JP2003259658A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体モジュールを冷却ファンの通風路に複
数配置したときに、半導体モジュールを配置したヒート
シンクの温度勾配を小さくする電力変換装置を提供す
る。 【解決手段】 吸い込み方式の冷却用ファン２１Ａ，２
１Ｂの吸い込み側に、冷却用ファン２１Ａ，２１Ｂの通
風路に沿ってヒートシンクを複数に分割して複数の分割
ヒートシンク部２３Ｕ，２３Ｄを形成し、これら分割ヒ
ートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄ上に半導体モジュール２
４Ａ〜２４Ｃ及び２４Ｄ〜２４Ｆを配置する。通風路２
２Ａ，２２Ｂの下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの熱
抵抗値を上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの熱抵抗値
より小さい値に設定する。
数配置したときに、半導体モジュールを配置したヒート
シンクの温度勾配を小さくする電力変換装置を提供す
る。 【解決手段】 吸い込み方式の冷却用ファン２１Ａ，２
１Ｂの吸い込み側に、冷却用ファン２１Ａ，２１Ｂの通
風路に沿ってヒートシンクを複数に分割して複数の分割
ヒートシンク部２３Ｕ，２３Ｄを形成し、これら分割ヒ
ートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄ上に半導体モジュール２
４Ａ〜２４Ｃ及び２４Ｄ〜２４Ｆを配置する。通風路２
２Ａ，２２Ｂの下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの熱
抵抗値を上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの熱抵抗値
より小さい値に設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータなどの負荷
を駆動するインバータ装置、無停電電源装置、アクティ
ブフィルタ等の半導体素子を含んで構成される複数の半
導体モジュールを冷却用ヒートシンクで冷却するように
した電力変換装置に関する。
を駆動するインバータ装置、無停電電源装置、アクティ
ブフィルタ等の半導体素子を含んで構成される複数の半
導体モジュールを冷却用ヒートシンクで冷却するように
した電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電力変換装置として代表的な装置
は、例えば図９に示すように、商用電源からある設定さ
れた周波数と電圧を出力するインバータ装置が挙げられ
る。このインバータ装置は、３相の商用電源１から供給
される３相交流を６組のダイオードで構成されるダイオ
ード整流器２で直流電圧に変換し、変換した直流電圧を
直流平滑用コンデンサ３で平滑化してからインバータ回
路４に供給して、このインバータ回路４で直流から３相
交流に変換し、変換した三相交流をモータ等の負荷５に
供給するように構成されている。
は、例えば図９に示すように、商用電源からある設定さ
れた周波数と電圧を出力するインバータ装置が挙げられ
る。このインバータ装置は、３相の商用電源１から供給
される３相交流を６組のダイオードで構成されるダイオ
ード整流器２で直流電圧に変換し、変換した直流電圧を
直流平滑用コンデンサ３で平滑化してからインバータ回
路４に供給して、このインバータ回路４で直流から３相
交流に変換し、変換した三相交流をモータ等の負荷５に
供給するように構成されている。
【０００３】ここで、インバータ回路４は、直列に接続
されたＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transister)
等の半導体スイッチング素子６と、この半導体スイッチ
ング素子６と逆並列に接続されたダイオード７とで構成
される素子ユニットを２つずつ直列に接続した３つの直
列回路８Ａ〜８Ｃを並列に接続した構成を有し、各素子
ユニットが個別に半導体モジュール９として形成されて
いる。
されたＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transister)
等の半導体スイッチング素子６と、この半導体スイッチ
ング素子６と逆並列に接続されたダイオード７とで構成
される素子ユニットを２つずつ直列に接続した３つの直
列回路８Ａ〜８Ｃを並列に接続した構成を有し、各素子
ユニットが個別に半導体モジュール９として形成されて
いる。
【０００４】また、半導体スイッチング素子６やダイオ
ード７などの半導体素子は、自身の発生損失（定常損失
やスイッチング損失）による温度上昇を抑制するため、
ヒートシンク等の冷却体を必ず接続する必要がある。通
常、インバータ運転の場合、モータは３相平衡運転とな
るので、インバータ回路４を構成する半導体モジュール
９からの発生損失は全て等しくなる。
ード７などの半導体素子は、自身の発生損失（定常損失
やスイッチング損失）による温度上昇を抑制するため、
ヒートシンク等の冷却体を必ず接続する必要がある。通
常、インバータ運転の場合、モータは３相平衡運転とな
るので、インバータ回路４を構成する半導体モジュール
９からの発生損失は全て等しくなる。
【０００５】さらに、一般に、インバータ装置において
は、ある程度の容量以上のクラスでは、装置を小型化に
すること、及びインバータ回路４と直流平滑用コンデン
サ３間の配線インダクタンスを小さくする必要性がある
ことなどから、インバータ装置内の部品配置は概ね図１
０及び図１１に示すように、複数の平滑用コンデンサ
３、半導体モジュール９を設置したヒートシンク１０及
び吸い込み方式の複数の冷却用ファン１１の順で設置さ
れることが多い。
は、ある程度の容量以上のクラスでは、装置を小型化に
すること、及びインバータ回路４と直流平滑用コンデン
サ３間の配線インダクタンスを小さくする必要性がある
ことなどから、インバータ装置内の部品配置は概ね図１
０及び図１１に示すように、複数の平滑用コンデンサ
３、半導体モジュール９を設置したヒートシンク１０及
び吸い込み方式の複数の冷却用ファン１１の順で設置さ
れることが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ヒートシンク
１１は図１２に示すように概略直方体であり、冷却用フ
ァン１１を省略した図１４に示すように、ベース板１２
と放熱フィン１３とで構成されている。通常、ベース板
１２の上部に半導体モジュール９を設置している。実際
には、ダイオード整流器２を構成するダイオードも整流
器モジュールに構成されて、ベース板１２の上部に設置
する必要があるが、説明を簡略化するために、その説明
は省略する。
１１は図１２に示すように概略直方体であり、冷却用フ
ァン１１を省略した図１４に示すように、ベース板１２
と放熱フィン１３とで構成されている。通常、ベース板
１２の上部に半導体モジュール９を設置している。実際
には、ダイオード整流器２を構成するダイオードも整流
器モジュールに構成されて、ベース板１２の上部に設置
する必要があるが、説明を簡略化するために、その説明
は省略する。
【０００７】図９のインバータ回路４を構成するため
に、ヒートシンク１０に、６個の半導体モジュール９を
設置するため、これら半導体モジュール９は、冷却用フ
ァン１１による通風路に対して上流側の半導体モジュー
ル９Ａと下流側の半導体モジュール９Ｂとに分けて配置
することになる。このとき、上流側の半導体モジュール
９Ａと下流側の半導体モジュール９Ｂの素子温度とモジ
ュール直下のヒートシンク温度とを比較した場合、下流
側の半導体モジュール９Ｂは上流側の半導体モジュール
９Ａの発熱の影響を受け、モジュール直下温度及び素子
温度が上流側の半導体モジュール９Ａに比較して高くな
る。よって、装置設定は、下流側に設置されている半導
体モジュール９Ｂを考慮して設定するか、或いはあるデ
ィレーティングを設定して設定する必要がある。
に、ヒートシンク１０に、６個の半導体モジュール９を
設置するため、これら半導体モジュール９は、冷却用フ
ァン１１による通風路に対して上流側の半導体モジュー
ル９Ａと下流側の半導体モジュール９Ｂとに分けて配置
することになる。このとき、上流側の半導体モジュール
９Ａと下流側の半導体モジュール９Ｂの素子温度とモジ
ュール直下のヒートシンク温度とを比較した場合、下流
側の半導体モジュール９Ｂは上流側の半導体モジュール
９Ａの発熱の影響を受け、モジュール直下温度及び素子
温度が上流側の半導体モジュール９Ａに比較して高くな
る。よって、装置設定は、下流側に設置されている半導
体モジュール９Ｂを考慮して設定するか、或いはあるデ
ィレーティングを設定して設定する必要がある。
【０００８】図１３に、実際のヒートシンク１０を側面
から見た図を示す。斜線で示した部分が夫々半導体モジ
ュール９Ａ及び９Ｂの発生損失の影響で温度が高くなる
部分イメージ化したものである。重なっている個所（熱
干渉が発生している個所）が量モジュール９Ａ及び９Ｂ
の影響で特に高くなる。この場合、図１３のａ点で示す
ヒートシンクの温度の高い個所と図１３のｂ点で示すヒ
ートシンク温度の低い個所との温度差が大きくなり、す
なわち温度勾配が大きくなって、結果的にこのヒートシ
ンク１０は有効利用されていないものとなるという未解
決の課題がある。
から見た図を示す。斜線で示した部分が夫々半導体モジ
ュール９Ａ及び９Ｂの発生損失の影響で温度が高くなる
部分イメージ化したものである。重なっている個所（熱
干渉が発生している個所）が量モジュール９Ａ及び９Ｂ
の影響で特に高くなる。この場合、図１３のａ点で示す
ヒートシンクの温度の高い個所と図１３のｂ点で示すヒ
ートシンク温度の低い個所との温度差が大きくなり、す
なわち温度勾配が大きくなって、結果的にこのヒートシ
ンク１０は有効利用されていないものとなるという未解
決の課題がある。
【０００９】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してもされたものであり、ヒートシンク内の
温度勾配を小さくすることにより、ヒートシンクの有効
利用を図ることができる電力変換装置を提供することを
目的としている。
課題に着目してもされたものであり、ヒートシンク内の
温度勾配を小さくすることにより、ヒートシンクの有効
利用を図ることができる電力変換装置を提供することを
目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る電力変換装置は、半導体素子を含ん
で構成される複数の半導体モジュールを使用して電力の
変換を行い、前記複数の半導体モジュールを、冷却ファ
ンで冷却される冷却用ヒートシンク上に、冷却ファンの
通風路に沿って配置した電力変換装置において、前記冷
却用ヒートシンクを前記通風路に沿う熱抵抗値の異なる
複数の分割ヒートシンク部で構成するようにしたことを
特徴としている。
に、請求項１に係る電力変換装置は、半導体素子を含ん
で構成される複数の半導体モジュールを使用して電力の
変換を行い、前記複数の半導体モジュールを、冷却ファ
ンで冷却される冷却用ヒートシンク上に、冷却ファンの
通風路に沿って配置した電力変換装置において、前記冷
却用ヒートシンクを前記通風路に沿う熱抵抗値の異なる
複数の分割ヒートシンク部で構成するようにしたことを
特徴としている。
【００１１】また、請求項２に係る電力変換装置は、請
求項１に係る発明において、前記複数の分割ヒートシン
ク部が、高さを異ならせることにより熱抵抗値を異なら
せるように構成されていることを特徴としている。さら
に、請求項３に係る電力変換装置は、請求項１に係る発
明において、前記複数の分割ヒートシンク部が、ベース
板面積を異ならせることにより熱抵抗値を異ならせるよ
うに構成されていることを特徴としている。
求項１に係る発明において、前記複数の分割ヒートシン
ク部が、高さを異ならせることにより熱抵抗値を異なら
せるように構成されていることを特徴としている。さら
に、請求項３に係る電力変換装置は、請求項１に係る発
明において、前記複数の分割ヒートシンク部が、ベース
板面積を異ならせることにより熱抵抗値を異ならせるよ
うに構成されていることを特徴としている。
【００１２】さらにまた、請求項４に係る電力変換装置
は、請求項１に係る発明において、前記複数の分割ヒー
トシンク部が、ベース板厚を異ならせることにより熱抵
抗値を異ならせるように構成されていることを特徴とし
ている。なおさらに、請求項５に係る電力変換装置は、
請求項１に係る発明において、前記複数の分割ヒートシ
ンク部が、フィン数、フィンピッチ、及びフィン形状の
何れかを異ならせることにより熱抵抗値を異ならせるよ
うに構成されていることを特徴としている。
は、請求項１に係る発明において、前記複数の分割ヒー
トシンク部が、ベース板厚を異ならせることにより熱抵
抗値を異ならせるように構成されていることを特徴とし
ている。なおさらに、請求項５に係る電力変換装置は、
請求項１に係る発明において、前記複数の分割ヒートシ
ンク部が、フィン数、フィンピッチ、及びフィン形状の
何れかを異ならせることにより熱抵抗値を異ならせるよ
うに構成されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
について説明する。図１は本発明を前述した図５のイン
バータ装置に適用した場合の第１の実施形態を示す平面
図、図２はその要部の斜視図である。図中、２１Ａ及び
２１Ｂは吸い込み方式の冷却用ファンであって、これら
冷却用ファン２１Ａ及び２１Ｂの吸い込み側に、冷却用
ファン２１Ａ及び２１Ｂで形成される通風路２２Ａ及び
２２Ｂに沿って２つに分割された冷却用の分割ヒートシ
ンク部２３Ｕ及び２３Ｄが配設されている。
について説明する。図１は本発明を前述した図５のイン
バータ装置に適用した場合の第１の実施形態を示す平面
図、図２はその要部の斜視図である。図中、２１Ａ及び
２１Ｂは吸い込み方式の冷却用ファンであって、これら
冷却用ファン２１Ａ及び２１Ｂの吸い込み側に、冷却用
ファン２１Ａ及び２１Ｂで形成される通風路２２Ａ及び
２２Ｂに沿って２つに分割された冷却用の分割ヒートシ
ンク部２３Ｕ及び２３Ｄが配設されている。
【００１４】通風路２２Ａ及び２２Ｂの上流側における
分割ヒートシンク部２３Ｕには、その上面にインバータ
回路４を構成する６つの半導体モジュール２４Ａ〜２４
Ｆの内の３つの半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｃが通風
路２２Ａ及び２２Ｂと直交する方向に所定間隔を保って
設置されている。また、通風路２２Ａ及び２２Ｂの下流
側における分割ヒートシンク部２３Ｄには、その上面に
半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｆの内の残りの３つの半
導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆが通風路２２Ａ及び２２
Ｂと直交する方向に所定間隔を保って配置されている。
分割ヒートシンク部２３Ｕには、その上面にインバータ
回路４を構成する６つの半導体モジュール２４Ａ〜２４
Ｆの内の３つの半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｃが通風
路２２Ａ及び２２Ｂと直交する方向に所定間隔を保って
設置されている。また、通風路２２Ａ及び２２Ｂの下流
側における分割ヒートシンク部２３Ｄには、その上面に
半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｆの内の残りの３つの半
導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆが通風路２２Ａ及び２２
Ｂと直交する方向に所定間隔を保って配置されている。
【００１５】これら分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３
Ｄは、異なる熱抵抗値ＲU 及びＲDに設定され、上流側
の分割ヒートシンク部２３Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して
下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの熱抵抗値ＲD が小
さい値（ＲU ＞ＲD ）に設定されている。この第１の実
施形態においても、インバータ回路４を構成する半導体
モジュール２４Ａ〜２４Ｆについて説明しているが、ダ
イオード整流器２を構成するダイオードをモジュール化
した６つのモジュールについても同様に冷却ファンの通
風路の上流側及び下流側に分割した分割ヒートシンク部
上に３つずつ分けて配置する。
Ｄは、異なる熱抵抗値ＲU 及びＲDに設定され、上流側
の分割ヒートシンク部２３Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して
下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの熱抵抗値ＲD が小
さい値（ＲU ＞ＲD ）に設定されている。この第１の実
施形態においても、インバータ回路４を構成する半導体
モジュール２４Ａ〜２４Ｆについて説明しているが、ダ
イオード整流器２を構成するダイオードをモジュール化
した６つのモジュールについても同様に冷却ファンの通
風路の上流側及び下流側に分割した分割ヒートシンク部
上に３つずつ分けて配置する。
【００１６】次に、上記第１の実施形態の動作を説明す
る。今、インバータ装置を運転状態とすると、前述した
ように、半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｆの発生損失の
影響で分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄの温度が高
くなる。このとき、分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３
Ｄで、半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｆの発生損失の影
響で温度が高くなる部分をイメージ化すると図３に示す
ようになる。
る。今、インバータ装置を運転状態とすると、前述した
ように、半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｆの発生損失の
影響で分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄの温度が高
くなる。このとき、分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３
Ｄで、半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｆの発生損失の影
響で温度が高くなる部分をイメージ化すると図３に示す
ようになる。
【００１７】この図３から明らかなように、冷却用ファ
ン２１Ａ及び２１Ｂの通風路の下流側の分割ヒートシン
ク部２３Ｄの熱抵抗値ＲD が上流側の分割ヒートシンク
部２３Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して小さい値に設定され
ているので、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの方が
冷却能力が高いため、下流側の分割ヒートシンク部２３
Ｄでの半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｃによって高温と
なっている個所と半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆによ
って高温となっている個所とが重なり合う熱干渉領域が
前述した図９に示す従来例の熱干渉領域の広さに比較し
て大幅に狭くなり、上流側の半導体モジュール２４Ａ〜
２４Ｃと下流側の半導体モジュールとの温度差現象を解
消することができる。
ン２１Ａ及び２１Ｂの通風路の下流側の分割ヒートシン
ク部２３Ｄの熱抵抗値ＲD が上流側の分割ヒートシンク
部２３Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して小さい値に設定され
ているので、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの方が
冷却能力が高いため、下流側の分割ヒートシンク部２３
Ｄでの半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｃによって高温と
なっている個所と半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆによ
って高温となっている個所とが重なり合う熱干渉領域が
前述した図９に示す従来例の熱干渉領域の広さに比較し
て大幅に狭くなり、上流側の半導体モジュール２４Ａ〜
２４Ｃと下流側の半導体モジュールとの温度差現象を解
消することができる。
【００１８】次に、本発明の第２の実施形態を図４及び
図５について説明する。この第２の実施形態では、下流
側の分割ヒートシンク部の高さを上流側の分割ヒートシ
ンク部の高さより高く設定するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図４に示すように、前
述した第１の実施形態における下流側の分割ヒートシン
ク部２３Ｄの高さを上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕ
の高さに比較して高くすることにより体積を増加させ
て、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの熱抵抗値ＲD
を上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの熱抵抗値ＲU に
比較して低下させている。
図５について説明する。この第２の実施形態では、下流
側の分割ヒートシンク部の高さを上流側の分割ヒートシ
ンク部の高さより高く設定するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図４に示すように、前
述した第１の実施形態における下流側の分割ヒートシン
ク部２３Ｄの高さを上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕ
の高さに比較して高くすることにより体積を増加させ
て、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの熱抵抗値ＲD
を上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの熱抵抗値ＲU に
比較して低下させている。
【００１９】この第２の実施形態によると、下流側の分
割ヒートシンク部２３Ｄの高さが上流側の分割ヒートシ
ンク部２３Ｕの高さより高いので、上流側の分割ヒート
シンク部２３Ｕに設置された半導体モジュール２４Ａ〜
２４Ｃの発生損失による影響で温度が高くなる領域が図
５に示すように、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ上
に配置された半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆの直下に
及ぶことがないと共に、上流側の半導体モジュール２４
Ａ〜２４Ｃと下流側の半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆ
との間の熱干渉を第１の実施形態よりも減少させること
ができ、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄでの高温と
なる領域を極端に狭くすることができる。
割ヒートシンク部２３Ｄの高さが上流側の分割ヒートシ
ンク部２３Ｕの高さより高いので、上流側の分割ヒート
シンク部２３Ｕに設置された半導体モジュール２４Ａ〜
２４Ｃの発生損失による影響で温度が高くなる領域が図
５に示すように、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ上
に配置された半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆの直下に
及ぶことがないと共に、上流側の半導体モジュール２４
Ａ〜２４Ｃと下流側の半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆ
との間の熱干渉を第１の実施形態よりも減少させること
ができ、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄでの高温と
なる領域を極端に狭くすることができる。
【００２０】次に、本発明の第３の実施形態を図６につ
いて説明する。この第３の実施形態では、上記第２の実
施形態における下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの高
さを上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの高さより高く
する場合に代えて、図６に示すように、下流側の分割ヒ
ートシンク部２３Ｄの平面から見た面積を上流側のヒー
トシンク２３Ｕの平面から見た面積に比較して広く構成
することにより、この下流側のヒートシンク２３Ｄの熱
抵抗値ＲD を上流側のシートシンク２３Ｕの熱抵抗値Ｒ
U に比較して小さくするようにしている。
いて説明する。この第３の実施形態では、上記第２の実
施形態における下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄの高
さを上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの高さより高く
する場合に代えて、図６に示すように、下流側の分割ヒ
ートシンク部２３Ｄの平面から見た面積を上流側のヒー
トシンク２３Ｕの平面から見た面積に比較して広く構成
することにより、この下流側のヒートシンク２３Ｄの熱
抵抗値ＲD を上流側のシートシンク２３Ｕの熱抵抗値Ｒ
U に比較して小さくするようにしている。
【００２１】この第３の実施形態によると、前述した第
１の実施形態と同様に、下流側の分割ヒートシンク部２
３Ｄに対する上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕに配置
された半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｄの発生損失によ
る熱の影響が下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄに配置
された半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆに及ばないよう
にすることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を
得ることができる。
１の実施形態と同様に、下流側の分割ヒートシンク部２
３Ｄに対する上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕに配置
された半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｄの発生損失によ
る熱の影響が下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄに配置
された半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆに及ばないよう
にすることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を
得ることができる。
【００２２】次に、本発明の第４の実施形態を図７につ
いて説明する。この第４の実施形態では、前述した第２
の実施形態における下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ
の高さを上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの高さより
高くする場合に代えて、下流側の分割ヒートシンク部２
３Ｄを構成するベース板２５Ｄの厚みｔD を上流側の分
割シートシンク２３Ｕを構成するベース板２５Ｕの厚み
ｔU に比較して厚くすることにより、この下流側のヒー
トシンク２３Ｄの熱抵抗値ＲD を上流側のシートシンク
２３Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して小さくするようにして
いる。
いて説明する。この第４の実施形態では、前述した第２
の実施形態における下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ
の高さを上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕの高さより
高くする場合に代えて、下流側の分割ヒートシンク部２
３Ｄを構成するベース板２５Ｄの厚みｔD を上流側の分
割シートシンク２３Ｕを構成するベース板２５Ｕの厚み
ｔU に比較して厚くすることにより、この下流側のヒー
トシンク２３Ｄの熱抵抗値ＲD を上流側のシートシンク
２３Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して小さくするようにして
いる。
【００２３】この第４の実施形態によると、前述した第
１の実施形態と同様に、下流側の分割ヒートシンク部２
３Ｄに対する上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕに配置
された半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｄの発生損失によ
る熱の影響が下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄに配置
された半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆに及ばないよう
にすることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を
得ることができる。
１の実施形態と同様に、下流側の分割ヒートシンク部２
３Ｄに対する上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕに配置
された半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｄの発生損失によ
る熱の影響が下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄに配置
された半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆに及ばないよう
にすることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を
得ることができる。
【００２４】次に、本発明の第５の実施形態を図８につ
いて説明する。この第４の実施形態では、上述した第４
の実施形態における下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ
のベース板２５Ｄの厚みを上流側の分割ヒートシンク部
２３Ｕのベース板２５Ｕの厚みより厚くする場合に代え
て、図８に示すように、両分割ヒートシンク部２３Ｕ及
び２３Ｄのベース板２５Ｕ及び２５Ｄの厚みを同一厚み
とし、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄにおけるベー
ス板２５Ｄの下側に配設される冷却フィン２６Ｄのフィ
ン数を、上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕにおけるベ
ース板２５Ｕの下側に配設される冷却フィン２６Ｕのフ
ィン数を増加させることにより、この下流側のヒートシ
ンク２３Ｄの熱抵抗値ＲD を上流側のシートシンク２３
Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して小さくするようにしてい
る。
いて説明する。この第４の実施形態では、上述した第４
の実施形態における下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ
のベース板２５Ｄの厚みを上流側の分割ヒートシンク部
２３Ｕのベース板２５Ｕの厚みより厚くする場合に代え
て、図８に示すように、両分割ヒートシンク部２３Ｕ及
び２３Ｄのベース板２５Ｕ及び２５Ｄの厚みを同一厚み
とし、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄにおけるベー
ス板２５Ｄの下側に配設される冷却フィン２６Ｄのフィ
ン数を、上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕにおけるベ
ース板２５Ｕの下側に配設される冷却フィン２６Ｕのフ
ィン数を増加させることにより、この下流側のヒートシ
ンク２３Ｄの熱抵抗値ＲD を上流側のシートシンク２３
Ｕの熱抵抗値ＲU に比較して小さくするようにしてい
る。
【００２５】この第５の実施形態では、前述した第１の
実施形態と同様に、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ
に対する上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕに配置され
た半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｄの発生損失による熱
の影響が下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄに配置され
た半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆに及ばないようにす
ることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を得る
ことができる。
実施形態と同様に、下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄ
に対する上流側の分割ヒートシンク部２３Ｕに配置され
た半導体モジュール２４Ａ〜２４Ｄの発生損失による熱
の影響が下流側の分割ヒートシンク部２３Ｄに配置され
た半導体モジュール２４Ｄ〜２４Ｆに及ばないようにす
ることができ、第１の実施形態と同様の作用効果を得る
ことができる。
【００２６】なお、上記第５の実施形態においては、冷
却フィン２６Ｕ及び２６Ｄのフィン数を異ならすことに
より分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄの熱抵抗値を
異ならせた場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、冷却フィン間のピッチや冷却フィン形状
を異ならすことにより、分割ヒートシンク部２３Ｕ及び
２３Ｄの熱抵抗値を異ならせるようにしてもよく、さら
にはフィン数、フィンピッチ、フィン形状の組み合わせ
を変えることにより、分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２
３Ｄの熱抵抗値を異ならすようにしてもよい。
却フィン２６Ｕ及び２６Ｄのフィン数を異ならすことに
より分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄの熱抵抗値を
異ならせた場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、冷却フィン間のピッチや冷却フィン形状
を異ならすことにより、分割ヒートシンク部２３Ｕ及び
２３Ｄの熱抵抗値を異ならせるようにしてもよく、さら
にはフィン数、フィンピッチ、フィン形状の組み合わせ
を変えることにより、分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２
３Ｄの熱抵抗値を異ならすようにしてもよい。
【００２７】また、上記第１〜第５の実施形態において
は、２つの分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄでヒー
トシンクを構成する場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、冷却用ファン２１Ａ及び２１Ｂ
の通風路に沿って配置する半導体モジュール数が３以上
である場合には、これに応じて分割ヒートシンク部を３
つ以上設けるようにすればよい。
は、２つの分割ヒートシンク部２３Ｕ及び２３Ｄでヒー
トシンクを構成する場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、冷却用ファン２１Ａ及び２１Ｂ
の通風路に沿って配置する半導体モジュール数が３以上
である場合には、これに応じて分割ヒートシンク部を３
つ以上設けるようにすればよい。
【００２８】さらに、上記第１〜第５の実施形態におい
ては、吸い込み方式の冷却用ファンを適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、吐き
出し方式の冷却用ファンを適用するようにしてもよい。
さらにまた、上記第１〜第５の実施形態においては、本
発明をインバータ装置に適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、無停電電源（ＵＰ
Ｓ）やアクティブフィルタ等の電力用半導体素子を使用
した全ての電力変換装置に本発明を適用することができ
る。さらに、電力変換装置の大容量かのために半導体素
子モジュールを上下に配置して並列接続する場合にも本
発明を適用することができる。
ては、吸い込み方式の冷却用ファンを適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、吐き
出し方式の冷却用ファンを適用するようにしてもよい。
さらにまた、上記第１〜第５の実施形態においては、本
発明をインバータ装置に適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、無停電電源（ＵＰ
Ｓ）やアクティブフィルタ等の電力用半導体素子を使用
した全ての電力変換装置に本発明を適用することができ
る。さらに、電力変換装置の大容量かのために半導体素
子モジュールを上下に配置して並列接続する場合にも本
発明を適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力変換装置の熱設計の最にディレーティングを考慮す
る必要がなくなるため、同一半導体素子の適用でより大
容量装置化が可能となると共に、半導体モジュール間の
熱干渉を抑制することができるため、分割ヒートシンク
部内の温度勾配が小さくなり、その結果、分割ヒートシ
ンク部の小型軽量化が可能となるという効果が得られ
る。
電力変換装置の熱設計の最にディレーティングを考慮す
る必要がなくなるため、同一半導体素子の適用でより大
容量装置化が可能となると共に、半導体モジュール間の
熱干渉を抑制することができるため、分割ヒートシンク
部内の温度勾配が小さくなり、その結果、分割ヒートシ
ンク部の小型軽量化が可能となるという効果が得られ
る。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態における通風路を説明するヒー
トシンクの斜視図である。
トシンクの斜視図である。
【図３】第１の実施形態における高温領域を示す説明図
である。
である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図５】第２の実施形態における高温領域を示す説明図
である。
である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す側面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態を示す底面図である。
【図９】本発明を適用し得るインバータ装置の回路図で
ある。
ある。
【図１０】従来例を示す平面図である。
【図１１】図１０の側面図である。
【図１２】従来例の冷却ファンの通風路を説明する斜視
図である。
図である。
【図１３】従来例の高温領域を示す説明図である。
【図１４】従来例のヒートシンクを示す正面図である。
２１Ａ，２１Ｂ 冷却用ファン
２２Ａ，２２Ｂ 通風路
２３Ｕ 上流側の分割ヒートシンク部
２３Ｄ 下流側の分割ヒートシンク部
２４Ａ〜２４Ｆ 半導体モジュール
２５Ｕ，２５Ｄ ベース板
２６Ｕ，２６Ｄ 冷却フィン
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体素子を含んで構成される複数の半
導体モジュールを使用して電力の変換を行い、前記複数
の半導体モジュールを、冷却ファンで冷却される冷却用
ヒートシンク上に、冷却ファンの通風路に沿って配置し
た電力変換装置において、前記冷却用ヒートシンクを前
記通風路に沿う熱抵抗値の異なる複数の分割ヒートシン
ク部で構成するようにしたことを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項２】 前記複数の分割ヒートシンク部は、高さ
を異ならせることにより熱抵抗値を異ならせるように構
成されていることを特徴とする請求項１記載の電力変換
装置。 - 【請求項３】 前記複数の分割ヒートシンク部は、ベー
ス板面積を異ならせることにより熱抵抗値を異ならせる
ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
電力変換装置。 - 【請求項４】 前記複数の分割ヒートシンク部は、ベー
ス板厚を異ならせることにより熱抵抗値を異ならせるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１記載の電
力変換装置。 - 【請求項５】 前記複数の分割ヒートシンク部は、フィ
ン数、フィンピッチ、及びフィン形状の何れかを異なら
せることにより熱抵抗値を異ならせるように構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002060978A JP2003259658A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002060978A JP2003259658A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003259658A true JP2003259658A (ja) | 2003-09-12 |
Family
ID=28670128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002060978A Pending JP2003259658A (ja) | 2002-03-06 | 2002-03-06 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003259658A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006101676A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Toshiba Elevator Co Ltd | 電力変換装置 |
| JP2007325374A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
| WO2008152686A1 (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corporation | 電力変換装置 |
| JP2012095517A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 電力変換モジュールの放熱装置 |
| JP2012256767A (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 強制風冷式半導体冷却装置 |
| KR101319758B1 (ko) * | 2006-09-04 | 2013-10-29 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 모터 제어장치 |
| KR101319660B1 (ko) * | 2006-09-06 | 2013-10-29 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 모터 제어장치 |
| CN103390987A (zh) * | 2012-05-08 | 2013-11-13 | 富士电机株式会社 | 逆变器装置 |
| CN103855106A (zh) * | 2012-12-06 | 2014-06-11 | 三菱电机株式会社 | 功率转换装置 |
| JP7464003B2 (ja) | 2021-05-21 | 2024-04-09 | 株式会社デンソー | 電気機器 |
-
2002
- 2002-03-06 JP JP2002060978A patent/JP2003259658A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4550538B2 (ja) * | 2004-09-30 | 2010-09-22 | 東芝エレベータ株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2006101676A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Toshiba Elevator Co Ltd | 電力変換装置 |
| JP2007325374A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
| KR101319758B1 (ko) * | 2006-09-04 | 2013-10-29 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 모터 제어장치 |
| KR101319660B1 (ko) * | 2006-09-06 | 2013-10-29 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 모터 제어장치 |
| EP2157685A4 (en) * | 2007-06-11 | 2014-08-13 | Mitsubishi Electric Corp | POWER CONVERTER DEVICE |
| US8174833B2 (en) | 2007-06-11 | 2012-05-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power converting apparatus |
| WO2008152686A1 (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Mitsubishi Electric Corporation | 電力変換装置 |
| EP2157685A1 (en) * | 2007-06-11 | 2010-02-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
| JP2012095517A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 電力変換モジュールの放熱装置 |
| US8630090B2 (en) | 2010-10-28 | 2014-01-14 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd | Heat dissipation device for power conversion module |
| JP2012256767A (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 強制風冷式半導体冷却装置 |
| CN103390987A (zh) * | 2012-05-08 | 2013-11-13 | 富士电机株式会社 | 逆变器装置 |
| CN103390987B (zh) * | 2012-05-08 | 2016-05-04 | 富士电机株式会社 | 逆变器装置 |
| JP2014117011A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
| CN103855106A (zh) * | 2012-12-06 | 2014-06-11 | 三菱电机株式会社 | 功率转换装置 |
| JP7464003B2 (ja) | 2021-05-21 | 2024-04-09 | 株式会社デンソー | 電気機器 |
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