JPH11154720A - インバータ - Google Patents
インバータInfo
- Publication number
- JPH11154720A JPH11154720A JP9319428A JP31942897A JPH11154720A JP H11154720 A JPH11154720 A JP H11154720A JP 9319428 A JP9319428 A JP 9319428A JP 31942897 A JP31942897 A JP 31942897A JP H11154720 A JPH11154720 A JP H11154720A
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- Japan
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- switching element
- cooling device
- inverter
- peltier
- cooling
- Prior art date
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
- H02P29/68—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 インバータを冷却ファンにより強制風冷する
場合は、冷却部が大形になるとともに騒音が発生してい
た。 【解決手段】 スイッチング素子４と該スイッチング素
子４の過熱を防止するための冷却装置とを備えたインバ
ータにおいて、冷却装置としてペルチェ素子１１からな
る電子冷却装置１０を用いるとともに、ペルチェ素子１
１に取り付けたサーミスタ１２を電子冷却装置１０の制
御用の温度センサおよびスイッチング素子４の過熱保護
用の温度センサとして共用する。また、ともに半導体に
より構成されるペルチェ素子１１をスイッチング素子４
に一体的に組み込んで製造しスイッチング素子モジュー
ル１７とする。
場合は、冷却部が大形になるとともに騒音が発生してい
た。 【解決手段】 スイッチング素子４と該スイッチング素
子４の過熱を防止するための冷却装置とを備えたインバ
ータにおいて、冷却装置としてペルチェ素子１１からな
る電子冷却装置１０を用いるとともに、ペルチェ素子１
１に取り付けたサーミスタ１２を電子冷却装置１０の制
御用の温度センサおよびスイッチング素子４の過熱保護
用の温度センサとして共用する。また、ともに半導体に
より構成されるペルチェ素子１１をスイッチング素子４
に一体的に組み込んで製造しスイッチング素子モジュー
ル１７とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイオード整流器
と平滑用コンデンサとスイッチング素子とからなる電圧
形インバータ等の冷却方式の改善に関する。
と平滑用コンデンサとスイッチング素子とからなる電圧
形インバータ等の冷却方式の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の３相電圧形インバータの主回路構
成は、図４に示すように、交流の電源１をダイオード整
流器２と平滑用コンデンサ３によって直流電圧に変換
し、６個のスイッチング素子４でスイッチングすること
により、所望の３相交流電圧に変換して負荷のモータ５
等を駆動する。しかし、このスイッチングによる損失
が、スイッチング素子４の発熱となる。この熱が蓄積さ
れてスイッチング素子４のジャンクション温度が上昇す
ると、熱暴走を発生してスイッチング素子４を破壊する
ことがある。
成は、図４に示すように、交流の電源１をダイオード整
流器２と平滑用コンデンサ３によって直流電圧に変換
し、６個のスイッチング素子４でスイッチングすること
により、所望の３相交流電圧に変換して負荷のモータ５
等を駆動する。しかし、このスイッチングによる損失
が、スイッチング素子４の発熱となる。この熱が蓄積さ
れてスイッチング素子４のジャンクション温度が上昇す
ると、熱暴走を発生してスイッチング素子４を破壊する
ことがある。
【０００３】そこで、熱暴走を防ぐために、インバータ
に冷却ファン７を内蔵しておくとともに、スイッチング
素子４の裏面に冷却フィン６を取り付けておき、スイッ
チング素子４の発熱を冷却フィン６から放散させると同
時に、冷却ファン７の送風により冷却フィン６を強制風
冷して、スイッチング素子４のジャンクション温度の上
昇を抑える方式が採用されている。また、冷却フィン６
には、温度センサとしてサーミスタ８が設置されてお
り、冷却フィン６の温度を検出して過熱検出回路９へ送
る。過熱検出回路９は入力された冷却フィン６の温度
が、予め設定されている温度を越えた場合に、過熱警報
信号を出力する。
に冷却ファン７を内蔵しておくとともに、スイッチング
素子４の裏面に冷却フィン６を取り付けておき、スイッ
チング素子４の発熱を冷却フィン６から放散させると同
時に、冷却ファン７の送風により冷却フィン６を強制風
冷して、スイッチング素子４のジャンクション温度の上
昇を抑える方式が採用されている。また、冷却フィン６
には、温度センサとしてサーミスタ８が設置されてお
り、冷却フィン６の温度を検出して過熱検出回路９へ送
る。過熱検出回路９は入力された冷却フィン６の温度
が、予め設定されている温度を越えた場合に、過熱警報
信号を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のインバータの冷却方式は、インバータに内蔵された冷
却ファンにより、スイッチング素子を強制風冷する方式
であるため、冷却能力を高めようとすると、冷却ファン
が大型になるとともにスイッチング素子に設置する放熱
フィンが大型となり、その分、インバータの外形が大き
くなるという問題があった。
のインバータの冷却方式は、インバータに内蔵された冷
却ファンにより、スイッチング素子を強制風冷する方式
であるため、冷却能力を高めようとすると、冷却ファン
が大型になるとともにスイッチング素子に設置する放熱
フィンが大型となり、その分、インバータの外形が大き
くなるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために、請求項１の発明は、スイッチング素子と該ス
イッチング素子の過熱を防止するための冷却装置とを備
えたインバータにおいて、冷却装置としてペルチェ素子
からなる電子冷却装置を用いたことを特徴とする。
るために、請求項１の発明は、スイッチング素子と該ス
イッチング素子の過熱を防止するための冷却装置とを備
えたインバータにおいて、冷却装置としてペルチェ素子
からなる電子冷却装置を用いたことを特徴とする。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、電子冷却装置の制御用温度センサとスイッチング素
子の過熱保護用温度センサとを共用としたことを特徴と
する。
て、電子冷却装置の制御用温度センサとスイッチング素
子の過熱保護用温度センサとを共用としたことを特徴と
する。
【０００７】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、ペルチェ素子の吸熱部をスイッチン
グ素子モジュールに一体的に組み込んで形成したことを
特徴とする。
２の発明において、ペルチェ素子の吸熱部をスイッチン
グ素子モジュールに一体的に組み込んで形成したことを
特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は請求項１の発明に係る実施形態を
示し、インバータ本体は図４の従来例と共通なので、共
通部分は同一の符号を付して説明を省略し、本発明に関
する部分について説明する。この実施形態では、冷却装
置として、ペルチェ素子１１、サーミスタ１２、電源１
３からなる電子冷却装置１０を用い、ペルチェ素子１１
の吸熱部（冷却点）をスイッチング素子４の近傍に取り
付けたものである。また、図示しないが、ペルチェ素子
１１の発熱部（加熱点）は、インバータの外部に配置さ
れている。
態を説明する。図１は請求項１の発明に係る実施形態を
示し、インバータ本体は図４の従来例と共通なので、共
通部分は同一の符号を付して説明を省略し、本発明に関
する部分について説明する。この実施形態では、冷却装
置として、ペルチェ素子１１、サーミスタ１２、電源１
３からなる電子冷却装置１０を用い、ペルチェ素子１１
の吸熱部（冷却点）をスイッチング素子４の近傍に取り
付けたものである。また、図示しないが、ペルチェ素子
１１の発熱部（加熱点）は、インバータの外部に配置さ
れている。
【０００９】このペルチェ素子１１は、電源１３から直
流電圧が印加されることにより冷却動作を開始し、ペル
チェ素子１１の吸熱部がスイッチング素子４の発熱を吸
収し、それをペルチェ素子１１の発熱部から外部へ放出
する。また、サーミスタ１２によってスイッチング素子
４のフィン温度が検出され、そのフィン温度を用いて、
スイッチング素子４が設定温度以下になるように、電源
１３のon/offの制御が行われる。その結果、スイッチン
グ素子４の温度はジャンクション温度以下に保たれるこ
とにより、熱暴走の発生がおさえられる。なお、電源１
３は、インバータの電源１から分岐されている。
流電圧が印加されることにより冷却動作を開始し、ペル
チェ素子１１の吸熱部がスイッチング素子４の発熱を吸
収し、それをペルチェ素子１１の発熱部から外部へ放出
する。また、サーミスタ１２によってスイッチング素子
４のフィン温度が検出され、そのフィン温度を用いて、
スイッチング素子４が設定温度以下になるように、電源
１３のon/offの制御が行われる。その結果、スイッチン
グ素子４の温度はジャンクション温度以下に保たれるこ
とにより、熱暴走の発生がおさえられる。なお、電源１
３は、インバータの電源１から分岐されている。
【００１０】図２は請求項２の発明に係る実施形態を示
す。この実施形態は図１の実施形態の一部を変更したも
のであり、以下、共通する部分の説明を省略し、変更し
た部分について説明する。温度センサ１４がペルチェ素
子１１に取り付けられており、この温度センサ１４は、
検出温度を電圧信号に変換して、ヒステリシスコンパレ
ータ１５および過熱検出回路１６へ送る。
す。この実施形態は図１の実施形態の一部を変更したも
のであり、以下、共通する部分の説明を省略し、変更し
た部分について説明する。温度センサ１４がペルチェ素
子１１に取り付けられており、この温度センサ１４は、
検出温度を電圧信号に変換して、ヒステリシスコンパレ
ータ１５および過熱検出回路１６へ送る。
【００１１】ヒステリシスコンパレータ１５は、入力さ
れた温度信号の電圧を予め設定されている電圧と比較し
てon/off信号に変換し、電源１３をon/off制御する。同
じく、過熱検出回路１６は、入力された温度信号の電圧
を予め設定されている電圧と比較し、それより大きい場
合に過熱警報信号を出力する。ここでは、温度センサ１
４の出力を、ペルチェ素子１１のon/off制御と、インバ
ータ自体の過熱検出の両方に用いたことにより、温度セ
ンサ部分の部品が削減されて、コストダウンが可能にな
る。
れた温度信号の電圧を予め設定されている電圧と比較し
てon/off信号に変換し、電源１３をon/off制御する。同
じく、過熱検出回路１６は、入力された温度信号の電圧
を予め設定されている電圧と比較し、それより大きい場
合に過熱警報信号を出力する。ここでは、温度センサ１
４の出力を、ペルチェ素子１１のon/off制御と、インバ
ータ自体の過熱検出の両方に用いたことにより、温度セ
ンサ部分の部品が削減されて、コストダウンが可能にな
る。
【００１２】図３は請求項３の発明に係る実施形態を示
す。この実施形態は図２の実施形態におけるペルチェ素
子１１をスイッチング素子４と一体化してさらに小型化
を可能にしたものである。スイッチング素子４もペルチ
ェ素子１１も半導体により構成されるため、それらを一
体化してスイッチングモジュール１７とし、半導体製造
工程で連続的に製造することにより、製造コストを低減
することができる。また、スイッチング素子４とペルチ
ェ素子１１とを一体化したことで、スイッチング素子４
からペルチェ素子１１への熱の伝達の効率が向上し、そ
の分、ペルチェ素子１１の吸熱部の小型化が可能にな
る。
す。この実施形態は図２の実施形態におけるペルチェ素
子１１をスイッチング素子４と一体化してさらに小型化
を可能にしたものである。スイッチング素子４もペルチ
ェ素子１１も半導体により構成されるため、それらを一
体化してスイッチングモジュール１７とし、半導体製造
工程で連続的に製造することにより、製造コストを低減
することができる。また、スイッチング素子４とペルチ
ェ素子１１とを一体化したことで、スイッチング素子４
からペルチェ素子１１への熱の伝達の効率が向上し、そ
の分、ペルチェ素子１１の吸熱部の小型化が可能にな
る。
【００１３】上述した各実施形態では、従来の冷却ファ
ンをペルチェ素子に代えたことで、次のような効果が得
られる。 （１）冷却ファンがないので、全閉構造とすることがで
き、ごみや腐食性ガスを吸引することがない。 （２）冷却ファンがないのでファンによる風切り音等の
騒音が無くなる。 （３）また、冷却ファンが停止した場合の保護が不要に
なる。
ンをペルチェ素子に代えたことで、次のような効果が得
られる。 （１）冷却ファンがないので、全閉構造とすることがで
き、ごみや腐食性ガスを吸引することがない。 （２）冷却ファンがないのでファンによる風切り音等の
騒音が無くなる。 （３）また、冷却ファンが停止した場合の保護が不要に
なる。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば、冷却装置としてペルチェ素子からなる電子冷却装置
を用いたことで、放熱フィンや冷却ファンが不要とな
り、その分小型化が可能になるとともに、冷却ファンか
らの風切り音がなくなった分、運転音が静かになる。
ば、冷却装置としてペルチェ素子からなる電子冷却装置
を用いたことで、放熱フィンや冷却ファンが不要とな
り、その分小型化が可能になるとともに、冷却ファンか
らの風切り音がなくなった分、運転音が静かになる。
【００１５】請求項２の発明によれば、電子冷却装置の
制御用温度センサとスイッチング素子の過熱保護用温度
センサとを共用としたことで、部品点数が削減されてコ
ストの低減が可能となる。
制御用温度センサとスイッチング素子の過熱保護用温度
センサとを共用としたことで、部品点数が削減されてコ
ストの低減が可能となる。
【００１６】請求項３の発明によれば、ペルチェ素子の
吸熱部をスイッチング素子モジュールに一体的に組み込
んで形成したことで、より小型化が可能になるととも
に、双方を半導体製造工程でともに製造することでその
分製造コストの低減が可能になる。
吸熱部をスイッチング素子モジュールに一体的に組み込
んで形成したことで、より小型化が可能になるととも
に、双方を半導体製造工程でともに製造することでその
分製造コストの低減が可能になる。
【図１】請求項１の発明に係る実施形態の構成を示す図
である。
である。
【図２】請求項２の発明に係る実施形態の構成を示す図
である。
である。
【図３】請求項３の発明に係る実施形態の構成を示す図
である。
である。
【図４】従来例を示す図である。
１ 電源 ２ ダイオード整流器 ３ 平滑用コンデンサ ４ スイッチング素子 １０ 電子冷却装置 １１ ペルチェ素子 １２ サーミスタ １３ 電源 １４ 温度センサ １５ ヒステリシスコンパレータ １６ 過熱検出回路 １７ スイッチングモジュール
Claims (3)
- 【請求項１】 スイッチング素子と該スイッチング素子
の過熱を防止するための冷却装置とを備えたインバータ
において、 冷却装置としてペルチェ素子からなる電子冷却装置を用
いたことを特徴とするインバータ。 - 【請求項２】 請求項１記載のインバータにおいて、 電子冷却装置の制御用温度センサとスイッチング素子の
過熱保護用温度センサとを共用としたことを特徴とする
インバータ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のインバー
タにおいて、 ペルチェ素子の吸熱部をスイッチング素子モジュールに
一体的に組み込んで形成したことを特徴とするインバー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9319428A JPH11154720A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9319428A JPH11154720A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | インバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11154720A true JPH11154720A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18110093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9319428A Withdrawn JPH11154720A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11154720A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007315374A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動圧縮機 |
| DE112008000760T5 (de) | 2007-03-23 | 2010-01-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Halbleitervorrichtung und elektrisch betriebenes Fahrzeug |
| CN102800801A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 李尔公司 | 电冷却的功率模块 |
| EP3599709A1 (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-29 | General Electric Company | System and method for controlling multiple igbt temperatures in a power converter of an electrical power system |
| EP4002682A1 (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-25 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor drive electronics using thermoelectric material |
| WO2024018827A1 (ja) * | 2022-07-21 | 2024-01-25 | ローム株式会社 | 半導体装置および半導体装置アッセンブリ |
-
1997
- 1997-11-20 JP JP9319428A patent/JPH11154720A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4697148B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2011-06-08 | パナソニック株式会社 | 電動圧縮機 |
| JP2007315374A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電動圧縮機 |
| DE112008000760B4 (de) * | 2007-03-23 | 2016-01-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Halbleitervorrichtung und elektrisch betriebenes Fahrzeug |
| DE112008000760T5 (de) | 2007-03-23 | 2010-01-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Halbleitervorrichtung und elektrisch betriebenes Fahrzeug |
| US8803275B2 (en) | 2007-03-23 | 2014-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including power semiconductor element, branch line, and thermoelectric conversion element, and electrically powered vehicle |
| CN102800801A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-11-28 | 李尔公司 | 电冷却的功率模块 |
| US8995134B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-03-31 | Lear Corporation | Electrically-cooled power module |
| DE102012208745B4 (de) * | 2011-05-27 | 2016-02-18 | Lear Corporation | Elektrisch gekühltes Stromversorgungsmodul |
| CN102800801B (zh) * | 2011-05-27 | 2016-05-04 | 李尔公司 | 电冷却的功率模块 |
| EP3599709A1 (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-29 | General Electric Company | System and method for controlling multiple igbt temperatures in a power converter of an electrical power system |
| US11013070B2 (en) | 2018-07-23 | 2021-05-18 | General Electric Company | System and method for controlling multiple IGBT temperatures in a power converter of an electrical power system |
| EP4002682A1 (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-25 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor drive electronics using thermoelectric material |
| US20220166368A1 (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor drive electronics using thermoelectric material |
| US11824474B2 (en) * | 2020-11-23 | 2023-11-21 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor drive electronics using thermoelectric material |
| WO2024018827A1 (ja) * | 2022-07-21 | 2024-01-25 | ローム株式会社 | 半導体装置および半導体装置アッセンブリ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |