JPH0546277Y2 - - Google Patents

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JPH0546277Y2
JPH0546277Y2 JP3291788U JP3291788U JPH0546277Y2 JP H0546277 Y2 JPH0546277 Y2 JP H0546277Y2 JP 3291788 U JP3291788 U JP 3291788U JP 3291788 U JP3291788 U JP 3291788U JP H0546277 Y2 JPH0546277 Y2 JP H0546277Y2
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【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は鉄道車両に装備される半導体変換装置
に係り、特に個々にヒートパイプを有する複数の
半導体素子からなる半導体スタツクにおける半導
体スタツクブロツクに、防塵・防水機能・および
変位に対応して抑止するはじけ防止機能を具備す
るシール構造体を備えた半導体素子放熱器に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor conversion device installed in a railway vehicle, and is particularly applicable to a semiconductor stack block in a semiconductor stack consisting of a plurality of semiconductor elements each having a heat pipe. The present invention relates to a semiconductor element heatsink equipped with a sealing structure having a dustproof/waterproof function and a popping prevention function that suppresses displacement.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

鉄道車両においては車両駆動用のインバータお
よびチヨツパ,補助電源用インバータなど半導体
変換装置が多く適用されるようになつてきた。
Semiconductor conversion devices, such as inverters and choppers for driving vehicles, and inverters for auxiliary power supplies, are increasingly being used in railway vehicles.

かような鉄道車両用半導体変換装置は半導体素
子の大容量化に対応した冷却性能が望まれ、また
車両装備上塵埃,雨や雪などの侵入に対する防
塵・防水機能が所望されるものとなる。
Such a semiconductor conversion device for a railway vehicle is required to have cooling performance that corresponds to the increased capacity of semiconductor elements, and is also required to have dustproof and waterproof functions to prevent dust, rain, snow, etc. from entering the vehicle equipment.

そして、鉄道車両用半導体変換装置にヒートパ
イプ冷却方式の採用が活発になつてきている。
The heat pipe cooling method is increasingly being adopted in semiconductor conversion devices for railway vehicles.

そのヒートパイプ冷却方式を用いた鉄道車両用
半導体変換装置においては、複数の半導体素子か
らなる半導体スタツクを構成するものとなり、ま
たヒートパイプの加熱部の絶縁面でガイシ絶縁形
と非絶縁形があり、さらにはヒートパイプブロツ
クを共用化したものと個別に有するものがある。
A semiconductor converter for a railway vehicle that uses the heat pipe cooling method consists of a semiconductor stack consisting of multiple semiconductor elements, and there are two types of insulated and non-insulated types for the insulated surface of the heating part of the heat pipe. Furthermore, there are those with shared heat pipe blocks and those with separate heat pipe blocks.

この種のヒートパイプ冷却方式半導体スタツク
において、個々にヒートパイプを有する半導体素
子を用いて構成するものとすれば、自由性がある
など好ましいことは言うまでもない。
It goes without saying that in this type of heat pipe cooling type semiconductor stack, it is preferable to use semiconductor elements each having a heat pipe, since this provides flexibility.

反面、半導体スタツクの圧接連結ブロツクの防
塵・防水面で工夫が必要となつてくる。従来、か
かるヒートパイプブロツクに防塵・防水機能を具
備したものとして、隣接するヒートパイプ間の空
〓をしやへいするためのしやへい板が用いられ、
しやへい板を半乾性附着性粘弾型のパテ(液体パ
ツキン)で固着する方法がとられるものとなつて
いた。
On the other hand, it becomes necessary to make improvements to the dustproof and waterproof aspects of the pressure weld connection block of the semiconductor stack. Conventionally, in order to provide such a heat pipe block with dustproof and waterproof functions, a shield plate has been used to seal the air space between adjacent heat pipes.
The conventional method was to use semi-dry sticky viscoelastic putty (liquid putty) to fix the sheet.

さらに、半導体スタツクの圧接連結ブロツクそ
のものが、例えば三相ブリツジを構成するものと
なれば、長手方向で900mm程度になつてしまう。
Furthermore, if the press-contact connection block itself of the semiconductor stack were to constitute, for example, a three-phase bridge, the length would be about 900 mm in the longitudinal direction.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

前述したような複数の半導体素子を交互に挟む
複数のヒートパイプからなるヒートパイプ冷却方
式半導体スタツクの構成においては、複数の半導
体素子と複数のヒートパイプの加熱部を交互に配
置して圧接連結し、その圧接連結ブロツクは両端
で支着されるものとなる。
In the structure of the heat pipe cooling type semiconductor stack which is composed of a plurality of heat pipes that alternately sandwich a plurality of semiconductor elements as described above, the plurality of semiconductor elements and the heating parts of the plurality of heat pipes are arranged alternately and connected by pressure. , the pressure connection block is supported at both ends.

一方、かかる複数のヒートパイプそのものは、
加熱部からヒートパイプや凝縮部が大きく長く突
出されたものであり、前述の圧接連結ブロツクに
応じて固持しなければならないものとなるが、そ
の組立支持の際に個々の加熱部には余計な力をか
けれないものである。
On the other hand, such multiple heat pipes themselves are
Heat pipes and condensing parts protrude long and large from the heating part, and must be secured in accordance with the pressure-welded connection blocks mentioned above, but when assembling and supporting them, unnecessary parts are attached to the individual heating parts. It's something you can't apply force to.

そのため、従来方法によるヒートパイプブロツ
クを解放とし、半導体スタツクの圧接連結ブロツ
クを防塵・防水するためのしやへい板に対する液
体パツキンの採用によれば、組立作業は可能とな
るものの厄介な作業となり、また実用後はパテで
固められているため素子交換などの際に手間どる
ものとなつていた。
Therefore, if the heat pipe block of the conventional method is made free and a liquid packing is used for the shield plate to make the press-connected connection block of the semiconductor stack dustproof and waterproof, assembly work is possible, but it becomes a troublesome work. Furthermore, after being put into use, it was hardened with putty, making it a hassle to replace the elements.

さらには、半導体スタツクの圧接連結ブロツク
においては、熱膨張による加圧軸方向の変位量,
自重プラス振動荷重によつて上下方向に生じる変
位量から起因するはじけ現象が問題になつてく
る。
Furthermore, in the pressure welding connection block of the semiconductor stack, the amount of displacement in the pressurized axial direction due to thermal expansion,
The popping phenomenon caused by the amount of vertical displacement caused by its own weight plus vibration load becomes a problem.

〔問題点の解決手段および作用〕[Means for solving problems and their effects]

本考案は上述したような点に鑑みなされたもの
で、複数のヒートパイプ間に格別に嵌合させてな
るH形断面形状をなす可撓性を有するパツキン板
材を少なくとも備えて、半導体スタツクの圧接連
結ブロツクに対応したヒートパイプブロツクとし
て防塵・防水機能およびその圧接連結ブロツクの
はじけ防止機能を発揮し得る簡便な装置を実現し
たものである。
The present invention has been developed in view of the above-mentioned points, and includes at least a flexible packing plate having an H-shaped cross section that is specially fitted between a plurality of heat pipes, and is capable of press-bonding semiconductor stacks. As a heat pipe block compatible with the connecting block, a simple device has been realized that can exhibit dustproof and waterproof functions and a function to prevent the press-connected connecting block from popping.

以下、本考案を図面に基づいて詳細説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the drawings.

〔実施例〕〔Example〕

第1図〜第4図は本考案の一実施例を示すもの
であり、第1図および第2図は要部構成を示す正
面部分組立図およびその側面要部組立図、第3図
および第4図はヒートパイプ廻りの要部を示す正
面図および側面図である。
1 to 4 show an embodiment of the present invention, and FIGS. 1 and 2 are a front partially assembled view showing the main structure, a side view showing the main parts, and FIGS. FIG. 4 is a front view and a side view showing the main parts around the heat pipe.

まず、本実施例の理解を容易にするため示した
ヒートパイプ廻り部分を示す第3図および第4図
について説明する。
First, in order to facilitate understanding of this embodiment, FIGS. 3 and 4, which show the portion around the heat pipe, will be described.

第3図および第4図においては、はヒートパ
イプ、2は後述する半導体スタツクの圧接連結ブ
ロツクを防塵・防水機能を発揮するための薄板材
である。ここで、ヒートパイプにおいては加熱
部A,ヒートパイプ部Hおよび凝縮部Cを主たる
構成部分として冷却性能を奏する公知のものであ
つてよい。また、ヒートパイプにおいてTは端
子であり、Gは碍子であり、Sは支持金具であ
る。すなわち、碍子形のヒートパイプは特に薄
板材2が低圧側に付設されてなり、薄板材2を碍
子Gと凝縮部Cの間にヒートパイプ部Hに軸通し
てなるものである。
In FIGS. 3 and 4, reference numeral 1 indicates a heat pipe, and reference numeral 2 indicates a thin plate material for providing a dustproof and waterproof function to a press-connection block of a semiconductor stack, which will be described later. Here, the heat pipe 1 may be of a known type having a heating section A, a heat pipe section H, and a condensing section C as main components and exhibiting cooling performance. Further, in the heat pipe 1 , T is a terminal, G is an insulator, and S is a support metal fitting. That is, the insulator-shaped heat pipe 1 has a thin plate material 2 particularly attached to the low pressure side, and the thin plate material 2 is passed through the heat pipe section H between the insulator G and the condensing section C.

つぎに、かかるヒートパイプを用いるように
した実施例を第1図および第2図を参照して説明
する。
Next, an embodiment using such a heat pipe 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図および第2図は三相インバータスタツク
の一例の部分構成を示している。すなわち、一相
分の2個のスイツチング素子SUP,SUNおよび2個
のダイオードDUP,DUNとこれらの半導体素子を
挟むようにした5個のヒートパイプからなる部分
を示している。
1 and 2 show a partial configuration of an example of a three-phase inverter stack. That is, it shows a portion consisting of two switching elements S UP and S UN for one phase, two diodes D UP and D UN , and five heat pipes sandwiching these semiconductor elements.

第1図および第2図において、3はオサエ板、
4はバネ受け、5はバネ、6は絶縁スペーサ、7
a,7b,7c,7d,7eはヒートパイプ、8
はヒートパイプブロツク側を固持する固持金具、
9,9′はパツキン板材、10はヒートパイプブ
ロツクの端面を被う一般的なパツキン、11は支
持金具、12は支持金具11を固持するための取
付台である。ここに、ヒートパイプ7a,7b,
7c,7d,7eは第3図および第4図に示した
ヒートパイプと同種のものである。なお、個々
のヒートパイプをスタツクの接続構成面からその
端子廻りを異なるものとしてもよいことは勿論で
ある。
In Figures 1 and 2, 3 is an Osae board;
4 is a spring receiver, 5 is a spring, 6 is an insulating spacer, 7
a, 7b, 7c, 7d, 7e are heat pipes, 8
is a holding bracket that holds the heat pipe block side,
Reference numerals 9 and 9' denote packing plates, 10 a general packing covering the end face of the heat pipe block, 11 a support fitting, and 12 a mounting base for firmly holding the support fitting 11. Here, heat pipes 7a, 7b,
7c, 7d, and 7e are of the same type as the heat pipe 1 shown in FIGS. 3 and 4. It goes without saying that the terminals of the individual heat pipes may be different from each other in terms of the connection structure of the stack.

そして、半導体スタツク構成においては図示の
一相分と同様に三相分を積み重ね、それらを圧接
連結のうえ半導体スタツクの圧接連結ブロツクを
構成し、通常は両端のオサエ板3部分などで固持
されるものとなる。かような圧接連結ブロツクの
構成と相まつて、主たる構成部分として個々に分
離されている複数のヒートパイプに対し、低圧の
防塵・防水機能を有する如く、つぎのように構成
してなるものである。
In the semiconductor stack configuration, three phases are stacked in the same way as the one phase shown in the figure, and they are connected by pressure to form the pressure connection block of the semiconductor stack, which is usually held in place by three parts of the support plates at both ends. Become something. In addition to the configuration of the pressure-welding connection block, the main component is a plurality of individually separated heat pipes that are configured as follows to have low-pressure dustproof and waterproof functions. .

すなわち、ヒートパイプブロツクを、第3図お
よび第4図に示した薄板材2の複数個所で圧接連
結ブロツクから切り離すため、ヒートパイプ7
a,7b,7c,7d,7eは個々に前記薄板材
2を備え、その薄板材2の間にそれぞれ咬合する
パツキン板材9,9′を備えてなるものである。
That is, in order to separate the heat pipe block from the pressure welding connection block at multiple locations on the thin plate material 2 shown in FIGS. 3 and 4, the heat pipe 7
A, 7b, 7c, 7d, and 7e are each provided with the thin plate material 2 described above, and are provided with packing plate materials 9, 9' that engage between the thin plate materials 2, respectively.

ここにパツキン板材9,9′は一例として可撓
性をもつゴム板材の材質のものである。その断面
形状はパツキン板材9を例にとると、対向する薄
板材間の空〓をうめる部分としての柱部分と薄板
材に咬合する両側面側にコの字形状の咬合部分を
もつH形断面形状をなすものである。またパツキ
ン板材9′は例示の如くパツキン板材9の断面形
状の左半分または右半分を形成するものであれば
よいことは明らかである。なお、かくの如きH形
断面形のパツキン板材は薄板材間に介在し、後述
する如く圧接連結ブロツクのピツチに対応して組
み合せ整合するための可撓性を保有するものであ
ればよく、特に平担と限定されるものでなくある
程度の山形を有して咬合両先端がせばめられたも
のとして、薄板材との密着性を高めた形状として
もよい。さらにパツキン板材9,9′はゴム板一
体形成品にとらわれず、コの字断面形状をなす板
材を両側面に配するようにした組立品としたもの
であつてもよく、また前記コの字断面形状をなす
金属板材間に可撓性をもつ金属箔を介在させたも
のとしてもよい。
Here, the packing plates 9, 9' are made of a flexible rubber plate material, for example. Taking the packing plate material 9 as an example, its cross-sectional shape is an H-shaped cross section with a pillar part that fills the space between the opposing thin plates and a U-shaped engagement part on both side surfaces that engage the thin plates. It is something that has a shape. Further, it is obvious that the packing plate 9' may be one that forms the left half or the right half of the cross-sectional shape of the packing plate 9, as shown in the example. Incidentally, such a packing plate material having an H-shaped cross section may be used as long as it is interposed between the thin plate materials and has the flexibility to be combined and matched with the pitch of the pressure welding connecting block as described later. It is not limited to a flat shape, but may have a certain degree of chevron shape with both occlusal tips narrowed to improve adhesion to the thin plate material. Furthermore, the packing plates 9 and 9' are not limited to integrally formed rubber plates, but may be assembled products in which plates having a U-shaped cross section are arranged on both sides, or A flexible metal foil may be interposed between metal plates having a cross-sectional shape.

かようにして複数のヒートパイプ間を、個々の
ヒートパイプに薄板材を配し、対向する薄板材間
にパツキン板材を咬合させることにより、ヒート
パイプブロツクを半導体スタツクの圧接連結ブロ
ツクの整合に対応して密閉させることができる。
In this way, by arranging thin plates for each heat pipe between multiple heat pipes and interlocking the packing plates between the opposing thin plates, the heat pipe block can be adapted to the alignment of the press-connecting block of the semiconductor stack. It can be sealed tightly.

さらには、かような防塵・放水機能を有した放
熱器は、パツキン板材部分の分解および再組立し
得ることは言うまでもない。
Furthermore, it goes without saying that the heat radiator having such dust-proofing and water-discharging functions can be disassembled and reassembled at the packing plate portion.

さらに、本実施例は半導体スタツクの圧接連結
ブロツクに対してはじけ防止機能を有する如く、
つぎのように構成してなるものである。すなわ
ち、支持金具11および取付台12を設けてな
る。
Furthermore, this embodiment has a function to prevent the pressure-connected connection block of the semiconductor stack from popping.
It is constructed as follows. That is, a support fitting 11 and a mounting base 12 are provided.

ここで、支持金具11が前記圧接連結ブロツク
の長手方向に1個所のみ図示してあるが、同様に
複数を適宜配し、そのL字の立面にて圧接連結ブ
ロツクの熱膨張による変位を抑止し、L字の横面
にて圧接連結ブロツクの荷重に加えられる振動荷
重によつて生じる変位を抑止すべく、これら両方
向の変位量を考慮して逆L字形状を形成してなる
ものである。よつて、半導体スタツクの圧接連結
ブロツクの長手方向が大きなものとなつても、複
数の支持金具11および取付台12により係止し
てはじけ現象の発生を防止することができる。
Although only one supporting metal fitting 11 is shown in the longitudinal direction of the pressure-welding connection block, a plurality of support fittings 11 are similarly arranged as appropriate, and the displacement of the pressure-welding connection block due to thermal expansion is suppressed by the L-shaped vertical surface. However, in order to suppress the displacement caused by the vibration load applied to the load of the pressure-welded connecting block on the side surface of the L-shape, an inverted L-shape is formed taking into consideration the amount of displacement in both directions. . Therefore, even if the pressure-welded connection block of the semiconductor stack becomes large in the longitudinal direction, it can be locked by the plurality of support fittings 11 and mounting bases 12, and the occurrence of a popping phenomenon can be prevented.

なお、本説明は碍子絶縁形の放熱器機構による
ものとしたが、これにとらわれることなく非絶縁
形であつても全く同一に適用可能なことは明らか
である。
Although this explanation has been based on an insulator-insulated heat sink mechanism, it is clear that the present invention is not limited to this and is equally applicable to a non-insulated heat sink mechanism.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上説明したように本考案によれば、ヒートパ
イプ付半導体素子を用いてなる半導体スタツクの
圧接連結ブロツクに格別に防塵・防水機能および
はじけ防止機能を具備してなる実用性の顕著な装
置を提供できる。
As explained above, according to the present invention, there is provided a highly practical device in which a press-connection block for a semiconductor stack using a semiconductor element with a heat pipe is provided with exceptional dustproof/waterproof functions and splash-proof functions. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は本考案の一実施例の要部
構成を示す正面部分組立図およびその側面要部組
立図、第3図および第4図はヒートパイプ廻りの
要部を示す正面図および側面図である。 ,7a,7b,7c,7d,7e……ヒート
パイプ、2……薄板材、9,9′……パツキン板
材、11……支持金具。
Figures 1 and 2 are a front partial assembly view and a side assembly view showing the main parts of an embodiment of the present invention, and Figures 3 and 4 are front views showing the main parts around the heat pipe. and a side view. 1 , 7a, 7b, 7c, 7d, 7e... Heat pipe, 2... Thin plate material, 9, 9'... Packing board material, 11... Supporting metal fittings.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ヒートパイプ冷却方式半導体スタツクからなる
鉄道車両用半導体変換装置において、複数の半導
体素子を交互に挟む複数のヒートパイプの加熱部
を圧接連結するとともに、該複数のヒートパイプ
にヒートパイプの加熱部側にそれぞれ肉厚面を対
向させた薄板材を軸通し、かつ対向する薄板材に
それぞれ咬合させたH形断面形状をなす可撓性を
有するパツキン板材を備え、前記圧接連結のブロ
ツクの加圧軸方向の変位量および上下方向の変位
量により生じるはじけ防止のため該圧接連結ブロ
ツクの長手方向に複数の逆L字支持金具を設けて
なることを特徴としたシール構造体を備えた半導
体素子放熱器。
In a semiconductor conversion device for a railway vehicle consisting of a heat pipe cooling type semiconductor stack, the heating parts of a plurality of heat pipes that alternately sandwich a plurality of semiconductor elements are connected under pressure, and the heating parts of the heat pipes are connected to the heating part side of the heat pipes. A flexible packing plate having an H-shaped cross section is inserted through the thin plates with their thick surfaces facing each other, and is engaged with the opposing thin plates, respectively. 1. A semiconductor device heat radiator equipped with a sealing structure, characterized in that a plurality of inverted L-shaped support fittings are provided in the longitudinal direction of the pressure-welded connecting block to prevent popping caused by the amount of displacement and the amount of vertical displacement.
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