电力变换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型电力变换装置的目的在于确保对多个发热部件的冷却作用。在框体(10)内成形左右方向上具有间隔(H)的、对直流电抗器(DCL)进行收容的第1凹坑(11)以及对交流电抗器(ACL)进行收容的第2凹坑(12)，在框体的外侧分别对应开关元件(IPM)、第1凹坑11以及第2凹坑12来设置第1散热片(F1)、第2散热片(F2)以及第3散热片(F3)，将开关元件设置在间隔H的上方侧，第1凹坑设置在第2凹坑的下方侧，第1散热片从框体的上侧起向着下侧几乎垂直，并且下端延伸到第2凹坑附近，第2散热片以及第3散热片构成为几乎与第1散热片平行，使第2散热片以及第3散热片的上端延伸到框体上侧的第1散热片的位置，并配置有从第1散热片的下方侧向第1散热片送风的风扇(FAN)。
【专利说明】电力变换装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电力变换装置。
【背景技术】
[0002]以往，提供一种电力变换系统，其将太阳能电池、蓄电池或者燃料电池等的直流电力变换为交流并提供给负载。电力变换装置具备:具有直流电抗器(reactor)的升压回路，在具有开关元件的逆变器电路中将升压后的直流电力变换为交流电力。该交流电力包含高频成分，该高频成分在具有交流电抗器的滤波电路中被衰减。
[0003]这些直流电抗器、交流电抗器、开关元件是发热部件，需要使用冷却散热片(fin)、送风风扇(fan)等来进行冷却。在专利文献I中记载了逆变器电路的多个开关元件以及被配置在逆变器电路前段的电容器的冷却结构。
[0004]在专利文献I中，在具有在上下方向上延伸的散热片的箱体(case)中，配置多个开关元件，在该箱体的多个开关元件的右边设置电容器配置用的孔。电容器是使用带子将多个电容器集中，将多个电容器贯通该孔并利用设置在带子上的螺孔来螺纹固定在箱体。由此，电容器与散热片被并排配置。此外，设置从稍微离开散热片以及电容器下方的位置向散热片以及电容器输送空气的共用送风风扇。由此，被送来的空气沿着散热片，从散热片的下方流向上方，散热片变冷从而多个开关元件被冷却，并且空气直接被送到电容器从而电容器被冷却。这样，特别是对于发热高的多个开关元件来说，进行基于冷却散热片与送风风扇的冷却，接下来通过送风风扇来对发热高的发热部件(电容器)进行冷却。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开平10— 295087号公报
[0008]但是，在专利文献I的冷却结构中，由于将多个开关元件与发热部件左右相邻地配置，因此存在虽然下方通过来自送风风扇的冷却风变冷，但上方相互间的热量通过箱体而互相干扰导致冷却不充分的问题。
[0009]此外，在发热部件为直流电抗器、交流电抗器的情况下，不仅发热还振动。因此，在专利文献I的冷却结构中，若取代电容器，而将直流电抗器、交流电抗器集中配置，则存在由于相互间的振动而导致振动放大成为噪声的情况。
【发明内容】
[0010]本实用新型鉴于这种问题而作出，其目的在于，确保在单一的框体内发热量不同的部件的冷却。
[0011]-解决课题的手段-
[0012]为了实现上述目的，在一种电力变换装置中，具备:升压电路，其通过第I电抗器对直流电力进行升压；逆变器电路，其使用开关元件将在所述升压电路中升压后的直流电力变换为交流电力；滤波电路，其通过第2电抗器使所述交流电力的高频成分衰减；和框体，其对所述升压电路、所述逆变器电路以及所述滤波电路进行收容，在所述框体内成形左右方向上具有间隔的、对第I电抗器进行收容的第I凹坑以及对第2电抗器进行收容的第2凹坑，该电力变换装置具有设置在与所述开关元件对应的所述框体的外侧的第I散热片、设置在与第I凹坑对应的所述框体的外侧的第2散热片、以及设置在与第2凹坑对应的框体的外侧的第3散热片，将所述开关元件设置在所述间隔的上方侧，第I凹坑设置在第2凹坑的下方侧，第I散热片从所述框体的上侧起向着下侧几乎垂直，并且该第I散热片的下端至少延伸到第2凹坑附近，第2散热片构成为几乎与第I散热片平行，第3散热片构成为几乎与第I散热片平行，使第2散热片以及第3散热片各自的上端位置延伸到所述框体上侧的第I散热片的位置，将从第I散热片的下方侧向第I散热片送风的风扇配置在所述框体。
[0013]-发明效果-
[0014]根据本实用新型，能够确保对多个发热部件的冷却作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实施方式的电力变换装置的前表面图。
[0016]图2是本实施方式的电力变换装置的背面立体图。
[0017]-符号说明-
[0018]I 电力变换装置
[0019]10 框体
[0020]11 第I凹坑
[0021]12 第2凹坑
[0022]15 布线孔
[0023]16 端子板
[0024]17 基板
[0025]DCL 直流电抗器(第I电抗器)
[0026]ACL 交流电抗器(第2电抗器)
[0027]IPM 多个开关元件
[0028]SI ?S5 开关
[0029]LI ?L5 布线
[0030]FAN 风扇
[0031]Fl 第I散热片
[0032]F2 第2散热片
[0033]F3 第3散热片
【具体实施方式】
[0034]电力变换装置具备:升压电路，其使用直流电抗器DCL(第I电抗器)，来对太阳能电池的输出进行升压；逆变器电路，其通过多个开关元件IPM将在升压电路中升压过的直流电力变换为交流电力并进行输出；滤波电路，其从逆变器电路输出的交流电力中，使用交流电抗器ACL(第2电抗器)使高频成分衰减；和单一的框体10，其收容这些升压电路、逆变器电路以及滤波电路。[0035]如图1所示，设置多个太阳能电池(这里为5个)，设置对该5个太阳能电池的输出分别进行升压的升压电路。因此，也需要5个直流电抗器DCL。对于升压电路、逆变器电路以及滤波电路的电路结构，由于能够使用现有的DC / DC的开关型升压电路、基于DC /AC的PWM的变换电路、以50Hz / 60Hz为界限的低通滤波器的结构，因此省略详细内容。来自太阳能电池的布线LI?L5经过框体10的布线盖15的布线孔(未图示)来围绕内部，并分别与开关SI?S5连接。开关SI?S5被设置在直流电抗器DCL的下方侧，能够通过手动来进行线路的接通断开动作。开关SI?S5在进行电力变换装置的维护等时由操作者打开。
[0036]框体10是对铝合金进行压铸加工而成形的，具有在前表面部分具有开口的大概正方体形状。框体10接地。在框体10的内侧(框体10的里面)，分别配置有直流电抗器DCL与交流电抗器ACL的第I凹坑11以及第2凹坑12被成形为在左右方向上具有间隔H，第I凹坑11被成形于第2凹坑12的下方侧。
[0037]在第I凹坑11配置构成多个升压电路的所有直流电抗器DCL。多个直流电抗器DCL在第I凹坑11中被分成3列配置，在最下(框体10的下侧)列配置I个直流电抗器DCL,在第2列以及第3列分别配置2个直流电抗器DCL。结合这些直流电抗器DCL的配置，将与最下成一列的直流电抗器DCL对应的第I凹坑11的左右壁朝向下方设为头尖细形状，从而利于空气的流动。另外，直流电抗器DCL的数目不仅限于5个，可以使用与前面所述同样的凹坑形状。
[0038]直流电抗器DCL、交流电抗器ACL分别在第I凹坑11、第2凹坑12的底部(内部)进行螺纹固定后，流入热导电性高的树脂。该树脂通过冷凝固化来渗透到电抗器的间隙并对构成电抗器的线圈的振动进行抑制。此外，具有将热传递到框体10的作用。
[0039]在框体10内，开关元件IPM被设置在第I凹坑11与第2凹坑12之间的间隔H，并被设置在第I凹坑11以及第2凹坑12的上方侧。此外，按照覆盖开关元件IPM、直流电抗器DCL以及交流电抗器ACL的方式，在框体10的开口侧配置有构成升压电路、逆变器电路以及滤波电路的基板17a?17c (参见图1虚线)。
[0040]在基板17a，具备对各个太阳能电池输出的直流电力的噪声进行衰减的5个第I噪声滤波器(noise filter)，以使得直流电力经由第I噪声滤波器而输入到直流电抗器DCL。此外，在基板17c，具备对从滤波电路中输出的交流电力的噪声进行衰减的第2噪声滤波器，通过第2电抗器而输出的交流电力经过第2噪声滤波器，向设置在交流电抗器ACL下方的端子板16供给。从端子板16起，布线通过布线盖15的布线孔而围绕外部(例如，商用电力系统、负载等)，并且向端子板16供给的交流电力经由端子板而向外部供给。电力变换装置I是在关闭未图示的盖的前面部分的开口的情况下而被利用的。
[0041]如图2所示，在框体10的外侧(框体10的背面)，在压铸加工时，与开关元件IPM的配置位置对应设置的多个第I散热片F1、与第I凹坑11对应设置的多个第2散热片F2、与第2凹坑12对应设置的多个第3散热片F3被一体制成。第I?第3散热片Fl?F3相互平行地将框体10的上方侧设为一面并在上下方向上延伸。第I散热片Fl的下端延伸到第2凹坑12附近,第2散热片F2的下端超过第I凹坑11并延伸。因此,第I散热片Fl、第2散热片F2、第3散热片F3各自的下端按照第3散热片F3、第I散热片F1、第2散热片F2的顺序向框体10的下侧延伸。此外，第I散热片Fl按照减小第3散热片F3的下端位置与第2散热片F2的下端位置之间的落差的方式，将其下端构成为倾斜状。电力变换装置I构成为将这些散热片Fl?F3 —侧与建筑物的墙壁对置安装。
[0042]在框体10的外侧(背面)，配置从所述第3散热片的下方(第I散热片Fl的斜下方)向第I散热片Fl进行送风的风扇FAN。此外，第2散热片F2的下端延伸到风扇FAN的下方，以使得来自风扇FAN的送风不流入第2散热片F2。相反地，由于第3散热片F3的下端在风扇FAN的上方，因此来自风扇FAN的送风的一部分被送到第3散热片F3。
[0043]如上所述，根据本实施方式的电力变换装置I，将配置有直流电抗器DCL以及交流电抗器ACL的第I凹坑11以及第2凹坑12配置在开关元件IPM的左右。也就是说，开关元件IPM被配置在电抗器DCL、ACL之间。此外，开关元件IPM配置在电抗器DCL、ACL的上方侧，并由风扇FAN从下方向第I散热片Fl送风。因此，发热最高的开关元件IPM的热量不容易传到下方侧(电抗器)，并且即使电抗器DCL、ACL的热量被传到第I散热片F1，但由于第I散热片Fl被送风，因此确保了冷却作用。
[0044]此外，由于从开关元件IPM传到侧方(电抗器ACL、DCL上部)的热量，导致第I凹坑11以及第2凹坑上部的空气变温热，从而促进流经第2、第3散热片F2、F3之间的空气流，并提高冷却效果。此外，此时从开关元件IPM传到侧方(电抗器ACL、DCL上部)的热量通过第2、第3散热片F2、F3而被散热。
[0045]此外，由于设置第I凹坑11与第2凹坑12来提高框体10的机械强度，在这些凹坑11、12中分别配置直流电抗器DCL与交流电抗器ACL并通过热传导性高的树脂来进行铸型，因此抑制了直流电抗器DCL以及交流电抗器ACL的线圈振动。进一步地，由于直流电抗器DCL以及交流电抗器ACL被配置为隔开将开关元件IPM配置在中间的距离，因此能够减小相互振动对互相之间的影响。
[0046]此外，能够通过被设置在第I凹坑11与第2凹坑12的第2散热片F2以及第3散热片F3，来提高机械强度，并对直流电抗器DCL以及交流电抗器ACL的振动进行抑制。
[0047]此外，根据本实施方式，由于使用多个升压电路，因此使用多个直流电抗器DCL。由此，与使用共用的升压电路从而使用单一的直流电抗器DCL的情况相比，热源分散从而散热效果变好。此外，由于将与配置在框体10的最下面一列的直流电抗器DCL对应的第I凹坑11的左右壁朝向框体10的下方并设为头细形状，因此直流电抗器DCL与第I凹坑11的侧壁之间的距离变短，放热效果提高。
[0048]此外，根据本实施方式，直流电力通过第I噪声滤波器而被输入到直流电抗器DCL，通过交流电抗器ACL而输出的交流电力经过第2噪声滤波器，向外部供给。在这种情况下，若直流电抗器DCL拾到来自开关元件IPM的噪声，则存在之后的升压电路、逆变器电路的动作产生异常的担心，但根据本实施方式，将框体10接地，将第I凹坑11成形于第2凹坑12的下方，开关元件IPM到直流电抗器DCL之间存在距离。因此，噪声不容易从开关元件IPM传到直流电抗器DCL。
[0049]以上，对本实用新型的一个实施方式进行了说明，但以上的说明是为了容易理解本实用新型，而并不限定本实用新型。在不脱离本实用新型主旨的情况下，可以对本实用新型进行变更、改良，并且本实用新型中也必然包含其等价物。
[0050]例如，虽然将风扇FAN设置在了第I凹坑11的下方侧，但如图1、图2的A所示，也可以配置在第I散热片Fl的正下方等，从散热片Fl的正下方向散热片Fl的下方送风。
【权利要求】
1.一种电力变换装置，具备: 升压电路，其通过第I电抗器对直流电力进行升压； 逆变器电路，其使用开关元件将在所述升压电路中升压后的直流电力变换为交流电力； 滤波电路，其通过第2电抗器使所述交流电力的高频成分衰减；和 框体，其对所述升压电路、所述逆变器电路以及所述滤波电路进行收容， 在所述框体内成形左右方向上具有间隔的、对第I电抗器进行收容的第I凹坑以及对第2电抗器进行收容的第2凹坑， 该电力变换装置具有设置在与所述开关元件对应的所述框体的外侧的第I散热片、设置在与第I凹坑对应的所述框体的外侧的第2散热片、以及设置在与第2凹坑对应的框体的外侧的第3散热片， 将所述开关元件设置在所述间隔的上方侧， 第I凹坑设置在第2凹坑的下方侧， 第I散热片从所述框体的上侧起向着下侧几乎垂直，并且该第I散热片的下端至少延伸到第2凹坑附近， 第2散热片构成为几乎与第I散热片平行， 第3散热片构成为几乎与第I散热片平行， 使第2散热片以及第3散热片各自的上端位置延伸到所述框体上侧的第I散热片的位置，将从第I散热片的下方侧向第I散热片送风的风扇配置在所述框体。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于， 设置多个所述升压电路， 将所有的所述升压电路的第I电抗器配置在第I凹坑。
3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于， 多个第I电抗器在第I凹坑被配置为横跨多列，将与被配置在所述框体的最下侧一列的第I电抗器对应的第I凹坑的左右壁朝向所述框体的下方并设为头尖细形状。
【文档编号】H05K7/20GK203747673SQ201420139206
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】新井孝夫, 鬼塚圭吾, 狩野和幸, 山口文典 申请人:三洋电机株式会社