电力变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种防止由向框体内部散热的动力元件产生的热造成的温度升高的电力变换装置，其特征在于，包括：具有基座和散热片、使功率半导体的热散发的散热部；相对于所述基座位于所述散热片的相反侧的回路基板；覆盖该回路基板的框体；使该框体与所述回路基板之间的空气流向所述散热片的下侧的导向部；和使通过该导向部流到所述散热片的下侧的空气流向所述散热片的上侧的风扇。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及例如向电机等供给电力的电力变换装置的技术。技术背景在电力变换装置中，由于含有进行电力变换的IGBT和二极管等的 动力元件半导体元件通常产生大量的热，所以在具有散热片的散热部 上，通过风扇进行吸气、排气，利用强制空气冷却进行散热。然而，利用上述风扇和散热部不能充分散热，框体内部的温度升 高，使得上述作为动力元件半导体元件以外的元件的温度升高。特别是，CPU等控制用的半导体元件，与动力元件半导体等比较， 保证正常工作的温度(以下称这个温度为动作保证温度)低，因此当 高温时，耐久寿命缩短，随着温度升高，由于热散逸等原因，有时不 能进行正常的控制。一般，当超过大约15(TC时，半导体元件会被破坏，因此，在上述 CPU等的半导体元件中，应设法有效地散热。这点，在特开平7-95771 号公报中作了说明。在特开平7-95771号公报中公开了通过冷却电力用半导体装置的 冷却风扇的冷却作用，使电力用半导体装置以外的低温使用品也冷却 的技术。然而，上述特开平7-95771号公报中记载的技术，虽然是利用冷却 风扇强制空气冷却电力用半导体装置或作为动力元件半导体以外的低 温使用品或CPU等，但是整个装置结构复杂，装置本身尺寸大。例如， 使用隔板在框体内分别配置电力用半导体装置和低温使用品，则由于 要设置强制空气冷却的空气流通路的空间，装置的尺寸增大
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是考虑减小装置的尺寸，同时进行装置、框 体内部的散热。本专利技术如下所述地解决上述问题。本专利技术提供一种电力变换装置，其特征在于，包括贝行基座和 散热片、使功率半导体的热散发的散热部；相对于前述基座位于前述 散热片的相反侧的回路基板；覆盖该回路基板的框体；使该框体与前 述回路基板之间的空气流向前述散热片的下侧的导向部；和使通过该 导向部流到前述散热片的下侧的空气流向前述散热片的上侧的风扇。本专利技术还提供一种电力变换装置，其特征在于，包括具有功率 半导体的第一基板；具有控制电力变换装置的控制回路的第二基板； 覆盖前述第一基板和前述第二基板的框体；具有散热片和基座，使前 述功率半导体的热散发的散热部；以及使第一基板和第二基板之间的 空气流向前述散热片的下侧的导向部；和使通过该导向部流到前述散 热片的下侧的空气流向前述散热片的上侧的风扇。将发热多的元件和基板等，与发热少的元件和基板等配置在同一 个框体内。通过将发热多的半导体元件、组件或基板，与发热比较少的半导 体元件、组件或基板配置在同一个框体内，可以使整个装置尺寸减小。 并且，通过将上述发热多的半导体元件、组件或基板与上述发热较少 的半导体元件、组件或基板分别放置在不同的基板上，可以防止热从 发热多的一方传至发热较少的一方。并且，在框体中设置使发热多的元件和基板等与发热少的元件和 基板等的热放出的气体流动的导向部。在框体中设置将发热多的基板和发热较少的基板等周边的气体， 引导向着在散热部中吸收气体的面(以下称这个面为吸气面)的导向 部。通过该导向部，可将发热多的基板和发热较少的基板等周边的气 体，从利用风扇的工作而将通过上述散热部的气体排放的面(以下称 这个面为排气面)排出并散热。并且，使来自发热多的基板的气体，不流入发热较少的基板。 当利用上述导向部进行的风扇的强制空气冷却吋，为了不使发热 多的基板的加热气体流向发热较少的基板，导致发热少的基板变温热， 例如将发热多的基板比发热较少的基板配置得更靠近风扇的位置。或 者，将发热多的基板比发热较少的基板配置在更接近上述吸气面的位 置。通过在框体中设置上述导向部，即使不设置新的散热用风扇，而 利用已有的风扇，也可以排出发热多的基板和发热较少的基板等周边 的气体从而散热，可以减少温度升高。附图说明图1为本专利技术的实施例的示意图；图2为本专利技术的实施例(从侧面看的实施例的图)；图3为本专利技术的实施例(从进深方向看的图)；图4为模拟特性图；图4(a)为表示使用高风量式冷却风扇，改 变导向部的纵向长度情况下的模拟特性图；图4 (b)表示使用静态稳 定式冷却风扇，改变冷却散热片和导向部的纵向长度情况下的模拟特 性图；图5为使用静态稳定式冷却风扇，改变冷却散热片和导向部的间 隙距离情况下的模拟特性图；图6为使用静态稳定式冷却风扇，改变冷却散热片和导向部的间 隙距离情况下的其它模拟特性图；图7为现有装置与本专利技术装置的实测结果比较表；图8为本专利技术的另一个实施例。具体实施方式图1为本专利技术的实施例的示意图，它表示在将电力变换装置安装 在设备的壁等的安装面上的状态下，从侧面看的侧视图。图2表示在 制品中实施的情况下的实施例的侧视图。(但是，图2中的向左，在实 际安装时为向上)。在图1中，电力变换装置具有散热部4，冷却风扇5，密封件7， IGBT或二极管等动力元件半导体8，金属基板9，装置的壳体(一般，壳体称为框体)10，装在装置内的基板ll，散热部4的基座20，供散 热部4散热的散热片21 ，以及MCU (称为Micro Controla Unit,包含 CPU的半导体芯片等)等半导体22。 一般，作为动力元件半导体8相 当于发热多的半导体元件和基板，发热较少的半导体元件和基板，制 成上述MCU (称为Micro Controla Unit,包含CPU的半导体芯片等) 等半导体22。以下，根据这点进行说明。在框体10中设有导向部19，它可以吸入空气，使通过动力元件半 导体8的上面，将动力元件半导体8的热进行冷却的空气流动。首先，散热部4由基座20和散热片21构成(图3中表示从另外 的角度看的结构图)。基座20为接受来自发热体的热传导的部分，散 热片21从基座20接受热传导，向周围的空气传热散热。然后，将IGBT或者二极管等动力元件半导体8放置在金属基板9 上， 一般利用密封件7 (该密封件又称为树脂)密封。在上述电力变换装置中，在IGBT、 二极管等动力元件半导体8中， 由变换损失产生的热大部分传至散热部4的基座20。在散热部4中，从图1所示的吸气面吸入的周边大气中的空气等 气体，利用安装在排气面上的冷却风扇5，被排出至周边大气中。上述 吸入的空气等气体通过散热片21时，上述吸入的气体夺取传至散热部 4的散热片21等上的热，再排至周边的大气中，进行散热部4的散热。另一方面，如图1所示，从动力元件半导体8等向着框体内部放 出的热，通过设在框体10中的导向部19,利用由冷却风扇5产生的风 的一部分，进行强制空气冷却。如图1所示，在本实施例中，在同一个框体内配置包含动力元件 半导体8的基板，和包含MCU等半导体22的基板，因此可以减小装置的尺寸。然而，由于动力元件半导体8散发相当大量的热，当上述强制空 气冷却时，当由动力元件半导体8加热的气体流入包含MCU等半导体 22的基板时，变得温热，结果，使MCU等半导体22的温度升高。因此，在安装允许的范围内，使包含动力元件半导体8的基板， 与包含MCU等半导体22的基板分离配置。另外，使包含动力元件半 导体8的基板位置比包含MCU等半导体22的基板位于作为强制空气冷却时的气体流动的所谓风下游的位置。因此，如图1所示，将包含动力元件半导体8的基板比包含MCU等半导体22的基板配置在更靠 近散热部4的吸气面附近的位置。这种配置可以防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换装置，其特征在于，包括：具有基座和散热片、使功率半导体的热散发的散热部；相对于所述基座位于所述散热片的相反侧的回路基板；覆盖该回路基板的框体；使该框体与所述回路基板之间的空气流向所述散热片的下侧的导向部；和使通过该导向部流到所述散热片的下侧的空气流向所述散热片的上侧的风扇。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：广田雅之，黄鸣曦，井堀敏，前野丰，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：JP[日本]