逆变器装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种在用密闭框体覆盖整个装置的情况下也能抑制该密闭框体内的无源元器件的温度上升的逆变器装置。该逆变器装置(1)中，利用与功率半导体模块(13)接合的冷却器(11)的冷却面(11a)和逆变器框体(10)将包含功率半导体模块(13)以及逆变器电路模块(16)的逆变器电路封闭，该逆变器电路模块(16)包含无源元器件，该逆变器装置(1)中，在冷却器(11)的冷却面(11a)上形成密闭绝缘层、即密闭空间(E1～E3)，将密闭空间(E1～E3)的厚度(d1～d3)设为最大对流抑制距离(d)以下。由此，不会在密闭空间(E1～E3)内产生对流，能维持密闭空间(E1～E3)内的高绝热性能。

【技术实现步骤摘要】
逆变器装置
本专利技术涉及一种在用密闭框体覆盖整个装置的情况下也能抑制该密闭框体内的无源元器件温度上升的逆变器装置。
技术介绍
一直以来，使各种装置的电动机进行驱动的逆变器装置为了降低成本、或收纳在空间有限的电气室内而要求小型轻量化。此外，逆变器装置在室外或存在粉尘等工厂环境下进行使用时，作为耐环境性能，要求高密闭性，以获得IP66那样的高防尘、防水性。另一方面，在逆变器装置内，对流过电动机的电流进行控制的功率半导体元件会因通电时的导通损耗、开关过渡时产生的开关损耗而产生发热。因此，为了抑制来自功率半导体元件的发热而在逆变器装置中安装了风冷冷却器、水冷冷却器。然而，对于例如使用风冷冷却器的逆变器装置，风冷冷却器的构造部件会占用较大体积。根据设计条件的不同，风冷冷却器的构造部件的体积可能会占用功率半导体模块体积的10倍以上的体积。因此，为了实现逆变器装置的小型化，需要使冷却器小型化。该冷却器的小型化能通过减小功率半导体元件的损耗、使功率半导体元件能在更高的温度下使用来实现。功率半导体元件的损耗的降低能通过改进功率半导体元件来实现。此外，为了能在更高的温度下使用功率半导体元件，焊料等粘接剂的高可靠性化等封装技术的进步起到关键作用。当前，功率半导体元件的最高结温为175℃，功率半导体元件的连续驱动结温有时允许达到175℃。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2000-14169号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，若使逆变器装置小型化，则逆变器装置内，高温的功率半导体模块、冷却器与以电解电容器代表的无源元器件的距离会变近，无源元器件的温度会上升。然而，无源元器件并不具有与功率半导体模块同样的耐热性，因而会伴随着温度上升而产生可靠性降低以及寿命缩短。尤其是作为无源元器件的电解电容器，是一种寿命取决于周围温度的元器件。寿命遵循阿伦尼乌斯法则，温度升高10℃则寿命减半。而且，在满足IP66等高密闭性的密闭框体的逆变器装置中，由于无法导入外界气体，因此框体内会因包含功率半导体元件的发热在内的逆变器电路的发热而聚集热量。即，密闭框体的逆变器装置与开放型框体的逆变器装置相比，框体内温度更高。为此，在专利文献1中，记载了为了抑制设置有除功率半导体模块以外还包含电解电容器的逆变器电路的逆变器框体内的温度上升，在设置有功率半导体模块的冷却器与设置有逆变器电路的逆变器框体内之间设置空间，主动利用自然对流、强制风冷来使外界气体流入该空间。然而，专利文献1所记载的技术并未以IP66等那样的完全密闭为前提，若设置有功率半导体模块的冷却器与设置有逆变器电路的逆变器框体内之间的空间被密闭，则外界气体无法流入该空间，因此在该空间内，会与因功率半导体模块的发热而处于高温的内部空气产生对流。该内部空气的对流热传导使得冷却器的热量传递到逆变器框体内，逆变器框体内的温度会上升，以电解电容器为代表的无源元器件即逆变器电路的寿命会缩短。本专利技术鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种在用密闭框体覆盖整个装置的情况下也能抑制该密闭框体内的无源元器件的温度上升的逆变器装置。解决技术问题所采用的技术方案为了解决上述课题，实现专利技术目的，本专利技术的逆变器装置利用与功率半导体模块接合的冷却器的冷却面和逆变器框体将包含所述功率半导体模块以及逆变器电路模块的逆变器电路封闭，该逆变器电路模块包含无源元器件，其特征在于，所述冷却器的冷却面上形成密闭绝热层，且该密闭绝热层的厚度设为最大对流抑制距离以下。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，所述密闭绝热层为空气层。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，所述密闭绝热层中的多个所述密闭绝热层配置有多层。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，所述密闭绝热层形成为覆盖所述功率半导体模块。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，以封闭方式形成所述密闭绝热层的部件的材料具有能弯曲的厚度或材质。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，以封闭方式形成所述密闭绝热层的部件的材料为树脂。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，以封闭方式形成所述密闭绝热层的部件的材料为铝，且表面进行了耐酸铝处理。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，以封闭方式形成所述密闭绝热层的部件的材料以及形成所述逆变器框体的材料的表面辐射率为0.8以上。此外，本专利技术的逆变器装置的特征在于，在上述专利技术中，所述功率半导体模块内的功率半导体元件为宽带隙半导体元件。专利技术效果根据本专利技术，利用与功率半导体模块接合的冷却器的冷却面和逆变器框体将包含所述功率半导体模块以及逆变器电路模块的逆变器电路封闭，该逆变器电路模块包含无源元器件，并且，所述冷却器的冷却面上形成密闭绝热层，且该密闭绝热层的厚度设为最大对流抑制距离以下，以防止在密闭绝热层内产生对流，因此能维持从冷却面到无源元器件侧的较高的绝热性能，能抑制无源元器件的寿命因受热而变短。附图说明图1是本专利技术实施方式的逆变器装置的剖视图。图2是表示空气层的热阻相对于空气层厚度的变化的图。图3是表示图1所示的逆变器装置内的温度分布的图。图4是本专利技术实施方式的变形例1的逆变器装置的剖视图。图5是本专利技术实施方式的变形例2的逆变器装置的剖视图。具体实施方式下面，参照附图对用于实施本专利技术的方式进行说明。图1是本专利技术实施方式的逆变器装置的剖视图。图1中，逆变器装置1利用逆变器框体10和冷却器11的冷却面11a形成满足IP66等高密闭性的密闭空间E。逆变器框体10和冷却面11a被密封垫(packing)12封闭。密闭空间E内配置有功率半导体模块13以及逆变器电路模块16，该逆变器电路模块16经由布线14与功率半导体模块13相连，且包含电解电容器15等无源元器件。功率半导体模块13通过螺钉止动等与冷却面11a牢固接合，并利用冷却翅片的散热进行冷却。功率半导体模块13是具有逆变器电路中的整流二极管、半导体开关元件等发热元件的模块，与逆变器电路模块16隔开配置。图1中，重力方向为-Z方向。通常，由功率半导体模块13产生的热的大部分朝向冷却器11，因而冷却器1的温度会上升。冷却器11的冷却面11a的温度与逆变器框体10内的空气温度的温度差导致在逆变器框体10内产生对流，从而逆变器框体10内的温度会上升。本实施方式中，密闭空间E被分割成四个密闭空间E1～E4。密闭空间E1是由冷却面11a、与冷却面11a相对配置的功率半导体模块13的基板13a、以及逆变器框体10围成的空间。密闭空间E1形成有作为绝热材料的空气层，起到对来自冷却面11a的热传导进行抑制的密闭绝热层的作用。密闭空间E2是由基板13a、对流抑制板17以及逆变器框体10围成的空间。密闭空间E2形成有作为绝热材料的空气层，起到对来自密闭空间E1的热传导进行抑制的密闭绝热层的作用。另外，对流抑制板17通过安装在逆变器框体10上的定位用突起17a进行定位。密闭空间E3是由对流抑制板17、对流抑制板18以及逆变器框体10围成的空间。密闭空间E3形成有作为绝热材料的空气层，起到对来自密闭空间E2的热传导进行抑制的密闭绝热层的作用。另外，对流抑制板18通过安装在逆变器框体10上的定位用突起18a进行定位。密闭空间E4是由对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器装置，利用与功率半导体模块接合的冷却器的冷却面和逆变器框体将包含所述功率半导体模块以及逆变器电路模块的逆变器电路封闭，该逆变器电路模块包含无源元器件，其特征在于，所述冷却器的冷却面上形成密闭绝热层，且该密闭绝热层的厚度设为最大对流抑制距离以下。

【技术特征摘要】
2015.12.04 JP 2015-2374461.一种逆变器装置，利用与功率半导体模块接合的冷却器的冷却面和逆变器框体将包含所述功率半导体模块以及逆变器电路模块的逆变器电路封闭，该逆变器电路模块包含无源元器件，其特征在于，所述冷却器的冷却面上形成密闭绝热层，且该密闭绝热层的厚度设为最大对流抑制距离以下。2.如权利要求1所述的逆变器装置，其特征在于，所述密闭绝热层为空气层。3.如权利要求1或2所述的逆变器装置，其特征在于，所述密闭绝热层中的多个所述密闭绝热层配置有多层。4.如权利要求1至3的任一项所述的逆变器装置，其特征在于，所述密闭绝热层形成为覆盖所述功率半导体模...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井康平，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP