CN105006979B - 半导体电力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种结构简易且能够防止磁性粉尘侵入壳体内的半导体电力转换装置。该半导体电力转换装置包括：收纳半导体电力转换单元(15A～15C)的壳体(10)；设置于吸进来自外部的冷却风进气部(12)的空气滤清器(32)，该进气部设置在该壳体(10)上；和去除磁性粉尘的磁性粉吸附过滤器(33)，其设置在该空气滤清器(32)的外侧。

Description

半导体电力转换装置

技术领域

本发明涉及在壳体内收纳有半导体电力转换单元的半导体电力转换装置。

背景技术

在半导体电力转换装置中，产生其主要的电力转换的是收纳在内部的半导体电力转换单元。该半导体电力转换单元由于在电力转换时内部的半导体元件发热，因此需要进行冷却。

一直以来所使用的冷却方法是空冷方法，例如专利文献1记载的电力转换装置是公知的。该电力转换装置包括下述结构：内置电解电容器的下部壳体、内置开关组件和整流器组件等的上部壳体在内部连通。而且，在下部壳体和上部壳体上，在正面形成有通气孔，在上部壳体的上表面配置有排气扇。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－191703号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述专利文献1记载的现有例中，通过驱动排气扇，从正面侧的各通气孔吸进的冷却风对内置部件进行冷却后从上部排出。因此，通常，在正面侧的各通气孔中安装有空气滤清器，以将去除了粉尘的空气吸进壳体内部。

但是，在设置半导体电力转换装置的周围环境是铁粉等导电物质大量存在的环境的情况下，存在如下未解决的课题，即，该微细磁性粉尘通过安装在进气口的空气滤清器而进入内置的半导体单元内部，由此发生短路事故等，有可能成为故障的原因。

在此，本发明是着眼于上述现有例的未解决的课题而开发的，其目的在于提供能够防止磁性粉尘侵入壳体内的半导体电力转换装置。

用于解决课题的技术方案

为了实现上述目的，本发明的半导体电力转换装置的一个方式包括收纳半导体电力转换单元的壳体；空气滤清器，其设置于吸进来自外部的冷却风的进气部，该进气部设置在该壳体上；和吸附磁性粉尘的磁性粉吸附过滤器，其设置在该空气滤清器的外侧。

发明效果

根据本发明，在形成于壳体的进气部配置空气滤清器，在其外侧配置磁性粉吸附过滤器，因此能够用磁性粉吸附过滤器可靠地吸附磁性粉尘，能够可靠地防止磁性粉尘给收纳在壳体内的半导体电力转换单元带来影响。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的主视图。

图2是图1的II线上的剖视图。

图3是表示开闭门的进气部的放大剖视图。

图4是表示半导体电力转换单元的一例的主视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的半导体电力转换装置的一个实施方式。

如图1和图2所示，半导体电力转换装置具有壳体10。该壳体10正面具有开闭门11，在该开闭门11上，例如在上下左右形成有四个进气部12。

另外，在壳体10的顶板10a上靠背面的位置配置有离心式排气扇13。在壳体10内，配置有具有半导体电力转换功能的多个例如3个在上下方向保持规定间隔地多级堆叠的半导体电力转换单元15A～15C，通过开闭门11能够拆装。

各半导体电力转换单元15A～15C各自例如如图4所示，在印刷基板16上安装有内置绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或能量场效应晶体管或二极管等、在动作时发热的半导体芯片17a～17c和未图示的电解电容器等。这些半导体芯片17a～17c安装在冷却部件18上，该冷却部件18的上表面具有与印刷基板16相反侧的上表面侧在前后方向上延长的冷却翅片18a。

在半导体电力转换单元15A～15C的上部，如图2所示形成有将包围冷却部件18的下端开放的冷却风通道20。该冷却风通道20的一端朝向进气部12开口，另一端与风道部21连通，该风道部21形成在半导体电力转换单元15A～15C的背面侧与壳体10的背面板10b之间，在上下方向上延伸。该风道部21上部与排气扇13连通。另外，对于电解电容器，也可以另外形成冷却风通道，也可以将冷却风通道20扩大，以面向扩大后的冷却风通道内的方式配置。

另一方面，如图3放大所示，形成于壳体10的开闭门11的进气部12具有形成于开闭门11上的贯通壳体10的内外的开口31。另外，进气部12包括以从外侧覆盖开口31的方式可拆装地配置的收集尘埃的空气滤清器32和拆装自如地配置在该空气滤清器32的外侧的吸附微细铁粉等磁性粉尘的电磁过滤器即磁性粉吸附过滤器33。

如图3所示，磁性粉吸附过滤器33具有如下结构，即，配置在空气滤清器32的外周侧的安装框33a、以覆盖空气滤清器32的前表面的方式配置在该安装框33a的前表面部的由磁性材料形成的作为过滤器主体的网状体33b构成电磁过滤器。在此，在网状体33b为粗网眼的情况下，优选将多片层叠而构成。

构成该电磁过滤器的一个例子用永久磁铁或电磁石等磁铁构成安装框33a，并且，例如由用不锈钢细线形成的磁性金属丝网构成网状体33b。而且，形成从磁铁的一边N极发出的磁通量通过磁性金属丝网达到另一方S极的磁路，由此，将磁性金属丝网磁化，吸附向磁性金属丝网飞来的微细的铁粉等磁性粉体。

另外，在网状体33b的面积大的情况下，以在格子状的格子部形成安装框33a的内侧，将在各格子部的相对的边的一方作为N极并将另一方作为S极的方式构成即可。另外，网状体不限于由磁性金属材料构成的情况，也可以用含有磁性体的有机纤维形成网状体。

构成电磁过滤器的其它例子中，安装框33a不是设定为磁铁，而是将网状体33b设定为例如不锈钢制的磁性金属丝网，通过将该磁性金属丝网整体磁化来构成电磁过滤器，用磁化的磁性金属丝网吸附飞来的微细铁粉等磁性粉体。

接着说明上述实施方式的动作。

首先，在壳体10内，以在上下方向上保持规定间隔而堆叠的方式配置有半导体电力转换单元15A～15C，将各半导体电力转换单元15A～15C的冷却部件18插通于配置在壳体10内的冷却风通道20内。

在该状态下，在使半导体电力转换装置动作时，在旋转驱动排气扇13而发挥冷却功能的状态下，通过各半导体电力转换单元15A～15C开始电力转换动作。

此时，通过旋转驱动排气扇13，该排气扇13与风道部21连接，该风道部21与各半导体电力转换单元15A～15C的上部侧的冷却风通道20连通，这些冷却风通道20的前端侧朝向开闭门11的进气部12开口。

因此，如图2所示，外气从磁性粉吸附过滤器33和空气滤清器32中通过，再通过开口31作为冷却风导入冷却风通道20内。导入该冷却风通道20内的冷却风用冷却部件18进行热交换而成为暖风，该暖风被导入风道部21并上升，成为从排气扇13在离心方向上向外部排出的强制空冷状态。

因此，由各半导体电力转换单元15A～15C的半导体芯片17a～17c产生的热向上方侧的冷却部件18热传导，与冷却风通道20的冷却风进行热交换而被冷却。这时，由于冷却部件18配置在半导体芯片17a～17c的上方，因此，半导体芯片17a～17c的热可靠地向冷却部件18热传导，从而能够提高半导体芯片17a～17c的冷却效率。

另一方面，将半导体电力转换装置配置于微细的铁粉等磁性粉尘大量浮游的环境的情况下，浮游的磁性粉尘与冷却风一起被吸入壳体10内。在该情况下，由于在壳体10的进气部12的最外侧配置有磁性粉吸附过滤器33，因此磁性粉尘通过该磁性粉吸附过滤器33吸附去除，可靠地阻止磁性粉尘侵入壳体内。另外，冷却风中所含的尘埃无法被磁粉吸附过滤器33吸收而通过，但通过后的空气滤清器32吸附去除，只向壳体10内导入清洁的冷却风。

因此，在磁性粉尘大量浮游的环境中运行半导体电力转换装置的情况下，磁性粉尘也不被导入壳体10内。因此，能够可靠地避免磁性粉尘导入壳体10内而附着于半导体电力转换单元15A～15C的电流路径导致的短路故障。

并且，如上所述，由于磁性粉吸附过滤器33以覆盖空气滤清器32的方式形成，所以不会伴随大的设计变更就能够应用于原有的半导体电力转换装置，并且也能够应用于没有磁性粉吸附过滤器33的原有的半导体电力转换装置。

另外，在上述实施方式中，对在开闭门11上形成有四个进气部12的情况进行了说明，但不限定于此，也可以只在与半导体电力转换单元15A～15C的冷却风通道20的开口部相对的位置形成进气部。

另外，在上述实施方式中，对在壳体10内配置有3台半导体电力转换单元15A～15C的情况进行了说明，但不限于此，也可以配置1台以上任意数量的半导体电力转换单元。

另外，在上述实施方式中，对在半导体电力转换单元15A～15C的上部侧配置冷却风通道20的情况进行了说明，但不限于此，也可以在半导体电力转换单元15A～15C的下部侧配置冷却风通道，也可以在上下两侧配置冷却风通道。另外，也可以以包围半导体电力转换单元15A～15C的整体的方式形成冷却风通道20。

符号说明

10：壳体、11：开闭门、12：进气部、13：排气扇、15A～15C：半导体电力转换单元、16：印刷基板、17a～17c：半导体芯片、18：冷却部件、18a：冷却翅片、20：冷却风通道、21：风道部、31：开口、32：空气滤清器、33：磁性粉吸附过滤器、33a：安装框、33b：网状体。

Claims (3)

1.一种半导体电力转换装置，其特征在于，包括：

收纳半导体电力转换单元的壳体；

空气滤清器，其设置于吸进来自外部的冷却风的进气部，该进气部设置在该壳体上；和

吸附磁性粉尘的磁性粉吸附过滤器，其设置在该空气滤清器的外侧，

所述磁性粉吸附过滤器由覆盖所述空气滤清器的外周侧的安装框和覆盖固定在该安装框上的所述空气滤清器的过滤器主体构成，

由格子状的格子部形成所述安装框的内侧，所述格子部中相对的边的一方为永久磁铁的N极，另一方为永久磁铁的S极，所述过滤器主体由用细线形成的磁性金属丝网构成。

2.根据权利要求1所述的半导体电力转换装置，其特征在于，

在所述壳体内在上下方向保持间隔地配置有多个所述半导体电力转换单元，各半导体电力转换单元在发热侧具有冷却风通道，所述冷却风通道的一端朝向所述进气部开口。

3.根据权利要求2所述的半导体电力转换装置，其特征在于，

设置有在上下方向延伸的风道，该风道与所述壳体中的所述各半导体电力转换单元的冷却风通道的另一端侧连通，回收在该冷却风通道中进行热交换后得到的暖风，在该风道的上端侧配置有排气扇。