JP2006025556A

JP2006025556A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2006025556A
Application number: JP2004202516A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Umeda; 克也梅田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】本発明の目的は、重量バランスの良い電力変換装置を提供することである。
【解決手段】当該電力変換装置の枕木方向の一端に設けられ、インバータ若しくはコンバータから構成される電力変換ユニットと、前記電力変換ユニットの放熱部を冷却するために、当該電力変換装置の枕木方向の中央部に設けられた送風機を有し、前記電力変換ユニットの前記放熱部を、当該電力変換装置の枕木方向の中央部側に配置し、前記電力変換ユニットの重心を枕木方向の中央部側へ偏心させていることを特徴とする電力変換装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

一般的な鉄道車両の構成について、図を参照し説明する。図１２は、一般的な鉄道車両の構成図である。

一般的に鉄道車両は、パンタグラフ１，車体２，車体２の床下に設けられ、車輪３が車軸を介して接続される台車枠４，この台車枠４の間に設けられた電力変換装置５から構成される。

このように構成された鉄道車両において、架線電力は、架線からパンタグラフ１を介して電力変換装置５に供給される。架線からパンタグラフ１を介して供給された架線電力は、電力変換装置５により三相交流電力に変換され、電動機３ａに供給される。電力変換装置５から供給された三相交流電力により、電動機３ａが駆動し、電動機３ａの駆動にともない車輪３が回転し、鉄道車両を駆動させる。

次に、従来の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図１３は、上面から見た従来の電力変換装置の構成図である。図１４は、図１３におけるＡ−Ａ断面図である。

従来の電力変換装置において、送風機６が車両枕木方向において中央部分に配置され、車両枕木方向における一端部にインバータやコンバータから成る電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８が配置され、車両枕木方向において他端部にその他のユニット９及び重り１０が配置されている。

インバータやコンバータから成る電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の放熱部７ａ及び放熱部８ａは、ユニット７及びユニット８の風胴６ａ内に設けられ、送風機６から送風される冷却風によって冷却される。

このように構成された従来の電力変換装置では、インバータやコンバータからなるユニット７放熱部へ送風機６により送風をするので、効率の良い冷却を行うことが出来る。
特開２００３−３４１５０７号公報

しかし、従来の電力変換装置は、車両枕木方向の重量バランスが悪く、車両枕木方向の重量のアンバランスを重り９を電力変換装置又は車両に搭載させることによって解消していた。そのため、車両重量が重くなってしまい、速度向上の阻害原因になっており、車両の高速化が望まれている現在では大きな問題であった。

また、重量バランスを重り９を搭載せずに取るため、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の放熱部７ａ及び放熱部８ａを小さくしてしまうと、今度は電力変換装置の冷却能力が落ち、その結果、電力変換装置自体の出力も落とさざる得ない。

そこで、本発明の目的は、冷却能力を落とすことなく、重量バランスの良い電力変換装置を提供することである。

上記課題は、当該電力変換装置の枕木方向の一端に設けられ、インバータ若しくはコンバータから構成される電力変換ユニットと、前記電力変換ユニットの放熱部を冷却するために、当該電力変換装置の枕木方向の中央部に設けられた送風機を有し、前記電力変換ユニットの前記放熱部を、当該電力変換装置の枕木方向の中央部側に配置し、前記電力変換ユニットの重心を枕木方向の中央部側へ偏心させていることによって達成することが出来る。

上記課題は、当該電力変換装置の枕木方向の一端に設けられインバータ若しくはコンバータから構成される第１の電力変換ユニットと、当該電力変換装置の枕木方向の他端に設けられインバータ若しくはコンバータから構成される第２の電力変換ユニットと、前記第１の電力変換ユニットの放熱部及び前記第２の電力変換ユニットの放熱部を冷却するために、当該電力変換装置の枕木方向の中央部に設けられた送風機を有し、当該電力変換装置の重心が略中央になるように構成したことによって達成することが出来る。

上記課題は、当該電力変換装置に設けられ、インバータ若しくはコンバータから構成される電力変換ユニットとを有した電力変換装置において、前記電力変換ユニットの重心を枕木方向の中央部側へ偏心させることによって、当該電力変換装置の重心が略中央になるように構成したことによって達成することが出来る。

本発明により、冷却能力を落とすことなく、重量バランスの良い電力変換装置を提供することが出来る。

（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。

図１は、上面から見た第１の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図２は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図３は、図２のＣ矢視図である。

本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置は、送風機６が車両枕木方向において中央部分に配置され、枕木方向の一端部にインバータやコンバータから成る電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８が配置され、枕木方向の他端部にその他のユニット９が配置されている。電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の放熱部７ａ及び放熱部８ａは、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の風胴６ａ内に設けられ、枕木方向の中央部側に設けられている。電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の放熱部７ａ及び放熱部８ａは、送風機６から送風される冷却風によって冷却される。電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８は、図３に示すように半導体素子７ｃと半導体素子７ｃと受熱部７ｄを介して接続される放熱部７ａ（放熱フィンとヒートパイプから成る）とで構成されている。

このように構成された電力変換装置は、放熱部７ａ及び放熱部８ａを枕木方向の中央部側に設けているので、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の重心が枕木方向の中央部に偏心している。重量の重い電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の重心が枕木方向の中心部に偏心しているため、電力変換装置全体の重心は、枕木方向の略中央部に有り、重量バランスが良い。また、その他のユニット９を枕木方向の他端部側に集め、その他のユニット９全体の重心を他端部側に偏心させ、電力変換装置全体の重量のバランスを更に良くすることも好ましい。

また、このように構成された電力変換装置では、放熱部７ａ及び放熱部８ａが、枕木方向の中央部側（送風機側）に設けられているので、放熱部７ａ及び放熱部８ａは、風速の高い冷却風を受風することが出来るので、効率の良い冷却を行うことが出来る。

また、このように構成された電力変換装置において、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８を枕木方向の一端に配置しているので、鉄道事業主が電力変換装置のメンテナンスをする時に、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８だけを引き抜きメンテナンス作業をすれば良いので、メンテナンス作業を軽減できるという効果もある。

（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。

図４は、上面から見た第２の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図５は、図４のＤ−Ｄ断面図である。図１乃至図３に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置において、放熱部７ａ及び放熱部８ａを枕木方向の中央部側に設けるとともに、フィルターコンデンサ７ｂも枕木方向の中央部側に設けているので、本実施の形態の電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の重心第１の実施の形態の電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８よりも、枕木方向へ更に偏心している。そのため、電力変換装置全体の重心は、枕木方向の略中央部に有り、重量バランスの良い電力変換装置となっている。

（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。

図６は、上面から見た第３の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図７は、図６のＥ−Ｅ断面図である。図１乃至図５に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置は、その他のユニット９よりも重量が重い送風機６を枕木方向の他端部側に設置し、中央部にその他のユニット９を接地したことを特徴としている。

このように構成された電力変換装置は、送風機６を枕木方向の他端部側に設けることによって、電力変換装置全体の重心が枕木方向の中心部に来るように構成され、重量バランスが良い。尚、本実施の形態の電力変換装置においても、放熱部７ａ及び放熱部８ａを、枕木方向の中央部に配置することが好ましいが、重量のバランスが取れるようであれば、従来のように電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の中央部分に配置しても良い。

また、このように構成された電力変換装置において、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８を枕木方向の一端及び他端に配置しているので、鉄道事業主が電力変換装置のメンテナンスをする時に、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８だけを引き抜きメンテナンス作業をすれば良いので、メンテナンス作業を軽減できるという効果もある。

（第４の実施の形態）
本発明に基づく第４の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。

図８は、上面から見た第４の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図９は、図８のＦ−Ｆ断面図である。図１乃至図７に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第４の実施の形態の電力変換装置は、電力変換ユニット７を枕木方向の一端側に設置し、電力変換ユニット８の他端を枕木方向の他端側に配置し、枕木方向の中央部に送風機６を配置したことを特徴としている。

このように構成された電力変換装置において、重量の重い電力変換ユニット７と電力変換ユニット８を両端に配置しているので、重量バランスが良い電力変換装置となる。

尚、電力変換ユニット７，電力変化ユニット８，送風機６をレール方向中心部に配置することによって、重心がレール方向の中心部にあわせるのも好ましい。

（第５の実施の形態）
本発明に基づく第５の実施の形態の電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。

図１０は、上面から見た第５の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図１１は、図１０のＧ−Ｇ断面図である。図１乃至図９に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。

本発明に基づく第５の実施の形態の電力変換装置は、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の筐体を直接、送風機６及びその他のユニット９を覆う筐体１１と接続したことを特徴としている。

このように構成された電力変換装置は、送風機６と電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８が直接接続されるため、筐体１１内に風洞を設置する必要がない。そのため、装置としても軽量化することができる。

このように構成された電力変換装置は、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の筐体を直接筐体１１と接続しており、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８迄収納する必要がないので、筐体１１を大幅に軽量化することが出来る。

このように構成された電力変換装置は、電力変換ユニット７及び電力変換ユニット８の重量を軽減しているので、電力変換装置の重心は、枕木方向の中央部分になり、重量バランスの良い電力変換装置を提供することが出来る。

上面から見た第１の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。図２のＣ矢視図である。上面から見た第２の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図４のＤ−Ｄ断面図である。上面から見た第３の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図６のＥ−Ｅ断面図である。上面から見た第４の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図８のＦ−Ｆ断面図である。上面から見た第５の実施の形態の電力変換装置の構成図である。図１０のＧ−Ｇ断面図である。一般的な鉄道車両の構成図である。上面から見た従来の電力変換装置の構成図である。図１３におけるＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１パンタグラフ
２車体
３車輪３
４台車枠
５電力変換装置
６送風機
７電力変換ユニット
８電力変換ユニット
９その他のユニット
１０重り
１１筐体

Claims

当該電力変換装置の枕木方向の一端に設けられ、インバータ若しくはコンバータから構成される電力変換ユニットと、
前記電力変換ユニットの放熱部を冷却するために、当該電力変換装置の枕木方向の中央部に設けられた送風機を有し、
前記電力変換ユニットの前記放熱部を、当該電力変換装置の枕木方向の中央部側に配置し、前記電力変換ユニットの重心を枕木方向の中央部側へ偏心させていることを特徴とする電力変換装置。
前記請求項１記載の電力変換装置において、
前記電力変換ユニットにフィルターコンデンサが設けられている場合に、前記フィルターコンデンサーを枕木方向の中央部側に配置し、前記電力偏見ユニットの重心を枕木方向の中央部側へ偏心させていることを特徴とする電力変換装置。
当該電力変換装置の枕木方向の一端に設けられインバータ若しくはコンバータから構成される第１の電力変換ユニットと、
当該電力変換装置の枕木方向の他端に設けられインバータ若しくはコンバータから構成される第２の電力変換ユニットと、
前記第１の電力変換ユニットの放熱部及び前記第２の電力変換ユニットの放熱部を冷却するために、当該電力変換装置の枕木方向の中央部に設けられた送風機を有し、
当該電力変換装置の重心が略中央になるように構成したことを特徴とする電力変換装置。
当該電力変換装置に設けられ、インバータ若しくはコンバータから構成される電力変換ユニットとを有した電力変換装置において、
前記電力変換ユニットの重心を枕木方向の中央部側へ偏心させることによって、当該電力変換装置の重心が略中央になるように構成したことを特徴とする電力変換装置。