(57)【要約】【課題】小形で絶縁性が良く、かつ各単相インバータセルを支持する絶縁支持枠の信頼性を高めるとともに、安価に形成する。【解決手段】盤枠１４内に設けられた絶縁支持枠２１により各単相インバータセルＵ１〜Ｕ６，Ｖ１〜Ｖ６，Ｗ１〜Ｗ６を支持するとともに、絶縁支持枠２１を縦方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の縦枠１６と、奥行き方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の棚枠１７とにより構成し、縦枠１６の一辺に設けられた切り込み１６ａと棚枠１７の端部に設けられた切り込み１７ａとを嵌合し、かつ縦枠１６と棚枠１７との接触面を接着剤２０により接着する。【選択図】図１
2006345590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順変換部及び逆変換部を有する単相インバータセルを各相毎に複数直列に接続して電力変換を行うとともに、盤枠内に収納された高圧インバータ装置において、
縦方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の縦枠と、水平方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の棚枠とを備え、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の一辺に設けた切り込みと棚枠の端部に設けた切り込みとを嵌合し、かつ縦枠と棚枠との接触面を接着剤により接着したことを特徴とする高圧インバータ装置。
【請求項２】
順変換部及び逆変換部を有する単相インバータセルを各相毎に複数直列に接続して電力変換を行うとともに、盤枠内に収納された高圧インバータ装置において、
縦方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の縦枠と、水平方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の棚枠とを備え、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の外面と棚枠の外面とを接着剤により接着するとともに、棚枠の端部に設けた切り込みと平板状の絶縁材からなる補強板に設けた切り込みを嵌合し、かつ補強板を縦枠にボルトにより取り付けたことを特徴とする高圧インバータ装置。
【請求項３】
順変換部及び逆変換部を有する単相インバータセルを各相毎に複数直列に接続して電力変換を行うとともに、盤枠内に収納された高圧インバータ装置において、
縦方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の縦枠と、水平方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の棚枠とを備え、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の外面と棚枠の外面とを接着剤により接着するとともに、盤枠内の後部側に設けられた絶縁材からなる風洞の挿入孔に棚枠の端部に設けた切り込みを挿入したことを特徴とする高圧インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、数ｋＶの高電圧出力を得る高圧インバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体応用装置である高圧インバータ装置では、入力に高圧トランスを用いる。図5（ａ）は従来のトランス結合方式の高圧インバータ装置の接続図であり、交流電源１と交流電動機２との間に正弦波入力ＰＷＭコンバータからなるコンバータ部３と電圧形ＰＷＭインバータからなるインバータ部４とを備えた高圧インバータ装置を設けており、コンバータ部３は入力トランス５、入力フィルタ６、順変換部７及び平滑コンデンサ８とから構成され、インバータ部４は逆変換部９、出力フィルタ１０及び出力トランス１１から構成されている。順変換部７及び逆変換部９は図5（ｂ）に示すように同一の構成となっており、自己消弧形半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｔ１〜Ｔ６とダイオードＤ１〜Ｄ６とを逆並列に接続したブリッジ回路により構成されている。
【０００３】
又、高圧トランスは一次側が例えば３ｋＶ、６ｋＶで二次側が９相、１２相などの多相となり、この多相の低圧側が半導体の変換部に接続されている。半導体の変換部は多相分あり、例えば１８相の場合にはＵ相は６台の単相インバータセルが直列に接続される。図6は従来の６．６ｋＶ出力用高圧インバータ装置の接続図であり、交流電源１は入力トランス１２，１３を介して各単相インバータセルＵ１〜Ｕ６，Ｖ１〜Ｖ６，Ｗ１〜Ｗ６に接続され、各相の単相インバータセルはそれぞれ直列接続されて多重構成とされ、交流電動機２に接続される。各単相インバータセルは、順変換部と平滑コンデンサと逆変換部とから構成され、各単相インバータセルで使用される半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴは耐圧１．７ｋＶ用のものが使用される。
【０００４】
従来では、図6に示した高圧インバータ装置以外にも種々の高圧インバータ装置が提案されているが、何れも単相インバータセルの数が多く、またその分担電圧が異なることなどにより効果的な絶縁が重要となり、その絶縁方法が装置の大きさを左右する。なお、絶縁は単に構造物間のみならず、電線間、電線と構造物間についても問題となる。しかし、従来の高圧インバータ装置では、その盤枠の構造物を板金で製作しており、高圧印加電圧回路部と対地間の絶縁を主に碍子により行っており、大形になった。そこで、出願人は小形で絶縁性が良い高圧インバータ装置として図7及び図8に示すものを提案した。
【０００５】
図7（ａ），（ｂ）は提案した高圧インバータ装置の盤枠の正面図及び側面図を示し、図８は同じく高圧インバータ装置の要部裏面図を示し、Ｕ１〜Ｕ６、Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６は入力トランス１２，１３の二次側に接続された各相の単相インバータセルであり、順変換部と、平滑コンデンサと、逆変換部とから構成され、入力トランス１２，１３を介して入力された三相の電力を順変換部により全波整流し、平滑コンデンサにより平滑した後、単相の逆変換部により単相交流に変換し、これらは各相毎に直列に接続し、交流電動機２に供給する。各単相インバータセルは盤枠１４内において絶縁材料により構成された絶縁支持枠１５により支持されるが、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相毎にグループ分けされ、絶縁支持枠１５に対する各単相インバータセルの収納場所は２列９段で３段毎に相間のギャップを持たせ、列間においてもギャップを持たせる。絶縁支持枠１５は縦方向に設けられたＬ形断面の複数の縦枠１６に奥行き方向に設けられたＬ形断面の複数の棚枠１７を取り付けて構成され、さらに前面側には断面コ字状の横枠１８が補強のために設けられ、各単相インバータセルは棚枠１６をガイドとして引き出し自在に挿入される。又、盤枠１４内の後部側には風洞１９を設ける。風洞１９は、盤枠１４の前面から吸気した冷却封を盤枠１４外に排気する。縦枠１６、棚枠１７、横枠１８及び風洞１９は何れも絶縁材により形成される。
【０００６】
又、この出願の発明に関連する先行技術文献として、次のものがある。
【特許文献１】特開２００４−３５７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７及び図８に示した高圧インバータ装置においては、各単相インバータセルは縦方向に設けられた縦枠１６と奥行き方向に設けられた棚枠１７からなる絶縁支持枠１５により支持しており、この縦枠１６と棚枠１７との接合を金属製のボルト、ナットを用いて行えば確実性があるが、各単相インバータセルは高圧であるので、金属製のボルト、ナットを用いると、絶縁沿面距離、絶縁空間距離に問題が生じた。又、金属製でなく、絶縁性のボルト、ナットを用いた場合でも、Ｌ形絶縁材の厚みの範囲内で処理することができず、出っ張り部分が生じて、装置外形に悪影響を与えた。このため、図９（ａ），（ｂ）に示すように棚枠１７の端部の一部を切欠し、縦枠１６と棚枠１７の端部とを接着剤２０により接着するようにしている。しかし、接着剤２０の使用が一般的になってきたとしても、接着環境も接着状態に影響を与えるので、良好な接着環境の実現と手順の遵守が求められ、環境と作業者が限定されるので、接着が容易でなく、特に常に行う作業ではないので、品質を維持することが容易でなかった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、小形で絶縁性が良く、かつ各単相インバータセルを支持する絶縁支持枠を強固に形成して信頼性を高めることができるとともに、安価に形成することができる高圧インバータ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の請求項１に係る高圧インバータ装置は、順変換部及び逆変換部を有する単相インバータセルを各相毎に複数直列に接続して電力変換を行うとともに、盤枠内に収納された高圧インバータ装置において、縦方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の縦枠と、水平方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の棚枠とを備え、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の一辺に設けた切り込みと棚枠の端部に設けた切り込みとを嵌合し、かつ縦枠と棚枠との接触面を接着剤により接着したものである。
【００１０】
又、請求項２に係る高圧インバータ装置は、順変換部及び逆変換部を有する単相インバータセルを各相毎に複数直列に接続して電力変換を行うとともに、盤枠内に収納された高圧インバータ装置において、縦方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の縦枠と、水平方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の棚枠とを備え、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の外面と棚枠の外面とを接着剤により接着するとともに、棚枠の端部に設けた切り込みと平板状の絶縁材からなる補強板に設けた切り込みを嵌合し、かつ補強板を縦枠にボルトにより取り付けたものである。
【００１１】
請求項３に係る高圧インバータ装置は、順変換部及び逆変換部を有する単相インバータセルを各相毎に複数直列に接続して電力変換を行うとともに、盤枠内に収納された高圧インバータ装置において、縦方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の縦枠と、水平方向に設けられたＬ形断面の絶縁材からなる複数の棚枠とを備え、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の外面と棚枠の外面とを接着剤により接着するとともに、盤枠内の後部側に設けられた絶縁材からなる風洞の挿入孔に棚枠の端部に設けた切り込みを挿入したものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、絶縁支持枠を構成する縦枠の一辺及び棚枠の端部にそれぞれ切り込みを設けて相互に嵌合し、かつ縦枠と棚枠との接触面を接着剤により接着しており、接着が外れても切り込み間の嵌合により縦枠と棚枠との組み合わせが外れることはなく、棚枠の落下はなく、棚枠に支持された各単相インバータセルの落下も生じない。このため、絶縁支持枠の強度に対する信頼性を向上することができ、また構成が簡単で安価にすることができる。又、各単相インバータセルを絶縁支持枠により支持したので、絶縁性が向上し、またボルト、ナットを使用しないので、絶縁性が向上するとともに、小形化が可能となる。
【００１３】
請求項２によれば、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の外面と棚枠の外面とを接着剤により接着するとともに、棚枠の端部に設けた切り込みと平板状の絶縁材からなる補強板に設けた切り込みとを嵌合し、かつ補強板を縦枠にボルトにより取り付けており、やはり接着が外れても切り込み間の嵌合等により縦枠と棚枠との組みあわせが外れることはなく、また補強板を設けたことにより縦枠が左右に広がることもなく、棚枠は落下せず、棚枠に支持された各単相インバータセルの落下も生じない。このため、絶縁支持枠の強度に対する信頼性を向上することができ、また構成が簡単で安価にすることができる。又、各単相インバータセルを絶縁支持枠により支持したので、絶縁性が向上し、ボルト、ナットも最小限しか使用しないので、絶縁性が向上するとともに、小形化が可能となる。
【００１４】
請求項３によれば、盤枠内に設けられた絶縁支持枠により各単相インバータセルを支持し、縦枠の外面と棚枠の外面とを接着剤により接着するとともに、盤枠内の後部側に設けられた絶縁材からなる風洞の挿入孔に棚枠の端部に設けた切り込みを挿入しており、接着が外れても各単相インバータセルを支持する棚枠は風洞に支持されて落下することはなく、各単相インバータセルも落下しない。このため、絶縁支持枠の強度に対する信頼性を向上することができ、また構成が簡単で安価にすることができる。又、各単相インバータセルを絶縁支持枠により支持したので、絶縁性が向上し、ボルト、ナットも使用しないので、絶縁性が向上するとともに、小形化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施最良形態１
以下、この発明ヲ実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態１による絶縁支持枠２１の要部分解斜視図、要部平面図及び要部側面図を示し、図７及び図８において盤枠１４内に設けられ、各単相インバータセルを支持する絶縁支持枠２１は、Ｌ形断面の絶縁材からなり、縦方向に設けられた複数の縦枠１６と、Ｌ形断面の絶縁材からなり、奥行き方向（水平方向）に設けられた複数の棚枠１７とを組合わせて構成されるが、図１（ａ）に示すように、縦枠１６の一辺に切り込み１６ａを設けるとともに、棚枠１７の端部に切り込み１７ａを設け、切り込み１６ａと切り込み１７ａとを図１（ｂ），（ｃ）に示すように嵌合し、かつ縦枠１６と棚枠１７との接触面を接着剤２０により接着する。
【００１６】
実施最良形態１においては、上記したように、縦枠１７の一辺に切り込み１６ａを設けるとともに、棚枠１７の端部に切り込み１７ａを設け、切り込み１６ａ，１７ａを相互に嵌合し、かつ縦枠１６と棚枠１７の接触面を接着剤２０により接着しており、運転中に接着が外れるようなことがあっても、切り込み１５ａ，１７ａ間の嵌合により縦枠１６と棚枠１７との組み合わせが外れることはなく、棚枠１７が落下することはないので、棚枠１７により支持された各単相インバータセルが落下することもなく、大事故には至らない。このため、絶縁支持枠２１の強度に対する信頼性を向上させることができるとともに、構造が簡単で安価にすることができる。又、各単相インバータセルを絶縁支持枠２１により支持したので、絶縁性が向上し、ボルト、ナットを用いないので、絶縁性が向上するとともに、小形化が可能となる。
【００１７】
実施最良形態2
図２（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態２による絶縁支持枠２４の要部斜視図、要部分解斜視図及び要部斜視図を示し、実施最良形態２による絶縁支持枠２４もＬ形断面の絶縁材からなり、縦方向に設けられた複数の縦枠１６と、Ｌ形断面の絶縁材からなり、奥行き方向に設けられた複数の棚枠１７とを備え、縦枠１６の外面と棚枠１７の外面とを接着剤２０により接着し、棚枠１７の端部に設けた切り込み１７ｂと平板状の絶縁材からなる補強板２２に設けた切り込み２２ａとを嵌合し、かつ補強板２２に挿通したボルト２３を縦枠１６に螺着する。このようにして構成された絶縁支持枠２４により各単相インバータセルを支持する。
【００１８】
実施最良形態２においては、縦枠１６の外面と棚枠１７の外面とを接着剤２０により接着するとともに、棚枠１７の端部に設けた切り込み１７ｂと平板状の絶縁材からなる補強板２２に設けた切り込み２２ａを嵌合し、かつ補強板２２を縦枠１６にボルト２３により取り付けており、やはり接着が外れても切り込み１７ｂ，２２ａ間の嵌合及び補強板２２の縦枠１６に対するボルト２３による取付により縦枠１６と棚枠１７との組みあわせが外れることはなく、また補強板２２を設けたことにより縦枠１６が左右に広がることもなく、棚枠１７は落下せず、棚枠１７に支持された各単相インバータセルの落下も生じない。このため、絶縁支持枠２４の強度に対する信頼性を向上することができるとともに、構成が簡単で安価にすることができる。又、各単相インバータセルを絶縁支持枠２４により支持したので、絶縁性が向上し、ボルト、ナットの使用もボルト２３のみの使用であり、ボルト２３の位置は高圧部である各単相インバータセルを支持する棚枠１７とは離れているので、絶縁性が向上するとともに、小形化が可能となる。
【００１９】
図３は実施最良形態２の変形例による絶縁支持枠２４の要部分解斜視図を示し、縦枠１６の外面と棚枠１７の外面とを接着剤２０により接着するとともに、棚枠１７の端部に設けた切り込み１７ｃと平板状の絶縁材からなる補強板２２に設けた切り込み２２ｂとを嵌合し、かつ補強板２２に挿通したボルト２３を縦枠１６に螺着する。効果は実施最良形態２と同様である。
【００２０】
実施最良形態３
図4（ａ）〜(c)はこの発明の実施最良形態３による絶縁支持枠２５の要部分解斜視図、要部平面図及び要部側面図を示し、実施最良形態３による絶縁支持枠２５もＬ形断面の絶縁材からなり、縦方向に設けられた複数の縦枠１６と、Ｌ形断面の絶縁材からなり、奥行き方向に設けられた複数の棚枠１７とを備え、縦枠１６の外面と棚枠１７の外面とを接着剤２０により接着するとともに、盤枠１４内の後部側に設けられた絶縁材からなる風洞１９の挿入孔１９ａに棚枠２０の端部に設けた切り込み１７ｄを挿入する。このようにして構成された絶縁支持枠２５により各単相インバータセルを支持する。
【００２１】
実施最良形態３においては、縦枠１６の外面と棚枠１７の外面とを接着剤２０により接着するとともに、盤枠１４内の後部側に設けられた絶縁材からなる風洞１９の挿入孔１９ａに棚枠１７の端部に設けた切り込み１７ｄを挿入しており、接着が外れても各単相インバータセルを支持する棚枠１７は風洞１９に支持されて落下することはなく、各単相インバータセルも落下しない。このため、絶縁支持枠２５の強度に対する信頼性を向上することができ、また構成が簡単で安価にすることができる。又、各単相インバータセルを絶縁支持枠２５により支持したので、絶縁性が向上し、ボルト、ナットも使用しないので、絶縁性が向上するとともに、小形化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施最良形態１による絶縁支持枠２１の要部分解斜視図、要部平面図及び要部側面図である。
【図２】実施最良形態２による絶縁支持枠２４の要部斜視図、要部分解斜視図及び要部斜視図である。
【図３】実施最良形態２の変形例による絶縁支持枠２４の要部分解斜視図である。
【図４】実施最良形態３による絶縁支持枠２５の要部分解斜視図、要部平面図及び要部側面図である。
【図５】従来のトランス結合方式の高圧インバータ装置の構成図及びその順変換部及び逆変換部の接続図である。
【図６】従来の高圧インバータ装置の接続図である。
【図７】出願人が提案した高圧インバータ装置の盤枠の正面図及び側面図である。
【図８】出願人が提案した高圧インバータ装置の要部裏面図である。
【図９】出願人が提案した高圧インバータ装置の盤枠の要部斜視図及び要部平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
７…順変換部
９…逆変換部
１４…盤枠
１５，２１，２４，２５…絶縁支持枠
１６…縦枠
１６ａ，１７ａ〜１７ｄ，２２ａ，２２ｂ…切り込み
１７…棚枠
１９…風洞
１９ａ…挿入孔
２０…接着剤
２２…補強板
２３…ボルト
Ｕ１〜Ｕ６，Ｖ１〜Ｖ６，Ｗ１〜Ｗ６…単相インバータセル
【図１】
2006345590.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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