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発明の名称 電力変換装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−47268
公開日 平成8年(1996)2月16日
出願番号 特願平6−195845
出願日 平成6年(1994)7月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高山 敏夫 (外1名)
発明者 前川 則夫 / 久保田 祐三 / 竹内 典和 / 山西 善人 / 川崎 勇
要約 目的
電力変換装置いおいて、変換ユニットのいろいろの予備品の種類を減らし、変換ユニットの変換を容易にすること。

構成
直流・交流間の電力変換部を複数の変換ユニットに分割して実装した電力変換装置において、変換ユニット1a,1bの筐体の形状は直方体であり、その正面に、外部との電気的接続を行うための1組の端子10a,11aが設けられ、前記変換ユニット1a,1bを左右に並行に配置し、この2つの変換ユニットの間に1組の導電性の主配線バー3a,3bが互に絶縁して配設され、前記変換ユニットの端子10a,11aが、前記主配線バー3aと、導電性の配線用金具5a,6aにより電気的に接続されている電力変換装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 直流・交流間の電力変換部を複数の変換ユニットに分割して実装した電力変換装置において、変換ユニットは、少なくとも2組の半導体スイッチを直列接続し、その直列接続体の両端を直流端子とし、半導体スイッチの直列接続点を交流端子とする電力変換ユニットを実装し、前記変換ユニットの筐体の形状は直方体であり、その正面に、外部との電気的接続を行うための1組の変換ユニットの筐体とは絶縁された端子が設けられ、前記変換ユニットを左右に並行に配置し、この2つの変換ユニットの間に1組の導電性の主配線バーが互に絶縁して配設され、前記変換ユニットの端子が、前記主配線バーのいずれかと、導電性の配線用金具により電気的に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項2】 電気的に接続する各導体を一組の銅バーで構成し、この銅バーの組み替えによって電気的接続部位を左側にも右側にも変更できるように変換ユニットを実装したことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
【請求項3】 中央に、断面が長方形の1組の導電性の主配線バーが絶縁性の支持体によって直立に固定され、前記主配線バーの両側に所定の間隔をおいて、複数の変換ユニットが配置され、前記変換ユニットは前記主配線バーの両側に1個ずつ配置され、左側および右側の変換ユニットは上下方向に配置されて盤部品の上に載置され、前記変換ユニットの筐体の正面には1組の直流端子A,Bが設けられ、前記直流端子の位置は間に所定の間隙をおき、左側の直流端子と、前記変換ユニットの筐体の左側面との距離と、右側の直流端子と、前記筐体の右側面との距離が等しく形成され、さらに前記1組の主配線バーにはそれぞれ1組のアームを有する導電性の接続金具A,Bが取り付けられ、接続金具Aの一端は直流端子Aと両側に折り曲げ部を有する配線用金具に取付ビスによって接続され、接続金具Bの一端は直流端子Bと両端に折り曲げ部を有する配線用金具に取り付けビスによって接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項4】 前記直流端子はそれぞれL字形をなし、前記変換ユニットの筐体に垂直方向に取り付けられ、その垂下方向の長さは互いに異なっていることを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置において、直流・交流間の電力変換部を複数の変換ユニットに分割して実装する電力変換装置。詳しくは、変換ユニットの配置および変換ユニットを収容する電力変換装置の筐体構造及び配線構造に関する。
【0002】
【従来の技術】各種の電力変換装置が提案されているが、その中で例えば無停電電源装置が良く知られている。無停電電源装置はAC/DC変換及びDC/AC変換を行っており、この電力変換部には半導体スイッチが内蔵されている。無停電電源装置が中容量以上になると冷却効率の向上、取付上の制約等により、これらの電力変換部をいくつかに分割し、ユニット化する構造がとられており、また万一の故障に備えてこれらの変換ユニットを予備品として配備する。また、ユニット化することにより、変換ユニットの組立配線及び筐体内への取付作業の容易化による経済化が図れる。
【0003】図5に電力変換装置の一例であるDC/AC変換を行う電力変換部の変換ユニットの接続図例を示す。図において、1aは複数個の左側、1bは右側変換ユニットであり、夫々の変換ユニットには、その内部に少なくとも2組の半導体スイッチQ1 ,Q2 を直列接続し、その直列接続体の両端a,bを直流端子とし、半導体スイッチQ1 ,Q2 の直列接続点cを交流端子とし、DC/AC変換を行う変換部の一部を構成している。変換ユニットは直流電圧Edを変換ユニットの直流端子a及びbに入力し、変換ユニット内部(記述されない)にてDC/AC変換し、その出力を交流端子Cに出力し、出力トランス3に接続され、絶縁後出力されている。変換ユニット1a及び1bの2つの変換ユニットでブリッジインバータを構成し、直流端子aとbに直流電圧Edをうけ、半導体スイッチQ1,2 をPWM制御することにより、変換ユニット1aの交流端子cと変換ユニット1bの交流端子cとの間に交流電圧を出力する。中容量以上の電力変換装置においては、直流電源Edより各変換ユニットに供給される接続用の電源には大きな電流が流れる為、通常主配線バーとして断面が長方形の銅バーが用いられる。
【0004】図6に電力変換装置の筐体4への変換ユニットの実装と、その配線の接続の構造例を示す。電力変換装置の筐体に変換ユニット1a,1bを実装する場合、実装構造に制約があり、回路は電気的に同じであっても、例えば直流、交流端子の位置などの構造をかえて作ってある。図6において、各変換ユニット1a,1bへの配線は入力電源より流れる電流は大きく、かつ配線スペースの有効利用をする為、主配線バー3a,3bに各変換ユニット1a,1bより接続用金具8,9で接続する方法としている。主配線バー3a,3bの配線ドロップ又はリアクトル成分を減少させる為、その配線経路は入力電源より各々の変換ユニットから等しい距離で最短で接続ができる様に、主配線バー3a,3bは筐体4の中央部に配置され、各変換ユニット1a,1bは端子の位置が主配線バー3a,3bに対して、短く配線できるように直流端子と交流端子が、変換ユニット1aは右側に、変換ユニット1bは左側に設けるようになっている。この結果、左右の変換ユニット1a,1bは電気的には回路は同じであるにも関わらず、直流端子又は交流端子の位置が相違する為、同一の構造とはならず、2種類の変換ユニットが必要となる。この為、予備品として配備する時、同一機能にも関わらず2種類の変換ユニットが必要となる欠点があり、変換ユニットの種類が増えることにより製造コストが高くなるという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように電力変換装置に搭載する変換ユニットは電気的に回路が同じであっても、実装構造に制約があり、構造をかえて作る必要がある。この為、予備品として配備しておく変換ユニットの数が増える欠点がある。また種類が増える為、製造コストの低減が図れない欠点があった。本発明は、次のような目的を達成するために提案されたものである。
a 変換ユニットのいろいろの種類の予備品を用意する必要がなくすことb 変換ユニットの交換が容易であることc 予備の変換ユニットの数を少なくしコストを安くすることd 変換ユニットの交換を簡単に行うことができることe 接続金具の種類を少なくし、コストを安くすること【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため本発明は、直流・交流間の電力変換部を複数の変換ユニットに分割して実装した電力変換装置において、変換ユニットは、少なくとも2組の半導体スイッチを直列接続し、その直列接続体の両端を直流端子とし、半導体スイッチの直列接続点を交流端子とする電力変換ユニットを実装し、前記変換ユニットの筐体の形状は直方体であり、その正面に、外部との電気的接続を行うための1組の変換ユニットの筐体とは絶縁された端子が設けられ、前記変換ユニットを左右に並行に配置し、この2つの変換ユニットの間に1組の導電性の主配線バーが互に絶縁して配設され、前記変換ユニットの端子が、前記主配線バーのいずれかと、導電性の配線用金具により電気的に接続されていることを発明の特徴とするものである。さらに本発明は、電気的に接続する各導体を一組の銅バーで構成し、この銅バーの組み替えによって電気的接続部位を左側にも右側にも変更できるように変換ユニットを実装したことを発明の特徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明によれば、電力変換装置に搭載する変換ユニットの筐体及び端子の大きさと位置を同一構造とし、変換ユニットの筐体の正面部に設けられた端子より配線用金具にて主配線バーに接続する。左右の変換ユニットの筐体は同一構造で、主配線バーは左右のいずれの交換ユニットにも接続することができる。このことにより変換ユニットの予備品としては種類と数量が減らすことができる。又、変換ユニットの種類が減ることにより、製造コストが低減する。変換ユニットの端子より主配線バーに配線することにより、変換ユニットの端子より主配線バーまでの距離は左右夫々等距離となるか、又は直流入力の場合においてはマイナス及びプラス極への配線距離の和は等しくなり、配線ドロップ及びリアクトル成分も等しくなり電力変換装置の安定動作に寄与することが大きい。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図1は本発明の電力変換装置の外観の斜視図を示すもので、左側変換ユニット1aは複数個が上下方向に所定の間隔をおいて配列されており、右側変換ユニット1bも同様に上下方向に配列されており、これら最下部の変換ユニットは、盤部品2の上に載置されている。また複数個の左側変換ユニット1aと右側変換ユニット1bの間の間隙には、上下方向に主配線バー(断面が長方形の銅製のもの)3a,3bが、筐体4内の絶縁性支持体(図示されていない)によって支持され、前後方向は互に所定の間隙をおいて(実施例では3cm)配設されている。主配線バー3a,3bは直流端子用であり、交流端子用の配線バーは図示されていない。
【0009】図2は例えば最上段の変換ユニット1a,1bと主配線バー3a,3bとの分解斜視図を示す。図において10a,11aは左側変換ユニット1aハウジングより突出して形成された直流端子で、夫々L字形の形状をしており、変換ユニット1aのハウジングより突出し、下方に垂下している。垂下長は端子10aの方が11aより短いが、逆に11aの方を10aより短くすることができる。変換ユニット1bの直流端子10b,11bについても、形状や寸法は夫々10a,11aと同じように構成されている。5a,6aは夫々銅製の配線用金具で、(筐体とは絶縁して配線されている)両端は同じ方向にL形に折り曲げられ、折曲部52 ,62 が設けられ、全体としてU字形をなしており、本体の長さ方向の断面図は長方形である。また折曲部52 ,62 には、夫々取付ビス7を取付けるためのビス孔が設けられている。配線用金具の本体の長さは、配線用金具5aの方が6aよりも長い。取付ビスの材料は黄銅,鉄,非磁性体又はプラスチックが用いられる。8,9は夫々銅製の接続金具で、主配線銅バーの頂部に取りつけられ、アーム81 ,82 を有しており、アーム81 ,82 は互に平行に所望の間隔(例えば4cm)をおいて配設され、配線用金具5aの右側の折曲部52 は接続金具81 の先端とビス7で結合されている。接続金具9の左側のアームは、配線用金具6aの右側折曲部と取付ビス7で結合されている。右側変換ユニット1bの直流端子10b,11bは左側変換ユニット1aの直流端子と同じ様に構成されており、直流端子10b,11bの先端に取付ビスで取付けられた配線用金具5b,6bは同様に接続金具8,9の右側アームの先端に取付ビスで取付けられている。また主配線バー3aは3bより前方に配設され、主配線バー3aの頂部に取付けられた接続金具8は、主配線バー3bの頂部に取付けられた接続金具9よりも上方に位置しているので、接続金具が互に短絡するおそれはない。
【0010】図3は変換ユニットの直流端子10a,10b,11a,11bの位置及び主配線バー3bとの位置関係を示すものである。なお5a,5bは配線用金具(筐体とは絶縁されている)である。次に変換ユニットにおいて、直流端子、主配線バー、配線用金具の寸法関係について図4の(a),(b)を用いて説明する。図4に変換ユニットの電気的接続の構造を示す。変換ユニット1bの直流端子10b,11bは変換ユニット筐体の中心より均等になる様(10 −10 ′)に、且つ変換ユニット1bの中心より左及び右の端までの距離を等しくなる位置(11 =11 ′、12 =12 ′)に配置される。3aの主配線バーA及び3bの主配線バーBは、夫々左右の変換ユニット筐体より等距離に配置されている。その配線用金具Aの長さをL1 とすると、L1 =11 +dとなる。(dは変換ユニットの側壁より主配線バーまでの長さである。)
同様に配線用金具Bの長さL2 はL2 =12 +dとなる。変換ユニット1bは、10bの直流端子及び11bの直流端子は5aの配線用金具及び6aの配線用金具により、それぞれの主配線バー及び3a主配線バーに電気的に接続される。変換ユニット1bを3a,3bの主配線バーの右側に配置し、3a,3bの主配線バーに10b,11bの 直流端子及び直流端子を接続する方法について説明する。10bの直流端子の主配線バーまでの距離L1 は、L1 =l1 +d=l1 ′+d=L1 ′となる。また11bの直流端子の主配線バーまでの距離L2 ′は、L2 ′=12 +d=12 ′+d=L2 となり、配線用金具の長さは、5aと6bが等しく、また5bと6aとは等しくなっている。このように、変換ユニットの一面に外部との接続部として設けられた端子は、配線用金具によりそれぞれ左、右のいずれにも選択的に接続可能となっている。以上は直流端子の接続について述べたが、交流端子として用いた場合も、位置関係は直流端子の場合と同様である。ただし交流端子には交流電圧が出力され、交流電圧は配線ドロップリアケトル成分の影響を受けることが少ないため、この交流端子を変換ユニット1aの左側及び変換ユニット1bの右側に配線バーを設けて、各々変換ユニットの交流端子と接続してもよい。左、右いずれかを選択した変換ユニットの配線用金具の取付変更を行うのみで、主配線バーとの電気的接続を容易に行う事が出来る。上記の説明は直流端子について説明したが、交流端子についても同様に外部に対して配線接続を行うことが出来る。
【0011】
【発明の効果】本発明は叙上のように構成されているので、次のような効果を有する。
a 変換ユニットの筐体はいずれも同じ形状に形成され、かつ直流端子の位置も同一であるため、配線用金具によって所望の端子と主配線バーと接続ができるため予備品としていろいろの種類のものを用意する必要がなくなることb 主配線バーと直流端子との接続は配線用金具を用いて取付ビスで接続するため変換ユニットの交換が容易であることc 予備の変換ユニットの数を少なくすることができるためコストを安くすることができることd 変換ユニットの交換を簡単に行うことができることe 直流端子から主配線バーへの配線距離の和は正端子と負端子共等しくなり、その結果配線ドロップ及びリアクトル成分が等しくなり、装置の安定動作に寄与すること大であること



 

 


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