JP6942539B2 - 電力変換装置および電力変換装置の組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置および電力変換装置の組み立て方法に関する。

電車等の車両の床下に設置される電力変換装置の製造過程において、電装装置等に接続される配線類を効率的に配置または配線することが求められている。従来の技術では、電力変換装置に電装部品等を実装する場合、枠体に予め電装部品や配線類を配置または配線し、その後、電装部品等が実装された枠体を箱枠内に設置することが行われていた。このため、より多種類化した電装装置等の配置処理を行う場合、配線が相互に複雑に接続され、電装装置の実装や配線が効率的にできない場合があった。

特開平０６−１７８４１１号公報

本発明が解決しようとする課題は、より効率的に電装装置や配線類を設置することができる電力変換装置および電力変換装置の組み立て方法を提供することである。

実施形態の電力変換装置は、ハーネス板と、箱枠と、仕切板とを持つ。ハーネス板は、複数の電装装置または複数の配線の少なくとも一方が固定される。箱枠は、前記複数の電装装置または前記複数の配線の少なくとも一方が固定された状態の前記ハーネス板を収容する収容空間が形成される。仕切板は、前記収容空間を仕切ると共に、前記箱枠内に設けられた状態において前記ハーネス板を収容するための収容開口が形成される。

第１の実施形態にかかる電力変換装置の分解斜視図。 ハーネス板の構成を示す平面図。 電装装置及び配線が実装された状態のハーネス板を箱枠内に設置する状態を示す図。 電装装置及び配線が実装された状態のハーネス板を箱枠内に設置した状態を示す図。 ハーネス板の変形例を示す図。

以下、実施形態の電力変換装置および電力変換装置の組み立て方法を、図面を参照して説明する。

図１は、第１の実施形態にかかる電力変換装置１の分解斜視図である。電力変換装置１は、箱枠１０と、仕切板２０と、ハーネス板３０と、電装装置４０と、配線５０とを備える。電力変換装置１は、電車等の電力を変換する装置である。

箱枠１０は、例えば車両の床下に設置される箱体である。箱枠１０は、例えば金属素材が用いられて形成されるが、他の素材を用いて形成されていてもよい。箱枠１０は、例えば、矩形の上面板１１と、上面板１１の下方に上面板１１と対向して配置された矩形の底面板１２と、上面板１１と底面板１２との間の周囲を囲むように配置された４枚の矩形の側板１３〜１６とを備える。側板１３〜１６の少なくとも１枚は、後述のように蓋体として開閉自在に取り付けられている。箱枠１０の内部には、車両用の電装装置４０及び配線５０を収容するための収容空間Ｓが形成されている。箱枠１０の内部の収容空間Ｓには、収容空間Ｓを仕切る仕切板２０が設けられている。

仕切板２０は、例えば、矩形の板状体である。仕切板２０は、例えば金属素材が用いられて形成されるが、他の素材を用いて形成されていてもよい。仕切板２０は、複数個あってもよい。仕切板２０は、例えば、箱枠１０の内部に設置され、収容空間Ｓを２つの空間に分割する。分割された空間は、例えば電装装置４０または配線５０の機能毎に割り当てられる。これにより、電力変換装置１の使用状態における点検、整備等の作業が容易となる。仕切板２０の上縁２１は、例えば、箱枠１０の上面板１１の内壁に溶接されている。

仕切板２０の上縁２１と、箱枠１０の上面板１１の内壁とは、溶接の他、固定部材を介してねじ止めされていてもよい。仕切板２０の上下方向（Ｚ軸方向）の高さは、箱枠１０の高さよりも短く形成されている。このため、箱枠１０の底面板１２と仕切板２０の下縁２２との間には開口（収容開口）Ｒが形成されている。

仕切板２０の下縁２２と底面板１２とは、例えば、一対のＬ字形の連結部材Ｌ１，Ｌ２で収容開口Ｒを超えて連結されている。一対の連結部材Ｌ１，Ｌ２は、例えば例えば金属素材が用いられて形成されるが、他の素材を用いて形成されていてもよい。また、一対の連結部材Ｌ１，Ｌ２は、ハーネス板３０と一体として形成されていてもよい。また、一対の連結部材Ｌ１，Ｌ２のうちの１つは、仕切板２０の一部として一体に形成されていてもよい。

一対の連結部材Ｌ１，Ｌ２は、例えば底面板１２と仕切板２０の下端部２０ａとにそれぞれネジＣで締結されている。これにより、仕切板２０は、収容空間Ｓにおいて箱枠１０に確実に固定される。一対の連結部材Ｌ１，Ｌ２は、一端がヒンジで底面板１２または仕切板２０に連結されていてもよい。

底面板１２と仕切板２０との間の収容開口Ｒには、電装装置４０と、複数の電線５２を備える配線５０とが予め実装されたハーネス板３０が収容される。電装装置４０は、例えば、電源装置やインバータ等である。ハーネス板３０は、例えば金属素材が用いられて形成されるが、他の素材を用いて形成されていてもよい。ハーネス板３０は、底面板１２上に形成された複数の中空ボス１２ａに螺入される複数のネジＤで固定される。底面板１２には、他の電装装置４０Ｂ，４０Ｃが載置され、配線５０が備える複数のコネクタ５１のうちの少なくとも１つが接続される。

図２は、ハーネス板３０の構成を示す平面図である。ハーネス板３０は、矩形の板状体で形成されている。ハーネス板３０には、複数の矩形の開口３１がマトリクス状に配置されている。これにより開口３１の周囲には、Ｙ軸方向に沿った複数の縦枠３２と、Ｘ軸方向に沿った複数の横枠３３とが形成されている。

開口３１は、必ずしも矩形でなくてもよく、円形や多角形で形成されていてもよい。また、ハーネス板３０は多数の貫通孔が設けられたパンチングメタルであってもよい。ハーネス板３０の四隅には、ネジＤを挿入するための複数の貫通孔３４がそれぞれ形成されている。

ハーネス板３０には、例えば、電装装置４０Ａが載置される。電装装置４０Ａとは別に、他の電装装置が複数配置されていてもよい。電装装置４０Ａは、ハーネス板３０上の任意の位置に、例えば結束バンドＢを用いて縦枠３２または横枠３３と共に結束されることで固定される。この他、電装装置４０Ａは、縦枠３２または横枠３３に固定部材を介してネジ止めされてもよく、接着剤や両面テープ等で固定されてもよい。

ハーネス板３０には、また、電装装置４０Ａ〜４０Ｃや他の電装装置を相互に接続するための配線５０が載置される。配線５０は、複数のコネクタ５１と、コネクタ５１に接続された複数の電線５２を備える。複数の電線５２は、例えばハーネス板３０の中央に配置された、接続端子台５５に接続されている。接続端子台５５は、複数の電線５２の分岐や配線の自由度を高める端子群を備え、複数の電線５２の配線経路を形成する補助部材である。

複数の電線５２のそれぞれの一端は、コネクタ５１に接続される。電線５２の途中部分は、複数の縦枠３２または複数の横枠３３の少なくとも１つに沿った任意の方向の配線経路に沿って固定される。電線５２の他端は、接続端子台５５に接続される。複数の電線５２のそれぞれは、例えば縦枠３２または横枠３３と共に結束バンドＢで結束されて固定される。

即ち、複数の電線５２のそれぞれは、少なくとも１つの開口３１に基づいて決定される任意の方向の配線経路に沿って固定される。配線経路は、ハーネス板３０の上面側だけでなく、下面側も用いて形成されていてもよい。

このように、ハーネス板３０に形成された複数の開口３１によって、複数の電線５２は、自由な配線経路が選択されると共にハーネス板３０に確実に固定される。そして、ハーネス板３０が箱枠１０に固定される前に、電装装置４０Ａや配線５０は箱枠１０の外部で予めハーネス板３０に実装される。これにより、電力変換装置１によると、複雑な配線作業を箱枠１０の外部で行わせることができる。

図３は、電装装置４０Ａ及び配線５０が実装された状態のハーネス板３０を箱枠１０内に設置する状態を示す図である。例えば、箱枠１０の開閉自在な蓋体としての側板１６を開放した状態で、電装装置４０Ａ及び配線５０が実装された状態のハーネス板３０を箱枠１０内の収容開口Ｒに挿入する。このとき、側板１６側に位置する連結部材Ｌ２は、まだ固定されていない状態である。

図４は、電装装置４０Ａ及び配線５０が実装された状態のハーネス板３０を箱枠１０内に設置した状態を示す図である。ハーネス板３０が収容開口Ｒに挿入された後、ハーネス板３０は、底面板１２にネジＤで固定される。その後、連結部材Ｌ２で仕切板２０と底面板１２とが連結され、仕切板２０が確実に固定される。

図３及び図４ではＹ方向に電装装置４０Ａ及び配線５０が実装された状態のハーネス板３０を挿入するものとしたが、蓋の位置によっては、Ｘ方向から上記ハーネス板３０を挿入してもよい。可能であれば、連結部材Ｌ２を予め固定した状態で電装装置４０Ａ及び配線５０が実装された状態のハーネス板３０を収容開口Ｒに挿入してもよい。

また、ハーネス板３０は、底面板１２にネジＤで固定されるものの他、少なくとも１つの着脱操作で着脱自在な着脱部材を介して底面板１２に固定されてもよい。例えば、ハーネス板３０をＹ方向から挟持する形状の弾性部材を用い、ハーネス板３０の四隅を挟持させて、ハーネス板３０を底面板１２に固定させてもよい。これにより、ハーネス板３０は、ワンタッチで箱枠１０内に着脱自在となる。

また、ハーネス板３０を可撓性の素材で形成した場合、電装装置４０Ａ及び配線５０が実装された状態のハーネス板３０を撓ませながら収容開口Ｒに、Ｘ軸に沿ったいずれかの方向からくぐらせた後、ハーネス板３０を底面板１２に固定してもよい。

ハーネス板３０が箱枠１０内に固定された後、複数のコネクタ５１は、例えば電装装置４０Ｂ，４０Ｃに接続される。このとき、少なくとも１つのコネクタ５１は、接地のためのアース線として箱枠１０または外部機器に接続されてもよい。即ち、ハーネス板３０は、接地を要する電線５２の接地を自在とするよう箱枠１０内に固定され得る。電線５２をハーネス板３０に接地した場合、電気的な経路は、ハーネス板３０からネジＤ及び中空ボス１２ａを経由して箱枠１０に接続されることによって形成される。

［変形例］
図５は、ハーネス板の変形例を示す図である。ハーネス板は、箱枠１０内の収容空間Ｓに合わせて複数の面に分割されていてもよい。例えば、ハーネス板６０は、底面板１２に固定される第１ハーネス板材６１と、一対の側板１３，１４にそれぞれ固定される第２ハーネス板材６２及び第３ハーネス板材６３とを備える。即ち、ハーネス板６０は、隣接する面に対して角度を付けて連結される複数の面によって形成されている。

また、複数のハーネス板材（第１ハーネス板材６１、第２ハーネス板材６２及び第３ハーネス板材６３）は、分割した状態で配置されてもよい。即ち電装装置４０Ａ及び配線５０が実装された状態の複数のハーネス板材の配置態様によってハーネス板６０は、収容空間Ｓ内において自由に配置される。

このようなハーネス板６０によると、箱枠１０内の収容空間Ｓに合わせて電装装置４０や配線５０を実装することができ、収容空間Ｓの利用効率を向上させることができる。更に、このハーネス板６０によると、配線５０の配線経路を設定する際の自由度を更に向上させることができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電力変換装置１が複数の電装装置４０または複数の配線５０の少なくとも一方が固定されるハーネス板３０と、複数の電装装置４０または複数の配線５０の少なくとも一方が固定された状態のハーネス板３０を収容する収容空間Ｓが形成された箱枠１０と、収容空間Ｓを仕切ると共に、箱枠内１０に設けられた状態においてハーネス板３０を収容するための収容開口Ｒが形成される仕切板２０と、を持つことにより、配線５０の作業効率を向上させることができる。

また、少なくとも一つの実施形態によれば、配線施設作業の大半を箱枠１０の外部で行わせることができ、箱枠１０内で制限された収容空間Ｓ内における作業を低減することができる。さらに、少なくとも一つの実施形態によれば、収容空間Ｓにおいて、ハーネス板３０に固定された複数の電装装置４０または複数の配線５０の機能が、仕切板２０によって仕切られた空間毎に分離されているので、電力変換装置１の整備、点検を容易にすることができる。さらにまた、少なくとも一つの実施形態によれば、ハーネス版３０に複数の開口３１が設けられていることにより、配線５０の配線経路を自由に設定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電力変換装置、１０…箱枠、１１…上面板、１２…底面板、１２ａ…中空ボス、１３…側板、１４…側板、１５…側板、１６…側板、２０…仕切板、３０…ハーネス板、３２…縦枠、３３…横枠、４０…電装装置、４０Ａ…電装装置、４０Ｂ…電装装置、４０Ｃ…電装装置、５０…配線、５１…コネクタ、５２…電線、５５…接続端子台、６０…ハーネス板、６１…第１ハーネス板材、６２…第２ハーネス板材、６３…第３ハーネス板材、Ｌ１…連結部材、Ｌ２…連結部材

Claims (12)

1. 複数の電装装置または複数の配線の少なくとも一方が固定されるハーネス板と、
   前記複数の電装装置または前記複数の配線の少なくとも一方が固定された状態の前記ハーネス板を収容する収容空間が形成された箱枠と、
   前記収容空間を仕切ると共に、前記箱枠内に設けられた状態において前記ハーネス板を収容するための収容開口が形成される仕切板と、
   を備える、
   電力変換装置。
2. 前記ハーネス板は、複数の開口が形成された板状体であり、前記複数の配線のそれぞれは、少なくとも１つの前記開口に基づいて決定される任意の方向の配線経路に沿って固定される、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記ハーネス板は、前記仕切板によって形成された前記収容開口を通されて前記箱枠内に固定される、
   請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記仕切板と前記箱枠とを連結する連結部材を更に備える、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記ハーネス板は、前記複数の電装装置または前記複数の配線の少なくとも一方が固定される複数のハーネス板材に分割され、前記複数のハーネス板材の配置態様によって前記収容空間内において自由に配置される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記ハーネス板は、前記複数の配線の配線経路を形成する補助部材を更に備える、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記ハーネス板は、少なくとも１つの着脱操作で着脱自在な着脱部材を介して前記箱枠内に固定される、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記ハーネス板は、可撓性の部材で形成されている、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記ハーネス板は、接地を要する前記配線の接地を自在とするよう前記箱枠内に固定される、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 前記仕切板と前記箱枠とを連結する連結部材が前記ハーネス板と一体に形成される、 請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
11. 前記ハーネス板は、隣接する面に対して角度を付けて連結される複数の面によって形成される、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
12. ハーネス板に複数の電装装置または複数の配線の少なくとも一方を固定し、
    箱枠内に設けられた仕切板によって仕切られた収容空間において、前記仕切板と前記箱枠との間に形成された収容開口に、前記複数の電装装置または前記複数の配線の少なくとも一方が固定された状態の前記ハーネス板を挿入し、
    前記収容空間に前記ハーネス板を固定する、
    電力変換装置の組み立て方法。

Images