CN105009439B - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

风向部(30)在半导体功率组件(11)侧设置与框体(2B)的内部空间连通的进气口(32)，在最远离半导体功率组件的第1安装基板(23)侧设置与框体的内部空间连通的排气口(33)，从进气口吸入框体内部的空气，并从排气口将风向部的内部的空气向框体排出，由此，产生从半导体功率组件侧朝向第1安装基板侧的空气的自然对流。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及一种包括内置有电力转换用的半导体开关元件的半导体功率组件和以相对于该半导体功率组件空开规定间隔的方式层叠的多个安装基板的电力转换装置，涉及半导体功率组件及多个安装基板的冷却构造。

背景技术

专利文献1的电力转换装置为这样一种装置：在框体内部收纳有作为半导体开关元件的IGBT等的电力转换用功率半导体、用于驱动功率半导体的驱动基板以及冷却风扇等，通过旋转驱动冷却风扇，从设于框体的通风口吸入外部空气从而使外部空气在框体内部产生强制对流。像这样，利用由冷却风扇产生的空气的强制对流，来将因电力转换时的电损失而发热的功率半导体、驱动基板冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－33910号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，由于上述的专利文献1的电力转换装置从通风口吸入外部空气，因此，可能导致粉尘、湿气进入框体内部，而使冷却特性下降或导致内部部件腐蚀。

另外，需要定期的对冷却风扇进行维护，而在维护成本方面存在问题。

于是，本发明的目的在于提供一种能够防止粉尘、湿气等的影响、且不需要进行维护检测从而能够降低维护成本的电力转换装置。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的技术方案所涉及的电力转换装置包括：半导体功率组件；冷却体，其面接合于该半导体功率组件；多个安装基板，其安装有用于驱动上述半导体功率组件的电路部件，相对于上述半导体功率组件在上部方向上层叠；框体，其密闭地收纳上述半导体功率组件和上述多个安装基板；以及风向部，其在该框体的内部以包围上述半导体功率组件和上述多个安装基板的外周的方式配置，该风向部在上述半导体功率组件侧设置与上述框体的内部空间连通的进气口，在最远离上述半导体功率组件的第1安装基板侧设置与上述框体的内部空间连通的排气口，以从上述进气口吸入上述框体内部的空气，并从上述排气口将上述风向部的内部的空气向上述框体排出的方式产生从上述半导体功率组件侧朝向上述第1安装基板侧的空气的自然对流。

根据该发明的技术方案所涉及的电力转换装置，由于利用在风向部的内部产生的空气的自然对流对搭载于多个安装基板的发热的电路部件进行冷却，因此，相比于使用冷却风扇等的装置强制性地产生冷却空气的以往装置，不需要进行维护检测，而能够大幅度地降低维护成本。

另外，由于密闭空间的框体的空气在风向部的内部循环，因此能够防止粉尘、湿气等对半导体功率组件和多个安装基板的不良影响。

另外，在本发明技术方案所涉及的电力转换装置中，上述风向部包括风向板，该风向板沿着上述半导体功率组件和上述多个安装基板的长边或者短边配置，并立起至上述第1安装基板侧，在该风向板上形成有多个上述进气口。

另外，在本发明的技术方案所涉及的电力转换装置中，上述风向部包括一对长边侧风向板，该一对长边侧风向板沿着上述半导体功率组件和上述多个安装基板的长边配置，并立起至上述第1安装基板侧，在该一对长边侧风向板的沿着上述长边的方向上形成有多个上述进气口。

另外，在本发明的技术方案所涉及的电力转换装置中，上述风向部包括一对短边侧风向板，该一对短边侧风向板沿着上述半导体功率组件和上述多个安装基板的短边配置，并立起至上述第1安装基板，在该一对短边侧风向板的沿着上述短边的方向上形成有多个上述进气口。

另外，在本发明的技术方案所涉及的电力转换装置中，上述风向部包括顶部风向板，该顶部风向板以接近上述第1安装基板侧的方式配置，在该顶部风向板的长度方向上形成有多个排气口。

根据这些发明的技术方案所涉及的电力转换装置，由于增大了流量的自然对流的空气向半导体功率组件和多个安装基板的长边侧流动，因此能够提高冷却效率。

另外，在本发明的技术方案所涉及的电力转换装置中，在上述长边侧风向板上设有水平风向板，该水平风向板配置为在上下相邻的一对安装基板之间延伸至该一对安装基板的短边侧的中途。

根据该发明的技术方案所涉及的电力转换装置，由于能够使冷却空气与规定的安装基板的发热的电路部件直接接触，因而能够进一步提高冷却效率。

另外，在本发明的技术方案所涉及的电力转换装置中，上述风向部包括固定部，该固定部一体地固定于上述半导体功率组件。

根据该发明的技术方案所涉及的电力转换装置，通过使风向部借助固定部与半导体功率组件一体化，能够减少电力转换装置的组装工时。

另外，在本发明的技术方案所涉及的电力转换装置中，上述一对长边侧风向板为传热支承构件，该传热支承构件用于将上述多个安装基板以在上述多个安装基板与上述半导体功率组件之间保持间隔的方式支承并且用于将上述多个安装基板的热量向冷却体传递。

根据该发明的技术方案的电力转换装置，由于传热支承构件具备将安装基板的热量向冷却体传递的功能和产生空气的自然对流的功能，因此能够进一步提高冷却效率。

发明的效果

采用本发明所涉及的电力转换装置，由于利用在风向部的内部产生的空气的自然对流对搭载于多个安装基板的发热的电路部件进行冷却，因此，相比于使用冷却风扇等的装置强制性地产生冷却空气的以往装置，不需要进行维护检测，而能够大幅度地降低维护成本，并且由于作为密闭空间的框体的空气在风向部的内部循环，因此能够防止粉尘、湿气等对半导体功率组件和多个安装基板的不良影响。

附图说明

图1是表示从短边方向看到的本发明所涉及的第1实施方式的电力转换装置的剖视图。

图2是表示从长边方向看到的本发明所涉及的第1实施方式的电力转换装置的剖视图。

图3是表示在本发明所涉及的第1实施方式的电力转换装置的内部产生的空气的自然对流的图。

图4是表示从短边方向看到的本发明所涉及的第2实施方式的电力转换装置的剖视图。

图5是表示从短边方向看到的本发明所涉及的第3实施方式的电力转换装置的剖视图。

图6是表示在本发明所涉及的第3实施方式的电力转换装置的内部产生的空气的自然对流的图。

图7是表示从短边方向看到的本发明所涉及的第4实施方式的电力转换装置的剖视图。

图8是表示本发明所涉及的第4实施方式的传热支承构件的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明用于实施本发明的方式(以下称为实施方式。)。

第1实施方式

以下，参照图1和图2说明应用于车辆的马达驱动电路的本发明所涉及的电力转换装置的第1实施方式，该马达驱动电路用于驱动行驶用马达。

图1是从短边方向看到的外观呈长方体形状的电力转换装置的剖视图，图2是从长边方向看到的电力转换装置1的剖视图。

本实施方式的电力转换装置1包括由铝合金等的金属构成的框体2，框体2包括下部框体2A和上部框体2B，下部框体2A和上部框体2B隔着具有水冷套的结构的冷却体3而被上下分割开。

冷却体3是例如将热导率较高的铝、铝合金以长方体形状注射成型而形成的。在该冷却体3的长边方向上的一端侧形成有贯通孔3e，该贯通孔3e供保持于下部框体2A的薄膜电容器4的被绝缘覆盖的正负电极4a沿上下方向贯穿。

而且，在该冷却体3上形成有冷却水通路3a，构成为冷却水通路3a的一端连接于未图示的冷却水供给源，而从冷却水通路3a的另一端将冷却水向外部排出。

下部框体2A由有底方筒体构成，其开放上部被冷却体3覆盖，在该下部框体2A的内部收纳有平滑用的薄膜电容器4。另一方面，上部框体2B包括使上端和下端开放的方筒体2a和用于封闭该方筒体2a的上端的盖体2b。方筒体2a的下端被冷却体3封闭。虽未图示，但在该方筒体2a的下端与冷却体3之间夹设有通过涂布液状密封剂、夹入橡胶制密封件等实现的密封材料。

如图1所示，电力转换装置1具备半导体功率组件11，该半导体功率组件11内置有作为电力转换用的例如构成逆变电路的半导体开关元件的例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。

半导体功率组件11在扁平的长方体状的绝缘性的壳体12内内置有IGBT，在壳体12的下表面形成有金属制的散热构件13。在壳体12和散热构件13的俯视观察时的四角处形成有作为固定构件的贯通孔15，通过将贯穿在贯通孔15内的固定螺钉14与形成于冷却体3的上表面的螺纹孔螺纹结合，从而将半导体功率组件11固定在冷却体3的上表面上。

在壳体12的上表面的四个部位突出地形成有规定高度的基板固定部16。

在基板固定部16的上端固定有驱动电路基板21，该驱动电路基板21安装有用于驱动内置于半导体功率组件11的IGBT的驱动电路等。

在驱动电路基板21的上方，在与驱动电路基板21相对的方向上保持规定间隔地固定有电源电路基板22。电源电路基板22安装有电源电路等，该电源电路包括用于向内置于半导体功率组件11的IGBT供给电源的发热电路部件。

并且，在电源电路基板22的上方，在与电源电路基板22相对的方向上保持规定间隔地固定有控制电路基板23。控制电路基板23安装有控制电路等，该控制电路用于控制内置于半导体功率组件11的IGBT，包括发热量相对较大或者发热密度相对较大的发热电路部件。

而且，驱动电路基板21是通过如下方式固定的：向驱动电路基板21的形成于与基板固定部16相对的位置的贯通孔内贯通连接螺钉24的外螺纹部，并将该外螺纹部与形成于基板固定部16的上表面的内螺纹部螺纹结合。

另外，电源电路基板22是通过如以下方式固定的：向电源电路基板22的形成于与内螺纹部相对的位置的贯通孔内贯通连接螺钉25的外螺纹部，并将该外螺纹部与连接螺钉24的内螺纹部螺纹结合，其中，该内螺纹部形成于连接螺钉24的上端。

并且，控制电路基板23是通过如下方式固定的：向控制电路基板23的形成于与内螺纹部相对的位置的贯通孔内贯通固定螺钉26，并将该固定螺钉26与连接螺钉25的内螺纹部螺纹结合，其中，该内螺纹部形成于连接螺钉25的上端。

这样，各基板21、22、23借助基板固定部16、连接螺钉24、25以使长边侧和短边侧一致的状态空开规定间隔地层叠于半导体功率组件11的上方。

半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的周围被风向部30覆盖。

风向部30为下表面开口的有盖箱形状的构件，包括：长边侧风向板30a、30b，其沿着半导体功率组件11以及各基板21、22、23的长边立起；短边侧风向板30c、30d，其沿着半导体功率组件11以及各基板21、22、23的短边立起；顶部风向板30e，其以将长边侧风向板30a、30b以及短边侧风向板30c、30d的上部封闭的方式形成；以及凸缘30f，其呈四边框状，自长边侧风向板30a、30b以及短边侧风向板30c、30d的下部向外侧突出。

而且，通过使凸缘30f借助固定螺钉31固定于冷却体3的上表面，从而使风向部30的长边侧风向板30a、30b、短边侧风向板30c、30d以及顶部风向板30e将半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的周围包围起来。

在此，风向部30的顶部风向板30e以接近控制电路基板23的方式配置。

另外，如图2所示，在该风向部30的长边侧风向板30b的接近凸缘30f的位置(靠近冷却体3的位置)沿长边方向空开规定间隔地形成有多个圆形状的进气口32。另外，虽未图示，但在长边侧风向板30a的接近凸缘30f的位置也沿长边方向空开规定间隔地形成有多个进气口32。

另外，在该风向部30的短边侧风向板30c、30db上也在靠近冷却体3的位置沿短边方向空开规定间隔地形成有多个圆形状的进气口32。

并且，在顶部风向板30e的短边方向上的中央部也沿长边方向空开规定间隔地形成有圆形状的多个排气口33。

另外，如图2所示，在半导体功率组件11的设于长边方向上的一端侧的正负的直流输入端子11a上连接有外部连接器50的一端，在该外部连接器50的另一端利用固定螺钉51连结有薄膜电容器4的贯穿冷却体3的正负的电极4a。另外，在直流输入端子11a上固定有压接端子53，该压接端子53固定于与外部的整流器(未图示)连接的连接线52的前端。

并且，在半导体功率组件11的设于长边方向上的另一端的三相交流输出端子11b上利用固定螺钉56分别连接有母线55，在该母线55的中途配置有电流传感器57。而且，在母线55的另一端利用固定螺钉60连接有压接端子59，该压接端子59固定于与外部的三相电动马达(未图示)连接的马达连接线缆58的前端。

在该状态下，从外部的整流器(未图示)供给直流电力，并且使安装于电源电路基板22的电源电路、安装于控制电路基板23的控制电路处于工作状态，将例如作为脉冲宽度调制信号的栅极信号从控制电路经由安装于驱动电路基板21的驱动电路供给到半导体功率组件11。由此，控制内置于半导体功率组件11的IGBT，从而将直流电力转换为交流电力。转换得到的交流电力能够从三相交流输出端子11b经由母线55供给到马达连接线缆58，从而能够控制上述三相电动马达使其驱动。

此时，半导体功率组件11因内置的IGBT而发热，但由于形成于半导体功率组件11的散热构件13与冷却体3直接接触，因此该发热能够利用供给到冷却体3的冷却水通路3a的冷却水来冷却。

另外，本发明所涉及的框体对应于上部框体2B，本发明所涉及的最远离半导体功率组件的第1安装基板对应于控制电路基板。

接着，说明本实施方式的作用效果。

安装于电源电路基板22的电源电路和安装于控制电路基板23的控制电路包括发热电路部件，在从外部的整流器供给直流电力时，电源电路基板22的发热电路部件和控制电路基板23的发热电路部件发热。

风向部30的内部成为：固定于冷却体3的上表面的半导体功率组件11的周围的下部空间的空气较冷，而配置有电源电路基板22和控制电路基板23的上部空间的空气较暖。这样，因随着风向部30内部的下部空间与上部空间的空气之间的温度差而产生的密度差导致对空气产生浮力，参照图3所示，在风向部30的内部沿着在上下方向上立起的长边侧风向板30a、30b以及短边侧风向板30c、30d产生朝向上方的空气的自然对流。

在风向部30的内部产生了自然对流的空气一边将电源电路基板22和控制电路基板23冷却一边朝向顶部风向板30e流动，因通过顶部风向板30e和控制电路基板23之间的狭窄的流路而使流速变快，并从设于顶部风向板30e的多个排气口33向风向部30的外部(上部框体2B)流出。而且，冷空气从长边侧风向板30a、30b和短边侧风向板30c、30d的设于靠近冷却体3的位置的多个进气口32向风向部30的内部流入。这样，当电源电路基板22的发热电路部件和控制电路基板23的发热电路部件发热时，通过在风向部30的内部产生空气的自然对流从而将发热部件冷却。

因而，本实施方式利用在风向部30的内部产生的空气的自然对流对发热部(电源电路基板22的发热电路部件和控制电路基板23的发热电路部件)进行冷却，因此，相比于使用冷却风扇等的装置强制性地产生冷却空气的以往装置，不需要进行维护检测，而能够大幅度地降低维护成本。

另外，由于作为密闭空间的上部框体2B的空气在风向部30的内部循环，因此，能够防止半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23受到粉尘、湿气等的不良影响。

另外，在长边侧风向板30a、30b的下部(冷却体3侧)沿长度方向形成有多个进气口32，在顶部风向板30e的宽度方向中央沿长度方向形成有多个排气口33，由于增大了流量的自然对流的空气向半导体功率组件11、驱动电路基板21的长边侧、电源电路基板22以及控制电路基板23的长边侧流动，因此能够提高冷却效率。

并且，在风向部30的内部进行了热交换的温度较高的空气通过顶部风向板30e和控制电路基板23之间的狭窄的流路从而提高流速并从顶部风向板30e的排气口33向上部框体2B排出，而使温度较低的空气容易从设于长边侧风向板30a、30b以及短边侧风向板30c、30d的进气口32进入，因而能够进一步提高风向部30的内部的冷却效率。

第2实施方式

接着，图4表示本发明所涉及的第2实施方式，是从短边方向看到的电力转换装置1的剖视图。另外，对与图1至图3中所示的结构相同的结构部分标注相同的附图标记并省略说明。

与第1实施方式相同，本实施方式的风向部34也为下表面开口的有盖箱形状的部件。

本实施方式的风向部34包括：顶部风向板34a，其呈长方形状；一对长边侧风向板34b、34c，其与该顶部风向板34a的长边侧缘部一体形成，且互相平行地立起；固定板34d、34e，其自长边侧风向板34b、34c的开放缘部向内侧突出；以及一对短边侧风向板34f(在图4中仅示出了一个短边侧风向板34f)，其以装卸自如的方式封闭两个开口部，两个开口部是利用一对长边侧风向板34b、34c以及顶部风向板34a而从长度方向开口的。

在一对长边侧风向板34b、34c的接近固定板34d、34e的一侧，在长边方向上空开规定间隔地形成有多个圆形状的进气口35。另外，在一对短边侧风向板34f的接近冷却体3的一侧，在短边方向上空开规定间隔地也形成有多个圆形状的进气口35。

并且，在顶部风向板34a的短边方向上的中央部，也在长边方向上空开规定间隔地形成有多个圆形的排气口36。

在本实施方式中，在借助基板固定部16、连接螺钉24、25使半导体功率组件11、电源电路基板22以及控制电路基板23一体地配置之后，利用风向部34的一对长边侧风向板34b、34c的下部将半导体功率组件11的壳体12的侧部包围起来，并通过在壳体12的下部固定固定板34d、34e，从而使一对长边侧风向板34b、34c以及顶部风向板34a与半导体功率组件11一体化。

而且，在将贯通于贯通孔15的固定螺钉14与形成于冷却体3的上表面的螺纹孔螺纹结合从而将半导体功率组件11固定在了冷却体3的上表面之后，通过将一对短边侧风向板34f固定于一对长边侧风向板34b、34c以及顶部风向板34a，从而形成将半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的周围包围起来的有盖箱形状的风向部34。

另外，本发明所涉及的固定部对应于一对长边侧风向板34b、34c的固定板34d、34e。

根据本实施方式，在风向部34的内部产生了自然对流的空气一边将发热的电源电路基板22和控制电路基板23冷却一边朝向顶部风向板34a流动，因通过顶部风向板34a和控制电路基板23之间的狭窄的流路而使流速变快，并从设于顶部风向板34a的多个排气口36向风向部34的外部(上部框体2B)流出。而且，冷空气从长边侧风向板34b、34c以及一对短边侧风向板34f的设于靠近冷却体3的位置的多个进气口35向风向部34的内部流入。

因而，本实施方式与第1实施方式相同，不需要进行维护检测，而能大幅度地降低维护成本，并且能够防止半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23受到粉尘、湿气的不良影响。

另外，本实施方式在长边侧风向板34b、34c的下部(冷却体3侧)沿着长度方向形成有多个进气口35，在顶部风向板34a的宽度方向中央沿着长度方向形成有多个排气口36，由于增大了流量的自然对流的空气向半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的长边侧流动，因而能够提高冷却效率。

另外，在风向部34的内部进行了热交换的温度较高的空气通过顶部风向板34a和控制电路基板23之间的狭窄的流路从而提高流速并从顶部风向板34a的排气口36向上部框体2B排出，而使温度较低的空气容易从进气口35进入，因而能够进一步提高风向部34的内部的冷却效率。

而且，本实施方式的构成风向部34的一对长边侧风向板34b、34c以及顶部风向板34a与半导体功率组件11一体化，因此，能够减少电力转换装置1的组装工时。

第3实施方式

接着，图5和图6表示本发明所涉及的第3实施方式，是从短边方向看到的电力转换装置1的剖视图。本实施方式也同样，对与图1至图3中所示的结构相同的结构部分标注相同的附图标记并省略说明。

本实施方式的风向部37包括：第1风向板38，其固定于半导体功率组件11的一侧的长边侧部；和第2风向板39，其固定于半导体功率组件11的另一侧的长边侧部。

第1风向板38包括：立起板38a，其沿着半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的一侧的长边立起；固定板38b，其自立起板38a的下端向内侧突出；第1水平板38c，其自立起板38a的上端以接近控制电路基板23的上表面的方式平行地延伸；以及第2水平板38d，其在比第1水平板38c靠下方的位置自立起板38a延伸至驱动电路基板21和电源电路基板22之间的空间内。

而且，在立起板38a的接近固定板38b的下部侧沿长边方向空开规定间隔地形成有多个圆形状的进气口40。

第2风向板39包括：立起板39a，其沿着半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的另一侧的长边立起；固定板39b，其自立起板39a的下端向内侧突出；以及第3水平板39c，其自立起板39a的上端延伸至电源电路基板22和控制电路基板23之间的空间内。

而且，在立起板38a的接近固定板38b的下部侧沿长边方向空开规定间隔地形成有多个圆形状的进气口40。

在本实施方式中，在借助基板固定部16、连接螺钉24、25使半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23一体地配置之后，通过在壳体12的下部固定第1风向板38的固定板38b以及第2风向板39的固定板39b，从而使第1风向板38和第2风向板39与半导体功率组件11一体化。

另外，由第1风向板38和第2风向板39划分的长度方向上的端部的开口部(图5中的表里方向的开口部)利用未图示的封闭构件封闭。

另外，本发明所涉及的固定部对应于第1风向板38的固定板38b、第2风向板39的固定板39b，本发明所涉及的水平风向板对应于第2水平板38d、第3水平板39c。

接着，说明本实施方式的作用效果。

在从外部的整流器供给直流电力时，电源电路基板22的发热电路部件以及控制电路基板23的发热电路部件发热。风向部37的内部成为：固定于冷却体3的上表面的半导体功率组件11的周围的下部空间的空气较冷，且配置有电源电路基板22和控制电路基板23的上部空间的空气较暖，因而，在风向部37的内部产生朝向上方的空气的自然对流。

如图6所示，第1风向板38的第2水平板38d延伸至驱动电路基板21和电源电路基板22之间的空间内，因此，因自然对流而上升的第1风向板38侧的空气沿着驱动电路基板21的上表面流动并对驱动电路基板21的上表面进行冷却，接着沿着电源电路基板22的下表面流动并继续对电源电路基板22的下表面进行冷却，并且沿着立起板38a上升。

另外，由于第2风向板39的第3水平板39c延伸至电源电路基板22和控制电路基板23之间的空间内，因此，因自然对流而上升的第2风向板39侧的空气沿着电源电路基板22的上表面流动并对电源电路基板22的上表面进行冷却。

然后，上升后的空气通过第1水平板38c和控制电路基板23之间的狭窄的流路从而使流速变快，并从第1水平板38c的端部的排气口41向风向部37的外部流出。然后，冷空气从第1风向板38以及第2风向板39的设于靠近冷却体3的位置的多个进气口40向风向部37的内部流入。像这样，在电源电路基板22的发热电路部件以及控制电路基板23的发热电路部件发热时，在风向部37的内部产生空气的自然对流，冷却空气一边向驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的上表面和下表面流入一边将发热部件冷却。

因而，由于本实施方式利用在风向部37产生的空气的自然对流对发热部(电源电路基板22的发热电路部件和控制电路基板23的发热电路部件)进行冷却，因此，相比于使用冷却风扇等的装置强制地产生冷却空气的以往装置，不需要进行维护检测，而能够大幅度地降低维护成本。

另外，由于作为密闭空间的上部框体2B的空气在风向部37的内部循环，因此，能够防止半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23受到粉尘、湿气等的不良影响。

另外，沿第1风向板38和第2风向板39的长度方向形成有多个进气口40，且增大了流量的自然对流的空气向半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23的长边侧流动，因而能够提高冷却效率。

并且，在风向部37的内部进行了热交换的温度较高的空气通过第1水平板38c和控制电路基板23之间的狭窄的流路从而提高了流速并从排气口41向上部框体2B排出，而使温度较低的空气容易从进气口40进入，因而能够进一步提高风向部37的内部的冷却效率。

第4实施方式

接着，图7和图8表示本发明所涉及的第4实施方式，图7是从短边方向看到的电力转换装置1的剖视图，图8是表示构成本实施方式的电力转换装置1的传热支承构件的侧视图。

如图7所示，本实施方式的电力转换装置1在半导体功率组件11的设于短边方向上的一端侧的正负的直流输入端子11a上连接有外部连接器50的一端，在该外部连接器50的另一端利用固定螺钉51连结有薄膜电容器4的贯穿冷却体3的正负的电极4a。另外，在直流输入端子11a上固定有压接端子53，该压接端子53固定于与外部的整流器(未图示)连接的连接线52的前端。

另外，在半导体功率组件11的设于短边方向上的另一端的三相交流输出端子11b上利用固定螺钉56分别连接有母线55，在该母线55的中途配置有电流传感器57。而且，在母线55的另一端借助固定螺钉60连接有压接端子59，该压接端子59固定于与外部的三相电动马达(未图示)连接的马达连接线缆58的前端。

本实施方式的电源电路基板22和控制电路基板23不借助框体2而独自地形成通向冷却体3的散热路径地被传热支承构件42、43支承。该传热支承构件42、43利用热导率较高的金属例如铝或铝合金形成。

传热支承构件42包括平板状的传热支承板部42a和在上下方向上具有弯折部的传热支承侧板部42c。在传热支承板部42a上隔着传热构件45利用固定螺钉固定有电源电路基板22，并且在未固定有电源电路基板22的部位贯通地形成有多个通气孔42a1。传热构件45为具有伸缩性的弹性体且构成为与电源电路基板22相同的外形尺寸。作为该传热构件45，应用了通过使金属填料介入硅橡胶的内部来发挥绝缘性能并提高了传热性的构件。

传热支承侧板部42c包括：底板部44，其固定于冷却体3的上表面；连结板部42d，其与该底板部44的长边侧的外周缘一体地连结并向上方延长，并且沿着半导体功率组件11的长边侧延长；以及上板部42e，其形成为自该连结板部42d的上端向同一图中的右方延长。

而且，传热支承板部42a和传热支承侧板部42c的上板部42e利用固定螺钉42b与后述的风向板46一起固定。

另外，传热支承构件43包括平板状的传热支承板部43a和在上下方向上具有弯折部的传热支承侧板部43c。在传热支承板部43a上隔着传热构件47利用固定螺钉固定有控制电路基板23，并且在未固定有控制电路基板23部位贯通形成有多个通气孔43a1。传热构件47为具有伸缩性的弹性体且构成为与控制电路基板23相同的外形尺寸。作为该传热构件47，应用了通过使金属填料介入硅橡胶的内部来发挥绝缘性能的提高了传热性的构件。

传热支承侧板部43c包括：底板部44，其固定于冷却体3的上表面；连结板部43d，其与该底板部44的长边侧的外周缘一体地连结并向上方延长，并且沿着半导体功率组件11的长边侧延长；以及上板部43e，其形成为自该连结板部43d的上端向同一图中的左方延长。

而且，传热支承板部43a和传热支承侧板部43c的上板部43e利用固定螺钉43b与风向板46一起固定。

风向板46包括：顶部46a，其以接近控制电路基板23的方式配置；第1凸缘46b，其抵接于传热支承构件42的传热支承板部42a并利用固定螺钉42b固定于传热支承板部42a；以及第2凸缘46c，其抵接于传热支承构件43的传热支承板部43a并利用固定螺钉43b固定于传热支承板部43a。而且，在顶部46a的短边方向上的中央部在长边方向上空开规定间隔地形成有多个圆形状的排气口46d。

另外，如图8所示，在传热支承构件43的传热支承侧板部43c中的连结板部43d上，在与半导体功率组件11的三相交流输出端子11b相对应的位置形成有贯通母线55的例如圆形的三个贯通孔43i，并且，在相邻的贯通孔43i之间形成有相对宽幅的传热通路Lh。

另外，同样地，在传热支承构件42的传热支承侧板部42c中的连结板部42d上，在与半导体功率组件11的正极和负极端子11a相对位置分别设有以同样的方式形成的贯通孔42i。

另外，由传热支承构件42、43以及风向板46划分出的长度方向上的端部的开口部(图7的表里方向的开口部)利用未图示的封闭构件封闭。

而且，本实施方式的电力转换装置1从外部的整流器(未图示)供给直流电力，并且使安装于电源电路基板22的电源电路、安装于控制电路基板23的控制电路处于工作状态，将例如作为脉冲宽度调制信号的栅极信号从控制电路经由安装于驱动电路基板21的驱动电路供给到半导体功率组件11。由此，控制内置于半导体功率组件11的IGBT，从而将直流电力转换为交流电力。将转换得到的交流电力从三相交流输出端子11b经由母线55供给到马达连接线缆58，从而能够控制上述三相电动马达使其驱动。

此时，半导体功率组件11因内置的IGBT而发热，但由于形成于半导体功率组件11的散热构件13与冷却体3直接接触，因此该发热能够利用供给到冷却体3的冷却水通路3a的冷却水来冷却。

另外，本发明所涉及的传热支承构件对应于传热支承构件42、43。

接着，说明本实施方式的作用效果。

根据本实施方式的电力转换装置1，由于传热支承用金属板42、43直接面接合于冷却体3的上表面，因此，从控制电路基板22和电源电路基板23传递到传热支承用金属板42、43的热能够发散到冷却体3，而能够进行高效地散热。

另外，在本实施方式中，固定于风向板46的传热支承用金属板42、43构成风向部47，产生自然对流从而将发热部冷却。

即，当电源电路基板22的发热电路部件和控制电路基板23的发热电路部件发热时，由风向板46以及传热支承用金属板42、43包围起来的内部(风向部47)成为：固定于冷却体3的上表面的半导体功率组件11的周围的下部空间的空气较冷，配置有电源电路基板22和控制电路基板23的上部空间的空气较暖。像这样，因随着风向部47的内部的下部空间与上部空间的空气之间的温度差而产生的密度差导致对空气产生浮力，参照图7所示，沿着在上下方向上立起的传热支承侧板部42c、43c产生通过传热支承板部42a的通气孔42a1、传热支承板部43a的通气孔43a1的朝向上方的空气的自然对流。

在风向部47的内部产生了自然对流的空气一边将电源电路基板22和控制电路基板23冷却一边朝向顶部46a流动，因通过顶部46a和控制电路基板23之间的狭窄的流路而使流速变快，并从设于顶部46a的多个排气口46d向风向部47的外部(上部框体2B)流出。而且，冷空气从设于传热支承用金属板42、43的多个贯通孔42i、43i向风向部47的内部流入。这样，当电源电路基板22的发热电路部件和控制电路基板23的发热电路部件发热时，通过在风向部47的内部产生空气的自然对流从而将发热部件冷却。

这样，由于利用在由风向板46以及传热支承用金属板42、43构成的风向部47的内部产生的空气的自然对流对发热部(电源电路基板22的发热电路部件和控制电路基板23的发热电路部件)进行冷却，因此能够进一步提高冷却效果。

另外，由于作为密闭空间的上部框体2B的空气在风向部30的内部循环，因此，能够防止半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23受到粉尘、湿气等的不良影响。

另外，由于作为密闭空间的上部框体2B的空气在风向部47的内部循环，因此能够防止半导体功率组件11、驱动电路基板21、电源电路基板22以及控制电路基板23受到粉尘、湿气等的不良影响。

另外，由于在风向部30的内部进行了热交换的温度较高的空气通过顶部46a和控制电路基板23之间的狭窄的流路而提高了流速并从顶部46a的排气口46d向上部框体2B排出，而使温度较低的空气容易从贯通孔42i、43a进入，因此能够进一步提高风向部47的内部的冷却效率。

并且，由于将传热支承构件42的连结板部42d的用于供外部连接器50贯通的贯通孔42i和传热支承构件43的连结板部43d的用于供母线55贯通的贯通孔43a用作风向部47的用于吸入空气的进气口，因此能够谋求制造成本的降低化。

另外，各实施方式中所示的进气口32、25、40利用圆形状表示，但也可以利用其他形状的开口部形成。

另外，在上述的电力转换装置1中，说明了应用了薄膜电容器4作为平滑用的电容器的情况，但并不限定于此，也可以应用圆柱状的电解电容器。

另外，在上述各实施方式中，说明了将本发明的电力转换装置应用于电动汽车的情况，但并不限定于此，也能够将本发明应用于在轨道上行驶的铁道车辆，还能够应用于任意的电驱动车辆。而且，电力转换装置并不限定于电驱动车辆，在其他的产业设备中的用于驱动电动马达等的驱动器的情况下也能够应用本发明的电力转换装置。

产业上的可利用性

如上所述，本发明所涉及的电力转换装置能够防止粉尘、湿气等的影响，不需要进行维护检测从而有助于降低维护成本。

附图标记说明

1、电力转换装置；2、框体；2A、下部框体；2B、上部框体；2a、方筒体；2b、盖体；3、冷却体；3a、冷却水通路；3e、贯通孔；4、薄膜电容器；4a、电极；11、半导体功率组件；11a、直流输入端子；11b、相交流输出端子；12、壳体；13、散热构件；14、固定螺钉；15、贯通孔；16、基板固定部；21、驱动电路基板；22、电源电路基板；23、控制电路基板；30、风向部；30a、30b、长边侧风向板；30c，30d、短边侧风向板；30e、顶部风向板；30f、凸缘；32、进气口；33、排气口；34、风向部；34a、顶部风向板；34b、34c、长边侧风向板；34d、34e、固定板；34f、短边侧风向板；35、进气口、36、排气口；37、风向部；38、第1风向板；38a、立起板；38b、固定板；38c、第1水平板；38d、第2水平板；39、第2风向板；39a、立起板；39b、固定板；39c、第3水平板；40、进气口；41、排气口；42，43、传热支承构件；42a、传热支承板部；42b、固定螺钉；42c、传热支承侧板部；42a1、底板部；42d、连结板部；42e、上板部；42i、贯通孔；43a、传热支承板；43b、固定螺钉；43c、传热支承侧板部；43d、连结板部；43e、上板部；43i、贯通孔；44、底板部；45、传热构件；46、风向板；46a、顶部；46b、第1凸缘；46c、第2凸缘；47、风向部；50、外部连接器；52、连接线；53、压接端子；55、母线；57、电流传感器；58、马达连接线缆；59、压接端子。

Claims (8)

1.一种电力转换装置，其特征在于，

该电力转换装置包括：

半导体功率组件；

冷却体，其面接合于该半导体功率组件；

多个安装基板，其安装有用于驱动上述半导体功率组件的电路部件，相对于上述半导体功率组件在上部方向上层叠；

框体，其密闭地收纳上述半导体功率组件和上述多个安装基板；以及

风向部，其在该框体的内部以包围上述半导体功率组件和上述多个安装基板的外周的方式配置，

该风向部在上述半导体功率组件侧设置与上述框体的内部空间连通的进气口，在最远离上述半导体功率组件的第1安装基板侧设置与上述框体的内部空间连通的排气口，以从上述进气口吸入上述框体内部的空气，并从上述排气口将上述风向部的内部的空气向上述框体排出的方式产生从上述半导体功率组件侧朝向上述第1安装基板侧的空气的自然对流。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

上述风向部包括风向板，该风向板沿着上述半导体功率组件和上述多个安装基板的长边或者短边配置，并立起至上述第1安装基板侧，在该风向板上形成有多个上述进气口。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，

上述风向部包括一对长边侧风向板，该一对长边侧风向板沿着上述半导体功率组件和上述多个安装基板的长边配置，并立起至上述第1安装基板侧，在该一对长边侧风向板的沿着上述长边的方向上形成有多个上述进气口。

4.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，

上述风向部包括一对短边侧风向板，该一对短边侧风向板沿着上述半导体功率组件和上述多个安装基板的短边配置，并立起至上述第1安装基板，在该一对短边侧风向板的沿着上述短边的方向上形成有多个上述进气口。

5.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

上述风向部包括顶部风向板，该顶部风向板以接近上述第1安装基板侧的方式配置，在该顶部风向板的长度方向上形成有多个排气口。

6.根据权利要求3所述的电力转换装置，其特征在于，

在上述长边侧风向板上设有水平风向板，该水平风向板配置为在上下相邻的一对安装基板之间延伸至该一对安装基板的短边侧的中途。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，

上述风向部包括固定部，该固定部一体地固定于上述半导体功率组件。

8.根据权利要求3、4、6中任意一项所述的电力转换装置，其特征在于，

上述一对长边侧风向板为传热支承构件，该传热支承构件用于将上述多个安装基板以在上述多个安装基板与上述半导体功率组件之间保持间隔的方式支承并且用于将上述多个安装基板的热量向冷却体传递。