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JP7404652B2 - power converter - Google Patents
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Description

本発明は、交流電力を直流電力に変換して負荷に供給し又は直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts AC power into DC power and supplies it to a load, or converts DC power into AC power and supplies it to a load.

電力変換装置の主回路を構成する複数の半導体モジュールは、内蔵される半導体スイッチング素子がスイッチング動作することで損失が発生し、高温になる。このように高温になる半導体モジュールを冷却するために放熱器が利用される。放熱器に液体、空気などの冷媒が流れることによって、放熱器と冷媒の間で熱交換が促進され、放熱器と熱的に接続される半導体モジュールで発生する熱が放熱器を介し移動する。 A plurality of semiconductor modules constituting the main circuit of a power conversion device generate losses due to switching operations of built-in semiconductor switching elements and become hot. A heat radiator is used to cool semiconductor modules that become hot in this way. When a refrigerant such as liquid or air flows through the radiator, heat exchange is promoted between the radiator and the refrigerant, and heat generated in a semiconductor module thermally connected to the radiator is transferred via the radiator.

特許文献1に開示される従来技術では、半導体スイッチング素子が、冷却器に形成された複数の通路に対して、千鳥状に配列される。通路は、冷却器に形成される冷媒を通すための溝、空洞などである。これにより、冷媒が流れる方向に対して上流側と下流側のそれぞれ配置される複数の半導体スイッチング素子が、均等に冷却され、複数の半導体スイッチング素子間の温度差(温度むら)を小さくすることができると共に、放熱器の設計上の制約が解消される。 In the conventional technique disclosed in Patent Document 1, semiconductor switching elements are arranged in a staggered manner with respect to a plurality of passages formed in a cooler. The passage is a groove, a cavity, etc. formed in the cooler for passing the refrigerant. As a result, the plurality of semiconductor switching elements arranged on the upstream and downstream sides with respect to the direction in which the refrigerant flows are evenly cooled, and the temperature difference (temperature unevenness) between the plurality of semiconductor switching elements can be reduced. At the same time, constraints on the design of the heatsink are eliminated.

特開2015-153766号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-153766

しかしながら、特許文献1に開示される従来技術では、複数の半導体スイッチング素子を千鳥配列させるために、半導体スイッチング素子の位置が異なる専用の半導体モジュールを利用する必要がある。従って、主回路の製造コストが増大する可能性がある。また、専用の半導体モジュールを基板へ組み付ける際に基板に組み付ける端子からスイッチング素子までの距離が均一にならずスイッチング特性がばらつき、損失の増加、サージ電圧による故障などの悪影響が生じる。また汎用の半導体モジュールの放熱器上での配置を工夫すれば、特許文献1に開示される従来技術と同様の効果を期待できるが、放熱器の形状に制約がある条件下では当該従来技術を適用できないという問題がある。 However, in the conventional technique disclosed in Patent Document 1, in order to arrange a plurality of semiconductor switching elements in a staggered manner, it is necessary to use dedicated semiconductor modules in which semiconductor switching elements are placed in different positions. Therefore, the manufacturing cost of the main circuit may increase. Furthermore, when a dedicated semiconductor module is assembled onto a board, the distances from the terminals to be assembled onto the board to the switching elements are not uniform, resulting in variations in switching characteristics, resulting in adverse effects such as increased loss and failures due to surge voltage. Furthermore, if the placement of a general-purpose semiconductor module on a heatsink is devised, the same effect as the conventional technique disclosed in Patent Document 1 can be expected, but under conditions where there are restrictions on the shape of the heatsink, the conventional technique cannot be used. The problem is that it cannot be applied.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で複数の半導体素子間の温度むらの上昇を抑制できる電力変換装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a power conversion device that can suppress an increase in temperature unevenness between a plurality of semiconductor elements with a simple configuration.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、互いに離れて設けられ互いが対向する領域に風の流路が形成される複数のフィンと、複数の前記フィンが設けられる第1端面及び前記第1端面側とは反対側の第2端面を有するフィンベースとを備える。電力変換装置は、前記第2端面に設けられる第1半導体モジュールと、前記第2端面に設けられ、前記第1半導体モジュールよりも前記第2端面の風上側の領域に設けられる第2半導体モジュールとを備える。電力変換装置は、前記第2端面と前記第1半導体モジュールとの間に設けられ第1熱伝導率を有する第1熱伝導部材と、前記第2端面と前記第2半導体モジュールとの間に設けられ前記第1熱伝導率より低い第2熱伝導率を有する第2熱伝導部材とを備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objects, a power conversion device according to the present invention includes a plurality of fins that are provided apart from each other and in which air flow paths are formed in regions facing each other, and a plurality of the fins. and a fin base having a first end surface provided with a fin base and a second end surface opposite to the first end surface side. The power conversion device includes a first semiconductor module provided on the second end surface, and a second semiconductor module provided on the second end surface in a region upwind of the second end surface relative to the first semiconductor module. Equipped with The power conversion device includes: a first heat conductive member provided between the second end surface and the first semiconductor module and having a first thermal conductivity; and a first heat conductive member provided between the second end surface and the second semiconductor module. and a second thermal conductive member having a second thermal conductivity lower than the first thermal conductivity.

本発明によれば、簡易な構成で複数の半導体素子間の温度むらの上昇を抑制できる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in temperature unevenness among a plurality of semiconductor elements with a simple configuration.

本発明の実施の形態に係る電力変換装置100が備える放熱器10などの構成例を示す第1図FIG. 1 shows a configuration example of a radiator 10 and the like included in a power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る電力変換装置100が備える放熱器などの構成例を示す第2図FIG. 2 shows a configuration example of a radiator etc. included in the power conversion device 100 according to the embodiment of the present invention. 半導体モジュール31の内部構造のイメージを表す図Diagram representing an image of the internal structure of the semiconductor module 31 熱伝導部材の第1構成例を示す図A diagram showing a first configuration example of a heat conductive member 熱伝導部材の第2構成例を示す図A diagram showing a second configuration example of a heat conductive member 熱伝導部材の第3構成例を示す図A diagram showing a third configuration example of a heat conductive member 熱伝導部材の材料の一例を示す図Diagram showing an example of the material of the thermally conductive member 電力変換装置100に温度センサ60などを取り付けた状態を示す図A diagram showing a state in which a temperature sensor 60 and the like are attached to a power conversion device 100. 図8に示されるA-A線を含むYZ平面における電力変換装置100の断面図A cross-sectional view of the power conversion device 100 in the YZ plane including the line AA shown in FIG. 図8に示されるB-B線を含むYZ平面における電力変換装置100の断面図A cross-sectional view of the power conversion device 100 in the YZ plane including the line BB shown in FIG. 図8に示されるC-C線を含むYZ平面における電力変換装置100の断面図A cross-sectional view of the power conversion device 100 in the YZ plane including the line CC shown in FIG. 8 電力変換装置100の解析モデルにおいて、ヒータ80で発生する熱を放熱器10に与えて、ファン20で強制風冷したときのフィンの温度分布を測定した結果を示す図A diagram showing the results of measuring the temperature distribution of the fins when heat generated by the heater 80 is given to the radiator 10 and cooled with forced air by the fan 20 in an analytical model of the power conversion device 100. 変形例に係る電力変換装置100Aの構成例を示す第1図FIG. 1 shows a configuration example of a power conversion device 100A according to a modified example. 変形例に係る電力変換装置100Aの構成例を示す第2図FIG. 2 shows a configuration example of a power conversion device 100A according to a modified example. 図11に示す半導体モジュール31Aの内部構造のイメージを表す図A diagram representing an image of the internal structure of the semiconductor module 31A shown in FIG.

以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお本実施の形態において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は、それぞれ、X軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向を表す。X軸方向とY軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。XY平面、YZ平面、ZX平面は、それぞれ、X軸方向及びY軸方向に平行な仮想平面、Y軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面、Z軸方向及びX軸方向に平行な仮想平面を表す。図1以降において、X軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスX軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスX軸方向とする。Y軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスY軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスY軸方向とする。Z軸方向のうち、矢印で示す方向はプラスZ軸方向とし、当該方向とは逆の方向はマイナスZ軸方向とする。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the power converter apparatus based on embodiment of this invention is demonstrated in detail based on drawing. Note that the present invention is not limited to this embodiment. Note that in this embodiment, the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction represent a direction parallel to the X-axis, a direction parallel to the Y-axis, and a direction parallel to the Z-axis, respectively. The X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other. The XY plane, YZ plane, and ZX plane are, respectively, a virtual plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, a virtual plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a virtual plane parallel to the Z-axis direction and the X-axis direction. represents. In FIG. 1 and subsequent figures, among the X-axis directions, the direction indicated by the arrow is the plus X-axis direction, and the opposite direction is the minus X-axis direction. Among the Y-axis directions, the direction indicated by the arrow is the positive Y-axis direction, and the direction opposite to this direction is the negative Y-axis direction. Among the Z-axis directions, the direction indicated by the arrow is the plus Z-axis direction, and the opposite direction is the minus Z-axis direction.

実施の形態
図1は本発明の実施の形態に係る電力変換装置100が備える放熱器10などの構成例を示す第1図である。図1には、電力変換装置100が備える放熱器10などをXY平面において平面視した状態が示される。図2は本発明の実施の形態に係る電力変換装置100が備える放熱器などの構成例を示す第2図である。図2には、図1の放熱器10などをYZ平面において平面視した状態が示される。
Embodiment FIG. 1 is a first diagram showing a configuration example of a radiator 10 and the like included in a power conversion device 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which a radiator 10 and the like included in a power conversion device 100 are viewed from above in an XY plane. FIG. 2 is a second diagram showing a configuration example of a heat radiator and the like included in the power conversion device 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a plan view of the heat radiator 10 and the like of FIG. 1 on the YZ plane.

電力変換装置100は、例えば電動自動車(電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車など)に搭載される主電動機を駆動するインバータである。なお電力変換装置100は、スイッチング素子が形成される2以上の半導体モジュールを備えた主回路(電力変換部)を備えたものであれば電動自動車用のインバータに限定されず、例えば列車に搭載される主電動機を駆動するインバータでもよいし、所定値の直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するコンバータでもよい。 The power conversion device 100 is an inverter that drives a main motor installed in, for example, an electric vehicle (an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, etc.). Note that the power conversion device 100 is not limited to an inverter for an electric vehicle as long as it is equipped with a main circuit (power conversion section) that includes two or more semiconductor modules in which switching elements are formed; for example, it can be installed in a train. It may be an inverter that drives a main motor, or a converter that converts a DC voltage of a predetermined value to a DC voltage of a different value.

電力変換装置100は、複数の半導体モジュール31~36で発生した熱を吸収して大気へ放射する放熱器10と、放熱器10を強制風冷するための送風機であるファン20とを備える。 The power conversion device 100 includes a radiator 10 that absorbs heat generated by the plurality of semiconductor modules 31 to 36 and radiates it to the atmosphere, and a fan 20 that is a blower for cooling the radiator 10 with forced air.

放熱器10は、複数の放熱用のフィン12と、複数のフィン12及び複数の半導体モジュール31~36が設けられるフィンベース11とを備える。放熱器10の材料には、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金などの金属を例示できる。 The heat radiator 10 includes a plurality of heat radiating fins 12 and a fin base 11 on which the plurality of fins 12 and the plurality of semiconductor modules 31 to 36 are provided. Examples of the material of the heat sink 10 include metals such as aluminum, austenitic stainless alloy, copper alloy, cast iron, steel, and iron alloy.

フィンベース11は、例えば4つの内角のそれぞれの大きさが直角に等しい正方形状又は長方形状の板状部材である。フィンベース11は、複数のフィン12が設けられる第1端面11aと、第1端面11a側とは反対側の端面であって複数の半導体モジュール31~36が設けられる第2端面11bとを有する。なおフィンベース11の形状はこれらに限定されず、複数の半導体モジュール31~36を第2端面11b側に設けることができる形状であればよく、楕円形などでもよい。 The fin base 11 is, for example, a square or rectangular plate member in which each of the four internal angles is equal to a right angle. The fin base 11 has a first end surface 11a on which a plurality of fins 12 are provided, and a second end surface 11b, which is an end surface on the opposite side to the first end surface 11a and on which a plurality of semiconductor modules 31 to 36 are provided. Note that the shape of the fin base 11 is not limited to these, and may be any shape that allows the plurality of semiconductor modules 31 to 36 to be provided on the second end surface 11b side, such as an ellipse shape.

以下では、複数の半導体モジュール31~36のそれぞれを区別しない場合、単に「半導体モジュール」と称する場合がある。半導体モジュールは、半田付け、接着剤、ねじ止めなどにより、放熱器10のフィンベース11と熱的及び機械的に固定される。なお、放熱器10のフィンベース11への半導体モジュールの固定方法はこれらに限定されるものではない。また、半導体モジュール31~36のそれぞれは、熱伝導率が異なる種類の複数の熱伝導部材40を介してフィンベース11と熱的に固定される。 Hereinafter, if the plurality of semiconductor modules 31 to 36 are not distinguished from each other, they may be simply referred to as "semiconductor modules." The semiconductor module is thermally and mechanically fixed to the fin base 11 of the heat sink 10 by soldering, adhesive, screwing, or the like. Note that the method of fixing the semiconductor module to the fin base 11 of the heat sink 10 is not limited to these methods. Further, each of the semiconductor modules 31 to 36 is thermally fixed to the fin base 11 via a plurality of heat conductive members 40 having different thermal conductivities.

このような熱伝導部材40を用いる理由は、図1に示されるように配置されるファン20を用いて強制風冷が行われると、放熱器10において、半導体モジュールが冷えやすい箇所と冷えにくい箇所が発生し、複数の半導体スイッチング素子(以下、スイッチング素子)間で温度むらが発生すること防止するためである。 The reason for using such a heat conductive member 40 is that when forced air cooling is performed using the fan 20 arranged as shown in FIG. This is to prevent temperature unevenness from occurring among a plurality of semiconductor switching elements (hereinafter referred to as switching elements).

すなわち、図1に示されるように放熱器10上に3列2行に半導体モジュール31~36が配列された場合、半導体モジュール31~36のそれぞれは均等に発熱した場合でも、放熱器10の周囲の空気と放熱器10の表面との熱交換量が放熱器10の位置によって異なるため、半導体モジュールが冷えやすい箇所と冷えにくい箇所が発生する。この場合、全ての半導体モジュール31~36を均等に冷却するよりも、熱が逃げ難い箇所には、放熱器10に早く熱が伝わるようにするため熱伝導率が比較的高い熱伝導部材40を採用し、熱が逃げ易い箇所には、放熱器10に早く熱を伝えるよりも製造コストの上昇を抑制することを優先して熱伝導率が比較的低い熱伝導部材40を採用することが望ましい。熱が逃げ難い箇所は、放熱器10のプラスX軸方向の端面寄りの領域(風下側領域)と、放熱器10のY軸方向の中央寄りの領域である。熱が逃げ易い箇所は、放熱器10の-X軸方向の端面寄りの領域(風上側領域)と、放熱器10のプラスY軸方向の端面寄りの領域と、放熱器10のマイナスY軸方向の端面寄りの領域である。風上側は、放熱器10のマイナスX軸方向側の領域(空間)である。風下側は、放熱器10のプラスX軸方向側の領域である。 That is, when the semiconductor modules 31 to 36 are arranged in three columns and two rows on the heatsink 10 as shown in FIG. Since the amount of heat exchange between the air and the surface of the radiator 10 differs depending on the position of the radiator 10, there are areas where the semiconductor module is easily cooled and areas where it is difficult to cool. In this case, rather than uniformly cooling all the semiconductor modules 31 to 36, a heat conductive member 40 with a relatively high thermal conductivity is installed in places where heat is difficult to escape so that heat can be quickly transferred to the radiator 10. It is preferable to adopt a heat conductive member 40 with a relatively low thermal conductivity in places where heat is likely to escape, giving priority to suppressing an increase in manufacturing costs rather than quickly transmitting heat to the radiator 10. . The areas where heat is difficult to escape are a region (downwind region) near the end face of the radiator 10 in the plus X-axis direction and a region near the center of the radiator 10 in the Y-axis direction. The areas where heat easily escapes are the area near the end face of the radiator 10 in the -X axis direction (windward side area), the area near the end face of the radiator 10 in the plus Y axis direction, and the area near the end face of the radiator 10 in the minus Y axis direction. This is the area near the end face of The windward side is a region (space) on the minus X-axis direction side of the radiator 10. The leeward side is a region on the plus X-axis direction side of the radiator 10.

このように、半導体モジュールから放熱器10へ伝わった熱が逃げ易い箇所と逃げ難い箇所で、熱伝導率が異なる熱伝導部材40を用いること、すなわち適材適所にすることによって、全ての熱伝導部材40に対して熱伝導率が高く、かつ、材料コストが高い材料を適用しなくても、複数のスイッチング素子間の温度むらの上昇を抑制しながら、装置全体での製造コストの低減が可能になる。 In this way, by using heat conductive members 40 with different thermal conductivities in places where the heat transferred from the semiconductor module to the heat sink 10 can easily escape and places where it cannot easily escape, that is, by using the right material in the right place, all the heat conductive members can be 40, it is possible to reduce the manufacturing cost of the entire device while suppressing increases in temperature unevenness between multiple switching elements without using materials with high thermal conductivity and high material costs. Become.

フィン12は、フィンベース11の第1端面11aにおいて、フィンベース11のプラスX軸方向の端面からマイナスX軸方向の端面に向かって伸びる板状部材である。複数のフィン12は、Y軸方向に互いに離れて設けられる。これにより、隣接するフィン12の間に隙間が形成され、この隙間は、ファン20が備える不図示の羽根車が回転することで生じる風の流路(風路12a)として機能する。フィン12は、ねじを用いてフィンベース11に固定してもよいし、フィンベース11への接触部に溶接を施すことによって、フィンベース11に固定してもよいし、ダイカスト成形で放熱器10を製造する際、フィンベース11と一体に製造されたものでもよい。 The fin 12 is a plate-like member that extends from the end surface of the fin base 11 in the positive X-axis direction toward the end surface of the fin base 11 in the negative X-axis direction on the first end surface 11 a of the fin base 11 . The plurality of fins 12 are provided apart from each other in the Y-axis direction. As a result, a gap is formed between adjacent fins 12, and this gap functions as a flow path (air path 12a) for air generated by rotation of an impeller (not shown) included in the fan 20. The fins 12 may be fixed to the fin base 11 using screws, may be fixed to the fin base 11 by welding the contact portion to the fin base 11, or may be fixed to the fin base 11 by die-casting. When manufacturing the fin base 11, it may be manufactured integrally with the fin base 11.

ファン20は、例えば放熱器10を含むXY平面上において、羽根車がフィンベース11及びフィン12と向き合うように、放熱器10のプラスX軸側に設けられている。ファン20は、Z軸方向の位置は、複数の半導体モジュール31~36とフィン12の風路12aとに空気が流れるような位置に設定される。なお、ファン20は、風上側に設けてもよい。 The fan 20 is provided on the plus X-axis side of the radiator 10 such that the impeller faces the fin base 11 and the fins 12 on the XY plane including the radiator 10, for example. The fan 20 is positioned in the Z-axis direction so that air can flow through the plurality of semiconductor modules 31 to 36 and the air passage 12a of the fin 12. Note that the fan 20 may be provided on the windward side.

ファン20の羽根車が回転することで放熱器10の風路12aに負圧が生じて、この負圧によって、図1に示される複数の矢印の方向に空気の流れ(風)が生じる。空気が流れる方向はプラスX軸方向に等しい。 As the impeller of the fan 20 rotates, negative pressure is generated in the air passage 12a of the radiator 10, and this negative pressure generates air flows (wind) in the directions of the plurality of arrows shown in FIG. The direction in which the air flows is equal to the plus X-axis direction.

次に図3を用いて半導体モジュールの内部構造を説明する。図3は半導体モジュール31の内部構造のイメージを表す図である。半導体モジュール31は、例えば主回路の上下アームの一方を構成する1つのスイッチング素子31aを含む1in1モジュール又はディスクリート半導体素子である。半導体モジュール31以外の半導体モジュール32~36のそれぞれには、図3に示すスイッチング素子31aと同様のスイッチング素子が設けられているものとする。 Next, the internal structure of the semiconductor module will be explained using FIG. 3. FIG. 3 is a diagram showing an image of the internal structure of the semiconductor module 31. As shown in FIG. The semiconductor module 31 is, for example, a 1-in-1 module or a discrete semiconductor element that includes one switching element 31a that constitutes one of the upper and lower arms of the main circuit. It is assumed that each of the semiconductor modules 32 to 36 other than the semiconductor module 31 is provided with a switching element similar to the switching element 31a shown in FIG.

スイッチング素子31aがスイッチング動作することによって、スイッチング損失が生じるため、スイッチング素子31aのジャンクション温度が上昇して、半導体モジュールの表面温度が上昇する。半導体モジュールで発生した熱は、フィンベース11を介してフィン12に伝わり、フィン12の表面温度が上昇する。 Since switching loss occurs due to the switching operation of the switching element 31a, the junction temperature of the switching element 31a increases, and the surface temperature of the semiconductor module increases. Heat generated in the semiconductor module is transmitted to the fins 12 via the fin base 11, and the surface temperature of the fins 12 increases.

ファン20が回転して風路12aに空気の流れ(風)が生じると、温度が上昇したフィン12の表面と、風路12aに流れる空気との間で熱交換が行われる。これにより、フィン12に蓄積された熱がフィン12の周囲に放射され、半導体モジュールからフィン12への熱の伝達が促されることで、半導体モジュールの温度上昇が抑制される。 When the fan 20 rotates and a flow of air (wind) is generated in the air passage 12a, heat exchange occurs between the surface of the fin 12 whose temperature has increased and the air flowing in the air passage 12a. Thereby, the heat accumulated in the fins 12 is radiated around the fins 12, and the transfer of heat from the semiconductor module to the fins 12 is promoted, thereby suppressing the temperature rise of the semiconductor module.

次に図4などを用いて熱伝導部材40について説明する。図1に示すように半導体モジュール31~36が配列された場合、半導体モジュール31、32、33付近の熱が伝達されるフィン12の風下側領域の温度は、半導体モジュール34、35、36付近の熱が伝達されるフィン12の風上側領域の温度よりも高くなる傾向がある。これは、フィン12の風上側領域に伝達された熱が、風路12aに存在する空気へ放射されて、その空気がフィン12の風下側領域に移動することによって、風下側のフィン12の周囲に存在する空気の温度が上昇して、当該空気の温度とフィン12の風下側領域の温度との温度差が小さくなり、熱交換量が低下するためである。 Next, the heat conductive member 40 will be explained using FIG. 4 and the like. When the semiconductor modules 31 to 36 are arranged as shown in FIG. The temperature tends to be higher than the temperature of the windward side region of the fin 12 where heat is transferred. This is because the heat transferred to the windward side area of the fin 12 is radiated to the air existing in the air path 12a, and the air moves to the leeward side area of the fin 12. This is because the temperature of the air present in the fins 12 increases, the temperature difference between the temperature of the air and the temperature of the leeward side region of the fins 12 decreases, and the amount of heat exchange decreases.

この場合、風下側に配置される半導体モジュール31、32、33の温度は、風上側に配置される半導体モジュール34、35、36の温度よりも上昇するため、例えば、風下側の半導体モジュール31に形成されるスイッチング素子と、風上側の半導体モジュール34に形成されるスイッチング素子との間の温度差(温度むら)が大きくなる。温度むらはジャンクション温度のばらつきに等しい。このようにスイッチング素子間の温度むらが大きくなることによって、スイッチング素子間でスイッチング特性のばらつきが生じて、出力電圧のひずみ、トルクリプルなど負荷の駆動特性が低下するおそれがある。 In this case, the temperature of the semiconductor modules 31, 32, 33 placed on the leeward side rises higher than the temperature of the semiconductor modules 34, 35, 36 placed on the windward side. The temperature difference (temperature unevenness) between the switching element formed and the switching element formed in the upwind semiconductor module 34 increases. Temperature variation is equal to junction temperature variation. This increase in temperature unevenness between the switching elements may cause variations in switching characteristics between the switching elements, leading to deterioration in load drive characteristics such as output voltage distortion and torque ripple.

また、スイッチング素子間の温度むらによって、半導体モジュールが接続される不図示の制御基板に熱応力が生じて、半田割れ、パターン配線の割れなどが発生するおそれもある。 Further, temperature unevenness between switching elements may generate thermal stress on a control board (not shown) to which the semiconductor module is connected, which may cause solder cracks, cracks in pattern wiring, and the like.

このようなことに鑑みて、本実施の形態に係る電力変換装置100では、図4などに示すように熱伝導率が異なる複数種類の熱伝導部材が利用される。図4は熱伝導部材の第1構成例を示す図である。図5は熱伝導部材の第2構成例を示す図である。図6は熱伝導部材の第3構成例を示す図である。図7は熱伝導部材の材料の一例を示す図である。 In view of this, in the power conversion device 100 according to the present embodiment, multiple types of heat conductive members having different thermal conductivities are used, as shown in FIG. 4 and the like. FIG. 4 is a diagram showing a first configuration example of the heat conductive member. FIG. 5 is a diagram showing a second configuration example of the heat conductive member. FIG. 6 is a diagram showing a third configuration example of the heat conductive member. FIG. 7 is a diagram showing an example of the material of the heat conductive member.

図4のフィンベース11の風下側領域には、複数の第1熱伝導部材41が設けられている。これらの第1熱伝導部材41には、半導体モジュール31~33が熱的に接続される。第1熱伝導部材41は、第1熱伝導率を有する板状部材である。第1熱伝導部材41の材料に例については後述する。 A plurality of first heat conductive members 41 are provided in the leeward region of the fin base 11 in FIG. 4 . The semiconductor modules 31 to 33 are thermally connected to these first heat conductive members 41. The first thermally conductive member 41 is a plate-like member having a first thermal conductivity. Examples of the material of the first heat conductive member 41 will be described later.

フィンベース11の風上側領域には、複数の第2熱伝導部材42が設けられている。これらの第2熱伝導部材42には、半導体モジュール34~36が熱的に接続される。第2熱伝導部材42は、第1熱伝導率より低い第2熱伝導率を有する板状部材である。第2熱伝導部材42の材料に例については後述する。 A plurality of second heat conductive members 42 are provided in the windward side region of the fin base 11. The semiconductor modules 34 to 36 are thermally connected to these second heat conductive members 42. The second thermally conductive member 42 is a plate-like member having a second thermal conductivity lower than the first thermal conductivity. Examples of the material of the second heat conductive member 42 will be described later.

このように、放熱器10の風上側に第2熱伝導部材42を配置することによって、半導体モジュール34などで発生した熱が、熱伝導率が低い第2熱伝導部材42によって、放熱器10の風上側領域に伝わり難くなる。これにより、放熱器10の風上側領域の温度上昇が緩やかになり、放熱器10の風下側領域へ熱が伝わり難くなる。 In this way, by arranging the second heat conductive member 42 on the windward side of the radiator 10, the heat generated in the semiconductor module 34 and the like is transferred to the heat radiator 10 by the second heat conductive member 42 having a low thermal conductivity. It becomes difficult to transmit to the windward side area. Thereby, the temperature rise in the windward side region of the radiator 10 becomes gradual, and heat is difficult to be transmitted to the leeward side region of the radiator 10.

放熱器10の風下側に第1熱伝導部材41を配置することによって、半導体モジュール31などで発生した熱が、熱伝導率が高い第1熱伝導部材41によって、放熱器10の風下側領域に早く伝わり、半導体モジュール31などの冷却が促される。 By arranging the first heat conductive member 41 on the leeward side of the radiator 10, heat generated in the semiconductor module 31, etc. is transferred to the leeward side region of the radiator 10 by the first heat conductive member 41 having high thermal conductivity. It is transmitted quickly, and cooling of the semiconductor module 31 and the like is promoted.

従って、2種類の第1熱伝導部材41及び第2熱伝導部材42を用いることで、風下側の半導体モジュールに形成されるスイッチング素子と、風上側の半導体モジュールに形成されるスイッチング素子との間の温度差を小さくすることができ、負荷の安定した制御が可能になる。 Therefore, by using two types of first heat conductive member 41 and second heat conductive member 42, the switching element formed in the semiconductor module on the leeward side and the switching element formed in the semiconductor module on the windward side can be connected. temperature difference can be reduced, and stable load control is possible.

また、比較的安価な材料を第2熱伝導部材42に適用することで、全ての熱伝導部材に高価な第1熱伝導部材41が利用される場合に比べて、主回路の製造コストを低減することができる。 In addition, by applying a relatively inexpensive material to the second heat conductive member 42, the manufacturing cost of the main circuit is reduced compared to the case where the expensive first heat conductive member 41 is used for all heat conductive members. can do.

図5には図4に示す構成の第1変形例が示される。図5では、フィンベース11の風上側に設けられ3つの熱伝導部材の内、Y軸方向の中央寄りに設けられる熱伝導部材が、第1熱伝導部材41に変更されている。 FIG. 5 shows a first modification of the configuration shown in FIG. 4. In FIG. 5, among the three heat conductive members provided on the windward side of the fin base 11, the heat conductive member provided closer to the center in the Y-axis direction is changed to the first heat conductive member 41.

前述したように、放熱器10のY軸方向の中央寄りの領域は、熱が逃げ難い箇所の一つである。そのため、第1熱伝導率を有する第1熱伝導部材41を当該領域に設けることによって、図1に示す半導体モジュール35の冷却が促されて、半導体モジュール35に形成されるスイッチング素子と、例えば半導体モジュール34に形成されるスイッチング素子との間の温度差を小さくすることができるため、より一層、負荷の安定した制御が可能になる。 As described above, the area near the center of the radiator 10 in the Y-axis direction is one of the areas where heat is difficult to escape. Therefore, by providing the first heat conductive member 41 having the first heat conductivity in the region, cooling of the semiconductor module 35 shown in FIG. Since the temperature difference between the switching element and the switching element formed in the module 34 can be reduced, even more stable control of the load is possible.

図6には図4に示す構成の第2変形例が示される。図6では、フィンベース11の風下側に設けられ3つの熱伝導部材の内、Y軸方向の中央寄りに設けられる熱伝導部材が、第3熱伝導部材43に変更されている。第3熱伝導部材43は、第1熱伝導部材41の第1熱伝導率よりも高い第3熱伝導率を有する板状部材である。第3熱伝導部材43の材料に例については後述する。 FIG. 6 shows a second modification of the configuration shown in FIG. 4. In FIG. In FIG. 6, among the three heat conductive members provided on the leeward side of the fin base 11, the heat conductive member provided closer to the center in the Y-axis direction is changed to the third heat conductive member 43. The third thermally conductive member 43 is a plate-like member having a third thermal conductivity higher than the first thermal conductivity of the first thermally conductive member 41 . Examples of the material of the third heat conductive member 43 will be described later.

放熱器10の風下側領域の内、放熱器10のY軸方向の中央寄りの領域は、最も熱が逃げ難い箇所である。そのため、第3熱伝導率を有する第3熱伝導部材43を当該領域に設けることによって、図1に示す半導体モジュール32の冷却が促されて、半導体モジュール32に形成されるスイッチング素子と、例えば半導体モジュール31に形成されるスイッチング素子との間の温度差を小さくすることができ、より一層、負荷の安定した制御が可能になる。 Among the leeward side regions of the radiator 10, the region near the center of the radiator 10 in the Y-axis direction is a location where heat is most difficult to escape. Therefore, by providing the third heat conductive member 43 having the third heat conductivity in the region, cooling of the semiconductor module 32 shown in FIG. The temperature difference between the switching element and the switching element formed in the module 31 can be reduced, and the load can be controlled more stably.

なお、図5の構成例に図6の構成例を組み合わせてもよい。この構成により、半導体モジュール32に形成されるスイッチング素子と、半導体モジュール35に形成されるスイッチング素子との間の温度差も小さくすることができ、より一層、負荷の安定した制御が可能になる。 Note that the configuration example of FIG. 6 may be combined with the configuration example of FIG. 5 . With this configuration, the temperature difference between the switching elements formed in the semiconductor module 32 and the switching elements formed in the semiconductor module 35 can also be reduced, making it possible to control the load more stably.

図7には、第1熱伝導部材41、第2熱伝導部材42、第3熱伝導部材43などの材料の一例が示される。 FIG. 7 shows an example of materials for the first heat conductive member 41, the second heat conductive member 42, the third heat conductive member 43, and the like.

熱伝導率が6w/mkの材料は、例えば、ポリマー成分に熱伝導性フィラーが添加された高熱伝導性樹脂コンパウンドを例示できる。ポリマー成分は、ポリシロキサン(シリコーンポリマー),ポリアクリル、ポリオレフィンなどである。なお、高熱伝導性樹脂コンパウンドの製造方法については、例えば特許5089908号公報、特許5085050号公報などに公開される通り公知であるため、説明を省略する。高熱伝導性樹脂コンパウンドは、例えば比較的熱伝導率が低いものの安価に製造できるため、第2熱伝導部材42(第1熱伝導率より低い第2熱伝導率を有する部材)に好適である。 An example of the material having a thermal conductivity of 6 w/mk is a highly thermally conductive resin compound in which a thermally conductive filler is added to a polymer component. Polymer components include polysiloxane (silicone polymer), polyacrylic, polyolefin, and the like. Note that the method for manufacturing the highly thermally conductive resin compound is well known, as disclosed in, for example, Japanese Patent No. 5089908 and Japanese Patent No. 5085050, and therefore the description thereof will be omitted. A highly thermally conductive resin compound is suitable for the second thermally conductive member 42 (a member having a second thermal conductivity lower than the first thermal conductivity) because, for example, it has a relatively low thermal conductivity but can be manufactured at low cost.

熱伝導率が30w/mkの材料は、例えば、炭素繊維、あるいは、炭素繊維と炭素との複合材料等によって形成されたシート状のカーボンシートを例示できる。カーボンシートは、近年、炭素繊維を利用した製品が多く生産される傾向にあることを背景として。短時間で大量に生産する技術が確立されつつあるため、比較的熱伝導率が低く、かつ、安価な材料の一つとして分類することもできる。またカーボンシートは、はんだ、Ag-Cu焼結などに比べて、半導体モジュールのフィンベース11への取り付けの際に溶融する必要がないため、材料単価がはんだなどに比べて高い場合でも、専用のリフロー炉を準備する必要がなく、加熱から冷却までの工程が不要になるなど、主回路の製造に要する時間を大幅に短縮できるという効果を奏する。また、コンパウンドと比較して熱伝導率を高めることもできる。従って、カーボンシートは、例えば第1熱伝導部材41(第1熱伝導率を有する部材)に適用してもよいし、第2熱伝導部材42(第1熱伝導率より低い第2熱伝導率を有する部材)に適用した場合でも主回路の製造コストを低減しうる。 Examples of the material having a thermal conductivity of 30 w/mk include carbon fibers, carbon sheets formed from composite materials of carbon fibers and carbon, and the like. Carbon sheets are based on the fact that in recent years, there has been a trend in the production of many products that use carbon fiber. Since the technology for mass production in a short period of time is being established, it can be classified as a material with relatively low thermal conductivity and low cost. Furthermore, compared to solder, Ag-Cu sintering, etc., carbon sheet does not need to be melted when attaching the semiconductor module to the fin base 11, so even if the unit cost of the material is higher than that of solder, etc. There is no need to prepare a reflow oven, and the process from heating to cooling is no longer necessary, which has the effect of significantly shortening the time required to manufacture the main circuit. It can also increase thermal conductivity compared to compounds. Therefore, the carbon sheet may be applied, for example, to the first heat conductive member 41 (a member having a first heat conductivity), or to the second heat conductive member 42 (a member having a second heat conductivity lower than the first heat conductivity). The manufacturing cost of the main circuit can be reduced even when applied to a member having a

熱伝導率が50w/mkの材料は、例えば、はんだ(鉛フリーはんだなど)を例示できる。はんだは、前述したようにリフロー炉などを利用する必要があるものの、材料コストが安いため、主回路を大量生産する場合には主回路の単体の製造コストの上昇を抑制しながら、カーボンシートよりも熱伝導率を高めることができる。従って、はんだは、例えば第1熱伝導部材41又は第3熱伝導部材43に好適である。 An example of the material having a thermal conductivity of 50 w/mk is solder (such as lead-free solder). As mentioned above, solder requires the use of a reflow oven, etc., but since the material cost is low, when mass producing main circuits, it is possible to use solder while suppressing the increase in the manufacturing cost of the main circuit alone, while using solder instead of carbon sheet. can also increase thermal conductivity. Therefore, solder is suitable for the first heat conductive member 41 or the third heat conductive member 43, for example.

熱伝導率が200w/mkの材料は、例えば、Ag-Cu焼結体(Cuを含有するAg-Cu合金)を例示できる。Ag-Cu焼結体は、Agを含むため高価な材料であるが熱伝導率が高く、半導体モジュールの放熱に好適であるため、第1熱伝導部材41及び第3熱伝導部材43に適している。 An example of a material having a thermal conductivity of 200 w/mk is an Ag--Cu sintered body (Ag--Cu alloy containing Cu). Although the Ag-Cu sintered body is an expensive material because it contains Ag, it has high thermal conductivity and is suitable for heat dissipation in semiconductor modules, so it is suitable for the first heat conductive member 41 and the third heat conductive member 43. There is.

なお、第1熱伝導部材41、第2熱伝導部材42の材料はこれらに限定されるものではない。 Note that the materials of the first heat conductive member 41 and the second heat conductive member 42 are not limited to these.

次に図8などを用いて、異なる種類の熱伝導部材を利用することによる効果について説明する。図8は電力変換装置100に温度センサ60などを取り付けた状態を示す図である。図9Aは図8に示されるA-A線を含むYZ平面における電力変換装置100の断面図、図9Bは図8に示されるB-B線を含むYZ平面における電力変換装置100の断面図、図9Cは図8に示されるC-C線を含むYZ平面における電力変換装置100の断面図である。 Next, the effects of using different types of heat conductive members will be explained using FIG. 8 and the like. FIG. 8 is a diagram showing a state in which the temperature sensor 60 and the like are attached to the power conversion device 100. 9A is a cross-sectional view of the power conversion device 100 in the YZ plane including the line AA shown in FIG. 8, FIG. 9B is a cross-sectional view of the power conversion device 100 in the YZ plane including the line BB shown in FIG. 8, FIG. 9C is a cross-sectional view of the power conversion device 100 in the YZ plane including the line CC shown in FIG.

電力変換装置100には、筐体50の内部にファン20、放熱器10、半導体モジュール31~36などが設けられ、さらに各部の温度を計測するための複数の温度センサ60(熱電対など)が設けられる。温度センサ60は、フィンベース11上、フィン12などに複数設けられ、さらに断熱板70にも設けられる。 The power conversion device 100 is provided with a fan 20, a radiator 10, semiconductor modules 31 to 36, etc. inside a housing 50, and further includes a plurality of temperature sensors 60 (thermocouples, etc.) for measuring the temperature of each part. provided. A plurality of temperature sensors 60 are provided on the fin base 11, the fins 12, etc., and are also provided on the heat insulating plate 70.

断熱板70は、ヒータ80で発生した熱の放射を抑制するためにヒータ80のプラスZ軸方向の端面に設置される板状の断熱材である。ヒータ80は、半導体モジュールで発生する熱を模擬するための熱発生源であり、半導体モジュール31~36のそれぞれに対応する数だけ設けており、熱伝導部材の効果を確認するためそれぞれ同じ損失が発生するように電源装置の電流制御により実現した。ヒータ80とフィンベース11との間には、熱伝導部材が設けられる。図8及び図9では、図4に示される2種類の熱伝導部材(第1熱伝導部材41、第2熱伝導部材42)が用いられる。 The heat insulating board 70 is a plate-shaped heat insulating material installed on the end face of the heater 80 in the plus Z-axis direction in order to suppress radiation of heat generated by the heater 80 . The heater 80 is a heat generation source for simulating the heat generated in the semiconductor module, and is provided in a number corresponding to each of the semiconductor modules 31 to 36, and in order to confirm the effect of the heat conduction member, each heater 80 is a heat generation source for simulating the heat generated in the semiconductor module. This was realized by controlling the current of the power supply device so that it occurs. A heat conductive member is provided between the heater 80 and the fin base 11. In FIGS. 8 and 9, two types of heat conductive members (first heat conductive member 41 and second heat conductive member 42) shown in FIG. 4 are used.

図10は、電力変換装置100の解析モデルにおいて、ヒータ80で発生する熱を放熱器10に与えて、ファン20で強制風冷したときのフィンの温度分布を測定した結果を示す図である。図10では、上から順に、A-A線、B-B線、C-C線のそれぞれを含むYZ平面上に設けられる温度センサ60で計測される温度が示される。図10では、ヒータ80の温度を90℃程度に設定したときに計測される各部の温度が示される。 FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the temperature distribution of the fins when heat generated by the heater 80 is applied to the radiator 10 and forced air cooling is performed by the fan 20 in the analytical model of the power conversion device 100. In FIG. 10, temperatures measured by the temperature sensor 60 provided on the YZ plane including each of the AA line, BB line, and CC line are shown in order from the top. FIG. 10 shows the temperature of each part measured when the temperature of the heater 80 is set to about 90°C.

図10の測定結果によれば、放熱器10のフィンベース11の上面において、風上側領域と風下側領域の温度差が1℃程度あることが分かる。このように、異なる種類の熱伝導部材を用いることによって、風上側と風下側の温度差を小さくすることができる。 According to the measurement results in FIG. 10, it can be seen that on the upper surface of the fin base 11 of the radiator 10, there is a temperature difference of about 1° C. between the windward side region and the leeward side region. In this way, by using different types of heat conductive members, the temperature difference between the windward side and the leeward side can be reduced.

なお本実施の形態に係る電力変換装置100は以下のように構成してもよい。図11は変形例に係る電力変換装置100Aの構成例を示す第1図である。図12は変形例に係る電力変換装置100Aの構成例を示す第2図である。図13は図11に示す半導体モジュール31Aの内部構造のイメージを表す図である。 Note that the power conversion device 100 according to this embodiment may be configured as follows. FIG. 11 is a first diagram showing a configuration example of a power conversion device 100A according to a modification. FIG. 12 is a second diagram showing a configuration example of a power conversion device 100A according to a modification. FIG. 13 is a diagram showing an image of the internal structure of the semiconductor module 31A shown in FIG. 11.

電力変換装置100Aでは、3つの半導体モジュール31A~33Aが用いられ、半導体モジュール31Aは、図13に示すように、上下アームを構成する2つのスイッチング素子31a、31bを含む2in1モジュールである。半導体モジュール32A、33Aも同様である。 In the power conversion device 100A, three semiconductor modules 31A to 33A are used, and the semiconductor module 31A is a 2-in-1 module including two switching elements 31a and 31b forming upper and lower arms, as shown in FIG. 13. The same applies to semiconductor modules 32A and 33A.

半導体モジュール31A(第2半導体モジュール)は、前述した風上側の領域に代えて、風が流れる方向と垂直な方向に対して半導体モジュール32A(第1半導体モジュール)よりも、第2端面11bの周縁部寄りの領域に設けられる。 The semiconductor module 31A (second semiconductor module) is located at the periphery of the second end face 11b, in place of the above-mentioned windward region, compared to the semiconductor module 32A (first semiconductor module) in the direction perpendicular to the direction in which the wind flows. It is set up in an area closer to the department.

また半導体モジュール33A(第2半導体モジュール)は、前述した風上側の領域に代えて、風が流れる方向と垂直な方向に対して半導体モジュール32A(第1半導体モジュール)よりも、第2端面11bの周縁部寄りの領域に設けられる。 In addition, the semiconductor module 33A (second semiconductor module) has a second end face 11b which is located in the second end face 11b in the direction perpendicular to the direction in which the wind flows, instead of the above-mentioned windward region. It is provided in an area near the periphery.

そして、フィンベース11の中央領域には、熱がこもりやすいため、熱伝導率が高い第1熱伝導部材41が設けられる。第1熱伝導部材41には、半導体モジュール32Aが接続される。 Since heat tends to accumulate in the central region of the fin base 11, a first heat conductive member 41 having high thermal conductivity is provided. The semiconductor module 32A is connected to the first heat conductive member 41.

また、風が流れる方向と垂直な方向における、フィンベース11の周縁部寄りの領域には、中央領域に比べて熱がこもり難いため、コスト低減などのために、第2熱伝導部材42が設けられる。一方の第2熱伝導部材42には半導体モジュール31Aが接続され、他方の第2熱伝導部材42には半導体モジュール33Aが接続される。 In addition, since heat is less likely to accumulate in the area closer to the periphery of the fin base 11 in the direction perpendicular to the direction in which the wind flows than in the central area, a second heat conductive member 42 is provided to reduce costs. It will be done. A semiconductor module 31A is connected to one second heat conductive member 42, and a semiconductor module 33A is connected to the other second heat conductive member 42.

以上に説明したように、変形例に係る電力変換装置100Aでは、熱が逃げ難い箇所に、第1熱伝導率を有する第1熱伝導部材41が設けられる。これにより、半導体モジュール32Aで発生した熱を効率的に放射でき、半導体モジュール32Aに形成されるスイッチング素子と、半導体モジュール31A及び半導体モジュール33Aのそれぞれに形成されるスイッチング素子との間の温度差を小さくすることができ、負荷の安定した制御が可能になる。 As described above, in the power conversion device 100A according to the modification, the first heat conductive member 41 having the first thermal conductivity is provided in a location where heat is difficult to escape. Thereby, the heat generated in the semiconductor module 32A can be efficiently radiated, and the temperature difference between the switching elements formed in the semiconductor module 32A and the switching elements formed in each of the semiconductor modules 31A and 33A can be reduced. It can be made smaller and stable control of the load is possible.

また、変形例に係る電力変換装置100Aでは、風が流れる方向と垂直な方向における、熱が逃げ易い箇所に、第1熱伝導率より低い第2熱伝導率を有する第2熱伝導部材42が設けられる。これにより、全ての熱伝導部材に対して熱伝導率が高く、かつ、材料コストが高い材料が利用される場合に比べて、複数のスイッチング素子間の温度むらの上昇を抑制しながら、装置全体での製造コストの低減が可能になる。 In addition, in the power conversion device 100A according to the modification, the second heat conductive member 42 having a second heat conductivity lower than the first heat conductivity is provided in a location where heat is likely to escape in a direction perpendicular to the direction in which the wind flows. provided. As a result, compared to the case where materials with high thermal conductivity and high material costs are used for all thermal conductive members, the entire device can be This makes it possible to reduce manufacturing costs.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the embodiments described above are examples of the contents of the present invention, and can be combined with other known techniques, and the configurations can be modified without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change parts.

10 :放熱器
11 :フィンベース
11a :第1端面
11b :第2端面
12 :フィン
12a :風路
20 :ファン
31 :半導体モジュール
31A :半導体モジュール
31a :スイッチング素子
31b :スイッチング素子
32 :半導体モジュール
32A :半導体モジュール
33 :半導体モジュール
33A :半導体モジュール
34 :半導体モジュール
35 :半導体モジュール
36 :半導体モジュール
40 :熱伝導部材
41 :第1熱伝導部材
42 :第2熱伝導部材
43 :第3熱伝導部材
50 :筐体
60 :温度センサ
70 :断熱板
80 :ヒータ
100 :電力変換装置
100A :電力変換装置
10: Heat sink 11: Fin base 11a: First end surface 11b: Second end surface 12: Fin 12a: Air path 20: Fan 31: Semiconductor module 31A: Semiconductor module 31a: Switching element 31b: Switching element 32: Semiconductor module 32A: Semiconductor module 33: Semiconductor module 33A: Semiconductor module 34: Semiconductor module 35: Semiconductor module 36: Semiconductor module 40: Heat conduction member 41: First heat conduction member 42: Second heat conduction member 43: Third heat conduction member 50: Housing 60: Temperature sensor 70: Heat insulating board 80: Heater 100: Power converter 100A: Power converter

Claims (3)

互いに離れて設けられ互いが対向する領域に風の流路が形成される複数のフィンと、
複数の前記フィンが設けられる第1端面及び前記第1端面側とは反対側の第2端面を有するフィンベースと、
前記第2端面に設けられる第1半導体モジュールと、
前記第2端面に設けられ、前記風が流れる方向と垂直な方向に対して前記第1半導体モジュールよりも前記第2端面の周縁部寄りの領域に設けられる第2半導体モジュールと、
前記第2端面に設けられ、前記第1半導体モジュールよりも前記第2端面の風下側の領域に設けられる第3半導体モジュールと、
前記第2端面に設けられ、前記風が流れる方向と垂直な方向に対して前記第1半導体モジュールよりも前記第2端面の前記第2半導体モジュールと反対の側の周縁部寄りの領域に設けられる第4半導体モジュールと、
前記第2端面に設けられ、前記風が流れる方向と垂直な方向に対して前記第3半導体モジュールよりも前記第2端面の周縁部寄りの領域に設けられる第5半導体モジュールと、
前記第2端面に設けられ、前記風が流れる方向と垂直な方向に対して前記第3半導体モジュールよりも前記第2端面の前記第5半導体モジュールと反対の側の周縁部寄りの領域に設けられる第6半導体モジュールと、
前記第2端面と前記第1半導体モジュール、前記第5半導体モジュール及び前記第6半導体モジュールのそれぞれとの間に設けられ第1熱伝導率を有する第1熱伝導部材と、
前記第2端面と前記第2半導体モジュール及び前記第4半導体モジュールのそれぞれとの間に設けられ前記第1熱伝導率より低い第2熱伝導率を有する第2熱伝導部材と、
前記第2端面と前記第3半導体モジュールとの間に設けられ、前記第1熱伝導率より高い第3熱伝導率を有する第3熱伝導部材と、
を備える電力変換装置。
a plurality of fins in which air flow paths are formed in areas that are spaced apart from each other and face each other;
a fin base having a first end surface on which a plurality of the fins are provided and a second end surface opposite to the first end surface;
a first semiconductor module provided on the second end surface;
a second semiconductor module provided on the second end surface and provided in a region closer to the peripheral edge of the second end surface than the first semiconductor module in a direction perpendicular to the direction in which the wind flows ;
a third semiconductor module provided on the second end surface and provided in a region on the leeward side of the second end surface than the first semiconductor module;
Provided on the second end face, and provided in a region closer to the peripheral edge of the second end face on the opposite side of the second semiconductor module than the first semiconductor module in a direction perpendicular to the direction in which the wind flows. a fourth semiconductor module;
a fifth semiconductor module provided on the second end surface and provided in a region closer to the peripheral edge of the second end surface than the third semiconductor module in a direction perpendicular to the direction in which the wind flows;
Provided on the second end face, and provided in a region closer to the peripheral edge of the second end face on the opposite side of the fifth semiconductor module than the third semiconductor module in a direction perpendicular to the direction in which the wind flows. a sixth semiconductor module;
a first thermally conductive member having a first thermal conductivity and provided between the second end surface and each of the first semiconductor module, the fifth semiconductor module, and the sixth semiconductor module ;
a second thermally conductive member provided between the second end surface and each of the second semiconductor module and the fourth semiconductor module and having a second thermal conductivity lower than the first thermal conductivity;
a third thermally conductive member provided between the second end surface and the third semiconductor module and having a third thermal conductivity higher than the first thermal conductivity;
A power conversion device comprising:
前記第1半導体モジュール及び前記第2半導体モジュールは、上下アームを構成する2つのスイッチング素子を含む2in1モジュールである請求項1に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1, wherein the first semiconductor module and the second semiconductor module are 2-in-1 modules including two switching elements forming upper and lower arms. 前記第1半導体モジュール及び前記第2半導体モジュールは、上下アームの一方を構成する1つのスイッチング素子を含む1in1モジュール又はディスクリート半導体素子である請求項1に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1, wherein the first semiconductor module and the second semiconductor module are 1-in-1 modules or discrete semiconductor devices including one switching element constituting one of the upper and lower arms.
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