JP3598835B2 - インバータ装置の組立ケース - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通電容量の比較的大きなインバータ装置に適用する組立ケースの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＧＢＴ，ダイオードなどのパワー半導体モジュール，トランス，平滑コンデンサ，電磁接触器などで構成した主回路部，制御回路部（プリント板），端子台の組立体に放熱フィン，および送風ファンを組合せた空冷式インバータ装置は、特殊製品を除いて前記の各部品を組立ケース内に組み込んだ単体構成になり、制御盤などに据付けて使用される。
【０００３】
また、この場合にインバータ装置の据付け方としては、インバータ装置の全体を盤内に収容した上で、盤内の空気をインバータ装置のケース内に通風して風冷する盤内据付け方式、あるいはインバータ装置の回路部を組み込んだケースの前部側を盤内に収容し、放熱フィン，送風ファンを組み込んだケースの後部側を盤から背後に突き出して外の空気を送風するようにした外部冷却方式があり、いずれの据付け方式を採用するかはユーザーサイドで選択して決める。なお、インバータ装置の据付け姿勢は、一般に熱対流の煙突効果を狙って組立ケースの空気吸込口を下面に、吐出口を上面にした縦向きとし、ケース内を貫流して下方から上方へ冷却空気を送風するようにしている。
【０００４】
一方、前記インバータ装置の組立ケースは、周囲四面を取り囲む外被カバーと、その両端面に開口する冷却空気の吸込口，吐出口に配した導風カバー，およびケースの据付用座板となる据付アダプタとの組立体で、かつケース内に半導体モジュール，制御回路プリント板，端子台などを収容した室と、放熱フィン，送風ファンを収容して冷却空気を通風する風胴室を区画した構成になる。
【０００５】
そして、従来における組立ケースは、前記した外被ケース，導風カバー，および据付アダプタが全て鋼板の板金加工品で構成されており、その構造一部（通気吸込側部分）の構造を図６，図７（ａ） 〜（ｃ） に示す。図６において、組立ケース１はその周囲四面を取り囲む外被カバー２，空気吸込口，吐出口に配した導風カバー３，ケースを制御盤に固定する据付座板となる据付アダプタ４との組立体から構成されている。なお、５は組立ケース１の端部に組み込まれた端子台を表している。
【０００６】
ここで、前記の導風カバー３は、図７（ａ） で示すように薄鋼板の板金加工品であり、その板面には冷却空気が通流する多数の通風穴３ａがパンチングされ、さらにその周域，および屈曲形成したフランジ部には締結ねじ用のねじ穴３ｂがタップ加工されている。
一方、据付アダプタ４は、薄鋼板に曲げ，タップ，および絞り加工を施して成形した板金加工品であって、制御盤への据付け位置に合わせて図７（ｂ），（ｃ） で示すように２種類のアダプタ４Ａ，４Ｂが用意されており、その一方のアダプタ４Ａの脚片部には据付ボルトの通し穴として丸穴４ａを開口し、他方のアダプタ４Ｂの脚片部には据付ボルトの通し穴としてＵ字状の切欠溝４ｂを開口してアダプタを使い分けるようにしている。さらに、アダプタ４Ａ，４Ｂの左右側壁にはボルト穴部４ｃを絞り加工して外被カバー２にボルト締結するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来構造の組立ケースでは次記のような解決すべき問題点がある。
すなわち、インバータ装置の総重量は、通電容量の大小にもよるが電動機の制御に適用するものでは汎用品でも数十Ｋｇ，大容量のものでは総重量が５０Ｋｇにもおよぶことから、その組立ケースには吊り上げ移動などに耐える十分な機械的強度のほか、ケースに組み込んだ送風ファンの回転に対する耐震強度が要求される。
【０００８】
かかる点、薄鋼板の板金品で全て作られた従来の組立ケースでは、重量，振動荷重が加わる据付アダプタ，導風カバーなどに所要の強度を持たせるために板金品に補強リブを溶接したり，締結ボルトの本数を増やすなど必要があり、また据付アダプタについても、インバータ装置の据付け位置に合わせて２種類のアダプタを用意しなければならず、このために曲げ加工，タップ加工，溶接などの工数，および部品点数が多くなって組立ケースの製作費がコスト高となる。
【０００９】
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、ケースに要求される強度を確保しつつ部品点数，工数を削減してコストの低減化が図れるように改良したインバータ装置の組立ケースを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、周囲四面を取り囲む外被カバーと、その両端面に開口する冷却空気の吸込口，吐出口に配した導風カバー，およびケースの据付用座板となる据付アダプタとの組立体としてなり、かつケースの内部を主回路部品，制御回路部などを収容した室と、放熱フィン，送風ファンを収容して冷却空気を通風する風胴室とに区画したものにおいて、前記の導風カバー，および据付アダプタをダイカスト品となし、ダイカスト品としてなる導風カバーは、通風口を有するとともに通風口を挟んで盤内据付用のアダプタ取付座面と外部冷却用のアダプタ取付座面が形成され、ダイカスト品としてなる据付アダプタは、断面Ｌ形の脚片が形成され、導風カバーに外被カバーを被せ両者間をねじ締結するとともに、盤内据付時には、据付アダプタの一方の脚片を盤内据付用のアダプタ取付座面に当てがってボルト締結し、外部冷却時には、据付アダプタの他方の脚片を外部冷却用のアダプタ取付座面に当てがってボルト締結して構成する（請求項１）ものとする。また、前記導風カバー，据付アダプタを次記のような態様で構成する。
【００１１】
（１） ダイカスト品の導風カバーには、その左右側面に外被カバーをねじ締結するねじ穴、四隅コーナーを斜めカットしてカバーの中央に開口した八角形の通風口、裏面側の通風口周域に分散する補強リブ、前記通風口を挟んでカバーの前縁側，後縁側の端面に振り分けて据付アダプタを選択的に取付けるアダプタ取付座面、該アダプタ取付座面に開口したボルト穴、カバー端縁から前方へ庇状に突き出たアース端子台座、左右側縁部から突き出す玉掛け用の吊り耳部、および板金部材の端縁を差し込むスリット状の嵌合溝を形成する（請求項２）。
【００１２】
（２） ダイカスト品の据付アダプタは、２辺の長さが等しい断面Ｌ形の脚片としてなり、その長手方向に分散してＬ字脚片間に跨がる補強リブ、各脚片ごとに分散開口してアダプタを導風カバーにボルト締結するボルト通し穴、一方の脚片に開口して据付ボルトを通す丸穴、他方の脚片に開口して据付ボルトを通す切欠穴を形成する（請求項３）。
【００１３】
上記構成によれば、導風カバー，据付アダプタにダイカスト品を採用したことにより、組立ケースの機械的な強度が薄鋼板の板金品と比べて大幅にアップするほか、インバータ装置を制御盤などに据付ける際しては、盤内据付け，あるいは外部冷却の選択に対応して、導風カバーの前縁側，後縁側に形成したアダプタ取付座面のいずれか選んで据付アダプタを取付けることで簡単に対応できる。
【００１４】
また、導風カバーにおいては、特に通風口を八角形とすることで四隅のコーナー部分に加わる荷重応力が低減してケースの強度がアップするし、さらに補強リブ，アース端子台座、吊り耳部などの各部構造をダイカストにより一体成形することにより、カバー自身に付加的機能を持たせることができる。
さらに、据付アダプタについても、その脚片を断面Ｌ形として補強リブを一体成形することで強度アップが図れるほか、導風カバーに取付ける向きを替えることで、据付ボルトの通し穴として丸穴，あるいは切欠穴のいずれかを選択することができて部品の共通化が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１〜図５の実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図６に対応する同一部材には同じ符号が付してある。
まず、インバータ装置全体の組立構造，および制御盤への据付け姿勢を図５（ａ） 〜（ｄ） に示す。インバータ装置は、図示のようにその組立ケースの冷却空気吸込口を下面に，吐出口を上面に向けた縦向き姿勢で制御盤などの盤内に据付けられており、図中に盤内据付け（装置全体を盤内に収容して据付ける），および外部冷却（冷却フィン，送風ファンを盤の背後に突き出して盤に据付ける）の据付け位置をそれぞれＡ，Ｂで表している。
【００１６】
一方、前記の据付け位置Ａ，Ｂに対応して、縦向き姿勢の組立ケース１の前半部には主回路部品（ＩＧＢＴ，ダイオード，トランスなど），制御回路プリント板，端子台などの各種部品６を収容した室が、後半部には放熱フィン７，送風ファン８を収容して冷却空気を通風する風胴室が区画されている。なお、９は平滑用コンデンサでその一部が風胴室内に突き出している。
【００１７】
ここで、組立ケース１は、基本的には従来と同様に周囲四面を取り囲む薄鋼板の板金品としてなる外被カバー２と、その下面，上面に開口する冷却空気の吸込口，吐出口に配した導風カバー３，およびケースの据付用座板となる据付アダプタ４との組立体としてなるが、図示実施例では導風カバー３，および据付アダプタ４がアルミダイカスト品としてなり、かつ据付アダプタ４が導風カバー３の端面にボルト締結されている。図１はこの組立ケース１の組立構造（盤内据付け）を空気吸込口側（下面側）から見た斜視図である。
【００１８】
次に、前記したダイカスト品になる導風カバー３，据付アダプタ４の詳細構造を図２，図３で説明する。
図２（ａ），（ｂ） において、導風カバー３は十分な肉厚をもったアルミダイカスト品で作られたものであり、その左右側面には外被カバー２（図１参照）をねじ締結するねじ穴３ｃ、四隅コーナーを斜めカットしてカバーの中央に開口した八角形の通風口３ｄ、裏面側の通風口周域に分散する補強リブ３ｅ、前記通風口を挟んでカバーの前縁側，後縁側の端面に振り分けて据付アダプタを選択的に取付けるアダプタ取付座面３ｆ，３ｇ、該アダプタ取付座面に穿孔したボルト穴３ｈ、カバー端縁から前方へ庇状に突き出たアース端子台座３ｉ、該台座３ｉに連ねてその側方に張り出した銘板貼り付け台座（凹面）３ｉ−１、左右側縁部から突き出て吊り穴３ｊ−１が開口した玉掛け用の吊り耳部３ｊ、および板金部材の端縁を差し込むスリット状の嵌合溝３ｋなどが一体成形されている。なお、３ｊ−２は耳部３ｊの裏面に形成した板金部材との係合段部、３ｄ−１はカバーの裏面側で通風口３ｄの周域に形成した庇状の縁切り段部であり、前記アダプタ取付座面３ｆは凹面状に形成されている。
【００１９】
一方、据付アダプタ４は、図３（ａ），（ｂ） で示すように、２辺の長さｄが等しい断面Ｌ形の脚片としてなり、その長手方向に分散して脚片４ｄと４ｅの間に跨がる三角形の補強リブ４ｆ、各脚片ごとに長手方向に分散開口してアダプタ４を導風カバー３のアダプタ取付座面３ｆ，３ｇ（図２参照）にボルト締結するボルト通し穴４ｇ、一方の脚片４ｄに開口して据付ボルトを通す左右一対の丸穴４ｈ、該丸穴４ｈに位置を合わせて他方の脚片４ｅに開口した切欠穴４ｉが形成されており、さらに各脚片４ｄ，４ｅの左右側縁には前記した凹面状のアダプタ取付座面３ｆの側縁に嵌り合う係合段部４ｊが一体成形されている。
【００２０】
そして、前記した外被カバー２に導風カバー３，および据付アダプタ４を組合せて組立ケース１を構築する場合には、まずインバータ装置のユニット組立体（ユニットベース（板金品）の両面に主回路部，制御回路部，端子台，および放熱フィン，送風ファンを振り分けて搭載した組立体）の両端に空気吸込側，吐出側の導風カバー３を結合する。この場合にユニットベースの両端をＬ字状に縁曲げしておき、この縁曲げ部を導風カバー３の端縁に形成したスリット状の嵌合溝３ｋにはめ込んで連結する。次に、吸込側，吐出側の導風カバー３の間に跨がってその外周に外被カバー２を被せて導風カバー３の側面にネジ止め固定、さらに、据付アダプタ４を導風カバー３の端面にボルト締結する。
【００２１】
この場合に、据付アダプタ４の取付け位置は、制御盤へのインバータ装置の据付け条件（図５に表した盤内据付け位置Ａ，あるいは外部冷却位置Ｂ）に合わせて、導風カバー３に形成したアダプタ取付座面３ｆ，あるいは３ｇのいずれかを選択する。すなわち、図４（ａ） は盤内据付け位置Ａに合わせてアダプタ４を導風カバー３のアダプタ取付座面３ｆにボルト１０にて締結した状態（図１に対応する）を表し、図４（ｂ） は外部冷却位置Ｂに合わせてアダプタ４を導風カバー３のアダプタ取付座面３ｇにボルト締結した状態を表している。なお、図４（ａ） ではアダプタ４の脚片４ｄを後面側のアダプタ取付座面３ｇに当てがってボルト１０で締結し、図４（ｂ） ではアダプタ４の向きを反転し、アダプタ４の脚片４ｅを前面側のアダプタ取付座面３ｆに当てがってボルト１０で締結している。
【００２２】
また、前記のようにした組立てたインバータ装置の総重量は数十Ｋｇの重量物であり、その移送の取扱い時には、導風カバー３の左右両端から突き出している吊り耳部３ｊの吊り穴３ｊ−１にワイヤを掛け、クレーン， チェーンブロックなどに玉掛けして吊り上げ移送する。
そして、インバータ装置を制御盤などに組み込んで固定するには、据付アダプタ４の脚片４ｄに開口した丸穴４ｈ，あるいは脚片４ｅに開口した切欠穴４ｉに据付ボルト１１を通して盤側のフレームに締結する。なお、導風カバー３のアース端子台座３ｉには端子ねじ１２を取付けておく。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の構成によれば次記の効果を奏する。
（１） 請求項１の構成によれば、導風カバー，および据付アダプタをダイカスト品となし、かつ導風カバーに外被カバーを被せ両者間をねじ締結するとともに、据付アダプタを導風カバーの端面に形成した盤内据付用，および外部冷却用の取付座面のいずれか一方を選択してボルト締結したことにより、薄鋼板の板金品で構成した従来の組立ケースと比べて強度が大幅にアップするほか、インバータ装置を制御盤などに据付ける際しては、盤内据付け，あるいは外部冷却の選択に対応して、導風カバーの前縁側，後縁側に形成したアダプタ取付座面のいずれか選んで据付アダプタを取付けることで簡単に対応できる。また、板金加工品に要する曲げ加工，タップ加工，および補強リブの溶接作業も不要となるので、製作コストの低減化が図れる。
【００２４】
（２） また、前記の導風カバーを請求項２のように構成することで、通風口の四隅コーナー部分に加わる荷重応力が低減してケースの強度がアップするし、さらに当該カバーに補強リブ，アース端子台座、吊り耳部などの各部構造を一体成形することにより、導風カバー自身に付加的機能を持たせることができる。
（３） さらに、据付アダプタについても、請求項３の構成を採用することで、板金品と比べて機械的な強度アップが図れるほか、導風カバーに取付けるアダプタの向きを替えることで、据付ボルトの通し穴として丸穴，あるいは切欠穴のいずれかを選択することができて部品の共通化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例によるインバータ装置の組立状態での組立ケース端部の外観斜視図
【図２】図１における導風カバーの詳細構造図であり、（ａ），（ｂ） はそれぞれカバーを正面，および裏面側から見た斜視図
【図３】図１における据付アダプタの詳細構造図であり、（ａ），（ｂ） はそれぞれアダプタを正面，および裏面側から見た斜視図
【図４】図２の導風カバーに図３の据付アダプタを装着した状態の外観斜視図であり、（ａ），（ｂ） はそれぞれアダプタを盤内据付位置，外部冷却位置に装着した状態を表す図
【図５】この発明の実施例によるインバータ装置全体の組立構造，および制御盤への取付姿勢を表す図であり、（ａ） は上面図、（ｂ） は正面図、（ｃ） は側面図、（ｄ） は底面図
【図６】従来におけるインバータ装置の組立状態での組立ケース端部の外観斜視図
【図７】図６におけるケース部品の詳細構造図であり、（ａ） は導風カバーの外観斜視図、（ｂ），（ｃ） はそれぞれ据付アダプタの外観斜視図
【符号の説明】
１ 組立ケース
２ 外被カバー
３ 導風カバー
３ｃ ねじ穴
３ｄ 通風口
３ｅ 補強リブ
３ｆ，３ｇ アダプタ取付座面
３ｈ ボルト穴
３ｉ アース端子台座
３ｊ 吊り耳部
３ｋ 嵌合溝
４ 据付アダプタ
４ｄ，４ｅ 脚片
４ｆ 補強リブ
４ｇ ボルト通し穴
４ｈ 丸穴（据付ボルトの通し穴）
４ｉ 切欠穴（据付ボルトの通し穴）
６ 主回路，制御回路の部品
７ 放熱フィン
８ 送風ファン
１１ 据付ボルト

Claims (3)

1. 半導体モジュールを含む主回路部，制御回路部，および主回路部品に伝熱結合した放熱フィン，送風ファン等で構成した空冷式インバータ装置の組立ケースであって、周囲四面を取り囲む外被カバーと、その両端面に開口する冷却空気の吸込口，吐出口に配した導風カバー，およびケースの据付用座板となる据付アダプタとの組立体としてなり、かつケースの内部を主回路部品，制御回路部などを収容した室と、放熱フィン，送風ファンを収容して冷却空気を通風する風胴室とに区画したものにおいて、前記の導風カバー，および据付アダプタをダイカスト品となし、ダイカスト品としてなる導風カバーは、通風口を有するとともに通風口を挟んで盤内据付用のアダプタ取付座面と外部冷却用のアダプタ取付座面が形成され、ダイカスト品としてなる据付アダプタは、断面Ｌ形の脚片が形成され、導風カバーに外被カバーを被せ両者間をねじ締結するとともに、盤内据付時には、据付アダプタの一方の脚片を盤内据付用のアダプタ取付座面に当てがってボルト締結し、外部冷却時には、据付アダプタの他方の脚片を外部冷却用のアダプタ取付座面に当てがってボルト締結することを特徴とするインバータ装置の組立ケース。
2. 請求項１記載の組立ケースにおいて、ダイカスト品としてなる導風カバーには、その左右側面に外被カバーをねじ締結するねじ穴、四隅コーナーを斜めカットしてカバーの中央に開口した八角形の通風口、裏面側の通風口周域に分散する補強リブ、前記通風口を挟んでカバーの前縁側，後縁側の端面に振り分けて据付アダプタを選択的に取付けるアダプタ取付座面、該アダプタ取付座面に開口したボルト穴、カバー端縁から前方へ庇状に突き出たアース端子台座、左右側縁部から突き出す玉掛け用の吊り耳部、および板金部材の端縁を差し込むスリット状の嵌合溝が形成されていることを特徴とするインバータ装置の組立ケース。
3. 請求項１記載の組立ケースにおいて、ダイカスト品としてなる据付アダプタが２辺の長さが等しい断面Ｌ形の脚片であり、その長手方向に分散してＬ字脚片間に跨がる補強リブ、各脚片ごとに分散開口してアダプタを導風カバーにボルト締結するボルト通し穴、一方の脚片に開口して据付ボルトを通す丸穴、他方の脚片に開口して据付ボルトを通す切欠穴が形成されていることを特徴とするインバータ装置の組立ケース。

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