JPWO2019130481A1 - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

本開示に係るインバータ装置１は、前面パネル６５を有しており、電力変換を行う主回路基板１０と、主回路基板１０の前面パネル６５側に積層されノイズの伝搬を低減するＥＭＣフィルタ基板３０と、ＥＭＣフィルタ基板３０の前面パネル６５側に積層され前記主回路基板を制御する制御基板５０とを具備しており、ＥＭＣフィルタ基板３０には、インバータ装置１に電力を入力するための入力端子３１が設けられており、主回路基板１０には、インバータ装置１から電力を出力するための出力端子１１が設けられている。

Description

本開示は、インバータ装置に関する。

従来のインバータ装置では、ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）フィルタは、外付けされているのが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。

近年、多様な設備環境への対応のために、ＥＭＣフィルタが内蔵されたインバータ装置の開発が求められている。

特開平６-３０３７７９号公報

一方、従来のインバータ装置にＥＭＣフィルタを内蔵し、かつ、出力端子から入力端子に対する電磁ノイズの伝搬を更に低減させることが希求されていた。

そこで、本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ＥＭＣフィルタを内蔵しつつ、電磁ノイズの伝搬を十分に遮断することができるインバータ装置を提供することを目的とする。

本開示の第１の特徴は、前面パネルを有するインバータ装置であって、電力変換を行う主回路基板と、前記主回路基板の前面パネル側に積層され、ノイズの伝搬を低減するＥＭＣフィルタ基板と、前記ＥＭＣフィルタ基板の前記前面パネル向側に積層され、前記主回路基板を制御する制御基板とを具備しており、前記ＥＭＣフィルタ基板には、前記インバータ装置に電力を入力するための入力端子が設けられており、前記主回路基板には、前記インバータ装置から電力を出力するための出力端子が設けられていることを要旨とする。

本開示によれば、ＥＭＣフィルタを内蔵しつつ、電磁ノイズの伝搬を十分に遮断することができるインバータ装置を提供することができる。

図１は、一開示に係るインバータ装置の外観概略構成の一例を説明するための図である。 図２は、一開示に係るインバータ装置の構成の分解図の一例である。 図３は、一開示に係るインバータ装置の主回路基板及びＥＭＣフィルタ基板の組み合わせの一例について説明するための図である。 図４は、一開示に係るインバータ装置のＥＭＣフィルタ基板の一例を説明するための図である。 図５は、一開示に係るインバータ装置のＥＭＣフィルタ基板の一例を説明するための図である。 図６は、一開示に係るインバータ装置の端子台及び樹脂ケースの一例を説明するための図である。 図７は、一開示に係るインバータ装置の端子台及び樹脂ケースが固定されている状態の一例を説明するための図である。

以下、図１〜図７を参照して、本開示の一実施形態に係るインバータ装置１について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、前面パネル６５を有している。

図２に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、前面パネル６５に加えて、電力変換を行う主回路基板１０と、絶縁部材２０と、ＥＭＣフィルタ基板３０と、カバー４０と、制御基板５０とを具備している。

前面パネル６５は、図２に示すように、カバー６０や操作部７０等を具備している。なお、前面パネル６５の構成は、図１及び図２に示す構成に限定されない。また、前面パネル６５の設置位置は、必ずしもインバータ装置１の前方に設置されていなくてもよい。

また、主回路基板１０は、１枚の基板によって構成されてもよいし、２枚以上の基板が並列に配置されることによって構成されていてもよいし、２枚以上の基板が積層して配置されることによって構成されていてもよい。

ＥＭＣフィルタ基板３０は、図２に示すように、主回路基板１０の前面パネル６５側に積層されており、ノイズの伝搬を低減するＥＭＣフィルタの機能を実現するように構成されている。例えば、ＥＭＣフィルタ基板３０には、ＥＭＣコアや、フィルムコンデンサ等のコンデンサ類等が配置されていてもよい。

制御基板５０は、図２に示すように、ＥＭＣフィルタ基板３０の前面パネル６５側に積層されており、主回路基板１０を制御するように構成されている。

ここで、図２に示すように、ＥＭＣフィルタ基板３０には、インバータ装置１に電力を入力するための入力端子３１が設けられており、主回路基板１０には、インバータ装置１から電力を出力するための出力端子１１が設けられている。

かかる構成によれば、制御基板５０と主回路基板１０との間にＥＭＣフィルタ基板３０が挿入されることで、主回路基板１０から制御基板５０へのノイズの伝搬を遮蔽することができる。伝搬の態様としては、空中伝搬や電気的配線等を介した伝搬等がある。

また、かかる構成によれば、入力端子３１と出力端子１１との間の物理的な距離を離すことができるので、出力端子１１に接続されている回線からの電磁波等の入力端子３１に接続されている回線への影響を減らすことができ、ＥＭＣフィルタの効果（すなわち、入力端子３１側の系統へのインバータ装置１からのノイズの低減）をより一層高めることができる。

また、かかる構成によれば、前面パネル６５側に制御基板５０を配置することができるので、制御基板５０へのアクセス性を確保できる。

図２及び図３に示すように、主回路基板１０は、ＥＭＣフィルタ基板３０を支持する支持板１３を具備している。ここで、図３に示すように、支持板１３及びＥＭＣフィルタ基板３０のアース層（図示せず）は、アース用ネジ１３０ａによって導通されていてもよい。

かかる構成によれば、主回路基板１０において、支持板１３によって、ＥＭＣフィルタ基板３０を支持する部材とアースに接続する部材とを共用することができる。また、かかる構成によれば、アース用ネジ１３０ａを外すだけで、ＥＭＣフィルタ基板３０をディアクティブ化することができる。

また、図３に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、アース用ネジ１３０ａとは別に、ＥＭＣフィルタ基板３０と支持板１３とを締結する固定用ネジ１３０ｂを具備していてもよい。

かかる構成によれば、アース用ネジ１３０ａを外して、ＥＭＣフィルタ基板３０をディアクティブしても、適切にＥＭＣフィルタ基板３０の支持状態を維持できることができる。

図２及び図４に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、主回路基板１０とＥＭＣフィルタ基板３０との間に設けられ、ＥＭＣフィルタ基板３０を支持する絶縁部材２０を更に有していてもよい。例えば、絶縁部材２０は、樹脂によって構成されていてもよい。絶縁部材２０は、ＥＭＣフィルタ基板３０が固定され、かつ、例えば、主回路基板１０に立設されたスタッドにより主回路基板１０に固定されてもよい。

かかる構成によれば、主回路基板１０とＥＭＣフィルタ基板３０との間に絶縁部材２０が挿入されることで、ＥＭＣフィルタ基板３０を支持しつつ、主回路基板１０とＥＭＣフィルタ基板３０との間を絶縁することができ、且つ、絶縁距離を長くしてノイズを低減することができる。

また、図４及び図５に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１が有するＥＭＣフィルタ基板３０は、出力電線２２が貫通するＥＭＣコア２１ａを有してもよい。ここで、出力電線２２は、ＥＭＣフィルタ基板３０から出力された電力を主回路基板１０に入力するように構成されている。なお、ＥＭＣコア２１ａは、リングコアと呼ばれることもあり、例えば、磁性材料で構成され、ＥＭＣコア２１ａ内部を貫通する電線２２のノイズを除去する機能を発揮することができる。

図４は、ＥＭＣフィルタ基板３０へのＥＭＣコア２１ａの一載置例を示し、ＥＭＣフィルタ基板３０を主回路基板１０側から見た斜視図である。図４に示す載置例では、ＥＭＣコア２１ａは、主回路基板１０とＥＭＣフィルタ基板３０との間に配置される。

かかる構成によれば、ＥＭＣフィルタ基板３０上にＥＭＣコア２１ａの配置スペースを確保せずに済み、インバータ装置１を小型化することができる。

また、図４及び図５に示すように、本実施形態では、絶縁部材２０は、ＥＭＣコア２１ａを保持するように構成されるコアホルダ２１ｂを有していてもよい。コアホルダ２１ｂには、コア２１ａを固定するための爪形状が設けられていてもよい。

かかる構成によれば、絶縁部材２０とは別個のコアホルダ２１ｂを設ける必要が無く、部品数を削減することができる。また、かかる構成によれば、コア２１ａの経路を限定することができ、組み立て性も向上する。

例えば、図４に示すように、コアホルダ２１ｂは、絶縁部材２０の主回路基板１０側の面に絶縁部材２０と一体に形成されていてもよい。かかる構成によれば、絶縁部材２０と主回路基板１０との間のスペースにコアホルダ２１ｂを設けることで、インバータ装置１の大型化を防ぐことができる。

また、図５は、ＥＭＣフィルタ基板３０へのＥＭＣコア２１ａの他の載置例を示し、ＥＭＣフィルタ基板３０を制御基板５０側から見た斜視図である。図５に示すように、ＥＭＣコア２１ａは、ＥＭＣフィルタ基板３０の制御基板１０側に配置されてもよい。

具体的には、図５に示すように、ＥＭＣフィルタ基板３０は、貫通孔３０ａを有し、絶縁部材２０は、貫通孔２０ａを有している。そして、ＥＭＣコア２１ａとＥＭＣフィルタ基板３０と絶縁部材２０とは、それぞれが有する貫通孔（ＥＭＣコア２１ａの貫通孔、貫通孔３０ａ及び貫通孔２０ａ）が一致するように配置されていてもよい。そして、ＥＭＣコア２１ａを貫通する出力電線２２は、一致した貫通孔を通過して、ＥＭＣフィルタ基板３０の制御基板５０側から主回路基板１０側に取り回されてもよい。

かかる構成によれば、貫通孔３０ａ及び貫通孔２０ａにコアホルダ２１ｂを設けることで、インバータ装置１の大型化を防ぐことができる。

また、図２及び図６に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、主回路基板１０に設けられた入力端子１２を更に有してもよい。入力端子１２は、ＥＭＣフィルタ基板３０から電力が出力される出力電線２２が接続され、主回路基板１０に電力を入力する。

かかる構成によれば、主回路基板１０を共通化して、ＥＭＣフィルタ基板３０が無いインバータ装置との間で部品の共通化を実現することができる。

具体的には、ＥＭＣフィルタ基板３０が存在しないインバータ装置の場合には、図２におけるＥＭＣフィルタ基板３０を省略して、インバータ装置１全体の寸法を方向Ｄ１において短くし、主回路基板１０の入力端子１２を、インバータ装置１自体の入力端子３１とすることで、部品の共通化を実現することができる。

なお、本実施形態では、入力端子３１及び入力端子１２は、それぞれ３本の電線を挿入可能な電線挿入用開口部３１ａ、１２ａを有しており、出力端子１１は、５本の電線を挿入可能な電線挿入用開口部を有しているが、かかる電線挿入用開口部の数は、これらに限定されることはない。

また、本実施形態では、入力端子３１は、電線が挿入される電線挿入用開口部３１ａ（第１電線挿入用開口部）を有する電線押締接続形式の端子台で形成されており、入力端子１２は、電線が挿入される電線挿入用開口部１２ａ（第２電線挿入用開口部）を有する電線押締接続形式の端子台で形成されていてもよい。

ここで、入力端子３１が有する電線挿入用開口部３１ａ及び入力端子１２が有する電線挿入用開口部１２ａは、ＥＭＣフィルタ基板３０の積層された方向Ｄ１に開口するように構成されていてもよいし、ＥＭＣフィルタ基板３０の積層された方向Ｄ１とは異なる同一の方向（例えば、図２における方向Ｄ２）に開口するように形成されていてもよい。

かかる構成によれば、ＥＭＣフィルタ基板３０が存在しないインバータ装置の入力端子（主回路基板１０の入力端子１２）及びＥＭＣフィルタ基板３０が存在するインバータ装置１の入力端子（ＥＭＣフィルタ基板３０の入力端子３１）を同一の構成で且つ同一の向きに配置することで、主回路基板１０の部品共通化を図りつつ、両種類のインバータ装置の使い勝手を共通化することができる。

なお、電線押締接続形式の端子台で形成される入力端子３１及び入力端子１２は、図２に示すように、方向Ｄ２に開口する挿入口３１ｂ及び挿入口１２ｂをそれぞれ有する。挿入口３１ｂ及び挿入口１２ｂにマイナスドライバー等の工具が挿入されることで、電線挿入用開口部３１ａ及び電線挿入用開口部１２ａそれぞれに挿入された電線に対する締結が解除可能である。

また、本実施形態では、図６及び図７に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、樹脂ケース２３を有する端子２４を更に有していてもよい。ここで、端子２４は、挿入口１２ｂに挿入される挿入口挿入部２３ｄと、挿入口挿入部２３ｄからＥＭＣフィルタ基板３０方向に向けて延設された延設部２３ｅとを有している。ここで、挿入口挿入部２３ｄ及び延設部２３ｅは、例えば、導電体で形成されており、端子２４の一部であってもよい。

出力電線２２は、絶縁材料で被覆された導電体で形成されており、ＥＭＣフィルタ基板３０と主回路基板１０とを接続するように構成されている。

かかる構成によれば、出力電線２２を容易に製造することができ、かかる出力電線２２が方向Ｄ２の長さを小さくすることができるので、インバータ装置１の小型化を実現することができる。

また、端子２４は、図６に示すように、第１開口部２３ａと、第２開口部２３ｂと、第３開口部２３ｃとを具備している。

図６に示すように、第１開口部２３ａは、前面パネル６５側（方向Ｄ１側）に開口するように構成されており、第２開口部２３ｂは、入力端子１２に向けて開口するように構成されており、第３開口部２３ｃは、入力端子１２とは反対側に向けて開口するように構成されている。

端子２４は、図６に示すように、第１開口部２３ａを貫通して、端子２４にネジ２５等によって固定された出力電線２２を、入力端子１２に電気的に接続可能なように、第２開口部２３ｂから挿入口挿入部２３ｄが突出して構成されている。

したがって、挿入口挿入部２３ｄが、入力端子１２の挿入口１２ａ（第２挿入口）に挿入されることにより、ＥＭＣフィルタ基板３０からの電力を、出力電線２２を介して主回路基板１０に供給することができる。

すなわち、出力電線２２は、第１開口部２３ａに挿入され、第２開口部２３ｂを介して入力端子１２に電気的に接続されるように構成されている。ここで、出力電線２２は、第３開口部２３ｃ側からネジ２５等によって端子２４に固定されるように構成されている。

上述の構成によれば、樹脂ケース２３により複数本の出力電線２２をまとめて絶縁することが可能であるため、インバータ装置１内の狭いスペースにおいても適切に電線２２を配線することができる。

本開示に係るインバータ装置１によれば、コストの増加を可及的に防ぎつつ、出力端子１１から入力端子３１に対する電磁ノイズの伝搬を十分に遮断することができる。

１…インバータ装置
１０…主回路基板
１１…出力端子
１２…入力端子
１２ａ…電線挿入用開口部
１２ｂ…挿入口
１３…支持板
１３ａ、１３ｂ…ネジ穴
２０…絶縁部材
２０ａ…貫通孔
２１ａ…ＥＭＣコア
２１ｂ…コアホルダ
２２…電線
２３…樹脂ケース
２３ａ…第１開口部
２３ｂ…第２開口部
２３ｃ…第３開口部
２３ｄ…挿入口挿入部
２３ｅ…延設部
２４…端子
２５…ネジ
３０…ＥＭＣフィルタ基板
３０ａ…貫通孔
３１…入力端子
３１ａ…電線挿入用開口部
３１ｂ…挿入口
４０…ケース
５０…制御基板
６０…前面パネルのカバー
６５…前面パネル
７０…前面パネルの操作部
１３０ａ…アース用ネジ
１３０ｂ…固定用ネジ

Claims (11)

1. 前面パネルを有するインバータ装置であって、
   電力変換を行う主回路基板と、
   前記主回路基板の前面パネル側に積層され、ノイズの伝搬を低減するＥＭＣフィルタ基板と、
   前記ＥＭＣフィルタ基板の前記前面パネル向側に積層され、前記主回路基板を制御する制御基板とを具備しており、
   前記ＥＭＣフィルタ基板には、前記インバータ装置に電力を入力するための入力端子が設けられており、
   前記主回路基板には、前記インバータ装置から電力を出力するための出力端子が設けられていることを特徴とするインバータ装置。
2. 前記主回路基板と前記ＥＭＣフィルタ基板との間に設けられ、前記ＥＭＣフィルタ基板を支持する絶縁部材を更に有することを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記主回路基板は、前記ＥＭＣフィルタ基板を支持する支持板を具備しており、
   前記支持板及び前記ＥＭＣフィルタ基板のアース層は、アース用ネジによって導通されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ装置。
4. 前記アース用ネジとは別に、前記ＥＭＣフィルタ基板と前記支持板とを締結する固定用ネジを具備することを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
5. 前記ＥＭＣフィルタ基板から前記主回路基板に対して電力が出力される出力電線と、
   前記ＥＭＣフィルタ基板の前記制御基板側に配置され、前記出力電線が貫通する貫通孔を備えたＥＭＣコアと、
   を更に有し、
   前記ＥＭＣフィルタ基板は、貫通孔を有し、
   前記ＥＭＣコアと前記ＥＭＣフィルタ基板とは、それぞれが有する前記貫通孔が一致するように配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインバータ装置。
6. 前記ＥＭＣフィルタ基板から前記主回路基板に対して電力が出力される出力電線と、
   前記主回路基板と前記ＥＭＣフィルタ基板との間に配置され、前記出力電線が貫通するＥＭＣコアと、
   を更に有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のインバータ装置。
7. 前記絶縁部材は、前記ＥＭＣコアを保持するように構成され、前記絶縁部材の前記主回路基板側の面に前記絶縁部材と一体に形成されたコアホルダを更に有することを特徴とする請求項６に記載のインバータ装置。
8. 前記主回路基板に設けられ、前記ＥＭＣフィルタ基板から電力が出力される出力電線が接続され、前記主回路基板に電力を入力するための入力端子を更に有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインバータ装置。
9. 前記インバータ装置に電力を入力するための入力端子及び前記主回路基板に電力を入力するための入力端子は、それぞれ電線が挿入される第１電線挿入用開口部及び第２電線挿入用開口部を有する電線押締接続形式の端子台で形成され、
   前記第１電線挿入用開口部及び前記第２電線挿入用開口部は、前記ＥＭＣフィルタ基板の積層された方向に開口することを特徴とする請求項８に記載のインバータ装置。
10. 樹脂ケースを有する端子を更に有しており、
    前記端子は、
    前記主回路基板１０に電力を入力するための入力端子に設けられている挿入口に挿入される挿入口挿入部と、
    前記挿入口挿入部から前記ＥＭＣフィルタ基板方向に向けて延設された延設部とを有し、
    前記出力電線は、前記ＥＭＣフィルタ基板と前記主回路基板とを接続するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のインバータ装置。
11. 樹脂ケースを有する端子を更に有しており、
    前記樹脂ケースは、
    前記前面パネル側に開口する第１開口部と、
    前記主回路基板に電力を入力するための入力端子に向けて開口する第２開口部とを有しており、
    前記出力電線は、前記第１開口部に挿入され、前記第２開口部を介して前記主回路基板に電力を入力するための入力端子に電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のインバータ装置。

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