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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(Technisches Gebiet)
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Energieumwandlungsgeräte.
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(Beschreibung des Stands der Technik)
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Als ein Energieumwandlungsgerät offenbart das
Japanische Patent Nr. 5126136 ein Laminat, in dem Halbleitermodule und ein Reaktor gemeinsam mit einer Vielzahl von Kühlleitungen gestapelt sind. In dem Energieumwandlungsgerät wird eine Druckfeder verwendet, um das Laminat der Halbleitermodule und des Reaktors in der Laminatrichtung mit Druck zu belasten (mit Druck zu beaufschlagen, zu drücken, zusammenzudrücken). Somit reduziert die Laminatgestaltung einen thermischen Widerstand zwischen den Halbleitermodulen und den Kühlleitungen und einen thermischen Widerstand zwischen dem Reaktor und den Kühlleitungen. Gemäß dem vorstehend erwähnten Energieumwandlungsgerät ist der Reaktor an einem Aufnahmegehäuse durch Schrauben befestigt, aber kann in der Laminatrichtung gleitbar sein, wenn er an dem Aufnahmegehäuse montiert wird, um seine Montierbarkeit zu verbessern.
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Jedoch tritt das nachstehende Problem in dem vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsgerät auf. Insbesondere ist es, um einen Kühlwirkungsgrad der Halbleitermodule zu verbessern, erforderlich, dass sich ein Kontaktdruck zwischen den Halbleitermodulen und den Kühlleitungen erhöht. In diesem Zusammenhang kann ein wirksamer Weg zum Erhöhen des Kontaktdrucks eine Erhöhung einer Druckbelastungskraft (Druckbeaufschlagungskraft, Druckkraft, Zusammendrückkraft) der Druckfeder sein.
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Jedoch wird, wenn die Druckbelastungskraft der Druckfeder erhöht wird, eine große Last auch auf den Reaktor in der Laminatrichtung aufgebracht. In dem Fall, in dem die Last eine Befestigungskraft des Reaktors an dem Aufnahmegehäuse übersteigt, wird der Reaktor in der Laminatrichtung in Bezug auf das Aufnahmegehäuse verschoben. Infolgedessen wird die Abmessung, die durch die Halbleitermodule und die Kühlleitungen in der Laminatrichtung definiert ist, so erhöht, dass eine ausgelegte Kühlleistung der Halbleitermodule nicht erreicht werden kann. Demgemäß muss als eine Gegenmaßnahme die Anzahl der Schrauben erhöht werden, so dass die Befestigungskraft des Reaktors an dem Aufnahmegehäuse die vorstehend erwähnte Last ausreichend überwindet. Somit gibt es ein Problem, dass die Anzahl von Komponenten erhöht sein kann und dass die Größe (Baugröße) des Energieumwandlungsgeräts erhöht sein kann.
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Ferner ist es erforderlich, dass der Reaktor selbst eine große Last überwindet (einer großen Last standhält). Als Ergebnis kann die Größe (Baugröße) des Reaktors erhöht sein und kann die Größe (Baugröße) des Energieumwandlungsgeräts auch erhöht sein. Andererseits ist eine derart große Kühlleistung des Halbleitermoduls für den Reaktor nicht erforderlich. Auf ähnliche Weise treten bei elektronischen Komponenten wie zum Beispiel Kondensatoren dieselben Gegebenheiten auf, die vorstehend beschrieben ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände gemacht worden und sieht ein Energieumwandlungsgerät vor, das in der Lage ist, die Kühlwirkung des Halbleitermoduls zu verbessern und die Größe (Baugröße) des Geräts zu reduzieren.
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Als einen Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung weist ein Energieumwandlungsgerät (1) Folgendes auf: ein Halbleitermodul (2), das ein Halbleiterelement integriert; eine elektronische Komponente (3), die mit dem Halbleitermodul elektrisch verbunden ist; eine Vielzahl von Kühlleitungen (4), die das Halbleitermodul und die elektronische Komponente kühlen, wobei die Kühlleitungen angeordnet sind, um sowohl Seiten des Halbleitermoduls als auch die elektronische Komponente einzupferchen; ein Gehäuse (5), das das Halbleitermodul, die elektronische Komponente und die Kühlleitungen aufnimmt, wobei eine Anlagefläche (7) an einem Teil des Gehäuses vorgesehen ist, wobei die elektronische Komponente mit der Anlagefläche in Kontakt kommt; einen Halbleiterbereich (11), der das Halbleitermodul und die Kühlleitungen aufweist, die darin angeordnet sind; einen elektronischen Komponentenbereich (12), der die elektronische Komponente und die Kühlleitungen aufweist; und ein Druckbeaufschlagungsbauteil (61), das den Halbleiterbereich in eine erste Richtung (X) drückt (mit Druck belastet), wobei sich die erste Richtung von dem Halbleitermodul zu dem elektronischen Komponentenbereich erstreckt. Der Halbleiterbereich und der elektronische Komponentenbereich sind benachbart zueinander angeordnet, die elektronische Komponente weist einen Teilkörper (30) und einen Flügelabschnitt (31) auf, und der Flügelabschnitt steht von dem Teilkörper an zumindest jeder Seite von beiden Seiten davon in Bezug auf eine zweite Richtung (Y) als eine waagerechte Richtung vor, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, und kommt mit der Anlagefläche von einer Halbleiterbereichsseite in Bezug auf die erste Richtung in Kontakt.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsgerät weist die elektronische Komponente ein Paar Flügelabschnitte auf. Das Paar Flügelabschnitte steht jeweils von beiden Seiten in der waagerechten Richtung von dem Teilkörper vor und kommt mit einer Anlagefläche in Kontakt, die an einem Teil des Gehäuses vorgesehen ist, von der ersten Richtung, in der die Halbleitermodule laminiert (geschichtet) sind. Infolgedessen kann eine Druckbeaufschlagungskraft (Druckbelastungskraft, Zusammendrückkraft, Druckkraft) des Druckbeaufschlagungsbauteils (Druckbelastungsbauteils, Zusammendrückbauteils, Druckbauteils), die auf den Halbleiterbereich aufgebracht wird, durch die Anlagefläche des Gehäuses über den Flügelabschnitt aufgenommen werden. Somit kann, selbst wenn die Druckbeaufschlagungskraft des Druckbeaufschlagungsbauteils größer festgelegt wird, verhindert werden, dass die elektronische Komponente in der ersten Richtung (Laminatrichtung, Schichtungsrichtung) verschoben wird. Demgemäß kann der Kontaktdruck zwischen den Halbleitermodulen und den Kühlleitungen in dem Halbleiterbereich ausreichend sichergestellt werden. Als Ergebnis kann der Kühlwirkungsgrad der Halbleitermodule verbessert werden.
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Ferner wird die Druckkraft des Druckbeaufschlagungsbauteils über den Halbleiterbereich zu der elektronischen Komponente weitergeleitet. Jedoch betrifft die Druckkraft von der Halbleiterbereichsseite nur einen Abschnitt der elektronischen Komponente, der zwischen einer Fläche der Halbleiterbereichsseite und dem Flügelabschnitt angeordnet ist, so dass eine große Last, die auf die elektronische Komponente aufgebracht wird, verhindert wird. Daher muss eine Standhaltungslast der elektronischen Komponente nicht erhöht sein und muss die Größe (Baugröße) der elektronischen Komponente auch nicht größer sein.
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Zumindest ein Teil des Flügelabschnitts ist in Bezug auf die dritte Richtung (das heißt eine Höhenrichtung) senkrecht zu sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung angeordnet, um mit der Verbindungsleitung in dem elektronischen Komponentenbereich zu überlappen. Daher ist es nicht erforderlich, einen neuen Raum in dem Gehäuse sicherzustellen, um einen Kontakt des Flügelabschnitts mit der Anlagefläche zu erhalten. Daher kann das Energieumwandlungsgerät verkleinert werden.
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Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß den vorstehend erwähnten Gesichtspunkten ein Energieumwandlungsgerät vorgesehen werden, das in der Lage ist, die Kühlwirkung des Halbleitermoduls zu verbessern und das Gerät zu verkleinern.
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Es sollte angemerkt werden, dass die Bezugszeichen in Klammern der individuellen Mittel in diesem Abschnitt und in den Ansprüchen lediglich einen Bezug zu spezifischen Mitteln in den Ausführungsbeispielen, die nachstehend beschrieben sind, anzeigen und dass diese den technischen Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den nachstehenden Zeichnungen ist Folgendes gezeigt:
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1 ist eine Draufsicht, die ein Energieumwandlungsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II, die in 1 gezeigt ist;
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3 ist eine Draufsicht, die ein Gehäuse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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4 ist eine Draufsicht, die einen Reaktor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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5 ist eine Vorderansicht, die den Reaktor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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6 ist eine Draufsicht, die den Reaktor und das Gehäuse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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7 ist eine demontierte Perspektivansicht des Energieumwandlungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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8 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch einen Ablauf eines Herstellungsprozesses des Energieumwandlungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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9 ist eine Draufsicht, die das Energieumwandlungsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
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10 ist eine Draufsicht, die einen Reaktor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
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11 ist eine Vorderansicht, die einen Reaktor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
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12 ist eine Draufsicht, die einen Reaktor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
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13 ist eine Vorderansicht, die einen Reaktor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
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14 ist eine Draufsicht, die einen Reaktor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
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15 ist eine Vorderansicht, die einen Reaktor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
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16 ist eine Draufsicht, die einen Reaktor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;
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17 ist eine Vorderansicht, die einen Reaktor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;
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18 ist eine Draufsicht, die einen Reaktor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt;
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19 ist eine Vorderansicht, die einen Reaktor gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt; und
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20 ist eine Draufsicht, die ein Energieumwandlungsgerät gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend sind in Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele des vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsgeräts beschrieben.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Energieumwandlungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit Halbleitermodulen 2, einem Reaktor 3 als eine elektronische Komponente, einer Vielzahl von Kühlleitungen 4, einem Gehäuse 5, einem Hauptdruckbeaufschlagungsbauteil (Hauptdruckbelastungsbauteil, Hauptzusammendrückbauteil, Hauptdruckbauteil) 61 und einem Nebendruckbeaufschlagungsbauteil (Nebendruckbelastungsbauteil, Nebenzusammendrückbauteil, Nebendruckbauteil) 62 vorgesehen.
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Die Halbleitermodule 2 integrieren jeweils ein Halbleiterelement. Der Reaktor 3 ist eine elektronische Komponente, die mit den Halbleitermodulen 2 elektrisch verbunden ist. Die Vielzahl von Kühlleitungen 4 pferchen beide Seiten der Halbleitermodule 2 und des Reaktors 3 ein und kühlen diese von den beiden Seiten. Das Gehäuse 5 nimmt die Halbleitermodule 2, den Reaktor 3 und die Kühlleitungen 4 auf. Das Hauptdruckbeaufschlagungsbauteil 61 drückt in einer Stapelrichtung X einen Halbleiterstapel (Halbleiterstack) 11 (das heißt einen Halbleiterbereich) zusammen (beaufschlägt diesen mit Druck), in dem die Halbleiterbauteile 2 und die Kühlleitungen 4 gestapelt sind. Das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 drückt in einer Stapelrichtung X einen Komponentenstapel 12 (das heißt einen elektronischen Komponentenbereich) zusammen (beaufschlägt) diesen mit Druck), in dem der Reaktor 3 und die Kühlleitungen 4 gestapelt sind in der Stapelrichtung X (das heißt in einer ersten Richtung).
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Der Halbleiterstapel 11 und der Komponentenstapel 12 sind linear gestapelt. Die Druckbeaufschlagungskraft (Druckbelastungskraft, Zusammendrückkraft, Druckkraft) des Hauptdruckbeaufschlagungsbauteils 61 ist größer als die des Nebendruckbeaufschlagungsbauteils 62. Das Hauptdruckbeaufschlagungsbauteil 61 ist an einem Endabschnitt des Halbleiterstapels 11 angeordnet, wobei der Endabschnitt an einer entfernten Seite von dem Komponentenstapel 12 positioniert ist. In dem Energieumwandlungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine Seite, in der das Hauptdruckbeaufschlagungsbauteil 61 angeordnet ist, als eine hintere Seite bezeichnet und wird die entgegengesetzte Seite als eine vordere Seite bezeichnet. Die Ausdrücke „vordere” und „hintere” Seiten werden nur zur Vereinfachung verwendet und beschränken nicht die Anordnung des Energieumwandlungsgeräts 1.
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Die Kühlleitung 4 hat eine Form, bei der sich die Längsseite (längsverlaufende Seite) in der waagerechten Richtung Y (das heißt in einer zweiten Richtung) erstreckt. Die waagerechte Richtung Y ist eine der Richtungen, die senkrecht zu der Laminatrichtung (Schichtungsrichtung) sind. Gemeinsam benachbarte Kühlleitungen 4 in der Laminatrichtung X sind durch Verbindungsleitungen 411 und 412 an beiden Enden der Kühlleitungen 4 in Bezug auf die waagerechte Richtung Y verbunden.
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Der Reaktor 3 hat einen Reaktorkörper 30 als einen Teilkörper und ein Paar Flügelabschnitte 31. Jeder des Paares von Flügelabschnitten 31 steht in der waagerechten Richtung Y von dem Reaktorkörper 30 vor und kommt von der hinteren Seite, die eine Halbleiterstapelseite in Bezug auf die Laminatrichtung X ist, mit einer Anlagefläche 7 in Kontakt, die in einem Teil des Gehäuses 5 vorgesehen ist. Zumindest ein Teil des Flügelabschnitts 31 ist in einer Position angeordnet, die mit der Verbindungsleitung 412 in dem Komponentenstapel 12 überlappt, in Bezug auf eine Höhenrichtung Z (das heißt eine dritte Richtung), die orthogonal sowohl die X- und die Y-Richtung kreuzt.
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Das Energieumwandlungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann als ein Inverter gestaltet sein, der in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug oder dergleichen montiert ist. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist das Gehäuse 5 einen Bodenplattenabschnitt 51 und den Umfangswandabschnitt 52 auf. Der Bodenplattenabschnitt 51 ist von einer Bodenseite, die eine Seite in der Höhenrichtung Z ist, zu den Halbleitermodulen 2, dem Reaktor 3 und der Kühlleitung 4 zugewandt. Der Umfangswandabschnitt 52 ist vorgesehen, um von dem Umfangsrand des Bodenplattenabschnitts 51 in Richtung eines oberen Teils, der die andere Seite darstellt, in Bezug auf die Höhenrichtung Z vorzuragen. Jedoch werden die Ausdrücke „oberer Teil” und „Boden” nur aus Erleichterungsgründen verwendet und beschränken nicht eine Stellung der Anordnung des Energieumwandlungsgeräts 1.
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Die Anlagefläche 7 ist für jeden eines Paares von Vorsprüngen 70 ausgebildet, die von dem Bodenplattenabschnitt 51 in Richtung des oberen Teils vorstehen. Wie in 3 gezeigt ist, ist das Paar Vorsprünge 70 parallel in der waagerechten Richtung Y in einer Draufsicht aus Sicht von der Höhenrichtung Z angeordnet. Die Vorsprünge 70 sind einstückig mit dem Bodenplattenabschnitt 51 und dem Umfangswandabschnitt 52 ausgebildet. In dem Gehäuse 5 sind vier Naben 511, die von dem Bodenplattenabschnitt 51 in Richtung des oberen Teils vorstehen, vorgesehen, um den Reaktor 3 zu befestigen (zu fixieren). In jeder der Naben 511 ist ein Außengewindeabschnitt entlang der Höhenrichtung Z ausgebildet. Die Naben 511 sind an beiden Seiten der jeweiligen Vorsprünge 70 in Bezug auf die Laminatrichtung X vorgesehen. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Flügelabschnitt 31 zwischen dem Bodenplattenabschnitt 51 und der Verbindungsleitung 412 in dem Komponentenstapel 12 in Bezug auf die Höhenrichtung Z angeordnet.
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Wie in 1 und 4 bis 6 gezeigt ist, ist der Reaktor 3 derart gestaltet, dass Flanschabschnitte 32 vorgesehen sind, die von beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in der waagerechten Richtung Y vorstehen. Jeder der Flanschabschnitte 32 ist an einem Gehäuse 5 mittels eines Befestigungsbauteils 8 befestigt (fixiert). Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsbauteil 8 eine Schraube. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist jeder Flanschabschnitt 32 derart angeordnet, dass zumindest ein Teil des Flanschabschnitts 32 an einem Abschnitt angeordnet ist, der mit den Verbindungsleitungen 412 des Komponentenstapels 12 in der Höhenrichtung Z überlappt. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, ist der Flanschabschnitt 32 an zwei Stellen in der Laminatrichtung X in dem Reaktorkörper 30 vorgesehen. Der Flügelabschnitt 31 ist mit dem Flanschabschnitt 32 integriert, der am Nächsten an dem Halbleiterstapel 11 angeordnet ist.
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In anderen Worten ist der Flanschabschnitt 32 an beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in Bezug auf die waagerechte Richtung Y vorgesehen. Des Weiteren sind Flanschabschnitte 32 an zwei Stellen in der Laminatrichtung X an jeder Seite der beiden Seiten vorgesehen. Ferner ist der Flanschabschnitt 32 an jeder der beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in Bezug auf die Y-Richtung und an beiden Endabschnitten in Bezug auf die Laminatrichtung X vorgesehen. Insbesondere ist aus den zwei Flanschabschnitten 32 an jeder der beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in Bezug auf die Y-Richtung der Flügelabschnitt 31 einstückig mit dem Flanschabschnitt 32 ausgebildet, der an der hinteren Seite vorgesehen ist.
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Ein Flanschintegrierungsflügelabschnitt 33 ist vorgesehen, in dem der Flanschabschnitt und der Flügelabschnitt 31 integriert sind. In einem Querschnitt, der entlang einer Linie senkrecht zu der waagerechten Richtung Y geschnitten ist, hat der Flügelabschnitt 31 die Längsseite, die sich in der Höhenrichtung Z erstreckt, und hat der Flanschabschnitt 32 die Längsseite, die sich in der Laminatrichtung X erstreckt, der/die sich von einer hinter- bzw. rückseitigen Fläche entgegengesetzt zu der Anlagefläche 7 in (an) dem Flügelabschnitt 31 erstreckt. Die Querschnittsform des Flanschintegrierungsflügelabschnitts 33, die entlang einer Ebene senkrecht zu der waagerechten Richtung Y geschnitten ist, ist ungefähr eine T-Form. Insbesondere ist der Flanschabschnitt 32 in einer Plattenform mit einer Hauptfläche ausgebildet, die senkrecht zu der Höhenrichtung Z ist.
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Der Flügelabschnitt 31 ist an ein vorderes Ende des Flanschabschnitts 32 in der hinteren Seite gekoppelt und ist in einer plattenartigen Form ausgebildet, die mit einer Hauptfläche vorgesehen ist, die senkrecht zu der Laminatrichtung X ist. Der Flügelabschnitt 31 ist an dem Flanschabschnitt 32 in der Mitte der Höhenrichtung Z davon gekoppelt. Für den Flügelabschnitt 31 stimmt das untere Ende in der Höhenrichtung Z mit dem unteren Ende des Reaktorkörpers 30 überein. Der Flügelabschnitt 31 ist näher an dem hinteren Ende angeordnet als an der Mitte L des Reaktors 3. Der Flügelabschnitt 31 hat eine Kontaktfläche 311, die mit der Anlagefläche 7 in der Laminatrichtung X in Kontakt ist. Die Kontaktfläche 311 ist eine vorderseitige Fläche in dem Flügelabschnitt 31, die zu der Anlagefläche 7 zugewandt ist. Die Kontaktfläche 311 ist in einer viereckigen Form aus Sicht von der Laminatrichtung X ausgebildet.
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Ferner ist der Flanschabschnitt 32 in einer viereckigen Form in einer Draufsicht aus Sicht von der Höhenrichtung Z ausgebildet. Die Länge des Flügelabschnitts 31 in der waagerechten Richtung Y ist gleich lang wie die Länge des Flanschabschnitts 32 in der waagerechten Richtung Y. In dem Flanschabschnitt 32 ist ein Einsetzloch 321 ausgebildet, in das die Schraube 8 eingesetzt wird/ist. Wie in 6 gezeigt ist, ist der Reaktor 3 an dem Gehäuse 5 durch Einsetzen der Schraube 8 in das Einsetzloch 321 und Befestigen (Anziehen) der Schraube 8 an der Nabe 511 befestigt. Der Durchmesser des Einsetzlochs 321 ist geringfügig größer als der Wellendurchmesser der Schraube 8. Ein Paar Flügelabschnitte 31 kommt mit einem Paar Anlageflächen 7 (das heißt Vorsprüngen 70) entsprechend in Kontakt. Der Flügelabschnitt 31 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kommt mit der Anlagefläche 7 an einer Position in dem Reaktor 3 in Kontakt, die näher an dem Halbleiterstapel 11 liegt, in Bezug auf die Laminatrichtung X.
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Die Vorsprünge 70 und ein Paar Naben 511 sind an beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in einem Zustand angeordnet, in dem der Reaktor 3 an dem Gehäuse 5 befestigt und fixiert ist. Ein Spalt (Zwischenraum) ist zwischen dem Reaktorkörper 30 und den Vorsprüngen 70 in der waagerechten Richtung Y vorgesehen. Das heißt, die Länge des Reaktorkörpers 30 in der waagerechten Richtung Y ist kürzer festgelegt als der Spalt, der zwischen den Vorsprüngen 70 vorgesehen ist. Ferner ist ein Spalt zwischen dem vorderseitigen Flanschabschnitt 32 und den Vorsprüngen 70 in der Laminatrichtung X vorgesehen. Das heißt, jeder der Vorsprünge 70 ist ausgebildet, um eine Breite zu haben, die kleiner ist als der Spalt zwischen dem Flügelabschnitt 31 und dem vorderen Flanschabschnitt 32 in der Laminatrichtung X. Jeder Vorsprung 70 ist ausgebildet, um eine Länge zu haben, die größer ist als eine Länge des Flügelabschnitts 31 in der waagerechten Richtung Y. In der Höhenrichtung Z ist, wie in 2 gezeigt ist, der Vorsprung 70 ausgebildet, um ungefähr dieselbe Länge zu haben wie die Länge des Flügelabschnitts 31.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Spalt (Zwischenraum) zwischen dem Reaktorkörper 30 und der Verbindungsleitung 412 in der waagerechten Richtung Y ausgebildet. Ferner ist die Länge des Flügelabschnitts 31 in der waagerechten Richtung Y größer als die Breite des Verbindungsrohrs 412 in der waagerechten Richtung Y. Das heißt, ein Teil des Flügelabschnitts 31 überlappt mit der Verbindungsleitung 412 aus Sicht von der Höhenrichtung Z. Jedoch sind in dem Flügelabschnitt 31 ein Teil der Fußseite (Basisseite) und ein Teil der Vorsprungsseite mit der Verbindungsleitung 412 nicht überlappend.
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Obwohl die Darstellung weggelassen ist, kann das Vorsprungsende des Flügelabschnitts 31 gestaltet sein, um nicht außerhalb der Verbindungsleitung 412 in Bezug auf die waagerechte Richtung Y vorzustehen. Ferner kann ein gesamter Flügelabschnitt 31 vorgesehen sein, um in der Höhenrichtung der Verbindungsleitung 412 in dem Komponentenstapel 12 zu überlappen. Die vorstehend beschriebene Gestaltung kann zum Beispiel derart ausgeführt werden, dass kein Spalt (Zwischenraum) zwischen dem Reaktorkörper 30 und der Verbindungsleitung 412 in Bezug auf die waagerechte Richtung Y vorgesehen ist und die Länge des Flügelabschnitts 31 in der waagerechten Richtung Y gleich wie die Breite der Verbindungsleitung 412 oder kleiner in der waagerechten Richtung Y festgelegt ist.
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Die Fläche des Flügelabschnitts 31 berührt (ist) die Anlagefläche 7 des Vorsprungs 70 über nahezu die gesamte Fläche der Kontaktfläche 311 (ist mit ihr in Kontakt). Des Weiteren ist der Flanschabschnitt 32 einschließlich des Flügelabschnitts 31 an einem Vorsprung vorgesehen, der mit der Anlagefläche 7 aus Sicht von der Laminatrichtung X überlappt. Die Flanschabschnitte 32, die Naben 511 und die Vorsprünge 70 sind in Bezug auf die Höhenrichtung Z zwischen dem Bodenplattenabschnitt 51 und den Verbindungsleitungen 412 in dem Komponentenstapel 12 angeordnet.
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Wie in 1, 2 und 7 gezeigt ist, ist die Vielzahl von Kühlleitungen 4 in der Laminatrichtung X derart angeordnet, dass sie parallel zueinander angeordnet sind. Die Kühlleitungen 4 sind derart gestaltet, dass ein Kühlmittel durch deren Inneres entlang der waagerechten Richtung Y hindurchtritt (strömt). Die Verbindungsleitungen 411 und 412 der Kühlleitungen 4 können mittels Abschnitten, die die Kühlleitungen 4 integrieren, gestaltet sein oder können separat (getrennt) von den Kühlleitungen 4 gestaltet sein.
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Aus der Vielzahl von Kühlleitungen 4 sind in einer Kühlleitung 4, die an einem Ende in der Laminatrichtung X angeordnet ist, eine Kühlmitteleinbringungsleitung 421 und eine Kühlmittelauslassleitung 422 vorgesehen, die sich in der Laminatrichtung X erstrecken. Die Kühlmitteleinbringungsleitung 421 und die Kühlmittelauslassleitung 422 sind an der vorderen Seite des Energieumwandlungsgeräts 1 in Bezug auf die Laminatrichtung X angeordnet. Eine Kühleinheit 40 ist aus einer Vielzahl von Kühlleitungen 4, einer Vielzahl von Verbindungsleitungen 411 und 412 und der Kühlmitteleinbringungsleitung 421 und der Kühlmittelauslassleitung 422 gebildet, die wie vorstehend beschrieben angeordnet und zusammengebaut sind. Die Halbleitermodule 2 und der Reaktor 3 sind zwischen gemeinsam benachbarten Kühlleitungen 4 in der Laminatrichtung X angeordnet.
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Der Reaktor 3 ist zwischen der Kühlleitung 4, die an dem vorderen Ende angeordnet ist, und der Kühlleitung 4, die am zweitnächsten an dem vorderen Ende angeordnet ist, eingepfercht (angeordnet). Der Komponentenstapel 12 ist aus der Kühlleitung 4 an dem vorderen Ende und dem Reaktor 3 gebildet. Ferner sind die Vielzahl von Kühlleitungen 4 bis auf die Kühlleitung 4 an dem vorderen Ende und die Vielzahl von Halbleitermodulen 2 abwechselnd in der Laminatrichtung X gestapelt. Dieser Teil bildet den Halbleiterstapel 11.
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Die Vielzahl von Kühlleitungen 4 in dem Halbleiterstapel 11 ist angeordnet, dass sie ungefähr dieselben Abstände in der Laminatrichtung X aufweisen. Andererseits ist ein Abstand zwischen der Kühlleitung 4 an dem vorderen Ende und der Kühlleitung 4, die am zweitnächsten zu dem vorderen Ende angeordnet ist, größer als jeder der Abstände der Vielzahl von Kühlleitungen in dem Halbleiterstapel 11. Infolgedessen hat die Verbindungsleitung 412 an dem vorderen Ende eine größere Länge als die anderen Verbindungsleitungen 411, die an der hinteren Seite in Bezug auf die Laminatrichtung X angeordnet sind.
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Die Halbleitermodule 2 und der Reaktor 3 sind so gebildet, dass sie durch ein Kühlmittel, das durch die Kühlleitungen 4 strömt, gekühlt werden können. Das heißt, ein Kühlmittel, das in die Kühleinheit 40 von der Kühlmitteleinbringungsleitung 421 eingebracht wird, wird in eine Vielzahl von Kühlleitungen 4 über die Verbindungsleitungen 411 und 412 verteilt, um dadurch das Kühlmittel zirkulieren zu lassen. Unterdessen tauscht das Kühlmittel Wärme mit den Halbleitermodulen 2 oder dem Reaktor 3. Das Kühlmittel, das die Wärme erhalten hat, wird von der Kühlmitteleinheit 40 durch die Verbindungsleitungen 411 und 412 und die Kühlmittelauslassleitung 422 abgegeben.
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Somit werden die Halbleitermodule 2 und der Reaktor 3 gekühlt.
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Die Kühleinheit 40 ist gestaltet, um durch eine Druckbeaufschlagungskraft in der Laminatrichtung X derart verformt zu werden, dass die Abstände zwischen gemeinsam benachbarten Kühlleitungen 4 in der Laminatrichtung X kleiner werden. Zum Beispiel können die Verbindungsleitungen 411 und 412 in der Laminatrichtung X druckbelastet verformt werden oder kann eine Membranstruktur in einem Verbindungsabschnitt zwischen den Verbindungsleitungen 411 und 412 in den Kühlleitungen 4 vorgesehen sein. Die Kühlleitungen 4 sind aus Metall, das eine exzellente thermische Leitfähigkeit hat, wie zum Beispiel aus Aluminium hergestellt. Die Verbindungsleitungen 411 und 412, die die Kühleinheit 40 bilden, die Kühlmitteleinbringungsleitung 421 und die Kühlmittelauslassleitung 422 sind ebenso aus derselben Art eines Metalls hergestellt wie die der Kühlleitungen 4.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist der Umfangswandabschnitt 52 des Gehäuses 5 aus einem vorderen Wandabschnitt 521, der von dem vorderen Ende des Bodenplattenabschnitts 51 vorragt (hochsteht), einem hinteren Wandabschnitt 522, der von dem hinteren Ende des Bodenplattenabschnitts 51 vorragt (hochsteht), und ein Paar Seitenwandabschnitten 523, die von den Seitenrändern des Bodenplattenabschnitts 51 vorragen (hochstehen), gebildet. In dem vorderen Wandabschnitt 521 sind Durchgangslöcher 524 und 525 ausgebildet, die ein Einsetzen von der Kühlmitteleinbringungsleitung 421 und der Kühlmittelauslassleitung 422 ermöglichen. Das Gehäuse 5 kann zum Beispiel aus einem Metall hergestellt sein, wie zum Beispiel Aluminium.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der vordere Wandabschnitt 521 zu dem Komponentenstapel 12 von der vorderen Seite zugewandt. Der hintere Wandabschnitt 522 ist zu dem Halbleiterstapel 11 von der hinteren Seite zugewandt. Die Kühlmitteleinbringungsleitung 421 und die Kühlmittelauslassleitung 422 durchdringen die Durchgangslöcher 524 und 525, die in dem vorderseitigen Wandabschnitt 521 ausgebildet sind, um in Richtung der vorderen Seite vorzustehen. Die Vorsprünge 70 stehen in Richtung der Innenseite des Gehäuses 5 von dem Seitenwandabschnitt 523 vor.
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Das Hauptdruckbeaufschlagungsbauteil 61 ist zwischen dem hinteren Wandabschnitt 522 und dem Halbleiterstapel 11 angeordnet. Das Hauptdruckbeaufschlagungsbauteil 61 kann zum Beispiel aus einer Plattenfeder ausgebildet sein. Insbesondere kann die Plattenfeder durch Biegen eines Federstahls ausgebildet sein. Ferner kann eine geschweißte Druckplatte mit hoher Steifigkeit zwischen der Plattenfeder und der Kühlleitung 4 vorgesehen sein. Somit kann eine Verformung der Kühlleitungen 4 aufgrund einer lokalen Druckbeaufschlagungskraft, die von der Plattenfeder erhalten wird, verhindert werden.
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Das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 ist in dem Komponentenstapel 12 an einem Endabschnitt an der vorderen Seite angeordnet, die an einer entfernten Seite von dem Halbleiterstapel 11 angeordnet ist. Insbesondere ist das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 zwischen dem vorderen Wandabschnitt 521 und dem Komponentenstapel 12 vorgesehen. Das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 kann zum Beispiel aus einem elastischen Bauteil wie zum Beispiel einer Gummiplatte ausgebildet sein. Das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 ist zwischen dem vorderen Wandabschnitt 521 und der Kühlleitung 4 angeordnet, um zusammendrückbar und elastisch verformbar zu sein.
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Die Halbleitermodule 2 werden durch Formen derart ausgebildet, dass Umschaltelemente (Schaltelemente), die aus IGBTs zum Beispiel gebildet sind, durch Harz geformt werden. Der Ausdruck IGBT ist eine Abkürzung für einen isolierten Bipolartransistor (englisch „insulated gate bipolar transistor”). Jedes der Halbleitermodule 2 kann aus einer Vielzahl von Umschaltelementen, die darin integriert sind, oder einem Umschaltelement und einer Diode, die darin integriert sind, gebildet werden. Des Weiteren hat, wie in 7 gezeigt ist, jedes der Halbleitermodule 2 eine wesentliche viereckige Parallelepipedform, in der die Abmessung in der Laminatrichtung X kleiner ist als die Abmessungen in der waagerechten Richtung Y und der Höhenrichtung Z. Jedes der Halbleitermodule 2 hat Anschlüsse (nicht gezeigt), die in der Höhenrichtung Z von einem Harzabschnitt vorstehen.
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Nachstehend ist ein Herstellungsverfahren des Energieumwandlungsgeräts 1 in Bezug auf 8 beschrieben.
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Das Herstellungsverfahren des Energieumwandlungsgeräts 1 ist nachstehend in Bezug auf 8 beschrieben. Das Herstellungsverfahren des Energieumwandlungsgeräts 1 weist einen Reaktorzusammenbauprozess (Reaktoreinbauprozess) S1, einen Kühleinheitmontageprozess S2 und einen Druckbeaufschlagungsbauteileinsetzprozess S3 auf.
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In einem Reaktorzusammenbauprozess (Reaktoreinbauprozess) S1 wird der Reaktor 1 in das Gehäuse 5 aufgenommen, während eine Position der Einsetzlöcher 321, die in dem Flanschabschnitt 32 des Reaktors 3 ausgebildet sind, und eine Position eines Außengewindeabschnitts der Nabe 511 in einer Draufsicht aus Sicht von der Höhenrichtung Z ausgerichtet sind. Dann wird die Kontaktfläche 311 des Flügelabschnitts 31 des Reaktors 3 von der hinteren Seite in Richtung der Anlagefläche 7 des Vorsprungs 70 gedrückt und wird die Schraube 8 in das Einsetzloch 321 eingesetzt und anschließend durch ein Befestigungswerkzeug (Anziehwerkzeug) in der Nabe 511 befestigt (angezogen).
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Dann wird durch einen Kühleinheitmontageprozess S2 die Kühleinheit 40 in dem Gehäuse 5 montiert. Zu dieser Zeit werden die Kühlmitteleinbringungsleitung 421 und die Kühlmittelauslassleitung 422 in die Durchgangslöcher 524 und 525 eingesetzt. Ferner wird der Reaktorkörper 30, der in dem Gehäuse 5 montiert worden ist, zwischen einem Paar Kühlleitungen 4, die durch die Verbindungsleitung 412 verbunden sind, angeordnet. Dann wird die Kühlleitung 412 vorgesehen, um den Flügelabschnitt 31 und den Flanschabschnitt 32 von einer oberen Seite in Bezug auf die Höhenrichtung Z abzudecken. Des Weiteren werden die Halbleitermodule 2 zwischen den Kühlleitungen 4, die durch die Verbindungsleitung 411 verbunden sind, angeordnet.
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Dann wird durch einen Druckbeaufschlagungsbauteileinsetzprozess S3 das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 zwischen dem Komponentenstapel 12 und dem vorderen Wandabschnitt 521 in dem Gehäuse 5 zusammengedrückt. Dann wird das Hauptdruckbeaufschlagungsbauteil 61, das zusammengedrückt wird, zwischen dem Halbleiterstapel 11 und dem Wandabschnitt 522 an dem hinteren Ende des Gehäuses 5 eingesetzt. Auf diese Weise wird das Energieumwandlungsgerät 1, das in 1 gezeigt ist, hergestellt.
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Nachstehend sind die Wirkungen und Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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In dem vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsgerät 1 hat der Reaktor 3 ein Paar Flügelabschnitte 31. Das Paar Flügelabschnitte 31 steht in Richtung beider Seiten in der waagerechten Richtung Y von dem Reaktor 30 vor, berührt von der hinteren Seite in der Laminatrichtung X die Anlagefläche 7, die in einem Teil des Gehäuses 5 vorgesehen ist. Infolgedessen kann die Druckbeaufschlagungskraft des Hauptdruckbeaufschlagungsbauteils 61, die den Halbleiterstapel 11 mit Druck beaufschlägt (zusammendrückt), durch die Anlagefläche 7 des Gehäuses 5 über die Kontaktfläche 311 des Flügelabschnitts 31 aufgenommen werden. Somit kann, selbst wenn die Druckbeaufschlagungskraft des Hauptdruckbeaufschlagungsbauteils 61 erhöht wird, ein Verschieben des Reaktors 3 in der Laminatrichtung X in Bezug auf das Gehäuse 5 verhindert werden. Demgemäß kann ein Kontaktdruck zwischen den Halbleitermodulen 2 und den Kühlleitungen 4 in dem Halbleiterstapel 11 ausreichend sichergestellt werden. Als Ergebnis kann der Kühlwirkungsgrad des Halbleitermoduls 2 verbessert werden.
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Die Druckbeaufschlagungskraft des Hauptdruckbeaufschlagungsbauteils 61 wird zu dem Reaktor 30 über den Halbleiterstapel 11 übertragen. Jedoch beeinflusst die Druckbeaufschlagungskraft von der hinteren Seite nur einen Abschnitt zwischen der hinterseitigen Fläche 301 des Reaktorkörpers 30 und der Kontaktfläche 311 des Flügelabschnitts 31 und wird verhindert, dass die Kraft auf den Reaktorkörper 30 aufgebracht wird. Als Ergebnis ist es nicht erforderlich, dass eine Standhaltungslast des Reaktorkörpers 30 größer festgelegt wird, und es ist nicht erforderlich, dass die Größe (Baugröße) des Reaktors 30 vergrößert wird.
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Zumindest ein Teil des Flügelabschnitts 31 ist an einem Abschnitt vorgesehen, der mit der Verbindungsleitung 412 in dem Komponentenstapel 12 in der Höhenrichtung Z überlappt, das heißt in der Höhenrichtung Z ist der Teil des Flügelabschnitts 31 zwischen dem Bodenplattenabschnitt 51 und der Verbindungsleitung 412 in dem Komponentenstapel 12 vorgesehen. Demgemäß ist es nicht erforderlich, einen neuen Raum in dem Gehäuse 5 sicherzustellen, um den Kontakt des Flügelabschnitts 31 mit der Anlagefläche 7 des Flügelabschnitts 31 vorzusehen. Daher kann das Energieumwandlungsgerät 1 verkleinert werden.
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Ferner ist zumindest ein Teil des Flanschabschnitts 32 in einem Abschnitt angeordnet, der die Verbindungsleitung 412 in dem Komponentenstapel 12 in der Höhenrichtung Z überlappt. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, einen neuen Raum in dem Gehäuse 5 sicherzustellen, um den Reaktor 3 an dem Gehäuse 5 zu befestigen. Daher kann die Energieumwandlungseinheit 1 verkleinert werden.
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Die Befestigungsrichtung der Schraube 8 ist als die Höhenrichtung Z definiert. Daher kann die Montierbarkeit des Reaktors 3 verbessert werden. In anderen Worten kann zum Beispiel unter der Annahme, dass die Befestigungsrichtung der Schraube 8 die Laminatrichtung X oder die waagerechte Richtung Y ist, das Befestigungsbauteil 5 durch das Gehäuse 5 behindert werden, wenn die Schraube 8 angezogen (befestigt) wird. Infolgedessen kann eine Montierbarkeit des Reaktors 3 verschlechtert werden. Jedoch kann, wenn die Befestigungsrichtung der Schraube 8 die Höhenrichtung Z ist, eine derartige Eingeschränktheit reduziert werden, so dass die Montierbarkeit verbessert werden kann.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Energieumwandlungsgerät 1 sind der Flanschabschnitt 32, der an dem Halbleiterstapel 11 am Nächsten angeordnet ist, und der Flügelabschnitt 31 einstückig ausgebildet. Infolgedessen ist eine Steifigkeit des Flügelabschnitts 31 gegenüber einer Kraft in der Laminatrichtung X hoch. Somit kann die Druckbeaufschlagungskraft des Hauptdruckbeaufschlagungsbauteils 61 größer sein. Demgemäß ist der Kontaktdruck zwischen dem Halbleitermodul 2 in dem Halbleiterstapel 11 und der Kühlleitung 4 ausreichend sichergestellt, wodurch der Kühlwirkungsgrad des Halbleitermoduls 2 verbessert werden kann.
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In dem Flanschintegrierungsflügelabschnitt 33 hat in dem Querschnitt senkrecht zu der waagerechten Richtung Y der Flügelabschnitt 31 eine Form, die sich in der Höhenrichtung Z erstreckt, und hat der Flanschabschnitt 32 eine Form, die sich in der Laminatrichtung X erstreckt, die sich von der hinterseitigen Fläche des Flügelabschnitts 31 erstreckt. Infolgedessen kann der Flügelabschnitt 31 den Bereich (die Fläche) der Kontaktfläche 311 sowie eine hohe Steifigkeit sicherstellen.
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Ferner berührt der Flügelabschnitt 31 die Anlagefläche 7 an einem Abschnitt, der näher an dem Halbleiterstapel 11 liegt, in Bezug auf die Laminatrichtung X, als die Mitte L des Reaktors 30. Infolgedessen ist die Länge in der Laminatrichtung X von der hinteren Endfläche 301 des Reaktorkörpers 30 zu der Kontaktfläche 311 des Flügelabschnitts 31 so verkürzt, dass eine Last, die auf den Reaktorkörper 30 aufgebracht wird, verhindert werden kann. Als Ergebnis kann, da es nicht erforderlich ist, die Größe (Baugröße) des Reaktorkörpers 30 zu erhöhen, die Größe (Baugröße) des Energieumwandlungsgeräts 1 klein gehalten werden.
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Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Energieumwandlungsgerät 1 vorgesehen werden, das in der Lage ist, einen Kühlwirkungsgrad der Halbleitermodule 2 zu verbessern und die Größe (Baugröße) des Geräts zu reduzieren.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dient, wie in 9 bis 11 gezeigt ist, der hintere Endflanschabschnitt 32 als der Flügelabschnitt 31. In anderen Worten ist die vordere Endfläche des Flügelabschnitts 31, die auch als ein hinterer Endflanschabschnitt 32 dient, als die Kontaktfläche 311 definiert. Die anderen Gestaltungen sind gleich wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Bezugszeichen, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel und den nachstehenden Ausführungsbeispielen verwendet werden, sind die gleichen Bezugszeichen wie jene, die in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen verwendet werden, und bezeichnen dieselben Elemente, die in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, es sei denn, es ist etwas anderes ausgeführt.
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Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Flanschabschnitt 32 an dem hinteren Ende als der Flügelabschnitt 31 verwendet werden. Infolgedessen kann, da es nicht erforderlich ist, dass die Form des Reaktors 3 auf eine spezielle Form geändert werden muss, eine Kostenreduktion erreicht werden. Des Weiteren können die Wirkungen und Vorteile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich, wie in 12 bis 13 gezeigt ist, die Form des Flanschintegrierungsflügelabschnitts 33 von dem ersten Ausführungsbeispiel. In anderen Worten ist eine Querschnittsform des Flanschintegrierungsflügelabschnitts 33, die entlang einer Ebene senkrecht zu der waagerechten Richtung Y geschnitten ist, ungefähr eine L-Form (siehe 13). Insbesondere ist der Flügelabschnitt 31 mit dem Flanschabschnitt 32 an dem unteren Ende in der Z-Richtung verbunden. Der Flügelabschnitt 31 und der Flanschabschnitt 32 stimmen mit dem unteren Ende des Reaktorkörpers 30 in der Z-Richtung überein. Infolgedessen ist ein Innengewindeabschnitt in dem Bodenplattenabschnitt 51 anstelle der Nabe 511 vorgesehen. Der Reaktor 3 ist an dem Gehäuse 5 durch Befestigen (Anziehen) der Schraube 8 in dem Innengewindeabschnitt befestigt (fixiert).
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Die anderen Gestaltungen sind gleich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel können die gleichen Wirkungen und Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich, wie in 14 und 15 gezeigt ist, die Anzahl der Flanschabschnitte 32 von dem ersten Ausführungsbeispiel. In anderen Worten sind die Flanschabschnitte 32 des vierten Ausführungsbeispiels an beiden Seiten in der waagerechten Richtung Y des Reaktors 30 vorgesehen, in dem ein Flanschabschnitt 32 für jede Seite in der waagerechten Richtung Y vorgesehen ist. In anderen Worten ist nur ein Flanschabschnitt 32 für jede Seite korrespondierend zu derselben Stelle in der X-Richtung vorgesehen. Der Flanschabschnitt 32 ist an beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in Bezug auf die waagerechte Richtung Y näher an der Mitte L vorgesehen als das hintere Ende in der Laminatrichtung X. Infolgedessen ist der Flügelabschnitt 31, der mit dem vorderen Ende des Flanschabschnitts 32 verbunden ist, näher an der Mitte L in der Laminatrichtung X angeordnet. Jedoch ist die Stelle, an der der Flügelabschnitt 31 angeordnet ist, näher an dem hinteren Ende angeordnet als an der Mitte L in Bezug auf die Laminatrichtung X. Die anderen Gestaltungen sind gleich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Flanschabschnitte 32 an den beiden Seiten in der Y-Richtung des Reaktorkörpers 30 vorgesehen, in dem jeder Flanschabschnitt 32 an einer Stelle in der X-Richtung angeordnet ist. Infolgedessen können die Anzahl der Flanschabschnitte 32 und die Anzahl der Naben 511, die in dem Bodenplattenabschnitt 51 des Gehäuses 5 vorgesehen sind, reduziert werden, so dass eine Kostenreduktion erreicht werden kann.
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Die Stelle, an der der Flügelabschnitt 31 vorgesehen ist, liegt näher an dem hinteren Ende als an der Mitte L in der X-Richtung. Daher kann die Last des Hauptdruckbeaufschlagungsbauteils 61, die auf den Reaktorkörper 30 über das Halbleiterlaminat 11 aufgebracht wird, verhindert werden. Des Weiteren können die gleichen Wirkungen und Vorteile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich, wie in 16 und 17 gezeigt ist, die Form des Flanschintegrierungsflügelabschnitts 33 von dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Querschnittsform des Flanschintegrierungsflügelabschnitts 33, die entlang einer Ebene senkrecht zu der waagerechten Richtung Y geschnitten ist, ungefähr eine L-Form. In anderen Worten ist der Flügelabschnitt 31 mit dem hinteren Ende des hinterseitigen Flanschabschnitts 32 verbunden und ist in einer Plattenform ausgebildet, die mit einer Ebene senkrecht zu der Laminatrichtung X vorgesehen ist. Der Flügelabschnitt 31 ist mit dem Flanschabschnitt 32 an dem oberen Ende in der Z-Richtung verbunden. Infolgedessen ist der Vorsprung 70 näher an dem hinteren Ende des Reaktors 3 in der Laminatrichtung X angeordnet. Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel wird die Nabe 511, die an der hinteren Seite des Bodenplattenabschnitts 51 in dem Gehäuse 5 vorgesehen ist, als der Vorsprung 70 verwendet. In anderen Worten ist die hintere Endfläche des Vorsprungs 70, die auch als die hinterseitige Nabe 511 dient, die Anlagefläche 7. Die anderen Gestaltungen sind gleich wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
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Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist der Flügelabschnitt 31 mit dem hinteren Ende des hinterseitigen Flanschabschnitts 32 verbunden und ist in einer Plattenform ausgebildet, die mit einer Ebene senkrecht zu der Laminatrichtung X vorgesehen ist. Demgemäß kann ein Abschnitt zwischen der hinterseitigen Fläche 301 und dem Flügelabschnitt 31 in dem Reaktorkörper 30 in Bezug auf die Laminatrichtung X kleiner sein, so dass die Last, die auf den Reaktorkörper 30 aufgebracht wird, weiter verhindert werden kann. Somit kann, da die Standhaltungslast des Reaktorkörpers 30 kleiner wird, die Größe (Baugröße) des Reaktors 30 verkleinert werden. Als Ergebnis kann die Größe (Baugröße) des Energieumwandlungsgeräts 1 weiter verkleinert werden. Des Weiteren können dieselben Wirkungen und Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden.
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(Sechstes Ausführungsbeispiel)
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Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich, wie in 18 und 19 gezeigt ist, die Anzahl der Flanschabschnitte 32 von dem ersten Ausführungsbeispiel. In anderen Worten sind die Flanschabschnitte 32 an drei Stellen in dem Reaktor 3 in der Laminatrichtung X vorgesehen. Die Flanschabschnitte 32 sind an beiden Enden in der X-Richtung an den beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in der waagerechten Richtung Y vorgesehen und sind an der Mitte in der Laminatrichtung X an den beiden Seiten des Reaktorkörpers 30 in der waagerechten Richtung Y vorgesehen. Infolgedessen sind sechs Naben 511 in dem Bodenplattenabschnitt 51 des Gehäuses 5 vorgesehen.
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Der Flügelabschnitt 31 ist einstückig mit dem Flanschabschnitt 32 ausgebildet, der an dem hinteren Ende aus den drei Flanschabschnitten 32 vorgesehen ist, die an den jeweiligen beiden Seitenflächen des Reaktors 30 in der waagerechten Richtung Y angeordnet sind. Die Vorsprünge 70 des Gehäuses 5 sind zwischen dem Flanschabschnitt 32 an dem hinteren Ende und dem mittleren Flanschabschnitt 32 in der Laminatrichtung X angeordnet. Die Kontaktfläche 311 des Flügelabschnitts 31 kommt mit der Anlagefläche 7 in Kontakt, die eine hintere Fläche des Vorsprungs 70 ist. Die anderen Gestaltungen sind gleich wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
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Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind drei Flanschabschnitte 32 an korrespondierenden drei Stellen in der Laminatrichtung X des Reaktorkörpers 30 vorgesehen. Daher ist der Reaktor 3 an dem Gehäuse 5 durch die sechs Schrauben 8 befestigt (fixiert), wodurch Antischwingungseigenschaften des Energieumwandlungsgeräts 1 verbessert werden können. Des Weiteren können dieselben Wirkungen und Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden.
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(Siebtes Ausführungsbeispiel)
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Gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel ist, wie in 20 gezeigt ist, das Energieumwandlungsgerät 1 derart gestaltet, dass das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 zwischen der Kühlleitung 4 und dem Reaktor 3 angeordnet ist.
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Gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel hat das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 eine thermische Leitfähigkeit. Als das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62, das die thermische Leitfähigkeit hat, kann eine Silikonharzplatte verwendet werden, die ein thermisch leitfähiges Füllmaterial beinhaltet.
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Das Energieumwandlungsgerät 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist derart gestaltet, dass der Komponentenstapel 12 von einem Abschnitt zwischen dem Reaktor 3 und der Kühlleitung 4, die miteinander laminiert (geschichtet) sind, zu der Außenseite des Komponentenstapels 12 in der Laminatrichtung X mit Druck beaufschlagt (belastet, gedrückt) wird. Somit wird die Kühlleitung 4, die an der vorderen Seite des Nebendruckbeaufschlagungsbauteils 62 angeordnet ist, in Richtung des vorderen Wandabschnitts 521 gedrückt und wird die Fläche 301 der Halbleiterstapelseite des Reaktors 3, der an der hinteren Seite des Nebendruckbeaufschlagungsbauteils 62 vorgesehen ist, in Richtung des Halbleiterstapels 11 gedrückt. Das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62 steht in einem Zustand, in dem es elastisch zusammengedrückt wird, sowohl mit dem Reaktor 3 als auch der Kühlleitung 4 in Druckkontakt.
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Somit ist das Nebendruckbeaufschlagungsbauteil 62, das die thermische Leitfähigkeit hat, sowohl mit dem Reaktor 3 als auch der Kühleinheit 4 in Druckkontakt, um dadurch den thermischen Widerstand zwischen dem Reaktor 3 und der Kühleinheit 4 zu reduzieren. Somit kann der Reaktor 3 durch die Kühlleitungen 4 wirksam gekühlt werden. Die anderen Gestaltungen und Wirkungen und Vorteile sind gleich wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Jedoch können verschiedene Ausführungsbeispiele ausgebildet werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist als eine elektronische Komponente ein Reaktor als ein Beispiel vorgesehen. Jedoch ist dies nicht auf diese Komponente beschränkt, sondern es können andere Komponenten wie zum Beispiel ein Kondensator oder ein DC-DC Umwandler verwendet werden. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind als ein Beispiel der Flügelabschnitt 31 und der Flanschabschnitt 32 integriert. Jedoch ist dies nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können der Flügelabschnitt 31 und der Flanschabschnitt 32 getrennt/separat vorgesehen sein.
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Eine Leistungsumwandlungsgerät (1) weist Folgendes auf: ein Halbleitermodul (2), eine elektronische Komponente (3), eine Vielzahl von Kühlleitungen (4) und ein Gehäuse (5), das das Halbleitermodul, die elektronische Komponente und die Kühlleitungen aufnimmt. Eine Anlagefläche (7) ist an einem Teil des Gehäuses vorgesehen, in dem die elektronische Komponente mit der Anlagefläche in Kontakt kommt. Ein Druckbeaufschlagungsbauteil (61) drückt das Halbleitermodul in eine erste Richtung (X), die sich von dem Halbleitermodul zu der elektronischen Komponente erstreckt. Die elektronische Komponente weist einen Teilkörper (30) und einen Flügelabschnitt (31) auf und der Flügelabschnitt steht von dem Teilkörper an zumindest jeder Seite von beiden Seiten davon in Bezug auf eine zweite Richtung (Y) senkrecht zu der ersten Richtung vor und kommt mit der Anlagefläche von einer Halbleitermodulseite in Bezug auf die erste Richtung in Kontakt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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