JP2001061282A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP2001061282A
JP2001061282A JP11232092A JP23209299A JP2001061282A JP 2001061282 A JP2001061282 A JP 2001061282A JP 11232092 A JP11232092 A JP 11232092A JP 23209299 A JP23209299 A JP 23209299A JP 2001061282 A JP2001061282 A JP 2001061282A
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inverter
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Tetsuya Kato
哲也 加藤
Masatake Yoshihara
正猛 吉原
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆変換部の保守・点検と部品交換を容易にす
る。 【解決手段】 ラックのスロットへ挿脱自在な逆変換部
4a〜4fを設け、逆変換部4a〜4fは、パワーモジ
ュール7と制御プリント板8と冷却手段32とで構成
し、冷却手段32はパワーモジュール7を取り付けたア
ルミブロック18とヒートパイプ19とアルミフィン2
1とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインバータ装置に関
し、逆変換部の保守・点検と部品変換を容易にしたもの
である。
【0002】
【従来の技術】繊維機械等には複数のモータが用いら
れ、これらのモータの可変速制御を独立して行わせるた
めにインバータ装置が用いられる。インバータ装置の回
路図を図7に示す。図中、1はモータ、2は交流電源、
3は夫々のモータ1に対して共通の順変換部、4a〜4
eはモータ1ごとに設けた逆変換部である。この逆変換
部4a〜4eは仕様により様々な定格をもっており、モ
ータ1の可変速制御を行う。5はコントロールボードで
ある。
【0003】図8に示すのはインバータ装置の構成図で
ある。図8(b)に示すように単一のヒートシンク6の
上に、図8(a)に示すように5つの逆変換部4a〜4
eが並べて配置され、夫々の逆変換部4a〜4eはヒー
トシンク6の上にパワーモジュール7と制御プリント板
8とを積み上げて構成されている。なお、9はファンで
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、パワーモジ
ュール7を交換する場合には、このパワーモジュール7
の上に配置されている制御プリント板8を取り外してか
らでないと取り外せないため、手間がかかる。そして、
単一のヒートシンク6上に複数のパワーモジュール7が
分散して取り付けられているため、逆変換部4a〜4e
に接続される直流配線及び出力配線が複雑にからみ、パ
ワーモジュール7の取り外しが容易に行えない。
【0005】また、単一の大きなヒートシンク6上に定
格の異なる逆変換部4a〜4eが搭載されているため、
ヒートシンク6の温度が均一でなく場所によって異な
り、オーバーヒート防止が困難である。
【0006】更に、単一のヒートシンク6上に逆変換部
4b〜4eが並べて配置されるため、逆変換部の並ぶ方
向へインバータ装置が大形化してしまう。
【0007】そこで本発明は、斯かる課題を解決したイ
ンバータ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
めの請求項1に係るインバータ装置の構成は、直流出力
を得るための単一の順変換部と、当該順変換部から直流
出力を電源として交流出力を得る複数の逆変換部とで構
成されるインバータ装置において、インバータを構成す
る主回路部と、該主回路部を冷却する冷却手段と、制御
プリント板とを一体化して夫々の前記逆変換部を構成し
たことを特徴とし、請求項2に係るインバータ装置の構
成は、請求項1において、ラックに複数のスロットを設
けるとともに夫々のスロットに前記逆変換部を挿脱自在
に設け、前記冷却手段はブロックと放熱フィンとをヒー
トパイプで連結して構成し、前記主回路部をブロックに
固着するとともにブロックと前記制御プリント板とを略
平行に近接配置して前記逆変換部を構成したことを特徴
とし、請求項3に係るインバータ装置の構成は、請求項
2において、前記ラックにおけるスロットの開口部側の
下方に、スロットの並ぶ方向に沿って一対のバスを配設
し、夫々の前記制御プリント板に入力端子を設けるとと
もに当該入力端子に一端が接続された一対の接続片の他
端を夫々のバスに着脱自在に接続したことを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるインバータ装
置の実施の形態を説明する。
【0010】図1に示すようにラック11が設けられて
いる。ラック11には、逆変換部等を挿入するための7
つのスロット11aと、逆変換部におけるフィンの部分
を収容するフィン収容部11bと、フィン収容部11b
内のフィンを強制冷却するための冷却ファンユニット1
1cと、順変換部室11dとが設けられている。
【0011】7つのスロット11aには、左から順に、
前記コントロールボード5と、6つの逆変換部4a〜4
fがスロット方式により挿脱自在に挿入されている。順
変換部室11dには、図7の順変換部3を構成する直流
平滑部や予備充電回路や寿命部品である電解コンデンサ
12やヒューズ等が収容されている。ラック11の前面
には、お客様IF基板13がステー14,15を介して
取り付けられている。
【0012】前記逆変換部4a〜4fの構造を図2に示
し、逆変換部4a〜4fの構成部品の分解斜視図を図3
に示す。断面形状がL字形の取付板16の短辺の内側に
一対のボルト17を介してアルミブロック18の端面が
結合されている。アルミブロック18は平行四辺形に形
成されており、そのために上下の辺は角度θだけ右上が
りに傾斜している。アルミブロック18における取付板
16の長辺とは反対側の面に、断面形状が半円形の一対
の溝18aが上下の辺と平行に形成されている。そし
て、これらの溝18aにはヒートパイプ19が夫々嵌め
込まれ、ヒートパイプ19は金具20を介してアルミブ
ロック18に固定されている。アルミブロック18にお
けるヒートパイプ19の取付面と同じ面には、主回路部
としてのパワーモジュール7が一対のヒートパイプ19
の間に配置して取り付けられている。一方、一対のヒー
トパイプ19における取付板16から突出した部分には
アルミフィン21が取り付けられている。アルミブロッ
ク18、ヒートパイプ19、アルミフィン21で冷却手
段32を構成している。これらのヒートパイプ19をθ
だけ傾斜させたのは、パワーモジュール7の熱によって
蒸発したヒートパイプ19内の作動液がアルミフィン2
1に熱を奪われて凝縮して液体化したときに重力の作用
でパワーモジュール7のところへ容易に戻るようにした
ものである。取付板16には5本のスペーサ22を介し
て制御プリント板8が取り付けられ、取付板16と制御
プリント板8との間にアルミブロック18等が挟まれた
構造になっている。
【0013】制御プリント板8の内側の面には、制御プ
リント板8を直流電源に接続するための入力端子23
と、モジュール7に接続されるとともに図7のモータ1
に接続するための出力端子24とが取り付けられてい
る。
【0014】夫々の逆変換部4a〜4fにおける制御プ
リント板8に搭載された入力端子23と、P,N側直流
バスとの接続構造を図4に示す。図1のラック11にお
ける順変換部室11dの前面側には、P側直流バス25
とN側直流バス26とが左右方向に沿って配置され、両
者間には絶縁紙27が設けられている。夫々の逆変換部
4a〜4fにおける出力端子23のP端子23aは接続
片28を介してP側直流バス25に接続され、N端子2
3bは接続片29を介してN側直流バス26に接続され
ている。接続片28,29の間には絶縁紙30が設けら
れている。接続片28,29の両端は夫々ネジ31を介
して着脱自在に結合されている。
【0015】図2におけるアルミブロック18とヒート
パイプ19とパワーモジュール7との関係を図5(a)
に示すように、ヒートパイプ19とパワーモジュール7
とはアルミブロック18に対して同じ側に配置されてい
る。従って、両者がアルミブロック18に対して相互に
反対側に配置された図5(b)の場合に比べ、その幅寸
法がaからbへと縮小化され、逆変換部4a〜4fは薄
形化されている。
【0016】次に、斯かるインバータ装置の作用を説明
する。逆変換部4a〜4fを保守・点検するには、まず
ラック11からお客様IF基板13を取り外した後に、
図4においてネジ31を取り外すことにより接続片2
8,29とP,N側直流バス25,26との結合を外
し、逆変換部4a〜4fを図1において手前へ引き出
す。逆変換部4a〜4fを取り出すと図2の状態で取り
出される。逆変換部4a〜4fを保守・点検あるいは部
品交換したのちは、前記と逆の手順で取り付ける。
【0017】順変換部室11dの内部には寿命部品とし
ての電解コンデンサ12等が収容されており、これらを
取り換える際に障害物はなく、メンテナンスが容易であ
る。寿命部品のみを一括して取り出せる構成を採用すれ
ば、寿命部品の交換が更に容易となる。直流平滑部、予
備充電回路、冷却ファンユニット10cを一括して取り
出し可能にすれば、メンテナンス時間の短縮が図れる。
【0018】従来は逆変換部4a〜4eの出力端子がバ
ラバラに配置されているため、一括出力端子を設けて個
々の出力端子から一括出力端子まで配線しなければなら
なかったが、本発明では制御プリント板上に実装した出
力端子24が短い線分上に並ぶので、長い配線を必要と
せず配線スペースが小さくなり、インバータ装置の小形
化に寄与する。
【0019】なお、図6において、制御プリント板8上
の部品とモジュール7との配置に制限が生じることがあ
るので、パワーモジュール7,ヒートパイプ19と制御
プリント板8との間に断熱シート又は絶縁シート33を
介在させれば、制御プリント板8の実装密度を上げて逆
変換部4a〜4fの薄形化を一層進展させることができ
る。このほか、図6(b)に示すようにアルミブロック
18の両面に半導体の定格に応じて損失の大きいパワー
モジュール7aと小さいパワーモジュール7bとを実装
することにより両者を効率良く冷却できるようにするこ
ともできる。これは単一のパワーモジュールに単一の冷
却手段を組み合わせたときにパワーモジュールの容量に
よっては冷却能力に余裕がありすぎる一方、スロット数
が多くなるとラックの幅寸法が過大になることがあるの
で、単一の冷却手段と一対のパワーモジュールとを組み
合わせることによりこの点を改良したものである。
【0020】
【発明の効果】以上の説明からわかるように、請求項1
に係るインバータ装置によればひとつの主回路部にひと
つの冷却手段を設けたので、従来のように単一のヒート
シンクで複数の主回路部を冷却していた場合における各
逆変換部の定格の違い等による温度のばらつきを考慮す
る必要がなく、オーバーヒートに対して主回路部と冷却
手段との1対1の管理をすればよく、管理が容易であ
る。
【0021】請求項2に係るインバータ装置によれば冷
却手段を有する逆変換部を夫々個別にラックのスロット
に挿脱自在に設けたので、従来のように単一のヒートシ
ンクに夫々の逆変換部ごとに構成部品を積み上げ式に取
り付ける構成の場合にあっては下の部品を交換する際に
上の部品から順に取り外さねばならず無駄な労力がかか
るが、引き抜くことにより逆変換部をまとめて取り出す
ことができ、逆変換部の着脱作業が容易である。また、
出力端子が同一直線上に並ぶので、従来のように逆変換
部から離れたところにまとめて一括出力端子を設ける必
要がなく、配線のためのスペースが省略されてインバー
タ装置の小形化につながる。
【0022】請求項3に係るインバータ装置によれば、
夫々の逆変換部をラックの開口部側のスロットの下方で
バス接続したので、従来のように単一のヒートシンクで
複数の主回路部を冷却していた場合には接続配線が複雑
であったのに対し、簡略化された。また、接続片とバス
との接続とを分離することにより、スロットからの逆変
換部の取り出しが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインバータ装置の実施の形態を示
す斜視図。
【図2】本発明によるインバータ装置の実施の形態にお
ける逆変換部に係り、(a)は平面図、(b)は正面
図、(c)は左側面図。
【図3】本発明によるインバータ装置の実施の形態にお
ける逆変換部の要部を示す分解斜視図。
【図4】本発明によるインバータ装置の実施の形態にお
けるバス接続の状態を示す構成図。
【図5】本発明によるインバータ装置の実施の形態にお
ける逆変換部の冷却手段に係り、(a)はその構成図、
(b)は比較例の構成図。
【図6】本発明によるインバータ装置の実施の形態にお
ける逆変換部の冷却手段のその他の構成図。
【図7】インバータ装置の回路図。
【図8】従来のインバータ装置に係り、(a)は(b)
のA−A矢視図、(b)は正面図である。
【符号の説明】
3…順変換部 4a〜4f…逆変換部 7…パワーモジュール 8…制御プリント板 11…ラック 11a…スロット 18…アルミブロック 19…ヒートパイプ 21…アルミフィン 23…入力端子 25…P側直流バス 26…N側直流バス 28,29…接続片 31…ネジ 32…冷却手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H006 BB05 CC02 CC08 HA04 HA07 HA41 5H007 AA06 BB06 CC05 DB01 EA02 HA03 HA04 HA06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流出力を得るための単一の順変換部
    と、当該順変換部からの直流出力を電源として交流出力
    を得る複数の逆変換部とで構成されるインバータ装置に
    おいて、 インバータを構成する主回路部と、該主回路部を冷却す
    る冷却手段と、制御プリント板とを一体化して夫々の前
    記逆変換部を構成したことを特徴とするインバータ装
    置。
  2. 【請求項2】 ラックに複数のスロットを設けるととも
    に夫々のスロットに前記逆変換部を挿脱自在に設け、 前記冷却手段はブロックと放熱フィンとをヒートパイプ
    で連結して構成し、前記主回路部をブロックに固着する
    とともにブロックと前記制御プリント板とを略平行に近
    接配置して前記逆変換部を構成した請求項1に記載のイ
    ンバータ装置。
  3. 【請求項3】 前記ラックにおけるスロットの開口部側
    の下方に、スロットの並ぶ方向に沿って一対のバスを配
    設し、夫々の前記制御プリント板に入力端子を設けると
    ともに当該入力端子に一端が接続された一対の接続片の
    他端を夫々のバスに着脱自在に接続した請求項2に記載
    のインバータ装置。
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