JP4878424B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個のハーフブリッジ型スイッチング素子を並列接続した電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
スイッチング素子を用いた電力変換装置において、スイッチング時に発生するロスはスイッチング速度を速くすることで低減できることが知られている。一方、スイッチングを速くするとスイッチング時のサージ電圧が上がる。スイッチング時のサージ電圧はL(di/dt)によるものが大きいことも知られている(オーム社「パワーエレクトロニクス回路」P−33)。
【0003】
つまり、スイッチングを速くすればロスは減るがサージ電圧が大きくなるという課題があり、その解決策はL(インダクタンス)を減らすことである。スイッチング素子端子とフィルタコンデンサ端子間を接続する導体にはパワーボードを用いて配線インダクタンスを低減させる方法が普及し、広く用いられている。
【0004】
図11は従来の電力変換装置におけるインバータ構造の斜視図である。図において、パワーボード10はスナバコンデンサ7のパッケージに平行配置されたリード端子7aと共にハーフブリッジ型スイッチング素子などのスイッチング素子1の端子1aにスイッチング素子接続ネジ1bを用いて固定されている。
【0005】
このような構成により、スイッチング素子のP極及びN極間の配線インダクタンスは最小となり、スナバコンデンサも最短で接続できるので、スイッチング時に発生するサージ電圧を低減させ、装置の性能及び信頼性は向上できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
また、従来の他のインバータ構造は、図12に示すように、小型のパッケージ型スイッチング素子ではスイッチング素子1の端子間のピッチが小さいので簡単な絶縁によるパワーボードを構成するスペースが無く高価格なものとなるので、価格を優先させるために単なる平行導体としてきた。すなわち、P極導体2とN極導体3はスナバコンデンサ7のパッケージに平行配置されたリード端子7aと共にスイッチング素子1の端子1aにスイッチング素子接続ネジ1bを用いて固定されている。
【0007】
この構成ではP極及びN極の導体間が密着していないため、配線インダクタンスは大きくスイッチング時のサージ電圧が高くなり、スイッチング素子が破損する恐れがある。
【0008】
また、従来のさらに他のインバータ構造は、図13に示すように、L型形状の導体を採用する場合でもP極及びN極の導体で絶縁物を挟んで密着させる構造が採られている。すなわち、P極導体2とN極導体3は空間・沿面絶縁距離を確保するために絶縁板9を挟み込み、絶縁板9の大きさに合わせて導体スペーサ8を介してスイッチング素子1の端子1aにスナバコンデンサ7のパッケージに平行配置されたリード端子7aと共にスイッチング素子接続ネジ1bを用いて固定されている。
【0009】
この構成ではそれぞれの導体間の沿面絶縁距離を確保するために導体スペーサを介して導体とスイッチング素子の端子間を接続する複雑な構造となっている。
本発明は上記情況に鑑みてなされたもので、その課題は低コストでかつコンパクト化を図り低インダクタンス構造の電力変換装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項1は、複数個のスイッチング素子を並列接続した電力変換装置において、各スイッチング素子のP極及びN極端子に接続される導体を近接する面が向かい合ったL型形状にすると共に、絶縁シートをP極及びN極導体の近接する面に沿って貼り付け、前記導体に固定した絶縁シート間に隙間を作ることで沿面絶縁距離を確保する構造とし、P極及びN極導体の近接する面に沿って絶縁シートを絶縁リベットで固定すると共にP極及びN極導体間を絶縁材で絶縁取り付けネジにて固定することにより、一つの構成部品としたことを特徴とする。
【0012】
請求項1記載の発明によると、複数個のスイッチング素子の接続導体をL型形状にして絶縁シートと絶縁リベットの使用だけで絶縁距離を確保し、且つ配線インダクタンスを低減する構造としているので、小型のパッケージ型スイッチング素子でも高価なパワーボードを使わずに配線インダクタンスを低減し、コンパクトな実装とすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。
図1は本発明の第1実施形態(請求項1対応)の斜視図であり、図2は図1の導体部分の背面図である。
【0016】
図に示すように、複数個のスイッチング素子1に接続されるP極導体2とN極導体3は、近接する面が向かい合うL型形状の絶縁シート4をそれぞれのL型形状の導体が近接する面に沿って貼り付けられたものをスナバコンデンサ7のパッケージに平行配置されたリード端子7aと共にスイッチング素子1の端子1aにスイッチング素子接続ネジ1bを用いて接続する構造としている。
【0017】
絶縁シート4はP極導体2とN極導体3のスイッチング素子接続部分に合わせてスイッチング素子の端子形状に切り取っている。したがって、P極導体2とN極導体3を近接させた時、絶縁シート4間に若干の隙間を作ることで沿面絶縁距離を確保する構成としている。
【0018】
図3は本発明の第2実施形態(請求項2対応)の斜視図であり、図4は図3の導体部分の背面斜視図、図5は図3をA方向からみた側面図である。
図に示すように、複数個のスイッチング素子に接続するP極導体2とN極導体3は、近接する面が向かい合うL型形状の絶縁シート4をそれぞれのL型形状の導体が近接する面に沿って絶縁リベット5にて固定されたものを、スナバコンデンサ7のパッケージに平行配置されたリード端子7aと共にスイッチング素子1の端子1aにスイッチング素子接続ネジ1bを用いて接続する構造としている。
【0019】
絶縁シート4はP極導体2とN極導体3のスイッチング素子接続部分に合わせてスイッチング素子の端子形状に切り取っている。また絶縁シート4を固定する絶縁リベット5はP極導体2とN極導体3を近接させた時の沿面絶縁距離を確保する隙間を構成している。
【0020】
この隙間は図5に示すように、スイッチング素子1のP極及びN極端子間の沿面絶縁距離11は絶縁シート4を固定する絶縁リベット5で確保された隙間によって必要な距離を満たす構造となっている。
【0021】
図6は本発明の第3実施形態(請求項3対応)の斜視図であり、図7は図6の導体部分の背面斜視図、図8は図6をA方向からみた側面図である。
図に示すように、複数個のスイッチング素子1に接続するP極導体2とN極導体3は近接する面が向かい合うL型形状の絶縁シート4をそれぞれのL型形状の導体が近接する面に沿って絶縁リベット5と絶縁材6で固定したものをスナバコンデンサ7のパッケージに平行配置されたリード端子7aと共にスイッチング素子1の端子1aにスイッチング素子接続ネジ1bを用いて接続する構造としている。
【0022】
絶縁シート4はP極導体2とN極導体3のスイッチング素子接続部分に合わせてスイッチング素子の端子形状に切り取っている。また絶縁シート4を固定する絶縁リベット5はP極導体2とN極導体3を近接させた時の沿面絶縁距離を確保する隙間を構成し、P極導体2とN極導体3を絶縁材6で絶縁材取り付けネジ6aにて固定して1つの構成部品となるようにしている。
【0023】
すなわち、スイッチング素子1のP極及びN極端子間の沿面絶縁距離11は絶縁シート4を固定する絶縁リベット5で確保された隙間によって必要な距離を満たす構造となっており、絶縁材6は絶縁シート上に取り付けているため、必要な沿面絶縁距離を満たす構造となっている。
【0024】
図9は本発明の第4実施形態(請求項4対応)の斜視図である。
図に示すように、スナバコンデンサ7をスイッチング素子1に接続する際にスナバコンデンサ7のリード端子7aを幅の広い面を近接させた形状にし、また複数個のスイッチング素子1に接続するP極導体2とN極導体3は、近接する面が向かい合うL型形状の絶縁シート4をそれぞれのL型形状の導体が近接する面に沿って絶縁リベット5にて固定されたものをリード端子7aと共にスイッチング素子1の端子1aにスイッチング素子接続ネジ1bを用いて接続する構造としている。
【0025】
図10は本発明の第5実施形態(請求項5対応)の斜視図である。
図に示すように、スナバコンデンサ7を各スイッチング素子1に接続する際にスナバコンデンサのリード端子7aを幅の広い面を近接させた形状にし、複数個のスイッチング素子1に接続するP極導体2とN極導体3は、近接する面が向かい合うL型形状の絶縁シート4をそれぞれのL型形状の導体が近接する面に沿って絶縁リベット5にて固定されたものをリード端子接続ナット7bを用いてP極導体2とN極導体3に接続させたことで一体化したものを、スイッチング素子1の端子1aにスイッチング接続ネジ1bを用いて接続する構造としている。
【0026】
【発明の効果】
以上述説明したように、本発明によると、スイッチング素子への接続をL型の導体・絶縁シート・絶縁リベットにて構成させることによりパワーボードを用いる接続よりも低コストでコンパクトにすることができ、スナバコンデンサの端子形状も合わせて変更することで一層の配線インダクタンスの低減効果が得られる。
また、スナバコンデンサとL型導体を組み合わせることで、1つの構成部品となり、スイッチング素子端子へ接続するだけの簡単な構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の斜視図。
【図2】図1の導体部分の背面図。
【図3】本発明の第2実施形態の斜視図。
【図4】図3の導体部分の背面斜視図。
【図5】図3のA方向からみた側面図。
【図6】本発明の第3実施形態の斜視図。
【図7】図6の導体部分の背面斜視図。
【図8】図6のA方向からみた側面図。
【図9】本発明の第4実施形態の斜視図。
【図10】本発明の第5実施形態の斜視図。
【図11】従来のインバータ構造の斜視図。
【図12】従来の他のインバータ構造の斜視図。
【図13】従来のさらに他のインバータ構造の斜視図。
【符号の説明】
1…スイッチング素子、1a…スイッチング素子端子、1b…スイッチング素子端子接続ネジ、2…P極導体、3…N極導体、4…絶縁シート、5…絶縁リヘッド、6…絶縁材、6a…取付けネジ、7…スナバコンデンサ、7a…スナバコンデンサリード端子、7b…スナバコンデンサリード端子接続ナット、8…導体スペーサ、9…絶縁板、10…パワーボード、11…沿面絶縁距離。
Claims (1)
- 複数個のスイッチング素子を並列接続した電力変換装置において、各スイッチング素子のP極及びN極端子に接続される導体を近接する面が向かい合ったL型形状にすると共に、絶縁シートをP極及びN極導体の近接する面に沿って貼り付け、前記導体に固定した絶縁シート間に隙間を作ることで沿面絶縁距離を確保する構造とし、
P極及びN極導体の近接する面に沿って絶縁シートを絶縁リベットで固定すると共にP極及びN極導体間を絶縁材で絶縁取り付けネジにて固定することにより、一つの構成部品としたことを特徴とする電力変換装置。
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