专利名称：强制风冷式车辆用控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁道车辆用的强制风冷式车辆用控制装置(以下称为车辆用控制装置)。
背景技术：
通常，为了驱动搭载在电动车上的驱动用主电动机，在驱动用主电动机为感应电动机的情况下，需要具备向该感应电动机供给可变电压、可变频率(VVVF)的电力的所谓 VVVF逆变器，在架设电线为交流时使用的转换器，以及相关联的仪器等的车辆用控制装置。 车辆用控制装置利用存在于电动车的车体底板下的有限的空间进行设置，而且在车辆用控制装置中使用了较多的发热仪器。该发热仪器一般是被具备用于冷却发热仪器的散热部的冷却单元、向该散热部输送冷却风的送风机等强制冷却。当以冷却单元的构造区别车辆用控制装置时，大致分在轨道面方向(以下称为“电动车的底面侧”)上拆卸将冷却单元的车辆用控制装置，和在电动车的侧面方向上拆卸冷却单元的车辆用控制装置。这样，冷却单元具备作为由电阻等构成的电压吸收电路零件的缓冲电路零件，IGBT等半导体元件，冷却因半导体元件的开关而产生的损失热和缓冲电路零件产生的热的冷却器，以及电连接使转换器的输出平滑化的电容器等的电线或导体棒等。在此，半导体元件在半导体元件动作时，在包含上跳电压的元件外加电压超过了元件使用最大电压的情况下会导致破坏。因此，作为将元件外加电压抑制在元件使用最大电压内的措施，必须要将从半导体元件至电容器之间的电感的阻抗值抑制在规格值内。该电感包含半导体元件或电容器这种电气零件自身的电感，和起因于电连接各零件的电线或导体棒的配线电感，特别是，通过使各零件间的距离接近而能够降低配线电感的阻抗值是众所周知的。以往，例如下述专利文献1中所示的车辆用控制装置具备具有吸收半导体元件、 电压吸收电路零件、控制电路零件等的散热的吸热部以及将吸收的热散热的散热部的冷却单元，以及向散热部输送冷却风的送风机等，车辆用控制装置为收纳在框体状的控制箱(以下称为“车辆用控制装置框体”)并设置在电动车的底板下的结构。专利文献1 特开平07-251737号公报
如上所述，虽然当以冷却单元的构造区别车辆用控制装置时，大致区分为在电动车的底面一侧拆卸冷却单元的车辆用控制装置，以及在电动车的侧面方向上拆卸冷却单元的车辆用控制装置，但在电动车的底面一侧拆卸冷却单元的车辆用控制装置由于在车辆用控制装置的保养检修或冷却单元的更换之际，作业者要在车辆用控制装置的下侧进行作业，所以存在作业性差，保养检修或冷却单元的更换时间长的问题。一方面，在电动车的侧面方向上拆卸冷却单元的车辆用控制装置中，存在保养检修或冷却单元的更换时间与在电动车的底面侧进行作业的情况相比缩短了的优点。但是， 为了充分确保拆卸设在车辆用控制装置框体侧面的冷却单元的开口部的开口尺寸，或者存在于电动车的侧面方向的作为配线用通道等的车体侧构造物不成为拆卸冷却单元时的障碍，冷却单元必须要减小其外形尺寸、特别是高度方向的尺寸。另一方面，以上述专利文献1为代表的现有的车辆用控制装置由于是半导体元件、缓冲电路零件、冷却器、电容器、电线、以及导体棒等一体化构成的，所以存在不能够谋求冷却单元的小型化/轻量化，保养检修或处理性差的问题。特别是，电容器为占冷却单元的整个质量的大致30%的重量物，成为了妨碍冷却单元的小型化/轻量化的要因。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种车辆用控制装置，能够谋求冷却单元的小型化/轻量化，提高保养检修或处理性。为了解决上述问题并实现目的，本发明所涉及的强制风冷式车辆用控制装置具有向发热零件输送冷却风的送风机并安装在电动车的车辆底板下，其中，具备含有接触器的控制电路零件，作为电压吸收电路零件的缓冲电路零件，电连接转换器和逆变器并使上述转换器的输出平滑化的电容器，上述转换器和上述逆变器所具备的半导体元件，利用来自上述送风机的冷却风对上述半导体元件和上述缓冲电路零件产生的热进行冷却的冷却器， 用于将上述半导体元件与上述电容器电连接的导体棒，以及电连接上述导体棒和上述电容器的汇流条，设有第1收纳室和第2收纳室，所述第1收纳室以能够沿着电动车的侧面方向移动的方式收纳支承冷却单元的第1支撑体，所述冷却单元具备上述半导体元件，上述缓冲电路零件，对上述半导体元件和上述缓冲电路零件产生的热进行冷却的冷却器，以及上述导体棒，所述第2收纳室收纳上述电容器，上述冷却单元和上述电容器构成为能够通过取下上述汇流条与上述导体棒的连接部或者上述汇流条与上述电容器的连接部中的某一方而分离。根据本发明所涉及的车辆用控制装置，由于设有收纳支承冷却单元的第1支撑体的第1收纳室，以及收纳电容器的第2收纳室，冷却单元以及电容器构成为能够通过取下电连接电容器的汇流条与导体棒的连接部或者汇流条与电容器的连接部中的某一方而分离， 所以能够谋求冷却单元的小型化/轻量化，具有能够提高保养检修或处理性的效果。
图1是实施方式1所涉及的车辆用控制装置的纵向剖视图； 图2是沿着图1中的A-A线的立体图3是沿着图1中的B-B线的立体图； 图4是从车辆用控制装置上拆卸冷却单元中途的纵向剖视图； 图5是从车辆用控制装置上拆卸了冷却单元后的纵向剖视图； 图6是从车辆用控制装置上拆卸了冷却单元后的立体图7是表示为了从车辆用控制装置上拆卸电容器而拆卸了冷却单元的状态的附图； 图8是表示从车辆用控制装置上拆卸了冷却装置后进而拆卸了电容器的状态的纵向剖视图9是表示从车辆用控制装置上仅拆卸了电容器的状态的纵向剖视图； 图10是将电容器架设在车辆用控制装置框体上的车辆用控制装置的纵向剖视图。附图标记说明2冷却单元；
3电容器；
4层压汇流条；
5送风机；
6控制电路零件；
7第1收纳室；
8第2收纳室；
9第3收纳室；
10分隔板10 ；21半导体元件；22冷却器；23缓冲电路零件；24导体棒；25冷却单元框架(第1支撑体)；26电容器单元框架(第2支撑体)30车辆用控制装置框体；31风洞；32框体盖；33开口部；40车体;41车体裙部；42车体侧构造物；43轨道。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明所涉及的车辆用控制装置进行详细说明。另外，本发明并不仅限于该实施方式。实施方式1
(车辆用控制装置的结构)
图1是实施方式1所涉及的车辆用控制装置的纵向剖视图，图2是沿着图1中的A-A线的立体图，图3是沿着图1中的B-B线的立体图。实施方式1的车辆用控制装置作为主要的结构部具有第1收纳室7、第2收纳室8、第3收纳室9、以及送风机5。另外，第1收纳室 7、第2收纳室8、第3收纳室9、以及送风机5收纳在车辆用控制装置框体30中，并搭载在车体40下部与轨道43之间。在车辆用控制装置框体30的左侧面设有拆卸冷却单元2等时使用的开口部33、以及封闭开口部33的框体盖32。而且，在车辆用控制装置框体30的左侧外部示出了例如作为配线用通道等的车体侧构造物42。而且，在车辆用控制装置框体 30的外部示出了沿着车体底板下方向延伸并覆盖车辆用控制装置框体30的车体裙部41。(第1收纳室)
第1收纳室7收纳有冷却单元2以及作为第1支撑体的冷却单元框架25。
冷却单元2具备冷却器22，该冷却器22利用来自送风机5的冷却风对由电阻等构成的作为电压吸收电路零件的缓冲电路零件23产生的热以及因IGBT等半导体元件21的开关而产生的热进行冷却。而且，冷却单元2具备用于将半导体元件21与电容器3电连接的导体棒对、缓冲电路零件23、以及半导体元件21。冷却单元框架25支承冷却单元2，并且设置成能够在以分隔出第1收纳室7和第 2收纳室8的方式装配的分隔板10上沿着电动车的侧面方向移动。即，第1收纳室7以能够沿着电动车的侧面方向移动的方式收纳支承冷却单元2的冷却单元框架25。(第2收纳室)
第2收纳室8收纳有经由上述的分隔板10而配置在第1收纳室7的下侧的电容器3、 以及作为第2支撑体的电容器单元框架26。电容器单元框架沈支承电容器3，并且设置成能够在车辆用控制装置框体30的底面上沿着电动车的侧面方向移动。即，第2收纳室8将支承电容器3的电容器单元框架沈收纳成能够沿着电动车的侧面方向移动。这样，冷却单元2以及电容器3被设在第1收纳室7和第2收纳室8之间的分隔板10在垂直方向上分离地收纳。(层压汇流条)
为了减小配线电感器的阻抗，收纳在第1收纳室7中的导体棒M和收纳在第2收纳室 8中的电容器3采用层压汇流条4等的平行铜板电连接。通过取下层压汇流条4与导体棒 24的连接部或者层压汇流条4与电容器3的连接部中的某一方，导体棒M和电容器3被切开，并能够在电动车的侧面方向拆卸冷却单元框架25或者电容器单元框架26。送风机5装配在第1收纳室7以及第2收纳室8和第3收纳室9之间，向内置在冷却单元2中的冷却器22输送冷却风。冷却风从送风机5以风洞31、冷却器22、以及框体盖32的顺序通过，排出到车辆用控制装置的左侧外部。另外，也可以是冷却风以框体盖32、 冷却器22、风洞31、送风机5的顺序通过，排出到车辆用控制装置的下侧外部的结构。(第3收纳室)
第3收纳室9中收纳有印刷板、继电器、以及接触器等控制电路零件6。另外，控制电路零件6也可以采用单元框架设置成在车辆用控制装置框体30的底面上能够向电动车的右侧面方向移动。在图2中，作为一例示出了搭载VVVF逆变器用冷却单元2、转换器用冷却单元2、 以及多个电容器3的车辆用控制装置框体30。在冷却单元框架25和电容器3之间，如上所述设有分隔板10，冷却单元框架25搭载在该分隔板10上，电容器单元框架沈配置在分隔板10的下侧。另外，在上述说明中，冷却单元框架25经由分隔板10搭载在上侧，下侧装配有电容器单元框架26，但并不仅限于此，也可以是将电容器单元框架沈搭载在上侧，将冷却单元框架25装配在下侧的结构。而且，在图2中，电容器3相对于各冷却单元2各设置两台，但并不仅限于此。图3所示的层压汇流条4通过多个螺钉接合在导体棒M的端部以及电容器3的连接端子上，将导体棒M以及电容器3电连接。而且，通过取下导体棒M的端部或者电容器3的连接端子中某一方的螺钉，导体棒M以及电容器3的电连接开放，能够将冷却单元框架25以及电容器单元框架沈向车辆用控制装置的侧面方向拉出。以下，针对将冷却单元框架25以及电容器单元框架沈从车辆用控制装置上拆卸的顺序进行说明。(冷却单元拆卸顺序)
针对冷却单元2的拆卸顺序，参照图1 图6的附图进行说明。在此，图4是从车辆用控制装置上拆卸冷却单元中途的纵向剖视图，图5是从车辆用控制装置上拆卸了冷却单元后的纵向剖视图，图6是从车辆用控制装置上拆卸了冷却单元后的立体图。首先，将框体盖 32和从层压汇流条4上部的螺钉孔拧入导体棒M —侧的螺钉全部拆卸(参照图4)。然后， 拆卸各种配线和冷却单元2的安装螺栓等，一边注意不与车体侧构造物42等接触一边从车辆用控制装置框体30的开口部33拉出冷却单元框架25。其结果，能够在电动车的侧面方向上拆卸冷却单元框架25 (参照图5、图6)。另外，在将冷却单元框架25安装在车辆用控制装置框体30上的情况下，以与上述顺序相反的顺序进行即可。(电容器的拆卸顺序)
图7以及图8是表示从车辆用控制装置上拆卸电容器时的顺序的纵向剖视图，更详细地说，图7是表示为了从车辆用控制装置上拆卸电容器而拆卸了冷却单元的状态的附图， 图8是表示从车辆用控制装置上拆卸了冷却装置后进而拆卸了电容器的状态的纵向剖视图。另外，在图7中，一并表示了从第3收纳室9中拆卸了控制电路零件6的状态。首先，将框体盖32和从层压汇流条4上部的螺钉孔拧入导体棒M —侧的螺钉全部拆卸，并且拆卸各种配线和冷却单元框架25的安装螺栓等，一边注意不与车体侧构造物 42等接触一边从车辆用控制装置框体30的开口部33拉出冷却单元框架25 (参照图7)。 然后，一边注意车辆用控制装置框体30的左侧下端的突出部等一边从车辆用控制装置框体30的开口部33拉出电容器单元框架沈，从而不仅能够拆卸冷却单元框架25，也能够拆卸电容器单元框架26 (参照图8)。另外，在将电容器单元框架沈安装在车辆用控制装置框体30上的情况下，以与上述顺序相反的顺序进行即可。另外，在图7中示出了从第3收纳室9中仅拆卸了控制电路零件6的状态。S卩，在图8所示的结构中，是将控制电路零件6直接架设在车辆用控制装置框体30上的结构，但并不仅限于该方式。例如，也可以是从车辆用控制装置框体30的右侧开口部将搭载在冷却单元框架25、相当于电容器单元框架沈的单元框架上的控制电路零件6与该单元框架一起拉出的结构。图9是表示从车辆用控制装置上仅拆卸了电容器的状态的纵向剖视图。在图7和图8中，在将冷却单元2向电动车的侧面方向拉出后拆卸电容器3，但通过将从层压汇流条 4下部的螺钉孔拧入电容器3的螺钉全部拆卸，能够以将冷却单元框架25以及层压汇流条 4留在车辆用控制装置框体30上的状态拆卸电容器单元框架26。如上所述，根据实施方式1所涉及的车辆用控制装置，由于设有收纳冷却单元2以及支承冷却单元2的冷却单元框架25的第1收纳室7、和收纳电容器3以及支承电容器3 的电容器单元框架26的第2收纳室8，冷却单元2以及电容器3构成为能够通过取下将电容器3电连接的层压汇流条4与导体棒M的连接部或者层压汇流条4与电容器3的连接部中的某一方而分离，所以能够将配线电感器的阻抗抑制在较低的值，并能够使冷却单元2 以及电容器3的处理单位小型化或者轻量化，而且能够有效地利用车辆用控制装置的内部空间。其结果，由于实施方式1所涉及的车辆用控制装置与现有技术相比，能够提高冷却单元2的保养检修或处理性，同时能够使车辆用控制装置整体小型化或者轻量化，所以能够有助于电动车的节能化。而且，冷却单元2以及电容器3的分离、打包、搬运以及破碎处理也容易。另外，根据实施方式1所涉及的车辆用控制装置，由于分离了冷却单元框架25和电容器单元框架沈，所以通过从构成冷却单元框架25的部件上除去支承作为重量物的电容器3等，冷却单元框架25能够小型化或者轻量化，进一步提高冷却单元2的保养检修或处理性。另外，上述的实施方式作为搭载了两个电容器3的车辆用控制装置进行了说明，但即使是有一台或者三台以上的电容器构成的车辆用控制装置也能够具有同样的效果。实施方式2
在实施方式1所涉及的车辆用控制装置中，电容器单元框架26支承电容器3，并设置成能够在车辆用控制装置框体30的底面上向电动车的侧面方向移动。但是，由于电容器3 与冷却单元2相比保养检修周期要长，所以也可以是不采用以提高保养检修或处理性为目的使用的电容器单元框架26，而是直接架设在车辆用控制装置框体30上的结构。图10是将电容器架设在车辆用控制装置框体上的车辆用控制装置的纵向剖视图。实施方式2所涉及的车辆用控制装置的结构除了电容器单元框架沈之外与实施方式1 是相同的，能够按照实施方式1中所说明的冷却单元2的拆卸顺序进行冷却单元2的保养检修。另外，由于实施方式2所涉及的车辆用控制装置除去了电容器单元框架沈，所以与实施方式1所涉及的车辆用控制装置相比，能够谋求进一步的小型化或者轻量化。而且，实施方式1 2所示的车辆用控制装置的结构是本发明的内容的一例，能够与其它公知的技术进行组合，勿庸置疑，在不脱离本发明的要旨的范围内，也可以省略一部分等而变更地构成。如上所述，本发明所涉及的车辆用控制装置特别是在通过强制风冷方式对半导体元件等进行冷却的车辆用控制装置中是有用的。
权利要求
1.一种强制风冷式车辆用控制装置，具有向发热零件输送冷却风的送风机并安装在电动车的车辆底板下，其特征在于，具备含有接触器的控制电路零件，作为电压吸收电路零件的缓冲电路零件，电连接转换器和逆变器并使上述转换器的输出平滑化的电容器，上述转换器和上述逆变器所具备的半导体元件，利用来自上述送风机的冷却风对上述半导体元件和上述缓冲电路零件产生的热进行冷却的冷却器，用于将上述半导体元件与上述电容器电连接的导体棒，以及电连接上述导体棒和上述电容器的汇流条，设有第ι收纳室和第2收纳室，所述第1收纳室以能够沿着电动车的侧面方向移动的方式收纳支承冷却单元的第1支撑体，所述冷却单元具备上述半导体元件，上述缓冲电路零件，对上述半导体元件和上述缓冲电路零件产生的热进行冷却的冷却器，以及上述导体棒，所述第2收纳室收纳上述电容器，上述冷却单元和上述电容器构成为能够通过取下上述汇流条与上述导体棒的连接部或者上述汇流条与上述电容器的连接部中的某一方而分离。
2.如权利要求1所述的强制风冷式车辆用控制装置，其特征在于，具有支承上述电容器的第2支撑体，上述第2支撑体以能够沿着电动车的侧面方向移动的方式收纳在上述第2收纳室内。
3.如权利要求1所述的强制风冷式车辆用控制装置，其特征在于，上述电容器收纳在上述第2收纳室内且架设在车辆用控制装置框体底面上。
4.如权利要求1 3中任一项所述的强制风冷式车辆用控制装置，其特征在于，设有收纳上述控制电路零件的第3收纳室。
5.如权利要求4所述的强制风冷式车辆用控制装置，其特征在于，上述送风机装配在上述第1收纳室以及上述第2收纳室与上述第3收纳室之间。
全文摘要
本发明的强制风冷式车辆用控制装置设有第1收纳室(7)和第2收纳室(8)，所述第1收纳室(7)收纳支承冷却单元(2)的冷却单元框架(25)，所述冷却单元(2)具备利用来自送风机(5)的冷却风对缓冲电路零件(23)和半导体元件(21)产生的热进行冷却的冷却器(22)，电连接半导体元件(21)和电容器(3)的导体棒(24)，缓冲电路零件(23)，以及半导体元件(21)，所述第2收纳室收纳电容器(3)，冷却单元(2)和电容器(3)构成为能够通过取下层压汇流条(4)与导体棒(24)的连接部或者层压汇流条(4)与电容器(3)的连接部中的某一方而分离。
文档编号B61C17/00GK102202951SQ200880131858
公开日2011年9月28日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者冈山秀夫, 高桥哲也 申请人:三菱电机株式会社