JP2001351829A - インバータ用コンデンサモジュール、インバータ - Google Patents
インバータ用コンデンサモジュール、インバータInfo
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Abstract
型化を図り得るインバータ用コンデンサモジュールを得
る。 【解決手段】 上面に複数の積層コンデンサ7が搭載さ
れた複数の基板4〜6が、導電性スペーサ21〜23を
介して積層された状態で固定されており、該導電性スペ
ーサ21〜23により、基板4〜6に設けられた回路が
並列に接続されており、かつ最下層の基板5の下面にス
イッチングモジュール3が取り付けられるように構成さ
れている、インバータ用コンデンサモジュール2。
Description
デンサモジュール及びインバータに関し、より詳細に
は、パワーモジュールなどに好適に用いられるインバー
タ用コンデンサモジュール及びインバータに関する。
デンサとを備える。図6に示すように、コンデンサ51
の端子52がスイッチング素子53に電気的に接続され
ている。なお、図6では、1つの端子52のみが示され
ているが、コンデンサ51の極性の異なる一対の端子
が、それぞれ、スイッチング素子53に電気的に接続さ
れている。また、実際のインバータでは、図示しない絶
縁性を有するハウジング内に、上記コンデンサ51及び
スイッチング素子53が搭載されている。
ータにおいても小型化が求められている。特開平9−3
08265号公報には、電気自動車用インバータ装置で
あって、設置面積を小さくし、それによって搭載スペー
スの有効利用を図り得る構造が開示されている。
は、スイッチングモジュールの入力端子部に接続された
入力導体板を折り曲げ、該折り曲げられた入力導体板に
電解コンデンサからなる平滑コンデンサを接続すること
により、スイッチングモジュールの上方に平滑コンデン
サが配置されている。ここでは、比較的大きな寸法の電
解コンデンサからなる平滑コンデンサが、スイッチング
モジュールの上方に配置されるので、搭載スペースの低
減が図られている。
インバータでは、大きな体積を有する電解コンデンサが
用いられているので、コンデンサとスイッチングモジュ
ールとの間の電気的接続部分、例えば上記入力導体板が
ある程度の長さを有する。そのため、この電気的接続部
分によりインダクタンス成分が発生せざるをえなかっ
た。
は、スイッチングモジュールのより近くにコンデンサを
配置することが望ましい。従って、従来、スイッチング
モジュールのできるだけ近くにコンデンサが配置されて
いた。
サはその体積がかなり大きく、従って電解コンデンサと
スイッチングモジュールとの間の電気的接続部分がある
程度の長さを有する以上、インダクタンス成分を小さく
するには限界があった。
を有する電解コンデンサを用いていたため、インバータ
が大きくならざるを得なかった。加えて、放熱性が十分
でなく、ケース内に放熱性を高めるための樹脂を充填し
なければならなかった。
を解消し、インバータにおけるコンデンサモジュールと
スイッチングモジュールとの間の電気的接続部分におい
て発生するインダクタンス成分を小さくすることがで
き、小型化を図ることができ、かつ放熱性にも優れたイ
ンバータ用コンデンサモジュール及びインバータを提供
することにある。
上記課題を達成するものとして、基板に第1,第2の端
子を有するセラミックコンデンサを複数個実装してなる
平面型のコンデンサモジュール及び該コンデンサモジュ
ールを有するインバータを提案した(特願平11−36
1548号)。しかしながら、静電容量が不足した場合
には、コンデンサモジュールにおける基板サイズを大き
くして、セラミックコンデンサの搭載数を増加させねば
ならなかった。そのため、コンデンサモジュールの下方
にスイッチングモジュールを取り付けた場合、スイッチ
ングモジュールに比べて、コンデンサモジュールの下方
への投影面積が大きくなり、インバータの小型化を図り
得ないことがあった。
するとともに、より大きな静電容量を取得する必要があ
る場合であっても、小型化を図り得るインバータ用コン
デンサモジュール及びインバータについて鋭意検討した
結果、本発明をなすに至った。
セラミックコンデンサが実装されており、複数のセラミ
ックコンデンサに給電するために導電膜からなる第1,
第2の給電部ランドが両面に形成されており、かつ両面
の第1,第2の給電部ランドがそれぞれ電気的に接続さ
れている複数の基板と、前記複数の基板間に挿入されて
おり、上下の第1の給電部ランド同士または第2の給電
部ランド同士を電気的に接続する導電性スペーサと、前
記複数の基板を前記導電性スペーサを介して積層された
状態で固定するための固定手段と、積層されている複数
の基板のうち、最下層の基板の下方にスイッチングモジ
ュールが固定されるように構成されており、かつ前記固
定手段により、複数の基板が前記スイッチングモジュー
ルにも固定されるように構成されている、インバータ用
コンデンサモジュールが提供される。
ミックコンデンサが第1,第2の端子を有し、第1の端
子が第1の給電部ランドに、第2の端子が第2の給電部
ランドに電気的に接続されている。
の基板がプリント配線基板からなり、両面の第1の給電
部ランド間及び両面の第2の給電部ランド間が、第1,
第2のスルーホール電極により電気的に接続されてい
る。
スペーサの上面または下面において、上方または下方に
突出されており、外周面に雄ねじが形成された突出部が
設けられており、前記導電性スペーサの下面または上面
に、内周面に前記雄ねじと螺合し得る雌ねじが形成され
た穴が形成されており、複数の導電性スペーサが、上記
雄ねじ及び穴に設けられた雌ねじを用いて締結されてい
る。
インバータ用コンデンサモジュールと、該コンデンサモ
ジュールにおける最下層の基板の下面側に取り付けられ
たスイッチングモジュールとを備える。
具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らか
にする。
例に係るインバータを示す平面図及び部分切欠正面図で
ある。インバータ1は、インバータ用コンデンサモジュ
ール2と、スイッチングモジュール3とを有する。コン
デンサモジュール2では、複数の基板4〜6上に、それ
ぞれ、セラミックコンデンサとしての積層コンデンサ7
が複数個搭載されている。なお、積層コンデンサ7は、
極性が異なる第1,第2のリード端子7a,7bを有す
る。第1,第2のリード端子7a,7bは、金属板の切
起しにより形成された多数の金属舌片を有する。
1,第2の端子取付け部4a,4bが形成されている。
端子取付け部4a,4bは、基板4に設けられた貫通孔
として構成されている。なお、基板5,6にも、同様に
第1,第2の端子取付け部が貫通孔として形成されてい
る。これらの貫通孔に、スイッチングモジュール3に、
基板4〜6を固定するための固定手段としてボルト8,
9が挿通されている。
けられている構造を図3及び図4を参照して説明する。
なお、図3は、基板4に積層コンデンサ7が取り付けら
れている部分を拡大して示す断面図である。
キシなどの絶縁性材料よりなる絶縁性基板本体11を有
する。なお、絶縁性基板本体11は、ガラスエポキシ以
外の他の絶縁性材料、例えばフェノールなどの合成樹脂
やセラミックスにより構成されてもよい。基板5,6に
ついても基板4と同様に構成されている。
7の第1,第2のリード端子7a,7bの金属舌片部分
が挿入される貫通孔11a,11bが形成されている。
なお、積層コンデンサ7は、コンデンサ素体7cの両端
面に第1,第2のリード端子7a,7bが接合されたリ
ード付き部品として構成されている。
11の上面、すなわち基板の上面には、ほぼ全面にわた
り、第1の導体12が形成されている。第1の導体12
は、本実施例ではCuからなるが、AgやAlなどの他
の導電性材料を用いて構成されてもよい。第1の導体1
2の貫通孔20の周囲に至っている部分が第1の給電部
12aを構成しており、かつ基板4の下面には、第1の
給電部12aに対向するように第1の給電部12bが形
成されている。両面の第1の給電部12a,12bは基
板4に形成された複数のスルーホール電極18により電
気的に接続されている。
搭載されている部分では、第1の導体12は、貫通孔1
1aの内周面を経て、絶縁性基板本体11の下面におい
て、貫通孔11aの周縁に至るように形成されている。
他方、第1の導体12は、絶縁性基板本体11の上面に
おいて、貫通孔11bの周縁を除いて形成されている。
また、第1の導体12は、貫通孔11bには至らないよ
うに形成されている。
13が形成されている。絶縁被覆13は、絶縁性基板本
体11の上面において形成されており、かつ貫通孔11
bの周縁に至るように形成されている。従って、リード
端子7bと、第1の導体12との短絡が防止される。絶
縁被覆13は、例えば適宜の合成樹脂被膜等により形成
することができる。
11の下面においては、ほぼ全面にわたり、第2の導体
14が形成されている。もっとも、第2の導体14は、
貫通孔11aの周縁を除いて、かつ第1の給電部12b
とは隔てられて形成されている。なお、第2の導体14
の貫通孔20の周縁部分が第2の給電部14aを構成し
ている。また、基板4の上面にも第2の給電部14bが
形成されている。両面の第2の給電部14a,14b同
士はスルーホール電極により電気的に接続されている。
さらに、第2の導体14は、貫通孔11aの周縁におい
て、第1の導体12の下面に至っている部分と所定距離
を隔てて形成されている。第2の導体14は、第1の導
体12と同じ材料で構成されている。もっとも、第2の
導体14は、他の導電性材料で構成されていてもよい。
15が形成されている(図3参照)。もっとも、絶縁被
覆15は、貫通孔11bの開口周縁においては、第2の
導体14を露出させるように形成されている。
縁においては、第1の導体12の下面に至っている部分
を露出させるように、第1の導体12上には至らないよ
うに形成されている。
bが上記貫通孔11a,11bに挿入されるようにし
て、基板4に搭載されている。この場合、リード端子7
aが半田16により、第1の導体12に接合され、リー
ド端子7bが半田17により第2の導体14に接合され
る。
ついても、同様にして基板5,6に搭載されている。図
3から明らかなように、積層コンデンサ7の一方の電位
に接続されるリード端子7aが、第1の導体12に電気
的に接続され、他方の電位に接続されるリード端子7b
が第2の導体14に電気的に接続される。そして、第
1,第2の導体12,14は、基板4の上面及び下面に
おいて、それぞれほぼ全面にわたり形成されている。
スイッチングモジュール3を後述の取付け構造に従って
取り付け、インバータを構成した場合、第1の導体12
及び第2の導体14に電流が流れるが、第1,第2の導
体が基板4〜6の第1,第2の面のほぼ全面積を占める
ように形成されているので、多くの電流を流すことがで
きる。
導体が形成されているので、第1,第2の導体12,1
4内において様々な方向に電流が流れ、多数の分流が生
じる。よって、第1の導体12から第2の導体14側に
電流が流れる場合、あるいは第2の導体14から第1の
導体12側に電流が流れる場合のいずれにおいても、第
1,第2の導体12,14で構成される電気的接続部分
においてインダクタンス分の発生を抑制することができ
る。
bが近接しており、第1の端子取付け部4aから、第1
の導体12、積層コンデンサ7、第2の14を介して第
2の端子取付け部4bに電流が流れる場合、基板4の上
面と下面とで電流の流れる方向が逆となるため、それに
よって発生したインダクタンス分が効果的に相殺され
る。
さい積層コンデンサ7を用いているので、さらに基板4
〜6上に積層コンデンサ7が搭載されており、最下層の
基板6の下方に直接スイッチングモジュール3が取り付
けられるように構成されているので、インバータの小型
化を図ることができる。加えて、小型化により電気的接
続部の長さが短くなり、それによっても、所望でないイ
ンダクタンス分の発生を抑制することができる。
ル3に固定する構造の詳細を、図1及び図2を参照して
説明する。図1は、基板4〜6の端子取付け部近傍の構
造を略図的に示す断面図であり、ここでは、図2(b)
に示したボルト8,9は図示されていない。
られる部分の正面断面図が示されているが、ボルト8が
除去されており、端子取付け部4aを構成している貫通
孔20が図示されている。
ペーサ21,22が配置されている。導電性スペーサ2
1,22は、金属からなるが、絶縁性材料の表面を導電
性材料で被覆したものであってもよい。
a,22aを有する。貫通孔21a,22aは、貫通孔
20と同様に、上記ボルト8を挿通させるように構成さ
れている。好ましくは、貫通孔21a,22aは貫通孔
20aと同じ径とされる。
ングモジュール3の上面には、ねじ穴3aが形成されて
いる。ねじ穴3aは、ボルト8がねじ込まれるように構
成されている。従って、本実施例のインバータ1では、
ボルト8を基板4〜6の貫通孔20及び導電性スペーサ
21,22の貫通孔21a,22aを挿通するように取
り付け、その先端をスイッチングモジュール3のねじ穴
3aにねじ込むことにより、基板4〜6を、スイッチン
グモジュール3に締結することができる。なお、ボルト
9による締結構造も、ボルト8による締結構造と同様に
構成されている。
bと、基板5の上面の第1の給電部12aとが導電性ス
ペーサ21により電気的に接続されるとともに、基板5
の下面の第1の給電部12bと基板6の上面の第1の給
電部12aが導電性スペーサ22を介して電気的に接続
される。すなわち、上記ボルト8による締結により、基
板4〜6の第1の給電部同士が電気的に接続される。ボ
ルト9側における締結構造によっても、同様に基板4〜
6の第2の給電部同士が電気的に接続される。従って、
上記導電性スペーサー21,22及びボルト8,9を用
いた取付け構造により、基板4〜6によって構成される
回路を電気的に並列に接続することができる。
の給電部同士及び第1の給電部同士は、スルーホール電
極により電気的に接続されている。なお、図2に示すよ
うに、基板4のボルト8,9が設けられている側とは反
対側の端縁近傍に、固定用ボルト25,26が配置され
ている。固定用ボルト25,26は、単に基板4〜6を
スイッチングモジュール3に固定するために用いられて
いるものである。従って、基板4〜6間には、絶縁性ス
ペーサ27〜29が配置されている。
られずともよい。もっとも、ボルト25,26及び絶縁
性スペーサ27〜29を用いることにより、基板4〜6
を、ボルト9,10側と同様にして固定することができ
るので、基板4〜6をスイッチングモジュール3により
強固に固定することができ、望ましい。
有する導電性スペーサ21,22と、ボルト8,9を用
いて、基板4〜6とスイッチングモジュール3とを締結
したが、ボルトを用いずに、導電性スペーサに締結構造
を設けることにより、基板4〜6をスイッチングモジュ
ール3に固定してもよい。このような変形例を図5に示
す。
板5の上下に配置される導電性スペーサ31,32とが
図示されている。ここでは、導電性スペーサ31,32
は、下面から下方に突出する突出部31a,32aを有
する。突出部31a,32aの外周面には雄ねじが形成
されている。
1b,32bには、内周面に雌ねじが形成されたねじ穴
31c,32cが形成されている。ねじ穴31c,32
cの内周面の雌ねじは、上記突出部31a,32aの雄
ねじと螺合するように構成されている。
に導電性スペーサ32を配置した状態で、さらに導電性
スペーサ31の突出部31aを貫通孔20に挿通させ、
さらに下方の導電性スペーサ32のねじ穴32cにねじ
込むことにより、基板5,6を導電性スペーサ32を介
して締結することができる。このように、導電性スペー
サ31,32に相互に締結される構造を与えることによ
り、ボルトを省略することができる。
は、ねじ穴31c,32cの深さよりも短くしておくこ
とが好ましい。また、図5に示した変形例では、一対の
基板間において独立に締結力が作用するので、複数の基
板をより強固に締結することができる。
31b,32b及び下面だけでなく、上記突出部31
a,32aと、ねじ穴31c,32cとの接触によって
も電気的な導通が図られるので、電気的接続の信頼性を
高めることができる。
ジュールでは、複数のセラミックコンデンサが搭載され
た複数の基板が、導電性スペーサを介して固定手段によ
り積層された状態で固定されており、該導電性スペーサ
により各基板間が電気的に接続されるので、コンデンサ
モジュールの下方への投影面積を増やすことなく基板の
数を変更することにより静電容量を容易に調整すること
ができる。また、上記複数の基板の最下層の基板の下面
にスイッチングモジュールが固定されるように構成され
ているので、コンデンサモジュールとスイッチングモジ
ュールとを上記のように固定してインバータを構成した
場合のインバータの取付けスペースを低減することがで
きる。
子を有し、第1の端子が第1の給電部に、第2の端子が
第2の給電部に電気的に接続されている構成において
は、各基板において、複数の積層コンデンサを並列に接
続することができる。
り、基板両面の第1の給電部同士及び第2の給電部同士
がそれぞれスルーホール電極により電気的に接続されて
いる場合には、導電性スペーサを介して各基板に設けら
れた回路を並列に接続することができる。
面に雄ねじが形成された突出部が設けられており、導電
性スペーサの下面または上面に、内周面に雄ねじが形成
されたねじ穴が設けられている場合には、導電性スペー
サの雄ねじ及びねじ穴を用いて複数の導電性スペーサを
締結することができる。すなわち、上記雄ねじとねじ穴
により固定手段が構成されるので、ボルト等の他の固定
部材を必要としない。加えて、締結力が各基板に独立し
て作用するため、基板と導電性スペーサとの接触抵抗を
低めることができ、かつ該接触抵抗を安定化することが
できる。さらに、雄ねじとねじ穴の接触部分によっても
電気的接続が図られるので、電流容量が大きくなり、発
熱を抑制することができる。
って構成されたインバータ用コンデンサモジュールと、
該コンデンサモジュールの最下層の基板の下面に取り付
けられたスイッチングモジュールとを備えるので、小型
であり、静電容量の変更を容易に行い得るインバータを
容易に提供することができる。
ジュールの要部を説明するための部分切欠正面断面図。
バータの平面図及び部分切欠正面断面図。
コンデンサ基板に搭載されている部分を拡大して示す断
面図。
て用いられている基板の平面図及び底面図。
ーサと基板との締結構造を説明するための部分切欠正面
断面図。
図。
Claims (5)
- 【請求項1】 上面に複数のセラミックコンデンサが実
装されており、複数のセラミックコンデンサに給電する
ために導電膜からなる第1,第2の給電部ランドが両面
に形成されており、かつ両面の第1,第2の給電部ラン
ドがそれぞれ電気的に接続されている複数の基板と、 前記複数の基板間に挿入されており、上下の第1の給電
部ランド同士または第2の給電部ランド同士を電気的に
接続する導電性スペーサと、 前記複数の基板を前記導電性スペーサを介して積層され
た状態で固定するための固定手段と、 積層されている複数の基板のうち、最下層の基板の下方
にスイッチングモジュールが固定されるように構成され
ており、かつ前記固定手段により、複数の基板が前記ス
イッチングモジュールにも固定されるように構成されて
いる、インバータ用コンデンサモジュール。 - 【請求項2】 前記複数のセラミックコンデンサが第
1,第2の端子を有し、第1の端子が第1の給電部ラン
ドに、第2の端子が第2の給電部ランドに電気的に接続
されている、請求項1に記載のインバータ用コンデンサ
モジュール。 - 【請求項3】 前記複数の基板がプリント配線基板から
なり、両面の第1の給電部ランド間及び両面の第2の給
電部ランド間が、第1,第2のスルーホール電極により
電気的に接続されている、請求項2に記載のインバータ
用コンデンサモジュール。 - 【請求項4】 前記導電性スペーサの上面または下面に
おいて、上方または下方に突出されており、外周面に雄
ねじが形成された突出部が設けられており、前記導電性
スペーサの下面または上面に、内周面に前記雄ねじと螺
合し得る雌ねじが形成された穴が形成されており、複数
の導電性スペーサが、上記雄ねじ及び穴に設けられた雌
ねじを用いて締結されている、請求項1〜3のいずれか
に記載のインバータ用コンデンサモジュール。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のインバ
ータ用コンデンサモジュールと、 前記コンデンサモジュールにおける最下層の基板の下面
側に取り付けられたスイッチングモジュールとを備え
る、インバータ。
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