JP3279535B2 - インバータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汎用のインバータに係
り、特に比較的小容量の汎用インバータに好適なインバ
ータに関する。

【０００２】

【従来技術】近年、半導体装置の進歩は目覚ましく、こ
れによりインバータの小型軽量化と低廉化が大きく進
み、その適用範囲の拡大に大きく貢献するようになって
きた。そして、これに伴い、例えば誘導電動機など既設
の電気装置についても、インバータを追加することによ
り、機能を向上する方策が広く採用されるようになって
いるが、このような場合に使用される、例えば数キロボ
ルトアンペア以下の比較的小容量のインバータとして
は、例えば図４に示すようにしてユニット化されたイン
バータ１が、従来から用いられていた。

【０００３】この図４の従来のインバータ１において、
２は放熱フィン、３は主回路基板、４はコンデンサ、５
は制御回路基板、６は操作パネル、７はダイオードモジ
ュール、８はトランジスタモジュール、そして９は端子
台である。そして、この図から明らかなように、順変換
部を構成するダイオードモジュール７と、逆変換部を構
成するトランジスタモジュール８とは、放熱を必要とす
るため放熱フィン２に直接取付けられ、主回路基板３に
より接続されるようにしてあり、この放熱フィン２の上
に順次積み重なるようにして、コンデンサ４と制御回路
基板５を設け、その上に操作パネル６が、その操作面が
外部に現われるようにして設けられているまた、主回路
基板３と制御回路基板５には端子台９が設けてあり、図
の下側から電線が接続されるようになっている。そし
て、この従来のユニット化されたインバータ１は、ほぼ
全体が制御盤内に収まり、操作パネル６が制御盤の面に
現われるようにして、制御盤に取付られて使用されるよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、既設
の制御盤などに追加して使用する点について配慮がされ
ておらず、このような場合には、別途、制御盤の追加を
要するなどの問題があった。

【０００５】すなわち、従来のインバータは、制御盤内
に収納して使用することを前提としており、そのため、
新たにインバータを採用しようとする場合には、別途、
インバータ据え付けのためのスペースを制御盤内に確保
する必要があった。

【０００６】従って、例えば誘導電動機など既設の電気
装置を、後でインバータ駆動に改造する場合には、スペ
ースに余裕があったときでも、付属の制御盤内にインバ
ータ取り付け用の孔を追加加工する必要があり、スペー
スに余裕がなければ、制御盤の新設を行わなければなら
ず、さらに配線やソフトの追加変更が必要となるなどの
問題があり、これらのことがインバータの追加採用を疎
外する大きな要因となっていた。

【０００７】本発明の目的は、インバータの採用に際し
て必要とする設計変更が少なくて済み、追加設置などに
も容易に対応が可能なインバータを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
放熱フィンと、回路基板と、コンデンサと、端子台を備
えたインバータにおいて、前記放熱フィンの縦横の寸法
と同じ寸法と縦横形状を有し、内部に少なくとも前記回
路基板が収容された本体部と、前記放熱フィンの縦横の
寸法と同じ寸法と縦横形状を有し、縦方向の中央に前記
コンデンサが収容される空間を備えた端子部とを用い、
前記本体部の前記空間に前記コンデンサを収容し、前記
放熱フィンとして、当該放熱フィンの縦方向にほぼ平行
に並んで伸びる複数枚のフイン部材を備えた放熱フィン
を用い、当該放熱フィンの前記複数枚のフイン部材が形
成されている面で、これら複数枚のフイン部材の延長方
向とほぼ直角な方向に伸びるＤＩＮレール取付用の溝を
設け、前記放熱フィンの前記フィン部材が形成された面
が外側になるように、当該放熱フィンに前記本体部と前
記端子部を順次重ね合わせて組立てられ、前記ＤＩＮレ
ール取付用の溝により、横に配置したＤＩＮレールに取
付けて使用されるように構成することにより達成され
る。このとき、前記ＤＩＮレールは、リレー(電磁接触
器)、サーマルリレー(熱保護用継電器)、サーキットブ
レーカ(回路遮断器)、開閉器の何れかの汎用の制御機器
を取り付けるためのＤＩＮレールであっても良い。

【０００９】

【００１０】

【作用】インバータは、その外形寸法、取付寸法、配線
接続仕様などの少なくとも一種が、通常、制御盤などに
設置されるモータ起動用のリレー、又はモータ保護用の
サーマルリレーなどの汎用の制御機器と同一になってい
るので、制御盤などに既設のリレーや、サーマルリレー
などに替えて、新たにインバータの取付けを可能にす
る。

【００１１】従って、制御盤に余分なスペースがなくて
も、インバータの追加設置を容易に行なうことができ、
別途、制御盤の設置を要することなく、既設のモータを
インバータ駆動方式に変更することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明によるインバータについて、図
示の実施例により詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施例で、これは、本発明によるインバータを、モータ
(誘導電動機)などの起動、停止用の制御機器として広く
使用されている小電力用のリレー(電磁接触器)と同一の
形状にした場合の一実施例を示したものであり、図にお
いて、１０Ａはこの実施例によるインバータ全体を表わ
している。そして、１１は本体部、１２は端子部、１３
は入力側端子台、１４は出力側端子台、１５は制御端子
台、１６は取付孔、そして１７は外部インターフェース
コネクタであり、その他、放熱フィン２、コンデンサ
４、操作パネル６などは、図４の従来例と同じである。

【００１３】ところで、上記した、モータの起動、停止
の制御用として従来から多く市販され、広く汎用されて
いるリレーの一例としては、形状が縦形で上端に端子台
が設けてあり、その寸法は、ほぼ縦横が６５mm×４３mm
で、高さはほぼ７５mmに作られているものがある。そし
て、その端子台も、取付状態で上側と下側になるよう
に、入力側と出力側とが独立に設けられている。

【００１４】そこで、この図１の実施例では、縦横６５
mm×４３mmの寸法に作られた放熱フィン２を用い、その
上に同じ縦横寸法の本体部１１と、やはり同じ縦横寸法
の端子台部１２を重ねた形に作り、全体の高さが約７５
mmになるようにしてある。

【００１５】このため、まず、コンピュータ解析などに
より、最適な形状や材質を決定するなどして、小型で必
要な放熱特性を備えた放熱フィンを設計し、これによ
り、縦横寸法を６５mm×４３mmに抑えると共に、高さも
極力小さく抑えて放熱フィン２を作成する。また、この
放熱フィン２の底面には、取付用の孔１６が２個設けて
あるが、この２個の取付孔１６の位置と、大きさも、上
記した汎用のリレーの取付孔と同じにしてある。

【００１６】次に、近年、特性改善による低損失化と、
モジュール化などにより小型化が著しい半導体素子を用
い、さらに小型化された回路素子を用いるなどして、極
力主回路基板の大きさを小さくし、これにより、主回路
基板や制御回路基板など、インバータに必要な各種の回
路要素を収容した本体部１１を、同じく、縦横６５mm×
４３mmの寸法に収まり、且つ、極力高さが少なく抑えら
れるようにして作成する。

【００１７】一方、端子部１２は、まず、複数の端子台
１３、１４、１５を操作パネル６と一体に形成すると共
に、内部にコンデンサ４を収容する空間が形成されたも
のを用いる。また、この実施例では、外部インターフェ
ースコネクタ１７も、この端子部１２に設けてある。

【００１８】そして、このとき、コンデンサ４として、
図示のように、断面形状が楕円形のコンデンサを用いる
ことにより、それを収容するのに必要な空間の広さが極
力少なくて済むようにし、これによりこの端子部１２の
大きさを、同じく縦横６５mm×４３mmの寸法に抑えなが
ら、高さも充分に抑えられるように作るのである。

【００１９】従って、この実施例によれば、端子部１２
のスペースファクタが向上し、この結果、比較的小容量
なら、汎用のリレーと同じく、高さが、ほぼ７５mmで、
縦横６５mm×４３mmの外形寸法のインバータ１０Ａが得
られることになる。

【００２０】インバータには、その出力をオン、オフす
る機能が、もともと備えられているから、インバータを
設置する場合には、別途、モータの起動、停止を制御す
るリレーは不要になる。

【００２１】そこで、この結果、この実施例によれば、
モータの制御に設けられている既設のリレーを取り外し
て、そのあとにインバータを取付けることができるの
で、制御盤に余分なスペースがない場合でも、別途、制
御盤を設ける必要が無く、簡単容易に、ローコストで既
設のモータのインバータ駆動化を実現することができ、
性能向上を図ることができる。

【００２２】なお、制御盤などでは、通例、複数のリレ
ーを並べて配設してあるのが一般的であり、従って、図
１では、隣接するリレーをＡ、Ｂで表わしてあるが、こ
れらは、勿論、既に本発明のインバータで置き換えられ
たものを表わしている場合もある。

【００２３】そして、この図１の実施例では、その２個
の取付孔１６は、それらの位置と形状も、上記した汎用
のリレーと同じに作られているから、リレーとの置き換
えに際しても、制御盤の細工は全く必要なく、もとの取
付用のねじ(ビス)をそのまま用いて短時間で取付けるこ
とができる。

【００２４】また、この図１の実施例では、入力側の端
子台１３と出力側の端子台１４も、汎用のリレーと同じ
く、上側と下側に分けられていて、その接続関係も、汎
用のリレーと同じになっているので、リレーとインバー
タ１０Ａとの置き換えに際しても、既設の配線がそのま
まで利用できるので、面倒な配線替え作業が不要で、作
業工数が少なくて済み、さらにローコスト化を図ること
ができる。

【００２５】さらに、この図１の実施例では、制御端子
台１５が、入力側の端子台１３や出力側の端子台１４と
は別に、汎用のリレーにおける起動コイルの端子と同一
の位置に設けてあるので、この制御端子台１５に、内部
でインバータの起動入力端子を接続しておくことがで
き、この結果、配線接続やソフトの変更なしに、リレー
のＯＮ／ＯＦＦと同じ制御で、インバータの起動／停止
が可能になるので、リレーとインバータ１０Ａとの置換
えが更に容易に得られることになる。

【００２６】次に、図２は、本発明の第２の実施例で、
本発明を、モータの保護用として汎用されているサーマ
ルリレーと同一寸法のインバータ１０Ｂとして構成した
場合の一実施例で、図において１８はコンデンサ収容部
であり、その他の部分は、図１の実施例と同じである。

【００２７】サーマルリレーは、熱保護用継電器とも呼
ばれ、モータなどの起動、停止の制御とともに、所定の
温度上昇により電源遮断を行なって、過負荷保護などが
得られるようにしたもので、これもリレーと同様、制御
盤に取付けて使用されることが多い汎用の制御機器の一
種で、一般的には、通常、縦横４２mm×６２.５mmで、
高さが７５mmの寸法を有しているものが多く市販され、
広く使用されている。

【００２８】そこで、この図２の実施例によるインバー
タ１０Ｂでは、汎用のサーマルリレーに合わせて、横幅
が６２.５mmの放熱フィン２を縦型に配置し、この放熱
フィン２の背面に、それと横幅及び高さが同じになって
いる本体部１１と、コンデンサ収容部１８を順次重ね合
わせに配置し、これらの上端に、操作パネル６と一体に
なった端子部１２を取付け、上記した汎用のサーマルリ
レーと全体の形状が同じようになるようにする。

【００２９】このため、図１の実施例と同様に、まず、
コンピュータ解析などにより、最適な形状や材質を決定
するなどして、小型で必要な放熱特性を備えた放熱フィ
ンを設計し、これにより、縦寸法と高さ寸法を極力小さ
く抑えて放熱フィン２を作成する。また、この放熱フィ
ン２の底面には、取付用の孔１６が２個設けてあるが、
この２個の取付孔１６の位置と、大きさも、上記した汎
用のサーマルリレーの取付孔と同じにしてある。

【００３０】次に、これも図１の実施例と同じく、特性
改善による低損失化と、モジュール化などにより小型化
が著しい半導体素子を用い、さらに小型化された回路素
子を用いるなどして、極力主回路基板の大きさを小さく
し、これにより、主回路基板など必要な回路基板を収容
した本体部１１を、同じく、縦寸法と高さ寸法を極力抑
えて作成する。

【００３１】また、コンデンサ収容部１８についても同
様で、コンデンサ４として、図示のように、断面形状が
楕円形のコンデンサを用いることにより、それを収容す
るのに必要な空間の広さが極力少なくて済むようにし、
これにより、このコンデンサ収容部１８の大きさを、同
じく縦寸法と高さ寸法を極力抑えて作成する。

【００３２】さらに、端子部１２は、上記した汎用サー
マルリレーに合わせて、それと同じ位置に複数の端子台
１３、１４、１５を設ける共に、操作パネル６も一体に
形成し、且つ、外部インターフェースコネクタ１７も操
作パネル６の横に設ける。そして、このとき、操作パネ
ル６や端子の寸法を可能な限り小さくして、全体の大き
さが充分に抑えられるようにする。

【００３３】この結果、比較的小容量なら、インバータ
１０Ｂの大きさを、汎用のサーマルリレーと同じく、縦
横４２mm×６２.５mmで、高さが７５mmの寸法に作るこ
とができる。

【００３４】従って、この図２の実施例によるインバー
タ１０Ｂは、モータ保護用の汎用サーマルリレーとほぼ
同じ外形で同一寸法になっており、取付孔の寸法や位
置、それに配線接続の仕様も同一になっており、この結
果、制御盤に設けてあるサーマルリレーを、このインバ
ータ１０Ｂに置き換えるだけで、取付孔の追加加工や、
配線変更、或いはソフト変更などを必要とすることな
く、インバータ駆動方式のシステムを採用することがで
きる。

【００３５】なお、このとき、モータの起動停止は、従
来通り、インバータ１０Ｂの一次側に設けてあるリレー
をＯＮ／ＯＦＦすることにより可能であり、また、モー
タの保護は、インバータ１０Ｂに内蔵された電子サーマ
ル機能により、サーマルリレーと同様に保証され、且
つ、トリップ時の信号出力も、従来のサーマルリレーと
同じ場所にある端子台１５の端子から出力されるように
なっている。

【００３６】ところで、上記したリレーやサーマルリレ
ーなどの汎用の制御機器では、従来から、その制御盤な
どへの取付けに、ＤＩＮレールなどと呼ばれている部材
を用いているものがある。

【００３７】図３は、本発明の第３の実施例で、本発明
によるインバータを、このＤＩＮレールを用いて取付け
られているリレーやサーマルリレーなどの汎用の制御機
器に置き換えて使用できるようにした一実施例で、図に
おいて、１０Ｃはこの実施例によるインバータで、２０
はＤＩＮレースである。そして、２１は放熱フィン２の
背面に形成してある取付溝、２２は端子台１３を一体に
形成した本体部、２３は操作パネル６を設けた操作パネ
ル部、そして２４は導体バーである。

【００３８】放熱フィン２に形成されている取付溝２１
は、図示のように、放熱フィン２のフィンの延長方向と
ほぼ直角になるようにして設けてあり、これにより、横
に配置してあるＤＩＮレール２０にインバータ１０Ｃを
取付けたとき、放熱フィン２のフィンが縦になり、対流
が起きやすいようにしてある。

【００３９】本体部２２は、放熱フィン３と同じ平面形
状に作られ、内部に主回路基板や制御回路基板など、イ
ンバータに必要な各種の回路要素を収容すると共に、図
示のように、使用状態では上側になる入力側の端子台１
３と、下側になる出力側の端子台１４(図には見えてい
ない)を一体に形成してある。そして、これらの端子台
１３、１４の端子の各１個を利用し、導体バー２５によ
りコンデンサ４を接続するようになっている。

【００４０】操作パネル部２３も、放熱フィン２と同じ
平面形状に作られ、さらに、コンデンサ収容部１８も、
放熱フィン２と同じ平面形状に作られており、これによ
り、図示のように、放熱フィン２に順次、本体部２２と
コンデンサ収容部１８、それに操作パネル部２３を積み
重ねることにより、インバータ１０Ｃが完成する。

【００４１】従って、この図３に示したインバータ１０
Ｃによれば、モータ制御用のリレーやサーマルリレーな
ど、既設の汎用制御機器がＤＩＮレール取付方式であっ
た場合でも、それら既設のリレーを取り外して、そのあ
とにインバータを取付けることができるので、制御盤に
余分なスペースがない場合でも、別途、制御盤を設ける
必要が無く、簡単容易に、ローコストで既設のモータの
インバータ駆動化を実現することができ、性能向上を図
ることができる。

【００４２】なお、インバータを新規採用する場合は、
リレーなどとの置き換えは不要なので、従来のインバー
タを採用することも可能であるが、実際には、各種のリ
レーなどと混在して使用される場合が多いため、取付け
方法も、リレーなどで標準的に使用されているＤＩＮレ
ール方式の方が施工が容易になるので、この図３の実施
例によるインバータ１０Ｃによれば、インバータの適用
範囲の拡大に役立つという効果がある。

【００４３】なお、以上の実施例では、汎用の制御機器
がリレー(電磁接触器)とサーマルリレー(熱保護用継電
器)の場合について説明したが、これらは例示にすぎ
ず、サーキットブレーカー(回路遮断器)や各種の開閉器
など、任意の制御機器を対象として本発明によるインバ
ータを構成してもよいことは、いうまでもない。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、汎用の制御機器と同じ
形状でインバータがユニット化されているので、既設の
リレーやサーマルリレーに置き換えて、それらをインバ
ータに変更するだけで、制御盤内を変更したり、制御盤
を追加せずに、モータ駆動をインバータ化することが可
能となる。

【００４５】また、これにより、制御盤の変更を最小限
にすることができ、既存製品へのインバータ採用が促進
される効果があり、さらに、設計期間の短縮や、工数低
減の効果も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータの第１の実施例を示す
説明図である。

【図２】本発明によるインバータの第２の実施例を示す
説明図である。

【図３】本発明によるインバータの第２の実施例を示す
説明図である。

【図４】インバータの従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

２ 放熱フィン ４ コンデンサ ６ 操作パネル １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ インバータ １１ 本体部 １２ 端子部 １３、１４、１５ 端子台 １６ 取付孔 １７ 外部インターフェースコネクタ １８ コンデンサ収容部 ２０ ＤＩＮレール ２１ 取付溝 ２２ 本体部 ２３ 操作パネル部 ２４ 導体バー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−163995（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−28794（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−158390（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−45683（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−146464（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも放熱フィンと、回路基板と、
   コンデンサと、端子台を備えたインバータにおいて、 前記放熱フィンの縦横の寸法と同じ寸法と縦横形状を有
   し、内部に少なくとも前記回路基板が収容された本体部
   と、 前記放熱フィンの縦横の寸法と同じ寸法と縦横形状を有
   し、縦方向の中央に前記コンデンサが収容される空間を
   備えた端子部とを用い、 前記本体部の前記空間に前記コンデンサを収容し、 前記放熱フィンとして、当該放熱フィンの縦方向にほぼ
   平行に並んで伸びる複数枚のフイン部材を備えた放熱フ
   ィンを用い、 当該放熱フィンの前記複数枚のフイン部材が形成されて
   いる面で、これら複数枚のフイン部材の延長方向とほぼ
   直角な方向に伸びるＤＩＮレール取付用の溝を設け、 前記放熱フィンの前記フィン部材が形成された面が外側
   になるように、当該放熱フィンに前記本体部と前記端子
   部を順次重ね合わせて組立てられ、 前記ＤＩＮレール取付用の溝により、横に配置したＤＩ
   Ｎレールに取付けて使用され るように構成したことを特
   徴とするインバータ。
2. 【請求項２】 請求項１の発明において、 前記ＤＩＮレールは、リレー(電磁接触器)、サーマルリ
   レー(熱保護用継電器)、サーキットブレーカ(回路遮断
   器)、開閉器の何れかの汎用の制御機器を取り付けるた
   めのＤＩＮレールである ことを特徴とするインバータ。