CN102751884A - 电力变换装置及其电容器罩 - Google Patents

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Abstract

本发明可以良好地保持电容器的冷却效率，并使电容器顺畅地插入电容器罩。电力变换装置(1)具备：框体(10)，在框体基座(11)的前侧配置具有多个电子器件的本体部(20)，在框体基座(11)的后侧配置使冷却风流过的风洞部(30)；圆筒状电容器(40)，贯穿设置于框体基座(11)，一部分配置在本体部(20)内，且剩余部分配置在风洞部(30)内；有底圆筒状电容器罩(50)，设置于框体基座(11)，覆盖电容器(40)的上述剩余部分。而且，电容器罩(50)由具有弹性的材料构成，在与电容器(40)的外径尺寸大致相等的内径尺寸的内周面(513)上具有沿圆筒轴向设置的槽(514)。

Description

电力变换装置及其电容器罩
技术领域
所公开的实施方式涉及一种电力变换装置及其电容器罩，进行从直流电力向交流电力或者从交流电力向直流电力的变换。
背景技术
通常电力变换装置具有静电容量较大的圆筒状电容器。该电容器为了实现电力变换装置的小型化、提高电容器的冷却效率，大多采用如下结构，贯穿设置于框体基座，其一部分配置在本体部内，且剩余部分配置在风洞部内。此时，为了电容器配置在风洞部内的部分的防水、防尘，而设置电容器罩。
例如在专利文献1中，公开有一种电容器罩(夹具)，用于将圆筒形的电容器(铝电解电容器)安装在框体基座(本体底座)上。该电容器罩以规定硬度利用具有规定弹性的塑料材料等的材料，按照安装对象的电容器的外形，以与其直径大致相同的内径，制作成大致相同长度的有底圆筒形。
专利文献1：日本国特开2000-173861号公报
在上述现有技术中，通过使电容器罩的内径尺寸与电容器的外径尺寸大致相等，而能够利用弹性使电容器和电容器罩贴合，可以提高冷却效率。但是，此时由于电容器和电容器罩之间没有间隙，因此将电容器插入电容器罩时无法排出罩内部的空气，存在无法顺畅地插入电容器的课题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于提供一种电力变换装置及其电容器罩，可以良好地保持电容器的冷却效率，并使电容器顺畅地插入电容器罩。
为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，应用一种电力变换装置，是进行从直流电力向交流电力或者从交流电力向直流电力的变换的电力变换装置，其特征在于，具备：框体，在框体基座的一侧配置具有多个电子器件的本体部，在前述框体基座的另一侧配置使冷却风流过的风洞部；圆筒状电容器，贯穿设置于前述框体基座，一部分配置在前述本体部内，且剩余部分配置在前述风洞部内；有底圆筒状电容器罩，设置于前述框体基座，覆盖前述电容器的前述剩余部分，前述电容器罩由具有弹性的材料构成，在与前述电容器的外径尺寸大致相等的内径尺寸的内周面上具有沿圆筒轴向设置的至少1条槽。
而且，根据本发明的其它观点，应用一种电力变换装置的电容器罩，是进行从直流电力向交流电力或者从交流电力向直流电力的变换的电力变换装置的电容器罩，其特征在于，设置于前述框体基座，覆盖圆筒状电容器的配置在前述风洞部内的部分，该圆筒状电容器贯穿设置在一侧配置具有多个电子器件的本体部且另一侧配置使冷却风流过的风洞部的框体基座上，其由具有弹性的材料构成为有底圆筒状，在与前述电容器的外径尺寸大致相等的内径尺寸的内周面上具有沿圆筒轴向设置的至少1条槽。
根据本发明，可以良好地保持电容器的冷却效率，并使电容器顺畅地插入电容器罩。
附图说明
图1是在拆下本体罩的状态下从本体部侧观察一个实施方式的电力变换装置的立体图。
图2是在拆下本体罩的状态下的电力变换装置的纵截面图。
图3是示出将电容器插入电容器罩之前的状态下的电容器及电容器罩的立体图。
图4是从罩本体部的圆筒轴向一侧观察电容器罩的俯视图。
图5是示出电容器及电容器罩的侧视图及纵截面图。
图6是在槽形状变化的变形例中从罩本体部的圆筒轴向一侧观察电容器罩的俯视图。
符号说明
1-电力变换装置；10-框体；11-框体基座；20-本体部；21-二极管模块(电子器件)；22-功率模块(电子器件)；30-风洞部；40-电容器；43-底部(电容器的底部)；50-电容器罩；51-罩本体部；52-锷部；60-电容器卡箍(固定构件)；62-插通孔(第1插通孔)；90-固定螺钉；511-开口；513-内周面；514-槽；522-插通孔(第2插通孔)；S-规定的间隙。
具体实施方式
以下，参照附图对一个实施方式进行说明。
如图1及图2所示，本实施方式的电力变换装置1是进行从直流电力向交流电力的变换的逆变器装置。该电力变换装置1具有：框体10，具备框体基座11；本体部20，配置在框体基座11的前侧(一侧，图1中的纸面左方跟前侧，图2中的左侧)；风洞部30，配置在框体基座11的后侧(另一侧，图1中的纸面右方进深侧，图2中的右侧)，使冷却风流过；例如铝电解电容器等的圆筒状电容器40；有底圆筒状的电容器罩50；圆环状的电容器卡箍60(固定构件)；圆环状金属板70；覆盖本体部20的本体罩(省略图示)；及覆盖风洞部30的风洞罩80。
本体部20具有多个电子器件，包括二极管模块21和功率模块22。二极管模块21对从未图示的交流电源供给的交流电力进行整流，变换为直流电力并进行输出。功率模块22具有由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等的半导体元件构成的多个开关元件，通过分别以适当的顺序反复进行上述多个开关元件的接通和断开，而输出规定频率的交流电力。上述二极管模块21及功率模块22贴合固定在后述的散热器31的基座部311的前面(图1中纸面左方跟前侧的面，图2中左侧的面)上。
风洞部30中配置有：散热器31；电抗器32，用于使从交流电力变换的直流电力的电流脉动平滑化；及风扇单元33，产生冷却风。散热器31由导热性高的材料(例如铝合金等)构成，具有：基座部311，前面安装在框体基座11的后面上，封闭框体基座11的开口111；多个散热片312，直立设置在基座部311的后面(图1中纸面右方进深侧的面，图2中右侧的面)上。该散热器31通过用多个散热片312对贴合固定在基座部311的前面上的上述二极管模块21及功率模块22所产生的热进行散热，而使二极管模块21及功率模块22冷却。
电容器40是使通过上述二极管模块21而从交流电力变换的直流电力平滑的电容器(例如铝电解电容器)。该电容器40贯穿设置于框体基座11的贯穿孔112(参照后述的图5(b))，使包括配置有端子41a、41b的顶部42的一部分在嵌入电容器卡箍60及圆环状金属板70的状态下配置在本体部20内，并使包括与顶部42相反侧的底部43(参照后述的图3)的剩余部分在被电容器罩50覆盖的状态下配置在风洞部30内。以下适当将该电容器40中配置在本体部20内的部分称为“本体部20侧部分”，将配置在风洞部30内的部分称为“风洞部30侧部分”。
电容器罩50由具有弹性的硅橡胶材料(橡胶材料、具有弹性的材料)构成。该电容器罩50贯穿设置于框体基座11的贯穿孔112，覆盖电容器40的风洞部30侧部分。
电容器卡箍60及圆环状金属板70是用于通过嵌入电容器40而将该电容器40固定于框体基座11的构件。
而且，上述电容器卡箍60、圆环状金属板70及电容器罩50(详细为后述的锷部52)通过固定螺钉90而被固定在框体基座11的本体部20侧，即框体基座11的前侧，由此在电容器40及电容器罩50(详细为后述的罩本体部51)贯穿框体基座11的贯穿孔112的状态下，将电容器40固定在框体基座11上。
以下，利用图3、图4、图5(a)、图5(b)，对电容器40、电容器罩50、电容器卡箍60及圆环状金属板70进行详细说明。
如图3、图4、图5(a)、图5(b)所示，电容器卡箍60安装在电容器40的本体部20侧部分的顶部42侧。该电容器卡箍60在其圆周方向多个位置(该例中为2个位置)上具有向其半径方向外侧延伸设置的大致L字状的延设部61。各延设部61上分别设置有使固定螺钉90穿过的插通孔62(第1插通孔)。
圆环状金属板70安装在电容器40的本体部20侧部分中的与电容器卡箍60的安装位置相比的底部43侧。该圆环状金属板70在与电容器卡箍60的2个延设部61相对应的位置上分别具有向其半径方向外侧延伸设置的舌部71。在各舌部71的与上述延设部61的插通孔62相对应的位置上分别设置有插通孔72，使穿过该插通孔62的固定螺钉90穿过。
电容器罩50一体地具有：有底圆筒状的罩本体部51，具有开口511及底部512，贯穿框体基座11的贯穿孔112；及圆环状的锷部52，在罩本体部51的开口511侧端部上向该罩本体部51的半径方向外侧延伸设置。
将电容器40插入罩本体部51，使其顶部42朝向开口511侧，使其底部43朝向底部512侧。该罩本体部51在与电容器40的外径尺寸大致相等的内径尺寸的内周面513上具有多条(该例中为6条)槽514，其沿罩本体部51的圆筒轴向(图3、图5(a)及图5(b)中的上下方向，图4中的纸面跟前进深方向)设置，且在罩本体部51的圆周方向上等间隔地配置。各槽514在从上述圆筒轴向观察的俯视下，分别具有大致长方形形状。而且，该罩本体部51构成为在电容器40的插入完成时，在底部512和电容器40的底部43之间沿上述圆筒轴向形成规定的间隙S。
锷部52在与电容器卡箍60的2个延设部61及圆环状金属板70的2个舌部71相对应的位置上分别具有向其半径方向外侧延伸设置的舌部521。在各舌部521的与上述延设部61的插通孔62及舌部71的插通孔72相对应的位置上分别设置有插通孔522(第2插通孔)，使穿过该插通孔62及插通孔72的固定螺钉90穿过。而且，该锷部52在罩本体部51贯穿框体基座11的贯穿孔112，使电容器40插入罩本体部51的状态下，使穿过电容器卡箍60的2个插通孔62、圆环状金属板70的2个插通孔72及该锷部52的2个插通孔522的固定螺钉90与设置于框体基座11的2个螺纹孔113拧紧固定时，介由圆环状金属板70而被夹在电容器卡箍60和框体基座11之间，从而被固定在框体基座11的前侧(本体部20侧)。
即，在框体基座11上安装电容器40时，使插入有电容器40的电容器罩50的罩本体部51从该框体基座11的前侧插入框体基座11的贯穿孔112。或者，也可以在将罩本体部51插入贯穿孔112后，将电容器40插入该罩本体部51。而且，使固定螺钉90穿过安装在电容器40的本体部20侧部分上的电容器卡箍60的2个插通孔62及圆环状金属板70的2个插通孔72以及通过与框体基座11的前面接触而被卡定的电容器罩50的锷部52的2个插通孔522，使该固定螺钉90与框体基座11的螺纹孔113拧紧固定。由此，在使电容器40及罩本体部51贯穿框体基座11的贯穿孔112的状态下，将电容器卡箍60的2个延设部61、圆环状金属板70的2个舌部71及锷部52的2个舌部521固定在框体基座11的前侧，从而将电容器40固定于框体基座11。
在以上说明的本实施方式的电力变换装置1中，可以得到如下效果。即，通常电力变换装置为了使通过二极管模块21而从交流电力变换的直流电力平滑化，具有静电容量较大的圆筒状电容器(例如本实施方式中的电容器40)。该电容器40为了实现电力变换装置的小型化、提高电容器的冷却效率，大多采用如下结构，贯穿设置于框体基座11的贯穿孔112，其一部分配置在本体部20内，且剩余部分配置在风洞部30内。此时，为了电容器40配置在风洞部30内的部分的防水、防尘，而设置电容器罩。
在此，由例如铝等的金属材料构成电容器罩时，需要针对电容器40的外径尺寸具有预先规定的余隙的内径尺寸。因此，在所插入的电容器40和电容器罩之间形成有间隙，由于空气绝热而使电容器40的冷却效率降低。
于是，可以考虑由例如塑料等的具有规定弹性的材料构成电容器罩。此时，通过使电容器罩的内径尺寸与电容器40的外径尺寸大致相等，或者稍小，而能够利用弹性使电容器40和电容器罩贴合，可以提高冷却效率。但是，此时由于电容器40和电容器罩之间没有间隙，因此将电容器40插入电容器罩时无法排出罩内部的空气，存在无法顺畅地插入电容器40的课题。
因而在本实施方式中，由硅橡胶材料构成电容器罩50，并在与电容器40的外径尺寸大致相等的内径尺寸的内周面513上沿圆筒轴向设置槽514。由此，可以利用硅橡胶材料的弹性使电容器40和电容器罩50贴合，并且在将电容器40插入电容器罩50时，可以通过槽向外部排出罩内部的空气。因而，可以良好地保持电容器40的冷却效率，并使电容器40顺畅地插入电容器罩50。
而且，在本实施方式中，尤其是电容器罩50具有沿圆周方向等间隔地配置的6条槽514。由此，将电容器40插入电容器罩50时，可以沿圆周方向均等地分配并向外部排出罩内部的空气。因而，可以更加顺畅地将电容器40插入电容器罩50。
而且，在本实施方式中，尤其是由硅橡胶材料构成电容器罩50。由此，可以使电容器罩50具有较大的弹性。其结果，可以利用弹性使电容器40和电容器罩50切实地贴合，提高冷却效率。而且，由于硅橡胶材料富有弹性、耐热性、憎水性、电绝缘性、化学稳定性等，因此可以进一步提高电容器罩50的功能性、可靠性、耐劣化性等。
而且，在本实施方式中，尤其是电容器罩50一体地具有：有底圆筒状的罩本体部51；及圆环状的锷部52，设置在该罩本体部51的开口511侧端部上。而且，锷部52在罩本体部51贯穿框体基座11的贯穿孔112的状态下被固定在框体基座11的前侧。由此，由于可以利用锷部52从本体部20侧覆盖框体基座11的贯穿孔112和罩本体部51的间隙，因此可以密封贯穿孔112。
而且，在本实施方式中，尤其是通过使固定螺钉90穿过电容器卡箍60的插通孔62、圆环状金属板70的插通孔72及电容器罩50的锷部52的插通孔522而与框体基座11的螺纹孔113拧紧固定，从而将电容器40固定于框体基座11。此时，由于电容器罩50的锷部52介由圆环状金属板70而被电容器卡箍60和框体基座11夹住，因此对于电容器罩50也能够固定于框体基座11。而且，由于锷部52通过拧紧固定螺钉90而与框体基座11贴合，因此可以提高框体基座11的贯穿孔112的密封性。
而且，在本实施方式中，尤其是在电容器40的插入完成时，在罩本体部51的底部512和电容器40的底部43之间沿圆筒轴向形成有规定的间隙S。即，罩本体部51在圆筒轴向的尺寸上具有余量部分。由此，可以用1种电容器罩50对应圆筒轴向的长度不同的多种电容器40，可以提高电容器罩50的通用性。
另外，实施方式并未局限于上述内容，可在不脱离其主旨及技术思想的范围内实施各种变形。以下，说明这种变形例。
(1)槽形状的变化
在上述实施方式中，使电容器罩50的罩本体部51的内周面513的槽514的形状在从罩本体部51的圆筒轴向观察的俯视下，呈大致长方形的形状，但是不限于此。即，作为罩本体部51的内周面513的槽的形状，除上述实施方式中的形状以外，也可以考虑如下形状。
为了进行对比，图6(a)中示出上述实施方式中的罩本体部51的内周面513的槽514的形状。如图6(a)所示，上述实施方式中的罩本体部51的内周面513的槽514在从罩本体部51的圆筒轴向观察的俯视下，具有大致长方形形状。
图6(b)中示出罩本体部51的内周面513的槽的其它形状。在图6(b)所示的例子中，罩本体部51的内周面513的槽514A在从罩本体部51的圆筒轴向观察的俯视下，具有大致半圆形形状。
图6(c)中示出罩本体部51的内周面513的槽的又一个其它形状。在图6(c)所示的例子中，罩本体部51的内周面513的槽514B在从罩本体部51的圆筒轴向观察的俯视下，具有大致三角形形状。
图6(d)中示出罩本体部51的内周面513的槽的又一个其它形状。在图6(d)所示的例子中，罩本体部51的内周面513的槽514C在从罩本体部51的圆筒轴向观察的俯视下，具有大致倒梯形形状。
对于使罩本体部51的内周面513的槽的形状为如上述图6(b)、图6(c)及图6(d)所示的形状时，也能够得到与上述实施方式同样的效果。另外，作为罩本体部51的内周面513的槽的形状，不限于如上述图6(a)～图6(d)所示的形状，也可以是其它形状。
(2)其它
在上述实施方式中，电容器罩50构成为在内周面513上具有沿其圆筒轴向设置且沿其圆周方向等间隔地配置的6条槽514，但是不限于此，电容器罩50在内周面513上至少具有1条槽即可。而且，也可以在中途弯曲地设置内周面513的槽。
而且，在上述实施方式中，由硅橡胶材料构成电容器罩50，但是不限于此，也可以由例如氯丁二烯橡胶、乙丙橡胶等的硅橡胶材料以外的橡胶材料构成电容器罩50。或者，也可以由例如具有弹性的塑料等的橡胶材料以外的具有弹性的材料构成电容器罩50。
而且，以上作为一个例子说明了电力变换装置1是进行从直流电力向交流电力的变换的逆变器装置的情况，但是不限于此，在电力变换装置是进行从交流电力向直流电力的变换的整流器装置时也能进行应用。
而且，除以上已经说明的以外，也可以适当组合上述实施方式、各变形例的方法而加以利用。
此外，虽未一一例示，但是上述实施方式、各变形例可在不脱离其主旨的范围内施加各种变更来进行实施。

Claims (8)

1.一种电力变换装置，是进行从直流电力向交流电力或者从交流电力向直流电力的变换的电力变换装置，其特征在于，具备：
框体，在框体基座的一侧配置具有多个电子器件的本体部，在前述框体基座的另一侧配置使冷却风流过的风洞部；
圆筒状电容器，贯穿设置于前述框体基座，一部分配置在前述本体部内，且剩余部分配置在前述风洞部内；
有底圆筒状电容器罩，设置于前述框体基座，覆盖前述电容器的前述剩余部分，
前述电容器罩由具有弹性的材料构成，在与前述电容器的外径尺寸大致相等的内径尺寸的内周面上具有沿圆筒轴向设置的至少1条槽。
2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，
前述电容器罩在前述内周面上具有沿圆周方向等间隔地配置的多条前述槽。
3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于，
前述电容器罩由橡胶材料构成。
4.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，
前述电容器罩由硅橡胶材料构成。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，前述电容器罩一体地具有：
有底圆筒状的罩本体部，在前述内周面上设置有前述槽；
及圆环状的锷部，在前述罩本体部的开口侧端部上向半径方向外侧延伸设置，
前述锷部在前述罩本体部贯穿前述框体基座的状态下被固定在前述框体基座的本体部侧。
6.根据权利要求5所述的电力变换装置，其特征在于，
还具备圆环状的固定构件，用于嵌入前述电容器，将该电容器固定于前述框体基座，
前述固定构件在圆周方向多个位置上具有固定螺钉用的第1插通孔，
前述锷部在与前述固定构件的前述第1插通孔相对应的位置上具有前述固定螺钉用的第2插通孔，使穿过前述第1插通孔及前述第2插通孔的前述固定螺钉与前述框体基座拧紧固定时，被前述固定构件和前述框体基座夹住。
7.根据权利要求5或6所述的电力变换装置，其特征在于，
前述罩本体部构成为在前述电容器的插入完成时，与前述电容器的底部之间沿前述圆筒轴向形成规定的间隙。
8.一种电力变换装置的电容器罩，是进行从直流电力向交流电力或者从交流电力向直流电力的变换的电力变换装置的电容器罩，其特征在于，
设置于前述框体基座，覆盖圆筒状电容器的配置在前述风洞部内的部分，该圆筒状电容器贯穿设置在一侧配置具有多个电子器件的本体部且另一侧配置使冷却风流过的风洞部的框体基座上，
其由具有弹性的材料构成为有底圆筒状，在与前述电容器的外径尺寸大致相等的内径尺寸的内周面上具有沿圆筒轴向设置的至少1条槽。
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