JP2000324855A - 電力変換装置の主回路端子構造 - Google Patents
電力変換装置の主回路端子構造Info
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Abstract
変更になった場合の改造の手間と時間を最小限度に抑制
すると共に、主回路端子相互間のピッチ間隔を縮小して
装置外形寸法の拡大を抑制することにある。 【解決手段】S相接続導体34は直角に折り曲げたL形
導体で、交流電源の場合はS相導体32→S相接続導体
34→整流器2→正極側直流出力導体35の経路の電流
を、直流電源の場合はS相接続導体34の向きを変え
て、S相導体32→S相接続導体34→正極側直流出力
導体35の経路にして整流器2をバイパスさせる。合成
樹脂のモールド構造でなる主回路端子台の第1導体搭載
面43と第2導体搭載面53の高さと前後位置とをずら
して端子間ピッチを縮小させる。第1導体搭載面43に
は端子ナットを落とし込む端子取付け凹部44と取付け
ナットを差し込む導体取付け部45を設け、第1導体4
0の取付けと外線端子の取付け作業を容易にすると共
に、モールド金型の構造の複雑化を防ぐ。
Description
交流電源または直流電源を接続する際の切替えを容易に
すると共に、主回路端子部寸法を縮小できる電力変換装
置の主回路端子構造に関する。
流→交流,交流→直流,など各種の変換を行う装置があ
るが、もっとも一般的なものは交流→交流の変換,すな
わち商用交流電源に接続して所望の電圧と周波数の交流
電力を得るインバータ装置である。このインバータ装置
に接続する負荷がコンピューターの場合は、電圧や周波
数の変動を避けたいので、一定電圧・一定周波数の交流
電力を出力するCVCFインバータ装置を使用するが、
負荷が誘導電動機でその回転速度を自由に変化させたい
場合は、可変電圧・可変周波数の交流電力を出力するV
VVFインバータ装置を使用する。負荷である誘導電動
機の容量が数十kW以下の場合は、VVVFインバータ装
置を壁掛型の構造にするのが大部分である。そこで以下
では、誘導電動機を可変速運転させる壁掛型のVVVF
インバータ装置を例にして本発明の詳細を説明する。
示した主回路接続図であって、商用交流電源1から入力
する交流電力は、ダイオードで構成している第1電力変
換器としての整流器2で直流電力に変換し、この直流電
力をIGBT(絶縁ゲートバリスティックトランジス
タ)で構成している第2電力変換器としてのインバータ
3で可変電圧・可変周波数の交流電力に変換し、誘導電
動機4を可変速運転させる。整流器2の直流側とインバ
ータ3の直流側とを結合している直流中間回路には、平
滑コンデンサ5と、限流抵抗6と短絡用接触器7との並
列接続でなる初期充電回路と、を備えている。この初期
充電回路は、当該VVVFインバータ装置の始動時に平
滑コンデンサ5へ過大な充電電流が突入するのを抑制す
る。
VVFインバータ装置へ入力させるための三相主回路端
子R,S,Tと、誘導電動機4へ可変電圧・可変周波数
の交流電力を出力するための三相主回路端子U,V,W
は、通常は壁掛型装置の下側部分に集中して設置するこ
とが多い。更に、直流中間回路に接続しているP1,N
1なる主回路端子を、前述の主回路端子と同様に壁掛型
装置の下側部分に設置する。この主回路端子P1とN1
との間にスイッチと抵抗器との直列回路を接続すれば、
誘導電動機4は発電制動によりその速度を素早く低下さ
せることができる。
造図である。外部電線との接続を容易にするために、前
述したように、これらの主回路端子は壁掛型装置の下側
部分に纏めて設置するが、この主回路端子には市販の端
子ブロックを使用したい。しかし、通電電流が大きくな
ると導体バー寸法や電線端末に装着する圧着端子の寸法
に適合した端子ブロックを選定するのは困難になる。そ
こで図9に図示の主回路端子構造が採用されている。
いる箱体21に絶縁台固定ねじ24を使って絶縁台19
を取付け、装置内部から引き出されて来る導体バー20
を導体固定ねじ23により絶縁台19に固定する。ま
た、外線端子ボルト22,外線端子ナット25,外線端
子座金26,外線端子ばね座金27を使って、図示して
いない外線端子を導体バー20の先端に取り付ける。
ータ装置の大多数の主回路は図8に図示の構成であるか
ら、短納期で且つ低価格で供給できるように、これを標
準品として多数台を一括して製作することが多い。とこ
ろが誘導電動機4で駆動する機械の特性や、その運転状
況によっては、図8に図示の主回路構成では使用できな
いこともある。この場合は、特殊な要求を満足させるた
めに別途の装置を設計・製作しなければならないので、
納期が長くなり、価格も上昇してしまう不都合を生じ
る。この特殊な要求の大部分は、商用交流電源1から交
流電力を受電する代わりに、別途に用意した直流電源か
ら受電する場合である。例えば誘導電動機4を個別のV
VVFインバータ装置と組み合わせて運転する場合に、
これの多数組へ共通の直流電源から電力を供給すること
がある。このようにすると、制動運転中の電動機が回生
するエネルギーを、他の電動機の力行運転に利用するこ
とができるし、減速運転中の電動機が発生するエネルギ
ーを、前述した別途の直流電源を介して電源側へ回生さ
せることもできるので、省エネルギー効果が得られる。
バータ装置の従来の主回路端子部の構成を示した構造図
であって、符号16は3つ(R,S,T各相)の交流電
源用主回路端子とその導体であり、符号19はこれらを
支える絶縁台,符号2は整流器である。
バータ装置の従来の主回路端子部の構成を示した構造図
であって、3つの交流電源用主回路端子16とこれらを
支持する3つの絶縁台19と整流器2とを取り去り、そ
の代わりにP2なる記号を付した正極側直流端子18
を、絶縁台19と共に新たに設置する。この正極側直流
端子18(記号P2)は、前述した初期充電回路(図8
に図示の限流抵抗6と短絡用接触器7)よりも電源側の
位置に設ける端子である。直流中間回路には既にN1な
る負極側端子(図8参照)が設けられているから、別途
の直流電源をこのN1とP2との間に接続すれば、前述
した初期充電回路を介して平滑コンデンサ5を充電する
ことができる。しかしながら、交流電源を接続する構成
の図10と、直流電源を接続する構成の図11とを比較
しても明らかなように、主回路端子部は大改造しなけれ
ばならないから、この改造に要する手間と時間は大き
く、無視することはできない。
構成を正面から見た正面図である。この図12で明らか
なように、各主回路端子間には、回路電圧に対応した絶
縁距離Dを確保しなければならないが、導体バー20の
先端に外線端子ボルト22を使って外線端子を取り付け
る際に、外線端子が回転すると相間短絡の恐れがあるこ
とから、この絶縁距離Dを規定値よりも大きくしなけれ
ばならない。これは当該VVVFインバータ装置の外形
寸法を必要以上に大きくする不具合を生じる。そこで各
主回路端子の間には図示していない隔壁を立てて絶縁距
離Dの縮小を図るのであるが、隔壁を立てたり固定した
りするのに多大の手間がかかる不都合を生じてしまう。
また、主回路端子数が増える場合(例えば三相インバー
タを六相インバータにしたい場合は、電源側主回路端子
数は3から6に増える)には、装置の外形寸法はますま
す拡大してしまう。
絶縁台固定ねじをねじ込むための金属製インサートが、
当該絶縁台19に挿入されるので、環境についての国際
基準(ISO)に基づいたリサイクルを行い難い不具合
もある。金属製インサートの代わりに、ナットを取り外
しが自由にできる構造ではめ込もうとすると、モールド
成形用金型の構成が複雑になってしまう。
接続する電源が交流から直流に変更になった場合の改造
の手間と時間を最小限度に抑制すると共に、主回路端子
相互間のピッチ間隔を縮小して装置外形寸法の拡大を抑
制することにある。
めに、この発明の電力変換装置の主回路端子構造は、第
1電力変換器としての整流器と第2電力変換器としての
インバータとで構成している電力変換装置の電源側主回
路端子に交流電源を接続する場合は、この電源側主回路
端子と前記整流器の電源側との間には、特定相接続導体
を所定の方向で挿入してこれら両者を接続するのである
が、交流電源の代わりに直流電源を前記電源側主回路端
子に接続する場合は、前記特定相接続導体の向きを変え
て挿入することで、前記電源側主回路端子と前記整流器
の正極側直流出力導体とを、この特定相接続導体で短絡
するので、直流電源からの直流電力は、前記整流器をバ
イパスして直接に直流中間回路へ与えられる。
L形導体であって、その一辺には折り曲げ部から所定距
離(d) なる位置を中心とする接続穴を備え、この接続穴
で当該特定相接続導体を前記整流器特定相の交流入力端
子に固定する。前記整流器の正極側直流出力導体は、前
記特定相接続導体の前記接続穴の中心から所定距離(d)
なる位置に直立させておく。直流電源を使用する際は、
前記接続穴を中心にして前記特定相接続導体の向きを変
えることにより、当該特定相接続導体は前記正極側直流
出力導体と接触し、直流電源から整流器をバイパスして
直流中間回路へ直流電力を与える。
台の第1導体搭載面に、矩形断面導体バーの先端に外線
端子接続穴とこの穴よりも内側に取付け穴を備えた第1
導体を搭載して前記取付け穴により固定し、当該主回路
端子台の第2導体搭載面に、、前記第1導体と同じ構造
の第2導体を前記第1導体に平行して搭載し固定する第
2導体搭載面とを備えるが,これら両搭載面は異なる高
さとし,異なる前後位置とし,且つ両導体のピッチ間隔
を各導体の最大幅または各端子の最大幅よりも狭い寸法
とする。
ナットの厚みより大なる凹部を設け、この凹部の側面に
は幅が取付けナットの二面幅で高さが取付けナットの厚
みの空洞を設けるが、この空洞の上側には取付けナット
の二面幅より狭い幅の上部スリットを開口させ、この空
洞の下側には前記上部スリット開口部に対応する部分の
みを残存させてこの残存部の両側に下部スリットを開口
させた導体取付け部を、前記主回路端子台の第1導体搭
載面と第2導体搭載面のそれぞれの導体に設けた取付け
穴に対応する位置に設ける。形状が端子ナットに合致し
て深さが端子ナットの厚みよりやや大なる凹部でなる端
子取付け部を、前記主回路端子台の第1導体搭載面と第
2導体搭載面のそれぞれの導体に設けた外線端子接続穴
に対応する位置に設ける。
面または第2導体搭載面のいずれか一方の搭載面の両側
には、その立ち上がり部に導体の幅に対応した凹みを有
する隔壁を設ける。
本発明の第1実施例を表した構造図であって、この図1
ではS相が特定相である。図1において、R相導体31
とT相導体33は整流器2に接続され、S相導体32は
S相接続導体34を介して整流器2に接続されている。
整流器2の正極側直流出力は正極側直流出力導体35と
短絡用接触器7とを経て直流中間回路へ出力するように
回路が構成されている。
第1実施例を表した構造図であって、交流電力を入力し
ていた図1の構成から、入力電力が直流電力に切り替わ
った場合の構造を表している。直流電力を入力する場合
は、特定相であるS相に属するS相接続導体34の向き
を逆にすることで、正極側直流出力導体35にこのS相
接続導体34が接触状態になる。よってこの両者をねじ
等で結合すれば、S相導体32に入力した直流電源の正
極側は、そのまま短絡用接触器7を経て直流中間回路へ
出力することになる。なお、図2ではR相導体31とT
相導体33は不要であるから取り除いた状態を図示して
いるが、除去しなくても機能的な不都合は無い。
続導体の構造を表した構造図である。特定相接続導体と
してのS相接続導体34は、底辺部36と直立部37と
でなるL形導体の上部に上端部38が付属した構造であ
って、底辺部36には接続穴36Aが開口し、直立部3
7には正極側直流出力導体35との接続のための正極側
導体接続穴37Aが開口し、上端部38にはS相導体3
2を接続するための接続穴38Aが開口しているが、上
端部38の形状は自由である。
場合とで特定相接続導体の切替え状態を表した説明図で
あって、左側の図4(A) は交流電力を入力する場合、右
側の図4(B) は直流電力を入力する場合を表している。
左側の図4(A) において、S相接続導体34の底辺部3
6に設けた接続穴36Aの中心と直立部37との間隔は
dであり、接続穴36Aの中心と正極側直流出力導体3
5との間隔もdとなるようにS相接続導体34と正極側
直流出力導体35とを配置している。このときS相接続
導体34へ入力してくるS相交流電力は、S相接続導体
34→S相正極側ダイオード(図示せず)→正極側直流
出力導体35の経路で短絡用接触器7(図示せず)へ流
れる。
に図示のように、S相接続導体34の向きを逆にしてい
るので、S相接続導体34は正極側直流出力導体35に
接触する。よってS相接続導体34へ入力してくる直流
電力の正極側は、S相接続導体34→正極側直流出力導
体35の経路で、図示していない短絡用接触器7へ流れ
る。
続導体で主回路接続が変更されることを表した主回路接
続図であって、S相接続導体34により整流器2がバイ
パスされている。
であって、合成樹脂でモールドした主回路端子台であっ
て、2つの導体,すなわち第1導体40と第2導体50
をそれぞれ第1導体搭載面43と第2導体搭載面53に
別個に搭載する構成である。ここで第1導体40と第2
導体50にはそれぞれ外線端子を接続するための外線端
子接続穴41,51と、これら各導体を搭載面に固定す
るための取付け穴42,52が設けられている。また第
1導体搭載面43と第2導体搭載面53には、搭載した
各導体に開口している外線端子接続穴41,51に対応
する位置に端子取付け凹部44,54が、取付け穴4
2,52に対応する位置には導体取付け部45,55が
設けられている。
部へ引き出される導体の大きさは、主回路の通電電流に
対応した断面積を必要とするし、これに接続する外線と
外線端子も所定の大きさが必要になるから、各端子相互
間のピッチ寸法は、導体または外線端子の最大幅に絶縁
距離を加算した値となり、端子部が占める大きさが装置
の外形寸法を決定してしまうことが多い。本発明では各
端子相互間のピッチ寸法を縮小することで端子部寸法を
縮小するものである。
取付け面から第1導体搭載面43までの高さと第2導体
搭載面53までの高さとは同じでは無い。また両搭載面
の前後位置も揃えていない。このようにすることで、第
1導体40と第2導体50のピッチ間隔を大幅に縮小し
ても、両者間には十分な絶縁距離を確保できる。しかし
ながらインバータ装置には多数の主回路端子が必要であ
るため、図6に図示の主回路端子台の複数を並べること
になる。このとき隣り合った外線端子が接触するのを防
ぐために、第1導体搭載面43の両側に絶縁用の隔壁6
1,62を設けて、不用意に相間短絡が生じるのを予防
する。しかし前述したように各導体間のピッチ間隔が第
1導体40の幅よりも小さければ、第1導体40を第1
導体搭載面43に取り付けることはできない。そこでこ
のような不具合が生じないようにするために、隔壁6
1,62の立ち上がり部分には第1導体40を通過させ
るための凹み部63,64を設けている。
は、従来は両手に持った別個のスパナで端子ボルト46
と端子ナット47を回して締め付けていたが、本発明で
は第1導体搭載面43に設けた端子取付け凹部44に端
子ナット47をはめ込めば、端子ボルト46を片手で締
め付けることができるので、外線接続作業が容易に行え
る。
であって、導体搭載面に設けた導体取付け部の詳細を表
しており、図7(A) は取付けナットを凹部にはめ込んだ
状態、図7(B) は取付けナットを空洞部へスライドさせ
た状態、図7(C) は導体取付け部の側断面をそれぞれが
表している。すなわち取付けナット49を凹部にはめ込
んでから空洞部へスライドさせることにより、当該取付
けナット49は回転しないので、取付けねじ48で第1
導体40を第1導体搭載面43に固定することが簡単に
実施できる。なお、図7(C) の側断面図で明らかなよう
に、空洞部の下側は開口しているので、主回路端子台の
成形は上下2分割の金型で良いから、金型を複雑にしな
い利点を有する。
通電電流に対応した大きさの導体や外線端子を使用する
と、各端子相互間のピッチ間隔が大きくなり、大きな端
子部を必要とする。また電力変換装置の使用方法に対応
して端子部を改造するのに多大の手間と時間が必要にな
る不都合もある。これに対して、本発明では、標準的な
交流入力の電力変換装置を直流入力で使用する際の改造
の手間と時間を大幅に削減することができるので、非標
準の直流入力でも、納期や価格を従来よりも低減できる
効果が得られる。また、各主回路端子相互間のピッチ間
隔を従来よりも大幅に縮小しているので、電力変換装置
の外形寸法を小型化できる効果が得られるし、主回路端
子数を増やしたい要求に対しても、装置の外形寸法を増
大させずに済む効果も得られる。更に、外線端子の接続
作業や、導体を主回路端子台に固定する作業を、一本の
スパナで行うことができるので、作業効率が向上する効
果も得られる。更に、絶縁台などを取り付ける際に、当
該絶縁台に挿入するインサートを使用しないので、リサ
イクルが容易になり、環境に配慮した装置にすることが
できる効果も得られる。
を表した構造図
を表した構造図
造を表した構造図
定相接続導体の切替え状態を表した説明図
回路接続が変更されることを表した主回路接続図
路接続図
の従来の主回路端子部の構成を示した構造図
の従来の主回路端子部の構成を示した構造図
から見た正面図
Claims (5)
- 【請求項1】交流電力を直流電力に変換する第1電力変
換器と、 この第1電力変換器の出力を所望の電圧と周波数の交流
電力に変換する第2電力変換器と、 前記第1電力変換器へ交流電力を供給する電源側主回路
端子と、 前記第1電力変換器と前記第2電力変換器の正極側,負
極側の直流端子同士をそれぞれ結合す正極側直流出力導
体,負極側直流出力導体と、 を備えた電力変換装置であって、 前記電源側主回路端子の特定相に、 一端を前記電源側主回路端子に接続し、他端をその取付
け方向に応じて前記第1電力変換器入力端子または前記
正極側直流出力導体のいずれか一方に接続する特定相接
続導体を挿入することを特徴とする電力変換装置の主回
路端子構造。 - 【請求項2】前記特定相接続導体は、 直角に折り曲げたL形導体の一辺に、この折り曲げ位置
から所定距離(d) の位置を中心とする接続穴を備え、 この接続穴を介して当該特定相接続導体を前記第1電力
変換器特定相の交流入力端子に固定・接続し、 前記正極側直流出力導体は、前記接続穴の中心から前記
所定距離(d) の位置に直立させることを特徴とする請求
項1に記載の電力変換装置の主回路端子構造。 - 【請求項3】電力変換装置の主回路電流を通流させる矩
形断面導体バーの先端に外線端子接続用の穴を開口し,
この外線端子接続穴よりも内側に取付け穴を開口した第
1導体と、 前記第1導体と同様に外線端子接続穴と取付け穴を備え
てなる第2導体と、 合成樹脂のモールド構造でなり,前記第1導体を搭載し
て前記取付け穴により固定する第1導体搭載面と,前記
第2導体を前記第1導体に平行な状態で搭載して固定す
る第2導体搭載面とを備えるが,これら両搭載面は異な
る高さとし,異なる前後位置とし,且つ両導体のピッチ
間隔を各導体の最大幅または各端子の最大幅よりも狭い
寸法にしている主回路端子台と、 を備えることを特徴とする電力変換装置の主回路端子構
造。 - 【請求項4】前記主回路端子台には、 幅が取付けナットの二面幅で深さが取付けナットの厚み
より大なる凹部の側面に幅が取付けナットの二面幅で高
さが取付けナットの厚みの空洞を設け、この空洞の上側
には取付けナットの二面幅より狭い幅の上部スリットを
開口させ、この空洞の下側には前記上部スリット開口部
に対応する部分のみを残存させてこの残存部の両側に下
部スリットを開口させた導体取付け部を、前記主回路端
子台の第1導体搭載面と第2導体搭載面の、前記第1導
体と第2導体に設けた取付け穴に対応する位置に設け、 形状が端子ナットに合致して深さが端子ナットの厚みよ
りやや大なる凹部でなる端子取付け部を前記主回路端子
台の第1導体搭載面と第2導体搭載面の、前記第1導体
と第2導体に設けた外線端子接続穴に対応する位置に設
けることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置の
主回路端子構造。 - 【請求項5】前記主回路端子台には、 前記第1導体搭載面または第2導体搭載面のいずれか一
方の搭載面の両側には、その立ち上がり部に導体の幅に
対応した凹みを有する隔壁を設けることを特徴とする請
求項3または請求項4に記載の電力変換装置の主回路端
子構造。
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