WO2020208725A1 - バックプレーンおよびモータ駆動装置ユニット - Google Patents

Abstract

固定面（１１ａ）を有する基板（１１）と、固定面（１１ａ）に設けられた第１の端子（１４）および第２の端子（１７）と、第１の端子（１４）に対して一方側に突出した第１の正極側拡張端子（１５）および他方側に突出した第２の正極側拡張端子（１６）と、第２の端子（１７）に対して一方側に突出した第１の負極側拡張端子（１８）および他方側に突出した第２の負極側拡張端子（１９）と、を備える。第１の端子（１４）は、モータ駆動装置の正極母線と電気的に接続された第１の正極母線端子が接続される。第２の端子（１７）は、モータ駆動装置の負極母線と電気的に接続された第１の負極母線端子が接続される。第１の正極側拡張端子（１５）と第２の正極側拡張端子（１６）とは互いに接続可能なコネクタであり、第１の負極側拡張端子（１８）と第２の負極側拡張端子（１９）とは互いに接続可能なコネクタである。

Description

バックプレーンおよびモータ駆動装置ユニット

　本発明は、モータ駆動装置が固定されるバックプレーンおよびモータ駆動装置ユニットに関する。

　モータ駆動装置は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、コンバータとインバータとを接続する母線と、を備えている。複数のモータ駆動装置を同時に用いてユニット化する場合がある。特許文献１には、複数のモータ駆動装置が１つのバックプレーンに固定された構成が開示されている。バックプレーンには複数のコネクタに接続された配線が設けられている。モータ駆動装置の母線には、バックプレーンに設けられたコネクタおよび配線を介して電力が供給されている。

　複数のモータ駆動装置をユニット化した場合に、モータ駆動装置の母線電圧の共通化が図られる場合がある。母線電圧の共通化を図るために、複数のモータ駆動装置の母線に電力を供給する配線同士を接続させる配線がバックプレーンに形成される場合がある。

特開平０８－２０５５５６号公報

　しかしながら、複数のモータ駆動装置間での母線電圧の共通化を、１つのバックプレーンに形成された配線で行うことになるため、モータ駆動装置の数を異ならせた場合には、バックプレーンの大きさおよび内部配線の経路も異ならせる必要がある。したがって、モータ駆動装置の数を異ならせるたびに専用のバックプレーンを設計して用意する必要があり、汎用性に劣り、設計自由度が低下してしまう。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、母線電圧の共通化を図るうえで、汎用性の向上および設計自由度の向上を図ることができるバックプレーンを得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータ駆動装置が固定されてモータ駆動装置の背面と対向する固定面を有する基板と、固定面に設けられた第１の端子と、固定面に設けられた第２の端子と、第１の端子と電気的に接続され、第１の端子に対して一方側に突出した第１の正極側拡張端子と、第１の端子と電気的に接続され、第１の端子に対して他方側に突出した第２の正極側拡張端子と、第２の端子と電気的に接続され、第２の端子に対して一方側に突出した第１の負極側拡張端子と、第２の端子と電気的に接続され、第２の端子に対して他方側に突出した第２の負極側拡張端子と、を備える。第１の端子は、モータ駆動装置が固定面に固定された状態で、モータ駆動装置の正極母線と電気的に接続されて背面に設けられた第１の正極母線端子が接続される。第２の端子は、モータ駆動装置が固定面に固定された状態で、モータ駆動装置の負極母線と電気的に接続されて背面に設けられた第１の負極母線端子が接続される。第１の正極側拡張端子と第２の正極側拡張端子とは互いに接続可能なコネクタとなっている。第１の負極側拡張端子と第２の負極側拡張端子とは互いに接続可能なコネクタとなっている。

　本発明にかかるバックプレーンは、母線電圧の共通化を図るうえで、汎用性の向上および設計自由度の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるモータ駆動装置を用いたモータ駆動システムの構成を示すブロック図 実施の形態１におけるモータ駆動装置ユニットの外観を示す斜視図 実施の形態１におけるモータ駆動装置の斜視図 実施の形態１におけるモータ駆動装置の側面図 実施の形態１にかかるバックプレーンの斜視図 実施の形態１にかかるバックプレーンを並べて設置した状態を示す図 実施の形態１にかかるモータ駆動装置ユニットの組立工程を説明する図

　以下に、本発明の実施の形態にかかるバックプレーンおよびモータ駆動装置ユニットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるモータ駆動装置を用いたモータ駆動システムの構成を示すブロック図である。モータ駆動システムでは、複数のモータ駆動装置１が用いられる。それぞれのモータ駆動装置１にモータ４０が接続されている。モータ駆動装置１には、交流電源４１が接続され、交流電源４１からモータ駆動装置１に交流電圧が供給される。

　モータ駆動装置１は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ４２を備える。モータ駆動装置１は、コンバータ４２によって変換された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ４３を備える。モータ駆動装置１は、コンバータ４２とインバータ４３とを接続して、コンバータ４２によって変換された直流電圧をインバータ４３に供給させる正極母線４４と、負極母線４５とを備える。モータ駆動装置１は、インバータ４３で変換された交流電圧をモータ４０に供給して、モータ４０を駆動させる。モータ駆動システムには、複数のモータ駆動装置１の正極母線４４同士を接続させる正極接続母線４６と、負極母線４５同士を接続させる負極接続母線４７とを備える。正極母線４４同士の接続および負極母線４５同士の接続によって母線電圧の共通化が図られる。モータ駆動装置１は、回生抵抗器２０を備える。回生抵抗器２０は、モータ駆動装置１に接続されたモータ４０の減速時に発生する回生エネルギーを吸収する回生抵抗を有する。

　図２は、実施の形態１におけるモータ駆動装置ユニットの外観を示す斜視図である。図１に示すように、複数のモータ駆動装置１を用いてモータ駆動システムを構築する場合には、図２に示すように、共通の制御盤３０に複数のモータ駆動装置１が並べて固定されたモータ駆動装置ユニット５０として運用される場合がある。ここで、モータ駆動装置１が並べられた方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸に沿った方向は第２の方向である。また、制御盤３０の板面に平行でＸ軸に垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸に沿った方向は第１の方向である。また、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な方向をＹ軸方向とする。また、便宜的に、Ｘ軸に沿った正の方向を右方向とし、負の方向を左方向とする。また、Ｙ軸に沿った正の方向を手前方向とし、負の方向を奥方向とする。また、Ｚ軸に沿った正の方向を上方向とし、負の方向を下方向とする。なお、上下、左右、手前奥の概念は、モータ駆動装置ユニット５０の設置の姿勢に応じて変化するものである。

　以下に、モータ駆動装置１、モータ駆動装置１を制御盤３０に固定するバックプレーン１０の詳細な構成について説明する。図３は、実施の形態１におけるモータ駆動装置の斜視図である。図４は、実施の形態１におけるモータ駆動装置の側面図である。

　モータ駆動装置１は、外殻となる筐体２を備える。筐体２は、直方体形状であり、上述したコンバータ４２、インバータ４３、正極母線４４、および負極母線４５を内部に備える。筐体２の外周面のうち、奥側を向く面である背面２ａには、駆動装置側第１端子３、駆動装置側第２端子４、駆動装置側第３端子５、駆動装置側第４端子６が設けられる。駆動装置側第１端子３、駆動装置側第２端子４、駆動装置側第３端子５、および駆動装置側第４端子６は上下に並べて配置される。

　駆動装置側第１端子３は、モータ駆動装置１の正極母線４４に接続された第１の正極母線端子である。駆動装置側第２端子４は、モータ駆動装置１の負極母線４５に接続された第１の負極母線端子である。駆動装置側第３端子５は、モータ駆動装置１の正極母線４４に接続された第２の正極母線端子である。駆動装置側第４端子６は、モータ駆動装置１の負極母線４５に接続された第２の負極母線端子である。

　筐体２の外周面のうち、手前側を向く面である前面２ｂにはコネクタ７が設けられている。コネクタ７には、交流電源４１に接続される入力配線、モータ４０に電力を供給するための電力線、およびモータ４０を制御するための信号線等が接続される。

　図５は、実施の形態１にかかるバックプレーンの斜視図である。バックプレーン１０は、基板１１を備える。基板１１は、制御盤３０にねじで固定可能なようにねじ穴１２，１３が形成されている。基板１１には、制御盤３０の板面に平行な固定面１１ａが設けられている。固定面１１ａは、モータ駆動装置１が固定される面である。モータ駆動装置１が固定された状態で、固定面１１ａはモータ駆動装置１の背面２ａと対向する。

　固定面１１ａには、盤側第１端子１４、盤側第２端子１７が設けられている。盤側第１端子１４は第１の端子である。盤側第２端子１７は第２の端子である。盤側第１端子１４、盤側第２端子１７は上下に並べて設けられている。固定面１１ａには、盤側第１端子１４、盤側第２端子１７の下方に回生抵抗器２０が設けられている。回生抵抗器２０には、盤側第３端子２１、盤側第４端子２２が設けられている。盤側第３端子２１および盤側第４端子２２は、回生抵抗器２０が有する回生抵抗に接続されている。盤側第３端子２１は第３の端子である。盤側第４端子２２は第４の端子である。

　固定面１１ａにモータ駆動装置１が固定された状態で、盤側第１端子１４と駆動装置側第１端子３とが接続される。固定面１１ａにモータ駆動装置１が固定された状態で、盤側第２端子１７と駆動装置側第２端子４とが接続される。固定面１１ａにモータ駆動装置１が固定された状態で、盤側第３端子２１と駆動装置側第３端子５とが接続される。固定面１１ａにモータ駆動装置１が固定された状態で、盤側第４端子２２と駆動装置側第４端子６とが接続される。盤側第３端子２１および盤側第４端子２２は、モータ駆動装置１の背面２ａ側に付勢されたばね型の端子である。

　固定面１１ａには、盤側第１端子１４と電気的に接続され、左方に突出した第１の正極側拡張端子１５が設けられている。固定面１１ａには、盤側第１端子１４と電気的に接続され、右方に突出した第２の正極側拡張端子１６が設けられている。第１の正極側拡張端子１５と第２の正極側拡張端子１６とは、互いに接続可能なコネクタとなっている。

　固定面１１ａには、盤側第２端子１７と電気的に接続され、左方に突出した第１の負極側拡張端子１８が設けられている。固定面１１ａには、盤側第２端子１７と電気的に接続され、右方に突出した第２の負極側拡張端子１９が設けられている。第１の負極側拡張端子１８と第２の負極側拡張端子１９とは、互いに接続可能なコネクタとなっている。

　バックプレーン１０の基板１１の上下には、前方に突出してモータ駆動装置１の筐体２を挟み込んで保持する挟持部２３，２４が形成されている。挟持部２３，２４と筐体２とが互いに係合することで、モータ駆動装置１がバックプレーン１０から外れてしまうことが防がれる。

　図６は、実施の形態１にかかるバックプレーンを並べて設置した状態を示す図である。図６に示すように、バックプレーン１０を左右方向に並べて設置することで、隣接するバックプレーン１０の第１の正極側拡張端子１５と第２の正極側拡張端子１６とを接続させることができる。また、バックプレーン１０を左右方向に並べて設置することで、第１の負極側拡張端子１８と第２の負極側拡張端子１９とを接続させることができる。これにより、隣接するバックプレーン１０同士で、盤側第１端子１４同士が電気的に接続される。また、隣接するバックプレーン１０同士で、盤側第２端子１７同士が電気的に接続される。

　図７は、実施の形態１にかかるモータ駆動装置ユニットの組立工程を説明する図である。モータ駆動装置ユニット５０の組立工程では、まず制御盤３０の盤面に、ねじ３１によってバックプレーン１０が固定される。このとき、隣接するバックプレーン１０同士で、第１の正極側拡張端子１５と第２の正極側拡張端子１６とを接続させる。また、隣接するバックプレーン１０同士で、第１の負極側拡張端子１８と第２の負極側拡張端子１９とを接続させる。

　次に、バックプレーン１０の基板１１に形成された挟持部２３，２４の間にモータ駆動装置１の筐体２が差し込まれて、モータ駆動装置１が固定される。これにより、図２に示すモータ駆動装置ユニット５０の組立工程が完了する。モータ駆動装置１が固定されることで、隣接するモータ駆動装置１の正極母線４４同士が、駆動装置側第１端子３、盤側第１端子１４、第１の正極側拡張端子１５、および第２の正極側拡張端子１６を介して電気的に接続され、図１に示した正極接続母線４６が構成される。また、隣接するモータ駆動装置１の負極母線４５同士が、駆動装置側第２端子４、盤側第２端子１７、第１の負極側拡張端子１８、および第２の負極側拡張端子１９を介して電気的に接続され、図１に示した負極接続母線４７が構成される。これにより、隣接したモータ駆動装置１同士で母線電圧の共通化が図られる。

　また、モータ駆動装置ユニット５０が備えるモータ駆動装置１の数に合わせてバックプレーン１０を設置すれば、モータ駆動装置１の数に合わせて正極接続母線４６と負極接続母線４７とが構成される。そのため、制御盤３０およびバックプレーン１０に、モータ駆動装置１の数に合わせた正極接続母線４６および負極接続母線４７を形成する必要がない。したがって、モータ駆動装置ユニット５０は、モータ駆動装置１の増減の変更が容易であり、汎用性の向上および設計自由度の向上を図ることができる。

　また、モータ駆動装置１をバックプレーン１０に固定することで、駆動装置側第３端子５と盤側第３端子２１とが接続される。また、モータ駆動装置１をバックプレーン１０に固定することで、駆動装置側第４端子６と盤側第４端子２２とが接続される。すなわち、モータ駆動装置１をバックプレーン１０に固定するだけで、モータ駆動装置１の正極母線４４と回生抵抗器２０とが接続され、モータ駆動装置１の負極母線４５と回生抵抗器２０とが接続される。これにより、回生抵抗器２０を備えるモータ駆動装置１が得られる。したがって、正極母線４４および負極母線４５と回生抵抗器２０とを接続させるための別途の配線作業、例えば前面２ｂに設けられたコネクタ７から配線を延ばして回生抵抗器２０に接続するといった作業が不要となる。このように、モータ駆動装置ユニット５０の組立工程における作業工数の削減を図ることができる。

　なお、盤側第１端子１４、盤側第２端子１５、盤側第３端子２１、および盤側第４端子２２の配列方向および配列順は例示した構成に限られない。また、第１の正極側拡張端子１５、第２の正極側拡張端子１６、第１の負極側拡張端子１８および第２の負極側拡張端子１９が突出する方向も例示した構成に限られない。例えば、Ｚ軸に沿った方向に第１の正極側拡張端子１５、第２の正極側拡張端子１６、第１の負極側拡張端子１８および第２の負極側拡張端子１９を突出させて、複数のモータ駆動装置１をＺ軸に沿った方向に並べて配置できるようにしてもよい。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　モータ駆動装置、２　筐体、２ａ　背面、２ｂ　前面、３　駆動装置側第１端子、４　駆動装置側第２端子、５　駆動装置側第３端子、６　駆動装置側第４端子、７　コネクタ、１０　バックプレーン、１１　基板、１１ａ　固定面、１２，１３　ねじ穴、１４　盤側第１端子、１５　第１の正極側拡張端子、１６　第２の正極側拡張端子、１７　盤側第２端子、１８　第１の負極側拡張端子、１９　第２の負極側拡張端子、２０　回生抵抗器、２１　盤側第３端子、２２　盤側第４端子、２３，２４　挟持部、３０　制御盤、３１　ねじ、４０　モータ、４１　交流電源、４２　コンバータ、４３　インバータ、４４　正極母線、４５　負極母線、４６　正極接続母線、４７　負極接続母線、５０　モータ駆動装置ユニット。

Claims (3)

1. 　モータ駆動装置が固定されて前記モータ駆動装置の背面と対向する固定面を有する基板と、
   　前記固定面に設けられた第１の端子と、
   　前記固定面に設けられた第２の端子と、
   　前記第１の端子と電気的に接続され、前記第１の端子に対して一方側に突出した第１の正極側拡張端子と、
   　前記第１の端子と電気的に接続され、前記第１の端子に対して他方側に突出した第２の正極側拡張端子と、
   　前記第２の端子と電気的に接続され、前記第２の端子に対して一方側に突出した第１の負極側拡張端子と、
   　前記第２の端子と電気的に接続され、前記第２の端子に対して他方側に突出した第２の負極側拡張端子と、を備え、
   　前記第１の端子は、前記モータ駆動装置が前記固定面に固定された状態で、前記モータ駆動装置の正極母線と電気的に接続されて前記背面に設けられた第１の正極母線端子が接続され、
   　前記第２の端子は、前記モータ駆動装置が前記固定面に固定された状態で、前記モータ駆動装置の負極母線と電気的に接続されて前記背面に設けられた第１の負極母線端子が接続され、
   　前記第１の正極側拡張端子と前記第２の正極側拡張端子とは互いに接続可能なコネクタとなっており、
   　前記第１の負極側拡張端子と前記第２の負極側拡張端子とは互いに接続可能なコネクタとなっていることを特徴とするバックプレーン。
2. 　前記固定面に設けられた回生抵抗と、
   　前記回生抵抗と電気的に接続された第３の端子と、
   　前記回生抵抗と電気的に接続された第４の端子と、をさらに備え、
   　前記第３の端子は、前記モータ駆動装置が前記固定面に固定された状態で、前記モータ駆動装置の正極母線と電気的に接続された第２の正極母線端子に接続され、
   　前記第４の端子は、前記モータ駆動装置が前記固定面に固定された状態で、前記モータ駆動装置の負極母線と電気的に接続された第２の負極母線端子に接続されることを特徴とする請求項１に記載のバックプレーン。
3. 　並べて設けられた請求項１または２に記載の複数のバックプレーンと、
   　複数の前記バックプレーンのそれぞれに固定された前記モータ駆動装置と、を備え、
   　隣接する前記バックプレーン同士で、前記第１の正極側拡張端子と前記第２の正極側拡張端子とが接合され、前記第１の負極側拡張端子と前記第２の負極側拡張端子とが接合されていることを特徴とするモータ駆動装置ユニット。

Images