JP6277434B2 - 電気機器 - Google Patents
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を交流電力(例えば、商用電力系統と同期する交流電力)に変換して供給する電力変換装
置と称する電気機器が提供されている。また、この直流電力を所望の周波数の交流電力に
変換して誘導電動機の駆動に用いるものや、回転子の回転位置に合わせて固定子巻き線へ
の通電タイミングを切り換えてブラシレス電動機を駆動するものも提供されている。
る。この特許文献1には、インバータ装置や電解コンデンサ等の発熱する電子部品が実装
されているメイン基板と、インバータ装置のスイッチング素子の制御等を行う制御信号を
発するサブ基板と、メイン基板とサブ基板との間に位置するサブ基板の取付金具と、を備
えた電力変換装置が記載されている。
り付けられるとともにメイン基板の熱やノイズからこの制御回路基板を保護する役目も担
っている。
ン基板からできるだけ離す必要がある。そのため、メイン基板と制御回路基板との距離を
大きくすると、限られた筐体内では、制御回路基板の前方側(メイン基板側とは反対側)
の空間が狭くなってしまう。
板と制御回路基板の前方側の部材、例えばフロントパネル、との間に挟まれ破損や断線が
生じるおそれがある。
状のベース面を切欠きこの切欠きを介してケーブルを引き回すと、この切欠きによって、
上記した回路基板取付シャーシのシールド機能や遮熱機能が低下してしまうことがる。
る電力変換部と制御回路とをつなぐケーブルの破損を抑制することを目的とする。
イッチ素子を含む電力変換部と、前記複数のスイッチ素子の動作を制御する制御回路と、
前記電力変換部と前記制御回路との間に介在する金属性の板部材と、前記複数のスイッチ
素子と制御回路とを接続するケーブルと、を備え、前記板部材は、前記電力変換部側に近
くなるように開口領域を形成し、前記ケーブルは、前記板部材の前記開口領域を経由し、
前記板部材を接地電位につなげることを特徴とする。
ることができる。
、本発明の技術思想を理解するための電気機器を例示するものであって、本発明をこの電
気機器に特定することを意図するものではなく、本発明の電気機器は特許請求の範囲に示
した技術思想をもちいた種々のものにも適用し得るものである。
び図2を用いて説明する。電力変換装置1は、表面パネル2、背面パネル3、上面パネル
4、下面主パネル5、下面補助パネル6、右側面パネル7及び左側面パネル8を含む略直
方体状の筐体を有している。なお、この電力変換装置1は、表面パネル2側が前面となる
ように、背面パネル3が壁面(図示省略)に取り付けられている。また、各パネルは設計
に合わせて適選一体化することができる。
るように開口10が設けられている。上面パネル4、下面主パネル5、下面補助パネル6
、右側面パネル7及び左側面パネル8が枠体を構成し、この枠体に表面パネル2は取り付
け及び取り外しが可能なように取り付けられている。また、この枠体は金属製であり金属
製の背面パネル3に電気的に同電位になるようにネジ止めや溶接等によって取り付けられ
ている。
上面パネル4の通気孔4a及び通気スリット(図示省略)に対応して冷却空気の流れを作
っている。両通気スリット間には、ヒートシンク21が配置されこのヒートシンク21の
フィン21aの間を通気スリット5bから入った空気が上面パネル4の通気スリットへ向
かって流れるようにしている。このヒートシンク21はアルミ製であり背面パネル3にネ
ジ止めされることによって背面パネル3と同電位、すなわち同じ接地電位となっている。
なお、右側面パネル7には、適宜電源スイッチ7bやACコンセント7c等を設けること
ができる。
板15など複数の基板が収容される。
換部を含むものである。このメイン基板20は、直流用リアクトルDCL、交流用リアク
トルACL、スイッチ素子モジュール24等と接続されて、DC/DCコンバータ回路3
6やDC/ACインバータ回路37(電力変換部)を構成する。尚、DC/DCコンバー
タ回路36やDC/ACインバータ回路37については後述する。
23(スペーサ)を介して取り付けられている。従って、メイン基板20の接地電位はこ
のサポート23及びヒートシンク21を介して背面パネル3と同電位となっている。
を内蔵して成る。スイッチ素子固定用ホルダ25をメイン基板20の孔20cを介してヒ
ートシンク21上に固定することにより、スイッチ素子のヒートシンク21への放熱を可
能にしている。またスイッチ素子モジュール24の接地点C(後記)はメイン基板20の
接地電位に繋がっており、背面パネル3と同電位である。
アクトルACLとが並んで配置されている。さらに、メイン基板20の右側面パネル7側
にはサブ基板26が配置されており、このサブ基板26にはメイン基板20からの交流出
力と系統との間の電気的接続及び遮断を行う連系リレーRLYが4個設けられている。こ
のサブ基板26も、サポート(図示省略)によって、背面パネル3に取り付けられている
。
)の右側面パネル7の内側に、直流開閉器60が取り付けられている。そして、直流開閉
器60の上方(表面パネル2側)には通信用の基板を収納した箱状の通信モジュール70
が支持部7cと上面パネル4との間で固定されている。この通信モジュール70は、別の
電力変換装置との間で通信を行うためのモジュールである。
、或いは出力される電流及び電圧、メイン基板20内の所定箇所の電流及び電圧など、適
宜電流センサや電圧センサにより検出される電流及び電圧を入力し信号に変換して第1制
御回路基板(制御回路が実装された基板)14へ送る。第1制御回路基板14は第2制御
回路基板15と信号線を介して少なくとも接地電位を共有して接続され、第2制御回路基
板15で検出された電流及び電圧の値に基づいてメイン基板20やサブ基板26の制御を
行う。また、第1制御回路基板14には、第1制御回路基板14と第2制御回路基板15
との動作を設定するための複数の設定スイッチ11、及び各種の設定スイッチ11のそれ
ぞれの設定に基づく状態を表示する表示部が備えられている。第1制御回路基板14、及
び第2制御回路基板15は、電力変換部の制御を行うための制御回路を含む。
付け用シャーシ16(板部材)上に金属製のサポート(図示せず)を介して接地電位が回路
基板取り付け用シャーシ16と同電位になるように取り付けられている。この回路基板取
り付け用シャーシ16は、メイン基板20の上方(表面パネル2側)に配置され、上面パ
ネル4側及び下面主パネル5側がそれぞれ上面パネル4及び下面主パネル5にネジ止めさ
れ、この両パネルを介して背面パネル3と同電位(接地電位)となっている。回路基板取
り付け用シャーシ16の段差はメイン基板20のコンデンサ部分と他の部材との高さの相
違に合わせて折り曲げている。
第2制御回路基板、及び電力変換部を覆い、かつ表面パネル2により覆われる前面シール
ドカバー12(カバー)が設けられている。この前面シールドカバー12は、鉄板等の導
電性を有する金属であり、枠体に適宜ネジ止めされている。この前面シールドカバー12
は、第1制御回路基板14及び第2制御回路基板15との間に所定間隔を維持して取り付
けられ、電磁ノイズの影響を受け難くするシールドの機能を有している。
は絶縁シート13が配置されている。この絶縁シート13は、第1制御回路基板14の表
示部9及び各種の設定スイッチ11が露出するようにして第1制御回路基板14及び第2
制御回路基板15の表面を覆うように配置されている。また、絶縁シート13の上面パネ
ル4側は、上面パネル4に固定されており、下面主パネル5側はフリーな状態とされてい
る。この絶縁シート13は、表面パネル2と第1制御回路基板14、或いは第2制御回路
基板15とが短絡しないようにするために設けられている。
置されている。端子台17は、背面パネル3に取り付けられた端子台保持板18と右側面
パネル7との間に固定されている。この端子台17には、背面パネル3に形成された切り
欠き3aを通して電力変換装置1の内部に導入されるDC入力配線やAC出力配線(何れ
も図示省略)が接続されるようになっている。尚、DC入力配線やAC出力配線は、下面
補助パネル6に開口を設けてこの開口を通して端子台17に接続するようにしても良い。
装置1は、ノイズを減衰する第1のノイズフィルタ回路CMF1、第2のノイズフィルタ
回路CMF2を有する。また、電力変換装置1は、太陽電池モジュール30から供給され
る直流の入力電力を昇圧するDC/DCコンバータ回路36、及び御DC/DCコンバー
タ回路36が昇圧した直流電力を交流電力に変換するDC/ACインバータ回路37を備
える。これらの第1のノイズフィルタ回路CMF1、第2のノイズフィルタ回路CMF2
、DC/DCコンバータ回路36、及びDC/ACインバータ回路37は主にメイン基板
20上に含めることができる。
並列回路を直列接続した第1〜第3のアーム回路を3つ並列に接続したものであり、ノイ
ズフィルタ回路CMF1の側のアーム回路の正極側の還流ダイオードと負極側のトランジ
スタと直流用リアクトルDCLと平滑コンデンサCONとを用いてDC/DCコンバータ
36を構成し、残りの2つのアーム回路を用いてインバータ回路37用を構成している。
池モジュール30の正極に接続され、出力側はアーム回路の入力側A点(アーム回路の2
つのスイッチ素子の接続点)に接続される。また、アーム回路の両端B点、C点を平滑コ
ンデンサCONに並列に接続されていると共に、このB点C点をDC/ACインバータ回
路37の入力側(直流側)に接続されている。また、DC/ACインバータ回路37の出
力点D点及びE点(交流側)はそれぞれ交流用リアクトルACLに接続されている。
zの周波数に対するリアクタンスが大きいものが要求され、サイズが大きく、重くなる。
本実施形態のような家庭用の電力変換装置1(出力が4Kw〜6Kw程度)の場合でも、
それぞれ2〜3kg程度の重量を有している。同様に平滑コンデンサCONも大容量が必
要である。
C入力配線を介して端子台17の直流入力端子17a、17bに入力される。また、直流
入力端子17a、17bに入力された直流電力は、直流開閉器60及びリード線19a、
19bを介してメイン基板20の入力端子20a、20bに入力される。
DCコンバータ回路36に入力され昇圧される。そして、昇圧された直流電力はDC/A
Cインバータ回路37により直流電力から商用電力系統80と同期する交流電力に変換さ
れ、ノイズフィルタ回路CMF2を介してサブ基板26へ出力される。サブ基板26は、
メイン基板20から出力された交流電力をリレーRLY1〜RLY4を介して端子台17
の交流出力端子17c〜17eへ出力する。交流出力端子17c〜17eに出力された交
流電力はAC出力配線を通って商用電力系統80へ重畳されて商用電力系統80に接続さ
れる負荷へ供給される。
回路37、及び連系リレーRLYは、制御回路の一部を含む第1制御回路基板14、第2
制御回路基板15からの信号によって制御されている。制御回路35による具体的な制御
は公知の方式を用いることができるので、その詳細な説明は省略する。
メイン基板20やサブ基板26等を含む電力変換部とを接続するケーブル80を備えてい
る。そして、第1制御回路基板14や第2制御回路基板15からの制御信号がケーブル8
0を介してメイン基板20等に伝わり、電力変換装置1のスイッチング素子の制御が行わ
れ直流電力から交流電力への変換がおこなわれる。また、この際に、メイン基板20等か
ら入出力電圧・電流を検出し、ケーブル80を介してこの情報が第1制御回路基板14等
へと送られて電力変換部の制御に利用される。
0等との間に接続されるケーブル80の引き回しについて図面を用いて説明する。図5は
、図1に示した電力変換装置1から表面パネル2を外した状態の外観斜視図である。また
、図6は、図5に示した電力変換装置1から更に前面シールドカバーを外した状態の外観
斜視図である。また、図7は、図6に示した電力変換装置1の平面図である。
用シャーシ16上に配置されている。この回路基板取付用シャーシ16は、一枚の板金か
らできており、折り曲げ加工等によって段部116を設けることで、第1の取付面16a
(第1板材部)と、第1の取付面16aに対して電力変換部側に低くなるように第1の取
付面16aと段差状をなす第2の取付面16b(第2板材部)とを有する。
1制御回路基板14が配置されている。そして取付面16aの左右の端部(右側面パネル
7と左側面パネル8側の端部)には、それぞれ側壁16c、16dが形成されており、こ
の側壁16c、16dには前面シールドカバー12をネジ止め等により取り付けることが
できるようになっている。
パネル3側(電力変換部側)に突出し、かつ近く(低く)なっている領域であり、第2制
御回路基板が配置されている。そして、第2の取付面16bの左右の端部(右側面パネル
7と左側面パネル8側の端部)は、それぞれ開口している。つまり、回路基板取付用シャ
ーシ16には、段部116(第1板材部と第2板材部との段差)によって形成された開口
領域A、開口領域Bが備わっている。
びる複数のケーブル80が、第1の取付面16aから電力変換部側へ突出した第2の取付
面をの部分及び開口領域Aや開口領域Bを介して引き回され、メイン基板20等へと接続
される。
置する前面シールドカバー12との間に十分な間隔が確保されている。したがって、実施
形態1の電力変換装置1では、取付面16aから側壁16c、16dの上を介してケーブ
ルを引き回す場合のように、前面シールドカバー12との間にケーブルが挟まれることに
よる損傷は生じ難くなる。また、回路基板取付シャーシ16と、前面シールドカバー12
とで形成される領域は、回路基板取付シャーシ16に切り欠き等がなくメイン基板20の
電力変換部からの熱を遮断する作用が減ることはない。また回路基板取付シャーシ16と
スイッチ素子モジュール24とが共通の接地電位につながっており、かつ回路基板取付シ
ャーシ16の面積が切り欠き等で減少しておらず電力変換部からのノイズを減少させる作
用が減ることもない。
によって形成されたものなので、ケーブル80を引き回すために、第2の取付面16bの
平坦部分を切欠いたりする必要がない。
面16aは、上方(前方)に配置される前面シールドカバー12との空間が狭くなり、第
2の取付面16bは、前面シールドカバー12との空間が広くなる。本実施形態において
は、この空間を有効利用するために、上部の空間の広い第2制御回路基板15側には、大
きなトランスやコイルやコンデンサ等の大型の電子部品を中心に実装が行われている。ま
た、上部の空間の狭い第1制御回路基板14側には、IC等の小型の電子部品を中心にし
て実装が行われている。
1の多くが段部116側(第2の取付面16b側)の端部に設けられている。このコネク
タ81は、ケーブル80が実際に接続される部品である。このようにコネクタ81が段部
116側の端部に実装されることによって、開口領域A、Bを利用したケーブル80の引
き回しを容易に行うことができる。つまり、第1制御回路基板14と側壁16c或いは側
壁16dとの間でケーブル80を引き回したりすることなく、コネクタ81から第2の取
付面16bの上方の空間を介して開口領域A或いは開口領域Bへケーブル80を引き回す
ことができる。これにより、第1制御回路基板14と側壁16c或いは側壁16dとの間
でケーブル80を引き回した際に前面シールドカバー12と回路基板取付用シャーシ16
の側壁とでケーブル80を挟み破損や断線してしまう事態を防止することができる。また
、これにより、第1制御回路基板14と側壁16c、16dとの間を狭くすることもでき
る。
)の端部に実装されるので、第1制御回路基板14から直ちに第2の取付面16bの上方
の空間へケーブル80を引き回すことができる。これにより、ケーブル80が第1制御回
路基板14上に位置することがなくなるので、ケーブル80と第1制御回路基板14とが
接触することによる電子部品の破損等も生じない。
1を図示しているだけであるが、第1制御回路基板14の段部116側の端部に全てコネ
クタ81を実装できない場合には、コネクタ81の一部を第1制御回路基板14上のその
他の領域に設けておいてもよい。
示ユニットの利用の有無によって取り付けられることも多い。つまり、通信モジュール7
0はオプション部品ということもある。
回路基板15からなる二つの基板を用いたが、第1制御回路基板14側に全ての電子部品
が実装できるなら、必ずしも二つの制御回路基板を用いる必要はなく、一つの制御回路基
板を用いても構わない。
また、他の実施形態としては、直流電力は電力系統の交流電力を整流した電力を用いる
ことができ、この場合の電力変換部の出力は、この出力の周波数を制御すれば誘導電動機
の駆動に用いるのが適しており、この出力で回転子の回転位置(電気角)に応じて出力を
切り替えるような交流出力であればブラシレスモータ(同期電動機)の駆動に用いるのが
適している。このように直流電力を交流電力に変換する電気機器において広く適用が可能
である。
4a…通気孔 5…下面主パネル 5a…通気孔 5b…通気スリット 6…下面補助
パネル 7…右側面パネル 7a…電源スイッチ 7b…ACコンセント 8…左側面パ
ネル 9…表示部 10…開口 11…各種設定スイッチ 12…前面シールドカバー
13…絶縁シート 14…第1制御回路基板 15…第2制御回路基板 16…回路基板
取付用シャーシ(板部材) 16a、16b…取付面 16c、16d…側壁 116…
段部 17…端子台 17a、17b…直流入力端子 17c、17d…交流出力端子
18…端子台保持板 19a、19b…リード線 20…メイン基板 20a、20b…
端子 20c…開口 21…ヒートシンク 21a…フィン 23、23a…導電性サポ
ート 24…スイッチ素子モジュール 25…スイッチ素子固定用ホルダ 26…サブ基
板 30…太陽電池モジュール 31、32…直流パワーライン 36…DC/DCコン
バータ回路 37…DC/ACインバータ回路 42a、42b…リード線 43、44
…交流パワーライン DCL…直流用リアクトル ACL…交流用リアクトル CON…
平滑コンデンサ RLY1〜RLY4…連系リレー 60…直流開閉器 70…通信モジ
ュール 73、80…ケーブル 81…コネクタ
Claims (3)
- 直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチ素子を含む電力変換部と、
前記複数のスイッチ素子の動作を制御する制御回路と、
前記電力変換部と前記制御回路との間に介在し、取付面に前記制御回路が取り付けられ
る金属性の板部材と、
前記複数のスイッチ素子と制御回路とを接続するケーブルとを備え、
前記取付面は、前記板部材が折り曲げられて前記制御回路と共に前記電力変換部側に近
づくように設けられ、
前記ケーブルは、前記取付面の端部に設けられる開口を経由して引き回され、
前記板部材を接地電位につなげることを特徴とする電気機器。 - 前記板部材は第1板材部と、前記電力変換部側に向かって突出するように構成された前
記取付面を含む第2板材部と、を含み、第1板材部と第2板材部とは段差状であることを
特徴する請求項1に記載の電気機器。 - 前記複数のスイッチ素子と前記板部材とを共通の接地電位につなげることを特徴とする
請求項1又は請求項2に記載の電気機器。
Priority Applications (1)
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- 2016-10-06 JP JP2016197740A patent/JP6277434B2/ja active Active
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