JPH02174564A

JPH02174564A - インバータの主回路構造

Info

Publication number: JPH02174564A
Application number: JP63325906A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mitsumaru; 三丸　和洋; Yutaka Sato; 豊佐藤
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1990-07-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は半導体制御素子を用いたインバータの主回路構
造に関するものである。

（従来の技術）電力用半導体制御素子の中で電極と金属ケース部が絶縁
され、放熱器との絶縁を不要としたもの（例えばＭＧ４
００ＨＩＵＳ１等）かある。

このような絶縁形の電力用半導体制御素子は冷却フィン
に直接取付けることかでき簡単な構造とすることができ
るので汎用インバータ等に広く採用されている。この素
子を用いた一般的な従来の主回路構造を第６図に示す。

この従来例は第７図に示す回路を構成し、２素子を並列
接続（２パラ）にした３相ブリツジのインバータ主回路
である。

第６図に示すように、冷却フィン３０．４０は素子を取
り付ける側が平面で反対側に冷却のためのフィンを備え
ている。このような主回路構造では、インバータ出力容
量か大きくなるにつれ並列接続の素子数が増え冷却フィ
ン３０．４０の冷却能力も大きく要求され必然的に外形
寸法か大きくなる。また、冷却フィン３０．４０のフィ
ン効率を良くするため素子３１〜３６．４１〜４６は分
散して取り（＝ｊけられている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、最近の電力用半導体制御素子は高速スイ
ッチング特性を有しＰＷＭインバータの変調周波数か高
周波化して来ており、従来の構造では大容量化および高
周波化に限界がある。すなわち、素子の配置が分散して
いるので容量が増大するにつれて外形寸法も大きくなり
配線のインピダンスの減少化に限界がある。特に浮遊イ
ンダクタンスによる転流サージ電圧が大きくなり素子の
耐圧が有効に利用できない。またサージ電圧がノイズ源
となって他の電子回路に種々の悪影響を及ぼす要因とな
っている。

本発明は」二足問題点に鑑みてなされたものでヒートパ
イプを用いた強力な冷却体上に半導体素子を集中的に配
設して配線のインピーダンスを増大することなく高周波
においても出力容量を増大させ、更に小形化することの
可能なインバータの主回路構造を得ることを目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は、電極と金属ケース
部が絶縁された半導体素子を用いて直流を交流に変換す
るインバータの主回路構造において、ヒートパイプによ
って冷却される長方形状の金属の冷却体を設け、半導体
素子の主回路端子か前記冷却体の長手方向に並ぶ様に複
数の半導体素子を近接して配設し、該主回路端子を直流
回路の正側および負側に接続する正側および負側の接続
導体を近接させて構成する。

（作　用）上記構成により各半導体素子が近接しても十分な冷却効
果が得られると共に配線のインピーダンスか減少し、浮
遊インダクタンス、特に転流時における直流電源と素子
間の浮遊インダクタンスの低減により転流サージ電圧が
減少する。これにより素子の耐圧を有効に利用すること
か可能となり、また、高周波化、大容量化および小形化
が可能となる。

（実施例）本発明の実施例を第１図に示す。この実施例は２パラで
ブリッジ接続したもので同図（ａ）は外形図、同図（ｂ
）はその回路図である。第１図（ａ）は主回路構造を正
面から見た図で、第２図はそれを解り易く示した斜視図
である。同図において冷却体１はアルミニウムや銅等の
熱伝導率の良い長方形状の金属ブロックで成り、その長
手方向に半導体素子４〜７がネジ４ａ〜７ａにより近接
して取り付けられている。この場合、各素子の主回路端
子４ｂ〜７ｂ、４０〜７Ｃが冷却体１の長手方向の直線
上に並ぶように配設されている。なお、半導体素子はＭ
Ｇ４００ＨＩＵＳ＋の例で示している。冷却体１の内部
から外部に渡って複数のヒートパイプ２が設けられ外部
側に素子４〜７の発生熱量を放散するための冷却フィン
３が設けられている。素子４と５の端子４ｂと５ｂは導
体８により直流主回路導体Ｐに接続され、素子６と７の
端子６ｂと７ｂは導体９により直流主回路導体Ｎに接続
される。この場合、導体８と９は一部が絶縁コーティン
グ処理されたものを使用し図示のように近接平行させる
。素子４〜７の他の端子４ｃ〜７Ｃは導体１０により接
続され、ブリッジ回路の交流出力側となるように構成す
る。

」二足構成とすることにより半導体素子４〜７を冷却体
１上の長手方向に近接させ集中的に取り付けてもヒート
パイプ２の強力な熱伝達特性と冷却フィン３の放熱特性
により十分な冷却効果が得られ配線距離が短縮して配線
のインピーダンスが減少し高周波化することが容易とな
る。特に、導体８と９を近接平行させることにより転流
時の環流電流の影響によりサージ電圧が減少し素子の耐
圧を有効に利用することが可能となる。また、このよう
な構造のものを複数個使用して高周波において容易に大
容量化、小形化することが可能となる。

第３図は本発明を３相交流川力のインバータに応用した
例で、（ａ）は環路外形図、（ｂ）は回路図である。

同図において１１は第１図に示した主回路構造のモジュ
ールである。この図に示すようにモジュル１１を３個並
べ直流主回路Ｐ、　Ｈに接続することで２パラの３相イ
ンバ一タ主回路を簡単に構成することができる。更にモ
ジュール１１の並列数を増やすことにより容易にインバ
ータ出力容量を増大させることが可能となる。

本発明の他の実施例を第４図、第５図に示す。

第４図は、直流主回路導体ＰおよびＮに接続される半導
体素子４，５および６，７の配列を図示のように交互に
配設した例である。これにより、接続導体８と９の近接
平行部分の距離が増え転流時のサージ電圧をより抑制す
ることができる。

第５図は半導体素子の主回路端子が対称に設けられたも
の（例えばＭ０４００ＨＩＦＬＩ等）を用いた例で基本
的には第１図と同じ構成である。

なお、実施例はいずれも２パラの例で示したがこれに限
定するものでなく、必要に応じて増減させることができ
る。また、冷却体上に素子を１例に並べる例で示したが
これに限定するものでなく、本発明の要旨を変えない範
囲で種々に応用することができる。

〔発明の効果〕

上記説明のように本発明によれば、半導体素子を集中し
て取り付けることが可能となり主回路の外形を小形化す
ることができ、主回路配線のインピーダンスが減少する
ので高周波化が容易となる。

また、転流サージ電圧が減少し発生ノイズが減少して電
子回路に与える悪影響がなくなり更に、素子の耐圧を有
効に利用することか可能となる。また、高周波において
もインバータの出力容量を容易に増大することが可能と
なる。

更に、合理的な主回路配置となっているので組立配線等
の作業性、保守性、保全性および電子回路を含む装置全
体の信頼性の向上したインバータの主回路構造が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すインバータの主回路構
成図、第２図は第１図を解り易く示した斜視図、第３図
は本発明を３相インバータに応用した実施例図、第４図
と第５図は本発明の他の実施例図、第６図は従来のイン
バータの主回路構成図で第７図はその回路図である。１・・冷却体２・・ヒートパイプ３・・・冷却フィン４〜７・・半導体素子８９・・・接続導体１０・・・接続導体ＰＮ・・・直流主回路導体１１・・・本発明によるインバータの主回路構造（モジ
ュール）代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　第子丸　　　健

Claims

【特許請求の範囲】

電極と金属ケース部が絶縁された半導体素子を用いて直
流を交流に変換するインバータの主回路構造において、
ヒートパイプによって冷却される長方形状の金属の冷却
体を設け、半導体素子の主回路端子が前記冷却体の長手
方向に並ぶ様に複数の半導体素子を近接して配設し、該
主回路端子を直流回路の正側および負側に接続する互い
に近接平行した正側および負側の接続導体を設けたこと
を特徴とするインバータの主回路構造。