JP2017175748A - Power conversion device - Google Patents

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JP2017175748A JP2016057957A JP2016057957A JP2017175748A JP 2017175748 A JP2017175748 A JP 2017175748A JP 2016057957 A JP2016057957 A JP 2016057957A JP 2016057957 A JP2016057957 A JP 2016057957A JP 2017175748 A JP2017175748 A JP 2017175748A
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智大 田畑
Tomohiro Tabata
智大 田畑
啓一 大坪
Keiichi Otsubo
啓一 大坪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat sink structure that can effectively cool a pyrogenic semiconductor device and suppress increase in temperature of a control circuit.SOLUTION: A power conversion device 1, which converts DC power to single-phase or three-phase AC power to output the power, comprises: a housing storing an electric circuit for converting the power and having a bottom part 3E; an opening 17 provided at the bottom part 3E of the housing; and a heat sink 8 in which a pyrogenic semiconductor device IPM constituting the electric circuit is provided in an external plate 8A to be thermally conductive and a plurality of radiating fins 8B are arranged parallely at the opposite side of the external plate 8A to face the opening 17 so that air flows through between the radiation fins. In the heat sink 8, coating members 12 are provided on an upper part of the external plate 8A excluding a position where the semiconductor device IPM is arranged and on a lateral surface which does not constitute flow of air between the radiating fins 8B.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は電力変換装置に関するものであり、更に詳細には、直流電力を単相または三相
の交流電力に変換して系統へ重畳可能に成した電力変換装置に装着されるヒートシンクに
関するものである。
The present invention relates to a power converter, and more particularly to a heat sink attached to a power converter that converts DC power into single-phase or three-phase AC power and can be superimposed on the system. .

屋内設置式の太陽光発電システム用の電力変換装置(パワーコンディショナ)として、
放熱特性がよく、かつ、筐体表面が高温にならないものを得るために、筐体を金属筐体と
し、その筐体内に、太陽電池が発電する直流電力を交流電力に変換する直交変換回路を備
えたものがある。この直交変換回路を成すパワーモジュール、例えば発熱性の電気部品で
ある半導体スイッチング素子、を取り付けたヒートシンクなどを備えた電力変換装置が知
られている(特許文献1参照)。
As a power converter (power conditioner) for indoor installation solar power generation system,
In order to obtain a product with good heat dissipation characteristics and the case surface does not reach a high temperature, the case is made of a metal case, and an orthogonal conversion circuit for converting the DC power generated by the solar cell into AC power is provided in the case. There is something to prepare. There is known a power conversion device including a heat module having a power module forming the orthogonal conversion circuit, for example, a semiconductor switching element which is a heat-generating electrical component (see Patent Document 1).

この特許文献1では、電力変換装置の筐体内の冷却が良好に行なえると共に、電力変換
装置の筐体に人が触れたときに火傷や感電などを防止できる効果が記載されている。即ち
、この電力変換装置では、パワーモジュールを一体に取り付けたヒートシンクを用い空冷
方式による放熱を行うものであって、ヒートシンクに付設した多数のフィンが有する大き
な表面積に空気を触れさせることで、パワーモジュールの冷却を行うことができるように
なっている。
This Patent Document 1 describes an effect that cooling inside the casing of the power conversion device can be satisfactorily performed and that a burn or electric shock can be prevented when a person touches the casing of the power conversion device. That is, in this power conversion device, the heat module is used to perform heat dissipation by an air cooling method using a heat sink integrally attached to the power module, and the power module is brought into contact with the large surface area of a large number of fins attached to the heat sink. Can be cooled.

上述の電力変換装置では、ヒートシンクを用いることによって放熱が行えるものである
。上述の電力変換装置では、筺体の内外を貫通し、特にヒートシンクのフィン間を空気が
流れるようにスリット状の通風孔を穿設していた。しかしながら、例えば、筺体内部での
空気の流れが不充分な場合には、半導体スイッチング素子などの発熱の大きな素子から発
するジュール熱が筐体内に篭ってしまう虞がある。その結果、これら回路素子の耐熱限度
を超えた場合、その素子の保護装置が作動したり、またはその素子が破壊したりする虞が
あった。
In the above power converter, heat can be radiated by using a heat sink. In the above-described power conversion device, slit-like ventilation holes are formed so that air flows through the inside and outside of the housing, and particularly between the fins of the heat sink. However, for example, when the air flow inside the housing is insufficient, there is a possibility that Joule heat generated from an element that generates a large amount of heat, such as a semiconductor switching element, may enter the housing. As a result, when the heat resistance limit of these circuit elements is exceeded, there is a possibility that the protection device for the element is activated or the element is destroyed.

図9は、従来の太陽光発電システム用電力変換装置に装着されるヒートシンクの構成を
示す説明図である。
従来のヒートシンク8−1は、発熱量の大きい回路素子(電気部品)、例えばインバー
タ部(INV)を構成するIPM(インテリジェントパワーモジュール)、がヒートシン
ク8−1の外面板8A上に熱伝導可能に取り付けられていた。このヒートシンク8−1の
前記外面板8Aの反対面側に複数の放熱フィン8Bが平行に設置されていた。このヒート
シンク8−1は金属筺体の1側面を形成する底部3E(図示せず)に設置されていた。前
記金属筺体の下壁3B(図9の裏面側)に設けられた開口(図示せず)から流入した空気
(矢印)が前記放熱フィン8B間を流れて前記IPMを冷却し、前記金属筺体の上壁3A
(図9の表面側)に設けられた開口(図示せず)から流出する(矢印)ように前記金属筐
体が構成されている。20は取り付けネジである。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a heat sink attached to a conventional power conversion device for a solar power generation system.
In the conventional heat sink 8-1, a circuit element (electric part) having a large heat generation amount, for example, an IPM (intelligent power module) constituting the inverter unit (INV) can be thermally conducted on the outer surface plate 8A of the heat sink 8-1. It was attached. A plurality of heat radiating fins 8B were installed in parallel on the opposite surface side of the outer surface plate 8A of the heat sink 8-1. The heat sink 8-1 was installed on the bottom 3E (not shown) forming one side surface of the metal casing. Air (arrow) flowing in from an opening (not shown) provided in the lower wall 3B (back side of FIG. 9) of the metal casing flows between the heat radiating fins 8B to cool the IPM, Upper wall 3A
The metal casing is configured to flow out (arrow) from an opening (not shown) provided on the front surface side of FIG. Reference numeral 20 denotes a mounting screw.

インバータ部(IPM)の出力容量を大きくする場合、ヒートシンク1Aの替りに大型
で冷却能力の高いヒートシンクを使用するか、ヒートシンク1Aを使用するが送風機を設
置して強制的に放熱フィン4間に空気を流通させるなどの方法がある。しかし、いずれの
方法も装置が大型になるので金属筺体内に設置できなくなる問題や、大幅にコストアップ
になるなどの新たな問題が発生する。
To increase the output capacity of the inverter unit (IPM), use a large heat sink with high cooling capacity instead of the heat sink 1A, or use the heat sink 1A, but install a blower to force air between the radiating fins 4 There is a method such as distributing. However, each method has a problem that it cannot be installed in the metal casing because the apparatus is large, and a new problem such as a significant increase in cost occurs.

特開2009−164351号公報JP 2009-164351 A

本発明の目的は、装置の大型化やコストアップになることなく、発熱性の半導体素子や
電気部品を効果的に冷却でき、また筐体内の温度上昇を抑制することができるヒートシン
クまたはこのヒートシンクを備えた電力変換装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a heat sink or a heat sink capable of effectively cooling a heat-generating semiconductor element or electrical component and suppressing an increase in temperature in a housing without increasing the size and cost of the apparatus. It is providing the provided power converter.

本発明の電力変換装置は、直流電力を単相または三相の交流電力に変換して出力する電
力変換装置に於いて、変換を成す電気回路を収納し、かつ底部を有する筐体と、筐体の底
部に設けられる開口と、電気回路を構成する発熱性の半導体素子が外面板に熱伝導可能に
設けられ、かつ外面板の半導体素子が設けられていない反対面側に開口に面して複数の放
熱フィンが当該放熱フィン間を空気が流れるように平行に設けられた状態のヒートシンク
とを備え、ヒートシンクは、外面板の半導体素子が設けられた箇所を除く部分及び放熱フ
ィン間の空気の流れに接しない外側面に被覆部材が設けられて構成されていることを特徴
とするものである。
The power conversion device of the present invention is a power conversion device that converts DC power into single-phase or three-phase AC power and outputs the power, and stores a housing that houses an electrical circuit that performs conversion, and a housing. An opening provided at the bottom of the body and an exothermic semiconductor element constituting an electric circuit are provided on the outer plate so as to be capable of conducting heat, and the outer plate faces the opening on the opposite side where the semiconductor element is not provided. A plurality of radiating fins provided in parallel with each other so that air flows between the radiating fins, and the heat sink has a portion of the outer surface plate excluding the portion where the semiconductor element is provided and air between the radiating fins. It is characterized in that a coating member is provided on the outer surface not in contact with the flow.

本発明の電力変換装置では、ヒートシンクの被覆部材によりヒートシンクの外面板の表
面および外側面の表面から筺体内に熱エネルギーが散逸するのを抑制できるものである。
In the power converter of the present invention, the heat energy can be prevented from being dissipated from the surface of the outer surface plate and the outer surface of the heat sink into the housing by the covering member of the heat sink.

また、放熱フィンの温度が上がり、放熱フィンの温度とこの放熱フィン間を流れる空気
の温度との温度差が大きくなり放熱効率が向上するものである。
Further, the temperature of the heat radiating fins is increased, and the temperature difference between the temperature of the heat radiating fins and the temperature of the air flowing between the heat radiating fins is increased, and the heat radiating efficiency is improved.

図1は、太陽光発電システム用電力変換装置の概略的な電気的構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic electrical configuration of a power converter for a photovoltaic power generation system. 図2は、本発明の一実施態様に係る電力変換装置の内部の構成を示す斜視説明図である。FIG. 2 is a perspective explanatory view showing the internal configuration of the power conversion device according to one embodiment of the present invention. 図3は、図2に示した本発明の電力変換装置から基板、電気部品、蓋などを取り外した構成を示す斜視説明図である。FIG. 3 is a perspective explanatory view showing a configuration in which a substrate, electrical components, a lid and the like are removed from the power conversion device of the present invention shown in FIG. 図4は、図2、3に示した本発明の電力変換装置の上壁を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing an upper wall of the power conversion device of the present invention shown in FIGS. 図5、図2、3に示した本発明の電力変換装置の下壁を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the lower wall of the power converter device of this invention shown to FIG. 5, FIG. 図6、図2、3に示した本発明の電力変換装置の底部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the bottom part of the power converter device of this invention shown to FIG. 6, FIG. 図7(A)は、本発明の一実施態様に係る電力変換装置に装着されるヒートシンクの構成を示す断面説明図であり、(B)は、電力変換装置に装着されるヒートシンクを斜め上から見た説明図である。FIG. 7A is a cross-sectional explanatory view showing the configuration of the heat sink attached to the power conversion device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 7B shows the heat sink attached to the power conversion device obliquely from above. FIG. 図8は、ヒートシンクに被覆部材を取り付ける方法の1例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a method for attaching a covering member to a heat sink. 図9は、従来の太陽光発電システム用電力変換装置に装着されるヒートシンクの構成を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a heat sink attached to a conventional power conversion device for a solar power generation system.

次に本発明の実施態様につき、図を用いて詳細に説明する。
図1は、太陽光発電システム用の電力変換装置の概略的な電気的構成を示す説明図であ
る。
再生可能エネルギーである太陽電池(PV)からの直流電力が、チョッパ動作により昇
圧部(DC/DCコンバータ)にて昇圧される。この昇圧部(DC/DCコンバータ)で
昇圧した直流電力はインバータ部(INV)により商用電力系統(GRID)の周波数と
実質的に同期できる低周波(50Hzまたは60Hz)の単相又は三相の交流電力に変換
(DC/AC変換)される。この交流電力はローパスフィルタ回路を構成するフィルタ部
(LPF)を介して正弦波の交流電力として商用電力系統(GRID)へ重畳される。こ
れらの動作は制御回路により適正に制御されている。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic electrical configuration of a power conversion device for a photovoltaic power generation system.
DC power from a solar cell (PV) that is renewable energy is boosted by a booster (DC / DC converter) by a chopper operation. The DC power boosted by this booster (DC / DC converter) is a low-frequency (50 Hz or 60 Hz) single-phase or three-phase AC that can be substantially synchronized with the frequency of the commercial power system (GRID) by the inverter (INV). It is converted into electric power (DC / AC conversion). This AC power is superimposed on the commercial power system (GRID) as a sinusoidal AC power through a filter unit (LPF) that constitutes a low-pass filter circuit. These operations are appropriately controlled by the control circuit.

図2に示すように、本発明の一実施態様に係る電力変換装置1は、太陽電池から得られ
る直流電力を商用電力系統へ重畳可能な交流に変換する。電力変換装置1は昇圧部(BS
)、インバータ部(INV)、フィルタ部(LPF)など(図2に、これらをまとめてI
NVとして示した)の電気回路を構成する電気部品6が金属筺体2内に収容されている。
金属筺体2は、本体(筐体)3と蓋体4によって構成し、本体3は上壁3A、下壁3B
、右壁3C、左壁3D、および底部3Eで構成された有底状の筐体である。本体3は前面
開口3Fを有する矩形状の箱を構成している。蓋体4は、本体3の前面開口3Fを塞ぐよ
うに取り付けネジによって本体3に着脱自在に取り付ける。なお、蓋体4は、本体3の右
壁3Cまたは左壁3Dにヒンジによって開閉自在とすることもできる。また、蓋体4は金
属筐体2と同様の金属に限らず合成樹脂などを用いて意匠的効果が得られるデザインを備
えて構成しても良いものである。
As shown in FIG. 2, the power converter device 1 which concerns on one embodiment of this invention converts the direct-current power obtained from a solar cell into the alternating current which can be superimposed on a commercial power system. The power converter 1 includes a booster (BS
), Inverter unit (INV), filter unit (LPF), etc. (in FIG.
An electrical component 6 constituting an electrical circuit (shown as NV) is accommodated in the metal housing 2.
The metal housing 2 is composed of a main body (housing) 3 and a lid 4, and the main body 3 has an upper wall 3A and a lower wall 3B.
, A bottomed casing composed of a right wall 3C, a left wall 3D, and a bottom 3E. The main body 3 constitutes a rectangular box having a front opening 3F. The lid 4 is detachably attached to the main body 3 with mounting screws so as to close the front opening 3F of the main body 3. The lid 4 can be freely opened and closed by a hinge on the right wall 3C or the left wall 3D of the main body 3. The lid 4 is not limited to the same metal as the metal housing 2 and may be configured to have a design that can achieve a design effect using a synthetic resin or the like.

本発明の電力変換装置1の金属筺体2内には電気部品6を実装した基板7が、本体3内
で底部3Eに並行配置となるように円柱状のスペーサ18で取り付けられている。昇圧部
(BS)、インバータ部(INV)などの中でスイッチング素子は発熱して高温となるた
め、その発熱を放散するために、一つまたは別個のパッケージに収容される形態でモジュ
ール化される。これはIPM(インテリジェントパワーモジュール)と称し、本発明の電
気部品6や半導体素子に相当する。
In the metal housing 2 of the power conversion device 1 of the present invention, a substrate 7 on which an electrical component 6 is mounted is attached with a cylindrical spacer 18 so as to be arranged in parallel with the bottom 3E in the main body 3. In the booster (BS), inverter (INV), etc., the switching element generates heat and becomes high temperature. Therefore, in order to dissipate the generated heat, it is modularized in a form that is housed in one or a separate package. . This is called an IPM (intelligent power module) and corresponds to the electrical component 6 or the semiconductor element of the present invention.

IPMはその裏側のアルミニウムなどの金属製放熱面が、アルミニウムなどの熱伝導良
好なヒートシンク8の外面板8Aに熱伝導状態でネジなどの固定具によって取り付けられ
ている。図2に示すように、ヒートシンク8は、外面板8AのIPMが設けられていない
反対面側に上下方向に延出した複数の放熱フィン8Bを左右に並行して有している。この
放熱フィン8Bは金属筺体2の底部3Eに設けられた開口17に臨む状態で、底部3Eに
ネジ20などの固定具にて取り付けられている。尚、底部3Eに開口17を備えない金属
筐体を用いることも可能である。
IPMの発熱は、外面板8Aから放熱フィン8Bへ伝達され、図2、図5に示すように
金属筺体2の下壁3Bに設けた通風孔10から金属筺体2内に取り入れられた空気が放熱
フィン8B間を上昇する際にこの空気へ放熱して冷却される。放熱されて温度が上昇した
空気は金属筺体2の上壁3A(図4参照)に設けた通風孔11から金属筐体2の外部へ放
出される。
平行に設置された放熱フィン8Bの延長上の金属筐体2の壁面(下壁3Bおよび上壁3
A)には空気が通る通風孔10、11が設けられている。例えば、通風孔10、11は放
熱フィン8B間の空気の通路に相対向した複数のスリットで構成されている。
In the IPM, a metal heat radiating surface such as aluminum on the back side of the IPM is attached to the outer surface plate 8A of the heat sink 8 having good heat conductivity such as aluminum with a fixing tool such as a screw in a heat conductive state. As shown in FIG. 2, the heat sink 8 has a plurality of heat radiating fins 8B extending in the vertical direction on the opposite surface side of the outer surface plate 8A where the IPM is not provided. The heat radiating fins 8B are attached to the bottom 3E with a fixing tool such as a screw 20 so as to face the opening 17 provided in the bottom 3E of the metal housing 2. It is also possible to use a metal housing that does not have the opening 17 in the bottom 3E.
The heat generated by the IPM is transmitted from the outer plate 8A to the heat radiating fins 8B, and air taken into the metal housing 2 from the ventilation holes 10 provided in the lower wall 3B of the metal housing 2 as shown in FIGS. When rising between the fins 8B, heat is radiated to the air and cooled. The air whose temperature has risen due to heat dissipation is discharged to the outside of the metal housing 2 through the ventilation holes 11 provided in the upper wall 3A (see FIG. 4) of the metal housing 2.
The wall surface (lower wall 3B and upper wall 3) of the metal housing 2 on the extension of the radiation fins 8B installed in parallel.
A) is provided with ventilation holes 10, 11 through which air passes. For example, the ventilation holes 10 and 11 are configured by a plurality of slits facing the air passage between the radiation fins 8B.

ダイオードも発熱が大きい場合は、IPMと同様に、パッケージに収容される状態でモ
ジュール化し、ヒートシンク8の外面板8Aの前面に熱伝導状態に、ネジなどの固定具に
よって取り付けて設けられる。なお、ダイオードは、IPMに含めてパッケージするよう
にすれば、ヒートシンク8の外面板8Aへの取り作業も容易になる。
When the diode also generates a large amount of heat, it is modularized in a state of being housed in a package, and is attached to the front surface of the outer surface plate 8A of the heat sink 8 by a fixing tool such as a screw. If the diode is included in the IPM and packaged, it is easy to remove the heat sink 8 from the outer surface plate 8A.

金属筺体2内には、ヒートシンク8の隣にリアクトル配置部9を上下方向に渡って設け
ている。直流用リアクトルL1と交流用リアクトルL2は、支持板24を介してリアクト
ル配置部9にネジなどの固定具によって取り付けられる。
In the metal housing 2, a reactor arrangement portion 9 is provided next to the heat sink 8 in the vertical direction. The direct current reactor L <b> 1 and the alternating current reactor L <b> 2 are attached to the reactor placement portion 9 via a support plate 24 by a fixing tool such as a screw.

太陽電池(PV)からの直流入力配線、商用電力系統(GRID)へつながる交流出力
配線、アース線などの配線が図2、図3に示す配線導入開口23から導入される。図示し
ない配線は、電気回路の所定の接続部に連結され、この配線によって本発明の電力変換装
置1の電気回路が構築される。
Wirings such as a DC input wiring from the solar cell (PV), an AC output wiring connected to the commercial power system (GRID), and a ground wire are introduced from the wiring introduction opening 23 shown in FIGS. A wiring (not shown) is connected to a predetermined connection portion of the electric circuit, and the electric circuit of the power conversion device 1 of the present invention is constructed by this wiring.

図7(A)は、本発明の一実施態様に係る太陽光発電システム用の電力変換装置に装着
されるヒートシンクの構成を示す断面説明図であり、(B)は、電力変換装置に装着され
るヒートシンクを斜め上から見た説明図である。
本発明の電力変換装置に装着されるヒートシンク8は、発熱量の大きい回路素子として
インバータ部(INV)のスイッチング素子などを収納したIPM(インテリジェントパ
ワーモジュール)がヒートシンク8の外面板8A上に熱伝導可能に取り付けられている。
前記外面板8Aの反対面側に複数の放熱フィン8Bが平行になるように設けられている。
そしてIPMが外面板8A上に熱伝導可能に取り付けられた部分16(電気部品の投影面
積部分に相当)を除く外面板8Aの部分及び放熱フィン8B間の空気の流れを構成しない
外側面13、14に被覆部材12が実質的に隙間のない状態で被されて設けられている。
ヒートシンク8の放熱フィン8Bは金属筺体2の1側面を形成する底部3Eに設けられた
開口17に面して設けられている。
20はヒートシンク8を底部3Eに取り付けるための取り付けネジである。ヒートシン
ク8の外面板8Aに設けられる被覆部材は第1の遮熱部材を構成し、外面側13、14に
設けられる被覆部材は第2の遮熱部材を構成するものである。本実施例では第1の被覆部
材と第2の被覆部材とを単一の鉄板から打ち抜いた後折り曲げて一体に構成しているので
前記と同様に以下単に被覆部材12と称する。
尚、第1の被覆部材と第2の被覆部材とは夫々別体で構成し結合して一体に構成したも
のでも良く、また夫々ヒートシンク8に螺子止めして一体に構成したものでもよく、その
構成は限定されるものではない。
FIG. 7A is a cross-sectional explanatory view showing a configuration of a heat sink attached to the power conversion device for the photovoltaic power generation system according to one embodiment of the present invention, and FIG. 7B is attached to the power conversion device. It is explanatory drawing which looked at the heat sink from diagonally upward.
The heat sink 8 attached to the power conversion device of the present invention has an IPM (intelligent power module) in which a switching element of an inverter unit (INV) is housed as a circuit element having a large calorific value. It is attached as possible.
A plurality of heat dissipating fins 8B are provided in parallel to the opposite surface side of the outer surface plate 8A.
The outer surface 13 that does not constitute the flow of air between the portion of the outer surface plate 8A excluding the portion 16 (corresponding to the projected area portion of the electrical component) where the IPM is mounted on the outer surface plate 8A so as to be able to conduct heat, 14, the covering member 12 is provided so as to be substantially free of gaps.
The heat radiating fins 8B of the heat sink 8 are provided so as to face the opening 17 provided in the bottom portion 3E that forms one side surface of the metal casing 2.
Reference numeral 20 denotes an attachment screw for attaching the heat sink 8 to the bottom 3E. The covering member provided on the outer surface plate 8A of the heat sink 8 constitutes the first heat insulating member, and the covering members provided on the outer surface sides 13 and 14 constitute the second heat insulating member. In the present embodiment, since the first covering member and the second covering member are integrally formed by punching from a single iron plate and then bending, they are simply referred to as the covering member 12 as described above.
In addition, the first covering member and the second covering member may be configured separately and integrally formed, or may be integrally formed by screwing to the heat sink 8, respectively. The configuration is not limited.

前記IPMが取り付けられた箇所を除く前記外面板8Aの上に被覆部材12が実質的に
隙間のない状態で被せられて装着されている。被覆部材12は断熱効果を有する材料(鉄
板や樹脂材など)で構成されている。従って、発熱性の前記IPM(電気部品)から外面
板8Aへ伝達した熱がヒートシンク8の外面板8A表面から金属筺体2内に熱輻射や熱伝
導などによって散逸するのを抑制でき、金属筺体2内に収容されている制御回路の基板7
などの温度上昇を抑制できる。そしてヒートシンク8の外面板8A表面からの熱は被覆部
材12で放熱フィン8B側へ反射される。この反射で放熱フィン8Bの温度が上昇し、こ
の放熱フィン8Bの温度と放熱フィン8B間を流れる空気の温度との温度差が大きくなる
。温度差が大きくなる分、放熱フィン8Bから空気へ移動する熱量が大きくなり、放熱フ
ィン8Bの放熱効果が向上し、前記IPMを冷却効率が向上する。
A covering member 12 is put on and attached to the outer surface plate 8A excluding a portion where the IPM is attached, with substantially no gap. The covering member 12 is made of a material (such as an iron plate or a resin material) having a heat insulating effect. Therefore, the heat transmitted from the exothermic IPM (electrical component) to the outer surface plate 8A can be prevented from being dissipated from the surface of the outer surface plate 8A of the heat sink 8 into the metal housing 2 by heat radiation, heat conduction, or the like. Control circuit board 7 housed inside
Temperature rise such as can be suppressed. Then, the heat from the surface of the outer plate 8A of the heat sink 8 is reflected by the covering member 12 toward the radiation fin 8B. Due to this reflection, the temperature of the radiating fin 8B rises, and the temperature difference between the temperature of the radiating fin 8B and the temperature of the air flowing between the radiating fins 8B increases. As the temperature difference increases, the amount of heat transferred from the radiating fins 8B to the air increases, so that the radiating effect of the radiating fins 8B is improved and the cooling efficiency of the IPM is improved.

ヒートシンク8の外側面13、14の上にも被覆部材12が同様に装着されて構成され
ているので、外側面13、14から金属筺体2内に熱輻射や熱伝導などによって熱エネル
ギーが散逸するのをさらに抑制できる。同時に放熱フィン8Bの温度上昇にも寄与でき冷
却効率の一層の向上が可能になる。
また、被覆部材12は少なくとも断熱効果を備えると共に、外面板8A及び外側面13
、14に実質的に隙間のない状態で設けられているので、隙間がある際の当該隙間で加熱
された空気が金属筐体2内に循環して金属筐体2内の温度を上昇させることを抑制してい
る。外側面13、14の表面温度は発熱体となる電気部品から離れているためヒートシン
ク8の外面板8Aほど温度が高くならないので外側面13、14と被覆部材12との隙間
は多少あってよいものである。この際、当該隙間で加熱された空気は放熱フィン8B間を
流れる空気に引かれ金属筐体2内を循環する量は少なくなるものである。
Since the covering member 12 is similarly mounted on the outer surfaces 13 and 14 of the heat sink 8, heat energy is dissipated from the outer surfaces 13 and 14 into the metal housing 2 by heat radiation, heat conduction, or the like. Can be further suppressed. At the same time, it can contribute to the temperature rise of the heat radiating fins 8B, and the cooling efficiency can be further improved.
Further, the covering member 12 has at least a heat insulating effect, and has an outer surface plate 8A and an outer surface 13.
, 14 is provided in a state where there is substantially no gap, so that air heated in the gap when there is a gap circulates in the metal casing 2 and raises the temperature in the metal casing 2. Is suppressed. Since the surface temperature of the outer side surfaces 13 and 14 is away from the electrical components that are the heating elements, the temperature does not become as high as that of the outer surface plate 8A of the heat sink 8. Therefore, there may be a slight gap between the outer side surfaces 13 and 14 and the covering member 12. It is. At this time, the air heated in the gap is drawn by the air flowing between the radiating fins 8B, and the amount of air circulating in the metal housing 2 is reduced.

被覆部材12の材料は遮熱効果があれば特に限定されるものではなく、金属筺体2内に
熱輻射や熱伝導などによって熱エネルギーが散逸するのを抑制でき、機械的強度が高く、
耐久性のある信頼性の高い材料であれば使用することができる。具体的には、例えば、セ
ラミックス、耐熱性エンジニアリングプラスチックス、金属あるいはその発泡体など、お
よびこれらを組み合わせた組成物や積層体などを挙げることができる。
The material of the covering member 12 is not particularly limited as long as it has a heat shielding effect, and can suppress the dissipation of heat energy by heat radiation or heat conduction in the metal housing 2, and has high mechanical strength,
Any material that is durable and highly reliable can be used. Specific examples include ceramics, heat-resistant engineering plastics, metals or foams thereof, and compositions and laminates combining these.

図8は、ヒートシンクに被覆部材を取り付ける方法の1例を示す説明図である。尚、図
7に示すIPMと図8に示すIPMとは形状が異なるが、IPMの形状が限定されるもの
ではない実施形態を示すものである。
図8に示すように、外面板8Aの反対面側には複数の放熱フィン8Bが平行になるよう
に設置されている。IPMはヒートシンク8の外面板8A上に熱伝導可能に取り付けられ
ている。IPMが外面板8A上に熱伝導可能に取り付けられ取り付けられた箇所16を除
く外面板8Aの部分及び放熱フィン8B間の空気の流れを構成しない外側面13、14の
上に実質的に隙間のない状態で固定した被覆部材12を備えている。この被覆部材12を
ヒートシンク8の所定の箇所に設置し、ネジ20を用いて底部3Eの上に固定して装着す
る。
FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a method for attaching a covering member to a heat sink. Note that the IPM shown in FIG. 7 and the IPM shown in FIG. 8 are different in shape, but show an embodiment in which the shape of the IPM is not limited.
As shown in FIG. 8, a plurality of radiating fins 8B are installed in parallel on the opposite surface side of the outer surface plate 8A. The IPM is mounted on the outer surface plate 8A of the heat sink 8 so as to be able to conduct heat. A portion of the outer plate 8A excluding the portion 16 where the IPM is mounted and attached to the outer plate 8A so as to be capable of conducting heat and the outer surfaces 13 and 14 that do not constitute the air flow between the radiating fins 8B are substantially free of gaps. The covering member 12 is fixed in the absence. The covering member 12 is installed at a predetermined location of the heat sink 8 and fixed and mounted on the bottom portion 3E using screws 20.

本発明は、筐体内にヒートシンクと電気回路とを備える筐体内の温度上昇を抑制する電
力変換装置に用いることができるものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a power conversion device that suppresses a temperature rise in a housing that includes a heat sink and an electric circuit in the housing.

上記実施の形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記
載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施
の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
The description of the above embodiment is for explaining the present invention, and does not limit the invention described in the claims or reduce the scope thereof. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.

1 電力変換装置
2 金属筺体
3 本体
3A 上壁
3B 下壁
3C 右壁
3D 左壁
3E 底部
4 蓋体
6 電気部品
7 基板
8、8-1 ヒートシンク
8A 外面板
8B 放熱フィン
10、11 通風孔
12 被覆部材
13、14 外側面
16 IPMが設けられた箇所
17 開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Metal housing 3 Main body 3A Upper wall 3B Lower wall 3C Right wall 3D Left wall 3E Bottom part 4 Cover body 6 Electrical component 7 Board | substrate 8, 8-1 Heat sink 8A Outer plate 8B Radiation fin 10, 11 Ventilation hole 12 Covering Members 13 and 14 Outer surface 16 Location where IPM is provided 17 Opening

Claims (4)

直流電力を単相または三相の交流電力に変換して出力する電力変換装置に於いて、
前記変換を成す電気回路を収納し、かつ底部を有する筐体と、前記筐体の前記底部に設
けられる開口と、前記電気回路を構成する発熱性の半導体素子が外面板に熱伝導可能に設
けられ、かつ前記外面板の前記半導体素子が設けられていない反対面側に前記開口に面し
て複数の放熱フィンが当該放熱フィン間を空気が流れるように平行に設けられた状態のヒ
ートシンクとを備え、
前記ヒートシンクは、前記外面板の前記半導体素子が設けられた箇所を除く部分及び放
熱フィン間の空気の流れに接しない外側面に被覆部材が設けられて構成されていることを
特徴とする電力変換装置。
In a power converter that converts DC power into single-phase or three-phase AC power and outputs it,
A housing that houses the electrical circuit that performs the conversion and has a bottom portion, an opening provided in the bottom portion of the housing, and a heat-generating semiconductor element that constitutes the electrical circuit are provided on the outer plate so as to conduct heat. And a heat sink in a state where a plurality of radiating fins are provided in parallel so that air flows between the radiating fins facing the opening on the opposite surface side of the outer plate where the semiconductor element is not provided. Prepared,
The heat sink has a structure in which a covering member is provided on a portion of the outer plate excluding a portion where the semiconductor element is provided and an outer surface not in contact with the air flow between the radiating fins. apparatus.
前記空気が通る通風孔を前記平行に設置された前記放熱フィンの延長上の前記筐体の壁
面に設けることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1, wherein a ventilation hole through which the air passes is provided on a wall surface of the casing on an extension of the heat dissipating fins installed in parallel.
前記被覆部材は少なくとも断熱効果を備えると共に、前記外面板に実質的に隙間のない
状態で設けられていることを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載の電力変換装置
The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the covering member has at least a heat insulating effect and is provided in the outer plate with substantially no gap.
一方の側に発熱性の電気部品を熱伝導可能に有し、他方の側に複数の放熱フィンを平行
に有し前記放熱フィン間を流れる空気で前記電気部品の冷却を行うヒートシンクを有底状
の筐体に備えると共に、前記放熱フィン間を流れる空気が通る通風孔を前記筐体に備える
電力変換装置において、前記ヒートシンクの一方の側を少なくとも前記電気部品の投影面
積部分を除いて実質的に前記ヒートシンクの一方の側と隙間のない状態で覆う第1の被覆
部材と、前記放熱フィン間を流れる前記空気と接しない前記放熱フィンの面を覆い前記筐
体の底部に取り付けられかつ第1の被覆部材と一体に構成された第2の被覆部材とを備え
ることを特徴とする電力変換装置。
A heat sink having a heat-generating electrical component on one side so that heat conduction is possible, and a plurality of heat radiation fins in parallel on the other side, and a heat sink that cools the electrical components with air flowing between the heat radiation fins In the power conversion device provided in the housing, and provided with a ventilation hole through which the air flowing between the radiating fins passes in the housing, one side of the heat sink is substantially excluded except at least a projected area portion of the electrical component. A first covering member that covers one side of the heat sink without a gap; a surface of the radiation fin that does not contact the air flowing between the radiation fins; A power conversion device comprising: a second covering member configured integrally with the covering member.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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