专利名称：电力变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及提供向例如电动机等供给电力的电力变换装置的技术。
背景技术：
在日本专利特开平6-38546号公报(专利文献1)中公开了电力变换装置的冷却(特别是参照图1、第二页)。在专利文献1中，通过在周边部和内部改变冷却散热片的散热片长度，与现有技术相比可以进一步改善冷却性。在电力变换装置中，在二极管电桥和作为逆变换元件的晶体管组件和IGBT组件中产生变换损失而发热。通过利用冷却风扇产生的风，从冷却散热片使该变换损失产生的热放出，不会对该二极管或晶体管等半导体造成热破坏。一般，当半导体超过150℃时，组成半导体的硅被破坏，因此要进行冷却，使其到该温度以下。
发明内容
如上述现有技术所述，在电力变换装置中必需放出、冷却在内部部件等中产生的热，作了各种努力，提出了各种方法。
如图2所示，在电力变换装置中，从商用电源供给的电力，通过端子RST输入，在利用二极管三相桥式电路3变换为直流后，使用作为使直流电流平滑的平滑部的电容器6，然后，通过利用作为开关元件的晶体管组件或IGBT组件的逆变换电路2进行逆变换，变换频率。
在电力变换装置中，在二极管电桥和作为逆变换元件的晶体管组件或IGBT组件中产生变换损失而发热。通过利用冷却风扇产生的风，从冷却散热片上放出该热，不使二极管或晶体管的半导体被热破坏。
在上述放热中，一般在空冷用的冷却散热片上配置有上述半导体元件。
通过高效率地进行冷却，使产品尺寸减小。
由于这样，一般通过利用风扇，强制空冷散热片，提高冷却散热片的冷却效率。
另外，改变冷却散热片的散热片(叶片)的片数，可使空气流动的间隙改变，可以减小尺寸。
另外，对于该冷却散热片，通过增加表面积，增加冷却散热片的散热片片数，可以促进冷却。
这样，考虑了各种在冷却散热片上下功夫而改善冷却效率，但结果，由于对产品的大小和性能有影响，成为产品还是有问题。
本发明的目的是改善冷却效率。
本发明是如以下这样解决上述问题的。
为了使多的空气在散热效率好的冷却散热片的基底面和散热片的连接部附近流动，在电力变换装置的冷却散热片中，在与上述基底面相对侧的散热片的前端部，在空气、氛围气流入侧设置限制空气、氛围气流动的限制部件。
通过设置该限制部件，流入的空气、氛围气在靠近上述基底面的散热片上流动。
另外，通过设置上述限制部件，空气、氛围气流入的部分的面积也受到限制，空气、氛围气的流动速度加快。因为这些作用，与现有技术相比，可以提高冷却散热片的冷却效率。
另外，上述限制部件也可以与上述基底面垂直，但通过倾斜，可使更多的空气、氛围气向着上述基底面流动。
另外，在空气、氛围气流入侧，在上述基底面侧设置与上述限制部件不同的第二限制部件。
根据上述结构，不需要使用特殊的冷却散热片或风扇，可以降低半导体元件等的温度。这样，可使电力变换装置的冷却散热片简单化和小型化。
根据本发明，可供给比现有技术更提高可靠性的电力变换装置。
图1为本发明的实施例的结构图。
图2为电力变换装置的电气线路图。
图3为本发明的实施例的电力变换装置的实体配置图。
图4为本发明的实施例的仿真结果。
图5为本发明的实施例的结构图。
图6为本发明的实施例的仿真结果。
图7为本发明的另一实施例。
图8为本发明的又一实施例。
图9为本发明的又一实施例。
符号说明1冷却散热片、1a冷却散热片基底、1b冷却散热片的散热片、2IGBT组件、3二极管组件、4限制通向散热片的风的限制板、5防止突入用电阻器、6平滑电容器、7冷却风扇、8限制通向散热片的风的限制板具体实施方式
以下利用图示的实施例详细地说明本发明的冷却结构。
在图1中说明本发明的电力变换装置的一个实施例。在该图中，1为冷却散热片、2为IGBT组件、3为二极管组件、4为限制通向散热片的风的流动的限制板。4是将冷却散热片的底部(基底侧的相对侧)阻塞的板的下侧弯曲而制作。
在图3中表示电力变换装置的主回路部分的实体配置。5表示防止突入电阻器、6表示平滑电容器、7表示冷却风扇。
在IGBT组件2、二极管组件3中产生的损失将热传导至冷却散热片1。为了强制空冷，冷却散热片部1在冷却风扇7中抽出风。结果，在这里IGBT组件2、二极管组件3中产生的热放出至周围氛围气空气中。
一般已知，冷却散热片1其基底面1a的背面侧或接近基底面1a的散热片部分的散热效率高，越向散热片1b的前端(基底面1a的相对侧)行进，效率越低。
另外，在将冷却散热片1看作一个流管的情况下，如果在流管中空气不涌出或吸入，则每单位时间通过流管各截面积S的流体的质量相同，当设定流体速度为v，流体密度为ρ时，一般将(式1)称为连续方程式。
ρvS＝一定(式1)这里，当设定截面积S1的流体速度为v1，截面积S2的流体速度为v2时，从上述(式1)可导出以下的(式2)v1＝v2*(S1/S2)(式2)(式2)表示，如果截面积S2小，则流体速度v2大。
这样，通过在散热片前端侧1b上设置限制通向散热片7的风的限制板4，限制散热片效率低的散热片前端部入口的流路的面积，减小与上述(式2)的S2相当的截面积。
结果，对限制板4不加限制的冷却散热片的效率高的基底面1a或接近基底面1a的散热片部分1b的风速加快，可增加每单位时间在这些地方流动的风量，这样可比现有技术促进冷却。
在上述实施例中，设置有限制板4的风的流动和风速等的仿真分析结果表示在图4中。从图4中可看出，通过设置限制板4，靠近冷却散热片1的基底面1a的散热片部分的风速加快。
在图4中，箭头表示风的流动，箭头的方向表示风的方向，箭头的长度表示风的速度。因此，箭头的长度越长，风的速度越快。
在图4中，通过设置限制板4，图中用A、B、C表示的圆圈的部分的风流动产生变化。
首先，圆圈A为在沿着冷却散热片1的基底面1a的部分上，来自右侧来的风的流动快。这从不设置限制板4时的仿真(未图示)，和从图4的仿真中的箭头长的结果得到证明。
通过从该圆圈A的图的右边风向左边的风的流动，可使沿冷却散热片1的基底面1a的部分上的冷却效率比现有技术提高。
其次，圆圈B表示来自右侧的风的流动快。与圆圈A同样，这也可从不设置限制板4时的仿真和箭头长度长判断。
通过从该圆圈B的右方向左边的风扇的风的流动，可使冷却散热片1中间部分上的冷却效率比现有技术提高。
另一方面，在圆圈C中，与风的方向比风从图的右边向左边的风扇的风的流动相比，风向在不规则方向上变化，冷却效率比上述圆圈A、圆圈B低。
实际上，从仿真可确认，在不设置上述限制板4的情况下，该圆圈C部分对于冷却散热片1的冷却的贡献率比上述圆圈A、圆圈B低。因此，设置上述限制板4的影响小。图6中表示在改变图5的限制板4的长度h的情况下的散热片1的温度上升的变化用仿真求出的结果。在图5中，设定从在冷却散热中1的基底面1a上安装散热片的位置至散热片前端为H，以与限制板4的长度h之比作为图6的横轴的参数。
从图6的结果，以散热片长度H为基准，当增大h时，根据限制板4的长度，可利用仿真计算减少温度上升的效果。
此外，从图6可以读取，h/H约为80％、降低温度上升的效果好。
从图6的结果可以预想，限制板4的长度h到散热片长度H的80％为止有好的效果。
其中，在图6中，在80％下得到高的冷却效率，但当考虑异物附着在冷却散热片上堵塞等时，可考虑比80％小。考虑到冷却散热片1的吸入侧(风扇的相对侧)产生空气、氛围气吸入时的风声和降低声音的大小，优选比80％小。
上述图4的圆圈C所说明并重复的是在限制板4的h大约30％下，限制的部分对冷却散热片的冷却贡献率小，这从仿真和基于仿真的实机确认可以判明。因此，即使在30％左右决定限制板4的h并实施，因为30％左右的部分对冷却的贡献率小，因此作为冷却散热片整体，对冷却效率的影响等问题小。
另外，若考虑异物附着、阻塞上述冷却散热片等，优选以30％～60％左右实施。如果是这个程度的范围，则可减少冷却散热片1的吸入侧空气、氛围气吸入时的风声的发生和声音的大小，可达到无问题的水平。
在实机的试制品中约为35％，与现有技术比较，可得到良好的冷却效果，而且确认吸进时的风声无问题。
其次，图7表示本发明的另一个实施例。
图7将限制板4倾斜设置。如图7所示，目的在于靠近冷却散热片1的基底面1 a的散热片部分上，配合风的流动，使风速更快。
另外，在图8中表示本明的又一个实施例。
在图8中，将限制风的流动的限制板8设置在冷却散热片1的基底面1a侧。
通过设置该限制板8，风的流动改变，可以提高靠近冷却散热片1的基底面1a的散热片的冷却效率。这里，所谓风的流动的变化是指流体的各小部分不规则地混杂，意指包含混乱的流动的紊流或不规则的流动等。
上述限制板4可通过弯曲支承冷却散热片1等的框体的一部分而设置。这样，也可以不设置新安装的限制板4的工序，可以减少部件数目。
图9表示设置有弯曲限制板4的情况的实施例。其中，限制板4的中间一部分不弯曲，以保持框体部的一定程度的强度。弯曲的部分没有限制板4，对冷却效率的影响小，没有问题。
此外，本发明的实施例不限于上述实施例，可作适当的变更。例如，不如图9那样弯曲设置限制板4，而利用框体支承限制板4，也可以设置限制板4。
权利要求
1.一种电力变换装置，具有将所供给的交流电力变换成直流电力的顺变换部；使所述顺变换部的输出平滑的平滑部；将所述平滑部的输出变换成交流电力的逆变换部；控制所述逆变换部的控制部；具有放热的散热片和支承该散热片的基底面、至少冷却在所述逆变换部中产生的热的冷却部；和支承所述顺变换部、所述平滑部、所述逆变换部、所述控制部和所述冷却部的框体，其中，在与所述冷却部的基底面相反一侧的散热片的开口部上设置有改变在所述冷却部中流动的氛围气的氛围气限制部。
2.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于所述散热片的长度与所述氛围气限制部的长度具有以下关系0≤h/H≤0.8。
3.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于在基底面侧上也设置有第二氛围气限制部。
4.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于所述氛围气限制部设置有向着所述基底面倾斜的倾斜部。
5.如权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于通过弯曲所述框体的一部分，设置氛围气限制部。
6.如权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于设置具有不弯曲所述框体的一部分的部分的氛围气限制部。
7.如权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于不弯曲作为氛围气限制部的所述框体的一部分的大致中心部。
全文摘要
本发明的目的是供给可使电力变换装置的冷却散热片简单化且小型化，更提高可靠性的电力变换装置。为了达到这个目的，使多的空气在散热片效率好的冷却散热片的基底面和散热片连接部分附近流动，在散热片的前端部，通过限制空气流入口侧，可提高冷却散热片的冷却效率。通过设置该限制部件，流入的空气、氛围气在靠近所述基底面的散热片上流动。另外，通过设置所述限制部件，空气、氛围气流入的部分的面积受限制，空气、氛围气的流动速度也快。因为这些作用，可使冷却散热片的冷却效率比现有技术提高。
文档编号H02M7/48GK101083439SQ20071000191
公开日2007年12月5日 申请日期2007年1月12日 优先权日2006年5月31日
发明者广田雅之, 井堀敏, 龟泽友哉, 毛江鸣, 平贺正宏 申请人:株式会社日立产机系统