電力轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【專利摘要】一種電力轉(zhuǎn)換裝置，能在不會(huì)因異物進(jìn)入而對(duì)電子元器件帶來(lái)影響的情況下實(shí)現(xiàn)殼體內(nèi)部的冷卻。電力轉(zhuǎn)換裝置包括：電路基板(10)，在該電路基板上安裝有多個(gè)電容器(7H、7L)及構(gòu)成控制電路(4)的電子元器件(12)；以及殼體(20)，在該殼體的上表面具有通氣孔(22d)，將電路基板(10)收容在所述殼體(20)內(nèi)部，其中，將電容器(7H、7L)安裝在電路基板(10)的表面(10f)的下述部位：比構(gòu)成控制電路(4)的電子元器件(12)更靠上方，且位于設(shè)置在殼體(20)的上壁部(22a)上的通氣孔(22d)的下方區(qū)域。
【專利說(shuō)明】
電力轉(zhuǎn)換裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種電力轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電路基板上安裝有IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)等對(duì)大電力進(jìn)行控制的半導(dǎo)體模塊或平衡電阻的電力轉(zhuǎn)換裝置中，為了防止因來(lái)自上述電子元器件的發(fā)熱所帶來(lái)的影響，采用了各種冷卻結(jié)構(gòu)。例如，在專利文獻(xiàn)I中，通過(guò)在對(duì)電路基板進(jìn)行收容的殼體上形成通氣孔，來(lái)實(shí)現(xiàn)殼體內(nèi)部的冷卻。根據(jù)上述電力轉(zhuǎn)換裝置，由于經(jīng)由通氣孔在殼體的內(nèi)部與外部間進(jìn)行通氣，因此，能防止殼體的內(nèi)部被維持在高溫狀態(tài)這樣的情況。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0003]專利文獻(xiàn)I:日本專利特開(kāi)2008 — 92632號(hào)公報(bào)
[0004]在殼體上設(shè)置通氣孔的情況下，為了能夠利用自然對(duì)流，較為理想的是設(shè)置在殼體的上表面上。但是，在殼體的上表面設(shè)置有通氣孔的電力轉(zhuǎn)換裝置中，不僅灰塵容易進(jìn)入到殼體內(nèi)部，而且存在形狀比較大的異物進(jìn)入殼體內(nèi)部的可能性。因而，在殼體的上表面具有通氣孔的電力轉(zhuǎn)換裝置中，除了實(shí)現(xiàn)殼體內(nèi)部的冷卻，如何防止因異物進(jìn)入而對(duì)電子元器件造成影響是非常重要的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而作，其目的在于提供一種電力轉(zhuǎn)換裝置，該電力轉(zhuǎn)換裝置能在不會(huì)因異物進(jìn)入而對(duì)電子元器件帶來(lái)影響的情況下實(shí)現(xiàn)殼體內(nèi)部的冷卻。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置包括:電路基板，在該電路基板上安裝有多個(gè)電容器及構(gòu)成控制電路的電子元器件；以及殼體，在該殼體的上表面具有通氣孔，將所述電路基板收容在所述殼體的內(nèi)部，其特征是，將所述電容器安裝在所述電路基板的安裝面的下述部位:比構(gòu)成所述控制電路的電子元器件更靠上方，且位于設(shè)置在所述殼體的上表面上的通氣孔的下方區(qū)域。
[0007]此外，本發(fā)明在上述電力轉(zhuǎn)換裝置中，其特征是，將所述電容器安裝在所述電路基板的安裝面的上緣部分。
[0008]此外，本發(fā)明在上述電力轉(zhuǎn)換裝置中，其特征是，所述電容器串聯(lián)連接在將電源電壓供給到逆變器電路的一對(duì)電源線之間，在所述電容器上分別并聯(lián)連接有平衡電阻，所述平衡電阻串聯(lián)連接在一對(duì)所述電源線之間，所述平衡電阻安裝在通過(guò)將所述電容器安裝于所述電路基板而形成在所述殼體的內(nèi)部的空氣通過(guò)區(qū)域中。
[0009]此外，本發(fā)明在上述電力轉(zhuǎn)換裝置中，其特征是，所述電容器是將兩組以上安裝高度互不相同的電容器安裝在所述電路基板上而形成的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，由于將電容器安裝在比用于構(gòu)成控制電路的電子元器件更靠上方的位置，因此，即便異物從設(shè)于殼體的上表面的通氣孔進(jìn)入，也能利用電容器阻止異物進(jìn)一步向下方進(jìn)入。因而，根據(jù)上述電力轉(zhuǎn)換裝置，不會(huì)對(duì)電子元器件造成影響，能夠高效地對(duì)殼體內(nèi)部進(jìn)行冷卻。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是表示在作為本發(fā)明實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置中將電路基板收容于殼體后的狀態(tài)的立體圖。
圖2是圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的截面?zhèn)纫晥D。
圖3是圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的俯視圖。
圖4是圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的電路圖。
圖5是在圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置中示意地表示殼體內(nèi)部的圖。
圖6是在圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的變形例I中示意地表示殼體內(nèi)部的圖。
圖7是在圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的變形例2中示意地表示殼體內(nèi)部的圖。
圖8是在圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的變形例3中示意地表示殼體內(nèi)部的圖。
圖9是在圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的變形例4中示意地表示殼體內(nèi)部的圖。
圖10是在圖1所示的電力轉(zhuǎn)換裝置的變形例5中示意地表示殼體內(nèi)部的圖。
(符號(hào)說(shuō)明)
[0029] 3逆變器電路 4控制電路 5電源 6電源線 7電容器 8電阻 10電路基板 1f表面 12電子元器件 20殼體 22a上壁部 22d通氣孔
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]圖1、圖2、圖3是表示作為本發(fā)明實(shí)施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的圖。如圖4的電路圖所示，在此例示的電力轉(zhuǎn)換裝置是將交流電力輸出至感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)等負(fù)載I的裝置，在呈平板狀的電路基板10上設(shè)置有轉(zhuǎn)換器電路2、逆變器電路3以及控制電路4。轉(zhuǎn)換器電路2將從商用電源等電源5輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。逆變器電路3將在轉(zhuǎn)換器電路2中轉(zhuǎn)換后的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓?？刂齐娐?用于將驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出至逆變器電路3 0
[0014]在從轉(zhuǎn)換器電路2向逆變器電路3供給電源電壓的一對(duì)電源線6之間，串聯(lián)連接有多個(gè)電容器7，并且串聯(lián)連接有電阻8。電容器7使來(lái)自轉(zhuǎn)換器電路2的輸出電壓平滑化。電阻8與各個(gè)電容器7并聯(lián)連接，起到平衡電阻的作用，以使施加到每個(gè)電容器7的電壓均等。
[0015]如圖1、圖2、圖3所示，上述電路基板10收容在殼體20的內(nèi)部。殼體20形成為包括框架體21、周壁體22及正面壁體23，上述框架體21、周壁體22及正面壁體23分別由樹(shù)脂、金屬板或鋁壓鑄件等成型而成。
[0016]在圖中雖未明確示出，框架體21呈上表面21a、下表面21b及后表面21c開(kāi)口的箱體狀。框架體21的后表面21c形成為平坦?fàn)?，作為安裝到配電盤等的沿上下方向設(shè)置的支承板B時(shí)的安裝面。在框架體21的前表面的適當(dāng)部位處設(shè)置有凸出部21d。凸出部21d是從框架體21的前表面豎立設(shè)置的部分，每個(gè)突出端面位于與框架體21的前表面大致平行的相同的平面上。在上述凸出部21d上支承有電路基板10，通過(guò)在使電路基板10的背面1r與凸出部21d的突出端面抵接的狀態(tài)下擰上螺釘s，從而使電路基板10與框架體21的前表面平行。另外，在上述框架體21的內(nèi)部配置有散熱器30及冷卻風(fēng)扇40。散熱器30用于對(duì)安裝在電路基板10的背面1r上的IGBT模塊11進(jìn)行冷卻。冷卻風(fēng)扇40對(duì)散熱器30進(jìn)行通風(fēng)。
[0017]周壁體22設(shè)置成將支承在框架體21的前表面上的電路基板10的周圍圍繞。在本實(shí)施方式中，具有上壁部22a、左右的側(cè)壁部22b及底壁部22c以構(gòu)成周壁體22。在周壁體22的上壁部22a及底壁部22c上分別設(shè)置有通氣孔22d。通氣孔22d是以貫穿周壁體22的方式形成的缺口，如圖3所示，通氣孔22d形成在上壁部22a及底壁部22c上的比電路基板10的表面(安裝面HOf更靠前方側(cè)的部位。從圖3還可以明確，上壁部22a的通氣孔22d形成在上壁部22a的寬度方向的大致整個(gè)區(qū)域的部位處。
[0018]如圖2所示，正面壁體23具有覆蓋周壁體22的前表面整個(gè)區(qū)域的尺寸，并配置成能相對(duì)于周壁體22裝拆。上述正面壁體23在經(jīng)由框架體21安裝到支承板B時(shí)作為電力轉(zhuǎn)換裝置的前表面。雖然在圖中沒(méi)有明確示出，但在上述正面壁體23上設(shè)置有操作部及顯示部等的界面。
[0019]如圖1及圖5所示，在收容于如上所述構(gòu)成的殼體20中的電路基板10上，安裝有上述電容器7、電阻8、構(gòu)成控制電路4的IC芯片等電子元器件12。電容器7呈直徑比較大的圓柱狀，安裝高度互不相同的兩組電容器配置在電路基板10的表面1f、也就是與安裝有電子元器件12的面相同的面的上緣部分。安裝高度較大的電容器(以下稱為“高電容器7H”)以及安裝高度比高電容器7H小的電容器(以下稱為“低電容器7L”)均具有比在周壁體22的上壁部22a中設(shè)置有通氣孔22d的位置更向前方突出的尺寸。在圖5中，為了清楚起見(jiàn)，用雙重的圓圈描畫(huà)高電容器7H，而用單重的圓圈描畫(huà)低電容器7L。即，在實(shí)施方式中，將兩個(gè)高電容器7H左右排列地配置在電路基板10的上緣的與上壁部22a的中央相對(duì)應(yīng)的位置處，在高電容器7H的兩側(cè)的位于比高電容器7H稍靠下方的位置處分別配置有低電容器7L。在電路基板10中的位于比上述電容器7H、7L更靠下方的表面上安裝有構(gòu)成控制電路4的電子元器件12。對(duì)于起到平衡電阻的作用的電阻8來(lái)說(shuō)，由于發(fā)熱量大，因此，電阻8配置在從底壁部22c的通氣孔22d直至上壁部22a的通氣孔22d的空氣的通過(guò)區(qū)域。在本實(shí)施方式中，由于如上所述，將高電容器7H配置在電路基板10的上緣的中央部分，在高電容器7H的兩側(cè)配置有低電容器7L，因此，從底壁部22c的通氣孔22d吸入的空氣與高電容器7H發(fā)生碰撞而向左右分岔，經(jīng)過(guò)低電容器7L與正面壁體23的內(nèi)表面間的間隙而從上壁部22a的通氣孔22d排出到外部(圖5中的箭頭A)。因而，電阻8分別配置在位于高電容器7H正下方的部分和位于低電容器7L正上方的部分。另外，在本實(shí)施方式中，在電路基板10上裝載有轉(zhuǎn)換器電路2、逆變器電路3及控制電路4，但在電路基板10上只要至少裝載有電容器7和控制電路4即可，也可以將轉(zhuǎn)換器電路2、逆變器電路3裝載在與電路基板10不同的電路基板上。
[0020]在如上所述構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換裝置中，當(dāng)動(dòng)作的過(guò)程中在殼體20的內(nèi)部產(chǎn)生熱時(shí)，利用自然對(duì)流將熱從上壁部22a的通氣孔22d排出到外部，而外部的空氣從底壁部22c的通氣孔22d吸入到殼體20的內(nèi)部。因而，不會(huì)導(dǎo)致殼體20的內(nèi)部維持在高溫的狀態(tài)這樣的情況。特別是，對(duì)于處于高溫狀態(tài)的電阻8來(lái)說(shuō)，由于電阻8配置在空氣的通過(guò)區(qū)域中，因此，能有效地實(shí)現(xiàn)冷卻。而且，根據(jù)上述電力轉(zhuǎn)換裝置，由于在設(shè)于上壁部22a的通氣孔22d的下方區(qū)域配置有高電容器7H和低電容器7L，因此，即便螺釘、金屬絲等金屬制的異物從通氣孔22d進(jìn)入，也不會(huì)影響到安裝在位于比上述電容器7H、7L更靠下方的電子元器件12。
[0021]另外，電容器7及電阻8的配置形態(tài)不局限于實(shí)施方式，也可以像圖6?圖10所示的變形例這樣適當(dāng)改變。
[0022]S卩，在圖6所示的變形例I中，在電路基板10的上緣的位于兩個(gè)角落的部位處配置有高電容器7H。低電容器7L設(shè)置在比高電容器7H更靠中央的位置且位于比高電容器7H稍靠下方的部位處。當(dāng)像這樣配置電容器7H、7L的情況下，從底壁部22c的通氣孔22d吸入的空氣能避開(kāi)高電容器7H，穿過(guò)配置有低電容器7L的中央部分而從上壁部22a的通氣孔22d排出到外部(圖6中的箭頭A)。因而，電阻8僅配置在位于低電容器7L正上方的部分。
[0023]在圖7所示的變形例2中，在電路基板10的上緣相互隔著間隔地配置有高電容器7H。在圖7中，低電容器7L配置在各高電容器7H的右斜下方的部分。當(dāng)像這樣配置電容器7H、7L的情況下，與變形例I同樣地，從底壁部22c的通氣孔22d吸入的空氣能避開(kāi)高電容器7H，穿過(guò)配置有低電容器7L的部分而從上壁部22a的通氣孔22d排出到外部(圖7中的箭頭A)。因而，電阻8僅配置在位于低電容器7L正上方的部分。
[0024]在圖8至圖10所示的變形例3、變形例4及變形例5中，均沿著電路基板10的上緣并排設(shè)置高電容器7H及低電容器7L。在圖8所示的變形例3中，將高電容器7H配置在中央，在兩個(gè)角落處配置有低電容器7L。在圖9所示的變形例4中，與變形例3相反地，將低電容器7L配置在中央，在兩個(gè)角落處配置有高電容器7H。在圖10所示的變形例5中，高電容器7H與低電容器7L交替配置。在上述各變形例中，從底壁部22c的通氣孔22d吸入的空氣能避開(kāi)高電容器7H，穿過(guò)配置有低電容器7L的部分而從上壁部22a的通氣孔22d排出到外部(圖8、圖9、圖10中的箭頭A)。因而，電阻8僅配置在位于低電容器7L正下方的部分。
[0025]另外，在上述實(shí)施方式及變形例I?變形例5中，均形成為將電容器7安裝在電路基板10的表面1f的上緣部分，但只要是在電路基板10的表面1f中位于比構(gòu)成控制電路4的電子元器件12更靠上方且位于殼體20的通氣孔22d的下方區(qū)域的部位，則未必一定位于上緣。
[0026]此外，在上述實(shí)施方式、變形例3?變形例5中，形成為將電阻8安裝于比電容器7更靠通氣的上游側(cè)的部位，但在考慮了熱對(duì)電容器7的影響的情況下，較為理想的是，如變形例I及變形例2那樣將電阻8配置在比電容器7更靠通氣的下游側(cè)的部位。另外，由于將安裝高度互不相同的電容器7H、7L安裝成電容器7，因此，能任意設(shè)定殼體內(nèi)部的空氣的通過(guò)區(qū)域，但本發(fā)明不局限于此。
[0027]另外，在上述實(shí)施方式中，形成為使空氣經(jīng)由設(shè)于殼體20的底壁部22c的通氣孔22d吸入殼體20的內(nèi)部，但也可以將吸入用的通氣孔設(shè)置在殼體20的側(cè)壁部22b的下方位置。在這種情況下，通氣孔不需要設(shè)置于兩個(gè)側(cè)壁部，只要設(shè)置在一方的側(cè)壁部就夠了。
[0028]此外，在上述實(shí)施方式中，將四個(gè)電容器7安裝于電路基板10，但電容器7只要兩個(gè)以上即可。另外，多個(gè)電容器7不需要串聯(lián)連接，也可以將兩個(gè)以上的電容器7并聯(lián)連接或是串聯(lián)并聯(lián)連接。此外，也可以將安裝高度不同的三組以上電容器7適當(dāng)?shù)嘏渲迷陔娐坊迳稀?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力轉(zhuǎn)換裝置，包括:電路基板，在該電路基板上安裝有多個(gè)電容器及構(gòu)成控制電路的電子元器件；以及殼體，在該殼體的上表面具有通氣孔，將所述電路基板收容在所述殼體的內(nèi)部，其特征在于， 將所述電容器安裝在所述電路基板的安裝面的下述部位:比構(gòu)成所述控制電路的電子元器件更靠上方，且位于設(shè)置在所述殼體的上表面上的通氣孔的下方區(qū)域。2.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 將所述電容器安裝在所述電路基板的安裝面的上緣部分。3.如權(quán)利要求1所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述電容器串聯(lián)連接在將電源電壓供給到逆變器電路的一對(duì)電源線之間， 在所述電容器上分別并聯(lián)連接有平衡電阻，所述平衡電阻串聯(lián)連接在一對(duì)所述電源線之間， 所述平衡電阻安裝在通過(guò)將所述電容器安裝于所述電路基板而形成在所述殼體的內(nèi)部的空氣通過(guò)區(qū)域中。4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電力轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述電容器是將兩組以上安裝高度互不相同的電容器安裝在所述電路基板上而形成的。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK106026684SQ201610135606
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日
【發(fā)明人】植木健郎, 植木健一郎
【申請(qǐng)人】富士電機(jī)株式會(huì)社