JP5924277B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
保持ケースには、クランプをボルト締結するための雌螺子部を形成してある。雌螺子部の深さは、ボルトの軸の長さよりも深い。これは、ボルトを雌螺子部に螺合したときに、ボルトの先端が雌螺子部の底部に当接しないようにするためである。したがって、ボルトを締結した状態では、雌螺子部の底部とボルトの先端との間に空間が形成される。この空間には空気が存在している。
すなわち、上述したように、クランプを締結するための雌螺子部等の内部には、空気が存在している。空気は保持ケースを構成する金属よりも熱伝導率が低いため、この空気によって、熱が保持ケース内を伝わることが阻害される。そのため、電子部品のうちクランプの近くに存在する部位は、温度が高くなりやすい。
また、上記電力変換装置は、導入パイプ用のクランプと、導出パイプ用のクランプとの2つのクランプを、それぞれ冷却器に近い位置に設けてある。そのため、電子部品のうち、一方のクランプの近くに位置する部位と、他方のクランプの近くに位置する部位との、2つの部位が冷却器に近接している。これら2つの部位はそれぞれ温度が高くなりやすいため、冷却器によって、この2つの部位を両方とも冷却する必要が生じる。そのため、冷却器の負荷が増えて、電子部品の冷却効率が向上しにくくなる。
該半導体モジュールを冷却する冷却器と、
該冷却器に接続し、該冷却器に冷媒を導入する導入パイプと、
上記冷却器に接続し、上記導入パイプに対して平行に設けられ、上記冷却器から上記冷媒を導出する導出パイプと、
上記導入パイプと上記導出パイプとの2本のパイプの間に設けられ、上記半導体モジュールに電気的に接続した電子部品と、
上記半導体モジュールと上記冷却器と上記電子部品と上記2本のパイプとを保持する金属製の保持ケースと、
上記2本のパイプをそれぞれ上記保持ケースに固定する一対のクランプとを備え、
上記電子部品を上記冷却器によって冷却すると共に、上記電子部品から発生する熱の一部を上記金属製の保持ケースに伝導させることにより、該電子部品を冷却しており、
上記一対のクランプは、それぞれ上記保持ケースに締結され、
上記一対のクランプのうち一方のクランプは、上記冷却器に近接する位置に設けられ、他方のクランプは、上記パイプの軸線方向において、上記一方のクランプよりも上記冷却器から離れた位置に設けられていることを特徴とする電力変換装置にある(請求項1)。
上述したように、電子部品のうち一方のクランプに近い部位(一方の部位)と、他方のクランプに近い部位(他方の部位)とは、それぞれ保持ケースに熱が伝わりにくいため、温度が高くなりやすい。しかし、上記構成にすると、上記2つの部位のうち一方の部位のみが冷却器に近接するため、冷却器の負荷が減り、電子部品の冷却効率を向上させることができる。また、電子部品の他方の部位は、パイプの先端側、すなわち、保持ケースの外表面に近い位置に存在することになるため、この外表面から熱を放熱しやすくなる。そのため、この他方の部位も冷却しやすくなる。
上記2本のパイプの長さを互いに異ならせるのは、例えば、電力変換装置の周囲にある他部品との干渉を防ぐためである。これら2本のパイプには、それぞれホースが取り付けられる。ここで、上述のように短パイプ用クランプを冷却器に近づけ、長パイプ用クランプを冷却器から遠ざけると、ホースを取り付ける作業を行う際に、長さが相対的に長いパイプ(以下、長パイプとも記す)の変形を抑制しやすくなる。
すなわち、ホースを取り付ける際には、パイプの先端にホースをねじ込むため、パイプ先端に、様々な方向に力が加わる。そのため、パイプのうちクランプに固定される部位を支点として、パイプを回転させる力が働き、この固定される部位に大きな応力が発生することがある。ここで仮に、上記長パイプを固定するためのクランプを、冷却器に近い位置に設けたとすると、長パイプの先端とクランプとの間の距離が長くなるため、大きなトルクが加わりやすくなり、クランプに固定される部位に大きな応力が発生しやすくなる。したがって上述のように、長パイプを固定するクランプを冷却器から遠い位置、すなわち長パイプの先端に近い位置に設けることにより、該先端からクランプまでの距離を短くすることができ、クランプに固定されている部位に大きな応力が加わることを抑制できる。そのため、長パイプの変形を抑制することが可能になる。
この場合には、電子部品のうち上記他方のクランプに近い位置に存在する部位を、空冷フィンによって冷却することができる。そのため、電子部品の冷却効率を一層、向上させることができる。
上記電力変換装置に係る実施例について、図1〜図9を用いて説明する。図1、図2に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体素子を内蔵した半導体モジュール2と、該半導体モジュール2を冷却する冷却器3と、導入パイプ4aと、導出パイプ4bと、電子部品5と、金属製の保持ケース6と、一対のクランプ7(7a,7b)とを備える。導入パイプ4aと導出パイプ4bとは、それぞれ冷却器3に接続しており、互いに平行である。上記導入パイプ4aから冷媒11を冷却器3に導入し、導出パイプ4bから導出することにより、冷却器3内に冷媒11を流し、半導体モジュール2を冷却するよう構成されている。
一対のクランプ7a,7bは、ボルト13によって、それぞれ保持ケース6に締結されている。
一対のクランプ7a,7bのうち一方のクランプ7aは、冷却器3に近接する位置に設けられている。また、他方のクランプ7bは、パイプ4の軸線方向(X方向)において、一方のクランプ7aよりも冷却器3から離れた位置に設けられている。
本例では、昇圧回路88を構成するリアクトルLを、2本のパイプ4(図1参照)の間に配している。すなわち、本例の電子部品5は、昇圧用のリアクトルLである。
これに対して本例では、図1に示すごとく、2つの部位A1,A2のうち一方の部位A1のみを冷却器3によって冷却しているため、冷却器3の負荷が減り、電子部品5の冷却効率を高めることができる。
そのため、パイプ4にホースを取り付ける作業を行う際に、長さが相対的に長いパイプ4(導出パイプ4b)の変形を抑制しやすくなる。上述したように、パイプ4の先端490にはホースを取り付ける作業を行う必要がある。この作業を行う際には、パイプ4の先端490にホースをねじ込むため、先端490に、様々な方向に力が加わる。そのため、クランプ7に固定される部位を支点として、パイプ4を回転させる力が働き、この固定される部位に大きな応力が発生することがある。ここで仮に、図10に示すごとく、長パイプ942を固定するクランプ97bを、冷却器93に近い位置に設けたとすると、長パイプ942の先端949と長パイプ用クランプ97bとの間の距離L2が長くなるため、大きなトルクが加わりやすくなり、長パイプ用クランプ97bに固定される部位に大きな応力が発生しやすくなる。
これに対して、本例では図1に示すごとく、長パイプ用クランプ7bを冷却器3から遠い位置、すなわちパイプ4(導出パイプ4b)の先端490に近い位置に設けているため、該先端490から長パイプ用クランプ7bまでの距離L1を短くすることができる。そのため、長パイプ用クランプ7bに固定される部位に大きな応力が加わることを抑制できる。これにより、パイプ4(導出パイプ4b)の変形を抑制することが可能になる。
そのため、電子部品5のうち他方のクランプ7bに近い位置に存在する部位A2を、空冷フィン63によって冷却することができる。したがって、電子部品5の冷却効率を一層、向上させることができる。
11 冷媒
2 半導体モジュール
3 冷却器
4 パイプ
4a 導入パイプ
4b 導出パイプ
5 電子部品
6 保持ケース
7 クランプ
Claims (3)
- 半導体素子(23)を内蔵した半導体モジュール(2)と、
該半導体モジュール(2)を冷却する冷却器(3)と、
該冷却器(3)に接続し、該冷却器(3)に冷媒(11)を導入する導入パイプ(4a)と、
上記冷却器(3)に接続し、上記導入パイプ(4a)に対して平行に設けられ、上記冷却器(3)から上記冷媒(11)を導出する導出パイプ(4b)と、
上記導入パイプ(4a)と上記導出パイプ(4b)との2本のパイプ(4)の間に設けられ、上記半導体モジュール(2)に電気的に接続した電子部品(5)と、
上記半導体モジュール(2)と上記冷却器(3)と上記電子部品(5)と上記2本のパイプ(4)とを保持する金属製の保持ケース(6)と、
上記2本のパイプ(4)をそれぞれ上記保持ケース(6)に固定する一対のクランプ(7a,7b)とを備え、
上記電子部品(5)を上記冷却器(3)によって冷却すると共に、上記電子部品(5)から発生する熱の一部を上記金属製の保持ケース(6)に伝導させることにより、該電子部品(5)を冷却しており、
上記一対のクランプ(7a,7b)は、それぞれ上記保持ケース(6)に締結され、
上記一対のクランプ(7a,7b)のうち一方のクランプ(7a)は、上記冷却器(3)に近接する位置に設けられ、他方のクランプ(7b)は、上記パイプ(4)の軸線方向において、上記一方のクランプ(7a)よりも上記冷却器(3)から離れた位置に設けられていることを特徴とする電力変換装置(1)。 - 請求項1に記載の電力変換装置(1)において、上記2本のパイプ(4)は、上記軸線方向における長さが互いに異なっており、上記一対のクランプ(7a,7b)には、上記長さが相対的に短いパイプを固定する短パイプ用クランプ(7a)と、上記長さが相対的に長いパイプを固定する長パイプ用クランプ(7b)とがあり、上記短パイプ用クランプ(7a)は上記冷却器(3)に近い位置に設けられ、上記長パイプ用クランプ(7b)は、上記短パイプ用クランプ(7a)よりも上記冷却器(3)から遠い位置に設けられていることを特徴とする電力変換装置(1)。
- 請求項1または請求項2において、上記保持ケース(6)の側壁部(62)には、上記クランプ(7)の締結方向から見たときに上記2本のパイプ(4a,4b)の間に位置するパイプ間側壁部(621)があり、上記軸線方向において、上記パイプ間側壁部(621)と上記冷却器(3)との間に上記電子部品(5)が配されており、上記パイプ間側壁部(621)に、ケース外側に突出し上記電子部品(5)を空冷する空冷フィン(63)が形成されていることを特徴とする電力変換装置(1)。
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