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公開番号2025116609
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011126
出願日2024-01-29
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250801BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】異なる高さ位置にある半導体素子間の温度差を低減する電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置1は、複数の半導体素子11と、ヒートシンク13と、を備える。ヒートシンク13は、受熱板12、前記受熱板に設けられる複数のヒートパイプ21及び前記複数のヒートパイプに設けられる板状の複数のフィン板22を有する。複数のヒートシンク13は、縦方向に並ぶ。前記複数のヒートシンクのうち、上部側のヒートシンクの複数のフィン板の少なくとも一部は、前記上部側の前記ヒートシンクの下部側のヒートシンクの複数のフィン板と、縦方向で重ならない位置に配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の半導体素子と、
前記半導体素子が設けられる、縦方向に並ぶ複数の受熱板、前記受熱板に設けられるヒートパイプ及び前記ヒートパイプに設けられる板状の複数のフィン板を有する、前記縦方向に並ぶ複数のヒートシンクと、
を備え、
前記複数のヒートシンクのうち、上部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板の少なくとも一部は、前記上部側の前記ヒートシンクの下部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板と、前記縦方向で重ならない位置に配置される、電力変換装置。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記上部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板の全ては、前記下部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板と、前記縦方向で重ならない、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記上部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板の一部は、前記下部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板の一部又は全部と、前記縦方向で重なる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記複数のヒートシンクは、前記複数のフィン板の枚数が同数である、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記複数のヒートシンクは、前記複数のフィン板の枚数が異なる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記上部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板の枚数は、前記下部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板の枚数よりも多い、請求項５に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄道車両等に電力変換装置を用いる技術が知られている。このような電力変換装置は、半導体素子と、半導体素子を冷却する冷却器と、その他電気用品等で構成されている。冷却器としては、ポンプ等を用いた強制循環液冷方式や、ファン、ブロア等を用いた強制空冷方式、ヒートシンクのみを用いた自然空冷式に大別される。冷却方式を選択するにあたっては、低コスト化や低騒音化、省エネ化、メンテナンスフリーの観点から自然空冷式が望まれる場合が多い。
【０００３】
例えば、複数の半導体素子が適用される電力変換装置において、自然空冷式の冷却器は、半導体素子が設けられる受熱板と受熱板に設けられるヒートパイプ及びヒートパイプに設けられる板状の複数のフィン板を有するヒートシンクを備える。そして、自然空冷式の冷却器は、半導体素子で発生する熱を、ヒートシンクのフィン板を介して放熱する。このとき、フィン板の放熱によって、フィン板の周囲温度が上昇し、上昇気流が生じるため、効率よくフィン板において放熱が行われる。
【０００４】
このような電力変換装置では、半導体素子間の温度差をなるべく小さくすることが求められる。しかしながら、自然空冷式の冷却器を用いた電力変換装置では、ヒートシンクを縦方向に並べるため、上部側のヒートシンクは、下部側のヒートシンクの放熱により暖められた空気によって冷却されることになる。よって、電力変換装置は、上部に行くほど半導体素子の温度上昇が大きくなり、上部側と下部側で半導体素子間に温度差が生じる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開2003-86742号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、異なる高さ位置にある半導体素子間の温度差を低減することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
電力変換装置は、複数の半導体素子と、複数のヒートシンクと、を備える。ヒートシンクは、受熱板、前記受熱板に設けられるヒートパイプ及び前記ヒートパイプに設けられる板状の複数のフィン板を有する。複数のヒートシンクは、前記縦方向に並ぶ。前記複数のヒートシンクのうち、上部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板の少なくとも一部は、前記上部側の前記ヒートシンクの下部側の前記ヒートシンクの前記複数のフィン板と、前記縦方向で重ならない位置に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図。
第２実施形態に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図。
第３実施形態に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図。
第４実施形態に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図。
第５実施形態に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図。
第６実施形態に係る電力変換装置の構成を概略的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る電力変換装置１の構成を、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る電力変換装置１の構成を、概略的に示す斜視図である。
【００１０】
電力変換装置１は、例えば、電気機関車等の鉄道車両に用いられる。電力変換装置１は、例えば、パンタグラフを介して架線から供給される直流電力を交流電力に変換する。
（【００１１】以降は省略されています）

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