(57)【要約】【課題】加圧部材の部品点数を減らすことができ、重量及び製造コストの増大を防止することができる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２１と、冷却管２２とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２を有する電力変換装置（３）である。半導体積層ユニット２の積層方向Ｚの端部２９には、半導体積層ユニット２を積層方向Ｚに加圧する加圧部材１が配置されている。加圧部材１は、当接プレート１２とこれを半導体積層ユニット２に向かって押圧する弾性部材１１とを有する。当接プレート１２の前面部１２０又は弾性部材１１のいずれか一方は、前面部１２０又は弾性部材１１から突出する凸部１３を有し、他方は凸部１３と係合する凹部１４を有している。凸部１３が凹部１４、１４１、１４２に挿入された状態で当接プレート１２の前面部１２０と弾性部材１１とは重ね合わされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール（２１）と、該半導体モジュール（２１）を冷却する冷却管（２２）とを交互に積層してなる半導体積層ユニット（２）を有する電力変換装置（３）であって、
上記半導体積層ユニット（２）の積層方向の端部（２９）には、該半導体積層ユニット（２）を積層方向に加圧する加圧部材（１）が配置されており、
該加圧部材（１）は、上記半導体積層ユニット（２）における積層方向の端部（２９）に当接する当接プレート（１２）と、該当接プレート（１２）を上記半導体積層ユニット（２）に向かって押圧する弾性部材（１１）とを有し、
上記当接プレート（１２）は、上記冷却管（２２）の主面（２２０）に当接する前面部（１２０）と、該前面部（１２０）の両端を折り曲げて上記半導体積層ユニット（２）から遠ざかる方向に立設する一対のリブ部（１２１）と、該一対のリブ部（１２１）のうちの少なくとも一方から他方へ向かって伸びるように形成された後方支持部（１２２）とを有し、
上記弾性部材（１１）は、上記前面部（１２０）と上記一対のリブ部（１２１）と上記後方支持部（１２２）との間に保持されており、
上記当接プレート（１２）の上記前面部（１２０）又は上記弾性部材（１１）のいずれか一方は、上記前面部（１２０）又は上記弾性部材（１１）から突出する凸部（１３、１３１、１３２）を有し、他方は該凸部（１３、１３１、１３２）と係合する凹部（１４、１４１、１４２）を有しており、上記凸部（１３、１３１、１３２）が上記凹部（１４、１４１、１４２）に挿入された状態で上記当接プレート（１２）の上記前面部（１２０）と上記弾性部材（１１）とが重ね合わされていることを特徴とする電力変換装置（３）。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置（３）において、上記当接プレート（１２）は、上記半導体積層ユニット（２）から遠ざかる方向に上記前面部（１２０）から突出する上記凸部（１３１）を有し、上記弾性部材（１１）は、上記凸部（１３１）と係合する上記凹部（１４１）を有することを特徴とする電力変換装置（３）。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置（３）において、上記弾性部材（１１）は、上記半導体積層ユニット（２）側に突出する上記凸部（１３２）を有し、上記当接プレート（１２）は、上記前面部（１２０）に上記凸部（１３２）と係合する上記凹部（１４２）を有することを特徴とする電力変換装置（３）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置（３）において、上記凸部（１３１、１３２）の先端は、上記凹部（１４１、１４２）内に配置されていることを特徴とする
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置（３）において、上記弾性部材（１１）は、板ばね又は皿ばねであることを特徴とする電力変換装置（３）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置（３）において、上記凹部（１４、１４１、１４２）は貫通穴であることを特徴とする電力変換装置（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換回路を構成する半導体モジュールの冷却手段を備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路やインバータ回路等の電力変換回路は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いられることがある。
一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等では、交流モータから大きな駆動トルクを確保するため大きな駆動電流が必要となっている。
それゆえ、その交流モータ向けの駆動電流を生成する上記電力変換回路においては、該電力変換回路を構成するＩＧＢＴ等の電力用半導体素子を含む半導体モジュールからの発熱が大きくなる傾向にある。
【０００３】
そこで、特許文献１に示すように、電力変換回路を構成する複数の半導体モジュールを均一に冷却することができるように、冷媒の供給及び排出を担う一対のヘッダの間に多数の冷却管が配置されている電力変換装置が提案されている。そして、該電力変換装置は、冷却管の間に半導体モジューを挟持した半導体積層ユニットと、該半導体積層ユニットの積層方向の端部に半導体積層ユニットを積層方向に加圧するばね部材とを有する。
【０００４】
該ばね部材は、半導体積層ユニットの積層方向の端面をなす冷却管の主面に対して、当接プレートを介して当接している。これにより、冷却管の主面に対して、ばね部材による押圧力が作用するようにしてある。
また、複数の板ばねを重ね合わせ、リベット様の接合部材により接合してばね部材を構成し、接合部材の前方突出部を当接プレートの前面部に設けられた前方穴部に挿通配置する技術が開発されている。かかる構成によりばね部材と当接プレートとの位置決めを容易かつ確実にすることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３０９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電力変換装置においては、ばね部材等の弾性部材と当接プレートとを固定するために、接合部材という接合用の別部材を用いている。そのため、部品点数が増えて、重量の増大及び製造コストの増大を招く要因となっている。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであって、加圧部材の部品点数を減らすことができ、重量及び製造コストの増大を防止することができる電力変換装置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】
【０００８】
本発明の一態様は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを交互に積層してなる半導体積層ユニットを有する電力変換装置であって、
上記半導体積層ユニットの積層方向の端部には、該半導体積層ユニットを積層方向に加圧する加圧部材が配置されており、
該加圧部材は、上記半導体積層ユニットにおける積層方向の端部に当接する当接プレートと、該当接プレートを上記半導体積層ユニットに向かって押圧する弾性部材とを有し、
上記当接プレートは、上記冷却管の主面に当接する前面部と、該前面部の両端を折り曲げて上記半導体積層ユニットから遠ざかる方向に立設する一対のリブ部と、該一対のリブ部のうちの少なくとも一方から他方へ向かって伸びるように形成された後方支持部とを有し、
上記弾性部材は、上記前面部と上記一対のリブ部と上記後方支持部との間に保持されており、
上記当接プレートの上記前面部又は上記弾性部材のいずれか一方は、上記前面部又は上記弾性部材から突出する凸部を有し、他方は該凸部と係合する凹部を有しており、上記凸部が上記凹部に挿入された状態で上記当接プレートの上記前面部と上記弾性部材とが重ね合わされていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
上記加圧部材においては、上記当接プレートの上記前面部又は上記弾性部材のいずれか一方が上記凸部を有し、他方が該凸部と係合する凹部を有している。そして、上記凸部が上記凹部に挿入された状態で上記当接プレートの上記前面部と上記弾性部材とが重ね合わされている。
そのため、上記当接プレートの上記前面部に上記弾性部材を重ね合わせて上記加圧部材を構成する際に、上記当接プレートと上記弾性部材との位置決めを容易に行うことができる。即ち、上記凸部と上記凹部を係合させることにより、上記当接プレートと上記弾性部材の位置決めを容易に行うことができる。
【００１０】
また、上記のごとく、上記凸部及び上記凹部を係合させることにより位置決めを行うため、従来のようにリベット用の別部材を用いる必要がなくなる。そのため、加圧部材の部品点数を減らすことができ、重量及び製造コストの増大を防止することができる。
【００１１】
また、上記弾性部材は、上記前面部と上記一対のリブ部と上記後方支持部との間に保持されている。そのため、上記加圧部材において、上記弾性部材が上記当接プレートから脱落することを防止することができる。これにより、弾性部材と当接プレートとを一体化してなる加圧部材を電力変換装置に組み付けることができるため、加圧部材の組付けを容易に行うことができる。
【００１２】
また、上記当接プレートは、一対のリブ部を有している。そのため、当接プレートは、上記リブ部により曲げ剛性が向上している。そのため、弾性部材の弾性力によって当接プレートが押圧されても、当接プレートが反ることを防ぐことができる。それ故、当接プレートの前面部により、上記半導体積層ユニットを全体にわたってその積層方向に均一に押圧することができる。これにより、半導体モジュールと冷却管とを面接触させて充分に密着させることができ、半導体モジュールから上記冷却管へと充分に伝熱することができる。その結果、半導体モジュールを充分に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、電力変換装置の断面説明図。
【図２】実施例１における、加圧部材の当接面側を示す斜視図。
【図３】実施例１における、加圧部材の反対面側を示す斜視図。
【図４】実施例１における、加圧部材の背面図。
【図５】実施例１における、加圧部材の正面図。
【図６】実施例１における、加圧部材の長手方向の側面図。
【図７】実施例１における、図４のVII−VII線矢視断面図。
【図８】実施例１における、図４のVIII−VIII線矢視断面図。
【図９】実施例１における、弾性部材の斜視図。
【図１０】実施例１における、リブ部と後方支持部とが同一平面状にある当接プレートの斜視図。
【図１１】実施例１における、当接プレートの前面部の反対面側に弾性部材を重ね合わせた状態を示す斜視図。
【図１２】実施例２における、加圧部材の長手方向の断面図。
【図１３】実施例３における、加圧部材の長手方向の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、上記電力変換装置の好ましい実施形態について説明する。
上記電力変換装置としては、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
なお、上記半導体モジュールと上記冷却管とは、直接密着していてもよいし、絶縁材等を介して密着していてもよい。
【００１５】
上記当接プレートは、上記前面部と、上記一対のリブ部と、該一対のリブ部のうちの少なくとも一方から他方へ向かって伸びるように形成された後方支持部とを有する。
上記後方支持部は、一つでもよいが複数形成することもできる。また、一対のリブ部のうち、一方から他方へ延設された後方支持部と、他方から一方へ延設された後方支持部とが併設されていてもよい。好ましくは、後方支持部は、一対のリブ部の双方に形成されていることが好ましい。この場合には、上記加圧部材において、上記弾性部材の上記当接プレートからの脱落をより確実に防止することができる。
【００１６】
また、上記当接プレートは、上記前面部と上記一対のリブ部と上記後方支持部とを一体的に構成させることができる。即ち、上記一対のリブ部及び上記後方支持部は、上記当接プレートの一部によって構成することができ、一枚の板状体を折り曲げ加工することにより形成することができる。
【００１７】
上記当接プレートの上記前面部又は上記弾性部材のいずれか一方は、上記前面部又は上記弾性部材から突出する凸部を有し、他方は該凸部と係合する上記凹部を有する。即ち、前面部に凸部を形成する場合には弾性部材に凹部を形成し、弾性部材に凸部を形成する場合には前面部に凹部を形成することができる。凸部と凹部はそれぞれ一つずつ形成することもできるが、２つ以上形成してもよい。
【００１８】
凸部は、例えば打ち出し加工により形成することができる。この場合には、簡単に凸部を形成することができる。また、打ち出し加工により凸部を形成すると、凸部形成面（突出面）の反対面側に窪みが形成される。この窪みの開口部の大きさはできるだけ小さくすることが好ましい。
【００１９】
凹部としては、有底の窪みを形成することもできるが、前面部又は弾性部材を貫通する貫通穴を形成することもできる。
好ましくは、上記凹部は貫通穴であることがよい（請求項６）。
この場合には、凹部を容易に形成することができる。凹部の開口部の大きさはできるだけ小さくすることが好ましい。
【００２０】
上記当接プレートは、上記半導体積層ユニットから遠ざかる方向に上記前面部から突出する上記凸部を有し、上記弾性部材は、上記凸部と係合する上記凹部を有することが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記当接プレートの上記前面部に形成された上記凸部に上記弾性部材に形成された上記凹部を挿入させた状態で上記当接プレートと上記弾性部材を重ね合わせることにより容易に両者の位置決めを行うことができる。
【００２１】
また、上記弾性部材が上記半導体積層ユニット側に突出する上記凸部を有し、上記当接プレートが上記前面部に上記凸部と係合する上記凹部を有していてもよい（請求項３）。
この場合には、上記当接プレートの上記前面部に形成された凹部に上記弾性部材に形成された上記凸部を挿入させた状態で上記当接プレートと上記弾性部材を重ね合わせることにより容易に両者の位置決めを行うことができる。
また、この場合には、貫通穴などからなる凹部を弾性部材に形成することを回避することができる。そのため、弾性部材の破損を防止することができる。
弾性部材は、その弾性力により当接プレートの前面部を上記半導体積層ユニット側に押圧するため、弾性部材に貫通穴などの凹部があると、弾性力により弾性部材が破損してしまうおそれがある。上述のごとく、弾性部材に凸部を形成し、当接プレートに凹部を形成すると、弾性部材に凹部を形成する必要がなくなるため、弾性部材の破損を回避することができる。
【００２２】
上記加圧部材において、上記凸部の先端は、上記凹部内に配置されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、凸部の先端が貫通穴などの凹部を突き抜けて露出することを防止することができる。
【００２３】
上記当接プレートが凸部を有し、上記弾性部材が該弾性部材を厚み方向に貫通する貫通穴からなる凹部を有する場合には、上記凸部の突出幅を上記弾性部材の厚みよりも大きくすることも可能である。この場合には、弾性部材の貫通穴に挿入された凸部が弾性部材の厚みを突き抜けて、上記半導体積層ユニットから遠ざかる方向に突出し、弾性部材側から凸部の先端が露出する。そのため、凸部が露出した部分において、加圧部材における半導体積層ユニットの反対側のスペースが小さくなる。上記のように、上記凸部の先端を上記凹部内に配置させると、凸部の露出を防止することができる。そのため、加圧部材における上記半導体積層ユニットの反対側のスペースを確保することができる。
【００２４】
一方、上記当接プレートが凹部を有し、弾性部材が凸部を有する場合において、上記凸部の先端が、上記当接プレートの前面部に形成された凹部を突き抜けて露出する場合には、上記半導体積層ユニットに当接する当接面側から凸部が露出してしまう。そのため、当接プレートの前面部が十分に半導体積層ユニットを押圧することができなくなるおそれがある。
したがって、上記凸部は、上記凹部を突き抜けておらず、上述のごとく上記凸部の先端は上記凹部内に配置されていることが好ましい。
【００２５】
上記弾性部材は、板ばね又は皿ばねを用いることができる（請求項５）。
上記弾性部材としては、一枚の金属板からなる板ばね又は皿ばねを用いることができるが、二枚以上の金属板を重ねあわせた板ばね又は皿ばねを用いることもできる。より好ましくは、板ばねがよい。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
次に、電力変換装置の実施例について、図１〜図８を用いて説明する。
本例の電力変換装置３は、図１に示すごとく、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール２１と、該半導体モジュール２１を冷却する冷却管２２とを交互に積層してなる半導体積層ユニット２を有する。
半導体積層ユニット２の積層方向Ｚの端部２９には、該半導体積層ユニット２を積層方向Ｚに加圧する加圧部材１が配置されている。なお、本実施例においては、加圧部材１が半導体積層ユニット２を押圧する方向を前方Ｚ１といい、その反対側を後方Ｚ２という。
【００２７】
図１〜図８に示すごとく、加圧部材１は、半導体積層ユニット２の積層方向Ｚにおける後方Ｚ２側の端部２９に当接する当接プレート１２と、該当接プレート１２を半導体積層ユニット２に向かって押圧する弾性部材１１とを有する。
当接プレート１２は、冷却管２２の主面２２０に当接する平板状の前面部１２０と、該前面部１２０の幅方向Ｙの両端を折り曲げて半導体積層ユニット２から遠ざかる方向に立設された一対のリブ部１２１と、該一対のリブ部１２１の一方から他方へ向かって形成されて弾性部材１１を支持する後方支持部１２２とを一体的に構成してなる。本例において、後方支持部１２２は、一対のリブ部１２１の双方から延設されており、幅方向Ｙに対向するように配置されている。弾性部材１１は、前面部１２０と一対のリブ部１２と後方支持部１２２との間に保持されている。本例において、後方支持部１２２は、弾性部材１１側に曲げられており、後方支持部１２２の先端が弾性部材１１に当接している。
【００２８】
また、図２〜５、図７、及び図８に示すごとく、当接プレート１２の前面部１２０の中央には、半導体積層ユニット２から遠ざかる方向、即ち後方Ｚ２の方向に前面部１２０から突出する凸部１３（１３１）を有している。凸部１３１は、前面部１２０が半導体積層ユニット２と当接する当接面１２３側からその反対面１２４側へ向けて打ち出し加工を行うことにより形成されている。凸部１３１は、前面部１２０の当接面１２３側から反対面１２４側に突出する。凸部１３１の当接面１２３側には窪み１３３が形成されている（図２、図５、図７、及び図８参照）。
【００２９】
また、図１、図３、図４、図６、図７、及び図９に示すごとく、弾性部材１１は、厚み２ｍｍの一枚の金属板からなる板ばねである。弾性部材１１は、その中央部が当接プレート１２の前面部１２０側に円弧状に湾曲した押圧部１１３と、押圧部１１３の長さ方向Ｘの両側において押圧部１１３と同方向に湾曲した被支承部１１４とからなる。
また、弾性部材１１の中央には、当接プレート１２の前面部１２０に形成された凸部１３１と係合する凹部１４（１４１）が形成されている。本例において、凹部１４１は、板ばねからなる弾性部材１１を厚み方向に貫通する貫通穴である。
【００３０】
図３、図４、図７、及び図８に示すごとく、当接プレート１２と弾性部材１１は、凸部１３１が凹部１４１に挿入された状態で重ね合わされている。凸部１３１の突出量は、例えば弾性部材１１の厚みと略同程度以下、即ち２ｍｍ程度以下とすることができる。本例において、凸部１３１の先端は、凹部１４１内に配置されており、弾性部材１１よりも後方Ｚ２側には露出していない。
【００３１】
弾性部材１１を当接プレート１２に組付けて加圧部材１を得るにあたっては、まず、図９に示すごとく、弾性部材１１として中央に所定の直径の貫通孔からなる凹部１４１を有する板ばねを準備する。また、図１０に示すごとく、幅方向Ｙの両端に一対のリブ部１２１を有し、前面部１２０の中央に反対面１２４側に突出する凸部１３１を有する当接プレート１２を準備する。一対のリブ部１２１は、金属板の両端を直角に屈曲させることにより形成することができる。また、一対のリブ部１２１には、それぞれリブ部１２１から延設された一対の後方支持部１２２が形成されている。
そして、図１０に示す状態、即ち、一対の後方支持部１２２が一対のリブ部１２１とそれぞれ同一平面上にある状態の当接プレート１２に対して、弾性部材１１を前面部１２０の反対面１２３側から重ね合わせる（図１１参照）。このとき、図１１に示すごとく、弾性部材１１の凹部１４１を当接プレート１２の前面部１２０に形成された凸部１３１に挿入することにより弾性部材１１と当接プレート１２との位置決めを行う。
【００３２】
次いで、図２〜図４、及び図６〜図８に示すごとく、後方支持部１２２をリブ部１２１と略直角となるように内側に屈曲させ、さらに後方支持部１２２が弾性部材１１に当接するまで屈曲させる（図８参照）。
これにより、弾性部材１１を、当接プレート１２における前面部１２０と一対のリブ部１２１と後方支持部１２２との間に保持し、弾性部材１１は当接プレート１２から外れない状態となる。
以上により、加圧部材１を得ることができる。
【００３３】
図１に示すごとく、電力変換装置３は、半導体積層ユニット２、加圧部材１などを収容するケース３０を有する。ケース３０においては、加圧部材１を半導体積層ユニット２との間に狭持する側面３０１に、加圧部材１が半導体積層ユニット２を押圧する方向、即ち前方方向Ｚ１に突出する２つの支承部３１が形成されている。支承部３１には、加圧部材１の弾性部材１１の被支承部１１４が係止される。そして、支承部３１と半導体積層ユニット２との間において、弾性部材１１が前後に拡がる方向に付勢された状態で、半導体積層ユニット２の一端２９に加圧部材１が配置されている。そのため、弾性部材１１は、押圧部１１３において当接プレートを押圧する（図７参照）。これにより、図１に示すごとく、加圧部材１は半導体積層ユニット２を積層方向に押圧している。また、本例においては、ケース３０に一体的に形成された支承部３１に、弾性部材１１の被支承部１１４を係止させているが、支承部３１の代わりにケース３０の側面３０１に一対の支承ピン（図示略）を配置し、これらの支承ピン（図示略）に弾性部材１１の被支承部１１４を係止させる構成にすることもできる。
【００３４】
電力変換装置３は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインタバータ等である。そして、電力変換装置３は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。
また、電力変換装置３は、半導体積層ユニット２のほか、半導体モジュール２１に制御信号を入力する図示しない制御基板や、コンデンサやリアクトル等から構成される図示しない電力回路等を有している。
【００３５】
半導体積層ユニット２は、図１に示すごとく、複数の半導体モジュール２１と冷却管２２とを交互に積層してなり、各冷却管２２の両端を、冷媒の供給を担う冷媒供給ヘッダ２３２と冷媒の排出を担う冷媒排出ヘッダ２３３とに連通させた多層積層構造のユニットである。本例では、隣り合わせに積層した冷却管２２の間に半導体モジュール２１を配置してある。
【００３６】
本例の冷却管２２は、内部に、例えば、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、水やアンモニア等の自然冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を流動させる中空部を有してなる管である。
【００３７】
そして、図１に示すごとく、冷媒入口２３１より冷媒供給ヘッダ２３２を介して冷却管２２へと供給された冷媒は、冷却管２２内を通過する際に、冷却管２２と絶縁材を介して面接触することができるように設けられた半導体モジュール２１の放熱板（図示略）から受熱する。そして、受熱した冷媒は、さらに冷却管２２内を通過し、冷媒排出ヘッダ２３３を介して冷媒出口２３４へ向かって流れて、そこから排出される。
このようにして、半導体積層ユニット２においては、冷媒を冷却管２２内において循環させて、半導体素子との熱交換を行うことにより、半導体モジュール２１を冷却する。
そして、上述したように、半導体積層ユニット２の積層方向の端部２９には、図１に示すごとく、当接プレート１２と弾性部材１１とにより構成される加圧部材１が配されている。
【００３８】
本例においては、半導体積層ユニット２の積層方向における一端２８に冷媒入口２３１及び冷媒出口２３４を形成し、その反対側の端部２９に加圧部材１を配置した例を示すが、加圧部材１を、積層方向における冷媒入口２３１及び冷媒出口２３４を形成した端部２８に配置してもよい。即ち、加圧部材１は、半導体積層ユニット２の積層方向Ｚにおけるいずれの端部に配置してもよい。また、積層方向Ｚの両端に加圧部材１を配置する構成も可能である。
【００３９】
また、本例においては、図１に示すごとく、６個の半導体モジュール２１を直列に積層してなる半導体積層ユニット２を用いた。半導体モジュール２１の積層パターンはこれに限定されず、半導体モジュールを並列に積層してなる半導体積層ユニットを用いることもできる。例えば並列に配置した２つの半導体モジュールをそれぞれ積層方向に６つずつ配置して合計１２個の半導体モジュールを有する半導体積層ユニットを用いることもできる。
【００４０】
また、冷媒入口２３１と冷媒出口２３４は、本例のごとく両方を一方向に突出するように配設してもよいし、それぞれ異なる方向へ突出するように配設してもよい。例えば、冷媒入口２３１と冷媒出口２３４とのいずれか一方を、半導体積層ユニット２における前方に配された冷却管２２から前方Ｚ１に向かって突出するように配し、他方を半導体積層ユニット２における後方に配された冷却管２２から後方Ｚ２に向かって突出するように配してもよい。
【００４１】
次に、本例の電力変換装置３の作用効果について説明する。
図２〜図８に示すごとく、加圧部材１においては、当接プレート１２の前面部１２０又は弾性部材１１のいずれか一方が凸部１３を有し、他方が凸部１３と係合する凹部１４を有している。そして、凸部１３が凹部１４に挿入された状態で当接プレート１２の前面部１２０と弾性部材１１とが重ね合わされている。
そのため、当接プレート１２の前面部１２０に弾性部材１１を重ね合わせて加圧部材１を構成する際に、当接プレート１２と弾性部材１１との位置決めを容易に行うことができる（図９〜図１１参照）。即ち、凸部１３と凹部１４を係合させることにより、当接プレート１２と弾性部材１１との位置決めを容易に行うことができる。
【００４２】
本例において、図１〜図８に示すごとく、当接プレート１２は、半導体積層ユニット２から遠ざかる方向に前面部１２０から突出する凸部１３１を有し、弾性部材１１は、凸部１３１と係合する凹部１４１を有する。そのため、当接プレート１２の前面部１２０に形成された凸部１３１に弾性部材１１に形成された凹部１４１を挿入させた状態で当接プレート１２と弾性部材１１を重ね合わせることにより容易に両者の位置決めを行うことができる。
また、上記のごとく、凸部１３１及び凹部１４１を係合させることにより位置決めを行うため、従来のようにリベット用の別部材を用いる必要がなくなる。そのため、加圧部材１の部品点数を減らすことができ、重量及び製造コストの増大を防止することができる。
【００４３】
また、本例において、凹部１４１は弾性部材を厚み方向に貫通する貫通穴である。
そのため、凹部１４１を容易に形成することができる。
加圧部材１において、凸部１３１の先端は、凹部１４１内に配置されている。そのため、凸部１３１の先端が貫通穴からなる凹部１４１を突き抜けて露出することを防止することができる。本例においては、当接プレート１２が凸部１３１を有し、弾性部材１１が弾性部材１１を厚み方向に貫通する貫通穴からなる凹部１４１を有する。この場合には、凸部１３１の突出幅を弾性部材１１の厚みよりも大きくする構成も可能である。しかし、この場合には、弾性部材の貫通穴に挿入された凸部が弾性部材の厚みを突き抜けて、半導体積層ユニットから遠ざかる方向に突出し、弾性部材の後方側から凸部の先端が露出する（図示略）。そのため、凸部が露出した部分において、加圧部材における半導体積層ユニットの反対側のスペースが小さくなる。これに対し、本例のように、凸部１３１の先端を凹部１４１内に配置させると、凸部１３１が弾性部材１１の後方Ｚ２側から露出することを防止することができる（図７及び図８参照）。そのため、図１に示すごとく、加圧部材１における半導体積層ユニット２の反対側のスペース３５をより十分に確保することができる。
【００４４】
また、弾性部材１１は、前面部１２０と一対のリブ部１２１と後方支持部１２２との間に保持されている。そのため、加圧部材１において、弾性部材１１が当接プレート１２から脱落することを防止することができる。これにより、弾性部材１１と当接プレート１２とを一体化してなる加圧部材１を電力変換装置３に組み付けることができるため、加圧部材１の組付けを容易に行うことができる。
【００４５】
また、図１〜図８に示すごとく、当接プレート１２は、一対のリブ部１２１を有している。そのため、当接プレート１２は、リブ部１２１により曲げ剛性が向上している。そのため、弾性部材１１の弾性力によって当接プレート１２が押圧されても、当接プレート１２が反ることを防ぐことができる。それ故、当接プレート１２の前面部１２０により、半導体積層ユニット２を全体にわたってその積層方向Ｚに均一に押圧することができる。これにより、半導体モジュール２１と冷却管２２とを面接触させて充分に密着させることができ、半導体モジュール２１から冷却管２２へと充分に伝熱することができる。その結果、半導体モジュール２１を充分に冷却することができる。
【００４６】
このように、本例によれば、加圧部材１の部品点数を減らすことができ、重量及び製造コストの増大を防止できる電力変換装置３を提供することができる。
【００４７】
（実施例２）
実施例１においては、当接プレートに凸部を形成し、弾性部材に凹部を形成して加圧部材を構成する例を示した。これに対し、本例は、弾性部材に凸部を形成し、当接プレートに凹部を形成して加圧部材を構成する例である。本例の加圧部材も、実施例１と同様に、半導体積層ユニットの積層方向の端部に配置され、電力変換装置を構成するために用いられる。
【００４８】
図１２に示すごとく、本例の加圧部材１において、弾性部材１１は、半導体積層ユニット側（当接プレート１２の前面部１２０側）に突出する凸部１３２を有し、当接プレート１２は、前面部１２０に凸部１３２と係合する凹部１４２を有する。弾性部材１１の凸部１３２は、弾性プレート１１の中央であって、円弧状に湾曲した押圧部１１３の中央に形成されている。凸部１３２は、積層方向Ｚの前方Ｚ１、当接プレート１２の前面部１２０側に突出している。凸部１３２は、打ち出し加工を行うことにより形成されており、凸部１３２の突出面とは反対面には、窪み１３４が形成されている。
【００４９】
また、当接プレート１２の前面部１２０の中央には、弾性部材１１に形成された凸部１３２と係合する凹部１４２が形成されている。本例において、凹部１４２は、前面部１２０を厚み方向に貫通する貫通穴である。
【００５０】
弾性部材１１と当接プレート１２とは、凸部１３２が凹部１４２に挿入された状態で重ね合わされている。凸部１３２の突出量は、例えば当接プレート１２の前面部１２０の厚みと略同程度以下とすることができる。本例において、凸部１３２の先端は、凹部１４２内に配置されており、当接プレート１２の前面部１２０の当接面１２３よりも前方Ｚ１側には露出していない。
本例の加圧部材１及び電力変換装置は、その他には実施例１と同様の構成を有する。なお、図１２は、実施例１の図７と同じ位置における断面を示すものである。
【００５１】
本例の加圧部材１は、弾性部材１１が半導体積層ユニット側に突出する凸部１３２を有し、当接プレート１２がその前面部１２０に凸部１３２と係合する凹部１４２を有している。
そのため、当接プレート１２の前面部１２０に形成された凹部１４２に弾性部材１１に形成された凸部１３２を挿入させた状態で当接プレート１２と弾性部材１１を重ね合わせることにより容易に両者の位置決めを行うことができる。
【００５２】
また、貫通穴などからなる凹部１４２を弾性部材１１に形成することを回避することができる。そのため、弾性部材１１の破損を防止することができる。
弾性部材１１は、その弾性力により当接プレート１２の前面部１２０を半導体積層ユニット側に押圧するが、弾性部材に貫通穴などの凹部があると、弾性力により弾性部材１１が破損してしまうおそれがある。本例のように、弾性部材１１に凸部１３２を形成し、当接プレート１２に凹部１４２を形成すると、弾性部材１１に凹部１４２を形成する必要がなくなるため、弾性部材１１の破損を回避することができる。
【００５３】
また、本例のように、当接プレート１２が凹部１４２を有し、弾性部材１１が凸部１３２を有する場合においては、凸部１３２の突出量を大きくすると、凸部１３２の先端が、当接プレート１２の前面部１２０に形成された凹部１４２を突き抜けて露出してしまうおそれがある。この場合には、半導体積層ユニット２に当接する当接面１２３側から凸部１３２が露出してしまう。その結果、当接プレート１２の前面部１２０が十分に半導体積層ユニット２を押圧することができなくなるおそれがある。
本例においては、弾性部材１１の凸部１３２の突出量を当接プレート１２の前面部１２０の厚み以下にすることにより、図１２に示すごとく凸部１３２の先端を前面部１２０の凹部１４２内に配置させている。
そのため、凸部１３２の先端が貫通穴などの凹部１４２を突き抜けて当接面１２３側に露出することを防止することができる
本例の加圧部材１は、その他に実施例１と同様の効果を奏する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００５４】
（実施例３）
実施例１及び２においては、弾性部材として一枚の板ばねを用いた例を示した。これに対し、本例においては、複数枚の板ばねを積層させた弾性部材を用いて加圧部材を構成する例である。本例の加圧部材も、実施例１と同様に、半導体積層ユニットの積層方向の端部に配置され、電力変換装置を構成するために用いられる。
【００５５】
図１３に示すごとく、本例の加圧部材１において、弾性部材１１は、前方板ばね１１５及び後方板ばね１１６という２枚の板ばねを重ね合わせてなる。前方板ばね１１５及び後方板ばね１１６は、その中央部が当接プレート１２の前面部１２０側に円弧状に湾曲している。後方板ばね１１６は、その長さ方向の両側に、中央部と同方向に湾曲した被支承部１１４を有している。
【００５６】
当接プレート１２の前面部１２０の中央には、凹部１４２が形成されている。凹部１４２は、前面部１２０を厚み方向に貫通する貫通穴である。
また、前方板ばね１１５は、その中央に半導体積層ユニット側（当接プレート１２の前面部１２０側）に突出する凸部１３２を有する。凸部１３２は、当接プレートの前面部１２０に形成された凹部１４２に係合する。
また、後方板ばね１１６は、その中央に半導体積層ユニット２側（前方板ばね１１５側）に突出する接合凸部１３５を有する。凸部１３２及び接合凸部１３５は、積層方向Ｚの前方Ｚ１、当接プレート１２の前面部１２０側に突出している。凸部１３２及び接合凸部１３５は、打ち出し加工を行うことにより形成されており、凸部１３２及び接合凸部１３５の突出面とは反対面側には窪み１３４、１３６がそれぞれ形成されている。
【００５７】
図１３に示すごとく、後方板ばね１１６の接合凸部１３５は、前方板ばね１１５の窪み１３４に係合する。具体的には、後方板ばね１１６の接合凸部１３５は、前方板ばね１１５の窪み１３４内に挿入されている。前方板ばね１１５と後方板ばね１１６とを重ね合わせて積層型板ばね（弾性部材１１）を構成する際には、上述のように後方板ばね１１６の接合凸部１３５を前方板ばね１１５の窪み１３４内に挿入することにより、前方板ばね１１５と後方板ばね１１６との位置決めを行うことができる。
【００５８】
また、当接プレート１２の前面部１２０の中央には、上述のように前方板ばね１１５に形成された凸部１３２と係合する凹部１４２が形成されている。
弾性部材１１と当接プレート１２とは、前方板ばね１１５の凸部１３２が前面部１２０の凹部１４２に挿入された状態で重ね合わされている。凸部１３２の突出量は、例えば当接プレート１２の前面部１２０の厚みと略同程度以下にすることができる。本例において、凸部１３２の先端は、前面部１２０の凹部１４２内に配置されており、当接プレート１２の前面部１２０の当接面１２３よりも前方Ｚ１側には露出していない。
本例の加圧部材１及び電力変換装置は、その他には実施例１と同様の構成を有する。なお、図１３は、実施例１の図７と同じ位置における断面を示すものである。
【００５９】
本例のように、複数の板ばね１１５、１１６を重ね合わせて弾性部材１１を構成する場合には、弾性部材１１側に凸部１３２及び接合凸部１３６を形成すると共に、これらの突出面とは反対面側に窪み１３４、１３６を設けることができる。これにより、板ばね１１５、１１６同士を重ね合わせる際に、接合凸部１３６を窪み１３４に挿入することができるため、両者の位置決めを容易に行うことができる。また、複数の板ばねを重ね合わせてなる弾性部材１１を当接プレート１２に重ね合わせる際には、複数の板ばねのうち当接プレート１２の前面部１２０に当接させる板ばね（前方板ばね１１５）の凸部１３２を、実施例２と同様に、前面部１２０の凹部１４２に挿入させる。これにより、複数の板ばねを重ね合わせてなる弾性部材１１と、当接プレート１２との位置決めを容易に行うことができる。
本例の加圧部材１は、その他に実施例１及び２と同様の効果を奏する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【符号の説明】
【００６０】
１  加圧部材
１１  弾性部材
１２  当接プレート
１３、１３１、１３２  凸部
１４、１４１、１４２  凹部
２  半導体積層ユニット
２１  半導体モジュール
２２  冷却管
３  電力変換装置
【図１】
2014011936.tif 000003
【図２】
2014011936.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014011936.tif 000007
【図６】
2014011936.tif 000008
【図７】
2014011936.tif 000009
【図８】
2014011936.tif 000010
【図９】
2014011936.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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