功率变换器制造技术

技术编号:26177374 阅读:22 留言:0更新日期:2020-10-31 14:21
一种功率变换器(1),包括:多个半导体模块(2)和多个冷却导管(3)的堆叠物(10),各半导体模块结合有半导体元件(20),冷却剂(11)流过各冷却导管以对半导体模块进行冷却;至少一个电子元器件(4),其电连接到半导体模块;以及冷却板(5),其用于对至少一个电子元器件(4)进行冷却。堆叠物(10)、至少一个电子元器件(4)和冷却板(5)沿堆叠物(10)的堆叠方向布置。冷却板被连接到冷却导管,并且具有形成于其中的内部板通道(50),冷却剂在垂直于堆叠方向的方向上流过内部板通道。从堆叠方向观察时,冷却板具有比各冷却导管大的面积。

Power converter

【技术实现步骤摘要】
功率变换器本申请是申请人为株式会社电装、申请日为2017年09月29日、申请号为201710907998.7、题为“功率变换器”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种功率变换器,该功率变换器包括多个电子元器件和多个冷却导管的堆叠物,其中,上述多个电子元器件构成功率变换电路,上述多个冷却导管用于对上述电子元器件进行冷却。
技术介绍
已知一种功率变换器,该功率变换器具有电子元器件和冷却导管的堆叠物,其中,上述电子元器件构成功率变换电路,上述冷却导管用于对上述电子元器件进行冷却(参见例如日本专利申请公开公报第2015-220839)。电子元器件具有半导体模块以及其它部件,每个半导体模块结合有半导体元件。功率变换器构造成通过对各个半导体元件进行接通、关断,来将直流(DC)电源变换成交流(AC)电源。当启动功率变换器时,电子元器件会产生热。利用在形成于冷却导管的通路中流动的冷却剂,对电子元器件进行冷却。功率变换器还包括升压反应器、电容器、DC-DC变换器以及其它电子元器件。这些电子元器件被电连接到半导体模块。当启动功率变换器时,这些电子元器件也会产生热。因而,近年来,存在对电子元器件进行冷却的需求。为了这一目的,例如设置金属冷却板,该金属冷却板与冷却导管近似地成型。电子元器件夹在冷却板与冷却导管之间,从而使用冷却板来将电子元器件中产生的热逸散。这能降低电子元器件的温度。但是,即使采用上述构造,也不可能充分地对电子元器件进行冷却。也就是说,纵然使用金属板作为冷却板,也不可能充分地吸收电子元器件中产生的热。与冷却导管近似地成型的冷却板所具有的能被用于冷却电子元器件的是小面积,其不能实现充分的散热效率。另外,在如上所述的功率变换器中,在堆叠物的堆叠方向上彼此相邻的任意两个冷却导管通过成对的连接管连接。进入管和排出管连接于端部冷却导管,该端部冷却导管是多个冷却导管中的堆叠方向在端部处的冷却导管。被导入进入管的冷却剂流过连接管和冷却导管,并且经由排出管离开,由此对电子元器件进行冷却。诸如进入管、排出管和连接管之类的管子设置于各冷却导管的沿其通路的延伸方向上的两端处(参见图38)。电子元器件置于通路的延伸方向上的成对的管之间。各冷却导管及连接到各冷却导管的所有管子中的通路彼此流体连通。这种冷却导管被称为连通冷却导管。但是,如上所述的功率变换器具有提高对电子元器件进行冷却的效率的空间。在仅使用连通冷却导管构成堆叠物的情况下,所导入的全部制冷剂被分流并流过冷却导管(参见图38),从而仅少量的冷却剂能够流过各冷却导管。因而,对电子元器件进行冷却的效率更不可能增加。另外,在如上所述的功率变换器中,管子设置于冷却导管的沿其通路的延伸方向上的两端处,并且电子元器件配置于通道的延伸方向上的成对的管子之间。因而,冷却导管的与上述管子相连接的部分不能用于冷却电子元器件,从而仅有小面积的冷却导管能够用来对电子元器件进行冷却。因而,对电子元器件进行冷却的效率无法充分地提高。在如上所述的功率变换器中,用于功率变换器的壳体对堆叠物、诸如反应器、DC-DC变换器等的电子元器件以及压力施加构件进行收纳。在壳体内,堆叠物在堆叠物的堆叠方向上被夹设于压力施加构件与电子元器件之间。例如,堆叠物被压力施加构件压靠于电子元器件,由此将电子元器件压靠于壳体的侧壁(参见图61)。通过这一构造,压力施加构件的按压力使电子元器件和堆叠物能够被固定于壳体内,并且使构成堆叠物的半导体模块与冷却导管能够彼此紧密接触。冷却导管中的一些能够与电子元器件接触,这使得电子元器件能够得到冷却。但是,作为缺陷,如上所述地构成的功率变换器无法充分地提高对电子元器件进行冷却的效率。也就是说,在如上所述构成的功率变换器中,在堆叠方向上能够通过冷却导管来对电子元器件的一侧进行冷却,而电子元器件的另一侧抵靠着壳体的侧壁。没有冷却剂在壳体的侧壁内流动,导致电子元器件的冷却是低效的。因而,需要提高对电子元器件进行冷却的效率。为了上述目的,近年来,提议了下面的功率变换器结构。也就是说,壳体的侧壁具有在堆叠物的堆叠方向上延伸穿过其中的开口。该开口由冷却板从壳体的外侧密封(参见图62),其中,上述冷却板中具有冷却剂通道。使用紧固构件,将冷却板固定于壳体。在压力施加构件的力的作用下,电子元器件被压靠于冷却板,由此对电子元器件进行冷却。冷却剂通道形成于冷却板中,其能提高对电子元器件进行冷却的效率。但是,在使用压力施加构件将电子元器件压靠于冷却板的构造中,压力施加构件的力被施加于冷却板。因而,会有大的应力施加到冷却板固定于壳体的固定点处。例如,当使用紧固构件将冷却板紧固于壳体时,会有大应力施加到紧固构件。为了克服这一缺陷,可建议的是使用螺栓等将电子元器件紧固于壳体,从而螺栓能承受压力施加构件的力。这一构造能够防止压力施加构件的力被施加于冷却板。但是,压力施加构件的力可能施加于螺栓,因而大应力会施加于螺栓。螺栓单独可能无法承受压力施加构件的力,因而电子元器件可能无法可靠地固定在壳体内,而这可能导致电子元器件的抗振性减小。由于反应器、DC-DC变换器等中的电子元器件很重,因此,除非电子元器件被可靠地固定在壳体内,否则电子元器件的抗振性会减少。考虑到上述情况,期望具有能够提高对电子元器件进行冷却的效率的功率变换器。还期望具有能够提高对电子元器件进行冷却的效率、能够防止压力施加构件的很大的力施加于冷却板、以及能够提高电子元器件的抗振性的功率变换器。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面,提供有一种功率变换器,其包括:多个半导体模块和多个冷却导管的堆叠物,其中,每个所述半导体模块结合有半导体元件,冷却剂流过每个所述冷却导管以对半导体模块进行冷却;至少一个电子元器件,该至少一个电子元器件被电连接于所述半导体模块;以及冷却板,所述冷却板用于对至少一个所述电子元器件进行冷却。在所述功率变换器中,所述堆叠物、所述至少一个电子元器件和所述冷却板沿所述堆叠物的堆叠方向布置。所述冷却板被连接到所述冷却导管,并且具有形成于其中的内部板通道,所述冷却剂在垂直于所述堆叠方向的方向上流过所述内部板通道。从所述堆叠方向观察时,所述冷却板具有比每个冷却导管大的面积。在如上所述地构成的功率变换器,冷却剂所流过的内部板通道形成于冷却板中。因而,热量能有效地在流过所述内部板通道的所述冷却剂与所述电子元器件之间进行热交换,能够有效地对所述电子元器件进行冷却。从所述堆叠物的所述堆叠方向观察时,所述功率变换器的所述冷却板具有比每个冷却导管大的面积。这一构造能够提高冷却板与电子元器件彼此间热接触的面积,并且能够有效地对电子元器件进行冷却。提高冷却板的面积能够提供较大的内部板通道,该较大的内部板通道能形成于冷却板,其能够提高对电子元器件进行冷却的效率。提高冷却板的面积能够提供更大的与空气相接触的面积,由此增加冷却板的散热效率。因而,冷却板的温度能够降低,其能够提供更高的对电子元器件进行冷却的效率。根据本专利技术的第二方面,提供了本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种功率变换器(2001),包括:/n多个半导体模块(2002)和多个冷却导管(2003)的堆叠物(2010),其中,每个所述半导体模块结合有半导体元件(2020),冷却剂(2011)流过每个所述冷却导管;/n电子元器件(2004),所述电子元器件配置成在所述堆叠物(2010)的堆叠方向上与所述堆叠物相邻,并且被电连接到所述半导体模块;/n压力施加构件(2006),所述压力施加构件将所述堆叠物压靠于所述电子元器件;/n壳体(2005),所述壳体收纳所述堆叠物、所述电子元器件和所述压力施加构件,所述壳体(2005)具有相邻侧壁(2050),所述相邻侧壁是所述壳体的在所述堆叠方向上与所述电子元器件(2004)相邻的侧壁中的一个,所述相邻侧壁(2050)具有朝所述堆叠方向敞口的开口(2051);以及/n冷却板(2007),所述冷却板具有形成于其中的、供所述冷却剂流过的通道(2070),所述冷却板将所述开口(2051)与所述壳体的外侧密封,所述冷却板固定于所述壳体,以从所述电子元器件的与配置有所述堆叠物的一侧相反的相反侧,对所述电子元器件进行冷却,其中:/n所述电子元器件包括:主体(2040),所述主体电连接于所述半导体模块;以及至少一个突起(2041),所述至少一个突起从所述主体突出,并且固定于所述壳体,以及/n所述壳体包括抵接件(2052),所述至少一个突起从所述堆叠方向与所述抵接件抵接。/n...

【技术特征摘要】
20160930 JP 2016-192510;20160930 JP 2016-192508;201.一种功率变换器(2001),包括:
多个半导体模块(2002)和多个冷却导管(2003)的堆叠物(2010),其中,每个所述半导体模块结合有半导体元件(2020),冷却剂(2011)流过每个所述冷却导管;
电子元器件(2004),所述电子元器件配置成在所述堆叠物(2010)的堆叠方向上与所述堆叠物相邻,并且被电连接到所述半导体模块;
压力施加构件(2006),所述压力施加构件将所述堆叠物压靠于所述电子元器件;
壳体(2005),所述壳体收纳所述堆叠物、所述电子元器件和所述压力施加构件,所述壳体(2005)具有相邻侧壁(2050),所述相邻侧壁是所述壳体的在所述堆叠方向上与所述电子元器件(2004)相邻的侧壁中的一个,所述相邻侧壁(2050)具有朝所述堆叠方向敞口的开口(2051);以及
冷却板(2007),所述冷却板具有形成于其中的、供所述冷却剂流过的通道(2070),所述冷却板将所述开口(2051)与所述壳体的外侧密封,所述冷却板固定于所述壳体,以从所述电子元器件的与配置有所述堆叠物的一侧相反的相反侧,对所述电子元器件进行冷却,其中:
所述电子元器件包括:主体(2040),所述主体电连接于所述半导体模块;以及至少一个突起(2041),所述至少一个突起从所述主体突出,并且固定于所述壳体,以及
所述壳体包括抵接件(2052),所述至少一个突起从所述堆叠方向与所述抵接件抵接。


2.如权利要求1所述的功率变换器(2001),其特征在于,所述至少一个突起(2041)在垂直于所述堆叠方向的方向上从所述电子元器件(2004)的所述主体(2040)突出。

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【专利技术属性】
技术研发人员:竹内和哉平泽直树一条弘洋大野慎吾大泉卓也
申请(专利权)人:株式会社电装
类型:发明
国别省市:日本;JP

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