JP6067542B2 - Power converter - Google Patents
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Description
この発明は、改良された冷却構造を有する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device having an improved cooling structure.
電力変換装置の主発熱部である電力変換器とその駆動対象である交流電動機を、一体化あるいは近接して配置する構成の電力変換装置においては、運転時に交流電動機の発熱が電力変換器に伝達され、電力変換装置の冷却仕様が必要以上に厳しくなるという問題があった。このため、電力変換器と交流電動機の間に放熱用のフィンを有するインターフェース部を設け、専用に設けた冷却ファンの作用によってこのインターフェース部に冷却風を供給することにより交流電動機の発熱が電力変換器に影響しないようにした電力変換装置が提案されている(例えば特許文献1参照。)。 In a power converter configured to integrate or close the power converter, which is the main heat generating part of the power converter, and the AC motor to be driven, the heat generated by the AC motor is transmitted to the power converter during operation. However, there has been a problem that the cooling specification of the power conversion device becomes stricter than necessary. For this reason, an interface part having fins for heat dissipation is provided between the power converter and the AC motor, and the cooling air is supplied to this interface part by the action of a dedicated cooling fan to convert the heat generated by the AC motor into power conversion. There has been proposed a power conversion device that does not affect the device (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に示された手法は、電力変換装置と交流電動機のインターフェース部に冷却風を供給するための専用のファンが必要となり、インターフェース部の構造が複雑となるという問題があった。本発明はこの問題に鑑みて為されたもので、冷却用のファンを追加することなく交流電動機の発熱の影響を緩和することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。 The method disclosed in Patent Document 1 requires a dedicated fan for supplying cooling air to the interface portion of the power conversion device and the AC motor, and there is a problem that the structure of the interface portion becomes complicated. The present invention has been made in view of this problem, and an object of the present invention is to provide a power converter that can alleviate the influence of heat generated by an AC motor without adding a cooling fan.
上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、直流電圧または商用交流電圧を入力とし、交流電動機を駆動する電力変換器を備え、前記電力変換器を収納する筐体が前記交流電動機の上面に複数本の支柱を介して自立して配置された電力変換装置であって、前記筐体の天井板に設けられた吸気口と、前記筐体の底板に設けられた排気口と、少なくとも1台は前記吸気口に密接して配置された冷却ファンとを具備し、前記吸気口から導入された外気は、前記吸気口の下方に位置する前記電力変換器用の冷却フィンを冷却したあと、更に下方に位置する前記排気口から排出されると共に、前記排気口から排出した冷却風が、前記支柱と前記筐体の底板と前記交流電動機の上面とで形成される開口部を通過して外部に排出されることによって前記交流電動機の上面を上部から冷却することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a power converter of the present invention includes a power converter that inputs a DC voltage or a commercial AC voltage and drives an AC motor , and a housing that houses the power converter is the AC motor. a power conversion device arranged free standing over a plurality of supports on the top surface of an intake port provided in the ceiling plate of the housing, and an exhaust port provided in the bottom plate of the housing, And at least one unit includes a cooling fan disposed in close contact with the air intake port, and the outside air introduced from the air intake port cools the cooling fin for the power converter located below the air intake port. , while being discharged from the exhaust port located further downward, the cooling air discharged from the exhaust port, through the opening formed in the bottom plate and the upper surface of said AC motor of the strut and the casing due to be discharged to the outside Is characterized by cooling an upper surface of said AC motor from above.
この発明によれば、冷却用のファンを追加することなく交流電動機の発熱の影響を緩和することが可能な電力変換装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a power conversion device that can alleviate the influence of heat generation of an AC motor without adding a cooling fan.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下、本発明の実施例1に係る電力変換装置を、図1及び図2を参照して説明する。図1において、電力変換装置1は交流電動機2と近接して配置されている。具体的には、電力変換装置1は交流電動機2の上面(天井部)に支柱3A、3Bを介して自立して配置されている。図1においては交流電動機2の上面は平面とし、支柱は3A、3Bの他、箱型筐体の電力変換装置1の4隅の下部を支えるため、支柱3A、3Bの背部に図示しない他の2本の支柱があるものとしている。尚、図1において外線ケーブル及び電力変換装置1から交流電動機2への配線ケーブルの図示は省略している。
Hereinafter, the power converter concerning Example 1 of the present invention is explained with reference to FIG.1 and FIG.2. In FIG. 1, the power conversion device 1 is disposed close to the AC motor 2. Specifically, the power conversion device 1 is disposed on the upper surface (ceiling portion) of the AC motor 2 so as to be independent through the
電力変換装置1と交流電動機2の単線結線図を図2に示す。電力変換装置1内の電力変換器11に直流電圧が与えられると、電力変換器11は直流を交流に変換して交流電動機2を駆動する。図2は電力変換装置1に直流を給電する場合を示しているが、商用の交流電圧を与えても良い。この場合、電力変換器11は交直変換を行うコンバータ+直交変換を行うインバータあるいは、交流−交流変換を行うサイクロコンバータまたはマトリクスコンバータとなる。交流電動機2は3相であってもそれを超える多相であっても良い。交流電動機2の相数に応じて電力変換器11の出力相数が決定される。
A single-line diagram of the power converter 1 and the AC motor 2 is shown in FIG. When a DC voltage is applied to the
図1において電力変換装置1の筐体内に電力変換器11が取り付けられている。電力変換器11が電力変換装置1内で最も発熱が多い部分である。電力変換装置1の筐体の天井部には冷却ファン10A、10Bが取り付けられ、筐体の天井板に設けられた吸気口12から流入する冷却風を下方に位置する電力変換器11に向けて流すことによって電力変換器11を冷却する。具体的には電力変換器11を構成する電力用半導体素子に密接して設けられた冷却フィンを冷却する。そしてこの冷却風は、電力変換装置1の筐体下部の底板に設けられた排気口13を通過して支柱3A、3B等と交流電動機2の上面及び電力変換装置1の筐体下部によって形成される4箇所の開口部から外部に放出される。図1にはこの冷却風の経路を実線の矢印で示している。この2本の矢印は支柱3Aの後方の開口部すなわち、電力変換装置1の右側面下部の開口部から放出される冷却風と、支柱3Bの後方の開口部すなわち、電力変換装置1の左側面下部の開口部から放出される冷却風の2経路を示したが、電力変換装置1の前面下部及び背面下部の開口部を通過する図示しない冷却風もあることは上記説明から明らかである。図示した開口部4は、電力変換装置1の前面下部の開口部である。
In FIG. 1, a
以上説明したように、冷却ファン10A、10Bの作用によって電力変換装置1の筐体上部から筐体下部へ流れる冷却風が電力変換器11を冷却すると共に、排気口13から排出された冷却風が電力変換装置1の筐体下部の支柱間の開口部を通過して外部に放出する構造を採用することによって、上記開口部を通過する冷却風が交流電動機2の上面を冷却するので、専用の冷却ファンを追加することなく交流電動機2の発熱が電力変換装置1に与える影響を緩和することが可能となる。また、電力変換装置1の筐体の上部から冷却風を得て、これをより高温となっている下部に向かって通風する構成としたので、電力変換器11をより効率的に冷却することが可能となる。
As described above, the cooling air flowing from the upper part of the casing of the power conversion device 1 to the lower part of the casing of the power conversion device 1 is cooled by the action of the
図3は本発明の実施例2に係る電力変換装置の構成を示す図である。この実施例2の各部について、図1の本発明の実施例1に係る電力変換装置の構成を示す図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例2が実施例1と異なる点は、交流電動機2の上面に冷却フィン5を設けた点である。 FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the power conversion apparatus according to the second embodiment of the present invention. In each part of the second embodiment, the same parts as those in the figure showing the configuration of the power conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention in FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that the cooling fins 5 are provided on the upper surface of the AC motor 2.
図3においては、電力変換装置1の筐体下部の支柱間の開口部のうち、電力変換装置1の前面下部の開口部4近辺に冷却フィン5を設ける例を図示したが、この構成の場合、電力変換装置1の筐体下部の支柱間の開口部は4箇所あるので、他の開口部近辺にも冷却フィンを設ける構成としても良いことは明らかである。 FIG. 3 illustrates an example in which the cooling fins 5 are provided in the vicinity of the opening 4 in the lower front portion of the power conversion device 1 among the openings between the support columns at the lower portion of the casing of the power conversion device 1. Since there are four openings between the support columns at the lower part of the casing of the power converter 1, it is obvious that cooling fins may be provided near other openings.
このような本発明の実施例2によれば、交流電動機2の上面の熱が冷却フィン5を介して冷却風に奪われることにより冷却効率が改善される。従って交流電動機2の発熱が電力変換装置1に与える影響をより緩和することが可能となる。 According to the second embodiment of the present invention, the cooling efficiency is improved by the heat of the upper surface of the AC motor 2 being taken away by the cooling air via the cooling fins 5. Accordingly, it is possible to further reduce the influence of the heat generated by the AC motor 2 on the power conversion device 1.
図4は本発明の実施例3に係る電力変換装置の構成を示す図である。この実施例3の各部について、図1の本発明の実施例1に係る電力変換装置の構成を示す図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例3が実施例1と異なる点は、交流電動機2を水冷冷却構造とし、その冷却水を電力変換装置1の内部にも通すようにした点である。 FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the power conversion apparatus according to the third embodiment of the present invention. In each part of the third embodiment, the same parts as those in the diagram illustrating the configuration of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention in FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in that the AC motor 2 has a water-cooled cooling structure, and the cooling water is also passed through the power converter 1.
図4において、取水フランジ22に接続された外部配管から冷却水を交流電動機2内に取り込み、交流電動機2内の冷却水配管24を介して交流電動機2の上面を貫通させ、例えば支柱3B内を経由して電力変換装置1内の冷却水配管14と連結する。そして冷却水配管14によって電力変換装置1内を冷却した配管は、例えば支柱3A内を経由し、再び交流電動機2の上面を貫通して交流電動機2内に導かれ、図示しない交流電動機2内の冷却水配管を経由して排水フランジ23に接続された外部配管から排水する。
In FIG. 4, the cooling water is taken into the AC motor 2 from the external pipe connected to the
このような本発明の実施例3によれば、例え交流電動機2の上面が高温となり、その影響が電力変換装置1の筐体下部に及ぶこととなっても、その部分の熱を冷却水配管14が奪うことが可能となるので交流電動機2の発熱が電力変換装置1に与える影響をより緩和することが可能となる。 According to the third embodiment of the present invention as described above, even if the upper surface of the AC motor 2 becomes high temperature and the influence reaches the lower part of the casing of the power converter 1, the heat of that portion is supplied to the cooling water pipe. Therefore, the influence of the heat generated by the AC motor 2 on the power converter 1 can be further reduced.
以上本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらの実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
例えば、電力変換装置1の筐体を支える支柱は筐体下部の各隅に4本あると説明したが、
2本以上で確実に電力変換装置1の筐体を安定して支える構造であれば良い。例えば2本の場合は、断面が横長の長方形の支柱とし、2箇所の支柱間の開口部から冷却風を外気に排出する構成とすれば良い。
For example, it has been described that there are four pillars supporting the casing of the power conversion device 1 in each corner at the bottom of the casing.
Any structure that stably supports the housing of the power conversion device 1 with two or more can be used. For example, in the case of two, a rectangular column having a horizontally long cross section may be used, and the cooling air may be discharged to the outside air from an opening between two columns.
冷却ファン10A、10Bは2台として説明したが、1台であっても3台以上あっても良い。また、図1における冷却ファン10A、10Bは電力変換装置1の筐体天井部に吸気口12と密接して取り付けられているが、必ずしもこの位置に設ける必要は無く、吸気口12から外気を導入し、電力変換器11を冷却し、排気口13から冷却風を排出するような冷却風の流れが得られるように構成されていれば良い。例えば、電力変換器11の下部に設けても良く、また上記流れをより確実に実現するため、複数の位置に冷却ファンを配置する構成としても良い。
Although the
更に、交流電動機2の上面は平面であるとして説明を行ったが、必ずしも平面である必要はない。支柱によって電力変換装置1が安定して支えられ、支柱間の開口部から冷却風が排出されることが達成出来れば良い。例えば交流電動機2の上面が円柱面であっても、上記条件が満たされれば本発明の適用が可能となる。 Furthermore, although the upper surface of the AC motor 2 has been described as being a flat surface, it is not necessarily required to be a flat surface. It is only necessary that the power conversion device 1 is stably supported by the columns and that the cooling air is discharged from the openings between the columns. For example, even if the upper surface of the AC motor 2 is a cylindrical surface, the present invention can be applied if the above condition is satisfied.
1 電力変換装置
2 交流電動機
3A、3B 支柱
4 冷却フィン
10A、10B 冷却ファン
11 電力変換器
12 吸気口
13 排気口
14 冷却水配管
22 取水フランジ
23 排水フランジ
24 冷却水配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2
Claims (3)
前記筐体の天井板に設けられた吸気口と、
前記筐体の底板に設けられた排気口と、
少なくとも1台は前記吸気口に密接して配置された冷却ファンと
を具備し、
前記吸気口から導入された外気は、前記吸気口の下方に位置する前記電力変換器用の冷却フィンを冷却したあと、更に下方に位置する前記排気口から排出されると共に、前記排気口から排出した冷却風が、前記支柱と前記筐体の底板と前記交流電動機の上面とで形成される開口部を通過して外部に排出されることによって前記交流電動機の上面を上部から冷却することを特徴とする電力変換装置。 Provided with a DC voltage or a commercial AC voltage as input, and provided with a power converter for driving the AC motor, a housing for storing the power converter is arranged on the upper surface of the AC motor in a self-supporting manner via a plurality of columns . A power converter,
An intake port provided in the ceiling plate of the housing,
An exhaust port provided in the bottom plate of the housing,
And at least one of the cooling fans is disposed in close proximity to the air inlet ,
The outside air introduced from the intake port is cooled from the cooling port for the power converter located below the intake port, and is then discharged from the exhaust port located further below and from the exhaust port. cooling air, and characterized by cooling an upper surface of said AC motor from above by being discharged to the outside through the opening formed in the bottom plate and the upper surface of said AC motor of the strut and the casing Power converter.
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