(57)【要約】【課題】ケースのサイズを極力小さくすることができ、かつ冷却管に対する半導体モジュールの挟持位置を安定させることができる電力変換装置の製造方法を提供すること。【解決手段】本例の電力変換装置１の製造方法は、複数の冷却管３同士を連結管部３２において仮状態で連結してなる仮組体３０をケース２内に配置する工程と、仮組体３０における冷却管３同士の間に半導体モジュール４を配置する工程と、一方側冷却管３Ａをケース２における一方の壁面２１に対面させ、他方側冷却管３Ｂを加圧治具７によって加圧し、連結管部３２同士を嵌合させて、複数の冷却管３同士の間に半導体モジュール４を挟持した組付体４０を形成する加圧工程と、加圧治具７によって加圧した際に、他方側冷却管３Ｂとケース２における他方の壁面２２との間に形成された空間２３に、組付体４０における挟持状態を保持する押圧バネを配置する工程とを行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却管部とその両端部に設けた連結管部とに冷媒流路を連通させた冷却管を複数用い、該複数の冷却管同士を上記連結管部において連結させ、該冷却管同士の間に半導体モジュールを挟持した状態で、ケース内に収納してなる電力変換装置を製造する方法において、
上記複数の冷却管同士を上記連結管部において仮状態で連結してなる仮組体を、上記ケース内に配置する仮組体配置工程と、
上記仮組体における上記冷却管同士の間に上記半導体モジュールを配置する半導体モジュール配置工程と、
上記複数の冷却管のうち一方側端部に位置する一方側冷却管を上記ケースにおける一方の壁面に対面させ、上記複数の冷却管のうち他方側端部に位置する他方側冷却管を加圧治具によって加圧し、上記連結管部同士を嵌合させて、上記複数の冷却管同士の間に上記半導体モジュールを挟持した組付体を形成する加圧工程と、
上記加圧治具によって加圧した際に、上記他方側冷却管と上記ケースにおける他方の壁面との間に形成された空間に、上記組付体における挟持状態を保持する押圧バネを配置する押圧バネ配置工程とを含むことを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記押圧バネ配置工程の後には、上記押圧バネを配置した状態で、さらに上記加圧治具による加圧を行う再加圧工程と、
上記押圧バネの両端部に対してピンを配置し、該ピンによって上記押圧バネによる押圧力を上記複数の冷却管に作用させるピン配置工程とを行うことを特徴とする電力変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールを冷却管によって挟持した状態で、これらをケース内に配置してなる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気自動車等においては、走行用モータ等を駆動するために、インバータ回路、コンバータ回路等の電力変換回路を形成した電力変換装置が用いられている。この電力変換装置としては、例えば、特許文献１に開示されるように、スイッチング素子をモールド樹脂によって覆ってなる半導体モジュールを冷却管によって挟持し、半導体モジュール及び冷却管を交互に積層して、ケース内に配置したものが知られている。
そして、半導体モジュールを冷却管に対面させ、冷却管内に循環させる冷媒によって、半導体モジュールを冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６６８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電力変換装置を製造する際には、ケースの外部において、複数の冷却管同士の間に半導体モジュールを配置し、複数の冷却管の両端部から圧縮加圧することによって、組付体を形成している。そして、組付体は、圧縮加圧を行った後ケース内に配置するまでは、保持治具によって保持し、この保持治具によって保持した状態でケースに配置している。
しかしながら、組付体をケース内に配置する際に、保持治具がケースに干渉するおそれがあり、ケースを若干大きく作っておく必要があった。そのため、ケースのサイズを極力小さくするためには、従来の電力変換装置によっては十分ではなかった。
また、ケースの外部において組付体を形成しているため、冷却管に対して半導体モジュールが位置ずれをするおそれがあり、ケース内に配置したときに、半導体モジュールの位置が安定しないおそれがあった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ケースに対して治具等が干渉することを避け、ケースのサイズを極力小さくすることができ、かつ冷却管に対する半導体モジュールの挟持位置を安定させることができる電力変換装置の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、冷却管部とその両端部に設けた連結管部とに冷媒流路を連通させた冷却管を複数用い、該複数の冷却管同士を上記連結管部において連結させ、該冷却管同士の間に半導体モジュールを挟持した状態で、ケース内に収納してなる電力変換装置を製造する方法において、
上記複数の冷却管同士を上記連結管部において仮状態で連結してなる仮組体を、上記ケース内に配置する仮組体配置工程と、
上記仮組体における上記冷却管同士の間に上記半導体モジュールを配置する半導体モジュール配置工程と、
上記複数の冷却管のうち一方側端部に位置する一方側冷却管を上記ケースにおける一方の壁面に対面させ、上記複数の冷却管のうち他方側端部に位置する他方側冷却管を加圧治具によって加圧し、上記連結管部同士を嵌合させて、上記複数の冷却管同士の間に上記半導体モジュールを挟持した組付体を形成する加圧工程と、
上記加圧治具によって加圧した際に、上記他方側冷却管と上記ケースにおける他方の壁面との間に形成された空間に、上記組付体における挟持状態を保持する押圧バネを配置する押圧バネ配置工程とを含むことを特徴とする電力変換装置の製造方法にある（請求項１）。
【０００７】
本発明の電力変換装置の製造方法においては、仮組体配置工程において、複数の冷却管同士を連結管部において仮状態で連結してなる仮組体をケース内に配置する。これにより、複数の冷却管は、半導体モジュールを除く仮組体としてケース内に配置することができ、ケースとの干渉を避けて極めて簡単にこの配置を行うことができる。そのため、ケースのサイズを極力小さくすることができる。
次いで、半導体モジュール配置工程において、仮組体における冷却管同士の間に半導体モジュールを配置する。これにより、本発明においては、冷却管に対する半導体モジュールの挟持位置を、ケースによってガイドすることができ、冷却管に対して半導体モジュールが位置ずれすることを防止することができる。
【０００８】
次いで、加圧工程において、複数の冷却管のうち一方側端部に位置する一方側冷却管をケースにおける一方の壁面に対面させ、複数の冷却管のうち他方側端部に位置する他方側冷却管を加圧治具によって加圧する。これにより、連結管部同士を嵌合させて、複数の冷却管同士の間に半導体モジュールを挟持した組付体を形成する。そのため、ケースによって冷却管に対する半導体モジュールの位置を維持した状態で組付体を形成することができる。
【０００９】
また、ケース内において、加圧を行うことにより、加圧後の組付体を移動させる必要がなく、加圧を行ったままの状態でケース内に配置しておくことができる。これにより、冷却管と半導体モジュールとの密着性を向上させることができる。
その後、押圧バネ配置工程において、加圧治具によって加圧した際に、他方側冷却管とケースにおける他方の壁面との間に形成された空間に、押圧バネを配置する。これにより、押圧バネの押圧力によって、組付体における冷却管による半導体モジュールの挟持状態を保持する。
【００１０】
それ故、本発明の電力変換装置の製造方法によれば、ケースに対して治具等が干渉することを避けることができ、ケースのサイズを極力小さくすることができる。また、冷却管に対する半導体モジュールの挟持位置を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例において、電力変換装置の製造方法における仮組体配置工程を行った状態を示す説明図。
【図２】実施例において、電力変換装置の製造方法における半導体モジュール配置工程を行った状態を示す説明図。
【図３】実施例において、電力変換装置の製造方法における加圧工程を行った状態を示す説明図。
【図４】実施例において、電力変換装置の製造方法における押圧バネ配置工程を行った状態を示す説明図。
【図５】実施例において、冷却器における連結管部の周辺を拡大して示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上述した本発明の電力変換装置の製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記押圧バネ配置工程の後には、上記押圧バネを配置した状態で、さらに上記加圧治具による加圧を行う再加圧工程と、上記押圧バネの両端部に対してピンを配置し、該ピンによって上記押圧バネによる押圧力を上記複数の冷却管に作用させるピン配置工程とを行うことが好ましい（請求項２）。
この場合には、複数の冷却管による半導体モジュールの挟持を一層安定して行うことができる。
【実施例】
【００１３】
以下に、本発明の電力変換装置の製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の電力変換装置１の製造方法は、図１〜図４に示すごとく、冷却管部３１とその両端部５２に設けた連結管部３２とに冷媒流路３３を連通させた冷却管３を複数用い、複数の冷却管３同士を連結管部３２において連結させ、冷却管３同士の間に半導体モジュール４を挟持した状態で、アルミニウム材料等からなるケース２内に収納する方法である。
本例の電力変換装置１の製造方法は、以下の仮組体配置工程、半導体モジュール配置工程、加圧工程及び押圧バネ配置工程を行う。
【００１４】
仮組体配置工程においては、図１に示すごとく、複数の冷却管３同士を連結管部３２において仮状態で連結してなる仮組体３０を、ケース２内に配置する。半導体モジュール配置工程においては、図２に示すごとく、仮組体３０における冷却管３同士の間に半導体モジュール４を配置する。加圧工程においては、図２、図３に示すごとく、複数の冷却管３のうち一方側端部に位置する一方側冷却管３Ａをケース２における一方の壁面２１に対面させ、複数の冷却管３のうち他方側端部に位置する他方側冷却管３Ｂを加圧治具７によって圧縮加圧し、連結管部３２同士を嵌合させて、複数の冷却管３同士の間に半導体モジュール４を挟持した組付体４０を形成する。押圧バネ配置工程においては、図４に示すごとく、加圧治具７によって加圧した際に、他方側冷却管３Ｂとケース２における他方の壁面２２との間に形成された空間２３に、組付体４０における挟持状態を保持する押圧バネ５を配置する。
【００１５】
以下に、本例の電力変換装置１の製造方法につき、図１〜図５を参照して詳説する。
本例の電力変換装置１は、半導体モジュール４におけるスイッチング素子によって、インバータ回路、電圧変換回路、昇圧回路等を構成してなるものである。半導体モジュール４には、Ｐ端子（プラス側端子）、Ｎ端子（マイナス側端子）、Ｏ端子（出力端子）等が形成されており、冷却管３同士の間に挟持された状態で、バスバー等によって、電源（コンデンサ）又は３相交流回転電機に接続されている。
【００１６】
図５に示すごとく、冷却管３は、断面長方形状の配管内に波形状の冷却フィン等を配置してなる冷却管部３１と、この冷却管部３１における両端部５２において、冷却管部３１の板面方向に垂直に設けた配管による一対の連結管部３２とを有している。
連結管部３２は、冷却管３の積層方向（連結方向）の一方側に内側管部３２１、冷却管３の積層方向の他方側に外側管部３２２を形成してなり、隣接する冷却管３同士は、一方の冷却管３の内側管部３２１を他方の冷却管３の外側管部３２２に対して嵌入して、互いに連結されている。冷却管３の連結管部３２は、図１に示すごとく、外側管部３２２に対して内側管部３２１を途中まで嵌入して仮状態の連結を行い、図３に示すごとく、外側管部３２２に対して内側管部３２１を最終位置まで嵌入して最終組付状態の連結を行う。
【００１７】
図４に示すごとく、半導体モジュール４は、スイッチング素子をモールド樹脂によって覆って形成されている。冷却管３同士の間には、冷却管部３１の形成方向（一対の連結管部３２が並ぶ方向）に沿って、半導体モジュール４が２個配置されており、半導体モジュール４は、冷却管３の全体において２列に並んで配置されている。半導体モジュール４は、絶縁板及びグリースを介して冷却管３の冷却管部３１同士の間に挟持されている。
冷却管３の全体においては、一方側の連結管部３２から冷媒Ｃが導入され、この冷媒Ｃが冷却管部３１を通過し、他方側の連結管部３２から排出されるよう構成されている。そして、冷媒Ｃが冷却管部３１を通過する際に、半導体モジュール４から熱を奪うことによって、半導体モジュール４を冷却することができる。
押圧バネ５は、プレート状のバネ材を湾曲させ、両端部５２をピン６１によって係止すると共に、湾曲部５１をバックアップ部材６２を介して他方側冷却管３Ｂに当接させるよう構成されている。
【００１８】
次に、本例の電力変換装置１を製造する順序、及び得られる作用効果につき説明する。
まず、仮組体配置工程として、図１に示すごとく、複数の冷却管３同士を連結管部３２において仮状態で連結してなる仮組体３０をケース２内に配置する。このとき、仮組体３０は、ケース２の外部において、各冷却管３における連結管部３２の内側管部３２１を、隣接する冷却管３における連結管部３２の外側管部３２２に仮状態で嵌入して形成しておく。これにより、複数の冷却管３は、半導体モジュール４を除く仮組体３０としてケース２内に配置することができ、ケース２との干渉を避けて極めて簡単にこの配置を行うことができる。そのため、ケース２のサイズを極力小さくすることができる。
【００１９】
次いで、半導体モジュール配置工程として、図２に示すごとく、仮組体３０における冷却管３の冷却管部３１同士の間に半導体モジュール４を配置する。このとき、冷却管部３１と半導体モジュール４との間に、絶縁板及びグリースを配置することができる。これにより、冷却管３に対する半導体モジュール４の挟持位置を、ケース２によってガイドすることができ、冷却管３に対して半導体モジュール４が位置ずれすることを防止することができる。
【００２０】
次いで、加圧工程として、図２、図３に示すごとく、複数の冷却管３のうち一方側端部に位置する一方側冷却管３Ａをケース２における一方の壁面２１に対面させ、複数の冷却管３のうち他方側端部に位置する他方側冷却管３Ｂを加圧治具７によって圧縮加圧する。これにより、各冷却管３における連結管部３２の内側管部３２１を、隣接する冷却管３における連結管部３２の外側管部３２２に対して最終組付位置まで嵌入し、複数の冷却管３同士の間に半導体モジュール４を挟持した組付体４０を形成する。そのため、ケース２によって冷却管３に対する半導体モジュール４の位置を維持した状態で組付体４０を形成することができる。
また、ケース２内において、圧縮加圧を行うことにより、圧縮加圧後の組付体４０を移動させる必要がなく、圧縮加圧を行ったままの状態でケース２内に配置しておくことができる。これにより、冷却管３の冷却管部３１と半導体モジュール４との密着性を向上させることができる。
【００２１】
次いで、押圧バネ配置工程として、図４に示すごとく、加圧治具７によって加圧した際に、他方側冷却管３Ｂとケース２における他方の壁面２２との間に形成された空間２３に、押圧バネ５を配置する。また、本例においては、図示は省略するが、再加圧工程として、押圧バネ５を配置した状態で、押圧バネ５を介して加圧治具７によって他方側冷却管３Ｂをさらに加圧する。
その後、ピン配置工程として、押圧バネ５の両端部５２に対してピン６１を配置し、ピン６１によってバックアップして、押圧バネ５による押圧力を複数の冷却管３に作用させる。これにより、押圧バネ５の押圧力によって、組付体４０における冷却管３による半導体モジュール４の挟持状態を保持することができる。
【００２２】
それ故、本例の電力変換装置１の製造方法によれば、ケース２に対して治具等が干渉することを避けることができ、ケース２のサイズを極力小さくすることができる。また、冷却管３に対する半導体モジュール４の挟持位置を安定させることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１  電力変換装置
２  ケース
２１  一方の壁面
２２  他方の壁面
３  冷却管
３０  仮組体
３１  冷却管部
３２  連結管部
４  半導体モジュール
４０  組付体
５  押圧バネ
６１  ピン
７  加圧治具
【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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