JP5320878B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２つの回路素子を整列配置して直列に接続した直列回路を有する電力変換装置に関し、特に、電力変換装置の電気部品の接続部の構造に関する。

この種の電力変換装置としては、例えば図１９及び図２０に示すように、半導体スイッチング素子に例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇｅｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を適用した電力変換装置が知られている。
図１９は、従来の電力変換装置の説明に供する一例の接続図、図２０は、従来の電力変換装置の説明に供する他の例の接続図である。

この電力変換装置は、図１９に示すように、並列に接続された直流電源Ｅｄ及び充放電用コンデンサＣ１０と、この充放電用コンデンサＣ１０に並列に接続された３相インバータＩＮとを有する。この３相インバータＩＮは、半導体スイッチング素子Ｑ１０と半導体スイッチング素子Ｑ１１とが直列に接続された第１のスイッチングアームＳＡ１、半導体スイッチング素子Ｑ１２と半導体スイッチング素子Ｑ１３とが直列に接続された第２のスイッチングアームＳＡ２及び半導体スイッチング素子Ｑ１４と半導体スイッチング素子Ｑ１５とが直列に接続された第３のスイッチングアームＳＡ３とが正極ラインＰ及び負極ラインＮ間に並列に接続されている。さらに、半導体スイッチング素子Ｑ１０と半導体スイッチング素子Ｑ１１との中点にＵ相電圧を出力するＵ相交流端子ＡＣ１が設けられ、半導体スイッチング素子Ｑ１２と半導体スイッチング素子Ｑ１３との中点にＶ相電圧を出力するＶ相交流端子ＡＣ２が設けられ、半導体スイッチング素子Ｑ１４と半導体スイッチング素子Ｑ１５との中点にＷ相電圧を出力するＷ相交流端子ＡＣ３が設けられている。各半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１５には逆並列にダイオードＤ１０〜Ｄ１５が接続されている。

そして、３相インバータＩＮの１相分の動作を充放電用コンデンサＣ１０とスイッチングアームＳＡ１を例に説明すると、図２０に示すように、充放電用コンデンサＣ１０に充電されている正の電荷は、半導体スイッチング素子Ｑ１０がオン状態であると、充放電用コンデンサＣ１０の正極側（高電位側）から配線導体１００及び半導体スイッチング素子Ｑ１０を通り、半導体スイッチング素子Ｑ１０及びＱ１１間の配線導体１０１を通ってＵ相交流端子ＡＣ１に至る電流経路Ｌ１０が形成される。

この状態から半導体スイッチング素子Ｑ１０をターンオフさせると、電流経路Ｌ１０を流れる電流が減少する。この時、電流変化に伴って発生する配線導体１００のインダクタンスによる電圧は、充放電用コンデンサＣ１０に対して半導体スイッチング素子Ｑ１０の方が高くなる向きに発生する。
一方、半導体スイッチング素子Ｑ１０がターンオフすると、充放電用コンデンサＣ１０の負極側から配線導体１０２及び半導体スイッチング素子Ｑ１１を通り、配線導体１０１を通ってＵ相交流端子ＡＣ１に至る電流経路Ｌ１１を流れる電流が増加する。このため、電流変化に伴って発生する配線導体１０２のインダクタンスによる電圧は半導体スイッチング素子Ｑ１１に対して充放電用コンデンサＣ１０の方が高くなる向きに発生する。

そして、スイッチング時の電流の変化に伴って電圧の跳ね上がりが発生すると、その電圧は直流電圧に加え合わされて半導体スイッチング素子Ｑ１０及びＱ１１に印加されてしまい、電圧の値が半導体スイッチング素子Ｑ１０及びＱ１１の電圧規格を超えると半導体スイッチング素子Ｑ１０及びＱ１１の破壊を引き起こしてしまう。
スイッチング時の電流の変化に伴う電圧の跳ね上がりを抑制する方法としては、充放電用コンデンサＣ１０→配線導体１００→半導体スイッチング素子Ｑ１０→配線導体１０１→半導体スイッチング素子Ｑ１１→配線導体１０２→充放電用コンデンサＣ１０の電流経路上において、半導体スイッチング素子のターンオフ時に電流が増加する部分の配線と半導体スイッチング素子のターンオフ時に電流が減少する部分の配線とを一対として配置することでインダクタンス成分を相殺する方法がある。

このため、配線導体１００及び１０２を一対にして配置することで、半導体スイッチング素子Ｑ１０のターンオフ時に発生する磁束を打ち消し合わせることができ、インダクタンス成分を相殺することが可能となり、スイッチング時の電流の変化に伴う電圧の跳ね上がりを抑制することができる。
一般的な電動機や変圧器等の電力機器では、効率を上昇させるために使用する電圧をできるだけ高くして発熱による損失の原因となる電流を減少させることが多い。これは、電力変換装置においても同様であるが、半導体スイッチング素子やコンデンサ等の電気部品は使用できる最大電圧が部品毎に決められており、その値を超えることはできない。そのため、半導体スイッチング素子やコンデンサ等の電気部品を、電気部品の決められた最大電圧を超える電圧で使用するために、複数の電気部品を直列に接続し１個あたりの電気部品にかかる電圧が決められた最大電圧を超えないようにする電力変換装置が知られている。

例えば特許文献１には、図２１及び図２２に示す構成が提案されている。
特許文献１に記載の電力変換装置においては、図２１及び図２２に示すように、配線導体１０３によってコンデンサＣ１１〜Ｃ１４の高電位側端子ｔ１１ａ、ｔ１２ａ、ｔ１３ａ、ｔ１４ａを電力変換装置の正側に接続し、配線導体１０４によってコンデンサＣ１５〜Ｃ１８の低電位側端子ｔ１５ｂ、ｔ１６ｂ、ｔ１７ｂ、ｔ１８ｂを電力変換装置の負側に接続し、配線導体１０５によってコンデンサＣ１１〜Ｃ１４の低電位側端子ｔ１１ｂ、ｔ１２ｂ、ｔ１３ｂ、ｔ１４ｂとコンデンサＣ１５〜Ｃ１８の高電位側素子ｔ１５ａ、ｔ１６ａ、ｔ１７ａ、ｔ１８ａを接続することで直列及び並列に接続したコンデンサ群が構成されている。

このような構成とすることで、コンデンサを直列に接続する場合でも電極端子が接続される配線導体を平板状に向かい合わされて配置することで、電流変化の向きが異なることによる配線インダクタンスを低減させている。
特開２００１−２４５４８０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、電気部品であるコンデンサの直列数を２とし、並列数を４とした構成が示されているが、直列数を３以上に増やすことが難しく、並列数を更に増やすとコンデンサ側の配線導体の形状は複雑となり、半導体スイッチング素子側の配線導体との接続が困難となってしまうという未解決の課題がある。また、電気部品の電極端子に対して配線導体を固定するボルト等の必要不可欠な固定材の設置スペースについて考慮されていないので、実際の装置に適用した際に、配線導体同士の間隔を固定材の大きさより狭くすることが難しくなってしまい配線インダクタンスを十分に低減することができなくなってしまうとういう未解決の課題もある。さらに、他の電気部品の半導体素子については何ら考慮されていないために、半導体素子を直列に接続する場合に、適用することができなくなってしまうという未解決の課題もある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、少なくとも２つの回路素子を整列配置して少なくとも直列に接続する際に、配線インダクタンスを十分に低減することができ、直列に接続可能な電気部品の個数の制限をなくすことができる半導体素子及びコンデンサの双方の電気部品を適用することができる電力変換装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電力変換装置は、少なくとも２つの回路素子を整列配置して直列に接続した直列回路を備えた電力変換装置であって、前記回路素子のそれぞれは、同一面側に少なくとも第１及び第２の電極端子が形成され、前記直列回路は、隣接する２つの回路素子のうち一方の第２の電極端子と他方の第１の電極端子とを素子間接続導体で接続し、隣接する回路素子が存在しない両端の回路素子のうち、接続相手のない第１の電極端子に第１の外部接続導体を接続し、接続相手のない第２の電極端子に第２の外部接続導体を接続した構成を有し、前記素子間接続導体は、隣接する他の接続導体との間でインダクタンスを相殺するインダクタンス相殺部が形成されており、前記素子間接続導体は、前記インダクタンス相殺部となる一対の対向側板部と、これら対向側板部の一端を連結する連結板部と、前記一対の対向側板部の他端からそれぞれ内方に突出して前記回路素子の電極端子に接続する取付フランジ部とを備え、前記一対の対向側板部と前記他の接続導体との間には、絶縁部材が配置されており、前記回路素子は、能動素子及び受動部品の少なくとも一方で構成されていることを特徴としている。

また、請求項２に係る電力変換装置は、複数の回路素子を整列配置して直列に接続した直列回路を有する電力変換装置であって、前記回路素子の夫々は、同一面側に少なくとも第１及び第２の電極端子が形成され、前記直列回路は、それぞれ複数の回路素子を直列に接続した第１の回路素子群及び第２の回路素子群を、外部出力端子を有する群間接続導体で接続した構成を有し、前記第１の回路素子群は、隣接する２つの回路素子のうち一方の第２の電極端子と他方の第１の電極端子とを素子間接続導体で接続し、隣接する回路素子が存在しない端部の回路素子のうち、接続相手のない第１の電極端子に第１の外部接続導体を接続した構成を有し、前記第２の回路素子群は、隣接する２つの回路素子のうち一方の第２の電極端子と他方の第１の電極端子とを素子間接続導体で接続し、隣接する回路素子が存在しない端部の回路素子のうち、接続相手のいない第２の電極端子に第２の外部接続導体を接続した構成を有し、前記群間接続導体及び素子間接続導体は、隣接する他の接続導体との間でインダクタンスを相殺するインダクタンス相殺部が形成されており、前記素子間接続導体は、前記インダクタンス相殺部となる一対の対向側板部と、これら対向側板部の一端を連結する連結板部と、前記一対の対向側板部の他端からそれぞれ内方に突出して前記回路素子の電極端子に接続する取付フランジ部とを備え、前記群間接続導体は、前記インダクタンス相殺部となる一対の対向側板部と、これら対向側板部の一端を連結する連結板部と、前記一対の対向側板部の他端からそれぞれ内方に突出して前記回路素子の電極端子に接続する取付フランジ部とを備え、前記素子間接続導体の一対の対向側板部と前記他の接続導体との間には、絶縁部材が配置されており、前記群間接続導体の一対の対向側板部と前記他の接続導体との間には、絶縁部材が配置されており、前記回路素子は、能動素子及び受動部品の少なくとも一方で構成されていることを特徴としている。

さらに、請求項３に係る電力変換装置は、請求項１に係る発明において、前記他の接続導体は、前記第１及び第２の外部接続導体を有することを特徴としている。
さらにまた、請求項４に係る電力変換装置は、請求項２に係る発明において、前記群間接続導体との間に前記絶縁部材を配置した前記他の接続導体は、前記素子間接続導体の前記一対の対向側板部を有することを特徴としている。

なおさらに、請求項５に係る電力変換装置は、請求項２又は４に係る発明において、前記素子間接続導体との間に前記絶縁部材を配置した前記他の接続導体は、前記群間接続導体の前記一対の対向側板部と、前記第１及び第２の外部接続導体とを有することを特徴としている。
また、請求項６に係る電力変換装置は、請求項１乃至５の何れか１項に係る発明において、前記素子間接続導体は、前記回路素子の電極端子に対して固定部材によって着脱自在に固定されていることを特徴としている。

さらに、請求項７に係る電力変換装置は、請求項２乃至５の何れか１項に係る発明において、前記群間接続導体は、前記回路素子の電極端子に対して固定部材によって着脱自在に固定されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項８に係る電力変換装置は、請求項１乃至７の何れか１項に係る発明において、前記第１の外部接続導体及び第２の外部接続導体は、所定間隔を保って並設されていることを特徴としている。

なおさらに、請求項９に係る電力変換装置は、請求項１乃至８の何れか１項に係る発明において、前記回路素子として半導体素子を適用した直列回路と、回路素子としてコンデンサを適用した直列回路とが並列に接続されていることを特徴としている。

本発明によれば、少なくとも２つの回路素子を整列配置して少なくとも直列に接続する際に、隣接する回路素子間を接続する接続導体にインダクタンス相殺部を設けて、このインダクタンス相殺部において隣接する接続導体との間で電流の向きを異ならせることで配線インダクタンスを十分に低減することができると共に、整列配置して少なくとも直列に接続する回路素子の個数の制限をなくすことができるという効果が得られる。また、回路素子としては能動素子及び受動部品の少なくとも一方を適用することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の電力変換装置のスイッチングアームの構成を示す回路図、図２は、第１の実施形態の電力変換装置の機械的接続構造を示す平面図、図３は、第１の実施形態の図２のＡ−Ａ線上の断面図、図４は、第１の実施形態を示す分解斜視図である。

図中、１は充放電用コンデンサＣと並列に接続された電圧変換装置を構成する直列回路としての１相分のスイッチングアームであって、正極ラインＰ及び負極ラインＮ間に接続されている。このスイッチングアーム１は、図１に示すように、２つの半導体スイッチング素子Ｑ１及びＱ２を直列に接続した第１の回路素子群としての上アーム２と、同様に２つの半導体スイッチング素子Ｑ３及びＱ４を直列に接続した第２の回路素子群としての下アーム３とが直列に接続された構成を有する。そして、各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４にはそれぞれ逆並列にダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されている。さらに、上アーム２と下アーム３との接続点から交流外部出力端子ＡＣが導出されている。

各半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いることができる。
そして、上アーム２及び下アーム３を構成する１組の半導体スイッチング素子とダイオードとの並列回路が回路素子としての半導体素子Ｓ１〜Ｓ４にそれぞれ内装されている。これら半導体素子Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれは、図２〜図４に示すように、少なくとも上面が絶縁体で形成され、半導体スイッチング素子及びダイオードの並列回路を内装した直方体状の筐体４と、この筐体４の上面にその長手方向に所定間隔を保って配設された第１及び第２の電極端子５及び６を備えている。ここで、第１の電極端子５には、半導体スイッチング素子のコレクタ及びダイオードのカソードが接続され、第２の電極端子６には、半導体スイッチング素子のエミッタ及びダイオードのアノードが接続されている。そして、第１及び第２の電極端子５及び６にはそれぞれ上面中央部に雌ねじ部７が形成されている。

そして、上アーム２と下アーム３とは、図２〜４に示すように、上アーム２の半導体素子Ｓ２の第２の電極端子６と下アーム３の半導体素子Ｓ３の第１の電極端子５との間を電気的に接続する導電性を有する群間接続導体１０によって直列に接続されている。
この群間接続導体１０は、図２〜４に示すように、インダクタンス相殺部となる所定間隔を保って対向する一対の対向側板部１０ａ及び１０ｂと、その一対の対向側板部１０ａ及び１０ｂの一端すなわち上端を連結する連結板部１０ｃと、一対の対向側板部１０ａ及び１０ｂの他端すなわち下端からそれぞれ内方に連結板部１０ｃと平行となるように突出形成された取付フランジ部１０ｄ及び１０ｅとを備えている。ここで、取付フランジ部１０ｄ及び１０ｅには、略中央位置に固定ねじ１６の雄ねじ部１６ｂを挿通する小径挿通孔１０ｆ及び１０ｇが形成されている。なおさらに、連結板部１０ｃには、取付フランジ部１０ｄ及び１０ｅの小径挿通孔１０ｆ及び１０ｇと同軸上に固定ねじ１６の頭部１６ａを挿通する大径挿通孔１０ｈ及び１０ｉが形成されている。

そして、取付フランジ部１０ｄ及び１０ｅは、半導体素子Ｓ２の第２の電極端子６及び半導体素子Ｓ３の第１の電極端子５に固定ねじ１６によって固定される。この取付フランジ部１０ｄ及び１０ｅの固定状態で、対向側板部１０ａ及び１０ｅが半導体素子Ｓ２及びＳ３の水平方向の中央位置に達しないように取付フランジ部１０ｄ及び１０ｅの小径挿通孔１０ｆ及び１０ｇの中心と対向側板部１０ａ及び１０ｂとの間の長さが設定されている。同様に、連結板部１０ｃの水平方向の長さも取付フランジ部１０ｄ及び１０ｅを半導体素子Ｓ２の第２の電極端子６及び半導体素子Ｓ３の第1の電極端子５に固定した状態で、隣接する半導体素子Ｓ２及びＳ３間に所定の放熱用隙間が生じるように設定されている。

さらに、群間接続導体１０は、連結板部１０ｃの長手方向の略中央位置から水平方向に前方に突出形成され交流外部出力端子ＡＣとなる外部接続端子ＴＡＣを備えている。
一方、上アーム２は、図２〜図４に示すように、所定間隔を保って隣接する半導体素子Ｓ１の第２の電極端子６と半導体素子Ｓ２の第１の電極端子５とが導電性を有する素子間接続導体１１によって電気的に接続されている。また、隣接する半導体素子がなく接続相手のない半導体素子Ｓ１の第１の電極端子５と正極ラインＰとが導電性を有する第１の外部接続導体１２によって電気的に接続されている。

素子間接続導体１１は、図２〜４に示すように、連結板部１０ｃに形成された外部接続端子ＴＡＣが省略されていることを除いては、前述した群間接続導体１０と同様の構成を有し、群間接続導体１０との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
第１の外部接続導体１２は、図２〜４に示すように、素子間接続導体１１の対向側板部１０ａに所定間隔を保って対向するインダクタンス相殺部となる側板部１２ａと、その側板部１２ａの上端から素子間接続導体１１の連結板部１０ｃと同じ高さで左方に突出する外部接続端子ＴＰとなる接続板部１２ｂと、側板部１２ａの下端から接続板部１２ｂと平行となるように左方に所定長さ突出形成され、半導体素子Ｓ１の第１の電極端子５に固定される取付フランジ部１２ｃとを備えている。ここで、取付フランジ部１２ｃには、接続板部１２ｂと対向する部位の略中央位置に固定ねじ１６の雄ねじ部１６ｂを挿通する小径挿通孔１２ｄが形成されている。さらに、接続板部１２ｂには、取付フランジ部１２ｃの小径挿通孔１２ｄと同軸上に固定ねじ１６の頭部１６ａを挿通する大径挿通孔１２ｅが形成されている。そして、取付フランジ部１２ｃの小径挿通孔１２ｄの中心と側板部１２ａまでの長さが、取付フランジ部１２ｃを半導体素子Ｓ１の第１の電極端子５に固定した状態で、側板部１２ａが素子間接続導体１１の対向側板部１０ａと所定間隔を保って対向するように設定されている。また、第１の外部接続導体１２の接続板部１２ｂの自由端にはその前方側から左方に突出する幅狭の外部接続端子ＴＰが一体に形成されている。

下アーム３は、図２〜図４に示すように、隣接する半導体素子Ｓ３の第２の電極端子６と半導体素子Ｓ４の第１の電極端子５とが前述した素子間接続導体１１と同様の構成を有する素子間接続導体１３によって電気的に接続され、隣接する半導体素子がなく接続相手のいない半導体素子Ｓ４の第２の電極端子６と負極ラインＮとが導電性を有する第２の外部接続導体１４によって電気的に接続されている。

第２の外部接続導体１４は、図２〜４に示すように、素子間接続導体１３の対向側板部１０ｂに所定間隔を保って対向するインダクタンス相殺部となる側板部１４ａと、その側板部１４ａの上端に連設され素子間接続導体１３の連結板部１０ｃ、群間接続導体１０の連結板部１０ｃ、素子間接続導体１１の連結板部１０ｃ上を所定間隔を保って通って第１の外部接続導体１２に達して延長する接続板部１４ｂと、側板部１４ａの下端から接続板部１４ｂとは反対方向に所定長さ突出形成され半導体素子Ｓ４の第２の電極端子６に固定される取付フランジ部１４ｃとを備えている。ここで、取付フランジ部１４ｃには、略中央位置に固定ねじ１６の雄ねじ部１６ｂを挿通する小径挿通孔１４ｄが形成されている。そして、取付フランジ部１４ｃの小径挿通孔１４ｄの中心と側板部１４ａまでの長さが、取付フランジ部１４ｃを半導体素子Ｓ４の第２の電極端子６に固定した状態で、側板部１４ａが素子間接続導体１３の対向側板部１０ａと所定間隔を保って対向するように設定されている。また、接続板部１４ｂの自由端には第１の外部接続導体１２の外部接続端子ＴＰと平面から見て重ならない位置に外部接続端子ＴＮが一体に突出形成されている。

また、各接続導体１０、１１、１２、１３及び１４は、絶縁部材１５によって絶縁されている。
この絶縁部材１５は、図２〜４に示すように、第１の外部接続導体１２の接続板部１２ｂ、素子間接続導体１１の連結板部１０ｃ、群間接続導体１０の連結板部１０ｃ及び素子間接続導体１３の連結板部１０ｃの上面を覆う平板部１５ａと、この平板部１５ａの下面に所定間隔を保って平行に垂設された仕切り板部１５ｂ〜１５ｅとを備えている。ここで、仕切り板部１５ｂは、第１の外部接続導体１２の側板部１２ａと素子間接続導体１１の対向側板部１０ａとの間に挿通されている。また、仕切り板部１５ｃは、素子間接続導体１１の対向側板部１０ｂと群間接続導体１０の対向側板部１０ａとの間に挿通されている。さらに、仕切り板部１５ｄは、群間接続導体１０の対向側板部１０ｂと素子間接続導体１３の対向側板部１０ａとの間に挿通されている。さらにまた、仕切り板部１５ｅは、素子間接続導体１３の対向側板部１０ｂと第２の外部接続導体１４の側板部１４ａとの間に挿通されている。なおさらに、平板部１５ａの幅は前述した群間接続導体１０の連結板部１０ｃ、素子間接続導体１１及び１３の連結板部１０ｃ、第１の外部接続導体１２の接続板部１２ｂ及び第２の外部接続導体１４の接続板部１４ｂの幅より幅広に形成されている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
スイッチングアーム１を組立てるには、先ず、図４に示すように、同一平面上に半導体素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４をその順に所定間隔を保って、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４の第１の電極端子５が左側、第２の電極端子６が右側となるように直線上に整列配置する。
次に、第１の外部接続導体１２の接続板部１２ｂを半導体素子Ｓ１の第２の電極端子６側とは反対側に向けた状態で、半導体素子Ｓ１の第１の電極端子５上に、第１の外部接続導体１２の取付フランジ部１２ｃを、小径挿通孔１２ｄを雌ねじ部７に略一致させて載置する。

そして、固定ねじ１６を例えばマグネット付きドライバによって支持して、接続板部１２ｂの上方から大径挿通孔１２ｅ内に挿入し、固定ねじ１６の雄ねじ部１６ｂを小径挿通孔１２ｄを通じて半導体素子Ｓ１の第１の電極端子５の雌ねじ部７に螺合させて、第１の外部接続導体１２を第１の電極端子５に電気的に接続する。
次に、第１の外部接続導体１２の側板部１２ａに素子間接続導体１１の対向側板部１０ａを所定間隔を保って対向させ、且つ半導体素子Ｓ１の第２の電極端子６の雌ねじ部７と素子間接続導体１１の取付フランジ部１０ｄと小径挿通孔１０ｆとを略一致させる。この状態で、上述したと同様に、固定ねじ１６をマグネット付きドライバによって支持して、素子間接続導体１１の連結板部１０ｃの上方から大径挿通孔１０ｈに挿入し、雄ねじ部１６ｂを小径挿通孔１０ｆを通じて第２の電極端子６の雌ねじ部７に螺合させる。

同様に、素子間接続導体１１の取付フランジ部１０ｅを半導体素子Ｓ２の第１の電極端子５に固定ねじ１６でねじ留めすることにより上アーム２の組付けを完了する。
以下、同様にして、半導体素子Ｓ２の第２の電極端子６及び半導体素子Ｓ３の第１の電極端子５に群間接続導体１０をそれぞれ固定ねじ１６でねじ留めし、次いで、半導体素子Ｓ３の第２の電極端子６及び半導体素子Ｓ４の第１の電極端子５に素子間接続導体１３を固定ねじ１６でねじ留めする。

その後、第１の外部接続導体１２、素子間接続導体１１、群間接続導体１０及び素子間接続導体１３を絶縁部材１５で絶縁する。この絶縁部材１５による絶縁は、第１の外部接続導体１２及び素子間接続導体１１間、素子間接続導体１１及び群間接続導体１０間、群間接続導体１０及び素子間接続導体間に仕切り板部１５ｂ乃至１５ｄを挿通し、且つ仕切り板部１５ｅを素子間接続導体１３の対向側板部１０ｂに沿わせながら絶縁部材１５の平板部１５ａの下面を第１の外部接続導体１２の接続板部１２ｂ、素子間接続導体１１、群間接続導体１０及び素子間接続導体１３の連結板部１０ｃに接触することにより行なう。

次に、第２の外部接続導体１４の接続板部１４ｂを上方に向けた状態で、絶縁部材１５の仕切り板部１５ｅの外側に第２の外部接続導体１４の側板部１４ａの内側を接触させる。
そして、第２の外部接続導体１４の取付フランジ部１４ｃの小径挿通孔１４ｄを半導体素子Ｓ４の第２の電極端子６の雌ねじ部７に略一致させて、前述したと同様に、固定ねじ６を雌ねじ部７に螺合させて固定する。

このようにして、スイッチングアーム１の組付けが完了する。この組付けが完了した時点で、平面から見ると図２に示すように、各外部接続端子ＴＰ及びＴＮが左端側の前後位置に突出し、外部接続端子ＴＡＣが左右方向の略中央位置で前方に突出している。
このため、上記のように組立てたスイッチングアーム１を３列並列に配置し、各外部接続端子ＴＰ及びＴＮを正極ラインＰ及び負極ラインＮに接続し、外部接続端子ＴＡＣを３相負荷に接続することにより、３相インバータを構成することができる。

以下、第１の実施形態のスイッチングアーム１に流れる電流の経路について説明する。
ここで、上アーム２の半導体素子Ｓ１及びＳ２の半導体スイッチング素子Ｑ１及びＱ２をオン状態としたときの図１の電流経路Ｌ１は、充放電用コンデンサＣの正極側から電流が、図４に示すように、外部接続端子ＴＰ→接続板部１２ｂ→側板部１２ａ→取付フランジ部１２ｃ→半導体素子Ｓ１の第１の電極端子５→半導体素子Ｓ１の第２の電極端子６→素子間接続導体１１の取付フランジ部１０ｄ→素子間接続導体１１の対向側板部１０ａ→素子間接続導体１１の連結板部１０ｃ→素子間接続導体１１の対向側板部１０ｂ→素子間接続導体１１の取付フランジ部１０ｅ→半導体素子Ｓ２の第１の電極端子５→半導体素子Ｓ２の第２の電極端子６→群間接続導体１０の取付フランジ部１０ｄ→群間接続導体１０の対向側板部１０ａ→群間接続導体１０の連結板部１０ｃ→外部接続端子ＴＡＣの順に電流が流れる。

そして、下アーム３の半導体素子Ｓ３及びＳ４の半導体スイッチング素子Ｑ３及びＱ４がオフ状態であってもダイオードＤ３及びＤ４を流れる図１の電流経路Ｌ２は、充放電用コンデンサＣの負極側から電流が、図４に示すように、外部接続端子ＴＮ→接続板部１４ｂ→側板部１４ａ→取付フランジ部１４ｃ→半導体素子Ｓ４の第２の電極端子６→半導体素子Ｓ４の第１の電極端子５→素子間接続導体１３の取付フランジ部１０ｅ→素子間接続導体１３の対向側板部１０ｂ→素子間接続導体１３の連結板部１０ｃ→素子間接続導体１３の対向側板部１０ａ→素子間接続導体１３の取付フランジ部１０ｄ→半導体素子Ｓ３の第２の電極端子６→半導体素子Ｓ３の第１の電極端子５→群間接続導体１０の取付フランジ部１０ｅ→群間接続導体１０の対向側板部１０ｂ→群間接続導体１０の連結板部１０ｃ→外部接続端子ＴＡＣの順に電流が流れることができる。

今、上アーム２がオン状態で、図１に示すように、電流経路Ｌ１の電流が流れていたとする。そして、この状態で、上アーム２がターンオフすると、電流経路Ｌ１の電流が減少すると共に、ダイオードＤ３及びＤ４を通じて流れる電流経路Ｌ２の電流が増加する。
このため、上アーム２のターンオフ時には、半導体素子Ｓ１では、第１の電極端子５及び第２の電極端子６にそれぞれ接続されている第１の外部接続導体１２の側板部１２ａ及び素子間接続導体１１の対向側板部１０ａ間で逆方向の電流が流れ、同様に半導体素子Ｓ２では、第１の電極端子５及び第２の電極端子６にそれぞれ接続されている素子間接続導体１１の対向側板部１０ｂ及び群間接続導体１０の対向側板部１０ａ間で逆方向の電流が流れる。同様に、半導体素子Ｓ４では、第２の電極端子６及び第１の電極端子５にそれぞれ接続されている第２の外部接続導体１４の側板部１４ａ及び素子間接続導体１３の対向側板部１０ｂ間で逆方向の電流が流れ、半導体素子Ｓ３では、第２の電極端子６及び第１の電極端子５にそれぞれ接続されている素子間接続導体１３の対向側板部１０ａ及び群間接続導体１０の対向側板部１０ｂ間で逆方向の電極が流れる。

このため、互いに近接対向している接続導体の板部間で逆方向の電流が流れることにより、通電によって発生する磁束の向きが逆方向となる。この結果、逆方向の磁束が互いに打ち消し合うことになり、インダクタンス成分を低減することができ、スイッチング時の電流の変化に伴う電圧の跳ね上がりを確実に抑制することができる。
しかも、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４を群間接続導体１０及び素子間接続導体１１、１３で接続するので、別途群間接続導体１０又は素子間接続導体１１、１３を用意しさえすれば、直列に接続する半導体素子数の制限は全くないものである。この場合、接続する半導体素子数に応じて第２の外部接続導体１４の長さを変更すればよい。

なお、上記実施形態において、スイッチングアーム１を構成する際に、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４を載置可能な凹部を所定間隔で有する治具を用意し、この治具の凹部に半導体素子Ｓ１〜Ｓ４を装着した状態で、群間接続導体１０、素子間接続導体１１，１３及び第１の外部接続導体１２を固定し、この状態で絶縁部材１５を装着した後に第２の外部接続導体１４を装着することにより、接続作業を容易に行うことができる。

次に、本発明における第２の実施形態を図５〜図８について説明する。
ここで、図５は、第２の実施形態の電力変換装置を示す回路図、図６は、図５の機械的接続構造を示す平面図、図７は、図６のＢ−Ｂ線上の断面図、図８は、第２の実施形態を示す分解斜視図である。
この第２の実施形態では、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４に代えて充放電用コンデンサＣ１及びＣ２を整列配置し直列に接続するようにしたものである。

すなわち、第２の実施形態では、図５〜図８に示すように、正極ラインＰ及び負極ラインＮ間に、２つの充放電用コンデンサＣ１及びＣ２を直列に接続した回路素子群としての直列回路２０が形成されている。
ここで、各充放電用コンデンサＣ１及びＣ２のそれぞれは、図６〜図８に示すように、少なくとも上面が絶縁体で形成された円筒状のケース２１と、このケース２１の上面にその径方向に所定間隔を保って配設された第１及び第２の電極端子２２及び２３とを備えている。ここで、ケース２１内の第１及び第２の電極端子２２及び２３の間には図示しない誘電体が介装されている。そして、第１及び第２の電極端子２２及び２３にはそれぞれ上面中央部に雌ねじ部２４が形成されている。

直列回路２０を構成する充放電用コンデンサＣ１及びＣ２は、図５〜図８に示すように、隣接する充放電用コンデンサＣ１の第２の電極端子２３と充放電用コンデンサＣ２の第１の電極端子２２とが前述した第１の実施形態における素子間接続導体１１及び１３と同一構成を有する素子間接続導体２５によって電気的に接続され、隣接する充放電用コンデンサがなく接続相手のいない充放電用コンデンサＣ１の第１の電極端子２２と正極ラインＰとが前述した第１の実施形態における第１の外部接続導体１２と同一構成を有する第１の外部接続導体２６によって電気的に接続され、隣接する充放電用コンデンサがなく接続相手のいない充放電用コンデンサＣ２の第２の電極端子２３と負極ラインＮとが前述した第１の実施形態における第２の外部接続導体１４と同一構成を有する第２の外部接続導体２７によって電気的に接続されている。そして、それぞれの接続導体２５、２６及び２７は、絶縁部材２８によって絶縁されている。これら素子間接続導体２５、第１の外部接続導体２６及び第２の外部接続導体２７は前述した第１の実施形態における素子間接続導体１１，１３、第１の外部接続導体１２及び第２の外部接続導体１４と同一構成を有するので、これらとの対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

絶縁部材２８は、図６〜図８に示すように、第１の外部接続導体２６の接続板部１２ｂと素子間接続導体２５の連結板部１０ｃ及び第２の外部接続導体２７の接続板部１４ｂを覆う平板部２８ａを備えている。さらに、平板部２８ａの下面に所定間隔を保って平行に垂設された仕切り板部２８ｂ及び２８ｃを備えている。ここで、仕切り板部２８ｃは、平板部２８ａの一端に連設されている。

そして、絶縁部材２８は、仕切り板部２８ｂを第１の外部接続導体２６の側板部１２ａと素子間接続導体２５の対向側板部１０ａとの間に介挿し、仕切り板部２８ｃを素子間接続導体２５の対向側板部１０ｂと第２の外部接続導体２７の側板部１４ａとの間に介挿し、平板部２８ａを第１の外部接続導体２６の接続板部１２ｂ及び素子間接続導体２５の連結板部１０ｃと第２の外部接続導体２７の接続板部１４ｂとの間に介挿した関係で、第１の外部接続導体２６、素子間接続導体２５及び第２の外部接続導体２７を絶縁している。

次に、第２の実施形態による直列回路２０に流れる電流の経路について説明する。
ここで、図５に示す充放電用コンデンサＣ１から正極ラインＰへの電流経路Ｌ３に相当する電流は、図９に示すように、充放電用コンデンサＣ１の第１の電極端子２２→取付フランジ部１２ｃ→側板部１２ａ→接続板部１２ｂの順に流れる。
そして、図５に示す充放電用コンデンサＣ２から負極ラインＮへの電流経路Ｌ４に相当する電流は、図９に示すように、充放電用コンデンサＣ２の第２の電極端子２３→取付フランジ部１４ｃ→側板部１４ａ→接続板部１４ｂ→の順に電流が流れる。

また、電流経路Ｌ３又は電流経路Ｌ４で電流が流れるときに、充放電用コンデンサＣ１及びＣ２を接続する素子間接続導体２５の部分では、図９に示すように、充放電用コンデンサＣ１の第２の電極端子２２→素子間接続導体２５の取付フランジ部１０ｄ→素子間接続導体１１の対向側板部１０ａ→素子間接続導体２５の連結板部１０ｃ→素子間接続導体２５の対向側板部１０ｂ→素子間接続導体２５の取付フランジ部１０ｅ→充放電用コンデンサＣ２の第１の電極端子２２の順に電流が流れる。

したがって、電流経路Ｌ３（又はＬ４）で電流が流れるときには、第１の外部接続導体２６の側板部１２ａ及び素子間接続導体２５の対向側板部１０ａ間（又は第２の外部接続導体２７の側板部１４ａ及び素子間接続導体２５の対向側板部１０ｂ間）で逆方向の電流が流れることになり、これら電流によって発生する磁束を互いに打ち消して、インダクタンス成分を低減することができ、スイッチング時の電流の変化に伴う電圧の跳ね上がりを確実に抑制することができる。

しかも、充放電用コンデンサＣ２及びＣ１を素子間接続導体２５で接続するので、別途素子間接続導体２５を用意さえすれば、直列に接続する充放電用コンデンサ数の制限は全くないものである。この場合、接続する充放電用コンデンサ数に応じて第２の外部接続導体２７の長さを変更すればよい。
次に、本発明における第３の実施形態を図１０〜図１３について説明する。

ここで、図１０は、第３の実施形態の電力変換装置の回路図、図１１は、図１０の機械的接続構造を示す平面図、図１２は、図１１のＣ−Ｃ線上の側面図、図１３は、第３の実施形態を示す分解斜視図である。
この第３の実施形態では、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４と充放電用コンデンサＣ１及びＣ２とを直列に整列配置しながら、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４の直列回路と充放電用コンデンサＣ１及びＣ２の直列回路との並列回路を構成し、さらに両者間の接続中点間を接続するようにしたものである。

すなわち、第３の実施形態では、図１０に示すように、前述した第１の実施形態の充放電用コンデンサとして前述した第２の実施形態の充放電用コンデンサＣ１及びＣ２を適用したものである。したがって、前述した第１の実施形態のスイッチングアーム１と並列に充放電用コンデンサＣ１及びＣ２の直列回路２０が接続された回路構成とされている。
この図１０に示す回路の機械的構成は、図１１〜図１２に示すように、前述した第１の実施形態と同様にスイッチングアーム１を構成する半導体素子Ｓ１〜Ｓ４がその順に群間接続導体１０及び素子間接続導体１１及び１３によって電気的に接続されている。

一方、第２の従来例と同様に，充放電用コンデンサＣ１の第２の電極端子２３及び充放電用コンデンサＣ２の第１の電極端子２２が素子間接続導体２５によって電気的に接続されている。
そして、スイッチングアーム１の半導体素子Ｓ１の第１の電極端子５と充放電用コンデンサＣ１の第１の電極端子２２とが第１の外部接続導体３１によって電気的に接続されていると共に、スイッチングアーム１の第４の半導体素子Ｓ４の第２の電極端子６と充放電用コンデンサＣ２の第２の電極端子２３とが第２の外部接続導体３２によって電気的に接続されている。

ここで、第１の外部接続導体３１は、外部接続端子ＴＰが後端から後方に突出形成されていることを除いては前述した第１及び第２の実施形態における群間接続導体１０と同様の構成を有し、群間接続導体１０との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
また、第２の外部接続導体３２は、前述した第１の実施形態の第２の外部接続導体１４と同様に、側板部３２ａ、接続板部３２ｂ及び取付フランジ部３２ｃを有する。この第２の外部接続導体３２は、接続板部３２ｂの他端に連接された素子間接続導体２５の対向側板部１０ａと所定間隔を保って対向する側板部３２ｄを有するとともに、この側板部３２ｄの下端に外方に突出して連接された取付フランジ部３２ｅを有する。そして、取付フランジ部３２ｃ及び３２ｅに固定ねじ１６の雄ねじ部１６ｂを挿通する小径孔部３２ｆ及び３２ｇが形成されている。

そして、素子間接続導体２５、第１の外部接続導体３１、素子間接続導体１１、群間接続導体１０、素子間接続導体１３及び第２の外部接続導体３２が絶縁部材３３で接続されている。
この絶縁部材３３は、素子間接続導体２５、第１の外部接続導体３１、素子間接続導体１１、群間接続導体１０、素子間接続導体１３及び第２の外部接続導体３２を覆い、これらの幅より幅広に形成された平板部３３ａを有する。この平板部３３ａには、その両端の下面に、下方に突出する端板部３３ｂ及び３３ｇが形成され、端板部３３ｂ及び３３ｇ間に所定間隔を保って下方に突出する仕切り板部３３ｃ〜３３ｆが形成されている。

そして、充放電用コンデンサＣ２及びＣ１と半導体素子Ｓ１〜Ｓ４とを素子間接続導体２５、第１の外部接続導体３１、素子間接続導体１１、群間接続導体１０及び素子間接続導体１３で接続した状態で、絶縁部材３３をその端板部３３ｂを素子間接続導体２５の対向側板部１０ａに接触させ、仕切り板部３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ及び３３ｆをそれぞれ素子間接続導体２５及び第１の外部接続導体３１間、第１の外部接続導体３１及び素子間接続導体１１間、素子間接続導体１１及び群間接続導体１０間及び群間接続導体１０及び素子間接続導体１３間に介挿させ、さらに端板部３３ｇを素子間接続導体１３の対向側板部１０ｂに接触させ、且つ平板部３３ａを素子間接続導体２５、第１の外部接続導体３１、素子間接続導体１１、群間接続導体１０及び素子間接続導体１３の上面に接触させて配置する。

この状態で、絶縁部材３３の上面側に第２の外部接続導体３２をその接続板部３２ｂの下面を接触させて配置し、取付フランジ部３２ｃ及び３２ｄを固定ねじ６で半導体素子Ｓ４の第２の電極端子６及び充放電用コンデンサＣ２の第２の電極端子２３に固定することにより、充放電用コンデンサＣ１及びＣ２の直列回路２０とスイッチングアーム１とを直列に整列配置しながら電気的に並列に接続することができる。

この第３の実施形態によると、前述した第１の実施形態と第２の実施形態とを組合せた構成を有するので、スイッチングアーム１の上アーム２がオン状態であるときには、充放電用コンデンサＣ１の第１の電極端子２２から第１の外部接続導体３１→半導体素子Ｓ１→素子間接続導体１１→半導体素子Ｓ２を通じ群間接続導体１０の外部接続端子ＴＡＣへの電流経路Ｌ５が形成される。

この状態から上アーム２がターンオフすると、充放電用コンデンサＣ２から第２の外部接続導体３２→半導体素子Ｓ４→素子間接続導体１３→半導体素子Ｓ３を通じて群間接続導体１０の外部接続端子ＴＡＣへの電流経路Ｌ６が形成される。
さらに、充放電用コンデンサＣ１及びＣ２間では、電流経路Ｌ５又はＬ６が形成されるときに充放電用コンデンサＣ１から素子間接続導体２５を通じて充放電用コンデンサＣ２に向かう電流経路Ｌ７が形成される。

そして、上アーム２のターンオフ時には、電流経路Ｌ５の電流が減少し、電流経路Ｌ６の電流が増加することになり、素子間接続導体２５、第１の外部接続導体３１、素子間接続導体１１、群間接続導体１０及び素子間接続導体１３の互いに近接対向する対向側板部間で磁束を打ち消し合うことにより、インダクタンス成分を低減することができ、スイッチング時の電流の変化に伴う電圧の跳ね上がりを確実に抑制することができる。

次に、本発明における第４の実施形態を図１４〜図１６について説明する。
ここで、図１４は、第４の実施形態の電力変換装置の充放電用コンデンサの接続回路構成を示す回路図、図１５は、図１４の機械的接続構造を示す平面図、図１６は、図１５のＤ−Ｄ線上の断面図である。
この第４の実施形態では、充放電用コンデンサの並列回路を直列に接続したものである。

すなわち、第４の実施形態では、回路図で表すと図１４に示すように、前述した第２の実施形態における充放電用コンデンサＣ１に相当する充放電用コンデンサＣ３及びＣ４の並列回路４１と前述した第２の実施形態における充放電用コンデンサＣ２に相当する充放電用コンデンサＣ５及びＣ６の並列回路４２とを直列に接続されて充放電部４３が構成されている。そして、充放電用コンデンサＣ３及びＣ４の一端が正極ラインＰに接続され、充放電用コンデンサＣ５及びＣ６の他端が負極ラインＮに接続されている。

この充放電部４３の機械的接続構造を、図１５及び図１６に示す。ここで、充放電用コンデンサＣ３〜Ｃ６は前述した第２の実施形態と同様の構成を有し、図６及び図７との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
そして、図１５に示すように、充放電用コンデンサＣ３及びＣ４を、同一平面上に、第１の電極端子２２及び第２の電極端子２３を上側とし且つ第１の電極端子２２を左側、第２の電極端子２３を右側として、前後方向に所定間隔を保って一列に整列させて配置する。

また、上記と同一平面上に充放電用コンデンサＣ５及びＣ６を、同様に第１の電極端子２２及び第２の電極端子２３を上側とし且つ第１の電極端子２２を左側、第２の電極端子２３を右側として、前後方向に所定間隔を保ち且つ充放電用コンデンサＣ３及びＣ４と左右方向に所定間隔を保って整列させて配置する。
そして、充放電用コンデンサＣ３及びＣ４の第２の電極端子２３と充放電用コンデンサＣ５及びＣ６の第１の電極端子２２とが素子間接続導体４４で電気的に接続されている。また、充放電用コンデンサＣ３及びＣ４の第１の電極端子２２に第１の外部接続導体４５が電気的に接続され、充放電用コンデンサＣ５及びＣ６の第２の電極端子２３に第２の外部接続導体４６が電気的に接続されている。

ここで、素子間接続導体４４は、断面形状は、前述した第１及び第２の実施形態における素子間接続導体１１、１３及び２５と同一形状を有し、対向側板部４４ａ及び４４ｂと、連結板部４４ｃと、取付フランジ部４４ｄ及び４４ｅとを有し、前後方向の幅が前後の充放電用コンデンサＣ３，Ｃ５及びＣ４，Ｃ６を接続可能に幅広に形成されている。そして、取付フランジ部４４ｄ及び４４ｅに充放電用コンデンサＣ３及びＣ４の第２の電極端子２３と充放電用コンデンサＣ５及びＣ６の第１の電極端子２２との雌ねじ２４に対応する位置に固定ねじ１６の雄ねじ部１６ｂを挿通する小径孔部４４ｆと４４ｇとが形成されている。

また、第１の外部接続導体４５も前述した第２の実施形態の第１の外部接続導体２６と同様の断面形状に構成され、側板部４５ａ、接続板部４５ｂ及び取付フランジ部４５ｃを有する。また、前後方向の幅が素子間接続導体４４の幅と略等しく幅に設定されている。さらに、接続板部４５ｂの左端における前端側に外部接続端子ＴＰが一体に形成されている。

さらに、第２の外部接続導体４６も前述した第２の実施形態の第２の外部接続導体２７と同様の断面形状に構成され、側板部４６ａ、接続板部４６ｂ及び取付フランジ部４５ｃを有する。また、前後方向の幅が素子間接続導体４４及び第１の外部接続導体４５の幅と略等しく幅に設定されている。さらに、接続板部４５ｂの左端における後端側に外部接続端子ＴＮが一体に形成されている。

そして、素子間接続導体４４、第１の外部接続導体４５及び第２の外部接続導体４６が絶縁部材４７によって絶縁されている。
この絶縁部材４７も、前述した第２の実施形態における絶縁部材２８と同一断面形状に構成され、平板部４７ａと、仕切り板部４７ｂ及び４７ｃとで構成されている。
そして、充放電用コンデンサＣ３〜Ｃ６に素子間接続導体４４を固定ねじ１６で固定すると共に、充放電用コンデンサＣ３及びＣ４に第１の外部接続導体４５を固定ねじ１６で接続する。そして、第１の外部接続導体４５及び素子間接続導体４４間に仕切り板部４７ｂを介挿し、素子間接続導体４４の対向側板部４４ｂに仕切り板部４７ｃを接触させながら平板部４７ａを第１の外部接続導体４５の接続板部４５ｂ及び素子間接続導体４４の連結板部４４ｃに接触させる。その後、第２の外部接続導体４６を、絶縁部材４７の平板部４７ａの上面に接続板部４６ｂを接触させ、仕切り板部４７ｃに側板部４６ａを接触させて取付フランジ部４６ｃを充放電用コンデンサＣ５及びＣ６の第２の電極端子２３に固定ねじ１６で固定するようにより充放電部４３を構成することができる。

この第４の実施形態によると、前述した第２の実施形態における充放電用コンデンサＣ１及びＣ２がそれぞれ並列接続された充放電用コンデンサＣ３，Ｃ４及びＣ５，Ｃ６で構成されていることを除いては前述した第２の実施形態と同様に構成されているので、充放電用コンデンサＣ３及びＣ４から正極ラインＰに流れる電流経路Ｌ３と、充放電用コンデンサＣ５及びＣ６から負極ラインＮに流れる電流経路Ｌ４と、電流経路Ｌ３又はＬ４に電流が流れる際に、充放電用コンデンサＣ３及びＣ４から充放電用コンデンサＣ５及びＣ６に流れる電流経路が形成されることになる。

このため、第１の外部接続導体４５の側板部４５ａ及び素子間接続導体４４の対向側板部４４ａとの間と素子間接続導体４４の対向側板部４４ｂと第２の外部接続導体４５の側板部４６ａとの間でそれぞれ逆方向の電流が流れ、これによって生じる磁束が打ち消し合わされることにより、インダクタンス成分を低減することができ、スイッチング時の電流の変化に伴う電圧の跳ね上がりを確実に抑制することができる。

なお、上記第１〜第４の実施形態において、同一平面上に半導体素子Ｓ１〜Ｓ４及び充放電用コンデンサＣ１〜Ｃ４を配置した場合について説明したが、回路素子の第１の電極端子及び第２の電極端子を配置した上面が同一平面上にあればよく、回路素子の高さは任意の高さを選定することができる。
また、図１７に示すように、高さの異なる回路素子を直列に接続する場合には、接続する回路素子の高さに合わせて群間接続導体の対向側板部の高さを変更すればよい。すなわち、図１７に示すように、半導体素子Ｓ５と充放電用コンデンサＣ７とを群間接続導体５１で接続する場合に、充放電用コンデンサＣ７の高さが半導体素子Ｓ５より高い場合には、群間接続導体５１の対向側板部５１ａ及び５１ｂのうち充放電用コンデンサＣ７に固定する対向側板部５１ａの高さを低くし、半導体素子Ｓ５に固定する対向側板部５１ｂの高さを高くすることにより、高さの異なる回路素子を電気的に直列に接続するとこができる。ここで、群間接続導体５１の連結板部５１ｃは水平方向に延長させる場合に限らず、対向側板部５１ａ及び５１ｂの高さを等しくする場合には両者間を傾斜状態で連結するようにしてもよい。

さらに、上記第１〜第４の実施形態においては、第１の外部接続導体と第２の外部接続導体とが同一方向に延長されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第２の外部接続導体を第１の外部接続導体と面対称形に構成して、第１の外部接続導体とは逆方向に延長させるようにしてもよい。
さらにまた、上記第１〜第４の実施形態においては、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４の第１及び第２の電極端子５及び６と充放電用コンデンサＣ１〜Ｃ４の第１及び第２の電極端子２２及び２３を上方に向けて整列配置して接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１８に示すように、例えば一つおきの半導体素子Ｓ１及びＳ３の第１及び第２の電極端子５及び６を上方に向け、残りの半導体素子Ｓ２及びＳ４の第１及び第２の電極端子５及び６を下方に向けて配置してもよい。この場合には、群間接続導体１０及び素子間接続導体１１、１３の連結板部１０ｃをクランク状の連結板部１０ｊに置換するようにすればよい。

なおさらに、上記第１〜第４の実施形態においては、半導体素子Ｓ１〜Ｓ４及び充放電用コンデンサＣ１〜Ｃ４等の回路素子を、第１の電極端子５及び２２を左側、第２の電極端子６及び２３を右側として配置し、第１の外部接続導体１２、２６、３１に外部接続端子ＴＰを形成し、第２の外部接続導体１４、３４、４３に外部接続端子ＴＮを形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第１の電極端子５及び２２を右側、第２の電極端子６及び２３を左側として配置することもできる。この場合には、第１の外部接続導体１２、３３、４２に外部接続端子ＴＮを形成し、第２の外部接続導体１４、３４、４３に外部接続端子ＴＰを形成するようにしてもよい。

また、上記第１〜第４の実施形態においては、接続導体１０、１１、１２、１３、１４等を、絶縁部材１５、２８、３３で絶縁する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、絶縁部材１５、２８、３３自体又はその一部を省略することもでき、さらには、各接続導体の電極端子の接続面を除く外表面に絶縁コーティングを施すようにしてもよい。

さらに、上記第１〜第４の実施形態において、接続導体を回路素子としての半導体素子Ｓ１〜Ｓ４又は充放電用コンデンサＣ１〜Ｃ６に固定ねじ１６を使用して固定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ろう付けや半田付け等の他の任意の固定手段を適用することができる。

第１の実施形態の電力変換装置のスイッチングアームの構成を示す回路図である。 図１の機械的接続構造を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線上の断面図である。 第１の実施形態の電力変換装置の分解斜視図である。 第２の実施形態の電力変換装置を示す回路図である。 図５の機械的接続構造を示す平面図である。 図６のＢ−Ｂ線上の断面図である。 第２の実施形態の電力変換装置の分解斜視図である。 第２の実施形態の電流経路を示す説明図である。 第３の実施形態の電力変換装置を示す回路図である。 図１０の機械的接続構造を示す平面図である。 図１１のＣ−Ｃ線上の断面図である。 第３の実施形態の電力変換装置の分解斜視図である。 第４の実施形態の電力変換装置を示す回路図である。 図１４の機械的接続構造を示す平面図である。 図１５のＤ−Ｄ線上の断面図である。 電力変換装置の変形例を示す断面図である。 電力変換装置の他の変形例を示す断面図である。 従来例の電力変換装置を示す回路図である。 図１９の１相分の回路図である。 従来例の電力変換装置を示す回路図である。 図２１の機械的接続構造を示す図である。

符号の説明

Ｓ１〜Ｓ５…半導体素子、Ｃ１〜Ｃ６…充放電用コンデンサ、Ｌ１〜Ｌ７…電流経路、１…スイッチングアーム、２…上アーム、３…下アーム、５…第１の電極端子、６…第２の電極端子、７…雌ねじ部、１０…群間接続導体、１０ａ，１０ｂ…対向側板部、１０ｃ…連結板部、１０ｄ，１０ｅ…取付フランジ部、１１，１３…素子間接続導体、１２…第１の外部接続導体、１２ａ…側板部、１２ｂ…接続板部、１２ｃ…取付フランジ部、１４…第２の外部接続導体、１４ａ…側板部、１４ｂ…接続板部、１４ｃ…取付フランジ部、１５…絶縁部材、１６…固定ねじ、２０…直列回路、２２…第１の電極端子、２３…第２の電極端子、２４…雌ねじ部、３１…第１の外部接続導体、３２…第２の外部接続導体、３３…絶縁部材、４１，４２…並列回路、４３…充放電部、４４…素子間接続導体、４５…第１の外部接続導体、４６…第２の外部接続導体、４７…絶縁部材

Claims (9)

1. 少なくとも２つの回路素子を整列配置して直列に接続した直列回路を備えた電力変換装置であって、
   前記回路素子のそれぞれは、同一面側に少なくとも第１及び第２の電極端子が形成され、
   前記直列回路は、隣接する２つの回路素子のうち一方の第２の電極端子と他方の第１の電極端子とを素子間接続導体で接続し、隣接する回路素子が存在しない両端の回路素子のうち、接続相手のない第１の電極端子に第１の外部接続導体を接続し、接続相手のない第２の電極端子に第２の外部接続導体を接続した構成を有し、
   前記素子間接続導体は、隣接する他の接続導体との間でインダクタンスを相殺するインダクタンス相殺部が形成されており、
   前記素子間接続導体は、前記インダクタンス相殺部となる一対の対向側板部と、これら対向側板部の一端を連結する連結板部と、前記一対の対向側板部の他端からそれぞれ内方に突出して前記回路素子の電極端子に接続する取付フランジ部とを備え、
   前記一対の対向側板部と前記他の接続導体との間には、絶縁部材が配置されており、
   前記回路素子は、能動素子及び受動部品の少なくとも一方で構成されていること
   を特徴とする電力変換装置。
2. 複数の回路素子を整列配置して直列に接続した直列回路を有する電力変換装置であって、
   前記回路素子の夫々は、同一面側に少なくとも第１及び第２の電極端子が形成され、
   前記直列回路は、それぞれ複数の回路素子を直列に接続した第１の回路素子群及び第２の回路素子群を、外部出力端子を有する群間接続導体で接続した構成を有し、
   前記第１の回路素子群は、隣接する２つの回路素子のうち一方の第２の電極端子と他方の第１の電極端子とを素子間接続導体で接続し、隣接する回路素子が存在しない端部の回路素子のうち、接続相手のない第１の電極端子に第１の外部接続導体を接続した構成を有し、
   前記第２の回路素子群は、隣接する２つの回路素子のうち一方の第２の電極端子と他方の第１の電極端子とを素子間接続導体で接続し、隣接する回路素子が存在しない端部の回路素子のうち、接続相手のいない第２の電極端子に第２の外部接続導体を接続した構成を有し、
   前記群間接続導体及び前記素子間接続導体は、隣接する他の接続導体との間でインダクタンスを相殺するインダクタンス相殺部が形成されており、
   前記素子間接続導体は、前記インダクタンス相殺部となる一対の対向側板部と、これら対向側板部の一端を連結する連結板部と、前記一対の対向側板部の他端からそれぞれ内方に突出して前記回路素子の電極端子に接続する取付フランジ部とを備え、
   前記群間接続導体は、前記インダクタンス相殺部となる一対の対向側板部と、これら対向側板部の一端を連結する連結板部と、前記一対の対向側板部の他端からそれぞれ内方に突出して前記回路素子の電極端子に接続する取付フランジ部とを備え、
   前記素子間接続導体の一対の対向側板部と前記他の接続導体との間には、絶縁部材が配置されており、
   前記群間接続導体の一対の対向側板部と前記他の接続導体との間には、絶縁部材が配置されており、
   前記回路素子は、能動素子及び受動部品の少なくとも一方で構成されていること
   を特徴とする電力変換装置。
3. 前記他の接続導体は、前記第１及び第２の外部接続導体を有すること
   を特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
4. 前記群間接続導体との間に前記絶縁部材を配置した前記他の接続導体は、前記素子間接続導体の前記一対の対向側板部を有すること
   を特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
5. 前記素子間接続導体との間に前記絶縁部材を配置した前記他の接続導体は、前記群間接続導体の前記一対の対向側板部と、前記第１及び第２の外部接続導体とを有すること
   を特徴とする請求項２又は４に記載の電力変換装置。
6. 前記素子間接続導体は、前記回路素子の電極端子に対して固定部材によって着脱自在に固定されていること
   を特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記群間接続導体は、前記回路素子の電極端子に対して固定部材によって着脱自在に固定されていること
   を特徴とする請求項２、４又は５の何れか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記第１の外部接続導体及び第２の外部接続導体は、所定間隔を保って並設されていること
   を特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記回路素子として半導体素子を適用した直列回路と、回路素子としてコンデンサを適用した直列回路とが並列に接続されていること
   を特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の電力変換装置。

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