專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具備進行電力變換用的開關的半導體元件和冷卻半導體元件 的冷卻器的電力變換裝置。
背景技術：
作為一般產(chǎn)業(yè)領域的電動機用的電源，使用變換器和逆變器等的電力變換
裝置。變換器和逆變器等電力變換裝置利用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、閘流晶 體管、晶體管、二極管等半導體元件，通過使電力或通或斷進行電力變換。在 半導體元件的損耗變成熱量，該損耗的熱使半導體元件的溫度升高時，會導致 其無法正常工作或者變換效率降低。在電力變換裝置中將半導體元件冷卻在規(guī) 定的溫度范圍是重要的。另外，甚至包括驅(qū)動電路等，有時使用將半導體元件 模塊化的智能電源模塊(IPM)。
在已有的電力變換裝置中有利用熱管進行半導體元件冷卻的手段。熱管是 指在上下方向立著的管中密封致冷劑，使管的下部與冷卻對象接觸，在管的上 部具備散熱片等散熱效率好的結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。在下部，管中密封的致冷劑被冷卻 對象來的熱量加熱而蒸發(fā)。蒸發(fā)的致冷劑移動到管的上部，在管的上部熱量被 奪走又恢復為液體，沿著管的內(nèi)壁傳輸，積存在下部。積存的致冷劑再次蒸發(fā)。 這樣，在熱管中，通過使致冷劑蒸發(fā)，使熱量從下部向上部移動，從上部向外 部散發(fā)熱量，使與下部接觸的冷卻對象冷卻。
利用熱管的電力變換裝置中，將安裝有發(fā)熱的半導體元件的電路基板水平 配置，使半導體元件向下，使熱管與向上的電路基板背面?zhèn)冉佑|。(例如參照 專利文獻1)
另外，也有具備安裝內(nèi)部具有流過冷卻液的流道的半導體元件的受熱板、 將來自受熱板的冷卻液與空氣之間進行熱交換的熱交換器、使受熱板與熱交換 器間的冷卻液循環(huán)的泵、以及對熱交換器送冷卻風的送風單元；將多組受熱板、熱交換器、泵以及送風單元在車體的長度方向的垂直方向上排列配置的電車用 電力變換裝置。送風單元和熱交換器大致平行相對，熱交換器和受熱板處于垂 直的位置關系。(例如參照專利文獻2) 專利文獻1
日本專利特開2002 — 134670號公報 專利文獻2
日本專利特開平9一246767號公報

發(fā)明內(nèi)容
在使用熱管冷卻的電力變換裝置中，需要使熱管垂直，使電路基板水平朝 向，由于熱管需要10cm左右以上的高度，所以難以將電路基板重疊配置。與 電力變換裝置的變換能力相應，半導體元件發(fā)熱量和搭載半導體元件所需要的 面積是一定的，由于從每單位面積的發(fā)熱量決定熱管的高度以及體積，所以對 于規(guī)定發(fā)熱量的電路基板，冷卻裝置也必須有規(guī)定的體積。
在采用利用泵使冷卻液循環(huán)的冷卻方法的電力變換裝置中，泵和冷卻液的 儲存箱等附屬設備需要空間。另外，熱交換器與受熱板垂直，熱交換器需要有 規(guī)定的面積，所以受熱板、熱交換器、泵以及送風單元這一組構(gòu)件無法以太小 的間隔配置。
本發(fā)明的目的在于得到實現(xiàn)規(guī)定的變換能力且裝置的必要的體積小于以 往的電力變換裝置。
本發(fā)明的電力變換裝置具備進行電力變換用的開關動作的半導體元件， 具有利用致冷劑對該半導體元件進行冷卻的元件冷卻部、以及使熱量從在該元 件冷卻部被加熱的致冷劑中散發(fā)出的散熱部、通過在所述元件冷卻部使致冷劑
沸騰、使致冷劑在所述散熱部和所述元件冷卻部之間循環(huán)的氣泡泵型的、所述 散熱部相鄰重疊的多個冷卻器，以及產(chǎn)生向所述散熱部吹的風的冷卻扇。
本發(fā)明的電力變換裝置由于具備進行電力變換用的開關動作的半導體元 件，具有利用致冷劑對該半導體元件進行冷卻的元件冷卻部、以及使熱量從在
該元件冷卻部被加熱的致冷劑中散發(fā)出的散熱部、通過在所述元件冷卻部使致 冷劑沸騰、使致冷劑在所述散熱部和所述元件冷卻部之間循環(huán)的氣泡泵型的、所述散熱部相鄰重疊的多個冷卻器，以及產(chǎn)生向所述散熱部吹的風的冷卻扇； 所以具有實現(xiàn)規(guī)定的變換能力且裝置的必要體積小于以往的效果。


圖1是將本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置安裝在電車的狀態(tài)的圖。 圖2是說明本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖3是說明本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖4是搭載了構(gòu)成本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置的半導體元件的冷 卻模塊的立體圖。
圖5是說明本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置使用的冷卻模塊的結(jié)構(gòu)和 致冷劑的流動的圖。
圖6是說明本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置的布線的連接方法的立體圖。
圖7是說明將本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置從電車上取下的方法的圖。
圖8是說明本發(fā)明的實施形態(tài)2的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖9是說明本發(fā)明的實施形態(tài)3的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖10是說明本發(fā)明的實施形態(tài)4的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖11是說明本發(fā)明的實施形態(tài)4的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的從下方看的平 面圖。
圖12是說明本發(fā)明的實施形態(tài)5的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖13是說明本發(fā)明的實施形態(tài)5的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)從下方看的平面圖。
圖14是說明本發(fā)明的實施形態(tài)5的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 標號說明
100電力變換裝置 1主電路單元
1A 殼體(固定構(gòu)件) 1B開口部
1C 過濾器 2 送風機(冷卻扇)
3 車用電器元件(電氣零件)4管道(風洞)5電容器6冷卻模塊(冷卻器)
6A元件冷卻部6B熱交換器
6C散熱部6D受熱管
6E配管6F隔板
6G配管6H配管
6J配管6K散熱管
散熱片7半導體元件
8布線基板(連接基板)9單元主電路布線基板(連接基板)
10電容器主電路布線基板(連接基板)10A 連接部200結(jié)構(gòu)構(gòu)件
具體實施例方式
實施形態(tài)l
根據(jù)圖1 圖7說明本發(fā)明的實施形態(tài)1的具有變換器和逆變器的電車用 的電力變換裝置。圖1是說明安裝在電車的狀態(tài)的實施形態(tài)1的電力變換裝置 的圖。圖l(a)表示側(cè)面圖，圖l(b)表示從下方看的平面圖。圖2是說明實施形 態(tài)l的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2(a)表示整體的立體圖，圖2(b)表示 搭載了規(guī)定個數(shù)的半導體元件的1個冷卻模塊的立體圖。圖3表示圖l(b)的 XX剖面的剖面圖。圖4是搭載了構(gòu)成本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換裝置的 半導體元件的冷卻模塊的立體圖。圖5是說明本發(fā)明的實施形態(tài)1的電力變換 裝置使用的冷卻模塊的結(jié)構(gòu)和致冷劑的流動的圖。圖6是說明能構(gòu)成電力變換 裝置的電路的布線的連接方法的立體圖。圖7是說明將本發(fā)明的實施形態(tài)1的 電力變換裝置從電車上取下的方法的圖。
如圖l(a)所示，在電車的車體下側(cè)安裝電力變換裝置100。從圖l(b)可知， 在電力變換裝置100的圖中的上側(cè)大約一半處有在殼體1A中容納構(gòu)成進行電 力變換的主電路的半導體元件和半導體元件的冷卻機構(gòu)的主電路單元1。在電 力變換裝置100的下表面大約中央處有與主電路單元1接觸，產(chǎn)生冷卻機構(gòu)進 行冷卻用的風的冷卻扇、即送風機2。在主電路單元1的下側(cè)包圍送風機2配 置車用電器元件3。另外，車用電器元件3是指構(gòu)成電力變換裝置用的必要的電氣零件。但是，在冷卻模塊6上搭載的半導體元件和另外配置的電容器除外。
從圖I(a)可知，在主電路單元1的側(cè)面，在殼體1A上有送風機2吸入外 部氣體的開口部1B(圖1中未圖示)，在該開口部1B安裝有使灰塵等無法進入 主電路單元1內(nèi)部的過濾器1C。如圖3所示，在主電路單元1設有使外部氣 體從開口部1B向送風機2流動用的風洞、即管道4。從位于電車側(cè)面的開口 部1B吸入的外部氣體通過貫通主電路單元1的管道4，冷卻構(gòu)成主電路的半 導體元件，借助于送風機2向電車的下側(cè)排出。送風機2是在中央配置電動機， 在電動機的兩側(cè)具備旋轉(zhuǎn)翼構(gòu)成的。旋轉(zhuǎn)翼從電動機側(cè)吸入空氣，利用離心力 向外側(cè)排出空氣。
圖2(a)是省略了電車的車體、殼體1A和進行電連接的零件等的電力變換 裝置100的立體圖。在主電路單元1的內(nèi)部，搭載了進行電力變換用的開關動 作的半導體元件的冷卻器、即冷卻模塊6以規(guī)定個數(shù)(在本實施形態(tài)中為6個) 橫向排列排成2歹l」。在主電路單元1上配置作為逆變器的直流電源的電容器5。 另外，圖示中省略了在內(nèi)側(cè)的一列的冷卻模塊6上的電容器5。半導體元件7(在 圖2(b)中未圖示)的一面緊貼著搭載冷卻模塊6，另一面與進行電氣布線的布線 基板8連接。另外，排列的冷卻模塊6的間隔只要能實施電氣絕緣，多近都可 以。冷卻模塊6的列利用由殼體1A和合適構(gòu)件構(gòu)成的固定構(gòu)件固定。
在圖4中，冷卻模塊6由搭載規(guī)定個數(shù)(本實施形態(tài)中為3個)的半導體元 件7的元件冷卻部6A、在從元件冷卻部6A出來的致冷劑和進入元件冷卻部 6A的致冷劑間進行熱交換的熱交換器6B、以及使來自在元件冷卻部6A被加 熱的致冷劑的熱散熱的散熱部6C構(gòu)成。元件冷卻部6A、熱交換器6B以及散 熱部6C大致在同一平面上配置，元件冷卻部6A和散熱部6C互相為鄰，在元 件冷卻部6A的上側(cè)有熱交換器6B。另外，圖2(b)表示半導體元件7裝上能構(gòu) 成電路的布線基板8的狀態(tài)，而圖4表示取下布線基板8的狀態(tài)。
從圖3可知，散熱部6C在管道4的內(nèi)部，利用通過管道4的風冷卻。由 于散熱部6C是2列，所以在主電路單元l的內(nèi)部，管道4被分離為2個。
在1個冷卻模塊6上搭載的半導體元件相當于在變換器或逆變器等1相或 者1臂等電路上配置于附近的元件。通過這樣，可以降低電路的電阻和電感， 布線也變得容易。也可以將多個元件匯總的1個組件(package)搭載于冷卻模塊6。 1個冷卻模塊6的元件冷卻部6A和散熱部6C的面積以及冷卻模塊6的個 數(shù)的決定如下應該搭載的半導體元件7可全部搭載；搭載的半導體元件7的
估計發(fā)熱量可以從散熱部6C散熱；總體積盡可能小。另外，較接近開口部的
冷卻模塊6由于進行冷卻的空氣溫度較低，冷卻能力更高，所以又可以使較接 近開口部的冷卻模塊6的發(fā)熱量更大，離開口部越遠發(fā)熱量越小。
下面根據(jù)圖5對冷卻模塊6的結(jié)構(gòu)進行說明。在元件冷卻部6A中，虛線 表示的搭載半導體元件7的部分在縱向以規(guī)定的間隔設置流過致冷劑的多支受 熱管6D，受熱管6D其下端與1條配管6E連接，上端與熱交換器6B連接。
熱交換器6B的外形為圓筒狀，從兩端起的規(guī)定的距離上分別有1片相同 形狀的隔板6F。在2片隔板6F上有規(guī)定個數(shù)的圓形孔，該孔上連接圓形的配 管6G。被2片隔板6F夾著的熱交換器6B的內(nèi)部被分為配管6G的內(nèi)側(cè)和外 側(cè)，配管6G的內(nèi)側(cè)由于與隔板6F的外側(cè)相連，所以熱交換器6B的內(nèi)部被分 為2個部分。來自元件冷卻部6A的受熱管6D在被2片隔板6F夾著的部分與 配管6G的外側(cè)連接。在圖中右側(cè)的隔板6F的右側(cè)的部分連接有通往元件冷卻 部6A的配管6E。在左側(cè)的隔板6F的近右側(cè)下部連接有與散熱部6C的下側(cè) 連接的配管6H。位于左側(cè)的隔板6F的左側(cè)部分連接有來自散熱部6C的配管 6J。
散熱部6C具有在縱向以規(guī)定間隔配置的多支散熱管6K，散熱管6K在上 側(cè)與配管6J連接，下側(cè)與配管6H連接。在散熱管6K之間，設有使散熱量變 大用的散熱片6L。散熱片6L形成在可以使通過管道4的冷卻風通過，通過散 熱片6L時壓力損耗在可允許的范圍內(nèi)，能夠使散熱量大的形狀。
圖5也表示致冷劑的流動。在元件冷卻部6A的受熱管6D，由于半導體元 件產(chǎn)生的熱量，致冷劑被加熱沸騰。沸騰產(chǎn)生的致冷劑蒸氣移動至上方的熱交 換器6B—方，被致冷劑蒸氣的氣泡拖拉，液體的致冷劑也向熱交換器6B — 方移動。進入熱交換器6B的致冷劑存在于配管6G的外側(cè)，向配管6G的內(nèi)側(cè) 的致冷劑提供熱量，致冷劑蒸氣變回液體，溫度也會下降。從熱交換器6B出 來的致冷劑通過配管6H進入散熱部6C。進入散熱部6C的致冷劑將熱量傳遞 至空氣，溫度進一步下降。從散熱部6C出來的致冷劑通過配管6J進入熱交換 器6B。從配管6J進入熱交換器6B的致冷劑通過配管6G的內(nèi)側(cè)，從外側(cè)的致冷劑獲取熱量，溫度上升。從熱交換器6B通過配管6E返回至元件冷卻部6A。 在元件冷卻部6A中的受熱管6D中致冷劑沸騰向上方移動，移動的致冷 劑蒸氣被冷卻返回至液體狀態(tài)，所以從沸騰的地方向恢復為液體的地方總有致 冷劑流動，即使不設置泵也能使致冷劑循環(huán)。利用這樣的致冷劑的沸騰使致冷 劑循環(huán)的結(jié)構(gòu)也稱為氣泡泵。通過使用氣泡泵，可以不必使用泵及其附屬設備， 冷卻模塊的結(jié)構(gòu)更簡單，維護也更容易。
關于節(jié)省空間，通過使用氣泡泵，至少可以減小與泵等部分的體積相當然 的體積。另外，在有泵等的情況下需要考慮泵等的縱橫向大小，決定冷卻模塊 6間的間隔，雖然無法使冷卻模塊6間的間隔過小，但是可以將冷卻模塊6間 的間隔抑制在冷卻模塊6本身的厚度左右，可以使冷卻一定的發(fā)熱量所需要的 體積比存在泵時更小。在使用熱管的情況下，將搭載發(fā)熱的半導體元件的元件 冷卻部的面積乘以熱管高度得到的體積對熱管來說是必要的；而只要確保與發(fā) 熱量相應的面積的散熱部即可、由于沒有與散熱部的厚度相關的制約條件，只 要將元件冷卻部以及散熱部的厚度做得薄，就能減小冷卻用的必要的體積。
根據(jù)與電力變換裝置的變換能力決定發(fā)熱量，冷卻相同發(fā)熱量用的必要體 積可以減小，所以相同變換能力的電力變換裝置的體積與以往相比可以做得更 小。
使用圖6說明可以構(gòu)成電力變換裝置的電路的布線的連接方法。圖6是從 與主電路單元l的與車用電器元件3接觸的一側(cè)的角落的內(nèi)側(cè)看該角落附近的 立體圖，冷卻模塊6和電容器5等被省略。與半導體元件7連接的布線基板8 連接的單元主電路布線基板9是彎曲成L字形的長方形平板。在單元主電路布 線基板9的上側(cè)有與電容器5連接的大致同樣形狀的電容器主電路布線基板 10。在與電容器主電路布線基板10的與車用電器元件3接觸的一側(cè)的面的角 落附近的部分向下側(cè)延伸，以該延伸的部分(稱為連接部IOA)與單元主電路布 線基板9連接。在連接部10A的車用電器元件3 —側(cè)設有進行連接以及取下操 作用的空間。雖然未圖示，但是電容器主電路布線基板10和車用電器元件3 的電連接也同樣進行。這樣，由于進行電連接的部分配置在電力變換裝置的下 表面的中央附近，所以不會被相鄰設置的其他機器影響，可以容易地進行電連 接等的工作。布線基板8、單元主電路布線基板9以及電容器主電路布線基板10是連接 半導體元件7和其他電氣零件的連接基板。由于電容器5和主電路單元1配置 在附近，所以半導體元件7和電容器5也配置在附近，可以簡單進行電連接， 布線基板8、單元主電路布線基板9以及電容器主電路布線基板IO等的布線長 度可以縮短，能降低電阻和電感等。
下面根據(jù)圖7說明從電車取下電力變換裝置的方法。圖7是在取下主電路 單元l的中途的線路的垂直方向上的電車下部的剖面圖，與圖l(b)的YY剖面 對應。在電車下表面的靠近側(cè)面的部分，存在電車的結(jié)構(gòu)構(gòu)件200，在結(jié)構(gòu)構(gòu) 件200夾著的空間配置有電容器5和車用電器元件3的上部。解除主電路單元 1、電容器5以及車用電器元件3的電連接，取下固定主電路單元1的構(gòu)件之 后，將主電路單元l從電車的側(cè)面的橫向拉出，取下。從取下主電路單元l的 狀態(tài)取下送風機2、電容器5、車用電器元件3的情況下，從下側(cè)或橫向取下。 送風機2由于在車體的中央，所以容易從下側(cè)取下。車用電器元件3可以原樣 向下取下，或在解除固定后使其向送風機2所處的位置移動后向下取下，或者 向電車的側(cè)面?zhèn)热〕?。在安裝于電車時，以與取下順序相反的順序安裝。這樣， 該電力變換裝置的主電路單元即使不用專用的器材也能容易從橫向安裝或取 出。從下側(cè)或者橫向安裝、取下的送風機或車用電器元件單獨的情況下并不是 很大，可以容易地從下側(cè)或者橫向安裝、取下。由于將進行維修保養(yǎng)等操作較 多的車用電器元件配置在電車的車體側(cè)面，所以具有可以不受與電力變換裝置 相鄰配置的機器的影響地對車用電器元件進行保養(yǎng)檢查等作業(yè)的效果。
由于可以將電容器與主電路單元分離，將電容器配置在主電路單元的上 部，所以即使是電容器與主電路靠近配置，有障礙物等，可向橫向拉出的高度 有限制的情況下，也能夠使主電路單元的高度滿足該限制，將主電路單元從橫 向拉出。由于電容器和主電路靠近配置，可以降低主電路的電感和電阻，可以 降低諧振電流及伴隨諧振電流的損耗。通過將電容器配置在主電路單元的上 側(cè)，可以改善整體的空間利用效率，與將電容器配置于主電路單元的橫向等位 置的情況相比，體積可以削減2成左右。
由于兩列散熱部互相接近配置，所以對于這兩列只要l個送風機即可，可 以削減零件數(shù)量，可以降低成本提高可靠性。即使只有l(wèi)列散熱部的情況下，由于散熱部重疊，所以具有對多個散熱部只用l個送風機即可的優(yōu)點。
雖然將冷卻模塊配置為兩列，但是也可以是1列或者3列以上。使兩列冷
卻模塊的散熱部相鄰，以1個送風機冷卻兩列冷卻模塊，但是也可以對每一列
冷卻模塊、每規(guī)定個數(shù)的冷卻模塊等設置一個送風機。
冷卻模塊的元件冷卻部和散熱部大致在同一平面上橫向配置，但是也可以
使元件冷卻部和散熱部之間形成規(guī)定的角度，或使元件冷卻部與散熱部大致平
行但配置于不同平面上，或者元件冷卻部和散熱部上下偏置或斜著橫向配置。 電容器配置在主電路單元上，但是也可以配置在主電路單元的旁邊等位置
上?？蓪⒅麟娐穯卧驒M向拉出，雖然操作不方便，但是也可以從下側(cè)安裝或取出。
以上方法也適用于其他實施形態(tài)。 實施形態(tài)2
本實施形態(tài)2是將電容器配置在主電路單元的旁邊的，實施形態(tài)1的變形。 圖8是說明實施形態(tài)2的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
下面只說明與實施形態(tài)1的情況下的圖2的不同點。將電容器5配置在主 電路單元1的旁邊，送風機2的兩側(cè)。在送風機2以及電容器5的圖中內(nèi)側(cè)配 置有車用電器元件3。
在本實施形態(tài)中也具有的這樣的效果，即可以使冷卻模塊6與實施形態(tài)1 的情況下一樣小型化(可以減小冷卻規(guī)定的發(fā)熱量所需要的冷卻器的體積)。其 他的效果與實施形態(tài)1的情況相同。但是，使冷卻模塊6的高度與實施形態(tài)1 相同時，電力變換裝置全體的面積要大出電容器相應的面積，整體的體積也會 變大。
實施形態(tài)3
本實施形態(tài)3是將主電路單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及送風機的配置從實施形態(tài)1 的情況出發(fā)加以變更，以便能夠能降低主電路電感的情況。圖9是說明實施形 態(tài)3的電力變換裝置結(jié)構(gòu)的立體圖。
下面只說明與實施形態(tài)1的情況下的圖2的不同點。兩列冷卻模塊6配置 得使單元主電路布線基板9相鄰，在排列的散熱部6C的圖中內(nèi)側(cè)分別配置1 個送風機2。雖然未圖示，但是在主電路單元1的角落部進行的、單元主電路布線基板9和電容器主電路布線基板10的連接在主電路單元1的車用電器元
件3—側(cè)的側(cè)面中央部進行。
在本實施形態(tài)中也具有這樣的效果，即冷卻模塊6與實施形態(tài)1的情況下 一樣可以小型化。并且，由于兩個單元主電路布線基板9相近，主電路的電感 和電阻與實施形態(tài)l的情況相比可以進一步降低，可以抑制諧振電流，降低損 耗。
實施形態(tài)4
本實施形態(tài)4是每規(guī)定個數(shù)的冷卻模塊具備一個送風機，冷卻模塊的模塊 性進一步提高的實施形態(tài)1的變形。圖10是說明實施形態(tài)4的電力變換裝置 的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖ll是從下方看主電路單元l的平面圖。
下面只說明與實施形態(tài)1的情況下的圖2的不同點。由于送風機2配置在 冷卻模塊1的下側(cè)，所以在立體圖中看不見送風機2。從圖11的下方看的平面 圖可知，每兩個冷卻模塊1配置兩臺送風機2。
在本實施形態(tài)中也具有如下所述的效果，即冷卻模塊6能夠與實施形態(tài)1 的情況下一樣小型化。并且，由于每規(guī)定個數(shù)的冷卻模塊具備一個送風機，所 以具有的效果是，送風機和規(guī)定個數(shù)的冷卻模塊形成的組的模塊性變得更高。
實施形態(tài)5
本實施形態(tài)5是改變實施形態(tài)4，使其能夠從電車的兩側(cè)的側(cè)面吸入外部 氣體的情況。圖12是說明實施形態(tài)5的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖13 是從下方看主電路單元1的平面圖。圖14是說明主電路單元1的內(nèi)部的風的 流動用的剖面圖。
下面只說明與實施形態(tài)4的情況下的圖IO和圖11的不同點。冷卻模塊6 的散熱部6C向電車的側(cè)面?zhèn)冗M入，將主電路單元1與電車的行進方向垂直地 減小配置。送風機2從電車的兩側(cè)的側(cè)面吸入外部氣體，向電力變換裝置的下 側(cè)排出。
在本實施形態(tài)中也具有這樣的效果，即冷卻模塊6與實施形態(tài)1的情況下 一樣可以小型化。并且，由于每規(guī)定個數(shù)的冷卻模塊具備一個送風機，所以具 有這樣的效果，即送風機和規(guī)定個數(shù)的冷卻模塊構(gòu)成的組的模塊性變得更高。 并且，由于從電車的兩側(cè)面吸進外部氣體，可以吸進更多的外部氣體，具有能提高冷卻效率的效果<
權利要求
1. 一種電力變換裝置，其特征在于，包括進行電力變換用的開關動作的半導體元件，具有利用致冷劑對該半導體元件進行冷卻的元件冷卻部、以及使熱量從在該元件冷卻部被加熱的致冷劑中散發(fā)出的散熱部，通過在所述元件冷卻部使致冷劑沸騰、使致冷劑在所述散熱部和所述元件冷卻部之間循環(huán)的氣泡泵型的、所述散熱部相鄰重疊的多個冷卻器，以及產(chǎn)生向所述散熱部吹的風的冷卻扇。
2. 如權利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于，將所述冷卻器以及所述半導體元件排列為多個列，使重疊的所述散熱部的 列相鄰近。
3. 如權利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 每規(guī)定個數(shù)的所述冷卻器具備所述冷卻扇。
4. 如權利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于，具備固定搭載所述半導體元件的多個所述冷卻器的固定構(gòu)件。
5. 如權利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于，設有使所述冷卻扇產(chǎn)生的風通過的風洞，在該風洞內(nèi)配置所述散熱部。
6. 如權利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 具備保存直流電的電容器，將該電容器和利用所述固定構(gòu)件固定的多個所述冷卻器上下重疊配置。
7. 如權利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 將利用所述固定構(gòu)件固定的多個所述冷卻器在電車車體外側(cè)下表面橫向安裝。
8. 如權利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 具備連接所述半導體元件和其他電子零件的連接基板，將所述冷卻器排列為多個列，使所述連接基板互相接近。
9. 如權利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 具備保存直流電的電容器、以及連接所述半導體元件和其他電子零件的連接基板；所述半導體元件和所述電容器相互靠近配置。
10. 如權利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 具備連接所述半導體元件和其他電子零件的連接基板，連接所述連接基板的部分設置在裝置中央。
11. 如權利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述冷卻扇配置在裝置中央，在裝置側(cè)面配置電子零件。
全文摘要
在已有的電力變換裝置中，為了冷卻半導體元件使用熱管和泵構(gòu)成的循環(huán)型冷卻器，冷卻器需要較大的空間。本發(fā)明的電力變換裝置具備進行電力變換用的開關動作的半導體元件(7)、具有利用致冷劑對半導體元件(7)進行冷卻的元件冷卻部(6A)和使熱量從在元件冷卻部(6A)被加熱的致冷劑中散發(fā)出的散熱部(6C)，通過在元件冷卻部(6A)使致冷劑沸騰，使致冷劑在散熱部(6C)與元件冷卻部(6A)之間循環(huán)的氣泡泵型的，散熱部(6C)相鄰重疊的多個冷卻器(6)、以及對散熱部(6C)吹風的冷卻扇(2)。
文檔編號H02M1/00GK101416373SQ200680054099
公開日2009年4月22日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權日2006年3月31日
發(fā)明者一法師茂俊, 東矢和義, 中山靖, 村端章浩, 林建一, 高橋哲也 申請人:三菱電機株式會社