JP2017130296A - 端子台 - Google Patents
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Abstract
【課題】フィルタ回路を構成するリアクトルとコンデンサのレイアウトを工夫し、実装面積が小さく、フィルタ性能が良く、フィルタ定数を容易に調整できる端子台を得る。【解決手段】端子台100は、筐体1、この筐体1内に配置され、筐体1の上方部および下方部に端部が配置されたコイル5aと、このコイル5aの内部にコアとして挿入されたGND接続用のネジ4を構成要素として含むリアクトル5を備えるとともに、筐体1の側面部に配置され、リアクトル5とともにフィルタ回路を構成するコンデンサ2を備えた構成とする。【選択図】図1
Description
本発明は、インバータやコンバータなどの電力変換器を電源系統や負荷装置に接続させるために用いられる端子台に関する。
電力変換器などに使用される端子台にフィルタを形成する技術として、リアクトルやコンデンサをケース内に作り込む技術が開示されており、例えば、2つの端子を用い、その間にR,L,Cを適当に組み合わせてなるノイズフィルタを組み込むことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、端子台のケース内にリアクトルを構成する技術が開示されており、リアクトルとなる巻線をケース内に配置し、外部回路の接続線をケース上部に設ける構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、端子台のケース内にリアクトルを構成する技術が開示されており、リアクトルとなる巻線をケース内に配置し、外部回路の接続線をケース上部に設ける構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
先行技術である特許文献1のように、端子台において2つの端子の間にR,L,Cを適当に組み合わせてなるノイズフィルタを組み込む場合、端子台が2つ以上必要となり、大きな実装面積が必要となる。
また、先行技術である特許文献2では、コイルの二つの端部が、いずれもケース上部に配置され、リアクトルの入力配線と出力配線の距離が近くなる構成となっている。そのため、高周波電流が上記配線間の静電容量を伝って伝導してしまい、フィルタリアクトルとしての性能が落ちてしまうものであった。また、提案されたリアクトルは、接続線との接続に、別途、接続用の機構が必要となるものであった。
また、上述の文献には、複数の端子間にコンデンサを接続する場合の端子台構成要素の具体的な配置について示唆されていなかった。
また、先行技術である特許文献2では、コイルの二つの端部が、いずれもケース上部に配置され、リアクトルの入力配線と出力配線の距離が近くなる構成となっている。そのため、高周波電流が上記配線間の静電容量を伝って伝導してしまい、フィルタリアクトルとしての性能が落ちてしまうものであった。また、提案されたリアクトルは、接続線との接続に、別途、接続用の機構が必要となるものであった。
また、上述の文献には、複数の端子間にコンデンサを接続する場合の端子台構成要素の具体的な配置について示唆されていなかった。
そして、従来の端子台は、フィルタを構成するリアクトルやコンデンサを作り込んでしまうと、そのフィルタ定数を調整することができないものであった。しかし、電力変換器などのフィルタとして端子台を使用するためには、接続される負荷や系統などに応じてフィルタ定数の調整を行うことが必要である。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、フィルタ回路を構成するリアクトルとコンデンサのレイアウトを工夫することにより、実装面積が小さく、フィルタ性能が良く、フィルタ定数を容易に調整することが可能な端子台を提供することを目的とする。
この発明に係わる端子台は、筐体、上記筐体内に配置され、上記筐体の上方部および下方部に端部が配置されているコイルと、このコイルの内部にコアとして挿入されているGND接続用のネジを構成要素としているリアクトル、上記筐体の側面部に配置され、上記リアクトルとともにフィルタ回路を構成しているコンデンサを備えたことを特徴とするものである。
この発明の端子台によれば、コンデンサを筐体の側面部に配置できるため、コンデンサの実装面積を小さくできるとともに、コイルの二つの端部を高さ方向に振り分ける構造であるために、フィルタ回路の入力側と出力側の配線の距離を確保することができ、配線間の静電容量を小さくし、高周波電流の漏れを低減することができる。さらに、GND接続用のネジによりフィルタ回路を構成する部品を固定する構造であるため、ネジを外すことで容易に部品交換を行うことが可能となりフィルタ定数の変更が容易に実現できる。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1の端子台100について、図1から図3を用いて説明する。図1は、本発明を適用した端子台100の斜視図と、端子台100を構成するGND接続用端子部10(第一の端子部に相当する。)の断面から奥行方向に外部接続用端子部20を見た側断面図を示している。
図1に示すように、端子台100は、GND接続用端子部10と外部接続用端子部20(第二の端子部に相当する。)によって構成されている。ここで、外部接続用端子部20は、例えば、三相(U相、V相、W相)に対応した外部接続用端子21、22、23によって構成される。なお、接続対象となる外部装置が単相2線式の場合は、外部接続用端子部20は一つの外部接続用端子、単相3線式の場合は、外部接続用端子部20は二つの外部接続用端子により構成される。これらGND接続用端子部10と外部接続用端子部20は、筐体1内に納められている。
本発明の実施の形態1の端子台100について、図1から図3を用いて説明する。図1は、本発明を適用した端子台100の斜視図と、端子台100を構成するGND接続用端子部10(第一の端子部に相当する。)の断面から奥行方向に外部接続用端子部20を見た側断面図を示している。
図1に示すように、端子台100は、GND接続用端子部10と外部接続用端子部20(第二の端子部に相当する。)によって構成されている。ここで、外部接続用端子部20は、例えば、三相(U相、V相、W相)に対応した外部接続用端子21、22、23によって構成される。なお、接続対象となる外部装置が単相2線式の場合は、外部接続用端子部20は一つの外部接続用端子、単相3線式の場合は、外部接続用端子部20は二つの外部接続用端子により構成される。これらGND接続用端子部10と外部接続用端子部20は、筐体1内に納められている。
図1の例では、筐体1内に、GND接続用端子部10と、このGND接続用端子部10に近接して、外部接続用端子部20を構成する三つの外部接続用端子21、22、23が一方向に並んで配設された状態を示しており、これら端子部は、共通の筐体1の底面部上に配設されている。
端子台100には、フィルタ回路が作り込まれているが、GND接続用端子部10にリアクトル5が、外部接続用端子部20を構成する各外部接続用端子21、22、23の各々に、コンデンサ2(Yコンデンサ)がそれぞれ形成されている。コンデンサ2は、外部系統とGNDの間にGND接続用端子部10を介して電気的に接続されている。なお、図1の側断面図はGND接続用端子部10側から見た図であり、筐体1の右側面部の奥行方向に、外部接続用端子21の側面部に配置されたコンデンサ2が示されている。また、GND接続用端子部10の底面には側面のベース端子3と接続される端子が内部に存在している。
図1内の断面図に示すように、コイル5aとGND端子8およびベース端子3間には図面上で強磁性材7が介在しているように見えるが、上記のGND端子8およびベース端子3とコイル5a間は電気的に接続されている。GND端子8およびベース端子3は、導電性の材料である。また、筐体1は、非導電性のプラスチック等の物質、強磁性材7は非導電性の物質で構成される。
また、図1内の断面図に示した構造以外に、図中のベース端子3およびGND端子8とコイル5aとの間の隙間部分までコイル5aが延在し、GND接続用のネジ4(ネジ)を締めることでコイル5aがベース端子3とGND端子8に圧接される形状であってもかまわない。
端子台100には、フィルタ回路が作り込まれているが、GND接続用端子部10にリアクトル5が、外部接続用端子部20を構成する各外部接続用端子21、22、23の各々に、コンデンサ2(Yコンデンサ)がそれぞれ形成されている。コンデンサ2は、外部系統とGNDの間にGND接続用端子部10を介して電気的に接続されている。なお、図1の側断面図はGND接続用端子部10側から見た図であり、筐体1の右側面部の奥行方向に、外部接続用端子21の側面部に配置されたコンデンサ2が示されている。また、GND接続用端子部10の底面には側面のベース端子3と接続される端子が内部に存在している。
図1内の断面図に示すように、コイル5aとGND端子8およびベース端子3間には図面上で強磁性材7が介在しているように見えるが、上記のGND端子8およびベース端子3とコイル5a間は電気的に接続されている。GND端子8およびベース端子3は、導電性の材料である。また、筐体1は、非導電性のプラスチック等の物質、強磁性材7は非導電性の物質で構成される。
また、図1内の断面図に示した構造以外に、図中のベース端子3およびGND端子8とコイル5aとの間の隙間部分までコイル5aが延在し、GND接続用のネジ4(ネジ)を締めることでコイル5aがベース端子3とGND端子8に圧接される形状であってもかまわない。
ここで、本実施の形態1では平板状のコンデンサ2を端子台100の外側面に実装する場合について説明する。端子台100において、平板状のコンデンサ2の一端部が接続されるベース端子3は、外部接続用端子部20からGND接続用端子部10に延在するように端子台100の側面下方部に配置されるとともに、GND接続用端子部10の実装面部となる端子台100の底部に延在して配置される。また、ベース端子3は、端子台100の外部で電力変換器の筐体やスイッチング素子が実装されるベース板などに接続される。2つの電極間、すなわち端子台100の筐体1もしくは筐体1のうちコンデンサ2が実装される面の材質は絶縁材であり、コンデンサ2に電源仕様などで決められる大きな電圧が印加されても絶縁破壊をしない材質のものとする。また、図1では、筐体1を構成する各端子部の側面とコンデンサ2が接触した実装形態を例示しているが、端子部側面とコンデンサ2との間に間隔が開けられた状態に実装されてもかまわない。
なお、本実施の形態1ではコンデンサ2としてチップ型のコンデンサを想定し、筐体1側面の端子間に実装される場合について説明するが、これに限らず、リード品のコンデンサを用いてもよい。コンデンサ2がリード品である場合、半田で溶接されるほか、ベース端子3やGND端子8にリードを差し込む、もしくはリードを挟むように保持し、コンデンサ2を固定できるような端子形状とする。
図1の斜視図に示すように、端子台100の下方部にはベース端子3が配設されている。このベース端子3は、一端が端子台100内でリアクトル5やコンデンサ2に接続されるように、端子台100の側面部と底面部に配置され、他端が電力変換器の放熱フィンや半導体素子や半導体モジュールのベース板に接続されている。
図1の側断面図に示すように、GND接続用端子部10には、筐体1の上方部および下方部に端部が配置されたコイル5aと、このコイル5aの内部にコアとして挿入されたGND接続用のネジ4を構成要素として含むリアクトル5が作り込まれている。
そして、GND接続用のネジ4の頭部4aは、筐体1の上面上に配置され、GND接続線6をGND端子8側に締め付け、軸部4bが、筐体1の高さ方向(コイル5aの軸方向と同じであり、端子台100の実装面に対し垂直な方向)に沿ってコイル5aの内部に下向きに挿入されている。本実施の形態におけるこのGND接続用のネジ4は、強磁性材(磁性材)であり非導電性(絶縁体)の材料にて構成されており、コイル5aを締め付け固定している。
図1の側断面図に示すように、GND接続用端子部10には、筐体1の上方部および下方部に端部が配置されたコイル5aと、このコイル5aの内部にコアとして挿入されたGND接続用のネジ4を構成要素として含むリアクトル5が作り込まれている。
そして、GND接続用のネジ4の頭部4aは、筐体1の上面上に配置され、GND接続線6をGND端子8側に締め付け、軸部4bが、筐体1の高さ方向(コイル5aの軸方向と同じであり、端子台100の実装面に対し垂直な方向)に沿ってコイル5aの内部に下向きに挿入されている。本実施の形態におけるこのGND接続用のネジ4は、強磁性材(磁性材)であり非導電性(絶縁体)の材料にて構成されており、コイル5aを締め付け固定している。
ここで、リアクトル5を構成するコイル5aは、片側の端部(下端)がベース端子3に接続され、他方の端部(上端)がGND接続線6と接続されるGND端子8に接続されている。
GND接続線6は、一端がGND端子8とGND接続用のネジ4の頭部4aに挟まれる形で、端子台100に接続され、他端が接地線に接続される。
GND接続線6は、一端がGND端子8とGND接続用のネジ4の頭部4aに挟まれる形で、端子台100に接続され、他端が接地線に接続される。
図2は、図1の端子台100の、電力変換器30への接続例を示した説明図である。端子台100は、電力変換器30に配置され、負荷装置32や電力系統31と電力変換器30を接続する端子として用いられている。本実施の形態1では、電力変換器30と電力系統31を接続する場合、電力変換器30で発生する高周波電流が電力系統31に伝搬することを防ぐ構成について説明する。しかし、この端子台100は、電力変換器30の出力側に接続することで、電力変換器30で発生する高周波電流の負荷装置32側への伝搬を防ぐために用いることができ、また、負荷装置32の入力端子に配置することで、負荷装置32で発生する高周波電流の電力変換器30もしくはそれらを接続する配線への伝搬を防ぐために用いることも可能である。この端子台100を用いる場合、ノイズ源となる電力変換器30や負荷装置32が端子台100の底面側に接続され、それぞれを接続する配線が端子台100上面に接続される構成をとる。
次に、端子台100の構成要素各部についてより詳細に説明する。図1に示すように、端子台100は、3相交流の端子台であり、3相電源系統(U相、V相、W相)と配線を接続するための系統接続部9となる外部接続用のネジ19(ネジ)と、接地線にGND接続線6を介して接続されるGND端子8を有する。このGND端子8は、端子台100のリアクトル5を介しベース端子3に接続される。ベース端子3は、電力変換器30に使用される半導体素子が配置される放熱フィンやモジュールのベース板に接続されており、電力変換器30に使用される半導体素子とベース端子3は電気的に絶縁されて配置されている。
本実施の形態1ではGND接続用のネジ4は非導電性材料である強磁性材にて作られており、リアクトル5を構成するコイル5aの内側にコアとなる軸部4bが配置されている。GND接続用のネジ4は、コイル5aの内側と空間をあけて配置され、GND端子8に固定される。コイル5aの外側は強磁性材7にて構成されており、GND接続用のネジ4とは異なる金属で構成することもできる。強磁性材7は、GND接続用のネジ4より大きな断面積を持つことが可能であるため、GND接続用のネジ4より最大磁束密度の小さな材質の物質で構成することができる。
なお、上記の例に限定することなく、強磁性材7とGND接続用のネジ4は同じ物質で構成してもよく、またはGND接続用のネジ4は強磁性材7と異なる初期透磁率の材料で構成することもできる。
なお、上記の例に限定することなく、強磁性材7とGND接続用のネジ4は同じ物質で構成してもよく、またはGND接続用のネジ4は強磁性材7と異なる初期透磁率の材料で構成することもできる。
端子台100の外部接続用端子21、22、23よりなる外部接続用端子部20の上面は、外部接続用のネジ19が相数に応じて配置された系統接続部9となっている。
そして、端子台100の外部接続用端子21、22、23の側面部には、フィルタ回路を構成するコンデンサ2が実装されている。コンデンサ2は、ベース端子3と外部接続用のネジ19と各々接続された系統端子9a、9b、9c(側面部端子上部分に相当する。)の間に配置されて、各外部接続用端子21、22、23に接続される。そして、各外部接続用端子21、22、23の系統端子9a、9b、9cは、外部接続用のネジ19などにより電力系統31に接続される接続線(端子)と結線されている。なお、コンデンサ2の固定方法は、端子ネジ留めや半田溶接などを用いることができ、その固定方法は問わないものである。
そして、端子台100の外部接続用端子21、22、23の側面部には、フィルタ回路を構成するコンデンサ2が実装されている。コンデンサ2は、ベース端子3と外部接続用のネジ19と各々接続された系統端子9a、9b、9c(側面部端子上部分に相当する。)の間に配置されて、各外部接続用端子21、22、23に接続される。そして、各外部接続用端子21、22、23の系統端子9a、9b、9cは、外部接続用のネジ19などにより電力系統31に接続される接続線(端子)と結線されている。なお、コンデンサ2の固定方法は、端子ネジ留めや半田溶接などを用いることができ、その固定方法は問わないものである。
次に、図3に、本実施の形態1の端子台100の等価回路を示し、端子台100のフィルタ効果について説明する。図3中には、系統接続部9を2つ(系統側の配線(9−01,9−02,9−03)、電力変換器側の配線(9−10,9−20,9−30))に分けて図示しているが、これは動作を説明するに当たり2つに分けたもので同じ端子と考えてよい。
図3中において、系統接続部9左側が電力系統31に接続され、系統接続部9右側が、電力変換器30に接続されているとして説明する。図3において、Nパターン13は、電力変換器30内の3相入力の中性点電極であり、Nパターン13とベース端子3は大きな抵抗で絶縁され、実装形態上ある程度の静電容量を介して接続されている。
図3中において、系統接続部9左側が電力系統31に接続され、系統接続部9右側が、電力変換器30に接続されているとして説明する。図3において、Nパターン13は、電力変換器30内の3相入力の中性点電極であり、Nパターン13とベース端子3は大きな抵抗で絶縁され、実装形態上ある程度の静電容量を介して接続されている。
電力変換器30のスイッチングによるコモンモードノイズ電流(以後ノイズ電流)は、Nパターン13とベース端子3との間の静電容量を通じGND端子8へ流れ出す。このノイズ電流の流出を防ぐため、電力変換器30のベース端子3と入力端子となる系統端子9a、9b、9c(系統接続部9)間にコンデンサ2を各々接続し、電力変換器30のベース端子3と系統端子9a、9b、9c間の高周波インピーダンスを下げることにより、Nパターン13やベース端子3に伝わるノイズ電流を、コンデンサ2を介して系統接続部9の電力変換器30側(図中右側)にバイパスすることで、GND端子8から電力系統31へのノイズ電流の流出を防ぐ。
しかしながら、コンデンサ2を接続したことにより、ノイズ電流とならない低い周波数帯(主に系統電源周波数)の漏れ電流が発生してしまうため、従来のコンデンサ2のみの構成では大きな容量のコンデンサ2を使用することができない。そこで、ベース端子3とGND端子8間にリアクトル5を接続し、ベース端子3側にコンデンサ2を接続した構成とする。この構成により、Nパターン13やベース端子3より流れ出したノイズ電流を、コンデンサ2を介しバイパスするとともに、リアクトル5により系統へのノイズ電流の流出を低減する。このリアクトル5の配置により、系統接続部9からコンデンサ2を介しGND端子8へ流出する漏れ電流を低減することができる。
上記のようなフィルタ効果を見出すためにはベース端子3とGND端子8間のノイズ周波数帯のインピーダンスを大きくすることが必要となるが、ベース端子3とGND端子8が近接している場合、もしくはベース端子3とコイル5aのGND端子8側の配線、もしくはコイル5aのベース端子3側配線とGND端子8間の距離が近い場合、それら線間の静電容量を通じノイズ電流、特に放射ノイズなどに影響する高周波数帯のノイズ電流が外部配線に流れ出してしまうと、配線や外部のアンテナにより電磁波に変換され放射ノイズとして問題が生じる。上記ノイズ電流は電力変換器30内の配線パターンや接続線との間の静電容量により伝搬されてしまうため、外部GND配線とベース板間の静電容量が小さくなるような実装方法を実現することにより、上記静電容量によりノイズ電流がバイパスされ外部に伝搬することを防ぐというフィルタの効果を発揮することができる。
本実施の形態1では端子台100内で、コイル5aの引き出し線を高さ方向に大きく振り分け、コイル5aの一端が接続され、系統GNDに接続されるGND端子8を、端子台100の上方部に、コイル5aの他端が接続され、電力変換器30に接続されるベース端子3を端子台100の底面側(下方部)に配置して、端子間の距離を確保している。これにより、2つの端子間の静電容量の低減と、接続される配線間の静電容量の低減が可能であり、リアクトル5によるフィルタ効果を発揮することができる。この構造により、ノイズ電流を電力変換器30内に閉じ込め、接続線を通じた外部系統への伝搬を抑制することが可能となる。
また、通常、大きな負荷電流が流れることのないGND接続用端子部10にリアクトル5を設ける場合、他の接続線と比べて小さなサイズで大きなインダクタンス値のリアクトル5を構成することが可能となる。よって、GND端子8側にリアクトル5を作り込むことにより、電力変換器30外部のGNDと電力変換器30内部のベースパターン間の高周波数帯のインピーダンスを大きくするとともに、コンデンサ2により各接続線を伝う高周波電流をベース端子3にバイパスすることで、 電力変換器30外部への高周波電流の伝搬を制限し、大きなノイズ低減効果を図ることができる。
なお、上述の例では、外部接続用端子部20が、3相である場合について説明したが、単相の場合についても、端子部の構造は同様であり、同様の効果を得ることができる。
なお、上述の例では、外部接続用端子部20が、3相である場合について説明したが、単相の場合についても、端子部の構造は同様であり、同様の効果を得ることができる。
実施の形態2.
実施の形態2では、端子台100に実装されるフィルタのフィルタ定数の調整が必要な場合について説明する。電力変換器30に実装されるフィルタは、電力系統31のインピーダンスや、電力系統31と電力変換器30を接続する配線や、電力変換器30の入力インピーダンス等により、共振現象が発生し悪影響が生じる場合や効果が見いだせない場合がある。また、電力変換器30や負荷装置32の種類やその使用条件により、Nパターン13とベース端子3間のインピーダンスやその間に生じる電圧が異なり、ノイズ電流の大きさも異なる。また上記のような差異によりノイズ電流が流れやすくなる周波数、すなわちノイズ電流の大きさとして支配的となる周波数が異なる場合がある。
実施の形態2では、端子台100に実装されるフィルタのフィルタ定数の調整が必要な場合について説明する。電力変換器30に実装されるフィルタは、電力系統31のインピーダンスや、電力系統31と電力変換器30を接続する配線や、電力変換器30の入力インピーダンス等により、共振現象が発生し悪影響が生じる場合や効果が見いだせない場合がある。また、電力変換器30や負荷装置32の種類やその使用条件により、Nパターン13とベース端子3間のインピーダンスやその間に生じる電圧が異なり、ノイズ電流の大きさも異なる。また上記のような差異によりノイズ電流が流れやすくなる周波数、すなわちノイズ電流の大きさとして支配的となる周波数が異なる場合がある。
このため、電力変換器30に搭載されるフィルタは、その設置状況によりフィルタ定数の調整が必要となる。この調整は、リアクトル5側、または、コンデンサ2側で行うことができる。この、本実施の形態2では、リアクトル5側でフィルタ定数を調整する場合について説明する。なお、コンデンサ2を異なる物理量の物に変更することでフィルタ定数を調整する場合については、後述の実施の形態4等において説明する。
リアクトル5のインダクタンス値や許容電流値を調整する方法として、複数の方法があるが、本実施の形態2では、それらの方法を順に説明する。
まず、一つ目のフィルタ定数調整方法について説明する。図4は、本発明の実施の形態2における端子台100の構成要素であるGND接続用端子部10の断面構造を示した図である。図4では、リアクトル5のコアとなる軸部4bの下に間隙部15(例えば空間)を設け、フィルタ定数を調整している。この図4では、GND接続用のネジ4の締めつけにより間隙部15が調整されるもので、間隙部15の間隔が調整されても、コイル5aとベース端子3間は電気的に接続されている。このコイル5aとベース端子3をつなぐ接続部分(図示せず)は間隙部15に配置された導線でも、例えばコイル5aとベース端子3との間にコイル5aと同じ大きさの円筒型の非磁性材の導電性材料で構成してもかまわない。また、間隙部15は、空間で構成する以外に、一部もしくはすべてを非磁性材の導電性部材によって構成することもできる。
まず、一つ目のフィルタ定数調整方法について説明する。図4は、本発明の実施の形態2における端子台100の構成要素であるGND接続用端子部10の断面構造を示した図である。図4では、リアクトル5のコアとなる軸部4bの下に間隙部15(例えば空間)を設け、フィルタ定数を調整している。この図4では、GND接続用のネジ4の締めつけにより間隙部15が調整されるもので、間隙部15の間隔が調整されても、コイル5aとベース端子3間は電気的に接続されている。このコイル5aとベース端子3をつなぐ接続部分(図示せず)は間隙部15に配置された導線でも、例えばコイル5aとベース端子3との間にコイル5aと同じ大きさの円筒型の非磁性材の導電性材料で構成してもかまわない。また、間隙部15は、空間で構成する以外に、一部もしくはすべてを非磁性材の導電性部材によって構成することもできる。
図4に示すように、GND接続用のネジ4のコイル5aへの挿入長さを調整するために、一度、GND接続用のネジ4を端子台100から取り外し、GND接続線6上にスペーサ14を配置し、これをGND接続用のネジ4で締め付けて固定する。これにより、GND接続用のネジ4の頭部4aとGND接続線6の間にスペーサ14(保持部材)を挿入することができ、GND接続用のネジ4の軸部4bの底部とベース端子3および強磁性材7との間にできる間隙部15の大きさを調整することが可能となる。
このスペーサ14の配置による間隙部15の調整により、コイル5a内へのコアとなる軸部4bの挿入長さを調整でき、リアクトル5のコアの磁気抵抗を調整することができ、結果、リアクトル5のインダクタンス値や許容電流値を調整することができる。
このスペーサ14の配置による間隙部15の調整により、コイル5a内へのコアとなる軸部4bの挿入長さを調整でき、リアクトル5のコアの磁気抵抗を調整することができ、結果、リアクトル5のインダクタンス値や許容電流値を調整することができる。
なお、上記の例では、スペーサ14を配置することでコアとしてコイル5a内に挿入される軸部4bの挿入長さを調整し、間隙部15を設けることについて説明したが、スペーサ14を用いない場合、GND接続用のネジ4の軸部4bの長さ調整により対応することができる。
その場合、例えば、GND接続用のネジ4の軸部4bの長さが適切となるように軸部4b先端を加工するか、あるいは、軸部4bの長さが異なるGND接続用のネジ4を用意しておき、適切な軸部4bの長さのものを選んでGND接続用端子部10のパーツとして用いることでフィルタ定数の調整を行うことができる。
その場合、例えば、GND接続用のネジ4の軸部4bの長さが適切となるように軸部4b先端を加工するか、あるいは、軸部4bの長さが異なるGND接続用のネジ4を用意しておき、適切な軸部4bの長さのものを選んでGND接続用端子部10のパーツとして用いることでフィルタ定数の調整を行うことができる。
次に、二つ目のフィルタ定数調整方法について説明する。上記の例では、GND接続用のネジ4の材質は同じで、軸部4bのコアへの挿入深さを調節し、間隙部15を設けることによってフィルタ定数を調整する場合について示したが、ここではGND接続用のネジ4の材質を変えることによってフィルタ定数を調整することについて説明する。
GND接続用のネジ4の材質として、鉄やパーマロイ、パーメンジュールなどの合金を使用し、成分比の調整を行うことでリアクトル5の許容磁束密度や透磁率を調整する。この方法によっても、リアクトル5のコア材の磁気抵抗および飽和磁束量を調整することができ、インダクタンス値や許容電流値を調整することが可能となる。
GND接続用のネジ4の材質として、鉄やパーマロイ、パーメンジュールなどの合金を使用し、成分比の調整を行うことでリアクトル5の許容磁束密度や透磁率を調整する。この方法によっても、リアクトル5のコア材の磁気抵抗および飽和磁束量を調整することができ、インダクタンス値や許容電流値を調整することが可能となる。
なお、ベース端子3とGND端子8間の電気抵抗を調整するために、リアクトル5やベース端子3とGND接続用のネジ4の接する面に電気的絶縁層や被膜を設けるなどして、ベース端子3とGND端子8がショートしないように調整してもかまわない。また、GND接続用のネジ4をアモルファス金属にて製造することで、GND接続用のネジ4の磁性は維持したまま、大きな電気抵抗を持たせることも可能である。
実施の形態3.
上述の実施の形態2では、端子台100に実装されるフィルタのフィルタ定数の調整を、GND接続用のネジ4の配置や材質の変更によって調整する場合について説明した。この実施の形態3では、フィルタ定数調整を、リアクトル5を構成するコイル5aの構成を変更することで調整を行う場合について説明する。なお、ここでは、リアクトル5を構成する上で、コイル5aとして必要となる物理量を得られるように、端子台100に搭載されているリアクトル5のコイル5aを交換する場合について示す。コイル5aは、ネジ4を端子台100から外した状態で、筐体1に着脱可能に保持されている。
上述の実施の形態2では、端子台100に実装されるフィルタのフィルタ定数の調整を、GND接続用のネジ4の配置や材質の変更によって調整する場合について説明した。この実施の形態3では、フィルタ定数調整を、リアクトル5を構成するコイル5aの構成を変更することで調整を行う場合について説明する。なお、ここでは、リアクトル5を構成する上で、コイル5aとして必要となる物理量を得られるように、端子台100に搭載されているリアクトル5のコイル5aを交換する場合について示す。コイル5aは、ネジ4を端子台100から外した状態で、筐体1に着脱可能に保持されている。
図5は、本実施の形態3の端子台100のGND接続用端子部10の内部構造を示した断面図であり、リアクトル5を構成するコイル5aは、図4に示したものよりも軸方向にコイル長が短くなるように構成されている。つまり、コイル5aの巻き数が少なくなり、軸方向の厚みが小さくなるように調整され、筐体1内のコイル5aの高さが減少した部分を埋めるためのスペーサ16が、コイル5aの上端とGND端子8との間に配設されている。
なお、図5の例では、導電性のスペーサ16は、GND端子8とコイル5aの間に配置された状態を示している。しかし、この配置に限らず、ベース端子3とコイル5aの間に配置することも可能である。
また、スペーサ16は、コイル5aと半田溶接等により一体構成となっていてもよく、別々の部材でありGND接続用のネジ4で締め付けることでベース端子3、コイル5a、スペーサ16、GND端子8、GND接続線6が圧接される構造としてもよい。
上記のような構造により、使用するコイル5aの巻き数や線材の厚みなどを変え、容易にフィルタ定数調整を行うことが可能となる。
また、スペーサ16は、コイル5aと半田溶接等により一体構成となっていてもよく、別々の部材でありGND接続用のネジ4で締め付けることでベース端子3、コイル5a、スペーサ16、GND端子8、GND接続線6が圧接される構造としてもよい。
上記のような構造により、使用するコイル5aの巻き数や線材の厚みなどを変え、容易にフィルタ定数調整を行うことが可能となる。
実施の形態4.
次に、端子台100のフィルタのフィルタ定数調整を、コンデンサ2側の調整によって行う場合について説明する。図6は、本発明の実施の形態4の端子台100のU相の外部接続用端子21の断面構造を示しており、コンデンサ2の保持状態を例示している。なお、V相、W相も、U相と同形状である。
図6は、コンデンサ2を、ベース端子3と接続端子17で挟み、外部接続用のネジ19で筐体1側に締め付け固定する状態を示している。つまり、外部回路の接続線である端子81とコンデンサ2は、外部接続用のネジ19の締め付けによって同時に固定される。図6において、端子81は、端子台100上面の外部接続線80に接続されて電力系統31に接続される配線(図3の9−01で示される配線)、端子82は電力変換器30に接続される配線(図3の9−10で示される配線)を示しており、外部接続用のネジ19の軸部19bが筐体1内に配置され、配線間を接続している。また、外部接続用のネジ19の頭部19aは、ネジの締め付けにより外部接続線80と圧接された状態となる。外部接続線80を圧接する力が不足する場合は、端子82と接続端子17の間に別途スペーサを設け、接続端子17および端子81の位置を固定した上で外部接続線80をネジ19により締め付け固定する形態としてもかまわない。
次に、端子台100のフィルタのフィルタ定数調整を、コンデンサ2側の調整によって行う場合について説明する。図6は、本発明の実施の形態4の端子台100のU相の外部接続用端子21の断面構造を示しており、コンデンサ2の保持状態を例示している。なお、V相、W相も、U相と同形状である。
図6は、コンデンサ2を、ベース端子3と接続端子17で挟み、外部接続用のネジ19で筐体1側に締め付け固定する状態を示している。つまり、外部回路の接続線である端子81とコンデンサ2は、外部接続用のネジ19の締め付けによって同時に固定される。図6において、端子81は、端子台100上面の外部接続線80に接続されて電力系統31に接続される配線(図3の9−01で示される配線)、端子82は電力変換器30に接続される配線(図3の9−10で示される配線)を示しており、外部接続用のネジ19の軸部19bが筐体1内に配置され、配線間を接続している。また、外部接続用のネジ19の頭部19aは、ネジの締め付けにより外部接続線80と圧接された状態となる。外部接続線80を圧接する力が不足する場合は、端子82と接続端子17の間に別途スペーサを設け、接続端子17および端子81の位置を固定した上で外部接続線80をネジ19により締め付け固定する形態としてもかまわない。
コンデンサ2は、端子台100の外部に配置されたベース端子3と、端子81に電気的に接続された接続端子17の間に接続され、筐体1の側面部に貼り付けられた状態に配置されている。筐体1内において、端子81と接続端子17間には弾性体であるバネ18が配置されている。接続端子17は、外部接続用のネジ19が締められると、頭部19aがバネ18を押し、バネ18の弾性によりコンデンサ2を圧接するように、コンデンサ2の端部を保持する形状に形成されている。端子間に保持されたコンデンサ2は、例えば上記バネ18で圧接し固定するもしくは半田による接合等で固定される。
なお、図6において、端子82とベース端子3が上下に配置され接しているように見えるが、電気的には非接続であり、両者はコンデンサ2を介して接続されている。
なお、図6において、端子82とベース端子3が上下に配置され接しているように見えるが、電気的には非接続であり、両者はコンデンサ2を介して接続されている。
つまり、フィルタ定数調整のために、コンデンサ2を交換することで、そのベース端子3と接続端子17の間に保持するコンデンサ2の外形が変わり、高さ方向の寸法が増減した場合であっても、筐体1内にバネ18を配置しているために、コンデンサ2を保持する接続端子17の高さを容易に調整することができ、交換したコンデンサ2の保持を容易に実施することができる。
バネ18は、導電性の材質であり、端子台100の高さと実装されるコンデンサ2の大きさに合わせて変更できるもの、もしくは導電性を有し圧力により変形することのできるクッション材のようなもの(弾性体)でもかまわない。
上記のような構造とすることにより、フィルタコンデンサ容量を容易に調整できる端子台100を得ることが可能となる。
バネ18は、導電性の材質であり、端子台100の高さと実装されるコンデンサ2の大きさに合わせて変更できるもの、もしくは導電性を有し圧力により変形することのできるクッション材のようなもの(弾性体)でもかまわない。
上記のような構造とすることにより、フィルタコンデンサ容量を容易に調整できる端子台100を得ることが可能となる。
実施の形態5.
上述の実施の形態4では、端子台100内において、バネ18の弾性によってコンデンサ2が圧接保持されることについて説明した。また、上述の実施の形態4の図6では、ベース端子3が、端子台100の底面部に広がりを持って形成された状態を例示していた。この実施の形態5では、図7に、端子台100のU相の端子台部分である外部接続用端子21の断面構造を示すように、コンデンサ2が面実装部品であり、図6に示したバネ18に代えて、その形状が変形しない導電性のスペーサ18aが配置され、ベース端子3と筐体1内に固定された接続端子17の外側面部にコンデンサ2が半田溶接等により実装された構造について示す。
また、端子82とベース端子3は絶縁材3aにより電気的に切り離され、端子台100の底面は電源内部配線に接続される端子9−10が配設される。この端子9−10は、端子82と電気的に接続された状態となる。端子9−10とベース端子3間に介在させる絶縁材3aは、その形状が変化しない絶縁性スペーサで構成することができる。
この図7に示す外部接続用端子21の場合、筐体1の外側面部に接続端子17のコンデンサ接合面部とベース端子3のコンデンサ接合面部が、筐体外側面を部分的に覆う状態に配設され、これらのコンデンサ接合面部にコンデンサ2の平面を接合させて固定する構成である。そのため、筐体1の外側面部に、二つの端子のコンデンサ接合面部をコンデンサ2の形状に合わせて形成することができる。実装するコンデンサ2の大きさにより、筐体外側面上のコンデンサ2の実装位置の調整は必要となるが、コンデンサ2の外形の変化に対応した実装位置にコンデンサ接合面部を配設することができ、フィルタコンデンサ容量を容易に調整できる端子台100を得ることが可能となる。なお、V相、W相の端子構造は、U相の端子構造と同様である。
上述の実施の形態4では、端子台100内において、バネ18の弾性によってコンデンサ2が圧接保持されることについて説明した。また、上述の実施の形態4の図6では、ベース端子3が、端子台100の底面部に広がりを持って形成された状態を例示していた。この実施の形態5では、図7に、端子台100のU相の端子台部分である外部接続用端子21の断面構造を示すように、コンデンサ2が面実装部品であり、図6に示したバネ18に代えて、その形状が変形しない導電性のスペーサ18aが配置され、ベース端子3と筐体1内に固定された接続端子17の外側面部にコンデンサ2が半田溶接等により実装された構造について示す。
また、端子82とベース端子3は絶縁材3aにより電気的に切り離され、端子台100の底面は電源内部配線に接続される端子9−10が配設される。この端子9−10は、端子82と電気的に接続された状態となる。端子9−10とベース端子3間に介在させる絶縁材3aは、その形状が変化しない絶縁性スペーサで構成することができる。
この図7に示す外部接続用端子21の場合、筐体1の外側面部に接続端子17のコンデンサ接合面部とベース端子3のコンデンサ接合面部が、筐体外側面を部分的に覆う状態に配設され、これらのコンデンサ接合面部にコンデンサ2の平面を接合させて固定する構成である。そのため、筐体1の外側面部に、二つの端子のコンデンサ接合面部をコンデンサ2の形状に合わせて形成することができる。実装するコンデンサ2の大きさにより、筐体外側面上のコンデンサ2の実装位置の調整は必要となるが、コンデンサ2の外形の変化に対応した実装位置にコンデンサ接合面部を配設することができ、フィルタコンデンサ容量を容易に調整できる端子台100を得ることが可能となる。なお、V相、W相の端子構造は、U相の端子構造と同様である。
実施の形態6.
上述の実施の形態4では、弾性体であるバネ18によって接続端子17側に弾性を持たせ、コンデンサ2をベース端子3と接続端子17間に弾性保持することについて例示した。また、上述の実施の形態4の図6では、ベース端子3が、端子台100の底面部に広がりを持って形成された状態を例示していた。この実施の形態6では、図8に端子台100のU相の端子台部分である外部接続用端子21の断面構造を示すように、接続端子17側に弾性を持たせるために導電性の緩衝材18b(弾性体)を配置し、さらに、筐体1内の底部に位置する端子9−10を、コンデンサ2を保持するベース端子3側から電気的に分離する絶縁材3aを配置した場合を示している。
コンデンサ2は、緩衝材18bを介してGND端子8側に弾性保持されている。緩衝材18bは導電性を有し圧力により変形するクッション材である。実装面に近い筐体1の底面部の電源内部に接続される端子9-10は、ベース端子3と絶縁材3aにより隔てられ、電気的に絶縁されている。
図8に示す端子台100においては、緩衝材18bを介した接続端子17とベース端子3で、コンデンサ2に対して圧力が緩和された状態でこれを弾性保持することができ、この状態でネジ19を締めることでコンデンサ2を実装することが可能となる。
上述の実施の形態4では、弾性体であるバネ18によって接続端子17側に弾性を持たせ、コンデンサ2をベース端子3と接続端子17間に弾性保持することについて例示した。また、上述の実施の形態4の図6では、ベース端子3が、端子台100の底面部に広がりを持って形成された状態を例示していた。この実施の形態6では、図8に端子台100のU相の端子台部分である外部接続用端子21の断面構造を示すように、接続端子17側に弾性を持たせるために導電性の緩衝材18b(弾性体)を配置し、さらに、筐体1内の底部に位置する端子9−10を、コンデンサ2を保持するベース端子3側から電気的に分離する絶縁材3aを配置した場合を示している。
コンデンサ2は、緩衝材18bを介してGND端子8側に弾性保持されている。緩衝材18bは導電性を有し圧力により変形するクッション材である。実装面に近い筐体1の底面部の電源内部に接続される端子9-10は、ベース端子3と絶縁材3aにより隔てられ、電気的に絶縁されている。
図8に示す端子台100においては、緩衝材18bを介した接続端子17とベース端子3で、コンデンサ2に対して圧力が緩和された状態でこれを弾性保持することができ、この状態でネジ19を締めることでコンデンサ2を実装することが可能となる。
実施の形態7.
上述の実施の形態1から6では、コンデンサ2が筐体1の外側面部に配置された例を示していた。しかし、図9に端子台100のU相の端子台部分である外部接続用端子21の断面構造を示すように、コンデンサ2を筐体1の内部に配設することも可能である。図9の例では、平板状のコンデンサ2の平面が、筐体1の内側面と並行となるように配置されている。
上述の実施の形態6の図8の場合は、端子81に繋がる緩衝材18bが外部接続用のネジ19の締め付けにより圧縮されるように配置されていたが、この実施の形態7の図9の例では、筐体1の内部において、外部接続線80に繋がる端子81の端部に緩衝材18c(弾性体)を固定し、その緩衝材18cに接続端子17を固定した上で、接続端子17とベース端子3の間にコンデンサ2を保持している。さらに、ベース端子3と端子9−10を電気的に分離する絶縁材3bは、ベース端子3の高さから上方に伸びる支持部3cを備えており、この支持部3cにより接続端子17等を支持している。
上述の実施の形態1から6では、コンデンサ2が筐体1の外側面部に配置された例を示していた。しかし、図9に端子台100のU相の端子台部分である外部接続用端子21の断面構造を示すように、コンデンサ2を筐体1の内部に配設することも可能である。図9の例では、平板状のコンデンサ2の平面が、筐体1の内側面と並行となるように配置されている。
上述の実施の形態6の図8の場合は、端子81に繋がる緩衝材18bが外部接続用のネジ19の締め付けにより圧縮されるように配置されていたが、この実施の形態7の図9の例では、筐体1の内部において、外部接続線80に繋がる端子81の端部に緩衝材18c(弾性体)を固定し、その緩衝材18cに接続端子17を固定した上で、接続端子17とベース端子3の間にコンデンサ2を保持している。さらに、ベース端子3と端子9−10を電気的に分離する絶縁材3bは、ベース端子3の高さから上方に伸びる支持部3cを備えており、この支持部3cにより接続端子17等を支持している。
なお、支持部3cは、非導電性の部材を用いるものとし、絶縁材3bに一体化させる以外に、ベース端子3の本体部、あるいは筐体1側に設けることも可能である。ここで、コンデンサ2を安定して保持できる場合は、支持部3cを省略することもできる。
このように、コンデンサ2を筐体1の内部に配置する場合においても、コンデンサ2を弾性保持した緩衝材18c(または必要に応じて、使用状況下の圧力で形状が変わらないスペーサ)を介しネジ19を締めることで、接続端子17とベース端子3をコンデンサ2に圧接させて固定することが可能であり、ネジ19を緩めることで接続端子17とベース端子3をコンデンサ2から離し、コンデンサ2を端子台100から取り外せる構造を実現することができ、フィルタ定数調整が容易となる。
このように、コンデンサ2を筐体1の内部に配置する場合においても、コンデンサ2を弾性保持した緩衝材18c(または必要に応じて、使用状況下の圧力で形状が変わらないスペーサ)を介しネジ19を締めることで、接続端子17とベース端子3をコンデンサ2に圧接させて固定することが可能であり、ネジ19を緩めることで接続端子17とベース端子3をコンデンサ2から離し、コンデンサ2を端子台100から取り外せる構造を実現することができ、フィルタ定数調整が容易となる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
1 筐体、2 コンデンサ、3 ベース端子、3a、3b 絶縁材、3c 支持部、
4 GND接続用のネジ、4a、19a 頭部、4b、19b 軸部、5 リアクトル、5a コイル、6 GND接続線、7 強磁性材、8 GND端子、9 系統接続部、
9a、9b、9c 系統端子、9−10 端子、10 GND接続用端子部、
13 Nパターン、14、16、18a スペーサ、15 間隙部、17 接続端子、
18 バネ、18b、18c 緩衝材、19 外部接続用のネジ、
20 外部接続用端子部、21、22、23 外部接続用端子、30 電力変換器、
31 電力系統、32 負荷装置、80 外部接続線、81、82 端子、
100 端子台
4 GND接続用のネジ、4a、19a 頭部、4b、19b 軸部、5 リアクトル、5a コイル、6 GND接続線、7 強磁性材、8 GND端子、9 系統接続部、
9a、9b、9c 系統端子、9−10 端子、10 GND接続用端子部、
13 Nパターン、14、16、18a スペーサ、15 間隙部、17 接続端子、
18 バネ、18b、18c 緩衝材、19 外部接続用のネジ、
20 外部接続用端子部、21、22、23 外部接続用端子、30 電力変換器、
31 電力系統、32 負荷装置、80 外部接続線、81、82 端子、
100 端子台
Claims (12)
- 筐体、
上記筐体内に配置され、上記筐体の上方部および下方部に端部が配置されているコイルと、このコイルの内部にコアとして挿入されているGND接続用のネジを構成要素としているリアクトル、
上記筐体の側面部に配置され、上記リアクトルとともにフィルタ回路を構成しているコンデンサを備えたことを特徴とする端子台。 - 上記筐体内に、
上記コイルの軸が上記筐体の高さ方向に配置され、上記リアクトルを構成している第一の端子部と、
上記第一の端子部に近接して配置され、外部接続用のネジが挿入されており、かつ、外部系統とGNDの間に電気的に接続されている上記コンデンサを構成している第二の端子部が配設されていることを特徴とする請求項1記載の端子台。 - 上記筐体内に、上記第一の端子部と、外部系統の各相に対応した複数の第二の端子部が一方向に並んで配設されていることを特徴とする請求項2記載の端子台。
- 上記筐体の下方部に、ベース端子が配設され、上記コイルは、上記筐体の上面部に設けられた外部GNDに接続されている接続端子と上記ベース端子の間に配設されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の端子台。
- 上記筐体の外側面上方部に、外部系統に電気的に接続されている側面部端子が配設され、上記コンデンサは、上記側面部端子と上記ベース端子の間に上記筐体の外側面部に沿って配設されたことを特徴とする請求項4記載の端子台。
- 上記コンデンサは、上記筐体の内部に配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の端子台。
- 上記ネジは、磁性材で構成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載の端子台。
- 上記コイル、上記コンデンサは、上記ネジによって上記筐体側に固定されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載の端子台。
- 上記コイルは、上記ネジを上記端子台から取り外した状態において、上記筐体内から取り外し可能に保持されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載の端子台。
- 上記筐体内の高さ方向に、上記コイルと、上記コイルに直列に接続されたスペーサが配置されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の端子台。
- 上記ネジの頭部と、上記筐体の上面部との間にスペーサを配置していることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の端子台。
- 上記筐体内に上記ネジにより圧縮された弾性体を備え、上記弾性体の一端に固定されている接続端子が上記コンデンサに圧接されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項記載の端子台。
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-
2016
- 2016-01-19 JP JP2016007595A patent/JP2017130296A/ja active Pending
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