CN102170219B - 能量转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种能量转换装置，包括：构造能量转换电路的电子部件；用于冷却电子部件中的至少一部分的冷却器；和容纳电子部件和冷却器的壳体。电子部件中的至少一部分和冷却器作为内部单元固定并集成到框架中。内部单元通过框架固定在壳体内。框架具有使得电子部件中的至少一部分由框架从四面包围这样的形状。

Description

能量转换装置
技术领域
本发明涉及一种能量转换装置，其中，构造能量转换电路的电子部件和用于冷却电子部件中的至少一部分的冷却器容纳在能量转换装置的壳体内。
背景技术
电动车辆或混合动力车辆装备有能量转换装置，比如逆变器或变流器，将源能量转换为用于驱动马达的驱动能量。如图30所示，这种能量转换装置9包括各种电子部件，电子部件包括半导体模块921和电容器922，每个半导体模块921中结合有开关元件。电子部件构成能量转换电路。比如，参考日本专利申请公开No.2009-159767。为了防止半导体模块921的温度过分升高，冷却器93布置为与半导体模块921接触。
能量转换装置9还包括控制电路板96，用于控制半导体模块921的控制电路形成在控制电路板96上。
包括半导体模块921、冷却器93和控制电路板96在内的电子部件固定到壳体94上，并密封在壳体94内。
因此，如果壳体94的刚性不足够，固定到壳体94上的电子部件由于施加于其上的外力可能会有相当大的振动，引起电线的破坏或电子部件的故障。
当能量转换装置9位于车辆的机舱内时，壳体94由于急剧的温度变化可能发生相当大的膨胀或收缩。这种情况下，由于部件直接固定到壳体94上，因此部件可能由于施加于其上的热应力而失效。
能量转换装置9的壳体94由箱体940、底盖941和顶盖942构成。因此，壳体94具有两个大的密封面，两个大的密封面需要是不透水的。从而，由于壳体94必须设置很多密封件，因此，能量转换装置9的制造成本是没有优势的。
另外，由于底盖941和顶盖942必须拆除以用于维护工作，因此能量转换装置9的可维护性在这种情况下是不够好的。如果壳体94由底部箱体和顶盖构成，那么，壳体94可能仅具有一个密封面。但是，这种情况下，壳体94的可维护性和刚性可能变得更差。
另外，由于直接固定到壳体94上的电子部件——比如电容器922——的振动可通过壳体94传递到车身，车辆客舱中可能产生使人不愉快的振动噪音。相反地，由于发动机的振动能够通过壳体94传递到电子部件，因此可能发生电线破坏或故障。
另外，由于用于与外部设备连接的能量转换装置的连接装置的位置必须根据能量转换装置所布置的空间(比如机舱)的形状和结构进行调整，因此，为了把能量转换装置安装到车辆上，必须根据车型改变能量转换装置的外部形状。因此，其中电子部件和冷却器直接组装到壳体上的这种类型的能量转换装置需要改变其内部布局。这使得难以提高生产率，并且难以降低制造成本。
发明内容
实施例提供一种能量转换装置，该能量转换装置能够减小施加到其电子部件上的外力，同时提高其壳体的刚性，该能量转换装置具有优良的可维护性，并且制造成本低。
作为实施例的一个方面，一种能量转换装置，包括：构造能量转换电路的电子部件；用于冷却电子部件中的至少一部分的冷却器；和容纳电子部件和冷却器的壳体；其中，所述电子部件中的所述至少一部分和冷却器作为内部单元固定并结合到框架中，内部单元通过框架固定在壳体内，框架具有使得电子部件中的所述至少一部分由框架从四面包围。
附图说明
在附图中：
图1是根据第一实施例的能量转换装置的示意性的说明性剖视图；
图2是根据第一实施例的能量转换装置的框架的俯视图；
图3是根据第一实施例的能量转换装置的框架的仰视图；
图4是图2沿线A-A(或a-a)的横截面图；
图5是图2沿线B-B的横截面图；
图6是第一实施例的框架的主视图；
图7是第一实施例的框架的俯视图，层叠体、接线盒以及类似部件组装到该框架上；
图8是第一实施例的框架的俯视图，该框架上还组装有母线组件；
图9是从图8的箭头C的方向看到的框架的视图；
图10是图7沿线D-D的横截面图；
图11是第一实施例的框架的俯视图，该框架上还组装有电容器；
图12是从图11的箭头E的方向看到的框架的视图；
图13是第一实施例的框架的俯视图，即，第一实施例的内部单元的俯视图，该框架上还组装有控制电路板；
图14是第一实施例的内部单元的主视图；
图15是第一实施例的内部单元的侧视图；
图16是容纳在第一实施例的壳体内的内部单元的俯视图；
图17是图16沿线F-F的横截面图；
图18是图16沿线G-G的横截面图；
图19是根据第一实施例的能量转换装置沿图16的线G-G看的横截面图；
图20是根据第二实施例的能量转换装置的横截面图；
图21是根据第二实施例的能量转换装置在组装盖体之前的俯视图；
图22是根据第二实施例的能量转换装置的内部单元的侧视图；
图23是第二实施例的内部单元的仰视图；
图24是根据第二实施例的能量转换装置的框架的主视图；
图25是第二实施例的框架的俯视图；
图26是第二实施例的框架的仰视图；
图27是示出根据第三实施例的其中层叠体固定到框架上的状态的俯视图；
图28是示出根据第三实施例的其中压力构件的端部由压力夹具推压的状态的视图；
图29是根据第三实施例的具有肋的H形壁部分的局部横截面立体图；以及
图30是根据现有技术的能量转换装置的横截面图。
具体实施方式
参照附图，以下说明实施例。为了略去不必要的说明，在整个附图中，彼此相同或类似的部件给予相同的数字。
(第一实施例)
参照图1至19说明根据第一实施例的能量转换装置。
如图1所示，本实施例的能量转换装置1由电子部件(半导体模块21、电容器22及类似元器件)、冷却器3和壳体4构成，电子部件构成能量转换电路，冷却器3用于冷却电子部件中的至少一部分(本实施例中的半导体模块21)，壳体4容纳电子部件和冷却器3。
半导体模块21和冷却器3固定并结合到框架5上，以构成内部单元10。内部单元10固定到壳体4上，并密封在壳体4内。
如图16至18所示，内部单元10通过框架5固定到壳体4上。框架5由导电材料制成，并形成为从全部四面包围构成内部单元10的半导体模块21的形状。框架5可以为金属成形体，所述金属比如是铝或钢或合金。此外，壳体4可以为金属成形体，所述金属比如是铝或钢或合金。
每个半导体模块21其中结合有开关元件，比如IGBTs(绝缘栅双极晶体管)或MOSFETs(金属氧化物半导体场效应晶体管)。每个半导体模块21由主体部分210、主电极端子212和控制端子213构成，主体部分210中的开关元件是树脂模制的。主电极端子212和控制端子213沿相反的方向从主体部分210伸出。可控电源通过主电极端子212输入每个半导体模块21或从每个半导体模块21输出。用于控制开关元件的控制电流通过控制端子213输入至每个半导体模块212。
如图7和10所示，冷却器3包括冷却管31，每个冷却管中具有冷却通道。内部单元10中结合有层叠体11，冷却管31和半导体模块21交替层叠在层叠体11中。每个半导体模块21在其两个主表面处保持在冷却管31之间。每相邻的两个冷却管31之间布置有两个半导体模块21。
注意，对保持在冷却管31之间的半导体模块21的数目没有限制，根据制造的产品确定。
如图7所示，冷却管31沿其垂直于层叠方向X的纵向(可称为“横向Y”)延伸。每相邻的两个冷却管31在其两端通过可变形连接管32相连。冷却器3包括冷却剂引入管331和冷却剂排出管332，所述冷却剂引入管331和冷却剂排出管332分别连接到定位在层叠体11的沿层叠方向X的一端处的冷却管31的沿横向Y的两端。
因此，从冷却剂引入管331引入的冷却剂沿纵向(横向Y)扩散，同时穿过连接管32以分配到相应的冷却管31。冷却剂在流经相应的冷却管31的同时与半导体模块21进行热交换。具有通过热交换升高的温度的冷却剂穿过下游侧的连接管32，并从冷却剂排出管332排出。
作为冷却剂，可采用天然冷却剂——比如水和氨、或混合有防冻剂如乙二醇的水；或碳氟化合物冷却剂，比如fluorinert；或氯氟烃冷却剂，比如HCFC123和HFC134a；或醇类冷却剂，比如甲醇和乙醇；或酮类冷却剂，比如丙酮。
内部单元10包括用于沿层叠方向X按压层叠体11的压力构件12。压力构件12位于框架5的内部部分与层叠体11沿层叠方向X的一端(这一端以下称为“后端”)之间。层叠体11在其沿层叠方向X的另一端(以下称为“前端”)处由框架5的另一个内部部分支撑。
压力构件12由向层叠体11凸状弯曲的片弹簧构成。在压力构件12与层叠体11之间设置有平的增强板13，以防止压力构件12的压紧力局部施加到位于后端的冷却管31上，由此防止该冷却管31变形。支撑销14保持在压力构件12沿纵向(横向Y)的两端中的每一个与框架5之间。压力构件12在其后侧处由一对支撑销14支撑。
框架5包括前壁部分(第一壁部分)52、后壁部分(第四壁部分)53和一对侧壁部分(第二壁部分和第三壁部分)54，前壁部分52和后壁部分53位于层叠体11沿层叠方向X的两侧，一对侧壁部分54在其两端处连接前壁部分52和后壁部分53。因此，如图2和3所示，当从垂直于层叠方向X和横向Y两者的方向(以下称为“高度方向Z”)来看时，框架5基本上为矩形状。
压力构件12布置在层叠体11的沿层叠方向X的后端与后壁部分53之间。冷却剂引入管331和冷却剂排出管332从层叠体11的沿层叠方向的前端突出，并从前壁部分52向前突出。冷却剂引入管331和冷却剂排出管332可从层叠体11的后端向后突出。比如，这种情况下，压力构件12布置在冷却剂引入管331与冷却剂排出管332之间，并布置在层叠体11的沿层叠方向X的后端与后壁部分53之间。
如图1至3以及19所示，框架5包括用于将内部单元10固定到壳体4上的单元固定部分51。至少一个单元固定部分51沿层叠方向X位于一对支撑部分(前壁部分52的内表面521和后壁部分53的内表面531)中的每一个的外侧，在此，由层叠体11和压力构件12施加的沿层叠方向X朝向外部的反作用力施加到框架5上。在该实施例中，两个单元固定部分位于内表面521的外部，另外两个单元固定部分51位于内表面531的外部。
每个单元固定部分51成形为从框架5向外突出，并形成有通孔。通过将螺栓511插入通孔内，并将螺栓511拧入形成在单元支撑部分41的相应的一个中的螺纹孔内，单元支撑部分41形成在用于每个单元固定部分41的壳体4的内部，能够将框架5固定到壳体4上，由此将内部单元10固定到壳体4上。
如图2、4和5所示，前壁部分52和后壁部分53的壁厚t1大于侧壁部分54的壁厚t2。在此，壁厚t1和t2是在冷却管31沿层叠方向X或横向Y凸出的部分处沿层叠方向X或横向Y的尺寸。
如图4和10所示，前壁部分52和后壁部分53的每一个的至少一部分形成H形壁部分55，H形壁部分55具有大致的H形横截面。H形壁部分55由一对纵向板部分551和一连接部分552构成，一对纵向板部分551垂直于层叠方向X，连接部分552在纵向板部分551的中心处将这些纵向板部分551连接在一起。
如图2和3所示，每个侧壁部分54的至少一部分形成L形壁部分，L形壁部分具有大致的L形横截面。如图5所示，L形壁部分(侧壁部分54)由主壁部541和向内部542构成，主壁部541具有面向框架5的内表面的主表面，向内部542从主壁部541的一端沿垂直于层叠方向X的方向向框架5的内侧突出。在该实施例中，L形壁部分由整个侧壁部分54形成。
如图2和7所示，侧壁部分54的向内部542在支撑销14附近比其它部分更向内突出。
框架5在沿高度方向Z的两侧是敞开的。框架5沿高度方向Z贯通。如图9和10所示，每个半导体模块21的主电极端子212和控制端子213分别突出到高度方向Z的一侧(底侧)和高度方向Z的另一侧(顶侧)。在本申请中，本说明是在假定高度方向Z的底侧对应于主电极端子212突出的方向以及高度方向Z的顶侧对应于控制端子213突出的方向作出的。但是，该假定仅用于说明。同样，措辞“前”、“后”、“侧”也仅用于说明。
如图1和13至19所示，内部单元10包括控制电路板6，用于控制包含在半导体模块21内的开关元件的控制电路形成在控制电路板6上。半导体模块21的控制端子213与控制电路板6连接。如图13和14所示，框架5的单元固定部分51比控制电路板6的外缘更向外地定位。
如图2、14和15所示，框架5设置有四个板固定部分56，用于将控制电路板6固定到内部单元10上，板固定部分56比单元固定部分51更向内地定位。
板固定部分56由形成在前壁部分52和后壁部分53的每一个中以便沿高度方向Z向上突出的两个凸台构成。如图13至15所示，每个板固定部分56形成有螺纹孔，螺钉561插入螺纹孔内以在四个位置处把控制电路板6固定到框架5上。
如图14和15所示，内部单元10包括电容器22。框架5包括用于将电容器22固定到内部单元10上的四个电容器固定部分57。如图3、11和14所示，电容器固定部分57比单元固定部分51更向内地定位。
电容器固定部分57由两个凸台构成，所述两个凸台形成在前壁部分52和后壁部分53的每一个中，以便突出到板固定部分56的相反侧，即，沿高度方向Z向下。每个电容器固定部分57形成有螺纹孔，螺栓571插入螺纹孔中以在四个位置处把电容器22固定到框架5上。
如图11至15所示，内部单元10包括接线盒7，用于可控电源的输入和输出的输入/输出端子71安装在接线盒7上，用于实现输入/输出端子71与外部设备的端子之间的连接，外部设备比如为直流电池和旋转电机。
接线盒7由螺栓544固定到两个支撑臂543上，支撑臂543在侧壁部分54之一内形成为向外突出。
输入/输出端子71包括一对电容器端子71P和71N以及三个输出端子71U、71V和71W，电容器端子71P和71N电连接至电容器22的一对电极，输出端子71U、71V和71W电连接至半导体模块21的主电极端子212并分别与三相旋转电机的U相、V相和W相连接。
输入/输出端子71分别形成在在母线的一端，母线的另一端与电容器22或半导体模块21连接。
这些母线中，分别形成有输出端子71U、71V和71W的母线70部分地利用树脂模制，以形成结合的母线组件72。
如图3、14和15所示，框架5包括用于固定母线组件72的母线固定部分58。在该实施例中，母线固定部分58形成在三个位置。三个母线固定部分58中的两个位于比框架5的中心更靠近接线盒7的位置。
内部单元10包括构成能量转换电路的几乎所有电子部件。即，内部单元10具有能量转换装置1的若干电子部件。除与外部部件(电缆及类似部件)连接的部件以外，能量转换装置1的电子部件优选地直接与内部单元10连接。由于与外部部件连接的电子部件不固定到内部单元10上，因此，内部单元10不必根据车型而改变。
如图1所示，壳体4由向上开口的箱体40和关闭箱体40的开口的盖体400构成。单元支撑部分41与箱体40一体地形成。
箱体40设置有围绕开口的外周缘的凸缘部分42。此外，盖体400设置有围绕其外周缘的凸缘部分420。箱体40和盖体400联接在一起，其中，密封构件(未示出)利用螺栓431和螺母432设置在箱体的凸缘部分42和盖体的凸缘420之间。因此，内部单元10密封在壳体4内。
如图16和19所示，冷却剂引入管331和冷却剂排出管332中每一个与层叠体11连接(见图7)，以便部分地从壳体4突出。冷却剂引入管331和冷却剂排出管332的每一个均在其外周缘设置有环状密封垫333。如图16所示，箱体40形成有两个凹部(未示出)，冷却剂引入管331和冷却剂排出管332分别穿过两个凹部。在每个环状密封垫333在一个凹部处装配到冷却剂引入管331或冷却剂排出管332的状态下，每个环状密封垫333保持在箱体40与盖体400之间。因此，壳体4能够气密密封，允许冷却剂引入管331和冷却剂排出管332从壳体4向外突出。
壳体4还形成有作为电线的通路的通孔和安装连接器的空间，连接器用于电子部件和控制电路板6与外部设备的连接。这些通孔设置有密封构件，以确保壳体4的水密性。
为了装配具有上述结构的能量转换装置1，首先组装内部单元10，如图13至15所示。接着，内部单元10容纳并固定在箱体40内，如图16至18所示。最后，通过将盖体400连接到箱体40上，内部单元10密封在壳体4内，如图1和19所示。
为了装配内部单元10，准备图2至6所示的框架5。
接着，半导体模块21和冷却管31交替层叠于其中的层叠体11布置在框架5的内部，如图7和10所示。另外，在上述步骤之前，冷却管31通过连接管32联接在一起，组装包括连接于冷却器3上的冷却剂引入管331和冷却剂排出管332在内的冷却器3。当层叠体11布置在框架5内部时，冷却剂引入管331和冷却剂排出管332分别设置在形成在框架内的凹形部522上(见图2和6)。
压力构件12布置在层叠体11的后端与后壁部分53之间。
接下来，通过压力夹具围绕压力构件12的两端向前推压压力构件12，同时使压力构件12沿层叠方向X弹性地变形以便压缩层叠体11。当压力构件12变形预定量时，柱形支撑销14插入在框架5的后壁部分53与压力构件12的每个端部之间。此后，从压力构件12移走压力夹具，同时压力夹具向后移动，以便使一对支撑销14进入保持在压力构件12与后壁部分53之间的状态。该状态还是由于由压力构件12施加的迫压力而在预定压力作用下沿层叠方向压缩层叠体11的状态。
下一步，接线盒7由螺栓544固定到框架5的支撑臂543上，如图7至9所示。
接着，树脂模制母线组件72固定到框架5上，母线70焊接到半导体模块21的主电极端子212上。另外，形成在母线70中的输入/输出端子71U、71V和71W设置在接线盒7上。母线组件72由螺栓581固定到母线固定部分58上，所述母线固定部分58形成在框架5中的三个位置处。
此后，用于在半导体模块21与电容器22之间连接的母线700焊接到半导体模块21的主电极端子212上，并由螺栓701固定到母线组件72上。
接着，如图11和12所示，电容器22固定到框架5的下侧上。更确切地，电容器22由螺栓571固定到设置在框架5中的电容器固定部分57上，一对电容器端子71P和71N布置在接线盒7上。
接着，如图13至15所示，控制电路板6布置在框架5之上，半导体模块21的控制端子213插入并连接到形成在控制电路板6中的通孔内。随后，电路板6由螺钉561固定到框架5的板固定部分56上。
这完成了内部单元10的组装。
此后，如图16至18所示，内部单元10固定到箱体40上。
更确切地，用作内部单元10的外壳的框架5的单元固定部分51设置在单元支撑部分41的上表面上，单元支撑部分41形成在箱体40内。此时，附装到冷却剂引入管331和冷却剂排出管332上的环状密封垫333分别装配到形成在箱体40中的凹形部44内。
在该状态中，螺栓511插入形成在单元固定部分51中的通孔内，并拧入形成在单元支撑部分41中的螺纹孔内，以将内部单元10固定到箱体40上。
接下来，如图1和19所示，盖体400设置在箱体40的开口上，密封部件置于盖体400与箱体40的开口之间，盖体400和箱体40在其凸缘部分42和420处通过螺栓431和螺母432连接在一起。因此，内部单元10密封在壳体4内。
这完成了能量转换装置1的组装。
注意到，压力构件12可布置在层叠体11的前端与前壁部分52之间。
以下说明该实施例的效果和优势。
由于能量转换装置1具有电子部件(半导体模块21、电容器22等等)和冷却器3固定到框架5上的结构，因此，电子部件、冷却器3和框架5结合为内部单元10。内部单元10固定在壳体4内。因此，由于内部单元10用作壳体4的梁，因此能够提高壳体4的刚性。
即，由于壳体4在不增加壁厚或不设置加强肋的情况下能够具有足够的刚性，因此能够降低壳体4的材料成本和制造成本，还能够减小壳体4的重量。
壳体4和框架5的两层结构能够有效地防止固定到框架5上的电子部件被车辆的振动破坏。即，由于该两层结构，内部单元10的长度(单元固定部分51之间的距离)比壳体4的长度短。因此，内部单元10的共振频率大于壳体4的共振频率。因此，与电子部件直接固定到壳体4上的情况相比，电子部件固定到内部单元10上的结构能够防止电子部件承受负载，由此有效地防止电子部件的破坏。
将内部单元10固定到壳体4上，使得能够抑制通过壳体4施加到包含在内部单元10内的相应电子部件和冷却器3上的外力。这使得能够抑制包含在内部单元10内的电子部件和冷却器3受外部振动和热应力的影响。
电子部件和其它构件不直接固定到壳体4上。电子部件及类似部件固定到框架5上，对内部单元10进行组装。此后，内部单元10固定到壳体4上，由此能够获得能量转换装置1。因此，能量转换装置1的组装作业变得容易。
此外，由于能够从壳体4拆除整个内部单元10进行维护作业，因此能量转换装置1的维护变得容易。
由于能够在壳体4的外部执行能量转换装置1的组装和维护，因此壳体4不必设置两个或更多个盖子。因此，箱体40与盖体400之间的密封面的数量可为一个。这使得能够提高壳体4的水密性，并减少壳体4的密封材料，由此降低将密封材料应用到壳体4上的材料成本和工时成本。
内部单元10密封在壳体4内。即，由于包括框架5在内的整个内部单元10密封在壳体4内，因此密封面的数量可为一个。
由于内部单元10固定到壳体4内的框架5上，并且框架5如上所述用作壳体4的梁，因此还能够提高壳体4的刚性。
由于框架5由导电材料制成，并且成形为从全部四面包围半导体模块21，因此框架5能够屏蔽由半导体模块21发出的电磁噪声。此外，由于壳体4由导电材料制成，因此，能够通过框架5和壳体4双重地屏蔽由半导体模块21发出的电磁噪声。由于框架5成形为从四面包围半导体模块21，因此能够抑制电磁噪声从能量转换装置1泄漏到四面。
另外，在能量转换装置1中，其中电子部件(半导体模块21、电容器22等等)和冷却器3固定到框架5上的内部单元10固定到壳体4内的框架5上。因此，当提供一体的固定部分(单元支撑部分41)并根据用于能量转换装置1的安装部(机舱或类似装置)改变壳体4的外形时，壳体4内部的布局不需根据车型变化。因此，不改变内部单元10的结构而通过改变壳体4的布局，能量转换装置可应用于各种车型。因此，能够以低制造成本获得高生产率的转换装置1。
如图7和10所示，冷却管31和半导体模块21交替层叠于其中的层叠体11包括在内部单元10内。由于这使得能够在壳体4的外部组装层叠体11，因此能够更容易地组装能量转换装置1。
由于层叠体11由交替层叠的冷却管31和半导体模块21构成，因此能够有效地冷却半导体模块21，并且层叠体11能够做得尺寸紧凑。
内部单元10包括压力构件12。压力构件12位于框架5的后壁部分53与层叠体11的后端之间，层叠体11的前端由框架5的前壁部分52支撑。因此，压力构件12的反作用力能够由框架5支撑。因此，壳体4不需要具有足够大以承受压力构件12的反作用力的刚性，不需要增大其厚度或包括肋。这使得可能把壳体4做得重量轻，而且价格比较低廉。
框架5包括四个单元固定部分51，其中两个单元固定部分51布置在层叠方向X的一侧，另外两个单元固定部分51布置在层叠方向X的另一侧。这四个单元固定部分51沿层叠方向X比框架5的一对支撑部(前壁部分52的内表面521和后壁部分53的内表面531)更向外地定位，从层叠体11和压力构件12沿层叠方向X朝外部向框架5的一对支撑部施加反作用力。因此，框架5能够借助于壳体4抵抗层叠体11和压力构件12的反作用力。这是由于壳体4加强了框架5，由此防止框架5变形。
框架5包括前壁部分52、后壁部分53和一对侧壁部分54。因此，层叠体11能够稳定地保持在框架5内。
前壁部分52和后壁部分53的壁厚大于侧壁部分54的壁厚。即，如图4和5所示，壁厚t1大于壁厚t2。因此，能够提高承受压力构件12的反作用力的前壁部分52和后壁部分53的刚性，同时减小不直接承受压力构件12的反作用力的侧壁部分54的重量。这使得能够有效地制造重量轻的框架5，同时确保框架5具有足够大以抵抗压力构件12的反作用力的刚性。
如图4所示，前壁部分52和后壁部分53的每一个的一部分构成为大致H形的壁部分55。因此，框架5能够做得重量轻，同时确保前壁部分52和后壁部分53的高的刚性。
如图5所示，由于每个侧壁部分54构成为大致L形的壁部分，因此，能够减小侧壁部分54的重量并降低材料成本，同时确保其具有足够的刚性。
如图10所示，与冷却管31层叠在一起的半导体模块21具有主电极端子212和控制端子213沿高度方向Z向相反侧突出的结构，框架5沿高度方向Z向两侧开口。因此，如图8和13至15所示，母线70和700以及控制电路板6能够容易地固定到半导体模块21上。
内部单元10还包括控制电路板6。因此，由于其不需要将控制电路板6直接固定到壳体4上，因此，控制电路板6的组装作业能够更为方便，并能够减小施加到控制电路板6上的外力。
如图2所示，设置在框架5内的单元固定部分51定位在控制电路板6的外缘的外部。因此，内部单元10能够容易地固定到壳体4上。这是因为如果单元固定部分51定位在控制电路板6的外缘的内部，则组装有控制电路板6的内部单元10不能容易地固定到壳体4上。
这种情况下，为了将内部单元10固定到壳体4上，必须钻贯穿壳体4的壁的孔，比如螺栓或类似部件插入上述孔内。但是，这种情况下，不仅可加工性下降，而且不得不采用更多的密封件以确保壳体4的水密性。
通过把单元固定部分51定位在控制电路板6的外缘的外部，能够排除这个问题。
框架5的板固定部分56比单元固定部分51更向内地定位。这便于将控制电路板6连接到框架5上，以及将内部单元10连接到壳体4上。
内部单元10还包括电容器22。因此，能够减小施加到电容器22上的外力。另外，能够抑制电容器22的振动通过壳体4传递到外部。这使得能够抑制由于电容器22的振动而在采用能量转换装置1的车辆机舱内发生令人不愉快的振动噪音。
如图3所示，设置在框架5内的电容器固定部分57比单元固定部分51更向内地定位。因此，电容器22能够容易地固定到框架5上，内部单元10能够容易地固定到壳体4上。
内部单元10还包括接线盒7。因此，由于接线盒7能够在壳体4的外部固定到内部单元10上，因此能更为便于接线盒7的组装作业。
框架5包括用于固定母线70和母线组件72的多个母线固定部分58。因此，母线70和母线组件72能够稳定地固定到框架5上。
如图3和8所示，母线固定部分58中的两个位于比框架5的中心更靠近接线盒7的位置。因此，母线组件72能够稳定地固定到框架5上，输入/输出端子71能够稳定地布置在接线盒7上。因此，能够确保输入/输出端子71与外部端子之间的稳固连接。
内部单元10包括构成能量转换电路的全部电子部件。因此，能够保护构成能量转换电路的全部电子部件免受外力，并能够提供便于制造和可维护性优良的能量转换装置。
如上所述，根据第一实施例，可提供这样一种能量转换装置，即，所述能量转换装置能够减小施加到其电子部件上的外力、同时提高其壳体刚性，该能量转换装置的可维护性优良，能够有效地安装，并能够低成本地制造。
(第二实施例)
下一步，参照图20至26说明第二实施例。在第二实施例中，用于保持导线15的线保持部分59另外设置在能量转换装置1的框架5内。
导线15的至少一端布置在壳体4内。在该实施例中，导线15连接电容器22，控制电路板6在壳体4内，以使电容器22两端的电压能够通过导线15传送到控制电路板6，作为指示能量转换装置1的输入电压的电压信号。
导线15除两端之外由树脂覆盖，并具有挠性。导线15铺设在框架5的外部，以构成控制电路板6与电容器22之间的连接。
从高度方向Z来看时线保持部分59具有钩似形状，如图21、23、25和26所示，并沿高度方向Z延伸，如图20、22和24所示。线保持部分59形成在框架5的前壁部分52内，以便由前壁部分52向外突出。如图21和23所示，导线15的一部分装配在线保持部分59与前壁部分52之间的空间内。
如图20至23所示，母线组件72形成有沿层叠方向X向前突出的向前突出部分721。当从高度方向Z来看时，向前突出部分721位于与线保持部分59的开口侧相反的位置。向前突出部分721用于防止导线15脱离线保持部分59。
线保持部分59沿横向Y位于与用于连接控制电路板6的导线15的连接器部分151基本相同的位置处。
除上述之外，该实施例的部件与第一实施例的部件相同。
在第二实施例中，导线15可沿框架5铺设。因此，当内部单元10装入壳体4或从壳体4取出时，可防止内部单元10被导线15挂住。
除上述之外，第二实施例提供与第一实施例相同的优势。
线保持部分59能够保持不同于导线15的线，导线15设置用于建立电容器22与控制电路板6之间的连接。线保持部分59能够以不同于如上所述形状和位置的形状和位置形成，以使导线15能够沿横向Y铺设。线保持部分59可形成在框架5中的两个或更多位置。
(第三实施例)
下一步，参照图27至29说明第三实施例。在第三实施例的能量转换装置1中，框架5的单元固定部分51从前壁部分52和后壁部分53沿层叠方向X向外突出。
在该实施例中，如图27所示，当从高度方向Z来看时，四个单元固定部分51从框架5的四角对角地向外突出，一个单元固定部分51从前壁部分52向前突出。即，设置在框架5的四角处的单元固定部分51从前壁部分52和后壁部分53沿层叠方向X向外突出，并从一对侧壁部分54沿横向Y向外突出。设置在前壁部分52上的单元固定部分51布置在一对凹形部分522之间，即，布置在冷却剂引入管331与冷却剂排出管332之间，所述一对凹形部分522设置在前壁部分52内。
后壁部分53在其两端处具有向内凹进的凹形部分532。
后壁部分53在凹形部分532的沿层叠方向X的外部设置有板固定部分56，板固定部分56是部件固定部分。
在该实施例中，前壁部分52和后壁部分53的壁厚大于侧壁部分54的壁厚。另外，前壁部分52和后壁部分53中每一个的一部分形成如在第一实施例的情况中的H形壁部分55(参考图2和4)。注意到，如图29所示，在每个H形壁部分55中，与板部分551和连接部分552正交的一个或多个肋553部分地设置在一对板部分551与连接部分552之间。
每个侧壁部分54的至少一部分形成如在第一实施例的情况中的L形壁部分(参考图2和5)。
如图27所示，支撑压力构件12的一对支撑销14保持在压力构件12的两端121与后壁部分53之间。支撑销14在比靠近设置在后壁部分53上的H形壁部分55更靠近侧壁部分54的位置处接触后壁部分53。具体地，H形壁部分55设置成使得H形壁部分55在支撑销14沿层叠方向X突出的位置处不存在。
后壁部分53由一对销支撑部533、H形壁部分55以及凹形形成部534构成，一对销支撑部533接触支撑销14，H形壁部分55形成在一对销支撑部533之间，凹形形成部534形成在一对销支撑部533与侧壁部分54之间。凹形部532形成在凹形形成部534内。板固定部分56沿高度方向Z突出到凹形形成部534以上。
销支撑部533的壁厚大于后壁部分53的H形壁部分55的壁厚。销支撑部533相对于H形壁部分55沿层叠方向X向内并向外突出。
后壁部分53的H形壁部分55在其沿纵向(横向Y)的中心处设置有肋553。
凹形部532与压力构件12的两端121的边缘122相对，压力构件12的两端121位于由支撑销14支撑的部分的沿横向Y的外部。
前壁部分52在沿H形壁部分55的横向Y的两外侧具有一对凹形部522。冷却器3的冷却剂引入管331和冷却剂排出管332分别布置在凹形部522内。前壁部分52具有位于一对凹形部522的内侧且位于H形壁部分55的外侧的一对板固定部分56，板固定部分56沿高度方向Z突出。固定夹紧构件(未示出)的夹具固定部分523分别形成在凹形部522的外侧。夹紧构件分别夹紧冷却剂引入管331和冷却剂排出管332。
前壁部分52的H形壁部分55在沿横向Y的二个位置处具有肋553。前壁部分52的H形壁部分55沿层叠方向X向前突出。
除上述内容之外，本实施例的部件与第一实施例的部件相同。
根据该实施例，在不增加框架5的尺寸和重量的情况下，能够有效地提高框架5的用于抵抗压力构件12的反作用力的强度。框架5的后壁部分53承受压力构件12的反作用力。因此，增加后壁部分53的壁厚以提高其刚性，从而可靠地防止压力构件12的反作用力使框架5变形。如果增大框架5的所有部件的厚度，则会增加框架5的尺寸和重量。由于不直接承受压力构件12的反作用力的侧壁部分54的壁厚可相对较小，因此，后壁部分53的壁厚可大于侧壁部分54的壁厚。因此，在不增加框架5的尺寸和重量的情况下，能够有效地提高框架5的用于抵抗压力构件12的反作用力的强度。注意到，由第一实施例的能量转换装置1能够获得上述优势。
单元固定部分51分别从前壁部分52和后壁部分53沿层叠方向X向外突出。因此，能够有效地提高框架5沿层叠方向X的强度。即，通过使单元固定部分51形成为分别从前壁部分52和后壁部分53突出，框架5由壳体4沿层叠方向X加强。因此，通过由壳体4的有效加强，能够提高框架5的用于抵抗压力构件12的反作用力的强度。
由于后壁部分53具有凹形部532，如图28所示，因此，通过利用压力夹具J能够在压力构件12的边缘122处沿层叠方向X容易地推压压力构件12。即，压力夹具J设置于其中的空间可确保作为凹形部532，压力夹具J用于使压力构件12弹性地变形。
下面是在层叠体11与后壁部分53之间的位置处布置压力构件12以使压力构件12推压层叠体11(图27所示)的过程。首先，将处于自由状态(弹性变形之前的状态)的层叠体11和压力构件12布置在框架5内。下一步，在框架5中将压力夹具J布置成从背侧沿层叠方向X接触压力构件12的两个边缘122。接着，当固定压力构件12时，压力夹具J向前移动，从而使压力构件12弹性地变形。此后，支撑销14置于压力构件12的两端121与后壁部分53之间。下一步，压力夹具J逐渐地向后返回，由此，支撑销14保持在压力构件12的两端121与后壁部分53之间。因此，压力构件12保持在以下状态：压力构件12以预定量位移弹性地变形，并由预定量的压力沿层叠方向X推压。
如上所述，当压力夹具J在框架5中布置于压力构件12与后壁部分53之间以使压力构件12弹性变形时，需要压力夹具J布置于其中的空间。由于压力夹具J需要具有较大压紧力，因此压力夹具J的尺寸在一定程度上较大。因此，通过设置凹形部532，能够在框架5内确保压力夹具J布置于其中的空间。
后壁部分53在形成凹形部532的部分的沿层叠方向X的外侧位置处设置有单元固定部分51和板固定部分56。因此，能够防止形成后壁部分53的凹形部532的部分(凹形形成部534)的强度下降。即，当设置有凹形部532时，后壁部分53的壁厚局部变得较小，由此，其强度下降。但是，通过将板固定部分56布置在变薄部上，板固定部分56用作加强构件，从而防止后壁部分53的强度下降。
前壁部分52的厚度大于侧壁部分54的厚度。由于通过层叠体11而承受压力构件12的反作用力的前壁部分52的厚度较大，因此，能够有效地提高框架5的强度。
前壁部分52和后壁部分53的至少部分形成有包括肋553的H形壁部分55。因此，能够进一步提高H形壁部分55的刚性。具体地，沿施加压力构件12的反作用力的方向形成的肋553能够增大H形壁部分55用于抵抗压力构件12的反作用力的强度。
一对支撑销14在比靠近设置在后壁部分53上的H形壁部分55更靠近侧壁部分54的位置处接触后壁部分53。这使得能够制造重量轻的后壁部分53，同时防止后壁部分53变形。由于用更少的材料形成H形壁部分55，因此能够减小H形壁部分55的重量，而H形壁部分55的强度变得相对较小。后壁部分53的与支撑销14接触的部分承担重负荷。因此，当这些部分设置在H形壁部分55上时，框架容易变形。为了解决该问题，通过使支撑销14在比靠近H形壁部分55更靠近侧壁部分54的位置处接触后壁部分53，框架5可重量较轻，同时能够可靠地防止框架5变形。
除上述以外，第三实施例提供与第一实施例相同的优势。
在上述实施例中，冷却器构成为冷却管和半导体模块的层叠体。但是，本发明也可适用于包括这种冷却结构的能量转换装置：在所述冷却结构中，半导体元件、热联接到该半导体元件上的金属体和密封件结合为密封的结合有半导体冷却结构，该密封的结合有半导体的冷却结构具有允许冷却剂向金属体流动的冷却剂通道，多个这种密封的结合有半导体的冷却结构层叠为使得密封的结合有半导体的冷却结构和冷却通道沿层叠方向交替。
在上述实施例中，压力构件布置在后壁部分与层叠体的后端之间。但是，压力构件可布置在前壁部分与层叠体的前端之间。这种情况下，当冷却剂引入管和冷却剂排出管并排布置从而从前壁部分突出时，压力构件可在前壁部分(第一壁部分)与层叠体的前端之间布置为定位在冷却剂引入管与冷却剂排出管之间，并且层叠体可由后壁部分(第二壁部分)支撑。这种情况下，“前壁部分(第一壁部分)”对应于权利要求中的“后壁部分”，“后壁部分(第二壁部分)”对应于权利要求中的“前壁部分”。
以下，将概述上述实施例的方面。
作为实施例的一个方面，一种能量转换装置，包括：构造能量转换电路的电子部件；用于冷却电子部件中的至少一部分的冷却器；和容纳电子部件和冷却器的壳体；其中，电子部件中的至少一部分和冷却器作为内部单元固定并结合到框架中，内部单元通过框架固定在壳体内，并且框架具有使得电子部件中的至少一部分由框架从四面包围这样的形状。
能量转换装置具有这样的结构，即：电子部件中的至少一部分和冷却器固定到框架上，以使电子部件、冷却器和框架结合为内部单元。内部单元固定在壳体内。因此，由于内部单元用作壳体的梁，因此能够提高壳体的刚性。
即，由于壳体在不增加壁厚或不设置加强肋的情况下能够具有足够的刚性，因此能够降低壳体的材料成本和制造成本，还减小壳体的重量。
将内部单元固定到壳体上，使得能够抑制通过壳体施加到包含在内部单元内的相应电子部件和冷却器上的外力。这使得可能抑制包含在内部单元内的电子部件和冷却器受外部振动和热应力的影响。
电子部件及其它构件不直接固定到壳体上。电子部件以及类似部件固定到框架上，对内部单元进行组装。此后，将内部单元固定到壳体上，由此获得能量转换装置。因此，能量转换装置1的组装作业变得容易。
此外，由于整个内部单元能够从壳体拆除用于维护工作，因此能量转换装置变得容易维护。
由于能够在壳体外部执行能量转换装置的组装和维护，因此，壳体不必设置两个或更多个盖子。因此，箱体和盖体之间的密封面的数目可为一个。这使得能够提高壳体的水密性，并减少壳体的密封材料，由此降低将密封材料应用到壳体上的材料成本和工时成本。
由于内部单元在壳体内固定到框架上，框架用作如上所述壳体的梁，因此能够进一步提高壳体的刚性。
框架具有使得构造内部单元的电子部件中的至少一部分由框架从四面包围这样的形状。因此，当框架由导电材料制成时，其能够屏蔽从半导体模块发出的电磁噪声。壳体通常由导电材料制成，因此，从半导体模块发出的电磁噪声能够通过框架和壳体双重地屏蔽。另外，框架具有使得构成内部单元的电子部件中的至少一部分由框架从四面包围这样的形状。因此，当框架包围易于发出电磁噪声的电子部件比如半导体模块并且框架是导体时，能够抑制电磁噪声泄漏到由框架包围的至少四面。
另外，在能量转换装置中，其中电子部件和冷却器固定到框架上的内部单元在壳体内固定到框架上。因此，当提供一体的固定部分时，壳体的外部形状根据用于能量转换装置的安装部(机舱或类似装置)而变化，壳体内部的布局不需要根据车型而改变。因此，在不改变内部单元的结构的情况下仅通过改变壳体的布局，能量转换装置能够应用于各种车型。因此，能够以低制造成本获得具有高生产率的转换装置。
如上所述，可提供能够减小施加到其电子部件上的外力、同时提高其壳体刚性的能量转换装置，该能量转换装置的可维护性优良，并能够低成本地制造。
根据该实施例的能量转换装置安装在电动车辆、混合动力车辆或类似车辆中，并用于将源能量转换成用于驱动马达的驱动能量。
在所述能量转换装置中，优选地，内部单元包括作为电子部件的结合有开关元件的半导体模块，冷却器包括冷却管，每一个冷却管都具有冷却通道，内部单元结合在其中冷却管和半导体模块交替层叠的层叠体，内部单元包括用于沿层叠方向按压层叠体的压力构件，框架包括位于层叠体的沿层叠方向的两侧的前壁部分和后壁部分，以及在前壁部分和后壁部分的两端处连接前壁部分和后壁部分的一对侧壁部分，压力构件置于后壁部分与层叠体沿层叠方向的后端之间，层叠体沿层叠方向的前端由前壁部分支承撑，并且后壁部分的厚度大于侧壁部分的厚度。
这种情况下，在不增加框架的尺寸和重量的情况下，能够有效地提高框架的用于抵抗压力构件的反作用力的强度，框架的后壁部分承受压力构件的反作用力。因此，增大后壁部分的壁厚以提高其刚性，由此可靠地防止压力构件的反作用力使框架变形。如果增大框架的所有部分的厚度，则会增大框架的尺寸和重量。由于不直接承受压力构件的反作用力的侧壁部分的壁厚可相对较小，因此，后壁部分的壁厚可大于侧壁部分的壁厚。因此，在不增大框架的尺寸和重量的情况下，能够有效地提高框架的用于抵抗压力构件的反作用力的强度。
注意到，上述能量转换装置与一般能量转换装置的不同在于，电子部件安装在平面支撑构件上。上述能量转换装置包括冷却通道和半导体模块交替层叠于其中的层叠体。
在该能量转换装置中，冷却通道优选地由冷却管形成。
在该能量转换装置中，框架优选地包括用于将内部单元固定到壳体上的单元固定部分，该单元固定部分突出到框架的外侧。
这种情况下，能够在不增大框架尺寸的情况下容易地保证框架的强度。如果单元固定部分设置在框架的壁部分上，比如前壁部分、后壁部分和侧壁部分上，则壁部分需要设置凹形部，由此会降低框架的强度。如果单元固定部分设置在框架内部，则框架的壁部分向外移位，从而增大框架的尺寸。因此，通过使得单元固定部分突出到框架的外部，在不增大框架尺寸的情况下，能够保证框架的强度。
在能量转换装置中，至少部分单元固定部分优选地从前壁部分和后壁部分沿层叠方向向外突出。
这种情况下，能够有效地提高框架沿层叠方向的强度。即，通过将单元固定部分形成为分别从前壁部分和后壁部分突出，由壳体在层叠方向上加强框架。因此，通过由壳体的有效加强，能够提高框架的用于抵抗压力构件的反作用力的强度。
在该能量转换装置中，后壁部分优选地在其两端处具有向内凹进的凹形部。
这种情况下，通过利用压力夹具能够在压力构件的边缘处沿层叠方向容易地推压压力构件。即，压力夹具布置于其中的空间能够确保作为凹形部，压力夹具用于使压力构件弹性地变形。
在该能量转换装置中，后壁部分优选地包括在凹形部的沿层叠方向的外侧处的单元固定部分和部件固定部分中的至少一个，单元固定部分用于将内部单元固定到壳体上，部件固定部分用于固定电子部件。
这种情况下，能够防止形成后壁部分的凹形部的部分的强度的降低。即，当设置有凹形部时，后壁部分的壁厚部分地变小，由此可降低其强度。但是，通过在变薄部上布置单元固定部分或部件固定部分，单元固定部分或部件固定部分用作加强部件，由此防止后壁部分的强度的降低。
在该能量转换装置中，前壁部分和后壁部分的厚度优选地大于侧壁部分的厚度。
这种情况下，由于通过层叠体承受压力构件的反作用力的前壁部分的厚度较大，因此能够有效地提高框架的强度。
在该能量转换装置中，前壁部分和后壁部分中的至少一个的至少一部分优选地形成具有基本上H形横截面的H形壁部分，H形壁部分包括一对板部分和一连接部分，所述一对板部分垂直于层叠方向，该连接部分在一对板部分的中心处将一对板部分连接在一起。
这种情况下，能够制造重量轻的框架，同时保证前壁部分和后壁部分中至少一个的高刚性。
在该能量转换装置中，在H形壁部分内，与板部分和连接部分正交的肋优选部分地设置在板部分与连接部分之间。
这种情况下，能够进一步提高H形壁部分的刚性。具体地，沿施加压力构件的反作用力的方向形成的肋能够提高H形壁部分的用于抵抗压力构件的反作用力的强度。
在该能量转换装置中，优选地，后壁部分包括H形壁部分，支撑压力构件的一对支撑部分保持在压力构件的两侧与后壁部分之间，支撑部分在比靠近H形壁部分更靠近侧壁部分的位置处接触后壁部分。
这种情况下，可以在防止后壁部分变形的同时将后壁部分做得重量较轻。由于用更少的材料形成H形壁部分，因此，能够减小H形壁部分的重量，而H形壁部分的强度变得相对较低。后壁部分的与支撑部分接触的部分承担重负荷。因此，当这些部分设置在H形壁部分上时，框架容易变形。为了解决这一问题，通过使支撑部分在比靠近H形壁部分更靠近侧壁部分的位置处接触后壁部分，框架可重量较轻，同时能够可靠地防止框架的变形。
在能量转换装置中，侧壁部分的至少一部分优选地形成为具有基本上L形横截面的L形壁部分，L形壁部分包括主壁部和向内部，主壁部具有面向框架的内侧的主表面，向内部从主壁部的一端沿垂直于层叠方向的方向朝向框架的内侧突出。
这种情况下，侧壁部分可做得重量较轻，并能够降低侧壁部分的材料成本，同时确保其足够的刚性。
在该能量转换装置中，优选地，冷却管为长形的，并在其沿纵向的两端附近相互连接，与冷却管层叠在一起的半导体模块具有这样的结构：主电极端子和控制端子向相对侧突出并沿垂直于冷却管的层叠方向和纵向的高度方向突出，其中主电极端子执行可控电源的输入/输出并且控制端子执行控制电流的输入，所述电流用于控制开关元件，框架沿高度方向向两侧开口并在沿高度方向的相对侧包括板固定部分和母线固定部分，板固定部分与控制端子连接，用于固定控制电路板，母线固定部分与主电极端子连接，用于固定母线。
这种情况下，能够在控制电路板与母线之间不干涉的情况下固定框架。由于不需要能够避免控制电路板与母线之间干涉的布局，因此能够节省空间。由于控制电路板和母线利用其二者之间的框架而布置在相反侧，因此，能够抑制电磁噪声对控制电路板的影响，控制电路板是弱电流部件，母线是强电流部件。
另外，由于板固定部分和母线固定部分布置在框架沿高度方向的位置处，通过控制电路板和母线能够提高框架的用于抵抗反作用力的强度，上述反作用力由框架从层叠体和压力构件承受。
在该能量转换装置中，框架优选地在沿高度方向的定位有母线固定部分的一侧包括用于固定电容器的电容器固定部分。
这种情况下，由于作为弱电流部件的电容器能够利用电容器和控制电路板之间的框架布置在与控制电路板相反的位置处，因此，能够抑制电磁噪声对控制电路板的影响。另外，由于电容器固定部分布置在框架沿高度方向的位置处，因此能够进一步抑制上述影响。
在该能量转换装置中，内部单元优选密封在壳体内。
这种情况下，能够防止水渗入内部单元。由于包括框架在内的整个内部单元密封在壳体内，因此，箱体的密封面的数量可为一个。因此，能够提高壳体的水密性，能够减少壳体的密封材料，并且能够降低将密封材料应用到壳体上材料成本和工时成本。
在该能量转换装置中，框架优选地由导电材料制成。
这种情况下，框架能够屏蔽由半导体模块发出的电磁噪声。壳体通常由导电材料制成，因此，从半导体模块发出的电磁噪声能够通过框架和壳体双重地屏蔽。另外，框架具有这样的形状：构造内部单元的电子部件中的至少一部分由框架从四面包围。因此，当框架包围易于发出电磁噪声的电子部件比如半导体模块时，能够抑制电磁噪声从框架包围的至少四面泄漏。
内部单元优选地包括作为电子部件的结合有开关元件的半导体模块。这种情况下，能够减小施加到易于受外力影响的结合有开关元件的半导体模块上的外力。因此，能够有效地提高能量转换装置的耐用性。
优选地，冷却器包括冷却管，每个冷却管中具有冷却通道，内部单元中结合有层叠体，冷却管和半导体模块在层叠体中交替层叠。由于这使得能够在壳体的外部组装层叠体，因此能够更容易地组装能量转换装置。
层叠体优选地由交替层叠的冷却管和半导体模块构造成。这种情况下，半导体模块能够被有效地冷却，层叠体能够做得尺寸紧凑。
内部单元优选地包括用于沿层叠方向按压层叠体的压力构件。压力构件优选地置于框架的一部分与层叠体的沿层叠方向的一端之间。层叠体优选地由框架的另一部分在层叠体沿层叠方向的另一端部处支撑。这种情况下，压力构件的反作用力能够由框架支撑。因此，壳体不需要具有足够大以承受压力构件的反作用力的刚性，不需要增大其厚度或包括肋。这使得能够把壳体做得重量轻，而且比较低廉。
框架优选地包括用于将内部单元固定到壳体上的单元固定部分。至少一个单元固定部分优选地沿层叠方向定位在一对支撑部的每一个的外部，在单元固定部分处，由层叠体和压力构件沿层叠方向朝向外部将反作用力施加到框架上。这种情况下，框架借助于壳体能够抵抗层叠体和压力构件的反作用力。这是由于壳体加强了框架，由此有效地防止框架变形。
框架优选地包括：位于层叠体沿层叠方向的两侧的前壁部分和后壁部分；以及一对侧壁部分，所述一对侧壁部分在其两端处连接前壁部分和后壁部分。这种情况下，层叠体能够稳定地保持在框架内。
前壁部分和后壁部分的厚度优选地大于侧壁部分的厚度。这种情况下，能够提高承受压力构件的反作用力的前壁部分和后壁部分的刚性，同时减小不直接承受压力构件的反作用力的侧壁部分的重量。这使得能够有效地制造重量轻的框架，同时确保框架具有足够大以抵抗压力构件的反作用力的刚性。
前壁部分和后壁部分中的至少一部分优选地形成具有大致H形横截面的H形壁部分，H形壁部分由一对纵向板部分和连接部分构成，所述一对纵向板部分垂直于层叠方向，连接部分在一对纵向板部分的中心处将一对纵向板部分连接在一起。这种情况下，框架能够做得重量较轻，同时确保前壁部分和后壁部分的高刚性。
优选地，冷却管为长形的，并在其沿纵向的两端附近相互连接。优选地，与冷却管层叠在一起的半导体模块具有这样的结构：主电极端子和控制端子向相对侧突出并沿垂直于冷却管的层叠方向和纵向的高度方向突出，其中主电极端子执行可控电源的输入/输出并且控制端子执行控制电流的输入，所述电流用于控制开关元件。框架优选地沿高度方向向两侧开口。这种情况下，母线、控制电路板及类似部件能够容易地固定到半导体模块上。
内部单元优选地包括控制电路板，用于控制开关元件的控制电路形成在控制电路板上。这种情况下，由于不需要将控制电路板直接固定到壳体上，因此，控制电路板的组装作业能够更为方便，并能够减小施加到控制电路板上的外力。
优选地，框架包括用于将内部单元固定到壳体上的单元固定部分，单元固定部分比控制电路板的外缘更向外地定位。这种情况下，内部单元能够容易地固定到壳体上。这是因为如果单元固定部分定位在控制电路板的外缘的内部，则组装有控制电路板的内部单元不能容易地固定到壳体上。这种情况下，为了将内部单元固定到壳体上，必须钻设贯穿壳体的壁的孔，比如螺栓或类似部件插入上述孔内。但是，这种情况下，不仅可加工性下降，而且不得不采用更多的密封件以确保壳体的水密性。通过把单元固定部分定位在控制电路板的外缘的外部，能够排除这个问题。
优选地，框架设置有用于将控制电路板固定到内部单元上的板固定部分，板固定部分比单元固定部分更向内地定位。这便于将控制电路板连接到框架上以及将内部单元连接到壳体上。
内部单元优选地包括作为电子部件的电容器。
这种情况下，能够减小施加到电容器上的外力。另外，能够抑制通过壳体传递到外部的电容器的振动。这使得能够抑制令人不愉快的振动声音由于电容器的振动而在采用能量转换装置的车辆机舱内的发生。
优选地，框架包括用于将内部单元固定到壳体上的单元固定部分和用于将电容器固定到内部单元上的电容器固定部分。电容器固定部分优选地比单元固定部分更向内地定位。这种情况下，电容器能够容易地固定到框架上，内部单元能够容易地固定到壳体上。
内部单元优选地包括接线盒，用于输入和输出可控电源的输入/输出端子安装在接线盒上，以建立输入/输出端子与外部装置的端子之间的连接。这种情况下，由于能够在壳体外部将接线盒固定至内部单元，所以能够容易地固定接线盒。
优选地，能量转换装置包括母线，所述母线在其一端设置有输入/输出端子，框架包括用于固定母线的多个母线固定部分。这种情况下，母线能够稳定地固定到框架上。
能量转换装置优选地包括多个母线，至少两个母线通过利用树脂进行部分地模制而构成结合母线组件。将母线组件固定到框架上的至少两个母线固定部分优选地在比框架的中心更靠近接线盒的位置处定位。这种情况下，母线组件能够稳定地固定到框架上，输入/输出端子能够稳定地布置在接线盒上。因此，能够确保输入/输出端子与外部端子之间的稳固连接。
内部单元优选地包括构成能量转换电路的全部电子部件。这种情况下，能够保护构成能量转换电路的全部电子部件免受外力，并能够提供便于制造和可维护性优良的能量转换装置。
框架优选地包括用于保持导线的线保持部分，导线的至少一端布置在壳体内。这种情况下，导线能够沿框架铺设。因此，当内部单元装入壳体或从壳体取出时，可防止内部单元被导线锁住。
可以理解，本发明不限于如上所述的构造，本领域技术人员可以想到的任意和全部改进、变化或其等同方案均认为落入本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种能量转换装置，包括：
构造能量转换电路的电子部件；
用于冷却所述电子部件中的至少一部分的冷却器；和
容纳所述电子部件和所述冷却器的壳体，所述冷却器具有多个冷却管；
其中
所述电子部件中的所述至少一部分和所述冷却管作为内部单元固定并集成到框架中，
所述内部单元通过所述框架固定在所述壳体内，并且
所述框架具有使得所述电子部件中的所述至少一部分由所述框架从四面包围的形状，其中
所述内部单元包括作为电子部件的半导体模块，所述半导体模块结合有开关元件，
所述冷却器包括由所述冷却管形成的冷却通道，
所述内部单元结合有层叠体，所述冷却通道和所述半导体模块在所述层叠体中交替层叠，
所述内部单元包括用于沿层叠方向按压所述层叠体的压力构件，
所述框架包括：前壁部分和后壁部分，所述前壁部分和后壁部分位于所述层叠体沿所述层叠方向的两侧；以及一对侧壁部分，所述一对侧壁部分在其两端处连接所述前壁部分和所述后壁部分，
所述压力构件置于所述后壁部分与所述层叠体沿所述层叠方向的后端之间，所述层叠体沿所述层叠方向的前端由所述前壁部分支撑，并且
所述后壁部分的厚度大于所述侧壁部分的厚度。
2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述框架包括用于将所述内部单元固定到所述壳体上的单元固定部分，并且
所述单元固定部分突出到所述框架的外部。
3.根据权利要求2所述的能量转换装置，其中
至少部分所述单元固定部分从所述前壁部分和所述后壁部分沿所述层叠方向向外突出。
4.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述后壁部分在其两端处具有向内凹进的凹形部。
5.根据权利要求4所述的能量转换装置，其中
所述后壁部分在所述凹形部沿所述层叠方向的外侧包括单元固定部分和部件固定部分中的至少一个，所述单元固定部分用于将所述内部单元固定到所述壳体上，所述部件固定部分用于固定所述电子部件。
6.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述前壁部分和所述后壁部分的厚度大于所述侧壁部分的厚度。
7.根据权利要求6所述的能量转换装置，其中
所述前壁部分和所述后壁部分中的至少一个的至少一部分形成具有基本为H形横截面的H形壁部分，所述H形壁部分包括一对板部分和一连接部分，所述一对板部分垂直于所述层叠方向，所述连接部分在所述一对板部分的中心处将所述一对板部分连接在一起。
8.根据权利要求7所述的能量转换装置，其中
在所述H形壁部分中，与所述一对板部分和所述连接部分正交的肋部分地设置在所述一对板部分与所述连接部分之间。
9.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述后壁部分包括H形壁部分，
支撑所述压力构件的一对支撑部分保持在所述压力构件的两侧与所述后壁部分之间，并且
所述支撑部分在比靠近所述H形壁部分更靠近所述侧壁部分的位置处接触所述后壁部分。
10.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述侧壁部分的至少一部分形成为具有基本为L形横截面的L形壁部分，所述L形壁部分包括主壁部和向内部，所述主壁部具有面向所述框架的内侧的主表面，所述向内部从所述主壁部的一端沿垂直于所述层叠方向的方向朝向所述框架的内侧突出。
11.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述冷却管为长形的，并在其沿纵向的两端附近相互连接，
与所述冷却管层叠在一起的所述半导体模块具有以下结构，其中，主电极端子和控制端子朝相反两侧突出并沿与所述冷却管的层叠方向和纵向正交的高度方向突出，所述主电极端子执行受控电源的输入和输出，所述控制端子执行用于控制所述开关元件的电流的输入，并且
所述框架沿所述高度方向向两侧开口，并在沿所述高度方向的相反两侧包括用于固定控制电路板的板固定部分和用于固定母线的母线固定部分，所述板固定部分与所述控制端子连接，所述母线固定部分与所述主电极端子连接。
12.根据权利要求11所述的能量转换装置，其中
所述框架在沿所述高度方向的定位有所述母线固定部分的一侧包括用于固定电容器的电容器固定部分。
13.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述内部单元密封地封装在所述壳体内。
14.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中
所述框架由导电材料制成。
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