JP6380285B2 - 電力変換器 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、電力変換器に関する。

電力変換器は、パワー半導体素子と呼ばれる多数の半導体素子を含む。例えば電動車両のモータなど、消費電力の大きいデバイスに電力を供給する電力変換器では、半導体素子の発熱量が大きい。多数の半導体素子を集約して効率良く冷却することのできる電力変換器が例えば特許文献１に開示されている。その電力変換器は、夫々が半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器とが積層されている積層体を備える。積層体はケースに収容され、板ばねとケースの内側面との間で加圧されて積層状態を保持している。積層体を加圧することで、パワーカードと冷却器がよく接触し、効率よく半導体素子を冷却することができる。ここで、積層体を一定の圧力で加圧すると、量産される複数の積層体では積層方向の長さにばらつきが生じる。特許文献１には、その長さのばらつきを調整するために、板ばねを固定する固定ピンの取り付け位置を段階的に調整するための複数の溝がケースの内側面に設けられる。

特開２０１０−１３０８１４号公報

特許文献１に記載される方法では、ケースに固定ピンの取り付け位置を調整するために複数の溝を設ける必要がある。そのため、ケースの構造が複雑化し、場合によってはケースが大型化することが考えられる。本明細書では、特許文献１より簡易に積層体の積層方向の長さのばらつきを調整しつつ、積層体に予め定められた所定の圧縮力を作用させる技術を提供する。

本明細書が開示する電力変換器は、夫々が半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器とが積層されている積層体と、積層体を収容しているケースを備えている。そして、厚みの異なる複数のブロックの中から積層体の積層方向の長さに応じて選択された選択ブロックがケースの内側に固定されている。積層体が、ケースの内側面と選択ブロックの厚みの方向に位置する側面との間に積層方向に圧縮されつつ挟まれている。

この構成によれば、厚みの異なる複数のブロックの中から一つの選択ブロックを選択することにより積層体の積層方向の長さのばらつきを調整することができる。ケースには一つの選択ブロックを固定するだけでよいので、文献１のような複雑な構造をケースに設ける必要が無く、簡易に積層体の長さのばらつきの調整を実現することができる。そして、ケースに固定された選択ブロックとケースの内側面の間に積層体が挟まれることで、積層体を圧縮力が作用した状態でケースに収容することができる。当該電力変換器は、積層体の積層方向に沿って延びており、ケースの一つの内面との間で積層体を挟みこむブラケットであって、一端が選択ブロックに固定されるとともに他端がケースに固定されているブラケットをさらに備えている。ブラケットを備えることにより、選択ブロックに作用するモーメント力（後述）を効果的に支えることができる。また、ブラケットにより、積層体の冷却器をケースとの底面との間に押圧することで、積層体の耐振動性を高めることができる。

本明細書が開示する技術によれば、複数のパワーカードと複数の冷却器とが積層されている積層体を備える電力変換器において、積層体の積層方向の長さのばらつきを簡易に調整しつつ積層体に予め定められた所定の圧縮力を作用させることができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電力変換器の斜視図である。 電力変換器の上面図である。 図２のIII−III線における電力変換器の側面断面図である。 積層体の斜視図である。 パワーカードの斜視図である。 冷却器の分解斜視図である。 電力変換器の組立工程を示す図である（その１）。 電力変換器の組立工程を示す図である（その２）。 電力変換器の組立工程を示す図である（その３）。 電力変換の組立工程を示す図である（その４）。 変形例の電力変換器の斜視図である。 図１１のXII−XII線に沿った断面図である。

図面を参照して実施例の電力変換器を説明する。図１は、実施例の電力変換器２００の斜視図である。図２は、電力変換器２００をケース８の上方から見た上面図である。図３は、図２のIII−III線における側面断面図である。図２，図３は、後述する積層体２の周囲のみが示されており、他の部分は省略して描かれている。電力変換器２００は、電動車両に搭載される。電力変換器２００は、バッテリの直流電力を走行用モータを駆動するための交流電力に変換するデバイスである。電力変換器２００は、バッテリの出力電圧を昇圧する電圧コンバータと、昇圧された直流を交流に変換して走行用モータに供給するインバータを含む。電圧コンバータとインバータは、発熱量の大きい多数のスイッチング素子（半導体素子）を含む。電力変換器２００は、それら多数のスイッチング素子を集約して効率良く冷却することができる。図中にはＸＹＺ座標系が示されており、本明細書では、適宜ＸＹＺ座標系を用いて構成を説明する。なお、図１では、見易さのためにケース８を仮想線（一点鎖線）で描いている。

電力変換器２００は、夫々が半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器とが積層されている積層体２と、後述する選択ブロック６と、積層体２を収容しているケース８を備えている。また、電力変換器２００は、ケース８と選択ブロックを連結する２本のブラケット７ａ，７ｂを備えている。図１に示すように、ブラケット７ａ，７ｂは、積層体２と選択ブロック６をケース８の底面８ａとの間で押圧するように備えられる。ここで、図１に示すように、積層体２は、ケース８に片寄って収容されている。ケース８の積層体２が配置されていない空間Ｓには、積層体２のパワーカードと接続される電気部品、例えば、リアクトル、コンデンサ等が配置される。図１では、空間Ｓに配置される電気部品の図示が省略されている。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸の正方向を「上」、負方向を「下」と称し、Ｘ軸の正方向を「前」、負方向を「後」と称する場合がある。また、Ｙ軸方向を「横方向」と称する場合がある。

図２，図３に示すように、複数のパワーカード５ａ−５ｄと複数の冷却器３ａ−３ｅが積層されることで積層体２が構成される。図中のＸ軸方向が、積層体２の積層方向と一致する。以下では、複数のパワーカード５ａ−５ｄのいずれか一つを区別なく示すときには「パワーカード５」と称する。また、複数の冷却器３ａ−３ｅのいずれか一つを区別なく示すときには「冷却器３」と称する。

複数のパワーカード５と複数の冷却器３は、一つずつ交互に積層されている。各パワーカード５の両側に冷却器３が接している。積層体２の積層方向の両端に位置する冷却器３ａ，３ｅに関しては、一方の面だけにパワーカード５が接している。冷却器３ａのパワーカード５が接していない面には、冷媒供給管９１と冷媒排出管９２を有する前端カバー４ａが取り付けられている。冷却器３ｅのパワーカードが接してない面には、後端カバー４ｂが取り付けられている。前端カバー４ａの冷却器３ａと反対側の側面、即ち積層体２の前側の側面は、ケース８の内側面８２に当接している。一方、後端カバー４ｂの冷却器３ｅと反対側の側面、即ち積層体２の後側の側面は、後述する選択ブロック６に当接している。即ち、積層体２は、ケース８の内側面８２と選択ブロック６の前側の側面６３との間に挟まれている。なお、冷媒供給管９１と冷媒排出管９２は、ケース８に設けられた貫通孔によりケース８の外側へと貫通している。

積層体２は、ケース８と選択ブロック６との間で圧縮された状態で挟まれている。選択ブロック６は、積層体２を圧縮した状態に保持するようにケース８に固定されるブロックである。詳細は後述するが、選択ブロック６は、積層体２が予め定められた所定の圧力により圧縮された後に、圧縮された状態で積層体２の後面に当接するようにケース８に固定される。即ち、選択ブロック６が圧縮された状態の積層体２から作用する反力を支えることで、積層体２の圧縮された状態が保持される。ここで、圧縮後の積層体２の積層方向の長さＬ０は、複数のパワーカード５と複数の冷却器３の寸法の公差の累積によりばらつく。予め定められた所定の圧力により積層体２が圧縮された状態を保持するためにも、そのばらつきによる寸法変化を調整する必要がある。詳細は後述するが、選択ブロック６は、厚みの異なる複数のブロックの中から、圧縮後の積層体２の長さＬ０（本実施例では、長さＬ０に相当する距離Ｌ１を利用）に基づいて選択される。積層体２の長さＬ０がばらついても、複数のブロックの中からそのばらつきに対応した一つの選択ブロック６を選択することにより、予め定められた所定の圧力により圧縮された状態を保持して積層体２をケース８に組み付けることができる。

選択ブロック６は、積層体２とは反対側の側面に２本の支持脚６１ａ，６１ｂを有している。２本の支持脚６１ａ，６１ｂは、後側（即ち、Ｘ軸負方向側）に突出している。２本の支持脚６１ａ，６１ｂは、横方向（即ち、Ｙ軸方向）の両側に配置される。支持脚６１ａ，６１ｂは、横方向から見たときに三角形状をしている。さらに、支持脚６１ａ，６１ｂの夫々の下面には、矩形の突起６２ａ，６２ｂが設けられている。突起６２ａ，６２ｂの夫々は、ケース８の底面に設けられた矩形の窪みに挿入される。突起６２ａ，６２ｂは、Ｘ軸方向における同位置に配置されており、その突起６２ａ，６２ｂに対応した窪みも、Ｘ軸方向における同位置に配置されている。図３では、一方の窪み８１ａのみが示されているが、窪み８１ａの紙面裏側に他方の窪みが位置していることに留意されたい。上述したように、選択ブロック６には、積層体２を圧縮することにより生じる反力が作用する。その反力は、突起６２ａの後側の側面と一方の窪み８１ａの後側の側面とが当接することにより支えられる。同様に、反力は突起６２ｂの後側の側面と他方の窪みの後側の側面とが当接することによっても支えられる。また、その反力により選択ブロック６には、モーメント力も作用する。そのモーメント力は、支持脚６１ａ，６１ｂの下面とケース８の底面８ａとが当接することにより支えられる。なお、図示は省略するが、選択ブロック６は、ケース８にボルトにより固定される。

また、電力変換器２００は、積層体２の上に配置されるとともに、ケース８と選択ブロック６を連結する２本のブラケット７ａ，７ｂを備えている。ブラケット７ａ，７ｂは、積層体２の横方向（即ち、Ｙ軸方向）の両側に配置される。ブラケット７ａ，７ｂは、積層方向（即ち、Ｘ軸方向）に長い四角柱である。以下では、代表してブラケット７ａについて説明する。ブラケット７ａの積層方向における一方の端部は、ボルト７１ａによりケース８に固定されており、他方の端部は、ボルト７１ｇにより選択ブロック６に固定されている。さらに、ブラケット７ａのボルト７１ａとボルト７１ｇとの間は、ボルト７１ｂ−７１ｆにより冷却器３ａ−３ｅに固定されている。ブラケット７ｂも、ブラケット７ａと同様に、ケース８と選択ブロック６と冷却器３ａ−３ｅに固定されている。これにより、複数の冷却器３ａ−３ｅは、ブラケット７ａ，７ｂとケース８の底面８ａとの間で押圧される。

ブラケット７ａ，７ｂを備えることにより、選択ブロック６に作用する上述したモーメント力を効果的に支えることができる。また、電力変換器２００は、電動車両に搭載される。そのため、電力変換器２００には耐振動性も要求される。ブラケット７ａ，７ｂにより、積層体２の冷却器３をケース８との底面８ａとの間に押圧することで、積層体２の耐振動性を高めることができる。

図４−図６を参照して、積層体２の詳細な構造について説明する。図４は、積層体２の斜視図である。詳細は後述するが、前端カバー４ａに設けられた冷媒供給管９１から供給された冷媒は、全ての冷却器３に分配される。冷媒は液体であり、典型的には水あるいはＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）である。冷媒は各冷却器３の流路を通過する間に隣接するパワーカード５から熱を吸収する。その後、冷媒は、前端カバー４ａに設けられた冷媒排出管９２から排出される。

図５は、パワーカード５の斜視図である。パワーカード５は、半導体素子５２ａ，５２ｂを樹脂のパッケージ５１で封止したデバイスである。半導体素子５２ａ，５２ｂはトランジスタ（ＩＧＢＴ）であり、パッケージ５１の内部で直列に接続されている。半導体素子５２ａ，５２ｂの直列接続を以下では直列回路と称する。パッケージ５１の上側から３本のパワー端子５６ａ−５６ｃが延びている。パワー端子５６ａは、パッケージ５１の内部で、直列回路の一端に接続しており、パワー端子５６ｂは直列回路の他端に接続している。パワー端子５６ｃはパッケージ５１の内部で直列回路の中点に接続している。パッケージ５１の下側からは複数の制御端子５７が延びている。制御端子５７は、半導体素子５２ａ，５２ｂのゲート電極に接続する端子や、センスエミッタに接続する端子、及び、半導体素子５２ａ，５２ｂのチップに内蔵された温度センサに接続する端子などである。

パッケージ５１の前面（Ｘ軸の正方向を向く面）に放熱板５３ａ，５３ｂが配置されている。なお、放熱板５３ａ，５３ｂは絶縁板５４ａで覆われているので、図２において放熱板５３ａ，５３ｂは隠れ線（破線）で描かれている。同様の放熱板がパッケージ５１の後面（Ｘ軸負方向を向く面）にも配置されている。パッケージ５１の後面に位置する放熱板も絶縁板５４ｂで覆われる。ここで、パワー端子５６ａ，５６ｂの一部が放熱板として形成される。即ち、放熱板５３ａ，５３ｂ及び後面に位置する放熱板は夫々、半導体素子５２ａ，５２ｂに接続されており、半導体素子５２ａ，５２ｂからの熱が効率よく放熱板５３ａ，５３ｂに伝わる。

図中のＸ軸方向でパワーカード５の両側に冷却器３が当接する。絶縁板５４ａは、後述する冷却器３の金属板１３ｂに接触する。同様に、絶縁板５４ｂも、後述する冷却器の金属板１３ａに接触する。絶縁板５４ａ，５４ｂによりパワーカード５の放熱板と冷却器の金属板１３ａ，１３ｂの間が絶縁される。そして、パワーカード５の熱は、絶縁板５４ａ，５４ｂを介して金属板１３ａ，１３ｂに伝わる。

図６は、冷却器３ｂの分解斜視図である。冷却器３ａ−３ｅは同じ構造を有しているので、ここでは複数の冷却器３を代表して冷却器３ｂを説明する。なお、図６には、冷却器３ｂの積層方向の両側に位置するパワーカード５ａ，５ｂを仮想線で描いてある。冷却器３ｂは、樹脂製の本体（冷却器本体３０）と、一対の金属板１３ａ，１３ｂと、一対のガスケット１２ａ，１２ｂで構成されている。冷却器本体３０の内部には冷媒が流れる流路Ｐｓが形成されている。冷却器本体３０には、両側のパワーカード５の夫々と対向する位置に冷却器開口３２ａ，３２ｂが設けられている。冷却器開口３２ａ，３２ｂは本体内部の流路Ｐｓに通じている。

冷却器本体３０はＹ軸方向に横長であり、Ｙ軸方向の両端の夫々に筒部３５ａ，３５ｂが設けられている。筒部３５ａは、積層方向に延びている。筒部３５ａの内側には、積層方向に延びる貫通孔３４ａが形成されている。筒部３５ｂも、筒部３５ａと同様の構成をしており、筒部３５ｂの内側に貫通孔３４ｂを有している。貫通孔３４ａ，３４ｂは流路Ｐｓに通じている。積層体２では、隣接する冷却器３の貫通孔３４ａ（３４ｂ）同士が連通している。冷媒供給管９１（図４参照）は、貫通孔３４ａと連通している。冷媒供給管９１から供給される冷媒は貫通孔３４ａを通じて全ての冷却器３に分配される。一方の貫通孔３４ａから供給された冷媒は、流路ＰｓをＹ軸方向に流れ、他方の貫通孔３４ｂへと流れる。貫通孔３４ｂは、冷媒排出管９２（図４参照）と連通している。各冷却器３の他方の貫通孔３４ｂから出た冷媒は、冷媒排出管９２から排出される。なお、この説明は、流路Ｐｓが金属板１３ａ，１３ｂにより塞がれた状態を前提に説明していることに留意されたい。

冷却器本体３０の一方の冷却器開口３２ａはガスケット１２ａを挟んで金属板１３ａで塞がれる。他方の冷却器開口３２ｂはガスケット１２ｂを挟んで金属板１３ｂで塞がれる。金属板１３ａの流路Ｐｓ側を向く面１３ａ１には複数のフィン１４ａが設けられており、反対側の面１３ａ２はパワーカード５ａに対向する。複数のフィン１４ａは、流路Ｐｓの中に配置されることになる。パワーカード５ａの熱は、金属板１３ａとそれに設けられたフィン１４ａを介して冷媒に吸収される。金属板１３ｂも、金属板１３ａと同様に複数のフィン１４ｂが設けられている。

上述したように、積層体２は積層方向に圧縮された状態でケース８に取り付けられる。積層体２が圧縮されることにより、冷却器本体３０と金属板１３ａの間に挟まれるガスケット１２ａが、冷却器本体３０と金属板１３ａの間で圧縮される。同様に、冷却器本体３０と金属板１３ｂの間に挟まれるガスケット１２ｂも、冷却器本体３０と金属板１３ｂの間で圧縮される。これにより、冷却器３の流路Ｐｓがガスケット１２ａ，１２ｂにより封止される。また、図示は省略されているが、冷却器３の筒部３５ａ（３５ｂ）の前側の側面と、隣接する冷却器３の筒部３５ａ（３５ｂ）の後側の側面の間にも、筒部３５ａ（３５ｂ）内の流路である貫通孔３４ａ（３４ｂ）を封止するガスケットが配置される。このガスケットも積層体２を圧縮する圧力により圧縮される。これにより、冷却器３の筒部３５ａ（３５ｂ）内の流路が封止される。なお、図示は省略するが、前端カバー４ａと冷却器３ａの間、後端カバー４ｂと冷却器３ｅの間にも流路を封止するためのガスケットが配置される。

このように、積層体２は複数のガスケットを備えている。複数のガスケットを圧縮するためにも、積層体２は高い圧力で圧縮する必要がある。そのため、積層体２を圧縮した際に発生する反力は、複数のガスケットからの反発力により高くなる。積層体２から発生する高い反力を支えるためにも、ケース８と選択ブロック６には高い強度が求められる。上述した、選択ブロック６の支持脚６１ａ，６１ｂ及び突起６２ａ，６２ｂは、その高い反力を支えるために必要な強度を得るために設けられている。

冷却器３と選択ブロック６の関係をまとめると次のとおりである。複数の冷却器３の夫々は、冷却器本体３０と、金属板１３ａ，１３ｂを備えている。冷却器本体３０は、内部に冷媒の流路Ｐｓが設けられているとともに、パワーカード５と対向する位置に流路に通じる冷却器開口３２ａ，３２ｂが設けられている。金属板１３ａ（１３ｂ）は、一方の面が冷却器開口３２ａ（３２ｂ）を塞いでおり、他方の面がパワーカード５と接している。複数の冷却器３と複数のパワーカード５の積層体２は、選択ブロック６が積層方向で積層体２に加える圧力が、冷却器開口３２ａ（３２ｂ）と金属板１３ａ（１３ｂ）の間の封止を確保している。

また、積層体２が圧縮されることで、隣接する冷却器３とパワーカード５との間がよく密着する。これにより、パワーカード５の半導体素子５２ａ，５２ｂから発生する熱を冷却器３に効率よく伝えることができる。ここで、冷却器３とパワーカード５の密着性を高めるために、隣接する冷却器３とパワーカード５との間にグリスが塗布される。積層体２を圧縮するために加える所定の圧力は、上述の複数のガスケットを圧縮し流路を封止するために必要な圧力と、隣接する冷却器３とパワーカード５の間に塗布されるグリスを所定の薄さに引き延ばすために必要な圧力等に基づいて予め決定される。

実施例の電力変換器２００の製造方法について説明する。図７−図１０は、図３と同様の側面断面図を利用して電力変換器２００の組立工程を示す一連の図である。先ず、図７に示すように、前端カバー４ａをケース８の内側面８２に当接させつつ、複数のパワーカード５と複数の冷却器３を交互にＸ軸方向に沿って積層する。そして、積層した複数の冷却器３の後端に位置する冷却器３ｅに後端カバー４ｂを取り付ける。これにより、積層体２を一方向で組み立て、積層体２をケース８に収容することができる。

次に、図８に示すように、積層体２をケース８の内側面８２に向かって積層方向（即ち、Ｘ軸方向）に所定の圧力Ｆで圧縮する。所定の圧力Ｆは、上述したように、ガスケット１２ａ等を圧縮し流路を封止するのに必要な圧力とグリスを所定の薄さに引き延ばすのに必要な圧力等に基づいて予め決定される。そして、所定の圧力Ｆで圧縮した後に、積層体２の後端カバー４ｂの後側の側面４１とケース８の底面８ａに設けられた窪み８１ａの後側面との距離Ｌ１を測定する。ここで、窪み８１ａは、ケース８の内側面８２から一定の距離に位置している。そして、積層体２の前側の側面、即ち、前端カバー４ａの前側の側面は、ケース８の内側面８２に当接して積層されている。よって、距離Ｌ１は、積層体２の積層方向の長さＬ０に応じて変化する距離である。即ち、距離Ｌ１を測定することは、積層体２の積層方向の長さＬ０を測定することと等価である。

次に、図９に示すように、積層体２の圧縮後に測定した距離Ｌ１を基準に複数のブロックの中から一つの選択ブロック６を選択する。ここで、複数のブロックは、前側の側面６３と突起６２ａの後側の側面との距離Ｌ２が異なる複数のブロックである。複数のブロックは、距離Ｌ２が異なる以外は、同一の形状をしている。上述したように、積層体２の積層方向の長さはばらつく。したがって、距離Ｌ１も積層体２の積層方向の長さに応じてばらつく。上述のブロックは、この距離Ｌ１のばらつきに対応して距離Ｌ２が段階的に異なるように予め複数の寸法で準備される。例えば、距離Ｌ２が０．１ｍｍから０．５ｍｍ刻みで段階的に異なる複数のブロックが予め準備される。そして、図１０に示すように、一つに選択された選択ブロック６をケース８に固定する。ここで、選択ブロック６は距離Ｌ２が距離Ｌ１と同じになるように選ばれる。これにより、上述したように、前側の側面６３と積層体２の後端カバー４ｂの後側の側面４１が当接し、突起６２ａの後側の側面と窪み８１ａの後側の側面が当接するように、選択ブロック６がケース８に固定される。選択ブロック６を距離Ｌ２が距離Ｌ１と同じになるように選ぶことで、積層体２の積層方向の長さのばらつきを調整しつつ、予め定められた所定の圧力Ｆによる圧縮状態に維持したままの積層体２をケース８に収容することができる。

最後に、ケース８と選択ブロック６を連結するブラケット７ａ，７ｂを取り付けることで、実施例の電力変換器２００の組立が完了する（図３参照）。ブラケット７ａ，７ｂを取り付けることで、積層体２を強固にケース８に取り付けることができる。

次に、図１１と図１２を参照して変形例の電力変換器３００を説明する。この電力変換器３００は、冷却器１０３の構造とブラケット１０７の構造が図１〜図３で示した電力変換器２００と異なる。図１１は、電力変換器３００の斜視図であり、図１２は、図１１のXII−XII線に沿った断面図である。図１２は、図中の座標系のＹＺ平面でカットした断面であって、貫通孔３４ａ，３４ｂと、冷却器１０３の内部の流路Ｐｓを通る断面を示している。なお、図１１では、理解を助けるために、電力変換器３００のケース１０８は、その底板のみを示しており、積層体１０２の一端を支持する側壁の図示は省略している。また、図１２では、冷却器１０３の後ろに位置するパワーカード５の本体は破線で示してある。

積層体１０２を構成する冷却器１０３は、複数の冷却器１０３の積層方向（図中のＸ方向）からみたときに、両側に段差１０３ａを有している。段差１０３ａは、底面１０８ａに対して垂直な側面に設けられており、底面１０８ａに近い側が外側に突出している。なお、図１１では、一つの冷却器のみに符号１０３を付してあり、他の冷却器では符号を省略している。また、複数の冷却器１０３の全てが同じ段差を有している。積層方向からみたときの両側の段差１０３ａのそれぞれにブラケット１０７が嵌合している。ブラケット１０７の断面は矩形であり、その長手方向がケース１０８の底面１０８ａと直交する向きで取り付けられている（図１２参照）。ブラケット１０７の両端には凸部１１７ａ，１１７ｂが設けられており、その凸部１１７ａ，１１７ｂにボルト１０９が挿通される。ブラケット１０７の一端の凸部１１７ａは、ボルト１０９によって、選択ブロック１０６に設けられたリブ１０６ａに固定される。ブラケット１０７の他端の凸部１１７ｂは、ボルト１０９によって、ケース１０８の底面１０８ａに設けられた突起１１８に固定される。

ブラケット１０７は、図１〜図３を参照して説明した電力変換器２００のブラケット７ａ，７ｂと同様に、選択ブロック１０６に作用するモーメント力を支える。また、ブラケット１０７は、ケース１０８の底面１０８ａとの間で積層体１０２を挟み込んでおり、積層体１０２の耐振動性向上にも貢献する。さらに、ブラケット１０７は、冷却器１０３の側面に設けられた段差１０３ａに嵌合しているため、図１〜図３のブラケット７ａ，７ｂよりも強固に積層体１０２を固定することができる。

本明細書で開示する電力変換器は、次の特徴を備えている。電力変換器は、積層方向に延びておりケースと選択ブロックを連結するブラケットであって複数の冷却器（積層体）をケースの底面との間で挟み込んで押圧するブラケットを備えている。ブラケットは、一端が選択ブロックに固定されるとともに他端がケースに固定される。図１１、図１２に示す電力変換器３００では、底面１０８ａと直交する冷却器１０３の両側面に段差１０３ａが設けられており、ブラケット１０７は、それぞれの段差に嵌合して積層体１０２を底面１０８ａに押し付けている。

また、本明細書では、電力変換器の新規な製造方法も開示する。本明細書が開示する電力変換器の製造方法は、夫々が半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器とが積層されている積層体をケースに収容することで製造される電力変換器の製造方法である。この製造方法は、圧縮工程と、ブロック選択工程と、ブロック固定工程を備えている。圧縮工程は、積層体の積層方向における一端がケースの内側面に当接するように積層体をケースに収容し、積層体を内側面に向かって所定の圧力で圧縮する工程である。ブロック選択工程は、圧縮後の積層体の積層方向の長さを測定し、厚みの異なる複数のブロックの中から測定した積層方向の長さに基づいて一つの選択ブロックを選択する工程である。ブロック固定工程は、圧縮後の積層体の積層方向における他端に選択ブロックの厚みの方向における側面が当接するように選択ブロックをケースに固定する工程である。

実施例における選択ブロックの「距離Ｌ２」が選択ブロックの「厚み」の一例である。

以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。ブラケット７ａ，７ｂ、あるいは、１０７は、少なくともケース８と選択ブロック６を連結していればよい。ケース８の底面８ａ、及び、ケース１０８の底面１０８ａが、ブラケットとともに積層体を挟み込むケースの内面の一例に相当する。

また、実施例で、積層体２の積層方向の長さに相当する距離として距離Ｌ２を採用したが、これは一例に過ぎない。積層体２の積層方向の長さＬ０と等価となる距離であれば、他の距離を採用してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２，１０２：積層体
３（３ａ−３ｅ），１０３：冷却器
４ａ：前端カバー
４ｂ：後端カバー
５（５ａ−５ｄ）：パワーカード
６，１０６：選択ブロック
７ａ，７ｂ，１０７：ブラケット
８，１０８：ケース
８ａ，１０８ａ：底面
１２ａ，１２ｂ：ガスケット
１３ａ，１３ｂ：金属板
１４ａ，１４ｂ：フィン
３０：冷却器本体
３４ａ，３４ｂ：貫通孔
３５ａ，３５ｂ：筒部
５２ａ，５２ｂ：半導体素子
５３ａ，５３ｂ：放熱板
５４ａ，５４ｂ：絶縁板
５６ａ−５６ｃ：パワー端子
６１ａ，６１ｂ：支持脚
６２ａ，６２ｂ：突起
７１ｂ−７１ｆ：ボルト
８１ａ，８１ｂ：窪み
９１：冷媒供給管
９２：冷媒排出管
２００，３００：電力変換器

Claims (1)

1. 夫々が半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器とが積層されている積層体と、
   前記積層体を収容しているケースと、
   を備えており、
   厚みの異なる複数のブロックの中から前記積層体の積層方向の長さに基づいて選択された選択ブロックが前記ケースの内側に固定されており、
   前記積層体が、前記ケースの内側面と前記選択ブロックの前記厚みの方向に位置する側面との間に前記積層方向に圧縮されつつ挟まれている、
   電力変換器であり、当該電力変換器は、
   前記積層体の積層方向に沿って延びており、前記ケースの一つの内面との間で前記積層体を挟みこむブラケットであって、一端が前記選択ブロックに固定されるとともに他端が前記ケースに固定されているブラケットをさらに備えている、
   ことを特徴とする電力変換器。

Images