JP2014220335A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の幅方向寸法の小型化を図りつつ、複数の電気部品を均等に冷却する。
【解決手段】電力を変換する電力変換装置１であって、略平行に配置された第１平板１１及び第２平板１２のそれぞれの端部に対し第３平板１３の両端が略直角となるように連結された略Ｕ字型のヒートシンクベース１４と、第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの外面に設けられた複数の放熱フィン１５と、を備えたヒートシンク３と、第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの内面に設けられた複数のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗと、複数の放熱フィン１５を収納して冷却風の通風空間となる風洞３１を形成し、通風方向一方側の下端部に通風口４ａを備えた風洞ケース４と、風洞ケース４の通風方向他方側の上端部に設けられ、複数の放熱フィン１５に冷却風を通風させるように構成された通風ファン５と、を有する。
【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、電力変換装置に関する。

従来、ベースの上面に複数の発熱部品を取り付け、ベースの背面に複数の冷却フィンを有するヒートシンクと、冷却風の通風空間となる風洞を形成し冷却フィンを収納するケースと、ケースに設けられ冷却風を冷却フィンに強制導入する２台のファンと、を備えた電子機器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２５０８９３号公報（図４）

上記従来技術では、複数の発熱部品が冷却風に対し直列配置されているので、上流側の発熱部品による熱干渉により下流側の発熱部品の冷却効率が低下し、複数の発熱部品を均等に冷却することが難しい。仮に、複数の発熱部品を冷却風に対し並列に配置しようとした場合、電子機器の幅方向寸法が増大し、装置の大型化を招いてしまう。このように、上記従来技術では、装置の幅方向寸法を増大させることなく複数の発熱部品を均等に冷却することが困難であったため、改善の余地があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、装置の幅方向寸法の小型化を図りつつ、複数の電気部品を均等に冷却することができる電力変換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、電力を変換する電力変換装置であって、略平行に配置された第１の平板及び第２の平板のそれぞれの端部に対し第３の平板の両端が略直角となるように連結された略Ｕ字型のヒートシンクベースと、前記第１乃至第３の平板のそれぞれの一方側の面に設けられた複数のフィンと、を備えたヒートシンクと、前記第１乃至第３の平板のそれぞれの他方側の面に設けられた少なくとも１つの電気部品と、前記複数のフィンを収納して冷却風の通風空間となる風洞を形成し、通風方向一方側の端部に通風口を備えた風洞ケースと、前記風洞ケースの通風方向他方側の端部に設けられ、前記複数のフィンに前記冷却風を通風させるように構成されたファンと、を有する電力変換装置が適用される。

本発明の電力変換装置によれば、装置の幅方向寸法の小型化を図りつつ、複数の発熱部品を均等に冷却することができる。

電力変換装置の実施形態であるインバータ装置の完成体全体を斜視で表す図である。 インバータ装置の主要な構造部品を概略的に分解した状態を斜視で表す図である。 インバータ装置が備える本体部品の回路構成を表す回路図である。 図２中の矢視ＩＶ−ＩＶ断面から見た側断面図である。 図４中の矢視Ｖ−Ｖ断面から見た平面断面図である。 実施形態と比較例とで冷却能力を比較したシミュレーション結果を表す図である。 放熱フィンをヒートシンクベースの内部に設けた場合の平面断面図である。 ヒートシンクベースを平板状に形成した比較例の平面断面図である。 本体ケースを大型の配電盤や制御盤等の内部に収納し、ヒートシンク部分を配電盤の外部に配置した場合の平面断面図である。 冷却風の流れ方向を下向きとした場合のインバータ装置の側断面図である。 風洞ケースの上方側の端部を通風口として開口し、風洞ケースの下方側の端部に通風ファンを設けた場合のインバータ装置の側断面図である。

以下、一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前方、後方、左方、右方、上方、下方とは、各図に示す「前方」「後方」「左方」「右方」「上方」「下方」で注記された方向を指す。これら方向の対応付けは本実施形態での説明において便宜的に用いるだけであり、当該インバータ装置を他の姿勢で設置した際にはその姿勢に応じて適宜変更すればよい。また、明細書中の説明における「冷却風の流れ方向」とは、冷却風の実際の流れの向き（吸気口から排気口への向き）を指す。一方、明細書中の説明における「冷却風の通風方向」とは、冷却風の実際の流れの向きを指すのではなく、冷却風が流れうる方向（吸気口から排気口への向き及び排気口から吸気口への向きの両方を含む）を指す。

＜インバータ装置の構成＞
図１は本実施形態の電力変換装置であるインバータ装置の完成体全体を斜視で表しており、図２はインバータ装置の主要な構造部品を概略的に分解した状態を斜視で表している。これら図１、図２において、本実施形態のインバータ装置１は、端子台１００の上方部に連結して設置される筐体本体２と、この筐体本体２の後方側に突出するように設けられるヒートシンク３と、このヒートシンク３の外周を覆うように設けられる風洞ケース４と、この風洞ケース４の上方側端部に設けられる通風ファン５（ファンに相当）とを有している。

筐体本体２は、全体形状が上下方向に長い略直方体であり、そのうち特に後方側の側面が本体ベース２ａを構成し、その他の面の集合が本体ケース２ｂを構成する（図中では一体に組み上がって示している）。本体ベース２ａには、その左右方向の略中央位置に上下方向を長手方向とする略長方形の開口部２ｃ（本体ベースの開口に相当）が形成されている。この筐体本体２の内部には、後述する平滑コンデンサ２４や回路基板３３などの本体部品が収納されている（図１、図２中では図示を省略）。

ヒートシンク３は、左右方向で略平行に対向するよう配置された第１平板１１（図示する例では左方側に位置）及び第２平板１２（図示する例では右方側に位置）のそれぞれの後方側端部に対し第３平板１３の両端が略直角となるように一体に（別体でもよい）連結された略Ｕ字型（上下方向の平面図で見た形状）のヒートシンクベース１４を有している。さらに、ヒートシンクベース１４の第１〜３平板１１〜１３のそれぞれの外側面（外側に対応する面）には、３組の放熱フィン１５（フィンに相当）が設けられている。また、ヒートシンクベース１４の上下両端部には、閉塞板１６（板部材に相当）がそれぞれ設けられている。これらヒートシンクベース１４、３組の放熱フィン１５、及び閉塞板１６を含めた全体がヒートシンク３を構成する。上記筐体本体２の本体ベース２ａの開口部２ｃは、ヒートシンク３の前方側の開口と形状及び大きさがほぼ一致しており、各平板１１〜１３及び閉塞板１６が本体ベース２ａに連結することで、筐体本体２の内部空間とヒートシンク３の内部空間が連通し、外部から密閉された状態となる。

風洞ケース４は、上下方向の平面図で見て略Ｕ字型に形成されており、上記ヒートシンク３全体の左右両側と後方側を覆うように上記本体ベース２ａの後面側に設置される。この風洞ケース４の外周はヒートシンク３全体の外周よりも一回り大きいため、風洞ケース４は、その内部に上記３組の放熱フィン１５を収納しつつ、左方側、右方側及び後方側のそれぞれでヒートシンクベース１４との間に後述する冷却風の通風空間となる風洞を形成する（後述の図５参照）。本実施形態の例では、この風洞ケース４の下方側（冷却風の吸気側）の端部が通風口４ａとして開口し、上方側（冷却風の排気側）の端部の全体を覆うように上記通風ファン５が設置される。

図３は、本実施形態のインバータ装置１が備える本体部品の回路構成を表す回路図である。この図３において、当該インバータ装置１は本体部品として、入力側端子２１と、ダイオードモジュール２２（電気部品に相当）と、直流リアクトル２３と、接点が開閉制御されるリレー２７と、平滑コンデンサ２４と、３つのパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ（電気部品に相当）と、出力側端子２６とを有している。

入力側端子２１は、上記端子台１００に設けられ、３相交流電源１０１の電源ケーブルを接続・中継する。ダイオードモジュール２２は、入力側端子２１を介して上記３相交流電源１０１から供給された３相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）交流電力を整流して直流電力に変換し、２本の直流バスＰ，Ｎに直流電力を出力する。平滑コンデンサ２４は、上記２本の直流バスＰ，Ｎに渡って接続されており、ダイオードモジュール２２が整流した直流電圧の脈動成分を平滑化する。

パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジタ）等の半導体素子からなり、それぞれが電力変換回路を構成するスイッチング素子（図示せず）を備え、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）交流の各相に対応して設けられている。これらパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは、直流バスＰ，Ｎにそれぞれ接続されると共に、出力側端子２６の端子と３相交流の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）ごとに電気的に接続され、当該各相の交流電力を出力側端子２６を介してモータ１０２へ出力する。出力側端子２６は、上記端子台１００に設けられ、モータ１０２のモータケーブルを接続・中継する。

なお、本実施形態では、３相の各相に対応して３つのパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗをそれぞれ１個ずつ設けた場合を説明するが、３相の各相に対応して複数のパワーモジュールを同数あるいは異なる個数ずつ設ける場合がある。例えば、２個のパワーモジュールを１組とし、３相の各相に対応して３組設ける場合（計６個）や、３個のパワーモジュールを１組とし、３相の各相に対応して３組設ける場合（計９個）等である。以下では、このような場合を含むように、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗと記載する。

本実施形態では、上述した本体部品のうち、ダイオードモジュール２２と３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは、稼動中の発熱量が高い電気部品であるため、冷却する必要がある。このため、ヒートシンク３が、ヒートシンクベース１４の内側面（内側に対応する面）に密着されたパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ及びダイオードモジュール２２で発生され伝導された熱を拡散し、３組の放熱フィン１５で放熱することで、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ及びダイオードモジュール２２を冷却する。

ここで、一般的には、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗはそれぞれ放熱を考慮した設計のため、単体の部品としては比較的大きく形成されている。このため、これら３組の電気部品を横一列に並べた幅の大きさは、その他の本体部品が設置される回路基板３３の左右方向の幅を大幅に超過してしまう可能性があり、インバータ装置１全体を大型化させる原因となる。しかし、通風ファン５による冷却風の通風方向に沿って３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが直列に配置されると、上流側のパワーモジュールによる熱干渉により下流側のパワーモジュールの温度が比較的高温になる。

そこで本実施形態では、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが、略Ｕ字型に形成されたヒートシンクベース１４の各平板１１〜１３の内側面に、それぞれ、冷却風の通風方向に対して略垂直な方向に並列に配置される。

図４は、上記図２中の矢視ＩＶ−ＩＶ断面から見た側断面図を示しており、図５は、図４中の矢視Ｖ−Ｖ断面から見た平面断面図を示している。これら図４、図５において、通風ファン５は、冷却風の流れ方向が上向きとなるように構成される。そして、ヒートシンクベース１４の下方側、つまり冷却風の流れ方向上流側で第１〜３平板１１〜１３の内側面にパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが１組ずつ設置され、それぞれに対応する放熱フィン１５が各平板１１〜１３の外側面に設けられる。このとき、図５に示すように、Ｕ相に対応するパワーモジュール２５Ｕが左方側の第１平板１１に、Ｖ相に対応するパワーモジュール２５Ｖが後方側の第３平板１３に、Ｗ相に対応するパワーモジュール２５Ｗが右方側の第２平板１２に配置されている。つまり、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは、第１平板１１、第３平板１３、第２平板１２の順番で３相交流の相の並び（Ｕ，Ｖ，Ｗ）となるように配置されている。一方で、本実施形態においては、図５に示すように、端子台１００の出力側端子２６は、左方側から右方側に向けて３相交流の相の並び（Ｕ，Ｖ，Ｗ）となっている。これらの結果、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの並びが出力側端子２６の並びと一致している。

また、図４に示すように、各放熱フィン１５は、第３平板１３の内側面に配置されたパワーモジュール２５Ｖとダイオードモジュール２２との設置領域を上下方向に包含するような寸法に形成されている。上述したように、左方側、右方側及び後方側のそれぞれで風洞ケース４とヒートシンクベース１４との間に隙間が設けられており、この隙間が通風ファン５により下方から上方へ向けて通風される冷却風の通風空間、つまり風洞３１を形成する（図中の網掛け領域参照）。なお、上述したようにヒートシンクベース１４の上下両端にはそれぞれ閉塞板１６が設けられていることにより、略Ｕ字型のヒートシンクベース１４と閉塞板１６とで囲まれる空間には冷却風が通風されない。その結果、ヒートシンク３の内側は、筐体本体２の内部と同等に電子部品である本体部品を収納できる環境となっている。

各放熱フィン１５は、風洞３１内において第１〜３平板１１〜１３の外側面に配置されており、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｗ，２５Ｖから発生する熱は、各平板１１〜１３に対応する放熱フィン１５から放熱される。ここで、各パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは、冷却風の通風方向（上下方向）に対して略垂直な方向に並列に配置されている。すなわち、各パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは通風ファン５に対して略同じ距離に位置しているため、それぞれにおいて同等の冷却効果が得られる。また、略Ｕ字型の風洞ケース４全体においても、左右方向の幅寸法を小型化できる。また、風洞ケース４内部の２カ所の隅部における各放熱フィン１５の下端に対応する位置には、遮蔽板３２がそれぞれ設けられており（図２、図５参照）、隣り合う２組の放熱フィン１５どうしの間の隙間を遮蔽している。これにより、冷却風のほとんどを各放熱フィン１５に通過させることができる。

また、本実施形態の例では、筐体本体２の内部に収納されている回路基板３３上に上記平滑コンデンサ２４が配置されている。この平滑コンデンサ２４は、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗのそれぞれとの距離が互いに略等しくなるよう配置され、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗのそれぞれに対し略同じ長さの配線Ｂ１を介して接続されている。配線Ｂ１としては、例えば直線状の導体（ブスバー等）が用いられる。

また本実施形態の例では、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗよりも比較的発熱量が低い電気部品であるダイオードモジュール２２が、第３平板１３の上方側、つまりＶ相に対応するパワーモジュール２５Ｖの冷却風の流れ方向下流側に配置される。つまり、第３平板１３に設けられたＶ相のパワーモジュール２５Ｖとダイオードモジュール２２から発生する熱は、主に第３平板１３に対応して設けられた放熱フィン１５によって放熱される。また、ダイオードモジュール２２は、配線Ｂ２を介して筐体本体２内の回路基板３３に接続されている。配線Ｂ２としては、上記配線Ｂ１と同様に、例えば直線状の導体（ブスバー等）が用いられる。

以上において、前方側が各請求項記載の本体ベースの一方側に相当し、後方側が各請求項記載の本体ベースの他方側に相当し、下方側が各請求項記載の通風方向の一方側に相当し、上方側が各請求項記載の通風方向の他方側に相当する。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のインバータ装置１は、ヒートシンク３が、略Ｕ字型のヒートシンクベース１４と、第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの外側面に設けられた３組の放熱フィン１５とを備える。このヒートシンクベース１４の第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの内側面には、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが設けられる。また、風洞３１を形成する風洞ケース４の下方側の端部には通風口４ａが設けられ、風洞ケース４の上方側の端部には通風ファン５が設けられる。そして、通風ファン５が駆動すると、各放熱フィン１５に冷却風が通風され、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが冷却される。

このような構成とすることにより、次のような効果が得られる。つまり、例えば平板状のヒートシンクベース（図示省略）の場合には、複数のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを均等に冷却するために冷却風に対し並列に配置しようとすると、当該平板状のヒートシンクの幅方向寸法が増大することとなり、装置の大型化を招く。一方で、幅方向寸法の小型化を優先すると、後述の図６（ａ）に示すように、実装面積の不足により複数の電気部品であるパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの少なくとも２つが冷却風に対し直列に配置されることとなり、上流側のパワーモジュールによる熱干渉により下流側のパワーモジュールの冷却効率が低下し、複数のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを均等に冷却することが困難になる。

これに対し、本実施形態では、ヒートシンクベース１４を略Ｕ字型とすることにより、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの実装面積を大幅に拡大することができる。その結果、ヒートシンク３の幅方向寸法を増大することなく、複数のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを冷却風に対し並列に配置することが可能となる。したがって、装置の幅方向寸法の小型化を図りつつ、複数の電気部品を均等に冷却することができる。

ここで、図６を参照しつつ、本願発明者等による、本実施形態に対する比較例のインバータ装置と本実施形態のインバータ装置１との冷却能力に関するシミュレーション結果について説明する。なお、ここでは、ダイオードモジュール２２については考慮しないものとする。図６（ａ）（後述の図８も参照）に示す比較例のインバータ装置１′において、本実施形態のインバータ装置１と大きく異なる点は、ヒートシンクベース１４Ａが１枚の平板状に形成されている点、Ｖ相に対応するパワーモジュール２５ＶがＵ相に対応するパワーモジュール２５Ｕより冷却風の流れ方向下流側に配置され、Ｖ相に対応するパワーモジュール２５ＶとＷ相に対応するパワーモジュール２５Ｗが通風方向に対して並列に配置されている点、及び、ヒートシンク２０に１つの放熱フィン１５′のみが備えられている点である。

このような比較例では、風洞３１における冷却風の風量は１．０１２［ｍ３／ｍｉｎ］となると共に、Ｕ相のパワーモジュール２５Ｕの温度は１２３．８℃、Ｖ相のパワーモジュール２５Ｖの温度は１４３．６℃、Ｗ相のパワーモジュール２５Ｗの温度は１４２．０℃となっている。この比較例の構成では、パワーモジュール２５Ｕとパワーモジュール２５Ｖ，２５Ｗとが通風方向に略直列に配置されることになるので、上流側のパワーモジュール２５Ｕによる熱干渉により下流側のパワーモジュール２５Ｖ，２５Ｗの温度が比較的高温になる。

これに対し、図６（ｂ）に示す本実施形態のインバータ装置１では、風洞３１における冷却風の風量は０．９４９［ｍ３／ｍｉｎ］であり、上記比較例とほぼ同等の風量である。しかしながら、パワーモジュール２５Ｕの温度は１３９．０℃、パワーモジュール２５Ｖの温度は１３４．５℃、パワーモジュール２５Ｗの温度は１３９．３℃となっている。すなわち、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの温度は、略均一化されている。また、比較例のパワーモジュール２５Ｖ，２５Ｗに対し、本実施形態のパワーモジュール２５Ｖ，２５Ｗの温度は低下している。以上の結果から、本実施形態のインバータ装置１では、装置の幅方向寸法の小型化を図りつつ、複数の電気部品を均等に冷却できることが確認できた。

また、本実施形態では特に、複数の放熱フィン１５を第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの外側の面に設け、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ等の電気部品を第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの内側の面に設ける。これにより、放熱フィン１５を内側の面に設ける場合に比べて、放熱フィン１５の数を増大することができるので、冷却能力を向上できる。なお、冷却能力に余裕がある場合には、例えば上記図５に対応する図７に示すように、複数の放熱フィン１５を第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの内側の面に設け、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ等の電気部品を第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの外側の面に設ける構成としてもよい。この場合には、ヒートシンクベース１４の内部が風洞３１となり、ヒートシンクベース１４と風洞ケース４との間の隙間を閉塞するように閉塞板１６を設ければよい。

また、本実施形態では特に、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが、通風方向に対して略垂直な方向に並列な配置となるように、第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれの内側の面に設けられる。これにより、複数のパワーモジュールが通風方向に直列に配置された場合に生じる、上流側のパワーモジュールによる下流側のパワーモジュールへの熱干渉を回避でき、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗについて均等且つ効率的に冷却することができる。

また、本実施形態では特に、ヒートシンク３は、本体ベース２ａから後方側（本体ケース２ｂの外側）に突出するように設けられる。これにより、ヒートシンクベース１４の内側の面に設けられた複数のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを、本体ケース２ｂ内に収納された複数の本体部品から遠ざけることができる。その結果、複数のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗより生じるノイズや熱が本体部品に与える影響を低減することができる。

なお、このようにヒートシンク３を本体ベース２ａから突出するように設けた場合でも、インバータ装置１の前後方向の寸法が増大するのを抑制することができる。つまり、本実施形態ではヒートシンクベース１４を略Ｕ字型とすることにより、上記図５に対応する図８の比較例で示すような平板状のヒートシンクベース１４Ａに比べてベース面積を拡大できると共に放熱フィン１５の数を増大できる。このため、仮に平板状のヒートシンクベース１４Ａの場合と同等の放熱量とする場合、本実施形態の略Ｕ字型のヒートシンク３では放熱フィン１５の高さ（図８での前後方向の長さ）を大幅に小さくすることができる。その結果、ヒートシンク３の本体ベース２ａからの突出量は放熱フィン１５の高さの低減によって相殺され、風洞ケース４の前後方向の寸法を図８に示す平板状のヒートシンクベース１４Ａを用いた場合と同等程度に抑えることが可能である。

また、本実施形態では特に、ヒートシンクベース１４の通風方向両端部が２つの閉塞板１６でそれぞれ閉塞される。そして、ヒートシンクベース１４及び２つの閉塞板１６により形成される空間が、本体ケース２ｂの内部空間と本体ベース２ａの開口部２ｃを介して連通される。これにより、ヒートシンク３内の空間を風洞３１内の冷却風の通風空間と隔離することができるので、ヒートシンク３内の空間を本体部品の実装空間として利用することができる。その結果、本体部品の実装面積を拡大することができる。なお、上記実施形態では２つの閉塞板１６を用いたが、閉塞板１６の個数をこれに限定するものではない。例えば、ヒートシンクベース１４の片側の端部を複数の板部材で閉塞する場合等、複数（３以上）の閉塞板１６を用いてもよい。

また、ヒートシンク３内の空間を外部と隔離できる結果、例えば図９に示すように本体ケース２ｂを大型の配電盤や制御盤等の盤４１の内部に収納し、風洞ケース４の部分を盤４１の外部に配置することも可能となる。この場合、盤４１の外部に突出したヒートシンク３内の空間についても本体部品の実装空間として利用することが可能となるので、本体部品の実装面積の拡大効果をより高めることができる。また、ヒートシンク３を盤４１の外部に配置することにより盤４１内での放熱量を減少できるので、盤４１内の冷却機能を省力化できるという効果もある。

また、本実施形態では特に、通風方向に略垂直な方向に並列に配置される３組の電気部品として、３相交流の各相に対応して設けられた３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが配置される。パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは、インバータ装置１において最も発熱量が大きな電気部品であることから、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを均等に冷却することは、冷却効率を向上する上で特に有効である。

また、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは、端子台１００の出力側端子２６と相ごとに電気的に接続されるが、前述のように出力側端子２６は３相交流の相の並びに配置されるのが通常である。したがって、本実施形態では、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを第１平板１１、第３平板１３、第２平板１２の順番で３相交流の相の並びとなるように配置することで、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの並びを出力側端子２６の並びと一致させる。その結果、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗと出力側端子２６との間の配線に交差等が生じるのを回避でき、配線の引き回しを容易化できる。また、配線距離を短縮できるので、配線より生じるノイズも抑制できる。

また、本実施形態では特に、ダイオードモジュール２２が各平板１１〜１３のうちの第３平板１３の内側の面に配置される。これにより、例えば配線Ｂ２としてブスバー等の直線状の導体が用いられる場合に次のような効果を奏する。つまり、ダイオードモジュール２２は、本体ケース２ｂに連結された回路基板３３（端子台１００でもよい）とブスバーによって電気的に接続されることから、ダイオードモジュール２２を第１平板１１又は第２平板１２の内側の面に配置した場合よりも、ブスバーの屈曲箇所（屈曲する回数）を少なくすることが可能である。その結果、ダイオードモジュール２２と回路基板３３又は端子台１００との間の配線の引き回しを容易化できる。また、配線距離を短縮できるので、配線より生じるノイズも抑制できる。

また、本実施形態では特に、第３平板１３の内側の面において、パワーモジュール２５Ｖが流れ方向上流側に、ダイオードモジュール２２が流れ方向下流側に配置される。一般に、ダイオードモジュール２２はパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗよりも稼動時の発熱量が小さな電気部品であることから、このようにダイオードモジュール２２をパワーモジュール２５Ｖの下流側に配置することで、熱干渉の影響を低減でき、複数の電気部品を効率的に冷却することができる。

なお、上記実施形態では、通風ファン５を冷却風の流れ方向が上向きとなるように構成したが、例えば上記図４に対応する図１０に示すように、通風ファン５を冷却風の流れ方向が下向きとなるように構成してもよい。この場合、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを各平板１１〜１３の上側に、ダイオードモジュール２２を第３平板１３の下側に配置することにより、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを上流側に、ダイオードモジュール２２を下流側に配置することができる。

また、本実施形態では特に、平滑コンデンサ２４が、３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗのそれぞれとの距離が互いに略等しくなるように配置される。このような配置は、本実施形態のように３組のパワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗが通風方向に略垂直な方向に並列に配置される場合、平滑コンデンサ２４を通風方向のいずれかの位置に配置すればよく、容易に実現可能である。これにより、パワーモジュール２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗのスイッチング素子により生じるサージ電圧の抑制効果を高めることが可能となる。

＜変形例＞
上記実施形態では、ヒートシンク３の第１〜第３平板１１〜１３ごとの放熱量については特に記載しなかったが、複数の電気部品をヒートシンクベース１４の第１〜第３平板１１〜１３のそれぞれに分けて配置する場合、各平板１１〜１３に配置された電気部品の発熱量の合計が異なる場合が考えられる。この場合には、特に図示しないが、ヒートシンク３が、各平板１１〜１３に配置された電気部品の発熱量の合計に応じて第１〜第３平板１１〜１３ごとの放熱量が異なるように構成されてもよい。この場合、例えば、各平板１１〜１３の面積、放熱フィン１５の通風方向の長さ、放熱フィン１５の間隔、厚み、数、材質等を適宜調整すればよい。これにより、複数の電気部品を効率的に冷却することができる。

また、上記実施形態では、通風ファン５を風洞ケース４の上方側端部に設けた場合を一例として説明したが、通風ファン５の配置はこれに限定されない。例えば上記図４に対応する図１１に示すように、風洞ケース４の上方側の端部を通風口４ａとして開口し、風洞ケース４の下方側の端部に通風ファン５を設けてもよい。この場合でも上記実施形態と同様の効果が得られる。なお、図１１では通風ファン５を冷却風の流れ方向が上向きとなるように構成しているが、反対に通風ファン５を冷却風の流れ方向が下向きとなるように構成してもよい。

また、上記実施形態では電力変換装置の一例としてインバータ装置１を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電力変換装置は、交流電力から直流電力に変換するコンバータ装置や、交流電力から交流電力に変換するコンバータ装置（いわゆるマトリックスコンバータ装置）、あるいは、パワーコンディショナ等にも適用可能である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ インバータ装置（電力変換装置）
２ 筐体本体
２ａ 本体ベース
２ｂ 本体ケース
２ｃ 開口部（本体ベースの開口）
３ ヒートシンク
４ 風洞ケース
４ａ 通風口
５ 通風ファン（ファン）
１１ 第１平板（第１の平板）
１２ 第２平板（第２の平板）
１３ 第３平板（第３の平板）
１４ ヒートシンクベース
１４Ａ ヒートシンクベース
１５ 放熱フィン（フィン）
１６ 閉塞板（板部材）
２１ 入力側端子
２２ ダイオードモジュール（電気部品）
２３ リレー
２４ 平滑コンデンサ（コンデンサ）
２５Ｕ パワーモジュール（電気部品）
２５Ｖ パワーモジュール（電気部品）
２５Ｗ パワーモジュール（電気部品）
２６ 出力側端子
３１ 風洞
３２ 遮蔽板
３３ 回路基板
４１ 盤
１００ 端子台
１０１ ３相交流電源
１０２ モータ

Claims (10)

1. 電力を変換する電力変換装置であって、
   略平行に配置された第１の平板及び第２の平板のそれぞれの端部に対し第３の平板の両端が略直角となるように連結された略Ｕ字型のヒートシンクベースと、前記第１乃至第３の平板のそれぞれの一方側の面に設けられた複数のフィンと、を備えたヒートシンクと、
   前記第１乃至第３の平板のそれぞれの他方側の面に設けられた少なくとも１つの電気部品と、
   前記複数のフィンを収納して冷却風の通風空間となる風洞を形成し、通風方向一方側の端部に通風口を備えた風洞ケースと、
   前記風洞ケースの通風方向他方側の端部に設けられ、前記複数のフィンに前記冷却風を通風させるように構成されたファンと、を有する
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記複数のフィンは、
   前記第１乃至第３の平板のそれぞれの、前記ヒートシンクベースの外側に対応する面に設けられ、
   前記少なくとも１つの電気部品は、
   前記第１乃至第３の平板のそれぞれの、前記ヒートシンクベースの内側に対応する面に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記少なくとも１つの電気部品は、
   前記通風方向に略垂直な方向に並列な配置となるように前記第１乃至第３の平板のそれぞれの前記内側に対応する面に設けられた３組の電気部品を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 開口が形成された本体ベースと、
   前記本体ベースの一方側に配置された複数の本体部品を収納する本体ケースと、をさらに有し、
   前記ヒートシンクは、
   前記本体ベースの他方側に突出するように前記本体ベースの前記開口に設けられる
   ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記風洞ケース内において前記ヒートシンクベースの前記通風方向両端部をそれぞれ閉塞する複数の板部材をさらに有し、
   前記ヒートシンクベース及び前記複数の板部材により形成される空間は、
   前記本体ケースの内部空間と前記開口を介して連通される
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記３組の電気部品は、
   各々が電力変換回路を構成するスイッチング素子を備え、３相交流の各相に対応して設けられた３組のパワーモジュールであり、
   前記３組のパワーモジュールは、
   前記第１の平板、前記第３の平板、前記第２の平板の順番で前記３相交流の相の並びとなるように、前記第１乃至第３の平板のそれぞれの前記内側に対応する面に配置される
   ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記少なくとも１つの電気部品は、
   交流電力を整流して直流電力に変換するように構成されたダイオードモジュールを含み、
   前記ダイオードモジュールは、
   前記第３の平板の前記内側に対応する面に配置される
   ことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記ダイオードモジュールは、
   前記パワーモジュールの前記冷却風の流れ方向下流側となるように、前記第３の平板の前記内側に対応する面に配置される
   ことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記複数の本体部品は、
   前記電力変換回路における直流電圧の脈動成分を平滑化するコンデンサを含み、
   前記コンデンサは、
   前記３組のパワーモジュールのそれぞれとの距離が互いに略等しくなるように、前記本体ベースの一方側に配置される
   ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 前記ヒートシンクは、
    前記第１乃至第３の平板のそれぞれに設けられた前記電気部品の発熱量の合計に応じて、前記第１乃至第３の平板ごとの放熱量が異なるように、構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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