电力变换器和用于制造电力变换器的方法技术

一种电力变换器包括多个电源卡、多个冷却器和一加压部件。每个所述电源卡都收纳半导体元件。所述多个冷却器与所述电源卡层叠。所述冷却器包括本体、垫片和金属板。所述本体由树脂制成，并且具有设置在所述冷却器的与邻接的所述电源卡对向的侧面中的开口。所述金属板的位于一侧的面构造成经所述垫片闭塞所述开口，而另一面与所述电源卡对向。所述加压部件构造成在层叠单元上沿层叠方向施加压力。所述开口由所述金属板利用由所述加压部件施加在所述层叠单元上的压力密封。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电力变换器和用于制造电力变换器的方法。本专利技术尤其涉及一种分别收纳半导体元件的多个电源卡和多个冷却器相层叠的电力变换器，并且涉及一种用于制造该电力变换器的方法。
技术介绍
电力变换器的发热量大。开关元件或称为功率元件的用于电力变换的半导体元件的发热量特别大。例如，向电动车辆驱动电机供给电力的电力变换器设置有大量开关元件，因而发热量特别大。日本专利申请公报No.2012-238681(JP 2012-238681 A)、日本专利申请公报No.2006-165534(JP 2006-165534 A)和日本专利申请公报No.2012-009568(JP 2012-009568 A)公开了用于聚集发热量大的大量开关元件并有效地冷却所述开关元件的技术。在JP 2012-238681 A中公开的技术中，采用了一种层叠单元，其中设置有收纳开关元件的多个电源卡和多个冷却器，并且电源卡和冷却器交替地层叠。每个平板型电源卡都通过使冷却器靠接在各电源卡的两面上而被冷却。JP 2012-238681 A公开了冷却器的本体为铝。已知该类型的冷却器容易通过压制热传导率高的金属(典型地，铝)来制造。在沿层叠单元的层叠方向在层叠单元上施加压力的状态下将层叠单元收纳在电力变换器外壳中，以便提高从电源卡到冷却器的热传递效率。在JP 2012-238681 A中，通过在层叠单元的端面与外壳的内侧面之间插入板簧来对层叠单元施加压力。在JP 2006-165534 A和JP 2012-009568 A中，公开了一种层叠单元，其中电源卡被组装在具有致冷剂在其内部流动的树脂质本体的冷却器中，并且冷却器被层叠。在该层叠单元中，与JP 2012-238681 A中记载的技术不一样，冷却剂在电源卡周围流动。因此，冷却性能高。在日本专利申请公报No.2004-180824(JP 2004-180824 A)中，公开了垫片的示例。在JP 2012-238681 A中记载的层叠单元中，从成型和热传导性的角度，冷却器的本体由金属片制成。然而，当在由金属片制成的冷却器上沿层叠方向施加压力时，冷却器的变形量大，从而导致电源卡的位置误差大。JP 2006-165534 A和JP 2012-009568 A中记载的技术通过使电源卡直接暴露于致冷剂流来实现高冷却性能，而不需要JP 2012-238681 A中记载的这种冷却器。然而，由于电源卡直接暴露于致冷剂流，难以采取措施来使电源卡防水。
技术实现思路
本说明书中公开的技术提供了一种电力变换器，其即使对于冷却器和电源卡相层叠的结构也具有高强度，并且确保了电源卡的冷却性能。本说明书还提供了一种用于制造电力变换器的方法。本说明书中公开的电力变换器具有以下结构。所述电力变换器包括多个电源卡、多个冷却器和一加压部件。每个所述电源卡都收纳半导体元件。所述多个冷却器与所述电源卡层叠，并且每个所述冷却器都与所述电源卡对向。所述冷却器包括本体、垫片和金属板。所述本体由树脂制成，并且所述本体具有设置在所述冷却器的与邻接的所述电源卡对向的侧面中的开口。所述金属板的位于一侧的面构造成经所述垫片闭塞所述开口，而所述金属板的另一面与所述电源卡对向。所述加压部件构造成在层叠单元上沿层叠方向施加压力。所述多个电源卡和所述多个冷却器被层叠在所述层叠单元中。所述开口由所述金属板利用由所述加压部件施加在所述层叠单元上的压力密封。上述电力变换器对于沿层叠方向被施加压力的层叠单元中的冷却器采用树脂质本体。由于树脂质本体容易成型为复杂形状，所以可以以低成本获得高强度的本体。通过采用树脂质本体，确保了冷却器的强度，并且抑制了由于压力的施加而引起的变形。然而，树脂的热传导率比诸如铝的金属低。因此，在本说明书中的层叠单元的冷却器中，对于传递电源卡的热的部件使用金属板。具体而言，在树脂质本体的与电源卡对向的面中设置有开口，并且金属板配置成闭塞该开口。金属板的一个面与电源卡对向。由于该金属板，电源卡的热有效地传递到本体内部的致冷剂。本体的内部用作供致冷剂流动的流动通路。因此，致冷剂与金属板的背面直接接触。从而，也可以确保高冷却性能。在本说明书中记载的电力变换器中，利用层叠单元在层叠单元的层叠方向上承受的压力来密封金属板与开口之间的间隙。垫片嵌插在金属板与开口周围的本体侧面之间的间隙中，并且开口与金属板之间的间隙随着上述压力压缩垫片而被密封。利用上述结构，可以简化开口的密封结构。在上述电力变换器中，冷却器具有高强度，此外，电源卡具有良好的冷却效率。本说明书中记载的用于制造电力变换器的方法具有以下结构。所述电力变换器具有多个电源卡和多个冷却器相层叠的层叠单元。所述冷却器包括本体和金属板。所述本体在与邻接的电源卡对向的侧面上具有开口。所述本体由树脂制成。所述制造方法包括：将所述金属板固定在每个所述电源卡上；在所述固定之后将所述电源卡和所述本体层叠成使得所述金属板覆盖所述开口并形成所述层叠单元；以及在沿层叠方向在所述层叠单元上施加压力的同时将所述层叠单元收纳在外壳中。根据该制造方法，可以同时将电源卡和金属板相对于冷却器的本体定位。附图说明下面将参照附图说明本专利技术的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：图1是根据第一实施例的电力变换器的层叠单元的透视图；图2是示出根据第一实施例的电力变换器的外壳内部的布局的俯视图；图3是冷却器的分解透视图；图4是一组冷却器和夹在所述冷却器之间的电源卡的透视图；图5是沿图4中的线V-V截取的截面图；图6是利用图5中的虚线VI所示的范围的扩大视图；图7是根据第二实施例的电力变换器中的层叠单元的透视图；图8是一组冷却器和夹在所述冷却器之间的电源卡的透视图；图9是图8所示的子组件的分解透视图；图10A是具有翅片的金属板的分解透视图，图10B是具有翅片的金属板的透视图；图11A是电源卡子组件的分解透视图，图11B是电源卡子组件的透视图；以及图12是沿图8中的线AA截取的截面图，图12B是沿图8中的线BB截取的截面图。具体实施方式参照附图说明根据实施例的电力变换器。首先，提供层叠单元的概要。图1示出层叠单元10的透视图。层叠单元10是安装在电动车辆上的电力变换器的主要部件。该电力变换器使电池的直流电力升压，进一步将直流电力变换为交流，并且向行驶用电机供给该电力。该电力变换器包括升高电压的电压变换器回路，和逆变器回路。该电压变换器回路是升压/减压变换器并且包括两个半导体元件(IGBT)。该逆变器回路包括六个半导体元件。该电力变换器包括共计八个半导体元件。由于半导体元件导通和切断大电流，所以每个半导体元件都产生大量热。根据车辆类型(电力变换器的类型)，半导体元件的数量可以不同。层叠单元10是将上述八个半导体元件聚集在一个位置并且集中地冷却半导体元件的单元。层叠单元10是其中四个电源卡3a、3b、3c、3d和五个冷却器2a、2b、2c、2d、2e交替地层叠的单元。图中的X轴方向对应于层叠方向。多个冷却器2a至2e具有相同结构。类似地，多个电源卡3a至3d具有相同结构。在下文中，在不进行区分的情况下表述多个冷却器2a至2e中的任一个冷却器的情况下，冷却器被表述为“冷却器2”。类似地，在不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换器，包括：多个电源卡，每个所述电源卡都收纳半导体元件；与所述电源卡层叠的多个冷却器，每个所述冷却器都与所述电源卡对向，所述冷却器包括：由树脂制成的本体，所述本体具有设置在所述冷却器的与邻接的所述电源卡对向的侧面中的开口；垫片；和金属板，在所述金属板中位于一侧的面构造成经所述垫片闭塞所述开口，而另一面与所述电源卡对向；和加压部件，所述加压部件构造成沿层叠方向在层叠单元上施加压力，所述多个电源卡和所述多个冷却器被层叠在所述层叠单元中，并且所述开口由所述金属板利用由所述加压部件施加在所述层叠单元上的压力密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.15 JP 2014-083469;2014.09.17 JP 2014-189291.一种电力变换器，包括：多个电源卡，每个所述电源卡都收纳半导体元件；与所述电源卡层叠的多个冷却器，每个所述冷却器都与所述电源卡对向，所述冷却器包括：由树脂制成的本体，所述本体具有设置在所述冷却器的与邻接的所述电源卡对向的侧面中的开口；垫片；和金属板，在所述金属板中位于一侧的面构造成经所述垫片闭塞所述开口，而另一面与所述电源卡对向；和加压部件，所述加压部件构造成沿层叠方向在层叠单元上施加压力，所述多个电源卡和所述多个冷却器被层叠在所述层叠单元中，并且所述开口由所述金属板利用由所述加压部件施加在所述层叠单元上的压力密封。2.根据权利要求1所述的电力变换器，其中所述电源卡在与所述冷却器对向的面上包括绝缘部件。3.根据权利要求1或2所述的电力变换器，其中所述金属板在所述位于一侧的面上设置有多个翅片。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力变换器，其中所述金属板在所述电源卡和所述本体被组装之前固定在所述电源卡上。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田忠史，
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