(57)【要約】【課題】本発明の目的は、異なる製造者の製作したスイッチング素子を収納したユニットの互換性を確保でき、誘導障害を低減することのできる車両用電力変換装置を提供することである。【解決手段】電力を変換するスイッチング素子と、前記電力変換装置内の入力側に設けられた第１のコア群と、前記ユニット内の出力側に設けられた第２のコア群とを有することを特徴とする車両用電力変換装置。【選択図】  図１
2004187368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられた第１のコア群と、
車両用電力変換装置内の出力側に設けられた第２のコア群と、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項２】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられたコアと、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項３】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の出力側に設けられたコアと、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項４】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられた第１のコア群と、
車両用電力変換装置外の入力側に設けられた第２のコア群と、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項５】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の出力側に設けられた第１のコア群と、
車両用電力変換装置外の出力側に設けられた第２のコア群と、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項６】
前記請求項５及び請求項６記載の車両用電力変換装置において、
前記第１のコア群は、高周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性を持ち、前記第２のコア群は、低周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性を持つものであることを
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項７】
前記請求項５及び請求項６記載の車両用電力変換装置において、
前記第１のコア群は低周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性を持ち、前記第２のコア群は、高周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性を持つものであることを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項８】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられた複数のコアと、
車両用電力変換装置内の出力側に設けられた複数のコアと、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項９】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通された複数のコアと、
車両用電力変換装置内の出力側に設けられ導体または電線に貫通された複数のコアと、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１０】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通された第１のコア群と、
車両用電力変換装置内の出力側に設けられ導体または電線に貫通された第２のコア群と、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１１】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通されたコアと、を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１２】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の出力側に設けら導体または電線に貫通されたコアと、
を有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１３】
電力を変換するスイッチング素子と、
車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通された第１のコア群と、
車両用電力変換装置外の入力側に設けられ導体または電線に貫通された第２のコア群とを有することを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用電力変換装置について図を参照し詳細に説明する。図６は、従来の車両用電力変換装置の構成図である。図７は、コアの正面図である。図８は、コアの右側面図である。
従来の車両用電力変換装置は、架線１と係合するパンタグラフ２，スイッチの役割をする断流器３，断流器４，充電抵抗器５，電流を平滑するリアクトル６等と電気的に接続される。従来の車両用電力変換装置は、電力を充電するフィルタコンデンサ７，三相ブリッジ回路８，三相ブリッジ回路８を内部に収納するユニット９等から構成され、負荷１０，コア１１と接続されている。１２はレールである。このように構成された車両用電力変換装置において、鉄道車両が駆動する際に架線電力は、パンタグラフ１，断流器３，充電抵抗５，リアクトル６を介してコンデンサ７へ供給される。コンデンサ７の充電が終了すると、断流器４を閉じる。断流器４が閉じられると、架線電力は、パンタグラフ２，断流器３，断流器４，リアクトル６を介して三相ブリッジ回路８へと供給される。三相ブリッジ回路８により三相交流電力に変換される。三相ブリッジ回路８により変換された三相交流電力は、ユニット９の外に設けられたコア１１を介して負荷１０に供給され、負荷１０は駆動する。
【０００３】
このように構成された車両用電力変換装置において、三相ブリッジ回路８内のスイッチング素子１３がスイッチング動作をした場合、スイッチング素子１３の入出力線に電圧上昇率または電圧下降率の大きな電圧が発生する。スイッチング素子１３の入出力線に発生した電圧は、負荷１０の浮遊キャパシタンスにより、漏洩電流が発生する。漏洩電流の成分は高周波であり、これがレール１２近傍に設置されている信号機器に電圧を誘起し、誘導障害が発生する。信号機器の誘導障害を防止するために、スイッチング素子１３の入出力側に接続された配線（入出力線）の高周波に対するインピーダンスを上げるという方法が取られている。入出力線の高周波に対するインピーダンスを上げるために、強磁性体からなるコア１１に配線を一括して貫通させている。コア１１を貫通する電流の直流を含む低周波成分の総和は０になるのでコアが飽和することなく高周波成分に対するインピーダンスを確保することができる。
このように構成された従来の車両用電力変換装置のコア１１は、中空状の円筒形状をしている（図７及び図８参照）。コア１１は、フェライトやアモルファス金属等の強磁性体から構成されている。
【０００４】
【非特許文献１】
電気学会技術報告第６７６号：交流電気鉄道用車両の高調波対策、電気学会、１９９８年４月、Ｐ．７５
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのように構成された従来の車両用電力変化装置は、通常複数の製造者で製作することが多く、スイッチング素子１３を収納したユニット９は製造者間で互換性を要求される。ところが、スイッチング素子１３を収納したユニット９には各製造者のノウハウが集約されており、スイッチングで発生するｄｖ／ｄｔも各製造者間で差異があった。したがって、このような電力変換装置において、スイッチング素子１３を収納されたユニット９の互換性を確保するためには、もっとも高いｄｖ／ｄｔを発生する製造者のユニットに合わせてコア１１の数を選定し、いずれの製造者の装置においても、この同一数のコア１１をユニット９の外に設置する必要があった。これは、装置を必要以上に重くし、電気車の駆動効率を低下させていた。
また、コア１１がスイッチング素子１３を収納したユニット９の外側に設置されるため、ユニット９からコア１１に至るまでの配線と装置箱枠間に存在する浮遊キャパシタンスを通して漏洩電流が流れ、誘導障害の要因となっていた。
【０００５】
そこで本発明の目的は、異なる製造者の製作したスイッチング素子を収納したユニットの互換性を確保でき、誘導障害を低減することのできる車両用電力変換装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられた第１のコア群と、車両用電力変換装置内の出力側に設けられた第２のコア群とを有することを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられたコアと、を有することを特徴とする。本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の出力側に設けられたコアと、を有することを特徴とする。本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられた第１のコア群と、車両用電力変換装置外の入力側に設けられた第２のコア群とを有することを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の出力側に設けられた第１のコア群と、車両用電力変換装置外の出力側に設けられた第２のコア群とを有することを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられた複数のコアと、車両用電力変換装置内の出力側に設けられた複数のコアとを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通された複数のコアと、車両用電力変換装置内の出力側に設けられ導体または電線に貫通された複数のコアと、を有することを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通された第１のコア群と、車両用電力変換装置内の出力側に設けられ導体または電線に貫通された第２のコア群と、を有することを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通されたコアとを有することを、特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の出力側に設けら導体または電線に貫通されたコアとを有することを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換するスイッチング素子と、車両用電力変換装置内の入力側に設けられ導体または電線に貫通された第１のコア群と、車両用電力変換装置外の入力側に設けられ導体または電線に貫通された第２のコア群とを有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置の構成図である。尚、図６に記載したものと構造上同一のものについは、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第１の実施の形態の車両用電力変換装置は、架線１と係合するパンタグラフ２，スイッチの役割をする断流器３，断流器４，充電抵抗器５，電流を平滑するリアクトル６等と電気的に接続される。このように構成された車両用電力変換装置は，電力を充電するフィルタコンデンサ７，三相ブリッジ回路８，三相ブリッジ回路８を内部に収納され着脱可能なユニット９，コア１１から構成され、負荷１０と接続されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、第１のコア群１１ａ及び第２のコア群１１ｂは、ユニット内の入力側及び出力側に設置される。尚本明細書において、出力側とは、ユニット９が負荷へ電力を出力する側のことを示し、入力側とは、ユニット９が架線電力をパンタグラフ２等を介して供給される側のことである。
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ａ及びコア１１ｂをノイズ発生源であるスイッチング素子１３の極近傍に配置することにより、従来の車両用電力変換装置において、問題となっていた配線と装置箱枠間に存在する浮遊キャパシタンスを通して漏洩電流が流れるという現象を防止することができる。
【０００９】
このように構成された車両用電力変換装置において、異なる製造者の製作したスイッチング素子１３を収納した場合にもコア１１ａ及びコア１１ｂの個数をそれぞれ調整することにより、ユニット９同士に互換性を持たすことが出来る。
このように構成された車両用電力変換装置は、ユニット９に搭載されたスイッチング素子１３に最適なコア１１の個数を選定することができるため、従来の車両用電力変換装置が必要としていたスペースよりも小さなスペースにて搭載することが可能となる。その結果、小形化と軽量化も実現することができる。
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図２は、本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置の構成図である。尚、図１に記載したものと構造上同一のものについは、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第２の実施の形態の車両用電力変換装置は、架線１と係合するパンタグラフ２，スイッチの役割をする断流器３，断流器４，充電抵抗器５，電流を平滑するリアクトル６等と電気的に接続される。このように構成された電力変換装置は、電力を充電するフィルタコンデンサ７，三相ブリッジ回路８，三相ブリッジ回路８を内部に収納され着脱可能なユニット９，コア１１から構成され、負荷１０と接続されている。
【００１０】
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ａは、ユニット９内の入力側に設置される。
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ａは入力側のみに設置されているためスイッチング素子１３のスイッチングによる高周波電流の低減等の効果は、架線１及び帰線側のみに期待できる。そのため、モータ等の負荷側が閉じた小さな系であって、架線，帰線からのラジオノイズの低減のみが必要な場合に使用されるのが好ましい。
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ａをノイズ発生源であるスイッチング素子１３の極近傍に配置することにより、従来の車両用電力変換装置において、問題となっていた配線と装置箱枠間に存在する浮遊キャパシタンスを通して漏洩電流が流れるという現象を防止することができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、異なる製造者の製作したスイッチング素子１３を収納した場合にもコア１１ａの個数をそれぞれ調整することにより、ユニット９同士に互換性を持たすことが出来る。
このように構成された車両用電力変換装置は、ユニット９に搭載されたスイッチング素子１３に最適なコア１１の個数を選定することができるため、従来の車両用電力変換装置が必要としていたスペースよりも小さなスペースにて搭載することが可能となる。その結果、小形化と軽量化も実現することができる。
【００１１】
（第３の実施の形態）
本発明に基づく第３の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図３は、本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置の構成図である。尚、図１及び図２に記載したものと構造上同一のものについは、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第３の実施の形態の車両用電力変換装置は、架線１と係合するパンタグラフ２，スイッチの役割をする断流器３，断流器４，充電抵抗器５，電流を平滑するリアクトル６等と電気的に接続されている。このように構成された車両用電力変換装置は、電力を充電するフィルタコンデンサ７，三相ブリッジ回路８，三相ブリッジ回路８を内部に収納され着脱可能なユニット９，コア１１から構成され、負荷１０と接続されている。ている。
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ｂは、ユニット９内の入力側に設置される。
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ｂは出力側のみに設置されているためスイッチング素子１３のスイッチングによる高周波電流の低減等の効果は、モータ等の負荷側のみに期待できる。そのため、モータ等の負荷側の高周波漏洩電流が誘導障害の主要因であって、架線，帰線側では影響が少ない場合に使用されるのが好ましい。
【００１２】
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ｂをノイズ発生源であるスイッチング素子１３の極近傍に配置することにより、従来の車両用電力変換装置において、問題となっていた配線と装置箱枠間に存在する浮遊キャパシタンスを通して漏洩電流が流れるという現象を防止することができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、異なる製造者の製作したスイッチング素子１３を収納した場合にもコア１１ｂの個数をそれぞれ調整することにより、ユニット９同士に互換性を持たすことが出来る。
このように構成された車両用電力変換装置は、ユニット９に搭載されたスイッチング素子１３に最適なコア１１の個数を選定することができるため、従来の車両用電力変換装置が必要としていたスペースよりも小さなスペースにて搭載することが可能となる。その結果、小形化と軽量化も実現することができる。
（第４の実施の形態）
本発明に基づく第４の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図４は、本発明に基づく第４の実施の形態の電力変換装置の構成図である。尚、図１乃至図３に記載したものと構造上同一のものについは、同符号を付して説明を省略する。
【００１３】
本発明に基づく第４の実施の形態の車両用電力変換装置は、架線１と係合するパンタグラフ２，スイッチの役割をする断流器３，断流器４，充電抵抗器５，電流を平滑するリアクトル６と電気的に接続されている。このように構成された車両用電力変換装置は、電力を充電するフィルタコンデンサ７，三相ブリッジ回路８，三相ブリッジ回路８を内部に収納され着脱可能なユニット９，コア１１から構成され、負荷１０と接続されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、第１のコア群１１ａは、ユニット９内の入力側に設置され、第２のコア群１１ｃはユニット９の外側に設置される。
このように構成された車両用電力変換装置において、ユニット９の内部に収納されるコア１１ａは、高周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性の物を使用し、ユニット９の外部に設置されるコア１１ｃには、低周波領域でインダクタンスの大きい特性の物を使用している。外部に漏れ易い高周波を、極近傍で遮断し、低周波もユニット外で遮断することにより、誘導障害をより確実に低減することができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ａ及びコア１１ｃは入力側側のみに設置されているためスイッチング素子１３のスイッチングによる高周波電流の低減等の効果は、架線１及び帰線側のみに期待できる。そのため、モータ等の負荷側が閉じた小さな系であって、架線，帰線からのラジオノイズの低減のみが必要な場合に使用されるのが好ましい。
【００１４】
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ｂをノイズ発生源であるスイッチング素子１３の極近傍に配置することにより、従来の車両用電力変換装置において、問題となっていた配線と装置箱枠間に存在する浮遊キャパシタンスを通して漏洩電流が流れるという現象を防止することができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、異なる製造者の製作したスイッチング素子１３を収納した場合にもコア１１ｂの個数をそれぞれ調整することにより、ユニット９同士に互換性を持たすことが出来る。
このように構成された車両用電力変換装置は、ユニット９に搭載されたスイッチング素子１３に最適なコア１１の個数を選定することができるため、従来の車両用電力変換装置が必要としていたスペースよりも小さなスペースにて搭載することが可能となる。その結果、小形化と軽量化も実現することができる。
（第５の実施の形態）
本発明に基づく第５の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図５は、本発明に基づく第５の実施の形態の電力変換装置の構成図である。尚、図１乃至図４に記載したものと構造上同一のものについは、同符号を付して説明を省略する。
【００１５】
本発明に基づく第５の実施の形態の車両用電力変換装置は、架線１と係合するパンタグラフ２，スイッチの役割をする断流器３，断流器４，充電抵抗器５，電流を平滑するリアクトル６と電気的に接続されている。このように構成された車両用電力変換装置は、電力を充電するフィルタコンデンサ７，三相ブリッジ回路８，三相ブリッジ回路８を内部に収納され着脱可能なユニット９，コア１１から構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、第１のコア群１１ｂは、ユニット９内の入力側に設置され、第２のコア群１１ｄはユニットの外部に設置される。
このように構成された車両用電力変換装置において、ユニット９の内部に収納されるコア１１ｂは、高周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性の物を使用し、ユニット９の外部に設置されるコア１１ｄには、低周波領域でインダクタンスの大きい特性の物を使用している。外部に漏れ易い高周波を、極近傍で遮断し、低周波もユニット外で遮断することにより、誘導障害をより確実に低減することができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ｂ及びコア１１ｄは出力側のみに設置されているためスイッチング素子１３のスイッチングによる高周波電流の低減等の効果は、モータ等の負荷側のみに期待できる。そのため、モータ等の負荷側の高周波漏洩電流が誘導障害の主要因であって、架線，帰線側では影響が少ない場合に使用されるのが好ましい。
【００１６】
このように構成された車両用電力変換装置において、コア１１ｂをノイズ発生源であるスイッチング素子１３の極近傍に配置することにより、従来の車両用電力変換装置において、問題となっていた配線と装置箱枠間に存在する浮遊キャパシタンスを通して漏洩電流が流れるという現象を防止することができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、異なる製造者の製作したスイッチング素子１３を収納した場合にもコア１１ｂの個数をそれぞれ調整することにより、ユニット９同士に互換性を持たすことが出来る。
このように構成された車両用電力変換装置は、ユニット９に搭載されたスイッチング素子１３に最適なコア１１の個数を選定することができるため、従来の車両用電力変換装置が必要としていたスペースよりも小さなスペースにて搭載することが可能となる。その結果、小形化と軽量化も実現することができる。
尚、本発明に基づく第４の実施の形態及び第５の実施の形態の車両用電力変換装置は、ユニット９の内部には、高周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性を持ったコア１１を設置し、ユニット９の外部には、低周波領域で安定したインダクタンスの大きい特性のものを設置する構成としているが、ユニット９の内部に低周波領域で安定したインダクタンスを維持できるコア１１を設置し、ユニット９の外部に高周波領域で安定したインダクタンスを維持できる特性をもったコア１１を配置する構成でも良い。
【００１７】
尚、本発明において、誘導電動機，同期電動機，商用電源負荷等を負荷として、車両用電力変換装置構成の一部としても良いことは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、異なる製造者の製作したスイッチング素子を収納したユニットの互換性を確保でき、誘導障害を低減することのできる車両用電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【図２】本発明に基づく第２の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【図３】本発明に基づく第３の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【図４】本発明に基づく第４の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【図５】本発明に基づく第５の実施の形態の電力変換装置の構成図である。
【図６】従来の電力変換装置の構成図である。
【図７】コアの正面図である。
【図８】コアの右側面図である。
【符号の説明】
１・・・架線
２・・・パンタグラフ
３・・・断流器
４・・・断流器
５・・・充電抵抗器
６・・・リアクトル
７・・・フィルタコンデンサ
８・・・三相ブリッジ回路
９・・・ユニット
１０・・・負荷
１１・・・コア
１２・・・レール
１３・・・スイッチング素子
【図１】
2004187368.tif 000003
【図２】
2004187368.tif 000004
【図３】
2004187368.tif 000005
【図４】
2004187368.tif 000006
【図５】
2004187368.tif 000007
【図６】
2004187368.tif 000008
【図７】
2004187368.tif 000009
【図８】
2004187368.tif 000010