JP2005261027A

JP2005261027A - インバータ装置

Info

Publication number: JP2005261027A
Application number: JP2004066571A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kawachi; 直樹川地
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP4570376B2

Abstract

【課題】サイズアップや重量アップを招かず、バスバーの発熱が解消され信頼性の向上されたインバータ装置を提供すること。
【解決手段】複数のインバータ素子４と、インバータ素子のスイッチング時に発生するサージ電圧を吸収するスナバユニット５と、上記複数のインバータ素子に接続される多層にラミネートされたバスバー１とが立体的に配設されたインバータ装置において、上記バスバーの内、導体断面積が最も小さく形成されたバスバーについては、該バスバーに導電部材７を重合して溶接し電流密度を下げるように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばエレベータ制御装置などに好ましく用いることができるインバータ装置に関するものである。

近年、例えばエレベータの巻き上げ機などを駆動するインバータ装置においては、配線インダクタンスの低減、装置の小型化、薄型化及び組立性向上を図るために、インバータ素子と入出力端子などを接続するバスバーを多層構成にしたラミネートバスバーが使用されている。そして、このラミネートされたバスバーの上にサージ電圧吸収用のスナバユニットを載せるため、各バスバーのインバータ素子と接続する端子は、全層とも同一平面となるようにする必要がある。そのため２層目以上のバスバーは曲げを施し、１層目のバスバーの端子部と同じ高さに合わせている。端子部の曲げ形状は、皿状の窪み形状などの落とし込み形状としたものがある（例えば特許文献１参照）。

実開平６−２６１１７号公報（第１頁、図２）

このような多層にラミネートされたバスバーにおいては、上記のような端子部の曲げ形状の制約などから、特定の層のバスバーにおいて、一つの端子部、例えば入出力端子部からインバータ素子と接続する端子部への経路の幅が制限され導体断面積が小さい部分が形成される。その影響でバスバーが発熱し、異なるバスバー間に挿入される絶縁紙の劣化が懸念されるという問題があった。一方、バスバーの電流密度を下げる方法として、バスバーの幅を広げるためにインバータ素子の間隔を広げるか、バスバーの厚みを増すことが考えられるが、前者の場合、不必要にインバータ装置の全長を大きくすることになり、また後者の場合、インバータ素子の端子部と接続する部分は、インバータ素子と相対する方向にインバータ素子のサージ吸収用のスナバ素子を取り付けるために、各層のバスバーの端子部高さを合わせなければならないため、重量がアップするという問題があった。

また、落とし込み形状の場合は、落とし込む高さの制約により加工が不可能なこともあり、そのような場合には、端子部でバスバーの片方を切断して曲げるようなＺ曲げ形状にしなければならない。その際、端子部から出力端子間の電流経路はバスバーの幅が極端に狭くなり、通電時その部分でバスバーが発熱し、層間絶縁紙の劣化が懸念されるという問題があった。

この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、サイズアップや重量アップを招かず、ラミネートされたバスバーの発熱を解消し、信頼性の向上したインバータ装置を得ることを目的としている。

この発明によるインバータ装置においては、複数のインバータ素子と、このインバータ素子のスイッチング時に発生するサージ電圧を吸収するスナバ素子が取り付けられたスナバユニットと、上記複数のインバータ素子に接続される多層にラミネートされたバスバーとが立体的に配設されたインバータ装置において、上記バスバーの内、導体断面積が最も小さく形成されるバスバーについては、該バスバーに導電部材を重合し電流密度を下げるようにしたものである。

この発明によれば、簡単な構成でバスバーの発熱が解消できることにより、信頼性が向上され、またサイズアップや重量アップすることがないインバータ装置を提供することができる。

実施の形態１．
図１〜図６はこの発明を実施するための実施の形態１であるインバータ装置を説明する図、図７は一般的なインバータ制御装置の概要構成を示す回路図、図８は図７におけるインバータ素子を並列接続して用いる場合を説明する回路図である。図に示すように、ラミネート構造のバスバー１は、図７の回路図に示すインバータ主回路２の１アーム分３に相当する要素を、図８の破線３ａに示すように各インバータ素子４を並列接続させる目的で用いられている。なお、図７、図８において、８は３相交流電源、９は交流電源を直流に変換するコンバータ部、１０は整流された直流電圧を平滑化する平滑用コンデンサ、１１は制御対象の例えばエレベータの巻き上げ機等のモータである。

スナバユニット５は、インバータ素子４のスイッチング時に発生するサージ電圧吸収のために用いられるものであり、図１〜図３に示すように所定数のスナバ素子５ａが実装された基板によって構成され、固定ネジ６にてラミネートされたバスバー１と一緒にインバータ素子４に取り付けられる。なお、該スナバユニット５は図７、図８の回路図では図示を省略している。一方、ラミネートされたバスバー１は、図１〜図６に示すように、１層目バスバー１ａ（図８の上側母線）、２層目バスバー１ｂ（図８の下側母線）、３層目バスバー１ｃ（図８の出力部分）、１層目バスバー１ａとインバータ素子４の駆動指令入力端子（図示せず）及び３層目バスバー１ｃとスナバユニット５を絶縁するための表面絶縁紙１ｄ、１層目バスバー１ａと２層目バスバー１ｂ及び２層目バスバー１ｂと３層目バスバー１ｃを絶縁するための層間絶縁紙１ｅからなっている。また、各バスバー１ａ〜１ｃの導体厚さは同一である。

図４〜図６は、バスバー１における１層目バスバー１ａ、２層目バスバー１ｂ、及び３層目バスバー１ｃの各単体と、インバータ素子４の端子部との接続状況を説明する図であり、各図とも下側の（ａ）は正面図、上側の（ｂ）は平面図である。なお、スナバユニット５、及びバスバー１の構成部品である表面絶縁紙１ｄ、及び層間絶縁紙１ｅは図示を省略している。この実施の形態１では、図６に示すように導体断面積が最も小さく形成された３層目バスバー１ｃにおける幅Ｗが狭くなる部分（図６の斜線部分）の表面に新たに銅板からなる導電部材７を重ね合わせて溶接し、この溶接された導電部材７の表面も他のバスバーと一緒にラミネート加工することにより一体化されている。なお、各図を通じて同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。多層構成のバスバーの場合、上層部に配設されるバスバー、この例では３層目バスバー１ｃにおいては、インバータ素子４に接続する端子部の曲げ形状が図６に示すように制約され、３層目バスバー１ｃの片方の端子、例えば入出力端子からインバータ素子４と接続する端子部への経路においてバスバーの幅Ｗが制限され、導体断面積が最も小さく形成される。その影響で３層目バスバー１ｃが発熱し、異なるバスバー間に挿入される層間絶縁紙１ｅの劣化が懸念される。しかしこの実施の形態１では、図６に示すように導体断面積が最も小さく形成され熱的に厳しい３層目バスバー１ｃの表面部にのみ導電部材７を重ねて接合し、電流密度を下げるようにしたので発熱の恐れはなくなり、従って信頼性が向上し、しかも導体断面積が最も小さく形成され熱的に厳しい部分に限定された部分的なので、インバータ装置として大型化しなくても済み、小型・軽量を維持することができ、安価に提供することができる。

実施の形態２．
図９〜図１１は、この発明を実施するための実施の形態２であるインバータ装置の要部を説明するものである。図に示すように、導体幅が狭く導体断面積が最も小さく形成された３層目バスバー１ｃの上面部に、上記実施の形態１と同様に銅板からなる導電部材７がその平板部分７３で重ねられ、該３層目バスバー１ｃに溶接されている。そしてこの実施の形態２では、導電部材７は図１０に示すように、所定部２箇所に断面コ字状（図９）に折曲形成されて上方に突出する２つの保持部７１ａ、７１ｂが設けられている。

そして、該保持部７１ａ、７１ｂの上部には図の上下方向に貫通する穴７２が設けられ、この穴７２を利用してスナバユニット５がサポート１２を用いて該保持部７１ａ、７１ｂに保持され、固定されている。なお、導電部材７が３層目バスバー１ｃに取り付けられた状態で他のバスバーとラミネート加工するために、導電部材７の平らな平板部分７３に表面絶縁紙１ｄを覆い、ラミネート加工されている。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記のように構成された実施の形態２では、導体幅が狭く導体断面積が最も小さく形成された熱的に厳しい３層目バスバー１ｃの導体幅が狭く形成された箇所の上面部に導電部材７を重ねるように設けたため、実施の形態１と同様の効果が得られるほか、一体的に形成された断面コ字状の保持部７１ａ、７１ｂを利用してスナバユニット５を保持するように構成したため、該スナバユニット５に実装された部品が制御盤輸送時の振動などによって外れたりすることが防止され、信頼性をさらに高めたインバータ装置が得られるという効果が期待できる。

なお、上記実施の形態の説明では、バスバーに重合した導電部材７を該バスバーに溶接する場合について説明したが、溶接に限定されるものではなく、例えば圧着、半田付け、抵抗溶接、銀ロウ付けなどであっても差し支えない。また、この発明をエレベータ制御装置に用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、車両、産業用機械、その他の一般的な制御対象、あるいは電源装置など、広く用いられることは言うまでもない。

この発明の実施の形態１であるインバータ装置の要部を概略的に示す断面図。図２のＩ−Ｉ線における矢視断面図に相当する。図１のインバータ装置の要部を示す平面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視断面図。図１に示された１層目バスバーを示す平面図（ａ）、及び断面図（ｂ）。図１に示された２層目バスバーを示す平面図（ａ）、及び断面図（ｂ）。図１に示された３層目バスバーと導電部材を示す平面図（ａ）、及び断面図（ｂ）。一般的なインバータ制御装置の概要構成を示す回路図。図７におけるインバータ素子が並列接続された場合を説明する回路図。この発明の実施の形態２であるインバータ装置の要部を概略的に示す断面図。図１０のＩＸ−ＩＸ線における矢視断面図に相当する。図９のインバータ装置の要部を示す平面図。図１０のＸＩ−ＸＩ線における矢視断面図。

符号の説明

１バスバー、１ａ１層目バスバー、１ｂ２層目バスバー、１ｃ３層目バスバー、１ｄ表面絶縁紙、１ｅ層間絶縁紙、２インバータ主回路、３、３ａ１アーム分、４インバータ素子、５スナバユニット、５ａスナバ素子、６固定ネジ、７導電部材、７１ａ、７１ｂ保持部、７２穴、７３平板部分、８３相交流電源、９コンバータ部、１０平滑用コンデンサ、１１モータ、１２サポート。

Claims

複数のインバータ素子と、このインバータ素子のスイッチング時に発生するサージ電圧を吸収するスナバ素子が取り付けられたスナバユニットと、上記複数のインバータ素子に接続される多層にラミネートされたバスバーとが立体的に配設されたインバータ装置において、上記バスバーの内、導体断面積が最も小さく形成されるバスバーについては、該バスバーに導電部材を重合し電流密度を下げるようにしてなることを特徴とするインバータ装置。
上記導電部材は、該導電部材の所定部に突出形成され、上記スナバユニットを支える断面コ字状の保持部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
上記導電部材は銅板からなること特徴とする請求項１または請求項２に記載のインバータ装置。