JP2021108350A - ヒートシンク、電力変換装置、モータユニット、及び電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】空冷式ヒートシンクにおける空気流の下流側での冷却効率低下を抑制する。【解決手段】電力変換装置において、第１方向に配列する複数の発熱部品５を放熱するヒートシンク１は、ベース部１１と、複数の第１フィン１２１と、複数の柱状フィン１２２と、を備える。複数の第１フィン１２１及び複数の柱状フィン１２２は、ベース部１１の第１方向及び該第１方向と垂直な第２方向に広がる面から突出する。複数の第１フィン１２１は、第１方向に沿って並行に配置される。複数の柱状フィン１２２は、第１フィン１２１よりも第１方向一方において第１方向及び第２方向に沿って配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、ヒートシンク、電力変換装置、モータユニット、及び電動車両に関する。

電力変換装置には、スイッチング用半導体素子などの発熱量の大きなパワー半導体が搭載されている（特開２００９−２１２３１１号公報参照）。パワー半導体には動作限界温度があり、これを超えた温度で使用すると、パワー半導体が動作しなくなる虞がある。そのため、電力変換装置には放熱用のヒートシンクが搭載され、ヒートシンクに気流を流すことでパワー半導体を空冷する。

特開２００９−２１２３１１号公報

しかしながら、ヒートシンクで複数のパワー半導体を空冷する場合、上流側での放熱により温まった空気がそのまま下流側に流れると、下流側での気流への放熱効率が低下することがある。そのため、ヒートシンクの冷却効果が低下する虞がある。

本発明は、ヒートシンクの冷却効果の低下を抑制することを目的とする。

本発明の例示的なヒートシンクは、第１方向に配列する複数の発熱部品を放熱する。前記ヒートシンクは、ベース部と、複数の第１フィンと、複数の柱状フィンと、を備える。複数の前記第１フィン及び複数の前記柱状フィンは、前記ベース部の第１方向、及び該第１方向と垂直な第２方向に広がる面から突出する。複数の前記第１フィンは、第１方向に沿って並行に配置される。複数の前記柱状フィンは、前記第１フィンよりも第１方向一方において第１方向及び第２方向に沿って配置される。

本発明の例示的な電力変換装置は、上記のヒートシンクと、複数の発熱部品と、を備える。前記ヒートシンクの第１方向及び第２方向と垂直な第３方向一方を向く面には、第１フィン及び柱状フィンが配置される。前記ヒートシンクの第３方向他方を向く面には、複数の前記発熱部品が配置される。

本発明の例示的なモータユニットは、上記の電力変換装置と、モータを備える。前記モータは、前記電力変換装置から電源電力の供給を受けて駆動する。

本発明の例示的な電動車両は、上記のモータユニットと、ファンと、を備える。前記ファンは、電力変換装置のヒートシンクに空気を送る。前記モータユニットは、車輪の駆動源である。

本発明の例示的なヒートシンク、電力変換装置、モータユニット、及び電動車両によれば、ヒートシンクの冷却効果の低下を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る電力変換装置を搭載する電動車両の構成例を示すブロック図である。 図２は、本実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。 図３は、第１方向から見た電力変換装置の断面図である。 図４は、第３方向から見た電力変換装置の断面図である。 図５Ａは、複数の柱状フィンの配置の変形例を示す図である。 図５Ｂは、複数の柱状フィンの配置の他の変形例を示す図である。

以下に図面を参照して例示的な実施形態を説明する。

なお、本明細書では、電力変換装置１００のヒートシンク１において、第１フィン１２１がベース部１１上で延びる方向を「第１方向Ｄ１」と呼ぶ。第１方向Ｄ１に沿って吸気口１ｂから排気口１ａへの向きを「第１方向一方Ｄ１ａ」と呼び、第１方向Ｄ１に沿って排気口１ａから吸気口１ｂへの向きを「第１方向他方Ｄ１ｂ」と呼ぶ。各々の構成要素において、第１方向一方Ｄ１ａにおける端部を「第１方向一方端部」と呼び、第１方向他方Ｄ１ｂにおける端部を「第１方向他方端部」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、第１方向一方Ｄ１ａを向く面を「第１方向一方端面」と呼び、第１方向他方Ｄ１ｂを向く面を「第１方向他方端面」と呼ぶ。

第１方向Ｄ１と垂直な方向を「第２方向Ｄ２」と呼び、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の両方と垂直な方向を「第３方向Ｄ３」と呼ぶ。第３方向Ｄ３に沿って筐体２からヒートシンク１への向きを「第３方向一方Ｄ３ａ」と呼び、第３方向Ｄ３に沿ってヒートシンク１から筐体２への向きを「第３方向他方Ｄ３ｂ」と呼ぶ。各々の構成要素において、第３方向一方Ｄ３ａにおける端部を「第３方向一方端部」と呼び、第３方向他方Ｄ３ｂにおける端部を「第３方向他方端部」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、第３方向一方Ｄ３ａを向く面を「第３方向一方端面」と呼び、第３方向他方Ｄ３ｂを向く面を「第３方向他方端面」と呼ぶ。

また、方位、線、及び面のうちのいずれかと他のいずれかとの位置関係において「平行」は、両者がどこまで延長しても全く交わらない状態のみならず、実質的に交わらない状態を含む。また、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者が互いに９０度で交わる状態のみならず、実質的に垂直である状態及び実質的に直交する状態を含む。つまり、「平行」、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者の位置関係に本発明の主旨を逸脱しない程度の角度ずれがある状態を含む。

なお、以上に説明した事項は、実際の機器に組み込まれた場合において厳密に適用されるものではない。

＜１．実施形態＞
＜１−１．電動車両＞
図１は、本実施形態に係る電力変換装置１００を搭載する電動車両５００の構成例を示すブロック図である。

電動車両５００は、車両制御ユニット（ＶＣＵ：vehicle control unit）５０１と、電源部５０２と、モータユニット５０３と、ファン５０４と、を備える。車両制御ユニット５０１は、電動車両５００の各構成部を制御し、たとえばモータユニット５０３の駆動を制御する。電源部５０２は、たとえばＬｉイオン電池などの二次電池であり、電動車両５００の各構成部に電力を供給する。

モータユニット５０３は、電動車両５００を走行させる駆動車輪（図示省略）の駆動源である。但し、本実施形態の例示には限定されず、モータユニット５０３は、電動車両以外の用途に採用されてもよい。モータユニット５０３は、電力変換装置１００と、モータ５０３１と、を有する。言い換えると、電動車両５００は、電力変換装置１００と、モータ５０３１と、を有する。

電力変換装置１００は、車両制御ユニット５０１の駆動部（図示省略）により制御され、電源部５０２から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５０３１に供給する。なお、電力変換装置１００の詳細は、後に説明する。

ファン５０４は、電力変換装置１００の後述するヒートシンク１に空気を送る。より具体的には、ファン５０４は、ＰＵＬＬ式又はＰＵＳＨ式で、ヒートシンク１の放熱フィン群１２の間を第１方向Ｄ１に流れる気流を発生させる。ＰＵＬＬ式では、ファン５０４は、ヒートシンク１の排気口１ａ側に設けられて、放熱フィン群１２の間の空気を吸引する。ＰＵＳＨ式では、ファン５０４は、ヒートシンク１の吸気口１ｂ側に設けられて、送出する気流を第２方向Ｄ２に並ぶ放熱フィン群１２の間に送る。ファン５０４は、好ましくは、軸流ファンである。こうすれば、ヒートシンク１の放熱フィン群１２の間により多くの気流を発生させることができる。但し、この例示に限定されず、ファン５０４は、他の形式のファンであってもよく、たとえば遠心ファンであってもよい。

モータ５０３１は、電力変換装置１００から電源電力の供給を受けて駆動し、電動車両５００の駆動車輪を駆動する。

＜１−２．電力変換装置＞
次に、図２から図４を参照して、電力変換装置１００の構成を説明する。図２は、本実施形態に係る電力変換装置１００の斜視図である。図３は、第１方向Ｄ１から見た電力変換装置１００の断面図である。図４は、第３方向Ｄ３から見た電力変換装置１００の断面図である。なお、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う電力変換装置１００の断面図であり、第２方向Ｄ２及び第３方向Ｄ３に広がる仮想の平面で電力変換装置１００を切断した場合の断面構造を示す。また、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿う電力変換装置１００の断面図であり、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に広がる仮想の平面で電力変換装置１００のヒートシンク１などを切断した場合の断面構造を示す。

電力変換装置１００は、ヒートシンク１と、筐体２と、カバー３と、第１基板４１と、第２基板４２と、発熱部品５と、電子部品６と、を備える。

ヒートシンク１は、第１方向Ｄ１に配列する複数の発熱部品５を放熱する。ヒートシンク１は、たとえばＡｌ、Ｃｕ等の金属材料を用いて形成される。本実施形態では、ヒートシンク１の後述するベース部１１の第２方向Ｄ２における中央部分には、中央開口１ｃが形成される。中央開口１ｃは、第１方向Ｄ１に延び、第３方向Ｄ３にヒートシンク１のベース部１１を貫通する。なお、ヒートシンク１の詳細は、後に説明する。

筐体２は、第１基板４１、第２基板４２、発熱部品５、及び電子部品６を内部に収容する。筐体２は、ヒートシンク１よりも第３方向他方Ｄ３ｂに配置され、ヒートシンク１の第３方向他方端面に接する。筐体２の第３方向一方端面には、第１方向Ｄ１に延びる開口２ａが形成される。該開口２ａを介して、筐体２の内部は、ヒートシンク１の中央開口１ｃと通じる。

カバー３は、ヒートシンク１の第３方向一方端面に配置され、ヒートシンク１の中央開口１ｃを覆う。カバー３は、天板部３１と、一対の第１側壁部３２と、一対の第２側壁部３３と、フランジ部３４と、を有する。天板部３１は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に広がる。一対の第１側壁部３２は、天板部３１の第２方向両端部からそれぞれ第３方向他方Ｄ３ｂに延び、第２方向Ｄ２において互いに対向する。一対の第２側壁部３３は、天板部３１の第１方向両端部からそれぞれ第３方向他方Ｄ３ｂに延び、第１方向Ｄ１において互いに対向する。各々の第２側壁部３３の第２方向両端部はそれぞれ、各々の第１側壁部３２の第１方向両端部に接続される。フランジ部３４は、一対の第１側壁部３２及び一対の第２側壁部３３から外方に向かって、ヒートシンク１のベース部１１の第３方向一方端面と平行に広がる。フランジ部３４の第３方向他方端面は、ベース部１１の第３方向一方端面の中央開口１ｃの縁部に沿う部分に接する。フランジ部３４の第３方向他方端面は、ヒートシンク１の該部分に固定される。なお、カバー３は、本実施形態ではベース部１１とは別部材である。但し、この例示に限定されず、カバー３は、ベース部１１を含むヒートシンク１の他の部分であってもよい。

なお、本実施形態の例示に限定されず、カバー３は、ベース部１１の第３方向一方端面に配置されなくてもよい。言い換えると、電力変換装置１００は、カバー３を有していなくてもよい。

第１基板４１は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に広がる板状である。第１基板４１の第３方向一方端面には、発熱部品５及び電子部品６が搭載される。第２基板４２は、第１基板４１よりも第３方向他方Ｄ３ｂに配置される。

発熱部品５及び電子部品６は、ヒートシンク１に放熱可能な発熱源である。前述の如く、電力変換装置１００は、発熱部品５及び電子部品６を備える。本実施形態では、各々の発熱部品５は、動作時に発熱するパワー半導体素子であり、たとえば電力変換装置１００のブリッジ回路に用いられるパワーＦＥＴである。電子部品６は、動作時の発熱量及びサイズが大きい半導体素子であり、たとえば、電力変換装置１００のブリッジ回路の高電位側配線と低電位側配線との間に接続されるコンデンサである。発熱部品５及び電子部品６の詳細な配置などは、後に説明する。

＜１−３．ヒートシンク＞
次に、図１から図４を参照して、ヒートシンク１の構成を説明する。ヒートシンク１は、ベース部１１と、放熱フィン群１２と、を有する。ベース部１１は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に広がる板状である。放熱フィン群１２は、ベース部１１の第３方向一方端面から第３方向一方Ｄ３ａに突出する。放熱フィン群１２は、本実施形態ではベース部１１を含む単一部材の他の部分であるが、この例示に限定されず、ベース部１１に取り付けられた別部材であってもよい。放熱フィン群１２は、複数の第１フィン１２１と、複数の柱状フィン１２２と、一対の第２フィン１２３と、を含む。各々の第１フィン１２１は、第１方向Ｄ１に延びる。言い換えると、ヒートシンク１は、複数の第１フィン１２１と、複数の柱状フィン１２２と、一対の第２フィン１２３と、を有する。複数の第１フィン１２１、複数の柱状フィン１２２、及び、一対の第２フィン１２３は、ヒートシンク１の第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と垂直な第３方向一方Ｄ３ａを向く面に配置される。

ヒートシンク１の第１方向一方端部には、排気口１ａが設けられる。ヒートシンク１の第１方向他方端部には、吸気口１ｂが設けられる。より具体的には、排気口１ａは、最も第１方向一方Ｄ１ａ側に配置され且つ第２方向Ｄ２に配列する各々の柱状フィン１２２の第１方向一方端部とベース部１１の第３方向一方端面とで囲まれた複数の開口（符号省略）と、最も第１方向一方Ｄ１ａ側に配置され且つ第２方向Ｄ２において最も第２フィン１２３側に配置された柱状フィン１２２の第１方向一方端部と第２フィン１２３の第１方向一方端部とベース部１１の第３方向一方端面とで囲まれた開口（符号省略）と、一対の第２フィン１２３の第１方向一方端部とベース部１１の第３方向一方端面とで囲まれた開口（符号省略）と、を含む。また、吸気口１ｂは、第２方向に隣り合う第１フィン１２１の第１方向他方端部間とベース部１１の第３方向一方端面とで囲まれた複数の開口（符号省略）と、第２方向Ｄ２において最も第２フィン１２３側に配置された第１フィン１２１の第１方向他方端部と第２フィン１２３の第１方向一方端部とベース部１１の第３方向一方端面とで囲まれた複数の開口（符号省略）と、一対の第２フィン１２３の第１方向他方端部とベース部１１の第３方向一方端面とで囲まれた開口（符号省略）と、を含む。こうすれば、たとえば、第１フィン１２１間の第１方向他方端部には、外部から空気が流れ込む。一方、最も第１方向一方Ｄ１ａ側に配置され且つ第２方向に隣り合う柱状フィン１２２の第１方向一方端部間から外部に、空気が流れ出る。つまり、第１フィン１２１よりも風下側に柱状フィン１２２を配置できる。

＜１−３−１．第２フィン及び柱状フィン＞
複数の第１フィン１２１及び複数の柱状フィン１２２は、ベース部１１の第１方向Ｄ１、及び該第１方向Ｄ１と垂直な第２方向Ｄ２に広がる第３方向一方端面から突出する。複数の第１フィン１２１は、第１方向Ｄ１に沿って並行に配置される。複数の柱状フィン１２２は、第１フィン１２１よりも第１方向一方Ｄ１ａにおいて第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿って配置される。つまり、複数の柱状フィン１２２は、図２及び図４に示すように、第１方向Ｄ１に沿って配列するとともに、第２方向Ｄ２に沿って配列する。言い換えると、複数の柱状フィン１２２は、二次元配列する。

ベース部１１の第３方向一方端面に沿って第１方向他方Ｄ１ｂ側から第１方向一方Ｄ１ａ側に向かって空気を流す際、発熱部品５により近い一部の第１フィン１２１間から流れ出る空気は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に沿って配置された柱状フィン１２２間において、発熱部品５から比較的離れた他の一部の第１フィン１２１間から流れ出る空気と混ざり合いながら第１方向一方Ｄ１ａに流れる。これにより、放熱により温まった空気が、未だ温まっていない空気と混ざり合うことによって冷める。そのため、柱状フィン１２２での冷却効果の低下を防止できる。よって、ヒートシンク１の冷却効率の低下を抑制できる。

さらに、第１フィン１２１よりも第１方向一方Ｄ１ａ側に複数の柱状フィン１２２を配置することにより、たとえば柱状フィン１２２に代えてベース部１１の第１方向一方端面に第１フィン１２１が延長して配置される場合と比べて、ヒートシンク１の体積が軽減する。そのため、ヒートシンク１を軽量化できる。たとえば、ベース部１１の第３方向一方端面において、第１フィン１２１が配置される領域を第１領域Ａ１と呼び、柱状フィン１２２が配置される領域を第２領域Ａ２と呼ぶ。第１領域Ａ１の第１方向Ｄ１における幅Ｗ１に対する第２領域Ａ２の第１方向Ｄ１における幅Ｗ２との比（Ｗ２／Ｗ１）は、好ましくは、（２／３）以上且つ１以下である。比（Ｗ２／Ｗ１）がこの範囲内であれば、ヒートシンク１の冷却効果をあまり損なうことなく、ヒートシンク１を軽量化できる。

各々の第１フィン１２１の第１方向Ｄ１における長さは、本実施形態では同じである。また、各々の第１フィン１２１の第２方向Ｄ２における幅をＷｔとし、第２方向Ｄ２に隣り合う第１フィン１２１間の間隔をｄａとする。幅Ｗｔに対する間隔ｄａの比（ｄａ／Ｗｔ）は、好ましくは、１．２以上且つ１．５以下である。比（ｄａ／Ｗｔ）をこの範囲内とすることにより、第２方向Ｄ２に隣り合う第１フィン１２１間を流れる空気の流速、及び／又は、第３方向Ｄ３から見た第１フィン１２１の伝熱面積をあまり低下させることなく、第１フィン１２１の放熱面積を増加させることができる。一方、この範囲外では、第２方向Ｄ２に隣り合う第１フィン１２１間を流れる空気の減速、或いは、第３方向Ｄ３から見た第１フィン１２１の伝熱面積の低下により、ヒートシンク１の冷却効率が低下する虞がある。

また、各々の柱状フィン１２２の形状は柱状であり、第３方向Ｄ３から見た柱状フィン１２２の断面形状は、第１方向Ｄ１と平行な一対の第１辺と第１方向Ｄ１と平行な一対の第２辺とで形成される四角形である。該四角形は、本実施形態では正方形であるが、長方形であってもよい。但し、この例示に限定されず、柱状フィン１２２の第３方向Ｄ３から見た断面形状は、三角形などの他の多角形状であってもよい。及び／又は、柱状フィン１２２の第３方向Ｄ３から見た断面形状について、四角形を含む多角形状の角が第１方向他方Ｄ１ｂを向いていてもよい。或いは、柱状フィン１２２の第３方向Ｄ３から見た断面形状は、正円、楕円などの円形状であってもよい。また、第３方向Ｄ３から見て、一部の柱状フィン１２２の断面形状は、他の一部の柱状フィン１２２の断面形状と異なっていてもよい。或いは、第３方向Ｄ３から見て、全ての柱状フィン１２２の断面形状は、同じであってもよい。

また、各々の柱状フィン１２２の第１方向Ｄ１における幅をｔ１とし、第１方向Ｄ１に隣り合う柱状フィン１２２間の間隔をｄ１とする。幅ｔ１に対する間隔ｄ１の比（ｄ１／ｔ１）は、好ましくは、１．２以上且つ１．５以下である。比（ｄ１／ｔ１）をこの範囲内とすることにより、複数の柱状フィン１２２間の空気が第２方向Ｄ２にも流れて混ざり易くなる。

また、各々の柱状フィン１２２の第２方向Ｄ２における幅をｔ２とし、第２方向Ｄ２に隣り合う柱状フィン１２２間の間隔をｄ２とする。幅ｔ２に対する間隔ｄ２の比（ｄ２／ｔ２）は、好ましくは、１．２以上且つ１．５以下である。比（ｄ２／ｔ２）をこの範囲内とすることにより、第２方向Ｄ２に隣り合う柱状フィン１２２間を流れる空気の流速をあまり低下させることなく、柱状フィン１２２の放熱面積を増加させることができる。

また、本実施形態では、第１方向Ｄ１に沿う柱状フィン１２２の配列、及び第２方向Ｄ２に沿う柱状フィン１２２の配列は等間隔である。こうすれば、各々の柱状フィン１２２間の流路抵抗が均一になり、各々の柱状フィン１２２間に均一に風を流すことができる。但し、この例示に限定されず、両者のうちの少なくとも一方は、異なる間隔で配列してもよい。

次に、複数の柱状フィン１２２の配置は、本実施形態では図４に示すように格子状である。たとえば、図３に示すように、第１方向Ｄ１から見て、第１方向Ｄ１に配列された柱状フィン１２２の第２方向位置はそれぞれ同じである。こうすれば、第１方向Ｄ１に流れる空気が抵抗を受けにくいので、空気を第１方向Ｄ１により速く流すことができる。従って、柱状フィン１２２での冷却効果がさらに向上する。

また、図４に示すように、最も第１方向他方Ｄ１ｂ側において第２方向Ｄ２に配列される柱状フィン１２２はそれぞれ、第１方向Ｄ１から見て、第１フィン１２１の第１方向一方端部と重なる。たとえば、本実施形態では、上記の柱状フィン１２２の第２方向Ｄ２における中央は、第１フィン１２１の第１方向一方端部の第２方向Ｄ２における中央と第１方向Ｄ１において重なる。

但し、複数の柱状フィン１２２の配置は、この例示に限定されない。図５Ａは、複数の柱状フィン１２２の配置の変形例を示す図である。たとえば、図５Ａに示すように、最も第１方向他方Ｄ１ｂ側に配置されて第２方向Ｄ２に配列された柱状フィン１２２はそれぞれ、第１方向Ｄ１から見て、第２方向Ｄ２に隣り合う第１フィン１２１間に配置されてもよい。さらに、第１方向Ｄ１から見て、上記の柱状フィン１２２の第２方向Ｄ２における中央は、該空気通路の第２方向Ｄ２における中央と第１方向Ｄ１において重なっていてもよい。こうすれば、第２方向Ｄ２に隣り合う第１フィン１２１間から流れ出た空気が、最も第１方向他方Ｄ１ｂ側に配置された柱状フィン１２２に当たる。従って、柱状フィン１２２での冷却効果が向上する。さらに、複数の柱状フィン１２２の配置が格子状であれば、複数の柱状フィン１２２間において、空気が、第２方向Ｄ２に混ざり合いながら第１方向Ｄ１にスムーズに流れる。

或いは、複数の柱状フィン１２２の配置は、格子状で無くてもよい。図５Ｂは、複数の柱状フィン１２２の配置の他の変形例を示す図である。たとえば、図５Ｂに示すように、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と垂直な第３方向Ｄ３から見て、複数の柱状フィン１２２は、市松模様状に配置されてもよい。たとえば、第２方向Ｄ２に配列された複数の柱状フィン１２２からなる列が複数あるうちの、第１列１２２ａと、第１方向Ｄ１において該第１列１２２ａと隣り合う第２列１２２ｂとの配置において、第２列１２２ｂの柱状フィン１２２はそれぞれ、第１方向Ｄ１から見て、第１列１２２ａの第２方向Ｄ２に隣り合う柱状フィン１２２間に配置されてもよい。こうすれば、第１方向Ｄ１に流れる空気が柱状フィン１２２に当たる回数が増えるので、柱状フィン１２２での冷却効果がさらに向上する。なお、図５Ｂでは、最も第１方向他方Ｄ１ｂ側に配置された第１列１２２ａの柱状フィン１２２はそれぞれ、第１方向Ｄ１から見て、第２方向Ｄ２に隣り合う第１フィン１２１間に配置される。但し、図５Ｂの例示に限定されず、上述のような市松模様状の配置において、最も第１方向他方Ｄ１ｂ側に配置された第１列１２２ａの柱状フィン１２２はそれぞれ、第１方向Ｄ１から見て、第１フィン１２１と同じ第２方向位置に配置されてもよい。

＜１−３−２．第２フィン＞
次に、一対の第２フィン１２３は、ベース部１１の第３方向一方端面から突出する。前述の如く、ヒートシンク１は、一対の第２フィン１２３を有する。一対の第２フィン１２３は、第１方向Ｄ１に延びて、第２方向Ｄ２に並ぶ。一対の第２フィン１２３よりも第２方向一方側には、一部の第１フィン１２１と、一部の柱状フィン１２２とが配置される。さらに、一対の第２フィン１２３よりも第２方向他方側には、残りの一部の第１フィン１２１と、残りの一部の柱状フィン１２２とが配置される。こうすれば、第１フィン１２１から流れ出た空気が一対の第２フィン１２３間に流れ込むことを抑制又は防止できる。たとえば、一対の第２フィン１２３間に配置された電子部品６で発生した熱を放散するための空気に、第１フィン１２１からの放熱により温められた空気が混ざることを抑制又は防止できる。従って、電子部品６の放熱効率の低下を防止できる。

なお、本実施形態の例示に限定されず、放熱フィン群１２は、第２フィン１２３を含んでいなくてもよい。言い換えると、ヒートシンク１には、一対の第２フィン１２３は配置されていなくてもよい。

＜１−４．発熱部品及び電子部品＞
次に、図３及び図４を参照して、発熱部品５及び電子部品６の配置を説明する。

＜１−４−１．発熱部品の配置＞
発熱部品５は、ヒートシンク１の第３方向他方Ｄ３ｂを向く面に配置される。たとえば図３に示すように、発熱部品５は、筐体２の開口２ａ内に配置される。発熱部品５の第３方向一方端部は、電気絶縁性及び熱伝導性を有する伝熱部５０を介して、ヒートシンク１の第３方向他方端部と接する。なお、伝熱部５０には、たとえば、サーマルテープ、サーマルグリスなどが用いられる。こうすれば、電力変換装置１００に搭載される発熱部品５をヒートシンク１によって効率良く冷却できる。

複数の発熱部品５は、第１方向Ｄ１に配列する。複数の発熱部品５は、好ましくは図４に示すように、第３方向Ｄ３から見て、放熱フィン群１２と重なる。

たとえば、一部の発熱部品５は、ベース部１１上の第１フィン１２１が配置された第１領域Ａ１の第１方向一方端部よりも第１方向他方Ｄ１ｂ且つ該第１領域Ａ１の第１方向他方端部よりも第１方向一方Ｄ１ａに配置される。一部の発熱部品５は、第３方向Ｄ３から見て、第１フィン１２１及び第２フィン１２３の第１方向他方Ｄ１ｂ側の部分と重なる。

他の一部の発熱部品５は、ベース部１１上の複数の柱状フィン１２２が配置された第２領域Ａ２の第１方向一方端部よりも第１方向他方Ｄ１ｂ且つ該第２領域Ａ２の第１方向他方端部よりも第１方向一方Ｄ１ａに配置される。他の一部の発熱部品５は、第３方向Ｄ３から見て、柱状フィン１２２及び第２フィン１２３の第１方向他方Ｄ１ｂ側の部分と重なる。

こうすれば、一部の発熱部品５からの放熱により温められた空気が、柱状フィン１２２間にて温まっていない空気と混ざり合って第１方向一方Ｄ１ａに流れるため、柱状フィン１２２の冷却効果の低下が抑制される。従って、他の一部の発熱部品５からヒートシンク１への放熱効率の低下を抑制できる。

＜１−４−２．電子部品の配置＞
次に、電子部品６は、第１基板４１に複数搭載され、第１基板４１から第３方向一方Ｄ３ａに延びる。電子部品６の第３方向一方端部は、中央開口１ｃ及び開口２ａを通じてヒートシンク１のベース部１１よりも第３方向一方Ｄ３ａに延び、天板部３１、一対の第１側壁部３２、及び、一対の第２側壁部３３で囲まれたカバー３の内部空間に収容される。

複数の電子部品６は、複数の発熱部品５間に配置され、第１方向Ｄ１に配列する。また、複数の発熱部品５は、第１方向Ｄ１に配列する複数の第１発熱部品５１と、第１方向Ｄ１に配列する複数の第２発熱部品５２と、を含む。たとえば、第１発熱部品５１は電力変換用のブリッジ回路を構成する高電位側のパワーＦＥＴであり、第２発熱部品５２は低電位側のパワーＦＥＴである。第３方向Ｄ３から見て、複数の第１発熱部品５１と複数の第２発熱部品５２とは、電子部品６を挟んで第１方向Ｄ１に沿って並行に配置される。

こうすれば、複数の第１発熱部品５１と複数の第２発熱部品５２との間に電子部品６を近接させて配置できる。たとえば、電力変換装置１００のブリッジ回路を構成する高電位側のパワーＦＥＴ群と低電位側のパワーＦＥＴ群との間に、ブリッジ回路の高電位側と低電位側との間に接続されるコンデンサ群を近接配置できる。そのため、電力変換用のブリッジ回路にノイズが発生し難くなる。さらに、第２方向Ｄ２において両者の中央にコンデンサ群を配置することにより、第２方向Ｄ２において、第１発熱部品５１と電子部品６との間の配線長さを複数の第２発熱部品５２と電子部品６との間の配線の長さと同じにできる。前者は高電位側配線の長さであり、後者は低電位側配線の長さである。そのため、高電位側配線と低電位側配線での発熱量を同程度にして偏りをなくすことができる。

＜２．その他＞
以上、本発明の実施形態を説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾が生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。

本発明は、ヒートシンクを用いた空冷を実施する装置に有用である。

５００・・・電動車両、５０１・・・車両制御ユニット、５０２・・・電源部、５０３・・・モータユニット、５０３１・・・モータ、５０４・・・ファン、１００・・・電力変換装置、１・・・ヒートシンク、１ａ・・・排気口、１ｂ・・・吸気口、１ｃ・・・中央開口、１１・・・ベース部、１２・・・放熱フィン群、１２１・・・第１フィン、１２２・・・柱状フィン、１２３・・・第２フィン、２・・・筐体、２ａ・・・開口、３・・・カバー、３０・・・内部空間、３１・・・天板部、３２・・・第１側壁部、３３・・・第２側壁部、３４・・・フランジ部、４１・・・第１基板、４２・・・第２基板、５・・・発熱部品、５０・・・伝熱部、５１・・・第１発熱部品、５２・・・第２発熱部品、６・・・電子部品、Ｄ１・・・第１方向、Ｄ１ａ・・・第１方向一方、Ｄ１ｂ・・・第１方向他方、Ｄ２・・・第２方向、Ｄ３・・・第３方向、Ｄ３ａ・・・第３方向一方、Ｄ３ｂ・・・第３方向他方、Ａ１・・・第１領域、Ａ２・・・第２領域

Claims (11)

1. 第１方向に配列する複数の発熱部品を放熱するヒートシンクであって、
   ベース部と、複数の第１フィンと、複数の柱状フィンと、を備え、
   複数の前記第１フィン及び複数の前記柱状フィンは、前記ベース部の第１方向、及び該第１方向と垂直な第２方向に広がる面から突出し、
   複数の前記第１フィンは、第１方向に沿って並行に配置され、
   複数の前記柱状フィンは、前記第１フィンよりも第１方向一方において第１方向及び第２方向に沿って配置される、ヒートシンク。
2. 前記ヒートシンクの第１方向一方端部には、排気口が設けられ、
   前記ヒートシンクの第１方向他方端部には、吸気口が設けられる、請求項１に記載のヒートシンク。
3. 第１方向に延びて第２方向に並ぶ一対の第２フィンをさらに備え、
   一対の前記第２フィンよりも第２方向一方側には、一部の前記第１フィンと、一部の柱状フィンとが配置され、
   一対の前記第２フィンよりも第２方向他方側には、残りの一部の前記第１フィンと、残りの一部の柱状フィンとが配置される、請求項１又は請求項２に記載のヒートシンク。
4. 最も第１方向他方側に配置されて第２方向に配列された前記柱状フィンはそれぞれ、第１方向から見て、第２方向に隣り合う前記第１フィン間に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートシンク。
5. 第１方向から見て、第１方向に配列された前記柱状フィンの第２方向位置はそれぞれ同じである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
6. 第１方向及び第２方向と垂直な第３方向から見て、複数の前記柱状フィンは、市松模様状に配置される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のヒートシンクと、
   前記ヒートシンクに放熱可能な複数の発熱部品と、を備え、
   前記ヒートシンクの第１方向及び第２方向と垂直な第３方向一方を向く面には、第１フィン及び柱状フィンが配置され、
   前記ヒートシンクの第３方向他方を向く面には、複数の前記発熱部品が配置される、電力変換装置。
8. 複数の前記発熱部品は、第１方向に配列し、
   一部の前記発熱部品は、前記ベース部上の前記第１フィンが配置された第１領域の前記第１方向一方端部よりも前記第１方向他方且つ該第１領域の前記第１方向他方端部よりも前記第１方向一方に配置され、
   他の一部の前記発熱部品は、前記ベース部上の複数の前記柱状フィンが配置された第２領域の前記第１方向一方端部よりも前記第１方向他方且つ該第２領域の前記第１方向他方端部よりも前記第１方向一方に配置される、請求項７に記載の電力変換装置。
9. 複数の前記発熱部品間に配置される電子部品をさらに有し、
   前記発熱部品は、第１方向に配列する複数の第１発熱部品と、第１方向に配列する複数の第２発熱部品と、を含み、
   第３方向から見て、複数の前記第１発熱部品と複数の前記第２発熱部品とは、前記電子部品を挟んで第１方向に沿って並行に配置される、請求項７又は請求項８に記載の電力変換装置。
10. 請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
    前記電力変換装置から電源電力の供給を受けて駆動するモータと、を備える、モータユニット。
11. 請求項１０に記載のモータユニットと、
    電力変換装置のヒートシンクに空気を送るファンと、を備え、
    前記モータユニットは、車輪の駆動源である、電動車両。

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