CN112053998B - 电力转换装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力转换装置及其制造方法。电力转换装置包括多个半导体模块、多个冷却器及框架。框架对交替地层叠有多个半导体模块和多个冷却器的层叠体进行加压保持。框架包括第一框架和第二框架，在所述第二框架与第一框架之间夹持层叠体。第一框架是被弯曲成从三个方向围绕层叠体的板材，第一框架包括一对侧壁和抵接壁，所述一对侧壁沿着层叠体的层叠方向延伸，所述抵接壁在一对侧壁之间延伸，并且与层叠体抵接。抵接壁向框架的外侧弯折。一对侧壁分别向框架的内侧弯折。

Description

电力转换装置及其制造方法
技术领域
本说明书公开的技术涉及电力转换装置及其制造方法。
背景技术
在日本特开2012-257416、日本特开2016-123147中记载了交替地层叠有多个半导体模块和多个冷却器的电力转换装置。在这种电力转换装置中，为了提高半导体模块与冷却器之间的密接性，需要朝向其层叠方向对半导体模块与冷却器的层叠体进行加压保持。为此，例如在日本特开2012-257416的电力转换装置中，在层叠体与收容该层叠体的箱体之间设置有被压缩的弹簧构件。或者，在日本特开2016-123147的电力转换装置中，采用了利用具有开口的壳体主体和堵塞该开口的壳体罩来夹持层叠体的构造，在对层叠体施加预定的加压压力的状态下，利用螺栓将壳体主体与壳体罩连结。
发明内容
在日本特开2012-257416的构造中，需要在箱体内收容层叠体和弹簧构件这两者，相对于层叠体需要比较大的箱体。另外，为了抵抗弹簧构件的反作用力，箱体所需要的刚度也比较高，在这一点上，也会导致箱体的大型化即电力转换装置的大型化。另一方面，根据日本特开2016-123147的构造，由于能够省略弹簧构件，因此，能够谋求电力转换装置的小型化。然而，由于不存在弹簧构件，因此，例如在半导体模块、冷却器产生蠕变变形时，对层叠体的加压压力有可能会不足。在本说明书中，提供能够实现电力转换装置的小型化并能够充分地确保对层叠体的加压压力的技术。
本说明书公开的本发明的第一形态的电力转换装置包括多个半导体模块、多个冷却器及框架。多个半导体模块分别具有半导体元件。多个冷却器分别在其内部具有制冷剂的流路。框架沿着交替地层叠有多个半导体模块和多个冷却器的层叠体的层叠方向，对所述层叠体进行加压保持。框架包括第一框架和第二框架，在所述第二框架与第一框架之间夹持层叠体。第一框架是被弯曲成从三个方向围绕层叠体的板材，第一框架包括一对侧壁和抵接壁，所述一对侧壁沿着层叠体的层叠方向延伸，所述抵接壁在一对侧壁之间延伸，并且与层叠体抵接。抵接壁向框架的外侧弯折。一对侧壁分别向框架的内侧弯折。
在上述结构中，半导体模块与冷却器的层叠体被夹持在第一框架与第二框架之间。第一框架由被弯曲成从三个方向围绕层叠体的板材构成，各个壁面如板簧那样弯折。由此，第一框架本身能够发挥作为弹簧构件的作用。因此，无需弹簧构件、具有高刚度的箱体，就能够确保对层叠体的充分的加压压力。即，能够实现电力转换装置的小型化，并能够充分地确保对层叠体的加压压力。
在上述第一形态中，也可以是，第二框架的层叠方向上的弯曲刚度比第一框架的抵接壁的层叠方向上的弯曲刚度高。根据这样的结构，由于能够抑制第二框架的变形，因此，例如通过将第二框架作为基准，从而能够高精度地进行电力转换装置的组装作业。
除了上述形态之外或者代替上述形态，第二框架的层叠方向上的弯曲刚度比第一框架的侧壁的板厚方向上的弯曲刚度高。由于通过这样的结构，也能够抑制第二框架的变形，因此，例如通过将第二框架作为基准，从而能够高精度地进行电力转换装置的组装作业。
在上述第一形态中，也可以是，第二框架是具有至少一个弯曲部的板材，所述弯曲部的弯曲线(即棱线)在一对侧壁之间相对于所述层叠方向向直角方向弯曲。根据这样的结构，能够容易地制造弯曲刚度较高的第二框架。
在上述第一形态中，也可以是，第一框架由金属构成。根据这样的结构，能够容易地制造具有所期望的特性(例如适度的弹性、强度)的第一框架。
本说明书公开的本发明的第二形态是制造上述电力转换装置的制造方法。所述电力转换装置包括多个半导体模块、多个冷却器及框架。多个半导体模块分别具有半导体元件。多个冷却器分别在其内部具有制冷剂的流路。框架沿着交替地层叠有多个半导体模块和多个冷却器的层叠体的层叠方向，对所述层叠体进行加压保持。所述框架包括第一框架和第二框架。所述第一框架是被弯曲成从三个方向围绕所述层叠体的板材，所述第一框架包括一对侧壁和抵接壁，所述一对侧壁沿着所述层叠体的层叠方向延伸，所述抵接壁在所述一对侧壁之间延伸，并且与所述层叠体抵接。所述制造方法包括：在第一框架与第二框架之间配置层叠体的步骤；在将第一框架的两端固定的状态下朝向层叠体对第二框架加压的步骤；以及在该加压的步骤中，在将第一加压压力施加于层叠体的状态下，将第二框架固定于第一框架步骤。在该情况下，在将第一加压压力施加于层叠体时，抵接壁向框架的外侧弯折，并且一对侧壁分别向框架的内侧弯折。根据这样的结构，由于能够一边监视层叠体的加压状态，一边将第二框架固定于第一框架，因此，能够高精度地调整对层叠体的加压压力。
在上述第二形态中，也可以是，在层叠体中，在相邻的半导体模块与冷却器之间涂敷有油脂状的热界面材料(TIM：THERMAL INTERFACE MATERIAL)。所述半导体模块包含于所述多个半导体模块，所述冷却器包含于所述多个冷却器。
在上述第二形态中，也可以是，所述制造方法还包括在进行加压的步骤之前在抵接壁的外侧设置载荷承接件的步骤。并且，可以是，在所述加压的步骤中，在使施加于层叠体的加压压力上升到比第一加压压力大的第二加压压力之后，使其下降到所述第一加压压力。根据这样的结构，能够使被涂敷在相邻的半导体模块与冷却器之间的油脂状的TIM以较短的时间延展。
在上述第二形态中，也可以是，在加压的步骤中，在使施加于层叠体的加压压力上升到比第一加压压力大的第三加压压力之后，使其下降到第一加压压力，由此，使第一框架的弯曲部产生塑性变形。根据这样的结构，在应力集中的弯曲部(即抵接壁与侧壁的连接部分)，由于由塑性变形引起的加工硬化，弹性区域(即维持弹性变形的载荷的范围)扩大。另外，第一框架为分别作为板簧发挥功能的抵接壁与侧壁经由弯曲部连接的构造。因此，即使弯曲部的残余应变变大，由于弯曲部的弹性极限处的应力扩大，因此，能够将作为第一框架整体的残余应变抑制得较小。由此，发挥作为弹簧构件的作用的第一框架的弹簧特性提高，特别是，能够使第一框架可进行弹性变形的容许位移区域大幅地扩大。
通过以下的“具体实施方式”，对本说明书公开的各形态的详细情况及进一步的改良进行说明。
附图说明
以下，参照附图，对本发明的示例性的实施例的特征、优点及技术和工业上的意义进行说明，其中，相同的附图标记表示相同的部件，并且，其中：
图1是实施例的电力转换装置的立体图。
图2是示出实施例的电力转换装置的组装前的结构部件的分解立体图。
图3是从上方观察实施例的电力转换装置的俯视图。
图4是示出组装前的电力转换装置的各部件的配置的俯视图。
图5是示出进行加压的工序中的电力转换装置的俯视图。
图6是示出对第二框架施加使第一框架弯折成所期望的形状的加压压力时的电力转换装置的俯视图。
图7是设置载荷承接件的工序时的电力转换装置的俯视图。
图8是设置载荷承接件后的进行加压的工序时的电力转换装置的俯视图。
图9是将使第一框架的弯曲部产生塑性变形的加压压力加压到第二框架时的电力转换装置的俯视图。
图10A是示出使弯曲部产生塑性变形时的等效应力与位移的关系的图表。
图10B是示出使弯曲部产生塑性变形时的反作用力与位移的关系的图表。
具体实施方式
参照附图，说明实施例的电力转换装置90。实施例的电力转换装置90在电源与负载之间进行电力转换。电力转换装置90例如搭载于电动汽车，但并不限定于搭载于电动汽车的电力转换装置，能够作为各种用途的电力转换装置来使用。如图1所示，电力转换装置90具备层叠体10和框架20。层叠体10由框架20加压保持。
如图2、图3所示，层叠体10是交替地层叠有半导体模块12和冷却器14的单元。虽然省略图示，但半导体模块12是内置有多个半导体元件的器件。半导体元件为电力转换用，也被称为功率半导体元件。大电流在功率半导体元件中流动时的发热量大。因此，为了冷却半导体模块12而在电力转换装置90准备有冷却器14。特别是，由于相对于各个半导体模块12，两个冷却器14从两侧邻接，因此，能够有效地冷却各个半导体模块12。在相邻的半导体模块12与冷却器14之间配置有绝缘板19。另外，在相邻的半导体模块12与绝缘板19及绝缘板19与冷却器14之间涂敷有油脂状的TIM。油脂状的TIM是为了提高热的传递效率而涂敷的。此外，在图2中，仅对一个半导体模块标注附图标记12，对其它半导体模块省略附图标记。另外，仅对一个冷却器标注附图标记14，对其它冷却器省略附图标记。而且，仅对一个绝缘板标注附图标记19，对其它绝缘板省略附图标记。对于其它附图而言，也同样如此。
冷却器14在内部具有供制冷剂流动的流路。制冷剂沿与层叠体10的层叠方向(图2的x方向)交叉的方向(图2的y方向)流动。多个冷却器14由连通管连通。在位于电力转换装置90的层叠方向上的一端的冷却器14连结有制冷剂供给管15和制冷剂排出管16。通过制冷剂供给管15供给的制冷剂通过连通管而被分配给所有冷却器14。制冷剂在通过各冷却器14的期间从邻接的半导体模块12吸收热。通过各冷却器14后的制冷剂通过连通管并从制冷剂排出管16排出。在冷却器14中流动的制冷剂为液体，例如为水或LLC(Long Life Coolant：长效冷却剂)。
如上所述，利用框架20朝向层叠方向对多个半导体模块12与多个冷却器14的层叠体10进行加压保持。这是为了提高半导体模块12与冷却器14的密接性，并提高基于冷却器14的半导体模块12的冷却性能。框架20包括第一框架30和第二框架40。第二框架40在其与第一框架30之间夹持层叠体10。此外，在第二框架40与层叠体10之间插设有前部间隔件17。另外，在第一框架30与层叠体10之间插设有后部间隔件18。利用第一框架30和第二框架40沿层叠方向(x方向)对层叠体10进行加压保持。
第一框架30具备抵接壁32和一对侧壁34a、34b。一对侧壁34a、34b沿着层叠体10的层叠方向延伸，并隔着层叠体10彼此相向。抵接壁32在一对侧壁34a、34b之间延伸。抵接壁32与侧壁34a通过弯曲部36a相互连接。另外，抵接壁32与侧壁34b通过弯曲部36b相互连接。即，第一框架30为弯曲成从三个方向围绕层叠体10的板材。抵接壁32经由后部间隔件18沿层叠方向按压层叠体10。第一框架30例如由金属构成。
抵接壁32向框架20的外侧弯折。另外，侧壁34a、34b分别向框架20的内侧弯折。详细情况随后叙述，但通过在将第一框架30的两端固定的状态下朝向层叠体10对第二框架40进行加压，从而将抵接壁32及侧壁34a、34b中的每一个弯折成上述形状。第二框架40在抵接壁32向框架20的外侧弯折并且侧壁34a、34b分别向框架20的内侧弯折的状态下固定于第一框架30。第二框架40例如通过焊接而固定于第一框架30。
第二框架40的层叠方向(x方向)上的弯曲刚度比抵接壁32的层叠方向(x方向)上的弯曲刚度及侧壁34a、34b的板厚方向(y方向)上的弯曲刚度高。由此，能够抑制第二框架40的变形。因此，例如通过将第二框架40作为基准，从而能够高精度地进行电力转换装置90的组装作业。另外，由于第一框架30由金属构成，因此，能够容易地制造具有所期望的特性(例如适度的弹性、强度)的第一框架30。
根据以上的结构，半导体模块12与冷却器14的层叠体10被夹持在第一框架30与第二框架40之间。第一框架30由弯曲成从三个方向围绕层叠体10的板材构成，抵接壁32及侧壁34a、34b如板簧那样弯折。由此，第一框架30本身能够发挥作为沿着层叠方向按压层叠体10的弹簧构件的作用。因此，无需弹簧构件、具有高刚度的箱体，就能够确保对层叠体10的充分的加压压力。即，能够实现电力转换装置90的小型化，并能够充分地确保对层叠体10的加压压力。
在本实施例中，第二框架40也可以是具有至少一个弯曲部的板材。设置于第二框架40的弯曲部的弯曲线(即棱线)在一对侧壁34a、34b之间相对于层叠方向向直角方向弯曲。根据这样的结构，能够容易地制造弯曲刚度较高的第二框架40。此外，第二框架40并不一定限定于板材，例如也可以为块状构件。
接着，参照图4～图6，对实施例的电力转换装置90的制造方法进行说明。如图4所示，首先，实施将层叠体10配置在第一框架30与第二框架40之间的工序。如前述那样，在层叠体10中，交替地层叠有半导体模块12和冷却器14。在相邻的半导体模块12与冷却器14之间插设有绝缘板19。并且，在半导体模块12与绝缘板19之间及绝缘板19与冷却器14之间涂敷有油脂状的TIM。此外，在该阶段，未对层叠体10赋予按压压力，可以说层叠体10处于临时的组装状态。
如上所述，第一框架30为弯曲成从三个方向围绕层叠体10的板材。第一框架30的抵接壁32经由后部间隔件18从层叠方向的一方与层叠体10相向。第二框架40经由前部间隔件17从层叠方向的另一方与层叠体10相向。如图4所示，在该阶段，在第一框架30的抵接壁32及侧壁34a、34b中的每一个均未产生弯折。即，抵接壁32及侧壁34a、34b分别维持着平坦的形状。在抵接壁32与一方的侧壁34a相互连接的弯曲部36a，抵接壁32与该侧壁34a所成的角度例如为直角。同样地，在抵接壁32与另一方的侧壁34b相互连接的弯曲部36b，抵接壁32与该侧壁34b所成的角度例如为直角。
接着，如图5所示，实施朝向层叠体10对第二框架40进行加压的工序。在该加压的工序中，第一框架30的两端由固定构件52a、52b固定。详细而言，在一方的固定构件52a固定一方的侧壁34a的开放端，在另一方的固定构件52b固定另一方的侧壁34b的开放端。在利用固定构件52a、52b将第一框架30的两端固定的状态下，对第二框架40施加加压压力。施加于第二框架40的加压压力为沿着层叠方向(图5的x方向)的力。图5的箭头表示施加于第二框架40的加压压力。由此，沿层叠方向对层叠体10进行加压。
在施加于第二框架40的加压压力变大时，在层叠体10，半导体模块12、绝缘板19及冷却器14的密接性提高。与此同时，抵接壁32向框架20的外侧弯折。另外，侧壁34a、34b分别向框架20的内侧弯折。为了便于说明，将在第一框架30弯折成所期望的形状时施加于第二框架40的加压压力设为第一加压压力F1。
图6是示出对第二框架40施加第一加压压力F1时的电力转换装置90的俯视图。图6的x轴正向的箭头表示施加于第二框架40的第一加压压力F1。图6的x轴负向的箭头表示相对于第一加压压力F1的反作用力。如上所述，在对第二框架40施加第一加压压力F1时，第一框架30弯折成所期望的形状。即，抵接壁32向框架20的外侧弯折。另外，侧壁34a、34b分别向框架20的内侧弯折。在这样的状态下，执行将第二框架40固定于第一框架30的工序。第二框架40例如能够通过焊接而固定于第一框架30。
在将第二框架40固定于第一框架30的情况下，将施加于第二框架40的第一加压压力F1解除。由于在对第二框架40施加了第一加压压力F1的状态下将第二框架40固定于第一框架30，因此，即使将第一加压压力F1解除，与第一加压压力F1同等的力也会作为加压压力而沿层叠方向继续施加于层叠体10。
而且，在将第二框架40固定于第一框架30的情况下，将固定构件52a、52b从第一框架30的两端去除。通过以上工序，完成实施例的电力转换装置90。
根据以上叙述的电力转换装置90的制造方法，能够一边监视层叠体10的加压状态，一边将第二框架40固定于第一框架30。因此，例如不论有可能会在层叠体10产生的制造上的尺寸误差如何，均能够高精度地调整对层叠体10的加压压力。
另外，在上述电力转换装置90的制造方法中，也可以是，在执行加压的工序之前，执行设置载荷承接件56的工序。这是为了使被涂敷在半导体模块12与绝缘板19之间及绝缘板19与冷却器14之间的油脂状的TIM高效地延展而进行的工序。一般而言，用于使油脂状的TIM延展的时间与对层叠体10加压的加压压力、即对第二框架40加压的加压压力成反比。即，在使对第二框架40加压的加压压力变大时，用于使油脂状的TIM延展的时间变短。然而，在使加压压力过度地增大时，有可能会给第一框架30带来非预期的变形、损伤。为了避免该情况而设置载荷承接件56。
图7是设置载荷承接件56的工序时的电力转换装置90的俯视图。如图7所示，在将层叠体10配置于第一框架30与第二框架40之间的状态下，在抵接壁32的外侧设置载荷承接件56。
在将载荷承接件56设置于抵接壁32的外侧之后，执行加压的工序。图8是设置载荷承接件56后的进行加压的工序时的电力转换装置90的俯视图。此外，在将载荷承接件56设置于抵接壁32的外侧的情况下，在加压的工序中，第一框架30的两端并不一定需要固定于固定构件52a、52b。
在将载荷承接件56设置于抵接壁32的外侧的情况下，在加压的工序中，首先，使对第二框架40进行加压的加压压力上升至第二加压压力F2。第二加压压力F2比第一加压压力F1大。图8的x轴正向的箭头表示施加于第二框架40的第二加压压力F2。图8的x轴负向的箭头表示相对于第二加压压力F2的反作用力。此时，由于在抵接壁32的外侧设置有载荷承接件56，所以不会在第一框架30产生弯折。之后，将对第二框架40进行加压的第二加压压力F2解除。在解除第二加压压力F2的情况下，将设置于抵接壁32的外侧的载荷承接件56去除。之后，利用固定构件52a、52b将第一框架30的两端固定。在将第一框架30的两端固定的情况下，将第一加压压力F1加压到第二框架40，使第一框架30弯折成所期望的形状。
根据以上叙述的电力转换装置90的制造方法，利用比使第一框架30弯折成所期望的形状的第一加压压力F1大的第二加压压力F2，对第二框架40进行加压。此时，由于在抵接壁32的外侧设置有载荷承接件56，因此，不会给第一框架30带来非预期的变形、损伤，能够利用作为充分的加压压力的第二加压压力F2，实现将用于使油脂状的TIM延展的时间缩短。
或者，也可以是，不设置载荷承接件56，使对第二框架40进行加压的加压压力暂时上升至比作为最终的加压压力的第一加压压力F1大的第三加压压力F3。该第三加压压力F3是使第一框架30的弯曲部36a、36b产生塑性变形那样的加压压力。图9是将第三加压压力F3加压到第二框架40时的电力转换装置90的俯视图。图9的x轴正向的箭头表示施加于第二框架40的第三加压压力F3。图9的x轴负向的箭头表示相对于第三加压压力F3的反作用力。在使施加于第二框架40的加压压力提高至第三加压压力F3而使弯曲部36a、36b产生塑性变形的情况下，使施加于第二框架40的加压压力从第三加压压力F3下降到第一加压压力F1。
施加于第二框架40的加压压力在第一框架30集中于弯曲部36a、36b。即，弯曲部36a、36b的应力比第一框架30中的与弯曲部36a、36b不同的部分的应力大。因此，在弯曲部36a、36b，与第一框架30中的与弯曲部36a、36b不同的部分相比，更容易产生塑性变形。通过在弯曲部36a、36b产生塑性变形，利用由塑性变形引起的加工硬化，使弯曲部36a、36b的弹性区域扩大。与此同时，在弯曲部36a、36b会产生残余应变。如上所述，第一框架30具有分别作为板簧发挥功能的抵接壁32与一对侧壁34a、34b经由弯曲部36a、36b连接的构造。详细情况随后叙述，但通过这样的构造，即使弯曲部36a、36b的残余应变变大，由于弯曲部36a、36b的弹性极限处的应力扩大，因此，有可能会在一对侧壁34a、34b产生的弹性变形(即弯折)增大，结果，将以第一框架30的整体观察时的在层叠方向上的残余应变抑制得较小。根据以上叙述的电力转换装置90的制造方法，发挥作为弹簧构件的作用的第一框架30的弹簧特性提高，特别是，能够使第一框架30可进行弹性变形的容许位移区域大幅地扩大。
图10A及图10B分别是示出对第二框架40施加第三加压压力F3并使弯曲部36a、36b产生塑性变形时的等效应力与位移的关系及反作用力与位移的关系的图表。在此，等效应力是指弯曲部36a、36b的应力。另外，位移是指第一框架30的层叠方向上的位移。反作用力是指从抵接壁32施加于层叠体10的力。
图10A是示出将第一框架30的板厚设为3.2毫米时的等效应力与位移的关系的图表。另外，图10B是示出将第一框架30的板厚设为3.2毫米时的反作用力与位移的关系的图表。图10A及图10B的箭头的方向表示时间序列。在使对第二框架40加压的加压压力增大并使弯曲部36a、36b的等效应力上升至S1时，位移成为D1。在该期间，弯曲部36a、36b为弹性区域。
在使弯曲部36a、36b的等效应力从S1进一步上升时，弯曲部36a、36b从弹性区域变化到塑性区域。在使弯曲部36a、36b的等效应力上升至S3时，由于会在弯曲部36a、36b产生塑性变形，因此，第一框架30的位移增大至D3。之后，使弯曲部36a、36b的等效应力从S3减少。伴随于此，第一框架30的位移变得比D3小。此时，通过第一框架30的构造，即使弯曲部36a、36b的残余应变变大，也能够将以第一框架30的整体观察时的在层叠方向上的残余应变抑制得较小。即，发挥作为弹簧构件的作用的第一框架30的弹簧特性提高，特别是，能够使第一框架30可进行弹性变形的容许位移区域扩大。在本实施例中，如图10(B)所示，在弯曲部36a、36b产生塑性变形之前的第一框架30的弹性极限为D2。在弯曲部36a、36b产生塑性变形之后的第一框架30的弹性极限为D3。这样，通过使弯曲部36a、36b产生塑性变形，从而将第一框架30可进行弹性变形的容许位移从D2提高至D3。
以上，对本说明书公开的技术的具体例进行了详细说明，但这些具体例只不过为例示，并不限定权利要求书。在权利要求书中记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更而得到的方案。在本说明书或附图中说明的技术要素能够单独地或通过各种组合发挥技术上的有用性，并不被限定于在申请时权利要求记载的组合。另外，本说明书或附图例示的技术能够同时达成多个目的，达成其中的一个目的的方案本身具有技术上的有用性。

Claims (10)

1.一种电力转换装置，其特征在于，所述电力转换装置包括：
多个半导体模块，所述多个半导体模块分别具有半导体元件；
多个冷却器，所述多个冷却器分别在其内部具有制冷剂的流路；以及
框架，所述框架沿着交替地层叠有所述多个半导体模块和所述多个冷却器的层叠体的层叠方向，对所述层叠体进行加压保持，其中，
所述框架包括第一框架和第二框架，在所述第二框架与所述第一框架之间夹持所述层叠体，
所述第一框架是被弯曲成从三个方向围绕所述层叠体的板材，
所述第一框架包括一对侧壁和抵接壁，所述一对侧壁沿着所述层叠体的层叠方向延伸，所述抵接壁在所述一对侧壁之间延伸，并且与所述层叠体抵接，
在朝向所述层叠体对所述第二框架进行加压而使得所述抵接壁向所述框架的外侧弯折并且所述一对侧壁分别向所述框架的内侧弯折的状态下，将所述第二框架固定于所述第一框架。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述第二框架的层叠方向上的弯曲刚度比所述第一框架的所述抵接壁的层叠方向上的弯曲刚度高。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，
所述第二框架的层叠方向上的弯曲刚度比所述第一框架的所述侧壁的板厚方向上的弯曲刚度高。
4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，
所述第二框架是具有至少一个弯曲部的板材，并且，
所述弯曲部的弯曲线在所述一对侧壁之间相对于所述层叠方向向直角方向弯曲。
5.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，
所述第一框架由金属构成。
6.一种制造电力转换装置的制造方法，所述电力转换装置包括：多个半导体模块，所述多个半导体模块分别具有半导体元件；多个冷却器，所述多个冷却器分别在其内部具有制冷剂的流路；以及框架，所述框架沿着交替地层叠有所述多个半导体模块和所述多个冷却器的层叠体的层叠方向，对所述层叠体进行加压保持，所述框架包括第一框架和第二框架，所述第一框架是被弯曲成从三个方向围绕所述层叠体的板材，所述第一框架包括一对侧壁和抵接壁，所述一对侧壁沿着所述层叠体的层叠方向延伸，所述抵接壁在所述一对侧壁之间延伸，并且与所述层叠体抵接，所述制造电力转换装置的制造方法的特征在于，包括：
在所述第一框架与所述第二框架之间配置所述层叠体；
在将所述第一框架的两端固定的状态下，朝向所述层叠体对所述第二框架加压；以及
在所述加压中，在将第一加压压力施加于所述层叠体的状态下，将所述第二框架固定于所述第一框架，其中，
在将所述第一加压压力施加于所述层叠体时，所述抵接壁向所述框架的外侧弯折，并且所述一对侧壁分别向所述框架的内侧弯折。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，
在所述层叠体中，在相邻的半导体模块与冷却器之间涂敷有油脂状的热界面材料，所述半导体模块包含于所述多个半导体模块，所述冷却器包含于所述多个冷却器。
8.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，
所述制造方法还包括：在进行所述加压之前，在所述抵接壁的外侧设置载荷承接件，其中，
在所述加压中，在使施加于所述层叠体的加压压力上升到比所述第一加压压力大的第二加压压力之后，使其下降到所述第一加压压力。
9.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，
在所述加压中，在使施加于所述层叠体的加压压力上升到比所述第一加压压力大的第三加压压力之后，使其下降到所述第一加压压力，使所述第一框架的弯曲部产生塑性变形。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，
在所述加压中，在使施加于所述层叠体的加压压力上升到比所述第一加压压力大的第三加压压力之后，使其下降到所述第一加压压力，使所述第一框架的弯曲部产生塑性变形。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220386516A1 (en) 2021-05-26 2022-12-01 Ferrari S.P.A. Compact electronic power converter to control at least one electric motor of a vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245472A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Denso Corp 電力変換装置
CN104067501A (zh) * 2012-01-23 2014-09-24 丰田自动车株式会社 电力转换装置及其制造方法
CN104412409A (zh) * 2012-06-27 2015-03-11 夏普株式会社 二次电池
CN105743326A (zh) * 2014-12-24 2016-07-06 丰田自动车株式会社 层叠单元
CN106450072A (zh) * 2015-08-11 2017-02-22 株式会社东芝 电池模块

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4423746B2 (ja) * 2000-05-10 2010-03-03 株式会社デンソー 冷媒冷却型両面冷却半導体装置
WO2010131317A1 (ja) * 2009-05-11 2010-11-18 トヨタ自動車株式会社 熱交換器、半導体装置、及び、これらの製造方法
JP5423654B2 (ja) * 2010-02-05 2014-02-19 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5782845B2 (ja) 2011-06-10 2015-09-24 株式会社デンソー 電力変換装置及びその製造方法
JP5935586B2 (ja) * 2012-08-10 2016-06-15 トヨタ自動車株式会社 半導体積層ユニットの製造方法
WO2015065470A1 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 Longsand Limited Asset browsing and restoration over a network using on demand staging
JP2015186344A (ja) 2014-03-24 2015-10-22 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置
WO2015198411A1 (ja) 2014-06-25 2015-12-30 株式会社日立製作所 パワーモジュール装置、電力変換装置およびパワーモジュール装置の製造方法
WO2016076040A1 (ja) * 2014-11-13 2016-05-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP2016123147A (ja) 2014-12-24 2016-07-07 トヨタ自動車株式会社 電力変換器
JP2016127774A (ja) 2015-01-08 2016-07-11 トヨタ自動車株式会社 電力変換器
DE112017002446T5 (de) * 2016-07-08 2019-02-28 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Leistungswandlungsvorrichtung
JP6635901B2 (ja) * 2016-09-21 2020-01-29 本田技研工業株式会社 電力変換装置
US11637051B2 (en) * 2019-10-18 2023-04-25 Qualcomm Incorporated Integrated device coupled to a step heat sink configured to provide shielding

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245472A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Denso Corp 電力変換装置
CN104067501A (zh) * 2012-01-23 2014-09-24 丰田自动车株式会社 电力转换装置及其制造方法
CN104412409A (zh) * 2012-06-27 2015-03-11 夏普株式会社 二次电池
CN105743326A (zh) * 2014-12-24 2016-07-06 丰田自动车株式会社 层叠单元
CN106450072A (zh) * 2015-08-11 2017-02-22 株式会社东芝 电池模块

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