JPH03155696A - 電力変換装置及びその平滑コンデンサ取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、フィンを備える冷却体の受熱板にトランジ
スタ及び整流器を固定した主回路装置と、この主回路装
置に接続される平滑コンデンサと、この平滑コンデンサ
と前記主回路装置のフィンとを冷却する冷却ファンと、
プリント基板と、全体を収納する箱体等からなる電力変
換装置の冷却と配置と保守性に関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来例の縦断面図であって第６図の■−■断面
を示し、第６図は第５図のＶ［−Ｖ［断面図であり、第
７図は従来例と実施例とに使用される取付具材の平滑コ
ンデンサの斜視図である。

図において、３相ブリツジを構成するトランジスタ１と
同じく３相ブリツジを構成するダイオード等の整流器２
と平滑コンデンサ３とは数種類のバー４で接続されて公
知のインバータ回路を形成する。

箱体５は背面板５ａｓ前面板５ｂ、両側の側板５０％上
フレーム５ｄ及び下フレーム５ｅとからなり、前面板５
ｄは保守点検のために開閉可能になっており、他の部材
は相互にねじ５ｇ等で固定されている。

トランジスタ１と整流器２とは受熱板６ａとフィン６ｂ
とからなる冷却体６の受熱板６ａに固定されて主回路装
置７を構成し、この受熱板６ａの上端と下端とが前記箱
体５の上フレーム５ｄと下フレーム５ｅに固定される。

かくして上フレーム５ｄ、下フレーム５ｅ及び受熱板６
ａとで箱体５は背面側と前面側とに仕切られ、背面側に
通風路８が形成される。

前面側の通風路８において、冷却ファン９は背面板５ａ
と下フレーム５ｅとの間に設けたフランジ５ｆに着脱自
在にフランジ取付けされる。その風上側（下方）には複
数の前記平滑コンデンサ３が取付具１０とねじ１０ａを
介して下フレーム５ｅに着脱自在に取付けられ、端子が
下フレーム５ｅを貫通してバー４で接続される。

上フレーム５ｄ、下フレーム５ｅ及び受熱板６ａの前面
側には、前記バー４のほかに受熱板６ａの上に上フレー
ム５ｄを介してリレー１１、抵抗１２ａ、抵抗１２ｂが
取付けられ、制御回路のプリント基板１３ａ１駆動回路
のプリント基板１３ｂ１端子台１４が図示しない金具で
取付けられ、前面側冷却のために小さな冷却ファン１５
を設ける。

前記構造の冷却は、発熱量の比較的に少ない平滑コンデ
ンサ３を冷却ファン９の吸込側（風上側）に配置し、発
熱量の比較的に大きい主回路装置７のフィン６ｂを吐出
側に配置する。その逆だと主回路装置７で高温になった
空気で平滑コンデンサ３を加熱してしまうからであり、
図示の配置なら平滑コンデンサ３を冷却した空気の温度
上昇は主回路装置７の冷却を悪くするほど大きくないと
いう技術的根拠に基き構成される。

また、電力変換装置の据付方法は壁面１６ｉに取付ける
いわゆる盤内据付方法と、開口部を持つ壁面１６ｏに取
付けて通風路を盤外に露出するいわゆる外部冷却方式と
があり、前記構造のものは両方式での据付ができる。そ
のために通風路８を前面側に集中させる構造としている
。

第７図に前記取付具１０を備えた前記平滑コンデンサ３
の詳細を示す。端子３ａを持つ筒状の平滑コンデンサ３
の外周をねじｔａｂで締付可能な帯状部１０ｃと軸心に
直角な面をなす長大材の耳部１０ｄとから取付具１０は
なる。帯状部１０ｃにはストッパ１０ｅが設けられる。

前述の下フレーム５ｅに取付けるには取付具１０の上下
を逆にしてストッパ１０ｅを下フレーム５ｅに当接させ
て前述のねじｔｅａで固定する。その際、取付具に対す
る端子３ａの高さＨや、端子に対する耳部１０ｄの角度
θを調整する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来の技術においては次の問題点がある。

（ａ）平滑コンデンサと冷却ファンを除く他の部品は前
面板を開けて保守、点検、部品交換が行いやすいが、比
較的に寿命の短い平滑コンデンサと冷却ファンを交換す
るには、箱体ごと電力変換装置を据付の壁面から外して
背面側から行なわなければならない。その場合でも、取
付部分が下フレームの裏面で奥の方であり、保守性が悪
い。

（ｂ）それほど冷却しなくてもよい平滑コンデンサが通
風路の風上にあるので通風抵抗を減らすために平滑コン
デンサ相互間に大きな隙間を要して箱体が大きくなる。

（Ｃ）バーについて見れば、主回路装置と平滑コンデン
サの間に冷却ファンがあるだけその回路のバーが不必要
に長（なる。

この発明の目的は、比較的に寿命の短い平滑コンデンサ
と冷却ファンを前面から交換できて保守性が良（、冷却
を改善して箱体やバーをより小形化し、バーの編成を簡
潔で短くできるような電力変換装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ この発明１の電力変換装置は、 フィンを備える冷却体の受熱板にトランジスタ及び整流
器を固定した主回路装置と、この主回路装置に接続され
る平滑コンデンサと、この平滑コンデンサと前記主回路
装置のフィンとを冷却する冷却ファンと、プリント基板
と、全体を収納する箱体とからなる電力変換装置におい
て、前記箱体の背面板と前面板との間を、前記フィンが
前記背面板に向う前記受熱板と、前記平滑コンデンサ用
の取付板と、前記冷却ファン用の支え板とで気密に仕切
り、 前記フィンを上下に向けた前記受熱板を箱体の左右一方
の側に前記取付板を他方の側に、前記支え板を箱体の上
部又は下部に配置することによって、前記受熱体の背面
側の主回路通風路と前記取付板の背面側のコンデンサ通
風路とを並列接続して前記冷却ファンを直列接続し、 前記取付板に筒状の前記平滑コンデンサを前面側から貫
通して着脱自在な取付穴と取付具とを設け、前記支え板
の一端を前記受熱板と前記取付板との前面側にねじで着
脱自在に取付けるものである。

発明２の電力変換装置の平滑コンデンサ取付装置は、 筒状の平滑コンデンサの外周を締付は可能な帯状部と、
この帯状部から張出し軸心に直角な面をなす複数の耳部
とからなる取付具を介して、前記複数の平滑コンデンサ
を通風路に貫通させて着脱可能に取付ける電力変換装置
の平滑コンデンサ取付装置において、 前記複数の平滑コンデンサを前記取付具を介して共通の
コモンベッドに取付け、このコモンベッドを前記通風路
の壁面に取付けるものである。

発明３の電力変換装置の平滑コンデンサ取付装置は、発
明２において、 前記コモンベッドに前記複数の平滑コンデンサを一列に
配列し、前記コモンベッドの両側の座板の一方は前記取
付具の前記耳部の当接面と、この当接面に設けためねじ
とを備え、前記座板の他方は前記一方の座板を前記当接
面内で１８０度回転した形状をなすものである。

なお、発明２及び３は従来例にも採用できる。

〔作用〕

発明１において、平滑コンデンサを交換する時にはそれ
自身のバーの取外しはやむを得ないが、前面側から取付
具を緩めて取付板から容易に着脱でき、１個ごとの交換
もできる。

冷却ファンを取付けた支え板の一端は受熱板と取付板の
前面側にねじで取付けられているので支え板ごと冷却フ
ァンを前面側から容易に取外せる。

この位置に例えば端子台等の他の部品があればこれを外
すことはやむを得ない。

箱体の一方の側に配置した受熱板は側板の一部と背面板
の一部と中央寄りのフィンとで主回路装置を冷却する角
筒状の主回路通風路を構成してその中にフィンを通風方
向に並べ持つ、また箱体の他方の側に配置した取付板は
倒板の一部と前面板の一部と前記中央寄りのフィンとで
角筒状のコンデンサ通風路を構成してその中に複数の平
滑コンデンサを通風方向に並べ持つ。

前記主回路通風路と前記コンデンサ通風路とは流体的に
並列接続されることになる。そしてこの並列通風路に冷
却ファンが直列に接続されるので、主回路通風路の冷却
風とコンデンサ通風路の冷却風は分流されて相互の温度
が影響し合うことがなく、通風量も適正配分することが
容易である。したがって主回路装置と平滑コンデンサと
の冷却設計を適正に行うことができて理想的な冷却を実
現できる。

平滑コンデンサは主回路装置の通風の空気抵抗ではなく
なるので、比較的温度上昇の低い平滑コンデンサはコン
デンサ通風路に相互に密接させて配置できるから平滑コ
ンデンサのためのスペースが小さ（なり箱体全体が小さ
くなる。

冷却ファンの上にはもはやバーがなく、平滑コンデンサ
と主回路装置とは隣接し、これらを接続するバーは最短
となるので、リアクタンスが減小してトランジスタのス
イッチング特性が向上する。

一般には、冷却ファンと端金とは箱体の下部に設置する
のが望ましいが、端子台の下に従来例のようなバーが存
在しないので端子台とバーとの絶縁距離を確保する制限
から自由になり小形化に連がる。

冷却ファンの風上に平滑コンデンサがなく直接に冷却体
のフィンに通風するので、平滑コンデンサの分だけフィ
ンの上下の長さが大きくとれてフィンが冷却設計上好ま
しくなる。もっとも冷却フィンの側方に平滑コンデンサ
を例えば−列に配置するだけ箱体の左右の幅が大きくな
るが、前述したように密接して並べるのでこの幅の増加
分はフィンを長くするわずかな代償であり、結果的には
箱体の背面面積（据付面積）を小形化する。

発明２において、平滑コンデンサそのものが端子のみを
付属して、別に帯状部と耳部とからなる取付具を必要と
するものであっても、コモンベッドごと全平滑コンデン
サを電力変換装置から取り外し、コモンベッド上で平滑
コンデンサを交換して新しいものを固定し、再びコモン
ベッドを電力変換装置の通風路の壁面に取り付けること
ができる。したがって平滑コンデンサの交換はバーの着
脱だけであって電力変換装置の他の部品に煩わされるこ
とがなく容易にできる。特に、新しいものを固定する時
、取付具に対する端子の高さＨや、円筒状コンデンサの
場合の端子に対する耳部の角度θの調整は単独なコモン
ベッドの上で作業ができて容易である。

発明３においては発明２の作用に加えて、同一の座板を
１８０度回転して使用できるからプレス等の型が少なく
てすむ。ここでは取付具の一対の耳部は軸心に対して１
８０度の位置にある必要があるが、２対以上あってもよ
い。

この発明３は前記従来例にも適用できると説明したが、
主回路装置を固定した受熱板の左右の一方の側に平滑コ
ンデンサの取付板が配置されている発明１のものに適用
する時には、−列に配列されている平滑コンデンサの並
列接続バーは平滑コンデンサに固定したまま、直流中間
バーのみを取り外し、全平滑コンデンサを取り付けたコ
モンベッドを通風路に着脱できる。したがって作業が更
に容易になる。特に、新しい平滑コンデンサを単独なコ
モンベッドの上に固定する時、高さ）１や、角度θの調
整は並列接続バーを取付け、これをジグにして作業がで
きて容易である。

〔実施例〕

第１図は実施例１の縦断面図であって第２図の１−１断
面を示し、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は実
施例２の展開斜視図、第４図は第３図の透視前面図、第
８図は実施例３の縦断面図であって平滑コンデンサの近
辺を示し、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ断面図、第１０
図は第８図のコモンベッドの斜視図である。従来例及び
各図と同一符号を付けるものはおよそ同一機能を持ち、
以下では説明を省くこともある。

第１図及び第２図において、トランジスタ１と整流器２
と平滑コンデンサ３からなるインバータ回路は従来例と
異る図示のように複数種類のバー２４で接続される。

箱体２５は背面板２５ａ、前面板２５ｂ、及び両側の側
板２５ｃとからなり、開閉可能な前面板を除き相互にね
じ等で固定される。従来例の上フレーム５ｄ、下フレー
ム５ｅに相当する部材を持たない。

トランジスタ１と整流器２とは受熱板６ａとフィン６ｂ
とからなる冷却体６に固定されて構成される主回路装置
７は箱体２５の一方の側、図では前面から見て左側に配
置される。また平滑コンデンサ３を取付けるための取付
板２１は箱体２５の他方の側に配置される。主回路装置
７と取付板２１は箱体２５に上フレーム２５ｄや他の図
示しない小物部材で固定される。小物部材とは例えばフ
ィン６ｂの中央寄にフィンと平行に上下に向う板で受熱
板６ａを支えたり、図示のフィン６ｂの先端と背面板２
５ａとの隙間をな（して直接に当接させてロングボルト
で受熱板６ａと背面板２５ａとを固定したりしてもよい
。また図示のように受熱板６ａの右側に取付板２１の左
側を載せてねじで画定する代りに、取付板２１の左側を
折り曲げて受熱板６ａの右側に当接させてねじ締めして
もよい。

かくして、受熱板６ａの背面側には主回路通風路２２が
、取付ｖｉ２１の背面側にはコンデンサ通風路２３が相
互に並列に設けられる。

受熱板６ａの下端と取付板２１の下端を水平線上にほぼ
一致させ、風胴を形成するように適宜に折り曲げた支え
板３１の上端部を受熱板６ａと取付板２１の下端の前面
側に載せてねじ３１ａで固定する。支え板３１の下端部
は背面板２５ａの一部であって通風孔を設けた折り曲げ
部２５ｅにねじ３１ｂで固定される。もっとも支え板３
１に折り曲げ部２５ｅに相当するものを一体形成して背
面板２５ａにねじで固定してもよい。

支え板３１には冷却ファン９が取付けられ、前記ねじ３
１ａ、３１ｂを外すと冷却ファンごと支え板３１が前面
側から取り外せる。その際端子台１４をねじ３１ｂで折
り曲げ部２５ｅに共線めしてもよい。

興味ある構造として、主回路装置７と端子台１４との間
にもはや平滑コンデンサがないので出力導体はバーでな
く、被覆可撓電線が使用される。

かくして、前記並列接続される主回路通風路２２とコン
デンサ通風路２３とに冷却ファン９が直列接続され、受
熱板６ａ、取付Ｖｉ、２１及び支え片３１とで箱体の背
面側と前面側との間は気密に仕切られる。

筒状の平滑コンデンサ３は前記取付板２１に設けた穴を
前面側から貫通してコンデンサ通風路２３の冷却風に曝
され、取付具１０とねじｌＯａとで前面側から着脱自在
とされて、バー２４でトランジスタ１や整流器２に接続
される。

通風路の前面側にはリレー１１、細長い抵抗１２ｃ、制
御回路と駆動回路を一体化したプリント基板１３ｃ、小
形な冷却ファン１５が設けられる。盤内据付方法には壁
面１６ｉに金具１６ａで、外部冷却方式には関口部を持
つ壁面１６０に金具１６ｂで据え付けるが両金具は共用
にできる。

実施例２を示す第３図及び第４図においては、平滑コン
デンサ３を着脱自在に取付ける取付板２１ａは支え板３
１ａの右側に達する点が実施例１と異るが、主回路通風
路、コンデンサ通風路が並列接続されて冷却ファン９に
直列接続される点や、平滑コンデンサ３や支え板３１ａ
が前面から着脱できるような構造の点では同一である。

実施例１及び２は、冷却ファンを箱体の上部に配置して
もよく、通風方向を上方に又は下方にしたりしてもよい
。

なお従来例のものを実施例１のように、平滑コンデンサ
３を前面側から着脱できるように変えることまではでき
るが、その他のこの実施例１の利点は採用しにくい。

第８図、第９図及び第１０図に示す実施例３は、前記実
施例１及び２における平滑コンデンサ３の交換を更に行
いやす（するものであるが、従来例にも通用できる。

第８図及び第９図において、背面板２５ａ、前面板２５
ｂ及び両側の側板２５ｃからなる箱体２５を背面側のコ
ンデンサ通風路２３と前面側とに仕切る取付板２１に、
平滑コンデンサ３はコモンベッド４１を介して取付けら
れる。ねじ４２で取付板２１に取付けられるコモンベッ
ド４１に各平滑コンデンサ３の取付具１０はねじ１０ａ
で取付けられる。各平滑コンデンサ３は並列接続バー２
４ａで並列接続され、直流中間バー２４１〕で第２図に
示すトランジスタ１等に接続される。

この構造によればコモンベッド４１ごと全平滑コンデン
サ３を電力変換装置から取り外し、コモンベッド上で平
滑コンデンサを交換して新しいものを固定し、再びコモ
ンベッドを電力変換装置の通風路の壁面に取り付けるこ
とができる。したがって平滑コンデンサ３の交換はバー
２４　ａ、　　２４ｂの着脱だけであって電力変換装置
の他の部品に煩わされることがな（容易にできる。特に
、新しいものを固定する時、第７図に示す取付具１０に
対する端子３ａの高さＨや、円筒状コンデンサの場合の
端子に対する耳部１０ｄの角度θの調整は単独なコモン
ベッドの上で作業ができて容易である。

第１０図にコモンベッド４１の詳細が示され、コモンベ
ッド４１は左右の座板４３ａと４３ｂ及び上下の座板４
４ａと４４ｂからなり、相互にねじ４５で連合される。

図は一列６個の平滑コンデンサのうち上下各１のものを
取付ける部分が示され、上方ではねじ穴４６ａと４６ｂ
とに、下方でもねじ穴４６ｂと４６ａとに第７図の取付
具１０の耳部１０ｄが当接して第８図及び第９図で示す
ねじ１０ａで着脱自在に取付けられる。穴４７はコモン
ベッド４１を取付板２１にねじ４２で取付けるためのも
のであり、上下の座板４４ａ、４４ｂには更に取手４８
が設けられる。

特徴的な構造として、左側の座板４６ａを１８０度回転
させると右側の座板４３ｂになることである。上下の座
板４４ａ、４４ｂも同様であり、上下用と左右用の各１
のプレス型で形成するとよい。

この実施例３は前記従来例にも適用できると説明したが
、主回路装置を固定した受熱板６ａの左右の一方の側に
平滑コンデンサ３の取付板が配置されている実施例１の
ものに適用する時には、−列に配列されている平滑コン
デンサ３の並列接続バー２４ａは平滑コンデンサに固定
したまま、直流中間バー２４ｂのみを取り外し、全平滑
コンデンサを取り付けたコモンベンド４１を通風路２３
に着脱できる。したがって作業が更に容易になる。

特に、新しい平滑コンデンサを単独なコモンベッドの上
に固定する時、高さＨや、角度θの調整は並列接続バー
２４ａを取付け、これをジグにして作業ができて容易で
ある。

〔発明の効果〕

この発明１の電力変換装置は、 トランジスタと整流器を取付けた冷却体のフィン側の主
回路通風路と平滑コンデンサを収納するコンデンサ通風
路とを並列接続して冷却ファンを直列接続し、この冷却
ファンを取付けるダクトを兼ねる支え板と平滑コンデン
サとを前面から着脱可能にしたので、比較的寿命の短い
冷却ファンと平滑コンデンサを前面から保守、点検、交
換できるという効果がある。

冷却の面では、冷却体がフィンの方向に細長（なって流
体抵抗が減少し、伝熱面が長くなって冷却が向上し、し
かも冷却ファンの風上に平滑コンデンサが流体抵抗とし
て存在しなくなって主回路装置の冷却が確実になり、同
一理由で平滑コンデンサを密接して配置してよいことに
なり箱体が小形になるという効果があり、かつ流体負荷
が直列から並列に変ることになって冷却ファンは圧力形
から流量形になって比速度が大きくなり、低騒音、小形
化されるという効果があり。

そして平滑コンデンサと主回路装置が隣接してバーが短
くなりリアクタンスが減少してトランジスタのスイッチ
ング特性が向上するという効果がある。

発明２の平滑コンデンサ取付装置は、 全平滑コンデンサをコモンベッドごと電力変換装置から
取外し、新品の平滑コンデンサの高さＨや角度θをコモ
ンベッドの上で調整してから再び電力変換装置に戻せば
よいのでＨやθの調整が容易であるという効果がある。

発明３の平滑コンデンサ取付装置は、更に、平滑コンデ
ンサを一列に配列させ、コモンベッドの左右の座仮に同
一物を使用できるという効果があり、直流中間バーのみ
を外し、並列接続バーはそのままにして全平滑コンデン
サをコモンベッドごと外すことができ、新品を取付ける
時には並列接続バーにジグの役目を兼させることができ
、更に、Ｈやθの調整が容易であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の縦断面図であって第２図の１−１断
面を示し、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は実
施例２の展開斜視図、第４図は第３図の透視前面図であ
り、第５図は従来例の縦断面図であって第６図のＶ−Ｖ
断面を示し、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ断面図であり
、第７図は取付具材の平滑コンデンサの斜視図、第８図
は実施例３の縦断面図、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ断
面図であり、第１０図はコモンベッドの斜視図である。 １・・・トランジスタ、２・・・整流器、３・・・平滑
コンデンサ、４，２４・・・バー、２４ａ・・・並列接
続バー２４ｂ・・・直流中間バー、５．２５・・・箱体
、５ａ。 ２５ａ・・・背面板、５ｃ、２５ｃ・・・側板、６・・
・冷却体、６ａ・・・受熱板、６Ｃ・・・フィン、７・
・・主回路装置、８・・・通風路、２２・・・主回路通
風路、２３・・・コンデンサ通風路、９・・・冷却ファ
ン、１０・・・取付具、１１・・・リレー　１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ・・・抵抗、１３ａ。 端子台、 支え板、 ４４ａ。 ３ｂ、１３ｃ・・・プリント基板、１４・・・１．２１
ａ−・・取付板、３１．３１ａ・・・１・・・コモンベ
ッド、４３ａ、４３ｂ。 ４ｂ・・・座板、４６ａ、４６ｂ・・・ねじ穴。 第１図 第５図 第２図 第 ３ 図 令 第 図 第、９−図 第 図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）フィンを備える冷却体の受熱板にトランジスタ及び
   整流器を固定した主回路装置と、この主回路装置に接続
   される平滑コンデンサと、この平滑コンデンサと前記主
   回路装置のフィンとを冷却する冷却ファンと、プリント
   基板と、全体を収納する箱体とからなる電力変換装置に
   おいて、前記箱体の背面板と前面板との間を、前記フィ
   ンが前記背面板に向う前記受熱板と、前記平滑コンデン
   サ用の取付板と、前記冷却ファン用の支え板とで気密に
   仕切り、 前記フィンを上下に向けた前記受熱板を箱体の左右一方
   の側に前記取付板を他方の側に、前記支え板を箱体の上
   部又は下部に配置することによって、前記受熱板の背面
   側の主回路通風路と前記取付板の背面側のコンデンサ通
   風路とを並列接続して前記冷却ファンを直列接続し、 前記取付板に筒状の前記平滑コンデンサを前面側から貫
   通して着脱自在な取付穴と取付具とを設け、前記支え板
   の一端を前記受熱板と前記取付板との前面側にねじで着
   脱自在に取付けることを特徴とする電力変換装置。 ２）筒状の平滑コンデンサの外周を締付け可能な帯状部
   と、この帯状部から張出し軸心に直角な面をなす複数の
   耳部とからなる取付具を介して、前記複数の平滑コンデ
   ンサを通風路に貫通させて着脱可能に取付ける電力変換
   装置の平滑コンデンサ取付装置において、 前記複数の平滑コンデンサを前記取付具を介して共通の
   コモンベッドに取付け、このコモンベッドを前記通風路
   の壁面に取付けることを特徴とする電力変換装置の平滑
   コンデンサ取付装置。 ３）請求項２記載の電力変換装置の平滑コンデンサ取付
   装置において、 前記コモンベッドに前記複数の平滑コンデンサを一列に
   配列し、前記コモンベッドの両側の座板の一方は前記取
   付具の前記耳部の当接面と、この当接面に設けためねじ
   とを備え、前記座板の他方は前記一方の座板を前記当接
   面内で１８０度回転した形状をなすことを特徴とする電
   力変換装置の平滑コンデンサ取付装置。