(57)【要約】【課題】積層冷却ユニットを弾性部材により支持する電力変換装置であり、積層冷却ユニットの長さのばらつきに起因する弾性部材の長さのばらつきを抑制する技術を提供する。【解決手段】電力変換装置は、積層冷却ユニット２と、積層冷却ユニットを取り付けるためのベースプレート１０と、ベースプレート１０のストッパ部１２、１３の間で積層冷却ユニット２を付勢するバネ２１と、ストッパ部１３とバネ２１の間に嵌挿されるスペーサ２２を備える。スペーサ２２の両面の夫々に突出長さの異なる凸部が設けられている。ストッパ部１３のスペーサ当接面に凸部と嵌合する凹部であってその深さがスペーサ側凸部最大長さ以下であり最小長さ以上のケース側凹部１３ａが設けられている。【選択図】図１
2013162541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を収めた平板型の半導体モジュールと平板型の冷却器が交互に積層した積層冷却ユニットと、
一対のストッパ部が立設しており、その一対のストッパ部の間に積層冷却ユニットが取り付けられるベースプレートと、
一方のストッパ部と積層冷却ユニットの端面との間に嵌挿され、積層冷却ユニットを他方のストッパ部に向けて付勢する弾性部材と、
一方のストッパ部と弾性部材の間に嵌挿されるスペーサと、
を備えており、
スペーサのストッパ当接面と弾性部材当接面の夫々に突出長さの異なるスペーサ側凸部が設けられているとともにストッパ部のスペーサ当接面にスペーサ側凸部と嵌合する凹部であってその深さがスペーサ側凸部最大長さ以下であり最小長さ以上のケース側凹部が設けられているか、又は、
スペーサのストッパ当接面と弾性部材当接面の夫々に深さの異なる複数のスペーサ側凹部が設けられているとともにストッパ部のスペーサ当接面にスペーサ側凹部と嵌合する凸部であってその突出長さがスペーサ側凹部最大深さ以下であり最小深さ以上のケース側凸部が設けられている、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
スペーサのストッパ当接面と弾性部材当接面の夫々に突出長さの異なるスペーサ側凸部が設けられているとともにストッパ部のスペーサ当接面にスペーサ側凸部と嵌合する凹部であってその深さがスペーサ側凸部最大長さ以下であり最小長さ以上のケース側凹部が設けられており、
ストッパ部のスペーサ当接面に、一のスペーサ側凸部が選択的に嵌合できる深さの異なる複数の凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
弾性部材は板バネであり、
ストッパ部には、板バネの両端の夫々に対応する位置に同形状のケース側凹部が設けられており、
スペーサは、２つのケース側凹部のそれぞれに嵌合する２つのスペーサ本体と、同じ突出長さのスペーサ側凸部が同じ向きとなるように２つのスペーサ本体を連結する連結部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
弾性部材は板バネであり、
ストッパ部には、板バネの両端の夫々に対応する位置に同形状のケース側凸部が設けられており、
スペーサは、２つのケース側凸部のそれぞれに嵌合する２つのスペーサ本体と、同じ深さのスペーサ側凹部が同じ向きとなるように２つのスペーサ本体を連結する連結部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、インバータや電圧コンバータなどの電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータに電力を供給するインバータや電圧を変換する電圧コンバータでは、ＩＧＢＴなどの発熱量の大きい半導体素子を他の回路とは別に集積し、集中的に冷却する構造が採用されることがある。そのような集積構造の一つに、発熱量の大きい半導体素子を収めた平板型の半導体モジュールと平板型の冷却器を交互に積層した積層冷却ユニットが知られている。
【０００３】
積層冷却ユニットでは、半導体モジュールから冷却器へ熱が良く伝わるように、積層方向に圧力が加えられた状態でベースプレートに取り付けられる。ここで、ベースプレートとは、積層冷却ユニットを支持する構造体であり、典型的には電力変換装置のケースの一部であってよい。積層冷却ユニットに圧力を加えるため、積層冷却ユニットはベースプレートに設けられた一対のストッパ部（ケースの壁や支柱などであり、積層冷却ユニットを直接支持する部分）の間に配置され、一方のストッパ部と、積層冷却ユニットの積層方向の一端との間に弾性部材（スプリング）が挿入される。そのような構造が例えば特許文献１〜特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０２７８０５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３０８１４号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１１８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多数の半導体モジュールと冷却器が積層されている場合、積層冷却ユニットはその積層方向の長さのばらつきが大きくなる。そのため、弾性部材を嵌挿する隙間幅がばらつくことになる。隙間幅のばらつきは、弾性部材の長さのばらつき、即ち、積層冷却ユニットに加えられる押し付け力のばらつきをもたらす。押し付け力のばらつきを抑制するために、隙間幅のばらつきを補償する技術が必要となる。例えば特許文献２では、弾性部材として板バネを採用し、板バネの端部を支持するピンであって上記のストッパ部に相当するピンの位置を調整可能とする技術が開示されている。具体的には、特許文献１の技術は、上記のベースプレートに相当するケースの内壁に、積層冷却ユニットの端面からの距離が異なる複数の窪みを設け、ピンを嵌める窪みを選択することによってピンの取り付け位置を調整する。本明細書は、特許文献１の技術よりも簡便な構造で上記の隙間幅のばらつきを補償する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する技術は、ベースプレートに設けられたストッパ部と積層冷却ユニットの端面との間に弾性部材を配置するとともに、弾性部材とストッパ部の間に上記の隙間幅を調整するスペーサを配する。そのスペーサに、ストッパ部当接面と弾性部材当接面の夫々に突出長さの異なるスペーサ側凸部を設ける。そして、ベースプレートに設けられたストッパ部のスペーサ当接面に、スペーサ側凸部と嵌合する凹部であってその深さがスペーサ側凸部最大長さ以下であり最小長さ以上のケース側凹部を設ける。そのようなスペーサとストッパ部を採用することによって、突出長さの長い方の凸部を凹部に嵌合させた場合と、突出長さの短い方の凸部を凹部に嵌合させた場合とで、ストッパ部からスペーサ先端（嵌合していない凸部先端）までの長さを変えることができる。即ち、弾性部材を嵌挿する隙間幅を調整することができる。この技術は、スペーサの向きを変えるだけで簡単に隙間幅を調整することができるという利点を有する。
【０００７】
上記の利点は、スペーサ側に凹部を設け、ストッパ側に凸部を設けても得られる。即ち、スペーサの両面の夫々に深さの異なる複数のスペーサ側凹部を設け、ストッパ部のスペーサ当接面にスペーサ側凹部と嵌合する凸部であってその突出長さがスペーサ側凹部最大深さ以下であり最小深さ以上のケース側凸部を設けてもよい。深さの異なるいずれのスペーサ側凹部をストッパ側凸部に嵌合させるかによって、ストッパ部からスペーサ先端（ストッパ部と接している面とは反対側の面）までの距離を調整することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例の電力変換装置（インバータ）が備える積層冷却ユニットの平面図と側面図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１実施例のスペーサの平面図である。図２（Ｂ）は、長い方の凸部２３ａを凹部１３ａに嵌合したときの平面図を示し、図２（Ｃ）は、短い方の凸部２３ｂを凹部１３ａに嵌合したときの平面図を示す。
【図３】短い方の凸部２３ｂを凹部１３ａに嵌合したときの積層冷却ユニットの平面図である。
【図４】図４（Ａ）は、第２実施例のスペーサの平面図である。図４（Ｂ）は、深い方の凹部２２７ａを凸部２１６に嵌合したときの平面図を示し、図４（Ｃ）は、浅い方の凹部２２７ｂを凸部２１６に嵌合したときの平面図を示す。
【図５】図５（Ａ）は、第３実施例のスペーサの平面図である。図５（Ｂ）〜（Ｅ）は、スペーサの４面に備えられた凸部のそれぞれを凹部３１３ａに嵌合したときの平面図を示す。
【図６】図６は、第４実施例のスペーサと積層冷却ユニットの平面図を示す。図６（Ａ）は、長い方の凸部４２３ａを凹部１３ａに嵌合したときの平面図を示し、図６（Ｂ）は、短い方の凸部４２３ｂを凹部１３ａに嵌合したときの平面図を示す。
【図７Ａ】長い方の凸部５２３ａを深い方の凹部５１３ａに嵌合したときの平面図である。
【図７Ｂ】長い方の凸部５２３ａを浅い方の凹部５１３ｂに嵌合したときの平面図である。
【図７Ｃ】短い方の凸部５２３ｂを浅い方の凹部５１３ｂに嵌合したときの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例の技術の特徴を以下に列挙する。なお、以下の技術は、それぞれ単独で、あるいは組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
（１）インバータ（電力変換装置の一例に相当）は、積層冷却ユニット２と、ベースプレート１０と、スプリング２１（弾性部材）と、スペーサ２２を備える。積層冷却ユニット２は、半導体素子を収めた平板型の半導体モジュール４と平板型の冷却器３を交互に積層させた構造体である。ベースプレート１０は、一対のストッパ部１２、１３が立設しており、その一対のストッパ部の間に積層冷却ユニット２が取り付けられる部品である。ベースプレート１０は、インバータのケースに組み込まれる。スプリングは２１、一方のストッパ部１３と積層冷却ユニット２の端面との間に嵌挿され、積層冷却ユニット２を他方のストッパ部１２に向けて付勢する。スペーサ２２は、一方のストッパ部１３とスプリング２１の間に嵌挿される。スペーサ２２の両面の夫々には、突出長さの異なるスペーサ側凸部２３ａ、２３ｂが設けられている。ストッパ部１３のスペーサ当接面には、スペーサ側凸部と嵌合する凹部であってその深さがスペーサ側凸部最大長さ以下であり最小長さ以上のケース側凹部１３ａが設けられている。なお、他の実施例では、スペーサの両面の夫々に深さの異なる複数のスペーサ側凹部が設けられており、ストッパ部のスペーサ当接面にスペーサ側凹部と嵌合する凸部であってその突出長さがスペーサ側凹部最大深さ以下であり最小深さ以上のケース側凸部が設けられている。
【００１１】
（２）スペーサの両面の夫々に突出長さの異なるスペーサ側凸部が設けられているとともにストッパ部のスペーサ当接面にスペーサ側凸部と嵌合する凹部であってその深さがスペーサ側凸部最大長さ以下であり最小長さ以上のケース側凹部が設けられている。そして、ストッパ部のスペーサ当接面に、一のスペーサ側凸部が選択的に嵌合できる深さの異なる複数の凹部が設けられている（図７参照）。同じスペーサ側凸部であっても、嵌合させる凹部を選択することによって、ストッパ部からスペーサ先端（嵌合しない側の凸部の先端）までの距離、即ち、スプリング２１を嵌挿する隙間幅を変えることができる。
【００１２】
（３）スプリングは板バネである。ストッパ部には、板バネの両端の夫々に対応する位置に同形状のケース側凹部又はケース側凸部が設けられている。ストッパ部にケース側凹部が設けられている場合、スペーサは、２つのケース側凹部のそれぞれに嵌合するスペーサ側凸部が形成された２個のスペーサ本体と、同じ突出長さのスペーサ側凸部が同じ向きとなるように２個のスペーサ本体を連結する連結部を有している。あるいは、ストッパ部にケース側凸部が設けられている場合、スペーサは、２つのケース側凸部のそれぞれに嵌合するスペーサ側凹部が形成された２つのスペーサ本体と、同じ深さのスペーサ側凹部が同じ向きとなるように２つのスペーサ本体を揃えて連結する連結部を有している（図６、図７参照）。
【実施例１】
【００１３】
図面を参照して第１実施例の電力変換装置を説明する。実施例の電力変換装置は、電気自動車に搭載され、バッテリの直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換するインバータである。インバータは、ＩＧＢＴやダイオード（還流ダイオード）など、大電流を扱う多数の半導体素子を備える。それらの素子は、デジタル信号用の回路と異なり数十〜数百アンペアの電流を流すため、デジタル信号用の回路より発熱量が格段に大きい。そこで、インバータでは、発熱量の大きいＩＧＢＴなどの半導体素子を、デジタル信号用の回路から分離し集積した積層冷却ユニットを有する。図１に積層冷却ユニット２と、積層冷却ユニット２を取り付けるベースプレート１０を示す。図１（Ａ）は平面図を示しており、図１（Ｂ）は側面図を示している。
【００１４】
積層冷却ユニット２は、半導体素子を収めた平板型の複数の半導体モジュール４と、平板型の複数の冷却器３を交互に積層した構造を有している。図１では、半導体モジュール４から延びる電極やその電極に接続される配線は図示を省略している。平板型の冷却器３は、内部を液体の冷媒が流れる。冷却器３は、接続パイプ５によって、２箇所で隣接する冷却器と接続している。図１の右端の冷却器３には、冷媒供給管６と冷媒排出管７が接続されている。冷媒供給管６から供給される冷媒は、図１（Ａ）の上側の接続パイプ５を通じて全ての冷却器３に流れる。冷却器３の内部を通過した冷媒は、図１（Ａ）の下側の接続パイプ５を通じ、冷媒排出管７から排出される。各半導体モジュール４は、その両側を冷却器３に挟まれており、効率よく冷却される。以下、説明のため、積層冷却ユニット２の積層方向の両端のうち、冷媒供給管６と冷媒排出管７が取り付けられた側の端部を積層冷却ユニット２の「後端」と称し、反対側の端部（板バネ２１が接する端部）を「先端」と称する。
【００１５】
ベースプレート１０は、積層冷却ユニット２を固定する部品である。積層冷却ユニット２は、ベースプレートごとインバータのケース（不図示）に収められる。ベースプレート１０には、一対のストッパ部１２、１３が設けられている。ストッパ部１２、１３は、その間に積層冷却ユニット２を固定するための支柱（あるいは壁）である。図１に示すように、積層冷却ユニット２は、その積層方法の両端の夫々が一対のストッパ部１２、１３の夫々と向かい合うように、配置される。ストッパ部１２は、積層冷却ユニット２の後端を支持する。一方のストッパ部１３は、積層冷却ユニット２の先端を支持するが、積層冷却ユニット２の先端とストッパ部１３との間には、板バネ２１と、スペーサ２２が嵌挿される。さらに、板バネ２１と積層冷却ユニット２の間には、圧力分散板９が挿入される。圧力分散板９は、高い剛性を有しており、板バネ２１による押圧力を、積層冷却ユニット２の先端面に広く分散させるために備えられている。
【００１６】
図１では、図を理解し易いように、ストッパ部１２、１３をグレーで表した。また、ストッパ部１３に設けられた凹部１３ａ（後述）、及び、凹部１３ａと嵌合している凸部２３ａ（後述）は、図１では隠れ線で描くべきであるが、理解を助けるために実線で描いてあることに留意されたい。以降の図でも同様である。
【００１７】
圧力分散板９の厚みを含む積層冷却ユニット２の長さを記号Ｌで表す。ストッパ部１３のスペーサ当接面からスペーサ先端（板バネ２１に対向する側の先端）までの距離を符号Ａで表し、スペーサ先端から積層冷却ユニット２の端面（圧力分散板９を含む積層冷却ユニット２の端面）までの距離、即ち、板バネ２１が嵌挿される隙間幅を符号Ｂで表す。符号Ａ、Ｂ、及び、Ｌの意味は以降の図でも同じである。
【００１８】
積層冷却ユニット２は、多数の半導体モジュール４と冷却器３の積層体であるので、その長さＬは固体ごとにばらつく。他方、一対のストッパ部１２と１３との間の距離（図１において長さＡ＋長さＢ＋長さＬに相当する）は一定である。それゆえ、板バネ２１が収まる隙間の幅Ｂがばらつく。スペーサ２２は、板バネ２１を嵌挿する隙間幅（図１中の記号Ｂが示す幅）のばらつきが積層冷却ユニット２のばらつきよりも小さくなるように隙間幅Ｂを調整する役割を果たす。
【００１９】
図２に、スペーサ２２、ストッパ部１３、板バネ２１の部分拡大図を示す。なお、図１（Ａ）に示されているように、ストッパ部１３は、板バネ２１の両端に対応する２箇所に設けられているが、２箇所のストッパ部１３は同じ形状を有しているので、以下の図では一方のストッパ部のみを示す。スペーサ２２は、その両面に凸部（スペーサ側凸部）２３ａ、２３ｂを備える。凸部２３ａの突出長さはＨ１であり、凸部２３ｂの長さはＨ２である。ストッパ部１３のスペーサ当接面には、凸部２３ａ又は凸部２３ｂと嵌合する凹部（ケース側凹部）１３ａが設けられている。凹部１３ａの深さはＤ１である。本実施例では、凹部１３ａの深さＤ１＝凸部２３ａの突出長さＨ１である。また、凸部２３ｂの突出長さＨ２＝（Ｈ１／２）＝（Ｄ１／２）である。別言すれば、スペーサ２２の両面（ストッパ部１３との当接面と板バネ２１との当接面）の夫々に突出長さの異なる凸部２３ａ、２３ｂが設けられており、ストッパ部１３のスペーサ当接面に、凸部と嵌合するケース側凹部１３ａが設けられている。凹部１３ａの深さＤ１は、凸部最大長さＨ１と等しく、最小長さＨ２よりも大きい。
【００２０】
スペーサ２２は、その凸部２３ａ、２３ｂのいずれか一方を凹部１３ａに嵌合させて用いる。図２（Ｂ）は、凸部２３ａを凹部１３ａに嵌合させた場合を示し、図２（Ｃ）は、凸部２３ｂを凹部１３ａに嵌合させた場合を示す。なお、図１は、長い方の凸部２３ａを凹部１３ａに嵌合した場合を示す。凸部２３ａを嵌合した場合、ストッパ部１３の前面（積層冷却ユニット２と対向する側の面）からスペーサ２２の先端（嵌合していない凸部の先端）までの長さはＡ１である（図１、図２（Ｂ）参照）。また、凸部２３ｂを嵌合した場合、ストッパ部１３の前面からスペーサ２２の先端までの長さはＡ２である（図２（Ｃ）、及び図３参照）。図２（Ｂ）、図２（Ｃ）から明らかなとおり、Ａ１＜Ａ２である。スペーサ２２の向きを変えることで、板バネ２１を嵌挿する隙間幅（図１の記号Ｂが示す長さ）を調整することができる。図１における積層冷却ユニット２の長さはＬ１であり、図３における積層冷却ユニット２の長さはＬ２（＜Ｌ１である）。そこで、長さがＬ１の積層冷却ユニット２に対しては長い方の凸部２３ａを凹部１３ａに嵌合させ、ストッパ部１３からスペーサ先端までの距離Ａを短くする（Ａ＝Ａ１、図１、図２（Ｂ）参照）。逆に、長さがＬ２（＜Ｌ１）の積層冷却ユニット２に対しては短い方の凸部２３ｂを凹部１３ａに嵌合させ、ストッパ部１３からスペーサ先端までの距離Ａを長くする（Ａ＝Ａ２、図２（Ｃ）、図３参照）。積層冷却ユニット２の長さがＬ２の場合、積層冷却ユニット２の長さがＬ１に比べて短くなった分だけ、逆にストッパ部１３からスペーサ先端までの長さＡを長くすることで、板バネ２１が嵌挿される隙間幅Ｂのばらつきを抑制することができる。すなわち、スペーサ２２の向きを変えるだけで、積層冷却ユニット２の長さのばらつきに対して、板バネ２１を配置する隙間幅Ｂのばらつきを小さくすることができる。
【００２１】
本実施例では、凹部１３ａは、その深さＤ１がスペーサ２２に設けられた凸部の最大長さＨ１と等しく、最小長さＨ２よりも大きく設定されている。板バネ２１を嵌挿する隙間幅Ｂを調整するには、凹部１３ａの深さＤ１がスペーサ２２の凸部の最大長さ以下であり、かつ、最小長さ以上であればよいことに留意されたい。
【００２２】
前述したように、積層冷却ユニット２は、固体ごとにその積層方向の長さＬ（Ｌ＝Ｌ１、図１参照）の長さがばらつく。積層冷却ユニット２の長さＬが比較的に長い場合には、突出長さの長い凸部２３ａを凹部１３ａに嵌合させ、板バネ２１を挿入する隙間幅Ｂを確保する。逆に、積層冷却ユニット２の長さＬが比較的に短い場合には（Ｌ＝Ｌ２、図３参照）、突出長さの短い凸部２３ｂを凹部１３ａに嵌合させ、板バネ２１を挿入する隙間幅Ｂを確保する。
【実施例２】
【００２３】
第１実施例と同様の効果は、ストッパ部に凸部（ケース側凸部）を設け、スペーサに凹部を設けても達成し得る。図４に、第２実施例のストッパ部２１３とスペーサ２２２の拡大図を示す。なお、ストッパ部２１３とスペーサ２２２以外の構造は第１実施例の場合と同じである。即ち、ストッパ部とスペーサは、板バネ２１の両端の夫々に相当する位置に設けられるが、図４では一方のストッパ部とスペーサのみを示す。
【００２４】
スペーサ２２２は、その両面に凹部（スペーサ側凹部）２２７ａ、２２７ｂを備える。凹部２２７ａの深さはＤ３であり、凹部２２７ｂの深さはＤ４（＜Ｄ３）である。ストッパ部２１３のスペーサ当接面には、凹部２２７ａ又は凹部２２７ｂと嵌合する凸部２１６（ケース側凸部）が設けられている。凸部２１６の突出長さはＨ３である。本実施例では、凸部２１６の突出長さＨ３＝凹部２２７ａの深さＤ３である。また、凹部２２７ｂの深さＤ４＝（Ｄ３／２）＝（Ｈ３／２）である。別言すれば、スペーサ２２２の両面の夫々に深さの異なる凹部２２７ａ、２２７ｂが設けられており、ストッパ部２１３のスペーサ当接面に、凹部と嵌合するケース側凸部２１６が設けられている。凸部２１６は、その突出長さＨ３が凹部最大深さＤ３と等しく、最小深さＤ４よりも大きい。
【００２５】
スペーサ２２２は、その凹部２２７ａ、２２７ｂのいずれか一方をストッパ部２１３の凸部２１６に嵌合させて用いる。図４（Ｂ）は、深い方の凹部２２７ａを凸部２１６に嵌合させた場合を示し、図４（Ｃ）は、浅い方の凹部２２７ｂを凸部２１６に嵌合させた場合を示す。凹部２２７ａを嵌合した場合、ストッパ部２１３の前面（積層冷却ユニット２と対向する側の面）からスペーサ２２２の先端（嵌合していない凸部の先端）までの長さはＡ３となる（図４（Ｂ）参照）。また、凹部２２７ｂを嵌合した場合、ストッパ部２１３の前面からスペーサ２２２の先端までの長さはＡ４となる（図４（Ｃ）参照）。図４（Ｂ）、図４（Ｃ）から明らかなとおり、Ａ３＜Ａ４である。長さＡ３、又はＡ４は、図１における記号Ａの長さに相当する。即ち、スペーサ２２２の向きを変えることで、積層冷却ユニット２の長さに応じて板バネ２１を嵌挿する隙間幅（図１の記号Ｂが示す長さ）を調整することができる。本実施例では、凸部２１６は、その突出長さＨ３がスペーサ２２２に設けられた凹部の最大深さＤ３と等しく、最小深さＤ４よりも大きく設定されているが、板バネ２１を嵌挿する隙間幅を調整するには、凸部２１６の突出長さＨ３は、スペーサ２２２が有する凹部の最大深さ以下であり、かつ、最小深さ以上であればよい。
【実施例３】
【００２６】
第１実施例のスペーサ２２は、対向する２面の夫々に凸部２３ａ、２３ｂを備えた。スペーサは、対向する２面のほかにさらに別の面に別の凸部を備えていてもよい。図５に、第３実施例のストッパ部３１３とスペーサ３２２の拡大図を示す。なお、ストッパ部３１３とスペーサ３２２以外の構造は第１実施例の場合と同じである。即ち、ストッパ部とスペーサは板バネ２１の両端の夫々に相当する位置に設けられるが、図５では一方のストッパ部とスペーサのみを示す。
【００２７】
スペーサ３２２（スペーサ本体３２２）は、対向する面の夫々に凸部（スペーサ側凸部）３２３ａ、３２３ｂを備える。また、別の対向する面の夫々にも凸部（スペーサ側凸部）３２３ｃ、３２３ｄを備える。対向する凸部３２３ａと凸部３２３ｂの突出長さは異なっている。同様に、対向する凸部３２３ｃと凸部３２３ｄの突出長さも異なっている。対向する凸部３２３ａと凸部３２３ｂの間のスペーサ本体の幅はＷ１であり、対向する別の凸部３２３ｃと凸部３２３ｄの間のスペーサ本体の幅はＷ２（≠Ｗ１）である。なお、凸部３２３ａと凸部３２３ｃの突出長さは同じであり、また、その長さは、ストッパ部３１３に設けられた凹部３１３ａ（ケース側凹部）の深さと同じである。スペーサ３２２の凸部を除く本体の幅（Ｗ１、Ｗ２）が異なるので、凸部３２３ａ〜３２３ｄのいずれを凹部３１３ａに嵌合するかによって、ストッパ部３１３からスペーサ先端までの長さを４通りに調整することができる（図５中の長さＡ５〜Ａ８）。図５（Ｂ）は凸部３２３ａを嵌合した場合でありスペーサ先端までの長さがＡ５となる。図５（Ｃ）は凸部３２３ｂを嵌合した場合でありスペーサ先端までの長さがＡ６となる。図５（Ｄ）は凸部３２３ｃを嵌合した場合でありスペーサ先端までの長さがＡ７となる。図５（Ｅ）は凸部３２３ｄを嵌合した場合でありスペーサ先端までの長さがＡ８となる。図より明らかなとおり、Ａ５＜Ａ６＜Ａ７＜Ａ８である。第３実施例のスペーサ３２２は、ストッパ部３１３からスペーサ先端までの長さを４通りに調整することができる。
【実施例４】
【００２８】
次に第４実施例を説明する。第３実施例までは、板バネ２１の両端に相当する位置に夫々個別のスペーサを配置した。第４実施例のスペーサ４２２は、板バネ２１の両端に相当する位置のそれぞれに配置されるスペーサ本体４２２ａ及び、４２２ｂと、２個のスペーサ本体４２２ａと４２２ｂを接続する連結部４２４で構成されている（図６参照）。スペーサ本体４２２ａ、４２２ｂは、第１実施例のスペーサ４２２と同様に、板バネ２１の両端の夫々に相当する位置に設けられたケース側凹部１３ａに嵌合する突出長さの異なる凸部４２３ａ、４２３ｂ（スペーサ側凸部）を備えている。連結部４２４は、同じ突出長さの凸部が同じ向きとなるように２個のスペーサ本体４２２ａと４２２ｂを連結している。図６（Ａ）は、積層冷却ユニット２の長さがＬ１であり、突出長さの長い方の凸部４２３ａを凹部１３ａに嵌合させた場合を示しており、図６（Ｂ）は、積層冷却ユニット２の長さがＬ２（＜Ｌ１）であり、突出長さの短い方の凸部４２３ｂを凹部１３ａに嵌合させた場合を示している。積層冷却ユニット２の長さ（Ｌ１又はＬ２）に応じてストッパ部１３の凹部１３ａと嵌合させる凸部（４２３ａ又は４２３ｂ）を選択することによって、板バネ２１を嵌挿する隙間幅（Ｂ１、Ｂ２）のばらつきを小さくすることができる。また、本実施例は、２つのスペーサ本体４２２ａ、４２２ｂが、同じ突出長さの凸部が同じ向きとなるように連結されているので、組み立てを簡素化できるという利点を有する。
【００２９】
第４実施例は、ストッパ部にケース側凹部１３ａが設けられており、スペーサ本体にスペーサ側凸部４２３ａ、４２３ｂが設けられている態様を示した。逆に、ストッパ部に凸部（ケース側凸部）を設け、スペーサ本体に凹部（スペーサ側凹部）を設けても同じ利点が得られることに留意されたい。
【実施例５】
【００３０】
図７Ａ〜図７Ｃを参照して、第５実施例を説明する。第５実施例では、ストッパ部５１３に、スペーサ側凸部と嵌合する複数の深さの異なる凹部５１３ａ、５１３ｂ（ケース側凹部）を設けた点に特徴がある。その他は、第４実施例と同様であるので説明を省略する。なお、第５実施例のスペーサ５２２は、第４実施例のスペーサ４２２と同様に、２つのスペーサ本体５２２ａ、５２２ｂと、それらを連結する連結部５２４で構成される。しかし図７Ａ〜図７Ｃでは下側のスペーサ本体５２２ｂには凸部等の符号を省略している。また、下側のスペーサ本体５２２ｂに対応するストッパ部５１３についても細かい部品の符号を省略している。
【００３１】
図７Ａ〜図７Ｃに示すように、ベースプレート１０に設けられたストッパ部５１３には、スペーサ５２２が当接する面に深さの異なる複数の凹部５１３ａ、５１３ｂ（ケース側凹部）が設けられている。いずれの凹部も、その深さは、スペーサに設けられた凸部の最大突出長さ以下であるとともに最小突出長さ以上である。図７（Ａ）は、最大突出長さを有するスペーサ側凸部５２３ａを深い方のケース側凹部５１３ａに嵌合させた場合である。この場合が、ストッパ部５１３からスペーサ先端までの長さが最も短く（Ａ＝Ａ３）、積層冷却ユニット２の長さＬ３が最も長い場合に対応する。
【００３２】
図７（Ｂ）は、最大突出長さを有するスペーサ側凸部５２３ａを、浅い方のケース側凹部５１３ｂに嵌合させた場合である。この場合、ストッパ部５１３からスペーサ先端までの長さＡ＝Ａ４は、先に説明したＡ３よりも長いが後述するＡ５よりも短くなり、積層冷却ユニット２の長さＬ４が中程度の場合に対応する。
【００３３】
図７（Ｃ）は、最小突出長さを有するスペーサ側凸部５２３ｂを、浅い方のケース側凹部５１３ｂに嵌合させた場合である。この場合、ストッパ部５１３からスペーサ先端までの長さＡ＝Ａ５が最も長くなり、積層冷却ユニット２の長さＬ５が最も短い場合に対応する。即ち、ストッパ部５１３からスペーサ先端までの長さＡは、Ａ３＜Ａ４＜Ａ５であり、夫々は、積層冷却ユニット２の長さＬ３、Ｌ４、Ｌ５（Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５）に対応しており、積層冷却ユニット２の長さのばらつきに対して板バネ２１の嵌挿隙間Ｂのばらつきを抑制している。
【００３４】
実施例で説明した電力変換装置に関する留意点を述べる。図５を用いて説明したスペーサ３２２は、直方体のスペーサ本体を有しており、その直方体の２組の対向面（合計４面）に凸部を備えていた。スペーサ本体が直方体の場合、その６面の全てに凸部を備えていてもよい。あるいは、ストッパ側に凸部（ケース側凸部）を設ける場合、直方体のスペーサ本体の６面の夫々に深さの異なるスペーサ側凹部を備えることも好適である。
【００３５】
実施例におけるベースプレート１０には特に制限はない。電力変換装置のケースが、実施例のベースプレートに相当する部品であってもよい。実施例の板バネが弾性部材の一例に相当する。弾性部材として、板バネの代わりにコイルバネや適切な弾性率を有する樹脂を用いてもよい。
【００３６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３７】
２：積層冷却ユニット
３：冷却器
４：半導体モジュール
５：接続パイプ
９：圧力分散板
１０：ベースプレート
１２、１３、２１３、３１３、５１３：ストッパ部
１３ａ、３１３ａ、５１３ａ、５１３ｂ：凹部（ケース側凹部）
２１：板バネ（弾性部材）
２２、２２２、３２２、４２２、５２２：スペーサ
２３ａ、２３ｂ、３２３ａ〜３２３ｄ、４２３ａ、４２３ｂ、５２３ａ、５２３ｂ：凸部（スペーサ側凸部）
２１６：凸部（ケース側凸部）
２２７ａ、２２７ｂ：凹部（スペーサ側凹部）
４２４、５２４：連結部
５２２ａ、５２２ｂ：スペーサ本体
【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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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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