專利名稱：車輛用電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被設(shè)置在鐵道車輛的地板下供給車輛驅(qū)動(dòng)用的電力的車輛用電源裝置，特別是涉及對(duì)電源裝置中所使用的半導(dǎo)體元件組進(jìn)行冷卻的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
作為設(shè)置在鐵道車輛的地板下的車輛用電源裝置，采用圖26所示的電力變換裝置。該電力變換裝置通過具備被3相橋接的半導(dǎo)體開關(guān)元件(以下，簡稱為半導(dǎo)體元件)1、在各相的AK(陽極·陰極)間所連接的相電容器2、以及在直流端子PN間所連接的濾波電容器3的電路，將從鐵道架線被輸入直流端子PN的直流電力通過半導(dǎo)體元件1的開關(guān)變換成交流電力，并將此交流電力從交流端子UVW輸出后提供給圖示省略的各設(shè)備(電燈、空調(diào)等)。上述電路為了將由半導(dǎo)體元件1發(fā)生的熱效率良好地除去而設(shè)置在半導(dǎo)體元件冷卻單元4內(nèi)。
圖27是將現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件冷卻單元4的構(gòu)成部分地利用截面來表示的側(cè)視圖(例如，參照日本特開2003-235112號(hào)公報(bào))。在圖27中，半導(dǎo)體元件冷卻單元4被安裝于車體5的地板所吊設(shè)的箱體6上，半導(dǎo)體元件1、相電容器2、濾波電容器3、柵極放大器7等被配置在箱體6之中的密閉部，半導(dǎo)體元件冷卻單元4與箱體6側(cè)的電連接也通過在此密閉部中利用螺栓等連接雙方的端子或者省略了圖示的導(dǎo)體來進(jìn)行。
半導(dǎo)體元件1如在圖28A中表示其側(cè)視圖，并在圖28B中表示其主視圖那樣，經(jīng)由受熱塊21與直管熱導(dǎo)管8、散熱片9以及邊界板16一起作為傳熱組套12一體地組裝起來。即，1相部分的半導(dǎo)體元件1被安裝在受熱塊21的、例如表面上，并在其里面(背面)上安裝著相電容器2。在受熱塊21的側(cè)端面以多個(gè)直管熱導(dǎo)管8大致平行地突出的方式將各一端接合起來。在直管熱導(dǎo)管8上沿其長度方向以規(guī)定間隔嵌裝著散熱片9。在呈圓周狀所形成的填密導(dǎo)槽19上安裝了填料17的邊界板16實(shí)施防水處理而被固定于最靠近受熱塊21的散熱片9a。其中，半導(dǎo)體元件1構(gòu)成發(fā)熱部10，直管熱導(dǎo)管8與散熱片9構(gòu)成散熱部11，并由發(fā)熱部10與散熱部11而構(gòu)成傳熱組套12。
在半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架15中，如圖29所示，并列形成有三個(gè)使內(nèi)緣部15a向外側(cè)突出的裝配窗18。在這些裝配窗18中分別自車側(cè)一邊插入傳熱組套12的發(fā)熱部10，并利用在邊界板16上所形成的裝配孔20將邊界板16用螺栓緊固于半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架15，由此邊界板16上所安裝的填料17由內(nèi)緣部15a按壓，以保持與半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架15邊界的水密性，將傳熱組套12固定于半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架15，并且散熱片9被配置在箱體6之外的開放部。圖30是表示該狀態(tài)的Y-Y向視截面圖。
在這里，半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架15的被安裝面，如圖示那樣傾斜形成。據(jù)此，直管熱導(dǎo)管8的發(fā)熱部10側(cè)就成為下方，直管熱導(dǎo)管8的內(nèi)部中所封入的冷媒因在發(fā)熱部10側(cè)從半導(dǎo)體元件1發(fā)生的熱而蒸發(fā)，在散熱片9側(cè)凝結(jié)后向大氣進(jìn)行熱放散。凝結(jié)后的冷媒在直管熱導(dǎo)管8的內(nèi)部借助于重力反復(fù)進(jìn)行向發(fā)熱部10側(cè)返回的循環(huán)。由于散熱片9通過自然冷卻向大氣進(jìn)行熱放散，所以相對(duì)于地面大致垂直地設(shè)置，從散熱片9之間上升氣流就變得易于流通。
圖31至圖33表示鐵道車輛的地板下所設(shè)置的、進(jìn)行從直流到交流或者從交流到直流的變換的半導(dǎo)體電力變換裝置的一例，圖31是電力變換電路的構(gòu)成圖，圖22是半導(dǎo)體電力變換裝置的側(cè)面截面圖，圖33是圖32的A-A線截面圖。
該半導(dǎo)體電力變換裝置具有相互獨(dú)立的兩個(gè)逆變電路(invertercircuit電力變換電路)，各逆變電路如圖31所示具有3相橋接的六個(gè)半導(dǎo)體元件201；和被連接在正極端子以及負(fù)極端子間的濾波電容器202。
該電力變換裝置，當(dāng)從未圖示的鐵道架線向直流側(cè)的端子P、N間輸入直流電力，就通過以規(guī)定的順序?qū)Π雽?dǎo)體元件201進(jìn)行接通/切斷控制而變換成交流電力，并從交流側(cè)的端子U、V、W輸出后提供給電動(dòng)機(jī)203。
在該電力變換裝置中，設(shè)置有用于將從半導(dǎo)體元件201發(fā)生的熱效率良好地除去的半導(dǎo)體冷卻裝置。
如圖32及圖33所示，該半導(dǎo)體冷卻裝置204一部分被收納在車體205的底部的側(cè)端上所安裝的箱體206內(nèi)，并被固定于邊框狀的邊界板207上所形成的開口(未圖示)。
半導(dǎo)體冷卻裝置204具有被設(shè)置在邊界板207的一側(cè)將半導(dǎo)體元件201以及柵極放大器209收納在內(nèi)部，并且封閉上述開口密閉部210；和設(shè)置在邊界板207的另一側(cè)用于使之熱放散的開放部211。
在密閉部210中，在例如用山形鋼所形成的框體的底部安裝板，并在其上分別安裝二組濾波電容器202，箱體206內(nèi)所導(dǎo)入的未圖示的導(dǎo)體被連接到濾波電容器202。
半導(dǎo)體元件201在密閉部10內(nèi)被安裝在按各相中的每一相所設(shè)置的三個(gè)板狀的受熱塊212。在各受熱塊212的一個(gè)面上安裝構(gòu)成一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件201，在各受熱塊212的另一個(gè)面上安裝構(gòu)成另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件201。半導(dǎo)體元件201的安裝3相均同樣。在這種構(gòu)造中就成為中央的受熱塊212上的半導(dǎo)體元件201與兩側(cè)的受熱塊212上的半導(dǎo)體元件201對(duì)置接近的狀態(tài)。
在各受熱塊212中安裝著導(dǎo)熱管散熱器213。該導(dǎo)熱管散熱器213具有一端被連接到受熱塊212的一側(cè)面，并朝向開放部211突出的導(dǎo)熱管214；和在該導(dǎo)熱管214上沿長度方向隔以間隔而安裝的多片板狀的散熱片215。導(dǎo)熱管214貫通各散熱片215，各散熱片215以被嵌裝于導(dǎo)熱管214的外周面的狀態(tài)得以固定。
導(dǎo)熱管散熱器213，以受熱塊212側(cè)成為下方的方式傾斜安裝，導(dǎo)熱管214內(nèi)所封入的冷媒因在半導(dǎo)體元件201發(fā)生并傳導(dǎo)給受熱塊212的熱而蒸發(fā)，在散熱片215側(cè)向大氣進(jìn)行熱放散并凝結(jié)。已凝結(jié)的冷媒借助于重力而在導(dǎo)熱管214內(nèi)流向下方并返回到受熱塊212側(cè)。此外，散熱片215通過自然冷卻向大氣進(jìn)行熱放散，所以相對(duì)于地面大致垂直地設(shè)置，以使散熱片215間產(chǎn)生上升氣流。
上述現(xiàn)有的車輛用的電源裝置，按3相橋接的半導(dǎo)體元件的每一相設(shè)置了一個(gè)傳熱組套，因此在具備多臺(tái)電力變換裝置的車輛用電源裝置中，就有必須對(duì)每個(gè)電力變換裝置設(shè)置半導(dǎo)體元件冷卻單元，車輛的地板構(gòu)造復(fù)雜化之類的問題。
另外，在現(xiàn)有的車輛用的電源裝置中，在受熱塊的一個(gè)面上安裝半導(dǎo)體元件，在另一個(gè)面上安裝相電容器。然而，近年來通過將配線縮短或者采用往復(fù)配線，以降低電感分量的組裝技術(shù)取得進(jìn)步，接近半導(dǎo)體元件連接的相電容器就不再需要，因此受熱塊的單面成為空閑空間而使組裝密度下降，所以在空閑空間面上構(gòu)成另一臺(tái)電力變換裝置的半導(dǎo)體元件，雖然能夠提高組裝密度，但是有在萬一半導(dǎo)體元件破壞時(shí)，對(duì)未破壞的另一方半導(dǎo)體元件帶來不良影響的問題。
而且，在設(shè)置于這種電源裝置的半導(dǎo)體冷卻裝置中，在構(gòu)成一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件201物理地破損了的情況下，已破損的半導(dǎo)體元件201的殘骸將會(huì)接觸構(gòu)成另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件201等，而存在給另一個(gè)逆變電路帶來不良影響的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就使考慮到上述問題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種在具備兩臺(tái)電力變換裝置的情況下，一方半導(dǎo)體元件破壞不會(huì)對(duì)另一方半導(dǎo)體元件帶來不良影響的車輛用電源裝置。
為了達(dá)到上述目的，在本申請(qǐng)中提供下述第1至第5發(fā)明。
第1發(fā)明是一種具備兩臺(tái)電力變換裝置的車輛用電源裝置，其特征在于，包括三個(gè)傳熱組套，該三個(gè)傳熱組套將具有處于表里關(guān)系的第1和第2部件安裝面、以及相對(duì)于第1和第2部件安裝面觸及側(cè)端面的第3部件安裝面，并在第1部件安裝面上安裝兩臺(tái)電力變換裝置中的某一個(gè)的1相部分的半導(dǎo)體元件，而在第2部件安裝面上安裝了兩臺(tái)電力變換裝置中的另一個(gè)的1相部分的半導(dǎo)體元件的受熱塊；基端部以從受熱塊的第3部件安裝面突出的方式被接合在受熱塊上，并將受熱塊的熱輸送到頂端部的直管熱導(dǎo)管；以及被嵌裝于直管熱導(dǎo)管的散熱片分別一體地組裝起來；以及以如下方式安裝三個(gè)傳熱組套的機(jī)架，即一個(gè)傳熱組套被配置在中央，剩余的傳熱組套中的一個(gè)相對(duì)于被配置在中央的傳熱組套、第1部件安裝面彼此以規(guī)定間隔對(duì)置；剩余的傳熱組套中的另一個(gè)相對(duì)于被配置在中央的傳熱組套、第2部件安裝面彼此以規(guī)定間隔對(duì)置。
第2發(fā)明是一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有安裝了構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組的第1及第2元件安裝面的一個(gè)受熱塊；以及被連接到上述受熱塊上的散熱部，其特征在于上述第1及第2元件安裝面被設(shè)置在同一面內(nèi)。
另外，第3發(fā)明是一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有安裝了構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組的第1及第2元件安裝面的一個(gè)受熱塊；以及被連接到上述受熱塊上的散熱部，其特征在于上述第1及第2元件安裝面被設(shè)置成表里關(guān)系。
另外，第4發(fā)明是一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有安裝了構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組的第1及第2元件安裝面的多個(gè)受熱塊；以及被連接到上述備受熱塊上的散熱部，其特征在于上述多個(gè)受熱塊被配置成上述第1元件安裝面彼此或者上述第2元件安裝面彼此對(duì)置。
另外，第5發(fā)明是一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有將構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組安裝起來的第1及第2元件安裝面的多個(gè)受熱塊；以及被連接到上述各受熱塊上的散熱部，其特征在于上述多個(gè)受熱塊以上述第1及第2元件安裝面成為表里關(guān)系的方式進(jìn)行設(shè)置、同時(shí)以上述第1元件安裝面與上述第2元件安裝面相互對(duì)置的方式間隔開配置，并設(shè)置了防止在鄰接的兩個(gè)上述受熱塊間上述第1元件安裝面的半導(dǎo)體元件與上述第2元件安裝面的半導(dǎo)體元件碰撞的防撞部件。
通過如上述那樣進(jìn)行構(gòu)成，就提供一種在具有2臺(tái)的電力變換裝置的情況下，一方半導(dǎo)體元件破壞不會(huì)對(duì)另一方半導(dǎo)體元件帶來不良影響的車輛用電源裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在構(gòu)成一個(gè)電力變換電路的半導(dǎo)體元件物理地破損了的情況下，已破損的半導(dǎo)體元件的殘骸不會(huì)接觸構(gòu)成其他電力變換電路的半導(dǎo)體元件，所以不會(huì)給其他電力變換電路帶來不良影響。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電氣電路圖。
圖2是將構(gòu)成實(shí)施方式1的電力變換裝置的收納狀態(tài)部分利用截面來表示的側(cè)視圖。
圖3A是構(gòu)成實(shí)施方式1的傳熱組套的側(cè)視圖。
圖3B構(gòu)成實(shí)施方式1的傳熱組套的主視圖。
圖4表示構(gòu)成實(shí)施方式1的三個(gè)傳熱組套的安裝狀態(tài)的截面圖。
圖5是表示構(gòu)成實(shí)施方式1的傳熱組套的具體組裝構(gòu)造的部分截面圖。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖7是圖6的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖。
圖8是圖6的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)面。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖10是圖9的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖。
圖11是圖9的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式4的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖13是圖12的半導(dǎo)體冷卻裝置的左側(cè)視圖。
圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖15是圖14的半導(dǎo)體冷卻裝置的左側(cè)視圖。
圖16是本發(fā)明的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖17是圖15的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式7的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖19是圖18的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式8的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖21是圖20的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
圖22是圖20的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖。
圖23是本發(fā)明的實(shí)施方式9的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖。
圖24是圖23的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
圖25是圖23的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖。
圖26表示現(xiàn)有裝置中的電力變換裝置的構(gòu)成的電氣電路圖。
圖27是將構(gòu)成現(xiàn)有裝置的電力變換裝置的收納狀態(tài)部分利用截面來表示的側(cè)視圖。
圖28A是現(xiàn)有裝置中的傳熱組套的側(cè)視圖。
圖28B是現(xiàn)有裝置中的傳熱組套的主視圖。
圖29表示現(xiàn)有裝置中的半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架之構(gòu)成的側(cè)視圖。
圖30是表示現(xiàn)有裝置中的三個(gè)傳熱組套的安裝狀態(tài)的截面圖。
圖31是現(xiàn)有的半導(dǎo)體冷卻裝置的電力變換電路的構(gòu)成圖。
圖32是現(xiàn)有的半導(dǎo)體電力變換裝置的側(cè)面截面圖。
圖33是圖27的A-A線截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，基于附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明詳細(xì)地進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電氣電路圖，將直流端子P1、N1上所輸入的直流電力變換成3相的交流電力并提供給圖示省略的各機(jī)器(空調(diào)等)的電力變換裝置30A；和將直流端子P2、N2上所輸入的直流電力變換成3相的交流電力并提供給圖示省略的各設(shè)備(空調(diào)等)的電力變換裝置30B被設(shè)置在半導(dǎo)體元件冷卻單元4內(nèi)。
其中，電力變換裝置30A由被連接到直流端子P1、N1的濾波電容器3A；3相橋接其直流側(cè)被連接到直流端子P1、N1而其交流側(cè)被連接到圖示省略的各設(shè)備(空調(diào)等)的六個(gè)半導(dǎo)體元件1A所構(gòu)成。同樣，電力變換裝置30B由被連接到直流端子P2、N2的濾波電容器3B；3相橋接其直流側(cè)被連接到直流端子P2、N2而其交流側(cè)被連接到圖示省略的各設(shè)備(空調(diào)等)的六個(gè)半導(dǎo)體元件1B所構(gòu)成。
圖2是將電力變換裝置30A及30B在其內(nèi)部所設(shè)置的半導(dǎo)體元件冷卻單元4的構(gòu)成例部分地利用截面來表示的側(cè)視圖。該實(shí)施方式在取代現(xiàn)有裝置的傳熱組套12將在表里兩側(cè)安裝了半導(dǎo)體元件的傳熱組套12A組裝于半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架15進(jìn)行固定這一點(diǎn)；以及相對(duì)于在現(xiàn)有裝置中僅僅安裝濾波電容器3而在本實(shí)施方式中將濾波電容器3A及3B兩方安裝在半導(dǎo)體元件冷卻單元4內(nèi)這一點(diǎn)上不同，除此以外與現(xiàn)有裝置完全相同地進(jìn)行構(gòu)成。
圖3A是傳熱組套12A的側(cè)視圖，圖3B是其主視圖。該傳熱組套12A在處于表里關(guān)系的受熱塊21的第1部件安裝面上安裝電力變換裝置30A的1相部分的半導(dǎo)體元件1A，在第2部件安裝面上安裝電力變換裝置30B的1相部分的半導(dǎo)體元件1B。此外，在相對(duì)于第1及第2部件安裝面觸及側(cè)端面的第3部件安裝面上以多個(gè)直管熱導(dǎo)管8大致平行地突出的方式將各一端接合起來這一點(diǎn)；直管熱導(dǎo)管8在其長度方向上以規(guī)定間隔嵌裝著散熱片9這一點(diǎn)；以及在呈圓周狀所形成的填密導(dǎo)槽19上安裝了填料17的邊界板16實(shí)施防水處理而被固定于最靠近受熱塊21的散熱片9a這一點(diǎn)，與現(xiàn)有的傳熱組套12同樣地進(jìn)行構(gòu)成。
上述的傳熱組套12A對(duì)應(yīng)于U、V、W相合計(jì)起來組裝3個(gè)，在各自的發(fā)熱部10插入半導(dǎo)體元件冷卻單元機(jī)架15的裝配窗18(參照?qǐng)D29)的狀態(tài)下被固定于邊界板16，其狀態(tài)與現(xiàn)有裝置不同。
圖4是表示三個(gè)傳熱組套12A被固定起來的狀態(tài)的Y-Y向視截面圖。在這里，三個(gè)傳熱組套12A，以受熱塊21的部件安裝面相互平行、且保持預(yù)定的一定間隔的方式并列固定起來，相對(duì)于中央配置的傳熱組套12A，剩余的一個(gè)傳熱組套12A以第1部件安裝面彼此對(duì)置，剩余的另一個(gè)傳熱組套12A以第2部件安裝面彼此對(duì)置的方式固定起來。由此，構(gòu)成電力變換裝置30A的2相的半導(dǎo)體元件1A彼此對(duì)置，剩余的1相的半導(dǎo)體元件1A朝向外側(cè)，同樣，構(gòu)成電力變換裝置30B的2相的半導(dǎo)體元件1B彼此對(duì)置，剩余的1相的半導(dǎo)體元件1B朝向外側(cè)，半導(dǎo)體元件1A與半導(dǎo)體元件1B通過受熱塊21而相互隔開。
其結(jié)果，即便在構(gòu)成電力變換裝置30A的半導(dǎo)體元件1A物理地破損了的情況下，也能夠減輕給半導(dǎo)體元件1B帶來的影響，同樣，即便在構(gòu)成電力變換裝置30B的半導(dǎo)體元件1B物理地破損了的情況下，也能夠減輕給半導(dǎo)體元件1A帶來的影響，所以即便在電力變換裝置30A及30B中任意一方發(fā)生了元件破壞的情況下，也幾乎不會(huì)給另一方帶來不良影響。
圖5是表示傳熱組套12A之中、相對(duì)于受熱塊21安裝半導(dǎo)體元件1A及1B的具體安裝構(gòu)造的部分截面圖，利用在受熱塊21上所形成的貫通孔，通過螺栓23將半導(dǎo)體元件1A及1B一起擰緊進(jìn)行固定。由此，就可謀求用于安裝半導(dǎo)體元件1A及1B的螺栓的個(gè)數(shù)的削減和螺栓安裝工時(shí)數(shù)的降低。
根據(jù)該實(shí)施方式1，即便在具有兩臺(tái)電力變換裝置的情況下，由于將其中一個(gè)電力變換裝置的1相部分的半導(dǎo)體元件安裝在受熱塊的第1部件安裝面上，其中另一個(gè)電力變換裝置的1相部分的半導(dǎo)體元件安裝在受熱塊的第2部件安裝面上，所以也能夠抑制地板構(gòu)造的復(fù)雜化，同時(shí)提高半導(dǎo)體元件的組裝密度。
另外，在3個(gè)并列配置的傳熱組套之中、相對(duì)于中央配置的傳熱組套，剩余的一個(gè)傳熱組套以第1部件安裝面彼此對(duì)置，而剩余的另一個(gè)傳熱組套以第2部件安裝面彼此對(duì)置的方式進(jìn)行固定，所以即便在兩臺(tái)電力變換裝置中的某一方發(fā)生了元件破壞的情況下，也不會(huì)給另一方帶來不良影響，因此就能夠使可靠性提高。
進(jìn)而，利用在受熱塊上所形成的貫通孔將分別被配置在其表面與背面的半導(dǎo)體元件用共通的夾緊工具進(jìn)行固定，由此還取得使用材料以及工時(shí)數(shù)的削減成為可能之類的效果。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖7是圖1的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖，圖8是圖6的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
如圖6所示，在實(shí)施方式2中，呈板狀所形成并且相對(duì)于地面大略垂直地配置的1個(gè)受熱塊62的一個(gè)面被設(shè)為兩個(gè)逆變電路的元件安裝面。即，以縱斷受熱塊的一個(gè)面的中心線C.L作為邊界左側(cè)為第1元件安裝面62a、右側(cè)為第2元件安裝面62b。
在第1元件安裝面62a上安裝著由對(duì)應(yīng)于一個(gè)逆變電路的U、V、W相的六個(gè)半導(dǎo)體元件51組成的第1半導(dǎo)體元件組G1，在第2元件安裝面62b上安裝著由對(duì)應(yīng)于另一個(gè)逆變電路的U、V、W相的六個(gè)半導(dǎo)體元件51組成的第2半導(dǎo)體元件組G2。
另外，在受熱塊62的另一個(gè)面上，許多板狀的散熱片65沿橫向以一定間隔垂直地得以安裝。
這樣，通過將構(gòu)成兩個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51安裝在同一面內(nèi)，即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。
接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3進(jìn)行說明。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖10是圖9的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖，圖11是圖9的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
如圖9所示，在實(shí)施方式3中，呈板狀所形成并且相對(duì)于地面大略垂直地配置的1個(gè)受熱塊62的一個(gè)面被設(shè)為兩個(gè)逆變電路的元件安裝面。即，以橫斷受熱塊62的一個(gè)面的中心線C.L為邊界上側(cè)為第1元件安裝面62a、下側(cè)為第2元件安裝面62b。
在第1元件安裝面62a上安裝著由對(duì)應(yīng)于一個(gè)逆變電路的U、V、W相的六個(gè)半導(dǎo)體元件51組成的第1半導(dǎo)體元件組G1，在第2元件安裝面62b上安裝著由對(duì)應(yīng)于另一個(gè)逆變電路的U、V、W相的六個(gè)半導(dǎo)體元件51組成的第2半導(dǎo)體元件組G2。
另外，在受熱塊62的另一個(gè)面上，許多板狀的散熱片65沿橫向以一定間隔垂直地得以安裝。
這樣，通過將構(gòu)成兩個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51安裝在同一面內(nèi)，即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。
接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4進(jìn)行說明。圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式4的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖13是圖12的半導(dǎo)體冷卻裝置的左側(cè)視圖。
如圖12所示，在實(shí)施方式4中，呈板狀所形成并且相對(duì)于地面大略垂直地配置的1個(gè)受熱塊62的一個(gè)面被設(shè)為第1元件安裝面62a，并安裝著構(gòu)成第1半導(dǎo)體元件組G1的六個(gè)半導(dǎo)體元件51，受熱塊62的另一個(gè)面被設(shè)為第2元件安裝面62b并安裝著構(gòu)成第2半導(dǎo)體元件組G2的六個(gè)半導(dǎo)體元件51。
另外，大略呈L字形所形成的導(dǎo)熱管64的一端被安裝在受熱塊62的一個(gè)側(cè)面，在該導(dǎo)熱管64的另一端側(cè)多片板狀的散熱片65沿軸向隔以間隔得以安裝。
這樣，通過將構(gòu)成一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51安裝在受熱塊62的一個(gè)面上，并在作為其里側(cè)的另一個(gè)面上安裝構(gòu)成另一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51，即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。
接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式5進(jìn)行說明。圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖15是圖14的半導(dǎo)體冷卻裝置的左側(cè)視圖。
如圖14所示，在實(shí)施方式5中，呈角筒狀所形成的1個(gè)受熱塊62的一個(gè)側(cè)壁的外面被設(shè)為第1元件安裝面62a，并安裝著構(gòu)成第1半導(dǎo)體元件組G1的六個(gè)半導(dǎo)體元件51，作為其里側(cè)的另一個(gè)側(cè)壁的外面被設(shè)為第2元件安裝面62b，并安裝著構(gòu)成第2半導(dǎo)體元件群G2的六個(gè)半導(dǎo)體元件51。
另外，在受熱塊62的內(nèi)部，沿長度方向延伸的多片板狀的散熱片65水平且上下地隔以間隔進(jìn)行設(shè)置，各散熱片65被連接于受熱塊62的兩側(cè)壁的內(nèi)面間。此外，66是冷卻風(fēng)扇，朝向受熱塊62的內(nèi)部送出冷卻風(fēng)，以促進(jìn)利用散熱片65進(jìn)行散熱。
這樣，通過將構(gòu)成一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51安裝在受熱塊62的一個(gè)側(cè)壁的外面，并在作為其里側(cè)的另一個(gè)側(cè)壁的外面安裝構(gòu)成另一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51，即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。另外，由于相對(duì)于散熱片65熱量從兩側(cè)傳遞，所以能夠效率良好地進(jìn)行散熱。
接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式6進(jìn)行說明。圖16是本發(fā)明的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖17是圖15的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
如圖16及圖17所示，在實(shí)施方式6中具備呈板狀所形成并且以相對(duì)于地面傾斜的狀態(tài)配置的上下一對(duì)受熱塊62，上側(cè)的受熱塊62的下側(cè)面以及下側(cè)的受熱塊62的上側(cè)面被設(shè)為第1元件安裝面62a而安裝第1半導(dǎo)體元件組G1，并且以相互對(duì)置的方式進(jìn)行配置。另外，上側(cè)的受熱塊62的上側(cè)面以及下側(cè)的受熱塊62的下側(cè)面被設(shè)為第2元件安裝面62b并安裝著第2半導(dǎo)體元件組G2。
另外，直軸狀的導(dǎo)熱管64的一端被安裝在受熱塊62的一個(gè)側(cè)面并朝向斜上方突出，在該導(dǎo)熱管64上多片板狀的散熱片65沿軸向隔以間隔得以安裝。
這樣，通過將構(gòu)成一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51安裝在一對(duì)受熱塊62相互對(duì)置的面上，并在其里側(cè)的面上安裝構(gòu)成另一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51，即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。
此外，還可以將由受熱塊62及散熱片65組成的冷卻器按U、V、W相的各相每一相分離進(jìn)行設(shè)置，在此情況下，由于進(jìn)行操作的冷卻器變得小型，所以就有組裝作業(yè)性改善之類的優(yōu)點(diǎn)。
接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式7進(jìn)行說明。圖18是本發(fā)明的實(shí)施方式7的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖19是圖18的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖。
如圖18及圖19所示，在實(shí)施方式7中，呈板狀所形成并且以相對(duì)于地面傾斜的狀態(tài)配置的1個(gè)受熱塊62的上側(cè)面被設(shè)為第1元件安裝面62a而安裝著第1半導(dǎo)體元件組G1，受熱塊62的下側(cè)面被設(shè)為第2元件安裝面62b而安裝著第2半導(dǎo)體元件組G2。
另外，直軸狀的導(dǎo)熱管64的一端被安裝在受熱塊62的一個(gè)側(cè)面并朝向斜上方突出，在該導(dǎo)熱管64上多片板狀的散熱片65沿軸向隔以間隔得以安裝。
這樣，通過將構(gòu)成一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51安裝在1個(gè)受熱塊62的一個(gè)面，并在其里側(cè)的面上安裝構(gòu)成另一個(gè)逆變電路的全部半導(dǎo)體元件51，即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。
接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式8進(jìn)行說明。圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式8的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖21是圖20的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖，圖22是圖20的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖。
如這些圖所示那樣，在實(shí)施方式8中具備呈板狀所形成并且相對(duì)于地面垂直地配置的多個(gè)受熱塊62。各受熱塊62其一個(gè)面被設(shè)為第1元件安裝面62a并安裝著兩個(gè)構(gòu)成第1半導(dǎo)體元件組Gl的半導(dǎo)體元件51，另一個(gè)面被設(shè)為第2元件安裝面62b并安裝著兩個(gè)構(gòu)成第2半導(dǎo)體元件組G2的半導(dǎo)體元件51。
各受熱塊62其第1元件安裝面62a與第2元件安裝面62b以相互對(duì)置的方式隔以間隔平行地進(jìn)行配置。而且，在各半導(dǎo)體元件51的表面，分別通過粘結(jié)等將截面呈コ字形的金屬制的導(dǎo)體67固定起來，進(jìn)而在鄰接的兩個(gè)半導(dǎo)體元件51的表面，以跨越它們之間的方式通過粘結(jié)等將截面呈コ字形的導(dǎo)體68固定起來。這些導(dǎo)體67、68是用于對(duì)電源變換電路供給電壓，通過將金屬板彎曲或者將厚度加大而提高剛性。
另外，直軸狀的導(dǎo)熱管64的一端被安裝在受熱塊62的一個(gè)側(cè)面并朝向斜上方突出，在該導(dǎo)熱管64上多片板狀的散熱片65沿軸向隔以間隔得以安裝。
這樣，通過在各受熱塊62的兩面的兩個(gè)半導(dǎo)體元件51上安裝導(dǎo)體67、68，就能夠防止第1元件安裝面62a的半導(dǎo)體元件51與第2元件安裝面62b的半導(dǎo)體元件51碰撞，因此即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。
接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式9進(jìn)行說明。圖23是本發(fā)明的實(shí)施方式9的半導(dǎo)體冷卻裝置的主視圖，圖24是圖23的半導(dǎo)體冷卻裝置的右側(cè)視圖，圖25是圖23的半導(dǎo)體冷卻裝置的平面圖。
如這些圖所示那樣，在實(shí)施方式9中具備呈板狀所形成并且相對(duì)于地面垂直地配置的多個(gè)受熱塊62。各受熱塊62其一個(gè)面被設(shè)為第1元件安裝面62a并安裝著兩個(gè)構(gòu)成第1半導(dǎo)體元件組G1的半導(dǎo)體元件51，另一個(gè)面被設(shè)為第2元件安裝面62b并安裝著兩個(gè)構(gòu)成第2半導(dǎo)體元件組G2的半導(dǎo)體元件51。
各受熱塊62其第1元件安裝面62a與第2元件安裝面62b以相互對(duì)置的方式隔以間隔平行地進(jìn)行配置。而且，在鄰接的兩個(gè)受熱塊62間設(shè)置有隔板69。
另外，直軸狀的導(dǎo)熱管64的一端被安裝在受熱塊62的一個(gè)側(cè)面并朝向斜上方突出，在該導(dǎo)熱管64上多片板狀的散熱片65沿軸向隔以間隔得以安裝。
這樣，通過鄰接的兩個(gè)受熱塊62間設(shè)置了隔板19，就能夠防止第1元件安裝面62a的半導(dǎo)體元件51與第2元件安裝面62b的半導(dǎo)體元件51碰撞，因此即便在一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51物理地破損了的情況下，也不會(huì)給另一個(gè)逆變電路的半導(dǎo)體元件51帶來影響。
權(quán)利要求
1.一種具備兩臺(tái)電力變換裝置的車輛用電源裝置，其特征在于，包括三個(gè)傳熱組套，該三個(gè)傳熱組套將具有處于表里關(guān)系的第1和第2部件安裝面、以及相對(duì)于上述第1和第2部件安裝面觸及側(cè)端面的第3部件安裝面，并在上述第1部件安裝面上安裝上述兩臺(tái)電力變換裝置中的某一個(gè)的1相部分的半導(dǎo)體開關(guān)元件，而在上述第2部件安裝面上安裝了上述兩臺(tái)電力變換裝置中的另一個(gè)的1相部分的半導(dǎo)體開關(guān)元件的受熱塊；基端部以從上述受熱塊的上述第3部件安裝面突出的方式被接合在上述受熱塊上，并將上述受熱塊的熱輸送到頂端部的直管熱導(dǎo)管；被嵌裝于上述直管熱導(dǎo)管的散熱片分別一體地組裝起來；以及以如下方式安裝上述三個(gè)傳熱組套的機(jī)架，即一個(gè)上述傳熱組套被配置在中央，剩余的上述傳熱組套中的一個(gè)相對(duì)于被配置在中央的上述傳熱組套、上述第1部件安裝面彼此以規(guī)定間隔對(duì)置；剩余的上述傳熱組套中的另一個(gè)相對(duì)于被配置在中央的上述傳熱組套、上述第2部件安裝面彼此以規(guī)定間隔對(duì)置。
2.按照權(quán)利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于被安裝在上述受熱塊的上述第1部件安裝面上的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件與被安裝在上述第2部件安裝面上的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件，共用在上述受熱塊中形成的貫通孔而被固定。
3.一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有安裝了構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組的第1及第2元件安裝面的一個(gè)受熱塊；以及被連接到上述受熱塊上的散熱部，其特征在于上述第1及第2元件安裝面被設(shè)置在同一面內(nèi)。
4.一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有安裝了構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組的第1及第2元件安裝面的一個(gè)受熱塊；以及被連接到上述受熱塊上的散熱部，其特征在于上述第1及第2元件安裝面被設(shè)置成表里關(guān)系。
5.按照權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體冷卻裝置，其特征在于上述受熱塊呈角筒狀形成，并且其一個(gè)側(cè)壁的外面被作為上述第1元件安裝面，而與上述側(cè)壁對(duì)置的側(cè)壁的外面被作為上述第2元件安裝面，上述散熱部由被連接在上述兩側(cè)壁的內(nèi)面間的片組成。
6.一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有安裝了構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組的第1及第2元件安裝面的多個(gè)受熱塊；以及被連接到上述各受熱塊上的散熱部，其特征在于上述多個(gè)受熱塊被配置成上述第1元件安裝面彼此或者上述第2元件安裝面彼此對(duì)置。
7.按照權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體冷卻裝置，其特征在于對(duì)各相中的每一相設(shè)置由上述受熱塊和上述散熱部組成的冷卻器。
8.一種半導(dǎo)體冷卻裝置，具備具有安裝了構(gòu)成相互獨(dú)立的兩個(gè)電力變換電路的第1及第2半導(dǎo)體元件組的第1及第2元件安裝面的多個(gè)受熱塊；以及被連接到上述各受熱塊上的散熱部，其特征在于上述多個(gè)受熱塊以上述第1及第2元件安裝面成為表里關(guān)系的方式進(jìn)行設(shè)置、同時(shí)以上述第1元件安裝面與上述第2元件安裝面相互對(duì)置的方式間隔開配置，并設(shè)置了防止在鄰接的兩個(gè)上述受熱塊間上述第1元件安裝面的半導(dǎo)體元件與上述第2元件安裝面的半導(dǎo)體元件碰撞的防撞部件。
9.按照權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體冷卻裝置，其特征在于上述防撞部件兼作對(duì)上述電力變換電路供給電壓的導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛用電源裝置，即便在具備兩臺(tái)電力變換裝置的情況下也能夠抑制地板構(gòu)造的復(fù)雜化，同時(shí)還能夠提高半導(dǎo)體元件的組裝密度。具備三個(gè)傳熱組套(12A)和機(jī)架，其中，該三個(gè)傳熱組套(12A)將在第1部件安裝面上安裝一個(gè)電力變換裝置(30A)的1個(gè)相部分的半導(dǎo)體元件(1A)，而在第2部件安裝面上安裝了另一個(gè)電力變換裝置(30B)的1相部分的半導(dǎo)體元件1B的受熱塊(21)；基端部以從此受熱塊的第3部件安裝面突出的方式被接合起來的直管熱導(dǎo)管(8)；以及被嵌裝于此直管熱導(dǎo)管的散熱片(9)分別一體地組裝起來，該機(jī)架以如下方式安裝三個(gè)傳熱組套，即一個(gè)傳熱組套被配置在中央；剩余傳熱組套中的一個(gè)相對(duì)于被配置在中央的傳熱組套、第1部件安裝面彼此以規(guī)定間隔對(duì)置；剩余傳熱組套中的另一個(gè)相對(duì)于被配置在中央的傳熱組套、第2部件安裝面彼此以規(guī)定間隔對(duì)置。另外，在呈板狀所形成的一個(gè)受熱塊(62)的一個(gè)面上設(shè)置有安裝第1半導(dǎo)體元件組(G1)的半導(dǎo)體元件(51)的第1元件面(62a)、和安裝第2半導(dǎo)體元件組(G2)的半導(dǎo)體元件(51)的第2元件安裝面(62b)。
文檔編號(hào)B61C17/00GK101040426SQ20058003260
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
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