JP4715456B2 - Waterproof structure of power converter for railway vehicles - Google Patents
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Description
この発明は、鉄道車両の床下に設置される鉄道車両用電力変換装置の防水構造に関する。 The present invention relates to a waterproof structure for a railway vehicle power converter installed under the floor of a railway vehicle.
最近の鉄道車両用電力変換装置は、それを構成するコンバータ回路およびインバータ回路を1つのパワーユニットとして纏める方向にある。図5は、例えば最近の交流電車システムを示す電気回路図である。ここには、主変圧器MTrの単相2次電圧を交流/直流コンバータAC/DCにより直流電圧に変換し、その直流電圧を直流/交流コンバータDC/AC、例えばVVVFインバータにより3相交流電圧に変換し、電車の駆動電動機(誘導機:IM)に可変電圧可変周波数の電力を供給するCI(コンバータ・インバータ)システムが採用されている。 Recent railcar power converters are in a direction to combine a converter circuit and an inverter circuit constituting the power converter as one power unit. FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a recent AC train system, for example. Here, a single-phase secondary voltage of the main transformer MTr is converted into a DC voltage by an AC / DC converter AC / DC, and the DC voltage is converted into a three-phase AC voltage by a DC / AC converter DC / AC, for example, a VVVF inverter. A CI (converter / inverter) system for converting and supplying electric power of variable voltage and variable frequency to a train drive motor (induction machine: IM) is employed.
AC/DCコンバータやVVVFインバータには、高圧大電力変換回路である3レベル変換回路が用いられる。また、コンバータやインバータに使用される回路部品は、ダイオードと一体となってモジュール化されたIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)モジュールと、ゲートユニットおよびフィルタコンデンサなどがそれぞれ1つのパワーユニットとして構成される。 For the AC / DC converter and the VVVF inverter, a three-level conversion circuit that is a high-voltage high-power conversion circuit is used. In addition, circuit components used for converters and inverters are configured as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) module integrated with a diode, a gate unit, a filter capacitor, and the like as one power unit.
パワーユニットが収納された状態において、車両側面側の開閉扉(以下、側カウルとも言う)を閉めたときには、図6に斜線を施して示す密閉部としての機器室と、通気部または開放部(放熱フィン8)間には完全に防水が確保される一方、側カウル3を開けたときには車両側面よりゲートユニット7の点検ができ、さらにパワーユニット31の固定ボルトを外すことにより、パワーユニット31を車両側面より脱着が可能な構造であることが要求される。
なお、側カウルと機器室との間にパッキンを挿入して防水,防塵構造とすることは、例えば特許文献1に示されている。
When the door on the side of the vehicle (hereinafter also referred to as a side cowl) is closed in the state in which the power unit is housed, an equipment room as a sealed portion shown by hatching in FIG. While the waterproofing between the fins 8) is completely secured, the gate unit 7 can be inspected from the side of the vehicle when the
For example,
図6に、防水,防塵構造の従来例を示す。図7は図6のD方向から見た側面図である。
図6で側カウル3を閉めた状態では、側カウル3および電力変換装置2に設置されるパッキン141により、水などの浸入経路101は遮断される。図7に示す左端面パッキン143は受熱板6の左端面に設置され、同様に右端面パッキン142は受熱板6の右端面に設置され、車両または車体1の側面より見て左側板10に設けられた仕切り板9、および右側板11に設けられた仕切り板9の上面と接触することにより、水などの浸入経路102が遮断される。
FIG. 6 shows a conventional example of a waterproof and dustproof structure. FIG. 7 is a side view seen from the direction D of FIG.
In the state where the
奥端面パッキン144は受熱板6の奥端面に設置され、車両側面より見て奥部に設けられた仕切り板9の上面と接触することにより、水などの浸入経路103が遮断される。また、パワーユニットは車両側面より脱着可能な構造とすることから、パワーユニットのラッチ受けフレーム12と装置の仕切り板9との間には隙間13(a)が開いており、この隙間に防水シールを施工することで水などの浸入経路104が遮断される。なお、ラッチ受けフレーム12にはラッチ受け41が形成されている(図6参照)。
以上により、機器室の防水,防塵性が確保される。
The back
As a result, the waterproof and dustproof properties of the equipment room are ensured.
図8に、防水,防塵構造の別の従来例を示す。図9は図8のE方向から見た側面図である。
受熱板6の上面にパワーユニット回路部品5を密閉収納できるパワーユニット密閉カバー34を設置し、この密閉カバー34には側カウル3を開けたときに、ゲートユニット7の点検ができるように、車両側面に開口部36を設けてある。側カウル3にはこの開口部36とほぼ同一の大きさのダクト35を設け、ダクト35の先端にはパッキン146を設けてある。これにより、側カウル3を閉めるとパッキン146と密閉カバー34の開口部端面が接触することで、水などの浸入経路101が遮断される。
FIG. 8 shows another conventional example of a waterproof and dustproof structure. FIG. 9 is a side view seen from the direction E of FIG.
A power
また、パワーユニット密閉カバー34と受熱板6の接触面の全面にわたってパッキン145が設けてあることにより、水などの浸入経路102,103および104が遮断される。パワーユニット密閉カバー34には、パワーユニット回路部品5と電力変換装置の回路部品とを機器室内で接続するために、車両中央側にも開口部37を設けてある。電力変換装置にはこの開口部37とほぼ同一の大きさの開口部を設けてあり、開口部の先端にはパッキン147を設けてあり、パワーユニットを電力変換装置に収納するとパッキン147が密閉カバー34に接触することにより、水などの浸入経路105が遮断される。
以上により、機器室の防水,防塵性が確保される。
Further, since the
As a result, the waterproof and dustproof properties of the equipment room are ensured.
図6の電力変換装置では、装置の仕切り板とパワーユニットとの隙間に水や塵埃の浸入防止のためにシ−ルを施工するため、シール作業不良による水などの浸入やパワーユニットの交換作業時間が増加するという問題がある。
図8の電力変換装置では、パワーユニットに密閉カバーを設ける必要があり、その分だけ質量が大きくなる。また側カウルにもパッキン付きダクトを設けるため、その分質量が大きくなる、素子やフィルタコンデンサの点検や交換時には密閉カバーを取り外す必要があるため、点検や交換のための作業時間が増加するなどの問題がある
In the power conversion device of FIG. 6, since a seal is installed in the gap between the partition plate of the device and the power unit to prevent ingress of water and dust, the time for infiltration of water and the replacement of the power unit due to poor sealing work. There is a problem of increasing.
In the power conversion device of FIG. 8, it is necessary to provide a sealing cover on the power unit, and the mass increases accordingly. In addition, since a duct with packing is also provided on the side cowl, the mass increases accordingly, and it is necessary to remove the hermetic cover when inspecting or replacing the element or filter capacitor. There's a problem
したがって、この発明の課題は、1)パワーユニットの脱着時にパワーユニットと装置の間に防水用のシール施工を行なわなくても機器室の防水,防塵性を確保すること、2)パワーユニットに密閉カバーを設けず、また側カウルにダクトを設けずに電力変換装置の構造を簡単にし、パワーユニットや電力変換装置の小型,軽量化を実現すること、3)パワーユニットの素子やフィルタコンデンサやゲート回路の点検または交換の作業時間を低減すること、にある。 Therefore, the object of the present invention is to 1) ensure the waterproofing and dustproofing of the equipment room without installing a waterproof seal between the power unit and the device when the power unit is attached / detached, and 2) providing a sealing cover on the power unit. And simplifying the structure of the power converter without providing a duct on the side cowl, and reducing the size and weight of the power unit and power converter. 3) Inspection or replacement of power unit elements, filter capacitors, and gate circuits Is to reduce the working time.
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、鉄道車両用電力変換装置を構成するコンバータ部とインバータ部とからなるパワーユニット回路部品を受熱板の一方の面に配置して密閉部に収納するとともに、受熱板の他方の面には放熱フィンを配置し、密閉部に設けた開口部を覆う開閉可能な側カウルを有し、前記パワーユニットを開口部から出し入れ可能にした鉄道車両用電力変換装置において、
前記受熱板の出し入れ方向の左右両端面と奥端面にそれぞれパッキンを設置し、これらパッキンは前記受熱板の出し入れ方向の左右両側板と奥部のそれぞれの仕切り板の上面に接触し、前記開口部の左右両辺および上辺をシールするパッキンを設置し、前記左右両仕切り板には箱側パッキンを設置し、前記側カウルには左右方向に側カウルパッキンを設置するとともにこの側カウルパッキンを取り付けるパッキン枠に前記箱側パッキンを押さえる側カウルパッキン受けを設置し、前記受熱板端部には前記側カウルパッキンを押さえるパッキン押えを設置したことを特徴とする。
この請求項1の発明においては、前記側カウルを閉めることにより、まず、前記側カウルパッキンに前記パッキン押えが接触し、次いで、前記箱側パッキンに側カウルパッキン受けが接触する構成とすることができる(請求項2の発明)。
In order to solve such a problem, in the invention of
Packing is installed on each of the left and right end surfaces and the back end surface of the heat receiving plate in and out of the heat receiving plate, and these packings are in contact with the upper surfaces of the left and right side plates and the back partition plate of the heat receiving plate in and out of the opening. A packing frame that seals both the left and right sides and the upper side of the box, a box side packing on the left and right partition plates, a side cowl packing on the side cowl, and a packing frame on which the side cowl packing is attached. A side cowl packing receiver for holding the box side packing is installed, and a packing presser for holding the side cowl packing is installed at the end of the heat receiving plate .
In the first aspect of the invention, by closing the side cowl, the packing presser first contacts the side cowl packing, and then the side cowl packing receiver contacts the box side packing. (Invention of claim 2)
この発明によれば、
1)パワーユニットの脱着時に、パワーユニットと装置との間に防水用のシール施工を行なわなくても機器室の防水,防塵性を確保できる。
2)パワーユニットに密閉カバーや側カウルのダクトを要することなく電力変換装置の構造が簡単にでき、パワーユニットや電力変換装置の小型,軽量化を実現できる。
3)パワーユニットの素子やフィルタコンデンサやゲート回路の点検または交換の作業時間を低減できる。
などの利点が得られる。
According to this invention,
1) It is possible to ensure the waterproofness and dustproofness of the equipment room without installing a waterproof seal between the power unit and the device when the power unit is attached or detached.
2) The structure of the power converter can be simplified without requiring a sealing cover or side cowl duct on the power unit, and the power unit and power converter can be made smaller and lighter.
3) The work time for inspection or replacement of power unit elements, filter capacitors, and gate circuits can be reduced.
Advantages such as are obtained.
図1はこの発明の実施の形態を示す部分断面図である。これは、車体中心線の左半分の構成を示すが、右半分が左半分と同様に構成される場合と、異なった構造にされる場合とがある。図2は図1をA方向から見た側面図、図3は図1のB−B断面図、図4は図1のC部拡大図である。
電力変換装置2は、車体1の側面側に方形の開口部2aが設けられており、この開口部2aを開閉可能な側カウル3で覆うことにより、密閉部となる機器室を形成している。側カウル3は図1に示すように上部にヒンジ70を持ち、車両または車体1の側面方向にヒンジ70を軸に開閉できるが、ロック金具(以下、ラッチ4とも言う)により完全に閉めた状態では、パワーユニット回路部品5が収納される機器室に、外部から水や塵埃の浸入を防止するように設計されている。
FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of the present invention. This shows the configuration of the left half of the vehicle body center line, but there are cases where the right half is configured in the same manner as the left half and different structures. 2 is a side view of FIG. 1 as viewed from the direction A, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged view of a portion C of FIG.
The
受熱板6の一方の面(図1では上面)には、ゲートユニット7、半導体素子,フィルタコンデンサ等のパワーユニット回路部品5が装着され、他方の面(図1では下面)には、放熱フィン8が取り付けられている。パワーユニット31は、受熱板6とともに車両側面方向32(黒太矢印)へ脱着可能に構成されている。仕切り板9は、車両側面より見て左側板10と右側板11(図2参照)および奥部に設けられ、それぞれの側板に溶接され、シール等で水密化されている。仕切り板9上に受熱板6が後述のパッキン142,143,144を介して載置され、ボルト締めされることによりパワーユニット31が固定される。
A power unit circuit component 5 such as a gate unit 7, a semiconductor element, and a filter capacitor is mounted on one surface (the upper surface in FIG. 1) of the
防水,防塵(単に防水ともいう)構造について説明する。
水や塵埃が機器室に浸入する経路として、第1は電力変換装置2の車両側面の開口部2aと側カウル3の隙間であり、これを浸入経路101とする。次に、受熱板6の左端面および右端面と仕切り板9の隙間、これを浸入経路102とし、受熱板6の奥端面と仕切り板9の隙間、これを浸入経路103とする。また、パワーユニットは車両側面から脱着可能に構成されていることから、ラッチ受けフレーム12と装置の仕切り板9の間には図2に示すように隙間13(a)が開いており、これを浸入経路104,105とする。
The waterproof and dustproof (simply waterproof) structure will be described.
As a path for water and dust to enter the equipment room, the first is a gap between the opening 2a on the vehicle side surface of the
次に、水や塵埃(水など)の遮断方法を説明する。
側カウル3を閉めた状態では、電力変換装置2の開口部2aと側カウル3との隙間は、その上辺が側カウル3あるいは電力変換装置2に設置されるパッキン141a(図1参照)により遮断され、その左右両辺が側カウル3あるいは電力変換装置2に設置されるパッキン141b(図2参照)により遮断され、浸入経路101は遮断される。右端面パッキン142は受熱板6の右端下面に設置され(図3参照)、同様に左端面パッキン143は受熱板6の左端下面に設置され、これらパッキンは車両側面より見て右側板11に設けられた仕切り板9、および左側板10に設けられた仕切り板9の上面と接触することにより、浸入経路102が遮断される。なお、左端面パッキン143,左側板および仕切り板は右側と左右対称であるが、図示は省略されている。奥端面パッキン144は受熱板6の奥端下面に設置され(図1のパワーユニットの取り外し状態参照)、車両側面より見て奥部に設けられた仕切り板9の上面と接触することにより、浸入経路103が遮断される。
Next, a method for blocking water and dust (such as water) will be described.
When the
側カウル3には、車両側面より見て左右方向に側カウル3の全幅にわたってパッキン枠19が形成され、パッキン枠19内に側カウル3の全幅にわたって側カウルパッキン17が嵌め込まれている(特に、図4参照)、パワーユニット31には車両側面より見て左右方向に受熱板6の全幅にわたってパワーユニット側パッキン押え18を設置している(図2,図4参照)。図4に示すようにパワーユニット側パッキン押え18は、先端部が車両側面より見て手前側に向けて突出するように受熱板6に取り付けられている。側カウル3を閉めることにより、側カウルパッキン17にパワーユニット側パッキン押え18の先端部が接触して電力変換装置2の開口部2aの下辺が遮断され、浸入経路104が遮断される。
A packing
また、側カウルパッキン17を取り付けるパッキン枠19には、下側に延びる側カウルパッキン受け19aをパッキン枠19に一体に設け、電力変換装置2の仕切り板9には、左側板10および右側板11から箱側パッキン20を設置している(図2,図4参照)。この箱側パッキン20は、図2に示すように、その上部に位置するパワーユニット側方向にパッキン押え18の左右両端の一部と箱側パッキン20の一部とが左右方向に重なる位置に配置されている。側カウル3を閉めることにより、側カウルパッキン受け19aが箱側パッキン20に接触し、車両側面より見て手前側の受熱板6と仕切り板9の隙間を遮断し、浸入経路105が遮断される。
すなわち、側カウル3を閉めることにより、まず側カウルパッキン17にパワーユニット側パッキン押え18が接触し、次いで、箱側パッキン20に側カウルパッキン受け19aが接触し、浸入経路104および105が遮断される。
以上により、パワーユニットに密閉カバーを設けることなく、また、パワーユニットを電力変換装置に取り付ける際にもシール施工を必要とせずに、パワーユニットを固定することができ、側カウルを閉めるだけで機器室の防水,防塵性を確保することができる。
The
That is, by closing the
As described above, the power unit can be fixed without providing a hermetic cover on the power unit, and when the power unit is attached to the power conversion device, without requiring sealing work. , Dustproofness can be ensured.
1…車体(車両)、2…電力変換装置、3…側カウル、4…ラッチ、41…ラッチ受け、5…パワーユニット回路部品、6…受熱板、7…ゲートユニット、8…放熱フィン、9…仕切り板、10…左側板、11…右側板、12…ラッチ受けフレーム、13…隙間(a)、141…パッキン、142…右端面パッキン、143…左端面パッキン、144…奥端面パッキン、17…側カウルパッキン、18…パワーユニット側パッキン押え、19…パッキン枠、19a…側カウルパッキン受け、20…箱側パッキン、31…パワーユニット、32…パワーユニット取り外し方向、70…ヒンジ、101〜105…浸入経路。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記受熱板の出し入れ方向の左右両端面と奥端面にそれぞれパッキンを設置し、これらパッキンは前記受熱板の出し入れ方向の左右両側板と奥部のそれぞれの仕切り板の上面に接触し、前記開口部の左右両辺および上辺をシールするパッキンを設置し、前記左右両仕切り板には箱側パッキンを設置し、前記側カウルには左右方向に側カウルパッキンを設置するとともにこの側カウルパッキンを取り付けるパッキン枠に前記箱側パッキンを押さえる側カウルパッキン受けを設置し、前記受熱板端部には前記側カウルパッキンを押さえるパッキン押えを設置したことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置の防水構造。 A power unit circuit component consisting of a converter part and an inverter part constituting a power converter for a railway vehicle is arranged on one surface of the heat receiving plate and housed in a sealed portion, and a heat radiating fin is arranged on the other surface of the heat receiving plate. In addition, in the railway vehicle power converter device having a side cowl that can be opened and closed to cover the opening provided in the sealed portion, the power unit can be taken in and out of the opening.
Packing is installed on each of the left and right end faces and the back end face of the heat receiving plate in and out of the heat receiving plate, and these packings are in contact with the upper surfaces of the left and right side plates and the back partition plate of the heat receiving plate in and out of the opening. A packing frame that seals both the left and right sides and the upper side of the box, a box side packing on the left and right partition plates, a side cowl packing on the side cowl, and a packing frame on which the side cowl packing is attached. A waterproof structure for a railway vehicle power converter, wherein a side cowl packing receiver for holding the box side packing is installed, and a packing presser for holding the side cowl packing is installed at an end of the heat receiving plate .
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