WO2017006587A1 - 端子接続構造およびこの構造を備えるサーバ用電源システム - Google Patents
端子接続構造およびこの構造を備えるサーバ用電源システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】低電圧の直流電力を供給する電源装置から大電流を取り出しても損失や発熱を小さくすることのできる端子接続構造を提供する。 【解決手段】低電圧の直流電力を供給する電源装置から大電流を取り出す端子構造を、方形状の第１の端子と、前記第１の端子の同一面上に並置される方形状の複数の第２の端子と、方形状の押え板と、前記第１の端子と前記押え板との間に前記複数の第２の端子を挟んで締結するためのボルトとで構成する。前記押え板は、高熱伝導性材料かつ高剛性材料で形成され、少なくとも１つの外辺には立ち上げ片が形成される。
Description
この発明は、例えばデータセンタに設置されたサーバシステムに直流電力を供給する電源システム等における端子接続構造およびこの構造を備えるサーバ用電源システムに関する。
図１５は、特許文献１に示された従来の一般的なサーバシステム用電源システムの概略構成を示すものである。
この電源システムは、交流４００Ｖの系統電源３に接続される無停電電源装置１と、この無停電電源装置１から出力される交流電力の電圧を絶縁して変換する変圧器２とを備える。
無停電電源装置１は、バッテリ１ａ，ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂ，ＤＣ／ＡＣ変換器１ｃを備える。このバッテリ１ａは、系統電源３からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１ｂにより充電される。そして、ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂから出力される直流電力、またはバッテリ１ａから放電される直流電力は、ＤＣ／ＡＣ変換器１ｃにより交流４００Ｖの交流電力に変換される。
ＤＣ／ＡＣ変換器１ｃから出力される４００Ｖの交流電力は変圧器２により２００Ｖまたは１００Ｖの交流電力に変換される。さらに、変換された交流電力はサーバシステム４内の電力変換器５により低電圧（１２Ｖ）の直流電力に変換される。電力変換器５は、ＡＣ／ＤＣ変換器５ａとＤＣ／ＤＣ変換器５ｂの直列回路で構成されている。この１２Ｖの直流電力は負荷となる複数台のサーバ４ａ～４ｎに供給される。サーバシステム内の個別のサーバ４ａ～４ｎは、１２Ｖの直流電力で動作する。
複数台のサーバ４ａ～４ｎは、所定数ずつサーバラックに収納されてサーバシステムを形成する。電力変換器５は、各サーバシステムに対応して設けられる。そして電力変換器５は、各サーバが収納されているサーバラックに一体に収納される。
しかしながら、このような電源システムは、ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂ、５ａやＤＣ／ＤＣ変換器５ｂ等の多くの変換器により、電力変換が行われるため、電力変換段数が多くなる。そのため、全体の電力変換効率が低下する。そこで、図１６および図１７に示すような直流電力供給のための電源システムが提案されている。
図１６に示す電源システムは、無停電電源装置１のＡＣ／ＤＣ変換器１ｂから出力される高電圧（４００Ｖ）の直流電力を、直流用配電機器２ａを介してサーバシステム４に給電する。そして、この高電圧（４００Ｖ）の直流電力は、サーバシステム４内のＤＣ／ＤＣ変換器５ｄにより１２Ｖの低電圧の直流電力に変換される。この電源システムは、高電圧直流給電システム（ＨＶＤＣ）と称される。
また、図１７に示す電源システムでは、無停電電源装置１が、さらにＤＣ／ＤＣ変換器１ｄを備えている。ＡＣ／ＤＣ変換器１ｂから出力される高電圧（４００Ｖ）の直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器１ｄにより、低電圧（４８Ｖ）の直流電力に変換される。この低電圧（４８Ｖ）の直流電力は、直流用配電機器２ａを介してサーバシステム４に給電される。この低電圧（４８Ｖ）の直流電力は、サーバシステム４内のＤＣ／ＤＣ変換器５ｅにより、さらに低電圧（１２Ｖ）の直流電力に変換される。この電源システムは、低電圧直流給電システムと称される。
このような直流給電を行う電源システムは、電力変換の段数が少ないので、電力変換効率を高めることができる。
しかし、図１６に示す高電圧直流給電を行う電源システムにおいては、直流配電用遮断器２ａとして高電圧の直流電力を遮断するための遮断器が必要である。高電圧の直流電力を遮断可能な遮断器は、大形であるだけでなく、直流高電圧（ＤＣ４００Ｖ）配電に対する感電対策も必要となる。
一方、図１７の電源システムは、低電圧の直流大電流を取り扱うので、配電線等の導体における損失や発熱が大きくなるという問題がある。
また、図１５に示す電源システムでは、データセンタに、数百ｋＷ以上の大容量で大形の無停電電源装置１を集中配置している。そのため、データセンタに設置する無停電電源装置の設置スペースが大きくなる。しかも、無停電電源装置１に故障が発生した際は、すべてのサーバが停止することになり、システム全体の信頼性が低下するという問題がある。
このような従来の電源システムが有する問題点を解決するため、特許文献１には図１８に示す電源システムが提案されている。
図１８に示す電源システムは、交流の系統電源３から供給される２００Ｖの交流電力をサーバシステム４に給電するものである。サーバシステム４のサーバラック４０には、無停電電源装置１０と複数のサーバ４ａ～４ｎが収納されている。無停電電源装置１０は、電源ユニット２０とバッテリユニット３０により構成されている。電源ユニット２０の電源回路部２１は、系統電源３から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器２２とこのＡＣ／ＤＣ変換器２２の直流電力を１２Ｖの直流電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換器２３を備える。ＤＣ／ＤＣ変換器２３から出力される１２Ｖの直流電力がサーバ４ａ～４ｎに供給される。
また、バッテリユニット３０のバッテリ回路部３１は、直流電力を充電するバッテリ３２と、双方向に直流電流の通流を行うＤＣ／ＤＣ変換器３３とを備える。バッテリ３２は双方向のＤＣ／ＤＣ変換器３３を介して電源回路部２１の出力に並列に接続される。バッテリ３２は、双方向のＤＣ／ＤＣ変換器３３を通して、電源回路部２１の直流出力によって充電されるとともに、充電した直流電力をＤＣ／ＤＣ変換器３３を介してサーバ４ａ～４ｎに供給する。
そして、このように構成された電源ユニット２０とバッテリユニット３０は、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、共通のシェルフ５０に収納されて、無停電電源装置１０を構成している。電源ユニット２０とバッテリユニット３０のそれぞれの背面側に引き出された出力端子は、コネクタ４４を介してサーバラック４０内の電力母線４２、４３に接続される。電力母線４２、４３は、ここには図示しないサーバ(負荷)４の電源入力端子に接続される。
前記したように、直流電力を低電圧で供給する電源装置では、電圧が低い分出力電流が大電流となり出力端子の接続部で大きくな損失や発熱が発生する問題がある。
この発明は、このような問題を解決するため、低電圧の直流電力を供給する電源装置から大電流を取り出しても損失や発熱を小さくすることのできる端子接続構造を提供することを課題とするものである。
この発明は、このような問題を解決するため、低電圧の直流電力を供給する電源装置から大電流を取り出しても損失や発熱を小さくすることのできる端子接続構造を提供することを課題とするものである。
前記の課題を解決するため、この発明の一実施形態である端子接続構造は、方形状の第１の端子と、この第１の端子上に並置可能な大きさの方形状の複数の第２の端子と、前記第１の端子とほぼ同じ大きさの方形状の押え板と、前記第１の端子と前記押え板との間に前記複数の第２の端子を挟んで締結するためのボルトと、を含むことを特徴とする。
この発明においては、前記複数の第２の端子は前記第１の端子の同一面上に並置される。
また、この発明においては、少なくとも前記第１の端子と前記押え板とは平板方形状とするのがよい。
そして、前記押え板は、高熱伝導性材料で形成し、さらに高剛性材料で形成すのがよい。
また、前記押え板は、鉄系金属で形成することができる。
また、前記押え板は、鉄系金属で形成することができる。
さらに、この発明においては、前記押え板の少なくとも１つの外辺には立ち上げ片を形成する。
また、前記第１の端子は、電源回路が発生した電力を出力するための端子とし、
前記第２の端子は、前記電力を前記電源回路の外部に分配するための配線導体に接続された端子とすることができる。
前記第２の端子は、前記電力を前記電源回路の外部に分配するための配線導体に接続された端子とすることができる。
さらに、この発明においては、前記電源回路は、低電圧大電流を出力する回路とすることができる。
この発明の端子接続構造は、サーバ用電源システムに適用することができる。
この発明に係る接続構造は、方形状の第１の端子と、方形状の複数の第２の端子と、前記第１の端子とほぼ同じ大きさの方形状の押え板と、前記第１の端子と前記押え板との間に前記複数の第２の端子を挟んで締結するためのボルトとを含む。そのため、第１の端子と第２の端子との接続部に大電流が流れる場合であっても、第２の端子それぞれに流れる電流が均等化されるとともに、第１の端子と第２の端子との間の接触抵抗が低減されることにより端子部における損失および発熱を小さくすることができる。
以下に、図１～図１３を参照して、本発明に係る電源システムについて説明する。以下で説明する電源システムの概略回路構成は、図１８に示した電源システムの概略回路構成と同じである。図１～図１３において、図１５から図１９を用いて説明した従来のサーバシステムと同じまたは等価な要素には、同じ符号を付している。
図１は、サーバラック４０内に収められたサーバシステムの概略構成を示す図である。サーバラック４０内には、多段に重ねられた複数のサーバユニット４（ａ～ｎ）と無停電電源装置１０が収められている。図１（ａ）は、サーバラック内部の構成を示すために一部を切断して示す正面図である。図１（ｂ）は、サーバラック内部の構成を示すために一部を切断して示す側面図である。
サーバラック４０は、例えば、ＥＩＡ（米国電子工業会）によって規格化された１９インチラックである。
サーバラック４０は、例えば、ＥＩＡ（米国電子工業会）によって規格化された１９インチラックである。
無停電電源装置１０は、金属製のシェルフ１１とこのシェルフ１１に収められた電源ユニット２０、バッテリユニット３０および後述する接続導体モジュール６等により構成されている。
図２（ａ）は、無停電電源装置１０のシェルフ１１を正面から見た図である。シェルフ１１には、内部を、幅方向を４等分して形成された複数の収納室が設けられている。左の２列の収納室は、さらに上下２段に分割されている。したがって、シェルフ１１には、４個の小収納室１２（ａ～ｄ）と２個の大収納室１３（ａ、ｂ）が形成されている。
４個の小収納室１２（ａ～ｄ）には、図２（ｂ）に示すように、電源ユニット２０（ａ～ｄ）が出し入れ可能に収納される。また、大収納室１３（ａ、ｂ）には、バッテリユニット３０（ａ、ｂ）が、出し入れ可能に収納される。
図２（ａ）は、無停電電源装置１０のシェルフ１１を正面から見た図である。シェルフ１１には、内部を、幅方向を４等分して形成された複数の収納室が設けられている。左の２列の収納室は、さらに上下２段に分割されている。したがって、シェルフ１１には、４個の小収納室１２（ａ～ｄ）と２個の大収納室１３（ａ、ｂ）が形成されている。
４個の小収納室１２（ａ～ｄ）には、図２（ｂ）に示すように、電源ユニット２０（ａ～ｄ）が出し入れ可能に収納される。また、大収納室１３（ａ、ｂ）には、バッテリユニット３０（ａ、ｂ）が、出し入れ可能に収納される。
電源ユニット２０は、ＡＣ／ＤＣ変換器２２およびＤＣ／ＤＣ変換器２３とで構成される。ＡＣ／ＤＣ変換器２２は、商用の系統電源３から給電される交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換器２３は、ＡＣ／ＤＣ変換器２２の出力である直流電力をサーバユニット４（ａ～ｎ）に供給するための電圧（例えば１２Ｖ）の直流電力に変換して出力する。バッテリユニット３０はバッテリ３２と双方向のＤＣ／ＤＣ変換器３３とで構成される。電源ユニット２０が動作しているとき、ＤＣ／ＤＣ変換器３３は、電源ユニット２０から出力される直流電力を用いてバッテリ３２を充電する。一方、電源ユニット２０が出力不能となったとき、ＤＣ／ＤＣ変換器３３は、バッテリ３２に充電された直流電力を放電する。電源ユニット２０の直流出力部とバッテリユニット３０の直流出力部とは、電気的に接続されている。
ここに示す実施例では、シェルフ１１の収納室１２に電源ユニット２０が最大４個収納され、収納室１３にバッテリユニット３０が最大２個収納される。それぞれの収納個数は、必要とするサーバの電源容量によって決定される。
サーバラック４０内には、サーバユニット４と無停電電源装置１０以外に、直流母線を構成する正極バー導体４５および負極バー導体４６が設けられている。この直流母線には、無停電電源装置１０の出力部が電気的に接続される。無停電電源装置１０から出力される直流電力は、この直流母線を介して各サーバユニット４（ａ～ｎ）に給電される。サーバラック４０内には複数の無停電電源装置１０が収められていても良い。この場合、各無停電電源装置１０のそれぞれの出力部は、直流母線に並列に接続される。
この発明の一実施形態である無停電電源装置１０を、図３ないし図６を用いて説明する。
図３から図６は、無停電電源装置１０の構成を、組み立て工程順に示したものである。
図３から図６は、無停電電源装置１０の構成を、組み立て工程順に示したものである。
図３は、４個の電源ユニット２０（ａ～ｄ）および２個のバッテリユニット３０（ａ，ｂ）をシェルフ１１に挿入する途中の状態を示している。図４は、シェルフ１１へ各ユニットの挿入を完了した状態を示している。
図５は、シェルフ１１の後部上面カバー１６を外して、接続導体モジュール６を抜き出した状態を示す図である。
接続導体モジュール６は、後述するとおり、シェルフ１１内に装着されている。接続導体モジュール６は、絶縁材で形成されたモジュールケース６１と導電性を有する接続導体部とで構成されている。接続導体部は、接続端子６２（Ｐ、Ｎ），接続端子６３（Ｐ、Ｎ），引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎおよび接続導体６４，６５で構成されている。
接続導体モジュール６の前面側開口部には、各電源ユニット２０の出力端子と接続するための接続端子６２（Ｐ、Ｎ）、およびバッテリユニット３０の出力端子と接続するための接続端子６３（Ｐ、Ｎ）が備えられている。また、接続導体モジュール６の背面側には、電力を外部へ出力するための引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎが備えられている。接続端子６２Ｐと接続端子６３Ｐとは、正電位側の接続端子であり、正極接続導体６４と接続される。接続端子６２Ｎと接続端子６３Ｎとは、負電位側の接続端子であり、負極接続導体６５と接続される。
接続導体モジュール６の前面側開口部には、各電源ユニット２０の出力端子と接続するための接続端子６２（Ｐ、Ｎ）、およびバッテリユニット３０の出力端子と接続するための接続端子６３（Ｐ、Ｎ）が備えられている。また、接続導体モジュール６の背面側には、電力を外部へ出力するための引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎが備えられている。接続端子６２Ｐと接続端子６３Ｐとは、正電位側の接続端子であり、正極接続導体６４と接続される。接続端子６２Ｎと接続端子６３Ｎとは、負電位側の接続端子であり、負極接続導体６５と接続される。
電源ユニット２０とバッテリユニット３０の背面には、出力端子が備えられている。それぞれの出力端子が、接続導体モジュール６の接続端子６２（Ｐ、Ｎ）および接続端子６３（Ｐ、Ｎ）と嵌合する。
電源ユニット２０およびバッテリユニット３０の出力電力は、引き出し端子６４Ｐ、６４Ｎおよび６５Ｐ、６５Ｎから外部に取り出される。
図６は、シェルフ１１と接続導体モジュール６の挿入部分の拡大図である。接続導体モジュール６は、ネジを使用しないでシェルフ１１に固定される。すなわち、シェルフ１１には、両側壁に嵌合溝１１ｍが設けられるとともに、底壁に複数の嵌合突起１１ｎが設けられる。また、接続導体モジュール６には、嵌合溝１１ｍに嵌り合う嵌合片６１ｍが両側壁に設けられるとともに、底壁部に嵌合突起１１ｎと嵌り合う嵌合孔６１ｎ（不図示）が設けられる。
接続導体モジュール６がシェルフ１１に挿入されると、接続導体モジュール６の嵌合片６１ｍがシェルフ１１の嵌合溝１１ｍに嵌合し、接続導体モジュール６の嵌合孔６１ｎがシェルフ１１の嵌合突起１１ｎに嵌合する。これにより、シェルフ１１に挿入された接続導体モジュール６が、ネジを用いることなく、シェルフ１１に強固に固定される。そして、シェルフ１１に挿入された接続導体モジュール６の上部開口には、上面カバー１６が被せられる。上面カバー１６は、シェルフ１１にネジで固定されるので、接続導体モジュール６がシェルフ１１から抜け出ることはない。
接続導体モジュール６が、ネジを用いることなく、シェルフ１１に固定されることにより、接続導体モジュール６内の接続導体部とシェルフ１１間の絶縁性能を高めることができる。併せて、接続導体モジュール６内の正電位導体部と負電位導体部の間の絶縁性能を高めることができる。
次に、接続導体モジュール６の組立工程を、図７ないし図１０を用いて説明する。
まず、図７に、接続導体モジュール６の全部品が分解された状態を示す。
接続導体モジュール６は、絶縁樹脂などの絶縁材で構成されたモジュールケース６１と、導電性を有する接続導体部とからなる。モジュールケース６１は、前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂに分割して構成されている。前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂは、前、後面が開口され、矩形状の筒状体をなし、仕切壁により仕切られて形成された複数の端子室を内部に備える。前部ケース６１ａ内に後部ケース６１ｂの一部が挿入され、両ケースが一体に嵌合結合される。前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂの固定はネジによらないで行われる。そのため、前部ケース６１ａは、上面の先端部に嵌合孔６１ｄの設けられた弾性結合片６１ｃを複数備える。また、後部ケース６１ｂは、この嵌合孔６１ｄに対応してこれに嵌り合う複数の嵌合突起６１ｅを上面に備える。
モジュールケース６１によって保持される正極接続導体６４および負極接続導体６５は、銅平板等で構成されたバー状導電体である。この接続導体６４、６５の幅方向の両端部または両端部近傍に、外部へ直流電力を取り出すための引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎがそれぞれ１対ずつ一体に形成されている。これにより、無停電電源装置１０の左右どちらの側からも直流電力の取り出しが可能となる。
正極接続導体６４には、それぞれ２個の接続端子６２Ｐ，６３Ｐが固定ネジ６４ｋにより締め付け固定される（図８参照）。接続端子６２Ｐは、電源ユニット２０の正極出力端子に接続される端子である。接続端子６３Ｐは、バッテリユニット３０の正極出力端子に接続される端子である。
負極接続導体６５には、それぞれ２個の接続端子６２Ｎ，６３Ｎが固定ネジ６５ｋにより締め付け固定される（図８参照）。接続端子６２Ｎは、電源ユニット２０の負極出力端子に接続される端子である。接続端子６３Ｎは、バッテリユニット３０の負極出力端子に接続される端子である。
接続端子６２Ｐ，６２Ｎには、２段、２列に配置される電源ユニット２０ａ～２０ｄの各出力端子に対応して、接続端子片６２ｈおよび６２ｄがそれぞれ４個ずつ設けられている。一方、接続端子６３Ｐ、６３Ｎには、２列に配置されるバッテリユニット３０ａ、３０ｂの各出力端子に対応して、接続端子片６３ｎ、６３ｆがそれぞれ２個ずつ設けられている。
負極接続導体６５には、それぞれ２個の接続端子６２Ｎ，６３Ｎが固定ネジ６５ｋにより締め付け固定される（図８参照）。接続端子６２Ｎは、電源ユニット２０の負極出力端子に接続される端子である。接続端子６３Ｎは、バッテリユニット３０の負極出力端子に接続される端子である。
接続端子６２Ｐ，６２Ｎには、２段、２列に配置される電源ユニット２０ａ～２０ｄの各出力端子に対応して、接続端子片６２ｈおよび６２ｄがそれぞれ４個ずつ設けられている。一方、接続端子６３Ｐ、６３Ｎには、２列に配置されるバッテリユニット３０ａ、３０ｂの各出力端子に対応して、接続端子片６３ｎ、６３ｆがそれぞれ２個ずつ設けられている。
前部ケース６１ａには、シェルフ１１に形成された収納室１２（ａ～ｄ）、１３（ａ、ｂ）に対応して、仕切壁によって仕切られた複数の端子室６２（ａ～ｄ）、６３（ａ、ｂ）が形成されている。これらの端子室６２（ａ～ｄ）、６３（ａ、ｂ）には、接続端子片６２（ｄ、ｈ）、６３（ｆ、ｎ）の先端が前部ケース６１ａの前面の開口から前面側へ突出するように、接続端子６２（Ｐ、Ｎ）、６３（Ｐ、Ｎ）が収納される。
それぞれ接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎが一体的に結合固定された接続導体６４、６５が前部ケース６１ａに組み込まれる前の状態を図８に示す。なお図８は、図７とは逆方向からみた斜視図である。
接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎの結合固定された接続導体６４、６５は、前部ケース６１ａの後面側の開口から挿入される。このとき、接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎの側辺が、前部ケース６１ａの底壁部に設けられた保持溝６１ｇ、６１ｈに嵌め込まれる。接続端子６２Ｐ、６２Ｎ、６３Ｐ、６３Ｎの側辺が前部ケース６１ａの底壁部に設けられた保持溝６１ｇ、６１ｈに嵌合することにより、接続導体６４、６５が、前部ケース６１ａ内の所定位置に保持される。
接続導体６４、６５が前部ケース６１ａに挿入された後、後部ケース６１ｂが前部ケース６１ａに挿入嵌合される。この際、後部ケース６１ｂの嵌合突起６１ｅが、前部ケース６１ａの上面の弾性結合片６１ｃを弾性変形させて押し上げながら、弾性結合片６１ｃの下側に入り込む。後部ケース６１ｂの嵌合突起６１ｅは、前部ケース６１ａの弾性結合片６１ｃに設けられた嵌合孔６１ｄの位置に達すると、嵌合孔６１ｄに嵌合する。嵌合孔６１ｄと嵌合突起６１ｅとが嵌合することにより、前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂとが結合固定され、一体的なモジュールケース６１が形成される。これにより、前部ケース６１ａに組み込まれた接続導体６４、６５が後面側から後部ケース６１ｂによって抑えられ、接続導体６４、６５がモジュールケース６１によって固定的に保持される。
接続導体６４、６５が前部ケース６１ａに組み込まれた状態を図９に示す。この図９において、正極接続導体６４およびこれに結合された接続端子６２Ｐ、６３Ｐは、密度の高いハッチングで示されている。そして、負極接続導体６５およびこれに結合された接続端子６２Ｎ、６３Ｎは、密度の低いハッチングで示されている。
図９に示すように、正極の接続端子６２Ｐ、６３Ｐと負極の接続端子６２Ｎ、６３Ｎとは、モジュールケース６１の幅方向に交互に配列される。
組み立ての完成した接続導体モジュール６の外観を図１０に示す。モジュールケース６１は、後部ケース６１ｂの一部が前部ケース６１ａに挿入されて構成される。このため、外観からは、前部ケース６１ａと後部ケース６１ｂとを結合した形跡（分割線）等をほとんど見ることができず、モジュールケース６１は、ほぼ一体的な外見を示す。
電源ユニット２０の外観を図１１に示す。
電源ユニット２０は、ユニットケース２４内に、ＡＣ／ＤＣ変換器２２、ＤＣ／ＤＣ変換器２３を収納している。電源ユニット２０の背面には、直流電力を出力するための正極出力端子２１Ｐと負極出力端子２１Ｎとが、２組ずつ備えられている。正極出力端子２１Ｐと負極出力端子２１Ｎとを２組備えるのは、１端子当たりに通電する電流を低減するためと、接続導体モジュール６との電気的接続部の接触抵抗を低減するためである。
出力端子２１Ｐ、２１Ｎは、挟持型の雌型端子に形成されている。出力端子２１Ｐ、２１Ｎと接続される接続導体モジュール６の接続端子片６２（ｄ、ｈ）、６３（ｆ、ｎ）は、図１０に示すように平板の雄型端子に形成されている。また、図示しないが、バッテリユニット３０の出力端子３１Ｐ、３１Ｎも、電源ユニット２０の出力端子２１Ｐおよび２１Ｎと同じ形状の挟持型の雌型端子に形成されている。
接続導体モジュール６が無停電電源装置１０のシェルフ１１に挿入、固定された状態を、図１２（ａ）、（ｂ）に示す。接続導体モジュール６の各接続端子と電源ユニット２０およびバッテリユニット３０の出力端子との接続部である図１２（ａ）のＡ部分を拡大して図１２（ｂ）に示す。接続端子片６２（ｄ、ｈ）が、電源ユニット２０の出力端子２１Ｐ、２１Ｎの間隙に挿入されて出力端子２１Ｐ、２１Ｎにより挟持される。これにより、電源ユニット２０と接続導体モジュール６の間の電気的な接続が、モジュールケース６１の前面開口部において行われる。図示しないが、接続導体モジュール６の接続端子片６３（ｆ、ｎ）が、同様に、バッテリユニット３０の出力端子３１Ｐ，３１Ｎの間隙に挿入されて出力端子３１Ｐ，３１Ｎにより挟持される。これにより、バッテリユニット３０と接続導体モジュール６の間の電気的な接続が行われる。
次に、接続導体モジュール６と無停電電源装置１０との間の接続構造について、図１３および図１４を参照して説明する。無停電電源装置１０は、上述したとおり、シェルフ１１内に電源ユニット２０、バッテリユニット３０、接続導体モジュール６を収納する。
無停電電源装置１０のシェルフ１１の背面には、外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎが備えられている。外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎは、接続線１２によって、接続導体モジュール６の外部引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎと接続される。これによって、無停電電源装置１０の外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎが、接続線１２と接続導体モジュール６とを介してシェルフ１１内の電源ユニット２０、バッテリユニット３０の出力端子に接続される。外部出力端子１１Ｐ、１１Ｎと接続導体モジュール６の外部引き出し端子６４Ｐ、６５Ｎとの接続作業を容易にするため、接続線１２としては、可撓性を有する絶縁電線を使用するのがよい。
無停電電源装置１０は、低電圧かつ大電流の直流電力を出力する。したがって、接続線１２は、図１３に示すように、２本の正極側接続線１２ａ、１２ｂと２本の負極側接続線１２ｃ、１２ｄで構成される。このように２本の接続線を並列接続して接続線１２を構成すると電気抵抗が半減されるので、接続線１２の抵抗損失を低減することができる。これにより、無停電電源装置１０全体の効率を高めることができる。
図１４は、本発明の一実施形態である無停電電源装置１０が備える端子構造を説明するための図である。この図は、接続導体モジュール６の引き出し端子６４Ｐに２本の接続線１２ａ、１２ｂを並列接続するための端子構造の実施例を示している。
接続線１２ａ、１２ｂの一端には、方形状に形成された接続端子１３ａ、１３ｂが接続されている。２つの接続端子１３ａ、１３ｂは、方形状に形成された引き出し端子６４Ｐ上に並べて配置される。さらに接続端子１３ａ、１３ｂの上に、引き出し端子６４Ｐとほぼ同じ大きさの方形状に形成された押え板１４が配置される。接続端子１３ａ、１３ｂを挟み込んだ引き出し端子６４Ｐと押え板１４とが、締結ボルト１５ａ、１５ｂによって均等な圧力で締結される。これにより、接続端子１３ａ、１３ｂが、均等な圧力で引き出し端子６４Ｐに固定される。
押え板１４は、機械的剛性が高くかつ熱伝導性が高い長方形状の鉄板で形成されており、表面に錫めっきが施されている。
このような構成にすると、２つの接続端子１３ａ、１３ｂの接触面全体をほぼ均等な圧力で引き出し端子６４Ｐに接触させることができる。このため、２つの接続端子１３ａ、１３ｂと引き出し端子６４Ｐの接触部分の接触抵抗を低減することができる。その結果、２つの接続端子１３ａ、１３ｂに流れる電流の偏りが抑えられるとともに、端子部の接触抵抗によって発生する損失を低減することが可能となる。
このような構成にすると、２つの接続端子１３ａ、１３ｂの接触面全体をほぼ均等な圧力で引き出し端子６４Ｐに接触させることができる。このため、２つの接続端子１３ａ、１３ｂと引き出し端子６４Ｐの接触部分の接触抵抗を低減することができる。その結果、２つの接続端子１３ａ、１３ｂに流れる電流の偏りが抑えられるとともに、端子部の接触抵抗によって発生する損失を低減することが可能となる。
同様に、接続線１２ｃ、１２ｄの一端に方形状の接続端子１３ｃ，１３ｄが接続されている。この接続端子１３ｃ，１３ｄを挟み込んだ引き出し端子６５Ｎと押え板１４とが、締結ボルト１５ａ、１５ｂによって、均等な圧力で締結される。これにより、接続端子１３ｃ，１３ｄが、均等な圧力で引き出し端子６５Ｎに固定される。
したがって、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄの接触面全体をほぼ均等な圧力で引き出し端子６５Ｎに接触させることができる。このため、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄと引き出し端子６４Ｐの接触部分の接触抵抗を低減することができる。その結果、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄに流れる電流の偏りが抑えられるとともに、端子部の接触抵抗によって発生する損失を低減することが可能となる。
したがって、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄの接触面全体をほぼ均等な圧力で引き出し端子６５Ｎに接触させることができる。このため、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄと引き出し端子６４Ｐの接触部分の接触抵抗を低減することができる。その結果、２つの接続端子１３ｃ，１３ｄに流れる電流の偏りが抑えられるとともに、端子部の接触抵抗によって発生する損失を低減することが可能となる。
押え板１４は、機械的剛性が高くかつ熱伝導性が高ければ、鉄板以外の他の材料、例えばステンレスで形成されていても良い。さらに、押え板１４には、外側辺の一部を直角に折り曲げて数ｍｍ立ち上げた立ち上げ片１４ａが形成されている。この立ち上げ片１４ａは、押え板１４の剛性を高めるとともに、表面積を拡大して放熱効果を高める働きをする。これにより、端子接続部分の放熱効果が向上し、この部分の温度上昇を抑えることができる。
１０：無停電電源装置
１１：シェルフ
１２（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）：接続線
１３（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）：接続端子
１４：押え板
１４ａ：立ち上げ片
１５（ａ、ｂ）：締結ボルト
１６：上面カバー
２０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）：電源ユニット
３０（ａ，ｂ）：バッテリユニット
４０：サーバラック
４（ａ～ｎ）：サーバユニット
６：接続導体モジュール
６１：モジュールケース
６２（Ｐ，Ｎ）、６３（Ｐ、Ｎ）：接続端子
６４Ｐ、６５Ｎ：引き出し端子
１１：シェルフ
１２（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）：接続線
１３（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）：接続端子
１４：押え板
１４ａ：立ち上げ片
１５（ａ、ｂ）：締結ボルト
１６：上面カバー
２０（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）：電源ユニット
３０（ａ，ｂ）：バッテリユニット
４０：サーバラック
４（ａ～ｎ）：サーバユニット
６：接続導体モジュール
６１：モジュールケース
６２（Ｐ，Ｎ）、６３（Ｐ、Ｎ）：接続端子
６４Ｐ、６５Ｎ：引き出し端子
Claims (10)
- 方形状の第１の端子と、
この第１の端子の上に並置可能な大きさの方形状の複数の第２の端子と、
前記第１の端子とほぼ同じ大きさの方形状の押え板と、
前記第１の端子と前記押え板との間に前記複数の第２の端子を挟んで締結するためのボルトと、
を含むことを特徴とする端子接続構造。 - 前記複数の第２の端子は前記第１の端子の同一面上に並置されることを特徴する請求項1に記載の端子接続構造。
- 少なくとも前記第１の端子と前記押え板とは平板方形状であることを特徴とする請求項1に記載の端子接続構造。
- 前記押え板は、高熱伝導性材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の端子接続構造。
- 前記押え板は、高剛性材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の端子接続構造。
- 前記押え板は、鉄系金属で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の端子接続構造。
- 前記押え板の少なくとも１つの外辺には立ち上げ片が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の端子接続構造。
- 前記第１の端子は、電源回路が発生した電力を出力するための端子であり、
前記第２の端子は、前記電力を前記電源回路の外部に分配するための配線導体に接続された端子である、
ことを特徴とする請求項1に記載の端子接続構造。 - 前記電源回路は、低電圧大電流を出力する回路であることを特徴とする請求項８に記載の端子接続構造。
- 請求項１乃至請求項９に記載の端子接続構造を備えたことを特徴とするサーバ用電源システム。
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