JP6979340B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関する。

従来、インダクタンス成分を有する誘導電動機や誘導加熱装置などの負荷の出力を容量制御するにあたり、負荷に供給する交流電力の周波数を調節可能とした電源装置が利用されている。電源装置は、商用電源から供給される交流電力を、一旦、順変換回路で直流電力に変換し、この直流電力を逆変換回路で交流電力に変換することにより、所望の周波数の交流電力が得られるようにした構成が一般的である。

逆変換回路の最大出力は、主に逆変換回路に採用される電力制御用のスイッチング素子の容量によって決定される。出力が小さい場合に、例えばＵ相及びＶ相の二相の出力を備える電源装置では、図１０に示すように、２つのスイッチング素子Ｑが直列に接続されてなるアームが相毎に１つ設けられた簡単な回路で構成される。

しかし、より大きな出力が要求される場合の逆変換回路は、相毎に複数のアームが並列に接続されて構成される（例えば、特許文献１参照）。このような逆変換回路は、特に周波数の低い領域で広く利用される回路であり、周波数が例えば数十ｋＨｚ以上に高くなると、並列に接続されたアーム間の僅かなインダクタンスの差により、複数のアームそれぞれの電流にばらつきが生じる。そこで、複数のアームそれぞれの電流のばらつきを抑制する構成も知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

特許文献２では、図１１に示すように、バランサとしての、磁性体からなる円筒状のコアＴが用いられ、アームＵ１〜Ｕ４と出力端子ｔとを接続する４本の導線Ｌから異なる組み合わせで選択される２本の導線Ｌが１つのコアＴに挿通され、一方の導線ＬはコアＴの軸方向の一端側からコアＴに挿通され、他方の導線ＬはコアＴの軸方向の他端側から挿通されている。１つのコアＴに挿通された２本の導線Ｌに流れる電流値が同じ場合、コアＴに発生する磁束が互いに打ち消し合う状態となり、コアＴはインダクタとして作用しない。一方、電流値が異なる場合には、電流値の差の大きさに応じてコアＴに磁束が発生し、発生した磁束に対応するインダクタンスがコアＴに生じる。このインダクタンスは、２本の導線Ｌに流れる電流のばらつきを小さくする方向に作用する。特許文献２では、複数のコアＴによって電流のばらつきが５％以下に抑制されている。

特許文献３では、図１２に示すように、１つのＵ相アームと１つのＶ相アームとで１系統の逆変換回路が構成され、合計４系統の逆変換回路（ブロック１〜４）が構成されており、ブロック毎に一対の出力導体３２０に接続されている。そして、一対の出力端子３３０から最も遠い位置に接続されるブロック４の接続位置と一対の出力端子３３０との間のインダクタンスを基準として、例えばブロック１の接続位置と一対の出力端子３３０との間のインダクタンスと基準との差と同じインダクタンスとなるように、ブロック１を一対の出力導体３２０に接続している一対の接続導体の導体間距離を広くする。同様に、ブロック２，３の接続位置に応じてブロック２，３それぞれの一対の接続導体の導体間距離を広くする。この構成により、インダクタンスの差による４系統の逆変換回路それぞれのアームの電流にばらつきが生じることを抑制している。

特許第２８１６６９２号公報 特開平１１−２９９２５２号公報 特許第４４４５２１６号公報

特許文献２に記載の電源装置では、逆変換回路が偶数系統の回路構成に限られ、汎用性に欠ける。これに対して、特許文献３に記載の電源装置では、逆変換回路が偶数系統の回路構成に限られず、汎用性の向上が図られる。しかし、各ブロックの一対の接続導体の導体間距離を広くすることによって一対の接続導体のインダクタンスを大きくする場合に、接続導体の導体幅が狭いほどインダクタンスは大きくなるが、一方で接続導体による損失は増加する。接続導体による損失を低減するには相応の導体幅が必要であり、相応の導体幅を確保すると、逆変換回路の数が比較的多い場合に、必要なインダクタンスを得るための一対の接続導体の導体間距離が過度に大きくなって構造が複雑となる虞がある。また、数十ｍｍ以上の導体間距離では、導体間距離を大きくしてもインダクタンスがあまり変化せず、必要なインダクタンスを得られない虞もある。そして、導体間距離の増大に伴い、アームの周囲への漏れ磁束が増大し、スイッチング素子及びその制御基板に対するノイズの増大が懸念され、また、スイッチング素子及びその制御基板が漏れ磁束によって誘導加熱されるローカルヒーティングも懸念される。

本発明は、このような問題点に鑑みて、各出力相の複数のアームの電流ばらつきを簡単な構成で抑制でき、製造性の向上及び装置コストの低減を図ることができる電源装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の電源装置は、直流電力を、複数相の出力を備える交流電力に変換して出力する電源装置であって、出力相毎に、出力導体と、直列に接続された２つのスイッチング素子をそれぞれ含む複数のアームと、前記複数のアームそれぞれの前記２つのスイッチング素子の直列接続点を前記出力導体に接続する接続導体と、を有する。

本発明によれば、各出力相の複数のアームの電流ばらつきを簡単な構成で抑制でき、製造性の向上及び装置コストの低減を図ることができる電源装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、電源装置の一例のブロック図である。 図１の電源装置の逆変換回路の回路図である。 図１の電源装置の逆変換回路の一例の正面図である。 図３の逆変換回路の側面図である。 図３の逆変換回路の上面図である。 図３の逆変換回路の変形例の正面図である。 図１の電源装置の逆変換回路の他の例の正面図である。 図７の逆変換回路の接続導体を流れる電流の模式図である。 図８の逆変換回路の接続導体から切り欠きが省かれた場合の接続導体を流れる電流の模式図である。 従来の電源装置の逆変換回路の回路図である。 従来の他の電源装置の逆変換回路の模式図である。 従来の他の電源装置の逆変換回路の模式図である。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、電源装置のブロック図である。図２は、図１の電源装置の逆変換回路の回路図である。

〔電源装置の構成〕
図１に示す電源装置１００は、商用電源から供給される交流電力を所定の周波数の交流電力に変換するものであり、順変換回路１１０と、逆変換回路１２０とを備える。

順変換回路１１０は、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、変換した直流電力を逆変換回路１２０に供給する。順変換回路１１０は、制御電極であるゲートを備えた能動的な整流素子である例えばサイリスタと、このサイリスタで整流した脈動を含む直流電力を平滑する平滑素子である例えばコンデンサやリアクトルを有している。サイリスタは、導通時間を制御することにより直流や交流出力の電圧又は電流が所定のものとなるように制御される。また、サイリスタ等の能動的な整流素子に替えて、受動的な整流素子である例えばダイオードを用いて整流してもよい。

逆変換回路１２０は、順変換回路１１０から供給される直流電力を複数相の出力を備える交流電力に変換して出力する。本例では、逆変換回路１２０の出力に接続される負荷が誘導加熱コイルであって、逆変換回路１２０は、Ｕ相とＶ相との２相の出力を備えるものとして説明するが、逆変換回路１２０は、Ｕ相とＶ相とＷ相との３相の出力を備えてもよく、出力の相数は負荷に応じて適宜設定される。

図２に示すように、逆変換回路１２０は、順変換回路１１０から直流電力が供給される一対の入力端子１２１を有している。一対の入力端子１２１間には、コンデンサＣが接続されている。また、一対の入力端子１２１間には、例えばＳｉ製又はＳｉＣ製のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの一対のスイッチング素子１２２からなり、一方のスイッチング素子１２２のソースが他方のスイッチング素子１２２のドレインに直列に接続されてなるアームが、Ｕ相及びＶ相の相毎に、複数並列に接続されている。各スイッチング素子１２２のゲートには、図示しない位相同期ループ回路が送出する制御電圧信号が入力される。位相同期ループ回路は、電源装置１００から出力される交流電力の周波数が負荷の共振周波数となるように制御する。

本例では、Ｕ相及びＶ相の相毎に４つのアームが設けられており、スイッチング素子１２２Ａ１，１２２Ｂ１によって第１のＵ相アームＵ１が構成され、スイッチング素子１２２Ａ２，１２２Ｂ２によって第２のＵ相アームＵ２が構成され、スイッチング素子１２２Ａ３，１２２Ｂ３によって第３のＵ相アームＵ３が構成され、スイッチング素子１２２Ａ４，１２２Ｂ４によって第４のＵ相アームＵ４が構成されている。同様に、スイッチング素子１２２Ｃ１，１２２Ｄ１によって第１のＶ相アームＶ１が構成され、スイッチング素子１２２Ｃ２，１２２Ｄ２によって第２のＶ相アームＶ２が構成され、スイッチング素子１２２Ｃ３，１２２Ｄ３によって第３のＶ相アームＶ３が構成され、スイッチング素子１２２Ｃ４，１２２Ｄ４によって第４のＶ相アームＶ４が構成される。なお、Ｕ相アーム及びＶ相アームは複数あればよく、アームの数は、電源装置１００の最大出力に応じて適宜設定される。

逆変換回路１２０は、Ｕ相出力導体１２３Ｕ及びＶ相出力導体１２３Ｖと、Ｕ相接続導体１２４Ｕ及びＶ相接続導体１２４Ｖとをさらに有する。Ｕ相接続導体１２４Ｕは、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２の直列接続点と、Ｕ相出力導体１２３Ｕとに接続されており、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４は、共通の接続導体１２４Ｕを介してＵ相出力導体１２３Ｕに接続されている。また、Ｖ相接続導体１２４Ｖは、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれその２つのスイッチング素子１２２の直列接続点とＶ相出力導体１２３Ｖとに接続されており、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４は、共通の接続導体１２４Ｖを介してＶ相出力導体１２３Ｖに接続されている。Ｕ相出力導体１２３Ｕには出力端子１２５Ｕが設けられており、Ｖ相出力導体１２３Ｖには出力端子１２５Ｖが設けられており、これらの出力端子１２５Ｕ，１２５Ｖに負荷が接続される。Ｕ相出力導体１２３Ｕ、Ｖ相出力導体１２３Ｖ、Ｕ相接続導体１２４Ｕ及びＶ相接続導体１２４Ｖは、例えば導電性に優れる銅によって形成されたブスバー等が用いられる。

図３から図５は、逆変換回路１２０の構成例を示す。

Ｕ相アームＵ１を構成しているスイッチング素子１２２Ａ１とスイッチング素子１２２Ｂ１とは、個々にモジュール化されており、放熱器としての銅板１２６Ｕを挟んで背中合わせに配置されている。Ｕ相アームＵ２〜Ｕ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２もまた、銅板１２６Ｕを挟んで背中合わせに配置されている。銅板１２６Ｕを挟んで背中合わせに配置されているＵ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２は、ブリッジ導体１２７Ｕによって直列に接続されている。

Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４は銅板１２６Ｕに沿って一列に並んで配置されており、銅板１２６ＵはＵ相アームＵ１〜Ｕ４にまたがって設けられている。通電に伴いＵ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２に生じた熱は銅板１２６Ｕに伝わり、これらのスイッチング素子１２２は放熱される。銅板１２６Ｕには、冷却液が流通するパイプ（不図示）が密接して設けられており、銅板１２６Ｕは冷却液によって冷却される。

Ｕ相接続導体１２４Ｕは、略矩形の板状に形成されており、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４の並び方向に延びる第１辺Ｅ１と、第１辺Ｅ１と向かい合う第２辺Ｅ２と、第１辺Ｅ１及び第２辺Ｅ２それぞれの一端同士を繋ぐ第３辺Ｅ３と、第１辺Ｅ１及び第２辺Ｅ２それぞれの他端同士を繋ぐ第４辺Ｅ４とを有する。第１辺Ｅ１は、ブリッジ導体１２７Ｕに接続されており、すなわちＵ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２の直列接続点に接続されている。また、第２辺Ｅ２はＵ相出力導体１２３Ｕに接続されている。Ｕ相接続導体１２４Ｕには、冷却液が流通するパイプ（不図示）が密接して設けられており、Ｕ相接続導体１２４Ｕは冷却液によって冷却される。

Ｕ相出力導体１２３Ｕは、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４の並び方向に延びており、Ｕ相出力導体１２３Ｕの出力端子１２５Ｕは、Ｕ相出力導体１２３Ｕの延在方向の一端に設けられている。

Ｖ相アームＶ１を構成しているスイッチング素子１２２Ｃ１とスイッチング素子１２２Ｄ１とは、個々にモジュール化されており、放熱器としての銅板１２６Ｖを挟んで背中合わせに配置されている。Ｖ相アームＶ２〜Ｖ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２もまた、銅板１２６Ｖを挟んで背中合わせに配置されている。銅板１２６Ｖを挟んで背中合わせに配置されているＶ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２は、ブリッジ導体１２７Ｖによって直列に接続されている。

Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４は銅板１２６Ｖに沿って一列に並んで配置されており、放熱器としての銅板１２６ＶはＶ相アームＶ１〜Ｖ４にまたがって設けられている。通電に伴いＶ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２に生じた熱は銅板１２６Ｖに伝わり、これらのスイッチング素子１２２は放熱される。銅板１２６Ｖには、冷却液が流通するパイプ（不図示）が密接して設けられており、銅板１２６Ｖは冷却液によって冷却される。

Ｖ相接続導体１２４Ｖは、略矩形の板状に形成されており、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４の並び方向に延びる第１辺Ｅ１と、第１辺Ｅ１と向かい合う第２辺Ｅ２と、第１辺Ｅ１及び第２辺Ｅ２それぞれの一端同士を繋ぐ第３辺Ｅ３と、第１辺Ｅ１及び第２辺Ｅ２それぞれの他端同士を繋ぐ第４辺Ｅ４とを有する。第１辺Ｅ１は、ブリッジ導体１２７Ｖに接続されており、すなわちＶ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２の直列接続点に接続されている。また、第２辺Ｅ２はＶ相出力導体１２３Ｖに接続されている。Ｖ相接続導体１２４Ｖには、冷却液が流通するパイプ（不図示）が密接して設けられており、Ｖ相接続導体１２４Ｖは冷却液によって冷却される。

Ｖ相出力導体１２３Ｖは、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４の並び方向に延び且つＵ相出力導体１２３Ｕと平行に延びており、Ｖ相出力導体１２３Ｖの出力端子１２５Ｖは、Ｖ相出力導体１２３Ｖの延在方向の一端に設けられている。

なお、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４及びＶ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２は、いわゆる２ｉｎ１モジュールとして、一体にモジュール化されていてもよい。この場合に、２つのスイッチング素子１２２はモジュールの内部で直列に接続されるので、ブリッジ導体１２７Ｕ，１２７Ｖは省略される。

以上のとおりに構成された電源装置１００では、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４のスイッチング素子１２２Ａ１〜１２２Ａ４と、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４のスイッチング素子１２２Ｄ１〜１２２Ｄ４とが同期してオンとされる。また、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４のスイッチング素子１２２Ｂ１〜１２２Ｂ４と、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４のスイッチング素子１２２Ｃ１〜１２２Ｃ４とが同期してオンとされる。

例えばＵ相アームＵ１〜Ｕ４のスイッチング素子１２２Ａ１〜１２２Ａ４と、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４のスイッチング素子１２２Ｄ１〜１２２Ｄ４とがオンとされた際には、スイッチング素子１２２Ａ１〜１２２Ａ４それぞれから電流が出力され、これらの出力電流は、共通のＵ相接続導体１２４Ｕを通して負荷に流れ、共通のＶ相接続導体１２４Ｖを通して負荷からスイッチング素子１２２Ｄ１〜１２２Ｄ４それぞれに戻ってくる。このように、Ｕ相及びＶ相の相毎に、複数のアームに流れる電流は共通の接続導体を通るため、複数系統の逆変換回路が系統毎に異なる一対の接続導体によって一対の出力導体にそれぞれ接続される場合の接続位置の相違に起因する複数のアームの電流のばらつきが抑制され、接続位置に応じて一対の接続導体の導体間距離を広げる必要がなくなるので、電源装置の構成を簡単にできる。また、Ｕ相及びＶ相の相毎に、複数のアームを共通の接続導体を介して出力導体に接続するので、部品点数を削減でき、電源装置１００の構成を簡単にできる。

また、逆変換回路が複数系統に分割され、１系統の逆変換回路が１つのＵ相アームと１つのＶ相アームとで構成される場合に、例えば１つのＵ相アームの一方のスイッチング素子が破壊されて短絡状態となると、他方のスイッチング素子がオンされた際に１つのＵ相アーム内で短絡が発生し、他方のスイッチング素子に過大な短絡電流が流れて、他方のスイッチング素子も連鎖的に破壊される虞がある。これに対し、電源装置１００では、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４が共通の接続導体１２４Ｕに接続されているので、例えばＵ相アームＵ１の一方のスイッチング素子１２２Ａ１が破壊されて短絡状態となっても、Ｕ相アームＵ１の他方のスイッチング素子１２２Ｂ１がオンされた際に、このスイッチング素子１２２Ｂ１と、このスイッチング素子１２２Ｂ１と同期してオンされる他のＵ相アームＵ２〜Ｕ４のスイッチング素子１２２Ｂ２〜１２２Ｂ４とによって短絡電流を分担でき、短絡電流に対する耐性を高め、スイッチング素子の連鎖的な破壊を抑制することができる。

また、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４が一列に並んで配置されており、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２の直列接続点に接続されるＵ相接続導体１２４Ｕは幅広に形成される。同様に、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４が一列に並んで配置されており、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２の直列接続点に接続されるＶ相接続導体１２４Ｖもまた幅広に形成される。これにより、一対の接続導体１２４Ｕ，１２４Ｖのインダクタンスを低減でき、且つ一対の接続導体１２４Ｕ，１２４Ｖによる損失も低減できる。

また、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４が一列に並んで配置されており、放熱器としての銅板１２６ＵをＵ相アームＵ１〜Ｕ４にまたがって設け、１つの銅板１２６ＵによってＵ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２を冷却することができる。同様に、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４が一列に並んで配置されており、放熱器としての銅板１２６ＶをＶ相アームＶ１〜Ｖ４にまたがって設け、１つの銅板１２６ＶによってＶ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれの２つのスイッチング素子１２２を冷却することができる。これにより、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４及びＶ相アームＶ１〜Ｖ４それぞれに放熱器を設ける場合に比べて部品点数を削減できる。そして、１つの銅板１２６ＵによってＵ相アームＵ１〜Ｕ４を冷却し、１つの銅板１２６ＶによってＶ相アームＶ１〜Ｖ４を冷却することにより、銅板１２６Ｕ，１２６Ｖを冷却する冷却液が流通するパイプの設置、及びパイプに冷却液を供給するホースの取り回しを簡潔とし、電源装置１００の構成を簡単にできる。

また、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４がアーム毎に異なるＵ相接続導体に接続される場合には、冷却液が流通するパイプが接続導体毎に設けられるが、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４が共通のＵ相接続導体１２４Ｕに接続されているため、Ｕ相接続導体を冷却する冷却液が流通するパイプの設置、及びパイプに冷却液を供給するホースの取り回しを簡潔にできる。同様に、Ｖ相アームＶ１〜Ｖ４が共通のＶ相接続導体１２４Ｖに接続されているため、Ｖ相接続導体を冷却する冷却液が流通するパイプの設置、及び集約されパイプに冷却液を供給するホースの取り回しを簡潔にできる。これにより、電源装置１００の構成を簡単にできる。

なお、図６に示すように、Ｕ相接続導体１２４Ｕの第４辺Ｅ４に、Ｕ相接続導体１２４Ｕに流れる電流を検出するカレントトランス１２８を設けてもよい。上記のとおり、Ｕ相接続導体１２４Ｕは幅広に形成されており、Ｕ相接続導体１２４Ｕの第４辺Ｅ４にカレントトランス１２８の取付部１２９を容易に形成することができる。カレントトランス１２８がクランプ式のものである場合に、取付部１２９は、穴によって構成することができる。また、カレントトランス１２８がリング式のものである場合に、取付部１２９は、切り欠きと、この切り欠きの開口部両端に着脱可能に架け渡され且つリング式のカレントトランス１２８に挿通される導体とによって構成することができる。なお、取付部１２９は、Ｕ相接続導体１２４Ｕの第３辺Ｅ３に設けることもできる。また、図示は省略するが、Ｖ相接続導体１２４Ｖの第３辺Ｅ３又は第４辺Ｅ４にも、同様にカレントトランスを設けることができる。

図７は、逆変換回路１２０の他の構成例を示す。

図７に示す例は、Ｕ相接続導体１２４Ｕの第３辺Ｅ３に切り欠き１３０を設け、Ｖ相接続導体１２４Ｖの第３辺Ｅ３に切り欠き１３０を設けたものである。

Ｕ相接続導体１２４Ｕの第３辺Ｅ３は、Ｕ相出力導体１２３Ｕの出力端子１２５Ｕ側に位置しており、この第３辺Ｅ３に設けられている切り欠き１３０は、第３辺Ｅ３と向かい合う第４辺Ｅ４側に延びている。本例では、切り欠き１３０は、Ｕ相出力導体１２３Ｕに接続されているＵ相接続導体１２４Ｕの第２辺Ｅ２にも及んでおり、換言すれば、第２辺Ｅ２は、向かい合う第１辺Ｅ１より短く、第１辺Ｅ１に対して出力端子１２５Ｕ側とは反対側に偏倚している。そして、切り欠き１３０は、第１辺Ｅ１の垂直二等分線ＣＬ、すなわち第１辺Ｅ１の中点を通り且つ第１辺Ｅ１に垂直な線とＵ相出力導体１２３Ｕの側縁とが交差する箇所に向けて、第１辺Ｅ１の垂直二等分線ＣＬまで延びている。Ｖ相接続導体１２４Ｖの第３辺Ｅ３に設けられている切り欠き１３０も同様に構成されている。

図８は、図７の逆変換回路のＵ相接続導体１２４Ｕを流れる電流を模式的に示し、図９は、図７の逆変換回路のＵ相接続導体１２４Ｕから切り欠き１３０が省かれた場合のＵ相接続導体１２４Ｕを流れる電流を模式的に示す。

まず、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４は、Ｕ相出力導体１２３Ｕの出力端子１２５Ｕ側から、Ｕ相アームＵ１、Ｕ相アームＵ２、Ｕ相アームＵ３、Ｕ相アームＵ４の順に並んでＵ相接続導体１２４Ｕの第１辺Ｅ１に接続されている。そして、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれから負荷に電流が流れるものとして、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれから出力される電流は、基本的に出力端子１２５Ｕに至る最短経路を通り、Ｕ相接続導体１２４Ｕの第２辺Ｅ２に沿った縁部の出力端子１２５Ｕ側の一端に集まる。

図９に示すように、切り欠き１３０が省かれている場合に、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれから出力される電流は、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの端子ｔ１〜ｔ４と第２辺Ｅ２に沿った縁部の出力端子１２５Ｕ側の一端とを結ぶ線分Ｌ１ｂ〜Ｌ４ｂに沿って流れ、これらの線分Ｌ１ｂ〜Ｌ４ｂの長さは、Ｌ１ｂ＜Ｌ２ｂ＜Ｌ３ｂ＜Ｌ４ｂとなる。

一方、図８に示すように、切り欠き１３０が設けられている場合に、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれから出力される電流は、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの端子ｔ１〜ｔ４と第２辺Ｅ２に沿った縁部の出力端子１２５Ｕ側の一端とを結ぶ線分Ｌ１ａ〜Ｌ４ａに沿って流れ、これらの線分Ｌ１ａ〜Ｌ４ａの長さは、図９に示す線分Ｌ１ｂ，Ｌ４ｂに対してＬ１ｂ＜Ｌ１ａ〜Ｌ４ａ＜Ｌ４ｂとなり、線分Ｌ１ａ〜Ｌ４ａの長さの差の最大値は、図９に示した線分Ｌ１ｂ〜Ｌ４ｂの長さの差の最大値に比べて小さくなる。特に、切り欠き１３０が第１辺Ｅ１の垂直二等分線ＣＬまで延びている場合には、Ｌ２ａ＝Ｌ３ａ＜Ｌ１ａ＝Ｌ４ａとなり、線分Ｌ１ａ〜Ｌ４ａの長さの差の最大値は最も小さくなる。

このように、切り欠き１３０が設けられることにより、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれに流れる電流の経路長である線分Ｌ１〜Ｌ４の長さの差の最大値を小さくできる。これにより、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４それぞれの電流経路のインダクタンス及び抵抗を均一化でき、Ｕ相アームＵ１〜Ｕ４の電流ばらつきを一層抑制することができる。なお、切り欠き１３０は、Ｕ相接続導体１２４Ｕの第３辺Ｅ３から第４辺Ｅ４に向けて延びていればよく、第２辺Ｅ２から離間して設けられてもよい。

以上、説明したとおり、本明細書に開示された電源装置は、直流電力を、複数相の出力を備える交流電力に変換して出力する電源装置であって、出力相毎に、出力導体と、直列に接続された２つのスイッチング素子をそれぞれ含む複数のアームと、前記複数のアームそれぞれの前記２つのスイッチング素子の直列接続点を前記出力導体に接続する接続導体と、を有する。

また、本明細書に開示された電源装置は、前記複数のアームが、一例に並んで配置されており、前記接続導体は、前記複数のアームの並び方向に延びる第１辺を有する板状に形成され、前記複数のアームそれぞれの前記直列接続点が前記第１辺に接続されている。

また、本明細書に開示された電源装置は、前記出力導体が、前記複数のアームの並び方向に延び、且つ延在方向の一端に出力端子を有しており、前記接続導体は、前記第１辺と向かい合う辺であって前記出力導体に接続される第２辺と、前記出力端子側に位置する前記第１辺及び前記第２辺それぞれの一端同士を繋ぐ第３辺と、前記出力端子側とは反対側に位置する前記第１辺及び前記第２辺それぞれの一端同士を繋ぐ第４辺とを有し、前記第３辺には、前記第４辺に向けて延びる切り欠きが設けられている。

また、本明細書に開示された電源装置は、前記切り欠きが、前記第１辺の垂直二等分線まで延びている。

また、本明細書に開示された電源装置は、前記第３辺又は前記第４辺には、前記接続導体に流れる電流を検出するカレントトランスが設けられている。

また、本明細書に開示された電源装置は、前記複数のアームにまたがって設けられている放熱器を出力相毎に有する。

１００ 電源装置
１１０ 順変換回路
１２０ 逆変換回路
１２１ 入力端子
１２２ スイッチング素子
１２３Ｕ Ｕ相出力導体
１２３Ｖ Ｖ相出力導体
１２４Ｕ Ｕ相接続導体
１２４Ｖ Ｖ相接続導体
１２５Ｕ 出力端子
１２５Ｖ 出力端子
１２６Ｕ 銅板（放熱器）
１２６Ｖ 銅板（放熱器）
１２７Ｕ ブリッジ導体
１２７Ｖ ブリッジ導体
１２８ カレントトランス
１２９ 取付部
Ｃ コンデンサ
ＣＬ 垂直二等分線
Ｅ１ 第１辺
Ｅ２ 第２辺
Ｅ３ 第３辺
Ｅ４ 第４辺
Ｑ スイッチング素子
Ｕ１〜Ｕ４ Ｕ相アーム
Ｖ１〜Ｖ４ Ｖ相アーム

Claims (4)

1. 直流電力を、複数相の出力を備える交流電力に変換して出力する電源装置であって、
   出力相毎に、
   出力導体と、
   直列に接続された２つのスイッチング素子をそれぞれ含み、一例に並んで配置された複数のアームと、
   前記複数のアームの並び方向に延びる第１辺を有する板状に形成され、前記複数のアームそれぞれの前記２つのスイッチング素子の直列接続点を前記出力導体に接続し、前記複数のアームそれぞれの前記直列接続点が前記第１辺に接続されている接続導体と、
   を有し、
   前記出力導体は、前記複数のアームの並び方向に延び、且つ延在方向の一端に出力端子を有しており、
   前記接続導体は、前記第１辺と向かい合う辺であって前記出力導体に接続される第２辺と、前記出力端子側に位置する前記第１辺及び前記第２辺それぞれの一端同士を繋ぐ第３辺と、前記出力端子側とは反対側に位置する前記第１辺及び前記第２辺それぞれの一端同士を繋ぐ第４辺とを有し、
   前記第３辺には、前記第４辺に向けて延びる切り欠きが設けられている電源装置。
2. 請求項１記載の電源装置であって、
   前記切り欠きは、前記第１辺の垂直二等分線まで延びている電源装置。
3. 請求項１又は２記載の電源装置であって、
   前記第３辺又は前記第４辺には、前記接続導体に流れる電流を検出するカレントトランスが設けられている電源装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載の電源装置であって、
   前記複数のアームにまたがって設けられている放熱器を出力相毎に有する電源装置。

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