(57)【要約】【課題】冷却用のファンを追加することなく交流電動機の発熱の影響を緩和することが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】直流電圧または商用交流電圧を入力とし、交流電動機２を駆動する電力変換器１１を備える。筐体は交流電動機２の上面に複数本の支柱３を介して取り付けられる。筐体の天井板に設けられた吸気口１２と、筐体の底板に設けられた排気口１３と、吸気口１２から外気を導入し、電力変換器１１を冷却したあと排気口１３から冷却風を排出するように設けられた少なくとも１台の冷却ファン１０とを具備する。排気口１３から排出した冷却風は、支柱３と筐体の底板と交流電動機２の上面とで形成される開口部を通過して外部に排出されるように構成する。【選択図】図１
2015095931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧または商用交流電圧を入力とし、交流電動機を駆動する電力変換器を備え、その筐体が前記交流電動機の上面に複数本の支柱を介して取り付けられた電力変換装置であって、
筐体の天井板に設けられた吸気口と、
筐体の底板に設けられた排気口と、
前記吸気口から外気を導入し、前記電力変換器を冷却したあと前記排気口から冷却風を排出するように設けられた少なくとも１台の冷却ファンと
を具備し、
前記排気口から排出した冷却風は、前記支柱と前記筐体の底板と前記交流電動機の上面とで形成される開口部を通過して外部に排出されるように構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
少なくとも１台の前記冷却ファンは、前記吸気口に密接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記交流電動機の上面には、前記開口部を通過する冷却風が熱を奪うように少なくとも１個の冷却フィンが取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記交流電動機は水冷式であり、冷却水配管の一部を前記筐体内に導いて筐体内を冷却する構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、改良された冷却構造を有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置の主発熱部である電力変換器とその駆動対象である交流電動機を、一体化あるいは近接して配置する構成の電力変換装置においては、運転時に交流電動機の発熱が電力変換器に伝達され、電力変換装置の冷却仕様が必要以上に厳しくなるという問題があった。このため、電力変換器と交流電動機の間に放熱用のフィンを有するインターフェース部を設け、専用に設けた冷却ファンの作用によってこのインターフェース部に冷却風を供給することにより交流電動機の発熱が電力変換器に影響しないようにした電力変換装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３３７８２号公報（第５−９頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された手法は、電力変換装置と交流電動機のインターフェース部に冷却風を供給するための専用のファンが必要となり、インターフェース部の構造が複雑となるという問題があった。本発明はこの問題に鑑みて為されたもので、冷却用のファンを追加することなく交流電動機の発熱の影響を緩和することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、直流電圧または商用交流電圧を入力とし、交流電動機を駆動する電力変換器を備え、その筐体が前記交流電動機の上面に複数本の支柱を介して取り付けられた電力変換装置であって、筐体の天井板に設けられた吸気口と、筐体の底板に設けられた排気口と、前記吸気口から外気を導入し、前記電力変換器を冷却したあと前記排気口から冷却風を排出するように設けられた少なくとも１台の冷却ファンとを具備し、前記排気口から排出した冷却風は、前記支柱と前記筐体の底板と前記交流電動機の上面とで形成される開口部を通過して外部に排出されるように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、冷却用のファンを追加することなく交流電動機の発熱の影響を緩和することが可能な電力変換装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る電力変換装置の構成を示す図。
【図２】本発明の実施例１に係る電力変換装置の単線結線図。
【図３】本発明の実施例２に係る電力変換装置の構成を示す図。
【図４】本発明の実施例３に係る電力変換装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明の実施例１に係る電力変換装置を、図１及び図２を参照して説明する。図１において、電力変換装置１は交流電動機２と近接して配置されている。具体的には、電力変換装置１は交流電動機２の上面（天井部）に支柱３Ａ、３Ｂを介して自立して配置されている。図１においては交流電動機２の上面は平面とし、支柱は３Ａ、３Ｂの他、箱型筐体の電力変換装置１の４隅の下部を支えるため、支柱３Ａ、３Ｂの背部に図示しない他の２本の支柱があるものとしている。尚、図１において外線ケーブル及び電力変換装置１から交流電動機２への配線ケーブルの図示は省略している。
【００１０】
電力変換装置１と交流電動機２の単線結線図を図２に示す。電力変換装置１内の電力変換器１１に直流電圧が与えられると、電力変換器１１は直流を交流に変換して交流電動機２を駆動する。図２は電力変換装置１に直流を給電する場合を示しているが、商用の交流電圧を与えても良い。この場合、電力変換器１１は交直変換を行うコンバータ＋直交変換を行うインバータあるいは、交流−交流変換を行うサイクロコンバータまたはマトリクスコンバータとなる。交流電動機２は３相であってもそれを超える多相であっても良い。交流電動機２の相数に応じて電力変換器１１の出力相数が決定される。
【００１１】
図１において電力変換装置１の筐体内に電力変換器１１が取り付けられている。電力変換器１１が電力変換装置１内で最も発熱が多い部分である。電力変換装置１の筐体の天井部には冷却ファン１０Ａ、１０Ｂが取り付けられ、筐体の天井板に設けられた吸気口１２から流入する冷却風を下方に位置する電力変換器１１に向けて流すことによって電力変換器１１を冷却する。具体的には電力変換器１１を構成する電力用半導体素子に密接して設けられた冷却フィンを冷却する。そしてこの冷却風は、電力変換装置１の筐体下部の底板に設けられた排気口１３を通過して支柱３Ａ、３Ｂ等と交流電動機２の上面及び電力変換装置１の筐体下部によって形成される４箇所の開口部から外部に放出される。図１にはこの冷却風の経路を実線の矢印で示している。この２本の矢印は支柱３Ａの後方の開口部すなわち、電力変換装置１の右側面下部の開口部から放出される冷却風と、支柱３Ｂの後方の開口部すなわち、電力変換装置１の左側面下部の開口部から放出される冷却風の２経路を示したが、電力変換装置１の前面下部及び背面下部の開口部を通過する図示しない冷却風もあることは上記説明から明らかである。図示した開口部４は、電力変換装置１の前面下部の開口部である。
【００１２】
以上説明したように、冷却ファン１０Ａ、１０Ｂの作用によって電力変換装置１の筐体上部から筐体下部へ流れる冷却風が電力変換器１１を冷却すると共に、排気口１３から排出された冷却風が電力変換装置１の筐体下部の支柱間の開口部を通過して外部に放出する構造を採用することによって、上記開口部を通過する冷却風が交流電動機２の上面を冷却するので、専用の冷却ファンを追加することなく交流電動機２の発熱が電力変換装置１に与える影響を緩和することが可能となる。また、電力変換装置１の筐体の上部から冷却風を得て、これをより高温となっている下部に向かって通風する構成としたので、電力変換器１１をより効率的に冷却することが可能となる。
【実施例２】
【００１３】
図３は本発明の実施例２に係る電力変換装置の構成を示す図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電力変換装置の構成を示す図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、交流電動機２の上面に冷却フィン５を設けた点である。
【００１４】
図３においては、電力変換装置１の筐体下部の支柱間の開口部のうち、電力変換装置１の前面下部の開口部４近辺に冷却フィン５を設ける例を図示したが、この構成の場合、電力変換装置１の筐体下部の支柱間の開口部は４箇所あるので、他の開口部近辺にも冷却フィンを設ける構成としても良いことは明らかである。
【００１５】
このような本発明の実施例２によれば、交流電動機２の上面の熱が冷却フィン５を介して冷却風に奪われることにより冷却効率が改善される。従って交流電動機２の発熱が電力変換装置１に与える影響をより緩和することが可能となる。
【実施例３】
【００１６】
図４は本発明の実施例３に係る電力変換装置の構成を示す図である。この実施例３の各部について、図１の本発明の実施例１に係る電力変換装置の構成を示す図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例３が実施例１と異なる点は、交流電動機２を水冷冷却構造とし、その冷却水を電力変換装置１の内部にも通すようにした点である。
【００１７】
図４において、取水フランジ２２に接続された外部配管から冷却水を交流電動機２内に取り込み、交流電動機２内の冷却水配管２４を介して交流電動機２の上面を貫通させ、例えば支柱３Ｂ内を経由して電力変換装置１内の冷却水配管１４と連結する。そして冷却水配管１４によって電力変換装置１内を冷却した配管は、例えば支柱３Ａ内を経由し、再び交流電動機２の上面を貫通して交流電動機２内に導かれ、図示しない交流電動機２内の冷却水配管を経由して排水フランジ２３に接続された外部配管から排水する。
【００１８】
このような本発明の実施例３によれば、例え交流電動機２の上面が高温となり、その影響が電力変換装置１の筐体下部に及ぶこととなっても、その部分の熱を冷却水配管１４が奪うことが可能となるので交流電動機２の発熱が電力変換装置１に与える影響をより緩和することが可能となる。
【００１９】
以上本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらの実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００２０】
例えば、電力変換装置１の筐体を支える支柱は筐体下部の各隅に４本あると説明したが、
２本以上で確実に電力変換装置１の筐体を安定して支える構造であれば良い。例えば２本の場合は、断面が横長の長方形の支柱とし、２箇所の支柱間の開口部から冷却風を外気に排出する構成とすれば良い。
【００２１】
冷却ファン１０Ａ、１０Ｂは２台として説明したが、１台であっても３台以上あっても良い。また、図１における冷却ファン１０Ａ、１０Ｂは電力変換装置１の筐体天井部に吸気口１２と密接して取り付けられているが、必ずしもこの位置に設ける必要は無く、吸気口１２から外気を導入し、電力変換器１１を冷却し、排気口１３から冷却風を排出するような冷却風の流れが得られるように構成されていれば良い。例えば、電力変換器１１の下部に設けても良く、また上記流れをより確実に実現するため、複数の位置に冷却ファンを配置する構成としても良い。
【００２２】
更に、交流電動機２の上面は平面であるとして説明を行ったが、必ずしも平面である必要はない。支柱によって電力変換装置１が安定して支えられ、支柱間の開口部から冷却風が排出されることが達成出来れば良い。例えば交流電動機２の上面が円柱面であっても、上記条件が満たされれば本発明の適用が可能となる。
【符号の説明】
【００２３】
１  電力変換装置
２  交流電動機
３Ａ、３Ｂ  支柱
４  冷却フィン
１０Ａ、１０Ｂ  冷却ファン
１１  電力変換器
１２  吸気口
１３  排気口
１４  冷却水配管
２２  取水フランジ
２３  排水フランジ
２４  冷却水配管
【図１】
2015095931.tif 000003
【図２】
2015095931.tif 000004
【図３】
2015095931.tif 000005
【図４】
2015095931.tif 000006