电车控制装置的制作方法

本发明的实施方式涉及电车控制装置。

背景技术：

铁路车辆通过设置在车体的车顶上的受电弓从架线被供给交流电力。该交流电力通过设置在车体的地板下的电车控制装置供给到电动电机。电车控制装置具备将交流电力转换成直流电力的转换器和将从转换器输出的直流电力转换成电动电机驱动用的交流电力的逆变器。

在此，在电车控制装置中设置有冷却散热片等的冷却部，用于对在转换器和逆变器中产生的热量进行散热。由此，降低转换器和逆变器的热损耗。

另外，已知在将冷却散热片配置于电车控制装置的底面侧的情况下，在铁路车辆低速行驶时无法得到足够的风量，冷却散热片的冷却能力下降。另一方面，已知在将冷却散热片配置于电车控制装置的侧面侧的情况下，与在底面侧配置冷却散热片的情况相比，在铁路车辆高速行驶时风量不稳定。

因此，考虑遍及电车控制装置的底面侧和侧面侧这两侧配置冷却散热片，从而对转换器以及逆变器两者进行冷却。

然而，在将冷却散热片设计成能够对转换器以及逆变器两者进行充分冷却的容量的情况下，冷却散热片可能会大型化。

另外，转换器和逆变器通过冷却散热片而一体化，即使想对这些转换器、逆变器以及冷却散热片中的任意一个进行维护，维护负担也可能会增加。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-48533号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电车控制装置，其能够小型化并且能够提高维护性。

用于解决技术问题的方案

实施方式的电车控制装置具有箱体、转换器、逆变器、转换器用冷却部和逆变器用冷却部。箱体设置在车体的地板下。转换器收纳在箱体内，且与交流电源连接，将所供给的交流电力转换成直流电力。逆变器收纳在箱体内，将直流电力转换成电动机的驱动用交流电力。转换器用冷却部配置在箱体的底面侧，冷却转换器。逆变器用冷却部配置在箱体的底面侧，冷却逆变器。

附图说明

图1是示出第一实施方式的电车控制装置的概略结构图。

图2是示出第一实施方式的电车控制装置的框图。

图3是示出第一实施方式的转换器以及逆变器的电流值的变化的图。

图4是示出第二实施方式的电车控制装置的概略结构图。

图5是示出第三实施方式的电车控制装置的概略结构图。

图6是示出第四实施方式的电车控制装置的概略结构图。

图7是示出第四实施方式的变形例中的电车控制装置的概略结构图。

具体实施方式

下面，参照附图，对实施方式的电车控制装置进行说明。

(第一实施方式)

图1是电车控制装置1的概略结构图，图2是电车控制装置1的框图。

如图1、图2所示，电车控制装置1例如对设置在铁路车辆的车体2中的电动电机3进行驱动控制。电车控制装置1具备：箱状的箱体4，设置在车体2的地板下；转换器5和逆变器6，设置在箱体4内；转换器用冷却部7，用于冷却转换器5；以及逆变器用冷却部8，用于冷却逆变器6。

另外，电车控制装置1通过主变压器(变压器)9以及受电弓10与架线11连接。受电弓10收集供给到架线11的交流电力，并且通过主变压器9还连接到接地点12。此外，作为接地点12例如可列举出车轮13。

转换器5将通过主变压器9供给的交流电力转换成直流电力。转换器5配置在箱体4的底面4a。

另一方面，逆变器6将通过转换器5转换出的直流电力转换成电动电机3的驱动用交流电力，并供给到电动电机3。逆变器6配置在箱体4的侧面4b。

转换器用冷却部7以与转换器5相对应的方式配置在箱体4的底面4a。转换器用冷却部7为所谓的散热片，包括沿着箱体4的底面4a延伸的受热板7a和从受热板7a朝向下方延伸的鳍片状的散热部7b。而且，设置成使转换器5与受热板7a接触。在此，转换器5设置成使构成该转换器5的半导体元件5a与受热板7a接触。此外，作为半导体元件5a，例如由igbt(insulatedgatebipolartransistor：绝缘栅双极型晶体管)等开关元件构成。散热部7b形成为散热片在车体2的前后方向上延伸。由此，行驶风容易在散热部7b内穿过。

逆变器用冷却部8以与逆变器6相对应的方式配置在箱体4的侧面4b。逆变器用冷却部8包括沿着箱体4的侧面4b延伸的受热板8a和从受热板8a朝向车体2的车宽方向外侧突出设置的散热部8b。而且，设置成使逆变器6与受热板8a接触。在此，逆变器6设置成使构成该逆变器6的半导体元件6a与受热板8a接触。此外，作为半导体元件6a，例如由igbt(insulatedgatebipolartransistor：绝缘栅双极型晶体管)等开关元件构成。

对逆变器用冷却部8的散热部8b进行详细说明，该散热部8b包括热管14和多个散热片15，所述热管14从受热板8a朝向斜上方延伸，所述多个散热片15设置在热管14的外周面，并相对于该热管14的延伸方向沿法线方向延伸。在热管14的内部封入有用于促进该热管14与外部之间的热交换的工作液。因此，热管14相对于水平方向倾斜设置，从而使工作液在该热管14内正常循环。

根据这种结构，电力从架线11通过受电弓10、主变压器9以及电车控制装置1供给到电动电机3，随着电动电机3的驱动，铁路车辆以期望的速度行驶。

此时，在电车控制装置1的转换器5中产生的热量通过转换器用冷却部7被散热。由此，转换器5被冷却。另一方面，在逆变器6中产生的热量通过逆变器用冷却部8被散热。由此，逆变器6被冷却。

在此，转换器用冷却部7配置在箱体4的底面4a，因此在铁路车辆高速行驶时得到较大的风量，提高了冷却能力。另一方面，逆变器用冷却部8配置在箱体4的侧面4b，因此能够在铁路车辆低速行驶时利用上升气流来有效地提高冷却能力。

另外，如将在下面进行说明的图3所示，施加到转换器5以及逆变器6的负荷在铁路车辆行驶时会发生变化。

图3是示出纵轴为电流值、横轴为铁路车辆的行驶速度时的转换器5以及逆变器6的电流值的变化的图。此外，在图3中，转换器5的电流值是指输入到转换器5的电流值(图2中的a点的电流值)。另外，在图3中，逆变器6的电流值是指从逆变器6输出的电流值(图2中的b点的电流值)。

如图3所示，铁路车辆开始行驶时需要较大的转矩，因此逆变器6的电流值变大。然后，随着行驶速度提高，所需转矩变小，因此逆变器6的电流值也随之逐渐变小。即，逆变器6在铁路车辆低速行驶时的负荷较大，在高速行驶时的负荷较小。

与此相对地，转换器5的供给电流从开始行驶时开始逐渐变大。而且，在铁路车辆高速行驶时电流的供应量变大，因此转换器5的电流值维持较大的值。即，转换器5在铁路车辆高速行驶时的负荷较大，在低速行驶时的负荷较小。

因此，如上述的第一实施方式所述，通过在箱体4的底面4a配置转换器5以及转换器用冷却部7，能够在转换器5的负荷较大的铁路车辆高速行驶时有效地冷却该转换器5。另外，通过在箱体4的侧面4b配置逆变器6以及逆变器用冷却部8，能够在逆变器6的负荷较大的铁路车辆低速行驶时有效地冷却该逆变器6。而且，转换器用冷却部7形成为仅能够冷却转换器5的尺寸即可，逆变器用冷却部8形成为仅能够冷却逆变器6的尺寸即可。这样，能够将各冷却部7、8的冷却对象区别开，有效地冷却转换器5和逆变器6，因此能够实现冷却部7、8整体的小型化。

另外，设置成使构成逆变器6的半导体元件6a与逆变器用冷却部8的受热板8a接触。在此，半导体元件6a发热量较大，因此，通过使该半导体元件6a与受热板8a接触，能够更加有效地冷却逆变器6，还能够实现逆变器用冷却部8的小型化。

进一步，通过将冷却部划分转换器5用(转换器用冷却部7)和逆变器6用(逆变器用冷却部8)，能够容易地维护各部件5～8。也就是说，例如在维护转换器5时，只需将该转换器5和转换器用冷却部7从箱体4上拆下，无需特意拆下逆变器6和逆变器用冷却部8。因此，能够容易地维护各部件5～8。

另外，在箱体4的不同的面上分别按照不同的功能配置各部件5～8，如在箱体4的底面4a配置转换器5以及转换器用冷却部7，在箱体4的侧面4b配置逆变器6以及逆变器用冷却部8。因此，例如在从箱体4上拆下转换器5和逆变器6中的任意一个时，另外一个不会造成妨碍，能够进一步提高维护性。

进一步，各冷却部7、8的受热板7a、8a也分别配置在箱体4的底面4a与侧面4b，因此还能够提高受热板7a、8a自身的散热性。即，转换器用冷却部7的受热板7a在铁路车辆高速行驶时容易受到行驶风的影响，能够提高高速行驶时的散热性。另外，逆变器用冷却部8的受热板8a在低速行驶时容易受到上升气流的影响，能够提高低速行驶时的散热性。

(第二实施方式)

接下来，根据图4，对第二实施方式进行说明。

图4是第二实施方式中的电车控制装置201的概略结构图，与前面所述的图1相对应。此外，在下面的说明中，对于与第一实施方式相同的形态赋予相同的附图标记并省略说明(以下的实施方式也均相同)。

如图4所示，第一实施方式与第二实施方式的不同之处在于，第一实施方式的逆变器用冷却部8与第二实施方式的逆变器用冷却部208的形状不同。

更加具体而言，第二实施方式的逆变器用冷却部208包括受热板8a和从该受热板8a朝向车体2的车宽方向外侧延伸的鳍片状的散热部208b。散热部208b形成为散热片在车体2的上下方向上延伸。由此，上升气流容易在散热部7b内穿过。

因此，根据上述第二实施方式，能够得到与前面所述的第一实施方式相同的效果。

(第三实施方式)

图5是第三实施方式中的电车控制装置301的概略结构图，与前面所述的图1相对应。

如图5所示，第一实施方式与第三实施方式的不同之处在于，第一实施方式的逆变器6的位置与第三实施方式的逆变器6的位置不同。

更加具体而言，第三实施方式的逆变器6与转换器5同样地配置在箱体4的底面4a。另一方面，逆变器用冷却部308中与受热板8a接触的散热部308b包括热管314和多个散热片315，所述多个散热片315设置在热管314的外周面，并相对于该热管314的延伸方向沿法线方向延伸。

热管314形成为，从受热板8a的底面侧朝向车体2的车宽方向外侧延伸，之后相对于水平方向朝向斜上方延伸。

在这种结构的情况下，逆变器用冷却部308的热管314的大部分以及散热部308b也配置在箱体4的侧面4b侧，因此也能够得到与前面所述的第一实施方式相同的效果。

(第四实施方式)

图6是第四实施方式中的电车控制装置401的概略结构图，与前面所述的图1相对应。

如图6所示，第一实施方式与第四实施方式的不同之处在于，第一实施方式的逆变器用冷却部8中的受热板8a的形状与第四实施方式的逆变器用冷却部408中的受热板408a的形状不同。

更加具体而言，第四实施方式的逆变器用冷却部408中的受热板408a包括面向箱体4的侧面4b的第一板41和从该第一板41朝向箱体4的内部突出设置的第二板42。第二板42形成为，在车体2的车宽方向以及上下方向上延伸。

根据这种结构，设置成使逆变器6的半导体元件6a与第二板42接触。通过这种结构，除了能够实现与前面所述的第一实施方式相同的效果之外，还能够提高逆变器6在箱体4内的布局性，并且能够实现逆变器6的小型化。

此外，如图7所示，也可以将第二板42形成为在车体2的车宽方向以及前后方向上延伸。通过这种结构，能够进一步增加逆变器6的布局方式。因此，能够进一步提高逆变器6在箱体4内的布局性，并且能够实现逆变器6的小型化。

此外，在上述各实施方式中，对转换器用冷却部7包括受热板7a和散热部7b、逆变器用冷却部8～408包括受热板8a、408a和散热部8b～408b的情况进行了说明。但是，转换器用冷却部7和逆变器用冷却部8～408的结构并不局限于上述各实施方式，只要是能够对在转换器5和逆变器6中产生的热量进行散热的结构即可。

例如，在上述实施方式中，对热管14～414在内部封入有工作液的情况进行了说明。但是，并不局限于此，只要是能够传递热量的结构即可。

另外，在上述实施方式中，在车体2的地板下图示出一个电车控制装置1～401进行了说明，但是并不局限于此，能够根据需要在车体2的地板下设置多个电车控制装置1～401。在这种情况下，只要在箱体4的侧面4b侧配置逆变器用冷却部8～408即可。进一步优选为，将逆变器用冷却部8～408配置在车体2的车宽方向外侧。

根据上述说明的至少一个实施方式，通过在箱体4的底面4a配置转换器5以及转换器用冷却部7，能够在转换器5的负荷较大的铁路车辆高速行驶时有效地冷却该转换器5。另外，通过在箱体4的侧面4b配置逆变器6以及逆变器用冷却部8～408，能够在逆变器6的负荷较大的铁路车辆低速行驶时有效地冷却该逆变器6。而且，转换器用冷却部7形成为仅能够冷却转换器5的尺寸即可，逆变器用冷却部8～408形成为仅能够冷却逆变器6的尺寸即可。这样，能够将各冷却部7、8的冷却对象区别开，有效地冷却转换器5和逆变器6，因此能够实现冷却部7、8～408整体的小型化。

另外，通过将冷却部划分成转换器5用(转换器用冷却部7)和逆变器6用(逆变器用冷却部8～408)，能够容易地维护各部件5～8、408。也就是说，例如在维护转换器5时，只需将该转换器5和转换器用冷却部7从箱体4上拆下，无需特意拆下逆变器6和逆变器用冷却部8。因此，能够容易地维护各部件5～408。

另外，在箱体4的不同的面上分别按照不同的功能配置各部件5～408，如在箱体4的底面4a配置转换器5以及转换器用冷却部7，在箱体4的侧面4b配置逆变器6以及逆变器用冷却部8～408。因此，例如在从箱体4上拆下转换器5和逆变器6中的任意一个时，另外一个不会造成妨碍，能够进一步提高维护性。

虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式是作为例子提出的，并非旨在限定发明的保护范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不偏离发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的保护范围或宗旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等同的保护范围内。

附图标记说明

1、201、301、401：电车控制装置

2：车体

3：电动电机(电动机)

4：箱体

4a：底面

4b：侧面

5：转换器

6：逆变器

6a：半导体元件

7：转换器用冷却部

8、208、308、408：逆变器用冷却部

8a、408a：受热板(受热部)

8b、208b、308b、408b：散热部

14：热管

41：第一板

42：第二板