JP2003095088A - 車両用半導体装置 - Google Patents

車両用半導体装置

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Seijirou Totori
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Yoshihiko Ine
佳彦 稲
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体に実装する半導体装置のパワーユニット
などの電気装置のメンテナンスや交換作業時の作業を容
易にするとともに、作業時間を短縮する。 【解決手段】 車体5の床下に車体の長手方向に車体の
一部として構成した床下収納部51を設けた車体に実装
する半導体装置において、交換頻度の高い部品を最小限
にまとめモジュール化されたパワーユニット11と、該
パワーユニットを搭載する枠体111と、床下収納部に
設けた案内手段54に案内される枠体11に固定した移
動手段31と、床下収納部51に設けた車体側コネクタ
に対応する電気品側コネクタ115とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、鉄道車両用インバ
ータ装置にかかり、特に、床下電気品の収納箱を鉄道車
両の床下に一体化して設けるボディマウント方式に適応
するインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の鉄道車両における床下電気品の車
体実装方式は、図6に示すように、インバータ装置を構
成するパワーユニット11’、制御部21’、オイルフ
ィルタコンデンサ22’などのその他の床下電気品を収
納固定した電気装置収納箱9を車体5の床下に取り付
け、その後電気品を車体側の配線と接続している。
【0003】このような電気品の取付構造では、各電器
装置のメンテナンスに当たっては、電気装置収納箱に収
納された電気品と車体側の配線の接続を車側側および車
体内側往来しながらはずした後、電気装置を取り外し、
場合によっては電気品収納箱を車体床下から取り外酢な
どの工数のかかる作業を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決することを目的とし、各半導体装置の収納部位へ
の実装工数を低減することを目的とする。さらに、本発
明は、半導体装置のメンテナンスを片面からのアクセス
で可能とすることにより、半導体装置のメンテナンスや
交換作業時の作業を容易にするとともに、作業時間を短
縮することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、車体の床下に車体の長手方向に車体の一
部として構成した床下収納部を設けた車体に実装する半
導体装置において、交換頻度が高い部品を最小限にまと
めモジュール化されたパワーユニットと、該パワーユニ
ットを搭載する枠体と、床下収納部に設けた案内手段に
案内される枠体に固定した移動手段と、床下収納部に設
けた車体側コネクタに対応する電気品側コネクタとを設
けた。
【0006】上記課題を解決するために、本発明は、車
体の床下に車体の長手方向に車体の一部として構成した
床下収納部を設けた車体に実装する半導体装置におい
て、床下収納部は、交換頻度が高い部品を最小限にまと
めモジュール化されたパワーユニットを案内支持する案
内手段と、パワーユニットに設けた電気品側コネクタに
対応する車体側コネクタと、パワーユニットを床下収納
部に固定する固定手段とを有し、パワーユニットは、床
下収納部に設けた案内手段に案内される移動手段と、前
記車体側コネクタに対応する電気品側コネクタとを有
し、パワーユニットを案内手段によって床下収納部の固
定位置と床下収納部外の取外位置との間で移動させ、固
定手段によって床下収納部の固定位置に収納固定すると
ともに、固定位置で電気品側コネクタと車体側コネクタ
を接続する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の鉄道車両用床下電気品の
車体実装方式について、図を用いて説明する。図1は半
導体装置のパワーユニットを車体の床下に車体の一部と
して一体化して設けたぎ装部に搭載する例を説明する部
分斜視図である。図2は図1に示したぎ装部の車体長手
方向に直交する面での断面図である。図3は図2の左手
方向からの断面図である。図4は本発明の実装方法にお
ける床下電気品の保守時の流れを説明する図である。
【0008】図1に示すように、本発明にかかる鉄道車
両用床下電気品の車体実装方式は、車体5の床下に設け
た床下収納部51内に、イ半導体装置を構成するパワー
ユニット11、制御部21、乾式フィルタコンデンサ2
2などの床下電気品を収納固定する方式である。
【0009】床下収納部51は、車体5と一体に構成さ
れ、車体に床下に車体の長手方向に設けられており、内
部空間に床下電気品を収納するとともに、車体の剛性を
増大させる働きをも有している。
【0010】床下収納部51の車体外側面には、電気品
を通過させる電気品挿入開口部52と、床下収納部の車
体中央側面に電気品の一部が露出する冷却用開口部53
が設けられている。電気品挿入開口部52は、該開口部
に着脱自在または開閉自在に設けた蓋59(図2)によ
って閉じられる。
【0011】図2および図3に示すように、床下収納部
51は、車体5の床下に一体的に構成され、車体外側面
に電気品を通過させる電気品挿入開口部52が、車体中
央側の壁面55に電気品の後背部に設けた冷却フィン1
14が露出する冷却用開口部53が設けられている。床
下収納部51は、車体5の床下の左右に設けられてお
り、中央に形成される空間を機器の冷却空間として使用
することができる。
【0012】蓋59によって閉じられる電気品挿入開口
部52は、図示を省略した鎖錠手段によって、気密かつ
液密に閉鎖される。
【0013】冷却用開口部53と、電気品の後背面周囲
は図示を省略したパッキングによって気密構造とされ、
内部空間に水が進入することを防いでいる。
【0014】床下収納部51に設けた隔壁57には、第
1のスライドレール保持部材54が固定されている。第
1のスライドレール保持部材54には、案内手段として
働くスライドレール30の固定レール32が固定され
る。
【0015】床下収納部51の内部底面には、支持案内
手段として働くレール56と、電気品を固定位置に固定
する電気品固定手段58が固定されている。電気品固定
手段58の鎖錠機構は、任意の機構でよく、図示を省略
している。
【0016】床下電気品であるパワーユニット11は、
枠体111に電気部品を固定して形成され、支持部材1
12と、第2のスライドレール保持部材113と、冷却
フィン114と、電気品側コネクタ115と、移動手段
として働く車輪116と、固定部材117と、固定部材
118とを有している。
【0017】支持部材112は、枠体111を第2のス
ライドレール保持部材113の上面で支持する働きを有
している。
【0018】第2のスライドレール保持部材113は、
枠体111の固定部材118に固定され、スライドレー
ル30の移動レール31が取りつけられる。
【0019】冷却フィン114は、電気品の後背面に設
けられ、電気品の発熱を冷却空間に放散させる。
【0020】電気品側コネクタ115は、直流電源に接
続される+−端子と、電動機などの負荷に接続される三
相交流端子および接地端子などであり、パワーユニット
の側面に突出して設けられる。電気品側コネクタ115
は、パワーユニットが固定位置に配置されたときに、床
下収納部51内に設けられた車体側コネクタ591の受
け部にその先端が挿入接続される位置に設けられる。
【0021】車輪116は、パワーユニット11を支え
る車輪であり、パワーユニット11を車体から取外すし
たり取りつけるときの移動作業を容易にする働きを有す
るとともに、パワーユニット11を固定位置に固定した
ときに、車体に設けたレール56上に支持する働きをも
有している。
【0022】固定部材117は、図示を省略した鎖錠手
段によって電気品固定手段58と共同して電気品を床下
収納部51の固定位置に固定するための部材である。
【0023】固定部材118は、第2のスライドレール
保持部材133を枠体11に固定するための手段であ
る。
【0024】スライドレール30は、例えば断面コ字状
の固定レール32と、固定レール内を移動可能に設けた
移動レール31とから構成され、固定レール32と移動
レール31との間にはローラ軸受33などが設けられ
て、移動を容易にしている。
【0025】このような構成において、車体5に電気品
を搭載固定する場合には、蓋59を開いた電気品挿入開
口部52の前に図示を省略したリフトに搭載したパワー
ユニット11を配置し、スライドレール30の移動レー
ル31を引き出して、移動レール31に固定された第2
のスライドレール保持部材113の先端部に固定部材を
当てて図示を省略した鎖錠手段によって固定する。この
ときパワーユニット11の支持部材112の下面が第2
のスライドレール保持部材113の上面に位置して、パ
ワーユニット11は台2のスライドレール保持部材11
3に固定される。
【0026】その後、パワーユニット11を床下収納部
51内に押し込み、電気品側コネクタ115が車体側コ
ネクタ591に接続されて電気的接続が完了し、固定位
置に達する。その後、固定部材117と電気品固定部材
58を図示を省略した鎖錠手段によって鎖錠することに
よって、パワーユニット11が固定位置に固定される。
このとき、パワーユニット11の冷却フィン114は、
冷却用開口部53から冷却空間にさらされる。電気品挿
入開口部52を蓋59で閉じてパワーユニットの車体へ
の実装作業を終了する。
【0027】このように、本発明によれば、電気的な接
続作業や電気装置収納箱の車体への取りつけ作業などを
行わずに、極めて簡単にパワーユニット11を車体5に
実装することができる。
【0028】同様に、車体からパワーユニットを取外す
場合には、蓋59を開けた後、固定部材117と電気品
固定手段58の鎖錠を解いて、パワーユニット11を床
下収納部51から図示を省略したリフト上に引き出し、
固定部材118を第2のスライドレール保持部材113
から開放することによって、取外すことができる。
【0029】このように、車体からパワーユニットを取
外す作業も、電気的な接続の取外し作業や電気装置収納
箱の車体からの取外し作業などを行わずに、極めて簡単
にパワーユニット11を車体5から取外すことができ
る。
【0030】図4に示すように、取り外したパワーユニ
ット11は、リフト上に載置され、トラックなどに搭載
して検査・整備工場に搬送され、ここで所定の整備検査
を終了して再度車体に実装される。
【0031】図5を用いて、本発明の他の実施の形態を
説明する。この実施の形態はパワーユニット11の枠体
11を床下収納部51の電気品挿入開口部52近傍まで
延長し、その先端部に蓋59を取りつけている。このよ
うな構成とすることによって、パワーユニットを床下収
納部51の固定部へ挿入した後、蓋59に設けた図示を
省略した鎖錠手段を用いて開口部52に固定することに
よって、パワーユニット11を車体5に実装することが
できる。
【0032】以上の説明では、床下電気品が半導体装置
のパワーユニットである場合特にインバータ装置のパワ
ーユニットである場合を説明したが、床下電気品として
は、半導体装置のパワーユニットに限らず、フィルタコ
ンデンサや制御装置等であってもよく、また、その他の
電気品、例えば補助インバータ装置や、SIVモジュー
ル等であってもよい。
【0033】また、以上の説明では、床下電気品の収納
箱を鉄道車両の床下に一体化して設けるボディマウント
方式について説明したが、収納箱を従来のように、車体
とは別に設け、車体床下にぎ装される方式において本発
明が適用されてもよい。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果を奏
することができる。
【0035】保守時にパワーユニット取り外し作業を容
易化することができ、保守交換作業時のリードタイムを
短縮することとができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体
実装方式の概要を説明する斜視図
【図2】 本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体
実装方式の概要を説明する断面図(その1)
【図3】 本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体
実装方式の概要を説明する断面図(その2)
【図4】 パワ―ユニットの点検・修理の工程の概要を
説明する図
【図5】 本発明の第2の実施の形態にかかる鉄道車両
用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する断面図
【図6】 従来の鉄道車両用床下電気品の実装方式を説
明する斜視図
【符号の説明】
11 パワーユニット 111 枠体 112 支持部材 113 第2のスライドレール保持部材 114 冷却ファン 115 電気品側コネクタ 116 車輪 117 固定部材 118 固定部材 21 制御装置 22 フィルタコンデンサ 30 スライドレール 31 移動レール 32 固定レール 33 ベアリング 5 車体 51 床下収納部 52 電気品挿入開口部 53 冷却用開口部 54 第1のスライドレール保持部材 55 車体中央側壁面 56 レール 57 隔壁 58 電気品固定手段 59 主回路ハーネス 591 車体側コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸取 征二郎 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 光冨 眞哉 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 稲 佳彦 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 中井川 修 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所交通システム事業部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体の床下に車体の長手方向に車体の一
    部として構成した床下収納部を設けた車体に実装する半
    導体装置において、モジュール化されたパワーユニット
    と、該パワーユニットを搭載する枠体と、床下収納部に
    設けた案内手段に案内される枠体に固定した移動手段
    と、床下収納部に設けた車体側コネクタに対応する電気
    品側コネクタとを設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 車体の床下に車体の長手方向に車体の一
    部として構成した床下収納部を設けた車体に実装する半
    導体装置において、床下収納部は、ユニット単位に形成
    した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置
    に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタ
    と、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有
    し、半導体装置は、床下収納部に設けた案内手段に案内
    される移動手段と、前記車体側コネクタに対応する電気
    品側コネクタとを有し、半導体装置を案内手段によって
    床下収納部の固定位置と床下収納部外の取外位置との間
    で移動させ、固定手段によって床下収納部の固定位置に
    収納固定するとともに、固定位置で電気品側コネクタと
    車体側コネクタを接続することを特徴とするイ半導体装
    置。
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