[发明专利]逆变器装置

说明书

本发明提供一种在用密闭框体覆盖整个装置的情况下也能抑制该密闭框体内的无源元器件的温度上升的逆变器装置。该逆变器装置(1)中，利用与功率半导体模块(13)接合的冷却器(11)的冷却面(11a)和逆变器框体(10)将包含功率半导体模块(13)以及逆变器电路模块(16)的逆变器电路封闭，该逆变器电路模块(16)包含无源元器件，该逆变器装置(1)中，在冷却器(11)的冷却面(11a)上形成密闭绝缘层、即密闭空间(E1～E3)，将密闭空间(E1～E3)的厚度(d1～d3)设为最大对流抑制距离(d)以下。由此，不会在密闭空间(E1～E3)内产生对流，能维持密闭空间(E1～E3)内的高绝热性能。

技术领域

本发明涉及一种在用密闭框体覆盖整个装置的情况下也能抑制该密闭框体内的无源元器件温度上升的逆变器装置。

背景技术

一直以来，使各种装置的电动机进行驱动的逆变器装置为了降低成本、或收纳在空间有限的电气室内而要求小型轻量化。此外，逆变器装置在室外或存在粉尘等工厂环境下进行使用时，作为耐环境性能，要求高密闭性，以获得IP66那样的高防尘、防水性。

另一方面，在逆变器装置内，对流过电动机的电流进行控制的功率半导体元件会因通电时的导通损耗、开关过渡时产生的开关损耗而产生发热。因此，为了抑制来自功率半导体元件的发热而在逆变器装置中安装了风冷冷却器、水冷冷却器。然而，对于例如使用风冷冷却器的逆变器装置，风冷冷却器的构造部件会占用较大体积。根据设计条件的不同，风冷冷却器的构造部件的体积可能会占用功率半导体模块体积的10倍以上的体积。

因此，为了实现逆变器装置的小型化，需要使冷却器小型化。该冷却器的小型化能通过减小功率半导体元件的损耗、使功率半导体元件能在更高的温度下使用来实现。功率半导体元件的损耗的降低能通过改进功率半导体元件来实现。此外，为了能在更高的温度下使用功率半导体元件，焊料等粘接剂的高可靠性化等封装技术的进步起到关键作用。当前，功率半导体元件的最高结温为175℃，功率半导体元件的连续驱动结温有时允许达到175℃。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-14169号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，若使逆变器装置小型化，则逆变器装置内，高温的功率半导体模块、冷却器与以电解电容器代表的无源元器件的距离会变近，无源元器件的温度会上升。

然而，无源元器件并不具有与功率半导体模块同样的耐热性，因而会伴随着温度上升而产生可靠性降低以及寿命缩短。

尤其是作为无源元器件的电解电容器，是一种寿命取决于周围温度的元器件。寿命遵循阿伦尼乌斯法则，温度升高10℃则寿命减半。

而且，在满足IP66等高密闭性的密闭框体的逆变器装置中，由于无法导入外界气体，因此框体内会因包含功率半导体元件的发热在内的逆变器电路的发热而聚集热量。即，密闭框体的逆变器装置与开放型框体的逆变器装置相比，框体内温度更高。

为此，在专利文献1中，记载了为了抑制设置有除功率半导体模块以外还包含电解电容器的逆变器电路的逆变器框体内的温度上升，在设置有功率半导体模块的冷却器与设置有逆变器电路的逆变器框体内之间设置空间，主动利用自然对流、强制风冷来使外界气体流入该空间。

然而，专利文献1所记载的技术并未以IP66等那样的完全密闭为前提，若设置有功率半导体模块的冷却器与设置有逆变器电路的逆变器框体内之间的空间被密闭，则外界气体无法流入该空间，因此在该空间内，会与因功率半导体模块的发热而处于高温的内部空气产生对流。该内部空气的对流热传导使得冷却器的热量传递到逆变器框体内，逆变器框体内的温度会上升，以电解电容器为代表的无源元器件即逆变器电路的寿命会缩短。