JP4231769B2 - フィルタ装置、及びそのフィルタ装置が接続される電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータ等に電力を供給する電力変換装置のノイズを低減する技術に関する。

電力変換装置での電磁ノイズに関する規格では、ＣＥ規格、ＥＮ５５０１１、ＥＮ６１８００が知られている。この規格は、使用される機器、使用環境分類により電磁ノイズの限度値を規定し、他の電気機器等へ影響を及ぼさないように表したものである。

前述のノイズ対策に関する技術として、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平８−３０８２５０号公報

ノイズ対策において、電磁ノイズ等を低減するフィルタ装置を設けることが、一般的に行われている。しかしながら、前記フィルタ装置を設けると、その分取付けスペースが必要となり、また前記フィルタ装置を接続する際の配線の引き回し等も考慮することが必要となる。

そこで、前述の事項に鑑み、例えばモータ等に電力を供給する電力変換装置について、電磁ノイズ等を低減するフィルタ装置を提供すること、また、電力変換装置と接続しつつ、電力変換装置、またはフィルタ装置の小型化等を実現することを課題とする。

上記課題を解決するため、例えば、電力変換装置の配線引き出し部に接続されるフィルタ装置であって、前記フィルタ装置は、金属板の間に誘電体となる絶縁体を挟んだ電子部品を有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を封止する封止剤と、前記コンデンサ素子を含んで構成されるフィルタ回路と、前記フィルタ回路の配線接続をする接続導体と、前記封止剤を支持するフィルタ筐体とを含み、前記フィルタ筐体は、前記配線引き出し部と対向して開口する開口部と、前記電力変換装置の一部と嵌め合う嵌合部とを有し、前記接続導体は、可撓性のある金属で構成されて前記開口部及び前記配線引き出し部を介して前記電力変換装置と接続される端子と、前記端子と前記コンデンサ素子を挟んで反対側に位置する接地電極側の接続導体とを有し、前記嵌合部で固定されると電力変換装置の接地電極と前記接地電極側の接続導体とが前記フィルタ筐体の裏側で接続されるとともに前記フィルタ筐体が前記配線引き出し部に密着するように取付けるという構成をとる。

本発明によれば、電力変換装置のノイズ低減について、良好な特性を有する製品を供給することが可能となる。または、ノイズを低減しつつ、小型化を図った電力変換装置を提供出来ることとなる。

以下、本発明による実施例の電磁ノイズを低減するフィルタ装置としての電磁ノイズフィルタについて、図示の実施例により詳細に説明する。

図１は、本発明による実施例としての電磁ノイズフィルタを具体化したものである。これらの図において、１は電力変換装置の筐体、２は電磁ノイズフィルタケース、３は端子台カバー、４は配線引出し板、５は電力変換装置用のアースバーである。電力変換装置筐体１には、配線引出し板４を取り付けるための溝６が設けられており、配線引出し板４には、凸部７が設けられている。そして、電磁ノイズフィルタケース２にも、凸部７が設けられている。このため、フィルタが不要の場合は、電磁ノイズフィルタケース２を外し、配線引出し板４を直接、電力変換装置１のケースに設けられた溝６に取付けることが出来る。

さらに、図７に示すよう、電磁ノイズフィルタケース２の側面に凸部２２、電力変換装置筐体１の側面に凹部２１を設けることにより、簡単に着脱することが出来る。凹部２１は、電力変換装置筐体１の側面に設けられた穴状の部分であり、凸部２２は、電磁ノイズフィルタケース２の側面に設けられた突出部である。この凹部２１と凸部２２とは、相互に嵌め合い、若しくは係合することによって、電力変換装置筐体１に電磁ノイズフィルタケース２を固定するものである。

図１に示す構成は、前記電力変換装置筐体１と電磁ノイズフィルタケース２のフィルタ筐体とを嵌め合って、嵌合することで、前記電力変換装置に電磁ノイズフィルタが固定されるものである。その為に、前記電力変換装置筐体１の一部と電磁ノイズフィルタケース２のフィルタ筐体の一部とを嵌め合う嵌合部を各々の筐体に設ける。

図１では、電力変換装置筐体１における配線引出し板４を取り付けるための凹型の溝６、若しくは、電磁ノイズフィルタケース２における凸部７が前記嵌合部である。しかしながら、前記嵌合部は、凹型の溝６、凸部７の具体的な形状に限定されるものではなく、前記電力変換装置筐体１と電磁ノイズフィルタケース２のフィルタ筐体とを固定出来る形状であれば、適宜異なる形状にするものであっても良い。

また、前記では、嵌め合わせて固定する実施例を説明したが、これにも限定されるものではなく、前記電力変換装置筐体１と電磁ノイズフィルタケース２のフィルタ筐体との一部を相互に噛み合せる、または係合させて固定するものであっても良い。その場合は、各々の筐体の一部に噛合う噛合部、または、各々を係合する係合部を設けることとなる。

さらに、フィルタをさらに、規格上、上位の規格に適合させるために特性の良いフィルタ、若しくは、形状の大きなフィルタが必要な場合は、上述のようにして、取り付けているフィルタを取外し、その規格の為のフィルタを簡単に取付け替えることが出来る。

または、図２に示すように同じ形状の電磁ノイズフィルタケース２をつなげる事によっても、ノイズフィルタ効果を大きくすることが出来る。この場合、電磁ノイズフィルタケース２に前述の凹部２１、凸部２２からなる嵌合部が設けられているので、複数の電磁ノイズフィルタケース２を凹部２１、凸部２２からなる嵌合部にて、各々嵌合させてつなげることが可能となる。

このつなげた、電磁ノイズフィルタケースは、大きさ、厚さやフィルタの特性、内蔵されたコンデンサ、フィルタを構成する電子部品等が違ってもかまわない。しかしながら、電磁ノイズフィルタケースの外形寸法を共通化することで、電力変換装置としての全体寸法等が凡そ予測出来るものとなり、設備への設置時に便利となることは言うまでもない。

さらに、この電磁ノイズフィルタを設けるための固定用ネジは、電力変換装置の元々使うために設けられた溝６を使用しているため、不要であり、固定のためには、ねじレス化が図れる。

しかしながら、電力変換装置筐体１に電磁ノイズフィルタケース２を固定するのに、ねじを用いるものであっても良いし、接着剤を用いたり、面ファスナー(フック状とパイル状との２枚を噛み合せる着脱自在の面状のファスナーのこと)によって、固定するものであっても良い。

その場合に、前記電力変換装置筐体１の所定の位置に電磁ノイズフィルタケース２を位置付ける為の、位置決めすることが考えられる。例えば、前記電力変換装置筐体１の一部に位置決め部を設け、この位置決め部に基いて、前記電磁ノイズフィルタケース２の位置決めをした後に、前述のねじ等によって固定することで、固定作業の効率化等が図れる。

前記位置決め部としては、図２にて説明した凹部２１、凸部２２のような部位を位置決め部とするものであっても良い。または、図７に図示されている放熱フィン３０を電力変換装置筐体１よりも所定長さだけ突出させ、この突出部に前記電磁ノイズフィルタケース２の一部が当接することで、位置決めされるものであっても良い。勿論、前記前記電力変換装置筐体１の一部に突出した突出部を設け、この突出部に前記電磁ノイズフィルタケース２の一部を当接させて位置決めするものであっても良い。

さらに、図１に示した電磁ノイズフィルタケース２を取付けた電力変換装置筐体１の位置は、通常主回路配線等の電力変換装置への配線のために、空間をあけなければならない箇所である。このため、特に電磁ノイズフィルタケースを取付るためのスペースを電力変換装置筐体１において、新たに設ける必要になることはない。

従って、前記電磁ノイズフィルタケースを取付けても、電力変換装置筐体１が大きくなることは無い。更に、前記電磁ノイズフィルタケースを取付けるタイプの電力変換装置と、前記電磁ノイズフィルタケースを取付けないタイプの電力変換装置とで、電力変換装置筐体１の形状を変える必要が無くなる。即ち、前記電磁ノイズフィルタケースの取付けの有無に関わらず、電力変換装置筐体１の形状を共通化することが可能となる。このことは、電力変換装置筐体１を製造する際に使用する型代等の低価格化に都合の良いものである。

図３に、上面から見た図を示す。電磁ノイズフィルタケース２からは、８、９、１０の端子がありそれぞれ、入力端子Ｒ、Ｓ、Ｔと接続される。これらの端子８、９、１０は、銅やアルミ、白銅の金属等で導電性のある材料で造られている。

これらの端子８、９、１０は、薄い金属で作られているため、電力変換装置１に設けられた端子台との接続時に若干の高さの差が生じても、材料がしなり、変形し簡単に接続できるようになっている。また、図では、端子８、９、１０が導体板であるが、線材でも同じ効果を得ることが出来る。

さらに、図６に電磁ノイズフィルタケースの断面図を示す。また、図７に電磁ノイズフィルタケースの別の断面図を示す。電磁ノイズフィルタケース２の内側には、フィルタコンデンサ１１が配置されており、それを仕切る壁１２及び壁１３が設けられている。フィルタコンデンサ１１は、通常耐湿性や耐熱性の向上や規格上の絶縁距離を確保するために、封止剤としてのプラスチックスのレジン２０にて覆われており、組立後は見えない。

なお、実施例に用いられるフィルタコンデンサ１１は、通常、コンデンサを構成する際に設けられるケースを有していないものとしている。通常のコンデンサは、金属板、金属板の間に挟まれる誘電体としての絶縁体等からなる電子部品をコンデンサケースにて覆ったものである。実施例では、金属板、金属板の間に挟まれる誘電体としての絶縁体等からなる電子部品を直接ノイズフィルタケース２の内部に配置し、プラスチックスのレジン２０にて覆うものとしている。このような構成とすることで、通常のコンデンサケースが無いので、フィルタ全体として、小型化、軽量化出来るものである。

さらに、電力変換装置用のアースバー５と接続するフィルタコンデンサ用のアースバー１４が通るための溝１５が設けられている。溝１５のそばに設けられた壁１３は、１１のコンデンサを仕切る壁１２より少し高くすることにより、フィルタコンデンサ１１を、プラスチックスのレジン２０で覆う時に、粘性が低いプラスチックレジンを用いた場合でも、溝１５にプラスチックスのレジンが流れ込まないようになっている。このことにより、脱泡装置等が不要な粘性の低いレジンを使用した場合においても、接地側の接続導体であるアースバー１４を取付ける溝よりプラスチックスレジンがしみだすことが無く、作業性が良くなるようになっている。

さらに、プラスチックレジンの粘性が高い物を用いたときは、溝１５の大きさを適切にすることにより、プラスチックスレジンの粘性により、溝１５から、フィルタコンデンサ１１を封止するために用いたプラスチックスレジンは、しみだす事がないため、壁１３は、不要とすることが出来る。

さらに、電力変換装置用のアースバー５とフィルタコンデンサ用のアースバー１４は、電磁ノイズフィルタケース２の裏側で、直接接続する、若しくは導体板や線材を介して接続されている。前述の接続形態のように、電磁ノイズフィルタケース２の接地側の接続導体は、電力変換装置の設置側の接続導体と出来るだけ短い距離で接続されるほうが良い。

さらに、フィルタコンデンサ１１の接地側を、電磁ノイズフィルタケース２の内側で接続している導体板２０は、電磁ノイズフィルタケース２の内壁に沿わせて配置することにより、電磁ノイズフィルタケース２内部で発生した電磁ノイズを遮蔽する効果を得ることが出来る。

さらに、この電力変換装置１に配置され、デジタルオペレータ１６に設けられている、ボリュームツマミ１７は、簡単に着脱することが出来る。

さらに、デジタルオペレータ１６は、図４に示されているように、防水カバー１９と防水ケース１８の間にはさむ事により、防水対応が可能となる。

電磁ノイズフィルタを取付けた電力変換装置の例である。 電磁ノイズフィルタを取付けた電力変換装置の別の例である。 本発明の実施例（平面図）である。 デジタルオペレータの防水ケースの実施例である。 電磁ノイズフィルタの実施例(断面図)である。 電磁ノイズフィルタの実施例(別の断面図)である。 電磁ノイズフィルタの別の取付方法の例である。

符号の説明

１．電力変換装置
２．電磁ノイズフィルタケース
３．端子台カバー
４．配線引出し板
５．電力変換装置用のアースバー
６．電力変換装置のケースに設けられた溝
７．配線引出し板に設けられた凸部
８．端子（Ｒ相用）
９．端子（Ｓ相用）
１０．端子（Ｔ相用）
１１．フィルタコンデンサ
１２．フィルタコンデンサの仕切り壁
１３．フィルタコンデンサの仕切り壁
１４．フィルタコンデンサのアースバー
１５．フィルタコンデンサのアースバーが通るための溝
１６.デジタルオペレータ
１７.ボリュームツマミ
１８．防水ケース
１９．防水カバー
２０.電磁ノイズフィルタケースの内側で接続している導体板
２１.電磁ノイズフィルタケース側面に設けた凸部
２２.電力変換装置側面に設けた凹部
２３.プラスチックスレジン
３０．放熱フィン

Claims (13)

1. 電力変換装置の配線引き出し部に接続されるフィルタ装置であって、
   前記フィルタ装置は、
   金属板の間に誘電体となる絶縁体を挟んだ電子部品を有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子を封止する封止剤と、
   前記コンデンサ素子を含んで構成されるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路の配線接続をする接続導体と、
   前記封止剤を支持するフィルタ筐体とを含み、
   前記フィルタ筐体は、前記配線引き出し部と対向して開口する開口部と、前記電力変換装置の一部と嵌め合う嵌合部とを有し、
   前記接続導体は、可撓性のある金属で構成されて前記開口部及び前記配線引き出し部を介して前記電力変換装置と接続される端子と、前記端子と前記コンデンサ素子を挟んで反対側に位置する接地電極側の接続導体とを有し、
   前記嵌合部で固定されると電力変換装置の接地電極と前記接地電極側の接続導体とが前記フィルタ筐体の裏側で接続されるとともに前記フィルタ筐体が前記配線引き出し部に密着するように取付けられたことを特徴とするフィルタ装置。
2. 請求項1のフィルタ装置であって、
   前記接続導体は、前記フィルタ筐体の内側の側面の一部を覆う形状とすることを特徴とするフィルタ装置。
3. 請求項1のフィルタ装置であって、
   前記電力変換装置の接地電極側に接続する接地側の接続導体の取出し穴から前記封止剤が流れ出さないようにする壁を設けたことを特徴とするフィルタ装置。
4. 請求項1のフィルタ装置であって、
   前記電力変換装置の筐体の一部とフィルタ筐体の一部とが嵌合することで、前記電力変換装置に前記フィルタ筐体が固定されることを特徴とするフィルタ装置。
5. 請求項１のフィルタ装置であって、
   前記電力変換装置の筐体の一部の凹型の溝に嵌合する凸型部をフィルタ筐体に設けたことを特徴とするフィルタ装置。
6. 請求項１のフィルタ装置であって、
   前記電力変換装置の筐体の一部の凸型部に嵌合する凹型部の溝をフィルタ筐体に設けたことを特徴とするフィルタ装置。
7. 請求項１のフィルタ装置であって、
   前記電力変換装置の筐体の一部に設けられた位置決め部に基いて、前記フィルタ装置が前記電力変換装置に固定されることを特徴とするフィルタ装置。
8. 請求項７のフィルタ装置であって、
   前記電力変換装置の筐体の一部に設けられた穴状の位置決め部に、前記フィルタ装置に設けられた凸部が噛合うことで、前記フィルタ装置が前記電力変換装置に位置決めされることを特徴とするフィルタ装置。
9. 請求項７のフィルタ装置であって、
   前記電力変換装置の筐体の一部に設けられた段差状の位置決め部に、前記フィルタ装置が当接することで、前記フィルタ装置が前記電力変換装置に位置決めされることを特徴とするフィルタ装置。
10. 請求項７〜９のフィルタ装置であって、
    接着剤を用いて、前記電力変換装置の筐体に前記フィルタ装置が固定されることを特徴とするフィルタ装置。
11. 請求項７〜９のフィルタ装置であって、
    ネジを用いて、前記電力変換装置の筐体に前記フィルタ装置が固定されることを特徴とするフィルタ装置。
12. 請求項７〜９のフィルタ装置であって、
    面ファスナーを用いて、前記電力変換装置の筐体に前記フィルタ装置が固定されることを特徴とするフィルタ装置。
13. 配線引き出し部と、接地電極とが備えられ、ノイズを低減するフィルタ装置が前記配線引き出し部に接続される電力変換装置であって、
    前記フィルタ装置は、
    金属板の間に誘電体となる絶縁体を挟んだ電子部品を有するコンデンサ素子と、
    前記コンデンサ素子を封止する封止剤と、
    前記コンデンサ素子を含んで構成されるフィルタ回路と、
    前記フィルタ回路の配線接続をする接続導体と、
    前記封止剤を支持するフィルタ筐体とを含み、
    前記フィルタ筐体は、前記配線引き出し部と対向して開口する開口部と、前記電力変換装置の一部と嵌め合う嵌合部とを有し、
    前記接続導体は、可撓性のある金属で構成されて前記配線引き出し部と接続される端子と、前記端子と前記コンデンサ素子を挟んで反対側に位置する前記接地電極側の接続導体とを有し、
    前記嵌合部で固定されると前記接地電極と前記接地電極側の接続導体とが前記フィルタ筐体の裏側で接続されるとともに、前記フィルタ筐体が前記配線引き出し部に密着するように取付けられた電力変換装置。

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