(57)【要約】【課題】小型化が容易となり、生産性に優れた電力変換装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】半導体モジュール２と冷却管３とを積層してなる半導体積層ユニット４を、フレーム５内に収容してなる電力変換装置１。半導体積層ユニットの積層方向Ｘの一端には加圧部材６が配されている。加圧部材は、圧接板６１と、圧接板に対して回転軸Ａを中心に回転可能な係合板６２と、圧接板と係合板との間に配されたバネ部材６３とを有する。フレームは、半導体積層ユニットの積層方向の一端に対向する位置に挿入開口部５１を有する。係合板は、長手方向の寸法Ｌが挿入開口部の幅Ｄよりも大きく、短手方向の寸法Ｗが幅Ｄよりも小さい。係合板の短手方向が挿入開口部の幅方向と交差する状態で、係合板が挿入開口部の幅方向の両側におけるフレームの内壁５２に係合している。【選択図】図６
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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、フレーム内に収容してな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一端には、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されており、
該加圧部材は、上記半導体積層ユニットに当接する圧接板と、該圧接板に対して上記積層方向に平行な回転軸を中心に回転可能であるとともに上記フレームに係合する係合板と、上記圧接板と上記係合板との間に配された上記積層方向に伸縮可能なバネ部材とを有し、
上記フレームは、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に対向する位置に、上記積層方向から上記係合板を挿入することができる挿入開口部を有し、
上記係合板は、長手方向の寸法が上記挿入開口部の幅よりも大きく、短手方向の寸法が上記挿入開口部の幅よりも小さい形状を有し、
少なくとも上記係合板の短手方向が上記挿入開口部の幅方向と交差する状態で、上記係合板が上記挿入開口部の幅方向の両側における上記フレームの内壁に係合していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、上記係合板と上記バネ部材との間の静止摩擦モーメントと、上記バネ部材と上記圧接板との間の静止摩擦モーメントとの少なくとも一方は、上記圧接板と上記半導体積層ユニットとの間の静止摩擦モーメントよりも小さく、上記各静止摩擦モーメントは、上記回転軸の周りの静止摩擦モーメントであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、上記バネ部材は、螺旋状に形成されたコイルバネからなり、上記バネ部材と上記圧接板との接触面と、上記バネ部材と上記係合板との接触面との少なくとも一方は、上記積層方向から見たときの上記バネ部材の外周縁部よりも内側に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電力変換装置において、上記バネ部材は、上記積層方向に凸となるように湾曲した中央湾曲部と、該中央湾曲部の両側に形成された一対の翼部とを有する板バネからなり、上記圧接板及び上記係合板の一方に上記中央湾曲部を当接させ、他方に上記一対の翼部を当接させており、上記中央湾曲部と上記圧接板又は上記係合板との当接部は、上記回転軸上に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、上記バネ部材は、上記圧接板又は上記係合板と、上記中央湾曲部において、上記回転軸を中心に互いに回転可能な状態で連結されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電力変換装置において、上記バネ部材は、上記圧接板に上記中央湾曲部を当接させ、上記係合板に上記一対の翼部を当接させていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置を製造する方法であって、
上記フレームに、上記半導体積層ユニットを、該半導体積層ユニットの上記積層方向の一端が上記挿入開口部に対向するように配置し、上記圧接板を、上記フレーム内において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端に配置するとともに、上記バネ部材を上記挿入開口部の内側に挿通配置した後、
少なくとも上記係合板の長手方向が上記挿入開口部の幅方向と交差する姿勢で、上記バネ部材の一端に配置した上記係合板を、上記フレームの外から上記挿入開口部を通じて上記フレーム内に挿入するように上記半導体積層ユニットに向かって押し込むことによって、上記バネ部材を圧縮変形させ、
上記係合板が上記挿入開口部の幅方向の両側における上記フレームの内壁よりも内側まで押し込まれた段階で、上記係合板を上記フレームに対して上記回転軸を中心に回転させ、
次いで、上記係合板の押し込み力を解除して上記バネ部材を復元させることにより、上記係合板を上記内壁に係合させる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、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及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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と、車両に搭載された直流バッテリーとの間において、電力の変換を行うための電力変換装置がある。電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールを複数個有しているが、これらの半導体モジュールは、そこに流れる被制御電流によって発熱する。特に近年、上記交流モータに要求される駆動力の上昇に伴って、被制御電流が大きくなり、半導体モジュールの発熱量が大きくなる傾向にある。
【０００３】
それゆえ、この発熱に伴う半導体モジュールの温度上昇を抑制する必要がある。そこで、電力変換装置９は、図２０に示すごとく、複数の半導体モジュール９２を冷却するための冷却器９３０を有する。冷却器９３０は、内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けた複数の冷却管９３を連結してなる。そして、電力変換装置９は、冷却管９３の間に半導体モジュール９２を挟持した半導体積層ユニット９４と、該半導体積層ユニット９４を積層方向Ｘに加圧する板バネ９６とを、フレーム９５内に収納してなる（特許文献１参照）。
【０００４】
また、板バネ９６の両端部９６１は、フレーム９５内に配置した一対の支承ピン９７に係止させてある。板バネ９６は、両端部９６１の内側部分が半導体積層ユニット９４側に凸の状態で湾曲しており、その中央部において、半導体積層ユニット９４を積層方向Ｘに押圧するように付勢された状態で配設されている。
【０００５】
上記電力変換装置９を組み立てるに当たっては、まず、図１４、図１５に示すごとく、フレーム９５内に半導体積層ユニット９４を配置する。また、該半導体積層ユニット９４における積層方向Ｘの一端であってフレーム９５内に、自由状態にある板バネ９６を配置する。そして、図１６、図１７に示すごとく、板バネ９６の両端部９６１付近を押圧治具（図示略）によって半導体積層ユニット９４へ向かって加圧して、板バネ９６を弾性変形させる。
【０００６】
所定量板バネ９６を弾性変形させた状態で、図１８、図１９に示すごとく、板バネ９６の両端部９６１とフレーム９５の内壁との間に、支承ピン９７を、積層方向Ｘに直交する方向から挿入する。
次いで、押圧治具による押圧を開放することにより、図２０、図２１に示すごとく、板バネ９６を一部復元させて、板バネ９６の両端部９６１を支承ピン９７に支承させると共に、両端部９６１とフレーム９５の内壁とにより支承ピン９７を挟持する。これにより板バネ９６の付勢状態を維持し、この板バネ９６の付勢力によって半導体積層ユニット９４を積層方向Ｘに加圧した状態とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２７８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記板バネ９６の組み付けの際に、上述のごとく、自由状態にある板バネ９６、すなわち積層方向Ｘの寸法が大きい状態にある板バネ９６を半導体積層ユニット９４と共にフレーム９５内に配置するため（図１４、図１５参照）、フレーム９５の寸法を大きくする必要がある。更には、上記板バネ９６の組み付けの際には、板バネ９６を弾性変形させるために用いる治具もフレーム９５内に配置するため、フレーム９５の寸法を更に大きくする必要がある。
【０００９】
また、板バネ９６とフレーム９５の内壁との間に支承ピン９７を配置するため、この支承ピン９７を配置するスペースも、フレーム９５の寸法の拡大につながる。
その結果、電力変換装置９の大型化を招いてしまう。
また、板バネ９６を配置した後、板バネ９６とフレーム９５の内壁との間に支承ピン９７を配置する必要があるため、組み付け工数の増加という問題も生じる。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、小型化が容易となり、生産性に優れた電力変換装置及びそ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】
【００１１】
第１の発明は、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、フレーム内に収容してな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一端には、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されており、
該加圧部材は、上記半導体積層ユニットに当接する圧接板と、該圧接板に対して上記積層方向に平行な回転軸を中心に回転可能であるとともに上記フレームに係合する係合板と、上記圧接板と上記係合板との間に配された上記積層方向に伸縮可能なバネ部材とを有し、
上記フレームは、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に対向する位置に、上記積層方向から上記係合板を挿入することができる挿入開口部を有し、
上記係合板は、長手方向の寸法が上記挿入開口部の幅よりも大きく、短手方向の寸法が上記挿入開口部の幅よりも小さい形状を有し、
少なくとも上記係合板の短手方向が上記挿入開口部の幅方向と交差する状態で、上記係合板が上記挿入開口部の幅方向の両側における上記フレームの内壁に係合していることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明にかかる電力変換装置を製造する方法であって、
上記フレームに、上記半導体積層ユニットを、該半導体積層ユニットの上記積層方向の一端が上記挿入開口部に対向するように配置し、上記圧接板を、上記フレーム内において上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端に配置するとともに、上記バネ部材を上記挿入開口部の内側に挿通配置した後、
少なくとも上記係合板の長手方向が上記挿入開口部の幅方向と交差する姿勢で、上記バネ部材の一端に配置した上記係合板を、上記フレームの外から上記挿入開口部を通じて上記フレーム内に挿入するように上記半導体積層ユニットに向かって押し込むことによって、上記バネ部材を圧縮変形させ、
上記係合板が上記挿入開口部の幅方向の両側における上記フレームの内壁よりも内側まで押し込まれた段階で、上記係合板を上記フレームに対して上記回転軸を中心に回転させ、
次いで、上記係合板の押し込み力を解除して上記バネ部材を復元させることにより、上記係合板を上記内壁に係合させる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６）。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明にかかる電力変換装置は、上記フレームにおける、上記半導体積層ユニットの積層方向の一端に対向する位置に、上記挿入開口部を有する。そして、上記加圧部材は、長手方向の寸法が上記挿入開口部の幅よりも大きく、短手方向の寸法が上記挿入開口部の幅よりも小さい形状を有する上記係合板を備える。そのため、上記加圧部材を上記半導体積層ユニットの上記積層方向の一端に配置する際に、上記フレームの外側から半導体積層ユニットに向かって上記バネ部材を圧縮することができる。
【００１４】
すなわち、上記係合板の短手方向の寸法が上記挿入開口部の幅よりも小さいため、たとえば短手方向を挿入開口部の幅方向と一致させた姿勢で、上記係合板が上記フレームの外もしくは上記挿入開口部の内側に配置された状態から、上記半導体積層ユニットに向かって押し込むことにより、係合板を、挿入開口部からフレームの内側（半導体積層ユニット側）まで挿入することができる。そして、係合板がフレームの内壁よりも内側まで押し込まれた段階で、係合板をフレームに対して上記回転軸を中心に回転させ、たとえば、係合板の長手方向を挿入開口部の幅方向に一致させることにより、係合板をフレームに係合することができる。
これにより、半導体積層ユニットを押圧する状態で、加圧部材をフレーム内に配設することができる。
【００１５】
このように、加圧部材を配設するに当たって、上記フレームの外側から半導体積層ユニットに向かって上記バネ部材を圧縮することができるため、加圧部材を押圧するための押圧治具をフレーム内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム内に押圧治具を配置するためのスペースを設ける必要がない。
また、加圧部材による半導体積層ユニットへの加圧力の保持も、上記係合板をフレームに係合させることにより実現できるため、支承ピン等をフレーム内に配置する必要がない。
その結果、フレームの小型化を容易にして、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。
【００１６】
そして、上記のごとく、電力変換装置への加圧部材の組み付けは、上記積層方向への係合板の押し込みと、上記係合板の回転とによって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。その結果、生産性に優れた電力変換装置を得ることができる。
また、上述のごとく、上記フレームの上記積層方向の外側から半導体積層ユニットに向かって上記バネ部材を圧縮することができるため、半導体積層ユニットをバランスよく押圧しやすいという観点からも、組み付け作業性を向上させることができる。
【００１７】
第２の発明にかかる電力変換装置を製造する方法は、上記係合板を、上記フレームの上記積層方向の外から上記挿入開口部を通じて上記フレーム内に挿入するように上記半導体積層ユニットに向かって押し込むことによって、上記バネ部材を圧縮変形させる。そのため、加圧部材を押圧するための押圧治具をフレーム内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム内に押圧治具を配置するためのスペースを設ける必要がない。
【００１８】
また、上記係合板が上記フレームの内壁よりも内側まで押し込まれた段階で、上記係合板を回転させ、上記バネ部材を一部復元させることにより、上記係合板を上記内壁に係合させる。このように、電力変換装置への加圧部材の組み付けにあたっては、上記積層方向への係合板の押し込みと、上記係合板の回転とによって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。
また、これにより、半導体積層ユニットをバランスよく押圧しやすく、組み付け作業性を向上させることができる。
【００１９】
また、加圧部材による半導体積層ユニットへの加圧力の保持も、上記係合板をフレームに係合させることにより実現できるため、支承ピン等を、フレーム内に配置する必要がない。それゆえ、フレームの体格を小さくすることができ、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。
【００２０】
以上のごとく、本発明によれば、小型化が容易となり、生産性に優れた電力変換装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１における、加圧部材の圧縮前における電力変換装置の製造方法の平面説明図。
【図２】図１のＶ１視図。
【図３】実施例１における、加圧部材の圧縮後における電力変換装置の製造方法の平面説明図。
【図４】実施例１における、係合板を回転させた後の電力変換装置の製造方法の平面説明図。
【図５】図４のＶ２視図。
【図６】実施例１における、電力変換装置の平面説明図。
【図７】図６のＶ３視図。
【図８】実施例１における、逃し溝を設けた圧接板とバネ部材との断面説明図。
【図９】実施例１における、圧接板と面取り部を設けたバネ部材との断面説明図。
【図１０】実施例１における、バネ部材の前端面の平面説明図。
【図１１】実施例２における、加圧部材の圧縮前における電力変換装置の製造方法の平面説明図。
【図１２】実施例２における、電力変換装置の平面説明図。
【図１３】実施例２における、圧接板とバネ部材との当接部付近の断面説明図。
【図１４】背景技術における、バネ部材の圧縮前における電力変換装置の製造方法の平面説明図。
【図１５】図１４のＢ-Ｂ断面説明図。
【図１６】背景技術における、バネ部材の圧縮後における電力変換装置の製造方法の平面説明図。
【図１７】図１６のＢ-Ｂ断面説明図。
【図１８】背景技術における、支承ピン配置後における電力変換装置の製造方法の平面説明図。
【図１９】図１８のＢ-Ｂ断面説明図。
【図２０】背景技術における、電力変換装置の平面説明図。
【図２１】図２０のＢ-Ｂ断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上記第１の発明及び上記第２の発明において、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。
【００２３】
また、上記第１の発明において、上記係合板の長手方向が上記挿入開口部の幅方向と一致する状態、もしくは略一致する状態で、上記係合板が上記挿入開口部の幅方向の両側における上記フレームの内壁に係合していることが好ましい。
また、上記第２の発明において、上記係合板の短手方向が上記挿入開口部の幅方向と一致する姿勢、もしくは略一致する姿勢で、上記係合板を、上記フレームの外から上記挿入開口部を通じて上記フレーム内に挿入することが好ましい。
【００２４】
次に、上記係合板と上記バネ部材との間の静止摩擦モーメントと、上記バネ部材と上記圧接板との間の静止摩擦モーメントとの少なくとも一方は、上記圧接板と上記半導体積層ユニットとの間の静止摩擦モーメントよりも小さく、上記各静止摩擦モーメントは、上記回転軸の周りの静止摩擦モーメントであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記係合板を上記回転軸を中心に回転させるとき、上記係合板と上記バネ部材との間、もしくは、上記バネ部材と上記圧接板との間において、摺動させながら回転させることができる。そのため、上記圧接板が上記半導体積層ユニットに対して回転することを防ぐことができる。これにより、圧接板を、半導体積層ユニットの端部において正確な位置に配置しておくことができ、半導体積層ユニットを、加圧部材よってバランスよく加圧することができる。
【００２５】
また、上記係合板と上記バネ部材との間の静止摩擦モーメントと、上記バネ部材と上記圧接板との間の静止摩擦モーメントとの少なくとも一方を小さくしておくことによって、上記係合板を回転させるときの偶力が上記圧接板を介して上記半導体積層ユニットに伝わることを抑制することができる。そのため、半導体積層ユニットに上記積層方向以外の無理な応力が発生することを防ぐことができる。
【００２６】
また、上記バネ部材は、螺旋状に形成されたコイルバネからなり、上記バネ部材と上記圧接板との接触面と、上記バネ部材と上記係合板との接触面との少なくとも一方は、上記積層方向から見たときの上記バネ部材の外周縁部よりも内側に形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記バネ部材と上記圧接板との接触面と、上記バネ部材と上記係合板との接触面との少なくとも一方における、上記静止摩擦モーメントを小さくすることができる。すなわち、上記バネ部材における、上記圧接板及び上記係合板の少なくとも一方の接触面を、回転軸に近い位置に形成することができるため、上記静止摩擦モーメントを小さくすることができる。
その結果、上記係合板を回動させやすくなり、加圧部材の組み付け作業を一層容易にすることができる。
また、上記係合板を回転させるときの偶力が上記圧接板を介して上記半導体積層ユニットに伝わることを一層抑制することができる。
【００２７】
また、上記バネ部材は、上記積層方向に凸となるように湾曲した中央湾曲部と、該中央湾曲部の両側に形成された一対の翼部とを有する板バネからなり、上記圧接板及び上記係合板の一方に上記中央湾曲部を当接させ、他方に上記一対の翼部を当接させており、上記中央湾曲部と上記圧接板又は上記係合板との当接部は、上記回転軸上に形成されていてもよい（請求項４）。
この場合には、上記中央湾曲部において上記当接部を形成し、該当接部が上記回転軸上に配置されているため、該当接部は、回転軸に近い位置に集中した接触面を形成することとなる。そのため、この接触面における静止摩擦モーメント、すなわち上記バネ部材と上記圧接板又は上記係合板との間の静止摩擦モーメントを効果的に小さくすることができる。
【００２８】
また、上記バネ部材は、上記圧接板又は上記係合板と、上記中央湾曲部において、上記回転軸を中心に互いに回転可能な状態で連結されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記バネ部材と上記圧接板又は上記係合板とを、一体化しておくことができるため、電力変換装置への加圧部材の組み付け作業の際に、その作業性を向上させることができる。また、上記の連結が上記バネ部材と上記圧接板又は上記係合板との間の回転を妨げることもない。
【００２９】
また、上記バネ部材は、上記圧接板に上記中央湾曲部を当接させ、上記係合板に上記一対の翼部を当接させていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記バネ部材として長尺の上記板バネを用いやすくなる。すなわち、中央湾曲部を圧接板に当接させることにより、バネ部材と圧接板との間の静止摩擦モーメントを小さくすることができる。それゆえ、係合板を回転させる際に、係合板とバネ部材との間では摺動させずに、バネ部材と圧接板との間において摺動させることができる。
【００３０】
これにより、バネ部材（板バネ）の長手方向を係合板の長手方向に一致させておくことにより、フレームの挿入開口部からバネ部材と係合板とをフレームの内側へ押し込み、係合板とともにバネ部材を回転させるという組み付け手順を容易に実現することができる。それゆえ、バネ部材が長尺の板バネであっても、容易に加圧部材をフレーム内に組み付けることができる。
そして、バネ部材（板バネ）を長尺とすることができることによって、そのストロークを大きくすることが可能となり、加圧部材によって吸収できる半導体積層ユニットの積層方向の寸法公差を大きくすることができる。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図１０を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図６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２と、該半導体モジュール２を冷却する冷却管３とを交互に積層してなる半導体積層ユニット４を、フレーム５内に収容してなる。
【００３２】
半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端には、該半導体積層ユニット４を積層方向Ｘに加圧する加圧部材６が配されている。
加圧部材６は、半導体積層ユニット４に当接する圧接板６１と、圧接板６１に対して積層方向Ｘに平行な回転軸Ａを中心に回転可能であるとともにフレーム４に係合する係合板６２と、圧接板６１と係合板６２との間に配された積層方向Ｘに伸縮可能なバネ部材６３とを有する。
【００３３】
フレーム５は、半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端に対向する位置に、積層方向Ｘから係合板６２を挿入することができる挿入開口部５１を有する。
係合板６２は、図２に示すごとく、長手方向の寸法Ｌが挿入開口部５１の幅Ｄよりも大きく、短手方向の寸法Ｗが挿入開口部５１の幅Ｄよりも小さい形状を有する。本例においては、係合板６２は、積層方向Ｘから見たとき長方形となる形状を有する。なお、この形状は、長方形に限らず、例えば楕円や長円等、向きによって寸法が異なる他の形状とすることもできる。
【００３４】
そして、少なくとも係合板６２の短手方向が挿入開口部５１の幅方向と交差する状態で、係合板６２が挿入開口部５１の幅方向の両側におけるフレーム５の内壁５２に係合している。本例においては、図６、図７に示すごとく、係合板６２の長手方向が挿入開口部５１の幅方向と一致する状態、もしくは略一致する状態で、係合板６２がフレーム５の内壁５２に係合している。
【００３５】
図６に示すごとく、半導体積層ユニット４は、半導体モジュール２と冷却管３とを交互に積層してなる。半導体モジュール２は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子やＦＷＤ等のダイオードを内蔵してなる（図示略）。
複数の冷却管３は、積層方向Ｘに直交する方向に長く、その長手方向（以下、この方向を適宜「横方向Ｙ」という。）の両端部において、隣り合う冷却管３同士が変形可能な連結管３２によって連結されて、一つの冷却器３０を構成している。冷却器３０は、積層方向Ｘの一端（これを以下、適宜、「前端」といい、反対側の端部を「後端」という。）に配された冷却管３における横方向Ｙの両端部に接続した冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２を有する。なお、冷却器３０はアルミニウム又はその合金からなる。
【００３６】
これにより、冷媒導入管３３１から導入された冷却媒体は、連結管３２を適宜通り、各冷却管３に分配されると共にその長手方向（横方向Ｙ）に流通する。そして、各冷却管３を流れる間に、冷却媒体は半導体モジュール２との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷却媒体は、下流側の連結管３２を適宜通り、冷媒排出管３３２に導かれ、冷却器３０から排出される。
【００３７】
冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、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用いることができる。
【００３８】
フレーム５は、積層方向Ｘ及び横方向Ｙの双方に直交する高さ方向の両側に開口していると共に、高さ方向から見た形状が略長方形状を有する。そして、この長方形状の一辺を構成する後方壁部５３に、図７に示すごとく、その高さ方向の全体にわたって形成された挿入開口部５１が配置している。挿入開口部５１は、後方壁部５３の横方向Ｙの中央位置に形成されている。また、挿入開口部５１は、半導体積層ユニット４の横方向Ｙの中央に向かって開口している。
【００３９】
電力変換装置１は、フレーム５の高さ方向の両側に蓋体を被せることによって、外殻となるケースを構成することもできるし、別途用意したケースに、フレーム５ごと構成部品を収容して構成することもできる。すなわち、前者の場合は、フレーム５がケースの一部となり、後者の場合はフレーム５がケースの内部に収容されることとなる。
【００４０】
半導体積層ユニット４の前端４１は、フレーム５における前方壁部５４の内壁に当接している。
冷媒導入管３３１及び冷媒排出管３３２は、フレーム５の前方壁部５４に設けた凹部に配置されると共に、フレーム５の外側へ突出している。
【００４１】
加圧部材６における圧接板６１及び係合板６２は、例えば炭素鋼からなり、充分な剛性を有する。圧接板６１は、半導体積層ユニット４の後端４２における冷却管３に対して広い範囲で面接触している。これにより、加圧部材６が冷却管３を局部的に押圧することを防いで、冷却管３の変形を防いでいる。
【００４２】
また、加圧部材６におけるバネ部材６３は、螺旋状に形成されたコイルバネからなる。すなわち、バネ部材６３は、例えばバネ鋼材からなる断面長方形状の金属線を、螺旋状に巻回して形成されている。バネ部材６３の直径は、挿入開口部５１の幅Ｄよりも小さく、また、係合板６２の短手方向の寸法Ｗ以下である。
【００４３】
そして、バネ部材６３は、その巻回中心軸が上記回転軸Ａと一致するように配設される。また、バネ部材６３の一端（前端）が圧接板６１に当接し、他端（後端）が係合板６２に当接する。図８に示すごとく、圧接板６１には、バネ部材６３の内側に挿通される中芯６１１が突出形成されており、圧接板６１とバネ部材６３との間の、積層方向Ｘに直交する方向のずれを防いでいる。
【００４４】
また、図８〜図１０に示すごとく、バネ部材６３と圧接板６１との接触面６３１は、積層方向Ｘから見たときのバネ部材６３の外周縁部６３２よりも内側、特に内周縁部に形成されている。かかる状態を形成するために、例えば、図８に示すごとく、圧接板６１におけるバネ部材６３に対向する面に、環状の逃し溝６１２を設け、バネ部材６３が、その内周側の一部においてのみ、圧接板６１との接触面６３１を形成するようにすることができる。あるいは、図９に示すごとく、バネ部材６３の前端面における外周縁に曲面状またはテーパ状の面取り部６３３を形成することにより、それよりも内周側の一部においてのみ、圧接板６１との接触面６３１を形成するようにすることもできる。
かかる構成と同様の構成は、バネ部材６３と係合板６２との間において形成することもできる。あるいは、バネ部材６３と圧接板６１との間と、バネ部材６３と係合板６２との間との双方に、この構成を採用してもよい。
【００４５】
バネ部材６３と圧接板６１との間の静止摩擦モーメントＭ２は、圧接板６１と半導体積層ユニット４との間の静止摩擦モーメントＭ１よりも小さい。本明細書において、「静止摩擦モーメント」は、上記回転軸Ａの周りの静止摩擦モーメントを意味する。
また、係合板６２とバネ部材６３との間の静止摩擦モーメントＭ３を、上記静止摩擦モーメントＭ１よりも小さくしてもよい。すなわち、静止摩擦モーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、少なくとも、Ｍ１＞Ｍ２、又は、Ｍ１＞Ｍ３を満たしていればよく、Ｍ１＞Ｍ２、かつ、Ｍ１＞Ｍ３としてもよい。
【００４６】
次に、本例の電力変換装置の製造方法につき、図１〜図７を用いて説明する。
まず、図１に示すごとく、フレーム５に、半導体積層ユニット４を、半導体積層ユニット４の後端４２が挿入開口部５１に対向するように配置する。そして、圧接板６１を、フレーム５内において半導体積層ユニット４の後端４２に配置するとともに、バネ部材６３を挿入開口部５１の内側に挿通配置する。
【００４７】
その後、図２に示すごとく、係合板６２の長手方向が挿入開口部５１の幅方向と交差する姿勢で、バネ部材６３の後端に配置した係合板６２を、図３に示すごとく、フレーム５の外から挿入開口部５１を通じてフレーム５内に挿入するように半導体積層ユニット４に向かって押し込む。これによって、バネ部材６３を圧縮変形させる。この動作中、本例においては、係合板６２の短手方向を挿入開口部５１の幅方向に一致させる。
【００４８】
図３に示すごとく、係合板６２が挿入開口部５１の幅方向の両側におけるフレーム５の内壁５２よりも内側まで押し込まれた段階で、図４、図５に示すごとく、係合板６２をフレーム５に対して回転軸Ａを中心に９０°回転させる（矢印Ｒ）。これにより、係合板６２の長手方向をフレーム５の挿入開口部５１の幅方向に一致させる。
次いで、図６、図７に示すごとく、係合板６２の押し込み力を解除してバネ部材６３を復元させることにより、係合板６２を内壁５２に係合させる。
以上により、加圧部材６によって半導体積層ユニット４を積層方向Ｘに加圧した状態を維持したまま、半導体積層ユニット４をフレーム５内に保持することができる。
【００４９】
なお、上記のごとく、係合板６２を回転させる際には、バネ部材６３と圧接板６１との間の接触面、及び、バネ部材６３と係合板６２との間の接触面との少なくとも一方において、各部材が互いに摺動回転し、圧接板６１は半導体積層ユニット４に対して回転しない。
【００５０】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１は、フレーム５における、半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端（後端４２）に対向する位置に、挿入開口部５１を有する。そして、加圧部材６は、長手方向の寸法Ｌが挿入開口部５１の幅Ｄよりも大きく、短手方向の寸法Ｗが挿入開口部５１の幅Ｄよりも小さい形状を有する係合板６２を備える。そのため、上述のごとく、加圧部材６を半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの一端（後端４２）に配置する際に、フレーム５の外側から半導体積層ユニット４に向かってバネ部材６３を圧縮することができる（図１、図３）。
【００５１】
そのため、加圧部材６を押圧するための押圧治具（図示略）をフレーム５内に配置する必要がない。換言すれば、フレーム５内に押圧治具を配置するためのスペースを設ける必要がない。
また、加圧部材６による半導体積層ユニット４への加圧力の保持も、係合板６２をフレーム５に係合させることにより実現できるため、支承ピン（図１８〜図２１の符号９７参照）等をフレーム５内に配置する必要がない。
その結果、フレーム５の小型化を容易にして、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。
【００５２】
そして、上記のごとく、電力変換装置１への加圧部材６の配設にあたっては、積層方向Ｘへの係合板６２の押し込みと、係合板６２の回転とによって行うことができるため、組み付け工数を少なくすることができる。その結果、生産性に優れた電力変換装置１を得ることができる。
また、上述のごとく、フレーム５の外側から半導体積層ユニット４に向かって上記バネ部材６を圧縮することができるため、半導体積層ユニット４をバランスよく押圧しやすいという観点からも、組み付け作業性を向上させることができる。
【００５３】
以上のごとく、本例によれば、小型化が容易となり、生産性に優れた電力変換装置及びその製造方法を提供することができる。
【００５４】
（実施例２）
本例は、図１１〜図１３に示すごとく、加圧部材６のバネ部材６３を、積層方向Ｘに凸となるように湾曲した中央湾曲部６３４と、該中央湾曲部６３４の両側に形成された一対の翼部６３５とを有する板バネによって構成した電力変換装置１の例である。
そして、図１２に示すごとく、圧接板６１に中央湾曲部６３４を当接させ、係合板６２に一対の翼部６３５を当接させている。中央湾曲部６３４と圧接板６１との当接部６３６は、回転軸Ａ上に形成されている。
【００５５】
バネ部材６３は、長尺形状を有し、その長手方向の中央に中央湾曲部６３４を設け、該中央湾曲部６３４における長手方向の両側にそれぞれ一対の翼部６３５を設けてなる。
また、図１３に示すごとく、バネ部材６３は、圧接板６１と、中央湾曲部６３４において、回転軸Ａを中心に互いに回転可能な状態で連結されている。すなわち、上記当接部６３６において、バネ部材６３と圧接板６１とにそれぞれ形成された貫通孔に連結ピン６４を遊嵌させることによって、回転軸Ａを中心に両者が回転可能な状態で、バネ部材６３と圧接板６１とを連結している。
【００５６】
本例の電力変換装置１を製造するに当たっては、まず、実施例１と同様に、半導体積層ユニット４をフレーム５内に配置するとともに、半導体積層ユニット４の後端４２に加圧部材６を配置する。
加圧部材６を半導体積層ユニット４の後端４２に配置するに当たっては、図１１に示すごとく、バネ部材６３と係合板６２とを、互いの長手方向を一致させ、これらの短手方向を挿入開口部５１の幅方向に一致させた状態で、圧接板６１を半導体積層ユニット４の後端４２に当接させる。そして、バネ部材６３の一部は、挿入開口部５１の内側に配置された状態となる。
【００５７】
次いで、係合板６２を半導体積層ユニット４側へ押し込むことにより、バネ部材６３を圧縮変形させる。そして、係合板６２がフレーム５における挿入開口部５１の両側の内壁５２よりも内側まで押し込まれた段階で、係合板６２をバネ部材６３とともに回転させる。これにより、係合板６２及びバネ部材６３の長手方向を、挿入開口部５１の幅方向と一致させる。
次いで、係合板６２の押し込み力を解除することにより、バネ部材６３を復元させ、図１２に示すごとく、係合板６２をフレーム５の一対の内壁５２に係合させる。
以上により、本例の電力変換装置１を得る。
その他は、実施例１と同様である。
【００５８】
本例の場合には、中央湾曲部６３４において当接部６３６を形成し、当接部６３６が回転軸Ａ上に配置されているため、当接部６３６は、回転軸Ａに近い位置に集中した接触面を形成することとなる。そのため、この接触面における静止摩擦モーメント、すなわちバネ部材６３と圧接板６１との間の静止摩擦モーメントＭ２を効果的に小さくすることができる。
【００５９】
また、バネ部材６３は、圧接板６１と中央湾曲部６３４において回転軸Ａを中心に互いに回転可能な状態で連結されている。これにより、バネ部材６３と圧接板６１とを一体化しておくことができるため、電力変換装置１への加圧部材６の組み付け作業の際に、その作業性を向上させることができる。また、上記の連結がバネ部材６３と圧接板６１との間の回転を妨げることもない。
【００６０】
また、図１２に示すごとく、バネ部材６は、圧接板６１に中央湾曲部６３４を当接させ、係合板６２に一対の翼部６３５を当接させている。すなわち、中央湾曲部６３４の凸側が圧接板６１側となる向きに、バネ部材６３が配置されている。
それゆえ、バネ部材６３として長尺の板バネを用いやすくなる。すなわち、中央湾曲部６３４を圧接板６１に当接させることにより、バネ部材６３と圧接板６１との間の静止摩擦モーメントＭ２を小さくすることができる。それゆえ、係合板６２を回転させる際に、係合板６２とバネ部材６３との間では摺動させずに、バネ部材６３と圧接板６１との間において摺動させることができる。
【００６１】
これにより、上述したごとく、バネ部材（板バネ）６３の長手方向を係合板６２の長手方向に一致させておくことにより、フレーム５の挿入開口部５１からバネ部材６３と係合板６２とをフレーム５の内側へ押し込み、係合板６２とともにバネ部材６３を回転させるという組み付け手順を容易に実現することができる。それゆえ、バネ部材６３が長尺の板バネであっても、容易に加圧部材６をフレーム５内に組み付けることができる。
そして、バネ部材（板バネ）６３を長尺とすることができることによって、そのストロークを大きくすることが可能となり、加圧部材６によって吸収できる半導体積層ユニット４の積層方向Ｘの寸法公差を大きくすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００６２】
上記実施例１、２においては、加圧部材６の配設位置を、半導体積層ユニット４の後端４２側とした例を示したが、加圧部材６の配設位置を、半導体積層ユニット４の前端４１側とすることもできる。
また、バネ部材６３として、実施例１、２に示した、コイルバネや板バネ以外のものを用いることもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１  電力変換装置
２  半導体モジュール
３  冷却管
４  半導体積層ユニット
５  フレーム
５１  挿入開口部
５２  内壁
６  加圧部材
６１  圧接板
６２  係合板
６３  バネ部材
Ａ  回転軸
Ｄ  挿入開口部の幅
Ｌ  係合板の長手方向の寸法
Ｗ  係合板の短手方向の寸法
【図１】
2011200057.tif 000003
【図２】
2011200057.tif 000004
【図３】
2011200057.tif 000005
【図４】
2011200057.tif 000006
【図５】
2011200057.tif 000007
【図６】
2011200057.tif 000008
【図７】
2011200057.tif 000009
【図８】
2011200057.tif 000010
【図９】
2011200057.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2011200057.tif 000014
【図１３】
2011200057.tif 000015
【図１４】
2011200057.tif 000016
【図１５】
2011200057.tif 000017
【図１６】
2011200057.tif 000018
【図１７】
2011200057.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2011200057.tif 000021
【図２０】
2011200057.tif 000022
【図２１】
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