JP3187694B2 - 高電圧電力変換装置の絶縁支柱固定構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サイリスタモジュ
ール等を多段に搭載した高電圧電力変換装置の絶縁支柱
固定構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力変換装置は、電力変換素子及びその
付属回路で形成されるモジュール（例えば、サイリスタ
モジュール）を搭載しており、近年は、大容量化及び高
電圧化の傾向に伴なって、このサイリスタモジュールの
多段化が進んでいる。このようなサイリスタモジュール
の多段化を実施するため、絶縁支柱としては電気絶縁特
性及び機械強度特性の優れた材質（例えばＦＲＰ）を使
用し、サイリスタモジュールを絶縁支柱に取付けるにあ
たっては、その前後、左右、上下の絶縁を確保できる位
置に取付けるようにしている。そして、複数の絶縁支柱
のそれぞれは構造的に自立するように、上下がフレーム
で固定されている。

【０００３】図５（ａ），（ｂ）は、このような従来の
電力変換装置の構成を示す正面図及び側面図である。こ
の図において、フレーム組立体は、上アーム１、下アー
ム２、ベース３から構成されており、サイリスタモジュ
ール４は、上アーム１及び下アーム２に多段に積み重ね
られている。上アーム１はフレーム５，６を有し、下ア
ーム２はフレーム７，８を有し、ベース３はフレーム９
を有しており、輸送時の高さ制限を考慮して、フレーム
６，７間及びフレーム８，９間で分割可能な構成となっ
ている。そして、上アーム１及び下アーム２の絶縁支柱
１０は、例えば下アーム２の一部を破砕して示したよう
に、中間フレーム１１によって継ぎ足しが行なわれてい
る。

【０００４】図６は、このフレーム１１付近における絶
縁支柱１０の固定構造を示したものであり、図６（ａ）
は図５（ａ）をＡ−Ａ′方向から見た横断面図、図６
（ｂ）は図６（ａ）を中心位置で割った方向から見た縦
断面図である。これらの図に示すように、絶縁支柱１０
の端部は、鍔部１２ａ及び胴体部１２ｂを有するフラン
ジ部材１２を挿通しており、ボルト１３及びナット１４
で鍔部１２ａと中間フレーム１１とが締結されることに
より、絶縁支柱１０が上下方向に継ぎ足されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６（ｂ）に
示した構成から明らかなうよに、中間フレーム１１の高
さはある程度高くならざるを得ず、継ぎ足しをせず１本
化構成とした場合の絶縁支柱と比べて、装置の高さ及び
絶縁距離を大きく確保する必要がある。そして、近時の
大容量化に伴なって、装置は益々高層化しているため、
機械的な強度、すなわち安全性や耐震性を充分に確保す
ることが困難になってきている。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、装置の小型化を図れると共に、充分な機械的強度
を確保することができる高電圧電力変換装置の絶縁支柱
固定構造を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、複数の絶縁支柱
及びフレームにより組立てられたフレーム組立体に、電
力変換素子及びその付属回路から成るモジュールを複数
段積み重ねて取付けたものであり、前記複数の絶縁支柱
のうち前記フレームが固着されておらず且つ互いに対向
する一対の絶縁支柱の各端部は、鍔部及び胴体部を有す
る一対のフランジ部材をそれぞれ挿通した状態でこの一
対のフランジ部材を固着しており、この一対のフランジ
部材の鍔部同士を中間フレームを介してボルト部材で締
結することにより、前記複数の絶縁支柱の高さ方向への
継ぎ足しが行なわれている高電圧電力変換装置におい
て、前記一対のフランジ部材の各鍔部の高さ方向の位置
を、前記絶縁支柱端部の端面高さよりも離間する方向へ
ずらし、且つ前記中間フレームをこの一対のフランジ部
材の各鍔部同士の間に配設したこと、を特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記フランジ部材の鍔部の高さ方向の位置
が前記胴体部の中間位置であること、を特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、上アーム及び下ア
ームに分割可能であり且つ複数の絶縁支柱及びフレーム
により組立てられたフレーム組立体に、電力変換素子及
びその付属回路から成るモジュールが複数段積み重ねて
取付けられている高電圧電力変換装置において、前記上
アームの最上段の前記絶縁支柱の端部が、鍔部及び胴体
部を有するフランジ部材を挿通し、且つ鍔部の高さ方向
の位置がこの絶縁支柱端部の端面高さと一致した状態と
なるように、このフランジ部材をこの絶縁支柱の端部に
固着し、更に前記フレームに縁部が溶着された当接座
を、前記鍔部及び絶縁支柱端部の端面に当接させ、この
当接座と鍔部とをボルト部材により締結したこと、を特
徴とする。請求項４記載の発明は、上アーム及び下アー
ムに分割可能であり且つ複数の絶縁支柱及びフレームに
より組立てられたフレーム組立体に、電力変換素子及び
その付属回路から成るモジュールが複数段積み重ねて取
付けられている高電圧電力変換装置において、前記上ア
ームの最下段の前記絶縁支柱の端部が、鍔部及び胴体部
を有するフランジ部材を挿通し且つ鍔部の高さ方向の位
置がこの絶縁支柱端部の端面高さと一致した状態となる
ように、このフランジ部材をこの絶縁支柱の端部に固着
し、更に前記フレームに縁部が溶着された当接座を、前
記鍔部及び絶縁支柱端部の端面に当接させ、前記下アー
ムの最上段の前記絶縁支柱の端部が、鍔部及び胴体部を
有するフランジ部材を挿通し且つ鍔部の高さ方向の位置
がこの絶縁支柱端部の端面高さと一致した状態となるよ
うに、このフランジ部材をこの絶縁支柱の端部に固着
し、更に前記フレームに縁部が溶着された当接座を、前
記鍔部及び絶縁支柱端部の端面に当接させ、前記上アー
ム側絶縁支柱端部に当接された当接座と前記下アーム側
絶縁支柱端部に当接された当接座とを互いに対向させた
状態で、上アーム側及び下アーム側の各フランジ部材同
士をボルト部材により締結したこと、を特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ）は本発明の第
１の実施形態の要部構造を示した横断面図及び縦断面図
であり、従来の構造を示した図６（ａ），（ｂ）に対応
するものである。なお、装置全体の外観構成は、図５と
同様であるため、その図示を省略する。

【００１１】本実施形態におけるフランジ部材１２の鍔
部１２ａの高さ方向の位置は、絶縁支柱１１Ａの端部の
端面高さよりも離間する方向へずれている。つまり、図
１（ａ），（ｂ）におけるフランジ部材１２の取付け方
は、図６（ａ），（ｂ）に比べると、鍔部１２ａの上下
方向の位置が逆になっている。したがって、図１（ｂ）
における中間フレーム１１Ａの高さを、図６（ｂ）にお
ける中間フレーム１１の高さよりも低くすることができ
るので、装置の小型化を図ることができ、また、絶縁距
離を縮めることができる。なお、図１（ａ），（ｂ）に
おいては、組付時の作業性を考慮して、上下のフランジ
を締結するのに長いボルト１３Ａ及びナット１４を用い
ている。

【００１２】図２（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
形態の要部構造を示した横断面図及び縦断面図である。
この実施形態におけるフランジ部材１２の胴体部１２
ｂ′の長さは、第１の実施形態における胴体部１２ｂよ
りも長くなっており、鍔部１２ａは胴体部１２ｂ′の中
間部分に取付けられている。

【００１３】この場合、図２（ｂ）と図１（ｂ）とを対
比して見れば明らかなように、図２（ｂ）のフランジ部
材１２は、図１（ｂ）のフランジ部材１２の胴体部１２
ｂを外側方向（上下方向）に延長して胴体部１２ｂ′を
形成したものと見ることができる。そして、この延長し
た部分は、絶縁支柱１０の曲げを拘束する補強リブとし
ての役割を担っており、絶縁支柱の曲げ強度を向上させ
る結果となっている。

【００１４】図３（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
形態の要部構造を示した縦断面図であり、装置全体の外
観構成を示した図４（ａ）のＡ部及びＢ部を詳細に図示
したものである。また、図４（ｂ）は図４（ａ）をＢ−
Ｂ′方向から見た横断面図である。

【００１５】この実施形態は、図４（ａ）に示した各ア
ームの端部の付近における絶縁支柱１０の固定構造に関
するものであり、フランジ部材１２の鍔部１２ａの高さ
方向の位置を、絶縁支柱１０の端部の端面高さと一致さ
せ、これらの端面に当接座１５を当接させたものであ
る。この当接座１５の縁部には、図３（ａ）の場合はフ
レーム５が溶着されており、図３（ｂ）の場合はフレー
ム６，７が溶着されている。また、当接座１５にはネジ
孔が加工されると共に、フランジ部材１２の鍔部１２ａ
には挿通孔が加工されており、図３（ａ）の場合は短か
目のボルト１３により締結が行なわれ、図３（ｂ）の場
合は長いボルト１３Ａ及びナット１４により締結が行な
われている。

【００１６】図３（ａ）の構造では、絶縁支柱１０の端
面より上方に突出しているのは、当接座１５の厚さ分の
みであり、フレーム５の高さ分が突出していた従来構造
に比べれば僅かなものであるため、絶縁距離を短くする
ことができる。また、フレーム５にはフランジ部材１２
を取付けるための孔加工が不要になるので、その分だけ
工数を低減することができる。特に、図３（ｂ）の構造
は、絶縁支柱１０を固定するため、当接座１５を介して
上下の各フランジ部材１２をボルト１３Ａで締結するこ
とが、そのまま、上側フレーム６と下側フレーム７とを
組付けることになり、一段と工数を削減することができ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、装置の
小型化を図れると共に、充分な機械的強度を確保するこ
とができる高電圧電力変換装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の要部構造を示す横断面
図及び縦断面図。

【図２】本発明の第２実施形態の要部構造を示す横断面
図及び縦断面図。

【図３】本発明の第３実施形態の要部構造を示す横断面
図。

【図４】図３の構造が適用される装置の正面図及び横断
面図。

【図５】従来装置の外観構成を示す正面図及び側面図。

【図６】図５の一部についての横断面図及び縦断面図。

【符号の説明】

４ サイリスタモジュール ５〜９ フレーム １０ 絶縁支柱 １１，１１Ａ 中間フレーム １２ フランジ部材 １２ａ 鍔部 １２ｂ 胴体部 １３，１３Ａ ボルト １５ 当接座

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の絶縁支柱及びフレームにより組立て
   られたフレーム組立体に、電力変換素子及びその付属回
   路から成るモジュールを複数段積み重ねて取付けたもの
   であり、 前記複数の絶縁支柱のうち前記フレームが固着されてお
   らず且つ互いに対向する一対の絶縁支柱の各端部は、鍔
   部及び胴体部を有する一対のフランジ部材をそれぞれ挿
   通した状態でこの一対のフランジ部材を固着しており、
   この一対のフランジ部材の鍔部同士を中間フレームを介
   してボルト部材で締結することにより、前記複数の絶縁
   支柱の高さ方向への継ぎ足しが行なわれている高電圧電
   力変換装置において、 前記一対のフランジ部材の各鍔部の高さ方向の位置を、
   前記絶縁支柱端部の端面高さよりも離間する方向へずら
   し、且つ前記中間フレームをこの一対のフランジ部材の
   各鍔部同士の間に配設したこと、 を特徴とする高電圧電力変換装置の絶縁支柱固定構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の高電圧電力変換装置の絶縁
   支柱固定構造において、 前記フランジ部材の鍔部の高さ方向の位置が前記胴体部
   の中間位置であること、 を特徴とする高電圧電力変換装置の絶縁支柱固定構造。
3. 【請求項３】上アーム及び下アームに分割可能であり且
   つ複数の絶縁支柱及びフレームにより組立てられたフレ
   ーム組立体に、電力変換素子及びその付属回路から成る
   モジュールが複数段積み重ねて取付けられている高電圧
   電力変換装置において、 前記上アームの最上段の前記絶縁支柱の端部が、鍔部及
   び胴体部を有するフランジ部材を挿通し、且つ鍔部の高
   さ方向の位置がこの絶縁支柱端部の端面高さと一致した
   状態となるように、このフランジ部材をこの絶縁支柱の
   端部に固着し、更に前記フレームに縁部が溶着された当
   接座を、前記鍔部及び絶縁支柱端部の端面に当接させ、
   この当接座と鍔部とをボルト部材により締結したこと、 を特徴とする高電圧電力変換装置の絶縁支柱固定構造。
4. 【請求項４】上アーム及び下アームに分割可能であり且
   つ複数の絶縁支柱及びフレームにより組立てられたフレ
   ーム組立体に、電力変換素子及びその付属回路から成る
   モジュールが複数段積み重ねて取付けられている高電圧
   電力変換装置において、 前記上アームの最下段の前記絶縁支柱の端部が、鍔部及
   び胴体部を有するフランジ部材を挿通し且つ鍔部の高さ
   方向の位置がこの絶縁支柱端部の端面高さと一致した状
   態となるように、このフランジ部材をこの絶縁支柱の端
   部に固着し、更に前記フレームに縁部が溶着された当接
   座を、前記鍔部及び絶縁支柱端部の端面に当接させ、 前記下アームの最上段の前記絶縁支柱の端部が、鍔部及
   び胴体部を有するフランジ部材を挿通し且つ鍔部の高さ
   方向の位置がこの絶縁支柱端部の端面高さと一致した状
   態となるように、このフランジ部材をこの絶縁支柱の端
   部に固着し、更に前記フレームに縁部が溶着された当接
   座を、前記鍔部及び絶縁支柱端部の端面に当接させ、 前記上アーム側絶縁支柱端部に当接された当接座と前記
   下アーム側絶縁支柱端部に当接された当接座とを互いに
   対向させた状態で、上アーム側及び下アーム側の各フラ
   ンジ部材同士をボルト部材により締結したこと、 を特徴とする高電圧電力変換装置の絶縁支柱固定構造。