JP2016111167A - Lamination unit - Google Patents

Lamination unit Download PDF

Info

Publication number
JP2016111167A
JP2016111167A JP2014246442A JP2014246442A JP2016111167A JP 2016111167 A JP2016111167 A JP 2016111167A JP 2014246442 A JP2014246442 A JP 2014246442A JP 2014246442 A JP2014246442 A JP 2014246442A JP 2016111167 A JP2016111167 A JP 2016111167A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main body
fins
flow path
cooler
metal plates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014246442A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
進一 三浦
Shinichi Miura
進一 三浦
義 佐々木
Tadashi Sasaki
義 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2014246442A priority Critical patent/JP2016111167A/en
Publication of JP2016111167A publication Critical patent/JP2016111167A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve cooling efficiency of a power card in a lamination unit configured by laminating a plurality of power cards each accommodating a semiconductor element therein and a plurality of coolers.SOLUTION: A cooler 3b of a lamination unit comprises a main body 30 and a pair of metal plates 13a and 13b. In the main body 30, openings 32a and 32b communicating to a passage Ps are provided at positions opposite to power cards 5 at both sides. Each of the metal plates closes the opening via a gasket. A plurality of fins 14a and 14b are provided on a surface of the metal plate closer to the passage, and the other side of the surface is in contact with the power card 5. A rib 31 is provided in a center of the main body 30 in an integration direction of the passage Ps. The fins of the metal plates 13a and 13b include notches 15 through which the rib 31 is passed. Between the rib 31 and the fins 14a and 14b, elastic members 33a and 33b are held by the notches 15.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、複数のパワーカードと複数の冷却器が積層されている積層ユニットに関する。   The present invention relates to a stacked unit in which a plurality of power cards and a plurality of coolers are stacked.

半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器が積層されており、少なくとも一つの冷却器の両側にパワーカードが接している積層ユニットが知られている。そのような積層ユニットは、多数の半導体素子を集積して効率よく冷却することができる。そのような積層ユニットは、例えば、電気自動車において走行用モータに電力を供給するインバータに採用されている(例えば特許文献1)。   A stacked unit is known in which a plurality of power cards containing a semiconductor element and a plurality of coolers are stacked, and the power cards are in contact with both sides of at least one cooler. Such a stacked unit can efficiently cool by integrating a large number of semiconductor elements. Such a laminated unit is employed in, for example, an inverter that supplies power to a traveling motor in an electric vehicle (for example, Patent Document 1).

特開2013−121236号公報JP2013-121236A

本願の出願人は、特徴ある冷却器を採用した積層ユニットを考案した(特願2014−189299号、2014年9月17日出願、本願出願時は未公開)。その冷却器は、本体と一対の金属板で構成されている。本体は、内部に積層方向と交差する方向に冷媒が流れる流路が形成されている、また、本体には、両側のパワーカードの夫々と対向する面に流路と連通する開口が設けられている。夫々の金属板は夫々の開口を塞いでいる。夫々の金属板は、流路側の面に冷媒の流れ方向に沿って延びている複数のフィンが設けられており、反対側の面がパワーカードに接している。この積層ユニットは、その積層方向に加圧されており、その圧力によって冷却器の本体の両側の開口がガスケットと一対の金属板で封止されている。   The applicant of the present application has devised a laminated unit that employs a characteristic cooler (Japanese Patent Application No. 2014-189299, filed on September 17, 2014, unpublished at the time of application). The cooler is composed of a main body and a pair of metal plates. The main body is formed with a flow path through which the refrigerant flows in a direction crossing the stacking direction, and the main body is provided with an opening that communicates with the flow path on the surface facing each of the power cards on both sides. Yes. Each metal plate closes each opening. Each metal plate is provided with a plurality of fins extending along the flow direction of the refrigerant on the flow path side surface, and the opposite surface is in contact with the power card. This lamination unit is pressurized in the lamination direction, and the opening on both sides of the main body of the cooler is sealed with a gasket and a pair of metal plates by the pressure.

この冷却器は、パワーカードに接する部位に金属板を用いるが、その金属板とは別体の本体は金属以外の材料、例えば樹脂で作ることができる。一方、部品交差等により本体の内部で一方の金属板から延びるフィンの先端と他方の金属板から延びるフィンの先端との間に空隙ができた場合、冷媒はフィンの平坦面同士の間の隙間よりも上記空隙を流れ易いため冷却効率上の損失が増加する虞がある。本明細書は、本願の出願人が考案した上記積層ユニットの冷却器における損失を低減する技術を提供する。   In this cooler, a metal plate is used at a portion in contact with the power card, but the main body separate from the metal plate can be made of a material other than metal, for example, a resin. On the other hand, if there is a gap between the tip of the fin extending from one metal plate and the tip of the fin extending from the other metal plate inside the main body due to the intersection of the parts, the refrigerant is a gap between the flat surfaces of the fins. Since it is easier to flow through the gap, there is a risk that the loss in cooling efficiency will increase. This specification provides the technique which reduces the loss in the cooler of the said lamination | stacking unit which the applicant of this application devised.

本明細書が開示する技術が対象とする積層ユニットは次の通りである。その積層ユニットは、半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器が積層されているデバイスである。少なくとも一つの冷却器の両側にパワーカードが接している。その少なくとも一つの冷却器は、本体と一対の金属板を備える。本体は、内部に積層方向と交差する方向に冷媒が流れる流路が形成されている。また、本体には、両側のパワーカードの夫々と対向する位置に流路に連通する開口が設けられている。一対の金属板の夫々は、本体の夫々の開口をガスケットを介して塞いでいる。各金属板は、流路側の面に冷媒の流れ方向に沿って延びている複数のフィンが設けられており、反対側の面がパワーカードに接している。そして、積層ユニットはその積層方向に加圧されることによって本体の両側の開口が一対の金属板で封止されている。本明細書が開示する積層ユニットの冷却器の本体には、流路を横断する少なくとも一つのリブが設けられている。その少なくとも一つのリブは、一対の金属板と平行な方向であって冷媒の流れ方向に交差する方向に延びている。また、リブは、流路の対向する内面の一方から他方まで延びている。さらにまた、一対の金属板の夫々が備える複数のフィンの先端同士が流路内で対向しているとともに、夫々の金属板の複数のフィンに、上記したリブが通る切欠が設けられている。その切欠にて上記したリブと複数のフィンとの間に弾性部材が挟まれている。   The laminated units targeted by the technology disclosed in this specification are as follows. The stacked unit is a device in which a plurality of power cards containing semiconductor elements and a plurality of coolers are stacked. A power card is in contact with both sides of at least one cooler. The at least one cooler includes a main body and a pair of metal plates. The main body has a flow path through which the refrigerant flows in a direction intersecting the stacking direction. The main body is provided with an opening communicating with the flow path at a position facing each of the power cards on both sides. Each of the pair of metal plates closes each opening of the main body via a gasket. Each metal plate is provided with a plurality of fins extending along the flow direction of the refrigerant on the flow path side surface, and the opposite surface is in contact with the power card. The laminated unit is pressurized in the laminating direction so that the openings on both sides of the main body are sealed with a pair of metal plates. The main body of the cooler of the laminated unit disclosed in the present specification is provided with at least one rib crossing the flow path. The at least one rib extends in a direction parallel to the pair of metal plates and intersecting the refrigerant flow direction. The rib extends from one of the opposing inner surfaces of the flow path to the other. Furthermore, the tips of the plurality of fins provided in each of the pair of metal plates are opposed to each other in the flow path, and the notches through which the ribs described above are provided are provided in the plurality of fins of each metal plate. An elastic member is sandwiched between the rib and the plurality of fins at the notch.

切欠において、リブと弾性体部材が、一方の金属板から延びるフィンの先端と他方の金属板から延びるフィンの先端との間の空隙を塞ぐ。それゆえ、フィンの先端同士の間を流れていた冷媒は、フィンの平坦面間の隙間へと誘導される。上記の構造によれば、フィンの平坦面に沿って流れる冷媒の量を増やすことができ、冷却効率が向上する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。   In the notch, the rib and the elastic member close the gap between the tip of the fin extending from one metal plate and the tip of the fin extending from the other metal plate. Therefore, the refrigerant flowing between the tips of the fins is guided to the gap between the flat surfaces of the fins. According to said structure, the quantity of the refrigerant | coolant which flows along the flat surface of a fin can be increased, and cooling efficiency improves. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.

実施例の積層ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the lamination | stacking unit of an Example. 実施例の積層ユニットを使った電力変換器のケース内レイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout in the case of the power converter using the lamination | stacking unit of an Example. 冷却器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a cooler. 図中のXY平面でカットした冷却器の断面図である。It is sectional drawing of the cooler cut by the XY plane in a figure.

図面を参照して実施例の積層ユニットを説明する。図1に、積層ユニット2の斜視図を示す。実施例の積層ユニット2は、電気自動車に搭載される電力変換器の主要部品である。電力変換器は、バッテリの直流を昇圧する電圧コンバータと、昇圧された直流を交流に変換して走行用モータに供給するインバータを含む。電圧コンバータとインバータは、発熱量の大きい多数のスイッチング素子(半導体素子)を含む。積層ユニット2は、それら多数のスイッチング素子を集約して効率良く冷却するユニットである。   The laminated unit of the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a perspective view of the laminated unit 2. The laminated unit 2 of the embodiment is a main component of a power converter mounted on an electric vehicle. The power converter includes a voltage converter that boosts the direct current of the battery, and an inverter that converts the boosted direct current into alternating current and supplies the alternating current to the traveling motor. The voltage converter and the inverter include a large number of switching elements (semiconductor elements) that generate a large amount of heat. The stacked unit 2 is a unit that efficiently cools these many switching elements together.

図1に示すように、積層ユニット2は、複数のパワーカード5と複数の冷却器3a〜3eが積層されているユニットである。図中のX軸の方向が積層方向に相当する。以降の図でも同様である。   As shown in FIG. 1, the stacked unit 2 is a unit in which a plurality of power cards 5 and a plurality of coolers 3 a to 3 e are stacked. The direction of the X axis in the figure corresponds to the stacking direction. The same applies to the subsequent drawings.

各パワーカード5の両側に冷却器が接している。3個の冷却器3b〜3dは同じ構造を有しており、冷却器3b〜3dの夫々の両面にパワーカード5が接している。積層方向の両端の冷却器3a、3eは、一方の面だけにパワーカード5が接している。それゆえ、積層方向の両端の冷却器3a、3eは、冷却器3b〜3dと少し異なる構造を有している。しかし、冷却器3a〜3eは、その内部に図中のY軸方向に冷媒が流れる流路を有する点では共通している。詳しくは後述するが、冷却器3a〜3eは、図中のY軸方向の両端に積層方向に貫通する貫通孔を有しており、冷却器3aに設けられた供給管91から供給された冷媒は、一方の貫通孔を通じて積層方向の他端の冷却器3eまで冷媒が行き渡る。冷媒は液体であり、典型的には水あるいはLLC(Long Life Coolant)である。冷媒は各冷却器3a〜3eを通過する間に隣接するパワーカード5から熱を吸収し、他方の貫通孔を通じ、冷却器3aに設けられた排出管92から排出される。   A cooler is in contact with both sides of each power card 5. The three coolers 3b to 3d have the same structure, and the power card 5 is in contact with both surfaces of the coolers 3b to 3d. In the coolers 3a and 3e at both ends in the stacking direction, the power card 5 is in contact with only one surface. Therefore, the coolers 3a and 3e at both ends in the stacking direction have a slightly different structure from the coolers 3b to 3d. However, the coolers 3a to 3e are common in that they have a flow path through which the refrigerant flows in the Y-axis direction in the drawing. As will be described in detail later, the coolers 3a to 3e have through holes penetrating in the stacking direction at both ends in the Y-axis direction in the figure, and are supplied from a supply pipe 91 provided in the cooler 3a. The refrigerant reaches the cooler 3e at the other end in the stacking direction through one through hole. The refrigerant is a liquid, typically water or LLC (Long Life Coolant). The refrigerant absorbs heat from the adjacent power card 5 while passing through each of the coolers 3a to 3e, and is discharged from a discharge pipe 92 provided in the cooler 3a through the other through hole.

両側にパワーカード5が接している3個の冷却器3b〜3dの一つ、冷却器3bの構造を概説する。冷却器3bは、樹脂製の本体30と一対の金属板13で構成されている。後に詳しく説明するが、本体30は内部を冷媒が通る流路を有しており、パワーカード5と対向する面にその流路と連通する開口が設けられている。一対の金属板13の夫々がガスケットを挟んで夫々の開口を塞いでいる。一対の金属板13と後述するガスケットによって本体30の流路が密閉される。冷却器3c、3dも冷却器3bと同様の構造を有している。冷却器3a、3eは、内部に流路が形成されており、パワーカード5と対向する面に開口が設けられており、その開口が金属板とガスケットで封止されている点は、冷却器3b〜3dと同じである。積層方向の一端に位置する冷却器3aは、積層ユニット2の最外側の面が塞がれているとともに、その面に供給管91と排出管92が設けられている点が冷却器3b〜3dと異なる。積層方向の他端に位置する冷却器3eは、積層ユニット2の最外側の面が塞がれている点が冷却器3b〜3dと異なる。   The structure of the cooler 3b, one of the three coolers 3b to 3d with which the power card 5 is in contact with both sides will be outlined. The cooler 3 b includes a resin main body 30 and a pair of metal plates 13. As will be described in detail later, the main body 30 has a flow path through which the refrigerant passes, and an opening that communicates with the flow path is provided on the surface facing the power card 5. Each of the pair of metal plates 13 closes the respective openings with a gasket interposed therebetween. The flow path of the main body 30 is sealed by the pair of metal plates 13 and a gasket described later. The coolers 3c and 3d have the same structure as the cooler 3b. The coolers 3a and 3e have a flow path formed therein, an opening is provided on the surface facing the power card 5, and the opening is sealed with a metal plate and a gasket. It is the same as 3b-3d. The cooler 3a located at one end in the stacking direction is that the outermost surface of the stacking unit 2 is closed, and the supply pipe 91 and the discharge pipe 92 are provided on the outer surface. And different. The cooler 3e located at the other end in the stacking direction is different from the coolers 3b to 3d in that the outermost surface of the stacking unit 2 is blocked.

図2は、積層ユニット2を組み込んだ電力変換器100の部品レイアウトを示す平面図である。積層ユニット2は、電力変換器100のハウジング80の内壁と支柱82の間に収容される。積層ユニット2と支柱82の間に板バネ83が挿入される。板バネ83により、積層ユニット2は、積層方向に加圧された状態で保持される。後に詳しく説明するが、積層方向の加圧により、本体30の開口と金属板13の間の水密性が保持される。また、積層方向の加圧により、冷却器3a〜3eとパワーカード5の密着性が高まり、パワーカード5から冷却器3a〜3eへの熱伝達効率が高められている。ハウジング80には、積層ユニット2のほか、コンデンサ素子81、リアクトル84が収容される。幾つかのコンデンサ素子81とリアクトル84は、電圧コンバータの部品であり、残りのコンデンサ素子は、電圧コンバータの出力電流の脈動を抑制する平滑化コンデンサとして使われる。ハウジング80には、その他、パワーカード5が収容しているスイッチング素子を制御するための基板や電流センサなども収容されるがそれらの図示は省略している。   FIG. 2 is a plan view showing a component layout of the power converter 100 in which the laminated unit 2 is incorporated. The stacked unit 2 is accommodated between the inner wall of the housing 80 of the power converter 100 and the support 82. A leaf spring 83 is inserted between the stacked unit 2 and the support 82. The laminated unit 2 is held by the leaf spring 83 while being pressed in the laminating direction. As will be described in detail later, the watertightness between the opening of the main body 30 and the metal plate 13 is maintained by pressurization in the stacking direction. Further, the pressure in the stacking direction increases the adhesion between the coolers 3a to 3e and the power card 5, and the heat transfer efficiency from the power card 5 to the coolers 3a to 3e is enhanced. In addition to the multilayer unit 2, the housing 80 accommodates a capacitor element 81 and a reactor 84. Some capacitor elements 81 and reactors 84 are components of the voltage converter, and the remaining capacitor elements are used as smoothing capacitors that suppress pulsation of the output current of the voltage converter. In addition, the housing 80 accommodates a substrate, a current sensor, and the like for controlling the switching element accommodated in the power card 5, but these are not shown.

次に、両側にパワーカード5が接している冷却器3b〜3dについて、冷却器3bを説明する。冷却器3c、3dも冷却器3bと同じ構造を有している。冷却器3a、3eの構造の詳細は説明を省略する。   Next, the cooler 3b is demonstrated about the coolers 3b-3d with which the power card 5 is contacting on both sides. The coolers 3c and 3d have the same structure as the cooler 3b. Details of the structure of the coolers 3a and 3e are omitted.

図3に冷却器3bの分解斜視図を示す。なお、図3には、冷却器3bの積層方向の両側に位置するパワーカード5を仮想線で描いてある。先に述べたように、冷却器3bは、樹脂製の本体30と一対の金属板13a、13b、ガスケット12a、12b、及び、弾性部材33a、33bで構成されている。本体30は内部に冷媒が流れる流路Psが形成されている。本体30には、両側のパワーカード5の夫々と対向する位置に開口32a、32bが設けられている。開口32a、32bは内部の流路Psに通じている。符号93が示しているのは、軽量化のための溝である。図3では隠れて見えないが、本体30の反対側の側面にも軽量化のための溝が設けられている。このように本体30は複雑な形状を有しているが、本体30は樹脂の射出成形で低コストで作ることができる。また、本体30は樹脂で作られているので軽量である。   FIG. 3 shows an exploded perspective view of the cooler 3b. In FIG. 3, the power cards 5 located on both sides in the stacking direction of the cooler 3b are drawn with phantom lines. As described above, the cooler 3b includes the resin main body 30, the pair of metal plates 13a and 13b, the gaskets 12a and 12b, and the elastic members 33a and 33b. The main body 30 has a flow path Ps through which a refrigerant flows. The main body 30 is provided with openings 32a and 32b at positions facing the power cards 5 on both sides. The openings 32a and 32b communicate with the internal flow path Ps. Reference numeral 93 indicates a groove for weight reduction. Although not visible in FIG. 3, a groove for weight reduction is also provided on the opposite side surface of the main body 30. Thus, although the main body 30 has a complicated shape, the main body 30 can be made at low cost by injection molding of resin. Moreover, since the main body 30 is made of resin, it is lightweight.

本体30の一方の開口32aはガスケット12aを挟んで金属板13aで塞がれる。他方の開口32bはガスケット12bを挟んで金属板13bで塞がれる。一対の金属板13a、13bは、本体30を挟んで対向する。金属板13aの流路側を向く面13a1には複数のフィン14aが設けられており、反対側の面13a2はパワーカード5に接する。金属板13bの流路側を向く面13b1には複数のフィン14bが設けられており、反対側の面13b2は別のパワーカード5に接する。金属板13aのフィン14aと金属板13bのフィン14bは、冷媒の流れの中に配置されることになる。パワーカード5の熱は、金属板13a、13bとそれらに設けられたフィン14a、14bを介して冷媒に吸収される。冷却器3bは、その本体30は熱伝導率の高くない樹脂で作られるが、一方の面がパワーカード5に接し他方の面が冷媒に接する部分に金属板13a、13bを備えることで高い冷却性能を確保している。   One opening 32a of the main body 30 is closed by the metal plate 13a with the gasket 12a interposed therebetween. The other opening 32b is closed by the metal plate 13b with the gasket 12b interposed therebetween. The pair of metal plates 13 a and 13 b face each other with the main body 30 interposed therebetween. A plurality of fins 14 a are provided on the surface 13 a 1 facing the flow path side of the metal plate 13 a, and the opposite surface 13 a 2 is in contact with the power card 5. A plurality of fins 14 b are provided on the surface 13 b 1 facing the flow path side of the metal plate 13 b, and the opposite surface 13 b 2 is in contact with another power card 5. The fins 14a of the metal plate 13a and the fins 14b of the metal plate 13b are disposed in the refrigerant flow. The heat of the power card 5 is absorbed by the refrigerant through the metal plates 13a and 13b and the fins 14a and 14b provided on them. The cooler 3b has a main body 30 made of a resin having a low thermal conductivity. However, the cooler 3b is provided with the metal plates 13a and 13b in a portion where one surface is in contact with the power card 5 and the other surface is in contact with the refrigerant. The performance is secured.

本体30はY軸方向に横長であり、Y軸方向の両端に、積層方向に延びる筒部35が設けられている。筒部35の内側には、積層方向に延びる貫通孔34が形成されている。一方の筒部35aの貫通孔34aから入った冷媒は、流路PsをY軸方向に流れ、他方の筒部35bの貫通孔34bから出ていく。冷媒は図中のY軸方向に流れる。積層ユニット2では、隣接する冷却器の貫通孔同士が連通しており、一方の貫通孔34aを通じて全ての冷却器に冷媒が分配される(図1参照)。また、各冷却器の流路Psを通った冷媒は、他方の貫通孔34bを通じて集合し、排出管92から排出される(図1参照)。   The main body 30 is horizontally long in the Y-axis direction, and cylindrical portions 35 extending in the stacking direction are provided at both ends in the Y-axis direction. A through hole 34 extending in the stacking direction is formed inside the cylindrical portion 35. The refrigerant that has entered from the through hole 34a of the one cylinder part 35a flows in the Y-axis direction through the flow path Ps and exits from the through hole 34b of the other cylinder part 35b. The refrigerant flows in the Y-axis direction in the figure. In the laminated unit 2, the through holes of adjacent coolers communicate with each other, and the refrigerant is distributed to all the coolers through one through hole 34a (see FIG. 1). Further, the refrigerant that has passed through the flow path Ps of each cooler gathers through the other through-hole 34b and is discharged from the discharge pipe 92 (see FIG. 1).

複数のフィン14a、14bは、冷媒の流れ方向に沿って延びている。流路Ps内で冷媒は、フィンの平坦面間を流れる間にフィンを通じてパワーカードの熱を吸収する。複数のフィン14aの夫々に切欠15が設けられている。複数のフィン14aの全てが同じ位置に同じ形状の切欠を有しており、それらの切欠がフィンの並び方向に延びる空間を形成する。その空間を後述するリブ31が通る。複数のフィン14bの夫々にも同様に切欠15が設けられている。   The plurality of fins 14a and 14b extend along the flow direction of the refrigerant. The refrigerant absorbs heat of the power card through the fins while flowing between the flat surfaces of the fins in the flow path Ps. A notch 15 is provided in each of the plurality of fins 14a. All of the plurality of fins 14a have notches having the same shape at the same position, and these notches form a space extending in the fin arrangement direction. The rib 31 mentioned later passes through the space. Similarly, a notch 15 is provided in each of the plurality of fins 14b.

本体30の流路Psにリブ31が設けられている。リブ31は、図中のZ軸方向に延びている。即ち、リブ31は、一対の金属板13a、13bと平行に延びているとともに、冷媒の流れ方向(Y軸方向)に交差する方向に延びている。リブ31は、流路Psに面する平行な一対の本体内面37、38をつなぐように設けられている。リブ31の冷媒上流側の縁に弾性部材33aが嵌合しており、冷媒下流側の縁に弾性部材33bが嵌合している。弾性部材33aは、流路Psに面する平行な一対の本体内面37、38の一方から他方に達する長さを有している。別言すれば、弾性部材33a、33bは、流路Psを横断する長さを有している。弾性部材33a、33bは、ガスケット12a、12bと同じ材料で作られている。弾性部材33a、33b、及び、ガスケット12a、12bは、例えばシリコンゴムで作られている。   Ribs 31 are provided in the flow path Ps of the main body 30. The rib 31 extends in the Z-axis direction in the drawing. That is, the rib 31 extends in parallel to the pair of metal plates 13a and 13b and extends in a direction intersecting the refrigerant flow direction (Y-axis direction). The rib 31 is provided so as to connect a pair of parallel main body inner surfaces 37 and 38 facing the flow path Ps. The elastic member 33a is fitted to the edge of the rib 31 on the refrigerant upstream side, and the elastic member 33b is fitted to the edge on the refrigerant downstream side. The elastic member 33a has a length that reaches from one of a pair of parallel main body inner surfaces 37, 38 facing the flow path Ps to the other. In other words, the elastic members 33a and 33b have a length that crosses the flow path Ps. The elastic members 33a and 33b are made of the same material as the gaskets 12a and 12b. The elastic members 33a and 33b and the gaskets 12a and 12b are made of, for example, silicon rubber.

リブ31と弾性部材33a、33bとフィン14a、14bの関係について説明する。図4は、冷却器3bをZ軸方向の中央にてXY平面でカットした断面図である。冷却器3bは、リブ31を中心にZ軸に対して対象であるので、図4では、リブ31より左側の一部の図示を省略している。   The relationship between the rib 31, the elastic members 33a and 33b, and the fins 14a and 14b will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooler 3b cut along the XY plane at the center in the Z-axis direction. Since the cooler 3b is a target with respect to the Z axis centering on the rib 31, a part of the left side of the rib 31 is not shown in FIG.

リブ31は、流路Psの積層方向(X軸方向)の中央に位置する。リブ31は冷媒の流れ方向(Y軸方向)においても本体30の中央に位置する。図4によく示されているように、リブ31は、フィン14a、14bに設けられた切欠15を通っている。弾性部材33aは、リブ31の冷媒流れ方向の上流側の縁を覆っている。弾性部材33bは、リブ31の冷媒流れ方向の下流側の縁を覆っている。弾性部材33a、33bは、いずれも、切欠15にてリブ31とフィン14a、14bの間に挟まれている。   The rib 31 is located at the center of the flow path Ps in the stacking direction (X-axis direction). The rib 31 is located at the center of the main body 30 also in the refrigerant flow direction (Y-axis direction). As is well shown in FIG. 4, the rib 31 passes through the notches 15 provided in the fins 14a and 14b. The elastic member 33a covers the upstream edge of the rib 31 in the refrigerant flow direction. The elastic member 33b covers the downstream edge of the rib 31 in the refrigerant flow direction. Each of the elastic members 33a and 33b is sandwiched between the rib 31 and the fins 14a and 14b at the notch 15.

一方の金属板13aのフィン14aの先端と他方の金属板13bのフィン14bの先端は、流路Ps内で対向する。ここで、「フィンの先端」とは、金属板の法線方向(図中のX軸方向)におけるフィンの先端を意味する。フィン14aの先端とフィン14bの先端の間にはギャップGが存在する。このギャップGは、次の理由でゼロにすることが難しい。金属板13aはガスケット12aを介して本体30の一方の側面に当接しており、金属板13bはガスケット12bを介して本体30の他方の側面に当接している。先に述べたように、積層ユニット2はその積層方向(即ち図4のX軸方向)に加圧されており、その圧力によって、一対の金属板13a、13bの夫々が、夫々の開口32a、32bを封止している。加圧によるガスケット12a、12bの変形量は個々の冷却器で異なる。また、ガスケット12a、12bが開口32a、32bを封止するのに充分なほどに変形する前にフィン14aの先端とフィン14bの先端が当接してしまうと、金属板13a、13bはそれ以上に両者の間隔を狭めることができなくなり、開口32a、32bの封止が不完全となる虞がある。加圧によるガスケット12a、12bの変形量のばらつきを許容するために、ギャップGはゼロにすることができない。   The tips of the fins 14a of one metal plate 13a and the tips of the fins 14b of the other metal plate 13b face each other in the flow path Ps. Here, the “tip of the fin” means the tip of the fin in the normal direction of the metal plate (X-axis direction in the drawing). A gap G exists between the tip of the fin 14a and the tip of the fin 14b. This gap G is difficult to be zero for the following reason. The metal plate 13a is in contact with one side surface of the main body 30 through the gasket 12a, and the metal plate 13b is in contact with the other side surface of the main body 30 through the gasket 12b. As described above, the stacking unit 2 is pressurized in the stacking direction (that is, the X-axis direction in FIG. 4), and each of the pair of metal plates 13a and 13b causes the respective openings 32a, 32b is sealed. The amount of deformation of the gaskets 12a and 12b due to pressurization varies with each cooler. Also, if the tip of the fin 14a and the tip of the fin 14b come into contact before the gasket 12a, 12b is deformed enough to seal the openings 32a, 32b, the metal plates 13a, 13b will be more than that. There is a possibility that the gap between the two cannot be narrowed and the sealing of the openings 32a and 32b is incomplete. In order to allow variation in the deformation amount of the gaskets 12a and 12b due to pressurization, the gap G cannot be made zero.

一方、ギャップGを流れる冷媒はフィンの平坦面に接しないので冷却性能上の無駄が生じる。即ち、冷却効率上の損失が増加する。リブ31と弾性部材33a、33bは、冷媒の流れ方向の一部でギャップGを埋める。これにより、図4の矢印F1、F2が示すように、冷媒はギャップGからフィンの平坦面間の空間へと誘導される。その結果、流路Psを通過する全ての冷媒が少なくともフィンの平坦面の一部に触れることになり、冷却効果が高まる。即ち、冷却効率上の損失が抑制される。なお、切欠15にてフィン14a、14bの先端が弾性部材33a、33bに当接しても、弾性部材33a、33bが変形し、フィン14a、14bの変形は抑えられる。冷却器3c、3dも冷却器3bと同じ構造を有している。   On the other hand, since the refrigerant flowing through the gap G does not come into contact with the flat surface of the fin, waste in cooling performance occurs. That is, the loss on cooling efficiency increases. The rib 31 and the elastic members 33a and 33b fill the gap G with a part of the refrigerant flow direction. Accordingly, as indicated by arrows F1 and F2 in FIG. 4, the refrigerant is guided from the gap G to the space between the flat surfaces of the fins. As a result, all the refrigerant passing through the flow path Ps comes into contact with at least a part of the flat surface of the fin, and the cooling effect is enhanced. That is, a loss in cooling efficiency is suppressed. Even if the tips of the fins 14a and 14b abut against the elastic members 33a and 33b at the notch 15, the elastic members 33a and 33b are deformed, and deformation of the fins 14a and 14b is suppressed. The coolers 3c and 3d have the same structure as the cooler 3b.

実施例の積層ユニット2は、次の特徴を有する。複数のパワーカード5の夫々は、半導体素子を収容している。その複数のパワーカード5と複数の冷却器3a−3eが一つずつ交互に積層されている。各パワーカード5の両側に冷却器が接している。積層ユニット2の積層方向両端の冷却器(冷却器3aと3e)を除く冷却器(3b−3d)の夫々が、図3に示した構造を有している。   The laminated unit 2 of the embodiment has the following characteristics. Each of the plurality of power cards 5 accommodates a semiconductor element. The plurality of power cards 5 and the plurality of coolers 3a-3e are alternately stacked one by one. A cooler is in contact with both sides of each power card 5. Each of the coolers (3b-3d) excluding the coolers (coolers 3a and 3e) at both ends in the stacking direction of the stacking unit 2 has the structure shown in FIG.

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の冷却器3bは、本体30の冷媒の流れ方向の中央に一つのリブ31を有する。冷却器の本体は複数のリブを有していてもよい。弾性部材33a、33bは、ガスケット12a、12bとともに、射出成形で直接に本体30に形成されるものであってもよい。   Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. The cooler 3 b of the embodiment has one rib 31 at the center of the main body 30 in the refrigerant flow direction. The main body of the cooler may have a plurality of ribs. The elastic members 33a and 33b may be formed directly on the main body 30 by injection molding together with the gaskets 12a and 12b.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

3a−3e;冷却器
2:積層ユニット
5:パワーカード
12a、12b;ガスケット
13a、13b;金属板
14a、14b;フィン
15;切欠
30;本体
31;リブ
32a、32b;開口
33a、33b;弾性部材
34a、34b;貫通孔
35a、35b;筒部
37、38;本体内面
80;ハウジング
81;コンデンサ素子
82;支柱
83;板バネ
84;リアクトル
100;電力変換器
G;ギャップ
Ps;流路
3a-3e; Cooler 2: Laminating unit 5: Power cards 12a, 12b; Gaskets 13a, 13b; Metal plates 14a, 14b; Fins 15: Notches 30; Main body 31: Ribs 32a, 32b; Openings 33a, 33b; 34a, 34b; through-holes 35a, 35b; cylindrical portions 37, 38; main body inner surface 80; housing 81; capacitor element 82; strut 83; leaf spring 84; reactor 100; power converter G;

Claims (2)

半導体素子を収容している複数のパワーカードと複数の冷却器が積層されており、少なくとも一つの冷却器の両側にパワーカードが接している積層ユニットであり、
前記少なくとも一つの冷却器は、
内部に積層方向と交差する方向に冷媒が流れる流路が形成されており、両側の前記パワーカードの夫々と対向する位置に前記流路に連通する開口が設けられている本体と、
前記本体の夫々の開口をガスケットを介して塞いでおり、流路側の面に冷媒の流れ方向に沿って延びている複数のフィンが設けられているとともに反対側の面が前記パワーカードに接している一対の金属板と、
を備えており、
当該積層ユニットはその積層方向に加圧されることによって前記本体の両側の前記開口が前記一対の金属板で封止されており、
前記流路に、前記一対の金属板と平行な方向であって冷媒の流れ方向に交差する方向に延びており、前記流路の対向する内面の一方から他方まで延びている少なくとも1つのリブが設けられており、
前記一対の金属板の夫々が備える複数のフィンの先端同士が前記流路内で対向しているとともに、夫々の金属板の複数のフィンに、前記リブが通る切欠が設けられており、
前記切欠にて前記リブと前記複数のフィンとの間に弾性部材が挟まれている、
ことを特徴とする積層ユニット。
A plurality of power cards containing a semiconductor element and a plurality of coolers are stacked, and a stacked unit in which the power cards are in contact with both sides of at least one cooler,
The at least one cooler is
A main body in which a flow path through which the refrigerant flows in a direction crossing the stacking direction is formed, and an opening communicating with the flow path is provided at a position facing each of the power cards on both sides,
Each opening of the main body is closed with a gasket, a plurality of fins extending along the flow direction of the refrigerant are provided on the flow path side surface, and the opposite surface is in contact with the power card. A pair of metal plates,
With
The opening on both sides of the main body is sealed with the pair of metal plates by being pressed in the stacking direction of the stacking unit,
At least one rib extending in the flow path in a direction parallel to the pair of metal plates and intersecting the flow direction of the refrigerant, and extending from one of the opposed inner surfaces of the flow path to the other. Provided,
The plurality of fins included in each of the pair of metal plates are opposed to each other in the flow path, and the plurality of fins of each metal plate are provided with notches through which the ribs pass,
An elastic member is sandwiched between the rib and the plurality of fins at the notch,
A laminated unit characterized by that.
前記本体は樹脂で作られていることを特徴とする請求項1に記載の積層ユニット。   The laminated unit according to claim 1, wherein the main body is made of resin.
JP2014246442A 2014-12-05 2014-12-05 Lamination unit Pending JP2016111167A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014246442A JP2016111167A (en) 2014-12-05 2014-12-05 Lamination unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014246442A JP2016111167A (en) 2014-12-05 2014-12-05 Lamination unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016111167A true JP2016111167A (en) 2016-06-20

Family

ID=56124894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014246442A Pending JP2016111167A (en) 2014-12-05 2014-12-05 Lamination unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016111167A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10097130B2 (en) 2015-12-02 2018-10-09 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Energization control system and sensor unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10097130B2 (en) 2015-12-02 2018-10-09 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Energization control system and sensor unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6187448B2 (en) Laminated unit
JP5862646B2 (en) Refrigerant tube connection structure and inverter with built-in cooler
JP2014102017A (en) Coupling structure and chiller integrated inverter
US9894814B2 (en) Electric power convertor
JP6447480B2 (en) Sealing structure
JP6350336B2 (en) Cooler
JP2017111900A (en) Battery cooling device for vehicle
JP2014027768A (en) Capacitor and power conversion device
JP2016105441A (en) Power converter
JP2015216294A (en) Electronic apparatus
JP6451166B2 (en) Power converter
JP2015201564A (en) On-vehicle electronic apparatus
JP2015186344A (en) Power conversion device
JP2016111167A (en) Lamination unit
JP2013165093A (en) Semiconductor lamination unit
JP2017112215A (en) Semiconductor device
JP2013175639A (en) Semiconductor lamination unit
JP2016127774A (en) Power converter
JP6398889B2 (en) Power converter
KR102471223B1 (en) Cooling device for power semiconductor
JP2017011161A (en) Power conversion device
JP2016171097A (en) Lamination unit
JP2018101691A (en) Electronic device
JP2015133433A (en) Laminated unit
JP6139342B2 (en) Laminated unit