド３８ａ（以下、第１左側固定ガイド３８２ともいう）は、左側の壁部３２を切り欠いた部分において該壁部３２よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。より詳細に説明すると、第１左側固定ガイド３８２は、第１開口３５よりも後側において、先端部がフィンユニット２０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第１左側固定ガイド３８２は、上記第１右側固定ガイド３８１と延在長さが一致している。かかる第１左側固定ガイド３８２は、第１左側固定傾斜部３８２ａ及び第１左側固定爪部３８２ｂを有している。

第１左側固定傾斜部３８２ａは、上記第１右側固定傾斜部３８１ａと同等の高さレベルに形成されるもので、第１左側固定ガイド３８２の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次右方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第１左側固定傾斜部３８２ａは、第１左側固定ガイド３８２の先端部において、フィンユニット２０に近接するに連れて基板配設領域Ｓに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第１左側固定爪部３８２ｂは、上記第１右側固定爪部３８１ｂと同等の高さレベルに形成されるもので、第１左側固定傾斜部３８２ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第１左側固定爪部３８２ｂは、第１左側固定ガイド３８２の基端部から第１左側固定傾斜部３８２ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｓに向けて突出する態様で形成されている。

このように第１右側固定ガイド３８１は右側の壁部３２の切り欠いた部分に形成され、第１左側固定ガイド３８２は左側の壁部３２の切り欠いた部分に形成されていることから、第１固定ガイド３８ａは、基板配設領域Ｓの互いに対向する縁端部の近傍に形成されることとなる。

第２固定ガイド３８ｂは、複数（図示の例では２つ）あり、サポート３０の右端部及び左端部に１つずつ設けられている。

一方の第２固定ガイド３８ｂ（以下、第２右側固定ガイド３８３ともいう）は、右側の壁部３２における第１右側固定ガイド３８１よりも後側において第１右側固定ガイド３８１よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。つまり、第２右側固定ガイド３８３は、先端部がフィンユニット２０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第２右側固定ガイド３８３は、第２右側固定傾斜部３８３ａ及び第２右側固定爪部３８３ｂを有している。

第２右側固定傾斜部３８３ａは、第２右側固定ガイド３８３の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次左方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第２右側固定傾斜部３８３ａは、第２右側固定ガイド３８３の先端部において、フィンユニット２０に近接するに連れて基板配設領域Ｓに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第２右側固定爪部３８３ｂは、第２右側固定傾斜部３８３ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第２右側固定爪部３８３ｂは、第２右側固定ガイド３８３の基端部から第２右側固定傾斜部３８３ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｓに向けて突出する態様で形成されている。

他方の第２固定ガイド３８ｂ（以下、第２左側固定ガイド３８４ともいう）は、左側の壁部３２における第１左側固定ガイド３８２よりも前側において第１左側固定ガイド３８２よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。つまり、第２左側固定ガイド３８４は、先端部がフィンユニット２０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第２左側固定ガイド３８４は、上記第２右側固定ガイド３８３と延在長さが一致している。かかる第２左側固定ガイド３８４は、第２左側固定傾斜部３８４ａ及び第２左側固定爪部３８４ｂを有している。

第２左側固定傾斜部３８４ａは、上記第２右側固定傾斜部３８３ａと同等の高さレベルに形成されるもので、第２左側固定ガイド３８４の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次右方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第２左側固定傾斜部３８４ａは、第２左側固定ガイド３８４の先端部において、フィンユニット２０に近接するに連れて基板配設領域Ｓに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第２左側固定爪部３８４ｂは、上記第２右側固定爪部３８３ｂと同等の高さレベルに形成されるもので、第２左側固定傾斜部３８４ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第２左側固定爪部３８４ｂは、第２左側固定ガイド３８４の基端部から第２左側固定傾斜部３８４ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｓに向けて突出する態様で形成されている。

このように第２右側固定ガイド３８３は右側の壁部３２に形成され、第２左側固定ガイド３８４は左側の壁部３２に形成されていることから、第２固定ガイド３８ｂは、基板配設領域Ｓの互いに対向する縁端部の近傍に形成されることとなる。

ガイド部材３９は、複数（図示の例では２つ）あり、サポート３０の前端部及び後端部に１つずつ設けられている。

一方のガイド部材３９（以下、第１ガイド３９ａともいう）は、前端部における切欠部３１近傍の壁部３２より上方に向けて突出する態様で形成されている。この第１ガイド３９ａの延在長さは、第１固定ガイド３８ａの延在長さと同等、若しくは第１固定ガイド３８ａの延在長さよりも僅かに大きいものである。この第１ガイド３９ａは、第１ガイド傾斜部３９１を有している。

第１ガイド傾斜部３９１は、上記第１右側固定傾斜部３８１ａ及び上記第１左側固定傾斜部３８２ａと同等の高さレベル、若しくはこれらよりも僅かに高い高さレベルに形成されるもので、第１ガイド３９ａの先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次後方に傾斜する態様で形成されている。

他方のガイド部材３９（以下、第２ガイド３９ｂともいう）は、後端部における切欠部３１近傍の壁部３２より上方に向けて突出する態様で形成されている。この第２ガイド３９ｂの延在長さは、第１ガイド３９ａの延在長さと同等の大きさを有している。この第２ガイド３９ｂは、第２ガイド傾斜部３９２を有している。

第２ガイド傾斜部３９２は、上記第１ガイド３９ａと同等の高さレベルに形成されるもので、第２ガイド３９ｂの先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次前方に傾斜する態様で形成されている。

このような構成を有するサポート３０を用いて次のようにして電力変換装置を組み立てることができる。

まず、サポート３０の第１開口３５に半導体素子２を進入させた状態で該サポート３０をフィンユニット２０のベース部２１の上面に載置させる。このとき、サポート３０の凹部３３にベース部２１の突部２１ａを進入させることでサポート３０をフィンユニット２０に対して位置決めした状態で載置させる。これにより、半導体素子２の固定孔２ａはベース部２１の固定孔２５に一致し、サポート３０の取付孔３４はベース部２１の取付孔２４に一致する。また、ベース部２１の締結孔２３はサポート３０の第２開口３６を通じて露出した状態となる。

次に、図３及び図４に示すように、下面にパワー半導体モジュール１が実装された基板１０を上方よりサポート３０に近接させる。この場合において、サポート３０の前端部及び後端部には第１ガイド３９ａ及び第２ガイド３９ｂがそれぞれ形成されていることから、図５に示すように、基板１０が基板配設領域Ｓよりも僅かに前側に位置している場合でも、基板１０の前端部が第１ガイド３９ａの第１ガイド傾斜部３９１に摺接することで、サポート３０に対して基板１０を相対的に後方に移動させることができる。尚、図には明示していないが、基板１０が基板配設領域Ｓよりも僅かに後側に位置している場合でも、基板１０の後端部が第２ガイド３９ｂの第２ガイド傾斜部３９２に摺接することで、サポート３０に対して基板１０を相対的に前方に移動させることができる。これにより、図６に示すように、ガイド部材３９（第１ガイド３９ａ及び第２ガイド３９ｂ）によりサポート３０に対する基板１０の前後方向のずれを修正して基板配設領域Ｓに案内することができる。

また、このように基板１０を上方よりサポート３０に近接させる場合に、サポート３０の右端部及び左端部には第１右側固定ガイド３８１及び第１左側固定ガイド３８２がそれぞれ形成されていることから、基板１０が基板配設領域Ｓよりも僅かに右側に位置している場合でも、基板１０の右端部が第１右側固定ガイド３８１の第１右側固定傾斜部３８１ａに摺接することで、サポート３０に対して基板１０を相対的に左側に移動させることができる。その一方、基板１０が基板配設領域Ｓよりも僅かに左側に位置している場合でも、基板１０の左端部が第１左側固定ガイド３８２の第２左側固定傾斜部３８４ａに摺接することで、サポート３０に対して基板１０を相対的に右側に移動させることができる。

そして、第１右側固定ガイド３８１及び第１左側固定ガイド３８２には、第１右側固定爪部３８１ｂ及び第１左側固定爪部３８２ｂが形成されていることから、図７に示すように、第１右側固定ガイド３８１は近接する基板１０に押圧されることで右側に弾性変形し、第１左側固定ガイド３８２は該基板１０に押圧されることで左側に弾性変形する。

その後に、基板１０が第１右側固定爪部３８１ｂ及び第１左側固定爪部３８２ｂを乗り越えて壁部３２の上面に載置されると、図８に示すように、第１右側固定ガイド３８１及び第１左側固定ガイド３８２は弾性復元力により元の状態に戻り、第１右側固定爪部３８１ｂ及び第１左側固定爪部３８２ｂが基板１０の上面に接して、基板１０の上下方向に移動を規制する。

このように第１固定ガイド３８ａ（第１右側固定ガイド３８１及び第１左側固定ガイド３８２）により、サポート３０に対する基板１０の左右方向のずれを修正して基板配設領域Ｓに案内しつつ該基板配設領域Ｓに基板１０を固定させることができる。

基板配設領域Ｓに固定された基板１０に実装されるパワー半導体モジュール１は、サポート３０の第２開口３６に進入し、基板１０に形成された締結孔１３はベース部２１の締結孔２３に一致する。また、基板１０の取付孔１１はサポート３０の取付孔３４に一致し、かつ基板１０の固定孔１４は半導体素子２の固定孔２ａに一致する。

そして、図示せぬ締結ネジを基板１０の締結孔１３及びパワー半導体モジュール１の締結孔の順に貫通させてから該締結ネジの先端部をベース部２１の締結孔２３に挿入させて螺合させ、図示せぬ固定ネジを基板１０の固定孔１４及び半導体素子２の固定孔２ａの順に貫通させてから該固定ネジの先端部をベース部２１の固定孔２５に挿入させて螺合させ、更に図示せぬ取付ネジを基板１０の取付孔１１及びサポート３０の取付孔３４の順に貫通させてから該取付ネジの先端部をベース部２１の取付孔２４に挿入させて螺合させることで、図９に示すように、基板１０を基板配設領域Ｓに配設するとともに、パワー半導体モジュール１とフィンユニット２０とを熱的に接続させることができる。また、半導体素子２とフィンユニット２０とも熱的に接続させることができる。

そして、図には明示しないが、各種制御回路等が実装された他の基板を上記基板１０の上方に配設する場合には、該基板１０と同様に、他の基板を上方から近接させて第２固定ガイド３８ｂ（第２右側固定ガイド３８３及び第２左側固定ガイド３８４）で案内させるとともに固定させ、その後にネジ等で取り付ければよい。

このようにして基板１０を配設させたサポート３０に対してケース３を上方より近接させ、係止片３７がケース３の係止孔３ａに進入してサポート３０に対してケース３を係止させ、その後に表示部等を有する正面カバー（図示せず）をケース３に取り付けてケース３の上面開口を閉塞することで電力変換装置を組み立てることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１である電力変換装置によれば、サポート３０に形成された固定ガイド部材３８が、基板１０が相対的に近接する場合に、該基板１０を基板配設領域Ｓに案内して固定するので、従来のように専用の治具や位置合わせ機構等を必要とせずに、サポート３０に対する基板１０の位置合わせを容易なものとすることができる。これにより組立作業の作業効率の向上を図ることができる。特に、組立作業を自動化させる場合には、作業効率の向上がより顕著なものとなる。

＜実施の形態２＞
図１０は、本発明の実施の形態２である電力変換装置の要部の分解斜視図である。ここで例示する電力変換装置は、例えば昇降機や空調機等の制御に用いられるものであり、基板５０、フィンユニット６０及びサポート７０を備えて構成されている。

基板５０は、略矩形状の板状体であり、種々の回路や素子が実装されるものである。この基板５０の下面には、例えばＩＧＢＴ素子等を備えたパワー半導体モジュール４１が実装されている。

かかる基板５０においては、前端部の左右両端部分、左端部の中央部分及び後端部の右端部分には切欠部５１が形成されている。また、基板５０においてパワー半導体モジュール４１が実装される領域には、該パワー半導体モジュール４１に形成された締結孔（図示せず）に一致する態様で複数（図示の例では２つ）の締結孔５２が形成されており、これら締結孔５２の左側には、複数（図示の例では２つ）の固定孔５３が形成されている。更に、基板５０においては、前端部における切欠部５１の近傍に複数（図示の例では２つ）のガイド孔５４が形成されている。

フィンユニット６０は、例えばアルミニウム（又はアルミニウム合金）等の良好な熱伝導性を有する高熱伝導性材料から形成されたものでヒートシンクを構成するものである。このフィンユニット６０は、ベース部６１と複数のフィン６２とを備えて構成されている。

ベース部６１は、略平板状の形態を成している。このベース部６１の上面には、複数（図示の例では４つ）の上方に突出する矩形状突部が形成されている。これら矩形状突部のうち、最も右側にある右側矩形状突部６１ａには、複数（図示の例では２つ）の締結孔６３が形成されており、その上面には伝熱性に優れたサーマルグリスが塗布されている。また、これら矩形状突部のうち、右側矩形状突部６１ａの左側に位置する２つの左側矩形状突部６１ｂには、それぞれ固定孔６４が形成されている。

複数のフィン６２は、それぞれ薄板状の形態を成している。これらフィン６２は、ベース部６１の下面において個々が前後方向に沿って延在する態様で左右方向に並ぶよう起立姿勢にて配設されている。

サポート７０は、例えば樹脂材料や金属材料により形成される略矩形状の外枠部を形成する壁部７２の内側に補強用の梁部を形成したものであり、フィンユニット６０の上側に配設されるものである。このサポート７０の前端部の左右両端部分及び後端部の右端部分には切欠部７１が形成されている。このサポート７０の壁部７２は上方に向けて延在する態様で形成されており、かかる壁部７２に囲繞される領域が基板配設領域Ｐとされている。

かかるサポート７０は、取付孔７３、第１開口７４、第２開口７５、係止片７６、固定ガイド部材７７及びガイドロッド７８を備えて構成されている。

取付孔７３は、複数（図示の例では２つ）設けられており、一方は、前端部における切欠部７１の近傍に形成され、他方は、後端部における切欠部７１の近傍に形成されている。

第１開口７４は、サポート７０の左側の中央領域に形成されている。かかる第１開口７４は、２つの半導体素子４２の進入を許容するものである。ここで各半導体素子４２には、固定孔４２ａが形成されている。

第２開口７５は、矩形状を成すもので、第１開口７４の右側に形成されている。この第２開口７５は、上記パワー半導体モジュール４１が進入することを許容するものである。

係止片７６は、サポート７０の右側の壁部７２及び左側の壁部７２に前後２つずつ形成されている。この係止片７６は、上面及び下面が開口した筒状のケース４３に形成された係止孔４３ａに進入してサポート７０とケース４３とを係止させるものである。このケース４３は、サポート７０とともに電力変換装置の装置本体を構成するものである。換言すると、サポート７０は、ケース４３とともに装置本体を構成している。

固定ガイド部材７７は、第１固定ガイド７７ａと第２固定ガイド７７ｂとを備えて構成されている。第１固定ガイド７７ａは、複数（図示の例では２つ）あり、サポート７０の右端部及び左端部に１つずつ設けられている。

一方の第１固定ガイド７７ａ（以下、第１右側固定ガイド７７１ともいう）は、右側の壁部７２を切り欠いた部分において該壁部７２よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。より詳細に説明すると、第１右側固定ガイド７７１は、第２開口７５の右側において、先端部がフィンユニット６０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第１右側固定ガイド７７１は、第１右側固定傾斜部７７１ａ及び第１右側固定爪部７７１ｂを有している。

第１右側固定傾斜部７７１ａは、第１右側固定ガイド７７１の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次左方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第１右側固定傾斜部７７１ａは、第１右側固定ガイド７７１の先端部において、フィンユニット６０に近接するに連れて基板配設領域Ｐに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第１右側固定爪部７７１ｂは、第１右側固定傾斜部７７１ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第１右側固定爪部７７１ｂは、第１右側固定ガイド７７１の基端部から第１右側固定傾斜部７７１ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｐに向けて突出する態様で形成されている。

他方の第１固定ガイド７７ａ（以下、第１左側固定ガイド７７２ともいう）は、左側の壁部７２を切り欠いた部分において該壁部７２よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。より詳細に説明すると、第１左側固定ガイド７７２は、第１開口７４よりも後側において、先端部がフィンユニット６０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第１左側固定ガイド７７２は、上記第１右側固定ガイド７７１と延在長さが一致している。かかる第１左側固定ガイド７７２は、第１左側固定傾斜部７７２ａ及び第１左側固定爪部７７２ｂを有している。

第１左側固定傾斜部７７２ａは、上記第１右側固定傾斜部７７１ａと同等の高さレベルに形成されるもので、第１左側固定ガイド７７２の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次右方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第１左側固定傾斜部７７２ａは、第１左側固定ガイド７７２の先端部において、フィンユニット６０に近接するに連れて基板配設領域Ｐに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第１左側固定爪部７７２ｂは、上記第１右側固定爪部７７１ｂと同等の高さレベルに形成されるもので、第１左側固定傾斜部７７２ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第１左側固定爪部７７２ｂは、第１左側固定ガイド７７２の基端部から第１左側固定傾斜部７７２ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｐに向けて突出する態様で形成されている。

このように第１右側固定ガイド７７１は右側の壁部７２の切り欠いた部分に形成され、第１左側固定ガイド７７２は左側の壁部７２の切り欠いた部分に形成されていることから、第１固定ガイド７７ａは、基板配設領域Ｐの互いに対向する縁端部の近傍に形成されることとなる。

第２固定ガイド７７ｂは、複数（図示の例では２つ）あり、サポート７０の右端部及び左端部に１つずつ設けられている。

一方の第２固定ガイド７７ｂ（以下、第２右側固定ガイド７７３ともいう）は、右側の壁部７２における第１右側固定ガイド７７１よりも後側において第１右側固定ガイド７７１よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。つまり、第２右側固定ガイド７７３は、先端部がフィンユニット６０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第２右側固定ガイド７７３は、第２右側固定傾斜部７７３ａ及び第２右側固定爪部７７３ｂを有している。

第２右側固定傾斜部７７３ａは、第２右側固定ガイド７７３の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次左方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第２右側固定傾斜部７７３ａは、第２右側固定ガイド７７３の先端部において、フィンユニット６０に近接するに連れて基板配設領域Ｐに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第２右側固定爪部７７３ｂは、第２右側固定傾斜部７７３ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第２右側固定爪部７７３ｂは、第２右側固定ガイド７７３の基端部から第２右側固定傾斜部７７３ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｐに向けて突出する態様で形成されている。

他方の第２固定ガイド７７ｂ（以下、第２左側固定ガイド７７４ともいう）は、左側の壁部７２における第１左側固定ガイド７７２よりも前側において第１左側固定ガイド７７２よりも上方に向けて突出する態様で先端部が上方に向けて延在するよう形成されている。つまり、第２左側固定ガイド７７４は、先端部がフィンユニット６０から離隔する方向に向けて延在する態様で形成されている。この第２左側固定ガイド７７４は、上記第２右側固定ガイド７７３と延在長さが一致している。かかる第２左側固定ガイド７７４は、第２左側固定傾斜部７７４ａ及び第２左側固定爪部７７４ｂを有している。

第２左側固定傾斜部７７４ａは、上記第２右側固定傾斜部７７３ａと同等の高さレベルに形成されるもので、第２左側固定ガイド７７４の先端部（上端部）において、下方に向かうに連れて漸次右方に傾斜する態様で形成されている。つまり、第２左側固定傾斜部７７４ａは、第２左側固定ガイド７７４の先端部において、フィンユニット６０に近接するに連れて基板配設領域Ｐに漸次近接するよう傾斜する態様で形成されている。

第２左側固定爪部７７４ｂは、上記第２右側固定爪部７７３ｂと同等の高さレベルに形成されるもので、第２左側固定傾斜部７７４ａの下方域において左方に向けて突出する態様で形成されている。つまり、第２左側固定爪部７７４ｂは、第２左側固定ガイド７７４の基端部から第２左側固定傾斜部７７４ａに至る所定箇所において、基板配設領域Ｐに向けて突出する態様で形成されている。

このように第２右側固定ガイド７７３は右側の壁部７２に形成され、第２左側固定ガイド７７４は左側の壁部７２に形成されていることから、第２固定ガイド７７ｂは、基板配設領域Ｐの互いに対向する縁端部の近傍に形成されることとなる。

ガイドロッド７８は、複数（図示の例では２つ）あり、サポート７０の前端部における左右の切欠部７１の近傍に１つずつ設けられている。これらガイドロッド７８は、上方に向けて延在するものであり、先端に向かうにつれて外径が漸次小さくなるテーパー形状を成している。これらガイドロッド７８は、基板５０に形成されたガイド孔５４の内径よりも外径が小さいものである。

このような構成を有するサポート７０を用いて次のようにして電力変換装置を組み立てることができる。

まず、サポート７０の第１開口７４に半導体素子４２を進入させた状態で該サポート７０をフィンユニット６０のベース部６１の左側矩形状突部６１ｂの上面に位置決めした状態で載置させる。これにより、半導体素子４２の固定孔４２ａはベース部６１の固定孔６４に一致し、サポート７０の取付孔７３はベース部６１の取付孔６５に一致する。また、ベース部６１の右側矩形状突部６１ａは、第２開口７５に進入して締結孔６３が該第２開口７５を通じて露出した状態となる。

次に、下面にパワー半導体モジュール４１が実装された基板５０を上方よりサポート７０に近接させる。この場合において、サポート７０に形成された２つのテーパー形状を有するガイドロッド７８がそれぞれ対応する基板５０のガイド孔５４に挿通することで、基板５０が基板配設領域Ｐよりも僅かに前側あるいは後側に位置している場合でも、ガイドロッド７８の挿通量が増大することで、サポート７０に対して基板５０を相対的に後方あるいは前方に移動させることができる。これにより、サポート７０に対する基板５０の前後方向のずれを修正して基板配設領域Ｐに案内することができる。

また、基板５０を上方よりサポート７０に近接させる場合に、図１１に示すように、サポート７０の右端部及び左端部には第１右側固定ガイド７７１及び第１左側固定ガイド７７２がそれぞれ形成されていることから、基板５０が基板配設領域Ｐよりも僅かに右側に位置している場合でも、基板５０の右端部が第１右側固定ガイド７７１の第１右側固定傾斜部７７１ａに摺接することで、サポート７０に対して基板５０を相対的に左側に移動させることができる。その一方、基板５０が基板配設領域Ｐよりも僅かに左側に位置している場合でも、基板５０の左端部が第１左側固定ガイド７７２の第２左側固定傾斜部７７４ａに摺接することで、サポート７０に対して基板５０を相対的に右側に移動させることができる。

そして、第１右側固定ガイド７７１及び第１左側固定ガイド７７２には、第１右側固定爪部７７１ｂ及び第１左側固定爪部７７２ｂが形成されていることから、図１２に示すように、第１右側固定ガイド７７１は近接する基板５０に押圧されることで右側に弾性変形し、第１左側固定ガイド７７２は該基板５０に押圧されることで左側に弾性変形する。

その後に、基板５０が第１右側固定爪部７７１ｂ及び第１左側固定爪部７７２ｂを乗り越えて壁部７２の上面に載置されると、図１３に示すように、第１右側固定ガイド７７１及び第１左側固定ガイド７７２は弾性復元力により元の状態に戻り、第１右側固定爪部７７１ｂ及び第１左側固定爪部７７２ｂが基板５０の上面に接して、基板５０の上下方向に移動を規制する。

このように第１固定ガイド７７ａ（第１右側固定ガイド７７１及び第１左側固定ガイド７７２）により、サポート７０に対する基板５０の左右方向のずれを修正して基板配設領域Ｐに案内しつつ該基板配設領域Ｐに基板５０を固定させることができる。このように基板配設領域Ｐに固定された基板５０に実装されるパワー半導体モジュール４１は、サポート７０の第２開口７５に進入し、基板５０に形成された締結孔５２はベース部６１の右側矩形状突部６１ａの締結孔６３に一致する。また、基板５０の固定孔５３は半導体素子４２の固定孔４２ａに一致する。

そして、図示せぬ締結ネジを基板５０の締結孔５２及びパワー半導体モジュール４１の締結孔の順に貫通させてから該締結ネジの先端部をベース部６１の締結孔６３に挿入させて螺合させ、図示せぬ固定ネジを基板５０の固定孔５３及び半導体素子４２の固定孔４２ａの順に貫通させてから該固定ネジの先端部をベース部６１の固定孔６４に挿入させて螺合させ、更に図示せぬ取付ネジをサポート７０の取付孔７３に貫通させてから該取付ネジの先端部をベース部６１の取付孔６５に挿入させて螺合させることで、図１４に示すように、基板５０を基板配設領域Ｐに配設するとともに、パワー半導体モジュール４１とフィンユニット６０とを熱的に接続させることができる。また、半導体素子４２とフィンユニット６０とも熱的に接続させることができる。

そして、図には明示しないが、各種制御回路等が実装された他の基板を上記基板５０の上方に配設する場合には、該基板５０と同様に、他の基板を上方から近接させて第２固定ガイド７７ｂで案内させるとともに固定させ、その後にネジ等で取り付ければよい。

このようにして基板５０を配設させたサポート７０に対してケース４３を上方より近接させ、係止片７６がケース４３の係止孔４３ａに進入してサポート７０に対してケース４３を係止させ、その後に表示部等を有する正面カバー（図示せず）をケース４３に取り付けてケース４３の上面開口を閉塞することで電力変換装置を組み立てることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態２である電力変換装置によれば、サポート７０に形成された固定ガイド部材７７が、基板５０が相対的に近接する場合に、該基板５０を基板配設領域Ｐに案内して固定するので、従来のように専用の治具や位置合わせ機構等を必要とせずに、サポート７０に対する基板５０の位置合わせを容易なものとすることができる。これにより組立作業の作業効率の向上を図ることができる。特に、組立作業を自動化させる場合には、作業効率の向上がより顕著なものとなる。

以上、本発明の好適な実施の形態１及び実施の形態２について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

上述した実施の形態１及び実施の形態２では、基板配設領域Ｓ，Ｐの左右の縁端部近傍に固定ガイド部材３８，７７が配設されていたが、本発明においては、固定ガイド部材の配設個所は、固定ガイド部材としての機能を発揮することができれば特に限定されるものではない。

上述した実施の形態２では、基板５０に２つの円形状のガイド孔５４が形成されていたが、本発明においては、ガイド孔の形状は円形状に限られず、長孔形状であってもよいし、切欠であってもよい。

１ パワー半導体モジュール
１０ 基板
２０ フィンユニット
２１ ベース部
２２ フィン
３０ サポート
３２ 壁部
３６ 第２開口
３８ 固定ガイド部材
３８ａ 第１固定ガイド
３８ｂ 第２固定ガイド
３８１ 第１右側固定ガイド
３８１ａ 第１右側固定傾斜部
３８１ｂ 第１右側固定爪部
３８２ 第１左側固定ガイド
３８２ａ 第１左側固定傾斜部
３８２ｂ 第１左側固定爪部
３８３ 第２右側固定ガイド
３８３ａ 第２右側固定傾斜部
３８３ｂ 第２右側固定爪部
３８４ 第２左側固定ガイド
３８４ａ 第２左側固定傾斜部
３８４ｂ 第２左側固定爪部
３９ ガイド部材
３９ａ 第１ガイド
３９１ 第１ガイド傾斜部
３９ｂ 第２ガイド
３９２ 第２ガイド傾斜部
Ｓ 基板配設領域

Claims (3)

1. 基板に実装されたパワー半導体モジュールと、
   前記パワー半導体モジュールを放熱させるためのヒートシンクと、
   前記パワー半導体モジュールを収容する装置本体を構成し、かつ自身に形成された開口を通じて前記ヒートシンクと前記パワー半導体モジュールとが熱的に接続することを許容するサポートと
   を備えた電力変換装置であって、
   前記サポートは、前記基板が相対的に近接する場合に、該基板を予め決められた基板配設領域に案内して固定する固定ガイド部材を備えたことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記サポートは、前記基板が相対的に近接する場合に、該基板を前記基板配設領域に案内するガイド部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記固定ガイド部材は、前記基板配設領域の互いに対向する縁端部の近傍において、先端部が前記ヒートシンクから離隔する方向に向けて延在する態様で形成されるものであり、
   前記先端部に形成され、かつ前記ヒートシンクに近接するに連れて前記基板配設領域に漸次近接するよう傾斜する固定傾斜部と、
   基端部から前記固定傾斜部に至る所定箇所に形成され、かつ前記基板配設領域に向けて突出する固定爪部と
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。

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