CN106026684B - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

一种电力转换装置，能在不会因异物进入而对电子元器件带来影响的情况下实现壳体内部的冷却。电力转换装置包括：电路基板(10)，在该电路基板上安装有多个电容器(7H、7L)及构成控制电路(4)的电子元器件(12)；以及壳体(20)，在该壳体的上表面具有通气孔(22d)，将电路基板(10)收容在所述壳体(20)内部，其中，将电容器(7H、7L)安装在电路基板(10)的表面(10f)的下述部位：比构成控制电路(4)的电子元器件(12)更靠上方，且位于设置在壳体(20)的上壁部(22a)上的通气孔(22d)的下方区域。

Description

电力转换装置

技术领域

本发明涉及一种电力转换装置。

背景技术

在电路基板上安装有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等对大电力进行控制的半导体模块或平衡电阻的电力转换装置中，为了防止因来自上述电子元器件的发热所带来的影响，采用了各种冷却结构。例如，在专利文献1中，通过在对电路基板进行收容的壳体上形成通气孔，来实现壳体内部的冷却。根据上述电力转换装置，由于经由通气孔在壳体的内部与外部间进行通气，因此，能防止壳体的内部被维持在高温状态这样的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－92632号公报

在壳体上设置通气孔的情况下，为了能够利用自然对流，较为理想的是设置在壳体的上表面上。但是，在壳体的上表面设置有通气孔的电力转换装置中，不仅灰尘容易进入到壳体内部，而且存在形状比较大的异物进入壳体内部的可能性。因而，在壳体的上表面具有通气孔的电力转换装置中，除了实现壳体内部的冷却，如何防止因异物进入而对电子元器件造成影响是非常重要的技术问题。

发明内容

本发明鉴于上述实际情况而作，其目的在于提供一种电力转换装置，该电力转换装置能在不会因异物进入而对电子元器件带来影响的情况下实现壳体内部的冷却。

为了实现上述目的，本发明的电力转换装置包括：电路基板，在该电路基板上安装有多个电容器及构成控制电路的电子元器件；以及壳体，在该壳体的上表面具有通气孔，将所述电路基板收容在所述壳体的内部，其特征是，将所述电容器安装在所述电路基板的安装面的下述部位：比构成所述控制电路的电子元器件更靠上方，且位于设置在所述壳体的上表面上的通气孔的下方区域。

此外，本发明在上述电力转换装置中，其特征是，将所述电容器安装在所述电路基板的安装面的上缘部分。

此外，本发明在上述电力转换装置中，其特征是，所述电容器串联连接在将电源电压供给到逆变器电路的一对电源线之间，在所述电容器上分别并联连接有平衡电阻，所述平衡电阻串联连接在一对所述电源线之间，所述平衡电阻安装在通过将所述电容器安装于所述电路基板而形成在所述壳体的内部的空气通过区域中。

此外，本发明在上述电力转换装置中，其特征是，所述电容器是将两组以上安装高度互不相同的电容器安装在所述电路基板上而形成的。

根据本发明，由于将电容器安装在比用于构成控制电路的电子元器件更靠上方的位置，因此，即便异物从设于壳体的上表面的通气孔进入，也能利用电容器阻止异物进一步向下方进入。因而，根据上述电力转换装置，不会对电子元器件造成影响，能够高效地对壳体内部进行冷却。

附图说明

图1是表示在作为本发明实施方式的电力转换装置中将电路基板收容于壳体后的状态的立体图。

图2是图1所示的电力转换装置的截面侧视图。

图3是图1所示的电力转换装置的俯视图。

图4是图1所示的电力转换装置的电路图。

图5是在图1所示的电力转换装置中示意地表示壳体内部的图。

图6是在图1所示的电力转换装置的变形例1中示意地表示壳体内部的图。

图7是在图1所示的电力转换装置的变形例2中示意地表示壳体内部的图。

图8是在图1所示的电力转换装置的变形例3中示意地表示壳体内部的图。

图9是在图1所示的电力转换装置的变形例4中示意地表示壳体内部的图。

图10是在图1所示的电力转换装置的变形例5中示意地表示壳体内部的图。

(符号说明)

3 逆变器电路

4 控制电路

5 电源

6 电源线

7 电容器

8 电阻

10 电路基板

10f 表面

12 电子元器件

20 壳体

22a 上壁部

22d 通气孔

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的电力转换装置的优选实施方式进行详细说明。

图1、图2、图3是表示作为本发明实施方式的电力转换装置的图。如图4的电路图所示，在此例示的电力转换装置是将交流电力输出至感应电动机或同步电动机等负载1的装置，在呈平板状的电路基板10上设置有转换器电路2、逆变器电路3以及控制电路4。转换器电路2将从商用电源等电源5输入的交流电压转换为直流电压。逆变器电路3将在转换器电路2中转换后的直流电压转换为交流电压。控制电路4用于将驱动控制信号输出至逆变器电路3。

在从转换器电路2向逆变器电路3供给电源电压的一对电源线6之间，串联连接有多个电容器7，并且串联连接有电阻8。电容器7使来自转换器电路2的输出电压平滑化。电阻8与各个电容器7并联连接，起到平衡电阻的作用，以使施加到每个电容器7的电压均等。

如图1、图2、图3所示，上述电路基板10收容在壳体20的内部。壳体20形成为包括框架体21、周壁体22及正面壁体23，上述框架体21、周壁体22及正面壁体23分别由树脂、金属板或铝压铸件等成型而成。

在图中虽未明确示出，框架体21呈上表面21a、下表面21b及后表面21c开口的箱体状。框架体21的后表面21c形成为平坦状，作为安装到配电盘等的沿上下方向设置的支承板B时的安装面。在框架体21的前表面的适当部位处设置有凸出部21d。凸出部21d是从框架体21的前表面竖立设置的部分，每个突出端面位于与框架体21的前表面大致平行的相同的平面上。在上述凸出部21d上支承有电路基板10，通过在使电路基板10的背面10r与凸出部21d的突出端面抵接的状态下拧上螺钉s，从而使电路基板10与框架体21的前表面平行。另外，在上述框架体21的内部配置有散热器30及冷却风扇40。散热器30用于对安装在电路基板10的背面10r上的IGBT模块11进行冷却。冷却风扇40对散热器30进行通风。

周壁体22设置成将支承在框架体21的前表面上的电路基板10的周围围绕。在本实施方式中，具有上壁部22a、左右的侧壁部22b及底壁部22c以构成周壁体22。在周壁体22的上壁部22a及底壁部22c上分别设置有通气孔22d。通气孔22d是以贯穿周壁体22的方式形成的缺口，如图3所示，通气孔22d形成在上壁部22a及底壁部22c上的比电路基板10的表面(安装面)10f更靠前方侧的部位。从图3还可以明确，上壁部22a的通气孔22d形成在上壁部22a的宽度方向的大致整个区域的部位处。

如图2所示，正面壁体23具有覆盖周壁体22的前表面整个区域的尺寸，并配置成能相对于周壁体22装拆。上述正面壁体23在经由框架体21安装到支承板B时作为电力转换装置的前表面。虽然在图中没有明确示出，但在上述正面壁体23上设置有操作部及显示部等的界面。

如图1及图5所示，在收容于如上所述构成的壳体20中的电路基板10上，安装有上述电容器7、电阻8、构成控制电路4的IC芯片等电子元器件12。电容器7呈直径比较大的圆柱状，安装高度互不相同的两组电容器配置在电路基板10的表面10f、也就是与安装有电子元器件12的面相同的面的上缘部分。安装高度较大的电容器(以下称为“高电容器7H”)以及安装高度比高电容器7H小的电容器(以下称为“低电容器7L”)均具有比在周壁体22的上壁部22a中设置有通气孔22d的位置更向前方突出的尺寸。在图5中，为了清楚起见，用双重的圆圈描画高电容器7H，而用单重的圆圈描画低电容器7L。即，在实施方式中，将两个高电容器7H左右排列地配置在电路基板10的上缘的与上壁部22a的中央相对应的位置处，在高电容器7H的两侧的位于比高电容器7H稍靠下方的位置处分别配置有低电容器7L。在电路基板10中的位于比上述电容器7H、7L更靠下方的表面上安装有构成控制电路4的电子元器件12。对于起到平衡电阻的作用的电阻8来说，由于发热量大，因此，电阻8配置在从底壁部22c的通气孔22d直至上壁部22a的通气孔22d的空气的通过区域。在本实施方式中，由于如上所述，将高电容器7H配置在电路基板10的上缘的中央部分，在高电容器7H的两侧配置有低电容器7L，因此，从底壁部22c的通气孔22d吸入的空气与高电容器7H发生碰撞而向左右分岔，经过低电容器7L与正面壁体23的内表面间的间隙而从上壁部22a的通气孔22d排出到外部(图5中的箭头A)。因而，电阻8分别配置在位于高电容器7H正下方的部分和位于低电容器7L正上方的部分。另外，在本实施方式中，在电路基板10上装载有转换器电路2、逆变器电路3及控制电路4，但在电路基板10上只要至少装载有电容器7和控制电路4即可，也可以将转换器电路2、逆变器电路3装载在与电路基板10不同的电路基板上。

在如上所述构成的电力转换装置中，当动作的过程中在壳体20的内部产生热时，利用自然对流将热从上壁部22a的通气孔22d排出到外部，而外部的空气从底壁部22c的通气孔22d吸入到壳体20的内部。因而，不会导致壳体20的内部维持在高温的状态这样的情况。特别是，对于处于高温状态的电阻8来说，由于电阻8配置在空气的通过区域中，因此，能有效地实现冷却。而且，根据上述电力转换装置，由于在设于上壁部22a的通气孔22d的下方区域配置有高电容器7H和低电容器7L，因此，即便螺钉、金属丝等金属制的异物从通气孔22d进入，也不会影响到安装在位于比上述电容器7H、7L更靠下方的电子元器件12。

另外，电容器7及电阻8的配置形态不局限于实施方式，也可以像图6～图10所示的变形例这样适当改变。

即，在图6所示的变形例1中，在电路基板10的上缘的位于两个角落的部位处配置有高电容器7H。低电容器7L设置在比高电容器7H更靠中央的位置且位于比高电容器7H稍靠下方的部位处。当像这样配置电容器7H、7L的情况下，从底壁部22c的通气孔22d吸入的空气能避开高电容器7H，穿过配置有低电容器7L的中央部分而从上壁部22a的通气孔22d排出到外部(图6中的箭头A)。因而，电阻8仅配置在位于低电容器7L正上方的部分。

在图7所示的变形例2中，在电路基板10的上缘相互隔着间隔地配置有高电容器7H。在图7中，低电容器7L配置在各高电容器7H的右斜下方的部分。当像这样配置电容器7H、7L的情况下，与变形例1同样地，从底壁部22c的通气孔22d吸入的空气能避开高电容器7H，穿过配置有低电容器7L的部分而从上壁部22a的通气孔22d排出到外部(图7中的箭头A)。因而，电阻8仅配置在位于低电容器7L正上方的部分。

在图8至图10所示的变形例3、变形例4及变形例5中，均沿着电路基板10的上缘并排设置高电容器7H及低电容器7L。在图8所示的变形例3中，将高电容器7H配置在中央，在两个角落处配置有低电容器7L。在图9所示的变形例4中，与变形例3相反地，将低电容器7L配置在中央，在两个角落处配置有高电容器7H。在图10所示的变形例5中，高电容器7H与低电容器7L交替配置。在上述各变形例中，从底壁部22c的通气孔22d吸入的空气能避开高电容器7H，穿过配置有低电容器7L的部分而从上壁部22a的通气孔22d排出到外部(图8、图9、图10中的箭头A)。因而，电阻8仅配置在位于低电容器7L正下方的部分。

另外，在上述实施方式及变形例1～变形例5中，均形成为将电容器7安装在电路基板10的表面10f的上缘部分，但只要是在电路基板10的表面10f中位于比构成控制电路4的电子元器件12更靠上方且位于壳体20的通气孔22d的下方区域的部位，则未必一定位于上缘。

此外，在上述实施方式、变形例3～变形例5中，形成为将电阻8安装于比电容器7更靠通气的上游侧的部位，但在考虑了热对电容器7的影响的情况下，较为理想的是，如变形例1及变形例2那样将电阻8配置在比电容器7更靠通气的下游侧的部位。另外，由于将安装高度互不相同的电容器7H、7L安装成电容器7，因此，能任意设定壳体内部的空气的通过区域，但本发明不局限于此。

另外，在上述实施方式中，形成为使空气经由设于壳体20的底壁部22c的通气孔22d吸入壳体20的内部，但也可以将吸入用的通气孔设置在壳体20的侧壁部22b的下方位置。在这种情况下，通气孔不需要设置于两个侧壁部，只要设置在一方的侧壁部就够了。

此外，在上述实施方式中，将四个电容器7安装于电路基板10，但电容器7只要两个以上即可。另外，多个电容器7不需要串联连接，也可以将两个以上的电容器7并联连接或是串联并联连接。此外，也可以将安装高度不同的三组以上电容器7适当地配置在电路基板上。

Claims (3)

1.一种电力转换装置，包括：电路基板，在该电路基板上安装有多个电容器及构成控制电路的电子元器件；以及壳体，在该壳体的上表面具有通气孔，将所述电路基板收容在所述壳体的内部，其特征在于，

将所述电容器安装在所述电路基板的安装面的下述部位：比构成所述控制电路的电子元器件更靠上方，且位于设置在所述壳体的上表面上的通气孔的下方区域，

所述电容器在所述电路基板上安装有两组以上，各组的电容器的、比在所述壳体的周壁体的上壁部中设置有所述通气孔的位置更向前方突出的尺寸不同。

2.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

将所述电容器安装在所述电路基板的安装面的上缘部分。

3.如权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，

所述电容器串联连接在将电源电压供给到逆变器电路的一对电源线之间，

在所述电容器上分别并联连接有平衡电阻，所述平衡电阻串联连接在一对所述电源线之间，

所述平衡电阻安装在通过将所述电容器安装于所述电路基板而形成在所述壳体的内部的空气通过区域中。