JP6143980B1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

この発明は、優れた耐振性および高い生産性を有する小型の電力変換装置を提供する。この発明の電力変換装置は、筐体と、筐体に固定されて、該筐体内に配置された冷却器と、冷却器に取り付けられたパワーモジュールと、パワーモジュールと電気的に接続されて、外周縁部を保持されて筐体内のパワーモジュールの冷却器と反対側に配置された第１制御基板と、第１制御基板と電気的に接続されて、外周縁部を保持されて筐体内の第１制御基板のパワーモジュールと反対側に配置された第２制御基板と、を備え、第１制御基板は、該第１制御基板の第２制御基板と反対側の面内を第１固定部材で冷却器又は筐体に固定され、第２制御基板は、該第２制御基板の第１制御基板と反対側の面内を第２固定部材で筐体に固定され、第１制御基板と第２制御基板が、該第１制御基板と該第２制御基板の相対する面内で電気的に接続されている。

Description

この発明は、例えば、バッテリの電力を自動車のモータに供給される駆動電力に変換する電力変換装置に関するものである。

モータを動力とする電気自動車や、モータと内燃機関とを併用して動力とするハイブリッド自動車には、例えばバッテリの電力をモータに供給する駆動電力に変換する電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｙｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子を含むパワーモジュール、パワーモジュールからの発熱を放熱する冷却器、パワーモジュールの駆動を制御する制御基板などの電気部品と、電気部品を収納し、外部の粉塵などから電気部品を保護する筐体と、から構成されている。また、電気自動車やハイブリッド自動車には、衝突安全性や居住性が良いことが求められており、搭載される電力変換装置には、スペースを有効活用可能な形態が望まれている。スペースの有効活用のため、電力変換装置には小型であること、エンジンルーム内のトランスアクスル上など、エンジンや路面からの振動負荷が加わりやすい位置に搭載しても破損しないように耐振性が高いことが望まれている。特に、電力変換装置に搭載する部品のうち、制御基板は他の部品と比較して薄く大面積であるために、トランスアクスルから振動が加わることで共振し、変位振幅が大きくなり、実装されている部品が破壊することがあった。

このような状況を鑑み、制御基板の高耐振化を図る技術が種々提案されていた。
例えば、特許文献１に記載の従来の電力変換装置では、パワーモジュールの上部に重ねて配置された複数の制御基板のうちの１枚の制御基板を、高剛性の基板保持用ブラケットに固定、保持することで、制御基板の高耐振化を図っていた。
また、特許文献２に記載の従来の車両用空調装置の制御装置では、複数の制御基板を貫通する支柱によって支持することで、制御基板の高耐振化を図っていた。

特開２０１０−１８３７４９号公報 特開２００４−１４０１１４号公報

特許文献１に記載の従来の電力変換装置では、複数のコネクタを制御基板の一辺側に配置し、コネクタを信号ハーネスで接続して、制御基板間の信号のやりとりを行っているので、信号を制御基板の一辺側に集めるための回路が必要となる。これにより、制御基板の実装密度が低下し、制御基板が大型化して、制御基板の共振周波数が低下し、耐振性が低下するという課題があった。さらに、制御基板が大型化すると、制御基板を収納する筐体が大型化するので、筐体の共振周波数が低下し、耐振性が低下するという課題もあった。

特許文献２に記載の従来の車両用空調装置の制御装置では、支持、固定用の支柱が重ねられた制御基板を貫通するように設けられているので、それぞれの制御基板の支柱貫通部周りに部品を実装できないスペースが生まれる。そして、この支柱は、それぞれの制御基板の面内の同じ位置を貫通するので、それぞれの制御基板上に、自由に部品を実装できなくなり、実装密度が低下する。これにより、制御基板が大型化し、制御基板の共振周波数が低下し、耐振性が低下するという課題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、優れた耐振性を有する小型の電力変換装置を提供する。

この発明の電力変換装置は、筐体と、上記筐体に固定されて、上記筐体内に配置された冷却器と、上記冷却器に取り付けられたパワーモジュールと、上記パワーモジュールと電気的に接続されて、外周縁部を保持されて上記筐体内の上記パワーモジュールの冷却器と反対側に配置された第１制御基板と、上記第１制御基板と電気的に接続されて、外周縁部を保持されて上記筐体内の上記第１制御基板の上記パワーモジュールと反対側に配置された第２制御基板と、を備え、上記第１制御基板は、該第１制御基板の上記第２制御基板と反対側の面内を第１固定部材で上記冷却器又は上記筐体に固定され、上記第２制御基板は、該第２制御基板の上記第１制御基板と反対側の面内を第２固定部材で上記筐体に固定され、上記第１制御基板と上記第２制御基板が、該第１制御基板と該第２制御基板の相対する面内で電気的に接続されている。

この発明によれば、第１制御基板と第２制御基板が、第１制御基板と第２制御基板の相対する面内で電気的に接続されている。そこで、信号を第１制御基板および第２制御基板の一辺側に集めるための回路が不要となるので、第１制御基板および第２制御基板上に部品を効率的に実装でき、第１制御基板および第２制御基板の小型化が図られる。

第１制御基板と第２制御基板は異なる固定部材で冷却器又は筐体に固定されている。そこで、第１制御基板の面内の固定位置は、第２制御基板の面内の固定位置に拘わらず、設定できる。同様に、第２制御基板の面内の固定位置は、第１制御基板の面内の固定位置に拘わらず、設定できる。このように、第１制御基板の固定位置と第２制御基板の固定位置を独立して設定できるので、外周縁部が保持部で保持された第１制御基板および第２制御基板の振動の腹の位置が一致しない場合でも、第１制御基板および第２制御基板のそれぞれの振動のならの位置に固定部材を設けることができ、第１制御基板および第２制御基板の耐振性が高められる。さらに、第１制御基板の固定位置と第２制御基板の固定位置を独立して設定できるので、第１制御基板および第２制御基板に部品を自由に実装することができ、高密度の実装が可能となる。これにより、第１制御基板および第２制御基板を小型化でき、さらに筐体を小型化できるので、電力変換装置の小型化が図られる。また、第１制御基板および第２制御基板の小型化により、第１制御基板および第２制御基板の共振周波数が上昇し、第１および第２制御基板の耐振性が高められる。さらに、筐体の小型化により、筐体の共振周波数が上昇し、耐振性が高められる。

この発明の実施の形態１に係る電力変換装置が搭載された自動車を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。 この発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。 この発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。 この発明の実施の形態５に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置が搭載された自動車を示す模式図、図２はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。

電力変換装置１００は、例えば、図１に示されるように、自動車２００のエンジン２０１や路面からの振動負荷が加わりやすいエンジンルーム内のトランスアクセル２０２上に搭載される。

つぎに、電力変換装置１００の構成を図２および図３を参照しつつ説明する。

電力変換装置１００は、複数のパワー半導体を内蔵するパワーモジュール２と、パワーモジュール２が取り付けられた冷却器１と、信号端子２ａを介してパワーモジュール２と電気的に接続され、パワーモジュール２を挟んで冷却器１と反対側に配置された第１制御基板３と、第１制御基板３と電気的に接続され、第１制御基板３を挟んでパワーモジュール２と反対側に配置された第２制御基板４と、パワーモジュール２が取り付けられた冷却器１、第１制御基板３、第２制御基板４などを収納する筐体５と、を備える。筐体５は、冷却器１、第１制御基板３、第２制御基板４などが収納される周壁部５ａと、周壁部５ａに着脱可能に取り付けられ、周壁部５ａの上部開口を塞口する蓋部５ｂと、からなり、蓋部５ｂを周壁部５ａにねじなどを用いて固定して構成される。第１制御基板３と第２制御基板４の保持部１２が、周壁部５ａの内壁面から突出して周方向に連なって枠状に形成されている。

冷却器１は、熱伝導性の良好な銅やアルミニウムなどにより作製され、必要に応じて,冷媒などが内部に流通される。

パワーモジュール２は、半田、銀ナノ粒子の焼結材、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎなどの液槽拡散接合材、熱伝導シートなどの良熱伝導材を用いて、冷却器１の上面に機械的に結合されている。なお、図示していないが、電力変換装置１００に必要な、リアクトル、コンデンサなどの部品が、冷却器１に取り付けられてもよい。

第１制御基板３は、例えば、パワーモジュール２のスイッチング動作を制御するドライバ回路を備え、外周縁部を周壁部５ａに保持されて冷却器１の上部に配置されている。そして、パワーモジュール２の信号端子２ａが、半田などにより第１制御基板３のスルーホールなどに接合されて、第１制御基板３に電気的に接続され、かつ機械的に固定されている。このように、第１制御基板３の面内が、パワーモジュール２を介して冷却器１に固定されている。

第２制御基板４は、マイクロコンピュータを備え、電力変換装置１００の外部からの入力信号、例えばモータの回転位置センサおよび温度センサからの信号、エンジンの回転速度などの種々の信号に基づいて運転モードを判定し、その判定結果に基づいてモータの駆動を制御する。第２制御基板４は、外周縁部を周壁部５ａに保持されて第１制御基板３の上部に配置されている。さらに、第２制御基板４の面内が、蓋部５ｂの下面にねじ（図示せず）により固定された第２支持支柱６ｂにねじ７ａにより固定されて、蓋部５ｂ、すなわち筐体５に機械的に固定されている。第２支持支柱６ｂは、第２制御基板４を蓋部５ｂに支持させることができればよく、三角形、四角形、五角形、六角形、円形、楕円形などの断面形状を有している。

電気的接続部８は、例えば、第１制御基板３の上面の面内に取り付けられたピンソケット８ａと、ピンソケット８ａと相対する位置で第２制御基板４の下面の面内に取り付けられたピンヘッダ８ｂと、から構成される。なお、面内とは、第１制御基板３および第２制御基板４の周辺部を除いた範囲のことであり、例えば第１制御基板３および第２制御基板４の寸法に対して端から１０％の範囲の外周縁部を除いた部分のことを指す。また、第１制御基板３および第２制御基板４は、同一寸法に作製されてもよく、第１制御基板３が第２制御基板４より大きく作製されてもよく、あるいは第１制御基板３が第２制御基板４より小さく作製されてもよい。

このように構成された電力変換装置１００を組み立てるには、まず、パワーモジュール２が上面に取り付けられた冷却器１、ピンソケット８ａが上面に取り付けられた第１制御基板３、ピンヘッダ８ｂが下面に取り付けられた第２制御基板４を用意する。そして、パワーモジュール２の信号端子２ａを第１制御基板３のスルーホールに接合して、第１制御基板３をパワーモジュール２を介して冷却器１に固定する。また、第２支持支柱６ｂを、第２制御基板４の上面の面内にねじ７ａにより固定する。

ついで、第１制御基板３を上にして、冷却器１を周壁部５ａ内に収納し、冷却器１をねじ(図示せず）により周壁部５ａに固定する。さらに、第１制御基板３の外周縁部を保持部１２に載置し、ねじ（図示せず）により保持部１２に固定する。ついで、上方から第２制御基板４の外周縁部を保持部１２に載置し、ねじ（図示せず）により保持部１２にする。これにより、ピンヘッダ８ｂがピンソケット８ａに差し込まれ、第１制御基板３と第２制御基板４とが電気的に接続される。さらに、蓋部５ｂを上方から周壁部５ａの上部開口を塞ぐように被せ、ねじ（図示せず）により第２支持支柱６ｂを蓋部５ｂに固定し、さたに蓋部５ｂを周壁部５ａにねじ（図示せず）により固定して、電力変換装置１００が組み立てられる。

このように組み立てられた電力変換装置１００では、第１制御基板３がパワーモジュール２の信号端子２ａに接合されて冷却器１に固定されている。また、第２制御基板４が第２支持支柱６ｂに締着固定されて蓋部５ｂに固定されている。したがって、特許文献１で必要であった基板保持用ブラケットを用いることなく第１制御基板３および第２制御基板４を固定できるので、部品点数が削減され、生産性が高められる。

また、第１制御基板３の面内が、第１固定部材であるパワーモジュール２の信号端子２ａにより冷却器１に固定され、第２制御基板４の面内が第２固定部材である第２支持支柱６ｂにより蓋部５ｂに固定されている。つまり、第１制御基板３と第２制御基板４の面内が、それぞれ異なる固定部材により、冷却器１や筐体５に固定されており、特許文献２のように両基板を貫通する同じ固定部材により固定されていない。そして、第１制御基板３の面内における機械的固定位置は、第２制御基板４の面内における機械的固定位置に拘わらず、任意に設定できるので、実装部品を第１制御基板３の面内に自由に配置できる。同様に、第２制御基板４の面内における機械的固定位置は、第１制御基板３の面内における機械的固定位置に拘わらず、任意に設定できるので、実装部品を第２制御基板４の面内に自由に配置できる。したがって、第１制御基板３および第２制御基板４上に部品を自由に配置できるので、第１制御基板３および第２制御基板４の高密度の実装が可能となり、第１制御基板３および第２制御基板４の小型化が図られる。そして、第１制御基板３および第２制御基板４を小型化することで、第１制御基板３および第２制御基板４の共振周波数が上昇する。

このように第１制御基板３および第２制御基板４の共振周波数が上昇するので、車両の振動が電力変換装置１００に加わって第１制御基板３および第２制御基板４が共振しても、第１制御基板３および第２制御基板４の変位振幅が小さくなり、第１制御基板３および第２制御基板４に発生する歪みは小さくなる。これにより、第１制御基板３および第２制御基板４に実装した部品の破損の発生が抑制されるので、第１制御基板３および第２制御基板４の耐振性が高められる。例えば、第１制御基板３および第２制御基板４をその面内で機械的に固定した場合における固定部の間隔が、第１制御基板３および第２制御基板４をその外周縁部だけで機械的に固定した場合における固定部の間隔の半分となると、第１制御基板３および第２制御基板４の共振周波数は４倍となる。

また、蓋部５ｂが第２支持支柱６ｂを介して第２制御基板４に固定されているので、蓋部５ｂの共振周波数が上昇し、蓋部５ｂの高耐振化が図られる。例えば、第２制御基板４をその面内で蓋部５ｂに機械的に固定した場合における固定部の間隔が、第２制御基板４をその外周縁部だけで蓋部５ｂに機械的に固定した場合における固定部の間隔の半分となると、蓋部５ｂの共振周波数は４倍となる。

第１制御基板３と第２制御基板４との間の電気的な接続が第１制御基板３と第２制御基板４の相対する面内で行われているので、特許文献１で必要であった、信号を第１制御基板３および第２制御基板４の１辺に集めるための回路が不要となり、第１制御基板３および第２制御基板４の小型化が図られる。このように、第１制御基板３および第２制御基板４の小型化が図られるので、第１制御基板３および第２制御基板４の共振周波数が上昇し、第１制御基板３および第２制御基板４の耐振性が高められる。さらに、第１制御基板３および第２制御基板４の小型化にともない筐体５の小型化が図られるので、筐体５の共振周波数が上昇し、筐体５の耐振性が高められる。

また、第１制御基板３と第２制御基板４とを電気的に接続する電気的接続部８に、ピンソケット８ａとピンヘッダ８ｂとを用いているので、周壁部５ａ内に収納されている第１制御基板３に上方から第２制御基板４を重ねるだけで第１制御基板３と第２制御基板４とを電気的に接続でき、生産性が高められる。

また、第１制御基板３と第２制御基板４の面内が、それぞれ異なる固定部材により、冷却器１や筐体５に固定されているので、第１制御基板３の面内の固定位置と第２制御基板４の面内の固定位置とを独立して設定できる。この実施の形態１では、図３に示されるように、第１制御基板３の中央位置がパワーモジュール２の信号端子２ａで固定されている。これにより、外周縁部が保持部１２で保持された第１制御基板３の基本振動の腹の位置が信号端子２ａで固定されることになり、第１制御基板３の耐振性が高められる。同様に、図３に示されるように、外周縁部が保持部１２で保持された第２制御基板４の２倍振動の腹の位置が第２支持支柱６ｂで固定されることになり、第２制御基板４の耐振性が高められる。

なお、上記実施の形態１では、ピンソケット８ａとピンヘッダ８ｂを用いて第１制御基板３と第２制御基板４とを電気的に接続しているが、コネクタとハーネスを用いて第１制御基板３と第２制御基板４とを電気的に接続してもよい。この場合、まず、パワーモジュール２が上面に取り付けられた冷却器１、コネクタが上面に取り付けられた第１制御基板３、ハーネスが下面に取り付けられた第２制御基板４を用意する。そして、パワーモジュール２の信号端子２ａを第１制御基板３のスルーホールに接合して、第１制御基板３の面内をパワーモジュール２を介して冷却器１に固定する。また、第２支持支柱６ｂを第２制御基板４の面内にねじ７ａにより固定する。ついで、第１制御基板３を上にして、冷却器１を周壁部５ａ内に収納し、冷却器１を周壁部５ａに固定するとともに、第１制御基板３の外周縁部を周壁部５ａに形成された保持部１２にねじにより固定する。ついで、ハーネスを第１制御基板３に取り付けられたコネクタに嵌め込み、第２制御基板４を第１制御基板３の上に重ねて周壁部５ａ内に納めるとともに、第２制御基板４の外周縁部を周壁部５ａに形成された保持部１２にねじにより固定する。ついで、蓋部５ｂを周壁部５ａの上部開口を塞ぐように被せ、ねじにより第２支持支柱６ｂを蓋部５ｂに固定し、さらに蓋部５ｂを周壁部５ａにねじにより固定して、電力変換装置が組み立てられる。

また、上記実施の形態１では、第２制御基板４が第２支持支柱６ｂを介して蓋部５ｂに固定されているが、第２制御基板４は第２支持支柱６ｂを介して周壁部５ａに固定されてもよい。
また、上記実施の形態１では、１つのパワーモジュール２が冷却器１に取り付けられているが、冷却器１に搭載されるパワーモジュール２の個数は２つ以上でもよい。この場合、冷却器１に搭載される複数のパワーモジュール２は、同一形状でもよく、異なる形状でもよい。
また、上記実施の形態１では、ピンソケット８ａが第１制御基板３に取り付けられ、ピンヘッダ８ｂが第２制御基板４に取り付けられているが、ピンソケット８ａが第２制御基板４に取り付けられ、ピンヘッダ８ｂが第１制御基板３に取り付けられてもよい。

また、上記実施の形態１では、第２支持支柱６ｂが蓋部５ｂにねじにより固定されているが、第２支持支柱６ｂは、半田、銀ナノ粒子の焼結材、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎなどの液槽拡散接合材、接着剤などを用いて蓋部５ｂに固定されてもよい。
また、上記実施の形態１では、第２制御基板４が第２支持支柱６ｂにねじ７ａにより固定されているが、第２制御基板４は、半田、銀ナノ粒子の焼結材、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎなどの液槽拡散接合材、接着剤などを用いて第２支持支柱６ｂに固定されてもよい。

また、上記実施の形態１では、第１制御基板３と第２制御基板４の外周縁部が周壁部５ａに保持されているが、第１制御基板３と第２制御基板４の外周縁部を冷却器１に保持させてもよい。この場合、保持部１２を筐体５と別部材で作製し、それらの保持部１２を冷却器１に立設された支柱で支持すればよい。このとき、第２制御基板４用の保持部を支持する支柱は、第１制御基板３の外周縁部を貫通することになるので、第１制御基板３の実装密度が低下することはない。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図、図５はこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。

図４および図５において、第１支持支柱６ａが、半田、銀ナノ粒子の焼結材、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎなどの液槽拡散接合材、接着剤、ねじなどを用いて、冷却器１の上面に固定されている。第１制御基板３が、第１支持支柱６ａにねじ７ｂにより固定されて、第１支持支柱６ａを介して冷却器１に固定されている。第１支持支柱６ａが第１固定部材となる。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２による電力変換装置１０１では、第１制御基板３の面内が第１支持支柱６ａを介して冷却器１に固定され、第２制御基板４の面内が第２支持支柱６ｂを介して蓋部５ｂに固定されている。さらに、第１制御基板３と第２制御基板４との間の電気的な接続が第１制御基板３および第２制御基板４の面内で行われている。したがって、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態２においても、第１制御基板３の中央位置が第１支持支柱６ａで固定されているので、外周縁部が保持部１２で保持された第１制御基板３の基本振動の腹の位置が第１支持支柱６ａで固定されることになり、第１制御基板３の耐振性が高められる。また、外周縁部が保持部１２で保持された第２制御基板４の２倍振動の腹の位置が第２支持支柱６ｂで固定されることになり、第２制御基板４の耐振性が高められる。

この実施の形態２によれば、第１制御基板３は、パワーモジュール２の信号端子２ａのみならず、第１支持支柱６ａを介して冷却器１に固定されているので、第１制御基板３はより強固に冷却器１に固定される。これにより、第１制御基板３の耐振性が高められる。

また、第１制御基板３は、第１支持支柱６ａを介して冷却器１に固定されているので、第１制御基板３とパワーモジュール２の信号端子２ａとの間の機械的な固定を省略することが可能となる。そこで、第１制御基板３とパワーモジュール２の信号端子２ａとの間の電気的な接続に、着脱可能なスナップフィット結合を用いれば、電力変換装置１０１の組立後に、第１制御基板３の取り外しができ、整備性が高められる。さらに、パワーモジュール２を冷却器１にねじなどにより着脱可能に固定すれば、製造工程の出荷検査でパワーモジュール２の故障がわかった場合に、冷却器１と第１制御基板３からパワーモジュール２のみを取り外すことができ、歩留まりが向上するとともに、低コスト化が図られる。

なお、上記実施の形態２では、第１支持支柱６ａが冷却器１に固定されているが、第１支持支柱６ａは冷却される必要がないので、周壁部５ａに固定されてもよい。つまり、第１制御基板３の面内が第１支持支柱６ａを介して筐体５に固定されてもよい。
また、上記実施の形態２では、第１制御基板３が第１支持支柱６ａにねじ７ｂにより着脱可能に取り付けられているが、第１制御基板３を第１支持支柱６ａに着脱可能に取り付ける必要がない場合には、第１制御基板３は、半田、銀ナノ粒子の焼結材、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎなどの液槽拡散接合材、接着剤などを用いて第１支持支柱６ａに固定されてもよい。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図、図７はこの発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。

図６および図７において、第２制御基板４の面内に実装された実装部品９が蓋部５ｂの下面に接着剤により固定されている。実装部品９が第２固定部材となる。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態３による電力変換装置１０２では、第１制御基板３がパワーモジュール２の信号端子２ａを介して冷却器１に固定され、第２制御基板４が実装部品９を介して蓋部５ｂに固定されている。さらに、第１制御基板３と第２制御基板４との間の電気的な接続が第１制御基板３および第２制御基板４の面内で行われている。したがって、実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

この実施の形態３によれば、第２制御基板４と蓋部５ｂとの間が、第２制御基板４の実装部品９を用いて機械的に固定されているので、第２支持支柱６ｂが不要となる。そこで、第２制御基板４における第２支持支柱６ｂとの固定部を部品の実装スペースとして活用できるので、第２制御基板４の小型化が図られる。そして、第２制御基板４の小型化により第２制御基板４の共振周波数が上昇し、第２制御基板４の耐振性が高められる。

実施の形態３においても、第１制御基板３の中央位置がパワーモジュール２の信号端子２ａで固定されているので、外周縁部が保持部１２で保持された第１制御基板３の基本振動の腹の位置がパワーモジュール２の信号端子２ａで固定されることになり、第１制御基板３の耐振性が高められる。また、第２制御基板４の中央位置が実装部品９で固定されているので、外周縁部が保持部１２で保持された第２制御基板４の基本振動の腹の位置が実装部品９で固定されることになり、第２制御基板４の耐振性が高められる。

なお、上記実施の形態３では、実装部品９が蓋部５ｂに接着剤により固定されているが、実装部品９の耐熱性を考慮して、低硬化温度の接着剤を用いることが望ましい。

実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図、図９はこの発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。

図８および図９において、補強部材１０が第２制御基板４のピンヘッダ８ｂの取付部の上部位置と蓋部５ｂとの間に配置されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態４による電力変換装置１０３では、第１制御基板３がパワーモジュール２の信号端子２ａを介して冷却器１に固定され、第２制御基板４が第２支持支柱６ｂ介して蓋部５ｂに固定されている。さらに、第１制御基板３と第２制御基板４との間の電気的な接続が第１制御基板３および第２制御基板４の面内で行われている。したがって、実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

この実施の形態４では、補強部材１０は、シリコーンゴムなどの弾性を有する樹脂材料や、ばねなどの弾性を有する金属材料を用いて、第２支持支柱６ｂの長さより僅かに長い自然長に作製されている。これにより、電力変換装置１０３の組立時に、第２支持支柱６ｂを蓋部５ｂに固定した際に、補強部材１０が第２制御基板４と蓋部５ｂとの間に加圧挟持されて弾性変形し、その反発力が第２制御基板４を介してピンヘッダ８ｂをピンソケット８ａに押し込むように作用する。したがって、電力変換装置１０３に振動か加わっても、ピンソケット８ａがピンヘッダ８ｂから外れるような事態の発生が抑制され、第１および第２制御基板３，４間の電気的な接続の信頼性が高められる。

また、振動エネルギーが補強部材１０で消費されるので、振動が車両から電力変換装置１０３に加わっても、第２制御基板４の振幅が小さくなり、第２制御基板４の耐振性が高められる。

実施の形態４においても、第１制御基板３の中央位置がパワーモジュール２の信号端子２ａで固定されているので、外周縁部が保持部１２で保持された第１制御基板３の基本振動の腹の位置がパワーモジュール２の信号端子２ａで固定されることになり、第１制御基板３の耐振性が高められる。また、外周縁部が保持部１２で保持された第２制御基板４の２倍振動の腹の位置が第２支持支柱６ｂで固定されることになり、第２制御基板４の耐振性が高められる。

実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５に係る電力変換装置の構造を模式的に示す断面図、図１１はこの発明の実施の形態５に係る電力変換装置の構造を模式的に示す透視斜視図である。

図１０および図１１において、補強部材１１が第２制御基板４のピンヘッダ８ｂの取付部の上部位置と蓋部５ｂとの間に配置されている。補強部材１１は、第２制御基板４の面内に直交する方向から見て、ピンソケット８ａを内包する中空体に形成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態５による電力変換装置１０４では、第１制御基板３がパワーモジュール２の信号端子２ａを介して冷却器１に固定され、第２制御基板４が第２支持支柱６ｂ介して蓋部５ｂに固定されている。さらに、第１制御基板３と第２制御基板４との間の電気的な接続が第１制御基板３および第２制御基板４の面内で行われている。したがって、実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

この実施の形態５では、補強部材１１は、第２制御基板４より硬いセラミックスなどの材料を用いて第２支持支柱６ｂの長さより僅かに長い軸方向長さを有する中空体に作製され、第２制御基板４の面内と直交する方向から見て、ピンソケット８ａおよびピンヘッダ８ｂを内包するように配置されている。これにより、電力変換装置１０４の組立時に、第２支持支柱６ｂを蓋部５ｂに固定した際に、第２制御基板４が補強部材１１を介して蓋部５ｂから第１制御基板３の方向の荷重を受けて弾性変形する。この第２制御基板４の第１制御基板３の方向への弾性変形がピンヘッダ８ｂをピンソケット８ａに押し込むように作用する。したがって、電力変換装置１０４に振動か加わっても、ピンソケット８ａがピンヘッダ８ｂから外れるような事態の発生が抑制され、第１制御基板３および第２制御基板４間の電気的な接続の信頼性が高められる。

実施の形態５においても、第１制御基板３の中央位置がパワーモジュール２の信号端子２ａで固定されているので、外周縁部が保持部１２で保持された第１制御基板３の基本振動の腹の位置がパワーモジュール２の信号端子２ａで固定されることになり、第１制御基板３の耐振性が高められる。また、外周縁部が保持部１２で保持された第２制御基板４の２倍振動の腹の位置が第２支持支柱６ｂで固定されることになり、第２制御基板４の耐振性が高められる。

なお、上記各実施の形態では、各構成要素の材質、材料、実施の条件などについても記載されているが、これは例示であって、記載されたものに限定されない。
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において、任意の構成要素の省略が可能である。
また、上記各実施の形態では、電力変換装置が自動車に搭載される場合について説明しているが、電力変換装置は、電車、船舶、航空機などの耐振性が要求される用途に適用可能である。

Claims (8)

1. 筐体と、
   上記筐体に固定されて、上記筐体内に配置された冷却器と、
   上記冷却器に取り付けられたパワーモジュールと、
   上記パワーモジュールと電気的に接続されて、外周縁部を保持されて上記筐体内の上記パワーモジュールの冷却器と反対側に配置された第１制御基板と、
   上記第１制御基板と電気的に接続されて、外周縁部を保持されて上記筐体内の上記第１制御基板の上記パワーモジュールと反対側に配置された第２制御基板と、を備え、
   上記第１制御基板は、該第１制御基板の上記第２制御基板と反対側の面内を第１固定部材で上記冷却器又は上記筐体に固定され、
   上記第２制御基板は、該第２制御基板の上記第１制御基板と反対側の面内を第２固定部材で上記筐体に固定され、
   上記第１制御基板と上記第２制御基板が、該第１制御基板と該第２制御基板の相対する面内で電気的に接続されている電力変換装置。
2. 上記筐体は、上記冷却器が固定される周壁部と、上記周壁部に着脱可能に取り付けられた蓋部と、を有し、上記第１制御基板が、上記冷却器又は上記周壁部に固定され、上記第２制御基板が、上記蓋部に固定されている請求項１記載の電力変換装置。
3. 上記第１固定部材は、上記パワーモジュールである請求項１又は請求項２記載の電力変換装置。
4. 上記第２固定部材は、上記第２制御基板に実装されている部品である請求項１又は請求項２記載の電力変換装置。
5. 上記第１制御基板と上記第２制御基板との電気的接続部が、上記第１制御基板と上記第２制御基板の一方に実装されているピンソケットと、上記第１制御基板と上記第２制御基板の他方に実装されて、上記ピンソケットに差し込まれるピンヘッダと、により構成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 補強部材が、上記第２制御基板の上記電気的接続部と反対側の部位と上記筐体との間に配置されている請求項５記載の電力変換装置。
7. 上記補強部材は、弾性体であり、上記ピンヘッダを上記ピンソケットに差し込む方向に上記第２制御基板を付勢している請求項６記載の電力変換装置。
8. 上記補強部材は、上記第２制御基板の面内と直交する方向から見て上記ピンソケットを内包する中空体に作製され、上記第２制御基板を介して上記ピンヘッダを上記ピンソケットに差し込む方向に付勢している請求項６記載の電力変換装置。

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