JPH03285570A - インバータ装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明はインバータ装置に関し、特にその配線インダ
クタンスを減少させると共に、配線用の表面積の広い平
行導体により放熱効果を向上させ、また組立後でもコン
デンサの極性の表示等の確認を容易にしたインバータ装
置に関するものである。

［従来の技術〕 第６図は従来のインバータ装置の素子の接続構造を示す
構造図であり、（１）は１相分のスイッチング素子、（
２）は電解コンデンサで、直流を平滑するコンデンサで
ある。（３）はスイッチング素子（１）を並列接続する
第１極（例えば正極）スイッチング素子接続ブスバ　（
４）は同様に第２極（例えば負極）スイッチング素子接
続ブスバ、（５）は電解コンデンサ（２）を並列接続す
る第１極電解コンデンサ接続ブスバ、同様に（６）は第
２極電解コンデンサ接続ブスバ、（７）は第１極スイツ
チング素子接続ブスバ（３）と第１極電解コンデンサ接
続ブスバ（５）とを接続する第１極母線ブスバ、（８）
は同様に第２極母線ブスバ、（９）は第１及び第２極ス
イツチング素子接続ブスバ（３）　、　（４）間に接続
されるスナバ、（１０）はスイッチング素子（１）、ス
イッチング素子接続ブスバ（３）　、　（４）及びスナ
バ（９）を接続するスイッチング素子端子ネジ、（１１
）は電解コンデンサ（２）と電解コンデンサ接続ブスバ
（５）　、　（８）とを接続する電解コンデンサ端子ネ
ジ、（１２）は母線ブスバ（７）　、　（８）を接続す
る母線ブスバ取付ネジである。（１３）は直流電圧をス
イッチング素子により交流化した３相交流出力である。

また、第７図は第６図に示す構造において、スイッチン
グ素子（１）にＩ　Ｇ　Ｂ　Ｔ　（Ｉｎ５ｕｌａｔｅｄ
　ＧａｔｅＢｆｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　）
を使用した場合の接続を表わした接続図である。第７図
において、スイッチング素子（１）の中には、第１極側
と第２極側の２つの素子を内蔵しており、それぞれ（１
−ａ）は第１極側Ｉ　Ｇ　Ｂ　Ｔ、　（１−ｂ）は第２
極側Ｉ　ＧＢＴを示している。■は直流電圧、■　は第
１極側ＩＧＢＴ　（１−ａ）のコレクタ電流、Ｃはスナ
バ（９）のコンデンサ容量である。

次に動作について説明する。

ｊ＠８図は第７図の３相分のうち１相分を表わしたもの
で、Ｌは母線ブスバ（７）、（８）及びスイッチング素
子接続ブスバ（３）　、　（４）のインダクタンス分で
ある。今、誤動作により第１極側Ｉ　Ｇ　Ｂ　Ｔ　（１
−ａ）と第２極側Ｉ　Ｇ　Ｅ　Ｔ　（１−ｂ）とが同時
にオンして直流電源が短絡し、コレクタ電流（Ｉｏ）が
第１極側Ｉ　Ｇ　Ｂ　Ｔ　（１−ａ）と第２極側Ｉ　Ｇ
　Ｂ　Ｔ　（１−ｂ）を介して第１極から第２極に流れ
ている状態から第１極Ｉ　Ｇ　Ｂ　Ｔ　（１−ａ）がオ
フした瞬間を考えると、配線のインダクタンスしに蓄え
られた、電磁エネルギーにより仮にスナバがない場合で
あるならば、第１　極側Ｉ　Ｇ　Ｅ　Ｔ　（１−ａ）の
コレクターエミッタ間には、 ｉｅ ・・・（１） ｖＣＥ′″ｖ＋Ｌ６、 の電圧が印加されることになる。スナバ（９）はこの配
線インダクタンスしによって発生する電磁エネルギーを
吸収してＩ　ＧＢＴの定格のコレクターエミッタ間電圧
以上が印加されないように動作する。

できるだけ小さくするために、スナバ（９）の容量をＣ
とすると、 ユニでＶ　　　：ＩＧＥＴの定格のコレクタＥＡ エミッタ間電圧 としなければならず、 によりスナバ容量Ｃの値を決定する。

（３）式によりスナバ容量Ｃは、配線のインダクタンス
分りを小さくすることにより小さくすることができ、ス
ナバの個数を減らすことができる。

この問題点を解決するものとして特開昭６２−４００６
９号公報に開示されたインバータ装置があるが、このイ
ンバータ装置は、長方形断面を持つ一対の導体を絶縁物
を介して積層した配線導体（以下、平行導体と記す）を
用いて、配線インダクタンス分りを小さくしたものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような特開昭６２−４００６９号公報に開示され
た従来のインバータ装置では、平行導体を用いているの
で、配線インダクタンス分りを小さくすることはできる
が、平行導体による放熱効果の向上、組立の容易化につ
いては考慮されていないという別の問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、配線のインダクタンス分を減少することができる
と共に、放熱効果を向上し、組立の容易なインバータ装
置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第１発明に係るインバータ装置は、直流を平
滑するコンデンサと直流を交流に逆変換するスイッチン
グ素子とを有し、それぞれの正極どうし及び負極どうし
が一対の導体板で一体に接続され、一対の導体板はこれ
らの間に挿入された絶縁板で絶縁されており、さらに一
対の導体板と絶縁板とからなる平行導体はコンデンサ及
びスイッチング素子の表面をおおうだけの広い表面積を
有しているものである。

この発明の第２発明に係るインバータ装置は、第１発明
において、平行導体にコンデンサの表示を確認するため
の切欠部を設けたものである。

［作用］ この発明の第１発明においては、直流を平滑するコンデ
ンサと直流を交流に逆変換するスイッチング素子とを接
続する平行導体がコンデンサ及びスイッチング素子の表
面をおおうだけの広い表面積を有しているから、平行導
体から熱が分散し大きい放熱効果が得られる。

この発明の第２発明においては、平行導体にコンデンサ
の表示確認用切欠部を設けているから、組立後でもコン
デンサの極性表示の確認が容易にできる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示す構造図であり、（
１）は１相分のスイッチング素子、（２）は電解コンデ
ンサで、直流を平滑するコンデンサである。（７ａ）は
スイッチング素子（１）の第１極（例えば正極）と電解
コンデンサ（２）の第１極とを接続する１枚で構成され
た第１極母線金属板、（８ａ）は同様にしてスイッチン
グ素子（１）の第２極（例えば負極）と電解コンデンサ
（２）の第２極とを接続する１枚で構成された第２極母
線金属板、（９）はスイッチング素子（１）の第１極と
第２極間に接続されるスナバ、（１０）はスイッチング
素子（１）に母線金属板（７ａ）、（ｌｉａ）及びスナ
バ（９）を接続するスイッチング素子端子ネジ、（１１
）は電解コンデンサ（２）に母線金属板（７ａ）　、　
（８ａ）を接続する電解コンデンサ端子ネジ、（１３）
は直流電圧をスイッチング素子により交流化した三相交
流出力である。（１４）は第１極母線金属板（７ａ）と
第２極母線金属板（８ａ）との間にはさまれ第１極と第
２極とを絶縁するための絶縁板、（１５）は絶縁板取付
ネジで、第２極母線金属板（８ａ）にネジ穴を設け、絶
縁板（１４）には丸穴を設け、絶縁板（１４）を第２極
母線金属板（８ａ）に固定し取付けるネジである。そし
て、第１極及び第２極母線金属板（７ａ）　、　（＆ａ
）と絶縁板（１４）とにより平行導体を構成している。

なお、（７ｂ）は取付ネジ（１５）を逃げるために、第
１極母線金属板（７ａ）に設けた切欠部である。

また、第１極及び第２極母線金属板（７ａ）　、　（８
ａ）は広い表面積を有する夫々−枚の金属としている。

ここで、「広い表面積を有する」とは、複数のスイッチ
ング素子（１）と複数のコンデンサ（２）が平行に対向
して配置されており、第１図に示す如く、金属板（７ａ
）　、（８ａ）が、スイッチング素子列とコンデンサの
端子が設けられている部分の表面を、両者間の空間部分
も含めて、全部又はほぼ全部おおい、かつ金属板から熱
を放散させ得るだけの表面積を有しているという意味で
ある。また、「平行」とは、コンデンサどうし、スイッ
チング素子どうしが夫々直線状に並べて配置されており
、その直線が平行になっているという意味である。

次に、動作について説明する。

第６図では電解コンデンサ（２）からスイッチング素子
（１）に至る直流電源の配線を何本かのブスバを組み合
わせることにより構成していたものをこの実施例では広
い表面積を有する１対の金属板（７ａ）、　（８ａ）で
配線したものであり、その接続図としては従来と同様第
７図となる。また動作についても同様となるが、広い表
面積を有する第１極と第２極の１対の金属板を対向させ
る配線構造とすることで、特開昭６２−４００６９号公
報のものと同様配線のインダクタンス分りが減少したこ
とになる。

したがって、 の式により、Ｌが減少すればスナバ容量Ｃを小さくする
ことができる。

次に、この実施例の特徴について説明する。

インバータ装置の運転時においては、スイッチング素子
（１）、電解コンデンサ（２）及びスナバ（９）は発熱
するが、その熱は、第１極及び第２極母線金属板（７ａ
）　、（８ａ）に伝達し放熱される。ここで広い表面積
を有する金属板としているため熱も分散し大きな放熱効
果が得られ、スイッチング素子（Ｉ）、電解コンデンサ
（２）及びスナバ（９）の温度上昇をおさえることがで
きる。

さらに、平面的スペースの有効利用が図れ、配線の等距
離バランスか達成され、組立も容易となる。

また、この実施例の絶縁板固定方法を用いれば、第１極
、絶縁板及び第２極を一括してネジ化めする場合に比較
して絶縁方法を容易化でき部品点数の削減及び作業性が
改善される。

なお、上記実施例ではスイッチング素子にＩＧＢＴを使
用した場合について説明したが、スイッチング素子にバ
イポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタなどを用い
た場合についても同様の効果を奏する。以下の第２、第
３及び第４実施例においても同様である。

第２図は第２実施例を示し、直流母線配線に流れる電流
すなわちＩ　ＧＢＴのコレクタ電流１ｃを検出するため
の電流検出器を装着した場合の実施例を示す。

第２図において、（１）は１相分のスイッチング素子、
（２）は電解コンデンサ、（３ａ）はスイッチング素子
（１）を並列接続する第１極スイツチング素子接続金属
板、（５ａ）は電解コンデンサ（２）を並列接続する第
１極電解コンデンサ接続金属板、（７Ｃ）は第１極スイ
ツチング素子接続金属板（３ａ）と第１極電解コンデン
サ接続金属板（５ａ〉とを接続する第１極母線ブスバ、
（８ａ）はスイッチング素子（１）の第２極と、電解コ
ンデンサ（２）の第２極とを接続する第２極母線金属板
、（９）はスイッチング素子（１）の第１極と第２極間
に接続されるスナバ、（１０）はスイッチング素子に金
属板（３ａ）　、　（８ａ）及びスナバ（９）を取付け
るスイッチング素子端子ネジ、（１１）は電解コンデン
サ（２）に金属板（５ａ）　、（８ａ）を接続するため
の電解コンデンサ端子ネジ、（１２ａ）は第１極母線ブ
スバ（７Ｃ）を金属板（３ａ）　、　（５ａ）に固定し
取付ける母線ブスバ取付ネジ、（１３）は直流電圧をス
イッチング素子（１）により交流化した三相交流出力、
（１４）は第１極の金属板（３ａ）　、　（５ａ）と第
２極母線金属板（８ａ）との間にはさまれた第１極と第
２極とを絶縁するための絶縁板、（１５）は第２極母線
金属板（８ａ）にネジ穴を設は絶縁板（１４）には丸穴
を設け、絶縁板（１４）を第２極母線金属板（８ａ）に
固定し取付ける絶縁板取付ネジ、（１６）は母線に流れ
る電流、すなわちＩ　ＧＢＴのコレクタ電流Ｉ。

を検出するために、第１極母線ブスバ（７Ｃ）に貫通し
取付けられた電流検出器、（１７）は電流検出器取付ネ
ジで、電流検出器（１６）に取付は穴を設け、第１極母
線ブスバ（７Ｃ）にはネジ穴を設け、電流検出器（１６
）を第１極母線ブスバ（７ｃ）に固定し取付けるネジで
ある。第２極母線金属板（８ａ）には電流検出器（１６
）の取付スペースのための抜き穴（８ａｌ）を設け、同
様に絶縁板（１４）にも抜き穴（１４１）を設ける。

ここで金属板の抜き穴（８ａｌ）の端から絶縁板の抜き
穴（１４１）の端までの沿面距離ｄにより第１と第２極
間の絶縁距離を確保する。

第２図において、絶縁板（１４）と第２母線金属板（８
）にそれぞれ抜き穴（１４１）、　（８ａｌ）を設けた
場合を示したが、電流検出器の形状をくふうすることや
、第１極母線ブスバ（７Ｃ）に段をつけて、電流検出器
（１Ｂ）が第１極スイツチング素子接続金属板（３ａ）
及び第１極電解コンデンサ接続金属板（５ａ）より上部
に配置されるようにすれば抜き穴（８ａ１）。

（１４Ｌ）は不用にすることもできる。

この第２実施例でも、第１極金属板（３ａ）　、（５ａ
）及び第２極金属板（８ａ）は広い表面積を有するもの
で構成している。従って、第１実施例と同様に大きな放
熱効果が得られる。さらに、平面的スペースの有効利用
が図れ、配線の等距離バランスが達成され、組立も容易
となる。

次に第３実施例について説明する。

第３図はこの発明の第３実施例を示す構造図であり、第
１図と同一部分又は相当部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。

第３図において、（１１１）はスイッチング素子からな
る主回路素子で、この第３実施例では、３相分のスイッ
チング素子、つまり第１図に示すスイッチング素子（１
）三つを１個の箱体にまとめて組込んだものを使用して
いる。（２１）は電解コンデンサの正極端子、（２２）
は電解コンデンサの負極端子、（２３）は電解コンデン
サの極性マーク、（２４）は平行導体に設けた切欠部で
、電解コンデンサの表示、この実施例では極性の表示で
ある極性マークを確認するための表示確認用切欠部であ
る。なお、この切欠部（２４）は金属板（７ａ）　、　
（８ａ）及び絶縁板（１４）を貫通しているものである
。

（２７）は負極逃げ穴で、正極金属板（７ａ）に設けら
れ、電解コンデンサ（２）とスイッチング素子（１１１
）の負極端子が正極金属板（７ａ）と接触するのを避け
る穴である。（２８）は負極金属板（８ａ）に設けられ
、電解コンデンサ（２）とスイッチング素子（１１１）
の正極端子が負極金属板（８ａ）と接触するのを避ける
正極逃げ穴である。

なお、電解コンデンサ（２）及びスイッチング素子（１
１１）の端子と金属板（７ａ）　、　（８ａ）との接続
は、半田付、ネジ止め等周知の手段によりなされる。

また、正極及び負極金属板（７ａ）　、　（８ａ）と絶
縁板（１４）からなる平行導体の組立も、図示しないが
ネジ止め等周知の手段によりなされる。

この第３実施例によれば、表示確認用切欠部（２４）に
より、金属板（７ａ）　、　（８ａ）を取付けた後でも
極性マークを確認できる。従って、組立後の検査のとき
の電解コンザンサの極性判別が容易となり、誤接続によ
る爆発事故を防止することができる。

極性マーク（２３）は、図示のものに限らず、他の印の
ものもあるので、使用する電解コンデンサに応じて切欠
部の位置や大きさを決定すればよい。

また、金属板（７ａ）　、（８ａ）や電解コンデンサの
大きさ等の関係から、縁部に設ける必要がなければ、切
欠部でなく、金属板（７ａ）　、　（８ａ）と絶縁板（
１４）を貫通した穴としてもよい。なお、この明細書で
は穴も含めて切欠部と称することにする。

この第３実施例も、広い表面積を有する金属板（７ａ）
　、　（８ａ）を用いて接続を行なっているから、大き
い放熱効果が得られ、組立も容易となる点は第１実施例
と同じである。

次に第４実施例について説明する。

第４図はこの発明の第４実施例を示す構造図であり、第
１図及び第３図と同一部分又は相当部分には同一符号を
付し、その説明は省略する。

第４図において、（２９）は防爆弁、（３０）は防爆弁
確認用の穴で、金属板（７ａ）　、　（８ａ）及び絶縁
板（１４）を貫通して設けられている。

この第４実施例によれば、表示確認用穴（３０）により
、広い面積を有する金属板（７ａ）　、（８ａ）を取付
けた後でも防爆弁（２９）を確認できる。この防爆弁（
２９）の位置は電解コンデンサによって決まっているの
で、防爆弁（２９）が確認できれば、電解コンデンサの
取付は極性の正誤を判別できる。従って、組立後の検査
のときの電解コンデンサの極性判別が容易となり、誤接
続による爆発事故を防止することができる。

また、この防爆弁（２９）は電解コンデンサの耐圧を超
えて使用していると、ふくらんでくるのでインバータ装
置の保守等の際にインバータ装置の使用状況（電圧につ
いて）についても確認できる。

その他、大きい放熱効果が得られ、組立も容易となる等
第３実施例と同じ効果が得られる。

第５図は一般的な電解コンデンサの極性マーク、防爆弁
を説明した図である。

［発明の効果コ この発明の第１発明は以上説明したとおり、直流を平滑
するコンデンサと直流を交流に逆変換するスイッチング
素子とを接続する平行導体がコンデンサ及びスイッチン
グ素子の表面をおおうだけの広い表面積を有しているか
ら、配線のインダクタンスが減少すると共に、平行導体
から熱が分散し放熱効果が向上するという効果がある。

また、第１極及び第２極とも各１枚の金属板で配線した
ため、部材数が減少し組立工数が大幅に減るため安価な
インバータ装置が得られる効果がある。

この発明の第２発明は以上説明したとおり、第１発明に
おいて平行導体にコンデンサの表示確認用切欠部を設け
ているから、第１発明の効果に加えて、組立後でもコン
デンサの極性が正しく接続されているか否かの確認が容
易にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す構造図、第２図は
この発明の第２実施例を示す構造図、第３図はこの発明
の第３実施例を示す構造図、第４図はこの発明の第４実
施例を示す構造図、第５図は一般的な電解コンデンサを
説明するための説明図、第６図は従来のインバータ装置
の素子の接続構造を示す構造図、第７図は第１図及び第
６図に示す構造のインバータ装置の回路図、第８図は第
７図に示す回路の１相分のみを表わしたスナバの効果を
説明するための回路図である。 図において、（１）はスイッチング素子、（２）は電解
コンデンサ、（７ａ）は第１極母線金属板、（８ａ）は
第２極母線金属板、（９）はスナバ、（１０）はスイッ
チング素子端子ネジ、（１１）は電解コンデンサ端子ネ
ジ、（１３）は３相交流出力、（１４）は絶縁板、（１
５）は絶縁板取付ネジである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流を平滑するコンデンサと上記直流を交流に逆
   変換するスイッチング素子とを有し、それぞれの正極ど
   うし及び負極どうしが一対の導体板で一体に接続され、
   上記一対の導体板はこれらの間に挿入された絶縁板で絶
   縁されており、さらに上記一対の導体板と絶縁板とから
   なる平行導体は上記コンデンサ及びスイッチング素子の
   表面をおおうだけの広い表面積を有しているインバータ
   装置。
2. （２）平行導体にコンデンサの表示を確認するための表
   示確認用切欠部が設けられている請求項１記載のインバ
   ータ装置。