(57)【要約】【課題】インバータ装置とインバータ装置で駆動されるモータとを備えた電力変換器システムにおいて、モータの浮遊キャパシタを通して大地に漏れるコモンモード電流を低減し、系統電源ラインに流出する伝導ノイズを抑制すること。【解決手段】電力変換器システムにおけるインバータ装置の入力部を系統電源に接続する配線の各相を、接地コンデンサを用いてインバータ装置の放熱器と接続し、インバータ装置の出力部に接続されたモータを収納し、且つ放熱器と電気的に接続されたフレームをインピーダンス素子を用いて大地アースに接続することである。【選択図】図１
2008295126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ装置と、このインバータ装置の出力部に接続されたモータと、上記インバータ装置の入力部と系統電源とを接続する配線の各相と上記インバータ装置の放熱器とを接続する接地コンデンサと、上記モータを収納し、且つ上記放熱器に接続されたフレームと、このフレームを大地アースに接続するインピーダンス素子とを備えたことを特徴とする電力変換器システム。
【請求項２】
インピーダンス素子として、絶縁材料素子を用いたことを特徴とする請求項１記載の電力変換器システム。
【請求項３】
系統電源とインバータ装置の入力部とのあいだの配線の各相に、コモンモードコイルを設けたことを特徴とする請求項１記載の電力変換器システム。
【請求項４】
インピーダンス素子として、並列に接続されたインダクタンス素子と抵抗素子、インダクタンス素子、抵抗素子の内のいづれか一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の電力変換器システム。
【請求項５】
インピーダンス素子として、並列に接続されたインダクタンス素子と抵抗素子、インダクタンス素子、抵抗素子の内のいずれか１つと絶縁材料素子とを並列にして用いたことを特徴とする請求項１記載の電力変換器システム。
【請求項６】
インバータ装置と、このインバータ装置の出力部に接続されたモータと、上記インバータ装置の入力部と系統電源とを接続する配線の各相と上記インバータ装置の放熱器とを接続する接地コンデンサと、上記モータを収納し、且つ上記放熱器に接続されたフレームと、このフレームを覆い、且つ大地アースに接続された外筐体と、上記フレームと上記外筐体とを接続するインピーダンス素子とを備えたことを特徴とする電力変換器システム。
【請求項７】
インバータ装置と放熱器とフレームとが、外筐体で覆われたことを特徴とする請求項６記載の電力変換器システム。
【請求項８】
接地コンデンサとインバータ装置と放熱器とフレームとが、外筐体で覆われたことを特徴とする請求項６記載の電力変換器システム。
【請求項９】
系統電源とインバータ装置の入力部とのあいだの配線の各相にコモンモードコイルを追加して設け、このコモンモードコイルと接地コンデンサと上記インバータ装置と放熱器とフレームとが、外筐体で覆われたことを特徴とする請求項６記載の電力変換器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統電源から入力される交流を、半導体素子などにより直流に変換後、再び直流から交流に変換するインバータ装置と、このインバータ装置からの出力で駆動されるモータとを備えた電力変換器システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近のモータは、系統電源からの交流を任意の周波数、任意の電圧に変換する電力変換器であるインバータ装置からの出力を受けて回転するようになっている。すなわち、インバータ装置のような電力変換器と、この電力変換器により駆動されるモータとを備えた電力変換器システムが主流となっている。
この電力変換器システムにおけるインバータ装置は、交流電源をダイオードで整流し直流電圧を得る整流回路部と、この整流回路の出力直流電圧を平滑にする平滑コンデンサと、その直流電圧をスイッチング素子により交流電圧に変換するインバータ部とから基本的部分が構成されている。
【０００３】
そして、インバータ装置が高周波でスイッチングを行うと、インバータ部の出力端子が大地アースに対して高い周波数で電位変動する。この電位変動により、インバータ部の浮遊容量と、インバータ部の出力端子に接続されたモータの浮遊容量を通して高周波電流が流れる。この高周波電流はコモンモード電流と呼ばれ、その一部はインバータ装置とモータとに還流するが、それ以外は、大地アースに回り込み大地漏れ電流となる。
この高周波の大地漏れ電流により発生した伝導ノイズが、系統電源ラインに流出すると、系統電源ラインに接続された伝導ノイズに弱い電子機器を誤動作させる場合がある。
この伝導ノイズを発生させるコモンモード電流は、インバータ部のスイッチング周波数が高いほど大きくなる。最近のインバータは、低騒音化のため高キャリア周波数化しており、いっそう伝導ノイズが問題となっている。
【０００４】
従来、このような伝導ノイズの問題を解決する手段として、インバータ装置の入力端にノイズフィルタを設け、系統電源ラインに伝導ノイズが流出するを防止することが行われていた。
しかし、この手段では、ノイズフィルタが非常に大きく、高価であり、電力変換器部分のコストが増大するとの問題があった。
【０００５】
また、インバータ装置の、高周波でのスイッチングによる電位変動に起因して生じたコモンモード電流に基づき発生するノイズを抑える手段として、インバータ装置の整流回路部とインバータ部とに別個に放熱器を設け、これら放熱器をインバータ装置のケースと絶縁するとともに、整流回路部に設けた放熱器とインバータ部に設けた放熱器とを、抵抗またはリアクトル等のインピーダンス値が通常の電線に比べて十分に高い配線材（インピーダンス素子）で接続することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１５６４９号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、インバータ装置の整流回路部とインバータ部とに別個に放熱器を設け、これら放熱器間を抵抗またはインピーダンス素子で接続する構成の電力変換装置では、インバータ装置に還流するコモンモード電流を低減し、この高周波のコモンモード電流による放射ノイズを抑えることはできるが、インバータ部の浮遊容量およびモータの浮遊容量とを通して、大地アースに回り込み大地に漏れるコモンモード電流を抑制することはできず、系統電源ラインに流出する伝導ノイズを低減できないとの問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、大型で高価なノイズフィルタを設けることなく、インバータ部の浮遊容量およびモータの浮遊容量を通して、特に、モータの浮遊容量を通して大地アースに回り込み大地に漏れる高周波のコモンモード電流を抑制し、系統電源ラインに流出する伝導ノイズを低減した電力変換器システムを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる電力変換器システムは、インバータ装置と、このインバータ装置の出力部に接続されたモータと、インバータ装置の入力部と系統電源とを接続する配線の各相とインバータ装置の放熱器とを接続する接地コンデンサと、モータを収納し、且つ放熱器に接続されたフレームと、このフレームを大地アースに接続するインピーダンス素子とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係わる電力変換器システムは、インバータ装置と、このインバータ装置の出力部に接続されたモータと、インバータ装置の入力部と系統電源とを接続する配線の各相とインバータ装置の放熱器とを接続する接地コンデンサと、モータを収納し、且つ放熱器に接続されたフレームと、このフレームを大地アースに接続するインピーダンス素子とを備えたものであり、大地アースを通過して系統電源側に流れ込む高周波のコモンモード電流を小さくすることができ、系統電源への伝導ノイズを抑制できるとの効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
図１に示すように、本実施の形態の電力変換器システム１００は、入力部側に交流電源をダイオードで整流し直流電圧を得る整流回路部と、この整流回路の出力直流電圧を平滑にする平滑コンデンサと、出力部側に上記直流電圧をスイッチング素子により交流電圧に変換するインバータ部とを（図示せず）備えたインバータ装置２と、モータ３とを備えている。
インバータ装置２の入力部は、交流の系統電源１に接続されている。系統電源１からの配線には、ケーブルからの放射ノイズを防止するためシールド線等が用いられ、外被が大地アース８に接続されている。また、系統電源１からインバータ装置２の入力部への配線の各相とインバータ装置２の放熱器６とが、接地コンデンサ７で接続されている。
インバータ装置２の出力部には、モータ３が接続されている。そして、モータ３はフレーム４に収納され、このフレーム４は、放熱器６と電気的にケーブル等で直接接続されるとともに、大地アース８とインピーダンス素子９を介して接続されている。
【００１２】
本実施の形態の電力変換器システム１００は、上記のような構成をしているので、インバータ装置２の高周波のスイッチングにより発生した高周波のコモンモード電流は、モータ線を伝いモータ３に流れ込み、モータ３の浮遊容量５を介してフレーム４へと伝わる。そして、フレーム４と電気的に繋がっているインバータ装置２の放熱器６に流れ込み、接地コンデンサ７を介して発生源であるインバータ装置２に帰還するという経路をとる。
本実施の形態の電力変換器システム１００では、系統電源１からインバータ装置２の入力部への配線の各相とインバータ装置２の放熱器６とが、接地コンデンサ７で接続されているので、コモンモード電流がインバータ装置２側にバイパスして、系統電源１側に流れないようになっている。
【００１３】
また、モータ３を収納したフレーム４と、このフレーム４に電気的に接続された放熱器６とが、直接に大地アース８と接続されるのではなく、インピーダンス素子９を介して接続されているので、大地アース８を通過して系統電源１側に流れ込む高周波のコモンモード電流を極端に小さくすることができる。
すなわち、モータ３の浮遊容量５を介して、フレーム４へと伝わったコモンモード電流が、大地アース８にほとんど流れないので、大地アース８から、系統電源１への伝導ノイズを極めて小さくでき、系統電源ラインに接続された伝導ノイズに弱い電子機器の誤動作を防止できる。
本実施の形態におけるインバータ装置２では、高周波のコモンモード電流によるノイズの周波数は、通常１００kHz程度から数十MHｚ程度までの帯域であるので、インピーダンス素子９には、例えば、上記ような帯域で十分に高いインピーダンスを有する絶縁性材料（この後、絶縁材料素子と記す）、磁性体、磁気コイル等が用いられる。絶縁材料素子としては、例えば、プラスッチク材料やゴム材料などが挙げられ、絶縁材料素子は安価であり、電力変換器システムのコストを低減できる。
【００１４】
実施の形態２.
図２は、本発明の実施の形態２に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
図２に示すように、本実施の形態の電力変換器システム２００は、交流の系統電源１と電力変換器であるインバータ装置２の入力部とのあいだの配線の各相に、コモンモードコイル１０を追加して設けた以外、実施の形態１の電力変換器システムと同様である。
本実施の形態で用いられるコモンモードコイル１０とは、コイルコアに各相の線を同相に巻回したコイルであり、各相を逆方向に流れるノルマル電流に対しては影響が少ないが、各相を同方向に流れるコモンモード電流に対しては、大きなインピーダンスを発生するインダクタンスとして働くものである。このような作用をするコモンモードコイル１０を、交流の系統電源１とインバータ装置２の入力部とのあいだの配線の各相に設置すると、接地コンデンサ７に流すコモンモード電流を増加させ、コモンモード電流による伝導ノイズが系統電源１に伝導するのをさらに防止できる。
すなわち、本実施の形態の電力変換器システム２００では、インバータ装置２の放熱器６と電気的に接続されたフレーム４がインピーダンス素子９を介して大地アース８に接続されるとともに、系統電源１とインバータ装置２の入力部とのあいだに、コモンモードコイル１０を追加して設けているので、系統電源１側に流れる高周波のコモンモード電流に起因する伝導ノイズを、さらに小さくすることができる。
【００１５】
実施の形態３.
図３は、本発明の実施の形態３に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
図３に示すように、本実施の形態の電力変換器システム３００は、モータ３を収納したフレーム４と大地アース８との間を接続するインピーダンス素子として、インダクタンス素子１１と抵抗素子１２とを並列に接続したものを用いた以外、実施の形態１の電力変換器システムと同様である。インダクタンス素子としては、例えば、磁気コイル、ビーズ型インダクタンス素子等が挙げられ、抵抗素子としては、例えば、抵抗性素子(バルク、ビーズ)等が挙げられる。
本実施の形態の電力変換器システム３００は、実施の形態１の電力変換器システムと同様な効果を有するとともに、インピーダンス素子として、インダクタンス素子１１と抵抗素子１２とを並列に接続したものを用いているので、フレーム４や放熱器６に発生した直流成分や低周波成分を大地アース８に逃がすことができ、フレーム４や放熱器６における電位発生を防止できる。
【００１６】
本実施の形態では、インピーダンス素子として、インダクタンス素子１１と抵抗素子１２とを並列にしたものを、モータのフレーム４と大地アース８との間の接続に用いているが、インダクタンス素子１１および抵抗素子１２のいづれか１種類の素子を用いても、同様な効果が得られる。
また、図４に示す電力変換器システム４００にあるように、フレーム４と大地アース８との間を接続するインピーダンス素子として、インダクタンス素子１１と抵抗素子１２と絶縁材料素子１３との３種類の素子を並列にして用いても良く、同様な効果が得られる。
また、インダクタンス素子１１および抵抗素子１２のいずれか１種類の素子と絶縁材料素子１３とを並列にして用いても良く、同様な効果が得られる。
【００１７】
実施の形態４.
図５は、本発明の実施の形態４に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
図５に示すように、本実施の形態の電力変換器システム５００は、モータ３を収納したフレーム４が外筐体１４で覆われた構造である以外、実施の形態１の電力変換器システムと同様である。
本実施の形態では、フレーム４が、インバータ装置２の放熱器６と電気的にケーブル等で直接接続されるとともに、外筐体１４とインピーダンス素子９を介して接続されており、外筐体１４が大地アース８に接続されている。インピーダンス素子９には、絶縁材料素子のほか、インダクタンス素子や抵抗素子を用いても良い。
本実施の形態の電力変換器システム５００は、モータ３を収納したフレーム４が、外筐体１４で覆われるとともに、外筐体１４とインピーダンス素子９を介して接続されており、且つ外筐体１４が大地アース８に接続されているので、伝道ノイズを抑制するとともに、モータからの放射性ノイズも抑制することができる。
【００１８】
実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
図６に示すように、本実施の形態の電力変換器システム６００は、整流回路部と平滑コンデンサとインバータ部とからなるインバータ装置２と、放熱器６と、モータ３を収納したフレーム４とが外筐体１４で覆われた以外、実施の形態４の電力変換器システムと同様である。
本実施の形態の電力変換器システム６００は、インバータ装置２と、放熱器６と、モータ３を収納したフレーム４とが１つの外筐体１４に収納されており、実施の形態４の電力変換器システムと同様な効果を有するともに、モータ配線からの放射性ノイズも抑制することができる。さらに、インバータ装置２と放熱器６とモータ３とが一体化され、電力変換器システムをコンパクト化できる。
【００１９】
また、図７に示す電力変換器システム７００にあるように、インバータ装置２と、放熱器６と、モータ３を収納したフレーム４と、接地コンデンサ７とを外筐体１４で覆っても良く、図８に示す電力変換器システム８００にあるように、交流の系統電源１と電力変換器であるインバータ装置２の入力部とのあいだの配線の各相に、コモンモードコイル１０を追加して設け、インバータ装置２と、放熱器６と、モータ３を収納したフレーム４と、接地コンデンサ７と、コモンモードコイル１０とを外筐体１４で覆っても良い。これらのような構造にすると、実施の形態４の電力変換器システムと同様な効果を有するともに、電力変換器システムの各部からの放射性ノイズも抑制することができる。さらに、電力変換器システムをさらにコンパクト化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明に係わる電力変換器システムは、大地に漏れる高周波のコモンモード電流が抑制されているので、系統電源ラインに流出する伝導ノイズが小さく、系統電源ラインに接続された電子機器に対する影響がない、信頼性の高い電力変換器システムとして有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
【図２】実施の形態２に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
【図３】実施の形態３に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
【図４】実施の形態３に係わる電力変換器システムであって、モータのフレームと大地アースとの間の接続に、インダクタンス素子と抵抗素子と絶縁材料素子との３種類の素子を並列に用いた電力変換器システムの断面模式図である。
【図５】実施の形態４に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
【図６】実施の形態５に係わる電力変換器システムの断面模式図である。
【図７】実施の形態５に係わる電力変換器システムであって、インバータ装置と、モータを収納したフレームと、接地コンデンサとを外筐体で覆った電力変換器システムの断面模式図である。
【図８】実施の形態５に係わる電力変換器システムであって、インバータ装置と、放熱器と、モータを収納したフレームと、接地コンデンサと、コモンモードコイルとを外筐体で覆った電力変換器システムの断面模式図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  系統電源、２  インバータ装置、３  モータ、４  フレーム、５浮遊容量、
６  放熱器、７  接地コンデンサ、８  大地アース、９  インピーダンス素子、
１０  コモンモードコイル、１１  インダクタンス素子、１２  抵抗素子、
１３  絶縁材料素子、１４  外筐体、
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００  電力変換器システム。
【図１】
2008295126.tif 000003
【図２】
2008295126.tif 000004
【図３】
2008295126.tif 000005
【図４】
2008295126.tif 000006
【図５】
2008295126.tif 000007
【図６】
2008295126.tif 000008
【図７】
2008295126.tif 000009
【図８】
2008295126.tif 000010