(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体モジュールと複数のコンデンサを積層した導体を用いて相互接続して構成される電力変換装置において、あらかじめ所定間隔離した前記コンデンサの挿通用の孔を複数設け且つ前記コンデンサの端子の装着高さに合わせる治具機能を有する取付台を用意しておき、該取付台が逆向きに作業台に載置されている状態にあるときに前記治具機能が発揮される治具部を備えていることを特徴とするコンデンサ装着スタック構造。
【請求項２】
前記取付台が逆向きに前記作業台に載置されている状態にあるとき前記孔に前記コンデンサを逆向きに挿通して装着することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ装着スタック構造。
【請求項３】
前記取付台への装着は、固定金具を使用したことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ装着スタック構造。
【請求項４】
前記固定金具は、ネジなどの締着手段であることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ装着スタック構造。
【請求項５】
前記治具機能は、前記取付台の左右に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のコンデンサ装着スタック構造。
【請求項６】
前記治具機能は、前記取付台の前後に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のコンデンサ装着スタック構造。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコンデンサ装着スタック構造と、交流各相の電力を個別に制御する半導体スイッチング素子を含む半導体モジュールと、該半導体モジュールの前記各相のそれぞれの端子と前記コンデンサ装着スタック構造にスタックされたコンデンサの前記各相対応の端子とを積層した導体を用いて相互接続して成る電力変換装置。
【請求項８】
コンデンサをあらかじめ所定間隔離して取付台に設けられた孔に挿通して装着する方法であって、治具機能が前記取付台を逆向きに作業台に載置している状態にあるときに発揮されるよう該取付台を逆向きに前記作業台に載置し、該逆向きの状態にあるとき前記コンデンサを逆向きに挿通して装着することを特徴とするコンデンサの装着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体モジュールと複数のコンデンサを積層した導体を用いて相互接続して構成される電力変換装置において、製造段階で許容されているコンデンサ(平滑用)の高さ方向の寸法誤差を意識せずに装着することが可能なコンデンサ装着スタック構造およびコンデンサの装着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（ａ）は、複数の半導体モジュールと複数のコンデンサを積層した導体を用いて相互接続して構成される電力変換装置にコンデンサを装着する(取付ける)場合の一般的なコンデンサ（平滑用）の形状および該コンデンサを固定するための固定金具の構成例を示す図である。図５（ａ）において、各コンデンサ101は、上部に導体と接続する端子を備え、またコンデンサ101をコンデンサ取付台（図示せず）に装着するための固定金具102が設けられている。固定金具102でコンデンサ取付台（図示せず）に固定するために、ネジなどの締着具1021でコンデンサを締め付けてコンデンサの移動を不可能にすると共に締着具通し孔1022に締着具(図示せず)を通してコンデンサ取付台（図示せず）に固定されるようになっている。
【０００３】
ところで図５（ａ）に示されるコンデンサ（平滑用）は、製造時における製品それぞれに高さ方向の許容差があり、従来ではこのようなコンデンサの高さ方向の不揃いを揃えて装着するにはかなりの手間と工夫が必要であった。これについては後述する。
【０００４】
また図５（ｂ）は、コンデンサ101の高さ寸法H1（H1 = H ± A）に許容差Aが含まれていることを示す図であって、このような高さ方向にバラツキのある複数のコンデンサを複数の半導体モジュールと接続して電力変換装置とする場合には、コンデンサ取付台（図示せず）に取付け高さを計測しながら１個ずつ固定金具102を用いてコンデンサ101を固定してスタック構造にするようにしていた。
【０００５】
図６は、下記特許文献１及び２などに見られる一般的な電力変換装置のスタック構造を示す図である。冷却体103の上に半導体モジュール104が取付けられており、そこから積層された導体105，105’を介してコンデンサ101の上部に設けられている端子と半導体モジュール104の端子を接続する。コンデンサ101を固定するために、コンデンサ取付台106が設けてられており、導体105，105’とコンデンサ取付台106の取付け位置に合った規定寸法（ここではH2とする）となるよう固定金具102を調整しながら１個ずつ取り付けていかなければならないというのが実情である。
【０００６】
仮にコンデンサ101の上部に設けられている端子の位置を揃えずに積層された導体105,105'と接続すると、コンデンサ101の端子に機械的な応力が生じる。コンデンサ101の端子は極めて脆弱であり、上記応力を受けたまま使用を継続すると、端子部の損傷、ひいては電力変換装置の故障に至る可能性がある。
【０００７】
図７は、図６のスタック構造を実現するための従来における作業手順を示すものであって、コンデンサ101とコンデンサ取付台106に該コンデンサを取付ける取付金具102の取付け方法を説明するための図である。コンデンサ101を水平が保たれている作業台107に置き、上述の規定寸法（H2寸法）を合わせようとすると、各コンデンサ101の高さ方向の許容差AのためにH3寸法はそれぞれH3a、H3b、・・・となり、位置合わせが簡単にはできない。そのためコンデンサ101と固定金具102の取付け位置H2（H2寸法）をコンデンサ101の上端からその都度メジャー（図示せず）で測定して固定金具102を取り付けて行かなければならないという手間と工夫が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平09-023079号公報（図５、図６）
【特許文献２】特開平06-078562号公報（図３、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したようにスタック構造を実現するための従来の方法では、多くの労力と工夫が必要となっていたため、簡単に規定寸法合わせができないという課題があった。
そこで本発明の課題は、複数のコンデンサの高さ許容差を意識せずに、容易に且つ精度良く導体との距離を規定寸法に合わせられるよう所定寸法を確保することができるコンデンサ装着スタック構造およびコンデンサの装着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、複数の半導体モジュールと複数のコンデンサを積層した導体を用いて相互接続して構成される電力変換装置において、あらかじめ所定間隔離した前記コンデンサの挿通用の孔を複数設け且つ前記コンデンサの端子の装着高さに合わせる治具機能を有する取付台を用意しておき、該取付台が逆向きに作業台に載置されている状態にあるときに前記治具機能が発揮される治具部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記取付台が逆向きに前記作業台に載置されている状態にあるとき前記孔に前記コンデンサを逆向きに挿通して装着することを特徴とするものである。
上記において取付台への装着は、固定金具を使用したことを特徴とする。
【００１２】
また上記において固定金具は、ネジなどの締着手段であることが望ましい。
また上記治具機能は、前記取付台の左右に設けられていることを特徴とする。
また上記治具機能は、前記取付台の前後に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、コンデンサをあらかじめ所定間隔離して取付台に設けられている孔に挿通して装着する方法であって、治具機能が前記取付台を逆向きに作業台に載置している状態にあるときに発揮されるよう該取付台を逆向きに前記作業台に載置し、該逆向きの状態にあるとき前記コンデンサを逆向きに挿通して装着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コンデンサと該コンデンサの固定金具との装着のための高さ位置合わせ時間を大幅に短縮できるとともに、複数個あるコンデンサの装着のための高さ位置合わせ精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
また本発明によれば、複数の半導体モジュールと複数のコンデンサとを積層した導体にて相互接続する際に、各コンデンサの高さ寸法の仕上がり精度を意識することなく、各コンデンサの位置合わせを取付台に設けた治具機能を使用することでコンデンサの取付け精度を向上させると共に取付け作業を軽減することができる。これによりコンデンサの上部に設けられている端子の位置を揃えた状態で積層された導体と接続することになるため、コンデンサの端子に機械的な応力が生じなくなり、端子部の損傷、さらには長期に使用しても端子部の損傷による電力変換装置の故障は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造の構成を示す図である。
【図２】図１に示した本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造にコンデンサがスタックにされた様子を示す図である。
【図３】図１に示した本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造にコンデンサがスタックされる前の様子を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造を利用した電力変換装置の構成を示す図である。
【図５】従来から知られている一般的なコンデンサの形状および該コンデンサを固定するための固定金具の構成例を示す図である。
【図６】従来から知られている一般的な電力変換装置のスタック構造を示す図である。図である。
【図７】図６のスタック構造を実現するための従来における作業手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造の構成を示す図で、（ａ）は、左側から見た裏面斜視図であり、また（ｂ）は、平面図であり、また（ｃ）は、右側から見た正面斜視図であり、また（ｄ）は、裏面図であり、また（ｅ）は、右側面図である。図１から分かるように、コンデンサ取付台108は、大きくはＬ字形状にされた曲げ加工板金により構成され、該板金の左右にはコンデンサ装着の際の高さ寸法精度を出すための治具部109が更に曲げ加工により設けられている。また、コンデンサ取付台108を構成する前記板金にはコンデンサ101を挿通するための孔が開けられており、該孔にコンデンサ101を挿通し、その状態で固定金具102にネジ等の締着手段を使用することで固定される。その際、所定の作業手順を経て取付けられるが、これについては後述する。なお、治具部109は図１に示すような板金の左右方向に設けるだけに限定されず、前後方向に設けても良い。
【００１８】
図２は、図１に示した本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造にコンデンサ101がスタックにされた様子を示す図であり、導体105とコンデンサ取付台108との距離H2Cが、コンデンサ101と固定金具102との合わせ位置となっている。コンデンサ取付台108の左右には治具部109が設けられており、この治具部109の高さH2Tを上述した導体105とコンデンサ取付台108との距離H2Cと等しくなる構造にしている。この治具部109の高さH2Tと上述した導体105とコンデンサ取付台108との距離H2Cとを一致させるための装着作業については後述する。なお、上記において治具部109をコンデンサ取付台108の左右に設ける例について説明したが、これに限定する必要はなく、コンデンサ取付台108の前後に設けるようにしても良いことは上述したとおりである。
【００１９】
図３は、図１に示した本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造にコンデンサ101がスタックされる前の様子を示す図である。図２を見てから図３を見ると、図３は図２を単に逆さにしたものであるとの判断が働くかも知れないが、そうではなく、図２は図３のスタックへの装着作業を経てコンデンサ101が図２のスタックにされた状態になることを理解すべきである。
【００２０】
図３を用いてスタック装着作業を説明すると、まず、水平が保たれている作業台107の上に、コンデンサ取付台108を逆向きに置く。こうすることで、コンデンサ取付台108の左右にある治具部109の治具機能が発揮され、治具部109により規定される高さ、すなわち規定寸法H2T、が確保されることになる。
【００２１】
次に、コンデンサ101の上下を逆向きにした状態でコンデンサ101を、逆向きに置かれたコンデンサ取付台108の装着用の孔に差し込む（図１（ａ），（ｃ）を参照）。この時点で、水平が保たれている作業台107からコンデンサ101の上部に設けられている端子までの距離H2Cと、図２で説明している治具部109により規定される高さ、すなわち規定寸法H2Tとを同じ距離に設定することができる。
【００２２】
この状態で、固定金具102を用いてコンデンサ101をコンデンサ取付台108に固定すると、各コンデンサの高さ方向の位置合わせをせずとも全てのコンデンサ101を規定寸法H2Tを確保した状態で固定することができる。そして固定が終了したら、コンデンサ取付台108の逆向きを正常に戻すことで、図３の装着作業の状態から図２の正常状態に移行させることができる。このように本実施形態によれば、コンデンサの上部に設けられている端子の位置を揃えた状態で積層された導体と接続することになるため、コンデンサの端子に機械的な応力が生じなくなり、端子部の損傷、さらには長期に使用しても端子部の損傷による電力変換装置の故障は発生しない。
【００２３】
図４は、本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造を利用した電力変換装置の構成を示す図であり、図１乃至図３に説明した本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造を半導体モジュールと積層した導体を用いて相互接続して構成している。図４において、（ａ）は、電力変換装置の裏面図を示し、また（ｂ）は、（ａ）に示した裏面図においてB-Bから見た電力変換装置の断面図を示している。なお、（ａ）に示した裏面図においてA-Aから見た断面図を示すことも可能であるが、発明の本旨から外れることもあってこれについては図示を省略する。
【００２４】
図４（ａ）及び（ｂ）において、図１乃至図３に説明した本発明の実施形態に係るコンデンサ装着スタック構造は、図示の電力変換装置の下部に示され、積層された導体105，105’等によって各コンデンサ101の端子と図示の電力変換装置の上部に示された半導体モジュール104の対応する各端子とが相互接続されている。そして半導体モジュール104の背面には従来例と同じように冷却体103が取付けられている。図示例の電力変換装置は交流３相を半導体スイッチング素子、例えばIGBTなど、により相毎に電力制御する半導体モジュール104を備えているもので、複数セットが用意されているが、これはあくまでも例示にすぎず、交流３相に限らず、単相または３相以上に適合されるような例であっても良い。なお、電力変換装置の回路動作については本発明の本旨から外れるので説明を省略する。また図示例における導体は金属の銅板から成る例について説明するが、必ずしも銅板に限定されない。
【符号の説明】
【００２５】
101   コンデンサ(平滑用)
102   固定金具
103   冷却体
104   半導体モジュール
105、105’  導体
107   作業台
108   コンデンサ取付台
109   治具部
【図２】
0005510134.tif 000002
【図３】
0005510134.tif 000003
【図５】
0005510134.tif 000004
【図７】
0005510134.tif 000005
【図１】
0005510134.tif 000006
【図４】
0005510134.tif 000007
【図６】
0005510134.tif 000008