[发明专利]电动车用电力变换装置

说明书

本发明涉及铁路车辆、尤其是电动车使用的电力变换装置，特别涉及该电力变换装置的冷却。

在铁路电力车辆中，用于可变速驱动电动机的电力变换装置通常配置于车体的地板下。例如采用变换器方式的控制装置，由半导体开关元件(例如GTO、IGBT等)、二极管、电容器、电阻器、门控制装置等构成。这些构成零件由于在装置动作时产生热损失，因而良好的冷却是很重要的。特别是半导体开关元件，因其发热量大而配备有专用的散热器。该散热器被置于与外部相通的风洞内，可以向外部散热。另一方面，二极管、电容器、门控制装置和半导体开关元件自身为确保可靠性，需要设置在清洁的空气下。为此，有效的方法是将安装该装置的箱体密封，使之不与箱体外的污染空气接触。

但是，这些安装在密封室内的半导体开关元件以外的电子零件也不少发热，为了将该密封室的空气温升控制在一定值以下，就需要在密闭室内的空气和箱体外的污染空气之间进行高效的热交换。

在特开平6-163770号公报(文献1)上记载着如下的冷却构造，在受热板的一面上安装控制异步电动机的电力变换器的模块型主电路半导体开关元件，在片上埋入弯或L形的冷却导热管的受热部分，在冷凝部分上安装有散热片。另外，在特开昭62-255266号公报上(文献2)，记载着作为冷却控制异步电动机的变换器的技术的使冷却柴油机的冷却水再循环至变换器的技术。

电力车辆用、特别是电车用电力变换装置，由于被安装在车体的地板下，因而要求小型化及轻量化。因而，有必要提高机器的安装密度。若安装密度提高，则安装于箱体内的电子零件的发热密度增加，为了高效率的冷却这些元件，不仅需要半导体开关元件专用的散热器，而且需要用于高效冷却密封室内的电子零件的散热器以及散热构造。

为了高效冷却电子零件所使用的风扇和泵这样的转动机器，因为有磨损零件，所以需要定期更换零件和保养。另外，半导体开关元件的散热器，由于粉尘等易于滞留在散热器内部，因而也需要定期清扫。因而，在安装这些机器于车体地板下部时，需要考虑容易检修保养。

在文献1中记载的构造中，由于只能在受热面1上安装模块型开关元件。因而增加安装密度有困难。另外，在几乎所有的情况下，由于必须由多个冷却导热管冷却的关系，为了使冷却风吹到所有的冷却导热管的散热片上，就要根据冷却导热管的配置，即，冷却侧的情况决定安装时的电力变换装置的配置，因而还存在机器的配置设计的自由度小的问题。

而在文献2中，虽然有冷却水循环回路的记载，但是有关安装却丝毫没有考虑。

本发明的目的在于提供一种即使安装密度增加了，也使机器的配置的自由度提高，并且具有可以得到同时高效地冷却用于冷却半导体开关元件的散热器和其它电子零件密封室的构造的电力车辆用电力变换装置。

本发明的第2目的在于，提供一种具有转动机器和热交换器的维修保养容易的冷却构造的电力车辆用电力变换装置。

本发明的第3目的在于，提供一种即使由于转换容量增大而使密封室的发热量增大，也可以冷却其的电力车辆用电力变换装置。

上述第1目的，是在具备有包含控制电力车辆驱动用异步电动机的多个开关元件的电力变换器、和冷却该电力变换器的冷却装置的电力车辆用电力变换装置中，配备安装上述开关元件的，在内部具有冷却液流路的受热板；在来自上述受热板的冷却液和空气间进行热交换的热交换器；使上述冷却液在上述受热板和上述热交换器间循环的泵；向上述热交换器送冷却风的送风装置，通过如将上述受热板、上述热交换器、上述泵以及送风装置安装于电力车的地板下，将上述热交换器配置在该电力车辆的侧面，使冷却风从不配置上述热交换器的侧面吸入，从配置着上述热交换器的侧面排出那样地配置上述送风装置，来实现上述第1目的。

上述第2目的，是在配备有包含控制电力车驱动用异步电动机的多个开关元件的电力变换器、和冷却该电力变换器的冷却装置的电力车辆用电力变换装置中，配备可以使安装上述开关元件的在内部具有冷却液流路的受热板、在来自上述受热板的冷却液和空气之间进行热交换的热交换器、使上述冷却液在上述受热板和上述热交换器之间循环的泵作为一体从电力车侧面取出的装置，通过上述热交换器配置在该电力车的侧面，实现上述第2目的。