JP3330434B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被制御対象となる機器
に直接取付けて使用するインバータ装置に係り、特に、
既設の誘導電動機や電動ポンプなどに取付けて使用する
のに好適なインバータ装置、及び予め機器に組み込んで
使用するのに好適なインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の進歩は目覚ましく、
これによりインバータの小型軽量化と低廉化が大きく進
み、その適用範囲の拡大に大きく貢献するようになって
きた。そして、これに伴い、例えば誘導電動機など既設
の電気装置についても、インバータを追加することによ
り、機能を向上する方策が広く採用されるようになって
いるが、このような場合に使用される数キロワット以下
の比較的小容量のインバータとしては、例えば図７に示
すようにして一体化されたインバータ装置が従来から用
いられていた。

【０００３】この図７に示す従来のインバータ装置にお
いて、１はインバータ本体部、２は操作パネル、３はコ
ンデンサ、４は放熱フィン、５は主回路基板、６は制御
回路基板、７はダイオードモジュール、８はトランジス
タモジュール、そして９は端子台である。

【０００４】インバータ本体部１は、主回路基板５、制
御回路基板６、ダイオードモジュール７、トランジスタ
モジュール８、それに端子台９などで構成されいる。そ
して図示のように、順変換部を構成するダイオードモジ
ュール７と、逆変換部を構成するトランジスタモジュー
ル８とは、放熱を必要とするため放熱フィン４に直接取
付けられ、主回路基板５により接続されるようにしてあ
り、この放熱フィン４の上に順次積み重なるようにして
コンデンサ３と制御回路基板６を設け、その上に操作パ
ネル２が、その操作面が外部に現われるようにして設け
られているまた、主回路基板５と制御回路基板６には端
子台９が設けてあり、図の下側から電線が接続されるよ
うになっている。そして、この従来の一体化されたイン
バータ装置は、全体を制御盤内に収容し、操作パネル２
が制御盤の面に現われるようにして、制御盤に取付られ
て使用されるようになっている。

【０００５】一方、上記したように、制御盤に取付けて
使用するのではなく、図８、或いは図９に示すように、
被制御対象となる機器に直接取付けて使用するインバー
タ装置についても、従来から提案がされている。これら
図８と図９の例は、いずれもインバータ装置をポンプ駆
動用の電動機１０に取付けたもので、３０はポンプを表
わしている。これらの例は、放熱フィン４に取付けられ
ているインバータ本体部１にダイオードモジュールやト
ランジスタなどの主だった素子を収容して、他の部分と
は分離させ、図示のように、電動機１０に取付けたもの
である。図８の例と、図９の例との違いは、操作パネル
２を分離させたか否かだけである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、既設
の電動機やポンプなどの機器に追加して使用する点につ
いて充分な配慮がされておらず、このような場合には、
別途、制御盤の設置を要したり、インバータ装置の設置
に何らかの工夫を要するなどの問題があった。

【０００７】すなわち、従来のインバータ装置の内、図
７で説明した例では、上記したように、制御盤内に収納
して使用することを前提としており、そのため、新たに
インバータを採用しようとする場合には、別途、制御盤
の設置を必要とすることになり、このため、例えば電動
機など既設の電気機器を、後でインバータ駆動に改造す
る場合には制御盤を新設しなければならず、スペースに
余裕が無ければ改造は不可能であり、さらに制御盤の新
設が可能な場合でも配線やソフトの追加変更が必要とな
るなどの問題があり、他方、図８及び図９で説明した例
では、具体的な取付け手段については言及がされていな
いため、そのままでは取付けができず、別途、何らかの
手段を要することになってしまい、結局、インバータ装
置の追加設置が困難になってしまうという問題があった
のである。

【０００８】本発明の目的は、インバータの採用に際し
て余分なスペースを必要とせず、設計変更の必要も少な
くて済み、そのままで簡単に取付けることができ、追加
設置などにも容易に対応することができるインバータ装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、外形が略円
筒形のファンカバー付電動機に取付けられたインバータ
装置において、外形が上記電動機と略同じ円筒形で、且
つ中心から放射状に設けられたフィンを有する放熱フィ
ンと、外形が上記電動機と略同じ円筒形に作られたイン
バータ装置を備え、上記円筒形のインバータ装置は、上
記放熱フィンを介して上記電動機のファンカバーの端面
に取付けられ、上記電動機と上記インバータ装置をリー
ド線で接続して、当該インバータ装置から上記電動機に
上記リード線を介して電力が供給されるようにして達成
される。

【００１０】

【作用】被制御対象となる機器の特定の部分に形状が合
わせてある放熱フィンや、機器の特定の部分に合わせて
設けてある取付部材は、そのままでインバータ装置の取
付けを可能にする。従って、機器に対してインバータ装
置を直接、容易に、且つ簡単に取付けることができるの
で、既存の機器に対するインバータ装置の付加設置、及
び組込による性能向上を充分に進めることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明によるインバータ装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。図１は、本発
明の第１の実施例で、図において、１Ａはインバータ装
置全体を表わし、１０は汎用の電動機で、標準的な例と
して端子箱１１を備えているものである。インバータ装
置１Ａは、従来技術と同様に、インバータ本体部１と操
作パネル２、コンデンサ３、放熱フィン４、それに端子
台５などから構成されているが、この実施例では、その
放熱フィン４が、電動機１０の端子箱１１の蓋として機
能するように、その形状や取付用ねじ孔の位置、寸法
が、この端子箱１１に合わせて作られている。

【００１２】従って、この実施例によれば、電動機１０
の端子箱１１の蓋を取り除き、それに代えてインバータ
装置１Ａの放熱フィン４を取付けてやるだけで、簡単に
インバータ装置１Ａを電動機１０に直接取付け、この電
動機１０をインバータ制御することができる。

【００１３】また、それほど放熱フィン必要としない場
合には、この放熱フィンを省略してインバータ本体を直
接端子箱に取付けてもよい。さらに、操作部を分離した
場合は、放熱フィン側を上面に配置してもよい。

【００１４】そして、このときの配線の接続替えも、電
動機１０の端子に接続されていた配線を外してインバー
タ装置１Ａの端子台５のなかの電源入力端子に接続し、
その出力端子を端子箱１１内の電動機の端子に接続する
だけで済み、この結果、電動機１０の起動／停止用リレ
ーを制御してやるだけで、インバータ装置１Ａの起動、
停止を制御することができる。

【００１５】そして、この結果、この実施例によれば、
これ以外の配線変更や、ソフトの変更を要することな
く、スペースの有無などと無関係に、常に最小限の作業
で簡単に電動機１０の制御をインバータ制御方式に変更
し、可変速度制御も含めて容易に滑らかな起動停止制御
を行なうことができる。

【００１６】次に、図２は、本発明の第２の実施例で、
冷却ファンを備えた電動機１０に本発明の実施例による
インバータ装置１Ｂを適用したもので、図において、１
２はファンカバーである。

【００１７】このファンカバー１２は、内部に冷却ファ
ンを収容し、電動機１０の外側に沿って冷却風を導くこ
とにより、冷却効果を高める働きをするものであるが、
この実施例では、このファンカバー１２の端面に、放熱
フィン４を介してインバータ装置１Ｂを取付けるように
したものである。

【００１８】そこで、この実施例では、図示のように、
中心から放射状にフィンを設け、外形をファンカバー１
２に合わせて円筒状にした放熱フィン４を用い、インバ
ータ本体部１も同じく円筒形にしたものである。

【００１９】ファンカバー１２は、その端面に通風孔
(風穴)が設けてあり、この通風孔から空気を吸い込むよ
うになっている。そして、この実施例では、このファン
カバー１２の端面に放熱フィン４が取付けてあるので、
通風孔に吸い込まれる空気流による充分な冷却効果を得
ることができる。

【００２０】そしてまた、この結果、この実施例では、
それほど放熱を必要としない場合には、この放熱フィン
４を省略し、インバータ本体部１をファンカバー１２の
端面に、適当な間隙を隔てて取付けるようにしてもよ
い。

【００２１】また、この図２の実施例でも、配線の接続
替えは図１の実施例と同様で、同じく電動機１０のリー
ド線に接続されていた電源から配線を外してインバータ
装置１Ｂの端子台５のなかの入力端子に接続し、その出
力端子に電動機１０のリード線を接続するだけで済み、
従って、この実施例でも、電動機１０の起動／停止用リ
レーを制御してやるだけで、インバータ装置１Ｂの起
動、停止を制御することができる。

【００２２】なお、この図２の実施例は、ファンカバー
１２を有する電動機１０に本発明を適用した場合につい
て説明したが、ファンカバーを持たない電動機の場合に
は、どのエンドブラケットにインバータ装置１Ｂを取付
けるようにしても良い。

【００２３】次に、図３は、本発明の第３の実施例で、
端子箱やファンカバーを有していない電動機１０に本発
明適用した場合の一実施例で、比較的小容量の電動機に
好適なものであり、図において、１Ｃはこの実施例にお
けるインバータ装置を示し、１３は取付用のバンドであ
る。

【００２４】バンド１３は、適用すべき電動機１０の外
形に合わせて、所定の径の円形に作られ、クランプ部１
４が設けられている。そして、また、これに応じて、放
熱フィン４の外面部４ａは、図示のように、浅いＶ字形
に窪ませてあり、これにより電動機１０の円筒状の側面
に位置決めしたとき、がたつきを生じることなく、確実
に固定されるようにしてある。

【００２５】従って、この実施例によれば、バンド１３
のクランプ部１４のボルトを弛め、或いはボルトを外し
た上で電動機１０の外側に掛け廻し、クランプ部１４で
バンド１３を締めてやるだけで、簡単にインバータ装置
１Ｃを電動機１０に取付けることができるので、既設の
小型の電動機でも容易にインバータ制御化することがで
きる。

【００２６】このとき、電動機１０が小容量の場合に
は、インバータ装置１Ｃも小型軽量で済むので、バンド
１３で電動機１０に直接インバータ装置１Ｃを固定して
も特に問題はないが、場合によっては、防振用ゴムや断
熱用シートを介して固定するようにしてもよい。

【００２７】ところで、以上の実施例は、何れも誘導電
動機などの電動機を対象としていたが、本発明の適用対
象は、電動機に限らず、電動機で駆動される機器ならな
んでも良いことは言うまでもない。そこで、以下、本発
明を電動ポンプに適用した場合の実施例について説明す
ると、まず、図４は、本発明を電動水中ポンプに適用し
た場合の実施例で、図において、１Ｄがこの実施例によ
るインバータ装置であり、１０はポンプ駆動用の電動
機、２０が水中ポンプ部、２１は取水口、２２は制御用
のリード線、２３は電源供給用の動力線、２４は電動機
１０とインバータ装置１Ｄとの間を接続する動力線であ
る。

【００２８】インバータ装置１Ｄは、電動機１０と水中
ポンプ部２０の間で、取水口２１の下側に設けてあり、
その詳細は図５に示すようになっている。図５から明ら
かなように、この実施例では、放熱フィン４が中空に作
られ、その中空部分の内部にインバータ本体部１やコン
デンサ３を収容するようになっている。そして、外形
は、水中ポンプ部２０に合わせてほぼ円筒形に作られ、
中心部に電動機１０の回転軸が貫通する孔２４を有する
と共に、コンデンサ３を収容している部分の両側に、孔
２５の貫通方向に沿って延びる複数枚のフィン２５が形
成してある。

【００２９】そして、放熱フィン４の中空部分内には、
インバータ本体部１やコンデンサ３を収容したあと、樹
脂モールドなどにより耐水構造にされ、これから同じく
耐水構造のリード線２２と動力線２３、２４が取り出さ
れている。

【００３０】制御パネル２はリード線２２を介してイン
バータ本体部１と接続され、操作入力と表示出力を行な
う。なお、このリード線２２としては、ノイズ対策のた
め光ケーブルを用い、例えばシリアル伝送を行なうもの
としてもよい。

【００３１】動作用の電力は、外部の電源から動力線２
３を介してインバータ装置１Ｄに供給され、所定の周波
数に変換されてから動力線２４を介して電動機に供給さ
れ、これにより水中ポンプ部２０が可変速駆動されるこ
とになる。

【００３２】従って、この実施例によれば、インバータ
装置１Ｄも取水口２１から取り込まれる水流に晒され、
大きな冷却効果が得られるので、容易に小型化でき、こ
の結果、ポンプ全体の外形や寸法をほとんど変えずにイ
ンバータ装置を組み込むことができ、インバータ制御化
された水中ポンプを提供することができる。

【００３３】次に、図６は、本発明をポンプの配管用パ
イプに適用した場合の一実施例で、１Ｅはこの実施例に
おけるインバータ装置、３０はポンプで、電動機１０に
より駆動されるもの、３１は配管用のパイプで、ポンプ
３０の吐き出し側の配管であり、３２ａ、３２ｂはフラ
ンジで、パイプ３１の継手となるものである。

【００３４】この実施例によるインバータ装置１Ｅの放
熱フィン４は、図示のように、パイプ３１と一体に作ら
れ、これにインバータ本体部１を取付けた形になってい
る。そこで、この実施例によるインバータ装置１Ｅは、
既存のポンプ３０の配管として使用されていたパイプを
外し、その代わりにフランジ３２ａ、３２ｂを用いて、
パイプ３１を取付けることにより、既存のポンプ設備に
ほとんど何らの改造をも加える必要がなく、且つ、余分
なスペースを要することなく、容易にインバータ装置１
Ｅを取付ることができ、電動機１０を簡単にインバータ
駆動化することができる。

【００３５】そして、この実施例によれば、放熱フィン
４が配管用のパイプ３１と一体化されているため、これ
らの間での熱伝導が良好であり、このため、パイプ３１
内を通る水などの流体の温度が低いときには、高い冷却
効果が得られるので、インバータ装置１Ｅを小型化する
ことができる。

【００３６】一方、メンテナンスなどを考慮して、放熱
フィン４をパイプ３１とは別体に構成し、且つ、この放
熱フィン４を複数の部分に分割できるように構成しする
ことにより、パイプ３１が配管されている状態で、後か
らこのパイプ３１を囲むようにして取付けることができ
るようにしてもよい。また、このとき、図３の実施例と
同様に、バンドを用いてパイプ３１に取付けるように構
成してもよい。さらに、パイプ３１内を通る流体の温度
が高くて、これによる冷却効果が期待できない場合に
は、放熱フィン４とパイプ３１の間に断熱材を介在させ
るようにしても良い。

【００３７】従って、この実施例によっても、既存のポ
ンプ設備に簡単にインバータ装置を取付けることがで
き、容易にインバータ駆動化することができる。

【００３８】ここで、本発明の実施態様について、特許
請求の範囲に記載されている発明以外のものを列挙すれ
ば、以下の通りになる。

【００３９】＜実施態様１＞少なくともインバータ本体
部と放熱フィンとを備え、被制御対象となる機器に直接
取付けて使用するインバータ装置において、上記被制御
対象となる機器が略円筒形の電動水中ポンプであり、上
記放熱フィンが中空部を有する略円筒形状に作られ、こ
の中空部の内部に少なくとも上記インバータ本体部が設
けられ、上記水中ポンプの電動機とポンプ本体の間に取
付けられていることを特徴とするインバータ装置。

【００４０】＜実施態様２＞少なくともインバータ本体
部と放熱フィンとを備え、被制御対象となる機器に直接
取付けて使用するインバータ装置において、上記被制御
対象となる機器が電動ポンプであり、上記放熱フィンが
このポンプの配管の一部を取り囲んで一体に形成されて
いることを特徴とするインバータ装置。

【００４１】＜実施態様３＞少なくともインバータ本体
部と放熱フィンとを備え、被制御対象となる機器に直接
取付けて使用するインバータ装置において、上記被制御
対象となる機器が電動ポンプであり、上記放熱フィンが
このポンプの配管の一部を取り囲んで形成され、且つ、
この放熱フィンが複数の部分に分離して形成されている
ことを特徴とするインバータ装置。

【００４２】＜実施態様４＞少なくともインバータ本体
部と放熱フィンとを備え、被制御対象となる機器に直接
取付けて使用するインバータ装置において、上記被制御
対象となる機器が電動ポンプであり、上記放熱フィンが
このポンプの配管の一部にバンドで取付れられるように
構成されていることを特徴とするインバータ装置。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、既存の機器に対する取
付けを考慮して、予め所定の取付用の部材が設けられ、
或いは、既存の機器に対するインバータの付加、組込み
を考慮して、予め放熱フィンの形状を主体として全体の
形状が合理化されているので、余分なスペースの存在
や、対象機器の種別、設置状態の違いなどを考慮するこ
となく、既存の機器に対するインバータ装置の付加設
置、及び組込が常に可能になり、これによる性能向上を
充分に進めることができる。

【００４４】また、本発明によれば、既存の機器に対す
る加工や、設置状態の変更などをほとんど必要とせずに
インバータの付加、組込みが可能になるから、設計期間
が短縮され、工数が少なくて済むという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ装置の第１の実施例を
示す斜視図である。

【図２】本発明によるインバータ装置の第２の実施例を
示す一部透視による斜視図である。

【図３】本発明によるインバータ装置の第３の実施例を
示す一部透視による斜視図である。

【図４】本発明によるインバータ装置の第４の実施例を
示す一部透視による斜視図である。

【図５】本発明によるインバータ装置の第４の実施例に
おけるインバータ部分の一部を示す透視による斜視図で
ある。

【図６】本発明によるインバータ装置の第５の実施例を
示す一部透視による斜視図である。

【図７】従来技術によるインバータ装置の一例を示す一
部透視による斜視図である。

【図８】従来技術によるインバータ装置の他の一例を示
す一部透視による斜視図である。

【図９】従来技術によるインバータ装置の更に別の一例
を示す一部透視による斜視図である。

【符号の説明】

１ インバータ本体部 １Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ インバータ装置 ２ 操作パネル ３ コンデンサ ４ 放熱フィン ５ 端子台 １０ 電動機 １１ 端子箱 １２ ファンカバー １３ バンド １４ クランプ部 ２０ 水中ポンプ部 ３０ ポンプ ３１ 配管用のパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−236699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−220029（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−91755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−152247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−13660（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−164354（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 7/04 H02P 7/63 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形が略円筒形のファンカバー付電動機
   に取付けられたインバータ装置において、 外形が上記電動機と略同じ円筒形で、且つ中心から放射
   状に設けられたフィンを有する放熱フィンと、外形が上
   記電動機と略同じ円筒形に作られたインバータ装置を備
   え、 上記円筒形のインバータ装置は、上記放熱フィンを介し
   て上記電動機のファンカバーの端面に取付けられ、 上記電動機と上記インバータ装置をリード線で接続し
   て、当該インバータ装置から上記電動機に上記リード線
   を介して電力が供給されるように構成したことを特徴と
   するインバータ装置。