JP4957575B2 - 半導体素子の絶縁構造および電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば溶接装置等の電気機器に使用される半導体素子の絶縁に関するものである。

例えば溶接装置のような電気機器おいて、電気機器の内部には半導体素子が設けられている。そして、この半導体素子を冷却するため、冷却ファン等を用いて電気機器の外部から電気機器の内部に空気を取り込むものが一般的である。その際、導電性粉塵等も電気機器内に取り込まれる可能性がある。そして、電気機器内に取り込まれた導電性粉塵等が半導体素子を内包し接続端子を有するケースの非導電部に付着し、その量が増えると半導体素子の接続端子間の絶縁が維持できなくなる場合も起こりうる。

従来の半導体素子の絶縁構造としては、接続端子間の距離を離す、あるいは、半導体素子を内包するケースの外表面に段差を設けることで絶縁距離や沿面距離を確保することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−２７０３５７号公報

単に絶縁距離を大きくする目的で接続端子間の距離を大きくすると、半導体素子を内包するケースが大きくなり電気機器が大型化してしまう。また、半導体素子を内包するケースの外周面に段差を設ける構造では、ケースが複雑となりコストアップ等を生じてしまう。

上記課題を解決するために、本発明の半導体素子の絶縁構造は、第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べて電気機器内の所定位置に取り付けた第１の半導体素子列と、第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べ前記第１の半導体素子列と略平行であり第２の端子が前記第１の半導体素子列の第２の端子と対向するように前記電気機器内の所定位置に取り付けた第２の半導体素子列と、前記第１の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第１の導電板と、前記第１の半導体素子例の全ての第２の端子と前記第２の半導体素子例の全ての第２の端子とを電気的に接続する第２の導電板と、前記第２の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第３の導電板と、前記第１の導電板と前記第２の導電板との間の絶縁および前記第２の導電板と前記第３の導電板との間の絶縁を行う絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、短冊部と前記短冊部と繋がっている折り返し部とからなり、前記短冊部は、第１の部分と、前記第１の部分と繋がっており前記第１の部分に対して略直交方向となるように折り曲げられて形成された第２の部分と、前記第２の部分と繋がっており前記第２の部分に対して略直交方向であり前記第１の部分に対向するように折り曲げられて形成された第３の部分と、前記第３の部分と繋がっており前記第３の部分に対して略直交方向であり前記第２の部分に対向するように折り曲げられて形成された第４の部分と、前記第４の部分と繋がっており前記第４の部分に対して略直交方向であり前記第３の部分に対向するように折り曲げられて形成された第５の部分とからなり、前記折り返し部は、前記第３の部分のみに繋がっており、前記第２の部分と前記第３の部分に対して略直交方向であり前記第１の部分の方向に折り曲げられて形成されており、前記絶縁部材の第２の部分を前記第１の導電板と前記第２の導電板との間に配置し、前記絶縁部材の第３の部分を前記第２の導電板の一方側面側に配置するとともに前記折り返し部を前記第２の導電板と前記第１の半導体素子列および前記第２の半導体素子列との間に配置し、前記絶縁部材の第４の部分を前記第２の導電板と前記第３の導電板との間に配置し、前記絶縁部材の第１の部分を第５の部分の少なくとも一部が重なるように前記第２の導電板の他方側面側に配置したものである。

また、本発明の半導体素子の絶縁構造は上記に加えて、第２の導電板または前記第２の導電板に電気的に接続された金属部材または電気機器を構成する構成部材に穴を設け、絶縁部材の第１の部分と第５の部分の互いに重なる位置に貫通穴を設け、前記貫通穴に螺子を通して前記螺子を前記穴と螺合させることにより前記絶縁部材を固定するものである。

また、本発明の半導体素子の絶縁構造は、第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べて電気機器内の所定位置に取り付けた第１の半導体素子列と、第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べ前記第１の半導体素子列と略平行であり第２の端子が前記第１の半導体素子列の第２の端子と対向するように前記電気機器内の所定位置に取り付けた第２の半導体素子列と、前記第１の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第１の導電板と、前記第１の半導体素子例の全ての第２の端子と前記第２の半導体素子例の全ての第２の端子とを電気的に接続する第２の導電板と、前記第２の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第３の導電板と、前記第１の導電板と前記第２の導電板との間の絶縁および前記第２の導電板と前記第３の導電板との間の絶縁を行う絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、前記第１の導電板と前記第２の導電板との間に配置される第１の部分と、前記第２の導電板と前記第３の導電板との間に配置される第２の部分と、前記第１の部分の一端側と前記第２の部分の一端側とを連通し貫通孔が設けられた第３の部分と、前記第１の部分の他端側と前記第２の部分の他端側とを連通する第４の部分と、前記第２の導電板または前記第２の導電板に電気的に接続された金属部材または電気機器を構成する構成部材に穴を設け、前記第３の部分に設けられた前記貫通穴に螺子を通して前記螺子を前記穴と螺合させることにより前記絶縁部材を固定するものである。

また、本発明の半導体素子の絶縁構造は上記に加えて、第４の部分のみに繋がっており第１の部分と第２の部分に対して略直交方向であり第３の部分の方向に折り曲げられ第２の導電板と第１の半導体素子列および第２の半導体素子列との間に配置される折り返し部を備えたものである。

また、本発明の電気機器は、上記半導体素子の絶縁構造を内部に備えたものである。

本発明によれば、電気機器内部に侵入した導電性物質が、第１の導電板と第２の導電板との間、あるいは、第２の導電板と第３の導電板の間に堆積しても、絶縁部材により沿面距離を確保でき、絶縁性を維持した安全性の高い電気機器を提供することが可能となる。

また、簡単な絶縁構造としているため、半導体素子や導電板の装着後に螺子等で簡単に絶縁部材を電気機器内に固定することができ、電気機器の製造に関して高い生産効率を維持することができる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。図１は本実施の形態における図示しない溶接装置等の電気機器の内部に設けられ、接続端子を導体で接続された状態を示す複数の半導体素子セットの斜視図である。図２は本実施の形態における絶縁部材の平面図である。図３は、本実施の形態における絶縁部材を折り曲げて成形した状態を示す斜視図である。図４は半導体素子セットの接続端子間を絶縁するために絶縁部材を取り付けた状態を示す斜視図である。

図１において、第１の半導体素子列３は、第１の端子１と第２の端子２とを有する半導体素子を第１の端子１が隣り合うように列状に並べて電気機器内の所定位置に取り付けたものである。第２の半導体素子列４は、第１の端子１と第２の端子２を有する半導体素子を第１の端子１が隣り合うように列状に並べ第１の半導体素子列３と略平行で第２の端子２が第１の半導体素子列３の第２の端子２と対向するように電気機器内の所定位置に取り付けたものである。第１の導電板５は、第１の半導体素子列３の全ての第１の端子１を電気的に接続するものである。第２の導電板６は、第１の半導体素子列３の全ての第２の端子２と第２の半導体素子列４の全ての第２の端子２とを電気的に接続するものである。第３の導電板７は、第２の半導体素子列４の全ての第１の端子１を電気的に接続するものである。

図２と図３は絶縁部材８の概略構成を示しており、図２は絶縁部材８の展開状態を示し、図３は絶縁部材８を折り曲げて成形した状態を示している。

絶縁部材８は、短冊部９と、短冊部９と繋がっている折り返し部１０とからなる。短冊部９は、第１の部分１１と、第１の部分１１と繋がっており第１の部分１１に対して略直交方向となるように折り曲げられて形成された第２の部分１２と、第２の部分１２と繋がっており第２の部分１２に対して略直交方向であり第１の部分１１に対して略平行で対向するように折り曲げられて形成された第３の部分１３と、第３の部分１３と繋がっており第３の部分１３に対して略直交方向であり第２の部分１２に対して略平行で対向するように折り曲げられて形成された第４の部分１４と、第４の部分１４と繋がっており第４の部分１４に対して略直交方向であり第３の部分１３に対して略平行となるように折り曲げられて形成された第５の部分１５とからなる。第１の部分１１と第５の部分１５には、各々貫通孔１６が設けられている。また、折り返し部１０は、第３の部分１３のみに繋がっており、第２の部分１２と第３の部分１３に対して略直交方向であり、第１の部分１１の方向に折り曲げられて形成される。

図４は、第１の導電板５と第２の導電板６との間の絶縁、および、第２の導電板と第３の導電板との間の絶縁を行うために絶縁部材８を取り付けた例を示している。

絶縁部材８の第２の部分１２を第１の導電板５と第２の導電板６との間に配置している。絶縁部材８の第３の部分１３を第２の導電板６の一方側面側に配置するとともに折り返し部１０を第２の導電板６と第１の半導体素子列３および第２の半導体素子列４との間に配置している。このように配置した折り返し部１０により、絶縁部材８が外れることを防ぐことができる。絶縁部材８の第４の部分１４を第２の導電板６と第３の導電板７との間に配置している。絶縁部材８の第１の部分１１と第５の部分１５の少なくとも一部が重なるように第２の導電板４の他方側面側に配置している。そして、第２の導電板６または第２の導電板６に電気的に接続された金属部材または電気機器を構成する構成部材にねじ穴が設けてあり、絶縁部材８の第１の部分１１の貫通穴１６と第５の部分１５の穴貫通穴１６を互いに重ね、貫通穴１６に螺子などを通してこの螺子を前記ねじ穴と螺合させることにより絶縁部材８を固定する。絶縁部材８は固定された状態では略ロの字形状となる。

なお、絶縁部材８を取り付ける際には、図３の状態から第２の部分１２と第４の部分１４とを外側に開き、第１の部分１１と第５の部分１５が重ならない状態とし、この状態で絶縁部材８を半導体素子セットに配置してから第１の部分１１と第５の部分１５とが重なるようにして取り付ける。

以上のように、本実施の形態における半導体素子の絶縁構造によれば、電気機器の内部に侵入した大量の導電性物質が、第１の導電板５と第２の導電板６との間、あるいは、第２の導電板６と第３の導電板７との間に堆積しても、絶縁部材８により第１の導電板５と第２の導電板６との間、および、第２の導電板６と第３の導電板７との間の沿面距離を十分確保でき、絶縁性を維持した安全性の高い電気機器を提供することが可能となる。

また、簡単な絶縁構造としているため、第１の半導体素子３や第２の半導体素子列４や第１の導電板５や第２の導電板６や第３の導電板７の装着後に螺子等で簡単に絶縁部材８を電気機器内に固定することができ、電気機器の製造に関して高い生産効率を維持することができる。

なお、上記では絶縁部材８の形状が略ロの字になる例を示したが、これに限られるものではなく、第１の導電板５と第２の導電板６との間に第２の部分１２が配置され、第２の導電板６と第３の導電板６７の間に第４の部分１４が配置されればよく、第２の部分１２の一端側と第４の部分の一端側とを連通する部分と、第２の部分１２の他端側と第４の部分の他端側とを連通する部分の形状は、直線状や円弧状としても良い。絶縁部材８の形状を略台形形状としてもよい。

なお、絶縁部材８として安価な絶縁紙を用いることにより、安価に絶縁性を維持することができる。

なお、絶縁部材８を樹脂製のロの字あるいはコの字形状として第２の導電板６に固定する構成とすることにより、絶縁部材８を絶縁紙とする場合に比べて材料の価格が上がる可能性はあるが、絶縁部材８を固定する工数は削減することができる。

本発明の電気機器は、電気機器内に侵入した導電性物質が堆積しても、絶縁性を維持して電気機器の安全性を向上することができ、導電性物質が多い環境で使用する電気機器等として産業上有用である。

実施形態における電気機器の内部に設けられており接続端子を導体で接された状態を示す複数の半導体素子セットの斜視図 実施の形態における絶縁部材の平面図 実施の形態における絶縁部材を折り曲げて成形した状態を示す斜視図 実施の形態における半導体素子セットの接続端子間を絶縁するために絶縁部材を取り付けた状態を示す斜視図

符号の説明

１ 第１の端子
２ 第２の端子
３ 第１の半導体素子列
４ 第２の半導体素子列
５ 第１の導電板
６ 第２の導電板
７ 第３の導電板
８ 絶縁部材
９ 短冊部
１０ 折り返し部
１１ 第１の部分
１２ 第２の部分
１３ 第３の部分
１４ 第４の部分
１５ 第５の部分
１６ 貫通穴

Claims (5)

1. 第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べて電気機器内の所定位置に取り付けた第１の半導体素子列と、
   第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べ前記第１の半導体素子列と略平行であり第２の端子が前記第１の半導体素子列の第２の端子と対向するように前記電気機器内の所定位置に取り付けた第２の半導体素子列と、
   前記第１の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第１の導電板と、
   前記第１の半導体素子例の全ての第２の端子と前記第２の半導体素子例の全ての第２の端子とを電気的に接続する第２の導電板と、
   前記第２の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第３の導電板と、
   前記第１の導電板と前記第２の導電板との間の絶縁および前記第２の導電板と前記第３の導電板との間の絶縁を行う絶縁部材とを備え、
   前記絶縁部材は、短冊部と前記短冊部と繋がっている折り返し部とからなり、前記短冊部は、第１の部分と、前記第１の部分と繋がっており前記第１の部分に対して略直交方向となるように折り曲げられて形成された第２の部分と、前記第２の部分と繋がっており前記第２の部分に対して略直交方向であり前記第１の部分に対向するように折り曲げられて形成された第３の部分と、前記第３の部分と繋がっており前記第３の部分に対して略直交方向であり前記第２の部分に対向するように折り曲げられて形成された第４の部分と、前記第４の部分と繋がっており前記第４の部分に対して略直交方向であり前記第３の部分に対向するように折り曲げられて形成された第５の部分とからなり、前記折り返し部は、前記第３の部分のみに繋がっており、前記第２の部分と前記第３の部分に対して略直交方向であり前記第１の部分の方向に折り曲げられて形成されており、前記絶縁部材の第２の部分を前記第１の導電板と前記第２の導電板との間に配置し、前記絶縁部材の第３の部分を前記第２の導電板の一方側面側に配置するとともに前記折り返し部を前記第２の導電板と前記第１の半導体素子列および前記第２の半導体素子列との間に配置し、前記絶縁部材の第４の部分を前記第２の導電板と前記第３の導電板との間に配置し、前記絶縁部材の第１の部分を第５の部分の少なくとも一部が重なるように前記第２の導電板の他方側面側に配置した半導体素子の絶縁構造。
2. 第２の導電板または前記第２の導電板に電気的に接続された金属部材または電気機器を構成する構成部材に穴を設け、絶縁部材の第１の部分と第５の部分の互いに重なる位置に貫通穴を設け、前記貫通穴に螺子を通して前記螺子を前記穴と螺合させることにより前記絶縁部材を固定する請求項１記載の半導体素子の絶縁構造。
3. 第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べて電気機器内の所定位置に取り付けた第１の半導体素子列と、
   第１の端子と第２の端子を有する半導体素子を第１の端子が隣り合うように列状に並べ前記第１の半導体素子列と略平行であり第２の端子が前記第１の半導体素子列の第２の端子と対向するように前記電気機器内の所定位置に取り付けた第２の半導体素子列と、
   前記第１の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第１の導電板と、
   前記第１の半導体素子例の全ての第２の端子と前記第２の半導体素子例の全ての第２の端子とを電気的に接続する第２の導電板と、
   前記第２の半導体素子列の全ての第１の端子を電気的に接続する第３の導電板と、
   前記第１の導電板と前記第２の導電板との間の絶縁および前記第２の導電板と前記第３の導電板との間の絶縁を行う絶縁部材とを備え、
   前記絶縁部材は、前記第１の導電板と前記第２の導電板との間に配置される第１の部分と、前記第２の導電板と前記第３の導電板との間に配置される第２の部分と、前記第１の部分の一端側と前記第２の部分の一端側とを連通し貫通孔が設けられた第３の部分と、前記第１の部分の他端側と前記第２の部分の他端側とを連通する第４の部分と、
   前記第２の導電板または前記第２の導電板に電気的に接続された金属部材または電気機器を構成する構成部材に穴を設け、前記第３の部分に設けられた前記貫通穴に螺子を通して前記螺子を前記穴と螺合させることにより前記絶縁部材を固定する半導体素子の絶縁構造。
4. 第４の部分のみに繋がっており第１の部分と第２の部分に対して略直交方向であり第３の部分の方向に折り曲げられ第２の導電板と第１の半導体素子列および第２の半導体素子列との間に配置される折り返し部を備えた請求項３記載の半導体素子の絶縁構造。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体素子の絶縁構造を内部に備えた電気機器。

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