JPWO2014020808A1 - Cooling structure and power conversion device - Google Patents
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Abstract
電力変換用の半導体スイッチング素子をケース体(12)に内蔵し、このケース体の一面に放熱部材(13)が形成された半導体パワーモジュール(11)を備えおり、放熱部材に、ケース体と反対側で開口して冷却液が通流する冷却室(13a)が設けられているとともに、記放熱部材に、冷却室を閉塞する閉塞部材(3)を接合した。A semiconductor switching element for power conversion is built in the case body (12), and a semiconductor power module (11) having a heat radiating member (13) formed on one surface of the case body is provided. The heat radiating member is opposite to the case body. A cooling chamber (13a) that is opened on the side and through which the coolant flows is provided, and a closing member (3) that closes the cooling chamber is joined to the heat dissipation member.
Description
本発明は、発熱体の熱を冷却する冷却構造体と、電力変換用の半導体スイッチング素子を内蔵したモジュール上に、所定間隔を保って上記半導体スイッチング素子を駆動する発熱回路部品を含む回路部品を実装した実装基板を支持するようにした電力変換装置に関する。 The present invention provides a circuit component including a heat generating circuit component that drives a semiconductor switching element at a predetermined interval on a cooling structure that cools heat of the heating element and a module that incorporates a semiconductor switching element for power conversion. The present invention relates to a power conversion device that supports a mounted substrate.
この種の電力変換装置としては、特許文献1に記載された電力変換装置が知られている。
この電力変換装置は、筐体内に、冷却液が通過する水冷ジャケットを配置し、この水冷ジャケット上に、電力変換用の半導体スイッチング素子としてのIGBTを内蔵したパワーモジュールを接合した装置である。そして、水冷ジャケットのパワーモジュールに接合する側に開口して冷却液が通流する冷却室及び流路を設け、パワーモジュールの水冷ジャケットに接合する側に、複数の冷却フィンが突出して設けられ、水冷ジャケット及びパワーモジュールを接合することで、水冷ジャケットの冷却室にパワーモジュールの複数の冷却フィンを配置し、複数の冷却フィンを冷却室内の冷却液で直接冷却する直接冷却方式を採用している。As this type of power conversion device, a power conversion device described in
This power conversion device is a device in which a water cooling jacket through which a coolant passes is disposed in a casing, and a power module including an IGBT as a semiconductor switching element for power conversion is joined on the water cooling jacket. Then, a cooling chamber and a flow path that are opened on the side of the water cooling jacket that is joined to the power module and through which the coolant flows are provided, and a plurality of cooling fins are provided on the side that is joined to the water cooling jacket of the power module. By joining the water cooling jacket and the power module, a plurality of cooling fins of the power module are arranged in the cooling chamber of the water cooling jacket, and a direct cooling method is adopted in which the cooling fins are directly cooled with the coolant in the cooling chamber. .
ところで、大型重量物である水冷ジャケットは、加工機械による取り扱いが困難であり、この水冷ジャケットに冷却室及び流路を形成することで、加工コストの増大を招くおそれがある。
また、図7に示すように、水冷ジャケット50及びパワーモジュール51の接合位置にずれが生じると、水冷ジャケット50に設けた冷却室50aの壁面と、パワーモジュール51に設けた複数の冷却フィン51aの外郭との隙間が不均一となり(隙間t1≠t2)、入側流路50bから冷却室50aに流れ込んだ冷却水が、隙間が大きい(隙間t1)領域では流量を多くして流れ、隙間が小さい(隙間t2)領域では流量を少なくして出側流路50cに流れていき、複数の冷却フィン51aに対して冷却分布が不均一となるおそれがある。By the way, the water-cooled jacket, which is a large and heavy object, is difficult to handle by a processing machine, and forming the cooling chamber and the flow path in the water-cooled jacket may increase the processing cost.
Further, as shown in FIG. 7, when the joining position of the
本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、加工コストの低減化を図るとともに、発熱体の冷却効率を向上させることができる冷却構造体を提供するとともに、加工コストの低減化を図るとともに、半導体スイッチング素子の冷却効率を向上させることができる電力変換装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and while providing a cooling structure capable of reducing the processing cost and improving the cooling efficiency of the heating element, An object of the present invention is to provide a power converter capable of reducing the processing cost and improving the cooling efficiency of the semiconductor switching element.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る冷却構造体は、発熱体と、この発熱体の一面に形成された放熱部材を有する冷却構造体であって、前記放熱部材に、冷却液が通流する冷却室が設けられているとともに、前記放熱部材に、前記冷却室を閉塞する閉塞部材を接合した。
この一態様に係る冷却構造体によると、加工コストの低減化を図るとともに、発熱体の冷却効率を向上させることができる。In order to achieve the above object, a cooling structure according to an aspect of the present invention is a cooling structure including a heating element and a heat dissipation member formed on one surface of the heating element. A cooling chamber through which the liquid flows is provided, and a closing member for closing the cooling chamber is joined to the heat radiating member.
According to the cooling structure according to this aspect, the processing cost can be reduced and the cooling efficiency of the heating element can be improved.
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、半導体パワーモジュールの一面に形成された放熱部材を有する電力変換装置であって、前記放熱部材には、冷却液が通流する冷却室が設けられているとともに、前記放熱部材に、前記冷却室を閉塞する閉塞部材を接合した。
この一態様に係る電力変換装置によると、放熱部材は大型重量物ではなく、加工機械による取り扱いが容易であり、冷却室を容易に形成することができるので、加工コストの低減化を図ることができる。そして、半導体パワーモジュールの冷却効率を向上させることができる。The power converter according to an aspect of the present invention is a power converter having a heat radiating member formed on one surface of a semiconductor power module, and the heat radiating member is provided with a cooling chamber through which a coolant flows. In addition, a closing member for closing the cooling chamber is joined to the heat radiating member.
According to the power conversion device according to this aspect, the heat dissipating member is not a large heavy object, can be easily handled by the processing machine, and the cooling chamber can be easily formed, so that the processing cost can be reduced. it can. And the cooling efficiency of a semiconductor power module can be improved.
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、電力変換用の半導体スイッチング素子をケース体に内蔵し、当該ケース体の一面に放熱部材が形成された半導体パワーモジュールを備え、前記放熱部材に、前記ケース体と反対側で開口して冷却液が通流する冷却室が設けられているとともに、前記放熱部材に、前記冷却室を閉塞する閉塞部材を接合した。
この一態様に係る電力変換装置によると、放熱部材は大型重量物ではなく、加工機械による取り扱いが容易であり、冷却室を容易に形成することができるので、加工コストの低減化を図ることができる。そして、半導体パワーモジュールの冷却効率を向上させることができる。The power conversion device according to an aspect of the present invention includes a semiconductor power module in which a semiconductor switching element for power conversion is built in a case body, and a heat dissipation member is formed on one surface of the case body, and the heat dissipation member includes A cooling chamber that is opened on the opposite side of the case body and through which the coolant flows is provided, and a closing member that closes the cooling chamber is joined to the heat radiating member.
According to the power conversion device according to this aspect, the heat dissipating member is not a large heavy object, can be easily handled by the processing machine, and the cooling chamber can be easily formed, so that the processing cost can be reduced. it can. And the cooling efficiency of a semiconductor power module can be improved.
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記冷却室の底部から突出する複数の冷却フィンが形成されている。
この一態様に係る電力変換装置によると、複数の冷却フィンが冷却室の冷却液に直接接触するので、さらに冷却効率を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記冷却室の通流方向の両内壁と、前記冷却フィンとの間の間隔を均等に設定した。
この一態様に係る電力変換装置によると、通流方向の一方の内壁側と他方の内壁側の冷却液の流量を略同一とし、冷却分布を均一にすることができる。Moreover, the power converter device which concerns on 1 aspect of this invention is formed with the several cooling fin which protrudes from the bottom part of the said cooling chamber.
According to the power conversion device according to this aspect, since the plurality of cooling fins are in direct contact with the coolant in the cooling chamber, the cooling efficiency can be further improved.
Moreover, the power converter device which concerns on 1 aspect of this invention set the space | interval between the both inner walls of the flow direction of the said cooling chamber, and the said cooling fin equally.
According to the power conversion device according to this aspect, the flow rate of the cooling liquid on one inner wall side and the other inner wall side in the flow direction can be made substantially the same, and the cooling distribution can be made uniform.
また、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記複数の冷却フィンと前記閉塞部材との間に隙間を設け、当該隙間を均一にした。
この一態様に係る電力変換装置によると、複数の冷却フィンの間を流れる冷却液の流量も略同一とし、冷却室内の全ての領域の冷却分布をさらに均一にすることができる。Moreover, the power converter device which concerns on 1 aspect of this invention provided the clearance gap between the said several cooling fin and the said closure member, and the said clearance gap was made uniform.
According to the power conversion device according to this aspect, the flow rate of the coolant flowing between the plurality of cooling fins can be made substantially the same, and the cooling distribution in all the regions in the cooling chamber can be made more uniform.
さらに、本発明の一態様に係る電力変換装置は、前記複数の冷却フィンと前記閉塞部材との間に隙間を設け、当該隙間を均一にした。
この一態様に係る電力変換装置によると、腐食防止用のメッキが施されている冷却フィンは閉塞部材との間に隙間を設けているので、閉塞部材との接触によるメッキ剥がれを防止することができる。また、複数の冷却フィンと閉塞部材との間の隙間を均一にしたことで、複数の冷却フィンの先端側の冷却液の流量も略同一とし、冷却分布をさらに均一にすることができる。Furthermore, the power converter device which concerns on 1 aspect of this invention provided the clearance gap between the said several cooling fin and the said closure member, and the said clearance gap was made uniform.
According to the power conversion device according to this aspect, since the cooling fin that has been plated for corrosion prevention has a gap between the closing member, it is possible to prevent plating peeling due to contact with the closing member. it can. Further, since the gaps between the plurality of cooling fins and the closing member are made uniform, the flow rate of the coolant on the front end side of the plurality of cooling fins can be made substantially the same, and the cooling distribution can be made more uniform.
本発明に係る冷却構造体によると、加工コストの低減化を図るとともに、発熱体の冷却効率を向上させることができる。
また、本発明に係る電力変換装置によると、加工コストの低減化を図るとともに、半導体スイッチング素子の冷却効率を向上させることができる。The cooling structure according to the present invention can reduce the processing cost and improve the cooling efficiency of the heating element.
Moreover, according to the power converter device which concerns on this invention, while aiming at reduction of processing cost, the cooling efficiency of a semiconductor switching element can be improved.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明の全体構成を示す断面図であり、図2は、図1の要部を拡大して示した図である。
図1の符号1は電力変換装置であって、この電力変換装置1は筐体2内に収納されている。筐体2は、合成樹脂材を成形したものであり、後述する閉塞部材3を挟んで上下に分割された下部筐体2A及び上部筐体2Bで構成されている。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the main part of FIG.
下部筐体2Aは有底角筒体で構成されている。この下部筐体2Aは開放上部が閉塞部材3で覆われ、内部に平滑用のフィルムコンデンサ4が収納されている。
上部筐体2Bは、上端及び下端を開放した角筒体2aと、この角筒体2aの上端を閉塞する蓋体2bとを備えている。そして、角筒体2aの下端が閉塞部材3で閉塞されている。The
The
この角筒体2aの下端と閉塞部材3との間には、図示しないが、液状シール剤の塗布やゴム製パッキンの挟み込みなどのシール材が介在されている。
電力変換装置1は、電力変換用の例えばインバータ回路を構成する半導体スイッチング素子として例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)を内蔵したパワーモジュール11を備えている。このパワーモジュール11は、扁平な直方体状の絶縁性のケース体12内にIGBTを内蔵しており、ケース体12の下面に、直方体状の熱伝導率の高い銅製からなる放熱部材13が一体に設けられている。Between the lower end of the
The
放熱部材13は、図3に示すように、放熱部材13の下面中央部に、長方形状に開口する冷却室13aが形成されており、冷却室13aの長手方向の一方の壁部に、放熱部材13の内部に形成した給水路13bの給水口13b1が開口し、冷却室13aの長手方向の他方の壁部には、放熱部材13の内部に形成した排水路13cの排水口13c1が開口しており、給水口13b1から流れ込んだ冷却水は、図3の左側から右側を通流方向として冷却室13aを流れ、排水口13c1から流れ出るようになっている。給水路13b及び排水路13cは、例えばフレキシブルホースを介して図示しない冷却水供給源に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
また、冷却室13aの底部13dから複数の冷却フィン17が突出している。
これら複数の冷却フィン17は、隣接する冷却フィン17,17の間隔が同一に設定されているとともに、複数の冷却フィン17の底部13dからの高さは、閉塞部材3に接合する接合面13fより僅かに低い同一高さに設定されている。
そして、冷却室13aの通流方向の両内壁13g,13hに最も近い冷却フィン17は、内壁13g,13hに対して同一の隙間t3に設定されている。A plurality of cooling fins 17 protrude from the
In the plurality of
The
ここで、放熱部材13の冷却室13a及び複数の冷却フィン17の表面には腐食防止用のメッキが施されている。
そして、図1及び図2に示すように、放熱部材13の下面(接合面)13fに接合する閉塞部材3は、例えば熱伝導率の高いアルミニウム、アルミニウム合金を射出成形して形成されている。
閉塞部材3の上面(接合面)3aには、放熱部材13の冷却室13aの開口部を囲む位置に、四角枠状の周溝6が形成され、この周溝6にOリング7が装着されている。
また、閉塞部材3の接合面3aより外周側には、接合面3aより一段低く形成された平坦な当接部3bが形成されている。
さらに、閉塞部材3には、下部筐体2Aに保持されたフィルムコンデンサ4の絶縁被覆された正負の電極4aを上下に挿通する挿通孔3eが形成されている。Here, the surface of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
A rectangular frame-shaped
Further, a
Further, the closing
図2に戻って、ケース体12及び放熱部材13には平面からみて四隅に固定ねじ14を挿通する挿通孔15が形成されている。また、ケース体12の上面には、挿通孔15の内側における4箇所に所定高さの基板固定部16が突出形成されている。
基板固定部16の上端には、パワーモジュール11に内蔵されたIGBTを駆動する駆動回路等が実装された駆動回路基板21が固定されている。また、駆動回路基板21の上方に所定間隔を保ってパワーモジュール11に内蔵されたIGBTを制御する相対的に発熱量の大きい、又は発熱密度の大きい発熱回路部品を含む制御回路等を実装した実装基板としての制御回路基板22が固定されている。さらに、制御回路基板22の上方に所定間隔を保ってパワーモジュール11に内蔵されたIGBTに電源を供給する発熱回路部品を含む電源回路等を実装した実装基板としての電源回路基板23が固定されている。Returning to FIG. 2, the
A driving
そして、駆動回路基板21は、基板固定部16に対向する位置に形成した挿通孔21a内に継ぎねじ24の雄ねじ部24aを挿通し、この雄ねじ部24aを基板固定部16の上面に形成した雌ねじ部16aに螺合することにより固定されている。
また、制御回路基板22は継ぎねじ24の上端に形成した雌ねじ部24bに対向する位置に形成した挿通孔22a内に継ぎねじ25の雄ねじ部25aを挿通し、この雄ねじ部25aを継ぎねじ24の雌ねじ部24bに螺合することにより固定されている。Then, the
Further, the
さらに、電源回路基板23は継ぎねじ25の上端に形成した雌ねじ部25bに対向する位置に形成した挿通孔23a内に固定ねじ26を挿通し、この固定ねじ26を継ぎねじ25の雌ねじ部25bに螺合することにより固定されている。
また、制御回路基板22及び電源回路基板23は、伝熱支持用金属板32,33によって筐体2を介することなく放熱部材13への放熱経路を独自に形成するように支持されている。これら伝熱支持用金属板32及び33は、熱伝導率が高い金属板例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製の金属板で形成されている。Further, the power
Further, the
伝熱支持用金属板32は、平板形状の伝熱支持板部32aと、この伝熱支持板部32aの右側端部から下方に折り曲げられて放熱部材13に向けて延在する伝熱支持側板部32bと、伝熱支持側板部32bの下端部から左側に折り曲げられて放熱部材13の下面に沿って延在する冷却体接触板部32cとを一体に備えた部品である。
伝熱支持板部32aには、伝熱部材35を介して制御回路基板22が固定ねじ36によって固定される。伝熱部材35は、伸縮性を有する弾性体で電源回路基板23と同じ外形寸法に構成されている。この伝熱部材35としては、シリコンゴムの内部に金属フィラーを介在させることにより絶縁性能を発揮しながら伝熱性を高めたものが適用されている。The heat transfer
The
また、伝熱支持用金属板33は、平板形状の伝熱支持板部33aと、この伝熱支持板部33aの左側端部から下方に折り曲げられて放熱部材13に向けて延在する伝熱支持側板部33bと、伝熱支持側板部33bの下端部から右側に折り曲げられて放熱部材13の下面に沿って延在する冷却体接触板部33cとを一体に備えた部品である。
伝熱支持板部33aには、前述した伝熱部材35と同様の伝熱部材37を介して電源回路基板23が固定ねじ38によって固定される。Further, the heat transfer
The power
これら伝熱支持用金属板32,33を一体部品とすることで、熱抵抗を小さくしてより効率の良い放熱を行うことができる。また、伝熱支持用金属板32の伝熱支持板部32aと伝熱支持側板部32bとの連結部及び伝熱支持側板部32bと冷却体接触板部32cとの連結部とを湾曲部とし、伝熱支持用金属板33の伝熱支持板部33aと伝熱支持側板部33bとの連結部及び伝熱支持側板部33bと冷却体接触板部33cとの連結部とを湾曲部とすることで、電力変換装置1に伝達される上下振動や横揺れ等に対する耐振動性を向上することができる。
By using these heat transfer supporting
図4に示すように、電源回路基板23には、発熱回路部品39が下面側に実装されており、電源回路基板23、伝熱部材37及び伝熱支持板部33aが、固定ねじ38により積層状態で固定されており、伝熱支持板部33aの下面には、絶縁距離を短くするために絶縁シート43が貼着されている。なお、これらの積層状態の部品を電源回路ユニットU3と称する。
As shown in FIG. 4, the
この際、電源回路基板23の下面側に実装された発熱回路部品39が伝熱部材37の弾性によって伝熱部材37内に埋め込まれる。このため、発熱回路部品39と伝熱部材37との接触が過不足なく行われるとともに、伝熱部材37と電源回路基板23及び伝熱支持板部33aとの接触が良好に行われ、伝熱部材37と電源回路基板23及び伝熱支持板部33aとの間の熱抵抗を減少させることができる。
At this time, the heat
また、図示しないが、制御回路基板22の下面側にも発熱回路部品が実装されており、制御回路基板22、伝熱部材35及び伝熱支持板部32aが、固定ねじ36により積層状態で固定されており、伝熱支持板部32aの下面には、絶縁距離を短くするために絶縁シート42が貼着されている。なお、これらの積層状態の部品を制御回路ユニットU2と称する。
Although not shown, a heat generating circuit component is also mounted on the lower surface side of the
そして、制御回路基板22の下面側に実装された発熱回路部品が伝熱部材35の弾性によって伝熱部材35内に埋め込まれ、制御回路基板22と伝熱部材35との接触が過不足なく行われるとともに、伝熱部材35と制御回路基板22及び伝熱支持板部32aとの接触が良好に行われ、伝熱部材35と制御回路基板22及び伝熱支持板部32aとの間の熱抵抗を減少させることができる。
Then, the heat generating circuit component mounted on the lower surface side of the
また、伝熱支持用金属板の伝熱支持側板部33bには、図5に示すように、パワーモジュール11の図1に示す3相交流出力端子11bに対応する位置に後述するブスバー55を挿通する例えば方形の3つの挿通孔33iが形成されている。このように、3つの挿通孔33iを形成することにより、隣接する挿通孔33i間に比較的幅広の伝熱路Lhを形成することができ、全体の伝熱路の断面積を増加させて効率よく伝熱することができる。また、振動に対する剛性も確保することができる。
Further, as shown in FIG. 5, a
同様に、伝熱支持用金属板32の伝熱支持側板部32bにも、パワーモジュール11の正極及び負極端子11aに対向する位置にそれぞれ同様の挿通孔32iが形成されている。この挿通孔32iを形成することにより、上述した挿通孔33iと同様の作用効果を得ることができる。
また、伝熱支持用金属板32の冷却体接触板部32c及び伝熱支持用金属板33の冷却体接触板部33cには、図2に示すように、パワーモジュール11の固定ねじ14を挿通する挿通孔15に対向する位置に固定部材挿通孔32c1,33c1が形成されている。Similarly, in the heat transfer support
Further, as shown in FIG. 2, the fixing
そして放熱部材13の挿通孔15及び冷却体接触板部32c,33cの固定部材挿通孔32c1,33c1に固定ねじ14を挿通し、固定ねじ14を閉塞部材3に形成した雌ねじ部に螺合させる。
これにより、伝熱支持用金属板32,33の冷却体接触板部32c,33cを、パワーモジュール11の放熱部材13の下面13aと閉塞部材3の当接部3bとに当接し、放熱部材13及び閉塞部材3で挟持して固定する。Then, the fixing
Thereby, the cooling body
この際、閉塞部材3の周溝6に装着した0リング7が、放熱部材13の接合面13fに当接して弾性変形しながら押しつぶされ、冷却室13aに溜まった冷却水が外部に漏れるのを防止する液密封止が施される。
また、図1に示すように、パワーモジュール11の正負の直流入力端子に11aに、ブスバー55が接続され、ブスバー55の他端に閉塞部材3を貫通するフィルムコンデンサ4の正負の電極4aが固定ねじ51で連結されている。また、パワーモジュール11の負極端子11aに、外部のコンバータ(図示せず)に接続する接続コード52の先端に固定された圧着端子53が固定されている。At this time, the 0
Further, as shown in FIG. 1, a
さらに、パワーモジュール11の3相交流出力端子11bに、ブスバー55の一端を固定ねじ56で接続し、このブスバー55の途中に電流センサ57が配置されている。そして、ブスバー55の他端に圧着端子59が固定ねじ60で接続されている。圧着端子59は、外部の3相電動モータ(図示せず)に接続したモータ接続ケーブル58に固定されている。
Further, one end of the
この状態で、外部のコンバータ(図示せず)から直流電力を供給するとともに、電源回路基板23に実装された電源回路、制御回路基板22に実装された制御回路を動作状態とし、制御回路から例えばパルス幅変調信号でなるゲート信号を駆動回路基板21に実装された駆動回路を介してパワーモジュール11に供給する。これによって、パワーモジュール11に内蔵されたIGBTが制御されて、直流電力を交流電力に変換する。変換した交流電力は3相交流出力端子11bからブスバー55を介してモータ接続ケーブル58に供給し、3相電動モータ(図示せず)を駆動制御する。
In this state, DC power is supplied from an external converter (not shown), and the power supply circuit mounted on the power
このとき、パワーモジュール11に内蔵されたIGBTで発熱するが、パワーモジュール11の放熱部材13は、冷却水が通流する冷却室13aと、冷却室13aの底部13dから突出した複数の冷却フィン17とを備えた水冷ジャケットを構成しているので、パワーモジュール11は効率良く冷却される。
一方、制御回路基板22及び電源回路基板23に実装されている制御回路及び電源回路には発熱回路部品39が含まれており、これら発熱回路部品39で発熱を生じる。このとき、発熱回路部品39は制御回路基板22及び電源回路基板23の下面側に実装されている。At this time, the IGBT built in the
On the other hand, the control circuit and the power supply circuit mounted on the
そして、これら制御回路基板22及び電源回路基板23の下面側には、熱伝導率が高く弾性を有する伝熱部材35及び37を介して伝熱支持用金属板32,33の伝熱支持板部32a,33aが設けられている。伝熱支持用金属板32,33は、伝熱支持板部32a,33aと、伝熱支持側板部32b,33bと、冷却体接触板部32c,33cとを一体化した部品であって熱抵抗が小さい部材なので、図6に示すように、伝熱支持用金属板32,33に伝達された熱は、水冷ジャケットを構成している放熱部材13に直接接触した冷却体接触板部32c,33cから放熱部材13に放熱され、効率の良い放熱を行うことができる。
And on the lower surface side of these
なお、本発明の発熱体がパワーモジュール11に対応している。
本実施形態の電力変換装置1によると、放熱部材13は大型重量物ではなく、加工機械による取り扱いが容易であり、冷却室13a、複数の冷却フィン17を容易に形成することができるので、加工コストの低減化を図ることができる。
また、放熱部材13の冷却室13aには、通流方向の両内壁13g,13hとの隙間を同一(t3)に設定して複数の冷却フィン17が突出しており、給水路13bから冷却室13aに流れ込んだ冷却水は、通流方向の内壁13g,13h側の流量を略同一として排水路13cまで流れる。また、複数の冷却フィン17の隣接する冷却フィン17,17の間隔も同一に設定されているので、複数の冷却フィン17の間を流れる冷却水の流量も略同一となる。したがって、冷却室13aを通流する冷却水は、複数の冷却フィン17の冷却分布を均一にすることができる。The heating element of the present invention corresponds to the
According to the
The cooling
また、図7で示した従来装置では、水冷ジャケット50及びパワーモジュール51の接合位置にずれが生じると、水冷ジャケット50に設けた冷却室50aと、この冷却室50aに配置されるパワーモジュール51の複数の冷却フィン51aの位置が変化するが、本実施形態のように、放熱部材13が冷却室13a及び複数の冷却フィン17を備えているので、冷却室13a内の複数の冷却フィン17の位置合わせが不要となる。
Further, in the conventional apparatus shown in FIG. 7, when the joining position of the
また、放熱部材13及び閉塞部材3を接合すると、複数の冷却フィン17の先端は、閉塞部材3との間に僅かな隙間を設けて対向する。これにより、閉塞部材3に対する複数の冷却フィン17の先端の接触を回避し、冷却フィン17の表面を覆っているメッキの剥がれが防止されるので、メッキの剥がれによる冷却フィンの腐食を防止することができる。
なお、図1及び図2で示した制御回路ユニットU2及び電源回路ユニットU3において、伝熱部材35及び37を制御回路基板22及び電源回路基板23と同じ外形とした場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、伝熱部材35及び37を発熱回路部品39が存在する箇所にのみ設けるようにしてもよい。Further, when the
In the control circuit unit U2 and the power circuit unit U3 shown in FIGS. 1 and 2, the case where the
また、図1及び図2においては、制御回路基板22及び電源回路基板23で発熱回路部品39を裏面側の伝熱部材35及び37側に実装する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではない。すなわち、制御回路基板22及び電源回路基板23の伝熱部材35及び37とは反対側の外周領域に、発熱回路部品39を実装するようにしてよい。
1 and 2, the case where the heat
さらに、図1及び図2においては、平滑用のコンデンサとしてフィルムコンデンサ4を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、円柱状の電解コンデンサを適用するようにしてもよい。
また、本発明に係る電力変換装置1を、電気自動車に適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、軌条を走行する鉄道車両にも本発明を適用することができ、任意の電気駆動車両に適用することができる。さらに電力変換装置1としては電気駆動車両に限らず、他の産業機器における電動モータ等のアクチュエータを駆動する場合に本発明の電力変換装置1を適用することができる。Furthermore, although the case where the film capacitor 4 is applied as a smoothing capacitor has been described in FIGS. 1 and 2, the present invention is not limited to this, and a cylindrical electrolytic capacitor may be applied.
Moreover, although the case where the
以上のように、本発明に係る冷却構造体は、加工コストの低減化を図り、発熱体の冷却効率を向上させるのに有用であり、本発明に係る電力変換装置は、加工コストの低減化を図るとともに、半導体スイッチング素子の冷却効率を向上させるのに有用である。 As described above, the cooling structure according to the present invention is useful for reducing the processing cost and improving the cooling efficiency of the heating element, and the power conversion device according to the present invention reduces the processing cost. This is useful for improving the cooling efficiency of the semiconductor switching element.
1…電力変換装置、2…筐体、2A…下部筐体、2B…上部筐体、2a…角筒体、2b…蓋体、3…閉塞部材、3b…当接部、3c…冷却体の上面、3e…挿通孔、4…フィルムコンデンサ、4a…正負の電極、5…浸漬部、6…周溝、7…Oリング、8…当接部、11…パワーモジュール、11a…負極端子、11b…3相交流出力端子、12…ケース体、13…放熱部材、13a…冷却室、13b…給水路、13b1…給水口、13c…排水路、13c1…排水口、13d…底部、13f接合面、13g,13h…内、14…固定ねじ、15…挿通孔、16…基板固定部、16a…雌ねじ部、17…冷却フィン、21…駆動回路基板、21a…挿通孔、22…制御回路基板、22a…挿通孔、23…電源回路基板、23a…挿通孔、24a…雄ねじ部、24b…雌ねじ部、25a…雄ねじ部、25b…雌ねじ部、32,33…伝熱支持用金属板、32a…伝熱支持板部、32b…伝熱支持側板部、32c…冷却体接触板部、32c,33c…冷却体接触板部、32c1,33c1…固定部材挿通孔、32i…挿通孔、33a…伝熱支持板部、33b…伝熱支持側板部、33c…冷却体接触板部、33i…挿通孔、35…伝熱部材、37…伝熱部材、39…発熱回路部品、42…絶縁シート、43…絶縁シート、51…固定ねじ、52…接続コード、53,59…圧着端子、55…ブスバー、57…電流センサ、58…モータ接続ケーブル、60…固定ねじ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記放熱部材に、冷却液が通流する冷却室が設けられているとともに、
前記放熱部材に、前記冷却室を閉塞する閉塞部材を接合したことを特徴とする冷却構造体。A cooling structure having a heating element and a heat radiating member formed on one surface of the heating element,
The heat radiating member is provided with a cooling chamber through which a coolant flows,
A cooling structure, wherein a closing member for closing the cooling chamber is joined to the heat radiating member.
前記放熱部材には、冷却液が通流する冷却室が設けられているとともに、
前記放熱部材に、前記冷却室を閉塞する閉塞部材を接合したことを特徴とする電力変換装置。A power conversion device having a heat dissipation member formed on one surface of a semiconductor power module,
The heat radiating member is provided with a cooling chamber through which a coolant flows,
A power conversion device, wherein a closing member that closes the cooling chamber is joined to the heat radiating member.
前記放熱部材に、前記ケース体と反対側で開口して冷却液が通流する冷却室が設けられているとともに、
前記放熱部材に、前記冷却室を閉塞する閉塞部材を接合したことを特徴とする電力変換装置。The semiconductor switching element for power conversion is built in the case body, and includes a semiconductor power module in which a heat dissipation member is formed on one surface of the case body,
The heat radiating member is provided with a cooling chamber that is opened on the side opposite to the case body and through which a coolant flows,
A power conversion device, wherein a closing member that closes the cooling chamber is joined to the heat radiating member.
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