JP6753686B2 - Power converters and railcars - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電力変換装置及び鉄道車両に関する。 Embodiments of the present invention relate to power conversion devices and railway vehicles.

鉄道車両には、架線から供給される電力を所望の電力に変換して主電動機等の駆動を制御する電力変換装置が搭載されている。この種の電力変換装置は、半導体素子と、半導体素子を冷却する冷却器と、を有している。
上述した冷却器としては、ポンプ等を用いた強制循環液冷方式やファン等を用いた強制空冷方式、走行風を用いた走行風自然空冷式に大別される。近時では、低騒音化や省エネ化、メンテナンスフリーの観点から走行風自然空冷式が主流になっている。
The railroad vehicle is equipped with a power conversion device that controls the drive of a traction motor or the like by converting the power supplied from the overhead wire into desired power. This type of power conversion device has a semiconductor element and a cooler for cooling the semiconductor element.
The above-mentioned coolers are roughly classified into a forced circulating liquid cooling system using a pump or the like, a forced air cooling system using a fan or the like, and a traveling wind natural air cooling system using a traveling wind. Recently, the natural air-cooled running style has become the mainstream from the viewpoint of noise reduction, energy saving, and maintenance-free operation.

走行風自然空冷式の冷却器は、受熱ブロックと、複数のフィン(受風部)と、を備えている。受熱ブロックには、半導体素子が搭載されている。各フィンは、受熱ブロックに接続されている。各フィンは、車両前後方向に沿って互いに平行に延在している。したがって、隣り合うフィン同士の間には、鉄道車両の走行時において、走行風が流通する流通路が形成される。走行風は、流通路内を通過する際にフィンとの間で熱交換を行う。これにより、半導体素子で発生する熱がフィンを介して放熱される。 The running wind natural air-cooled cooler is provided with a heat receiving block and a plurality of fins (air receiving portions). A semiconductor element is mounted on the heat receiving block. Each fin is connected to a heat receiving block. The fins extend parallel to each other along the front-rear direction of the vehicle. Therefore, a flow passage through which the traveling wind flows is formed between the adjacent fins when the railway vehicle travels. The running wind exchanges heat with the fins as it passes through the flow path. As a result, the heat generated in the semiconductor element is dissipated through the fins.

ところで、上述した従来の電力変換装置において、流通路内は走行風が通過する際の圧力損失が大きい。そのため、鉄道車両における走行想定方向の前側から流通路内に流入する走行風が、流通路内における走行想定方向の後側端部まで到達せずに流通路から流出するおそれがある。 By the way, in the above-mentioned conventional power conversion device, the pressure loss when the traveling wind passes through the flow passage is large. Therefore, the traveling wind flowing into the flow passage from the front side in the assumed traveling direction of the railroad vehicle may flow out from the flow passage without reaching the rear end portion in the assumed traveling direction in the flow passage.

特開2013−103506号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-103506

本発明が解決しようとする課題は、受風部に対して走行風を効果的に供給し、所望の冷却性能を確保できる電力変換装置及び鉄道車両を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a power conversion device and a railroad vehicle capable of effectively supplying traveling wind to a wind receiving portion and ensuring desired cooling performance.

実施形態の電力変換装置は、半導体素子と、受風部と、導風ガイドと、鍔部と、を持つ。半導体素子は、車両を駆動する電力を出力可能である。受風部は、半導体素子に接続される。導風ガイドは、車両の走行想定方向を第1方向とし、第1方向に直交する方向を第2方向としたとき、受風部に対して第2方向で対向配置されるとともに、第1方向の両端部のうち、受風部の中央部寄りの端部を第1端部とし、第1端部とは反対側の端部を第2端部とする。鍔部は、導風ガイドの第2端部から受風部側とは反対側に向けて延びる。導風ガイドの第2端部と受風部との間の第2方向における距離が、導風ガイドの第1端部と受風部との間の第2方向における距離以上になっている。 The power conversion device of the embodiment includes a semiconductor element, a wind receiving portion, a wind guiding guide, and a flange portion. The semiconductor element can output the electric power for driving the vehicle. The wind receiving portion is connected to the semiconductor element. When the assumed direction of travel of the vehicle is the first direction and the direction orthogonal to the first direction is the second direction, the wind guide is arranged to face the wind receiving portion in the second direction and is in the first direction. Of both ends, the end closer to the center of the wind receiving portion is the first end, and the end opposite to the first end is the second end. The flange portion extends from the second end portion of the wind guide guide toward the side opposite to the wind receiving portion side. The distance between the second end of the wind guide and the wind receiving portion in the second direction is greater than or equal to the distance between the first end of the wind guiding guide and the wind receiving portion in the second direction.

第1の実施形態における鉄道車両の概略側面図。The schematic side view of the railroad vehicle in 1st Embodiment. 第1の実施形態における電力変換装置の分解斜視図。An exploded perspective view of the power conversion device according to the first embodiment. 図2のIII−III線に相当する概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view corresponding to lines III-III of FIG. 走行風の冷却器入風速(m/s)と、冷却器入風速に対する排風率(%)と、の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the cooler entry speed (m / s) of a running wind, and the exhaust rate (%) with respect to a cooler entry speed. 導風ガイド寸法(mm)と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the wind guide dimension (mm) and the thermal resistance ratio. 鍔部寸法(mm)と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the collar size (mm) and the thermal resistance ratio. 第2の実施形態における電力変換装置の概略斜視図。The schematic perspective view of the power conversion apparatus in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における電力変換装置の概略斜視図。The schematic perspective view of the power conversion apparatus in 3rd Embodiment. 図8のIX−IX線に相当する概略断面図。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view corresponding to the IX-IX line of FIG. 第4の実施形態における電力変換装置の概略斜視図。The schematic perspective view of the power conversion apparatus in 4th Embodiment. 第5の実施形態における電力変換装置の分解斜視図。An exploded perspective view of the power conversion device according to the fifth embodiment. 第6の実施形態における電力変換装置の分解斜視図。An exploded perspective view of the power conversion device according to the sixth embodiment. 第7の実施形態における電力変換装置の斜視図。The perspective view of the power conversion apparatus in 7th Embodiment.

以下、実施形態の電力変換装置及び鉄道車両を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
(第1の実施形態)
図1は鉄道車両1の概略側面図である。
図1に示すように、本実施形態の鉄道車両1は、車体2と、台車3と、外部から供給される電力を変換する電力変換装置4と、を備えている。なお、以下の説明では、必要に応じてX,Y,Zの直交座標系を用いて説明する。本実施形態において、X方向は鉄道車両1の車両前後方向(走行想定方向)に一致し、Y方向は鉄道車両1の車幅方向に一致し、Z方向は上下方向に一致している。
Hereinafter, the power conversion device and the railroad vehicle of the embodiment will be described with reference to the drawings. In each of the figures shown below, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member recognizable.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic side view of the railway vehicle 1.
As shown in FIG. 1, the railway vehicle 1 of the present embodiment includes a vehicle body 2, a bogie 3, and a power conversion device 4 for converting electric power supplied from the outside. In the following description, an orthogonal coordinate system of X, Y, and Z will be used as necessary. In the present embodiment, the X direction coincides with the vehicle front-rear direction (traveling assumed direction) of the railroad vehicle 1, the Y direction coincides with the vehicle width direction of the railroad vehicle 1, and the Z direction coincides with the vertical direction.

車体2は、X方向に長い直方体形状に形成されている。車体2の内部には、乗客を収容可能な空間が形成されている。車体2の天井には、+Z方向(上方)に向けてパンタグラフ6が突設されている。パンタグラフ6は、架線5に接触可能に構成されている。
台車3は、例えば空気ばね等の台車ばね7を介して車体2の床下に取り付けられている。台車3のX方向の両端部には、Y方向に延びる一対の車軸11が回転可能に支持されている。これら車軸11のY方向の両端部には、車輪12が各別に取り付けられている。台車3には、各車軸11をそれぞれ回転させる主電動機13が搭載されている。なお、台車3は、各車体2において、X方向の両端部にそれぞれ取り付けられている。
電力変換装置4は、車体2の床下において一対の台車3の間に位置する部分に搭載されている。
The vehicle body 2 is formed in a rectangular parallelepiped shape long in the X direction. A space that can accommodate passengers is formed inside the vehicle body 2. A pantograph 6 is projected from the ceiling of the vehicle body 2 in the + Z direction (upward). The pantograph 6 is configured to be in contact with the overhead wire 5.
The bogie 3 is attached under the floor of the vehicle body 2 via a bogie spring 7 such as an air spring. A pair of axles 11 extending in the Y direction are rotatably supported at both ends of the bogie 3 in the X direction. Wheels 12 are separately attached to both ends of these axles 11 in the Y direction. The bogie 3 is equipped with a traction motor 13 that rotates each axle 11. The bogie 3 is attached to both ends of each vehicle body 2 in the X direction.
The power conversion device 4 is mounted in a portion located between the pair of bogies 3 under the floor of the vehicle body 2.

図2は電力変換装置4の分解斜視図である。
図2に示すように、電力変換装置4は、半導体素子21(図3参照)と、半導体素子21を収容する筐体22と、半導体素子21を冷却する冷却器23と、を有している。なお、以下の説明では、Y方向において、鉄道車両1の中央部に近づく向きをY方向の内側といい、鉄道車両1の中央部から離間する向きをY方向の外側という場合がある。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the power conversion device 4.
As shown in FIG. 2, the power conversion device 4 includes a semiconductor element 21 (see FIG. 3), a housing 22 that houses the semiconductor element 21, and a cooler 23 that cools the semiconductor element 21. .. In the following description, in the Y direction, the direction approaching the central portion of the railway vehicle 1 may be referred to as the inside in the Y direction, and the direction away from the central portion of the railway vehicle 1 may be referred to as the outside in the Y direction.

筐体22は、X方向に長い直方体形状に形成されている。筐体22は、+Z方向に位置する部分に天壁部25を有している。天壁部25には、+Z方向に向けて突出する取付片26が設けられている。取付片26は、天壁部25においてY方向の両端部に設けられている。電力変換装置4は、各取付片26を介して車体2の床下に連結されている。 The housing 22 is formed in a rectangular parallelepiped shape that is long in the X direction. The housing 22 has a top wall portion 25 at a portion located in the + Z direction. The top wall portion 25 is provided with a mounting piece 26 that projects in the + Z direction. The mounting pieces 26 are provided at both ends of the top wall portion 25 in the Y direction. The power conversion device 4 is connected under the floor of the vehicle body 2 via each mounting piece 26.

筐体22は、Y方向の外側に位置する部分に側壁部27を有している。側壁部27は、車体2のうちY方向の外側に位置する側面よりもY方向の内側に位置している。側壁部27におけるX方向の両端部には、点検扉29が設けられている。点検扉29は、側壁部27に形成された図示しない点検窓を開閉する。 The housing 22 has a side wall portion 27 at a portion located outside in the Y direction. The side wall portion 27 is located inside the vehicle body 2 in the Y direction with respect to the side surface located outside in the Y direction. Inspection doors 29 are provided at both ends of the side wall portion 27 in the X direction. The inspection door 29 opens and closes an inspection window (not shown) formed on the side wall portion 27.

図3は図2のIII−III線に相当する断面図である。
図3に示すように、半導体素子21は、鉄道車両1を駆動する電力を出力可能に構成されている。具体的に、半導体素子21は、架線5及びパンタグラフ6を介して直流電力が入力されるとともに、直流電力を交流電力に変換して主電動機13等に供給する。半導体素子21は、図示しない制御部等とともに電力変換ユニットを構成している。電力変換ユニットは、上述した筐体22内にまとめて収容されている。なお、制御部は、半導体素子21との間でスイッチング信号を送受信する。
FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to lines III-III of FIG.
As shown in FIG. 3, the semiconductor element 21 is configured to be capable of outputting electric power for driving the railway vehicle 1. Specifically, the semiconductor element 21 receives DC power via the overhead wire 5 and the pantograph 6, converts DC power into AC power, and supplies the DC power to the traction motor 13 and the like. The semiconductor element 21 constitutes a power conversion unit together with a control unit and the like (not shown). The power conversion units are collectively housed in the housing 22 described above. The control unit transmits and receives a switching signal to and from the semiconductor element 21.

図2に示すように、冷却器23は、半導体素子21で発生する熱を放熱するヒートシンク31と、ヒートシンク31を覆うカバー(支持部)32と、ディフューザ33と、を備えている。
ヒートシンク31は、アルミニウム等の熱伝導率が高い材料により構成されている。ヒートシンク31は、一部が筐体22の側壁部27からY方向の外側に突出した状態で、側壁部27をY方向に貫通して設けられている。図3に示すように、ヒートシンク31は、受熱ブロック41と、受風部42と、を有している。
As shown in FIG. 2, the cooler 23 includes a heat sink 31 that dissipates heat generated by the semiconductor element 21, a cover (support portion) 32 that covers the heat sink 31, and a diffuser 33.
The heat sink 31 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum. The heat sink 31 is provided so as to penetrate the side wall portion 27 in the Y direction in a state in which a part of the heat sink 31 projects outward from the side wall portion 27 of the housing 22 in the Y direction. As shown in FIG. 3, the heat sink 31 has a heat receiving block 41 and a wind receiving portion 42.

受熱ブロック41は、側壁部27に対してY方向の内側に向けて突出している。すなわち、受熱ブロック41は筐体22の内部に位置している。受熱ブロック41のY方向における内側端面上には、上述した半導体素子21が搭載されている。本実施形態では、受熱ブロック41のY方向における内側端面上において、4つの半導体素子21がX方向に間隔をあけて搭載されている。 The heat receiving block 41 projects inward in the Y direction with respect to the side wall portion 27. That is, the heat receiving block 41 is located inside the housing 22. The above-mentioned semiconductor element 21 is mounted on the inner end surface of the heat receiving block 41 in the Y direction. In the present embodiment, four semiconductor elements 21 are mounted at intervals in the X direction on the inner end surface of the heat receiving block 41 in the Y direction.

図2に示すように、受風部42は、側壁部27に対してY方向の外側に向けて突出している。すなわち、受風部42は筐体22の外部に位置している。受風部42は、鉄道車両1の走行に伴い主にX方向に流れる走行風を受風する。受風部42は複数のフィン43を備えている。フィン43は、Z方向を厚さ方向とする薄板状に形成されている。フィン43は、受熱ブロック41におけるY方向の外側端面上からY方向の外側に向けて突設されている。各フィン43は、受熱ブロック41のY方向の外側端面上において、Z方向に間隔をあけて並設されている。各フィン43は、X方向に沿って互いに平行に延在している。Z方向で隣り合うフィン43同士の間には、走行風が通過する流通路Rが形成される。流通路Rは、X方向の両側及びY方向の外側に向けて開放されている。 As shown in FIG. 2, the wind receiving portion 42 projects outward in the Y direction with respect to the side wall portion 27. That is, the wind receiving portion 42 is located outside the housing 22. The wind receiving unit 42 receives the traveling wind mainly flowing in the X direction as the railway vehicle 1 travels. The wind receiving portion 42 includes a plurality of fins 43. The fin 43 is formed in a thin plate shape with the Z direction as the thickness direction. The fins 43 project from the outer end surface of the heat receiving block 41 in the Y direction toward the outside in the Y direction. The fins 43 are arranged side by side on the outer end surface of the heat receiving block 41 in the Y direction at intervals in the Z direction. Each fin 43 extends parallel to each other along the X direction. A flow passage R through which the traveling wind passes is formed between the fins 43 adjacent to each other in the Z direction. The flow passage R is open to both sides in the X direction and outward in the Y direction.

カバー32は、X方向及びZ方向の両側、並びにY方向の外側から受風部42を覆っている。具体的に、カバー32は、頂壁部51と、一対の横側壁部52と、一対の縦側壁部53と、を有している。 The cover 32 covers the wind receiving portion 42 from both sides in the X direction and the Z direction, and from the outside in the Y direction. Specifically, the cover 32 has a top wall portion 51, a pair of lateral side wall portions 52, and a pair of vertical side wall portions 53.

頂壁部51は、受風部42に対してY方向の外側に配置されている。
横側壁部52は、頂壁部51の外周縁のうち、Z方向の両側に位置する部分からY方向の内側に向けて延設されている。
縦側壁部53は、頂壁部51の外周縁のうち、X方向の両側に位置する部分からY方向の内側に向けて延設されている。なお、横側壁部52及び縦側壁部53におけるY方向の内側端部は、筐体22の側壁部27に接続されている。
The top wall portion 51 is arranged outside the wind receiving portion 42 in the Y direction.
The lateral side wall portion 52 extends inward in the Y direction from portions located on both sides in the Z direction of the outer peripheral edge of the top wall portion 51.
The vertical side wall portion 53 extends inward in the Y direction from portions located on both sides in the X direction of the outer peripheral edge of the top wall portion 51. The inner end portions of the lateral side wall portion 52 and the vertical side wall portion 53 in the Y direction are connected to the side wall portion 27 of the housing 22.

各壁部51〜53には、カバー32の内外を連通する複数の連通孔54が形成されている。カバー32は、走行中に飛散する異物からヒートシンク31(受風部42)を保護した上で、各連通孔54を通して走行風をカバー32の内外で流通させる機能を有している。図2の例において、カバー32のうち、少なくとも各壁部51〜53の間の稜線部分には、連通孔54が形成されていない。なお、受風部42の強度が十分に確保できていれば、カバー32を設けなくても構わない。 A plurality of communication holes 54 that communicate with each other inside and outside the cover 32 are formed in the wall portions 51 to 53. The cover 32 has a function of protecting the heat sink 31 (air receiving portion 42) from foreign matter scattered during traveling and then circulating the traveling wind inside and outside the cover 32 through each communication hole 54. In the example of FIG. 2, in the cover 32, the communication hole 54 is not formed at least in the ridge line portion between the wall portions 51 to 53. If the strength of the wind receiving portion 42 is sufficiently secured, the cover 32 may not be provided.

図3に示すように、ディフューザ33は、カバー32内においてX方向(第1方向)の両側に配置されている。各ディフューザ33は、受風部42に対してY方向(第2方向)の外側に対向配置されている。各ディフューザ33、カバー32の縦側壁部53にそれぞれ接続されている。なお、各ディフューザ33は、受風部42におけるX方向の中央部を通りYZ平面に延びる図示しない対称面に対して面対称に形成されている。したがって、各ディフューザ33を区別する必要がない場合は、同一の符号を付して説明を省略する。また、以下の説明では、X方向において、受風部42の中央部に近づく向きをX方向の内側といい、受風部42の中央部から離間する向きをX方向の外側という場合がある。 As shown in FIG. 3, the diffuser 33 is arranged on both sides in the X direction (first direction) in the cover 32. Each diffuser 33 is arranged to face the wind receiving portion 42 on the outside in the Y direction (second direction). Each diffuser 33 and the cover 32 are connected to the vertical side wall portion 53, respectively. Each diffuser 33 is formed plane-symmetrically with respect to a plane of symmetry (not shown) extending in the YZ plane through the central portion of the wind receiving portion 42 in the X direction. Therefore, when it is not necessary to distinguish each diffuser 33, the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted. Further, in the following description, in the X direction, the direction approaching the central portion of the wind receiving portion 42 may be referred to as the inside of the X direction, and the direction away from the central portion of the wind receiving portion 42 may be referred to as the outside of the X direction.

各ディフューザ33は、導風ガイド61と、鍔部62と、を有している。
導風ガイド61は、X方向に沿って延びる板状に形成されている。具体的に、導風ガイド61は、X方向の内側から外側に向かうに従いY方向の外側に向けて傾斜している。すなわち、導風ガイド61は、受風部42との間のY方向における距離がX方向の内側端部から外側端部に向かうに従い漸次増加している。なお、導風ガイド61は、Y方向における受風部42との間の距離がX方向の全域に亘って一定に形成されていても構わない。
Each diffuser 33 has a wind guide 61 and a flange portion 62.
The wind guide 61 is formed in a plate shape extending along the X direction. Specifically, the wind guide 61 is inclined toward the outside in the Y direction from the inside to the outside in the X direction. That is, the distance of the wind guide 61 from the wind receiving portion 42 in the Y direction gradually increases from the inner end portion to the outer end portion in the X direction. The wind guide 61 may be formed so that the distance between the wind guide 61 and the wind receiving portion 42 in the Y direction is constant over the entire area in the X direction.

Y方向の外側から見た側面視において、導風ガイド61は、X方向の内側端部が受風部42におけるX方向の外側端部と重なり合っている。Y方向の外側から見た側面視において、導風ガイド61は、X方向の外側端部が受風部42におけるX方向の外側端面よりもX方向の外側に突出している。なお、導風ガイド61は、カバー32内において、Z方向の全域に亘って設けられている。 When viewed from the outside in the Y direction, the inner end of the wind guide 61 in the X direction overlaps the outer end in the X direction of the wind receiving portion 42. In the side view seen from the outside in the Y direction, the outer end portion in the X direction of the wind guide 61 projects outward in the X direction from the outer end surface in the X direction in the wind receiving portion 42. The wind guide 61 is provided in the cover 32 over the entire area in the Z direction.

鍔部62は、Y方向に沿って延びる板状に形成されている。鍔部62は、導風ガイド61におけるX方向の外側端部からY方向の外側に向けて張り出している。鍔部62は、上述した縦側壁部53におけるY方向の外側端部に接続されている。 The collar portion 62 is formed in a plate shape extending along the Y direction. The flange portion 62 projects from the outer end of the wind guide 61 in the X direction toward the outside in the Y direction. The collar portion 62 is connected to the outer end portion in the Y direction of the vertical side wall portion 53 described above.

次に、本実施形態の鉄道車両1の作用について説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両1が+X方向に向けて走行する場合について説明する。したがって、以下の説明では、走行想定方向における前側(+X方向)を単に前側といい、走行想定方向における後側(−X方向)を単に後側という場合がある。
上述した鉄道車両1を走行させる場合は、まず各半導体素子21から各主電動機13に交流電力を供給することで、各主電動機13が回転する。すると、主電動機13の回転力が、車軸11に伝達されることで、車軸11及び車輪12が回転する。これにより、鉄道車両1が図示しない軌道上を前方に向けて走行する。なお、半導体素子21では、電力変換時における電力損失に起因して熱が発生する。半導体素子21で発生した熱は、受熱ブロック41を介して受風部42のフィン43に伝達される。
Next, the operation of the railway vehicle 1 of the present embodiment will be described. In the following description, a case where the railway vehicle 1 travels in the + X direction will be described. Therefore, in the following description, the front side (+ X direction) in the assumed travel direction may be simply referred to as the front side, and the rear side (−X direction) in the assumed travel direction may be simply referred to as the rear side.
When the above-mentioned railway vehicle 1 is driven, first, AC power is supplied from each semiconductor element 21 to each traction motor 13, so that each traction motor 13 rotates. Then, the rotational force of the traction motor 13 is transmitted to the axle 11, so that the axle 11 and the wheels 12 rotate. As a result, the railroad vehicle 1 travels forward on a track (not shown). In the semiconductor element 21, heat is generated due to power loss during power conversion. The heat generated by the semiconductor element 21 is transferred to the fins 43 of the wind receiving portion 42 via the heat receiving block 41.

一方、鉄道車両1が走行すると、鉄道車両1の周囲には主に−X方向に走行風が流れる。すなわち、鉄道車両1に対して前側(上流側)から後側(下流側)に向けて走行風が流れる。図3に示すように、走行風は、カバー32の縦側壁部53のうち、前側に位置する縦側壁部53の連通孔54を通してカバー32内に流入する(図3における矢印参照)。カバー32内に流入した走行風は、前側に位置するディフューザ33の導風ガイド61に導かれてX方向に流通する。走行風は、カバー32内をX方向に流通する過程において、受風部42の外表面上や流通路R内を通過する。この際、受風部42(フィン43)と走行風との間で熱交換が行われることで、半導体素子21で発生する熱が受風部42を介して放熱される。その後、走行風は、カバー32の連通孔54を通してカバー32の外部に排出される。 On the other hand, when the railway vehicle 1 travels, the traveling wind mainly flows in the −X direction around the railway vehicle 1. That is, the traveling wind flows from the front side (upstream side) to the rear side (downstream side) of the railway vehicle 1. As shown in FIG. 3, the traveling wind flows into the cover 32 through the communication hole 54 of the vertical side wall portion 53 located on the front side of the vertical side wall portion 53 of the cover 32 (see the arrow in FIG. 3). The traveling wind flowing into the cover 32 is guided by the wind guide 61 of the diffuser 33 located on the front side and circulates in the X direction. The traveling wind passes on the outer surface of the wind receiving portion 42 and in the flow passage R in the process of circulating in the cover 32 in the X direction. At this time, heat is exchanged between the wind receiving portion 42 (fins 43) and the traveling wind, so that the heat generated by the semiconductor element 21 is dissipated through the wind receiving portion 42. After that, the traveling wind is discharged to the outside of the cover 32 through the communication hole 54 of the cover 32.

ここで、カバー32内を流通する走行風は、例えば後側に位置する縦側壁部53の連通孔54を通してカバー32から排出される際、後側のディフューザ33(主に鍔部62)によって流れが妨げられる。そのため、後側のディフューザ33よりも後方の領域に渦が形成される。これにより、後側のディフューザ33よりも後方の領域には、後側のディフューザ33よりも前方の領域に比べて低圧の低圧領域Qが形成される。すると、カバー32内を流通する走行風が低圧領域Qに引き込まれることで、後側のディフューザ33における内側(Y方向の内側)を通過する走行風の流量が増加する。これにより、通風路R内からY方向の外側に逃げようとする走行風が通風路R内に引き戻されることになり、流通路R内を通過する走行風の流量が増大する。 Here, when the traveling wind circulating in the cover 32 is discharged from the cover 32 through the communication hole 54 of the vertical side wall portion 53 located on the rear side, for example, it flows through the diffuser 33 (mainly the collar portion 62) on the rear side. Is hindered. Therefore, a vortex is formed in the region behind the diffuser 33 on the rear side. As a result, a low-pressure region Q having a lower pressure than the region in front of the rear diffuser 33 is formed in the region behind the diffuser 33 on the rear side. Then, the traveling wind flowing through the cover 32 is drawn into the low pressure region Q, so that the flow rate of the traveling wind passing through the inside (inside in the Y direction) of the diffuser 33 on the rear side increases. As a result, the traveling wind that tries to escape from the inside of the ventilation passage R to the outside in the Y direction is pulled back into the ventilation passage R, and the flow rate of the traveling wind passing through the flow passage R increases.

このように、本実施形態では、ディフューザ33が導風ガイド61及び鍔部62を備える構成とした。
この構成によれば、カバー32内を流通する走行風が後側のディフューザ33の後方に形成された低圧領域Qに向けて引き込まれることで、後側のディフューザ33を通過する走行風の流量を増加させることができる。これにより、受風部42(通風路R)から逃げようとする走行風を通風路R内に引き戻すことができ、特に受風部42(通風路R)内の後側を通過する走行風の流量を増加させることができる。その結果、流通路Rに対して効率的に走行風を供給でき、流通路Rの全体に亘って走行風を行き渡らせることができる。よって、受風部42全体の冷却性能を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the diffuser 33 is configured to include the wind guide 61 and the flange portion 62.
According to this configuration, the traveling wind flowing through the cover 32 is drawn toward the low pressure region Q formed behind the rear diffuser 33, so that the flow rate of the traveling wind passing through the rear diffuser 33 is reduced. Can be increased. As a result, the traveling wind trying to escape from the ventilation portion 42 (ventilation passage R) can be pulled back into the ventilation passage R, and in particular, the traveling wind passing through the rear side in the ventilation portion 42 (ventilation passage R). The flow rate can be increased. As a result, the traveling wind can be efficiently supplied to the flow passage R, and the traveling wind can be distributed over the entire flow passage R. Therefore, the cooling performance of the entire wind receiving portion 42 can be improved.

特に、本実施形態では、導風ガイド61がX方向の内側から外側に向かうに従いY方向の外側に向けて傾斜しているため、低圧領域Qが後側のディフューザ33内も形成されることになる。これにより、後側のディフューザ33を通過する走行風の流量をさらに増加させることができる。 In particular, in the present embodiment, since the wind guide 61 is inclined toward the outside in the Y direction from the inside to the outside in the X direction, the low pressure region Q is also formed in the diffuser 33 on the rear side. Become. As a result, the flow rate of the traveling wind passing through the diffuser 33 on the rear side can be further increased.

本実施形態では、受風部42に対してX方向の両側にディフューザ33が配置されているため、鉄道車両1のようにX方向の両側に向けて走行し得る場合において、走行想定方向に限らず上述した作用効果が奏功される。 In the present embodiment, since the diffusers 33 are arranged on both sides in the X direction with respect to the wind receiving portion 42, the diffusers 33 are arranged in both sides in the X direction as in the case of the railway vehicle 1 and are limited to the assumed traveling direction. However, the above-mentioned action and effect are successful.

そして、本実施形態の鉄道車両1は、上述したように冷却性能に優れた電力変換装置4を備えているため、長期に亘って信頼性に優れた鉄道車両1を提供できる。 Since the railway vehicle 1 of the present embodiment includes the power conversion device 4 having excellent cooling performance as described above, it is possible to provide the railway vehicle 1 having excellent reliability for a long period of time.

ここで、ディフューザ33による走行風の引き込み効果を検証するシミュレーション結果について説明する。本シミュレーションでは、上述したディフューザ33を有する電力変換装置4(以下、単に実施例という。)と、ディフューザ33を有さない電力変換装置4(以下、単に比較例という。)と、のそれぞれにおいて、冷却器23での排風率を測定した。なお、排風率とは、冷却器23内に前側から流入する走行風の流量に対する冷却器23の後側から排出される走行風の流量の割合である。 Here, a simulation result for verifying the effect of drawing in the running wind by the diffuser 33 will be described. In this simulation, in each of the power conversion device 4 having the diffuser 33 described above (hereinafter, simply referred to as an embodiment) and the power conversion device 4 without the diffuser 33 (hereinafter, simply referred to as a comparative example), The exhaust rate in the cooler 23 was measured. The exhaust air rate is the ratio of the flow rate of the running wind discharged from the rear side of the cooler 23 to the flow rate of the running wind flowing into the cooler 23 from the front side.

図4は、冷却器23内に前側から流入する際の走行風の流速である冷却器入風速(m/s)と、冷却器入風速に対する排風率(%)と、の関係を示すグラフである。
図4に示すように、実施例は、比較例に比べて何れの流速においても排風率が高くなっていることが分かる。これは、上述したようにカバー32内を流通する走行風が後側のディフューザ33に対して後方に形成された低圧領域Qに向けて引き込まれることで、通風路R内からY方向の外側に逃げようとする走行風が通風路R内に引き戻されたためであると考えられる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the cooler inlet speed (m / s), which is the flow velocity of the running wind when flowing into the cooler 23 from the front side, and the exhaust rate (%) with respect to the cooler inlet speed. Is.
As shown in FIG. 4, it can be seen that in the examples, the exhaust rate is higher at any flow velocity than in the comparative examples. This is because the traveling wind circulating in the cover 32 is drawn toward the low pressure region Q formed behind the diffuser 33 on the rear side as described above, so that the traveling wind flows from the inside of the ventilation path R to the outside in the Y direction. It is probable that this is because the running wind trying to escape was pulled back into the ventilation path R.

次に、後側の導風ガイド61におけるX方向の長さと、冷却性能と、の関係について検証するシミュレーション結果について説明する。導風ガイド61におけるX方向の長さ以外の寸法は、以下の通りである。
・導風ガイド61のX方向に対する傾斜角度:10°
・鍔部62におけるY方向の長さ:25mm
・受風部42におけるX方向の長さ:700mm
・受風部42におけるY方向の長さ:135mm
・カバー32におけるX方向の長さ:715mm
・カバー32におけるY方向における長さ:230mm
Next, a simulation result for verifying the relationship between the length in the X direction of the rear air guide 61 and the cooling performance will be described. The dimensions of the wind guide 61 other than the length in the X direction are as follows.
-Inclination angle of the wind guide 61 with respect to the X direction: 10 °
-Length of the collar 62 in the Y direction: 25 mm
-Length of the wind receiving portion 42 in the X direction: 700 mm
-Length of the wind receiving portion 42 in the Y direction: 135 mm
-Length of the cover 32 in the X direction: 715 mm
-Length of the cover 32 in the Y direction: 230 mm

図5は、導風ガイド寸法(X方向の長さ(mm))と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフである。なお、熱抵抗比率とは、導風ガイド寸法が150mmのときの受風部42の熱抵抗(k/W)を「1」とした場合における各導風ガイド寸法での受風部42の熱抵抗の割合である。
図5に示すように、導風ガイド寸法が長くなるに従い熱抵抗比率が小さくなっていることが分かる。これは、導風ガイド寸法を長くすることで、フィン43のうち導風ガイド61によって覆われる領域が増え、ディフューザ33の内側から走行風が逃げるのを抑制できたためであると考えられる。このように、フィン43のうち導風ガイド61によって覆われる領域が増えるほど圧力損失が大きくなり、通風路R内に流入する走行風の流量は少なくなるものの、通風路Rの後方まで走行風が流れる効果により、熱抵抗比率が小さくなっている。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the air guide dimension (length in the X direction (mm)) and the thermal resistance ratio. The thermal resistance ratio is the heat of the wind receiving portion 42 at each wind guiding guide dimension when the thermal resistance (k / W) of the wind receiving portion 42 is set to "1" when the air guiding guide dimension is 150 mm. The ratio of resistance.
As shown in FIG. 5, it can be seen that the thermal resistance ratio decreases as the air guide dimension becomes longer. It is considered that this is because the region of the fins 43 covered by the wind guide 61 is increased by lengthening the air guide dimension, and the running wind can be suppressed from escaping from the inside of the diffuser 33. In this way, as the area of the fins 43 covered by the air guide 61 increases, the pressure loss increases, and the flow rate of the traveling air flowing into the ventilation path R decreases, but the traveling wind flows to the rear of the ventilation path R. Due to the flowing effect, the thermal resistance ratio is reduced.

続いて、後側の鍔部62におけるY方向の長さと、冷却性能と、の関係について検証するシミュレーション結果について説明する。本シミュレーションでは、導風ガイド61のX方向の長さを360mmに設定した。その他、鍔部62におけるY方向の長さ以外の寸法は、上述した通りである。 Next, a simulation result for verifying the relationship between the length of the rear flange portion 62 in the Y direction and the cooling performance will be described. In this simulation, the length of the wind guide 61 in the X direction was set to 360 mm. Other dimensions of the collar portion 62 other than the length in the Y direction are as described above.

図6は、鍔部寸法(Y方向の長さ(mm))と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフである。なお、熱抵抗比率とは、鍔部寸法が0mmのときの受風部42の熱抵抗(k/W)を「1」とした場合における各鍔部寸法での熱抵抗の割合である。
図6に示すように、鍔部寸法が10mm以下の範囲では、鍔部寸法が長くなるに従い熱抵抗比率が小さくなっていることが分かる。これは、鍔部寸法を長くすることで、鍔部62に対して後方に形成される低圧領域Qを確保でき、ディフューザ33の内側を流通する走行風の流量を増加できたためであると考える。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the flange size (length in the Y direction (mm)) and the thermal resistance ratio. The thermal resistance ratio is the ratio of the thermal resistance at each flange dimension when the thermal resistance (k / W) of the wind receiving portion 42 is "1" when the flange dimension is 0 mm.
As shown in FIG. 6, it can be seen that in the range where the collar size is 10 mm or less, the thermal resistance ratio decreases as the collar size becomes longer. It is considered that this is because the low pressure region Q formed behind the flange portion 62 can be secured and the flow rate of the traveling wind flowing inside the diffuser 33 can be increased by increasing the collar portion dimension.

一方、鍔部寸法が10mmより大きい範囲では、鍔部寸法の変化による熱抵抗率の大きな変動は見られなかった。これは、鍔部寸法をY方向の外側に向けて拡大させたとしても、ディフューザ33の内側を流通する走行風の流量の増加には限界があるということも原因として考えられる。 On the other hand, in the range where the collar size is larger than 10 mm, no significant change in the thermal resistivity was observed due to the change in the collar size. This is also considered to be due to the fact that there is a limit to the increase in the flow rate of the traveling wind flowing inside the diffuser 33 even if the collar dimension is enlarged toward the outside in the Y direction.

(第2の実施形態)
図7は、第2の実施形態における電力変換装置100の概略斜視図である。第2の実施形態では、鍔部102に通風孔103を形成する点で上述した第1の実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図7ではカバー32内の構造を見易くするため、カバー32を鎖線で示している。
図7に示す電力変換装置100において、ディフューザ101の鍔部102には、鍔部102をX方向に貫通する通風孔103が形成されている。通風孔103は、Y方向及びZ方向に間隔をあけて複数形成されている。通風孔103は、カバー32の連通孔54(図2参照)よりも開口面積が小さく形成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic perspective view of the power conversion device 100 according to the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment described above in that the ventilation hole 103 is formed in the flange portion 102. In the following description, the same reference numerals will be given to the same configurations as those in the above-described embodiment, and the description thereof will be omitted. Further, in FIG. 7, the cover 32 is shown by a chain line in order to make the structure inside the cover 32 easy to see.
In the power conversion device 100 shown in FIG. 7, the flange portion 102 of the diffuser 101 is formed with a ventilation hole 103 that penetrates the flange portion 102 in the X direction. A plurality of ventilation holes 103 are formed at intervals in the Y direction and the Z direction. The ventilation hole 103 is formed to have a smaller opening area than the communication hole 54 (see FIG. 2) of the cover 32.

本実施形態によれば、鍔部102に通風孔103を形成することで、走行風の一部が通風孔103を通して流通することになるので、鍔部102に作用する抗力を抑えることができる。これにより、鍔部102における強度設計の自由度を向上させることができる。 According to the present embodiment, by forming the ventilation hole 103 in the flange portion 102, a part of the traveling wind is circulated through the ventilation hole 103, so that the drag force acting on the collar portion 102 can be suppressed. This makes it possible to improve the degree of freedom in designing the strength of the flange portion 102.

(第3の実施形態)
図8は、第3の実施形態における電力変換装置200の概略斜視図である。第3の実施形態では、鍔部202が導風ガイド61に対して回動する点で上述した各実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、図8では、カバー32内の構造を見易くするために、カバー32を鎖線で示している。
図8に示す電力変換装置200において、ディフューザ201の鍔部202は、ヒンジ部203を介して導風ガイド61に回動可能に連結されている。ヒンジ部203は、Z方向に延びる図示しないヒンジ軸周りに鍔部202を回動させる。
(Third Embodiment)
FIG. 8 is a schematic perspective view of the power conversion device 200 according to the third embodiment. The third embodiment is different from each of the above-described embodiments in that the collar portion 202 rotates with respect to the wind guide 61. In the following description, the same reference numerals will be given to the same configurations as those of the above-described embodiments, and the description thereof will be omitted. In FIG. 8, the cover 32 is shown by a chain line in order to make the structure inside the cover 32 easy to see.
In the power conversion device 200 shown in FIG. 8, the flange portion 202 of the diffuser 201 is rotatably connected to the wind guide 61 via the hinge portion 203. The hinge portion 203 rotates the collar portion 202 around a hinge axis (not shown) extending in the Z direction.

図9は、図8のIX−IX線に相当する概略断面図である。
鍔部202は、立設位置と、傾倒位置と、の間を回動する。鍔部202は、立設位置において、カバー32の縦側壁部53に沿ってY方向に延びている。鍔部202は、傾倒位置において、X方向に沿って延び、導風ガイド61にY方向で重ね合わされる。なお、鍔部202は、図示しないアクチュエータ等によって立設位置と傾倒位置との間を回動させることが好ましい。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view corresponding to the IX-IX line of FIG.
The collar portion 202 rotates between the standing position and the tilted position. The collar portion 202 extends in the Y direction along the vertical side wall portion 53 of the cover 32 in the upright position. The flange portion 202 extends along the X direction at the tilted position and is superposed on the wind guide 61 in the Y direction. It is preferable that the collar portion 202 is rotated between the standing position and the tilted position by an actuator or the like (not shown).

このような構成において、鉄道車両1を走行させる場合には、前側に位置する鍔部202を傾倒位置に回動させる。一方、後側に位置する鍔部202を立設位置に回動させる。これにより、前側に位置する鍔部202によってカバー32内への走行風の流入が妨げられるのを抑制した上で、後側に位置する鍔部202によってディフューザ201の内側を通過する走行風の流量を増加させることができる。その結果、カバー32内においてX方向に流れる走行風の流量を増加させることができ、受風部42に対してより効果的に走行風を供給することができる。 In such a configuration, when the railway vehicle 1 is driven, the collar portion 202 located on the front side is rotated to the tilted position. On the other hand, the flange portion 202 located on the rear side is rotated to the upright position. As a result, the flow rate of the traveling wind passing through the inside of the diffuser 201 by the flange portion 202 located on the rear side is suppressed after suppressing the inflow of the traveling wind into the cover 32 by the flange portion 202 located on the front side. Can be increased. As a result, the flow rate of the running wind flowing in the X direction in the cover 32 can be increased, and the running wind can be more effectively supplied to the wind receiving portion 42.

(第4の実施形態)
図10は、第4の実施形態における電力変換装置の概略斜視図である。第4の実施形態では、ディフューザ301が受風部42の周囲を取り囲んでいる点で、上述した実施形態と相違している。なお、図10では、カバー310内の構造を見易くするために、カバー310を鎖線で示している。
図10に示す電力変換装置300において、ディフューザ301の導風ガイド302は、半円筒状に形成されている。導風ガイド302は、X方向から見た正面視で受風部42の周囲を取り囲んでいる。導風ガイド302は、X方向の外側に向かうに従い流路断面積が漸次拡大している。なお、導風ガイド302は、受風部42の周囲を取り囲む形状であれば、角筒状等であっても構わない。
(Fourth Embodiment)
FIG. 10 is a schematic perspective view of the power conversion device according to the fourth embodiment. The fourth embodiment is different from the above-described embodiment in that the diffuser 301 surrounds the wind receiving portion 42. In FIG. 10, the cover 310 is shown by a chain line in order to make it easier to see the structure inside the cover 310.
In the power conversion device 300 shown in FIG. 10, the air guide 302 of the diffuser 301 is formed in a semi-cylindrical shape. The wind guide 302 surrounds the wind receiving portion 42 when viewed from the front in the X direction. The flow path cross-sectional area of the wind guide 302 gradually increases toward the outside in the X direction. The wind guide 302 may have a square tubular shape or the like as long as it has a shape that surrounds the periphery of the wind receiving portion 42.

鍔部303は、導風ガイド302のX方向の外側端部から径方向の外側に向けて張り出している。なお、本実施形態のカバー310は、各ディフューザ301をY方向の外側及びX方向の外側から覆っている。カバー310は、図示しない連通孔を通して内外が連通している。 The flange portion 303 projects from the outer end portion of the wind guide 302 in the X direction toward the outer side in the radial direction. The cover 310 of the present embodiment covers each diffuser 301 from the outside in the Y direction and the outside in the X direction. The inside and outside of the cover 310 communicate with each other through a communication hole (not shown).

この構成によれば、鉄道車両1の走行時において、受風部42の周囲を流れる走行風を後側のディフューザ301内に取り込むことができるので、受風部42に対してより効果的に走行風を供給できる。 According to this configuration, when the railway vehicle 1 is traveling, the traveling wind flowing around the wind receiving portion 42 can be taken into the diffuser 301 on the rear side, so that the traveling wind can be more effectively traveled with respect to the wind receiving portion 42. Can supply wind.

(第5の実施形態)
図11は、第5の実施形態における電力変換装置500の分解斜視図である。本実施形態では、ヒートパイプ式のヒートシンク510を採用した点で、上述した実施形態と相違している。
図11に示す電力変換装置500において、ヒートシンク510の受風部511は、ヒートパイプ512と、フィン513と、を備えている。
(Fifth Embodiment)
FIG. 11 is an exploded perspective view of the power conversion device 500 according to the fifth embodiment. This embodiment differs from the above-described embodiment in that a heat pipe type heat sink 510 is used.
In the power conversion device 500 shown in FIG. 11, the wind receiving portion 511 of the heat sink 510 includes a heat pipe 512 and fins 513.

ヒートパイプ512は、Y方向に沿って延びる中空の棒状に形成されている。ヒートパイプ512は、Y方向の内側端部が受熱ブロック41(図3参照)内に埋設されている。ヒートパイプ512のY方向の外側端部は、受熱ブロック41からY方向の外側に向けて突出している。ヒートパイプ512内には冷媒が封入されている。ヒートパイプ512は、X方向及びZ方向に間隔をあけて複数設けられている。なお、各ヒートパイプ512は、Y方向の内側からY方向の外側に向かうに従い+Z方向に傾斜していることが好ましい。 The heat pipe 512 is formed in the shape of a hollow rod extending along the Y direction. The inner end of the heat pipe 512 in the Y direction is embedded in the heat receiving block 41 (see FIG. 3). The outer end of the heat pipe 512 in the Y direction projects outward from the heat receiving block 41 in the Y direction. A refrigerant is sealed in the heat pipe 512. A plurality of heat pipes 512 are provided at intervals in the X direction and the Z direction. It is preferable that each heat pipe 512 is inclined in the + Z direction from the inside in the Y direction to the outside in the Y direction.

フィン513は、Y方向を厚さ方向とする薄板状に形成されている。フィン513は、受熱ブロック41に対してY方向の外側において、Y方向に間隔をあけて複数積層されている。各フィン513には、上述したヒートパイプ512がY方向に貫通している。なお、Y方向で隣り合うフィン同士の間には、走行風が流通する流通路Rが形成される。 The fin 513 is formed in a thin plate shape with the Y direction as the thickness direction. A plurality of fins 513 are laminated on the outside of the heat receiving block 41 in the Y direction at intervals in the Y direction. The heat pipe 512 described above penetrates each fin 513 in the Y direction. A flow passage R through which running wind flows is formed between fins adjacent to each other in the Y direction.

この構成によれば、半導体素子21で発生した熱が受熱ブロック41に伝達されると、その熱によってヒートパイプ512内の冷媒が加熱される。加熱された冷媒のうち、気相となった冷媒はヒートパイプ512内におけるY方向の外側端部(受熱ブロック41から突出した部分)に流通する。そして、気相の冷媒は、ヒートパイプ512内におけるY方向の外側端部でヒートパイプ512及びフィン513を介して走行風と熱交換されることで凝縮する。これにより、半導体素子21で発生した熱を、冷媒、ヒートパイプ512及びフィン513を介して放熱することができる。なお、ヒートパイプ512内におけるY方向の外側端部で凝縮した冷媒は、液相となって再びヒートパイプ512内におけるY方向の内側端部に戻る。 According to this configuration, when the heat generated by the semiconductor element 21 is transferred to the heat receiving block 41, the heat heats the refrigerant in the heat pipe 512. Of the heated refrigerants, the gas-phase refrigerant flows to the outer end in the Y direction (the portion protruding from the heat receiving block 41) in the heat pipe 512. Then, the gas phase refrigerant is condensed by exchanging heat with the traveling wind at the outer end portion in the Y direction in the heat pipe 512 via the heat pipe 512 and the fin 513. As a result, the heat generated by the semiconductor element 21 can be dissipated through the refrigerant, the heat pipe 512, and the fins 513. The refrigerant condensed at the outer end in the Y direction in the heat pipe 512 becomes a liquid phase and returns to the inner end in the Y direction in the heat pipe 512 again.

本実施形態によれば、ヒートパイプ式のヒートシンク510においても、上述した各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 According to the present embodiment, the heat pipe type heat sink 510 can also have the same effects as those of the above-described embodiments.

(第6の実施形態)
図12は、第6の実施形態における電力変換装置600の斜視図である。本実施形態では、ディフューザ33を支持する支持部632の構成が上述した実施形態と相違している。
図12に示す電力変換装置600において、支持部632はY方向の外側から見た平面視で枠状に形成されている。支持部632は、受風部42の周囲(X方向の両側及びZ方向の両側)を取り囲んでいる。
(Sixth Embodiment)
FIG. 12 is a perspective view of the power conversion device 600 according to the sixth embodiment. In the present embodiment, the configuration of the support portion 632 that supports the diffuser 33 is different from that of the above-described embodiment.
In the power conversion device 600 shown in FIG. 12, the support portion 632 is formed in a frame shape in a plan view seen from the outside in the Y direction. The support portion 632 surrounds the periphery of the wind receiving portion 42 (both sides in the X direction and both sides in the Z direction).

支持部632は、一対の横側壁部652と、一対の縦側壁部653と、を有している。
横側壁部652は、ディフューザ33に対してZ方向の両側にそれぞれ設けられている。横側壁部652におけるY方向の内側端部は、筐体22における側壁部27に接続されている。
縦側壁部653は、ディフューザ33に対してX方向の外側にそれぞれ設けられている。各縦側壁部653は、各横側壁部652におけるX方向の一端部同士及び他端部同士をそれぞれ接続している。縦側壁部653におけるY方向の内側端部は、筐体22における側壁部27に接続されている。なお、各側壁部652,653には、支持部632の内外を連通させる連通孔54が形成されている。
The support portion 632 has a pair of lateral side wall portions 652 and a pair of vertical side wall portions 653.
The lateral side wall portions 652 are provided on both sides in the Z direction with respect to the diffuser 33, respectively. The inner end of the lateral side wall portion 652 in the Y direction is connected to the side wall portion 27 of the housing 22.
The vertical side wall portion 653 is provided on the outer side in the X direction with respect to the diffuser 33, respectively. Each vertical side wall portion 653 connects one end portions and the other end portions in the X direction of each lateral side wall portion 652, respectively. The inner end of the vertical side wall portion 653 in the Y direction is connected to the side wall portion 27 of the housing 22. In addition, each side wall portion 652, 653 is formed with a communication hole 54 for communicating the inside and outside of the support portion 632.

上述した各ディフューザ33は、導風ガイド61及び鍔部62の少なくとも一方が支持部632に接続されている。本実施形態において、ディフューザ33(鍔部62及び導風ガイド61)におけるZ方向の両端部が横側壁部652に接続されている。また、鍔部62におけるX方向の外側端面が縦側壁部653に接続されている。したがって、Y方向の外側から見た平面視で、ディフューザ33は、支持部632におけるY方向の外側開口部の一部を閉塞している。 In each of the diffusers 33 described above, at least one of the wind guide 61 and the flange portion 62 is connected to the support portion 632. In the present embodiment, both ends of the diffuser 33 (flange portion 62 and wind guide 61) in the Z direction are connected to the lateral side wall portion 652. Further, the outer end surface of the flange portion 62 in the X direction is connected to the vertical side wall portion 653. Therefore, in a plan view from the outside in the Y direction, the diffuser 33 closes a part of the outer opening in the Y direction in the support portion 632.

本実施形態では、支持部632がY方向の外側に向けて開口しているため、受風部42におけるY方向の外側をカバー(図2における頂壁部51)により覆う構成に比べて支持部632の低コスト化を図ることができる。
また、受風部42周辺での圧力上昇を抑制し、受熱部42に走行風を効果的に供給できる。
In the present embodiment, since the support portion 632 is opened toward the outside in the Y direction, the support portion is compared with the configuration in which the outside of the wind receiving portion 42 in the Y direction is covered with a cover (top wall portion 51 in FIG. 2). The cost of 632 can be reduced.
Further, it is possible to suppress an increase in pressure around the wind receiving portion 42 and effectively supply running wind to the heat receiving portion 42.

(第7の実施形態)
図13は、第7の実施形態における電力変換装置700の斜視図である。本実施形態では、ディフューザ33がZ方向の両端部で支持部732に支持されている点で上述した実施形態と相違している。
図13に示す電力変換装置700において、支持部732は、受風部42に対してZ方向の両側に配置されている。各支持部732は、筐体22の側壁部27からY方向の外側に向けて延在している。
(7th Embodiment)
FIG. 13 is a perspective view of the power conversion device 700 according to the seventh embodiment. This embodiment differs from the above-described embodiment in that the diffuser 33 is supported by the support portions 732 at both ends in the Z direction.
In the power conversion device 700 shown in FIG. 13, the support portions 732 are arranged on both sides in the Z direction with respect to the wind receiving portion 42. Each support portion 732 extends outward from the side wall portion 27 of the housing 22 in the Y direction.

各支持部732におけるY方向の外側端部には、導風ガイド61におけるZ方向の両端部がそれぞれ接続されている。すなわち、ディフューザ33は、Z方向で対向する支持部732間に架け渡されている。したがって、受風部42に対して少なくともX方向の両側は、外部に露出している。なお、支持部732は、導風ガイド61及び鍔部62のうち、少なくとも一方に接続されていれば構わない。 Both ends of the wind guide 61 in the Z direction are connected to the outer ends of each support portion 732 in the Y direction. That is, the diffuser 33 is bridged between the support portions 732 facing each other in the Z direction. Therefore, at least both sides in the X direction with respect to the wind receiving portion 42 are exposed to the outside. The support portion 732 may be connected to at least one of the wind guide 61 and the flange portion 62.

この構成によれば、受風部42に対して少なくともX方向の両側が外部に露出しているため、受風部42の周囲をカバーで取り囲む構成に比べて低コスト化を図ることができる。
また、受熱部42周辺での圧力上昇を抑制し、受風部42に走行風を効果的に供給できる。
According to this configuration, at least both sides in the X direction with respect to the wind receiving portion 42 are exposed to the outside, so that the cost can be reduced as compared with the configuration in which the periphery of the wind receiving portion 42 is surrounded by a cover.
Further, it is possible to suppress an increase in pressure around the heat receiving portion 42 and effectively supply running wind to the wind receiving portion 42.

なお、上述した実施形態において、支持部732が各ディフューザ33におけるZ方向の一端部同士及び他端部同士をそれぞれ別々に支持する構成について説明したが、これに限られない。すなわち、支持部732は、各ディフューザ33におけるZ方向の一端部同士及び他端部同士をそれぞれまとめて支持する構成でも構わない。また、支持部は、ディフューザ33を支持する構成であれば、受風部42に対してX方向の両側に配置されていても構わない。 In the above-described embodiment, the configuration in which the support portion 732 separately supports one end portions and the other end portions in the Z direction of each diffuser 33 has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the support portion 732 may be configured to collectively support one end portions and the other end portions in the Z direction of each diffuser 33. Further, the support portions may be arranged on both sides in the X direction with respect to the wind receiving portion 42 as long as the support portions support the diffuser 33.

上述した第1の実施形態では、導風ガイド61が受風部42に対してY方向の外側に配置された構成について説明したが、これに限らず、受風部42に対してZ方向(第2方向)の両側に配置されていても構わない。
上述した実施形態では、受風部42に対してX方向の両側にディフューザが配置された構成について説明したが、これに限らず、受風部42に対して少なくとも走行想定方向の後側に配置されていれば構わない。
上述した実施形態では、本実施形態の電力変換装置4を鉄道車両1に搭載した場合について説明したが、これに限らず、種々の車両に搭載することが可能である。
In the first embodiment described above, the configuration in which the wind guide 61 is arranged outside the wind receiving portion 42 in the Y direction has been described, but the present invention is not limited to this, and the Z direction (Z direction with respect to the wind receiving portion 42 ( It may be arranged on both sides of the second direction).
In the above-described embodiment, the configuration in which the diffusers are arranged on both sides in the X direction with respect to the wind receiving portion 42 has been described, but the present invention is not limited to this, and the diffusers are arranged at least behind the wind receiving portion 42 in the assumed traveling direction. It doesn't matter if it is done.
In the above-described embodiment, the case where the power conversion device 4 of the present embodiment is mounted on the railway vehicle 1 has been described, but the present invention is not limited to this, and it can be mounted on various vehicles.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、受風部に対してY方向の外側に配置されてX方向に延びる導風ガイドと、導風ガイドのX方向の外側端部からY方向の外側に向けて延びる鍔部と、を備えているため、走行風が鍔部に対して後方に形成された低圧領域に向けて引き込まれることで、導風ガイドの内側を通過する走行風の流量を増加させることができる。これにより、カバー内を流通する走行風が受風部(通風路)から逃げようとする走行風を通風路内に引き戻すことができ、特に受風部(通風路)内の後側を通過する走行風の流量を増加させることができる。その結果、流通路に対して効率的に走行風を供給でき、流通路の全体に亘って走行風を行き渡らせることができる。よって、受風部全体の冷却性能を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, a wind guide that is arranged outside the wind receiving portion in the Y direction and extends in the X direction, and an outside end of the wind guide in the X direction in the Y direction. Since it is equipped with a collar that extends toward, the running wind is drawn toward the low pressure region formed behind the collar, and the flow of the running wind that passes through the inside of the wind guide is reduced. Can be increased. As a result, the traveling wind circulating in the cover can be pulled back into the ventilation passage to escape from the ventilation portion (ventilation passage), and particularly passes through the rear side in the ventilation portion (ventilation passage). The flow rate of the running wind can be increased. As a result, the running wind can be efficiently supplied to the flow passage, and the running wind can be distributed over the entire flow passage. Therefore, the cooling performance of the entire wind receiving portion can be improved.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…鉄道車両、4,100,200,300,500…電力変換装置、21…半導体素子、32…カバー(支持部)、42,511…受風部、61…導風ガイド、62,102,202,303…鍔部、632,732…支持部 1 ... Railway vehicle, 4,100,200,300,500 ... Power converter, 21 ... Semiconductor element, 32 ... Cover (support part), 42,511 ... Wind receiving part, 61 ... Wind guide, 62,102, 202, 303 ... collar, 632, 732 ... support

Claims (7)

車両を駆動する電力を出力可能な半導体素子と、
前記半導体素子に接続された受風部と、
前記車両の走行想定方向を第1方向とし、第1方向に直交する方向を第2方向としたとき、前記受風部に対して前記第2方向で対向配置されるとともに、前記第1方向の両端部のうち、前記受風部の中央部寄りの端部を第1端部とし、前記第1端部とは反対側の端部を第2端部とする導風ガイドと、
前記導風ガイドの前記第2端部から前記受風部側とは反対側に向けて延びる鍔部と、を備え、
前記導風ガイドの前記第2端部と前記受風部との間の前記第2方向における距離が、前記導風ガイドの前記第1端部と前記受風部との間の前記第2方向における距離以上になっている、
電力変換装置。
Semiconductor elements that can output electric power to drive vehicles,
The wind receiving part connected to the semiconductor element and
When the assumed traveling direction of the vehicle is the first direction and the direction orthogonal to the first direction is the second direction, the vehicle is arranged so as to face the wind receiving portion in the second direction and is in the first direction. Of both ends, a wind guide guide having the end near the center of the wind receiving portion as the first end and the end opposite to the first end as the second end.
A flange portion extending from the second end portion of the wind guide guide toward the side opposite to the wind receiving portion side is provided.
The distance in the second direction between the second end portion of the wind guide and the wind receiving portion is the second direction between the first end portion of the wind guiding guide and the wind receiving portion. Is more than the distance in
Power converter.
前記導風ガイドは、前記受風部との間の前記第2方向における距離が前記第1端部側から前記第2端部側に向かうに従い漸次増加している、
請求項1に記載の電力変換装置。
The wind guide guide gradually increases as the distance from the wind receiving portion in the second direction increases from the first end side to the second end side.
The power conversion device according to claim 1.
前記導風ガイド及び前記鍔部は、前記受風部の前記第1方向の両側で、前記導風ガイドの前記第1端部同士が前記第1方向で離間した位置にそれぞれ配置されている、
請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
The wind guide and the collar are arranged on both sides of the wind receiver in the first direction, at positions where the first ends of the wind guide are separated from each other in the first direction.
The power conversion device according to claim 1 or 2.
前記鍔部には、前記鍔部を前記第1方向に貫通する通風孔が形成されている、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の電力変換装置。
The collar portion is formed with a ventilation hole that penetrates the collar portion in the first direction.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3.
前記鍔部は、前記導風ガイドの前記第2端部に回動可能に連結されている、
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電力変換装置。
The collar portion is rotatably connected to the second end portion of the wind guide.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 4.
前記半導体素子を収容するとともに、前記受風部を前記第2方向の外側に突出させた状態で支持する筐体を備え、
前記筐体には、前記導風ガイド及び前記鍔部のうち、少なくとも一方を支持する支持部が設けられている、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の電力変換装置。
A housing for accommodating the semiconductor element and supporting the wind receiving portion in a state of projecting outward in the second direction is provided.
The housing is provided with a support portion that supports at least one of the wind guide and the collar portion.
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の電力変換装置を備えている、
鉄道車両。
The power conversion device according to any one of claims 1 to 6 is provided.
Railroad vehicle.
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