JP7166474B2 - 電気車の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1にかかる電気車の駆動制御装置1を電気車100に搭載した状態を示す側面図である。以下、電気車100の長さ方向をX軸方向とし、電気車100の高さ方向をY軸方向とし、電気車100の幅方向をZ軸方向とする。X軸方向とY軸方向とZ軸方向とは、互いに直交する。また、電気車の駆動制御装置1を駆動制御装置1と称する場合もある。
図7は、本発明の実施の形態2にかかる電気車の駆動制御装置1の変換器部6および電動機部5を模式的に示す斜視図である。本実施の形態では、一つの半導体モジュール62Aを有する点が前記した実施の形態1と相違する。なお、実施の形態2では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図8は、本発明の実施の形態3にかかる電気車の駆動制御装置1の変換器部6および電動機部5を模式的に示す斜視図である。本実施の形態では、複数の半導体モジュール62を周方向に並べて配置した点が前記した実施の形態1と相違する。なお、実施の形態3では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図9は、本発明の実施の形態4にかかる電気車の駆動制御装置1の変換器部6および電動機部5を示す断面図である。図10は、図9に示される変換器部6を拡大した断面図である。本実施の形態では、電動機用検出器66をさらに備える点が前記した実施の形態1と相違する。なお、実施の形態4では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図11は、本発明の実施の形態5にかかる電気車の駆動制御装置1の変換器部6および電動機部5を示す断面図である。本実施の形態では、変換器部6の配置が前記した実施の形態4と相違する。なお、実施の形態5では、前記した実施の形態4と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図12は、本発明の実施の形態6にかかる電気車の駆動制御装置1の変換器部6および電動機部5を示す断面図である。本実施の形態では、コンデンサ61の配置が前記した実施の形態4と相違する。なお、実施の形態6では、前記した実施の形態4と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図13は、本発明の実施の形態7にかかる電気車の駆動制御装置1の変換器部6および電動機部5を示す断面図である。本実施の形態では、変換器部6の配置が前記した実施の形態4と相違する。なお、実施の形態7では、前記した実施の形態4と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図14は、本発明の実施の形態8にかかる電気車の駆動制御装置の変換器部6および電動機部5を示す断面図であって、図5に示されたVI-VI線に沿った断面図に相当する図である。本実施の形態では、電動機部5の内部を冷却するための冷却手段が前記した実施の形態1と相違する。なお、実施の形態8では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。図14に示される破線矢印は、半導体モジュール62で発生した熱が電動機フレーム51に伝わってから空気中に放熱される様子を模式的に表している。
Claims (16)
- 電動機部と前記電動機部の駆動を制御する変換器部とを備え、
前記電動機部は、固定子および回転子を収容し、金属で形成された電動機フレームを有し、
前記電動機フレームは、外周面を有し、
前記変換器部は、前記電動機フレームの周囲に配置され、
前記変換器部は、半導体素子を含む半導体モジュールを有し、
前記半導体モジュールは、前記電動機フレームの前記外周面と直接接触または熱的に接触しており、
前記電動機フレームの前記外周面は、台車に固定される固定面を含んでおり、
前記変換器部は、前記電動機フレームの前記外周面のうち前記固定面を避けた位置に配置され、
前記電動機部の内部には、外気を前記電動機部の内部に取り入れて通流させてから前記電動機部の外部に排出する外気通風路が設けられ、
前記半導体モジュールと前記外気通風路とは、前記電動機フレームで隔てられていることを特徴とする電気車の駆動制御装置。 - 前記半導体素子は、ジャンクション温度の上限値が前記電動機部の発熱温度よりも高い温度である素子であることを特徴とする請求項1に記載の電気車の駆動制御装置。
- 前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体で形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の電気車の駆動制御装置。
- 前記電動機フレームの前記外周面には、半導体モジュール取付部が一体に形成され、
前記半導体モジュールは、前記半導体モジュール取付部に取り付けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記電動機フレームの前記外周面には、前記電動機フレームとは別体に形成された半導体モジュール取付部が固定され、
前記半導体モジュールは、前記半導体モジュール取付部を介して、前記電動機フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記半導体モジュールは、接続端子が設けられる端子面と、前記半導体素子を冷却する放熱面と、をさらに有し、
前記半導体モジュールは、前記放熱面を前記電動機フレームに向け、かつ、前記端子面を前記電動機フレームとは反対に向けた状態で、前記電動機フレームの前記外周面に配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記変換器部は、前記電動機部の温度、振動、音、部分放電および絶縁状態のうちいずれか1つを検出する検出器と、前記半導体モジュールの駆動を制御する駆動制御基板と、を有し、
前記駆動制御基板には、前記検出器の信号が入力されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記駆動制御基板は、前記半導体モジュールを間に挟んで前記電動機フレームとは反対に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の電気車の駆動制御装置。
- 前記変換器部は、前記半導体モジュールと接続されるコンデンサを有し、
前記コンデンサは、前記電動機フレームの前記外周面に沿った形状に形成されて、前記電動機フレームの前記外周面に取り付けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記コンデンサは、前記コンデンサの接続端子が前記半導体モジュールの方を向くように、前記電動機フレームの前記外周面に配置され、
前記コンデンサの接続端子と前記半導体モジュールの接続端子とは、前記電動機フレームの前記外周面と平行な直流接続導体により接続されていることを特徴とする請求項9に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記コンデンサは、外部接続導体が接続される外部接続端子を有することを特徴とする請求項9または10に記載の電気車の駆動制御装置。
- 前記電動機部は、三相交流で駆動され、
前記変換器部と前記電動機部とを接続するU相導体、V相導体およびW相導体をさらに備え、
前記変換器部は、前記U相導体と接続される前記半導体モジュールと、前記V相導体と接続される前記半導体モジュールおよび前記W相導体と接続される前記半導体モジュールを有し、
複数の前記半導体モジュールは、前記電動機部の軸方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記電動機部は、三相交流で駆動され、
前記変換器部と前記電動機部とを接続するU相導体、V相導体およびW相導体をさらに備え、
前記変換器部は、前記U相導体と接続される前記半導体モジュールと、前記V相導体と接続される前記半導体モジュールおよび前記W相導体と接続される前記半導体モジュールを有し、
複数の前記半導体モジュールは、前記電動機部の周方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記電動機部は、三相交流で駆動され、
前記変換器部と前記電動機部とを接続するU相導体、V相導体およびW相導体をさらに備え、
前記変換器部は、前記U相導体、前記V相導体および前記W相導体のそれぞれと接続される一つの前記半導体モジュールを有し、
前記半導体モジュールの形状は、直方体であり、
前記半導体モジュールの長手方向が前記電動機部の軸方向と平行になるように、前記半導体モジュールおよび前記電動機部が配置されることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の電気車の駆動制御装置。 - 前記半導体モジュールの前記接続端子は、導体を介して、前記電動機部の固定子と接続されていることを特徴とする請求項6に記載の電気車の駆動制御装置。
- 前記電動機フレームには、前記導体を前記電動機フレームの外に引き出すための引出孔が形成され、
前記引出孔は、前記電動機フレームの前記外周面のうち軸方向の一方に寄った位置に配置されていることを特徴とする請求項15に記載の電気車の駆動制御装置。
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