本发明专利技术提供一种能高效地对半导体功率模块进行冷却并使整体结构小型化的功率转换装置。包括：半导体功率模块(4)；以及冷却体(3)，其设置在所述半导体功率模块的一个面侧，对该半导体功率模块进行冷却，所述冷却体(3)包括：腔体(13)，该腔体(13)与所述半导体功率模块安装位置相对设置，供冷却介质流通，并具有相对的长边和短边；向该腔体(13)的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供部(14)；以及从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部(15)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换装置
本专利技术涉及具备对内置有功率转换用半导体开关元件的半导体功率模块进行冷 却的冷却体的功率转换装置。
技术介绍
作为这种功率转换装置，已知有专利文献1所记载的功率转换装置。该功率转换 装置的壳体内设置有水冷管套，在该水冷套管上配置了半导体功率模块，该半导体功率模 块内置有作为功率转换用的半导体开关元件的IGBT，并且该功率转换装置对该半导体功率 模块进行冷却。此外，在壳体内，在半导体功率模块的水冷套管的相反侧隔着规定距离配置 有控制电路基板，由该控制电路基板产生的热量经由散热构件传导至对控制电路基板进行 支承的金属底板，并且传导至金属底板的热量经由支承该金属底板的壳体的侧壁传导至水 冷套管。这里，作为水冷套管，在长方形的一个短边侧设有冷却水入口配管和冷却水出口配 管，冷却水从冷却水入口配管起沿着长方形的一个长边流动，在长方形的另一短边侧折返， 并沿着另一长边流动到冷却水出口配管，由此形成U字型的冷却水流路。 已知有非专利文献1所记载的水冷套管。对于该水冷套管，在供形成在半导体功 率模块下表面的引脚-翅片插入的引脚-翅片插入区域的长边方向的一个端面上设置供 水口以及排水口的情况下，流速会不均匀，并且会局部产生涡流。因此，存在如下问题：产 生冷却能力下降的部位，且压力损耗变大，使制冷剂循环的泵需要更高的能力。此外，在引 脚-翅片插入区域的长边方向的两端面、即短边侧的对角线位置设置供水口以及排水口的 情况下，从供水口提供的大部分冷却水会沿着引脚-翅片插入区域的侧壁流动，该部分的 流速较快，但在供水口相反侧的侧壁上流速会变慢，因此流速差会变大，存在半导体功率模 块内部所搭载的各IGBT、二极管的冷却能力产生偏差的问题。因此，如图17所示，在水冷套 管100上形成引脚-翅片插入区域102,供形成在半导体功率模块101底面侧的冷却翅片插 入。提出了如下结构：在该引脚-翅片插入区域102的一个长边侧的中央位置设置供水口 103,并在另一长边侧的中央部附近的底面设置排水口 104,从而减少压力损耗，提高冷却效 果。此外，在半导体功率模块101的上表面侧安装有印刷基板105,并连接有平滑用电容器 106,该印刷基板105安装有对内置于半导体功率模块101的半导体开关元件进行驱动控制 的电路元器件。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本专利第4657329号公报 非专利文献 非专利文献1 : F. Nagaune, H. Gohara, S. Adachi, H. Shibata, A. Morozumi, A. Nishiura i^Small Size and High Thermal Conductivity IGBT Module for Automotive Applications (小 尺寸且高热传导性的IGBT模块在汽车上的应用），2011年欧洲PCIM会议会刊 ρρ· 785-pp. 790. 2011年5月17日至19日在纽伦堡，德国·
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题 然而，在上述专利文献1所记载的现有例中，在水冷套管内形成U字型的冷却水通 路，但由于冷却水通路较长，因此，冷却水入口配管侧与冷却水出口配管侧的冷却水温度差 会变大，存在冷却水入口与冷却水出口的冷却效果不同这一未解决的问题。 此外，在非专利文献1所记载的现有例中，由于压力损耗较少，因此不需要具有所 需以上的制冷剂循环能力的泵，而且流速分布比较均匀，因此半导体功率模块内部的各个 半导体的冷却效果较为均匀，但排水口 104设置在水冷套管100的下表面侧，因而无法在例 如水冷套管100的下表面侧设置平滑用电容器106,如图18所示，只能将平滑用电容器106 设置在水冷套管100的侧面侧。因此，存在功率转换装置的结构大型化这一未解决的问题。 因此，本专利技术着眼于上述现有例未解决的问题，其目的在于提供一种能高效地对 半导体功率模块进行冷却，并能使整体结构小型化的功率转换装置。 解决技术问题所采用的技术方案 为了实现上述目的，本专利技术所涉及的功率转换装置的第一方式包括半导体功率模 块；以及冷却体，该冷却体设置在所述半导体功率模块的一面侧，对该半导体功率模块进行 冷却。所述冷却体包括：腔体，该腔体与所述半导体功率模块安装位置相对设置，供冷却介 质流通，并具有相对的长边以及短边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提 供部；以及从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部。 若采用该结构，则冷却介质提供部能使冷却介质分散地提供到腔体的一个长边 侦牝由冷却介质提供部提供的冷却介质不会直接沿着腔体的一个短边流动，使得通过腔体 的短边方向的冷却介质流向对角侧的冷却介质排出部。因此，能减少腔体内冷却介质的流 速差，并能抑制压力损耗，能对半导体功率模块进行高效的冷却。 本专利技术所涉及的功率转换装置的第二方式包括：对直流功率进行平滑处理的电 容器；将经由该电容器平滑处理后的直流功率转换为交流功率的矩形的半导体功率模块； 以及冷却体，该冷却体的一个冷却面上设置所述半导体功率模块，另一个冷却面上设置所 述电容器，该冷却体对所述半导体功率模块以及所述电容器进行冷却。所述半导体功率模 块在与所述冷却体相反侧的矩形面一侧的其中一个长边侧具有连接与所述电容器进行电 连接的电连接部的连接端子，所述冷却体包括：插入部，该插入部供所述电连接部插入；腔 体，该腔体与所述半导体功率模块相对，一个长边与所述插入部相对来供冷却介质流通，且 具有相对的长边以及短边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供部；以及 从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部。 若采用该结构，在上述第一方式的基础上，在冷却体的一个冷却面上设置半导体 功率模块，在另一冷却面上设置平滑用电容器，且在冷却体上形成供将电容器和半导体功 率模块的端子之间连接起来的电连接部插入的插入部，因此能使整体结构小型化。 本专利技术所涉及的功率转换装置的第三方式在于，在所述冷却体的所述腔体内，多 个冷却引脚以及多个叶片的其中一方沿着冷却介质的流通方向排列。 若采用该第三方式，由于腔体内设置有多个冷却引脚以及多个叶片的其中一种，因此 能扩大与冷却介质的接触面积从而高效地进行冷却。 本专利技术所涉及的功率转换装置的第四方式在于，所述冷却体中，将所述腔体的与 所述半导体功率模块相对的面开口，所述半导体功率模块的与所述腔体相对的面上，沿着 冷却介质的流通方向排列有插入到该腔体内的多个冷却引脚以及多个叶片的其中一方。 若采用该第四方式，由于半导体功率模块的底面上形成有冷却引脚和叶片的其中一 方，且其插入到冷却体的腔体内，因此能更高效地对半导体功率模块进行冷却。 本专利技术所涉及的功率转换装置的第五方式在于，包括第一壳体，该第一壳体固定 在所述冷却体上，并包围所述半导体功率模块以及所述安装基板，所述第一壳体上设有将 形成在所述半导体功率模块上的直流连接端子以及交流连接端子与外部设备进行连接的 外部连接端子。 若采用该第五方式，由于在所述冷却体上固定第一壳体，并利用该第一壳体包围半导 体功率模块和安装基板，因此能将半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率转换装置，其特征在于，包括：半导体功率模块；以及冷却体，该冷却体设置在所述半导体功率模块的一面侧，对该半导体功率模块进行冷却，所述冷却体包括：腔体，该腔体与所述半导体功率模块安装位置相对设置，供冷却介质流通，并具有相对的长边以及短边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供部；以及从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.21 JP 2012-0641061. 一种功率转换装置，其特征在于，包括：半导体功率模块；以及 冷却体，该冷却体设置在所述半导体功率模块的一面侧，对该半导体功率模块进行冷 却， 所述冷却体包括：腔体，该腔体与所述半导体功率模块安装位置相对设置，供冷却介质 流通，并具有相对的长边以及短边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供 部；以及从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部。2. -种功率转换装置，其特征在于，包括：对直流功率进行平滑处理的电容器； 将经由该电容器平滑处理后的直流功率转换为交流功率的矩形的半导体功率模块；以 及 冷却体，该冷却体的一个冷却面上设置所述半导体功率模块，另一个冷却面上设置所 述电容器，该冷却体对所述半导体功率模块以及所述电容器进行冷却， 所述半导体功率模块在与所述冷却体相反侧的矩形面一侧的其中一个长边侧具有连 接与所述电容器进行电连接的电连接部的连接端子， 所述冷却体包括：插入部，该插入部供所述电连接部插入；腔体，该腔体与所述半导体 功率模块相对，一个长边与所述插入部相对来供冷却介质流通，且具有相对的长边以及短 边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供部；以及从所述腔体的另一长边 侧排出冷却介质的冷却介质排出部。3. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，在所述冷却体的所述腔体内， 多个冷却引脚以及多个叶片的其中一方沿着冷却介质的流通方向排列。4. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，所述冷却体中，将所述腔体的 与所述半导体功率模块相对的面开口，所述半导体功率模块的与所述腔体相对的面上，沿 着冷却介质的流通方向排列有插入到该腔体内的多个冷却引脚以及多个叶片的其中一方。5. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，包括第一壳体，该第一壳体固 定在所述冷却...
【专利技术属性】
技术研发人员：小高章弘，田中泰仁，柴田美里，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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