JP2012186923A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子部品と、冷却手段とを、ケース4に収容してなる電力変換装置1。電子部品と冷却手段とは、フレーム5と共に内部ユニット10を構成する。内部ユニット10は、ケース4内に固定されている。フレーム5は、内部ユニット10を構成する電子部品を囲むように形成してある。冷却手段は、冷媒導入管331と、冷媒排出管332とを有する。冷媒導入管331及び冷媒排出管332は、ケース4の外方へ突出している。ケース4は、パイプ挿通部44とクランプ固定部45とを有する。冷媒導入管331及び冷媒排出管332は、クランプ部材34によってケース4に留め付けられている。
【選択図】図1
Description
そして、これらの半導体モジュール921等の電子部品、冷却器93、制御回路基板96は、ケース94に固定され、ケース94内に密封されている。
また、メンテナンスの際には、下蓋941と上蓋942とを取り外す必要があるため、メンテナンスの作業性も高いとは言い難い。
上記電子部品の少なくとも一部と上記冷却手段とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品の少なくとも一部を囲むように形成され、
上記冷却手段は、該冷却手段内に冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却手段から上記冷却媒体を排出する冷媒排出管とを有し、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記フレーム及び上記ケースの外方へ突出しており、
上記ケースは、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管をそれぞれ挿通させる一対のパイプ挿通部と、該パイプ挿通部に対して挿通方向に隣接する位置に設けた一対のクランプ固定部とを有し、
上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記クランプ固定部に固定されるクランプ部材によって上記ケースに留め付けられていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
また、メンテナンス時においても、内部ユニットごとケースから取り出して、ケースの外でメンテナンスを行うことができるため、その作業性を向上させることができる。
本発明の実施例にかかる電力変換装置1につき、図1〜図9を用いて説明する。
電力変換装置1は、電力変換回路を構成する複数の電子部品(半導体モジュール21、コンデンサ22等)と、少なくとも一部の電子部品(半導体モジュール21)を冷却する冷却手段とを、ケース4内に収容してなる。半導体モジュール21と冷却手段とは、これらが固定されるフレーム5と共に一体化されて一つの内部ユニット10を構成し、該内部ユニット10は、フレーム5においてケース4内に固定されている。
半導体モジュール21と冷却管31とが積層された方向を積層方向X、冷却管31の長手方向を横方向Y、また、積層方向X及び横方向Yの両方に対して直交する方向を高さ方向Zとして、以下説明する。
また、積層方向Xにおいて、冷媒導入管331及び冷媒排出管332がケース4から突出した先端部側を前方とし、反対側を後方とする。また、高さ方向Zにおいて、後述する蓋体400(図8参照)が配される側を上方とし、反対側を下方とする。
内部ユニット10は、図4及び図5に示すごとく、構成部品を固定するフレーム5と、上記電力変換回路を構成する複数の半導体モジュール21と、該複数の半導体モジュール21を冷却する冷却器3と、を有している。
また、フレーム5の外周面には、横方向Y側に位置する面における積層方向Xの両端部に、内部ユニット10をケース4に固定するユニット固定部51をそれぞれ設けてある。該ユニット固定部51は、フレーム5から外方へ突出形成されている。
冷却器3は、半導体モジュール21の両面に配された冷媒流路と、該冷媒流路へ冷却媒体を循環させるための冷媒導入管331及び冷媒排出管332を有している。本例において、上記冷媒流路は、アルミニウム等の金属によって構成された冷却管31によって形成され、複数の冷却管31が半導体モジュール21を両面から挟持するように配されている。隣り合う冷却管31は、横方向Yの両端部付近において連結管32によって、互いに連結されている。そして、冷却管31と半導体モジュール21とが交互に積層されることによって、積層体11が形成されている。
積層体11の前端部は、フレーム5の前方壁部52に圧接されている。これにより、冷却管31と半導体モジュール21とが、互いに圧接した状態でフレーム5内に保持されている。積層体11の前端部に設けた冷媒導入管331及び冷媒排出管332は、フレーム5の前方壁部52に形成された配管用凹面522に配されている。冷媒導入管331及び冷媒排出管332の先端部は、フレーム5の外周面から前方に突出して配されている。突出した部位に環状パッキン333(防水シール)を配してある。
コンデンサ22は、フレーム5の下面から下方に向かって形成されたコンデンサ固定部57に、ボルト571によって固定されている。
また、制御回路基板6は、フレーム5の上面から上方に向かって形成された制御回路基板固定部56に、ボルト561によって固定されている。
ケース4は、図8及び図9に示すごとく、上方が開口したケース本体40と、該ケース本体40の開口部を閉塞する蓋体400とからなる。
ケース本体40は、図6及び図7に示すごとく、矩形形状の底部404と該底部の各辺から上方に起立した4つの壁部を有すると共に開口部の外周にフランジ部42を設けてなる。ケース本体40の4つの壁部において、後述のパイプ挿通部44を設ける壁部を前面壁部401として、該前面壁部401と対向する壁部を後面壁部402とする。また、前面壁部401と後面壁部402とを繋ぐ壁部を側面壁部403とする。
このとき、冷媒導入管331及び冷媒排出管332は、ケース本体40のパイプ挿通部44に環状パッキン333を嵌合すると共に、クランプ部材34を介して固定部45に留め付けられている。
クランプ部材34は、図1及び図9に示すごとく、ボルト挿通穴を有する平板状の固定部341と、冷媒導入管331及び冷媒排出管332を押圧保持する略U字状の保持部342とからなる。クランプ部材34は、固定部341が冷媒導入管331及び冷媒排出管332のY方向外側に位置するように配されている。
ケース本体40と蓋体400とは、互いの開口端にシール材(図示略)を介在させた状態で両者のフランジ部42を互いに重ね合わせ、ボルト431とナット432とによって締結されている。
電力変換装置1においては、半導体モジュール21,コンデンサ22等の電子部品と冷却器3(冷却手段)とをフレーム5に固定し、半導体モジュール21と冷却器3とフレーム5とを一体化した一つの内部ユニット10を構成している。そして、該内部ユニット10をケース4内に固定している。そのため、内部ユニット10がケース4の内部において梁の役割を果たし、ケース4の剛性を高めることができる。
また、メンテナンス時においても、内部ユニット10ごとケース4から取り出して、ケース4の外でメンテナンスを行うことができるため、その作業性を向上させることができる。
比較例の電力変換装置90は、図10に示すごとく、ケース本体40にはクランプ固定部45を設けておらず、フレーム5にクランプ固定部59を形成してある。冷媒導入管331及び冷媒排出間332は、クランプ部材34によって、クランプ固定部59に留め付けてある。その他の構成は実施例1と同様である。
それに対して、実施例1においては、ケース4に対して冷媒導入管331及び冷媒排出管332を直接留め付ける構成としているため、各部品の寸法公差及び各部品間の組付け公差の影響を低減し、ケース4に対する冷媒導入管331及び冷媒排出管332の位置精度を向上することができる。
本例は、図11及び図12に示すごとく、フレーム5の前方壁部52の形状を変更した例である。
本例において、ケース4の前方壁部52は、図12に示すごとく、積層方向Xに垂直な一対の縦板部551と該一対の縦板部551の上下方向における中央部において、これらを連結する連結部552と、縦板部551に対して傾斜した複数のリブ部553とを有する。隣り合うリブ部553は、傾斜方向が互いに逆であり、これらのリブ部553と一対の縦板部551とによってトラスを形成している。
その他の構成は実施例1と同様である。
本例は、図13に示すごとく、実施例2に示す電力変換装置1において、フレーム5の前方壁部52に逃げ凹部523を設けた例である。
フレーム5の前方壁部52には、ケース4に設けたクランプ固定部45に対向する位置に、内側に後退した逃げ凹部523を設けてあり、前方壁部52の中央部が前方に突出した形状をなしている。該逃げ凹部523には、クランプ固定部45が配されており、横方向Yにおいて前方壁部52の中央部とクランプ固定部45とは隣接して配される。
その他の構成は実施例1と同様である。
その他、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例の電力変換装置1は、図14に示すごとく、実施例2に対して、クランプ固定部45の位置を変更した例である。
本例においては、ケース本体40のクランプ固定部45を、パイプ挿通部44の貫通方向において、シール部材(環状パッキン333)の外側に配設してある。
その他の構成は実施例2と同様である。
その他、実施例2と同様の作用効果を得ることができる。
10 内部ユニット
3 冷却器
331 冷媒導入管
332 冷媒排出管
34 クランプ部材
4 ケース
44 パイプ挿通部
45 クランプ固定部
5 フレーム
Claims (5)
- 電力変換回路を構成する複数の電子部品と、少なくとも一部の上記電子部品を冷却する冷却手段とを、ケース内に収容してなる電力変換装置であって、
上記電子部品の少なくとも一部と上記冷却手段とは、これらが固定されるフレームと共に一体化されて一つの内部ユニットを構成し、
該内部ユニットは、上記フレームにおいて上記ケース内に固定され、
上記フレームは、上記内部ユニットを構成する上記電子部品の少なくとも一部を囲むように形成され、
上記冷却手段は、該冷却手段内に冷却媒体を導入する冷媒導入管と、上記冷却手段から上記冷却媒体を排出する冷媒排出管とを有し、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記フレーム及び上記ケースの外方へ突出しており、
上記ケースは、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管をそれぞれ挿通させる一対のパイプ挿通部と、該パイプ挿通部に対して挿通方向に隣接する位置に設けた一対のクランプ固定部とを有し、
上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記クランプ固定部に固定されるクランプ部材によって上記ケースに留め付けられていることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の外周面と上記パイプ挿通部の内周縁との間は、シール部材によって水密的に封止されており、上記クランプ固定部は、上記シール部材の内側に配設されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項2に記載の電力変換装置において、上記フレームは、上記クランプ固定部に対向する位置に、内側に後退した逃げ凹部を設けてなることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1に記載の電力変換装置において、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管の外周面と上記パイプ挿通部の内周縁との間は、シール部材によって水密的に封止されており、上記クランプ固定部は、上記シール部材の外側に配設されていることを特徴とする電力変換装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置において、上記冷媒導入管及び上記冷媒排出管は、上記フレームには留め付けられていないことを特徴とする電力変換装置。
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