WO2023199445A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2023199445A1
WO2023199445A1 PCT/JP2022/017748 JP2022017748W WO2023199445A1 WO 2023199445 A1 WO2023199445 A1 WO 2023199445A1 JP 2022017748 W JP2022017748 W JP 2022017748W WO 2023199445 A1 WO2023199445 A1 WO 2023199445A1
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WO
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attached
heat
vehicle
main surface
electronic components
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/017748
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English (en)
French (fr)
Inventor
宏和 高林
孝弘 増山
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems

Definitions

  • the present disclosure relates to electronic equipment.
  • Electronic equipment mounted on a railway vehicle cools the electronic components by dissipating heat generated by the electronic components through a cooler into the running wind generated by the running of the vehicle.
  • An example of this type of electronic device is disclosed in Patent Document 1.
  • the power conversion device disclosed in Patent Document 1 cools electronic components, such as semiconductor elements, housed inside the casing of the power conversion device by flowing running wind generated when a railway vehicle is running between coolers. Cooling.
  • the semiconductor elements to be cooled are attached to one main surface of the base in a line arranged at equal intervals.
  • the vertical length of the cooler provided at the end in the width direction of the railway vehicle must be adjusted according to the vehicle limits of the railway vehicle. It must be shorter than the vertical length of the cooler installed at the center.
  • the cooling performance of the cooler at the ends of the rail vehicle in the width direction is lower than the cooling performance of the cooler at the center of the rail vehicle in the width direction. For this reason, when the power conversion device disclosed in Patent Document 1 is installed on the roof, the electronic components attached to the base at the ends in the width direction of the railway vehicle are not sufficiently cooled.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned circumstances, and aims to provide an electronic device with high cooling performance for electronic components.
  • an electronic device of the present disclosure includes a housing, a heat conductive base, and a plurality of heat radiating members.
  • the casing is installed on the roof of the vehicle, has an opening formed at the top in the vertical direction, and accommodates a plurality of electronic components that generate heat when energized.
  • a plurality of electronic components are attached to the first main surface of the base.
  • the base is attached to the housing with the first main surface covering the opening of the housing.
  • the plurality of heat radiating members are attached to a second main surface located opposite to the first main surface, and radiate heat transmitted from the plurality of electronic components via the base to the surrounding air.
  • the total amount of heat generated by the electronic components attached to the first central area of the first main surface which is the area where the distance to the vehicle limit on the roof of the vehicle is equal to or greater than the first threshold value, is It is larger than the total calorific value of the electronic components attached to the first end region, which is located across the first center region in the width direction and whose distance to the vehicle limit is less than the first threshold value.
  • the total surface area of the heat dissipating member attached to the second center region of the second main surface, which is the region where the distance to the vehicle limit is equal to or greater than the second threshold value, is the width direction of the second center region of the second main surface. It is larger than the total surface area of the heat dissipating members attached to the second end region, which is located between and where the distance to the vehicle limit is less than the second threshold value.
  • the total amount of heat generated by the electronic components in the first center region is greater than the total amount of heat generated by the electronic components in the first end region.
  • the total surface area of the heat dissipating members in the second central region is greater than the total surface area of the heat dissipating members in the second end region.
  • Block diagram of electronic device A diagram showing an example of mounting an electronic device on a vehicle according to an embodiment.
  • a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 of the electronic device according to the embodiment A sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3 of the electronic device according to the embodiment
  • Top view of the base according to the embodiment A sectional view of a modification of the electronic device according to the embodiment
  • An example of electronic equipment is a power conversion device mounted on a railway vehicle that converts AC power supplied from an AC power supply into AC power to be supplied to a load, and supplies the converted AC power to a load device.
  • An example of this is a power conversion device mounted on the roof of a railway vehicle that cools electronic components by using running wind, which is the flow of air in the opposite direction to the direction of travel of the railway vehicle, and natural convection.
  • the electronic device 1 shown in FIG. 1 is mounted on an AC feeding system railway vehicle, converts supplied AC power into AC power suitable for an electric motor 61, which is an example of a load device, and uses the converted AC power to power the electric motor 61. 61.
  • the electric motor 61 is, for example, a three-phase induction motor that generates propulsive force for a railway vehicle.
  • the electronic device 1 supplies electric power to the electric motor 61, thereby generating propulsive force for the railway vehicle.
  • the electronic device 1 includes an input terminal 1a connected to a power source and an input terminal 1b grounded.
  • the electronic device 1 further includes a transformer 11 that steps down AC power supplied from a power source connected to the input terminal 1a, a converter 12 that converts the AC power stepped down by the transformer 11 into DC power, and a converter 12. It includes capacitors C1 and C2 that are charged with output DC power, and an inverter 13 that converts the DC power input via the capacitors C1 and C2 into AC power.
  • the input terminal 1a is electrically connected to a current collector that obtains AC power supplied from a substation via a power supply line, for example.
  • the power supply line is, for example, an overhead wire or a third rail.
  • the current collector is, for example, a pantograph or a current collector shoe.
  • the input terminal 1b is grounded by being short-circuited to a rail via a grounding brush, a grounding ring, a wheel, etc. (not shown).
  • the transformer 11 has a primary winding whose one end is connected to the input terminal 1a and whose other end is connected to the input terminal 1b, and a secondary winding which is connected to the converter 12. For example, the transformer 11 steps down 25 kV single-phase AC power supplied from the current collector to 1520 V single-phase AC power, and supplies the stepped-down AC power to the converter 12 .
  • the converter 12 includes four switching elements SW1 connected in series and two diodes D1 connected in series.
  • the two diodes D1 are connected in parallel to the central two switching elements SW1 among the four switching elements SW1.
  • a circuit including four switching elements SW1 and two diodes D1 is referred to as a U-phase circuit 14.
  • Converter 12 further includes four switching elements SW2 connected in series and two diodes D2 connected in series.
  • the two diodes D2 are connected in parallel to the central two switching elements SW2 among the four switching elements SW2.
  • a circuit including four switching elements SW2 and two diodes D2 is referred to as a V-phase circuit 15.
  • the four switching elements SW1 and the four switching elements SW2 are connected in parallel to each other.
  • One end of the secondary winding of the transformer 11 is connected to the connection point between the two central switching elements SW1, and the other end of the secondary winding of the transformer 11 is connected to the connection point between the two central switching elements SW2. Ru.
  • the cathode of one of the two diodes D1 is connected to the connection point of the two switching elements SW1 corresponding to the upper arm of the U-phase circuit 14.
  • the anode of one diode D1 is connected to the cathode of the other diode D1.
  • the anode of the other diode D1 is connected to the connection point of the two switching elements SW1 corresponding to the lower arm of the U-phase circuit 14.
  • the cathode of one of the two diodes D2 is connected to the connection point of the two switching elements SW2 corresponding to the upper arm of the V-phase circuit 15.
  • the anode of one diode D2 is connected to the cathode of the other diode D2.
  • the anode of the other diode D2 is connected to the connection point of the two switching elements SW2 corresponding to the lower arm of the V-phase circuit 15.
  • connection point between the two diodes D1 and the connection point between the two diodes D2 are respectively connected to the connection point between the capacitors C1 and C2.
  • Each of the switching elements SW1 and SW2 includes, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a freewheeling diode whose anode is connected to the emitter terminal of the IGBT, and whose cathode is connected to the collector terminal of the IGBT. has.
  • a gate signal from a control section (not shown) is supplied to the gate terminal of the IGBT included in each of the switching elements SW1 and SW2 included in the converter 12 to control on/off of the IGBT, that is, on/off of each switching element SW1 and SW2.
  • the converter 12 converts the AC power supplied from the transformer 11 into DC power by the switching operation of each switching element SW1, SW2.
  • the capacitors C1 and C2 are connected in series and charged by the DC power output from the converter 12.
  • the inverter 13 includes four switching elements SW3 connected in series and two diodes D3 connected in series.
  • the two diodes D3 are connected in parallel to the central two switching elements SW3 among the four switching elements SW3.
  • a circuit including four switching elements SW3 and two diodes D3 is referred to as a U-phase circuit 16.
  • the inverter 13 further includes four switching elements SW4 connected in series and two diodes D4 connected in series.
  • the two diodes D4 are connected in parallel to the central two switching elements SW4 among the four switching elements SW4.
  • a circuit including four switching elements SW4 and two diodes D4 is referred to as a V-phase circuit 17.
  • the inverter 13 further includes four switching elements SW5 connected in series and two diodes D5 connected in series.
  • the two diodes D5 are connected in parallel to the central two switching elements SW5 among the four switching elements SW5.
  • a circuit including four switching elements SW5 and two diodes D5 is referred to as a W-phase circuit 18.
  • each switching element SW3, SW4, SW5 is the same as that of switching element SW1, SW2.
  • a gate signal from a control section (not shown) is supplied to the gate terminal of the IGBT included in each of the switching elements SW3, SW4, and SW5 included in the inverter 13, and turns on and off the IGBT, that is, turns on and off the switching elements SW3, SW4, and SW5. controlled.
  • the inverter 13 converts DC power into three-phase AC power, and supplies the three-phase AC power to the motor 61.
  • the four switching elements SW3, four switching elements SW4, and four switching elements SW5 are connected in parallel to each other.
  • a connection point between the two center switching elements SW3, a connection point between the two center switching elements SW4, and a connection point between the two center switching elements SW5 are each connected to the electric motor 61.
  • the cathode of one of the two diodes D3 is connected to the connection point of the two switching elements SW3 corresponding to the upper arm of the U-phase circuit 16.
  • the anode of one diode D3 is connected to the cathode of the other diode D3.
  • the anode of the other diode D3 is connected to the connection point of the two switching elements SW3 corresponding to the lower arm of the U-phase circuit 16.
  • the cathode of one of the two diodes D4 is connected to the connection point of the two switching elements SW4 corresponding to the upper arm of the V-phase circuit 17.
  • the anode of one diode D4 is connected to the cathode of the other diode D4.
  • the anode of the other diode D4 is connected to the connection point of the two switching elements SW4 corresponding to the lower arm of the V-phase circuit 17.
  • the cathode of one of the two diodes D5 is connected to the connection point of the two switching elements SW5 corresponding to the upper arm of the W-phase circuit 18.
  • the anode of one diode D5 is connected to the cathode of the other diode D5.
  • the anode of the other diode D5 is connected to the connection point of the two switching elements SW5 corresponding to the lower arm of the W-phase circuit 18.
  • connection point of the two diodes D3, the connection point of the two diodes D4, and the connection point of the two diodes D5 are respectively connected to the connection point of the capacitors C1 and C2.
  • the converter 12 and inverter 13 While the railway vehicle is running, the converter 12 and inverter 13 are operating, so the switching elements SW1, SW2, SW3, SW4, and SW5 repeatedly turn on and off, that is, perform a switching operation and generate heat.
  • the electronic device 1 cools electronic components including switching elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 and diodes D1, D2, D3, D4, D5 by the running wind when the railway vehicle is running, and when the railway vehicle is stopped. It has a structure for cooling electronic components including switching elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 and diodes D1, D2, D3, D4, D5 by natural convection.
  • the electronic device 1 is provided on the roof 100a of the vehicle 100. As shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. , D3, D4, and D5.
  • the electronic device 1 further includes a heat conductive base 21 that is attached to the housing 20 with the electronic component 40 attached to the first main surface 21a and the opening 20a of the housing 20 closed.
  • the electronic device 1 further includes a plurality of heat radiating members 22 that are attached to the second main surface 21b of the base 21 and radiate heat transferred from the electronic component 40 via the base 21 to the surrounding air.
  • the electronic device 1 includes, as a plurality of heat radiating members 22, a plurality of first heat transfer members 23 attached to the second main surface 21b and extending in a direction away from the second main surface 21b, and a plurality of first heat transfer members 23.
  • a plurality of fins 24 attached to the fins 24 are provided.
  • the electronic device 1 includes a cover attached to the housing 20 to cover the first heat transfer member 23 and the fins 24. It is preferable to further include 30.
  • the electronic device 1 further includes a plurality of second heat transfer members 25 that are attached to the base 21 and suppress variations in the degree of cooling of the electronic component 40.
  • the Z-axis indicates the vertical direction with the vehicle 100 positioned horizontally.
  • the X-axis indicates the traveling direction of vehicle 100.
  • the Y-axis indicates the width direction of vehicle 100.
  • the X, Y, and Z axes are orthogonal to each other. The same applies to subsequent figures.
  • the casing 20 is attached to the top of the roof 100a in the vertical direction.
  • the casing 20 has such rigidity and strength that it will not deform even when subjected to the expected maximum vibration of the railway vehicle.
  • the housing 20 is formed of a metal member such as iron or aluminum.
  • An opening 20a is formed at the top of the housing 20 in the vertical direction.
  • the housing 20 houses a plurality of electronic components 40 that generate heat when energized.
  • the base 21 is attached to the housing 20 with the first main surface 21a closing the opening 20a.
  • the base 21 is a flat plate member that is made of a material with high thermal conductivity, such as a metal member such as iron or aluminum, fine ceramics, graphite, etc., and is attached to the outer surface of the casing 20 .
  • Electronic components 40 that generate heat specifically, switching elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 and diodes D1, D2, D3, D4, D5 are attached to the first main surface 21a of the base 21.
  • a plurality of heat radiating members 22 are attached to a second main surface 21b located opposite to the first main surface 21a. With the vehicle 100 positioned horizontally, the first main surface 21a and the second main surface 21b are horizontal.
  • the first heat transfer member 23 included in the heat dissipation member 22 is attached to the second main surface 21b, extends in the direction away from the second main surface 21b, and transfers heat in the direction away from the second main surface 21b.
  • the first heat transfer member 23 transfers heat to the surrounding air and to the fins 24 attached to the first heat transfer member 23 .
  • each first heat transfer member 23 is attached to the second main surface 21b by an attachment method such as welding or soldering.
  • the first heat transfer member 23 is, for example, a heat pipe formed of a member with high thermal conductivity, such as a metal member such as iron or aluminum.
  • the length of the first heat transfer member 23 in the Z-axis direction is set to a length included in the vehicle limit L0 in a cross section perpendicular to the traveling direction of the vehicle 100, that is, the YZ plane.
  • the vehicle limit L0 is indicated by a plurality of line segments.
  • Vehicle limit L0 indicates the maximum dimension of vehicle 100.
  • the length of the first heat transfer member 23 in the Z-axis direction varies depending on the vehicle limit L0. Specifically, the length in the Z-axis direction of the first heat transfer member 23 located at each end in the Y-axis direction is equal to the length in the Z-axis direction of the first heat transfer member 23 located at the center in the Y-axis direction. Shorter than Sayaka.
  • the fins 24 included in the heat dissipation member 22 are attached to the plurality of first heat transfer members 23 with their main surfaces oriented along the second main surface 21b. Specifically, the fins 24 are attached to the plurality of first heat transfer members 23 in a state where each of the first heat transfer members 23 is inserted into a through hole formed in the fins 24 .
  • the fins 24 attached to the first heat transfer member 23 radiate heat transferred from the electronic component via the base 21 and the first heat transfer member 23 to the surrounding air.
  • the fins 24 are flat plate members made of a material with high thermal conductivity, such as a metal material such as iron or aluminum, fine ceramics, graphite, or the like. When the vehicle 100 is positioned horizontally, the main surface of the fin 24 is horizontal.
  • the main surfaces of the fins 24 are preferably parallel to the X-axis. Since the running wind generated when the vehicle 100 is running flows in the X-axis direction, by making the main surfaces of the fins 24 parallel to the X-axis, heat can be efficiently transferred from the fins 24 to the running wind flowing between the fins 24. I can do it. As a result, it becomes possible to efficiently cool the electronic component 40.
  • a plurality of second heat transfer members 25 extending in the X-axis direction are arranged side by side in the Y-axis direction.
  • the second heat transfer member 25 is embedded in the base 21.
  • the second heat transfer member 25 is a heat pipe formed of a member with high thermal conductivity, for example, a metal member such as iron or aluminum.
  • a plurality of first heat transfer members 23 are attached to and communicate with each second heat transfer member 25. Inside the first heat transfer member 23 and the second heat transfer member 25, a refrigerant that exists in a gas-liquid two-phase state at room temperature is sealed.
  • the refrigerant is, for example, water.
  • the electronic component 40 located at the rear in the direction of travel of the vehicle 100 may not be sufficiently cooled compared to the electronic component 40 located at the front in the direction of travel of the vehicle 100.
  • the second heat transfer member 25 extending in the X-axis direction is provided, and as a result of convection of the refrigerant occurring inside the second heat transfer member 25, heat is dispersed in the X-axis direction, and the heat transfer members 25 are arranged in the X-axis direction. Variations in the cooling of the electronic components 40 provided in the electronic components 40 are suppressed.
  • the cover 30 is attached to the housing 20 so as to cover the base 21 and the heat radiation member 22.
  • a plurality of ventilation holes 30a are provided on the surface of the cover 30 along the X axis to allow external air to flow into the cover 30 and to allow air flowing near the heat radiating member 22 and the fins 24 to flow out of the cover 30. is formed.
  • a surface of the cover 30 intersecting the X-axis allows external air to flow into the cover 30, and allows air flowing near the first heat transfer member 23 and the fins 24 to flow into the cover 30.
  • a plurality of ventilation holes 30b are formed to allow the air to flow out.
  • Cooling of the electronic component 40 included in the electronic device 1 having the above configuration will be described below.
  • Heat generated by the electronic component 40 is transferred to the refrigerant via the base 21 and the second heat transfer member 25.
  • the refrigerant vaporizes.
  • the vaporized refrigerant flows into the first heat transfer member 23 from the second heat transfer member 25 and moves inside the first heat transfer member 23 in the positive direction of the Z-axis.
  • the refrigerant is cooled and liquefied by transferring heat to the air around the heat radiating member 22 via the first heat transfer member 23 and the fins 24 while moving in the positive direction of the Z-axis.
  • the liquefied refrigerant travels along the inner wall of the first heat transfer member 23 in the negative Z-axis direction and returns to the second heat transfer member 25 .
  • the refrigerant circulates while repeating vaporization and liquefaction as described above, the heat generated in the electronic component 40 is transferred to the air around the heat radiating member 22, and the electronic component 40 generating heat is cooled.
  • a traveling wind that flows in the negative direction of the X-axis is generated.
  • the running wind flows into the cover 30 through the ventilation holes 30b shown in FIG. 4, passes between the fins 24, and flows out of the cover 30 through the ventilation holes 30b.
  • the traveling wind passes between the fins 24, heat is transferred from the fins 24 to the traveling wind, and the electronic component 40 is cooled.
  • the first main surface 21a of the base 21 is divided into a first center region 41a and a first center region 41a that include the center of the first main surface 21a in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction. It is divided into first end regions 41b and 41c which include the ends of the first main surface 21a in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction.
  • the area on the roof where the distance to the vehicle limit L0 is equal to or greater than the first threshold value is defined as the first central area 41a, and the area where the distance to the vehicle limit L0 is less than the first threshold value is defined as the first center area 41a.
  • the first threshold value is set, for example, to the first main surface 21a at a position moved from the end of the first main surface 21a in the width direction of the vehicle 100 to the center of the base 21 in the width direction by 1/4 of the length in the width direction. The distance from the vehicle limit L0 to the vehicle limit L0.
  • the area of the first central region 41a and the total area of the first end regions 41b and 41c can be considered to match.
  • the expression that the areas can be considered to match means that the area ratio is in the range of 0.95 or more and 1.05 or less.
  • the distance L1 between the first main surface 21a and the vehicle limit L0 in the first center region 41a is the same as the distance L2 between the first main surface 21a and the vehicle limit L0 in the first end region 41b, and the distance L2 between the first main surface 21a and the vehicle limit L0 in the first end region 41b It is longer than any distance L3 between the first main surface 21a and the vehicle limit L0 in the first end region 41c.
  • the second main surface 21b of the base 21 is divided into a second center region 42a and a second center region 42a that include the center of the second main surface 21b in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction. is divided into second end regions 42b and 42c that include the end portions of the second principal surface 21b in the Y-axis direction and extend in the X-axis direction.
  • illustration of the fins 24 is omitted to avoid complication of the drawing.
  • the area where the distance to the vehicle limit L0 is equal to or greater than the second threshold is defined as the second central area 42a, and the area where the distance to the vehicle limit L0 is less than the second threshold is defined as the second end area.
  • the regions 42b and 42c are defined as regions 42b and 42c.
  • the second threshold value is set, for example, to the second main surface 21b at a position moved from the end of the second main surface 21b in the width direction of the vehicle 100 to the center in the width direction by 1/4 of the length in the width direction of the base 21. The distance from the vehicle limit L0 to the vehicle limit L0.
  • the area of the second central region 42a and the total area of the second end regions 42b and 42c match.
  • the second central region 42a is located on the opposite side of the base 21 from the first central region 41a.
  • the second end regions 42b, 42c are located on the opposite side of the base 21 from the first end regions 41b, 41c, respectively.
  • the area of the second central region 42a can be considered to match the area of the first central region 41a
  • the areas of the second end regions 42b and 42c can be considered to match the areas of the first end regions 41b and 41c, respectively.
  • the total surface area of the heat radiating members 22 attached to the second central region 42a is larger than the total surface area of the heat radiating members 22 attached to the second end regions 42b and 42c.
  • the total surface area of the first heat transfer member 23 attached to the second center region 42a and the fins 24 attached to the first heat transfer member 23 is the same as that of the first heat transfer member 23 attached to the second end region 42b, 42c. It is larger than the total surface area of the heat transfer member 23 and the fins 24 attached to the first heat transfer member 23.
  • the length of the first heat transfer member 23 in the Z-axis direction in the second center region 42a is longer than the length in the Z-axis direction of the first heat transfer member 23 in the second end regions 42b, 42c. Furthermore, the number of fins 24 attached to the first heat transfer member 23 in the second center region 42a is greater than the number of fins 24 attached to the first heat transfer member 23 in the second end regions 42b, 42c.
  • the surface area of the heat radiating member 22 in the second center region 42a becomes larger than the surface area of the heat radiating member 22 in the second end regions 42b and 42c. Therefore, the cooling performance of the heat radiating member 22 in the second central region 42a is higher than the cooling performance of the heat radiating member 22 in the second end regions 42b and 42c.
  • the electronic components 40 are arranged in such a way that the total amount of heat generated by the electronic components 40 attached to the first central region 41a is larger than the total amount of heat generated by the electronic components 40 attached to the first end regions 41b and 41c.
  • FIG. 5 shows an example of the arrangement of the electronic components 40, specifically, the U-phase circuit 14, the V-phase circuit 15, the U-phase circuit 16, the V-phase circuit 17, and the W-phase circuit 18.
  • the components of the U-phase circuit 14 and the V-phase circuit 15 included in the converter 12 are located at positions sandwiching the components of the V-phase circuit 17 included in the inverter 13 in the X-axis direction in the first central region 41a. It is attached. Some components of the U-phase circuit 14 are attached to the first main surface 21a at positions adjacent to some components of the U-phase circuit 16 in the X-axis direction in the first end region 41b. Some components of the V-phase circuit 15 are attached to positions adjacent to some components of the W-phase circuit 18 in the X-axis direction in the first end region 41c.
  • the number of electronic components 40 attached to the first central region 41a becomes greater than the number of electronic components 40 attached to the first end regions 41b and 41c.
  • the total amount of heat generated by the electronic components 40 attached to the first central region 41a becomes larger than the total amount of heat generated by the electronic components 40 attached to the first end regions 41b and 41c.
  • the timing at which the amount of heat generated by each electronic component 40 increases may differ. If the timing at which the calorific value of the electronic component 40 increases is different, a large amount of heat is transferred to some of the first heat transfer members 23 and it is difficult to transfer heat to some of the other first heat transfer members 23. There is. It is assumed that the plurality of electronic components 40 are divided into a plurality of first electronic components and a plurality of second electronic components whose heat generation increases at different timings than those of the first electronic components.
  • the plurality of first electronic components include components of U-phase circuit 14 and V-phase circuit 15 included in converter 12, specifically, switching elements SW1, SW2 and diodes D1, D2.
  • the plurality of second electronic components are components of the U-phase circuit 16, V-phase circuit 17, and W-phase circuit 18 included in the inverter 13, specifically, switching elements SW3, SW4, SW5 and diodes D3, D4, D5. including.
  • the converter 12 and the inverter 13 have different timings at which the heat generation amounts of their components increase. Specifically, since the electric motor 61 is controlled with constant torque from the time when the vehicle 100 starts accelerating until the vehicle 100 reaches the threshold speed, the required power increases in proportion to the speed of the vehicle 100. Therefore, the loss in converter 12 gradually increases as the speed of vehicle 100 increases. When the vehicle 100 reaches the threshold speed, the electric motor 61 is subjected to constant power control, so that the required power can be considered constant regardless of the speed. Therefore, the loss of converter 12 becomes maximum when vehicle 100 reaches the threshold speed, and can be considered to be constant at the maximum value while vehicle 100 is at or above the threshold speed.
  • the threshold speed is, for example, a value that is 30% or more and 50% or less of the maximum speed of the vehicle 100.
  • the switching frequency of the inverter 13 is set to, for example, about 1 kHz, and asynchronous PWM (Pulse Width Modulation) control that does not depend on the rotation speed of the electric motor 61 is performed. switching losses increase.
  • PWM control is performed in synchronous pulse mode based on a switching frequency that corresponds to the rotation speed of electric motor 61, so that the switching loss of inverter 13 is reduced compared to the case of asynchronous PWM control.
  • the U-phase circuit 14 and the V-phase circuit 15 included in the converter 12 are attached to positions sandwiching the V-phase circuit 17 included in the inverter 13 in the X-axis direction in the first central region 41a.
  • the base 21 is provided with a second heat transfer member 25 extending in the X-axis direction.
  • the total amount of heat generated by the electronic components 40 attached to the first center region 41a is equal to the amount of heat generated by the electronic components 40 attached to the first end regions 41b and 41c. greater than the sum of The total surface area of the heat radiating members 22 attached to the second central region 42a is larger than the total surface area of the heat radiating members 22 attached to the second end regions 42b, 42c.
  • the electronic component 40 that generates a large amount of heat is disposed at a position corresponding to the heat dissipation member 22 that has a high cooling performance, the electronic device 1 that has a high cooling performance for the electronic component 40 can be obtained.
  • Electronic components 40 with different timings of increase in calorific value are arranged side by side in the X-axis direction, and the second heat transfer members 25 extending in the X-axis direction are provided, so that each of the first heat transfer members lined up in the X-axis direction Heat is transferred to 23, making it possible to efficiently cool the electronic component 40.
  • FIG. 7 shows an example of an electronic device 2 having a different structure of a heat dissipating member.
  • the circuit configuration of the electronic device 2 is similar to that of the electronic device 1.
  • the electronic device 2 shown in FIG. 7 includes a plurality of fins 26 as heat radiating members.
  • Each fin 26 is attached to the second main surface 21b of the base 21 by an attachment method such as adhesive bonding, welding, brazing, or the like.
  • Each fin 26 is a flat plate member made of a material with high thermal conductivity, for example, a metal material such as iron or aluminum, fine ceramics, graphite, or the like.
  • the length of the fin 26 attached to the second center region 42a in the Z-axis direction is longer than the length of the fin 26 attached to the second end regions 42b, 42c in the Z-axis direction.
  • the surface area of the fin 26 attached to the second center region 42a is larger than the surface area of the fin 26 attached to the second end regions 42b, 42c.
  • the cooling performance of the fins 26 in the second center region 42a is higher than the cooling performance of the fins 26 in the second end regions 42b and 42c.
  • the first heat transfer member 23 may be a rod-shaped member made of a member with high thermal conductivity, such as a metal member such as iron or aluminum, fine ceramics, graphite, or the like.
  • the second heat transfer member 25 may be a rod-shaped member made of a member having high thermal conductivity, such as a metal member such as iron or aluminum, fine ceramics, graphite, or the like.
  • the first heat transfer member 23 may be attached to the second heat transfer member 25 by an attachment method such as adhesive bonding, welding, brazing, or the like.
  • the shape of the first heat transfer member 23 is not limited to the above example.
  • the first heat transfer member 23 may be formed of a U-shaped or L-shaped heat pipe that is partially inserted into a groove formed in the second main surface 21b.
  • the first threshold value is determined depending on the distance from the first main surface 21a to the vehicle limit L0 at the center in the width direction and the distance from the first main surface 21a to the vehicle limit L0 at the end in the width direction. It's okay to be hit. Specifically, the average value of the distance from the first main surface 21a to the vehicle limit L0 at the center in the width direction and the distance from the first main surface 21a to the vehicle limit L0 at the end in the width direction is calculated as the first It may also be a threshold value.
  • the second threshold value is determined depending on the distance from the second main surface 21b at the center in the width direction to the vehicle limit L0 and the distance from the second main surface 21b at the end in the width direction to the vehicle limit L0. It's okay to be hit. Specifically, the average value of the distance from the second main surface 21b to the vehicle limit L0 at the center in the width direction and the distance from the second main surface 21b to the vehicle limit L0 at the end in the width direction is calculated as the second It may also be a threshold value.
  • the example of the arrangement of the electronic component 40 is not limited to the above-mentioned example. , 41c.
  • a U-phase circuit 16, a V-phase circuit 17, and a W-phase circuit 18 included in the inverter 13 are arranged in the Y-axis direction at the end in the positive direction of the X-axis. It may be attached to the surface 21a.
  • U-phase circuit 14 included in converter 12 is attached to first main surface 21a across first end region 41b and first center region 41a.
  • V-phase circuit 15 included in converter 12 is attached to first main surface 21a across first center region 41a and first end region 41c.
  • the circuit configurations of the electronic devices 1 and 2 are not limited to the above-mentioned example, and can be modified as appropriate.
  • the electronic devices 1 and 2 may not include the converter 12 but only include the capacitors C1 and C2 and the inverter 13.
  • the electronic devices 1 and 2 are power conversion devices that convert input DC power into three-phase AC power.
  • the U-phase circuit 16 and the W-phase circuit 18 are installed at the center of the first main surface 21a in the Y-axis direction
  • the V-phase circuit 17 is installed at the center of the first main surface 21a. They may be distributed and attached to the ends in the Y-axis direction.
  • the electronic devices 1 and 2 may further include an inverter that is connected in parallel to the inverter 13 with respect to the capacitors C1 and C2 and supplies power to other load devices.
  • the inverter may supply power to a load device such as an air conditioner, a lighting device, a door opening/closing device, etc., for example.
  • Electronic component 40 included in the inverter may be attached to first main surface 21a similarly to converter 12 and inverter 13.
  • the circuit configurations of converter 12 and inverter 13 are not limited to the above example.
  • the number of each switching element SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 is arbitrary.
  • the electronic devices 1 and 2 may be placed in a recess provided in the roof 100a of the vehicle 100. In this case, it is preferable that the vertically upper end of the heat radiating member 22 be provided above the roof 100a in the vertical direction.
  • the shape of the casing 20 is arbitrary as long as it can house the electronic component 40 therein and be attached to the roof 100a.
  • the vertically upper surface of the housing 20 may be inclined with respect to the horizontal plane when the vehicle 100 is positioned horizontally.
  • the base 21 may be a plate-like member having a curved surface that protrudes in a direction away from the housing 20.
  • the heat radiating member 22 may be extended in the vertical direction while the vehicle 100 is positioned horizontally.
  • the base 21 may be formed of a single plate-like member as in the above embodiment, or may be formed by combining a plurality of plate-like members.
  • the electronic components attached to the base 21 are not limited to the switching elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 and the diodes D1, D2, D3, D4, D5, but also electronic devices 1 and 2 such as thyristors, diodes, and resistors. It is any electronic component configured and housed inside the housing 20.
  • the shape of the cross section perpendicular to the stretching direction of the first heat transfer member 23 and the second heat transfer member 25 may be circular or flat.
  • the flat shape is a shape obtained by deforming the width of a part of a circle to be narrower than the original circle, and includes an ellipse, a streamline shape, an ellipse, and the like.
  • An ellipse means an outer shape in which the outer edges of two circles with the same diameter are connected by two straight lines.
  • the direction in which the fins 24 are attached to the first heat transfer member 23 is not limited to the above example.
  • the fins 24 may be attached to the first heat transfer member 23 with the main surfaces inclined with respect to the horizontal plane. Since the fins 24 are inclined with respect to the second main surface 21b, the air that has been warmed by the heat transferred from the fins 24 can move smoothly upward in the vertical direction along the fins 24, improving cooling performance. improves.
  • Each fin 24 may be formed from the same material, or at least one of the fins 24 may be formed from a material different from the other fins 24.
  • the thermal conductivity of at least one of the fins 24 is different from the thermal conductivity of the other fins 24.
  • the thermal conductivity of the fins 24 located at the top in the vertical direction is higher than that of the fins 24 located at the bottom in the vertical direction.
  • the vertically upper fins 24 may be made of copper, and the vertically lower fins 24 may be made of aluminum.
  • the thermal conductivity of the fins 24 attached to the first heat transfer member 23 attached to the second center region 42a is lower than that of the fins 24 attached to the first heat transfer member 23 attached to the second end regions 42b, 42c. It is preferable that the thermal conductivity is higher than that of the fins 24.
  • the number, shape, and arrangement position of the fins 24 are not limited to the above example, but are arbitrary.
  • the fin 24 may be a plate-like member having a curved surface.
  • the shapes of each fin 24 may be different from each other.
  • the plurality of fins 24 may be arranged along each of the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the second heat transfer member 25 may be inserted into a groove formed in the second main surface 21b of the base 21 and attached to the second main surface 21b with a portion exposed.
  • the first heat transfer member 23 may be attached to the second heat transfer member 25 by welding, brazing, etc., and may be attached to the second main surface 21b via the second heat transfer member 25.
  • the electronic devices 1 and 2 may further include a heat transfer member that extends in the Y-axis direction and is embedded in the base 21. Thereby, it becomes possible to diffuse heat in the base 21 not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction and to transfer the heat to each first heat transfer member 23.
  • the shape of the cover 30 is arbitrary as long as it covers the heat radiating member 22 and allows air to flow inside.
  • the cover 30 may have a curved top surface in the vertical direction.
  • the cover 30 may have a flat top surface in the vertical direction.
  • Cover 30 preferably has a shape that maximizes interior space within vehicle limits.
  • the fins 24 located at the top in the vertical direction come into contact with air flowing in from the outside more easily than the fins 24 located at the bottom in the vertical direction. be able to.
  • the vertically upper portions of the fins 24 can more easily come into contact with air flowing in from the outside than the vertically lower portions of the fins 24 .
  • the cooling performance of the electronic devices 1 and 2 is improved by increasing the thermal conductivity of the fin 24 located at the top in the vertical direction and the thermal conductivity of the fin 24 whose upper end in the vertical direction is higher than other fins 24. becomes possible.
  • the electronic devices 1 and 2 are not limited to AC-feeding railway vehicles, but may be mounted on DC-feeding railway vehicles.
  • the vehicle on which the electronic devices 1 and 2 are mounted is not limited to a railway vehicle, but may be any moving body that generates running wind, such as a trolley bus or a streetcar.

Abstract

電子機器（１）は、ベース（２１）と、放熱部材（２２）と、を備える。ベース（２１）の第１中心領域（４１ａ）に取り付けられる電子部品（４０）の発熱量の合計は、第１端部領域（４１ｂ，４１ｃ）に取り付けられる電子部品（４０）の発熱量の合計より大きい。ベース（２１）の第２中心領域（４２ａ）に取り付けられる放熱部材（２２）の表面積の合計は、第２端部領域（４２ｂ，４２ｃ）に取り付けられる放熱部材（２２）の表面積の合計より大きい。

Description

電子機器
　本開示は、電子機器に関する。
　鉄道車両に搭載される電子機器、例えば、電力変換装置は、電子部品で生じた熱を、冷却器を介して車両の走行によって生じる走行風に放熱することで、電子部品を冷却する。この種の電子機器の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される電力変換装置は、鉄道車両の走行時に生じる走行風を冷却器の間に流すことで、電力変換装置の筐体内部に収容されている電子部品、例えば、半導体素子を冷却する。
特開２０１７－１１２６９０号公報
　特許文献１に開示されている電力変換装置において、冷却対象である半導体素子は、ベースの一方の主面に等間隔で並べて取り付けられている。電力変換装置を鉄道車両の屋根上に取り付けるためには、鉄道車両の車両限界に応じて、鉄道車両の幅方向における端部に設けられる冷却器の鉛直方向の長さを、鉄道車両の幅方向の中心に設けられる冷却器の鉛直方向の長さより短くする必要がある。この結果、鉄道車両の幅方向の端部における冷却器の冷却性能は、鉄道車両の幅方向の中心における冷却器の冷却性能より低くなる。このため、特許文献１に開示される電力変換装置を屋根上に設置した際には、鉄道車両の幅方向の端部においてベースに取り付けられる電子部品は十分に冷却されない。
　本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、電子部品の冷却性能が高い電子機器を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示の電子機器は、筐体と、伝熱性のベースと、複数の放熱部材と、を備える。筐体は、車両の屋根に設置され、鉛直方向上部に開口が形成され、通電時に発熱する複数の電子部品を収容する。ベースの第１主面には、複数の電子部品が取り付けられる。ベースは、筐体の開口を第１主面で塞いだ状態で筐体に取り付けられる。複数の放熱部材は、第１主面と反対に位置する第２主面に取り付けられ、ベースを介して複数の電子部品から伝達される熱を周囲の空気に放熱する。第１主面の内、車両の屋根上における車両限界までの距離が第１閾値以上の領域である第１中心領域に取り付けられる電子部品の発熱量の合計は、第１主面の内、第１中心領域を幅方向に挟んで位置し、車両限界までの距離が第１閾値未満の領域である第１端部領域に取り付けられる電子部品の発熱量の合計より大きい。第２主面の内、車両限界までの距離が第２閾値以上の領域である第２中心領域に取り付けられる放熱部材の表面積の合計は、第２主面の内、第２中心領域を幅方向に挟んで位置し、車両限界までの距離が第２閾値未満の領域である第２端部領域に取り付けられる放熱部材の表面積の合計より大きい。
　本開示に係る電子機器において、第１中心領域における電子部品の発熱量の合計は、第１端部領域における電子部品の発熱量の合計より大きい。第２中心領域における放熱部材の表面積の合計は、第２端部領域における放熱部材の表面積の合計より大きい。この結果、電子部品の冷却性能が高い電子機器が得られる。
実施の形態に係る電子機器のブロック図 実施の形態に係る電子機器の車両への搭載例を示す図 実施の形態に係る電子機器の図２におけるIII－III線での矢視断面図 実施の形態に係る電子機器の図３におけるIV－IV線での矢視断面図 実施の形態に係るベースへの電子部品の取付例を示す図 実施の形態に係るベースの上面図 実施の形態に係る電子機器の変形例の断面図 実施の形態に係るベースへの電子部品の取付の他の例を示す図 実施の形態に係るベースへの電子部品の取付の他の例を示す図
　以下、本開示の実施の形態に係る電子機器について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
　電子機器の一例に、鉄道車両に搭載されて、交流電源から供給される交流電力を負荷に供給するための交流電力に変換して、変換した交流電力を負荷装置に供給する電力変換装置がある。鉄道車両の屋根に搭載され、鉄道車両の走行によって生じる鉄道車両の進行方向と反対方向に向かう空気の流れである走行風、および自然対流を利用して電子部品を冷却する電力変換装置を例にして、実施の形態に係る電子機器１について説明する。
　図１に示す電子機器１は、交流き電方式の鉄道車両に搭載され、供給される交流電力を、負荷装置の一例である電動機６１に適した交流電力に変換し、変換した交流電力を電動機６１に供給する。電動機６１は、例えば、鉄道車両の推進力を生じさせる三相誘導電動機である。鉄道車両の走行時、具体的には、力行運転時に、電子機器１が電動機６１に電力を供給することで、鉄道車両の推進力が生じる。
　電子機器１の各部について以下に説明する。電子機器１は、電源に接続される入力端子１ａと、接地される入力端子１ｂと、を備える。電子機器１はさらに、入力端子１ａに接続される電源から供給される交流電力を降圧する変圧器１１と、変圧器１１で降圧された交流電力を直流電力に変換するコンバータ１２と、コンバータ１２が出力する直流電力で充電されるコンデンサＣ１，Ｃ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２を介して入力される直流電力を交流電力に変換するインバータ１３と、を備える。
　入力端子１ａは、例えば、電力供給線を介して変電所から供給される交流電力を取得する集電装置に電気的に接続される。電力供給線は、例えば、架線または第三軌条である。集電装置は、例えば、パンタグラフまたは集電靴である。入力端子１ｂは、図示しない接地ブラシ、接地リング、車輪等を介してレールに短絡されることで、接地される。
　変圧器１１は、一端が入力端子１ａに接続され、他端が入力端子１ｂに接続される一次巻線と、コンバータ１２に接続される二次巻線と、を有する。例えば、変圧器１１は、集電装置から供給される２５ｋＶの単相交流電力を１５２０Ｖの単相交流電力に降圧し、降圧した交流電力をコンバータ１２に供給する。
　コンバータ１２は、直列に接続された４つのスイッチング素子ＳＷ１と、直列に接続された２つのダイオードＤ１と、を備える。２つのダイオードＤ１は、４つのスイッチング素子ＳＷ１の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ１に並列に接続される。４つのスイッチング素子ＳＷ１および２つのダイオードＤ１を含む回路をＵ相回路１４とする。
　コンバータ１２はさらに、直列に接続された４つのスイッチング素子ＳＷ２と、直列に接続された２つのダイオードＤ２と、を備える。２つのダイオードＤ２は、４つのスイッチング素子ＳＷ２の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ２に並列に接続される。４つのスイッチング素子ＳＷ２および２つのダイオードＤ２を含む回路をＶ相回路１５とする。
　４つのスイッチング素子ＳＷ１と４つのスイッチング素子ＳＷ２とは互いに並列に接続される。中央の２つのスイッチング素子ＳＷ１の接続点に変圧器１１の二次巻線の一端が接続され、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ２の接続点に変圧器１１の二次巻線の他端が接続される。
　２つのダイオードＤ１の内、一方のダイオードＤ１のカソードは、Ｕ相回路１４の上側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ１の接続点に接続される。一方のダイオードＤ１のアノードに他方のダイオードＤ１のカソードが接続される。他方のダイオードＤ１のアノードは、Ｕ相回路１４の下側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ１の接続点に接続される。
　２つのダイオードＤ２の内、一方のダイオードＤ２のカソードは、Ｖ相回路１５の上側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ２の接続点に接続される。一方のダイオードＤ２のアノードに他方のダイオードＤ２のカソードが接続される。他方のダイオードＤ２のアノードは、Ｖ相回路１５の下側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ２の接続点に接続される。
　２つのダイオードＤ１の接続点および２つのダイオードＤ２の接続点はそれぞれ、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に接続される。
　各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）と、アノードがＩＧＢＴのエミッタ端子に接続されて、カソードがＩＧＢＴのコレクタ端子に接続される還流ダイオードと、を有する。図示しない制御部からのゲート信号が、コンバータ１２が備える各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が有するＩＧＢＴのゲート端子に供給されて、ＩＧＢＴのオンオフ、すなわち、各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフが制御される。各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のスイッチング動作によって、コンバータ１２は、変圧器１１から供給される交流電力を直流電力に変換する。
　コンデンサＣ１，Ｃ２は、直列に接続され、コンバータ１２が出力する直流電力によって充電される。
　インバータ１３は、直列に接続された４つのスイッチング素子ＳＷ３と、直列に接続された２つのダイオードＤ３と、を備える。２つのダイオードＤ３は、４つのスイッチング素子ＳＷ３の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ３に並列に接続される。４つのスイッチング素子ＳＷ３および２つのダイオードＤ３を含む回路をＵ相回路１６とする。
　インバータ１３はさらに、直列に接続された４つのスイッチング素子ＳＷ４と、直列に接続された２つのダイオードＤ４と、を備える。２つのダイオードＤ４は、４つのスイッチング素子ＳＷ４の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ４に並列に接続される。４つのスイッチング素子ＳＷ４および２つのダイオードＤ４を含む回路をＶ相回路１７とする。
　インバータ１３はさらに、直列に接続された４つのスイッチング素子ＳＷ５と、直列に接続された２つのダイオードＤ５と、を備える。２つのダイオードＤ５は、４つのスイッチング素子ＳＷ５の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ５に並列に接続される。４つのスイッチング素子ＳＷ５および２つのダイオードＤ５を含む回路をＷ相回路１８とする。
　各スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５の構成は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と同様である。図示しない制御部からのゲート信号が、インバータ１３が備える各スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５が有するＩＧＢＴのゲート端子に供給されて、ＩＧＢＴのオンオフ、すなわち、各スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５のオンオフが制御される。各スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５のスイッチング動作によって、インバータ１３は、直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を電動機６１に供給する。
　４つのスイッチング素子ＳＷ３と４つのスイッチング素子ＳＷ４と４つのスイッチング素子ＳＷ５とは互いに並列に接続される。中央の２つのスイッチング素子ＳＷ３の接続点、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ４の接続点、および中央の２つのスイッチング素子ＳＷ５の接続点はそれぞれ、電動機６１に接続される。
　２つのダイオードＤ３の内、一方のダイオードＤ３のカソードは、Ｕ相回路１６の上側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ３の接続点に接続される。一方のダイオードＤ３のアノードに他方のダイオードＤ３のカソードが接続される。他方のダイオードＤ３のアノードは、Ｕ相回路１６の下側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ３の接続点に接続される。
　２つのダイオードＤ４の内、一方のダイオードＤ４のカソードは、Ｖ相回路１７の上側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ４の接続点に接続される。一方のダイオードＤ４のアノードに他方のダイオードＤ４のカソードが接続される。他方のダイオードＤ４のアノードは、Ｖ相回路１７の下側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ４の接続点に接続される。
　２つのダイオードＤ５の内、一方のダイオードＤ５のカソードは、Ｗ相回路１８の上側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ５の接続点に接続される。一方のダイオードＤ５のアノードに他方のダイオードＤ５のカソードが接続される。他方のダイオードＤ５のアノードは、Ｗ相回路１８の下側アームに対応する２つのスイッチング素子ＳＷ５の接続点に接続される。
　２つのダイオードＤ３の接続点、２つのダイオードＤ４の接続点、および２つのダイオードＤ５の接続点はそれぞれ、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点に接続される。
　鉄道車両が走行している間は、コンバータ１２およびインバータ１３が動作しているため、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５はオンオフを繰り返し、すなわち、スイッチング動作を行い、発熱する。コンバータ１２およびインバータ１３の動作中には、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５に電流が流れ、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５は発熱する。そこで、電子機器１は、鉄道車両の走行時には走行風によってスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５およびダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５を含む電子部品を冷却し、鉄道車両の停止時には自然対流によってスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５およびダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５を含む電子部品を冷却するための構造を有する。
　電子機器１の構造の詳細について以下に説明する。図２に示すように、電子機器１は、車両１００の屋根１００ａに設けられる。図２におけるIII－III線での矢視断面図である図３に示すように、電子機器１は、屋根１００ａに設置され、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５、およびダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５を含む電子部品４０を収容する筐体２０を備える。電子機器１はさらに、電子部品４０が第１主面２１ａに取り付けられ、筐体２０の開口２０ａを塞いだ状態で筐体２０に取り付けられる伝熱性のベース２１を備える。電子機器１はさらに、ベース２１の第２主面２１ｂに取り付けられ、ベース２１を介して電子部品４０から伝達された熱を周囲の空気に放熱する複数の放熱部材２２を備える。
　電子機器１は、複数の放熱部材２２として、第２主面２１ｂに取り付けられ、第２主面２１ｂから離れる方向に延伸する複数の第１伝熱部材２３と、複数の第１伝熱部材２３に取り付けられる複数のフィン２４と、を備える。
　放熱部材２２、具体的には、第１伝熱部材２３およびフィン２４の破損を抑制するために、電子機器１は、第１伝熱部材２３およびフィン２４を覆って筐体２０に取り付けられるカバー３０をさらに備えることが好ましい。電子機器１はさらに、ベース２１に取り付けられ、電子部品４０の冷却の程度のばらつきを抑制する複数の第２伝熱部材２５をさらに備えることが好ましい。
　図２および図３において、Ｚ軸は、車両１００が水平に位置している状態で、鉛直方向を示す。Ｘ軸は、車両１００の進行方向を示す。Ｙ軸は、車両１００の幅方向を示す。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は互いに直交する。後続の図においても同様である。
　筐体２０は屋根１００ａの鉛直方向上部に取り付けられる。筐体２０は、鉄道車両の予想される最大振動を受けても変形しない程度の剛性と強度を有する。例えば、筐体２０は、鉄、アルミニウム等の金属部材で形成される。筐体２０の鉛直方向上部に開口２０ａが形成される。筐体２０は、通電時に発熱する複数の電子部品４０を収容する。
　ベース２１は、第１主面２１ａが開口２０ａを塞ぐ向きで筐体２０に取り付けられる。実施の形態では、ベース２１は、熱伝導率の高い部材、例えば、鉄、アルミニウム等の金属部材、ファインセラミックス、グラファイト等で形成され、筐体２０の外面に取り付けられる平板部材である。ベース２１の第１主面２１ａに、発熱する電子部品４０、具体的には、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５およびダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５が取り付けられる。第１主面２１ａの反対に位置する第２主面２１ｂに複数の放熱部材２２が取り付けられる。車両１００が水平に位置している状態で、第１主面２１ａおよび第２主面２１ｂは、水平になる。
　放熱部材２２に含まれる第１伝熱部材２３は、第２主面２１ｂに取り付けられ、第２主面２１ｂから離れる方向に延伸し、第２主面２１ｂから離れる方向に熱を伝達する。第１伝熱部材２３は、周囲の空気および該第１伝熱部材２３に取り付けられるフィン２４に熱を伝達する。
　図３および図３におけるIV－IV線での矢視断面図である図４に示すように、Ｚ軸方向に延びる複数の第１伝熱部材２３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並べられている。各第１伝熱部材２３は、溶接、はんだ付け等の取付方法によって第２主面２１ｂに取り付けられる。第１伝熱部材２３は、例えば、熱伝導率の高い部材、例えば、鉄、アルミニウム等の金属部材で形成されるヒートパイプである。
　図３に示すように、第１伝熱部材２３のＺ軸方向の長さは、車両１００の進行方向に直交する断面、すなわちＹＺ平面における車両限界Ｌ０に含まれる長さに設定される。ＹＺ平面において、車両限界Ｌ０は、複数の線分で示される。車両限界Ｌ０は、車両１００の最大寸法を示す。実施の形態では、車両限界Ｌ０に応じて、第１伝熱部材２３のＺ軸方向の長さが異なる。具体的には、Ｙ軸方向の両端部それぞれに位置する第１伝熱部材２３のＺ軸方向の長さは、Ｙ軸方向の中央に位置する第１伝熱部材２３のＺ軸方向の長さより短い。
　放熱部材２２に含まれるフィン２４は、主面が第２主面２１ｂに沿う向きで複数の第１伝熱部材２３に取り付けられる。詳細には、フィン２４に形成された貫通孔に各第１伝熱部材２３が挿通された状態で、フィン２４は複数の第１伝熱部材２３に取り付けられる。第１伝熱部材２３に取り付けられたフィン２４は、ベース２１および第１伝熱部材２３を介して電子部品から伝達された熱を周囲の空気に放熱する。実施の形態では、フィン２４は、熱伝導率の高い部材、例えば、鉄、アルミニウム等の金属部材、ファインセラミックス、グラファイト等で形成される平板部材である。車両１００が水平に位置している状態で、フィン２４の主面は水平になる。
　車両１００の走行時における電子部品４０の冷却性能を高めるため、フィン２４の主面は、Ｘ軸に平行であることが好ましい。車両１００の走行時に生じる走行風はＸ軸方向に流れるため、フィン２４の主面をＸ軸に平行にすることで、フィン２４からフィン２４の間を流れる走行風に熱を効率よく伝達することができる。この結果、電子部品４０を効率よく冷却することが可能となる。
　Ｘ軸方向に延びる複数の第２伝熱部材２５がＹ軸方向に並べて設けられる。第２伝熱部材２５は、ベース２１に埋め込まれている。第２伝熱部材２５は、熱伝導率の高い部材、例えば、鉄、アルミニウム等の金属部材で形成されるヒートパイプである。各第２伝熱部材２５に対して複数の第１伝熱部材２３が取り付けられ、連通している。第１伝熱部材２３および第２伝熱部材２５の内部には、常温で気液二相の状態で存在する冷媒が封入されている。冷媒は、例えば、水である。
　車両１００の走行時には、車両１００の進行方向の前方でフィン２４から伝達された熱で暖められた走行風が車両１００の進行方向の後方に流れる。このため、電子機器１において、車両１００の進行方向の後方に位置する電子部品４０は、車両１００の進行方向の前方に位置する電子部品４０と比べて十分に冷却されないことがある。上述のようにＸ軸方向に延びる第２伝熱部材２５が設けられ、第２伝熱部材２５の内部で冷媒の対流が生じることで、Ｘ軸方向に熱が分散され、Ｘ軸方向に並んで設けられる電子部品４０の冷却のばらつきが抑制される。
　カバー３０は、ベース２１および放熱部材２２を覆って、筐体２０に取り付けられる。カバー３０のＸ軸に沿う面には、外部の空気をカバー３０の内部に流入させ、放熱部材２２およびフィン２４の近傍を流れた空気をカバー３０の外部に流出させるための複数の通風孔３０ａが形成される。図４に示すように、カバー３０のＸ軸に交差する面には、外部の空気をカバー３０の内部に流入させ、第１伝熱部材２３およびフィン２４の近傍を流れた空気をカバー３０の外部に流出させるための複数の通風孔３０ｂが形成される。
　上記構成を有する電子機器１が備える電子部品４０の冷却について以下に説明する。電子部品４０で生じた熱は、ベース２１および第２伝熱部材２５を介して冷媒に伝達される。この結果、冷媒は気化する。気化した冷媒は第２伝熱部材２５から第１伝熱部材２３に流入し、第１伝熱部材２３の内部をＺ軸正方向に移動する。冷媒は、Ｚ軸正方向に移動しながら熱を第１伝熱部材２３およびフィン２４を介して、放熱部材２２の周囲の空気に伝達することで冷却され、液化する。液化した冷媒は第１伝熱部材２３の内壁を伝ってＺ軸負方向に移動し、第２伝熱部材２５に戻る。上述のように冷媒が気化と液化を繰り返しながら循環することで、電子部品４０で生じた熱が放熱部材２２の周囲の空気に伝達され、発熱している電子部品４０が冷却される。
　例えば車両１００がＸ軸正方向に走行する場合、Ｘ軸負方向に流れる走行風が生じる。走行風は、図４に示す通風孔３０ｂを通ってカバー３０の内部に流入し、フィン２４の間を通って、通風孔３０ｂからカバー３０の外部に流出する。走行風がフィン２４の間を通ることで、フィン２４から走行風に熱が伝達されて、電子部品４０が冷却される。
　車両１００の停止中は、走行風は生じない。カバー３０の内部の空気はフィン２４から熱を伝達されて暖められて、フィン２４に沿って流れて、フィン２４の間を鉛直方向上方に移動する。鉛直方向上方に移動した空気は、図３に示すカバー３０の鉛直方向上方に形成された通風孔３０ａを通ってカバー３０の外部に流出する。カバー３０の内部の空気が通風孔３０ａを通って流出すると、図３および図４に示す通風孔３０ａおよび通風孔３０ｂを通ってカバー３０の外部の空気がカバー３０の内部に流入する。このように自然対流を利用して、車両１００の停止時にも電子部品４０を冷却することが可能となる。
　電子部品４０を効率よく冷却するための電子機器１の構造について以下に説明する。図３および図５に示すように、ベース２１の第１主面２１ａを、第１主面２１ａのＹ軸方向の中心を含み、Ｘ軸方向に延びる第１中心領域４１ａと第１中心領域４１ａをＹ軸方向に挟んで第１主面２１ａのＹ軸方向の端部を含み、Ｘ軸方向に延びる第１端部領域４１ｂ，４１ｃとに分ける。
　詳細には、第１主面２１ａにおいて、屋根上における車両限界Ｌ０までの距離が第１閾値以上の領域を第１中心領域４１ａとし、車両限界Ｌ０までの距離が第１閾値未満の領域を第１端部領域４１ｂ，４１ｃとする。第１閾値を、例えば、第１主面２１ａの車両１００の幅方向の端部から、ベース２１の幅方向の長さの１／４だけ幅方向の中心に移動した位置における第１主面２１ａから車両限界Ｌ０までの距離とする。
　実施の形態では、第１中心領域４１ａの面積と第１端部領域４１ｂ，４１ｃの面積の合計とは一致するとみなせる。面積が一致するとみなせるとは、面積比が０．９５以上、かつ、１．０５以下の範囲にあることを意味するものとする。
　図３に示すように、第１中心領域４１ａにおける第１主面２１ａと車両限界Ｌ０までの距離Ｌ１は、第１端部領域４１ｂにおける第１主面２１ａと車両限界Ｌ０までの距離Ｌ２および第１端部領域４１ｃにおける第１主面２１ａと車両限界Ｌ０までの距離Ｌ３のいずれよりも長い。
　図３および図６に示すように、ベース２１の第２主面２１ｂを、第２主面２１ｂのＹ軸方向の中心を含み、Ｘ軸方向に延びる第２中心領域４２ａと第２中心領域４２ａをＹ軸方向に挟んで第２主面２１ｂのＹ軸方向の端部を含み、Ｘ軸方向に延びる第２端部領域４２ｂ，４２ｃとに分ける。図６において、図の複雑化を避けるため、フィン２４の記載が省略されている。
　詳細には、第２主面２１ｂにおいて、車両限界Ｌ０までの距離が第２閾値以上の領域を第２中心領域４２ａとし、車両限界Ｌ０までの距離が第２閾値未満の領域を第２端部領域４２ｂ，４２ｃとする。第２閾値を、例えば、第２主面２１ｂの車両１００の幅方向の端部から、ベース２１の幅方向の長さの１／４だけ幅方向の中心に移動した位置における第２主面２１ｂから車両限界Ｌ０までの距離とする。
　実施の形態では、第２中心領域４２ａの面積と第２端部領域４２ｂ，４２ｃの面積の合計とは一致するとみなせる。図３に示すように、第２中心領域４２ａは、ベース２１に対して第１中心領域４１ａの反対側に位置する。同様に、第２端部領域４２ｂ，４２ｃはそれぞれ、ベース２１に対して第１端部領域４１ｂ，４１ｃの反対側に位置する。例えば、第２中心領域４２ａの面積は、第１中心領域４１ａの面積に一致するとみなせ、第２端部領域４２ｂ，４２ｃの面積はそれぞれ、第１端部領域４１ｂ，４１ｃの面積に一致するとみなせる。
　第２中心領域４２ａに取り付けられる放熱部材２２の表面積の合計は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃに取り付けられる放熱部材２２の表面積の合計より大きい。詳細には、第２中心領域４２ａに取り付けられる第１伝熱部材２３および該第１伝熱部材２３に取り付けられるフィン２４の表面積の合計は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃに取り付けられる第１伝熱部材２３および該第１伝熱部材２３に取り付けられるフィン２４の表面積の合計より大きい。
　実施の形態では、第２中心領域４２ａにおける第１伝熱部材２３のＺ軸方向の長さは、第２端部領域４２ｂ，４２ｃにおける第１伝熱部材２３のＺ軸方向の長さより長い。さらに、第２中心領域４２ａにおける第１伝熱部材２３に取り付けられるフィン２４の枚数は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃにおける第１伝熱部材２３に取り付けられるフィン２４の枚数より多い。
　これにより、第２中心領域４２ａにおける放熱部材２２の表面積は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃにおける放熱部材２２の表面積より大きくなる。このため、第２中心領域４２ａにおける放熱部材２２の冷却性能は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃにおける放熱部材２２の冷却性能より高い。
　電子部品４０は、第１中心領域４１ａに取り付けられる電子部品４０の発熱量の合計が、第１端部領域４１ｂ，４１ｃに取り付けられる電子部品４０の発熱量の合計より大きくなる配置で設けられる。一例として、図５に電子部品４０、具体的には、Ｕ相回路１４、Ｖ相回路１５、Ｕ相回路１６、Ｖ相回路１７、およびＷ相回路１８の配置例を示す。
　詳細には、コンバータ１２に含まれるＵ相回路１４およびＶ相回路１５の構成要素は、第１中心領域４１ａにおいて、インバータ１３に含まれるＶ相回路１７の構成要素をＸ軸方向に挟む位置に取り付けられる。Ｕ相回路１４の一部の構成要素は、第１端部領域４１ｂにおいて、Ｕ相回路１６の一部の構成要素にＸ軸方向に隣接する位置で第１主面２１ａに取り付けられる。Ｖ相回路１５の一部の構成要素は、第１端部領域４１ｃにおいて、Ｗ相回路１８の一部の構成要素にＸ軸方向に隣接する位置に取り付けられる。
　上述のように配置することで、第１中心領域４１ａに取り付けられる電子部品４０の個数は、第１端部領域４１ｂ，４１ｃに取り付けられる電子部品４０の個数より多くなる。この結果、第１中心領域４１ａに取り付けられる電子部品４０の発熱量の合計が、第１端部領域４１ｂ，４１ｃに取り付けられる電子部品４０の発熱量の合計より大きくなる。
　Ｕ相回路１４の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ１には、コンバータ１２の動作中に常時電流が流れる。このため、Ｕ相回路１４の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ１を第１中心領域４１ａに取り付けることが好ましい。同様に、Ｖ相回路１５の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ２には、コンバータ１２の動作中に常時電流が流れる。このため、Ｖ相回路１５の内、中央の２つのスイッチング素子ＳＷ２を第１中心領域４１ａに取り付けることが好ましい。
　放熱部材２２の冷却性能が高い第２中心領域４２ａに対応する第１中心領域４１ａにおける電子部品４０の発熱量を大きくすることで、放熱部材２２の冷却性能を最大限に活用し、電子部品４０を冷却することが可能となる。
　各電子部品４０の発熱量が増大するタイミングは異なることがある。電子部品４０の発熱量が増大するタイミングが異なると、一部の第１伝熱部材２３に多くの熱が伝達され、他の一部の第１伝熱部材２３には熱が伝達されにくいことがある。複数の電子部品４０を、複数の第１電子部品と、発熱量が増大するタイミングが第１電子部品のいずれとも異なる複数の第２電子部品とに分けるものとする。例えば、複数の第１電子部品は、コンバータ１２が有するＵ相回路１４およびＶ相回路１５の構成要素、具体的には、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２およびダイオードＤ１，Ｄ２を含む。複数の第２電子部品は、インバータ１３が有するＵ相回路１６、Ｖ相回路１７、およびＷ相回路１８の構成要素、具体的には、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５およびダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５を含む。
　コンバータ１２とインバータ１３とでは、構成要素の発熱量が増大するタイミングが異なる。詳細には、車両１００が加速を開始してから、車両１００が閾値速度に至るまで、電動機６１が定トルク制御されるため、車両１００の速度に比例して所要電力が増大する。このため、コンバータ１２の損失は、車両１００の速度の増加に伴って徐々に増大する。車両１００が閾値速度に到達すると、電動機６１は定電力制御されるため、所要電力は速度によらず一定とみなせる。このため、コンバータ１２の損失は、車両１００が閾値速度に到達したときに最大となり、車両１００が閾値速度以上である間は最大値で一定とみなせる。閾値速度は、例えば、車両１００の最高速度の３０％以上、かつ、５０％以下の値である。
　電動機６１が定トルク制御されると、電動機６１の電流は最大となる。このため、車両１００が閾値速度に至るまで、インバータ１３のスイッチング周波数を例えば１ｋＨｚ程度として、電動機６１の回転数によらない非同期ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御が行われるため、インバータ１３のスイッチング損失は増大する。車両１００が閾値速度に到達すると、電動機６１の回転数に応じたスイッチング周波数に基づく同期パルスモードでのＰＷＭ制御が行われるため、インバータ１３のスイッチング損失が、非同期ＰＷＭ制御の際よりも減少する。
　換言すれば、車両１００が低速である場合に、インバータ１３の構成要素の発熱量が増大し、車両１００が高速である場合に、コンバータ１２の構成要素の発熱量が増大する。図５に示すように、コンバータ１２に含まれるＵ相回路１４およびＶ相回路１５は、第１中心領域４１ａにおいて、インバータ１３に含まれるＶ相回路１７を、Ｘ軸方向に挟む位置に取り付けられる。さらに、ベース２１にはＸ軸方向に延びる第２伝熱部材２５が設けられている。このため、コンバータ１２とインバータ１３の発熱量が増大するタイミングが異なっても、ベース２１においてＸ軸方向に熱が拡散されてから、Ｘ軸方向に並んでいる各第１伝熱部材２３に熱が伝達され、効率よく電子部品４０を冷却することが可能となる。
　以上説明した通り、実施の形態に係る電子機器１において、第１中心領域４１ａに取り付けられる電子部品４０の発熱量の合計は、第１端部領域４１ｂ，４１ｃに取り付けられる電子部品４０の発熱量の合計より大きい。第２中心領域４２ａに取り付けられる放熱部材２２の表面積の合計は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃに取り付けられる放熱部材２２の表面積の合計より大きい。換言すれば、冷却性能が高い放熱部材２２に対応する位置に発熱量が大きい電子部品４０が配置されるため、電子部品４０の冷却性能が高い電子機器１が得られる。
　電子部品４０の冷却性能が向上することで、電子部品４０の温度上昇が抑制され、電子部品４０の寿命が長くなり、電子部品４０の故障率が低下する。
　発熱量が増大するタイミングが異なる電子部品４０がＸ軸方向に並べて設けられ、Ｘ軸方向に延びる第２伝熱部材２５が設けられることで、Ｘ軸方向に並んでいる各第１伝熱部材２３に熱が伝達され、効率よく電子部品４０を冷却することが可能となる。
　本開示は、上述の実施の形態に限られない。放熱部材２２の構造は、電子部品４０からベース２１を介して伝達される熱を周囲の空気に放熱することができる構造であれば任意である。放熱部材の構造が異なる電子機器２の例を図７に示す。電子機器２の回路構成は、電子機器１と同様である。図７に示す電子機器２は、放熱部材として、複数のフィン２６を備える。各フィン２６は、ベース２１の第２主面２１ｂに、接着剤による接着、溶接、ろう付け等の取付方法によって取り付けられる。各フィン２６は、熱伝導率の高い部材、例えば、鉄、アルミニウム等の金属部材、ファインセラミックス、グラファイト等で形成される平板部材である。
　第２中心領域４２ａに取り付けられるフィン２６のＺ軸方向の長さは、第２端部領域４２ｂ，４２ｃに取り付けられるフィン２６のＺ軸方向の長さより長い。各フィン２６のＸ軸方向の長さを同じ長さとすると、第２中心領域４２ａに取り付けられるフィン２６の表面積は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃに取り付けられるフィン２６の表面積より大きい。これにより、第２中心領域４２ａにおけるフィン２６の冷却性能は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃにおけるフィン２６の冷却性能より高くなる。
　他の一例として、第１伝熱部材２３は、熱伝導率の高い部材、例えば、鉄、アルミニウム等の金属部材、ファインセラミックス、グラファイト等で形成される棒状部材でもよい。この場合、第２伝熱部材２５は、熱伝導率の高い部材、例えば、鉄、アルミニウム等の金属部材、ファインセラミックス、グラファイト等で形成される棒状部材であればよい。第１伝熱部材２３は、第２伝熱部材２５に、接着剤による接着、溶接、ろう付け等の取付方法によって取り付けられればよい。
　第１伝熱部材２３の形状は、上述の例に限られない。一例として、第１伝熱部材２３は、一部が第２主面２１ｂに形成された溝に挿入されるＵ字状、Ｌ字状のヒートパイプで形成されてもよい。
　第１中心領域４１ａと第１端部領域４１ｂ，４１ｃの分け方は、上述の例に限られない。例えば、第１閾値は、幅方向の中心での第１主面２１ａから車両限界Ｌ０までの距離と幅方向の端部での第１主面２１ａから車両限界Ｌ０までの距離とに応じて定められてもよい。具体的には、幅方向の中心での第１主面２１ａから車両限界Ｌ０までの距離と幅方向の端部での第１主面２１ａから車両限界Ｌ０までの距離との平均値を第１閾値としてもよい。
　第２中心領域４２ａと第２端部領域４２ｂ，４２ｃの分け方は、上述の例に限られない。例えば、第２閾値は、幅方向の中心での第２主面２１ｂから車両限界Ｌ０までの距離と幅方向の端部での第２主面２１ｂから車両限界Ｌ０までの距離とに応じて定められてもよい。具体的には、幅方向の中心での第２主面２１ｂから車両限界Ｌ０までの距離と幅方向の端部での第２主面２１ｂから車両限界Ｌ０までの距離との平均値を第２閾値としてもよい。
　電子部品４０の配置例は、上述の例に限られず、放熱部材２２の冷却性能が高い第２中心領域４２ａに対応する第１中心領域４１ａにおける電子部品４０の発熱量が第１端部領域４１ｂ，４１ｃにおける電子部品４０の発熱量より大きければ、任意である。一例として、図８に示すように、インバータ１３に含まれるＵ相回路１６、Ｖ相回路１７、およびＷ相回路１８は、Ｘ軸正方向の端部においてＹ軸方向に並べられて第１主面２１ａに取り付けられてもよい。コンバータ１２に含まれるＵ相回路１４は、第１端部領域４１ｂおよび第１中心領域４１ａに亘って第１主面２１ａに取り付けられる。コンバータ１２に含まれるＶ相回路１５は、第１中心領域４１ａおよび第１端部領域４１ｃに亘って第１主面２１ａに取り付けられる。このように、第１中心領域４１ａに第１端部領域４１ｂ，４１ｃよりも多くの電子部品４０を取り付けることで、放熱部材２２の冷却性能を最大限に活用し、電子部品４０を冷却することが可能となる。
　電子機器１，２の回路構成は、上述の例に限られず、適宜変更が可能である。一例として、電子機器１，２は、コンバータ１２を備えず、コンデンサＣ１，Ｃ２およびインバータ１３のみを備えてもよい。この場合、電子機器１，２は、入力される直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置である。このとき、例えば、図９に示すように、Ｕ相回路１６およびＷ相回路１８は、第１主面２１ａのＹ軸方向の中心に取り付けられ、Ｖ相回路１７は、第１主面２１ａのＹ軸方向の端部に分散して取り付けられてもよい。
　他の一例として、電子機器１，２は、コンデンサＣ１，Ｃ２に対してインバータ１３に並列に接続され、他の負荷装置に電力を供給するインバータをさらに備えてもよい。該インバータは、例えば、空調機器、照明機器、ドア開閉装置等の負荷装置に電力を供給すればよい。該インバータが備える電子部品４０は、コンバータ１２およびインバータ１３と同様に、第１主面２１ａに取り付けられればよい。
　コンバータ１２およびインバータ１３の回路構成は、上述の例に限られない。各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５の個数は、任意である。
　電子機器１，２は、車両１００の屋根１００ａに設けられた凹部に配置されてもよい。この場合、放熱部材２２の鉛直方向上端は、屋根１００ａよりも鉛直方向上部に設けられることが好ましい。
　筐体２０の形状は、電子部品４０を内部に収容し、屋根１００ａに取り付け可能な形状であれば、任意である。一例として、筐体２０の鉛直方向上面は、車両１００が水平に位置した状態で、水平面に対して傾いていてもよい。
　ベース２１は、筐体２０から離れる方向に突出する曲面を有する板状部材でもよい。この場合、放熱部材２２は、車両１００が水平に位置している状態で、鉛直方向情報に延伸すればよい。
　ベース２１は、上述の実施の形態のように一枚の板状部材で形成されてもよいし、複数の板状部材を組み合わせて形成されてもよい。
　ベース２１に取り付けられる電子部品は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５およびダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５に限られず、例えば、サイリスタ、ダイオード、抵抗等の電子機器１，２を構成し、筐体２０の内部に収容されている任意の電子部品である。
　第１伝熱部材２３および第２伝熱部材２５の延伸方向に直交する断面の形状は、円形でもよいし、扁平形状でもよい。扁平形状は、円の一部の幅を元の円より狭く変形することで得られる形状であり、楕円、流線型、長円等を含む。長円は、同一の直径である２つの円の外縁を２本の直線で繋いだ形状の外形を意味する。
　フィン２４を第１伝熱部材２３に取り付ける向きは、上述の例に限られない。一例として、フィン２４は、主面が水平面に対して傾いている向きで第１伝熱部材２３に取り付けられてもよい。フィン２４が第２主面２１ｂに対して傾いていることで、フィン２４から熱を伝達されて温められた空気がフィン２４に沿って鉛直方向上方にスムーズに移動することができ、冷却性能が向上する。
　各フィン２４は互いに同じ部材で形成されてもよいし、フィン２４の少なくともいずれかは、他のフィン２４と異なる部材で形成されてもよい。フィン２４の少なくともいずれかを、他のフィン２４と異なる部材で形成する場合、フィン２４の少なくともいずれかの熱伝導率は、他のフィン２４の熱伝導率と異なる。一例として、鉛直方向上部に位置するフィン２４の熱伝導率は、鉛直方向下部に位置するフィン２４の熱伝導率より高いことが好ましい。例えば、鉛直方向上部のフィン２４を銅で形成し、鉛直方向下部のフィン２４をアルミニウムで形成してもよい。
　他の一例として、第２中心領域４２ａに取り付けられる第１伝熱部材２３に取り付けられるフィン２４の熱伝導率は、第２端部領域４２ｂ，４２ｃに取り付けられる第１伝熱部材２３に取り付けられるフィン２４の熱伝導率より高いことが好ましい。
　フィン２４の個数、形状、および配置位置は、上述の例に限られず、任意である。一例として、フィン２４は曲面を有する板状部材でもよい。他の一例として、各フィン２４の形状は互いに異なってもよい。他の一例として、複数のフィン２４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに沿って並べられてもよい。フィン２４がＸ軸方向に並べられることで、車両１００の停止時に、フィン２４から熱を伝達されて暖められ、鉛直方向に向かう空気は、Ｘ軸方向に互いに隣接しているフィン２４の間を通って鉛直方向に移動することができる。この結果、電子機器１，２の自然冷却の性能が向上する。
　第２伝熱部材２５は、ベース２１の第２主面２１ｂに形成された溝に挿入され、一部が露出した状態で第２主面２１ｂに取り付けられてもよい。この場合、第１伝熱部材２３は、溶接、ろう付け等によって第２伝熱部材２５に取り付けられ、第２伝熱部材２５を介して第２主面２１ｂに取り付けられればよい。
　電子機器１，２はさらに、Ｙ軸方向に延び、ベース２１に埋め込まれる伝熱部材をさらに備えてもよい。これにより、ベース２１においてＸ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも熱を拡散し、各第１伝熱部材２３に熱を伝達することが可能となる。
　カバー３０の形状は、放熱部材２２を覆い、空気を内部に流入させることができる形状であれば任意である。一例として、カバー３０は、鉛直方向上面が曲面の形状を有してもよい。また他の一例として、カバー３０は、鉛直方向上面が平面の形状を有してもよい。カバー３０は、車両限界内で内部のスペースを最大限にする形状を有することが好ましい。
　電子機器１，２の周囲に他の機器が設けられているとき、鉛直方向上部に位置するフィン２４は、鉛直方向下部に位置するフィン２４と比べて、外部から流入した空気に容易に接触することができる。同様に、フィン２４の鉛直方向上部は、フィン２４の鉛直方向下部と比べて、外部から流入した空気に容易に接触することができる。例えば、鉛直方向上部に位置するフィン２４の熱伝導率および鉛直方向上端の位置が他のフィン２４より高いフィン２４の熱伝導率を高くすることで、電子機器１，２の冷却性能を向上させることが可能となる。
　電子機器１，２は、交流き電方式の鉄道車両に限られず、直流き電方式の鉄道車両に搭載されてもよい。電子機器１，２が搭載される車両は、鉄道車両に限られず、トロリーバス、路面電車等の走行風が生じる任意の移動体である。
　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。
　１，２　電子機器、１ａ，１ｂ　入力端子、１１　変圧器、１２　コンバータ、１３　インバータ、１４，１６　Ｕ相回路、１５，１７　Ｖ相回路、１８　Ｗ相回路、２０　筐体、２０ａ　開口、２１　ベース、２１ａ　第１主面、２１ｂ　第２主面、２２　放熱部材、２３　第１伝熱部材、２４，２６　フィン、２５　第２伝熱部材、３０　カバー、３０ａ，３０ｂ　通風孔、４０　電子部品、４１ａ　第１中心領域、４１ｂ，４１ｃ　第１端部領域、４２ａ　第２中心領域、４２ｂ，４２ｃ　第２端部領域、６１　電動機、１００　車両、１００ａ　屋根、Ｃ１，Ｃ２　コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５　ダイオード、Ｌ０　車両限界、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３　距離、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５　スイッチング素子。

Claims (12)

  1. 　車両の屋根に設置され、鉛直方向上部に開口が形成され、通電時に発熱する複数の電子部品を収容する筐体と、
    　前記複数の電子部品が第１主面に取り付けられ、前記筐体の前記開口を前記第１主面で塞いだ状態で前記筐体に取り付けられる伝熱性のベースと、
    　前記ベースの前記第１主面と反対に位置する第２主面に取り付けられ、前記ベースを介して前記複数の電子部品から伝達される熱を周囲の空気に放熱する複数の放熱部材と、を備え、
    　前記第１主面の内、前記車両の屋根上における車両限界までの距離が第１閾値以上の領域である第１中心領域に取り付けられる前記電子部品の発熱量の合計は、前記第１主面の内、前記第１中心領域を前記車両の幅方向に挟んで位置し、前記車両限界までの距離が前記第１閾値未満の領域である第１端部領域に取り付けられる前記電子部品の発熱量の合計より大きく、
    　前記第２主面の内、前記車両限界までの距離が第２閾値以上の領域である第２中心領域に取り付けられる前記放熱部材の表面積の合計は、前記第２主面の内、前記第２中心領域を前記幅方向に挟んで位置し、前記車両限界までの距離が前記第２閾値未満の領域である第２端部領域に取り付けられる前記放熱部材の表面積の合計より大きい、

    　電子機器。
  2. 　前記複数の放熱部材として、前記第２主面に取り付けられ、前記第２主面から離れる方向に延伸し、前記第２主面から離れる方向に熱を伝達する複数の第１伝熱部材と、主面が前記第２主面に沿う向きで前記複数の第１伝熱部材に取り付けられる複数のフィンと、を備え、
    　前記第２中心領域に取り付けられる前記第１伝熱部材の延伸方向の長さは、前記第２端部領域に取り付けられる前記第１伝熱部材の延伸方向の長さより長い、
    　請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記第２中心領域に取り付けられる前記第１伝熱部材に取り付けられる前記フィンの枚数は、前記第２端部領域に取り付けられる前記第１伝熱部材に取り付けられる前記フィンの枚数より多い、
    　請求項２に記載の電子機器。
  4. 　前記複数の放熱部材として、主面が前記車両の進行方向に沿う向きで、前記幅方向に並べられて前記第２主面に取り付けられる複数のフィンを備え、
    　前記第２中心領域に取り付けられる前記フィンの表面積は、前記第２端部領域に取り付けられる前記フィンの表面積より大きい、
    　請求項１に記載の電子機器。
  5. 　前記第１中心領域に取り付けられる前記電子部品の個数は、前記第１端部領域に取り付けられる前記電子部品の個数より多い、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の電子機器。
  6. 　前記複数の電子部品は、複数の第１電子部品と発熱量が増大するタイミングが前記第１電子部品のいずれとも異なる複数の第２電子部品とで構成され、
    　前記第１電子部品と前記第２電子部品は、前記車両の進行方向に互いに隣接した位置で前記ベースに取り付けられる、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の電子機器。
  7. 　前記複数の第１電子部品は、供給される交流電力を直流電力に変換し、出力するコンバータが有する複数のスイッチング素子を含み、
    　前記複数の第２電子部品は、前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換し、出力するインバータが有する複数のスイッチング素子を含む、
    　請求項６に記載の電子機器。
  8. 　前記複数の第１電子部品の一部は、前記第１中心領域の内、前記第２電子部品を前記車両の進行方向に挟む位置に取り付けられ、
    　前記複数の第１電子部品の他の一部は、前記第１端部領域の内、前記第２電子部品に前記車両の進行方向に隣接する位置に取り付けられる、
    　請求項７に記載の電子機器。
  9. 　前記車両の進行方向に延伸し、前記ベースに取り付けられる複数の第２伝熱部材をさらに備える、
    　請求項１から８のいずれか１項に記載の電子機器。
  10. 　前記伝熱部材は、前記ベースの前記第２主面に取り付けられる、
    　請求項９に記載の電子機器。
  11. 　前記第１中心領域の面積と前記第１端部領域の面積の合計とは等しいとみなせる、
    　請求項１から１０のいずれか１項に記載の電子機器。
  12. 　前記第２中心領域の面積と前記第２端部領域の面積の合計とは等しいとみなせる、
    　請求項１から１１のいずれか１項に記載の電子機器。
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