(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流を直流に変換する第一の変換回路と、前記第一の変換回路で変換された直流を可変周波数の交流に変換する第二の変換回路とを有する電力変換装置において、
相変化を伴う熱輸送手段の周囲に受熱部を備えた放熱器を有し、
前記受熱部には、前記第一の変換回路の少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、前記第二の変換回路の少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとが取り付けられ、
前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方が大きく、
前記熱輸送手段として少なくとも１本以上のヒートパイプを用い、各ヒートパイプの断面の中心から前記第一の半導体モジュールと前記受熱部との接触面へ引いた垂線の平均長さに対して、前記各ヒートパイプの断面の中心から前記第二の半導体モジュールと前記受熱部との接触面へ引いた垂線の平均長さの方が大きいことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みに対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みの方が大きいことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２において、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みに対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの前記受熱部の厚みが１.２倍以上であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
交流を直流に変換する第一の変換回路と、前記第一の変換回路で変換された直流を可変周波数の交流に変換する第二の変換回路とを有する電力変換装置において、
相変化を伴う熱輸送手段の周囲に受熱部を備えた放熱器を有し、
前記受熱部には、前記第一の変換回路の少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、前記第二の変換回路の少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとが取り付けられ、
前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方が大きく、
前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の比熱に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の方が、比熱が大きい材質であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかにおいて、前記放熱器の前記第一の半導体モジュールを取り付ける面と前記第二の半導体モジュールを取り付ける面とが前記熱輸送手段を挟んで反対側にあることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
交流を直流に変換する第一の変換回路と、前記第一の変換回路で変換された直流を可変周波数の交流に変換する第二の変換回路とを有する電力変換装置において、
相変化を伴う熱輸送手段の周囲に受熱部を備えた放熱器を有し、
前記受熱部には、前記第一の変換回路の少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、前記第二の変換回路の少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとが取り付けられ、
前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方が大きく、
前記放熱器の前記第一の半導体モジュールを取り付ける面と前記第二の半導体モジュールを取り付ける面とが前記熱輸送手段を挟んで反対側にあることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項６において、前記放熱器は強制空冷により冷却する構成となっており、前記電力変換装置の前面より吸気し前記放熱器の放熱フィンを通った冷却風が背面側へ抜けた後に前記電力変換装置の上面より排気する構造であるとともに、前記第二の半導体モジュールが取り付いている面を背面側になるように配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項６において、前記放熱器はファンを用いた強制空冷により冷却する構成となっており、前記放熱器の前記ファンが設置してある側の受熱部に前記第二の半導体モジュールを、前記ファンが設置してない側の受熱部に前記第一の半導体モジュールを取り付けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８において、前記電力変換装置の前面より吸気し前記放熱器の放熱フィンを通った冷却風が背面より排気する構造であるとともに、前記第二の半導体モジュールが取り付けられている面が前面側になるように配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
交流を直流に変換する第一の変換回路と、前記第一の変換回路で変換された直流を可変周波数の交流に変換する第二の変換回路とを有する電力変換装置において、
相変化を伴う熱輸送手段の周囲に受熱部を備えた放熱器を有し、
前記受熱部には、前記第一の変換回路の少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、前記第二の変換回路の少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとが取り付けられ、
前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方が大きく、
前記熱輸送手段として少なくとも１本以上のヒートパイプを用い、前記第一の半導体モジュールと前記受熱部との第一の接触面を前記ヒートパイプの断面の中心を通り前記ヒートパイプの長手方向に平行な面に投影したときに囲まれる第一の領域に対して、前記第二の半導体モジュールと前記受熱部との第二の接触面を前記ヒートパイプの断面の中心を通り前記ヒートパイプの長手方向に平行な面に投影したときに囲まれる第二の領域の方が、体積が大きいことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記ヒートパイプの長手方向は、鉛直方向に対して斜めに傾斜していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れかにおいて、前記第一の変換回路を構成する前記第一の半導体モジュールのスイッチング回数が前記第二の変換回路を構成する前記第二の半導体モジュールのスイッチング回数に比べて少ない期間があることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記第一の変換回路を構成する前記第一の半導体モジュールは二相変調制御で、前記第二の変換回路を構成する前記第二の半導体モジュールは少なくとも三相変調制御の期間があることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れかの電力変換装置を用い、前記第一の変換回路が電源に接続され、前記第二の変換回路からモータへ電力供給して駆動されることを特徴とするエレベータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、順変換回路（コンバータ）と逆変換回路（インバータ）を含む電力変換装置及び電力変換装置により駆動するエレベータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレベータ等の可変速駆動には交流の商用電源からコンバータにより直流に変換し、さらに平滑された直流電力からインバータを介して可変周波数の交流に変換し、可変速でモータ駆動をする方式が一般的となっている。
【０００３】
ここで、コンバータおよびインバータの放熱構造として、コンバータがダイオードだけで構成される場合においては、特許文献１では、損失の小さいコンバータ側は放熱フィンとし、損失の大きいインバータ側のみヒートパイプによる熱輸送を利用した放熱器の構成としている。
【０００４】
一方、高層ビル用エレベータなどでは、位置エネルギー回生のためにコンバータも回路構成はインバータと同じであることが多く、いずれも半導体スイッチング素子で構成された半導体モジュールを用いているため、その放熱が必要である。そこで、特許文献２では、放熱器の片面にコンバータを構成する半導体モジュールを、反対面にインバータを構成する半導体モジュールを取り付けて部品数を低減している。
【０００５】
また、放熱器の受熱部の両面に半導体モジュールを取り付けた他の例として、特許文献３のように、片面にインバータを構成する半導体モジュールを、反対面に損失の小さなスナバ回路用の半導体モジュールを付けた例があり、スナバ回路用の半導体モジュールを別の放熱器にするのに比べて部品数を低減している。
【０００６】
一方、半導体モジュールの損失を低減する方法として、三相のうち二相のみスイッチングをして残りの１相はオンあるいはオフしたままにすることでスイッチング損失を低減する方法（二相変調）がある。二相変調では出力電圧が低い場合には極端に狭い幅のパルスとなるため実際に半導体スイッチング素子が動作しなく電流歪が発生することが懸念されるため、特許文献４のように出力によって三相変調と二相変調とを切り替える方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９７０９４号公報
【特許文献２】特開２００２−８４７６６号公報
【特許文献３】特開２００１−２４１２３号公報
【特許文献４】特開２００７−１１０７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ヒートパイプを用いた冷却の場合、エレベータ駆動においては、停止状態から加速する際にはトルクと角周波数の積で決まるモータ出力は小さいためコンバータの電流は小さく損失が低いのに対して、インバータ側は大きなトルクを発生させるために大きな電流が必要となるため、半導体モジュールの損失は大きくなる。このとき状況によっては熱輸送手段であるヒートパイプ内部の水が沸騰に至らない場合もあり、過渡的に半導体モジュールのベース温度が上昇する。その後、加速期間が終わると電流が小さくなり損失が減るため温度上昇が抑制される。この過渡的な温度上昇の繰り返しにより半導体モジュールベース板とモジュール内部の絶縁基板との間のハンダにクラックが入り、半導体モジュールの寿命を低下させることが懸念される。したがって、この過渡的な温度上昇を吸収するために、半導体モジュールが取り付けられた受熱部の取付部からヒートパイプに至るまでの受熱部の熱容量を大きくする必要がある。しかし、その場合には、放熱器の装置寸法が大きくなってしまうという問題がある。
【０００９】
ここで、特許文献１の構成では、コンバータに半導体スイッチング素子を用いるものに対しては放熱性能が不十分であるため適用することができない。
【００１０】
また、特許文献２では、放熱器の構造について十分な検討がなされていない。
【００１１】
また、特許文献３の構造では、前述したような過渡的な温度上昇の繰り返しによるクラックの問題が生じる。
【００１２】
そして、特許文献４のようにインバータ側において二相変調を行った場合でも、極低速の領域では電流のひずみが大きくなるため二相変調を行うことができない。したがって、二相変調を行うことができない期間があるため、損失の低減を図ることができない期間が存在し、過渡的な温度上昇の繰り返しによるクラックの問題を防ぐことができない。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、電力変換装置において、半導体モジュールの過渡的な温度上昇を、装置寸法をあまり大きくすることなく低減することである。
【００１４】
尚、上記した課題以外のその他の課題は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明では、コンバータの少なくとも一部を構成する第一の半導体モジュールと、インバータの少なくとも一部を構成する第二の半導体モジュールとを、相変化を伴う熱輸送手段を用いた放熱器の受熱部に取り付け、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の単位面積あたりの熱容量の方を大きくしている。
このとき、前記熱輸送手段として少なくとも１本以上のヒートパイプを用い、各ヒートパイプの断面の中心から前記第一の半導体モジュールと前記受熱部との接触面へ引いた垂線の平均長さに対して、前記各ヒートパイプの断面の中心から前記第二の半導体モジュールと前記受熱部との接触面へ引いた垂線の平均長さの方が大きくする。
あるいは、前記第一の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の比熱に対して、前記第二の半導体モジュールから前記熱輸送手段までの受熱部の方が、比熱が大きい材質とする。
あるいは、前記放熱器の前記第一の半導体モジュールを取り付ける面と前記第二の半導体モジュールを取り付ける面とが前記熱輸送手段を挟んで反対側にあるようにする。
あるいは、前記熱輸送手段として少なくとも１本以上のヒートパイプを用い、前記第一の半導体モジュールと前記受熱部との第一の接触面を前記ヒートパイプの断面の中心を通り前記ヒートパイプの長手方向に平行な面に投影したときに囲まれる第一の領域に対して、前記第二の半導体モジュールと前記受熱部との第二の接触面を前記ヒートパイプの断面の中心を通り前記ヒートパイプの長手方向に平行な面に投影したときに囲まれる第二の領域の方が、体積が大きくする。
【００１６】
尚、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のような構成とすることで、装置をあまり大きくすることなく電力変換装置の半導体モジュールの過渡的な温度上昇を抑制でき、半導体モジュールの長寿命化が図れる。本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１における電力変換装置の概略構造を示す。
【図２】本発明の実施例１における定格速度に対する速度比ｖ／Ｖｏと損失比Ｑ２／Ｑ１説明を示す。
【図３】本発明の電力変換装置の回路構成とそれによって駆動されるエレベータの概略構成を示す。
【図４】本発明のエレベータの動作について示す。
【図５】本発明の実施例２における電力変換装置の概略構造を示す。
【図６】本発明の実施例３における電力変換装置の概略構造を示す。
【図７】本発明の実施例４における電力変換装置の概略構造を示す。
【図８】本発明の実施例４における放熱器の受熱部の詳細構造を示す。
【図９】本発明の実施例５における電力変換装置の概略構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。尚、各図および各実施例において、同一又は類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【実施例１】
【００２０】
まず図３に、本発明の電力変換装置の回路構成とそれによって駆動されるエレベータの概略構成を示す。図３に示す電力変換装置は、一定周波数の交流の商用電源である電源８からリアクトル８１を介して入力された交流を、半導体スイッチング素子（ここでは、その代表であるＩＧＢＴを例として説明する）１１１〜１３２（１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２）で構成されるＰＷＭ順変換回路（第一の変換回路）（コンバータ）で直流に変換し、平滑コンデンサ３で平滑化された直流を、半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）２１１〜２３２（２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２）で構成される逆変換回路（第２の変換回路）（インバータ）で可変周波数の交流に変換してモータ９０に任意の電力を供給する構成となっている。そして、モータ９０で綱車９１を回転させ、ロープ９４で吊るされている乗りかご９２及び釣合いおもり９３を昇降させる。
【００２１】
また、図４に、本発明のエレベータの動作について示す。ここで、図４（ａ）ではエレベータの力行運転時の速度、図４（ｂ）ではコンバータの電流振幅値、図４（ｃ）ではインバータの電流振幅値について、それぞれの時間変化を示している。停止状態である時刻Ｔｏから加速して時刻Ｔ３にて定格速度Ｖｏになる。加速の初期（時刻Ｔ１まで）は加加速度（加速度の時間微分）を一定、時刻Ｔ１からＴ２までは加速度一定、時刻Ｔ２からＴ３までは加加速度（負の値）を一定として乗り心地を良くしている。その後、時刻Ｔ４まで一定速度で走行してから減速して時刻Ｔ５で目的となる階に到着する。時刻については図示していないが減速の際にも最初と最後は加速度を変化させて乗り心地を良くしている。
【００２２】
図４（ｂ）に示すようにコンバータ電流は加速とともに増加して時刻Ｔ２で最大となり、時刻Ｔ３からＴ４の定速では電流が低減し、減速においても更に電流が低下する。図４（ｃ）に示すようにインバータ電流は時刻ＴｏからＴ１までで増加して時刻Ｔ２まで大きい状態が続く。時刻Ｔ２から低下していき時刻Ｔ３にて定格速度Ｖｏでの走行に必要な電流となる。この時の電流でモータの定格容量が決められることが一般的であり、このときの定格電流に対して加速中の電流は２〜３倍の大きさになることが多い。
【００２３】
図１に、本発明の実施例１における電力変換装置の概略構造を示す。図１（ａ）は側面図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ′矢視図である。ここでは図３における電力変換装置を１つの筐体４に入れた構造としており、コンバータを構成する半導体スイッチング素子１１１〜１３２が１つの半導体モジュール１０で、インバータを構成する半導体スイッチング素子２１１〜２３２が１つの半導体モジュール２０で構成されている例である。両方の半導体モジュール１０及び２０は、図１（ａ）に示すように１つの放熱器５の受熱部５２の両面に取り付けられている。放熱器５は、半導体モジュール１０及び２０からの熱をヒートパイプ５１にて図の上方に熱輸送して、ファン６により吸気口６１から取り込まれた風によって放熱フィンにより放熱する。放熱フィンを出た空気は導風ダクト６２により筐体４の背面と放熱器５との隙間を通って筐体上面の排気口６３から外へ出ていく。尚、ヒートパイプ５１は相変化を伴う熱輸送手段の一種であり、ヒートパイプ５１内部には例えば水が入っている。そして、放熱器５は、相変化を伴う熱輸送手段の周囲に受熱部５２を備えた構造となっている。
【００２４】
両半導体モジュール１０，２０の近傍には駆動回路などの周辺回路７１及び７２が接続され、また放熱器５の下部には平滑コンデンサ３が配置されている。ここでは図の簡略化のため半導体モジュール１０，２０と平滑コンデンサ３との間の配線導体については図示を省略している。
【００２５】
受熱部５２は、ヒートパイプ５１からそれぞれの表面までの厚みが、コンバータ側の半導体モジュール１０を取り付ける側がＤ１、インバータ側の半導体モジュールを取り付ける側がＤ２としたときにＤ１＜Ｄ２としている。こうすることで、コンバータ側の半導体モジュール１０からヒートパイプ５１までの受熱部５２の単位面積あたりの熱容量に対して、インバータ側の半導体モジュール２０からヒートパイプ５１までの受熱部５２の単位面積あたりの熱容量を大きくすることができる。コンバータ側では、一定周波数の交流を直流に変換するため、あまり過渡的な温度上昇の繰り返しは発生しないが、インバータ側では直流を可変周波数の交流に変換するため、過渡的な温度上昇の繰り返しが発生しやすい。しかし、短期的な過渡的な温度上昇などによりヒートパイプ５１で熱輸送が十分にできない場合でも、受熱部５２の単位面積あたりの熱容量が大きいため過渡的な温度上昇を吸収することができ、半導体モジュールの温度上昇を低減することができるために、ハンダにクラックが発生するという問題を回避できるとともに、問題の発生しやすいインバータ側の受熱部５２の厚さをコンバータ側に比べて厚くしたので、装置寸法があまり大きくなることもないという利点がある。
【００２６】
図１（ｃ）は図１（ａ）の変形例であり、図１（ｃ）は図１（ａ）との違いとして、受熱部５２の厚いインバータ側が吸気側（図中の左）にして、受熱部５２の薄いコンバータ側を反対（図中の右）に配置した。この場合にはインバータ側の周辺回路７２がファン６よりも図中の左にはみ出ることになり、その分、放熱器は背面側にずらすことになる。この結果として排気口までの風路の幅ＤＢ２が図１（ａ）の場合の幅ＤＢ１よりも小さくなり、圧力損失が増大して風速は低下する。そのため、前面吸気で上面排気の場合には、図１（ａ）に示すようにインバータ側の半導体モジュール２０を背面側にして、その受熱部厚みを厚くする方が好ましい。但し、図１（ｃ）の場合にも利点はあり、ファン６を取り付ける側の受熱部５２を厚くすることで、ファン６の奥行き方向のはみ出し量が小さくなり、図１（ｃ）では前面側（図の左側）に空間的な余裕が生まれるため、図１（ｃ）では図示していないが、電力変換装置の筐体４の奥行き方向の寸法を図１（ａ）に比べてその分だけ小さくすることが可能となる。
【００２７】
図４の加速期間におけるコンバータ側及びインバータ側の半導体モジュールが発生する損失（熱負荷）は、それぞれの電流値とほぼ線形の関係であり、コンバータは時刻ＴｏからＴ２間で増大するのに対して、インバータは時刻ＴｏからＴ１間で急速に増大する。そこで、受熱部５２の厚みを厚くして熱容量を増大させることで温度上昇を抑制している。一方、受熱部５２を厚くすることで放熱器５の重量は増大することが懸念される。そのため、電流振幅の増加率がインバータに比べて大きくないコンバータ側では受熱部の熱容量を大きくする必要はないので、インバータ側のみを大きくすることで、放熱器５の重量の増大を最小限に抑えている。
【００２８】
一般的なエレベータにおいて定格速度（定速時の速度）Ｖｏに対する時刻ｔにおける速度ｖの比率ｖ／Ｖｏと、時刻ｔにおけるコンバータ側の損失Ｑ１に対するインバータ側の損失Ｑ２の比との関係を図２に示す。放熱器５の熱容量及び熱抵抗によって過渡的な温度上昇の度合いは異なるが、速度ｖが定格速度Ｖｏの半分程度まで加速される時点以降（ｖ／Ｖｏが０.５以上）はヒートパイプ５１による熱輸送も定常的になり、これ以降は受熱部５２の熱容量を大きくすることによる温度上昇抑制効果は低減される。そのため、受熱部の厚みの比Ｄ２／Ｄ１≧１.２とすれば受熱部の熱容量増大による効果があるといえる。
【実施例２】
【００２９】
図５に、本発明の実施例２における電力変換装置の概略構造を示す。ここでは図１の例に比べて電流が大きい場合などのように図３における１相分の上下一対の半導体スイッチング素子を１つの半導体モジュールで構成した場合であり、図３における半導体スイッチング素子１１１と１１２とで半導体モジュール１１が、半導体スイッチング素子１２１と１２２とで半導体モジュール１２が、半導体スイッチング素子１３１と１３２とで半導体モジュール１３が、それぞれ構成されている。またインバータ側も同様に半導体スイッチング素子２１１と２１２とで半導体モジュール２１が、半導体スイッチング素子２２１と２２２とで半導体モジュール２２が、半導体スイッチング素子２３１と２３２とで半導体モジュール２３が、それぞれ構成されている。
【００３０】
図５（ａ）に示すようにコンバータ側及びインバータ側の各々１相分が同じ放熱器５の受熱部５２の両面に取り付けられており、図５（ｃ）に示すＡ−Ａ′矢視図のように横に３個の放熱器５の受熱部５２を並べて電力変換装置を構成している。また平滑コンデンサ３１〜３３も各相に分割した構造となっており、これらを配線導体（図示は省略）で接続している。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、実施例１の場合と同様にコンバータ側の半導体モジュール１３の取り付けられる受熱部厚みＤ１に対して、インバータ側の半導体モジュール２３を取り付ける受熱部厚みＤ２を大きくしてエレベータの加速始め期間の温度上昇を抑制している。
【００３２】
ここではファン６により吸気口６１から入った空気は放熱器の放熱フィンを通り、そのまま背面側にある排気口６３に抜ける構造（前面吸気で背面排気の構造）となっている。図５（ａ）では吸気口側（図の左側）の受熱部を厚くしてインバータ側の半導体モジュール２３（２１，２２も同様）を取り付けて、排気口側（図の右側）の受熱部は薄くしてコンバータ側の半導体モジュール１３（１１，１２も同様）を取り付けた。
【００３３】
一方、コンバータ側を吸気口側（図の左側）に、インバータ側を排気口側（図の右側）に取り付けた場合を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）では背面側の受熱部厚みが大きいため、インバータ側の周辺回路７２３が放熱器５の奥行からはみ出している。そのため、図５（ａ）の配置の場合の筐体奥行ＤＣ１に比べて図５（ｂ）の場合の筐体奥行ＤＣ２はＤＣ１に比べて大きくなり小形化に適さない。そのため、図５（ａ）に示すように吸気口側（図の左側）の受熱部５２を厚くしてインバータ側の半導体モジュールを取り付ける方が好ましい。別の見方をすれば、ファン６を取り付ける側の受熱部５２を厚くすることが好ましい。
【実施例３】
【００３４】
図６に、本発明の実施例３における電力変換装置の概略構造を示す。図１と同じ箇所については同じ符号を付けて説明は省略し、違う部分のみ説明する。ここでは放熱器５にはヒートパイプ５１１〜５１５が二列配置されている。図６（ａ）のＢ−Ｂ′矢視図である図６（ｃ）に示すように、コンバータ側の半導体モジュール１０に近い側には５１２と５１４の２本のヒートパイプがあり、ヒートパイプ断面の中心を結ぶ直線がＬ１である。一方、インバータ側の半導体モジュール２０に近い側には５１１，５１３及び５１５の３本のヒートパイプがあり、それらの断面の中心を結ぶ直線がＬ２である。
【００３５】
図中に示すように各ヒートパイプから受熱部５２の表面までの垂線の長さをＤ１１〜Ｄ５２としたときに、コンバータ側の半導体モジュール１０の接触面までの長さの平均値Ｄ１は、式１で表わされる。一方、インバータ側の半導体モジュール２０の接触面までの長さの平均値Ｄ２は式２となる。
（式１）
Ｄ１＝（Ｄ１１＋Ｄ２１＋Ｄ３１＋Ｄ４１＋Ｄ５１）／５
（式２）
Ｄ２＝（Ｄ１２＋Ｄ２２＋Ｄ３２＋Ｄ４２＋Ｄ５２）／５
【００３６】
ここではＤ１＜Ｄ２とすることでインバータ側の半導体モジュール２０からの過渡的な発熱に対する熱容量を増加させて温度上昇を抑制している。
【実施例４】
【００３７】
図７に、本発明の実施例４における電力変換装置の概略構造を示す。図１と同じ箇所については同じ符号を付けて説明は省略し、違う部分のみ説明する。この場合はヒートパイプ５１１〜５１３が鉛直ではなく傾斜を付けた構成になっている。そして、ファン６の吸気および排気の方向も水平ではなく排気方向が斜め上方向になるように傾斜している。これにより、前面吸気で上面排気の場合の放熱器５の放熱フィンからの排気が装置の筐体４の上面に設けた排気口６３に至るまでの圧力損失を低減できる。
【００３８】
また、コンバータ側の半導体モジュール１０とインバータ側の半導体モジュール２０とが放熱器５の受熱部５２の同じ面に取り付けられている。また、平滑コンデンサ３は半導体モジュール１０，２０の近傍にプリント基板７０で接続されている。コンバータ側の半導体モジュール１０及びインバータ側の半導体モジュール２０のほぼ中心における放熱器５の受熱部５２の断面をそれぞれ図７（ｂ）及び（ｃ）に示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ′断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ′断面図である。コンバータ側の半導体モジュール１０からヒートパイプ５１１〜５１３までの距離に対して、インバータ側の半導体モジュール２０からヒートパイプ５１１〜５１３までの距離が長くなっている。
【００３９】
放熱器５の受熱部５２の詳細構造を図８に示す。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ′断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ′断面図である。図８においてハッチングした領域１がコンバータ側の半導体モジュール１０からの熱に対する熱容量に寄与する部分であり、図中に領域２と表わした部分がインバータ側の半導体モジュール２０からの熱に対する熱容量に寄与する部分である。領域１は、コンバータ側の半導体モジュール１０と受熱部５２との接触面をヒートパイプ５１１〜５１３の断面の中心を通りヒートパイプ５１１〜５１３の長手方向ＬＰに平行な面に投影したときに囲まれる領域である。領域２は、インバータ側の半導体モジュール２０と受熱部５２との接触面をヒートパイプ５１１〜５１３の断面の中心を通りヒートパイプ５１１〜５１３の長手方向ＬＰに平行な面に投影したときに囲まれる領域である。領域１の体積に比べて領域２の体積を増加させてインバータ側の半導体モジュール２０の過渡的な温度上昇を抑制している。
【実施例５】
【００４０】
図９に、本発明の実施例５における電力変換装置の概略構造を示す。図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ′矢視図である。ここでも図１と同じ部分は同じ符号をつけて説明を省略する。この例では放熱器５の受熱部５２１及び５２２が異なる材質で構成されており、これらを締結部品５３（ネジ等）で締結してヒートパイプ５１１〜５１３を挟み込む構造となっている。また、コンバータ側の半導体モジュール１０を取り付ける側の受熱部５２１に比べてインバータ側の半導体モジュール２０を取り付ける側の受熱部５２２を、比熱が大きい材質としている。このためにインバータ側の半導体モジュール２０からの熱に対する熱容量を大きくすることが可能であり、インバータ側の半導体モジュール２０の温度上昇を抑制している。
【００４１】
なお、放熱器５の受熱部全体をインバータ側の半導体モジュール２０を取り付ける側の受熱部５２２のように比熱の大きな材質とすることで、インバータ側の半導体モジュール２０の過渡的な温度上昇を抑制することはできるが、比熱が大きいものは概ね密度も高くなるため、放熱器５全体の質量が増大する。そこで図９に示すように、インバータ側のみを比熱および比重の大きな材質（例えば、銅）にしてコンバータ側は比熱および比重の小さな材質（例：アルミ）にすることで、放熱器５全体の重量増大を抑制している。
【００４２】
以上、相変化を伴う熱輸送手段を持つ放熱器としてヒートパイプ式のものを例にし、ヒートパイプを概ね鉛直向きになるような例で説明したが、ヒートパイプを水平に近い状態で置いた場合などでも、本発明の構成であればインバータ側負荷に対する過渡的な温度上昇を抑制する効果は得られる。
【００４３】
また、実施例１〜５において、損失による熱を低減するために、コンバータ側の半導体モジュール１０のスイッチング回数が、インバータ側の半導体モジュール２０のスイッチング回数に比べて少ない期間があるようにすることが望ましい。例えば、コンバータ側の半導体モジュール１０は二相変調制御で、インバータ側の半導体モジュール２０は少なくとも三相変調制御の期間があるようにする。具体的には、コンバータは常に二相変調制御で、インバータは低周波領域では三相変調制御で、高周波領域では二相変調制御で制御することが望ましい。
【００４４】
以上、本発明を実施例を用いて説明してきたが、これまでの各実施例で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、それぞれの実施例で説明した構成は、互いに矛盾しない限り、組み合わせて用いても良い。
【符号の説明】
【００４５】
３  平滑コンデンサ
４  筐体
５  放熱器
６  ファン
８  電源
１０，１１，１２，１３，２０，２１，２２，２３  半導体モジュール
５１，５１１，５１２，５１３，５１４，５１５  ヒートパイプ
６１  吸気口
６２  導風ダクト
６３  排気口
７１，７２  周辺回路
８１  リアクトル
９０  モータ
９１  綱車
９２  乗りかご
９３  釣合いおもり
９４  ロープ
【図１】
0005174873.tif 000002
【図２】
0005174873.tif 000003
【図３】
0005174873.tif 000004
【図４】
0005174873.tif 000005
【図５】
0005174873.tif 000006
【図６】
0005174873.tif 000007
【図７】
0005174873.tif 000008
【図８】
0005174873.tif 000009
【図９】
0005174873.tif 000010