電子部件外殼結構體的製作方法
2023-05-29 13:47:21 1
專利名稱：電子部件外殼結構體的製作方法
技術領域：
本發明涉及容納電子部件的結構體，更具體而言，涉及密封結構，其應用於其中容納電子部件的殼腔，並也應用於形成在結構體中以冷卻電子部件的冷卻通道。
背景技術：
電子部件和容納多個電子部件的電子單元或組件趨於產生大量的熱。例如，裝備有混合動力裝置(即，組合的電機/內燃機)的機動車輛或電動車輛遭受到從構成逆變器設備或轉換器設備的電子部件產生的相當大量的熱。電子部件通常容納在包括金屬殼體的結構體中。此外，結構體通常包括冷卻劑在其中流動的冷卻通道和散熱肋片以冷卻受熱的電子部件。
圖5示出了構造為容納電子部件的傳統結構體。電源控制單元100是能夠控制供應到混合動力裝置的電能的設備。電源控制單元100包括升壓轉換器部分102和安裝在升壓轉換器部分102上的驅動逆變器部分104。升壓轉換器部分102使得從電池供應的DC電壓升高。驅動逆變器部分104將升壓的DC電壓轉換為AC電壓並將已轉換的AC電壓供應到電機。
驅動逆變器部分104包括構成逆變器設備的電子部件(未示出)和容納電子部件的逆變器殼體106。逆變器殼體106具有電子部件安裝在其中的殼腔。電子部件通過螺栓等固定到殼體106。類似於逆變器部分104，升壓轉換器部分102包括轉換器殼體108，其具有電子部件安裝在其中的殼腔。
當升壓轉換器部分102和驅動逆變器部分104組裝在一起時，逆變器殼體106的殼腔和轉換器殼體108的殼腔可以經由連通通道110連接。連通通道110提供了其中母線(bus bars)和裝配電路(wiring harness)可以延伸以連接逆變器設備的電子部件和轉換器設備的電子部件的空間。母線和裝配電路可以將升壓電能從轉換器供應到逆變器。例如，有可能將600V的高壓供應到母線和裝配電路。因此，為消除電能的洩漏，連通通道110必須具有足夠的防水性能。
此外，電源控制單元100包括冷卻通道112，冷卻劑在其中流動以冷卻安裝在殼腔中的電子部件。冷卻通道112由兩個側壁構成，其中之一形成在逆變器殼體106上，而另一個在轉換器殼體108上。更具體地，殼體106和108的連接表面120部分地凹入為預定的槽狀以形成冷卻通道112的側壁。當逆變器殼體106和轉換器殼體108在其連接表面120處連接或組裝時，可以形成冷卻通道112。總之，冷卻水作為冷卻劑在冷卻通道112中流動並在安裝在機動車輛中的散熱器中循環。
如上所述，連接表面120被界定為殼體106和108在連接或組裝條件下的邊界表面。連接表面120包括在該處設置了連通通道110的連通通道區域114和在該處設置了冷卻通道的液體通道區域116。如上所述，形成在連通通道區域114中的連通通道110必須具有足夠的防水性能。同時，冷卻水在設置在液體通道區域116中的冷卻通道中流動。這樣，需要防水性能的連通通道區域114和包括冷卻通道的液體通道區域116必須獨立地密封。
密封連通通道區域114必須不僅考慮從液體通道區域116進入的冷卻水還要考慮從結構體外部進入的外部水。在另一方面，密封液體通道區域116必須不僅考慮流動到連通通道區域114中的冷卻水還要考慮洩漏出殼體的冷卻水。防止冷卻水洩漏出結構體幫助實現了可靠的冷卻系統，其能夠穩定地維持循環以冷卻電子部件的足夠量的冷卻水。
為此，在圖5中在由點劃線指示的部分處形成具有預定表面粗糙度的密封表面。密封表面可以在兩個殼體106和108的連接表面120處獨立地密封連通通道區域114和液體通道區域116。更具體地，密封表面形成在殼體的連接表面(單個或多個)120上以獨立地包圍連通通道區域114和液體通道區域116。
在殼體連接之前，傳統地將稱作FIPG(就地成形襯墊)的包含矽橡膠和其他成分的液體襯墊物塗覆或施加在密封表面上。FIPG(即，液體襯墊物)可以增強在連通通道區域114和液體通道區域116之間的內隙的密封性能。當足夠量的FIPG在連接的殼體106和108之間的密封表面硬化時，FIPG可以消除冷卻水洩漏出液體通道區域116的情況並消除水從結構體外部進入的情況。這樣，沒有水可以進入到連通通道區域114中。此外，FIPG可以消除冷卻水洩漏出液體通道區域116到外部的情況。
但是，在傳統的電子部件外殼結構體中，由於可以確保密封性能的FIPG的使用導致各種問題發生。更具體地，在製造處理中，工人必須小心地並均勻地在(單個或多個)密封表面上施加預定量的FIPG。以上述方式在(單個或多個)密封表面上施加FIPG花費較長的時間並需要延長的製造交付周期以完成兩個殼體的連接。此外，在(單個或多個)密封表面上施加FIPG給工人繁重的負擔並需要對施加量的小心處理。
此外，根據諸如上述的傳統電源控制單元之類的電子部件外殼結構體，如果在結構體內部發生任何損傷或問題，必須再次分離連接殼體使得可以作為單元移除或更換包括受損或問題電子部件的殼體。但是，殼體通過已經硬化的FIPG緊密地固定在一起。這樣，必須通過用於將硬化的FIPG移除或剝離殼體的密封表面的棘手工作來實現殼體的分離。因此，如果粗暴地進行該工作，密封表面可能被刮擦或受損。例如，工人可能使用螺絲起子來強制地分離已連接的殼體，並可能使用刮刀來將FIPG剝離密封表面。在這樣的情況下，密封表面很可能具有刮痕且由於刮痕可以導致水洩漏發生。這樣，殼體不再適於重新將FIPG施加在其密封表面上以再次連接殼體。因此，此時，電源控制單元，即電子部件外殼結構體必須作為單元或組件移除來更換。
此外，在日本專利早期公開No.hei 10-213366中提出的充當構成逆變器設備的元件的O形環不能用於密封上述電子部件外殼結構體的連接表面。至少三個O形環必須布置在(單個或多個)密封表面上以在殼體的裝配面處獨立地將連通通道區域和液體通道區域與外部密封分開。這樣增加了組成構件的總數，並也增大了製造成本。此外，考慮到製造可行性，將三個O形環布置在(單個或多個)密封表面上並不實際可行。
發明內容
本發明提供了一種電子部件外殼結構體，包括第一殼體，其包括構造為容納至少一個電子部件的殼腔；第二殼體，其包括構造為容納至少一個電子部件的殼腔；和裝配平面，其界定為第一和第二殼體連接在一起時的邊界。裝配平面包括液體通道區域和連通通道區域。液體通道區域包括冷卻液體在其中流動的冷卻通道。連通通道區域包括連接第一殼體的殼腔和第二殼體的殼腔的連通通道。一體形成的密封構件布置在第一和第二殼體的裝配平面上以獨立地圍繞並密封液體通道區域和連通通道區域。
以此布置，在上述電子部件外殼結構體中，液體通道區域和連通通道區域可以由布置在裝配面之間的單個密封構件獨立地密封。
根據本發明，優選的是用於電子部件外殼結構體的密封構件是具有圓形截面的O形環。當第一和第二殼體連接時，O形環可以容易地變形為橢圓形。這樣，O形環可以為殼體之間的內隙確保可靠的密封性能。
此外，優選的是電子部件外殼結構體還包括形成在第一和第二殼體的一個密封表面上的槽，其中O形環保持在該槽中。以此布置，當殼體連接時，O形環可以穩固地保持在形成在密封表面上的槽中。當殼體連接時，該槽可以幫助穩固地將O形環相對於密封表面放置到位。此外，O形環不變形超過形成在密封表面上的槽的深度。這可靠地防止O形環過度變形並因此消除了由於O形環的過度變形導致的密封性能劣化的可能性。
結合在說明書中並構成說明書一部分的附示了本發明的實施例，並與說明一起用於解釋本發明的原理，附圖中圖1是示出了根據本發明一個實施例的容納電子部件的結構體的示意性布置的分解立體圖；圖2是示出了根據本發明實施例的容納電子部件的結構體的豎直剖視圖；圖3是示出了根據本發明實施例的轉換器殼體的俯視圖；圖4是示出了根據本發明實施例的O形環的視圖；且圖5是示出了容納電子部件的傳統結構體的示意性布置的分解立體圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖描述本發明的實施例。
根據本發明一個實施例的電源控制單元10採用了可以容納電子部件的結構體5。圖1是示出電源控制單元10的分解立體圖，不過僅示出了部件的外觀。圖2是示出了電源控制單元10的豎直剖視圖。圖3示出了從圖1所示的箭頭A方向觀察的轉換器殼體的裝配平面。
電源控制單元10充當可以將電能供應到混合動力裝置(例如，組合的電機/內燃機)並可以控制電能供應量的設備。如圖1所示，電源控制單元10包括升壓轉換器部分12和驅動逆變器部分14。升壓轉換器部分12可以使從電池供應的DC電壓升高。驅動逆變器部分14可以將升壓的DC電壓轉換為AC電壓並可以將已轉換的AC電壓供應到電機。驅動逆變器部分14和升壓轉換器部分12具有連接表面，其可以經由橡膠製成的O形環16(即，密封構件)互相連接並可以通過螺栓等(未示出)固定在一起。
如圖2所示，升壓轉換器部分12包括轉換器部件18和轉換器殼體20。轉換器部件18是構成轉換器的電子部件。轉換器殼體20可以容納轉換器部件18。本實施例的「電子部件」包括其上安裝電子元件的板和該板的盒體。轉換器殼體20是鋁壓模鑄的產品，其具有構造為轉換器安裝腔22的內空間，轉換器部件18放置在轉換器安裝腔22中。轉換器安裝腔22具有內壁，轉換器部件18通過螺栓固定在內壁上。類似地，驅動逆變器部分14包括逆變器部件24和逆變器殼體26。逆變器部件24是構成逆變器的電子部件。逆變器殼體26可以容納逆變器部件24。逆變器殼體26具有構造為逆變器安裝腔28的內空間，逆變器部件24放置在逆變器安裝腔28中。
如上所述，本發明的電子部件外殼結構體5包括充當第一和第二殼體的逆變器殼體26和轉換器殼體20，其可以分別容納電子部件。此外，電子部件外殼結構體5包括夾在逆變器殼體26和轉換器殼體20之間充當密封構件的O形環16。
如圖2所示，轉換器殼體20具有連通通道30a。逆變器殼體26具有連通通道30b。連通通道30a和30b在其互相連接時可以提供從轉換器安裝腔22延伸到逆變器安裝腔28的連續通道。形成在殼體20和26中的連通通道30a和30b在兩個殼體20和26的裝配平面32處具有形狀(橫截面)一致的開口。將殼體20和26連接在一起可以形成將轉換器安裝腔22和逆變器安裝腔28連接的一個連通通道30。在實施例中，裝配平面被界定為在連接在一起的兩個殼體之間的邊界。
為連接在殼腔28中的逆變器部件24和在殼腔22中的轉換器部件18，母線34布置在連通通道30中。在連通通道30中延伸的母線34可以將升壓的電能從轉換器部件18供應到逆變器部件24。更高的電壓通常施加於母線34。為消除電能的洩漏，連通通道30必須具有防水結構。如果必要，如圖3所示，可以在一個殼體中設置多個連通通道。
此外，為冷卻安裝在殼腔22和28中的電子部件18和24，電源控制單元10包括冷卻劑在其中循環的冷卻通道38。冷卻通道38設置在轉換器部分12和逆變器部分14的裝配平面32上。更具體地，冷卻通道38由形成在轉換器殼體20上的冷卻槽40和形成在逆變器殼體26上的冷卻槽41構成。如圖2所示，冷卻槽40和41是形成在轉換器殼體20和逆變器殼體26的裝配平面32上的U形槽。
如圖2所示，冷卻槽40和41形成在與安裝在殼腔22和28中的轉換器部件18和逆變器部件24對應的區域中。此外，如圖3所示，冷卻槽40和41是蜿蜒的並在殼體20和26的裝配平面32上延伸。當轉換器殼體20和逆變器殼體26在裝配平面32處連接時，冷卻通道38可以形成以具有如圖2所示的矩形橫截面。冷卻槽40構成冷卻通道38的側壁。為幫助熱耗散，肋片可以一體地形成在冷卻槽40上。
在冷卻通道38中流動的冷卻劑是例如在散熱器(未示出)中循環的冷卻水。從安裝在殼腔22和28中的轉換器部件18和逆變器部件24產生的熱可以經由殼體20和26傳輸到在冷卻通道38中流動的冷卻水。冷卻水吸收電源控制單元10的熱並將熱釋放到散熱器以建立熱耗散循環，並在冷卻通道38和散熱器中循環以重複熱耗散循環。這樣，逆變器部件24和轉換器部件18可以被冷卻下來以抑制其溫度的升高。
如圖3所示，裝配平面32包括液體通道區域44和連通通道區域46。冷卻通道38定位在由雙點劃線B所包圍的液體通道區域44中。連通通道30定位由雙點劃線C所包圍的連通通道區域46中。
在轉換器殼體20和逆變器殼體26的裝配平面32中，液體通道區域44和連通通道區域46彼此獨立且完全分離。液體通道區域44填充有冷卻水以冷卻電子部件18和24。在另一方面，連通通道區域46必須為其中安裝電子部件18和24的殼腔22和28具有防水性能。
此外，連通通道區域46、液體通道區域44、和外殼的外周通過在裝配平面32上的密封表面50彼此分離。更具體地，密封表面50可以界定為等同於由圖3中的雙點劃線D所包圍的區域減去由雙點劃線B和C所包圍的區域所得的區域。形成在殼體的裝配平面32上的密封表面50具有可以通過機械加工獲得的預定表面粗糙度。密封表面50沿著結構體5的外周設置以獨立地圍繞液體通道區域44和連通通道區域46。當殼體20和26連接時，密封表面50互相進行接觸。
但是，為確保防水性能，密封構件必須布置在殼體20和26的密封表面50之間。即使密封表面50被加工為具有所需的表面粗糙度，密封表面50也不能可靠地密封液體通道區域44和連通通道區域46。
在本實施例的電子部件外殼結構體5中，具有如圖4所示構造的O形環16設置在密封表面50之間以確保裝配平面32中的液體通道區域44和連通通道區域46的密封性能。O形環16是具有圓形截面的合成橡膠構件。O形環16包括Y形分支部分52、53、54和55以形成圍繞上述三個區域56、57、和58的預定形狀。在該實施例中，在如圖3所示的裝配平面32中的兩個連通通道區域46和一個液體通道區域44可以由O形環16獨立地圍繞。
此外，具有與O形環16對應形狀的槽60形成在兩個殼體20和26的一個密封表面50上。在該實施例中，如圖2和3所示，轉換器殼體20的密封表面50具有槽60。槽60具有小於O形環16直徑的深度。槽60具有適當的高度使得當殼體20和26連接在一起時以壓縮在密封表面50之間的O形環16填充(以預定的比率)槽60。可選地，槽可以形成在另一個殼體(即，逆變器殼體26)的密封表面50上，且O形環16可以類似地布置在此槽中。
當殼體20和26通過螺栓被緊密地連接時，O形環16在從逆變器殼體26的密封表面50和轉換器殼體20的槽60施加的壓縮力作用下經歷彈性變形。這樣，O形環16變形為橢圓形。換言之，O形環16可以將預定的壓力施加在逆變器殼體26的密封表面50上、並施加在形成在轉換器殼體20的密封表面50上的槽60上，從而為各個接觸部分增強了密封性能。
這樣，O形環16以由O形環16獨立地圍繞液體通道區域44和連通通道區域46的狀態接觸密封表面50。液體通道區域44和連通通道區域46在裝配平面32中獨立地與外部密封。
以此方式，在殼體20和26的裝配平面32中，O形環16可以防止冷卻水從液體通道區域44進入連通通道區域46。此外，O形環16可以防止水從外部進入電源控制單元10。為裝配平面32中的連通通道區域46確保防水性能幫助消除了水進入形成在殼體中的殼腔22和28中的情況。這樣，電子部件18和24可以保持在液密狀態。
此外，在裝配平面32處，O形環16可以消除在液體通道區域44中流動的冷卻水的洩漏。這樣，冷卻水不能越過在互相進行接觸並具有預定表面粗糙度的兩個殼體20和26之間的內隙。水不能洩漏出圍繞液體通道區域44的密封表面50，且水不能到達連通通道區域46或殼體的外周。這樣，可以恆定地保持適當量的冷卻水。
根據本實施例的上述電子部件外殼結構體，單個密封構件布置在兩個殼體20和26的裝配平面32上。當殼體20和26連接時，密封構件可以獨立地密封在裝配平面32中的液體通道區域44和連通通道區域46。因此，在製造電源控制單元10的過程中，因為逆變器殼體26和轉換器殼體20可以容易地連接，所以可以提高組裝可行性。
此外，因為當殼體連接時不再需要用於塗覆FIPG的棘手工作，所以本實施例的電子部件外殼結構體與上述傳統布置相比較簡單。可以簡化用於殼體的裝配平面32的質量管理，並且可以降低用於電子部件外殼結構體的製造成本。
此外，因為通過簡單地將一個殼體與另一個殼體脫開可以容易地取出容納在殼腔中的電子部件的任何一個，所以本實施例的電子部件外殼結構體可以幫助移除受損的或有問題的電子部件。因為可以只將包括有問題的或受損的電子部件的一個殼體從保持不變的另一個殼體移除，所以本實施例的電子部件外殼結構體可以簡化更換工作。因此，如果在電子部件外殼結構體中發生故障，由工人所作的工作是僅更換容納有問題的或受損的電子部件的一個殼體。這樣，可以提高更換工作的可行性。
此外，本實施例的電子部件外殼結構體包括作為密封構件的橡膠製成的O形環16，其具有圓形橫截面並當受壓縮時可以容易地變形。橡膠製成的O形環16可以與殼體的密封表面50水密地接觸。
此外，本實施例的電子部件外殼結構體包括形成在兩個殼體20和26的一個密封表面50上的槽60。槽60可以穩固地保持O形環16。當殼體20和26連接時，槽60幫助穩固地將O形環16相對於密封表面50放置到位。此外，O形環16不變形超過形成在密封表面50上的槽60的深度。這可靠地防止O形環16過度變形並因此消除了由於O形環16的過度變形導致的密封性能劣化的可能性。
在本實施例的電子部件外殼結構體中，密封構件不限於所公開的具有圓形截面的O形環16。
因此，任何其他合適的彈性構件可以用於獨立地圍繞液體通道區域和連通通道區域，只要其可以在布置在兩個殼體之間時確保足夠的防水性能即可。例如，可以使用板狀密封構件(plate sealing member)。本發明不限於上述實施例並可以在本發明的範圍內以各種方式修改。
根據本發明，在製造上述電子部件外殼結構體時，因為第一和第二殼體可以容易地在裝配平面處連接，所以可以提高可行性，並可以降低製造成本。
雖然已經參考示例性實施例描述了本發明，但是應該理解的是本發明不限於所公開的示例性實施例。所附權利要求的範圍與最寬的解釋一致以包含全部修改、等同結構和功能。
包括說明書、權利要求書、附圖和摘要的日本專利申請No.2005-76460的整個公開通過引用被包含於此。
權利要求
1.一種電子部件外殼結構體，包括第一殼體，其包括構造為容納至少一個電子部件的殼腔；第二殼體，其包括構造為容納至少一個電子部件的殼腔；和裝配平面，其界定為所述第一和第二殼體連接在一起時的邊界，其中所述第一和第二殼體的所述裝配平面包括液體通道區域和連通通道區域，所述液體通道區域包括冷卻液體在其中流動的冷卻通道，所述連通通道區域包括連接所述第一殼體的所述殼腔與所述第二殼體的所述殼腔的連通通道，且一體形成的密封構件布置在所述裝配平面上以獨立地圍繞並密封所述液體通道區域和所述連通通道區域。
2.如權利要求1所述的電子部件外殼結構體，其中所述密封構件是具有圓形截面的O形環。
3.如權利要求2所述的電子部件外殼結構體，還包括形成在所述第一和第二殼體的一個密封表面上的槽，其中所述O形環保持在所述槽中。
全文摘要
本發明公開了一種電子部件外殼結構體，包括容納電子部件的第一殼體和容納電子部件的第二殼體。第一和第二殼體的裝配平面包括液體通道區域和連通通道區域。液體通道區域包括冷卻液體在其中流動的冷卻通道。連通通道區域包括連接第一和第二殼體的殼腔的連通通道。此外，單個密封構件布置在裝配平面上以獨立地圍繞並密封液體通道區域和連通通道區域。
文檔編號H05K5/02GK1835675SQ20061005855
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月16日 優先權日2005年3月17日
發明者新村修, 上地辰之 申請人:豐田自動車株式會社, 愛信艾達株式會社