JP5521978B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の上記電子部品を冷却する冷却器とを、ケース内に収容してなる電力変換装置に関する。

例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等には、電源電力から駆動用モータを駆動するための駆動用電力に変換するためのインバータやコンバータ等の電力変換装置が搭載されている。図３３に示すごとく、かかる電力変換装置９は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール９２１やコンデンサ９２２を始めとして、電力変換回路を構成する各種電子部品を備えている（特許文献１参照）。また、半導体モジュール９２１の温度上昇を抑制するために、これらを冷却する冷却器９３が半導体モジュール９２１に接触配置されている。

さらには、電力変換装置９は、半導体モジュール９２１を制御する制御回路が形成された制御回路基板９６をも備えている。
そして、これらの半導体モジュール９２１等の電子部品、冷却器９３、制御回路基板９６は、ケース９４に固定され、ケース９４内に密封されている。

また、電力変換装置９は、複数の電子部品を電気的に接続する導電ワイヤー（図示しない）を備える。

特開２００９−１５９７６７号公報

しかしながら、ケース９４の剛性が充分に高くないと、ケース９４に固定された電子部品が大きく振動して断線等の原因となったり、外力が内部の電子部品等に加わって故障の原因となったりするなどの不具合が発生しやすい。

また、電力変換装置９は、エンジンルームなどに配置されることがあるが、この場合、急激な温度変化に伴って、ケース９４が熱膨張あるいは熱収縮することがある。このとき、ケース９４に直接、各種部品が組み付けられていると、これらの部品に熱応力が加わり、故障の原因を招くおそれがある。

また、特許文献１に記載の電力変換装置９は、ケース９４を、ケース本体９４０とその両側に設けた下蓋９４１と上蓋９４２とによって構成してある。そのため、ケース９４には、二か所の大きなシール面が形成され、これら２つのシール面の水密性を確保する必要がある。それゆえ、シール材を多く形成する必要があり、コスト面においても、製造面においても、不利となりやすい。

また、メンテナンスの際には、下蓋９４１と上蓋９４２とを取り外す必要があるため、メンテナンスの作業性も高いとは言い難い。
仮に、単に下蓋９４１を廃止して、ケース９４を、底部のあるケース本体と上蓋とによって構成すれば、シール面を一つにできるが、この場合は、メンテナンス性がさらに低下することとなるし、ケース９４の剛性がさらに低下することにもなる。

また、従来の電力変換装置９は、製造時に、上記導電ワイヤーの一部がケース本体９４０から外に飛び出てしまうことがあった。そのため、上蓋９４２をケース本体９４０に固定する際に、これら上蓋９４２とケース本体９４０との間で導電ワイヤーを挟んでしまう場合があった。そのため、導電ワイヤーをケース９４内に固定し、導電ワイヤーがケース外へ飛び出さないようにする必要があった。しかしながら、従来の電力変換装置９は、電子部品や冷却器９３、制御回路基板９６等もケース９４に固定するため、導電ワイヤーを固定するための場所をケース９４に確保しにくいという問題があった。また、ケース９４内は電子部品等が密集しているため、導電ワイヤーをケース９４に固定する作業を行いにくいという問題があった。

また、ケース９４に直接コンデンサ９２２等の電子部品を固定すると、その振動がケース９４を通じて車体等に伝わり、不快な振動音が車内に伝わるなどの不具合も生じやすい。逆に、エンジンの振動が、ケース９４を通じて電子部品に伝わって、断線や故障の原因となるおそれもある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、ケースの剛性を高めつつ、電子部品へ加わる外力を低減することができ、製造時に導電ワイヤーの一部がケース外へ飛び出すことを防止しやすく、かつ、メンテナンス性に優れた低コストの電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の上記電子部品を冷却する冷却器とを、ケース内に収容してなる電力変換装置であって、
上記電子部品の少なくとも一部と上記冷却器とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品、及び、上記冷却器の少なくとも一部を四方から囲むように形成され、
上記フレームは、該フレームの外側を通過する導電ワイヤーが上記ケースに近づく側へ移動することを規制するワイヤー保持部を有することを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
また、本発明の第２の態様は、電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の上記電子部品を冷却する冷却器とを、ケース内に収容してなる電力変換装置であって、
上記電子部品の少なくとも一部と上記冷却器とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品の少なくとも一部を内側に配置するように形成され、
上記フレームは、該フレームの外側を通過する導電ワイヤーが上記ケースに近づく側へ移動することを規制するワイヤー保持部を有し、
上記内部ユニットは、入出力端子を一端に設けたバスバーを複数本有し、上記複数本のバスバーを保持する絶縁材料からなるバスバー保持部と、上記複数本のバスバーとによって、バスバーアッセンブリが構成され、該バスバーアッセンブリは上記バスバー保持部において上記フレームに固定され、上記導電ワイヤーの一端は上記バスバーに接続されており、
上記フレームは、該フレームの上記バスバーアッセンブリ側の端面から上記バスバーアッセンブリへ向かって突出し、上記ワイヤーを係止するバスバー側突出ワイヤー係止部を備えることを特徴とする電力変換装置にある（請求項４）。

上記電力変換装置においては、上記電子部品の少なくとも一部と上記冷却器とを上記フレームに固定し、これらの電子部品と冷却器とフレームとを一体化した一つの内部ユニットを構成している。そして、該内部ユニットをケース内に固定している。そのため、内部ユニットがケースの内部において梁の役割を果たし、ケースの剛性を高めることができる。
そして、これによって、ケース自体の肉厚を特に大きくしたり、補強リブを形成したりしなくても、充分な剛性を得ることができるため、ケースの材料コストや製造コストを低減することができると共に、その重量を低減することが可能となる。

また、内部ユニットをケースに固定することによって、内部ユニットに含まれる一つ一つの電子部品及び冷却器に対して、ケースを通じて外力が加わることを抑制することができる。すなわち、外部からの振動や、熱応力などの影響を、内部ユニットに含まれる電子部品及び冷却器が受けることを抑制することができる。

また、上記内部ユニットを構成することによって、ケースに直接電子部品をはじめとする各種部品を組み付けるのではなく、フレームに対して電子部品等を組み付けて内部ユニットを組み立てた後、内部ユニットをケースに組み付けることで、電力変換装置を得ることができる。そのため、電力変換装置の組み立て作業を容易に行うことができる。
また、メンテナンス時においても、内部ユニットごとケースから取り出して、ケースの外でメンテナンスを行うことができるため、その作業性を向上させることができる。

また、このようにケースの外部において電子部品の組み付けやメンテナンスを行うことができるため、ケースには複数の蓋を設ける必要がない。そのため、ケース本体と蓋との間のシール面を一箇所とすることができる。それゆえ、ケースの水密性が必要な場合にも、その水密性を高めやすくなると共に、シール材を少なくすることができ、材料費の低減、シール材の塗布等の工数の低減を図ることができる。

また、上記内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケースに固定されている。このようにすると、上記フレームが上述した梁の役割を直接果たすため、より一層ケースの剛性を高めることができる。

また、上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品の少なくとも一部を内側に配置するように形成されている。これにより、フレームを導体で構成すれば、フレームによって、電子部品から生じる電磁ノイズを遮蔽することができる。上記ケースも導体によって構成されることが多いが、フレームとケースとによって、電子部品の電磁ノイズを二重で遮蔽することができる。また、上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品の少なくとも一部を内側に配置するように形成されている。そのため、フレームによって、例えば半導体モジュールなど、電磁ノイズを発生しやすい電子部品を囲むことにより、フレームが導体であれば、少なくともフレームの外側への電磁ノイズの漏れを抑制することができる。
なお、高さ方向から見た上記フレームの形状としては、例えば、上記電子部品の少なくとも一部を四方から囲む四角形状、三方から囲むコ字形状、あるいは、間に電子部品を配置した略平行な一対の壁部と両者をつなぐ壁部とからなるＨ字形状とすることができる。

また、上記フレームは、上記ワイヤー保持部を有する。そのため、内部ユニットをケース内に配設する際に、導電ワイヤーの一部がケース外へ飛び出ることを防止でき、ケースと蓋体との間に導電ワイヤーが挟まる不具合を抑制できる。また、内部ユニットをケースに固定する際に、ケースの一部に導電ワイヤーが引っ掛かる不具合も防止できる。
また、本発明では、導電ワイヤーをワイヤー保持部に保持させて内部ユニットを構成した後で、該内部ユニットをケースに固定するため、導電ワイヤーをケースに固定する場合と比較して、導電ワイヤーの固定作業を行いやすい。

以上のごとく、本発明によれば、ケースの剛性を高めつつ、電子部品へ加わる外力を低減することができ、製造時に導電ワイヤーの一部がケース外へ飛び出すことを防止しやすく、かつ、メンテナンス性に優れた低コストの電力変換装置を提供することができる。

参考例における、電力変換装置の断面概略説明図。 参考例における、フレームの平面図。 参考例における、フレームの底面図。 図２のＡ−Ａ（ａ−ａ）線矢視断面図。 図２のＢ−Ｂ線矢視断面図。 参考例における、フレームの正面図。 参考例における、フレームに積層体及び端子台等を組み付けた状態の平面図。 参考例における、フレームに更にバスバーアッセンブリ等を組み付けた状態の平面図。 図８のＣ視図。 図７のＤ−Ｄ線矢視断面図。 参考例における、フレームに更にコンデンサを組み付けた状態の平面図。 図１１のＥ視図。 参考例における、フレームに更に制御回路基板を組み付けた状態、すなわち内部ユニットの平面図。 参考例における、内部ユニットの正面図。 参考例における、内部ユニットの側面図。 参考例における、内部ユニットをケースに収納した状態の平面図。 図１６のＦ−Ｆ線矢視断面図。 図１６のＧ−Ｇ線矢視断面図。 参考例における、図１６のＧ−Ｇ線矢視断面相当の電力変換装置の断面図。 実施例１における、電力変換装置の断面図。 実施例１における、蓋体を取り付ける前の電力変換装置の平面図。 実施例１における、内部ユニットの側面図。 実施例１における、内部ユニットの底面図。 実施例１における、フレームの正面図。 実施例１における、フレームの平面図。 実施例１における、フレームの底面図。 実施例２における、電力変換装置の側面図。 図２７の要部拡大図。 図２８の斜視図。 実施例３における、電力変換装置の要部拡大側面図。 図３０のＨ矢視図。 図３０のＩ矢視図。 背景技術における、電力変換装置の断面図。

本発明に係る電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、電源電力から駆動用モータを駆動するための駆動用電力に変換するのに用いられる。

また、上記ワイヤー保持部は、上記フレームを構成する壁部の外側面に形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、導電ワイヤーをフレームの壁部に沿わせる状態で保持することができる。そのため、導電ワイヤーがケース側へ移動することを効果的に防止できる。

また、上記内部ユニットは、上記入出力端子を一端に設けたバスバーを複数本有し、上記複数本のバスバーを保持する絶縁材料からなるバスバー保持部と、上記複数本のバスバーとによって、バスバーアッセンブリが構成され、該バスバーアッセンブリは上記バスバー保持部において上記フレームに固定され、上記導電ワイヤーの一端は上記バスバーに接続されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、内部ユニットは上記バスバーアッセンブリを備えるため、複数本のバスバーを個別にフレームに固定する必要がなくなる。そのため、電力変換装置を容易に製造することが可能になる。

また、本発明の第２の態様においては、上記フレームは、該フレームの上記バスバーアッセンブリ側の端面から上記バスバーアッセンブリへ向かって突出し、上記ワイヤーを係止するバスバー側突出ワイヤー係止部を備える（請求項４）。
そのため、一端がバスバーに接続された導電ワイヤーを、フレームとバスバーアッセンブリとの間において、上記バスバー側突出ワイヤー係止部によって係止できる。それゆえ、導電ワイヤーを複数箇所で保持でき、導電ワイヤーがケース側へ移動することを防止しやすくなる。そのため、製造時に、導電ワイヤーの一部がケース外へ飛び出しにくくなり、ケースと蓋体との間で導電ワイヤーを挟む不具合を防止しやすくなる。また、内部ユニットをケースに固定する際に、ケースの一部に導電ワイヤーが引っ掛かる等の不具合を抑制しやすくなる。

また、上記バスバーアッセンブリの上記バスバー保持部には、上記フレームへ向かって突出し、上記ワイヤーを係止するフレーム側突出ワイヤー係止部が形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、導電ワイヤーを、フレームだけでなく、バスバーアッセンブリにおいても係止することができる。そのため、導電ワイヤーをしっかりと係止でき、導電ワイヤーがケース側へ移動することを一層、効果的に防止できる。これにより、導電ワイヤーがケース外へ飛び出しにくくなり、ケースと蓋体との間で導電ワイヤーを挟む不具合を防止しやすくなる。また、内部ユニットをケースに固定する際に、ケースの一部に導電ワイヤーが引っ掛かる等の不具合を抑制しやすくなる。

また、上記バスバーアッセンブリの上記バスバー保持部には、少なくとも上記フレーム側に開口したワイヤー用凹部が形成されており、該ワイヤー用凹部内に上記フレーム側突出ワイヤー係止部が形成され、上記導電ワイヤーの一部は上記ワイヤー用凹部内に存在していることが好ましい（請求項６）。
この場合には、導電ワイヤーの一部がワイヤー用凹部内に存在しているため、フレームとバスバーアッセンブリの間隔が狭い場合でも、導電ワイヤーを無理に折り曲げることなく、導電ワイヤーの通過経路を確保できる。これにより、導電ワイヤーの断線等を防止しやすくなり、電力変換装置の信頼性を向上できる。また、フレームとバスバーアッセンブリを接近させることができるため、電力変換装置を小型化できる。

また、上記内部ユニットは、スイッチング素子を内蔵し上記フレーム内に固定された複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを制御する制御回路基板とを上記電子部品として備え、該制御回路基板は上記フレームに固定され、上記フレームは、上記制御回路基板と上記バスバーアッセンブリとの間に介在しており、上記バスバーは、上記バスバーアッセンブリの、上記フレーム側とは反対側の主面に設けられ、該導電ワイヤーの他端は上記制御回路基板に接続され、上記制御回路基板の板厚方向から見た場合に、上記バスバーアッセンブリの側面の一部は、上記フレームの壁部よりも内側に位置する内側側面となっており、上記ワイヤー保持部と、上記バスバー側突出ワイヤー係止部と、上記フレーム側突出ワイヤー係止部とを用いて、上記導電ワイヤーの一部が、上記フレームの壁部と上記内側側面との間に位置するように、該導電ワイヤーを保持していることが好ましい（請求項７）。
この場合には、引き回した導電ワイヤーの一部がバスバーアッセンブリの上記内側側面から突出することになるが、その突出した部分が、フレームの壁部から外側へ出ない。そのため、内部ユニットをケースに取り付ける際に、導電ワイヤーがケースの一部に引っかかる不具合を防止できる。

また、上記内部ユニットは、スイッチング素子を内蔵してなる複数の半導体モジュールを上記電子部品として備えていることが好ましい。この場合には、外力の影響を受けやすいスイッチング素子を内蔵した半導体モジュールへ加わる外力を低減することができる。そのため、より効果的に電力変換装置の耐久性を向上することができる。

また、上記冷却器は内部に冷媒流路を備える複数の冷却管を有し、該複数の冷却管と上記複数の半導体モジュールとが互いに積層された積層体が上記内部ユニットに含まれていることが好ましい。この場合には、上記積層体を上記ケースの外において組み立てることができるため、一層製造容易な電力変換装置を得ることができる。

また、上記積層体は、上記冷却管と上記半導体モジュールとを交互に積層してなることが好ましい。この場合には、上記半導体モジュールを効率的に冷却することができると共に、積層体の小型化を実現することができる。

また、上記内部ユニットは、上記積層体を積層方向に加圧する加圧部材を備え、該加圧部材は、上記フレームの一部と上記積層体における積層方向の一端との間に介設され、上記積層体における積層方向の他端は、上記フレームの他の一部によって支承されていることが好ましい。この場合には、上記加圧部材の反力を上記フレームによって支えることができる。そのため、上記ケースには上記加圧部材の反力に対抗する剛性が必要なく、その厚みを厚くしたり、リブ等を設けたりする必要もない。その結果、ケースの軽量化、低コスト化を実現することができる。

また、上記フレームは、上記内部ユニットを上記ケースに固定するユニット固定部を複数有しており、上記積層体及び上記加圧部材による積層方向外側へ向かう反力を受ける上記フレームにおける一対の支承部よりも積層方向外側の双方に、少なくとも１個ずつ上記ユニット固定部が配置されていることが好ましい。この場合には、上記積層体及び上記加圧部材による反力に対する上記フレームの剛性を上記ケースによって向上させることができる。すなわち、上記ケースが上記フレームを補強することとなり、上記反力によってフレームが変形することを効果的に防止することができる。

また、上記フレームは、上記積層体における積層方向の両側に配された前方壁部及び後方壁部と、上記前方壁部と上記後方壁部とをその両端において連結する一対の側方壁部とを有することが好ましい。この場合には、上記積層体を上記フレームの内側において安定して固定することができる。

また、上記前方壁部及び上記後方壁部は、上記側方壁部よりも、壁厚みが大きいことが好ましい。この場合には、上記加圧部材の反力を受ける上記前方壁部及び上記後方壁部の剛性を高めることができると共に、上記加圧部材の反力を直接受けない上記側方壁部の軽量化を図ることができる。その結果、上記加圧部材の反力に対抗するのに必要な上記フレームの剛性を確保しつつ、効果的にフレームの軽量化を図ることができる。

また、上記前方壁部及び上記後方壁部は、その少なくとも一部を、積層方向に垂直な一対の縦板部と該一対の縦板部の中央部においてこれらを連結する連結部とからなる断面略Ｈ字形状のＨ型壁部によって構成してあることが好ましい。この場合には、上記前方壁部及び上記後方壁部の高い剛性を確保しつつフレームの軽量化を図ることができる。

また、上記側方壁部は、その少なくとも一部を、上記フレームの内側に面する主面を有する主壁部と、該主壁部における積層方向に直交する方向の一端から上記フレームの内側に向って突出した内向部とからなる断面略Ｌ字状のＬ型壁部によって構成してあることが好ましい。この場合には、充分な剛性を確保しつつ上記側方壁部の軽量化及び材料費の低減を図ることができる。

また、上記複数の冷却管は長尺形状を有し、その長手方向の両端部付近において互いに連結され、上記冷却管と共に積層された上記半導体モジュールは、被制御電力が入出力される主電極端子と上記スイッチング素子を制御する制御電流が入力される制御端子とを、互いに反対方向へ突出形成してなると共に、積層方向及び上記冷却管の長手方向に直交する高さ方向に突出させており、上記フレームは、上記高さ方向の双方に解放されていることが好ましい。この場合には、上記半導体モジュールへのバスバーや制御回路基板等の組み付けを容易に行うことができる。

また、上記内部ユニットは、上記スイッチング素子を制御する制御回路を形成した制御回路基板を備えることが好ましい。この場合には、上記制御回路基板をケースに直接取り付ける必要がないため、その組み付け作業を容易に行うことができると共に、制御回路基板へ加わる外力を低減することができる。

また、上記フレームは、上記内部ユニットを上記ケースに固定するユニット固定部を有し、該ユニット固定部は、上記制御回路基板の外縁よりも外側に配置されていることが好ましい。この場合には、上記内部ユニットを上記ケースに容易に組み付けることができる。すなわち、仮に、上記ユニット固定部が上記制御回路基板の外縁よりも内側に配置されていたとすると、上記制御回路基板が邪魔になって、該制御回路基板を組み付けた後の内部ユニットを上記ケースに固定する作業を容易に行うことができなくなる。例えば、ケースの壁に孔をあけて、そこにボルト等を挿通して内部ユニットをケースに固定するなどの方法を採らざるをえなくなるが、その場合、作業性が低下するばかりでなく、ケース内外の水密性を確保するためのシール材の配設部分が増えてしまうという問題も生じる。
しかし、ユニット固定部を上記制御回路基板の外縁よりも外側に配置しておくことにより、このような不具合を招くおそれがない。

また、上記フレームは、上記内部ユニットに上記制御回路基板を固定する基板固定部を有し、該基板固定部は、上記ユニット固定部よりも内側に配置されていることが好ましい。この場合には、上記制御回路基板を上記フレームに容易に固定することができると共に、上記内部ユニットを上記ケースに容易に組み付けることができる。

また、上記内部ユニットは、上記電子部品としてコンデンサを備えることが好ましい。この場合には、上記コンデンサへ加わる外力を低減することができる。また、コンデンサから上記ケースへ伝わる振動を抑制することができ、ケースを介してコンデンサの振動が外部へ伝わることを抑制することができる。これにより、例えば、電力変換装置を搭載した車両において、コンデンサの振動に起因する不快音が車内に伝達することを抑制することができる。

また、上記フレームは、上記内部ユニットを上記ケースに固定するユニット固定部と、上記内部ユニットに上記コンデンサを固定するコンデンサ固定部とを有し、該コンデンサ固定部は、上記ユニット固定部よりも内側に配置されていることが好ましい。この場合には、上記コンデンサを上記フレームに容易に固定することができると共に、上記内部ユニットを上記ケースに容易に組み付けることができる。

また、上記内部ユニットは、被制御電力を入出力する入出力端子を載置して、該入出力端子を外部機器の端子と接続するための端子台を備えることが好ましい。この場合には、上記ケースの外で上記端子台を内部ユニットに組み付けることができるため、上記端子台の組み付けを容易に行うことができる。

また、該電力変換装置は、上記入出力端子を一端に設けたバスバーを有し、上記フレームは、上記バスバーを固定するバスバー固定部を複数有することが好ましい。この場合には、上記バスバーを上記フレームに安定して固定することができる。

また、上記電力変換装置は、上記バスバーを複数本有し、該複数本のバスバーのうちの少なくとも２本は、互いに樹脂によって部分的にモールドされることによって一体化されたバスバーアッセンブリを構成してなり、該バスバーアッセンブリを上記フレームに対して固定する複数の上記バスバー固定部のうちの少なくとも２個は、上記フレームの中央よりも上記端子台に近い位置に配置されていることが好ましい。この場合には、上記バスバーアッセンブリを上記フレームに安定して固定することができると共に、上記端子台に上記入出力端子を安定して配置することができる。その結果、入出力端子と外部端子との安定した接続状態を確保することができる。

また、上記内部ユニットは、電力変換回路を構成するすべての上記電子部品を含むことが好ましい。この場合には、電力変換回路を構成するすべての電子部品を外力から保護することができると共に、製造容易かつメンテナンス性に優れた電力変換装置を得ることができる。

また、上記フレームは、少なくとも一方の端部が上記ケース内に配された導電ワイヤーを保持するワイヤー保持部を有することが好ましい。この場合には、上記導電ワイヤーを上記フレームに沿わせることができる。それゆえ、内部ユニットをケースに収納したり、あるいはケースから取り出したりする際に、導電ワイヤーが引っかかるなどの不具合を防止することができる。

（参考例）
本発明の参考例にかかる電力変換装置につき、図１〜図１９を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１に示すごとく、電力変換回路を構成する複数の電子部品（半導体モジュール２１、コンデンサ２２等）と、少なくとも一部の電子部品（本例においては半導体モジュール２１）を冷却する冷却器３とを、ケース４内に収容してなる。
半導体モジュール２１と冷却器３とは、これらが固定されるフレーム５と共に一体化されて一つの内部ユニット１０を構成している。
内部ユニット１０は、ケース４に固定されると共にケース４内に密封されている。

図１６〜図１８に示すごとく、内部ユニット１０は、フレーム５においてケース４に固定されている。フレーム５は、導体からなり、内部ユニット１０を構成する複数の半導体モジュール２１を内側に配置するように形成されている。フレーム５は、例えば、アルミニウム、鉄等の金属又は合金の成形体によって構成することができる。
また、ケース４も、例えば、アルミニウム、鉄等の金属又は合金からなる。

半導体モジュール２１は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵してなる。半導体モジュール２１は、スイッチング素子を樹脂モールドしてなる本体部２１１と、該本体部２１１から互いに反対方向に突出した主電極端子２１２及び制御端子２１３とからなる。主電極端子２１２からは被制御電力が半導体モジュール２１に入出力され、制御端子２１３には、スイッチング素子を制御する制御電流が入力される。

図７、図１０に示すごとく、冷却器３は内部に冷媒流路を備える複数の冷却管３１を有する。そして、複数の冷却管３１と複数の半導体モジュール２１とが互いに積層された積層体１１が内部ユニット１０に含まれている。積層体１１は、冷却管３１と半導体モジュール２１とを交互に積層してなる。そして、半導体モジュール２１は両主面から冷却管３１によって挟持されている。また、隣り合う冷却管３１の間には、２個の半導体モジュール２１が挟持されている。

図７に示すごとく、複数の冷却管３１は、積層方向Ｘに直交する方向に長く、その長手方向（この方向を、以下、適宜「横方向Ｙ」という。）の両端部において、隣り合う冷却管３１同士が変形可能な連結管３２によって連結されている。冷却器３は、積層方向Ｘの一端に配された冷却管３１における横方向Ｙの両端部に設けた冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２を有する。

これにより、冷媒導入管３３１から導入された冷却媒体は、連結管３２を適宜通り、各冷却管３１に分配されると共にその長手方向（横方向Ｙ）に流通する。そして、各冷却管３１を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール２１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管３２を適宜通り、冷媒排出管３３２に導かれ、冷却器３から排出される。

冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。

内部ユニット１０は、積層体１１を積層方向Ｘに加圧する加圧部材１２を備える。加圧部材１２は、フレーム５の一部と積層体１１における積層方向Ｘの一端（これを以下「後端」という。）との間に介設されている。積層体１１における積層方向Ｘの他端（これを以下「前端」という。）は、フレーム５の他の一部によって支承されている。

加圧部材１２は、積層体１１側に向って凸状に湾曲した板ばねによって構成されている。また、加圧部材１２と積層体１１との間には、平板状の補強板１３が介設されており、加圧部材１２の押圧力が冷却管３１に局部的にかからないようにして、冷却管３１の変形を防いでいる。また、加圧部材１２の長手方向（横方向Ｙ）の両端部と、フレーム５との間には、支承ピン１４が挟持されている。この一対の支承ピン１４によって、加圧部材１２が後方から支承されている。

フレーム５は、積層体１１における積層方向Ｘの両側に配された前方壁部５２及び後方壁部５３と、前方壁部５２と後方壁部５３とをその両端において連結する一対の側方壁部５４とを有する。すなわち、図２、図３に示すごとく、フレーム５は、積層方向Ｘ及び横方向Ｙに直交する方向（以下、これを「高さ方向Ｚ」という。）から見たとき、冷却器３を四方から囲む略長方形状を有する。

フレーム５は、図１〜図３、図１９に示すごとく、内部ユニット１０をケース４に固定するユニット固定部５１を複数有している。積層体１１及び加圧部材１２による積層方向Ｘの外側へ向かう反力を受けるフレーム５における一対の支承部（前方壁部５２の内側面５２１および後方壁部５３の内側面５３１）よりも積層方向Ｘの外側の双方に、少なくとも１個ずつユニット固定部５１が配置されている。本例においては、上記内側面５２１よりも外側に２個のユニット固定部５１が形成され、上記内側面５３１よりも外側に他の２個のユニット固定部５１が形成されている。

ユニット固定部５１は、フレーム５から外方へ突出形成されると共に貫通孔が形成されている。該貫通孔にボルト５１１を挿通すると共に該ボルト５１１をケース４の内部に形成されたユニット支承部４１におけるネジ孔に螺合することにより、フレーム５をケース４に固定し、すなわち、内部ユニット１０をケース４に固定している。

図２、図４、図５に示すごとく、前方壁部５２及び後方壁部５３は、側方壁部５４よりも、壁厚みｔ１、ｔ２が大きい。ここで、壁厚みｔ１、ｔ２とは、冷却管３１が、積層方向Ｘあるいは横方向Ｙに投影される部分における、積層方向Ｘあるいは横方向Ｙの寸法をいうものとする。

前方壁部５２及び後方壁部５３は、その少なくとも一部を、図４、図１０に示すごとく、断面略Ｈ字形状のＨ型壁部５５によって構成してある。Ｈ型壁部５５は、積層方向Ｘに垂直な一対の縦板部５５１と該一対の縦板部５５１の中央部においてこれらを連結する連結部５５２とからなる。

図２、図３に示すごとく、側方壁部５４は、その一部を、断面略Ｌ字状のＬ型壁部によって構成してある。Ｌ型壁部（側方壁部５４）は、図５に示すごとく、フレーム５の内側に面する主面を有する主壁部５４１と、該主壁部５４１における積層方向Ｘに直交する方向の一端からフレーム５の内側に向って突出した内向部５４２とからなる。本例においては、側方壁部５４のすべてが上記Ｌ型壁部からなる。
なお、図２、図７に示すごとく、支承ピン１４を配置する領域付近においては、側方壁部５４の内向部５４２が他の部分よりも内側に突出している。

フレーム５は、高さ方向Ｚの双方に解放されている。すなわち、フレーム５の内側は高さ方向Ｚに貫通してなる。そして、図９、図１０に示すごとく、半導体モジュール２１の主電極端子２１２及び制御端子２１３は、フレーム５における高さ方向Ｚの一方（下方）と他方（上方）に突出している。本明細書において、主電極端子２１２の突出方向を下方、制御端子２１３の突出方向を上方として説明するが、上下は特に限定されるものではなく、便宜的なものである。
なお、前後や横などの表現も、同様に便宜的なものであることは言うまでもない。

また、図１、図１３〜図１９に示すごとく、内部ユニット１０は、スイッチング素子を制御する制御回路を形成した制御回路基板６を備えている。半導体モジュール２１における制御端子２１３は、制御回路基板６に接続されている。図１３、図１４に示すごとく、フレーム５におけるユニット固定部５１は、制御回路基板６の外縁よりも外側に配置されている。

また、フレーム５は、図２、図１４、図１５に示すごとく、内部ユニット１０に制御回路基板６を固定する基板固定部５６を、ユニット固定部５１よりも内側に設けている。
基板固定部５６は、前方壁部５２と後方壁部５３とのそれぞれから２本ずつ高さ方向Ｚ（上方）へ突出形成されたボスによって構成されている。これらの基板固定部５６にはネジ孔が形成されており、４個所の基板固定部５６においてビス５６１によって制御回路基板５６をフレーム５に固定してある（図１３〜図１５）。

また、図１４、図１５に示すごとく、内部ユニット１０はコンデンサ２２を備えている。フレーム５は、内部ユニット１０にコンデンサ２２を固定するコンデンサ固定部５７を有する。図３、図１１、図１４に示すごとく、該コンデンサ固定部５７は、ユニット固定部５１よりも内側に配置されている。
コンデンサ固定部５７は、前方壁部５２と後方壁部５３とのそれぞれから２本ずつ、基板固定部５６とは反対側の高さ方向Ｚ（下方）へ突出形成されたボスによって構成されている。これらのコンデンサ固定部５７にはネジ孔が形成されており、４個所のコンデンサ固定部５７においてボルト５７１によってコンデンサ２２をフレーム５に固定してある。

また、図１１〜図１５に示すごとく、内部ユニット１０は、被制御電力を入出力する入出力端子７１を載置して、該入出力端子７１を外部機器（直流バッテリー、回転電機等）の端子と接続するための端子台７を備えている。
端子台７は、フレーム５における一方の側方壁部５４から外方へ突出形成された２本の支持アーム５４３に、ボルト５４４によって固定されている。

入出力端子７１には、コンデンサ２２の一対の電極と電気的に接続された一対のコンデンサ端子７１Ｐ、７１Ｎと、半導体モジュール２１の主電極端子２１２と電気的に接続されると共に三相交流回転電機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電極に接続される３本の出力端子７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗがある。
入出力端子７１は、バスバーの一端に形成され、該バスバーの他端がコンデンサ２２や半導体モジュール２１に接続されている。

また、図８に示すごとく、複数本のバスバー７０を保持する絶縁材料（合成樹脂）からなるバスバー保持部７５０と、複数本のバスバー７０とによって、バスバーアッセンブリ７２が構成されている。バスバーアッセンブリ７２は、バスバー保持部７５０においてフレーム５に固定されている。
フレーム５は、図３、図１４、図１５に示すごとく、バスバーアッセンブリ７２を固定するバスバー固定部５８を複数有する。本例においては、バスバー固定部５８は３個形成されている。そして、バスバー固定部８のうちの２個は、フレーム５の中央よりも端子台７に近い位置に配置されている。

内部ユニット１０は、電力変換回路を構成するすべての電子部品を含んでいる。すなわち、電力変換装置１におけるすべての電子部品は、内部ユニット１０に属しており、ケース４に直接固定された電子部品は存在しない。
また、図１に示すごとく、ケース４は、上方が開口したケース本体４０と、該ケース本体４０の開口部を閉塞する蓋体４００とからなる。上記ユニット支承部４１は、ケース本体４０と一体成形されている。

ケース本体４０は、開口部の外周にフランジ部４２を設けてなり、蓋体４００の外周にもフランジ部４２０が設けてある。ケース本体４０と蓋体４００とは、互いの開口端にシール材（図示略）を介在させた状態で両者のフランジ部４２、４２０を互いに重ね合わせ、ボルト４３１とナット４３２とによって締結されている。これにより、内部ユニット１０は、ケース４内に密封されることとなる。

図１６、図１９に示すごとく、積層体１１（図７参照）に接続された冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２は、その一部をケース４の外に突出させている。冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２の外周には、環状パッキン３３３が取り付けてある。図１６に示すごとく、ケース本体４０には、冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２を通過させる凹部４４が２個所に形成されており、これら２つの凹部４４に、冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２に取り付けた環状パッキン３３３を配置した状態で、環状パッキン３３３をケース本体４０と蓋体４００とで挟持する。これにより、冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２をケース４の外に突出させつつ、ケース４を密閉することができる。

また、内部ユニット１０における各種電子部品や制御回路基板６と、外部機器とを電気的に接続するために、ケース４には適宜、配線の挿通部や、コネクタ等を設けてあるが、これらの開口部には、適宜シール材等を設けることによって、ケース４内外の水密性を確保している。

本例の電力変換装置１を組み立てるに当たっては、まず、図１３〜図１５に示すごとく、内部ユニット１０を組み立てる。その後、図１６〜図１８に示すごとく、内部ユニット１０をケース本体４０内に収納すると共に固定する。そして、最後に、図１、図１９に示すごとく、蓋体４００をケース本体４０に締結することによって、ケース４内に内部ユニット１０を密封する。

内部ユニット１０を組み立てるに当たっては、まず、図２〜図６に示すフレーム５を用意する。
次いで、フレーム５の内側に、図７、図１０に示すごとく、複数の半導体モジュール２１と複数の冷却管３１とを積層してなる積層体１１を配置する。なお、この段階より前に、複数の冷却管３１は連結管３２によって連結されていると共に冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２が接合された冷却器３が既に組み立てられている。積層体１１をフレーム５の内側に配置したとき、冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２は、図７に示すごとく、フレーム５に形成した管用凹面５２２（図２、図６）に載置される。

また、積層体１１の後端とフレーム５の後方壁部５３との間に、加圧部材１２を配置する。
次いで、加圧部材１２の両端部付近を積層方向Ｘの前方へ、押圧治具によって押し込むことによって、加圧部材１２を弾性変形させつつ、積層体１１を圧縮する。加圧部材１２を所定量変形させた時点で、加圧部材１２の両端部とフレーム５の後方壁部５３との間に、円柱状の支承ピン１４を挿入する。その後、上記押圧治具を後方へ移動させながら加圧部材１２から離すことにより、一対の支承ピン１４が加圧部材１２と後方壁部５３との間に挟持された状態となる。この状態は、すなわち、加圧部材１２の付勢力によって積層体１１が積層方向に所定の圧力によって圧縮された状態でもある。

次いで、図７〜図９に示すごとく、端子台７をフレーム５における支持アーム５４３に、ボルト５４４によって固定する。
次いで、バスバー７０を樹脂モールドしてなるバスバーアッセンブリ７２をフレーム５に取り付けると共に、バスバー７０を半導体モジュール２１の主電極端子２１２に溶接する。また、バスバー７０における出力端子７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗを端子台７に載置する。バスバーアッセンブリ７２は、フレーム５の３箇所のバスバー固定部５８において、ボルト５８１によって固定する。

次いで、半導体モジュール２１をコンデンサ２２と接続するためのバスバー７００を、半導体モジュール２１の主電極端子２１２に溶接すると共にバスバーアッセンブリ７２にボルト７０１によって固定する。

次いで、図１１、図１２に示すごとく、コンデンサ２２をフレーム５の下側に固定する。すなわち、コンデンサ２２をフレーム５におけるコンデンサ固定部５７にボルト５７１によって締結する。
また、コンデンサ２２における一対のコンデンサ端子７１Ｐ、７１Ｎを端子台７に載置する。

次いで、図１３〜図１５に示すごとく、制御回路基板６をフレーム５の上側に配置して、制御回路基板５に形成したスルーホールに半導体モジュール２１の制御端子２１３を挿通すると共に接続する。そして、フレーム５における基板固定部５６に、ビス５６１によって制御回路基板６を固定する。
以上により、内部ユニット１０が完成する。

その後、図１６〜図１８に示すごとく、内部ユニット１０を、ケース本体４０に固定する。
すなわち、ケース本体４０に形成されたユニット支承部４１の上面に、内部ユニット１０の外郭を構成するフレーム５のユニット固定部５１を載置する。このとき、冷却器３の冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２に取り付けた環状パッキン３３３を、ケース本体４０に形成された凹部４４に嵌め込む。
この状態で、ボルト５１１を、ユニット固定部５１に設けた挿通孔に挿通すると共にユニット支承部４１に設けたネジ孔にねじ込むことによって、ケース本体４０に内部ユニット１０を固定する。

次いで、シール材を介在させながら、図１、図１９に示すごとく、蓋体４００をケース本体４０の開口部に配置し、フランジ部４２、４２０において、ボルト４３１とナット４３２とによって両者を締結する。これにより、内部ユニット１０をケース４内に密封する。
以上により、電力変換装置１を完成させる。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、電子部品（半導体モジュール２１、コンデンサ２２等）と冷却器３とをフレーム５に固定し、これらの電子部品と冷却器３とフレーム５とを一体化した一つの内部ユニット１０を構成している。そして、該内部ユニット１０をケース４内に固定している。そのため、内部ユニット１０がケース４の内部において梁の役割を果たし、ケース４の剛性を高めることができる。
そして、これによって、ケース４自体の肉厚を特に大きくしたり、補強リブを形成したりしなくても、充分な剛性を得ることができるため、ケース４の材料コストや製造コストを低減することができると共に、その重量を低減することが可能となる。

また、内部ユニット１０をケース４に固定することによって、内部ユニット１０に含まれる一つ一つの電子部品及び冷却器３に対して、ケース４を通じて外力が加わることを抑制することができる。すなわち、外部からの振動や、熱応力などの影響を、内部ユニット１０に含まれる電子部品及び冷却器３が受けることを抑制することができる。

また、内部ユニット１０を構成することによって、ケース４に直接電子部品をはじめとする各種部品を組み付けるのではなく、フレーム５に対して電子部品等を組み付けて内部ユニット１０を組み立てた後、内部ユニット１０をケース４に組み付けることで、電力変換装置１を得ることができる。そのため、電力変換装置１の組み立て作業を容易に行うことができる。
また、メンテナンス時においても、内部ユニット１０ごとケース４から取り出して、ケース４の外でメンテナンスを行うことができるため、その作業性を向上させることができる。

また、このようにケース４の外部において電子部品の組み付けやメンテナンスを行うことができるため、ケース４には複数の蓋を設ける必要がない。そのため、ケース本体４０と蓋体４００との間のシール面を一箇所とすることができる。それゆえ、ケース４の水密性を高めやすくなると共に、シール材を少なくすることができ、材料費の低減、シール材の塗布等の工数の低減を図ることができる。
また、内部ユニット１０はケース４内に密封されている。すなわち、フレーム５を含めて内部ユニット１０全体をケース４内に密封してあるため、シール面を一箇所とすることができる。

また、内部ユニット１０は、フレーム５においてケース４に固定されており、フレーム５が上述した梁の役割を直接果たすため、より一層ケース４の剛性を高めることができる。
また、フレーム５は、導体からなり、複数の半導体モジュール２１を内側に配置するように形成されているため、フレーム５によって、半導体モジュール２１から生じる電磁ノイズを遮蔽することができる。ケース４も導体によって構成されているが、フレーム５とケース４とによって、半導体モジュール２１の電磁ノイズを二重で遮蔽することができる。

また、図７、図１０に示すごとく、複数の冷却管３１と複数の半導体モジュール２１とが互いに積層された積層体１１が内部ユニット１０に含まれている。これにより、積層体１１をケース４の外において組み立てることができるため、一層製造容易な電力変換装置１を得ることができる。

また、積層体１１は、冷却管３１と上記半導体モジュール２１とを交互に積層してなるため、半導体モジュール２１を効率的に冷却することができると共に、積層体１１の小型化を実現することができる。

また、内部ユニット１０は、加圧部材１２を備えている。そして、加圧部材１２は、フレーム５における後方壁部５３と積層体１１の後端との間に介設され、積層体１１の前端は、フレーム５における前方壁部５２によって支承されている。それゆえ、加圧部材１２の反力をフレーム５によって支えることができる。そのため、ケース４には加圧部材１２の反力に対抗する剛性が必要なく、その厚みを厚くしたり、リブ等を設けたりする必要もない。その結果、ケース４の軽量化、低コスト化を実現することができる。

また、フレーム５は、ユニット固定部５１を複数有して、積層体１１及び加圧部材１２による積層方向Ｘの外側へ向かう反力を受けるフレーム５における一対の支承部（前方壁部５２の内側面５２１及び後方壁部５３の内側面５３１）よりも積層方向Ｘの外側の双方に、２個ずつユニット固定部５１が配置されている。これにより、積層体１１及び加圧部材１２による反力に対するフレーム５の剛性をケース４によって向上させることができる。すなわち、ケース４がフレーム５を補強することとなり、反力によってフレーム５が変形することを効果的に防止することができる。

また、フレーム５は、前方壁部５２及び後方壁部５３と一対の側方壁部５４とを有する。これにより、積層体１１をフレーム５の内側において安定して固定することができる。
また、前方壁部５２及び後方壁部５３は、側方壁部５４よりも、壁厚みが大きい。すなわち、図４、図５に示す板厚みｔ１、ｔ２が、ｔ１＞ｔ２である。これにより、加圧部材１２の反力を受ける前方壁部５２及び後方壁部５３の剛性を高めることができると共に、加圧部材１２の反力を直接受けない側方壁部５４の軽量化を図ることができる。その結果、加圧部材１２の反力に対抗するのに必要なフレーム５の剛性を確保しつつ、効果的にフレーム５の軽量化を図ることができる。

また、図４に示すごとく、前方壁部５２及び後方壁部５３は、その一部を、断面略Ｈ字形状のＨ型壁部５５によって構成してある。これにより、前方壁部５２及び後方壁部５３の高い剛性を確保しつつフレーム５の軽量化を図ることができる。
また、図５に示すごとく、側方壁部５４は、断面略Ｌ字状のＬ型壁部によって構成してあるため、充分な剛性を確保しつつ側方壁部５４の軽量化及び材料費の低減を図ることができる。

また、図１０に示すごとく、冷却管３１と共に積層された半導体モジュール２１は、主電極端子２１２と制御端子２１３とを、互いに反対方向へ突出形成してなると共に、高さ方向Ｚに突出させており、フレーム５は、高さ方向Ｚの双方に解放されている。これにより、図８、図１３〜図１５に示すごとく、半導体モジュール２１へのバスバー７０、７００や制御回路基板６の組み付けを容易に行うことができる。

また、内部ユニット１０は、制御回路基板６をも備えている。そのため、制御回路基板６をケース４に直接取り付ける必要がないため、その組み付け作業を容易に行うことができると共に、制御回路基板６へ加わる外力を低減することができる。

また、図２に示すごとく、フレーム５に設けたユニット固定部５１は、制御回路基板６の外縁よりも外側に配置されている。それゆえ、内部ユニット１０をケース４に容易に組み付けることができる。すなわち、仮に、ユニット固定部５１が制御回路基板６の外縁よりも内側に配置されていたとすると、制御回路基板６が邪魔になって、制御回路基板６を組み付けた後の内部ユニット１０をケース４に固定する作業を容易に行うことができなくなる。

例えば、ケース４の壁に孔をあけて、そこにボルト等を挿通して内部ユニット１０をケース４に固定するなどの方法を採らざるをえなくなるが、その場合、作業性が低下するばかりでなく、ケース４内外の水密性を確保するためのシール材の配設部分が増えてしまうという問題も生じる。
しかし、ユニット固定部５１を制御回路基板６の外縁よりも外側に配置しておくことにより、このような不具合を招くおそれがない。

また、フレーム５に設けた基板固定部５６は、ユニット固定部５１よりも内側に配置されている。そのため、制御回路基板６をフレーム５に容易に固定することができると共に、内部ユニット１０をケース４に容易に組み付けることができる。

また、内部ユニット１０はコンデンサ２２をも備えている。それゆえ、コンデンサ２２へ加わる外力を低減することができる。また、コンデンサ２２からケース４へ伝わる振動を抑制することができ、ケース４を介してコンデンサ２２の振動が外部へ伝わることを抑制することができる。これにより、例えば、電力変換装置１を搭載した車両において、コンデンサ２２の振動に起因する不快音が車内に伝達することを抑制することができる。

また、図３に示すごとく、フレーム５に設けたコンデンサ固定部５７は、ユニット固定部５１よりも内側に配置されている。そのため、コンデンサ２２をフレーム５に容易に固定することができると共に、内部ユニット１０をケース４に容易に組み付けることができる。

また、内部ユニット１０は、端子台７をも備えている。これにより、ケース４の外で端子台７を内部ユニット１０に組み付けることができるため、端子台７の組み付けを容易に行うことができる。

また、フレーム５は、バスバー７０（バスバーアッセンブリ７２）を固定するバスバー固定部５８を複数有する。これにより、バスバー７０（バスバーアッセンブリ７２）をフレーム５に安定して固定することができる。
また、図３、図８に示すごとく、複数のバスバー固定部５８のうちの２個は、フレーム５の中央よりも端子台７に近い位置に配置されている。これにより、バスバーアッセンブリ７２をフレーム５に安定して固定することができると共に、端子台７に入出力端子７１を安定して配置することができる。その結果、入出力端子７１と外部端子との安定した接続状態を確保することができる。

また、内部ユニット１０は、電力変換回路を構成するすべての電子部品を含んでいる。そのため、電力変換回路を構成するすべての電子部品を外力から保護することができると共に、製造容易かつメンテナンス性に優れた電力変換装置１を得ることができる。

以上のごとく、本例によれば、ケースの剛性を高めつつ、電子部品へ加わる外力を低減することができ、かつ、メンテナンス性に優れた低コストの電力変換装置を提供することができる。

（実施例１）
次に、本発明の実施例に係る電力変換装置１につき、図２０〜図２６を用いて説明する。
図２０〜図２６に示すごとく、本例の電力変換装置１は、電力変換回路を構成する複数の電子部品（半導体モジュール２１、コンデンサ２２等）と、少なくとも一部の電子部品（本例においては半導体モジュール２１）を冷却する冷却器３とを、ケース４内に収容してなる。
電子部品と冷却器３とは、これらが固定されるフレーム５と共に一体化されて一つの内部ユニット１０を構成している。また、内部ユニット１０は、フレーム５においてケース４内に固定されている。フレーム５は、内部ユニット１０を構成する複数の半導体モジュール２１を内側に配置するように形成されている。
そして、フレーム５は、該フレーム５の外側を通過する導電ワイヤー１５がケース４に近づく側へ移動することを規制するワイヤー保持部５９を有する。
以下、詳説する。

上記導電ワイヤー１５は、少なくとも一方の端部がケース４内に配されている。本例においては、導電ワイヤー１５は、ケース４内において、コンデンサ２２と制御回路基板６との間を接続している。そして、この導電ワイヤー１５を通じて、コンデンサ２２にかかる電圧、すなわち電力変換装置１への入力電圧の信号を制御回路基板６へ送ることができるようにしてある。
導電ワイヤー１５は、両端部を除いて樹脂によって被覆された被覆導線からなり、可撓性を有する。そして、導電ワイヤー１５は、フレーム５の外側を通過して、制御回路基板６とコンデンサ２２とを接続している。

ワイヤー保持部５９は、図２１、図２３、図２５、図２６に示すごとく、上記高さ方向Ｚから見た形状が鉤状を有し、図２０、図２２、図２４に示すごとく、高さ方向Ｚに長く形成されている。ワイヤー保持部５９は、フレーム５における前方壁部５２から外側へ突出形成されている。そして、図２１、図２３に示すごとく、ワイヤー保持部５９と前方壁部５２との間の空間に、導電ワイヤー１５の一部を嵌合させている。
ワイヤー保持部５９は、前方壁部５２からＸ方向に突出し、Ｙ方向の一方に折れ曲がる
鉤状でなくても、前方壁部５２からＸ方向に突出し、その先端からＹ方向の両側に突出する、上記高さ方向から見た形状がＴ字状であってもよい。さらに、ワイヤー保持部５９は、２本の突片を前方壁部５２から突出させて、その両端同士が接合された、コ字状（チャンネル形状）であってもよい。つまり、ワイヤー保持部５９は、前方壁部５２と対向する面を有する形状とすることで、前方壁部５２と対向する位置に配設される導電ワイヤー１５がワイヤー保持部５９よりもケース４内周面側に接近することを抑制している。

また、図２０〜図２３に示すごとく、バスバーアッセンブリ７２には、積層方向Ｘの前方へ突出した前方突出部７２１が形成されており、該前方突出部７２１は、高さ方向Ｚから見たとき、ワイヤー保持部５９の開口側に対向する位置に配されている。そして、この前方突出部７２１によって、導電ワイヤー１５がワイヤー保持部５９から外れないようにしてある。
また、ワイヤー保持部５９は、導電ワイヤー１５における制御回路基板６との接続部１５１と、略同等の横方向Ｙの位置に配置されている。
その他は、参考例と同様である。

本例の作用効果について説明する。本例では、フレーム５は、ワイヤー保持部５９を有する。そのため、内部ユニット１０をケース４内に配設する際に導電ワイヤー１５の一部がケース４外へ飛び出ることを防止でき、ケース４と蓋体４００との間に導電ワイヤー１５が挟まる不具合を抑制しやすい。また、内部ユニット１０をケース４に固定する際に、ケース４の一部に導電ワイヤー１５が引っかかる等の不具合も防止できる。
また、本例では、導電ワイヤー１５をワイヤー保持部５９に保持させて内部ユニット１０を構成した後で、該内部ユニット１０をケース４に固定するため、導電ワイヤー１５をケース４に固定する場合と比較して、導電ワイヤー１５の固定作業を行いやすい。
その他、参考例と同様の作用効果を有する。

なお、ワイヤー保持部５９に保持させる導電ワイヤー１５は、上記のように、コンデンサ２２と制御回路基板６との間に接続されるものに限らず、他の導電ワイヤーであってもよい。また、ワイヤー保持部５９の形成方向や形成位置、或いは形状等についても、限定されるものではなく、例えば、横方向Ｙに導電ワイヤー１５を添わせるように形成することもできる。また、必要に応じて、ワイヤー保持部５９をフレーム５の複数個所に設けることもできる。

以上のごとく、本例によれば、ケースの剛性を高めつつ、電子部品へ加わる外力を低減することができ、製造時に導電ワイヤーの一部がケース外へ飛び出すことを防止しやすく、かつ、メンテナンス性に優れた低コストの電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、フレーム５及びバスバーアッセンブリ７２の形状を変更した例である。すなわち、図２７〜図２９に示すごとく、フレーム５は、まず、実施例１と同様に、壁部（側方壁部５４）に形成されたワイヤー保持部５９を備える。ワイヤー保持部５９は、側方壁部５４の外側面に形成されている。そして、ワイヤー保持部５９と側方壁部５４との間で導電ワイヤー１５を保持している。
ワイヤー保持部５９は、図２９に示すごとく、側方壁部５４から突出した第１部分５９０と、該第１部分５９０の先端に設けられ、側方壁部５４に平行な第２部分５９１とを備えた鉤状に形成されている。そして、側方壁部５４と、第１部分５９０と、第２部分５９１とに囲まれた凹状の空間内に導電ワイヤー１５を保持している。

また、フレーム５は、該フレーム５のバスバーアッセンブリ７２側の端面からバスバーアッセンブリ７２へ向かって突出し、導電ワイヤー１５を係止するバスバー側突出ワイヤー係止部５９４を備える。
また、バスバーアッセンブリ７２のバスバー保持部７５０には、フレーム５へ向かって突出し、導電ワイヤー１５を係止するフレーム側突出ワイヤー係止部５９５が形成されている。

内部ユニット１０は、複数のバスバー７００を部分的にモールドしたバスバーアッセンブリ７２を備える。バスバーアッセンブリ７２はフレーム５に固定されている。また、導電ワイヤー１５の一端はバスバー７００に接続され、他端は制御回路基板６に接続されている。バスバー７００は、直流電力（図示しない）の正極端子または負極端子に接続されている。
このように、バスバー７００と制御回路基板６とを導電ワイヤー１５で接続することにより、制御回路基板６においてバスバー７００の電位を測定し、半導体モジュール２１の制御に利用している。

また、バスバー保持部７５０には、少なくともフレーム５側に開口したワイヤー用凹部７２５が形成されている。ワイヤー用凹部７２５内にフレーム側突出ワイヤー係止部５９５が形成されている。導電ワイヤー１５の一部はワイヤー用凹部７２５内に存在している。バスバー側突出ワイヤー係止部５９４の先端も、ワイヤー用凹部７２５内に存在している。

図２７に示すごとく、制御回路基板６はフレーム５に固定されている。フレーム５は、制御回路基板６とバスバーアッセンブリ７２との間に介在している。バスバー７００は、バスバーアッセンブリ７２の、フレーム５側とは反対側の主面に設けられている。
また、図２８に示すごとく、制御回路基板６の板厚方向から見た場合に、バスバーアッセンブリ７２の側面の一部は、フレーム５の壁部（前方壁部５２）よりも内側に位置する内側側面７２０となっている。

図２８、図２９に示すごとく、ワイヤー保持部５９と、バスバー側突出ワイヤー係止部５９４と、フレーム側突出ワイヤー係止部５９５とを用いて、導電ワイヤー１５の一部１５５が、フレーム５の前方壁部５２と内側側面７２０との間に位置するように、導電ワイヤー１５を保持している。
その他、実施例１と同様の構成を備える。

本例の作用効果について説明する。本例では、フレーム５は上記ワイヤー保持部５９を備えるため、導電ワイヤー１５をフレーム５の壁部において保持することができる。そのため、導電ワイヤー１５がケース４側へ移動することを効果的に防止できる。

また、フレーム５は、上記バスバー側突出ワイヤー係止部５９４を備える。
このようにすると、ワイヤー保持部５９とバスバー側突出ワイヤー係止部５９４とを使って、複数箇所において導電ワイヤー１５を保持できるため、導電ワイヤー１５がケース４側へ移動することを防止しやすくなる。そのため、電力変換装置１の製造時に、導電ワイヤー１５の一部がケース４外へ飛び出しにくくなり、ケース４と蓋体４００との間で導電ワイヤー１５を挟む不具合を防止しやすくなる。また、内部ユニット１０をケース４に固定する際に、ケース４の一部に導電ワイヤー１５が引っ掛かる不具合を抑制しやすくなる。

また、バスバーアッセンブリ７２のバスバー保持部７５０には、フレーム側突出ワイヤー係止部５９５が形成されている。
このようにすると、導電ワイヤー１５を、フレーム５だけでなく、バスバーアッセンブリ７２においても係止することができる。そのため、導電ワイヤー１５をしっかりと係止でき、導電ワイヤー１５がケース４側へ移動することを一層、効果的に防止できる。これにより、導電ワイヤー１５がケース４外へ飛び出しにくくなり、ケース４と蓋体４００との間で導電ワイヤー１５を挟む不具合を防止しやすくなる。また、内部ユニット１０をケース４に固定する際に、ケース４の一部に導電ワイヤー１５が引っ掛かる不具合を抑制しやすくなる。

また、本例では、導電ワイヤー１５の一部はワイヤー用凹部７２５内に存在している。
このようにすると、フレーム５とバスバーアッセンブリ７２の間隔が狭い場合でも、導電ワイヤー１５を無理に折り曲げることなく、導電ワイヤー１５の通過経路を確保できる。これにより、導電ワイヤー１５の断線等を防止しやすくなり、電力変換装置１の信頼性を向上できる。また、フレーム５とバスバーアッセンブリ７２を接近させることができるため、電力変換装置１を小型化できる。

また、本例では図２８、図２９に示すごとく、ワイヤー保持部５９と、バスバー側突出ワイヤー係止部５９４と、フレーム側突出ワイヤー係止部５９５とを用いて、導電ワイヤー１５の一部１５５が、フレーム５の壁部と内側側面７２０との間に位置するように、導電ワイヤー１５を保持している。
このようにすると、導電ワイヤー１５の一部１５５がフレーム５の壁部（前方壁部５２）から外側に突出しないため、内部ユニット１０をケース４に取り付ける際に、導電ワイヤー１５の一部１５５がケース４の一部に引っかかる不具合を防止できる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。

（実施例３）
本例は、フレーム５の形状を変更した例である。図３０〜図３２に示すごとく、本例のフレーム５は、実施例１と同様に、ワイヤー保持部５９を備える。また、バスバーアッセンブリ７２の側面には、導電ワイヤー１５を係止するための側面ワイヤー係止部５９６が形成されている。
ワイヤー保持部５９は、図３１、図３２に示すごとく、側方壁部５４から突出した第１部分５９０と、該第１部分５９０の先端に設けられ、側方壁部５４に平行な第２部分５９１とを備えた鉤状に形成されている。そして、側方壁部５４と、第１部分５９０と、第２部分５９１とによって囲まれた凹状の空間内に、導電ワイヤー１５を保持している。

また、側面ワイヤー係止部５９６は、バスバーアッセンブリ７２の側面から突出したバスバー側第１部分５９２と、該バスバー側第１部分５９２の先端に設けられ、バスバーアッセンブリ７２の側面に平行なバスバー側第２部分５９３とを備えた鉤状に形成されている。また、バスバー側第２部分５９３は、ワイヤー保持部５９の上記第２部分５９１とは反対側へ突出している。
本例では、ワイヤー保持部５９と側面ワイヤー係止部５９６とによって、導電ワイヤー１５を保持している。
その他、実施例１と同様の構成を備える。

本例の作用効果について説明する。本例では、ワイヤー保持部５９と側面ワイヤー係止部５９６のみを使って導電ワイヤー１５を保持しているため、電力変換装置１の製造時に、導電ワイヤー１５を保持させる作業を簡単に行うことができる。また、本例では図３１に示すごとく、ワイヤー保持部５９と、側面ワイヤー係止部５９６とによって、導電ワイヤー１５を囲むように保持している。そのため、導電ワイヤー１５が外れにくい。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

１ 電力変換装置
１０ 内部ユニット
１１ 積層体
２１ 半導体モジュール
２２ コンデンサ
３ 冷却器
３１ 冷却管
４ ケース
５ フレーム
６ 制御回路基板
７ 端子台

Claims (7)

1. 電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の上記電子部品を冷却する冷却器とを、ケース内に収容してなる電力変換装置であって、
   上記電子部品の少なくとも一部と上記冷却器とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
   該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
   上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品、及び、上記冷却器の少なくとも一部を四方から囲むように形成され、
   上記フレームは、該フレームの外側を通過する導電ワイヤーが上記ケースに近づく側へ移動することを規制するワイヤー保持部を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１において、上記ワイヤー保持部は、上記フレームを構成する壁部の外側面に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１または請求項２おいて、上記内部ユニットは、入出力端子を一端に設けたバスバーを複数本有し、上記複数本のバスバーを保持する絶縁材料からなるバスバー保持部と、上記複数本のバスバーとによって、バスバーアッセンブリが構成され、該バスバーアッセンブリは上記バスバー保持部において上記フレームに固定され、上記導電ワイヤーの一端は上記バスバーに接続されていることを特徴とする電力変換装置。
4. 電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の上記電子部品を冷却する冷却器とを、ケース内に収容してなる電力変換装置であって、
   上記電子部品の少なくとも一部と上記冷却器とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
   該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
   上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品の少なくとも一部を内側に配置するように形成され、
   上記フレームは、該フレームの外側を通過する導電ワイヤーが上記ケースに近づく側へ移動することを規制するワイヤー保持部を有し、
   上記内部ユニットは、入出力端子を一端に設けたバスバーを複数本有し、上記複数本のバスバーを保持する絶縁材料からなるバスバー保持部と、上記複数本のバスバーとによって、バスバーアッセンブリが構成され、該バスバーアッセンブリは上記バスバー保持部において上記フレームに固定され、上記導電ワイヤーの一端は上記バスバーに接続されており、
   上記フレームは、該フレームの上記バスバーアッセンブリ側の端面から上記バスバーアッセンブリへ向かって突出し、上記ワイヤーを係止するバスバー側突出ワイヤー係止部を備えることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項４において、上記バスバーアッセンブリの上記バスバー保持部には、上記フレームへ向かって突出し、上記ワイヤーを係止するフレーム側突出ワイヤー係止部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項５において、上記バスバーアッセンブリの上記バスバー保持部には、少なくとも上記フレーム側に開口したワイヤー用凹部が形成されており、該ワイヤー用凹部内に上記フレーム側突出ワイヤー係止部が形成され、上記導電ワイヤーの一部は上記ワイヤー用凹部内に存在していることを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項５または請求項６において、上記内部ユニットは、スイッチング素子を内蔵し上記フレーム内に固定された複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを制御する制御回路基板とを上記電子部品として備え、該制御回路基板は上記フレームに固定され、上記フレームは、上記制御回路基板と上記バスバーアッセンブリとの間に介在しており、上記バスバーは、上記バスバーアッセンブリの、上記フレーム側とは反対側の主面に設けられ、該導電ワイヤーの他端は上記制御回路基板に接続され、上記制御回路基板の板厚方向から見た場合に、上記バスバーアッセンブリの側面の一部は、上記フレームの壁部よりも内側に位置する内側側面となっており、上記ワイヤー保持部と、上記バスバー側突出ワイヤー係止部と、上記フレーム側突出ワイヤー係止部とを用いて、上記導電ワイヤーの一部が、上記フレームの壁部と上記内側側面との間に位置するように、該導電ワイヤーを保持していることを特徴とする電力変換装置。

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