(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
インバータ装置は、任意の周波数及び電圧の交流電圧供給によりモータを駆動する装置である。このインバータ装置の主回路端子には、交流電源を接続するためのR端子、S端子及びT端子、さらに、モータを接続するためのU端子、V端子及びW端子、加えて、インバータオプション装置を接続するためのP0端子(正極コンバータ側端子)、PA端子(正極インバータ側端子)、PB端子(制動抵抗接続端子)及びPC端子(直流負側端子)がある。
【0003】
前述のインバータ装置には、様々なインバータオプション装置を接続することが可能である。インバータオプション装置としては、例えば、前述のPA端子とPB端子の間に接続される制動抵抗器を有するオプション装置(オプション装置A)や、前述のPA端子とPC端子の間に接続される直流電源を有するオプション装置(オプション装置B)、前述のPA端子とP0端子の間に接続される直流リアクトルを有するオプション装置(オプション装置C)などが挙げられる。
【0004】
このようなオプション装置をインバータ装置に複数台接続する場合、例えば、インバータ装置に三台のオプション装置A、B及びCを接続する場合には、インバータ装置のPA端子と各オプション装置A、B及びCの個々のPA端子とを接続するため、インバータ装置のPA端子に三本のケーブルを接続しなければならない。また、他の例として、インバータ装置に同じ種類のオプション装置を複数台並列に接続する場合にも、インバータ装置の各端子に台数分のケーブルを接続しなければならない。
【0005】
このように一つの端子に複数本のケーブルを接続する必要が生じるが、近年のインバータ装置の小型化によって端子の大きさは小さくなっており、一つの端子に対して複数本のケーブルを接続することは困難になっている。特に、最近では、インバータ装置の主回路端子は一本のケーブルだけを接続することを想定して設計されているため、前述のように一つの端子に複数のケーブルを接続することはできなくなっている。
【0006】
したがって、一台のインバータ装置に複数台のオプション装置を接続するためには、インバータ装置の主回路端子を大きくする、もしくは、同一機能の端子を増やす必要がある。ところが、このような設計を行った場合には、インバータ装置のサイズが大きくなり、また、オプション装置を必要としないユーザにとっては不必要に端子サイズが大きくなったり、端子個数が増えたりしてしまう。
【0007】
前述のような不具合に対する対策としては、インバータ装置の端子にL字型の端子拡張用金具を取り付けて接続可能なケーブル数を増加させる手段やインバータ装置の横に増設用端子台を追加する手段が提案されている。また、インバータ装置とオプション装置との間に中継端子台を別途設けて接続する手段も提案されている。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(第1の実施形態)
第1の実施形態について
図1を参照して説明する。
【0016】
図1に示すように、第1の実施形態に係るインバータシステム1Aは、モータに交流電圧を出力する一台のインバータ装置2と、そのインバータ装置2用のオプション装置である複数台のインバータオプション装置3(以下、単にオプション装置3という)とを備えている。各オプション装置3はインバータ装置2に複数本の配線4によって接続されている。これらの配線4としては、例えば、各種のケーブルを用いることが可能である。なお、
図1は、一台のインバータ装置2に三台のオプション装置3を接続した場合の接続例である。
【0017】
インバータ装置2は、三相交流電源からの交流電圧を任意の周波数及び電圧に変換してモータ(電動機)に出力する主回路(図示せず)を備えている。主回路は、三相交流電源から供給される交流電圧を整流する整流回路や平滑用のコンデンサ、直流電圧を交流電圧に変換してモータに供給するインバータ回路などにより構成されている。整流回路は、例えばダイオードを三相ブリッジ接続することにより構成されており、コンバータ回路として機能する。また、インバータ回路は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子を三相ブリッジ接続すると共に、各スイッチング素子に対して還流ダイオードを並列接続することによって構成されている。このインバータ回路が制御され、V/f(電圧/周波数)一定制御に代表されるようなモータ制御が行われる。
【0018】
このようなインバータ装置2は、複数の主回路端子2aとして、三相交流電源を接続するためのR端子、S端子及びT端子、さらに、モータを接続するためのU端子、V端子及びW端子を有しており、加えて、インバータオプション装置を接続するためのP0端子(正極コンバータ側端子:第1の端子)、PA端子(正極インバータ側端子:第2の端子)、PB端子(制動抵抗接続端子:第3の端子)、PC端子(直流負側端子:第4の端子)を有している。なお、主回路端子2aのサイズは、その主回路端子2aに一本の配線4を接続可能な最小のサイズである。したがって、一つの主回路端子2aに接続可能な配線4の数(配線数)は一本である。
【0019】
各オプション装置3は、外部装置としてのインバータ装置2に複数本の配線4により接続されて用いられる装置であり、それぞれ複数の端子3aを有している。この端子3aのサイズは、その端子3aに一本の配線4を接続可能な最小のサイズである。したがって、一つの端子3aに接続可能な配線4の数(配線数)は一本である。なお、第1の実施形態では、オプション装置3として、例えば、制動抵抗器11を有するオプション装置Aと、直流電源12を有するオプション装置Bと、直流リアクトル13を有するオプション装置Cとを用いる。
【0020】
オプション装置Aは、複数の端子3aとして、二つのPA端子、二つのPB端子及び二つのPC端子の合計六個の端子を有している。各PA端子は装置内で互いに電気的に接続されており、同様に、各PB端子も装置内で互いに電気的に接続されており、各PC端子も装置内で互いに電気的に接続されている。なお、PA端子とPB端子との間には、装置内に設けられた制動抵抗器11が接続されている。このオプション装置Aの各部を接続する接続手段としては、例えば、プリント基板(プリント配線)などを用いることが可能である。
【0021】
オプション装置Bは、複数の端子3aとして、二つのPA端子、二つのPB端子及び二つのPC端子の合計六個の端子を有している。各PA端子は装置内部で互いに電気的に接続されており、同様に、各PB端子も装置内部で互いに電気的に接続されており、各PC端子も装置内部で互いに電気的に接続されている。なお、PA端子とPC端子との間には、装置内に設けられた直流電源12が接続されている。このオプション装置Bの各部を接続する接続手段としては、オプション装置Aと同様、例えば、プリント基板(プリント配線)などを用いることが可能である。
【0022】
オプション装置Cは、複数の端子3aとして、二つのPA端子、二つのPB端子、二つのPC端子及び一つのP0端子の合計七個の端子を有している。各PA端子は装置内で互いに電気的に接続されており、同様に、各PB端子も装置内で互いに電気的に接続されており、各PC端子も装置内で互いに電気的に接続されている。なお、PA端子とP0端子との間には、装置内に設けられた直流リアクトル13が接続されている。このオプション装置Cの各部を接続する接続手段としては、オプション装置AやBと同様、例えば、プリント基板(プリント配線)などを用いることが可能である。
【0023】
ここで、前述のオプション装置AやB、C以外の他のオプション装置3としては、例えば、PA端子とPC端子との間に接続された高調波抑制ユニット又は電源回生ユニットあるいは制動抵抗ユニットを有するオプション装置などがあり、このようなオプション装置を用いることも可能である。
【0024】
次に、前述のインバータ装置2と、各オプション装置3すなわちオプション装置A、B及びCとの接続について説明する。
【0025】
インバータ装置2とオプション装置Aとの接続では、インバータ装置2のPA端子とオプション装置AのPA端子とが一本の配線4により接続されており、同様に、インバータ装置2のPB端子とオプション装置AのPB端子とが一本の配線4により接続されている。さらに、インバータ装置2のPC端子とオプション装置AのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この三本の配線4はツイストされ(撚られ)、ノイズ(受けるノイズや出すノイズ、以下単にノイズという)を低減するツイスト配線が構成されている。なお、
図1では、楕円状の線がツイスト配線であることを示している。
【0026】
オプション装置Aとオプション装置Bとの接続では、オプション装置AのPA端子とオプション装置BのPA端子とが一本の配線4により接続されており、オプション装置AのPC端子とオプション装置BのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この二本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。
【0027】
最後に、オプション装置Bとオプション装置Cとの接続では、オプション装置BのPA端子とオプション装置CのPA端子とが一本の配線4により接続されており、オプション装置CのP0端子とインバータ装置2のP0端子とが一本の配線4により接続されている。
【0028】
このようにインバータ装置2と各オプション装置A、B及びCとの接続では、オプション装置Aはインバータ装置2に三本の配線4により接続されており、オプション装置Bはインバータ装置2に他のオプション装置Aを介して二本の配線4により接続されている。さらに、オプション装置Cはインバータ装置2に他のオプション装置AやBを介して二本の配線4により接続されている。なお、オプション装置Cの二本の配線4のうち一本の配線4は、他のオプション装置AやBを介さず直接インバータ装置2に接続されている。
【0029】
このような接続により、インバータ装置2の主回路端子2aが最小構成(最小数)であり、主回路端子2aに一本の配線4しか接続できないような場合でも、複数台のオプション装置3は互いを介してインバータ装置2に接続されるので、インバータ装置2をサイズアップすることなく、また、中継端子台を用いることなく、インバータ装置2に複数台のオプション装置3を接続することが可能となる。したがって、端子拡張用金具や増設用端子台を設けるための増設用スペースも不要となり、また、インバータ装置2の主回路端子2aを大きくしたり、同一機能の端子を増やしたりする必要はなくなるので、インバータ装置2がサイズアップすることを抑えることができる。さらに、中継端子台を別途設ける必要も無く、接続に必要となる接続用スペースの拡大も抑えることができる。
【0030】
以上説明したように、第1の実施形態によれば、複数台のオプション装置3のうち一つのオプション装置Aがインバータ装置2に複数本の配線4により接続されており、そのインバータ装置2に接続されているオプション装置A以外の各オプション装置BやCは、他のオプション装置AやBを介して(オプション装置Bはオプション装置Aを介して、オプション装置Cはオプション装置A及びBを介して)複数本の配線4により接続されている。これにより、インバータ装置2の主回路端子2aに一本の配線しか接続できないような場合でも、複数台のオプション装置3は互いを介してインバータ装置2に接続されることになるので、インバータ装置2をサイズアップすることなく、また、中継端子台を用いることなく、インバータ装置2に複数台のオプション装置3を接続することが可能となるので、インバータ装置2の大型化及び接続用スペースの拡大を抑止することができる。
【0031】
なお、第1の実施形態においては、インバータ装置2に対して最初にオプション装置Aを接続しているが、これに限るものではなく、例えば、オプション装置Bあるいはオプション装置Cを接続するようにしても良い。ただし、ツイスト配線の実現によるノイズ低減を達成するためには、各オプション装置A、B及びCの優先度(接続優先度)に基づいて接続することが望ましい。なお、優先度は、オプション装置3毎の配線の長さ(ケーブル長)やツイスト要否などの条件に応じて決定されている。
【0032】
ここで、前述したようにオプション装置3としては様々な種類のものがあり、接続のために使用する配線の長さやツイストの要否などが個々に決められている。例えば、前述のオプション装置Aやオプション装置Bは、ケーブル長をできるだけ短くかつツイストすることが推奨されている。一方、オプション装置Cはツイスト不要である。したがって、インバータ装置2に対して先に接続するオプション装置3としては、オプション装置Aあるいはオプション装置Bを優先して接続することが望ましい。ただし、第1の実施形態では、インバータ装置2に各オプション装置3を接続する際、インバータ装置2に対して最初に接続するオプション装置3として、どのオプション装置(AやB、C)を選択して接続してもいいように各オプション装置3に複数の端子3aを設けている。
【0033】
(第2の実施形態)
第2の実施形態について
図2を参照して説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点について説明し、第1の実施形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
図2は、
図1と同様に、一台のインバータ装置2に三台のオプション装置3を接続した場合の接続例である。
【0034】
図2に示すように、第2の実施形態に係るインバータシステム1Bでは、複数台のオプション装置3は前述の優先度に応じてインバータ装置2に接続されている。ここで、優先度としては、オプション装置Aが一番であり、オプション装置Bが二番であり、オプション装置Cが三番である。
【0035】
したがって、最初にオプション装置Aがインバータ装置2に接続され、次にオプション装置Bがそのオプション装置Aを介してインバータ装置2に接続され、最後にオプション装置Cが各オプション装置A及びBを介してインバータ装置2に接続される。なお、優先度は、例えば、装置間を接続する複数本の配線4を撚る(ツイストする)必要があるオプション装置3を優先するように決定されている。
【0036】
オプション装置Aは、複数の端子3aとして、二つのPA端子、一つのPB端子及び二つのPC端子の合計五個の端子を有している。各PA端子は装置内で互いに電気的に接続されており、同様に、各PC端子も装置内で互いに電気的に接続されている。なお、第1の実施形態との相違点は、PB端子が一つ少なくなっていることである(
図1参照)。
【0037】
オプション装置Bは、複数の端子3aとして、二つのPA端子及び一つのPC端子の合計三個の端子を有している。各PA端子は装置内で互いに電気的に接続されている。なお、第1の実施形態との相違点は、PB端子が無くなっており、さらに、PC端子が一つ少なくなっていることである(
図1参照)。
【0038】
オプション装置Cは、複数の端子3aとして、一つのPA端子及び一つのP0端子の合計二個の端子を有している。なお、第1の実施形態との相違点は、PA端子が一つ少なくなっており、PB端子及びPC端子が無くなっていることである(
図1参照)。
【0039】
このような構成のインバータシステム1Bでは、前述の優先度に応じ、インバータ装置2に接続する順番を固定して、不要となる追加端子を省いている。ここで、第1の実施形態に係る各オプション装置3では、前述したように、インバータ装置2に対して最初に接続するオプション装置3として、どのオプション装置AやB、Cを選択して接続してもいいように各オプション装置3に複数の端子3aを設けている。
【0040】
ところが、前述のように優先度を考慮すると、優先度の低いオプション装置3の追加端子、すなわち使用しない端子3aは不要となる。したがって、第2の実施形態では、前述のように優先度により接続する順番を固定し、不要となる追加端子を省いており、これによって装置構成の簡略化及びコストの削減が実現されている。
【0041】
以上説明したように、第2の実施形態によれば、前述の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、各オプション装置3において不要な端子3aを取り除くことによって、装置構成の簡略化及びコストの削減を実現することができる。
【0042】
(第3の実施形態)
第3の実施形態について
図3を参照して説明する。なお、第3の実施形態では、第1の実施形態との相違点について説明し、第1の実施形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
図3は、一台のインバータ装置2に四台のオプション装置3を接続した場合の接続例である。
【0043】
図3に示すように、第3の実施形態に係るインバータシステム1Cでは、複数台のオプション装置3として、二台のオプション装置A(第1のオプション装置A及び第2のオプション装置A)と、二台のオプション装置B(第1のオプション装置B及び第2のオプション装置B)とが前述の優先度に応じてインバータ装置2に接続されている。ここで、優先度としては、オプション装置Aが一番であり(第1のオプション装置Aと第2のオプション装置Aの優先度は同じである)、オプション装置Bが二番である(第1のオプション装置Bと第2のオプション装置Bの優先度は同じである)。
【0044】
したがって、最初に二台のオプション装置Aがインバータ装置2に対して並列に接続され、その後二台のオプション装置Bが各オプション装置Aを介してインバータ装置2に対して並列に接続される。なお、優先度は、例えば、装置間を接続する配線4をより短くする必要があるオプション装置3を優先するように決定されている。
【0045】
オプション装置Aは第1の実施形態と同様であるが、オプション装置Bは、複数の端子3aとして、二つのPA端子及び二つのPC端子の合計四個の端子を有している。各PA端子は装置内で互いに電気的に接続されており、同様に、各PC端子も装置内で互いに電気的に接続されている。なお、第1の実施形態との相違点は、PB端子が無くなっていることである(
図1参照)。
【0046】
ここで、各オプション装置Bのどちらを先に接続するかを優先度に応じて決定しようとしても、それらの優先度が同じでありその決定は不可能であるため、どちらが先に接続されても大丈夫なように二台とも二つのPA端子及び二つのPC端子を備えている。なお、同じ理由で、オプション装置Aも二つのPB端子を有している。
【0047】
次に、前述のインバータ装置2と、各オプション装置3すなわち二台のオプション装置A及び二台のオプション装置Bとの接続について説明する。
【0048】
インバータ装置2と第1のオプション装置A(
図3中の左端のオプション装置3)との接続では、第1の実施形態と同様に、インバータ装置2のPA端子と第1のオプション装置AのPA端子とが一本の配線4により接続されており、同様に、インバータ装置2のPB端子と第1のオプション装置AのPB端子とが一本の配線4により接続されている。さらに、インバータ装置2のPC端子と第1のオプション装置AのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この三本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。なお、
図3でも、楕円状の線がツイスト配線であることを示している。
【0049】
第1のオプション装置Aと第2のオプション装置A(
図3中の左から二番目のオプション装置3)との接続では、第1のオプション装置AのPA端子と第2のオプション装置AのPA端子とが一本の配線4により接続されており、第1のオプション装置AのPB端子と第2のオプション装置AのPB端子とが一本の配線4により接続されており、さらに、第1のオプション装置AのPC端子と第2のオプション装置AのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この三本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。
【0050】
第2のオプション装置Aと第1のオプション装置B(
図3中の左から三番目のオプション装置3)との接続では、第2のオプション装置AのPA端子と第1のオプション装置BのPA端子とが一本の配線4により接続されており、第2のオプション装置AのPC端子と第1のオプション装置BのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この二本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。
【0051】
第1のオプション装置Bと第2のオプション装置B(
図3中の左から四番目のオプション装置3)との接続では、第1のオプション装置BのPA端子と第2のオプション装置BのPA端子とが一本の配線4により接続されており、第1のオプション装置BのPC端子と第2のオプション装置BのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この二本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。
【0052】
以上説明したように、第3の実施形態によれば、前述の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、インバータ装置2に対して並列に複数台のオプション装置3を接続する場合でも、インバータ装置2をサイズアップすることなく、また、中継端子台を用いることなく、インバータ装置2に複数台のオプション装置3を接続することが可能となるので、インバータ装置2の大型化及び接続用スペースの拡大を抑止することができる。
【0053】
(第4の実施形態)
第4の実施形態について
図4を参照して説明する。なお、第4の実施形態では、第3の実施形態との相違点について説明し、第3の実施形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
図4は、
図3と同様に、一台のインバータ装置2に四台のオプション装置3を接続した場合の接続例である。
【0054】
図4に示すように、第4の実施形態に係るインバータシステム1Dでは、オプション装置Aは第3の実施形態の構成に一つのPA端子を追加したオプション装置である。すなわち、第4の実施形態に係るオプション装置Aは、複数の端子3aとして、三つのPA端子、二つのPB端子及び二つのPC端子の合計七個の端子を有している。なお、三つ全てのPA端子は装置内で互いに電気的に接続されている(他の端子の接続は第3の実施形態と同様である)。
【0055】
次に、前述のインバータ装置2と、各オプション装置3すなわち二台のオプション装置A及び二台のオプション装置Bとの接続について説明する。
【0056】
インバータ装置2と第2のオプション装置A(
図4中の左から二番目のオプション装置3)との接続では、インバータ装置2のPA端子と第2のオプション装置AのPA端子とが一本の配線4により接続されており、同様に、インバータ装置2のPB端子と第2のオプション装置AのPB端子とが一本の配線4により接続されている。さらに、インバータ装置2のPC端子と第2のオプション装置AのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この三本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。なお、
図4でも、楕円状の線がツイスト配線であることを示している。
【0057】
第2のオプション装置Aと第1のオプション装置A(
図4中の左端のオプション装置3)との接続では、第2のオプション装置AのPA端子と第1のオプション装置AのPA端子とが一本の配線4により接続されており、第2のオプション装置AのPB端子と第1のオプション装置AのPB端子とが一本の配線4により接続されている。この二本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。
【0058】
第2のオプション装置Aと第1のオプション装置B(
図3中の左から三番目のオプション装置3)との接続では、第2のオプション装置AのPA端子と第1のオプション装置BのPA端子とが一本の配線4により接続されており、第2のオプション装置AのPC端子と第1のオプション装置BのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この二本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。
【0059】
第1のオプション装置Bと第2のオプション装置B(
図3中の左から四番目のオプション装置3)との接続では、第3の実施形態と同様に、第1のオプション装置BのPA端子と第2のオプション装置BのPA端子とが一本の配線4により接続されており、第1のオプション装置BのPC端子と第2のオプション装置BのPC端子とが一本の配線4により接続されている。この二本の配線4はツイストされ、ノイズを低減するツイスト配線が構成されている。
【0060】
ここで、第1のオプション装置Aと第1のオプション装置Bに関して、インバータ装置2からの各配線4の長さはほぼ同じになる。これにより、インバータ装置2につながる各配線4の長さは第3の実施形態に比べ短くなる。また、第2のオプション装置Bでも、インバータ装置2との間に存在するオプション装置Aの台数が減少するため、インバータ装置2につながる各配線4の長さは第3の実施形態に比べ短くなる。このようにして、装置間を接続する各配線4の長さを短くすることが可能となり、さらに、各配線4の長さ(ケーブル長)のばらつきを抑えることができる。
【0061】
以上説明したように、第4の実施形態によれば、前述の第1及び第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、インバータ装置2に複数台のオプション装置3を接続する際、各配線4の長さが短くさらにそれらのバランスが良くなるように接続を行うことによって、各配線4の長さをできるだけ短く、さらに、各配線4の長さのばらつきを抑えることが可能となるので、より確実にノイズを抑止することができる。
【0062】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。