JP6844447B2 - 電気機器のユニット取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、回路を構成する部品を搭載したユニットを筐体に着脱可能に収容保持する電気機器のユニット取り付け構造に関する。

電気機器である電力変換装置には、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの電力変換回路の部品を搭載しているユニットを筐体に挿脱可能に設け、筐体に挿入されたユニットがコネクタ（若しくは、断路器やコンタクタ等）を介して配電盤と電気的に接続されるものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

このようなユニットを筐体に挿脱可能に設ける電力変換装置では、筐体側の回路（例えば、配電盤）とユニット側の回路との電気的接続が確実に行われるように、筐体側の回路の接続部とユニット側の回路の接続部との接続が確実に行われる位置（以後、適正位置という）にユニットを取り付ける必要がある。

しかし、ユニットを取り付けるときに、ユニットの位置ずれが生じる場合があり、このような場合には、ユニットの適正位置での取付作業が困難となるおそれがある。

そのため、特許文献１においては、ユニットが挿入される筐体のユニット挿入部にレールを設け、このレール上を摺動する摺動部材にユニットを保持することで、レールによりユニットを正位置に案内し、ユニットの位置ずれを防止している。

具体的に説明すると、例えば、図１２〜図１４に示すような、スライドレール４１が用いられる。スライドレール４１は、筐体に固設されるアウタチャンネル４２とユニットに固設されるインナチャンネル４３とを有し、筐体にユニットを挿入する際に、インナチャンネル４３がアウタチャンネル４２に挿嵌される。すなわち、筐体にユニットを挿入する際、スライドレール４１によりユニットの筐体に対する上下方向及び水平方向の位置決めがされるので、筐体側の回路の接続部とユニット側の回路の接続部の電気的な接続が確実に行われることとなる。

しかしながら、筐体にアウタチャンネル４２等のレールを取り付けること、及びインナチャンネル４３等の摺動部材にユニットを保持することは、電力変換装置のコストを増大させる要因やユニットの取付作業に時間がかかる等の製造コストを増大させる要因となる虞がある。また、アウタチャンネル４２等のレールを設けるスペースが必要となるので電力変換装置の小型化が妨げられる虞がある。

また、特許文献２では、図１５に示すように、収納盤４５側（配電盤側）の留め具４６にユニット４７側の切り欠き部４８を係合させることで、ユニット４７を適正位置に誘導する電気機器のユニット取り付け構造に関する技術が開示されている。なお、図１５における４９は、ユニット４７背面の底部壁４９である。図１５における５０は、ユニット４７との電気的な接続を行うコネクタである。図１５における５１は、コネクタ５０に接続される接続バーである。

実開平６−７４０９２号公報 国際公開第２０１５／０７６２４９号

しかしながら、特許文献２においては、ユニット４７背面の底部壁４９に切り欠き部４８が設けられるだけの厚みが必要となる。つまり、ユニット４７背面の底面を構成する底部壁４９が板金等の薄い肉厚のものには適用できず、更なる改善の余地がある。

本発明は、回路を構成する部品を収納したユニットを筐体に着脱可能に収容保持する電気機器のユニット取り付け構造に関する。上記ユニットは、一端側の挿入側端部の底面を構成する板状の底部壁の端面に切り欠き部を有している。上記切り欠き部は、上記底部壁の端面の開口縁が上記ユニットの一端側ほど拡幅するよう形成されているとともに、その内側に上記ユニットの上記筐体に対する着脱方向に沿って延びる係合突起を有するように形成されている。上記筐体は、上記ユニットが挿入側端部から挿入されるユニット挿入部と、上記挿入側端部の上記底部壁を支持する支持面を備える支持部と、上記支持面に突出形成され、上記切り欠き部と係合する係合部と、を有している。上記係合部は、上記着脱方向に沿って延び、上記係合突起が挿入される係合穴を有している。

収納盤にユニットを挿入すると、切り欠き部の係合突起が係合部の係合穴に挿入されることでユニットが適正位置に案内される。

本発明によれば、ユニットの挿入側端部の底部壁の肉厚によらず、切り欠き部の係合突起を挿入可能な係合穴を底部壁の支持面上に設定可能となる。すなわち、係合穴は、ユニットの挿入側端部の底部壁の肉厚が薄くても形成可能である。

従って、ユニットの挿入側端部の底部壁の肉厚に関係なくユニットを筐体の適正位置に容易に取り付けることが可能となる。

本発明に係るユニット取り付け構造が適用された電力変換装置の概略構成を模式的に示した説明図。 本発明に係るユニット取り付け構造が適用された電力変換装置の概略構成を模式的に示した説明図。 本発明に係るユニット取り付け構造が適用された電力変換装置の収納盤のユニット挿入部を拡大して示した説明図。 本発明に係るユニット取り付け構造の概略を模式的に示した説明図。 本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部を示す斜視図。 本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部の平面図。 本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部の正面図。 本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部とユニット側の切り欠き部を示す斜視図。 本発明に係るユニット取り付け構造を構成する切り欠き部の平面図。 係合部と切り欠き部とが係合する直前の状態を模式的に示した説明図。 係合部と切り欠き部とが係合した状態を模式的に示した説明図。 従来技術に係る電力変換装置のスライドレールの平面図。 図１２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 図１２のＣ方向矢視図。 従来技術に係る電力変換装置の収納盤とユニットとの取り付け構造を示す説明図。

以下、本発明の一実施例を図１〜図１１を用いて詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係るユニット取り付け構造が適用された電力変換装置１の概略構成を模式的に示した説明図である。図３は、本発明に係るユニット取り付け構造が適用された電力変換装置１の収納盤２のユニット挿入部４を拡大して示した説明図である。図４は、本発明に係るユニット取り付け構造の概略を模式的に示した説明図である。図５は、本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部１４を示す斜視図である。図６は、本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部１４の平面図である。図７は、本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部１４の正面図である。図８は、本発明に係るユニット取り付け構造を構成する係合部１４と切り欠き部１５を示す斜視図である。図９は、本発明に係るユニット取り付け構造を構成する切り欠き部１５の平面図である。図１０は、係合部１４と切り欠き部１５とが係合する直前の状態を模式的に示した説明図である。図１１は、係合部１４と切り欠き部１５とが係合した状態を模式的に示した説明図である。

電気機器としての電力変換装置１は、図１及び図２に示すように、筐体としての収納盤２と、回路を構成する部品を収納した複数の直方体形状のユニット３と、を有している。電力変換装置１は、ユニット３を着脱可能に収納盤２に収容保持可能なものである。収納盤２は、例えば、配電盤である。ユニット３は、例えば、インバータユニットである。

なお、図１に示す電力変換装置１は、全てのユニット３が収納盤２に収納された状態を示している。また図２に示す電力変換装置１は、一部のユニット３が収納盤２から引き出された状態を示している。

収納盤２は、図１〜図３に示すように、ユニット３が挿入されるユニット挿入部４を有している。ユニット挿入部４の内周側には、収納盤２に対するユニット３の着脱方向に沿って延びるガイド壁５と、ユニット３との電気的な接続を行うコネクタ６と、ユニット３の挿入側端部８の底面を支持する支持壁７と、が設けられている。

ここで、ユニット３の着脱方向とは、図１〜図３における両端矢印Ａに沿った方向である。換言すれば、ユニット３の着脱方向とは、ユニット３を収納盤２へ挿入する際の動き、またユニット３を収納盤２から引き出す際の動きに沿った方向である。また、ユニット３は、収納盤２に挿入される一端側を挿入側端部８、挿入側端部８の反対側に位置する他端部を引き出し側端部９とする。つまり、ユニット３の挿入側端部８とは、ユニット３の着脱方向で、ユニット３を収納盤２へ挿入する側の端部である。また、ユニット３の引き出し側端部９とは、ユニット３の着脱方向で、ユニット３を収納盤２から引き出す側の端部である。

ガイド壁５は、ユニット３の着脱方向に沿って細長い部材によって構成され、本実施例ではユニット挿入部４の下端位置を規定するものである。

ガイド壁５は、ユニット３の下面と接するガイド部５ａと、ユニット３の側面と対向する側部５ｂと、を有している。ガイド壁５は、側部５ｂが収納盤２に対して固定されている。

なお、収納盤２において、隣接するユニット挿入部４、４間を仕切るような部材があれば、このような部材に対してガイド壁５を固定するようにしてもよい。

コネクタ６は、ユニット挿入部４の内周側にあって、ユニット３の挿入側端部と対向するように配置される。コネクタ６は、ユニット３の接続バー２３（後述）とともに、収納盤２に設けられた回路とユニット３に収容された回路との電気的な接続を行う接続機構を構成するものである。つまり、コネクタ６は、筐体側接続部に相当するものである。

支持壁７は、ユニット挿入部４の幅方向に沿って細長い部材であって、ユニット３の一端側の挿入側端部８と対向するユニット挿入部４の底壁１０に設けられている。

支持壁７は、Ｌ字形状を呈し、ユニット挿入部４の底壁１０に固定される固定部１１と、ユニット３の挿入側端部の底面を支持する支持部１２と、を有している。

支持部１２は、ユニット挿入部４の底壁１０に対して直交しているとともに、ユニット３の挿入側端部８の底面を構成する底部壁１３を支持する支持面１２ａを有している。

また、支持部１２には、その支持面１２ａに、係合部１４が突出形成されている。つまり、収納盤２は、支持面１２ａに突出形成された係合部１４を有している。係合部１４は、支持面１２ａの両側に一つずつ形成されている。係合部１４は、図４に示すように、ユニット３の切り欠き部１５と係合する。なお、図４においては、説明の便宜上、ユニット３と支持壁７のみを示している。

係合部１４は、図５〜図７に示すように、支持面１２ａから突出し、ユニット３の着脱方向に沿って延びる一対の起立壁１６、１６と、これら一対の起立壁１６、１６の上端に接続された頂壁１７と、を有している。

一対の起立壁１６、１６は、支持部１２の先端側ほど両者間の間隔が狭くなるよう形成されている。換言すると、一対の起立壁１６、１６は、ユニット３の着脱方向で、ユニット挿入部４のユニット３が挿入される開口側ほど両者間の間隔が狭くなるよう形成されている。頂壁１７は、支持面１２ａと平行に形成されている。

また、一対の起立壁１６、１６と、頂壁１７とによって、ユニット３の着脱方向に沿って延びる係合穴１８が構成されている。つまり、係合部１４は、ユニット３の着脱方向に沿って延びる係合穴１８を有している。係合穴１８は、切り欠き部１５の係合突起２５（後述）が挿入可能な高さとなるよう形成されている。つまり、一対の起立壁１６、１６は、係合突起２５が挿入可能な係合穴１８を形成可能となるように、支持面１２ａからの突出量（高さ）が設定される。

係合部１４は、例えば、支持壁７の支持部１２に互いに平行な一対のスリット１９、１９を形成し、これらスリット１９、１９間にプレス加工を施すことによって形成される。

ユニット３は、図１及び図２に示すように、直方体形状のケーシング２１内に、図示省略の制御回路基板、電源回路基板、半導体素子等の回路を構成する部品が収納されたものである。

ケーシング２１は、図８に示すように、ユニット挿入部４の底壁１０と対向する面が開口している。すなわち、ユニット３は一端側の挿入側端部８の端面が開口したものとなっている。なお、図８においては、説明の便宜上、ユニット３と支持壁７のみを示している。

ユニット３は、一端側の挿入側端部８の内側に、コネクタ６に接続される複数の接続バー２３が設けられている。接続バー２３は、ユニット側接続部に相当するものである。

ユニット３は、他端側の引き出し側端部９に両側に、鍔状のフランジ部２２を有している。フランジ部２２は、ユニット挿入部４の開口縁にねじ等によって固定される。

また、ユニット３は、図８に示すように、挿入側端部８の底面が、板状の底部壁１３によって構成されている。

そして、底部壁１３に端面には、図８、図９に示すように、切り欠き部１５が形成されている。つまり、ユニット３は、底部壁１３の端面に切り欠き部１５を有している。切り欠き部１５は、底部壁１３の端部をユニット３の他端側に向かって凸なるように切り落とすことで形成される底部壁１３の端面の溝である。切り欠き部１５は、底部壁１３の両側に一つずつ形成されている。つまり、ユニット３には、係合部１４と同数の切り欠き部１５が形成されている。

切り欠き部１５は、ユニット３を収納盤２のユニット挿入部４に挿入した際に、支持壁７の支持面１２ａに形成された係合部１４と係合可能となる位置に形成されている。つまり、ユニット３には、複数の切り欠き部１５がそれぞれ対応する係合部１４と係合するよう形成されている。切り欠き部１５と係合部１４とが係合することで、収納盤２に対するユニット３の挿入位置が適正となり、収納盤２のコネクタ６と、ユニット３に接続バー２３との接続が確実に実施される。

切り欠き部１５は、底部壁１３の端面の開口縁２４が、ユニット３の一端側ほど拡幅するよう形成されている。詳述すると、切り欠き部１５の開口縁２４は、所定の曲率を有するように形成されている。換言すれば、切り欠き部１５の開口縁２４は、Ｒ面取りされている。

また、切り欠き部１５は、その内側にユニット３の着脱方向に沿って延びる矩形の係合突起２５を有している。係合突起２５の先端は、底部壁１３の端面よりも外側に突出するものではない。

係合突起２５は、支持壁７の支持面１２ａに形成された係合部１４と係合可能な幅に形成されている。つまり、係合突起２５は、係合部１４によって形成される係合穴１８に挿入可能な幅となるように形成されている。

図１０及び図１１を用いて、ユニット３が収納盤２に収容保持される過程について説明する。なお、図１０中の矢印は、ユニット３が挿入される向きを示している。また、収納盤２の係合部１４とユニット３の切り欠き部１５とが係合する状況は、実際には収納盤２の側面を構成するカバー等により隠れる。そこで、図１０、図１１においては、説明の便宜上、収納盤２の側面を構成するカバー等を省略している。

収納盤２にユニット３を挿入すると、切り欠き部１５の係合突起２５が係合部１４の係合穴１８に挿入されることでユニット３が適正位置に案内される。適正位置とは、コネクタ６と接続バー２３との接続が確実に行われる位置である。また、係合穴１８に係合突起２５が挿入されることで、ユニット３が適正位置からずれないように保持することができる。詳述すると、係合穴１８に係合突起２５が挿入されることで、ユニット３が適正位置から上下方向あるいは左右方向（水平方向）にずれないように保持することができる。

電力変換装置１は、切り欠き部１５が底部壁１３の端面に形成され、係合部１４が底部壁１３を支持する支持面１２ａ上に形成されている。そのため、電力変換装置１は、ユニット挿入部４にユニット３を挿入する際に、ユニット３の着脱方向に沿ってユニット３を水平移動することで、ユニット３の切り欠き部１５と収納盤２の係合部１４に係合させることが可能となっている。

また、ユニット３の挿入位置にずれが生じ、係合部１４が切り欠き部１５の開口縁２４に突き当てられても、切り欠き部１５の開口縁２４の形状を利用して、ユニット３を適正位置に容易に案内できる。すなわち、ユニット３の挿入位置にずれが生じても、切り欠き部１５の開口縁２４の形状を利用して、切り欠き部１５の係合突起２５が係合部１４の係合穴１８に挿入されるように、ユニット３を適正位置に容易に案内することができる。

そして、電力変換装置１は、切り欠き部１５と係合部１４とが係合していく過程で、コネクタ６と接続バー２３を接続している。つまり、電力変換装置１は、係合部１４と切り欠き部１５との係合と同時進行で、コネクタ６と接続バー２３との接続が行われる。換言すると、切り欠き部１５の係合突起２５が係合部１４の係合穴１８に挿入される際に、コネクタ６と接続バー２３との接続がなされる。

最後に、ユニット３のフランジ部２２を収納盤２のユニット挿入部４の開口縁にねじ等で固定し、ユニット３が収納盤２に固定される。

このような電力変換装置１においては、ユニット３の挿入側端部８の底部壁１３の肉厚によらず、切り欠き部１５の係合突起２５を挿入可能な係合穴１８を底部壁１３の支持面１２ａ上に設定可能となる。すなわち、係合穴１８は、ユニット３の挿入側端部８の底部壁１３の肉厚が薄くても形成可能である。

従って、電力変換装置１においては、ユニット３の挿入側端部８の底部壁１３の肉厚に関係なくユニット３を収納盤２の適正位置に容易に取り付けることが可能となる。よって、ユニット３の設計自由度を向上させることができる。

また、ユニット３を収納盤２の適正位置に挿入することができるので、コネクタ６と接続バー２３との電気的接続を確実に行うことができるとともに、コネクタ６や接続バー２３の破損を防止することができる。

電力変換装置１は、ユニット３を適正位置に案内するようなレールを設けていないので、このようなレールを設けた場合に比べて部品点数や作業工数が減少し、総じてコストを低減することができる。

すわわち、ユニット３を適正位置に案内するようなレールが不要なことによる部品点数の減少と、このようなレールを正確に位置決めして収納盤２やユニット３に取り付ける作業の削減と、により電力変換装置１のコスト低減を実現できる。

ユニット３を適正位置に案内するようなレールを取り付けるためのスペースが不要になるので、電力変換装置１を総じて小型化することができる。

また、係合穴１８に係合突起２５を挿入し、係合部１４と切り欠き部１５とを係合させることで、ユニット３の振動に対する強度を向上させることができる。

係合穴１８に係合突起２５が挿入されると、係合部１４の頂壁１７と、支持壁７の支持部１２とによって、ユニット３の挿入側端部８の底部壁１３の上下方向の振動が抑制される。また、係合穴１８に係合突起２５が挿入されると、係合部１４の一対の起立壁１６、１６によって、ユニット３の挿入側端部８の底部壁１３の左右方向（水平方向）の振動が抑制される。

なお、ユニット３の振動に対する強度は、ユニット３のフランジ部２２を収納盤２のユニット挿入部４の開口縁にねじ等で固定することによっても向上する。

上述した実施例においては、収納盤２のユニット挿入部４に２つの係合部１４が設けられ、ユニット３の２箇所に切り欠き部１５が形成されているが、係合部１４及び切り欠き部１５の数は、それぞれ２つに限定されるものではない。係合部１４及び切り欠き部１５の数は、それぞれ一つずつ、あるいはそれぞれ３３以上ずつ形成するようにしてもよい。また、係合部１４及び切り欠き部１５の数が多くなるほど、ユニット３を収納盤２に収容保持した際の安定度が増すことになる。

また、本発明のユニット取り付け構造は、回路を構成する部品を収納したユニットを着脱可能に筐体に収容保持する電力変換装置１以外の電気機器に対しても適用可能である。

以上、本発明のユニット取り付け構造が適用された電力変換装置について、具体例を示して詳細に説明したが、本発明は、本発明の特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能ある。すなわち、本発明の電気機器のユニット取り付け構造は、上述した実施形態に限らず、本発明の特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能あり、そのように設計変更された形態も本発明の電気機器のユニット取り付け構造の技術的範囲に属する。

１…電力変換装置
２…収納盤
３…ユニット
４…ユニット挿入部
５…ガイド壁
５ａ…ガイド部
５ｂ…側部
６…コネクタ
７…支持壁
８…挿入側端部
９…引き出し側端部
１０…底壁
１１…固定部
１２…支持部
１２ａ…支持面
１３…底部壁
１４…係合部
１５…切り欠き部
１６…起立壁
１７…頂壁
１８…係合穴
１９…スリット
２１…ケーシング
２２…フランジ部
２３…接続バー
２４…開口縁
２５…係合突起

Claims (5)

1. 回路を構成する部品を収納したユニットを筐体に着脱可能に収容保持する電気機器のユニット取り付け構造において、
   上記ユニットは、一端側の挿入側端部の底面を構成する板状の底部壁の端面に切り欠き部を有し、
   上記切り欠き部は、上記底部壁の端面の開口縁が上記ユニットの一端側ほど拡幅するよう形成されているとともに、その内側に上記ユニットの上記筐体に対する着脱方向に沿って延びる係合突起を有するように形成され、
   上記筐体は、上記ユニットが挿入側端部から挿入されるユニット挿入部と、上記挿入側端部の上記底部壁を支持する支持面を備える支持部と、上記支持面に突出形成され、上記ユニットを上記ユニット挿入部に挿入する際に上記切り欠き部と係合する係合部と、を有し、
   上記係合部は、上記着脱方向に沿って延び、上記係合突起が挿入される係合穴を有することを特徴とする電気機器のユニット取り付け構造。
2. 上記係合部は、上記支持面から突出し、上記着脱方向に沿って延びる一対の起立壁と、こられ一対の起立壁の上端に接続された頂壁と、を有し、上記一対の起立壁と上記頂壁とによって上記係合穴が構成され、
   上記一対の起立壁は、上記支持部の先端側ほど両者間の間隔が狭くなるよう形成されていることを特徴する請求項１に記載の電気機器のユニット取り付け構造。
3. 上記筐体には、上記係合部が複数形成され、
   上記ユニットには、上記係合部と同数の上記切り欠き部が形成され、
   上記ユニットは、複数の上記切り欠き部がそれぞれ対応する上記係合部と係合することを特徴とする請求項１または２に記載の電気機器のユニット取り付け構造。
4. 上記筐体と上記ユニットによって構成される電気機器は、上記筐体に設けられた回路と上記ユニットに収容された回路との電気的な接続を行う接続機構を有し、
   上記接続機構は、上記筐体に取り付けられた筐体側接続部と、上記ユニットに取り付けられたユニット側接続部と、を有し、
   上記係合部と上記切り欠き部とを係合させながら上記筐体側接続部と上記ユニット側接続部とを接続することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気機器のユニット取り付け構造。
5. 上記電気機器は、電力変換装置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気機器のユニット取り付け構造。

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