BR102013010188A2

BR102013010188A2 - Traction converter

Info

Publication number: BR102013010188A2
Application number: BRBR102013010188-5A
Authority: BR
Inventors: Yosuke Yasuda; Sunao Funakoshi; Akira Sagawa; Takeshi Tanaka; Shuichi Terakado; Takeshi Okayasu; Tadanori Sato; Shinichiro Kujiraoka
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2015-06-16
Also published as: JP5941741B2; CN103378746B; CN103378746A; JP2013230010A

Abstract

Conversor de tração. A presente invenção refere-se a temperatura de um vento de resfriamento for igual a ou menor que o ponto de congelamento de um meio de resfriamento em tubos de calor, congelamento do meio de resfriamento é suprimido. Os efeitos da variação na distribuição de perdas de calor dos dispositivos de energia semicondutores devido às condições de operação, e efeitos de aumento na temperatura do vento de resfriamento são nivelados, permitindo o resfriamento eficiente. Os dispositivos de energia semicondutores incluem uma pluralidade de primeiros módulos igbt cuja perda de calor se torna alta durante uma operação de funcionamento elétrico, e uma pluralidade de módulos de diodo de fixação possuindo uma perda de calor menor do que os módulos igbt, e os dispositivos de energia semicondutores possuindo uma perda de calor idêntica são dispostas em uma direção ortogonal a um fluxo de vento de resfriamento. Os módulos de diodo de fixação são dispostos entre os primeiros módulos igbt e os segundos módulos igbt com relação à direção na qual o vento de resfriamento fluiTraction converter. The present invention relates to the temperature of a cooling wind being equal to or less than the freezing point of a heat pipe cooling medium, freezing of the cooling medium is suppressed. The effects of variation in the heat loss distribution of semiconductor power devices due to operating conditions, and effects of increase in cooling wind temperature are leveled, allowing for efficient cooling. Semiconductor power devices include a plurality of first igbt modules whose heat loss becomes high during an electrical operation, and a plurality of clamping diode modules having less heat loss than igbt modules, and devices. Semiconductor energy sources having identical heat loss are arranged in an orthogonal direction to a cooling wind flow. Clamping diode modules are arranged between the first igbt modules and the second igbt modules with respect to the direction in which the cooling wind flows.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONVERSOR DE TRAÇÃO". FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um conversor de tração para um veículo ferroviário elétrico que inclui um circuito de comutação de corrente para controlar um motor elétrico.Patent Descriptive Report for "TRACTION CONVERTER". BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a traction converter for an electric rail vehicle that includes a current switching circuit for controlling an electric motor.

Descrição da Técnica Relacionada Um veículo ferroviário elétrico é montado com conversores de tração, tal como conversores e inversores, para controlar um motor elétrico para acionar o veículo. Esses conversores de tração fazem com que dispositivos de energia semicondutores, tal como um IGBT (transistor bipolar de porta isolada) e um GTO (tiristor de desligamento de porta), realizem comutação de alta frequência, alcançando, assim, uma conversão de energia. A fim de se reduzir o ruído causado durante a operação de comutação, um circuito de comutação de três níveis que envia correntes de três níveis, isso é, positiva, negativa e neutra, é frequentemente utilizado. O dispositivo de energia semicondutor gera calor durante a passagem de corrente e comutação. Quando o dispositivo de energia semicondutor possui uma temperatura alta devido ao calor, pode ocorrer uma possibilidade de a eficiência de conversão ser reduzida e elementos serem quebrados. De acordo, o dispositivo de energia semicondutor precisa ser resfriado para uma faixa de temperatura prescrita. O conversor de tração é normalmente montado sob o piso de um veículo onde o espaço de montagem é limitado. De acordo, um resfriador é fornecido para permitir que uma configuração de dispositivo simples resfrie eficientemente uma pluralidade de dispositivos de energia semicondutores.Description of Related Art An electric rail vehicle is mounted with traction converters, such as converters and inverters, to control an electric motor to drive the vehicle. These traction converters cause semiconductor power devices, such as an isolated gate bipolar transistor (IGBT) and a gate shutdown thyristor (GTO), to perform high frequency switching, thus achieving power conversion. In order to reduce the noise caused during the switching operation, a three-level switching circuit that sends three-level currents, ie positive, negative and neutral, is often used. The semiconductor power device generates heat during current flow and switching. When the semiconductor power device has a high temperature due to heat, there may be a possibility that conversion efficiency may be reduced and elements may be broken. Accordingly, the semiconductor power device must be cooled to a prescribed temperature range. The traction converter is usually mounted under the floor of a vehicle where mounting space is limited. Accordingly, a chiller is provided to allow a simple device configuration to efficiently cool a plurality of semiconductor power devices.

Quando um vento de resfriamento é suprido para o resfriador, o vento de resfriamento recebe calor doa dispositivos de energia semicondutores fornecidos em um lado de vento ascendente e a temperatura aumenta à medida que o vento flui na direção de um lado de vento descendente. A temperatura dos dispositivos de energia semicondutores no lado de vento descendente tende a aumentar de acordo.When a cooling wind is supplied to the chiller, the cooling wind receives heat from semiconductor power devices supplied on an upwind side and the temperature increases as the wind flows toward a downwind side. The temperature of the downwind side semiconductor power devices tends to increase accordingly.

Enquanto isso, no circuito de comutação de três níveis, as perdas de calor dos dispositivos de energia semicondutores configurando um circuito principal são diferentes um do outro. Durante uma operação de funcionamento elétrica e uma operação de frenagem regenerativa, a distribuição de perdas de calor dos dispositivos de energia semicondutores tende caracteristicamente a variar; a temperatura de um dispositivo de energia semicondutor com uma alta perda de calor tende a ser alta.Meanwhile, in the three-level switching circuit, the heat losses of semiconductor power devices configuring a main circuit are different from each other. During an electrical operation and a regenerative braking operation, the heat loss distribution of semiconductor power devices tends to vary; The temperature of a high heat loss semiconductor power device tends to be high.

Em vista dos fundamentos, a fim de se resfriar de forma eficiente o circuito de comutação de três níveis, efeitos de variação na distribuição de perda de calor do dispositivo de energia semicondutor devido às condições operacionais e efeitos decorrentes do aumento na temperatura do vento de resfriamento precisam ser nivelados entre os dispositivos de energia semicondutor configurando o circuito principal.In view of the fundamentals, in order to efficiently cool the three-level switching circuit, effects of variation in the heat loss distribution of the semiconductor power device due to operating conditions and effects arising from the increase in cooling wind temperature. need to be leveled between semiconductor power devices configuring the main circuit.

Tubos de calor são frequentemente utilizados como componentes do resfriador. O tubo de calor é um dispositivo que encerra internamente um meio de resfriamento, ferve o meio de resfriamento em uma parte de recebimento de calor, condensa o meio de resfriamento em uma parte de liberação de calor, e causa o refluxo do meio para a parte de recebimento de calor, transportando, assim, de forma eficiente, o calor. Um conversor de tração fornecido com um resfriador incluindo tais tubos de calor tem sido i-lustrado como descrito na publicação da patente japonesa No. 2011-233562 (documento de patente 1). Um resfriador descrito nas figuras de 1 a 6 do documento de patente 1 inclui um bloco de recebimento de calor, aletas, tubos de calor em formato de U e tubos de calor em formato de L. As partes de recebimento de calor dos tubos de calor são dispostas no bloco de recebimento de calor em uma direção ao longo do fluxo de um vento de resfriamento. As partes de liberação de calor dos tubos de calor são fornecidas para se colocarem a partir do bloco de recebimento de calor na direção vertical, e aletas são conectadas às mesmas. As partes de liberação de calor dos tubos de calor e as aletas são fornecidas no percurso de ventilação, e liberam calor por meio de vento de resfriamento suprido a partir de um so- prador. O bloco de recebimento de calor é fornecido com um grupo de dispositivos de energia semicondutores configurando um circuito para uma fase em uma direção ortogonal ao fluxo de vento de resfriamento.Heat pipes are often used as cooler components. The heat pipe is a device that internally encloses a cooling medium, boils the cooling medium in a heat receiving part, condenses the cooling medium in a heat releasing part, and causes the medium to reflow into the cooling part. heat receiving, thus efficiently transporting the heat. A traction converter supplied with a chiller including such heat pipes has been polished as described in Japanese patent publication No. 2011-233562 (patent document 1). A chiller described in Figures 1 through 6 of patent document 1 includes a heat receiving block, fins, U-shaped heat pipes and L-shaped heat pipes. The heat receiving portions of the heat pipes they are arranged in the heat receiving block in one direction along the flow of a cooling wind. The heat release parts of the heat pipes are provided for placement from the heat receiving block in the vertical direction, and fins are connected to them. The heat release parts of the heat pipes and fins are provided in the ventilation path, and release heat by cooling wind supplied from a blower. The heat receiving block is provided with a group of semiconductor power devices configuring a circuit for a phase in a direction orthogonal to the cooling wind flow.

Enquanto isso, um conversor de tração fornecido com um resfri-ador incluindo tubos de calor também tem sido conhecido como descrito na publicação da patente japonesa No. 2007-104784 (documento de patente 2). O resfriador inclui um bloco de recebimento de calor, aletas e tubos de calor tipo reto. As aletas são fornecidas ao longo da direção de percurso de um veículo, e liberam o calor por meio de um vento de percurso de veículo. Os tubos de calor tipo retos são embutidos no bloco de recebimento de calor ao longo da direção de percurso de veículo. Um grupo de dispositivos de energia semicondutores configurando uma fase de um circuito de comutação de três níveis é disposto no bloco de recebimento de calor de forma linear ao longo da direção de percurso de veículo, isso é, o fluxo de um vento de resfriamento. Vários conjuntos de grupos são linearmente dispostos na direção de amarração de veículo.Meanwhile, a traction converter supplied with a cooler including heat pipes has also been known as described in Japanese patent publication No. 2007-104784 (patent document 2). The chiller includes a heat receiving block, fins and straight type heat pipes. The fins are provided along the travel direction of a vehicle, and release heat through a vehicle travel wind. Straight type heat pipes are embedded in the heat receiving block along the vehicle travel direction. A group of semiconductor power devices configuring a phase of a three-level switching circuit is arranged in the heat receiving block linearly along the vehicle travel direction, that is, the flow of a cooling wind. Several sets of groups are linearly arranged in the vehicle mooring direction.

Na configuração do documento de patente 1, as partes de recebimento de calor dos tubos de calor são fornecidas na direção ao longo do fluxo de vento de resfriamento. A transferência de calor é aprimorada a partir de um lado de vento descendente para um lado de vento ascendente, e as temperaturas de vento descendente e vento ascendente são niveladas. No entanto, a direção longitudinal da parte de recebimento de calor do tubo de calor é diferente de uma direção na qual o grupo de dispositivos de energia semicondutores configurando um circuito para uma fase é fornecido. A diferença causa um problema visto que os efeitos do aumento na temperatura decorrente da distribuição de perdas de calor dos dispositivos de energia semicondutores na podem ser nivelados. Quando a temperatura de vento de resfriamento é igual a ou menor do que o ponto de congelamento do meio de resfriamento no tubo de calor, a temperatura na extremidade distai da parte de liberação de calor do tubo de calor se torna igual a ou inferior ao ponto de congelamento do meio de resfriamento, e o meio de resfriamento internamente encerrado é congelado na extremidade distai da parte de liberação de calor e não é retornado para a parte de recebimento de calor. Existe, pois, a possibilidade de causar uma secagem, onde o meio de resfriamento na parte de recebimento de calor é secada e a capacidade de transporte de calor é significativamente reduzida.In the configuration of patent document 1, the heat receiving portions of the heat pipes are provided in the direction along the cooling wind flow. Heat transfer is enhanced from a downwind side to an upwind side, and the downwind and upwind temperatures are leveled. However, the longitudinal direction of the heat receiving portion of the heat pipe is different from a direction in which the group of semiconductor power devices configuring a circuit for a phase is provided. The difference causes a problem since the effects of the increase in temperature due to the heat loss distribution of semiconductor power devices cannot be leveled out. When the cooling wind temperature is equal to or less than the freezing point of the cooling medium in the heat pipe, the temperature at the distal end of the heat pipe heat release portion becomes equal to or less than the temperature. cooling medium, and internally terminated cooling medium is frozen at the distal end of the heat release portion and is not returned to the heat receiving portion. It is therefore possible to cause drying, where the cooling medium in the heat receiving part is dried and the heat transport capacity is significantly reduced.

Na configuração descrita no documento de patente 2, os tubos de calor tipo reto são inseridos na direção de percurso de veículo, isso é, na direção na qual o vento de resfriamento flui. De acordo, a transferência de calor do lado de vento descendente para o lado de vento ascendente e a transferência de calor de um dispositivo de energia semicondutor com uma alta perda de calor para um dispositivo de energia semicondutor com uma baixa perda de energia são aprimorados, nivelando, assim, as temperaturas. No entanto, a transferência de calor do bloco de recebimento de calor para as partes de liberação de calor é apenas decorrente da condução de calor na parte de liberação de calor. Existe um problema visto que a eficiência de liberação de calor é menor do que a de transporte de calor pelo tubo de calor. É um objetivo da presente invenção fornecer um conversor de tração onde os efeitos da variação na distribuição de perdas de calor dos dispositivos de energia semicondutores devido às condições e efeitos de operação de aumento na temperatura do vento de resfriamento são nivelados nos dispositivos de energia semicondutores configurando um circuito principal de três níveis para, dessa forma, permitir um resfriamento eficiente. É outro objetivo se suprimir o congelamento do meio de resfriamento mesmo se a temperatura do vento de resfriamento for igual a ou inferior ao ponto de congelamento do meio de resfriamento no tubo de calor.In the configuration described in patent document 2, straight type heat pipes are inserted in the vehicle travel direction, that is, in the direction in which the cooling wind flows. Accordingly, heat transfer from the downwind side to the rising wind side and heat transfer from a high heat loss semiconductor power device to a low energy loss semiconductor power device is enhanced, thus leveling the temperatures. However, the heat transfer from the heat receiving block to the heat releasing portions is only due to the heat conduction on the heat releasing portion. There is a problem since the heat release efficiency is lower than the heat pipe heat transport efficiency. It is an object of the present invention to provide a traction converter where the effects of variation in heat loss distribution of semiconductor power devices due to cooling wind temperature increase operating conditions and effects are leveled in the semiconductor power devices configuring a three-level main circuit to thereby enable efficient cooling. Another objective is to suppress freezing of the cooling medium even if the cooling wind temperature is equal to or less than the freezing point of the cooling medium in the heat pipe.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

Um conversor de tração de um primeiro aspecto da presente invenção para alcançar o objetivo inclui: uma pluralidade de dispositivos de energia semicondutores configurando um circuito de conversão de energia; um alojamento no qual o circuito de conversão de energia é montado; um resfriador liberando calor dos dispositivos de energia semicondutores para um lado de fora; um soprador suprindo o resfriador com um vento de resfri- amento; e um percurso de ventilação que inclui internamente o resfriador e permite que o vento de resfriamento flua, onde o resfriador inclui um bloco de recebimento de calor, uma pluralidade de tubos de calor em formato de U, e uma pluralidade de aletas, os dispositivos de energia semicondutores sendo dispostos em paralelo em um lado do bloco de recebimento de calor, as partes de recebimento de calor dos tubos de calor em formato de U são embutidas em outro lado do bloco de recebimento de calor em uma direção ao longo do vento de resfriamento, e os tubos de calor em formato de U são dispostos de modo que as partes de liberação de calor fiquem de pé em uma direção vertical, as aletas são conectadas às partes de liberação de calor dos tubos de calor em formato de U, e dispostas no percurso de ventilação, os dispositivos de energia semicondutores incluem uma pluralidade de primeiros módulos IGBT cuja perda de calor se torna alta durante uma operação de frenagem regenerativa, uma pluralidade de segundos módulos IGBT cuja perda de calor se torna alta durante uma operação de funcionamento elétrico, e uma pluralidade de módulos de diodo de fixação possuindo uma perda de calor menor do que a do módulo IGBT, e os dispositivos de energia semicondutores possuindo uma perda de calor idêntica são dispostos em uma direção ortogonal ao fluxo de vento de resfriamento, e os módulos de diodo do prendedor são dispostos entre os primeiros módulos IGBT e os segundos módulos IGBT com relação à direção na qual o vento de resfriamento flui.A traction converter of a first aspect of the present invention for achieving the purpose includes: a plurality of semiconductor power devices configuring a power conversion circuit; a housing in which the energy conversion circuit is mounted; a chiller releasing heat from semiconductor power devices outside; a blower supplying the cooler with a cooling wind; and a vent path that internally includes the chiller and allows the cooling wind to flow, where the chiller includes a heat receiving block, a plurality of U-shaped heat pipes, and a plurality of fins, the cooling devices. semiconductor power being arranged in parallel on one side of the heat receiving block, the heat receiving parts of the U-shaped heat pipes are embedded in the other side of the heat receiving block in one direction along the cooling wind. , and the U-shaped heat pipes are arranged such that the heat-releasing parts stand in a vertical direction, the fins are connected to the U-shaped heat-pipes heat-releasing portions, and arranged In the vent path, semiconductor power devices include a plurality of first IGBT modules whose heat loss becomes high during a regenerative braking operation, a plurality of second IGBT modules whose heat loss becomes high during an electrical operation, and a plurality of clamping diode modules having less heat loss than that of the IGBT module, and semiconductor power devices having a Identical heat loss is arranged in a direction orthogonal to the cooling wind flow, and the fastener diode modules are arranged between the first IGBT modules and the second IGBT modules with respect to the direction in which the cooling wind flows.

No conversor de tração de acordo com um segundo aspecto, o bloco de recebimento de calor é fornecido com uma pluralidade de tubos de calor em formato de U cujas partes de recebimento de calor são dispostas nos planos de projeção do primeiro módulo IGBT e o módulo de diodo de prendedor, uma pluralidade de tubos de calor em forma de U cujas partes de recebimento de calor são dispostas nem planos de projeção do segundo módulo IGBT e o módulo de diodo de prendedor, e uma pluralidade de tubos de calor em formato de U cujas partes de recebimento de calor são dispostas em um plano de projeção de um único dispositivo de energia semicondutor.In the traction converter according to a second aspect, the heat receiving block is provided with a plurality of U-shaped heat pipes whose heat receiving parts are arranged in the projection planes of the first IGBT module and the heat transfer module. clamp diode, a plurality of U-shaped heat pipes whose heat receiving parts are disposed nor projection planes of the second IGBT module and the clamp diode module, and a plurality of U-shaped heat pipes whose Heat receiving parts are arranged in a projection plane of a single semiconductor power device.

No conversor de tração de acordo com um terceiro aspecto, os tubos de calor em formato de U são dispostos de modo que as partes de liberação de calor sejam dispostas de uma forma enviesada.In the traction converter according to a third aspect, the U-shaped heat pipes are arranged such that the heat releasing portions are biased.

No conversor de tração de acordo com um quarto aspecto, o resfriador é fornecido com tubos de calor em formato de L em posições em um lado de maior vento ascendente ou um lado de maior vento descendente com relação ao vento de resfriamento, ou em ambos os lados de vento ascendente e vento descendente.In the fourth aspect drive converter, the chiller is provided with L-shaped heat pipes in positions on either a higher upwind side or a higher downwind side relative to the cooling wind, or both. sides of rising wind and falling wind.

No conversor de tração de acordo com um quinto aspecto, as aletas são divididas com relação à direção na qual o vento de resfriamento flui, e uma inclinação das aletas no lado de vento ascendente com relação ao vento de resfriamento é maior do que uma inclinação no lado de vento descendente para reduzir o número de aletas.In the traction converter according to a fifth aspect, the fins are divided with respect to the direction in which the cooling wind flows, and a slope of the fins on the rising wind side with respect to the cooling wind is greater than a slope at the downwind side to reduce the number of fins.

No conversor de tração de acordo com um sexto aspecto, no percurso de ventilação, uma pluralidade de aletas de endireitamento são dispostas em um lado de vento ascendente das aletas.In the traction converter according to a sixth aspect, in the ventilation path, a plurality of straightening fins are arranged on an upwind side of the fins.

No conversor de tração de acordo com um sétimo aspecto, no percurso de ventilação, uma placa plana é disposta na direção ortogonal ao fluxo do vento de resfriamento entre as aletas conectadas às partes de liberação de calor dos tubos de calor em um lado de extremidade mais distai e uma parede configurando o percurso de ventilação. Preferivelmente, a distância entre a placa plana e as aletas conectadas ao lado de extremidade mais distai é menor do que a distância entre as aletas conectadas ao lado de extremidade distai e as extremidades distais das partes de liberação de calor dos tubos de calor.In the seventh aspect drive traction converter, in the ventilation path, a flat plate is arranged orthogonal to the flow of cooling wind between the fins connected to the heat release portions of the heat pipes at a lower end. distal and a wall configuring the ventilation path. Preferably, the distance between the flat plate and the fins connected to the distal end is less than the distance between the fins connected to the distal end and the distal ends of the heat release portions of the heat pipes.

No conversor de tração de acordo com um oitavo aspecto, uma pluralidade das placas planas são vigas para reforçar a resistência interna do percurso de ventilação. O conversor de tração de acordo com um nono aspecto inclui: uma pluralidade de dispositivos de energia semicondutores configurando um circuito de conversão de energia; e um resfriador liberando calor dos dispositivos de energia semicondutores para o exterior, onde o resfriador inclui um bloco de recebimento de calor, uma pluralidade de tubos de calor e uma pluralidade de aletas, os dispositivos de energia semicondutores são dispostos em paralelo em um lado do bloco de recebimento de calor, partes dos tubos de calor são embutidas no outro lado do bloco de recebimento de calor, os tubos de calor incluem partes de recebimento de calor embutidas no bloco de recebimento de calor, e as partes de liberação de calor dispostas para se projetarem a partir do bloco de recebimento de calor, as aletas são conectadas às partes de liberação de calor, e os tubos de calor incluem primeiros tubos de calor aos quais as aletas são conectadas a partir de extremidades proximais para extremidades distais das partes de liberação de calor, e segundos tubos de calor aos quais aletas menores em número do que as aletas para os primeiros tubos de calor são conectadas às partes de liberação de calor em um lado de extremidade proximal.In the tensile converter according to an eighth aspect, a plurality of flat plates are beams to reinforce the internal resistance of the ventilation path. The traction converter in a ninth aspect includes: a plurality of semiconductor power devices configuring a power conversion circuit; and a chiller releasing heat from the semiconductor power devices to the exterior, where the chiller includes a heat receiving block, a plurality of heat pipes and a plurality of fins, the semiconductor power devices are arranged in parallel on one side of the heat receiving block, parts of the heat pipes are embedded in the other side of the heat receiving block, heat pipes include heat receiving parts embedded in the heat receiving block, and heat release parts arranged to protrude from the heat receiving block, the fins are connected to the heat release portions, and the heat pipes include first heat pipes to which the fins are connected from proximal to distal ends of the release portions. heat pipes, and second heat pipes to which fins smaller in number than the fins for the first heat pipes are connected s to the heat release parts on a proximal end side.

No conversor de tração de acordo com um décimo aspecto, o segundo tubo de calor possui uma parte de liberação de calor mais curta do que o primeiro tubo de calor.In the tensile converter according to a tenth aspect, the second heat pipe has a shorter heat release portion than the first heat pipe.

Um sistema de acionamento de acordo com um décimo aspecto é um sistema para acionar um veículo ferroviário montado com o conversor de tração de acordo com qualquer um dos primeiro a décimo aspectos.A tenth aspect drive system is a system for driving a rail vehicle mounted with the traction converter according to any of the first to tenth aspects.

De acordo com o primeiro aspecto, as partes de recebimento de calor dos tubos de calor em formato de U são dispostos na direção ao longo do fluxo do vento de resfriamento. Dessa forma, a transferência de calor do lado de vento descendente para o lado de vento ascendente com relação ao vento de resfriamento pode ser aprimorada. De acordo, os efeitos de aumento na temperatura do dispositivo de energia semicondutor no lado de vento descendente podem ser suprimidos. As partes de liberação de calor dos tubos de calor em formato de U são dispostas para ficarem de pé na direção vertical. As aletas são conectadas às partes de liberação de calor, e as aletas e os tubos são dispostos no percurso de ventilação. De acordo, a transferência de calor do bloco de recebimento de calor para as aletas pode ser aprimorada, aperfeiçoando, assim, a eficiência da aleta. Os dispositivos de energia semicondutores com a mesma perda de calor são dispostos em uma linha na direção ortogonal ao fluxo de vento de resfriamento, permitindo, assim, que a temperatura na direção ortogonal do vento de resfriamento seja equalizado. O módulo de diodo de fixação com uma baixa perda de calor é disposto entre os módulos IGBT com uma alta perda de calor. Dessa forma, o calor pode ser distribuído de forma eficiente no bloco de recebimento de calor. De acordo, a temperatura dos dispositivos de energia semicondutores pode ser nivelada.According to the first aspect, the heat receiving portions of the U-shaped heat pipes are arranged in the direction along the cooling wind flow. In this way, heat transfer from the downwind side to the rising wind side with respect to the cooling wind can be improved. Accordingly, the effects of temperature rise of the downwind side semiconductor power device can be suppressed. The heat release portions of the U-shaped heat pipes are arranged to stand upright. The fins are connected to the heat release parts, and the fins and tubes are arranged in the ventilation path. Accordingly, heat transfer from the heat receiving block to the fins can be improved, thereby improving the efficiency of the fin. Semiconductor power devices with the same heat loss are arranged in a line in the direction orthogonal to the cooling wind flow, thus allowing the temperature in the orthogonal direction of the cooling wind to be equalized. The low heat loss clamping diode module is arranged between the high heat loss IGBT modules. In this way, heat can be efficiently distributed in the heat receiving block. Accordingly, the temperature of semiconductor power devices may be leveled.

De acordo com o segundo aspecto, as partes de recebimento de calor dos tubos de calor em formato de U são dispostas nos planos de projeção do primeiro módulo IGBT cuja perda de calor é alta durante a operação de frenagem regenerativa e o módulo de diodo de fixação possuindo uma menor perda de calor do que o módulo IGBT. A transferência de calor do primeiro módulo IGBT para o lado de diodo de fixação durante a operação de frenagem regenerativa pode ser aprimorada, e ambas as temperaturas podem ser niveladas. As partes de recebimento de calor dos tubos de calor em formato de U são dispostas nos planos de projeção do segundo módulo IGBT cuja perda de calor é alta durante a operação de funcionamento elétrico e o módulo de diodo de fixação. De acordo, a transferência de calor do segundo módulo IGBT para o lado do diodo de fixação durante a operação de funcionamento elétrico pode ser aprimorada, e ambas as temperaturas podem ser niveladas. As partes de recebimento de calor dos tubos de calor em formato de U são dispostas no plano de projeção do dispositivo de energia semicondutor único. De acordo, os tubos de calor servem para transportar calor apenas do dispositivo de energia semicondutor para as aletas. Esses tubos de calor são dispostos de uma forma mista. De acordo, o aumento local na temperatura pode ser suprimido, e as temperaturas dos dispositivos de energia semicondutores podem ser niveladas.According to the second aspect, the heat receiving portions of the U-shaped heat pipes are arranged in the projection planes of the first IGBT module whose heat loss is high during regenerative braking operation and the diode clamping module. having less heat loss than the IGBT module. Heat transfer from the first IGBT module to the clamping diode side during regenerative braking operation can be improved, and both temperatures can be leveled. The heat receiving portions of the U-shaped heat pipes are arranged on the projection planes of the second IGBT module whose heat loss is high during electrical operation and the diode clamping module. Accordingly, heat transfer from the second IGBT module to the diode side during electrical operation can be improved, and both temperatures can be leveled. The heat receiving portions of the U-shaped heat pipes are arranged in the projection plane of the single semiconductor power device. Accordingly, the heat pipes serve to carry heat only from the semiconductor power device to the fins. These heat pipes are arranged in a mixed manner. Accordingly, the local rise in temperature can be suppressed, and the temperatures of semiconductor power devices can be leveled.

De acordo com o terceiro aspecto, as partes de liberação de calor dos tubos de calor em formato de U são dispostas de forma enviesada. Dessa forma, as partes de conexão entre as aletas de os tubos de calor são uniformemente dispostas, e o calor é transportado uniformemente para as aletas, aperfeiçoando, assim, a eficiência da aleta. Adicionalmente, em com- paração com o caso no qual as partes de liberação de calor dos tubos de calor são dispostas de forma quadrada, a área transversal do percurso de fluxo entre as aletas e os tubos de calor é aumentada, o que reduz a resistência à ventilação entre as aletas e o vento de resfriamento pode ser suprido a uma alta taxa durante o resfriamento através do uso de um soprador. De acordo, os dispositivos de energia semicondutores podem ser eficientemente resfriados.According to the third aspect, the heat release portions of the U-shaped heat pipes are skewed. In this way, the connecting parts between the fins of the heat pipes are uniformly arranged, and the heat is transported evenly to the fins, thereby improving the efficiency of the fin. Additionally, compared to the case where the heat release parts of the heat pipes are arranged square, the cross-sectional area of the flow path between the fins and the heat pipes is increased, which reduces the resistance. Ventilation between the fins and the cooling wind can be supplied at a high rate during cooling through the use of a blower. Accordingly, semiconductor power devices can be efficiently cooled.

De acordo com um quarto aspecto, os tubos de calor em formato de L são dispostos de modo que as partes de liberação de calor sejam dispostas para dentro, na posição no lado de mais vento ascendente ou a posição no lado do maior vento descendente ou ambas as posições nos lados de vento ascendente e descendente. Essa disposição permite que as partes de recebimento de calor dos tubos de calor sejam dispostas no lado de fora do plano de projeção das aletas. De acordo, mesmo se os dispositivos de energia semicondutores forem dispostos no lado de fora do plano de projeção das aletas, o calor pode ser transportado de forma eficiente para as aletas pelos tubos de calor em formato de L, permitindo, assim, que as aletas tenham seu tamanho reduzido.According to a fourth aspect, the L-shaped heat pipes are arranged so that the heat-releasing parts are arranged inwardly at the position on the highest rising wind side or the position on the largest downwind side or both. the positions on the rising and falling wind sides. This arrangement allows the heat receiving portions of the heat pipes to be disposed outside the fin projection plane. Accordingly, even if semiconductor power devices are disposed outside the fin projection plane, heat can be efficiently conveyed to the fins by the L-shaped heat pipes, thus allowing the fins have their size reduced.

De acordo com o quinto aspecto, as aletas são divididas com relação à direção na qual o vento de resfriamento flui, e a inclinação das aletas no lado de vento ascendente onde a temperatura do ar é baixa é determinada maior do que a das aletas nos lados de vento descendente onde a temperatura do ar é alta para reduzir o número de aletas, o que pode reduzir a resistência à ventilação entre as aletas e suprir o vento de resfriamento em uma alta taxa durante o resfriamento através do uso do soprador. De acordo, os dispositivos de energia semicondutores podem ser resfriados de forma eficiente, e o peso do resfriador pode ser reduzido.According to the fifth aspect, the fins are divided with respect to the direction in which the cooling wind flows, and the inclination of the fins on the rising wind side where the air temperature is low is determined higher than that of the fins on the sides. downwind where the air temperature is high to reduce the number of fins, which can reduce the ventilation resistance between the fins and supply cooling wind at a high rate during cooling through the use of the blower. Accordingly, semiconductor power devices can be cooled efficiently, and the weight of the chiller can be reduced.

De acordo com o sexto aspecto, as aletas de endireitamento são dispostas no lado de vento ascendente das aletas no percurso de ventilação. Essa disposição pode equalizar a velocidade do vento de resfriamento a ser suprido a partir do soprador para as aletas na direção ortogonal ao fluxo de vento de resfriamento. De acordo, mesmo se a largura da aleta for maior do que a largura do bocal do soprador, os dispositivos de energia semicondutores podem ser resfriados de forma eficiente.According to the sixth aspect, the straightening fins are arranged on the upwind side of the fins in the ventilation path. This arrangement can equalize the speed of the cooling wind to be supplied from the blower to the fins in the direction orthogonal to the cooling wind flow. Accordingly, even if the fin width is greater than the blower nozzle width, semiconductor power devices can be cooled efficiently.

De acordo com o sétimo aspecto, no percurso de ventilação, as placas planas são dispostas na direção ortogonal ao fluxo do vento de resfriamento entre as aletas conectadas às partes de liberação de calor dos tubos de calor na extremidade mais distai e a parede configurando o percurso de ventilação. Essa disposição pode impedir que o vento de resfriamento vaze entre as aletas. De acordo, os dispositivos de energia semicondutores podem ser resfriados de forma eficiente. Adicionalmente, a distância entre as placas planas e as aletas conectadas às partes de liberação de calor dos tubos de calor no lado de extremidade distai é determinada menor do que a distância entre as aletas conectadas no lado de extremidade distai e extremidades distais das partes de liberação de calor dos tubos de calor. De a-cordo, a taxa de vazamento de vento de resfriamento entre as aletas pode ser reduzida ainda mais.According to the seventh aspect, in the ventilation path, the flat plates are arranged orthogonally to the cooling wind flow between the fins connected to the heat-releasing portions of the distal end heat pipes and the wall configuring the path. Ventilation This arrangement may prevent the cooling wind from leaking between the fins. Accordingly, semiconductor power devices can be cooled efficiently. Additionally, the distance between the flat plates and the fins connected to the heat release parts of the distal end heat pipes is determined to be smaller than the distance between the fins connected to the distal end and distal ends of the release parts. heat from the heat pipes. Accordingly, the rate of cooling wind leakage between the fins can be further reduced.

De acordo com um oitavo aspecto, a placa plana que impede que o vento de resfriamento vaze entre as aletas também serve como a viga para manter a resistência no percurso de ventilação. De acordo, o número de componentes pode ser reduzido, alcançando, assim, a redução de custo e o aperfeiçoamento na capacidade de fabricação.According to an eighth aspect, the flat plate that prevents the cooling wind from leaking between the fins also serves as the beam to maintain the resistance in the ventilation path. Accordingly, the number of components can be reduced thereby achieving cost reduction and improvement in manufacturing capacity.

De acordo com o nono aspecto, entre os tubos de calor, os tubos de calor aos quais as aletas são conectadas a partir das extremidades proximal a distai das partes de liberação de calor, e os tubos de calor aos quais as aletas são conectadas no lado de extremidade proximal das partes de liberação de calor são dispostos de forma fixa. Nas partes de liberação de calor dos tubos de calor aos quais as aletas são conectadas no lado de extremidade proximal das partes de liberação de calor, o número de aletas conectadas é menor do que onde as aletas são conectadas a partir da extremidade proximal para a extremidade distai. Dessa forma, a resistência térmica com o vento de resfriamento é aumentada, e a diferença de temperatura com o vento de resfriamento também é aumentada. De acordo, mesmo se a temperatura do vento de resfriamento for igual a ou menor do que o ponto de congelamento do meio de resfriamento no tubo de calor, o meio de resfriamento não é congelado e os dispositivos de energia semicondutores podem ser resfriados de forma eficiente. No caos de configuração do resfriador incluindo apenas os tubos de calor onde as aletas são conectadas apenas nos lados de extremidade proximal das partes de liberação de calor, a área de liberação de calor é menor do que onde as aletas são conectadas a partir da extremidade proximal para a extremidade distai. De acordo, quando a temperatura do vento de resfriamento é igual a ou maior do que o ponto de congelamento do meio de resfriamento, o desempenho de resfriamento pode ser reduzido. No entanto, a adoção de ambas as disposições de forma mista permite que o desempenho de resfriamento seja compatível entre o caso no qual a temperatura do vento de resfriamento é igual a ou inferior ao ponto de congelamento do meio de resfriamento e o caso no qual a temperatura está pelo menos no ponto de congelamento.According to the ninth aspect, between the heat pipes, the heat pipes to which the fins are connected from the proximal distal ends of the heat release parts, and the heat pipes to which the fins are connected on the side. proximal end portions of the heat release portions are fixedly arranged. In the heat release parts of the heat pipes to which the fins are connected at the proximal end side of the heat release parts, the number of connected fins is smaller than where the fins are connected from the proximal end to the end. get away. In this way, the thermal resistance with the cooling wind is increased, and the temperature difference with the cooling wind is also increased. Accordingly, even if the cooling wind temperature is equal to or less than the freezing point of the cooling medium in the heat pipe, the cooling medium is not frozen and semiconductor power devices can be efficiently cooled. . In the case of chiller configuration including only heat pipes where the fins are connected only to the proximal end sides of the heat release parts, the heat release area is smaller than where the fins are connected from the proximal end. to the distal end. Accordingly, when the cooling wind temperature is equal to or higher than the freezing point of the cooling medium, the cooling performance may be reduced. However, the adoption of both arrangements in a mixed manner allows the cooling performance to be compatible between the case where the cooling wind temperature is equal to or less than the freezing point of the cooling medium and the case where temperature is at least freezing point.

De acordo com o décimo aspecto, os tubos de calor aos quais as aletas são conectadas apenas nos lados das extremidades proximais das partes de liberação de calor possuem partes de liberação de calor mais curtas do que os tubos de calor aos quais as aletas são conectadas a partir das extremidades proximais para as extremidades distais em intervalos regulares. No caso de ocorrência de secagem devido ao congelamento do meio de resfriamento, a temperatura do dispositivo de energia semicondutor aumenta de forma significativa, e a temperatura das extremidades proximais das partes de liberação de calor dos tubos de calor aumenta de acordo. A configuração das partes de liberação de calor de forma curta pode reduzir a diferença de temperatura entre as extremidades distais e as extremidades proximais das partes de liberação de calor. Isso é a temperatura nas extremidades distais pode se tornar alta. De acordo, no caso de ocorrência de secagem, o meio de resfriamento congelado pode ser fundido, e os dispositivos de energia semicondutores podem ser resfriados de forma eficiente.According to the tenth aspect, heat pipes to which the fins are connected only at the proximal end sides of the heat release parts have shorter heat release parts than the heat pipes to which the fins are connected to from the proximal ends to the distal ends at regular intervals. In the event of drying due to freezing of the cooling medium, the temperature of the semiconductor power device increases significantly, and the temperature of the proximal ends of the heat release portions of the heat pipes increases accordingly. Configuring the heat release parts shortly can reduce the temperature difference between the distal and proximal ends of the heat release parts. This is the temperature at the distal extremities can become high. Accordingly, in the event of drying, the frozen cooling medium can be melted, and semiconductor power devices can be cooled efficiently.

De acordo com um décimo primeiro aspecto, os dispositivos de energia semicondutores podem ser efetivamente resfriados, e um sistema para o acionamento de um veículo ferroviário alcançando tamanho, peso e reduções de custo e o aperfeiçoamento da capacidade de fabricação pode ser fornecido.According to an eleventh aspect, semiconductor power devices can be effectively cooled, and a system for driving a rail vehicle achieving size, weight and cost reductions, and enhancing manufacturing capacity can be provided.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIG. 1 é uma vista em perspectiva ilustrando uma configuração geral de um conversor de tração de uma primeira modalidade da presente invenção; A FIG. 2 é uma vista plana da FIG. 1; A FIG. 3 é uma vista em corte tomada ao longo da linha A-A da FIG. 2; A FIG. 4 é um diagrama de circuito para duas fases de um circuito principal de conversor do conversor de tração da primeira modalidade da presente invenção; A FIG. 5 é uma vista inferior de um resfriador montado no conversor de tração da primeira modalidade da presente invenção; A FIG. 6 é uma vista plana do resfriador montado no conversor de tração da primeira modalidade da presente invenção; A FIG. 7 é uma vista em corte tomada ao longo da linha B-B da FIG. 6; A FIG. 8 é uma vista em corte tomada ao longo da linha C-C da FIG. 6; A FIG. 9 é uma vista em corte tomada ao longo da linha D-D da FIG. 6; A FIG. 10 é uma vista em corte tomada ao longo da linha E-E da FIG. 6; A FIG. 11 é uma vista em corte tomada ao longo da linha F-F da FIG. 6; A FIG. 12 é um diagrama aumentado de G na FIG. 10; A FIG. 13 é um diagrama aumentado de H na FIG. 10; A FIG. 14 é um diagrama aumentado de I na FIG. 3; A FIG. 15 é uma vista em corte de uma direção de percurso de veículo ilustrando um estado no qual o conversor de tração da primeira modalidade da presente invenção é montado sob um piso de uma cabine de um veiculo ferroviário; A FIG. 16 é uma tabela ilustrando as razões de perda de calor dos dispositivos de energia semicondutores durante uma operação de funcionamento elétrico e uma operação de frenagem regenerativa; A FIG. 17 é um diagrama ilustrando um resultado do cálculo da temperatura de um resfriador durante uma operação de funcionamento elétrico no documento de patente 1; A FIG. 18 é um diagrama ilustrando um resultado de cálculo da temperatura do resfriador durante uma operação de frenagem regenerativa no documento de patente 1; A FIG. 19 é um diagrama ilustrando um resultado de cálculo da temperatura de um resfriador montado no conversor de tração durante uma operação de funcionamento elétrico da primeira modalidade da presente invenção; A FIG. 20 é um diagrama ilustrando um resultado de cálculo da temperatura de um resfriador montado no conversor de tração durante uma operação de frenagem regenerativa da primeira modalidade da presente invenção; A FIG. 21 é um diagrama ampliado de H na FIG. 10; A FIG. 22 é uma vista plana ilustrando uma disposição dos tubos de calor de um resfriador montado em um conversor de tração de uma segunda modalidade da presente invenção; A FIG. 23 é uma vista em corte ilustrando uma configuração das aletas de um resfriador montado em um conversor de tração de uma terceira modalidade da presente invenção; e, A FIG. 24 é uma vista plana ilustrando uma configuração de aletas de endireitamento montadas em um conversor de tração de uma quarta modalidade da presente invenção.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view illustrating a general configuration of a traction converter of a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a plan view of FIG. 1; FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG. 2; FIG. 4 is a two-phase circuit diagram of a drive converter converter main circuit of the first embodiment of the present invention; FIG. 5 is a bottom view of a chiller converter mounted chiller of the first embodiment of the present invention; FIG. 6 is a plan view of the drive converter mounted chiller of the first embodiment of the present invention; FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 6; FIG. 8 is a sectional view taken along line C-C of FIG. 6; FIG. 9 is a sectional view taken along line D-D of FIG. 6; FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line E-E of FIG. 6; FIG. 11 is a sectional view taken along line F-F of FIG. 6; FIG. 12 is an enlarged diagram of G in FIG. 10; FIG. 13 is an enlarged diagram of H in FIG. 10; FIG. 14 is an enlarged diagram of I in FIG. 3; FIG. 15 is a cross-sectional view of a vehicle travel direction illustrating a state in which the traction converter of the first embodiment of the present invention is mounted under a cabin floor of a rail vehicle; FIG. 16 is a table illustrating the heat loss ratios of semiconductor power devices during an electrical operating operation and a regenerative braking operation; FIG. 17 is a diagram illustrating a result of calculating the temperature of a chiller during an electrical operation operation in patent document 1; FIG. 18 is a diagram illustrating a chiller temperature calculation result during a regenerative braking operation in patent document 1; FIG. 19 is a diagram illustrating a temperature calculation result of a drive converter mounted chiller during an electrical operating operation of the first embodiment of the present invention; FIG. 20 is a diagram illustrating a temperature calculation result of a drive converter mounted chiller during a regenerative braking operation of the first embodiment of the present invention; FIG. 21 is an enlarged diagram of H in FIG. 10; FIG. 22 is a plan view illustrating an arrangement of heat pipes of a chiller mounted on a second mode traction converter of the present invention; FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a fin configuration of a chiller converter mounted on a third embodiment traction converter of the present invention; and, FIG. 24 is a plan view illustrating a configuration of straightening fins mounted on a traction converter of a fourth embodiment of the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS A descrição detalhada será doravante realizada com referência aos desenhos.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description will hereinafter be made with reference to the drawings.

Modalidade 1 Um conversor de tração da presente invenção será descrito em detalhes com referência aos desenhos. A FIG. 1 é uma vista em perspectiva de uma configuração geral de um conversor de tração de uma primeira modalidade da presente invenção. A FIG. 2 é uma vista plana da FIG. 1. A FIG. 3 é uma vista em corte tomada ao longo da linha A-A da FIG. 2. O conversor de tração 1000 inclui placas laterais 1110, uma placa superior 1120, e uma placa inferior 1130. As vigas de direção de amarração 1161 e 1162 e as vigas de direção de percurso 1163 e 1164 são fornecidas na superfície superior do conversor de tração 1000, mantendo, assim, a resistência do conversor de tração 1000. Uma placa inferior de percurso de ventilação 1140 é fornecida entre a placa superior 1120 e a placa inferior 1130. Um espaço cercado pelas placas laterais 1110, a placa superior 1120 e a placa inferior de percurso de ventilação 1140 é um percurso de ventilação 1150. Um vento de resfriamento 1210 flui no percurso de ventilação 1150. Um espaço cercado pelas placas laterais 1110, a placa inferior 1130 e a placa inferior de percurso de ventilação 1140 é um espaço de montagem de componente de circuito 1600; nesse espaço, um grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500, um capacitor de filtro 1610, e um acionador de porta 1620 para controlar a comutação do grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500, que configura um circuito principal do conversor de tração 1000, são dispostos. O grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 no espaço de montagem de componente de circuito 1600 é fornecido na superfície inferior do resfriador 1700. O resfriador 1700 é conectado à superfície inferior da placa inferior de percurso de ventilação 1140 de forma impermeável ao ar, o que impede que o vento de resfriamento 1210 flua para dentro do espaço de montagem de componente de circuito 1600.Embodiment 1 A traction converter of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a general configuration of a traction converter of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of FIG. 1. FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A of FIG. 2. Traction converter 1000 includes side plates 1110, one upper plate 1120, and one lower plate 1130. Mooring steering beams 1161 and 1162 and travel direction beams 1163 and 1164 are provided on the upper surface of the drive converter. 1000, thereby maintaining the strength of the 1000 drive converter. A lower vent path plate 1140 is provided between the upper plate 1120 and the lower plate 1130. A space surrounded by the side plates 1110, the upper plate 1120 and the bottom vent path plate 1140 is a vent path 1150. A cooling wind 1210 flows into vent path 1150. A space surrounded by side plates 1110, bottom plate 1130, and bottom vent path 1140 is a space circuit component mounting 1600; in that space, a semiconductor power device group 1500, a filter capacitor 1610, and a gate driver 1620 for controlling the switching of semiconductor power device group 1500, which configures a main circuit of traction converter 1000, are arranged . The semiconductor power device group 1500 in circuit component 1600 mounting space is provided on the bottom surface of the 1700 chiller. The 1700 chiller is air-tightly connected to the bottom surface of the bottom vent path plate 1140, which is prevents cooling wind 1210 from flowing into circuit component 1600 mounting space.

Enquanto isso, o lado de superfície superior do resfriador 1700 é disposto no percurso de ventilação 1150. O resfriador 1700 não está em contato com a placa lateral 1110 e a placa superior 1120, mas é separado das mesmas por um espaço. A fim de se reduzir a taxa de vento de resfriamento 1210 passando através do espaço, placas de proteção de vazamento de vento 1191, 1192, 1193 e 1194 são fornecidas em um espaço em tomo do resfriador 1700 na direção na qual o vento de resfriamento flui. A direção na qual as placas de proteção contra vazamento de vento 1191, 1192, 1193 e 1994 são dispostas é ortogonal ao fluxo do vento de resfriamento 1210. A placa de proteção contra vazamento de vento 1194 é disposta de modo a se projetar para baixo a partir da viga de direção de percurso 1163. O soprador 1200 é disposto de modo que o centro do bocal seja substancialmente na linha central do resfriador 1700. O vento de resfriamento 1210 é puxado para dentro do conversor de tração 1000 através de um filtro 1300, e suprido a partir do bocal do soprador 1200 na direção do resfriador 1700. Aqui, a largura do bocal do soprador 1200 é pequena com relação à largura do resfriador 1700. O percurso de ventilação 1150 é aumentado por placas de aumento de percurso de ventilação 1171 e 1172 para ser equivalente à largura do resfriador 1700. As placas de aumento de percurso de ventilação 1171 e 1172 são conectadas à placa de proteção contra vazamento de vento 1191 disposta no lado de vento mais ascendente. A fim de se suprir uniformemente o vento de resfriamento 1210 para o resfriador 1700, duas aletas de endireitamento 1181 e 1812 são fornecidas entre o bocal do soprador 1200 e o resfriador 1700. As duas aletas de endireitamento 1181 e 1182 são dispostas simetricamente com relação ao centro do bocal do soprador 1200, e dispostas de modo que o espaço no lado de vento descendente seja maior do que no lado de vento ascendente. O vento de resfriamento 1210 tendo passado através das aletas de endireitamento 1181 e 1182 e o resfriador 1700 é ventilado a partir da grade 1400 para fora. A seguir, a descrição detalhada será feita basicamente na configuração do circuito principal do conversor de tração e o resfriador para res-friar o grupo de dispositivo de energia semicondutor. A FIG. 4 é um diagrama de circuito ilustrando uma parte do circuito principal no conversor de tração da primeira modalidade da presente invenção. A FIG. 4 ilustra duas fases do circuito principal do conversor. Na primeira modalidade da presente invenção, um circuito é montado onde dois circuitos principais são conectados em paralelo. Uma parte do circuito principal de conversor para uma fase possui uma configuração onde dois módulos IGBT externos 1510, dois módulos IGBT internos 1520 e dois módulos de diodo de fixação 1530 são conectados. Mais especificamente, quatro módulos IGBT são conectados em série um ao outro em uma ordem do módulo IGBT externo 1510, o módulo IGBT interno 1520, o módulo IGBT interno 1520, e o módulo IGBT externo 1510. Os quatro módulos IGBT conectados, dessa forma, em série são conectados em paralelo a dois capacitores de filtro 1610 conectados em série um ao outro. Adicionalmente, os pontos de conexão entre os módulos IGBT externo 1510 e os módulos IGBT internos 1520 são conectados um ao outro através de dois módulos de diodo de fixação 1530. O ponto de conexão entre os dois módulos de diodo de fixação 1530 é conectado ao ponto de conexão entre os dois capacitores de filtro 1610. A FIG. 5 ilustra uma vista inferior do resfriador e grupo de dispositivo de energia semicondutor. Um bloco de recebimento de calor 1710 como um componente do resfriador 1700 inclui duas placas espessas feitas de alumínio, que são conectadas uma à outra por parafusos de conexão 1712. Furos afunilados 1711 para fixação do resfriador são formados na extremidade do bloco de recebimento de calor 1710, que é conectado à placa inferior do percurso de ventilação 1140 na FIG. 3. O grupo de dispositivo de e-nergia semicondutor 1500 é disposto em paralelo na superfície inferior do bloco de recebimento de calor 1710. No grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500, os módulos configurando uma fase são dispostos ao longo da direção de fluxo do vento de resfriamento 1210 em uma ordem do módulo IGBT externo 1510, o módulo de diodo de fixação 1530, o módulo IGBT interno 1520, o módulo de diodo de fixação 1530, e o módulo IGBT externo 1510. Como um todo, os grupos de dispositivo de energia semicondutores 1500 para quatro fases são dispostos em uma direção ortogonal ao vento de resfriamento 1210. A FIG. 6 ilustra uma vista plana do resfriador. A FIG. 7 ilustra uma vista em corte tomada ao longo da linha B-B da FIG. 6. A FIG. 8 ilustra uma vista em corte tomada ao longo da linha C-C da FIG. 6. A FIG. 9 ilustra uma vista em corte tomada ao longo da linha D-D da FIG. 6. A FIG. 10 ilustra uma vista em corte tomada ao longo da linha E-E da FIG. 6. A FIG. 11 ilustra uma vista em corte tomada ao longo da linha F-F da FIG. 6. As linhas interrompidas ilustradas no lado superior acima da linha central da FIG. 6 indicam as partes de recebimento de calor dos tubos de calor. Linhas interrompidas ilustradas no lado inferior abaixo da linha central indicam a projeção do grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 fornecido na superfície inferior do bloco de recebimento de calor. Uma pluralidade de sulcos é formada ao longo da direção do fluxo do vento de resfriamento 1210 no lado de superfície superior do bloco de recebimento de calor 1710. As partes de recebimento de calor 1721 dos tubos de calor em formato de U 1720 e as partes de recebimento de calor 1731 dos tubos de calor em formato de L 1730 são dispostos na direção do fluxo do vento de resfriamento 1210 nos sulcos. O metal de enchimento de recozimento 1740, tal como a solda, é despejado dentro do sulco e solidificado, conectando, assim, os tubos de calor em formato de U 1720 e os tubos de calor em formato de L 1730 para o bloco de recebimento de calor 1710. As partes de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U 1720 e as partes de liberação de calor 1732 do tubo de calor em formato de L 1730 são fornecidos para ficar de pé na direção vertical. As aletas 1750 possuindo furos vazados para combinar com as posições das partes de liberação de calor são encaixadas por pressão nas partes de liberação de calor 1722 e 1732.Meanwhile, the upper surface side of chiller 1700 is arranged in vent path 1150. Chiller 1700 is not in contact with side plate 1110 and top plate 1120, but is separated from them by a space. In order to reduce the cooling wind rate 1210 passing through the space, 1191, 1192, 1193, and 1194 wind leak protection plates are provided in a space around the 1700 chiller in the direction in which the cooling wind flows. . The direction in which the 1191, 1192, 1193, and 1994 wind leakage protection plates are arranged is orthogonal to the cooling wind flow 1210. The 1194 wind leakage protection plate is arranged to project downwardly to from travel direction beam 1163. Blower 1200 is arranged so that the center of the nozzle is substantially in the centerline of chiller 1700. Cooling wind 1210 is pulled into traction converter 1000 through a filter 1300, and supplied from the blower nozzle 1200 toward chiller 1700. Here, the width of the blower nozzle 1200 is small relative to the width of chiller 1700. Vent path 1150 is increased by vent path widening plates 1171 1172 to be equivalent to the width of the 1700 chiller. The 1171 and 1172 vent path increase plates are connected to the 1191 wind leak protection plate. arranged on the upward wind side. In order to uniformly supply the cooling wind 1210 to the 1700 chiller, two straightening fins 1181 and 1812 are provided between the blower nozzle 1200 and the 1700 chiller. The two straightening fins 1181 and 1182 are arranged symmetrically with respect to the center of the blower nozzle 1200, and arranged so that the space on the downwind side is greater than on the upwind side. The cooling wind 1210 having passed through the straightening fins 1181 and 1182 and the chiller 1700 is vented from the grid 1400 outwards. The following is a detailed description of the main circuit configuration of the drive converter and the chiller for cooling the semiconductor power device group. FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a part of the main circuit in the traction converter of the first embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates two phases of the converter main circuit. In the first embodiment of the present invention, a circuit is mounted where two main circuits are connected in parallel. One part of the single-phase converter main circuit has a configuration where two external 1510 IGBT modules, two internal 1520 IGBT modules, and two 1530 clamp diode modules are connected. More specifically, four IGBT modules are connected in series to one another in an order of the 1510 external IGBT module, the 1520 internal IGBT module, the 1520 internal IGBT module, and the 1510 external IGBT module. in series are connected in parallel to two 1610 filter capacitors connected in series to each other. Additionally, the connection points between the 1510 external IGBT modules and the 1520 internal IGBT modules are connected to each other via two 1530 clamp diode modules. The connection point between the two 1530 clamp diode modules is connected to the between the two filter capacitors 1610. FIG. 5 illustrates a bottom view of the chiller and semiconductor power device group. A 1710 heat receiving block as a component of the 1700 chiller includes two thick plates made of aluminum, which are connected together by 1712 connecting screws. 1711 Tapered holes for chiller fixing are formed at the end of the heat receiving block. 1710, which is connected to the bottom plate of the vent path 1140 in FIG. 3. The semiconductor power device group 1500 is arranged in parallel on the bottom surface of the heat receiving block 1710. In the semiconductor power device group 1500, the modules configuring a phase are arranged along the flow direction of the 1210 cooling wind in an order of the 1510 external IGBT module, the 1530 clamping diode module, the 1520 internal IGBT module, the 1530 clamping diode module, and the 1510 external IGBT module. four-phase semiconductor power sources 1500 are arranged in an orthogonal direction to the cooling wind 1210. FIG. 6 illustrates a plan view of the chiller. FIG. 7 illustrates a sectional view taken along line B-B of FIG. 6. FIG. 8 illustrates a sectional view taken along line C-C of FIG. 6. FIG. 9 illustrates a sectional view taken along line D-D of FIG. 6. FIG. 10 illustrates a sectional view taken along line E-E of FIG. 6. FIG. 11 illustrates a sectional view taken along line F-F of FIG. 6. The broken lines illustrated on the upper side above the center line of FIG. 6 indicate the heat receiving parts of the heat pipes. Interrupted lines illustrated on the bottom side below the centerline indicate the projection of the semiconductor power device group 1500 provided on the bottom surface of the heat receiving block. A plurality of grooves are formed along the direction of the cooling wind flow 1210 on the upper surface side of the heat receiving block 1710. The heat receiving parts 1721 of the U-shaped heat pipes 1720 and the parts of The heat receiving 1731 of the 1730 L-shaped heat pipes are arranged in the direction of the cooling wind flow 1210 in the grooves. Annealing filler metal 1740, such as solder, is poured into the groove and solidified, thus connecting 1720 U-shaped heat pipes and 1730 L-shaped heat pipes to the receiving block. heat 1710. 1722 U-shape heat tube heat release portions 1722 and 1732 L-shape heat pipe heat release portions 1732 are provided for standing upright. The fins 1750 having hollow holes to match the positions of the heat release portions are snap-fitted to the heat release portions 1722 and 1732.

Enquanto isso, o material de vedação 1760 é disposto entre uma região na superfície superior do bloco de recebimento de calor 1710 onde os tubos de calor são dispostos e os furos afunilados 1711 para fixação do res-friador em torno de todo o perímetro. Dessa forma, a placa inferior de percurso de ventilação 1140 e o resfriador 1700 são conectados um ao outro de forma impermeável ao ar, impedindo, assim, que o vento de resfriamento entre em contato direto com os módulos de energia semicondutores. A disposição dos tubos de calor será descrita. Com referência à vista em corte da FIG. 7 tomada ao longo da linha B-B, os tubos de calor são dispostos ao longo da direção do fluxo do vento de resfriamento 1210 em uma ordem do tubo de calor em formato de L 1730, os cinco tubos de calor em formato de U 1720, e o tubo de calor em formato de L 1730. Aqui, os tubos de calor em formato de L 1730 dispostos nas extremidades de vento ascendente e vento descendente do vento de resfriamento são dispostos de modo que as partes de liberação de calor sejam dispostas para dentro. Com referência à vista em corte da FIG. 8 tomada ao longo da linha C-C, um tubo de calor curto 1780 possuindo partes de liberação de calor mais curtas do que a do tubo de calor em formato de U 1720 ilustrado na FIG. 7 é fornecida ao longo da direção do fluxo do vento de resfriamento 1210 em uma ordem do tubo de calor curto 1780, o tubo de calor em formato de U 1720, o tubo de calor curto 1780, o tubo de calor curto 1780, o tubo de calor em formato de U 1720, e o tubo de calor curto 1780. Com referência à vista em corte da FIG. 9 tomada ao longo da linha D-D, os tubos são dispostos em uma ordem do tubo de calor em formato de L 1730, o tubo de calor curto 1780, o tubo de calor em formato de U 1720, o tubo de calor curto 1780, o tubo de calor em formato de U 1720, o tubo de calor curto 1780, e o tubo de calor em formato de L 1730. Aqui, os tubos de calor em formato de L 1730 dispostos nas extremidades de vento ascendente e vento descendente do vento de resfriamento são dispostos de modo que as partes de liberação de calor sejam dispostas para dentro. Com referência à vista em corte da FIG. 10 tomada ao longo da linha E-E, os tubos são dispostos em uma ordem de tubo de calor em formato de U 1720, o tubo de calor curto 1780, o tubo de calor em formato de U 1720, o tubo de calor em formato de U 1720, o tubo de calor curto 1780, e o tubo de calor em formato de U 1720. Com referência à vista em corte da FIG. 11 tomada ao longo da linha F-F, seis tubos de calor em formato de ü 1720 são fornecidos. Como ilustrado na FIG. 6, os tubos de calor são dispostos em uma ordem de seção B-B, seção C-C, seção D-D, seção E-E, seção D-D, seção C-C, seção B-B, seção F-F, seção B-B, seção C-C, seção D-D, seção E-E, seção D-D, seção C-C e seção B-B. Essa disposição permite que partes de recebimento de calor 1721 e 1731 dos tubos de calor e as partes de liberação de calor 1722 e 1732 dos tubos de calor sejam dispostas de forma enviesada. Isso é, a fileira dos tubos de calor onde tubos de calor em formato de L 1730 são dispostos nas extremidades de vento ascendente e vento descendente do vento de resfriamento de modo que as partes de liberação de calor sejam dispostas para dentro como ilustrado na seção B-B e seção D-D, e a fileira dos tubos de calor onde os tubos de calor em formato de U 1720 são dispostos nas extremidades de vento ascendente e vento descendente do vento de resfriamento como ilustrado na seção C-C, seção E-E, e seção F-F, são alternativamente dispostas. Essa disposição permite que as partes de recebimento de calor 1721 e 1731 dos tubos de calor e as partes de liberação de calor 1722 e 1732 dos tubos de calor sejam dispostas de forma enviesada. Dessa forma, as partes de recebimento de calor dos tubos de calor podem ser dispostas em toda a superfície do bloco de recebimento de calor 1710 enquanto a resistência à ventilação das partes de liberação de calor dos tubos de calor é suprimida, permitindo, assim, que o desempenho de liberação de calor seja aperfeiçoado. Adicionalmente, os tubos de calor curtos 1780 são dispostos de forma igual. Na primeira modalidade da presente invenção, o número de tubos de calor curtos é igual a 64 enquanto que o número total de tubos de calor é de 196; 30% de todos os tubos são os tubos de calor curtos. A FIG. 12 é um diagrama aumentado de uma região G na FIG. 10. No bloco de recebimento de calor 1710, uma região imediatamente abaixo da parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U é uma região de tubo de calor 1770 sem partes de recebimento de calor. Essa regia pode ter uma resistência térmica maior do que o interior da parte de recebimento de calor do tubo de calor. De acordo, a temperatura pode se tornar localmente alta. No entanto, a disposição enviesada das partes de recebimento de calor 1721 e 1731 dos tubos de calor como ilustrado na FIG. 6 dispõe as partes de recebimento de calor 1721 dos tubos de calor em formato de U na seção C-C e na seção F-F em proximidade, por exemplo, a região 1770 sem as partes de recebimento de calor na seção B-B.Meanwhile, the sealing material 1760 is disposed between a region on the upper surface of the heat receiving block 1710 where the heat pipes are disposed and the tapered holes 1711 for securing the cooler around the entire perimeter. In this way, the lower vent path plate 1140 and the 1700 chiller are air tightly connected to each other, thus preventing the cooling wind from coming into direct contact with the semiconductor power modules. The arrangement of the heat pipes will be described. With reference to the cross-sectional view of FIG. 7 taken along line BB, the heat pipes are arranged along the direction of the cooling wind flow 1210 in an order of the L-shape 1730 heat pipe, the five U-shape 1720 heat pipes, and the L-shaped heat pipe 1730. Here, the L-shaped heat pipes 1730 arranged at the upwind and downwind ends of the cooling wind are arranged so that the heat release portions are arranged inwardly. With reference to the cross-sectional view of FIG. 8 taken along line C-C, a short heat pipe 1780 having shorter heat release portions than that of the U-shaped heat pipe 1720 shown in FIG. 7 is provided along the direction of the cooling wind flow 1210 in one order of the 1780 short heat pipe, 1720 U-shaped heat pipe, 1780 short heat pipe, 1780 short heat pipe, U-shaped heat exchanger 1720, and the short heat pipe 1780. Referring to the sectional view of FIG. 9 along the DD line, the pipes are arranged in an order of the L-shaped heat pipe 1730, the short heat pipe 1780, the U-shaped heat pipe 1720, the short heat pipe 1780, the U-shaped heat pipe 1720, short heat pipe 1780, and L-shaped heat pipe 1730. Here, L-shaped heat pipes 1730 arranged at the ends of upwind and downwind of cooling are arranged so that the heat release parts are arranged inwardly. With reference to the cross-sectional view of FIG. 10 taken along line EE, the pipes are arranged in an order of U-shaped heat pipe 1720, short-heat pipe 1780, U-shaped heat pipe 1720, U-shaped heat pipe 1720, short heat pipe 1780, and U-shaped heat pipe 1720. Referring to the sectional view of FIG. 11 outlet along the F-F line, six ü 1720-shaped heat pipes are provided. As illustrated in FIG. 6, the heat pipes are arranged in an order of section BB, section CC, section DD, section EE, section DD, section CC, section BB, section FF, section BB, section DC, section DD, section EE, section DD , section CC and section BB. This arrangement allows heat receiving parts 1721 and 1731 of the heat pipes and heat release parts 1722 and 1732 of the heat pipes to be biased. That is, the row of heat pipes where L-shaped heat pipes 1730 are arranged at the upwind and downwind ends of the cooling wind so that the heat release portions are arranged inwards as illustrated in section BB and section DD, and the row of heat pipes where 1720 U-shaped heat pipes are arranged at the rising wind and cooling wind downwind ends as illustrated in section CC, section EE, and section FF, are alternatively willing. This arrangement allows the heat receiving portions 1721 and 1731 of the heat pipes and the heat releasing portions 1722 and 1732 of the heat pipes to be biased. In this way, the heat receiving parts of the heat pipes may be arranged over the entire surface of the heat receiving block 1710 while the ventilation resistance of the heat release parts of the heat pipes is suppressed, thus allowing heat release performance is improved. Additionally, the short heat pipes 1780 are arranged equally. In the first embodiment of the present invention, the number of short heat pipes is 64 while the total number of heat pipes is 196; 30% of all pipes are short heat pipes. FIG. 12 is an enlarged diagram of a region G in FIG. 10. In heat receiving block 1710, a region immediately below the heat release portion 1722 of the U-shaped heat pipe is a 1770 heat pipe region with no heat receiving portions. This region may have a higher thermal resistance than the interior of the heat receiving portion of the heat pipe. Accordingly, the temperature may become locally high. However, the skewed arrangement of the heat receiving portions 1721 and 1731 of the heat pipes as illustrated in FIG. 6 arranges the heat receiving parts 1721 of the U-shaped heat pipes in section C-C and section F-F in proximity, for example, region 1770 without the heat receiving parts in section B-B.

De acordo, a transferência de calor é aprimorada e o aumento local na temperatura é suprimido. A seguir, a relação de posição entre os tubos de calor e o grupo de dispositivo de energia semicondutor será descrita. Na vista em corte da FIG. 7 tomada ao longo da linha B-B, o tubo de calor em formato de L 1730 é disposto de modo que a parte de liberação de calor 1732 do tubo de calor em formato de L seja disposto em um plano de projeção do módulo IGBT externo 1510. os primeiro a quinto tubos de calor em formato de U 1720 do lado de vento ascendente são dispostos de modo que as partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U sejam dispostas nos planos de projeção do módulo IGBT externo 1510 e o módulo de diodo de fixação 1530. Os segundo e quarto tubos de calor em formato de U 1720 do lado de vento ascendente são dispostos de modo que as partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U sejam dispostas nos planos de projeção do módulo IGBT interno 1520 e o módulo de diodo de fixação 1530. O terceiro tubo de calor em formato de U 1720 do lado de vento ascendente é disposto de modo que a parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U seja disposta nos planos de projeção do módulo IGBT interno 1520 nos lados de vento ascendente e descendente.Accordingly, heat transfer is improved and the local increase in temperature is suppressed. In the following, the position relationship between the heat pipes and the semiconductor power device group will be described. In the sectional view of FIG. 7 taken along line BB, the L-shaped heat pipe 1730 is arranged such that the heat-releasing portion 1732 of the L-shaped heat pipe is arranged in a projection plane of the external IGBT module 1510. the first to fifth U-shape heat tubes 1720 of the rising wind side are arranged such that the heat release portions 1722 of the U-shaped heat tubes are arranged in the projection planes of the external IGBT module 1510 and the clamping diode module 1530. The second and fourth U-shaped heat tubes 1720 of the rising wind side are arranged so that the heat-releasing portions 1722 of the U-shaped heat tubes are arranged on the projection planes. IGBT module 1520 and mounting diode module 1530. The third U-shape heat pipe 1720 of the upwind side is arranged so that the heat-releasing part 1722 of the U-shape heat pipe is dis placed on the projection planes of the internal 15GB IGBT module on the rising and falling wind sides.

Com referência à vista em corte tomada ao longo da linha F-F i-lustrada na FIG. 11, os primeiro a sexto tubos de calor em formato de U 1720 do lado de vento ascendente são dispostos de modo que as partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U sejam dispostas no plano de projeção apenas do módulo IGBT externo 1510. Os segundo ao quinto tubos de calor em formato de U 1720 do lado de vento ascendente são dispostos de modo que as partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U sejam dispostas no plano de projeção apenas do módulo de diodo de fixação 1530. Os terceiro e quarto tubos de calor em formato de U 1720 do lado de vento ascendente são dispostos de modo que as partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U sejam dispostas no plano de projeção apenas do módulo IGBT interno 1520. A seguir, a configuração das aletas será descrita. Uma pluralidade de aletas de vento ascendente 1751 é encaixada por pressão dentro das partes de liberação de calor dos tubos de calor no lado de vento ascendente do vento de resfriamento 1210. Uma pluralidade de aletas de vento descendente 1752 é encaixada por pressão dentro das partes de liberação de calor dos tubos de calor no lado de vento descendente. A inclinação das aletas de vento ascendente 1751 é maior do que a inclinação de aletas de vento descendente 1752. O numero de aletas 1751 é menor do que o número de aletas 1752. Na primeira modalidade da presente invenção, o número de aletas de vento descendente é de 48, enquanto o número de aletas de vento ascendente é de 24. A razão dos números é de 2 para 1. Em consideração da capacidade de fabricação, as aletas 1750 são divididas em quatro segmentos na direção ortogonal ao fluxo do vento de resfriamento 1210. A conexão entre as aletas e os tubos de calor será descrita. A FIG. 13 é um diagrama ampliado de uma região H na FIG. 10. As aletas 1750 são fornecidas com furos vazados dispostos de modo a corresponder às posições nas partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U. Passagens 1790 são dispostas em torno dos furos vazados. O encaixe por pressão das aletas 1750 à parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U traz as passagens 1790 para o contato de superfície com a parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U, permitindo, assim, a conexão térmica. As aletas 1750 são conectadas às partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U em intervalos regulares das extremidades distais para as extremidades pro-ximais das partes de liberação de calor. Enquanto isso, apenas as aletas 1750 nas extremidades proximais são conectadas às partes de liberação de calor 1782 dos tubos de calor curtos; na primeira modalidade da presente invenção, apenas oito aletas nas extremidades proximais são conectadas. Em um lado distai a partir daí, as passagens 1790 não são fornecidas, e as partes de liberação de calor dos tubos de calor não são conectadas às aletas. A seguir, a relação de posição entre o resfriador e a placa de proteção contra vazamento de vento será descrita. A FIG. 14 é um diagrama aumentado de uma região I na FIG. 3, e ilustra a relação de posição entre as extremidades distais das partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U e a placa de proteção contra vazamento de vento 1194. A parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U possui um diâmetro menor na extremidade distai do que em outra parte. Dessa forma, as aletas 1751 e 1752 não podem ser encaixadas por pressão. De acordo, a extremidade distai da parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U se projeta por aproximadamente 20 a 30 mm a partir da aleta superior. Enquanto isso, a placa de proteção contra vazamento de vento 1194 é disposta em uma posição entre as partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U. O espaço entre a placa de proteção contra vazamento de vento 1194 e a aleta superior é de aproximadamente 5 mm, que é menor do que o espaço entre a extremidade distai da parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U e a aleta superior.Referring to the cross-sectional view taken along the polished F-F line in FIG. 11, the first to sixth U-shape heat pipes 1720 of the rising wind side are arranged so that the heat-releasing portions 1722 of the U-shapes heat pipes are arranged in the projection plane of the external IGBT module only. 1510. The second to fifth U-shaped heat tubes 1720 of the rising wind side are arranged so that the heat-releasing portions 1722 of the U-shaped heat tubes are arranged in the projection plane of the diode module only. 1530. The third and fourth U-shaped heat tubes 1720 of the rising wind side are arranged such that the heat-releasing portions 1722 of the U-shaped heat tubes are arranged in the projection plane of the module only. Internal IGBT 1520. Next, the configuration of the fins will be described. A plurality of upwind wind vane 1751 is snap-fitted within the heat release portions of the heat pipes on the upwind wind side of the cooling wind 1210. A plurality of downwind wind vane 1752 is snap-fitted into the heat pipe portions. heat release from heat pipes on downwind side. The inclination of the rising wind vane 1751 is greater than the inclination of the falling wind vane 1752. The number of vane 1751 is less than the number of vane 1752. In the first embodiment of the present invention, the number of descending wind vane is 48, while the number of rising wind fins is 24. The ratio of the numbers is 2 to 1. In consideration of manufacturing capacity, the 1750 fins are divided into four segments in the orthogonal direction to the cooling wind flow. 1210. The connection between the fins and the heat pipes will be described. FIG. 13 is an enlarged diagram of a region H in FIG. 10. The fins 1750 are provided with hollow holes arranged to correspond to positions in the heat release portions 1722 of the U-shaped heat pipes. Passages 1790 are arranged around the hollow holes. The snap fit of the fins 1750 to the heat release portion 1722 of the U-shaped heat pipe brings the passages 1790 into surface contact with the heat release portion 1722 of the U-shaped heat pipe, allowing, thus the thermal connection. The fins 1750 are connected to the heat release portions 1722 of the U-shaped heat pipes at regular intervals from the distal ends to the proximal ends of the heat release portions. Meanwhile, only the fins 1750 at the proximal ends are connected to the heat release portions 1782 of the short heat pipes; In the first embodiment of the present invention, only eight fins at the proximal ends are connected. On a distal side thereafter, the 1790 passages are not provided, and the heat release portions of the heat pipes are not connected to the fins. Next, the position relationship between the chiller and the wind leakage protection board will be described. FIG. 14 is an enlarged diagram of a region I in FIG. 3, and illustrates the position relationship between the distal ends of the heat release portions 1722 of the U-shaped heat pipes and the wind leak protection plate 1194. The heat release portions 1722 of the heat pipe U-shape has a smaller diameter at the distal end than elsewhere. Thus, the fins 1751 and 1752 cannot be snapped together. Accordingly, the distal end of the heat release portion 1722 of the U-shaped heat pipe projects about 20 to 30 mm from the upper fin. Meanwhile, the wind leakage protection plate 1194 is arranged in a position between the heat release portions 1722 of the U-shaped heat pipes. The space between the wind leakage protection plate 1194 and the upper fin is approximately 5 mm, which is smaller than the space between the distal end of the heat release portion 1722 of the U-shaped heat pipe and the upper fin.

Um estado no qual o conversor de tração é montado sob a cabine de um veículo ferroviário será descrito. A FIG. 15 ilustra uma vista em corte na direção de percurso de veículo. A direção de profundidade da folha do diagrama indica a direção de percurso de veículo. A direção lateral indica a direção de amarração. A direção para cima e para baixo indica a direção vertical. O conversor de tração 1000 é conectado sob a cabine 2000 por suspensões 3000. O vento de resfriamento 1210 flui através do conversor de tração 1000 na direção de amarração. A seguir, efeitos vantajosos da primeira modalidade da presente invenção serão descritos. Como descrito acima, na primeira modalidade, os tubos de calor curtos 1780 entre os tubos de calor são igualmente dispostos, e apenas quatro aletas no lado de extremidade proximal entre as aletas 1750 são conectadas às partes de liberação de calor 1782 dos tubos de calor curtos. Nas partes de liberação de calor 1782 dos tubos de calor curtos aos quais as aletas 1750 são conectadas apenas nas extremidades proxi-mais, o número de aletas conectadas 1750 é menor do que onde as aletas 1750 são conectadas em intervalos regulares a partir da extremidade proximal para a extremidade distai. Dessa forma, a resistência térmica com o vento de resfriamento 1210 é aumentada, e a diferença de temperatura com o vento de resfriamento 1210 também é aumentada. De acordo, mesmo se a temperatura do vento de resfriamento 1210 for igual a ou inferior ao ponto de congelamento do meio de resfriamento no tubo de calor, o meio de resfriamento não é congelado, e o grupo de dispositivos de energia semicondutores 1500 pode ser resfriado de forma eficiente.A state in which the traction converter is mounted under the cab of a rail vehicle will be described. FIG. 15 illustrates a sectional view in the direction of vehicle travel. The depth direction of the diagram sheet indicates the vehicle travel direction. The lateral direction indicates the mooring direction. The up and down direction indicates the vertical direction. Traction converter 1000 is connected under cab 2000 by suspensions 3000. Cooling wind 1210 flows through traction converter 1000 in the mooring direction. In the following, advantageous effects of the first embodiment of the present invention will be described. As described above, in the first embodiment, the short heat pipes 1780 between the heat pipes are equally arranged, and only four fins on the proximal end side between the fins 1750 are connected to the heat release portions 1782 of the short heat pipes. . In the heat release portions 1782 of the short heat pipes to which the fins 1750 are connected only at the proximal ends, the number of connected fins 1750 is smaller than where the fins 1750 are connected at regular intervals from the proximal end. to the distal end. In this way, the thermal resistance with the cooling wind 1210 is increased, and the temperature difference with the cooling wind 1210 is also increased. Accordingly, even if the cooling wind temperature 1210 is at or below the freezing point of the cooling medium in the heat pipe, the cooling medium is not frozen, and the semiconductor power device group 1500 may be cooled. efficiently.

No caso da configuração do resfriador apenas incluindo os tubos de calor curtos 1780 onde as aletas 1750 são conectadas apenas nos lados de extremidade proximal das partes de liberação de calor, a área de liberação de calor é menor do que onde as aletas 1750 são conectadas a partir da extremidade proximal para a extremidade dista. De acordo, quando a temperatura do vento de resfriamento 1210 é igual a ou superior ao ponto de congelamento do meio de resfriamento, o desempenho de resfriamento pode ser reduzido. No entanto, a adoção de ambas as disposições permite que o desempenho de resfriamento seja compatível entre o caso no qual a temperatura do vento de resfriamento 1210 é igual a ou inferior ao ponto de congelamento do meio de resfriamento e o caso no qual a temperatura é pelo menos igual ao ponto de congelamento.In the case of the chiller configuration only including the 1780 short heat pipes where the 1750 fins are connected only to the proximal end sides of the heat release parts, the heat release area is smaller than where the 1750 fins are connected to from the proximal end to the distal end. Accordingly, when the cooling wind temperature 1210 is at or above the freezing point of the cooling medium, the cooling performance may be reduced. However, the adoption of both provisions allows cooling performance to be compatible between the case where the cooling wind temperature 1210 is equal to or less than the freezing point of the cooling medium and the case where the temperature is at least equal to the freezing point.

Quando a secagem onde todo o meio de resfriamento nos tubos de calor é congelado ocorre, a temperatura das extremidades proximais das partes de liberação de calor dos tubos de calor aumenta com o aumento da temperatura do dispositivo de energia semicondutor. No entanto, nos tubos de calor curtos 1780 possuindo partes de liberação de calor mais curtas do que as dos tubos de calor em formato de U 1720 e os tubos de calor em formato de L 1730, a diferença de temperatura das partes de liberação de calor 1782 entre as extremidades proximais e as extremidades distais pode ser pequena. Em outras palavras, a temperatura nas extremidade distais pode ser alta. Mesmo se a secagem ocorrer, o meio de resfriamento congelado pode ser fundido e o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser resfriado de forma eficiente. Isso é, o resfriador é, dessa forma, configurado pela combinação de tubos de calor de dois ou mais tipos com diferentes números de aletas conectadas às partes de liberação de calor. De acordo, o congelamento do meio de resfriamento no caso onde a temperatura do vento de resfriamento 1210 é igual a ou menor do que o ponto de congelamento do meio de resfriamento pode ser impedido enquanto o desem- penho de resfriamento no caso onde a temperatura do vento de resfriamento 1210 é pelo menos o ponto de congelamento do meio de resfriamento é mantido.When drying where all cooling medium in the heat pipes is frozen occurs, the temperature of the proximal ends of the heat release parts of the heat pipes increases with increasing temperature of the semiconductor power device. However, in 1780 short heat pipes having shorter heat release parts than U-shaped 1720 heat pipes and 1730 L-shaped heat pipes, the temperature difference of the heat release portions 1782 between the proximal ends and the distal ends may be small. In other words, the temperature at the distal ends may be high. Even if drying occurs, the frozen cooling medium can be melted and the semiconductor power device group 1500 can be cooled efficiently. That is, the chiller is thus configured by combining heat pipes of two or more types with different number of fins connected to the heat release parts. Accordingly, freezing of the cooling medium in the case where the cooling wind temperature 1210 is equal to or less than the freezing point of the cooling medium may be prevented while cooling performance in the case where the temperature of the cooling medium cooling wind 1210 is at least the freezing point of the cooling medium is maintained.

As partes de recebimento de calor 1721 dos tubos de calor em formato de U 1720 são, dessa forma, dispostas na direção ao longo do fluxo de vento de resfriamento 1210. Dessa forma, a transferência de calor do lado de vento descendente para o lado de vento ascendente do vento de resfriamento 1210 pode ser aprimorada. De acordo, os efeitos do aumento na temperatura do vento de resfriamento podem ser nivelados, e o aumento na temperatura do dispositivo de energia semicondutor no lado de vento descendente pode ser suprimido. As partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U 1720 são dispostas para ficarem em pé na direção vertical. As aletas 1750 são conectadas às partes de liberação de calor 1722 dos tubos e calor em formato de U, e as aletas e tubos são dispostos no percurso de ventilação 1150. De acordo, a transferência de calor a partir do bloco de recebimento de calor 1710 para as aletas 1750 pode ser aprimorado, aperfeiçoando assim a eficiência da aleta. Os dispositivos de energia semicondutores com a mesma perda de calor são dispostos em uma linha na direção ortogonal ao fluxo de vento de resfriamento 1210, permitindo, assim, que a temperatura na direção ortogonal ao fluxo do vento de resfriamento 1210 seja equalizada. De acordo, os tubos de calor não são necessariamente dispostos ao longo da direção ortogonal ao fluxo do vento de resfriamento a fim de equalizar a temperatura. As partes de recebimento de calor dos tubos de calor podem ser alinhadas com a direção na qual o vento de resfriamento flui. De acordo, a fabricação pode ser facilitada. O módulo de diodo de fixação com uma perda de calor baixa é disposto entre os módulos IGBT com uma alta perda de calor. Dessa forma, o calor é transferido dos módulos IGBT com altas perdas de calor para o módulo de diodo de fixação com uma perda de calor baixa, e o calor pode ser distribuído de forma eficiente no bloco de recebimento de calor. De acordo, a temperatura do grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser nivelada.The heat receiving portions 1721 of the U-shaped heat pipes 1720 are thus arranged in the direction along the cooling wind flow 1210. Thus, the heat transfer from the downwind side to the downstream side. rising wind from the cooling wind 1210 can be improved. Accordingly, the effects of the increase in cooling wind temperature may be leveled out, and the increase in temperature of the downwind side semiconductor power device may be suppressed. The heat release portions 1722 of the U-shaped 1720 heat pipes are arranged to stand upright. The fins 1750 are connected to the heat release portions 1722 of the U-shaped tubes and heat, and the fins and tubes are arranged in the vent path 1150. Accordingly, heat transfer from the heat receiving block 1710. for the 1750 fins can be improved thereby improving the efficiency of the fin. Semiconductor power devices with the same heat loss are arranged in a line in the direction orthogonal to the cooling wind flow 1210, thus allowing the temperature in the orthogonal direction to the cooling wind flow 1210 to be equalized. Accordingly, the heat pipes are not necessarily arranged along the orthogonal direction to the cooling wind flow in order to equalize the temperature. The heat receiving parts of the heat pipes may be aligned with the direction in which the cooling wind flows. Accordingly, manufacturing can be facilitated. The low heat loss clamping diode module is arranged between the high heat loss IGBT modules. In this way, heat is transferred from the high heat loss IGBT modules to the low heat loss mounting diode module, and heat can be efficiently distributed in the heat receiving block. Accordingly, the temperature of the semiconductor power device group 1500 may be leveled.

As partes de recebimento de calor 1721 dos tubos de calor em formato de U 1720 são dispostas nos planos de projeção do módulo IGBT externo 1510 cuja perda de calor é alta durante a operação de frenagem regenerativa e o módulo de diodo de fixação 1530 possuindo uma perda de calor menor do que a do módulo IGBT. A transferência de calor a partir do módulo IGBT externo 1510 para o módulo de diodo de fixação 1530 durante a operação de frenagem regenerativa pode ser aprimorada, e ambas as temperaturas podem ser niveladas. As partes de recebimento de calor 1721 dos tubos de calor em formato de U 1720 são dispostas nos planos de projeção do módulo IGBT interno 1520 cuja perda de calor é alta durante a operação de funcionamento elétrico e o módulo de diodo de fixação 1530. De acordo, a transferência de calor do módulo IGBT interno 1520 para o módulo de diodo de fixação 1530 durante a operação de funcionamento elétrico pode ser aprimorada, e ambas as temperaturas podem ser niveladas. As partes de recebimento de calor 1721 dos tubos de calor em formato de U 1720 são dispostas no plano de projeção do dispositivo de energia semicondutor único. De acordo, os tubos de calor servem para transportar calor apenas do dispositivo de energia semicondutor para as aletas 1750. Esses tubos de calor são dispostos de forma mista. De acordo, o aumento local na temperatura pode ser suprimido, e a temperatura do grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser nivelada.The heat receiving portions 1721 of the U-shaped 1720 heat pipes are arranged in the projection planes of the external IGBT module 1510 whose heat loss is high during the regenerative braking operation and the clamping diode module 1530 having a loss. less heat than the IGBT module. Heat transfer from the external IGBT module 1510 to the diode clamp 1530 during regenerative braking operation can be enhanced, and both temperatures can be leveled. The heat receiving portions 1721 of the U-shaped 1720 heat pipes are arranged in the projection planes of the internal IGBT module 1520 whose heat loss is high during electrical operation and the diode mounting module 1530. According to , heat transfer from the internal IGBT module 1520 to the diode 1530 clamping module during electrical operation can be improved, and both temperatures can be leveled. The heat receiving portions 1721 of the U-shaped heat pipes 1720 are arranged in the projection plane of the single semiconductor power device. Accordingly, the heat pipes serve to carry heat only from the semiconductor power device to the fins 1750. These heat pipes are arranged in a mixed manner. Accordingly, the local increase in temperature may be suppressed, and the temperature of the semiconductor power device group 1500 may be leveled.

As partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U 1720 são dispostas de uma forma enviesada. Dessa forma, as partes de conexão entre as aletas 1750 e os tubos de calor são uniformemente dispostas, e o calor é transportado uniformemente para as aletas 1750, aperfeiçoando, assim, a eficiência da aleta. Adicionalmente, em comparação com o caso no qual as partes de liberação de calor dos tubos de calor são dispostas de forma quadrada, a área de seção transversal do percurso de fluxo entre as aletas e os tubos de calor é aumentada, o que reduz a resistência à ventilação entre as aletas, e o vento de resfriamento 1210 pode ser suprido a uma alta taxa durante o resfriamento através do uso do soprador 1200. De acordo, o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser efetivamente resfriado.The heat release portions 1722 of the U-shaped heat pipes 1720 are skewed. In this way, the connecting parts between the fins 1750 and the heat pipes are uniformly arranged, and heat is transported evenly to the fins 1750, thereby improving the efficiency of the fin. Additionally, compared to the case where the heat release parts of the heat pipes are arranged square, the cross-sectional area of the flow path between the fins and the heat pipes is increased, which reduces the resistance. ventilation between the fins, and the cooling wind 1210 can be supplied at a high rate during cooling by using the blower 1200. Accordingly, the semiconductor power device group 1500 can be effectively cooled.

Os tubos de calor em formato de L 1730 são dispostos de modo que as partes de liberação de calor sejam dispostas para dentro, na posição no lado de mais vento ascendente ou a posição de lado de mais vento descendente ou ambas as posições nos lados de vento ascendente e vento descendente. Essa disposição permite que as partes de recebimento de calor 1731 dos tubos de calor em formato de L 1730 sejam dispostas no lado de fora do plano de projeção das aletas 1750. De acordo, mesmo se os dispositivos de energia semicondutores forem dispostos no exterior do plano de projeção das aletas 1750, o calor dos dispositivos de energia semicondutores pode ser transportado de forma eficiente para as aletas 1750 no lado interno pelos tubos de calor em formato de L 1730, permitindo, assim, que as aletas 1750 tenham seu tamanho reduzido.The L-1730-shaped heat pipes are arranged so that the heat-releasing parts are arranged inwardly on the upwind side or the downwind side position or both positions on the wind sides. rising and falling wind. This arrangement allows the heat receiving portions 1731 of the L-shaped heat pipes 1730 to be disposed outside the projection plane of the fins 1750. Accordingly, even if the semiconductor power devices are disposed outside the plane. 1750 fins projection, the heat from the semiconductor power devices can be efficiently conveyed to the 1750 fins on the inner side by the 1730 L-shaped heat pipes, thus allowing the 1750 fins to be reduced in size.

As aletas 1750 são divididas com relação à direção na qual o vento de resfriamento flui, e a inclinação das aletas 1751 no lado de vento ascendente onde a temperatura do ar é baixa é determinado para que seja maior do que das aletas 1752 nos lados de vento descendente onde a temperatura do ar é alta para reduzir o número de aletas, que pode reduzir a resistência á ventilação entre as aletas, e suprir o vento de resfriamento 1210 em uma taxa alta durante o resfriamento através do uso do soprador 1200. De acordo, o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser resfriado de forma eficiente, e o peso do resfriador 1700 pode ser reduzido.The 1750 fins are divided with respect to the direction in which the cooling wind flows, and the inclination of the 1751 fins on the rising wind side where the air temperature is low is determined to be higher than the 1752 fins on the windy sides. where the air temperature is high to reduce the number of fins, which can reduce the resistance to ventilation between the fins, and supply cooling wind 1210 at a high rate during cooling through the use of blower 1200. Accordingly, The semiconductor power device group 1500 can be cooled efficiently, and the weight of the 1700 chiller can be reduced.

As aletas de endireitamento 1181 e 1182 são dispostas nos lados de vento ascendente das aletas 1750 no percurso de ventilação 1150. Essa disposição pode equalizar a velocidade do vento de resfriamento 1210 a ser suprido a partir do soprador 1200 para as aletas 1750 na direção orto-gonal ao fluxo do vento de resfriamento 1210. De acordo, mesmo se a largura da aleta 1750 for maior do que a largura do bocal do soprador 1200, o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser resfriado de forma eficiente.Straightening fins 1181 and 1182 are arranged on the rising wind sides of fins 1750 in vent path 1150. This arrangement can equalize cooling wind speed 1210 to be supplied from blower 1200 to fins 1750 in the ortho- Accordingly, even if the fin width 1750 is greater than the width of the blower nozzle 1200, the semiconductor power device group 1500 can be cooled efficiently.

No percurso de ventilação 1150, as placas de proteção contra vazamento de vento 1191, 1192, 1193, e 1194 são dispostas na direção or- togonal ao fluxo de vento de resfriamento 1210 entre as aletas conectadas às partes de liberação de calor 1722 dos tubos de calor em formato de U na extremidade mais distai e a placa superior 1120 configurando o percurso de ventilação 1150. Essa disposição pode impedir que o vento de resfriamento 1210 vaze entre as aletas. De acordo, o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser eficientemente resfriado. Adicionalmente, a distância entre as placas de proteção contra vazamento de vento 1191, 1192, 1193 e 1194 e as aletas conectadas à parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U no lado de extremidade distai é determinada menor do que a distância entre as aletas conectadas no lado de extremidade distai e extremidades distais da parte de liberação de calor 1722 do tubo de calor em formato de U. De acordo, a taxa de vazamento de vento de resfriamento 1210 entre as aletas pode ser reduzida ainda mais. A placa de proteção de vazamento de vento 1194 também serve como a viga 1160 para manter a resistência no percurso de ventilação 1150. De acordo, o número de componentes pode ser reduzido, alcançando, assim, a redução de custo e aperfeiçoamento da capacidade de fabricação. A configuração pode resfriar efetivamente o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500, e montar o conversor de tração 1000 que é pequeno, leve e possui um baixo custo e boa capacidade de fabricação, no veiculo ferroviário. A fim de se verificar os efeitos vantajosos da primeira modalidade da presente invenção, a temperatura de cada dispositivo de energia semicondutor é calculada utilizando-se software de análise de fluido térmico de finalidade geral, e asa temperaturas são comparadas com as do documento de patente 1. Como descrito acima, no documento de patente 1, o grupo de dispositivo de energia semicondutor configurando circuitos para uma fase é disposto na direção ortogonal ao fluxo de vento de resfriamento. Enquanto isso, na primeira modalidade da presente invenção, o grupo é disposto na direção ao longo do vento de resfriamento. A mesma configuração de aleta e a mesma taxa de vento de resfriamento são adotadas em cada configuração. A perda de calor de cada dispositivo de energia semicondutor ilustrado na FIG. 16 é fornecida para cada condição de operação. Na FIG. 16, a perda de cada dispositivo de energia semicondutor é representada como um valor relativo com referência à perda total na operação de funcionamento elétrico.In the venting path 1150, the wind leakage protection plates 1191, 1192, 1193, and 1194 are arranged in an orbital direction to the cooling wind flow 1210 between the fins connected to the heat release portions 1722 of the heat pipe. U-shaped heat at the distal end and top plate 1120 configuring vent path 1150. This arrangement may prevent cooling wind 1210 from leaking between the fins. Accordingly, the semiconductor power device group 1500 may be efficiently cooled. Additionally, the distance between the 1191, 1192, 1193 and 1194 wind leakage protection plates and the fins connected to the heat release portion 1722 of the U-shaped heat pipe at the distal end is determined to be less than The distance between the fins connected at the distal end and distal ends of the heat release portion 1722 of the U-shaped heat pipe. Accordingly, the cooling wind leak rate 1210 between the fins may be further reduced. The 1194 wind leakage protection plate also serves as the beam 1160 to maintain the resistance in the 1150 venting path. Accordingly, the number of components can be reduced, thereby reducing cost and improving manufacturing capacity. . The configuration can effectively cool the 1500 semiconductor power device group, and mount the small, lightweight, low cost traction converter 1000 with good manufacturing capability on the rail vehicle. In order to realize the advantageous effects of the first embodiment of the present invention, the temperature of each semiconductor power device is calculated using general purpose thermal fluid analysis software, and the temperatures are compared with those of patent document 1. As described above, in patent document 1, the semiconductor power device group configuring circuits for one phase is arranged orthogonal to the cooling wind flow. Meanwhile, in the first embodiment of the present invention, the group is arranged in the direction along the cooling wind. The same fin setting and cooling wind rate are adopted in each configuration. The heat loss of each semiconductor power device illustrated in FIG. 16 is provided for each operating condition. In FIG. 16, the loss of each semiconductor power device is represented as a relative value with reference to the total loss in electrical operation operation.

As FIGS. de 17 a 20 ilustram o aumento na temperatura de cada dispositivo de energia semicondutor calculada pelo software de análise de fluido térmico de finalidade geral. A FIG. 17 ilustra o aumento na temperatura do conversor de tração durante a operação de funcionamento elétrico descrita no documento de patente 1; a FIG. 18 ilustra o aumento na temperatura durante a operação de frenagem regenerativa. A FIG. 19 ilustra o aumento na temperatura do conversor de tração da primeira modalidade da presente invenção durante a operação de funcionamento elétrico; a FIG. 20 ilustra o aumento na temperatura durante a operação de frenagem regenerativa. Os valores numéricos sublinhados nos diagramas são valores relativos (doravante, referidos como razão de aumento de temperatura) com relação aos valores de aumento de temperatura máximos nas FIGS. de 17 a 20. De a-cordo com esses diagramas, no documento de patente 1, a razão de aumento de temperatura máxima é de 1.00 durante a operação de funcionamento elétrico, e 0,78 durante a operação de frenagem regenerativa. Enquanto isso, na primeira modalidade da presente invenção, a razão é de 0,77 durante a operação de funcionamento elétrico e a razão é de 0,76 durante a operação de frenagem regenerativa. A diferença entre os valores máximo e mínimo das razões de aumento de temperatura, isso é, a variação na temperatura, é de 0,59 durante a operação de funcionamento elétrico e 0,46 durante a operação de frenagem regenerativa no documento de patente 1. Na primeira modalidade da presente invenção, a diferença é de 0,34 durante a operação de funcionamento elétrico e 0,35 durante a operação de frenagem regenerativa. De acordo, na presente invenção, a variação de temperatura dos dispositivos de energia semicondutores em comparação com o documento de patente 1 é reduzida, e a temperatura máxima também é reduzida. Em particular, os efeitos da redução na temperatura sal altos durante a operação de funcionamento elétrico, e o aumento de temperatura máxima do dispositivo de energia semicondutor pode ser reduzido em 23%.FIGS. 17 to 20 illustrate the increase in temperature of each semiconductor power device calculated by the general purpose thermal fluid analysis software. FIG. 17 illustrates the increase in traction converter temperature during electrical operation described in patent document 1; FIG. 18 illustrates the increase in temperature during the regenerative braking operation. FIG. 19 illustrates the increase in temperature of the traction converter of the first embodiment of the present invention during electrical operation operation; FIG. 20 illustrates the increase in temperature during the regenerative braking operation. The underlined numerical values in the diagrams are relative values (hereinafter referred to as the temperature rise ratio) relative to the maximum temperature rise values in FIGS. from 17 to 20. According to these diagrams, in patent document 1, the maximum temperature increase ratio is 1.00 during the electrical operation operation, and 0.78 during the regenerative braking operation. Meanwhile, in the first embodiment of the present invention, the ratio is 0.77 during electrical operation and the ratio is 0.76 during regenerative braking operation. The difference between the maximum and minimum values of the temperature increase ratios, that is, the change in temperature, is 0.59 during the electrical operation and 0.46 during the regenerative braking operation in patent document 1. In the first embodiment of the present invention, the difference is 0.34 during electrical operation and 0.35 during regenerative braking operation. Accordingly, in the present invention, the temperature range of semiconductor power devices compared to patent document 1 is reduced, and the maximum temperature is also reduced. In particular, the effects of the reduction in high salt temperature during the electrical operation operation, and the maximum temperature increase of the semiconductor power device may be reduced by 23%.

Na presente invenção, o circuito principal conversor de três níveis é exemplificado. No entanto, a presente invenção é aplicável a um circuito principal de inversor de três níveis. Adicionalmente, os segundo a décimo primeiro aspectos são aplicáveis a conversores e inversores de dois níveis. Na primeira modalidade, o número de tubos de calor curtos 1780 e os tubos de calor aos quais as partes de liberação de calor são conectadas com as aletas 1750 apenas nos lados de extremidade proximal é igual a 64, que é aproximadamente 30% do número total de tubos de calor. No entanto, a presente invenção não está limitada a isso. Preferivelmente, a razão é de 20% a 50% do número total de tubos de calor. Na primeira modalidade, o número de aletas 1750 conectadas apenas nos lados de extremidade proximal é igual a 8, enquanto o número total de aletas de vento ascendente 1751 é de 24. No entanto, a presente invenção não está limitada a isso. Preferivelmente, a razão é de aproximadamente 10% a 50% do número total de tubos de calor. Como ilustrado na FIG. 21, a aleta conectada à parte de liberação de calor 1782 da aleta sem conexão com a mesma pode ser alterada alternativamente. Adicionalmente, a configuração pode ser adotada onde apenas oito aletas 1750 são conectadas aos tubos de calor no lado de extremidade proximal da parte de liberação de calor no lado de vento ascendente como ilustrado na FIG. 13; a configuração pode ser adotada onde as extremidades proximais das partes de liberação de calor dos tubos de calor no lado de vento descendente são alternadamente conectadas às aletas como ilustrado na FIG. 21. A diferença de temperatura entre as extremidades distai e proximal das partes de liberação de calor pode ser adicionalmente reduzida cobrindo-se, com um isolante térmico ou similar, as extremidades distais das partes de liberação de calor onde as aletas 1750 são conectadas apenas no lado de extremidade proximal, mas não são conectadas no lado de extremidade distai.In the present invention, the three-level converter main circuit is exemplified. However, the present invention is applicable to a three level inverter main circuit. Additionally, the second to eleventh aspects apply to two-level converters and inverters. In the first embodiment, the number of short heat pipes 1780 and the heat pipes to which the heat release portions are connected with the fins 1750 only at the proximal end sides is equal to 64, which is approximately 30% of the total number. of heat pipes. However, the present invention is not limited to this. Preferably, the ratio is from 20% to 50% of the total number of heat pipes. In the first embodiment, the number of fins 1750 connected only at the proximal end sides is equal to 8, while the total number of rising wind fins 1751 is 24. However, the present invention is not limited to this. Preferably, the ratio is approximately 10% to 50% of the total number of heat pipes. As illustrated in FIG. 21, the fin connected to the heat release portion 1782 of the fin without connection thereto can be alternatively altered. Additionally, the configuration may be adopted where only eight fins 1750 are connected to the heat pipes on the proximal end side of the rising wind side heat release portion as illustrated in FIG. 13; The configuration may be adopted where the proximal ends of the heat release parts of the downwind side heat pipes are alternately connected to the fins as illustrated in FIG. 21. The temperature difference between the distal and proximal ends of the heat release portions may be further reduced by covering, with a thermal insulator or the like, the distal ends of the heat release portions where the 1750 fins are connected only at the proximal end side, but are not connected at the distal end side.

Modalidade 2 A FIG. 22 ilustra uma disposição de tubos de calor no conversor de tração em uma segunda modalidade da presente invenção. Na segunda modalidade, os tubos de calor em formato de L 1730 do lado de vento as- cendente são eliminados para reduzir o número de tubos de calor com relação à Modalidade 1. Os outros componentes são análogos a esses da Modalidade 1. No caso onde a temperatura no lado de vento ascendente é menor do que a temperatura no lado de vento descendente, a resistência à ventilação entre as aletas pode ser adicionalmente reduzida pela redução do número de tubos de calor no lado de vento ascendente. De acordo, o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser resfriado de forma eficiente, e o custo de fabricação pode ser reduzido ainda mais.Embodiment 2 FIG. 22 illustrates an arrangement of heat pipes in the traction converter in a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the rising wind side L 1730-shaped heat pipes are eliminated to reduce the number of heat pipes with respect to Mode 1. The other components are analogous to those of Mode 1. In the case where the rising wind side temperature is lower than the rising wind side temperature, the ventilation resistance between the fins can be further reduced by reducing the number of heat pipes on the rising wind side. Accordingly, the semiconductor power device group 1500 can be cooled efficiently, and the manufacturing cost can be further reduced.

Modalidade 3 A FIG. 23 ilustra uma configuração de aleta em um conversor de tração em uma terceira modalidade da presente invenção. Na terceira modalidade, as aletas 1750 nos lados de vento ascendente e vento descendente não são divididas, mas possuem a mesma inclinação e os números de aletas são iguais, o que é diferente da Modalidade 1. Os outros componentes são análogos aos da Modalidade 1. A fim de se reduzir a temperatura no lado de vento ascendente, tal configuração aperfeiçoa o desempenho de resfriamento no lado de vento ascendente. De acordo, o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 no lado de vento ascendente pode ser efetivamente resfriado.Embodiment 3 FIG. 23 illustrates a fin configuration on a traction converter in a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the 1750 fins on the upwind and downwind sides are not split but have the same slope and the numbers of fins are the same, which is different from Mode 1. The other components are analogous to those of Mode 1. In order to reduce the rising wind side temperature, such a configuration enhances the rising wind side cooling performance. Accordingly, the semiconductor power device group 1500 on the rising wind side can be effectively cooled.

Modalidade 4 A FIG. 24 ilustra aletas de endireitamento em um conversor de tração em uma quarta modalidade da presente invenção. Na quarta modalidade, o número de aletas de endireitamento entre o bocal do soprador 1200 e o resfriador 1700 é aumentado para quatro. Os outros componentes são análogos aos da Modalidade 1. Tal aumento no número de aletas de endireitamento pode equalizar a velocidade do vento de resfriamento suprido para o resfriador 1700. De acordo, o grupo de dispositivo de energia semicondutor 1500 pode ser resfriado de forma eficiente. DESCRIÇÃO DE SÍMBOLOS 1000 conversor de tração 1110 placa lateral 1120 placa superior 1130 placa inferior 1140 placa inferior de percurso de ventilação 1150 percurso de ventilação 1161, 1162 viga de direção de amarração 1163, 1164 viga de direção de percurso 1171, 1172 placa de aumento de percurso de ventilação 1181 a 1184 veneziana de endireitamento 1191 a 1195 placa de proteção contra vazamento de vento 1200 soprador 1210 vento de resfriamento 1300 filtro 1400 grade 1500 grupo de dispositivo de energia semicondutor 1510 módulo IGBT externo 1520 módulo IGBT interno 1530 módulo de diodo de fixação 1600 espaço de montagem de componente de circuito 1610 capacitor de filtro 1620 acionador de porta 1700 resfriador 1710 bloco de recebimento de calor 1711 furo afunilado para resfriador de fixação 1712 parafuso de conexão 1720 tubo de calor em formato de UEmbodiment 4 FIG. 24 illustrates straightening fins on a traction converter in a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the number of straightening fins between blower nozzle 1200 and chiller 1700 is increased to four. The other components are analogous to those of Mode 1. Such an increase in the number of straightening fins may equalize the cooling wind speed supplied to the 1700 chiller. Accordingly, the semiconductor power device group 1500 may be cooled efficiently. SYMBOL DESCRIPTION 1000 traction converter 1110 side plate 1120 top plate 1130 bottom plate 1140 bottom ventilation path plate 1150 ventilation path 1161, 1162 lashing direction beam 1163, 1164 path direction beam 1171, 1172 ventilation path 1181 to 1184 straightening shutter 1191 to 1195 wind leak protection board 1200 blower 1210 cooling wind 1300 filter 1400 grid 1500 semiconductor power device group 1510 external IGBT module 1520 internal IGBT module 1530 mounting diode module 1600 circuit component mounting space 1610 filter capacitor 1620 door driver 1700 chiller 1710 heat receiving block 1711 tapped hole for mounting chiller 1712 connecting screw 1720 U-shaped heat pipe

1721 parte de recebimento de calor do tubo de calor em formato de U1721 heat receiving part of U-shaped heat pipe

1722 parte de liberação de calor do tubo de calor em formato de U1722 U-shaped heat pipe heat release part

1730 tubo de calor em formato de L1730 L-shaped heat pipe

Claims

Traction converter comprising: a plurality of semiconductor power devices configuring a power conversion circuit; a housing in which the energy conversion circuit is mounted; a chiller releasing heat from semiconductor power devices to the outside; a blower supplying the chiller with a cooling wind; and a ventilation path that internally includes the chiller and allows the cooling wind to flow; wherein the chiller comprises a heat receiving block, a plurality of U-shaped heat pipes, and a plurality of fins; semiconductor power devices being arranged in parallel on one side of the heat receiving block; the heat receiving parts of the U-shaped heat pipes being embedded on the other side of the heat-receiving block in one direction along the cooling wind, and the U-shaped heat pipes being arranged so that heat release parts stand in a vertical direction; the fins are connected to the heat release portions of the U-shaped heat pipes and arranged in the ventilation path; semiconductor power devices comprise a plurality of first IGBT modules whose heat loss becomes high during a regenerative braking operation, a plurality of second IGBT modules whose heat loss becomes high during an electrical operating operation, and a plurality of clamping diode modules having less heat loss than ad the IGBT module; and, semiconductor power devices having identical heat loss are arranged in a direction orthogonal to the cooling wind flow, and the diode clamping modules are arranged between the first IGBT modules and the second IGBT modules with respect to the direction in which cooling wind flows.

Tensile converter according to claim 1, wherein the heat receiving block is provided with a plurality of U-shaped heat pipes whose heat receiving parts are arranged in the projection planes of the first IGBT module. and the clamping diode module, a plurality of U-shaped heat pipes whose heat receiving parts are disposed in the projection planes of the second IGBT module and the clamping diode module, and a plurality of heat pipes in U-shape whose heat receiving parts are arranged on a projection plane of a single semiconductor power device.

Tensile converter according to claim 2, wherein the U-shaped heat pipes are arranged so that the heat release parts are arranged in a skewed shape.

Traction converter according to claim 3, wherein the chiller is provided with L-shaped heat pipes in positions on either a rising wind or downwind side with respect to the cooling wind. , or on both sides of the upwind and downwind, so that the heat release parts are arranged in the chiller.

Traction converter according to claim 3 or 4, wherein the fins are divided with respect to the direction in which the cooling wind flows, and a slope of the fins on the rising wind side with respect to the cooling wind. greater than a slope on the downwind side to reduce the number of fins.

Traction converter according to any one of claims 1 to 3, wherein in the ventilation path a plurality of straightening fins are arranged on an upwind side of the fins.

Traction converter according to any one of claims 1 to 6, wherein in the ventilation path a flat plate is arranged orthogonal to the flow of cooling wind between the wings connected to the parts. heat release of the heat pipes at a distal end side and a wall configuring the ventilation path, and a distance between the flat plate and the fins connected to the distal end side is less than a distance between the fins connected at the distal end side and the distal ends of the heat release parts of the heat pipes.

Traction converter according to claim 7, wherein the flat plate is a beam connected to the wall configuring the ventilation path to maintain a resistance in the ventilation path.

Traction converter according to any one of claims 1 to 8, comprising: a plurality of semiconductor power devices configuring a power conversion circuit; and a chiller releasing heat from the semiconductor power devices outwards; wherein the chiller comprises a heat receiving block, a plurality of heat pipes, and a plurality of fins; semiconductor power devices being arranged in parallel on one side of the heat receiving block; parts of the heat pipes being embedded in another side of the heat receiving block; heat pipes comprising heat receiving parts embedded in the heat receiving block, and heat release parts arranged to protrude from the heat receiving block; the fins being connected to the heat release parts; and heat pipes comprising first heat pipes to which the fins are connected from the proximal ends to the distal ends of the heat release portions, and the second heat pipes to which fins smaller in number than the fins for The first heat pipes are at least connected to the heat release portions on a proximal end side.

Tensile converter according to claim 9, wherein the second heat pipe has a shorter heat release portion than the first heat pipe.

System for driving a rail vehicle mounted with the traction converter according to any one of claims 1 to 10.

Traction converter, comprising: a plurality of semiconductor power devices configuring a power conversion circuit; and a chiller releasing heat from the semiconductor power devices to the outside; wherein the chiller comprises a heat receiving block, a plurality of heat pipes, and a plurality of fins; semiconductor power devices being arranged in parallel on one side of the heat receiving block; parts of the heat pipes being embedded in another side of the heat receiving block; heat pipes comprising heat receiving parts embedded in the heat receiving block, and heat releasing parts arranged to protrude from the heat receiving block; the fins are connected to the heat release parts; and heat pipes comprise first heat pipes to which the fins are connected from the proximal ends to distal ends of the heat release parts, and second heat pipes to which the fins smaller in number than the fins for the first Heat pipes are connected at least to the heat release parts on a proximal end side.

Traction converter according to claim 12, wherein the second heat pipe has a shorter heat release portion than the first heat pipe.

Traction converter according to claim 12 or 13, wherein the fins are connected to the heat release parts of the second heat pipes on the proximal end side, and the heat release parts of the second heat pipes they are covered with thermal insulators on a distal end side.

Traction converter according to claim 12 or 13, wherein the number of second heat pipes is 20% to 50% of the total number of heat pipes.

Tensile converter according to any one of claims 12 to 15, wherein the number of fins connected to the heat release portions of the second heat pipes is 10% to 50% of the number of fins connected to the portions. release of heat from the first heat pipes.

Traction converter, comprising: a plurality of semiconductor power devices configuring a power conversion circuit; and, a chiller releasing heat from semiconductor power devices to the exterior, wherein the chiller comprises a heat receiving block, a plurality of heat pipes, and a plurality of fins; semiconductor power devices being arranged in parallel on one side of the heat receiving block; parts of the heat pipes being embedded in another side of the heat receiving block; heat pipes comprising heat receiving parts embedded in the heat receiving block, and heat release parts arranged to protrude from the heat receiving block; the fins being connected to the heat release parts and the heat pipes and fins being arranged in a ventilation path in which a cooling wind flows, and a flat plate is arranged in an orthogonal direction to the cooling wind flow between the fins connected to the heat release parts of the heat pipes at a more distal end side and a wall configuring the ventilation path.

A tensile converter according to claim 17, wherein a distance between the flat plate and the fins connected to the distal end is less than a distance between the distal ends of the heat release portions of the pipe. heat and the fins attached at the distal end.

Traction converter according to claim 17 or 18, wherein the flat plate is connected to the wall by configuring the ventilation path to reinforce the ventilation path.

Traction converter according to claim 17 or 18, further comprising a plurality of straightening fins between a nozzle of a blower blowing the cooling wind to the cooler and the cooler, the straightening fins being disposed of. so that a space is wider on a downwind side than on an upwind side.