JP5125560B2 - Power converter - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換器を構成する半導体素子およびその付属の電子部品や2次電池等を1つのキャビネット内に収納して構成した、無停電電源装置として使用されるような電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that is used as an uninterruptible power supply device in which a semiconductor element constituting a power converter and its attached electronic components, a secondary battery, and the like are housed in one cabinet.
この種の電力変換装置として、特許文献1および2に示すような装置が知られている。
As this type of power conversion device, devices as shown in
このような従来の電力変換装置の構成を図6ないし図10に示す。 The structure of such a conventional power converter is shown in FIGS.
図10は、電力変換装置の外観を示す斜視図である。図6および図7は、それぞれこの図10に示す鋼板等で形成された直方体の箱体で構成されたキャビネット1の上面板1aおよび側面板1bを外して電力変換装置の内部構成が見えるようにした状態での平面図および側面図である。図8は、キャビネット1内のプリント基板を取り付けるための取付板の構成を示す平面図、図9は図6におけるプリント基板と取付板の取付部Qを拡大して示す縦断面図である。
FIG. 10 is a perspective view showing an external appearance of the power conversion device. 6 and 7 show the internal configuration of the power converter by removing the
図示した従来の電力変換装置のキャビネット1は、前面に電源スイッチ11、操作表示器12を備え、内部空間が仕切り板13により上下に仕切られ、下部に2次電池6を収容する電池室14が形成され、上部に電力変換部プリント基板21およびフィルタ回路プリント基板22等により構成された電力変換器2を収容する電力変換室15が形成される。電力変換部プリント基板21上には、電力変換部を構成する冷却体23に取り付けられた半導体電力変換素子(図示せず)、電解コンデンサ24やその他多数の電子部品25が搭載されるとともに、直流回路を制御する機械式接点を備えた制御リレー26が搭載されている。フィルタ回路プリント基板22にはフィルタ回路を構成するリアクトル27等が搭載されている。
The
キャビネット1内には、その他に、電力変換部の電力変換素子等の冷却のための冷却ファン3、入出力端子盤4等が設けられている。
In addition, a
前記のプリント基板21および22をキャビネット1内に固定するために、図8に示すようにキャビネット1に固定された仕切板13の上に、溶接等により枠状の取付板16を固着している。そしてこの取付板16の複数個所にねじ穴を備えた取付片16aが設けられ、これらの取付片16aに、図9に拡大して示すように、絶縁性の緩衝材17を介してプリント基板21または22を取付ねじ18により締め付け固定するようにしている。このとき取付ねじ18の先端が、仕切板11を貫通して電池室14内に突出することのないようにするため、取付片16aが上方に折り曲げられている。
このように従来の電力変換装置においては、プリント基板を、緩衝材17を介して取付板16にねじにより取付けて固定支持するようにしているので、設置時などに取扱いを誤って装置が落下した場合でも、ある程度の衝撃は吸収でき、プリント基板に搭載された各種の電子部品が破損したり誤動作したりするのを防止することができる。
As described above, in the conventional power conversion device, the printed circuit board is fixed to the
しかし、実際に落下衝撃試験を行った場合、このように緩衝材を設けただけでは、落下時の衝撃により電力変換部プリント基板21のように特に質量の嵩む冷却体や電解コンデンサのような電子部品を搭載したプリント基板21は、その質量のために大きく撓んで変形して取付板16に衝突して大きな衝撃を受ける場合あり、このプリント板21に搭載したリレー26の接点が衝撃で閉合され、2次電池6で構成されたバックアップ電源から供給される電流により溶着し、操作表示器12内の表示灯が誤点灯するような事故が発生することが確認された。
However, when a drop impact test is actually performed, if a buffer material is provided in this way, an electronic device such as a cooling body or an electrolytic capacitor having a particularly large mass like the power converter printed
このような事故を防止するには、電力変換装置を工場から出荷する際に、2次電池6により構成されたバックアップ電源を停止するために、その出力線の結線を外しておいて、設置を完了してから現地で2次電池の出力線の結線を行うようにすることが考えられるが、現実には、2次電池の取扱いにはかなりの危険が伴うので、このような方法をとることができない。
In order to prevent such an accident, when shipping the power conversion device from the factory, in order to stop the backup power source constituted by the
また、前記のようなリレーの接点の溶着は、リレー26が質量の大きい電力変換素子冷却体23や電解コンデンサ24の搭載された電力変換部プリント板21にこれらと一緒に搭載されているため、落下時等にプリント基板21が変形して固定物に衝突したときの衝撃力が大きくなることが原因と考えられる。このため、冷却体23や電解コンデンサ24をこのプリント基板21から外して直接キャビネット1などに固着し、リレーを搭載したプリント基板の受ける衝撃力を緩和することも考えられる。しかし、この種の電力変換装置は、多くの部品を高密度に実装して小形に構成しているため、レイアウト上の多くの制約がありこのような手段をとることも困難となる問題がある。
In addition, the welding of the relay contacts as described above is because the
この発明は、このような問題を解決するために、特に質量の大きい電子部品の搭載されたプリント基板を備えた電力変換装置が落下した時等において、プリント基板の受ける衝撃を小さくすることのできる電力変換装置におけるプリント基板の支持装置を提供することを課題とするものである。 In order to solve such a problem, the present invention can reduce the impact received by the printed circuit board particularly when the power conversion device including the printed circuit board on which the electronic component having a large mass is mounted falls. It is an object of the present invention to provide a printed circuit board support device in a power conversion device.
前記の課題を解決するため、この発明は、キャビネット内に、冷却体に取り付けられた半導体素子,電解コンデンサ等の電力変換部を構成する各種の電子部品を搭載したプリント基板を収容する電力変換装置において、前記キャビネットにより直接または間接的に固定支持された取付板を設け、この取付板に前記プリント基板を固定支持するとともに、前記取付板の要所に円錐台形状に突出して形成した複数の支持座を設け、これらの支持座上に前記プリント基板と接触またはわずかな隙間を有する絶縁座を結合してなることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a power conversion device that accommodates a printed circuit board in which various electronic components constituting a power conversion unit such as a semiconductor element and an electrolytic capacitor attached to a cooling body are mounted in a cabinet. A mounting plate fixedly supported directly or indirectly by the cabinet, and fixedly supporting the printed circuit board on the mounting plate, and a plurality of supports formed by projecting in a truncated cone shape at the important points of the mounting plate Seats are provided, and insulating seats that are in contact with the printed circuit board or have a slight gap are coupled on these support seats.
この発明において、前記支持座は、前記プリント基板の電解コンデンサおよび冷却体等の質量の嵩む電子部品の搭載された領域に対向して設けるのがよい。 In this invention, it is preferable that the support seat is provided so as to face a region where an electronic component having a large mass such as an electrolytic capacitor and a cooling body of the printed board is mounted.
この発明のように、電力変換器を構成する各種の電子部品を搭載したプリント基板を支持する取付板に、円錐台形状に突出した支持座を設け、これらの支持座上に前記プリント基板と接触またはわずかな隙間を有する絶縁座を結合し、前記絶縁座を介して支持座により、衝撃により変形したプリント基板を受けるようにしたので、装置の落下等により撓んで変形したプリント基板が支持座に衝突した際の衝撃力が円錐台状の支持座により吸収され、プリント基板への衝撃力の伝達が軽減され、特にリレーのような機械的な可動部品を備える素子の誤動作または破損が抑制され製品の信頼性を高めることができる。 As in the present invention, the mounting plate that supports the printed circuit board on which various electronic components constituting the power converter are mounted is provided with a support seat protruding in a truncated cone shape, and the printed circuit board is contacted on the support seat. Alternatively, an insulating seat having a slight gap is coupled, and the printed circuit board deformed by impact is received by the support seat through the insulating seat, so that the printed circuit board deformed by bending due to the fall of the device or the like becomes the supporting seat. The impact force at the time of collision is absorbed by the frustoconical support seat, the transmission of the impact force to the printed circuit board is reduced, and in particular, malfunction or damage of elements with mechanically moving parts such as relays is suppressed Can improve the reliability.
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
図1ないし図4にこの発明の実施例を示す。図1および図2は、キャビネット1の上面板および側面板を外した状態で電力変換装置の内部構成を示す平面図および側面図である。図3は、キャビネット1内のプリント基板を取り付けるための取付板の構成を示す平面図、図4は図2のプリント基板と取付板の受部Pの拡大縦断面図である。
1 to 4 show an embodiment of the present invention. 1 and 2 are a plan view and a side view showing the internal configuration of the power conversion apparatus with the top plate and side plates of the
図1ないし図4に示すこの発明の実施例は、図6ないし図10に示す従来装置とほぼ構成が同じであるので、同一の構成要素は同一の符号を付して示す。 The embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 has substantially the same configuration as that of the conventional apparatus shown in FIGS. 6 to 10, and therefore the same components are indicated by the same reference numerals.
図1ないし図4に示すこの発明の実施例において、電力変換器2と2次電池6とを収容するキャビネット1は、従来装置と同様に内部を仕切板13により上下に仕切られ、下部の電池室14に2次電池6を収納し、上部の変換器室15に電力変換器2を収納している。
In the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4, the
電力変換器2の電力変換部を構成する、半導体電力変換素子(図示せず)の結合された冷却体23、電解コンデンサ24、その他の電子部品25および直流回路を制御するリレー26等を搭載した電力変換部プリント基板21、およびフィルタ回路を構成するリアクトル27等を搭載したフィルタ回路プリント基板22は、仕切板13上に固着された取付板5の取付片51に取付ねじ18により固定される。
A
取付板5には、図3に示すように、複数の要所にプリント基板21を支持するための支持座52が設けられる。この支持座52は、図4に示すように絞り加工等により取付板5から円錐台形状に適宜の高さ突出させてこれと一体に形成されている。この支持座52は、プリント基板21、22の冷却体23や電解コンデンサ24のように質量の嵩む電子部品の搭載された部分に対応する個所に設けられている。
As shown in FIG. 3, the
このように円錐台形状の支持座52には、プリント基板と支持座52との間を絶縁するために絶縁樹脂等で形成された絶縁座53が結合されている。絶縁座53は、その下方に延びた先端に固定用の返り片53bを備えた結合ピン53aを支持座52に設けた取付穴52aに嵌入して支持座52に結合する。絶縁座53の高さは、上端がプリント基板21の下面と接触するか、僅かな間隔をおいて離間する高さとされている。
In this way, the insulating
予め電力変換部等を構成する各種の電子部品を搭載実装したプリント基板21は周辺を、キャビネット1内の仕切板13上に固着された取付板5の取付片51上に緩衝材17を介するかまたは直接載置し、プリント基板21の取付穴21aから取付ねじ18を挿入し、取付片51のねじ穴51aにねじ込むことにより取付板5に固定される。
Whether the printed
プリント基板21の取り付けられる取付板5の取付片51は上方に折曲されているのでプリント基板21と取付板5との間には隙間が形成される。この隙間内に突出した取付板5に突出形成されて円錐台形状の支持座52とこの支持座上に結合された絶縁座53とによりこの隙間の一部が埋められる。
Since the
このため、電力変換装置が落下したとき、プリント基板21が、これに加わる衝撃力により、図5(a)に点線で示すように撓んで湾曲し、絶縁座53に当たり、これを矢印方向に押圧する。これによりこの絶縁座53から支持座52に衝撃力が伝えられるが、支持座52は、その周壁を弾性変形することにより、図5(b)に示すように周壁の全周に分散させてこの衝撃力を吸収することができる。
For this reason, when the power converter falls, the printed
この結果、プリント基板21に加わる衝撃力は、振幅が半分以下になるまで低減され、プリント基板21に実装された機械的接点を備えたリレーが接点を誤閉合することがなくなるため、リレー接点の溶着事故の発生を防止することができる。このため、この発明によれば、電力変換装置の2次電池で構成されたバッファ電源の回路を接続した状態で出荷することができ、設置する際の安全を確保でき、電力変換装置の信頼性を向上することができる。
As a result, the impact force applied to the
1:キャビネット
13:仕切板
17:緩衝材
18:取付ねじ
2:電力変換器
21,22:プリント基板
23:冷却体
24:電解コンデンサ
25:電子部品
26:機械的接点を有するリレー
27:リアクトル
5:取付板
52:支持座
52a:取付穴
6:2次電池
1: Cabinet 13: Partition plate 17: Buffer material 18: Mounting screw 2:
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