JP5720175B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ装置におけるスナバコンデンサの固定方法に関する。

図６（斜視図），図７（側面図）は、従来の一般的なインバータ装置１ａの一例を示す構成図である。図６，図７に示すように、インバータ装置１ａは、半導体モジュール（例えば、ＩＧＢＴ等）２を有し、この半導体モジュール２にスナバコンデンサ５が接続されている。前記スナバコンデンサ５は、接続端子５ａによって＋極銅板３，−極銅板４と共に、半導体モジュール２の主端子２ａに接続されている。

しかしながら、前記スナバコンデンサ５は、半導体モジュール２との固定箇所が接続端子５ａのみであるため、振動が生じた場合、接続端子５ａが破損する恐れがあった。

すなわち、図８に示すように、スナバコンデンサ５は、接続端子５ａが設けられた前面側は固定されているものの、接続端子５ａが設けられていない背面側は固定されていない。そのため、振動が生じた場合、スナバコンデンサ５は前面側の接続端子５ａを支点として背面側が振られることとなる。その結果、接続端子５ａの折曲部５ｂに負担がかかり、接続端子５ａが破損する恐れがあった。

この問題を解決する手段として、スナバコンデンサ５に接続端子５ａ以外の固定手段を設ける方法が知られている。

例えば、図９（斜視図），図１０（平面図）に示すインバータ装置１ｂは、スナバコンデンサ５に底面から側面側に突出する固定用端子５ｃを設け、この固定用端子５ｃと−極銅板４とを接続するものである。

このインバータ装置１ｂの場合、スナバコンデンサ５は、接続端子５ａにより半導体モジュール２と接続されると共に、固定用端子５ｃにより−極銅板４に接続される。その結果、振動が発生しても、スナバコンデンサ５は接続端子５ａを支点として背面側が振られることが抑制され、接続端子５ａが破損することを抑制することが可能となる。

また、図１１（スナバコンデンサ斜視図），図１２（インバータ装置断面図）に示すインバータ装置１ｃは、スナバコンデンサ５の上端部背面側に穿設孔５ｄを有する突出部５ｅを形成し、この突出部５ｅと板金（例えば、インバータ装置１ｂの筐体等に固定された板金）６とを接続する構成が用いられている。

このインバータ装置１ｃの場合、スナバコンデンサ５は接続端子５ａにより半導体モジュール２と接続されると共に、突出部５ｅにより板金６に接続される。その結果、振動が発生しても、スナバコンデンサ５は接続端子５ａを支点として背面側が振られることが抑制され、接続端子５ａが破損することを抑制することが可能となる。

特開平０８−３３３４６号公報（段落［００１５］〜［００２７］，第１図） 特開平０５−２１７８１０号公報（段落［００１１］〜００２０），第１図）

しかしながら、図９，図１０に示すインバータ装置１ｂ、および図１１，図１２に示すインバータ装置１ｃは、以下に示す問題点があった。

すなわち、図９，図１０に示すインバータ装置１ｂは、図１３に示すように、固定用端子５ｃを−極銅板４（または、＋極銅板３）に接続しなければならないため、ネジ締めを行う箇所が増加してしまっていた。そのため、スナバコンデンサ５の取付作業が煩雑であり、迅速な作業が困難であった。

また、図１４に示すようにインバータ装置１ｂは、スナバコンデンサ５の固定用端子５ｃを−極銅板４（または、＋極銅板３）に接続するため、−極銅板４を斜線部分だけ余計に広く設計しなければならなかった。その結果、−極銅板４の面積が増加し、インバータ装置１ｂのコストが増加する問題があった。

一方、インバータ装置１ｃは、図１５に示すように、突出部５ｅを板金６に接続しなければならないため、ネジ締めを行う箇所が増加してしまっていた。そのため、スナバコンデンサ５の取付作業が煩雑であり、迅速な作業が困難であった。

以上示したようなことから、ネジ締め箇所を増加させることなく、スナバコンデンサの接続端子の破損を抑制するインバータ装置を提供することが主な課題となる。

本発明は、前記従来の問題に鑑み案出されたもので、その一態様は、半導体モジュールの主端子に対して、スナバコンデンサの前方側に設けられた接続端子を＋極銅板，−極銅板と共に接続したインバータ装置であって、前記スナバコンデンサは嵌入突部を備え、前記＋極銅板と−極銅板のうち少なくとも一方に、前記嵌入突部を係止する係止孔が穿設されたことを特徴とする。

また、前記嵌入突部はスナバコンデンサの背面から立設し、前記＋極銅板，−極銅板は、三段に折り曲げられた段差状に形成され、前記半導体モジュールの主端子に接続するためのボルト孔を有する基部と、この基部の一側端から直角に折り曲げられて前記基部に対して垂直方向に延在している中間部と、この中間部の一側端から直角に折り曲げられて前記基部に対して水平方向に延在している先端部と、を有し、前記中間部に、スナバコンデンサの嵌入突部を係止する係止孔が形成される構成としてもよい。

さらに、前記嵌入突部は、スナバコンデンサの底面から立設し、前記＋極銅板，−極銅板は、平板状に形成され、前記半導体モジュールの主端子と接続されるボルト孔が穿設された接続部と、この接続部の一側端から接続部の短手方向に延在する積層部と、を有し、前記接続部にスナバコンデンサの嵌入突部を係止する係止孔が形成される構成としてもよい。

また、前記嵌入突部は円柱状に形成され、前記係止孔は、前記嵌入突部の直径と同一または僅かに大きい寸法に形成される構成としてもよい。

さらに、前記嵌入突部は、一端がスナバコンデンサに支持され、円柱状に形成された脚部と、その脚部の他端側に形成され、前記脚部よりも大きな直径の円盤状の係止片と、で形成され、前記係止孔は、前記係止片よりも大きな直径の大径孔と、前記係止片よりも小さな直径で、かつ、前記脚部よりも大きな直径の小径孔と、が一部重なったダルマ状の孔で形成される構成としてもよい。

本発明によれば、ネジ締め箇所を増加させることなく、スナバコンデンサの接続端子の破損を抑制するインバータ装置を提供することが可能となる。

実施形態１におけるインバータ装置（１ｄ）の側面図である。 実施形態１におけるスナバコンデンサの斜視図である。 実施形態１におけるインバータ装置（１ｄ）の分解図である。 実施形態２におけるスナバコンデンサの構成図である。 実施形態２におけるインバータ装置（１ｅ）の組立図である。 従来の一般的なインバータ装置の一例（１ａ）を示す斜視図である。 従来の一般的なインバータ装置の一例（１ａ）を示す側面図である。 従来の一般的なインバータ装置の一例（１ａ）を示す拡大側面図である。 従来の一般的なインバータ装置の他例（１ｂ）を示す斜視図である。 従来の一般的なインバータ装置の他例（１ｂ）を示す平面図である。 従来の一般的なスナバコンデンサを示す斜視図である。 従来の一般的なインバータ装置の他例（１ｃ）を示す断面図である。 従来の一般的なインバータ装置の他例（１ｂ）を示す平面図である。 従来の一般的なインバータ装置の他例（１ｂ）を示す平面図である。 従来の一般的なインバータ装置の他例（１ｃ）を示す断面図である。

本発明のインバータ装置は、スナバコンデンサに嵌入突部を設け、この嵌入突部を＋極銅板，−極銅板のうち少なくとも一方に穿設された係止孔に嵌め込むものである。これにより、スナバコンデンサは、接続端子と嵌入突部とで固定されることとなり、ネジの締付点数を増加させることなく、スナバコンデンサの接続端子を支点として背面側が振られることが抑制される。その結果、スナバコンデンサの接続端子の破損を抑制することが可能となる。

［実施形態１］
図１は、本実施形態１におけるインバータ装置１ｄの側面図である。図１に示すように、本実施形態１におけるインバータ装置１ｄは、半導体モジュール（例えば、ＩＧＢＴ等）２と、前記半導体モジュール２に接続される＋極銅板３，−極銅板４と、前記＋極銅板３と−極銅板４との間に介挿される絶縁紙７と、前記＋極銅板３，−極銅板４と共に半導体モジュール２に接続されるスナバコンデンサ５と、を備える。

図３の分解図に示すように、前記半導体モジュール２は、＋極と−極の主端子２ａ，２ａを有し、前記主端子２ａ，２ａには、＋極銅板３，−極銅板４，スナバコンデンサ５を接続するためのボルト９，９等が螺入されるボルト孔が螺刻されている。

前記スナバコンデンサ５は、半導体モジュール２のターンオフやターンオンの際の過電圧や急峻な電圧変化を低減するために、半導体モジュール２に接続されるものである。このスナバコンデンサ５は、通常、樹脂等から成るケースに覆われている。

本実施形態１のスナバコンデンサ５には、スナバコンデンサ５の前面側下端部から突出し、半導体モジュール２の主端子２ａ，２ａに接続される２つの接続端子５ａ，５ａが設けられている。この接続端子５ａ，５ａは平面視矩形状に形成され、その中央付近にボルト９，９を挿通するためのボルト孔５ｆ，５ｆが穿設されている。

また、図２に示すように、本実施形態１におけるスナバコンデンサ５には、背面に２つの嵌入突部（例えば、樹脂等から成る嵌入突部）８ａ，８ａが立設している。該嵌入突部８ａ，８ａは、一端がスナバコンデンサ５の背面に支持された略円柱状に形成されており、他端側はテーパ状に形成されている。

前記＋極銅板３は、三段に折り曲げられた段差状に形成され、前記半導体モジュール２の主端子２ａに接続するためのボルト孔３ｄを有する基部３ａと、この基部３ａの一側端から直角に折り曲げられて前記基部３ａに対して垂直方向に延在している中間部３ｂと、この中間部３ｂの一側端から直角に折り曲げられて前記基部３ａに対して水平方向に延在している先端部３ｃと、を有している。

前記＋極銅板３の中間部３ｂには、前記嵌入突部８ａが挿通される係止孔３ｅ，３ｅが形成されている。この係止孔３ｅ，３ｅの直径寸法は、前記嵌入突部８ａの直径寸法と同一または僅かに大きく設計されている。

前記−極銅板４は、前記＋極銅板３と同様に、三段に折り曲げられた段差状に形成され、前記半導体モジュール２の主端子２ａに接続するためのボルト孔４ｄを有する基部４ａと、この基部４ａの一側端から直角に折り曲げられて前記基部４ａに対して垂直方向に延在している中間部４ｂと、この中間部４ｂの一側端から直角に折り曲げられて前記基部４ａに対して水平方向に延在している先端部４ｃと、を有している。

前記−極銅板４の中間部４ｂには、前記嵌入突部８ａが挿通される逃がし孔４ｅ，４ｅが穿設されている。この逃がし孔４ｅ，４ｅの直径寸法は、前記嵌入突部８ａの直径寸法よりも充分に大きく設計されている。

前記絶縁紙７は、前記＋極銅板３，−極銅板４と同様に、三段に折り曲げられた段差状に形成され、基部７ａと、この基部７ａの一側端から直角に折り曲げられて前記基部７ａに対して垂直方向に延在している中間部７ｂと、前記中間部７ｂの一側端から直角に折り曲げられて前記基部７ａに対して水平方向に延在している先端部７ｃと、を有している。

前記絶縁紙７の中間部７ｂには、前記嵌入突部８ａが挿通される逃がし孔７ｅ，７ｅが穿設されている。この逃がし孔７ｅ，７ｅの直径寸法は、前記嵌入突部８ａの直径寸法よりも充分に大きく設計されている。

本実施形態１のインバータ装置１ｄを組み立てる際には、図３に示すように、まず、−極銅板４，絶縁紙７，＋極銅板３を下から順に重ね、それぞれの中間部４ｂ，７ｂ，３ｂの係止孔３ｅ，逃がし孔４ｅ，７ｅの位置を合わせる。なお、絶縁紙７を＋極銅板３と−極銅板４との間に介挿することにより、＋極銅板３と−極銅板４との絶縁が確保される。次に、その係止孔３ｅ，逃がし孔４ｅ，７ｅに、スナバコンデンサ５の嵌入突部８ａ，８ａを挿通させる。この時、嵌入突部８ａは係止孔３ｅに係止されることとなる。

この状態で、スナバコンデンサ５の接続端子５ａ，５ａのボルト孔５ｆ，５ｆと、＋極銅板３，−極銅板４のボルト孔３ｄ，４ｄと、を半導体モジュール２の主端子２ａのボルト孔の位置に合わせてボルト９，９等により締め付ける。これにより、スナバコンデンサ５，＋極銅板３，−極銅板４が半導体モジュール２に固定される。

このように、スナバコンデンサ５の嵌入突部８ａを＋極銅板３の係止孔３ｅに嵌入させることにより、スナバコンデンサ５は、接続端子５ａにより主端子２ａに接続されると共に、嵌入突部８ａにより＋極銅板３の係止孔３ｅに固定されることとなる。そのため、振動が発生しても、前記嵌入突部８ａによって、スナバコンデンサ５が接続端子５ａを支点として背面側が振られることが抑制される。その結果、振動発生時の前記接続端子５ａの負荷は小さくなり、接続端子５ａが破損することを抑制することが可能となる。

また、本実施形態１のインバータ装置１ｄは、スナバコンデンサ５の接続端子５ａの破損防止のために別途ネジ止めを行うことが不要なため、従来のインバータ装置１ｂ，１ｃと比較して、作業工数を削減することができ、施工性の向上を図ることが可能となる。また、ネジ止めを行うために、＋極銅板３，−極銅板４の面積を広げる必要がない。

さらに、前記嵌入突部８ａ，８ａは、その他端側がテーパ状に形成されているため、係止孔３ｅ，逃がし孔４ｅ，７ｅに容易に挿通することができる。

［実施形態２］
次に、本実施形態２におけるインバータ装置１ｅを、図４，図５に基づいて説明する。なお、実施形態１と同様の部分については、同一または対応する符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図４（ａ）斜視図，（ｂ）側面図は、本実施形態２におけるスナバコンデンサ５を示す構成図である。本実施形態２におけるスナバコンデンサ５は、図４に示すように、底面から２つの嵌入突部（例えば、樹脂等から成る嵌入突部）８ｂ，８ｂが立設している。

この嵌入突部８ｂは、縦断面略Ｔ字状に形成され、一端が前記スナバコンデンサ５の底面に支持された脚部８ｃと、この脚部８ｃの他端に形成された係止片８ｄと、で形成されている。前記脚部８ｃは略円柱状に形成され、前記係止片８ｄは前記脚部８ｃの直径よりも大きな直径の円盤状に形成されている。

図５に示すように、本実施形態２における−極銅板４は平板状に形成されており、半導体モジュール２の主端子２ａ，２ａと接続されるボルト孔４ｄが穿設された接続部４ｆと、この接続部４ｆの一側端から接続部４ｆの短手方向に延在する積層部４ｇと、で平面視略Ｌ字状に形成されている。

また、＋極銅板３も−極銅板４と同様に平板状に形成されており、半導体モジュール２の主端子２ａと接続されるボルト孔３ｄが穿設された接続部３ｆと、この接続部３ｆの一側端から接続部３ｆの短手方向に延在する積層部３ｇと、で形成される。ただし、積層部３ｇは、−極銅板４の積層部４ｇとは逆方向に延在し、平面視略Ｌ字状を裏返した形状に形成されている。

前記＋極銅板３，−極銅板４の接続部３ｆ，４ｆには、それぞれスナバコンデンサ５の嵌入突部８ｂ，８ｂが係止される係止孔１０が形成されている。この係止孔１０は、前記嵌入突部８ｂの係止片８ｄよりも大きな直径の大径孔と、前記嵌入突部８ｂの係止片８ｄよりも小さな直径でかつ前記脚部８ｃよりも大きな直径の小径孔と、が一部重なったダルマ状に形成されている。

本実施形態２のインバータ装置１ｅを組み立てる際には、＋極銅板３，絶縁紙７，−極銅板４を下から順に重ね、＋極銅板３と−極銅板４のボルト孔３ｄ，４ｄを半導体モジュール２の主端子２ａのボルト孔の位置に合わせる。この時、＋極銅板３の積層部３ｇと−極銅板の積層部４ｇとの間に矩形の絶縁紙７を介挿することにより、＋極銅板３と−極銅板４の絶縁が確保される。

次に、（１）の矢印に示すように、＋極銅板３，−極銅板４の係止孔１０，１０の大径孔にスナバコンデンサ５の嵌入突部８ｂを係止片８ｄが通り抜けるまで挿通する。その状態で、（２）の矢印に示すように、スナバコンデンサ５を半導体モジュール２側にずらして、前記嵌入突部８ｂを係止孔１０の小径孔側にずらす。これにより、嵌入突部８ｂの係止片８ｄが、係止孔１０の小径孔に係止することとなる。

その状態で、スナバコンデンサ５のボルト孔５ｆ，５ｆ，＋極銅板３のボルト孔３ｄ，−極銅板４のボルト孔４ｄを、半導体モジュール２の主端子２ａ，２ａの位置に合わせてボルト等により締付ける。これにより、スナバコンデンサ５，＋極銅板３，−極銅板４が半導体モジュール２に接続される。

このように、スナバコンデンサ５の嵌入突部８ｂを＋極銅板３，−極銅板４の係止孔１０に係止させることにより、スナバコンデンサ５は接続端子５ａにより主端子２ａに接続される共に、嵌入突部８により＋極銅板３，−極銅板４の係止孔１０に固定されることとなる。そのため、振動が発生しても、前記嵌入突部８ｂにより、スナバコンデンサ５が接続端子５ａを支点として背面側が振られることが抑制される。その結果、振動発生時の前記接続端子５ａの負荷は小さくなり、接続端子５ａが破損することを抑制することが可能となる。

また、本実施形態２のインバータ装置１ｅは、スナバコンデンサ５の接続端子５ａの破損防止のために別途ネジ止めを行うことが不要なため、従来のインバータ装置１ｂ，１ｃと比較して、作業工数を削減することができ、施工性の向上を図ることが可能となる。また、別途ネジ止めを行うことが不要なため、＋極銅板３，−極銅板４の面積を小さくすることができ、低コスト化を図ることが可能となる。

さらに、本実施形態２のインバータ装置１ｅは、スナバコンデンサ５を固定するために、＋極銅板３，−極銅板４に、中間部３ｂ，４ｂを設ける必要がない。すなわち、＋極銅板３，−極銅板４は平板状に形成されているため、インバータ装置１ｅの省スペース化を図ることが可能となる。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、実施形態１，２では、２つの嵌入突部８ａ（または、８ｂ）が設けられているが、振動発生時にスナバコンデンサ５の背面側の振動を抑制できれば１つでも良く、逆に２つ以上の複数でもよい。さらに、嵌入突部を設ける位置は、実施形態１でスナバコンデンサの背面，実施形態２でスナバコンデンサの底面であれば良く、詳細な位置は適宜設計して良い。

なお、本実施形態１，２では、スナバコンデンサ５の接続端子５ａは、スナバコンデンサ５の前面側下端部から突出させたが、従来のインバータ装置１ａ〜１ｃのように、スナバコンデンサ５の底面前方側から突出させてもよい。また、前記接続端子５ａは、平面視矩形状以外の形状でもよい。

また、実施形態１では、＋極銅板３に係止孔３ｅを穿設したが、＋極銅板３と−極銅板４とのうち少なくとも一方に係止孔３ｅが形成されていればよい。

１ａ〜１ｅ…インバータ装置
２…半導体モジュール
２ａ…主端子
３…＋極銅板
４…−極銅板
５…スナバコンデンサ
５ａ…接続端子
８ａ，８ｂ…嵌入突部
３ｅ，１０…係止孔
３ａ，４ａ，７ａ…基部
３ｂ，４ｂ，７ｂ…中間部
３ｃ，４ｃ，７ｃ…先端部
３ｆ，４ｆ…接続部
３ｇ，４ｇ…積層部
８ｃ…脚部
８ｄ…係止片

Claims (3)

1. 半導体モジュールの主端子に対して、スナバコンデンサの前方側に設けられた接続端子を＋極銅板，−極銅板と共にボルト締め接続したインバータ装置であって、
   前記スナバコンデンサは嵌入突部を備え、
   前記＋極銅板と−極銅板のうち少なくとも一方に前記嵌入突部を係止する係止孔が穿設され、
   前記半導体モジュールの主端子に対してスナバコンデンサの接続端子をボルト締め接続し、前記嵌入突部を前記係止孔に挿通することにより、前記スナバコンデンサを固定することを特徴とするインバータ装置。
2. 前記嵌入突部は、略円柱状に形成されスナバコンデンサの背面から立設し、一端がスナバコンデンサの背面に支持され、他端側はテーパ状に形成され、
   前記＋極銅板，−極銅板は、三段に折り曲げられた段差状に形成され、前記半導体モジュールの主端子に接続するためのボルト孔を有する基部と、この基部の一側端から直角に折り曲げられて前記基部に対して垂直方向に延在している中間部と、この中間部の一側端から直角に折り曲げられて前記基部に対して水平方向に延在している先端部と、を有し、
   前記中間部に、スナバコンデンサの嵌入突部を係止する係止孔が形成され、
   前記係止孔は、前記嵌入突部の直径と同一または僅かに大きい寸法に形成されたことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 前記嵌入突部は、スナバコンデンサの底面から立設し、
   前記＋極銅板，−極銅板は、平板状に形成され、前記半導体モジュールの主端子と接続されるボルト孔が穿設された接続部と、この接続部の一側端から接続部の短手方向に延在する積層部と、を有し、前記接続部にスナバコンデンサの嵌入突部を係止する係止孔が形成され、
   前記嵌入突部は、
   一端がスナバコンデンサに支持され、円柱状に形成された脚部と、
   その脚部の他端側に形成され、前記脚部よりも大きな直径の円盤状の係止片と、で形成され、
   前記係止孔は、前記係止片よりも大きな直径の大径孔と、前記係止片よりも小さな直径で、かつ、前記脚部よりも大きな直径の小径孔と、が一部重なったダルマ状の孔で形成されたことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。

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