JP7280124B2 - ２つの直流電圧モードを有する電力変換装置及びモータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの直流電圧モードを有する電力変換装置及びモータ駆動装置に関する。

工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいは各種ロボット内のモータの駆動を制御するモータ駆動装置においては、交流電源から入力された交流電圧を整流器（コンバータ）にて直流電圧に変換してＤＣリンクへ出力し、さらにインバータにてＤＣリンクにおける直流電圧を交流電圧に変換して、この交流電圧を駆動軸ごとに設けられたモータに駆動電圧として供給している。「ＤＣリンク」とは、整流器の直流出力側とインバータの直流入力側とを電気的に接続する回路部分のことを指し、「ＤＣリンク部」、「直流リンク」、「直流リンク部」、「直流母線」あるいは「直流中間回路」などとも別称されることもある。

ＤＣリンクには、整流器の直流出力の脈動分を抑える機能とともに直流電力を蓄積する機能を有するコンデンサが設けられる。このようなコンデンサは、平滑コンデンサやＤＣリンクコンデンサとも称される。ＤＣリンクに蓄積できる直流電力が多いほど、インバータはモータに多くの駆動電力を供給することができ、モータ制御の自由度が増す。このため、ＤＣリンクに設けられるコンデンサとして、単一の大容量コンデンサが用いられたり、複数のコンデンサが並列接続されたものが用いられている。

ＤＣリンクにおけるコンデンサとして用いられることの多い電解コンデンサは、少ない体積で大きい容量を確保することができるという利点を有する一方で、耐圧が低いという欠点がある。そこで、ＤＣリンクにおける高い直流電圧に耐えられるよう、複数のコンデンサが直列接続されたり、複数のコンデンサが並列接続されてなるコンデンサ群が直列接続されることがある。

例えば、米国や欧州など交流電源電圧が高い地域で使用されるモータ駆動装置では、整流器による整流後の直流電圧すなわちＤＣリンクにおけるコンデンサに印加される直流電圧も高くなる（例えば４００［Ｖ］）。このような場合、複数のコンデンサを直列接続することで、個々のコンデンサに印加される電圧が耐圧を超えないようにすることが多い。一方で、交流電源電圧が低い地域で使用されるモータ駆動装置では、ＤＣリンクにおけるコンデンサに印加される直流電圧も低くなるので（例えば２００［Ｖ］）、コンデンサの耐圧を超えないことがある。このような場合、複数のＤＣリンクコンデンサを直列接続する必要はない。

このように、低交流電源電圧地域と高交流電源電圧地域とでは、要求されるモータ駆動装置内のインバータの直流入力側（すなわちＤＣリンク）の構成が異なるので、複数種類のインバータを作り分ける必要がある。このため、部品点数が多くなる問題があった。そこで、モータ駆動装置の製造にあたっては、並列接続された複数のコンデンサからなるコンデンサ群を２つ構成し、切替用部品を用いてこれら２つのコンデンサ群の接続関係を選択的に切り替えるようにすることで、出荷される地域に応じたモータ駆動装置を低コストで効率よく製造できるようにしている。例えば、高交流電源電圧地域に出荷されるモータ駆動装置を製造する場合は、切替用部品を用いて２つのコンデンサ群を直列接続し、低交流電源電圧地域に出荷されるモータ駆動装置を製造する場合は、切替用部品を用いて２つのコンデンサ群を並列接続する。

例えば、入力端に受電した交流を整流する入力整流器と、入力整流器の出力側に接続された第一のインバータ及び第二のインバータと、該インバータそれぞれの出力側に接続された高周波トランスと、この高周波トランスの出力側に接続された出力整流器とで形成される直流生成手段と、該インバータそれぞれの入力側の直流電圧を二種類の受電電圧系に対応し切換える切換手段とによって、形成されるアーク応用機器電源装置において、該入力整流器の出力端をインバータ入力端に接続する部分で直列・並列切替え自在にして所定の直流電圧がインバータ入力端に給電されるようにし、直列接続の場合において第一のインバータ入力端電圧と第二のインバータ入力端電圧との電圧分担の不均衡を抑制する為の電圧均衡制御手段を具備することを特徴としたアーク応用機器電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、配線パターンが基板上に形成された入力電源回路にて変換された電源を用いて電池を充電する充電回路装置において、入力電源回路が、全波整流回路用の配線と半波整流回路用の配線の共通となる配線部分をランドとして形成された配線パターン上に、所定のランド間に該当する部品と、該当する部品のないランド間にはジャンパー部品を実装して全波整流回路又は半波整流回路を形成することを特徴とする充電回路装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

例えば、内部接続の切換えにより低電圧、高電圧の２種の交流電源それぞれを入力電源として動作するインバータ構成の電源装置において、前記入力電源を整流する入力整流器と、前記入力整流器の正、負出力端子にそれぞれ一端が接続された第１、第２の平滑コンデンサと、前記入力電源の低電圧時前記両平滑コンデンサの他端を前記入力整流器の負、正出力端子それぞれに接続し、前記入力電源の高電圧時前記両平滑コンデンサの他端を直結する接続切換器と、前記入力整流器の正、負出力端子間に直列接続されて交互にスイッチングするインバータ用の２個のスイッチング素子と、前記入力整流器の正、負出力端子間に直列接続された２個の直流カット兼インバータ電源用コンデンサと、前記両スイッチング素子の接続点と前記両直流カット兼インバータ電源用コンデンサの接続点との間に１次巻線が設けられ２次巻線に負荷が接続される出力変圧器とを備えた電源装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

例えば、コンデンサを構成する対向する少なくとも一対の電極、及び当該電極と接続する端子とを含む複数の配線部と、前記配線部の端子間の接続を選択的に切り換える切換部とを備え、前記切換部による端子間の選択的接続により所定のコンデンサ容量を形成することを特徴とするプリント基板が知られている（例えば、特許文献４参照。）。

例えば、ＮＰＮトランジスタのコレクタは第一の抵抗を介して第一のコンデンサの正極に接続し、該ＮＰＮトランジスタのエミッタは前記第一のコンデンサの負極に接続し、前記第一のコンデンサの正極と前記ＮＰＮトランジスタのベース間に第二の抵抗を接続し、ＰＮＰトランジスタのコレクタは第三の抵抗を介して第二のコンデンサの負極に接続し、該ＰＮＰトランジスタのエミッタは前記第二のコンデンサの正極に接続し、前記第二のコンデンサの負極と前記ＰＮＰトランジスタのベース間に第四の抵抗を接続し、前記ＮＰＮトランジスタのエミッタと前記ＰＮＰトランジスタのエミッタを接続し、前記ＮＰＮトランジスタのベースと前記ＰＮＰトランジスタのベースを接続して構成したことを特徴とするコンデンサ直列体の分圧回路が知られている（例えば、特許文献５参照。）。

特開２００４－３５８５４３号公報 特開平５－３８０６１号公報 実開平５－２３７９５号公報 特開２００５－２４３７４２号公報 特開平１０－２９５０８１号公報

モータ駆動装置を低交流電源電圧用と高交流電源電圧用とに作り分けるために用いられる、並列接続された複数のコンデンサからなる２つのコンデンサ群の接続関係を切り替えるための切替用部品は、大電流が流れることから、バスバーにて構成されることが多い。バスバーは、例えば銅、真鍮、アルミなどの金属からなり、板金加工により製造される。しかしながら、板金加工は金型の費用が高く、その結果、モータ駆動装置の製造コストの増大を招く。また、低交流電源電圧用及び高交流電源電圧用のそれぞれについて、切替用部品を用意する必要があることから、製造時に、複数種類の切替用部品の在庫を確保しておかなければならず、製造管理が煩雑になる。したがって、低交流電源電圧用と高交流電源電圧用に対応可能な、製造容易で低コストの電力変換装置及びモータ駆動装置が望まれる。

本開示の一態様によれば、電力変換装置は、入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ部と、１つまたは互いに並列接続された複数のコンデンサからなる第１のコンデンサ群であって、第１のコンデンサ群の正極がインバータ部の直流入力側の正極に電気的に接続された第１のコンデンサ群と、１つまたは互いに並列接続された複数のコンデンサからなる第２のコンデンサ群であって、第２のコンデンサ群の負極がインバータ部の直流入力側の負極に電気的に接続された第２のコンデンサ群と、第１のコンデンサ群の正極に電気的に接続された第１の端子部と、第１のコンデンサ群の負極に電気的に接続された第２の端子部と、第２のコンデンサ群の正極に電気的に接続された第３の端子部と、第２のコンデンサ群の負極に電気的に接続された第４の端子部と、を備え、第１の端子部と第３の端子部との間の距離と、第２の端子部と第４の端子部との間の距離とが略同一である。

また、本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、交流電源から入力された交流電力を直流電圧に変換して出力する整流器と、整流器に接続され、整流器から入力された直流電圧を、モータを駆動するための交流電圧に変換して出力する上記電力変換装置とを備える。

本開示の一態様によれば、低交流電源電圧用と高交流電源電圧用に対応可能な、製造容易で低コストの電力変換装置及びモータ駆動装置を実現することができる。

本開示の第１の実施形態による電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は電力変換装置内の第１～第４の端子部の配置を例示する正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。 スルーホールにおけるランドからなる第１～第４の端子部を例示する図であって、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は正面図である。 本開示の第１の実施形態による低直流電圧モードにおける電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は第１の電気伝導体及び第２の電気伝導体の設置例を示す正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。 本開示の第１の実施形態による高直流電圧モードにおける電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は第３の電気伝導体の設置例を示す正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。 本開示の第１の実施形態による電力変換装置を例示する外観図である。 本開示の第１～第４の実施形態による電力変換装置を備えるモータ駆動装置を示す図である。 本開示の第２の実施形態による電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は電力変換装置内の第１～第４の端子部の配置を例示する正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。 本開示の第２の実施形態による電力変換装置における第１～第３の電気伝導体の設置例を示す正面図であって、（Ａ）は低直流電圧モードにおける第１～第３の電気伝導体の設置例を示し、（Ｂ）は高直流電圧モードにおける第１～第３の電気伝導体の設置例を示す。 本開示の第３の実施形態による電力変換装置を示す回路図であって、（Ａ）は電気伝導体が接続されていないときの電力変換装置を示し、（Ｂ）は低直流電圧モードにおける電力変換装置を示し、（Ｃ）は高直流電圧モードにおける電力変換装置を示す。 本開示の第４の実施形態による電力変換装置を示す回路図である。 本開示の第４の実施形態による電力変換装置の製造時における検査処理を示すフローチャートである。 本開示の第４の実施形態による電力変換装置の製造時における検査処理の変形例を示すフローチャートである。

以下図面を参照して、２つの直流電圧モードを有する電力変換装置及びモータ駆動装置について説明する。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施をするための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。なお、説明を簡明なものとするために、各要素を「電気的に接続する」との表現については、単に「接続する」と表記することがある。

図１は、本開示の第１の実施形態による電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は電力変換装置内の第１～第４の端子部の配置を例示する正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。

本開示の第１の実施形態による電力変換装置１は、インバータ部１１と、第１のコンデンサ群１２と、第２のコンデンサ群１３と、第１の端子部１４と、第２の端子部１５及び１５’と、第３の端子部１６及び１６’と、第４の端子部１７と、第１の抵抗１８と、第２の抵抗１９とを備える。また、電力変換装置１は、直流入力側に、正極直流端子４１と負極直流端子４２とを備える。

インバータ部１１は、入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力する。すなわち、インバータ部１１は、インバータ制御部（図示せず）から受信したスイッチング指令に基づき各スイッチング素子がオンオフ制御されることにより、インバータ部１１の直流側の正極と負極との間に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧をインバータ部１１の交流側の端子間に出力する。また、インバータ部１１は、インバータ制御部から受信したスイッチング指令に基づき各スイッチング素子がオンオフ制御されることにより、インバータ部１１の交流側の端子間に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧をインバータ部１１の直流側の正極と負極との間に出力することもできる。

インバータ制御部（図示せず）は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、ＤＳＰやＦＰＧＡなどの演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、上述の各部の機能を実現することができる。またあるいは、インバータ制御部を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。また、インバータ制御部は、例えば工作機械の数値制御装置内に設けられてもよい。

インバータ部１１は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。インバータ部１１の交流側に接続される負荷が、三相の電気機器である場合には、三相交流電圧を出力するために三相のブリッジ回路として構成され、単相の電気機器である場合には、単相交流電圧を出力するために単相のブリッジ回路として構成される。インバータ部１１の交流側に接続される負荷の例としては、モータなどがある。インバータ部１１のブリッジ回路を構成するスイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、トランジスタなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。

インバータ部１１の直流側の正極及び負極には、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３が接続される。

第１のコンデンサ群１２は、１つまたは互いに電気的に並列接続された複数のコンデンサからなる。第１のコンデンサ群１２の正極は、インバータ部１１の直流入力側の正極に電気的に接続される。

第２のコンデンサ群１３は、１つまたは互いに電気的に並列接続された複数のコンデンサからなる。第２のコンデンサ群１３の負極は、インバータ部１１の直流入力側の負極に電気的に接続される。

第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３は、インバータ部１１が交流電圧を出力するのに用いられる直流電力を蓄積する機能を有するととともに、電力変換装置１の直流側に整流器（図１では図示せず）が設けられた際の整流器の直流出力の脈動分を抑える機能を有する。第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３を構成する各コンデンサは、例えば電解コンデンサであるが、その代替例としてフィルムコンデンサなどであってもよい。

なお、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３を構成するコンデンサの個数は、本実施形態を特に限定するものではない。図１では一例として、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３が各々、４個のコンデンサが並列接続されて構成される場合を示している。第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の各々が１個のコンデンサからなる場合は、例えば単体の大容量コンデンサで構成されてもよい。

第１の抵抗１８は、第１のコンデンサ群１２に電気的に並列接続され、第１の抵抗１８の一端は後述する第１の端子部１４に電気的に接続される。

第２の抵抗１９は、第２のコンデンサ群１３に電気的に並列接続され、第２の抵抗１９の一端は第４の端子部１７に電気的に接続される。

第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９は、後述する高直流電圧モードにおいて第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３のそれぞれに印加される電圧がアンバランスになるのを防ぐための分圧抵抗としての機能を有する。それゆえ、第１の抵抗１８の抵抗値と第２の抵抗１９の抵抗値とは同じ大きさに設定される。

電力変換装置１を製造時において、第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とを並列接続にするか直列接続にするかは、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３内の各コンデンサの耐圧と、電力変換装置１の直流入力側のＤＣリンク電圧の大きさとの関係によって決定される。ＤＣリンク電圧の大きさが、コンデンサ１個当たりの耐圧よりも小さい場合は、第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とが並列接続される低直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する。ＤＣリンク電圧の大きさが、コンデンサ１個当たりの耐圧よりも大きい場合は、第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とが直列接続される高直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する。第１の端子部１４、第２の端子部１５及び１５’、第３の端子部１６及び１６’、及び第４の端子部１７の電気的接続関係を選択的に切り替えることで、低直流電圧モード用の電力変換装置１と高直流電圧モード用の電力変換装置１を作り分けることができる。これにより、低直流電圧モード用の電力変換装置１と高直流電圧モード用の電力変換装置１との間で、多くの部品の共通化することができ、電力変換装置１を製造コスト及び製造の手間を削減することができる。

第１の端子部１４は、第１のコンデンサ群１２の正極に電気的に接続される。また、第１の端子部１４は、電力変換装置１の直流側を外部機器（例えば整流器）と接続するための正極直流端子４１に電気的に接続される。上述のように第１のコンデンサ群１２の正極はインバータ部１１の直流入力側の正極に電気的に接続されるので、正極直流端子４１と第１の端子部１４とインバータ部１１の直流入力側の正極とは、同電位となる。

第２の端子部１５及び１５’は、第１のコンデンサ群１２の負極に電気的に接続される。なお、第２の端子部１５と第２の端子部１５’とは同一電位であるので、第２の端子部１５’を省略し、第２の端子部１５のみを設けてもよい。

第３の端子部１６及び１６’は、第２のコンデンサ群１３の正極に電気的に接続される。なお、第３の端子部１６と第３の端子部１６’とは同一電位であるので、第３の端子部１６’を省略し、第３の端子部１６のみを設けてもよい。

第４の端子部１７は、第２のコンデンサ群１３の負極に電気的に接続される。また、第４の端子部１７は、電力変換装置１の直流側を外部機器（例えば整流器）と接続するための負極直流端子４２に電気的に接続される。上述のように第２のコンデンサ群１３の負極はインバータ部１１の直流入力側の負極に電気的に接続されるので、負極直流端子４２と第４の端子部１７とインバータ部１１の直流入力側の負極とは、同電位となる。

図２は、スルーホールにおけるランドからなる第１～第４の端子部を例示する図であって、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は正面図である。図２に示すように、第１の端子部１４、第２の端子部１５及び１５’、第３の端子部１６及び１６’、並びに第４の端子部１７の各々は、例えば、スルーホールにおけるランド５１として設けられる。ランド５１は、部品の物理的取り付け及び電気的接続に用いる導体パターンである。ランド５１の穴の形状は本実施形態を特に限定するものではなく、図２に例示ずるように丸穴であってもよく、あるいは長穴であってもよく、あるいは角穴であってもよい。ランド５１からなる第１の端子部１４、第２の端子部１５及び１５’、第３の端子部１６及び１６’、並びに第４の端子部１７は、プリント板や成形板である絶縁基板５０に設けられる。

第１の実施形態では、図１（Ａ）に示すように、絶縁基板５０に設けられる第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離とは、同一である。これら２つの距離は厳密に同一でなくてもよく、後述する同じ長さに成形される第１の電気伝導体２１及び第２の電気伝導体２２を、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間、及び第２の端子部１５と第４の端子部１７との間それぞれについて電気的に接続できる程度に、略同一であればよい。なお、ここに挙げた第１の端子部１４と第３の端子部１６との間及び第２の端子部１５と第４の端子部１７との間以外の、第１の端子部１４、第２の端子部１５及び１５’、第３の端子部１６及び１６’、並びに第４の端子部１７の各端子間の距離は、第１の実施形態では任意に設定可能である。

絶縁基板５０において、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間は第１の電気伝導体２１により電気的に接続することができ、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間は第２の電気伝導体２２により電気的に接続することができる。また、絶縁基板５０において、第２の端子部１５’と第３の端子部１６’との間は第３の電気伝導体２３により電気的に接続することができる。なお、第２の端子部１５’及び第３の端子部１６’を省略する場合は、第２の端子部１５と第３の端子部１６との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続することができる。

第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３は、電力変換装置１内の第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係を選択的に切り替えるための切替用部品である。第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３の各々は、例えばバスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）、導電性ケーブル、あるいは外周面が絶縁被膜で覆われた絶縁被膜付き導電性部材などがある。バスバー及び導電性ケーブルは、大容量の電流を導電するための導体であり、銅、真鍮あるいはアルミなどの金属を板金加工することにより製造される。絶縁被膜付き導電性部材についても、導電性部材部分は、大容量の電流を導電するための導体であり、銅、真鍮あるいはアルミなどの金属を板金加工することにより製造される。特に、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３の各々を絶縁被膜付き導電性部材にて構成する場合は、当該絶縁被膜付き導電性部材の各端子部に対する接続部分については、絶縁被膜は剥がされて導電性部材が外部に露出する。導電性ケーブル及び絶縁被膜付き導電性部材は、高剛性を有したものであってもよく、あるいは可撓性を有したものであってもよい。以下の実施形態では、一例として、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３の各々をバスバーにて構成する場合について説明する。

第１の実施形態では、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離とは略同一であるので、第１の電気伝導体２１及び第２の電気伝導体２２は、同一の長さとなるよう、同一の金型を用いた板金加工により製造される。よって、第１の実施形態によれば、第１の電気伝導体２１及び第２の電気伝導体２２としての切替用部品、及び第３の電気伝導体２３としての切替用部品の、合計２種類の切替用部品を、板金加工により製造すればよい。このように、第１の電気伝導体２１と第２の電気伝導体２２とは、共通の切替用部品として製造することができるので、切替用部品の種類を削減できる。

第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３を用いて、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間、第２の端子部１５’と第３の端子部１６’との間を、電気的な接続関係を切り替えることで、電力変換装置１内の第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係を選択的に切り替えることができる。なお、第２の端子部１５’及び第３の端子部１６’を省略する場合は、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３を用いて、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間、第２の端子部１５と第３の端子部１６との間を、電気的な接続関係を切り替えることで、電力変換装置１内の第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係を選択的に切り替えることができる。

図３は、本開示の第１の実施形態による低直流電圧モードにおける電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は第１の電気伝導体及び第２の電気伝導体の設置例を示す正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。

直流側に接続される整流器（図示せず）に低電圧の交流電源が接続される電力変換装置１においては、インバータ部１１に入力される直流電圧であるＤＣリンク電圧も、低電圧（例えば２００［Ｖ］）になる。ＤＣリンク電圧の大きさがコンデンサ１個当たりの耐圧よりも大きいような環境にて電力変換装置１が用いられることが想定される場合は、当該電力変換装置１の製造時において、図３に示すような低直流電圧モード用の電気的接続を行う。すなわち、低直流電圧モードでは、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間を第１の電気伝導体２１により電気的に接続し、かつ、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間を第２の電気伝導体２２により電気的に接続する。便宜上、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間及び第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の各々を接続する電気伝導体を「第１」及び「第２」と記載した。しかしながら、上述のように第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離とは略同一であるので、第１の電気伝導体２１と第２の電気伝導体２２とは、同一形状の電気伝導体である。

図３（Ｂ）に示すように、低直流電圧モードでは、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間が電気的に接続され、かつ、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間が電気的に接続されることにより、第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群とは、電気的に並列接続された状態となる。すなわち、低直流電圧モードにおける電力変換装置１においては、並列接続された８個のコンデンサが平滑コンデンサ（ＤＣリンクコンデンサ）として機能する。なお、これら並列接続された８個のコンデンサは、正極直流端子４１と負極直流端子４２との間に現れる直流電圧が印加されるので、第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９は、分圧抵抗としての機能は発揮しない。正極直流端子４１と負極直流端子４２との間に現れる直流電圧が例えば２００［Ｖ］である場合、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群の各コンデンサには２００［Ｖ］がそれぞれ印加される。

図４は、本開示の第１の実施形態による高直流電圧モードにおける電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は第３の電気伝導体の設置例を示す正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。

直流側に接続される整流器（図示せず）に高電圧の交流電源が接続される電力変換装置１においては、インバータ部１１に入力される直流電圧であるＤＣリンク電圧も、高電圧（例えば４００［Ｖ］）になる。ＤＣリンク電圧の大きさがコンデンサ１個当たりの耐圧よりも小さいような環境にて電力変換装置１が用いられることが想定される場合は、当該電力変換装置１の製造時において、図４に示すような高直流電圧モード用の電気的接続を行う。すなわち、高直流電圧モードでは、第２の端子部１５’と第３の端子部１６’との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続する。なお、第２の端子部１５’及び第３の端子部１６’を省略し、第２の端子部１５及び第３の端子部１６のみを設けた場合は、高直流電圧モードでは、第２の端子部１５と第３の端子部１６との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続する。

図４（Ｂ）に示すように、高直流電圧モードでは、第２の端子部１５’と第３の端子部１６’との間が第３の電気伝導体２３により電気的に接続されることにより、第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群とは、直列接続された状態となる。すなわち、高直流電圧モードにおける電力変換装置１においては、互いに直列接続された第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群が平滑コンデンサ（ＤＣリンクコンデンサ）として機能する。上述のように、同じ抵抗値を有する第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９が、それぞれ第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３に並列接続されている。よって、正極直流端子４１と負極直流端子４２との間に印加される電圧は第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９で分圧され、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群の各々には同じ大きさの電圧が印加されることになる。正極直流端子４１と負極直流端子４２との間に現れる直流電圧が例えば４００［Ｖ］である場合、第１のコンデンサ群１２の各コンデンサには２００Ｖが印加され、第２のコンデンサ群の各コンデンサには２００［Ｖ］が印加される。このように、図４に示す高直流電圧モードによれば、第２の端子部１５’（または１５）と第３の端子部１６’（または１６）との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続することで、第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群とは直列接続されるので、図３に示す低直流電圧モードに比べて、より高い直流電圧の入力に対応可能である。

図５は、本開示の第１の実施形態による電力変換装置を例示する外観図である。

図５に例示するように、電力変換装置１の筐体の一側面である絶縁基板５０上に、第１の端子部１４、第２の端子部１５及び１５’、第３の端子部１６及び１６’、第４の端子部１７、第１の抵抗１８、第２の抵抗１９、直流入力側に、正極直流端子４１、並びに負極直流端子４２が設けられる。なお、図５では、説明を簡明にするために、第１の電気伝導体２１及び第２の電気伝導体２２を接続することにより実現される低直流電圧モードと、第３の電気伝導体２３を接続することにより実現される高直流電圧モードと、の両方を図示しているが、実際はこれら直流電圧モードのうちのいずれか一方が選択される。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、低直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間を第１の電気伝導体２１により電気的に接続し、かつ、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間を第２の電気伝導体２２により電気的に接続する。上述のように、第１の電気伝導体２１と第２の電気伝導体２２とは、同じ形状の切替用部品である。また、高直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、第２の端子部１５’と第３の端子部１６’との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続する。このように、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３を用いて、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間、第２の端子部１５’と第３の端子部１６’との間を、電気的な接続関係を切り替えることで、電力変換装置１内の第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係を選択的に切り替えることができる。

図６は、本開示の第１～第４の実施形態による電力変換装置を備えるモータ駆動装置を示す図である。なお、図６では、図面を簡明にするために、交流電源３及びモータ４に係る三相配線を、慣例に倣い、１本の配線「－」と３本の斜線「／／／」との組合せにて表記している。

上述の第１の実施形態または後述する第２もしくは第３の実施形態による電力変換装置１をモータ駆動装置１００に設けることで、低交流電源電圧用と高交流電源電圧用のそれぞれに対応可能なモータ駆動装置１００を容易かつ低コストに製造することができる。ここでは、モータ駆動装置１００に、上述の第１の実施形態による電力変換装置１を設けた場合について説明するが、後述する第２もしくは第３の実施形態による電力変換装置を設けた場合についても同様の説明が成り立つ。

モータ駆動装置１００は、整流器２と、インバータ部１１を有する電力変換装置１とを備える。

整流器２の交流側には、交流電源３が接続される。交流電源３の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。図示の例では、交流電源３を三相としている。交流電源３の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源、単相交流１００Ｖ電源などがある。

整流器２の直流側には、電力変換装置１の正極直流端子４１及び負極直流端子４２が接続される。正極直流端子４１及び負極直流端子４２を直流入力端子とする電力変換装置１において、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係は選択的に切り替えることができる。これら第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３は、整流器２が出力する直流電圧の脈動分を抑えるとともにインバータ部１１が交流電圧を出力するための直流電力を蓄積する、いわゆるＤＣリンクコンデンサとして機能する。

整流器２は、交流電源３から入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する。整流器２の例としては、ダイオード整流回路、１２０度通電型整流回路、あるいは内部にスイッチング素子を備えるＰＷＭコンバータなどがある。図６に示す例では、交流電源３は三相であるので、整流器２は、三相のブリッジ回路として構成される。交流電源３が単相である場合は、整流器２は単相ブリッジ回路で構成される。整流器２が１２０度通電型整流回路やＰＷＭコンバータである場合は、整流器２は、交流電源３から入力された交流電圧を直流電力に変換して出力するのみならず、電源回生時には直流側から入力された直流電圧を交流電圧に変換して交流電源３側へ出力する。整流器２がＰＷＭコンバータである場合は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。この場合、スイッチング素子の例としては、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ、ＳｉＣ、トランジスタなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。なお、整流器２の交流入力側には交流リアクトルやＡＣラインフィルタ等が設けられるが、ここでは図示を省略している。

インバータ部１１を有する電力変換装置１の交流側にはモータ４が接続される。本実施形態においては、モータ４の種類は特に限定されず、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。モータ４の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。図示の例では、モータ４を三相としている。モータ４が設けられる機械には、例えば工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、各種電化製品、電車、自動車、航空機などが含まれる。

電力変換装置１は、正極直流端子４１及び負極直流端子４２を介して整流器２から入力された直流電圧を、モータ４を駆動するための交流電圧に変換して交流側の端子間に出力する。直流電圧を交流電圧に変換する処理は、電力変換装置１内のインバータ部１１によって行われる。インバータ部１１は、一般的なモータ駆動装置と同様、上述したインバータ制御部（図示せず）により制御される。すなわち、インバータ制御部は、速度センサにより検出されるモータ４の実速度（速度フィードバック）、モータ４の巻線に流れる電流（電流フィードバック）、所定のトルク指令、及びモータ４の動作プログラムなどに基づいて、モータ４の速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御するための電圧指令を例えばＰＷＭ制御方式に従って生成する。インバータ制御部によって作成された電圧指令に基づいて、インバータ部１１による電圧変換動作が制御され、結果としてモータ４の駆動が制御される。インバータ制御部は、例えばモータ駆動装置１００内にあるＤＳＰやＦＰＧＡなどの演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、上述の機能を実現することができる。

電力変換装置１においては、第１の電気伝導体２１及び第２の電気伝導体２２を用いて第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３と並列接続することで低直流電圧モードを実現し、第３の電気伝導体２３を用いて第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３と直列接続することで高直流電圧モードを実現する。よって、電力変換装置１をモータ駆動装置１００に設けることで、低交流電源電圧用と高交流電源電圧用のそれぞれに対応可能なモータ駆動装置１００を容易かつ低コストに製造することができる。

続いて、本開示の第２の実施形態について説明する。図７は、本開示の第２の実施形態による電力変換装置を示す図であって、（Ａ）は電力変換装置内の第１～第４の端子部の配置を例示する正面図であり、（Ｂ）は電力変換装置の回路図である。

第２の実施形態は、第１の実施形態においてさらに第２の端子部１５と第３の端子部１６との間の距離についても、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離及び第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離と略同一にしたものである。

すなわち、本開示の第２の実施形態による電力変換装置１では、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離と、第２の端子部１５と第３の端子部１６との間の距離と、が同一になるように構成される。これら３つの距離は厳密に同一でなくてもよく、同じ長さに成形される第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２及び第３の電気伝導体２３を、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間、及び第２の端子部１５と第３の端子部１６との間にそれぞれ電気的に接続できる程度に、略同一であればよい。なお、ここに挙げた「第１の端子部１４と第３の端子部１６との間、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間、及び第２の端子部１５と第４の端子部１７との間」以外の、第１の端子部１４、第２の端子部１５及び１５’、第３の端子部１６及び１６’、並びに第４の端子部１７の各端子間の距離は、任意に設定可能である。

第２の実施形態では、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離と第２の端子部１５と第３の端子部１６との間の距離とは略同一であるので、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２及び第３の電気伝導体２３は、同一の長さとなるよう、同一の金型を用いた板金加工により製造される。このように、第２の実施形態によれば、第１の電気伝導体２１と第２の電気伝導体２２と第３の電気伝導体２３とは、共通の切替用部品として製造することができるので、切替用部品の種類を、第１の実施形態よりもさらに削減できる。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、同一の板金加工により製造される第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３を用いて、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間、第２の端子部１５と第３の端子部１６との間を、電気的な接続関係を切り替えることで、電力変換装置１内の第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係を選択的に切り替えることができる。

上述した各端子間の距離に関する事項以外の、インバータ部１１、第１のコンデンサ群１２、第２のコンデンサ群１３、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２及び第３の電気伝導体２３の各構成、並びに各部の接続関係については、第１の実施形態と同様である。

図８は、本開示の第２の実施形態による電力変換装置における第１～第３の電気伝導体の設置例を示す正面図であって、（Ａ）は低直流電圧モードにおける第１～第３の電気伝導体の設置例を示し、（Ｂ）は高直流電圧モードにおける第１～第３の電気伝導体の設置例を示す。

低直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、図８（Ａ）に示すように第１の端子部１４と第３の端子部１６との間を第１の電気伝導体２１により電気的に接続し、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間を第２の電気伝導体２２により電気的に接続する。これにより、図７（Ｂ）に示した第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とは並列接続される。

また、高直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、図８（Ｂ）に示すように第２の端子部１５と第３の端子部１６との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続する。これにより、図７（Ｂ）に示した第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とは直列接続される。

このように、第２の実施形態では、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離と第２の端子部１５と第３の端子部１６との間の距離とは略同一であるので、これら端子間の接続に、同一形状の電気伝導体からなる切替用部品（すなわち第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２及び第３の電気伝導体２３）を用いることができる。

続いて、本開示の第３の実施形態について説明する。図９は、本開示の第３の実施形態による電力変換装置を示す回路図であって、（Ａ）は電気伝導体が接続されていないときの電力変換装置を示し、（Ｂ）は低直流電圧モードにおける電力変換装置を示し、（Ｃ）は高直流電圧モードにおける電力変換装置を示す。

第３の実施形態は、第１の実施形態または第２の実施形態における第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９について、低直流電圧モード用の電力変換装置１では未実装とし、高直流電圧モード用の電力変換装置１では実装する。

上述のように、第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９は、高直流電圧モードにおいて直列接続される第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３のそれぞれに印加される電圧がアンバランスになるのを防ぐための分圧抵抗としての機能を有する。一方で、低直流電圧モードにおいては、第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とは並列接続されることから第１のコンデンサ群１２に印加される電圧と第２のコンデンサ群１３に印加される電圧とは同じ大きさになるので、第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９は、分圧抵抗としての機能は発揮しない。そこで、第３の実施形態では、低直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９の実装を省略し、高直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９は実装するようにする。一般に絶縁基板上には第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９を接続するためのランドが設けられるが、第３の実施形態では、低直流電圧モードにおいて第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９が未実装となることで空くランドを、第１の端子部１４及び第４の端子部１７として有効利用する。

図９（Ａ）に示すように、第１の抵抗１８は、その一端が第１の端子部１４に接続されることで、第１のコンデンサ群１２に並列接続される。第２の抵抗１９は、その一端が第４の端子部１７に接続されることで、第２のコンデンサ群１３に並列接続される。

低直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、図９（Ｂ）に示すように第１の抵抗１８及び第２の抵抗１９については未実装とする。そして、未実装で空いたランドである第１の端子部１４と、第３の端子部１６と、の間を第１の電気伝導体２１により電気的に接続する。また、第２の端子部１５と、未実装で空いたランドである第４の端子部１７と、の間を第２の電気伝導体２２により電気的に接続する。これにより、図９（Ｂ）に示した第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とは並列接続される。

また、高直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、図９（Ｃ）に示すように、第１の抵抗１８は、その一端が第１の端子部１４に接続されることで、第１のコンデンサ群１２に並列に実装される。また、第２の抵抗１９は、その一端が第４の端子部１７に接続されることで、第２のコンデンサ群１３に並列接続される。そして、第２の端子部１５と第３の端子部１６との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続する。これにより、図９（Ｃ）に示した第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とは直列接続される。

第１の実施形態及び第２の実施形態では、第１の抵抗１８のための２つの接続部、第２の抵抗１９のための２つの接続部、第１の端子部１４、第２の端子部１５（及び１５’）、第３の端子部１６（及び１６’）、及び第４の端子部１７のそれぞれについて、絶縁基板上にランドを設ける必要があった。これに対し、第３の実施形態では、第１の抵抗１８のための２つの接続部のうちの１つと第１の端子部１４とを共用とし、第２の抵抗１９のための２つの接続部のうちの１つと第４の端子部１７とを共用とするので、絶縁基板上に実装される部品の占有面積を削減することができる。なお、第１の実施形態に関して説明したように第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離とが略同一であってもよく、第２の実施形態に関して説明したように第１の端子部１４と第３の端子部１６との間の距離と第２の端子部１５と第４の端子部１７との間の距離と第２の端子部１５と第３の端子部１６との間の距離が略同一であってもよい。

以上説明した第１～第３の実施形態による電力変換装置１における、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３を用いた第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係の設定は、電力変換装置１の製造時（または電力変換装置１を有するモータ駆動装置１００の製造時）に行われる。すなわち、作業者は、低電圧の交流電源が接続される電力変換装置１を製造する工程においては、第１の端子部１４と第３の端子部１６との間を第１の電気伝導体２１により電気的に接続し、かつ、第２の端子部１５と第４の端子部１７との間を第２の電気伝導体２２により電気的に接続することで、低直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する。また、作業者は、高電圧の交流電源が接続される電力変換装置１を製造する工程においては、第２の端子部１５（または１５’）と第３の端子部１６（または１６’）との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続することで、高直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する。またあるいは、作業者は、既に製造された電力変換装置１を改修する際に、第１の電気伝導体２１、第２の電気伝導体２２、及び第３の電気伝導体２３を用いて、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の接続関係の設定を、低直流電圧モード用から高直流電圧モード用に切り替えたり、あるいは高直流電圧モード用から低直流電圧モード用に切り替えたりしてもよい。なお、以上説明した第１～第３の実施形態では、電力変換装置１の製造を作業者により行うとしたが、これに代えて、作業者と工作機械とで共同で電力変換装置１の製造を行ってもよく、あるいは工作機械単独で電力変換装置１の製造を行ってもよい。

続いて、本開示の第４の実施形態について説明する。図１０は、本開示の第４の実施形態による電力変換装置を示す回路図である。

第４の実施形態は、第１～第３の実施形態による電力変換装置１の製造時において、電力変換装置１に異常が発生しているか否かを検査できるようにしたものである。第４の実施形態における検査により見つけ出すことのできる電力変換装置１の異常の例としては、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３内のコンデンサの短絡や焼損、電力変換装置１内の半導体スイッチング素子の故障、電力変換装置１内の各種配線の短絡などがある。また、作業者が意図した直流電力モードで電力変換装置１が製造できているか否かについても、第４の実施形態における検査にて判定することができる。

第４の実施形態によれば、電力変換装置１は、第１の電圧検出部３１と、第２の電圧検出部３２と、アラーム出力部３３とをさらに備える。

第１の電圧検出部３１は、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間に発生する電圧Ｖ₄₁を検出する。上述のように、正極直流端子４１と第１の端子部１４とは同電位であり、負極直流端子４２と第４の端子部１７とは同電位であるので、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間に発生する電圧と、正極直流端子４１と負極直流端子４２との間に発生する電圧とは、同じ大きさＶ₄₁である。よって、図１０に示すように、第１の電圧検出部３１は、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間に発生する電圧を検出するために、正極直流端子４１と負極直流端子４２との間に発生する電圧Ｖ₄₁を検出する。正極直流端子４１と負極直流端子４２との間に発生する電圧Ｖ₄₁は、いわゆる「ＤＣリンク電圧」と呼ばれるものであり、電力変換装置１内のインバータ部１１の制御や電力変換装置１を有するモータ駆動装置１００の制御に用いられる。このため、電力変換装置１やモータ駆動装置１００は、ＤＣリンク電圧を検出するための電圧検出器を一般的に備えているので、この電圧検出器を、第１の電圧検出部３１として利用してもよい。

第２の電圧検出部３２は、第４の端子部１７と第３の端子部１６（または１６’）との間に発生する電圧Ｖ₄₃を検出する。上述の第１の電圧検出部３１と同様に、電力変換装置１やモータ駆動装置１００がＤＣリンク電圧を検出するための電圧検出器を備えている場合は、この電圧検出器を、第２の電圧検出部３２として利用してもよい。

第１の電圧検出部３１及び第２の電圧検出部３２は、例えば、オペアンプと論理ＩＣと絶縁素子との組み合わせや、絶縁型ＡＤ変換器などによって構成される。

アラーム出力部３３は、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３を充電した場合において、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と、第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃と、に応じてアラームを出力する。

アラーム出力部３３は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばアラーム出力部３３をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、上述のアラーム出力部３３の機能を実現することができる。またあるいは、アラーム出力部３３の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。

電力変換装置１の検査は、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃とを監視することによって行われる。また、低直流電圧モード用として製造した電力変換装置１と高直流電圧モード用として製造した電力変換装置１とでは、アラーム出力部３３がアラームを出力する条件が異なる。そこで、電力変換装置１の検査を行う前段階として、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３を事前に充電しておく。また、低直流電圧モードであるか高直流電圧モードであるかを示す情報を、キーボード、マウスあるいはタッチパネルなどの入力装置（図示せず）を介してアラーム出力部３３に事前に入力しておく。これら２つの事前準備を行った上で、低直流電圧モード用として製造した電力変換装置１及び高直流電圧モード用として製造した電力変換装置１それぞれについて、以下のような検査が行われる。

低直流電圧モード用として製造した電力変換装置１の場合、第１の電気伝導体２１及び第２の電気伝導体２２を介して第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とは並列接続されているので、異常が無ければ、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃とは一致しているはずである。逆にいえば、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃とが不一致の場合は、電力変換装置１に何らかの異常があるということである。よって、低直流電圧モード用として製造した電力変換装置１において、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃とが不一致の場合に、アラーム出力部３３にアラームを出力させる。なお、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の各電圧については僅かな電圧変動が生じる可能性がある。そこで、アラーム出力部３３は、低直流電圧モード用として製造した電力変換装置１の第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３を充電した状態において、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃と、の差が、予め規定された第１の電圧範囲外である場合にアラームを出力するようにする。ここで、アラーム出力部３３による判定処理に用いられる上記第１の電圧範囲は、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁（ＤＣリンク電圧）の例えば±数％程度に設定する。

高直流電圧モード用として製造した電力変換装置１の場合、第３の電気伝導体２３を介して第１のコンデンサ群１２と第２のコンデンサ群１３とは直列接続されているので、異常が無ければ、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁は第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の２倍となっているはずである。逆にいえば、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁が第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の２倍となっていない場合は、電力変換装置１に何らかの異常があるということである。よって、高直流電圧モード用として製造した電力変換装置１において、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁が第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の略２倍となっていない場合に、アラーム出力部３３にアラームを出力させる。上述のように、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の各電圧については僅かな電圧変動が生じる可能性がある。そこで、アラーム出力部３３は、高直流電圧モード用として製造した電力変換装置１の第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３を充電した状態において、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の２倍と、の差が、予め規定された第２の電圧範囲外である場合にアラームを出力するようにする。ここで、アラーム出力部３３による判定処理に用いられる上記第２の電圧範囲は、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁（ＤＣリンク電圧）の例えば±数％程度に設定する。

なお、アラーム出力部３３から出力されるアラームを用いて、作業者に異常の発生を報知させるための報知部（図示せず）を設けてもよい。報知部の手段の例としては、電力変換装置１、モータ駆動装置１００、あるいは上位制御装置に付属のディスプレイ、パソコン、携帯端末及びタッチパネルなどのディスプレイなどがある。例えば「異常発生」といった表示をディスプレイに映し出してもよい。また例えば、報知部を、音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発する音響機器にて実現してもよい。またあるいは、プリンタを用いて紙面等にプリントアウトして表示させる形態をとってもよい。またあるいは、これらを適宜組み合わせて実現してもよい。

図１１は、本開示の第４の実施形態による電力変換装置の製造時における検査処理を示すフローチャートである。

電力変換装置１の製造時において、作業者は、低直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、第１の端子部１４と第３の端子部１６（または１６’）との間を第１の電気伝導体２１により電気的に接続し、かつ、第２の端子部１５（または１５’）と第４の端子部１７との間を第２の電気伝導体２２により電気的に接続する。また、作業者は、高直流電圧モード用の電力変換装置１を製造する場合は、第２の端子部１５（または１５’）と第３の端子部１６’ （または１６’）との間を第３の電気伝導体２３により電気的に接続する。

作業者は、製造した電力変換装置１を検査するに際し、第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３を事前に充電しておく。また、検査対象の電力変換装置１が低直流電圧モードであるか高直流電圧モードであるかを示す情報を、キーボード、マウスあるいはタッチパネルなどの入力装置を介してアラーム出力部３３に事前に入力しておく。

充電された第１のコンデンサ群１２及び第２のコンデンサ群１３の電圧については、第１の電圧検出部３１及び第２の電圧検出部３２によって検出される。具体的には、第１の電圧検出部３１は、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間に発生する電圧Ｖ₄₁を検出する。第２の電圧検出部３２は、第４の端子部１７と第３の端子部１６（または１６’）との間に発生する電圧Ｖ₄₃を検出する。

ステップＳ１０１において、アラーム出力部３３は、検査対象の電力変換装置１が低直流電圧モードであるか高直流電圧モードであるかを判定する。アラーム出力部３３による判定は、アラーム出力部３３に事前に入力された低直流電圧モードであるか高直流電圧モードであるかを示す情報に基づいて行われる。ステップＳ１０１において、低直流電圧モードであると判定された場合はステップＳ１０２へ進み、高直流電圧モードであると判定された場合はステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０２において、アラーム出力部３３は、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃と、の差「Ｖ₄₁－Ｖ₄₃」が、予め規定された第１の電圧範囲外であるか否かを判定する。第１の電圧範囲については、検査開始前に事前に設定しておく。例えば第１の閾値Ｖ_th1を正の値としたとき、－Ｖ_th1からＶ_th1までの範囲として画定される第１の電圧範囲を設定する。アラーム出力部３３は、「Ｖ₄₁－Ｖ₄₃」の絶対値である「｜Ｖ₄₁－Ｖ₄₃｜」が第１の閾値Ｖ_th1を超えるか否かを判定することで、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃との差「Ｖ₄₁－Ｖ₄₃」が第１の電圧範囲外であるか否かを判定することができる。ステップＳ１０２において、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃との差「Ｖ₄₁－Ｖ₄₃」が第１の電圧範囲以内であると判定された場合は、低直流電圧モード用として製造された電力変換装置１は正常であり、その後、検査処理を終了する。ステップＳ１０２において、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃との差「Ｖ₄₁－Ｖ₄₃」が第１の電圧範囲外であると判定された場合は、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０４において、アラーム出力部３３は、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の２倍と、の差「Ｖ₄₁－２Ｖ₄₃」が、予め規定された第２の電圧範囲外であるか否かを判定する。第２の電圧範囲については、検査開始前に事前に設定しておく。例えば第２の閾値Ｖ_th2を正の値としたとき、－Ｖ_th2からＶ_th2までの範囲として画定される第２の電圧範囲を設定する。アラーム出力部３３は、「Ｖ₄₁－２Ｖ₄₃」の絶対値である「｜Ｖ₄₁－２Ｖ₄₃｜」が第２の閾値Ｖ_th2を超えるか否かを判定することで、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の２倍との差「Ｖ₄₁－２Ｖ₄₃」が第２の電圧範囲外であるか否かを判定することができる。ステップＳ１０４において、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の２倍との差「Ｖ₄₁－２Ｖ₄₃」が第２の電圧範囲以内であると判定された場合は、高直流電圧モード用として製造された電力変換装置１は正常であり、その後、検査処理を終了する。ステップＳ１０４において、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃の２倍との差「Ｖ₄₁－２Ｖ₄₃」が第２の電圧範囲外であると判定された場合は、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３において、アラーム出力部３３は、アラームを出力し、その後、検査処理を終了する。上述のようにアラーム出力部３３の後段に報知部（図示せず）を設け、アラーム出力部３３から出力されるアラームに基づいて作業者に異常の発生を報知するようにしてもよい。

図１２は、本開示の第４の実施形態による電力変換装置の製造時における検査処理の変形例を示すフローチャートである。本変形例は、図１１のステップＳ２０４における判定条件を変更したものである。

ステップＳ２０１～Ｓ２０３の各処理は、図１１のステップＳ１０１～Ｓ１０３の各処理と同様である。

ステップＳ２０４において、アラーム出力部３３は、第１の電圧検出部３１により検出された第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁の半分の電圧と第２の電圧検出部３２により検出された第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃と、の差「Ｖ₄₃－Ｖ₄₁×１／２」が、予め規定された第２の電圧範囲外であるか否かを判定する。アラーム出力部３３は、「Ｖ₄₃－Ｖ₄₁×１／２」の絶対値である「｜Ｖ₄₃－Ｖ₄₁×１／２｜」が第２の閾値Ｖ_th2を超えるか否かを判定することで、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁の半分の電圧と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃との差「Ｖ₄₃－Ｖ₄₁×１／２」が第２の電圧範囲外であるか否かを判定することができる。ステップＳ２０４において、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁の半分の電圧と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃との差「Ｖ₄₃－Ｖ₄₁×１／２」が第２の電圧範囲以内であると判定された場合は、高直流電圧モード用として製造された電力変換装置１は正常であり、その後、検査処理を終了する。ステップＳ２０４において、第４の端子部１７と第１の端子部１４との間の電圧Ｖ₄₁の半分の電圧と第４の端子部１７と第３の端子部１６との間の電圧Ｖ₄₃との差「Ｖ₄₃－Ｖ₄₁×１／２」が第２の電圧範囲外であると判定された場合は、ステップＳ２０３へ進む。

上述の処理Ｓ１０１～Ｓ１０４及び処理Ｓ２０１～Ｓ２０４は、アラーム出力部３３を含む検査装置により自動的に処理するようにしてもよい。例えば、電力変換装置１やモータ駆動装置１００がＤＣリンク電圧を検出するための電圧検出器を備えている場合は、この電圧検出器を第１の電圧検出部３１及び第２の電圧検出部３２として利用することができる。このような場合、アラーム出力部３３を含む検査装置は、これら第１の電圧検出部３１及び第２の電圧検出部３２に接続されたことを検知したときに、自動的に上述の処理Ｓ１０１～Ｓ１０４または処理Ｓ２０１～Ｓ２０４を実行するようにしてもよい。またあるいは、電力変換装置１やモータ駆動装置１００がＤＣリンク電圧を検出するための電圧検出器を備えていない場合は、第１の電圧検出部３１、第２の電圧検出部３２及びアラーム出力部３３を含む検査装置は、検査対象の電力変換装置１に接続されたことを検知したときに、自動的に上述の処理Ｓ１０１～Ｓ１０４または処理Ｓ２０１～Ｓ２０４を実行するようにしてもよい。

１ 電力変換装置
２ 整流器
３ 交流電源
４ モータ
１１ インバータ部
１２ 第１のコンデンサ群
１３ 第２のコンデンサ群
１４ 第１の端子部
１５、１５’ 第２の端子部
１６、１６’ 第３の端子部
１７ 第４の端子部
１８ 第１の抵抗
１９ 第２の抵抗
２１ 第１の電気伝導体
２２ 第２の電気伝導体
２３ 第３の電気伝導体
３１ 第１の電圧検出部
３２ 第２の電圧検出部
３３ アラーム出力部
４１ 正極直流端子
４２ 負極直流端子
５０ 絶縁基板
１００ モータ駆動装置

Claims (8)

1. 入力された直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ部と、
   １つまたは互いに並列接続された複数のコンデンサからなる第１のコンデンサ群であって、前記第１のコンデンサ群の正極が前記インバータ部の直流入力側の正極に電気的に接続された第１のコンデンサ群と、
   １つまたは互いに並列接続された複数のコンデンサからなる第２のコンデンサ群であって、前記第２のコンデンサ群の負極が前記インバータ部の直流入力側の負極に電気的に接続された第２のコンデンサ群と、
   前記第１のコンデンサ群の前記正極に電気的に接続された第１の端子部と、
   前記第１のコンデンサ群の負極に電気的に接続された第２の端子部と、
   前記第２のコンデンサ群の正極に電気的に接続された第３の端子部と、
   前記第２のコンデンサ群の前記負極に電気的に接続された第４の端子部と、
   前記第４の端子部と前記第１の端子部との間に発生する電圧を検出する第１の電圧検出部と、
   前記第４の端子部と前記第３の端子部との間に発生する電圧を検出する第２の電圧検出部と、
   前記第１のコンデンサ群及び前記第２のコンデンサ群を充電した場合において、前記第１の電圧検出部により検出された前記第４の端子部と前記第１の端子部との間の電圧と、前記第２の電圧検出部により検出された前記第４の端子部と前記第３の端子部との間の電圧と、に応じてアラームを出力するアラーム出力部と、
   を備え、
   前記第１の端子部と前記第３の端子部との間の距離と、前記第２の端子部と前記第４の端子部との間の距離とが略同一であり、
   前記インバータ部に入力される直流電圧のモードとして、前記第１の端子部と前記第３の端子部との間が前記第１の端子部と前記第３の端子部との間を電気的に接続するための第１の電気伝導体により電気的に接続されかつ前記第２の端子部と前記第４の端子部との間が前記第２の端子部と前記第４の端子部との間を電気的に接続するための第２の電気伝導体により電気的に接続された低直流電圧モードと、前記第２の端子部と前記第３の端子部との間が前記第２の端子部と前記第３の端子部との間を電気的に接続するための第３の電気伝導体により電気的に接続された高直流電圧モードとが、選択的に切り替えられる、電力変換装置。
2. 前記第１の端子部と前記第３の端子部との間の距離と、前記第２の端子部と前記第４の端子部との間の距離と、前記第２の端子部と前記第３の端子部との間の距離とが略同一である、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第１のコンデンサ群に並列接続される第１の抵抗であって、前記の並列接続時には前記第１の抵抗の一端が前記第１の端子部に接続される、第１の抵抗と、
   前記第２のコンデンサ群に並列接続される第２の抵抗であって、前記の並列接続時には前記第２の抵抗の一端が前記第４の端子部に接続される、第２の抵抗と、
   を備え、
   前記高直流電圧モードにおいては、前記第１の抵抗が前記第１のコンデンサ群に並列接続されかつ前記第２の抵抗が前記第２のコンデンサ群に並列接続され、
   前記低直流電圧モードにおいては、前記第１の抵抗が前記第１のコンデンサ群から取り外されかつ前記第２の抵抗が前記第２のコンデンサ群から取り外される、請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記アラーム出力部は、前記低直流電圧モードにおいて、前記第１のコンデンサ群及び前記第２のコンデンサ群を充電したときに、前記第１の電圧検出部により検出された前記第４の端子部と前記第１の端子部との間の電圧と、前記第２の電圧検出部により検出された前記第４の端子部と前記第３の端子部との間の電圧と、の差が予め規定された第１の電圧範囲外である場合に、アラームを出力する、請求項１に記載の電力変換装置。
5. 前記アラーム出力部は、前記高直流電圧モードにおいて、前記第１のコンデンサ群及び前記第２のコンデンサ群を充電したときに、前記第１の電圧検出部により検出された前記第４の端子部と前記第１の端子部との間の電圧と、前記第２の電圧検出部により検出された前記第４の端子部と前記第３の端子部との間の電圧の２倍と、の差が予め規定された第２の電圧範囲外である場合にアラームを出力する、請求項１または４に記載の電力変換装置。
6. 前記第１の電気伝導体、前記第２の電気伝導体、及び前記第３の電気伝導体の各々は、バスバーからなる、請求項１～５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記第１の端子部、前記第２の端子部、前記第３の端子部、及び前記第４の端子部の各々は、スルーホールにおけるランドからなる、請求項１～６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 交流電源から入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する整流器と、
   前記整流器に接続され、前記整流器から入力された直流電圧を、モータを駆動するための交流電圧に変換して出力する、請求項１～７のいずれか一項に記載の電力変換装置と、
   を備える、モータ駆動装置。

Images