JP2543166Y2 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JP2543166Y2
JP2543166Y2 JP1991054178U JP5417891U JP2543166Y2 JP 2543166 Y2 JP2543166 Y2 JP 2543166Y2 JP 1991054178 U JP1991054178 U JP 1991054178U JP 5417891 U JP5417891 U JP 5417891U JP 2543166 Y2 JP2543166 Y2 JP 2543166Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、半導体スイッチを用い
電力変換装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子高周波でスイッチング(オ
ン・オフ)動作させて直流と交流間の 電力変換を行なう
電力変換装置が使用されていることは周知のことであ
。図7は、この種の電力変換装置の代表的な回路構成
例を示す図であり、1は直流電源、2は直流コンデン
サ、3は必要に応じて設けられる過電流保護用のヒュー
ズ、4a〜4dは半導体スイッチであり、図示例では
U,X,V,Y相を構成している。この回路は、同図に
示すような極性で直流電源1から所定電圧が直流コンデ
ンサ2に充電される。オンパルス電流は、直流コンデン
サ2に充電された電圧をU,Y相の半導体スイッチ4
a,4dを高速にスイッチングし放電させることによっ
て、R端子からT端子に流れる。また、オフパルス電流
は、V,X相の半導体スイッチ4c,4bをスイッチン
グさせてT端子からR端子に流れる。このようにして、
R端子とT端子には直流コンデンサ2を備えた直流電源
1からの直流を交流に変換できる。
【0003】このような回路においては、半導体スイッ
チ4a〜4dの高速繰返しのオンオフが要求されるた
め、配線インダクタンスを極めて小さく抑えなければな
らない。また、半導体スイッチの交換保守を簡単に行え
ることが要求される。
【0004】図8は、上記した電力変換装置に係る具体
的な構造を示す正面図であり、図9はその側面図を示
す。図8および図9において、2は直流コンデンサ、3
は過電流保護用のヒューズ、5は放熱フィン6に半導体
スイッチ4a(U相)と4c(V相)および4b(X
相)と4d(Y相)をそれぞれ近接させて取付けた半導
スタックで、垂直状に配置されている。また、7aは
コンデンサ2の正極端子とヒューズ3の一方の端子に接
続されたP導体、7bはヒューズ3の他方の端子に一端
を接続され半導体スイッチ4a,4cのコレクタ端子と
それぞれP導体7c,7dを介して接続されたP導体、
8aは直流コンデンサ2の負極端子に一端を接続され半
導体スイッチ4b,4dのエミッタ端子とそれぞれN導
体8b,8cを介して接続されたN導体であり、P導体
7a,7bとN導体8aは、配線インダクタンスを小さ
くするために、近接させ平行状に配置して取付けられて
いる。9aは半導体スイッチ4a,4bのそれぞれエミ
ッタ端子,コレクタ端子に接続されたR導体、9bは一
端をこのR導体9aに接続され他端を負荷(図示しな
い)に接続されるR導体、10aは半導体スイッチ4c,
4dのそれぞれエミッタ端子,コレクタ端子に接続され
たT導体、10bは一端をこのT導体10aに接続され他端
を負荷(図示しない)に接続されるT導体であり、R導
体9bとT導体10bは近接させ平行状に配置して取付け
られている。なお、直流コンデンサ2,半導体スタック
5等は、図示しない構造物(例えば閉鎖箱)に支持され
る。
【0005】以上のように構成された電力変換装置にお
いては、導体がそれぞれ単体で分割構成されているの
で、半導体スイッチ4a〜4dの交換保守をする際の分
解,再組立作業時における位置決めが面倒になり、作業
性を悪くする。また、P導体とN導体、R導体とT導体
の間隔が大きく、さらに半導体スイッチ4a〜4dの端
子部分の配線が効果的なリターン配線にならないので、
インダクタンスが大きくなる。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】上述したように、従来
の構成では半導体スイッチ4a〜4dの交換保守をする
際の分解,再組立時における作業性が悪いために作業所
要時間を長くする欠点があり、また、P,N,R,T導
体が効果的なリターン配線を形成せずインダクタンスを
大きくする欠点があった。
【0007】本考案は、上述した欠点を解消すべくなさ
れたものであり、その目的は、組立,分解等の作業性を
向上させ、かつ配線インダクタンスを低減し得ることが
できる電力変換装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案の請求項1は、複数の半導体スイッチを放熱
フィンに取付け、該半導体スイッチをブリッジ接続し
て、直流端子を直流電源間に設けられる直流コンデンサ
に直接或いは間接的に接続し、交流端子を外部交流導体
に接続して、直流と交流間の電力変換を行なう電力変換
装置において、前記半導体スイッチを前記放熱フィンに
上下方向に一列に且つ左右の上面に位置す る該半導体ス
イッチのエミッタ端子とコレクタ端子が逆になるように
取付けた半導体スタックと、前記半導体スイッチの上面
のほぼ中央に該前記半導体スイッチに対して垂直に配置
される一方の端部が該半導体スタックの下部より突出し
ている帯状の一対の直流導体と、一方の端部が該半導体
スタックの上部より突出している帯状の複数の交流導体
と、これらの帯状導体相互間に設けられる帯状の絶縁物
とを密着して成る積層導体と、前記一対の直流導体の前
記一方の端部に設けられ外部直流導体との接続を行なう
直流回路接続部と、前記複数の交流導体の前記一方の端
部に設けられ外部交流導体との接続を行なう交流回路接
続部を具備し、前記一対の直流導体の一方を前記半導体
スイッチの前記一対の直流導体側に寄った各エミッタ端
子に接続し、前記一対の直流導体の他方を前記半導体ス
イッチの前記一対の直流導体側に寄った各コレクタ端子
に接続し、前記交流導体はそれぞれ2組の前記半導体ス
イッチの前記交流導体寄りのコレクタ端子とエミッタ端
子に各別に接続したことを特徴とする。
【0009】
【作用】前述のように構成されているため、外部直流回
路と、外部交流回路から半導体スイッチと積層導体の一
体物を取外すことができ、さらに、積層導体と半導体ス
タックとを切離すこともできるため、半導体スイッチの
前面における取外しが容易となり、半導体スイッチの交
換保守作業が容易になる。また、帯状の直流導体と交流
導体を絶縁物を介して密着した積層導体としているの
で、効果的にリターン配線とすることができ、配線イン
ダクタンスを可及的に小さくし得る
【0010】
【実施例】以下、本考案の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本考案の一実施例を示す正面図、図2
は図1の側面図である。図1および図2において、11は
半導体スタックで、上下方向に沿って半導体スイッチ4
b(X相),4c(V相),4d(Y相),4a(U
相)を隣接させ、かつ図1に示す極性で横向きにエミッ
タ端子とコレクタ端子が交互に逆になるように放熱フィ
ン6に取付けて構成している。この半導体スタック11の
下方には、ヒューズ3,直流コンデンサ2が順に配置さ
れ、半導体スタック11と直流コンデンサ2は図示しない
構造物(例えば閉鎖箱)に支持される。
【0011】直流コンデンサ2には、正極端子にP導体
12a、負極端子にN導体13aが接続され、ヒューズ3に
は一方の端子にP導体12a、他方の端子にP導体12bが
接続される。これらのP導体12a,12bとN導体13aの
間には、P導体12a,12b,N導体13aの幅より広い幅
を有し、かつ上端がP導体12bとN導体13aの上端より
若干伸び帯状とした絶縁物14を密着するように挿入す
る。P導体12bの上端にはスタッド15を固着し、N導体
13aの上端にはスタッド15と同径のスタッド16を固着す
る。また、半導体スタック11の上方には、図示しない負
荷側と接続されるR導体17aとT導体18aが垂直方向に
沿って配置され、これらの間にはR導体17aやT導体18
aの幅より広い幅を有し、かつ下端がR導体17aとT導
体18aの下端より若干伸び帯状とした絶縁物19を密着す
るように挿入する。R導体17aの下端にはスタッド20を
固着し、T導体18aの下端にはスタッド20と同径のスタ
ッド21を固着する。
【0012】一方、半導体スイッチ4a〜4dの前側に
は、半導体スイッチ4a,4cのコレクタ端子に接続す
るP導体12c、半導体スイッチ4b,4dのエミッタ端
子に接続するN導体13b、半導体スイッチ4aのエミッ
タ端子と半導体スイッチ4bのコレクタ端子に接続する
R導体17b、半導体スイッチ4cのエミッタ端子と半導
体スイッチ4dのコレクタ端子に接続するT導体18bを
垂直方向に沿って配置する。ここで、P導体12cには、
半導体スイッチ4aと4cのそれぞれのコレクタ端子に
接続するための接続部12dと12eが設けられ、N導体13
bには、半導体スイッチ4bと4dのそれぞれのエミッ
タ端子に接続するための接続部13cと13dが設けられ、
R導体17bには、半導体スイッチ4aのエミッタ端子と
半導体スイッチ4bのコレクタ端子に接続するための接
続部17cと17dが設けられ、T導体18bには、半導体ス
イッチ4cのエミッタ端子と半導体スイッチ4dのコレ
クタ端子に接続するための接続部18cと18dが設けられ
る。また、P導体12cとN導体13bの間には、P導体12
c,N導体13bの幅より広い幅を有し、かつ上端がP導
体12cの上端より若干上方に伸びると共に下端が上記し
た絶縁物14の上端と当接するようにした帯状の絶縁物22
を密着するように挿入し、R導体17bとT導体18bの間
には、R導体17b,T導体18bの幅より広い幅を有し、
かつ上端が上記した絶縁物19の下端に当接し下端がR導
体18bの下端より若干下方に伸びるようにした帯状の絶
縁物23を密着するように挿入し、R導体17bとN導体13
bの間には、R導体17b,N導体13bの幅より広い幅を
有し、かつ上端がN導体13bの上端より若干伸びると共
に下端がR導体17bの下端より若干伸びるようにした絶
縁物24を密着するように挿入する。ここで、絶縁物14と
22は同一厚さ、絶縁物19と23は同一厚さとする。また、
P導体12cは、下部をP導体12の厚さ分だけ広がるよ
うに折曲げると共に、図4に示すようにスタッド15が挿
入可能の幅を有し、かつ開口部25aをスタック11側とす
るU形状の切欠き部25を設けている。N導体13bも同様
に、下部をN導体13aの厚さ分だけ広がるように折曲げ
ると共に、スタッド16が挿入可能の幅を有する切欠き部
25を設けている。R導体17bは、上部をR導体17aの厚
さ分だけ広がるように折曲げると共に、図5に示すよう
に絶縁スタッド20が挿入可能の幅を有し、かつ開口部26
aをスタック11側とするU形状の切欠き部26を設けてい
る。T導体18bも同様に、上部を導体18aの厚さ分だ
け広がるように折曲げると共に、スタッド21が挿入可能
の幅を有する切欠き部26を設けている。ここで、P導体
12c,N導体13b,R導体17b,T導体18b,絶縁物2
2,23,24は接着剤により一体状とし、下部ではスタッ
ド15,16とナット27,27よりなる直流回路接続部
(P導体12cとN導体13b)と外部直流導体(P導体12
bとN導体13a)とを接続し、上部ではスタッド20,21
とナット28,28よりなる交流回路接続部で複数の交
流導体(R導体17bとT導体18b)と複数の外部交流導
体(R導体17aとT導体18a)とを接続する。
【0013】なお、半導体スイッチ4a〜4dには、そ
れぞれ一端がベース端子に接続され、他端を正面側から
リード線(図示しない)が接続可能とした端子導体29を
設けている。
【0014】したがって、以上のように構成することに
より、図6に示すように半導体スイッチ4a〜4dのコ
レクタ端子,エミッタ端子のねじを外し、ナット27
27と28,28を緩めるだけで、半導体スイッチ4a
〜4dの前面側の積層導体(絶縁物を含む)を矢印Bで
示すように前面側へ引抜けば取外すことができ、半導体
スイッチ4a〜4dの交換保守作業が容易となる。ま
た、導体を絶縁物を挿入して密着しているので、インダ
クタンスを大幅に低減することができる。
【0015】
【考案の効果】以上説明したように、本考案の電力変換
装置によると、外部直流回路と外部交流回路から半導体
スイッチと積層導体の一体物を取外すことができ、さら
に、積層導体と半導体スタックとを切離すこともできる
ため、半導体スイッチの前面における取外しが容易とな
り、半導体スイッチの交換保守作業等で導体の組立をす
るための面倒な位置決めが不要となるので、半導体スイ
ッチの交換保守作業が容易になる。また、帯状の直流導
体と交流導体を絶縁物を介して密着した積層導体として
いるので、効果的にリターン配線とすることができ、配
インダクタンスを可及的に小さくできるという効果を
奏する
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例の構成を示す正面図。
【図2】図1の側面図。
【図3】図1のA−A断面図。
【図4】本考案の一実施例におけるP,N導体の下端部
の詳細図。
【図5】本考案の一実施例におけるR,T導体の上端部
の詳細図。
【図6】本考案の一実施例の作用を示す説明図。
【図7】本考案に関連する電力変換装置の回路図。
【図8】従来のスイッチング回路の正面図。
【図9】図8の側面図。
【符号の説明】
1…直流電源、2…直流コンデンサ、3…ヒューズ、4
a〜4d…半導体スイッチ、6…放熱フィン、11…半導
スタック、12a,12b,12c…P導体、13a,13b…
N導体、14,19,22,23,24…絶縁物、15,16,20,21
…スタッド、27a,27b,28a,28b…ナット、17a,
17b…R導体、18a,18b…T導体。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の半導体スイッチを放熱フィンに取
    付け、該半導体スイッチをブリッジ接続して、直流端子
    を直流電源間に設けられる直流コンデンサに直接或いは
    間接的に接続し、交流端子を外部交流導体に接続して、
    直流と交流間の電力変換を行なう電力変換装置におい
    て、前記半導体スイッチを前記放熱フィンに上下方向に
    一列に且つ左右の上面に位置する該半導体スイッチのエ
    ミッタ端子とコレクタ端子が逆になるように取付けた半
    導体スタックと、前記半導体スイッチの上面のほぼ中央
    に該半導体スイッチに対して垂直に配置される一方の端
    部が該半導体スタックの下部より突出している帯状の一
    対の直流導体と、一方の端部が該半導体スタックの上部
    より突出している帯状の複数の交流導体と、これらの帯
    状導体相互間に設けられる帯状の絶縁物とを密着して成
    る積層導体と、前記一対の直流導体の前記一方の端部に
    設けられ外部直流導体との接続を行なう直流回路接続部
    と、前記複数の交流導体の前記一方の端部に設けられ外
    部交流導体との接続を行なう交流回路接続部を具備し、
    前記一対の直流導体の一方を前記半導体スイッチの前記
    一対の直流導体側に寄った各エミッタ端子に接続し、前
    記一対の直流導体の他方を前記半導体スイッチの前記一
    対の直流導体側に寄った各コレクタ端子に接続し、前記
    交流導体はそれぞれ2組の前記半導体スイッチの前記交
    流導体寄りのコレクタ端子とエミッタ端子に各別に接続
    したことを特徴とする電力変換装置
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