JP5621728B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、貫通穴が形成された収納ケースと、該貫通穴を塞ぐカバーとを備える電力変換装置に関する。

従来から、例えば直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置が知られている（下記特許文献１参照）。従来の電力変換装置の要部拡大断面図を図１２に示す。この電力変換装置９は、電力変換回路を構成する複数の電子部品（図示しない）と、該複数の電子部品を収納する収納ケース９０とを備える。

電力変換装置９には、複数の電子部品の電極端子９４０，９４１を、締結部材９５（ボルトおよびナット）によって締結する部位（締結部位９９）がある。収納ケース９０には、締結部位９９の近傍に貫通穴９１が形成されている。貫通穴９１には、樹脂製のカバー９２が取り付けられている。
電力変換装置９が故障した場合には、カバー９２を取り外し、ケース外側から締結部材９５を緩める作業を行う。そして、故障した電子部品を取り替える。

カバー９２は、接着剤９３によって、収納ケース９０に接着されている。螺子等を使ってカバー９２を収納ケース９０に固定することも可能であるが、収納ケース９０の水密性をより高めるために、接着剤９３が用いられる。

カバー９２を取り外す際には、マイナスドライバー等の工具９６を、カバー９２と収納ケース９０との隙間に差し込む。そして、カバー９２を収納ケース９０から引き剥がす。また、電子部品を交換した後は、締結部材９５を再び締結し、開口部９１にカバー９２を取り付ける。

特開２００７−１７４７６０号公報

しかしながら、従来の電力変換装置９は、カバー９２の取り外し作業を行う際に、カバー９２と収納ケース９０との間に工具９６を差し込む必要があるため、工具９６によって収納ケース９０の表面に傷が付くことがあった。そのため、電力変換装置９の修理完了後、貫通穴９１に再びカバー９２を取り付けた場合に、接着剤９３によって傷を埋めることができず、収納ケース９０の水密性を充分に確保できないことがあった。
また、カバー９２には、治具等を使ってカバー９２を保持する部分が形成されていないため、カバー９２を強い力で引き剥がすことができず、取り外し作業を行いにくいという問題があった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、カバーを取り外す作業を容易に行うことができ、収納ケースに傷が付きにくい電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、複数の電子部品からなり、電力変換回路を構成する装置本体部と、
該装置本体部を収納する収納ケースと、
該収納ケースの壁部に貫通形成された貫通穴と、
該貫通穴を塞ぐ樹脂製のカバーとを備え、
上記カバーは、
上記貫通穴の開口周辺部におけるケース外面に、接着剤によって接着される被接着部と、
該被接着部の内側に形成され、該被接着部よりも厚さが薄い一対の薄肉部と、
該薄肉部に隣接して形成され、該薄肉部よりも厚さが厚い厚肉部とを有することを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

上記電力変換装置は、上記カバーに、上記一対の薄肉部と、上記厚肉部とを形成してある。このようにすると、カバーの取り外し作業を容易に行うことができる。
すなわち、上記構成にすると、例えば鉤爪状の一対の治具を用意し、この治具を使って薄肉部を突き破り、厚肉部を保持することができる。次いで、治具をケース外側へ引き上げることにより、上記被接着部を収納ケースから剥離させ、カバーを収納ケースから取り外すことができる。このようにすると、一対の治具によって厚肉部をしっかりと保持できるため、カバーを強い力で引き剥がすことができる。そのため、カバーの取り外し作業を容易に行うことが可能になる。

また、カバーの取り外し作業を行う際に、収納ケースとカバーとの間に工具９６（図１２参照）を差し込む必要がないため、収納ケースの表面に傷が付くこともない。

以上のごとく、本発明によれば、カバーを取り外す作業を容易に行うことができ、収納ケースに傷が付きにくい電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、カバーの断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面図。 図１のＡ矢視図。 図２のＣ−Ｃ断面図。 実施例１における、電力変換装置の断面図。 図４のＤ−Ｄ断面図 実施例１における、電力変換装置の側面図。 実施例１における、カバーを取り外す工程の説明図。 図７に続く図。 図８に続く図。 実施例２における、カバーの断面図。 実施例２における、カバーの平面図。 従来例における、電力変換装置の要部拡大断面図。

また、上記薄肉部は、上記貫通穴を設けた上記壁部の板厚方向に立設し、上記厚肉部のケース内側面よりも、上記板厚方向におけるケース内側に、上記薄肉部が設けられていることが好ましい（請求項２）。
このようにすると、上記鉤爪状の治具によって薄肉部を突き破る動作が、そのまま厚肉部を保持する動作となり、これら２つの動作を一度に行うことが可能になる。これにより、カバーの取り外し工程をより容易に行うことが可能になる。

また、上記カバーは、上記被接着部のケース外側面よりもケース内側に凹んだ凹部を有し、該凹部の側壁に上記薄肉部が形成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、被接着部よりも、上記板厚方向におけるケース内側に、薄肉部を形成することができる。そのため、厚肉部を、上記板厚方向において被接着部と略同じ位置か又はケース内側に形成でき、厚肉部がケース外側に大きく突出しないようにすることができる。これにより、ケース外側に設けられた他の部品と厚肉部とが干渉する等の不具合を防止することが可能になる。

また、上記カバーは一対の上記凹部を有し、該一対の凹部の間に上記厚肉部が設けられていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記一対の治具を使って、厚肉部を両側から挟むことができる。そのため、カバーをしっかりと保持することができ、カバーの取り外し工程をより容易に行うことが可能になる。

また、上記凹部の底面は、上記薄肉部に近づくほど上記ケース内側に進むテーパ状に形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記底面を、治具を薄肉部に案内するためのガイド部として利用することができる。すなわち、上記構成にすると、鉤爪状の治具を、凹部の底面に対して上記板厚方向から押し付け、底面において治具を摺動させながら、治具の先端を薄肉部に突き刺すことが可能になる。そのため、治具を薄肉部に対して正確に位置合わせする必要がなくなり、カバーの取り外し工程を容易に行えるようになる。

（実施例１）
電力変換装置に係る実施例について、図１〜図９を用いて説明する。
図４、図５に示すごとく、本例の電力変換装置１は、装置本体部１０と、該装置本体部１０を収納する収納ケース２とを備える。装置本体部１０は、複数の電子部品からなり、電力変換回路を構成している。また、図６に示すごとく、収納ケース２の壁部には、貫通穴２０が形成されている。貫通穴２０は、図１に示すごとく、樹脂製のカバー３によって塞がれている。

カバー３は、被接着部３０と、一対の薄肉部３１と、厚肉部３２とを備える。被接着部３０は、貫通穴２０の開口周辺部におけるケース外面に、接着剤２３によって接着される。
一対の薄肉部３１は、被接着部３０の内側に形成されている。薄肉部３１は、被接着部３０よりも厚さが薄い。
厚肉部３２は、薄肉部３１に隣接して形成されている。厚肉部３２は、薄肉部３１よりも厚さが厚い。

電力変換装置１には、後述するコンデンサＣの電極端子１５と、直流バスバー１４とを、締結部材１６によって締結する部位（締結部位６０）がある。貫通穴２０は、この締結部位６０の近傍に形成されている。

カバー３は、平面視において、図２に示す形状をしている。すなわち、カバー３は、互いに平行な一対の側面３５１，３５２と、一対の湾曲面３５３，３５４とを備える。湾曲面３５３，３５４は、一対の側面３５１，３５２の延出方向（Ｘ方向）における、カバー３の両端に形成され、カバー外側に膨らむ円弧状に形成されている。また、これらの側面３５１，３５２、および湾曲側面３５３，３５４に沿って、上記被接着部３０が形成されている。

図１に示すごとく、カバー３は、被接着部３０のケース外側面３００よりもケース内側に凹んだ一対の凹部３３を有する。この一対の凹部３３の間に厚肉部３２が設けられている。そして、凹部３３の側壁３３０に薄肉部３１が形成されている。
また、凹部３３の底面３４は、薄肉部３１に近づくほどケース内側に進むテーパ状に形成されている。

薄肉部３１は、貫通穴２０を設けた壁部２００の板厚方向（Ｚ方向）に立設している。そして、厚肉部３２のケース内側面３２０よりも、Ｚ方向におけるケース内側に、薄肉部３１が設けられている。

図２に示すごとく、一方の側面３５１に沿って形成された第１被接着部３０ａと、他方の側面３５２に沿って形成された第２被接着部３０ｂとの間を繋ぐように、厚肉部３２が形成されている。凹部３３の側壁３３０（薄肉部３１）は平板状であり、Ｘ方向に直交する方向（Ｙ方向）に延出している。

図３に示すごとく、被接着部３０と厚肉部３２の板厚は略同一である。また、被接着部３０のケース外側面３００と、厚肉部３２のケース外側面３２５とは面一である。

また、カバー３には、該カバー３を収納ケース２に固定するための固定爪３６が形成されている。固定爪３６は、第１被接着部３０ａの内側および第２被接着部３０ｂの内側から、Ｚ方向に向ってケース内側に突出している。固定爪３６は、テーパ面３６０を有する。

カバー３を取り付ける作業を行う際には、カバー３を、固定爪３６を設けた側から貫通穴２０に差し込む。このようにすると、貫通穴２０の内周面２５０にテーパ面３６０が当接し、固定爪３６が弾性変形する。そして、被接着部３０が収納ケース２に接触する位置までカバー３が進むと、テーパ面３６０が内周面２５０から外れ、固定爪３６が弾性復帰する。これにより、固定爪３６の端面３６１と被接着部３０との間で、収納ケース２の壁部２００をＺ方向に挟持し、カバー３を固定するようになっている。

また、図１に示すごとく、カバー３には、該カバー３を貫通穴２０に取り付ける際のガイドとなるガイド部３５が形成されている。ガイド部３５は、被接着部３０の内側から、Ｚ方向に向ってケース内側に突出している。

電力変換装置１が故障した場合に、カバー３を取り外し、上述した締結部材１６を緩めて部品を交換することがある。カバー３を取り外す際には、図７に示すごとく、鉤爪状の一対の治具４を用いる。

治具４は、棒状の本体部４０と、該本体部４０の先端に設けられた屈曲部４１とを備える。本体部４０と屈曲部４１とのなす角度θは直角または鈍角である。カバー３を取り外す際には、治具４の本体部４０をＺ方向に向けた状態で、屈曲部４１を凹部３３の底面３４に密着させる。この状態で治具４をＺ方向に押し付けると、底面３４において屈曲部４１が摺動し、屈曲部４１の先端４１０が薄肉部３１に案内される。

先端４１０が薄肉部３１に当接した後、図８に示すごとく、本体部４０が厚肉部３２に接近する方向に向けて、治具４に力を加える。そして、先端４１０によって薄肉部３１を突き破り、一対の治具４を使って厚肉部３２をＸ方向に挟持する。その後、図９に示すごとく、治具４をＺ方向におけるケース外側に引き上げる。これにより、被接着部３０を剥離し、カバー３を収納ケース２から取り外す。

次に、電力変換装置１の全体構造について説明する。図４、図５に示すごとく、電力変換装置１は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール５と、該半導体モジュール５を冷却する冷却管１３とを積層した積層体１１を備える。積層体１１は、ばね部材１２によって、フレーム１９内に固定されている。フレーム１９は、図示しないボルトによって、収納ケース２に固定されている。

半導体モジュール５は、制御端子５１とパワー端子５２とを備える。制御端子５１には、制御回路基板１８が接続している。パワー端子５２には、直流電源（図示しない）の正電極に接続される正極端子５２ａと、直流電源の負電極に接続される負極端子５２ｂと、交流負荷に接続される交流端子５２ｃとがある。制御回路基板１８が、半導体モジュール５のスイッチング動作を制御することにより、正極端子５２ａと負極端子５２ｂとの間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子５２ｃから出力している。
正極端子５２ａには正極バスバー１４ａが接続しており、負極端子５２ｂには負極バスバー１４ｂが接続している。また、交流端子５２ｃには交流バスバー（図示しない）が接続している。

一方、収納ケース２には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７と、コンデンサＣとが収納されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、上記直流電源の電圧を昇圧する。また、コンデンサＣは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７によって昇圧した直流電圧を平滑化する。
コンデンサＣは２個の電極端子１５を備える。この２個の電極端子１５は、締結部材１６によって、正極バスバー１４ａおよび負極バスバー１４ｂにそれぞれ締結されている。

図１、図６に示すごとく、電極端子１５とバスバー１４とを締結した部位（締結部位６０）の近傍において、収納ケース２に貫通穴２０が形成されている。本例のカバー３は、この貫通穴２０を塞いでいる。

図４に示すごとく、収納ケース２は、第１部分２ａと、第２部分２ｂと、蓋部２１とを備える。フレーム１９は第１部分２ａに固定されており、コンデンサＣ及びＤＣ−ＤＣコンバータ１７は第２部分２ｂに固定されている。蓋部２１は第１部分２ａに取り付けられ、制御回路基板１８を保護している。
第１部分２ａと第２部分２ｂは、ボルト挿通孔を備えたリブ部２４を有する。リブ部２４のボルト挿通孔にケース用ボルト２５を挿入し、ケース用ナット２６に螺合することにより、第１部分２ａと第２部分２ｂとを締結している。

電力変換装置１が故障した場合に、第１部分２ａと第２部分２ｂとを分離して、故障した部品を取り替えることがある。上述したように、フレーム１９は第１部分２ａに固定され、コンデンサＣは第２部分２ｂに固定され、かつバスバー１４と電極端子１５とが締結されているため、ケース用ボルト２５を外しただけでは、第１部分２ａと第２部分２ｂを分離することはできない。そのため、上記カバー３を取り外し、締結部材１６を緩める。

本例の作用効果について説明する。図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、カバー３に、一対の薄肉部３１と、厚肉部３２とを形成してある。このようにすると、カバー３の取り外し作業を容易に行うことができる。
すなわち、本例では図７〜図９に示すごとく、鉤爪状の一対の治具４を使って薄肉部３１を突き破り、厚肉部３２を保持することができる。次いで、治具４をケース外側へ引き上げることにより、被接着部３０を収納ケース２から剥離させ、カバー３を収納ケース２から取り外すことができる。このようにすると、治具４によって厚肉部３２をしっかりと保持できるため、カバー３を強い力で引き剥がすことができる。そのため、カバー３の取り外し作業を容易に行うことが可能になる。

また、本例では、カバー３の取り外し作業を行う際に、収納ケース２とカバー３との間に工具９６（図１２参照）を差し込む必要がないため、収納ケース２の表面に傷が付くこともない。

また、本例では、薄肉部３１はＺ方向に立設している。そして、厚肉部３２のケース内側面３２０よりも、Ｚ方向におけるケース内側に、薄肉部３１が設けられている。
このようにすると図７、図８に示すごとく、治具４によって薄肉部３１を突き破る動作が、そのまま厚肉部３２を保持する動作となり、これら２つの動作を一度に行うことが可能になる。これにより、カバー３の取り外し工程をより容易に行うことが可能になる。

また、カバー３は、被接着部３０のケース外側面３００よりもケース内側に凹んだ凹部３３を有する。そして、凹部３３の側壁３３０に薄肉部３１が形成されている。
このようにすると、被接着部３０よりも、Ｚ方向におけるケース内側に、薄肉部３１を形成することができる。そのため、厚肉部３２を、Ｚ方向において被接着部３０と略同じ位置か又はケース内側に形成でき、厚肉部３２がケース外側に大きく突出しないようにすることができる。これにより、ケース外側に設けられた他の部品と厚肉部３２とが干渉する等の不具合を防止することが可能になる。

また、カバー３は一対の凹部３３を有し、この一対の凹部３３の間に厚肉部３２が設けられている。
このようにすると、一対の治具４を使って、厚肉部３２を両側から挟むことができる。そのため、カバー３をしっかりと保持することができ、カバー３の取り外し工程をより容易に行うことが可能になる。

また、凹部３３の底面３４は、薄肉部３１に近づくほどケース内側に進むテーパ状に形成されている。
この場合には、底面３４を、治具４を薄肉部３１に案内するためのガイド部として利用することができる。すなわち、上記構成にすると、治具４を、凹部３３の底面３４に対してＺ方向から押し付け、底面３４において治具４を摺動させながら、治具４の先端４１０を薄肉部３１に突き刺すことが可能になる。そのため、治具４を薄肉部３１に対して正確に位置合わせする必要がなくなり、カバー３の取り外し工程を容易に行えるようになる。

以上のごとく、本例によれば、カバーを取り外す作業を容易に行うことができ、収納ケースに傷が付きにくい電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、カバー３の形状を変更した例である。図１０に示すごとく、本例のカバー３は、１個の凹部３３を有する。この凹部３３と被接着部３０との間に、厚肉部３２が形成されている。また、実施例１と同様に、薄肉部３１は凹部３３の側壁３３０に形成されている。薄肉部３１はＺ方向に立設している。そして、厚肉部３２のケース内側面３２０よりも、Ｚ方向におけるケース内側に、薄肉部３１が設けられている。

図１１に示すごとく、本例のカバー３は平面視円形であり、凹部３３は平面視四角形状である。本例のカバー３は、相対向する一対の薄肉部３１ａを、治具４を使ってａ方向に保持する場合と、別の一対の薄肉部３１ｂを、治具４を使ってｂ方向に保持する場合との、２方向に保持することができるようになっている。
その他、実施例１と同様の構成を有する。

このようにすると、図１１に示すごとく、カバー３が傾いて取り付けられた場合、作業者は、ａ方向とｂ方向のうち、作業しやすい方向を選択することが可能になる。そのため、カバー３の取り外し作業を容易に行うことができる。
なお、本例の凹部３３は平面視四角形であるが、六角形等、任意の多角形にすることができる。また、凹部３３を平面視円形にすることもできる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

１ 電力変換装置
２ 収納ケース
２０ 貫通穴
３ カバー
３０ 被接着部
３１ 薄肉部
３２ 厚肉部
３３ 凹部
４ 治具

Claims (5)

1. 複数の電子部品からなり、電力変換回路を構成する装置本体部と、
   該装置本体部を収納する収納ケースと、
   該収納ケースの壁部に貫通形成された貫通穴と、
   該貫通穴を塞ぐ樹脂製のカバーとを備え、
   上記カバーは、
   上記貫通穴の開口周辺部におけるケース外面に、接着剤によって接着される被接着部と、
   該被接着部の内側に形成され、該被接着部よりも厚さが薄い一対の薄肉部と、
   該薄肉部に隣接して形成され、該薄肉部よりも厚さが厚い厚肉部とを有することを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、上記薄肉部は、上記貫通穴を設けた上記壁部の板厚方向に立設し、上記厚肉部のケース内側面よりも、上記板厚方向におけるケース内側に、上記薄肉部が設けられていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、上記カバーは、上記被接着部のケース外側面よりもケース内側に凹んだ凹部を有し、該凹部の側壁に上記薄肉部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項３に記載の電力変換装置において、上記カバーは一対の上記凹部を有し、該一対の凹部の間に上記厚肉部が設けられていることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項４に記載の電力変換装置において、上記凹部の底面は、上記薄肉部に近づくほど上記ケース内側に進むテーパ状に形成されていることを特徴とする電力変換装置。

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