DE102015202487A1

DE102015202487A1 - ENERGY CONVERSION DEVICE AND RAIL VEHICLE EQUIPPED WITH THE SAME

Info

Publication number: DE102015202487A1
Application number: DE102015202487.3A
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Ltd. Funakoshi Sunao; c/o Hitachi Ltd. Tanaka Takeshi; c/o Hitachi Ltd. Okawara Hiroshi; c/o Hitachi Ltd. Urushiwara Noriyoshi; c/o Hitachi Ltd. Terakado Shuichi; c/o Hitachi Ltd. Yasuda Yosuke
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2015-08-20
Also published as: CN104867915A; JP2015156411A; GB201421746D0; GB2523625B; GB2523625A

Abstract

Ein Leistungshalbleiter in einer Energieumwandlungsvorrichtung (1000) wird wirksam gekühlt. In der Energieumwandlungsvorrichtung (1000), die ein Wärmeaufnahmeelement (5), mehrere Leistungshalbleiterelemente, die sich hinsichtlich des Wärmeerzeugungsbetrags unterscheiden, mehrere Wärmerohre (1, 2, 3, 4) und mehrere Lamellen aufweist, die an den Wärmerohren angebracht sind, befinden sich die mehreren Leistungshalbleiterelemente an einer Oberfläche des Wärmeaufnahmeelements (5), befinden sich die mehreren Wärmerohre an der anderen Oberfläche des Wärmeaufnahmeelements und umfassen die mehreren Wärmerohre Wärmeabstrahlungsabschnitte. Die mehreren Wärmerohre (1, 2, 3, 4) umfassen zwei Arten von Wärmerohren, die sich hinsichtlich der Länge der Wärmeaufnahmeabschnitte unterscheiden, die Wärmeaufnahmeabschnitte sind so angeordnet, dass die Längsrichtung der Wärmeaufnahmeabschnitte weitgehend senkrecht zur Strömungsrichtung einer Kühlluft verläuft, die in den Wärmeabstrahlungselementen strömt, die Wärmerohre, die hinsichtlich der Länge der Wärmeaufnahmeabschnitte kürzer sind, sind im Inneren eines Vorsprungbereichs der Leistungshalbleiterelemente, die hinsichtlich des Wärmeerzeugungsbetrags größer sind, zum Wärmeaufnahmeelement (5) angeordnet, und die Wärmerohre, die hinsichtlich der Länge der Wärmeaufnahmeabschnitte größer sind, sind über die Innenseite und die Außenseite eines Vorsprungbereichs der hinsichtlich des Wärmeerzeugungsbetrags kleineren Leistungshalbleiterelemente zum Wärmeaufnahmeelement angeordnet.A power semiconductor in an energy conversion device (1000) is effectively cooled. In the power conversion device (1000) comprising a heat receiving element (5), a plurality of power semiconductor elements differing in the heat generation amount, a plurality of heat pipes (1, 2, 3, 4) and a plurality of fins attached to the heat pipes, these are a plurality of power semiconductor elements on a surface of the heat receiving member (5), the plurality of heat pipes are located on the other surface of the heat receiving member, and the plurality of heat pipes comprise heat radiating portions. The plurality of heat pipes (1, 2, 3, 4) include two types of heat pipes that differ in the length of the heat receiving portions, the heat receiving portions are arranged so that the longitudinal direction of the heat receiving portions is substantially perpendicular to the flow direction of a cooling air in the heat radiating elements The heat pipes, which are shorter in the length of the heat receiving portions, are arranged inside a protruding portion of the power semiconductor elements, which are larger in heat generation amount, to the heat receiving member (5), and the heat pipes are larger in the length of the heat receiving portions via the inside and the outside of a protruding portion, the power semiconductor elements smaller in the heat generation amount are arranged to the heat receiving member.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieumwandlungsvorrichtung und ein mit der Energieumwandlungsvorrichtung ausgerüstetes Schienenfahrzeug.The present invention relates to a power conversion apparatus and a rail vehicle equipped with the power conversion apparatus.

2. Beschreibung der verwandten Technik2. Description of the Related Art

Die Energieumwandlungsvorrichtung ist so gestaltet, dass sie einen Elektromotor steuert, der ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein elektrisches Schienenfahrzeug, antreibt, und wird unter dem Fahrzeugboden angebracht. Da der Raum unter dem Fahrzeugboden begrenzt ist, ist es wünschenswert, die Energieumwandlungsvorrichtung zu verkleinern. Aus einer Energieumwandlungsvorrichtung der verwandten Technik ist ein Aufbau bekannt, bei dem in einer Struktur, in der ein Wärmeaufnahmeabschnitt eines Wärmerohrs so angeordnet ist, dass er mit einem Wärmeaufnahmeelement in Wärmekontakt gelangt, eine Lamelle in einem Wärmeabstrahlungsabschnitt des Wärmerohrs angeordnet wird und die Lamelle mit Kühlluft beaufschlagt wird, um ein Leistungshalbleiterelement zu kühlen, wie in JP-A-2011-259536 offenbart ist, wobei die Ausrichtung des Wärmeaufnahmeabschnitts des Wärmerohrs in dessen Längsrichtung sowohl in paralleler als auch senkrechter Richtung zur Kühlluft erfolgt.The power conversion device is configured to control an electric motor that drives a vehicle, such as an electric rail vehicle, and is mounted below the vehicle floor. Since the space below the vehicle floor is limited, it is desirable to downsize the energy conversion device. From a related art energy conversion apparatus, there is known a structure in which, in a structure in which a heat receiving portion of a heat pipe is arranged to make thermal contact with a heat receiving member, a fin is disposed in a heat radiating portion of the heat pipe and the fin is provided with cooling air is applied to cool a power semiconductor element, as in JP-A-2011-259536 is disclosed, wherein the orientation of the heat receiving portion of the heat pipe takes place in the longitudinal direction thereof in both the parallel and vertical direction to the cooling air.

Da die wärmeerzeugenden Elemente, wie beispielsweise die Leistungshalbleiter mit stark wärmeerzeugender Dichte, die Tendenz haben, dicht angeordnet zu werden, ist es insbesondere bei einer Energieumwandlungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Hochgeschwindigkeitsfahrzeug, wichtig, wie die erzeugte starke Wärme gekühlt wird, um einen Temperaturanstieg des Halbleiterelements zu unterdrücken. Weiterhin werden in einem Wechselrichter oder einem Umwandler einer Dreipunktschaltung Halbleiterelemente, die einen größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisen, und Halbleiterelemente, die einen kleineren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisen, miteinander gemischt, und es ist insbesondere notwendig, die den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Halbleiterelemente stärker zu kühlen.In particular, in an energy conversion device such as a high speed vehicle, since the heat generating elements, such as the high heat generating power semiconductors, tend to be densely arranged, it is important how the generated high heat is cooled to increase the temperature of the semiconductor element to suppress. Further, in an inverter or a converter of a three-point circuit, semiconductor elements having a larger heat generation amount and semiconductor elements having a smaller heat generation amount are mixed with each other, and it is particularly necessary to more strongly cool the semiconductor elements having the larger heat generation amount.

Da die Anzahl der in der Richtung senkrecht zu einer Kühlluftströmung angeordneten Wärmerohre bei dem Aufbau der verwandten Technik, der in JP-A-2011-259536 offenbart ist, gering ist, kann die Wärme in der Strömungsrichtung der Kühlluft nicht in hinreichendem Maße verteilt werden, wenn der Wärmeerzeugungsbetrag des Leistungshalbleiterelements eine starke Verteilung aufweist, was zu einem Problem dahingehend führt, dass keine ausreichende Kühlwirkung erhalten wird.Since the number of heat pipes arranged in the direction perpendicular to a cooling air flow in the construction of the related art shown in FIG JP-A-2011-259536 is low, the heat in the flow direction of the cooling air can not be sufficiently distributed when the heat generation amount of the power semiconductor element has a large distribution, resulting in a problem that a sufficient cooling effect is not obtained.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Energieumwandlungsvorrichtung vorzusehen, die ein einen großen Wärmeerzeugungsbetrag aufweisendes Leistungshalbleiterelement wirksam kühlen kann, selbst wenn die erzeugte Wärme des Leistungshalbleiterelements in der Energieumwandlungsvorrichtung verteilt wird.An object of the present invention is to provide a power conversion device that can effectively cool a power semiconductor element having a large heat generation amount even if the generated heat of the power semiconductor element is dispersed in the power conversion device.

Um die obige Aufgabe zu erzielen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Energieumwandlungsvorrichtung vorgesehen, umfassend: ein Wärmeaufnahmeelement; eine Mehrzahl von Leistungshalbleiterelementen; eine Mehrzahl von Wärmerohren; und eine Mehrzahl von Wärmeabstrahlungselementen, die an den Wärmerohren angebracht sind, wobei sich die Mehrzahl der Leistungshalbleiterelemente an einer Oberfläche des Wärmeaufnahmeelements befindet, sich die Mehrzahl der Wärmerohre an der anderen Oberfläche des Wärmeaufnahmeelements befindet, und/oder mindestens ein Teil der Mehrzahl der Wärmerohre Wärmeabstrahlungsabschnitte umfasst, die außerhalb des Wärmeaufnahmeelements aufgestellt sind, die Mehrzahl der Leistungshalbleiterelemente mindestens zwei Arten von Leistungshalbleiterelementen umfasst, die sich hinsichtlich des Wärmeerzeugungsbetrags unterscheiden, die Mehrzahl der Wärmerohre mindestens zwei Arten von Wärmerohren aufweist, die sich hinsichtlich der Länge der Wärmeaufnahmeabschnitte unterscheiden, wobei es sich hierbei um Abschnitte handelt, die im Wärmeaufnahmeelement eingebettet sind, die Wärmeaufnahmeabschnitte so angeordnet sind, dass die Längsrichtung der Wärmeaufnahmeabschnitte weitgehend senkrecht zur Strömungsrichtung einer in den Wärmeabstrahlungselementen strömenden Kühlluft ist, die hinsichtlich der Länge der Wärmeaufnahmeabschnitte kürzeren Wärmerohre im Inneren eines Vorsprungbereichs der den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Leistungshalbleiterelemente zum Wärmeaufnahmeelement angeordnet sind und/oder die hinsichtlich der Länge der Wärmeaufnahmeabschnitte längeren Wärmerohre über die Innenseite und die Außenseite eines Vorsprungbereichs der den kleineren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Leistungshalbleiterelemente zum Wärmeaufnahmeelement angeordnet sind.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an energy conversion apparatus comprising: a heat receiving member; a plurality of power semiconductor elements; a plurality of heat pipes; and a plurality of heat radiating members attached to the heat pipes, wherein the plurality of power semiconductor elements are on a surface of the heat receiving member, the plurality of heat pipes are on the other surface of the heat receiving member, and / or at least a part of the plurality of heat pipe are heat radiating sections includes, which are placed outside of the heat receiving element, the plurality of power semiconductor elements comprises at least two types of power semiconductor elements which differ in the heat generation amount, the plurality of heat pipes has at least two types of heat pipes, which differ in the length of the heat receiving portions, which These are sections that are embedded in the heat receiving element, the heat receiving portions are arranged so that the longitudinal direction of the heat receiving portions largely senkre to the flow direction of a cooling air flowing in the heat radiating elements, which are arranged with respect to the length of the heat receiving portions shorter heat pipes inside a protruding portion of the larger heat generating amount having power semiconductor elements to the heat receiving element and / or with respect to the length of the heat receiving portions longer heat pipes on the inside and the outside a projection portion of the smaller heat generation amount having power semiconductor elements are arranged to the heat receiving element.

Selbst wenn die in den Leistungshalbleiterelementen erzeugte Wärme verteilt wird, wird die erzeugte Wärme gemäß der vorliegenden Erfindung so konzentriert, dass sie vom den kürzeren Wärmeaufnahmeabschnitt aufweisenden Wärmerohr auf die Lamellenseite für das den großen Wärmeerzeugungsbetrag aufweisende Elementabgestrahlt wird, und/oder das den längeren Wärmeaufnahmeabschnitt aufweisende Wärmerohr im den vergleichsweise niedrigeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Element oder im Wärmeaufnahmeelement an einer Position vorgesehen wird, in der kein Element vorhanden ist, wodurch, da Wärme vom den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Element zu einem Bereich des Wärmeaufnahmeelements, das das den kleineren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisende Element umfasst, oder einem Bereich wandern kann, der kein Element aufweist, die erzeugte Wärme der Leistungshalbleiterelemente wirksam verteilt wird, um die Kühlleistung zu verbessern.Even if the heat generated in the power semiconductor elements is dispersed, the generated heat according to the present invention is so concentrated as to be from the heat pipe having the shorter heat receiving portion to the fin side for the large heat generation amount Element is radiated, and / or the heat pipe having the longer heat receiving portion is provided in the relatively lower heat generation amount element or in the heat receiving element at a position where no element is present, whereby heat from the larger heat generation amount element to a portion of the heat receiving element that includes the element having the smaller heat generation amount, or may migrate to a region that has no element, the generated heat of the power semiconductor elements is effectively distributed to improve the cooling performance.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Energieumwandlungsvorrichtung von einer Richtung parallel zur Strömungsrichtung einer Kühlluft aus gesehen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of an energy conversion device viewed from a direction parallel to the flow direction of a cooling air according to an embodiment of the present invention; FIG.

2 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Leistungswandlungsvorrichtung von einer Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung der Kühlluft aus gesehen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the power conversion apparatus as viewed from a direction perpendicular to the flow direction of the cooling air according to the embodiment of the present invention; FIG.

3 ist ein Schaubild, das einen Aufbau eines Wärmerohrs und eines Halbleiterelements in der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 3 FIG. 12 is a diagram illustrating a construction of a heat pipe and a semiconductor element in the power conversion device according to the embodiment of the present invention; FIG.

4 ist ein Schaubild, das einen Aufbau eines Leistungshalbleiterelements in der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 4 FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a power semiconductor element in the power conversion device according to the embodiment of the present invention; FIG.

5 ist ein Schaubild, das einen Aufbau eines Wärmerohrs und eines Halbleiterelements in einem Beispiel einer Energieumwandlungsvorrichtung der verwandten Technik veranschaulicht; 5 Fig. 12 is a diagram illustrating a structure of a heat pipe and a semiconductor element in an example of a related art energy conversion device;

6 ist ein Schaubild, das numerische Simulationsergebnisse einer Kühlleistung in den Energieumwandlungsvorrichtungen mit einem Aufbau der 5 und einem Aufbau (3) der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und 6 FIG. 12 is a graph showing numerical simulation results of a cooling performance in the power conversion devices having a structure of FIG 5 and a structure ( 3 ) of the embodiment of the present invention; and

7 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration veranschaulicht, bei der die Energieumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung an einem Schienenfahrzeug angebracht ist. 7 FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration in which the power conversion device of the present invention is mounted on a rail vehicle. FIG.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 7 ist ein Schaubild, das eine Konfiguration veranschaulicht, bei der eine Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Schienenfahrzeug montiert ist. Die Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter dem Schienenfahrzeugboden installiert, wandelt eine Wechselstromversorgung von Fahrleitungen mittels eines Umwandlers in Gleichstrom um und steuert auch die Frequenz der elektrischen Energie, die einem Elektromotor zugeführt werden soll, der das Fahrzeug durch einen Wechselrichter antreibt, um die Drehzahl des Elektromotors zu steuern. Unter Bezugnahme auf 7 ist eine Energieumwandlungsvorrichtung 1000 an einem Fahrzeugkörper 1002 angebracht. Ein Pfeil 30 zeigt einen Kühlluftstrom an. Die Kühlluft wird von einem Gitter 41 durch ein Gebläse 40 angesaugt und einer Kühlvorrichtung 1001 der Energieumwandlungsvorrichtung 1000 zugeführt.Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 7 FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration in which a power conversion device according to the embodiment of the present invention is mounted on a rail vehicle. FIG. The power conversion apparatus according to the present invention is installed under the railroad vehicle floor, converts an AC power supply of catenaries into direct current by means of a converter, and also controls the frequency of the electric power to be supplied to an electric motor that drives the vehicle through an inverter by the rotational speed to control the electric motor. With reference to 7 is an energy conversion device 1000 on a vehicle body 1002 appropriate. An arrow 30 indicates a cooling air flow. The cooling air is from a grid 41 through a fan 40 sucked and a cooling device 1001 the energy conversion device 1000 fed.

1 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform (erste Ausführungsform), und zwar von einer Richtung parallel zur Strömungsrichtung der Kühlluft in der Energieumwandlungsvorrichtung aus gesehen, 1 FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the power conversion apparatus according to this embodiment (first embodiment) as viewed from a direction parallel to the flow direction of the cooling air in the power conversion apparatus; FIG.

2 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Energieumwandlungsvorrichtung von der Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung der Kühlluft aus gesehen. Mit Bezug auf 1 und 2 werden so genannte Leistungshalbleitermodule (nachfolgend wird das Modul als „Leistungshalbleiterelement” bezeichnet) 70, 71, 72 und 73 mit Leistungshalbleiterelementen, wie beispielsweise mehreren IGBTs (Bipolartransistor mit integrierter Gate-Elektrode), auf einer Seite eines Wärmeaufnahmeelements 5 installiert, das aus Metall, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt ist. Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1000 eine vollständige Energieumwandlungsvorrichtung, und 1001 steht für die Kühlvorrichtung der Energieumwandlungsvorrichtung. Die Kühlvorrichtung umfasst das Wärmeaufnahmeelement 5, die Wärmerohre 1, 2, 3, 4 und eine Wärmeabstrahlungslamelle 6. Die Leistungshalbleiterelemente 70, 71, 72 und 73 sind am Wärmeaufnahmeelement 5 durch ein Element (nicht gezeigt), wie beispielsweise Fett, mittels einer Schraube (nicht gezeigt) befestigt. Eine elektronische Komponente 10, wie beispielsweise eine IGBT-Treiberschaltung oder ein Filterkondensator, wird auf einer Leistungshalbleiterelementseite des Wärmeaufnahmeelements 5 installiert. Weiterhin ist die Umgebung der Leistungshalbleiterelemente, die auf dem Wärmeaufnahmeelement 5 installiert sind, durch die Gehäuse 11, 12 und 13 abgedichtet. Ein Wärmeaufnahmeabschnitt 101 des U-förmigen Wärmerohrs 1 wird auf einer Seite des Wärmeaufnahmeelements 5 entgegengesetzt zu einer Leistungshalbleiterelementinstallationsfläche eingebettet, und der Wärmeaufnahmeabschnitt 101 wird thermisch mit dem Wärmeaufnahmeelement 5 durch Löten verbunden. Wärmeabstrahlungsabschnitte 102 sind von beiden Seiten des Wärmeaufnahmeabschnitts 101 des U-förmigen Wärmerohrs 1 aufgestellt. Die Wärmeabstrahlungsabschnitte 102 sind mit mehreren Lamellen 6 mittels Presspassung verbunden, die aus Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, hergestellt werden. Die U-förmigen Wärmerohre werden mit der Kombination von Rohren verwendet, die eine Form haben, die sich hinsichtlich der Länge des Wärmeaufnahmeabschnitts oder der Länge der Wärmeabstrahlungsabschnitte unterscheiden. 2 FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the power conversion device as viewed from the direction perpendicular to the flow direction of the cooling air. FIG. Regarding 1 and 2 are so-called power semiconductor modules (hereinafter the module is called "power semiconductor element") 70 . 71 . 72 and 73 with power semiconductor elements, such as a plurality of IGBTs (Integrated Gate Bipolar Transistor), on one side of a heat receiving element 5 installed, which is made of metal, such as an aluminum alloy. With reference to 1 denotes the reference numeral 1000 a complete energy conversion device, and 1001 stands for the cooling device of the energy conversion device. The cooling device comprises the heat receiving element 5 , the heat pipes 1 . 2 . 3 . 4 and a heat radiation fin 6 , The power semiconductor elements 70 . 71 . 72 and 73 are on the heat receiving element 5 fastened by a member (not shown), such as grease, by means of a screw (not shown). An electronic component 10 , such as an IGBT driver circuit or a filter capacitor, becomes on a power semiconductor element side of the heat receiving element 5 Installed. Furthermore, the environment of the power semiconductor elements that on the Heat absorption element 5 are installed through the housing 11 . 12 and 13 sealed. A heat receiving section 101 of the U-shaped heat pipe 1 becomes on one side of the heat receiving element 5 embedded opposite to a power semiconductor element installation area, and the heat receiving portion 101 becomes thermal with the heat receiving element 5 connected by soldering. Heat radiating portions 102 are from both sides of the heat receiving section 101 of the U-shaped heat pipe 1 established. The heat radiating sections 102 are with several slats 6 connected by interference fit, which are made of metal, such as aluminum or copper. The U-shaped heat pipes are used with the combination of pipes having a shape that differ in the length of the heat receiving portion or the length of the heat radiation portions.

Ein Aufbau des Wärmeaufnahmeelements 5, der Wärmerohre und der Leistungshalbleiterelemente ist in 3 veranschaulicht. Weiterhin ist ein Aufbau der Leistungshalbleiterelemente auf dem Wärmeaufnahmeelement 5 in 4 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 3 und 4 bezeichnen die Bezugszeichen 70, 71, 72, 73, 80, 81, 82, 83, 90, 91, 92 und 93 Leistungshalbleiterelemente. Die Leistungshalbleiterelemente sind an einer zu den Wärmerohren entgegengesetzten Oberfläche angebracht und in 3 durch gestrichelte Linien angegeben. Die Wärmeaufnahmeabschnitte der Wärmerohre sind auch in einem Wärmeblock eingebettet. Zur Verdeutlichung der Zeichnung sind allerdings die Wärmeaufnahmeabschnitte der Wärmerohre durch durchgezogene Linien angegeben. Der Aufbau dieser Elemente wird mit einem Umwandler einer Dreipunktschaltung als Beispiel beschrieben. Die Leistungshalbleiterelemente 70, 71, 72 und 73 werden mittels IGBT-Modulen, einschließlich mehreren IGBT-(Bipolartransistor mit isolierter Gatter-Elektrode)Elementen, und Freilaufdioden gestaltet, die Leistungshalbleiterelemente 80, 81, 82 und 83 werden durch Klemmdiodenmodule gestaltet, und die Leistungshalbleiterelemente 90, 91, 92 und 93 werden durch IGBT-Module gestaltet. Der Wärmeerzeugungsbetrag der Leistungshalbleiterelemente 70, 71, 72 und 73 kann groß sein und der Wärmeerzeugungsbetrag der Leistungshalbleiterelemente 90, 91, 92 und 93 kann je nach den Betriebsbedingungen (Leistungslaufbetrieb, generatorischer Betrieb usw.) groß sein, und der Wärmeerzeugungsbetrag der Leistungshalbleiterelemente 80, 81, 82 und 83 ist vergleichsweise gering.A construction of the heat receiving element 5 , the heat pipes and the power semiconductor elements is in 3 illustrated. Furthermore, a structure of the power semiconductor elements on the heat receiving element 5 in 4 illustrated. With reference to 3 and 4 denote the reference numerals 70 . 71 . 72 . 73 . 80 . 81 . 82 . 83 . 90 . 91 . 92 and 93 Power semiconductor elements. The power semiconductor elements are mounted on a surface opposite to the heat pipes and in 3 indicated by dashed lines. The heat receiving portions of the heat pipes are also embedded in a heat block. To illustrate the drawing, however, the heat receiving portions of the heat pipes are indicated by solid lines. The construction of these elements will be described with a converter of a three-point circuit as an example. The power semiconductor elements 70 . 71 . 72 and 73 are configured by IGBT modules, including multiple IGBT (Insulated Gate Electrode Bipolar Transistor) elements, and flyback diodes, the power semiconductor elements 80 . 81 . 82 and 83 are designed by Klemmdiodenmodule, and the power semiconductor elements 90 . 91 . 92 and 93 are designed by IGBT modules. The heat generation amount of the power semiconductor elements 70 . 71 . 72 and 73 may be large and the heat generation amount of the power semiconductor elements 90 . 91 . 92 and 93 may be large depending on the operating conditions (power running operation, regenerative operation, etc.) and the heat generation amount of the power semiconductor elements 80 . 81 . 82 and 83 is comparatively low.

Wie in 1 bis 3 veranschaulicht ist, werden die Wärmeaufnahmeabschnitte 101 und 301 der Wärmerohre 1 und 3 so festgelegt, dass sie hinsichtlich der Länge kürzer als die Wärmeaufnahmeabschnitte 201 und 401 der Wärmerohre 2 und 4 sind. Außerdem werden die Wärmeabstrahlungsabschnitte 102 und 202 der Wärmerohre 1 und 2 so festgelegt, dass sie hinsichtlich der Länge länger als die Wärmeabstrahlungsabschnitte 302 und 402 der Wärmerohre 3 und 4 sind. Die Wärmeaufnahmeabschnitte 101 und 301 der Wärmerohre 1 und 3 werden jeweils auf eine solche Länge festgelegt, dass sie in das Innere eines Abschnitts gelangen, wo das Leistungshalbleiterelement 90 zum Wärmeaufnahmeelement 5 hin vorsteht. Die Wärmerohre 2 und 4 mit dem längeren Wärmeaufnahmeabschnitt sind im Zwischenraum der Gruppe der jeweiligen Wärmerohre 1 und 3 angeordnet, die hinsichtlich des Wärmeaufnahmeabschnitts kürzer ist.As in 1 to 3 is illustrated, the heat receiving portions 101 and 301 the heat pipes 1 and 3 set to be shorter in length than the heat receiving sections 201 and 401 the heat pipes 2 and 4 are. In addition, the heat radiating portions become 102 and 202 the heat pipes 1 and 2 set so as to be longer in length than the heat radiation portions 302 and 402 the heat pipes 3 and 4 are. The heat receiving sections 101 and 301 the heat pipes 1 and 3 are each set to a length such that they reach the inside of a portion where the power semiconductor element 90 to the heat receiving element 5 protrudes. The heat pipes 2 and 4 with the longer heat receiving portion are in the space of the group of the respective heat pipes 1 and 3 arranged, which is shorter in terms of the heat receiving portion.

Ein Kanal 14 ist um die Kühlvorrichtung 1001 herum angeordnet und, wie in 7 veranschaulicht ist, wird die Kühlluft mittels des Gebläses 40 in den Kanal 14 eingespeist. In dieser Ausführungsform wird ein Aufbau beschrieben, bei dem die Kühlluft zwangsweise durch das Kühlgebläse eingeblasen wird. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Aufbau, bei dem die Energieumwandlungsvorrichtung durch den Fahrtwind gekühlt wird, der beim Fahren des Fahrzeugs erzeugt wird, und einen Aufbau angewendet werden, bei dem die Energieumwandlungsvorrichtung unter Verwendung einer natürlichen Konvektion gekühlt wird, bei der die erwärmte Luft hochsteigt. Da der kühlende Wind weitgehend dieselbe Richtung wie die Fahrtrichtung aufweist, verläuft beim den Fahrtwind ausnutzenden Aufbau die Längsrichtung der Wärmeaufnahmeabschnitte der Wärmerohre 1 und 2 in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Weiterhin verläuft beim die natürliche Konvektion ausnutzenden Aufbau die Längsrichtung der Wärmeaufnahmeabschnitte der Wärmerohre 1 und 2 in einer Richtung senkrecht zur vertikalen Richtung (Richtung der Gravitationskraft) des Schienenfahrzeugs, das heißt weitgehend in horizontaler Richtung.A channel 14 is about the cooling device 1001 arranged around and, as in 7 is illustrated, the cooling air by means of the blower 40 in the channel 14 fed. In this embodiment, a structure in which the cooling air is forcibly blown by the cooling fan will be described. However, the present invention can also be applied to a structure in which the energy conversion device is cooled by the running wind generated when the vehicle is running, and a structure in which the energy conversion device is cooled using natural convection in which the heated one Air rises. Since the cooling wind has largely the same direction as the direction of travel, the longitudinal direction of the heat receiving sections of the heat pipes runs in the construction utilizing the airstream 1 and 2 in a direction perpendicular to the direction of travel of the vehicle. Further, in the natural convection-utilizing structure, the longitudinal direction of the heat receiving portions of the heat pipes proceeds 1 and 2 in a direction perpendicular to the vertical direction (direction of gravitational force) of the rail vehicle, that is, largely in the horizontal direction.

Nachfolgend wird der Betrieb zum Kühlen der jeweiligen Leistungshalbleiterelemente mit dem Leistungshalbleiterelement 90 als Beispiel beschrieben. Unter Bezugnahme auf 2 wird die Wärme, die durch das Betreiben des Leistungshalbleiters erzeugt wird, der sich im Leistungshalbleiterelement 90 befindet, mittels Wärmeleitung auf das Wärmeaufnahmeelement 5 übertragen und erreicht den Wärmeaufnahmeabschnitt 101 des Wärmerohrs 1. Ein Kühlmittel (reines Wasser usw.) ist im Wärmerohr 1 eingeschlossen. Das Kühlmittel, das im Wärmeaufnahmeabschnitt 101 erwärmt wird, wird zu Gas verdampft und wandert zu den Wärmeabstrahlungsabschnitten 102. Das Kühlmittel, das in den Wärmeabstrahlungsabschnitten 102 durch Luft gekühlt wird, wird wieder zu einer Flüssigkeit kondensiert. Das Kühlmittel, das durch die Wärmeabstrahlungsabschnitte 102 kondensiert wird, kehrt durch die Schwerkraft zum Wärmeaufnahmeabschnitt 101 zurück. Auf diese Weise werden die Verdampfung und Kondensation wiederholt, und das Kühlmittel wandert mit dem Ergebnis, dass die Wärme des Wärmeaufnahmeelements 5 zur Außenseite der Leistungswandlungsvorrichtung, wie beispielsweise zur Atmosphäre, abgestrahlt wird. Das Kühlmittel ist auch in den Wärmerohren 2, 3 und 4 eingeschlossen, und die Verdampfung und Kondensation werden gleichermaßen wiederholt, und das Kühlmittel wandert mit dem Ergebnis, dass die Wärme des Wärmeaufnahmeelements 5 zur Außenseite der Energieumwandlungsvorrichtung, wie beispielsweise zur Atmosphäre, abgestrahlt wird.Subsequently, the operation for cooling the respective power semiconductor elements with the power semiconductor element 90 described as an example. With reference to 2 The heat generated by the operation of the power semiconductor is reflected in the power semiconductor element 90 located, by means of heat conduction to the heat receiving element 5 transferred and reaches the heat receiving portion 101 of the heat pipe 1 , A coolant (pure water, etc.) is in the heat pipe 1 locked in. The coolant that is in the heat receiving section 101 is heated, is vaporized to gas and migrates to the heat radiating sections 102 , The coolant that is in the heat radiating sections 102 is cooled by air, is condensed again to a liquid. The coolant passing through the heat radiating sections 102 is condensed, returns by gravity to the heat receiving portion 101 back. On in this way, the evaporation and condensation are repeated, and the refrigerant migrates with the result that the heat of the heat receiving element 5 is radiated to the outside of the power conversion device, such as the atmosphere. The coolant is also in the heat pipes 2 . 3 and 4 are included, and the evaporation and condensation are equally repeated, and the coolant migrates with the result that the heat of the heat receiving element 5 to the outside of the energy conversion device, such as to the atmosphere, is emitted.

Wenn der Wärmeerzeugungsbetrag in den Leistungshalbleiterelementen 80, 81, 82 und 83 kleiner als in den Leistungshalbleiterelementen 70, 71, 72 und 73 und den Leistungshalbleiterelementen 90, 91, 92 und 93 ist, erhöht sich die Anzahl der Wärmeabstrahlungsabschnitte 102 und 302 in den im Wärmeaufnahmeabschnitt kürzeren Wärmerohren 1 und 3, so dass Wärme zur Lamellenseite abgestrahlt wird. Außerdem wird die Wärme in der Umgebung der den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Elemente des Wärmeaufnahmeelements 5 auf ein Gebiet, in dem die den kleineren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Elemente vorhanden sind, oder auf ein Gebiet, in dem die Elemente nicht vorhanden sind, durch die den längeren Wärmeaufnahmeabschnitt aufweisenden Wärmerohre 2 und 4 übertragen, wodurch die Möglichkeit besteht, die den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Elemente wirksam zu kühlen.When the heat generation amount in the power semiconductor elements 80 . 81 . 82 and 83 smaller than in the power semiconductor elements 70 . 71 . 72 and 73 and the power semiconductor elements 90 . 91 . 92 and 93 is, the number of heat radiation portions increases 102 and 302 in the heat receiving section shorter heat pipes 1 and 3 , so that heat is radiated to the slat side. In addition, the heat in the vicinity of the larger heat generation amount having elements of the heat receiving element 5 to an area where the elements having the smaller amount of heat generation are present, or to an area where the elements are absent, through the heat pipes having the longer heat receiving portion 2 and 4 whereby it is possible to effectively cool the elements having the larger heat generation amount.

Es ist vergleichsweise schwierig, die den kürzeren Wärmeabstrahlungsabschnitt aufweisenden Wärmerohre 3 und 4 einzufrieren, selbst wenn es sich bei der Außenlufttemperatur um eine niedrige Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts handelt. Unter diesen Umständen werden das Wärmerohr 3, das sowohl hinsichtlich des Wärmeaufnahmeabschnitts als auch der Wärmeabstrahlungsabschnitte kürzer ist, und das Wärmerohr 4, das hinsichtlich des Wärmeaufnahmeabschnitts länger und hinsichtlich des Wärmeabstrahlungsabschnitts kürzer ist, zusätzlich zu den Wärmerohren 1 und 2 vorgesehen, wodurch, selbst wenn sich die Außenluft auf einer niedrigen Temperatur befindet, die Wärmeabstrahlung vom den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Leistungshalbleiterelement zur Lamellenseite durch das Wärmerohr 3 sichergestellt wird, das sowohl hinsichtlich des Wärmeaufnahmeabschnitts als auch hinsichtlich der Wärmeabstrahlungsabschnitte kürzer ist. Weiterhin wird die Wärme in der Umgebung der den größeren Betrag der Wärmeerzeugung aufweisenden Elemente des Wärmeaufnahmeelements 5 auf ein Gebiet, in dem die den kleineren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Elemente vorhanden sind, oder auf ein Gebiet, in dem die Elemente nicht vorhanden sind, durch das Wärmerohr 4, das hinsichtlich des Wärmeaufnahmeabschnitts länger und hinsichtlich der Wärmeabstrahlungsabschnitte kürzer ist, übertragen, wodurch es möglich ist, die den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Elemente wirksam zu kühlen.It is comparatively difficult for the heat pipes having the shorter heat radiating portion 3 and 4 even if the outside air temperature is a low temperature below freezing. Under these circumstances, the heat pipe 3 which is shorter in both the heat receiving portion and the heat radiating portions, and the heat pipe 4 that is longer in the heat receiving portion and shorter in the heat radiating portion, in addition to the heat pipes 1 and 2 whereby, even when the outside air is at a low temperature, the heat radiation from the power semiconductor element having the larger heat generation amount to the fin side by the heat pipe 3 is ensured, which is shorter in terms of both the heat receiving portion and with respect to the heat radiating sections. Furthermore, the heat in the vicinity of the larger amount of heat generation elements of the heat receiving element 5 to an area where the smaller heat generation amount elements are present, or to an area where the elements do not exist through the heat pipe 4 that is longer in the heat receiving portion and shorter in heat radiation portions, thereby enabling the elements having the larger heat generation amount to be effectively cooled.

Außerdem wird mindestens ein die kürzeren Wärmeabstrahlungsabschnitte aufweisendes Wärmerohr (in dieser Ausführungsform zum Beispiel die Wärmerohre 3 und 4) im Bereich des Wärmeaufnahmeelements angeordnet, zu dem ein Leistungshalbleiterelement hin vorsteht, um dadurch zu verhindern, dass die Temperatur des Halbleiterchips steigt, ohne dass das Wärmerohr eines speziellen Elements überhaupt betrieben wird. Um die Kühlleistungen auszugleichen, wenn sich die Außenluft auf einer hohen Temperatur bzw. auf einer niedrigen Temperatur befindet, ist es wünschenswert, dass das Verhältnis von den die kürzeren Wärmeabstrahlungsabschnitte aufweisenden Wärmerohren zu allen Wärmerohren im Bereich des Wärmeaufnahmeelements, zu dem ein Element hin vorsteht, 20% bis 60% beträgt.In addition, at least one heat pipe having the shorter heat-radiating portions (in this embodiment, for example, the heat pipes 3 and 4 ) is disposed in the region of the heat receiving member to which a power semiconductor element protrudes to thereby prevent the temperature of the semiconductor chip from rising without operating the heat pipe of a specific element at all. In order to equalize the cooling powers when the outside air is at a high temperature or at a low temperature, it is desirable that the ratio of the heat pipes having the shorter heat radiating portions to all the heat pipes in the area of the heat receiving member to which an element protrudes, 20% to 60%.

Wie oben beschrieben, werden die Wärmerohre, die sich hinsichtlich der Länge des Wärmeaufnahmeabschnitts unterscheiden, in Kombination auf der Grundlage des Wärmeerzeugungsbetrags des zu kühlenden Elements und des Aufbaus der Elemente und der Elemente angeordnet, wodurch, selbst wenn der Wärmeerzeugungsbetrag der Elemente verteilt wird, die Elemente wirksam gekühlt werden können. Außerdem werden in den Wärmerohren mit den wärmeaufnehmenden Abschnitten unterschiedlicher Länge die Wärmeabstrahlungsabschnitte auf unterschiedliche Längen festgelegt, um dadurch weiter die Wirkung zu erhalten, dass die Kühlleistung im Kalten sichergestellt ist. Da die Temperatur der Kühlluft in einem stromabwärtigen Gebiet aufgrund des Wärmeaustauschs mit dem Wärmeabstrahlungsabschnitt in einem stromaufwärtigen Gebiet steigt, wie in 1 veranschaulicht ist, erhöht sich weiterhin die Anzahl der Wärmeabstrahlungslamellen 6, bei denen es sich um die Wärmeabstrahlungselemente handelt, im stromabwärtigen Gebiet, in dem die Kühlluft strömt, wodurch die Möglichkeit besteht, die Kühlleistung der Leistungshalbleiterelemente im stromabwärtigen Gebiet besser aufrechtzuerhalten.As described above, the heat pipes which differ in the length of the heat receiving portion are arranged in combination based on the heat generation amount of the element to be cooled and the structure of the elements and the elements, whereby even if the heat generation amount of the elements is distributed Elements can be effectively cooled. In addition, in the heat pipes having the heat-absorbing portions of different lengths, the heat-radiating portions are set to different lengths to thereby further obtain the effect of ensuring cold-cooling performance. Since the temperature of the cooling air in a downstream area increases due to the heat exchange with the heat radiating portion in an upstream area, as in FIG 1 is illustrated, the number of heat radiation fins continues to increase 6 , which are the heat radiating elements, in the downstream area where the cooling air flows, whereby it is possible to better maintain the cooling performance of the power semiconductor elements in the downstream area.

Wie in 5 veranschaulicht ist, sind in einem Fall, in dem drei Wärmerohre, die hinsichtlich der Länge des Wärmeaufnahmeabschnitts weitgehend gleich sind, angeordnet sind, und in einem Fall, in dem die Wärmerohre gemäß dieser Ausführungsform der 2 angeordnet sind, die Ergebnisse der numerischen Simulation, die eine Temperaturverteilung auf den Elementanbringungsflächen der Wärmeaufnahmeelemente vergleicht, in 6A und 6B veranschaulicht.As in 5 in a case where three heat pipes that are substantially equal in length to the heat receiving portion are disposed, and in a case where the heat pipes according to this embodiment are the same 2 are arranged, the results of the numerical simulation, which compares a temperature distribution on the element attachment surfaces of the heat receiving elements, in 6A and 6B illustrated.

In 6A und 6B wird ein Temperaturunterschied zwischen der höchsten Temperatur des Wärmeaufnahmeelements und einer Einlasslufttemperatur im Aufbau der 5 als 100 festgelegt, und der Temperaturunterschied wird im Verhältnis angegeben. Wie aus 6A und 6B ersichtlich ist, kann bei der Konfiguration des Wärmerohrs gemäß dieser Ausführungsform in 2 der Temperaturunterschied zwischen dem Wärmeaufnahmeelement und der Einlassluft im Vergleich zur Konfiguration der 5 um 7% verringert werden. 5 veranschaulicht einen Fall, in dem die Längen der Wärmeaufnahmeelemente in den Wärmerohren 1, 3 und den Wärmerohren 2, 4 in 3 zueinander gleich sind, wodurch die Wirkungen erhalten werden, die durch Vorsehen der Wärmerohre 2 und 4 erhalten werden, die hinsichtlich der Länge des Wärmeabstrahlungsabschnitts unterschiedlich sind, wie nachfolgend beschrieben ist, und der von der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen wird. In 6A and 6B is a temperature difference between the highest temperature of the heat receiving element and an intake air temperature in the structure of 5 when 100 set, and the temperature difference is given in proportion. How out 6A and 6B can be seen in the configuration of the heat pipe according to this embodiment in 2 the temperature difference between the heat receiving element and the intake air compared to the configuration of 5 be reduced by 7%. 5 illustrates a case in which the lengths of the heat receiving elements in the heat pipes 1 . 3 and the heat pipes 2 . 4 in 3 are equal to each other, whereby the effects are obtained by providing the heat pipes 2 and 4 are obtained, which are different in the length of the heat radiation portion, as described below, and which is not excluded from the present invention.

Säulen 16 in 3 sind mit Trägern 15 in 1 verbunden, um den Kanal 14 zu halten. Die Träger 15 fungieren dahingehend, dass sie die Säulen 16 befestigen und auch den Durchgang der Kühlluft unterdrücken, die einen oberen Abschnitt der Wärmeabstrahlungslamellen 6 umgeht, bei denen es sich um die Wärmeabstrahlungselemente handelt. Wenn die Länge des Wärmerohrs, das in einen bestimmten Abschnitt der Säulen 16 gelangt, zu kurz ist, kann die Länge des Wärmeaufnahmeabschnitts in einem Wärmerohr 17 des Abschnitts der Säulen vergrößert werden, wie in 3 veranschaulicht ist.columns 16 in 3 are with straps 15 in 1 connected to the channel 14 to keep. The carriers 15 act to the effect that they are the pillars 16 and also suppress the passage of the cooling air, which is an upper portion of the heat radiation fins 6 bypasses, which are the heat radiating elements. If the length of the heat pipe, that in a certain section of the columns 16 is too short, the length of the heat receiving section in a heat pipe 17 of the section of the pillars are enlarged, as in 3 is illustrated.

Wenn die Länge des Wärmerohrs 17 zwischen der Säule und der Säule oder zwischen der Säule und einem Ende des Wärmeaufnahmeelements auf eine Länge eingestellt wird, die einer Position der Säule entspricht, wird die Kühlleistung verbessert. Wenn außerdem das Wärmerohr 17 durch eines der Wärmerohre 1 bis 4 gestaltet wird, werden die Herstellungskosten in vorteilhafter Weise niedrig, da die Wärmerohre hergestellt werden können, ohne dass mehr Wärmerohrarten benötigt werden.When the length of the heat pipe 17 between the column and the column or between the column and an end of the heat receiving member is set to a length corresponding to a position of the column, the cooling performance is improved. In addition, if the heat pipe 17 through one of the heat pipes 1 to 4 is designed, the manufacturing costs are advantageously low, since the heat pipes can be produced without the need for more heat pipe types are required.

Wie oben beschrieben, wird gemäß dieser Ausführungsform die Längsrichtung des Wärmeaufnahmeabschnitts der Wärmerohre in der Richtung angeordnet, die weitgehend senkrecht zur Strömungsrichtung der Kühlluft ist, werden die Wärmerohre, die hinsichtlich der Wärmeaufnahmeabschnitte kürzer sind, die in die Vorsprungbereiche im Wärmeaufnahmeelement der hinsichtlich des Wärmeerzeugungsbetrags größeren Leistungshalbleiterelemente im Abschnitt des Wärmeaufnahmeabschnitts gelangen, der im Wärmeaufnahmeelement eingebettet ist, und die Wärmerohre, die hinsichtlich der Wärmeaufnahmeabschnitte länger sind, die über den Vorsprungbereich im Wärmeaufnahmeelement der Leistungshalbleiterelemente mit relativ kleinem Wärmeerzeugungsbetrag im Wärmeaufnahmeabschnitt angeordnet sind, und der Abschnitt, in dem der Leistungshalbleiter nicht vorhanden ist, so angeordnet, dass, selbst wenn die Wärmeerzeugung in den Leistungshalbleiterelementen verteilt wird, die Erzeugung der Wärme so konzentriert wird, dass sie auf der Lamellenseite vom Wärmerohr mit dem kürzeren Wärmeaufnahmeabschnitt auf das den hohen Wärmeerzeugungsbetrag aufweisende Element abgestrahlt wird, und das Wärmerohr, das hinsichtlich des Wärmeaufnahmeabschnitts vergleichsweise länger ist, im einen relativ kleinen Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Element oder das Wärmeaufnahmeelement an einer Position vorgesehen wird, in der kein Element vorhanden ist, wodurch, da Wärme vom den größeren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Element zum dem kleineren Wärmeerzeugungsbetrag aufweisenden Abschnitt wandert, die Wärmeerzeugung der Leistungshalbleiterelemente wirksam verteilt wird, so dass die Kühlleistung verbessert wird.As described above, according to this embodiment, the longitudinal direction of the heat receiving portion of the heat pipes is arranged in the direction substantially perpendicular to the flow direction of the cooling air, the heat pipes shorter in the heat receiving portions become larger in the protrusion portions in the heat receiving member than the heat generation amount Power semiconductor elements in the portion of the heat receiving portion embedded in the heat receiving member and the heat pipes longer in the heat receiving portions arranged above the protrusion portion in the heat receiving member of the power semiconductor elements having relatively small heat generation amount in the heat receiving portion, and the portion where the power semiconductor does not is present, arranged so that even if the heat generation is distributed in the power semiconductor elements, the generation of heat con kon so kon is centered on the lamella side of the heat pipe with the shorter heat receiving portion is radiated to the high heat generation amount having element, and the heat pipe, which is relatively longer in terms of the heat receiving portion, provided in a relatively small amount of heat generating element or the heat receiving element at a position is in which no element is present, whereby, since heat from the larger heat generation amount having element migrates to the smaller heat generation amount having portion, the heat generation of the power semiconductor elements is effectively distributed, so that the cooling performance is improved.

Merkmale, Komponenten und spezielle Details der Aufbauten der oben beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die für die jeweilige Anwendung optimiert sind. Insoweit als diese Modifikationen für einen Fachmann offensichtlich sind, sollen sie implizit durch die obige Beschreibung offenbart sein, ohne dass jede mögliche Kombination explizit beschrieben wird.Features, components, and specific details of the structures of the embodiments described above may be interchanged or combined to form further embodiments that are optimized for the particular application. Insofar as these modifications are obvious to a person skilled in the art, they are intended to be implicitly disclosed by the above description, without any possible combination being explicitly described.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2011-259536 A [0002, 0004]

Claims

Energy conversion device ( 1000 ), comprising: a heat receiving element ( 5 ); a plurality of power semiconductor elements ( 70 . 71 . 72 . 73 ); a plurality of heat pipes ( 1 . 2 . 3 . 4 ); and a plurality of heat radiating elements ( 6 ) attached to the heat pipes ( 1 . 2 . 3 . 4 ), wherein the plurality of power semiconductor elements ( 70 . 71 . 72 . 73 ) on a surface of the heat receiving element ( 5 ), the majority of the heat pipes ( 1 . 2 . 3 . 4 ) on the other surface of the heat receiving element ( 5 ) and at least a portion of the plurality of heat pipes ( 1 . 2 . 3 . 4 ) Comprises heat radiating sections which are outside the heat receiving element ( 5 ), the plurality of power semiconductor elements ( 70 . 71 . 72 . 73 ) comprises at least two types of power semiconductor elements that differ in the heat generation amount, the plurality of heat pipes ( 1 . 2 . 3 . 4 ) comprises at least two types of heat pipes that differ in the length of the heat receiving sections, which are sections that are located in the heat receiving element ( 5 ) are arranged, the heat receiving portions are arranged so that the longitudinal direction of the heat receiving portions is substantially perpendicular to the flow direction of a cooling air in the heat radiating elements ( 6 ) flows, the heat pipes, which are shorter in the length of the heat receiving portions, in the interior of a protruding portion of the heat generation amount larger power semiconductor elements to the heat receiving element ( 5 ), and the heat pipes, which are longer in the length of the heat receiving portions, are disposed on the inside and the outside of a protruding portion of the power semiconductor elements smaller in heat generation amount to the heat receiving member ( 5 ) are arranged.

Energy conversion device ( 1000 ) according to claim 1, wherein the plurality of heat pipes ( 1 . 2 . 3 . 4 ) Comprises heat pipes that differ in the length of the heat radiation sections.

Energy conversion device ( 1000 ) according to claim 2, wherein at least one of the heat pipes having the shorter heat radiation portions in each of the protrusion portions of the plurality of power semiconductor elements (FIG. 70 . 71 . 72 . 73 ) is arranged to the respective heat receiving elements.

Energy conversion device ( 1000 ) according to at least one of claims 1 to 3, wherein the number of heat radiation elements ( 6 ) located on the downstream side of the cooling air flow is larger than that on the upstream side.

Energy conversion device ( 1000 ) according to at least one of claims 1 to 4, further comprising: a channel covering a space in which the cooling air flows and located outside the heat pipes; a plurality of columns ( 16 ) located between the channel and the heat receiving element to hold the channel; and a heat pipe having the heat receiving portions based on a length between the respective columns (FIG. 16 ) or between the columns and one end of the heat receiving element.

Railway vehicle equipped with the energy conversion device ( 1000 ) is equipped according to at least one of claims 1 to 5.