JP7316193B2

JP7316193B2 - power converter

Info

Publication number: JP7316193B2
Application number: JP2019197826A
Authority: JP
Inventors: 敏一大久保
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: JP2021072701A

Description

本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to power converters.

空気調和機には、冷媒の温度や圧力を変化させる圧縮機が搭載され、圧縮機にはモータが内蔵されている。このモータを駆動するために、インバータ等の電力変換装置が使われる。電力変換装置は、半導体スイッチング素子やリアクトル等の電気部品を備えており、その小型化や信頼性向上のためには電気部品の冷却が重要である。例えば、下記特許文献１には、「［課題］小型かつ安価な高調波抑制装置を実現する。［解決手段］図２（ａ）に示すように、リアクトル１８と、蓄電部１７と、スイッチング素子２１を有し、リアクトル１８を介して線路から電流を吸収し蓄電部１７を充電するとともに、蓄電部１７を放電させリアクトル１８を介して線路に電流を供給する駆動回路１２と、第１の面２ａと、その裏面の第２の面２ｂとを有する板状に形成され、リアクトル１８と、蓄電部１７と、駆動回路１２と、スイッチング素子２１とを実装する回路基板２と、回路基板２を立設させつつ収納する筐体１と、第２の面２ｂに沿って送風する冷却ファン６と、を有し、リアクトル１８は第２の面２ｂに実装され、スイッチング素子２１はリアクトル１８の上方において第２の面２ｂに実装され、蓄電部１７は、リアクトル１８の上方において第１の面２ａに実装されている。」と記載されている（要約参照）。 An air conditioner is equipped with a compressor that changes the temperature and pressure of a refrigerant, and the compressor has a built-in motor. A power converter such as an inverter is used to drive the motor. A power converter includes electric parts such as semiconductor switching elements and reactors, and cooling of the electric parts is important for downsizing and improving reliability. For example, in Patent Document 1 below, "[Problem] To realize a compact and inexpensive harmonic suppression device. [Solution] As shown in FIG. 21, absorbs current from the line via the reactor 18, charges the power storage unit 17, discharges the power storage unit 17, and supplies current to the line via the reactor 18; 2a and a second surface 2b on the back side thereof, and a circuit board 2 on which a reactor 18, a power storage unit 17, a drive circuit 12, and a switching element 21 are mounted; It has a housing 1 that is stored while standing and a cooling fan 6 that blows air along the second surface 2b, the reactor 18 is mounted on the second surface 2b, and the switching element 21 is above the reactor 18. is mounted on the second surface 2b at , and the power storage unit 17 is mounted on the first surface 2a above the reactor 18.” (see abstract).

特開２０１８－２０６０３２号公報JP 2018-206032 A

しかし、特許文献１に示された構成では、デッドスペースが多いため、高調波抑制装置等の機器を小型化することが難しかった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型化できる電力変換装置を提供することを目的とする。 However, in the configuration shown in Patent Document 1, there are many dead spaces, so it is difficult to miniaturize devices such as harmonic suppression devices.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a power converter that can be miniaturized.

上記課題を解決するため本発明の電力変換装置は、冷却ファンと、前記冷却ファンに対して冷却風の下流側に配置された第１のプリント配線板と、前記冷却ファンに対して前記冷却風の下流側に、前記第１のプリント配線板に対して対向して配置された第２のプリント配線板と、前記第１および第２のプリント配線板に対して、前記冷却風の下流側に配置されたヒートシンクと、を備え、前記第１および第２のプリント配線板は、前記冷却風を前記ヒートシンクに導く風路を形成することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the power conversion device of the present invention includes: a cooling fan; a first printed wiring board arranged downstream of the cooling fan; on the downstream side of the cooling air for the second printed wiring board arranged opposite to the first printed wiring board, and on the downstream side of the cooling air for the first and second printed wiring boards and a heat sink arranged, wherein the first and second printed wiring boards form an air passage for guiding the cooling air to the heat sink.

本発明によれば、電力変換装置を小型化できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a power converter can be reduced in size.

本発明の第１実施形態による電源装置のブロック図である。1 is a block diagram of a power supply device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 電源装置における各部の電流波形の一例を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of current waveforms of respective parts in the power supply device; 高調波抑制装置の一例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows an example of a harmonic suppression apparatus. フィルタ回路の一例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows an example of a filter circuit. 第１実施形態における高調波抑制装置の模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view of a harmonic suppression device according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態における高調波抑制装置の模式的な右側面図である。It is a typical right view of the harmonic suppression apparatus in 1st Embodiment. 図６における模式的なVII－VII断面図である。FIG. 7 is a schematic VII-VII cross-sectional view in FIG. 6; 第２実施形態による高調波抑制装置の模式的な右側面図である。It is a typical right view of the harmonic suppression apparatus by 2nd Embodiment. 第３実施形態による高調波抑制装置の模式的な右側面図である。It is a typical right view of the harmonic suppression apparatus by 3rd Embodiment. 第４実施形態による高調波抑制装置の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view of the harmonic suppression apparatus by 4th Embodiment. 図１０における模式的なXI－XI断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 10; 図１０における模式的なXII－XII断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG. 10;

［第１実施形態］
〈電源装置１の回路構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による電源装置１のブロック図である。
図１において、電源装置１は、整流器３と、インバータ４と、高調波抑制装置６（電力変換装置）と、を備えている。整流器３は、商用電力系統２から入力された商用周波数の三相交流電力を直流電力に変換する。インバータ４は、その直流電力を任意の周波数の三相交流電力に変換し、モータ５に供給する。整流器３に入力される電流をＩａと呼び、商用電力系統２から電源装置１に入力される電流をＩｃと呼ぶ。高調波抑制装置６は、接続点７に対して高調波電流Ｉｂを出力することによって電流Ｉｃの高調波成分を抑制する。 [First embodiment]
<Circuit Configuration of Power Supply Device 1>
FIG. 1 is a block diagram of a power supply device 1 according to a first embodiment of the invention.
In FIG. 1, the power supply device 1 includes a rectifier 3, an inverter 4, and a harmonic suppression device 6 (power conversion device). The rectifier 3 converts commercial-frequency three-phase AC power input from the commercial power system 2 into DC power. The inverter 4 converts the DC power into three-phase AC power of any frequency and supplies it to the motor 5 . The current input to the rectifier 3 is called Ia, and the current input to the power supply device 1 from the commercial power system 2 is called Ic. The harmonic suppression device 6 suppresses harmonic components of the current Ic by outputting the harmonic current Ib to the connection point 7 .

図２は、電源装置１における各部の電流波形（何れも一相分）の一例を示す波形図である。
整流器３に入力される電流Ｉａは、図２に示すように、一般に商用電力系統（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の正弦波に、それよりも高い周波数（高調波）が重畳した波形となる。高調波抑制装置６は、この高調波電流成分の商用電力系統２への漏洩を抑制するために設けられている。高調波抑制装置６は、整流器３の作用で発生する高調波電流と逆位相の高調波電流Ｉｂを発生する。これにより、高調波抑制装置６は、商用電力系統２の電流Ｉｃを、高調波電流の少ない正弦波状の波形にし、商用電力系統２への高調波電流の漏洩を抑制する。 FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of current waveforms (each for one phase) of each part in the power supply device 1. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the current Ia input to the rectifier 3 generally has a waveform in which a higher frequency (harmonic) is superimposed on a sine wave of a commercial power system (50 Hz or 60 Hz). The harmonic suppression device 6 is provided to suppress leakage of this harmonic current component to the commercial power system 2 . The harmonic suppressing device 6 generates a harmonic current Ib having an opposite phase to the harmonic current generated by the action of the rectifier 3 . As a result, the harmonic suppression device 6 changes the current Ic of the commercial power system 2 into a sinusoidal waveform with less harmonic current, thereby suppressing leakage of the harmonic current to the commercial power system 2 .

図３は、高調波抑制装置６の一例を示す回路構成図である。
図３において高調波抑制装置６は、半導体モジュール１０と、平滑コンデンサ２０と、制御部２１と、電流センサ２２～２５と、フィルタ回路２６と、を備えている。また、半導体モジュール１０は、ブリッジ接続された６個の半導体スイッチング素子１１～１６と、これらに逆並列接続された還流ダイオード（符号なし）と、を備えている。なお、半導体スイッチング素子１１～１６は、図示の例においてはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。 FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an example of the harmonic suppression device 6. As shown in FIG.
3, the harmonic suppression device 6 includes a semiconductor module 10, a smoothing capacitor 20, a control section 21, current sensors 22-25, and a filter circuit . The semiconductor module 10 also includes six bridge-connected semiconductor switching elements 11 to 16 and freewheeling diodes (no reference numerals) connected in anti-parallel to these. The semiconductor switching elements 11 to 16 are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) in the illustrated example.

制御部２１は、例えばマイクロコンピュータ（Microcomputer）であり、図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。 The control unit 21 is, for example, a microcomputer, and although not shown, includes electronic circuits such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and various interfaces. It is Then, the program stored in the ROM is read out and developed in the RAM, and the CPU executes various processes.

制御部２１は、電流センサ２４，２５によって、整流器３に流れる高調波電流を検出し、電流センサ２２，２３によって、半導体モジュール１０に流れる電流を検出する。また、制御部２１は、商用電力系統２の各相の電圧も検出する。制御部２１は、これら検出した電圧および電流に基づいて、半導体スイッチング素子１１～１６を制御する。すなわち、制御部２１は、商用電力系統２から整流器３に流れる高調波電流に対して逆位相となる電流を高調波抑制装置６に発生させ、商用電力系統２に漏洩する高調波電流を抑制する。 Control unit 21 detects the harmonic current flowing through rectifier 3 using current sensors 24 and 25 , and detects the current flowing through semiconductor module 10 using current sensors 22 and 23 . Control unit 21 also detects the voltage of each phase of commercial power system 2 . Control unit 21 controls semiconductor switching elements 11 to 16 based on the detected voltage and current. That is, the control unit 21 causes the harmonic suppression device 6 to generate a current having a phase opposite to the harmonic current flowing from the commercial power system 2 to the rectifier 3, thereby suppressing the harmonic current leaking to the commercial power system 2. .

図４は、フィルタ回路２６の一例を示す回路構成図である。
図４においてフィルタ回路２６は、リアクトル２６０～２６５（第１のリアクトル）と、コモンモードリアクトル２６６，２６７（第２のリアクトル）と、コンデンサ２７０～２７８と、を備えている。なお、コモンモードリアクトル２６６，２６７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の銅線を共通の磁性体コアに巻回した物である。 FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an example of the filter circuit 26. As shown in FIG.
In FIG. 4, the filter circuit 26 includes reactors 260-265 (first reactor), common mode reactors 266 and 267 (second reactors), and capacitors 270-278. The common mode reactors 266 and 267 are obtained by winding U-phase, V-phase, and W-phase copper wires around a common magnetic core.

〈高調波抑制装置６の構造〉
図５は、高調波抑制装置６の模式的な斜視図である。
高調波抑制装置６は、略直方体箱状の筐体６０を備えている。そして、筐体６０は、前面下板６２と、前面上板６４と、右側面板６６と、左側面板６７と、後面板６８と、天板６９と、を備えている。前面上板６４と、右側面板６６と、左側面板６７と、後面板６８と、天板６９と、は、何れも長方形板状に形成されている。 <Structure of harmonic suppression device 6>
FIG. 5 is a schematic perspective view of the harmonic suppression device 6. FIG.
The harmonic suppression device 6 includes a substantially rectangular parallelepiped box-shaped housing 60 . The housing 60 includes a front lower plate 62 , a front upper plate 64 , a right side plate 66 , a left side plate 67 , a rear plate 68 and a top plate 69 . The front upper plate 64, the right side plate 66, the left side plate 67, the rear plate 68, and the top plate 69 are all formed in a rectangular plate shape.

前面下板６２は、長方形板の上部をクランク状に折り曲げた形状を有しており、上部が後方に向かって凹んでいる。これにより、前面上板６４の下端部と、前面下板６２の上端部との間には、略長方形の開口部である排気口７４が形成されている。前面下板６２、右側面板６６および後面板６８の下端部には、下方向に向かって開口する矩形枠状の吸気口７２が形成されている。このように、筐体６０は、縦長な形状を有することにより、床面に対する投影面積を小さくし、必要な設置スペースを小さくしている。 The front lower plate 62 has a shape in which the upper portion of a rectangular plate is bent into a crank shape, and the upper portion is recessed rearward. Thus, between the lower end of the front upper plate 64 and the upper end of the front lower plate 62, an exhaust port 74, which is a substantially rectangular opening, is formed. At the lower ends of the front lower plate 62 , the right side plate 66 and the rear plate 68 , rectangular frame-shaped intake ports 72 opening downward are formed. In this way, the housing 60 has a vertically long shape, thereby reducing the projected area on the floor and reducing the required installation space.

図６は、右側面板６６を除去した状態における高調波抑制装置６の模式的な右側面図である。
図示のように、高調波抑制装置６は、図３および図４に示した構成要素に加えて、プリント配線板３０（第１のプリント配線板）と、プリント配線板３１（第２のプリント配線板）と、プリント配線板３２と、ヒートシンク４０と、冷却ファン４１と、を備えている。プリント配線板３０，３１，３２は、長方形板状に形成されている。また、ヒートシンク４０は、アルミニウム等によって形成され、上下方向に沿って複数のスリット（図示略）を形成した物である。プリント配線板３０，３１の左右方向の幅は、右側面板６６（図５参照）および左側面板６７の距離よりも若干狭い幅になっている。これにより、右側面板６６と、左側面板６７と、プリント配線板３０，３１とに囲まれた領域は、角柱状の風路７６になっている。 FIG. 6 is a schematic right side view of the harmonic suppression device 6 with the right side plate 66 removed.
As shown, the harmonic suppression device 6 includes a printed wiring board 30 (first printed wiring board) and a printed wiring board 31 (second printed wiring board) in addition to the components shown in FIGS. board), a printed wiring board 32 , a heat sink 40 and a cooling fan 41 . The printed wiring boards 30, 31, 32 are formed in rectangular plate shapes. The heat sink 40 is made of aluminum or the like, and has a plurality of slits (not shown) formed in the vertical direction. The width of the printed wiring boards 30 and 31 in the horizontal direction is slightly narrower than the distance between the right side plate 66 (see FIG. 5) and the left side plate 67 . As a result, the area surrounded by the right side plate 66, the left side plate 67, and the printed wiring boards 30 and 31 forms a prismatic air passage 76. As shown in FIG.

また、筐体６０の下端部には吸気口７２が開口しており、吸気口７２の一部を覆うように冷却ファン４１が設けられている。冷却ファン４１は、下から上に向かって送風する。プリント配線板３０，３１は、冷却ファン４１の上方において、後面板６８と平行になるように配置されている。プリント配線板３０の下部前面には、リアクトル２６０～２６２が左右方向（紙面に垂直な方向）に沿って実装され、その上方には、リアクトル２６３～２６５が左右方向に沿って実装されている。 An intake port 72 is opened at the lower end of the housing 60 , and a cooling fan 41 is provided so as to partially cover the intake port 72 . The cooling fan 41 blows air from bottom to top. Printed wiring boards 30 and 31 are arranged above cooling fan 41 so as to be parallel to rear plate 68 . Reactors 260 to 262 are mounted on the lower front surface of printed wiring board 30 along the horizontal direction (direction perpendicular to the paper surface), and reactors 263 to 265 are mounted above them along the horizontal direction.

また、プリント配線板３１の前面には、コモンモードリアクトル２６６，２６７が左右方向に沿って実装されている。図示のように、冷却ファン４１は、プリント配線板３１の前面よりも前方向に若干はみ出している。これにより、冷却ファン４１から送風される冷却風Ｗは、風路７６を介して流れるとともに、プリント配線板３１の前面に沿っても流れる。図６においてコンデンサ２７０～２７８（図４参照）の図示は省略するが、コンデンサ２７０～２７８は、プリント配線板３０，３１のうち何れか一方または双方に実装される。 Common mode reactors 266 and 267 are mounted on the front surface of the printed wiring board 31 along the left-right direction. As shown, the cooling fan 41 slightly protrudes forward from the front surface of the printed wiring board 31 . As a result, the cooling air W blown from the cooling fan 41 flows through the air passage 76 and along the front surface of the printed wiring board 31 . Although illustration of the capacitors 270 to 278 (see FIG. 4) is omitted in FIG. 6, the capacitors 270 to 278 are mounted on one or both of the printed wiring boards 30 and 31.

また、プリント配線板３２は、プリント配線板３１の上方に配置されている。プリント配線板３２には、半導体モジュール１０が実装され、半導体モジュール１０にはヒートシンク４０が装着されている。また、図６において制御部２１（図３参照）を構成するマイクロコンピュータの図示は省略するが、該マイクロコンピュータは、プリント配線板３２に実装されている。 The printed wiring board 32 is arranged above the printed wiring board 31 . A semiconductor module 10 is mounted on the printed wiring board 32 , and a heat sink 40 is attached to the semiconductor module 10 . 6, the microcomputer constituting the control unit 21 (see FIG. 3) is not shown, but the microcomputer is mounted on the printed wiring board 32. As shown in FIG.

一般的に、リアクトル２６０～２６５およびコモンモードリアクトル２６６，２６７は、主として鉄を主成分とする磁性体コアと、銅の巻線とで構成される。また、ヒートシンク４０は、主として熱伝導に優れ、かつ比較的安価なアルミニウムで構成される。このため、リアクトル２６０～２６５およびコモンモードリアクトル２６６，２６７は、ヒートシンク４０よりも重くなる場合が多い。 In general, the reactors 260 to 265 and the common mode reactors 266, 267 are composed of a magnetic core mainly composed of iron and copper windings. Also, the heat sink 40 is mainly made of aluminum, which has excellent heat conductivity and is relatively inexpensive. Therefore, reactors 260 to 265 and common mode reactors 266 and 267 are often heavier than heat sink 40 .

そこで、本実施形態においては、リアクトル２６０～２６５およびコモンモードリアクトル２６６，２６７を、ヒートシンク４０よりも下方に配置するとともに、筐体６０の上下方向の中心位置ＣＬよりも下方に配置している。このような構成により、ヒートシンクよりもリアクトル等を上方に配置する構成（図示せず）と比較して、本実施形態の高調波抑制装置６は、その重心を低くすることができ、設置時の安定性を向上させることができる。 Therefore, in this embodiment, the reactors 260 to 265 and the common mode reactors 266 and 267 are arranged below the heat sink 40 and below the vertical center position CL of the housing 60 . With such a configuration, compared to a configuration (not shown) in which a reactor or the like is arranged above the heat sink, the harmonic suppression device 6 of the present embodiment can lower its center of gravity, and when installed, Stability can be improved.

上述のように、冷却ファン４１は、筐体６０の底部に形成された吸気口７２の一部を覆うように配置されており、筐体６０の底部から上方向に冷却風Ｗを発生させる。すなわち、冷却ファン４１には、リアクトル２６０～２６５や半導体モジュール１０等の発生熱によって昇温していない風が通過し、高調波抑制装置６を構成する部品の中で最も温度の低い状態が保たれる。これにより、冷却ファン内の軸受部やブラシ等（図示せず）の消耗が抑制され、冷却ファン４１の寿命を長くすることができる。 As described above, the cooling fan 41 is arranged to partially cover the intake port 72 formed in the bottom of the housing 60 and generates the cooling air W upward from the bottom of the housing 60 . That is, the cooling fan 41 passes the air that has not been heated by the heat generated by the reactors 260 to 265, the semiconductor module 10, etc., and maintains the lowest temperature state among the parts constituting the harmonic suppression device 6. drip. As a result, wear of the bearings and brushes (not shown) in the cooling fan is suppressed, and the life of the cooling fan 41 can be lengthened.

一方、冷却ファン４１とヒートシンク４０との間にプリント配線板３０，３１を配置することにより、冷却ファン４１とヒートシンク４０との間に距離が生じ、ヒートシンク４０にかかる風圧が弱まる可能性があった。これにより、半導体モジュール１０の冷却が弱まると、半導体モジュール１０の温度が許容値を超過する可能性が生じる。この課題を解決するために、本実施形態では、プリント配線板３０，３１と、右側面板６６（図１参照）と左側面板６７とによって冷却ファン４１とヒートシンク４０とを結ぶ風路７６を形成している。 On the other hand, placing the printed wiring boards 30, 31 between the cooling fan 41 and the heat sink 40 creates a distance between the cooling fan 41 and the heat sink 40, possibly weakening the wind pressure applied to the heat sink 40. . As a result, if the cooling of the semiconductor module 10 weakens, the temperature of the semiconductor module 10 may exceed the allowable value. In order to solve this problem, in this embodiment, the printed wiring boards 30, 31, the right side plate 66 (see FIG. 1), and the left side plate 67 form an air passage 76 connecting the cooling fan 41 and the heat sink 40. ing.

すなわち、冷却風Ｗの上流にあたる筐体６０の底部から、冷却ファン４１、風路７６およびヒートシンク４０が順次配置されている。この風路７６によって、冷却ファン４１とヒートシンク４０との間に距離が生じることによる風圧の低減を、抑制できる。これにより、半導体モジュール１０を冷却するために充分な風量をヒートシンク４０に通過させることができ、半導体モジュール１０の冷却を促進することができる。 That is, the cooling fan 41, the air passage 76, and the heat sink 40 are sequentially arranged from the bottom of the housing 60 upstream of the cooling air W. As shown in FIG. This air passage 76 can suppress the reduction in wind pressure due to the distance between the cooling fan 41 and the heat sink 40 . As a result, a sufficient amount of air can be passed through the heat sink 40 to cool the semiconductor module 10, and the cooling of the semiconductor module 10 can be accelerated.

図７は、図６における模式的なVII－VII断面図である。図７において、風路７６の断面形状は略矩形状であるが、３個のリアクトル２６０～２６２の投影面積だけ風路７６の断面積が削られ、風路７６の断面形状は略櫛歯状になっている。 FIG. 7 is a schematic VII-VII cross-sectional view in FIG. In FIG. 7, the cross-sectional shape of the air passage 76 is approximately rectangular, but the cross-sectional area of the air passage 76 is reduced by the projected area of the three reactors 260 to 262, and the cross-sectional shape of the air passage 76 is approximately comb-like. It has become.

〈第１実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、冷却ファン（４１）に対して冷却風（Ｗ）の下流側に配置された第１のプリント配線板（３０）と、冷却ファン（４１）に対して冷却風（Ｗ）の下流側に、第１のプリント配線板（３０）に対して対向して配置された第２のプリント配線板（３１）と、第１および第２のプリント配線板（３０，３１）に対して、冷却風（Ｗ）の下流側に配置されたヒートシンク（４０）と、を備え、第１および第２のプリント配線板（３０，３１）は、冷却風（Ｗ）をヒートシンク（４０）に導く風路（７６）を形成する。これにより、ヒートシンク（４０）に搭載された半導体モジュール１０と、第１および第２のプリント配線板（３０，３１）に配置された部品とを少ないスペースで共に冷却できるため、電力変換装置（６）を小型化できる。 <Effect of the first embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the first printed wiring board (30) arranged on the downstream side of the cooling air (W) with respect to the cooling fan (41), and the cooling fan (41) A second printed wiring board (31) disposed facing the first printed wiring board (30) on the downstream side of the cooling air (W), and the first and second printed wiring boards (30 , 31), and a heat sink (40) disposed downstream of the cooling air (W), the first and second printed wiring boards (30, 31) receiving the cooling air (W). An air passage (76) leading to the heat sink (40) is formed. As a result, the semiconductor module 10 mounted on the heat sink (40) and the components arranged on the first and second printed wiring boards (30, 31) can be cooled together in a small space. ) can be made smaller.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による高調波抑制装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図８は、本実施形態による高調波抑制装置１０２（電力変換装置）の模式的な右側面図であり、図６と同様に、右側面板６６を除去した状態における右側面図である。
本実施形態による高調波抑制装置１０２の回路構成は、第１実施形態のもの（図３、図４参照）と同様である。また、高調波抑制装置１０２の筐体６０も、第１実施形態のもの（図５、図６参照）と同様である。但し、高調波抑制装置１０２のプリント配線板３０，３１の配置は、第１実施形態のもの（図６参照）とは異なっている。その内容を以下説明する。 [Second embodiment]
Next, a harmonic suppression device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, parts corresponding to those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
FIG. 8 is a schematic right side view of the harmonic suppression device 102 (power conversion device) according to the present embodiment, and is a right side view with the right side plate 66 removed, as in FIG.
The circuit configuration of the harmonic suppression device 102 according to this embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 3 and 4). The housing 60 of the harmonic suppressing device 102 is also the same as that of the first embodiment (see FIGS. 5 and 6). However, the layout of the printed wiring boards 30 and 31 of the harmonic suppression device 102 is different from that of the first embodiment (see FIG. 6). The contents are explained below.

図８に示すように、本実施形態において、プリント配線板３０，３１は、上部に向かうほど相互に接近するように傾斜している。本実施形態において、プリント配線板３０，３１、右側面板６６（図５参照）および左側面板６７によって形成される風路を風路１２２と呼ぶ。すなわち、風路１２２は、上に向かうほど狭くなる。また、プリント配線板３１の下端は、冷却ファン４１よりも前方に位置している。 As shown in FIG. 8, in this embodiment, the printed wiring boards 30 and 31 are inclined so as to approach each other toward the top. In this embodiment, an air passage formed by the printed wiring boards 30 and 31, the right side plate 66 (see FIG. 5), and the left side plate 67 is called an air passage 122. As shown in FIG. That is, the air passage 122 narrows upward. Also, the lower end of the printed wiring board 31 is located forward of the cooling fan 41 .

これによって、ヒートシンク４０における風圧、すなわち風路１２２の上端部側における開口面の風圧は、風路１２２の下端部側における開口面の風圧と比較して高くなる。これにより、第１実施形態のもの（図６参照）と比較して、ヒートシンク４０を通過する風量を大きくすることができ、半導体モジュール１０の冷却を促進することができる。また、半導体モジュール１０に対する冷却の度合いが第１実施形態のものと同等でよい場合には、ヒートシンク４０を小型化することが可能である。 As a result, the wind pressure on the heat sink 40 , that is, the wind pressure on the opening surface on the upper end side of the air passage 122 becomes higher than the wind pressure on the opening surface on the lower end side of the air passage 122 . As a result, compared to the first embodiment (see FIG. 6), the amount of air passing through the heat sink 40 can be increased, and the cooling of the semiconductor module 10 can be promoted. Also, if the degree of cooling of the semiconductor module 10 is the same as that of the first embodiment, the heat sink 40 can be made smaller.

〈第２実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、風路（１２２）は、冷却ファン（４１）側の開口面積よりも、ヒートシンク（４０）側の開口面積が狭くなるように形成されている。これにより、電力変換装置（１０２）の冷却性能を一層向上させることができ、または、ヒートシンク（４０）を小型化した電力変換装置（１０２）を実現できる。 <Effect of Second Embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the air passage (122) is formed so that the opening area on the heat sink (40) side is smaller than the opening area on the cooling fan (41) side. As a result, the cooling performance of the power conversion device (102) can be further improved, or the power conversion device (102) with a smaller heat sink (40) can be realized.

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態による高調波抑制装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図９は、本実施形態による高調波抑制装置１０３（電力変換装置）の模式的な右側面図であり、図６と同様に、右側面板６６を除去した状態における右側面図である。
高調波抑制装置１０３の回路構成は、第１実施形態のもの（図３、図４参照）と同様である。また、高調波抑制装置１０３の筐体６０も、第１実施形態のもの（図５、図６参照）と同様である。また、高調波抑制装置１０３において、プリント配線板３０，３１の配置は、第２実施形態のもの（図８参照）と同様である。すなわち、プリント配線板３０，３１は、上部に向かうほど相互に接近するように傾斜している。但し、本実施形態においては、コモンモードリアクトル２６６，２６７の配置が、第２実施形態とは異なっている。その内容を以下説明する。 [Third Embodiment]
Next, a harmonic suppression device according to a third embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions corresponding to those of the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
FIG. 9 is a schematic right side view of the harmonic suppression device 103 (power conversion device) according to the present embodiment, and is a right side view with the right side plate 66 removed, as in FIG.
The circuit configuration of the harmonic suppression device 103 is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 3 and 4). Further, the housing 60 of the harmonic suppression device 103 is also the same as that of the first embodiment (see FIGS. 5 and 6). Also, in the harmonic suppression device 103, the layout of the printed wiring boards 30 and 31 is the same as that of the second embodiment (see FIG. 8). That is, the printed wiring boards 30 and 31 are inclined so as to approach each other toward the top. However, in this embodiment, the arrangement of common mode reactors 266 and 267 is different from that in the second embodiment. The contents are explained below.

図９に示すように、本実施形態において、コモンモードリアクトル２６６，２６７は、プリント配線板３１の後面に実装されている。換言すれば、コモンモードリアクトル２６６，２６７は、風路１２２に沿うようにプリント配線板３１に実装されている。また、これによって、フィルタ回路２６（図４参照）に含まれる全てのリアクトルが風路１２２に沿って実装されていることになる。リアクトル２６０～２６５およびコモンモードリアクトル２６６，２６７は、大きな電流が流れるため、比較的発熱しやすいが、本実施形態によれば、これらを効果的に冷却できる。 As shown in FIG. 9 , in this embodiment, common mode reactors 266 and 267 are mounted on the rear surface of printed wiring board 31 . In other words, common mode reactors 266 and 267 are mounted on printed wiring board 31 along air path 122 . Also, this means that all the reactors included in the filter circuit 26 (see FIG. 4) are mounted along the air path 122 . Reactors 260 to 265 and common mode reactors 266 and 267, through which large currents flow, tend to generate heat relatively easily, but according to this embodiment, they can be effectively cooled.

〈第３実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、第１のプリント配線板（３０）は、風路（１２２）に沿って実装された複数の第１のリアクトル（２６０～２６５）を有するものであり、第２のプリント配線板（３１）は、風路（１２２）に沿って実装された第２のリアクトル（２６６，２６７）を有する。このように、本実施形態によれば、これら全てのリアクトルが風路（１２２）に沿って実装され、冷却風に当たるため、これらリアクトルを効果的に冷却することが可能となり、電力変換装置（１０３）の信頼性をさらに向上させることができる。 <Effect of the third embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the first printed wiring board (30) has a plurality of first reactors (260 to 265) mounted along the air passage (122), The second printed wiring board (31) has second reactors (266, 267) mounted along the air passage (122). As described above, according to the present embodiment, all these reactors are mounted along the air passage (122) and exposed to the cooling air, so that these reactors can be effectively cooled, and the power conversion device (103 ) can be further improved.

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態による高調波抑制装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図１０は、本発明の第４実施形態による高調波抑制装置１０４（電力変換装置）の模式的な縦断面図である。
高調波抑制装置１０４の回路構成は、第１実施形態のもの（図３、図４参照）と同様である。また、高調波抑制装置１０４の筐体６０は、第３実施形態のもの（図９参照）と同様である。但し、本実施形態において、プリント配線板３０、プリント配線板３１（図９参照）右側面板６６および風路７６（図９参照）に囲まれた領域を「風路１２４」と呼ぶ。 [Fourth Embodiment]
Next, a harmonic suppression device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions corresponding to those of the other embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof may be omitted.
FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view of a harmonic suppression device 104 (power conversion device) according to a fourth embodiment of the invention.
The circuit configuration of the harmonic suppression device 104 is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 3 and 4). Further, the housing 60 of the harmonic suppression device 104 is the same as that of the third embodiment (see FIG. 9). However, in the present embodiment, the area surrounded by the printed wiring board 30, the printed wiring board 31 (see FIG. 9), the right side plate 66, and the air passage 76 (see FIG. 9) is called "air passage 124".

図１０は、筐体６０から前面下板６２（図６参照）、前面上板６４、プリント配線板３１、コモンモードリアクトル２６６，２６７を除外した状態の縦断面を示している。但し、本実施形態において、プリント配線板３０に実装されているリアクトル２６０～２６５の配置状態は、第３実施形態のもの（図９参照）とは異なっている。その内容を以下説明する。 FIG. 10 shows a longitudinal section of the housing 60 with the lower front plate 62 (see FIG. 6), the upper front plate 64, the printed wiring board 31, and the common mode reactors 266 and 267 removed. However, in this embodiment, the arrangement of reactors 260 to 265 mounted on printed wiring board 30 is different from that of the third embodiment (see FIG. 9). The contents are explained below.

図１０において、リアクトル２６１は、プリント配線板３０の下端付近中央に配置されている。また、リアクトル２６０，２６２は、リアクトル２６１よりも若干上方に、左右対称に配置されている。また、リアクトル２６０，２６２よりも若干上方中央にリアクトル２６４が配置され、リアクトル２６４よりも若干上方にリアクトル２６３，２６５が、左右対称に配置されている。ここで、リアクトル２６０～２６５の上下方向の間隔は、略均等である。また、リアクトル２６０～２６５は、風路１２４の内部で千鳥状に配置されている。 In FIG. 10 , reactor 261 is arranged in the center near the lower end of printed wiring board 30 . Reactors 260 and 262 are arranged slightly above reactor 261 and symmetrically. A reactor 264 is arranged slightly above the reactors 260 and 262 in the center, and reactors 263 and 265 are arranged slightly above the reactor 264 in a symmetrical manner. Here, the vertical intervals between the reactors 260 to 265 are substantially uniform. Also, the reactors 260 to 265 are arranged in a staggered manner inside the air passage 124 .

図１１は、図１０における模式的なXI－XI断面図である。図１１において、風路１２４の断面形状は略矩形状であるが、リアクトル２６０，２６２の投影面積だけ風路１２４の断面積が削られている。
また、図１２は、図１０における模式的なXII－XII断面図である。図１１において、風路１２４の断面形状は略矩形状であるが、リアクトル２６１の投影面積だけ風路１２４の断面積が削られている。 FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. In FIG. 11 , the cross-sectional shape of the air passage 124 is substantially rectangular, but the cross-sectional area of the air passage 124 is reduced by the projected areas of the reactors 260 and 262 .
12 is a schematic cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG. In FIG. 11 , the cross-sectional shape of the air passage 124 is substantially rectangular, but the cross-sectional area of the air passage 124 is cut by the projected area of the reactor 261 .

ところで、先に図７に示したように、第１実施形態における風路７６の断面形状は略櫛歯状である。また、第２，第３実施形態における風路１２２の断面形状も、図示は省略するが、第１実施形態の風路７６の断面形状と同様である。これにより、本実施形態によれば、図１１および図１２の何れの箇所においても、風路１２４の断面積は、第１～第３実施形態の風路７６，１２２の断面積よりも広くすることができる。従って、本実施形態における風路１２４は、第１～第３実施形態のものと比較して、通風抵抗を低く抑えることができる。 By the way, as previously shown in FIG. 7, the cross-sectional shape of the air passage 76 in the first embodiment is substantially comb-like. Also, the cross-sectional shape of the air duct 122 in the second and third embodiments is the same as the cross-sectional shape of the air duct 76 in the first embodiment, although illustration is omitted. 11 and 12, the cross-sectional area of the air passage 124 is made wider than the cross-sectional areas of the air passages 76, 122 of the first to third embodiments. be able to. Therefore, the air passage 124 in this embodiment can keep the ventilation resistance low compared to those in the first to third embodiments.

〈第４実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、複数の第１のリアクトル（２６０～２６５）は、風路（１２４）に沿って等間隔の千鳥状に配置されている。これにより、風路（１２４）における通風抵抗を低く抑え、ヒートシンク（４０）等を一層効率的に冷却することができる。 <Effect of the fourth embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the plurality of first reactors (260 to 265) are arranged in a zigzag pattern at regular intervals along the air passage (124). As a result, the ventilation resistance in the air passage (124) can be kept low, and the heat sink (40) and the like can be cooled more efficiently.

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。 [Modification]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. The above-described embodiments are exemplified for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Also, it is possible to delete part of the configuration of each embodiment, or to add or replace other configurations. Also, the control lines and information lines shown in the drawings are those considered to be necessary for explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary on the product. In practice, it may be considered that almost all configurations are interconnected. Possible modifications to the above embodiment are, for example, the following.

（１）＜半導体スイッチング素子＞
上記各実施形態においては、半導体モジュール１０（図３参照）において、半導体スイッチング素子１１～１６としてＩＧＢＴを適用した例について説明した。しかし、半導体スイッチング素子１１～１６は、ＩＧＢＴに限定されるものではない。例えば、半導体スイッチング素子１１～１６として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を適用してもよい。その場合は、ＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン間に存在するｐｎ接合に形成される寄生ダイオード（図示せず）を、前述の還流ダイオード（符号なし）に代えて使用できる。 (1) <Semiconductor switching element>
In each of the above embodiments, an example in which IGBTs are used as the semiconductor switching elements 11 to 16 in the semiconductor module 10 (see FIG. 3) has been described. However, the semiconductor switching elements 11-16 are not limited to IGBTs. For example, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) may be applied as the semiconductor switching elements 11-16. In that case, a parasitic diode (not shown) formed at the pn junction existing between the source and drain of the MOSFET can be used in place of the freewheeling diode (no symbol).

（２）＜電力変換装置＞
上記各実施形態においては、電力変換装置として、高調波抑制装置６，１０２～１０４を適用した例を説明した。しかし、本発明の「電力変換装置」は、これに限定されるものではない。例えば、整流器３とインバータ４（図１参照）とを組み合わせたものを「電力変換装置」としてもよく、整流器３とインバータ４と高調波抑制装置６とを備えた電源装置１を「電力変換装置」としてもよい。また、整流器３および高調波抑制装置６は、三相用のものに限られず、単相用のものであってもよい。 (2) <Power converter>
In each of the above-described embodiments, an example in which the harmonic suppression devices 6, 102 to 104 are applied as the power conversion device has been described. However, the "power converter" of the present invention is not limited to this. For example, a combination of the rectifier 3 and the inverter 4 (see FIG. 1) may be a "power conversion device", and the power supply device 1 including the rectifier 3, the inverter 4, and the harmonic suppression device 6 may be referred to as a "power conversion device". ” may be used. Also, the rectifier 3 and the harmonic suppression device 6 are not limited to those for three-phase, and may be those for single-phase.

（３）＜風路＞
上記各実施形態においては、プリント配線板３０，３１、右側面板６６および左側面板６７（図５、図６参照）によって風路７６，１２２，１２４を形成した。しかし、風路を構成するために適用されるプリント配線板は３枚以上であってもよい。また、リアクトル２６０～２６５およびコモンモードリアクトル２６６，２６７は、プリント配線板３０，３１に実装される物に限られない。例えば右側面板６６や左側面板６７の風路に面する箇所に、これらリアクトルを装着してもよい。これにより、上述した各実施形態と同様の効果が得られる。 (3) <Wind path>
In each of the embodiments described above, the air paths 76, 122, 124 are formed by the printed wiring boards 30, 31, the right side plate 66 and the left side plate 67 (see FIGS. 5 and 6). However, three or more printed wiring boards may be applied to form air passages. Also, reactors 260 to 265 and common mode reactors 266 and 267 are not limited to those mounted on printed wiring boards 30 and 31 . For example, these reactors may be attached to portions of the right side plate 66 and the left side plate 67 facing the air passage. Thereby, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained.

（４）上記各実施形態においては、吸気口７２が形成されている面を高調波抑制装置６の「下面」として説明したが、高調波抑制装置６の配置方法はこれに限定されるわけではない。例えば、右側面板６６、左側面板６７または後面板６８が「下面」になるように高調波抑制装置６を配置してもよい。 (4) In each of the above embodiments, the surface on which the intake port 72 is formed has been described as the "lower surface" of the harmonic suppression device 6, but the arrangement method of the harmonic suppression device 6 is not limited to this. do not have. For example, the harmonic suppression device 6 may be arranged such that the right side plate 66, the left side plate 67, or the rear plate 68 is the "lower surface".

（５）第１，第２実施形態において、リアクトル２６０～２６５を、第４実施形態のもの（図１０～図１２参照）と同様に配置してもよい。 (5) In the first and second embodiments, the reactors 260-265 may be arranged in the same manner as in the fourth embodiment (see FIGS. 10-12).

６，１０２～１０４高調波抑制装置（電力変換装置）
３０プリント配線板（第１のプリント配線板）
３１プリント配線板（第２のプリント配線板）
４０ヒートシンク
４１冷却ファン
７６，１２２，１２４風路
２６０～２６５リアクトル（第１のリアクトル）
２６６，２６７コモンモードリアクトル（第２のリアクトル）
Ｗ冷却風 6, 102-104 Harmonic suppression device (power conversion device)
30 printed wiring board (first printed wiring board)
31 printed wiring board (second printed wiring board)
40 heat sink 41 cooling fans 76, 122, 124 air paths 260 to 265 reactor (first reactor)
266, 267 common mode reactor (second reactor)
W Cooling air

Claims

a cooling fan;
a first printed wiring board arranged on the downstream side of the cooling air with respect to the cooling fan;
a second printed wiring board arranged downstream of the cooling fan and facing the first printed wiring board;
a heat sink arranged downstream of the cooling air with respect to the first and second printed wiring boards;
A power converter, wherein the first and second printed wiring boards form an air passage for guiding the cooling air to the heat sink.

The power converter according to claim 1, wherein the air passage is formed so that the opening area on the heat sink side is narrower than the opening area on the cooling fan side.

The first printed wiring board has a plurality of first reactors mounted along the air passage,
The power converter according to claim 1 or 2, wherein the second printed wiring board has a second reactor mounted along the air passage.

The power converter according to claim 3, wherein the plurality of first reactors are arranged in a zigzag pattern at regular intervals along the air passage.