JP6086143B1 - 電力変換装置及び電力変換装置の設置方法 - Google Patents

電力変換装置及び電力変換装置の設置方法 Download PDF

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Abstract

【課題】汎用性の高い電力変換装置及びその設置方法を提供する。【解決手段】電力変換装置1は、互いに隣接した第一部分3及び第二部分4を有する本体2と、第一部分3及び第二部分4のいずれにも取り付け可能であり、本体2の固定に用いられる固定具100と、を備え、第二部分4の外周面4aは、第一部分3の外周面3aを基準にして少なくとも一方向に膨出しており、固定具100は、第一部分3に取り付けられる際には第一突出長L1で第一部分3から一方向に突出し、第二部分4に取り付けられる際には第一突出長L1に比べ短い第二突出長L2で第二部分4から一方向に突出するように構成されている。【選択図】図5

Description

本開示は、電力変換装置及び電力変換装置の設置方法に関する。
特許文献1には、ポンプ制御盤内に設置されるインバータ装置が開示されている。
特開平11−225498号公報
上記インバータ装置のように、制御盤内等に設置して用いられる電力変換装置には、設置個所に対し柔軟に適応可能な汎用性が求められる。本開示は、汎用性の高い電力変換装置及びその設置方法を提供することを目的とする。
本開示に係る電力変換装置は、互いに隣接した第一部分及び第二部分を有する本体と、第一部分及び第二部分のいずれにも取り付け可能であり、本体の固定に用いられる固定具と、を備え、第二部分の外周面は、第一部分の外周面を基準にして少なくとも一方向に膨出しており、固定具は、第一部分に取り付けられる際には第一突出長で第一部分から一方向に突出し、第二部分に取り付けられる際には第一突出長に比べ短い第二突出長で第二部分から一方向に突出するように構成されている。
本開示に係る電力変換装置の設置方法は、互いに隣接する第一部分及び第二部分を有し、第二部分の外周面が第一部分の外周面を基準にして少なくとも一方向に膨出している電力変換装置をシステムの筐体に収容することと、第一部分及び第二部分の両方を筐体内に収容する場合に、第一突出長で第一部分から一方向に突出するように固定具を第一部分に取り付け、第一部分のうち第二部分の逆側を筐体の壁部に対向させた状態で、当該固定具のうち第一部分から突出した部分を当該壁部に固定することと、第二部分を筐体内に収容し、第一部分を筐体外に露出させる場合に、第二突出長で第二部分から一方向に突出するように固定具を第二部分に取り付け、第二部分のうち第一部分側を筐体の壁部に対向させた状態で、当該固定具のうち第二部分から突出した部分を当該壁部に固定することと、を含む。
本開示によれば、汎用性の高い電力変換装置及びその設置方法を提供することができる。
電力変換装置の斜視図である。 電力変換装置の分解斜視図である。 電力変換装置の別方向からの斜視図である。 固定具の斜視図である。 第一方式で設置された電力変換装置を示す斜視図である。 第二方式で設置された電力変換装置を示す斜視図である。 電力変換装置を第一方式で設置する工程を示す図である。 図7に続く工程を示す図である。 図8に続く工程を示す図である。 電力変換装置を第二方式で設置する工程を示す図である。 図10に続く工程を示す図である。
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態に係る電力変換装置1は、交流電力(例えば商用の三相交流電力)又は直流電力を所望の周波数の交流電力(例えば三相交流電力)に変換して出力するものである。電力変換装置1は、例えば産業機器の制御システムに利用される。
1.電力変換装置の全体構成
まず、図1〜図3を参照し、電力変換装置1の具体的構成を例示する。以下の説明において、「上下」は、標準的な設置状態における上下を意味する。「前後左右」は、操作パネル(後述)側を前側とし、その逆側を後側とした方向を意味する。図示においては、Z軸正方向が上方であり、X軸正方向が前方である。
電力変換装置1は、電力変換用の回路基板5を内蔵する本体2を有する。本体2は、互いに隣接する第一部分3及び第二部分4を有してもよく、回路基板5は第二部分4内に収容されていてもよい。第一部分3は、回路基板5の回路素子を冷却するために用いられてもよい。
より具体的に、本体2は筐体10を有する。筐体10は、回路基板5が配置される第一空間S1と、冷却用の流体の流路FP1を含む第二空間S2とを内部に有する。例えば筐体10は、図2に示すように、ベース筐体20と、第一カバー50と、第二カバー60とを有する。
ベース筐体20は、後方に開放される第一部分30と、前方に開放される第二部分40とを有する。第一部分30及び第二部分40の間は隔壁21により仕切られている(図3参照)。第二部分40には、隔壁21に対向するように回路基板5が設置される。回路基板5の下部には、入力出力用の電線を接続するためのターミナル5cが設けられている。
第一カバー50は、前方から第二部分40に装着され、ターミナル5cを開放した状態で回路基板5を覆う。第一カバー50は、第二部分40と協働して上記第一空間S1を形成する。
第二カバー60は、前方から第一カバー50に装着され、第一カバー50及びターミナル5cを覆う。第二部分40と、第一カバー50と、第二カバー60とによって、本体2の第二部分4が構成される。第二カバー60の前面は、操作パネルとして用いられる。例えば、第二カバー60の前面には、オペレータ6が配置される。
オペレータ6は、電力変換装置1のユーザによる入力を受け付け、電力変換装置1の内部情報を表示する。オペレータ6は第二カバー60の前面に対して着脱自在であってもよい。
図3に示すように、第一部分30は、内部に上記第二空間S2を形成する。第一空間S1及び第二空間S2は、隔壁21により仕切られる。隔壁21に開口が形成される場合、その開口は第二空間S2に属するものとする。すなわち、隔壁21の前面が第一空間S1及び第二空間S2の境界である。
上述した流路FP1は、例えば次のように構成される。第一部分30の下部には、通気口32が形成され、第一部分30の上部には少なくとも一つ(例えば二つ)のファン70が取り付けられる。ファン70が上方又は下方に空気を送ることで、第二空間S2内には、上下方向に沿う気流が形成される。この気流をなす空気が上記冷却用の流体の一例であり、当該空気の流路が流路FP1の一例である。第一部分30によって、本体2の第一部分3が構成される。
第一部分3は、冷却フィン7を有してもよい。冷却フィン7は、例えば回路基板5の回路素子(例えばスイッチング素子)が生じた熱を放熱する。冷却フィン7は、第一部分30内の第二空間S2において、流路FP1に配置されてもよい。
2.電力変換装置1の固定構造
(1)本体2の外形
第二部分4の外周面4aは、第一部分3の外周面3aを基準にして少なくとも一方向に膨出していてもよい。「外周面」とは、第一部分3及び第二部分4が並ぶ方向に沿う軸線(前後方向に沿う軸線)を囲む周面を意味する。外周面4aは、前後方向における全域に亘って、外周面3aから少なくとも一方向に膨出していてもよい。外周面4aは、外周面3aから一方向(例えば上方)のみに膨出していてもよいし、複数の方向に膨出していてもよい。例えば外周面4aは、外周面3aから上方及び左右方向に膨出していてもよいし、上下左右の全方位に膨出していてもよい。図示の例において、外周面4aは、外周面3aから上下左右の全方位に膨出している。以下、外周面4aが外周面3aから膨出する方向を「第一方向」という。
(2)固定具
電力変換装置1は、固定具100を更に備えてもよい。固定具100は、第一部分3及び第二部分4のいずれにも取り付け可能であり、本体2の固定に用いられる。固定具100は、第一部分3に取り付けられる際には第一突出長L1で第一部分3から第一方向に突出し(図5参照)、第二部分4に取り付けられる際には第一突出長L1に比べ短い第二突出長L2で第二部分4から第一方向に突出する(図6参照)ように構成されている。第一突出長L1は、外周面4aと外周面3aとの第一方向における段差H1に比べ大きくてもよい。第一部分3に取り付けられた固定具100の端部の位置と、第二部分4に取り付けられた固定具100の端部の位置とは、第一方向において揃っていてもよい。
以下、図4〜6を参照し、固定具100の具体的な構成例を説明する。この例において、固定具100は、第一部分3及び第二部分4のいずれにおいても上部に取り付けられ、上方に突出する。
固定具100の取り付け位置は、図示の例に限られない。例えば電力変換装置1は、第一部分3又は第二部分4の上部及び下部に固定具100を取り付け可能となるように構成されていてもよいし、第一部分3又は第二部分4の左側部及び右側部に固定具100を取り付け可能となるように構成されていてもよい。
固定具100は、二つの面SF1,SF2を有する。面SF1(第一面)は、固定具100が第一部分3に取り付けられる際には外周面3aに対して起立し、固定具100が第二部分4に取り付けられる際には外周面4aに面する。面SF2(第二面)は、固定具100が第二部分4に取り付けられる際には外周面4aに対して起立し、固定具100が第一部分3に取り付けられる際には外周面3aに面する。
より具体的に、固定具100は、断面L型の外形を有し、互いに直交する第一板部110及び第二板部120を有する。第一板部110及び第二板部120は、上記L型の断面に直交する方向(以下、この方向を「延伸方向」という。)に伸びている。第一板部110の表面は上記面SF1の一例であり、第二板部120の表面は上記面SF2の一例である。
第一板部110からの第二板部120の突出長は、第二板部120からの第一板部110の突出長に比べて短い。すなわち、面SF1に直交する方向における面SF2の長さは、面SF2に直交する方向における面SF1の長さに比べて短い。このため、上記第二突出長L2が上記第一突出長L1よりも短くなる。
なお、面SF1,SF2をなす構成は、ここに例示したものに限られない。例えば、直方体のブロックの外周面によっても、同様に面SF1,SF2を構成し、これらの長さの差異によって第一突出長L1及び第二突出長L2を相違させることができる。
固定具100は、第一孔111及び第二孔112を有してもよい。第一孔111は、固定具100が第一部分3に取り付けられた状態で本体2の固定用のボルト131を通すための孔である。第二孔112は、固定具100が第二部分4に取り付けられた状態でボルト131を通すための孔である。一例として、第一孔111は第一板部110の二箇所に形成され、面SF1に開口している。二箇所の第一孔111は、例えば上記延伸方向の両端部にそれぞれ設けられている。第二孔112は第二板部120の二箇所に形成され、面SF2に開口している。二箇所の第二孔112は、例えば上記延伸方向の両端部にそれぞれ設けられている。
第一孔111は、ボルト131の頭部131aを通して当該ボルト131のネジ部131bに引っ掛け可能となるように設けられている。例えば第一孔111は、主部111aと、主部111aの周縁から一方向(例えば面SF2の逆側)に広がった拡張部111bとを有する。以下、上記一方向を「拡張方向」という。主部111aの内径は、ボルト131の頭部131aの外径よりも大きい。一方、拡張部111bの幅(拡張方向に直交する方向における幅)は、頭部131aの外径よりも小さく、ネジ部131bの外径よりも大きい。このため、主部111aに頭部131aを通した後に、拡張部111b内にネジ部131bを導入できる。ネジ部131bが拡張部111b内に位置する場合、頭部131aは第一孔111内を通過できない。
第二孔112は、ボルト131の頭部131aは通らないが当該ボルトのネジ部131bは通るように設けられている。例えば第二孔112の内径は、ネジ部131bの外径よりも大きく、頭部131aの外径よりも小さい。第二孔112は、固定具100を第一部分3に取り付けるためのボルト132の頭部132aは通らないが、ボルト132のネジ部132bは通るように設けられていてもよい。例えば第二孔112の内径は、ネジ部132bの外径よりも大きく、頭部132aの外径よりも小さくてもよい。これにより、第二孔112を利用して固定具100を第一部分3に取り付けることが可能となる。第一部分3には、第二孔112に通されたボルト132をねじ込み可能な取付孔31(図1参照)が形成されていてもよい。
固定具100には、第二部分4への取り付け用のボルト133を通すための第三孔113が更に設けられていてもよい。一例として、第三孔113は第一板部110の二箇所に形成され、面SF1に開口している。二箇所の第三孔113は、二箇所の第一孔111の間において、上記延伸方向に並んでいる。第三孔113は、第二部分4への取り付け用のボルト133の頭部133aは通らないが当該ボルト133のネジ部133bは通るように設けられていてもよい。例えば第三孔113の内径は、ネジ部133bの外径よりも大きく、頭部133aの外径よりも小さくてもよい。第二部分4には、第三孔113に通されたボルト133をねじ込み可能な取付孔41が形成されていてもよい(図1参照)。
なお、第二孔112同士の間隔(取付孔31同士の間隔)と、第三孔113同士の間隔(取付孔41同士の間隔)とは異なっていてもよい。これにより、固定具100の誤った取り付けを防止できる。誤った取り付けとは、第一部分3に面SF1が面する取り付け、及び第二部分4に面SF2が面する取り付けである。更に、第一孔111同士の間隔と、第二孔112同士の間隔とが異なっていてもよい。これにより、固定具100の誤った取り付けをより確実に防止できる。
(3)電力変換装置1の設置手順
上述したように、電力変換装置1は、産業機器の制御システム等に利用される。例えば電力変換装置1は、システム900の筐体910内に設置される。本体2は、第一部分3及び第二部分4の両方を筐体910内に収容する第一方式、又は第一部分3及び第二部分4の一方を筐体910外に露出させる第二方式にて筐体910内に設置される。以下、各方式における設置手順を説明する。
第一方式の設置手順では、まず、図7に示すように、第一突出長L1で第一部分3から第一方向に突出するように固定具100を第一部分3に取り付ける。例えば、面SF2が第一部分3の上部に面するように固定具100を配置し、ボルト132により第一部分3に締結する。この前後において、ボルト131を筐体910の壁部911に仮止めしてもよい。
次に、第一部分3のうち第二部分4の逆側を筐体910の壁部911に対向させた状態で、固定具100のうち第一部分3から突出した部分を壁部911に固定する。
ボルト131が筐体910の壁部911に仮止めされている場合には、図8に示すように、頭部131aを第一孔111の主部111aに通し、図9に示すように拡張部111bをネジ部131bに引っ掛ける。その後、ボルト131を締め付けて固定具100を壁部911に締結する。
第二方式の設置手順については、一例として、第一部分3を筐体910外に露出させる場合を説明する。第二方式の設置手順では、まず、図10に示すように、第二突出長L2で第二部分4から第一方向に突出するように固定具100を第二部分4に取り付ける。例えば、面SF1が第二部分4の上部に面するように固定具100を配置し、ボルト133により第二部分4に締結する。
次に、電力変換装置1を筐体910内に収容し、壁部911の開口911aに第一部分3を通し、第二部分4のうち第一部分3側を壁部911に対向させる。次に、図11に示すように、固定具100のうち第二部分4から突出した部分を壁部911に固定する。例えばボルト131により、固定具100を壁部911に締結する。
3.本実施形態の効果
以上に説明したように、電力変換装置1は、互いに隣接した第一部分3及び第二部分4を有する本体2と、第一部分3及び第二部分4のいずれにも取り付け可能であり、本体2の固定に用いられる固定具100とを備える。第二部分4の外周面4aは、第一部分3の外周面3aを基準にして少なくとも一方向に膨出している。固定具100は、第一部分3に取り付けられる際には第一突出長L1で第一部分3から一方向に突出し、第二部分4に取り付けられる際には第一突出長L1に比べ短い第二突出長L2で第二部分4から一方向に突出するように構成されている。
電力変換装置1では、第一部分3に固定具100を取り付ける第一方式と、第二部分4に固定具100を取り付ける第二方式の二方式での設置が可能である。第一方式においては、固定具100は、第二突出長L2に比べ長い第一突出長L1で突出する。このため、第一部分3に固定具100を取り付けた際に、第二部分4側から固定具100にアクセスし易い。第二方式においては、固定具100は、第一突出長L1に比べ短い第二突出長L2で突出する。このため、第二部分4に固定具100を取り付けた際に、固定具100を含む全体での占有スペースを抑制できる。これにより、省スペースと、取り付け作業性との両立を図りつつ、設置個所への適応性を高めることができる。従って、汎用性の高い電力変換装置を提供できる。
第一突出長L1は、第一部分3の外周面3aと第二部分4の外周面4aとの一方向における段差に比べ大きくてもよい。この場合、第一部分3に固定具100を取り付けた状態で、第二部分4側から固定具100に更にアクセスし易い。従って、取り付け作業性が更に向上する。
固定具100は、第一部分3に取り付けられる際には第一部分3の外周面3aに対して起立し、第二部分4に取り付けられる際には第二部分4の外周面4aに面する面SF1と、第二部分4に取り付けられる際には第二部分4の外周面4a対して起立し、第一部分3に取り付けられる際には第一部分3の外周面3aに面する面SF2とを有していてもよい。この場合、面SF1及び面SF2の幅を相違させるのみで、第一突出長L1及び第二突出長L2を相違させることができる。従って、固定具100の構成を単純化できる。
固定具100には、第一部分3に取り付けられた状態で本体2の固定用のボルト131を通すための第一孔111と、第二部分4に取り付けられた状態で本体2の固定用のボルト131を通すための第二孔112とが設けられていてもよい。第一孔111は、本体2の固定用のボルト131の頭部131aを通して当該ボルト131のネジ部131bに引っ掛け可能となるように設けられ、面SF1に開口していてもよく、第二孔112は、本体2の固定用のボルト131の頭部131aは通らないが当該ボルト131のネジ部131bは通るように設けられ、面SF2に開口していてもよい。
この場合、第一方式の設置に際し、固定用のボルト131を予め設置個所に仮留めした後に、当該ボルト131を第一孔111に通すことができる。このため、本体2を設置個所に容易に位置決めできるので、作業性が向上する。第一孔111は、第二突出長L2に比べ長い第一突出長L1で突出する面SF1に開口する。このため、当該ボルト131の頭部131aが通るように第一孔111を大きくしても、電力変換装置の占有スペースの拡大は抑制される。一方、第二突出長L2で突出する面SF2に開口する第二孔112は、当該ボルト131の頭部131aが通らないように形成されるので、第二突出長L2を短くして電力変換装置1の占有スペースが抑制される。第二孔112には当該ボルト131の頭部131aが通らないので、第二方式の設置においては、当該ボルト131を予め設置個所に仮留めしておくことはできないが、第一部分3を設置個所に嵌合させることにより位置決め可能なので作業性は悪化しない。従って、省スペースと取り付け作業性の両立をよりよく図ることができる。
第二孔112は、第一部分3への取り付け用のボルト132の頭部132aは通らないが当該ボルト132のネジ部132bは通るように設けられていてもよい。この場合、第二孔112を、第一方式における第一部分3への固定具100の取り付けと、第二方式における設置個所への固定具100の固定とに用いることができる。従って、孔数を減らし、固定具100の強度を高めることができる。
固定具100には、第二部分4への取り付け用のボルト133を通すための第三孔113が更に設けられていてもよく、第三孔113は、第二部分4への取り付け用のボルト133の頭部133aは通らないが当該ボルト133のネジ部133bは通るように設けられていてもよい。この場合、固定具100を第二部分4に取り付ける際には、第一孔111に代えて第三孔113を用いることにより、第三孔113の全周にボルト133の頭部133aを掛けることができる。従って、固定具100と第二部分4との固定強度を高めることができる。
第二部分4は回路基板5を収容し、第一部分3は冷却フィン7を有していてもよい。この場合、柔軟な適応性をより有効に活用できる。例えば、第一部分3及び第二部分4の両方を筐体910内に収容する設置と、第一部分3を筐体910外に露出させる設置とを使い分けることで、使用環境に応じて放熱性を調節できる。また、第二部分4の外周面の少なくとも一部が膨出している形状を有効活用し、回路基板5用に大きな収容スペースを確保できる。このことは、回路基板5自体の汎用性向上にも寄与し得る。
第二部分4の外周面は、第一部分3及び第二部分4が並ぶ方向における全域に亘って第一部分3の外周面から少なくとも一方向に膨出していてもよい。この場合、電力変換装置1の占有面積を大きくすることなく、第一部分3の内部空間をより有効に活用できる。
1…電力変換装置、2…本体、3…第一部分、3a…外周面、4…第二部分、4a…外周面、5…回路基板、7…冷却フィン、100…固定具、111…第一孔、112…第二孔、113…第三孔、131…本体2の固定用のボルト、131a…頭部、131b…ネジ部、132…第一部分3への取り付け用のボルト、132a…頭部、132b…ネジ部、133…第二部分4への取り付け用のボルト、133a…頭部、133b…ネジ部、H1…段差、L1…第一突出長、L2…第二突出長、SF1…面(第一面)、SF2…面(第二面)。

Claims (10)

  1. 互いに隣接した第一部分及び第二部分を有する本体と、
    前記第一部分及び前記第二部分のいずれにも取り付け可能であり、前記本体の固定に用いられる固定具と、を備え、
    前記第二部分の外周面は、前記第一部分の外周面を基準にして少なくとも一方向に膨出しており、
    前記固定具は、前記第一部分に取り付けられる際には第一突出長で前記第一部分から前記一方向に突出し、前記第二部分に取り付けられる際には前記第一突出長に比べ短い第二突出長で前記第二部分から前記一方向に突出するように構成されている、電力変換装置。
  2. 前記第一突出長は、前記第一部分の外周面と前記第二部分の外周面との前記一方向における段差に比べ大きい、請求項1記載の電力変換装置。
  3. 前記固定具は、
    前記第一部分に取り付けられる際には前記第一部分の外周面に対して起立し、前記第二部分に取り付けられる際には前記第二部分の外周面に面する第一面と、
    前記第二部分に取り付けられる際には前記第二部分の外周面に対して起立し、前記第一部分に取り付けられる際には前記第一部分の外周面に面する第二面とを有する、請求項1又は2記載の電力変換装置。
  4. 前記固定具には、前記第一部分に取り付けられた状態で前記本体の固定用のボルトを通すための第一孔と、前記第二部分に取り付けられた状態で前記本体の固定用のボルトを通すための第二孔とが設けられており、
    前記第一孔は、前記本体の固定用のボルトの頭部を通して当該ボルトのネジ部に引っ掛け可能となるように設けられ、前記第一面に開口しており、
    前記第二孔は、前記本体の固定用のボルトの頭部は通らないが当該ボルトのネジ部は通るように設けられ、前記第二面に開口している、請求項3記載の電力変換装置。
  5. 前記第二孔は、前記第一部分への取り付け用のボルトの頭部は通らないが当該ボルトのネジ部は通るように設けられている、請求項4記載の電力変換装置。
  6. 前記固定具には、前記第二部分への取り付け用のボルトを通すための第三孔が更に設けられており、
    前記第三孔は、前記第二部分への取り付け用のボルトの頭部は通らないが当該ボルトのネジ部は通るように設けられ、前記第一面に開口している、請求項4又は5記載の電力変換装置。
  7. 前記固定具には、前記第一部分に取り付けられた状態で前記本体の固定用のボルトを通すための第一孔と、前記第二部分に取り付けられた状態で前記本体の固定用のボルトを通すための第二孔とが設けられており、
    前記第一孔は、前記本体の固定用のボルトの頭部を通して当該ボルトのネジ部に引っ掛け可能となるように設けられており、
    前記第二孔は、前記本体の固定用のボルトの頭部は通らないが当該ボルトのネジ部は通るように設けられている、請求項1又は2記載の電力変換装置。
  8. 前記第二部分は回路基板を収容し、
    前記第一部分は冷却フィンを有する、請求項1〜7のいずれか一項記載の電力変換装置。
  9. 前記第二部分の前記外周面は、前記第一部分及び前記第二部分が並ぶ方向における全域に亘って前記第一部分の外周面から少なくとも前記一方向に膨出している、請求項1〜8のいずれか一項記載の電力変換装置。
  10. 互いに隣接する第一部分及び第二部分を有し、前記第二部分の外周面が前記第一部分の外周面を基準にして少なくとも一方向に膨出している電力変換装置をシステムの筐体に収容することと、
    前記第一部分及び前記第二部分の両方を前記筐体内に収容する場合に、第一突出長で前記第一部分から前記一方向に突出するように固定具を前記第一部分に取り付け、前記第一部分のうち前記第二部分の逆側を前記筐体の壁部に対向させた状態で、当該固定具のうち前記第一部分から突出した部分を当該壁部に固定することと、
    前記第二部分を前記筐体内に収容し、前記第一部分を前記筐体外に露出させる場合に、第二突出長で前記第二部分から前記一方向に突出するように前記固定具を前記第二部分に取り付け、前記第二部分のうち前記第一部分側を前記筐体の壁部に対向させた状態で、当該固定具のうち前記第二部分から突出した部分を当該壁部に固定することと、を含む電力変換装置の設置方法。
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