JP6428271B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関するもので、特に動作時に発生する電磁ノイズを低減するためのノイズフィルタ要素を備えた電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device including a noise filter element for reducing electromagnetic noise generated during operation.
電力変換装置の動作時に発生する電磁ノイズは、制御回路の誤動作を招来する要因となる。このため、電力変換装置の多くでは、回路基板にノイズフィルタ要素としてフェライトコアや電磁コイルを搭載し、これらフェライトコアや電磁コイルを通過するように電源ラインを配設することで電磁ノイズを低減するようにしている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
Electromagnetic noise generated during the operation of the power conversion device becomes a factor that causes a malfunction of the control circuit. For this reason, in many power conversion devices, a ferrite core or an electromagnetic coil is mounted on a circuit board as a noise filter element, and a power line is disposed so as to pass through the ferrite core or the electromagnetic coil to reduce electromagnetic noise. (For example, refer to
ところで、昨今の電力変換装置には、設置スペースの問題から外形寸法の小型化、特に設置場所に対する投影面積の小型化が要求されている。こうした要求に応えるには、回路基板に対する電子部品の実装効率を向上させることが重要となる。しかしながら、上述した電力変換装置にあっては、フェライトコアや電磁コイルによって回路基板の実装領域が減少するため、電子部品の実装効率を向上させることが困難であり、外形寸法を小型化することも難しいのが実情である。 By the way, recent power conversion devices are required to have a smaller external dimension, particularly a projection area with respect to the installation location, due to the problem of installation space. In order to meet these requirements, it is important to improve the mounting efficiency of electronic components on the circuit board. However, in the power conversion device described above, the mounting area of the circuit board is reduced by the ferrite core and the electromagnetic coil, so it is difficult to improve the mounting efficiency of the electronic components, and the external dimensions can be reduced. The reality is difficult.
本発明は、上記実情に鑑みて、電子部品の実装効率が低下する事態を抑え、電磁ノイズの影響を低減することのできる電力変換装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing a situation in which the mounting efficiency of electronic components is reduced and reducing the influence of electromagnetic noise.
上記目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、電力変換回路が構成された回路基板と、端子ホルダを介して前記回路基板に搭載したネジ端子台と、前記ネジ端子台から前記電力変換回路に至る電源ラインを囲繞するように配設したノイズフィルタ要素とを備えた電力変換装置において、前記回路基板に対する前記端子ホルダの投影領域に重なる態様で前記ノイズフィルタ要素を配設したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power conversion device according to the present invention includes a circuit board on which a power conversion circuit is configured, a screw terminal block mounted on the circuit board via a terminal holder, and the power from the screw terminal block. A power conversion device including a noise filter element disposed so as to surround a power supply line leading to the conversion circuit, wherein the noise filter element is disposed in a manner overlapping with a projection region of the terminal holder with respect to the circuit board. Features.
また、本発明は、上述した電力変換装置において、前記ノイズフィルタ要素は、円筒状を成すフェライトコアによって構成したものであり、軸心が前記回路基板の実装面に対して直交する姿勢で配設したことを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described power conversion device, wherein the noise filter element is configured by a cylindrical ferrite core, and the axis is disposed in a posture orthogonal to the mounting surface of the circuit board. It is characterized by that.
また、本発明は、上述した電力変換装置において、前記端子ホルダに前記ノイズフィルタ要素を保持するフィルタ要素保持部を設けたことを特徴とする。 In the power converter described above, the present invention is characterized in that the terminal holder is provided with a filter element holding portion for holding the noise filter element.
また、本発明は、上述した電力変換装置において、前記フィルタ要素保持部は、前記端子ホルダに設けた平板状体であり、結束用索状体を巻き掛けることによって前記ノイズフィルタ要素を結束した状態に維持するものであることを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described power conversion device, wherein the filter element holding portion is a flat plate provided on the terminal holder, and the noise filter element is bound by winding the binding rope. It is characterized in that it is to be maintained.
また、本発明は、上述した電力変換装置において、前記フィルタ要素保持部は、前記ノイズフィルタ要素の一端面が搭載される台状体と、前記台状体に前記ノイズフィルタ要素を搭載した場合に前記ノイズフィルタ要素の他端面に当接することにより前記ノイズフィルタ要素の前記端子ホルダに対する相対移動を規制する当接体とを有したことを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described power conversion device, wherein the filter element holding unit includes a trapezoid body on which one end face of the noise filter element is mounted, and the noise filter element mounted on the trapezoid body. And a contact body that restricts relative movement of the noise filter element with respect to the terminal holder by contacting the other end surface of the noise filter element.
本発明によれば、回路基板に対する端子ホルダの投影領域と、回路基板に対するノイズフィルタ要素の投影領域とが重なるようにこれらネジ端子台及びノイズフィルタ要素を配設するようにしているため、投影領域が重なった分だけ回路基板に対する電子部品の実装領域を確保することができるようになる。従って、電磁ノイズの影響を低減すべくノイズフィルタ要素を設けた場合にも、電子部品の実装効率が低下する事態を抑えることが可能となる。 According to the present invention, since the screw terminal block and the noise filter element are arranged so that the projection area of the terminal holder on the circuit board and the projection area of the noise filter element on the circuit board overlap, the projection area It is possible to secure an electronic component mounting area on the circuit board by the amount of overlap. Therefore, even when a noise filter element is provided to reduce the influence of electromagnetic noise, it is possible to suppress a situation where the mounting efficiency of the electronic component is lowered.
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る電力変換装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a power converter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1及び図2は、本発明の実施の形態1である電力変換装置に適用する回路基板の要部を示したものである。ここで例示する回路基板1は、図3に示すように、商用電源CPから供給される交流電圧を電力変換回路2によって周波数・振幅の異なる交流電圧に変換した後に誘導モータや同期モータ等の負荷Mに出力するもので、ネジ端子台10を備えている。ネジ端子台10は、商用電源CPの電源ケーブルcbを電力変換回路2に接続するための外部端子であり、図1及び図2に示すように、端子ホルダ110及び複数のブスバー(電源ライン)210を備えて構成してある。
(Embodiment 1)
1 and 2 show a main part of a circuit board applied to the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the
端子ホルダ110は、合成樹脂等の絶縁部材によって略直方体となるように成形したもので、上面に複数の端子部120を有している。端子部120は、それぞれ上面及び前面が開口する一方、左右両側面及び背面が仕切壁部121,122によって囲まれた矩形の領域であり、端子ホルダ110の長手方向に沿って並設してある。各端子部120の背面に位置する仕切壁部(以下、後背壁部121という)は、端子ホルダ110の上面から上方に向けて突出した後、後方に向けて略直角に屈曲するように延在している。後背壁部121において端子ホルダ110の上面に対応する部位には、前方側から背面側に貫通するように挿入溝121aが形成してある。
The
端子ホルダ110の両側に位置する側壁111は、端子部120よりも下方に位置する部分が一様な幅を有する一方、端子部120よりも上方に位置する部分が上方に向けて漸次後方に突出して後背壁部121の後端縁に連続している。すなわち、この端子ホルダ110では、回路基板1に当接する下端面の外形形状に比較して上端部が背面側に突出しており、上端部の外形寸法が回路基板1への投影領域となっている。
The
ブスバー210は、銅や銅合金等の良導体から成る幅の狭い帯状の薄板状部材であり、端子部120のそれぞれに対応して設けてある。それぞれのブスバー210は、後背壁部121の背面側から挿入溝121aを介して一方の端部(以下、端子端部211という)を端子部120の上面に配置した状態で端子ホルダ110に配設してある。端子部120の上面に配置したブスバー210の端子端部211には、それぞれ端子ネジ212によって座金213が螺合してあり、端子ネジ212を適宜弛緩・締結することによって座金213との間に電源ケーブルcbを接続することが可能である。
The
図4−2、図5−1及び図5−2に示すように、ブスバー210において後背壁部121の背面側に位置する部分は、互いに近接するように湾曲しながら端子ホルダ110の下端側に向けて延在した後、再び離隔するように湾曲し、個々の延在端部が端子ホルダ110の下端面よりも下方に突出してリード端部214となっている。図には明示していないが、リード端部214は、回路基板1に設けられた差し込み孔に挿入された状態でハンダ付けされることにより、ブスバー210を回路基板1の電力変換回路2に電気的に接続するものである。図2からも明らかなように、ブスバー210は、端子ホルダ110の後背壁部121において後方に延在した部分によって上方域のほとんどが覆われている。
As shown in FIGS. 4-2, 5-1, and 5-2, the portion of the
図4−1及び図5−2に示すように、端子ホルダ110の背壁112には、結束用保持壁部(フィルタ要素保持部:平板状体)113が一体に設けてある。結束用保持壁部113は、背壁112の背面から後方に向けて突出した平板状部分であり、背壁112に対して直交し、かつ鉛直方向に沿って延在している。結束用保持壁部113の突出縁部には、一方の表面の全長にわたる部位に抜け止め用のリブ113aが設けてある。
As shown in FIG. 4A and FIG. 5B, the
この結束用保持壁部113には、結束バンド(結束用索状体)130を介して一対のフェライトコア(ノイズフィルタ要素)20が保持させてある。フェライトコア20は、同一の寸法に形成した円筒状を成すもので、互いに軸心を合致させた場合の軸方向に沿った長さが結束用保持壁部113の上下方向に沿った寸法よりもわずかに長くなるように設定してある。これらのフェライトコア20は、軸心が上下方向に沿い、かつそれぞれの外周面が結束用保持壁部113及び端子ホルダ110の背壁112に当接した状態で結束バンド130によって結束用保持壁部113に結束してある。フェライトコア20の上端面には、その過半部分を覆うように、端子ホルダ110の後背壁部121において後方に延在した部分が配置されている。フェライトコア20の中心孔21には、複数のブスバー210において互いに近接した部分が貫通するように配設してある。
The
上記のように構成したネジ端子台10は、ブスバー210のリード端部214を回路基板1に半田付けすることにより、端子ホルダ110の下端面が実装面に当接し、フェライトコア20の軸心が実装面に直交した状態で回路基板1に搭載されることになる。この状態からブスバー210の端子端部211に商用電源CPの電源ケーブルcbを接続すれば、商用電源CPから供給される交流電力が電力変換回路2によって相数・周波数・電圧の異なる交流電力に変換されることになる。この間、上述のネジ端子台10によれば、電力変換回路2に至るブスバー210がフェライトコア20の中心孔21を通過するため、動作時に発生する電磁ノイズの影響が低減され、制御回路3(図3参照)が誤動作する等の問題を防止できるようになる。
In the
しかも、図1及び図2に示すように、フェライトコア20は、上端面の一部が端子ホルダ110の後背壁部121において後方に延在する部分に覆われた状態、つまり回路基板1に対する端子ホルダ110の投影領域内に重なるように配設してある。従って、回路基板1に対する端子ホルダ110の投影領域とフェライトコア20の投影領域とが重なった分だけ回路基板1に対する電子部品の実装領域を確保することができ、電力変換装置の外形寸法が大型化するのを抑えた上で電磁ノイズの影響を低減することが可能となる。
Moreover, as shown in FIGS. 1 and 2, the
(実施の形態2)
図6−1〜図7−2は、本発明の実施の形態2である電力変換装置の回路基板に搭載するネジ端子台10′を示したものである。ここで例示するネジ端子台10′は、実施の形態1と同様、商用電源から供給される交流電力を電力変換回路によって相数・周波数・電圧等の異なる交流電力に変換した後、同期モータ等の負荷に出力する回路基板に搭載するもので、実施の形態1とは、ノイズフィルタ要素であるフェライトコアを端子ホルダに保持するための構成のみが異なっている。以下、実施の形態1と異なる構成について詳述し、実施の形態1と同様の構成については、同一の符号を付して詳細説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIGS. 6-1 to 7-2 show the
図5−1及び図5−3に示すように、端子ホルダ110の背壁112には、左右の側壁部(フィルタ要素保持部)114、底壁部(フィルタ要素保持部:台状体)115及び当接壁部(フィルタ要素保持部:当接体)116がそれぞれ一体に設けてある。側壁部114は、背壁112の背面から後方に向けて互いに平行となるように突出した平板状部分であり、背壁112に対して直交し、かつ鉛直方向に沿って延在している。側壁部114の間には、フェライトコア20の外径寸法に等しい間隔が確保してある。底壁部115は、背壁112の背面から側壁部114の下端部間を覆うように突出した平板状部分である。この底壁部115には、ほぼ中央となる部分にブスバー用切欠115aが設けてある。当接壁部116は、背壁112の背面において側壁部114のほぼ中間となる位置から側壁部114と平行となるように突出した平板状部分であり、その下端面と底壁部115の上面との間にフェライトコア20の軸方向に沿った長さに等しい間隔を確保した位置に設けてある。当接壁部116の下面には、係合突起116aが設けてある。係合突起116aは、背壁112の背面からフェライトコア20の板厚に相当する距離だけ離隔した位置から下方に向けてわずかに球状に突出したものである。
As illustrated in FIGS. 5A and 5C, the
上述した側壁部114、底壁部115及び当接壁部116の間には、一対のフェライトコア20が保持させてある。すなわち、フェライトコア20は、軸心が上下方向に沿った姿勢でこれら側壁部114及び底壁部115の間に挿入すると、下端面が底壁部115の上面に当接するとともに、外周面が左右の側壁部114に当接した状態となる。この状態からフェライトコア20をさらに端子ホルダ110の背壁112に近接させる方向に押し込むと、当接壁部116の下面に形成した係合突起116aがフェライトコア20の上端面に当接することにより、適宜撓んでフェライトコア20の通過を許容する。フェライトコア20の外周面が背壁112の背面に当接すると、係合突起116aがフェライトコア20の中心孔21に配置された状態になり、係合突起116aがフェライトコア20の内周面に係合することによって端子ホルダ110に対するフェライトコア20の離脱する方向への移動が阻止される。実施の形態1と同様、フェライトコア20の上端面には、その過半部分を覆うように、端子ホルダ110の後背壁部121において後方に延在した部分が配置されている。フェライトコア20の中心孔21には、複数のブスバー210において互いに近接した部分が貫通するように配設してある。
A pair of
実施の形態2のネジ端子台10′についても、ブスバー210のリード端部214を回路基板1に半田付けすることにより、端子ホルダ110の下端面が実装面に当接し、フェライトコア20の軸心が実装面に直交した状態で回路基板1に搭載されることになる。この状態からブスバー210の端子端部211に商用電源CPの電源ケーブルcbを接続すれば、商用電源CPから供給される交流電力が電力変換回路2によって相数・周波数・電圧の異なる交流電力に変換されることになる。この間、上述のネジ端子台10′によれば、電力変換回路2に至るブスバー210がフェライトコア20の中心孔21を通過するため、動作時に発生する電磁ノイズの影響が低減され、制御回路3が誤動作する等の問題を防止できるようになる。
Also for the
しかも、フェライトコア20は、上端面の一部が端子ホルダ110の後背壁部121において後方に延在した部分に覆われた状態、つまり回路基板1に対する端子ホルダ110の投影領域内に重なるように配設してある。従って、回路基板1に対する端子ホルダ110の投影領域とフェライトコア20の投影領域とが重なった分だけ回路基板1に対する電子部品の実装領域を確保することができ、電力変換装置の外形寸法が大型化するのを抑えた上で電磁ノイズの影響を低減することが可能となる。
In addition, the
尚、上述した実施の形態1及び実施の形態2では、ノイズフィルタ要素として円筒状を成すフェライトコア20を例示しているが、必ずしもフェライトコア20に限らない。また、端子ホルダ110にノイズフィルタ要素を保持させるようにしているため、ノイズフィルタ要素とネジ端子台10,10′とを一体に取り扱うことができ、例えば回路基板1への組立作業を容易化できる等の利点がある。しかしながら、本発明では、必ずしもノイズフィルタ要素を端子ホルダ110に保持させる必要はなく、回路基板1に対する端子ホルダ110の投影領域に重なる態様でノイズフィルタ要素が配設されていれば、直接回路基板1にノイズフィルタ要素を保持させるようにしても構わない。また、ノイズフィルタ要素を保持させる姿勢についても、必ずしも回路基板の実装面に対して直交させる必要はない。
In the first and second embodiments described above, the
1 回路基板
2 電力変換回路
10,10′ ネジ端子台
20 フェライトコア
110 端子ホルダ
111 側壁
112 背壁
113 結束用保持壁部
114 側壁部
115 底壁部
116 当接壁部
130 結束バンド
210 ブスバー
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記端子ホルダは、上面及び前面のみが開口されている端子部と、前記端子部の背面に位置する後背壁部と、を有し、下端面が前記回路基板の実装面に当接する態様で前記回路基板に搭載され、
前記後背壁部は、前記端子部の前記上面より上方に突出したものであり、前記後背壁部の上端部には後方に向けて屈曲することにより前記回路基板の実装面に対向するように延在した部分が設けられ、
前記電源ラインは、一端部が前記端子部の前記上面に配置され、かつ他端部が前記後背壁部を通過することにより前記後背壁部よりも背面側において前記端子ホルダの外部に延在し、さらに当該端子ホルダの外部に延在した部分において前記回路基板に接続されており、
前記ノイズフィルタ要素は、前記後背壁部よりも背面側に延在した部分において前記電源ラインを囲繞し、かつ前記後背壁部の後方に向けて屈曲した部分の前記回路基板への投影領域に重なる態様で配設されていることを特徴とする電力変換装置。 A circuit board on which a power conversion circuit is configured, a screw terminal block mounted on the circuit board via a terminal holder, and a noise filter disposed so as to surround a power supply line from the screw terminal block to the power conversion circuit In a power conversion device comprising elements,
The terminal holder includes a terminal portion which only the upper surface and the front surface is opened, anda wall behind portion located on a rear surface of the terminal portion, the lower end surface contact the mounting surface of the circuit board embodiment Mounted on the circuit board,
The rear wall portion protrudes upward from the upper surface of the terminal portion , and the upper end portion of the rear wall portion is bent rearward so as to face the mounting surface of the circuit board. Existing part is provided,
One end of the power supply line is disposed on the upper surface of the terminal portion, and the other end of the power supply line extends outside the terminal holder on the back side of the back wall portion by passing through the back wall portion. In addition, it is connected to the circuit board in a portion extending to the outside of the terminal holder,
The noise filter element surrounds the power supply line in a portion extending to the back side from the back wall portion, and overlaps a projection region on the circuit board at a portion bent toward the rear of the back wall portion. A power conversion device arranged in a mode .
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