JP5335839B2 - 電力変換モジュールの放熱装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換モジュールの放熱装置に関する。
一般に、電力変換モジュールにおいて、放熱装置は、電力変換モジュールの信頼性に影響を及ぼすから、放熱設計が優先とされる。そして、放熱効果を向上させるためには、パワー損失を最小化する回路構造、発熱素子の効果的な付着構造、放熱フィンおよびケースの構造および材料、サーマルグリースなどの異種部品、材料の接合材料、モールディング材料などが考慮すべき重要な事項である。前記考慮事項を最適化させることにより、電力変換モジュールの高効率放熱性能を確保することができる。
より具体的に、従来の技術に係る電力変換モジュールは、素子の発熱量を考慮して強制空冷方式または水冷方式を用いて冷却する。強制空冷方式は、費用の面で水冷方式に比べて低廉であるが、熱伝達能力に劣るという問題点を持っている。そして、例えば出力容量３．３ｋＷの搭載型充填機の場合には強制空冷と水冷方式を同時に採用している。
また、強制空冷の場合、単純にヒートシンクを用いて高発熱素子を冷却する方式よりは、充填機ケースを放熱器具として用いて冷却する方式を利用している。このような放熱装置は、十分な冷却のために外部のファンを用いて外部空気を放熱用ケースに吹き込むことにより全体システムを冷却し、この際、発熱素子は、出来る限り放熱ケースに近接するように接合することにより熱抵抗を最小化させる設計が行われている。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータの場合、既存の冷却方式で、素子が実装されているヒートシンクのケースのフィンにファンの空気を直接吹き込むことにより、素子の熱集中を最小化する。以下、従来の技術に係る電力変換モジュールの放熱装置について詳細に説明する。
図１は従来の技術に係る電力変換モジュールの放熱装置を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、前記電力変換モジュールの放熱装置１００は、放熱フィン１２０がケース１１０の全体にわたって形成される。これにより、ヒートシンクを形成するために前記放熱フィン１２０をダイキャスティングで加工し、放熱フィン１２０の間隔およびヒートシンクのベースにより重くなるうえ、電力変換モジュールの回路構成において、入出力パワー経路によって発熱素子の位置変更が難しく、効果的な放熱性能を実現し難いという問題点を持っている。また、放熱性能の向上のために放熱フィンを大きく、ベースを厚く設計する場合、モジュールが全体的に大きくなると共に重くなるという問題点を持っている。
本発明は、上述した問題点を解決するためのもので、その目的は、従来の技術に係る電力変換モジュールの放熱装置と比較して部分的に放熱フィンが形成され、高放熱ヒートシンクが装着されたケースで実現されることにより、重さおよび大きさを減らすことができ、放熱フィンの形成されたケースと高放熱ヒートシンクを介して同時に放熱されることにより、放熱性能を向上させることができるうえ、高発熱部に高放熱ヒートシンクを装着して最適設計による最大効果を得ることができる、電力変換モジュールの放熱装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、複数の放熱フィンが所定間隔離隔されて配置された放熱フィン部および空間部を有するケースと、前記ケースの空間部に装着される高放熱ヒートシンクと、前記ケースの下部に結合される回路ボートとを含んでなる、電力変換モジュールの放熱基板を提供する。
また、前記高放熱ヒートシンクはアルミニウムまたは銅で構成され、前記ケースの空間部は回路ボードの高発熱部の対応される位置に形成される。
また、前記ケースおよび回路ボードは、互いに対応する複数の締結部が形成され、締結部に挿入結合されてケースと回路ボードとを結合させる締結部材をさらに含む。
また、前記回路ボードは電力変換素子が装着される。
本発明は、部分的に放熱フィンが形成され、高放熱ヒートシンクが装着されたケースで実現されることにより、重さおよび大きさを減らすことができ、放熱フィンの形成されたケースと高放熱ヒートシンクを介して同時に放熱されることにより、放熱性能を向上させることができるうえ、高発熱部に高放熱ヒートシンクを装着して最適設計による最大効果を得ることができる、電力変換モジュールの放熱装置を提供するという効果を持つ。
従来の技術に係る電力変換モジュールの放熱装置を概略的に示す斜視図である。 本発明に係る電力変換モジュールの放熱装置を概略的に示す斜視図である。 図２に示した電力変換モジュールの放熱装置を概略的に示す分解斜視図である。
本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は添付図面に連関する以下の詳細な説明と好適な実施例からさらに明白になるであろう。
これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的で辞典的な意味で解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付加するとき、同一の構成要素については、他の図面上に表示されても、出来る限り同一の番号を付することに留意すべきであろう。なお、本発明を説明するにおいて、関連した公知の技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を無駄に乱すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例に係る電力変換モジュールの放熱装置について詳細に説明する。
図２は本発明に係る電力変換モジュールの放熱装置を概略的に示す斜視図、図３は図２に示した電力変換モジュールの放熱装置を概略的に示す分解斜視図である。図示したように、前記電力変換モジュールの放熱装置２００は、電力変換モジュールのケース２１０、高放熱ヒートシンク２２０、回路ボード２３０および締結部材２４０を含んでなる。
前記ケース２１０は、複数の放熱フィンが所定間隔離隔されて配置された放熱フィン部２１１、および放熱フィン部同士の間に設けられた空間部２１２が形成される。
前記高放熱ヒートシンク２２０は、放熱フィンのみが形成されたケース２１０に比べて放熱効果が大きいヒートシンクであって、アルミニウムまたは銅で構成され、前記ケースの空間部２１２に装着される。
前記回路ボード２３０は、電力変換素子が装着され、前記ケース２１０の下部に結合される。これにより、前記回路ボード２３０からの発熱は放熱フィンを含むケース２１０および高放熱ヒートシンク２２０によって放射され、前記回路ボード２３０は冷却される。
本発明に係る電力変換モジュールの放熱装置をより効率よく実現するために、前記ケースの空間部２１２は回路ボードにおいて他の領域に比べて高い熱が発生する高発熱部の対応される位置に形成され、前記空間部には高放熱ヒートシンク２２０が装着されることにより、前記回路ボード２３０から放射される熱をより効率よく冷却させることができる。
前記ケース２１０および回路ボード２３０には、互いに対応する複数の締結部（図示せず）が形成される。前記締結部に締結部材２３０が挿入結合されてケースと回路ボートとが結合される。
これにより、従来の技術に係る電力変換モジュールの放熱装置と比較して部分的に放熱フィンが形成され、高放熱ヒートシンクが装着されたケースで実現されることにより、重さおよび大きさを減らすことができ、放熱フィンの形成されたケースと高放熱ヒートシンクを介して同時に放熱されることにより、放熱性能を向上させることができるうえ、高発熱部に高放熱ヒートシンクを装着して最適設計による最大効果を得ることができる、電力変換モジュールの放熱装置を得ることができる。
以上、本発明を具体的な実施例によって詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものに過ぎず、本発明に係る電力変換モジュールの放熱装置は、これに限定されず、当該分野における通常の知識を有する者であれば本発明の技術的思想内でその変形または改良を加え得るのは明白である。本発明の単純な変形ないし変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は特許請求の範囲によって明確にされるであろう。
１００ 電力変換モジュールの放熱装置
１１０ ケース
１２０ 放熱フィン
２００ 電力変換モジュールの放熱装置
２１０ ケース
２１１ 放熱フィン部
２１２ 空間部
２２０ 高放熱ヒートシンク
２３０ 回路ボード
２４０ 締結部材

Claims (4)

  1. 複数の放熱フィンが所定間隔離隔されて配置された放熱フィン部および空間部が隣り合うように一面に形成されるケースと、
    前記ケースの空間部に装着される高放熱ヒートシンクと、
    前記ケースの下部に結合される回路ボートとを含み、
    前記ケースの空間部は回路ボードにおいて他の領域に比べて高い熱が発生する高発熱部に対応される位置に形成され、
    前記回路ボードの高発熱部は高放熱ヒートシンクによって熱が放射される電力変換モジュールの放熱装置。
  2. 前記高放熱ヒートシンクはアルミニウムまたは銅で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
  3. 前記ケースおよび回路ボードは、互いに対応する複数の締結部が形成され、締結部に挿入結合されてケースと回路ボードとを結合させる締結部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
  4. 前記回路ボードは電力変換素子が装着されたことを特徴とする、請求項１に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
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