JP6954029B2 - 電力変換装置および鉄道車両用電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1〜図4、および、図13を参照して、本実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。なお、本実施形態において、平面視とは、冷却部60の表面61aに対して直交する方向(Z方向)から見た状態を意味する。
まず、図1を参照して、電力変換装置100が設置される高速鉄道車両10の構成について説明する。なお、電力変換装置100は、特許請求の範囲の「鉄道車両用電力変換装置」の一例である。
図2(a)に示すように、電力変換装置100は、金属製の筐体20と、筐体20の内部に配置される電力変換装置本体部30(図2(a)参照)とを備えている。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって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、上記した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すべての変更(変形例)が含まれる。
30 電力変換装置本体部
31a、31b 半導体素子群(第1半導体素子群)
31c、31d、31e 半導体素子群(第2半導体素子群)
31f 第1半導体スイッチング素子
31g 第2半導体スイッチング素子
31h 第3半導体スイッチング素子
31i 第4半導体スイッチング素子
31j 第1ダイオード素子
31k 第2ダイオード素子
60 冷却部
61 受熱部(基台)
61a 表面(フィン部分が設けられている表面とは反対側の冷却部の表面)
61b 表面(フィン部分が設けられている表面)
62 放熱フィン(フィン部分)
70、71、72、73、74、75 モジュール
80 ネジ(締結部材)
90 ヒートパイプ
100 電力変換装置(鉄道車両用電力変換装置)
310 コンバータ部
311 インバータ部
A 接続点(第1半導体スイッチング素子と第2半導体スイッチング素子との接続点)
B 接続点(第3半導体スイッチング素子と第4半導体スイッチング素子との接続点)
X方向 進行方向(第1の方向)
Y方向 枕木方向(第2の方向)
Claims (9)
- 互いにこの順で直列に接続される第1半導体スイッチング素子、第2半導体スイッチング素子、第3半導体スイッチング素子、および、第4半導体スイッチング素子を各々含む複数の半導体素子群と、
前記複数の半導体素子群が載置されるとともに、冷却風が流れる方向である第1の方向に沿って延びるように設けられている複数の板状のフィン部分を含む冷却部とを備え、
前記複数の板状のフィン部分は、前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って並んで配列されており、
前記複数の半導体素子群は、前記フィン部分が設けられている表面とは反対側の前記冷却部の表面上において、前記フィン部分とオーバーラップするように、前記第2の方向に沿って並んで配列されるとともに、前記複数の半導体素子群の各々において、前記第2半導体スイッチング素子および前記第3半導体スイッチング素子は、前記冷却部の表面に対して直交する方向から見て、オーバーラップする前記フィン部分の少なくとも一部が互いに異なるように、前記第2の方向において位置がずらされて配置されている、電力変換装置。 - 前記複数の半導体素子群の各々において、前記第2半導体スイッチング素子と、前記第1半導体スイッチング素子および前記第4半導体スイッチング素子の一方とは、前記第1の方向に沿って列状に配置され、前記第3半導体スイッチング素子と、前記第1半導体スイッチング素子および前記第4半導体スイッチング素子の他方とは、前記第1の方向に沿って列状に配置されている、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記複数の半導体素子群の各々は、前記第1半導体スイッチング素子と前記第2半導体スイッチング素子との接続点と、前記第3半導体スイッチング素子と前記第4半導体スイッチング素子との接続点との間に設けられ、互いに直列に接続される第1ダイオード素子および第2ダイオード素子を含み、
前記複数の半導体素子群の各々において、前記第2半導体スイッチング素子と、前記第1半導体スイッチング素子および前記第4半導体スイッチング素子の一方と、前記第1ダイオード素子とは、前記第1の方向に沿って列状に配置され、前記第3半導体スイッチング素子と、前記第1半導体スイッチング素子および前記第4半導体スイッチング素子の他方と、前記第2ダイオード素子とは、前記第1の方向に沿って列状に配置されている、請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記複数の半導体素子群を含む電力変換装置本体部をさらに備え、
前記電力変換装置本体部は、鉄道車両に用いられるように構成されており、
前記冷却部の前記複数の板状のフィン部分は、前記鉄道車両の進行方向である前記第1の方向に沿って延びるように設けられており、
前記複数の半導体素子群の各々において、前記第1の方向において、前記第2半導体スイッチング素子は、前記第1半導体スイッチング素子および前記第4半導体スイッチング素子の一方と、前記第1ダイオード素子との間に配置され、前記第3半導体スイッチング素子は、前記第1半導体スイッチング素子および前記第4半導体スイッチング素子の他方と、前記第2ダイオード素子との間に配置されている、請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記複数の半導体素子群は、交流を直流に変換するコンバータ部を構成する第1半導体素子群と、直流を交流に変換するインバータ部を構成する第2半導体素子群とを含み、
少なくとも前記第1半導体素子群において、前記第2半導体スイッチング素子および前記第3半導体スイッチング素子は、前記冷却部の表面に対して直交する方向から見て、オーバーラップする前記フィン部分の少なくとも一部が互いに異なるように、前記第2の方向において位置がずらされて配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記冷却部は、前記複数の板状のフィン部分が取り付けられる基台を含み、
前記第1半導体スイッチング素子、前記第2半導体スイッチング素子、前記第3半導体スイッチング素子、および、前記第4半導体スイッチング素子の各々を、前記冷却部に取り付けるための複数の締結部材と、
前記第1の方向に沿って延びるように前記冷却部の前記基台の内部に設けられているヒートパイプとをさらに備え、
前記複数の締結部材は、前記ヒートパイプが延びる方向である前記第1の方向に沿って並んで配置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1半導体スイッチング素子、前記第2半導体スイッチング素子、前記第3半導体スイッチング素子、および、前記第4半導体スイッチング素子の各々は、前記冷却部の表面に対して直交する方向から見て略矩形形状を有するモジュールの内部にそれぞれ収容されており、
前記締結部材は、前記略矩形形状を有するモジュールの前記第1の方向に沿う2辺の各々に沿うように設けられている、請求項6に記載の電力変換装置。 - 前記第2半導体スイッチング素子と前記第3半導体スイッチング素子とは、前記冷却部の表面に対して直交する方向から見て、オーバーラップする前記フィン部分が互いに異なるように、前記冷却部の表面上に載置されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 互いにこの順で直列に接続される第1半導体スイッチング素子、第2半導体スイッチング素子、第3半導体スイッチング素子、および、第4半導体スイッチング素子を各々含む複数の半導体素子群と、
前記複数の半導体素子群が載置されるとともに、鉄道車両の進行方向である第1の方向に沿って延びるように設けられている複数の板状のフィン部分を含む冷却部とを備え、
前記複数の板状のフィン部分は、前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って並んで配列されており、
前記複数の半導体素子群は、前記フィン部分が設けられている表面とは反対側の前記冷却部の表面上において、前記フィン部分とオーバーラップするように、前記第2の方向に沿って並んで配列されるとともに、前記複数の半導体素子群の各々において、前記第2半導体スイッチング素子および前記第3半導体スイッチング素子は、前記冷却部の表面に対して直交する方向から見て、オーバーラップする前記フィン部分の少なくとも一部が互いに異なるように、前記第2の方向において位置がずらされて配置されている、鉄道車両用電力変換装置。
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