电力转换装置及其制造方法制造方法及图纸

提供一种组装性良好的电力转换装置。电力转换装置(2)具备半导体层叠单元(20)、安装半导体层叠单元(20)的框架(12)、及弹簧单元(6)。半导体层叠单元(20)具有将半导体模块(22)与冷却器(21)交替层叠而成的结构。弹簧单元(6)嵌插在半导体层叠单元(20)的层叠方向上的一端(20a)与设于框架(12)的支柱(13)之间，对半导体层叠单元(20)施加压力并将其固定。弹簧单元(6)具备第一板(5)、第二板(4)、及夹在第一板与第二板之间的螺旋弹簧(3)。在第一板(5)以在与半导体层叠单元的端面(20a)之间具有间隙的方式设有凹部(5b)。在弹簧单元(6)设有通过凹部(5b)的底面并贯通弹簧单元整体的贯通路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本说明书公开的技术涉及逆变器、转换器等。
技术介绍
在向电动机供给电力的逆变器、对电压进行转换的电压转换器中，有时采用将 IGBT等发热量大的半导体元件与其他的电路分开地集成并集中地进行冷却的结构。作为这 样的集成结构之一，已知有将收纳有半导体元件的平板型的半导体模块与平板型的冷却器 交替层叠而成的半导体层叠单元（例如专利文献1-专利文献3)。 为了从半导体模块向冷却器良好地传递热，半导体层叠单元以沿层叠方向被施加 了压力的状态安装于框架。在此，框架是支承半导体模块的结构体，典型地可以是电力转换 装置的壳体。为了向半导体模块施加压力，向半导体模块的层叠方向上的一端与设于框架 的壁或支柱之间嵌插弹簧。提高向框架的壁或支柱与半导体模块之间插入压缩后的弹簧的 作业的效率的技术已在专利文献1-专利文献3中公开。 专利文献1公开了在将夹紧状的板簧压缩之后向框架的壁与半导体模块之间插 入该夹紧件的技术。专利文献2和专利文献3的技术均采用了通过两张板来夹持螺旋弹簧 的弹簧单元。专利文献2公开的技术如下所述。从设于框架的壁上的狭缝插入弹簧单元， 将前侧的板压靠在半导体层叠单元的同时对弹簧单元进行压缩。在后侧的板通过了狭缝之 后，使后侧的板旋转90度。当松缓按压后侧的板的力时，后侧的板的两端卡挂于狭缝的两 侦牝弹簧单元向半导体层叠单元施加压力，半导体层叠单元被固定。专利文献3公开的技术 如下所述。在使弹簧单元压缩后的状态下从后端的板插入螺栓，使该螺栓在设于前侧的板 的背面上的螺纹孔停止。这样一来，得到维持成压缩状态后的弹簧单元。将维持成压缩状态 后的弹簧单元放置在框架的壁与半导体层叠单元之间。弹簧单元的后侧的板固定于框架。 接下来，将螺栓拆卸。当拆卸螺栓时，弹簧被释放，弹簧单元向半导体层叠单元施加载荷，半 导体层叠单元被固定。 专利文献1 :日本特开2011-167028号公报 专利文献2 :日本特开2011-200057号公报 专利文献3 :日本特开2011-211771号公报
技术实现思路
虽然弹簧单元使半导体层叠单元的组装作业容易，但是专利文献2、3的技术还有 改善的余地。例如，专利文献1的技术将弹簧元件按压于半导体层叠单元的同时使弹簧单 元后侧的板旋转，因此对半导体层叠单元施加扭转力，在使后侧的板旋转的期间及压缩弹 簧单元后，向半导体层叠单元施加的压力可能变得不均匀。当向半导体层叠单元施加的压 力变得不均匀时，冷却器与半导体模块的贴合性可能下降。而且，专利文献3的技术使用螺 栓，因此将螺栓从螺纹孔拆卸时，可能会产生尘埃而污染半导体层叠单元。专利文献2或3 公开的技术不得不考虑这样的情况。组装性不高。本说明书提供一种使电力转换装置的组 装性比以往得到改善的技术。 本说明书公开的技术的一方案提供一种电力转换装置。该电力转换装置具备半导 体层叠单元、用于安装半导体层叠单元的框架、及弹簧单元。半导体层叠单元是收纳有半导 体元件的平板型的半导体模块与平板型的冷却器交替层叠而成的结构体。在框架设有相向 的壁或支柱，在该壁或支柱之间使用弹簧单元来固定半导体层叠单元。弹簧单元主要由第 一板及第二板和夹在它们之间的弹簧构成。第一板是与半导体层叠单元的端面抵接的板且 以在与半导体层叠单元的端面之间具有间隙的方式设有凹部。第二板是与框架的壁或支柱 抵接的板。半导体层叠单元置于框架的相向的壁或支柱之间，弹簧单元嵌插于半导体层叠 单元的层叠方向上的一端与设于框架的壁或支柱之间。半导体层叠单元由弹簧单元加压并 固定。如上所述，框架可以是收纳半导体层叠单元的壳体。而且，弹簧优选为螺旋弹簧，但 并不局限于此。也可以在框架设有相向的壁和支柱，半导体层叠单元固定在该壁与支柱之 间。 上述的电力转换装置通过如下的工序来组装。首先，将在前端具有钩的锁销从第 二板一侧压入贯通路而对弹簧单元进行压缩。需要说明的是，锁销在中途具有凸缘（止动 件），该凸缘按压第二板。在锁销的前端通过了第一板的贯通路开口之后，将锁销的钩挂于 第一板的贯通路开口的缘部而将弹簧单元保持成压缩状态。即，弹簧单元在锁销的凸缘与 钩之间被压缩。接下来，将半导体层叠单元置于框架上，并且将保持成压缩状态的弹簧单元 置于框架的壁或支柱与半导体层叠单元的端面之间。最后，解开锁销而将弹簧单元释放，对 半导体层叠单元施加压力，将半导体层叠单元固定。 在本说明书公开的新的电力转换装置中，具有在第一板的凹部的底部开口的贯通 路的弹簧单元改善电力转换装置的组装性。从第二板侧通过后的锁销对弹簧进行压缩，前 端的钩对第一板进行卡定。锁销使弹簧单元容易地形成为压缩状态。包含钩的锁销的前端 收纳在第一板的凹部内。因而，锁销的前端不会产生妨碍，第一板能够与半导体层叠单元的 端面相接。当解开锁销时，第一板均匀地向半导体层叠单元施加压力。而且，在前端具有钩 的锁销与专利文献3的螺栓不同，不需要螺纹孔，不会产生尘埃。上述的技术提高电力转换 装置的组装性。 本说明书公开的新的电力转换装置是具备层叠型的半导体层叠单元的装置，例如 是向电动机供给电力的逆变器。根据本说明书公开的技术，能够将对半导体层叠单元施加 压力并进行支承的弹簧单元容易地进行安装而不会出现尘埃。本说明书公开的技术的详细 情况及进一步的改良通过专利技术的实施方式进行说明。 【附图说明】 图1是电力转换装置的立体图。 图2是电力转换装置的俯视图。 图3是弹簧单元的分解图。 图4是弹簧单元的剖视图（压缩前）。 图5是弹簧单元的剖视图（压缩状态）。 图6是弹簧单元的剖视图（锁定状态）。 图7示出将半导体层叠单元和弹簧单元设置于框架的状态。 图8示出弹簧释放后的状态。 图9是变形例的电力转换装置的立体图。 图10是另一变形例的电力转换装置的立体图。 【具体实施方式】 参照附图，说明实施例的电力转换装置。实施例的电力转换装置是向电动机供给 交流电力的逆变器。图1示出逆变器2的立体图。需要说明的是，逆变器2除了具有将用 于开关电路的IGBT、二极管等功率半导体元件集成而成的半导体层叠单元20之外，还具有 产生用于驱动功率半导体元件的PWM的电路、使电流平滑的电路、壳体等，但省略它们的图 示和说明。 功率半导体元件的发热量大，因此与其他的电路部件分开集成，并集中进行冷却。 逆变器2使用多个功率半导体元件。多个功率半导体元件每几个封装于平板型的树脂模。 将一个一个的封装体称为半导体模块22。半导体层叠单元20具有将半导体模块22与平 板型的冷却器21交替层叠而成的结构。在图1的半导体层叠单元20中，六个半导体模块 22与七个冷却器21交替层叠。在半导体模块22与冷却器21的抵接面涂敷有润滑脂。冷 却器21通过管而相互连接。从供给管24供给的制冷剂通过各冷却器21而从排出管23排 出。各半导体模块22从其两面被高效地冷却。而且，半导体层叠单元20为层叠结构，因此 紧凑性优异。 半导体层叠单元20固定于框架12。框架12进一步收纳于逆变器2的壳体（未图 示）。半导体层叠单元20固定在设于框架12的相向的壁14与支柱13之间。半导体层叠 单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置，其特征在于，具备：收纳有半导体元件的平板型的半导体模块和平板型的冷却器交替层叠而成的半导体层叠单元；用于安装半导体层叠单元的框架；及嵌插于半导体层叠单元的层叠方向上的一端与设于框架的壁或支柱之间并对半导体层叠单元施加压力的弹簧单元，所述弹簧单元具备：第一板，与半导体层叠单元的端面抵接，并且以在与半导体层叠单元的端面之间具有间隙的方式设有凹部；第二板，与框架的壁或支柱抵接；及弹簧，夹于第一板与第二板之间，并且所述弹簧单元设有通过所述凹部的底面并贯通弹簧单元整体的贯通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种电力转换装置，其特征在于，具备： 收纳有半导体元件的平板型的半导体模块和平板型的冷却器交替层叠而成的半导体 层叠单元； 用于安装半导体层叠单元的框架；及 嵌插于半导体层叠单元的层叠方向上的一端与设于框架的壁或支柱之间并对半导体 层叠单元施加压力的弹簧单元， 所述弹簧单元具备： 第一板，与半导体层叠单元的端面抵接，并且以在与半导体层叠单元的端面之间具有 间隙的方式设有凹部； 第二板，与框架的壁或支柱抵接；及 弹簧，夹于第一板与第二板之间， 并且所述弹簧单元设有通过所述凹部的底面并贯通弹簧单元整体的贯通路。2. 根据权利要求1所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：广中良臣，井村仁史，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP