JP7815772B2 - Power Conversion Device - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換装置に関し、特に、半導体素子が実装される回路基板と、フィンを含む冷却部とを備える電力変換装置に関する。 This invention relates to a power conversion device, and in particular to a power conversion device that includes a circuit board on which semiconductor elements are mounted and a cooling section that includes fins.
従来、半導体素子が実装される回路基板と、フィンを含む冷却部とを備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, power conversion devices have been known that include a circuit board on which semiconductor elements are mounted and a cooling section that includes fins (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献１には、半導体素子が実装される回路基板と、フィンを含む冷却部とを備える電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、回路基板と冷却部とが対向するように配置されており、冷却部に対向する側の回路基板の表面に半導体素子が実装されている。そして、フィンを含む冷却部によって、半導体素子が発する熱を放熱するように構成されている。 Patent Document 1 discloses a power conversion device that includes a circuit board on which semiconductor elements are mounted and a cooling unit that includes fins. In this power conversion device, the circuit board and the cooling unit are arranged to face each other, and the semiconductor elements are mounted on the surface of the circuit board that faces the cooling unit. The cooling unit, which includes fins, is configured to dissipate heat generated by the semiconductor elements.
しかしながら、フィンを含む冷却部によって、半導体素子が発する熱を放熱する上記特許文献１に記載のような従来の電力変換装置では、回路基板と冷却部との間の空間が狭い場合には、半導体素子の発熱によって、温められた空気が回路基板と冷却部との間に滞留してしまう。その結果、フィンを設けたとしても、回路基板の温度が上昇して、回路基板に実装された電子部品の温度が上昇してしまうという問題点がある。そのため、回路基板と冷却部との間の空気の滞留に起因する回路基板の温度上昇を抑制することが望まれている。 However, in conventional power conversion devices such as those described in Patent Document 1, which use a cooling section including fins to dissipate heat generated by semiconductor elements, if the space between the circuit board and the cooling section is narrow, air heated by the heat generated by the semiconductor elements will accumulate between the circuit board and the cooling section. As a result, even with fins, the temperature of the circuit board will rise, causing an increase in the temperature of the electronic components mounted on the circuit board. Therefore, there is a need to suppress the temperature rise of the circuit board caused by air accumulating between the circuit board and the cooling section.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、回路基板と冷却部との間の空気の滞留に起因する回路基板の温度上昇を抑制可能な電力変換装置を提供することである。 This invention was made to solve the above-mentioned problems, and one object of this invention is to provide a power conversion device that can suppress temperature increases in the circuit board caused by air stagnation between the circuit board and the cooling unit.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、半導体素子を含む電力変換部と、半導体素子が実装される回路基板と、回路基板と対向するベース部と、ベース部に対して回路基板とは反対側に設けられる外部フィンとを含む冷却部と、を備え、冷却部のベース部は、回路基板に実装される半導体素子が配置される素子配置部と、回路基板から離間する方向にくぼむ凹部とを有し、冷却部の凹部には、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気を行うための通気用開口部が設けられている。 To achieve the above object, a power conversion device according to one aspect of the present invention comprises a power conversion unit including semiconductor elements, a circuit board on which the semiconductor elements are mounted, a base portion facing the circuit board, and a cooling unit including external fins provided on the opposite side of the base portion from the circuit board, wherein the base portion of the cooling unit has an element placement portion in which the semiconductor elements mounted on the circuit board are placed, and a recess recessed in a direction away from the circuit board, and the recess of the cooling unit is provided with a ventilation opening for ventilating air within the space formed between the recess and the circuit board.
上記一の局面による電力変換装置では、上記のように、冷却部のベース部は、回路基板に実装される半導体素子が配置される素子配置部と、回路基板から離間する方向にくぼむ凹部とを有している。これにより、回路基板から離間する方向にくぼむ凹部が設けられる部分において、回路基板と冷却部との間の空間を大きくすることができる。その結果、回路基板と冷却部との間の空間の空気の体積が大きくなるので、回路基板と冷却部との間の空間の空気の温度上昇を緩やかにすることができる。また、冷却部の凹部には、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気を行うための通気用開口部が設けられている。これにより、通気用開口部によって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気が行われるので、半導体素子の発熱により温められた空気が、冷却部の凹部と回路基板との間に形成される空間内に滞留することを抑制することができる。その結果、半導体素子の発熱により温められた空気が、冷却部の凹部と回路基板との間に形成される空間内に滞留して、回路基板の温度が上昇することを抑制することができる。また、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気が行われることによって、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成され、凹部と回路基板との間に形成される空間と接続する空間において、凹部の通気方向に向かう空気の流れが発生する。その結果、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成され、凹部と回路基板との間に形成される空間と接続する空間においても、半導体素子の発熱により温められた空気が滞留することを抑制することができる。これらの結果、回路基板と冷却部との間の空気の滞留に起因する回路基板の温度上昇を抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, as described above, the base portion of the cooling unit has an element placement portion in which a semiconductor element mounted on the circuit board is placed, and a recessed portion recessed in a direction away from the circuit board. This allows the space between the circuit board and the cooling unit to be enlarged in the portion where the recessed portion recessed in a direction away from the circuit board is provided. As a result, the volume of air in the space between the circuit board and the cooling unit is increased, thereby allowing for a gradual increase in the temperature of the air in the space between the circuit board and the cooling unit. Furthermore, the recessed portion of the cooling unit is provided with a ventilation opening for ventilating the air in the space formed between the recessed portion and the circuit board. This allows the ventilation opening to ventilate the air in the space formed between the recessed portion and the circuit board, preventing air heated by the heat generated by the semiconductor element from accumulating in the space formed between the recessed portion of the cooling unit and the circuit board. As a result, it is possible to prevent air heated by the heat generated by the semiconductor element from accumulating in the space formed between the recessed portion of the cooling unit and the circuit board, preventing the temperature of the circuit board from increasing. Furthermore, by ventilating the air in the space formed between the recess and the circuit board, an air flow is generated in the ventilation direction of the recess in the space formed between the cooling section and the circuit board other than the portion facing the recess, and connecting to the space formed between the recess and the circuit board. As a result, it is possible to prevent air warmed by heat generated by the semiconductor element from stagnating in the space formed between the cooling section and the circuit board other than the portion facing the recess, and connecting to the space formed between the recess and the circuit board. As a result, it is possible to prevent the temperature of the circuit board from rising due to air stagnating between the circuit board and the cooling section.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、通気用開口部は、凹部の内側からベース部を貫通するように設けられる通気孔を含む。このように構成すれば、凹部の内側からベース部を貫通するように設けられる通気孔によって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気が行われるので、半導体素子の発熱により温められた空気が、冷却部の凹部と回路基板との間に形成される空間内に滞留することを抑制することができる。また、凹部の内側からベース部を貫通するように設けられる通気孔によって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気が行われるので、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成される空間において、凹部の通気方向に向かう空気の流れが発生する。その結果、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成される空間においても、半導体素子の発熱により温められた空気が滞留することを抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, the ventilation opening preferably includes a vent hole that penetrates the base portion from the inside of the recess. With this configuration, the vent hole that penetrates the base portion from the inside of the recess ventilates the air in the space formed between the recess and the circuit board, thereby preventing air heated by heat from the semiconductor element from stagnating in the space formed between the recess of the cooling unit and the circuit board. Furthermore, the vent hole that penetrates the base portion from the inside of the recess ventilates the air in the space formed between the recess and the circuit board, preventing air from stagnating in the ventilation direction of the recess in the space formed between the cooling unit and the circuit board, except in the portion facing the recess. As a result, preventing air heated by heat from the semiconductor element from stagnating in the space formed between the cooling unit and the circuit board, except in the portion facing the recess.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、冷却部の凹部には、通気用開口部としての通気孔が複数設けられており、複数の通気孔は、凹部内に空気を取り込む第１通気孔と、凹部内から空気を排出する第２通気孔を含む。このように構成すれば、第１通気孔から凹部内に空気を取り込み、凹部と回路基板との間に形成される空間内において温められた空気を第２通気孔から排出することによって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気を効率よく行うことができる。その結果、半導体素子の発熱により温められた空気が、冷却部の凹部と回路基板との間に形成される空間内に滞留することをより抑制することができる。また、第１通気孔および第２通気孔によって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気を効率よく行うことができるので、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成される空間において、凹部の通気方向に向かう空気の流れを効率よく発生させることができる。その結果、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成される空間においても、半導体素子の発熱により温められた空気が滞留することをより抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, the recess of the cooling unit preferably has a plurality of ventilation holes as ventilation openings, including a first ventilation hole for drawing air into the recess and a second ventilation hole for exhausting air from the recess. This configuration allows air to be drawn into the recess through the first ventilation hole, and air heated in the space formed between the recess and the circuit board is exhausted through the second ventilation hole, thereby efficiently ventilating the space formed between the recess and the circuit board. As a result, air heated by heat from the semiconductor element can be prevented from stagnating in the space formed between the recess of the cooling unit and the circuit board. Furthermore, the first ventilation hole and the second ventilation hole efficiently ventilate the space formed between the recess and the circuit board, thereby efficiently generating air flow in the ventilation direction of the recess in the space formed between the cooling unit and the circuit board other than the portion facing the recess. As a result, air heated by heat from the semiconductor element can be prevented from stagnating in the space formed between the cooling unit and the circuit board other than the portion facing the recess.
この場合、好ましくは、第２通気孔は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、第１通気孔よりも上方に設けられる。このように構成すれば、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、半導体素子の発熱により温められた空気を、自然対流によって、第２通気孔から排出することができる。その結果、通気のために送風ファンなどを別途設けなくても、自然対流によって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気を行うことができるとともに、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成される空間において、凹部の通気方向に向かう空気の流れを発生させることができる。これにより、送風ファンなどを別途設ける場合と異なり、部品点数の増加および装置構成の複雑化を抑制することができる。 In this case, the second air vent is preferably located higher than the first air vent when the surface of the circuit board is positioned so that it extends in the vertical direction. With this configuration, when the surface of the circuit board is positioned so that it extends in the vertical direction, air heated by the heat generated by the semiconductor elements can be discharged from the second air vent by natural convection. As a result, even without a separate ventilation fan or the like, natural convection can ventilate the air in the space formed between the recess and the circuit board, and an air flow can be generated in the ventilation direction of the recess in the space formed between the cooling section and the circuit board other than the part facing the recess. This prevents an increase in the number of parts and a more complex device configuration, unlike when a separate ventilation fan or the like is provided.
上記複数の通気孔が、第１通気孔と、第２通気孔を含む構成において、好ましくは、第１通気孔は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、凹部の内壁のうち、上下方向に沿って延びる第１側壁に設けられており、第２通気孔は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、少なくとも凹部の内壁のうち、上側に位置する第２側壁に設けられている。このように構成すれば、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、自然対流によって上方に流れる半導体素子の発熱により温められた空気を、凹部の内壁のうち、上側に位置する第２側壁に設けられた第２通気孔から、効率よく排出することができる。 In a configuration in which the multiple ventilation holes include a first ventilation hole and a second ventilation hole, preferably, the first ventilation hole is provided in a first side wall of the interior wall of the recess that extends in the vertical direction when the surface of the circuit board is arranged so that it extends in the vertical direction, and the second ventilation hole is provided in at least a second side wall of the interior wall of the recess that is located at the top when the surface of the circuit board is arranged so that it extends in the vertical direction. With this configuration, when the surface of the circuit board is arranged so that it extends in the vertical direction, air that has been heated by the heat generated by the semiconductor elements and that flows upward by natural convection can be efficiently discharged through the second ventilation hole provided in the second side wall that is located at the top when the surface of the circuit board is arranged so that it extends in the vertical direction.
この場合、好ましくは、冷却部のベース部に取り付けられ、半導体素子が実装された回路基板を取り囲むように配置されたカバー部材をさらに備え、冷却部には、ベース部のカバー部材側の端部から離間した位置において、凹部の内側からベース部を貫通する第１通気孔および第２通気孔が設けられている。このように構成すれば、第１通気孔および第２通気孔の代わりに、ベース部のカバー部材側の端部に隣接して、切り欠きなどの通気用開口部を設ける場合と異なり、組み立ておよびメンテナンスなどの作業時において、カバー部材と、冷却部のベース部との間から、作業者の指または工具が装置内部に侵入してしまうことを防止することができる。 In this case, the cooling unit preferably further includes a cover member attached to the base portion of the cooling unit and positioned to surround the circuit board on which the semiconductor element is mounted, and the cooling unit is provided with a first vent hole and a second vent hole that penetrate the base portion from the inside of the recess at a position spaced from the end of the base portion facing the cover member. This configuration, unlike when ventilation openings such as notches are provided adjacent to the end of the base portion facing the cover member instead of the first vent hole and the second vent hole, can prevent an operator's fingers or tools from entering the device between the cover member and the base portion of the cooling unit during assembly, maintenance, and other operations.
上記第１通気孔が第１側壁に設けられ、第２通気孔が第２側壁に設けられる構成において、好ましくは、冷却部の通気用開口部は、凹部の内側から、外部フィンが設けられる側に向かってベース部を貫通するように設けられた第３通気孔をさらに含む。このように構成すれば、第１通気孔および第２通気孔に加えて、第３通気孔によって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気を行うことができる。その結果、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気をより効率よく行うことができる。また、第３通気孔によって、凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の通気をより効率よく行うことができるので、凹部と対向する部分以外の冷却部と回路基板との間に形成される空間において、凹部の通気方向に向かう空気の流れをより効率よく発生させることができる。 In a configuration in which the first ventilation hole is provided in the first side wall and the second ventilation hole is provided in the second side wall, the ventilation opening of the cooling unit preferably further includes a third ventilation hole provided so as to penetrate the base portion from the inside of the recess toward the side where the external fins are provided. With this configuration, in addition to the first ventilation hole and the second ventilation hole, the third ventilation hole can ventilate air within the space formed between the recess and the circuit board. As a result, air can be ventilated more efficiently within the space formed between the recess and the circuit board. Furthermore, since the third ventilation hole can ventilate air more efficiently within the space formed between the recess and the circuit board, air flow can be more efficiently generated in the ventilation direction of the recess in the space formed between the cooling unit and the circuit board other than the portion facing the recess.
この場合、好ましくは、第３通気孔は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、第２通気孔よりも下方に設けられるとともに、凹部の内壁のうち、第２側壁に対向する第３側壁に設けられている。このように構成すれば、第３通気孔を凹部の底面のみに設ける場合と異なり、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、下方から上方に向かって流れる空気を、凹部の内壁のうち、上側に位置する第２側壁に対向する第３側壁に設けられた第３通気孔から、効率よく吸気することができる。 In this case, preferably, when the surface of the circuit board is positioned so that it extends in the vertical direction, the third air vent is located lower than the second air vent and is located in a third side wall of the inner wall of the recess that faces the second side wall. This configuration, unlike when the third air vent is located only on the bottom surface of the recess, allows air flowing from below to above to be efficiently drawn in through the third air vent located in the third side wall of the inner wall of the recess that faces the upper second side wall when the surface of the circuit board is positioned so that it extends in the vertical direction.
上記通気用開口部が第３通気孔を含む構成において、好ましくは、外部フィンは、複数設けられており、第３通気孔は、複数の外部フィン同士の間に設けられている。このように構成すれば、複数の外部フィン同士の間に設けられる第３通気孔によって、凹部と回路基板との間に形成される空間に、複数の外部フィンに沿って流れる空気を効率よく吸気することができる。 In a configuration in which the ventilation opening includes a third vent hole, preferably, multiple external fins are provided, and the third vent hole is provided between the multiple external fins. With this configuration, the third vent hole provided between the multiple external fins can efficiently draw air flowing along the multiple external fins into the space formed between the recess and the circuit board.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、冷却部の凹部の内側には、回路基板に向かって突出する内部フィンが設けられている。このように構成すれば、冷却部の凹部の内側の表面積を増加させることができるので、冷却部の凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気から、冷却部に効率よく熱を伝えることができる。その結果、冷却部の凹部と回路基板との間に形成される空間内の空気の冷却を効率よく行うことができる。 In the power conversion device according to the above aspect, preferably, the inside of the recess of the cooling section is provided with internal fins that protrude toward the circuit board. This configuration increases the surface area of the inside of the recess of the cooling section, allowing heat to be efficiently transferred from the air in the space formed between the recess of the cooling section and the circuit board to the cooling section. As a result, the air in the space formed between the recess of the cooling section and the circuit board can be efficiently cooled.
この場合、好ましくは、回路基板と冷却部とが対向する方向において、凹部の底面からの内部フィンの突出高さは、凹部の底面からの通気用開口部の最大高さよりも小さい。このように構成すれば、内部フィンが通気用開口部による通気を遮ることを抑制することができるので、通気用開口部による通気を効率よく行うことができる。 In this case, preferably, the protruding height of the internal fins from the bottom surface of the recess in the direction in which the circuit board and cooling unit face each other is smaller than the maximum height of the ventilation openings from the bottom surface of the recess. This configuration prevents the internal fins from blocking ventilation through the ventilation openings, allowing for efficient ventilation through the ventilation openings.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、冷却部の通気用開口部は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、素子配置部よりも上方に設けられている。このように構成すれば、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、素子配置部よりも上方に設けられる通気用開口部による通気によって、半導体素子の発熱によって温められ、素子配置部から上方に流れる空気に起因する、回路基板と冷却部との間の空気の温度上昇を効率よく抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, the ventilation openings of the cooling unit are preferably provided above the element placement section when the surface of the circuit board is arranged to extend in the vertical direction. With this configuration, when the surface of the circuit board is arranged to extend in the vertical direction, ventilation through the ventilation openings provided above the element placement section can efficiently suppress a temperature rise in the air between the circuit board and the cooling unit caused by air heated by heat from the semiconductor elements and flowing upward from the element placement section.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、半導体素子は、半導体スイッチング素子を含み、半導体スイッチング素子のスイッチングの制御を行う制御部をさらに備え、制御部は、冷却部と回路基板とが対向する方向から見て、凹部と重なる位置において、冷却部に対向する回路基板の面に実装されるように構成されている。このように構成すれば、空気の通気が行われる凹部と回路基板との間に形成される空間内に制御部を配置することができるので、通気用開口部による通気によって、制御部の温度上昇を効率よく抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, preferably, the semiconductor elements include semiconductor switching elements, and the power conversion device further includes a control unit that controls the switching of the semiconductor switching elements, and the control unit is configured to be mounted on the surface of the circuit board facing the cooling unit at a position that overlaps with the recess when viewed from the direction in which the cooling unit and the circuit board face each other. With this configuration, the control unit can be placed in the space formed between the recess through which air is ventilated and the circuit board, thereby efficiently suppressing temperature increases in the control unit through ventilation through the ventilation openings.
本発明によれば、上記のように、回路基板と冷却部との間の空気の滞留に起因する回路基板の温度上昇を抑制可能な電力変換装置を提供することができる。 As described above, the present invention provides a power conversion device that can suppress temperature increases in the circuit board caused by air stagnation between the circuit board and the cooling unit.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
（電力変換装置の全体構成）
図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置１００の全体構成について説明する。
(Overall configuration of power conversion device)
The overall configuration of a power conversion device 100 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
電力変換装置１００は、装置外部の交流電源１０１から入力された交流電力を変換して装置外部の負荷１０２に対して出力するインバータである。図１に示すように、電力変換装置１００は、半導体スイッチング素子１ａを含む電力変換部１（インバータ回路）と、整流素子２ａを含む整流部２（整流回路）と、半導体スイッチング素子１ａに流す電流を平滑化する平滑コンデンサ３ａを含む平滑部３（平滑回路）とを備える。電力変換装置１００は、装置外部の交流電源１０１側から、整流部２、平滑部３、電力変換部１が、この順で接続されている。なお、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａは、特許請求の範囲の「半導体素子」の一例である。 The power conversion device 100 is an inverter that converts AC power input from an external AC power source 101 and outputs it to an external load 102. As shown in FIG. 1, the power conversion device 100 includes a power conversion unit 1 (inverter circuit) including a semiconductor switching element 1a, a rectification unit 2 (rectification circuit) including a rectification element 2a, and a smoothing unit 3 (smoothing circuit) including a smoothing capacitor 3a that smooths the current flowing through the semiconductor switching element 1a. The power conversion device 100 is connected in this order from the external AC power source 101 side. The semiconductor switching element 1a and rectification element 2a are examples of "semiconductor elements" in the claims.
半導体スイッチング素子１ａは、複数のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むＩＧＢＴモジュールである。また、整流素子２ａは、複数のダイオードを含むダイオードモジュールである。なお、半導体スイッチング素子１ａ（ＩＧＢＴモジュール）、および、整流素子２ａ（ダイオードモジュール）は、一体的に構成されてもよい。 The semiconductor switching element 1a is an IGBT module including multiple IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). The rectifying element 2a is a diode module including multiple diodes. The semiconductor switching element 1a (IGBT module) and the rectifying element 2a (diode module) may be integrated.
また、電力変換装置１００は、半導体スイッチング素子１ａのスイッチングの制御を行う制御部４を備える。制御部４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを含む。制御部４は、たとえば、制御部４は、マイクロコントローラ(Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)である。 The power conversion device 100 also includes a control unit 4 that controls the switching of the semiconductor switching element 1a. The control unit 4 includes a CPU (Central Processing Unit) and a ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory). The control unit 4 is, for example, a microcontroller.
電力変換装置１００は、半導体スイッチング素子１ａのスイッチングの制御を行うことによって、電力変換を行うように構成されている。具体的には、電力変換装置１００は、制御部４が、半導体スイッチング素子１ａのＩＧＢＴのゲート信号を制御することによって、半導体スイッチング素子１ａのスイッチングの制御を行うように構成されている。 The power conversion device 100 is configured to perform power conversion by controlling the switching of the semiconductor switching element 1a. Specifically, the power conversion device 100 is configured so that the control unit 4 controls the gate signal of the IGBT of the semiconductor switching element 1a, thereby controlling the switching of the semiconductor switching element 1a.
そして、図２示すように、電力変換装置１００は、冷却部５と、冷却部５に取り付けられるカバー部材６とを備える。 As shown in FIG. 2, the power conversion device 100 includes a cooling unit 5 and a cover member 6 attached to the cooling unit 5.
冷却部５は、アルミニウムを含み、ダイキャスト成形により作成された金属製の部材である。また、冷却部５は、外部フィンＦ１を含む。そして、外部フィンＦ１は、複数設けられている。 The cooling unit 5 is a metal component made of aluminum and produced by die-cast molding. The cooling unit 5 also includes external fins F1. Multiple external fins F1 are provided.
カバー部材６は、冷却部５に設けられた後述する爪部５０と係合する係合部６ａを有している。カバー部材６は、プラスチック製の部材である。 The cover member 6 has an engaging portion 6a that engages with a claw portion 50 (described below) provided on the cooling unit 5. The cover member 6 is made of plastic.
なお、本明細書では、複数の外部フィンＦ１が隣り合う方向をＸ方向とし、冷却部５とカバー部材６とが対向する方向をＹ方向とする。そして、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。また、本実施形態では、Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向とする。 In this specification, the direction in which the multiple external fins F1 are adjacent to each other is defined as the X direction, and the direction in which the cooling unit 5 and the cover member 6 face each other is defined as the Y direction. The direction perpendicular to the X and Y directions is defined as the Z direction. In this embodiment, the Z1 direction is defined as the upward direction, and the Z2 direction is defined as the downward direction.
図３に示すように、電力変換装置１００は、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａが実装される回路基板７を備える。回路基板７は、導体により配線パターンが形成されたプリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。また、回路基板７は、Ｘ方向およびＺ方向（ＸＺ面）に沿って延びるように形成されている。すなわち、本実施形態では、電力変換装置１００の回路基板７の表面７ａ（表面７ｂ）は、上下方向（Ｚ方向）に沿って延びるように配置された状態である。 As shown in FIG. 3, the power conversion device 100 includes a circuit board 7 on which semiconductor switching elements 1a and rectifying elements 2a are mounted. The circuit board 7 is a printed circuit board (PCB) on which a wiring pattern is formed using conductors. The circuit board 7 is formed to extend along the X and Z directions (XZ plane). That is, in this embodiment, the surface 7a (surface 7b) of the circuit board 7 of the power conversion device 100 is disposed so as to extend in the vertical direction (Z direction).
半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａは、回路基板７の冷却部５側の表面７ａ（Ｙ２方向側の面）に実装されている。整流素子２ａは、半導体スイッチング素子１ａのＸ１方向側に配置されており、半導体スイッチング素子１ａは、Ｘ２方向側から見て、整流素子２ａとオーバーラップするように配置されている。また、制御部４は、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａよりもＺ１方向側において、回路基板７の表面７ａに実装されている。また、表面７ａとは反対側の回路基板７の表面７ｂ（Ｙ１方向側の面）には、平滑コンデンサ３ａが実装されている。 The semiconductor switching element 1a and the rectifying element 2a are mounted on the surface 7a (the surface facing the Y2 direction) of the circuit board 7 facing the cooling unit 5. The rectifying element 2a is positioned on the X1 side of the semiconductor switching element 1a, and the semiconductor switching element 1a is positioned so as to overlap with the rectifying element 2a when viewed from the X2 direction. The control unit 4 is mounted on the surface 7a of the circuit board 7, on the Z1 side of the semiconductor switching element 1a and the rectifying element 2a. A smoothing capacitor 3a is mounted on the surface 7b (the surface facing the Y1 direction) of the circuit board 7 opposite the surface 7a.
また、冷却部５は、回路基板７と対向するベース部Ｂを含む。冷却部５のベース部Ｂは、回路基板７に実装される半導体スイッチング素子１ａが配置される素子配置部５１と、回路基板７に実装される整流素子２ａが配置される素子配置部５２とを有する。図３に示すように、素子配置部５１および５２のＹ１方向側には、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａがそれぞれ配置されている。半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａは、図示しない締結穴およびボルトなどを用いて、素子配置部５１および５２のそれぞれに取り付けられている。なお、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａは、素子配置部５１および５２のそれぞれに対して、直接取り付けられてもよいし、熱伝導グリスまたは熱伝導性の高い部材などを介して取り付けられてもよい。なお、素子配置部５１および５２は、一体的に構成されてもよい。また、冷却部５のベース部Ｂは、回路基板７から離間するＹ２方向にくぼむ凹部５３を有する。凹部５３の詳細な構成については、後述する。 The cooling unit 5 also includes a base portion B facing the circuit board 7. The base portion B of the cooling unit 5 has an element placement portion 51 on which the semiconductor switching element 1a mounted on the circuit board 7 is placed, and an element placement portion 52 on which the rectifying element 2a mounted on the circuit board 7 is placed. As shown in FIG. 3 , the semiconductor switching element 1a and the rectifying element 2a are respectively placed on the Y1 side of the element placement portions 51 and 52. The semiconductor switching element 1a and the rectifying element 2a are attached to the element placement portions 51 and 52, respectively, using fastening holes and bolts (not shown). The semiconductor switching element 1a and the rectifying element 2a may be attached directly to the element placement portions 51 and 52, respectively, or may be attached via thermally conductive grease or a highly thermally conductive material. The element placement portions 51 and 52 may be integrally configured. The base portion B of the cooling unit 5 also has a recess 53 recessed in the Y2 direction away from the circuit board 7. The detailed configuration of the recess 53 will be described later.
また、カバー部材６は、冷却部５のベース部Ｂに取り付けられている。具体的には、カバー部材６は、係合部６ａを冷却部５に設けられた爪部５０に係合させることによって、冷却部５のベース部Ｂに取り付けられている。また、カバー部材６は、回路基板７を取り囲むように配置されている。 The cover member 6 is attached to the base portion B of the cooling unit 5. Specifically, the cover member 6 is attached to the base portion B of the cooling unit 5 by engaging the engagement portion 6a with the claw portion 50 provided on the cooling unit 5. The cover member 6 is also positioned so as to surround the circuit board 7.
（冷却部の構成）
図４に示すように、外部フィンＦ１は、ベース部Ｂに対してＹ２方向側（回路基板７とは反対側）に設けられる。具体的には、外部フィンＦ１は、Ｙ１方向側見て矩形形状を有するベース部Ｂから、Ｙ２方向側に延びるように設けられている。また、冷却部５のベース部Ｂには、前述した凹部５３が、回路基板７から離間するＹ２方向にくぼむように形成されている。また、素子配置部５１および５２は、Ｙ１方向に突出するように設けられている。
(Configuration of cooling section)
4, the external fins F1 are provided on the Y2 direction side (opposite the circuit board 7) of the base portion B. Specifically, the external fins F1 are provided so as to extend in the Y2 direction from the base portion B, which has a rectangular shape when viewed in the Y1 direction. The base portion B of the cooling unit 5 is also formed with the aforementioned recessed portion 53 so as to be recessed in the Y2 direction away from the circuit board 7. The element placement portions 51 and 52 are also provided so as to protrude in the Y1 direction.
冷却部５の凹部５３には、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ（図３参照）内の空気の通気を行うための通気孔が複数設けられている。具体的には、図４に示すように、冷却部５の凹部５３には、空間Ｓ内の空気の通気を行うための通気孔として、凹部５３内に空気を取り込む第１通気孔Ａ１と、凹部５３内から空気を排出する第２通気孔Ａ２とが設けられている。また、冷却部５の凹部５３には、空間Ｓ内の空気の通気を行うための通気孔として、凹部５３内に空気を取り込む第３通気孔Ａ３が設けられている。第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２および第３通気孔Ａ３は、凹部５３の内側からベース部Ｂを貫通するように設けられている。なお、第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２および第３通気孔Ａ３は、特許請求の範囲の「通気用開口部」の一例である。本実施形態では、第１通気孔Ａ１は、１つ設けられており、第２通気孔Ａ２は、複数（４つ）設けられている。そして、第３通気孔Ａ３は、複数（２つ）設けられている。 The recess 53 of the cooling unit 5 is provided with multiple ventilation holes for ventilating the air within the space S (see FIG. 3) formed between the recess 53 and the circuit board 7. Specifically, as shown in FIG. 4, the recess 53 of the cooling unit 5 is provided with a first ventilation hole A1 that takes in air into the recess 53 and a second ventilation hole A2 that exhausts air from the recess 53 as ventilation holes for ventilating the air within the space S. The recess 53 of the cooling unit 5 is also provided with a third ventilation hole A3 that takes in air into the recess 53 as ventilation holes for ventilating the air within the space S. The first ventilation hole A1, the second ventilation hole A2, and the third ventilation hole A3 are provided so as to penetrate the base portion B from the inside of the recess 53. The first ventilation hole A1, the second ventilation hole A2, and the third ventilation hole A3 are examples of "ventilation openings" as defined in the claims. In this embodiment, there is one first air vent A1, multiple (four) second air vents A2, and multiple (two) third air vents A3.
また、第１通気孔Ａ１および第２通気孔Ａ２は、冷却部５（ベース部Ｂ）のカバー部材６側（Ｙ１方向側）の端部５ａから、Ｙ２方向に離間した位置に設けられている。 Furthermore, the first ventilation hole A1 and the second ventilation hole A2 are provided at a position spaced apart in the Y2 direction from the end 5a of the cooling unit 5 (base part B) on the cover member 6 side (Y1 direction side).
そして、冷却部５の凹部５３の内側には、回路基板７（Ｙ１方向側）に向かって突出する内部フィンＦ２が設けられている。内部フィンＦ２は、複数（５つ）設けられている。また、内部フィンＦ２は、Ｘ方向において、外部フィンＦ１と対応する位置に設けられている。具体的には、内部フィンＦ２は、Ｙ１方向側またはＹ２方向側から見て、外部フィンＦ１と重なる位置に設けられている。また、内部フィンＦ２は、図５に示すように、Ｚ方向に沿って延びるように、凹部５３の内側に設けられている。 Internal fins F2 protruding toward the circuit board 7 (Y1 direction side) are provided inside the recess 53 of the cooling unit 5. Multiple (five) internal fins F2 are provided. The internal fins F2 are also provided at positions corresponding to the external fins F1 in the X direction. Specifically, the internal fins F2 are provided at positions overlapping the external fins F1 when viewed from the Y1 direction side or the Y2 direction side. The internal fins F2 are also provided inside the recess 53 so as to extend along the Z direction, as shown in Figure 5.
また、図５に示すように、第２通気孔Ａ２は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態（Ｚ１方向を上にした状態）において、第１通気孔Ａ１よりも上方（Ｚ１方向側）に設けられる。そして、第３通気孔Ａ３は、第２通気孔Ａ２よりも下方（Ｚ２方向側）に設けられている。本実施形態では、第１通気孔Ａ１および第３通気孔Ａ３から凹部５３内に空気が取り込まれ、第２通気孔Ａ２から凹部５３内の空気が排出される。また、第１通気孔Ａ１のＺ２方向側の開口端部は、第３通気孔Ａ３よりもＺ２方向側に配置されている。 As shown in FIG. 5, when the surface 7a of the circuit board 7 is arranged so that it extends in the vertical direction (Z1 direction facing up), the second ventilation hole A2 is located higher (in the Z1 direction) than the first ventilation hole A1. The third ventilation hole A3 is located lower (in the Z2 direction) than the second ventilation hole A2. In this embodiment, air is taken into the recess 53 through the first ventilation hole A1 and the third ventilation hole A3, and air within the recess 53 is exhausted through the second ventilation hole A2. The opening end of the first ventilation hole A1 on the Z2 direction side is located closer to the Z2 direction than the third ventilation hole A3.
また、凹部５３は、素子配置部５１および５２よりも上方（Ｚ１方向側）に設けられている。そして、第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３は、素子配置部５１および５２よりも上方（Ｚ１方向側）に設けられている。 The recess 53 is located above (in the Z1 direction) the element placement sections 51 and 52. The first ventilation hole A1, the second ventilation hole A2, and the third ventilation hole A3 are located above (in the Z1 direction) the element placement sections 51 and 52.
ここで、従来の電力変換装置では、回路基板の冷却のために、筐体内部の空間を、フィンを含む冷却部と回路基板とが対向する方向（Ｙ方向）に大きくして、冷却部が配置される側とは反対側（Ｙ１方向側）の回路基板の表面に実装される電子部品よりも外側（Ｙ１方向側）の筐体の端部近傍に通気孔を設ける場合がある。これに対して、本実施形態では、冷却部５の凹部５３に設けられた第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ（図３参照）の空気の通気を行うことによって、回路基板７の温度上昇を抑制している。これにより、冷却部５と回路基板７とが対向する方向（Ｙ方向）に、筐体内部（カバー部材６内部）の空間を大きくすることなく、回路基板７の温度上昇を抑制することができるので、回路基板７と冷却部５とが対向する方向（Ｙ方向）における装置サイズの増大を抑制することができる。 In conventional power conversion devices, the space inside the housing is enlarged in the direction (Y direction) in which the cooling unit including fins faces the circuit board to cool the circuit board, and ventilation holes are provided near the edge of the housing on the outer side (Y1 direction) of the electronic components mounted on the surface of the circuit board opposite the side where the cooling unit is located (Y1 direction). In contrast, in this embodiment, the first ventilation hole A1, second ventilation hole A2, and third ventilation hole A3 provided in the recess 53 of the cooling unit 5 ventilate the space S (see FIG. 3) formed between the recess 53 and the circuit board 7, thereby suppressing temperature rise of the circuit board 7. This suppresses temperature rise of the circuit board 7 without increasing the space inside the housing (inside the cover member 6) in the direction (Y direction) in which the cooling unit 5 faces the circuit board 7, thereby suppressing an increase in device size in the direction (Y direction) in which the circuit board 7 faces the cooling unit 5.
図５および図６に示すように、第１通気孔Ａ１は、回路基板７の表面７ａが上下方向（Ｚ方向）に沿って延びるように配置された状態（Ｚ１方向を上にした状態）において、凹部５３の内壁のうち、上下方向（Ｚ方向）に沿って延びる第１側壁８１に設けられている。第１側壁８１は、凹部５３の内壁のうち、Ｘ２方向側に設けられる側壁である。 As shown in Figures 5 and 6, when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned so that it extends in the vertical direction (Z direction) (Z1 direction facing up), the first ventilation hole A1 is provided in the first side wall 81 of the inner wall of the recess 53, which extends in the vertical direction (Z direction). The first side wall 81 is the side wall of the inner wall of the recess 53 that is provided on the X2 direction side.
また、図６に示すように、第２通気孔Ａ２は、凹部５３の内壁のうち、上側（Ｚ１方向側）に位置する第２側壁８２から底面８４に渡って設けられている。第２側壁８２は、Ｘ方向に沿って延びるように設けられている。 As shown in FIG. 6, the second ventilation hole A2 is provided on the inner wall of the recess 53, from the second side wall 82 located on the upper side (Z1 direction side) to the bottom surface 84. The second side wall 82 is provided to extend along the X direction.
そして、第３通気孔Ａ３は、凹部５３の内壁のうち、第２側壁８２に対向する第３側壁８３から底面８４に渡って設けられている。なお、第３側壁８３は、凹部５３の底面８４から素子配置部５１（Ｚ２方向側）に向かって傾斜している。また、本実施形態では、第１側壁８１に対向する第４側壁８５（Ｘ１方向側の側壁）には、通気孔は設けられていない。 The third ventilation hole A3 is provided on the inner wall of the recess 53, from the third side wall 83 that faces the second side wall 82 to the bottom surface 84. The third side wall 83 is inclined from the bottom surface 84 of the recess 53 toward the element placement section 51 (Z2 direction side). In this embodiment, no ventilation hole is provided in the fourth side wall 85 (X1 direction side) that faces the first side wall 81.
また、図７に示すように、複数（８つ）の外部フィンＦ１は、Ｚ方向に沿って延びるように、ベース部ＢのＹ２方向側に設けられている。そして、第３通気孔Ａ３は、凹部５３の内側から、外部フィンＦ１が設けられる側に向かってベース部Ｂを貫通するように設けられている。本実施形態では、第３通気孔Ａ３は、複数の外部フィンＦ１同士の間に設けられている。また、本実施形態では、第２通気孔Ａ２も、凹部５３の内側から、外部フィンＦ１が設けられる側に向かってベース部Ｂを貫通するように設けられるとともに、複数の外部フィンＦ１同士の間に設けられている。 As shown in FIG. 7 , multiple (eight) external fins F1 are provided on the Y2 side of the base portion B, extending along the Z direction. Third air vents A3 are provided to penetrate the base portion B from the inside of the recess 53 toward the side where the external fins F1 are provided. In this embodiment, the third air vents A3 are provided between the multiple external fins F1. In this embodiment, second air vents A2 are also provided to penetrate the base portion B from the inside of the recess 53 toward the side where the external fins F1 are provided, and are also provided between the multiple external fins F1.
また、図８に示すように、制御部４は、冷却部５と回路基板７とが対向する方向（Ｙ１方向側またはＹ２方向側）から見て、凹部５３と重なる位置において、冷却部５に対向する回路基板７の表面７ａに実装されるように構成されている。すなわち、制御部４は、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓに配置されている。また、凹部５３の底面８４は、素子配置部５１および５２よりも、Ｙ２方向側に配置されている。 Also, as shown in FIG. 8, the control unit 4 is configured to be mounted on the surface 7a of the circuit board 7 facing the cooling unit 5 at a position overlapping the recess 53 when viewed from the direction in which the cooling unit 5 and the circuit board 7 face each other (the Y1 direction side or the Y2 direction side). In other words, the control unit 4 is disposed in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7. Furthermore, the bottom surface 84 of the recess 53 is disposed on the Y2 side of the element placement sections 51 and 52.
また、図８に示すように、回路基板７と冷却部５とが対向するＹ方向において、凹部５３の底面８４からの内部フィンＦ２の突出高さＨ１、および、凹部５３の底面８４からの第２通気孔Ａ２の最大高さＨ２は、略同じ大きさである。また、回路基板７と冷却部５とが対向するＹ方向において、凹部５３の底面８４からの第３通気孔Ａ３の最大高さＨ３は、突出高さＨ１および最大高さＨ２と略同じ大きさである。 Also, as shown in FIG. 8, in the Y direction in which the circuit board 7 and the cooling unit 5 face each other, the protruding height H1 of the internal fin F2 from the bottom surface 84 of the recess 53 and the maximum height H2 of the second air vent A2 from the bottom surface 84 of the recess 53 are approximately the same size. Also, in the Y direction in which the circuit board 7 and the cooling unit 5 face each other, the maximum height H3 of the third air vent A3 from the bottom surface 84 of the recess 53 is approximately the same size as the protruding height H1 and the maximum height H2.
また、図９に示すように、回路基板７と冷却部５とが対向するＹ方向において、凹部５３の底面８４からの内部フィンＦ２の突出高さＨ１は、凹部５３の底面８４からの第１通気孔Ａ１の最大高さＨ４よりも小さい。そして、凹部５３の底面８４からの第１通気孔Ａ１の最大高さＨ４は、第２通気孔Ａ２の最大高さＨ２と略同じ大きさの第３通気孔Ａ３の最大高さＨ３よりも大きい。 Also, as shown in FIG. 9, in the Y direction in which the circuit board 7 and the cooling unit 5 face each other, the protruding height H1 of the internal fin F2 from the bottom surface 84 of the recess 53 is smaller than the maximum height H4 of the first air vent A1 from the bottom surface 84 of the recess 53. Furthermore, the maximum height H4 of the first air vent A1 from the bottom surface 84 of the recess 53 is greater than the maximum height H3 of the third air vent A3, which is approximately the same size as the maximum height H2 of the second air vent A2.
したがって、回路基板７と冷却部５とが対向するＹ方向において、凹部５３の底面８４からの内部フィンＦ２の突出高さＨ１は、第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３のうち、凹部５３の底面８４からの高さが最も大きい、凹部５３の底面８４からの第１通気孔Ａ１の最大高さＨ４よりも小さい。 Therefore, in the Y direction in which the circuit board 7 and the cooling unit 5 face each other, the protruding height H1 of the internal fin F2 from the bottom surface 84 of the recess 53 is smaller than the maximum height H4 of the first air vent A1 from the bottom surface 84 of the recess 53, which is the greatest height from the bottom surface 84 of the recess 53 among the first air vent A1, second air vent A2, and third air vent A3.
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effects of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、冷却部５のベース部Ｂは、素子配置部５１および５２と、回路基板７から離間するＹ２方向にくぼむ凹部５３とを有している。これにより、回路基板７から離間するＹ２方向にくぼむ凹部５３が設けられる部分において、回路基板７と冷却部５との間の空間を大きくすることができる。その結果、回路基板７と冷却部５との間の空間の空気の体積が大きくなるので、回路基板７と冷却部５との間の空間の空気の温度上昇を緩やかにすることができる。また、冷却部５の凹部５３には、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気を行うための第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３が設けられている。そして、第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３は、凹部５３の内側からベース部Ｂを貫通するように設けられる。これにより、凹部５３の内側からベース部Ｂを貫通するように設けられる第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気が行われるので、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱により温められた空気が、冷却部５の凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内に滞留することを抑制することができる。その結果、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱により温められた空気が、冷却部５の凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内に滞留して、回路基板７の温度が上昇することを抑制することができる。また、凹部５３の内側からベース部Ｂを貫通するように設けられる第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間内の空気の通気が行われるので、凹部５３と対向する部分以外の冷却部５と回路基板７との間に形成され、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間と接続する空間において、凹部５３の通気方向に向かう空気の流れが発生する。その結果、凹部５３と対向する部分以外の冷却部５と回路基板７との間に形成され、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間と接続する空間においても、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱により温められた空気が滞留することを抑制することができる。これらの結果、回路基板７と冷却部５との間の空気の滞留に起因する回路基板７の温度上昇を抑制することができる。 In this embodiment, the base portion B of the cooling unit 5 has element placement portions 51 and 52 and a recess 53 recessed in the Y2 direction away from the circuit board 7. This allows the space between the circuit board 7 and the cooling unit 5 to be enlarged in the area where the recess 53 recessed in the Y2 direction away from the circuit board 7 is provided. As a result, the volume of air in the space between the circuit board 7 and the cooling unit 5 is increased, allowing the temperature of the air in the space between the circuit board 7 and the cooling unit 5 to rise more slowly. The recess 53 of the cooling unit 5 also has a first vent A1, a second vent A2, and a third vent A3 for ventilating the air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7. The first vent A1, the second vent A2, and the third vent A3 are provided so as to penetrate the base portion B from the inside of the recess 53. As a result, the first ventilation hole A1, the second ventilation hole A2, and the third ventilation hole A3, which are provided so as to penetrate the base portion B from the inside of the recess 53, allow air to be ventilated within the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7, thereby preventing air heated by the heat generated by the semiconductor switching elements 1a and the rectifying elements 2a from accumulating within the space S formed between the recess 53 of the cooling portion 5 and the circuit board 7. As a result, it is possible to prevent the air heated by the heat generated by the semiconductor switching elements 1a and the rectifying elements 2a from accumulating within the space S formed between the recess 53 of the cooling portion 5 and the circuit board 7, thereby preventing the temperature of the circuit board 7 from rising. Additionally, the first, second, and third ventilation holes A1, A2, and A3, which penetrate the base B from inside the recess 53, allow air to circulate within the space formed between the recess 53 and the circuit board 7. This generates an airflow in the ventilation direction of the recess 53 in the space formed between the cooling unit 5 and the circuit board 7 (excluding the portion facing the recess 53) and connecting to the space formed between the recess 53 and the circuit board 7. As a result, air heated by the heat generated by the semiconductor switching elements 1a and the rectifying elements 2a can be prevented from stagnating in the space formed between the cooling unit 5 and the circuit board 7 (excluding the portion facing the recess 53) and connecting to the space formed between the recess 53 and the circuit board 7. As a result, the temperature rise of the circuit board 7 due to air stagnating between the circuit board 7 and the cooling unit 5 can be prevented.
また、本実施形態では、上記のように、冷却部５の凹部５３には、凹部５３内に空気を取り込む第１通気孔Ａ１と、凹部５３内から空気を排出する第２通気孔Ａ２が設けられている。これにより、第１通気孔Ａ１から凹部５３内に空気を取り込み、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内において温められた空気を第２通気孔Ａ２から排出することによって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気を効率よく行うことができる。その結果、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱により温められた空気が、冷却部５の凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内に滞留することをより抑制することができる。また、第１通気孔Ａ１および第２通気孔Ａ２によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気を効率よく行うことができるので、凹部５３と対向する部分以外の冷却部５と回路基板７との間に形成される空間において、凹部５３の通気方向に向かう空気の流れを効率よく発生させることができる。その結果、凹部５３と対向する部分以外の冷却部５と回路基板７との間に形成される空間においても、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱により温められた空気が滞留することをより抑制することができる。 In this embodiment, as described above, the recess 53 of the cooling unit 5 is provided with a first vent A1 for drawing air into the recess 53 and a second vent A2 for discharging air from the recess 53. This allows air to be drawn into the recess 53 through the first vent A1, and heated air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7 is discharged through the second vent A2, thereby efficiently ventilating the air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7. As a result, air heated by the heat generated by the semiconductor switching elements 1a and the rectifying elements 2a is prevented from stagnation in the space S formed between the recess 53 of the cooling unit 5 and the circuit board 7. Furthermore, the first vent A1 and the second vent A2 efficiently ventilate the air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7, thereby efficiently generating an air flow in the ventilation direction of the recess 53 in the space formed between the cooling unit 5 and the circuit board 7, except for the portion facing the recess 53. As a result, air heated by heat generated by the semiconductor switching elements 1a and rectifying elements 2a can be prevented from accumulating in the space formed between the cooling part 5 and the circuit board 7, other than the area facing the recess 53.
また、本実施形態では、上記のように、第２通気孔Ａ２は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、第１通気孔Ａ１よりも上方に設けられる。これにより、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱により温められた空気を、自然対流によって、第２通気孔Ａ２から排出することができる。その結果、通気のために送風ファンなどを別途設けなくても、自然対流によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気を行うことができるとともに、凹部５３と対向する部分以外の冷却部５と回路基板７との間に形成される空間において、凹部５３の通気方向に向かう空気の流れを発生させることができる。これにより、送風ファンなどを別途設ける場合と異なり、部品点数の増加および装置構成の複雑化を抑制することができる。 In addition, in this embodiment, as described above, the second ventilation hole A2 is located higher than the first ventilation hole A1 when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned so that it extends in the vertical direction. This allows air heated by the heat generated by the semiconductor switching elements 1a and the rectifying elements 2a to be discharged through the second ventilation hole A2 by natural convection when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned so that it extends in the vertical direction. As a result, even without a separate ventilation fan or the like, natural convection can ventilate the air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7. Furthermore, an air flow can be generated in the ventilation direction of the recess 53 in the space formed between the cooling unit 5 and the circuit board 7, except for the portion facing the recess 53. This prevents an increase in the number of components and a more complex device configuration, unlike when a separate ventilation fan or the like is provided.
また、本実施形態では、上記のように、第１通気孔Ａ１は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、凹部５３の内壁のうち、上下方向に沿って延びる第１側壁８１に設けられている。そして、第２通気孔Ａ２は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、凹部５３の内壁のうち、上側に位置する第２側壁８２から底面８４に渡って設けられている。これにより、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、自然対流によって上方に流れる半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱により温められた空気を、凹部５３の内壁のうち、上側に位置する第２側壁８２から底面８４に渡って設けられた第２通気孔Ａ２から、効率よく排出することができる。 In addition, in this embodiment, as described above, the first ventilation hole A1 is provided in the first side wall 81 of the inner wall of the recess 53, which extends in the vertical direction, when the surface 7a of the circuit board 7 is arranged so that it extends in the vertical direction. The second ventilation hole A2 is provided in the inner wall of the recess 53, from the upper second side wall 82 to the bottom surface 84, when the surface 7a of the circuit board 7 is arranged so that it extends in the vertical direction. This allows air heated by heat generated by the semiconductor switching elements 1a and rectifying elements 2a and flowing upward by natural convection to be efficiently discharged through the second ventilation hole A2, which is provided in the inner wall of the recess 53, from the upper second side wall 82 to the bottom surface 84, when the surface 7a of the circuit board 7 is arranged so that it extends in the vertical direction.
また、本実施形態では、上記のように、冷却部５には、ベース部Ｂのカバー部材６側の端部５ａから離間した位置において、凹部５３の内側からベース部Ｂを貫通する第１通気孔Ａ１および第２通気孔Ａ２が設けられている。これにより、第１通気孔Ａ１および第２通気孔Ａ２の代わりに、ベース部Ｂのカバー部材６側の端部５ａに隣接して、切り欠きなどの通気用開口部を設ける場合と異なり、組み立ておよびメンテナンスなどの作業時において、カバー部材６と、冷却部５のベース部Ｂとの間から、作業者の指または工具が装置内部に侵入してしまうことを防止することができる。 Furthermore, in this embodiment, as described above, the cooling unit 5 is provided with a first ventilation hole A1 and a second ventilation hole A2 that penetrate the base unit B from inside the recess 53 at a position spaced apart from the end 5a of the base unit B on the cover member 6 side. This prevents the worker's fingers or tools from entering the device between the cover member 6 and the base unit B of the cooling unit 5 during assembly, maintenance, and other operations, unlike when ventilation openings such as notches are provided adjacent to the end 5a of the base unit B on the cover member 6 side instead of the first ventilation hole A1 and the second ventilation hole A2.
また、本実施形態では、上記のように、冷却部５には、凹部５３の内側から、外部フィンＦ１が設けられる側に向かってベース部Ｂを貫通する第３通気孔Ａ３が設けられている。これにより、第１通気孔Ａ１および第２通気孔Ａ２に加えて、第３通気孔Ａ３によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気を行うことができる。その結果、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気をより効率よく行うことができる。また、第３通気孔Ａ３によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の通気をより効率よく行うことができるので、凹部５３と対向する部分以外の冷却部５と回路基板７との間に形成される空間において、凹部５３の通気方向に向かう空気の流れをより効率よく発生させることができる。 In addition, in this embodiment, as described above, the cooling unit 5 is provided with a third ventilation hole A3 that penetrates the base portion B from the inside of the recess 53 toward the side where the external fin F1 is provided. This allows the third ventilation hole A3 to ventilate the air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7, in addition to the first ventilation hole A1 and the second ventilation hole A2. As a result, the air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7 can be ventilated more efficiently. Furthermore, since the third ventilation hole A3 allows the air in the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7 to be ventilated more efficiently, a flow of air in the ventilation direction of the recess 53 can be more efficiently generated in the space formed between the cooling unit 5 and the circuit board 7 other than the portion facing the recess 53.
また、本実施形態では、上記のように、第３通気孔Ａ３は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、第２通気孔Ａ２よりも下方に設けられるとともに、凹部５３の内壁のうち、第２側壁８２に対向する第３側壁８３から底面８４に渡って設けられている。これにより、第３通気孔Ａ３を凹部５３の底面８４のみに設ける場合と異なり、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、下方から上方に向かって流れる空気を、凹部５３の内壁のうち、上側に位置する第２側壁８２に対向する第３側壁８３から底面８４に渡って設けられた第３通気孔Ａ３から、効率よく吸気することができる。 In addition, in this embodiment, as described above, when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned so that it extends in the vertical direction, the third air vent A3 is located lower than the second air vent A2 and is provided on the inner wall of the recess 53, from the third side wall 83 that faces the second side wall 82 to the bottom surface 84. This allows, unlike when the third air vent A3 is provided only on the bottom surface 84 of the recess 53, air flowing from below to above can be efficiently drawn in through the third air vent A3, which is provided on the inner wall of the recess 53, from the third side wall 83 that faces the upper second side wall 82 to the bottom surface 84, when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned so that it extends in the vertical direction.
また、本実施形態では、上記のように、外部フィンＦ１は、複数設けられており、第３通気孔Ａ３は、複数の外部フィンＦ１同士の間に設けられている。これにより、複数の外部フィンＦ１同士の間に設けられる第３通気孔Ａ３によって、凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓに、複数の外部フィンＦ１に沿って流れる空気を効率よく吸気することができる。 Furthermore, in this embodiment, as described above, multiple external fins F1 are provided, and the third air vents A3 are provided between the multiple external fins F1. As a result, the third air vents A3 provided between the multiple external fins F1 can efficiently draw air flowing along the multiple external fins F1 into the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7.
また、本実施形態では、上記のように、冷却部５の凹部５３の内側には、回路基板７に向かって突出する内部フィンＦ２が設けられている。これにより、冷却部５の凹部５３の内側の表面積を増加させることができるので、冷却部５の凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気から、冷却部５に効率よく熱を伝えることができる。その結果、冷却部５の凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内の空気の冷却を効率よく行うことができる。 In addition, in this embodiment, as described above, internal fins F2 that protrude toward the circuit board 7 are provided inside the recessed portion 53 of the cooling portion 5. This increases the surface area inside the recessed portion 53 of the cooling portion 5, allowing heat to be efficiently transferred from the air in the space S formed between the recessed portion 53 of the cooling portion 5 and the circuit board 7 to the cooling portion 5. As a result, the air in the space S formed between the recessed portion 53 of the cooling portion 5 and the circuit board 7 can be efficiently cooled.
また、本実施形態では、上記のように、回路基板７と冷却部５とが対向するＹ方向において、凹部５３の底面８４からの内部フィンＦ２の突出高さＨ１は、凹部５３の底面８４からの第１通気孔Ａ１の最大高さＨ４よりも小さい。これにより、内部フィンＦ２が第１通気孔Ａ１によって給気した空気を遮ることを抑制することができるので、第１通気孔Ａ１による給気を効率よく行うことができる。 Furthermore, in this embodiment, as described above, in the Y direction in which the circuit board 7 and the cooling unit 5 face each other, the protruding height H1 of the internal fins F2 from the bottom surface 84 of the recess 53 is smaller than the maximum height H4 of the first air vent A1 from the bottom surface 84 of the recess 53. This prevents the internal fins F2 from blocking the air supplied through the first air vent A1, allowing air to be supplied efficiently through the first air vent A1.
また、本実施形態では、上記のように、冷却部５の第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、素子配置部５１および５２よりも上方に設けられている。これにより、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、素子配置部５１および５２よりも上方（Ｚ１方向側）に設けられる第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３による通気によって、半導体スイッチング素子１ａおよび整流素子２ａの発熱によって温められ、素子配置部５１および５２から上方に流れる空気に起因する、回路基板７と冷却部５との間の空気の温度上昇を効率よく抑制することができる。 Furthermore, in this embodiment, as described above, the first vent A1, second vent A2, and third vent A3 of the cooling unit 5 are located above the element placement sections 51 and 52 when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned to extend in the vertical direction. As a result, when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned to extend in the vertical direction, ventilation through the first vent A1, second vent A2, and third vent A3, which are located above (in the Z1 direction) the element placement sections 51 and 52, efficiently suppresses the temperature rise of the air between the circuit board 7 and the cooling unit 5 caused by air heated by the heat generated by the semiconductor switching elements 1a and rectifying elements 2a and flowing upward from the element placement sections 51 and 52.
また、本実施形態では、上記のように、制御部４は、冷却部５と回路基板７とが対向する方向（Ｙ１方向側またはＹ２方向側）から見て、凹部５３と重なる位置において、冷却部５に対向する回路基板７の表面７ａに実装されるように構成されている。これにより、空気の通気が行われる凹部５３と回路基板７との間に形成される空間Ｓ内に制御部４を配置することができるので、第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３による通気によって、制御部４の温度上昇を効率よく抑制することができる。 In addition, in this embodiment, as described above, the control unit 4 is configured to be mounted on the surface 7a of the circuit board 7 facing the cooling unit 5, at a position overlapping the recess 53 when viewed from the direction in which the cooling unit 5 and the circuit board 7 face each other (the Y1 or Y2 direction). This allows the control unit 4 to be positioned within the space S formed between the recess 53 and the circuit board 7, through which air is ventilated. Therefore, ventilation through the first vent A1, second vent A2, and third vent A3 can efficiently suppress temperature rise in the control unit 4.
［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
[Modification]
The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the claims rather than the description of the above embodiments, and further includes all modifications (variations) within the meaning and scope of the claims.
たとえば、上記実施形態では、第１通気孔Ａ１および第２通気孔Ａ２は、凹部５３の内側からベース部Ｂを貫通する孔である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１０に示す第１変形例による冷却部２０５のように、通気用開口部として、第１通気孔および第２通気孔の代わりに、切り欠きＣ１およびＣ２をそれぞれ設けてもよい。また、第１通気孔および第２通気孔の一方を切り欠きにしてもよい。 For example, in the above embodiment, the first ventilation hole A1 and the second ventilation hole A2 are holes that penetrate the base portion B from the inside of the recess 53, but the present invention is not limited to this. For example, as in the cooling portion 205 according to the first modified example shown in Figure 10, notches C1 and C2 may be provided as ventilation openings instead of the first ventilation hole and the second ventilation hole, respectively. Also, one of the first ventilation hole and the second ventilation hole may be a notch.
また、上記実施形態では、第１通気孔Ａ１は、凹部５３の第１側壁８１に１つのみ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１通気孔は、複数（２つ以上）設けられてもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was shown in which only one first ventilation hole A1 was provided in the first side wall 81 of the recess 53, but the present invention is not limited to this. In the present invention, multiple first ventilation holes (two or more) may be provided.
また、上記実施形態では、第２通気孔Ａ２は、凹部５３の第２側壁８２に４つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部に設けられる第２通気孔の数は、１つ以上３つ以下でも、５つ以上でもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was shown in which four second air vents A2 were provided in the second side wall 82 of the recess 53, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the number of second air vents provided in the recess may be one to three or five or more.
また、上記実施形態では、第３通気孔Ａ３は、凹部５３の第３側壁８３に２つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部に設けられる第３通気孔の数は、１つでも、３つ以上でもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was shown in which two third air vents A3 were provided in the third side wall 83 of the recess 53, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the number of third air vents provided in the recess may be one, or three or more.
また、上記実施形態では、第２通気孔Ａ２は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、第１通気孔Ａ１よりも上方に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、第１通気孔の一部または全てが、上下方向において、第２通気孔と同じ高さ位置に設けられてもよい。 In addition, in the above embodiment, the second ventilation hole A2 is provided above the first ventilation hole A1 when the surface 7a of the circuit board 7 is arranged to extend in the vertical direction, but the present invention is not limited to this. In the present invention, when the surface of the circuit board is arranged to extend in the vertical direction, some or all of the first ventilation holes may be provided at the same height as the second ventilation holes in the vertical direction.
また、上記実施形態では、第２通気孔Ａ２は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、凹部５３の内壁のうち、上側に位置する第２側壁８２から底面８４に渡って設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２通気孔は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、凹部の内壁のうち、第２側壁および底面のいずれか一方のみに設けられてもよい。また、第２通気孔は、第１通気孔が設けられる側壁に、第１通気孔に対して上方に位置するように設けてもよい。 In addition, in the above embodiment, the second air vent A2 is provided on the inner wall of the recess 53, extending from the upper second side wall 82 to the bottom surface 84, when the surface 7a of the circuit board 7 is arranged to extend in the vertical direction. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the second air vent may be provided on only one of the inner walls of the recess, the second side wall or the bottom surface, when the surface of the circuit board is arranged to extend in the vertical direction. Furthermore, the second air vent may be provided on the side wall on which the first air vent is provided, so as to be positioned above the first air vent.
また、上記実施形態では、冷却部５には、凹部５３の内側から、外部フィンＦ１が設けられる側に向かってベース部Ｂを貫通する第３通気孔Ａ３が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却部５には、第１通気孔および第２通気孔だけが設けられてもよい。また、第４側壁８５（図６参照）のような第１側壁に対向する側壁に、第２通気孔を設けてもよい。 In the above embodiment, the cooling unit 5 is provided with a third ventilation hole A3 that penetrates the base portion B from the inside of the recess 53 toward the side where the external fin F1 is provided, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the cooling unit 5 may be provided with only the first ventilation hole and the second ventilation hole. Furthermore, the second ventilation hole may be provided in a side wall that faces the first side wall, such as the fourth side wall 85 (see Figure 6).
また、上記実施形態では、第３通気孔Ａ３は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、第２通気孔Ａ２よりも下方に設けられるとともに、凹部５３の内壁のうち、第２側壁８２に対向する第３側壁８３から底面８４に渡って設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３通気孔は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、凹部の内壁のうち、第３側壁および底面のいずれか一方のみに設けられてもよい。 In addition, in the above embodiment, the third ventilation hole A3 is located below the second ventilation hole A2 when the surface 7a of the circuit board 7 is positioned so that it extends in the vertical direction, and is located on the inner wall of the recess 53, from the third side wall 83 facing the second side wall 82 to the bottom surface 84. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the third ventilation hole may be located on only one of the third side wall and the bottom surface of the inner wall of the recess when the surface of the circuit board is positioned so that it extends in the vertical direction.
また、上記実施形態では、冷却部５の凹部５３の内側には、回路基板７に向かって突出する内部フィンＦ２が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却部は、回路基板が配置される側とは反対側にのみ、フィンを設けてもよい。たとえば、図１１に示す第２変形例による冷却部３０５のように、凹部５３に内部フィンを設けずに、外部フィンＦ１だけを設けてもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was shown in which internal fins F2 protruding toward the circuit board 7 were provided inside the recess 53 of the cooling unit 5, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the cooling unit may be provided with fins only on the side opposite to the side on which the circuit board is placed. For example, as in the cooling unit 305 according to the second modified example shown in Figure 11, the recess 53 may be provided with only external fins F1 without internal fins.
また、上記実施形態では、回路基板７と冷却部５とが対向するＹ方向において、凹部５３の底面８４からの内部フィンＦ２の突出高さＨ１は、凹部５３の底面８４からの第１通気孔Ａ１の最大高さＨ４よりも小さい例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部の底面からの内部フィンの突出高さは、凹部の底面からの第２通気孔の最大高さよりも小さくてもよい。また、凹部の底面からの内部フィンの突出高さは、凹部の底面からの第３通気孔の最大高さよりも小さくてもよい。 In addition, in the above embodiment, in the Y direction in which the circuit board 7 and the cooling unit 5 face each other, the protruding height H1 of the internal fin F2 from the bottom surface 84 of the recess 53 is smaller than the maximum height H4 of the first air vent A1 from the bottom surface 84 of the recess 53, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the protruding height of the internal fin from the bottom surface of the recess may be smaller than the maximum height of the second air vent from the bottom surface of the recess. Also, the protruding height of the internal fin from the bottom surface of the recess may be smaller than the maximum height of the third air vent from the bottom surface of the recess.
また、上記実施形態では、第１通気孔Ａ１、第２通気孔Ａ２、および、第３通気孔Ａ３は、回路基板７の表面７ａが上下方向に沿って延びるように配置された状態において、素子配置部５１および５２よりも上方に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１通気孔および第３通気孔は、回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、素子配置部よりも下方に設けられてもよい。 In addition, in the above embodiment, the first ventilation hole A1, the second ventilation hole A2, and the third ventilation hole A3 are provided above the element placement sections 51 and 52 when the surface 7a of the circuit board 7 is arranged to extend in the vertical direction, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the first ventilation hole and the third ventilation hole may be provided below the element placement sections when the surface of the circuit board is arranged to extend in the vertical direction.
また、上記実施形態では、制御部４は、冷却部５と回路基板７とが対向する方向（Ｙ１方向側またはＹ２方向側）から見て、凹部５３と重なる位置において、冷却部５に対向する回路基板７の表面７ａに実装されるように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、冷却部が配置される側の面とは反対側の回路基板の面に実装されてもよい。 In addition, in the above embodiment, the control unit 4 is mounted on the surface 7a of the circuit board 7 facing the cooling unit 5 at a position that overlaps with the recess 53 when viewed from the direction in which the cooling unit 5 and the circuit board 7 face each other (the Y1 or Y2 direction), but the present invention is not limited to this. In the present invention, the control unit may also be mounted on the surface of the circuit board opposite the surface on which the cooling unit is located.
また、上記実施形態では、回路基板７の表面７ａが上下方向（Ｚ方向）に沿って延びるように配置された状態の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電力変換装置の上下方向は、回路基板と冷却部とが対向する方向であってもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was shown in which the surface 7a of the circuit board 7 was arranged to extend in the vertical direction (Z direction), but the present invention is not limited to this. In the present invention, the vertical direction of the power conversion device may also be the direction in which the circuit board and the cooling unit face each other.
また、上記実施形態では、冷却部の周辺に送風ファンを設けない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却部の周辺に送風ファンを設けてもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was shown in which no ventilation fan was provided around the cooling unit, but the present invention is not limited to this. In the present invention, a ventilation fan may be provided around the cooling unit.
１ 電力変換部
１ａ 半導体スイッチング素子（半導体素子）
２ａ 整流素子（半導体素子）
４ 制御部
５、２０５、３０５ 冷却部
５ａ 端部
６ カバー部材
７ 回路基板
７ａ （回路基板の）表面
５１、５２ 素子配置部
５３ 凹部
８１ 第１側壁
８２ 第２側壁
８３ 第３側壁
８４ 底面
１００ 電力変換装置
Ａ１ 第１通気孔（通気用開口部）
Ａ２ 第２通気孔（通気用開口部）
Ａ３ 第３通気孔（通気用開口部）
Ｂ ベース部
Ｃ１、Ｃ２ 切り欠き（通気用開口部）
Ｆ１ 外部フィン
Ｆ２ 内部フィン
Ｈ１ 突出高さ
Ｈ２ 最大高さ
Ｈ３ 最大高さ
Ｈ４ 最大高さ
Ｓ 空間
1 Power conversion unit 1a Semiconductor switching element (semiconductor element)
2a Rectifying element (semiconductor element)
4 Control unit 5, 205, 305 Cooling unit 5a End 6 Cover member 7 Circuit board 7a Surface (of circuit board) 51, 52 Element placement section 53 Recess 81 First side wall 82 Second side wall 83 Third side wall 84 Bottom surface 100 Power conversion device A1 First ventilation hole (ventilation opening)
A2 Second ventilation hole (ventilation opening)
A3 Third ventilation hole (ventilation opening)
B Base part C1, C2 Cutouts (ventilation openings)
F1 External fin F2 Internal fin H1 Projection height H2 Maximum height H3 Maximum height H4 Maximum height S Space
Claims (13)
前記半導体素子が実装される回路基板と、
前記回路基板と対向するベース部と、前記ベース部に対して前記回路基板とは反対側に設けられる外部フィンとを含む冷却部と、を備え、
前記冷却部の前記ベース部は、前記回路基板に実装される前記半導体素子が配置される素子配置部と、前記回路基板から離間する方向にくぼむ凹部とを有し、
前記冷却部の前記凹部には、前記凹部と前記回路基板との間に形成される空間内の空気の通気を行うための通気用開口部が設けられている、電力変換装置。 a power conversion unit including a semiconductor element;
a circuit board on which the semiconductor element is mounted;
a cooling unit including a base portion facing the circuit board and external fins provided on the opposite side of the base portion from the circuit board,
the base portion of the cooling unit has an element placement portion in which the semiconductor element to be mounted on the circuit board is placed, and a recessed portion recessed in a direction away from the circuit board,
The power conversion device, wherein the recess of the cooling unit is provided with a ventilation opening for ventilating air within a space formed between the recess and the circuit board.
複数の前記通気孔は、前記凹部内に空気を取り込む第１通気孔と、前記凹部内から空気を排出する第２通気孔を含む、請求項２に記載の電力変換装置。 a plurality of ventilation holes serving as the ventilation openings are provided in the recess of the cooling portion,
The power conversion device according to claim 2 , wherein the plurality of vent holes include a first vent hole that takes in air into the recess and a second vent hole that exhausts air from the recess.
前記第２通気孔は、前記回路基板の表面が上下方向に沿って延びるように配置された状態において、少なくとも前記凹部の前記内壁のうち、上側に位置する第２側壁に設けられている、請求項３または４に記載の電力変換装置。 the first ventilation hole is provided in a first side wall of an inner wall of the recess, the first side wall extending along the vertical direction when the surface of the circuit board is disposed so as to extend along the vertical direction;
5. The power conversion device according to claim 3, wherein the second air vent is provided in at least a second side wall located on an upper side of the inner wall of the recess when the surface of the circuit board is arranged to extend along the vertical direction.
前記冷却部には、前記ベース部の前記カバー部材側の端部から離間した位置において、前記凹部の内側から前記ベース部を貫通する前記第１通気孔および前記第２通気孔が設けられている、請求項５に記載の電力変換装置。 a cover member attached to the base of the cooling unit and arranged to surround the circuit board on which the semiconductor element is mounted,
6. The power conversion device according to claim 5, wherein the cooling section is provided with the first ventilation hole and the second ventilation hole penetrating the base section from inside the recess at a position spaced from the end of the base section on the cover member side.
前記第３通気孔は、複数の前記外部フィン同士の間に設けられている、請求項７または８に記載の電力変換装置。 The external fins are provided in plurality,
The power conversion device according to claim 7 , wherein the third vent holes are provided between the plurality of external fins.
前記半導体スイッチング素子のスイッチングの制御を行う制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記冷却部と前記回路基板とが対向する方向から見て、前記凹部と重なる位置において、前記冷却部に対向する前記回路基板の面に実装されるように構成されている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。 the semiconductor element includes a semiconductor switching element,
a control unit that controls switching of the semiconductor switching element;
The control unit is configured to be mounted on the surface of the circuit board facing the cooling unit at a position that overlaps with the recess when viewed from the direction in which the cooling unit and the circuit board face each other. The power conversion device according to any one of claims 1 to 12.
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