JP4163404B2 - 車両用半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用インバータ装置にかかり、特に、床下電気品の収納箱を鉄道車両の床下に一体化して設けるボディマウント方式に適応するインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の鉄道車両における床下電気品の車体実装方式は、図6に示すように、インバータ装置を構成するパワーユニット11’、制御部21’、オイルフィルタコンデンサ22’などのその他の床下電気品を収納固定した電気装置収納箱9を車体5の床下に取り付け、その後電気品を車体側の配線と接続している。
【0003】
このような電気品の取付構造では、各電気装置のメンテナンスに当たっては、電気装置収納箱に収納された電気品と車体側の配線の接続を車側側および車体内側を往来しながらはずした後、電気装置を取り外し、場合によっては電気品収納箱を車体床下から取り外すなどの工数のかかる作業を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決することを目的とし、各半導体装置の収納部位への実装工数を低減することを目的とする。さらに、本発明は、半導体装置のメンテナンスを片面からのアクセスで可能とすることにより、半導体装置のメンテナンスや交換作業時の作業を容易にするとともに、作業時間を短縮することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、交換頻度が高い部品を最小限にまとめモジュール化されたパワーユニットと、該パワーユニットを搭載する枠体と、床下収納部に設けた案内手段に案内される枠体に固定した移動手段と、床下収納部に設けた車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンと、を設けた。
【0006】
上記課題を解決するために、本発明は、車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、床下収納部に設けた案内手段に案内される移動手段と、前記車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンとを有し、半導体装置を案内手段によって床下収納部の固定位置と床下収納部外の取外位置との間で移動させ、固定手段によって床下収納部の固定位置に収納固定するとともに、固定位置で電気品側コネクタと車体側コネクタを接続する。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の鉄道車両用床下電気品の車体実装方式について、図を用いて説明する。図1は半導体装置のパワーユニットを車体の床下に車体の一部として一体化して設けたぎ装部に搭載する例を説明する部分斜視図である。図2は図1に示したぎ装部の車体長手方向に直交する面での断面図である。図3は図2の左手方向からの断面図である。図4は本発明の実装方法における床下電気品の保守時の流れを説明する図である。
【0008】
図1に示すように、本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式は、車体5の床下に設けた床下収納部51内に、半導体装置を構成するパワーユニット11、制御部21、乾式フィルタコンデンサ22などの床下電気品を収納固定する方式である。
【0009】
床下収納部51は、車体5と一体に構成され、車体の床下に車体の長手方向に設けられており、内部空間に床下電気品を収納するとともに、車体の剛性を増大させる働きをも有している。
【0010】
床下収納部51の車体外側面には、電気品を通過させる電気品挿入開口部52と、床下収納部の車体中央側面に電気品の一部が露出する冷却用開口部53が設けられている。電気品挿入開口部52は、該開口部に着脱自在または開閉自在に設けた蓋59(図2)によって閉じられる。
【0011】
図2および図3に示すように、床下収納部51は、車体5の床下に一体的に構成され、車体外側面に電気品を通過させる電気品挿入開口部52が、車体中央側の壁面55に電気品の後背部に設けた冷却フィン114が露出する冷却用開口部53が設けられている。床下収納部51は、車体5の床下の左右に設けられており、中央に形成される空間を機器の冷却空間として使用することができる。
【0012】
蓋59によって閉じられる電気品挿入開口部52は、図示を省略した鎖錠手段によって、気密かつ液密に閉鎖される。
【0013】
冷却用開口部53と、電気品の後背面周囲は図示を省略したパッキングによって気密構造とされ、内部空間に水が進入することを防いでいる。
【0014】
床下収納部51に設けた隔壁57には、第1のスライドレール保持部材54が固定されている。第1のスライドレール保持部材54には、案内手段として働くスライドレール30の固定レール32が固定される。
【0015】
床下収納部51の内部底面には、支持案内手段として働くレール56と、電気品を固定位置に固定する電気品固定手段58が固定されている。電気品固定手段58の鎖錠機構は、任意の機構でよく、図示を省略している。
【0016】
床下電気品であるパワーユニット11は、枠体111に電気部品を固定して形成され、支持部材112と、第2のスライドレール保持部材113と、冷却フィン114と、電気品側コネクタ115と、移動手段として働く車輪116と、固定部材117と、固定部材118とを有している。
【0017】
支持部材112は、枠体111を第2のスライドレール保持部材113の上面で支持する働きを有している。
【0018】
第2のスライドレール保持部材113は、枠体111の固定部材118に固定され、スライドレール30の移動レール31が取りつけられる。
【0019】
冷却フィン114は、電気品の後背面に設けられ、電気品の発熱を冷却空間に放散させる。
【0020】
電気品側コネクタ115は、直流電源に接続される+−端子と、電動機などの負荷に接続される三相交流端子および接地端子などであり、パワーユニットの側面に突出して設けられる。電気品側コネクタ115は、パワーユニットが固定位置に配置されたときに、床下収納部51内に設けられた車体側コネクタ591の受け部にその先端が挿入接続される位置に設けられる。
【0021】
車輪116は、パワーユニット11を支える車輪であり、パワーユニット11を車体から取外したり取りつけるときの移動作業を容易にする働きを有するとともに、パワーユニット11を固定位置に固定したときに、車体に設けたレール56上に支持する働きをも有している。
【0022】
固定部材117は、図示を省略した鎖錠手段によって電気品固定手段58と共同して電気品を床下収納部51の固定位置に固定するための部材である。
【0023】
固定部材118は、第2のスライドレール保持部材133を枠体11に固定するための手段である。
【0024】
スライドレール30は、例えば断面コ字状の固定レール32と、固定レール内を移動可能に設けた移動レール31とから構成され、固定レール32と移動レール31との間にはローラ軸受33などが設けられて、移動を容易にしている。
【0025】
このような構成において、車体5に電気品を搭載固定する場合には、蓋59を開いた電気品挿入開口部52の前に図示を省略したリフトに搭載したパワーユニット11を配置し、スライドレール30の移動レール31を引き出して、移動レール31に固定された第2のスライドレール保持部材113の先端部に固定部材を当てて図示を省略した鎖錠手段によって固定する。このときパワーユニット11の支持部材112の下面が第2のスライドレール保持部材113の上面に位置して、パワーユニット11は第2のスライドレール保持部材113に固定される。
【0026】
その後、パワーユニット11を床下収納部51内に押し込み、電気品側コネクタ115が車体側コネクタ591に接続されて電気的接続が完了し、固定位置に達する。その後、固定部材117と電気品固定部材58を図示を省略した鎖錠手段によって鎖錠することによって、パワーユニット11が固定位置に固定される。このとき、パワーユニット11の冷却フィン114は、冷却用開口部53から冷却空間にさらされる。電気品挿入開口部52を蓋59で閉じてパワーユニットの車体への実装作業を終了する。
【0027】
このように、本発明によれば、電気的な接続作業や電気装置収納箱の車体への取りつけ作業などを行わずに、極めて簡単にパワーユニット11を車体5に実装することができる。
【0028】
同様に、車体からパワーユニットを取外す場合には、蓋59を開けた後、固定部材117と電気品固定手段58の鎖錠を解いて、パワーユニット11を床下収納部51から図示を省略したリフト上に引き出し、固定部材118を第2のスライドレール保持部材113から開放することによって、取外すことができる。
【0029】
このように、車体からパワーユニットを取外す作業も、電気的な接続の取外し作業や電気装置収納箱の車体からの取外し作業などを行わずに、極めて簡単にパワーユニット11を車体5から取外すことができる。
【0030】
図4に示すように、取り外したパワーユニット11は、リフト上に載置され、トラックなどに搭載して検査・整備工場に搬送され、ここで所定の整備検査を終了して再度車体に実装される。
【0031】
図5を用いて、本発明の他の実施の形態を説明する。この実施の形態はパワーユニット11の枠体111を床下収納部51の電気品挿入開口部52近傍まで延長し、その先端部に蓋59を取りつけている。このような構成とすることによって、パワーユニットを床下収納部51の固定部へ挿入した後、蓋59に設けた図示を省略した鎖錠手段を用いて開口部52に固定することによって、パワーユニット11を車体5に実装することができる。
【0032】
以上の説明では、床下電気品が半導体装置のパワーユニットである場合特にインバータ装置のパワーユニットである場合を説明したが、床下電気品としては、半導体装置のパワーユニットに限らず、フィルタコンデンサや制御装置等であってもよく、また、その他の電気品、例えば補助インバータ装置や、SIVモジュール等であってもよい。
【0033】
また、以上の説明では、床下電気品の収納箱を鉄道車両の床下に一体化して設けるボディマウント方式について説明したが、収納箱を従来のように、車体とは別に設け、車体床下にぎ装される方式において本発明が適用されてもよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【0035】
保守時にパワーユニット取り外し作業を容易化することができ、保守交換作業時のリードタイムを短縮することとができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する斜視図
【図2】 本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する断面図(その1)
【図3】 本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する断面図(その2)
【図4】 パワ―ユニットの点検・修理の工程の概要を説明する図
【図5】 本発明の第2の実施の形態にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する断面図
【図6】 従来の鉄道車両用床下電気品の実装方式を説明する斜視図
【符号の説明】
11 パワーユニット
111 枠体
112 支持部材
113 第2のスライドレール保持部材
114 冷却フィン
115 電気品側コネクタ
116 車輪
117 固定部材
118 固定部材
21 制御装置
22 フィルタコンデンサ
30 スライドレール
31 移動レール
32 固定レール
33 ベアリング
5 車体
51 床下収納部
52 電気品挿入開口部
53 冷却用開口部
54 第1のスライドレール保持部材
55 車体中央側壁面
56 レール
57 隔壁
58 電気品固定手段
59 主回路ハーネス
591 車体側コネクタ
Claims (2)
- 車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、
モジュール化されたパワーユニットと、
該パワーユニットを搭載する枠体と、
床下収納部に設けた案内手段に案内される枠体に固定した移動手段と、
床下収納部に設けた車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、
前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンと、
を設けたことを特徴とする車両用半導体装置。 - 車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、
床下収納部に設けた案内手段に案内される移動手段と、
前記車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、
前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンと、
を有し、
半導体装置を案内手段によって床下収納部の固定位置と床下収納部外の取外位置との間で移動させ、固定手段によって床下収納部の固定位置に収納固定するとともに、固定位置で電気品側コネクタと車体側コネクタを接続することを特徴とする車両用半導体装置。
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