[发明专利]散热片和包括该散热片的电力转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及散热片和具备该散热片的电力转换装置。

背景技术

一般而言，电力转换装置由以下几部分构成：输入变压器；与该变压器的次级端连接来构成逆变器电路的多个单位逆变器单元；和将控制部分别分开而收纳于独立的封闭盘中的配电盘。例如，下述专利文献1所述的电力转换装置中，在变压器盘1中收纳有输入变压器4，在转换器盘2中收纳上下层排列的多个（图示的例子为6个）单位逆变器单元5，在控制/输出盘3中收纳有控制部6、输出电缆7。

另外，变压器盘1和转换器盘2在盘的顶部设置有冷却风扇8、9，对于转换器盘2，将通过在盘的正面门2a开口的带过滤器的吸气口2a-1导入到盘内的外部空气（冷却空气）向各个逆变器单元5导风，将该排出空气通过在盘内的后部侧划分而成的风洞10向冷却风扇9、与该冷却风扇9连接的排气管道（未图示）向外排出。

另外，现有技术中，为了空冷半导体模块/元件而在逆变器单元内设置散热片，在通过强制空冷来冷却该散热片的情况下，采用从任意一面吸入空气，使空气通过散热片内，从其相对侧的面排出暖空气的结构。

图1是表示市售的现有的可变速驱动转换工作台的整体结构的图。即，图1（a）是表示转换工作台的整体结构的正面图，图1（b）是从表示图1（a）所示的转换工作台的整体结构的A-A部看的侧截面图。

如图1（a）和（b）所示，在转换工作台2中，通常设置有多个托架（未图示），在该托架上搭载图2所示的单元3。在转换工作台2的上表面载放换气扇1，且在转换工作台2的内部，多个单元3任意地配置于托架上。

如图2所示，在各单元3内部配置有散热片4、风洞5、半导体模块/元件6和（圆筒型）电容器7。换气扇1开始工作，在转换工作台2内部强制产生空气气流（图中用箭头表示空气气流），通过图1（b）所示的散热片4，经过风洞5产生穿过换气扇1的空气气流。这是为了得到强制的空气气流而对在半导体模块/元件6中产生的电力转换时发生的电力损失的发热进行强制空冷，使热量向外部逃逸的结构。

图3是表示单元内部的空气气流的概况的图，图3（a）是表示单元3的内部的平面图，图3（b）是从表示图3（a）所示的单元的内部的结构的B-B部看的侧截面图。

如图3（a）和（b）所示，用箭头表示通过了在设置于单元3内部的散热片4的正面侧所设置的吸气口8的外部空气，通过单元3内部的散热片4和风洞5而被排出之前的空气气流，如图3（b）所示，下风侧（排气）与上风侧（吸气）相比温度升高。

在此情况下，换气扇1开始工作，由此，在单元3内部，从吸气口8吸入外部空气，它通过散热片4内部流入风洞5，从风洞5向换气扇1排气。

半导体模块/元件6在散热片4上部表面配置有多个，从半导体模块/元件6产生的热量通过热传递传到散热片4内部，所传递的热量通过强制空冷被冷却。

如果是采用这种散热片4的强制空冷的冷却方式，如图3（b）所示，从所配置的多个半导体模块/元件6产生的热量，越往散热片4内部的空气气流的下游侧（排气侧），越容易受到上游侧（吸气侧）的热量的影响，即使配置于相同的散热片4上，也存在产生局部温度升高的部位这样的问题。另外，因主电路不同，发生半导体模块/元件6的电力转换时所发生的电力损失量的偏差，仍然会产生局部的高温部位。半导体模块/元件6的配置、电力转换时发生的电力损失量的偏差因与外部接口的连接、产品规格的关系受到制约，需在该制约条件下确定配置位置。

半导体模块/元件6所引起的温度偏差问题是局部温度升高，为了解决该问题，必须采取以下这些对策：（A）提高设置于转换工作台2的上表面的换气扇1的规格（增加整体的风量以提高风速），（B）为了降低散热片4的热阻力而扩大形状大小（增加与空气的接触面积）。

采取这些对策，确实对局部温度高的部位有效，但另一方面，在局部温度不会升高的其他部位，则变成过剩装备，转换工作台整体的效率降低，导致成本的增加以及整个装置的大型化。

如果是现有的散热片的强制空冷方式，散热片内的空气是在一定方向上的一定风速的空气气流（层流）。因与外部部件的接口的关系半导体模块/元件（发热体）的配置受到制约，不能断言已经充分地采取用来防止产生散热片上的温度分布局部上升的部位的对策。即，局部的温度上升最终是整个装置的热问题的瓶颈，为了冷却该部位，必须采取以下的对策。

（a）提高换气扇的规格，增加散热片所吸入的空气的绝对量。

（b）扩大散热片形状，提高热的散热性。

（c）将散热片的材质更改成散热性高的材料。