JP2013236476A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換装置は、L相(Lは2以上の整数)の負荷を駆動する。L個の冷却フィン50U〜50Wは、L相に対応し、第1方向(x軸)に離間して配置される。L個のパワーモジュール群PMU〜PMWは、L相に対応する。(i)各相のパワーモジュール群PMは、対応する相の冷却フィン50上に第1方向と垂直な第2方向(y軸)に配列されたM個(Mは2以上の整数)のパワーモジュールPMを含む。送風手段は、L個の冷却フィン50U〜50Wに第2方向に向かって風を供給する。第1遮蔽手段74は、冷却フィン50U〜50Wの上流部に設けられ、風が隣接する冷却フィン50の間に入り込むのを遮蔽する。
【選択図】図8
Description
第i相(1≦i≦L)のP極ブスバーは、第i相のパワーモジュール群と、第(i−1)相のパワーモジュール群の間の領域に第2方向に延設されている。第i相(1≦i≦L)のN極ブスバーは、第i相のパワーモジュール群と、第(i−1)相のパワーモジュール群の間の領域に第2方向に延設されている。第i相(1≦i≦L)の出力ブスバーは、第i相のパワーモジュール群と、第(i+1)相のパワーモジュール群の間の領域に第2方向に延設されている。3相の場合、第1相はU相に、第2相はV相に、第3相はW相に対応する。かかる構成では、各相のパワーモジュール群の間には、ブスバーを配置する空間が必要となる。電力変換装置は、このように配置されるパワーモジュールを好適に冷却できる。
ハイサイドスイッチMHUおよびローサイドスイッチMLUは、M個のパワーモジュールPMで構成される。パワーモジュールの個数Mは、電力変換装置2の電流容量に応じて定められ、図2にはM=3の場合が示される。
P極直流端子20はP極電源ラインLPと電気的に接続され、N極直流端子22はN極電源ラインLNと電気的に接続される。上アームトランジスタ28は交流端子24、26と、P極直流端子20の間に設けられ、下アームトランジスタ30は交流端子24、26と、N極直流端子22の間に設けられる。パワーモジュールPMの交流端子24、26は、出力端子OUTUと電気的に接続される。
電力変換装置2が始動すると、吸気ファン42および排気ファン44が回転し、風が筐体40の内部を第2方向(y軸方向)に流れる。風は、平滑コンデンサ48を通過した風は、冷却フィン50U〜50Wに供給される。第1遮蔽手段74は、風が冷却フィン50U〜50W間のスペースに入り込むのを遮蔽する。その結果、第1遮蔽手段74を設けない場合に比べて、冷却フィン50U〜50Wに供給される風量は増大する。その結果、冷却フィン50U〜50Wを効率的に冷却することができる。
第1の比較技術においては、単一の冷却フィン50に、すべてのパワーモジュールを搭載される。この場合、冷却フィン50が大型化し、コストが高くなる。実施の形態に係る電力変換装置2では、冷却フィンを複数に分けて構成するため、量産効果によって、個々の冷却フィンのコストを下げることができる。
実施の形態では、第1遮蔽手段74として遮蔽プレートを用いる場合を説明したが本発明はそれに限定されない。図10(a)は、第1の変形例に係る電力変換装置2aを示す平面図である。第1の変形例では、第1遮蔽手段74aとして複数の平滑コンデンサ48が利用される。平滑コンデンサ48を、冷却フィン50の上流部のスペースSP1、SP2に近接して配置することにより、風が冷却フィン50の間のスペースSP1、SP2に入り込むのを防止できる。
図10(b)は、第2の変形例に係る電力変換装置2bを示す平面図である。第2の変形例では、第1遮蔽手段74bとしてブロック状の部材が用いられる。これにより、風が冷却フィン50の間のスペースSP1、SP2に入り込むのを防止できる。
実施の形態では、ひとつのパワーモジュール群に対する冷却フィン50が一体に形成される場合を説明したが、本発明はそれに限定されない。図11は、第3の変形例に係る電力変換装置2cを示す平面図である。第3の変形例において、冷却フィン50U〜50Wはそれぞれ、複数に分割して形成される。たとえば冷却フィン50は、それに搭載される対応する相のパワーモジュール群に含まれるパワーモジュールPMごとに分割されてもよい。
Claims (8)
- L相(Lは2以上の整数)の負荷を駆動する電力変換装置であって、
P極電源ラインと、
N極電源ラインと、
L相に対応するL個の出力端子と、
L相に対応し、第1方向に離間して配置されたL個の冷却フィンと、
L相に対応するL個のパワーモジュール群であって、(i)各相のパワーモジュール群は、対応する相の冷却フィン上に前記第1方向と垂直な第2方向に配列されたM個(Mは2以上の整数)のパワーモジュールを含んでおり、(ii)各パワーモジュールは、前記P極電源ラインと接続されるP極直流端子、前記N極電源ラインと接続されるN極直流端子、対応する相の出力端子と接続される交流端子、前記P極直流端子と前記交流端子の間に設けられた上アームトランジスタ、前記交流端子と前記N極直流端子の間に設けられた下アームトランジスタ、を有する、L個のパワーモジュール群と、
前記L個の冷却フィンに前記第2方向に向かって風を供給する送風手段と、
前記L個の冷却フィンの上流部に設けられ、風が隣接する冷却フィンの間に入り込むのを遮蔽する第1遮蔽手段と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 各パワーモジュールは、前記第1方向が長辺、前記第2方向が短辺の長方形であり、前記交流端子は、2つの短辺のうち前記第1方向の正側の短辺に沿って設けられ、前記P極直流端子および前記N極直流端子は、前記第1方向の負側の短辺に沿って設けられ、
前記電力変換装置は、
L相に対応するL個のP極ブスバーであって、第i相(1≦i≦L)のP極ブスバーは、第i相の前記パワーモジュール群と、第(i−1)相の前記パワーモジュール群の間の領域に前記第2方向に延設されている、L個のP極ブスバーと、
L相に対応するL個のN極ブスバーであって、第i相(1≦i≦L)のN極ブスバーは、第i相の前記パワーモジュール群と、第(i−1)相の前記パワーモジュール群の間の領域に前記第2方向に延設されている、L個のN極ブスバーと、
L相に対応するL個の出力ブスバーであって、第i相(1≦i≦L)の出力ブスバーは、第i相の前記パワーモジュール群と、第(i+1)相の前記パワーモジュール群の間の領域に前記第2方向に延設されている、L個の出力ブスバーと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1遮蔽手段は、板状部材であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記P極電源ラインと前記N極電源ラインの間に電気的に設けられる複数の平滑コンデンサをさらに備え、
前記複数の平滑コンデンサが、前記第1遮蔽手段として機能することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1遮蔽手段は、ブロック状部材であることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記L個の冷却フィンの底部と対向して設けられ、前記冷却フィンを通過する風が下側に逃げるのを遮蔽する第2遮蔽手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電力変換装置。
- 前記L個の冷却フィンはそれぞれ、複数に分割されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電力変換装置。
- 前記L個の冷却フィンはそれぞれ、それぞれに搭載される対応する相のパワーモジュール群に含まれるパワーモジュールごとに分割されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電力変換装置。
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