JP5531999B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと、その半導体モジュールを冷却する冷媒を流通させる冷媒流路部とを積層してなる半導体積層ユニットを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a semiconductor laminated unit in which a semiconductor module that constitutes a part of a power conversion circuit and a refrigerant flow path portion that circulates a refrigerant that cools the semiconductor module are laminated.
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータと、車両に搭載された直流バッテリーとの間において、電力の変換を行うための電力変換装置がある。
この電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールを複数個有しているが、これらの半導体モジュールは、そこに流れる被制御電流によって発熱する。特に、近年、交流モータに要求される駆動力の上昇に伴って被制御電流が大きくなり、半導体モジュールの発熱量が大きくなる傾向にある。そのため、発熱に伴う半導体モジュールの温度上昇を抑制する必要がある。
For example, there is a power conversion device for converting power between an AC motor that is a power source of an electric vehicle or a hybrid vehicle, and a DC battery mounted on the vehicle.
This power conversion device has a plurality of semiconductor modules with built-in switching elements, and these semiconductor modules generate heat due to controlled currents flowing therethrough. In particular, in recent years, the controlled current increases as the driving force required for the AC motor increases, and the amount of heat generated by the semiconductor module tends to increase. Therefore, it is necessary to suppress the temperature rise of the semiconductor module due to heat generation.
そこで、半導体モジュールを冷却して温度上昇を抑制することができる電力変換装置が提案されている(特許文献1参照)。
この電力変換装置91は、図17に示すごとく、半導体モジュール921と半導体モジュール921を冷却する冷媒を流通させる冷却管(冷媒流路部)922とを積層してなる半導体積層ユニット92と、半導体積層ユニット92を積層方向Xに加圧する弾性部材(板ばね)932と、半導体積層ユニット92及び弾性部材932を内側に収容するフレーム94とを備えている。また、弾性部材932とフレーム94との間には、支承ピン95が配設されている。
Then, the power converter device which can cool a semiconductor module and can suppress a temperature rise is proposed (refer patent document 1).
As shown in FIG. 17, the
上記構成の電力変換装置91を組み立てるに当たっては、まず、フレーム94内に半導体積層ユニット92を配置する。そして、フレーム94内において、半導体積層ユニット92の積層方向Xの一方側に、自由状態にある弾性部材932を配置する。
次いで、押圧治具(図示略)をフレーム94内のスペース941に配置し、押圧治具によって弾性部材932の両端部933を半導体積層ユニット92側へ押圧することにより、弾性部材932を積層方向Xに弾性変形させる。
In assembling the
Next, a pressing jig (not shown) is disposed in the
次いで、押圧治具によって弾性部材932を弾性変形させた状態で、弾性部材932の両端部933とフレーム94との間に、支承ピン95を挿入配置する。
次いで、押圧治具による押圧を解除することにより、弾性部材932の両端部933を支承ピン95に支承させると共に、支承ピン95を弾性部材932とフレーム94との間に挟持する。これにより、弾性部材932の付勢力によって半導体積層ユニット92を積層方向Xに加圧した状態とする。
Next, in a state where the
Next, by releasing the pressing by the pressing jig, both
しかしながら、上記構成の電力変換装置91を組み立てるに当たっては、上述のごとく、自由状態にある弾性部材932、すなわち積層方向Xの寸法が大きい状態にある弾性部材932を半導体積層ユニット92と共にフレーム94内に配置するため、フレーム94の寸法を大きくする必要がある。また、弾性部材932を弾性変形させるために用いる押圧治具を配置するスペース941も必要となるため、フレーム94の寸法をさらに大きくしなければならない。その結果、電力変換装置91の大型化を招いてしまう。
However, when assembling the
また、弾性部材932とフレーム94との間に支承ピン95を配置するため、この支承ピン95を配置するスペースも必要となり、フレーム94の寸法の拡大につながる。その結果、同様に、電力変換装置91の大型化を招いてしまう。
また、弾性部材932をフレーム94内に配置した後、弾性部材932とフレーム94との間に支承ピン95を配置する工程が必要となるため、工数の増加、工程の複雑化といった問題も生じる。
Further, since the
Moreover, since the process of arrange | positioning the
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、小型化及び生産性向上を図ることができる電力変換装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of reducing the size and improving the productivity.
第1の発明は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷媒を流通させる冷媒流路部とを積層してなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットの積層方向の一方側に配設され、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する弾性部材と、
上記半導体積層ユニット及び上記弾性部材を内側に収容し、上記積層方向の一方側を開放させた開放部を有するフレームと、
該フレームの上記開放部を閉塞するように配設され、上記弾性部材を上記半導体積層ユニットとの間に挟持する閉塞部材とを備え、
該閉塞部材は、上記弾性部材を上記積層方向の一方側から支承すると共に上記弾性部材を上記半導体積層ユニット側に付勢した状態で、上記フレームに固定されており、
上記閉塞部材には、電子部品を収容する収容部が設けられていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
A first aspect of the invention is a semiconductor laminated unit formed by laminating a semiconductor module that constitutes a part of a power conversion circuit and a refrigerant flow path that circulates a refrigerant that cools the semiconductor module.
An elastic member disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacking unit and pressurizing the semiconductor stacking unit in the stacking direction;
A frame having an open portion in which the semiconductor lamination unit and the elastic member are accommodated inside and one side of the lamination direction is opened;
A closing member disposed so as to close the open portion of the frame, and sandwiching the elastic member between the semiconductor laminated unit,
The closing member is fixed to the frame in a state where the elastic member is supported from one side in the stacking direction and the elastic member is biased toward the semiconductor stacking unit .
The closing member is provided with a housing portion for housing an electronic component (claim 1).
第2の発明は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと該半導体モジュールを冷却する冷媒を流通させる冷媒流路部とを積層してなる半導体積層ユニットと、
該半導体積層ユニットの積層方向の一方側に配設され、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する弾性部材と、
上記半導体積層ユニットを上記積層方向及び該積層方向に直交する幅方向の四方から囲むように形成され、上記半導体積層ユニット及び上記弾性部材を内側に収容するフレームと、
該フレーム内において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一方側に配設され、上記弾性部材を上記半導体積層ユニットとの間に挟持する閉塞部材とを備え、
該閉塞部材は、上記弾性部材を上記積層方向の一方側から支承すると共に上記弾性部材を上記半導体積層ユニット側に付勢した状態で、上記フレームに固定されていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項3)。
A second aspect of the invention is a semiconductor laminated unit formed by laminating a semiconductor module that constitutes a part of a power conversion circuit and a refrigerant flow path that distributes a refrigerant that cools the semiconductor module;
An elastic member disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacking unit and pressurizing the semiconductor stacking unit in the stacking direction;
A frame that is formed so as to surround the semiconductor lamination unit from four sides of the lamination direction and the width direction orthogonal to the lamination direction, and that houses the semiconductor lamination unit and the elastic member inside;
A closing member disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacked unit in the frame, and sandwiching the elastic member with the semiconductor stacked unit;
The closing member is fixed to the frame in a state where the elastic member is supported from one side in the stacking direction and the elastic member is biased toward the semiconductor stacking unit. (Claim 3 ).
上記第1の発明の電力変換装置において、上記フレームは、積層方向の一方側を開放させた開放部を有する。また、上記閉塞部材は、フレームの開放部を閉塞するように配設され、弾性部材を半導体積層ユニットとの間に挟持している。そして、上記閉塞部材は、弾性部材を積層方向の一方側から支承すると共に弾性部材を半導体積層ユニット側に付勢した状態で、フレームに固定されている。 In the power conversion device according to the first aspect of the present invention, the frame has an open portion in which one side in the stacking direction is open. The closing member is disposed so as to close the open portion of the frame, and holds the elastic member between the semiconductor laminated unit. The closing member is fixed to the frame in a state where the elastic member is supported from one side in the stacking direction and the elastic member is biased toward the semiconductor stacking unit.
そのため、上記構成の電力変換装置を組み立てるに当たっては、半導体積層ユニットの積層方向の一方側に自由状態の弾性部材を配置した後、その弾性部材をフレームの開放部を閉塞する閉塞部材によって支承しながら積層方向に押圧し、弾性変形させた状態でフレーム内に収容することができる。これにより、従来のように自由状態の弾性部材をフレーム内に配置する必要がなくなる。つまり、弾性変形した状態の弾性部材を収容できるようにフレームの寸法を設計すればよくなる。その結果、フレームの小型化、さらには電力変換装置の小型化を図ることができる。 Therefore, when assembling the power conversion device having the above configuration, after disposing an elastic member in a free state on one side in the stacking direction of the semiconductor stacked unit, the elastic member is supported by a closing member that closes the open portion of the frame. It can be accommodated in the frame while being pressed in the stacking direction and elastically deformed. Thereby, it is not necessary to arrange the elastic member in a free state in the frame as in the prior art. That is, it is only necessary to design the dimensions of the frame so that the elastic member in an elastically deformed state can be accommodated. As a result, it is possible to reduce the size of the frame and further reduce the size of the power converter.
また、従来、弾性部材を押圧するために用いていた押圧治具等や、その押圧治具等をフレーム内に配置するためのスペースが不要となるため、それによってもフレームの小型化、さらには電力変換装置の小型化を図ることができる。
また、押圧治具等をフレーム内に配置したり、取り出したりする工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
In addition, a pressing jig or the like conventionally used for pressing the elastic member and a space for arranging the pressing jig or the like in the frame become unnecessary, thereby reducing the size of the frame. The power converter can be downsized.
In addition, a process for arranging or removing a pressing jig or the like in the frame is not necessary, so that the process can be simplified and productivity can be improved.
また、上記閉塞部材は、上述のごとく、弾性部材を支承すると共に半導体積層ユニット側に付勢した状態で、フレームに固定されている。そのため、閉塞部材をフレームに固定することにより、弾性部材による半導体積層ユニットへの加圧を保持することができる。これにより、弾性部材による半導体積層ユニットへの加圧を保持するための支承ピン等や、その支承ピン等をフレーム内に配置するためのスペースが不要となるため、フレームの小型化、さらには電力変換装置の小型化を図ることができる。
また、支承ピン等をフレーム内に配置する工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
Further, as described above, the closing member is fixed to the frame while supporting the elastic member and being biased toward the semiconductor laminated unit side. Therefore, by fixing the closing member to the frame, it is possible to maintain the pressure applied to the semiconductor multilayer unit by the elastic member. This eliminates the need for a support pin or the like for holding the pressure applied to the semiconductor multilayer unit by the elastic member, and a space for arranging the support pin or the like in the frame. The conversion device can be downsized.
In addition, since the process of arranging the support pins or the like in the frame is not necessary, the process can be simplified and the productivity can be improved.
上記第2の発明の電力変換装置において、上記フレームは、半導体積層ユニットを積層方向及び幅方向の四方から囲むように形成されている。また、上記閉塞部材は、フレーム内において半導体積層ユニットの積層方向の一方側に配設され、弾性部材を半導体積層ユニットとの間に挟持している。そして、上記閉塞部材は、弾性部材を積層方向の一方側から支承すると共に弾性部材を半導体積層ユニット側に付勢した状態で、フレームに固定されている。 In the power conversion device according to the second aspect of the invention, the frame is formed so as to surround the semiconductor lamination unit from four sides in the lamination direction and the width direction. The closing member is disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacked units in the frame, and holds the elastic member between the semiconductor stacked units. The closing member is fixed to the frame in a state where the elastic member is supported from one side in the stacking direction and the elastic member is biased toward the semiconductor stacking unit.
そのため、上記構成の電力変換装置を組み立てるに当たっては、フレーム内において、半導体積層ユニットの積層方向の一方側に自由状態の弾性部材を配置した後、その弾性部材を閉塞部材によって支承しながら積層方向に押圧し、弾性変形させた状態でフレーム及び閉塞部材により囲まれた空間内に収容することができる。これにより、従来、弾性部材を押圧するために用いていた押圧治具等や、その押圧治具等をフレーム内に配置するためのスペースが不要となる。その結果、フレームの小型化、さらには電力変換装置の小型化を図ることができる。
また、押圧治具等をフレーム内に配置したり、取り出したりする工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
Therefore, when assembling the power conversion device having the above-described structure, an elastic member in a free state is disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacking unit in the frame, and then the elastic member is supported in the stacking direction while being supported by the closing member. It can be accommodated in a space surrounded by the frame and the closing member in a state of being pressed and elastically deformed. This eliminates the need for a pressing jig or the like conventionally used to press the elastic member, or a space for arranging the pressing jig or the like in the frame. As a result, it is possible to reduce the size of the frame and further reduce the size of the power converter.
In addition, a process for arranging or removing a pressing jig or the like in the frame is not necessary, so that the process can be simplified and productivity can be improved.
また、上記閉塞部材は、上述のごとく、弾性部材を支承すると共に半導体積層ユニット側に付勢した状態で、フレームに固定されている。そのため、閉塞部材をフレームに固定することにより、弾性部材による半導体積層ユニットへの加圧を保持することができる。これにより、弾性部材による半導体積層ユニットへの加圧を保持するための支承ピン等や、その支承ピン等をフレーム内に配置するためのスペースが不要となり、フレームの小型化、さらには電力変換装置の小型化を図ることができる。
また、支承ピン等をフレーム内に配置する工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
Further, as described above, the closing member is fixed to the frame while supporting the elastic member and being biased toward the semiconductor laminated unit side. Therefore, by fixing the closing member to the frame, it is possible to maintain the pressure applied to the semiconductor multilayer unit by the elastic member. This eliminates the need for a support pin or the like for holding the pressure applied to the semiconductor multilayer unit by the elastic member, and a space for arranging the support pin or the like in the frame, thereby reducing the size of the frame and the power conversion device. Can be miniaturized.
In addition, since the process of arranging the support pins or the like in the frame is not necessary, the process can be simplified and the productivity can be improved.
このように、上記第1及び第2の発明によれば、小型化及び生産性向上を図ることができる電力変換装置を提供することができる。 As described above, according to the first and second aspects of the invention, it is possible to provide a power conversion device that can be reduced in size and improved in productivity.
上記第1及び第2の発明において、上記電力変換装置としては、例えば、DC−DCコンバータやインバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
また、上記弾性部材としては、例えば、板ばね、コイルばね等を用いることができる。
In the first and second inventions, examples of the power converter include a DC-DC converter and an inverter. Moreover, the said power converter device can be used for the production | generation of the drive current which supplies with electricity to the alternating current motor which is power sources, such as an electric vehicle and a hybrid vehicle, for example.
Moreover, as said elastic member, a leaf | plate spring, a coil spring, etc. can be used, for example.
また、上記第2の発明において、上記閉塞部材には、上記弾性部材における上記積層方向に直交する方向の移動を規制する位置決め部が設けられていることが好ましい(請求項2、4)。
この場合には、閉塞部材の位置決め部によって弾性部材の位置ずれを防止することができる。これにより、弾性部材によって半導体積層ユニットを積層方向に精度良く加圧することができる。
なお、位置決め部の形状は、弾性部材の種類や形状に合わせて設計すればよく、例えば凸状、凹状等とすることができる。
In the second aspect of the invention, it is preferable that the closing member is provided with a positioning portion that restricts movement of the elastic member in a direction orthogonal to the stacking direction (claims 2 and 4 ).
In this case, the displacement of the elastic member can be prevented by the positioning portion of the closing member. Thereby, a semiconductor lamination unit can be accurately pressurized by the elastic member in the lamination direction.
In addition, what is necessary is just to design the shape of a positioning part according to the kind and shape of an elastic member, for example, it can be set as convex shape, concave shape, etc.
上記第1の発明においては、上記閉塞部材には、電子部品を収容する収容部が設けられている。
これにより、半導体積層ユニット(半導体モジュール)に近接する位置に電子部品を配置することができる。これにより、両者間の配線距離を短くすることができ、熱やノイズの発生を抑制することができる。
In the first aspect of the invention, the above closing member, that have accommodating portion is provided for accommodating the electronic component.
Thereby , an electronic component can be arrange | positioned in the position close | similar to a semiconductor lamination | stacking unit (semiconductor module). Thereby, the wiring distance between both can be shortened and generation | occurrence | production of a heat | fever and noise can be suppressed.
上記第2の発明において、上記フレーム内の空間のうち、上記閉塞部材を挟んで上記半導体積層ユニットと反対側において上記フレームと上記閉塞部材との間に形成された空間には、電子部品が収容されていることが好ましい(請求項5)。
この場合には、半導体積層ユニット(半導体モジュール)に近接する位置に電子部品を配置することができる。これにより、両者間の配線距離を短くすることができ、熱やノイズの発生を抑制することができる。
In the second aspect of the invention, an electronic component is accommodated in a space formed between the frame and the closing member on the side opposite to the semiconductor stacked unit with the closing member interposed therebetween in the space in the frame. (Claim 5 ).
In this case, the electronic component can be arranged at a position close to the semiconductor laminated unit (semiconductor module). Thereby, the wiring distance between both can be shortened and generation | occurrence | production of a heat | fever and noise can be suppressed.
また、上述のごとく、上記電子部品を上記閉塞部材内又は上記フレーム内に収容する構成において、上記閉塞部材の上記位置決め部には、上記電子部品を固定するための固定部が設けられていることが好ましい。
この場合には、電子部品を固定するスペースとして、弾性部材を支承すると共に位置決めする閉塞部材の位置決め部を利用することにより、電力変換装置の省スペース化、小型化を図ることができる。
In addition, as described above, in the configuration in which the electronic component is accommodated in the closing member or the frame, the positioning portion of the closing member is provided with a fixing portion for fixing the electronic component. Is preferred.
In this case, as a space for fixing the electronic component, by using the positioning portion of the closing member that supports and positions the elastic member, it is possible to save space and reduce the size of the power conversion device.
なお、上記電子部品は、例えば、電力変換装置の構成部品となるリアクトル、コンデンサ等である。 In addition, the said electronic components are a reactor, a capacitor | condenser, etc. which become a component of a power converter device, for example.
(参考例1)
上記第1の発明の参考例にかかる電力変換装置について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図1、図2に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール21と半導体モジュール21を冷却する冷媒を流通させる冷却管(冷媒流路部)22とを積層してなる半導体積層ユニット2と、半導体積層ユニット2の積層方向Xの一方側(以下、適宜、後方側X2という)に配設され、半導体積層ユニット2を積層方向Xに加圧する弾性部材32と、半導体積層ユニット2及び弾性部材32を内側に収容し、積層方向Xの一方側(後方側X2)を開放させた開放部40を有するフレーム4と、フレーム4の開放部40を閉塞するように配設され、弾性部材32を半導体積層ユニット2との間に挟持する閉塞部材5とを備えている。
また、閉塞部材5は、弾性部材32を積層方向Xの一方側(後方側X2)から支承すると共に弾性部材32を半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、フレーム4に固定されている。
以下、これを詳説する。
( Reference Example 1 )
A power converter according to a reference example of the first invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The closing
This will be described in detail below.
図1に示すごとく、半導体積層ユニット2は、複数の半導体モジュール21と複数の冷却管22とを交互に積層してなる。
半導体モジュール21は、積層方向Xの両側から冷却管22によって挟持されている。隣り合う冷却管22の間には、2個の半導体モジュール21が挟持されている。また、半導体モジュール21は、IGBT等のスイッチング素子やFWD等のダイオードを内蔵してなる(図示略)。
As shown in FIG. 1, the
The
複数の冷却管22は、その長手方向(以下、適宜、幅方向Yという)の両端部221、222において、隣り合う冷却管22同士が変形可能な連結管23によって連結されている。また、積層方向Xの他方側(以下、適宜、前方側X1という)の端部に配設された冷却管22の両端部221、222には、外部から冷媒を導入する冷媒導入管24と、外部に冷媒を排出する冷媒排出管25とが連結されている。冷媒導入管24及び冷媒排出管25は、その一部をフレーム4の外側に突出させている。また、冷却管22、連結管23、冷媒導入管24及び冷媒排出管25は、アルミニウム又はその合金からなる。
The plurality of cooling
また、冷媒導入管24から導入された冷媒は、冷媒導入管24側の連結管23を適宜通り、各冷却管22に分配されると共にその長手方向(幅方向Y)に流通する。そして、冷媒は、各冷却管22を流れる間に、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媒は、冷媒排出管25側の連結管23を適宜通り、冷媒排出管25から排出される。
Further, the refrigerant introduced from the
なお、冷媒としては、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。 Examples of the refrigerant include natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as fluorinate, chlorofluorocarbon refrigerants such as HCFC123 and HFC134a, and alcohols such as methanol and alcohol. A refrigerant such as a system refrigerant or a ketone refrigerant such as acetone can be used.
同図に示すごとく、半導体積層ユニット2の後方側X2には、当接部材31と弾性部材32とからなる加圧部材3が配置されている。
剛性の高い平板状の当接部材31は、半導体積層ユニット2の後端面202に当接している。また、弾性部材32は、略円弧状に湾曲した押圧部321と、押圧部321の両側において、押圧部321と同方向に湾曲した被支承部322とからなる板ばねである。当接部材31及び弾性部材32は、いずれも炭素工具鋼等の金属からなる。
As shown in the figure, a
The flat plate-shaped
図1、図2に示すごとく、フレーム4は、半導体積層ユニット2の前端面201を支持する支持部41と、この支持部41の両端部から後方側X2へ向かって延設された一対の側辺部42とを有する。また、フレーム4は、後方側X2を開放させた開放部40を有し、全体としてコの字状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、フレーム4における支持部41及び一対の側辺部42の下端部には、半導体積層ユニット2の一部及び閉塞部材5の一部を支持する底板部43が突出して形成されている。また、一対の側辺部42の後端部422には、ボルト59を螺合させるネジ穴44が積層方向Xに形成されている。
Further, a
同図に示すごとく、閉塞部材5は、フレーム4の開放部40を閉塞するように配置されている。閉塞部材5の両端部は、フレーム4における一対の側辺部42の後端部422に当接している。また、閉塞部材5の両端部には、ボルト59を螺合させるネジ孔51が積層方向Xに貫通して形成されている。また、閉塞部材5は、ボルト59を閉塞部材5のネジ孔51及びフレーム4のネジ穴44に螺合させることにより、フレーム4に締結固定されている。
As shown in the figure, the closing
また、閉塞部材5は、前方側X1に向かって突出するように形成された2つの支承部(位置決め部)52を有する。支承部52は、弾性部材32における積層方向Xに直交する方向の移動を規制する機能を果たす。また、閉塞部材5は、弾性部材32の被支承部322を後方側X2から支承すると共に、弾性部材32を積層方向Xに弾性変形させた状態で当接部材31との間に挟持している。
In addition, the closing
図1に示すごとく、閉塞部材5と当接部材31との間において、積層方向Xに弾性変形した状態で挟持された弾性部材32は、押圧部321において当接部材31を押圧している。これにより、弾性部材32は、当接部材31を介して半導体積層ユニット2を前方側X1に向かって加圧している。すなわち、弾性部材32の付勢力によって、半導体積層ユニット2が積層方向Xに加圧された状態となっている。
As shown in FIG. 1, the
次に、上記構成の電力変換装置1における組立工程について説明する。
まず、図3に示すごとく、フレーム4内に半導体積層ユニット2を配置した後、半導体積層ユニット2の後端面202に当接部材31を当接配置し、当接部材31の後方側X2に自由状態の弾性部材32を配置する。そして、弾性部材32の後方側X2に閉塞部材5を配置する。
Next, an assembly process in the
First, as shown in FIG. 3, after the
次いで、同図に示すごとく、閉塞部材5の支承部52によって弾性部材32の被支承部322を後方側X2から支承すると共に、その状態を保ったままで閉塞部材5を前方側X1に移動させる。これにより、弾性部材32の押圧部321を当接部材31に接触させて押圧し、弾性部材32を積層方向Xに弾性変形させる。
Next, as shown in the figure, the supported
次いで、図4に示すごとく、閉塞部材5の両端部をフレーム4の側辺部42の後端部422に当接させる。そして、閉塞部材5のネジ孔51及びフレーム4のネジ穴44にボルト59を螺合させる。これにより、弾性部材32を半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、閉塞部材5をフレーム4に締結固定する。
以上により、電力変換装置1(図1)を組み立てる。
Next, as shown in FIG. 4, both end portions of the closing
The power converter 1 (FIG. 1) is assembled by the above.
次に、本例の電力変換装置1における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1において、フレーム4は、積層方向Xの一方側(後方側X2)を開放させた開放部40を有する。また、閉塞部材5は、フレーム4の開放部40を閉塞するように配設され、弾性部材32を半導体積層ユニット2との間に挟持している。そして、閉塞部材5は、弾性部材32を積層方向Xの一方側(後方側X2)から支承すると共に弾性部材32を半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、フレーム4に固定されている。
Next, the effect in the
In the
そのため、上記構成の電力変換装置1を組み立てるに当たっては、半導体積層ユニット2の積層方向Xの一方側(後方側X2)に自由状態の弾性部材32を配置した後、その弾性部材32をフレーム4の開放部40を閉塞する閉塞部材5によって支承しながら積層方向Xに押圧し、弾性変形させた状態でフレーム4内に収容することができる。これにより、従来のように自由状態の弾性部材32をフレーム4内に配置する必要がなくなる。つまり、弾性変形した状態の弾性部材32を収容できるようにフレーム4の寸法を設計すればよくなる。その結果、フレーム4の小型化、さらには電力変換装置1の小型化を図ることができる。
Therefore, when assembling the
また、従来、弾性部材32を押圧するために用いていた押圧治具等や、その押圧治具等をフレーム4内に配置するためのスペースが不要となるため、それによってもフレーム4の小型化、さらには電力変換装置1の小型化を図ることができる。
また、押圧治具等をフレーム4内に配置したり、取り出したりする工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
In addition, since a pressing jig or the like conventionally used to press the
In addition, a process for arranging or removing the pressing jig or the like in the
また、閉塞部材5は、上述のごとく、弾性部材32を支承すると共に半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、フレーム4に固定されている。そのため、閉塞部材5をフレーム4に固定することにより、弾性部材32による半導体積層ユニット2への加圧を保持することができる。これにより、弾性部材32による半導体積層ユニット2への加圧を保持するための支承ピン等や、その支承ピン等をフレーム4内に配置するためのスペースが不要となるため、フレーム4の小型化、さらには電力変換装置1の小型化を図ることができる。
また、支承ピン等をフレーム4内に配置する工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
Further, as described above, the closing
In addition, since the process of arranging the support pins and the like in the
また、本例では、閉塞部材5には、弾性部材32における積層方向Xに直交する方向の移動を規制する支承部(位置決め部)52が設けられている。そのため、閉塞部材5の支承部(位置決め部)52によって弾性部材32の位置ずれを防止することができる。これにより、弾性部材32によって半導体積層ユニット2を積層方向Xに精度良く加圧することができる。
In this example, the closing
このように、本例によれば、小型化及び生産性向上を図ることができる電力変換装置1を提供することができる。
As described above, according to this example, it is possible to provide the
なお、本例では、図2に示すごとく、フレーム4の底板部43は、閉塞部材5の両端部を支持する部分を含めて平坦に形成されていたが、例えば、図5に示すごとく、フレーム4の底板部43において、閉塞部材5の両端部を支持する部分に段差部45を形成し、さらに閉塞部材5の両端部において、底板部43の内側面431に接触する第1ガイド面531と、底板部43の段差部44の内側面451に接触する第2ガイド面532とを形成することもできる。
In this example, as shown in FIG. 2, the
これにより、閉塞部材5の第1ガイド面531をフレーム4の底板部43の内側面431に、また第2ガイド面532を底板部43の段差部45の内側面451に接触させ、閉塞部材5を幅方向Yに位置決めした状態で、前方側X1に容易に移動させることができる。そして、閉塞部材5をフレーム4の開放部40に精度良く、容易に配置することができる。
As a result, the
(実施例1)
本例は、図6、図7に示すごとく、第1の発明にかかる電力変換装置1の実施例である。
本例では、同図に示すごとく、閉塞部材5には、電子部品81を収容する収容部54が設けられている。また、閉塞部材5の支承部(位置決め部)52には、電子部品81を固定するためのネジ穴(固定部)521が設けられている。また、閉塞部材5の収容部54の後方側X2にも、電子部品81を固定するためのネジ穴55が設けられている。
( Example 1 )
This example, FIG. 6, as shown in FIG. 7, an example of the
In this example, as shown in the figure, the closing
また、図6に示すごとく、電子部品81は、閉塞部材5の収容部54内に収容されている。また、電子部品81は、閉塞部材5のネジ穴521及びネジ穴55において、ボルト59で締結固定されている。なお、本例の電子部品81は、電力変換装置1の構成部品であるリアクトル、コンデンサ等である。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、図7に示すごとく、フレーム4の側辺部42の後端部422上には、閉塞部材5の両端部の一部が前方側X1に突出して重なるように配置されている。
また、フレーム4の側辺部42の後端部422のネジ穴44及び閉塞部材5の両端部のネジ孔51は、積層方向X及び幅方向Yに直交する方向(高さ方向Z)に形成されている。
その他は、参考例1と同様の構成である。
Moreover, as shown in FIG. 7, it arrange | positions on the
Further, the
Other configurations are the same as those of the first reference example .
本例の場合には、半導体積層ユニット2(半導体モジュール21)に近接する位置に電子部品81を配置することができる。これにより、両者間の配線距離を短くすることができ、熱やノイズの発生を抑制することができる。
また、電子部品81を固定するスペースとして、弾性部材32を支承すると共に位置決めする閉塞部材5の支承部(位置決め部)52を利用することにより、電力変換装置1の省スペース化、小型化を図ることができる。
その他、参考例1と同様の効果を有する。
In the case of this example, the
Further, by using the support portion (positioning portion) 52 of the closing
In addition, it has the same effect as Reference Example 1 .
なお、本例におけるフレーム4及び閉塞部材5の構成(図7)を変更し、例えば、図8に示すごとく、フレーム4の側辺部42を後方側X2に延長して設けると共に、その延長した側辺部42上に閉塞部材5の両端部を重ねるように配置する構成とすることもできる。これにより、閉塞部材5をフレーム4の開放部40に精度良く、容易に配置することができる。
In addition, the structure (FIG. 7) of the flame |
(参考例2)
本例は、図9、図10に示すごとく、弾性部材32を板ばねから円筒状のコイルばねに変更し、電力変換装置1の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、閉塞部材5は、弾性部材32における積層方向Xに直交する方向の移動を規制する機能を果たす位置決め部56を有する。位置決め部56は、弾性部材32の外側において形成された一対の外側突出部561と、弾性部材32の内側において形成された内側突出部562とを有する。外側突出部561及び内側突出部562は、前方側X1に向かって突出するように形成されている。
( Reference Example 2 )
In this example, as shown in FIGS. 9 and 10, the
In this example, as shown in the figure, the closing
また、閉塞部材5は、外側突出部561と内側突出部562との間において、弾性部材32を支承する支承面563を有する。また、閉塞部材5は、支承面563において弾性部材32を後方側X2から支承すると共に、弾性部材32を積層方向Xに弾性変形させた状態で当接部材31との間に挟持している。
その他は、参考例1と同様の構成である。
Further, the closing
Other configurations are the same as those of the first reference example .
次に、本例の電力変換装置1の組立工程について説明する。
まず、図11に示すごとく、フレーム4内に半導体積層ユニット2を配置した後、半導体積層ユニット2の後端面202に当接部材31を当接配置し、当接部材31の後方側X2に自由状態の弾性部材32を配置する。そして、弾性部材32の後方側X2に閉塞部材5を配置する。
Next, the assembly process of the
First, as shown in FIG. 11, after the
次いで、同図に示すごとく閉塞部材5の支承面563によって弾性部材32を後方側X2から支承すると共に、その状態を保ったままで閉塞部材5を前方側X1に移動させる。これにより、弾性部材32を当接部材31に接触させて押圧し、積層方向Xに弾性変形させる。
Next, as shown in the figure, the
次いで、図12に示すごとく、閉塞部材5の両端部をフレーム4の側辺部42の後端部422に当接させる。そして、閉塞部材5のネジ孔51及びフレーム4のネジ穴422にボルト59を螺合させる。これにより、弾性部材32を半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、閉塞部材5をフレーム4に締結固定する。
以上により、電力変換装置1(図9)を組み立てる。
Next, as shown in FIG. 12, both end portions of the closing
Thus, the power conversion device 1 (FIG. 9) is assembled.
次に、本例の作用効果について説明する。
本例の場合には、参考例1と同様の作用効果を有する。すなわち、電力変換装置1の小型化及び生産性向上を図ることができる。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the case of this example, it has the same effect as Reference Example 1 . That is, the
(参考例3)
本例は、図13に示すごとく、電力変換装置1の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、半導体積層ユニット2の前方側X1には、加圧部材3が配置されている。
また、フレーム4は、半導体積層ユニット2の後端面202を支持する支持部41と、この支持部41の両端部から前方側X1へ向かって延設された一対の側辺部42とを有する。また、フレーム4は、前方側X1を開放させた開放部40を有する。また、一対の側辺部42の前端部421には、ボルト59を螺合させるネジ穴44が形成されている。
( Reference Example 3 )
This example is an example in which the configuration of the
In this example, as shown in the figure, the pressurizing
The
また、閉塞部材5は、ボルト59を閉塞部材5のネジ孔51及びフレーム4のネジ穴44に螺合させることにより、フレーム4に締結固定されている。
また、閉塞部材5は、支承面563において弾性部材32を前方側X1から支承すると共に、弾性部材32を積層方向Xに弾性変形させた状態で当接部材31との間に挟持している。これにより、弾性部材32は、当接部材31を介して半導体積層ユニット2を後方側X2に向かって加圧している。
その他は、参考例3と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
The closing
Further, the closing
The rest of the configuration is the same as that of Reference Example 3 and has the same functions and effects.
(実施例2)
上記第2の発明の実施例にかかる電力変換装置について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置1は、図14、図15に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール21と半導体モジュール21を冷却する冷媒を流通させる冷却管(冷媒流路部)22とを積層してなる半導体積層ユニット2と、半導体積層ユニット2の積層方向Xの一方側(後方側X2)に配設され、半導体積層ユニット2を積層方向Xに加圧する弾性部材32と、半導体積層ユニット2を積層方向X及び積層方向Xに直交する幅方向Yの四方から囲むように形成され、半導体積層ユニット2及び弾性部材32を内側に収容するフレーム4と、フレーム4内において半導体積層ユニット2の積層方向Xの一方側(後方側X2)に配設され、弾性部材32を半導体積層ユニット2との間に挟持する閉塞部材5とを備えている。
また、閉塞部材5は、弾性部材32を積層方向Xの一方側(後方側X2)から支承すると共に弾性部材32を半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、フレーム4に固定されている。
以下、参考例1と異なる部分について詳説する。
( Example 2 )
A power converter according to an embodiment of the second invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 14 and 15, the
The closing
Hereinafter, a different part from the reference example 1 is explained in detail.
図14、図15に示すごとく、フレーム4は、半導体積層ユニット2の前端面201を支持する支持部41と、この支持部41の両端部から後方側X2へ向かって延設された一対の側辺部42と、一対の側辺部42の後端部422を幅方向Yにつなぐ連結部46とを有する。すなわち、フレーム4は、半導体積層ユニット2を積層方向X及び幅方向Yの四方から囲むように形成されている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
また、フレーム4の側辺部42には、閉塞部材5の両端部を差し込んで固定するための固定溝部47が形成されている。固定溝部47は、フレーム4の側辺部42の内側面423を凹ませて形成されている。また、側辺部42には、固定溝部47に連通し、積層方向Xに形成されたガイド溝部48が形成されている。ガイド溝部48は、フレーム4の側辺部42の上端部において、その内側面423を凹ませて形成されている。
A fixing
また、図14に示すごとく、閉塞部材5は、フレーム4の固定溝部47に差し込まれて固定されている。これにより、フレーム4内の空間には、閉塞部材5の前方側X1の第1収容部401と、閉塞部材5の後方側X2の第2収容部402とが形成される。
第1収容部401には、半導体積層ユニット2及び加圧部材3(当接部材31、弾性部材32)が収容されている。
Further, as shown in FIG. 14, the closing
The
また、第2収容部402には、電子部品81が収容されている。すなわち、フレーム4内の空間のうち、閉塞部材5を挟んで半導体積層ユニット2と反対側においてフレーム4と閉塞部材5との間に形成された空間(第2収容部402)には、電子部品81が収容されている。なお、本例の電子部品81は、電力変換装置1の構成部品であるリアクトル、コンデンサ等である。
Further, the
また、図15に示すごとく、フレーム4の連結部46には、電子部品81を固定するためのネジ穴461が設けられている。また、閉塞部材5の支承部(位置決め部)52には、電子部品81を固定するためのネジ穴(固定部)521が設けられている。
そして、図14に示すごとく、電子部品81は、閉塞部材5のネジ穴521及びフレーム4のネジ穴461において、ボルト59で締結固定されている。
その他は、参考例1と同様の構成である。
Further, as shown in FIG. 15, the
As shown in FIG. 14, the
Other configurations are the same as those of the first reference example .
次に、本例の電力変換装置1における組立工程について説明する。
まず、図16に示すごとく、フレーム4内に半導体積層ユニット2を配置した後、半導体積層ユニット2の後端面202に当接部材31を当接配置し、当接部材31の後方側X2に自由状態の弾性部材32を配置する。
Next, an assembly process in the
First, as shown in FIG. 16, after the
次いで、同図に示すごとく、閉塞部材5の下側部分をフレーム4のガイド溝部48内に配置する。そして、閉塞部材5の支承部52によって弾性部材32の被支承部322を後方側X2から支承すると共に、その状態を保ったままで閉塞部材5をガイド溝部48に沿って前方側X1に移動させる。これにより、弾性部材32の押圧部321を当接部材31に接触させて押圧し、弾性部材32を積層方向Xに弾性変形させる。
Next, as shown in the figure, the lower portion of the closing
次いで、閉塞部材5をフレーム4の側辺部42の固定溝部47に差し込む。これにより、弾性部材32を半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、閉塞部材5をフレーム4の固定溝部47に固定する。
その後、電子部品81をフレーム4内の第2収容部402内に収容し、閉塞部材5のネジ穴521及びフレーム4のネジ穴461において、ボルト59で締結固定する。
以上により、電力変換装置1(図14)を組み立てる。
Next, the closing
Thereafter, the
The power converter 1 (FIG. 14) is assembled by the above.
次に、本例の電力変換装置1における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置1において、フレーム4は、半導体積層ユニット2を積層方向X及び幅方向Yの四方から囲むように形成されている。また、閉塞部材5は、フレーム4内において半導体積層ユニット2の積層方向Xの一方側(後方側X2)に配設され、弾性部材32を半導体積層ユニット2との間に挟持している。そして、閉塞部材5は、弾性部材32を積層方向Xの一方側(後方側X2)から支承すると共に弾性部材32を半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、フレーム4に固定されている。
Next, the effect in the
In the
そのため、上記構成の電力変換装置1を組み立てるに当たっては、フレーム4内において、半導体積層ユニット2の積層方向Xの一方側(後方側X2)に自由状態の弾性部材32を配置した後、その弾性部材32を閉塞部材5によって支承しながら積層方向Xに押圧し、弾性変形させた状態でフレーム4及び閉塞部材5により囲まれた空間(第1収容部401)内に収容することができる。これにより、従来、弾性部材32を押圧するために用いていた押圧治具等や、その押圧治具等をフレーム4内に配置するためのスペースが不要となる。その結果、フレーム4の小型化、さらには電力変換装置1の小型化を図ることができる。
また、押圧治具等をフレーム4内に配置したり、取り出したりする工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
Therefore, in assembling the
In addition, a process for arranging or removing the pressing jig or the like in the
また、閉塞部材5は、上述のごとく、弾性部材32を支承すると共に半導体積層ユニット2側に付勢した状態で、フレーム4に固定されている。そのため、閉塞部材5をフレーム4に固定することにより、弾性部材32による半導体積層ユニット2への加圧を保持することができる。これにより、弾性部材32による半導体積層ユニット2への加圧を保持するための支承ピン等や、その支承ピン等をフレーム4内に配置するためのスペースが不要となり、フレーム4の小型化、さらには電力変換装置1の小型化を図ることができる。
また、支承ピン等をフレーム4内に配置する工程も必要なくなるため、工程の簡素化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
Further, as described above, the closing
In addition, since the process of arranging the support pins and the like in the
また、本例では、閉塞部材5には、弾性部材32における積層方向Xに直交する方向の移動を規制する支承部(位置決め部)52が設けられている。そのため、閉塞部材5の支承部(位置決め部)52によって弾性部材32の位置ずれを防止することができる。これにより、弾性部材32によって半導体積層ユニット2を積層方向Xに精度良く加圧することができる。
In this example, the closing
また、フレーム4内の空間のうち、閉塞部材5を挟んで半導体積層ユニット2と反対側においてフレーム4と閉塞部材5との間に形成された空間(第2収容部402)には、電子部品81が収容されている。そのため、半導体積層ユニット2(半導体モジュール21)に近接する位置に電子部品81を配置することができる。これにより、両者間の配線距離を短くすることができ、熱やノイズの発生を抑制することができる。
In addition, in the space in the
また、閉塞部材5の支承部(位置決め部)52には、電子部品81を固定するためのネジ穴(固定部)521が設けられている。すなわち、電子部品81を固定するスペースとして、弾性部材32を支承すると共に位置決めする閉塞部材5の支承部(位置決め部)52を利用している。これにより、電力変換装置1の省スペース化、小型化を図ることができる。
Further, the support part (positioning part) 52 of the closing
このように、本例によれば、小型化及び生産性向上を図ることができる電力変換装置1を提供することができる。
As described above, according to this example, it is possible to provide the
なお、本例の電力変換装置1は、参考例1と同様に、参考例2、3等と同様の構成を適用することができる。
In addition, the
1 電力変換装置
2 半導体積層ユニット
21 半導体モジュール
22 冷却管(冷媒流路部)
32 弾性部材
4 フレーム
40 開放部
5 閉塞部材
X 積層方向
DESCRIPTION OF
32
Claims (5)
該半導体積層ユニットの積層方向の一方側に配設され、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する弾性部材と、
上記半導体積層ユニット及び上記弾性部材を内側に収容し、上記積層方向の一方側を開放させた開放部を有するフレームと、
該フレームの上記開放部を閉塞するように配設され、上記弾性部材を上記半導体積層ユニットとの間に挟持する閉塞部材とを備え、
該閉塞部材は、上記弾性部材を上記積層方向の一方側から支承すると共に上記弾性部材を上記半導体積層ユニット側に付勢した状態で、上記フレームに固定されており、
上記閉塞部材には、電子部品を収容する収容部が設けられていることを特徴とする電力変換装置。 A semiconductor lamination unit formed by laminating a semiconductor module constituting a part of the power conversion circuit and a refrigerant flow path portion for circulating a refrigerant for cooling the semiconductor module;
An elastic member disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacking unit and pressurizing the semiconductor stacking unit in the stacking direction;
A frame having an open portion in which the semiconductor lamination unit and the elastic member are accommodated inside and one side of the lamination direction is opened;
A closing member disposed so as to close the open portion of the frame, and sandwiching the elastic member between the semiconductor laminated unit,
The closing member is fixed to the frame in a state where the elastic member is supported from one side in the stacking direction and the elastic member is biased toward the semiconductor stacking unit .
The power converter according to claim 1, wherein the closing member is provided with an accommodating portion for accommodating an electronic component .
該半導体積層ユニットの積層方向の一方側に配設され、上記半導体積層ユニットを上記積層方向に加圧する弾性部材と、
上記半導体積層ユニットを上記積層方向及び該積層方向に直交する幅方向の四方から囲むように形成され、上記半導体積層ユニット及び上記弾性部材を内側に収容するフレームと、
該フレーム内において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一方側に配設され、上記弾性部材を上記半導体積層ユニットとの間に挟持する閉塞部材とを備え、
該閉塞部材は、上記弾性部材を上記積層方向の一方側から支承すると共に上記弾性部材を上記半導体積層ユニット側に付勢した状態で、上記フレームに固定されていることを特徴とする電力変換装置。 A semiconductor lamination unit formed by laminating a semiconductor module constituting a part of the power conversion circuit and a refrigerant flow path portion for circulating a refrigerant for cooling the semiconductor module;
An elastic member disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacking unit and pressurizing the semiconductor stacking unit in the stacking direction;
A frame that is formed so as to surround the semiconductor lamination unit from four sides of the lamination direction and the width direction orthogonal to the lamination direction, and that houses the semiconductor lamination unit and the elastic member inside;
A closing member disposed on one side in the stacking direction of the semiconductor stacked unit in the frame, and sandwiching the elastic member with the semiconductor stacked unit;
The closing member is fixed to the frame in a state where the elastic member is supported from one side in the stacking direction and the elastic member is biased toward the semiconductor stacking unit. .
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