JPH08163877A - 電力変換装置およびその製造方法 - Google Patents

電力変換装置およびその製造方法

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JPH08163877A
JPH08163877A JP6300562A JP30056294A JPH08163877A JP H08163877 A JPH08163877 A JP H08163877A JP 6300562 A JP6300562 A JP 6300562A JP 30056294 A JP30056294 A JP 30056294A JP H08163877 A JPH08163877 A JP H08163877A
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JP
Japan
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case member
radiator
heat
conversion device
power conversion
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JP6300562A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Machi
達哉 町
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置全体の小型化および軽量化を図ること。 【構成】 ケース部材6は、熱伝導性に優れた金属製
で、取付け部材9と一体に鋳造または鍛造により形成さ
れて、平坦な設置面6aにスイッチングモジュール3が
設置される。放熱器7は、ケース部材6と同様に熱伝導
性に優れた金属製で、押し出し加工または切削により形
成されて、放熱用リブ70が一定の間隔を置いて複数設
けられている。この放熱器7は、ケース部材6の設置面
6aと反対側で取付け部材9の内側に配されて、ろう付
け等によりケース部材6の外壁面6bに熱的に良好に接
合されている。なお、放熱器7は、各放熱用リブ70間
に形成される溝状の冷却通路71が、取付け部材9に固
定されたパイプに連通されて、各冷却通路71を冷却媒
体が流通できるように配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発熱素子の熱を放出す
る放熱器を備えた電力変換装置およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電動機等の制御装置として用
いられる直流チョッパ装置や、直流−交流変換装置(イ
ンバータ装置)等は、その作動時に多大な発熱を伴うこ
とから冷却器を必要とする。この冷却器は、発熱部品を
搭載するケース部材と、このケース部材の背面(発熱部
品を搭載する面と反対側)に設けられた放熱用の複数の
リブとから成り、鋳造成形によってケース部材と複数の
リブとが一体に設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の冷却器において
冷却効率を高めるためには、リブ間隔を小さくして放熱
面積を大きくすることが考えられる。しかし、ケース部
材とリブとが一体に成形される鋳造品では、製造の制約
条件からリブ間隔を小さくすることが困難である。従っ
て、所要の冷却能力を得るために、冷却器を小型化する
ことが難しいことから、装置全体の小型化および軽量化
ができないという問題が生じる。本発明は、上記事情に
基づいて成されたもので、その目的は、装置全体の小型
化および軽量化を図った電力変換装置およびその製造方
法の提供にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の構成を採用する。請求項1では、
通電を受けて発熱する発熱素子と、内壁面に前記発熱素
子が配設されるケース部材と、このケース部材と別体
で、前記ケース部材の前記内壁面と反対側の外壁面に接
触して設けられ、前記ケース部材の壁面を介して伝達さ
れる前記発熱素子の熱を放出する放熱器と、この放熱器
と別体で前記放熱器の周りに設けられた取付け部材とを
備えたことを特徴とする。
【0005】請求項2では、請求項1に記載された電力
変換装置において、前記ケース部材と前記取付け部材と
が一体に設けられたことを特徴とする。請求項3では、
請求項1に記載された電力変換装置において、前記放熱
器と前記取付け部材とは、前記放熱器を冷却するための
冷却媒体が流れる冷却通路の一部として構成されたこと
を特徴とする。請求項4では、請求項1または2に記載
された電力変換装置において、前記放熱器は、熱伝導性
に優れる金属製の放熱用フィンを有することを特徴とす
る。
【0006】請求項5では、請求項1または2に記載さ
れた電力変換装置において、前記放熱器は、押し出し加
工あるいは切削により形成された多数の放熱用リブを有
することを特徴とする。請求項6では、請求項1〜5の
何れかに記載された電力変換装置において、前記ケース
部材は、鋳造もしくは鍛造により形成されて、前記放熱
器と熱的に良好に接合されていることを特徴とする。
【0007】
【作用および発明の効果】請求項1に記載した電力変換
装置は、発熱素子が配設されるケース部材の外壁面に放
熱器が接触して設けられており、ケース部材の壁面を介
して伝達された発熱素子の熱が放熱器より放出される。
この電力変換装置は、放熱器がケース部材と別体を成す
ことから、ケース部材の形成方法に囚われず、放熱器を
押し出し加工あるいは切削等により製造することが可能
となる。
【0008】請求項4に記載したように、放熱器は、熱
伝導性に優れる金属製の放熱用フィンを有する。従っ
て、放熱用フィンを薄い金属板で形成することにより、
大きな放熱面積を得ることができるため、放熱器の小型
化が可能となる。請求項5に記載したように、放熱器
は、多数の放熱用リブが押し出し加工あるいは切削によ
り形成されている。従って、放熱器を鋳造成形した場合
と比較して、放熱用リブのリブ間隔を小さくして放熱面
積を大きく取ることができる。その結果、放熱器を小型
化して所要の放熱性能を確保することが可能となる。
【0009】
【実施例】次に、本発明の電力変換装置の第1実施例を
図1〜4に基づいて説明する。図1は電力変換装置の断
面図である。本実施例の電力変換装置1は電気自動車に
用いられるもので、走行用電動機2の回転数を制御する
インバータ回路(図4参照)、このインバータ回路を構
成する各スイッチングモジュール3、4、5が設置され
るケース部材6、このケース部材6を介して伝わる各ス
イッチングモジュール3〜5の熱を放出する放熱器7、
およびブラケット8への取付け部材9とから成る。
【0010】インバータ回路は、図4に示すように、車
載バッテリ10を電源として入力する直流を交流に変換
するもので、平滑コンデンサ11、3相ブリッジに接続
された6個のスイッチング素子3a、3b、4a、4
b、5a、5b(例えばトランジスタ/本発明の発熱素
子)と6個の帰還ダイオード3c、3d、4c、4d、
5c、5d、電流センサ12、およびコントローラ13
を備える。
【0011】スイッチングモジュール3は、2個のスイ
ッチング素子3a、3bと2個の帰還ダイオード3c、
3dより成り、スイッチング素子3aと帰還ダイオード
3cおよびスイッチング素子3bと帰還ダイオード3d
は、それぞれ並列に接続されている。他のスイッチング
モジュール4、5についても同様(図4参照)である。
なお、各スイッチングモジュール3〜5には、図2に示
すように、車載バッテリ10に接続される入力配線板1
4、15、および電動機2等の負荷に接続される出力配
線板16、17、18が接続されている。
【0012】電流センサ12は、負荷である走行用電動
機2に流れる電流を検出して、コントローラ13へフィ
ードバックする。コントローラ13は、運転者が操作す
るアクセルペダル(図示しない)に連動したアクセルセ
ンサ19の指令と、電流センサ12よりフィードバック
された電流値との比較に基づいて各スイッチング素子3
a、3b、4a、4b、5a、5bをオン/オフ制御す
る。
【0013】ケース部材6は、熱伝導性に優れた金属製
(例えばアルミニウム製)で、取付け部材9と一体に鋳
造または鍛造により形成されている。このケース部材6
は、図2および図3に示すように、各スイッチングモジ
ュール3〜5が並んで設置される平坦な設置面6a(本
発明の内壁面)を有し、この設置面6aの周囲に各スイ
ッチングモジュール3〜5を保護する外周壁60が立設
されている。
【0014】取付け部材9は、設置面6aと反対側の外
壁面6bの周囲に設けられて、ビスまたはボルト(図示
しない)によりブラケット8に固定されている。なお、
この取付け部材9は、所定の取付け強度を確保するため
に、その肉厚が外周壁60より厚く設定されている。ま
た、取付け部材9の長手方向に対向する壁面には、冷却
媒体を流通させる一組のパイプ20、21(一方が入
口、他方が出口となる)が固定されている(図3参
照)。
【0015】放熱器7は、ケース部材6と同様に熱伝導
性に優れた金属製(例えばアルミニウム製)で、押し出
し加工あるいは切削により形成されて、放熱用リブ70
が一定の間隔を置いて複数設けられている。この放熱器
7は、図1に示すように、ケース部材6の設置面6aと
反対側で取付け部材9の内側に配されて、ろう付け、半
田付け、または溶接等により、ケース部材6の外壁面6
bに熱的に良好に接合されている。但し、放熱器7は、
各放熱用リブ70間に形成される溝状の冷却通路71
が、取付け部材9に固定された一組のパイプ20、21
に連通されて、各冷却通路71を冷却媒体が流通できる
ように配置されている。
【0016】次に、本実施例の作用を説明する。例え
ば、スイッチングモジュール3(スイッチング素子3
a、3b)で発生した熱は、ケース部材6を介して放熱
器7へ伝わり、各放熱用リブ70の表面より放熱器7の
各冷却通路71を流れる冷却媒体に伝達される。このよ
うに、スイッチングモジュール3で発生した熱が冷却媒
体に伝達されて熱の移動が行なわれることにより、スイ
ッチングモジュール3の発熱に伴う温度上昇が抑えられ
る。なお、他のスイッチングモジュール4、5において
も同様である。
【0017】本実施例では、ケース部材6(取付け部材
9を含む)と放熱器7とを別体としたことにより、ケー
ス部材6の方は、要求される形状を鋳造または鍛造によ
り容易に形成することができるとともに、取付け部材9
の強度を確保することができる。一方、放熱器7の方
は、ケース部材6の形成方法(鋳造または鍛造)に囚わ
れず、押し出し加工あるいは切削により形成することが
できるため、放熱用リブ70のリブ間隔を小さく設定す
ることが可能となる。このため、放熱器7の全体形状を
同一とすれば、リブ間隔を小さくしてリブ本数を多くす
ることにより放熱面積を拡大することができ、その分、
冷却効率を高めることができる。言い換えれば、放熱器
7を小型化しても、所要の(従来と同等の)放熱性能を
達成することができるため、電力変換装置1全体の小型
化および軽量化が可能となる。
【0018】次に、本発明の第2実施例を説明する。図
5は第2実施例に係わる電力変換装置1の断面図であ
る。本実施例に示す放熱器7は、枠体72と放熱用フィ
ン73とから成る。枠体72は、例えばアルミニウム等
の熱伝導性に優れた金属製で、中空形状に形成されてい
る。放熱用フィン73は、熱伝導性に優れた薄い金属板
を波形に折り曲げて形成されたもので、枠体72の内側
に配設されて、枠体72の内壁面にろう付け(半田付
け、溶接でも良い)により接合されている。
【0019】スイッチングモジュール3〜5で発生した
熱は、ケース部材6より放熱器7の枠体72へ伝わり、
さらに放熱用フィン73の表面より放熱用フィン73に
沿って流れる冷却媒体に伝達される。ここで、放熱器7
の大きさ(体格)を第1実施例と同一とすれば、枠体7
2の内側に薄い金属板で形成された放熱用フィン73を
配設したことにより、冷却系の圧力損失を増大させるこ
となく、より大きな放熱面積が得られる(第1実施例の
放熱器7と比較して)。その結果、放熱性能(冷却性
能)の向上を図ることができる。
【0020】次に、本発明の第3実施例を説明する。図
6は第3実施例に係わる電力変換装置1の断面図であ
る。本実施例の放熱器7は、ケース部材6の外壁面6b
に接合される外壁7aに複数の放熱用リブ70が立設さ
れた形状、即ち、各放熱用リブ70の一端側のみ外壁7
aに支持されて、他端側は自由端となっている。また、
取付け部材9は、ケース部材6と別体で形成されて、O
リング等のシール材22を介してケース部材6の外壁面
6bに液密に固定されている。さらに、この取付け部材
9は、各放熱用リブ70との間で冷却通路71を形成す
る底壁9aを有する。即ち、この取付け部材9は、ブラ
ケット(図示しない)への取付け以外に、放熱器7の外
周壁の一部として構成されている。本実施例によれば、
第1実施例と比較して、ケース部材6および放熱器7の
形状を簡素化できる。
【0021】〔変形例〕第1実施例では、ケース部材6
の長手方向に冷却媒体が流通する構成としたが、その流
通方向を限定するものではない。例えば、冷却媒体の導
入口と排出口を共にケース部材6の一端側に設けて、他
端側でUターンさせる構成としても良い。冷却媒体によ
る冷却方法としては、空冷、液冷のどちらでも良い。即
ち、冷却媒体として、空気および冷却液(水、冷媒)が
考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係わる電力変換装置の断面図(図
2のA−A断面図)である。
【図2】電力変換装置の平面図である(第1実施例)。
【図3】図2のB−B断面図である。
【図4】インバータ回路図である。
【図5】第2実施例に係わる電力変換装置の断面図であ
る。
【図6】第3実施例に係わる電力変換装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 電力変換装置 3a スイッチング素子(発熱素子) 3b スイッチング素子(発熱素子) 4a スイッチング素子(発熱素子) 4b スイッチング素子(発熱素子) 5a スイッチング素子(発熱素子) 5b スイッチング素子(発熱素子) 6 ケース部材 6a 設置面(内壁面) 6b 外壁面 7 放熱器 9 取付け部材 70 放熱用リブ 71 冷却通路 73 放熱用フィン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)通電を受けて発熱する発熱素子と、 b)内壁面に前記発熱素子が配設されるケース部材と、 c)このケース部材と別体で、前記ケース部材の前記内
    壁面と反対側の外壁面に接触して設けられ、前記ケース
    部材の壁面を介して伝達される前記発熱素子の熱を放出
    する放熱器と、 d)この放熱器と別体で前記放熱器の周りに設けられた
    取付け部材とを備えた電力変換装置。
  2. 【請求項2】前記ケース部材と前記取付け部材とが一体
    に設けられたことを特徴とする請求項1に記載された電
    力変換装置。
  3. 【請求項3】前記放熱器と前記取付け部材とは、前記放
    熱器を冷却するための冷却媒体が流れる冷却通路の一部
    として構成されたことを特徴とする請求項1に記載され
    た電力変換装置。
  4. 【請求項4】前記放熱器は、熱伝導性に優れる金属製の
    放熱用フィンを有することを特徴とする請求項1または
    2に記載された電力変換装置。
  5. 【請求項5】前記放熱器は、押し出し加工あるいは切削
    により形成された多数の放熱用リブを有することを特徴
    とする請求項1または2に記載された電力変換装置の製
    造方法。
  6. 【請求項6】前記ケース部材は、鋳造もしくは鍛造によ
    り形成されて、前記放熱器と熱的に良好に接合されてい
    ることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載された
    電力変換装置の製造方法。
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