JPH06327266A - 半導体電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体素子を接続する導体のインダクタンスを
減らす。 【構成】Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを極性
を揃えて隣接列設し、これらにＮ側モジュール５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄの極性を揃えて対向して列設する。Ｎ側
モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのエミッタ端子を帯
板状のＮ側エミッタ接続導体13で接続する。このＮ側エ
ミッタ接続導体13の外側に僅かな空隙を介して帯板状の
出力端子接続導体14を重ね、Ｎ側モジュール５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄのコレクタ端子とＰ側モジュール４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄのエミッタ端子を接続する。出力端子
接続導体14の外側に僅かな空隙を介してＰ側コレクタ接
続導体12を重ね、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄのコレクタ端子と接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体素子を直
並列に接続した半導体電力変換装置に係り、特に、主回
路の導体のインダクタンスを減らした半導体電力変換装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、高速スイッチングが可能
なことから、高性能で高効率に電力を変換するパワーＭ
ＯＳＦＥＴ等の半導体モジュールを使って高い周波数で
スイッチングされる半導体電力変換装置を構成する場合
には、この半導体電力変換装置の半導体モジュールなど
を接続する導体のインダクタンスを減らすことが要請さ
れる。

【０００３】図14は、半導体モジュールをＰ側，Ｎ側と
も４個並列に接続して、大容量のインバータの主回路を
構成した従来のインバータスタックを示す接続図で、図
15は、図14で示した接続図の接続導体のインダクタンス
を含めたインバータスタックの接続図、図16は、図14及
び図15で示したインバータスタックの組立状態を示す正
面図、図17は、図16の前面図である。

【０００４】図14，15，16及び図17において、直流側の
入力端子１Ａ，１Ｂには、平行に配置された帯板状の接
続導体８，９の左端が接続され、これらの接続導体８，
９には、図示しない取付板に取り付けられた平滑用の４
個の電解コンデンサ（以下、平滑コンデンサという）３
が並列に接続されている。このうち、接続導体８の右端
には、Ｐ側の入力線10の左端が接続され、接続導体９の
右端には、Ｎ側の入力線11の左端が接続されている。

【０００５】一方、図16で示すようにほぼ正方形の冷却
フィン７の正面上部には、Ｐ側のＩＧＢＴモジュール
（以下、Ｐ側モジュールという）４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄがコレクタ端子を上側にして左右に等間隔に取り付け
られてＰ側モジュール群４を構成している。これらの下
部には、Ｎ側のＩＧＢＴモジュール（以下、Ｎ側モジュ
ールという）５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが同様に左右に等
間隔に取り付けられてＮ側モジュール群５を構成してい
る。

【０００６】このうち、Ｐ側モジュール群４のコレクタ
端子は、帯板状のＰ側コレクタ接続導体12で接続され、
Ｎ側モジュール群５のエミッタ端子は、同じくＮ側エミ
ッタ接続導体13で互いに並列に接続されている。また、
Ｐ側モジュール群４のエミッタ端子とＮ側モジュール群
５のコレクタ端子は、幅の広い帯板状の共通の出力端子
接続導体14で接続されている。

【０００７】Ｐ側モジュール４ａとＰ側コレクタ接続導
体12との接続部には、上述した入力線10の右端が接続さ
れ、Ｎ側モジュール５ａとＮ側エミッタ接続導体13との
接続部には、入力線11の右端が接続されている。出力端
子接続導体14の左端には、出力線15の右端が接続され、
この出力線15の左端は、出力端子２に接続されている。

【０００８】冷却フィン７の下部には、４個のスナバコ
ンデンサ６が図示しない取付板に取り付けられ、このう
ち、左端のスナバコンデンサ６の正極側端子は、Ｐ側モ
ジュール４ａとＰ側コレクタ接続導体12との接続部に接
続線で接続されている。左端のスナバコンデンサ６の負
極側端子は、Ｎ側モジュール５ａとＮ側エミッタ接続導
体13との接続部に接続されている。

【０００９】同様に、Ｐ側モジュール４ｂ，４ｃ，４ｄ
とＰ側コレクタ接続導体12との接続部は、それぞれのス
ナバコンデンサ６の正極側端子に接続され、Ｎ側モジュ
ール５ｂ，５ｃ，５ｄとＮ側エミッタ接続導体13との接
続部も、それぞれスナバコンデンサ６の負極側端子に接
続線で接続されている。

【００１０】周知のように、半導体電力変換装置のスイ
ッチングの高速化に伴う主回路の導体のインダクタンス
の影響は、半導体電力変換装置の容量が増えるほど顕著
となる。モジュールを速いスイッチング周波数でスイッ
チングすると、図15において、平滑コンデンサ３とＰ側
モジュール群４及びＮ側モジュール群５を接続する入力
線10，11に起因するインダクタンスＬ01，Ｌ02及びＰ側
コレクタ接続導体12に起因するインダクタンスＬ１，Ｌ
２，Ｌ３が存在する。

【００１１】この状態で、図15に示すように直流電圧Ｖ
が平滑コンデンサ３に印加されて、Ｐ側モジュール群４
がオフしＮ側モジュール群５がオンしたとき、電流の変
化率がｄｉ／ｄｔとすると、オフしたＰ側モジュール群
４のコレクタとエミッタ間に印加されるサージ電圧は、
Ｖｓ＝Ｌ・ｄｉ／ｄｔ＋Ｖとなる。ここで、電流ｉは、
モジュール１個分の電流で、インダクタンスＬはモジュ
ール毎に異なり、平滑コンデンサ３から離れた位置にあ
るモジュールのインダクタンスは、モジュール間の並列
接続導体のインダクタンスの影響により大きくなる。

【００１２】例えば、Ｎ側エミッタと出力端子各々の並
列接続導体13，14に起因するインダクタンスの影響は同
じであるとすると、Ｐ側モジュール４ａに対するインダ
クタンスはＬ０＋Ｌ02、Ｐ側モジュール４ｄに対するイ
ンダクタンスはＬ01＋Ｌ02＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３となる。

【００１３】高速のスイッチングモジュールは、電流の
変化率ｄｉ／ｄｔが大きく、これを小さくすることはモ
ジュール本来の目的に反することから、速いスイッチン
グ周波数でスイッチングされる半導体電力変換装置にお
いては、主回路のインダクタンスの大幅な低減が求めら
れる。

【００１４】一般に、インバータの容量が比較的小さい
場合には、主回路のインダクタンスで生じた電磁エネル
ギーは、スナバ回路で消滅される。この消滅されたエネ
ルギーは、スナバ損失となってインバータ回路の効率を
低下させる。また、スイッチング周波数を可聴周波数の
限界である20kHz 程度まで引き上げて無騒音化すること
も困難である。したがって、半導体電力変換装置の容量
が増えれば、それだけ低インダクタンス化が要求され
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、速いスイ
ッチング周波数でスイッチングする半導体電力変換装置
においては、サージ過電圧、効率の低下、騒音等を防止
するため、主回路を構成する回路のインダクタンスの低
減が必要となる。ところが、比較的容量の大きい半導体
モジュールを複数個並列に接続して使用する場合には、
放熱器への実装等にからむ構造上の制約のため、主回路
のインダクタンスを低減することが困難となっていた。

【００１６】そこで、本発明の目的は、速いスイッチン
グ周波数でスイッチングする電力変換装置において、主
回路の導体のインダクタンスを低減し、サージ電圧を抑
制し、さらにインダクタンスに起因するスナバ損失によ
る効率の低下を防ぐことのできる半導体電力変換装置を
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の半導体素子が極性を揃えて対向列設され、半
導体素子の対向側の端子を接続する第１の導板と、片側
の列の半導体素子の非対向側の端子を接続する第２の導
板と、他側の列の半導体素子の非対向側の端を接続する
第３の導板を備えた半導体電力変換装置において、第
１，第２，第３の導板を絶縁体を介して平行に重ねたこ
とを特徴とする。

【００１８】また、請求項２に記載の発明は、複数の半
導体素子が極性を揃えて対向列設され、半導体素子の対
向側の端子を接続する第１の導板と、片側の列の半導体
素子の非対向側の端子を接続する第２の導板と、他側の
列の半導体素子の非対向側の端を接続する第３の導板を
備えた半導体電力変換装置において、第１，第２，第３
の導板を絶縁体を介して平行に重ね、第２，第３の導板
の端子間に溝を形成したことを特徴とする。

【００１９】また、請求項３に記載の発明は、複数の半
導体素子が極性を揃えて対向列設され、半導体素子の対
向側の端子を第１の導板で接続し、片側の列の半導体素
子の非対向側の端子を第２の導板で接続し、他側の列の
半導体素子の非対向側の端子を第３の導板で接続してユ
ニットを構成した半導体電力変換装置において、ユニッ
トを端子側を対置させ第１，第２，第３の導板を重ねて
接続したことを特徴とする。

【００２０】また、請求項４に記載の発明は、複数の半
導体素子がベースに固定されてユニットを構成した半導
体電力変換装置において、ユニットの端子側を対置さ
せ、この端子側が対置されたユニットの端子間を嵌合接
続部を介して導体で接続したことを特徴とする。

【００２１】また、請求項５に記載の発明は、複数の半
導体素子がベースに固定されてユニットを構成した半導
体電力変換装置において、ユニットの端子側を対置さ
せ、この端子側が対置されたユニットの端子間を絶縁板
の両面に設けられた嵌合接続部と導体を介して接続した
ことを特徴とする。

【００２２】また、請求項６に記載の発明は、複数の半
導体素子とコンデンサが極性を揃えて対向列設され、半
導体素子の対向側の端子を第１の導板で接続し、片側の
列の半導体素子の非対向側の端子を第２の導板で接続
し、他側の列の半導体素子の非対向側の端子を第３の導
板で接続して素子ユニットを構成し、コンデンサを第
４，第５の導板で並列接続してコンデンサユニットを構
成した半導体電力変換装置において、ユニットとコンデ
ンサユニットを端子側を対置させ第１，第２，第３，第
４，第５の導板を重ねて接続したことを特徴とする。

【００２３】また、請求項７に記載の発明は、隣接配置
された半導体素子の極性を互いに逆にして列設された素
子群と、この素子群の半導体素子の片側の同一極性端子
を接続する導体に接続され互いに平行に隣接された第１
及び第２の外部接続導体と、素子群の半導体素子の他側
の端子を接続する導体に接続され第１及び第２の外部接
続導体と平行に隣接された第３の外部接続導体を具備し
たことを特徴とする。

【００２４】さらに、請求項８に記載の発明は、隣接さ
れた半導体素子の極性を互いに逆にして列設された素子
群を平行に配置し、素子群の対向側の端子を接続する導
体に接続された第１の外部接続導体と、素子群の非対向
側の同一極性の端子を接続する導体に接続される第２，
第３の外部接続導体を平行に隣接したことを特徴とす
る。

【００２５】

【作用】請求項１に記載の発明においては、絶縁体を介
して平行に重ねられた第１，第２，第３の導板に流れる
電流は、隣接導板間において向きが逆となる。

【００２６】また、請求項２に記載の発明においては、
絶縁体を介して平行に重ねられた第１，第２，第３の導
板に流れる電流は、隣接導板間において向きが逆とな
り、且つ、第２，第３の導板に形成された溝によって電
流の流路が接近する。

【００２７】また、請求項３に記載の発明においては、
第１，第２，第３の導板は、同一の数の半導体素子を接
続した従来の導板と比べて、長さが約２分の１に短縮さ
れる。

【００２８】また、請求項４に記載の発明においては、
第１，第２，第３の導板は、同一の数の半導体素子を接
続した従来の導板と比べて、長さが約２分の１に短縮さ
れるとともに、ユニットに固定された各半導体素子の端
子は、嵌合接続部によってユニット単位でワンタッチで
第１，第２，第３の導板に接続される。

【００２９】また、請求項５に記載の発明においては、
導体の長さは、同一の数の半導体素子を接続した従来の
導体と比べて、約２分の１に短縮されるとともに、ベー
スに固定された半導体素子は、絶縁板の両面に設けられ
た嵌合接続部によってワンタッチで導板に接続される。

【００３０】また、請求項６に記載の発明においては、
第１，第２，第３の導板と第４，第５の導板は、同一の
数の半導体素子とコンデンサを接続した従来の導板と比
べて、長さが約２分の１に短縮される。

【００３１】さらに、請求項７及び請求項８に記載の発
明においては、第１，第２，第３の導体に流れる電流
は、隣接された導板間において向きが逆となる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の半導体電力変換装置の一実施
例を図面を参照して説明する。図１は、請求項１に記載
の発明の半導体電力変換装置を示す正面図で、従来の技
術で示した図16に対応する図、図２は、図１の前面図で
同じく図17に対応する図である。なお、図16，図17と同
一部分には、同一符号を付して説明を省く。

【００３３】図１及び図２において、Ｎ側モジュール５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのエミッタ端子は、左端の下部に
端子部13ａが形成されたＮ側エミッタ接続導体13の下部
で並列に接続されている。このＮ側エミッタ接続導体13
には、図１においてＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄのコレクタ端子と、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄのエミッタ端子と対向する部分に図示しない貫
通穴が形成され、これらの貫通穴には図示しない絶縁カ
ラーが挿着されている。

【００３４】Ｎ側エミッタ接続導体13の前方には、所定
の間隙を介して図１で示した出力端子接続導体14と同一
品の出力端子接続導体14が設けられ、Ｎ側モジュール５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの各コレクタ端子及びＰ側モジュ
ール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各エミッタ端子に接続さ
れている。このうち、Ｎ側モジュール５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄの各コレクタ端子は、両側におねじが形成され
上述したＮ側エミッタ接続導体13に挿着された絶縁カラ
ーを貫通したスタッドによって出力端子接続導体14に接
続されている。

【００３５】出力端子接続導体14の前方には、Ｎ側エミ
ッタ接続導体13と同形のＰ側コレクタ接続導体12が所定
の間隙を介してＮ側エミッタ接続導体13と対称的に設け
られ、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各コレ
クタ端子に図示しないスタッドを介して接続されてい
る。

【００３６】Ｐ側コレクタ接続導体12とＮ側エミッタ接
続導体13の間には、一対のスナバコンデンサ６が接続さ
れ、Ｐ側コレクタ接続導体の端子部12ａには入力線10の
右端が接続され、Ｎ側エミッタ接続導体13の端子部13ａ
にも入力線11の右端が接続されている。

【００３７】このように構成された半導体電力変換装置
において、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがオ
ンしているときには、Ｐ側コレクタ接続導体12からＰ側
モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのコレクタに流れ、
更にこのＰ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのエミ
ッタからＰ側コレクタ接続導体12の下側に対置された出
力端子接続導体14を経て出力線15に流れる。この電流
は、Ｐ側コレクタ接続導体12においては、図１では矢印
16で示すように流れ、出力端子接続導体14を流れる電流
は、点線の矢印17に示すように流れるので、互いの電流
の向きは逆向きとなる。

【００３８】また、Ｎ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄがオンしているときには、出力端子接続導体14から
Ｎ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのコレクタに流
れ、更にこのＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの
エミッタから出力端子接続導体14の下側に対置されたＮ
側エミッタ接続導体13を経て入力線11に流れる。この電
流は、出力端子接続導体14においては、図１の矢印19で
示すように流れ、Ｎ側エミッタ接続導体13では、矢印18
に示すように流れるので、互いの電流の向きは逆向きと
なる。

【００３９】したがって、いずれの場合にも逆向きに流
れる電流で発生した磁束は打ち消されるので、インダク
タンスを減らすことができる。

【００４０】次に、図３は、請求項２に記載の発明の半
導体電力変換装置を示す部分詳細正面図で、図１に対応
し、図１と同一部分は省き、異なる部分のみ拡大した図
である。図３おいて、図２で示したＰ側コレクタ接続導
体12と外形が同一のＰ側コレクタ接続導体12Ａの上部に
は、各コレクタ端子との接続部の中間部に溝20が形成さ
れている。同じくＮ側エミッタ接続導体13Ａの下側に
も、対称的に溝21が形成されている。

【００４１】このように構成された半導体電力変換装置
においては、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが
オンしているときに、Ｐ側コレクタ接続導体12Ａを矢印
16Aに示すように流れる電流は、溝20によって図１に示
した矢印16に示す電流に比べて図３において手前側を流
れるので、出力端子接続導体14を矢印17Ａに示すように
流れる電流と平面図おいて位置がほぼ重なる。

【００４２】同じくＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄがオンしているときに、Ｎ側エミッタ接続導体13Ａ
を矢印18Ａに示すように流れる電流は、溝21によって図
１に示した矢印18に示す電流に比べて図３において後方
を流れるので、出力端子接続導体14を矢印19Ａに示すよ
うに流れる電流と平面図おいて位置がほぼ重なる。した
がって、図２で示し半導体電力変換装置に比べて更にイ
ンダクタンスを減らすことができる。

【００４３】次に、図５は、請求項３に記載の発明の半
導体電力変換装置を示す図で、図２に対応する図、図４
は、図５のＡ−Ａ断面図である。図４及び図５において
は、図１で示す冷却フィン７が左右に２分割されて、図
５において上側が冷却フィン７Ａ、下側が冷却フィン７
Ｂとなっている。

【００４４】このうち、下側の冷却フィン７Ａには、Ｐ
側モジュール４ｃ，４ｄとＮ側モジュール５ｃ，５ｄが
図４に示すように取り付けられている。また上側の冷却
フィン７Ｂには、図５の紙面上方側にＮ側モジュール５
ａ，５ｂが端子側を下向きにして下側のＮ側モジュール
５ｃ，５ｄと対向して取り付けられ、これらの後方に、
Ｐ側モジュール４ａ，４ｂが同じく端子側を下向きにし
て下側のＰ側モジュール４ｃ，４ｄと対向して取り付け
られている。

【００４５】このうち、下側のＰ側モジュール４ｃ，４
ｄのコレクタ端子は、帯板状のＰ側コレクタ接続導体12
Ｂで接続され、Ｎ側モジュール５ｃ，５ｄのエミッタ端
子もＰ側コレクタ接続導体12Ｂと同一品のＮ側エミッタ
接続導体13Ｂで接続されている。Ｐ側モジュール４ｃ，
４ｄのエミッタ端子とＮ側モジュール５ｃ，５ｄのコレ
クタ端子は、図１で示す出力端子接続導体14と幅が同一
で長さがＰ側コレクタ接続導体12Ｂと同一品の出力端子
接続導体14Ｂで接続されている。

【００４６】同様に、上側のＰ側モジュール４ａ，４ｂ
のコレクタ端子は、Ｐ側コレクタ接続導体12Ｂよりも左
側が短いＰ側コレクタ接続導体12Ａで接続され、Ｎ側モ
ジュール５ａ，５ｂのエミッタ端子もＰ側コレクタ接続
導体12Ｂと比べて左側が短いＮ側エミッタ接続導体13Ａ
で接続されている。Ｐ側モジュール４ａ，４ｂのエミッ
タ端子とＮ側モジュール５ａ，５ｂのコレクタ端子は、
出力端子接続導体14Ｂよりも左側が短い出力端子接続導
体14Ａで接続されている。

【００４７】これらの接続導体のうち、Ｐ側コレクタ接
続導体12Ａ，12Ｂの左右端は、ボルトで互いに締め付け
られ、また、Ｎ側エミッタ接続導体13Ａ，13Ｂの左右端
もボルトで締め付けられ、同じく、出力端子接続導体14
Ａ，14Ｂの両端もボルトで締め付けられている。このう
ち、下側のＰ側コレクタ接続導体12Ｂの左端には、Ｐ側
の入力線10が接続され、Ｎ側エミッタ接続導体13Ｂの左
端には、Ｎ側の入力線11が接続され、出力端子接続導体
14Ｂの右端には、出力線15の右端が接続されている。

【００４８】このように構成された半導体電力変換装置
においては、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及
びＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを並列に接続
する、Ｐ側コレクタ接続導体12Ａ，12Ｂ、Ｎ側エミッタ
接続導体13Ａ，13Ｂ並びに出力端子接続導体14Ａ，14Ｂ
の長さを短縮することができるので、各導体のインダク
タンスを減らすことができる。

【００４９】次に、図６は、請求項４に記載の発明の半
導体電力変換装置を示す部分前面図で図５の右側部分に
対応する図である。図４，図５においては、上下のモジ
ュールの端子をそれぞれ別の導体で接続したが、図６で
は、１枚のＰ側コレクタの接続導体12Ｃによって上下の
Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのコレクタを並
列に接続する。また、同じくＰ側コレクタ接続導体12Ｃ
と同一品の一枚のＮ側エミッタ接続導体13Ｃによって、
上下のＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのエミッ
タを並列に接続し、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄのエミッタとＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄのコレクタも１枚の出力端子接続導体14Ｃで並列に接
続する。

【００５０】図６において、Ｐ側コレクタ接続導体12
Ｃ，Ｎ側エミッタ接続導体13Ｃ及び出力端子接続導体14
Ｃの中央左側の上下の面には、縦断面が凹字状の雌形の
リセプタクル端子24が固定されている。一方、Ｐ側モジ
ュール４ａ，４ｃ及びＮ側モジュール５ａ，５ｃの端子
部は、雄形のタブ端子22となって、図６では、リセプタ
クル端子24に嵌合している。

【００５１】一方、Ｐ側コレク接続導体12Ｃ，Ｎ側エミ
ッタ接続導体13Ｃ及び出力端子接続導体14Ｃの中央右側
の上下の面には、先端が凸部字状の雄形のリセプタクル
端子25が固定されている。また、Ｐ側モジュール４ｂ，
４ｄ及びＮ側モジュール５ｂ，５ｄの端子部は、縦断面
が凹字状の雌形のタブ端子23となって、内部には図示し
ない環状の接触子が挿入され、図６では、リセプタクル
端子23の先端が嵌合している。

【００５２】このように構成された半導体電力変換装置
においては、上下のＰ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄとＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを接続す
る各導体は、それぞれ１枚だけですむので構造が簡単と
なるだけでなく、上下のモジュールの接続がワンタッチ
でできるので、組立や保守・点検が容易となる利点があ
る。

【００５３】なお、図６においては、左右の接続部を異
なる形としたが、実製品においては、通電容量を考慮の
上統一して部品の互換性を上げてもよい。

【００５４】次に、図７は、請求項５に記載の発明の半
導体電力変換装置示す部分前面図で図６に対応する図で
ある。図７において、絶縁板26の上面に図４で示したＮ
側エミッタ接続導体13Ａ及び出力端子接続導体14ＡとＰ
側コレクタ接続導体12Ａが図４と同様に配置され、絶縁
板26の上面に固定されている。同様に、絶縁板26の下面
にも図４で示したＮ側エミッタ接続導体13Ｂ及び出力端
子接続導体14ＢとＰ側コレクタ接続導体12Ｂが図４と同
様に配置され、絶縁板26の下面に固定されている。

【００５５】さらに、Ｐ側コレク接続導体12Ａ，Ｎ側エ
ミッタ接続導体13Ａ及び出力端子接続導体14Ａの中央左
側には、縦断面が凹字状の雌形のリセプタクル端子24が
固定されている。一方、Ｐ側モジュール４ａ，４ｃ及び
Ｎ側モジュール５ａ，５ｃの端子部は、雄形のタブ端子
22となって、図７ではリセプタクル端子24に嵌合してい
る。

【００５６】一方、Ｐ側コレク接続導体12Ｂ，Ｎ側エミ
ッタ接続導体13Ｂ及び出力端子接続導体14Ｂの中央右側
には、先端が凸部字状の雄形のリセプタクル端子25が固
定されている。また、Ｐ側モジュール４ｂ，４ｄ及びＮ
側モジュール５ｂ，５ｄの端子部は、縦断面が凹字状の
雌形のタブ端子23となって、内部には図示しない環状の
接触子が挿入され、図７では、リセプタクル端子23の先
端が嵌合している。

【００５７】このように構成された半導体電力変換装置
においては、接続導体が短くなりインダクタンスが減少
する他、各モジュールの端子間を接続する導体や端子を
１枚の絶縁板26に固定することができるので、組立や保
守・点検が容易となる利点がある。

【００５８】次に、図８は、請求項６に記載の発明の半
導体電力変換装置を示す前面図で、図５に対応する図で
ある。図５において、各モジュールの組立は、図５で示
した図５に対応し、４個並列接続された平滑コンデンサ
を変えた場合を示している。

【００５９】すなわち、図８において、下側の２個の平
滑コンデンサ３の端子部の上面には、一対の接続導体９
Ａが載置され、これらの接続導体９Ａは、これらの接続
導体９Ａの上面に形成された座ぐり穴９ａの中央部に設
けられたボルト穴に上方から挿入されたボルトによって
各平滑コンデンサ３の端子部に固定されている。

【００６０】これらの接続導体９Ａの上面には、これら
の接続導体９Ａと比べて左右方向の長さが僅かに短い接
続導体８Ａがそれぞれ重ねられている。これらの接続導
体８Ａの上面には、一対の平滑コンデンサ３が載置さ
れ、これらの平滑コンデンサ３は、これらの接続導体８
Ａの下面に形成された座ぐり穴８ａの中央部に設けられ
たボルト穴に下方から挿入されたボルトによって各接続
導体８Ａの上面に逆向きに固定されている。

【００６１】このように構成された半導体電力変換装置
においては、平滑コンデンサ３を接続する導体も短くな
るので、インダクタンスが更に減少するだけでなく、図
８において、左右方向の全体の長さが短くなるので、外
形が小形となり、半導体電力変換装置の外形を小形化す
ることができる利点もある。

【００６２】図９は、請求項７に記載の発明の半導体電
力変換装置を示す接続図、図10は、図９の導体接続図を
示す。図10において、Ｐ側モジュール４ａとＮ側モジュ
ール５ａは端子の向きが逆向きに並置され、Ｐ側モジュ
ール４ａのコレクタ端子に接続されたＰ側の入力線10と
Ｎ側モジュール５ａのエミッタ端子に接続されたＮ側の
入力線11は、互いに近接して略Ｌ字形に形成されてい
る。

【００６３】一方、Ｐ側モジュール４ａのエミッタ端子
とＮ側モジュール５ａのコレクタ端子は短い導体15ａに
直接に接続し、この導体15ａの中間部に出力線15が接続
されている。

【００６４】このように構成された半導体電力変換装置
においては、一対のモジュール４ａ，５ａに接続された
Ｐ側の入力線10と出力線15に流れる電流は、方向が逆で
且つ値が等しいので、Ｐ側の入力線10と出力線15に流れ
る電流で発生した磁束は打ち消される。同じく、Ｎ側モ
ジュール５ａがオンしたときに流れるＮ側の入力線11と
出力線15の電流も、方向が逆で且つ値が等しいので、こ
れらの導体に流れる電流で発生した磁束は打ち消され、
したがって、これらの電路のインダクタンスを減らすこ
とができる。

【００６５】次に、図11は、請求項７に記載の発明の半
導体電力変換装置の他の実施例を示す図で、Ｐ側モジュ
ール４ａ，４ｂとＮ側モジュール５ａ，５ｂが交互に端
子符号を逆向きにしてＰ側モジュール４ａ，Ｎ側モジュ
ール５ａ，Ｐ側モジュール４ｂ，Ｎ側モジュール５ｂの
順に隣接されている。

【００６６】このうち、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂのエ
ミッタ端子とＮ側モジュール５ａ，５ｂのコレクタ端子
は、導体15ｂで直接接続されている。また、Ｐ側モジュ
ール４ａ，４ｂのコレクタ端子は導体10ａで、Ｎ側モジ
ュール５ａ，５ｂのエミッタ端子は導体11ａで、それぞ
れ直接接続されている。

【００６７】これらの導体のうち、導体15ｂの中間部に
は、Ｌ字形に折曲形成された出力線15が、導体10ａの中
間部には、同じくＬ字形に形成されたＰ側の入力線10
が、さらに、導体11ａの中間部にはＮ側の入力線11がそ
れぞれ接続されている。

【００６８】このように構成された半導体電力変換装置
においては、出力線15とＰ側の入力線10を流れる電流
は、方向が逆で、且つ、値が等しいので、これらの導体
を流れる電流によって発生した磁束は互いに打ち消さ
れ、インダクタンスを減らすことができる。同じく、Ｎ
側の入力線11と出力線15を流れる電流も、方向が逆で値
が等しいので、インダクタンスを減らすことができる。

【００６９】図12は、請求項８に記載の半導体電力変換
装置を示す図で、図11に対応する図である。図12では、
図11と同様に、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂとＮ側モジュ
ール５ａ，５ｂが交互に端子符号を逆向きにして一列に
隣接され、これらのモジュール群と対称的に、同じくＰ
側モジュール４ｃ，４ｄとＮ側モジュール５ｃ，５ｄが
交互に端子符号を逆向きにして一列に隣接されている。

【００７０】これらのモジュールのうち、対向側の端子
となる、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのエミ
ッタ端子とＮ側モジュール５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのコ
レクタ端子を短い導体で接続して出力線15に接続する。

【００７１】一方、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂのコレク
タ端子を接続した導体には、Ｐ側の入力線10に接続され
る略Ｌ字形の導体10ｃを接続し、Ｎ側モジュール５ａ，
５ｂのエミッタ端子を接続した導体には、Ｎ側の入力線
11に接続される導体11ｃを接続するとともに、この導体
11ｃは導体10ｃに隣接して平行に配置する。

【００７２】同様に、Ｐ側モジュール４ｃ，４ｄのコレ
クタ端子を接続した導体には、Ｐ側の入力線10に接続さ
れる略Ｌ字形の導体10ｄを接続し、Ｎ側モジュール５
ｃ，５ｄのエミッタ端子を接続した導体には、Ｎ側の入
力線11に接続される略Ｌ字形の導体11ｄを接続するとと
もに、この導体11ｄは導体10ｄに隣接して平行に配置す
る。また、出力線15は、図11と同様に、Ｐ側の入力線10
とＮ側の入力線11の間に平行に配置する。

【００７３】このように構成された半導体電力変換装置
においても、図11で示した電力変換装置と同様に、出力
線15とＰ側の入力線10を流れる電流は、方向が逆で、且
つ、値が等しいので、これらの導体を流れる電流によっ
て発生した磁束は互いに打ち消され、インダクタンスを
減らすことができる。同じく、Ｎ側の入力線11と出力線
15を流れる電流も、方向が逆で値が等しいので、インダ
クタンスを減らすことができる。

【００７４】図13は、請求項８に記載の発明の半導体電
力変換装置の他の実施例を示す図で、各Ｐ側モジュール
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及び各Ｎ側モジュール５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄの配置は、図12と同様で、Ｐ側の入力線
10及びＮ側の入力線11と出力線15への接続導体の配設位
置が異なっている。

【００７５】一方、Ｐ側モジュール４ａ，４ｂのコレク
タ端子を接続した導体には、２列のモジュール群の間に
配置されてＰ側の入力線10に接続される略Ｌ字形の導体
10ｅを接続し、Ｎ側モジュール５ａ，５ｂのエミッタ端
子を接続した導体にも２列のモジュール群の間に配置さ
れてＮ側の入力線11に接続される導体11ｆを接続すると
ともに、この導体11ｆは導体10ｅに隣接して平行に配置
する。

【００７６】一方、Ｐ側モジュール４ｃ，４ｄのコレク
タ端子を接続した導体には、Ｐ側の入力線10に接続され
る短い導体を接続し、Ｎ側モジュール５ｃ，５ｄのエミ
ッタ端子を接続した導体には、Ｎ側の入力線11に接続さ
れる短い導体を接続するとともに、これらの導体は導体
10ｅ，10ｆに隣接して平行に配置する。

【００７７】このように構成された半導体電力変換装置
においても、図11及び図12で示した電力変換装置と同様
に、出力線15とＰ側の入力線10を流れる電流は、方向が
逆で、且つ、値が等しいので、これらの導体を流れる電
流によって発生した磁束は互いに打ち消され、インダク
タンスを減らすことができる。同じく、Ｎ側の入力線11
と出力線15を流れる電流も、方向が逆で値が等しいの
で、インダクタンスを減らすことができる。

【００７８】なお、上記実施例においては、各モジュー
ルをインバータ回路に用いたときで説明したが、コンバ
ータにも同様に適用することができる。また、平滑用と
して電解コンデンサを使ったときで説明したが、コンデ
ンサの種別の如何にかかわらず適用することができる。
さらに、隣接して重ねて設けたＰ側コレクタ接続導体1
2，Ｎ側エミッタ接続導体13及び出力端子接続導体14
は、接続部を除いて表面に絶縁被覆を形成してもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
複数の半導体素子が極性を揃えて対向列設され、半導体
素子の対向側の端子を接続する第１の導板と、片側の列
の半導体素子の非対向側の端子を接続する第２の導板
と、他側の列の半導体素子の非対向側の端を接続する第
３の導板を備えた半導体電力変換装置において、第１，
第２，第３の導板を絶縁体を介して平行に重ねること
で、絶縁体を介して平行に重ねた第１，第２及び第３の
導板に流れる電流の向きを、隣接した導板間において逆
向きにしたので、主回路の導体のインダクタンスを減ら
し、効率の低下を防ぐことのできる半導体電力変換装置
を得ることができる。

【００８０】また、請求項２に記載の発明によれば、複
数の半導体素子が極性を揃えて対向列設され、半導体素
子の対向側の端子を接続する第１の導板と、片側の列の
半導体素子の非対向側の端子を接続する第２の導板と、
他側の列の半導体素子の非対向側の端を接続する第３の
導板を備えた半導体電力変換装置において、第１，第
２，第３の導板を絶縁体を介して平行に重ね、第２，第
３の導板の端子間に溝を形成することで、絶縁体を介し
て平行に重ねた第１，第２及び第３の導板に流れる電流
の向きを、隣接した導板間において逆向きとするととも
に、第２，第３の導板に形成した溝によって、第１，第
２，第３の導板に流れる電流の流路を接近させたので、
主回路の導体のインダクタンスを減らし、効率の低下を
防ぐことのできる半導体電力変換装置を得ることができ
る。

【００８１】また、請求項３に記載の発明によれば、複
数の半導体素子が極性を揃えて対向列設され、半導体素
子の対向側の端子を第１の導板で接続し、片側の列の半
導体素子の非対向側の端子を第２の導板で接続し、他側
の列の半導体素子の非対向側の端子を第３の導板で接続
してユニットを構成した半導体電力変換装置において、
ユニットを端子側を対置させ第１，第２，第３の導板を
重ねて接続することで、第１，第２，第３の導板の長さ
を、同一の数の半導体素子を接続した従来の導板と比べ
て約２分の１に短縮したので、主回路の導体のインダク
タンスを減らし、効率の低下を防ぐことのできる半導体
電力変換装置を得ることができる。

【００８２】また、請求項４に記載の発明によれば、複
数の半導体素子がベースに固定されてユニットを構成し
た半導体電力変換装置において、ユニットの端子側を対
置させ、この端子側が対置されたユニットの端子間を嵌
合接続部を介して導体で接続することで、第１，第２，
第３の導板の長さを、同一の数の半導体素子を接続した
従来の導体と比べて約２分の１に短縮するとともに、ユ
ニットに固定した各半導体素子の端子を、嵌合接続部に
よってユニット単位で一括して第１，第２，第３の導板
に接続可能としたので、主回路の導体のインダクタンス
を減らし、効率の低下を防ぐことのできる半導体電力変
換装置を得ることができる。

【００８３】また、請求項５に記載の発明によれば、複
数の半導体素子がベースに固定されてユニットを構成し
た半導体電力変換装置において、ユニットの端子側を対
置させ、この端子側が対置されたユニットの端子間を絶
縁板の両面に設けられた嵌合接続部と導体を介して接続
することで、導体の長さを、同一の数の半導体素子を接
続した従来の導体と比べて、約２分の１に短縮するとと
もに、ベースに固定した各半導体素子を、絶縁板の両面
に設けられた嵌合接続部で一括して導板に接続可能とし
たので、主回路の導体のインダクタンスを減らし、効率
の低下を防ぐことのできる半導体電力変換装置を得るこ
とができる。

【００８４】また、請求項６に記載の発明によれば、複
数の半導体素子とコンデンサが極性を揃えて対向列設さ
れ、半導体素子の対向側の端子を第１の導板で接続し、
片側の列の半導体素子の非対向側の端子を第２の導板で
接続し、他側の列の半導体素子の非対向側の端子を第３
の導板で接続して素子ユニットを構成し、コンデンサを
第４，第５の導板で並列接続してコンデンサユニットを
構成した半導体電力変換装置において、ユニットとコン
デンサユニットを端子側を対置させ第１，第２，第３，
第４，第５の導板を重ねて接続することで、第１，第
２，第３の導板と、第４，第５の導板の長さを、同一の
数の半導体素子とコンデンサを接続した従来の導体の約
２分の１にしたので、主回路の導体のインダクタンスを
減らし、効率の低下を防ぐことのできる半導体電力変換
装置を得ることができる。

【００８５】また、請求項７に記載の発明によれば、隣
接された半導体素子の極性を互いに逆にして列設された
素子群と、この素子群の半導体素子の片側の同一極性端
子を接続する導体に接続され互いに平行に隣接された第
１及び第２の外部接続導体と、素子群の半導体素子の他
側の端子を接続する導体に接続され第１及び第２の外部
接続導体と平行に隣接された第３の外部接続導体を具備
することで、第１，第２，第３の導体に流れる電流は、
向きを隣接した導体間において逆向きとしたので、主回
路の導体のインダクタンスを減らし、効率の低下を防ぐ
ことのできる半導体電力変換装置を得ることができる。

【００８６】さらに、請求項８に記載の発明によれば、
隣接された半導体素子の極性を互いに逆にして列設され
た素子群を平行に配置し、素子群の対向側の端子を接続
する導体に接続された第１の外部接続導体と、素子群の
非対向側の同一極性の端子を接続する導体に接続される
第２，第３の外部接続導体を平行に隣接することで、第
１，第２，第３の導体に流れる電流の向きを隣接した導
体間において逆向きとしたので、主回路の導体のインダ
クタンスを減らし、効率の低下を防ぐことのできる半導
体電力変換装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の半導体電力変換装置の
一実施例を示す正面図。

【図２】図１の前面図。

【図３】請求項２に記載の発明の半導体電力変換装置の
一実施例を示す部分拡大正面図図。

【図４】請求項３に記載の発明の半導体電力変換装置の
一実施例を示す正面図。

【図５】図４の前面図。

【図６】請求項４に記載の発明の半導体電力変換装置の
一実施例を示す正面図。

【図７】請求項５に記載の発明の半導体電力変換装置の
一実施例を示す正面図。

【図８】請求項６に記載の発明の半導体電力変換装置の
一実施例を示す正面図。

【図９】（ａ）は、請求項７に記載の発明の半導体電力
変換装置の一実施例を示す接続図、（ｂ）は、請求項７
に記載の発明の半導体電力変換装置の他の実施例の接続
図。

【図１０】請求項７に記載の発明の半導体電力変換装置
の一実施例を示す配置図。

【図１１】請求項７に記載の発明の半導体電力変換装置
の他の実施例を示す配置図。

【図１２】請求項８に記載の発明の半導体電力変換装置
の一実施例を示す配置図。

【図１３】請求項８に記載の発明の半導体電力変換装置
の他の実施例を示す配置図。

【図１４】従来の半導体電力変換装置の一例を示す接続
図。

【図１５】従来の半導体電力変換装置の作用を示す接続
図。

【図１６】従来の半導体電力変換装置を示す正面図。

【図１７】図16の前面図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ…入力端子、２…出力端子、３…平滑コンデ
ンサ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…Ｐ側モジュール、５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…Ｎ側モジュール、６…スナバコ
ンデンサ、７…冷却フィン、８，９…接続導体、10，11
…入力線、12，12Ａ，12Ｂ，12Ｃ…Ｐ側コレクタ接続導
体、13，13Ａ，13Ｂ，13Ｃ…Ｎ側エミッタ接続導体、1
4，14Ａ，14Ｂ，14Ｃ…出力端子接続導体、15…出力
線。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体素子が極性を揃えて対向列
   設され、前記半導体素子の対向側の端子を接続する第１
   の導板と、片側の列の前記半導体素子の非対向側の端子
   を接続する第２の導板と、他側の列の前記半導体素子の
   非対向側の端を接続する第３の導板を備えた半導体電力
   変換装置において、前記第１，第２，第３の導板を絶縁
   体を介して平行に重ねたことを特徴とする半導体電力変
   換装置。
2. 【請求項２】 複数の半導体素子が極性を揃えて対向列
   設され、前記半導体素子の対向側の端子を接続する第１
   の導板と、片側の列の前記半導体素子の非対向側の端子
   を接続する第２の導板と、他側の列の前記半導体素子の
   非対向側の端を接続する第３の導板を備えた半導体電力
   変換装置において、前記第１，第２，第３の導板を絶縁
   体を介して平行に重ね、前記第２，第３の導板の前記端
   子間に溝を形成したことを特徴とする半導体電力変換装
   置。
3. 【請求項３】 複数の半導体素子が極性を揃えて対向列
   設され、前記半導体素子の対向側の端子を第１の導板で
   接続し、片側の列の前記半導体素子の非対向側の端子を
   第２の導板で接続し、他側の列の前記半導体素子の非対
   向側の端子を第３の導板で接続してユニットを構成した
   半導体電力変換装置において、前記ユニットを端子側を
   対置させ前記第１，第２，第３の導板を重ねて接続した
   ことを特徴とする半導体電力変換装置。
4. 【請求項４】 複数の半導体素子がベースに固定されて
   ユニットを構成した半導体電力変換装置において、前記
   ユニットの端子側を対置させ、この端子側が対置された
   前記ユニットの端子間を嵌合接続部を介して導体で接続
   したことを特徴とする半導体電力変換装置。
5. 【請求項５】 複数の半導体素子がベースに固定されて
   ユニットを構成した半導体電力変換装置において、前記
   ユニットの端子側を対置させ、この端子側が対置された
   前記ユニットの端子間を絶縁板の両面に設けられた嵌合
   接続部と導体を介して接続したことを特徴とする半導体
   電力変換装置。
6. 【請求項６】 複数の半導体素子とコンデンサが極性を
   揃えて対向列設され、前記半導体素子の対向側の端子を
   第１の導板で接続し、片側の列の前記半導体素子の非対
   向側の端子を第２の導板で接続し、他側の列の前記半導
   体素子の非対向側の端子を第３の導板で接続して素子ユ
   ニットを構成し、前記コンデンサを第４，第５の導板で
   並列接続してコンデンサユニットを構成した半導体電力
   変換装置において、前記ユニットと前記コンデンサユニ
   ットを端子側を対置させ前記第１，第２，第３，第４，
   第５の導板を重ねて接続したことを特徴とする半導体電
   力変換装置。
7. 【請求項７】 隣接配置された半導体素子の極性を互い
   に逆にして列設された素子群と、この素子群の前記半導
   体素子の片側の同一極性端子を接続する導体に接続され
   互いに平行に隣接された第１及び第２の外部接続導体
   と、前記素子群の前記半導体素子の他側の端子を接続す
   る導体に接続され前記第１及び第２の外部接続導体と平
   行に隣接された第３の外部接続導体を具備したことを特
   徴とする半導体電力変換装置。
8. 【請求項８】 隣接された半導体素子の極性を互いに逆
   にして列設された素子群を平行に配置し、前記素子群の
   対向側の端子を接続する導体に接続された第１の外部接
   続導体と、前記素子群の非対向側の同一極性の端子を接
   続する導体に接続される第２，第３の外部接続導体を平
   行に隣接したことを特徴とする半導体電力変換装置。