JP2018074010A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートシンクとケーシングとの間に回路基板を介装した電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device in which a circuit board is interposed between a heat sink and a casing.
モータを走行駆動源とする車両、例えば、電気自動車等には、該モータを制御するべく電力変換装置が併せて搭載される。ここで、電力変換装置は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)等の半導体素子をはじめとする様々な電子部品が設けられた回路基板を有する。モータを付勢している最中には電子部品に通電がなされ、このため、電子部品、ひいては回路基板が熱を帯びる。 In a vehicle using a motor as a driving source, such as an electric vehicle, a power conversion device is also mounted so as to control the motor. Here, the power conversion device includes a circuit board on which various electronic components including a semiconductor element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) are provided. While the motor is energized, the electronic component is energized, and the electronic component, and thus the circuit board, is heated.
回路基板が過度に高温となると、該電子部品が所定の機能を果たすことが困難となる。そこで、電力変換装置を、回路基板を冷却するためのヒートシンクを含めて構成することが広汎に行われている。例えば、特許文献1には、アルミニウム板をプレス成形することで得られたハウジング部にヒートシンクをロウ付け接合するとともに、ハウジング部と天板部でヒートシンクを挟持し、さらに、ヒートシンクに冷却媒体を供給するためのパイプ部をロウ付け接合した冷却機構が開示されている。なお、天板部もハウジング部に対してロウ付け接合される。 When the circuit board becomes too hot, it becomes difficult for the electronic component to perform a predetermined function. Therefore, it is widely performed to configure the power conversion device including a heat sink for cooling the circuit board. For example, in Patent Document 1, a heat sink is brazed to a housing part obtained by press-molding an aluminum plate, the heat sink is sandwiched between the housing part and the top plate part, and a cooling medium is supplied to the heat sink. A cooling mechanism is disclosed in which a pipe part for brazing is joined by brazing. The top plate is also brazed to the housing.
ロウ付け接合を行うには、冷却機構の仮組立体に対して熱処理を施す必要がある。このため、熱処理時に溶融ないし変形を起こさない素材を選定しなければならず、素材に制約を受けるとともに煩雑である。しかも、このような素材は概して金属材であることから、電力変換装置の軽量化を図ることが容易ではない。また、熱処理を行うために長時間を要するので、生産効率を向上させることも容易ではない。 In order to perform brazing joining, it is necessary to heat-treat the temporary assembly of the cooling mechanism. For this reason, a material that does not melt or deform during heat treatment must be selected, which is complicated and complicated. In addition, since such a material is generally a metal material, it is not easy to reduce the weight of the power conversion device. Further, since it takes a long time to perform the heat treatment, it is not easy to improve the production efficiency.
そこで、特許文献2に提案されるように、樹脂材からなり且つ冷却媒体の供給管又は排出管の少なくとも一方が設けられた冷媒液給排部を、ヒートシンクの両端部に嵌合することが想起される。この構成においては、冷媒液給排部とヒートシンクの端部との間をシールするシールリングが設けられるとともに、冷媒液給排部に、シールリングの抜け止めをなす保持部材が装着される。特許文献2の記載によれば、この場合、ロウ付け接合等を行うことなく、冷媒液給排部をヒートシンクに組み付けることができる、とのことである。 Therefore, as proposed in Patent Document 2, it is recalled that a coolant supply / discharge portion made of a resin material and provided with at least one of a supply pipe or a discharge pipe for a cooling medium is fitted to both ends of the heat sink. Is done. In this configuration, a seal ring that seals between the coolant supply / discharge portion and the end of the heat sink is provided, and a holding member that prevents the seal ring from being detached is attached to the coolant supply / discharge portion. According to the description of Patent Document 2, in this case, the refrigerant liquid supply / discharge portion can be assembled to the heat sink without performing brazing joining or the like.
特許文献2の特に段落[0018]及び図3に示されるように、冷媒液給排部は、中空体である本体部に供給管又は排出管の少なくとも一方が形成されることで構成される単一部材からなる。本体部の中空内部は、前記供給管から供給された、又はヒートシンクから排出管に排出される冷却液の通路となる。 As particularly shown in paragraph [0018] and FIG. 3 of Patent Document 2, the refrigerant liquid supply / discharge section is configured by forming at least one of a supply pipe or a discharge pipe on a main body section that is a hollow body. It consists of one member. The hollow interior of the main body serves as a passage for cooling liquid supplied from the supply pipe or discharged from the heat sink to the discharge pipe.
このため、冷媒液給排部は、形状が複雑なものとなる。また、嵌合されたヒートシンクが離脱することを防止するべく、ヒートシンクや冷媒液給排部を寸法精度よく仕上げる必要がある。このため、成形が容易ではない。しかも、上記したように、ヒートシンクの他、冷媒液給排部、シールリング及び保持部材が2個ずつ必要であり、部品点数が多くなる。このため、生産コストが向上する懸念がある。 For this reason, the refrigerant liquid supply / discharge portion has a complicated shape. Further, in order to prevent the fitted heat sink from being detached, it is necessary to finish the heat sink and the coolant supply / discharge portion with high dimensional accuracy. For this reason, shaping is not easy. Moreover, as described above, two refrigerant liquid supply / discharge portions, two seal rings, and holding members are required in addition to the heat sink, and the number of parts increases. For this reason, there is a concern that the production cost is improved.
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、構成の簡素化及び軽量化や、生産コストの低廉化を図り得る電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power converter capable of simplifying and reducing the weight of the configuration and reducing the production cost.
前記の目的を達成するために、本発明は、電子部品が設けられた回路基板と、前記回路基板の熱を除去するための冷却媒体が流通する冷媒流通路が形成されたヒートシンクと、前記ヒートシンクとの間に前記回路基板を介装したケーシングとを備える電力変換装置において、
前記ケーシングは、
樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持する支持部材と、
樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持した前記支持部材を保持するケーシング本体と、
を備え、
前記支持部材と前記ケーシング本体とが互いに接合されることに伴い、前記ケーシングに、該ケーシング外から前記冷媒流通路に前記冷却媒体を供給するための供給路と、前記冷媒流通路から前記ケーシング外に前記冷却媒体を排出するための排出路とが形成されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a circuit board on which electronic components are provided, a heat sink in which a refrigerant flow passage is formed through which a cooling medium for removing heat from the circuit board is formed, and the heat sink. In a power converter comprising a casing with the circuit board interposed therebetween,
The casing is
A support member made of a resin material and supporting the heat sink;
A casing body made of a resin material and holding the support member supporting the heat sink;
With
As the support member and the casing main body are joined to each other, a supply path for supplying the cooling medium to the refrigerant flow path from outside the casing to the casing, and from the refrigerant flow path to the outside of the casing And a discharge path for discharging the cooling medium.
このように、本発明では、支持部材又はケーシングのいずれか一方のみに供給路及び排出路を形成するのではなく、支持部材とケーシング本体とを組み合わせることでケーシングを構成すると同時に、該ケーシングに、ヒートシンクに冷却媒体を供給するための供給路と、ヒートシンクを流通した冷却媒体を排出するための排出路とが形成されるようにしている。このため、支持部材及びケーシング本体の形状が簡素となる。 Thus, in the present invention, instead of forming the supply path and the discharge path only in one of the support member and the casing, the casing is configured by combining the support member and the casing body, and at the same time, A supply path for supplying the cooling medium to the heat sink and a discharge path for discharging the cooling medium flowing through the heat sink are formed. For this reason, the shapes of the support member and the casing body are simplified.
簡素な形状の支持部材やケーシング本体は、成形(作製)が容易である。また、支持部材やケーシング本体を厳密な寸法精度で仕上げる必要もない。このため、ケーシングを得る作業が簡素となり、ケーシングを効率よく製造することができる。 The support member and the casing body having a simple shape can be easily formed (produced). Further, it is not necessary to finish the support member and the casing body with strict dimensional accuracy. For this reason, the operation | work which obtains a casing becomes simple and a casing can be manufactured efficiently.
しかも、支持部材とケーシング本体でケーシングを構成することができる。すなわち、ケーシングを得るための部品の点数を低減することが可能である。このことと、支持部材及びケーシング本体の素材として樹脂材を採用したこととが相俟って、ケーシングを軽量化することができるとともに、電力変換装置の生産コストの低廉化を図ることができる。 In addition, the casing can be constituted by the support member and the casing body. That is, it is possible to reduce the number of parts for obtaining the casing. This, combined with the use of a resin material as the material for the support member and the casing body, can reduce the weight of the casing and reduce the production cost of the power converter.
供給路及び排出路を形成するには、例えば、支持部材に、ケーシング本体を臨む側から陥没してヒートシンクの端部を支持する有底の凹部と、前記凹部に連通して冷却媒体が流通する冷媒通路とを形成するとともに、ケーシング本体に、前記凹部を閉塞する蓋部を設ければよい。この構成では、蓋部で前記凹部を閉塞することにより、供給路及び排出路が形成される。すなわち、複雑な構成を採用することなく、供給路及び排出路を容易に形成することができる。 In order to form the supply path and the discharge path, for example, a bottomed recess that is depressed from the side facing the casing body to support the end of the heat sink and a cooling medium that is in communication with the recess are circulated in the support member. What is necessary is just to provide the cover part which obstruct | occludes the said recessed part in a casing main body while forming a refrigerant path. In this configuration, the supply path and the discharge path are formed by closing the recess with the lid. That is, the supply path and the discharge path can be easily formed without adopting a complicated configuration.
なお、支持部材に、ケーシング本体を臨む側から陥没するとともに前記凹部に連なる有底の中間通路を形成するようにしてもよい。この場合、前記蓋部は、凹部及び中間通路の双方を閉塞する。 In addition, you may make it form in a support member the bottomed intermediate | middle channel | path which is depressed from the side which faces a casing main body, and continues to the said recessed part. In this case, the lid portion closes both the recess and the intermediate passage.
供給路では、冷却媒体は、冷媒通路から凹部を介して冷媒流通路に流入する前に、中間通路に一旦流入する。これにより流速が低下するので、各冷媒流通路に冷却媒体を分配することが容易となる。その一方で、排出路では、冷却媒体は、冷媒流通路から凹部を介して冷媒通路に流入する前に中間通路に一旦流入する。すなわち、中間通路は、多量の冷却媒体が冷媒流通路から導出されて冷媒通路から排出することが困難であるときに、冷却媒体を一旦貯留するプール部となる。このため、冷却媒体の流通が困難となることが回避される。 In the supply passage, the cooling medium once flows into the intermediate passage before flowing from the refrigerant passage through the recess into the refrigerant flow passage. As a result, the flow velocity is reduced, and it becomes easy to distribute the cooling medium to each refrigerant flow passage. On the other hand, in the discharge passage, the cooling medium once flows into the intermediate passage before flowing into the refrigerant passage from the refrigerant flow passage through the recess. In other words, the intermediate passage serves as a pool portion that temporarily stores the cooling medium when a large amount of the cooling medium is led out from the refrigerant flow passage and is difficult to discharge from the refrigerant passage. For this reason, it is avoided that the distribution of the cooling medium becomes difficult.
この場合、前記冷媒通路を、前記支持部材の、ケーシング本体を臨む側の裏面から中間通路の底面まで延在する貫通孔として形成することが好ましい。中間通路が、ケーシング本体を臨む側で開口しているので、このような方向に延在する貫通孔を形成することは容易である。 In this case, it is preferable that the refrigerant passage is formed as a through hole extending from the back surface of the support member facing the casing body to the bottom surface of the intermediate passage. Since the intermediate passage is opened on the side facing the casing body, it is easy to form a through hole extending in such a direction.
支持部材を2個とし、該2個の支持部材を互いに離間させた状態で各々の凹部にてヒートシンクを支持するようにしてもよい。この場合、ヒートシンクを覆う部位が存在しないので、ケーシング、ひいては電力変換装置の一層の軽量化を図ることができる。しかも、ヒートシンクの一部がケーシングから露呈するので、例えば、ヒートシンクの周囲の大気との接触面積が大きくなる。このため、ヒートシンクからの放熱が効率よく営まれる。 Two support members may be provided, and the heat sinks may be supported by the respective recesses in a state where the two support members are separated from each other. In this case, since there is no site | part which covers a heat sink, the further weight reduction of a casing and by extension, a power converter device can be achieved. In addition, since a part of the heat sink is exposed from the casing, for example, the contact area with the atmosphere around the heat sink increases. For this reason, heat dissipation from the heat sink is efficiently performed.
ケーシング本体は、ヒートシンクとともに回路基板を介装する介装部と、該介装部から突出した突部とを有するものとして構成することが好ましい。例えば、この突部にネジ挿通孔を形成すれば、該ネジ挿通孔に挿通したネジにより、電力変換装置を、パワーモジュールユニット等を構成する所定の部材に位置決め固定することが容易となる。このように、突部を設けることにより、部品点数が多くなることを回避しながら、電力変換装置を所定の部材に取り付けることが可能となる。 It is preferable that the casing body is configured to have an interposed part that interposes the circuit board together with the heat sink, and a protrusion that protrudes from the interposed part. For example, if a screw insertion hole is formed in this protrusion, it becomes easy to position and fix the power conversion device to a predetermined member constituting the power module unit or the like by the screw inserted through the screw insertion hole. Thus, by providing the protrusion, the power conversion device can be attached to a predetermined member while avoiding an increase in the number of parts.
支持部材とケーシング本体の接合は、接着剤による接着、又は溶着によることが好ましい。この場合、ロウ付け接合のように熱処理炉を必要としない。従って、設備投資、ひいては生産コストの低廉化を図ることができる。また、樹脂材からなるケーシングが変形したり、溶融したりする懸念が払拭される。 The joining of the support member and the casing body is preferably performed by bonding with an adhesive or welding. In this case, a heat treatment furnace is not required unlike the brazing joint. Therefore, it is possible to reduce the capital investment, and hence the production cost. Moreover, the concern that the casing made of the resin material is deformed or melted is eliminated.
本発明によれば、支持部材とケーシング本体とを組み合わせることでケーシングを構成することに伴い、該ケーシングに、冷却媒体が流通する供給路及び排出路が形成されるようにしている。このため、支持部材及びケーシング本体の形状が簡素となるので、ケーシングを作製することが容易である。また、このために支持部材やケーシング本体を厳密な寸法精度で仕上げることが不要となるので、ケーシングを得る作業が簡素となり、ケーシングを効率よく製造することができる。 According to the present invention, as the casing is configured by combining the support member and the casing body, a supply path and a discharge path through which the cooling medium flows are formed in the casing. For this reason, since the shapes of the support member and the casing body are simplified, it is easy to produce the casing. In addition, for this reason, it is not necessary to finish the support member and the casing body with strict dimensional accuracy, so that the operation of obtaining the casing is simplified, and the casing can be manufactured efficiently.
さらに、支持部材とケーシング本体でケーシングを得ることができるので、ケーシングを構成する部品の点数を低減することが可能である。しかも、支持部材及びケーシング本体は樹脂材からなる。以上のような理由から、ケーシング、ひいては電力変換装置の構成の簡素化、軽量化、生産コストの低廉化を図ることができる。 Furthermore, since a casing can be obtained with a support member and a casing main body, it is possible to reduce the number of parts which comprise a casing. In addition, the support member and the casing body are made of a resin material. For the reasons described above, the configuration of the casing, and thus the power converter, can be simplified, reduced in weight, and the production cost can be reduced.
以下、本発明に係る電力変換装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下における「左」、「右」、「下」及び「上」は、各図面の左方、右方、下方及び上方に対応するが、これは理解を容易にするための便宜的なものであり、電力変換装置を実使用する際の方向を定義するものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a power conversion device according to the present invention will be given and described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, “left”, “right”, “lower” and “upper” correspond to the left, right, lower and upper of each drawing, but this is for convenience of understanding. However, it does not define the direction when the power converter is actually used.
図1A及び図1Bは、それぞれ、本実施の形態に係る電力変換装置10の上方からの概略全体斜視図、下方からの概略全体斜視図であり、図2は、要部分解斜視図である。この電力変換装置10は、回路基板12と、該回路基板12を挟持するヒートシンク14(図1B及び図2参照)とケーシング16を備える。なお、図2では回路基板12を省略しており、後述する図3においても同様である。
1A and 1B are a schematic overall perspective view from above and a schematic overall perspective view from below of a
回路基板12は、導電配線が予め形成された絶縁基板(基板)上に各種の電子部品18(素子)が設けられ、これにより電子回路が形成されてなる。電子部品18は、例えば、IGBT等のトランジスタ、抵抗、コンデンサ、コイル等である。
The
ヒートシンク14は、熱伝導度が良好な金属材、例えば、アルミニウム又はその合金からなり、押し出し成形等によって得られる。この場合、ヒートシンク14は、長手方向に直交する断面がトラック形状をなし、下端面及び上端面が平坦面をなす扁平な中空体である。また、長手方向に沿って仕切壁20(図2参照)が延在し、隣り合う仕切壁20同士によって形成される空間が、冷却媒体(例えば、冷却水等の冷却液)が流通する冷媒流通路22となる。すなわち、ヒートシンク14は、中空内部が複数の仕切壁20によって区画された金属製の扁平多孔管からなる。
The
ケーシング16は、この場合、第1支持部材30aと、第2支持部材30b(すなわち、2個の支持部材)と、ケーシング本体32とを有する。すなわち、本実施の形態では、ケーシング16は3個の部材30a、30b、32から構成される。これら第1支持部材30a、第2支持部材30b及びケーシング本体32はいずれも、樹脂材からなる。この種の樹脂材の好適な例としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリサルファイド樹脂等が挙げられる。
In this case, the
図2及び図3に示すように、第1支持部材30aは、ヒートシンク14の奥行き方向に沿って延在する第1支持部34aと、該第1支持部34aから、ヒートシンク14の長手方向に沿い且つヒートシンク14から離間するように突出した第1舌片部36aとを有する。第1支持部34aの奥行きはヒートシンク14の奥行きに比して若干大きく、また、ヒートシンク14の長手方向に沿う方向は短尺である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1支持部34aには、ケーシング本体32に臨む上端面側から下端面側に指向して陥没するように第1凹部38aが形成されている。このため、第1凹部38aは、上端面側が開口した有底形状となっている。後述するように、第1凹部38aによってヒートシンク14の右端部が支持される。
A
同様に、第1舌片部36aには、ケーシング本体32に臨む上端面側から下端面側に指向して陥没するとともに、第1凹部38aに連なる第1中間通路40aが形成されている。すなわち、第1中間通路40aもまた、上端面側が開口した有底形状となっている。
Similarly, the
第1舌片部36aには、下端面から第1中間通路40aの底面まで、第1支持部材30aの厚み方向に沿って直線状に延在する第1貫通孔42aが形成される。この第1貫通孔42aには、例えば、管継手及び供給管を介して冷却媒体供給源(いずれも図示せず)が接続される。冷却媒体は、この第1貫通孔42aから第1中間通路40aに供給される。このように、第1貫通孔42aは、第1支持部材30a外から供給された冷却媒体が流通する冷媒通路として機能する。
The
第1凹部38a及び第1中間通路40aは、後述するようにケーシング本体32で閉塞される。これにより、第1貫通孔42aを流通した冷却媒体が、第1中間通路40a及び第1凹部38aを介してヒートシンク14の冷媒流通路22まで案内される。このように、本実施の形態では、第1凹部38a及び第1中間通路40aがケーシング本体32で閉塞されることに伴い、ケーシング16外に設けられた前記冷却媒体供給源から冷媒流通路22へと冷却媒体を供給するための供給路44(図4A参照)が形成される。
The
一方の第2支持部材30bは、第1支持部材30aと略同一形状をなすが、説明の便宜上、第1支持部材30aの構成要素に対応する構成要素の名称については「第1」に代えて「第2」を付し、且つ参照符号の添字「a」に代えて「b」を付すものとする。すなわち、第2支持部材30bは、第2支持部34bと第2舌片部36bとを有する。第2支持部34bには、上端面側が開口した有底形状の第2凹部38bが形成されている。この第2凹部38bにより、ヒートシンク14の左端部が支持される。また、第2舌片部36bには、第2凹部38bに連なり且つ上端面側が開口した有底形状の第2中間通路40bと、下端面から第2中間通路40bの底面まで直線状に延在する第2貫通孔42bとが形成される。
One
第2貫通孔42bには、例えば、管継手及び排出管を介して冷却媒体回収槽(いずれも図示せず)が接続される。冷却媒体は、第2中間通路40bから第2貫通孔42bを経て第2支持部材30b外に排出され、前記冷却媒体回収槽に回収される。このように、第2貫通孔42bは、第2支持部材30b外に排出される冷却媒体が流通する冷媒通路である。
For example, a cooling medium recovery tank (both not shown) is connected to the second through
第2凹部38b及び第2中間通路40bも、ケーシング本体32で閉塞される(後述)。これにより、ヒートシンク14の冷媒流通路22を流通した冷却媒体が、第2凹部38b及び第2中間通路40bを介して第2貫通孔42bに案内される。このことから諒解されるように、第2凹部38b及び第2中間通路40bがケーシング本体32で閉塞されることに伴い、冷媒流通路22を流通した冷却媒体を、ケーシング16外に設けられた前記冷却媒体回収槽へと排出するための排出路46(図4B参照)が形成される。
The
ケーシング本体32は、ヒートシンク14との間に回路基板12を介装する介装部50と、該介装部50の外縁部から突出する突部52とを有する。この中の介装部50は、枠部54内に十字形状の回路押さえ部56が形成されて構成されている。図3、図4A及び図4Bに示すように、枠部54及び突部52の下端面同士は面一であり、このため、枠部54の肉厚は突部52よりも大きくなっている。また、回路押さえ部56の下端面は、図4A及び図4Bに示すように、枠部54の下端面に比して若干上方に位置する。
The
突部52は、第1支持部材30a及び第2支持部材30bに重なる位置まで延在する(図1A及び図1B参照)。図3、図4A及び図4Bに示すように、突部52の下端面には、第1凹部38a及び第1中間通路40aの開口の形状に対応する形状の第1リブ58aと、第2凹部38b及び第2中間通路40bの開口の形状に対応する形状の第2リブ58bとが設けられる。図4Aに示すように、第1リブ58aの下端面に、第1支持部材30aの、第1凹部38a及び第1中間通路40aの開口近傍が接合される。同様に、図4Bに示すように、第2リブ58bの下端面に、第2支持部材30bの、第2凹部38b及び第2中間通路40bの開口近傍が接合される。
The
このため、第1凹部38a、第1中間通路40a、第2凹部38b及び第2中間通路40bの開口が突部52の下端面で閉塞される。すなわち、突部52は、第1凹部38a、第1中間通路40a、第2凹部38b及び第2中間通路40bを閉塞する蓋部として機能する。
For this reason, the openings of the
第1支持部材30a、第2支持部材30b、ケーシング本体32の突部52には、それぞれ、ネジ挿通孔60が形成される。電力変換装置10は、各ネジ挿通孔60に通された取付ネジ(図示せず)を介して所定の部材に位置決め固定され、例えば、電動自動車に搭載されたモータを制御するパワーモジュールユニットを構成する。
A
本実施の形態に係る電力変換装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果について説明する。
The
電力変換装置10は、以下のようにして製造することができる。すなわち、先ず、第1支持部材30a、第2支持部材30b及びケーシング本体32を作製する。このためには、例えば、溶融樹脂を出発材として射出形成を行えばよい。なお、第1支持部材30aと第2支持部材30bは、同一の射出成形装置(型)によって作製することが可能である。このため、設備投資を低廉化することができる。
The
第1支持部材30aは、第1凹部38aが形成された第1支持部34aと、第1中間通路40a及び第1貫通孔42aが形成された第1舌片部36aとが一体的に連なった単一部材として得られる。第1凹部38a及び第1中間通路40aが同一方向に臨んで開口し、且つ第1貫通孔42aが第1支持部材30aの厚み方向に沿って延在する。このような形状を、射出成形等で成形することは容易である。すなわち、上記した形状を採用したことにより、第1支持部材30aを作製することが容易となる。勿論、第2支持部材30bについても同様である。
In the
その一方で、別の射出成形装置において、枠部54及び回路押さえ部56を有する介装部50と、第1リブ58a及び第2リブ58bが設けられた突部52とが一体的に連なるケーシング本体32が作製される。このように、本実施の形態では、ケーシング16を構成する第1支持部材30a、第2支持部材30b及びケーシング本体32が樹脂材からなる。樹脂材は、同一体積の金属材等に比して著しく軽量であるので、ケーシング16、ひいては電力変換装置10の有効な軽量化を図ることができる。
On the other hand, in another injection molding apparatus, a casing in which an
これとは別に、ヒートシンク14を作製する。上記したように、ヒートシンク14は、アルミニウム又はその合金等の熱伝導度が良好な金属材に対して押し出し成形等を施すことによって得ることができる。押し出し成形の際に、仕切壁20も同時に形成される。すなわち、1回の成形作業を行うことによって、扁平多孔管としてのヒートシンク14が得られる。
Separately, the
さらに、絶縁基板上にIGBT等のトランジスタ、抵抗、コンデンサ、コイル等の電子部品18を実装して、該絶縁基板上に予め形成された導電配線とともに電子回路を構成する。これにより、回路基板12を作製する。
Further, an
次に、ヒートシンク14の右端及び左端に前記支持部材を接合する。同一の射出成形型で作製された支持部材であっても、右端に装着された支持部材が第1支持部材30aとなり、左端に装着された支持部材が第2支持部材30bとなる。すなわち、この場合、略同一形状の支持部材が、略180°離間した回転対称位置に配置される。
Next, the support member is joined to the right end and the left end of the
具体的には、予め接着剤が塗布されたヒートシンク14の右端を、第1支持部材30aの第1凹部38aに挿入する。又は、第1凹部38aの底面と、ヒートシンク14の右端側方に対向する側面に接着剤を塗布するようにしてもよい。いずれの場合においても、接着剤がヒートシンク14から押圧を受けて展開し、右端の底面と第1凹部38aの底面との間、右端側方と第1凹部38aの側面との間を閉塞する。この閉塞により、ヒートシンク14の右端と第1支持部材30aとの間のシールがなされる。
Specifically, the right end of the
また、予め接着剤が塗布されたヒートシンク14の左端を、第2支持部材30bの第2凹部38bに挿入する。これに代替し、第2凹部38bの底面と、ヒートシンク14の左端側方に対向する側面に接着剤を塗布するようにしてもよい。上記と同様に接着剤が展開し、左端の底面と第2凹部38bの底面との間、左端側方と第2凹部38bの側面との間を閉塞する。その結果、ヒートシンク14の左端と第2支持部材30bとの間のシールがなされる。
Further, the left end of the
接着剤による接合に代え、溶着を行うようにしてもよい。この場合、第1凹部38a及び第2凹部38bの底面及び側面に熱や振動を付与すればよい。前者の場合には熱溶着が施され、後者の場合には振動溶着が施される。溶着では、ヒートシンク14と第1支持部材30a及び第2支持部材30bのそれぞれとが間隙なく接合され、その結果、ヒートシンク14と第1支持部材30a及び第2支持部材30bのそれぞれとの間がシールされる。
Instead of joining with an adhesive, welding may be performed. In this case, heat and vibration may be applied to the bottom and side surfaces of the
図3及び図4Aに示すように、ヒートシンク14の右方先端面と、第1凹部38aの、該右方先端面に対向する内壁面62aとの間にクリアランスを形成することが好ましい。ヒートシンク14の左方先端面についても同様に、図3及び図4Bに示すように、第2凹部38bの、該左方先端面に対向する内壁面62bとの間にクリアランスを形成することが好ましい。また、図4A及び図4Bから諒解されるように、ヒートシンク14の上端面は、第1支持部材30a及び第2支持部材30bの上端面から若干突出する。
As shown in FIGS. 3 and 4A, it is preferable to form a clearance between the right tip surface of the
次に、ヒートシンク14の上端面で回路基板12(図1参照)を支持し、この状態で、第1リブ58aの下端面に第1支持部材30aを接合するとともに、第2リブ58bの下端面に第2支持部材30bを接合する。これにより、ヒートシンク14を支持した第1支持部材30a及び第2支持部材30bがケーシング本体32に保持されるとともに、ケーシング16が構成されて電力変換装置10が得られるに至る。
Next, the circuit board 12 (see FIG. 1) is supported by the upper end surface of the
この際、回路基板12は、ヒートシンク14と、ケーシング本体32の回路押さえ部56(介装部50)とで挟持される。上記したように、回路押さえ部56の下端面が枠部54の下端面よりも上方に位置するので、枠部54内に収容された回路基板12の上端面が回路押さえ部56の下端面に当接する。
At this time, the
このように、本実施の形態によれば、3個の部材30a、30b、32でケーシング16を構成することが可能である。従って、部品点数が低減するとともに構成が簡素となり、電力変換装置10を得るための組立作業が容易となる。このため、電力変換装置10の生産効率の向上や、生産コストの低廉化を図り得る。
As described above, according to the present embodiment, the
しかも、この場合、支持部材を第1支持部材30a、第2支持部材30bの2個としており、このため、第1支持部材30a、第2支持部材30b同士が離間しているので、ヒートシンク14の下端面がケーシング16から露呈した状態となる。従って、大気との接触面積が大きくなるので、放熱が効率よく営まれる。加えて、ヒートシンク14の下端面を覆う部位が存在しない分だけ、ケーシング16の一層の軽量化を図ることができる。
Moreover, in this case, the two support members are the
第1リブ58aと第1支持部材30aの接合、及び第2リブ58bと第2支持部材30bとの接合も、例えば、接着剤又は溶着によってなされる。溶着を行う場合、上記と同様に、第1リブ58a及び第2リブ58bに熱や振動を付与すればよい。第1リブ58aは、第1凹部38a及び第1中間通路40aの開口近傍を囲繞し(図4A参照)、第2リブ58bは、第2凹部38b及び第2中間通路40bの開口近傍を囲繞する(図4B参照)。また、突部52の下端面が、第1凹部38a、第1中間通路40a、第2凹部38b及び第2中間通路40bの開口を閉塞し、これにより、供給路44及び排出路46がそれぞれ形成される。
The joining of the
このように、第1凹部38a、第1中間通路40a、第2凹部38b及び第2中間通路40bの開口を、ケーシング本体32に設けた突部52で閉塞することにより、供給路44及び排出路46を形成することができる。このため、第1支持部材30a、第2支持部材30b及びケーシング本体32を作製した後、供給路44や排出路46を形成するための後加工を行う必要がない。このことによっても電力変換装置10を得るまでの作業が容易となるので、電力変換装置10の生産効率が一層向上するとともに、生産コストが一層低廉化する。
Thus, by closing the opening of the
しかも、上記のようにして供給路44及び排出路46を形成するようにしたため、第1支持部材30a及び第2支持部材30bの構成を簡素化することができる。また、ヒートシンク14や第1支持部材30a、第2支持部材30bが設計誤差を含むものであったとしても、第1凹部38a、第2凹部38bに挿入されたヒートシンク14の端部を上記のようにして接合することで、両者の間にシールがなされる。このため、ヒートシンク14や第1支持部材30a、第2支持部材30bを厳密な寸法精度で仕上げる必要は特にない。
In addition, since the
従って、ヒートシンク14、第1支持部材30a及び第2支持部材30bを作製する際の管理項目が低減する。この分、ヒートシンク14、第1支持部材30a及び第2支持部材30bを作製することが容易となる。
Therefore, the management items when producing the
必要に応じ、ヒートシンク14の右端及び左端の上端面が、突部52の下端面に接合される。ヒートシンク14の右端及び左端の上端面に接着剤が塗布されているときには、接着剤が展開して上端面と突部52の下端面との間を閉塞する。これにより、シールがなされる。又は、溶着によってヒートシンク14と突部52とを接合するようにしてもよい。
If necessary, the upper end surfaces of the right end and the left end of the
このように、本実施の形態によれば、ロウ付け接合を行うことなく電力変換装置10を構成することができる。従って、樹脂材からなるケーシング16が溶融ないし変形を起こす懸念が払拭される。
Thus, according to this Embodiment, the
以上のようにして作製された電力変換装置10は、ネジ挿通孔60に通された取付ネジ(図示せず)を介して所定の部材に位置決め固定される。これにより、例えば、電動自動車に搭載されたモータを制御するパワーモジュールユニットを構成する。
The
モータが付勢されたときには、回路基板12の電子部品18に通電がなされるとともに、前記冷却媒体供給源から冷却媒体(例えば、冷却水)が供給される。この冷却媒体は、前記供給管を介して供給路44に導入される。すなわち、冷却媒体は、第1貫通孔42aを経由して第1中間通路40aに到達する。第1中間通路40aの容積が第1貫通孔42aに比して大きいため、冷却媒体は第1中間通路40aに一旦貯留され、その後、第1凹部38aに流入する。
When the motor is energized, the
第1凹部38aの、ヒートシンク14の右方先端面に対向する内壁面62aと、該右方先端面との間には、好ましくはクリアランスが形成されている。この場合、第1凹部38aに流入した冷却媒体は、クリアランス内で拡散する。このため、冷却媒体は、ヒートシンク14の各冷媒流通路22に略均等に分配される。
A clearance is preferably formed between the
回路基板12は、電子部品18に通電がなされることに伴って熱を帯びる。この熱は、該回路基板12の下端面に当接したヒートシンク14内の冷媒流通路22を流通する冷却媒体に伝達される。しかも、ヒートシンク14の下端面がケーシング16から露呈しているため、ヒートシンク14の大気との接触面積が大きい。このため、いわゆる熱こもりが防止され、ヒートシンク14から熱が効率よく放出される。以上のことが相俟って、回路基板12の温度が過度に上昇することが回避され、各電子回路が所定の機能を発揮する。
The
冷媒流通路22を流通した冷却媒体は、第2凹部38bに導出される。ヒートシンク14の左方先端面と、第2凹部38bの、該左方先端面に対向する内壁面62bとの間には、好ましくはクリアランスが形成されている。この場合、冷媒流通路22が内壁面で閉塞されることが回避されるので、冷却媒体が第2凹部38bに容易に流入する。冷却媒体はクリアランス内で収斂し、第2中間通路40bに一旦貯留された後、第2貫通孔42bから排出される。
The cooling medium that has flowed through the
第2貫通孔42bから排出された冷却媒体は、排出管を経て前記冷却媒体回収槽に回収される。冷却媒体は、大気等に熱を伝達して低温となった後、供給路44に循環供給される。
The cooling medium discharged from the second through
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not particularly limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、第1中間通路40a又は第2中間通路40bを形成することなく、第1貫通孔42a又は第2貫通孔42bを、第1凹部38a又は第2凹部38bに開口するようにしてもよい。また、第1貫通孔42a又は第2貫通孔42bを、ヒートシンク14の長手方向に沿う方向に延在するように形成してもよい。
For example, you may make it open the 1st through-
また、第1支持部材30a側又は第2支持部材30b側のいずれかに供給路44及び排出路46の双方が形成されるようにしてもよい。この場合、例えば、第1支持部材30aから供給された冷却媒体を第2支持部材30bで折り返し、第1支持部材30aから排出するようにすればよい。第2支持部材30bから冷却媒体を供給したときには、この逆である。
Further, both the
さらに、支持部材を、第1支持部34a及び第2支持部34bと、ヒートシンク14の下端面を覆う部位とを一体的に有する単一部材として構成するようにしてもよい。この場合、ケーシング16を構成する部品の点数が一層低減するという利点がある。
Further, the support member may be configured as a single member integrally including the
10…電力変換装置 12…回路基板
14…ヒートシンク 16…ケーシング
18…電子部品 22…冷媒流通路
30a、30b…支持部材 32…ケーシング本体
34a、34b…支持部 36a、36b…舌片部
38a、38b…凹部 40a、40b…中間通路
42a、42b…貫通孔 44…供給路
46…排出路 50…介装部
52…突部 56…回路押さえ部
58a、58b…リブ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ケーシングは、
樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持する支持部材と、
樹脂材からなり、前記ヒートシンクを支持した前記支持部材を保持するケーシング本体と、
を備え、
前記支持部材と前記ケーシング本体とが互いに接合されることに伴い、前記ケーシングに、該ケーシング外から前記冷媒流通路に前記冷却媒体を供給するための供給路と、前記冷媒流通路から前記ケーシング外に前記冷却媒体を排出するための排出路とが形成されることを特徴とする電力変換装置。 A circuit board on which electronic components are provided; a heat sink in which a coolant flow path through which a cooling medium for removing heat from the circuit board is circulated; and a casing having the circuit board interposed between the heat sinks; In a power converter comprising:
The casing is
A support member made of a resin material and supporting the heat sink;
A casing body made of a resin material and holding the support member supporting the heat sink;
With
As the support member and the casing main body are joined to each other, a supply path for supplying the cooling medium to the refrigerant flow path from outside the casing to the casing, and from the refrigerant flow path to the outside of the casing And a discharge path for discharging the cooling medium.
且つ前記ケーシング本体に、前記凹部を閉塞する蓋部が設けられ、
前記蓋部が前記凹部を閉塞することに伴い、前記供給路及び前記排出路が形成されることを特徴とする電力変換装置。 2. The power conversion device according to claim 1, wherein the support member is depressed from a side facing the casing body to support the end of the heat sink, and a bottomed recess communicates with the recess to distribute the cooling medium. A refrigerant passage is formed,
In addition, the casing body is provided with a lid portion that closes the recess,
The power conversion device is characterized in that the supply path and the discharge path are formed as the lid portion closes the recess.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019108143A1 (en) | 2018-04-06 | 2019-10-10 | Shimano Inc. | CONTROL DEVICE AND GEARING SYSTEM |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5918441U (en) * | 1983-05-19 | 1984-02-04 | 日本電信電話株式会社 | Cooling plate with window for cooling heating elements |
JPH11297906A (en) * | 1998-03-23 | 1999-10-29 | Motorola Inc | Electronic assembly and its manufacture |
WO2015178064A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | 富士電機株式会社 | Semiconductor module cooler and method for manufacturing same |
JP2016076644A (en) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | カルソニックカンセイ株式会社 | Semiconductor cooling structure |
-
2016
- 2016-10-31 JP JP2016212603A patent/JP6649227B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5918441U (en) * | 1983-05-19 | 1984-02-04 | 日本電信電話株式会社 | Cooling plate with window for cooling heating elements |
JPH11297906A (en) * | 1998-03-23 | 1999-10-29 | Motorola Inc | Electronic assembly and its manufacture |
WO2015178064A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | 富士電機株式会社 | Semiconductor module cooler and method for manufacturing same |
JP2016076644A (en) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | カルソニックカンセイ株式会社 | Semiconductor cooling structure |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019108143A1 (en) | 2018-04-06 | 2019-10-10 | Shimano Inc. | CONTROL DEVICE AND GEARING SYSTEM |
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