JP2001136756A - Motor drive device and semiconductor element cooling device - Google Patents

Motor drive device and semiconductor element cooling device

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JP2001136756A
JP2001136756A JP31076199A JP31076199A JP2001136756A JP 2001136756 A JP2001136756 A JP 2001136756A JP 31076199 A JP31076199 A JP 31076199A JP 31076199 A JP31076199 A JP 31076199A JP 2001136756 A JP2001136756 A JP 2001136756A
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JP
Japan
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heat pipe
evaporator
heat
motor
control element
Prior art date
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Pending
Application number
JP31076199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Heikichi Kuwabara
平吉 桑原
Kaname Sasaki
要 佐々木
Atsushi Suzuki
敦 鈴木
Hirohisa Yamamura
博久 山村
Mitsusachi Motobe
光幸 本部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely cool semiconductor elements using a simple structure and to improve the reliability of a motor drive apparatus and a semiconductor element cooling apparatus. SOLUTION: In a motor drive apparatus and a semiconductor element cooling apparatus, power-converting elements 101 that control a motor 3 and their control elements 102 are stored inside a box 111, in such a way that the control elements 102 are position above the power converting elements 101. The cooling flow channels of a cooler, to which the power converting elements 101 are thermally connected, are provided at a position below the control elements 102, a vaporizing part 203 of a heat pipe is thermally connected to the control elements 102, and its condensing part 205 is provided extending upwardly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動装置及
び半導体素子冷却装置に係り、特に電気自動車、ハイブ
リッド電気自動車等のモータ駆動装置及び半導体冷却装
置に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor driving device and a semiconductor device cooling device, and more particularly, to a motor driving device for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and the like, and a semiconductor cooling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電気自動車の動力源である電動機
の回転数を制御するためのインバータ装置としては、特
開平9−233847号公報に記載されているように、
インバータ装置内に主回路と他の回路素子を配置し、ヒ
ートシンクをインバータ装置の上面に設け、主回路はヒ
ートシンクに直接取付け、一方、他の回路素子はインバ
ータ装置内であって前記ヒートシンク及び主回路から離
れた下方に配置され、上から下へは熱を伝えられないヒ
ートパイプによって前記他の回路素子と前記ヒートシン
クとをつなぎ、このヒートパイプにより前記他の回路素
子の熱を前記ヒートシンクへ伝達するように構成し、主
回路及び他の回路素子を冷却するようにしたものがあ
る。
2. Description of the Related Art A conventional inverter device for controlling the number of revolutions of a motor as a power source of an electric vehicle is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-233847.
The main circuit and other circuit elements are arranged in the inverter device, a heat sink is provided on the upper surface of the inverter device, and the main circuit is directly mounted on the heat sink, while the other circuit elements are in the inverter device and the heat sink and the main circuit are provided. The other circuit element is connected to the heat sink by a heat pipe that is disposed below and away from the top and that cannot conduct heat from top to bottom, and the heat pipe transfers heat of the other circuit element to the heat sink. Such a configuration is used to cool the main circuit and other circuit elements.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインバ
ータ装置は、ヒートパイプにより他の回路素子の熱をヒ
ートシンクへ伝達するようにヒートシンクを筐体の上面
に配置しているため、ヒートシンクを冷却する冷却器の
冷却流路が筐体の上部位置することとなり、冷却流路か
ら筐体内への冷却流体の漏れを対処する必要があった。
そして、ヒートシンクを下側に配置してもヒートパイプ
を作動可能なようにすることについては記載されていな
い。
However, in the conventional inverter device, since the heat sink is arranged on the upper surface of the housing so as to transfer heat of another circuit element to the heat sink by the heat pipe, the heat sink is cooled. Since the cooling flow path of the cooler is located at the upper part of the housing, it is necessary to cope with leakage of the cooling fluid from the cooling flow path into the housing.
The document does not disclose that the heat pipe can be operated even when the heat sink is disposed on the lower side.

【0004】また、筐体の上面に配置されたヒートシン
クの下面に、プリント基板に実装された制御素子の熱を
伝達するヒートパイプを、主回路と共に熱的に接続して
取付けているため、ヒートパイプの取付け構成が制約さ
れると共に、ヒートシンクとの熱的接続面積を確保する
ことが制約されていた。
Further, a heat pipe for transmitting heat of a control element mounted on a printed circuit board is attached to a lower surface of a heat sink disposed on an upper surface of a housing by being thermally connected together with a main circuit. The mounting structure of the pipe is restricted, and securing a thermal connection area with the heat sink is restricted.

【0005】さらには、主回路の発熱による他の回路素
子への熱的影響を防止することについては記載されてい
ない。特に、ハイブリッド電気自動車にインバータ装置
を用いた場合には、筐体が熱的に厳しい条件下に置かれ
るため、大きな発熱をともなう主回路により他の回路素
子を搭載したプリント基板が強く加熱されるという問題
があった。
Further, there is no description about preventing thermal influence on other circuit elements due to heat generated by the main circuit. In particular, when an inverter device is used in a hybrid electric vehicle, since the housing is subjected to severe thermal conditions, a printed circuit board on which other circuit elements are mounted is strongly heated by a main circuit that generates a large amount of heat. There was a problem.

【0006】また、他の回路素子を実装したプリント基
板の半田等の凹凸を吸収して伝熱手段の実効的な伝熱面
積の増加を図ること、および自動車の走行中の振動に対
応することについては記載されていなかった。
Another object of the present invention is to increase the effective heat transfer area of the heat transfer means by absorbing unevenness of solder or the like on a printed circuit board on which other circuit elements are mounted, and to cope with vibrations during running of an automobile. Was not described.

【0007】しかも、自動車用モータ駆動装置は、ハイ
ブリッド電気自動車のエンジンの冷却に用いるラジエー
タとの関係、即ちラジエータの据付け性を向上すること
について考慮されていなかった。
In addition, the motor drive device for a vehicle has not been considered in relation to a radiator used for cooling an engine of a hybrid electric vehicle, that is, for improving the installation of the radiator.

【0008】本発明は、簡単な構成で、半導体素子を確
実に冷却でき、信頼性の高いモータ駆動装置及び半導体
素子冷却装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor drive device and a semiconductor device cooling device which can reliably cool a semiconductor device with a simple structure and have high reliability.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の特徴は、モータと、前記モータを制御
する複数の半導体素子と、前記半導体素子を収納した筐
体と、冷却流体を流通する冷却流路を有する冷却器と、
熱輸送管の内部に冷媒を収納しヒートパイプ蒸発部及び
ヒートパイプ凝縮部を形成するヒートパイプ装置とを備
え、前記半導体素子は、前記モータを駆動するインバー
タ部を構成する電力変換素子と、前記インバータ素子を
制御する制御素子とを有し、前記電力変換素子は前記冷
却器に熱的に接続し、前記制御素子は前記電力変換素子
の上方に配置し、前記冷却器は、その冷却流路を前記半
導体素子より下方に位置して設け、前記ヒートパイプ装
置は、そのヒートパイプ蒸発部を前記制御素子に熱的に
接続すると共に、そのヒートパイプ凝縮部を前記ヒート
パイプ蒸発部より上方に位置して前記冷却器に熱的に接
続したことにある。
A first feature of the present invention to achieve the above object is to provide a motor, a plurality of semiconductor elements for controlling the motor, a housing accommodating the semiconductor element, and a cooling device. A cooler having a cooling flow path through which a fluid flows,
A heat pipe device that stores a refrigerant inside the heat transport pipe to form a heat pipe evaporator and a heat pipe condenser, wherein the semiconductor element is an electric power conversion element that constitutes an inverter that drives the motor; A control element for controlling an inverter element, wherein the power conversion element is thermally connected to the cooler, the control element is disposed above the power conversion element, and the cooler has a cooling passage. Is provided below the semiconductor element, and the heat pipe device thermally connects the heat pipe evaporating section to the control element, and positions the heat pipe condensing section above the heat pipe evaporating section. And thermally connected to the cooler.

【0010】好ましくは、前記モータは自動車を駆動す
るものであり、前記筐体は前記半導体素子を密閉して収
納し、前記冷却器は、前記筐体の底面と側面の一部を形
成すると共に、前記冷却流体を水とし、前記ヒートパイ
プ装置は、熱輸送管の一側を熱良導体で形成された蒸発
部ブロックに挿入して前記ヒートパイプ蒸発部を形成す
ると共に、前記熱輸送管の他側を熱良導体で形成した凝
縮器ブロックに挿入して前記ヒートパイプ凝縮部を形成
し、前記制御素子はプリント基板に実装され、前記電力
変換素子は前記冷却器の底面部上に直接接触して熱的に
接続し、前記蒸発部ブロックを前記プリント基板の前記
制御素子の搭載面と反対側の面にわずかな間隙を有して
配置することによりこのヒートパイプ蒸発部と制御素子
とを前記間隙及び前記プリント基板を介して熱的に接続
し、前記凝縮部ブロックを前記冷却器に直接接触するこ
とにより前記ヒートパイプ凝縮部を冷却器に熱的に接続
したことにある。
Preferably, the motor drives an automobile, the housing encloses the semiconductor element in a hermetically sealed manner, and the cooler forms part of the bottom and side surfaces of the housing. Using the cooling fluid as water, the heat pipe device inserts one side of a heat transport pipe into an evaporator block formed of a good conductor to form the heat pipe evaporator, Side is inserted into a condenser block formed of a good heat conductor to form the heat pipe condensing part, the control element is mounted on a printed circuit board, and the power conversion element is in direct contact with the bottom part of the cooler. The heat pipe evaporator and the control element are thermally connected to each other by disposing the evaporator block and the control element on the surface of the printed circuit board opposite to the control element mounting surface with a slight gap. as well as Serial printing through the substrate and thermally connected is to the condensing unit block was thermally connected to the condenser the heat pipe condensing unit by direct contact with the cooler.

【0011】本発明の第2の特徴は、モータと、前記モ
ータを制御する複数の半導体素子と、前記半導体素子を
収納した筐体と、冷却器と、内部に冷媒を収納した熱輸
送管の一部を熱良導体で形成された板状の蒸発部ブロッ
クに挿入してヒートパイプ蒸発部を形成すると共に他部
をヒートパイプ凝縮部としたヒートパイプ装置とを備
え、前記半導体素子は、前記モータを駆動するインバー
タ部を構成する電力変換素子と、前記インバータ素子を
制御する制御素子とを有し、前記電力変換素子は、前記
冷却器に熱的に接続し、前記ヒートパイプ装置は、前記
ヒートパイプ蒸発部を前記制御素子と前記電力変換素子
との間に配置し、かつそのヒートパイプ蒸発部を前記制
御素子に熱的に接続すると共に、前記ヒートパイプ凝縮
部を前記ヒートパイプ蒸発部より上方に位置して前記冷
却器に熱的に接続したことにある。
A second feature of the present invention is that a motor, a plurality of semiconductor elements for controlling the motor, a housing containing the semiconductor elements, a cooler, and a heat transport pipe containing a refrigerant therein. A heat pipe device, a part of which is inserted into a plate-shaped evaporator block formed of a good conductor to form a heat pipe evaporator, and the other part is a heat pipe condenser. And a control element for controlling the inverter element, the power conversion element is thermally connected to the cooler, and the heat pipe device is A pipe evaporator is disposed between the control element and the power conversion element, the heat pipe evaporator is thermally connected to the control element, and the heat pipe condenser is connected to the heat pipe. Positioned above the evaporator unit lies in the thermally coupled to the condenser.

【0012】本発明の第3の特徴は、モータと、前記モ
ータを制御する複数の半導体素子と、前記半導体素子を
収納した筐体と、内部に冷媒を収納した熱輸送管の一部
を熱良導体で形成された板状の蒸発部ブロックに挿入し
てヒートパイプ蒸発部を形成すると共に他部をヒートパ
イプ凝縮部としたヒートパイプ装置とを備え、前記半導
体素子は、前記モータを駆動するインバータ部を構成す
る電力変換素子と、前記インバータ素子を制御する制御
素子とを有し、前記制御素子はプリント基板上に実装さ
れ、前記ヒートパイプ装置は、前記制御素子が実装され
たプリント基板の裏面側にわずかな間隙を有して前記蒸
発部ブロックを略平行に配置してそのヒートパイプ蒸発
部を前記間隙及び前記プリント基板を介して前記制御素
子に熱的に接続すると共に、そのヒートパイプ凝縮部を
前記ヒートパイプ蒸発部より上方に延在したことにあ
る。
A third feature of the present invention resides in that a motor, a plurality of semiconductor elements for controlling the motor, a housing accommodating the semiconductor elements, and a part of a heat transport pipe accommodating a refrigerant therein. A heat pipe device that is inserted into a plate-shaped evaporator block formed of a good conductor to form a heat pipe evaporator and uses the other part as a heat pipe condenser, wherein the semiconductor element is an inverter that drives the motor. And a control element for controlling the inverter element, wherein the control element is mounted on a printed circuit board, and the heat pipe device is provided on a back surface of the printed circuit board on which the control element is mounted. The evaporator block is disposed substantially in parallel with a slight gap on the side, and the heat pipe evaporator is thermally connected to the control element via the gap and the printed circuit board. Together, lies in extending the heat pipe condenser section above said heat pipe evaporator unit.

【0013】好ましくは、前記ヒートパイプ装置は、内
部に冷媒を収納した熱輸送管の一部を熱良導体で形成さ
れた板状の蒸発部ブロックに挿入してヒートパイプ蒸発
部を形成すると共に他部をヒートパイプ凝縮部とし、前
記制御素子はプリント基板上に実装され、前記プリント
基板は、裏面側に穴を有するメタルコアを貼り合わせて
形成され、前記ヒートパイプ装置は、前記制御素子が実
装されたプリント基板の裏面側の穴に対応してわずかな
間隙を有して前記蒸発部ブロックを略平行に配置してそ
のヒートパイプ蒸発部を前記間隙及び前記プリント基板
を介して前記制御素子に熱的に接続したことにある。
Preferably, in the heat pipe device, a part of a heat transport pipe containing a refrigerant therein is inserted into a plate-shaped evaporator block formed of a good conductor to form a heat pipe evaporator. The part is a heat pipe condensing part, the control element is mounted on a printed board, the printed board is formed by bonding a metal core having a hole on the back side, the heat pipe device is mounted with the control element The evaporator block is disposed substantially in parallel with a slight gap corresponding to the hole on the back side of the printed circuit board, and the heat pipe evaporator is heated by the control element via the gap and the printed circuit board. Have been connected.

【0014】好ましくは、前記制御素子は、マイコンを
含むプリント基板とゲート回路を含むプリント基板とに
複数に分割して実装した構成にしたことにある。
[0014] Preferably, the control element is divided and mounted on a printed circuit board including a microcomputer and a printed circuit board including a gate circuit.

【0015】本発明の第4の特徴は、前記モータを制御
する複数の半導体素子と、前記半導体素子を収納した筐
体と、冷却流体を流通する冷却流路を有する冷却器と、
熱輸送管の内部に冷媒を収納しヒートパイプ蒸発部及び
ヒートパイプ凝縮部を形成するヒートパイプ装置とを備
え、前記半導体素子は、前記モータを駆動するインバー
タ部を構成する電力変換素子と、前記インバータ素子を
制御する制御素子とを有し、前記電力変換素子は前記冷
却器に熱的に接続し、前記制御素子は前記電力変換素子
の上方に配置し、前記冷却器は、その冷却流路を前記半
導体素子より下方に位置して設け、前記ヒートパイプ装
置は、そのヒートパイプ蒸発部を前記制御素子に熱的に
接続すると共に、そのヒートパイプ凝縮部を前記ヒート
パイプ蒸発部より上方に位置して前記冷却器に熱的に接
続したことにある。
A fourth feature of the present invention is that a plurality of semiconductor elements for controlling the motor, a housing accommodating the semiconductor elements, a cooler having a cooling channel for flowing a cooling fluid,
A heat pipe device that stores a refrigerant inside the heat transport pipe to form a heat pipe evaporator and a heat pipe condenser, wherein the semiconductor element is an electric power conversion element that constitutes an inverter that drives the motor; A control element for controlling an inverter element, wherein the power conversion element is thermally connected to the cooler, the control element is disposed above the power conversion element, and the cooler has a cooling passage. Is provided below the semiconductor element, and the heat pipe device thermally connects the heat pipe evaporating section to the control element, and positions the heat pipe condensing section above the heat pipe evaporating section. And thermally connected to the cooler.

【0016】本発明の第5の特徴は、前記機器を制御す
る複数の半導体素子と、前記半導体素子を収納した筐体
と、内部に冷媒を収納した熱輸送管の一部を熱良導体で
形成された板状の蒸発部ブロックに挿入してヒートパイ
プ蒸発部を形成すると共に他部をヒートパイプ凝縮部と
したヒートパイプ装置とを備え、前記半導体素子はプリ
ント基板上に実装され、前記ヒートパイプ装置は、前記
半導体素子が実装されたプリント基板の裏面側にわずか
な間隙を有して前記蒸発部ブロックを略平行に配置して
そのヒートパイプ蒸発部を前記間隙及び前記プリント基
板を介して前記制御素子に熱的に接続すると共に、その
ヒートパイプ凝縮部を前記ヒートパイプ蒸発部より上方
に延在したことにある。
A fifth feature of the present invention is that a plurality of semiconductor elements for controlling the equipment, a housing containing the semiconductor elements, and a part of a heat transport pipe containing a refrigerant therein are formed of a good heat conductor. A heat pipe device that is inserted into the formed plate-shaped evaporator block to form a heat pipe evaporator, and the other part is a heat pipe condenser. The semiconductor device is mounted on a printed circuit board, and the heat pipe The apparatus has a slight gap on the back side of the printed circuit board on which the semiconductor element is mounted, disposes the evaporator block substantially in parallel, and places the heat pipe evaporator through the gap and the printed board. In addition to being thermally connected to the control element, the heat pipe condensing section extends above the heat pipe evaporating section.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図を用
いて説明する。なお、第2実施例以降の実施例において
は第1実施例と共通する構成を一部省略すると共に、各
実施例の図における同一符号は同一物又は相当物を示
す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the second and subsequent embodiments, configurations common to the first embodiment are partially omitted, and the same reference numerals in the drawings of the respective embodiments indicate the same or corresponding components.

【0018】本発明の第1実施例を図1から図4を用い
て説明する。図1は本発明の自動車用モータ駆動装置の
第1実施例の縦断面斜視図、図2は本発明を備えたハイ
ブリッド電気自動車のエンジンルーム部の透視斜視概略
図、図3は本発明の自動車用モータ駆動装置の第1実施
例の電気回路図、図4は本発明の自動車用モータ駆動装
置の第1実施例における冷却器の横断面図である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a longitudinal sectional perspective view of a first embodiment of a motor drive device for a vehicle of the present invention, FIG. 2 is a perspective schematic view of an engine room of a hybrid electric vehicle equipped with the present invention, and FIG. FIG. 4 is an electric circuit diagram of the first embodiment of the motor drive device for a vehicle, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a cooler in the first embodiment of the motor drive device for an automobile of the present invention.

【0019】まず、本発明におけるハイブリッド電気自
動車のエンジンルームの構成を図2を用いて説明する。
エンジンルーム内には、モータ制御装置1、エンジン
2、モータ3、発電機4、ラジエータ5、冷却水用ポン
プ6、配管6a、動力伝達機構7、および車軸8が配置
されている。車軸8の両端部に車輪9が取り付けられて
いる。
First, the configuration of the engine room of the hybrid electric vehicle according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the engine room, a motor control device 1, an engine 2, a motor 3, a generator 4, a radiator 5, a cooling water pump 6, a pipe 6a, a power transmission mechanism 7, and an axle 8 are arranged. Wheels 9 are attached to both ends of the axle 8.

【0020】モータ3を駆動するモータ制御装置1は、
エンジン2およびモータ3の近傍、つまり、モータ3の
直上で、エンジン2の横に隣接して配置されるので、エ
ンジン2とモータ3の発熱による温度の影響を受ける。
このエンジンルームの温度は90℃以上に達することも
ある。発電機4はエンジン2の側面に取り付けられ、エ
ンジン2の回転により発電し、バッテリ502を充電す
る。モータ制御装置1は、このバッテリ502から電力
の供給を受けるようになっている。
The motor control device 1 for driving the motor 3 includes:
Since it is arranged in the vicinity of the engine 2 and the motor 3, that is, immediately above the motor 3 and adjacent to the side of the engine 2, it is affected by the heat generated by the engine 2 and the motor 3.
The temperature in the engine room can reach 90 ° C. or higher. The generator 4 is attached to the side of the engine 2, generates power by the rotation of the engine 2, and charges the battery 502. The motor control device 1 is supplied with power from the battery 502.

【0021】モータ制御装置1は、密閉筐体111内
に、電力変換素子101と制御素子102が上下に積重
なるように配置されている。筐体111の底面部は冷却
器110で形成されている。
The motor control device 1 has a power conversion element 101 and a control element 102 arranged in a closed casing 111 so as to be vertically stacked. The bottom of the housing 111 is formed by a cooler 110.

【0022】電力変換素子101および制御素子102
は、通電によって損失が発生し、発熱する。制御素子1
02は、図2においては、一段に省略してあるが、実際
は図1に示すように2段ないし複数段で構成されてい
る。この密閉筐体111は雨水や塵埃の侵入を防ぐため
に、完全に密閉されていることが望ましい。
Power conversion element 101 and control element 102
Causes loss due to energization and generates heat. Control element 1
The reference numeral 02 is omitted in FIG. 2 but is actually composed of two or more stages as shown in FIG. It is desirable that the sealed housing 111 be completely sealed in order to prevent rainwater and dust from entering.

【0023】ラジエータ5、冷却水用ポンプ6、冷却器
110、モータ3は、この順に配管6aで連結されてお
り、冷却水循環経路を構成している。この冷却水として
は、水やエチレングリコールなどの不凍液が用いられ
る。冷却水は、冷却水用ポンプ6の運転により、ラジエ
ータ5から冷却器110、モータ3を冷却して熱を奪っ
て温度上昇し、ラジエータ5に戻り、ラジエータ5にて
走行風で冷却され低温に戻る。なお、エンジン2は、冷
却器110の冷却水循環系とは別系統(図示せず)で冷
却されるが、冷却水用ポンプ6を共用する構成であって
もよい。
The radiator 5, the cooling water pump 6, the cooler 110, and the motor 3 are connected in this order by a pipe 6a to form a cooling water circulation path. As the cooling water, water or an antifreeze such as ethylene glycol is used. The cooling water cools the cooler 110 and the motor 3 from the radiator 5 by operating the cooling water pump 6 to take heat and rises in temperature. Return. The engine 2 is cooled by a system (not shown) different from the cooling water circulation system of the cooler 110, but may be configured to share the cooling water pump 6.

【0024】次に、本発明の自動車用モータ駆動装置の
電気回路を図3を用いて説明する。
Next, an electric circuit of the motor drive device for a vehicle according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0025】電力変換回路509は、IGBTスイッチ
ング素子501aおよびダイオード501b等より成る
電力変換素子501を有するインバータ部を構成してい
る。IGBTスイッチング素子501aおよびダイオー
ド501bは、U相、V相およびW相の+側および−側
がブリッジを形成するように接続されている。この電力
変換回路509は、入力側がフィルタコンデンサ503
を介してバッテリ502に接続され、出力側がモータ3
に接続されている。ゲート回路507を含む制御回路5
08は、電流センサ504およびエンコーダ506の検
出信号を受けて電力変換素子101を制御するように接
続されている。電力変換回路509および制御回路50
8によりモータ3の回転数を制御しながら駆動する。
The power conversion circuit 509 constitutes an inverter having a power conversion element 501 including an IGBT switching element 501a and a diode 501b. The IGBT switching element 501a and the diode 501b are connected such that the + side and the − side of the U phase, V phase and W phase form a bridge. The power conversion circuit 509 has a filter capacitor 503 on the input side.
Is connected to the battery 502 via the
It is connected to the. Control circuit 5 including gate circuit 507
Reference numeral 08 is connected to receive the detection signals of the current sensor 504 and the encoder 506 and control the power conversion element 101. Power conversion circuit 509 and control circuit 50
The motor 8 is driven while controlling the rotation speed of the motor 3.

【0026】次に、本発明の自動車用モータ駆動装置の
具体的構造を図1及び図4を用いて説明する。
Next, the specific structure of the motor drive device for an automobile according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0027】筐体111は、底面部の冷却器110と側
壁部131と上面部のカバー130とで形成されてい
る。冷却器110と筐体側壁部131は、アルミニュー
ムや銅のような熱良導体で形成され、両者は熱的に接続
されている。筐体側壁部131の上面開口を塞ぐように
熱良導体で形成されたカバー130が熱的に接触するよ
うに着脱可能に取り付けられている。冷却器110と筐
体側壁部131を一体的に形成してもよい。冷却器11
0には冷却水入口150および冷却水出口151が設け
られ、冷却水が矢印のように流れて冷却器110が冷却
される。具体的には、図4に示すように冷却水入口15
0から流入した冷却水は、冷却器110の長手方向に仕
切板110aの間を通って効率よく熱交換をした後、冷
却水出口151から流出される。
The housing 111 is formed of a cooler 110 on the bottom, a side wall 131, and a cover 130 on the top. The cooler 110 and the casing side wall 131 are formed of a good thermal conductor such as aluminum or copper, and both are thermally connected. A cover 130 formed of a good thermal conductor is detachably attached so as to close the upper surface opening of the casing side wall 131 so as to be in thermal contact with the cover 130. The cooler 110 and the casing side wall 131 may be formed integrally. Cooler 11
0 is provided with a cooling water inlet 150 and a cooling water outlet 151, and the cooling water flows as shown by the arrows to cool the cooler 110. Specifically, as shown in FIG.
The cooling water flowing in from zero passes through the space between the partition plates 110a in the longitudinal direction of the cooler 110 to efficiently exchange heat, and then flows out of the cooling water outlet 151.

【0028】電力変換素子101は、冷却器110の上
面に熱的に接触して多数設置され筐体111内に収納さ
れている。制御回路508の制御素子103はプリント
基板120の上面に高い密度で多数実装されている。ゲ
ート回路507の制御素子104はプリント基板120
の上面に高い密度で多数実装されている。それぞれのプ
リント基板120の下面にはヒートパイプ装置200が
プリント基板120に沿うように設置されている。それ
ぞれのプリント基板120は筐体111の両側面に固着
された棚受け部111bに載置され支持されている。な
お、棚受け部111bは筐体111と一体成型しても良
い。
A large number of power conversion elements 101 are provided in thermal contact with the upper surface of the cooler 110 and housed in a housing 111. Many control elements 103 of the control circuit 508 are mounted on the upper surface of the printed circuit board 120 at a high density. The control element 104 of the gate circuit 507 is
Are mounted at a high density on the top surface. On the lower surface of each printed circuit board 120, a heat pipe device 200 is installed along the printed circuit board 120. Each printed circuit board 120 is mounted and supported on a shelf receiving portion 111b fixed to both side surfaces of the housing 111. Note that the shelf receiving portion 111b may be integrally formed with the housing 111.

【0029】ヒートパイプ装置200は、熱輸送管20
1が一本ないし複数本と、熱輸送管201の一端がアル
ミニューム、銅などの熱良導材で形成された板状の蒸発
部ブロック202に挿入されたヒートパイプ蒸発部20
3と、熱輸送管201の他方の一端が同様に熱良導材で
形成された凝縮部ブロック204に挿入されたヒートパ
イプ凝縮部205で構成されている。蒸発部ブロック2
02は熱輸送管201がプリント基板120とほぼ平行
になるように、プリント基板120と空気層を介して、
わずかな隙間206を有するように設置される。一方、
凝縮部ブロック204は熱輸送管201が筐体111の
内壁とほぼ平行になるように、筐体111に設置され
る。したがって、熱輸送管201はヒートパイプ蒸発部
203とヒートパイプ凝縮部205の間でほぼ直角に曲
げられて、ヒートパイプ凝縮部205がヒートパイプ蒸
発部203よりも上方に位置するようになる。蒸発部ブ
ロック202は固定治具207によりプリント基板12
0に固定される。隙間206の寸法は1mm程度が望ま
しい。
The heat pipe device 200 includes the heat transport pipe 20
1 and a plurality of heat pipes, and a heat pipe evaporator 20 in which one end of a heat transport tube 201 is inserted into a plate-shaped evaporator block 202 made of a heat conductive material such as aluminum or copper.
3 and a heat pipe condensing section 205 which is inserted into a condensing section block 204 also made of a heat conductive material at the other end of the heat transport pipe 201. Evaporator block 2
02, through the printed circuit board 120 and the air layer, so that the heat transport tube 201 is substantially parallel to the printed circuit board 120,
It is installed so as to have a small gap 206. on the other hand,
The condenser block 204 is installed on the housing 111 such that the heat transport pipe 201 is substantially parallel to the inner wall of the housing 111. Therefore, the heat transport pipe 201 is bent at a substantially right angle between the heat pipe evaporator 203 and the heat pipe condenser 205 so that the heat pipe condenser 205 is located above the heat pipe evaporator 203. The evaporator block 202 is fixed to the printed circuit board 12 by a fixing jig 207.
Fixed to 0. The dimension of the gap 206 is desirably about 1 mm.

【0030】電力変換素子101と制御素子103、1
04は独立して異なった段を構成するように積重ねら
れ、予め両端部がネジ等で固定されているので、制御素
子103、104の間の配線が容易であり、組み立てや
すくなっている。電力変換回路508の電力変換素子
は、1個につき数百W発熱し、その許容温度が150℃
程度であるのに対し、制御回路508の制御素子は、1
個当たり1W程度発熱し、その許容温度が100℃程度
である。したがって、制御素子103,104の方が電
力変換素子101より温度条件が厳しい。制御素子10
3を実装したプリント基板120と制御素子104を実
装したプリント基板120とは、独立して上下に積重ね
られて配置され筐体111内に収納されている。
The power conversion element 101 and the control elements 103, 1
04 are independently stacked so as to form different stages, and both ends are fixed in advance with screws or the like, so that wiring between the control elements 103 and 104 is easy and assembly is easy. Each power conversion element of the power conversion circuit 508 generates several hundred watts of heat, and its allowable temperature is 150 ° C.
However, the control element of the control circuit 508 has one
Each unit generates about 1 W, and its allowable temperature is about 100 ° C. Therefore, the temperature conditions of control elements 103 and 104 are more severe than those of power conversion element 101. Control element 10
The printed circuit board 120 on which the control element 104 is mounted and the printed circuit board 120 on which the control element 104 is mounted are independently stacked one above another and housed in the housing 111.

【0031】次に、ハイブリッド電気自動車を運転する
際の、モータ駆動装置の冷却状態を説明する。エンジン
2とモータ3の運転は、切り換えられて運転される。エ
ンジン2とモータ3は、冷却水で冷却されるが、それで
もこれらからの発熱によりエンジンルーム内は90℃以
上に上昇することがある。モータ3と冷却水用ポンプ6
は同時に運転される。冷却水用ポンプ6が運転される
と、ラジエータ5で60℃程度の温度に冷却された冷却
水は、まず冷却器110を冷却した後、モータ3を冷却
してラジエータ5に戻る。これにより筐体111の温度
は70℃程度になる。
Next, the cooling state of the motor driving device when the hybrid electric vehicle is driven will be described. The operations of the engine 2 and the motor 3 are switched and operated. Although the engine 2 and the motor 3 are cooled by the cooling water, the temperature inside the engine room may still rise to 90 ° C. or more due to the heat generated from them. Motor 3 and cooling water pump 6
Are driven simultaneously. When the cooling water pump 6 is operated, the cooling water cooled to a temperature of about 60 ° C. by the radiator 5 first cools the cooler 110, then cools the motor 3 and returns to the radiator 5. Thereby, the temperature of the housing 111 becomes about 70 ° C.

【0032】モータ3が運転されると、モータ駆動装置
1の電力変換素子101および制御素子103、104
が発熱する。電力変換素子101で発熱した熱は、大部
分が冷却器110に直接伝えられて冷却水に放熱され、
一部が筐体111内の空間中に放熱される。これによっ
て電力変換素子101自身の温度上昇が抑えられる。
When the motor 3 is operated, the power conversion element 101 and the control elements 103 and 104 of the motor drive device 1 are operated.
Generates heat. Most of the heat generated by the power conversion element 101 is directly transmitted to the cooler 110 and is radiated to the cooling water.
Part of the heat is radiated into the space inside the housing 111. This suppresses a temperature rise of the power conversion element 101 itself.

【0033】制御素子103で発生した熱は、大部分は
プリント基板120の下面から、蒸発部ブロック202
を介して熱輸送管201に伝えられる。熱輸送管201
は熱良伝導材の銅などで構成され、大きさは3〜5mm
径程度である。内部には水に代表される冷媒が封入され
る。加熱されると冷媒液が沸騰・蒸発し、冷媒ガスとな
って上方、つまり、ヒートパイプ凝縮部205側へ移動
する。続いて凝縮ブロック204を介して筐体111の
両側壁部131に伝えられ、この筐体側壁部131から
冷却器110に伝えられて冷却水中に放熱される。
Most of the heat generated by the control element 103 is transmitted from the lower surface of the printed circuit board 120 to the evaporator block 202.
To the heat transport tube 201 via the Heat transport pipe 201
Is made of heat conductive material such as copper, and the size is 3-5mm
It is about the diameter. A refrigerant represented by water is sealed inside. When heated, the refrigerant liquid boils and evaporates and becomes a refrigerant gas and moves upward, that is, toward the heat pipe condensing unit 205 side. Subsequently, the heat is transmitted to both side walls 131 of the housing 111 via the condensing block 204, and is transmitted from the housing side walls 131 to the cooler 110 to be radiated into the cooling water.

【0034】このようにして、熱輸送管201のヒート
パイプ凝縮部205内の冷媒ガスは冷却されるため、凝
縮・液化して再びヒートパイプ蒸発部203側へ戻る。
なお、制御素子103で発熱した熱の一部分は筐体11
1の空間中に放熱される。一方制御素子104で発生し
た熱も、制御素子103の場合と同様に、大部分は筐体
111の両側壁部131から冷却水中に、一部分は筐体
111の空間中に放熱される。
In this manner, the refrigerant gas in the heat pipe condensing section 205 of the heat transport pipe 201 is cooled, condensed and liquefied, and returns to the heat pipe evaporating section 203 again.
A part of the heat generated by the control element 103 is
Heat is radiated into the space of No. 1. On the other hand, similarly to the case of the control element 103, most of the heat generated by the control element 104 is radiated from the both side walls 131 of the housing 111 into the cooling water and partly into the space of the housing 111.

【0035】次に、本発明の第2実施例を図5を用いて
説明する。図5は本発明の自動車用モータ駆動装置の第
2実施例の縦断面斜視図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a vertical sectional perspective view of a second embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【0036】この第2実施例のものは、プリント基板1
20とヒートパイプ蒸発部203を構成する蒸発部ブロ
ック202の間に熱伝導シート301を挿入したもので
ある。この実施例では制御素子103側の冷却用に熱伝
導シート301を挿入した例を示してあるが、制御素子
104側に挿入してもよい。
In the second embodiment, the printed circuit board 1
A heat conductive sheet 301 is inserted between the evaporator 20 and an evaporator block 202 constituting the heat pipe evaporator 203. In this embodiment, an example is shown in which the heat conductive sheet 301 is inserted for cooling on the control element 103 side, but may be inserted on the control element 104 side.

【0037】この第2実施例においては、制御素子10
3で発生した熱は、まずプリント基板120に伝えら
れ、次に、熱伝導シート301を介して蒸発部ブロック
202へ伝えられる。この場合、プリント基板120と
蒸発部ブロック202の間に空気層である隙間206を
設ける場合よりも冷却性能が向上する。
In the second embodiment, the control element 10
The heat generated in 3 is first transmitted to the printed circuit board 120, and then transmitted to the evaporator block 202 via the heat conductive sheet 301. In this case, the cooling performance is improved as compared with the case where the gap 206, which is an air layer, is provided between the printed board 120 and the evaporator block 202.

【0038】次に、本発明の第3実施例を図6を用いて
説明する。図6は本発明の自動車用モータ駆動装置の第
3実施例の縦断面斜視図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a vertical sectional perspective view of a third embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【0039】この第3実施例のものは、プリント基板1
20の下側にメタルコア302を積層し、メタルコア3
02を介して棚受け部111bにプリント基板120を
取り付ける構造である。この場合、プリント基板120
の蒸発部ブロック202が設置される部分には穴303
があいており、隙間206を介して蒸発ブロック202
を設置することができる。メタルコア302が補強材と
なり、自動車が道路を走って筐体111が振動した時な
どに、プリント基板120への振動の影響を小さくする
ことができ、制御素子103、104の取付け部等が破
壊されることを防止できる。この場合に、メタルコア3
02に穴303を設けているのでヒートパイプ装置20
0を用いた冷却法の使用を疎外することはない。
In the third embodiment, the printed circuit board 1
20 and a metal core 302 is laminated on the lower side of the metal core 3.
In this structure, the printed circuit board 120 is attached to the shelf receiving portion 111b via the second through-hole 02. In this case, the printed circuit board 120
In the portion where the evaporator block 202 is installed, a hole 303 is provided.
The evaporating block 202 through the gap 206.
Can be installed. The metal core 302 serves as a reinforcing material, so that when the car runs on the road and the housing 111 vibrates, the influence of the vibration on the printed circuit board 120 can be reduced, and the mounting portions of the control elements 103 and 104 are broken. Can be prevented. In this case, metal core 3
02 is provided with a hole 303 so that the heat pipe device 20
There is no exclusion for using the cooling method with zero.

【0040】次に、本発明の第4実施例を図7を用いて
説明する。図7は本発明の自動車用モータ駆動装置の第
4実施例の縦断面斜視図である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a vertical sectional perspective view of a fourth embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【0041】この第4実施例のものは、電力変換素子1
01が設置されるところに、冷却水孔304を設けたも
のである。これにより冷却水が電力変換素子101に直
接接触するため、電力変換素子101の冷却効率を高め
ることができる。冷却器110と電力変換素子101が
接する部分は、Oリング、パッキンなどで冷却水をシー
ルするためのシール部分305を形成するわけである。
この第4実施例では電力変換素子101を下側に配置し
ても、ヒートパイプ装置200を構成するヒートパイプ
凝縮部205をヒートパイプ蒸発部203よりも上側に
配置することが可能となる。万が一シール部305にお
いて、冷却水が漏れた場合でも、シール部305が下側
にあるため、漏れた冷却水が制御素子103、104の
電子部品に届くことはない。このような構造において
も、ヒートパイプ装置200の作動を可能にできる。
In the fourth embodiment, the power conversion element 1
A cooling water hole 304 is provided at a location where the device 01 is installed. This allows the cooling water to come into direct contact with the power conversion element 101, so that the cooling efficiency of the power conversion element 101 can be increased. The portion where the cooler 110 and the power conversion element 101 are in contact forms a seal portion 305 for sealing the cooling water with an O-ring, packing, or the like.
In the fourth embodiment, even if the power conversion element 101 is arranged on the lower side, the heat pipe condenser 205 constituting the heat pipe device 200 can be arranged above the heat pipe evaporator 203. Even if the cooling water leaks in the seal portion 305, the leaked cooling water does not reach the electronic components of the control elements 103 and 104 because the seal portion 305 is on the lower side. Even with such a structure, the operation of the heat pipe device 200 can be enabled.

【0042】本発明の実施例によれば、制御素子10
3、104を搭載したプリント基板120を介してヒー
トパイプ蒸発部203を設置し、一方、冷却器110に
一体成形された筐体111の内壁へ、ヒートパイプ蒸発
部203よりも上側になるようにヒートパイプ凝縮部2
05を設置し、ヒートパイプ蒸発部203とヒートパイ
プ凝縮部205を熱輸送管201で連結する構成として
いるため、発熱する制御素子103、104を効率良く
冷却することができる。
According to the embodiment of the present invention, the control element 10
The heat pipe evaporator 203 is installed via the printed circuit board 120 on which the heat pipes 3 and 104 are mounted. Heat pipe condenser 2
05, and the heat pipe evaporating section 203 and the heat pipe condensing section 205 are connected by the heat transport pipe 201, so that the control elements 103 and 104 that generate heat can be efficiently cooled.

【0043】さらに、本発明の実施例によれば、制御素
子103、104を冷却するヒートパイプ装置200を
構成する蒸発部ブロック202が、制御素子103、1
04を搭載したプリント基板120と電力変換素子10
1の間に配置されるため、作動時において発熱量の大き
い電力変換素子101が加熱されても、その熱がプリン
ト基板120を介して、制御素子103、104を加熱
することはなく、一層制御素子103、104の冷却効
率を高められる。
Further, according to the embodiment of the present invention, the evaporator block 202 constituting the heat pipe device 200 for cooling the control elements 103 and 104 includes
Printed circuit board 120 mounted with power supply device 04 and power conversion element 10
1, even if the power conversion element 101 generating a large amount of heat is heated during operation, the heat does not heat the control elements 103 and 104 via the printed circuit board 120, thereby further controlling the power conversion element 101. The cooling efficiency of the elements 103 and 104 can be increased.

【0044】さらに本発明の実施例によれば、プリント
基板120に平行にヒートパイプ蒸発部203および熱
輸送管201を配置し、ヒートパイプ凝縮部205を筐
体111の内壁へ取り付けているため、制御素子10
3、104を搭載したプリント基板120を多段に複数
段配置することが可能となる。
Further, according to the embodiment of the present invention, the heat pipe evaporator 203 and the heat transport pipe 201 are arranged in parallel with the printed circuit board 120, and the heat pipe condenser 205 is attached to the inner wall of the housing 111. Control element 10
It becomes possible to arrange a plurality of printed circuit boards 120 on which 3, 104 are mounted.

【0045】このようにして、制御素子103、104
の実装密度を上げた場合、あるいは筐体111の周囲温
度が高い場合においても小形で信頼性の保たれたものと
することができる。
In this way, the control elements 103, 104
When the mounting density is increased or when the ambient temperature of the housing 111 is high, the device can be made small and reliable.

【0046】しかも、本発明の実施例によれば、電力変
換素子101と制御素子103、104を同じ筐体11
1内に独立して積重なるように収納したので、制御素子
103、104を筐体111外に設置したものと比較し
て電力変換素子101と制御素子103、104を結ぶ
配線長さを短くすることができ、これによってノイズの
影響を受け難くすることができる。
Moreover, according to the embodiment of the present invention, the power conversion element 101 and the control elements 103 and 104
Since the control elements 103 and 104 are housed so as to be stacked independently in the housing 1, the length of the wiring connecting the power conversion element 101 and the control elements 103 and 104 is shorter than that in which the control elements 103 and 104 are installed outside the housing 111. This makes it less susceptible to noise.

【0047】また、本発明の実施例によれば、プリント
基板120の上面に制御素子103、104を実装し、
このプリント基板120の下面側に隙間206を介して
蒸発部ブロック202を配置するため、自動車の走行中
にプリント基板120に伝達される振動を低減できる。
さらに、この隙間206の代わりに、熱伝導シート30
1を挿入すると、この振動を低減しつつ、一層冷却効率
を高めることができる。
According to the embodiment of the present invention, the control elements 103 and 104 are mounted on the upper surface of the printed circuit board 120,
Since the evaporator block 202 is arranged on the lower surface side of the printed circuit board 120 via the gap 206, vibration transmitted to the printed circuit board 120 during traveling of the automobile can be reduced.
Further, instead of the gap 206, the heat conductive sheet 30
By inserting 1, the cooling efficiency can be further increased while reducing this vibration.

【0048】更に、本発明の実施例によれば、ラジエー
タ5から冷却器110に冷却水を供給し、冷却器110
に接続する電力変換素子101を下部に配置し、制御素
子103、104を実装したプリント基板120を上部
に配置したので、ハイブリッド電気自動車のエンジン冷
却水の冷却に用いるラジエータ5の上端部を冷却器11
0より上方に位置させることができ、これによってエン
ジンルーム内のラジエータ5およびモータ駆動装置1の
据付け性が優れたものとすることができる。
Further, according to the embodiment of the present invention, cooling water is supplied from the radiator 5 to the cooler 110,
The power conversion element 101 connected to the power supply device is disposed on the lower side, and the printed circuit board 120 on which the control elements 103 and 104 are mounted is disposed on the upper side. 11
0, so that the radiator 5 and the motor drive device 1 in the engine room can be easily installed.

【0049】しかも、本発明の実施例によれば、プリン
ト基板120の下側にメタルコア302を介して、筐体
111の内壁に取り付けられた棚受け部111bにプリ
ント基板120を設置する。しかもメタルコア302に
は穴303を設け、蒸発部ブロック202が隙間206
あるいは熱伝導シート301を介してプリント基板12
0に接する。したがって、ヒートパイプ装置200の冷
却作用を保って、しかもメタルコア302によるプリン
ト基板120を補強することが可能となる。
Further, according to the embodiment of the present invention, the printed circuit board 120 is set on the shelf receiving portion 111b attached to the inner wall of the housing 111 via the metal core 302 below the printed circuit board 120. Moreover, a hole 303 is provided in the metal core 302 so that the evaporator block 202
Alternatively, the printed circuit board 12 may be
Touch 0. Therefore, the printed circuit board 120 can be reinforced by the metal core 302 while maintaining the cooling function of the heat pipe device 200.

【0050】さらに、本発明の実施例によれば、冷却器
110に冷却水孔304を設けて、冷却水を電力変換素
子101に接しさせて一層の冷却効率を向上でき、しか
もシール部が下側にあるため、冷却水がもれた場合で
も、制御素子103、104などの電子部品に電気的な
悪い影響をおよぼすのを避けられ、しかもこのような構
造においても、ヒートパイプ凝縮部205がヒートパイ
プ蒸発部203よりも上側にあるため、ヒートパイプ装
置200は作動可能である。
Further, according to the embodiment of the present invention, the cooling water hole 304 is provided in the cooler 110 so that the cooling water can be brought into contact with the power conversion element 101 to further improve the cooling efficiency, and the sealing portion can be lowered. Side, it is possible to avoid adversely affecting the electric components such as the control elements 103 and 104 even if the cooling water leaks. Since it is above the heat pipe evaporator 203, the heat pipe device 200 is operable.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で、半導体
素子を確実に冷却でき、信頼性の高いモータ駆動装置及
び半導体素子冷却装置を得ることができる。
According to the present invention, the semiconductor device can be reliably cooled with a simple structure, and a highly reliable motor drive device and semiconductor device cooling device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の自動車用モータ駆動装置の第1実施例
の縦断面斜視図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional perspective view of a first embodiment of a motor drive device for an automobile of the present invention.

【図2】本発明を備えたハイブリッド電気自動車のエン
ジンルーム部の透視斜視概略図である。
FIG. 2 is a schematic perspective perspective view of an engine room portion of a hybrid electric vehicle equipped with the present invention.

【図3】本発明の自動車用モータ駆動装置の第1実施例
の電気回路図である。
FIG. 3 is an electric circuit diagram of a first embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【図4】本発明の自動車用モータ駆動装置の第1実施例
における冷却器の横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a cooler in the first embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【図5】本発明の自動車用モータ駆動装置の第2実施例
の縦断面斜視図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional perspective view of a second embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【図6】本発明の自動車用モータ駆動装置の第3実施例
の縦断面斜視図である。
FIG. 6 is a vertical sectional perspective view of a third embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【図7】本発明の自動車用モータ駆動装置の第4実施例
の縦断面斜視図である。
FIG. 7 is a vertical sectional perspective view of a fourth embodiment of the motor drive device for a vehicle according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…モータ制御装置、2…エンジン、3…モータ、4…
発電機、5…ラジエータ、6…冷却水用ポンプ、6a…
配管、7…動力伝達機構、8…車軸、9…車輪、502
…バッテリ、111…筐体、111b…棚受け部、11
0…冷却器、102…制御素子、101…電力変換素
子、110a…仕切板、103…制御素子、104…制
御素子、120…プリント基板、130…カバー、13
1…筐体側壁部、150…冷却水入口、151…冷却水
出口、200…ヒートパイプ、201…熱輸送管、20
2…蒸発部ブロック、203…ヒートパイプ蒸発部、2
04…凝縮部ブロック、205…ヒートパイプ凝縮部、
206…隙間、207…固定治具、301…熱伝導シー
ト、302…メタルコア、303…穴、304…冷却水
孔、305…シール部分、509…電力変換回路、50
1a…IGBTスイッチング素子、501b…ダイオー
ド、503…フィルタコンデンサ、507…ゲート回
路、508…制御回路、504…電流センサ、506…
エンコーダ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor control device, 2 ... Engine, 3 ... Motor, 4 ...
Generator, 5 ... Radiator, 6 ... Cooling water pump, 6a ...
Piping, 7: power transmission mechanism, 8: axle, 9: wheels, 502
... Battery, 111 ... Housing, 111b ... Shelf receiving part, 11
0: cooler, 102: control element, 101: power conversion element, 110a: partition plate, 103: control element, 104: control element, 120: printed circuit board, 130: cover, 13
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing side wall part, 150 ... Cooling water inlet, 151 ... Cooling water outlet, 200 ... Heat pipe, 201 ... Heat transport pipe, 20
2 ... Evaporation block, 203 ... Heat pipe evaporator, 2
04: condensing section block, 205: heat pipe condensing section,
Reference numeral 206: gap, 207: fixing jig, 301: heat conductive sheet, 302: metal core, 303: hole, 304: cooling water hole, 305: seal portion, 509: power conversion circuit, 50
1a IGBT switching element, 501b diode, 503 filter capacitor, 507 gate circuit, 508 control circuit, 504 current sensor, 506
Encoder.

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 敦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 山村 博久 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 本部 光幸 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Fターム(参考) 5H007 AA06 BB06 CA01 CB00 CB05 CC23 DC08 HA03 HA04 HA06 HA07 5H115 PA15 PG04 PI16 PI21 PU01 PV09 PV23 UI30 UI36 Continued on the front page (72) Inventor Atsushi Suzuki 502 Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Mechanical Research Laboratories, Hitachi, Ltd. Within the Group (72) Mitsuyuki Honbu Headquarters, Hitachinaka-shi, Ibaraki 2520 Oita, Japan F-term within the Automotive Equipment Group, Hitachi, Ltd. 5H007 AA06 BB06 CA01 CB00 CB05 CC23 DC08 HA03 HA04 HA06 HA07 5H115 PA15 PG04 PI16 PI21 PU01 PV09 PV23 UI30 UI36

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】モータと、前記モータを制御する複数の半
導体素子と、前記半導体素子を収納した筐体と、冷却流
体を流通する冷却流路を有する冷却器と、熱輸送管の内
部に冷媒を収納しヒートパイプ蒸発部及びヒートパイプ
凝縮部を形成するヒートパイプ装置とを備え、前記半導
体素子は、前記モータを駆動するインバータ部を構成す
る電力変換素子と、前記インバータ素子を制御する制御
素子とを有し、前記電力変換素子は前記冷却器に熱的に
接続し、前記制御素子は前記電力変換素子の上方に配置
し、前記冷却器は、その冷却流路を前記半導体素子より
下方に位置して設け、前記ヒートパイプ装置は、そのヒ
ートパイプ蒸発部を前記制御素子に熱的に接続すると共
に、そのヒートパイプ凝縮部を前記ヒートパイプ蒸発部
より上方に位置して前記冷却器に熱的に接続したことを
特徴とするモータ駆動装置。
1. A motor, a plurality of semiconductor elements for controlling the motor, a housing accommodating the semiconductor elements, a cooler having a cooling flow path for flowing a cooling fluid, and a refrigerant in a heat transport pipe. And a heat pipe device that forms a heat pipe evaporator and a heat pipe condenser, wherein the semiconductor element is a power conversion element that constitutes an inverter that drives the motor, and a control element that controls the inverter element. And the power conversion element is thermally connected to the cooler, the control element is disposed above the power conversion element, and the cooler has a cooling flow path below the semiconductor element. The heat pipe device is provided with the heat pipe evaporating section thermally connected to the control element, and the heat pipe condensing section is positioned above the heat pipe evaporating section. Motor drive device characterized by being thermally connected to the condenser.
【請求項2】前記モータは自動車を駆動するものであ
り、前記筐体は前記半導体素子を密閉して収納し、前記
冷却器は、前記筐体の底面と側面の一部を形成すると共
に、前記冷却流体を水とし、前記ヒートパイプ装置は、
熱輸送管の一側を熱良導体で形成された蒸発部ブロック
に挿入して前記ヒートパイプ蒸発部を形成すると共に、
前記熱輸送管の他側を熱良導体で形成した凝縮器ブロッ
クに挿入して前記ヒートパイプ凝縮部を形成し、前記制
御素子はプリント基板に実装され、前記電力変換素子は
前記冷却器の底面部上に直接接触して熱的に接続し、前
記蒸発部ブロックを前記プリント基板の前記制御素子の
搭載面と反対側の面にわずかな間隙を有して配置するこ
とによりこのヒートパイプ蒸発部と制御素子とを前記間
隙及び前記プリント基板を介して熱的に接続し、前記凝
縮部ブロックを前記冷却器に直接接触することにより前
記ヒートパイプ凝縮部を冷却器に熱的に接続したことを
特徴とする請求項1に記載のモータ駆動装置。
2. The vehicle according to claim 1, wherein the motor drives an automobile, the housing encloses the semiconductor element, and the cooler forms part of a bottom surface and side surfaces of the housing. The cooling fluid is water, and the heat pipe device includes:
Inserting one side of the heat transport pipe into an evaporator block formed of a good heat conductor to form the heat pipe evaporator,
The other side of the heat transport pipe is inserted into a condenser block formed of a good heat conductor to form the heat pipe condensing section, the control element is mounted on a printed circuit board, and the power conversion element is a bottom part of the cooler. The heat pipe evaporator is connected to the heat pipe evaporator by directly contacting and thermally connecting the evaporator block and disposing the evaporator block on the surface of the printed circuit board opposite to the mounting surface of the control element with a slight gap. A control element is thermally connected through the gap and the printed circuit board, and the heat pipe condenser is thermally connected to a cooler by directly contacting the condenser block with the cooler. The motor drive device according to claim 1.
【請求項3】モータと、前記モータを制御する複数の半
導体素子と、前記半導体素子を収納した筐体と、冷却器
と、内部に冷媒を収納した熱輸送管の一部を熱良導体で
形成された板状の蒸発部ブロックに挿入してヒートパイ
プ蒸発部を形成すると共に他部をヒートパイプ凝縮部と
したヒートパイプ装置とを備え、前記半導体素子は、前
記モータを駆動するインバータ部を構成する電力変換素
子と、前記インバータ素子を制御する制御素子とを有
し、前記電力変換素子は、前記冷却器に熱的に接続し、
前記ヒートパイプ装置は、前記ヒートパイプ蒸発部を前
記制御素子と前記電力変換素子との間に配置し、かつそ
のヒートパイプ蒸発部を前記制御素子に熱的に接続する
と共に、前記ヒートパイプ凝縮部を前記ヒートパイプ蒸
発部より上方に位置して前記冷却器に熱的に接続したこ
とを特徴とするモータ駆動装置。
3. A motor, a plurality of semiconductor elements for controlling the motor, a housing accommodating the semiconductor elements, a cooler, and a part of a heat transport pipe accommodating a refrigerant inside are formed of a good heat conductor. A heat pipe condensing unit while forming a heat pipe evaporating unit by inserting the heat pipe evaporating unit into the plate-shaped evaporating unit block, wherein the semiconductor element constitutes an inverter unit for driving the motor. And a control element for controlling the inverter element, wherein the power conversion element is thermally connected to the cooler,
The heat pipe device includes: a heat pipe evaporator disposed between the control element and the power conversion element; and a heat pipe evaporator thermally connected to the control element. A motor drive device which is located above the heat pipe evaporator and is thermally connected to the cooler.
【請求項4】モータと、前記モータを制御する複数の半
導体素子と、前記半導体素子を収納した筐体と、内部に
冷媒を収納した熱輸送管の一部を熱良導体で形成された
板状の蒸発部ブロックに挿入してヒートパイプ蒸発部を
形成すると共に他部をヒートパイプ凝縮部としたヒート
パイプ装置とを備え、前記半導体素子は、前記モータを
駆動するインバータ部を構成する電力変換素子と、前記
インバータ素子を制御する制御素子とを有し、前記制御
素子はプリント基板上に実装され、前記ヒートパイプ装
置は、前記制御素子が実装されたプリント基板の裏面側
にわずかな間隙を有して前記蒸発部ブロックを略平行に
配置してそのヒートパイプ蒸発部を前記間隙及び前記プ
リント基板を介して前記制御素子に熱的に接続すると共
に、そのヒートパイプ凝縮部を前記ヒートパイプ蒸発部
より上方に延在したことを特徴とするモータ駆動装置。
4. A motor comprising: a motor; a plurality of semiconductor elements for controlling the motor; a housing containing the semiconductor elements; and a heat transfer pipe containing a refrigerant therein. A heat pipe device that forms a heat pipe evaporator portion by inserting the heat pipe evaporator portion into the evaporator portion block and uses the other portion as a heat pipe condensing portion, wherein the semiconductor element is an inverter section that drives the motor. And a control element for controlling the inverter element, wherein the control element is mounted on a printed circuit board, and the heat pipe device has a slight gap on the back side of the printed circuit board on which the control element is mounted. The heat pipe evaporator is thermally connected to the control element via the gap and the printed circuit board, and the heat pipe is connected to the heat pipe evaporator. A motor drive device characterized by the flop condensing section extending upward from the heat pipe evaporator unit.
【請求項5】前記ヒートパイプ装置は、内部に冷媒を収
納した熱輸送管の一部を熱良導体で形成された板状の蒸
発部ブロックに挿入してヒートパイプ蒸発部を形成する
と共に他部をヒートパイプ凝縮部とし、前記制御素子は
プリント基板上に実装され、前記プリント基板は、裏面
側に穴を有するメタルコアを貼り合わせて形成され、前
記ヒートパイプ装置は、前記制御素子が実装されたプリ
ント基板の裏面側の穴に対応してわずかな間隙を有して
前記蒸発部ブロックを略平行に配置してそのヒートパイ
プ蒸発部を前記間隙及び前記プリント基板を介して前記
制御素子に熱的に接続したことを特徴とする請求項1か
ら4の何れかに記載のモータ駆動装置。
5. The heat pipe device according to claim 1, wherein a part of the heat transport pipe containing a refrigerant therein is inserted into a plate-shaped evaporator block formed of a good heat conductor to form a heat pipe evaporator and to form a heat pipe evaporator. A heat pipe condensing section, the control element is mounted on a printed board, the printed board is formed by bonding a metal core having a hole on the back side, the heat pipe device is mounted with the control element The evaporator block is disposed substantially in parallel with a slight gap corresponding to the hole on the back side of the printed board, and the heat pipe evaporator is thermally connected to the control element via the gap and the printed board. The motor drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the motor drive device is connected to a motor.
【請求項6】前記制御素子は、マイコンを含むプリント
基板とゲート回路を含むプリント基板とに複数に分割し
て実装したことを特徴とする請求項1から5の何れかに
記載のモータ駆動装置。
6. The motor driving device according to claim 1, wherein the control element is mounted on a printed circuit board including a microcomputer and a printed circuit board including a gate circuit. .
【請求項7】前記モータを制御する複数の半導体素子
と、前記半導体素子を収納した筐体と、冷却流体を流通
する冷却流路を有する冷却器と、熱輸送管の内部に冷媒
を収納しヒートパイプ蒸発部及びヒートパイプ凝縮部を
形成するヒートパイプ装置とを備え、前記半導体素子
は、前記モータを駆動するインバータ部を構成する電力
変換素子と、前記インバータ素子を制御する制御素子と
を有し、前記電力変換素子は前記冷却器に熱的に接続
し、前記制御素子は前記電力変換素子の上方に配置し、
前記冷却器は、その冷却流路を前記半導体素子より下方
に位置して設け、前記ヒートパイプ装置は、そのヒート
パイプ蒸発部を前記制御素子に熱的に接続すると共に、
そのヒートパイプ凝縮部を前記ヒートパイプ蒸発部より
上方に位置して前記冷却器に熱的に接続したことを特徴
とする半導体素子冷却装置。
7. A plurality of semiconductor elements for controlling the motor, a housing containing the semiconductor elements, a cooler having a cooling flow path through which a cooling fluid flows, and a refrigerant housed inside a heat transport pipe. A heat pipe device that forms a heat pipe evaporator and a heat pipe condenser; wherein the semiconductor element has a power conversion element that forms an inverter that drives the motor, and a control element that controls the inverter. The power conversion element is thermally connected to the cooler, the control element is disposed above the power conversion element,
The cooler is provided with its cooling flow path located below the semiconductor element, and the heat pipe device thermally connects the heat pipe evaporator to the control element,
The semiconductor element cooling device, wherein the heat pipe condensing section is located above the heat pipe evaporating section and is thermally connected to the cooler.
【請求項8】前記機器を制御する複数の半導体素子と、
前記半導体素子を収納した筐体と、内部に冷媒を収納し
た熱輸送管の一部を熱良導体で形成された板状の蒸発部
ブロックに挿入してヒートパイプ蒸発部を形成すると共
に他部をヒートパイプ凝縮部としたヒートパイプ装置と
を備え、前記半導体素子はプリント基板上に実装され、
前記ヒートパイプ装置は、前記半導体素子が実装された
プリント基板の裏面側にわずかな間隙を有して前記蒸発
部ブロックを略平行に配置してそのヒートパイプ蒸発部
を前記間隙及び前記プリント基板を介して前記制御素子
に熱的に接続すると共に、そのヒートパイプ凝縮部を前
記ヒートパイプ蒸発部より上方に延在したことを特徴と
する半導体素子冷却装置。
8. A plurality of semiconductor devices for controlling the device,
A housing containing the semiconductor element and a part of a heat transport pipe containing a refrigerant therein are inserted into a plate-shaped evaporator block formed of a good heat conductor to form a heat pipe evaporator and the other parts are formed. A heat pipe condensing section and a heat pipe device, wherein the semiconductor element is mounted on a printed circuit board,
In the heat pipe device, the evaporator block is disposed substantially in parallel with a slight gap on the back surface side of the printed circuit board on which the semiconductor element is mounted, and the heat pipe evaporator is disposed between the gap and the printed board. And a heat pipe condensing section extending above the heat pipe evaporating section while being thermally connected to the control element via a heat pipe.
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