(57)【要約】【課題】バリ取り作業を容易に行うことができ、さらに強度を向上させることができる電力変換装置用のフレームを提供すること。【解決手段】電力変換装置用のフレーム１は、電力変換回路を構成する複数の電子部品を収容するものである。フレーム１は、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形されている。フレーム１には、その本体部２から突出してなる突出リブ部３が設けられている。突出リブ部３は、フレーム１の表面１００において、成形時に型同士の境界位置となる部分に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路を構成する複数の電子部品を収容する電力変換装置用のフレームであって、
該フレームは、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形されており、
上記フレームには、その本体部から突出してなる突出リブ部が設けられており、
該突出リブ部は、上記フレームの表面において、成形時に上記型同士の境界位置となる部分に形成されていることを特徴とする電力変換装置用のフレーム。
【請求項２】
請求項１に記載のフレームにおいて、該フレームは、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒を流通させる複数の冷媒流路とを積層してなる積層体を収容する収容部を有し、該収容部には、上記突出リブ部が設けられていることを特徴とする電力変換装置用のフレーム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフレームにおいて、上記突出リブ部の高さは、２ｍｍ以上であることを特徴とする電力変換装置用のフレーム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレームにおいて、上記突出リブ部の幅は、２ｍｍ以上であることを特徴とする電力変換装置用のフレーム。
【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複数の電子部品を収容する電力変換装置用のフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、様々な構造のものが知られている（特許文献１等参照）。
上記電力変換装置としては、例えば、半導体素子を内蔵した半導体モジュールとその半導体モジュールを冷却する冷却管とを積層してなる積層体と、その積層体を収容するフレームとを備えたものがある。フレームは、例えば、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３２４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フレームをダイカスト鋳造により成形する場合、図８に示すごとく、複数の型９７１を用いるため、型９７１内のキャビティ９７０に溶湯を圧入する際に、型９７１同士の合わせ面９７２に形成された微小な隙間に溶湯が流れ込んでしまう。そのため、図９に示すごとく、成形後のフレーム９１の表面９１０に、薄い皮膜状のバリ（膜バリ）９１９が発生する。この場合、切削等によってバリ９１９を除去するが、フレーム９１の表面９１０を傷付けないように慎重にバリ取り作業を行う必要があるため、その作業性の低下を招いていた。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、バリ取り作業を容易に行うことができ、さらに強度を向上させることができる電力変換装置用のフレーム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】
本発明の一の態様は、電力変換回路を構成する複数の電子部品を収容する電力変換装置用のフレームであって、
該フレームは、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形されており、
上記フレームには、その本体部から突出してなる突出リブ部が設けられており、
該突出リブ部は、上記フレームの表面において、成形時に上記型同士の境界位置となる部分に形成されていることを特徴とする電力変換装置用のフレームにある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００７】
上記フレームは、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形されたものである。そして、フレームの表面において、成形時に型同士の境界位置となる部分には、突出リブ部が形成されている。すなわち、フレームの表面において、成形時にバリが発生しやすい型同士の境界位置となる部分に、本体部から突出した突出リブ部を形成しておき、その突出リブ部の表面にバリが発生するようにしておく。
【０００８】
そのため、成形後のバリ取り作業は、本体部から突出した突出リブ部の表面に発生したバリを除去することになる。よって、切削等によってバリ取り作業を行う場合でも、本体部とバリとの間に突出リブ部があることにより、本体部を傷付けることなくバリ取り作業を行うことができる。これにより、バリ取り作業が容易となり、その作業性を向上させることができる。
【０００９】
また、バリ取り作業が容易となるため、フレームの表面に発生したバリを確実に除去することができる。これにより、例えば、バリ取り作業において除去されずに残ったバリが何らかの理由によってフレーム内に落ち、電子部品の不具合の原因になるといったことを防止することができる。
【００１０】
また、フレームに突出リブ部を設けることにより、フレームの強度を向上させるという効果も得られる。さらに、突出リブ部を設ける位置、すなわち型同士の境界位置をフレームにおいて強度が必要な箇所に設定すれば、フレームの強度を選択的かつ効果的に向上させることができる。
【００１１】
このように、バリ取り作業を容易に行うことができ、さらに強度を向上させることができる電力変換装置用のフレームを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例における、電力変換装置を示す説明図。
【図２】実施例における、フレームを示す説明図。
【図３】実施例における、フレームを示す斜視図。
【図４】実施例における、鋳型を示す断面説明図。
【図５】図４におけるＡ−Ａ線矢視断面説明図。
【図６】実施例における、フレームを成形した状態を示す説明図。
【図７】実施例における、フレームの表面に発生したバリを示す説明図。
【図８】従来における、フレームを成形した状態を示す説明図。
【図９】従来における、フレームの表面に発生したバリを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記フレームにおいて、上記突出リブ部は、フレームの表面において、成形時に型同士の境界位置となる部分に形成されている。フレームの表面において成形時に型同士の境界位置となる部分とは、成形時において、フレームの表面と型同士の合わせ面とが接する部分に当たる。
【００１４】
また、上記突出リブ部は、例えば、フレームの外側に向けて突出して形成されていてもよいし、フレームの内側に向けて突出して形成されていてもよい。
また、上記フレームをダイカスト鋳造により成形する材料としては、強度、放熱性、防錆性、防水性等を確保するために、例えば、アルミニウム合金等を用いることができる。
【００１５】
また、上記フレームは、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒を流通させる複数の冷媒流路とを積層してなる積層体を収容する収容部を有し、該収容部には、上記突出リブ部が設けられている構成とすることができる（請求項２）。
この場合には、フレームにおいて積層体を収容する部分であり、強度が必要とされる収容部に突出リブ部を設けることにより、フレームの強度を選択的かつ効果的に向上させることができる。
【００１６】
また、上記収容部とは、フレームにおいて、複数の半導体モジュールと複数の冷媒流路（例えば、冷却管等）とを積層してなる積層体を収容する空間を構成する部分のことである。また、上記突出リブ部は、例えば、フレームの収容部から積層体を収容する空間に向けて突出するように形成することができる。
また、例えば、上記積層体を圧縮した状態でフレームの収容部に保持するような場合には、その収容部に応力が作用した状態となる。そのため、収容部に突出リブ部を設け、フレームの強度を向上させることが非常に有効となる。
【００１７】
また、上記突出リブ部の高さは、２ｍｍ以上とすることができる（請求項３）。
この場合には、突出リブ部の高さを２ｍｍ以上とすることにより、突出リブ部に発生したバリを切削により除去する際に、本体部への損傷を十分に防止することができる。
また、突出リブ部の高さは、突出リブ部自体の強度を十分に確保するため、１０ｍｍ以下とすることができる。
【００１８】
また、上記突出リブ部の幅は、２ｍｍ以上とすることができる（請求項４）。
この場合には、突出リブ部の幅を２ｍｍ以上とすることにより、突出リブ部を容易に製造することができ、突出リブ部自体の強度を十分に確保することができる。
また、突出リブ部の幅は、剛性を十分に確保するため、１０ｍｍ以下とすることができる。
【実施例】
【００１９】
電力変換装置用のフレームにかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置用のフレーム１は、図１〜図３に示すごとく、電力変換回路を構成する複数の電子部品を収容するものである。フレーム１は、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形されている。フレーム１には、その本体部２から突出してなる突出リブ部３が設けられている。突出リブ部３は、フレーム１の表面１００において、成形時に型同士の境界位置となる部分に形成されている。
以下、これを詳説する。
【００２０】
なお、本例では、図１に示すごとく、後述する半導体モジュール４１と冷却管４２とが積層されている方向を積層方向Ｘ、冷却管４２の長手方向を横方向Ｙ、積層方向Ｘ及び横方向Ｙに直交する方向を高さ方向Ｚとして説明する。
また、積層方向Ｘにおいて、後述する冷媒導入管４４及び冷媒排出管４５がフレーム１から突出している側を前方、その反対側を後方として説明する。
【００２１】
同図に示すごとく、電力変換装置６は、電力変換回路を構成する複数の電子部品であり、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール４１と、半導体モジュール４１を冷却するための冷媒を流通させる複数の冷却管（冷媒流路）４２とを交互に積層してなる積層体４を備えている。
半導体モジュール４１は、積層方向Ｘの両側から冷却管４２によって挟持されており、隣り合う冷却管４２の間には、２個の半導体モジュール４１が挟持されている。また、半導体モジュール４１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いる（図示略）。
【００２２】
複数の冷却管４２は、その長手方向（横方向Ｙ）の両端部において、隣り合う冷却管４２同士が変形可能な連結管４３によって連結されている。また、積層方向Ｘの前端に配設された冷却管４２の両端部には、外部から冷媒を導入する冷媒導入管４４と、外部に冷媒を排出する冷媒排出管４５とが連結されている。冷媒導入管４４及び冷媒排出管４５は、その一部をフレーム１の外側に突出させている。
【００２３】
冷媒導入管４４から導入された冷媒は、冷媒導入管４４側の連結管４３を適宜通り、各冷却管４２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、冷媒は、各冷却管４２を流れる間に、半導体モジュール４１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷媒は、冷媒排出管４５側の連結管４３を適宜通り、冷媒排出管４５から排出される。
【００２４】
なお、冷却管４２等に流通させる冷媒としては、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。
【００２５】
同図に示すごとく、積層体４の前端面４０１は、後述するフレーム１における本体部２の前方壁部２１の突出部２１１に当接している。
また、積層体４の後方側には、平板状の板ばねである弾性部材５１と、一対の支承ピン５２と、弾性部材５１と積層体４の後端面４０２との間に配置された当接プレート５３とからなる加圧部材５が設けられている。一対の支承ピン５２は、弾性部材５１の両端部と後述するフレーム１における本体部２の後方壁部２２との間に配置されている。
【００２６】
加圧部材５の弾性部材５１は、積層体４の後端面４０２に当接している当接プレート５３と支承ピン５２との間において、積層方向Ｘに弾性変形した状態で挟持されている。また、弾性部材５１は、当接プレート５３を介して積層体４の後端面４０２を押圧している。これにより、積層体４は、弾性部材５１の付勢力によって積層方向Ｘに加圧（圧縮）された状態で、フレーム１内に保持されている。
【００２７】
図１〜図３に示すごとく、フレーム１は、アルミニウム合金からなり、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形されている。また、フレーム１は、積層体４を四方から囲むように四角形の枠型形状となっており、積層体４及び加圧部材５を内側に収容している。
また、フレーム１は、本体部２とその本体部２から突出してなる突出リブ部３とを有する。
【００２８】
図２、図３に示すごとく、本体部２は、積層体４における積層方向Ｘの両側に配置された前方壁部２１及び後方壁部２２と、前方壁部２１と後方壁部２２とをその両端において連結する一対の側方壁部２３、２４とを有する。前方壁部２１には、後方側に突出してなる突出部２１１が形成されている。突出部２１１には、積層体４の前端面４０１が当接している。
また、本体部２は、前方壁部２１の突出部２１１、後方壁部２２及び側方壁部２３、２４により構成され、積層体４を収容する空間２９１を形成する収容部２９を有する。
【００２９】
同図に示すごとく、突出リブ部３は、本体部２の外周面２０２の４つの角部に設けられている。すなわち、本体部２の前方壁部２１と側方壁部２３、２４との間、後方壁部２２と側方壁部２３、２４との間の合計４つの角部において、フレーム１の外側に向けて突出するように形成されている。また、突出リブ部３は、高さ方向Ｚに形成されている。
また、突出リブ部３は、本体部２の収容部２９にも設けられている。すなわち、収容部２９を構成する側方壁部２３、２４の内側面２３１、２４１において、フレーム１の内側に向けて、積層体４を収容する空間２９１に向けて突出するように形成されている。また、突出リブ部３は、積層方向Ｘに形成されている。
【００３０】
また、突出リブ部３は、フレーム１の表面１００において、フレーム１の成形時に型同士の境界位置Ｂ（図６参照）となる部分に形成されている。
また、図１に示すごとく、突出リブ部３の高さｈは、２ｍｍ以上としている。また、突出リブ部３の幅ｗは、２ｍｍ以上としている。
【００３１】
次に、本例のフレーム１の製造方法について簡単に説明する。
フレーム１は、複数の型を用いたダイカスト鋳造により成形する。本例では、図４、図５に示すごとく、６つの型７１ａ〜７１ｆで構成され、内部にフレーム１と同一形状のキャビティ７０が形成された鋳型７を用いた。
同図に示すごとく、鋳型７のキャビティ７０において、６つの型７１ａ〜７１ｆの型同士の間には、フレーム１の本体部２を成形するための本体部成形領域７０２が形成されている。
【００３２】
また、図４に示すごとく、鋳型７のキャビティ７０において、キャビティ７０と４つの型７１ａ〜７１ｄの型同士の合わせ面７２とが接する部分には、フレーム１の突出リブ部３（本体部２の外周面２０２の４つの角部に設ける突出リブ部３）を成形するための突出リブ部成形領域７０３が形成されている。
【００３３】
また、図５に示すごとく、鋳型７のキャビティ７０において、キャビティ７０と２つの型７１ｅ、７１ｆの型同士の合わせ面７２とが接する部分には、フレーム１の突出リブ部３（本体部２の側方壁部２３、２４の内側面２３１、２４１に設ける突出リブ部３）を成形するための突出リブ部成形領域７０３が形成されている。
【００３４】
そして、フレーム１をダイカスト鋳造により成形するに当たっては、まず、図６に示すごとく、６つの型７１ａ〜７１ｆで構成された鋳型７内のキャビティ７０に、溶湯（溶解したアルミニウム合金）を圧入し、凝固させる。これにより、フレーム１を成形する。このとき、成形後のフレーム１の表面１００において、型同士の境界位置Ｂとなる部分には、突出リブ部３が形成されている。なお、図６は、鋳型７及び鋳型７内のキャビティ７０の一部を拡大して示したものである。
【００３５】
次いで、図７に示すごとく、鋳型７を離型させた後、成形品であるフレーム１を取り出す。このとき、突出部３の表面３００には、型同士の合わせ面７２に沿って薄い皮膜状のバリ１９が発生する。
次いで、フレーム１の表面１００（突出部３の表面３００）に発生したバリ１９を切削等により除去する（バリ取り作業）。
これにより、図２、図３のフレーム１を得る。
【００３６】
次に、本例の電力変換装置用のフレーム１における作用効果について説明する。
本例のフレーム１は、複数の型７１ａ〜７１ｆからなる鋳型７を用いたダイカスト鋳造により成形されたものである。そして、フレーム１の表面１００において、成形時に型同士の境界位置Ｂ（図６参照）となる部分には、突出リブ部３が形成されている。すなわち、フレーム１の表面１００において、成形時にバリ１９が発生しやすい型同士の境界位置Ｂとなる部分に、本体部２から突出した突出リブ部３を形成しておき、その突出リブ部３の表面３００にバリ１９が発生するようにしておく。
【００３７】
そのため、成形後のバリ取り作業は、本体部２から突出した突出リブ部３の表面３００に発生したバリ１９を除去することになる。よって、切削等によってバリ取り作業を行う場合でも、本体部２とバリ１９との間に突出リブ部３があることにより、本体部２を傷付けることなくバリ取り作業を行うことができる。これにより、バリ取り作業が容易となり、その作業性を向上させることができる。
【００３８】
また、バリ取り作業が容易となるため、フレーム１の表面１００に発生したバリ１９を確実に除去することができる。これにより、例えば、バリ取り作業において除去されずに残ったバリ１９が何らかの理由によってフレーム１内に落ち、電子部品の不具合の原因になるといったことを防止することができる。
【００３９】
また、フレーム１に突出リブ部３を設けることにより、フレーム１の強度を向上させるという効果も得られる。さらに、突出リブ部３を設ける位置、すなわち型同士の境界位置Ｂをフレーム１において強度が必要な箇所に設定すれば、フレーム１の強度を選択的かつ効果的に向上させることができる。
【００４０】
また、本例では、フレーム１は、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール４１と、半導体モジュール４１を冷却する冷媒を流通させる複数の冷却管（冷媒流路）４２とを積層してなる積層体４を収容する収容部２９を有し、収容部２９には、突出リブ部３が設けられている。すなわち、フレーム１において積層体４を収容する部分であり、強度が必要とされる収容部２９に突出リブ部３を設けることにより、フレーム１の強度を選択的かつ効果的に向上させることができる。
【００４１】
特に、本例では、積層体４が弾性部材５１の付勢力によって積層方向Ｘに加圧（圧縮）された状態でフレーム１の収容部２９内に収容されている。そのため、収容部２９を構成する前方壁部２１の突出部２１１及び後方壁部２２には、応力が作用した状態となっている。よって、収容部２９に突出リブ部３を設け、フレーム１の強度を向上させることが非常に有効となる。
【００４２】
このように、本例によれば、バリ取り作業を容易に行うことができ、さらに強度を向上させることができる電力変換装置用のフレーム１を提供することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  フレーム
１００  表面（フレームの表面）
２  本体部
３  突出リブ部
７１ａ〜７１ｆ  型
Ｂ  境界位置
【図１】
2013027905.tif 000003
【図２】
2013027905.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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