JP7277094B2

JP7277094B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP7277094B2
Application number: JP2018162336A
Authority: JP
Inventors: 瞭蟹澤
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2023-05-18
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: JP2020036486A

Description

本発明は、電力変換回路を構成する、並設された複数の半導体素子と、電力変換回路の直流端子に接続されて直流電流を平滑するフィルタコンデンサと、半導体素子を収納する筐体とを備え、半導体素子の並設方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向の内、半導体素子から遠ざかる方向をＸ軸プラス方向として、フィルタコンデンサが、複数の半導体素子からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置して固定される電力変換装置に関する。

従来、この種の電力変換装置として、半導体素子、フィルタコンデンサ、半導体素子を冷却する冷却手段等が固定されて一体化され、筐体内部に収納されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１には、半導体素子とフィルタコンデンサとを固定し、一体化するための具体的な技術手段は記載されていない。一体化については、例えば、フィルタコンデンサを半導体素子からＸ軸プラス方向に所定間隔を存して対置させ、フィルタコンデンサ側からボルトを半導体素子に螺入して固定することが考えられる。しかしながら、この場合、フィルタコンデンサと半導体素子との間がボルトによって絶縁破壊され、絶縁状態を保てなくなる虞がある。

特開２０１０－２８４０４９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、半導体素子とフィルタコンデンサとの間の絶縁状態を保って、フィルタコンデンサが、複数の半導体素子からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置して固定される電力変換装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、電力変換回路を構成する、並設された複数の半導体素子と、電力変換回路の直流端子に接続されて直流電流を平滑するフィルタコンデンサと、半導体素子を収納する筐体とを備え、半導体素子の並設方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向の内、半導体素子から遠ざかる方向をＸ軸プラス方向、Ｘ軸プラス方向と反対方向をＸ軸マイナス方向として、フィルタコンデンサが、そのＹ軸方向の長さよりも長い固定プレートによって、各半導体素子からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置して固定される電力変換装置であって、筐体は、各半導体素子及び各半導体素子を冷却する半導体冷却ユニットを収納する本体部と、フィルタコンデンサを固定するフィルタコンデンサ固定部とを備え、本体部はＸ軸プラス方向に開放され、各半導体素子が本体部のＸ軸プラス方向の端部に位置し、フィルタコンデンサ固定部は、本体部のＸ軸プラス方向の端部からＸ軸プラス方向に延設され、フィルタコンデンサ固定部は、Ｙ軸方向の一方及び他方の端部と、これらの端部の間に位置する、Ｘ軸プラス方向に延びる第１の部分とからなり、且つＸ軸プラス方向と、前記第１の部分から遠ざかる方向とが開放され、Ｘ軸プラス方向に延びる複数の固定フレームが、フィルタコンデンサの外側に配置されるように、筐体のフィルタコンデンサ固定部のＹ軸方向の一方及び他方の端部に支持され、固定プレートが、フィルタコンデンサのＸ軸プラス方向の端面に締結され、フィルタコンデンサを各固定フレームの内側に配置し、固定プレートのＸ軸マイナス方向の端面を各固定フレームのＸ軸プラス方向の端面に当接させて、各固定フレームのＸ軸プラス方向の端部に固定プレートが締結され、フィルタコンデンサが、各半導体素子からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置して固定されると共に、フィルタコンデンサと各半導体素子との間が、筐体のフィルタコンデンサ固定部の前記第１の部分から遠ざかる方向に開放されることを特徴とする。

本発明によれば、筐体に支持された固定フレームと、フィルタコンデンサに締結した固定プレートとの締結によって、半導体素子とフィルタコンデンサとをボルトで直接連結することなく、フィルタコンデンサを複数の半導体素子からＸ軸プラス方向に所定間隔を存して対置させて固定できる。このため、フィルタコンデンサと半導体素子との間の絶縁状態が保たれる。

本発明の電力変換装置の一実施形態を示した分解斜視図。図１に示した電力変換装置の斜視図。

図１及び図２を参照して、電力変換装置１は、電力変換回路を構成する、並設された３つの半導体素子２１，２２，２３と、電力変換回路の直流端子に接続されて直流電流を平滑するフィルタコンデンサ３と、半導体素子２１，２２，２３を収納する筐体４とを備えている。半導体素子２１，２２，２３には、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相分のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を一般的に採用できる。電力変換装置１では、半導体素子２１，２２，２３の並設方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向の内、半導体素子２１，２２，２３から遠ざかる方向をＸ軸プラス（＋）方向として、フィルタコンデンサ３が、半導体素子２１，２２，２３からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置して固定される。筐体４は、半導体素子２１，２２，２３を冷却するための冷却フィン等を有する半導体冷却ユニットを収納する本体部４１と、フィルタコンデンサ３を固定するためのフィルタコンデンサ固定部４２とを備えている。本体部４１はＸ軸プラス方向に開放され、半導体素子２１，２２，２３が本体部４１のＸ軸プラス方向の端部に位置している。フィルタコンデンサ固定部４２は、本体部４１のＸ軸プラス方向の端部からＸ軸方プラス方向に延設され、本体部４１と一体となっている。また、フィルタコンデンサ固定部４２はＸ軸プラス方向と上方とが開放されている。

また、電力変換装置１では、Ｘ軸プラス方向に延びる４本の固定フレーム５１，５２，５３，５４が、フィルタコンデンサ３の外側に配置されるように、筐体４の一部を構成するフィルタコンデンサ固定部４２のＹ軸方向の一方及び他方の端部４２ａ，４２ｂに支持されている。固定フレーム５１，５２は、フィルタコンデンサ固定部４２のＹ軸方向一方の端部４２ａの内面の上下に位置し、固定フレーム５３，５４は、フィルタコンデンサ固定部４２のＹ軸方向他方の端部４２ｂの内面の上下に位置している。固定フレーム５１，５２，５３，５４のＸ軸プラス方向の端面５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａは、同一平面上に配置されている。また、各端面５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａには、第１ねじ穴５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂが設けられている。固定フレーム５１，５２，５３，５４の形状は、第１ねじ穴５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂを設けることができる限り特に限定的ではない。例えば、ロッド状等であっても構わない。

フィルタコンデンサ３のＸ軸プラス方向の端面３１には、Ｙ軸方向の一方及び他方の端部の上下に計４つの第２ねじ穴３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが設けられている。いずれの第２ねじ穴３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄも非貫通のねじ穴である。また、フィルタコンデンサ３の上面３２には上方に突出する３つの端子部３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられている。フィルタコンデンサ３の端面３１にはほぼ平板状の固定プレート６が固定される。固定プレート６は、Ｙ軸方向の長さがフィルタコンデンサ３よりも長くなっている。また、固定プレート６の上下両端縁部はＸ軸プラス方向に折曲され、折曲部６ａ，６ｂが設けられている。折曲部６ａ，６ｂは固定プレート６の面強度を所定のものに確保している。さらに、固定プレート６には、固定フレーム５１，５２，５３，５４の端面５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａに設けられた第１ねじ穴５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂに対置する部分に、第１ボルト６１を挿通可能とした第１貫通穴が設けられ、フィルタコンデンサ３の端面３１に設けられた第２ねじ穴３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄに対置する部分には、第２ボルト６２を挿通可能とした第２貫通穴が設けられている。

固定プレート６のフィルタコンデンサ３の端面３１への固定は、上記第２貫通穴の夫々を第２ねじ穴３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの対応する一つと一致させ、各第２ボルト６２を各第２ねじ穴３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにＸ軸プラス方向からマイナス（－）方向に螺入して締結することによって実現される。端面３１に固定プレート６が固定されたフィルタコンデンサ３を筐体４のフィルタコンデンサ固定部４２に支持された固定フレーム５１，５２，５３，５４の内側に配置し、固定プレート６のＸ軸マイナス方向の端面を固定フレーム５１，５２，５３，５４の端面５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａに当接させると、フィルタコンデンサ３は、半導体素子２１，２２，２３からＸ軸方向に所定の間隔を存して対置する。また、固定プレート６の上記第１貫通穴の夫々が固定フレーム５１，５２，５３，５４の第１ねじ穴５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂの対応する一つと一致する。この状態において、各第１ボルト６１を各第１ねじ穴５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂからＸ軸プラス方向からマイナス方向に螺入して締結させると、フィルタコンデンサ３が、半導体素子２１，２２，２３からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置した状態で固定される。

上記の如く、電力変換装置１では、筐体４に支持された固定フレーム５１，５２，５３，５４と、フィルタコンデンサ３に締結した固定プレート６との締結によって、半導体素子２１，２２，２３とフィルタコンデンサ３とをボルトで直接連結することなく、フィルタコンデンサ３を半導体素子２１，２２，２３からＸ軸プラス方向に所定間隔を存して対置させて固定できる。このため、フィルタコンデンサ３と半導体素子２１，２２，２３との間の絶縁状態が保たれる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、フィルタコンデンサ固定部４２は本体部４１と別体とし、相互の連結によって筐体４を構成することが可能である。また、フィルタコンデンサ固定部４２の形状は特に限定的ではなく、また、固定フレーム５１，５２，５３，５４の本数や形状、固定プレート６の形状等は両者が締結可能である限り任意のものを採用することができる。

１…電力変換装置、２１，２２，２３…半導体素子、３…フィルタコンデンサ、３１…フィルタコンデンサ３のＸ軸プラス方向の端面、４…筐体、５１，５２，５３，５４…固定フレーム、６…固定プレート。

Claims

電力変換回路を構成する、並設された複数の半導体素子と、電力変換回路の直流端子に接続されて直流電流を平滑するフィルタコンデンサと、半導体素子を収納する筐体とを備え、半導体素子の並設方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向の内、半導体素子から遠ざかる方向をＸ軸プラス方向、Ｘ軸プラス方向と反対方向をＸ軸マイナス方向として、フィルタコンデンサが、そのＹ軸方向の長さよりも長い固定プレートによって、各半導体素子からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置して固定される電力変換装置であって、
筐体は、各半導体素子及び各半導体素子を冷却する半導体冷却ユニットを収納する本体部と、フィルタコンデンサを固定するフィルタコンデンサ固定部とを備え、本体部はＸ軸プラス方向に開放され、各半導体素子が本体部のＸ軸プラス方向の端部に位置し、フィルタコンデンサ固定部は、本体部のＸ軸プラス方向の端部からＸ軸プラス方向に延設され、フィルタコンデンサ固定部は、Ｙ軸方向の一方及び他方の端部と、これらの端部の間に位置する、Ｘ軸プラス方向に延びる第１の部分とからなり、且つＸ軸プラス方向と、前記第１の部分から遠ざかる方向とが開放され、
Ｘ軸プラス方向に延びる複数の固定フレームが、フィルタコンデンサの外側に配置されるように、筐体のフィルタコンデンサ固定部のＹ軸方向の一方及び他方の端部に支持され、固定プレートが、フィルタコンデンサのＸ軸プラス方向の端面に締結され、
フィルタコンデンサを各固定フレームの内側に配置し、固定プレートのＸ軸マイナス方向の端面を各固定フレームのＸ軸プラス方向の端面に当接させて、各固定フレームのＸ軸プラス方向の端部に固定プレートが締結され、フィルタコンデンサが、各半導体素子からＸ軸プラス方向に所定の間隔を存して対置して固定されると共に、フィルタコンデンサと各半導体素子との間が、筐体のフィルタコンデンサ固定部の前記第１の部分から遠ざかる方向に開放されることを特徴とする電力変換装置。