(57)【要約】【課題】容易に電力用半導体素子を交換することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る電力変換装置は、スタックを備える。このスタックは、２つのヒートシンクと、前記２つのヒートシンクの間に挟持された電力用半導体素子と、前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に、これらの積層する第１方向に沿って付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢を保持して前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子の相互に圧力を印加する圧力保持手段と、前記第１方向に延伸し、前記２つのヒートシンク、前記電力用半導体素子、付勢手段および圧力保持手段を支持するフレームと、を含む。前記スタックは、前記第１方向に平行して載置され、前記圧力を解除したときに、前記電力用半導体素子を前記フレームを介して支持する素子支持手段をさらに含む。【選択図】図１
2020150696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのヒートシンクと、
前記２つのヒートシンクの間に挟持された電力用半導体素子と、
前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に、前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子が積層された第１方向に沿って付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢を保持して前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に圧力を印加する圧力保持手段と、
前記第１方向に延伸し、前記２つのヒートシンク、前記電力用半導体素子、付勢手段および圧力保持手段を支持するフレームと、
を含むスタック
を備え、
前記スタックは、
前記第１方向に平行して載置された場合であって、前記圧力保持手段によって前記圧力を解除したときに、前記電力用半導体素子を前記フレームを介して支持する素子支持手段をさらに含む電力変換装置。
【請求項２】
前記素子支持手段は、前記フレームに係止する第１部分と、前記電力用半導体素子の下方に設けられた第２部分と、を含み、
前記第２部分は、前記電力用半導体素子の前記１方向に直交する第２方向から見た外周形状を有する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
２つのヒートシンクと、
前記２つのヒートシンクの間に挟持された電力用半導体素子と、
前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に、前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子が積層された第１方向に沿って付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢を保持して前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に圧力を印加する圧力保持手段と、
前記第１方向に延伸し、前記２つのヒートシンク、前記電力用半導体素子、付勢手段および圧力保持手段を支持するフレームと、
を含むスタック
を備え、
前記スタックは、
前記第１方向に平行して載置された場合であって、前記圧力保持手段によって前記圧力を解除したときに、前記２つのヒートシンクを前記フレームを介して支持するヒートシンク支持手段をさらに含む電力変換装置。
【請求項４】
前記ヒートシンク支持手段は、前記２つのヒートシンクそれぞれに設けられ、
前記フレームは、前記ヒートシンク支持手段を係止する係止手段を含む請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記２つのヒートシンクのそれぞれは、前記圧力保持手段によって前記圧力を解除されたときに、前記電力用半導体素子を前記フレームを介して支持する素子支持手段をさらに含む請求項３または４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
２つのヒートシンクと、
前記２つのヒートシンクの間に挟持された電力用半導体素子と、
前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に、前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子が積層された第１方向に沿って付勢する力を生成する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力を保持して前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に圧力を印加する圧力保持手段と、
前記第１方向に延伸する板状体であって、前記２つのヒートシンク、前記電力用半導体素子、付勢手段および圧力保持手段を支持するフレームと、
を含むスタック
を備え、
前記スタックは、
前記第１方向に平行して載置された場合であって、前記圧力保持手段によって前記圧力を解除したときに、前記電力用半導体素子を前記フレームを介して支持する素子支持手段をさらに含み、
前記素子支持手段は、
前記フレームの下端に接続され、前記２つのヒートシンク、前記電力用半導体素子、付勢手段および圧力保持手段の下方に設けられた電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大電力を取り扱う電力変換装置には、平型の電力用半導体素子を多数個接続したスタックが用いられる。電力用半導体素子が故障等した場合には、新しい電力用半導体素子と交換する必要がある。
【０００３】
スタックは、平型の電力用半導体素子をヒートシンクに挟み込んだ状態で１列に配列して皿バネを介して両端を締め付ける。このようなスタックでは、電力用半導体素子をヒートシンクで挟み込んで締め付けることによって、熱抵抗および接触抵抗を低減させている。
【０００４】
スタックの電力用半導体素子を交換する場合には、両端の締め付けを緩めて、故障した電力用半導体素子を取り出すが、スタックが水平に配置されている場合等では、両端を緩めたとたんに故障していない電力用半導体素子も含めて、ほとんどの電力用半導体素子が下方に落下してしまう。そのため、スタックの下方に作業者が手をそえたり、落下防止用の板材を固定したりする必要がある。
【０００５】
また、新たな電力用半導体素子をスタックに組み付ける場合にも、電力用半導体素子を下方から支えつつ中心を合わせて両端を締め付ける必要があり、作業性が著しく悪く、交換に要する時間が長くなり、電力変換装置の停止期間が長くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６８７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、容易に電力用半導体素子を交換することができる電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る電力変換装置は、スタックを備える。このスタックは、２つのヒートシンクと、前記２つのヒートシンクの間に挟持された電力用半導体素子と、前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に、前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子が積層された第１方向に沿って付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢を保持して前記２つのヒートシンクおよび前記電力用半導体素子に圧力を印加する圧力保持手段と、前記第１方向に延伸し、前記２つのヒートシンク、前記電力用半導体素子、付勢手段および圧力保持手段を支持するフレームと、を含む。前記スタックは、前記第１方向に平行して載置された場合であって、前記圧力保持手段によって前記圧力を解除したときに、前記電力用半導体素子を前記フレームを介して支持する素子支持手段をさらに含む。
【発明の効果】
【０００９】
本実施形態では、容易に電力用半導体素子を交換することができる電力変換装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する平面図である。図１（ｂ）は、第１の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡＡ線における矢視断面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。図２（ｂ）は、第１の実施形態の電力変換装置の一部を例示するブロック図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。図３（ｂ）は、図１（ａ）のＡＡ線に相当する位置における矢視断面図である。
【図４】図４（ａ）は、第２の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する平面図である。図４（ｂ）は、第２の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢＢ線における矢視断面図である。
【図５】図５（ａ）は、第２の実施形態の変形例の電力変換装置のスタックの一部を例示する正面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のヒートシンクの側面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のヒートシンクの平面図である。
【図６】図６（ａ）は、第３の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する平面図である。図６（ｂ）は、第３の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＣＣ線における矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、第１の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する平面図である。図１（ｂ）は、第１の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡＡ線における矢視断面図である。
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、実施形態の電力変換装置のスタック１０は、電力用半導体素子１１と、ヒートシンク１２と、皿バネ１３と、絶縁フレーム２０と、金属フレーム２２と、落下防止バンド３０と、を備える。
【００１３】
以下の説明において用いる三次元座標は、以下のとおりである。すなわち、三次元座標は、電力用半導体素子１１の電極の面に平行なＸ軸およびＺ軸と、これらに直交し、スタック１０の両端の電極を結ぶ方向に沿うＹ軸である。この例では、Ｚ軸の負方向が重力の方向である。つまり、電力用半導体素子１１の交換時に、電力用半導体素子１１が落下する方向がＺ軸の負方向である。
【００１４】
電力用半導体素子１１は、平型の圧接型半導体パッケージに封入されている。電力用半導体素子１１は、Ｙ軸方向の両端に主電極をそれぞれ有する。電力用半導体素子１１では、両端の電極をヒートシンク１２に接続し、ヒートシンク１２を介して圧力を印加することによって、電気的接続および熱的接続がはかられている。電力用半導体素子１１は、たとえばサイリスタである。後述する具体的な応用回路では電力用半導体素子１１は、サイリスタであるが、平型の圧接型半導体パッケージに封入された電力用半導体素子であればサイリスタに限定されず、ダイオードやＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等であってもよい。
【００１５】
ヒートシンク１２は、電力用半導体素子１１の両端の電極にそれぞれ接続されている。ヒートシンク１２は、高熱伝導率および高導電率を有する金属材料で形成されている。ヒートシンク１２は、たとえばアルミニウムや銅等の金属あるいはこれらの合金等である。ヒートシンク１２は、電力用半導体素子１１の放熱のほか、隣接して配置されている電力用半導体素子１１との電気的接続およびスナバ回路等を含む外部回路との電気的接続をとるのに用いられる。
【００１６】
電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２は交互に配置され、Ｙ軸方向に沿って複数積層されている。電力用半導体素子１１は、２つのヒートシンク１２の間に設けられている。電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２の積層体の両端には、金属性の押え部材１４が設けられている。両端の一方の側には皿バネ（付勢手段）１３が設けられ、他方には、押え部材１４に固定されたロッド１６にナット（圧力保持手段）１５が設けられている。ロッド１６には、ネジが切ってあり、ナット１５を締めたり、緩めたりすることができる。ナット１５を締めると、Ｙ軸の負方向に押え部材１４を介して、皿バネ１３の付勢により、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２の積層体に圧力が加わる。
【００１７】
ナット１５を締めることによって、ヒートシンク１２を介して隣接する電力用半導体素子１１同士が電気的に接続されるとともに、電力用半導体素子１１は、ヒートシンク１２と熱的に接続される。ナット１５を緩めると、圧力が解除されて、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２を取り出すことができる。
【００１８】
絶縁フレーム２０は、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２の積層体が延伸する方向に沿って設けられている。絶縁フレーム２０は、ＹＺ平面にほぼ平行な面を有する板材である。絶縁フレーム２０は、絶縁性の材料、たとえばＦＲＰ等によって形成されている。
【００１９】
金属フレーム２２は、押え部材１４を介して、皿バネ、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２を挟み込むように配設されている。金属フレーム２２は、２つの絶縁フレーム２０にそれぞれネジ等の締結部材によって取り付けられている。金属フレーム２２は、皿バネ１３の付勢による圧力等に対して十分な強度を有するように、ＳＵＳ等の金属性の材料で形成されている。
【００２０】
落下防止バンド（素子支持手段）３０は、電力用半導体素子１１ごとに設けられている。落下防止バンド３０は、ＸＹ平面視で、幅を有する帯状の部材である。落下防止バンド３０の幅は、電力用半導体素子１１の厚さ（主電極間の距離）よりも短く、かつ、電力用半導体素子１１を支持できる程度の長さを有している。
【００２１】
落下防止バンド３０は、係止部（第１部分）３１と、リング部（第２部分）３２と、を含む。係止部３１は、リング部３２の両端に設けられている。係止部３１は、Ｘ軸にほぼ平行して延伸して設けられている。係止部３１のＸ軸方向の長さは、電力用半導体素子１１が配設されている位置から絶縁フレーム２０まで延伸している。
【００２２】
リング部３２は、電力用半導体素子１１の形状に応じて円弧状に成形されている。リング部３２は、ナット１５を緩めたときに、電力用半導体素子１１を受け止める。また、リング部３２は、係止部３１からのＺ軸方向の長さを電力用半導体素子１１がスタック１０に組み付けられたときの位置とほぼ一致するようにすることによって、組み付け時の電力用半導体素子１１の中心合わせを容易にすることができる。
【００２３】
落下防止バンド３０は、係止部３１によって、両側の絶縁フレーム２０に係止される。リング部３２は、電力用半導体素子１１の直下に配設される。ナット１５を緩めて、スタック１０の圧力を解除したときに、電力用半導体素子１１がリング部３２で受け止めて、電力用半導体素子１１が落下するのを防止する。
【００２４】
落下防止バンド３０の係止部３１は、絶縁フレーム２０の上端にそれぞれ係止されている。係止部３１は、絶縁フレーム２０に固定されず、Ｙ軸方向に自由に移動することができる。そのため、スタックの締め付け等によって電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２がＹ軸方向にスライドする場合に、落下防止バンド３０も同時にＹ軸方向にスライドすることができる。
【００２５】
図２（ａ）は、本実施形態に係る電力変換装置を例示するブロック図である。
図２（ｂ）は、本実施形態の電力変換装置の一部を例示するブロック図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、本実施形態の電力変換装置５００は、交流端子５０１ａ〜５０１ｃを介して、交流電源１０００に接続される。交流電源１０００は、たとえば交流の電力系統である。この例のように、交流電源１０００と電力変換装置５００との間に変圧器１０１０が接続されてもよい。電力変換装置５００は、直流端子５０１ｄ，５０１ｅを介して、直流回路（図示せず）に接続される。電力変換装置５００は、交流電源１０００から供給される交流電圧を直流電圧に変換して、直流回路に供給する。電力変換装置５００は、直流回路から供給される直流電圧を交流電圧に変換して、交流電源１０００に供給する。電力変換装置５００は、たとえば双方向または単一方向の他励式の電力変換装置である。
【００２６】
電力変換装置５００は、複数のアーム５１０を有する。複数のアーム５１０は、相数に応じて設けられる。複数のアーム５１０のそれぞれは、スタック１０を含む。アーム５１０は、１つのスタック１０に限らず、複数のスタック１０を含んでもよい。この例では、スタック１０は、直列に接続された電力用半導体素子１１を含んでおり、電力用半導体素子１１は、サイリスタである。アーム５１０は、スタック１０の両端に接続されたリアクトル５１２を介して、外部の他の回路に接続される。電力用半導体素子１１の主端子間には、スナバ回路や電圧監視回路等の回路５１４が接続されている。そのほか、アーム５１０には、図示しないゲート駆動回路等も接続されている。
【００２７】
本実施形態の電力変換装置５００の電力用半導体素子１１の交換方法について説明する。
いずれかのアーム５１０に故障が生じた場合には、電力変換装置５００は、運転を停止する。電力変換装置５００の運転を停止し、各充電部の放電を確認した後、故障部の特定と交換作業が実施される。
【００２８】
図２（ｂ）において、たとえば上から２個目の電力用半導体素子１１が故障しているものとする。該当するアーム５１０において、スタック１０から故障した電力用半導体素子１１を取り外す作業を行う。
【００２９】
該当するスタック１０（図１）において、ナット１５を緩めてスタックの両端にかかっている圧力を解除する。ナット１５を緩めることにより、落下防止バンド３０は、電力用半導体素子１１とともに、ヒートシンク１２に間に挟まれた状態で、Ｙ軸正方向にスライドする。
【００３０】
そのスタック１０のすべての電力用半導体素子１１が落下防止バンド３０のリング部３２上に受け止められる。図２（ｂ）の上から２番目の電力用半導体素子１１を鈎状の冶具を用いて取り出して、新たな電力用半導体素子１１を対応する落下防止バンド３０上に挿入し配設する。
【００３１】
ナット１５を締結して、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２の積層体に皿バネ１３の付勢によって圧力を印加する。落下防止バンド３０は、ナット１５の締結に応じて、電力用半導体素子１１とともに、ヒートシンク１２に挟まれた状態でＹ軸負方向にスライドする。
【００３２】
本実施形態の電力変換装置５００の効果について、比較例の電力変換装置の場合と比較しつつ説明する。
図３（ａ）は、比較例の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。
図３（ｂ）は、図１（ａ）のＡＡ線に相当する位置における矢視断面図である。
【００３３】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、比較例の電力変換装置は、スタック１１０を有する。比較例のスタック１１０は、上述の実施形態の場合の落下防止バンド３０が設けられていない。他の構成要素は、実施形態の場合と同一である。
【００３４】
そのため、ナット１５を緩めて、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２の圧力を解除すると、電力用半導体素子１１は、図の矢印のように下方に落下してしまう。このとき、交換対象ではない電力用半導体素子１１の支持圧力も解除されてしまうので、スタック１１０のすべての電力用半導体素子１１は、下方に落下してしまう。
【００３５】
故障した電力用半導体素子１１が落下してさらに破損するのであればまだしも、健全な電力用半導体素子１１が落下によって破損するのは、全部品交換となり、好ましくないのは明らかである。電力用半導体素子１１が落下しないように、たとえば、交換の作業者は、スタック１１０の下方に手をそえた後にナット１５を緩めたり、スタック１１０の下面を覆うような板材をあらかじめ固定した後に、ナット１５を緩めるようにしたり、といった手順を追加する必要がある。
【００３６】
しかし、この方法では、下面に配置した板材上に電力用半導体素子１１は受け止められるが、交換作業後に電力用半導体素子１１の中心を合わせる作業を別に行う必要がある。
【００３７】
このように、比較例のスタック１１０における交換作業は、手順も多く、煩雑な作業を含むため、作業効率を向上させる必要がある。
【００３８】
本実施形態では、落下防止バンド３０が絶縁フレーム２０に支持されており、圧力を緩めたときに、電力用半導体素子１１は、落下防止バンド３０によって受け止められる。そのため、別に落下防止用の板材等を用意することなく、故障した電力用半導体素子１１の交換を行うことができる。
【００３９】
落下防止バンド３０は、電力用半導体素子１１の形状に応じたリング部３２を有しているので、電力用半導体素子１１の落下防止とともに、交換後の中心出しを容易に行うことができる。
【００４０】
落下防止バンド３０の係止部３１は、絶縁フレームに固定されないので、ナット１５を締めても、緩めても、絶縁フレーム２０の延伸方向に自在にスライドすることができる。そのため、電力用半導体素子１１の交換作業の効率を向上させることができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図４（ａ）は、第２の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する平面図である。図４（ｂ）は、第２の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢＢ線における矢視断面図である。
上述した実施形態では、落下防止バンド３０を用いて、電力用半導体素子１１の落下を防止する。上述したスタックでは、電力用半導体素子１１のほか、ヒートシンク１２も圧力の解除時には、下方に落下し得る状態となるので、本実施形態では、交換作業時のヒートシンクの落下も防止する。
【００４２】
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、スタック２１０は、上述した他の実施形態の場合と異なるヒートシンク２１２と、絶縁フレーム２２０と、ピン２３０と、を備える。ヒートシンク２１２は、絶縁フレーム２２０側の側面にネジ穴が設けられている。絶縁フレーム２２０のヒートシンク２１２のネジ穴に対応する位置には、貫通孔（係止手段）２２１が設けられている。貫通孔２２１には、ピン（ヒートシンク支持手段）２３０が貫通されている。ピン２３０の先端部にはネジが切ってあり、ヒートシンク２１２のネジ穴によって、締結されている。
【００４３】
絶縁フレーム２２０の貫通孔２２１は、スタック２１０が延伸している方向に長い長穴である。ピン２３０は、貫通孔２２１には、固定されておらず、ナット１５を締めたとき、ナット１５を緩めたときのいずれも貫通孔２２１に沿って、スライドすることができる。
【００４４】
ピン２３０は、好ましくは、絶縁性の材料で形成されている。ピンは、導電性の材料で形成されてもよいが、絶縁フレーム２２０の貫通孔２２１から突出する部分は、安全上の観点から、絶縁塗料等によって被覆等されるのが好ましい。
【００４５】
本実施形態では、ヒートシンク２１２がピン２３０によって、絶縁フレーム２２０にスライド自在に支持されている。そのため、ナット１５を緩めて、ヒートシンク２１２への圧力を解除した場合であっても、ヒートシンク２１２は、ピン２３０によって絶縁フレーム２２０に支持されるので、ヒートシンク２１２が下方に落下することが防止される。
【００４６】
本実施形態の構成は、上述した第１の実施形態の場合の落下防止バンドと組み合わせて用いることができる。これらを組み合わせることによって、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２両方の落下を防止することができる。
【００４７】
（変形例）
上述の実施形態のヒートシンク１２，２１２にさらに構成を加えることによって、電力用半導体素子１１の落下を防止することができる。
図５（ａ）は、第２の実施形態の変形例の電力変換装置のスタックの一部を例示する正面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のヒートシンクの側面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のヒートシンクの平面図である。
【００４８】
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、ヒートシンク２１２ａは、本体２１２ｂと、素子支持部２１２ｃと、を含む。本体２１２ｂは、金属の板状体である。素子支持部２１２ｃは、本体２１２ｂの下部に設けられている。素子支持部２１２ｃは、電力用半導体素子１１の外周形状に応じた円弧状の支持面２１２ｄを有する。支持面２１２ｄは、ＸＺ平面視で、電力用半導体素子１１（図中の一点鎖線）の下方外周に沿う形状とされている。素子支持部２１２ｃのＹ軸方向の長さ（厚さ）は、電力用半導体素子１１の厚さよりも短く、かつ、スタックの圧力を解除したときに電力用半導体素子１１が落下しない程度に支持できる長さに設定されている。
【００４９】
本体２１２ｂは、アルミニウムや銅等を含む金属によって形成されている。素子支持部２１２ｃは、好ましくは樹脂等の絶縁性の材料によって形成されるが、導電性の材料であってもよい。導電性の材料によって形成する場合には、本体２１２ｂおよび素子支持部２１２ｃを一体で形成されていてもよい。
【００５０】
本変形例によれば、スタックの圧力を解除したときに、電力用半導体素子１１は、素子支持部２１２ｃによって受け止められるので、電力用半導体素子１１の落下を防止することができる。
【００５１】
素子支持部２１２ｃを電力用半導体素子１１の外周形状に沿う形状とすることによって、電力用半導体素子１１の落下防止とともに、交換後の中心の位置合わせを容易に行うことができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図６（ａ）は、第３の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する平面図である。図６（ｂ）は、第３の実施形態の電力変換装置のスタックを例示する斜視図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＣＣ線における矢視断面図である。
上述した他の実施形態では、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２，２１２のそれぞれの落下防止する手段を構成要素に追加している。本実施形態では、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２を同時に落下防止する構成を追加する。
【００５３】
本実施形態の電力変換装置のスタック３１０は、上述した他の実施の絶縁フレーム２０，２２０とは異なる絶縁フレーム３２０を有する。
【００５４】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、本実施形態の場合には、絶縁フレーム３２０は、フレーム本体３２０ａと、支持部３２０ｂと、を含む。フレーム本体３２０ａは、ＹＺ平面にほぼ平行な面を有する板状部分であり、上述した他の実施形態の場合における絶縁フレーム２０，２２０に対応する。
【００５５】
支持部３２０ｂは、フレーム本体３２０ａの下端に接続され、フレーム本体３２０ａとともにＹ軸方向に延伸している。支持部３２０ｂは、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２の配設されている側に延伸している。支持部３２０ｂは、ヒートシンク１２の下端を支持するように設けられている。支持部３２０ｂは、スタック３１０の圧力が解除されたときに、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２が落下しないようにこれらを支持する。
【００５６】
フレーム本体３２０ａおよび支持部３２０ｂは、いずれも絶縁性の材料、たとえばＦＲＰ等によって形成されている。支持部３２０ｂは、フレーム本体３２０ａに接着剤や締結材等によって接続されていてもよいし、フレーム本体３２０ａと一体に成形されていてもよい。
【００５７】
本実施形態では、スタック３１０は、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２の下方に設けられた支持部３２０ｂを有する絶縁フレーム３２０を有する。そのため、スタックの圧力を解除した場合には、支持部３２０ｂは、電力用半導体素子１１およびヒートシンク１２を受け止めることができるので、これらの落下を防止することができる。
【００５８】
以上説明した実施形態によれば、容易に電力用半導体素子を交換することができる電力変換装置を実現することができる。
【００５９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０，２１０，３１０  スタック、１１  電力用半導体素子、１２，２１２，２１２ａ  ヒートシンク、１３  皿バネ、１４  押え部材、１５  ナット、１６  ロッド、２０，２２０，３２０  絶縁フレーム、２２  金属フレーム、３０  落下防止バンド、３１  係止部、３２  リング部、２１２ｂ  本体、２１２ｃ  素子支持部、２１２ｄ  支持面、２２１  貫通孔、２３０  ピン、３２０ａ  本体、３２０ｂ  支持部、５００  電力変換装置、５１０  アーム、５１２  リアクトル、５１４  回路、１０００  交流電源、１０１０  変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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