JP2012228019A - 電力変換装置及びリアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブル貫通部の防水構造に関する組立作業性を向上できるようにする。
【解決手段】筐体ベース１１に略垂直な方向に自立したケーブル４１が、筐体ベース１１に設けられた貫通孔１１２に挿通されて本体部２０と風洞部３０との間で配線されている。ケーブル挿通用のグロメット５０は、グロメット固定部材６０によって筐体ベース１１の貫通孔１１２に固定されており、このグロメット固定部材６０は、本体部２０内に筐体ベース１１とは別に設けられている。
【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置及びリアクトルに関する。

特許文献１には、ケーブル貫通部の防水構造に関する技術が開示されている。この従来技術では、全体がゴムで一体に形成され、壁の貫通孔（穴）に取り付けられたグロメットに対し、ケーブルが挿通されている。

特開２００３−４１７０号公報

上記従来技術のようなケーブル貫通部の防水構造においては、まず壁の貫通孔にグロメットを取り付け、その後取り付けられたグロメットに対してケーブルを挿通するのが一般的である。

ここで、例えばインバータ装置等の電力変換装置は、複数の電子部品を有する本体部が一方側に配置されると共に、冷却風が通風される風洞部が他方側に配置された筐体ベースと、筐体ベースに設けられた貫通孔に取り付けられるグロメットと、グロメットに挿通され、筐体ベースを貫通して本体部と風洞部との間で配線されるケーブルと、を備えている。このような構成の電力変換装置に上記従来技術を適用した場合、風洞部（あるいは本体部）上に筐体ベースが組み付けられ、筐体ベースの貫通孔にグロメットを取り付け、その後取り付けられたグロメットに対してケーブルを挿通することになる。この場合、作業者は風洞部（あるいは本体部）とほぼ同じ大きさの筐体ベースが風洞部（あるいは本体部）上に取り付けられた状態（すなわち蓋がされた状態）で、その下部に位置する風洞部（あるいは本体部）内のケーブルを探して把持し、筐体ベースに比べ比較的小さなグロメットに対しケーブルを挿通することが必要となり、組立作業性が大幅に低下するという課題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ケーブル貫通部の防水構造に関する組立作業性を向上できる電力変換装置及びリアクトルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置であって、複数の電子部品を有する本体部を筐体ベースの一方側に配置し、冷却風が通風される風洞部を前記筐体ベースの他方側に配置した筐体と、前記筐体ベースに設けられた貫通孔に挿通され、前記筐体ベースを貫通して前記本体部と前記風洞部との間で配線される、前記筐体ベースに略垂直な方向に自立した自立型ケーブルと、前記風洞部内又は前記本体部内に前記筐体ベースとは別に設けられ、前記自立型ケーブル挿通用のグロメットを前記筐体ベースの前記貫通孔に固定するためのグロメット固定部材と、を有することを特徴とする電力変換装置が適用される。

本発明によれば、ケーブル貫通部の防水構造に関する組立作業性を向上できる。

一実施の形態の電力変換装置の本体部側の内部構造を表す斜視図である。 一実施の形態の電力変換装置の風洞部側の内部構造を表す縦断面図である。 一実施の形態の電力変換装置の風洞部側の内部構造を表す斜視図である。 一実施の形態のリアクトルの全体構造を表す斜視図である。 筐体ベースのケーブル貫通部分を拡大して示す斜視図である。 図５中ＶＩＡ−ＶＩＡ断面による断面図及び図４中ＶＩＢ−ＶＩＢ断面による断面図である。 グロメット固定部材の全体構造を表す斜視図である。 リアクトルを設置する前の風洞側筐体の内部構造を表す斜視図である。 リアクトルを設置した後の風洞側筐体の内部構造を表す斜視図である。 ヒートシンクを設置した後の風洞側筐体の内部構造を表す斜視図である。 風洞側筐体に本体側筐体を組み付けた状態を表す斜視図である。 グロメット固定部材を設置した後の状態を表す斜視図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１乃至図３に示すように、本実施形態の電力変換装置１は、交流電力から直流電力への変換を行うインバータ装置である。この電力変換装置１は、筐体ベース１１を備えた筐体１０と、筐体ベース１１の前側（一方側。図１中紙面左手前側、図２及び図３中上側）に配置された本体部２０と、筐体ベース１１の後側（他方側。図１中紙面右奥側、図２及び図３中下側）に配置され、冷却風が通風される風洞部３０と、円筒状のコンデンサ４０とを有している。なお、以下の説明において「幅方向」というときは、筐体１０の幅方向（すなわち図１中左右方向）を指すものとする。

筐体１０は、本体部２０側を覆う本体側筐体１２と、風洞部３０側を覆う風洞側筐体１３とを有している。本体側筐体１２の後側の面が筐体ベース１１を構成しており、この筐体ベース１１が、本体部２０と風洞部３０とを隔てる隔壁となっている。なお、図３では、本体側筐体１２の図示を省略している。

本体部２０は、ダイオードモジュール２１とパワーモジュール２２とを含む、複数の電子部品を有している。ダイオードモジュール２１とパワーモジュール２２とは、後述のヒートシンク３１のベース部３１１の前面（図１中紙面左手前側の面、図２及び図３中上側の面）に密着して固定されている。ダイオードモジュール２１は、図示しない交流電源から供給された交流電力を整流し、直流電力に変換して出力する。パワーモジュール２２は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジタ）等の半導体素子で構成された複数のスイッチング素子を有しており、これら複数のスイッチング素子の導通と遮断とがそれぞれ適宜の順序で繰り返されることにより、所定の周波数の交流電力を出力する。

風洞部３０には、ヒートシンク３１と、交流電力から変換された直流電力の電流の脈動を平滑化するための２つのリアクトル３２と、冷却風を発生するファンユニット３３とが配置されている。ヒートシンク３１は、熱伝導性の高い材料（例えばアルミニウム合金等）で構成されており、筐体ベース１１の開口１１１を塞ぐように筐体ベース１１に取り付けられたベース部３１１と、ベース部３１１の後面（図１中紙面右奥側の面、図２及び図３中下側の面）に立設された複数のフィン３１２とを有している。このヒートシンク３１は、ベース部３１１の前面に密着して固定された上記ダイオードモジュール２１及びパワーモジュール２２で発生される熱を複数のフィン３１２で放熱することにより、ダイオードモジュール２１及びパワーモジュール２２を冷却する。

コンデンサ４０は、上記ダイオードモジュール２１により交流電力から変換された直流電力を平滑する。このコンデンサ４０は、筐体ベース１１に貫通して設けられており、その一部が本体部２０内に配置され、残りの部分が風洞部３０内に配置されている。なお、図３ではコンデンサ４０の図示を省略している。

また、電力変換装置１においては、リアクトル３２の口出線であるケーブル４１が、筐体ベース１１に設けられた貫通孔１１２（図２及び後述の図１１参照）に挿通されて、本体部２０と風洞部３０との間で配線されている。ケーブル４１は、筐体ベース１１に略垂直な方向に自立した自立型ケーブルである。このケーブル４１は、各リアクトル３２に対し２本ずつ配線されており、計４本のケーブル４１が貫通部分においてケーブル挿通用のグロメット５０にそれぞれ挿通されている。各ケーブル４１の末端には、端子４２が設けられている。グロメット５０は、本体部２０内に筐体ベース１１とは別に設けられたグロメット固定部材６０によって筐体ベース１１の貫通孔１１２に固定されている。

リアクトル３２は、風洞部３０内においてリアクトルベース３４（図２及び後述の図８参照）に設置されている。図２及び図４に示すように、リアクトル３２は、コア部３２１と、このコア部３２１に巻かれたコイル部３２２と、コイル部３２２より引き出されたケーブル４１とを有している。ケーブル４１は、剛性が比較的大きくなっており、リアクトル３２を設置した状態において、コイル部３２２より筐体ベース１１と平行な方向に延設され、途中で屈曲されて、末端にかけて筐体ベース１１に略垂直な方向に延設されている。その結果、ケーブル４１は、筐体ベース１１に略垂直な方向に自立した自立型ケーブルとなっている。

次に、グロメット固定部材６０の詳細について、図５乃至図７を用いて説明する。

図７に示すように、グロメット固定部材６０は、２つのグロメット５０を貫通させて保持する略長方形状の平板状部材である。グロメット固定部材６０の後側（図７中紙面右奥側、図５及び図６中下側）の面の周縁部６４は、筐体ベース１１の前面（図６中上側の面）の貫通孔１１２の周囲に接触する。また、この周縁部６４には、略四角枠状のガスケット６５が設けられている。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、グロメット固定部材６０は、グロメット５０用の貫通孔６１を有している。この貫通孔６１は、孔径がグロメット５０の外径よりも小さくなっており、グロメット５０に形成された切り込み部５１に貫通孔６１の端部が食い込むことにより、グロメット５０はグロメット固定部材６０に保持されている。なお、切り込み部５１は、グロメット５０の貫通孔６１への取り付け作業を容易とするために、所定の余裕寸法分深めに形成されている。その結果、取付状態において、グロメット５０はグロメット固定部材６０の面方向に上記余裕寸法の範囲内で移動することが可能となっている。

グロメット固定部材６０の四隅には、固定ネジ７１（図５及び図６参照）用の挿通孔６６が設けられている。また、筐体ベース１１にはこれらの挿通孔６６に対応する位置にネジ孔（図示省略）が設けられている。固定ネジ７１は、本体部２０側よりグロメット固定部材６０の挿通孔６６に挿通されて筐体ベース１１のネジ孔に締結される。これにより、グロメット固定部材６０の後面側の周縁部６４がガスケット６５を挟み筐体ベース１１の前面と密着され、グロメット固定部材６０が筐体ベース１１の貫通孔１１２を密閉することが可能となっている。なお、上記周縁部６４が、特許請求の範囲に記載の密着部の一例に相当する。

次に、図８乃至図１２を用いて、電力変換装置１のケーブル貫通部の防水構造に関する組立作業について説明する。

図８に示すように、風洞側筐体１３の内部には、リアクトル３２を設置するためのリアクトルベース３４が設けられている。この状態から、図９に示すように、リアクトルベース３４上に、２つのリアクトル３２が設置される。前述したように、各リアクトル３２は２本のケーブル４１を口出線として有しており、計４本のケーブル４１が自立している。そして、図１０に示すように、風洞側筐体１３の内部にヒートシンク３１が設けられる。

次に、図１１に示すように、ケーブル４１が筐体ベース１１の貫通孔１１２を挿通するように、風洞側筐体１３上に本体側筐体１２が組み付けられる。なお、ここではヒートシンク３１を設置した後に本体側筐体１２を組み付けるようにしたが、本体側筐体１２の組み付け後にヒートシンク３１を設置する構成としてもよい。

その後、図１２に示すように、グロメット固定部材６０にグロメット５０を取り付け、当該グロメット５０に対し自立したケーブル４１を挿通させつつ、グロメット固定部材６０が筐体ベース１１に取り付けられる。これにより、前述したように、グロメット固定部材６０の周縁部６４がガスケット６５を挟み筐体ベース１１と密着され、筐体ベース１１の貫通孔１１２が密閉される。

以上説明したように、本実施形態の電力変換装置１においては、筐体ベース１１に略垂直な方向に自立したケーブル４１が、筐体ベース１１に設けられた貫通孔１１２に挿通されて本体部２０と風洞部３０との間で配線されている。ケーブル挿通用のグロメット５０は、グロメット固定部材６０によって筐体ベース１１の貫通孔１１２に固定されており、このグロメット固定部材６０は、本体部２０内に筐体ベース１１とは別に設けられている。

このように構成されたケーブル貫通部の防水構造に関する組立作業においては、図１１及び図１２で説明したように、筐体ベース１１に略垂直な方向に自立させた自立型のケーブル４１が貫通孔１１２を挿通するように風洞側筐体１３上に本体側筐体１２が組み付けられる。その後、グロメット固定部材６０にグロメット５０を取り付け、筐体ベース１１の貫通孔１１２から立設されたケーブル４１をグロメット５０に挿通させつつ、グロメット固定部材６０を用いてグロメット５０を筐体ベース１１の貫通孔１１２に固定する。

このように、リアクトル３２のケーブル４１を自立側とすることにより、作業者はケーブルを把持する必要がなく、例えば自立型でない通常のケーブルを用いた場合のように、風洞側筐体１３とほぼ同じ大きさの本体側筐体１２が風洞側筐体１３上に取り付けられた状態、言い換えれば、風洞側筐体１３の筐体ベース１１側の開口に蓋がされた状態で、その下部に位置する風洞側筐体１３内のケーブルを探して把持し、筐体ベース１１に比べ比較的小さなグロメット５０に対しケーブルを挿通する、といった手間のかかる作業を行う必要が無い。また、グロメット固定部材６０を筐体ベース１１とは別体としているので、例えば筐体ベース１１の貫通孔１１２に直接グロメット５０を固定した構造の場合には、比較的大型である本体側筐体１２の組み付けの際にケーブル４１とグロメット５０との位置合わせを行う必要があるのに対し、本実施形態では風洞側筐体１３上に本体側筐体１２を組み付けた後に、比較的小さなグロメット固定部材６０及びグロメット５０を筐体ベース１１の貫通孔１１２から立設したケーブル４１に差し込めば済む。したがって、ケーブル貫通部の防水構造に関する組立作業性を向上できる。

また、本実施形態では特に、グロメット固定部材６０が、筐体ベース１１の貫通孔１１２を密閉可能な構成となっている。これにより、グロメット固定部材６０でグロメット５０を固定しつつ、筐体ベース１１の貫通孔１１２を確実に防水構造とすることができる。その結果、風洞部３０内の空気や塵埃、水滴等が本体部２０内へ流れ込むのを防止できる。

また、本実施形態では特に、グロメット固定部材６０の周縁部６４が、筐体ベース１１の貫通孔１１２の周囲に密着する。この周縁部６４の密着により、筐体ベース１１の貫通孔１１２を確実に密閉することができる。さらに、グロメット固定部材６０の周縁部６４にはガスケット６５が設けられている。これにより、グロメット固定部材６０による筐体ベース１１の貫通孔１１２の密閉性をさらに高めることができる。

また、本実施形態では特に、グロメット固定部材６０が複数（上記の例では２つ）のグロメット５０を固定する構成とする。これにより、グロメット固定部材６０が単一のグロメット５０を固定する（すなわち、グロメット５０と同数のグロメット固定部材６０を設ける）場合に比べて、グロメット固定部材６０の数を減らすことができる。その結果、部品点数や組立工数の削減を図ることができる。特に、上記実施形態では、各グロメット固定部材６０が対応するリアクトル３２の２本のケーブル４１をそれぞれ固定することによって、グロメット固定部材６０とリアクトル３２との対応関係が明確となり、筐体１０内でのケーブル４１の配線を整理することができる。

なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、以上では、ケーブル４１がリアクトル３２の口出線である場合を一例として説明したが、ケーブル４１はその他の種々の用途に用いられるケーブルであってもよい。すなわち、筐体ベース１１を貫通して本体部２０と風洞部３０との間で配線される自立型ケーブルであればよい。

また以上では、本体部２０内にグロメット固定部材６０を設ける場合を一例として説明したが、これに限らない。例えば、組立作業において本体側筐体１２の上に風洞側筐体１３を組み付け、且つ、筐体ベース１１を風洞側筐体１３が有するような場合には、風洞部３０内にグロメット固定部材６０を設けることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また以上では、風洞部３０内にリアクトル３２を２台設置する場合を一例として説明したが、リアクトル３２は１台でもよいし、３台以上でもよい。この場合、リアクトル３２の台数に合わせた数のグロメット固定部材６０を設ければよい。

また以上では、グロメット固定部材６０が２つのグロメット５０を固定する場合を一例として説明したが、３つ以上のグロメット５０を固定する構成としてもよい。また、筐体ベース１１を貫通して配線されるケーブルが少ない場合には、グロメット固定部材６０が単一のグロメット５０を固定する構成としてもよい。

また以上では、電力変換装置１が交流電力から直流電力への変換を行うインバータ装置である場合を一例として説明したが、これに限られず、電力変換装置が直流電力から交流電力への変換を行うコンバータ装置である場合にも適用することができる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 電力変換装置
１０ 筐体
１１ 筐体ベース
２０ 本体部
２１ ダイオードモジュール（電子部品）
２２ パワーモジュール（電子部品）
３０ 風洞部
３２ リアクトル
４１ ケーブル（自立型ケーブル）
５０ グロメット
６０ グロメット固定部材
６４ 周縁部（密着部）
６５ ガスケット
１１２ 貫通孔

Claims (7)

1. 交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置であって、
   複数の電子部品を有する本体部を筐体ベースの一方側に配置し、冷却風が通風される風洞部を前記筐体ベースの他方側に配置した筐体と、
   前記筐体ベースに設けられた貫通孔に挿通され、前記筐体ベースを貫通して前記本体部と前記風洞部との間で配線される、前記筐体ベースに略垂直な方向に自立した自立型ケーブルと、
   前記風洞部内又は前記本体部内に前記筐体ベースとは別に設けられ、前記自立型ケーブル挿通用のグロメットを前記筐体ベースの前記貫通孔に固定するためのグロメット固定部材と、を有する
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記グロメット固定部材は、
   前記筐体ベースの前記貫通孔を密閉可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記グロメット固定部材は、
   前記グロメットを貫通させて保持すると共に、前記筐体ベースの前記貫通孔の周囲に密着する密着部を有する平板状部材である
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記グロメット固定部材は、
   前記密着部に設けられたガスケットを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記グロメット固定部材は、
   複数の前記グロメットを固定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記風洞部内に設置されたリアクトルをさらに有し、
   前記自立型ケーブルは、
   前記リアクトルの口出線であり、
   前記グロメット固定部材は、
   前記本体部内に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 複数の電子部品を有する本体部を筐体ベースの一方側に配置し、冷却風が通風される風洞部を前記筐体ベースの他方側に配置した筐体を備え、交流電力から直流電力又は直流電力から交流電力への変換を行う電力変換装置の前記風洞部内に設置されるリアクトルであって、
   前記筐体ベースに設けられた貫通孔に挿通され、前記筐体ベースを貫通して前記本体部と前記風洞部との間で配線される、前記筐体ベースに略垂直な方向に自立した自立型ケーブルを口出線として有する
   ことを特徴とするリアクトル。

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