(57)【要約】【課題】小型化が可能であり、および／または、ノイズ対策が容易なパワーコンポーネントを提供する。【解決手段】パワーコンポーネント３００は、パワーモジュール３０２、出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷ、筐体３１０およびフェライトコア３２０を備える。出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷは、パワーモジュール３０２の交流出力と接続される。フェライトコア３２０には、出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷから引き出される出力ライン３３０Ｕ〜３３０Ｗが挿通される。筐体３１０は、その内部にパワーモジュール３０２を収容するとともに、その外側にフェライトコア３２０を支持可能に構成される。【選択図】図３
2018170914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーモジュールと、
前記パワーモジュールの交流出力と接続される出力端子と、
前記出力端子から引き出される出力ラインが挿通されるフェライトコアと、
その内部に前記パワーモジュールを収容するとともに、その外側に前記フェライトコアを支持可能に構成された筐体と、
を備えることを特徴とするパワーコンポーネント。
【請求項２】
前記筐体は、前記フェライトコアが嵌合する凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のパワーコンポーネント。
【請求項３】
前記筐体は前記パワーモジュールの交流出力に対応する部分に設けられた開口を有し、
前記フェライトコアは、前記開口の近傍に支持されることを特徴とする請求項１または２に記載のパワーコンポーネント。
【請求項４】
前記フェライトコアを前記筐体に固定した状態で、前記出力ラインを前記フェライトコアに巻回可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンポーネント。
【請求項５】
前記フェライトコアの軸は、前記筐体の表面と平行であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、パワーコンポーネント２００を備えるパワーエレクトロニクス装置１００のブロック図である。パワーコンポーネント２００はインバータ装置であり、電源１０４からＤＣリンク１０６を介して直流電圧ＶＤＣを受け、交流に変換して負荷１０２に供給する。ＤＣリンク１０６には平滑コンデンサ１０８が接続される。たとえば負荷１０２は３相モータである。
【０００３】
パワーコンポーネント２００はスイッチング回路２０２、ハイサイドゲートドライブ回路２０６、ローサイドゲートドライブ回路２０８、電流・電圧検出回路２３０、Ａ／Ｄコンバータ２３２、コントローラ２３４を備える。
【０００４】
スイッチング回路２０２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３本のレグ２０３Ｕ〜２０３Ｗを有し、各レグ２０３Ｕ〜２０３Ｗは、上アームであるハイサイドスイッチＭＨと、下アームであるローサイドスイッチＭＬを含む。
【０００５】
ハイサイドゲートドライブ回路２０６およびローサイドゲートドライブ回路２０８は、コントローラ２３４からの制御指令Ｓ１にもとづいてゲート駆動信号Ｓ２を生成し、ハイサイドスイッチＭＨ（Ｕ〜Ｗ）およびローサイドスイッチＭＬ（Ｕ〜Ｗ）に供給する。電流・電圧検出回路２３０は、負荷１０２に供給される電圧、電流を検出する。Ａ／Ｄコンバータ２３２は、電流・電圧検出回路２３０によって検出された電流値あるいは電圧値Ｓ３をデジタル値に変換する。コントローラ２３４は、電流、電圧に応じたデジタル値に基づいて制御指令Ｓ１を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開１９９９−２６０６４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３２７８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
三相インバータ２０２の出力から、パワーコンポーネント２００の出力端子（交流出力）ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷを経てモータ１０２に至る出力線（モータ線）には、交流電流が流れるため、ノイズが発生する。このノイズを抑制するために、フェライトコアを用いる場合がある。
【０００８】
図２は、従来のパワーコンポーネント２００の内部を模式的に示す図である。スイッチング回路２０２を構成するハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチは、パワーモジュール２１０に内蔵されている。配線２１４Ｕ〜２１４Ｗはそれぞれ、パワーモジュール２１０の３相の交流出力２１２Ｕ〜２１２Ｗを、パワーコンポーネント２００の出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷと接続する。フェライトコア２２０は、その内部に配線２１４が挿通するように設けられる。
【０００９】
図２のパワーコンポーネント２００では、フェライトコア２２０がパワーコンポーネント２００の筐体２０１の内部に設けられるため、筐体２０１の内部にフェライトコア２２０を配置するスペースが必要となる。
【００１０】
また十分なノイズ対策のために、配線２１４をフェライトコア２２０に巻回する回数（巻数）をトライアンドエラーで変更したい場合がある。この場合に図２の構成では、その度に筐体２０１の内部にアクセスし、配線２１４を取り外してフェライトコア２２０に巻き直す必要がある。
【００１１】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、小型化が可能であり、および／または、ノイズ対策が容易なパワーコンポーネントの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある態様は、パワーコンポーネントに関する。パワーコンポーネントは、パワーモジュールと、パワーモジュールの交流出力と接続される出力端子と、出力端子から引き出される出力ラインが挿通されるフェライトコアと、その内部にパワーモジュールを収容するとともに、その外側にフェライトコアを支持可能に構成された筐体と、を備える。
【００１３】
この態様によると、筐体の外側にフェライトコアを設置するスペースを確保しておくことにより、サイズを小さくできる。また、フェライトコアが筐体の外側に位置するため、ノイズ対策のために巻数を変更したりするのが容易となる。
【００１４】
筐体は、フェライトコアが嵌合する凹部を有してもよい。これによりフェライトコアを所定の位置に確実に固定できる。
【００１５】
筐体は、パワーモジュールの交流出力に対応する部分に設けられた開口を有してもよい。フェライトコアは、開口の近傍に支持されてもよい。これにより配線長を短くでき、さらなる小型化に資することになる。
【００１６】
フェライトコアの軸は、筐体の表面と平行であってもよい。これにより、フェライトコアに配線を巻回するのが容易となる。
【００１７】
フェライトコアの軸は、筐体の表面と垂直であってもよい。
【００１８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、パワーコンポーネントを小型化でき、またはノイズ対策が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】パワーコンポーネントを備えるパワーエレクトロニクス装置のブロック図である。
【図２】従来のパワーコンポーネントの内部を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態に係るパワーコンポーネントの外観斜視図である。
【図４】筐体の外観斜視図である。
【図５】パワーコンポーネントの断面図である。
【図６】パワーコンポーネントの断面図である。
【図７】図７（ａ）は、変形例に係るパワーコンポーネントの外観斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の筐体の平面図である。
【図８】射出成形機を示す図である。
【図９】射出成形機の電気系統を示すブロック図である。
【図１０】建設機械の一例であるショベルの外観を示す斜視図である。
【図１１】ショベルの電気系統や油圧系統などのブロック図である。
【図１２】蓄電手段の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２２】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２３】
図３は、実施の形態に係るパワーコンポーネント３００の外観斜視図である。パワーコンポーネント３００の等価回路図は、図１のパワーコンポーネント２００と同様であってよい。パワーコンポーネント３００は、パワーモジュール３０２、出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷ、筐体３１０、フェライトコア３２０を備える。筐体３１０の内部には、パワーモジュール３０２やゲートドライブ回路３０４などが内蔵される。本発明において筐体３１０の内部の構造、レイアウトは特に限定されない。
【００２４】
出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷはそれぞれ、筐体３１０の内部においてパワーモジュール（三相インバータ）３０２の対応する交流出力と接続される。
【００２５】
筐体３１０は、その外側にフェライトコア３２０を支持可能に構成される。フェライトコア３２０を支持する筐体３１０は、取り外し可能なカバーであってもよい。フェライトコア３２０には、出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷから引き出される出力ライン３３０Ｕ〜３３０Ｗが挿通される。フェライトコア３２０の軸３２１は、筐体３１０のフェライトコア３２０を支持するための表面３１１と平行である。
【００２６】
図４は、筐体３１０の外観斜視図である。筐体３１０には、出力端子ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷと対応する箇所に、配線３３０Ｕ〜３３０Ｗを接続するための開口３１２が設けられる。フェライトコア３２０は、開口３１２の近傍に支持される。より詳しくは筐体３１０は、図３のフェライトコア３２０（図４に不図示）が嵌合する凹部３１４を有する。
【００２７】
図５は、パワーコンポーネント３００の断面図である。図５に示すように、フェライトコア３２０は、フェライトコア３２０の円周側面に沿った固定バンド３２２によって固定してもよい。固定バンド３２２は、その両端において筐体３１０とねじ止めされてもよい。
【００２８】
以上が実施の形態に係るパワーコンポーネント３００の構成である。パワーコンポーネント３００によれば、筐体３１０の外側にフェライトコア３２０を設置するスペースを確保しておくことにより、筐体３１０の内部にそのためのスペースが不要となり、筐体３１０のサイズを小さくできる。また、フェライトコア３２０が筐体３１０の外側に位置するため、ノイズ対策のために巻数を変更したりするのが容易となる。
【００２９】
図６は、パワーコンポーネント３００の断面図である。図６に示すように出力ライン３３０Ｕは、フェライトコア３２０に巻回してもよい。出力ライン３３０Ｖ，３３０Ｗも同様である。出力ライン３３０の巻数によってノイズ低減の量を調節できるが、トライアンドエラーで巻数を決める場合も多い。この場合に、パワーコンポーネント３００によれば、フェライトコア３２０を筐体３１０に固定したまま、出力ライン３３０の巻数を容易に変更でき、ノイズ対策が容易となる。
【００３０】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。
【００３１】
（変形例１）
フェライトコア３２０の配置は、図３のそれに限定されない。図７（ａ）は、変形例に係るパワーコンポーネント３００Ａの外観斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の筐体３１０Ａの平面図である。フェライトコア３２０の軸３２１は、筐体３１０Ａの上面３１１と垂直であり、すなわちフェライトコア３２０の円筒の底面が上面３１１と平行となっている。筐体３１０Ａの上面３１１には、フェライトコア３２０の底面が嵌合する凹部３１４Ａが設けられる。また上面３１１には、２つの開口３１６，３１８が設けられる。開口３１６は、筐体３１０Ａの側面に設けてもよい。図７（ａ）に示すように、出力端子ＯＵＴから引き出された配線３３０は、フェライトコア３２０を挿通し、開口３１８を通過して一旦、筐体３１０Ａの内部に入り、開口３１６から再び外部に引き出される。配線３３０を通す順序はこれに限定されない。この変形例によっても、図３のパワーコンポーネント３００と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
（変形例２）
筐体３１０は、その上面３１１ではなく、その側面にフェライトコア３２０を支持してもよい。
【００３３】
（変形例３）
実施の形態では三相インバータの３本のレグが、１個のパワーモジュール３０２に内蔵されたがその限りではない。たとえばパワーモジュールは、レグを単位として設けられてもよい。あるいはパワーモジュール３０２は、ドライバや保護回路が統合されたＩＰＭ（Intelligent Power Module）であってもよい。
【００３４】
（変形例４）
実施の形態では、三相モータを駆動するパワーコンポーネント３００について説明したが、本発明は駆動対象のモータは三相に限定されず、単相モータやそのほかのモータであってもよい。
【００３５】
（用途）
パワーコンポーネント３００（３００Ａ）は、産業用機械、電気自動車、電動建設機械等、幅広い分野に用いることができる。
【００３６】
（射出成形機）
図８は、射出成形機６００を示す図である。射出成形機６００は主として、射出装置６１１、型締装置６１２、エジェクタ装置６７１を備える。これらはベースフレーム６１３の上に支持されている。また射出成形機６００には、着脱可能な金型装置６４３が取り付けられる。
【００３７】
（１）金型装置
金型装置６４３は固定金型６４４および可動金型６４５を含み、型締装置６１２に取り付けられる。射出装置６１１は、樹脂を加熱して溶かし、金型装置６４３の内部空間に流し込む（射出）。型締装置６１２は、固定金型６４４と可動金型６４５とを締結し、内部の樹脂に圧力を加え、冷却し、樹脂を金型に応じた形状に成形する。エジェクタ装置６７１は、成形された樹脂（成形品）を金型装置６４３から取り出す。
【００３８】
（２）射出装置
射出装置６１１は、射出装置フレーム６１４によって支持されている。ガイド６８１は、射出装置フレーム６１４の長手方向に配設される。そして、射出装置フレーム６１４によってボールねじ軸６２１が回転自在に支持され、ボールねじ軸６２１の一端が可塑化移動用モータ６２２に連結される。また、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３とが螺合させられ、ボールねじナット６２３と射出装置６１１とがスプリング６２４およびブラケット６２５を介して連結される。したがって、可塑化移動用モータ６２２を正方向あるいは逆方向に駆動すると、可塑化移動用モータ６２２の回転運動は、ボールねじ軸６２１とボールねじナット６２３との組合せ、すなわち、ねじ装置６９１によって直線運動に変換され、この直線運動がブラケット６２５に伝達される。そして、ブラケット６２５がガイド６８１に沿って矢印Ａ方向に移動させられ、射出装置６１１が進退させられる。
【００３９】
また、ブラケット６２５には、前方（図における左方）に向けて加熱シリンダ６１５が固定され、加熱シリンダ６１５の前端（図における左端）に射出ノズル６１６が配設される。そして、加熱シリンダ６１５にホッパ６１７が配設されるとともに、加熱シリンダ６１５の内部にはスクリュ６２６が進退（図における左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設され、スクリュ６２６の後端（図における右端）が支持部材６８２によって支持される。
【００４０】
支持部材６８２には計量装置駆動用サーボモータ（以下、計量用サーボモータと略称する）６８３が取り付けられ、この計量用サーボモータ６８３を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６に伝達されるようになっている。
【００４１】
射出装置フレーム６１４には、スクリュ６２６と平行にボールねじ軸６８５が回転自在に支持されるとともに、ボールねじ軸６８５と射出装置駆動用サーボモータ（以下、射出用サーボモータと略称する）６８６とがタイミングベルト６８７を介して連結される。そして、ボールねじ軸６８５の前端は、支持部材６８２に固定されたボールねじナット６７４と螺合させられる。したがって、射出用サーボモータ６８６を駆動すると、その回転運動は、ボールねじ軸６８５とボールねじナット６７４との組合せ、すなわち、ねじ装置６９２によって直線運動に変換され、直線運動が支持部材６８２に伝達される。
【００４２】
次に、射出装置６１１の動作について説明する。まず、計量工程においては、計量用サーボモータ６８３を駆動し、タイミングベルト６８４を介してスクリュ６２６を回転させ、射出用サーボモータ６８６を駆動し、タイミングベルト６８７を介してスクリュ６２６を所定の位置まで後退（図における右方に移動）させる。このとき、ホッパ６１７から供給された樹脂は、加熱シリンダ６１５内において加熱されて溶融させられ、スクリュ６２６の後退に伴ってスクリュ６２６の前方に溜められる。
【００４３】
次に、射出工程においては、射出ノズル６１６を固定金型６４４に押し付け、射出用サーボモータ６８６を駆動し、タイミングベルト６８７を介してボールねじ軸６８５を回転させる。このとき、支持部材６８２はボールねじ軸６８５の回転に伴って移動させられ、スクリュ６２６を前進（図における左方に移動）させるので、スクリュ６２６の前方に溜められた樹脂は射出ノズル６１６から射出され、固定金型６４４と可動金型６４５との間に形成されたキャビティ空間６４７に充填される。
【００４４】
（３）型締装置
次に、型締装置６１２について説明する。型締装置６１２は、射出装置６１１と対向するようにしてベースフレーム６１３に支持される。型締装置６１２は、固定プラテン６５１、トグルサポート６５２、固定プラテン６５１とトグルサポート６５２との間に架設されたタイバー６５３、固定プラテン６５１と対向して配設され、タイバー６５３に沿って進退自在に配設された可動プラテン６５４、および、可動プラテン６５４とトグルサポート６５２との間に配設されたトグル機構６５６を備える。そして、固定プラテン６５１および可動プラテン６５４に、互いに対向させて固定金型６４４および可動金型６４５がそれぞれ取り付けられる。
【００４５】
トグル機構６５６は、図示されない型締用サーボモータによってクロスヘッド６５８をトグルサポート６５２と可動プラテン６５４との間で進退させることによって、可動プラテン６５４をタイバー６５３に沿って進退させ、可動金型６４５を固定金型６４４に対して接離させて、型閉、型締および型開を行うようになっている。
【００４６】
そのために、トグル機構６５６は、クロスヘッド６５８に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６１、トグルサポート６５２に対して揺動自在に支持されたトグルレバー６６２、可動プラテン６５４に対して揺動自在に支持されたトグルアーム６６３から成り、トグルレバー６６１とトグルレバー６６２との間、およびトグルレバー６６２とトグルアーム６６３との間がそれぞれリンク結合される。
【００４７】
また、ボールねじ軸６６４がトグルサポート６５２に対して回転自在に支持され、ボールねじ軸６６４と、クロスヘッド６５８に固定されたボールねじナット６６５とが螺合させられる。そして、ボールねじ軸６６４を回転させるために、トグルサポート６５２の側面に型締用サーボモータ（図示省略）が取り付けられる。
【００４８】
したがって、型締用サーボモータを駆動すると、型締用サーボモータの回転運動が、ボールねじ軸６６４とボールねじナット６６５との組合せ、すなわち、ねじ装置６９３によって直線運動に変換され、直線運動がクロスヘッド６５８に伝達され、クロスヘッド６５８は矢印Ｃ方向に進退させられる。すなわち、クロスヘッド６５８を前進（図における右方に移動）させると、トグル機構６５６が伸展して可動プラテン６５４が前進させられ、型閉および型締が行われ、クロスヘッド６５８を後退（図における左方に移動）させると、トグル機構６５６が屈曲して可動プラテン６５４が後退させられ、型開が行われる。
【００４９】
（４）電気系統
図９は、射出成形機６００の電気系統を示すブロック図である。整流器７０２は交流電源と接続され、交流電圧を整流する。ＤＣリンク７０５には平滑コンデンサ７０３が接続されており、整流器７０２の出力電圧が平滑化される。コンバータ７０４は、平滑コンデンサ７０３に生ずる直流電圧（ＤＣリンク電圧）ＶＤＣ１を、所定の電圧レベルに安定化し、ＤＣリンク７０８にＤＣリンク電圧ＶＤＣ２を発生する。ＤＣリンク７０８には平滑コンデンサ７０６が接続される。ＤＣリンク７０８には、複数のインバータ７２０が接続される。各インバータ７２０は対応するモータ７２２を駆動する。モータ７２２Ａ〜７２２Ｃは、上述の可塑化移動用モータ６２２、計量用サーボモータ６８３、射出用サーボモータ６８６、型締用サーボモータであってもよい。そのほか射出成形機６００にはさまざまなサーボ機構が設けられており、各軸に、インバータ７２０とモータ７２２が設けられる。
【００５０】
双方向コンバータ７１０は、ＤＣリンク７０８と蓄電モジュール７１２の間に設けられる。蓄電モジュール７１２は主としてバックアップ電源として機能し、交流電源が遮断された場合などに、双方向コンバータ７１０は、コンバータ７０４に変わって、蓄電モジュール７１２の電力を平滑コンデンサ７０６に供給する。また、インバータ７２０が回生運転を行い、余剰なエネルギーが発生した場合には、双方向コンバータ７１０はその余剰なエネルギーで蓄電モジュール７１２を充電する。
【００５１】
図９の双方向コンバータ（昇降圧コンバータ）７１０および平滑コンデンサ７０６に、上述したパワーコンポーネント３００のアーキテクチャを採用してもよい。図９のコンバータ７０４および平滑コンデンサ７０６に、上述したパワーコンポーネント３００のアーキテクチャを採用してもよい。図９のインバータ７２０および平滑コンデンサ７０６に、上述したパワーコンポーネント３００のアーキテクチャを採用してもよい。
【００５２】
パワーコンポーネントは、ショベルやクレーンなどの建設機械にも用いることができる。図１０は、建設機械の一例であるショベル５００の外観を示す斜視図である。ショベル５００は、主として下部走行体（クローラ）５０２と、下部走行体５０２の上部に旋回機構５０３を介して回動自在に搭載された上部旋回体５０４とを備えている。
【００５３】
旋回体５０４には、アタッチメント５１０が取り付けられる。アタッチメント５１０は、ブーム５１２と、ブーム５１２の先端にリンク接続されたアーム５１４と、アーム５１４の先端にリンク接続されたバケット５１６とを備える。ブーム５１２、アーム５１４、およびバケット５１６は、それぞれブームシリンダ５２０、アームシリンダ５２２、およびバケットシリンダ５２４によって油圧駆動される。また、旋回体５０４には、オペレータを収容するための運転室５０８や、油圧を発生するためのエンジン５０６といった動力源が設けられている。
【００５４】
図１１は、ショベル５００の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図１１では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。
【００５５】
エンジン５０６および電動発電機５３０の回転軸は、共に減速機５３２の入力軸に接続され、互いに連結されている。エンジン５０６の負荷が大きいときには、電動発電機５３０が自身の駆動力によりエンジン５０６の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機５３０の駆動力が減速機５３２の出力軸を経てメインポンプ５３４に伝達される。一方、エンジン５０６の負荷が小さいときには、エンジン５０６の駆動力が減速機５３２を経て電動発電機５３０に伝達されることにより、電動発電機５３０が発電を行う。
【００５６】
電動発電機５３０はアシスト用インバータ５３１の２次側（出力）端に接続される。アシスト用インバータ５３１は、コントローラ５４０（アシスト用インバータコントローラ）からの指令にもとづき、電動発電機５３０の運転制御を行う。電動発電機５３０の駆動と発電との切りかえは、ショベル５００における電気系統の駆動制御を行うコントローラ５４０により、エンジン５０６の負荷等に応じて行われる。
【００５７】
減速機５３２の出力軸にはメインポンプ５３４およびパイロットポンプ５３６が接続されており、メインポンプ５３４には高圧油圧ライン５４２を介してコントロールバルブ５４４が接続されている。コントロールバルブ５４４は、ショベル５００における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ５４４には、図１０に示した下部走行体５０２を駆動するための油圧モータ５５０Ａおよび５５０Ｂの他、ブームシリンダ５２０、アームシリンダ５２２およびバケットシリンダ５２４が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ５４４は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。
【００５８】
パイロットポンプ５３６には、パイロットライン５５２を介して操作手段５５４が接続されている。操作手段５５４は、旋回用電動機５６０、下部走行体５０２、ブーム５１２、アーム５１４およびバケット５１６を操作するためのレバーやペダルであり、オペレータによって操作される。
【００５９】
操作手段５５４には、油圧ライン５５６を介してコントロールバルブ５４４が接続され、また、油圧ライン５５８を介して圧力センサ５５９が接続される。操作手段５５４は、パイロットライン５５２を通じて供給される油圧（１次側の油圧）をオペレータの操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作手段５５４から出力される２次側の油圧は、油圧ライン５５６を通じてコントロールバルブ５４４に供給されるとともに、圧力センサ５５９によって検出される。
【００６０】
圧力センサ５５９は、操作手段５５４に対して旋回機構５０３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン５５８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ５５９は、油圧ライン５５８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、旋回指令としてコントローラ５４０に入力され、旋回用電動機５６０の駆動制御に用いられる。
【００６１】
コントローラ５４０（旋回用インバータコントローラ）は、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ５６２により検出される旋回用電動機５６０の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ５６１を制御する。たとえば旋回用電動機５６０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御指令により旋回用インバータ５６１によって交流駆動される。
【００６２】
コントローラ５４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。コントローラ５４０は、各種センサおよび操作手段５５４等からの操作入力を受けて、アシスト用インバータ５３１、旋回用インバータ５６１および蓄電手段５７０等の駆動制御を行う。
【００６３】
旋回用電動機５６０は、図１０の旋回機構５０３に設けられ、上部旋回体５０４を回動させる交流電動機である。旋回用電動機５６０の回転軸５６６には、レゾルバ５６２、メカニカルブレーキ５６３および旋回減速機５６４が接続される。
【００６４】
旋回用電動機５６０が力行運転を行う際には、旋回用電動機５６０の回転駆動力の回転力が旋回減速機５６４にて増幅され、旋回体５０４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体５０４の慣性回転により、旋回減速機５６４にて回転数が増加されて旋回用電動機５６０に伝達され、回生電力を発生させる。
【００６５】
レゾルバ５６２は、旋回用電動機５６０と機械的に連結され、旋回用電動機５６０の回転軸５６６の回転位置および回転角度を検出する。メカニカルブレーキ５６３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ５４０からの指令によって、旋回用電動機５６０の回転軸５６６を機械的に停止させる。旋回減速機５６４は、旋回用電動機５６０の回転軸５６６の回転速度を減速して旋回機構５０３に機械的に伝達する。
【００６６】
蓄電手段５７０は、旋回用インバータ５６１の電源であり、ＤＣリンク電圧を供給する。蓄電手段５７０は、蓄電手段を含み、アシスト用インバータ５３１や旋回用インバータ５６１が回生運転を行う際には、それらからの回生エネルギーを蓄電可能に構成される。
【００６７】
図１２は、蓄電手段５７０の構成例を示す図である。蓄電手段５７０は、蓄電モジュール５７２と、蓄電モジュール５７２の充放電を制御する双方向コンバータ５７４と、正極および負極の直流配線からなるＤＣリンク５７６とを備えている。ＤＣリンク５７６には、平滑コンデンサ５７８が接続される。蓄電モジュール５７２としては、リチウムイオン電池等の充電可能な２次電池、キャパシタ、そのほか電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いることができる。ＤＣリンク５７６には、アシスト用インバータ５３１、旋回用インバータ５６１それぞれの１次側（直流入力）が接続されている。双方向コンバータ５７４は、コントローラ５４０によって、ＤＣリンク５７６に生ずるＤＣリンク電圧ＶＤＣが所定の電圧レベルとなるように制御される。たとえば双方向コンバータ５７４は昇降圧コンバータであり、電動発電機５３０や旋回用電動機５６０が力行運転する際には、双方向コンバータ５７４を昇圧動作させ、それらに電源を供給する。反対に電動発電機５３０や旋回用電動機５６０が回生運転する際には、双方向コンバータ５７４を降圧動作させ、電動発電機５３０が発生した電力を蓄電器に回収する。なお、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣリンク電圧値、バッテリ電圧値およびバッテリ電流値にもとづき、コントローラ５４０によって行われる。
【００６８】
以上がショベル５００の全体構成である。図１２の双方向コンバータ（昇降圧コンバータ）５７４および平滑コンデンサ５７８に、上述したパワーコンポーネント３００のアーキテクチャを採用してもよい。
【００６９】
図１２のアシスト用インバータ５３１と平滑コンデンサ５７８に、上述したパワーコンポーネント３００のアーキテクチャを採用してもよい。図１２の旋回用インバータ５６１と平滑コンデンサ５７８に、上述したパワーコンポーネント３００のアーキテクチャを採用してもよい。
【００７０】
そのほか、実施の形態に係るパワーコンポーネント３００は、電気自動車や電動フォークリフト、ＡＧＶ（無人搬送車）にも採用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００…パワーエレクトロニクス装置、１０２…モータ、１０４…電源、１０６…ＤＣリンク、１０８…平滑コンデンサ、２００…パワーコンポーネント、２０２…スイッチング回路、２０３…レグ、２０６…ハイサイドゲートドライブ回路、２０８…ローサイドゲートドライブ回路、２１０…パワーモジュール、２１２…出力端子、２１４…配線、２２０…フェライトコア、２３０…電流・電圧検出回路、２３２…Ａ／Ｄコンバータ、２３４…コントローラ、３００…パワーコンポーネント、３０２…パワーモジュール、３０４…ゲートドライブ回路、３１０…筐体、３１２…開口、３２０…フェライトコア、３３０…出力ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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