CN105730461A - 电力变换装置以及具备该电力变换装置的铁道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有在不减少冷却风量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级的构造的铁道车辆用电力变换装置。电力变换装置具备：送风机，其从在车辆用电力变换装置的车辆侧面设置的吸气口导入冷却风；以及防尘过滤器，其设于吸气口，防止尘埃向送风机的进入，该电力变换装置通过从吸气口导入的冷却风来冷却构成电力变换电路的半导体元件，在送风机与防尘过滤器之间设置在一部分具有开口部的隔音材料。

Description

电力变换装置以及具备该电力变换装置的铁道车辆

技术领域

本发明涉及一种电力变换装置的隔音构造。

背景技术

在铁道车辆的地板下设有对向驱动用电动机供给的电力进行控制的车辆驱动用控制装置、以及对向空调等车上电气设备供给的电力进行控制的辅助电源装置等电力变换装置。在这些电力变换装置中设置进行电流的变换而进行直流/交流的变换的半导体元件、以及用于使电流平滑化的电抗器等发热部件，因此设置用于向这些构件供给冷却风的送风机。送风机产生比周边的设备大的噪声，因此在不损害冷却性能的范围内，需要降低向装置外泄漏的噪声。作为降低从送风机朝装置外泄漏的噪声的构造，知晓有专利文献1所示那样的结构。

专利文献1所记载的车辆用控制装置设置在铁道车辆的地板下，将对电力变换电路以及电路元件进行冷却的电动送风机收容在壳体内，所述电动送风机的空气吸入口设置在所述壳体的底面的、与周围的壳体底面相比底部升高的位置。通过将吸入口设于底面并且在车辆侧面侧设置外壁，从而抑制噪声直达车辆侧面侧。此外，通过使车辆高速行驶的情况下的在所述壳体的表面产生的空气的层流剥离，从而缓和空气吸入口处的壳体内外的压力差，防止电动送风机的空气导入量的下降。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-149885号公报

如专利文献1所记载的车辆用控制装置那样，在送风机的空气吸入口设置在壳体的底面的情况下，因线路周边的碎石的飞散等而产生在送风机的吸入口附近设置的防尘过滤器的破损、堵塞，担心向送风机供给的空气风量的减少。另一方面，在将空气导入口设置于底面以外的例如车辆侧面侧的情况下，消除了上述那样的因碎石的飞散等导致的防尘过滤器的破损、堵塞的问题，但是存在向轨道沿线泄漏的来自送风机的噪声增大这样的课题。

发明内容

本发明用于解决上述的课题，其目的在于提供一种电力变换装置，该电力变换装置具有避免因防尘过滤器的破损、堵塞而引起的冷却风量的减少，并且降低向轨道沿线泄漏的噪声等级的构造。

解决方案

解决所述课题的第一技术方案中的电力变换装置具备：送风机，其从在车辆用电力变换装置的车辆侧面设置的吸气口导入冷却风；以及防尘过滤器，其设于吸气口而防止尘埃向送风机的进入，电力变换装置利用从吸气口导入的冷却风对构成电力变换电路的半导体元件进行冷却，其特征在于，在送风机与防尘过滤器之间设置隔音材料，该隔音材料在一部分具有开口部。

第二技术方案中的电力变换装置的特征在于，隔音材料具有开口部和隔音部，在从与吸气口的面正交的方向观察电力变换装置的情况下，隔音部设置在与送风机的吸入口重叠的部分。

第三技术方案中的电力变换装置的特征在于，隔音材料的端部被送风机室的外壁与防尘过滤器夹持固定，隔音材料构成为隔音部比隔音材料的端部更向电力变换装置的内侧进入的凸形状，在隔音部与防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

第四技术方案中的电力变换装置的特征在于，隔音材料的端部被电力变换装置的外壁与防尘过滤器夹持固定，防尘过滤器构成为比与电力变换装置的外壁固定的固定部更向电力变换装置的外侧伸出的凸形状，在隔音部与防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

第五技术方案中的电力变换装置的特征在于，防尘过滤器的端部被电力变换装置的外壁与隔音材料夹持固定，防尘过滤器构成为防尘过滤器的端部以外的部分比防尘过滤器的端部更向电力变换装置的内侧进入的凸形状，在隔音部与防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

第六技术方案中的电力变换装置的特征在于，防尘过滤器的端部被电力变换装置的外壁与隔音材料夹持固定，隔音材料构成为比与电力变换装置的外壁固定的固定部更向电力变换装置的外侧伸出的凸形状，在隔音部与防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

第七技术方案中的电力变换装置的特征在于，送风机在吸入口具备使叶轮旋转而吸入风的吸入机构。

第八技术方案中的铁道车辆将上述第一技术方案至第七技术方案中任一项的电力变换装置设置在地板下，其特征在于，以使吸气口朝向铁道车辆的侧面侧的方式将电力变换装置设置在铁道车辆的地板下。

发明效果

能够降低从送风机产生的噪声向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1所涉及的电力变换装置的立体图。

图2是表示在实施例1所涉及的电力变换装置上设置的防尘过滤器的立体图。

图3是表示在实施例1所涉及的电力变换装置上设置的隔音材料的立体图。

图4是从车辆侧面侧观察图1的图，表示在实施例1所涉及的电力变换装置上设置有隔音材料与防尘过滤器的状态。

图5是从上表面观察图1的剖视图，表示实施例1所涉及的电力变换装置的通风构造。

图6是从车辆行驶方向观察图1的剖视图，表示实施例1所涉及的电力变换装置的通风构造。

图7是表示实施例1所涉及的电力变换装置设置在车辆地板下的状态的立体图。

图8是表示实施例2所涉及的电力变换装置设置在车辆地板下的状态的立体图。

图9是从车辆行驶方向观察图1的剖视图，表示实施例3所涉及的电力变换装置的通风构造。

图10是从上表面观察实施例4中的电力变换装置的剖视图。

图11是从上表面观察实施例5中的电力变换装置的剖视图。

图12是从上表面观察实施例6中的电力变换装置的剖视图。

附图标记说明：

100电力变换装置

110送风机室

120送风机

121吸入口

122冷却风

123排出口

130防尘过滤器

131框架

132网状部

133防尘过滤器固定用圆孔

140隔音材料

141端部

142隔音材料固定用圆孔

143隔音部

144开口部

150装置外壁

151螺孔

160通风导管

170冷却翅片

171半导体元件

180电抗器

190排气口

200车辆

300通风罩

310间隙

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

[实施例1]

图1是表示本发明的实施例1所涉及的电力变换装置的立体图。在电力变换装置100中具备两处送风机室110，在各个送风机室110中设置用于向搭载于电力变换装置100的内部的电子设备供给冷却风的送风机120。在设于送风机室110的侧面的吸气口处设置用于防止尘埃向送风机120进入的防尘过滤器130、以及用于防止从送风机120产生的噪声向外部泄漏的隔音材料140。冷却风经由防尘过滤器130而向送风机室110供给。隔音材料140被防尘过滤器130与装置外壁150夹持固定。如此，通过设为将隔音材料的端部夹在装置外壁150与防尘过滤器130之间的构造，能够在不增加固定隔音材料的工时的情况下容易地固定隔音材料。

图2是表示在实施例1所涉及的电力变换装置中设置的防尘过滤器的立体图。防尘过滤器130由金属性的框架131和具有通气性的网状部132构成，利用网状部132进行冷却风的导入与防尘。在框架131的端部设置多个防尘过滤器固定用圆孔133。

图3是表示在实施例1所涉及的电力变换装置中设置的隔音材料的立体图。在隔音材料140的端部141的与所述防尘过滤器固定用圆孔133对应的位置处设有多个隔音材料固定用圆孔142。另外，端部141以外的部分被弯曲为从防尘过滤器130侧朝送风机120的方向进入那样的凸形状(以下，将该进入的部分称作隔音部143)。在端部141、隔音部143的与防尘过滤器130的网状部132对应的部分设置多个通风用的开口部144。如此，由于将隔音部143构成为比端部141更向送风机室的内侧进入的凸形状，因此能够在防尘过滤器130的网状部132与隔音部143之间确保供冷却风122流动的间隙，能够在不减少送风机的空气流量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。在此，隔音部143能够由金属板等构成，但只要是能够遮挡声音的材质，也可以由金属以外的材料构成。

图4是从车辆侧面侧观察图1所示的电力变换装置100的图，表示在实施例1所涉及的电力变换装置中设置有隔音材料与防尘过滤器的状态。在图4中，左右两处的送风机室110中的、左侧表示固定有防尘过滤器130与隔音材料140的状态，右侧表示拆卸防尘过滤器130与隔音材料140后的状态。在设置于送风机120的两侧面的吸入口121具备使叶轮旋转而吸入风的吸入机构。因此，在吸入口121处，由于叶轮旋转而产生风噪声，因此吸入口121成为电力变换装置100的主声源。防尘过滤器130与隔音材料140在向各自的固定用圆孔133、142中插入螺栓的状态下固定于在装置外壁150上设置的螺孔151。此时，设于隔音材料140的开口部144设置为从车辆侧面侧观察而位于吸入口121的投影面上以外的位置。即，在从与吸气口的面正交的方向(车辆侧面)观察电力变换装置的情况下，隔音部143配置在与作为主声源的吸入口121重叠的部分，无法直接目视观察吸入口121。换句话说，在从车辆侧面侧观察电力变换装置的情况下送风机的吸入口设置在隔音材料的不是开口部的部分，吸入口被隔音材料遮蔽。通过设为这样的结构，能够防止噪声从吸入口向车辆侧面侧的直达，因此能够降低从车辆侧面侧泄漏的噪声等级。

在本实施例中，示出了在送风机120的左右的两侧面设置吸入口121、且将隔音部143以与该吸入口121重叠的方式配置在吸气口的两侧的例子，但是在应用在中央具备一个吸入口121的送风机120的情况下，通过以使隔音部143与该吸入口121重叠的方式将隔音部143配置于吸气口的中央，也能够获得与本实施例相同的效果。另外，在本实施例中，示出了在送风机120的左右的两侧面设置的吸入口121分别朝向送风机120的左右的两侧面的例子，但是吸入口121的方向不限于此，也可以朝向电力变换装置的吸气口的方向进行设置。

图5是从上表面观察送风机室的剖视图，图6是从车辆行驶方向观察电力变换装置的剖视图，分别表示实施例1所涉及的电力变换装置的通风构造。在图中虚线所示的冷却风122从防尘过滤器130的网状部132的整面大致均匀地被吸入。通过网状部132的冷却风122穿过防尘过滤器130与隔音材料140之间的空间，并通过在隔音材料140上设置的开口部144而向送风机120的吸入口121供给。

另一方面，送风机120的排出口123与通风导管160连接。在通风导管160上设置用于对构成电力变换装置的电力变换电路的半导体元件171进行冷却的冷却翅片170，通过使冷却风122在冷却翅片170之间流动，从冷却翅片170接受由半导体元件171产生的热量。从冷却翅片170受热的冷却风122从在送风机室110的相反侧设置的排气口190向电力变换装置100的外部释放出。

图7是表示实施例1所涉及的电力变换装置设置在铁道车辆的地板下的状态的立体图。在实际的铁道车辆中，在地板下搭载多个设备，但在图7中仅截取表示搭载有电力变换装置100的部分。电力变换装置100设置在车辆200的地板下，成为在送风机室110的开口处设置的防尘过滤器130以及隔音材料140朝向车辆侧面方向的结构。冷却风从车辆侧面方向朝电力变换装置100之中供给。

接下来，对本发明的第一实施方式的效果进行说明。产生风噪声的送风机120的吸入口121为从电力变换装置的吸气口观察而被隔音材料140的隔音部143遮蔽的构造，由此防止噪声向车辆侧面侧的直达，因此能够降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。在此，也考虑了省略防尘过滤器130而使隔音材料140的开口部144由网状部构成的构造，但为了使噪声降低而需要将隔音部增大至遮蔽送风机的吸入口121的程度，因此开口部144变得比较小，产生由网状部引起的通风阻力增大这样的问题。换句话说，像本实施例那样，通过将隔音材料140配置在防尘过滤器130的内侧，能够防止尘埃进入到送风机室内，并且充分降低噪声等级且确保冷却风量。

另外，通过将隔音材料固定用圆孔142与防尘过滤器固定用圆孔133设置在各自对应的位置而能够共用固定用螺栓，因此在插入固定用螺栓的状态下将隔音材料140夹在装置外壁150与防尘过滤器130之间，利用固定用螺栓与设于装置外壁150的螺孔151进行紧固，由此能够容易固定隔音材料140与防尘过滤器130。

另外，通过以使隔音材料140的端部141以外的部分从防尘过滤器130向送风机120的方向进入的方式形成弯曲隔音部143，在防尘过滤器130与隔音材料140之间形成供冷却风122流动的空间，进一步通过在隔音材料140上设置开口部144而能够确保足够的通风面积，因此能够在不减少冷却风量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。

另外，在将电力变换装置100设置在车辆200的地板下时，设为从车辆侧面侧导入冷却风122的结构，由此能够防止因线路周边的碎石的飞散造成防尘过滤器130的破损、堵塞。因此，能够在不减少冷却风量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。

需要说明的是，在本实施例中，将防尘过滤器130与隔音材料140作为独立的构件而固定于电力变换装置100，但也可以将防尘过滤器130与隔音材料140构成为一个构件。另外，在本实施例中，对设置了具有两处吸入口121的送风机120的情况进行说明，但在吸入口121设置了一处送风机120的情况下，也能够获得相同的效果。另外，通过在送风机室110的内壁上粘贴聚氨酯海绵、玻璃棉等吸音材料，能够防止送风机室110内的声音的共鸣，并进一步降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。

[实施例2]

图8是表示实施例2所涉及的电力变换装置设置在车辆地板下的状态的立体图。在实施例2中，在车辆200的地板下侧面侧设有板状的通风罩300，在通风罩300的内侧设置实施例1所说明的电力变换装置100。在通风罩300与车辆200之间具有数十mm程度的间隙310，此外，在通风罩300与电力变换装置100的侧面之间也构成间隙。在上述结构中从间隙导入冷却风122。如此，通过设为在电力变换装置100的侧面隔着间隙而配置通风罩300的结构，利用通风罩300的隔音效果，能够进一步降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。另外，由于通风罩300与车辆200的间隙310的截面面积足够大，因此冷却风122通过该间隙310时的通风阻力较小。因此，能够在不减小冷却风量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。

[实施例3]

图9是从车辆行驶方向观察电力变换装置的剖视图，表示实施例3所涉及的电力变换装置的通风构造。在实施例3中，在通风导管160上除了设置冷却翅片170，还设置用于使电流平滑化的电抗器180，向上述结构供给冷却风122。从冷却翅片170、电抗器180受热的冷却风122从设置在电力变换装置100的底面的排气口190向外部释放出。如此，通过将排气口190设于电力变换装置100的底面，能够降低向送风机室110的相反侧泄漏的噪声等级。需要说明的是，由于设置有电抗器180的部分的通风面积足够大，因此冷却风122的流动从水平方向朝下方向弯曲时的通风阻力小至能够忽略。因此，能够在不减少冷却风量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。

[实施例4]

图10是从上表面观察实施例4所示的电力变换装置100的送风机室110的剖视图。在实施例1中，说明了防尘过滤器130由平板构成且使隔音材料140的端部141以外的部分以从防尘过滤器130进入送风机120的方向的方式弯曲而形成隔音部143的构造，但在实施例4中，如图10所示，设为如下结构：隔音材料140由平板构成，且使防尘过滤器130构成为以成为向送风机室110的外侧伸出那样的凸形状的方式弯曲，由此在网状部132与隔音部143之间设置供冷却风122流动的间隙。需要说明的是，该结构以外的部分设为与实施例1相同。

利用该实施方式，在从车辆侧面侧观察电力变换装置的情况下，所述送风机的吸入口也设置在隔音部的投影面上，因此能够在不减少冷却风量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。其中，由于成为防尘过滤器向送风机室110的外侧伸出的构造，因此能够应用于在电力变换装置的侧面具有富余空间的情况。

[实施例5]

图11是从上表面观察实施例5所示的电力变换装置100的送风机室110的剖视图。在实施例1中，说明了隔音材料140被防尘过滤器130与装置外壁150夹持固定的构造，但在实施例5中，如图11所示，设为如下凸状的构造：隔音材料140配置在防尘过滤器130的外侧，隔音材料140由平板构成，防尘过滤器130的端部141以外的部分从隔音材料140向送风机120的方向进入。需要说明的是，该结构以外的部分设为与实施例1相同。在本实施例所示的构造中，穿过外侧的隔音材料140的中央部的开口部144后的冷却风122通过在隔音材料140与防尘过滤器130之间形成的间隙，并通过网状部而被送风机室内110导入。

在此，在本实施例所示的构造中，有可能在隔音材料140与防尘过滤器130之间进入阻碍冷却风的流动的垃圾，使冷却风量降低。因此，期望设为从图2所示的隔音材料140除去底面构件145而成的构造。通过除去底面构件145，使得在隔音材料140与防尘过滤器130之间进入的垃圾朝下方容易掉落，能够防止使冷却风量降低。通过该实施方式，在从车辆侧面侧观察电力变换装置的情况下，由于所述送风机的吸入口设置在隔音部的投影面上，因此能够抑制冷却风量的减少且降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。但是，由于成为在防尘过滤器的外侧配置隔音材料的构造，为了不使垃圾被夹在防尘过滤器与隔音材料之间，因此期望在防尘过滤器与隔音材料之间确保比较大的空间。

[实施例6]

图12是从上表面观察实施例6所示的电力变换装置100的送风机室110的剖视图。在实施例5中，如图11所示，以设为隔音材料140配置在防尘过滤器130的外侧、隔音材料140由平板构成且使防尘过滤器130的端部141以外的部分从隔音材料140朝送风机120的方向进入那样的凸状的构造为例进行了说明，但在本实施例6中，设为如下结构：通过将隔音材料140配置在防尘过滤器130的外侧，并且防尘过滤器130由平板构成，隔音材料140构成为以成为向送风机室110的外侧伸出那样的凸形状的方式弯曲，由此在网状部132与隔音部143之间设有供冷却风122流动的间隙。

利用该实施方式，在车辆侧面侧观察电力变换装置的情况下，所述送风机的吸入口也设置在隔音部的投影面上，因此能够在不减少冷却风量的情况下降低向车辆侧面侧泄漏的噪声等级。其中，由于成为隔音材料向送风机室110的外侧伸出的构造，因此能够应用于在电力变换装置的侧面具有富余空间的情况。

Claims (11)

1.一种电力变换装置，其具备：送风机，其从在车辆用电力变换装置的车辆侧面设置的吸气口导入冷却风；以及防尘过滤器，其设于所述吸气口而防止尘埃向所述送风机的进入，所述电力变换装置利用从所述吸气口导入的冷却风对构成电力变换电路的半导体元件进行冷却，

所述电力变换装置的特征在于，

在所述送风机与所述防尘过滤器之间设置隔音材料，该隔音材料在一部分具有开口部。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

所述隔音材料具有所述开口部和隔音部，

在从与所述吸气口的面正交的方向观察电力变换装置的情况下，所述隔音部设置在与所述送风机的吸入口重叠的部分。

3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，

所述隔音材料的端部被送风机室的外壁与所述防尘过滤器夹持固定，

所述隔音材料构成为所述隔音部比所述隔音材料的端部更向电力变换装置的内侧进入的凸形状，在所述隔音部与所述防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

4.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，

所述隔音材料的端部被所述电力变换装置的外壁与所述防尘过滤器夹持固定，

所述防尘过滤器构成为比与所述电力变换装置的外壁固定的固定部更向电力变换装置的外侧伸出的凸形状，在所述隔音部与所述防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

5.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，

所述防尘过滤器的端部被所述电力变换装置的外壁与所述隔音材料夹持固定，

所述防尘过滤器构成为所述防尘过滤器的端部以外的部分比所述防尘过滤器的端部更向电力变换装置的内侧进入的凸形状，在所述隔音部与所述防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

6.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，

所述防尘过滤器的端部被所述电力变换装置的外壁与所述隔音材料夹持固定，

所述隔音材料构成为比与所述电力变换装置的外壁固定的固定部更向电力变换装置的外侧伸出的凸形状，在所述隔音部与所述防尘过滤器之间构成供冷却风流动的空间。

7.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，

所述送风机在所述吸入口具备使叶轮旋转而吸入风的吸入机构。

8.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，

所述吸气口设置在铁道车辆的地板下。

9.根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于，

在所述电力变换装置的侧面侧，隔着供冷却风流动的间隙而设置板状的通风罩。

10.根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于，

所述电力变换装置的排气口设置在铁道车辆的底面侧。

11.一种铁道车辆，其特征在于，

将权利要求1至10中任一项所述电力变换装置设置在所述铁道车辆的地板下。