JP2011036029A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導体の短尺化を図った単相コンバータ及び３相インバータの配置として製造コストを低減し、車両搭載性を向上させた電力変換装置を得る。
【解決手段】単相コンバータ２のＵ相回路２ａ及びＶ相回路２ａを車幅方向に対峙させる。Ｕ相回路に隣接して３相インバータ回路３ａ，３ｂを配置する。Ｖ相回路に隣接して３相インバータ回路３ｃ，３ｄを配置する。車両進行方向の一方側に配置した入力側端子４と単相コンバータ２とが入力導体１５で接続する。車両進行方向の一方側に配置した第１出力側端子１３と、Ｕ相回路に隣接する３相インバータ回路３ａ及びＶ相回路に隣接する３相インバータ回路３ｃとを、第１出力導体１６、第２出力導体１７で接続する。車両進行方向の他方側に配置した第２出力側端子１４と、Ｕ相回路に隣接する３相インバータ回路３ｂ及びＶ相回路に隣接する３相インバータ回路３ｄとを、第３出力導体１８、第４出力導体１９で接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両の床下に搭載された電力変換装置に関する。

鉄道車両用電力変換装置は、単相交流電力を直流電力に変換する単相コンバータ、この単相コンバータで変換した直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するインバータ、制御装置、継電器、検出器、保護装置等の機器類を備え、車両床下に搭載されている（例えば、特許文献１、２）。
図４は、従来の電力変換装置を構成する主な機器の配置を平面視で示したものである。この電力変換装置１は、交流架線から取り込んだ単相交流電力を直流電力に変換する単相コンバータ２と、単相コンバータ２から取り込んだ直流電力を三相交流電力に変換する３相インバータ３と、交流架線側から交流電力が入力する入力側主回路端子台４と、４台の電動機（不図示）にそれぞれ電気的に接続する４個の端子５ａ〜５ｄを有する出力側端子台５と、単相コンバータ２及び入力側主回路端子台４の間を電気的に接続する入力導体６と、３相インバータ３及び出力側端子台５の間を電気的に接続する出力導体７と、単相コンバータ２及び３相インバータ３の間を電気的に接続する中継導体８とが、車両床下（不図示）に配置した筐体９に収納されている。単相コンバータ２は、Ｕ相回路２ａ及びＶ相回路２ｂからなる単一ユニットである。また、３相インバータ３は、４台の電動機を個別に制御するために４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄからなる単一ユニットである。

ここで、図４の筐体９の下方が筐体９の車両進行方向の一方であり、同様に図４の筐体９の上方が筐体９の車両進行方向の他方であり、図４の筐体９の左方が筐体９の車幅方向の一方であり、図４の筐体９の右方が筐体９の車幅方向の他方である。
入力側主回路端子台４及び出力側端子台５は、筐体９内部の車両進行方向の一方側であって車幅方向の一方に寄った壁部近くに収納され、他の機器の端子と接続するようになっている。また、単相コンバータ２は、筐体９内部の進行方向の中央位置であって車幅方向の他方側に寄った位置に収納されている。さらに、３相インバータ３は、筐体９内部の進行方向の中央位置であって車幅方向の一方側に寄った位置に収納されている。

特開２００５−２２９７０８号公報 特開２００８−２７８５７７号公報

ところで、図４で示した従来の電力変換装置１は、入力側主回路端子台４が筐体９の車幅方向の一方に寄った位置に配置され、単相コンバータ２が筐体９の車幅方向の他方側に寄った位置に収納されているので、これらを電気的に接続する入力導体６が長尺になる。
また、ユニット化された単相コンバータ２及び３相インバータ３の間を電気的に接続する中継導体８も、配線経路が複雑となって長尺になる。さらに、３相インバータ３を構成する４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄから引き出される出力導体７は、配線経路が複雑であるとともに長尺になる。

このように、入力導体６、出力導体７及び中継導体８が長尺になる従来の電力変換装置１は導体の材料費が嵩むとともに、３相インバータ３のように配線経路が複雑となって装置の組立に要する時間もかかるので、製造コストの面で問題がある。
また、従来の電力変換装置１は、入力導体６、出力導体７及び中継導体８が長尺になることで重量が嵩み、車両搭載性の面で問題がある。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、導体の短尺化を図った単相コンバータ及び複数の３相インバータの配置構造とすることで製造コストの低減化を図ることができるとともに、軽量化を図ることで車両搭載性が向上する電力変換装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、鉄道車両の床下に搭載され、筐体内部に、単相交流電力を直流電力に変換するＵ相回路及びＶ相回路を備えた単相コンバータと、この単相コンバータで変換した直流電力を三相交流電力に変換して４台の電動機に供給する４個の３相インバータ回路と、単相交流電力源に接続する入力側端子と、前記４台の電動機に接続する出力側端子とを収納した電力変換装置において、前記単相コンバータの前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を、前記筐体内部の車両進行方向の中央位置で車幅方向の中央に寄った位置とし、前記Ｕ相回路が車幅方向の一方側に位置し、前記Ｖ相回路が前記車幅方向の他方側に位置して前記Ｕ相回路と対峙するように配置し、前記Ｕ相回路に対して前記車幅方向の一方側に隣接して２個の前記３相インバータ回路を配置し、前記Ｖ相回路に対して前記車幅方向の他方側に隣接して他の２個の前記３相インバータ回路を配置している。

さらに、上記において、前記筐体内部の前記車両進行方向の一方側に前記入力側端子を配置し、この入力側端と前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を入力導体を介して接続し、前記車両進行方向の一方側に、２台の前記電動機と接続する第１出力側端子を配置し、この第１出力側端子と前記Ｕ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の一方を第１出力導体を介して接続し、前記第１出力側端子と前記Ｖ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の一方を第２出力導体を介して接続するとともに、前記車両進行方向の他方側に、他の２台の前記電動機と接続する第２出力側端子を配置し、この第２出力側端子と前記Ｕ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の他方を第３出力導体を介して接続し、前記第２出力側端子と前記Ｖ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の他方を第４出力導体を介して接続している。

この発明によると、単相コンバータのＵ相回路及びＶ相回路が、筐体内部の車両進行方向の中央位置で車幅方向の中央に寄った位置で車幅方向に対峙して配置されているので、入力導体の長さが短くなる。また、４個の３相インバータ回路は、Ｕ相回路に隣接配置した２個の３相インバータ回路と、Ｖ相回路に隣接配置した他の２個の３相インバータ回路とに分割されているので、第１〜第４出力導体の配線経路が簡素となる。

また、本発明に係る電力変換装置は、前記単相コンバータの前記Ｕ相回路が車幅方向の一方側であって車両進行方向の他方に位置し、前記Ｖ相回路が前記車幅方向の他方側であって前記車両進行方向の一方に位置し、前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の一方側に隣接して２個の前記３相インバータ回路を配置し、前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の他方側に隣接して他の２個の前記３相インバータ回路を配置している。

さらに、上記において、前記筐体内部の車両進行方向の一方側に前記入力側端子を配置し、この入力側端子と前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を入力導体を介して接続し、前記車両進行方向の一方側に、２台の前記電動機と接続する第１出力側端子を配置し、この第１出力側端子と前記Ｕ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路を第１出力導体を介して接続するとともに、前記車両進行方向の他方側に、他の２台の前記電動機と接続する第２出力側端子を配置し、この第２出力側端子と前記Ｖ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路を第２出力導体を介して接続している。

この発明によると、単相コンバータは、Ｕ相回路が車幅方向の一方側であって車両進行方向の他方に配置され、Ｖ相回路が車幅方向の他方側であって車両進行方向の一方に位置して前記Ｕ相回路に近接するように配置されているので、入力導体の長さが短くなる。また、４個の３相インバータ回路は、Ｕ相回路に隣接配置した２個の３相インバータ回路と、Ｖ相回路に隣接配置した他の２個の３相インバータ回路とに分割されているので、第１及び第２出力導体の配線経路が簡素となる。

また、本発明に係る電力変換装置は、前記単相コンバータの入力側端子と前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を入力導体を介して接続し、前記Ｕ相回路が車幅方向の一方側に位置し、前記Ｖ相回路が前記車幅方向の他方側に位置して前記Ｕ相回路と対峙するように配置し、前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接して１個の前記３相インバータ回路を配置し、且つ、前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接して他の１個の前記３相インバータ回路を配置し、前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接して他の１個の前記３相インバータ回路を配置し、且つ、前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接して他の１個の前記３相インバータ回路を配置している。

さらに、上記において、前記筐体内部の前記車両進行方向の一方側に前記入力側端子を配置し、この入力側端子と前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を入力導体を介して接続し、前記車両進行方向の一方側に、２台の前記電動機と接続する第１出力側端子を配置し、この第１出力側端子と前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接配置した前記３相インバータ回路及び前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接配置した前記３相インバータ回路を第１出力導体を介して接続し、前記車両進行方向の他方側に、他の２台の前記電動機と接続する第２出力側端子を配置し、この第２出力側端子と前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接配置した前記３相インバータ回路及び前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接配置した前記３相インバータ回路を第２出力導体を介して接続している。

この発明によると、単相コンバータは、Ｕ相回路が車幅方向の一方側に位置し、Ｖ相回路が車幅方向の他方側に位置してＵ相回路と対峙するように配置されているので、入力導体の長さが短くなる。また、４個の３相インバータ回路は、Ｕ相回路に隣接配置した２個の３相インバータ回路と、Ｖ相回路に隣接配置した他の２個の３相インバータ回路とに分割されているので、第１及び第２出力導体の配線経路が簡素となる。

また、本発明に係る電力変換装置は、前記第１出力側端子及び前記第２出力側端子を、前記車幅方向の一方側に配置した。
この発明によると、第１出力側端子及び前記第２出力側端子と、車幅方向の一方側に配置した３相インバータ回路とを接続する出力導体の長さが短くなる。
また、本発明に係る電力変換装置は、前記Ｕ相回路と、当該Ｕ相回路に隣接配置した前記２個の３相インバータ回路を、前記筐体内部に着脱自在な単一の第１ユニットで構成し、前記Ｖ相回路と、当該Ｖ相回路に隣接配置した前記２個の３相インバータ回路を、前記筐体内部に着脱自在な単一の第２ユニットで構成した。

この発明によると、筐体に、第１ユニット及び第２ユニットを装着することで単相コンバータ及び４個の３相インバータが配置されるので、電力変換装置の組付け作業が容易になる。

本発明に係る電力変換装置によると、導体の短尺化を図って材料費を安価にすることができ、装置の組立に要する時間も短くなるので、製造コストの低減化を図ることができるとともに、軽量化を図ることで車両搭載性を向上させることができる。

本発明に係る第１実施形態の電力変換装置を示す平面概略図である。 本発明に係る第２実施形態の電力変換装置を示す平面概略図である。 本発明に係る第３実施形態の電力変換装置を示す平面概略図である。 従来の電力変換装置を示す平面概略図である。

以下、本発明を実施するための複数の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態を示す図１から図３は、図４と同様に、車両床下に搭載した電力変換装置を平面視で示しており、筐体９の下方が筐体９の車両進行方向の一方であり、筐体９の上方が筐体９の車両進行方向の他方であり、筐体９の左方が筐体９の車幅方向の一方であり、筐体９の右方が筐体９の車幅方向の他方である。

（第１実施形態の電力変換装置）
図１は、第１実施形態の電力変換装置１０である。
本実施形態の電力変換装置１０は、筐体９に、第１パワーユニット１１、第２パワーユニット１２、入力側主回路端子台４、第１出力側端子台１３及び第２出力側端子台１４が収納されている。なお、図示しないが、制御装置、継電器、検出器、保護装置等の機器類も筐体９に収納されている。

第１パワーユニット１１は、単相コンバータ２のＵ相回路２ａと、２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂとをユニット化したものであり、筐体９内部の進行方向の中央位置であって車幅方向の一方側に寄った位置に収納されている。この第１パワーユニット１１の２台の３相インバータ回路３ａ，３ｂは車幅方向の一方側の位置に車幅方向に列状となるように配置され、Ｕ相回路２ａは、車幅方向の中央に寄った位置に配置されている。

第２パワーユニット１２は、単相コンバータ２のＶ相回路２ｂと、他の２個の３相インバータ回路３ｃ，２ｄとをユニット化したものであり、筐体９内部の進行方向の中央位置であって車幅方向の他方側に寄った位置に収納されている。この第２パワーユニット１２の２台の３相インバータ回路３ｃ，３ｄは車幅方向の他方側の位置に車幅方向に列状となるように配置され、Ｖ相回路２ｂは、車幅方向の中央に寄った位置に配置されている。

入力側主回路端子台４は、筐体９内部の車両進行方向の一方側であって車幅方向の一方に寄った壁部近くに収納され、他の機器の端子と接続するようになっている。
第１出力側端子台１３は、２台の電動機（不図示）にそれぞれ電気的に接続する２個の端子１３ａ，１３ｂを有するものであり、筐体９内部の車両進行方向の一方側であって車幅方向の一方に寄った壁部近くに、入力側主回路端子台４に並んで収納されている。

また、第２出力側端子台１４は、他の２台の電動機（不図示）にそれぞれ電気的に接続する２個の端子１４ａ，１４ｂを有するものであり、筐体９内部の車両進行方向の他方側であって車幅方向の一方に寄った壁部近くに収納されている。
そして、筐体９内部には、入力側主回路端子台４と車幅方向の中央寄りに配置した単相コンバータ２のＵ相回路２ａ及びＶ相回路２ｂとの間を電気的に接続する入力導体１５と、第１出力側端子台１３の端子１３ａと第１パワーユニット１１の３相インバータ回路３ａとの間を電気的に接続する第１出力導体１６と、第１出力側端子台１３の端子１３ｂと第２パワーユニット１２の３相インバータ回路３ｃとの間を電気的に接続する第２出力導体１７と、第２出力側端子台１４の端子１４ａと第１パワーユニット１１の３相インバータ回路３ｂとの間を電気的に接続する第３出力導体１８と、第２出力側端子台１４の端子１４ｂと第２パワーユニット１２の３相インバータ回路３ｄとの間を電気的に接続する第４出力導体１９と、単相コンバータ２及び４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄとの間を電気的に接続する中継導体２０とが配置されている。

ここで、第１パワーユニット１１は、ユニット内にＵ相回路２ａ、２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂが組み込まれ、これらの回路の間に入力導体１５、第１出力導体１６、第３出力導体１８及び中継導体２０の一部が配線された単一ユニットであり、筐体９内部に着脱自在に装着されている。
また、第２パワーユニット１２も、ユニット内にＶ相回路２ｂ、２個の３相インバータ回路３ｃ，３ｄが組み込まれ、これらの回路の間に入力導体１５、第２出力導体１７、第４出力導体１９及び中継導体２０の一部が配線された単一ユニットであり、筐体９内部に着脱自在に装着されている。

上記構成の電力変換装置１０は、交流架線から取り込んだ交流電力が、入力側主回路端子台４を介して単相コンバータ２に入力され、単相コンバータ２で変換された直流電力が４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄに入力し、各３相インバータ回路３ａ〜３ｄで変換された交流電力が、車輪に連結した４台の電動機に出力されるようになっている。
本実施形態の電力変換装置１０によると、筐体９内部の車幅方向の一方に寄って配置した第１出力側端子台１３及び第２出力側端子台１４と、同様に筐体９内部の車幅方向の一方に寄って配置した第１パワーユニット１１の２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂとは、長さが短い第１出力導体１６及び第３出力導体１８を介して電気的に接続されている。

また、筐体９内部の車幅方向の一方に寄って配置した入力側主回路端子台４に電気的に接続した入力導体１５は、車幅方向の中央に向かって延在し、車幅方向の中央寄りに配置した単相コンバータ２のＵ相回路２ａ及びＶ相回路２ｂに分岐して電気的に接続されているので、長さが短い入力導体１５とされている。
このように、第１出力導体１６、第３出力導体１８及び入力導体１５が短尺な導体となることで、導体の材料費を安価にすることができるとともに、軽量化を図った電力変換装置１０となる。

また、４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄが、第１パワーユニット１１及び第２パワーユニット１２に分割して配置されることで、第１パワーユニット１１の２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂに接続する第１出力導体１６及び第３出力導体１８の配線経路が簡素となり、同様に第２パワーユニット１２の２個の３相インバータ回路３ｃ，３ｄに接続する第２出力導体１７及び第４出力導体１９の配線経路も簡素となるので、従来の電力変換装置と比較して装置の組立に要する時間も短くなる。

また、筐体９内部に、単一ユニットの第１パワーユニット１１及び第２パワーユニット１２が着脱自在に装着されているので、さらに組立に要する時間を短縮することができる。
したがって、本実施形態の電力変換装置１０は、導体の短尺化を図って材料費を安価にすることができ、装置の組立に要する時間も短くなるので、製造コストの低減化を図ることができるとともに、軽量化を図ることで車両搭載性を向上させることができる。

（第２実施形態の電力変換装置）
次に、図２は、第２実施形態の電力変換装置３０である。なお、図１に示した構成と同一構成部分は、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の電力変換装置３０は、筐体９に、第１パワーユニット３１、第２パワーユニット３２、入力側主回路端子台４、第１出力側端子台１３及び第２出力側端子台１４が収納されている。

第１パワーユニット３１は、単相コンバータ２のＵ相回路２ａと、２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂとをユニット化したものであり、筐体９内部の車幅方向の一方側に寄った位置に収納されている。この第１パワーユニット３１の２台の３相インバータ回路３ａ，３ｂは車両進行方向の一方側の位置に車両進行方向に列状となるように配置され、Ｕ相回路２ａは、車両進行方向の他方側に配置されている。

第２パワーユニット３２は、単相コンバータ２のＶ相回路２ｂと、他の２個の３相インバータ回路３ｃ，２ｄとをユニット化したものであり、筐体９内部の進行方向の中央位置であって車幅方向の他方側に寄った位置に収納されている。この第２パワーユニット３２の２台の３相インバータ回路３ｃ，３ｄは車両進行方向の他方側の位置に車両進行方向に列状となるように配置され、Ｖ相回路２ｂは、車両進行方向の一方側に配置されている。

そして、筐体９内部には、入力側主回路端子台４と車幅方向の中央寄りに配置した単相コンバータ２のＵ相回路２ａ及びＶ相回路２ｂとの間を電気的に接続する入力導体３３と、第１出力側端子台１３と第１パワーユニット３１の２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂとの間を電気的に接続する第１出力導体３４と、第２出力側端子台１４と第２パワーユニット３２の２個の３相インバータ回路３ｃ，３ｄとの間を電気的に接続する第２出力導体３５と、単相コンバータ２及び４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄとの間を電気的に接続する中継導体３６とが配置されている。

本実施形態の第１パワーユニット３１は、ユニット内にＵ相回路２ａ、２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂが組み込まれ、これらの回路の間に入力導体３３、第１出力導体３４及び中継導体３６の一部が配線された単一ユニットであり、筐体９内部に着脱自在に装着されている。
また、第２パワーユニット３２も、ユニット内にＶ相回路２ｂ、２個の３相インバータ回路３ｃ，３ｄが組み込まれ、これらの回路の間に入力導体３３、第２出力導体３５及び中継導体３６の一部が配線された単一ユニットであり、筐体９内部に着脱自在に装着されている。

本実施形態の電力変換装置３０によると、筐体９内部の車幅方向の一方に寄った位置であって車両進行方向の一方側に配置された第１出力側端子台１３と、筐体９内部の車幅方向の一方側に寄った位置であって車両進行方向の一方側に配置された第１パワーユニット３１の２台の３相インバータ回路３ａ，３ｂは互いに近接しているので、これらを電気的に接続する第１出力導体３４の長さが短く設定されている。また、筐体９内部の車両進行方向の他方側に配置された第２出力側端子台１４と、筐体９内部の車両進行方向の他方側に配置された第２パワーユニット３２の２台の３相インバータ回路３ｃ，３ｄも互いに近接しているので、これらを電気的に接続する第２出力導体３５の長さも短く設定されている。

また、入力側主回路端子台４に電気的に接続した入力導体３３は、車幅方向の中央に向かって延在し、単相コンバータ２のＵ相回路２ａ及びＶ相回路２ｂに分岐して電気的に接続されているので、長さが短い入力導体３３となる。
このように、第１出力導体３４、第２出力導体３５及び入力導体３３が短尺な導体となることで、導体の材料費を安価にすることができるとともに、軽量化を図った電力変換装置３０となる。

また、４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄが、第１パワーユニット３１及び第２パワーユニット３２に分割して配置されることで、第１パワーユニット３１の２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂに接続する第１出力導体３４の配線経路が簡素となり、同様に第２パワーユニット３２の２個の３相インバータ回路３ｃ，３ｄに接続する第２出力導体３５の配線経路も簡素となるので、従来の電力変換装置と比較して装置の組立に要する時間も短くなる。

また、筐体９内部に、単一ユニットの第１パワーユニット３１及び第２パワーユニット３２が着脱自在に装着されているので、さらに組立に要する時間を短縮することができる。
したがって、本実施形態の電力変換装置３０も、導体の短尺化を図って材料費を安価にすることができ、装置の組立に要する時間も短くなるので、製造コストの低減化を図ることができるとともに、軽量化を図ることで車両搭載性を向上させることができる。

（第３実施形態の電力変換装置）
さらに、図３は、第３実施形態の電力変換装置４０である。
本実施形態の電力変換装置４０は、筐体９に、第１パワーユニット４１、第２パワーユニット４２、入力側主回路端子台４、第１出力側端子台１３及び第２出力側端子台１４が収納されている。

第１パワーユニット４１は、単相コンバータ２のＵ相回路２ａと、２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂとをユニット化したものであり、筐体９内部の車幅方向の一方側に寄った位置に収納されている。この第１パワーユニット４１は、Ｕ相回路２ａを車両進行方向の中央に配置し、このＵ相回路２ａの車両進行方向の他方側に３相インバータ回路３ａが配置され、Ｕ相回路２ａの車両進行方向の一方側に３相インバータ回路３ｂが配置されている。

第２パワーユニット４２は、単相コンバータ２のＶ相回路２ｂと、他の２個の３相インバータ回路３ｃ，２ｄとをユニット化したものであり、筐体９内部の進行方向の中央位置であって車幅方向の他方側に寄った位置に収納されている。この第２パワーユニット４２は、Ｖ相回路２ｂを車両進行方向の中央に配置し、このＶ相回路２ｂの車両進行方向の他方側に３相インバータ回路３ｃが配置され、Ｖ相回路２ｂの車両進行方向の一方側に３相インバータ回路３ｄが配置されている。

そして、筐体９内部には、入力側主回路端子台４と車幅方向の中央寄りに配置した単相コンバータ２のＵ相回路２ａ及びＶ相回路２ｂとの間を電気的に接続する入力導体４３と、第１出力側端子台１３と第１パワーユニット４１の３相インバータ回路３ｂ及び第２パワーユニット４２の３相インバータ回路３ｄとの間を電気的に接続する第１出力導体４４と、第２出力側端子台１４と第１パワーユニット４１の３相インバータ回路３ａ及び第２パワーユニット４２の３相インバータ回路３ｃとの間を電気的に接続する第２出力導体４５と、単相コンバータ２及び４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄとの間を電気的に接続する中継導体４６とが配置されている。

本実施形態の第１パワーユニット４１は、ユニット内にＵ相回路２ａ、２個の３相インバータ回路３ａ，３ｂが組み込まれ、これらの回路の間に入力導体４３、第１出力導体４４、第２出力導体４５及び中継導体４６の一部が配線された単一ユニットであり、筐体９内部に着脱自在に装着されている。
また、第２パワーユニット４２も、ユニット内にＶ相回路２ｂ、２個の３相インバータ回路３ｃ，３ｄが組み込まれ、これらの回路の間に入力導体４３、第１出力導体４４、第２出力導体４５及び中継導体４６の一部が配線された単一ユニットであり、筐体９内部に着脱自在に装着されている。

本実施形態の電力変換装置４０によると、筐体９内部の車両進行方向の一方側に配置された第１出力側端子台１３と、筐体９内部の車両進行方向の一方側に配置された第１パワーユニット４１の３相インバータ回路３ｂ及び第２パワーユニット４２の３相インバータ回路３ｄは互いに近接しているので、これらを電気的に接続する第１出力導体４４の長さが短く設定されている。また、筐体９内部の車両進行方向の他方側に配置された第２出力側端子台１４と、筐体９内部の車両進行方向の他方側に配置された第１パワーユニット４１の３相インバータ回路３ａ及び第２パワーユニット４２の３相インバータ回路３ｃも互いに近接しているので、これらを電気的に接続する第２出力導体４５の長さも短く設定されている。

また、入力側主回路端子台４に電気的に接続した入力導体４３は、車幅方向の中央に向かって延在し、単相コンバータ２のＵ相回路２ａ及びＶ相回路２ｂに分岐して電気的に接続されているので、長さが短い入力導体４３となる。
このように、第１出力導体４４、第２出力導体４５及び入力導体４３が短尺な導体となることで、導体の材料費を安価にすることができるとともに、軽量化を図った電力変換装置４０となる。

また、４個の３相インバータ回路３ａ〜３ｄが、第１パワーユニット４１及び第２パワーユニット４２に分割して配置されることで、各３相インバータ回路３ａ〜３ｄに接続する第１出力導体４４及び第２出力導体４５の配線経路が簡素となり、従来の電力変換装置と比較して装置の組立に要する時間も短くなる。
また、筐体９内部に、単一ユニットの第１パワーユニット４１及び第２パワーユニット４２が着脱自在に装着されているので、さらに組立に要する時間を短縮することができる。

したがって、本実施形態の電力変換装置４０も、導体の短尺化を図って材料費を安価にすることができ、装置の組立に要する時間も短くなるので、製造コストの低減化を図ることができるとともに、軽量化を図ることで車両搭載性を向上させることができる。

２…単相コンバータ、２ａ…Ｕ相回路、２ｂ…Ｖ相回路、３ａ〜３ｄ…３相インバータ回路、４…入力側主回路端子台（入力側端子）、１０，３０，４０…電力変換装置、１１，３１，４１…第１パワーユニット（第１ユニット）、１２，３２，４２…第２パワーユニット（第２ユニット）、１３…第１出力側端子台（第１出力側端子）、１３ａ，１３ｂ…端子、１４…第２出力側端子台（第２出力側端子）、１４ａ，１４ｂ…端子、１５，３３，４３…入力導体、１６，３４、４４…第１出力導体、１７，３５，４５…第２出力導体、１８…第３出力導体、１９…第４出力導体、２０，３６，４６…中継導体

Claims (8)

1. 鉄道車両の床下に搭載され、筐体内部に、単相交流電力を直流電力に変換するＵ相回路及びＶ相回路を備えた単相コンバータと、この単相コンバータで変換した直流電力を三相交流電力に変換して４台の電動機に供給する４個の３相インバータ回路と、単相交流電力源に接続する入力側端子と、前記４台の電動機に接続する出力側端子とを収納した電力変換装置において、
   前記単相コンバータの前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を、前記筐体内部の車両進行方向の中央位置で車幅方向の中央に寄った位置とし、前記Ｕ相回路が車幅方向の一方側に位置し、前記Ｖ相回路が前記車幅方向の他方側に位置して前記Ｕ相回路と対峙するように配置し、
   前記Ｕ相回路に対して前記車幅方向の一方側に隣接して２個の前記３相インバータ回路を配置し、
   前記Ｖ相回路に対して前記車幅方向の他方側に隣接して他の２個の前記３相インバータ回路を配置したことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記筐体内部の前記車両進行方向の一方側に前記入力側端子を配置し、この入力側端子と前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を入力導体を介して接続し、
   前記車両進行方向の一方側に、２台の前記電動機と接続する第１出力側端子を配置し、この第１出力側端子と前記Ｕ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の一方を第１出力導体を介して接続し、前記第１出力側端子と前記Ｖ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の一方を第２出力導体を介して接続するとともに、
   前記車両進行方向の他方側に、他の２台の前記電動機と接続する第２出力側端子を配置し、この第２出力側端子と前記Ｕ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の他方を第３出力導体を介して接続し、前記第２出力側端子と前記Ｖ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路の他方を第４出力導体を介して接続することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 鉄道車両の床下に搭載され、筐体内部に、単相交流電力を直流電力に変換するＵ相回路及びＶ相回路を備えた単相コンバータと、この単相コンバータで変換した直流電力を三相交流電力に変換して４台の電動機に供給する４個の３相インバータ回路と、単相交流電力源に接続する入力側端子と、前記４台の電動機に接続する出力側端子とを収納した電力変換装置において、
   前記単相コンバータの前記Ｕ相回路が車幅方向の一方側であって車両進行方向の他方に位置し、前記Ｖ相回路が前記車幅方向の他方側であって前記車両進行方向の一方に位置し、
   前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の一方側に隣接して２個の前記３相インバータ回路を配置し、
   前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の他方側に隣接して他の２個の前記３相インバータ回路を配置したことを特徴とする電力変換装置。
4. 前記筐体内部の車両進行方向の一方側に前記入力側端子を配置し、この入力側端子と前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を入力導体を介して接続し、
   前記車両進行方向の一方側に、２台の前記電動機と接続する第１出力側端子を配置し、この第１出力側端子と前記Ｕ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路を第１出力導体を介して接続するとともに、
   前記車両進行方向の他方側に、他の２台の前記電動機と接続する第２出力側端子を配置し、この第２出力側端子と前記Ｕ相回路に隣接配置した２個の前記３相インバータ回路を第２出力導体を介して接続することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 鉄道車両の床下に搭載され、筐体内部に、単相交流電力を直流電力に変換するＵ相回路及びＶ相回路を備えた単相コンバータと、この単相コンバータで変換した直流電力を三相交流電力に変換して４台の電動機に供給する４個の３相インバータ回路と、単相交流電力源に接続する入力側端子と、前記４台の電動機に接続する出力側端子とを収納した電力変換装置において、
   前記単相コンバータの前記Ｕ相回路が車幅方向の一方側に位置し、前記Ｖ相回路が前記車幅方向の他方側に位置して前記Ｕ相回路と対峙するように配置し、
   前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接して１個の前記３相インバータ回路を配置し、且つ、前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接して他の１個の前記３相インバータ回路を配置し、
   前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接して他の１個の前記３相インバータ回路を配置し、且つ、前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接して他の１個の前記３相インバータ回路を配置したことを特徴とする電力変換装置。
6. 前記筐体内部の前記車両進行方向の一方側に前記入力側端子を配置し、この入力側端子と前記Ｕ相回路及び前記Ｖ相回路を入力導体を介して接続し、
   前記車両進行方向の一方側に、２台の前記電動機と接続する第１出力側端子を配置し、この第１出力側端子と前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接配置した前記３相インバータ回路及び前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の一方に隣接配置した前記３相インバータ回路を第１出力導体を介して接続し、
   前記車両進行方向の他方側に、他の２台の前記電動機と接続する第２出力側端子を配置し、この第２出力側端子と前記Ｕ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接配置した前記３相インバータ回路及び前記Ｖ相回路に対して前記車両進行方向の他方に隣接配置した前記３相インバータ回路を第２出力導体を介して接続することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記第１出力側端子及び前記第２出力側端子を、前記車幅方向の一方側に配置したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記Ｕ相回路と、当該Ｕ相回路に隣接配置した前記２個の３相インバータ回路を、前記筐体内部に着脱自在な単一の第１ユニットで構成し、
   前記Ｖ相回路と、当該Ｖ相回路に隣接配置した前記２個の３相インバータ回路を、前記筐体内部に着脱自在な単一の第２ユニットで構成したことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の電力変換装置。

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