[发明专利]液冷能量转换设备

说明书

背景技术

本发明涉及带有连接到其上的半导体的液冷能量转换设备，它通 过在液冷散热片中循环冷却剂来冷却半导体元件。

能量转换设备通过半导体元件的开关操作来转换能量。半导体堆 容纳在该能量转换设备中。该半导体堆通过半导体元件形成，该半导 体元件包括能量转换电路及其外围电路的电子部件。半导体元件的冷 却是半导体堆的重要功能。半导体堆需要有效地将半导体元件产生的 热量损失排放到空气中，并将半导体元件温度冷却到容许温度或以下。

关于这种冷却所需的主要元件，冷却体是半导体元件产生的热量 损失的受热单元，和用于将该热量损失排放到能量转换设备外侧的热 量排放单元。将要安装在电力机车的设备室中的该设备的半导体元件 冷却系统包括液冷型。该液冷型是一冷却系统，其中接受半导体元件 产生的热量损失的冷却体与将该热量损失排放到空气中的热量排放单 元分开。该液冷型与冷却体和受热单元之间的管连接，并利用泵来循 环管中的制冷剂。通过与循环的制冷剂进行热量传递，该液冷型可获 得较高的冷却效率。

附图13示出了一侧视图，其中从侧面观察了常规液冷能量转换设 备的整个构造。附图14是一顶视图，其中从上方观察了常规液冷能量 转换设备的半导体元件的周边部分的构造。通过能量转换电路形成的 半导体元件1连接到将成为冷却体的液冷散热片2上。冷却剂在其中 流动的流动通路2a形成在该液冷散热片2上。泵3迫使在流动通路 2a内流动的冷却剂循环。

管4将泵3连接到液冷散热片2上，将液冷散热片2连接到热交 换器5上，并将交换器5连接到泵3上。同样，管4连接成串联环形， 并形成循环系统。泵3的驱动迫使冷却剂循环。半导体元件1产生的 热量损失通过液冷散热片2将热量传递给液冷散热片2内的冷却剂。 传递给冷却剂的热量将热量排放到热交换器5侧面上的空气中。上臂 侧上的半导体元件1和下臂侧上的半导体元件1设置在一个液冷散热 片2上。这些半导体元件1容纳在单元框架10中。选通放大器基板6 将开关信号供给给半导体元件1。为了改进单元框架10中的空间因素， 该基板6平行于半导体元件1和主电路导体7a、7b设置。

此处公开了一能量转换设备，它包括第一半导体电子部件，与第 一半导体电子部件分开的第二半导体电子部件，为了冷却第一半导体 电子部件而设置在第一半导体电子部件处的第一散热片，和为了冷却 第二半导体电子部件而设置在第二半导体电子部件处的第二散热片， 由共享的冷却器、风扇和冷却剂循环泵供给和循环的在第一和第二散 热片中流动的冷却剂。公开的是，能量转换设备可以有效地冷却，并 可使循环液冷系统的冷却装置最小化，以将其安装在车体地板下(例 如，日本专利申请公开No.2005-287214)。

前述专利文献中公开的能量转换设备可以使循环液冷系统的冷却 装置最小化；然而，却未考虑，使得由能量转换电路形成的半导体1 周围的周边部分的部件设置最小化。

发明内容

本发明的目的是，提供一液冷能量转换设备，它构造成改进半导 体元件的安装部分的空间因素，并使该设备最小化。

根据本发明的一方面，液冷能量转换设备包括：两个半导体元件； 两个液冷散热片，它们在内侧分别包括冷却剂的流动通路，该半导体 元件分别连接到该流动通路上，使得端面为正面，并且该流动通路设 置成互相面对半导体元件的端面；两个主电路导体，它们分别连接到 两个半导体元件上，并构成主电路；选通放大器基板，它将开关信号 供给到两个半导体元件；热交换器，它利用管连接到两个液冷散热片 的流动通路上，并在流动通路中流动的冷却剂和空气之间进行热交换； 泵，它循环管中的冷却剂；及单元框架，它容纳包括两个半导体元件、 两个主电路导体、两个液冷散热片和选通放大器基板的单元，并将该 单元容纳在其中。

在下面的描述中将阐述本发明的其他目的和优点，并且一部分将 从该描述中得以明确，或者可以通过本发明的实践进行学习。下文中 将特别指出利用说明和组合获得的这些目的。

附图说明

结合到说明书中并构成其一部分的这些附图说明了本发明的各实 施例，并与上面给出的概述和下面给出的各实施例的详细描述一起起 到解释本发明原理的作用。

附图1是从侧面观察本发明第一实施例所述的液冷能量转换设备 的整个构造的侧视图；