JP2014207865A - インバータ装置及びそれを備えた空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の一方の実装面に、インバータ主スイッチ素子と、前記インバータ主スイッチ素子に並列接続した還流用ダイオードとを内蔵した半導体モジュールを実装し、前記基板の他方の実装面にハイブリッドICを実装するとともに、前記半導体モジュールの表面には前記半導体モジュールの放熱用にヒートシンクが実装され、前記ヒートシンクの通風方向と前記ハイブリッドICの長手方向とが略並行になるように、前記ハイブリッドICと前記半導体モジュールを前記基板に実装した。
【選択図】図9
Description
実施の形態1におけるインバータ装置について、図に基づいて構成及び動作を説明する。図1に本実施の形態のインバータ装置を含むシステム構成を示す。本システムは、コンバータ装置とインバータ装置で構成されるので、最初にコンバータ装置の構成から説明する。 コンバータ装置1は、まず交流電源2からの電力信号をリアクトル3、ダイオードブリッジで構成した整流回路4、及び平滑コンデンサ5a,5bにより直流電圧に変換する。スイッチ素子6はトランジスタ等の半導体スイッチング素子であり、交流電源2の1つ信号線と2つの平滑コンデンサ5a,5bの相互接続点の間に接続され、全波整流と倍電圧整流の整流動作のモード切り替えを行う。リアクトル3は交流・直流変換時の力率を改善するためのものである。また、リアクトル3と交流電源2の一方の出力側の間にダイオードブリッジ7とスイッチ素子8(例えばIGBT素子)で構成された電源短絡回路を設けている。この電源短絡回路はPAM方式コンバータ動作(PAM:Pulse Amplitude Modulation:パルス振幅変調)に用いられるものである。ここで説明したコンバータ装置の構成は周知のものであるので詳細動作の説明は省略する。なお、コンバータ装置の構成はこれに限るものではなく、その他の公知技術の方式・構成を用いたもの(例えば特開2011−115007号公報)であってもかまわない。
図7は、実施の形態1で説明したインバータ装置の一部を内蔵した半導体モジュールの内部回路を示した図である。半導体モジュール25は、トランスファーモールド型のパワー半導体モジュールであって、インバータ主回路9の上アームのスイッチ素子13a,13b,13c、下アームのスイッチ素子16a,16b,16cと、還流用ダイオードであるダイオード14a,14b,14c,17a,17b,17cを各スイッチ素子(13a,13b,13c,16a,16b,16c)に対応して内蔵している。また、これら上アームのスイッチ素子(13a,13b,13c)のゲート信号駆動を行う制御IC26a,26b,26cと、下アームのスイッチ素子(16a,16b,16c)のゲート信号駆動を行う制御IC27を内蔵している。
図8は、実施の形態1で説明したインバータ装置の一部を内蔵した半導体モジュールの他の構成例を示した図である。なお、図7に示した構成要素と同一もしくは対応する構成要素については符号を同一とし、実施の形態2との相違点を中心に説明する。
実施の形態1〜3で説明したインバータ装置の基板への実装形態例を図9の(a)正面図と(b)側面図に基づいて説明する。
図10は、実施の形態1〜4のいずれかに記載のインバータ装置を備える空気調和機の室外ユニット内部の構成例を示す図である。図10において、室外ユニット35は、室内ユニットの送風用ファン36、インバータ装置37、及び冷媒を圧縮する圧縮機38を備え、図示していない室内ユニット等とともに空気調和機を構成する。
2 交流電源
3 リアクトル
4 整流回路
5 平滑コンデンサ
6、8、13、16、21 スイッチ素子
7 ダイオードブリッジ
9 インバータ主回路
10 インバータ制御部
11 抵抗
12 モータ
14、17、20 ダイオード
15、18 駆動回路
19 トランス
22 直流電源
23、24 寄生ダイオード
25、28 半導体モジュール
26、27 制御IC
29 ハイブリッドIC
30 トランス
31 パワーモジュール
32 ヒートシンク
33 ネジ
34 プリント基板
35 室外ユニット
36 送風用ファン
37 インバータ装置
38 圧縮機
Claims (6)
- 基板の一方の実装面に、インバータ主スイッチ素子と、前記インバータ主スイッチ素子に並列接続した還流用ダイオードとを内蔵した半導体モジュールを実装し、前記基板の他方の実装面にハイブリッドICを実装するとともに、
前記半導体モジュールの表面には前記半導体モジュールの放熱用にヒートシンクが実装され、
前記ヒートシンクの通風方向と前記ハイブリッドICの長手方向とが略並行になるように、前記ハイブリッドICと前記半導体モジュールを前記基板に実装したことを特徴とするインバータ装置。 - 2次側巻線が前記還流用ダイオードに直列に接続されるトランスと、前記トランスの1次側巻線への直流供給を行う直流電源と、前記トランスの1次側巻線への電流供給を制御するトランス駆動用スイッチ素子とを有し、前記還流用ダイオードに直列接続され、前記還流用ダイオードに流す電流を制御する駆動回路を備え、
前記トランスを除く前記駆動回路は、前記ハイブリッドICに内蔵されていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。 - 前記ハイブリッドICの表面には前記トランスが実装されていることを特徴とする請求項2に記載のインバータ装置。
- 前記還流用ダイオードはワイドギャップ半導体素子によって形成されていることを特徴とする請求項1〜3に記載のインバータ装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)系材料又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項4に記載のインバータ装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のインバータ装置により、室外ユニットに内蔵された圧縮機のモータ若しくは送風用ファンのモータが駆動されることを特徴とする空気調和機。
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