專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力變換裝置。
背景技術(shù)：
作為電力變換裝置的變換器，從產(chǎn)業(yè)界開始，作為電動(dòng)機(jī)的速度 控制裝置，在家電制品中采用得很多。但是，在電力變換裝置中使用
的IGBT等電力變換用的功率半導(dǎo)體，由于電力變換時(shí)的電氣損失發(fā) 熱，通常，在這些功率半導(dǎo)體中要決定動(dòng)作界限溫度。由于如果超過 功率半導(dǎo)體的動(dòng)作界限溫度發(fā)熱，功率半導(dǎo)體會(huì)不動(dòng)作，因此在電力 變換裝置中，必需采用冷卻功率半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。即，具有冷卻散熱片 和冷卻風(fēng)扇，將由成為發(fā)熱體的功率半導(dǎo)體產(chǎn)生的熱傳至冷卻散熱片， 利用冷卻風(fēng)扇將空氣送至冷卻散熱片，進(jìn)行熱交換，利用空冷方式放 執(zhí)。
在日本特開平9-237992號(hào)公報(bào)的段落(0019)中，說明了 "在主 電路部4和邏輯部5之間設(shè)置作為遮蔽構(gòu)件的遮蔽板7，極力消除間隙， 使空氣不互相流入，同時(shí)使遮蔽板7具有絕熱效果和磁屏蔽效果，分 別利用絕緣材料9構(gòu)成主電路，利用鐵板8等構(gòu)成邏輯部，在其間形 成冷媒通路作為風(fēng)洞，通過使空氣流動(dòng)，具有絕熱效果。這樣，主電 路部4和邏輯部5設(shè)置在互相獨(dú)立的室內(nèi)"。
上述現(xiàn)有技術(shù)中，難于充分實(shí)現(xiàn)基于自然空冷的冷卻作用的效率， 還不能很好地兼顧抑制溫度上升和小型化二者的問題，即，在為了使 裝置小型化，提高在電路基板上的元件安裝密度等的情況下，在現(xiàn)有 技術(shù)中，不能充分地得到冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻作用，還有可能由裝置 內(nèi)部的溫度上升造成元件壽命縮短。
另外，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，還有在主電路部和邏輯部之間設(shè)置遮 蔽構(gòu)件，主電路部的熱不能流至熱性能脆弱的邏輯部，對(duì)于邏輯部自 身產(chǎn)生的熱，冷卻作用不充分的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是使電力變換裝置小型化，并提高冷卻能力。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)形式為一種電力變換裝置，它
包括功率半導(dǎo)體；放出該功率半導(dǎo)體的熱的散熱片；具有驅(qū)動(dòng)上述 功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)器電路的電路基板；殼體，其位于上述散熱片和上 述電路基板之間，覆蓋上述散熱片，具有插入上述功率半導(dǎo)體用的凹 口部和使來自上述電路基板的空氣流向散熱片用的通氣口；與上述殼 體結(jié)合，覆蓋上述電路基板的蓋；和經(jīng)由上述通氣口，使來自上述電 路基板的空氣流向散熱片的風(fēng)扇。
在上述形式中，優(yōu)選當(dāng)將電力變換裝置設(shè)置在壁上時(shí)，上述通氣 口設(shè)置在比上述散熱片還靠向下側(cè)的殼體上。另外，優(yōu)選上述通氣口 設(shè)置在上述殼體的正面。
本發(fā)明還涉及一種電力變換裝置，其具有利用正面覆蓋對(duì)功率 半導(dǎo)體進(jìn)行冷卻的冷卻散熱片的殼體；相對(duì)于該殼體的上述正面，配 置在與上述冷卻散熱片相反的側(cè)，具有驅(qū)動(dòng)上述功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)器 電路的主電路基板；和與上述殼體結(jié)合，覆蓋上述主電路基板的蓋， 該電力變換裝置的特征在于，包括設(shè)置在比上述冷卻散熱片還靠向 下側(cè)的上述正面，使來自上述主電路基板的空氣流向上述殼體內(nèi)部的 通氣口 ；和使來自該通氣口的空氣流向上述冷卻散熱片的冷卻風(fēng)扇。
本發(fā)明還涉及一種電力變換裝置，其具有利用正面覆蓋對(duì)功率 半導(dǎo)體進(jìn)行冷卻的冷卻散熱片的殼體；相對(duì)于該殼體的上述正面，配 置在與上述冷卻散熱片相反的側(cè)，具有驅(qū)動(dòng)上述功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)器 電路的主電路基板；和與上述殼體結(jié)合，相對(duì)于上述主電路基板從與 上述正面相反的一側(cè)覆蓋上述主電路基板的蓋，該電力變換裝置的特 征在于，包括上述主電路基板和上述蓋之間的第一空間；上述主電 路基板和上述正面之間的第二空間；設(shè)置在比形成在上述蓋的吸氣口 還靠向上側(cè)的上述主電路基板上，連通上述第一空間和上述第二空間 的第一通氣口；設(shè)置在比該第一通氣口還靠向下側(cè)并且比上述冷卻散 熱片還靠向下側(cè)的上述正面，連通上述第二空間和上述殼體內(nèi)部的第 二通氣口 ；和使來自該第二通氣口的空氣流向上述冷卻散熱片的冷卻 風(fēng)扇。
采用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)電力變換裝置的小型化，并能夠提高冷卻 能力。
本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)，目的和優(yōu)點(diǎn)，在下面結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn) 一步的說明。
圖1 (a)為設(shè)置說明本發(fā)明的實(shí)施例1的電力變換裝置時(shí)的立體 圖；(b)為分解圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的電力變換裝置的側(cè)視圖(從圖1的箭 頭方向看的圖)；
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的電力變換裝置的分解立體圖4為說明電路零件在本發(fā)明的實(shí)施例1的冷卻散熱片上的安裝 狀態(tài)的圖5為說明本發(fā)明的實(shí)施例1的電力變換裝置的外觀的圖； 圖6為說明本發(fā)明的實(shí)施例1的主電路基板的主要零件配置的圖； 圖7為說明本發(fā)明的實(shí)施例1的主電路基板的概略的圖； 圖8為說明本發(fā)明的實(shí)施例1的裝置內(nèi)部的流速分布的仿真例子 的圖9為說明本發(fā)明的實(shí)施例1的電力變換裝置的主電路結(jié)構(gòu)圖。 符號(hào)說明
22—設(shè)置在主電路基板上的凹口通孔(第一通氣口)；
TM1—控制電路端子臺(tái)；
TM2—主電路端子臺(tái)，
R—電阻體，
Al—電解電容器CB貫通的孔，
A2—開設(shè)在蓋3的兩側(cè)面上的通風(fēng)孔槽；
A3—設(shè)置在殼體2上的凹口通風(fēng)孔(第二通氣口)，
A4—設(shè)置在殼體下部的通風(fēng)孔槽。
具體實(shí)施例方式
這里雖然說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)理解，在不偏離本發(fā) 明的主旨的條件下，所述的實(shí)施例可以進(jìn)行各種變更和改進(jìn)。因此， 本發(fā)明不受所述細(xì)節(jié)的限制，而是涵蓋在所附權(quán)利要求所述范圍內(nèi)的 各種變更和改進(jìn)。
以下，根據(jù)圖1 圖7說明本發(fā)明的具體的實(shí)施例。 (實(shí)施例1)
現(xiàn)說明本發(fā)明的電力變換裝置的實(shí)施例1。
圖1為本實(shí)施例的電力變換裝置的立體圖(a)和裝置的分解圖(b) 的概要圖。圖l (a)為設(shè)置裝置時(shí)的立體圖，為正面的本體蓋3 (蓋) 和背面的本體殼體2 (殼體)連接的構(gòu)成。另外，圖1 (b)表示裝置 的分解圖。蓋3覆蓋主電路基板7，與殼體2連接。又如圖1 (b)所 示，在蓋3的側(cè)面上設(shè)有通風(fēng)孔槽A2 (吸氣口)，在主電路基板7的 上部分別設(shè)有凹口通孔22 (第一通氣口)，在殼體的正面設(shè)有凹口通風(fēng) 孔A3 (第二通氣口)。
在殼體2的內(nèi)部設(shè)有冷卻散熱片(散熱片)1，在該散熱片上設(shè)置 圖中沒有示出的功率半導(dǎo)體組件11，這樣起到放出功率半導(dǎo)體組件11 的熱的作用。
圖2為從圖1 (a)的前頭方向看電力變換裝置的側(cè)視圖。說明本 實(shí)施例的內(nèi)部的空氣的流動(dòng)。在殼休2的上部具有冷卻風(fēng)扇6 (風(fēng)扇)， 進(jìn)行吸出殼體內(nèi)部的空氣的動(dòng)作，這樣，來自冷卻散熱片1的空氣流 向冷卻風(fēng)扇，進(jìn)行圖中沒有示出的功率半導(dǎo)體組件ll的放熱。另外， 圖2的箭頭表示本實(shí)施例的電力變換裝置內(nèi)部的空氣的流動(dòng)。g卩，設(shè) 置在殼體2的上部的風(fēng)扇6進(jìn)行吸出動(dòng)作，從外部進(jìn)入吸氣口 A2的空 氣(蓋3和主電路基板之間的空間的空氣)通過主電路基板22的第一 通氣口22，通過主電路基板和殼體2之間的空間后，通過殼體2的第 二通氣口，由冷卻風(fēng)扇吸出至外部。以后，詳細(xì)說明這些通氣口或吸 氣口的位置關(guān)系和空氣的流動(dòng)的作用功能。
圖3為本實(shí)施例的電力變換裝置的詳細(xì)的分解立體圖。 圖1為表示設(shè)置電力變換裝置時(shí)的立體圖，而圖3表示制造工序 的圖，表示當(dāng)橫向放置電力變換裝置時(shí)的立體圖。即，在圖1中配置 在正面的蓋3在圖3中配置在上側(cè)，配置在背面的殼體2配置在下側(cè)。
利用圖3，說明電力變換裝置內(nèi)部的詳細(xì)的配置。
在圖3中，1為冷卻散熱片，2為本體殼體(殼體)、3為本體蓋(蓋)， 4為電線引出板，5為冷卻風(fēng)扇安裝板，6為冷卻風(fēng)扇(風(fēng)扇)。7為由 驅(qū)動(dòng)器電路或電源電路等構(gòu)成的主電路基板，8為放置有主電路電解電 容器CB的基板，9為控制基板，IO為導(dǎo)體銅桿。在冷卻散熱片l (散 熱片)上放置有作為功率元件的復(fù)合組件ll (功率半導(dǎo)體組件)。
由于作為功率半導(dǎo)體的集合體構(gòu)成的復(fù)合組件11產(chǎn)生大的損失， 將該損失產(chǎn)生的發(fā)熱傳至上述冷卻散熱片1，利用冷卻風(fēng)扇6冷卻冷卻 散熱片1。利用冷卻風(fēng)扇6能夠保護(hù)復(fù)合組件11不致因溫度上升而過 熱。如安裝線C1 C2所示那樣，控制端子臺(tái)TM1利用二個(gè)小螺釘(匕" 7 )安裝在蓋3上。又如安裝線C4 C6所示那樣，主電路基板7利用 三個(gè)小螺釘安裝在殼體2上。
另外，在殼體上作出IO個(gè)電解電容器CB貫通的孔A1，使得在安 裝線C7 C8上，利用二個(gè)小螺釘將電解電容器基板8安裝在殼體2 上。由于冷卻風(fēng)扇6為壽命零件，為了使其容易安裝和拆卸，而放置 在冷卻風(fēng)扇安裝板5上。冷卻風(fēng)扇安裝板5設(shè)計(jì)成不使用小螺釘而與 殼體2嵌合的結(jié)構(gòu)。這樣，本實(shí)施例的電力變換裝置構(gòu)成為，在殼體 具有復(fù)合組件，主電路基板重合配置在框體正面上，以覆蓋主電路基 板的方式設(shè)置蓋(本體蓋3)。另外，通過使框體和蓋連接，成為一體， 形成電力變換裝置。
對(duì)于溫度上升最敏感的電解電容器CB(10個(gè))并排配置在電力變換 裝置的下部。這里所述的電力變換裝置的下部為將壁掛型結(jié)構(gòu)的電力 變換裝置安裝在壁上的狀態(tài)下的下部。即，圖1所示的圖表示安裝狀 態(tài)。在圖5中表示裝配的狀態(tài)，但在實(shí)際設(shè)置時(shí)，使裝置從該狀態(tài)立 起設(shè)置。這時(shí)，電解電容器CB設(shè)置在冷卻風(fēng)扇6的冷卻空氣的流通方 向的最上游側(cè)、即裝置的下部。
一般，作為電力變換裝置的變換器為壁掛型結(jié)構(gòu)，垂直安裝在板 等鐵板上，要求極力小型緊湊的裝置。另外，使用在具有側(cè)壁的箱型 的構(gòu)件內(nèi)面，形成冷卻用的散熱片的壓鑄殼體等，通過在其中放置功 率半導(dǎo)體，在功率半導(dǎo)體上搭載控制電路部等的電路裝置，強(qiáng)制空冷 該壓鑄殼體，抑制電力變換裝置內(nèi)部的溫度上升，達(dá)到小型化。
在殼體的下部設(shè)有從外部吸入空氣用的通氣孔槽A4。如圖2所示，
作為吸氣口的通氣孔槽A4作成不但設(shè)置在殼體的下面，而且設(shè)置在側(cè) 面下部的結(jié)構(gòu)。通過最初從通氣孔槽A4送出從外部吸入的空氣，可以 充分冷卻電解電容器。
眾所周知，溫度上升對(duì)電解電容器有強(qiáng)烈的影響，如作為阿雷尼 厄斯定律(10°(3半減法則)所為人知的那樣，對(duì)于溫度上升，壽命極 端地降低。然而，采用本實(shí)施例，由于電解電容器CB配置在作為主要 的發(fā)熱源的復(fù)合組件11的下側(cè)，并且在冷卻風(fēng)的流入側(cè)(上游側(cè))， 因此可以充分抑制由發(fā)熱源產(chǎn)生的溫度上升造成的劣化。另外，由于 可以延長(zhǎng)電解電容器那樣的消耗品的壽命，能夠降低成本，提高電力 變換裝置的可靠性。
在本實(shí)施例中，不用l個(gè)而用IO個(gè)電解電容器的理由如下。艮P， 本實(shí)施例的特征為，即使電力變換裝置的容量和輸入電壓不同，也可 以共用，使得在一定程度上，可以用相同的電解電容器基板8或殼體2 對(duì)應(yīng)。
圖4為表示電路零件在冷卻散熱片1 (散熱片)上的安裝狀態(tài)的說 明圖。如上所述，冷卻散熱片通過熱交換放出復(fù)合組件的熱。如安裝 線C13 C20所示，利用8個(gè)小螺釘將冷卻散熱片1安裝在殼體2上。 另外，如安裝線C9 C12所示，利用4個(gè)小螺釘，將復(fù)合組件11安裝 在冷卻散熱片1上。
在殼體2的正面的下部，即從通氣孔槽A4來的冷卻用空氣的上游
側(cè)，作出在與冷卻用空氣的通流方向大致垂直的方向上(設(shè)置電力變 換裝置時(shí)的水平方向)設(shè)置的凹口通風(fēng)孔A3。本實(shí)施例并不是遮蔽功 率半導(dǎo)體組件的熱使之不向具有驅(qū)動(dòng)器電路的主電路基板傳播，而是 通過設(shè)置凹口通風(fēng)孔A3使在主電路基板中產(chǎn)生的熱循環(huán)。g卩，利用吸 出殼體內(nèi)部的空氣的風(fēng)扇的動(dòng)作，可使從主電路基板來的空氣，通過 凹口通風(fēng)孔，流向冷卻散熱片。在本實(shí)施例中，在二個(gè)地方作出凹口 通風(fēng)孔A3，但凹口通風(fēng)孔A3個(gè)數(shù)和通風(fēng)孔的面積沒有限制。在本實(shí) 施例中，通過將凹口通風(fēng)孔A3的位置設(shè)置在比冷卻散熱片更靠下側(cè)， 將風(fēng)扇設(shè)置在殼體上部，進(jìn)行吸出殼體內(nèi)部的空氣的動(dòng)作，可使從主 電路基板來的空氣，通過凹口通風(fēng)孔A3，流至散熱片。 圖5為表示本實(shí)施例的電力變換裝置的外觀的圖。如安裝線C21 C22和C23 C24所示，表面蓋14和端子臺(tái)蓋15分別利用2個(gè)小螺釘 安裝在蓋3上。另外，作成在表面蓋14上安裝隱蔽蓋(7、'，,乂K力 /《一)16后，安裝數(shù)字操作板17的結(jié)構(gòu)。
圖6為表示本實(shí)施例的主電路基板7的主要零件的配置的圖。電 纜18用于與控制基板9的接口。切換變壓器19和切換元件21為 MOS-FET，為DC/DC轉(zhuǎn)換器的基本零件。電纜20為冷卻風(fēng)扇6的電 源用電纜。
圖7為本實(shí)施例的電力變換裝置的主電路基板的概略圖。在本實(shí) 施例中，在主電路基板上作出多個(gè)凹口通孔22。通過在主電路基板7 上作出凹口通孔22，在主電路基板7和覆蓋它的蓋3之間的空氣可通 過該凹口通孔22流向殼體正面。該空氣的流動(dòng)為圖2和圖3所示的風(fēng) 扇6的吸出動(dòng)作造成的，g卩，在實(shí)施例中，由于不是使主電路基板7 和復(fù)合組件隔熱，而是在主電路基板7上作出凹口通孔22，在殼體上 作出凹口通風(fēng)孔A3，可以利用使殼體內(nèi)部的空氣流向散熱片1的風(fēng)扇 6的動(dòng)作，使從主電路基板來的空氣循環(huán)。
又如圖1和圖3所示，在本實(shí)施例中，在蓋3兩側(cè)面上設(shè)有通風(fēng) 孔槽A2。在圖3所示的分解立體圖中，說明將主電路基板7正規(guī)地安 裝在殼體2中，將冷卻風(fēng)扇安裝板5安裝在殼體2中的狀態(tài)下，在蓋3 的兩側(cè)面上開的通風(fēng)孔槽A2和凹口通孔22的位置關(guān)系。
圖3的Dl-D2為通風(fēng)孔槽A2的最上部線。即、在作為殼體2的 長(zhǎng)度方向的上述冷卻用空氣的通流方向上，Dl-D2為表示通風(fēng)孔槽 A2的最下游的線。凹口通孔22設(shè)置在Dl-D2和冷卻風(fēng)扇安裝板5之 間的區(qū)域的主電路基板上。即，在圖3的蓋3的兩側(cè)面開出的通風(fēng)孔 槽A2的直行方向的最上部線D3-D4相當(dāng)于圖7的上述主電路基板7 的投影線D3-D4。
通風(fēng)孔槽A2的最上部線Dl-D2和冷卻風(fēng)扇安裝板5之間的區(qū)域 表示圖7的主電路基板7的箭頭線E的區(qū)域。如上所述，設(shè)計(jì)成將多 個(gè)凹口通孔22的配置位置配置在Dl-D2和冷卻風(fēng)扇安裝板5之間(箭 頭線E的區(qū)域)的區(qū)域的主電路基板上的理由如下。
如上所述，第二凹口通孔22配置在與圖6的箭頭線E的區(qū)域?qū)?yīng)
的主電路基板上。在殼體中，該區(qū)域?yàn)閺耐L(fēng)孔槽A4來的冷卻用空氣
的下游，在電力變換裝置中，與上部對(duì)應(yīng)。本實(shí)施例的電力變換裝置
為壁掛型結(jié)構(gòu)，在設(shè)置裝置時(shí)，冷卻風(fēng)扇5設(shè)置在電力變換裝置的上部。
通常，由于熱從裝置內(nèi)部的下側(cè)向上側(cè)傳導(dǎo)，越是在裝置的冷卻 用空氣的下游側(cè)(裝置的上側(cè))越是高溫，越是在冷卻用空氣的上游 側(cè)(裝置的下側(cè))，溫度越低。在這個(gè)意義上，配置在裝置上部的凹口
通孔22周圍為熱積存場(chǎng)，在裝置內(nèi)部中，溫度最高。由于這樣，在安 裝在主電路基板上的零件自身產(chǎn)生的損失比較大的零件附近作出凹口 通孔22。安裝在上述主電路基板上的零件自身產(chǎn)生的損失比較大的零 件為切換變壓器19、21的DC/DC轉(zhuǎn)換器用的MOS-FET和圖中沒有示 出的電阻體等。
現(xiàn)在利用圖1說明這些位置關(guān)系和空氣的流動(dòng)。主電路基板7的 凹口通孔22設(shè)置在相比通風(fēng)孔槽A2的上側(cè)，殼體的凹口通風(fēng)孔A3 設(shè)置在相比凹口通孔22的下側(cè)，并且在相比冷卻散熱片的下側(cè)。這樣， 從吸氣口來的空氣，在流向主電路基板的上部后，通過凹口通孔22， 流向殼體下部的凹口通風(fēng)孔A3。在經(jīng)由凹口通風(fēng)孔A3，通過冷卻散 熱片1后，由風(fēng)扇5吸出至外部。如以上那樣，利用這些通氣口和吸 氣口的位置關(guān)系能夠進(jìn)一步提高裝置內(nèi)部的空氣的循環(huán)效率。
這樣，說明空氣流動(dòng)時(shí)的作用。通過冷卻風(fēng)扇5以吸出方式旋轉(zhuǎn)， 如上所述，在從吸氣孔槽A4吸入的空氣冷卻電解電容器CB后，在冷 卻散熱片上流動(dòng)，進(jìn)行熱交換。這里，從成為發(fā)熱體的功率半導(dǎo)體產(chǎn) 生的熱傳至冷卻散熱片l，由于功率半導(dǎo)體的損失大，即使是冷卻電解 電容CB后的空氣，也可奪去冷卻散熱片的熱，進(jìn)行熱交換。
另一方面，從設(shè)置在蓋3的兩側(cè)面上的通風(fēng)孔槽A2吸入的空氣， 同樣，通過冷卻風(fēng)扇5進(jìn)行吸出動(dòng)作，在電力變換裝置內(nèi)部循環(huán)。首 先，在通過設(shè)置在上述主電路基板上的凹口通孔22 (第一通氣口)后， 在主電路基板和殼體之間的空間流通，朝向凹口通風(fēng)孔A3 (第二通氣 口)。這時(shí)，停滯在凹口通孔22 (第一通氣口)附近的溫暖的空氣可以 在裝置內(nèi)部循環(huán)。即，使電力變換裝置內(nèi)部的溫暖空氣流通，可以排 除成為熱的積存場(chǎng)的熱的停滯。
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這樣，在本實(shí)施例中，從通風(fēng)孔槽A2 (吸氣口)來的空氣在主電 路基板和蓋之間的第一空間中流動(dòng)，從該第一空間流向主電路基板和 上述正面之間的第二空間。在從該第二空間流向殼體內(nèi)部后，利用風(fēng)
扇6吸出至電力變換裝置外部。這時(shí)，如上所述，進(jìn)行配置，使連通 第一空間和第二空間的凹口通孔22 (第一通氣口)配置在相比通風(fēng)孔 槽A2 (吸氣口)的上側(cè)。另外，進(jìn)行配置，使連通第二空間和殼體內(nèi) 部的第二通氣口在相比第一通氣口的下側(cè)，并且在相比殼體覆蓋的冷 卻散熱片的下側(cè)。
另外，在利用設(shè)置在殼體上部的風(fēng)扇吸出殼體內(nèi)部的空氣，使從 第二通氣口來的空氣在冷卻散熱片上熱交換后，放出至電力變換裝置 外部。這樣，風(fēng)扇動(dòng)作，使從第二通氣口來的空氣流向冷卻散熱片， 但是其配置不限于在殼體上部。
圖8為表示本發(fā)明的電力變換裝置的一個(gè)實(shí)施例的框體內(nèi)部的流 速分布的仿真例子的說明圖。
(a) 為在冷卻用空氣的下游側(cè)，在與通流方向大致垂直的方向上 設(shè)置殼體2的凹口通風(fēng)孔A3,在主電路基板上不作出凹口通孔部22 的情況下的變換器裝置內(nèi)部的流速分布的仿真例子。
(b) 為本發(fā)明的實(shí)施例，在冷卻用空氣的上游側(cè)(裝置的下部) 作出殼體2的凹口通風(fēng)孔A3 (第二通氣口)，凹口通風(fēng)孔A3的方向?yàn)?與通流方向大致垂直的方向。另外，為在主電路基板上作出凹口通孔 22 (第一通氣口)情況下的變換器裝置內(nèi)部的流速分布仿真例子。在 這種情況下，判明變換器裝置內(nèi)部的流速分布普遍是一樣地流動(dòng)，不 產(chǎn)生熱的停滯。
為了使裝置小型化必須提高主電路基板上的元件的安裝密度，但 這樣，裝置內(nèi)部的溫度容易上升。在本實(shí)施例中，如上所述，將發(fā)生 損失比較大的零件配置在圖5的區(qū)域E中，同時(shí)，在其周邊作出凹口 通孔(第一通氣口)使這些零件周邊的空氣在裝置內(nèi)部循環(huán)。這樣， 如圖8的仿真(b)所示，由于能夠抑制發(fā)生熱的停滯，可使電力變換裝 置小型化，并提高冷卻能力。
如以上那樣，采用本實(shí)施例，在可將可變電壓可變頻率的交流電 力供給交流電動(dòng)機(jī)的裝置中，即使提高安裝密度，也可以充分得到由
冷卻風(fēng)扇(風(fēng)扇)產(chǎn)生的冷卻作用，能夠提供沒有伴隨溫度上升的問 題就能夠?qū)崿F(xiàn)充分小型化的電力變換裝置。
圖9為電力變換裝置的主電路結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施例的變換器裝置作 為電力變換電路具有將交流電力變換為直流電力的順變換器CON，平
滑電容器CB和將直流電力變換為任意頻率的交流電力的逆變換器 INV，能夠以所希望的頻率使交流電動(dòng)機(jī)1M運(yùn)轉(zhuǎn)。冷卻風(fēng)扇6安裝在 能夠冷卻順變換器CON和逆變換器INV內(nèi)的功率組件的位置上。
電力變換裝置的各種控制數(shù)據(jù)可以從操作板17進(jìn)行設(shè)定和變更。 在操作板17上設(shè)置有可以顯示異常的顯示部。當(dāng)檢測(cè)出電力變換裝置 異常時(shí)，在該顯示部上顯示。作為本實(shí)施例的操作板17的種類沒有特 別的限制。作為數(shù)字操作板應(yīng)考慮裝置使用者的操作性，按照可看見 顯示部的顯示而進(jìn)行操作的方式構(gòu)成。顯示部不是必需與操作板17作 成一體，但優(yōu)選構(gòu)成一體，以便于操作扳17的操作者可以看見顯示并 操作。從操作板17輸入的電力變換裝置的各種控制數(shù)據(jù)存放在圖中沒 有示出的存儲(chǔ)部中。
溫度檢測(cè)器THM檢測(cè)順變換器CON和逆變換器INV內(nèi)的功率組 件的溫度。該溫度檢測(cè)器THM使用在預(yù)先設(shè)定的溫度下，輸出接點(diǎn)接 通或斷開的溫度繼電器也可以，使用利用溫度改變電阻值的熱敏電阻 也可以。作為熱敏電阻，在溫度上升的同時(shí)具有電阻值上升的特性也 可以，具有電阻值減少的特性也可以。
在本實(shí)施例中，控制電路9進(jìn)行變換器裝置全體的控制?？刂齐?路9除了根據(jù)由操作板17輸入的各種控制數(shù)據(jù)，控制逆變換器INV的 切換元件以外，還可對(duì)裝置全體進(jìn)行必要的控制處理。內(nèi)部結(jié)構(gòu)省略， 但可搭載根據(jù)從存儲(chǔ)各種控制數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)得到的信息， 進(jìn)行計(jì)算的微機(jī)(控制計(jì)算裝置)。
驅(qū)動(dòng)器電路7根據(jù)從控制電路9發(fā)出的指令，驅(qū)動(dòng)逆變換器INV 的切換元件。另外，如后所述，在驅(qū)動(dòng)器電路7內(nèi)搭載有切換調(diào)節(jié)器 電路(DC/DC轉(zhuǎn)換器)，生成電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)必要的各直流電壓，將 這些直流電壓供給各結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，其特征在于，包括功率半導(dǎo)體；放出該功率半導(dǎo)體的熱的散熱片；具有驅(qū)動(dòng)所述功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)器電路的電路基板；殼體，其位于所述散熱片和所述電路基板之間，覆蓋所述散熱片，具有插入所述功率半導(dǎo)體用的凹口部和使來自所述電路基板的空氣流向散熱片用的通氣口；與所述殼體結(jié)合，覆蓋所述電路基板的蓋；和經(jīng)由所述通氣口，使來自所述電路基板的空氣流向散熱片的風(fēng)扇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于 所述通氣口設(shè)置在比所述散熱片還靠向下側(cè)的殼體上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于 所述通氣口設(shè)置在所述殼體的正面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于 所述電路基板相對(duì)于所述正面，配置在與所述散熱片相反的一側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于所述電路基板具有用于使來自所述蓋和所述電路基板之間的第一 空間的空氣，流向所述電路基板和所述正面的第二空間的通氣口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于所述電路基板具有用于使來自所述蓋和所述電路基板之間的第一 空間的空氣，流向所述電路基板和所述正面的第二空間的通氣口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力變換裝置，其特征在于所述蓋具有用于使來自外部的空氣流向所述第一空間的吸氣口。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力變換裝置，其特征在于 所述蓋具有用于使來自外部的空氣流向所述第一空間的吸氣口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力變換裝置，其特征在于 所述電路基板具有的通氣口設(shè)置在比所述吸氣口還靠上的上側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力變換裝置，其特征在于 所述電路基板具有的通氣口設(shè)置在比所述吸氣口還靠上的上側(cè)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其特征在于 設(shè)置在所述正面的通氣口設(shè)置在比所述電路基板具有的通氣口還靠下的下側(cè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電力變換裝置，其特征在于 所述風(fēng)扇配置在比所述散熱片還靠上的上側(cè)，經(jīng)由所述通氣口，使來自所述電路基板的空氣流向所述散熱片。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電力變換裝置，其特征在于 所述殼體在比設(shè)置在所述正面的通氣口還靠下的下側(cè)具有用于使來自外部的空氣流向所述散熱片的吸氣口 。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電力變換裝置，其特征在于 所述殼體在比設(shè)置在所述正面的通氣口還靠下的下側(cè)，并且在比設(shè)置在所述殼體的吸氣口還靠上的上側(cè)具有電解電容器，所述風(fēng)扇經(jīng) 由所述吸氣口，使來自外部的空氣流向所述電解電容器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電力變換裝置，其特征在于 所述電路基板在比設(shè)置在所述蓋的吸氣口還靠上的上側(cè)，具有在所述驅(qū)動(dòng)器電路中使用的切換元件。
16. —種電力變換裝置，具有利用正面覆蓋對(duì)功率半導(dǎo)體進(jìn)行冷卻的冷卻散熱片的殼體； 相對(duì)于該殼體的所述正面，配置在與所述冷卻散熱片相反的一側(cè)， 具有驅(qū)動(dòng)所述功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)器電路的主電路基板；禾口 與所述殼體結(jié)合，覆蓋所述主電路基板的蓋， 該電力變換裝置的特征在于，包括設(shè)置在比所述冷卻散熱片還靠向下側(cè)的所述正面，使來自所述主 電路基板的空氣流向所述殼體內(nèi)部的通氣口；和使來自該通氣口的空氣流向所述冷卻散熱片的冷卻風(fēng)扇。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電力變換裝置，其特征在于-包括在比所述通氣口還靠下的下側(cè)具有的平滑電容器；和設(shè)置在比該平滑電容器還靠下的下側(cè)的吸氣口，所述冷卻風(fēng)扇使從所述吸氣 口流向所述平滑電容器的空氣流向所述冷卻散熱片。
18. 權(quán)利要求17所述的電力變換裝置，其特征在于 所述通氣口按照空氣沿水平方向流動(dòng)的方式設(shè)置。
19. 一種電力變換裝置，具有利用正面覆蓋對(duì)功率半導(dǎo)體進(jìn)行冷卻的冷卻散熱片的殼體；相對(duì)于該殼體的所述正面，配置在與所述冷卻散熱片相反的一側(cè)， 具有驅(qū)動(dòng)所述功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)器電路的主電路基板；和與所述殼體結(jié)合，相對(duì)于所述主電路基板從與所述正面相反的一 側(cè)覆蓋所述主電路基板的蓋，該電力變換裝置的特征在于，包括所述主電路基板和所述蓋之間的第一空間；所述主電路基板和所述正面之間的第二空間；設(shè)置在比形成在所述蓋的吸氣口還靠向上側(cè)的所述主電路基板 上，連通所述第一空間和所述第二空間的第一通氣口；設(shè)置在比該第一通氣口還靠向下側(cè)并且比所述冷卻散熱片還靠向 下側(cè)的所述正面，連通所述第二空間和所述殼體內(nèi)部的第二通氣口；使來自該第二通氣口的空氣流向所述冷卻散熱片的冷卻風(fēng)扇。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電力變換裝置，其特征在于 在所述驅(qū)動(dòng)器電路中使用的切換元件，配置在比所述吸氣口靠向 上側(cè)的所述主電路基板上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是在電力變換裝置中，通過充分得到由冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻作用，降低溫度的上升并實(shí)現(xiàn)裝置小型化。在該電力變換裝置中具有覆蓋冷卻功率半導(dǎo)體的冷卻散熱片的殼體，具有驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)器電路的主電路基板，和覆蓋主電路基板的蓋，其還具有設(shè)置在相比設(shè)置在上述蓋的吸氣口的上側(cè)的上述主電路基板上的第一通氣口，設(shè)置在相比第一通氣口的下側(cè)，并且在相比上述冷卻散熱片的下側(cè)的第二通氣口，利用冷卻風(fēng)扇使從第二通氣口來的空氣流向上述冷卻散熱片。
文檔編號(hào)H02M1/00GK101359866SQ20081012500
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者井堀敏, 平賀正宏, 廣田雅之, 毛江鳴, 濱埜晃嗣, 龜澤友哉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)