JP2004275000A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外形の選択が自由で、大容量の主回路用のコンデンサを用いても、容易に小型化が得られるようにしたインバータ装置を提供すること。
【解決手段】 スペーサ部材５を設け、この両側に主回路電解コンデンサホルダ部１２を取付け、この中にコンデンサ６を収容保持する。そして、このコンデンサ６を電線１５により電源側端子台２Ａの直流端子に接続させたもの。主回路電解コンデンサ６が、インバータの本体内から取り出され、側面に取り付けられているので、その分、本体の高さ寸法を小さくすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ユニット化され、壁取付け型として有用なインバータ装置に係り、特に、誘導電動機駆動用に好適な汎用のインバータ装置に関する。

インバータ装置は、汎用の誘導電動機を、簡単に、しかも効率的に可変速運転できるため、近年、広く使用されるようになってきているが、このインバータ装置の一般的な回路構成は、図８に示すようになっている。

すなわち、この図８は、一般的な電圧形インバータ装置の基本的な動作に必要な主回路部分を示した図で、同図において、Ａは順変換部、Ｂは逆変換部、Ｃは主回路コンデンサ、ＩＭは誘導電動機である。

このインバータ装置は、例えば５０Ｈｚ、又は６０Ｈｚの商用交流電源から交流電力の供給を受け、これから順変換部Ａにより直流電力を得、これをコンデンサＣによって平滑化し、この平滑化された直流電力を逆変換部Ｂにより交流電力に再変換するようになっており、これにより、例えば、０.５Ｈｚの低い周波数から１０００Ｈｚ位の高い周波数までの任意の周波数の交流電力を、負荷である誘導電動機ＩＭに供給し、この誘導電動機ＩＭを可変速運転するようになっているものである。

従って、逆変換部Ｂの入力には、充分に平滑化された直流電圧が供給されなければならず、このため、かなり大きな静電容量を有するコンデンサを直流主回路に設ける必要があり、この結果、主回路コンデンサＣとしては、通例、電解コンデンサが用いられるようになっている。

ところで、従来のインバータ装置では、この平滑用の主回路電解コンデンサは、それ自体に予め設けてある取付部材を用いたり、或いは適当な枠体などを用いてインバータ装置内にねじなどにより固定し、且つ、これに対する電気的接続は、電解コンデンサの端子を配線基板のパターンに直接、はんだ付けしたり、或いは導体バーや電線をはんだ付けしてから、これらの導体バーや電線を介して所定の回路に接続していた(例えば特許文献１参照)。
特開昭６０−２１９９６８号公報

上記従来技術は、インバータの主回路コンデンサがかなりの静電容量を必要とし、このため大きな容積を有する部品である点について配慮がされておらず、インバータ装置の小型化の点で問題があった。

すなわち、近年、インバータ装置では、小型化と共に、取扱や設置の容易性などの見地から、装置全体をプラスチックなどのケースでまとめてユニット化したものが広く用いられるようになっているが、このとき、主回路コンデンサが大きな静電容量を必要とすることから、たとえ電解コンデンサを用いたとしても大型になってしまい、このため、ケース内でかなりの容積を占めることになり、この結果、小型化が困難で、特に取付面からの高さ方向の寸法を縮めるのが困難になって、大型化してしまうのである。

本発明の目的は、大型の主回路用のコンデンサを用いても、高さ方向の寸法を充分に縮めることが可能で、容易に小型化が得られるようにしたインバータ装置を提供することにある。

上記目的は、少なくとも順変換部と逆変換部、それに平滑用のコンデンサとを備えたインバータ装置において、順変換部と逆変換部を端子台と共にユニット化して、略立方体(箱型)のインバータ本体部とした上で、上記コンデンサを外付けとし、この外付けのコンデンサとインバータ主回路との接続を、上記端子台を用いて行なうようにして達成される。

ユニット化されたインバータ装置では、主回路用コンデンサが高さ方向に積層さまれた形で収容されているので、外付けされた主回路用コンデンサは、それが本体内から除かれた分、インバータ本体部の高さ方向の寸法を小さくするように働く。

この結果、たとえ大型の主回路用コンデンサを用いたとしても、インバータ本体の高さ方向の寸法は充分に抑えらることになり、従って、小型化を得ることができる。

本発明によれば、主回路用のコンデンサの取付位置が任意に選択でき、この結果、外形が変えられるので、大型の主回路用のコンデンサを用いても、取付場所による制約が少なくなり、性能のよい小型のインバータ装置を容易に得ることができるので、設置スペースが充分に得られない場合でも使用することができ、広い適用性を持ったインバータ装置を容易に提供することができる。

以下、本発明によるインバータ装置について、図示の実施の形態によって詳細に説明する。

図１と図２は、本発明の一実施形態で、これらの図において、１は冷却フィン、２はパワーモジュール、３は電源基板、４はフレキシブルフラットケーブル、５はスペーサ部材、５Ａは取り付け用部材、６は主回路電解コンデンサ、６Ａはコンデンサの電極端子、７は制御基板、８は制御基板ホルダカバー、９はディジタル操作パネル、１０は表面カバー、１２は主回路電解コンデンサホルダ部、１３はボトムエントリーソケット、１４はパワーモジュール取り付けネジ、１５はコンデンサ接続用の電線、１５Ａはファストン端子(弾性挿入形の端子)、１５Ｂは圧着端子(ねじ止め形の端子)、そして１６はパワーモジュールのピンヘッダー部である。

冷却フィン１は、例えばアルミニウム合金など、軽合金のダイカストで作られており、冷却用のフィンとしての役割を持つと共に、インバータ装置全体の台としても機能するようになっている。

パワーモジュール２は、図８で説明したインバータの順変換部Ａと、逆変換部Ｂを搭載した上で、電源側の主回路端子台２Ａ及び負荷側の主回路端子台２Ｂと共に一体化して、ダイカストケース１と同じ寸法の平面形状に、合成樹脂により作られており、４本のネジ１４を用いてダイカストケース１の上に積み重ねるようにして取付られている。なお、図２においては、これらの端子台のねじの１本を３９で示してある。

従って、この実施形態によれば、パワーモジュール２に搭載されている順変換部Ａや逆変換部Ｂなどから発生した熱が直接ダイカストケース１に伝達されるようになり、効率的な冷却機能を得ることができる。

電源基板３には、逆変換部を駆動するドライブ回路や、各部の回路で必要な電源回路が実装されている。そして、この電源基板３に搭載されている回路とパワーモジュール２に搭載されている回路との間は、電源基板３をパワーモジュール２の上から、その内部に水平に載置して収容し、取付けたとき、パワーモジュール２に設けられているピンヘッダー部１６に、電源基板３に設けられているボトムエントリーソケット１３が嵌合されることによって電気的に接続され、必要なインターフェースが自動的に与えられるようになっている。

スペーサ部材５は、特に図２から明らかなように、幅方向の寸法はパワーモジュール２と同じに、そして、縦方向の寸法は、それよりも短くなるようにして、所定の合成樹脂により、浅い箱型の枠体として作られており、これにより電源基板３と制御基板７を収容する空間を作り出す働きをする。そして、その幅方向の両外側には、コンデンサホルダ部１２を保持するための取り付け用部材５Ａが形成されている。

次に、このスペーサ部材５の横方向の側板の下側には、図示のように４個の爪が設けてあり、他方、これに対応してパワーモジュール２には凹部が形成してある。

従って、この実施形態によれば、パワーモジュール２に対するスペーサ部材５の取付けは、単にスペーサ部材５をパワーモジュール２に積み重ねて押し付けるだけで行なえるようになっている。

スペーサ部材５の下側には、電源基板３が納められ、上側には制御基板７が収容されるが、このとき、フレキシブルフラットケーブル４は、これら電源基板３と制御基板７の間を接続する働きをするもので、このため、これらの基板には横形ソケット２１がそれぞれ搭載されており、フレキシブルフラットケーブル４をこれらのソケットに装着することにより、これらの基板間での必要なインターフェースがとられるようになっている。

制御基板７には、例えばマイクロコンピュータなどのインバータの制御に必要な素子が実装されているが、さらに制御信号インターフェース用の接続部となるコネクタ部３２なども実装されている。

従って、ユーザなどによる外部機器とインターフェースに際しても、簡単に接続が行えるようになる。

そして、この実施形態では、この接続部が分割されていて、２個のインターフェース用コネクタ部３２に分けられており、従って、それらの一方のコネクタ部に使用頻度の高いと思われる制御信号路を配置し、他方には、それ以外の制御信号路を配置することができる。

制御基板７の取付は、スペーサ部材５の内部に設けられている位置決め用の突起部によって保持され、上から制御基板ホルダカバー８を取付けることによって固定されるようになっているが、この制御基板ホルダカバー８のスペーサ部材５に対する取付けも、爪の嵌合により得られるように構成してある。

従って、この実施形態によれば、インバータ本体の組立に必要なねじが、４本のパワーモジュール取り付けネジ１４だけで済み、この後、スペーサ部材５と制御基板ホルダカバー８の取付けは、順次、積み重ねて爪を嵌合させるだけで組立ることができるので、工程数が少なくなり、組立が容易になる。

上記したように、制御基板７の上には制御基板ホルダカバー８が取付けられるようになっているが、さらにこの上には、ディジタル操作パネル９を取付けて使用したり、表面カバー１０を取付けて使用したり、任意に選択できるようになっている。

従って、この実施形態によれば、ユーザにより選択可能な機能を増やすことができる。

なお、このとき、制御基板ホルダカバー８に対するディジタル操作パネル９の着脱にはネジ４０が用いられ、表面カバー１０の着脱は、図示のように、爪を用いた嵌合により行われるようになっている。

ホルダ部(主回路電解コンデンサホルダ部)１２は、スペーサ部材５の両側に、取り付け用部材５Ａにより取付けられ、外付けのコンデンサ６を収容保持する働きをする。そして、ここに収容されたコンデンサ６は、電線１５により電源側端子台２Ａの直流端子に接続されるようになっている。

ここで、このホルダ部１２の詳細の構成について、図３〜図５で説明すると、まず、このホルダ部１２は、図３に示すように、底を有する略円筒状に作られた本体部１２Ａを主要部としている。そして、この本体部１２Ａの側面には取り付け用部材１２Ｂが設けられており、その円筒面の両側面には複数のスロット部１２Ｃが、そして、その底部の周辺には欠き取部１２Ｄが設けられている。

そして、このホルダ部１２の本体部１２Ａ内には、図４に示すような、略円板状のストッパ部材(保持部材)１２Ｅが、図５に示すように挿入されるようになっているが、このストッパ部材１２Ｅには、図示のように、弾性を与えるための切欠き部１２Ｆと、その外周部から突出した突起部１２Ｇが形成してあり、これにより、ホルダ部１２の本体部１２Ａ内にストッパ部材１２Ｅの突起部１２Ｇを外側から押すことにより、このストッパ部材１２Ｅをホルダ部１２の本体部１２Ａ内に挿入させることができ、その上で、外側に広がろうとしている突起部１２Ｇを、スロット部１２Ｃの何れか１個に嵌合させることができ、その位置で保持させた状態にできるようになっている。

そこで、図２に示すように、まず、ホルダ部１２を、その取り付け用部材１２Ｂをスペーサ部材５の取り付け用部材５Ａに嵌合させることにより、このスペーサ部材５の両側に取付け、内部にコンデンサ６を挿入する。その後、ホルダ部１２の本体部１２Ａ内にストッパ部材１２Ｅを挿入し、一杯に押し込まれた位置でその突起部１２Ｇをスロット部１２Ｃの何れか１個に嵌合させてやれば、このホルダ部１２により、スペーサ部材５の外側にコンデンサ６を確実に保持することができる。

インバータ直流主回路に対する主回路電解コンデンサ６の接続は、ホルダ部１２の本体部１２Ａ内に挿入された主回路電解コンデンサ６の電極端子６Ａを、２本の電線１５によって、パワーモジュール２の端子台２Ａに設けてある直流＋端子と、直流−端子の２個の端子に接続することにより、完成されるようになっている。

電線１５には、一方にファストン端子１５Ａが、そして他方には圧着端子１５Ｂがそれぞれ設けられており、これにより、圧着端子１５Ｂをパワーモジュール２の電源側端子台２Ａの直流端子に取付けた上で、ファストン端子１５Ａを主回路電解コンデンサ６の電極端子６Ａに差し込んでやれば、所定の接続状態が得られるようになっている。

このとき、ホルダ部１２からの電線１５の取り出しは、図１から明らかなように、本体部１２Ａの底部の周辺に設けてある欠き取部１２Ｄを欠き取って、電線引出用の開孔とし、ここから取り出すようになっている。なお、この作業を容易にするため、本体部１２Ａの底部を着脱自在にしておいてもよい。

従って、この実施形態によれば、主回路電解コンデンサ６が、インバータの本体内から取り出され、側面に取り付けられているので、その分、本体の高さ、つまり、図１において、冷却フィン１の下面から表面カバー１０の上面までの寸法を少なくすることができる。

また、この実施形態によれば、主回路電解コンデンサ６の取付作業が簡単で、スペーサ部材５を組み立てた後からでも容易に取付けることができる上、主回路電解コンデンサ６を交換するときでも本体を分解する必要はなく、単にコンデンサボックスカバー７を取り外し、電線１５のファストン端子１５Ａを抜き外し、主回路電解コンデンサ６を取り出して新品と交換してやればよいので、寿命部品の保守を容易に得ることができる。

さらに、この実施形態では、ホルダ部１２の本体部１２Ａには、スロット部１２Ｃが複数個所、例えば図示のように３個所に形成してあり、これらの溝１２Ａの中の任意の１個を選んでストッパ部材１２Ｅを嵌合させて使用するようになっている。

インバータ装置では、その定格出力に応じて静電容量の異なるコンデンサを使用する必要があり、コンデンサ６として、例えば静電容量が１８０μＦ、３３０μＦ、或いは４７０μＦのものを選択する必要がある。

ところで、このようなコンデンサとしては、図示のように、円筒形のものを使用するのが通例であるが、このとき、直径は変えずに、長さを変えるだけで静電容量の違いに対応するのが、これも通例であり、このときには、静電容量が多いコンデンサほど、その長さが長くなる。

そこで、この実施形態では、静電容量が異なっているコンデンサの長さに対応して、それぞれのスロット部１２Ｃの位置を変えておき、例えば、静電容量が１８０μＦのコンデンサを使用するときにはスロット部１２Ｃの一番奥のスロットにストッパ部材１２Ｅを嵌合させて使用し、以下同様に、コンデンサの静電容量、つまりコンデンサの長さに応じて順次、手前(出口側)のスロット部１２Ａにストッパ部材１２Ｅを嵌合させて使用するようになっている。

従って、この実施形態によれば、ストッパ部材１２Ｅを嵌合させるスロット部１２Ａの選択だけで、そのままコンデンサ６として静電容量の異なるものを用いることができ、定格出力の異なるインバータ装置として、長さの異なったコンデンサを用いた場合でも、このストッパ部材１２Ｅがコンデンサ保持用の部材として働き、コンデンサ６を固定することができるようになり、常に確実にがたつきを防止することができる。

なお、この実施形態では、４個のスロット部１２Ａが設けてあるが、必要に応じて、２個以上、任意の数を設けるようにすればよいことは言うまでもない。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。

まず、図６は、本発明の他の一実施形態で、図において、１７はバンド部材、１８は締め具(バックル)であり、その他の構成は、図１〜図５で説明した実施形態と同じである。

バンド部材１７は、所定の長さの合成樹脂製、或いは金属製の帯状部材で作られ、その一部がスペーサ部材５の両側面に取り付けられており、締め具１８により端部を結合させることにより、コンデンサ６をスペーサ部材５の両側に保持する取付部材として機能する。

従って、この実施形態によっても、主回路電解コンデンサ６が、インバータの本体内から取り出され、側面に取り付けられているので、その分、本体の高さ寸法を少なくすることができる。

そして、この実施形態によれば、コンデンサ６の保持にバンド部材１７を用いているので構成が簡単になり、コストダウンを図ることができる上、コンデンサ６が露出されているので、効果的な冷却が得られるようになり、コンデンサ６の寿命を長くすることができる。

なお、この実施形態によっても、主回路電解コンデンサ６の取付作業が簡単で、スペーサ部材５を組み立てた後からでも容易に取付けることができる上、主回路電解コンデンサ６を交換するときでも本体を分解する必要はなく、単にコンデンサボックスカバー７を取り外し、電線１５のファストン端子１５Ａを抜き外し、主回路電解コンデンサ６を取り出して新品と交換してやればよいので、寿命部品の保守を容易に得ることができることは、いうまでもない。

次に、図７は、本発明の更に別の一実施形態で、コンデンサ６をインバータ本体とは別体とし、コンデンサ取付用の脚部材６Ａにより、インバータ本体が取り付けられている制御パネルの近傍に取り付けて使用するようしたものであり、その他の構成は、図１〜図６で説明した実施形態と同じである。

従って、この実施形態によっても、主回路電解コンデンサ６は、インバータの本体内から取り出されているので、その分、本体の高さ寸法を少なくすることができる。

そして、この実施形態によれば、コンデンサ６の取り付けに脚部材６Ａを用いているだけなので構成が簡単になり、コストダウンを図ることができる上、コンデンサ６が露出されているので、効果的な冷却が得られるようになり、コンデンサ６の寿命を長くすることができる。

更に、コンデンサの静電容量を複数台のインバータ本体の定格出力の和に応じたものを選定することにより、コンデンサ６単体に複数台のインバータ本体が接続でき、作業、材料のコストダウン、省スペース化を図ることができる。

なお、筒型の電解コンデンサには、取付用の脚部材を備えた状態で市販されている場合が多いから、この実施形態によれば、このようなコンデンサを使用することにより、さらにコストを低減させることができる。

次に、本発明の実施形態について、さらに具体的に説明する。

まず、図９は、図１で説明した実施形態に基づいて、本発明を、定格出力(定格
容量)が、小さい方で０．７５ＫＷから大きい方では１．５ＫＷ程度までのイン
バータ装置として、共通に適用できるようにした場合の実施形態で、図１の実施形態における冷却フィン１を除き、正面図を中心にして上面から見た図(平面図)と右側面から見た図(右側面図)、それに底面から見た図(底面図)を夫々示したものである。なお、各部の名称と構成は、図１と同じであり、各部の寸法はｍｍ単位で示してある。

そして、この図９の実施形態によれば、上記したように、インバータ本体部として同一寸法のままで、種々の定格出力のインバータ装置を得ることができ、従って、ローコストで充分に汎用性を持たせることができるのであるが、以下、この点について説明する。

インバータの定格容量を増加させるためには、特に主回路での損失による発熱の増加に応じて冷却能力を高めてやり、且つ、主回路コンデンサの静電容量を増加させてやればよい。

ところで、この図９から明らかなように、この実施形態では、インバータ本体部が、端子台２Ａ、２Ｂと一体に作られているパワーモジュール２にスペーサ部材５と制御基板ホルダカバー８を積み重ね、更にこのスペーサ部材５の側面にコンデンサホルダ部１２が取付けられるようにしてユニット化されている。

そして、このようにユニット化した上で、図１に示すように、パワーモジュール２に冷却フィン１を取付けるようになっているので、使用する冷却フィン１の大きさは、有る程度、任意に変えることができる。

一方、インバータの冷却能力は、冷却フィンの大きさを変え、放熱面積を増加させることにより高めることができ、従って、この実施形態では、インバータ本体部の寸法は変えずに、使用する冷却フィン１の大きさを変えるだけで、まず、冷却能力の点で、定格容量の違いに容易に対応することができる。

次に、この実施形態では、コンデンサホルダ部１２が、そこに収容すべきコンデンサ６として、静電容量が異なっているものでも任意に用いられるように構成されており、従って、主回路コンデンサの静電容量の点でも、定格容量の違いに容易に対応することができる。

従って、この図９に示した実施形態によれば、インバータ本体部としては、図示の寸法のもとで、これに取付ける冷却フィンの大きさと、コンデンサホルダ部１２に収容すべきコンデンサの静電容量値を選択するだけで、小さい方では０．７５ＫＷから大きき方では１．５ＫＷ程度までの各種の定格容量のインバータ装置として共通に適用でき、この結果、上記したように、ローコストで充分に汎用性を持たせることができるのである。

ここで、冷却フィン１の放熱面積を増加させる方法としては種々の方法があるが、この実施形態に適した方法について例示すると、例えば図１において、冷却フィン１の放熱フィンの高さや枚数を増してやる方法と、同じく図１において、冷却フィン１の平面形状をパワーモジュール２の平面形状より大きくする方法とが考えられ、さらには、これらの方法を併用してもよい。しかして、本発明の実施形態としては、これらの方法に限定されるものではない。

次に、この図９の実施形態の各部の詳細について説明すると、まず図１０は、図９の実施形態の背面から見た図(背面図)と、Ａ−Ａ'、Ｂ−Ｂ'、Ｃ−Ｃ'の各切断
線による各部の断面を示した図であり、Ａ−Ａ'断面図では、図１に示されてい
る電源基板３や制御基板７などの内部構造物は省略してある。

次に、図１１は、図９でパワーモジュール２とコンデンサホルダ部１２を除いた部分の詳細を、正面図を中心として、左右各側面図と平面図、それに底面図により示したものであり、更に図１２は、図１１のＤ−Ｄ'、Ｅ−Ｅ'の各切断線による断面図と背面図、そして斜視図を示したものである。

次に、図１３は、図９において、コンデンサホルダ部１２を除いたインバータ本体部の詳細を、正面図を中心として、左右各側面図と平面図、それに底面図により示したものであり、更に図１４は、図１３のＦ−Ｆ'、Ｇ−Ｇ'の各切断線による断面図と背面図、そして斜視図を示したものである。

また、図１５は、コンデンサホルダ部１２の詳細を、正面図を中心として、左右各側面図と平面図、それに底面図により示したものであり、更に図１６は、図１５のＨ−Ｈ'、Ｊ−Ｊ'の各切断線による断面図と背面図、そして斜視図を示したものである。

更に、図１７は、図９におけるスペーサ部材５だけを取り出し、その詳細を、正面図を中心とし、左右に各側面図、上側には平面図として示した上で、更に裏面図と、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの各切断線による各断面図を示したものであり、図９と同じく、ｍｍ単位の寸法が記入してある。

従って、これら図１０〜図１７によれば、図９の実施形態における各部の構成の詳細を明確に知ることができ、充分に本発明を理解することができる。

ところで、上記したように、例えば図９の実施形態によれば、寸法も含めて同一のインバータ本体部により、各種定格出力を異にするインバータ装置を容易に得ることができるが、このとき、比較的小容量のインバータに本発明を適用した場合には、主回路のコンデンサに必要な静電容量も小さくて済むことから、上記した実施形態のように、２個のコンデンサを用いなくても、１個のコンデンサで寸法的には充分に間に合う場合がある。

そこで、このような場合には、図１８に示す実施形態のように、コンデンサホルダ部１２をインバータ本体部の片側に１個だけ取付けるようにしても良い。

なお、この図１８は、図１の実施形態における冷却フィン１を除き、正面図を中心にして上側に平面図を、左右に各右側面図、それに下側に底面図を夫々示したもので、各部の名称と構成は図１と同じである。

上記した図１と図９から明らかなように、本発明の実施形態では、スペーサ部材５に対するコンデンサホルダ部１２の取付が、スペーサ部材５側の取り付け用部材５Ａと、コンデンサホルダ部１２側の取り付け用部材１２Ｂにより着脱自在になっている。

従って、この実施形態によれば、なんら特別な構成を要せず、図１８に示した態様でインバータ装置を得ることが出来、この結果、バラエティに富んだ製品を容易に提供することができ、多様な顧客のニーズに充分に応えることができる。

なお、このように、にコンデンサを１個にした実施形態の場合には、図１８に示してあるように、コンデンサホルダ部１２を左側に取付けるようにした方が、コンデンサ接続用の電線１５が短くて済み、ノイズ吸収の点で効果的である。

次に、本発明の更に別の実施形態について説明する。

以下に説明する実施形態は、図１と図９で説明した実施形態におけるコンデンサホルダ部の形状を変えた、いわば変形例に相当するもので、まず、図１９の実施形態は、コンデンサホルダ部１２の形状を半円筒形にしたものであり、次に、図２０の実施形態は、コンデンサホルダ部１２を角筒形にしたものである。

そして、これら図１９と図２０には表わされていないが、図１、又は図９の実施形態と同じく、スペーサ部材５側には取り付け用部材５Ａが、コンデンサホルダ部１２側には取り付け用部材１２Ｂがそれぞれ設けてあり、これらにより、スペーサ部材５に対してコンデンサホルダ部１２が着脱自在になっている。

従って、これら図１９と図２０の実施形態によれば、図１、又は図９の実施形態と同じ作用効果に加えて、インバータとしての基本的な性能を残したままで、洗練された外観を有するデザイン的に優れたインバータ装置を容易に得ることができる。

さらに、これら図１９、図２０の実施形態によれば、インバータの本体部側とコンデンサホルダ部の取付面が平面になっているので、振動に強く信頼性が向上する。

次に、コンデンサの取付位置を変え、本体の前面に取付けるようにした実施形態について、図２１〜図３０により説明する。

まず、図２１〜図２３は、コンデンサを縦向きにして前面に取付けるようにした実施形態で、図において、５８は、図１、又は図９の実施形態におけるスペーサ部材５と制御基板ホルダカバー８とを一体にした部材で、この部材２８の前面にコンデンサホルダ部１２を設けるようにしたものである。

まず、図２１の実施形態は、コンデンサホルダ部１２の形状を円筒形にしたものであり、次に、図２２の実施形態は、コンデンサホルダ部１２の形状を角筒形にしたものであり、更に図２３の実施形態は、コンデンサホルダ部１２の形状を４半分円筒形にしたものである。

従って、これら図２１〜図２３の実施形態によれば、コンデンサホルダ部１２がインバータ装置の取付面に対する投影面に含まれなくなるので、取付面積が狭い場合でも使用可能になり、適用範囲を広げることができる。

次に、図２４〜図２６の実施形態は、コンデンサを縦向きにして前面に取付けるようにした実施形態で、まず、図２４は、コンデンサホルダ部１２の形状を円筒形にした実施形態で、次に、図２５は、コンデンサホルダ部１２の形状を角筒形にしたものであり、更に図２６の実施形態は、コンデンサホルダ部１２の形状を４半分円筒形にしたものである。

従って、これら図２４〜図２６の実施形態によっても、コンデンサホルダ部１２は、インバータ装置の取付面に対する投影面には含まれなくなるので、取付面積が狭い場合でも使用可能になり、適用範囲を広げることができる。

また、これら図２１〜図２６の実施形態では、何れも２個のコンデンサホルダ部１２が隣接しているので、これらを一体化することができ、さらに構成の簡略化を得ることができる。

次に、図２７〜図２９は、同じくコンデンサホルダ部１２を前面に取付けた実施形態ではあるが、ここでは、制御基板ホルダカバー８の形状を変え、上下方向を縮めて厚み方向を増した上で、この制御基板ホルダカバー８を上下から挾むようにしてコンデンサホルダ部１２を設けたもので、まず、図２７は、コンデンサホルダ部１２の形状を円筒形にした実施形態で、次に、図２８は、コンデンサホルダ部１２の形状を角筒形にしたものであり、更に図２６の実施形態は、コンデンサホルダ部１２の形状を半円筒形にしたものである。

一方、図３０〜図３２は、コンデンサホルダ部１２を、スペーサ部材５と制御基板ホルダカバー８の双方を挾んだ状態で、パワーモジュール２の前面に設けた実施形態で、同じく図３０は、コンデンサホルダ部１２の形状を円筒形にした実施形態で、図３１は、コンデンサホルダ部１２の形状を角筒形にしたもの、そして図３２は、コンデンサホルダ部１２の形状を半円筒形にしたものである。

ところで、以上の実施形態は、それぞれコンデンサホルダ部の取付位置は異なっているが、何れも位置は固定されている。

しかして、以下に説明する実施形態は、コンデンサホルダ部の位置が変えられるようにしたものである。

まず、図３３と図３４の実施形態は、何れも左右両側の位置と、前面の位置との間で移動可能にコンデンサホルダ部１２を構成したもので、これらは、図１９又は図２０の実施形態におけるコンデンサホルダ部１２を可動可能にしたものに対応し、まず、図３３の実施形態では、コンデンサホルダ部１２に取付部材１２Ｆが設けてあり、これらが部材５８に形成してある溝５８Ａ、５８Ｂに挿入され、これにより、コンデンサホルダ部１２が部材５８に保持されるように構成されているものである。

これらの溝５８Ａ、５８Ｂは、レールの役目を果たすように作られており、取付部材１２Ｆをガイドして、コンデンサホルダ部１２を実線で示してある左右両側の位置と、破線１２’で示してある前方の位置との間で自由に移動可能に保持しているものである。

次に、図３４の実施形態は、コンデンサホルダ部１２を、それぞれ蝶番８Ａ、８Ｂを介してスペーサ部材５又は制御基板ホルダカバー８に取付けたもので、これによりコンデンサホルダ部１２を、実線で示してある左右両側の位置と、破線１２’で示してある前方の位置との間で自由に移動可能にすることができるようになっているものである。

従って、これら図３３及び図３４の実施形態によれば、コンデンサホルダ部１２の位置を変えることにより、インバータ装置の形状を変更できることになり、取付場所の状態による制約を受けることが少なくなるので、適用範囲を広げることができる。

次に、図３５と図３６の実施形態は、何れも上下の位置と、前面の位置との間で移動可能にコンデンサホルダ部１２を構成したもので、まず、図３５は、図２８の実施形態におけるコンデンサホルダ部１２を移動可能にしたものに対応し、蝶番８Ａ、８Ｂにより、それぞれ上下のコンデンサホルダ部１２を制御基板ホルダカバー８に取付けたものであり、次に、図３６は、図図３１の実施形態におけるコンデンサホルダ部１２を移動可能にしたものに対応し、蝶番８Ａ、８Ｂにより、それぞれ上下のコンデンサホルダ部１２を制御基板ホルダカバー８に取付けたものである。

従って、これら図３５と図３６の実施形態によれば、パワーモジュール２の端子台２Ａ、２Ｂに対する配線接続に際しては、それぞれ、破線１２’で示してある位置にコンデンサホルダ部１２を移動させておくことにより、配線作業を容易に行なうことができ、配線作業終了後、実線の位置に戻すことにより、このコンデンサホルダ部１２により端子台カバーの機能が得られることになるので、端子台カバーを不要にできるという効果がある。

ここで、以上の実施形態による効果について列挙すれば、以下の通りである。

(1) インバータ装置を、その高さを含めて充分に小形化することができる。

(2) 寿命部品である電解コンデンサの交換が極めて簡単に行なえるので、保守が容易になり、装置の耐用年数を永く得ることができる。

(3) 組立工数の低減による大幅な製品のコストダウンが可能になる。

(4) 電源側の端子と負荷側(電動機側)の端子が対向する位置にあるため、配線が容易である。

(5) 配電盤などに取付けられる機器として一般的な電磁開閉器と同一の端子配置にすることができるので、習慣的な配線作業となり、設置に際して本質的に誤配線を少なくすることができる。

(6) 本体部の寸法を変えずに、種々の異なった定格出力のインバータ装置を得ることができるので、機種の多様化にも容易に、しかもローコストで対応することができる。

(7) 種々の外観を異にしたインバータ装置を、本体部の構成を変えること無く容易に得ることができるので、洗練された外観を有するデザイン的に優れたインバータ装置を容易に提供できる。

(8) また、この結果、バラエティに富んだ製品を容易に提供することができ、多様な顧客のニーズに充分に応えることができる。

(9) 図９乃至図１８の実施形態によれば、端子台２Ａとコンデンサ６を接続する電線１５の長さは十分に短くでき、配線インダクタンスは２０ｎＨ以下に抑えることができるので、インバータのスイッチング動作などによるサージ過電圧を十分低く抑えることができる。

(10) コンデンサがインバータ装置の外部にあるので、劣化などでコンデンサが破裂しても、インバータ装置内部にある制御回路に二次災害を及ぼす危険性が少なく、従って信頼性が向上する。

(11) コンデンサホルダ部が下側に開放され、比較的強度が低いストッパ部材でコンデンサを内部に収納保持するようにしているので、コンデンサが破裂した場合には下側に抜けるようになり、安全面で優れている。

(12) 冷却フィンを除いた構成のものによれば、他の機器に容易に取付けられる効果がある。

(13) コンデンサ取付け用の外部接続端子が設けられているので、コンデンサが簡単に本体ケースの外に取付けられる。

(14) コンデンサの取付方向が基板と平行の配置なので、全体がコンパクトになる。

(15) 本体ケース、コンデンサ部、放熱部の３要素からなる構成なので、これらの組合せが自在に行なえる効果がある。

(16) コンデンサの取付位置が選択できるので、コンデンサの配置によって多様な設置場所に対応できる。

本発明によるインバータ装置の一実施形態を示す斜視図である。 本発明によるインバータ装置の一実施形態を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態における主回路電解コンデンサホルダ部の説明図である。 本発明にの一実施形態におけるストッパ部材の説明図である。 本発明の一実施形態における主回路電解コンデンサホルダ部とストッパ部材の斜視図である。 本発明によるインバータ装置の他の一実施形態を示す斜視図である。 本発明によるインバータ装置の更に別の一実施形態を示す斜視図である。 インバータ装置の主回路の一例を示す回路図である。 本発明の一実施形態におけるインバータ本体部の詳細を寸法の一例も含めて記載した説明図である。 本発明の一実施形態におけるインバータ本体部の詳細を断面図も含めて記載した説明図である。 本発明の一実施形態におけるインバータ本体部からパワーモジュールを除いて詳細に記載した説明図である。 本発明の一実施形態におけるインバータ本体部からパワーモジュールを除いて断面図も含めて詳細に記載した説明図である。 本発明の一実施形態におけるインバータ本体部とパワーモジュールを詳細に記載した説明図である。 本発明の一実施形態におけるインバータ本体部とパワーモジュールを断面図と斜視図も含めて詳細に記載した説明図である。 本発明の一実施形態におけるコンデンサホルダ部の詳細を示す説明図である。 本発明の一実施形態におけるコンデンサホルダ部の詳細を断面図と斜視図も含めて記載した説明図である。 本発明の一実施形態におけるスペーサ部の詳細を寸法の一例も含めて記載した説明図である。 本発明の他の一実施形態を示す説明図である。 本発明の別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の更に別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の他の一実施形態を示す説明図である。 本発明の別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の更に別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の他の一実施形態を示す説明図である。 本発明の別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の更に別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の他の一実施形態を示す説明図である。 本発明の別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の更に別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の他の一実施形態を示す説明図である。 本発明の別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の更に別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の他の一実施形態を示す説明図である。 本発明の別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の更に別の一実施形態を示す説明図である。 本発明の他の一実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１：冷却フィン
２：パワーモジュール
２Ａ：電源側主回路端子台
２Ｂ：負荷側主回路端子台
３：電源基板
４：フレキシブルフラットケーブル
５：スペーサ部材
５Ａ：取り付け用部材
６：主回路電解コンデンサ
６Ａ：コンデンサの電極端子
７：制御基板
８：制御基板ホルダカバー
９：ディジタル操作パネル
１０：表面カバー
１２：主回路電解コンデンサホルダ部
１３：ボトムエントリーソケット
１４：パワーモジュール取り付けネジ
１５：コンデンサ接続用の電線
１５Ａ：ファストン端子
１５Ｂ：圧着端子
１６：パワーモジュールのピンヘッダー部

Claims (35)

1. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、コンデンサ部と、放熱部とを備え、
   前記本体部と前記放熱部は機械的及び熱的に接合され、
   前記本体部と前記コンデンサ部は機械的及び電気的に接合され、
   前記本体部と前記コンデンサ部と前記放熱部を独立した３要素として構成したことを特徴とするインバータ装置。
2. 前記コンデンサ部は前記本体ケースに取付けられ、
   前記放熱部は前記本体ケースに取付けられた請求項１記載のインバータ装置。
3. 前記本体ケースに、前記コンデンサ部を取付けるスペーサ部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
4. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部を備えたインバータ装置において、
   前記本体部はほぼ立方体に作られており、
   前記本体部の立方体の夫々の面が、操作面、放熱面、端子配置面、コンデンサ取付面を形成し、
   前記コンデンサ取付面は、前記操作面と前記放熱面及び前記端子配置面以外の面に形成されていることを特徴とするインバータ装置。
5. 前記コンデンサ取付面は、前記本体ケースの左右の側面に形成されていることを特徴とする請求項４記載のインバータ装置。
6. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部を備えたインバータ装置において、
   前記本体部に、コンデンサを電気的に接続する外部接続端子を設けたことを特徴とするインバータ装置。
7. 前記外部接続端子は、前記本体ケースの一方に偏って配置されていることを特徴とする請求項６記載のインバータ装置。
8. 前記外部接続端子に接続されるコンデンサは、前記本体ケースから離れた部分に取付けられることを特徴とする請求項６記載のインバータ装置。
9. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部を備えたインバータ装置において、
   前記本体部の前面より後方にコンデンサを取付けたことを特徴とするインバータ装置。
10. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部を備えたインバータ装置において、
    前記本体部は後面に冷却面を有し、
    前記冷却面より前方にコンデンサを取付けたことを特徴とするインバータ装置。
11. 前記冷却面は、他の機器の金属面に取付けられたことを特徴とする請求項１０記載のインバータ装置。
12. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部を備えたインバータ装置において、
    コンデンサを前記本体ケースの厚み以内に配置したことを特徴とするインバータ装置。
13. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    少なくとも前記制御回路部の一部は配線基板上に組立てられ、
    該基板は前記本体ケースの前面又は後面とと平行に配置され、
    前記コンデンサの長手方向軸を前記基板と平行に配置したことを特徴とするインバータ装置。
14. 前記コンデンサは前記本体ケースの左右に配置され、
    これら左右に配置されたコンデンサは夫々の長手方向軸が同一の方向に向いていることを特徴とする請求項１３記載のインバータ装置。
15. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは、少なくとも円筒の一部で形成されているコンデンサホルダに収納されていることを特徴とするインバータ装置。
16. 前記コンデンサホルダは、その一部が半円筒形に形成されていることを特徴とする請求項１５記載のインバータ装置。
17. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは角筒状に形成されたコンデンサホルダに収納されることを特徴とするインバータ装置。
18. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは静電容量の異なるコンデンサを任意に組合せることができる手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。
19. 前記コンデンサはコンデンサホルダに収納され、該コンデンサホルダは同一外径で軸方向の長さが異なるコンデンサを任意に選定して取付けることができる手段を有することを特徴とする請求項１８記載のインバータ装置。
20. 前記コンデンサホルダは、前記本体ケースの左右にそれぞれ着脱自在に構成されており、
    前記本体ケースの左右両側に取付けた状態と、
    前記本体ケースの左右の一方にだけ取付けた状態と、
    前記本体ケースの左右何れにも取付けられていない状態の３種の形態をとることができるように構成されていることを特徴とする請求項１９記載のインバータ装置。
21. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは、前記本体ケースの外で交換できるように、該本体ケースから独立して取付けられていることを特徴とするインバータ装置。
22. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記本体ケースには、前記コンデンサを取付けるコンデンサ取付手段が設けられていることを特徴とするインバータ装置。
23. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは、該コンデンサを保持するコンデンサホルダに収納されていることを特徴とするインバータ装置。
24. 前記コンデンサホルダは、前記コンデンサからの電線引出用の開孔部を備えていることを特徴とする請求項２３記載のインバータ装置。
25. 前記コンデンサホルダには、前記コンデンサの長さに応じて取付位置を変え、前記コンデンサを保持するための保持部材が設けられていることを特徴とする請求項２３記載のインバータ装置。
26. 前記コンデンサホルダは、一方の端部が下方に開放した筒部と、該一方の端部を塞ぎ、前記コンデンサを該筒部内に保持する保持部材とで構成されられていることを特徴とする請求項２３記載のインバータ装置。
27. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは、前記本体ケースの外側に取付けられていることを特徴とするインバータ装置。
28. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサと、冷却フィンを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは、前記冷却フィンの外側に取付けられていることを特徴とするインバータ装置。
29. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは、前記本体ケースの前側に取付けられていることを特徴とするインバータ装置。
30. 前記コンデンサは、縦方向に並んで左右に２個配列されていることを特徴とする請求項２９記載のインバータ装置。
31. 前記コンデンサは、横方向に並んで上下に２個配列されていることを特徴とする請求項２９記載のインバータ装置。
32. 前記コンデンサは、前記本体ケースの前側に操作パネルを挾んで上下に２個取付けられていることを特徴とするインバータ装置。
33. 順変換部と逆変換部と電源回路部と制御回路部とを本体ケース内に有する本体部と、前記本体ケースの外に配置されたコンデンサを備えたインバータ装置において、
    前記コンデンサは、前記本体ケースに対して移動可能に取付けられていることを特徴とするインバータ装置。
34. 前記コンデンサは、前記本体ケースの前側の位置と、前記本体ケースの上下の位置の間で移動可能に取付けられていることを特徴とする請求項３５記載のインバータ装置。
35. 前記コンデンサは、前記本体ケースの前側の位置と、前記本体ケースの左右の位置の間で移動可能に取付けられていることを特徴とする請求項３５記載のインバータ装置。

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