JP5471567B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体モジュールを用いた電力変換装置に関する。

内燃機関と電気モータの両方を駆動源として有するハイブリッド自動車や、その他、電気モータを駆動源として備えた自動車等では、直流電力と交流電力との間で双方向変換する大容量のインバータを必要とする。そのため、インバータを含む電力変換装置が種々開発されてきた。

電力変換回路は、ＩＧＢＴ素子等を内蔵した半導体モジュールを用いて構成するが、上記のごとく大容量であるため、発熱量も大きい。そのため、電力変換装置は、上記半導体モジュールを冷却する冷却器を組み込んで構成する。

従来、特許文献１に示されている様に、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール、半導体モジュールを固定しつつ半導体モジュールを冷却する冷却器、半導体モジュールを制御する基板、及びコンデンサ等の電子部品群をケース内に収容した電力変換装置が知られている。しかし、これらの冷却器、基板、コンデンサ等電子部品群をケースに順次収容する場合、組立工数が多くなる。

そこで、半導体モジュールを備えた冷却器、基板をケース内へ収容する際に、図１４に示すフレーム１００を用いることが本発明者によって検討されている。フレーム１００には、冷却器、基板がネジ止め固定される。フレーム１００にはケースと結合するための半月板状の結合部１０１がフレーム１００の外周縁に４箇所配設されている。このフレーム１００に、冷却器、基板を組み付けた状態で、ケースに収納する。その後、フレーム１００の４箇所の結合部１０１をケースに対しネジ止めする。この結果、フレーム１００を介して、冷却器、基板がケースに固定され、個々の部品を別々にケースへ組み付ける場合と比べ、収容が容易になる。

特開２００９−１４８０２７号公報

しかしながら、フレーム１００を介して、冷却器、基板をケースに固定し、この電力変換装置を車両に搭載した場合、走行時の振動が、ケース、フレーム１００、冷却器、基板の順で伝わり、電力変換装置の機能に影響を及ぼす恐れがあった。冷却器、基板をフレーム１００に組み付けた状態のフレーム１００は重量が大きい。その為、フレーム１００の外周縁に設けられた半月板状の結合部１０１でケースとフレーム１００とを固定するだけでは、結合部１０１で撓みが生じ、ケースで生じた振動がフレーム１００側で増調されてしまうという問題があった。さらに、フレーム１００とケースとを結合する結合部１０１が振動により撓むことで、結合部１０１とフレーム１００との結合部位に疲労が生じやすいという問題があり、その強度不足が懸念されていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ケースとフレームとの結合部を堅固にすることで、車両搭載時における耐振性を強化した電力変換装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決する為に請求項１に記載の発明は、ケースと、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと、半導体モジュールを固定しつつ、半導体モジュールを冷却する冷却器と、半導体モジュールを制御する制御回路基板と、冷却器、制御回路基板のうち少なくとも１つの周囲を覆うフレームとを有し、冷却器、制御回路基板をフレームに固定した状態で、フレームをケースに組み付けてなる電力変換装置において、フレームは、フレームの外周壁面に対しケースと結合するための結合部を有し、結合部は、フレーム外周壁面からケースに向かって延設され、貫通孔を有する延設部と、延設部及びフレームと一体に形成された補強部を有し、結合部は、フレームの外周壁に複数設けられ、フレームは、補強部と冶具とが係合し、冶具を介して持ち上げ可能となっており、複数の補強部の上部に、冶具の爪部と係合する切り欠き部を形成していることを特徴とする。

上記構成によれば、補強部を形成することで結合部とフレームとの接合面積を確保することができる。そのため、結合部の強度を向上することができる。つまり、結合部に掛かるフレームの荷重を、従来よりも大きな面積で支えることとなる。その結果、電力変換装置を車両に搭載した場合、振動による結合部での撓み発生を抑制することができる。また、フレームの最外縁部となる補強部に切り欠き部を形成し、この切り欠き部と、冶具の爪部が係合することにより、安定してフレームを持ち上げることができ、ケースに収容する作業を容易に行うことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電力変換装置において、補強部は、貫通孔を挟んだ両側でフレームと一体形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、貫通孔の両側において、延設部及びフレームとの接合面積を確保することができる。そのため、結合部の強度を向上することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の電力変換装置において、補強部は、貫通孔の周全体に沿って形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、結合部の強度向上と共に、フレームをケースに組み付けるネジ締め工程において、フレームからネジが落下する事を防止することができる。そのため、ネジ締めの作業性を向上することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置において、補強部は、フレームの上部端面まで形成していることを特徴とする。

上記構成によれば、フレームと結合部との接合面積を最大限まで確保することができる。そのため、フレームとケースとの結合部の強度を向上することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置において、結合部はフレームの外周壁面に複数形成され、少なくとも１つの延設部には、貫通孔のみが設けられており、少なくとも貫通孔のみが設けられた延設部と、貫通孔のみが設けられた延設部と対角線上の延設部とに補強部が形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、フレームの荷重による貫通孔のみが形成された結合部及び、その対角線上に位置する結合部へ疲労が集中することがない。これにより、効果的に結合部の強度向上を図ることができると共に、複数の結合部全てに補強部を設ける場合と比較して安価に、結合部の強度向上を図ることができる。

電力変換装置を示す分解斜視図 ケース蓋を除いた電力変換装置を示す平面図 ケースの斜視図 ケースの平面図 半導体積層ユニットを示す斜視図 半導体モジュールを示す斜視図 フレームを示す斜視図 半導体積層ユニットを備えるフレームの平面図 ケース蓋を除いた電力変換装置の分解斜視図 （Ａ）は第１実施形態における第１結合部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は同じく、第１結合部を示す要部断面図 （Ａ）は第１実施形態における第４結合部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は同じく、第４結合部を示す要部断面図 第２実施形態における第１結合部を示す拡大斜視図 冶具を示す斜視図 従来のフレームを示す斜視図

［第１実施形態］
本発明を適用した一実施形態の電力変換装置１について、図面に基づいて説明する。図１は、電力変換装置１を示す分解斜視図であり、図２は、ケース蓋６１を除いた電力変換装置の平面図である。

図１に示す様に、本実施形態の電力変換装置１は、半導体積層ユニット２と、制御回路基板３と、平滑コンデンサ４とを組み付けたフレーム５をケース６内に収容し、ケース蓋６１が組み付けられて構成されている。

図３及び図４に示す様にケース６は、内部空間を有し、上方が開口した直方体形状の箱体である。ケース６は、その内部底面に後述する端子台１５が設置される端子台設置部６ａが形成されている。端子台設置部６ａは、環状の壁が底面から立設されている。ケース６はその内部底面から４つのボス部６ｅが側壁面に沿って立設されている。各ボス部６ｅにはそれぞれネジ孔６ｂが形成されている。４つのボス部６ｅのうち、２つのボス部６ｅには、ネジ孔６ｂに隣接して円柱状の位置決め用の凸部６ｃがそれぞれ形成されている。本実施形態では、端子台設置部６ａと内部空間を挟んで反対側の側壁に設けられた２つのボス部６ｅに凸部６ｃが設けられている。また、ケース６を構成する一側壁面には、２つのＵ字状の嵌合部６ｄが所定間隔を開けて切欠き形成されている。

ケース６の内部に収容される半導体積層ユニット２は、図５に示す様に、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール７と、半導体モジュール７を冷却する冷却器８とから構成される。

冷却器８は、半導体モジュール７と当接し挟持する複数の冷却管８ａを備えている。冷却管８ａは、扁平四角形状に形成され、所定の間隔を有して積層されている。冷却管８ａの長手方向の両端には、冷却管８ａ同士を連結する連結部８ｄが形成されており、冷却管８ａの内部と連結部８ｄの内部には冷却水が流通する。冷却管８ａの積層方向の端部であって、冷却管８ａの長手方向両端の各連結部８ｄの延長線上には、冷却管８ａの内部に冷却水を供給するための供給管８ｂと、冷却水を排出するための排出管８ｃとをそれぞれ接続している。供給管８ｂ及び排出管８ｃは、円筒状に形成されている。供給管８ｂ及び排出管８ｃには、Ｕ字状のシール部材９がそれぞれ配設され、図２に示す様に、ケース６に形成された嵌合部６ｄに嵌合されている。シール部材９は、ケース６の外部からの浸水を防止する。

所定の間隔を有して積層された冷却管８ａの間には、半導体モジュール７が配置されている。半導体モジュール７は、１種又は複数種類の半導体素子を用いてモールド形成して構成されている。半導体モジュール７は、図６に示す様に、半導体素子を内蔵したモジュール本体部７ａと、モジュール本体部７ａから突出させた電極端子７ｂと、電極端子７ｂの突出方向と反対側のモジュール本体部７ａから突出させた信号端子７ｃとを備える。そして、モジュール本体部７ａは、その主面両面に放熱板７ｄを設けている。一対の冷却管８ａの間には、２つの半導体モジュール７が、冷却管８ａの長手方向に並べて配置され、半導体モジュール７は一対の冷却管８ａに挟持されている。

半導体積層ユニット２の外周側には、半導体積層ユニット２を囲むようにフレーム５が設けられている。図７及び図８に示す様に、フレーム５は、半導体積層ユニット２を収容する内部空間を有し、上下方向が開口した矩形状の枠体である。フレーム５の高さは冷却管８ａの短手方向の幅と略同じにされている。フレーム５を構成する一側壁部には、半導体積層ユニット２の供給管８ｂ及び排出管８ｃを支持するＵ字状の切り欠き部５ａが２箇所に形成されている。また、フレーム５の外周壁からは、後述する端子台１５との結合用の端子台結合部５ｂが突設されている。

半導体積層ユニット２の供給管８ｂ及び排出管８ｃは、フレーム５から突出して配置されている。供給管８ｂ及び排出管８ｃにおけるシール部材９と冷却管８ａとの間の部位が、フレーム５の切り欠き部５ａと、パイプクランプ１０によって締め付け固定されている。これにより、半導体積層ユニット２は、フレーム５に固定されている。

図８に示す様に、半導体積層ユニット２とフレーム５との間であって、供給管８ｂ及び管排出管８ｃと冷却管８ａを挟んで反対側には、バネ部材１１及びバネ固定用ピン１２が配設されている。

バネ部材１１は湾曲した板バネであり、バネ固定用ピン１２は円柱状のピンである。バネ部材１１は、その長手方向の両端をバネ固定用ピン１２によって固定され、冷却管８ａを供給管８ｂ及び排出管８ｃ側に向かって付勢された状態で配設されている。その結果、バネ部材１１が半導体モジュール７と冷却管８ａとを積層方向に圧縮しており、これにより冷却管８ａと、半導体モジュール７の放熱板７ｄとの接触が確保されている。また、バネ部材１１と冷却管８ａとの間には冷却管８ａの主面と当接する当接板１３が介されている。そして、バネ部材１１とパイプクランプ１０によって半導体積層ユニット２は、フレーム５に固定されている。

フレーム５に収容された半導体積層ユニット２の下側には、図９に示すバスバー１４が配設されている。バスバー１４は、半導体積層ユニット２の電極端子７ｂに溶接されて、電気的に接続されおり、図示しないビスによってフレーム５に固定されている。バスバー１４は、半導体モジュール７からの電流をモータ（図示せず）へ入出させるための３相交流端子１４ａを備えている。

半導体積層ユニット２の下側には、電極端子７ｂに接続されたバスバー１４を挟むように、平滑コンデンサ４が配設されている。平滑コンデンサ４は、フレーム５の下側に突設された４箇所のコンデンサ用ボス部５ｃに図示しないネジで固定されている。これにより、図１に示す様に平滑コンデンサ４は、フレーム５に対して吊り下がった状態で固定されている。そして、平滑コンデンサ４は、ケース６の内部底面から所定距離離間した状態でケース６内に配置されている。平滑コンデンサ４は、電圧の脈流を抑制する機能を有する。平滑コンデンサ４は、箱型に形成され、バッテリー（図示せず）に接続される２極のコンデンサ用端子４ａを備えている。

バスバー１４及び平滑コンデンサ４が備える合計５つの端子１４ａ、４ａは、フレーム５の外周壁から突出している。そのため、図２に示す様に、ケース６の内側壁とフレーム５との間には、３相交流端子１４ａ及びコンデンサ用端子４ａを支持するための端子台１５が配設されている。端子台１５は、フレーム５に形成された端子台結合部５ｂに図示しないビスにより下側から固定され、ケース６に設けられた端子台設置部６ａに配置されている。そして、端子台１５はその底面が３相交流端子１４ａ及びコンデンサ用端子４ａとの支持台となっている。

一方、フレーム５に収容された半導体積層ユニット２の信号端子７ｃ側、つまり上側には、半導体モジュール７を制御する制御回路基板３が配設されている。制御基板回路３は、フレーム５の上側に突設された４箇所の基板用ボス部５ｄに図示しないネジで固定されると共に、半導体積層ユニット２の信号端子７ｃに電気的に接続されている。

ここで、本発明の特徴的構成について説明する。

フレーム５には、ケース６と結合するための結合部５０Ａ〜５０Ｄが一体形成されている。結合部５０Ａ〜５０Ｄは、フレーム５の外周壁面からケース６側に突出して形成されている。図２に示す様に結合部５０Ａ〜５０Ｄは、フレーム５の四隅近傍に位置するように４箇所に形成されている。第１結合部５０Ａは、排出管８ｃ近傍のフレーム５の隅部となる外周壁面に形成されている。第２結合部５０Ｂは、端子台結合部５ｂ近傍のフレーム５の隅部となる外周壁面に形成されている。第３結合部５０Ｃは、供給管８ｂ近傍のフレーム５の外壁面であって、供給管８ｂ用の嵌合部６ｄが形成された壁面と直交する外壁面に形成されている。第４結合部５０Ｄは、第１結合部５０Ａが形成されたフレーム５の隅部と対角線上に位置する隅部の外周壁面に形成されている。つまり、第１結合部５０Ａと第４結合部５０Ｄとはフレーム５の対角線上に設けられている。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、第１結合部５０Ａは、フレーム５外周壁面に対し、垂直に延設された扁平状の延設部５１を有している。延設部５１はフレーム５の下端部から延出しており、延設部５１には、ケース６に形成されたネジ孔６ａに対向配置されるネジ締結用の貫通孔５１ａが形成されている。第１結合部５０Ａの延設部５１には貫通孔５１ａのみが設けられている。第１結合部５０Ａには、延設部５１及びフレーム５と一体形成された補強部５２が設けられている。この補強部５２は、延設部５１に形成された貫通孔５１ａの周全体に沿って形成されると共に、フレーム５に一体形成されている。また、補強部５２は貫通孔５１ａを挟んだ両側でフレーム５に一体形成されているともいえる。補強部５２と延設部５１とで囲まれた空間部５２ａは、貫通孔５１ａと同心上に形成されている。また、空間部５２ａは、貫通孔５１ａより大径であり且つネジ６０の頭の径よりも僅かに大径の円柱状に形成されている。また、空間部５２ａ、つまり補強部５２の上下方向長さはネジ６０の長さよりも長く形成されている。そして、補強部５２は、延設部５１からフレーム５の上部端面まで形成されている。尚、図１０（Ｂ）中の２点鎖線は、延設部５１と補強部５２とを区切る線として便宜上描いたものである。

図２及び図８に示す様に、第２結合部５０Ｂは、貫通孔５１ａを有する延設部５１を備え、第２結合部５０Ｂの延設部５１もフレーム５の下端部から延出して形成されている。この第２結合部５０Ｂは、端子台１５によって下側から支えられている端子台結合部５ｂの近傍に形成されている。つまり、第２結合部５０Ｂと端子台結合部５ｂとはフレーム５の隅部の屈曲部位を挟んだ両側に形成されている。本実施形態では、第２結合部５０Ｂは、延設部５１のみで構成されており、補強部５２は設けられていない。また、第２結合部５０Ｂの延設部５１には貫通孔５１ａのみが設けられている。

図２及び図８に示す様に、第３結合部５０Ｃは、第１結合部５０Ａ及び第２結合部５０Ｂよりも大きい延設部５１を備え、第３結合部５０Ｃの延設部５１もフレーム５の下端部から延出して形成されている。第３結合部５０Ｃ及び第４結合部５０Ｄの延設部５１には、貫通孔５１ａと、この貫通孔５１ａに隣接して位置決め孔５１ｂが設けられている。位置決め孔５１ｂはケース６に設けられた位置決め用の凸部６ｃに係合されている。この第３結合部５０Ｃの延設部５１には位置決め孔５１ｂが設けられているため、第１結合部５０Ａ及び第２結合部５０Ｂの延設部５１に比べて、延設部５１のフレーム５との接合面積が大きくなっている。本実施形態では、第３結合部５０Ｃは、延設部５１のみで構成されており、補強部５２は設けられていない。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、第４結合部５０Ｄは、第１結合部５０Ａ及び第２結合部よりも大きい延設部５１を備え、第４結合部５０Ｄの延設部５１もフレーム５の下端部から延出して形成されている。第４結合部５０Ｄには延設部５１及びフレーム５と一体形成された補強部５２が設けられている。第４結合部５０Ｄに形成された補強部５２は、延設部５１に形成された貫通孔５１ａの周全体に沿ってフレーム５と一体に、フレーム５の上部端面まで形成されている。このとき、貫通孔５１ａに隣接する位置決め孔５１ｂを有する第４結合部５０Ｄに形成された補強部５２は、位置決め孔５１ｂを覆うことなく、貫通孔５１ａの周全体に沿って形成されている。また、第４結合部５０Ｄに形成された補強部５２も貫通孔５１ａを挟んだ両側でフレーム５に一体形成されているともいえる。補強部５２と延設部５１とで囲まれた空間部５２ａは、貫通孔５１ａと同心上に形成されている。第４結合部５０Ｄの空間部５２も、貫通穴５１ａより大径であり且つネジ６０の頭の径よりも僅かに大径の円柱状に形成されている。また、空間部５２ａ、つまり補強部５２の上下方向長さはネジ６０の長さよりも長く形成されている。そして、補強部５２は、延設部５１からフレーム５の上部端面まで形成されている。尚、図１１（Ｂ）中の２点鎖線は、延設部５１と補強部５２とを区切る線として便宜上描いたものである。

ここで、半導体積層ユニット２、制御回路基板３、平滑コンデンサ４、及びバスバー１４、端子台１５を組み付けたフレーム５のケース６への組み付けについて説明する。

フレーム５をケース６に組み付ける場合には、図１に示す様に、フレーム５に組み付けられた平滑コンデンサ４側からケース６に収容される。まず、第３結合部５０Ｃ及び第４結合部５０Ｄに形成された位置決め孔５１ｂと、ケース６に形成された凸部６ｃとを係合させることで、４箇所の結合部５０Ａ〜５０Ｄにそれぞれ形成された貫通孔５１ａとケース６に形成された４箇所のネジ孔６ｂとを同心上に配置する。それと共に、フレーム５に固定された端子台１５を端子台設置部６ａに配置し、端子台設置部６ａと端子台１５の下部端面とを接触させる。そして、供給管８ｂ及び排出管８ｃに配置されたシール部材９をケース６に形成された嵌合部６ｄに嵌合する。その後、第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄにおいては、補強部５２と延設部５１によって形成された空間部５２ａ及び延設部５１に形成された貫通孔５１ａにネジ６０を挿入し、ネジ６０をケース６のネジ孔６ｂにドライバ等の冶具により螺合する。このとき、第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄについては、ケース６のネジ孔６ｂにネジ６０を螺合する際、冶具からネジ６０が外れても、空間部５２ａがネジ６０の頭の径よりも僅かに大径に形成され、補強部５２の上下方向の長さはネジ６０の長さよりも長く形成されているため、空間部５２ａに沿ってネジ６０がネジ孔６ｂに導かれる。そのため、ネジ６０が倒れたり、フレーム５からネジ６０が落下したりする心配がない。

このようにして、フレーム５は、結合部５０Ａ〜５０Ｄによってケース６に固定される。なお、この状態でフレーム５は、ケース６の内部底面と接触する端子台１５に固定された端子台結合部５ｂによっても、その荷重が支えられている。一方、ケース６に収容された平滑コンデンサ４は、端子台１５と違いケース６内部底面と離間している。その結果、半導体積層ユニット２は、フレーム５に形成された４箇所の結合部５０Ａ〜５０Ｄ及び端子台結合部５ｂの５箇所によって、ケース６に対して支えられるようになる。

次に本発明の作用効果について説明する。

上記構成によれば、扁平状の延設部５１に対し、垂直方向に伸びる補強部５２を形成することで第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄとフレーム５との接合面積を確保することができる。そのため、補強部５２を形成した第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄの強度を向上することができる。つまり、第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄにかかっていたフレーム５の荷重を、従来よりも大きな面積で支えることとなる。その結果、電力変換装置１を車両に搭載した場合、振動による第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄでの撓み発生を抑制することができる。

また、補強部５２をフレーム５の上部端面まで形成していることにより、フレーム５と第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄとの接合面積を最大限まで確保することができる。そのため、フレーム５とケース６との結合部の強度を向上することができる。

また、貫通孔５１ａの両側を含む周全体に沿って補強部５２を形成し、補強部５２の長さはネジ６０の長さよりも長く形成することにより、第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄの強度向上と共に、フレーム５をケース６に組み付けるネジ締め工程において、フレーム５からのネジ落下を抑制することができる。そのため、ネジ締めの作業性を向上させることができる。

第１結合部５０Ａの延設部５１は、貫通孔５１ａと位置決め孔５１ｂとが形成されている第３結合部５０Ｃ及び第４結合部５０Ｄの延設部５１に比べ、貫通孔５１ａのみが形成されたものであり、延設部５１とフレーム５との接合面積が小さい。また、第１結合部５０Ａは、第２結合部５０Ｂと異なり、その付近に端子台１５によって支持される端子台設置部５ｂが形成されていない。そのため、第１結合部５０Ａには、車両に搭載した場合の振動による疲労が集中し易い。さらに、第１結合部５０Ａが振動で撓むと、第１結合部５０Ａと対角線上に位置する第４結合部５０Ｄとがその影響を受け、疲労が集中し易い。これに対し、本実施形態では車両搭載時において疲労の集中する第１結合部５０Ａと、その影響を受ける第４結合部５０Ｄとに補強部５２を設けている。

この一方で、第２結合部５０Ｂは、その付近に突設された端子台結合部５ｂが下側から端子台１５によって支持されているため、補強部５２を設けていない。また、第３結合部５０Ｃは、延設部５１に、貫通孔５１ａに加え位置決め孔５１ｂが形成されているため、第１結合部５０Ａ及び第２結合部５０Ｂに比べ、フレーム５との接合面積が大きい。よって第３結合部５０Ｃには補強部５２は設けていない。

これにより、第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄに疲労が集中することなく、効果的に強度向上を図ることができると共に、他の部材又は接合面積の確保により強度向上が図れている部位には補強部５２を設けないことで、全ての結合部５０Ａ〜５０Ｄに補強部５２を設ける場合と比較して安価に、結合部の強度向上を図ることができる。

以上のごとく、本実施形態によれば、車両搭載時における耐振性を向上した電力変換装置を提供することができる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は第２実施形態における第１結合部５０Ａの拡大斜視図である。

尚、第２実施形態を含む以下の実施形態においては、既に説明した実施形態の構成と同一構成又は相当する構成については、同一番号を付しその重複説明を省略する。

第２実施形態で、第１実施形態と異なるのは、第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄの延設部５１ａからフレーム５の上部端面まで形成された補強部５２の上部近傍に、切り欠き部５２ｂが形成されている点である。図１２には、第１結合部５０Ａのみを示し、第４結合部５０Ｄは省略している。

切り欠き部５２ｂは、補強部５２に形成された空間部５２ａに達しない深さで形成される。フレーム５は、図１３に示す冶具１６と切り欠き部５２ｂが係合することで、持ち上げ可能となっている。

ここで冶具１６について詳細に説明する。

冶具１６は、把持部１７ａ及び２本の平衡棒１７ｂを備える板材１７と、操作レバー１８ａ及び２本の棒材１８ｂを備える可動板材１８とから構成される。

扁平長方形状の板材１７及び可動板材１８は所定の間隔を有して平行に配置されている。上側の板材１７には、その中央に、冶具１６を持ち上げるコ字状の把持部１７ａが配設されている。把持部１７ａは、その両端が板材１７に固定されている。そして、板材１７に固定された把持部１７ａの両端部の内側には、操作レバー１８ａを挿通するための挿通孔１７ｃが、所定の間隔を有して２箇所に設けられている。そして、把持部１７ａが固定された面と反対側の面には、板材１７の対角線上に２本の平衡棒１７ｂが設けられている。

板材１７の下側には可動板材１８が配置されている。可動板材１８には、２本の平衡棒１７ｂを挿通するための挿通孔１８ｃが対角線上に２箇所に設けられている。そして、可動板材１８の中央には、操作レバー１８ａが配設されている。操作レバー１８ａは、把持部１７ａより小さいコ字状に形成されている。操作レバー１８ａは、可動板材１８に固定されている。操作レバー１８ａは、可動板材１８と平行配置された板材１７の挿通孔１７ｃを介して板材１７側に突出して配設されている。操作レバー１８ａが固定された面と反対側の面においては、２本の平衡棒１７ｂとは異なる対角線上に２本の棒材１８ｂが設けられている。２本の棒材１８ｂの下部には、フレーム５に形成された補強部５２の切り欠き部５２ｂと係合するための爪部１８ｄが形成されている。対角線上に設けられた２つの爪部１８ｄは、互いに向き合うように、断面三角形状に形成されている。

次に本発明の作用効果について説明する。

このような冶具１６を用いてフレーム５を持ち上げるには、冶具１６の爪部１８ｄを補強部５２に形成された切り欠き部５２ｂに対向配置させる。次いで、操作レバー１８ａを上方に引き上げる。すると可動板材１８に固定された棒材１８ｂと連動して爪部１８ｄが上方に引き上げられ、爪部１８ｄと切り欠き部５２ｂとが接触する。このとき、フレーム５の上面と２本の平衡棒１７ｂの下部端面とが接触する。これにより、２本の平衡棒１７ｂ及び２本の棒材１８ｂの４点でフレーム５が支えられるため、安定してフレーム５を持ち上げることができる。

上述したように、フレーム５をケース６に組み付ける工程においては、まずフレーム５を持ち上げなければならない。このとき、上記構成によれば、フレーム５の最外縁部となる補強部５２に切り欠き部５２ｂを形成し、この切り欠き部５２ｂと、冶具１６の爪部１８ｄが係合することにより、フレーム５を持ち上げるようにしている。そのため、安定してフレーム５を持ち上げることができ、ケース６に収容する作業を容易に行うことができる。
［他の実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態では、補強部５２を延設部５１からフレーム５の上部端面まで形成することで、フレーム５とケース６との第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄの強度向上を図ったが、フレーム５の上部端面まで形成しなくてもよい。例えば、フレーム５上部端面の途中まで補強部５２を形成する態様であっても第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄの強度を向上することができる。

第１実施形態及び第２実施形態では、補強部５２の形状は、貫通孔５１ａの周全体に沿って円筒状に形成したが、補強部５２は、貫通孔５１ａを囲うように形成すれば円筒状でなくてもよい。例えば四角形状などの多角形状に補強部を形成する態様であっても、第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄの強度向上と共にネジ落下の防止を図ることができる。

第１実施形態及び第２実施形態では、位置決め孔５１ｂを有する第４結合部５０Ｄの補強部５２は、位置決め孔５１ｂを覆わないように形成したが、位置決め孔を覆うように補強部５２を形成してもよい。位置決め孔５１ｂを覆うように補強部５２を形成した場合には、第１実施形態及び第２実施形態よりも、フレーム５との接合面積を大きく確保することができる。

第１実施形態及び第２実施形態では、補強部５２を第１結合部５０Ａ及び第４結合部５０Ｄの２箇所に形成したが、４箇所全ての結合部５０Ａ〜５０Ｄに補強部５２を設けてもよい。また、５以上又は３以下の結合部を設けて、それらに補強部５２を設けてもよい。この場合には、第１実施形態及び第２実施形態に比べ、さらにフレーム５とケース６との結合部の強度を向上させることができる。

第１実施形態及び第２実施形態では、補強部５２を貫通孔５１ａの周全体に形成したが、補強部５２を平板状の突片で構成し、貫通孔５１ａの両側に突片で構成された補強部５２を、フレーム５及び延設部５１と一体形成してもよい。また、このような突片の補強部５２は、延設部５１とフレーム５と一体に形成していれば１つでも３以上でもよい。このように突片で補強部５２を構成した場合にも、フレーム５とケース６との結合部の強度を向上させることができる。

第１実施形態及び第２実施形態ではフレーム５の高さを冷却管８ａの短手方向の幅と略同じにしたが、冷却管８ａの短手方向の幅よりも低くしてもよい。また、フレーム５の高さを高くし、フレーム５によって半導体積層ユニット２に加えて、制御回路基板３、平滑コンデンサ４、及びバスバー１４を囲うようにしてもよい。さらに、フレーム５によって半導体積層ユニット２、制御回路基板３、平滑コンデンサ４、及びバスバー１４のうち、いずれか１つまたはこれらの組み合わせを囲うように構成してもよい。

１ 電力変換装置
２ 半導体積層ユニット
３ 制御回路基板
５ フレーム
６ ケース
７ 半導体モジュール
８ 冷却器
１６ 冶具
１８ｃ 爪部
５０Ａ〜５０Ｄ 結合部
５１ 延設部
５１ａ 貫通孔
５２ 補強部
５２ｂ 切り欠き部

Claims (5)

1. ケース（６）と電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール（７）と、前記半導体モジュール（７）を固定しつつ、前記半導体モジュール（７）を冷却する冷却器（８）と、前記半導体モジュール（７）を制御する制御回路基板（３）と、前記冷却器（８）、前記制御回路基板（３）のうち少なくとも１つの周囲を覆うフレーム（５）とを有し、前記冷却器（８）、前記制御回路基板（３）を前記フレーム（５）に固定した状態で、前記フレーム（５）をケース（６）に組み付けてなる電力変換装置において、前記フレーム（５）は前記フレーム（５）の外周壁面に対し、前記ケース（６）と結合するための結合部（５０）を有し、前記結合部（５０）は、前記フレーム（５）外周壁面から前記ケース（６）に向かって延設され、貫通孔（５１ａ）を有する延設部（５１）と、前記延設部（５１）及び前記フレーム（５）と一体に形成された補強部（５２）を有し、
   前記結合部（５０）は、前記フレーム（５）の外周壁に複数設けられ、前記フレーム（５）は、前記補強部（５２）と冶具（１６）とが係合し、前記冶具（１６）を介して持ち上げ可能となっており、複数の前記補強部（５２）の上部に、前記冶具（１６）の爪部（１８ｄ）と係合する切り欠き部（５２ｂ）を形成していることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記補強部（５２）は、前記貫通孔（５１ａ）を挟んだ両側で前記フレーム（５）と一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記補強部（５２）は、前記貫通孔（５１ａ）の周全体に沿って形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 前記補強部（５２）は、前記フレーム（５）の上部端面まで形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記結合部（５０）は前記フレーム（５）の外周壁面に複数形成され、少なくとも１つの前記延設部（５１）には、前記貫通孔（５１ａ）のみが設けられており、少なくとも前記貫通孔（５１ａ）のみが設けられた前記延設部（５１）と、前記貫通孔（５１ａ）のみが設けられた前記延設部（５１）と対角線上の前記延設部（５１）とに前記補強部（５２）が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
   

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