JP5130870B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ部、整流器、平滑コンデンサ、端子台などの主回路部品の相互配線に、ブスバー（バスバー）を用いるモータ制御装置に関するものであり、主に高圧電源で動作するインバータ装置やサーボアンプなどのモータ制御装置であって、特にモータ制御装置の組立作業効率を向上させるものである。

第１の従来技術は、「コンデンサで平滑された直流電圧を交流電圧に変換するインバータを備えた電力変換装置につき、特にコンデンサを直並列接続するブスバの配線インダクタンスを低減し、各コンデンサに流れる電流の不平衡を低減するコンデンサの接続方法及び電力変換装置に関する」ものであり、「多数のコンデンサを直並列接続する場合、よりコンパクトな構造にし配線のインダクタンスを低減させると共に、各コンデンンサに流れる電流の不均衡を低減し、寿命が長く信頼性に優れたコンデンサの接続方法及び電力変換装置を提供することを目的」とするものであって、「導体にて並列接続されるコンデンサを、前記コンデンサの正負極いずれかの端子が相対するようにＵ字状に配置し、前記導体の断面形状をＬ字状またはコの字状」としている（例えば、特許文献１参照）。

第２の従来技術は、「直列，並列及び直並列に接続された複数のコンデンサあるいはスイッチング素子等の電気用品を接続する配線のインダクタンスと、電流のアンバランスを減らした電力変換装置に関するもの」であり、「電力変換装置内の配線インダクタンスを減らし各電気部品に流れる電流の不平衡を減らし、より小形で寿命が長く信頼性に優れた電力変換装置を得ること」を目的とするものであって、「コンデンサあるいはスイッチング素子等の電気部品が並列接続された電力変換装置において、電気部品を同一円上に配置し、この電気部品を、隣接側が絶縁された２層の導板により並列接続」している（例えば、特許文献２参照）。

図６は、第１の従来技術におけるコンデンサの接続構造図である。図において、「複数個のコンデンサ３ａ〜３ｄと３ａ′〜３ｄ′はコンデンサ端子の同一極性が相対するようにＵ字型に並列配置する。ブスバ２０と２０′、４０と４０′の両端を解放した状態で、コンデンサの正極端子・負極端子をＵ字型にそれぞれ接続し、正負極それぞれのブスバの相対的に位置するブスバ４０と２０′に直流電源を接続している。」

図７は、第２の従来技術に記載の従来のコンデンサの接続構造図である。図において、複数個のコンデンサ３を一列に並べ、ブスバ７、８で各コンデンサ３の端子を並列接続し、直流電源側からの電線９をブスバ７、８に一端に接続し、ブスバ７、８に流れる電流が互いに反対方向に流れるようにしてブスバ７、８の配線インダクタンスを低減している。

図８は、第２の従来技術におけるコンデンサの接続構造図である。図において、「一点鎖線で示す円周上に、４個のコンデンサ３の端子３ａ，３ｂの中心が位置するように対称的に配置し、銅板で製作された正極，負極の導板となる正極導板１１、負極導板１２を絶縁板１３でそれぞれ絶縁して、４個のコンデンサ３を並列接続している。」

図５は、従来のモータ制御装置におけるコンデンサの接続構造図である。図において、１はモータ制御装置（但し、要部のみ図示）、１１はパワー半導体モジュール、１２は電解コンデンサ、１３はブスバー、１４は筐体、１５は放熱器である。
図４は、従来のモータ制御装置における図５の要部拡大図である。図において、１２１は固定金属バンド、１２２，１３１は固定ネジである。
従来のモータ制御装置１、例えばインバータ装置は、多数のパワー半導体モジュール１１と電解コンデンサ１２を積層されたブスバー１３で接続し構成している。このような構成の場合の組み立て手順は、先ず、電解コンデンサ１２に付属される固定金属バンド１２１は、治具などにより角度と高さをあらかじめ位置決めされ、電解コンデンサ１２に固定される。次に、固定金属バンド１２１が取付けられた電解コンデンサ１２は、固定ネジ１２２を締めることにより筐体１４に固定される。最後に、ブスバー１３を下層から順番に積層させ、固定ネジ１３１のを締め付けることにより固定する。
このように、第１または２の従来技術では、複数個のコンデンサを、一列にあるいは円周上に配置し、単にブスバーで接続していた。
また、従来のモータ制御装置では、電解コンデンサ１２をあらかじめ筐体１４に固定し、ブスバー１３を後付けする組み立て手順であった。
特開平１１−０５５９３８号公報（第３-４頁、図１） 特開平０５−２９２７５６号公報（第２−３頁、図６）

従来のモータ制御装置では、電解コンデンサ１２の外形精度と固定金属バンド１２１の精度が悪いため、治具を使用しても電解コンデンサ１２の端子高さがばらつく。また、固定金属バンド１２１が、電解コンデンサ１２に対して垂直に取り付かないため、高さ方向だけでなく上下左右方向にもばらつく。このため、電解コンデンサ１２の側面を押さえつけながらブスバー１３を積層して固定ネジ１３１を仮挿入し締め付けを行なわなければならないという問題があった。
同様に、第１または２の従来技術においても、複数個のコンデンサを、一列にあるいは円周上に配置し、単にブスバーで接続するため、コンデンサが一様に整列配置させてブスバーを固定ネジで仮締めしなければならないという問題もあった。

このような問題を解決するために、電解コンデンサ全体を位置決めする治具や樹脂成形部品を使用する方策がある。しかし、大容量かつ複数個の電解コンデンサを使用する場合、治具や樹脂成形部品が大型になり費用が高くなるなどの問題がある。また、モータ制御装置の容量により使用する電解コンデンサの本数は異なるため、治具や樹脂成形部品の共通化または汎用が難しいなどの問題もある。また、大容量の電解コンデンサを多数使用したモータ制御装置は、比較的に各容量の生産台数は少ないため、容量毎に異なる治具や樹脂成形部品を作ることは難しいという問題もある。
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、複数個の、特に大容量の電解コンデンサをブスバーで相互接続する場合、高価な冶具を使用せず、容易にかつ短時間に組立作業ができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明の一の観点によるモータ制御装置は、複数のコンデンサをブスバーにより相互接続してなり、前記コンデンサの端子部分側上面に配置するスペーサを備え、前記コンデンサの端子部分に前記スペーサを介して前記ブスバーをネジ締め固定し、前記スペーサが、その長手方向中央部分に、前記ブスバーの幅に基づいて予め決定された幅と、前記ブスバーの積層数に基づいて予め決定された高さとをもつ中央壁と、前記中央壁の前記長手方向両側に位置し、前記コンデンサの端子部分に応じた２個の中空穴と、を有するモータ制御装置が適用される。

本発明の一の観点によるモータ制御装置によると、複数個の、特に大容量の電解コンデンサをブスバーで相互接続する場合、高価な冶具を使用せず、容易にかつ短時間に組立作業ができる。また、モータ制御装置自体の低コスト化を図ることができる。
また、スペーサ自体の汎用性を高めることができ、ブスバーの位置決めが容易になると共に、ブスバーが固定ネジ締め付け時に回転ずれしないようにできる。
また、ブスバーの位置決めが容易になる、特にブスバーを積層する場合は、容易にかつ短時間にブスバーの位置決めをすることができる。
また、電解コンデンサにブスバーをあらかじめネジ固定することができ、電解コンデンサを固定金属バンドで締め付けて、筐体に固定するような精度の低い作業をなくすことができる。また、この精度の低い作業によりブスバーの固定の際に、電解コンデンサの側面を押さえつけてネジを仮締めするなどの作業もなくすことができる。
また、電解コンデンサに積層されるブスバーをあらかじめネジ固定することができ、電解コンデンサを固定金属バンドで締め付けて、筐体に固定するような精度の低い作業をなくすことができる。また、この精度の低い作業により積層されるブスバーの固定の際に、電解コンデンサの側面を押さえつけてネジを仮締めするなどの作業もなくすことができる。

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、本発明のモータ制御装置のコンデンサの接続構造における要部拡大図である。図において、１２は電解コンデンサ、１３はブスバー、１４は筐体、１６はスペーサ、１２１は固定金属バンド、１２２，１３１は固定ネジ、１３２は位置決めピン穴である。
図２は、本発明のモータ制御装置に用いるスペーサの斜視図である。図において、１６１は中央壁、１６２は位置決めピン、１６３は中空穴である。
図３は、本発明のモータ制御装置におけるコンデンサの接続構造図である。図において、１はモータ制御装置（但し、要部のみ図示）、１１はパワー半導体モジュール、１２は電解コンデンサ、１３はブスバー、１４は筐体、１５は放熱器、１６はスペーサである。
本発明が従来技術と異なる部分は、電解コンデンサ１２と積層されたブスバー１３の最下層との間にスペーサを配置する部分であり、固定金属バンド１２１による電解コンデンサ１２の筐体１４への固定の前に、電解コンデンサ１２と積層されたブスバー１３を固定するものである。

図２において、スペーサ１６は中央壁１６１、位置決めピン１６２、中空穴１６３を有する構成であり、例えば樹脂成型された部品である。
ここで、組み立て手順（図１参照）は、電解コンデンサ１２の上にスペーサ１６を配置し、スペーサ１６の上にブスバー１３を積層するように配置し、固定ネジ１３１で固定するという手順をとる。
したがって、スペーサ１６の底面は、電解コンデンサ１２の寸法精度が高い端子部分の樹脂面に密着し、ブスバー１３を積層する際に高さ寸法を揃えることができるのである。
また、スペーサ１６の中空穴１６３は、電解コンデンサ１２の端子部分に嵌め込むように形成され、スペーサ１６の中央壁１６１は、ブスバー１３を積層する際に、ブスバー１３の端面を中央壁１６１に密着できるように、その幅と高さが形成され、スペーサ１６の位置決めピン１６２は、ブスバー１３を積層する際に、ブスバー１３に設けた位置決めピン穴１３２に勘合するように形成されている。
なお、スペーサ１６の中央壁１６１の幅は、ブスバー１３の幅及びブスバー間の絶縁距離に基づいて予め決定されるものであり、中央壁１６１の高さは、ブスバー１３の積層数及びブスバー間の絶縁距離に基づいて予め決定されるものである。また、スペーサ１６の位置決めピン１６２は、必ず形成されていなければならないものではない。
このように、スペーサ１６の位置決めピン１６２により、積層されるブスバー１３と電解コンデンサ１２の端子部分との位置決めが容易になる。また、スペーサ１６の中央壁１６１により、積層されるブスバー１３の位置決めが容易になると共に、積層されたブスバー１３が固定ネジ１３１締め付け時に回転ずれしないようにできる。

本発明のスペーサ１６を、モータ制御装置１の組み立てに使用することにより、電解コンデンサ１２に積層されるブスバー１３をあらかじめネジ固定することができ、電解コンデンサ１２を固定金属バンド１２１で締め付けて、筐体１４に固定するような精度の低い作業をなくすことができる。また、この精度の低い作業により積層されるブスバー１３の固定の際に、電解コンデンサ１２の側面を押さえつけてネジを仮締めするなどの作業もなくすことができる。
したがって、モータ制御装置において、スペーサを使用することにより、複数個の、特に大容量の電解コンデンサをブスバーで相互接続する場合、高価な冶具を使用せず、容易にかつ短時間に組立作業ができるのである。

本発明のモータ制御装置のコンデンサの接続構造における要部拡大図 本発明のモータ制御装置に用いるスペーサの斜視図 本発明のモータ制御装置におけるコンデンサの接続構造図 従来のモータ制御装置における図５の要部拡大図 従来のモータ制御装置におけるコンデンサの接続構造図 第１の従来技術におけるコンデンサの接続構造図 第２の従来技術に記載の従来のコンデンサの接続構造図 第２の従来技術におけるコンデンサの接続構造図

符号の説明

１ モータ制御装置
１１ パワー半導体モジュール
１２ 電解コンデンサ
１２１ 固定金属バンド
１２２，１３１ 固定ネジ
１３ 積層ブスバー
１３２ 位置決めピン穴
１４ 筐体
１５ 放熱器
１６ スペーサ
１６１ 中央壁
１６２ 位置決めピン
１６３ 中空穴

Claims (4)

1. 複数のコンデンサをブスバーにより相互接続してなり、
   前記コンデンサの端子部分側上面に配置するスペーサを備え、
   前記コンデンサの端子部分に前記スペーサを介して前記ブスバーをネジ締め固定し、
   前記スペーサが、その長手方向中央部分に、前記ブスバーの幅に基づいて予め決定された幅と、前記ブスバーの積層数に基づいて予め決定された高さとをもつ中央壁と、前記中央壁の前記長手方向両側に位置し、前記コンデンサの端子部分に応じた２個の中空穴と、を有することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記スペーサが、前記コンデンサの端子部分近辺に相当する箇所に位置決めピンを有し、前記ブスバーが、前記スペーサの位置決めピンに相対する位置決めピン穴を有することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記ブスバーが、位置決めピン穴に前記スペーサの位置決めピンが挿入されて配置、または前記スペーサの中央壁に沿って配置され、前記コンデンサの端子部分にネジ締め固定されたものであることを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
4. 前記ブスバーが、位置決めピン穴に前記スペーサの位置決めピンが挿入されて積層して配置、または前記スペーサの中央壁に沿って積層して配置され、前記コンデンサの端子部分にネジ締め固定されたものであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のモータ制御装置。
   

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