JPWO2021152657A5 - - Google Patents

Description

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電気車の駆動制御装置は、電動機部と電動機部の駆動を制御する変換器部とを備える。電動機部は、固定子および回転子を収容し、金属で形成された電動機フレームを有する。電動機フレームは、外周面を有する。変換器部は、電動機フレームの周囲に配置されている。変換器部は、半導体素子を含む半導体モジュールを有する。半導体モジュールは、電動機フレームの外周面と直接接触または熱的に接触している。電動機フレームの外周面は、台車に固定される固定面を含んでいる。変換器部は、電動機フレームの外周面のうち固定面を避けた位置に配置されている。

Claims (17)

1. 電動機部と前記電動機部の駆動を制御する変換器部とを備え、
   前記電動機部は、固定子および回転子を収容し、金属で形成された電動機フレームを有し、
   前記電動機フレームは、外周面を有し、
   前記変換器部は、前記電動機フレームの周囲に配置され、
   前記変換器部は、半導体素子を含む半導体モジュールを有し、
   前記半導体モジュールは、前記電動機フレームの前記外周面と直接接触または熱的に接触しており、
   前記電動機フレームの前記外周面は、台車に固定される固定面を含んでおり、
   前記変換器部は、前記電動機フレームの前記外周面のうち前記固定面を避けた位置に配置されていることを特徴とする電気車の駆動制御装置。
2. 前記半導体素子は、ジャンクション温度の上限値が前記電動機部の発熱温度よりも高い温度である素子であることを特徴とする請求項１に記載の電気車の駆動制御装置。
3. 前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電気車の駆動制御装置。
4. 前記電動機フレームの前記外周面には、半導体モジュール取付部が一体に形成され、
   前記半導体モジュールは、前記半導体モジュール取付部に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
5. 前記電動機フレームの前記外周面には、前記電動機フレームとは別体に形成された半導体モジュール取付部が固定され、
   前記半導体モジュールは、前記半導体モジュール取付部を介して、前記電動機フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
6. 前記半導体モジュールは、接続端子が設けられる端子面と、前記半導体素子を冷却する放熱面と、をさらに有し、
   前記半導体モジュールは、前記放熱面を前記電動機フレームに向け、かつ、前記端子面を前記電動機フレームとは反対に向けた状態で、前記電動機フレームの前記外周面に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
7. 前記変換器部は、前記電動機部の温度、振動、音、部分放電および絶縁状態のうちいずれか１つを検出する検出器と、前記半導体モジュールの駆動を制御する駆動制御基板と、を有し、
   前記駆動制御基板には、前記検出器の信号が入力されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
8. 前記駆動制御基板は、前記半導体モジュールを間に挟んで前記電動機フレームとは反対に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の電気車の駆動制御装置。
9. 前記変換器部は、前記半導体モジュールと接続されるコンデンサを有し、
   前記コンデンサは、前記電動機フレームの前記外周面に沿った形状に形成されて、前記電動機フレームの前記外周面に取り付けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
10. 前記コンデンサは、前記コンデンサの接続端子が前記半導体モジュールの方を向くように、前記電動機フレームの前記外周面に配置され、
    前記コンデンサの接続端子と前記半導体モジュールの接続端子とは、前記電動機フレームの前記外周面と平行な直流接続導体により接続されていることを特徴とする請求項９に記載の電気車の駆動制御装置。
11. 前記コンデンサは、外部接続導体が接続される外部接続端子を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の電気車の駆動制御装置。
12. 前記電動機部は、三相交流で駆動され、
    前記変換器部と前記電動機部とを接続するＵ相導体、Ｖ相導体およびＷ相導体をさらに備え、
    前記変換器部は、前記Ｕ相導体と接続される前記半導体モジュールと、前記Ｖ相導体と接続される前記半導体モジュールおよび前記Ｗ相導体と接続される前記半導体モジュールを有し、
    複数の前記半導体モジュールは、前記電動機部の軸方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
13. 前記電動機部は、三相交流で駆動され、
    前記変換器部と前記電動機部とを接続するＵ相導体、Ｖ相導体およびＷ相導体をさらに備え、
    前記変換器部は、前記Ｕ相導体と接続される前記半導体モジュールと、前記Ｖ相導体と接続される前記半導体モジュールおよび前記Ｗ相導体と接続される前記半導体モジュールを有し、
    複数の前記半導体モジュールは、前記電動機部の周方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
14. 前記電動機部は、三相交流で駆動され、
    前記変換器部と前記電動機部とを接続するＵ相導体、Ｖ相導体およびＷ相導体をさらに備え、
    前記変換器部は、前記Ｕ相導体、前記Ｖ相導体および前記Ｗ相導体のそれぞれと接続される一つの前記半導体モジュールを有し、
    前記半導体モジュールの形状は、直方体であり、
    前記半導体モジュールの長手方向が前記電動機部の軸方向と平行になるように、前記半導体モジュールおよび前記電動機部が配置されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。
15. 前記半導体モジュールの前記接続端子は、導体を介して、前記電動機部の固定子と接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電気車の駆動制御装置。
16. 前記電動機フレームには、前記導体を前記電動機フレームの外に引き出すための引出孔が形成され、
    前記引出孔は、前記電動機フレームの前記外周面のうち軸方向の一方に寄った位置に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の電気車の駆動制御装置。
17. 前記電動機部の内部には、外気を前記電動機部の内部に取り入れて通流させてから前記電動機部の外部に排出する外気通風路が設けられ、
    前記半導体モジュールと前記外気通風路とは、前記電動機フレームで隔てられていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の電気車の駆動制御装置。