CN111727554A - 电力转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于能够实现电力转换装置的小型化并且实现设置场所的省空间化，为了达到上述目，本发明的电力转换装置包括：将输入的交流电力整流为直流的、发热量较小的多个功率半导体；将整流后的直流电力转换为交流电力的、发热量较大的多个功率半导体；用于冷却发热量较小的多个功率半导体的第一散热器；和用于冷却发热量较大的多个功率半导体的第二散热器，其中，发热量较小的多个功率半导体配置在冷却风的上游侧，发热量较大的多个功率半导体配置在冷却风的下游侧，在第一散热器与第二散热器之间设有规定的空间。
Description
技术领域
本发明涉及电力转换装置的冷却结构。
背景技术
在电力转换装置中，小型化是一个重要的开发要素。在实现小型化时，提高将交流电流整流为直流的二极管部和将直流再次转换作为交流的逆变器部等半导体的冷却部(散热器)的性能很重要，正在半导体的配置方法和冷却部(散热器)的形状等方面进行努力。例如在专利文献1中公开有如下内容：将发热量较小的发热元件配置在冷却风的上游侧，将发热量较大的发热元件配置在冷却风的下游侧，使冷却发热量较小的发热元件的散热片的散热片间距大，使冷却发热大的发热元件的散热片的散热片间距小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-208116号公报
发明内容
发明所要解决的问题
电力转换装置的功率半导体为了进行冷却而设置散热器，有自然空冷和使用冷却风扇的强制空冷等。无论采用上述哪个冷却方式，只要不向散热器的叶片之间通风就没有高效率的冷却。在专利文献1所记载的方式中，在冷却风的吸入口附近存在障碍物的情况下，存在如下缺点：不仅发热量较小的上游侧的发热元件的冷却效率变差，而且由于在其流路上，中途没有风出入的开口部，所以配置在下游侧的发热量较大的发热元件的冷却效率也变差。因此，存在不可在冷却风的吸入口附近放置成为障碍的物体的设置环境的制约。因此，无论将电力转换装置的冷却部的性能提升多少来小型化，最终都不得不在安置地确保达到设置空间。
用于解决问题的技术方案
本发明是鉴于上述背景技术和问题而完成的，列举其一个例子为一种电力转换装置，其包括：将输入的交流电力整流为直流的、发热量较小的多个功率半导体；将整流后的直流电力转换为交流电力的、发热量较大的多个功率半导体；用于冷却发热量较小的多个功率半导体的第一散热器；和用于冷却发热量较大的多个功率半导体的第二散热器，其中，发热量较小的多个功率半导体配置在冷却风的上游侧，发热量较大的多个功率半导体配置在冷却风的下游侧，在第一散热器与第二散热器之间设有规定的空间。
发明的效果
根据本发明，能够实现电力转换装置的小型化，并且能够实现设置场所的省空间化。
附图说明
图1是从底面左侧面看实施例1的电力转换装置时的概略立体图。
图2是从图1的箭头A方向看时的电力转换装置的概略侧面图。
图3是实施例1的电力转换装置的散热器截面图。
图4是从底面左侧面看实施例2的电力转换装置时的概略立体图。
图5是从图4的箭头B方向看时的电力转换装置的概略侧面图。
图6是从底面左侧面看现有的电力转换装置时的概略立体图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施例。
实施例1
首先说明作为本实施例的前提的现有的电力转换装置。图6是从底面左侧面看现有的电力转换装置时的概略立体图。在图6中，电力转换装置具有：二极管部1，其是由将所输入的交流电力整流为直流电力的多个功率半导体构成的二极管模块；将整流后的直流电力再次转换为交流电力的多个功率半导由体、例如由IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)构成的逆变器部2；对二极管部1和逆变器部2的发热进行冷却的散热器3；和具有驱动逆变器部2的电路的主电路基板(省略图示)，这些部件被主壳体7覆盖周围。
此处说明散热器3。散热器3以降低成本为主要目的，在二极管部1和逆变器部2采取一体的形状，包括由铝等散热效果好的材料构成的基座4和叶片(翅片)5。关于冷却，用于冷却散热器3的冷却风从主壳体7的底面开口部9吸入，从设置于散热器3的多个叶片5之间通过，由此将在并排设置了散热器3的叶片5的基座4的相反面配置的二极管部1、逆变器部2冷却。
此处，在电力转换装置中，一般由于二极管部1的发热而逆变器部2的发热量较大，因此取适合于逆变器部2的发热量的散热器3的叶片个数，因此对发热量较小的二极管部1而言成为过剩的冷却性能。此外，如上所述，将散热器3采取在二极管部1和逆变器部2一体的形状，因此在冷却风的吸入口附近存在障碍物的情况下，不仅发热量比较小的上游侧的二极管部1的冷却效率变差，而且由于在其流路上，中途没有风出入的开口部，所以存在配置于下游侧的发热量较大的逆变器部2的冷却效率也变差的缺点。此外，由于冷却风的流路窄而长，管路阻力大，其结果是，存在不得不提高冷却风扇8的性能的缺点。
因此，为了解决这些问题，在本实施例中，将发热量较小的发热元件配置在冷却风的上游侧，将发热量较大的发热元件配置在冷却风的下游侧，使前者热量小的发热元件的散热器的叶片间距比后者发热量较大的发热元件的散热器的叶片间距大，且在热量小的发热元件与发热量较大的发热元件的散热器之间设置规定的空间。以下对其详细情况进行说明。
图1是从底面左侧面看本实施例的电力转换装置时的概略立体图。在图1中，对与图6相同功能的构成要素标注相同的附图标记，省略其说明。图1中与图6不同之处在于，在图6中，冷却二极管部1和逆变器部2的散热器3为一体，与此相对，在图1中散热器在3A与3B被分断。此外，图2表示从图1的箭头A方向看时的电力转换装置的概略侧面图。
在图1、图2中，作为在冷却风吸入的底面开口部9附近放置了障碍物，在现有技术中与障碍物相对的流路在上游侧和下游侧全被堵塞，电力转换装置整体的冷却效率变差，与此相对，在本实施例中，例如即使在底面开口部9附近放置了障碍物，也由于在最近的上游侧仅配置有发热量低的二极管部1而没有大的问题。此外，关于对下游侧的影响，通过因将冷却二极管部1和逆变器部2的散热器在3A和3B分断而产生的空间10，在与障碍物相对的直线上的散热器3B的流路也得到从该空间10流入冷却风的效果。因此，不可在冷却风的吸入口附近放置障碍物的设置环境的制约被消除，能够实现设置场所的省空间化。
此外，如图1所示，图6的现有的电力转换装置的散热器3的叶片间距6从上游侧至下游侧完全相同，且由于长度又长而管路阻力非常大，与此相对，在本实施例中，散热器3A与3B的叶片间距6A与6B的宽度不同。具体而言，与冷却逆变器部2的散热器3B的叶片间距6B相比，冷却二极管部1的散热器3A的叶片间距6A更宽。此处，在散热器3A、3B为了抑制无效的成本上升，使得叶片5A、5B的外形尺寸相同。
图3表示本实施例的电力转换装置的散热器截面图。在图3中，为了容易理解，使从散热器3A、3B的冷却风吸入侧看时的各个截面重合。在图3中，散热器3A、3B的基座4A、4B为同一形状。此外，如之前说明的那样，叶片5A、5B的外形尺寸也相同。在图3中，冷却二极管部1的散热器3A仅具有叶片间距6A所示的叶片5A，冷却逆变器部2的散热器3B具有叶片间距6B所示的叶片5B，散热器3A的叶片间距6A所示的叶片5A为将散热器3B的叶片间距6B所示的叶片5B间隔1个间插的形状。此处，为了容易理解表示间隔1个间插的例子，不过也可以间隔2个以上(整数)间插。通过这样加大发热量较小的二极管部1的散热器3A的叶片间距6A，现有的电力转换装置那样大的管路阻力变小，能够使冷却风高效地送达发热量较大的逆变器部2的散热器3B。即，能够高效地进行冷却，因此能够实现散热器的小型化，进而能够实现电力转换装置的小型化。
另外，以上按将冷却二极管部1和逆变器部2的散热器分断为3A和3B进行了说明，不过也可以利用通过将散热器分断为3A和3B而产生的空间10，因为只要得到从该空间10流入冷却风的效果即可，所以将散热器3A与3B的基座4A、4B作为一体，使得仅在散热器3A与3B的叶片5A、5B之间存在空间。
此外，按散热器由基座和叶片构成进行了说明，不过也可以取代叶片设置栓销，通过将栓销2维地配置在基座进行散热。此时，通过将上述说明中，叶片间距换成栓销间距，能够得到同样的效果。
如上所述，根据本实施例，能够实现电力转换装置的小型化，并且能够实现设置场所的省空间化。
实施例2
在本实施例中，对将冷却风扇配置在重力方向的下侧的例子进行说明。
图4是从底面左侧面看本实施例的电力转换装置时的概略立体图。此外，图5是从图4的箭头B方向看时的电力转换装置的概略侧面图。
在图4、图5中，对与图1相同功能的构成要素标注相同的附图标记，省略其说明。在图4中，与图1不同之处在于，将冷却风扇8配置在主壳体7的下端面，该冷却风扇8为吸入外部空气并向散热器3A吹送的气流的朝向。
此处，一般在以向对象物吹风的方式使用冷却风扇的情况下，该风中含有风扇特有的旋回成分，且冷却风扇的旋转轴的附近风弱，由此即使在冷却风扇的最近配置冷却对象物也冷却不到设想的程度。因此，在向冷却对象物吹送风的情况下，如果不确保冷却风扇至冷却对象物的距离则不能充分地冷却。但是，在本实施例中将发热量较小的二极管部1配置在冷却风的上游侧，由此即使冷却能力多少低些有没有问题，能够将散热器3A配置在冷却风扇8附近。
此外，能够利用散热器3A的宽的叶片间距6A和设置在散热器3A与3B之间的空间10，高效地对含有旋回成分的冷却风的气流进行整流。因此能够将整流后的冷却风送达散热器3B。
以上对实施例进行了说明，本发明并不限定于上述的实施例，而能够包含各种各样的变形例。此外，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的例子，并非一定具备所说明的全部结构。
附图标记的说明
1：二极管部；2：逆变器部；3、3A、3B：散热器；4、4A、4B：基座；5、5A、5B：叶片；6、6A、6B：叶片间距；7：主壳体；8：冷却风扇；9：底面开口部；10：空间。
Claims (7)
1.一种电力转换装置，其特征在于，包括：
将输入的交流电力整流为直流的、发热量较小的多个功率半导体；
将整流后的直流电力转换为交流电力的、发热量较大的多个功率半导体；
用于冷却所述发热量较小的多个功率半导体的第一散热器；和
用于冷却所述发热量较大的多个功率半导体的第二散热器，其中
所述发热量较小的多个功率半导体配置在冷却风的上游侧，所述发热量较大的多个功率半导体配置在冷却风的下游侧，在所述第一散热器与所述第二散热器之间设有规定的空间。
2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
在所述冷却风的下游侧配置有强制空冷用的冷却风扇。
3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：
在所述冷却风的上游侧配置有强制空冷用的冷却风扇。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的电力转换装置，其特征在于：
所述第一散热器和所述第二散热器包括基座和叶片。
5.如权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于：
与所述第二散热器相比，所述第一散热器的叶片个数少且叶片间距宽。
6.如权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于：
所述第一散热器与所述第二散热器的基座和叶片的尺寸相同。
7.如权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于：
所述第一散热器的基座与所述第二散热器的基座一体地构成。
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