JP5581119B2 - Cooling device, power converter, railway vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、冷却装置の冷却性能向上に関する。特に、電力変換装置に関する。 The present invention relates to an improvement in cooling performance of a cooling device. In particular, it is related with a power converter device.
電力変換装置は、電動機を制御するためのものであり、電力変換装置は冷却性能を向上し、小型化することが望まれている。従来の電力変換装置は、特許文献1のようにL字形状のヒートパイプの受熱部が受熱部材に熱的に接触するように配置し、ヒートパイプ受熱部から立ち上がる放熱部を千鳥状に配置することにより、放熱性能を向上した構造が知られている。
The power conversion device is for controlling an electric motor, and it is desired that the power conversion device be improved in cooling performance and downsized. The conventional power converter is arranged such that the heat receiving part of the L-shaped heat pipe is in thermal contact with the heat receiving member as in
近年、冷却装置の冷却性能向上が重要な課題となっており、特に高速車両等の高出力が要求される電力変換装置においては、高発熱密度のパワー半導体素子が密接して配置される傾向にあり、高い発熱をいかに冷却して素子の温度上昇を抑えるかが重要である。前記従来構造においては、ヒートパイプの受熱部が冷却風の流れ方向のみに配置されていたため、冷却風の流れと垂直の方向に大きな発熱分布がある場合に、発熱の大きい部分から発熱の小さい部分への熱の移動が必ずしも十分になされていないため、冷却装置が大型化するという課題があった。 In recent years, improving the cooling performance of the cooling device has become an important issue, and particularly in power conversion devices that require high output such as high-speed vehicles, power semiconductor elements with high heat generation density tend to be closely arranged. It is important to cool the high heat generation to suppress the temperature rise of the element. In the conventional structure, since the heat receiving portion of the heat pipe is arranged only in the flow direction of the cooling air, when there is a large heat generation distribution in the direction perpendicular to the flow of the cooling air, the portion where heat generation is large to the portion where heat generation is small Since heat is not necessarily sufficiently transferred to the heat sink, there is a problem that the cooling device is increased in size.
本発明の目的は、発熱素子の発熱が冷却風の流れ方向と異なる方向に分布がある場合においても、発熱の大きい部分から小さい部分へと十分に熱を移動させることができる冷却装置または電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cooling device or power conversion capable of sufficiently transferring heat from a large heat generation portion to a small portion even when the heat generation of the heat generating element is distributed in a direction different from the flow direction of the cooling air. To provide an apparatus.
前記目的を達成するために、本発明の電力変換装置では、複数のヒートパイプの前記受熱部材に取り付けられた部分が、互いに所定角度以上を成すように、前記複数のヒートパイプが前記受熱部材に取り付けられる。 In order to achieve the above object, in the power conversion device of the present invention, the plurality of heat pipes are connected to the heat receiving member such that portions of the plurality of heat pipes attached to the heat receiving member form a predetermined angle or more. It is attached.
本発明の冷却装置では、前記複数のヒートパイプの前記受熱部材と接続する部分が、互いに所定角度以上を成すように、前記複数のヒートパイプが前記受熱部材と接続されている。 In the cooling device of the present invention, the plurality of heat pipes are connected to the heat receiving member such that portions of the plurality of heat pipes connected to the heat receiving member form a predetermined angle or more.
発熱素子の発熱が冷却風の流れ方向と異なる方向に分布がある場合においても、冷却風温度が高く素子温度が上がり易い部分から冷却風温度が比較的低い部分へ熱が移動するとともに、発熱量の多い部分から少ない部分へ熱が移動するので、発熱素子の発熱が効果的に分散されて冷却装置の冷却性能が向上する。 Even when the heat generation of the heating element is distributed in a direction different from the flow direction of the cooling air, the heat moves from the part where the cooling air temperature is high and the element temperature easily rises to the part where the cooling air temperature is relatively low, and the heat generation amount Since heat moves from a portion with a large amount to a portion with a small amount, the heat generated by the heat generating element is effectively dispersed and the cooling performance of the cooling device is improved.
本発明の実施の形態を以下、図面を用いて説明する。図12に本発明の一実施形態における電力変換装置を鉄道車両に搭載したときの構成を示す。本発明の電力変換装置は、鉄道車両の床下等に設けられ、車両を駆動する電動機に供給する電力の周波数などを制御することにより、電動機の回転速度の制御を行う。図12において、電力変換装置1000は、車体1002と固定されている。矢印30は冷却風の流れを示す。冷却風は、送風機40によって吸込みグリル41から吸い込まれ、電力変換装置1000の冷却装置1001に供給される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 12 shows a configuration when the power conversion device according to one embodiment of the present invention is mounted on a railway vehicle. The power conversion device of the present invention is provided under the floor of a railway vehicle and controls the rotation speed of the electric motor by controlling the frequency of electric power supplied to the electric motor that drives the vehicle. In FIG. 12,
図15に本実施例の電力変換装置の1相分の回路構成を示す。電力変換装置は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やクランプダイオードのパワー半導体素子と、コンデンサで構成されており、図15に示す回路をU,V,Wの3相分備える。本電力変換装置をインバータとして駆動する場合には、直流電圧を一次側から受けて3レベルの電圧波形を二次側へ出力することができる。 FIG. 15 shows a circuit configuration for one phase of the power conversion device of this embodiment. The power conversion device includes a power semiconductor element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a clamp diode, and a capacitor, and includes the circuit shown in FIG. 15 for three phases U, V, and W. When the power converter is driven as an inverter, a DC voltage can be received from the primary side and a three-level voltage waveform can be output to the secondary side.
図13に本実施例の本実施例の電力変換装置の各モジュールの配置構成を示す。複数のIGBTモジュール6,8やクランプダイオードモジュール7は、アルミニウム合金等の金属からなる受熱部材4の一方側の面に配置される。
FIG. 13 shows an arrangement configuration of each module of the power conversion device according to the present embodiment. The plurality of
図14に本実施例の電力変換装置を駆動した場合における各モジュールの発熱量と温度分布の一例を示す。この図からクランプダイオードモジュール7の発熱量は、IGBTモジュール6,8の発熱量と比較して低く、温度分布も同様にクランプダイオードモジュール7がIGBTモジュール6,8と比較して低温であることが分かる。実際に、IGBTモジュール6,8の最大発熱量はクランプダイオードモジュール7の最大発熱量の10倍程度と非常に大きい。
FIG. 14 shows an example of the heat generation amount and temperature distribution of each module when the power conversion device of this embodiment is driven. From this figure, the heat generation amount of the
図1に本実施形態(第1の実施形態)における電力変換装置の冷却風の流れ方向に平行な鉛直断面図を、図2に冷却風の流れ方向と垂直な方向から見た鉛直断面図を示す。本実施形態の電力変換装置は各モジュールの配置を受熱部材上で左右対称となるように配置したので、図2には装置の半分の構造を示した。 FIG. 1 is a vertical sectional view parallel to the cooling air flow direction of the power conversion device in the present embodiment (first embodiment), and FIG. 2 is a vertical sectional view seen from a direction perpendicular to the cooling air flow direction. Show. Since the power converter of the present embodiment is arranged so that the modules are arranged symmetrically on the heat receiving member, FIG. 2 shows a half structure of the apparatus.
図1で、1000は電力変換器全体、1001は電力変換器の冷却装置を示す。冷却装置は、受熱部材4,ヒートパイプ1,2,フィン5等から構成される。モジュール6,7,8,61,62等は、グリース等の部材(図示せず)を介して受熱部材4とねじ等(図示せず)によって固定される。受熱部材4のパワー半導体モジュールの側には、IGBT駆動回路9やフィルタコンデンサ10等の電子部品が設置されている。また、受熱部材4に装着されたパワー半導体モジュールの周囲は、ケース11,12により密閉されている。受熱部材4のパワー半導体モジュール設置面の反対側には、U字型のヒートパイプ1の受熱部101が冷却風の流れ方向と略同一方向となるように埋め込まれ、受熱部101はハンダ付け等により受熱部材4と熱的に接続されている。ここで、冷却風の流れ方向と略同一方向とは、冷却風の流れ方向に対して約−10度〜約10度を成す向きを意図するものである。しかし、必ずしも略同一方向となる必要はなく約−45度〜約45度の範囲内であれば良い。U字型ヒートパイプ1の受熱部101の両側からは、放熱部102が立ち上がっている。L字型のヒートパイプ2の受熱部201も同様に冷却風の流れ方向と略同一方向となるように受熱部材4に埋め込まれて、ハンダ付け等により受熱部と接続されている。L字型のヒートパイプ2の受熱部201の片側からは、放熱部202が立ち上がっている。放熱部102および202には、アルミニウムや銅等の金属でできた複数のフィン5が圧入等によって接続されている。
In FIG. 1,
さらに受熱部材4には、ヒートパイプ3が、冷却風の流れ方向とその長手方向が略垂直の向きになるように配置されている。すなわち、ヒートパイプ3の長手方向は、U字型ヒートパイプ1やL字型ヒートパイプ2の長手方向と略垂直方向に配置されている。ここで、冷却風の流れ方向とその長手方向が略垂直の向きとは、冷却風の流れ方向に対して約80度〜約100度の角度を成す向きを意図するものである。しかし、必ずしも略同一方向となる必要はなく約45度〜約135度の範囲内であれば良い。
Furthermore, the heat receiving member 4 is provided with the
受熱部材4とヒートパイプおよびパワー半導体モジュールの配置を図3に示す。図3において6,8,61,62,81,82はIGBTモジュールを示し、7,71,72はクランプダイオードモジュールを示す。各パワー半導体モジュールはヒートパイプと反対側の面に設置されているので、図3では破線で示している。ヒートパイプ3の中心軸を通るように切断した面における鉛直断面図を図4,図5に示す。図4は冷却風の流れに平行な断面、図5は冷却風の流れに垂直な断面を表わしている。なお、図3における切断面A−A,B−B,C−C,D−Dは、それぞれ図1,図2,図4,図5の断面図に対応している。ヒートパイプ3の受熱部301は受熱部材4に埋め込まれており、受熱部301の片側からは放熱部302が立ち上がり、フィン5に接続されている。フィン側に立ち上げることのできない端部付近には、立ち上がり部を持たないヒートパイプ15,16を設けている。
The arrangement of the heat receiving member 4, the heat pipe, and the power semiconductor module is shown in FIG. In FIG. 3, 6, 8, 61, 62, 81 and 82 indicate IGBT modules, and 7, 71 and 72 indicate clamp diode modules. Since each power semiconductor module is installed on the surface opposite to the heat pipe, it is indicated by a broken line in FIG. 4 and 5 are vertical cross-sectional views taken along a plane cut through the central axis of the
冷却装置1001の周囲にはダクト14が設けられ、図12に示すように、送風機40によってダクト14に冷却風が送られる。なお、本実施形態では冷却風を冷却ファンによって強制的に送風する構造について説明するが、車両が走行することにより発生する走行風によって電力変換装置を冷却する構造や、熱せられた空気が上昇するという自然対流を利用して電力変換装置を冷却する構造にも本発明は適用できる。走行風を利用する構造の場合は、冷却風は走行方向とほぼ同一方向となるため、ヒートパイプ1,2は車両の走行方向とほぼ同一方向に沿うように配置される。また、自然対流を利用する構造では、ヒートパイプ1,2は鉄道車両の上下方向(重力方向)とほぼ同一方向に沿うように配置される。
A
次に、各パワー半導体モジュールを冷却する動作について、IGBTモジュール82を例に取って説明する。IGBTモジュール82の内部に設けられたパワー半導体等が動作することによって発生した熱は受熱部材4に伝えられ、U字型ヒートパイプ1の受熱部101に達する。U字型ヒートパイプ1には冷媒(純水,ハイドロフルオロカーボン等)が封入されている。受熱部101において加熱された冷媒は蒸発して気体となり、放熱部102に移動する。放熱部102において空気によって冷却された冷媒は凝縮して液体に戻る。放熱部102で凝縮した冷媒は重力によって受熱部101に戻ってくる。このように蒸発,凝縮を繰り返して冷媒が移動することにより、受熱部材4の熱が大気などの電力変換装置の外に放熱される。ヒートパイプ2,3にも冷媒(純水,ハイドロフルオロカーボン等)が封入されており、同様に蒸発,凝縮を繰り返して冷媒が移動することにより、受熱部材4の熱が大気などの電力変換装置の外に放熱される。立ち上がり部を持たないヒートパイプ15,16にも冷媒(純水,ハイドロフルオロカーボン等)が封入されている。
Next, the operation of cooling each power semiconductor module will be described taking the
パワー半導体モジュールの発熱により、冷却風の温度は風上側から風下側に行くに従って上昇する。そのため、発熱量が同じであっても風下側のパワー半導体モジュールのジャンクション温度は風上側のパワー半導体モジュールのジャンクション温度よりも高くなる傾向がある。図1から図5において、冷却風の方向に長手方向を配置したU字型及びL字型のヒートパイプ1,2は、受熱部101,放熱部102を冷却風の流れに沿って配置して風下側から風上側に熱を移動させることにより、風下側のパワー半導体モジュールの温度上昇を抑えている。
Due to the heat generated by the power semiconductor module, the temperature of the cooling air rises from the windward side toward the leeward side. Therefore, even if the heat generation amount is the same, the junction temperature of the leeward power semiconductor module tends to be higher than the junction temperature of the leeward power semiconductor module. 1 to 5, U-shaped and L-shaped
一方、図14に示すように、IGBTモジュール8,81,82の発熱量が、クランプダイオードモジュール7,71,72の発熱量よりも著しく大きく、IGBTモジュール8,81,82の発熱量がIGBTモジュール6,61,62よりも比較的大きいような場合、走行風の方向と略垂直方向に長手方向を配置したヒートパイプ3によって、冷却風と略垂直方向に発熱量の大きい方から小さいほうへ熱を移動できるので、発熱量の大きなIGBTモジュール8,81,82の温度上昇を抑えることができる。ここで、ヒートパイプ3は発熱量の大きなIGBTモジュールと発熱量の比較的小さなクランプダイオードモジュールに跨るように配置することで発熱量の大きい方から小さいほうへ熱移動が容易となる。更に、立ち上がり部を持たないヒートパイプ15,16にも温度の高い部分から低い部分に熱を移動させて平均化させる均熱作用がある。
On the other hand, as shown in FIG. 14, the heat generation amount of the
IGBTモジュール6,61,62とIGBTモジュール8,81,82の発熱量が同じぐらいで、クランプダイオードモジュール7,71,72の発熱量よりも著しく大きい場合には、図6に示すようにIGBTモジュール6,8,61,62,81,82の各部分に走行風の方向と略垂直方向に長手方向を配置したヒートパイプ3を配置するとよい。長手方向が冷却風の流れ方向とほぼ垂直の方向に設置されたヒートパイプが、対応する素子側の発熱量の大きい部分と発熱量の小さい部分ないしは発熱体のない部分との間に跨るように設置する構造とする。
When the heat generation amounts of the
このように、本実施形態によれば、冷却風と略同じ方向に長手方向を配置したヒートパイプと、冷却風と略垂直方向に長手方向を配置したヒートパイプとを組み合わせることによって、パワー半導体モジュールの発熱を効果的に分散することにより冷却性能を向上できるので、冷却装置を小型化することが可能である。また、冷却装置が小型化されるに従って、受熱部材の一方側は発熱性のモジュールで覆われることとなるため、発熱量の比較的大きなモジュールと発熱量の比較的小さなモジュールに対応する位置に跨ってヒートパイプを配置することにより均熱効果を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, a power semiconductor module is obtained by combining a heat pipe having a longitudinal direction arranged in substantially the same direction as the cooling air and a heat pipe having a longitudinal direction arranged substantially perpendicular to the cooling air. Since the cooling performance can be improved by effectively dispersing the heat generation, it is possible to reduce the size of the cooling device. In addition, as the cooling device is downsized, one side of the heat receiving member is covered with a heat generating module, so that it straddles the position corresponding to the module that generates a relatively large amount of heat and the module that generates a relatively small amount of heat. Thus, it is possible to improve the soaking effect by arranging the heat pipe.
図7,図8に本発明の他の実施形態(第2の実施形態)における電力変換装置を示す。図7には受熱部材4とヒートパイプ及びパワー半導体モジュールの配置を、図8に冷却風の流れ方向と垂直方向の断面(図7でE−Eに相当する断面)を示す。他の部分の構成は、第1の実施形態と同様である。本実施形態では、冷却風の流れに略垂直方向のヒートパイプ31の受熱部311の両端部分312及び313をフィン側に立ち上げる構造としている。このような構造とすることにより、高温のIGBTモジュール6,61,62の発熱を比較的低い部分に移動させるとともに、高温のパワー半導体モジュール部分にあるフィンにも放熱させることにより、冷却性能を向上している。本実施形態によれば、冷却風と略同じ方向が長手方向となるように受熱部を配置したヒートパイプと、冷却風と略垂直方向に受熱部を配置したU字形のヒートパイプを組み合わせることによって、パワー半導体モジュールの発熱を効果的に分散して冷却性能を向上できるので、冷却装置を小型化することが可能である。
7 and 8 show a power conversion device according to another embodiment (second embodiment) of the present invention. FIG. 7 shows the arrangement of the heat receiving member 4, the heat pipe, and the power semiconductor module, and FIG. 8 shows a cross section perpendicular to the flow direction of the cooling air (cross section corresponding to EE in FIG. 7). The structure of other parts is the same as that of the first embodiment. In the present embodiment, both end
図9に本発明の更に他の実施形態(第3の実施形態)における電力変換装置を示す。本実施形態では、冷却風の上流側のフィン5のピッチを広くして、下流側はフィン5と50によってフィンピッチを小さくするようにした。フィンの構成としては、図10のように、上流側フィン51と下流側フィン52とにフィンを分割して、それぞれのフィンピッチを変えるようにしてもよい。また、上流側のフィンと下流側のフィンの材質を変えて、下流側のフィンの熱伝導率が上流側のフィンの熱伝導率よりも高い材質にしてもよい。例えば、上流側フィンの材質をアルミニウム、下流側フィンの材質を銅にする。
FIG. 9 shows a power conversion apparatus according to still another embodiment (third embodiment) of the present invention. In the present embodiment, the pitch of the fins 5 on the upstream side of the cooling air is widened, and the fin pitch is reduced by the
本実施形態によれば、冷却風の温度が低い風上の部分はフィンピッチを広くして通風抵抗を下げ、冷却風の温度が高い風下の部分はフィンピッチを狭くして放熱を多くすることにより、冷却装置全体としてバランス良く放熱することができ、冷却装置を小型化することが可能である。 According to this embodiment, the windward part where the temperature of the cooling air is low widens the fin pitch to reduce the ventilation resistance, and the part of the leeward where the temperature of the cooling air is high narrows the fin pitch to increase heat dissipation. As a result, the entire cooling device can dissipate heat in a well-balanced manner, and the cooling device can be downsized.
図11に本発明の更に他の実施形態(第4の実施形態)における電力変換装置を示す。本実施形態では、上流側のヒートパイプ401,402のフィン側へ立ち上げるパイプ(放熱部)の間隔を大きく、下流側のヒートパイプ403,404のフィン側へ立ち上げるパイプ(放熱部)の間隔を小さくし、下流になるほどヒートパイプのフィン側へ立ち上げたパイプ(放熱部)が密に配置されるようにした。本実施形態によれば、冷却風の温度が低い風上の部分はパイプの間隔を広く取ることによってパイプの通風抵抗を下げ、冷却風の温度が高い風下の部分はパイプの間隔を狭くしてフィンに放熱するパイプを多く設置することにより、冷却装置全体としてバランス良く放熱することができ、冷却装置を小型化することが可能である。
FIG. 11 shows a power conversion device according to still another embodiment (fourth embodiment) of the present invention. In the present embodiment, the interval between the pipes (heat dissipating portions) that rise to the fin side of the
なお、第3の実施形態における図9または図10の構造と、第4の実施形態における図11の構造を組み合わせることによって、更に効果的にモジュールの放熱を行い、冷却装置を小型化することも可能である。 In addition, by combining the structure of FIG. 9 or FIG. 10 in the third embodiment and the structure of FIG. 11 in the fourth embodiment, the module can be radiated more effectively, and the cooling device can be downsized. Is possible.
上記した各実施例では、U字のヒートパイプ1とL字のヒートパイプ2を冷却風と略同一の方向に沿って配置する例を示したが、本発明は当該実施例に限られず、U字ヒートパイプ1のみで放熱部を構成する場合や、L字ヒートパイプ2のみで放熱部を構成する場合にも当然適用可能である。
In each of the above-described embodiments, an example in which the
また、上記した各実施例では、放熱部が千鳥状に配列した例を説明したが、本発明は当該実施例に限られず、冷却方向と略垂直方向に隣接するヒートパイプの放熱部が冷却方向と略垂直方向に見て重なりあうように、放熱部が整列した構成においても、本発明は適用可能である。 Further, in each of the above-described embodiments, the example in which the heat radiating portions are arranged in a staggered manner has been described. However, the present invention is not limited to the embodiment, and the heat radiating portions of the heat pipes adjacent to the cooling direction are substantially in the cooling direction. The present invention can also be applied to a configuration in which the heat dissipating portions are aligned so as to overlap each other when viewed in a substantially vertical direction.
また、上記した各実施例では、冷却風と略同一方向に長手方向を配置したヒートパイプと、冷却風と略垂直方向に長手方向を配置したヒートパイプ3とを組み合わせることについて説明したが、必ずしも冷却風の方向を意識する必要はなく、複数のヒートパイプの受熱部が所定以上の角度となるように受熱部材4に配置されていれば、パワー半導体モジュールの発熱を分散して冷却性能を向上させるという効果を奏することができる。ここで、所定以上の角度とは、例えば30度以上150度以下であれば良い。
In each of the above-described embodiments, the description has been given of combining the heat pipe having the longitudinal direction arranged in the substantially same direction with the cooling air and the
また、上述した実施例において、最大発熱量が異なるパワー半導体モジュールの例として、IGBTモジュールとクランプダイオードモジュールを示したが、IGBTモジュール同士であっても最大発熱量が異なり、温度分布に傾きが生じる場合には、本発明が適用可能である。 In the above-described embodiments, the IGBT module and the clamp diode module are shown as examples of the power semiconductor modules having different maximum heat generation amounts. However, even among IGBT modules, the maximum heat generation amount is different and the temperature distribution is inclined. In some cases, the present invention is applicable.
1 U字型ヒートパイプ
2 L字型ヒートパイプ
3 ヒートパイプ
4 受熱部材
5 フィン
6,8,61,62,81,82 IGBTモジュール
7,71,72 クランプダイオードモジュール
9 IGBT駆動回路
10 フィルタコンデンサ
11,12,13 ケース
14 ダクト
15,16 立ち上がり部を持たないヒートパイプ
40 送風機
101,201,301 ヒートパイプの受熱部
102,202,302 ヒートパイプの放熱部
DESCRIPTION OF
Claims (17)
受熱部材と、
複数のヒートパイプを有し、
前記複数のパワー半導体素子は前記受熱部材の一方側の面に取り付けられ、
前記複数のヒートパイプは前記受熱部材の他方側の面に取り付けられ、
前記複数のヒートパイプは、前記受熱部材の外側に立ち上げられた放熱部と、前記受熱部材と接触する受熱部と、を備えた電力変換装置において、
前記複数のヒートパイプの各々の受熱部が同一面上に設置される、複数の第1のヒートパイプと第2のヒートパイプを備え、
前記複数の第1のヒートパイプは、前記複数の第1のヒートパイプの受熱部の長手方向が冷却風の流れ方向と略同一方向に並べて設置され、
前記第2のヒートパイプは、前記第2のヒートパイプの受熱部の長手方向が冷却風の流れ方向と略垂直の方向で、かつ隣接する前記複数の第1のヒートパイプとの間に設置され、
前記第2のヒートパイプの受熱部は、発熱量の異なる複数の素子に跨って配置されること
を特徴とする電力変換装置。 A plurality of power semiconductor elements;
A heat receiving member;
Have multiple heat pipes,
The plurality of power semiconductor elements are attached to one surface of the heat receiving member,
The plurality of heat pipes are attached to the other surface of the heat receiving member,
The plurality of heat pipes, in a power converter including a heat radiating unit raised outside the heat receiving member, and a heat receiving unit in contact with the heat receiving member,
Each of the heat receiving portions of the plurality of heat pipes is installed on the same surface, and includes a plurality of first heat pipes and second heat pipes,
The plurality of first heat pipes are installed with the longitudinal direction of the heat receiving portions of the plurality of first heat pipes arranged in substantially the same direction as the flow direction of the cooling air,
The second heat pipe is installed between the plurality of adjacent first heat pipes in which the longitudinal direction of the heat receiving portion of the second heat pipe is substantially perpendicular to the flow direction of the cooling air. ,
The power conversion device, wherein the heat receiving portion of the second heat pipe is disposed across a plurality of elements having different calorific values.
前記複数の第1のヒートパイプの受熱部、及び前記第2のヒートパイプの受熱部と同一面上であって、前記受熱部材の端部に沿って、前記受熱部材の熱を平均化させる均熱パイプを有すること
を特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The heat receiving portions of the plurality of first heat pipes and the heat receiving portions of the second heat pipe are on the same plane, and average the heat of the heat receiving members along the end portions of the heat receiving members. A power conversion device comprising a heat pipe.
前記複数の素子は、IGBTモジュールとダイオードモジュールであること
を特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
The plurality of elements are an IGBT module and a diode module.
前記の長手方向が冷却風の流れ方向と略垂直の方向に設置された第2ヒートパイプの少なくとも一部は、少なくとも片側を前記受熱部材の外側に立ち上げたこと
を特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
At least a part of the second heat pipe installed in a direction in which the longitudinal direction is substantially perpendicular to the flow direction of the cooling air has at least one side raised to the outside of the heat receiving member.
前記放熱部に取り付けられるフィンを備え、
前記フィンは、冷却風の上流側と下流側で間隔を変え、下流側ほど前記フィンの間隔を狭くしたこと
を特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
Including fins attached to the heat radiating portion;
The fins have different intervals between the upstream side and the downstream side of the cooling air, and the intervals between the fins are narrower toward the downstream side.
冷却風の上流側と下流側で前記放熱部の間隔を変え、下流側ほど前記放熱部の間隔を狭くしたこと
を特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
A power conversion device characterized in that an interval between the heat radiating portions is changed between an upstream side and a downstream side of the cooling air, and an interval between the heat radiating portions is narrowed toward a downstream side.
冷却風の上流側と下流側で前記フィンの材料を変え、上流側の前記フィンの熱伝導率よりも下流側の前記フィンの熱伝導率を大きくしたこと
を特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 5, wherein
The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the fin material is changed between the upstream side and the downstream side of the cooling air so that the thermal conductivity of the fin on the downstream side is larger than the thermal conductivity of the fin on the upstream side.
前記受熱部材の他方側の面に接続した複数のヒートパイプと、を備え、
前記複数のヒートパイプは、前記受熱部材の外側に立ち上げられた放熱部と、前記受熱部材と接触する受熱部と、を備えた冷却装置において、
前記複数のヒートパイプの各々の受熱部が同一面上に設置される、複数の第1のヒートパイプと第2のヒートパイプを備え、
前記複数の第1のヒートパイプは、前記複数の第1のヒートパイプの受熱部の長手方向が冷却風の流れ方向と略同一方向に並べて設置され、
前記第2のヒートパイプは、前記第2のヒートパイプの受熱部の長手方向が冷却風の流れ方向と略垂直の方向で、かつ隣接する前記複数の第1のヒートパイプとの間に設置され、
前記第2のヒートパイプの受熱部は、発熱量の異なる複数の素子に跨って配置されること
を特徴とする冷却装置。 A heat receiving member for connecting a plurality of heating elements on one surface;
A plurality of heat pipes connected to the other surface of the heat receiving member,
The plurality of heat pipes, in a cooling device including a heat radiating portion raised outside the heat receiving member, and a heat receiving portion that contacts the heat receiving member,
Each of the heat receiving portions of the plurality of heat pipes is installed on the same surface, and includes a plurality of first heat pipes and second heat pipes,
The plurality of first heat pipes are installed with the longitudinal direction of the heat receiving portions of the plurality of first heat pipes arranged in substantially the same direction as the flow direction of the cooling air,
The second heat pipe is installed between the plurality of adjacent first heat pipes in which the longitudinal direction of the heat receiving portion of the second heat pipe is substantially perpendicular to the flow direction of the cooling air. ,
The heat receiving portion of the second heat pipe is disposed across a plurality of elements having different calorific values.
前記複数の第1のヒートパイプの受熱部、及び前記第2のヒートパイプの受熱部と同一面上であって、前記受熱部材の端部に沿って、前記受熱部材の熱を平均化させる均熱パイプを有すること
を特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 8, wherein
The heat receiving portions of the plurality of first heat pipes and the heat receiving portions of the second heat pipe are on the same plane, and average the heat of the heat receiving members along the end portions of the heat receiving members. A cooling device comprising a heat pipe.
複数の前記第2ヒートパイプの少なくとも一部は、少なくともパイプの片側に前記放熱部を備えること
を特徴とする電力変換装置。 The cooling device according to claim 9, wherein
At least a part of the plurality of second heat pipes includes the heat radiating portion on at least one side of the pipe.
前記放熱部に取り付けられるフィンを備え、
前記フィンは、冷却風の上流側と下流側で間隔を変え、下流側ほど前記フィンの間隔を狭くしたこと
を特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 9, wherein
Including fins attached to the heat radiating portion;
The cooling device is characterized in that the fins have different intervals between the upstream side and the downstream side of the cooling air, and the intervals between the fins are narrower toward the downstream side.
冷却風の上流側と下流側で前記放熱部の間隔を変え、下流側ほど前記放熱部の間隔を狭くしたこと
を特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 9, wherein
The cooling device characterized in that the space between the heat radiating portions is changed between the upstream side and the downstream side of the cooling air, and the space between the heat radiating portions is narrowed toward the downstream side.
冷却風の上流側と下流側で前記フィンの材料を変え、上流側の前記フィンの熱伝導率よりも下流側の前記フィンの熱伝導率を大きくしたこと
を特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 11, wherein
The cooling device, wherein the fin material is changed between the upstream side and the downstream side of the cooling air so that the thermal conductivity of the fin on the downstream side is larger than the thermal conductivity of the fin on the upstream side.
前記受熱部材の一方側に取り付けられる複数のパワー半導体素子と、
前記受熱部材の他方側に取り付けられる複数のヒートパイプと、
を備えた電力変換装置および該電力変換装置により駆動される車両駆動用電動機を備えた鉄道車両において、
前記複数のヒートパイプは前記受熱部材と接触する受熱部を備え、
前記複数のヒートパイプの各々の受熱部が同一面上に設置される、複数の第1のヒートパイプと第2のヒートパイプを備え、
前記複数の第1のヒートパイプは、前記複数の第1のヒートパイプの受熱部の長手方向が前記送風機の送風方向と略同一方向に並べて設置され、
前記第2のヒートパイプは、前記第2のヒートパイプの受熱部の長手方向が前記送風機の送風方向と略垂直の方向で、かつ隣接する前記複数の第1のヒートパイプの受熱部との間に設置され、
前記第2のヒートパイプの受熱部は、発熱量の異なる複数の素子に跨って配置された電力変換装置を搭載したこと、
を特徴とする鉄道車両。 A heat receiving member;
A plurality of power semiconductor elements attached to one side of the heat receiving member;
A plurality of heat pipes attached to the other side of the heat receiving member;
In a railway vehicle provided with a power converter provided with a vehicle driving motor driven by the power converter,
The plurality of heat pipes include a heat receiving portion that comes into contact with the heat receiving member,
Each of the heat receiving portions of the plurality of heat pipes is installed on the same surface, and includes a plurality of first heat pipes and second heat pipes,
The plurality of first heat pipes are installed with the longitudinal direction of the heat receiving portions of the plurality of first heat pipes arranged in substantially the same direction as the blowing direction of the blower,
The second heat pipe has a longitudinal direction of a heat receiving portion of the second heat pipe in a direction substantially perpendicular to a blowing direction of the blower, and between the heat receiving portions of the plurality of adjacent first heat pipes. Installed in
The heat receiving part of the second heat pipe is mounted with a power conversion device arranged across a plurality of elements with different calorific values,
A railway vehicle characterized by
前記受熱部材の一方側に取り付けられる複数のパワー半導体素子と、
前記受熱部材の他方側に取り付けられる複数のヒートパイプと、
を備えた電力変換装置および該電力変換装置により駆動される車両駆動用電動機を備えた鉄道車両において、
前記複数のヒートパイプは前記受熱部材と接触する受熱部を備え、
前記複数のヒートパイプは、同一面上に前記受熱部の各々が設置される複数の第1のヒートパイプと、第2のヒートパイプを備え、
前記複数の第1のヒートパイプは、前記複数の第1のヒートパイプの受熱部の長手方向が前記鉄道車両の走行方向と略同一方向に並べて設置され、
前記第2のヒートパイプは、前記第2のヒートパイプの受熱部の長手方向が前記鉄道車両の走行方向と略垂直の方向で、かつ隣接する前記複数の第1のヒートパイプの受熱部との間に設置され、
前記第2のヒートパイプの受熱部は、発熱量の異なる複数の素子に跨って配置された走行風冷却式の電力変換装置を搭載したこと、
を特徴とする鉄道車両。 A heat receiving member;
A plurality of power semiconductor elements attached to one side of the heat receiving member;
A plurality of heat pipes attached to the other side of the heat receiving member;
In a railway vehicle provided with a power converter provided with a vehicle driving motor driven by the power converter,
The plurality of heat pipes include a heat receiving portion that comes into contact with the heat receiving member,
The plurality of heat pipes includes a plurality of first heat pipes each having the heat receiving portion installed on the same surface, and a second heat pipe,
The plurality of first heat pipes are installed with the longitudinal direction of the heat receiving portions of the plurality of first heat pipes arranged in substantially the same direction as the traveling direction of the railway vehicle,
The second heat pipe has a longitudinal direction of a heat receiving portion of the second heat pipe in a direction substantially perpendicular to a traveling direction of the railway vehicle, and the heat receiving portions of the plurality of adjacent first heat pipes. Installed between
The heat receiving portion of the second heat pipe is mounted with a traveling wind cooling power conversion device disposed across a plurality of elements with different calorific values,
A railway vehicle characterized by
前記受熱部材の一方側に取り付けられる複数のパワー半導体素子と、
前記受熱部材の他方側に取り付けられる複数のヒートパイプと、
を備えた電力変換装置および該電力変換装置により駆動される車両駆動用電動機を備えた鉄道車両において、
前記複数のヒートパイプは前記受熱部材と接触する受熱部を備え、
前記複数のヒートパイプは、同一面上に前記受熱部の各々が設置される複数の第1のヒートパイプと、第2のヒートパイプを備え、
前記複数の第1のヒートパイプは、前記複数の第1のヒートパイプの受熱部の長手方向が前記鉄道車両の上下方向と略同一方向に並べて設置され、
前記第2のヒートパイプは、前記第2のヒートパイプの受熱部の長手方向が前記鉄道車両の上下方向と略垂直の方向で、かつ隣接する前記複数の第1のヒートパイプの受熱部との間に設置され、
前記第2のヒートパイプの受熱部は、発熱量の異なる複数の素子に跨って配置された自然対流冷却式の電力変換装置を搭載したこと
を特徴とする鉄道車両。 A heat receiving member;
A plurality of power semiconductor elements attached to one side of the heat receiving member;
A plurality of heat pipes attached to the other side of the heat receiving member;
In a railway vehicle provided with a power converter provided with a vehicle driving motor driven by the power converter,
The plurality of heat pipes include a heat receiving portion that comes into contact with the heat receiving member,
The plurality of heat pipes includes a plurality of first heat pipes each having the heat receiving portion installed on the same surface, and a second heat pipe,
The plurality of first heat pipes are installed such that the longitudinal direction of the heat receiving portions of the plurality of first heat pipes is arranged in substantially the same direction as the vertical direction of the railcar,
In the second heat pipe, the longitudinal direction of the heat receiving portion of the second heat pipe is substantially perpendicular to the vertical direction of the railway vehicle, and the heat receiving portions of the plurality of first heat pipes adjacent to each other. Installed between
The railway vehicle, wherein the heat receiving portion of the second heat pipe is mounted with a natural convection cooling type power conversion device arranged across a plurality of elements having different calorific values.
前記電力変換装置は、前記複数の第1のヒートパイプの受熱部、及び前記第2のヒートパイプの受熱部と同一面上であって、前記受熱部材の端部に沿って、前記受熱部材の熱を平均化させる均熱パイプを有すること
を特徴とする鉄道車両。 The railway vehicle according to any one of claims 14 to 16,
The power converter is on the same plane as the heat receiving portions of the plurality of first heat pipes and the heat receiving portions of the second heat pipes , and extends along the end of the heat receiving member. A railway vehicle characterized by having a soaking pipe that averages heat.
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