JP2008160986A - Controller for electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電気車制御装置に関する。 The present invention relates to an electric vehicle control device.
鉄道車両の主回路システムは、主電動機を制御するために、例えば特許文献1に記載されているように電力変換装置が用いられている。この電力変換装置を構成するパワーユニットでは発熱する半導体デバイスを規定温度値以下に保つために鉄道車両用冷却装置が必要である。従来、この鉄道車両用冷却装置は発熱部から直接冷却フィンに熱輸送し、冷却フィンは車両が走行するときに得られる走行風により熱を気中に放出するか、あるいは制御装置内に送風機を備え、送風機からの送風によって熱を気中に放出する構成としていた。
鉄道車両の走行時に得られる走行風を利用して熱を気中に放出する場合、最悪状態での条件を設計条件にいれる必要があるため冷却する体積を大きくとることになるので、冷却装置が大型化し、また、制御装置内に送風機を備える場合は送風機自体の容積とそのための電力を必要とするという問題がある。 When heat is released into the air using the traveling wind obtained when the railway vehicle is traveling, the cooling condition must be increased because the worst-case conditions must be included in the design conditions. In the case of increasing the size and providing a blower in the control device, there is a problem that the volume of the blower itself and the electric power for it are required.
また、制御装置のパワーユニットの冷却は走行風を利用した冷却装置を備えているが、期待する走行風は最悪を基本にするため、ハード的には冷却部が制御装置の大きな部分を占めること、また、ヒートパイプ等の高性能な熱の輸送手段を用いるため装置が大型化、高コストという問題がある。 In addition, although the cooling of the power unit of the control device is equipped with a cooling device using traveling wind, the expected traveling wind is based on the worst, so that the cooling unit occupies a large part of the control device in hardware, In addition, since a high-performance heat transporting means such as a heat pipe is used, there is a problem that the apparatus is increased in size and cost.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その課題は冷却装置の小型化、軽量化および低安価が図れる電気車制御装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an electric vehicle control device capable of reducing the size, weight and cost of a cooling device.
鉄道車両用制御装置では、主回路システムでの損失は制御装置の損失に比べて数倍から十数倍の損失が発生するため、その冷却手段として冷却風を利用するのが普通である。この冷却風は主電動機が回転することを利用して回転軸に直結したファンを取り付け、風を呼び込み冷却しようとするものである。 In a railway vehicle control device, the loss in the main circuit system is several to tens of times greater than the loss of the control device, and therefore cooling air is usually used as the cooling means. This cooling air is used to attach a fan directly connected to the rotating shaft by utilizing the rotation of the main motor, to draw in the air and cool it.
上記課題を解決するために本発明は、この呼び込む風を有効に活用する電気車制御装置を提供するもので、その構成は、自己通風主電動機を駆動する制御装置の変換装置を構成するパワーユニットの冷却用ラジエータを、自己通風の入力側に配置した風洞内に設置することを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an electric vehicle control device that effectively uses the wind to be drawn in, and its configuration is that of a power unit that constitutes a conversion device of a control device that drives a self-ventilated main motor. The cooling radiator is installed in a wind tunnel disposed on the input side of the self-ventilation.
本発明によると、主電動機でもともと必要な冷却設備を制御装置のパワーユニット冷却に兼用して使用するため、冷却装置の小型化、軽量化および低安価が図れる電気車制御装置を提供することができる。 According to the present invention, since the necessary cooling equipment for the main motor is also used for cooling the power unit of the control device, it is possible to provide an electric vehicle control device that can reduce the size, weight, and cost of the cooling device. .
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施形態である電気車制御装置の構成図である。
図1に示すように、本実施形態では主電動機が自己通風構造の場合である。この主電動機回転軸7に取り付けられたロータ2の両側には軸受4が配置されている。ロータ2の前面には回転軸7に直結したファン3が回転自在に取り付けられており、また、ロータ2の円周方向には小間隔を介してステータコイル1が配置されている。5はパワーユニット(図示しない)で発生した熱を放熱するラジエータ、6はファン3が回転して生じる風の通路をなす風洞、8は機壁である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric vehicle control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the main motor has a self-ventilation structure. Bearings 4 are arranged on both sides of the
次に、本実施形態に係る電気車制御装置の作用について説明する。
主電動機が制御装置により電力を受けて回転すると、ファン3が回転し、矢印のような風を呼び込むことになる。その風の通路を風洞6で構成し、この風洞6内の風上すなわち主電動機の風上にパワーユニットで発生した熱を放熱するラジエータ5を配置する。このとき、パワーユニットの発熱部とラジエータは発生した熱を放熱する冷却フィンとしての機能を有するので、冷却フィンとして特別な器具などを必要としない。
Next, the operation of the electric vehicle control device according to this embodiment will be described.
When the main motor receives electric power from the control device and rotates, the
また、ラジエータ5と図示しないパワーユニットの発熱部から生じる発熱量が大きい場合は、ラジエータとパワーユニットの発熱部を図示しない強制循環水冷パイプで接続すると発生した熱を効果的に放熱することができる。
Further, when the amount of heat generated from the
上述したように本実施形態によると、主電動機でもともと必要な冷却設備を制御器のパワーユニット冷却に兼用して使用するため、冷却装置の小型化、軽量化および低安価が図れる。 As described above, according to the present embodiment, since the cooling equipment originally required for the main motor is also used for cooling the power unit of the controller, the cooling device can be reduced in size, weight and cost.
図2は本発明の第2の実施形態である電気車制御装置の構成図であり、図1の第1の実施形態と同一な構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
図2に示すように、本実施形態では主電動機が外扇全閉構造の場合である。主電動機回転軸7に取り付けられたファン3が機外に取り付けられている点が図1の第1の実施形態と異なる構成であるが、風の呼び込み方は、図1の第1の実施形態と同様にラジエータ5は風洞6内の風上すなわち主電動機の風上に配置されている。
FIG. 2 is a block diagram of the electric vehicle control apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the first embodiment of FIG.
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the main motor has a case of an outer fan fully closed structure. The
本実施形態によると、ファンが機外に取り付けられているので、ファンの保守、管理が容易になる外は第1の実施形態と同様に主電動機でもともと必要な冷却設備を制御器のパワーユニット冷却に兼用して使用するため、冷却装置の小型化、軽量化および低安価が図れる。 According to the present embodiment, since the fan is mounted outside the machine, the cooling equipment that is originally required for the main motor is cooled by the power unit cooling of the controller as in the first embodiment except that maintenance and management of the fan is facilitated. Therefore, the cooling device can be reduced in size, weight, and cost.
図3は本発明の第3の実施形態である電気車制御装置の構成図であり、図1の第1の実施形態と同一な構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
図3に示すように、本実施形態は主電動機の容量が大きい場合であり、図1の第1の実施形態と異なる構成は、主電動機回転軸7に取り付けられたファン3の代りに、風洞6内に配置されたラジエータ5の風上に外部の送風機9を配置し、この外部の送風機9で強制的に風を起すようにしている点であるが、風の呼び込み方は、図1の第1の実施形態と同様にラジエータ5は風洞6内の風上すなわち主電動機の風上に配置されている。
FIG. 3 is a block diagram of an electric vehicle control apparatus according to a third embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment of FIG.
As shown in FIG. 3, this embodiment is a case where the capacity of the main motor is large, and the configuration different from the first embodiment of FIG. 1 is that a wind tunnel is used instead of the
本実施形態によると、機内に配置されるファンの代りに送風機を外部に配置しているので、容量の大きい主電動機の冷却にも容易に対応できる外は第1の実施形態と同様に主電動機でもともと必要な冷却設備を制御器のパワーユニット冷却に兼用して使用するため、冷却装置の小型化、軽量化および低安価が図れる。 According to this embodiment, since the blower is arranged outside instead of the fan arranged in the machine, the main motor is the same as in the first embodiment except that it can easily cope with the cooling of the main motor having a large capacity. However, since the necessary cooling equipment is also used for cooling the power unit of the controller, the cooling device can be reduced in size, weight and cost.
1…主電動機ステータコイル、2…主電動機のロータ、3…ファン、4…軸受け、5…パワーユニットのラジエータ、6…風洞、7…回転軸、8…機壁、9…主電動機送風機。
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