用于車輛的電力變換裝置以及鐵路車輛的制作方法
【專利說明】用于車輛的電力變換裝置以及鐵路車輛
[0001]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002]本申請基于2013年8月30日提交的日本專利申請N0.2013-179843并且要求其優(yōu)先權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本申請中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文所述的實施例總體上涉及一種用于車輛的電力變換裝置(electric powerconvers1n device)，以及一種鐵路車輛。
【背景技術(shù)】
[0004]對于鐵路車輛，一般來講，作為用于執(zhí)行用于驅(qū)動(運行以移動并控制)鐵路車輛等的主電動機的控制的裝置，用于車輛的電力變換裝置例如安裝在車體的底板上。
[0005]照慣例，用于車輛的電力變換裝置包括:控制箱，所述控制箱安裝在車體的底板上，并且所述控制箱限定其內(nèi)部的密封空間；被容納在控制箱內(nèi)部的電力單元部分(通過使用半導(dǎo)體元件的開關(guān)操作來執(zhí)行電力變換的單元)；以及除熱部分，所述除熱部分在這樣一種狀態(tài)下安裝在控制箱上:除熱部分向控制箱的外部開放并且將電力單元部分產(chǎn)生的熱量福射、對流(與相鄰空氣)和傳導(dǎo)到相鄰的材料(包括周圍空氣)中。包裝(packing)被插設(shè)在電力單兀部分與除熱部分之間，從而維持控制箱內(nèi)部的密封狀態(tài)。
[0006]然而，現(xiàn)有技術(shù)的用于車輛的電力變換裝置具有使用這種包裝的結(jié)構(gòu)，并且因此，該結(jié)構(gòu)作為整體很可能變得復(fù)雜。另外，除熱部分比控制箱大大地向外凸出，因此需要關(guān)注提前設(shè)置的裝配(outfitting)空間，S卩，被預(yù)定為或確定為設(shè)備和鐵路車輛的設(shè)計約束的用于電力變換裝置的放置的空間。鑒于上述情況，已知這樣一種方法:易于產(chǎn)生大量熱的半導(dǎo)體元件通過熱接收板直接安裝在控制箱上，使得通過使用控制箱的熱傳導(dǎo)、對流和輻射區(qū)域可以從熱接收板高效地除熱，從而執(zhí)行半導(dǎo)體元件的冷卻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]然而，甚至當(dāng)熱接收板直接安裝在控制箱上時，由于這些部件表面的不平整、撓曲(deflect1n)等，難以使兩個部件互相緊密接觸，并且因此，容易在兩個部件之間形成間隙。因為熱阻由于這種間隙而增大，從半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量可能無法通過熱接收板高效地傳遞到控制箱。因此，通過充分利用控制箱的放熱區(qū)域難以執(zhí)行半導(dǎo)體元件的冷卻。
[0009]另外，可能存在這樣一種情況:包括翅片(fins)等的除熱部分一體地形成在熱接收板上。在這種情況下，上面裝有半導(dǎo)體元件的熱接收板與除熱部分一起直接安裝在控制箱上。因此，當(dāng)從控制箱移除半導(dǎo)體元件來維護等時，例如，需要不僅移除熱接收板，而且同時也移除除熱部分，并且因此，存在用于增強安裝或移除半導(dǎo)體元件的容易性的空間。
[0010]技術(shù)方案
[0011]根據(jù)實施例，提供了一種用于車輛的電力變換裝置，該電力變換裝置可以通過將發(fā)熱部分產(chǎn)生的熱量高效地傳遞到散熱部分來增強冷卻性能，并且同時，可以增強安裝或拆卸發(fā)熱部分的容易性。
[0012]—般來講，根據(jù)一個實施例，一種用于車輛的電力變換裝置包括:箱體，所述箱體被分隔為冷卻空氣室和安裝室；發(fā)熱部分，所述發(fā)熱部分被設(shè)置在所述安裝室內(nèi)部，并且所述發(fā)熱部分包括執(zhí)行電力變換的半導(dǎo)體元件；以及除熱部分，所述除熱部分被安裝在冷卻空氣室與安裝室之間的分隔物上，并且所述除熱部分被配置為傳遞從所述發(fā)熱部分產(chǎn)生的熱量，其中，發(fā)熱部分在這樣一種狀態(tài)下可附接地且可拆卸地安裝在除熱部分上，該狀態(tài)為:發(fā)熱部分被設(shè)置在與除熱部分相對的一側(cè)，所述分隔物被夾在兩者之間，并且傳熱片材設(shè)置在發(fā)熱部分與除熱部分之間。
[0013]實施例的一種鐵路車輛包括:用于車輛的電力變換裝置；以及車體，其中，箱體安裝在底板上。
【附圖說明】
[0014]圖1是示出了根據(jù)第一實施例的鐵路車輛的視圖。
[0015]圖2是圖1所示的用于車輛的電力變換裝置的結(jié)構(gòu)視圖，并且還是從鐵路車輛的左側(cè)觀察的用于車輛的電力變換裝置的透視圖。
[0016]圖3是以放大方式示出了圖2所示的冷卻空氣室以及冷卻空氣室周圍的區(qū)域的透視圖。
[0017]圖4是示出了圖3所示的電力單元安裝在隔板上的狀態(tài)的分解透視圖。
[0018]圖5是沿著圖3中的A-A線截取的剖視圖。
[0019]圖6是沿著圖3中的B-B線截取的剖視圖。
[0020]圖7是示出了第一實施例的修改的視圖，并且還是示出了在電力單元安裝在隔板上之前的狀態(tài)的分解透視圖。
[0021]圖8是從鐵路車輛的左側(cè)觀察的第二實施例的用于車輛的電力變換裝置的透視圖。
[0022]圖9是沿著圖8中的C-C線截取的剖視圖。
[0023]圖10是從鐵路車輛的左側(cè)觀察的第三實施例的用于車輛的電力變換裝置的透視圖。
【具體實施方式】
[0024]根據(jù)實施例，提供了一種用于車輛的電力變換裝置，該電力變換裝置可以通過將發(fā)熱部分產(chǎn)生的熱量高效地傳遞到散熱部分來增強冷卻性能，并且同時，可以增強安裝或拆卸發(fā)熱部分的容易性。
[0025]—般來講，根據(jù)一個實施例，一種用于車輛的電力變換裝置包括:箱體，所述箱體被分隔為冷卻空氣室和安裝室；發(fā)熱部分，所述發(fā)熱部分被設(shè)置在所述安裝室內(nèi)部，并且所述發(fā)熱部分包括執(zhí)行電力變換的半導(dǎo)體元件；以及除熱部分，所述除熱部分被安裝在冷卻空氣室與安裝室之間的分隔物上，并且所述除熱部分被配置為傳遞從所述發(fā)熱部分產(chǎn)生的熱量，其中，發(fā)熱部分在這樣一種狀態(tài)下可附接地且可拆卸地安裝在除熱部分上，該狀態(tài)為:發(fā)熱部分被設(shè)置在與除熱部分相對的一側(cè)，所述分隔物被夾在兩者之間，并且傳熱片材設(shè)置在發(fā)熱部分與除熱部分之間。
[0026]實施例的一種鐵路車輛包括:用于車輛的電力變換裝置；以及車體，其中，箱體安裝在底板上。
[0027]以下，結(jié)合附圖解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例。
[0028]實例1
[0029]〈〈第一實施例》
[0030]<鐵路車輛的構(gòu)造>
[0031]如圖1所示，本實施例的鐵路車輛1包括車體2和安裝在車體2的底板上的電力變換裝置3。
[0032]電力變換裝置3是將通過集電弓(pantograph) 5從架空線(overhead line)4供應(yīng)的直流電或從圖未示出的電源供應(yīng)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并且將交流電供應(yīng)到主電動機8以及例如鐵路車輛1中未圖示的相應(yīng)的電氣設(shè)備(空調(diào)等)的裝置，其中所述主電動機被安裝在可樞轉(zhuǎn)地支撐左車輪和右車輪6的底架(chassis) 7上。車輪6在被設(shè)置在圖未示出的地面上的鐵軌上行進(jìn)。
[0033]在此實施例中，連接車體2的前側(cè)和后側(cè)的方向被稱為“縱向L1 ”，車體2的車輛寬度方向被稱為“側(cè)向L2”，并且車體2的高度方向被稱為“垂直方向L3”。
[0034]〈用于車輛的電力變換裝置的構(gòu)造〉
[0035]如圖2所示，電力變換裝置3包括:箱體(控制箱)10，所述箱體10被安裝在車體2的底板上；電力單元20，所述電力單元20被容納在箱體10的內(nèi)部；濾波電容器21 ;以及，選通放大器(gate amplifier) 22。
[0036](箱體)
[0037]箱體10包括:頂壁部分11，所述頂壁部分11面對車體2的底板；底壁部分12，所述底壁部分12面對鐵道(附圖中未示出導(dǎo)軌)；以及，四個側(cè)壁部分，在縱向L1上定向的側(cè)壁部分13A、13B以及在側(cè)向L2上定向的側(cè)壁部分13C、13D。由具有長方體形狀的金屬制成的箱體10由這些相應(yīng)的壁部分形成(頂壁部分11、底壁部分12和側(cè)壁部分13A至13D)。
[0038]箱體10通過安裝在頂壁部分11上的多個安裝構(gòu)件14以懸吊的方式(suspendedmanner)安裝在車體2的底板上。更具體地說，當(dāng)從前側(cè)觀察鐵路車輛1時，箱體10在靠近車體2的一側(cè)(左側(cè)或右側(cè))的位置處被安裝在車體2的底板上，使得箱體10落入圖未示出的裝配限制(針對尺寸的預(yù)定設(shè)計約束)內(nèi)。在此實例中，這一側(cè)假定為左側(cè)。
[0039]安裝構(gòu)件14被形成為使得安裝構(gòu)件14在側(cè)向L2上從頂壁部分11的四個拐角向外凸出。箱體10的安裝位置、安裝構(gòu)件14的數(shù)量等不限于上述情形，并且箱體10的安裝位置、安裝構(gòu)件14的數(shù)量等可以在必要時變化。
[0040]箱體10通過在垂直方向L3上延伸的四個隔板15A至1?被分隔為冷卻空氣室16和安裝室17。
[0041]隔板15A、15B在縱向L1上被定向，并且以相對的方式面對箱體10的側(cè)壁部分13A、13B且具有分別在兩者之間限定的空間。隔板15C與箱體10的側(cè)壁部分13C接觸。隔板1?朝向車輛左側(cè)L，并且以相對的方式面對箱體10的側(cè)壁部分13D且兩者之間具有空間。
[0042]這四個隔板15A至15D所包圍的內(nèi)部空間形成冷卻空氣室16。因此，在附圖所示的實例中，冷卻空氣室16在縱向L1上被設(shè)置在箱體10的中心部分，并且在車輛寬度方向上被設(shè)置在靠近車體2的中心的位置。冷卻空氣室16被配置為使得冷卻空氣室16在垂直方向