JP2009077518A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 片側からだけ端子が出ていて片持ち支持になるスナバモジュールの耐振性を向上させ、取付け取外しが容易にできる電力変換装置を提供する。
【解決手段】 スイッチング素子を樹脂モールドしたＩＧＢＴモジュールと、ＩＧＢＴモジュールの端子に接続している入力ブスバーと出力ブスバーと、スイッチング素子を冷却するための放熱器と冷却ファンと、ＩＧＢＴモジュールの入力側にＡＣフィルタを構成するＡＣリアクトルおよびＡＣコンデンサと、入力ブスバーあるいは出力ブスバーに接続された自身の端子で支持されたスナバモジュールとを備えた電力変換装置において、スナバモジュールの本体に、ネジ通し穴を設け、本体を、接続された前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーにネジ固定する。
【選択図】 図１
【解決手段】 スイッチング素子を樹脂モールドしたＩＧＢＴモジュールと、ＩＧＢＴモジュールの端子に接続している入力ブスバーと出力ブスバーと、スイッチング素子を冷却するための放熱器と冷却ファンと、ＩＧＢＴモジュールの入力側にＡＣフィルタを構成するＡＣリアクトルおよびＡＣコンデンサと、入力ブスバーあるいは出力ブスバーに接続された自身の端子で支持されたスナバモジュールとを備えた電力変換装置において、スナバモジュールの本体に、ネジ通し穴を設け、本体を、接続された前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーにネジ固定する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、インバータやマトリクスコンバータ等の電力変換装置に関するもので、特にＩＧＢＴのサージ電圧の跳ね上がりを抑制するために接続されたスナバ回路であるスナバモジュールの取付構造に関するものである。
従来、インバータやマトリクスコンバータ等の電力変換装置において、スナバモジュールは、ＩＧＢＴのサージ電圧の跳ね上がりを抑制するために、ＩＧＢＴの端子に直接もしくは直近に接続されるが、その取付構造は、スナバモジュールの端子が電気的接続と本体取付けとの役割を果たしていることが多い（例えば、特許文献1参照）。
図５は、従来技術における電力変換装置の下部部分を示す部分正面図である。図６は、従来技術におけるスナバモジュールを示す斜視図である。
図５および図６において、スナバモジュール６は、片側だけから出ているスナバモジュールの端子１７でＩＧＢＴモジュール３に接続されていて、片持ち支持になっている。
このように、従来のスナバモジュールの取付構造は、片持ち支持で振動に弱く、装置の受ける振動によって端子が折損する可能性がある。
特開平８−２５１９０８号公報（図５）
図５は、従来技術における電力変換装置の下部部分を示す部分正面図である。図６は、従来技術におけるスナバモジュールを示す斜視図である。
図５および図６において、スナバモジュール６は、片側だけから出ているスナバモジュールの端子１７でＩＧＢＴモジュール３に接続されていて、片持ち支持になっている。
このように、従来のスナバモジュールの取付構造は、片持ち支持で振動に弱く、装置の受ける振動によって端子が折損する可能性がある。
スナバモジュールの端子が電気的接続とスナバモジュール本体の取付けを兼ねている構造の場合に、片側からだけ端子が出ていて片持ち支持になるスナバモジュールでは振動に弱く、装置の受ける振動が激しいと端子が折損してしまうという問題がある。
また、スナバモジュールの耐振性を向上するために、スナバモジュール本体を結束バンドで他部品に固定したり、シリコンを塗布して固めたりすると、手間がかかるばかりでなく、分解再製が容易ではなくなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、片側からだけ端子が出ていて片持ち支持になるスナバモジュールにおいて、装置の振動によるスナバモジュールの端子の折損を防止し、耐振性を向上し、装置への取付け取外しが繰り返し容易にできるスナバモジュールの取付構造を備えた電力変換装置を提供することを目的とするものである。
また、スナバモジュールの耐振性を向上するために、スナバモジュール本体を結束バンドで他部品に固定したり、シリコンを塗布して固めたりすると、手間がかかるばかりでなく、分解再製が容易ではなくなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、片側からだけ端子が出ていて片持ち支持になるスナバモジュールにおいて、装置の振動によるスナバモジュールの端子の折損を防止し、耐振性を向上し、装置への取付け取外しが繰り返し容易にできるスナバモジュールの取付構造を備えた電力変換装置を提供することを目的とするものである。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の電力変換装置の発明は、スイッチング素子を樹脂モールドしたＩＧＢＴモジュールと、前記ＩＧＢＴモジュールの端子に接続している入力ブスバーと出力ブスバーと、前記スイッチング素子を冷却するための放熱器と冷却ファンと、前記ＩＧＢＴモジュールの入力側にＡＣフィルタを構成するＡＣリアクトルおよびＡＣコンデンサと、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーに接続された自身の端子で支持されたスナバモジュールとを備えた電力変換装置において、前記スナバモジュールの本体に、ネジ通し穴を設け、前記本体を、接続された前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーにネジ固定したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記スナバモジュールは、樹脂モールドされ、前記ネジ通し穴が前記樹脂モールドにより形成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記ネジ通し穴は、スナバモジュール本体の端部に形成され、かつ、Ｕ字穴など完全な丸穴ではない穴形状にしたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記入力ブスバーと出力ブスバーをそれぞれ積層ラミネートブスバーで構成して、スナバモジュール本体下側に配置し、前記スナバモジュールの本体をネジで固定したことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーに、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーの一部を曲げてスナバ固定部を形成するとともに、前記スナバ固定部にネジ穴を設け、前記スナバモジュールの本体を、前記スナバ固定部に載置してネジで固定したことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記ＩＧＢＴモジュールを３個備え、各ＩＧＢＴモジュール１個の入力端子と出力端子それぞれを、スナバモジュールに取付けたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記ＩＧＢＴモジュールを９個備え、３個ずつを等間隔に配置し、前記ＩＧＢＴモジュール３個の入力端子と出力端子それぞれに、スナバモジュールを取り付けたことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記ＩＧＢＴモジュールの入出力端子に向い合わせに接続されたスナバモジュール間のスペースに、ＩＧＢＴの駆動基板を配置したことを特徴とするものである。
請求項１に記載の電力変換装置の発明は、スイッチング素子を樹脂モールドしたＩＧＢＴモジュールと、前記ＩＧＢＴモジュールの端子に接続している入力ブスバーと出力ブスバーと、前記スイッチング素子を冷却するための放熱器と冷却ファンと、前記ＩＧＢＴモジュールの入力側にＡＣフィルタを構成するＡＣリアクトルおよびＡＣコンデンサと、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーに接続された自身の端子で支持されたスナバモジュールとを備えた電力変換装置において、前記スナバモジュールの本体に、ネジ通し穴を設け、前記本体を、接続された前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーにネジ固定したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記スナバモジュールは、樹脂モールドされ、前記ネジ通し穴が前記樹脂モールドにより形成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記ネジ通し穴は、スナバモジュール本体の端部に形成され、かつ、Ｕ字穴など完全な丸穴ではない穴形状にしたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記入力ブスバーと出力ブスバーをそれぞれ積層ラミネートブスバーで構成して、スナバモジュール本体下側に配置し、前記スナバモジュールの本体をネジで固定したことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーに、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーの一部を曲げてスナバ固定部を形成するとともに、前記スナバ固定部にネジ穴を設け、前記スナバモジュールの本体を、前記スナバ固定部に載置してネジで固定したことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記ＩＧＢＴモジュールを３個備え、各ＩＧＢＴモジュール１個の入力端子と出力端子それぞれを、スナバモジュールに取付けたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記ＩＧＢＴモジュールを９個備え、３個ずつを等間隔に配置し、前記ＩＧＢＴモジュール３個の入力端子と出力端子それぞれに、スナバモジュールを取り付けたことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記ＩＧＢＴモジュールの入出力端子に向い合わせに接続されたスナバモジュール間のスペースに、ＩＧＢＴの駆動基板を配置したことを特徴とするものである。
本発明によれば、次のような効果がある。
（１）請求項１に記載の電力変換装置の発明によると、スナバモジュールの端子で片持ち支持するスナバモジュールを、本体部をネジ固定することで両持ち支持とすることができる。したがって、耐振性を向上することができ、装置の振動による端子の折損を防止することができる。また、取付け取外しは、繰り返しが容易となる。
（２）請求項２に記載の発明によると、樹脂モールドによってスナバ回路と固定するネジとの絶縁が確保できるので、入出力ブスバー等の導体にも問題なくネジ固定することができる。
（３）請求項３に記載の発明によると、スナバモジュールの素子の配置に影響が少なくスナバモジュールを制作できる。さらに、スナバモジュールの製作に複雑な金型を必要とせず廉価に製作することができる。
（４）請求項４および請求項５に記載の発明によると、ブスバーにスナバモジュールを固定するため、部品点数を削減することができる。
（５）請求項６および請求項７に記載の発明によると、装置内のスナバモジュールを同一部品にして部品種類の増加を防止することができる。
（６）請求項８に記載の発明によると、スナバモジュールの間のスペースを有効に使って、電力変換装置を小型化することができる。
（１）請求項１に記載の電力変換装置の発明によると、スナバモジュールの端子で片持ち支持するスナバモジュールを、本体部をネジ固定することで両持ち支持とすることができる。したがって、耐振性を向上することができ、装置の振動による端子の折損を防止することができる。また、取付け取外しは、繰り返しが容易となる。
（２）請求項２に記載の発明によると、樹脂モールドによってスナバ回路と固定するネジとの絶縁が確保できるので、入出力ブスバー等の導体にも問題なくネジ固定することができる。
（３）請求項３に記載の発明によると、スナバモジュールの素子の配置に影響が少なくスナバモジュールを制作できる。さらに、スナバモジュールの製作に複雑な金型を必要とせず廉価に製作することができる。
（４）請求項４および請求項５に記載の発明によると、ブスバーにスナバモジュールを固定するため、部品点数を削減することができる。
（５）請求項６および請求項７に記載の発明によると、装置内のスナバモジュールを同一部品にして部品種類の増加を防止することができる。
（６）請求項８に記載の発明によると、スナバモジュールの間のスペースを有効に使って、電力変換装置を小型化することができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施例における電力変換装置を示す平面図である。図２は、図１の電力変換装置の下部部分を示す部分正面図である。図３は本発明の第１の実施例におけるスナバモジュールを示す斜視図である。図４は図３に示したスナバモジュールのＡ矢視図である。
図１ないし図３において、１はインバータやマトリクスコンバータ等の電力変換装置で、１ａはその筐体である。前記電力変換装置１の筐体１ａには、冷却ファン２、ＩＧＢＴモジュール３、スナバモジュール６を複数個内蔵している。また、図示しないＡＣコンデンサや図示しない装置内の各種部品を取り付けている。
前記ＩＧＢＴモジュール３は、スイッチング素子が発生する熱を冷却するための放熱器１２に取り付けられている。前記ＩＧＢＴモジュール３のＩＧＢＴ入力端子４とＩＧＢＴ出力端子５には、それぞれ入力ブスバー１０と出力ブスバー１１が接続されており、さらにスナバモジュール６がスナバモジュールの端子１７にて接続されている。
前記入力ブスバー１０および出力ブスバー１１は、積層ラミネートブスバーで構成されていて、それぞれ入力ケーブル７と出力ケーブル８が接続されている。スナバ固定部２０は入力ブスバー１０および出力ブスバー１１の一部に曲げを追加して加工されており、スナバモジュール６をネジ固定するためのネジ穴（タップ）を有している。
前記スナバモジュール６には、本体の樹脂モールド部に固定ネジを通すネジ通し穴１９が形成されていて、前記スナバモジュール６は、前記スナバ固定部２０に図示しないネジで固定される。前記固定ネジを通すネジ通し穴１９は、本実施例ではスナバモジュール本体樹脂モールドの端部に形成しており、丸穴の場合より製作しやすいＵ字穴である。
また、スナバモジュール６は、直流端子１８を備えている。本実施例ではスナバモジュール６は、ＩＧＢＴモジュール３が３個に対して２個備えていて、向かい合うようにスナバモジュールの端子１７を内側に接続している。そして向かい合うスナバモジュール６の間のスペースにはＩＧＢＴの駆動基板１５が配置されている。
図１ないし図３において、１はインバータやマトリクスコンバータ等の電力変換装置で、１ａはその筐体である。前記電力変換装置１の筐体１ａには、冷却ファン２、ＩＧＢＴモジュール３、スナバモジュール６を複数個内蔵している。また、図示しないＡＣコンデンサや図示しない装置内の各種部品を取り付けている。
前記ＩＧＢＴモジュール３は、スイッチング素子が発生する熱を冷却するための放熱器１２に取り付けられている。前記ＩＧＢＴモジュール３のＩＧＢＴ入力端子４とＩＧＢＴ出力端子５には、それぞれ入力ブスバー１０と出力ブスバー１１が接続されており、さらにスナバモジュール６がスナバモジュールの端子１７にて接続されている。
前記入力ブスバー１０および出力ブスバー１１は、積層ラミネートブスバーで構成されていて、それぞれ入力ケーブル７と出力ケーブル８が接続されている。スナバ固定部２０は入力ブスバー１０および出力ブスバー１１の一部に曲げを追加して加工されており、スナバモジュール６をネジ固定するためのネジ穴（タップ）を有している。
前記スナバモジュール６には、本体の樹脂モールド部に固定ネジを通すネジ通し穴１９が形成されていて、前記スナバモジュール６は、前記スナバ固定部２０に図示しないネジで固定される。前記固定ネジを通すネジ通し穴１９は、本実施例ではスナバモジュール本体樹脂モールドの端部に形成しており、丸穴の場合より製作しやすいＵ字穴である。
また、スナバモジュール６は、直流端子１８を備えている。本実施例ではスナバモジュール６は、ＩＧＢＴモジュール３が３個に対して２個備えていて、向かい合うようにスナバモジュールの端子１７を内側に接続している。そして向かい合うスナバモジュール６の間のスペースにはＩＧＢＴの駆動基板１５が配置されている。
前記筐体１ａと中仕切り板１６とで構成される風洞２１には、正面から着脱可能な冷却ファン２が放熱器１２を冷却するために、また、仕切り板１３の後面部の風洞内に備わっている抵抗１４を冷却するために備わっている。入力ＡＣリアクトル９は前記中仕切り板１６で仕切られた風洞外の筐体１ａの中に配置されているが、装置の小型化を最優先した設計では、装置の外部に配置して内蔵しないこともある。また、図１に示された電力変換装置１は、単相リアクトル３個で構成している例を示すが、三相リアクトル１個で構成することもある。
なお、図２においては、入力ＡＣリアクトル９の図示は省略している。
なお、図２においては、入力ＡＣリアクトル９の図示は省略している。
従来、スナバモジュールは片側からだけ端子が出ている場合、この端子が電気的接続と本体の取付けの役割を果たし、片持ち支持になることが多い。そこで、装置の振動によりスナバモジュールの端子が折損してしまう恐れがあるという問題があった。
本発明が従来技術と異なるところは、端子で片持ち支持になるスナバモジュール本体をネジ固定することで耐振性を向上し、装置が受ける振動で端子が折損することを防止できる点である。
本発明が従来技術と異なるところは、端子で片持ち支持になるスナバモジュール本体をネジ固定することで耐振性を向上し、装置が受ける振動で端子が折損することを防止できる点である。
以上のように、ＩＧＢＴモジュールの入出力端子にそれぞれ接続された積層ラミネートブスバーに本体をネジ固定されたスナバモジュールは、端子だけの片持ち支持になることなく、装置が振動を受けても端子の折損を防止することができる。また、ネジによる固定はスナバモジュールの取付け取外しが必要な場合にも容易に対応ができる。
ＩＧＢＴモジュール３を３個分まとめて１個のＩＧＢＴモジュールとした場合、ＩＧＢＴモジュール１個に対して入力側と出力側にスナバモジュールを２個接続することになる。この場合も同様に、スナバ固定部２０は入力ブスバー１０および出力ブスバー１１の一部に曲げを追加して加工されており、スナバモジュール６をネジ固定するためのタップを有している。スナバモジュール６には本体樹脂モールド部に固定ネジを通す穴１９が形成されていて、前記スナバ固定部２０に図示しないネジで固定されていることを特徴とする。
１ 電力変換装置
１ａ 筐体
２ 冷却ファン
３ ＩＧＢＴモジュール
４ ＩＧＢＴ入力端子
５ ＩＧＢＴ出力端子
６ スナバモジュール
７ 入力ケーブル
８ 出力ケーブル
９ 入力ＡＣリアクトル
１０ 入力ブスバー
１１ 出力ブスバー
１２ 放熱器
１３ 仕切り板
１４ 抵抗
１５ 駆動基板
１６ 中仕切り板
１７ スナバモジュールの端子
１８ 直流端子
１９ ネジ通し穴
２０ スナバ固定部
２１ 風洞
１ａ 筐体
２ 冷却ファン
３ ＩＧＢＴモジュール
４ ＩＧＢＴ入力端子
５ ＩＧＢＴ出力端子
６ スナバモジュール
７ 入力ケーブル
８ 出力ケーブル
９ 入力ＡＣリアクトル
１０ 入力ブスバー
１１ 出力ブスバー
１２ 放熱器
１３ 仕切り板
１４ 抵抗
１５ 駆動基板
１６ 中仕切り板
１７ スナバモジュールの端子
１８ 直流端子
１９ ネジ通し穴
２０ スナバ固定部
２１ 風洞
Claims (8)
- スイッチング素子を樹脂モールドしたＩＧＢＴモジュールと、前記ＩＧＢＴモジュールの端子に接続している入力ブスバーと出力ブスバーと、前記スイッチング素子を冷却するための放熱器と冷却ファンと、前記ＩＧＢＴモジュールの入力側にＡＣフィルタを構成するＡＣリアクトルおよびＡＣコンデンサと、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーに接続された自身の端子で支持されたスナバモジュールとを備えた電力変換装置において、
前記スナバモジュールの本体に、ネジ通し穴を設け、前記本体を、接続された前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーにネジ固定したことを特徴とする電力変換装置。 - 前記スナバモジュールは、樹脂モールドされ、前記ネジ通し穴が前記樹脂モールドにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
- 前記ネジ通し穴は、スナバモジュール本体の端部に形成され、かつ、Ｕ字穴など完全な丸穴ではない穴形状にしたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
- 前記入力ブスバーと出力ブスバーをそれぞれ積層ラミネートブスバーで構成して、スナバモジュール本体下側に配置し、前記スナバモジュールの本体をネジで固定したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
- 前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーに、前記入力ブスバーあるいは出力ブスバーの一部を曲げてスナバ固定部を形成するとともに、前記スナバ固定部にネジ穴を設け、前記スナバモジュールの本体を、前記スナバ固定部に載置してネジで固定したことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
- 前記ＩＧＢＴモジュールを３個備え、各ＩＧＢＴモジュール１個の入力端子と出力端子それぞれを、スナバモジュールに取付けたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
- 前記ＩＧＢＴモジュールを９個備え、３個ずつを等間隔に配置し、前記ＩＧＢＴモジュール３個の入力端子と出力端子それぞれに、スナバモジュールを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
- 前記ＩＧＢＴモジュールの入出力端子に向い合わせに接続されたスナバモジュール間のスペースに、ＩＧＢＴの駆動基板を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
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