JP3479352B2

JP3479352B2 - インバータ装置

Info

Publication number: JP3479352B2
Application number: JP24787294A
Authority: JP
Inventors: 宣長鈴木; 英則杉野; 聡子石井; 常博遠藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 2003-12-15
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: JPH08116680A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ユニット化され、壁取
付け型として有用なインバータ装置に係り、特に、誘導
電動機駆動用に好適な汎用のインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータ装置は、汎用の誘導電動機
を、簡単に、しかも効率的に可変速運転できるため、近
年、広く使用されるようになってきているが、このイン
バータ装置の一般的な回路構成は、図８に示すようにな
っている。すなわち、この図８は、一般的な電圧形イン
バータ装置の基本的な動作に必要な主回路部分を示した
図で、同図において、Ａは順変換部、Ｂは逆変換部、Ｃ
は主回路コンデンサ、ＩＭは誘導電動機である。

【０００３】このインバータ装置は、例えば５０Ｈｚ、
又は６０Ｈｚの商用交流電源から三相の交流電力の供給
を受け、これから順変換部Ａにより直流電力を得、これ
をコンデンサＣによって平滑化し、この平滑化された直
流電力を逆変換部Ｂにより交流電力に再変換するように
なっており、これにより、例えば、０.５Ｈｚの低い周
波数から１０００Ｈｚ位の高い周波数までの任意の周波
数の交流電力を、負荷である誘導電動機ＩＭに供給し、
この誘導電動機ＩＭを可変速運転するようになっている
ものである。

【０００４】従って、逆変換部Ｂの入力には、充分に平
滑化された直流電圧が供給されなければならず、このた
め、かなり大きな静電容量を有するコンデンサを直流主
回路に設ける必要があり、この結果、主回路コンデンサ
Ｃとしては、通例、電解コンデンサが用いられるように
なっている。

【０００５】ところで、従来のインバータ装置では、例
えば特開昭６０−２１９９６８号公報などで知られてい
るように、この平滑用の主回路電解コンデンサは、それ
自体に予め設けてある取付部材を用いたり、或いは適当
な枠体などを用いてインバータ装置内にねじなどにより
固定し、且つ、これに対する電気的接続は、電解コンデ
ンサの端子を配線基板のパターンに直接、はんだ付けし
たり、或いは導体バーや電線をはんだ付けしてから、こ
れらの導体バーや電線を介して所定の回路に接続してい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、イン
バータの主回路コンデンサがかなりの静電容量を必要と
し、このため大きな容積を有する部品である点について
配慮がされておらず、インバータ装置の小型化の点で問
題があった。

【０００７】すなわち、近年、インバータ装置では、小
型化と共に、取扱や設置の容易性などの見地から、装置
全体をプラスチックなどのケースでまとめてユニット化
したものが広く用いられるようになっているが、このと
き、主回路コンデンサが大きな静電容量を必要とするこ
とから、たとえ電解コンデンサを用いたとしても大型に
なってしまい、このため、ケース内でかなりの容積を占
めることになり、この結果、小型化が困難で、特に取付
面からの高さ方向の寸法を縮めるのが困難になって、大
型化してしまうのである。

【０００８】本発明の目的は、大型の主回路用のコンデ
ンサを用いても、高さ方向の寸法を充分に縮めることが
可能で、容易に小型化が得られるようにしたインバータ
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
順変換部と逆変換部、それに平滑用のコンデンサとを備
えたインバータ装置において、上記順変換部と逆変換部
を端子台と共にユニット化して略立方体(箱型)のインバ
ータ本体部とした上で、その側面に筒状の取付部材を設
け、上記筒状の取付部材の中に上記コンデンサを挿入す
ることにより、該コンデンサを上記インバータ本体部の
側面に取付け、上記コンデンサに対する接続を、上記端
子台を用いて行なうようにして達成される。

【００１０】

【作用】ユニット化されたインバータ装置では、主回路
用コンデンサが高さ方向に積層さまれた形で収容されて
いるので、外付けされた主回路用コンデンサは、それが
本体内から除かれた分、インバータ本体部の高さ方向の
寸法を小さくするように働く。

【００１１】この結果、たとえ大型の主回路用コンデン
サを用いたとしても、インバータ本体の高さ方向の寸法
は充分に抑えらることになり、従って、小型化を得るこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明によるインバータ装置につい
て、図示の実施例によって詳細に説明する。図１と図２
は、本発明の一実施例で、これらの図において、１は冷
却フィン、２はパワーモジュール、３は電源基板、４は
フレキシブルフラットケーブル、５はスペーサ部材、５
Ａは取り付け用部材、６は主回路電解コンデンサ、６Ａ
はコンデンサの電極端子、７は制御基板、８は制御基板
ホルダカバー、９はディジタル操作パネル、１０は表面
カバー、１２は主回路電解コンデンサホルダ部、１３は
ボトムエントリーソケット、１４はパワーモジュール取
り付けネジ、１５はコンデンサ接続用の電線、１５Ａは
ファストン端子(弾性挿入形の端子)、１５Ｂは圧着端子
(ねじ止め形の端子)、そして１６はパワーモジュールの
ピンヘッダー部である。

【００１３】冷却フィン１は、例えばアルミニウム合金
など、軽合金のダイカストで作られており、冷却用のフ
ィンとしての役割を持つと共に、インバータ装置全体の
台としても機能するようになっている。パワーモジュー
ル２は、図８で説明したインバータの順変換部Ａと、逆
変換部Ｂを搭載した上で、電源側の主回路端子台２Ａ及
び負荷側の主回路端子台２Ｂと共に一体化して、ダイカ
ストケース１と同じ寸法の平面形状に、合成樹脂により
作られており、４本のネジ１４を用いてダイカストケー
ス１の上に積み重ねるようにして取付られている。な
お、図２においては、これらの端子台のねじの１本を３
９で示してある。

【００１４】従って、この実施例によれば、パワーモジ
ュール２に搭載されている順変換部Ａや逆変換部Ｂなど
から発生した熱が直接ダイカストケース１に伝達される
ようになり、効率的な冷却機能を得ることができる。

【００１５】電源基板３には、逆変換部を駆動するドラ
イブ回路や、各部の回路で必要な電源回路が実装されて
いる。そして、この電源基板３に搭載されている回路と
パワーモジュール２に搭載されている回路との間は、電
源基板３をパワーモジュール２の上から、その内部に水
平に載置して収容し、取付けたとき、パワーモジュール
２に設けられているピンヘッダー部１６に、電源基板３
に設けられているボトムエントリーソケット１３が嵌合
されることによって電気的に接続され、必要なインター
フェースが自動的に与えられるようになっている。

【００１６】スペーサ部材５は、特に図２から明らかな
ように、幅方向の寸法はパワーモジュール２と同じに、
そして、縦方向の寸法は、それよりも短くなるようにし
て、所定の合成樹脂により、浅い箱型の枠体として作ら
れており、これにより電源基板３と制御基板７を収容す
る空間を作り出す働きをする。そして、その幅方向の両
外側には、コンデンサホルダ部１２を保持するための取
り付け用部材５Ａが形成されている。

【００１７】次に、このスペーサ部材５の横方向の側板
の下側には、図示のように４個の爪が設けてあり、他
方、これに対応してパワーモジュール２には凹部が形成
してある。従って、この実施例によれば、パワーモジュ
ール２に対するスペーサ部材５の取付けは、単にスペー
サ部材５をパワーモジュール２に積み重ねて押し付ける
だけで行なえるようになっている。

【００１８】スペーサ部材５の下側には、電源基板３が
納められ、上側には制御基板７がしゅうようされるが、
このとき、フレキシブルフラットケーブル４は、これら
電源基板３と制御基板７の間を接続する働きをするもの
で、このため、これらの基板には横形ソケット２１がそ
れぞれ搭載されており、フレキシブルフラットケーブル
４をこれらのソケットに装着することにより、これらの
基板間での必要なインターフェースがとられるようにな
っている。

【００１９】制御基板７には、例えばマイクロコンピュ
ータなどのインバータの制御に必要な素子が実装されて
いるが、さらに制御信号インターフェース用の接続部と
なるコネクタ部３２なども実装されている。従って、ユ
ーザなどによる外部機器とインターフェースに際して
も、簡単に接続が行えるようになる。

【００２０】そして、この実施例では、この接続部が分
割されていて、２個のインターフェース用コネクタ部３
２に分けられており、従って、それらの一方のコネクタ
部に使用頻度の高いと思われる制御信号路を配置し、他
方には、それ以外の制御信号路を配置することができ
る。

【００２１】制御基板７の取付は、スペーサ部材５の内
部に設けられている位置決め用の突起部によって保持さ
れ、上から制御基板ホルダカバー８を取付けることによ
って固定されるようになっているが、この制御基板ホル
ダカバー８のスペーサ部材５に対する取付けも、爪の嵌
合により得られるように構成してある。

【００２２】従って、この実施例によれば、インバータ
本体の組立に必要なねじが、４本のパワーモジュール取
り付けネジ１４だけで済み、この後、スペーサ部材５と
制御基板ホルダカバー８の取付けは、順次、積み重ねて
爪を嵌合させるだけで組立ることができるので、工程数
が少なくなり、組立が容易になる。

【００２３】上記したように、制御基板７の上には制御
基板ホルダカバー８が取付けられるようになっている
が、さらにこの上には、ディジタル操作パネル９を取付
けて使用したり、表面カバー１０を取付けて使用した
り、任意に選択できるようになっている。

【００２４】従って、この実施例によれば、ユーザによ
り選択可能な機能を増やすことができる。なお、このと
き、制御基板ホルダカバー８に対するディジタル操作パ
ネル９の着脱にはネジ４０が用いられ、表面カバー１０
の着脱は、図示のように、爪を用いた嵌合により行われ
るようになっている。

【００２５】ホルダ部(主回路電解コンデンサホルダ部)
１２は、スペーサ部材５の両側に、取り付け用部材５Ａ
により取付けられ、外付けのコンデンサ６を収容保持す
る働きをする。そして、ここに収容されたコンデンサ６
は、電線１５により電源側端子台２Ａの直流端子に接続
されるようになっている。

【００２６】ここで、このホルダ部１２の詳細の構成に
ついて、図３〜図５で説明すると、まず、このホルダ部
１２は、図３に示すように、底を有する略円筒状に作ら
れた本体部１２Ａを主要部としている。そして、この本
体部１２Ａの側面には取り付け用部材１２Ｂが設けられ
ており、その円筒面の両側面には複数のスロット部１２
Ｃが、そして、その底部の周辺には欠き取部１２Ｄが設
けられている。

【００２７】そして、このホルダ部１２の本体部１２Ａ
内には、図４に示すような、略円板状のストッパ部材１
２Ｅが、図５に示すように挿入されるようになっている
が、このストッパ部材１２Ｅには、図示のように、弾性
を与えるための切欠き部１２Ｆと、その外周部から突出
した突起部１２Ｇが形成してあり、これにより、ホルダ
部１２の本体部１２Ａ内にストッパ部材１２Ｅの突起部
１２Ｇを外側から押すことにより、このストッパ部材１
２Ｅをホルダ部１２の本体部１２Ａ内に挿入させること
ができ、その上で、外側に広がろうとしている突起部１
２Ｇを、スロット部１２Ｃの何れか１個に嵌合させるこ
とができ、その位置で保持させた状態にできるようにな
っている。

【００２８】そこで、図２に示すように、まず、ホルダ
部１２を、その取り付け用部材１２Ｂをスペーサ部材５
の取り付け用部材５Ａに嵌合させることにより、このス
ペーサ部材５の両側に取付け、内部にコンデンサ６を挿
入する。その後、ホルダ部１２の本体部１２Ａ内にスト
ッパ部材１２Ｅを挿入し、一杯に押し込まれた位置でそ
の突起部１２Ｇをスロット部１２Ｃの何れか１個に嵌合
させてやれば、このホルダ部１２により、スペーサ部材
５の外側にコンデンサ６を確実に保持することができ
る。

【００２９】インバータ直流主回路に対する主回路電解
コンデンサ６の接続は、ホルダ部１２の本体部１２Ａ内
に挿入された主回路電解コンデンサ６の電極端子６Ａ
を、２本の電線１５によって、パワーモジュール２の端
子台２Ａに設けてある直流＋端子と、直流−端子の２個
の端子に接続することにより、完成されるようになって
いる。

【００３０】電線１５には、一方にファストン端子１５
Ａが、そして他方には圧着端子１５Ｂがそれぞれ設けら
れており、これにより、圧着端子１５Ｂをパワーモジュ
ール２の電源側端子台２Ａの直流端子に取付けた上で、
ファストン端子１５Ａを主回路電解コンデンサ６の電極
端子６Ａに差し込んでやれば、所定の接続状態が得られ
るようになっている。

【００３１】このとき、ホルダ部１２からの電線１５の
取り出しは、図１から明らかなように、本体部１２Ａの
底部の周辺に設けてある欠き取部１２Ｄを欠き取って開
孔とし、ここから取り出すようになっている。なお、こ
の作業を容易にするため、本体部１２Ａの底部を着脱自
在にしておいてもよい。

【００３２】従って、この実施例によれば、主回路電解
コンデンサ６が、インバータの本体内から取り出され、
側面に取り付けられているので、その分、本体の高さ、
つまり、図１において、冷却フィン１の下面から表面カ
バー１０の上面までの寸法を少なくすることができる。

【００３３】また、この実施例によれば、主回路電解コ
ンデンサ６の取付作業が簡単で、スペーサ部材５を組み
立てた後からでも容易に取付けることができる上、主回
路電解コンデンサ６を交換するときでも本体を分解する
必要はなく、単にコンデンサボックスカバー７を取り外
し、電線１５のファストン端子１５Ａを抜き外し、主回
路電解コンデンサ６を取り出して新品と交換してやれば
よいので、寿命部品の保守を容易に得ることができる。

【００３４】さらに、この実施例では、ホルダ部１２の
本体部１２Ａには、スロット部１２Ｃが複数個所、例え
ば図示のように３個所に形成してあり、これらの溝１２
Ａの中の任意の１個を選んでストッパ部材１２Ｅを嵌合
させて使用するようになっている。

【００３５】インバータ装置では、その定格出力に応じ
て静電容量の異なるコンデンサを使用する必要があり、
例えば、コンデンサ６として、静電容量が１８０μＦ、
３３０μＦ、或いは４７０μＦのものを選択する必要が
ある。

【００３６】ところで、このようなコンデンサとして
は、図示のように、円筒形のものを使用するのが通例で
あるが、このとき、直径は変えずに、長さを変えるだけ
で静電容量の違いに対応するのが、これも通例であり、
このときには、静電容量が多いコンデンサほど、その長
さが長くなる。

【００３７】そこで、この実施例では、静電容量が異な
っているコンデンサの長さに対応して、それぞれのスロ
ット部１２Ｃの位置を変えておき、例えば、静電容量が
１８０μＦのコンデンサを使用するときにはスロット部
１２Ｃの一番奥のスロットにストッパ部材１２Ｅを嵌合
させて使用し、以下同様に、コンデンサの静電容量、つ
まりコンデンサの長さに応じて順次、手前(出口側)のス
ロット部１２Ａにストッパ部材１２Ｅを嵌合させて使用
するようになっている。

【００３８】従って、この実施例によれば、ストッパ部
材１２Ｅを嵌合させるスロット部１２Ａの選択だけで、
そのままコンデンサ６として静電容量の異なるものを用
いることができ、定格出力の異なるインバータ装置とし
て、長さの異なったコンデンサを用いた場合でも、この
ストッパ部材１２Ｅがコンデンサ保持用の部材として働
き、コンデンサ６を固定することができるようになり、
常に確実にがたつきを防止することができる。

【００３９】なお、この実施例では、４個のスロット部
１２Ａが設けてあるが、必要に応じて、２個以上、任意
の数を設けるようにすればよいことは言うまでもない。

【００４０】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。まず、図６は、本発明の他の一実施例で、図におい
て、１７はバンド部材、１８は締め具(バックル)であ
り、その他の構成は、図１〜図５で説明した実施例と同
じである。

【００４１】バンド部材１７は、所定の長さの合成樹脂
製、或いは金属製の帯状部材で作られ、その一部がスペ
ーサ部材５の両側面に取り付けられており、締め具１８
により端部を結合させることにより、コンデンサ６をス
ペーサ部材５の両側に保持する取付部材として機能す
る。

【００４２】従って、この実施例によっても、主回路電
解コンデンサ６が、インバータの本体内から取り出さ
れ、側面に取り付けられているので、その分、本体の高
さ寸法を少なくすることができる。

【００４３】そして、この実施例によれば、コンデンサ
６の保持にバンド部材１７を用いているので構成が簡単
になり、コストダウンを図ることができる上、コンデン
サ６が露出されているので、効果的な冷却が得られるよ
うになり、コンデンサ６の寿命を長くすることができ
る。

【００４４】なお、この実施例によっても、主回路電解
コンデンサ６の取付作業が簡単で、スペーサ部材５を組
み立てた後からでも容易に取付けることができる上、主
回路電解コンデンサ６を交換するときでも本体を分解す
る必要はなく、単にコンデンサボックスカバー７を取り
外し、電線１５のファストン端子１５Ａを抜き外し、主
回路電解コンデンサ６を取り出して新品と交換してやれ
ばよいので、寿命部品の保守を容易に得ることができる
ことは、いうまでもない。

【００４５】次に、図７は、本発明の更に別の一実施例
で、コンデンサ６をインバータ本体とは別体とし、コン
デンサ取付用の脚部材６Ａにより、インバータ本体が取
り付けられている制御パネルの近傍に取り付けて使用す
るようしたものであり、その他の構成は、図１〜図６で
説明した実施例と同じである。

【００４６】従って、この実施例によっても、主回路電
解コンデンサ６は、インバータの本体内から取り出され
ているので、その分、本体の高さ寸法を少なくすること
ができる。

【００４７】そして、この実施例によれば、コンデンサ
６の取り付けに脚部材６Ａを用いているだけなので構成
が簡単になり、コストダウンを図ることができる上、コ
ンデンサ６が露出されているので、効果的な冷却が得ら
れるようになり、コンデンサ６の寿命を長くすることが
できる。

【００４８】更に、コンデンサの静電容量を複数台のイ
ンバータ本体の定格出力の和に応じたものを選定するこ
とにより、コンデンサ６単体に複数台のインバータ本体
が接続でき、作業、材料のコストダウン、省スペース化
を図ることができる。

【００４９】なお、筒型の電解コンデンサには、取付用
の脚部材を備えた状態で市販されている場合が多いか
ら、この実施例によれば、このようなコンデンサを使用
することにより、さらにコストを低減させることができ
る。

【００５０】ここで、以上の実施例による効果について
列挙すれば、以下の通りである。

【００５１】(1) インバータ装置を、その高さを含めて
充分に小形化することができる。 (2) 寿命部品である電解コンデンサの交換が極めて簡単
に行なえるので、保守が容易になり、装置の耐用年数を
永く得ることができる。 (3) 組立工数の低減による大幅な製品のコストダウンが
可能になる。 (4) 電源側の端子と負荷側(電動機側)の端子が対向する
位置にあるため、配線が容易である。 (5) 配電盤などに取付けられる機器として一般的な電磁
開閉器と同一の端子配置にすることができるので、習慣
的な配線作業となり、設置に際して本質的に誤配線を少
なくすることができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、大型の主回路用のコン
デンサを用いても、高さ方向の寸法を充分に縮めること
が可能で、性能のよい小型のインバータ装置を容易に得
ることができるので、高さ方向の設置スペースが充分に
得られない場合でも使用することができ、広い適用性を
持ったインバータ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ装置の一実施例を示す
斜視図である。

【図２】本発明によるインバータ装置の一実施例を示す
分解斜視図である。

【図３】本発明の一実施例における主回路電解コンデン
サホルダ部の説明図である。

【図４】本発明にの一実施例におけるストッパ部材の説
明図である。

【図５】本発明の一実施例における主回路電解コンデン
サホルダ部とストッパ部材の斜視図である。

【図６】本発明によるインバータ装置の他の一実施例を
示す斜視図である。

【図７】本発明によるインバータ装置の更に別の一実施
例を示す斜視図である。

【図８】インバータ装置の主回路の一例を示す回路図で
ある。

【符号の簡単な説明】

１冷却フィン２パワーモジュール２Ａ電源側主回路端子台２Ｂ負荷側主回路端子台３電源基板４フレキシブルフラットケーブル５スペーサ部材５Ａ取り付け用部材６主回路電解コンデンサ６Ａコンデンサの電極端子７制御基板８制御基板ホルダカバー９ディジタル操作パネル１０表面カバー１２主回路電解コンデンサホルダ部１３ボトムエントリーソケット１４パワーモジュール取り付けネジ１５コンデンサ接続用の電線１５Ａファストン端子１５Ｂ圧着端子１６パワーモジュールのピンヘッダー部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井聡子千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者遠藤常博千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (56)参考文献特開平６−169578（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−219968（ＪＰ，Ａ) 特開平５−199607（ＪＰ，Ａ) 実開平６−36389（ＪＰ，Ｕ) 実開平６−60997（ＪＰ，Ｕ) 実開平６−24389（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−78192（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/00 - 7/98

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも順変換部と逆変換部、それに
平滑用のコンデンサとを備えたインバータ装置におい
て、上記順変換部と逆変換部を端子台と共にユニット化して
略立方体のインバータ本体部とした上で、その側面に筒
状の取付部材を設け、上記筒状の取付部材の中に上記コンデンサを挿入するこ
とにより、該コンデンサを上記インバータ本体部の側面
に取付け、上記コンデンサに対する接続を、上記端子台を用いて行
なうように構成したことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】請求項１の発明において、上記筒状の取付部材が、一方の端部が閉塞され、他方の
端部が開放された筒状の部材で形成され、その開放され
た端部から内部に挿入した上で、複数の任意の位置で保
持可能に作られている栓部材を有していることを特徴と
するインバータ装置。
【請求項３】請求項１の発明において、上記筒状の取付部材が、上記インバータ本体部に着脱可
能に構成されていることを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】少なくとも順変換部と逆変換部、それに
平滑用のコンデンサとを備えたインバータ装置におい
て、上記順変換部と逆変換部を端子台と共にユニット化して
略立方体のインバータ本体部とした上で、その側面に円
筒状物体を取り巻いて保持するバンド部材を設け、上記バンド部材の中に上記コンデンサを挿入し、該バン
ド部材を締付けることにより、該コンデンサを上記イン
バータ本体部の側面に取付け、上記コンデンサに対する接続を、上記端子台を用いて行
なうように構成したことを特徴とするインバータ装置。