JP2624784B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインバータ装置に係り、特に冷却性および耐
ノイズ性の良好なインバータ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のインバータ装置は、一般的な順変換器を構成す
る整流素子と逆変換器を構成するスイツチング素子と順
変換器の出力を平滑する平滑用コンデンサ等で構成され
るパワー部と、前記パワー部を構成する逆変換器および
順変換器を制御する制御部とを備えている。この種のイ
ンバータ装置は前述したように発熱量の大きいパワー部
を備えているため、その発熱による内部の温度上昇を抑
えるために、例えば実開昭61−22190号公報に示される
ように、冷却空気が水平方向に流通するようにケースに
風洞を設けるものや、実開昭62−120398号公報に示され
るように、ケースの背面に設けた放熱フインによる強制
冷却に加えて、ケース内にも空気が流通するようにケー
スに吸気用開口と排気窓を設けるものなどが提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はパワー部からの熱を放散させることに
関して考慮されているが、パワー部を構成するスイツチ
ング素子及びそれに接続した電線はノイズを放射する。
このノイズは、制御部を誤動作させることになる。この
ため、前述したノイズの影響を低減するように、パワー
部と制御部とをケース内に離間して配置せざるを得ず、
装置全体が大形化するという問題があつた。

本発明の目的は、冷却性，耐ノイズ性を高めることが
できると共に小形軽量化を図ることができるインバータ
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、交流を直流に変換する順変換器と、半導
体スイッチング素子により構成され、この順変換器の出
力を交流に変換する逆変換器と、この逆変換器を構成す
る半導体スイッチング素子を制御するスイッチング制御
信号を生成する制御手段とを備えたインバータ装置にお
いて、前記順変換器及び前記逆変換器を収納する変換器
収納部と前記制御手段を収納する制御手段収納部とを有
する箱体と、前記変換器収納部と前記制御手段収納部と
の間に設けられ、前記箱体の一面から他面に連通する通
路と、この通路内に設けられ、前記順変換器及び前記逆
変換器の発生熱を放熱するフィンと、前記通路に流体を
流通させる手段とを備えることにより達成される。

〔作用〕

前述のように変換器を構成するスイッチング素子がス
イッチングすることにより発生するノイズは、変換器を
制御するための信号を発生する制御部に対して悪影響を
及ぼし誤動作の原因となってしまう。これを防止するた
めには、箱体内において、制御部と変換器部とを離間さ
せて配置しなければならないが、この空間分箱体全体が
大型化してしまう。一方、変換器が発生する熱を放熱す
るフィンは、従来、箱体外に設けられており、これも大
型化の要因となっていた。

そこで、本発明では、変換器収納部と前記制御手段収
納部との間に設けられ、前記箱体の一面から他面に連通
する通路と、この通路内に設けられ、前記順変換器及び
前記逆変換器の発生熱を放熱するフィンと、前記通路に
流体を流通させる手段とを備えることにより、対ノイズ
性を向上させるために変換器収納部と制御手段収納部と
を離間配置することによってできた空間を変換器の冷却
用の流体を流すための流路として活用することによっ
て、従来独立して設けていた両者が兼用され、この分箱
体を小形軽量にすることができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図〜第３図は本発明のインバータ装置の一実施例
を示すもので、これらの図において、１はパワー部で、
このパワー部１は密閉されたケース２を備えている。こ
のケース２内には交流電源から直流電源に変換する順変
換器3,順変換器３からの直流出力を平滑する平滑用コン
デンサ4,直流電源を交流電源に変換する逆変換器5,過電
流検出センサ6,抵抗器７およびコンタクタ８等を備えて
いる。前述した順変換器3,逆変換器５は整流ダイオード
もしくはトランジスタもしくはサイリスタ等の半導体の
スイツチング素子で構成されている。９は制御部で、こ
の制御部９はケース10を備えている。このケース10内に
はインバータの種々の制御及び順変換器3,逆変換器５の
スイツチング素子のスイツチングパターンの制御を行な
うための制御板11が設けられている。この制御板11には
操作部12が連結されていると共に、制御板11は信号線
（図示せず）によりパワー部１の逆変換器５に接続され
ている。13は制御部９とパワー部１との間に配置した冷
却流体用の通路で、この通路13内には放熱フイン14が設
けられている。通路13の下部にはフアン15が設けられて
いる。

第４図に前述したインバータ装置の配線図を示す。こ
の図において第１図〜第３図と同符号のものは同一部分
である。

前述したケース2,10は透磁率の小さい材料を用いるの
が良い。

次に上述した本発明の一実施例の動作を説明する。

インバータ装置における発熱源の主要部分はパワー部
１における順変換器３および逆変換器５であるが、これ
らの変換器3,5からの発生熱は放熱フイン14に伝えら
れ、さらにフアン15によつて通路13に供給される空気に
よつて外部に払き出される。一方、制御部９において
も、制御板11により熱が発生するが、この熱はケース10
内において自然対流により通路13側に伝わり、フアン15
によつて供給される空気によつて外部に排出される。そ
の結果、パワー部１における発熱源を有効に冷却するこ
とができると共に、パワー部１で発生した熱は前述した
ように通路13に供給された空気によつて除去され、制御
部９に伝達されることがない。

また、本発明によれば、制御部のノズル分離が可能で
ある。すなわち、制御部９とパワー部１との間は通路12
によつて離間しているので、数百Ｖの電圧がスイツチン
グするパワー部１の各素子及びそれに接続されている電
源から放射されるノイズに対して、制御部９を保護する
ことができる。さらに、通路13はパワー部１からのノイ
ズのために離間した空間に設けることができるので、イ
ンバータ装置の奥行寸法が小さくなり、小形軽量化させ
ることができる。

なお、本発明において、放熱フイン14をパワー部１の
ケース２の一部と一体に構成し、この部分に発熱の大き
い部品を直接的に固定することが良い。また通路13内
は、その入口側すなわちフアン15側の温度が出口側より
も低いので、許容温度の低い平滑用コンデンサ４や、許
容温度が低く発熱体であるトランジスタのような部品を
通路の吸込側の方に配置することが好ましい。同様に制
御板11上の部品に対しても、許容温度の低い部品を可能
な限り通路の吸込側の方に配置することがよい。さら
に、放熱フイン14をパワーのケースと一体に形成し、放
熱フイン14の基部にパワー部の構成部品を接触固定する
ことにより、パワー部１の放熱をさらに促進させること
ができる。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施
例は放熱フイン14部の流れを放熱フイン14の基板側へ誘
導するためのガイド16を設け、放熱フイン14間に設け、
放熱フイン14の冷却効果を高めたものである。放熱フイ
ン14はその根元の温度が高く、その先端部では空気温度
との差は小さくなる。空気も放熱フイン14の根元を流れ
る空気の方が温度が上昇しやすい。放熱フイン14の先端
側を流れる空気を、放熱フイン14の根元側へ導くことに
より、放熱フイン14の根元側の流速を増して熱伝達を向
上させ、また、放熱フイン14の根元側の空気温度を低く
して放熱フイン14との温度差を大きくすることによつて
伝熱性能を高め、放熱フイン14を小形化することができ
る。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施
例は放熱フイン14の先端に仕切り板17を設け、制御部９
と仕切板17との間に空間を設けている。冷却空気の温度
は入口から出口に向つて上昇するが、冷却風量が少ない
と出口空気温度はかなり高くなる。この温度の高い空気
が制御部壁面を流れ空気から制御部９に熱が流入するの
を仕切り板17により防止している。仕切板17と制御部９
との間にはフアン15からの空気の一部を流しても、又は
積極的に流さず自然対流によりわずかに空気を流しても
よい。これにより、パワー部１と制御部９を熱的に確実
に分けることができる。

第７図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施
例はパワー部を水冷するために、水冷却器18の壁面にパ
ワー部１の素子を取付けると共に冷却水流路をはさんで
対向する位置に制御部９を設けたものである。この実施
例によれば、冷却性能を向上した放熱部を大幅に小形化
することができる。電磁シールドに関しては水冷却器18
が薄くなるため、制御部９の壁面を透磁率の小さい鉄板
製等としシールド効果を高めると良い。

第８図は本発明のさらに他の実施例を示すもので、こ
の実施例は許容温度の低いコンデンサ４をパワー部１の
ケースの外部に配置し、その温度上昇を抑えたものであ
る。

なお、上述の実施例は電圧形のインバータについて説
明したが、本発明は平滑用コンデンサを有しない電流形
のインバータにも適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によればパワー部の冷却性を高めると共にパワ
ー部から制御部への電磁的な影響を防止することがで
き、さらには、インバータ装置を大幅に小形軽量化でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインバータ装置の一実施例の縦断側面
図、第２図は第１図のII−II矢視図、第３図は第１図の
III−III矢視図、第４図は本発明のインバータ装置の回
路構成図、第５図ないし第７図はそれぞれ本発明のイン
バータ装置の他の実施例を示す縦断側面図、第８図は本
発明のインバータ装置のさらに他の実施例を示す背面図
である。 １……パワー部、３……順変換器、４……平滑コンデン
サ、５……逆変換器、14……放熱フイン、15……フア
ン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝吹 弘 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (72)発明者 鳥居 卓爾 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 南藤 謙二 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内 (56)参考文献 実開 昭59−28285（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−25589（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流を直流に変換する順変換器と、半導体
   スイッチング素子により構成され、この順変換器の出力
   を交流に変換する逆変換器と、この逆変換器を構成する
   半導体スイッチング素子を制御するスイッチング制御信
   号を生成する制御手段とを備えたインバータ装置におい
   て、前記順変換器及び前記逆変換器を収納する変換器収
   納部と前記制御手段を収納する制御手段収納部とを有す
   る箱体と、前記変換器収納部と前記制御手段収納部との
   間に設けられ、前記箱体の一面から他面に連通する通路
   と、この通路内に設けられ、前記順変換器及び前記逆変
   換器の発生熱を放熱するフィンと、前記通路に流体を流
   通させる手段とを備えたインバータ装置。