冷却构造体和电力转换装置制造方法
【专利摘要】本发明具备：半导体功率组件(11)，其在壳体的一面形成有散热构件(13)；冷却体(3)，其接合于散热构件；安装基板(22)、(23)，其包括发热电路部件；以及传热支承用金属板(32)、(33)，其将安装基板支承为在安装基板与半导体功率组件之间保持规定间隔。散热构件在其与冷却体接合的一侧突出地形成有液体接触部(17)，冷却体设有供液体接触部浸渍在冷却液中的浸渍部(5)和形成在浸渍部的外侧且安装有O型圈的周槽(6)。散热构件和冷却体利用比周槽靠外侧的彼此的接合面夹持传热支承用金属板，O型圈的截面直径被设定为比将传热支承用金属板的厚度与周槽的深度相加而得到的值大的值。
【专利说明】冷却构造体和电力转换装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于冷却发热体的热的冷却构造体和在内置有电力转换用的半导体开关元件的组件之上与该组件之间保持规定间隔地支承安装基板的电力转换装置，该安装基板安装有包括用于驱动所述半导体开关元件的发热电路部件的电路部件。
【背景技术】
[0002]作为这种电力转换装置，已知有专利文献1所记载的电力转换装置。
[0003]该电力转换装置为如下这样:在框体内配置供冷却液通过的水冷套，在该水冷套之上配置功率组件(即冊!" 1110(11116)来对功率组件进行冷却，该功率组件内置有作为电力转换用的半导体开关元件的叩81。此外，在框体内，在功率组件的与水冷套相反的一侧与该功率组件之间保持规定距离地配置控制电路基板，将该控制电路基板中产生的热经由散热构件向支承控制电路基板的金属基座板传递，将传递到金属基座板的热再经由支承该金属基座板的框体的侧壁向水冷套传递。
[0004]在上述专利文献1所述的以往例中，使控制电路基板中广生的热通过控制电路基板一散热构件一金属基座板一框体一水冷套这样的路径来发散。因此，框体被用作传热路径的一部分，由此对于框体也要求良好的传热性，材料限定于热导率高的金属，在要求小型轻量化的电力转换装置中，有可能无法选择树脂等轻量的材料，难以实现轻量化。
[0005]因此，考虑这样的构造:不使框体介入，而通过将金属基座板的端部夹持在功率组件与水冷套之间来高效地将控制电路基板等发热体中产生的热发散到水冷套。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2010-35346号
【发明内容】
[画]发明要解决的问题
[0010]然而，如果采用使功率组件的一部分与通过水冷套的冷却液直接接触来冷却的直接冷却方式，则在功率组件与水冷套之间安装有0型圈，当0型圈的压缩量发生变化时，有可能功率组件与水冷套之间的液密性下降。
[0011]本发明是着眼于上述以往例的未解决课题而完成的，其目的在于提供一种能够确保第1发热体与冷却体之间的液密性的冷却构造体和能够确保散热构件与冷却体之间的液密性的电力转换装置。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]为了达到上述目的，本发明的一技术方案的冷却构造体具备:第1发热体；冷却体，其接合于所述第1发热体；第2发热体；以及传热板，其用于将所述第2发热体的热向所述冷却体传递；其中，所述第1发热体具有液体接触部，该液体接触部是在所述第1发热体的与所述冷却体接合的一侧突出地形成的；所述冷却体设有浸溃部和周槽，该浸溃部是通过在所述冷却体的与所述第1发热体接合的一侧开口而形成的，且供所述液体接触部浸溃在流通的冷却液中，该周槽以包围该浸溃部的开口的方式形成且安装有0型圈；所述第1发热体与所述冷却体以利用比所述周槽靠外周侧的彼此的接合面夹持所述传热板的方式接合起来；所述0型圈的截面直径为比所述0型圈弹性变形地紧密接合的所述第1发热体的接合面与所述0型圈弹性变形地紧密接合的所述周槽的接合面之间的距离大的值。
[0014]采用该一技术方案的冷却构造体，0型圈以最佳的挤压量弹性变形地与第1发热体的接合面和冷却体的接合面紧密接合来进行液密密封。
[0015]此外，本发明的一技术方案的电力转换装置具备:半导体功率组件，在其一面形成有散热构件；冷却体，其接合于所述散热构件；以及传热板，其用于将安装有电路部件的安装基板的热向所述冷却体传递，该电路部件包括用于驱动所述半导体功率组件的发热电路部件；其中，所述散热构件具有液体接触部，该液体接触部是在所述散热构件的与所述冷却体接合的一侧突出地形成的；所述冷却体设有浸溃部和周槽，该浸溃部是通过在所述冷却体的与所述散热构件接合的一侧开口而形成的，且供所述液体接触部浸溃在流通的冷却液中，该周槽以包围该浸溃部的开口的方式形成且安装有0型圈；所述散热构件与所述冷却体以利用比所述周槽靠外周侧的彼此的接合面夹持所述传热板的方式接合起来；所述0型圈的截面直径为比所述0型圈弹性变形地紧密接合的所述散热构件的接合面与所述0型圈弹性变形地紧密接合的所述周槽的接合面之间的距离大的值。
[0016]采用该一技术方案的电力转换装置，0型圈以最佳的挤压量弹性变形地与散热构件的接合面和冷却体的接合面紧密接合来进行液密密封。
[0017]此外，本发明的一技术方案的电力转换装置具备:半导体功率组件，其在壳体中内置有电力转换用的半导体开关元件，在该壳体的一面形成有散热构件；冷却体，其接合于所述散热构件；安装基板，其安装有电路部件，该电路部件包括用于驱动所述半导体开关元件的发热电路部件；以及传热支承用金属板，其将该安装基板支承为在该安装基板与所述半导体功率组件之间保持规定间隔，使该传热支承用金属板与所述冷却体接触以使该安装基板的发热不经由框体地发散到所述冷却体；其中，在所述散热构件的与所述冷却体接合的一侧突出地形成有液体接触部；所述冷却体设有浸溃部和周槽，该浸溃部是通过在所述冷却体的与所述散热构件接合的一侧开口而形成的，且供所述液体接触部浸溃在流通的冷却液中，该周槽形成在该浸溃部的外侧且安装有0型圈；所述散热构件与所述冷却体以利用比所述周槽靠外侧的彼此的接合面夹持所述传热支承用金属板的方式接合起来；所述0型圈的截面直径为比将所述传热支承用金属板的厚度与所述周槽的深度相加而得到的值大的值。
[0018]采用该一技术方案的电力转换装置，即使在散热构件与冷却体之间夹持的传热支承用金属板的板厚上产生偏差，由于0型圈的截面直径被设为比将传热支承用金属板的厚度与周槽的深度相加而得到的值大的值，因此，0型圈以最佳的挤压量弹性变形地与散热构件的接合面和冷却体的接合面紧密接合来进行液密密封。
[0019]此外，在本发明的一技术方案的电力转换装置中，在所述周槽的开口部的缘部形成有用于保持所述0型圈的0型圈保持用突起，在所述0型圈弹性变形地与所述散热构件的接合面紧密接合时，在该0型圈保持用突起与所述接合面之间设有间隙。
[0020]采用该一技术方案的电力转换装置，形成在周槽的开口部的缘部的0型圈保持用突起作为被散热构件的接合面和冷却体的接合面挤压的0型圈的引导构件发挥功能。
[0021]此外，在本发明的一技术方案的电力转换装置中，在所述周槽的开口部中的至少外周侧的缘部形成有所述0型圈保持用突起。
[0022]采用该一技术方案的冷却构造体，由于冷却水密封用0型圈配置在周槽的靠近外周侧的位置，因此，0型圈保持用突起可靠地进行冷却水密封用0型圈被挤压时的引导。
[0023]并且，在本发明的一技术方案的电力转换装置中，从所述周槽的底部到0型圈保持用突起的顶部的高度被设定为比所述0型圈的半径大的值。
[0024]采用该一技术方案的冷却构造体，安装在周槽内的0型圈不易突出到外部，能够使组装过程中的密封圈的周槽安装状态良好。
[0025]并且，在本发明的一技术方案的电力转换装置中，所述0型圈与所述散热构件的所述接合面紧密接合时从所述周槽的底部到所述散热构件的所述接合面的高度被设定为以容许压缩率挤压所述0型圈时的高度。
[0026]采用该一技术方案的冷却构造体，通过使用以容许压缩率被挤压的0型圈，能够防止0型圈7的压缩永久变形、压缩裂纹。
[0027]发明的效果
[0028]采用本发明的冷却构造体，0型圈以最佳的挤压量弹性变形地与第1发热体的接合面和冷却体的接合面紧密接合来进行液密密封，从而能够得到高可靠性的冷却构造体。
[0029]此外，采用本发明的电力转换装置，0型圈以最佳的挤压量弹性变形地与散热构件的接合面和冷却体的接合面紧密接合来进行液密密封，从而能够提供一种高可靠性的电力转换装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是表示本发明的电力转换装置的整体结构的剖视图。
[0031]图2是表示图1中的电力转换装置的主要部分的剖视图。
[0032]图3是表示在电力转换装置的散热构件与冷却体之间夹持有传热支承用金属板的状态的剖视图。
[0033]图4是表示传热支承用金属板的侧视图。
[0034]图5是说明发热电路部件的整个散热路径的图。
[0035]图6是表示在本发明中使用的0型圈的截面的图。
[0036]图7是表示本发明的第1实施方式的液密密封构造的图。
[0037]图8是表示本发明的第2实施方式的液密密封构造的图。
[0038]图9是表示本发明的第3实施方式的液密密封构造的图。
【具体实施方式】
[0039]下面，参照附图详细说明用于实施本发明的方式(以下称作实施方式。)。
[0040]图1是表示本发明的整体结构的剖视图，图2是放大地表示图1中的主要部分的图。
[0041]图1中的附图标记1是电力转换装置，该电力转换装置1被收纳在框体2内。框体2是将合成树脂材料成形而成的，由隔着具有水冷套结构的冷却体3而被上下分割开的下部框体2八和上部框体28构成。
[0042]下部框体2八由有底方筒体构成。该下部框体2八的开放上部被冷却体3覆盖，在该下部框体2八的内部收纳有平滑用的薄膜电容器(丨丨1111 0011(1611861-)40
[0043]上部框体28具备上端和下端开放的方筒体23和用于封闭该方筒体23的上端的盖体2匕而且，方筒体23的下端被冷却体3封闭。
[0044]虽未图示，但在该方筒体23的下端与冷却体3之间夹设有通过涂布液状密封剂、夹入橡胶制密封件等实现的密封材料。
[0045]冷却体3是例如将热导率高的铝、铝合金注射成形而形成的，其下表面为平坦面，冷却水的供水口 33和排水口 36向框体2的外方开口。该供水口 33和排水口 36例如经由挠性软管连接于未图示的冷却水供给源。
[0046]也如图3所示，在冷却体3的上表面中央形成有与供水口 33及排水口 36连通的以四边形状开口的浸溃部5，在该浸溃部5的上表面开口部的周缘上形成有四边框状的周槽6，在该周槽6中安装有0型圈7。而且，在周槽6的开口部的周缘上形成有自冷却体3的另一个平坦的上表面(图2中的附图标记30向上方突出的0型圈保持用突起8。
[0047]此外，返回到图1，在冷却体3上形成有贯通孔36，该贯通孔36供保持在下部框体2八中的薄膜电容器4的被绝缘覆盖的正负电极如沿上下方向贯通。
[0048]电力转换装置1具备功率组件11，该功率组件11内置有作为电力转换用的例如构成逆变电路的半导体开关元件的例如绝缘栅双极型晶体管(1681)。该功率组件11在扁平的长方体状的绝缘性的壳体12中内置有叩81，在壳体12的下表面形成有金属制的散热构件13。
[0049]在散热构件13的下表面中央部形成有进入到冷却体3的浸溃部5中的液体接触部17。该液体接触部17由互相隔开均等的间隔且自散热构件13的下表面以规定长度突出的许多个冷却片173构成，许多个冷却片173会浸溃在从供水口 33流入到浸溃部5的冷却水中。
[0050]在俯视观察时，在壳体12和散热构件13的四角形成有供固定螺钉14贯通的贯通孔15。此外，在壳体12的上表面，在贯通孔15内侧的4个部位突出地形成有规定高度的基板固定部16。
[0051]如图2所不,在基板固定部16的上端固定有驱动电路基板21，该驱动电路基板21安装有用于驱动内置在功率组件11中的1681的驱动电路等。此外，在驱动电路基板21的上方，与该驱动电路基板21之间保持规定间隔地固定有作为安装基板的控制电路基板22，该控制电路基板22安装有用于控制内置在功率组件11中的叩81的控制电路等，该控制电路包括发热量相对较大或者发热密度相对较大的发热电路部件。并且，在控制电路基板22的上方，与该控制电路基板22之间保持规定间隔地固定有作为安装基板的电源电路基板23，该电源电路基板23安装有用于向内置在功率组件11中的叩81供给电源的包括发热电路部件的电源电路等。
[0052]而且，驱动电路基板21是通过如下方式固定的:向驱动电路基板21的形成在与基板固定部16相对的位置的贯通孔2匕内贯通连接螺钉24的外螺纹部2如，并将该外螺纹部2?螺纹结合于形成在基板固定部16的上表面的内螺纹部16&。
[0053]此外，控制电路基板22是通过如下方式固定的:向控制电路基板22的形成在与连接螺钉24的内螺纹部2仙相对的位置的贯通孔223内贯通连接螺钉25的外螺纹部25^并将该外螺纹部253螺纹结合于连接螺钉24的内螺纹部2仙，其中，该内螺纹部2仙形成在连接螺钉24的上端。
[0054]并且，电源电路基板23是通过如下方式固定的:向电源电路基板23的形成在与连接螺钉25的内螺纹部256相对的位置的贯通孔233内贯通固定螺钉26，并将该固定螺钉26螺纹结合于连接螺钉25的内螺纹部251其中，该内螺纹部256形成在连接螺钉25的上端。
[0055]此外，控制电路基板22不借助框体2而独自地形成通向冷却体3的散热路径地被传热支承用金属板32支承，电源电路基板23不借助框体2而独自地形成通向冷却体3的散热路径地被传热支承用金属板33支承。该传热支承用金属板32和传热支承用金属板33由热导率高的金属板例如铝或者铝合金制的金属板形成。
[0056]传热支承用金属板32是一体地具备平板形状的传热支承板部321自该传热支承板部323的右侧端部向下方弯折而朝向散热构件13延伸的传热支承侧板部321以及自传热支承侧板部326的下端部向左侧弯折而沿着散热构件13的下表面延伸的冷却体接触板部32。的部件。
[0057]控制电路基板22利用固定螺钉36隔着传热构件35固定在传热支承板部323上。传热构件35由具有伸缩性的弹性体构成为与电源电路基板23相同的外形尺寸。作为该传热构件35，应用了通过使金属填料介入硅橡胶的内部来发挥绝缘性能并提高了传热性的构件。
[0058]此外，传热支承用金属板33是一体地具备平板形状的传热支承板部331自该传热支承板部333的左侧端部向下方弯折而朝向散热构件13延伸的传热支承侧板部331以及自传热支承侧板部336的下端部向右侧弯折而沿着散热构件13的下表面延伸的冷却体接触板部33^的部件。
[0059]电源电路基板23利用固定螺钉38隔着与前述的传热构件35同样的传热构件37固定在传热支承板部333上。
[0060]通过将该传热支承用金属板32设为一体部件以及将该传热支承用金属板33设为一体部件，能够减小热阻而进行更高效的散热。此外，通过将传热支承用金属板32中的传热支承板部323与传热支承侧板部326之间的连结部以及传热支承侧板部326与冷却体接触板部32^之间的连结部设为弯曲部，将传热支承用金属板33中的传热支承板部333与传热支承侧板部336之间的连结部以及传热支承侧板部336与冷却体接触板部33。之间的连结部设为弯曲部，能够提高相对于传递到电力转换装置1的上下振动、横向摆动等的耐振动性。
[0061]如图3所示，在电源电路基板23的下表面侧安装有发热电路部件39，电源电路基板23、传热构件37以及传热支承板部333利用固定螺钉38以层叠状态被固定，在传热支承板部333的下表面，为了缩短绝缘距离而粘贴有绝缘片43。另外，将这些层叠状态的部件称作电源电路单元口3。
[0062]此时，安装在电源电路基板23的下表面侧的发热电路部件39利用传热构件37的弹性被塞入在传热构件37内。因此，发热电路部件39与传热构件37能够适度地接触，并且传热构件37与电源电路基板23以及传热构件37与传热支承板部333之间能够良好地接触，能够减少传热构件37与电源电路基板23以及传热构件37与传热支承板部333之间的热阻。
[0063]此外，虽未图示，但在控制电路基板22的下表面侧也安装有发热电路部件，控制电路基板22、传热构件35以及传热支承板部323利用固定螺钉36以层叠状态被固定，在传热支承板部323的下表面，为了缩短绝缘距离而粘贴有绝缘片42。另外，将这些层叠状态的部件称作控制电路单元口2。
[0064]而且，安装在控制电路基板22的下表面侧的发热电路部件利用传热构件35的弹性被塞入在传热构件35内，控制电路基板22与传热构件35能够适度地接触，并且传热构件35与控制电路基板22以及传热构件35与传热支承板部323之间能够良好地接触，能够减少传热构件35与控制电路基板22以及传热构件35与传热支承板部323之间的热阻。
[0065]此外，如图4所示，在传热支承用金属板的传热支承侧板部336上，在与功率组件11的图1所示的3相交流输出端子1化相对应的位置形成有供后述的母线(日语:^ 〃一)55贯通的例如方形的3个贯通孔331。这样，通过形成3个贯通孔331，能够在相邻的贯通孔331之间形成宽度较大的传热路径1^1，能够增加整个传热路径的截面积来高效地传热。此外，也能够确保相对于振动的刚性。
[0066]同样地，在传热支承用金属板32的传热支承侧板部326上，在与功率组件11的正极端子和负极端子1匕相对的位置也分别形成有同样的贯通孔321。通过形成该贯通孔321，能够获得与上述的贯通孔331同样的作用效果。
[0067]此外，如图2所示，在传热支承用金属板32的冷却体接触板部32^和传热支承用金属板33的冷却体接触板部33^上，在与功率组件11的供固定螺钉14贯通的贯通孔15相对的位置形成有固定构件贯通孔320^33(:10
[0068]而且，如图2所示，向散热构件13的贯通孔15以及冷却体接触板部32。的固定构件贯通孔324、冷却体接触板部33^的固定构件贯通孔33(^1中贯通固定螺钉14，使固定螺钉14螺纹结合于形成在冷却体3中的内螺纹部。
[0069]由此，将传热支承用金属板32的冷却体接触板部32^和传热支承用金属板33的冷却体接触板部330抵接于功率组件11的散热构件13的下表面133和冷却体3的上表面3(3，利用散热构件13和冷却体3夹持来固定传热支承用金属板32的冷却体接触板部32(3和传热支承用金属板33的冷却体接触板部33匕
[0070]此时，安装在冷却体3的浸溃部5周围的周槽6中的0型圈7被散热构件13的下表面133挤压，实施用于防止在冷却体3的浸溃部5中积存的冷却水泄漏到外部的液密密封。
[0071]此外，如图1所示，在功率组件11的正负的直流输入端子1匕上连接有母线55，在母线55的另一端利用固定螺钉51连结有贯通冷却体3的薄膜电容器4的正负电极如。此外，在功率组件11的负极端子1匕上固定有压接端子53，该压接端子53固定于与外部的转换器(未图示)连接的连接线52的顶端。
[0072]并且，在功率组件11的3相交流输出端子1化上利用固定螺钉56连接母线55的一端，在该母线55的中段配置有电流传感器57。而且，在母线55的另一端利用固定螺钉60连接有压接端子59。压接端子59固定于与外部的3相电动马达(未图示)连接的马达连接线缆58。
[0073]在该状态下，从外部的转换器(未图示)供给直流电力，并且使安装于电源电路基板23的电源电路、安装于控制电路基板22的控制电路处于工作状态，将例如由脉冲宽度调制信号构成的栅极信号从控制电路经由安装于驱动电路基板21的驱动电路供给到功率组件11。由此，控制内置在功率组件11中的叩81，将直流电力转换为交流电力。将转换得到的交流电力从3相交流输出端子1化经由母线55供给到马达连接线缆58，驱动控制3相电动马达(未图示
[0074]此时，虽因内置在功率组件11中的叩81而发热，但由于设于功率组件11的散热构件13的下表面中央部的液体接触部17进入到设于冷却体3的浸溃部5中而浸溃于冷却液，因此，功率组件11被高效地冷却。
[0075]另一方面，在安装于控制电路基板22的控制电路和安装于电源电路基板23的电源电路中包括发热电路部件39，因这些发热电路部件39而发热。此时，发热电路部件39安装在控制电路基板22和电源电路基板23的下表面侧。
[0076]而且，在控制电路基板22的下表面侧隔着热导率高且具有弹性的传热构件35设有传热支承用金属板32的传热支承板部32^在控制电路基板23的下表面侧隔着热导率高且具有弹性的传热构件37设有传热支承用金属板33的传热支承板部331传热支承用金属板32是将传热支承板部323、传热支承侧板部326以及冷却体接触板部32^ —体化而成的部件且是热阻小的构件，传热支承用金属板33是将传热支承板部333、传热支承侧板部336以及冷却体接触板部33(3 —体化而成的部件且是热阻小的构件，因此，如图5所示，传递到传热支承用金属板32的热从与冷却体3的上表面3^直接接触的冷却体接触板部32(3发散到冷却体3，传递到传热支承用金属板33的热从与冷却体3的上表面3^直接接触的冷却体接触板部33^发散到冷却体3，从而能够进行高效的散热。
[0077]在此，图6表示自由状态的0型圈7，截面直径是0。
[0078]接着，图7是第1实施方式的液密密封构造。
[0079]本实施方式的0型圈7的截面直径0被设定为比散热构件13的下表面133与周槽6的底面63之间的距离大的值，其中，安装在周槽6中的0型圈7弹性变形地与散热构件13的下表面133和周槽6的底面63紧密接合。
[0080]采用本实施方式，由于将0型圈7的截面直径0设定为比安装在周槽6中的0型圈7弹性变形地紧密接合的散热构件13的下表面133与周槽6的底面63之间的距离大的值，因此，0型圈7以最佳的挤压量弹性变形。
[0081]因而，本实施方式的冷却液的液密密封构造能够确保对于在冷却体3的浸溃部5中积存的冷却水的可靠的液密性，能够提供一种高可靠性的电力转换装置1。
[0082]接着，图8是第2实施方式的液密密封构造。
[0083]上述的电力转换装置1的传热支承用金属板32、33以低成本为目的通常使用廉价的金属板构件，由这样的金属板构件构成的传热支承用金属板32、33的板厚存在±10%左右的范围的偏差。
[0084]如果不考虑传热支承用金属板32的冷却体接触板部32^和传热支承用金属板33的冷却体接触板部33。的板厚偏差地选择规定截面直径的0型圈，则在传热支承用金属板32、33的板厚薄(存在负方向的偏差)的情况下，0型圈被周槽6的底面63和散热构件13的下表面133过度地挤压，有可能由于0型圈的压缩永久变形、压缩裂纹而无法进行液密密封。相反，在传热支承用金属板32、33的板厚厚(存在正方向的偏差)的情况下，0型圈被周槽6的底面63和散热构件13的下表面133挤压的挤压量降低，有可能无法进行充分的液密密封。
[0085]因此，本实施方式的0型圈7的截面直径0(参照图6)被设定为比将产生±10%左右的偏差的传热支承用金属板33的板厚I与周槽6的深度I相加而得到的值大的值。
[0086]此外，周槽6的深度I被设定为比0型圈7的半径8(参照图6)大的值。
[0087]此外，在周槽6的开口部的内周侧以突出量1(距冷却体3的上表面3。的高度)突出地形成有0型圈用突起83，在周槽6的开口部的外周侧以突出量1(距冷却体3的上表面3。的高度)突出地形成有0型圈用突起油，但该0型圈用突起81?的突出量1以如下程度突出:在0型圈7紧密接合于散热构件13的下表面133和周槽6的底面63之间地弹性变形时，在该0型圈用突起&!、86与下表面133之间设有间隙。
[0088]另外，在图8中对传热支承用金属板33进行了说明，但传热支承用金属板32侧也是同样的构造。
[0089]米用本实施方式，由于0型圈7的截面直径0被设定为比将产生±10%左右的偏差的传热支承用金属板32、33的板厚I与周槽6的深度[相加而得到的值大的值，因此，即使传热支承用金属板32、33的板厚I在负方向上产生偏差，0型圈7也不会被底面63和下表面133过度挤压地进行液密密封，并且即使传热支承用金属板32、33的板厚I在正方向上产生偏差，0型圈7也能够以最佳的挤压量进行液密密封。因而，本实施方式的冷却液的液密密封构造也能够确保对于在冷却体3的浸溃部5中积存的冷却水的可靠的液密性，能够提供一种高可靠性的电力转换装置1。
[0090]此外，在本实施方式中，由于将周槽6的深度[设定为比0型圈7的半径I？大的值，因此，安装在周槽6内的0型圈7不易突出到外部，在电力转换装置1的组装过程中能够良好地将密封圈7安装于周槽6。
[0091]此外，用于密封冷却水的本实施方式的0型圈7配置在周槽6的靠近外周侧的位置，至少在周槽6的开口部的外周侧突出地形成有0型圈用突起油，该0型圈用突起油使组装过程中的周槽6对0型圈7的安装状态良好，并且通过0型圈7在被挤压时接触该0型圈用突起81也作为挤压引导件发挥功能。
[0092]此外，图9是第3实施方式的冷却液的液密密封构造。
[0093]0型圈7的容许压缩率((自由状态的截面直径一组装状态的截面直径)/自由状态的截面直径)的推荐值通常为8%以上且30%以下。
[0094]因此，对于本实施方式的0型圈7，选择在周槽6中安装的0型圈7所抵接的散热构件13的下表面133与周槽6的底面63之间的距离为0型圈7以容许压缩率(8%以上且30%以下)被挤压时的尺寸的0型圈。
[0095]通过使用本实施方式的以容许压缩率(8%以上且30%以下)被挤压的0型圈7，能够防止0型圈7的压缩永久变形、压缩裂纹。
[0096]因而，本实施方式的冷却液的液密密封构造也能够确保对于在冷却体3的浸溃部5中积存的冷却水的可靠的液密性，能够提供一种高可靠性的电力转换装置1。
[0097]另外，本发明的第1发热体与散热构件13相对应，本发明的第2发热体与控制电路基板22和电源电路基板23相对应，本发明的传热板与传热支承用金属板32、33相对应，本发明的被第1发热体的接合面和冷却体的接合面夹持的传热板与传热支承用金属板32、33的冷却体接触板部32(^33^相对应。
[0098]此外，在图1和图2所示的控制电路单元口2和电源电路单元口3中，对将传热构件35和37设为与控制电路基板22和电源电路基板23相同的外形的情况进行了说明。但是，本发明并不限定于上述结构，也可以将传热构件35和37仅设于发热电路部件39所存在的部位。
[0099]此外，在图1和图2中，对在控制电路基板22和电源电路基板23中将发热电路部件39安装在背面侧的传热构件35和37侧的情况进行了说明。但是，本发明并不限定于上述结构。即，也可以在控制电路基板22的与传热构件35相反的一侧的外周区域和电源电路基板23的与传热构件37相反的一侧的外周区域安装发热电路部件39。
[0100]并且，在图1和图2中，对应用了薄膜电容器4作为平滑用的电容器的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以应用圆柱状的电解电容器。
[0101]此外，对将本发明的电力转换装置1应用于电动车的情况进行了说明，但并不限定于此，既可以将本发明应用于在钢轨上行驶的铁道车辆，也可以应用于任意的电力驱动车辆。并且，作为电力转换装置1，并不限定于电力驱动车辆，在驱动其它产业设备的电动马达等致动器的情况下，能够应用本发明的电力转换装置1。
[0102]产业卜.的可利用件
[0103]像以上那样，本发明的冷却构造体可用于确保第1发热体与冷却体之间的液密性，本发明的电力转换装置可用于确保散热构件与冷却体之间的液密性。
[0104]附图标记说明
[0105]1、电力转换装置；2、框体；2八、下部框体；28、上部框体；2^1、方筒体；213、盖体；3、冷却体；31供水口 ；313、排水口 3(3、冷却体的上表面；36、贯通孔；4、薄膜电容器；如、正负电极；5、浸溃部；6、周槽；7、0型圈；8、0型圈保持用突起；11、功率组件；1匕、负极端子；1化、3相交流输出端子；12、壳体；13、散热构件；14、固定螺钉；15、贯通孔；16、基板固定部；163、内螺纹部；17、液体接触部；173、冷却片；21、驱动电路基板；213、贯通孔；22、控制电路基板；223、贯通孔；23、电源电路基板；233、贯通孔；2如、外螺纹部；2413、内螺纹部；253、外螺纹部；2513、内螺纹部；32、33、传热支承用金属板；323、传热支承板部:321传热支承侧板部；32^、冷却体接触板部；320、330、冷却体接触板部；3201、3301、固定构件贯通孔；321、贯通孔；333、传热支承板部；3313、传热支承侧板部:33(^冷却体接触板部；331、贯通孔；35、传热构件；37、传热构件；39、发热电路部件；42、绝缘片；43、绝缘片；51、固定螺钉；52、连接线；53、59、压接端子；55、母线；57、电流传感器；58、马达连接线缆；60、固定螺钉
【权利要求】
1.一种冷却构造体，其特征在于， 该冷却构造体具备: 第I发热体； 冷却体，其接合于所述第I发热体； 第2发热体；以及 传热板，其用于将所述第2发热体的热向所述冷却体传递， 其中，所述第I发热体具有液体接触部，该液体接触部是在所述第I发热体的与所述冷却体接合的一侧突出地形成的， 所述冷却体设有浸溃部和周槽，该浸溃部是通过在所述冷却体的与所述第I发热体接合的一侧开口而形成的，且供所述液体接触部浸溃在流通的冷却液中，该周槽以包围该浸溃部的开口的方式形成且安装有O型圈， 所述第I发热体与所述冷却体以利用比所述周槽靠外周侧的彼此的接合面夹持所述传热板的方式接合起来， 所述O型圈的截面直径为比所述O型圈弹性变形地紧密接合的所述第I发热体的接合面与所述O型圈弹性变形地紧密接合的所述周槽的接合面之间的距离大的值。
2.一种电力转换装置，其特征在于， 该电力转换装置具备: 半导体功率组件，在其一面形成有散热构件； 冷却体，其接合于所述散热构件；以及 传热板，其用于将安装有电路部件的安装基板的热向所述冷却体传递，该电路部件包括用于驱动所述半导体功率组件的发热电路部件， 其中，所述散热构件具有液体接触部，该液体接触部是在所述散热构件的与所述冷却体接合的一侧突出地形成的， 所述冷却体设有浸溃部和周槽，该浸溃部是通过在所述冷却体的与所述散热构件接合的一侧开口而形成的，且供所述液体接触部浸溃在流通的冷却液中，该周槽以包围该浸溃部的开口的方式形成且安装有O型圈， 所述散热构件与所述冷却体以利用比所述周槽靠外周侧的彼此的接合面夹持所述传热板的方式接合起来， 所述O型圈的截面直径为比所述O型圈弹性变形地紧密接合的所述散热构件的接合面与所述O型圈弹性变形地紧密接合的所述周槽的接合面之间的距离大的值。
3.一种电力转换装置，其特征在于， 该电力转换装置具备: 半导体功率组件，其在壳体中内置有电力转换用的半导体开关元件，在该壳体的一面形成有散热构件； 冷却体，其接合于所述散热构件； 安装基板，其安装有电路部件，该电路部件包括用于驱动所述半导体开关元件的发热电路部件；以及 传热支承用金属板，其将该安装基板支承为在该安装基板与所述半导体功率组件之间保持规定间隔，使该传热支承用金属板与所述冷却体接触以使该安装基板的发热不经由框体地发散到所述冷却体， 其中，在所述散热构件的与所述冷却体接合的一侧突出地形成有液体接触部， 所述冷却体设有浸溃部和周槽，该浸溃部是通过在所述冷却体的与所述散热构件接合的一侧开口而形成的，且供所述液体接触部浸溃在流通的冷却液中，该周槽形成在该浸溃部的外侧且安装有O型圈， 所述散热构件与所述冷却体以利用比所述周槽靠外侧的彼此的接合面夹持所述传热支承用金属板的方式接合起来， 所述O型圈的截面直径为比将所述传热支承用金属板的厚度与所述周槽的深度相加而得到的值大的值。
4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于， 在所述周槽的开口部的缘部形成有用于保持所述O型圈的O型圈保持用突起，在所述O型圈弹性变形地与所述散热构件的接合面紧密接合时，在该O型圈保持用突起与所述接合面之间设有间隙。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于， 在所述周槽的开口部中的至少外周侧的缘部形成有所述O型圈保持用突起。
6.根据权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于， 从所述周槽的底部到O型圈保持用突起的顶部的高度为比所述O型圈的半径大的值。
7.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于， 所述O型圈与所述散热构件的所述接合面紧密接合时从所述周槽的底部到所述散热构件的所述接合面的高度被设定为以容许压缩率挤压所述O型圈时的高度。
【文档编号】H01L23/473GK104303295SQ201380024913
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年8月8日
【发明者】田中泰仁 申请人:富士电机株式会社