WO2016056056A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷却効率を向上する。 【解決手段】電力変換装置1は、部品が配置される部品面30aを備えた第1基板30と、第1基板30と離間した位置で、主たる放熱面Raが部品面30aと対向するように配置された、通電時に発熱する回生抵抗Rとを有する。また、電力変換装置1は、第1基板30と回生抵抗Rとの間に配置され、回生抵抗Rを冷却するヒートシンク54を有し、ヒートシンク54は、第1基板30に沿って配置され、回生抵抗Rが設置されたヒートシンクベース541と、ヒートシンクベース541から第1基板30に向けて突出した複数のフィン542とを有する。
Description
開示の実施形態は、電力変換装置に関する。
特許文献1には、半導体素子が取り付けられたヒートシンクをケースの底板に取り付け、ヒートシンクの冷却フィンに冷却風を流通させて冷却する制御ユニットが記載されている。
上記従来技術において、冷却効率をより向上させる場合には、装置構成のさらなる最適化が要望される。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、冷却効率を向上することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、電力を変換する電力変換装置であって、部品が配置される部品面を備えた第1基板と、前記第1基板と離間した位置で、主たる放熱面が前記部品面と対向するように配置された、通電時に発熱する第1電子部品と、を有する電力変換装置が適用される。
また、本発明の別の観点によれば、電力を変換する電力変換装置であって、基板と通電時に発熱する電子部品とを用いて風洞を形成する手段を有する電力変換装置が適用される。
本発明の電力変換装置によれば、冷却効率を向上することができる。
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。また、図面中に注記された「前」「後」「左」「右」「上」「下」の方向は、本明細書中の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」と記述される方向にそれぞれ対応する。但し、電力変換装置の各構成の位置関係は、「前」「後」「左」「右」「上」「下」の概念に限定されるものではない。
<1.電力変換装置の回路構成の例>
まず、図1を参照しつつ、本実施形態の電力変換装置の回路構成の一例について説明する。
まず、図1を参照しつつ、本実施形態の電力変換装置の回路構成の一例について説明する。
図1に示すように、電力変換装置1は、外部電源から入力される電力を所定の電力に変換して負荷に出力する。具体的には、電力変換装置1は、3相交流電源100から入力される交流電力を別の交流電力に変換し、8つの3相交流モータM1,M2,M3,M4,M5,M6,M7,M8(以下「3相交流モータM」と総称する。)に出力して、動作を制御する。つまり、電力変換装置1は、8軸制御可能なモータ制御装置である。
なお、電力変換装置1の制御可能な軸数、つまりモータ(上記の例では3相交流モータM)の数は、8つに限定されるものではなく、他の数であってもよい。また、外部電源は、3相交流電源に限定されるものではなく、他の電源であってもよい。また、負荷は、3相交流モータに限定されるものではなく、他の負荷であってもよい。
電力変換装置1は、ダイオードモジュールDM、4つのコンデンサC1,C2,C3,C4(以下「コンデンサC」と総称する。)、8つのパワーモジュールPM1,PM2,PM3,PM4,PM5,PM6,PM7,PM8(以下「パワーモジュールPM」と総称する。)、抵抗器の一例である回生抵抗R、及びスイッチQを含む、複数の電子部品を有する。
ダイオードモジュールDMは、ダイオードを備え、交流電源100から入力される3相交流電力を整流し、直流バスP、Nに直流電力を出力する。
コンデンサC1~C4は、直流バスP、Nに渡って接続され、ダイオードモジュールDMが整流した直流電圧を平滑する。
パワーモジュールPM1~PM8は、例えばIGBT等の半導体素子で構成される複数のスイッチング素子SW(図1中では1つのみ図示)を備える。そして、パワーモジュールPM1~PM8は、それぞれ、直流電力を所定の3相交流電力に変換し、3相交流モータM1~M8に出力する。
なお、上記のようにパワーモジュールPMにより電力変換を行う場合、上記コンデンサC等による直流電圧の平滑は必須であるので、上記コンデンサC1~C4は、パワーモジュールPM1~PM8に付随する電子部品であるともいえる。
上記ダイオードモジュールDMのダイオード、コンデンサC1~C4、及びパワーモジュールPM1~PM8のスイッチング素子SWは、電力変換回路10を構成する。
また、直流バスP,N間には、上記回生抵抗R及びスイッチQの直列回路が接続されている。スイッチQは、例えばMOSFET等の半導体素子を備え、例えば3相交流モータMの急減速時や急停止時等にオンされることで、3相交流モータMから直流バスP,Nに入力される回生電力が回生抵抗Rにより消費されるようにする。回生抵抗Rは、スイッチQがオンされた場合に回生電力を消費する。
なお、上記で説明した電力変換装置1の回路構成は、あくまで一例であり、上記以外の回路構成であってもよい。例えば、抵抗器は、回生抵抗Rに限定されるものではなく、ダイナミックブレーキ等の他の抵抗器であってもよい。また、パワーモジュールPMの数は、8つに限定されるものではなく、他の数であってもよい。また、1つのコンデンサCに2つのパワーモジュールPMが並列に接続される場合に限定されるものではなく、1つのコンデンサCに1つのパワーモジュールPMが接続されたり3つ以上のパワーモジュールPMが並列に接続されてもよい。また、コンデンサCの数は、4つに限定されるものではなく、他の数であってもよい。また、コンデンサCに代えてリアクトルを設置してもよい。
<2.発熱量の大小関係の例>
ここで、上記複数の電子部品は、いずれも通電時に発熱する。複数の電子部品のうち、コンデンサCの通電時の発熱量は、他の部品に影響をほとんど与えない程度の小さな発熱量であり、パワーモジュールPMや回生抵抗Rの通電時の発熱量は、他の部品に影響を与える程度の大きな発熱量である。つまり、パワーモジュールPMや回生抵抗Rは、コンデンサCよりも発熱量が大きい。また、コンデンサCは、他の部品からの受熱を抑制すべき熱に弱い電子部品である。
ここで、上記複数の電子部品は、いずれも通電時に発熱する。複数の電子部品のうち、コンデンサCの通電時の発熱量は、他の部品に影響をほとんど与えない程度の小さな発熱量であり、パワーモジュールPMや回生抵抗Rの通電時の発熱量は、他の部品に影響を与える程度の大きな発熱量である。つまり、パワーモジュールPMや回生抵抗Rは、コンデンサCよりも発熱量が大きい。また、コンデンサCは、他の部品からの受熱を抑制すべき熱に弱い電子部品である。
また、電力変換装置1では、2つのヒートシンクベース501,521(後述の図2等も参照)が対向配置されている(詳細は後述)。パワーモジュールPM1~PM8のうち、コンデンサC1~C4の各々に接続されたパワーモジュールPM1~PM4は、ヒートシンクベース501に設置されている。また、コンデンサC1~C4の各々に上記パワーモジュールPM1~PM4の各々と並列に接続されたパワーモジュールPM5~PM8は、ヒートシンクベース521に設置されている。そして、パワーモジュールPM1~PM4の合計発熱量と回生抵抗Rの発熱量との大小関係、及び、パワーモジュールPM5~PM8の合計発熱量と回生抵抗Rの発熱量との大小関係は、電力変換装置1や3相交流モータM1~M8の運転状況等により変化する場合がある。但し、本実施形態では、回生抵抗Rの発熱量が、パワーモジュールPM1~PM4の合計発熱量やパワーモジュールPM5~PM8の合計発熱量よりも大きい場合について説明する。
また、パワーモジュールPM1~PM4の発熱量は、パワーモジュールPM1~PM4間でばらつきがあり、パワーモジュールPM5~PM8の発熱量は、パワーモジュールPM5~PM8間でばらつきがある。パワーモジュールPM1~PM4間での発熱量の大小関係、及び、パワーモジュールPM5~PM8間での発熱量の大小関係は、電力変換装置1や3相交流モータM1~M8の運転状況等により変化する場合がある。但し、本実施形態では、パワーモジュールPM1~PM4間では、パワーモジュールPM1、パワーモジュールPM2、パワーモジュールPM3、パワーモジュールPM4の順に発熱量が大きく、パワーモジュールPM5~PM8間では、パワーモジュールPM5、パワーモジュールPM6、パワーモジュールPM7、パワーモジュールPM8の順に発熱量が大きい場合について説明する。
なお、上記で説明した複数の電子部品間での発熱量の大小関係は、あくまで一例であり、上記以外の大小関係であってもよい。
<3.電力変換装置の構造の例>
次に、図2、図3、及び図4を参照しつつ、電力変換装置1の構造の一例について説明する。なお、図2中では、電力変換装置1の筐体の上板部及び前板部の図示を省略し、図3中では、上板部の図示を省略し、図4中では、前板部の図示を省略している。また、図2~図4中では、電力変換装置1の要部以外の構成の図示を適宜省略している。
次に、図2、図3、及び図4を参照しつつ、電力変換装置1の構造の一例について説明する。なお、図2中では、電力変換装置1の筐体の上板部及び前板部の図示を省略し、図3中では、上板部の図示を省略し、図4中では、前板部の図示を省略している。また、図2~図4中では、電力変換装置1の要部以外の構成の図示を適宜省略している。
図2~図4に示すように、電力変換装置1は、その外郭を構成する略直方体状の筐体2を有し、筐体2の板部21が上側、板部22が下側、板部23が前側、板部24が後側、板部25が左側、板部26が右側となるように、設置されている。以下では、筐体2の上側の板部21を「上板部21」、下側の板部22を「下板部22」、前側の板部23を「前板部23」、後側の板部24を「後板部24」、左側の板部25を「左板部25」、右側の板部26を「右板部26」ともいう。また、以下では、電力変換装置1において、左右方向を「幅方向」、上下方向を「高さ方向」、前後方向を「奥行き方向」ともいう。
なお、筐体2の形状は、略直方体状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、電力変換装置1の向きは、筐体2の板部21が上側、板部22が下側、板部23が前側、板部24が後側、板部25が左側、板部26が右側となる向きに限定されるものではなく、他の向きであってもよい。
筐体2には、第1基板30と、2つの第2基板32,34と、上記ダイオードモジュールDM、コンデンサC1~C4、パワーモジュールPM1~PM8、回生抵抗R、及びスイッチQを含む複数の電子部品と、3つのヒートシンク50,52,54と、ファン60とが収納されている。また、筐体2には、2つの通風口4,6が形成されている(図3参照)。
(3-1.第1基板)
第1基板30は、片面のみに部品が配置される片面基板である。つまり、第1基板30は、その一方側の面が、部品が配置される部品面30a、その他方側の面が、半田付けが行われる半田面30bである。また、第1基板30は、略長方形状を備え、その板面方向の寸法が、筐体2の高さ方向に垂直な面方向の内寸法とほぼ等しい。そして、第1基板30は、その板面方向が高さ方向と垂直となり、部品面30aが上面、半田面30bが下面となるように、筐体2内の下部において筐体2に固定されている。
第1基板30は、片面のみに部品が配置される片面基板である。つまり、第1基板30は、その一方側の面が、部品が配置される部品面30a、その他方側の面が、半田付けが行われる半田面30bである。また、第1基板30は、略長方形状を備え、その板面方向の寸法が、筐体2の高さ方向に垂直な面方向の内寸法とほぼ等しい。そして、第1基板30は、その板面方向が高さ方向と垂直となり、部品面30aが上面、半田面30bが下面となるように、筐体2内の下部において筐体2に固定されている。
なお、第1基板30の向き及び位置は、板面方向が高さ方向と垂直となり、部品面30aが上面、半田面30bが下面となる向き、及び、筐体2内の下部に限定されるものではなく、他の向き及び他の位置であってもよい。また、第1基板30の形状は、略直方形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、第1基板30は、1つの基板である場合に限定されるものではなく、複数の基板で構成されてもよい。また、第1基板30の板面方向の寸法は、筐体2の高さ方向に垂直な面方向の内寸法とほぼ等しい場合に限定されるものではなく、当該内寸法よりも小さくてもよい。また、第1基板30は、片面基板である場合に限定されるものではなく、両面に部品が配置される両面基板や、複数の基板が積層された多層基板等であってもよい。
(3-2.第2基板の例)
第2基板32,34は、第1基板30の部品面30aに立設されている。具体的には、第2基板32,34は、略長方形状を備え、各々の長手方向の寸法が筐体2の奥行き方向の内寸法とほぼ等しく、各々の短手方向の寸法が筐体2の高さ方向の内寸法よりも少し小さい。そして、第2基板32,34は、各々の長手方向が奥行き方向、各々の短手方向が高さ方向に沿いつつ、幅方向に所定の空隙を空けて離間するように、第1基板30の幅方向中央部近傍において平行に対向配置されている。つまり、第2基板32,34は、第2基板32の右面32aと第2基板34の左面34aとが幅方向に対向配置されている。なお、右面32a及び左面34aは、対向面の一例に相当し、幅方向は、対向面の対向方向である。また、以下では、右面32aを「対向面32a」、左面34aを「対向面34a」ともいう。
第2基板32,34は、第1基板30の部品面30aに立設されている。具体的には、第2基板32,34は、略長方形状を備え、各々の長手方向の寸法が筐体2の奥行き方向の内寸法とほぼ等しく、各々の短手方向の寸法が筐体2の高さ方向の内寸法よりも少し小さい。そして、第2基板32,34は、各々の長手方向が奥行き方向、各々の短手方向が高さ方向に沿いつつ、幅方向に所定の空隙を空けて離間するように、第1基板30の幅方向中央部近傍において平行に対向配置されている。つまり、第2基板32,34は、第2基板32の右面32aと第2基板34の左面34aとが幅方向に対向配置されている。なお、右面32a及び左面34aは、対向面の一例に相当し、幅方向は、対向面の対向方向である。また、以下では、右面32aを「対向面32a」、左面34aを「対向面34a」ともいう。
なお、第2基板32,34の向き及び位置は、各々の長手方向が奥行き方向、各々の短手方向が高さ方向に沿う向き、及び、第1基板30の幅方向中央部近傍に限定されるものではなく、他の向き及び他の位置であってもよい。また、第2基板32,34は、平行に立設されなくてもよい。また、第2基板32,34の形状は、略直方形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、第2基板32,34の長手方向の寸法は、筐体2の奥行き方向の内寸法とほぼ等しい場合に限定されるものではなく、当該内寸法よりも小さくてもよい。また、第2基板32,34の短手方向の寸法は、筐体2の高さ方向の内寸法よりも少し小さい場合に限定されるものではなく、当該内寸法とほぼ等しくてもよい。また、第2基板32,34は、第1基板30の部品面30aに立設される場合に限定されるものではなく、第1基板30の半田面30bに立設されてもよい。また、第2基板の数は、2つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。また、第2基板32,34の一方又は両方に代えて、風洞を構成する部材(導風板や仕切板等)を設置してもよい。
(3-3.通風口、ファンの例)
通風口4は、幅方向において第2基板32,34間に配置されるように、前板部23の幅方向中央部近傍に形成されている。通風口6は、幅方向において第2基板32,34間に配置されるように、後板部24の幅方向中央部近傍に形成されている。つまり、通風口4,6は、奥行き方向に対向配置されている。
通風口4は、幅方向において第2基板32,34間に配置されるように、前板部23の幅方向中央部近傍に形成されている。通風口6は、幅方向において第2基板32,34間に配置されるように、後板部24の幅方向中央部近傍に形成されている。つまり、通風口4,6は、奥行き方向に対向配置されている。
なお、通風口4,6は、各々の全部が第2基板32,34間に配置される場合に限定されるものではなく、各々の一部が基板32,34間に配置されてもよい。また、前板部23での通風口4の位置は、幅方向中央部近傍に限定されるものではなく、他の位置であってもよい。また、前板部23には、複数の通風口が形成されてもよい。また、後板部24での通風口6の位置は、幅方向中央部近傍に限定されるものではなく、他の位置であってもよい。また、後板部24には、複数の通風口が形成されてもよい。また、前板部23及び後板部24の少なくとも一方に代えて又は加えて、筐体2の他の板部に、通風口が形成されてもよい。
ファン60は、第2基板32,34間の通風口6の内側に配置され、上記パワーモジュールPM1~PM8、コンデンサC1~C4、及び回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75を含む風洞70(詳細は後述)に送風する。風洞70及びその内部の冷却流路75は、奥行き方向に延びるように形成されている(詳細は後述)。このような冷却流路75が延びる方向、つまり奥行き方向を「流路方向」ということにする。なお、以下では、説明の便宜上、流路方向を奥行き方向等と言い換えて用いることがある。
具体的には、ファン60は、排気ファンであり、通風口4を吸気口、通風口6を排気口として、通風口4から風洞70内(筐体2内)に吸気された空気を通風口6から風洞70外(筐体2外)に排気する。したがって、ファン60が風洞70に送風すると、風洞70内では、主に通風口4から通風口6に向けて空気が流れる。このようなファン60が風洞70内において主に空気を流す方向である通風口4から通風口6への向き、つまり奥行き方向の一方の向きである前から後への向きを「通風方向」ということにする。また、風洞70の通風口4側、つまり前側を「通風方向上流側」ということにし、風洞70の通風口6側、つまり後側を「通風方向下流側」ということにする。なお、以下では、説明の便宜上、通風方向を奥行き方向等と言い換えて用いることがある。
なお、ファン60は、排気ファンに限定されるものではなく、吸気ファンであってもよい。また、ファン60は、通風口6の内側に設置される場合に限定されるものではなく、通風口4の内側に設置されてもよい。また、ファン60は、通風口の内側に設置される場合に限定されるものではなく、通風口の外側に設置されてもよい。また、通風口に設置されるファンの数は、1つに限定されるものではなく、2つ以上であってもよい。また、例えば電子部品の発熱量があまり大きくない等により、ファンを用いた強制冷却を行わなくてもよい場合には、ファンを設置しなくてもよい。また、通風方向や流路方向は、奥行き方向に限定されるものではなく、第2基板32,34等の向きに応じて変化し得る。
(3-4.ヒートシンク、風洞の例)
ヒートシンク50,52は、上記パワーモジュールPM1~PM8を冷却するヒートシンクであり、第2基板32,34の対向面32a,34aに沿って配置されている。具体的には、ヒートシンク50は、第2基板32の対向面32aに沿って配置され、上記パワーモジュールPM1~PM4が設置されるヒートシンクベース501と、複数のフィン502とを有する。また、ヒートシンク52は、第2基板34の対向面34aに沿って配置され、上記パワーモジュールPM5~PM8が設置されるヒートシンクベース521と、複数のフィン522とを有する。
ヒートシンク50,52は、上記パワーモジュールPM1~PM8を冷却するヒートシンクであり、第2基板32,34の対向面32a,34aに沿って配置されている。具体的には、ヒートシンク50は、第2基板32の対向面32aに沿って配置され、上記パワーモジュールPM1~PM4が設置されるヒートシンクベース501と、複数のフィン502とを有する。また、ヒートシンク52は、第2基板34の対向面34aに沿って配置され、上記パワーモジュールPM5~PM8が設置されるヒートシンクベース521と、複数のフィン522とを有する。
ヒートシンクベース501は、略長方形状を備え、その長手方向の寸法が第2基板32,34の奥行き方向の寸法よりも小さく、その短手方向の寸法が第2基板32,34の高さ方向の寸法の半分よりも少し大きい。そして、ヒートシンクベース501は、その長手方向が奥行き方向、その短手方向が高さ方向に沿うように、第2基板32の対向面32aに沿って第2基板32,34と平行に配置され、例えばその四隅に配置されるスペーサSP1を介して第2基板32に固定されている。また、ヒートシンクベース521は、上記ヒートシンクベース501と同等の形状及び寸法を備える。そして、ヒートシンクベース521は、その長手方向が奥行き方向、その短手方向が高さ方向に沿うように、第2基板34の対向面34aに沿って第2基板32,34と平行に配置され、例えばその四隅に配置されるスペーサSP2を介して第2基板34に固定されている。
具体的には、ヒートシンクベース501,521は、高さ方向において各々の上端位置が第2基板32,34の上端位置とほぼ一致するように、配置されている。したがって、ヒートシンクベース501,521の下端位置は、第2基板32,34の高さ方向中央部よりも少し下側となっている。つまり、ヒートシンクベース501,521は、第2基板32,34間で、それらの上端側において幅方向に対向配置されている。この際、ヒートシンクベース501,521の配置間隔S1は、上記ファン60の例えば羽根車等で構成される送風部60aの径とほぼ等しくなっている。具体的には、配置間隔S1は、ヒートシンクベース501の左面501aとヒートシンクベース521の右面521aとの配置間隔である。なお、左面501aは、ヒートシンクベース501のヒートシンクベース521と対向しない側の面であり、右面521aは、ヒートシンクベース521のヒートシンクベース501と対向しない側の面である。
なお、ヒートシンクベース501の右面とヒートシンクベース521の左面との配置間隔を、ヒートシンクベース501,521の配置間隔S1としてもよい。また、ヒートシンクベース501,521の配置間隔S1は、ファン60の送風部60aの径とほぼ等しい場合に限定されるものではなく、当該径よりも大きく又は小さくてもよい。また、ヒートシンクベース501,521の下端位置は、第2基板32,34の高さ方向中央部よりも少し下側となる場合に限定されるものではなく、第2基板32,34の下端部近傍となってもよい。また、ヒートシンクベース501,521は、第2基板32,34に固定される場合に限定されるものではなく、他の部材に固定されてもよい。例えば、ヒートシンクベース501,521が第1基板30に固定され、それらヒートシンクベース501,521に第2基板32,34が固定されてもよい。また、ヒートシンクベース501,521は、必ずしも第2基板32,34と平行に配置されなくてもよい。また、ヒートシンクベース501,521の形状及び寸法は、上記形状及び寸法に限定されるものではなく、他の形状及び寸法であってもよい。
複数のフィン502は、ヒートシンクベース501の上端部からその高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース501から幅方向に沿って、つまり右方に向けて突出している。また、複数のフィン522は、ヒートシンクベース521の上端部からその高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース521から幅方向に沿って、つまり左方に向けて突出している。つまり、フィン502,522は、ヒートシンクベース501,521から互いに近づく方向に突出している。具体的には、フィン502,522は、相互間に所定の空隙が空くように、突出している。
なお、フィン502,522の突出方向は、上記方向に限定されるものではなく、他の方向であってもよい。また、ヒートシンクベース501,521でのフィン502,522の範囲は、上記範囲に限定されるものではなく、他の範囲であってもよい。
一方、ヒートシンク54は、上記回生抵抗Rを冷却するヒートシンクである。ヒートシンク54は、第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に配置され、上記回生抵抗Rが設置されるヒートシンクベース541と、複数のフィン542とを有する。なお、上端部32b,34bは、第2基板32,34の立設方向、つまり高さ方向の先端部である。
ヒートシンクベース541は、略長方形状を備え、その長手方向の寸法が上記ヒートシンクベース501,521の奥行き方向の寸法よりも少し小さく、その短手方向の寸法が第2基板32,34の配置間隔よりも大きい。そして、ヒートシンクベース541は、その長手方向が奥行き方向、その短手方向が幅方向に沿うように、第2基板32,34の上端部32b,34bに第1基板30と平行に配置され、支持部材(図示せず)を介して上板部24に固定されている。
つまり、ヒートシンクベース541は、第1基板30と高さ方向に対向配置されている。この際、ヒートシンクベース541は、上記ファン60の送風部60aの上端位置に配置され、上記第1基板30は、送風部60aの下端位置よりも下側に配置されている。したがって、第1基板30とヒートシンクベース541の配置間隔は、上記ファン60の送風部60aの径よりも大きくなっている。
なお、第1基板30とヒートシンクベース541の配置間隔は、ファン60の送風部60aの径よりも大きい場合に限定されるものではなく、当該径とほぼ等しくてもよいし、当該径よりも小さくてもよい。また、ヒートシンクベース541は、上板部24に固定される場合に限定されるものではなく、他の部材に固定されてもよい。また、ヒートシンクベース541は、必ずしも第1基板30と平行に配置されなくてもよい。また、ヒートシンクベース541の形状及び寸法は、上記形状及び寸法に限定されるものではなく、他の形状及び寸法であってもよい。
複数のフィン542は、上記フィン502,522間でヒートシンクベース541から第1基板30に向けて、つまり下方に向けて突出している。具体的には、フィン542は、ヒートシンクベース541から、後述のように第1基板30から上方に向けて突出するように第1基板30の部品面30aに設置されたコンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出している(延びている)。
なお、フィン542は、コンデンサC1~C4の上端部に近接する位置まで突出しているが、コンデンサC1~C4の上端部に接触する位置まで突出してもよい。また、フィン542は、必ずしもコンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出しなくてもよい。また、フィン542の突出方向は、上記方向に限定されるものではなく、他の方向であってもよい。
ここで、上記パワーモジュールPM1~PM4を冷却するヒートシンク50におけるフィン502のヒートシンクベース501からの突出長さをL1とする。また、上記パワーモジュールPM4~PM8を冷却するヒートシンク52におけるフィン522のヒートシンクベース521からの突出長さをL2とする。また、上記回生抵抗Rを冷却するヒートシンク54におけるフィン542のヒートシンクベース541からの突出長さをL3とする。この場合、フィン502の突出長さL1とフィン522の突出長さL2とは、等しくなっている。また、フィン502,522の突出長さL1,L2とフィン542の突出長さL3とは、対応する電子部品の発熱量が大きい方が長くなっている。つまり、前述のように、回生抵抗Rの発熱量は、パワーモジュールPM1~PM4の合計発熱量やパワーモジュールPM5~PM8の合計発熱量よりも大きいので、フィン542の突出長さL3が、フィン502,522の突出長さL1,L2よりも長くなっている。
なお、フィン502の突出長さL1,フィン522の突出長さL2、及びフィン542の突出長さL3の大小関係は、上記のような対応する電子部品の発熱量に応じた大小関係に限定されるものではなく、他の大小関係(例えばすべてが同じ長さにする等)であってもよい。また、フィン502の突出長さL1とフィン522の突出長さL2とは、必ずしも等しくなくてもよい。また、フィン502相互間、フィン522相互間、フィン542相互間で、突出長さが必ずしも等しくなくてもよい。
そして、本実施形態では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541との間の空間71(図4中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70として形成されている。つまり、第1基板30、第2基板32,34、及びヒートシンクベース541(回生抵抗R)を用いて、風洞70が形成されている。上記ファン60は、この風洞70として形成された空間71に送風している。
(3-5.電子部品、冷却流路の例)
上記パワーモジュールPM1~PM8は、第2基板32,34の対向面32a,34aに配置され、ヒートシンクベース501,521の各々の左面501a及び右面521aに設置されている。このように第2基板32,34の対向面32a,34aにパワーモジュールPM1~PM8を配置することで、パワーモジュールPM1~PM8を第1基板30から離間して配置することが可能である。この際、ヒートシンクベース501,521にヒートパイプを埋め込んでもよい。ヒートシンクベース501,521にヒートパイプを埋め込む場合には、ヒートシンクベース501,521の温度を均一に近づけることが可能である。なお、上記のようにパワーモジュールPM1~PM8がヒートシンクベース501,521の各々の左面501a及び右面521aに設置されていることは、言い換えれば、ヒートシンク50,52が、第2基板32,34の対向面32a,34aにパワーモジュールPM1~PM8を間に挟むように配置されているともいえる。
上記パワーモジュールPM1~PM8は、第2基板32,34の対向面32a,34aに配置され、ヒートシンクベース501,521の各々の左面501a及び右面521aに設置されている。このように第2基板32,34の対向面32a,34aにパワーモジュールPM1~PM8を配置することで、パワーモジュールPM1~PM8を第1基板30から離間して配置することが可能である。この際、ヒートシンクベース501,521にヒートパイプを埋め込んでもよい。ヒートシンクベース501,521にヒートパイプを埋め込む場合には、ヒートシンクベース501,521の温度を均一に近づけることが可能である。なお、上記のようにパワーモジュールPM1~PM8がヒートシンクベース501,521の各々の左面501a及び右面521aに設置されていることは、言い換えれば、ヒートシンク50,52が、第2基板32,34の対向面32a,34aにパワーモジュールPM1~PM8を間に挟むように配置されているともいえる。
具体的には、上記コンデンサC1~C4の各々に接続されるパワーモジュールPM1~PM4と、上記コンデンサC1~C4の各々に接続されるパワーモジュールPM5~PM8とが、第2基板32,34の対向面32a,34aにおいて幅方向に対向配置されている。
より具体的には、パワーモジュールPM1~PM4は、第2基板32の対向面32aの下端部32aaよりも上端部32ab寄りに、第1基板30の板面方向に沿って、つまり奥行き方向に沿って並べて配置され、ヒートシンクベース501の左面501aに設置されている。そして、パワーモジュールPM1~PM4は、各々の例えばピン状の端子tが第2基板32に取り付けられることで、第2基板32に機械的及び電気的に接続される(図4参照)。また、パワーモジュールPM5~PM8は、第2基板34の対向面34aの下端部34aaよりも上端部34ab寄りに、第1基板30の板面方向に沿って、つまり奥行き方向に沿って並べて配置され、ヒートシンクベース521の右面521aに設置されている。そして、パワーモジュールPM5~PM8は、各々の例えばピン状の端子tが第2基板34に取り付けられることで、第2基板34に機械的及び電気的に接続される(図4参照)。なお、下端部32aaは、対向面32aの第1基板30側の端部であり、上端部32abは、対向面32aの下端部32aaとは反対側の端部である。また、下端部34aaは、対向面34aの第1基板30側の端部であり、上端部34abは、対向面34aの下端部34aaとは反対側の端部である。
この際、パワーモジュールPM1~PM4は、通風方向上流側から下流側に向けて、発熱量が大きい順、つまりパワーモジュールPM1、パワーモジュールPM2、パワーモジュールPM3、パワーモジュールPM4の順に並べて配置されている。また、パワーモジュールPM5~PM8は、通風方向上流側から下流側に向けて、発熱量が大きい順、つまりパワーモジュールPM5、パワーモジュールPM6、パワーモジュールPM7、パワーモジュールPM8の順に並べて配置されている。つまり、コンデンサC1に接続されるパワーモジュールPM1,PM5同士、コンデンサC2に接続されるパワーモジュールPM2,PM6同士、コンデンサC3に接続されるパワーモジュールPM3,PM7同士、及びコンデンサC4に接続されるパワーモジュールPM4,PM8同士が、幅方向に対向配置されている。
なお、パワーモジュールPM1~PM8の配置は、上記配置に限定されるものではなく、他の配置であってもよい。例えば、パワーモジュールPM1~PM4は、通風方向上流側から下流側に向けて、発熱量が大きいものと小さいものが交互になるように、例えばパワーモジュールPM1、パワーモジュールPM3、パワーモジュールPM2、パワーモジュールPM4の順に並べて配置されてもよい。パワーモジュールPM5~PM8についても同様に、通風方向上流側から下流側に向けて、発熱量が大きいものと小さいものが交互になるように、例えばパワーモジュールPM5、パワーモジュールPM7、パワーモジュールPM6、パワーモジュールPM8の順に並べて配置されてもよい。また、パワーモジュールPM1~PM8は、対向面32a,34aの下端部32aa,34aaよりも上端部32ab,34ab寄りに配置される場合に限定されるものではなく、対向面32a,34aの高さ方向中央部又は上端部32ab,34abよりも下端部32aa,34aa寄りに配置されてもよい。また、パワーモジュールPM1~PM8は、必ずしも奥行き方向に沿って並べて配置されなくてもよい。また、パワーモジュールPMは、対向面32a,34aの各々に配置されなくてもよく、対向面32a,34aのいずれか一方のみに配置されてもよい。
また、上記コンデンサC1~C4は、第2基板32,34間で、上記パワーモジュールPM1~PM8よりも第1基板30の近く、具体的には第1基板30の部品面30aに配置されている。なお、上記のようにコンデンサC1~C4が第2基板32,34間に配置されていることは、言い換えれば、第2基板32,34が、コンデンサC1~C4を間に挟むように第1基板30の部品面30aに立設されているともいえる。また、上記のようにコンデンサC1~C4がパワーモジュールPM1~PM8よりも第1基板30の近くに配置されていることは、言い換えれば、パワーモジュールPM1~PM8が、コンデンサC1~C4よりも上記回生抵抗R側、つまり上側に配置されているともいえる。
具体的には、コンデンサC1~C4は、例えば略円柱形状を備え、ヒートシンクベース501,521間で、且つ最下位置のフィン502,522よりも下側において、第1基板30からヒートシンク54に向けて、つまり上方に向けて突出するように、第1基板30の部品面30aに設置されている。したがって、コンデンサC1~C4の幅方向両端部は、ヒートシンク50,52の各々のフィン502,522と第1基板30との間に配置され、コンデンサC1~C4の他の部分は、ヒートシンク54のフィン542と第1基板30との間に配置されている。
より具体的には、コンデンサC1~C4は、第1基板30の部品面30aに、奥行き方向に沿って並べて配置されている。さらに具体的には、コンデンサC1~C4は、幅方向に対向配置された、当該コンデンサCに接続される2つのパワーモジュールPMの間に配置されている。つまり、コンデンサC1は、パワーモジュールPM1,PM5の間に配置されている。また、コンデンサC2は、パワーモジュールPM2,PM6の間に配置されている。また、コンデンサC3は、パワーモジュールPM3,PM7の間に配置されている。また、コンデンサC4は、パワーモジュールPM4,PM8の間に配置されている。なお、上記のようにコンデンサC1~C4が対向配置された2つのパワーモジュールPMの間に配置されていることは、言い換えれば、パワーモジュールPM1~PM8とコンデンサC1~C4とが、奥行き方向において対応する位置、つまり少なくとも一部が重複する位置に配置されているともいえる。
なお、コンデンサC1~C4の配置は、上記配置に限定されるものではなく、他の配置であってもよい。例えば、コンデンサC1~C4は、幅方向に対向配置された、当該コンデンサCに接続される2つのパワーモジュールPMの間に配置される場合に限定されるものではなく、当該コンデンサCに接続されない2つのパワーモジュールPMの間に配置されたり、幅方向に対向配置された2つのパワーモジュールPMの間に配置されなくてもよい。また、コンデンサC1~C4は、必ずしも奥行き方向に沿って並べて配置されなくてもよい。また、コンデンサC1~C4は、必ずしも第1基板30からヒートシンク54に向けて突出するように第1基板30の部品面30aに設置されなくてもよい。また、コンデンサC1~C4は、必ずしも第1基板30の部品面30aに設置されなくてもよい。また、コンデンサC1~C4は、パワーモジュールPM1~PM8よりも第1基板30の近くに配置される場合に限定されるものではなく、第1基板30までの距離がパワーモジュールPM1~PM8と等しくなる位置、又は、パワーモジュールPM1~PM8よりも第1基板30の遠くに配置されてもよい。また、コンデンサC1~C4は、必ずしも第2基板32,34間に配置されなくてもよい。
また、上記回生抵抗Rは、その主たる放熱面Raが第1基板30の部品面30aと対向するように、つまり下面となるように、第1基板30と高さ方向に離間した位置、具体的には第2基板32,34の各々の上端部32b,34b側に配置され、放熱面Raがヒートシンクベース541の上面541aに接触しつつ設置されている。なお、放熱面Raは、回生抵抗Rの発熱が主に放熱される面であり、ヒートシンクベース541に接触させるべき面である。また、上面541aは、ヒートシンクベース541の第1基板30とは反対側の面である。また、上記のように回生抵抗Rがヒートシンクベース541の上面541aに配置されていることは、言い換えれば、ヒートシンク54が、第1基板30と回生抵抗Rとの間に配置されているともいえる。
なお、回生抵抗Rの配置は、上記配置に限定されるものではなく、他の配置であってもよい。例えば、回生抵抗Rは、必ずしも第2基板32,34の各々の上端部32b,34b側に配置されなくてもよい。
そして、本実施形態では、筐体2内のフィン502,522,542が配置された空間76(図4中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,521,541とコンデンサC1~C4の上端部が、上記冷却流路75を形成している。つまり、ヒートシンクベース501,521,541の各々及びコンデンサC1~C4の各々の上端部は、冷却流路75の一部を形成している。なお、ヒートシンク50のフィン502間、ヒートシンク52のフィン522間、及びヒートシンク54のフィン542間の1つ1つの空間を、冷却流路といってもよい。
なお、本実施形態では、回生抵抗Rが、第1電子部品、及び、通電時に発熱する電子部品の一例に相当し、コンデンサC1~C4が、第2電子部品の一例に相当し、パワーモジュールPM1~PM8が、第3電子部品の一例に相当する。また、第1基板30が、基板の一例に相当する。また、第1基板30及び回生抵抗Rが、基板と電子部品を用いて風洞を形成する手段の一例を構成する。
また、本実施形態では、ヒートシンク50,52が、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501,521は、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502,522は、第2フィンの一例に相当する。また、ヒートシンク54が、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542は、第1フィンの一例に相当する。
<4.本実施形態による効果の例>
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置1では、通電時に発熱する第1電子部品(上記の例では回生抵抗R)を、第1基板30と離間した位置で、主たる放熱面Raが第1基板30の部品面30aと対向するように配置する。第1基板30と回生抵抗Rとを離間して配置するので、第1基板30の実装部品等への熱の影響を低減しつつ、第1基板30の部品面30aと回生抵抗Rの放熱面Raとの間の空間71を風洞70等として利用することで、回生抵抗Rを効率的に冷却することが可能となる。また、第1基板30の部品面30aに発熱する部品が配置される場合には、その部品についても同時に冷却することができる。したがって、冷却効率を向上でき、冷却性能の向上による電力変換装置1の小型化も可能となる。
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置1では、通電時に発熱する第1電子部品(上記の例では回生抵抗R)を、第1基板30と離間した位置で、主たる放熱面Raが第1基板30の部品面30aと対向するように配置する。第1基板30と回生抵抗Rとを離間して配置するので、第1基板30の実装部品等への熱の影響を低減しつつ、第1基板30の部品面30aと回生抵抗Rの放熱面Raとの間の空間71を風洞70等として利用することで、回生抵抗Rを効率的に冷却することが可能となる。また、第1基板30の部品面30aに発熱する部品が配置される場合には、その部品についても同時に冷却することができる。したがって、冷却効率を向上でき、冷却性能の向上による電力変換装置1の小型化も可能となる。
また、本実施形態では特に、回生抵抗Rを冷却するヒートシンク54を、第1基板30と回生抵抗Rとの間に配置する。そして、ヒートシンク54のヒートシンクベース541を、第1基板30に沿って配置し、複数のフィン542を、ヒートシンクベース541から第1基板30に向けて突出させる。これにより、第1基板30とヒートシンクベース541とで挟まれた空間71に送風することで、回生抵抗Rを効率的に冷却することができる。
また、本実施形態では特に、ファン60が、第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541との間の空間71に送風する。これにより、第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541とで挟まれた空間71を風洞70として、回生抵抗RとコンデンサC1~C4とを同時且つ効率的に冷却することができる。また、第1基板30とヒートシンクベース541等を用いて風洞70を形成するので、風洞70を構成する部材(導風板や仕切板等)が不要となる。したがって、電力変換装置1を小型化でき、コストを低減できる。
また、本実施形態では特に、電力変換回路10を構成する第2電子部品(上記の例ではコンデンサC1~C4)を、第1基板30からヒートシンク54に向けて突出するように配置する。これにより、第1基板30とヒートシンクベース541とで挟まれた空間71に送風することで、回生抵抗RとコンデンサC1~C4とを同時且つ効率的に冷却することができる。また、風洞70内では、ヒートシンク(のフィン)が設置されていない領域は設置された領域よりも抵抗が少ないことから、その領域に風が流れやすい。この風が増大すると、冷却効率の低下を招くこととなる。本実施形態では、ヒートシンク54が設置されていない領域にコンデンサC1~C4を設置する。これにより、コンデンサC1~C4を冷却できると共に、その領域の抵抗を増大させてヒートシンク54のフィン542が設置された領域の風を増大することが可能となり、ファン60の通風を有効に活用できる。
また、本実施形態では特に、ヒートシンク54のフィン542を、ヒートシンクベース541からコンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出させる。これにより、風洞70内の隙間を極力少なくすることが可能となり、ファン60の送風をさらに有効に活用できる。
また、本実施形態では特に、コンデンサC1~C4を、第1基板30にファン60の送風方向に沿って並べて配置する。これにより、ファン60の台数を増やすことなく、コンデンサC1~C4を同時且つ効率的に冷却することができる。また、電力変換装置1を幅方向に大型化することなくコンデンサCの個数を増やすことができる。
また、本実施形態では特に、回生抵抗Rは、コンデンサC1~C4よりも発熱量が大きい。発熱量が少ないコンデンサC1~C4については第1基板30に配置し、発熱量が大きい回生抵抗Rについては第1基板30より離間して配置することにより、複数の電子部品の配置構成を発熱量等に応じて最適化し、第1基板30への熱の影響を低減しつつ複数の電子部品を効率的に冷却することができる。
また、本実施形態では特に、電力変換回路10を構成して通電時に発熱する第3電子部品(上記の例ではパワーモジュールPM1~PM8)を、第1基板30にコンデンサC1~C4を間に挟むように立設された2つの第2基板32,34の対向面32a,34aに、コンデンサC1~C4よりも回生抵抗R側に配置する。これにより、第1基板30とヒートシンクベース541と第2基板32,34とで囲まれた空間71を風洞70として、回生抵抗R、コンデンサC1~C4、及びパワーモジュールPM1~PM8を同時且つ効率的に冷却することが可能となり、冷却効率をさらに向上できる。また、複数の電子部品を集中配置して冷却できるので、電子部品が分散して配置される場合に比べてファン60の台数を削減できる。さらに、第2基板32,34等を用いて風洞70を形成するので、風洞70を構成する部材(導風板や仕切板等)が不要となり、電力変換装置1を小型化でき、コストを低減できる。
また、本実施形態では特に、パワーモジュールPM1~PM8を冷却する2つのヒートシンク50、52を、第2基板32,34に沿って対向配置された2つのヒートシンクベース501、521からフィン502、522がフィン542を間に挟み互いに近づく方向に突出するように、第2基板32,34の対向面32a,34aの各々にパワーモジュールPM1~PM8を間に挟むように配置する。これにより、ヒートシンクベース541とヒートシンクベース501、521とで形成された冷却流路75に送風することで、回生抵抗RとパワーモジュールPM1~PM8とを同時且つ効率的に冷却することができるので、冷却効率を向上できる。また、フィン542をフィン502、522の間に配置するので、冷却流路75内の隙間を極力少なくすることが可能となり、ファン60の送風をさらに有効に活用できる。
また、本実施形態では特に、ヒートシンク54におけるフィン542の突出長さL3、及び、ヒートシンク50,52におけるフィン502,522の突出長さL1,L2を、対応する電子部品の発熱量が大きい方を長くする。このように、対応する電子部品の発熱量に応じてヒートシンク50,52,54のフィン502,522,542の長さを最適化することで、各電子部品を効率的に冷却することができる。
また、本実施形態では特に、ヒートシンクベース501,521,541と、コンデンサC1~C4とが、パワーモジュールPM1~PM8、コンデンサC1~C4、回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75を形成する。これにより、冷却流路75を構成する部材(導風板や仕切板等)が不要となり、電力変換装置1を小型化でき、コストを低減できる。
また、本実施形態において、ヒートシンク54を第1基板30とヒートシンクベース541との配置間隔R2がファン60の径と等しくなるように配置する場合には、ファン60により第1基板30とヒートシンクベース541とで挟まれた空間71に集中的に送風させることができるので、冷却効率をさらに向上できる。
また、本実施形態では特に、第2電子部品が、電力変換回路10を構成するコンデンサCであり、第3電子部品が、電力変換回路10を構成するスイッチング素子SWを備えたパワーモジュールPMである。発熱がほとんどないコンデンサCについては第1基板30側に配置し、発熱量が大きいパワーモジュールPMについては第2基板32,34を用いてコンデンサCの両側に第1基板30より離間して配置することにより、複数の電子部品の配置構成を発熱量等に応じて最適化し、第1基板30への熱の影響を低減しつつ複数の電子部品を効率的に冷却することができる。また、コンデンサCの使用温度を低く保ち、寿命を長くすることができる。
また、本実施形態では特に、第1電子部品が、回生抵抗Rである。本実施形態のように電力変換装置1がモータ制御装置の場合、回生抵抗Rの発熱量が大きくなる。そこで回生抵抗Rについては、第1基板30と離間させて対向配置することにより、電子部品の配置構成を発熱量等に応じて最適化し、第1基板30への熱の影響を低減しつつ効率的に冷却することができる。
<5.変形例等>
なお、実施形態は、上記内容に限定されるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例について順次説明する。なお、以下の変形例等では、主として上記実施形態と異なる部分について説明する。また、上記実施形態と実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
なお、実施形態は、上記内容に限定されるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例について順次説明する。なお、以下の変形例等では、主として上記実施形態と異なる部分について説明する。また、上記実施形態と実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
(5-1.第1変形例)
以下、図5を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図5を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図5に示すように、本変形例の電力変換装置1Aでは、ヒートシンク54Aの複数のフィン542Aは、ヒートシンク50A,52Aのヒートシンクベース501,521間でヒートシンクベース541から下方に向けて、ヒートシンクベース501,521の上端部よりも少し下側まで突出している。
また、ヒートシンク50Aの複数のフィン502Aは、ヒートシンク54Aのフィン542Aの下側からヒートシンクベース501の高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース501から右方に向けて突出している。また、ヒートシンク52Aの複数のフィン522Aは、ヒートシンク54Aのフィン542Aの下側からヒートシンクベース521の高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース521から左方に向けて突出している。つまり、フィン502A,522Aは、ヒートシンクベース501,521から互いに近づく方向に突出している。具体的には、フィン502A,522Aは、相互間に空隙がほとんどないように、突出している。
そして、本変形例では、筐体2内のフィン502A,522A,542Aが配置された空間76A(図5中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,521,541とコンデンサC1~C4の上端部とが、上記冷却流路75を形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
また、本変形例では、ヒートシンク50A,52Aが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501,521は、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502A,522Aは、第2フィンの一例に相当する。また、ヒートシンク54Aが、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Aは、第1フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-2.第2変形例)
以下、図6を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図6を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図6に示すように、本変形例の電力変換装置1Bでは、ヒートシンク54Bの複数のフィン542Bは、ヒートシンク50B,52Bのヒートシンクベース501,521間でヒートシンクベース541から下方に向けて、ヒートシンクベース501,521の上端部よりも少し下側まで突出している。
また、ヒートシンク50Bの複数のフィン502Bは、ヒートシンク54Bのフィン542Bの下側からヒートシンクベース501の下端部の範囲で、ヒートシンクベース501から右方に向けて突出している。また、ヒートシンク52Bの複数のフィン522Bは、ヒートシンク54Bのフィン542Bの下側からヒートシンクベース521の下端部の範囲で、ヒートシンクベース521から左方に向けて突出している。つまり、フィン502B,522Bは、ヒートシンクベース501,521から互いに近づく方向に突出している。具体的には、フィン502B,522Bは、相互間に空隙がほとんどないように、突出している。
また、本変形例では、上記コンデンサC1~C4に代えて、第2基板32の対向面32aの下端部32aa側に、上記パワーモジュールPM1~PM4の各々と接続される4つのコンデンサ(図6中ではパワーモジュールPM1と接続されるコンデンサC1aのみ図示)が配置されている。具体的には、4つのコンデンサC1a等は、例えば略円柱形状を備え、第2基板32から右方に向けて突出するように、第2基板32の対向面32aに設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。また、第2基板34の対向面34aの下端部34aa側に、上記パワーモジュールPM5~PM8の各々と接続される4つのコンデンサ(図6中ではパワーモジュールPM5と接続されるコンデンサC1bのみ図示)が配置されている。具体的には、4つのコンデンサC1b等は、例えば略円柱形状を備え、第2基板34から左方に向けて突出するように、第2基板34の対向面34aに設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。
また、幅方向に対向配置されたコンデンサC1a等とコンデンサC1b等との間で、且つ上記ヒートシンク50B,52Bの最下位置のフィン502B,522Bの下側には、スペーサSP3が配置され、第1基板30の部品面30aに設置されている。
そして、本変形例では、筐体2内のフィン502B,522B,542Bが配置された空間76B(図6中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,521,541とスペーサSP3の上端部とが、上記パワーモジュールPM1~PM8及び回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75Bを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、コンデンサC1a等及びコンデンサC1b等が、第2電子部品の一例に相当する。
また、本変形例では、ヒートシンク50B,52Bが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501,521は、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502B,522Bは、第2フィンの一例に相当する。また、ヒートシンク54Bが、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Bは、第1フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-3.第3変形例)
以下、図7を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図7を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図7に示すように、本変形例の電力変換装置1Cでは、ヒートシンク54Cの複数のフィン542Cは、後述のヒートシンク56のヒートシンクベース501,521間でヒートシンクベース541から下方に向けて、ヒートシンクベース501,521の上端部よりも少し下側まで突出している。
また、本変形例では、2つのヒートシンク50,52に代えて1つのヒートシンク56が設けられている。ヒートシンク56は、第2基板32,34の対向面32a,34aの各々に配置された上記ヒートシンクベース501,522と、複数のフィン562とを有する。
複数のフィン562は、ヒートシンク54Cのフィン542Cの先端部の下側からヒートシンクベース501,521の高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース501,521間を渡すように幅方向に沿って突出している。
そして、本変形例では、筐体2内のフィン542C,562が配置された空間76C(図7中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,521,541とコンデンサC1~C4の上端部とが、上記冷却流路75を形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
また、本変形例では、ヒートシンク56が、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501,521は、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン562は、第2フィンの一例に相当する。また、ヒートシンク54Cが、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Cは、第1フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-4.第4変形例)
以下、図8を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図8を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図8に示すように、本変形例の電力変換装置1Dでは、3つのヒートシンク50,52,54に加えて新たにヒートシンク58が設けられている。また、上記コンデンサC1~C4に代えて電力変換回路10を構成して通電時に発熱する4つのリアクトル(図8中では1つのリアクトルLE1のみ図示)が設けられている。
ヒートシンク58は、上記4つのリアクトルLE1等を冷却するヒートシンクである。ヒートシンク58は、上記ヒートシンクベース501,521の下端部に配置され、上記リアクトルLE1等が設置されるヒートシンクベース581と、複数のフィン582とを有する。
ヒートシンクベース581は、略長方形状を備え、その長手方向の寸法が例えば上記ヒートシンクベース501,521の奥行き方向の寸法とほぼ等しく、その短手方向の寸法が例えば第2基板32,34の配置間隔とほぼ等しい。そして、ヒートシンクベース581は、その長手方向が奥行き方向、その短手方向が幅方向に沿うように、ヒートシンクベース501,521の下端部に第1基板30と平行に配置され、例えば第2基板32,34の対向面32a,34aに固定されている。
複数のフィン582は、ヒートシンクベース501,521間でヒートシンクベース581から上方に向けて、上記フィン542の先端部近傍まで突出している。
上記リアクトルLE1等は、第2基板32,34間で、上記パワーモジュールPM1~PM8よりも第1基板30の近く、具体的には上記ヒートシンクベース581の下面に配置されている。具体的には、リアクトルLE1等は、ヒートシンクベース581から下方に向けて突出するように、ヒートシンクベース581の下面に設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。なお、リアクトルLE1等の下端部は、第1基板30の部品面30aと離間している。
そして、本変形例では、筐体2内のフィン502,522,542,582が配置された空間76D(図8中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,521,541,581が、上記パワーモジュールPM1~PM8、リアクトルLE1等、及び回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75Dを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、リアクトルLE1等が、第2電子部品の一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-5.第5変形例)
以下、図9を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図9を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図9に示すように、本変形例の電力変換装置1Eでは、第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に、上記回生抵抗R及びヒートシンク54が配置されない。
ヒートシンク50Eの複数のフィン502Eは、ヒートシンクベース501の上端部からその高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース501から右方に向けて突出している。また、ヒートシンク52Eの複数のフィン522Eは、ヒートシンクベース521の上端部からその高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース521から左方に向けて突出している。つまり、フィン502E,522Eは、ヒートシンクベース501,521から互いに近づく方向に突出している。具体的には、フィン502E,522Eは、相互間に空隙がほとんどないように、突出している。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aと第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に配置された部材(図示せず)との間の空間71E(図9中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Eとして形成されている。
また、筐体2内のフィン502E,522Eが配置された空間76E(図9中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,521と、第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に配置された部材と、コンデンサC1~C4の上端部とが、上記パワーモジュールPM1~PM8及びコンデンサC1~C4を冷却するための冷却流路75Eを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
また、本変形例では、ヒートシンク50E,52Eが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501,521は、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502E,522Eは、第2フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-6.第6変形例)
以下、図10を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図10を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図10に示すように、本変形例の電力変換装置1Fでは、第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に、上記回生抵抗R及びヒートシンク54が配置されない。
ヒートシンク50F,52Fの各々のヒートシンクベース501F,521Fは、各々の高さ方向寸法が第2基板32,34の高さ方向寸法とほぼ等しく、各々の下端位置が第2基板32,34の下端位置とほぼ一致している。
ヒートシンク50Fの複数のフィン502Fは、ヒートシンクベース501Fの上端部からその下端部の範囲で、ヒートシンクベース501Fから右方に向けて突出している。また、ヒートシンク52Fの複数のフィン522Fは、ヒートシンクベース521Fの上端部からその下端部の範囲で、ヒートシンクベース521Fから左方に向けて突出している。つまり、フィン502F,522Fは、ヒートシンクベース501F,521Fから互いに近づく方向に突出している。具体的には、フィン502F,522Fは、相互間に空隙がほとんどないように、突出している。
また、本変形例では、上記コンデンサC1~C4に代えて、第2基板32の左面の下端部側に、上記パワーモジュールPM1~PM4の各々と接続される4つのコンデンサ(図10中ではパワーモジュールPM1と接続されるコンデンサC1cのみ図示)が配置されている。具体的には、4つのコンデンサC1c等は、例えば略円柱形状を備え、第2基板32から左方に向けて突出するように、第2基板32の左面に設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。また、第2基板34の右面の下端部側に、上記パワーモジュールPM5~PM8の各々と接続される4つのコンデンサ(図10中ではパワーモジュールPM5と接続されるコンデンサC1dのみ図示)が配置されている。具体的には、4つのコンデンサC1d等は、例えば略円柱形状を備え、第2基板34から右方に向けて突出するように、第2基板34の右面に設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aと第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に配置された部材(図示せず)との間の空間71F(図10中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Fとして形成されている。
また、筐体2内のフィン502F,522Fが配置された空間76F(図10中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501F,521Fと、第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に配置された部材と、第1基板30の部品面30aとが、上記パワーモジュールPM1~PM8を冷却するための冷却流路75Fを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、コンデンサC1c等及びコンデンサC1d等が、第2電子部品の一例に相当する。
また、本変形例では、ヒートシンク50F,52Fが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501F,521Fは、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502F,522Fは、第2フィンの一例に相当する。
(5-7.第7変形例)
以下、図11を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図11を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図11に示すように、本変形例の電力変換装置1Gでは、ヒートシンク50G,52Gの各々のヒートシンクベース501G,521Gは、各々の高さ方向寸法が第2基板32,34の高さ方向寸法とほぼ等しく、各々の下端位置が第2基板32,34の下端位置とほぼ一致している。
ヒートシンク50Gの複数のフィン502Gは、ヒートシンクベース501Gの上端部からその下端部の範囲で、ヒートシンクベース501Gから右方に向けて突出している。また、ヒートシンク52Gの複数のフィン522Gは、ヒートシンクベース521Gの上端部からその下端部の範囲で、ヒートシンクベース521Gから左方に向けて突出している。つまり、フィン502G,522Gは、ヒートシンクベース501G,521Gから互いに近づく方向に突出している。具体的には、フィン502G,522Gは、相互間に所定の空隙が空くように、突出している。
ヒートシンク54Gの複数のフィン542Gは、上記フィン502G,522G間でヒートシンクベース541から下方に向けて突出している。具体的には、フィン542Gは、ヒートシンクベース541から、コンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出している。
また、本変形例では、コンデンサC1~C4は、上記フィン502G,522G間で、且つ上記フィン542Gの先端部よりも下側において、第1基板30から上方に向けて突出するように、第1基板30の部品面30aに設置されている。
そして、本変形例では、筐体2内のフィン502G,522G,542Gが配置された空間76G(図11中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501G,521G,541と、コンデンサC1~C4の上端部及び左右両側面と、第1基板30の部品面30aとが、上記パワーモジュールPM1~PM8、コンデンサC1~C4、及び回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75Gを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、ヒートシンク50G,52Gが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501G,521Gは、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502G,522Gは、第2フィンの一例に相当する。また、ヒートシンク54Gが、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Gは、第1フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-8.第8変形例)
以下、図12を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図12を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図12に示すように、本変形例の電力変換装置1Hでは、第2基板32,34の対向面32a,34aに、上記パワーモジュールPM1~PM8及びヒートシンク50,52が配置されない。また、ヒートシンク54Hのヒートシンクベース541の上面541aに、上記回生抵抗Rが配置されず、パワーモジュールPM1~PM8が配置される。
本変形例では、第2基板32,34の配置間隔が、上記実施形態よりも小さくなっている。例えば、第2基板32,34の配置間隔は、上記ファン60の送風部60aの径とほぼ等しくなっている。
また、本変形例では、ヒートシンク54Hは、上記パワーモジュールPM1~PM8を冷却するヒートシンクである。ヒートシンク54Hの複数のフィン542Hは、第2基板32,34間でヒートシンクベース541から下方に向けて、コンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出している。
パワーモジュールPM1~PM8は、ヒートシンクベース541の上面541aに設置されている。具体的には、パワーモジュールPM1~PM4とパワーモジュールPM5~PM8とが、ヒートシンクベース541の上面541aにおいて幅方向に対向配置されている。より具体的には、パワーモジュールPM1~PM4は、奥行き方向に沿って並べて配置され、ヒートシンクベース541の上面541aにおける左側に設置されている。また、パワーモジュールPM5~PM8は、奥行き方向に沿って並べて配置され、ヒートシンクベース541の上面541aにおける右側に設置されている。
また、本変形例では、コンデンサC1~C4は、第2基板32,34の対向面32a,34a間で、且つ上記フィン542Hの先端部よりも下側において、第1基板30から上方に向けて突出するように、第1基板30の部品面30aに設置されている。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541との間の空間71H(図12中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Hとして形成されている。
また、筐体2内のフィン542Hが配置された空間76H(図12中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、第2基板32,34の対向面32a,34aと、ヒートシンクベース541と、コンデンサC1~C4の上端部とが、上記パワーモジュールPM1~PM8及びコンデンサC1~C4を冷却するための冷却流路75Hを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、ヒートシンク54Hが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Hは、第2フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-9.第9変形例)
以下、図13を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図13を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図13に示すように、本変形例の電力変換装置1Iでは、第2基板32,34の対向面32a,34aに、上記パワーモジュールPM1~PM8及びヒートシンク50,52が配置されない。また、ヒートシンク54Iのヒートシンクベース541の上面541aに、上記回生抵抗Rが配置されず、パワーモジュールPM1~PM8が配置される。
本変形例では、第2基板32,34の配置間隔が、上記実施形態よりも小さくなっている。例えば、第2基板32,34の配置間隔は、上記ファン60の送風部60aの径とほぼ等しくなっている。
また、本変形例では、ヒートシンク54Iは、上記パワーモジュールPM1~PM8を冷却するヒートシンクである。ヒートシンク54Iの複数のフィン542Iは、第2基板32,34間でヒートシンクベース541から下方に向けて、第1基板30の部品面30a近傍まで突出している。
パワーモジュールPM1~PM8は、ヒートシンクベース541の上面541aに設置されている。具体的には、パワーモジュールPM1~PM4とパワーモジュールPM5~PM8とが、ヒートシンクベース541の上面541aにおいて幅方向に対向配置されている。より具体的には、パワーモジュールPM1~PM4は、奥行き方向に沿って並べて配置され、ヒートシンクベース541の上面541aにおける左側に設置されている。また、パワーモジュールPM5~PM8は、奥行き方向に沿って並べて配置され、ヒートシンクベース541の上面541aにおける右側に設置されている。
また、本変形例では、上記コンデンサC1~C4に代えて、第2基板32の左面の下端部側に、上記パワーモジュールPM1~PM4の各々と接続される4つのコンデンサ(図13中ではパワーモジュールPM1と接続されるコンデンサC1eのみ図示)が配置されている。具体的には、4つのコンデンサC1e等は、例えば略円柱形状を備え、第2基板32から左方に向けて突出するように、第2基板32の左面に設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。また、第2基板34の右面の下端部側に、上記パワーモジュールPM5~PM8の各々と接続される4つのコンデンサ(図13中ではパワーモジュールPM5と接続されるコンデンサC1fのみ図示)が配置されている。具体的には、4つのコンデンサC1f等は、例えば略円柱形状を備え、第2基板34から右方に向けて突出するように、第2基板34の右面に設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541との間の空間71I(図13中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Iとして形成されている。
また、フィン542Iが配置された上記空間71Iを囲む、第2基板32,34の対向面32a,34aと、ヒートシンクベース541と、第1基板30の部品面30aとが、上記パワーモジュールPM1~PM8を冷却するための冷却流路75Iを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、ヒートシンク54Iが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Iは、第2フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-10.第10変形例)
以下、図14を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図14を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図14に示すように、本変形例の電力変換装置1Jでは、第2基板34の対向面34aに、上記パワーモジュールPM5~PM8及びヒートシンク52が配置されない。つまり、本変形例では、コンデンサC1~C4の各々には、パワーモジュールPM1~PM4の各々のみが接続されている。
本変形例では、第2基板34が、第1基板30の部品面30aにおいて上記実施形態よりも左側に配置され、第2基板32,34の配置間隔が、上記実施形態よりも小さくなっている。
ヒートシンク54Jの複数のフィン542Jは、ヒートシンク50のフィン502及び第2基板34間でヒートシンクベース541から下方に向けて、コンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出している。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541との間の空間71J(図14中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Jとして形成されている。
また、フィン502,542Jが配置された空間76J(図14中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,541と、第2基板34の対向面34aと、第1基板30の部品面30aとが、上記パワーモジュールPM1~PM4、コンデンサC1~C4、及び回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75Jを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
また、本変形例では、ヒートシンク54Jが、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Jは、第1フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-11.第11変形例)
以下、図15を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図15を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図15に示すように、本変形例の電力変換装置1Kでは、第2基板34の対向面34aに、上記パワーモジュールPM5~PM8及びヒートシンク52が配置されない。つまり、本変形例では、コンデンサC1~C4の各々には、パワーモジュールPM1~PM4の各々のみが接続されている。
本変形例では、第2基板34が、第1基板30の部品面30aにおいて上記実施形態よりも左側に配置され、第2基板32,34の配置間隔が、上記実施形態よりも小さくなっている。
ヒートシンク50Kのヒートシンクベース501Kは、その高さ方向寸法が第2基板32,34の高さ方向寸法とほぼ等しく、その下端位置が第2基板32,34の下端位置とほぼ一致している。ヒートシンク50Kの複数のフィン502Kは、ヒートシンクベース501Kの上端部からその下端部の範囲で、ヒートシンクベース501Kから右方に向けて突出している。
ヒートシンク54Kの複数のフィン542Kは、ヒートシンク50Kのフィン502K及び第2基板34間でヒートシンクベース541から下方に向けて、コンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出している。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541との間の空間71K(図15中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Kとして形成されている。
また、フィン502K,542Kが配置された空間76K(図15中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501K,541と、第2基板34の対向面34aと、コンデンサC1~C4の上端部及び左側面と、第1基板30の部品面30aとが、上記パワーモジュールPM1~PM4、コンデンサC1~C4、及び回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75Kを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、ヒートシンク50Kが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501Kは、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502Kは、第2フィンの一例に相当する。また、ヒートシンク54Kが、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Kは、第1フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-12.第12変形例)
以下、図16を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図16を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図16に示すように、本変形例の電力変換装置1Lでは、第2基板34の対向面34aに、上記パワーモジュールPM5~PM8及びヒートシンク52が配置されない。つまり、本変形例では、コンデンサC1~C4の各々には、パワーモジュールPM1~PM4の各々のみが接続されている。また、第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に、上記回生抵抗R及びヒートシンク54が配置されない。
本変形例では、第2基板34が、第1基板30の部品面30aにおいて上記実施形態よりも左側に配置され、第2基板32,34の配置間隔が、上記実施形態よりも小さくなっている。
ヒートシンク50Lのヒートシンクベース501Lは、その高さ方向寸法が第2基板32,34の高さ方向寸法とほぼ等しく、その下端位置が第2基板32,34の下端位置とほぼ一致している。ヒートシンク50Lの複数のフィン502Lは、ヒートシンクベース501Lの上端部からその下端部の範囲で、ヒートシンクベース501Lから右方に向けて突出している。具体的には、複数のフィン502Lのうち、高さ方向においてコンデンサC1~C4よりも上側に対応するフィン502Lは、ヒートシンクベース501Lから第2基板34の対向面34a近傍まで突出している。また、複数のフィン502Lのうち、高さ方向においてコンデンサC1~C4に対応するフィン502Lは、ヒートシンクベース501LからコンデンサC1~C4の左側面近傍まで突出している。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aと第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に配置された部材(図示せず)との間の空間71L(図16中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Lとして形成されている。
また、筐体2内のフィン502Lが配置された空間76L(図16中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501Lと、第2基板34の対向面34aと、第2基板32,34の上端部32b,34bの上方に配置された部材と、コンデンサC1~C4の上端部及び左側面と、第1基板30の部品面30aとが、上記パワーモジュールPM1~PM4及びコンデンサC1~C4を冷却するための冷却流路75Lを形成している。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、ヒートシンク50Lが、第2ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース501Lは、第2ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン502Lは、第2フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
(5-13.第13変形例)
以下、図17を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
以下、図17を参照しつつ、本変形例の電力変換装置の構造において、上記実施形態と異なる点等について説明する。
図17に示すように、本変形例の電力変換装置1Mでは、第2基板34が、第1基板30の部品面30aにおいて上記実施形態よりも左側に配置され、第2基板32,34の配置間隔が、上記実施形態よりも小さくなっている。
ヒートシンク52Mは、第2基板34の右面に配置されている。ヒートシンク52Mのヒートシンクベース521は、第2基板34の右面に第2基板32,34と平行に配置され、例えばその四隅に配置されるスペーサSP2を介して第2基板34に固定されている。ヒートシンク52Mの複数のフィン522は、ヒートシンクベース521の上端部からその高さ方向中央部よりも少し下側の範囲で、ヒートシンクベース521から幅方向に沿って、つまり右方に向けて突出している。
ヒートシンク54Mの複数のフィン542Mは、ヒートシンク50のフィン502及び第2基板34間でヒートシンクベース541から下方に向けて、コンデンサC1~C4の上端部近傍まで突出している。
パワーモジュールPM5~PM8は、ヒートシンクベース521の左面に設置され、奥行き方向に沿って並べて配置されている。
そして、本変形例では、筐体2内の、第1基板30と第2基板32,34とで囲まれ、且つ第1基板30の部品面30aとヒートシンクベース541との間の空間71M(図17中の一点鎖線で囲まれた空間)が、風洞70Mとして形成されている。
また、筐体2内のフィン502,542Mが配置された空間76M(図17中の二点鎖線で囲まれた空間)を囲む、ヒートシンクベース501,541と、第2基板34の対向面34aと、コンデンサC1~C4の上端部とが、上記パワーモジュールPM1~PM4、コンデンサC1~C4、及び回生抵抗Rを冷却するための冷却流路75Mを形成している。なお、第2基板34の右面に配置されたパワーモジュールPM5~PM8やヒートシンク52は、上記風洞70Mとは別の風洞(図示せず)内に配置される。
上記以外の構成は、上記実施形態と同様に構成することができるので、説明を省略する。
なお、本変形例では、ヒートシンク54Mが、第1ヒートシンクの一例に相当する。したがって、ヒートシンクベース541は、第1ヒートシンクベースの一例に相当し、フィン542Mは、第1フィンの一例に相当する。
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、第2基板32,34の構造を共通化することができ、コストを低減できる。
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「中央」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「中央」等とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に中央」等という意味である。
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」等とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」等という意味である。
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。
その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
1 電力変換装置
1A~M 電力変換装置
10 電力変換回路
30 第1基板
30a 部品面
32 第2基板
32a 対向面
32b 上端部(第2基板の立設方向の先端部の一例)
32aa 下端部(第1基板側の端部の一例)
32ab 上端部(第1基板側の端部の反対側の端部の一例)
34 第2基板
34a 対向面
34b 上端部(第2基板の立設方向の先端部の一例)
34aa 下端部(第1基板側の端部の一例)
34ab 上端部(第1基板側の端部の反対側の端部の一例)
50 ヒートシンク
50A,B,E~G,K,L ヒートシンク
52 ヒートシンク
52A,B,E~G,M ヒートシンク
54 ヒートシンク
54A~C,G~K,M ヒートシンク
58 ヒートシンク
60 ファン
501 ヒートシンクベース
501F,G,K,L ヒートシンクベース
502 フィン
502A,B,E~G,K,L ヒートシンクベース
521 ヒートシンクベース
521F,G ヒートシンクベース
522 フィン
522A,B,E~G フィン
541 ヒートシンクベース
542 フィン
542A~C,G~K,M フィン
581 ヒートシンクベース
582 フィン
70 風洞
70E,F,H~M 風洞
75 冷却流路
75B,D~M 冷却流路
C1~4 コンデンサ
C1a,b コンデンサ
C1c,d コンデンサ
C1e,f コンデンサ
L1 突出長さ
L2 突出長さ
L3 突出長さ
LE1 リアクトル
PM1~8 パワーモジュール
R 回生抵抗(抵抗器の一例)
Ra 放熱面
S1 配置間隔
1A~M 電力変換装置
10 電力変換回路
30 第1基板
30a 部品面
32 第2基板
32a 対向面
32b 上端部(第2基板の立設方向の先端部の一例)
32aa 下端部(第1基板側の端部の一例)
32ab 上端部(第1基板側の端部の反対側の端部の一例)
34 第2基板
34a 対向面
34b 上端部(第2基板の立設方向の先端部の一例)
34aa 下端部(第1基板側の端部の一例)
34ab 上端部(第1基板側の端部の反対側の端部の一例)
50 ヒートシンク
50A,B,E~G,K,L ヒートシンク
52 ヒートシンク
52A,B,E~G,M ヒートシンク
54 ヒートシンク
54A~C,G~K,M ヒートシンク
58 ヒートシンク
60 ファン
501 ヒートシンクベース
501F,G,K,L ヒートシンクベース
502 フィン
502A,B,E~G,K,L ヒートシンクベース
521 ヒートシンクベース
521F,G ヒートシンクベース
522 フィン
522A,B,E~G フィン
541 ヒートシンクベース
542 フィン
542A~C,G~K,M フィン
581 ヒートシンクベース
582 フィン
70 風洞
70E,F,H~M 風洞
75 冷却流路
75B,D~M 冷却流路
C1~4 コンデンサ
C1a,b コンデンサ
C1c,d コンデンサ
C1e,f コンデンサ
L1 突出長さ
L2 突出長さ
L3 突出長さ
LE1 リアクトル
PM1~8 パワーモジュール
R 回生抵抗(抵抗器の一例)
Ra 放熱面
S1 配置間隔
Claims (14)
- 電力を変換する電力変換装置であって、
部品が配置される部品面を備えた第1基板と、
前記第1基板と離間した位置で、主たる放熱面が前記部品面と対向するように配置された、通電時に発熱する第1電子部品と、
を有することを特徴とする電力変換装置。 - 前記第1基板と前記第1電子部品との間に配置され、前記第1電子部品を冷却する第1ヒートシンクをさらに有し、
前記第1ヒートシンクは、
前記第1基板に沿って配置され、前記第1電子部品が設置された第1ヒートシンクベースと、
前記第1ヒートシンクベースから前記第1基板に向けて突出した複数の第1フィンと、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1基板の前記部品面と前記第1ヒートシンクベースとの間の空間に送風するためのファンをさらに有する
ことを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記第1基板から前記第1ヒートシンクに向けて突出するように配置され、前記電力変換回路を構成する第2電子部品をさらに有する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電力変換装置。 - 前記第1フィンは、
前記第1ヒートシンクベースから前記第2電子部品近傍まで延びている
ことを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記第2電子部品は、
少なくとも2つであり、前記第1基板にファンの送風方向に沿って並べて配置される
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の電力変換装置。 - 前記第1電子部品は、
前記第2電子部品よりも発熱量が大きい
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1基板に前記第2電子部品を間に挟むように立設された2つの第2基板と、
前記2つの第2基板の対向面に前記第2電子部品よりも前記第1電子部品側に配置され、前記電力変換回路を構成して通電時に発熱する第3電子部品と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第3電子部品は、
少なくとも2つであり、前記2つの第2基板の前記対向面の各々に配置され、
前記第3電子部品を冷却する2つの第2ヒートシンクをさらに有し、
前記第2ヒートシンクは、
前記第2基板に沿って配置され前記第3電子部品が設置された第2ヒートシンクベースと、
前記第2ヒートシンクベースから前記対向面の対向方向に沿って突出した複数の第2フィンと、を有し、
対向配置された2つの前記第2ヒートシンクベースから前記第2フィンが前記第1フィンを間に挟み互いに近づく方向に突出するように、前記2つの第2基板の前記対向面の各々に前記第3電子部品を間に挟むように配置される
ことを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。 - 前記第1電子部品と前記第3電子部品とは発熱量が異なり、
前記第1フィンの前記第1ヒートシンクベースからの突出長さ及び前記第2フィンの前記第2ヒートシンクベースからの突出長さは、
対応する電子部品の発熱量が大きい方が長い
ことを特徴とする請求項9に記載の電力変換装置。 - 前記第1ヒートシンクベースと、2つの前記第2ヒートシンクベースと、前記第2電子部品とは、前記第1電子部品、前記第2電子部品及び前記第3電子部品を冷却するための冷却流路を形成する
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の電力変換装置。 - 前記第1ヒートシンクは、
前記第1基板と前記第1ヒートシンクベースとの配置間隔がファンの径と等しくなるように配置される
ことを特徴とする請求項3乃至11のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第2電子部品は、
前記電力変換回路を構成するコンデンサであり、
前記第3電子部品は、
前記電力変換回路を構成するスイッチング素子を備えたパワーモジュールである
ことを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1電子部品は、
抵抗器である
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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-
2014
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