JP2018151167A - コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】健全性を確実に確保し、信頼性の高い耐圧試験を行うことができるコネクタ装置を提供する。【解決手段】実施形態のコネクタ装置は、一対の健全性チェック用接続端子と、耐圧試験に用いられる耐圧試験用接続端子を含む接続端子と、健全性チェック用接続端子接続端子間において、接続端子のうち、少なくとも全ての耐圧試験用接続端子を一筆書き状に接続した配線と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、コネクタ装置に関する。

鉄道車両向けの主電力変換装置においては、耐圧試験を行うための耐圧試験用コネクタ（レセプタクル：メス側コネクタ）には、耐圧試験の際には、主電力変換装置の各部を短絡する耐圧試験用のプラグ（オス側コネクタ）が取り付けられる。

この耐圧試験用のプラグは、鉄道車両の通常運行時には、当該プラグの紛失を防ぐとともに、当該プラグが耐圧試験用コネクタに取り付けられたままにならないように、通常運行時の動作に必要な回路、例えば、架線からの電力供給を遮断する真空遮断器（ＶＣＢ：Vacuum Circuit Breaker）を制御するＶＣＢ制御回路の一対のコネクタの端子に電気的に接続するように付け替えられて装着されて、両端子間を導通させるように構成されている（耐圧試験時にプラグの付け替えを行う技術については特許文献１参照）。

特開２０１４−１１７００１号公報

ところで、従来のプラグにおいては、耐圧試験に用いられる端子のうちの一部が電気的に接続されて、ＶＣＢ制御回路の接続端子間に接続される構成を採っていた。
このため、ＶＢＣ制御回路の接続端子間の導通に用いられず、かつ、耐圧試験に用いられる端子について、断線等の異常があった場合でも発見することが困難となり、この断線等の異常があるプラグを耐圧試験に用いたとしても主電力変換装置の各部を適切に短絡することができず、必要な試験箇所に十分な電圧を印加することができないおそれがあった。

そこで、本発明は、コネクタ装置の健全性を確実に確保し、信頼性の高い耐圧試験を行うことが可能なコネクタ装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、実施形態のコネクタ装置は、一対の健全性チェック用接続端子と、耐圧試験に用いられる耐圧試験用接続端子を含む接続端子と、健全性チェック用接続端子接続端子間において、接続端子のうち、少なくとも全ての耐圧試験用接続端子を一筆書き状に接続した配線と、を備える。

図１は、第１実施形態の鉄道車両用の主電力変換装置の概要構成ブロック図である。 図２は、図１と同一方向から見た場合のプラグ内部配線状態説明図である。 図３は、鉄道車両の通常運行時における配線状態の説明図である。 図４は、鉄道車両の耐圧試験時における配線状態の説明図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態の鉄道車両用の主電力変換装置の概要構成ブロック図である。
主電力変換装置１０は、交流架線（交流き電線）１１から交流電力が供給されるパンタグラフ１２と、線路１３を介して接地された車輪１４と、の間に、真空遮断器（ＶＣＢ）１５及びトランス１６の一次側巻線が直列に接続されている。

また、主電力変換装置１０は、トランス１６の二次側巻線に一対の接触器１７を介して接続され、供給された低圧交流電力を直流電力に変換するコンバータユニット１８と、コンバータユニット１８に直列に接続され、コンバータユニット１８から入力された直流電力を三相交流電力に変換し図示しない三相交流モータに出力するインバータユニット１９と、主電力変換装置１０全体を制御するコントローラの制御下でＶＣＢ１５の開閉制御を行うＶＣＢ制御回路２０と、後述するプラグ３０が鉄道車両の通常運行時に接続される第１コネクタ（通常時用コネクタ：通常時用レセプタクル）２１と、後述するプラグ３０が耐圧試験時に接続される第２コネクタ（耐圧試験時用コネクタ：耐圧試験時用レセプタクル）２２と、を備えている。

ここで、第２コネクタ２２の構成例について説明する。
第２コネクタ２２は、図１に示すように、外部配線が未接続の端子Ｔ１と、接触器１７とコンバータユニット１８との間に設定された耐圧試験ポイントＴＰ４が外部配線を介して接続された端子Ｔ２と、接触器１７とコンバータユニット１８との間に設定された耐圧試験ポイントＴＰ３が外部配線を介して接続された端子Ｔ３と、外部配線が未接続の端子Ｔ４と、トランス１６の二次側巻線と接触器１７との間に設定された耐圧試験ポイントＴＰ２が外部配線を介して接続された端子Ｔ５と、トランス１６の二次側巻線と接触器１７との間に設定された耐圧試験ポイントＴＰ１が外部配線を介して接続された端子Ｔ６と、を備えている。

また第２コネクタ２２は、外部配線が未接続の端子Ｔ７と、外部配線が未接続の端子Ｔ８と、インバータユニット１９の三相交流側端子の一つに設けられた耐圧試験ポイントＴＰ９が外部配線を介して接続された端子Ｔ９と、外部配線が未接続の端子Ｔ１０と、インバータユニット１９の三相交流側端子の他の一つに設けられた耐圧試験ポイントＴＰ１０が外部配線を介して接続された端子Ｔ１１と、インバータユニット１９の三相交流側端子のさらに他の一つに設けられた耐圧試験ポイントＴＰ８が外部配線を介して接続された端子Ｔ１２と、を備えている。

さらに第２コネクタ２２は、外部配線が未接続の端子Ｔ１３と、外部配線が未接続の端子Ｔ１４と、コンバータユニット１８とインバータユニット１９との間の配線（直流側配線）の一つに設けられた耐圧試験ポイントＴＰ６が外部配線を介して接続された端子Ｔ１５と、外部配線が未接続の端子Ｔ１６と、コンバータユニット１８とインバータユニット１９との間の配線（直流側配線）の他の一つに設けられた耐圧試験ポイントＴＰ７が外部配線を介して接続された端子Ｔ１７と、コンバータユニット１８とインバータユニット１９との間の配線（直流側配線）のさらに他の一つに設けられた耐圧試験ポイントＴＰ５が外部配線を介して接続された端子Ｔ１８と、を備えている。

上記構成において、端子Ｔ１〜Ｔ６は第２コネクタ２２を構成している第１サブコネクタモジュール２２Ａに設けられ、端子Ｔ７〜Ｔ１２は第２コネクタ２２を構成している第２サブコネクタモジュール２２Ｂに設けられ、端子Ｔ１３〜Ｔ１８は第２コネクタ２２を構成している第３サブコネクタモジュール２２Ｃに設けられている。

次にプラグ３０の構成について説明する。
図２は、図１と同一方向から見た場合のプラグ内部配線状態説明図である。
オス型の接続端子を備えたコネクタ装置として構成されているプラグ３０は、オス型の接続端子である端子Ｐ１〜Ｐ１８を備え、これらの端子Ｐ１〜Ｐ１８は、Ｐ１→Ｐ４→Ｐ２→Ｐ５→Ｐ３→Ｐ６→Ｐ７→Ｐ１０→Ｐ８→Ｐ１１→Ｐ９→Ｐ１２→Ｐ１３→Ｐ１６→Ｐ１４→Ｐ１７→Ｐ１５→Ｐ１８の順番で一方の健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１と他方の健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１８との間に他の全ての端子Ｐ２〜Ｐ１７が配線ＬＮにより一筆書き状に接続されている。

上記構成において、端子Ｐ１〜Ｐ６はプラグ３０構成している第１サブプラグモジュール（第１サブモジュール）３０Ａに設けられ、端子Ｐ７〜Ｐ１２はプラグ３０を構成している第２サブプラグモジュール（第２サブモジュール）３０Ｂに設けられ、端子Ｐ１３〜Ｐ１８はプラグ３０を構成している第３サブプラグモジュール（第３サブモジュール）３０Ｃに設けられている。

図３は、鉄道車両の通常運行時における配線状態の説明図である。
図４は、鉄道車両の耐圧試験時における配線状態の説明図である。
通常運行時においては、図３に示すように、プラグ３０は、第１コネクタ２１に接続されている。

第１コネクタ２１には、図３に示すように、ＶＣＢ制御回路２０の一対のチェック用接続端子Ｃ１、Ｃ２とが設けられており、ＶＣＢ制御回路２０は、チェック用接続端子Ｃ１とチェック用接続端子Ｃ２との間が導通状態にある場合に、動作可能とされている。

そして、プラグ３０を第１コネクタ２１に接続した場合には、ＶＣＢ制御回路２０のチェック用接続端子Ｃ１にはプラグ３０の端子Ｐ１が接続され、チェック用接続端子Ｃ２にはプラグ３０の端子Ｐ１８が接続される。

上述したように、一方の健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１と他方の健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１８との間には、他の全ての端子Ｐ２〜Ｐ１７が配線ＬＮにより一筆書き状に接続されているため、プラグ３０の配線ＬＮのいずれにおいても断線が無ければ、ＶＣＢ制御回路２０の一対のチェック用接続端子Ｃ１とチェック用接続端子Ｃ２との間は、導通状態となるため、ＶＣＢ制御回路２０は動作可能な状態に移行可能となる。

これに対し、プラグ３０の配線ＬＮのいずれかの箇所において断線があれば、ＶＣＢ制御回路２０の一対のチェック用接続端子Ｃ１とチェック用接続端子Ｃ２との間は、非導通状態であるため、ＶＣＢ制御回路２０は動作可能な状態に移行不能状態となる。

したがって、ＶＣＢ制御回路２０が動作可能な状態に移行できれば、同時にプラグ３０の配線ＬＮのいずれにおいても断線が無くプラグ３０の健全性も確保されていることがわかる。
以上の説明のように、鉄道車両が通常運行時において、ＶＣＢ制御回路２０が動作可能な状態に移行する度に、プラグ３０の健全性をチェックし、確認することが可能となる。

次に再び図４を参照して耐圧試験時の動作について説明する。
耐圧試験時においては、図４に示すように、上述した手順により健全性が確認された状態のプラグ３０は、第２コネクタ２２に接続されている。

この状態においては、第２コネクタ２２の全ての端子Ｔ１〜Ｔ１８は、プラグ３０の配線ＬＮにより電気的に接続状態となっている。この結果、耐圧試験ポイントＴＰ１〜ＴＰ１０についても電気的に接続状態となっている。

したがって、耐圧試験ポイントＴＰ１〜ＴＰ１０のいずれかに電気的に接続可能な箇所（図４の例の場合、インバータユニット１９の三相交流出力端子の一つ）に耐圧試験装置４０を構成し検査用電圧を印加可能な検査用電源４１を接続し、同様に耐圧試験ポイントＴＰ１〜ＴＰ１０のいずれかに電気的に接続可能な箇所（図４の例の場合、インバータユニット１９の三相交流出力端子の他の一つ）に耐圧試験装置４０を構成し検査用電圧を検出する電圧検出器４２を接続する。これによりプラグ３０を第２コネクタ２２に付け替えることで耐圧試験の際に必要な主電力変換装置の各部を短絡させ、一箇所の測定で回路全体の耐圧を確認することができる。

以上の説明のように、本実施形態によれば、鉄道車両の通常運行時に常にプラグ３０の健全性を確認でき、プラグ３０を耐圧試験に用いる場合に信頼性の高い試験を行うことができる。

以上の説明においては、コネクタ装置としてオス型接続端子を有するプラグを例として説明したが、メス型接続端子を有するレセプタクルとして構成することも可能である。
以上の説明においては、健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１と他方の健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１８との間には、他の全ての端子Ｐ２〜Ｐ１７が配線ＬＮにより一筆書き状に接続されていたが、少なくとも健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１と他方の健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１８との間に耐圧試験に用いる全ての端子を配線ＬＮにより一筆書き状に接続するようにすれば、同様の効果を得ることが可能となる。

より具体的には、図３に示した第２コネクタ２２の端子Ｔ１〜Ｔ１８のうち、耐圧試験ポイントＴＰ１〜ＴＰ１０に接続されている第２コネクタ２２の端子、すなわち、端子Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１５、Ｔ１７（、Ｔ１８）が接続可能なように対応するプラグ３０の端子Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ９、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１５、Ｐ１７（、Ｔ１８）を少なくとも健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１と他方の健全性チェック用接続端子としての端子Ｐ１８との間に配線ＬＮにより任意の順番で一筆書き状に接続するようにすれば、同様の効果を得ることが可能となる。

以上の説明においては、プラグ３０を三つのサブプラグモジュール３０Ａ〜３０Ｃにより構成していたが、プラグ３０を一体に構成したり、複数（二つあるいは四つ以上）のサブプラグモジュールにより構成するようにすることも可能である。
同様に以上の説明においては、第２コネクタ２２を三つのサブコネクタモジュール２２Ａ〜２２Ｃにより構成していたが、第２コネクタ２２を一体に構成したり、複数（二つあるいは四つ以上）のサブプラグモジュール（サブコネクタモジュール）により構成するようにすることも可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、以上の説明においては、健全性をチェックするために通常運行時にプラグ３０が接続される装置がＶＣＢ制御回路２０である場合を例としたが、これに限らず、耐圧試験を行う対象の車両の装置であって、プラグ３０内の配線ＬＮによる導通を利用してプラグ３０の健全性を確認できる装置であれば、どのような装置であっても適用が可能である。具体的には、断線時に外部電源の供給を絶つことができる、外部電力が供給される真空遮断器の制御回路や電源回路にプラグ３０を用いることが好ましいが、コンバータユニット１８を制御するコントローラや、インバータユニット１９を制御するコントローラ等であっても同様に適用が可能である。

また、以上の説明においては、例として交流架線から電力供給を受ける場合について説明したが、直流架線から電力供給を受ける場合であっても、同様に適用が可能である。

３０ プラグ（コネクタ装置）
ＬＮ 配線
Ｐ１、Ｐ１８ 端子（健全性チェック用接続端子）
Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ９、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１５、Ｐ１７ 端子（耐圧試験用端子：耐圧試験用接続端子）
Ｐ４、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ１０、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１６ 端子（接続端子）

Claims (4)

1. 一対の健全性チェック用接続端子と、
   耐圧試験に用いられる耐圧試験用接続端子を含む接続端子と、
   前記健全性チェック用接続端子接続端子間において、前記接続端子のうち、少なくとも全ての前記耐圧試験用接続端子を一筆書き状に接続した配線と、
   を備えたコネクタ装置。
2. 前記配線は、一対の前記健全性チェック用接続端子間に全ての前記接続端子を一筆書き状に接続している、
   請求項１記載のコネクタ装置。
3. 前記健全性チェック用接続端子あるいは前記接続端子のうち、少なくともいずれかを備えた複数のサブモジュールを備えている、
   請求項１又は請求項２記載のコネクタ装置。
4. オス型の接続端子を有するプラグあるいはメス型の接続端子を有するレセプタクルとして構成されている、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のコネクタ装置。

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