(57)【要約】【課題】  絶縁距離を確保して、電圧が印加される２つの導体間の低インダクタンス化を図ることができる電力変換装置を提供することにある。【解決手段】  電力変換装置１は、インバータ３と、インバータ３と電気的に接続され、平板形状で接続部分が折り曲げられ、接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に平面が位置する正極接続導体４ｐと、インバータ３と電気的に接続され、正極接続導体４ｐとの間に電圧が印加され、平板形状で接続部分が折り曲げられ、接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に位置する平面が正極接続導体４ｐの平面と対向するように配置される負極接続導体４ｎと、２つの接続導体４ｐ，４ｎの間の絶縁が確保される位置で、正極接続導体４ｐの接続部分と負極接続導体４ｎの接続部分をそれぞれ固定するボルト５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路と、
前記電力変換回路と電気的に接続され、平板形状で第１の接続部分が折り曲げられ、前記第１の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に第１の平面が位置する第１の導体と、
前記電力変換回路と電気的に接続され、前記第１の導体との間に電圧が印加され、平板形状で第２の接続部分が折り曲げられ、前記第２の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に位置する第２の平面が前記第１の導体の前記第１の平面と対向するように配置される第２の導体と、
前記第１の導体と前記第２の導体との間の絶縁が確保される位置で、前記第１の接続部分と前記第２の接続部分をそれぞれ固定する固定手段と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記固定手段は、ボルトであり、
前記第１の導体と前記第２の導体との間は、前記ボルトの頭部の高さの２倍未満であること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１の導体と前記第２の導体との間に直流電圧が印加されること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１の導体と前記第２の導体との間に交流電圧が印加されること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の導体と前記第２の導体との間に設けられる絶縁体
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力変換装置に接続され、電圧が印加される２つの導体間をできる限り近接させて、低インダクタンス化を図ることが知られている。電力変換装置を高周波電源として用いる場合、このように低インダクタンス化を図ることで、高周波の漏洩磁束を防止する。
【０００３】
例えば、直流接続導体はお互いに絶縁を確保しながら互いに極力近接させた形で構成し、銅の薄板で導体を構成し、導体間を絶縁フィルムで絶縁したラミネートブスバーを用いるのが好ましいことが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０４０９３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電圧が印加される複数の平板形状の接続導体をボルトを用いて固定する場合、接続導体の平面に対して垂直方向にボルトを挿入することになり、ボルトの頭部又は首下などの一部が２つの接続導体間に位置することになる。このため、ボルトを考慮して２つの接続導体間の絶縁距離を確保しなければならず、接続導体間が必要以上に広くなり、低インダクタンス化を妨げることになる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、絶縁距離を確保して、電圧が印加される２つの導体間の低インダクタンス化を図ることができる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の観点に従った電力変換装置は、電力変換回路と、前記電力変換回路と電気的に接続され、平板形状で第１の接続部分が折り曲げられ、前記第１の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に第１の平面が位置する第１の導体と、前記電力変換回路と電気的に接続され、前記第１の導体との間に電圧が印加され、平板形状で第２の接続部分が折り曲げられ、前記第２の接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に位置する第２の平面が前記第１の導体の前記第１の平面と対向するように配置される第２の導体と、前記第１の導体と前記第２の導体との間の絶縁が確保される位置で、前記第１の接続部分と前記第２の接続部分をそれぞれ固定する固定手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶縁距離を確保して、電圧が印加される２つの導体間の低インダクタンス化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。
【図２】本実施形態に係る正極接続導体とコンバータの正極端子が接続される状態の構成を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置１の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
【００１１】
電力変換装置１は、コンバータ２、インバータ３、１組の接続導体４ｐ，４ｎ、４つのボルト５、及び４つのナット６を備える。電力変換装置１は、コンバータ２とインバータ３の直流端子同士を接続導体４ｐ，４ｎで接続したＢＴＢ(back-to-back)変換器である。
【００１２】
コンバータ２は、交流側に印加される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を備える。コンバータ２は、変換した直流電力をインバータ３に出力する。なお、直流電力を出力するものであれば、コンバータ２に限らず、他のものでもよい。例えば、発電機又は電池などでもよい。
【００１３】
コンバータ２の端子２ｐ，２ｎは、導体であり、直流電力が出力される端子である。正極端子２ｐには、直流電圧の正極が印加される。負極端子２ｎには、直流電圧の負極が印加される。端子２ｐ，２ｎは、平板形状であり、それぞれの幅広の面が対向するようにコンバータ２に設けられる。２つの端子２ｐ，２ｎの互いに対抗する面の幅Ｗｓは、絶縁距離が確保できる範囲内で、低インダクタンス化を図るために、できる限り近接させた距離である。接続導体４ｐ，４ｎと接続される端子２ｐ，２ｎのそれぞれの接続部分は、互いに対向する側と反対側の外側に直角に折り曲げられる。端子２ｐ，２ｎの接続部分には、それぞれボルト５を通す穴が設けられる。
【００１４】
インバータ３は、コンバータ２により変換された直流電力を負荷に供給するための交流電力に変換する電力変換回路（インバータ回路）を備える。インバータ３が出力する交流電力は、単相交流でもよいし、三相交流でもよい。インバータ３の端子３ｐ，３ｎは、導体であり、コンバータ２から出力される直流電力が入力される端子である。正極端子３ｐには、直流電圧の正極が印加される。負極端子３ｎには、直流電圧の負極が印加される。なお、インバータ３の端子３ｐ，３ｎは、コンバータ２の端子２ｐ，２ｎと同様に設けられているため、説明を省略する。
【００１５】
接続導体（直流導体）４ｐ，４ｎには、コンバータ２から出力され、インバータ３に入力される直流電圧が印加される。正極接続導体４ｐには、直流電圧の正極が印加される。負極接続導体４ｎには、直流電圧の負極が印加される。接続導体４ｐ，４ｎは、細長く薄い平板形状で、両端をそれぞれ同方向に直角に折り曲げたような形状である。接続導体４ｐ，４ｎの両端は、それぞれコンバータ２又はインバータ３に接続された状態で、外側に向くように折り曲げられている。この折り曲げられた部分は、コンバータ２の端子２ｐ，２ｎ又はインバータ３の端子３ｐ，３ｎと接続される接続部分である。これにより、接続導体４ｐ，４ｎの接続部分が折り曲げられた方向と反対方向に接続導体４ｐ，４ｎの本体部分（接続部分以外の部分）の平面が位置する。接続導体４ｐ，４ｎのそれぞれの接続部分には、それぞれコンバータ２の端子２ｐ，２ｎ又はインバータ３の端子３ｐ，３ｎと接続するためのボルト５を通す穴が設けられる。接続導体４ｐ，４ｎは、銅などの導電性の優れた材質であり、表面を絶縁シートで覆うラミネート加工などの電気的な絶縁処理は施されていない。
【００１６】
４組のボルト５及びナット６は、それぞれ接続導体４ｐ，４ｎとコンバータ２の端子２ｐ，２ｎ又はインバータ３の端子３ｐ，３ｎとを電気的に接続して固定する。なお、ボルト５は、ナットが不要のタイプのものを用いてもよい。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る正極接続導体４ｐとコンバータ２の正極端子２ｐが接続される状態の構成を示す構成図である。なお、接続導体４ｐ，４ｎとコンバータ２の端子２ｐ，２ｎ又はインバータ３の端子３ｐ，３ｎとの接続方法はいずれも同様であるため、ここでは、正極接続導体４ｐとコンバータ２の正極端子２ｐとの接続方法について説明し、その他の接続方法については省略する。
【００１８】
正極接続導体４ｐの外側に折り曲げられた接続部分とコンバータ２の正極端子２ｐの外側に折り曲げられた接続部分を、それぞれに設けられたボルト５を通すための穴が重なるように密着させる。次に、正極接続導体４ｐの接続部分の穴とコンバータ２の正極端子２ｐの接続部分の穴にボルト５を通し、ナット６で締め付ける。これにより、正極接続導体４ｐとコンバータ２の正極端子２ｐが電気的に接続される。
【００１９】
接続導体４ｐ，４ｎが電力変換装置１に取り付けられた状態では、接続導体４ｐ，４ｎのそれぞれの両端が外側に向き、印加される直流電圧が絶縁できる絶縁距離を保つ範囲内で、互いの本体部分の平面ができる限り近接して対向するように配置される。対向する２つの面の間隔Ｗｓは、近ければ近いほど低インダクタンス化が図られる。
【００２０】
本実施形態によれば、コンバータ２又はインバータ３に取り付けられた状態で、２つの平板形状の接続導体４ｐ，４ｎの両端にある接続部分が外側に折り曲げられた形状にすることで、２つの接続導体４ｐ，４ｎの間の外側でボルト５により固定することができる。
【００２１】
これにより、ボルト５が２つの接続導体４ｐ，４ｎの間に位置しないため、２つの接続導体４ｐ，４ｎの間の幅Ｗｓを、絶縁距離を保つ範囲内で極力近接させることができる。よって、２つの接続導体４ｐ，４ｎの間のインダクタンスを低減することができる。
【００２２】
また、２つの接続導体４ｐ，４ｎの間の絶縁距離が保たれるため、接続導体４ｐ，４ｎにラミネート加工などの絶縁処理を施す必要がない。従って、接続導体４ｐ，４ｎ及び電力変換装置１の製造コストを抑えることができる。
【００２３】
例えば、接続導体４ｐ，４ｎの接続部分と他の導体の接続部分とをそれぞれ接続導体４ｐ，４ｎの対向する面側（内側）からボルト５を挿入して固定する場合、少なくとも接続導体４ｐ，４ｎの間の距離をボルト５の頭部の高さの２つ分（２倍）以上離す必要がある。ここで、ボルト５の頭部の高さは、引張強さなどの強度等を考慮して規格等で決められていることが多いことから任意の高さに変更することはできない。これに対して、本実施形態であれば、接続導体４ｐ，４ｎの間にボルト５が位置しないため、接続導体４ｐ，４ｎの間の距離をボルト５の頭部の高さの２倍未満にして、低インダクタンス化を図ることができる。
【００２４】
また、電力変換装置１を高周波電源として用いる場合、接続導体４ｐ，４ｎは、周辺への漏洩磁束を小さくするために、電流の行きと帰りの往復経路となる２つの接続導体４ｐ，４ｎをできる限り密着させることが有効である。このような場合、ボルト５を考慮せずに、２つの接続導体４ｐ，４ｎを近接させることで、漏洩磁束の少ない高周波電源を実現することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置１Ａの構成を示す構成図である。
【００２６】
電力変換装置１Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換装置１において、接続導体４ｐ，４ｎの間に絶縁物７を設けたものである。２つの接続導体４ｐ，４ｎの間の幅Ｗｓａは、第１の実施形態に係る幅Ｗｓよりも狭い。また、コンバータ２の端子２ｐ，２ｎの間の幅及びインバータ３の端子３ｐ，３ｎの間の幅は、接続導体４ｐ，４ｎの間の幅Ｗｓａと同様に第１の実施形態よりも狭い。その他の点については、電力変換装置１Ａは、第１の実施形態に係る電力変換装置１と同様である。
【００２７】
絶縁物７は、直流電圧が印加される２つの接続導体４ｐ，４ｎを絶縁するための絶縁体である。絶縁物７は、２つの接続導体４ｐ，４ｎの間に位置すれば、どのように取り付けられていてもよい。例えば、絶縁物７は、２つの接続導体４ｐ，４ｎのどちらか一方に取り付けられていてもよいし、両方に取り付けられていてもよいし、支持部材などで接続導体４ｐ，４ｎの間に位置するように支えられているだけでもよい。
【００２８】
本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
【００２９】
２つの接続導体４ｐ，４ｎの間に絶縁物７を設けることで、２つの接続導体４ｐ，４ｎを確実に絶縁できる。また、絶縁物７を設けることにより、２つの接続導体４ｐ，４ｎの間の幅Ｗｓａを、絶縁物７などを何も設けずに絶縁を確保するために最低限必要な距離である空間絶縁距離よりも狭くすることができる。これにより、インダクタンスをさらに低減することができる。
【００３０】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｂの構成を示す構成図である。
【００３１】
電力変換装置１Ｂは、インバータ３、１組の接続導体４ｕ，４ｖ、４つのボルト５、及び４つのナット６を備える。電力変換装置１Ｂは、交流負荷８に単相交流電力を供給する。
【００３２】
インバータ３は、入力される直流電力を交流負荷８に供給するための単相交流電力に変換する電力変換回路（インバータ回路）を備える。インバータ３の端子３ｕ，３ｖは、導体であり、単相交流電力が出力される端子である。Ｕ相端子３ｕには、交流電圧のＵ相が印加される。Ｖ相端子３ｖには、交流電圧のＶ相が印加される。その他の点については、インバータ３の端子３ｕ，３ｖは、第１の実施形態に係るコンバータ２の端子２ｐ，２ｎと同様である。
【００３３】
交流負荷８の端子８ｕ，８ｖは、導体であり、インバータ３から出力される交流電力が入力される端子である。Ｕ相端子８ｕには、交流電圧のＵ相が印加される。Ｖ相端子８ｖには、交流電圧のＶ相が印加される。なお、交流負荷８の端子８ｕ，８ｖは、インバータ３の端子３ｕ，３ｖと同様に設けられているため、説明を省略する。
【００３４】
接続導体（交流導体）４ｕ，４ｖは、第１の実施形態に係る接続導体（直流導体）４ｐ，４ｎと同様に構成されているため、主に異なる点について説明する。Ｕ相接続導体４ｕには、交流電圧のＵ相が印加される。Ｖ相接続導体４ｖには、交流電圧のＶ相が印加される。接続導体４ｕ，４ｖが電力変換装置１Ｂに取り付けられた状態では、第１の実施形態に係る接続導体４ｐ，４ｎと同様に、印加される交流電圧が絶縁できる絶縁距離を保つ範囲内で、２つの接続導体４ｕ，４ｖの対向する平面ができる限り近接するように配置される。対向する２つの面の間隔Ｗｓｂは、近ければ近いほど低インダクタンス化が図られる。
【００３５】
インバータ３の端子３ｕ，３ｖ又は交流負荷８の端子８ｕ，８ｖと接続導体４ｕ，４ｖとのボルト５及びナット６による接続方法は、図２に示す第１の実施形態で説明した接続方法と同様である。
【００３６】
本実施形態によれば、接続導体４ｕ，４ｖを交流導体として用いることで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置１Ｃの構成を示す構成図である。
【００３８】
電力変換装置１Ｃは、図４に示す第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｂにおいて、接続導体４ｕ，４ｖの間に、第２の実施形態に係る絶縁物７を設けたものである。２つの接続導体４ｕ，４ｖの間の幅Ｗｓｃは、第３の実施形態に係る幅Ｗｓｂよりも狭い。また、インバータ３の端子３ｕ，３ｖの間の幅及び交流負荷８の端子８ｕ，８ｖの間の幅は、接続導体４ｕ，４ｖの間の幅Ｗｓｃと同様に第３の実施形態よりも狭い。その他の点については、電力変換装置１Ｃは、第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｂと同様である。
【００３９】
本実施形態によれば、第３の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
【００４０】
２つの接続導体４ｕ，４ｖの間に絶縁物７を設けることで、２つの接続導体４ｕ，４ｖを確実に絶縁できる。また、絶縁物７を設けることにより、２つの接続導体４ｕ，４ｖの間の幅Ｗｓｃを、第２の実施形態と同様に、空間絶縁距離よりも狭くすることができる。これにより、インダクタンスをさらに低減することができる。
【００４１】
なお、第１の実施形態と第３の実施形態を別々に説明したが、組み合わせてよい。具体的には、インバータ３の直流端子３ｐ，３ｎに第１の実施形態に係る接続導体（直流導体）４ｐ，４ｎを接続し、インバータ３の交流端子３ｕ，３ｖに第３の実施形態に係る接続導体（交流導体）４ｕ，４ｖを接続することで実現できる。同様に、第２の実施形態と第４の実施形態を組み合わせてもよいし、第１の実施形態と第４の実施形態、又は第２の実施形態と第３の実施形態を組み合わせてもよい。
【００４２】
各実施形態では、接続導体４ｐ，４ｎ，４ｕ，４ｖを印加される極性又は相毎にそれぞれ１つずつとしたが、それぞれが２つ以上であってもよい。例えば、複数の正極接続導体４ｐの接続部分同士をボルト５及びナット６により直列に接続して、正極接続導体４ｐを延長してもよい。他の接続導体４ｎ，４ｕ，４ｖについても同様である。
【００４３】
各実施形態では、接続導体４ｐ，４ｎ，４ｕ，４ｖの両端にある接続部分が外側に折り曲げられた形状としたが、どちらか一端の接続部分だけが外側に折れ曲がっていてもよい。少なくとも外側に折れ曲がっている方の接続部分では、電圧が印加される接続導体４ｐ，４ｎ，４ｕ，４ｖの間に、ボルト５が位置しないため、各実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…電力変換装置、２…コンバータ、３…インバータ、４ｐ，４ｎ…接続導体、５…ボルト、６…ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017175867.tif 000005
【図４】
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【図５】
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