JP2003341507A - 電気車用電力変換装置 - Google Patents
電気車用電力変換装置Info
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
向上し電力変換装置の小形化することにある。 【解決手段】 電気車の車両床下に取り付けられた筐体
と、電気車の車両床下に取り付けられた筐体と、前記筐
体内に設置され、電力を変換する半導体素子を冷却する
半導体冷却ユニットと、前記筐体内に設置されたリアク
トルと、前記筐体の第1の側面に設けられた入気口と、
前記筐体の第1の側面を除くすくなくとも2つの側面に
設けられた複数の開口部と前記筐体内に設置され、前記
入気口から流入する外気を前記半導体冷却ユニット及び
前記リアクトルに導く電動送風機とを備えることを特徴
とする電気車両用電力変換装置。
Description
換装置に関するものである。
て、図を参照し詳細に説明する。図8は、従来の電気車
両用電力変換装置の平面図である。図9は、図8のX−
X断面図である。従来の電気車両用電力変換装置は、筐
体1,冷却風の流入する入風口2,電動送風機3,半導
体素子冷却ユニット4,半導体素子冷却ユニット4の放
熱部5,整風ガイド6,巻物電気部品7,冷却風の流れ
る冷却風洞8,冷却風が排出される開口部9より構成さ
れている。このように構成された電気車両用電力変換装
置において、電力変換装置1の側面に入気口2があけら
れている。筐体1の内部には、電動送風機3,半導体素
子冷却ユニット4,放熱部5,整風ガイド6,巻物電気
部品7が入気口側から順にボルト止めされ設置されてい
る。筐体1の側面と巻物電気部品7の間の空間のことを
冷却風洞8と定義する。筐体1の反入気口側の側面に
は、開口部9があけられている。このように構成された
電気車両用電力変換装置において、入気口2から筐体1
内部に流入してきた外気は、電動送風機3により加速さ
れる。電動送風機3により加速された外気は、半導体素
子冷却ユニット4の放熱部5を冷却する。半導体素子冷
却ユニット4の放熱部5を冷却した外気は、整風ガイド
6により整風され巻物電気部品7全域を冷却する。巻物
電気部品7を冷却した外気は、風洞8を流れ開口部9か
ら筐体1の外に排出される。
装置において、外気を、半導体素子冷却ユニット4の放
熱部5の冷却のほかに、巻物電気部品7の冷却にも利用
するため、巻物電気部品7の通電時の温度上昇を抑制す
ることができる。巻物電気部品7の冷却方式として、強
制風冷式を採用したことで、自然通風式の巻物電気部品
7よりも小形化することが可能になった。
換装置の構成では、巻物電気部品7のなかで温度上昇の
ばらつきが生じやすい,整風ガイド6によりを使用して
も、外気の流れづらい部分が生じてしまうといった問題
がある。また、従来の電力変換装置の構成では、巻物電
気部品7を冷却した外気は、風速が充分でなく、車両走
行時の走行風の影響により、電力変換装置1内部で外気
が淀んでしまうといった問題もある。巻物電気部品7の
温度分布にばらつきを抑えるために、電動送風機3を2
台設置する方法や電動送風機を大きくするといった方法
も考案されたが、重量が重くなってしまうといった問
題,風切り音が発生するため騒音の問題,装置の大型化
という問題がまた新たに発生してしまった。そこで、本
発明の目的は、電力変換装置の冷却効率を向上し電力変
換装置の小形化することにある。
用電力変換装置は、電気車の車両床下に取り付けられた
筐体と、前記筐体内に設置され、電力を変換する半導体
素子を冷却する半導体冷却ユニットと、前記筐体内に設
置されたリアクトルと、前記筐体の第1の側面に設けら
れた入気口と、前記筐体の第1の側面を除くすくなくと
も2つの側面に設けられた複数の開口部と前記筐体内に
設置され、前記入気口から流入する外気を前記半導体冷
却ユニット及び前記リアクトルに導く電動送風機とを備
えることを特徴とする電気車両用電力変換装置。
づく第1の実施の形態の電気車両用電力変換装置につい
て、図を参照し詳細に説明する。図1は、本発明に基づ
く第1の実施の形態の電気車両用電力変換装置の上面図
である。図2は、本発明に基づく第1の実施の形態の電
気車両用電力変換装置のB-B断面図である。図中の矢印
は、風の動きを示すものである。なお、図8及び図9に
記載したものと構造上同一のものは、同符号を付して説
明を省略する。本発明に基づく第1の実施の形態の電気
車両用電力変換装置は、筐体の側面に設けられた入風口
2,筐体の上面に設けられた入気口2a,筐体の底面に
設けられた入気口2b,電動送風機3,半導体冷却ユニ
ット4,放熱部5,巻物電気部品7,冷却風洞8,開口
部9a,筐体10,開口部11から構成されている。こ
のように構成された電気車両用電力変換装置において、
筐体10の底面には、開口部11があけられている。こ
のように構成された電気車両用電力変換装置において、
入気口2aは筐体8の上面に設けられ、入気口2aから流入
した外気は入気口2及び入気口2bから流入した外気と
ともに、電動送風機3に流入する。入気口2bは筐体8
の下面に設けられ、入気口2bから流入した外気は、入
気口2及び入気口2aから流入した外気とともに、電動
送風機3に流入する。
装置において、開口部9aは、筐体8の側面の上側部分
のみに設けられている。このように構成された電気車両
用電力変換装置において、入気口2,入気口2a,入気
口2bから空気は流入し、電動送風機3により、半導体
冷却ユニット4及びリアクトル7の上側に導かれる。半
導体冷却ユニット4及びリアクトル7の上側に導かれた
外気により、半導体冷却ユニット4及びリアクトル7は
冷却される。筐体10の底面に設けられた開口部11か
ら流入した外気は、リアクトル7の下側及び中心部を冷
却し、開口部9aより排出される。このように構成され
た電気車両用電力変換装置において、リアクトル7の下
側及び中心部を開口部11から流入する外気により主に
冷却させ、リアクトル7の上側を放熱部5を冷却した外
気を利用し主に冷却することにより、リアクトル7は均
一に冷却される。このように構成された電気車両用電力
変換装置において、開口部11を筐体の下面に設け、開
口部9aを筐体の側面の上側部分のみに設けることによ
り、開口部11から流入した外気は、リアクトル7の下
側部分及び中央部分を冷却してから排出される。
装置は、従来の電気車両用電力変換装置で必要であっ
た、整風ガイド6がないため、大幅に重量を軽減するこ
とができる。また、リアクトル7を均一に冷却できるた
め、リアクトル7自体も小形化することができる。 (第2の実施の形態)本発明に基づく第2の実施の形態
の電気車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に
説明する。図3は、本発明に基づく第2の実施の形態の
電気車両用電力変換装置の断面図である。なお、図1及
び図2に記載したものと構造上同一のものについては、
同符号を付して説明を省略する。本発明に基づく第2の
実施の形態の電気車両用電力変換装置は、入風口2,筐
体の上面に設けられた入気口2a,筐体の底面に設けら
れた入気口2b,電動送風機3,半導体冷却ユニット
4,放熱部5,巻物電気部品7,冷却風洞8,開口部9
a,筐体10,開口部11,整風ガイド12,開口部1
3から構成されている。このように構成された電気車両
用電力変換装置において、半導体冷却ユニット4が下向
きに設置され、放熱部5も下側に設置されている。放熱
部5と開口部9の間には、整風ガイド12とリアクトル
11が設置されている。筐体10の上面には、第2の開
口部13が空けられている。
装置において、放熱部5を冷却した外気は、整風ガイド
12により進行方向を修正されリアクトル7の上側を冷
却する。開口部11から流入した外気は、リアクトル7
の下側と中心部分を主に冷却する。このように構成され
た電気車両用電力変換装置において、リアクトル7の下
側及び中心部を開口部11から流入する外気により主に
冷却させ、リアクトル7の上側を放熱部5を冷却した外
気を利用し主に冷却することにより、リアクトル7は均
一に冷却される。このように構成された電気車両用電力
変換装置は、電力変換装置を鉄道車両の天井側などに取
り付ける場合に、メンテンナンスしやすいといった利点
がある。 (第3の実施の形態)本発明に基づく第3の実施の形態
の電気車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に
説明する。図4は、本発明に基づく第3の実施の形態の
電気車両用電力変換装置の上面図である。図5は、本発
明に基づく第3の実施の形態の電気車両用電力変換装置
の断面図である。なお、図1及び図2に記載したものと
構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省
略する。本発明に基づく第3の実施の形態の電気車両用
電力変換装置は、入風口2,筐体の上面に設けられた入
気口2a,筐体の底面に設けられた入気口2b,電動送
風機3,半導体冷却ユニット4,放熱部5,巻物電気部
品7,冷却風洞8,開口部9a,筐体10,開口部1
1,整風ガイド12,開口部13から構成されている。
装置において、筐体10の上下方向と略等しい長さの半
導体冷却ユニット4の放熱部5が、筐体10内に設置さ
れる。このように構成された電気車両用電力変換装置に
おいて、放熱部5を冷却した外気は、整風ガイド12に
より進行方向を修正されリアクトル7の上側を冷却す
る。開口部11から流入した外気は、リアクトル7の下
側と中心部分を主に冷却する。このように構成された電
気車両用電力変換装置において、リアクトル7の下側及
び中心部を開口部11から流入する外気により主に冷却
させ、リアクトル7の上側を放熱部5を冷却した外気を
利用し主に冷却することにより、リアクトル7は均一に
冷却される。 (第4の実施の形態)本発明に基づく第4の実施の形態
の電気車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に
説明する。図6は、本発明に基づく第4の実施の形態の
電気車両用電力変換装置の断面図である。なお、図1及
び図2に記載したものと構造上同一のものについては、
同符号を付して説明を省略する。本発明に基づく第2の
実施の形態の電気車両用電力変換装置は、入風口2,電
動送風機3,半導体冷却ユニット4,放熱部5,巻物電
気部品7,冷却風洞8,開口部9a,筐体10,開口部
11,開口部13から構成されている。
装置は、半導体冷却ユニット4とリアクトル7の間に、
電動送風機3を設置している。このように構成された電
気車両用電力変換装置は、電動送風機3を筐体の中心部
に設置しているため、騒音を減少させることができる。
また、電動送風機3を筐体の中心部に設置しているた
め、電動送風機3を入気口2側に配置した電気車両用電
力変換装置に比べ、入気口2での圧力と開口部9aでの
圧力の差が少なくなる。入気口2と開口部9aの圧力の
差が少ないため、冷却風のバランスが良く振動抑制効果
も得られる。 (第5の実施の形態)本発明に基づく第5の実施の形態
の電気車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に
説明する。図7は、本発明に基づく第5の実施の形態の
電気車両用電力変換装置の断面図である。なお、図1及
び図2に記載したものと構造上同一のものについては、
同符号を付して説明を省略する。本発明に基づく第2の
実施の形態の電気車両用電力変換装置は、入風口2,電
動送風機3,半導体冷却ユニット4,放熱部5,巻物電
気部品7,冷却風洞8,開口部9,筐体10,開口部1
1,開口部13から構成されている。
装置は、電動送風機3を開口部9側に設置している。こ
のように構成された電気車両用電力変換装置は、電動送
風機3を開口部9側に設置しているため、電動送風機3
を入気口2側に設置したものに比べ、流入した外気の風
速が均一になる。流入した外気の速度が均一になるた
め、安定した冷却性能を得ることができる。このように
構成された電気車両用電力変換装置において、電動送風
機3を開口部9側に設置したため、開口部11からも外
気を吸い込む。外気を電動送風機3が、開口部11から
も吸い込むため、本発明に基づく第1の実施形態の電気
車両用電力変換装置よりも、冷却効率を向上することが
できる。本発明に基づく電気車両用電力変換装置では、
材料については限定しない。また、本発明に基づく電気
車両用電力変換装置において、開口部の大きさや、形状
については、大きさや形状を変えても同様の効果を得ら
れるため、第1の実施形態及び第2の実施形態及び第3
の実施形態及び第4の実施形態及び第5の実施形態の電
気車両用電力変換装置のみに限定はしない。本発明に基
づく電気車両用電力変換装置では、入気口2の大きさや
位置などについて、大きさを変えても同様の効果が得ら
れるため、第1の実施の形態及び第2の実施の形態及び
第3の実施の形態及び第4の実施の形態及び第5の実施
の形態の電気車両用電力変換装置のみに限定はしない。
では、電力変換装置の冷却効率を向上し電力変換装置の
小形化することができた。
電力変換装置の上面図である。
電力変換装置のB−B断面図である。
電力変換装置の断面図である。
電力変換装置の上面図である。
電力変換装置の断面図である。
電力変換装置の断面図である。
電力変換装置の断面図である。
る。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】電気車の車両床下に取り付けられた筐体
と、前記筐体内に設置され、電力を変換する半導体素子
を冷却する半導体冷却ユニットと、前記筐体内に設置さ
れたリアクトルと、前記筐体の第1の側面に設けられた
入気口と、前記筐体の第1の側面を除くすくなくとも2
つの側面に設けられた複数の開口部と前記筐体内に設置
され、前記入気口から流入する外気を前記半導体冷却ユ
ニット及び前記リアクトルに導く電動送風機と、を備え
ることを特徴とする電気車両用電力変換装置。 - 【請求項2】前記請求項1記載の電気車両用電力変換装
置において、前記リアクトルがトランスであることを、
特徴とする電気車両用電力変換装置。 - 【請求項3】前記請求項1記載の電気車両用電力変換装
置において、前記電動送風機が、前記半導体冷却ユニッ
トと前記リアクトルの間に設置されることを、特徴とす
る車両用電力装置。 - 【請求項4】前記請求項1記載の電気車両用電力変換装
置において、前記電動送風機が、前記リアクトルと前記
開口部の間に設置されることを、特徴とする電気車両用
電力変換装置。 - 【請求項5】前記請求項1記載の電気車両用電力変換装
置において、前記開口部が、複数の孔からなることを特
徴とする電気車両用電力変換装置。 - 【請求項6】前記請求項1記載の電気車両用電力変換装
置が、整風ガイドを備えていることを、特徴とする電気
車両用電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002156688A JP2003341507A (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 電気車用電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002156688A JP2003341507A (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 電気車用電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003341507A true JP2003341507A (ja) | 2003-12-03 |
JP2003341507A5 JP2003341507A5 (ja) | 2005-08-18 |
Family
ID=29772817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002156688A Pending JP2003341507A (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 電気車用電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003341507A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009083675A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Toshiba Corp | 鉄道車両用の冷却装置 |
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-
2002
- 2002-05-30 JP JP2002156688A patent/JP2003341507A/ja active Pending
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