电力转换装置的制作方法

本发明涉及例如装设在电动车上的电力转换装置。

背景技术：

例如，如电动汽车或混合动力汽车那样，在使用马达作为驱动源的电动车中装设有多个电力转换装置。作为电力转换装置，可列举出将商用的交流电源转换成直流电源并向高压蓄电池充电的充电器、将高压蓄电池的直流电源转换为辅助设备用蓄电池的电压(例如12v)的直流/直流转换器和将来自蓄电池的直流电力转换为流向马达的交流电力的逆变器等。

近年来，由于上述这种电力转换装置的低价化、电力转换装置的轻量化导致的电动汽车的燃料效率提高、电动车的电力转换装置的安装空间缩小化等，正在研究电力转换装置的小型化。

此外，随着电力转换装置的小型化，装设于电力转换装置的电子元件的小型化得以推进，使得电子元件的发热密度增加，因此，需要冷却能力更强的冷却装置。

对此，在现有的电力转换装置中，对电抗器和电容器进行收容的壳体的壁部的一部分形成流路形成壁部。由上述流路形成壁部形成有从壳体外侧向内侧凹陷的形状的制冷剂流路。在壳体安装有对制冷剂流路进行覆盖的金属制的盖部。在流路形成壁部和盖部形成有朝制冷剂流路内突出的多个冷却翅片(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016-5315号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，在以上述方式构成的现有的电力转换装置中，在制冷剂流路的两侧安装有元件，因此，需要用于对元件之间进行连接的构件和空间，小型化困难。此外，由于冷却面仅为一面，因此散热面积小、且散热性能低。而且，例如在电抗器以及变压器这种大型高发热电子元件的情况下，在离冷却面较远的电子元件头顶部附近，导热路径变长，且热阻变大，因此，冷却变得困难。

本发明是为了解决上述技术问题而作的，其目的在于获得一种电力转换装置，能在实现小型化的同时提高冷却能力。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电力转换装置包括：多个电气元件；以及筐体，所述筐体具有筐体主体和盖，其中，所述筐体主体安装有电气元件，所述盖安装于筐体主体，筐体主体具有元件安装面和作为元件安装面的背面的制冷剂流路面，多个电气元件安装于元件安装面，在制冷剂流路面设有制冷剂流路槽，在筐体主体设有对制冷剂流路槽进行覆盖的槽盖，元件安装面具有：第一相对部，所述第一相对部与盖相对；第二相对部，所述第二相对部与第一相对部相邻，且以比第一相对部更远离盖的方式与盖相对；以及侧面部，所述侧面部设于第一相对部与第二相对部之间，制冷剂流路槽具有：第一流路部分，所述第一流路部分位于第一相对部及侧面部的背面侧；以及第二流路部分，所述第二流路部分位于第二相对部的背面侧。

发明效果

本发明的电力转换装置在元件安装面安装有电气元件，且在元件安装面的背面即制冷剂流路面设有制冷剂流路槽，因此，能将电气元件聚集于制冷剂流路的一侧。

此外，第一流路部分位于侧面部的背面侧，第二流路部分位于第二相对部的背面侧，因此，通过将电气元件安装于第二相对部，能从第一流路部分和第二流路部分对安装于第二相对部的电气元件进行冷却。因此，能实现小型化，同时提高冷却能力。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的电力转换装置的内部结构的俯视图。

图2是图1的电力转换装置的沿ii-ii线的剖视图。

图3是图1的电力转换装置的沿iii-iii线的剖视图。

图4是从元件安装面一侧透视表示图2、3的制冷剂流路槽和槽盖的俯视图。

图5是表示将图4的第二管配置于第二侧壁的变形例的俯视图。

图6是表示将图4的第一管配置于第四侧壁并将第二管配置于第二侧壁的变形例的俯视图。

图7是表示将图4的第一管配置于第四侧壁的变形例的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施本发明的方式进行说明。

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的电力转换装置的内部结构的俯视图，

图2是图1的电力转换装置的沿ii-ii线的剖视图，图3是图1的电力转换装置的沿iii-iii线的剖视图。

在图中，筐体1具有：金属制的筐体主体2；安装于筐体主体2的一侧的平板状的盖3；以及安装于筐体主体2的另一侧的平板状的槽盖4。在图1中，为了示出筐体1内部而省略了盖3，在图2、3中用双点划线表示盖3。此外，本实施方式的电力转换装置设置成盖3保持水平且位于筐体主体2上方的朝向。

筐体主体2例如由铁或铝构成。此外，筐体主体2是通过铸造形成的一体成型件。而且，在筐体主体2的周围一体形成有互为相对的第一侧壁2a、第一侧壁2b以及互为相对的第三侧壁2c、第四侧壁2d。

在筐体主体2的一侧的第一侧壁2a至第四侧壁2d的端面遍及整周地涂敷有密封件(未图示)。盖3经由密封件接合于第一侧壁2a至第四侧壁2d的端面、即筐体主体2的开口端，并通过多个螺钉(未图示)固定于筐体主体2。

筐体主体2具有作为盖3一侧的表面的元件安装面21和作为元件安装面21的背面的制冷剂流路面22。元件安装面21通过将盖3固定于筐体主体2而被密封。

元件安装面21具有：第一相对部21a，上述第一相对部21a与盖3相对；第二相对部21b，上述第二相对部21b与第一相对部21a相邻，且比第一相对部21a更远离盖3，并与盖3相对；以及侧面部21c，上述侧面部21c设于第一相对部21a与第二相对部21b之间。

在第一相对部21a以相互隔开间隔的方式安装有多个开关元件5，上述开关元件5是发热密度高的高发热电气元件。在本例中，使用六个开关元件5。

在第二相对部21b安装有第一电抗器6、变压器7和第二电抗器8。第一电抗器6、变压器7和第二电抗器8是发热量大的高发热电气元件，且为磁性体元件。

在第二相对部21b设有互相隔开的第一隔间21d、第二隔间21e、第三隔间21f。在第一隔间21d收容有第一电抗器6。在第二隔间21e收容有变压器7。在第三隔间21f收容有第二电抗器8。

在一部分隔间即第一隔间21d以及第三隔间21f以配合第一电抗器6以及第二电抗器8的形状的方式形成有凹部23a和一对凸部23b。第一电抗器6、变压器7和第二电抗器8的周围分别填充有导热件24(在图1中省略)。作为导热件24，使用比一般的树脂材料的导热性高的树脂材料，例如作为浇注剂的硅酮树脂。

开关元件5、第一电抗器6、变压器7和第二电抗器8以高度一致的方式安装，且各自的端子5a、6a、7a、8a被插入到共用的基板9(在图1中用双点划线表示)的孔中而被电连接。

在元件安装面21的第一相对部21a和第二相对部21b的外侧的区域设有第四隔间21g、第五隔间21h和第六隔间21i。在第四隔间21g设有发热量比高发热电气元件小的低发热电气元件即电容器部10。在第五隔间21h和第六隔间21i分别设有作为低发热电气元件的第一滤波电路部11和第二滤波电路部12。

电容器部10、第一滤波电路部11以及第二滤波电路部12连接于基板9。由基板9以及连接于基板9的电气元件5、6、7、8、10、11、12构成电力转换电路。另外，在图2、图3中，省略了电气元件5、6、7、8、10、12的内部结构的图示。

在实施方式1中，将呈直角投影到水平面时的面积设为投影面积，将具有多种投影面积的电气元件6、7、8、10、11、12分别收容于具有对应的面积的隔间21d、21e、21f、21g、21h、21i。

各隔间21d、21e、21f、21g、21h、21i的间隙分别为确保必要的绝缘距离和安装距离的最低限度的距离。

在筐体主体2设有分隔第一隔间21d、第二隔间21e和第三隔间21f的多个隔间隔壁25。此外，在筐体主体2设有多个隔热壁26，上述多个隔热壁26将配置有高发热电气元件的第一相对部21a及第二相对部21b与配置有低发热电气元件的第四隔间21g、第五隔间21h及第六隔间21i之间隔开。在实施方式1中，设于隔热壁26的外侧的区域并与盖3相对的第三相对部是第四隔间21g、第五隔间21h、第六隔间21i。基板9接合于隔间隔壁25以及隔热壁26的盖3侧的端面并固定于筐体主体2。

在制冷剂流路面22上设有制冷剂流路槽27。槽盖4由钢板构成，并对制冷剂流路槽27进行覆盖。此外，槽盖4通过多个螺钉(未图示)固定于筐体主体2。而且，由制冷剂流路槽27和槽盖4构成制冷剂流路。使用例如水或乙二醇液作为在制冷剂流路中流动的制冷剂。

如图2所示，在槽盖4处，沿制冷剂流路槽27的与制冷剂流正交的截面形状设有多个拉深加工部4a、4b。

如图3所示，制冷剂流路槽27具有：第一流路部分27a，上述第一流路部分27a位于第一相对部21a以及侧面部21c的背面侧；以及第二流路部分27b，上述第二流路部分27b位于第二相对部21b的背面侧。

在实施方式1中，第一流路部分27a配置于第一相对部21a的下方且第二相对部21b上的空间的侧方。此外，第二流路部分27b配置于第二相对部21b的下方。

由此，第一相对部21a上的开关元件5从下方开始被冷却，第二相对部21b上的第一电抗器6、变压器7和第二电抗器8从侧方以及下方开始被冷却。即，第一电抗器6、变压器7和第二电抗器8两面均被冷却。另一方面，在第四隔间21g、第五隔间21h、第六隔间21i的下方未配置制冷剂流路槽27。

在第一流路部分27a处，沿制冷剂流动方向(与图3的纸面成直角的方向)设有多个冷却翅片28。

如图3所示，在以使第一相对部21a、第二相对部21b呈水平状态的方式放置筐体1时，第二流路部分27b的与流动正交的截面即第二流路截面的宽度尺寸(图3的左右方向尺寸)比第二流路截面的上下方向尺寸、即电气元件的安装方向的尺寸大。此外，第一流路部分27a的与流动正交的截面即第一流路截面的宽度尺寸(图3的左右方向尺寸)比第二流路截面的宽度尺寸小。而且，第一流路截面的上下方向尺寸比第二流路截面的上下方向尺寸大。此外，第一流路截面的上下方向尺寸比第一流路截面的宽度尺寸大。

如图1所示，在第二侧壁2b设有向外侧突出的第一突起部2e。在第一突起部2e安装有金属制的第一管29，上述第一管29将制冷剂导入到制冷剂流路。在第三侧壁2c设有向外侧突出的第二突起部2f。在第二突起部2f安装有金属制的第二管30，上述第二管30用于将制冷剂从制冷剂流路导出。但是，制冷剂也可以从第二管30导入，并从第一管29导出。

第一管29及第二管30分别压入到设于第一突起部2e、第二突起部2f的管孔(未图示)。在第一管29及第二管30的压入到管孔的部分的外周分别涂敷有密封件(未图示)。

另外，在第一侧壁2a的元件安装面21一侧设有相对于外部导入导出电力的连接器(未图示)。

图4是从元件安装面21一侧透视表示图2、3的制冷剂流路槽27及槽盖4的俯视图。冷却翅片28以在第一流路部分27a的宽度方向(图4的上下方向)以及制冷剂流动方向(图4的左右方向)上相互隔开间隔的方式配置。

制冷剂流路槽27除了具有第一流路部分27a以及第二流路部分27b之外，还具有：导入部分27c，上述导入部分27c用于将制冷剂从筐体1的外部导入到制冷剂流路槽27；导出部分27d，上述导出部分27d用于将制冷剂向筐体1的外部导出；第一连接部分27e，上述第一连接部分27e对导入部分27c和第一流路部分27a进行连接；第二连接部分27f，上述第二连接部分27f对第一流路部分27a和第二流路部分27b进行连接；以及第三连接部分27g，上述第三连接部分27g对第二流路部分27b和导出部分27d进行连接。

导入部分27c、第一连接部分27e、第一流路部分27a、第二连接部分27f、第二流路部分27b、第三连接部分27g以及导出部分27d串联连接，由此形成连续的一条制冷剂流路。第一流路部分27a与第二流路部分27b平行，并由第一流路部分27a、第二连接部分27f以及第二流路部分27b形成u字形的流路。

在制冷剂流路槽27的一部分设有多个整流翅片31。在实施方式1中，整流翅片31设于第二流路部分27b与第三连接部分27g之间制冷剂流动方向弯曲成直角的部分。在整流翅片31的上游侧和下游侧处，制冷剂流路槽27的截面积发生变化。

在制冷剂流路面22的制冷剂流路槽27两侧的边缘部设有多个螺纹孔32，上述多个螺纹孔32供用于固定槽盖4的螺钉拧入。在制冷剂流路面22的制冷剂流路槽27的整个周围，以穿过制冷剂流路槽27与螺纹孔32之间的方式涂敷有密封件(未图示)。

在第一流路部分27a与第二流路部分27b之间设有制冷剂隔壁34。螺纹孔32也设于制冷剂隔壁34。此外，在制冷剂隔壁34设有一对定位孔33。在槽盖4设有一对定位突起(未图示)，上述一对定位突起插入到定位孔33。

导入部分27c以及导出部分27d的与制冷剂流正交的截面积分别比第一管29及第二管30的与制冷剂流正交的截面积大。第一管29及第二管30靠筐体主体2侧的端部保留在管孔内，均未向导入部分27c及导出部分27d内突出。

此外，导入部分27c及导出部分27d的与制冷剂流正交的截面积沿制冷剂流动方向逐渐变化。即，从第一管29及第二管30侧向其相反一侧逐渐变大。在制冷剂流路槽27的截面积变化的角部处，设置圆角以使变化变得平缓。此外，在制冷剂流路槽27的内壁的倾斜部处，尽可能地减小倾斜度。

在上述这种电力转换装置中，在元件安装面21安装有电气元件5、6、7、8、10、11、12，在元件安装面21的背面即制冷剂流路面22设有制冷剂流路槽27，因此，能将电气元件5、6、7、8、10、11、12聚集在制冷剂流路的一侧。此外，第一流路部分27a位于侧面部21c的背面侧，第二流路部分27b位于第二相对部21b的背面侧，因此，能从第一流路部分27a及第二流路部分27b对安装于第二相对部21b的电气元件6、7、8进行冷却。因此，能实现小型化，同时提高冷却能力。

而且，将电气元件5、6、7、8聚集在元件安装面21，因此，在安装电气元件5、6、7、8时，无需使筐体1多次旋转，能减少组装工时。

此外，将第二流路部分27b的第二流路截面的宽度尺寸设得比上下方向尺寸大，因此，能增大安装于第二相对部21b的电气元件6、7、8的冷却面积。

而且，将第一流路部分27a的第一流路截面的宽度尺寸设得比第二流路截面的宽度尺寸小，并且将第一流路截面的上下方向尺寸设得比第二流路截面的上下方向尺寸大，因此，能增大安装于第二相对部21b的电气元件6、7、8的冷却面积。此外，能减小制冷剂流路的截面积的变化，抑制制冷剂流量的偏流，并使制冷剂流量均匀，由此，能在不引起冷却性能失衡的情况下进行高效的冷却。

此外，制冷剂流路槽27的导入部分27c、第一流路部分27a、第二流路部分27b以及导出部分27d经由连接部分27e、27f、27g串联连接，因此，能削减连接所使用的构件，并能实现电力转换装置的小型化、低成本化以及轻量化。

此外，将冷却翅片28设于第一流路部分27a，因此，能提高安装于第一相对部21a的开关元件5的冷却能力。而且，通过冷却翅片28使得第一流路部分27a的实质截面积缩小，因此，能加快制冷剂的流速，并且能增大制冷剂接触的表面积，能提高开关元件5的冷却能力。

而且，将整流翅片31设于制冷剂流动方向弯曲且截面积发生变化的部分，因此，能抑制制冷剂流以使制冷剂均匀流动，并且减少流路截面积的变化，抑制制冷剂流量的偏流使其变得均匀，从而能在不引起冷却性能失衡的情况下进行高效的冷却。

此外，将第一电抗器6、变压器7以及第二电抗器8安装于第二相对部21b，因此，能高效地对高发热电气元件进行冷却。

此外，将导热件24填充到第一电抗器6、变压器7以及第二电抗器8的周围，因此，能更高效地对发热量大的高发热电气元件进行冷却。

而且，将开关元件5安装于第一相对部21a，因此，能更高效地对发热密度大的高发热电气元件进行冷却。

此外，使开关元件5、第一电抗器6、变压器7以及第二电抗器8高度一致并安装于第一相对部21a及第二相对部21b，且连接于共用的基板9，因此，电路结构变得简单且元件布局变得容易，能实现电力转换装置的小型化、低成本化和轻量化。

此外，将隔热壁26设于筐体主体2，因此，高发热元件与低发热元件之间的热传递受到抑制，使得低发热元件的温度不易受高发热元件的温度的影响。由此，能防止低发热电气元件的寿命减少。此外，能选定容许温度较低的廉价的元件作为低发热电气元件，能实现低成本化。

而且，将基板9接合到隔间隔壁25的端面，因此，能抑制第一隔间21d、第二隔间21e以及第三隔间21f之间的热的传递。

此外，将基板9接合到隔热壁26的端面，因此，能进一步抑制高发热元件与低发热元件之间的热的传递。

此外，以与第一电抗器6和第二电抗器8的形状配合的方式，在第一隔间21d及第三隔间21f形成凹部23a和凸部23b，因此，能缩短第一电抗器6和第二电抗器8的导热路径，同时提高散热性和安装性。

此外，将各隔间21d、21e、21f、21g、21h、21i的间隙分别设为确保必要的绝缘距离和安装距离的最低限度的距离，因此，能实现电力转换装置的小型化、低成本化和轻量化。

此外，以使电气元件5、6、7、8、10、11、12的高度一致的方式形成制冷剂流路槽27以及隔间21d、21e、21f、21g、21h、21i，因此，能削减电气元件5、6、7、8、10、11、12与基板9之间的无用的空间，从而能实现电力转换装置的小型化。

此外，电气元件5、6、7、8的高度一致，因此，能将端子5a、6a、7a、8a直接插入到基板9的孔中，在电气元件5、6、7、8与基板9的连接中无需设置追加元件，从而能实现电力转换装置的小型化、低成本化和轻量化。

此外，第一管29和第二管30靠筐体主体2一侧的端部保留在管孔内，导入部分27c以及导出部分27d的与制冷剂流正交的截面积分别比第一管29以及第二管30的与制冷剂流正交的截面积大，因此，能防止因管突出而导致压力损失的增加，并且能抑制制冷剂流量的偏流使其变得均匀，从而能在不引起冷却性能的失衡的情况下进行高效的冷却。

此外，将第一流路部分27a和第二流路部分27b串联连接且相互平行配置，并且将截面积变化大的部分仅设为导入部分27c以及导出部分27d，因此，能减小流路截面积的变化，抑制制冷剂量的偏流使其变得均匀，从而能在不引起冷却性能失衡的情况下进行高效的冷却。

此外，通过在第一流路部分27a与第二流路部分27b之间的制冷剂隔壁34也设置螺纹孔32，并且配置将槽盖4固定的螺钉，能更可靠地防止制冷剂从第一流路部分27a直接流到第二流路部分27b，并且能防止制冷剂偏流的产生。此外，能防止槽盖4在制冷剂的压力的作用下发生变形。

此外，将电气元件6、7、8、10、11、12收容于隔间21d、21e、21f、21g、21h、21i，因此，能减小彼此产生的噪声所造成的影响。

此外，通过沿制冷剂流路槽27的形状在槽盖4设置拉深加工部4a、4b，能对制冷剂进行整流。此外，能抑制制冷剂流路截面积的变化，并能抑制制冷剂的涡旋、淤积等偏流，并且能减小制冷剂的压力损失。

另外，作为上述密封件，能列举例如o形环密封件或垫圈。

此外，筐体主体2并不局限于金属制的一体成型件，也可以是例如由导热性高的树脂形成的树脂成型件或局部嵌插有金属的树脂成型件。

此外，槽盖4的材料并不局限于钢板，也可以是例如局部嵌插有金属的树脂成型件。

此外，也可以通过锻造或挤压加工来制造筐体主体2和槽盖4。

此外，第一管29和第二管30并不局限于金属管，也可以是例如局部嵌插有金属的树脂成型件。

此外，第一管29和第二管30连接于筐体主体2的连接方法并不局限于压入，也可以是例如摩擦搅拌接合、熔敷、钎焊、铆接或螺纹固定。

此外，在上述的示例中，将第一管29和第二管30的固定部设于筐体主体2，但也可以设于槽盖4。即，也可以将第一管29和第二管30固定于槽盖4。

此外，也可以将冷却翅片28或整流翅片31设于整个制冷剂流路槽27。

此外，既可以沿制冷剂流动方向连续设置冷却翅片28，也可以为了保持前缘效果而以沿制冷剂流动方向中途切断的方式断断续续地设置冷却翅片28。

此外，也可以在槽盖4形成冷却翅片28和整流翅片31。

此外，既可以使冷却翅片28和整流翅片31一体形成于筐体主体2或槽盖4，也可以将冷却翅片28和整流翅片31作为单独元件安装于筐体主体2或槽盖4。

此外，冷却翅片28也可以是针形翅片或锯齿形翅片。

此外，在上述的示例中仅示出了一条制冷剂流路，但也可以在筐体主体2形成多条制冷剂流路，或是使一条制冷剂流路在中途分岔为多条流路。

此外，在上述的示例中，将第一管29配置于第二侧壁2b，并将第二管30配置于第三侧壁2c，但第一管29和第二管30可以配置于第一侧壁2a至第四侧壁2d的任一处。

例如，图5是将图4的第二管30配置于第二侧壁2b的变形例。此外，图6是将图4的第一管29配置于第四侧壁2d并将第二管30配置于第二侧壁2b的变形例。此外，图7是将图4的第一管29配置于第四侧壁2d的变形例。

此外，在上述的示例中，以盖3位于上方的方式设置筐体1，但筐体1的朝向并不局限于此。

此外，安装于元件安装面的电气元件并不局限于上述组合。

此外，本发明的电力转换装置的用途并不局限于电动车。