JP5549467B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばエレベータ設備などに適用する電磁接触器内蔵形の汎用インバータ装置に関し、詳しくはその筐体内の基板に搭載した主回路部品の配線構造に係わる。

周知のように、頭記の汎用インバータ装置は、その筐体に内装した板金製の基板に電源の入力端子台，主回路の半導体モジュールを含む主回路部品を搭載し、その部品相互間をブスバーで渡り接続した組立構造で構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、その機種によっては、インバータのアラーム停止時に主回路の入力を断路するように主回路の一次側に接続する電磁接触器を内蔵し、さらにヒューズ，入力ＣＴ（電流検出器）も追加した汎用インバータ装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

図８（ａ），（ｂ）は前記インバータ装置に搭載した電磁接触器（三相回路用）の構成図であり、接点機構を挟んで筐体の両端には主回路の一次側端子(1)，(3)，(5)、および二次側端子(2)，(4)，(6)（数字は端子番号を表している）を備えている。なお、電磁接触器の詳細構造，動作については周知であり、ここではその説明は省略する。

特開２００７−３１２５４５号公報 特開平９−５６１６９号公報

先記した電磁接触器内蔵形のインバータ装置は、主回路の入力側に電磁接触器，ヒューズ，入力ＣＴの各部品を加えたことから部品数も多く、設計面では基板上における各部品のレイアウト，ブスバーの配線をできるだけスペース効率よく配置してインバータ装置を小形，コンパクトに構成することが望まれる。

次に、前記した各部品のレイアウト，配線構造について、設計段階で発明者等が検討した比較例１，比較例２をそれぞれ図４，図５、および図６，図７に示す。なお、各図において、１は板金製の基板、２は電源の入力端子台、３は主回路のコンバータ部，インバータ部を構成する半導体モジュール、４は半導体モジュール３の入力側に接続した電磁接触器、５はヒューズ、６は入力ＣＴ、７は各部品間を渡り接続するブスバー（銅製の渡りバー）、８は半導体モジュール３の回路基板となるラミネートブスバー、９は出力端子台、１０は主回路に接続した平滑コンデンサである。

比較例１

図４，図５に示す比較例１では、半導体モジュール３，入力端子台２を基板１の上下端部に振り分け配置し、その中間部位に電磁接触器４，ヒューズ５，入力ＣＴ６を図示のように上下方向に並べて配置している。また、電磁接触器４はその一次側端子（図８参照）を入力端子台２に向け、二次側端子を半導体モジュール３に向けて縦向き姿勢に配置している。

そして、ヒューズ５，入力ＣＴ６は三相電源のＲ，Ｓ，Ｔ相のうち、Ｒ相とＴ相に介装して電磁接触器４の二次側端子と半導体モジュール３との間にブスバー７を介して直列接続し、Ｓ相は電磁接触器４の二次側端子と半導体モジュール３との間に接続しており、電磁接触器４の一次側端子はブスバー７を介して入力端子台２のＲ，Ｓ，Ｔ相各端子に渡り接続している。

ところで、図４，図５の構成では、電磁接触器４と半導体モジュール３との間にヒューズ５と入力ＣＴ６との直列接続体（長さＬ）が配置されているために基板１のスペース効率が低く、このままでは基板１の所要高さ寸法が大きくなってインバータ装置が大型化する。

比較例２

一方、図６，図７に示した比較例２のでは、Ｒ相，Ｔ相に介装するヒューズ５と入力ＣＴ６を直列に接続した上で電磁接触器４の側方の空きスペースに配置した上で、電磁接触器４の二次側端子とヒューズ５の間をＳ字状に屈曲したブスバー７Ｒ，７Ｔで渡り接続している。これにより、図４，図５の比較例１に比べて基板１の所要高さ寸法を縮減できる。しかしながら、ブスバー７の配線経路について着目すると電磁接触器４の二次側端子とヒューズ５の端子（下側）との間を渡り接続するブスバー７Ｒ，７ＴがＳ字状に屈曲しているために、その絶縁距離（空間距離）を含めて電磁接触器４とその側方に配したヒューズ５，入力ＣＴ６との間に確保する間隔Ｄが大きくなり、そのために基板１の所要横幅寸法が大きくなる。

そこで、この発明では、先記した比較例１，比較例２の検討結果を基に、基板の省スペース化が図れるように主回路部品のレイアウト，部品相互間の配線構造を改良したインバータ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、筐体に内装した板金製の基板に電源の入力端子台，主回路の半導体モジュール，該半導体モジュールの一次側に接続する電磁接触器，ヒューズ，入力ＣＴを含む主回路部品を搭載し、その部品相互間をブスバーで渡り接続した組立構造になるインバータ装置で、前記半導体モジュール，電源入力端子台は基板の上下両端部位に配置し、その中間部位に電磁接触器，ヒューズ，入力ＣＴをレイアウトしたものにおいて、
電磁接触器はその一次側端子，二次側端子をそれぞれ電源入力端子台，半導体モジュールの接続端子に向けて縦向きに配置し、かつヒューズと入力ＣＴは直列接続して電磁接触器の側方に並置した上で、ヒューズ，入力ＣＴを経由する相の配線経路については、電源入力端子と電磁接触器の二次側端子との間、およびその相に対応する電磁接触器の一次側端子とヒューズ，入力ＣＴの接続体との間をそれぞれブスバーで渡り接続するものとする（請求項１）。

また、ヒューズ，入力ＣＴを経由しない相の配線経路については、電磁接触器の一次側端子と電源入力端子との間、および該端子に対応する電磁接触器の二次側端子と半導体モジュールとの間をそれぞれブスバーで渡り接続する（請求項２）。

上記構成によれば、電磁接触器の側方スペースにヒューズ，入力ＣＴを並置することで基板の所要高さを先記の比較例２（図６，図７参照）と同様に最小寸法に縮減できる。さらに、入力端子台から電磁接触器を経てヒューズ，入力ＣＴを介装した相の配線経路については、ヒューズの下側端子を略同じ高さ位置に並ぶ電磁接触器の一次側端子にブスバーで渡り接続し、かつこれに対応して電源の入力端子を電磁接触器の二次側端子に渡り接続することで、電磁接触器とその側方に並置したヒューズとの間の間隔（絶縁空間距離）を最小寸法に縮減して基板の省スペース化が図れ、これによりインバータ装置を小形，コンパクトに構成できる。

本発明の実施例によるインバータ装置の入力側主回路部品の配置，配線構造を表す図であり、（ａ）は基板の平面図、（ｂ）は（ａ）の配線経路の模式図である。 図１（ａ）に対応する３Ｄイメージ図である。 図１，図２の主回路組立体を筐体に内装したインバータ装置の３Ｄイメージ図である。 図１（ａ）に対する比較例１として表した主回路部品の配置，配線構造の平面図である。 図４に対応する３Ｄイメージ図である。 図１（ａ）に対する比較例２として表した主回路部品の配置，配線構造の平面図である。 図６に対応する３Ｄイメージ図である。 主回路の入力側に接続する電磁接触器の構成図であり、（ａ）は端子記号を付した平面図、（ｂ）は内部構造を表す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４〜図７に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
図１，図２に示した主回路部品のレイアウトは、基本的に図６，図７に示した比較例２と同様に、入力電源のＲ相，Ｔ相に介装したヒューズ５，入力ＣＴ６の直列接続体が電磁接触器４を挟んでその左右両側に並置配備されているが、入力端子台２から電磁接触器４を経てヒューズ５に渡り接続するブスバーの配線経路については次記のように形成されている。

すなわち、ヒューズ５，入力ＣＴ６を介装した電源のＲ相，Ｔ相に関しては、先記した比較例２とは逆に、入力端子台２のＲ相，Ｔ相端子から引出したブスバー７Ｒ−１，７Ｔ−１が電磁接触器４の筐体前方を迂回してその上側に並ぶ二次側端子(2)，(6)に渡り接続され、ヒューズ５の下側端子に接続したブスバー７Ｒ−２，７Ｔ−２は電磁接触器４の筐体下側に並ぶ一次側端子(1)，(5)にそれぞれ渡り接続されている。一方、ヒューズ５，入力ＣＴ６を介装しないＳ相については、比較例２と同様に、入力端子台２のＳ相端子と電磁接触器４の一次側端子(3)との間、および二次側端子(4)と半導体モジュール３の端子との間がそれぞれブスバー７Ｓ−１，７Ｓ−２を介して渡り接続されている。

上記の配線経路によれば、電磁接触器４とヒューズ６との間を渡り接続するブスバー７Ｒ−２，７Ｔ−２は、比較例２（図６，図７参照）のようにＳ字形状のブスバーを電磁接触器４とヒューズ５との間の間隔スペースＤに引き回すことなく、電磁接触器４とヒューズ５との間には最小限必要な空間距離ｄを確保して横方向にブスバー７Ｒ−２，７Ｔ−２を配線することが可能となる。
これにより、先記の比較例２に比べて基板１のより一層の省スペース化が図れて、インバータ装置の小形，コンパクト化が達成できる。

また、図示実施例のように入力端子台２，および電磁接触器４の左右両端に並ぶＲ相，Ｔ相にヒューズ５，入力ＣＴ６を介装し、ヒューズ５，入力ＣＴ６を介装しない相を中央のＳ相に割り当てた上で、電磁接触器４の一次側端子，二次側端子に対するブスバーの接続を比較例２と逆に設定したことで、ブスバーの間に必要な相間間隔を確保して各相のブスバーを交錯なしに配線することができる。

なお、図３は図１，図２の主回路組立体をインバータ装置の筐体１０に内装し、筐体の表面カバーを取外した状態の３Ｄイメージ図である。

１ 基板
２ 電源の入力端子台
３ 半導体モジュール
４ 電磁接触器
５ ヒューズ
６ 入力ＣＴ
７ ブスバー

Claims (2)

1. 筐体に内装した板金製の基板に電源入力端子台，主回路の半導体モジュール，該半導体モジュールの一次側に接続する電磁接触器，ヒューズ，入力ＣＴを含む回路部品を搭載し、その部品相互間をブスバーで渡り接続した組立構造になるインバータ装置であり、前記半導体モジュール，電源入力端子台は基板の上下両端部位に振り分けて配置し、その中間部位に電磁接触器，ヒューズ，入力ＣＴをレイアウトしたものにおいて、
   電磁接触器はその一次側端子，二次側端子をそれぞれ電源入力端子台，半導体モジュールの接続端子に向けて縦向きに配置し、かつヒューズと入力ＣＴは直列接続して電磁接触器の側方に並置した上で、ヒューズ，入力ＣＴを経由する相の配線経路については、電源入力端子と電磁接触器の二次側端子との間、およびその相に対応する電磁接触器の一次側端子とヒューズ，入力ＣＴの接続体との間をそれぞれブスバーで渡り接続したことを特徴とするインバータ装置。
2. 請求項１に記載のインバータ装置において、ヒューズ，入力ＣＴを経由しない相の配線経路については、電磁接触器の一次側端子と電源入力端子との間、および該端子に対応する電磁接触器の二次側端子と半導体モジュールとの間をそれぞれブスバーで渡り接続したことを特徴とするインバータ装置。