JP6995244B2

JP6995244B2 - 電力変換装置

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Inventors: 孝弘増山
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Description

この発明は、電力変換装置に関する。

鉄道車両に搭載される電力変換装置、例えば、推進制御装置、電源装置等は、大容量のコンデンサを有するコンデンサユニットを備える。この主の電力変換装置の一例が、特許文献１に開示されている。

特開２０１５－４６９９３号公報

大容量のコンデンサを有するコンデンサユニットは、重量が大きい。そのため、このコンデンサユニットを複数個有する電力変換装置は、コンデンサユニットごとに重量が大きいコンデンサユニットを振動に耐え得るように固定するための固定フレームを必要とする。スイッチング素子を有する電力変換装置は、スイッチング素子からコンデンサまでのインダクタンスを低減する必要があるため、重量が大きいコンデンサを素子の直近に配置することが望ましい。しかしながら、コンデンサユニットごとに固定フレームをスイッチング素子が配置される冷却器ベースに固定する場合、スイッチング素子の配置スペースを奪うため、冷却器ベースの大型化につながっていた。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、振動に耐え得るようにコンデンサユニットを固定し、電力変換装置の構成要素の配置スペースを確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、複数のコンデンサユニットと、複数の電力変換部と、ベースと、少なくとも１つの連結部材と、複数の取付部材と、を備える。複数のコンデンサユニットはそれぞれ、電源から供給される電力で充電される少なくとも１つのコンデンサを有する。複数の電力変換部のそれぞれの一次端子に、複数のコンデンサユニットの内、対応するコンデンサユニットが接続される。複数の電力変換部は、スイッチング素子を有し、スイッチング素子のオンオフの切換によって、一次端子を介して供給される電力を二次端子に接続される負荷に供給するための電力に変換し、変換した電力を二次端子から負荷に供給する。ベースの主面に、複数の電力変換部のそれぞれが有するスイッチング素子が固定される。少なくとも１つの連結部材は、隣接している複数のコンデンサユニットに固定される。複数の取付部材はそれぞれ、対応するコンデンサユニットに固定され、ベースに固定される。複数のコンデンサユニットは、ベースの主面に沿って配置される。複数の取付部材はそれぞれ、主面に沿って配置された複数のコンデンサユニットの内、両端に位置するコンデンサユニットに固定される。少なくとも１つの連結部材は、ベースの主面に沿って延び、ベースの主面に交差する方向に間隔を空けて向き合う少なくとも一対の第１連結部材から構成される。

本発明によれば、隣接している複数のコンデンサユニットに少なくとも１つの連結部材が固定され、複数の取付部材はそれぞれ、ベースの主面に沿って配置された複数のコンデンサユニットの内、両端に位置するコンデンサユニットに固定され、また複数の取付部材はベースに固定される。このため、振動に耐え得るようにコンデンサユニットが固定され、電力変換装置の構成要素の配置スペースを確保することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の回路図実施の形態１に係る電力変換装置の斜視図実施の形態１に係る電力変換装置の正面図実施の形態１に係る電力変換装置の上面図実施の形態１に係る電力変換装置の図４のＡ－Ａ線での矢視断面図本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の上面図実施の形態２に係る電力変換装置の上面図実施の形態２に係る電力変換装置の図６のＢ－Ｂ線での矢視断面図本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の上面図実施の形態３に係る電力変換装置の上面図実施の形態３に係る電力変換装置の図９のＣ－Ｃ線での矢視断面図本発明の実施の形態４に係る電力変換装置の上面図実施の形態４に係る電力変換装置の上面図実施の形態４に係る電力変換装置の図１２のＤ－Ｄ線での矢視断面図本発明の実施の形態５に係る電力変換装置の上面図実施の形態５に係る電力変換装置の上面図実施の形態５に係る電力変換装置の図１５のＥ－Ｅ線での矢視断面図

以下、本発明の実施の形態に係る電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

（実施の形態１）
鉄道車両が備える電力変換装置の一例として、直流電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動機に供給する電力変換装置がある。２つの電力変換部を有し、一方の電力変換部が稼動系に設定され、他方の電力変換部が待機系に設定される二重系の電力変換装置を例にして、実施の形態１に係る電力変換装置について説明する。電力変換装置１は、電源に相当する図示しない集電装置が架線を介して変電所から取得した直流電力の供給を受ける。電力変換装置１は、供給された直流電力を三相交流電力に変換し、負荷９に供給する。負荷９は、例えば、三相誘導電動機から構成される。

電力変換装置１が３レベルインバータから構成される場合を例にして、電力変換装置１の回路構成について説明する。図１に示すように、電力変換装置１は、一次端子を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換して、三相交流電力を二次端子から出力する電力変換部１２，２２と、電力変換部１２の一次端子に接続されるコンデンサユニット１１と、電力変換部２２の一次端子に接続されるコンデンサユニット２１と、を備える。

また電力変換装置１は、一端が集電装置に接続され、他端がコンデンサユニット１１に接続され、電力変換部１２を集電装置に電気的に接続し、または電力変換部１２を集電装置から電気的に切り離す接触器ＭＣ１と、一端が集電装置に接続され、他端がコンデンサユニット２１に接続され、電力変換部２２を集電装置に電気的に接続し、または電力変換部２２を集電装置から電気的に切り離す接触器ＭＣ２と、を備える。

電力変換部１２は、一次端子として、正極端子１２ａ、中間端子１２ｂ、および負極端子１２ｃを有する。また電力変換部１２は、複数のスイッチング素子を有する。図示しないスイッチング制御部によってスイッチング素子は制御され、オンオフが切り替わる。スイッチング素子のオンオフの切換によって、電力変換部１２は、一次端子を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換して、三相交流電力を二次端子から負荷９に出力する。

電力変換部２２は、一次端子として、正極端子２２ａ、中間端子２２ｂ、および負極端子２２ｃを有する。また電力変換部２２は、複数のスイッチング素子を有し、図示しないスイッチング制御部によってスイッチング素子が制御されることで、電力変換部２２は、一次端子を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換して、三相交流電力を二次端子から負荷９に出力する。

なお電力変換部１２，２２の一方は稼動系に設定され、他方は待機系に設定される。以下の説明において、電力変換部１２が稼動系に設定されているものとする。また電力変換部１２，２２の二次端子は共通の負荷９に電気的に接続されている。

コンデンサユニット１１は、直列に接続されたフィルタコンデンサＦＣ１１，ＦＣ１２を備える。フィルタコンデンサＦＣ１１，ＦＣ１２は、集電装置から供給される電力によって充電される。またコンデンサユニット１１は、出力端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備える。出力端子１１ａは、フィルタコンデンサＦＣ１１の一端に電気的に接続されている。出力端子１１ｂは、フィルタコンデンサＦＣ１１の他端とフィルタコンデンサＦＣ１２の一端との接続点に電気的に接続されている。出力端子１１ｃは、フィルタコンデンサＦＣ１２の他端に電気的に接続されている。

コンデンサユニット２１は、直列に接続されたフィルタコンデンサＦＣ２１，ＦＣ２２を備える。フィルタコンデンサＦＣ２１，ＦＣ２２は、集電装置から供給される電力によって充電される。またコンデンサユニット２１は、出力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備える。出力端子２１ａは、フィルタコンデンサＦＣ２１の一端に電気的に接続されている。出力端子２１ｂは、フィルタコンデンサＦＣ２１の他端とフィルタコンデンサＦＣ２２の一端との接続点に電気的に接続されている。出力端子２１ｃは、フィルタコンデンサＦＣ２２の他端に電気的に接続されている。

出力端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃはそれぞれ、正極端子１２ａ、中間端子１２ｂ、および負極端子１２ｃに電気的に接続される。また出力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃはそれぞれ、正極端子２２ａ、中間端子２２ｂ、および負極端子２２ｃに電気的に接続される。

接触器ＭＣ１，ＭＣ２は、直流電磁接触器から構成される。なお接触器ＭＣ１，ＭＣ２は、図示しない接触器制御部によって制御され、電力変換装置１の運転時には、接触器ＭＣ１，ＭＣ２の一方が投入される。

上記構成を有する電力変換装置１の運転時に、稼動系に設定された電力変換部１２が有するスイッチング素子は、オンオフの動作を繰り返す。また電力変換部１２の故障が生じると、待機系に設定されていた電力変換部２２が稼動系に設定され、電力変換部２２が有するスイッチング素子は、オンオフの動作を開始する。オンオフの動作を繰り返すことで発熱するスイッチング素子を冷却するために、電力変換部１２，２２が有するスイッチング素子はヒートシンクが取り付けられたベースに固定される。また寄生インダクタンスと寄生インピーダンスの増大を抑制するために、コンデンサユニット１１，２１は、スイッチング素子に隣接した状態でベースに固定される。なおコンデンサユニット１１，２１は、鉄道車両の振動に耐え得るようにベースに固定される必要がある。

電力変換装置１のコンデンサユニット１１，２１を鉄道車両の振動に耐え得るようにベースに固定するための構造について図２から図５を用いて説明する。なお図２から図５において、図の複雑化を避けるため、図１に示す接触器ＭＣ１，ＭＣ２および電力変換部１２，２２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２以外の構成要素について記載を省略した。図２は、電力変換装置１の斜視図であり、図３は、電力変換装置１の正面図であり、図４は、電力変換装置１の上面図であり、図５は、図４のＡ－Ａ線における矢視断面図である。なお図２から図５において、Ｚ軸は鉛直方向を示し、Ｘ軸は冷却器ベース（以下、ベースという）１０の主面１０ａに沿って延び、Ｙ軸はベース１０の主面１０ａに直交する方向に延びてＸ軸およびＺ軸のそれぞれに直交するものとする。

ベース１０の主面１０ｂには、複数のヒートパイプ５１が固定され、ヒートパイプ５１に貫通された状態でフィン５２がヒートパイプ５１に固定される。フィン５２は、主面１０ａに固定された後述のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２からヒートパイプ５１を介して伝達された熱を空気に放熱する。このため、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が冷却される。

コンデンサユニット１１は、図１のフィルタコンデンサＦＣ１１，ＦＣ１２と、フィルタコンデンサＦＣ１１，ＦＣ１２を収容する筐体１１ｄと、出力端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、を有する。具体的には、筐体１１ｄの上面に出力端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃが配置される。
同様に、コンデンサユニット２１は、フィルタコンデンサＦＣ２１，ＦＣ２２と、フィルタコンデンサＦＣ２１，ＦＣ２２を収容する筐体２１ｄと、出力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、を有する。具体的には、筐体２１ｄの上面に出力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃが配置される。
なおコンデンサユニット１１，２１は、Ｘ軸方向に隣接して配置される。

電力変換部１２が有する複数のスイッチング素子ＳＷ１、および電力変換部２２が有する複数のスイッチング素子ＳＷ２はそれぞれ、ベース１０の主面１０ａに固定される。

電力変換装置１は、出力端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれと、対応するスイッチング素子ＳＷ１とを接続するバスバー１３と、出力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれと、対応するスイッチング素子ＳＷ２とを接続するバスバー２３と、をさらに備える。バスバー１３，２３は、例えば、ラミネートバスバーから構成される。

具体的には、バスバー１３は、出力端子１１ａと、正極端子１２ａに接続されるスイッチング素子ＳＷ１とを電気的に接続し、出力端子１１ｂと、中間端子１２ｂに接続されるスイッチング素子ＳＷ１とを電気的に接続し、出力端子１１ｃと、負極端子１２ｃに接続されるスイッチング素子ＳＷ１とを電気的に接続する。
またバスバー２３は、出力端子２１ａと、正極端子２２ａに接続されるスイッチング素子ＳＷ２とを電気的に接続し、出力端子２１ｂと、中間端子２２ｂに接続されるスイッチング素子ＳＷ２とを電気的に接続し、出力端子２１ｃと、負極端子２２ｃに接続されるスイッチング素子ＳＷ２とを電気的に接続する。
バスバー１３，２３はそれぞれ、複数の導体と絶縁体とを積層した積層バスバーから構成される。

コンデンサユニット１１，２１を鉄道車両の振動に耐え得るようにベース１０に固定するために、電力変換装置１は、コンデンサユニット１１，２１に固定される少なくとも１つの連結部材と、コンデンサユニット１１，２１をベース１０の主面１０ａに固定する取付部材１５ａ，１５ｂと、をさらに備える。

実施の形態１では、少なくとも１つの連結部材は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、ベース１０の主面１０ａに交差する方向に間隔を空けて向き合う一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂから構成される。具体的には、一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、Ｙ軸方向に間隔を空けて向き合う。また一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、コンデンサユニット１１，２１をＹ軸方向に挟んだ状態で、締結部材１４１，１４２によって、コンデンサユニット１１の筐体１１ｄおよびコンデンサユニット２１の筐体２１ｄに固定されている。

詳細には、第１連結部材１４ａは、筐体１１ｄ，２１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面に当接した状態で、４つの締結部材１４１によって、筐体１１ｄ，２１ｄに固定される。また第１連結部材１４ｂは、筐体１１ｄ，２１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面と反対の面に当接した状態で、４つの締結部材１４２によって、筐体１１ｄ，２１ｄに固定される。そして、第１連結部材１４ａは、筐体１１ｄ，２１ｄをＹ軸負方向に押圧する。また第１連結部材１４ｂは、筐体１１ｄ，２１ｄをＹ軸正方向に押圧する。
また第１連結部材１４ａ，１４ｂは、主面１０ａに固定されていない。

取付部材１５ａは、コンデンサユニット１１に固定され、ベース１０の主面１０ａに固定される。具体的には、取付部材１５ａは、筐体１１ｄの筐体２１ｄに面する側面と反対の側面に当接した状態で、締結部材１５１によって、筐体１１ｄに固定されている。また取付部材１５ａは、主面１０ａに当接した状態で、締結部材１５２によって、主面１０ａに固定されている。

取付部材１５ｂは、コンデンサユニット２１に固定され、ベース１０の主面１０ａに固定される。具体的には、取付部材１５ｂは、筐体２１ｄの筐体１１ｄに面する側面と反対の側面に当接した状態で、締結部材１５３によって、筐体２１ｄに固定されている。また取付部材１５ｂは、主面１０ａに当接した状態で、締結部材１５４によって、ベース１０に固定されている。

第１連結部材１４ａ，１４ｂと取付部材１５ａ，１５ｂは、板状部材から構成される。なお取付部材１５ａ，１５ｂは、板状部材を折り曲げて得られる一面に開口が形成された箱型の形状を有することが好ましい。この場合、例えば、取付部材１５ａは開口をＸ軸負方向に向けた状態でベース１０の主面１０ａに固定され、取付部材１５ｂは開口をＸ軸正方向に向けた状態でベース１０の主面１０ａに固定されてもよい。第１連結部材１４ａ，１４ｂと取付部材１５ａ，１５ｂは、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、コンデンサユニット１１，２１の位置がずれない程度以上の剛性と強度を有する部材から構成される。

以上説明したとおり、本実施の形態１に係る電力変換装置１によれば、コンデンサユニット１１，２１は、取付部材１５ａ，１５ｂによってベース１０に固定される。またコンデンサユニット１１，２１に一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂが固定されるため、コンデンサユニット１１，２１は、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、位置がずれないように固定される。

なお一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、ベース１０の主面１０ａには固定されていない。このため、各コンデンサユニット１１，２１のＸ軸方向の両端に取り付けた取付フレームをベース１０に固定する構造と比べて、電力変換装置１の構成要素の配置スペースを確保することが可能となる。具体的には、電力変換装置１によれば、ベース１０の主面１０ａでのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の配置位置の制約が少ない。この結果、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を近くに配置することで、小型化された電力変換装置１が得られる。

（実施の形態２）
コンデンサユニットの数は２つに限られず、コンデンサユニットの配置方向はＸ軸方向だけに限られない。４つのコンデンサユニットがＸ軸方向およびＹ軸方向に二次元で配置される構成について実施の形態２で説明する。

図６から図８に示すように、実施の形態２に係る電力変換装置２は、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１を備える。図６および図７は、電力変換装置２の上面図であり、図８は図６のＢ－Ｂ線における矢視断面図である。なお図６から図８において、図の複雑化を避けるため、図１の接触器ＭＣ１，ＭＣ２および電力変換部１２，２２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２以外の構成要素について記載を省略した。また図７は、図６の電力変換装置２の上面図から、バスバー１３，２３の記載を省略したものである。

図６から図８に示すように、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の二次元に配置される。具体的には、コンデンサユニット１１，２１は、Ｘ軸方向に隣接して配置される。またコンデンサユニット１１，３１は、Ｙ軸方向に隣接して配置される。またコンデンサユニット２１，４１は、Ｙ軸方向に隣接して配置される。

コンデンサユニット３１，４１の構造は、コンデンサユニット１１，２１と同様である。具体的には、コンデンサユニット３１は、フィルタコンデンサと、フィルタコンデンサを収容する筐体３１ｄと、出力端子３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、を有する。具体的には、筐体３１ｄの上面に出力端子３１ａ，３１ｂ，３１ｃが配置される。なお出力端子３１ａ，３１ｂ，３１ｃはそれぞれ、図１の正極端子１２ａ、中間端子１２ｂ、および負極端子１２ｃに電気的に接続されればよい。

また図６から図８に示すコンデンサユニット４１は、フィルタコンデンサと、フィルタコンデンサを収容する筐体４１ｄと、出力端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、を有する。具体的には、筐体４１ｄの上面に出力端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃが配置される。なお出力端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃはそれぞれ、図１の正極端子２２ａ、中間端子２２ｂ、および負極端子２２ｃに電気的に接続されればよい。

電力変換装置２のコンデンサユニット１１，２１，３１，４１をベース１０に固定するための構造について、実施の形態１と異なる点を中心に、図６から図８を用いて説明する。電力変換装置２が有する少なくとも１つの連結部材は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、ベース１０の主面１０ａに交差する方向に間隔を空けて向き合う一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂと、ベース１０の主面１０ａに交差する方向に延びる複数の第２連結部材１６ａ，１６ｂから構成される。また電力変換装置２は、電力変換装置１の構成に加えて、コンデンサユニット１１，３１に当接するスペーサ１７ａと、コンデンサユニット２１，４１に当接するスペーサ１７ｂと、をさらに備える。

バスバー１３は、出力端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれと、対応するスイッチング素子ＳＷ１とを接続し、出力端子３１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれと、対応するスイッチング素子ＳＷ１とを接続する。バスバー２３は、出力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれと、対応するスイッチング素子ＳＷ２とを接続し、出力端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃのそれぞれと、対応するスイッチング素子ＳＷ２とを接続する。

一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、Ｙ軸方向に間隔を空けて向き合う。また一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、コンデンサユニット１１とスペーサ１７ａとコンデンサユニット３１をＹ軸方向に挟み、かつ、コンデンサユニット２１とスペーサ１７ｂとコンデンサユニット４１をＹ軸方向に挟んだ状態で、締結部材１４１，１４２によって、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１のそれぞれの筐体１１ｄ，２１ｄ，３１ｄ，４１ｄに固定されている。

詳細には、第１連結部材１４ａは、筐体１１ｄ，２１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面に当接した状態で、４つの締結部材１４１によって、筐体１１ｄ，２１ｄに固定される。また第１連結部材１４ｂは、筐体３１ｄ，４１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面と反対の面に当接した状態で、４つの締結部材１４２によって、筐体３１ｄ，４１ｄに固定される。そして、第１連結部材１４ａは、筐体１１ｄ，２１ｄをＹ軸負方向に押圧し、第１連結部材１４ｂは、筐体３１ｄ，４１ｄをＹ軸正方向に押圧する。
また第１連結部材１４ａ，１４ｂは、主面１０ａに固定されていない。

複数の第２連結部材１６ａ，１６ｂはそれぞれ、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に延びる。第２連結部材１６ａは、締結部材１６１によって、コンデンサユニット１１の筐体１１ｄおよびコンデンサユニット３１の筐体３１ｄに固定されている。詳細には、第２連結部材１６ａは、筐体１１ｄ，３１ｄの取付部材１５ａを向く面と反対の面に当接した状態で、４つの締結部材１６１によって、筐体１１ｄ，３１ｄに固定される。そして、第２連結部材１６ａは、筐体１１ｄ，３１ｄを取付部材１５ａに向かって押圧する。

また第２連結部材１６ｂは、締結部材１６２によって、コンデンサユニット２１の筐体２１ｄおよびコンデンサユニット４１の筐体４１ｄに固定されている。詳細には、第２連結部材１６ｂは、筐体２１ｄ，４１ｄの取付部材１５ｂを向く面と反対の面に当接した状態で、４つの締結部材１６２によって、筐体２１ｄ，４１ｄに固定される。そして、第２連結部材１６ｂは、筐体２１ｄ，４１ｄを取付部材１５ｂに向かって押圧する。第２連結部材１６ａ，１６ｂは、板状部材から構成される。

スペーサ１７ａは、筐体１１ｄと筐体３１ｄとの間のスペースを確保する。またスペーサ１７ａは、筐体１１ｄ，３１ｄに当接し、Ｚ軸方向に延びる。
スペーサ１７ｂは、筐体２１ｄと筐体４１ｄとの間のスペースを確保する。またスペーサ１７ｂは、筐体２１ｄ，４１ｄに当接し、Ｚ軸方向に延びる。
なお第１連結部材１４ａ，１４ｂと取付部材１５ａ，１５ｂと第２連結部材１６ａ，１６ｂとスペーサ１７ａ，１７ｂとは、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１の位置がずれない程度以上の剛性と強度を有する部材から構成される。

以上説明したとおり、本実施の形態２に係る電力変換装置２によれば、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、取付部材１５ａ，１５ｂによってベース１０に固定される。またコンデンサユニット１１，２１，３１，４１に一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂと第２連結部材１６ａ，１６ｂが固定されるため、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、位置がずれないように固定される。

なお一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、ベース１０の主面１０ａには固定されていない。また第２連結部材１６ａ，１６ｂは、ベース１０の主面１０ａには固定されていない。このため、各コンデンサユニット１１，２１，３１，４１のＸ軸方向の両端に取り付けた取付フレームをベースに固定する構造と比べて、電力変換装置２の構成要素の配置スペースを確保することが可能となる。具体的には、電力変換装置２によれば、ベース１０の主面１０ａでのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の配置位置の制約が少ない。この結果、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を近くに配置することで、小型化された電力変換装置２が得られる。

（実施の形態３）
電力変換装置２のコンデンサユニット１１，２１，３１，４１をベース１０に固定するための構造は、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１の位置がずれないように固定することができる構造であれば、任意である。一例として、二対の第１連結部材を備える構造について実施の形態３で説明する。

実施の形態３に係る電力変換装置３のコンデンサユニット１１，２１，３１，４１をベース１０に固定するための構造について、実施の形態２と異なる点を中心に、図９から図１１を用いて説明する。図９および図１０は、電力変換装置３の上面図であり、図１１は図９のＣ－Ｃ線における矢視断面図である。なお図９から図１１において、図の複雑化を避けるため、接触器ＭＣ１，ＭＣ２および電力変換部１２，２２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２以外の構成要素について記載を省略した。また図１０は、図９の電力変換装置３の上面図から、バスバー１３，２３の記載を省略したものである。

電力変換装置３が有する少なくとも１つの連結部材は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、ベース１０の主面１０ａに交差する方向に間隔を空けて向き合う一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂと一対の第１連結部材１８ａ，１８ｂから構成される。また電力変換装置３は、第２連結部材１６ａ，１６ｂを備えない。

一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、Ｙ軸方向に間隔を空けて向き合う。また一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、コンデンサユニット１１，２１をＹ軸方向に挟んだ状態で、締結部材１４１，１４２によって、コンデンサユニット１１の筐体１１ｄおよびコンデンサユニット２１の筐体２１ｄに固定されている。

詳細には、第１連結部材１４ａは、筐体１１ｄ，２１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面に当接した状態で、４つの締結部材１４１によって、筐体１１ｄ，２１ｄに固定される。また第１連結部材１４ｂは、筐体１１ｄ，２１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面と反対の面に当接した状態で、４つの締結部材１４２によって、筐体１１ｄ，２１ｄに固定される。そして、一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂは、筐体１１ｄ，２１ｄをＹ軸方向に押圧する。
また第１連結部材１４ａ，１４ｂは、主面１０ａに固定されていない。

一対の第１連結部材１８ａ，１８ｂは、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、Ｙ軸方向に間隔を空けて向き合う。また一対の第１連結部材１８ａ，１８ｂは、コンデンサユニット３１，４１をＹ軸方向に挟んだ状態で、締結部材１８１，１８２によって、コンデンサユニット３１の筐体３１ｄおよびコンデンサユニット４１の筐体４１ｄに固定されている。

詳細には、第１連結部材１８ａは、筐体３１ｄ，４１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面に当接した状態で、４つの締結部材１８１によって、筐体３１ｄ，４１ｄに固定される。また第１連結部材１８ｂは、筐体３１ｄ，４１ｄのそれぞれの主面１０ａを向く面と反対の面に当接した状態で、４つの締結部材１８２によって、筐体３１ｄ，４１ｄに固定される。そして、一対の第１連結部材１８ａ，１８ｂは、筐体３１ｄ，４１ｄをＹ軸方向に押圧する。
また第１連結部材１８ａ，１８ｂは、主面１０ａに固定されていない。

第１連結部材１４ａ，１４ｂ，１８ａ，１８ｂは、板状部材から構成される。なお第１連結部材１４ａ，１４ｂ，１８ａ，１８ｂと取付部材１５ａ，１５ｂとは、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１の位置がずれない程度以上の剛性と強度を有する部材から構成される。

以上説明したとおり、本実施の形態３に係る電力変換装置３によれば、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、取付部材１５ａ，１５ｂによってベース１０に固定される。またコンデンサユニット１１，２１に一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂが固定され、コンデンサユニット３１，４１に一対の第１連結部材１８ａ，１８ｂが固定されるため、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、位置がずれないように固定される。

なお一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂと一対の第１連結部材１８ａ，１８ｂとは、ベース１０の主面１０ａには固定されていない。このため、各コンデンサユニット１１，２１，３１，４１のＸ軸方向の両端に取り付けた取付フレームをベースに固定する構造と比べて、電力変換装置３の構成要素の配置スペースを確保することが可能となる。具体的には、電力変換装置３によれば、ベース１０の主面１０ａでのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の配置位置の制約が少ない。この結果、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を近くに配置することで、小型化された電力変換装置３が得られる。

（実施の形態４）
電力変換装置２のコンデンサユニット１１，２１，３１，４１をベース１０に固定するための構造の他の一例について実施の形態４で説明する。

電力変換装置４のコンデンサユニット１１，２１，３１，４１をベース１０に固定するための構造について、実施の形態２と異なる点を中心に、図１２から図１４を用いて説明する。図１２および図１３は、電力変換装置４の上面図であり、図１４は図１２のＤ－Ｄ線における矢視断面図である。なお図１２から図１４において、図の複雑化を避けるため、接触器ＭＣ１，ＭＣ２および電力変換部１２，２２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２以外の構成要素について記載を省略した。また図１３は、図１２の電力変換装置４の上面図から、バスバー１３，２３の記載を省略したものである。

電力変換装置４が有する少なくとも１つの連結部材は、ベース１０の主面１０ａに交差する方向に延びる複数の第２連結部材１９ａ，１９ｂから構成される。また電力変換装置４は、第１連結部材１４ａ，１４ｂ，１８ａ，１８ｂのいずれも備えない。

第２連結部材１９ａ，１９ｂはそれぞれ、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に延びる。第２連結部材１９ａは、締結部材１９１によって、コンデンサユニット１１の筐体１１ｄおよびコンデンサユニット３１の筐体３１ｄに固定されている。詳細には、第２連結部材１９ａは、筐体１１ｄ，３１ｄの取付部材１５ａを向く面と反対の面に当接した状態で、８つの締結部材１９１によって、筐体１１ｄ，３１ｄに固定される。そして、第２連結部材１９ａは、筐体１１ｄ，３１ｄを取付部材１５ａに向かって押圧する。また第２連結部材１９ａのＹ軸正方向の端部は折り曲げられた形状を有し、端部がベース１０の主面１０ａに固定されている。詳細には、第２連結部材１９ａは、端部が主面１０ａに当接した状態で、２つの締結部材１９３によって、主面１０ａに固定される。

また第２連結部材１９ｂは、締結部材１９２によって、コンデンサユニット２１の筐体２１ｄおよびコンデンサユニット４１の筐体４１ｄに固定されている。詳細には、第２連結部材１９ｂは、筐体２１ｄ，４１ｄの取付部材１５ｂを向く面と反対の面に当接した状態で、８つの締結部材１９２によって、筐体２１ｄ，４１ｄに固定される。そして、第２連結部材１９ｂは、筐体２１ｄ，４１ｄを取付部材１５ｂに向かって押圧する。また第２連結部材１９ｂのＹ軸正方向の端部は折り曲げられた形状を有し、端部が第２連結部材１９ａに固定されている。詳細には、第２連結部材１９ｂは、端部が第２連結部材１９ａに当接した状態で、２つの締結部材１９３によって、第２連結部材１９ａに固定される。主面１０ａに固定された第２連結部材１９ａに固定されることで、第２連結部材１９ｂは、主面１０ａに固定される。

第２連結部材１９ａ，１９ｂは、一端が折り曲げられた板状部材から構成される。なお取付部材１５ａ，１５ｂと第２連結部材１９ａ，１９ｂとは、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１の位置がずれない程度以上の剛性と強度を有する部材から構成される。

以上説明したとおり、本実施の形態４に係る電力変換装置４によれば、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、取付部材１５ａ，１５ｂによってベース１０に固定される。またコンデンサユニット１１，２１，３１，４１に第２連結部材１９ａ，１９ｂが固定されるため、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、位置がずれないように固定される。

（実施の形態５）
実施の形態１－４では、取付部材１５ａは、筐体１１ｄ，３１ｄに当接した状態で、筐体１１ｄ，３１ｄに固定されている。しかしながら、取付部材１５ａは、筐体１１ｄ，３１ｄに当接していない状態で筐体１１ｄ，３１ｄに固定されてもよい。取付部材１５ｂおよび第２連結部材１６ａ，１６ｂについても同様のことがいえる。取付部材１５ａが筐体１１ｄ，３１ｄに当接しておらず、取付部材１５ｂが筐体２１ｄ，４１ｄに当接しておらず、第２連結部材１６ａが筐体１１ｄ，３１ｄに当接しておらず、第２連結部材１６ｂが筐体２１ｄ，４１ｄに当接していない構造について実施の形態５で説明する。

実施の形態５に係る電力変換装置５のコンデンサユニット１１，２１，３１，４１をベース１０に固定するための構造について、実施の形態２と異なる点を中心に、図１５から図１７を用いて説明する。図１５および図１６は、電力変換装置５の上面図であり、図１７は図１５のＥ－Ｅ線における矢視断面図である。なお図１５から図１７において、図の複雑化を避けるため、接触器ＭＣ１，ＭＣ２および電力変換部１２，２２のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２以外の構成要素について記載を省略した。また図１６は、図１５の電力変換装置５の上面図から、バスバー１３，２３の記載を省略したものである。

電力変換装置５が有する少なくとも１つの連結部材は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延び、ベース１０の主面１０ａに交差する方向に間隔を空けて向き合う一対の第１連結部材１４ａ，１４ｂと、ベース１０の主面１０ａに交差する方向に延びる複数の第２連結部材１６ａ，１６ｂから構成される。また電力変換装置５は、取付部材１５ａと筐体１１ｄに固定される固定部材６１ａと、取付部材１５ｂと筐体２１ｄに固定される固定部材６１ｂと、取付部材１５ａと筐体３１ｄに固定される固定部材６１ｃと、取付部材１５ｂと筐体４１ｄに固定される固定部材６１ｄと、をさらに備える。

具体的には、固定部材６１ａは、取付部材１５ａに当接した状態で、２つの締結部材１５１によって、取付部材１５ａに固定されている。また固定部材６１ａは、筐体１１ｄに当接した状態で、２つの締結部材６１１によって、筐体１１ｄに固定されている。
固定部材６１ｂは、取付部材１５ｂに当接した状態で、２つの締結部材１５３によって、取付部材１５ｂに固定されている。また固定部材６１ｂは、筐体２１ｄに当接した状態で、２つの締結部材６１２によって、筐体２１ｄに固定されている。
固定部材６１ｃは、取付部材１５ａに当接した状態で、２つの締結部材１５１によって、取付部材１５ａに固定されている。また固定部材６１ｃは、筐体３１ｄに当接した状態で、２つの締結部材６１３によって、筐体３１ｄに固定されている。
固定部材６１ｄは、取付部材１５ｂに当接した状態で、２つの締結部材１５３によって、取付部材１５ｂに固定されている。また固定部材６１ｄは、筐体４１ｄに当接した状態で、２つの締結部材６１４によって、筐体４１ｄに固定されている。

第２連結部材１６ａ，１６ｂはそれぞれ、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に延びる。第２連結部材１６ａのＹ軸方向の両端部は折り曲げられた形状を有し、一方の端部が第１連結部材１４ａに固定され、他方の端部が第１連結部材１４ｂに固定される。具体的には、第２連結部材１６ａのＹ軸方向の一方の端部は、第１連結部材１４ａに当接した状態で、２つの締結部材１６３によって、第１連結部材１４ａに固定される。また第２連結部材１６ａのＹ軸方向の他方の端部は、第１連結部材１４ｂに当接した状態で、２つの締結部材１６３によって、第１連結部材１４ｂに固定される。

第２連結部材１６ｂのＹ軸方向の両端部は折り曲げられた形状を有し、一方の端部が第１連結部材１４ａに固定され、他方の端部が第１連結部材１４ｂに固定される。具体的には、第２連結部材１６ｂのＹ軸方向の一方の端部は、第１連結部材１４ａに当接した状態で、２つの締結部材１６４によって、第１連結部材１４ａに固定される。また第２連結部材１６ｂのＹ軸方向の他方の端部は、第１連結部材１４ｂに当接した状態で、２つの締結部材１６４によって、第１連結部材１４ｂに固定される。

以上説明したとおり、本実施の形態５に係る電力変換装置５によれば、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、固定部材６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄおよび取付部材１５ａ，１５ｂによってベース１０に固定される。またコンデンサユニット１１，２１，３１，４１に第１連結部材１４ａ，１４ｂが固定され、第１連結部材１４ａ，１４ｂに第２連結部材１６ａ，１６ｂが固定されるため、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１は、鉄道車両の予想される最大振動を受けても、位置がずれないように固定される。

本発明の実施の形態は、上述の例に限られない。上述の実施の形態の内、複数の任意の実施の形態を組み合わせてもよい。一例として、電力変換装置１は、固定部材６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄと、締結部材６１１，６１２，６１３，６１４を備えてもよい。

コンデンサユニットの数は、２以上の任意の自然数である。電力変換装置２－５は、一例として、Ｘ軸方向に二列、Ｙ軸方向に三列で並べられた６個のコンデンサユニットを備えてもよい。
他の一例として、電力変換装置２－５は、Ｘ軸方向に三列、Ｙ軸方向に二列で並べられた６個のコンデンサユニットを備えてもよい。この場合、Ｘ軸方向の両端に位置するコンデンサユニットのそれぞれに、取付部材１５ａ，１５ｂが固定される。

またコンデンサユニットの配置方向は上述の例に限られない。一例として、電力変換装置１は、Ｚ軸方向に隣接して配置されるコンデンサユニット１１，２１を備えてもよい。

電力変換装置１は、締結部材１４１の代わりに、第１連結部材１４ａを筐体１１ｄ，２１ｄに接着する接着剤を備えてもよい。また電力変換装置１は、締結部材１４２の代わりに、第１連結部材１４ｂを筐体１１ｄ、２１ｄに接着する接着剤を備えてもよい。

電力変換装置１－５は、二重系の３レベルインバータに限られず、複数のコンデンサユニットと複数のスイッチング素子を有する任意の電力変換装置から構成される。一例として、電力変換装置１－５は、交流電源から交流電力の供給を受ける電力変換装置から構成されてもよい。
また電力変換装置１－５は、鉄道車両に限られず、振動を受ける任意の環境に配置され得る。

取付部材１５ａ，１５ｂは、板状部材に限られず、柱状部材から構成されてもよい。同様に、第１連結部材１４ａ，１４ｂ，１８ａ，１８ｂおよび第２連結部材１６ａ，１６ｂ，１９ａ，１９ｂは、板状部材に限られず、柱状部材から構成されてもよい。

スペーサ１７ａ，１７ｂの個数および形状は、筐体１１ｄと筐体３１ｄとの間のスペースおよび筐体２１ｄと筐体４１ｄとの間のスペースを確保することが可能な形状であれば、任意である。

電力変換装置２－５は、スペーサ１７ａ，１７ｂを設けなくてもよい。その場合、筐体１１ｄと筐体３１ｄとが当接して配置され、筐体２１ｄと筐体４１ｄとが当接して配置されてもよい。

締結部材１４１，１４２，１５１，１５２，１６１，１６２，１６３，１６４，１８１，１８２，１９１，１９２，１９３，６１１，６１２，６１３，６１４のそれぞれの個数および位置は、コンデンサユニット１１，２１，３１，４１を、鉄道車両の予想される最大振動を受けても位置がずれないように固定することができる個数および位置であれば、任意である。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１，２，３，４，５電力変換装置、９負荷、１０冷却器ベース、１０ａ，１０ｂ主面、１１，２１，３１，４１コンデンサユニット、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ出力端子、１１ｄ，２１ｄ，３１ｄ，４１ｄ筐体、１２，２２電力変換部、１２ａ，２２ａ正極端子、１２ｂ，２２ｂ中間端子、１２ｃ，２２ｃ負極端子、１３，２３バスバー、１４ａ，１４ｂ，１８ａ，１８ｂ第１連結部材、１５ａ，１５ｂ取付部材、１６ａ，１６ｂ，１９ａ，１９ｂ第２連結部材、１７ａ，１７ｂスペーサ、５１ヒートパイプ、５２フィン、６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ固定部材、１４１，１４２，１５１，１５２，１５３，１５４，１６１，１６２，１６３，１６４，１８１，１８２，１９１，１９２，１９３，６１１，６１２，６１３，６１４締結部材、ＦＣ１１，ＦＣ１２，ＦＣ２１，ＦＣ２２フィルタコンデンサ、ＭＣ１，ＭＣ２接触器、ＳＷ１，ＳＷ２スイッチング素子。

Claims

それぞれが電源から供給される電力で充電される少なくとも１つのコンデンサを有する複数のコンデンサユニットと、
それぞれの一次端子に、前記複数のコンデンサユニットの内、対応するコンデンサユニットが接続され、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオンオフの切換によって、前記一次端子を介して供給される電力を二次端子に接続される負荷に供給するための電力に変換し、変換した前記電力を前記二次端子から前記負荷に供給する複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部のそれぞれが有する前記スイッチング素子が主面に固定されるベースと、
隣接している複数の前記コンデンサユニットに固定される少なくとも１つの連結部材と、
それぞれが対応する前記コンデンサユニットに固定され、前記ベースに固定された複数の取付部材と、
を備え、
前記複数のコンデンサユニットは前記ベースの前記主面に沿って配置され、
前記複数の取付部材はそれぞれ、前記主面に沿って配置された前記複数のコンデンサユニットの内、両端に位置するコンデンサユニットに固定され、
前記少なくとも１つの連結部材は、前記ベースの前記主面に沿って延び、前記ベースの前記主面に交差する方向に間隔を空けて向き合う少なくとも一対の第１連結部材から構成される、
電力変換装置。
前記少なくとも一対の第１連結部材はそれぞれ、前記ベースの前記主面に沿う方向に隣接している前記複数のコンデンサユニットに固定される、
請求項１に記載の電力変換装置。
前記少なくとも一対の第１連結部材のそれぞれに固定され、前記ベースの前記主面に交差する方向に延びる固定部材をさらに備える、
請求項２に記載の電力変換装置。
前記複数のコンデンサユニットは前記ベースの前記主面に沿う方向および前記ベースの前記主面に交差する方向に二次元に配置される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
それぞれが電源から供給される電力で充電される少なくとも１つのコンデンサを有する複数のコンデンサユニットと、
それぞれの一次端子に、前記複数のコンデンサユニットの内、対応するコンデンサユニットが接続され、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオンオフの切換によって、前記一次端子を介して供給される電力を二次端子に接続される負荷に供給するための電力に変換し、変換した前記電力を前記二次端子から前記負荷に供給する複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部のそれぞれが有する前記スイッチング素子が主面に固定されるベースと、
隣接している複数の前記コンデンサユニットに固定される少なくとも１つの連結部材と、
それぞれが対応する前記コンデンサユニットに固定され、前記ベースに固定された複数の取付部材と、
を備え、
前記複数のコンデンサユニットは前記ベースの前記主面に沿う方向および前記ベースの前記主面に交差する方向に二次元に配置され、
前記複数の取付部材はそれぞれ、前記主面に沿って配置された前記複数のコンデンサユニットの内、両端に位置するコンデンサユニットに固定され、
前記少なくとも１つの連結部材は、前記ベースの前記主面に沿って延び、前記ベースの前記主面に交差する方向に間隔を空けて向き合う少なくとも一対の第１連結部材と、前記ベースの前記主面に交差する方向に延びる複数の第２連結部材とから構成され、
前記少なくとも一対の第１連結部材は、前記ベースの前記主面に沿う方向に隣接している前記複数のコンデンサユニットに固定され、
前記複数の第２連結部材はそれぞれ、前記ベースの前記主面に交差する方向に隣接している前記複数のコンデンサユニットに固定される、
電力変換装置。
それぞれが電源から供給される電力で充電される少なくとも１つのコンデンサを有する複数のコンデンサユニットと、
それぞれの一次端子に、前記複数のコンデンサユニットの内、対応するコンデンサユニットが接続され、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオンオフの切換によって、前記一次端子を介して供給される電力を二次端子に接続される負荷に供給するための電力に変換し、変換した前記電力を前記二次端子から前記負荷に供給する複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部のそれぞれが有する前記スイッチング素子が主面に固定されるベースと、
隣接している複数の前記コンデンサユニットに固定される少なくとも１つの連結部材と、
それぞれが対応する前記コンデンサユニットに固定され、前記ベースに固定された複数の取付部材と、
を備え、
前記複数のコンデンサユニットは前記ベースの前記主面に沿う方向および前記ベースの前記主面に交差する方向に二次元に配置され、
前記複数の取付部材はそれぞれ、前記主面に沿って配置された前記複数のコンデンサユニットの内、両端に位置するコンデンサユニットに固定され、
前記少なくとも１つの連結部材は、前記ベースの前記主面に交差する方向に延びる複数の第２連結部材から構成され、
前記複数の第２連結部材はそれぞれ、前記ベースの前記主面に交差する方向に隣接している前記複数のコンデンサユニットに固定され、
前記複数の第２連結部材の少なくともいずれかは前記ベースに固定され、他の前記第２連結部材は、前記ベースに固定された前記第２連結部材に固定される、
電力変換装置。
前記ベースの前記主面に交差する方向に隣接している前記複数のコンデンサユニットに当接するスペーサをさらに備える、
請求項４から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記コンデンサユニットを前記連結部材に固定する締結部材をさらに備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記コンデンサユニットを前記連結部材に接着する接着剤をさらに備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。