JP7366868B2 - Grid box for electric drive vehicles - Google Patents
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本発明は,電気駆動車両用グリッドボックスに関する。 The present invention relates to a grid box for electrically driven vehicles.
鉱山の採掘現場では、採掘した砕石物(高重量の運搬物)がダンプトラックにより運搬される。ダンプトラックの駆動方式は機械式と電気式に大別される。最大積載量が数百tに達する大型ダンプトラックでは電気式が多く採用される。電気駆動車両の一例である電気式ダンプトラックは、ディーゼルエンジンで発電機を回転させて生成した電力により走行モータ(電動モータ)を駆動させ、走行モータに接続された車輪を回転させ走行する。一方で、制動時や斜面を下るシーンでは発電ブレーキを使用する。発電ブレーキは車両の持つ運動エネルギーおよび位置エネルギーによって走行モータを回転させて速度を低下させる動作である。発電ブレーキの作動によって走行モータは回生電力を生成する。そのままでは車両の主回路電圧が過大になることから、車両は生成した回生電力を消費する必要がある。電気式ダンプトラックではこの電力消費をグリッドボックスにより行う。 At mining sites, excavated crushed stone (heavy weight material) is transported by dump trucks. Dump truck drive systems are broadly divided into mechanical and electric. Electric dump trucks are often used in large dump trucks with a maximum load capacity of several hundred tons. An electric dump truck, which is an example of an electrically driven vehicle, drives a travel motor (an electric motor) using electric power generated by rotating a generator using a diesel engine, and rotates wheels connected to the travel motor to travel. On the other hand, power-generating brakes are used when braking or when going down a slope. Dynamic braking is an operation that uses the kinetic energy and potential energy of the vehicle to rotate the travel motor to reduce the speed of the vehicle. The travel motor generates regenerative power by operating the dynamic brake. If this continues, the main circuit voltage of the vehicle will become excessive, so the vehicle must consume the generated regenerative power. In electric dump trucks, this power consumption is done by a grid box.
グリッドボックスは電気抵抗体群(以下抵抗体群という)を収容した箱状の構造体である。グリッドボックスは多くの場合、ダンプトラックのデッキ上、進行方向右側に搭載されている。電気ブレーキを作動させると、電気ドライブシステムが構成する電気回路がチョッパを介してグリッドボックスに接続される。チョッパは回路の電圧状況に応じて所定のタイミングでON、OFFを繰り返しながら余剰電力をグリッドボックスに送達し、回路電圧を所定の範囲に維持する。グリッドボックス内の抵抗体群は通電により発熱して余剰電力を消費する。そのままでは抵抗体群が過度に高温になり健全性を損なう。グリッドボックスは送風機を備え、発熱した抵抗体群に強制的に冷却風を与えてこれを冷却し、温度を適正範囲に保つ。 The grid box is a box-shaped structure that houses a group of electrical resistors (hereinafter referred to as a group of resistors). Grid boxes are often mounted on the deck of a dump truck, on the right side in the direction of travel. When the electric brake is activated, the electric circuit constituted by the electric drive system is connected to the grid box via the chopper. The chopper delivers surplus power to the grid box while repeatedly turning on and off at predetermined timings depending on the voltage status of the circuit, thereby maintaining the circuit voltage within a predetermined range. The resistor group inside the grid box generates heat when energized and consumes surplus power. If left as is, the resistor group will become excessively hot and its integrity will be impaired. The grid box is equipped with an air blower that forcibly blows cooling air onto the heated resistor group to cool it and keep the temperature within an appropriate range.
グリッドボックスに関する従来技術として特許文献1及び特許文献2がある。 Prior art related to grid boxes include Patent Document 1 and Patent Document 2.
特許文献1は、つづら折り状に湾曲したメタルストリップからなる抵抗要素と、フレームワークに固定された上下の取り付けボルト上にそれぞれ一列に配置され、抵抗要素の複数の湾曲部を保持する複数の絶縁要素とを備えた抵抗器ユニットを開示している。メタルストリップの複数の湾曲部には細長い開口部が形成され、各湾曲部の開口部に、各湾曲部を挟んで位置する絶縁要素の側面に形成された突起部がそれぞれ係合し、それらの開口部と突起部を保持要素として、メタルストリップの複数の湾曲部を絶縁要素間に保持する構成となっている。また、つづら折り状に湾曲したメタルストリップの複数の湾曲部を除いた抵抗要素部分はそれぞれ一様な方向に湾曲している。 Patent Document 1 discloses a resistance element made of a metal strip curved in a zigzag shape, and a plurality of insulating elements arranged in a line on upper and lower mounting bolts fixed to a framework, respectively, and holding a plurality of curved portions of the resistance element. A resistor unit is disclosed. Elongated openings are formed in the plurality of curved portions of the metal strip, and protrusions formed on the sides of the insulating elements located across each curved portion are engaged with the openings of each of the curved portions, respectively. The plurality of curved portions of the metal strip are held between the insulating elements using the openings and the protrusions as holding elements. Furthermore, the resistance element portions of the metal strip curved in a zigzag manner, excluding the plurality of curved portions, are each curved in a uniform direction.
特許文献2は、U字状の湾曲部を有するシートメタルから形成された複数の抵抗体を、シートメタルの脚部において隣接するもの同士で溶接継手によって接合したジグザグ抵抗体と、上下に離れて配置された第1及び第2絶縁部材とを備え、第1及び第2絶縁部材にジグザグ抵抗体を支持した抵抗体グリッドを開示している。隣接するシートメタルの脚部を接合する溶接継手として、例えば、脚部間にタブを挟んで溶接したり、脚部間にタブを挟んだ上でクリップを被せ、脚部とクリップにスロットを形成して溶接している。また、第1及び第2絶縁部材に対するジグザグ抵抗体の支持構造にも種々の形態があり、例えばジグザグ抵抗体の電流が流れる経路の一部であるU字状の湾曲部にタグを溶接で立設し、このタグを第1絶縁部材に形成した嵌合穴に挿入して固定し、上記脚部間に設けたタブを第2絶縁部材に形成したスロットに挿入して固定することで、第1及び第2絶縁部材にジグザグ抵抗体を支持している。また、ジグザグ抵抗体の電流が流れる経路の一部であるU字状の湾曲部に貫通孔を設け、第1絶縁部材から突出するピンをその貫通孔に挿入して固定し、上記脚部間に設けたタブを第2絶縁部材に形成したスロットに挿入して固定することで、第1及び第2絶縁部材にジグザグ抵抗体を支持している。 Patent Document 2 discloses a plurality of resistors formed from sheet metal having a U-shaped curved portion, and a zigzag resistor in which adjacent resistors at the leg portions of the sheet metal are joined by welding joints, and a zigzag resistor that is vertically separated. A resistor grid is disclosed that includes first and second insulating members arranged and in which a zigzag resistor is supported on the first and second insulating members. As a welded joint that joins the legs of adjacent sheet metal, for example, welding with a tab between the legs, or placing a clip on the tab between the legs and forming a slot between the legs and the clip. and welding. Furthermore, there are various types of support structures for the zigzag resistor with respect to the first and second insulating members. For example, a tag may be welded to a U-shaped curved portion of the zigzag resistor that is part of the current flow path. The tag is inserted into the fitting hole formed in the first insulating member and fixed, and the tab provided between the legs is inserted into the slot formed in the second insulating member and fixed. A zigzag resistor is supported on the first and second insulating members. In addition, a through hole is provided in the U-shaped curved portion of the zigzag resistor, which is a part of the current flow path, and a pin protruding from the first insulating member is inserted into the through hole and fixed. The zigzag resistor is supported by the first and second insulating members by inserting and fixing the tab provided in the second insulating member into the slot formed in the second insulating member.
ダンプトラックは運搬効率化のため積載重量および車両重量が大型化する傾向にある。積載物や車両の重量増大に伴いダンプトラックの運動エネルギー、位置エネルギーが大きくなるため、制動時の回生電力が大きくなる。グリッドボックスは車両大型化と共に消費電力を大きくする必要がある。一方で、デッキ上のグリッドボックス搭載領域は限られている。そのためグリッドボックスの大幅なサイズ増大は許容されない。以上から、グリッドボックスはサイズを大きくすることなく電力容量を大きくし、電力容量密度を高める必要がある。 Dump trucks tend to have larger loading weights and vehicle weights in order to improve transportation efficiency. As the weight of the load and vehicle increases, the kinetic energy and potential energy of the dump truck increase, so the regenerated power during braking increases. Grid boxes need to increase power consumption as vehicles become larger. On the other hand, the grid box mounting area on the deck is limited. Therefore, a significant increase in the size of the grid box is not allowed. From the above, it is necessary to increase the power capacity of the grid box without increasing its size, and to increase the power capacity density.
グリッドボックスの電力容量密度を高めるための一方策として、グリッドボックス内で抵抗体群を構成する抵抗体(特許文献1では、シートメタルストリップの上下の湾曲部間の抵抗要素部分、特許文献2では、シートメタルから形成された抵抗体)をより密に配置することが挙げられる。そのためには抵抗体の厚さ方向及び幅方向の配列ピッチをそれぞれ小さくするのがよい。 As one measure to increase the power capacity density of the grid box, a resistor that constitutes a resistor group in the grid box (in Patent Document 1, the resistance element portion between the upper and lower curved parts of the sheet metal strip, in Patent Document 2, , resistors formed from sheet metal) can be arranged more densely. For this purpose, it is preferable to reduce the arrangement pitch of the resistors in the thickness direction and the width direction.
また、他の方策としては、抵抗体のサイズを大きくすることなく抵抗体の総発熱量を増大させることが挙げられる。これにより、同じサイズのグリッドボックスであっても、電力容量密度を高めることができる。 Another measure is to increase the total heat generation amount of the resistor without increasing the size of the resistor. This allows the power capacity density to be increased even with grid boxes of the same size.
特許文献1では、メタルストリップの湾曲部に形成された開口部に絶縁要素に形成された突起部が係合することでメタルストリップの湾曲部を絶縁要素間に保持しており、メタルストリップは絶縁要素に固定的に支持される。 In Patent Document 1, the curved part of the metal strip is held between the insulating elements by engaging the protrusion formed in the insulating element with the opening formed in the curved part of the metal strip, and the metal strip is insulated. fixedly supported on the element.
ここで、走行モータで発電ブレーキを作用させたとき、抵抗体に電流が流れることで抵抗体が発熱して高温になり、抵抗体(メタルストリップ)に熱膨張が生じる。例として抵抗体材料に線膨張係数αが16.7ppm/Kの18Cr-8Niを用いた場合、抵抗体の長さLが600mm、温度変化ΔTが600Kのとき、熱膨張量ΔLは、ΔL=α・ΔT・L=6mm超に及ぶ。 Here, when a power generation brake is applied by the travel motor, a current flows through the resistor, which generates heat and becomes high temperature, causing thermal expansion in the resistor (metal strip). As an example, when 18Cr-8Ni with a linear expansion coefficient α of 16.7 ppm/K is used as the resistor material, when the length L of the resistor is 600 mm and the temperature change ΔT is 600 K, the amount of thermal expansion ΔL is ΔL= α・ΔT・L=exceeds 6mm.
このため、メタルストリップを絶縁要素に固定的に支持した特許文献1では、発電ブレーキの電流が抵抗体に流れ、抵抗体が熱膨張したときのメタルストリップの長さの増大を座屈(面外変形)により吸収する。このとき隣接する抵抗体同士の座屈量(面外変形量)に差異があると、両者が接触して短絡する可能性がある。このため特許文献1では、抵抗体を厚さ方向に短いピッチで高密度に配列することが難しく、グリッドボックスの電力容量密度を今まで以上に高めることができない。 For this reason, in Patent Document 1, in which a metal strip is fixedly supported on an insulating element, the current of the dynamic braking flows through the resistor, and when the resistor thermally expands, the length of the metal strip is increased by buckling (out-of-plane). deformation). At this time, if there is a difference in the amount of buckling (out-of-plane deformation) between adjacent resistors, there is a possibility that they will come into contact and cause a short circuit. For this reason, in Patent Document 1, it is difficult to arrange the resistors at a high density at short pitches in the thickness direction, and the power capacity density of the grid box cannot be increased more than ever.
また、特許文献1においては、メタルストリップの湾曲部を絶縁要素に保持するための保持要素として、メタルストリップの湾曲部に絶縁要素の突起部が係合する開口部を形成している。しかし、抵抗体の電流が流れる部分に貫通孔が形成されていると、抵抗体に電流が流れたときに貫通孔近傍の温度が局所的に高くなり、流れる電流の大きさが制限される。このため、抵抗体の総発熱量が低下し、この点でも特許文献1は、グリッドボックスの電力容量密度を高めることができない。 Further, in Patent Document 1, as a holding element for holding the curved portion of the metal strip to the insulating element, an opening is formed in the curved portion of the metal strip with which a protrusion of the insulating element engages. However, if a through hole is formed in a portion of the resistor through which current flows, the temperature near the through hole becomes locally high when current flows through the resistor, and the magnitude of the current that flows is limited. For this reason, the total amount of heat generated by the resistor decreases, and in this respect as well, Patent Document 1 cannot increase the power capacity density of the grid box.
特許文献2では、ジグザグ抵抗体は第1及び第2絶縁部材にピン或いはタグを挿入して固定する、或いは第1絶縁部材から突出するピンをメタルストリップの湾曲部に形成した貫通孔に挿入して固定するなどして、第1及び第2絶縁部材にジグザグ抵抗体を固定的に支持している。このため特許文献2においても、特許文献1と同様、発電ブレーキによる電流が抵抗体に流れ、抵抗体が熱膨張したときのメタルストリップの長さの増大を座屈(面外変形)により吸収することとなり、抵抗体を厚さ方向に短いピッチで高密度に配列することが難しく、グリッドボックスの電力容量密度を増大させることができない。 In Patent Document 2, the zigzag resistor is fixed by inserting a pin or a tag into the first and second insulating members, or by inserting a pin protruding from the first insulating member into a through hole formed in a curved part of a metal strip. The zigzag resistor is fixedly supported by the first and second insulating members. Therefore, in Patent Document 2, as in Patent Document 1, the electric current due to the dynamic braking flows through the resistor, and when the resistor thermally expands, the increase in the length of the metal strip is absorbed by buckling (out-of-plane deformation). Therefore, it is difficult to arrange the resistors at a high density at short pitches in the thickness direction, and it is impossible to increase the power capacity density of the grid box.
また、隣接するシートメタルの脚部を接合するため、脚部間にタブを挟んでクリップを被せ、脚部とクリップにスロットを形成して溶接したり、第1絶縁部材にジグザグ抵抗体を支持するため、メタルストリップの湾曲部に貫通孔を形成しており、特許文献1と同様、発電ブレーキにより抵抗体に電流が流れたとき、貫通孔近傍の温度が局所的に高くなり、流れる電流の大きさが制限されるため、抵抗体の総発熱量が低下し、グリッドボックスの電力容量密度を増大させることができない。 In addition, in order to join the legs of adjacent sheet metals, a tab is placed between the legs and a clip is placed over the legs, slots are formed in the legs and the clip and welded, and a zigzag resistor is supported on the first insulating member. Therefore, a through hole is formed in the curved part of the metal strip, and as in Patent Document 1, when current flows through the resistor due to dynamic braking, the temperature near the through hole increases locally, and the flowing current decreases. Due to the limited size, the total heat dissipation of the resistor is reduced and the power capacity density of the grid box cannot be increased.
本発明の目的は、発電ブレーキによる電流が抵抗体に流れ、抵抗体が熱膨張したときの長さの増大を吸収し、抵抗体を厚さ方向に短いピッチで高密度に配列することができ、かつ抵抗体のサイズを大きくすることなく抵抗体の総発熱量を増大させることができ、グリッドボックスの電力容量密度を増大させることができる電気駆動車両用グリッドボックスを提供することである。 The object of the present invention is to absorb the increase in length when the resistor thermally expands when a current due to dynamic braking flows through the resistor, and to enable the resistors to be arranged densely at short pitches in the thickness direction. It is an object of the present invention to provide a grid box for an electrically driven vehicle in which the total heat generation amount of the resistor can be increased without increasing the size of the resistor, and the power capacity density of the grid box can be increased.
本発明は、上記課題を解決するため、電気駆動車両に搭載され、走行用の電動モータが制動を行うときに生成される回生電力を熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを外部に放散する電気駆動車両用グリッドボックスであって、複数の抵抗体モジュールと送風機を備え、前記複数の抵抗体モジュールの各々は、金属製の板材からなる複数の抵抗体をつづら折り状に接合して構成され、前記複数の抵抗体の長さ方向の両端部に複数の折り返し部を形成した抵抗体群と、絶縁材料からなり、前記複数の抵抗体の長さ方向の両端部において前記抵抗体群の複数の折り返し部を支持するセパレータと、金属製の板材からなる複数のアダプタとを備え、前記セパレータは、前記複数の抵抗体の厚さ方向に所定間隔に形成された複数の貫通孔を有し、前記抵抗体群の複数の折り返し部は、それぞれ、前記複数のアダプタとともに前記セパレータの前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入され、前記複数のアダプタは、それぞれ、前記複数の抵抗体の長さ方向の変形を許容しかつ前記複数の抵抗体の厚さ方向及び幅方向の変位を拘束するよう、前記複数の貫通孔内で前記複数の折り返し部を前記複数の抵抗体の長さ方向に滑動可能に支持するものとする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an electric vehicle installed in an electric drive vehicle that converts regenerated electric power generated when an electric motor for driving performs braking into thermal energy, and dissipates the thermal energy to the outside. A grid box for a driving vehicle, comprising a plurality of resistor modules and a blower, each of the plurality of resistor modules being configured by joining a plurality of resistors made of metal plates in a meandering shape, a resistor group formed with a plurality of folded parts at both ends in the length direction of the plurality of resistors; and a plurality of folded parts of the resistor group made of an insulating material, at both ends in the length direction of the plurality of resistors. and a plurality of adapters made of metal plates, the separator having a plurality of through holes formed at predetermined intervals in the thickness direction of the plurality of resistors, and the separator supporting the plurality of resistors. The plurality of folded parts of the body group are respectively inserted into the plurality of through holes of the separator together with the plurality of adapters, and the plurality of adapters each allow deformation in the length direction of the plurality of resistors. and supporting the plurality of folded parts so as to be slidable in the length direction of the plurality of resistors within the plurality of through holes so as to restrain displacement of the plurality of resistors in the thickness direction and width direction. shall be.
これにより発電ブレーキによる電流が抵抗体に流れ、抵抗体が熱膨張するとき、抵抗体群の複数の折り返し部はそれぞれ複数のアダプタに対して複数の貫通孔内で抵抗体の長さ方向に滑動するため、抵抗体は熱膨張しても座屈することがない。これにより複数の抵抗体を厚さ方向に短いピッチで高密度に配列することができ、グリッドボックスの電力容量密度を増大させることができる。 As a result, current from the dynamic braking flows through the resistor, and when the resistor expands thermally, the multiple folded parts of the resistor group slide in the length direction of the resistor within the multiple through holes relative to the multiple adapters. Therefore, the resistor does not buckle even when thermally expanded. As a result, a plurality of resistors can be arranged at a high density at short pitches in the thickness direction, and the power capacity density of the grid box can be increased.
また、複数の抵抗体の折り返し部をアダプタによって滑動可能に支持するため、複数の抵抗体に貫通孔を形成する必要がなくなる。この結果、複数の抵抗体に電流が流れたとき、貫通孔近傍の温度が局所的に高くなることはなく、複数の抵抗体のサイズを大きくすることなく抵抗体の総発熱量を増大させ、これによってもグリッドボックスの電力容量密度を増大させることができる。 Further, since the folded portions of the plurality of resistors are slidably supported by the adapter, there is no need to form through holes in the plurality of resistors. As a result, when current flows through multiple resistors, the temperature near the through hole does not increase locally, and the total heat generation amount of the resistors increases without increasing the size of the multiple resistors. This also allows the power capacity density of the grid box to be increased.
本発明によれば、発電ブレーキによる電流が抵抗体に流れ、抵抗体が熱膨張したときの長さの増大を吸収し、抵抗体を厚さ方向に短いピッチで高密度に配列することができ、かつ抵抗体のサイズを大きくすることなく抵抗体の総発熱量を増大させることができる。これによりグリッドボックスの電力容量密度を増大させることができ、グリッドボックスとしての効率及び性能が向上させることができる。 According to the present invention, the current generated by the dynamic braking flows through the resistor, absorbing the increase in length when the resistor thermally expands, and making it possible to arrange the resistors at a high density at short pitches in the thickness direction. , and the total heat generation amount of the resistor can be increased without increasing the size of the resistor. As a result, the power capacity density of the grid box can be increased, and the efficiency and performance of the grid box can be improved.
上記の構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 The above configuration and effects will be made clear by the following description of the embodiments.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示されている技術的思考の範囲において当業者による様々な変更及び修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一の符号を付け、その繰り返しの場合は説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following explanations show specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these explanations, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical thinking disclosed in this specification. Changes and modifications are possible. Further, in all the figures for explaining the present invention, parts having the same function are given the same reference numerals, and in the case of repetition, the explanation may be omitted.
<電気式ダンプトラック>
図1は、本発明のグリッドボックスを搭載した一実施形態としての電気式ダンプトラックの外観図である。
<Electric dump truck>
FIG. 1 is an external view of an electric dump truck as an embodiment equipped with a grid box of the present invention.
図1において、ダンプトラック40は、鉱山などの資源採掘の現場で鉱石、砕石または土砂などの積載物の運搬に用いられ、積載重量が200tを超える超大型リジッドダンプトラックである。
In FIG. 1, a
前輪120は図に現れないフレームの前端に設けられたトレーリングアーム式サスペンションを介して、フレームの幅方向両側に取り付けられ、キングピンを中心に左右に操舵可能に構成されている。後輪43は、フレームの後端部に設けられたリアアクスルに収容された減速機、ホイール支持体その他を介して走行モータの駆動軸に接続され、走行モータの回転によって駆動する。
The
走行モータは電動モータであり、左右の後輪43のそれぞれに1つずつ設けられ、左右の後輪43を独立に駆動及び制動する。1対の走行モータは駆動軸(回転軸)が実質同一線となるよう、リアアクスル内に収容され固定されている。各走行モータはコントロールキャビネット42内に収められたインバータにそれぞれ接続されている。
The traveling motor is an electric motor, and one is provided for each of the left and right
図に現れないディーゼルエンジンは、デッキ41の下方でフレーム上に配置され支持されている。ディーゼルエンジンの駆動軸(回転軸)は主発電機、補助発電機の駆動軸に機械的に接続されている。ディーゼルエンジンはまた燃料タンク170に接続された燃料供給管を介して供給された燃料を燃焼させて駆動軸を回転させる。
A diesel engine, not shown, is arranged and supported on the frame below the
発電機はディーゼルエンジンの回転に応じて回転し、電力を生成する。生成した電力はコントロールキャビネット42に収容された整流器及びインバータを介して適切な三相交流電力に変換され、減速機を介して後輪43に接続された走行モータに供給される。これにより走行モータが回転すると、後輪43が回転して車両が走行する。電気ブレーキが作動すると、コントロールキャビネット42内に構成された電気ドライブシステムの主回路の一部が切り替えられ、走行モータが生成した回生電力がグリッドボックス群44に供給される。
The generator rotates in response to the rotation of the diesel engine and generates electricity. The generated electric power is converted into appropriate three-phase AC power via a rectifier and an inverter housed in the control cabinet 42, and is supplied to a travel motor connected to the
燃料タンク170は前輪120と後輪43の間で、フレームの幅方向の一側に取り付けられている。燃料タンク170は燃料供給管を介してディーゼルエンジンに接続され、貯留するディーゼル燃料をディーゼルエンジンに供給する。
The
図に現れない作動油タンクは前輪120と後輪43の間で、フレームの幅方向における燃料タンク170と反対側の一側に取り付けられている。作動油タンクは作動油供給管を介して各油圧機構に接続され、貯留する作動油を油圧機構に供給する。
A hydraulic oil tank not shown in the figure is attached to one side of the frame opposite to the
ボディ200は鉱石、砕石または土砂などの積載物が積載される部分である。ボディ200の底壁面は図示する姿勢において、前方側が後方側よりも低くなるよう傾斜している。ボディ200はフレームの中央付近に取り付けられた油圧シリンダを伸縮させることにより、フレームの後端に接続された部分を支点とする回転運動が可能である。シリンダを伸ばしてボディ200の底壁面を前方側が後方側よりも高くなるようにボディを上げることにより、積載物の放土を行う。
The
キャノピー240はボディ200の前縁からダンプトラック40の前方へ向けて延伸すると共に、幅方向全域にわたって設けられている。キャノピー240はデッキ41の上部を覆うように設けられており、デッキ41上に配置されているキャビン320、コントロールキャビネット42及びグリッドボックス群44などを積載物から保護している。
The
デッキ41はダンプトラック40前部の前後方向、幅方向に平行な板状の構造体である。デッキ41はオペレータのキャビン320への搭乗経路や、コントロールキャビネット42及びグリッドボックス群44の操作やメンテナンスのための区画を提供する。
The
キャビン320はデッキ41の左側部に設けられている。キャビン320はダンプトラック40のオペレータが搭乗してダンプトラック40を操作する空間を提供する。キャビン320の内部にはシート、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ボディ操作部、画像表示部などの各種機器が設置されている。
The
コントロールキャビネット42はデッキ41の幅方向中央部に、キャビン320に隣接して配置されている。コントロールキャビネット42はその筐体の内部に各種インバータ、整流器などパワー電子機器を収容し、各種電動機器に対して回路を構成している。
The control cabinet 42 is arranged at the center of the
グリッドボックス群44は、デッキ41の進行方向右側部に搭載されている。図示したグリッドボックス群44は6個のグリッドボックス10(図2等参照)により構成されている。
The
<第1実施形態>
図2は、本発明の第1実施形態のグリッドボックスの外観斜視図である。
<First embodiment>
FIG. 2 is an external perspective view of the grid box according to the first embodiment of the present invention.
グリッドボックス10は、電気式ダンプトラックが制動する際に、ダンプトラックの後輪を駆動する走行用の電動モータ(以下、走行モータという)が生成する回生電力を熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを外部に放散する機能を担う。グリッドボックス10は外観において、送風機11、ダクト12、整流板13、筐体15、ルーバ16を備えている。ダクトの一端は送風機11に接続され、他端は整流板に接続されている。整流板の他端は筐体15に接続されている。
The
筐体15は、鋼板製の矩形体であり、筐体15の内部には後述する抵抗体モジュール群及びその他を収容する。
The
送風機11は、補助発電機が生成する電力によって電動モータを回転させ、羽根車11Aを電動モータ(図示せず)により回転させる軸流式送風機であり、羽根車11Aの回転により回転軸方向に冷却風を生成する。冷却風は送風機11からダクト12、整流板13、筐体15の順に流通し、ルーバ16を通じ排出される。
The
ダクト12は、送風機11と整流板13及び筐体15を接続する。整流板13は、送風機11が生成した冷却風の流れを整える。ルーバ16は、筐体15を通過した冷却風の排出方向を調整し、また外部からの異物の侵入を防ぐ。
The
図1において、グリッドボックス10は送風機11が、コントロールキャビネット42の進行方向右側面に向き合うように搭載されている(すなわちダンプトラック右側面側にはルーバ16(図2参照)が露出している)。
In FIG. 1, the
図3は、第1実施形態のグリッドボックス10の部分分解斜視図である。この図3を用いて、グリッドボックス10の構成を詳述する。
FIG. 3 is a partially exploded perspective view of the
ダクト12は、冷却風の流れ方向にテーパ状をなす筒状体である。ダクト12は、円筒状の外形を有する送風機11と矩形状の外形を有する整流板13とを接続できるよう、送風機11に接続する側の開放端は円形、整流板13に接続する側の開放端は矩形をなしている。
The
整流板13は、矩形の枠体であり、内部に格子が形成されている。羽根車11Aの回転により生成する冷却風は羽根車11Aの回転軸回りの旋回を伴い、主として径方向の速度分布を有することから、整流板13はこれを整流して旋回を抑えると共に、速度分布を軽減する。
The
筐体15内には、複数の抵抗体モジュール20が積層された抵抗体モジュール群20Gが配置されている。抵抗体モジュール20は、隣接するもの同士でバスバー32により電気的及び機械的に接続されている。また、抵抗体モジュール群20Gは、筐体15の側板15a,15aに溶接された仕切板14A,14Bによって保持され、筐体15内に機械的に拘束されている。
In the
送風機11が生成する冷却風は、筐体15の内部において、送風機11に近い抵抗体モジュール20を最上流として隣接する他の抵抗体モジュール20へと順に流れる。
The cooling air generated by the
図4は、第1実施形態の抵抗体モジュール20の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the
抵抗体モジュール20は、抵抗体群21Gと、抵抗体群21Gの図示上下の折り返し部21Fa,21Fb(図5参照)を支持する磁器製で絶縁性の碍子であるセパレータ24、25と、セパレータ24、25の両端部に位置し、セパレータ24,25の双方の端部を保持する図示左右の側板26A,26Bとで構成されている。側板26A,26Bは鋼製であり、セパレータ24、25の端部の端面及び上下面を覆うように予めクランク状に曲げ加工されている。また、クランク状部分にはセパレータ24,25の切欠部24B,25B(図6)に対応する位置にスリット加工が施されている。
The
側板26A,26Bの左右方向からは、シャフト27A,27Bがセパレータ24,25の切欠部24B,25B(図6)及び側板26A,26Bの上述したスリット加工部にはめ込まれている。各シャフト27A,27Bの長手方向両端には、その中央部の径よりも小さな径のおねじ部が形成され、おねじ部はそれぞれナット28,28により締結されている。これにより、セパレータ24,25は機械的に一体化された状態となる。各シャフト27A,27Bの有効長さ部分(シャフト27A,27Bの中央部の長さ部分)とナット28,28は、抵抗体21A,21B(後述)が常に健全な形状を保つようにセパレータ24,25の間隔を一定に維持する働きを有する。
From the left-right direction of the
図1において、グリッドボックス群44は内蔵した複数の抵抗体モジュール20の抵抗体群21G(図5等参照)により回生電力を消費する。またその際生じる抵抗体群21Gの発熱に伴う温度上昇を送風機11(図2参照)が生成する冷却風により緩和し、抵抗体21A,21B(図5等参照)の温度を適正範囲に維持する。
In FIG. 1, the
図5は、第1実施形態の抵抗体群21Gの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of the
抵抗体群21Gは抵抗体21A,21Bの集合体と端子23からなる。抵抗体21Aと抵抗体21Bは、直方体状の金属薄板をプレス加工したものであり、抵抗体21Aの長さ方向の一端部分である図示上側の端部部分と他端部分である図示下側の端部部分にそれぞれ段差部21SA,21Sbが形成されている。抵抗体21Bの長さ方向の一端部分である図示上側の端部部分と他端部分である図示下側の端部部分にもそれぞれ段差部21SA,21Sbが形成されている。抵抗体21Aの図示上側の端部部分に形成された段差部21Saと図示下側の端部部分に形成された段差部21Sbとではプレスによる曲げ方向が反対になっており、抵抗体21Bの図示上側の端部部分に形成された段差部21Saと図示下側の端部部分に形成された段差部21Sbもプレスによる曲げ方向が反対になっている。また、抵抗体21A,21Bは、図示上側の段差部21SA,21Saを境にして図示上側の端部側に折り返し部21Faを形成し、図示下側の段差部21SA,21Saを境にして図示下側の端部側に折り返し部21Fbを形成し、抵抗体21Aの段差部21SA,21Sb間に抵抗体21Aの本体部分(抵抗体本体)21mを形成し、抵抗体21Bの段差部21SA,21Sb間に抵抗体21Bの本体部分(抵抗体本体)21mを形成している。
The
抵抗体21Aと抵抗体21Bは、共に、上記段差部21SA,21Sbを備えた同じ形状の素材から構成されており、これらの素材を交互に上下を反対にして折り返し部21Fa,21Fbに相当する部分を対向させて突き合わせ、その突合せ部分の段差部21SA,21Sbに近接する部分を例えばスポット溶接により溶接して溶接部21WA,21Wbを形成し、両者を機械的ならびに電気的に一体化している。所定枚数の素材に対してこの工程を繰り返すことにより、所定個数の抵抗体21A,21Bはつづら折り状に接合され、折り返し部21Fa,21Fbを備えた抵抗体群21Gが形成される。
Both the
折り返し部21Fa,21Fbは、それぞれ、抵抗体21A,21B(抵抗体本体21m及び段差部21SA,21Sb)と同じ幅の基端部分21F1と、基端部分21F1よりも長さ方向端部側に形成され、基端部分21F1より幅狭の先端部分21F2を有する形状に加工されており、基端部分21F1には先端部分21F2に連なる端縁部分に左右の肩部51,51が形成されている。言い換えれば、先端部分21F2は、肩部51,51よりも長さ方向端部側に位置している。溶接部21WA,21Wbは基端部分21F1に形成されている。
The folded portions 21Fa and 21Fb are formed at a base end portion 21F1 having the same width as the
また、先端部分21F2の端縁部にノッチ52が形成され、ノッチ52は、先端部分21F2の側面から見て端縁部が開放し、底縁部と左右の側縁部を有する矩形の形状をしている。
Further, a
抵抗体群21Gのつづら折りの両端に位置する抵抗体21A,21Bの図示上側の折り返し部21Faに端子23が溶接されている。
抵抗体21A,21Bの材料には鉄クロムアルミ合金が用いられている。また抵抗体21A,21Bの板厚は1mmであり、中央部分における積層ピッチは10mmとされている。なお、抵抗体21A,21Bの材料には鉄ニッケルクロム合金が用いられてもよい。またその寸法は上記に制限されない。
An iron chromium aluminum alloy is used as the material for the
図6は第1実施形態の抵抗体モジュール20の組立段階の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of the
セパレータ24,25には、抵抗体21A,21Bの厚さ方向に所定間隔に、抵抗体群21Gの複数の折り返し部21Fa,21Fbが挿入される複数の貫通孔24A,25Aが形成されている。貫通孔24A,25Aは、それぞれ紙面上方から見て矩形をしており、貫通孔24A,25Aのそれぞれに、抵抗体群21Gの折り返し部21Fa,21Fbの先端部分21F2(図5参照)がそれぞれ挿入されている。セパレータ25の両端の貫通孔25Aには、抵抗体群21Gのつづら折りの両端に位置する抵抗体21A,21Bに溶接された端子23が貫通している。セパレータ24,25には、また、それぞれ両端部に前述した切欠部24B、25Bが形成されている。
A plurality of through
図7は、第1実施形態の抵抗体モジュール20の部分破断斜視図であって、セパレータ25の貫通孔25A内での抵抗体21A,21Bの折り返し部21Faの支持構造を示す図ある。
FIG. 7 is a partially cutaway perspective view of the
抵抗体群21Gの複数の折り返し部21Faの先端部分21F2は、それぞれ、金属製の板材からなる複数のアダプタ53Aとともにセパレータ25の複数の貫通孔25Aに挿入され、複数のアダプタ53Aは、それぞれ、複数の折り返し部21Faと複数の貫通孔25Aの抵抗体21A,21Bの厚さ方向に相対する側壁に接触している。また、複数のアダプタ53Aは、それぞれ、抵抗体21A,21Bの長さ方向の変形を許容しかつ抵抗体21A,21Bの厚さ方向及び幅方向の変位を拘束するよう、複数の貫通孔23A内で複数の折り返し部21Faを複数の抵抗体21A,21Bの長さ方向に滑動可能に支持している。セパレータ24側も同様に構成されている。
The tip portions 21F2 of the plurality of folded portions 21Fa of the
以下に、貫通孔25A内での折り返し部21Faの支持構造を詳細に説明する。
Below, the support structure of the folded portion 21Fa within the through
前述したように、抵抗体群21Gの折り返し部21Faは基端部分21F1と、基端部分21F1より幅狭の先端部分21F2を有し、先端部分21F2の端縁部に矩形の形状のノッチ52が形成されている。
As described above, the folded portion 21Fa of the
抵抗体群21Gの折り返し部21Faの先端部分21F2の幅(抵抗体21A,21Bの幅方向での先端部分21F2の寸法)W21F2はセパレータ25に形成された貫通孔25Aの幅(抵抗体21A,21Bの幅方向での貫通孔25Aの寸法)W25A1よりもわずかに小さく(W21F2<W25A1)、折り返し部21Faの先端部分21F2はセパレータ25の貫通孔25Aに挿入可能である。ここで、「わずかに小さく」とは、先端部分21F2の幅W21F2を可能な限り貫通孔25Aの幅W25A1に近づけ、かつ抵抗体21A,21Bが熱膨張したときでも貫通孔25Aの抵抗体幅方向に対面する壁部に強く接触せず、貫通孔25A内での抵抗体21A,21Bの移動を許容するような寸法を言う。
The width of the tip portion 21F2 of the folded portion 21Fa of the
また、抵抗体群21Gの折り返し部21Faの基端部分21F1の幅(抵抗体21A,21Bの幅方向での基端部分21F1の寸法)W21F1は、セパレータ25に形成された貫通孔25Aの幅(抵抗体21A,21Bの幅方向での貫通孔25Aの寸法)W25A1よりも大きく(W21F1>W25A1)、折り返し部21Faの基端部分21F1はセパレータ25の貫通孔25Aに挿入不能となっている。折り返し部21Faの先端部分21F2の長さは、先端部分21F2が貫通孔25A内でアダプタ53Aによって支持されたとき、熱膨張による抵抗体21A,21Bの長さの増大を許容するように基端部分21F1の肩部51がセパレータ25の複数の抵抗体21A,21Bの本体部分21mが位置する側の壁面25Lから、所定距離、離れるような寸法になっている。
The width W21F1 of the base end portion 21F1 of the folded portion 21Fa of the
図8は、第1実施形態のアダプタの斜視図である。図9Aは、第1実施形態の図6のセパレータ25を上方から見た部分平面図である。図9Bは、図9AのB-B線断面図である。図9Cは、図9AのC-C線断面図である。図9Dは、図9AのD-D線断面図である。
FIG. 8 is a perspective view of the adapter of the first embodiment. FIG. 9A is a partial plan view of the
図8において、アダプタ53Aの各々は、アーチ部と54Aと、アーチ部54Aに連なる相対する1対の板部分55Aとを有し、1対の板部分55Aは、それぞれ、第1板部分56Aと、第1板部分56Aよりも幅が狭く、アーチ部54Aよりも幅が広く、アーチ部54Aに連なる第2板部分57Aとを有し、第1板部分56Aの第2板部分57Aに連なる端縁部分に左右の肩部55A1,55A1が形成されている。また、アダプタ53Aは、1対の板部分55Aの先端部分が抵抗体21A,21Bの折り返し部21Fa(好ましくは折り返し部21Faの基端部分21F1)に接触する形状に成形されている。アダプタ53Aは、金属製の板材の外形をプレスで成形した後、アーチ部54Aの部分で折り曲げられている。
In FIG. 8, each of the
アダプタ53Aの板部分55Aの第1板部分56Aの幅W56Aはセパレータ25に形成された貫通孔25Aの幅W25A1よりも大きく(W56A>W25A1)、板部分55Aの第2板部分57Aの幅W57Aは、貫通孔25Aの幅W25A1よりも小さい(W57A<W25A1)。これによりアダプタ53Aは、第2板部分57Aにおいてセパレータ25の貫通孔25Aに挿入可能である。また、第2板部分57Aが貫通孔25Aに挿入されたアダプタ53Aの第1板部分56Aの肩部55A1は、セパレータ25の複数の抵抗体21A,21Bの本体部分21mが位置する側の壁面25Lに接触し、アダプタ53Aをその位置に拘束する。
The width W56A of the
アダプタ53Aのアーチ部54Aは抵抗体21A,21Bのノッチ52にはめ合わされる。アーチ部54Aの幅W54A1はノッチ52の抵抗体幅方向の寸法W52よりもわずかに小さく設定され(W52>W54A1)、貫通孔25A内での熱膨張による抵抗体21A,21Bの長さの増大を許容する寸法になっている。
The
また、アーチ部54Aを上方から見たアダプタ53Aの抵抗体厚さ方向の寸法W54A2は、貫通孔25Aの抵抗体厚さ方向(抵抗体21A,21Bの厚さ方向における貫通孔25A)の寸法W25A2よりもわずかに大きく設定されている(W54A2>W25A2)。これにより貫通孔25Aに挿入されたアダプタ53Aは、両側部分(アーチ部54A)の外表面の一部が貫通孔25Aの抵抗体厚さ方向に向き合う側壁に接触し、アーチ部54Aの板ばねとしての弾性力でアダプタ53Aが貫通孔25A内に保持されるようになっている。このとき、アダプタ53Aは、1対の板部分55Aの先端部分において抵抗体21A,21Bの折り返し部21Faの表面に接触する。
Also, the dimension W54A2 of the
抵抗体群21Gの折り返し部21Faの先端部分21F2はセパレータ25の複数の抵抗体21A,21Bの本体部分21mが位置する側からアダプタ53Aと組み合されて貫通孔25Aに挿入され、貫通孔25A内でアダプタ53Aによって支持される。このとき、アーチ部54Aは、貫通孔25Aに対してノッチ52の底縁部よりも深く、かつ折り返し部21Faの先端部分21F2の端縁部よりも浅く挿入される。
The tip portion 21F2 of the folded portion 21Fa of the
これらはセパレータ24(図6参照)側も同様である。 The same applies to the separator 24 (see FIG. 6) side.
以上のようにアダプタ53Aのアーチ部54Aは、アーチ部54Aの内面が折り返し部21Faに形成されたノッチ52の底部から浮いた状態でノッチ52に挿入され、かつアーチ部54Aの外面の一部は貫通孔25Aの抵抗体21A,21Bの厚さ方向に向き合う側壁に接触するよう貫通孔25Aに挿入される。
As described above, the
また、アダプタ53Aの1対の板部分55Aは、内面の一部が折り返し部21Faの先端部分21F2に接触し、かつ肩部55A1がセパレータ25の複数の抵抗体21A,21Bの本体部分21mが位置する側の壁面25L外面に接触してアダプタ53Aの移動を拘束することで、アダプタ53Aは折り返し部21Faの先端部分21F2を複数の抵抗体21A,21Bの長さ方向に滑動可能に支持する。
Further, a part of the inner surface of the pair of
図10は第1実施形態の抵抗体モジュール群20Gの斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of a
抵抗体モジュール群20Gにおいて、各抵抗体モジュール20は抵抗体群21Gの幅方向に複数積層されている。また隣接する抵抗体モジュール20同士は、双方の端子23がバスバー32により電気的に接続されている。各バスバー32はプレス成形された後、すずめっきされた鋼板である。バスバー32と端子23は、双方に図示しない丸孔が設けられており、これにボルトを通してナットで締結することにより結合されている。この結果、抵抗体モジュール群20Gの全ての抵抗体は、いわゆる一筆書き状に電気的に直列に接続される。
In the
積層の両端に位置する抵抗体モジュール20の側板26A,26B(図4参照)には仕切板14A,14Bが接するように位置している。仕切板14A,14Bはプレス加工された鋼板である。仕切板14A,14Bは、筐体15の側板15a,15aに溶接され(図3及び図11参照)、抵抗体モジュール群20Gは仕切板14A,14B間に保持される。
図11は第1実施形態の抵抗体モジュール群20Gを筐体15に収容した状態の断面斜視図である。図12は、図11に示した抵抗体モジュール群20Gの部分拡大図である。
FIG. 11 is a cross-sectional perspective view of the
各抵抗体モジュール20はそれぞれ筐体15の側板15a,15a及び上下板15b,15b(図4)が当接する部分で図示しないねじにより締結され機械的に一体化されている。
Each
筐体15の側板15a,15a及び上下板15b,15bはそれぞれ別の板材で構成されており、分離可能とされている。したがって必要な面の板材を一時的に取り外した上で、各抵抗体モジュール20を機械的に拘束するねじを取り外すことにより、特定の抵抗体モジュール20を分離して取り出すことができる。このことは修理や保守における交換を抵抗体モジュール単位で行うことを可能にし、メンテナンス性が向上する。
The
図13は第1実施形態のグリッドボックス群44の斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view of the
ダンプトラックにおいて、ダンプトラックの制動エネルギーが単一のグリッドボックスの容量に比べて大きい場合は、1車両に対して複数のグリッドボックス10を搭載する。本実施形態では4個のグリッドボックス10を1車両に搭載すべく一体化され、グリッドボックス群44を構成している。グリッドボックス10はそれぞれ懸架体17により機械的に保護されると同時に、クレーンによる懸架を可能にしている。グリッドボックス10同士は懸架体17を通じて機械的に相対固定されている。
In a dump truck, if the braking energy of the dump truck is larger than the capacity of a single grid box, a plurality of
図14Aは、貫通孔が形成されていない抵抗体の発熱分布の解析結果を示す図である。図14Bは、任意の貫通孔が形成された抵抗体の発熱分布の解析結果を示す図である。 FIG. 14A is a diagram showing an analysis result of heat generation distribution of a resistor in which a through hole is not formed. FIG. 14B is a diagram showing an analysis result of heat generation distribution of a resistor in which an arbitrary through hole is formed.
図14Aの抵抗体21Cには両端(上下端)近傍に複数の溶接部22Cがある。溶接部22Cを介して隣接する他の抵抗体と電気的に直列に接続されている。本解析ではその中の1つの抵抗体を抽出して、上下の溶接部22C間に所定の電位を与えて電流を流したときのジュール発熱分布を求めたものである。これより、溶接部22Cよりも端部では電流は殆ど流れず発熱密度はほぼ0であること、抵抗体中央部の発熱密度はほぼ均等であること、などがわかる。発熱密度を抵抗体体積で積分した抵抗体21Cの総発熱量(仕事量)は742Wであった。
The
図14Bの抵抗体21Dについても、同様に、上下の溶接部22C間に所定の電位を与えて電流を流したときのジュール発熱分布を求めた。図14Bにおいては、図14Aに比べて抵抗体中央部の発熱密度の不均等性が高く、特に貫通孔21Eの左右近傍では発熱密度が著しく高くなることがわかる。図14Aの抵抗体21Cと同様の材質の抵抗体21Dを用いて同様に電位差を付与したにも係わらず、求められた抵抗体21Dの総発熱量(仕事量)は723Wで、図14Aの解析結果に比べて小さかった。
Regarding the
図15Aは、貫通孔が形成されていない抵抗体の温度の解析結果を示す図である。図15Bは、任意の貫通孔が形成された抵抗体の温度の解析結果を示す図である。 FIG. 15A is a diagram showing an analysis result of the temperature of a resistor in which a through hole is not formed. FIG. 15B is a diagram showing an analysis result of the temperature of a resistor in which an arbitrary through hole is formed.
図14Aの発熱条件で紙面左から右の方向に送風機11(図2)からの送風を想定した気流を付与して放熱させたときの抵抗体21C表面の温度上昇を解析した。抵抗体21Cの中央部紙面右側(気流の下流側)に一様な最高温度上昇域を生じた。温度上昇は438Kであった。
The temperature rise on the surface of the
図15Bの抵抗体21Dについても同様に温度上昇を解析した。図14Bの発熱分布傾向を受けて、図15Aに比べて不均等な温度上昇の傾向を示した。貫通孔21Eの紙面左右には局所的な温度上昇部が見られ、最高温度上昇はこの部分で485Kであり、図15Aの解析に比べ高かった。
The temperature rise was similarly analyzed for the
以上の検討から、抵抗体の電流が流れる部分に貫通孔を設けると、抵抗体の総発熱量(仕事量)が低下しかつ温度上昇が高まることがわかる。これらは共にグリッドボックスの電力容量密度を低下させ、グリッドボックスとしての効率及び性能を下げる。 From the above studies, it can be seen that when a through hole is provided in the portion of the resistor through which current flows, the total heat generation amount (work amount) of the resistor decreases and the temperature rise increases. Both of these reduce the power capacity density of the grid box, reducing its efficiency and performance as a grid box.
本実施形態では、抵抗体21A,21Bに貫通孔が形成されていないため、抵抗体21A,21Bに電流が流れたとき、温度が局所的に高くなることはなく、抵抗体21A,21Bのサイズを大きくすることなく、抵抗体21A,21Bの総発熱量(仕事量)を増大させることができ、グリッドボックスとしての効率及び性能が向上する。
In this embodiment, since through holes are not formed in the
本実施形態によれば以下の効果が得られる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
1.本実施形態において、抵抗体21A,21Bは、抵抗体21A,21Bの長さ方向にアダプタ53Aとの接触面で相対的に滑ることが可能なため、発電ブレーキによる電流が抵抗体21A,21Bに流れ、抵抗体21A,21Bの温度が上昇するとき、抵抗体21A,21Bは自由に熱膨張することができ、抵抗体21A,21Bは座屈することがない。これにより抵抗体21A,21Bを厚さ方向に短いピッチで高密度に配列することができ、グリッドボックス10の電力容量密度を増大させ、グリッドボックスとしての効率及び性能が向上させることができる。
1. In this embodiment, the
2.抵抗体21A,21Bの折り返し部21Faをアダプタ53Aによって滑動可能に支持するため、抵抗体21A,21Bに貫通孔或いはスリットを形成する必要がなくなる。この結果、抵抗体21A,21Bに電流が流れたとき、貫通孔近傍の温度が局所的に高くなるという問題は発生せず、これによっても抵抗体21A,21Bのサイズを大きくすることなく、抵抗体21A,21Bの総発熱量を増大させ、グリッドボックスとしての効率及び性能が向上させることができる。また、抵抗体21A,21Bの最高到達温度が低く保たれ、抵抗体21A,21Bの健全性が維持される。
2. Since the folded portions 21Fa of the
3.抵抗体21A,21Bはアダプタ53Aのアーチ部54Aが備える板ばね性で拘束されるから、貫通孔24A,25A内で変形や変位を生じることがない。抵抗体21A,21Bの幅方向についても、抵抗体21A,21Bの相対的な変位や変形はアダプタ53Aとノッチ52の接触、及びアダプタ53Aと貫通孔24A,25Aの接触により拘束されるため、抵抗体21A,21Bの幅方向の変位及び変形を抑止することができる。
3. Since the
<第2実施形態>
図16は、第2実施形態の抵抗体モジュールの部分破断斜視図であって、セパレータ25の貫通孔25A内での抵抗体21A,21Bの折り返し部21Faの支持構造を示す、図7と同様な図である。図17は、第2実施形態の抵抗体21A,21Bの折り返し部21Fa及びアダプタ53Bの貫通孔25A内への挿入状態を示す、図9Bと同様な断面図である。
<Second embodiment>
FIG. 16 is a partially cutaway perspective view of the resistor module of the second embodiment, similar to FIG. It is a diagram. FIG. 17 is a sectional view similar to FIG. 9B, showing a state in which the folded portions 21Fa of the
本実施形態において、複数のアダプタ53Bの各々は、アーチ部と54Bと、アーチ部54Aに連なる相対する1対の板部分55Bとを有し、1対の板部分55Bの全面が抵抗体21A,21Bの折り返し部21Faに面接触する形状に成形されている。アダプタ53Bのそれ以外の構成は第1実施形態のアダプタ53Aと同じである。
In this embodiment, each of the plurality of
本実施形態において、アダプタ53Bは、1対の板部分55Bの全面が抵抗体21A,21Bの折り返し部21Faに面接触する。これにより抵抗体21A,21Bの厚さ方向(紙面左右方向)の変位を第1実施形態よりも更に強く抑制することができる。この結果隣接する抵抗体21A,21B同士の間隔が常に均等に維持される。したがって、抵抗体21A,21B同士の間を流通する送風機11からの気流が均等に分配され、均等な冷却作用がもたらされることから、抵抗体21A,21B同士の温度均等性が高められる。また、隣接する抵抗体21A,21Bの間隔が常に等しいことから、抵抗体21A,21B同士の接触がより確実に防止され、抵抗体21A,21Bを厚さ方向により短いピッチで高密度に配列することができ、グリッドボックス10の電力容量密度を増大させることができる。
In this embodiment, the entire surfaces of the pair of
<第3実施形態>
図18は、第3実施形態の抵抗体モジュールの部分破断斜視図であって、セパレータ25の貫通孔25A内での抵抗体21A,21Bの折り返し部21FaCの支持構造を示す、図7と同様な図である。図19は、第3実施形態の抵抗体21A,21Bの折り返し部21FaC及びアダプタ53Cの貫通孔25A内への挿入状態を示す、図9Bと同様な断面図である。
<Third embodiment>
FIG. 18 is a partially cutaway perspective view of the resistor module of the third embodiment, similar to FIG. It is a diagram. FIG. 19 is a sectional view similar to FIG. 9B, showing a state in which the folded portions 21FaC of the
本実施形態において、抵抗体群21Gの折り返し部21FaCの各々は、基端部分21F1と先端部分21F2Cとを有し、先端部分21F2は、貫通孔25Aに挿入される部分に、折り返し部21FaCの両側面から突出し、折り返し部21FaCの幅方向に延在したバネ性を備えた1対の曲げ加工部58,58を備えている。1対の曲げ加工部58,58は、それぞれ、抵抗体21A,21Bの素材をプレスにより断面V字型に曲げ加工したものである。アダプタ53Cのそれ以外の構成は第1実施形態のアダプタ53Aと同じである。
In this embodiment, each of the folded portions 21FaC of the
複数のアダプタ53Cの各々は、1対の板部分55A,55Aの内面が1対の曲げ加工部58,58に接触し、1対の板部分55A,55Aの外面が貫通孔25Aの抵抗体21A,21Bの厚さ方向に向き合う側壁に接触するよう貫通孔25Aに挿入されている。また、アダプタ53Cは板部分55Aの全面が貫通孔25Aの抵抗体21A,21Bの厚さ方向に向き合う側壁に接触するようアーチ部54Cの寸法が定められている。
In each of the plurality of
これにより曲げ加工部55はバネ性を備えて伸縮できることから、一定の摩擦力を有してアダプタ53Cと接触しながら相対的に抵抗体な朝方向に滑動することができる。したがって、貫通孔25Aの大きさに多少の誤差があってもガタ(振動)を生じることがない。この結果、隣接する抵抗体同士の間隔が常に均等に維持され、第2実施形態と同様、抵抗体21A,21Bを厚さ方向により短いピッチで高密度に配列することができ、グリッドボックス10の電力容量密度を増大させることができる。
As a result, the bent portion 55 has a spring property and can be expanded and contracted, so that it can slide in the relatively resistive direction while contacting the
10:グリッドボックス
11:送風機
20:抵抗体モジュール
20G:抵抗体モジュール群
21A,21B:抵抗体
21G:抵抗体群
21SA,21Sb:段差部
21Fa,21Fb,21FaC:折り返し部
21m:抵抗体の本体部分(抵抗体本体)
21F1:基端部分
21F2,21F2C:先端部分
21WA,21Wb:溶接部
23:端子
24,25:セパレータ
24A,25A:貫通孔
32:バスバー
44:グリッドボックス群
51:肩部
52:ノッチ
53A,53B,53C:アダプタ
54A、54B、54C:アーチ部
55A:板部分
56A:第1板部分
57A:第2板部分
55A1:肩部
58:曲げ加工部
10: Grid box 11: Air blower 20:
21F1: Base end portion 21F2, 21F2C: Tip portion 21WA, 21Wb: Welded portion 23:
Claims (5)
複数の抵抗体モジュールと送風機を備え、
前記複数の抵抗体モジュールの各々は、
金属製の板材からなる複数の抵抗体をつづら折り状に接合して構成され、前記複数の抵抗体の長さ方向の両端部に複数の折り返し部を形成した抵抗体群と、
絶縁材料からなり、前記複数の抵抗体の長さ方向の両端部において前記抵抗体群の複数の折り返し部を支持するセパレータと、
金属製の板材からなる複数のアダプタとを備え、
前記セパレータは、前記複数の抵抗体の厚さ方向に所定間隔に形成された複数の貫通孔を有し、
前記抵抗体群の複数の折り返し部は、それぞれ、前記複数のアダプタとともに前記セパレータの前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入され、
前記複数のアダプタは、それぞれ、前記複数の抵抗体の長さ方向の変形を許容しかつ前記複数の抵抗体の厚さ方向及び幅方向の変位を拘束するよう、前記複数の貫通孔内で前記複数の折り返し部を前記複数の抵抗体の長さ方向に滑動可能に支持することを特徴とする電気駆動車両用グリッドボックス。 A grid box for an electric drive vehicle mounted on an electric drive vehicle that converts regenerated power generated when a traveling electric motor performs braking into thermal energy and dissipates the thermal energy to the outside,
Equipped with multiple resistor modules and a blower,
Each of the plurality of resistor modules includes:
A resistor group configured by joining a plurality of resistors made of metal plate materials in a meandering shape, and having a plurality of folded parts formed at both longitudinal ends of the plurality of resistors;
a separator made of an insulating material and supporting the plurality of folded portions of the resistor group at both longitudinal ends of the plurality of resistors;
Equipped with multiple adapters made of metal plates,
The separator has a plurality of through holes formed at predetermined intervals in the thickness direction of the plurality of resistors,
The plurality of folded parts of the resistor group are respectively inserted into the plurality of through holes of the separator together with the plurality of adapters,
Each of the plurality of adapters is arranged in the plurality of through-holes so as to allow deformation of the plurality of resistors in the length direction and restrain displacement of the plurality of resistors in the thickness direction and width direction. A grid box for an electrically driven vehicle, characterized in that a plurality of folded portions are slidably supported in the longitudinal direction of the plurality of resistors.
前記抵抗体群の複数の折り返し部は、それぞれの先端部分にノッチが形成され、
前記複数のアダプタの各々は、アーチ部と、アーチ部に連なる対向する1対の板部分とを有し、前記1対の板部分は第1板部分と、前記第1板部分よりも幅が狭く、前記アーチ部よりも幅が広く、前記アーチ部に連なる第2板部分とを有し、前記第1板部分の前記第2板部分に連なる端縁部分に肩部が形成され、
前記複数のアダプタのアーチ部は、前記アーチ部の内面が前記複数の折り返し部の前記ノッチの底部から浮いた状態で前記ノッチに挿入され、かつ前記アーチ部の外面の一部は前記複数の貫通孔の前記複数の抵抗体の厚さ方向に向き合う側壁に接触するよう前記複数の貫通孔に挿入され、
前記複数のアダプタの1対の板部分は、それぞれの内面が前記複数の折り返し部の先端部分に接触し、かつ前記肩部が前記セパレータの前記複数の抵抗体の本体部分が位置する側の壁面に接触して前記複数のアダプタの移動を拘束することで、前記複数のアダプタは前記複数の折り返し部の先端部分を前記複数の抵抗体の長さ方向に滑動可能に支持することを特徴とする電気駆動車両用グリッドボックス。 The grid box for an electrically driven vehicle according to claim 1,
Each of the plurality of folded portions of the resistor group has a notch formed at its tip,
Each of the plurality of adapters has an arch part and a pair of opposing plate parts connected to the arch part, and the pair of plate parts has a first plate part and a width wider than the first plate part. a second plate portion that is narrow and wider than the arch portion and is continuous with the arch portion, and a shoulder portion is formed at an edge portion of the first plate portion that is continuous with the second plate portion;
The arch portions of the plurality of adapters are inserted into the notches with the inner surfaces of the arch portions floating above the bottoms of the notches of the plurality of folded portions, and a portion of the outer surface of the arch portions is inserted into the notches of the plurality of folded portions. inserted into the plurality of through holes so as to contact the side walls of the holes facing in the thickness direction of the plurality of resistors;
The pair of plate portions of the plurality of adapters have respective inner surfaces in contact with the tip portions of the plurality of folded portions, and the shoulder portions form a wall surface of the separator on the side where the main body portions of the plurality of resistors are located. The plurality of adapters support the tip portions of the plurality of folded portions so as to be slidable in the length direction of the plurality of resistors by contacting the plurality of adapters and restraining the movement of the plurality of adapters. Grid box for electric drive vehicles.
前記複数のアダプタは、前記1対の板部分の先端部分が前記複数の折り返し部にそれぞれ接触する形状に成形されていることを特徴とする電気駆動車両用グリッドボックス。 The grid box for an electrically driven vehicle according to claim 2,
A grid box for an electrically driven vehicle, wherein the plurality of adapters are formed in a shape such that tip portions of the pair of plate portions contact the plurality of folded portions, respectively.
前記複数のアダプタは、前記1対の板部分の全面が前記複数の折り返し部の先端部分にそれぞれ接触する形状に成形されていることを特徴とする電気駆動車両用グリッドボックス。 The grid box for an electrically driven vehicle according to claim 2,
The grid box for an electrically driven vehicle, wherein the plurality of adapters are formed in such a shape that the entire surfaces of the pair of plate portions are in contact with the tip portions of the plurality of folded portions, respectively.
前記複数の折り返し部の先端部分は、それぞれ、前記複数の折り返し部の両側面から突出しバネ性を備えた1対の曲げ加工部を有し、
前記複数のアダプタは、前記1対の板部分の内面が前記1対の曲げ加工部に接触し、前記1対の板部分の外面が前記複数の貫通孔の前記複数の抵抗体の厚さ方向に向き合う側壁に接触するよう前記複数の貫通孔に挿入されていることを特徴とする電気駆動車両用グリッドボックス。 The grid box for an electrically driven vehicle according to claim 2,
Each of the tip portions of the plurality of folded portions has a pair of bent portions that protrude from both sides of the plurality of folded portions and have spring properties;
In the plurality of adapters, the inner surfaces of the pair of plate portions contact the pair of bent portions, and the outer surfaces of the pair of plate portions contact the plurality of through holes in the thickness direction of the plurality of resistors. A grid box for an electrically driven vehicle, characterized in that the grid box is inserted into the plurality of through holes so as to be in contact with a side wall facing the.
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