JP2000060138A - 駆動装置 - Google Patents

駆動装置

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JP2000060138A
JP2000060138A JP10239491A JP23949198A JP2000060138A JP 2000060138 A JP2000060138 A JP 2000060138A JP 10239491 A JP10239491 A JP 10239491A JP 23949198 A JP23949198 A JP 23949198A JP 2000060138 A JP2000060138 A JP 2000060138A
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Japan
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voltage
power
unit
converter
low
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JP10239491A
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Hajime Chiyoujiya
一 丁子谷
Masakazu Komai
正和 駒井
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Ebara Densan Ltd
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Ebara Densan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三相400V系に用いる場合においても、機
器寸法等を変更することなく、三相200V系の駆動装
置の主要部を共用化して利用することができる駆動装置
を提供する。 【解決手段】 商用交流電源に接続して交流電力を直流
電力に変換するコンバータ部21と、コンバータ部21
で直流に変換された電力から任意の周波数・電圧の交流
電力に逆変換するインバータ部23と、インバータ部2
3の電力スイッチング素子を制御する制御部14と、制
御部14に直流低電圧を供給する電源部15とを備えた
ポンプ等の駆動装置において、電源部15は、量産品の
直流部の電圧から制御部14に所要の低電圧に変換する
低電圧コンバータ部と、量産品以外の直流部の電圧から
量産品の直流部の電圧に降圧する降圧ユニット27を挿
脱自在に備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用交流電源から
任意の周波数・電圧の交流電力をポンプモータ等に供給
することにより、そのポンプモータ等の運転速度を任意
に変速可能な駆動装置に係り、特にその制御部に直流低
電圧を供給する電源部の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、ポンプモータ等に商用交流電源
から任意の周波数・電圧の交流電力を供給する駆動装置
の一般的なブロック図を示す。ダイオードモジュール1
1は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ部を構
成するもので、ダイオード素子がブリッジ回路に接続さ
れたものである。ダイオードモジュール11の出力側
は、平滑コンデンサ12に接続され、コンバータ部の出
力電圧のリップル分を平滑化すると共に、直流電力を蓄
積する直流部を構成する。平滑コンデンサ12の出力側
はインバータ・パワーモジュール13に接続され、直流
部に蓄えられた電力を、任意の周波数・電圧の交流電力
に逆変換するインバータ部を構成している。
【0003】このパワーモジュール13は、パワートラ
ンジスタ等の電力スイッチング素子がブリッジ回路に接
続され、電力スイッチング素子をパルス幅変調(PW
M)制御等をすることにより、直流電力を任意の周波数
・電圧の交流電力に変換して、ポンプモータ16に供給
する。制御部14は、マイクロコンピュータ等により構
成され、インバータ・パワーモジュール13に任意の周
波数・電圧の交流電力を形成するためのパルス幅変調
(PWM)信号等を形成し、これを出力する。電源部1
5は、制御部14に所要の直流低電圧電源を供給するも
ので、平滑コンデンサ12に蓄えられた比較的高電圧の
直流電力を、DC/DCコンバータにより低圧に変換
し、制御部14に供給する。
【0004】この駆動装置により駆動されるポンプは、
通常商用交流三相電源を用いて、ポンプの可変速運転が
行われる。ところでこの商用交流電源には、三相200
V、三相400V等の種類があるが、現状としては三相
200V系が主流を為しており、三相400V系は未だ
少数である。使用する商用交流電源の電源電圧が異なる
と、それぞれの電源電圧に対応した駆動装置を用いる必
要がある。このため、ポンプの設置場所の利用可能な商
用交流電源の電圧に合わせて、例えば三相200V系
と、三相400V系との2種類の駆動装置を製造するこ
とが必要である。
【0005】例えば三相200V系の場合には、電源部
15としては、低圧DC/DCコンバータを用いるのが
一般的である。三相200V系の場合には、直流部の電
圧が約300V程度となり、これをDC/DCコンバー
タにより+5V、±15V等の直流低電圧に変換する。
そしてこれを制御部14に供給することにより、マイク
ロコンピュータ等の直流電源、或いは各種センサ等の直
流電源として使用する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、三相400
V系の電源部に用いる場合には、図5に示すように、三
相400V系の直流部の電圧(500〜700V)から
DC/DCコンバータ30で制御部に供給する+5V、
±15V等の直流低電圧を形成する必要がある。しかし
ながら、電源部にDC/DCコンバータを用いた場合に
は、DC/DCコンバータ部に高圧(400V用)のス
イッチング素子が必要となり、スイッチングサージによ
る波形により、素子間の沿面距離を大きくする必要があ
り、必然的に基板寸法が大きくなる。これにより、駆動
装置の全体の大型化という問題が生じる。
【0007】又、図6に示すように、400V用のトラ
ンスTを用いて更にその出力をダイオードブリッジ回路
31により整流して、300V程度の直流電圧を形成
し、これを200V系用の低圧DC/DCコンバータ1
5に入力して、制御部に供給する直流低電圧を形成する
ことも行われている。これによれば、低圧DC/DCコ
ンバータ自体は量産用の200V系のものが使用できる
が、三相交流400Vに接続するトランス及びこの出力
を整流するダイオードブリッジ回路等が必要となる。こ
のため、トランス及び整流素子の配置場所も必要とな
り、寸法、コスト、重量などが増大し、小型・軽量化と
いう要請に反することになる。
【0008】本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
で、三相400V系に用いる場合においても、機器寸法
等を変更することなく、三相200V系の駆動装置の主
要部を共用化して利用することができる駆動装置を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、商用交流電源に接続して交流電力を直流電力に変換
するコンバータ部と、該コンバータ部で直流に変換され
た電力から任意の周波数・電圧の交流電力に逆変換する
インバータ部と、該インバータ部の電力スイッチング素
子を制御する制御部と、該制御部に直流低電圧を供給す
る電源部とを備えたポンプ等の駆動装置において、前記
電源部は、量産品の直流部の電圧から前記制御部に所要
の低電圧に変換する低電圧コンバータ部と、量産品以外
の直流部の電圧から前記量産品の直流部の電圧に降圧す
る降圧ユニットを挿脱自在に備えたことを特徴とする駆
動装置である。
【0010】上述した本発明によれば、量産品の低電圧
DC/DCコンバータと、400V系の直流電圧から2
00V系の直流電圧に変換する降圧ユニットとを備えた
ことから、400V系の駆動装置においても、小型且つ
コンパクト化した電源装置とすることができる。そし
て、降圧ユニットを挿脱自在に装着可能なスペースを設
けることにより、同一の駆動装置のケーシングを200
V系でも400V系でも共用することが可能となる。そ
して、低電圧DC/DCコンバータ及び制御部等の基板
を共用することができることから、200V系でも40
0V系でもその大部分の部品を共通に使用することがで
き、これにより比較的少量生産の400V系でも、その
コストの低減が図れると共に、製造納期の短縮を図るこ
とができる。
【0011】請求項2に記載の発明は、前記降圧ユニッ
トは、ツェナーダイオードと電力素子とを組合せたもの
で、任意の直流入力電圧に対して、前記ツェナーダイオ
ードの降伏電圧に対応した一定の直流出力が得られるも
のであることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置で
ある。これにより降圧ユニットを小型・コンパクト化し
て、400V系の商用電源入力に対して低圧DC/DC
コンバータに好適な入力電流電圧を供給することができ
る。
【0012】請求項3に記載の発明は、前記駆動装置の
ケーシングには、ヒートシンクとなる板体を備え、該板
体に前記降圧ユニットを挿脱自在に装着するようにした
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動装置である。こ
れにより、降圧ユニットから生じる熱をヒートシンクに
逃がし、又必要によりポンプの冷却水等により水冷する
ことにより駆動装置の温度上昇を防止することができ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1乃至図3を参照して説明する。
【0014】図1は、本発明の一実施形態のポンプ等の
駆動装置を示す。図示する装置は400V系のもので、
コンバータ部21のダイオードブリッジ回路は、400
V系の高耐圧タイプが用いられている。直流部の平滑コ
ンデンサ22は、200V系の電解コンデンサでは、4
00V系では耐圧が不足するので、200V系の電解コ
ンデンサを直列に接続して用いている。インバータ部2
3を構成する電力スイッチング素子は、400V系の高
耐圧タイプが用いられ、ポンプモータ26に可変周波数
・電圧の交流電力が供給される。
【0015】制御部14及び低圧DC/DCコンバータ
15は、200V系と共用した基板が用いられている。
降圧ユニット27は、その入力側が直流部Dに接続さ
れ、その出力側が低圧DC/DCコンバータ15に接続
されている。400V系では、直流部Dの電圧は500
〜700V程度である。
【0016】図2は、降圧ユニットの詳細回路例を示
す。この降圧ユニット27は、小基板上に抵抗R1,R2
と、ツェナーダイオードZDとパワーMOSFET
(Q)とが図示するように接続されているステップダウ
ンユニットである。この出力側の電圧VLは、主として
ツェナーダイオードの降伏電圧によって決まってくるの
で、このツェナーダイオードを300V程度のものを採
用することにより、入力側電圧VHが500〜700V
であっても、常に300V程度の出力電圧VLが得られ
る。従って、この降圧ユニット27を直流部Dと低圧コ
ンバータ部15との間に挿入することで400V系にお
いても、200V系の低圧コンバータ部15及び制御部
14をそのまま利用することができる。
【0017】図2に示す降圧ユニットは、パワーMOS
FETの静的な動作を利用しているいわゆるドロッパ型
であり、スイッチング動作をさせていない。このため、
スイッチング動作に伴うサージも発生しないので、極め
て安定に動作させることができる。しかしながら、ドロ
ッパ型で動作するパワーMOSFETは、発熱が大きい
という問題があるので、この降圧ユニット27は、駆動
装置のケーシングのアルミ板等を用いたヒートシンク部
分に挿脱自在に装着することが好ましい。これによりパ
ワーMOSFETの発熱をヒートシンク部分に逃がすこ
とができ、ケーシング内部の温度の上昇を防止すること
ができる。又、この駆動装置はポンプ等の可変速運転に
用いるものなので、ポンプのケーシングに、駆動装置の
ヒートシンク部分を固定することにより、ポンプの取扱
液で降圧ユニット27を水冷することができる。従っ
て、図2に示す降圧ユニットは比較的発熱が大きいが、
全体としての駆動装置を小型・コンパクトな構造とする
ことができる。
【0018】図3は駆動装置内部の構造の一例を示す。
駆動装置は、上側ケーシング31と下側ケーシング32
とがねじ33により密封して固定される構造であり、下
側ケーシング32にはアルミ材からなるヒートシンクL
を備えている。ヒートシンクLにはコンバータ部を構成
するダイオードモジュール34、インバータ部を構成す
る電力スイッチング素子モジュール35、及び降圧ユニ
ット27が固定されている。ダイオードモジュール34
及び電力スイッチング素子モジュール35は200V系
と400V系とでそれぞれの耐圧及び負荷となるモータ
ポンプの電流容量に対応したものが用いられる。ヒート
シンクLの一部に小基板である降圧ユニット27を挿脱
自在に装着するスペースを備え、降圧ユニット27は4
00V系の場合には装着され、200V系の場合は装着
されない。
【0019】低圧DC/DCコンバータは、一枚の回路
基板36に搭載され、制御部も一枚の回路基板37に搭
載され、ケーシング内部に配置される。従って、図示し
ない駆動装置の端子部には400V系の場合には、直流
部から降圧ユニット27を介して、低圧DC/DCコン
バータを搭載した回路基板36に接続され、200V系
の場合には直流部から直接低圧DC/DCコンバータを
搭載した回路基板36に接続されるように結線する。
又、この例ではコンデンサユニット38はケーシング内
に収納されているが、このコンデンサユニットはケーシ
ング外部に配置するようにしても良い。
【0020】このように駆動装置を構成するケーシング
及び内部配線は、200V系と400V系で共用化が可
能である。又、ダイオードモジュール及びインバータモ
ジュールも外形寸法を統一しておくことで、駆動対象ポ
ンプに必要な容量及び耐圧のユニットを装着することに
より、各種の容量及び特性に対応した駆動装置にするこ
とができる。
【0021】尚、上述のケーシングの内部の各ユニット
の配置等、及び降圧ユニットの回路例等は、一例を示し
たもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形
実施例が可能なことは勿論である。又、上述の説明は三
相200Vと三相400V系について説明したが、その
他の相数及び電圧との関係についても同様に適用できる
ことは勿論である。又、駆動対象もポンプのみならず、
ファン等についても同様に適用可能である。
【0022】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
例えば三相200V系及び三相400V系とで駆動装置
のケーシング及びその内部構成の大部分を共用すること
が可能となる。従って、三相400V系の駆動装置の小
型・コンパクト化のみならず、大量生産している三相2
00V系との部品の共用により、その製造コストの低減
及び製造納期の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の駆動装置のブロック図で
ある。
【図2】図1の降圧ユニットの回路図である。
【図3】図1の駆動装置の内部構成例を示す断面図であ
る。
【図4】一般的な三相200V系の駆動装置のブロック
図である。
【図5】図4の駆動装置を400V系に適用した場合の
ブロック図である。
【図6】トランスを用いた400V系の駆動装置のブロ
ック図である。
【符号の説明】
14 制御部 15 電源部 21 ダイオードモジュール(コンバータ部) 22 平滑コンデンサ(直流部) 23 インバータ・パワーモジュール(インバー
タ部) 26 ポンプモータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用交流電源に接続して交流電力を直流
    電力に変換するコンバータ部と、該コンバータ部で直流
    に変換された電力から任意の周波数・電圧の交流電力に
    逆変換するインバータ部と、該インバータ部の電力スイ
    ッチング素子を制御する制御部と、該制御部に直流低電
    圧を供給する電源部とを備えたポンプ等の駆動装置にお
    いて、 前記電源部は、量産品の直流部の電圧から前記制御部に
    所要の低電圧に変換する低電圧コンバータ部と、量産品
    以外の直流部の電圧から前記量産品の直流部の電圧に降
    圧する降圧ユニットを挿脱自在に備えたことを特徴とす
    る駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記降圧ユニットは、ツェナーダイオー
    ドと電力素子とを組合せたもので、任意の直流入力電圧
    に対して、前記ツェナーダイオードの降伏電圧に対応し
    た一定の直流出力電圧が得られるものであることを特徴
    とする請求項1に記載の駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動装置のケーシングには、ヒート
    シンクとなる板体を備え、該板体に前記降圧ユニットを
    挿脱自在に装着するようにしたことを特徴とする請求項
    1に記載の駆動装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002191190A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Nippon Densan Corp モータの制御装置
JP2008221030A (ja) * 2007-03-08 2008-09-25 Hitachi Koki Co Ltd 遠心分離機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002191190A (ja) * 2000-12-21 2002-07-05 Nippon Densan Corp モータの制御装置
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