CN102126657A - 功率变换装置以及电梯的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用电梯控制装置的功率变换装置，其能够提高冷却效率，适合使装置小型化，并且不会使安装和检查维修所需的时间增加。本发明的功率变换装置被构造成具有对半导体模块(15，17)进行强制空气冷却的散热部分(203)，从装置前表面的空气吸入口(210)吸入空气，从装置上表面的空气排出部分(231，232)排出空气，在上表面的进深方向的大致中央部分设置有将整个装置吊起时使用的悬吊构件(9)，在比上表面的悬吊构件9更靠背面侧的部位设置有网眼较大且总开口面积较大的背面侧空气排出口(231)，在比悬吊构件9更靠正面的部位设置有网眼较小且总开口面积比所述背面侧空气排出口(231)小的正面侧空气排出口(232)。所述正面侧空气排出口(232)被设置成可拆卸和安装的结构。所述强制空气冷却的散热部分(203)的宽度比装置的宽度窄，在散热部分(203)的侧面设置有从上方引入配线时与配线连接的上侧受电端子(111)。

Description

功率变换装置以及电梯的控制装置

技术领域

本发明涉及一种功率变换装置，尤其是涉及一种适合在电梯控制装置中使用的功率变换装置以及电梯的控制装置。

背景技术

在电梯的控制装置等中使用的功率变换装置通常由多个半导体模块构成，为了抑制半导体模块的温度上升，大多采用强制空气冷却方式进行散热。在高速电梯中，机械室通常设置在升降通道以外的场所，但由于机械室的面积不够宽敞，所以需要使控制装置小型化以及提高排列设计的自由度。

为了缩短电梯服务的停止期间，除了需要提高设备安装的作业性以外，如何来简化定期维修检查时和零部件故障时的更换作业也是一个不可或缺的要素。

针对上述问题，在专利文献1中公开了一种排气结构，其使用薄型散热器，从装置的前方吸入空气，在空气通过散热翅片后使空气折返而通过其它部分的散热翅片，之后再使空气从前方排出。

此外，作为不在前方排气的事例，例如在专利文献2中公开了一种结构，其缩小强制空气冷却部分的进深方向的尺寸以从背面进行排气。

又，例如在专利文献3中公开了一种结构，其从前方吸入空气，在对功率变换装置进行空气冷却后，通过设置在背面的上下连通的空气管道和设置在顶面后侧部分的空气排出口进行排气。

专利文献

专利文献1日本国专利特开2006-1673号公报

专利文献2日本国专利特开2006-103905号公报

专利文献3日本国专利特开2006-311679号公报

发明内容

在专利文献1所公开的结构中，由于风来回在散热翅片中通过以及采用弯折的空气通道，所以空气通道的压力损失大，冷却效果不理想。因此，随着功率变换装置的容量增大，可能导致功率变换装置的体积增加。此外，由于不从背面排气，所以可以沿着壁面来设置功率变换装置，功率变换装置的排列设计的自由度大，但由于装置的前面是维修通道，所以在装置前方排气可能会对维修保养作业造成妨碍。

在专利文献2所公开的结构中，由于装置下方的自然空气冷却部分的进深方向的尺寸大，所以能够将装置沿着壁面排列，但由于装置上方的进深尺寸小，所以在零部件搬运以及安装工序中，在将装置悬吊下来时可能会出现装置强度不够的情况。此外，还存在装置上方的进深方向的空间利用率低这一缺点。

专利文献3所公开的方案采用从前方吸入空气并从上方排出空气的结构，尽管来自多个散热器的排气都汇集到上方的空气排出口，但排气通道和空气排出口的面积却很小，所以压力损失大，可能无法确保足够的风量。

本发明所要解决的课题是提供一种功率变换装置，其冷却效率高，适合使装置小型化，并且不会导致安装和检查维修所需的时间增加。

此外，本发明所要解决的其它的课题是提供一种电梯的控制装置，其冷却效率高，适合使装置小型化，并且安装和检查维修作业方便。

尤其是，在电梯的机械室中，不仅需要将来自地板面的管道的配线朝上方引入，有时还需要将从顶面悬吊下来的管道中的配线朝上方引入，因此本发明所要解决的其它的课题是提供一种功率变换装置，其在任一种情况下都能够方便地进行安装和检查维修作业以及更换作业。

在本发明的优选实施方式的功率变换装置中，作为功率变换器的构成部件的半导体模块设置在盘的上方的前部，从设置在所述盘的前表面上的空气吸入口吸入空气，对所述半导体模块进行冷却后，使空气经过位于所述半导体模块后方的空气通道流向上方，并从设置在所述盘的上表面的空气排出口排出，由此对所述半导体模块进行强制空气冷却，所述功率变换装置的特征在于，在所述盘的上表面的进深方向的大致中央部分设置有将整个所述盘吊起时使用的悬吊构件，在所述盘的上表面上，从进深方向的大致中央部分起在前后分开地设置有前表面侧空气排出口和后表面侧空气排出口，所述后表面侧空气排出口的总开口面积大于所述前表面侧空气排出口的总开口面积。

在本发明的具体的实施方式中，所述后表面侧空气排出口是网眼较大的空气排出口，所述前表面侧空气排出口是网眼比所述后表面侧空气排出口的网眼小的空气排出口。

在本发明的其它的具体实施方式中，所述前表面侧空气排出口被设置成能拆卸和安装。

在本发明的又一个其它的具体实施方式中，在所述盘的上表面设置有用于引入电源配线的能拆卸和安装并且带配线孔的盖件，所述带配线孔的盖件的配线孔与所述前表面侧空气排出口相邻地设置，所述半导体模块的散热部分比所述盘的横向宽度窄，在所述散热部分的侧面设置有从所述盘的上表面引入所述电源配线时与所述配线连接的受电端子。

在本发明的另一个其它的具体实施方式中，具有防倒下装置，在并排设置有二个以上的所述功率变换装置的情况下，通过该防倒下装置将各个功率变换装置的所述悬吊构件彼此连接起来。

根据本发明的优选实施方式，能够提供一种功率变换装置，其能够提高半导体模块的冷却效率，适合使装置小型化，并且能够方便地进行安装和检查维修作业。

根据本发明的具体的实施方式，能够提供一种电梯的控制装置，其适合使控制盘小型化，并且能够方便地进行安装和检查维修作业。

本发明的其它的目的和特征将在以下所述的实施方式中予以说明。

附图说明

图1是本发明的一实施例所涉及的电梯控制装置盘的内部结构图。

图2是本发明的一实施例所涉及的电梯控制装置盘的外观图。

图3是图1(a)的A-A`截面图。

图4是本发明的一实施例所涉及的电梯控制装置的主电路结构示意图。

符号说明

1 功率变换装置

2 散热器

3 电源

4 卷扬机

5 电梯轿厢

6 平衡锤(平衡重)

7 控制电源

8 控制电路

9 悬吊构件

10 带配线孔的盖件

111(1111～1113) 上侧受电端子

112 下侧受电端子

12 开闭器

13 电磁接触器

130 控制配线端子

14 电抗器

15 变换器

16 平滑电容器

17 逆变器

18 (181，182)栅极驱动器

19 输出端子

201 受热部分

202 导热管

203 散热部分(包括翅片)

204 空气吸入管道

205 空气吸入风扇

210 空气吸入口

22 隔板

231 前表面侧空气排出口

232 后表面侧空气排出口

24 隔板

25 上侧受电端子安装板

26 透气口

27 把手

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一实施例进行详细说明。

首先参照图4进行说明。图4是用于驱动一般电梯的功率变换装置1的结构示意图。电源3的配线与上侧的受电端子111连接，通过开闭器12、电磁接触器13和电抗器14向功率变换电路的变换器(整流电路)15供电。在变换器15中将交流电变换为直流电后，由平滑电容器16进行平滑，在逆变器(逆变换电路)17中将直流电变换为符合电梯运行要求的交流电。逆变器17的输出通过输出端子19与卷扬机4连接，通过卷扬机4对由吊索悬吊的电梯轿厢5和平衡锤6进行升降驱动。

其中，变换器15作为PWM整流电路(PWM变换器)被构造成能够将再生电力输送到电源侧，所以变换器15和逆变器17均具有开关元件(例如IGBT)，该等开关元件由栅极驱动器18(181和182)驱动。此外，如果变换器15只是一般的二极管整流电路，则不需要设置变换器15侧的栅极驱动器181。

此外，从开闭器12的二次侧通过控制配线端子130由控制电源7向控制电路8供电。从控制电路8发送电磁接触器13的开闭指令和用于栅极驱动器18的指令。除此之外，通过检测电流和直流电压并将其输入到控制电路8来使控制电路8实行控制(未图示)。

在本实施例中，图4中的由二点划线围住的部分表示功率变换装置1，其采用能够收纳在一个框体(盘)内的结构，而控制电源7和控制电路8则设置在其它的框体中。不过，也可以将图4所示的所有结构都设置在一个框体中。

图1表示本发明的一实施例所涉及的形成电梯控制装置的一部分的功率变换装置的内部结构。

图1(a)是功率变换装置(盘)的门处于打开状态时的主视图，图1(b)是B-B`截面图，图1(c)是俯视图。

图2表示本发明的一实施例所涉及的形成电梯控制装置的一部分的功率变换装置(盘)的外观结构。图2(a)是门处于关闭状态时的主视图，图2(b)是门处于关闭状态时的后视图，图2(c)是图2(b)的D-D`截面图。

图1的散热器2由受热部分201、导热管(heat pipe)202、散热部分(包括翅片)203、空气吸入管204以及空气吸入风扇205构成。在该散热器2的由图1(b)所示的受热部分201安装有构成变换器15和逆变器17的半导体模块(图中为6个)。受热部分201接受在半导体模块中产生的热，并通过导热管202将热传送到设置在上方的散热部分203内的散热翅片(未图示)。通过风扇205从图2(a)的正面外观图所示的空气吸入口210经由图1(b)所示的空气吸入管道204从外部吸入空气，该空气被送入散热翅片。由此，对半导体模块中产生的热进行散热，将半导体模块的温度上升范围控制在允许范围内。

如图1(b)所示，由于朝向下方的流动通道被隔板22封闭，因此，温度在通过散热部分203期间上升的排出空气从散热部分203的背面通过上表面的空气排出口231和232排出到外部。此外，如图1(c)所示，在上表面的进深方向的大致中央部分安装有悬吊构件9，在搬运功率变换装置(盘)1时，通过该悬吊构件9能够将功率变换装置(盘)1吊起。悬吊构件9在安装结束后作为防倒下装置使用，即，通过悬吊构件9将相邻且相同的功率变换装置(盘)固定在一起。具体来说是，在电梯并列设置并且在机械室中并排设置有二个以上的本实施例的功率变换装置(盘)1的情况下，通过将悬吊构件9彼此连接起来，能够形成牢固的防倒下机构。

此外，如图1(c)所示，在上表面空气排出口中，在比设置在上表面的进深方向的大致中央部分的悬吊构件9更靠背面侧的部位设置有背面侧空气排出口231，在比悬吊构件9更靠正面侧的部位设置有正面侧空气排出口232。在上表面空气排出口中，背面侧空气排出口231的总开口面积大，其例如采用网眼大的空气排出口结构。另一方面，正面侧空气排出口232的总开口面积比背面侧空气排出口231的总开口面积小，其例如采用网眼小的空气排出口结构。由于风量和风速越大，散热翅片的热传递性能越好，冷却性能也越好。所以，为了确保足够的风量，优选降低冷却风道的压力损失。在现有技术中，例如像专利文献3那样，仅在比盘的上表面的进深方向的大致中央部分更靠背面侧的部位中的很小一部分区域设置了上表面空气排出口。所以，上述现有结构的压力损失大，无法确保充分的风量。与此相对，在本发明中，不仅设置了正面侧空气排出口231，而且还设置了背面侧空气排出口232，所以能够降低压力损失，增大风量。

空气排出口的总开口面积越大，则压力损失越小，在只考虑冷却效率时，优选将整个上表面设置成背面侧空气排出口231那样的开口部以增大总开口面积。但是，如前所述，还需要考虑搬运时的悬吊强度，如本实施例所示，将正面侧空气排出口232设置成如图1(c)所示的空气排出口232结构，使得正面侧空气排出口232的总开口面积小于背面侧空气排出口231的总开口面积，由此，在通过悬吊构件9悬吊整个功率变换装置盘时，能够确保功率变换装置盘整体具有足够的强度。

如图1(a)和图1(b)所示，从正面观察时，在散热部分203和风扇205以及空气吸入管道204的侧面(横向右侧)设置有上侧受电端子111(1111～1113)，在将电源配线从盘的上表面(上面)引入时，将配线与该等上侧受电端子111(1111～1113)连接。在进行配线作业时，由于上表面的带配线孔的盖件10和正面侧空气排出口232均采用了能够安装拆下的结构，所以能够迅速地进行作业。带配线孔的盖件10的配线孔优选与正面侧空气排出口232相邻。

另一方面，在从地板管道引入电源配线时，将配线与位于图1(a)的右下方的下侧受电端子112连接。

在此，包括半导体模块的需要进行强制空气冷却的构件和上侧受电端子111(1111～1113)以及开闭器12设置在比隔板24靠上侧的部位，其它构件设置在比隔板24靠下侧的部位。

从上侧受电端子111和下侧受电端子112中的一方的受电端子通过开闭器12、电磁接触器13和电抗器14向变换器15配线。根据情况，也有连接图1和图4中未图示的滤波器电路等的情况，但此时将该等电路设置在不妨碍功率变换装置1内的冷却风道的位置，即设置在功率变换装置1的下方的空闲空间内。

构成变换器15和逆变器17的半导体模块的栅极驱动器18(181和182)优选设置在最靠近半导体模块的位置，但由于最靠近半导体模块的位置上设置有平滑电容器16，所以栅极驱动器18(181和182)如图1(a)和图1(b)所示设置在下方。通过将平滑电容器16设置在靠近半导体模块的位置上，能够降低配线的电感，能够抑制开关动作时发生有害的突变电压。

连接到与功率变换装置1设置在不同框体内的控制电源7的配线与来自控制电路8的配线通过图1(a)下方的控制配线端子130连接。从控制电路8连接到栅极驱动器18(181和182)的配线和未图示的电流传感器的信号线等由于需要采取抗噪音措施，所以通过屏蔽线或者安装有芯线的配线直接连接。

图3是图1(a)的A-A`截面图。通过上侧受电端子安装板25防止排出空气从背面侧绕到前方。在图3中，以虚线表示总开口面积较大的背面侧空气排出口231的位置，在其到隔板22为止的投影部分，除了散热部分203略有突出以外没有其它突出的零部件，因此冷却风的压力损失极小。

在风扇205停止的状态下，灰尘等可能从上表面的空气排出口231，232进入。此时，总开口面积越大，灰尘等越容易进入，所以通过将正面侧空气排出口232的总开口面积设定得小一点，能够降低灰尘等对端子部等的影响。背面侧空气排出口231的总开口面积大，所以灰尘等容易进入，但由于由受电端子安装板25和隔板22隔开，所以灰尘等绕过该等板进入内部的可能性小。

在功率变换装置1的下方具有电抗器14这一发热部件。来自电抗器14的热通过图2(b)所示的背面透气口26散热。透气口26的截面结构被形成为图2(c)所示的百叶窗结构，即使将功率变换装置设置在壁面附近或者与其它装置背对背地设置，透气口也不会完全被堵塞。此外，在图2(a)中，正面的门扇上设置有把手27。又，在正面的门扇上还设置有透气口26。

在进行强制空气冷却的场合，风速大到每秒数米，如果采用类似背面透气口26那样的百叶窗结构，则由于压力损失大而得不到适当的风速，但如本实施例这样采用自然空气冷却时，则采用上述透气口也完全没有问题。因此，如图2所示，正面下方和背面的透气口26采用上述百叶窗结构，使得灰尘等难以进入装置内。

以上说明的功率变换装置的结构只不过是一个示例，半导体模块或者风扇的数量不受本实施例的限制。在从正面吸入空气并从上方排出空气的场合，通过将正面侧空气排出口的总开口面积设置成小于背面侧空气排出口231的总开口面积，能够获得相同的效果。

Claims (6)

1.一种功率变换装置，作为功率变换器的构成部件的半导体模块设置在盘的上方的前部，从设置在所述盘的前表面上的空气吸入口吸入空气，对所述半导体模块进行冷却后，使空气经过位于所述半导体模块后方的空气通道流向上方，并从设置在所述盘的上表面的空气排出口排出，由此对所述半导体模块进行强制空气冷却，所述功率变换装置的特征在于，

在所述盘的上表面的进深方向的大致中央部分设置有将整个所述盘吊起时使用的悬吊构件，

在所述盘的上表面上，从进深方向的大致中央部分起在前后分开地设置有前表面侧空气排出口和后表面侧空气排出口，所述后表面侧空气排出口的总开口面积大于所述前表面侧空气排出口的总开口面积。

2.如权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述后表面侧空气排出口是网眼较大的空气排出口，所述前表面侧空气排出口是网眼比所述后表面侧空气排出口的网眼小的空气排出口。

3.如权利要求1或2所述的功率变换装置，其特征在于，所述前表面侧空气排出口被设置成能拆卸和安装。

4.如权利要求3所述的功率变换装置，其特征在于，在所述盘的上表面设置有用于引入电源配线、能拆卸和安装并且带配线孔的盖件，所述带配线孔的盖件的配线孔与所述前表面侧空气排出口相邻地设置，

所述半导体模块的散热部分比所述盘的横向宽度窄，在所述散热部分的侧面设置有从所述盘的上表面引入所述电源配线时与所述配线连接的受电端子。

5.如权利要求1或2所述的功率变换装置，其特征在于，并排设置有二台以上的所述功率变换装置，各个功率变换装置的所述悬吊构件彼此连接。

6.一种电梯的控制装置，该电梯的控制装置具有如权利要求1或2所述的功率变换装置。

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