JP6137737B2

JP6137737B2 - 電気機器筐体及び電力変換装置

Info

Publication number: JP6137737B2
Application number: JP2015180033A
Authority: JP
Inventors: 哲男柳本; 真仲矢
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: US10455713B2; CN106535519B; US20170077831A1; JP2017055076A; CN106535519A

Description

開示の実施形態は、電気機器筐体及び電力変換装置に関する。

特許文献１には、制御回路を内蔵するシャーシに貫通穴を設け、この貫通穴を介して外部から導入した複数のケーブルを制御回路に接続したインバータが開示されている。

実開平２−４９１８２号公報

一方、近年では電気機器の安全設計の観点から、手や工具などの外来固形物による筐体内部への進入を制限するよう機器に求められる保護等級（例えばＩＰ２０）の仕様が規定されている。しかし、上記従来技術に示されているような開口面積の広い開口部ではケーブルどうしの間に隙間が空いてしまい、上記保護等級の仕様を満たすことができない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、保護等級の仕様を満たす構造を実現し、より安全性の高い製品を提供できる電気機器筐体及び電力変換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、全体筐体に形成される開口部を複数の領域に区画する複数の突起部を備えた区画部と、前記複数の突起部の先端の幅方向両側に立設された複数の仕切板で前記複数の突起部の先端を保持する保持部と、を有する電気機器筐体が適用される。
また、本発明の別の観点によれば、第１筐体と、前記第１筐体に装着される第２筐体を有して、前記第１筐体と前記第２筐体との間に開口部が形成された全体筐体と、前記開口部を複数の領域に区画する複数の突起部を備えた区画部と、前記複数の突起部の先端の前記第２筐体内部側に当接する当接板で前記複数の突起部の先端を保持する保持部と、を有する電気機器筐体が適用される。
また、本発明の別の観点によれば、全体筐体に形成される開口部を複数の領域に区画する複数の突起部を備えた区画部と、前記複数の突起部の先端の前記全体筐体内部側に当接する当接板で前記複数の突起部の先端を保持する保持部と、を有する電気機器筐体が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、外部の供給電力を電動機への駆動制御電力に変換する電力変換装置であって、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気機器筐体を備える電力変換装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、互いに装着可能な２つの筐体の間に形成される開口部を複数の突起部で複数の領域に区画する手段と、前記複数の突起部の撓みを防止する手段と、を有する電気機器筐体が適用される。

本発明によれば、保護等級の仕様を満たす構造を実現でき、より安全性の高い製品を提供することができる。

実施形態に係るノイズフィルタを備えたインバータの完成状態での外観斜視図である。インバータの分解斜視図である。蓋部を外した状態のインバータにおいて開口部の周囲を前方側から見た正面図である。開口部の周囲において分解した状態の蓋部と筐体本体部の斜視図である。開口部の周囲において装着した状態の蓋部と筐体本体部の斜視図である。区画部を取り外した状態の筐体本体部の斜視図である。

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、インバータについて「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」というときは、図１等の各図中に適宜示す矢印方向に各々対応する。本実施形態におけるこれらの方向の定義は、当該インバータの標準的な設置状態における各方向の向きに基づいている。ただし、当該インバータを載置する姿勢によって各方向の向きを適宜変更してもよい。

図１は、本実施形態の電気機器筐体を備えたインバータの完成状態での外観全体を斜視して表している。この図１において、インバータ１は外部から供給された３相交流電力を特に図示しないモータ等の電動機へ入力する駆動制御電力に変換する電力変換装置であり、全体が略直方体形状に形成された外郭としての筐体２（電気機器筐体、全体筐体）を有している。この筐体２は、その前面に当該インバータ１の操作部及び表示部としてのオペレータ３と、当該インバータ１の動作状態を簡略的に表示するインジケータＬＥＤ４を有しており、また筐体２の下方側の端面に各種配線を導入する開口部５と、冷却風を導入する複数の冷却風導入口６を有している。開口部５は、後述する蓋部２ａと筐体本体部２ｂとの間に形成される略矩形形状の穴であり、またこの開口部５の開口部分はその長手方向（左右方向）に並んでそれぞれが前後方向に伸びる複数の突起部１１によって複数の領域に区画されている。なお、この開口部５周辺の構造については後に詳述する。

図２は、インバータ１の一部分解状態を斜視して表している。この図２において、インバータ１の筐体２は、その略直方体形状の厚さ方向（前後方向）で蓋部２ａ（第２筐体）と筐体本体部２ｂ（第１筐体）に着脱可能に分割でき、その内部に収納している回路基板７を取り出すことができる。この回路基板７は、その実装面７ａ上（例えば図示する前方側の表面上）に多数の電子部品等が搭載されるとともに、上記開口部５の近傍位置に集合端子８が設置されている。この集合端子８は、それぞれケーブル９の先端の裸線を直接挿入して接続可能な複数の端子８ａを一体的に備えており、図示する例では開口部５の長手方向（左右方向）に８つの端子８ａが配置されている。なお、図示の煩雑を避けるため、回路基板７の実装面７ａ上において上記集合端子８以外の電子部品の図示を省略している。

以上のようなインバータ１などの電気機器においては、筐体２の内部に回路基板７を収納し、この回路基板７上の端子８ａに接続したケーブル９を介して外部と電力や信号を送受する。このため、筐体２に開口部５を設ける必要があり、本実施形態のようにそれぞれ半体である蓋部２ａと筐体本体部２ｂを互いに装着して全体の１つの筐体２とする場合には、配線や組み立ての容易性を考慮してそれら蓋部２ａと筐体本体部２ｂとの間に開口部５が形成される。特にインバータ１のように多くの本数のケーブル９を特定の箇所に集中的に導入する構成となる場合、開口部５はそれら多数のケーブル９をまとめて導入できるよう広い開口面積で形成される。

一方、近年では電気機器の安全設計の観点から、手や工具などの外来固形物による筐体２内部への進入を制限する保護等級の仕様が規定されている。しかし、上述した開口面積の広い開口部５ではケーブル９どうしの間に隙間が空いてしまい、上記保護等級の仕様を満たすことができない。

これに対し本実施形態では、上述したように開口部５の開口部が複数の突起部１１により複数の領域に区画されている。すなわち開口部５の周囲を前方側から見た図３に示すように、集合端子８における各端子８ａ（図示する例では７つ）の間の左右方向の間隔領域の下方側に各突起部１１（図示する例では６本）が配置されている。これにより、各突起部１１どうしの間の隙間が、各端子８ａに接続して下方に延びた配置の各ケーブル９の導入領域となるよう区画されており、また逆に、導入された各ケーブル９どうしの間の隙間を各突起部１１が閉塞する。つまり、各ケーブル９どうしの間の間隔においては高い基準で上記保護等級の仕様を満たすことができる。また、ケーブル９が導入されていない各ケーブル導入領域（突起部１１どうしの間の隙間）においても、所定の直径にある試験用プローブ球２０や特に図示しない試験指が通過できない程度に十分に狭い間隔となっていれば、試験指やプローブ球２０の直径に対応する基準で保護等級の仕様を満たすことができる。

しかしこの一方で、集合端子８における端子８ａの間隔が狭く、すなわちケーブル９どうしの間隔が狭いために各突起部１１の左右方向の幅寸法が細くなっている場合には、それら突起部１１自体の撓み強度が低下してしまう。接続された各ケーブル９は当該インバータ１の筐体２の外部において多様な方向に引き回すよう配設される場合が多く、その際にはケーブル９に隣接する突起部１１にはその幅方向（図中の左右方向）や筐体２内部側への押し込み方向（図中の上方向）に曲げ荷重が付加される。これに対し本実施形態では、各突起部１１の撓み強度を補強するために、各突起部材１１自体にその延設方向（前後方向）に沿ったリブ部１１ａを形成しているとともに、蓋部２ａ側にも各突起部１１の先端部分を保持する保持部１２を設けている。

図４は開口部５の周囲において分解した状態の蓋部２ａと筐体本体部２ｂを上記図１中の矢視Ａの方向から見た斜視で表しており、図５は装着した状態の蓋部２ａと筐体本体部２ｂを同じ矢視Ａ方向の斜視で表している。これら図４、図５において、各突起部１１は、筐体本体部２ｂにおける開口部５の縁部から蓋部２ａ側へ向かう方向に延設されており、それらの先端は開口部５以外の筐体本体部２ｂの開口縁部よりも蓋部２ａ側（前方側）に突出している。また、各突起部１１の筐体２内部側（上方側）の表面で幅方向中央には、当該突起部１１のほぼ全長に渡って突出した小骨となるリブ部１１ａが一体に形成されて撓み強度が補強されている。そして筐体本体部２ｂのうち、これら突起部１１を形成している周囲の部分を特に区画部１０と称呼する。

また蓋部２ａにおいて開口部５を形成する箇所の縁部には、各突起部１１の先端を保持する保持部１２が設けられている。この保持部１２は、当接板１３と複数の仕切板１４を有している。

当接板１３は、開口部５を形成する縁部に沿って当該開口部５の幅方向（左右方向）の全体に渡って形成された平板部材であり、蓋部２ａが筐体本体部２ｂに装着した際には各突起部１１の先端がそれぞれ筐体本体部２ｂの内部側（上方側）で当接する。

複数の仕切板１４は、それぞれ各突起部１１の先端の幅方向両側（左右方向両側）に対応する位置で上記当接板１３から筐体２外部側（下方側）へ向けて立設した平板部材であり、蓋部２ａが筐体本体部２ｂに装着した際には各突起部１１の先端がそれぞれ幅方向両側で２つの仕切板１４に挟まれる。

以上から、蓋部２ａが筐体本体部２ｂに装着した際には、図５中のＢ部における前後方向の拡大断面図に示すように、各突起部１１の先端がその幅方向両側と筐体本体部２ｂの内部側の３方で保持部１２に囲まれて保持される。これにより、ケーブル９の反発力による撓み、及び試験時の上記プローブ球２０や試験指の押し当てによる撓みに対して強度が確保される。なお、以上において突起部１１の先端とは、隣接するケーブル９よりも蓋部２ａ側（前方側）に突出する範囲のうちの先端側部分であって、筐体本体部２ｂに装着した蓋部２ａの縁部（保持部）と前後方向に重複する部分に相当する。また、上記区画部１０が、各請求項記載の、互いに装着可能な２つの筐体の間に形成される開口部を複数の突起部で複数の領域に区画する手段に相当する。また、上記保持部１２が、各請求項記載の、複数の突起部の撓みを防止する手段に相当する。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のインバータ１が備える筐体２によれば、筐体本体部２ｂ側に配置された区画部１０の各突起部１１が、各ケーブル９の導入領域（開口部５のうち各ケーブル９が配置される領域）を区画してそれらの間の隙間を閉塞する。また、回路基板７上における各端子８ａの間隔が狭く、すなわちケーブル９どうしの間隔が狭いために各突起部１１自体の幅が細い場合であっても、蓋部２ａ側に配置された保持部１２が各突起部１１の先端を保持することでそれら突起部１１の撓み強度を補強できる（両持梁にできる）。以上の結果、保護等級の仕様を満たす構造を実現でき、より安全性の高い製品を提供することができる。

また、本実施形態では特に、筐体２が、相互に着脱可能な蓋部２ａと筐体本体部２ｂからなり、開口部５が蓋部２ａと筐体本体部２ｂの間に形成されている。これにより、それぞれ半体である蓋部２ａと筐体本体部２ｂを互いに装着して全体の１つの筐体２とする際に、開口部５におけるケーブル９の配線や組み立てが容易となる。

また、本実施形態では特に、保持部１２は、複数の突起部１１の先端の幅方向両側（左右方向両側）に立設された複数の仕切板１４を有する。これにより、保持部１２の仕切板１４は、ケーブル９の配線作業等に伴う各突起部１１の先端の開き方向（左右方向）の撓みを抑制できる。

また、本実施形態では特に、保持部１２は、複数の突起部１１の先端における筐体本体部２ｂ内部側（上方側）に当接する当接板１３を有する。これにより、保持部１２の当接板１３は、各突起部１１の先端の押し方向（筐体２内部側へ押圧される方向）の撓みを抑制できる。

また、本実施形態では特に、突起部１１はその延設方向に沿ったリブ部（小骨、肋材）を有している。これにより、突起部１１自体の曲げ強度を補強し、撓みを抑制できる。

また、本実施形態では特に、区画部１０が配置されている筐体本体部２ｂに、ケーブル９が接続する回路基板７が備えられている。すなわち、複数の突起部１１が、回路基板７を設置する筐体本体部２ｂ側から延設されている。ここで例えば、蓋部２ａ側に回路基板７が備えられている場合には、複数のケーブル９が回路基板７に接続されている状態で筐体本体部２ｂと蓋部２ａを互いに装着する際に全てのケーブル９を一斉に筐体本体部２ｂ側の突起部１１の間に挿入させるといった煩雑な作業が必要となり、装着が困難となる。しかし本実施形態のように、複数の突起部１１が配置された筐体本体部２ｂ側に回路基板７が備えられていることで、各ケーブル９を１つずつ回路基板７上の端子８ａに接続する際に先に突起部１１の間に容易に挿入させることができる。これにより、複数のケーブル９が回路基板７に接続されている状態で筐体本体部２ｂと蓋部２ａの装着が容易となる。

また、本実施形態では特に、外部の供給電力をモータ等の電動機への駆動制御電力に変換するインバータ１が、上記筐体２を備えている。このように、多数のケーブル９を接続し、かつ、保護等級が要求されるインバータ１において、上記筐体２を特に好適に適用できる。

なお、上記実施形態では、複数の突起部１１を備える区画部１０が筐体本体部２ｂと一体に設けられていたが、本発明はこれに限られない。例えば図６に示すように、区画部１０が筐体本体部２ｂに着脱可能となるよう構成してもよい。この場合、筐体本体部２ｂと区画部１０との間に別途他の開口部１５を形成しても、当該他の開口部１５で導入するケーブル９の接続配線の作業を容易化できる。これについて特に、図示するように、３相交流電力を通電するいわゆる主回路配線用ケーブル９Ａを他の開口部１５で導入する場合には、区画部１０が筐体本体部２ｂに着脱可能としていることで主回路配線用ケーブル９Ａの配線作業性を向上させることができる。また特に図示しないが、蓋部２ａと筐体本体部２ｂが一体成形された単体構成の筐体２に開口部５が形成されている場合に対しても、区画部１０が当該筐体２に着脱可能であることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１インバータ
２筐体（電気機器筐体、全体筐体）
２ａ蓋部（第２筐体）
２ｂ筐体本体部（第１筐体）
３オペレータ
４インジケータＬＥＤ
５開口部
６冷却風導入口
７回路基板
７ａ実装面
８集合端子
８ａ端子
９ケーブル
９Ａ主回路配線用ケーブル
９ａ端子
１０区画部
１１突起部
１１ａリブ部
１２保持部
１３当接板
１４仕切板
１５他の開口部
２０プローブ球

Claims

全体筐体に形成される開口部を複数の領域に区画する複数の突起部を備えた区画部と、
前記複数の突起部の先端の幅方向両側に立設された複数の仕切板で前記複数の突起部の先端を保持する保持部と、
を有することを特徴とする電気機器筐体。
前記全体筐体は、第１筐体と、前記第１筐体に装着される第２筐体を有し、
前記開口部は、前記第１筐体と前記第２筐体との間に形成されることを特徴とする請求項１記載の電気機器筐体。
前記区画部は前記第１筐体に配置され、
前記保持部は前記第２筐体に配置され、
前記第１筐体は、ケーブルが接続する回路基板を備えていることを特徴とする請求項２記載の電気機器筐体。
前記区画部は、前記第１筐体に着脱可能であることを特徴とする請求項３記載の電気機器筐体。
前記突起部はその延設方向に沿ったリブ部を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気機器筐体。
第１筐体と、前記第１筐体に装着される第２筐体を有して、前記第１筐体と前記第２筐体との間に開口部が形成された全体筐体と、
前記開口部を複数の領域に区画する複数の突起部を備えた区画部と、
前記複数の突起部の先端の前記第２筐体内部側に当接する当接板で前記複数の突起部の先端を保持する保持部と、
を有することを特徴とする電気機器筐体。
全体筐体に形成される開口部を複数の領域に区画する複数の突起部を備えた区画部と、
前記複数の突起部の先端の前記全体筐体内部側に当接する当接板で前記複数の突起部の先端を保持する保持部と、
を有することを特徴とする電気機器筐体。
外部の供給電力を電動機への駆動制御電力に変換する電力変換装置であって、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気機器筐体を備えることを特徴とする電力変換装置。