JP2017112151A - パワーユニットの冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷却体を送風源からの送風によって冷却する強制空冷方式のパワーユニットの冷却体上に、第一のパワー半導体モジュールを風上に、第二のパワー半導体モジュールを風下に搭載し、冷却体のフィンの長さを風上側において風下側よりも短くなる、具体的には、風上から風下に向かって連続的・直線的にフィンの長さが長くなるようにしている。
【選択図】図1
Description
そのため、従来のパワーユニットの冷却構造では、風下側では、風上側でのフィン44と空気の摩擦抵抗によって風速が低下するとともに、風の流量が低下することで、パワー半導体モジュール20,30に対する冷却能力が低下してしまう。
また下記特許文献1には、冷却ファン近傍以外の領域のフィン先端位置を、冷却ファン近傍のフィン先端位置よりも下流側に位置させることにより、各フィンの間の風速分布を平均化するヒートシンクが記載されている。
その一方で、ファン・ブロアなどの送風源からの送風によって強制空冷を行う場合において、複数のパワー半導体モジュールを互いに風上と風下に配置することも行われる。
それを補填しようとして冷却体のサイズを大きくすると、機器の大型化、重量化を招くだけでなく、冷却体のサイズを大きくした割に冷却能力がそれほど高まらないという問題がある。
前記冷却板は、
前記ベース部とは反対側の辺の形状が、前記冷却板が長方形である場合の前記パワーユニットの動作時における等温線の概形に沿うように成形されていることを特徴とする。
また請求項3記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記パワー半導体モジュールが、少なくともワイドバンドギャップ半導体デバイスを含んで構成されていることを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態に係るパワーユニットの冷却構造の構成を示す概略図である。
さらには、フィン44の一部を風上から風下に向けてテーパー状に連続的・直線的に切断(カット)したことで、同時にフィンの重量を軽量化でき、カット分だけ省資源化を図ることができる。
図3は、本発明の実施形態に係るパワーユニットの冷却構造の変形例(その2)を示す図である。図3に示す本発明の実施形態に係るパワーユニットの冷却構造の変形例(その2)では、パワー半導体モジュール20,30の配置に合わせて、フィン44の形状を冷却風の流路方向と直交する視点で観た場合に、階段状の段差(ステップ)を設けるようにしている。フィン44に設ける階段状の段差(ステップ)は、直線的でなく曲線的な形状にしてもよい。
ところで図4に示したフィンの形状を長方形にした従来の冷却構造の場合、風下側の風速および風量の低下が、押し出し型のフィンに比べ、フィンの間隔を狭めたカシメフィンにおいて顕著になることが実験的に確かめられているが、上述した本発明の実施形態に係るパワーユニットの冷却構造のいずれかにおいて、フィンをカシメフィンとした場合には、風下側の風速および風量の低下が起きないことが実験的に確かめられた。
さらに、カシメフィンを採用する場合には、ベース板42にカシメる冷却板の形状を変更しておくだけで、本発明に係る上述して実施形態のいずれかを実現することができるため、冷却体の組立て工程自体には大きな変更を伴わず且つ冷却体の形状の自由度も大きくすることができる。
20 第一のパワー半導体モジュール
30 第二のパワー半導体モジュール
40 冷却体
42 ベース板(ベース部)
44 フィン(冷却板)
Claims (4)
- ベース部の一方面に複数のパワー半導体モジュールが互いに風上と風下に配して取付けられ、前記ベース部の一方面とは反対の面に冷却風によって冷却される複数の冷却板を備えるパワーユニットの冷却構造において、
前記冷却板は、
前記ベース部とは反対側の辺の形状が、前記冷却板が長方形である場合の前記パワーユニットの動作時における等温線の概形に沿うように成形されていることを特徴とするパワーユニットの冷却構造。 - 前記冷却板が、カシメフィンで構成されていることを特徴とする請求項1に記載のパワーユニットの冷却構造。
- 前記パワー半導体モジュールが、少なくともワイドバンドギャップ半導体デバイスを含んで構成されていることを特徴とする請求項1に記載のパワーユニットの冷却構造。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体デバイスが、SiC(シリコンカーバイト)、又は、GaN(窒化ガリウム)素子で構成されていることを特徴とする請求項3に記載のパワーユニットの冷却構造。
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