JPH0721113Y2

JPH0721113Y2 - インバ−タユニツト

Info

Publication number: JPH0721113Y2
Application number: JP1987055508U
Authority: JP
Inventors: 実大辺
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2002-04-13
Also published as: JPS63164386U

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本考案は、パワートランジスタ等の電力制御用半導体ス
イッチング素子を複数個並列接続してブリッジインバー
タに使用するインバータユニットに関するものである。

B.考案の概要本考案は、複数個の電力制御半導体素子を並列接続して
構成されるインバータユニットにおいて、等しい電流が流れる１対の配線を極力近接した平行配線
とし、かつそれらの各組が相互直角となるように配置す
る一方、多並列部の電線供給側起点と終点から見た自己
インダクタンスが等しくなるよう各素子の配線ループ面
積を設定することにより、配線のインダクタンス分を減少させて電流分担を均一化
と保護回路の簡略化を図るようにしたものである。

C.従来の技術周知の通り、パワートランジスタを電力制御用スイッチ
ング素子として用いたインバータが電動機の制御等に使
用されている。その場合、複数のトランジスタを並列し
て大容量化を図ることになる。ブリッジインバータはア
ーム数に応じたインバータユニットが必要となる。

このように複数個のパワートランジスタを並列接続した
インバータユニットにおいて、電流平衡、素子の保護等
に対する配慮が必要であり、同一特性の素子を選別した
り、スナバ回路を付加したりしている。

D.考案が解決しようとする問題点しかし、製造技術の進歩に伴い素子の特性のバラツキが
比較的少なくなって素子の選別が容易になったとして
も、配線のインダクタンス分に起因する次のような問題
がある。

（１）配線のインダクタンス分により並列素子の立上が
り電流分担が均一でなくなるので、均一な場合に比べて
電流容量の大きい素子を使用するか、あるいは並列素子
数を増やさなければならない。また、電流の立上がりの
厳しいものにフエライトコア等を入れてインダクタンス
分を多くして分担を均一にするといった手段を講じる。

（２）配線のインダクタンス分により、素子による電流
遮断時に 1/2LI²（L:配線のインダクタンス、I:素子に流れる電
流）のエネルギーがサージ電圧となるが、サージ吸収用のス
ナバ回路は、インダクタンスが大きい程、その構成部品
が多きくなり、かつ発生損失も大きくなる。

（３）配線を流れる電流により磁束が発生し、この磁束
がベース配線と鎖交することにより、ベース電位が変化
する。換言すれば、配線とベース線間の相互インダクタ
ンスの存在によりベース電位が変化する。このベース線
に発生する誘起電圧は、下式で示すように及び相互インダクタンスに比例する。

ここに、e :ベース線に発生する誘起電圧 M :相互インダクタンス I_i：配線の電流従って、スイッチング時にベース電位の極性が反転し、
オン（ON）、オフ（OFF）時間にバラツキを生じるおそ
れがある。特に、オフ時は電流が大でその影響は大き
く、オフタイムが延びるだけでなく、オフ動作が遅れた
素子に電流集中が起こり、素子破壊を引き起こす。

一般的に多並列になればなる程、配線長は長くなり、か
つ通電電流も多くなるので、並列数が増える程、上記問
題点について十分配慮する必要がある。

E.問題点を解決するための手段本考案は、並列接続の電力制御用半導体素により構成さ
れるインバータユニットにおいて、等しい電流の流れる
１対の配線を電流の向きが相反し、かつ極力近接した平
行配線とし、それらの各組が相互直角となるように配置
する一方、多並列部の電源供給側起点と終点から見た自
己インダクタンスが等しくなるよう各素子の配線ループ
面積を設定したことを特徴とするものである。

F.作用極力近接した平行配線に相反する方向の電流が流れるよ
うになり、配線のインダクタンスが減少するとともに、
他の配線や構造材への漏れ磁束が抑制される。この結
果、簡易なスナバ回路でも素子の保護は十分に行われ
る。

また、電源供給側起点と終点から見た自己インピーダン
スが等しくなるような配線ループ面積のループが素子毎
に設けられており、各素子の立上がり電流分担が均一に
なる。

G.実施例以下、本考案を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図〜第３図は本考案の一実施例を示すもので、３個
のパワートランジスタを並列接続したものを２組直列に
接続し、これを直流の正負の電源線間に接続した場合で
ある。

図中、１〜６はパワートランジスタ、７は冷却フィン、
８〜14は配線用導体である。トランジスタ１〜３は冷却
フィン７上に所定の間隔で一列に並べ、この配列にトラ
ンジスタ４〜６を平行するように並列している。

前記各導体８〜14は、極力インダクタンス分を減少させ
るために平角導体を使用している。導体８及び９（第
１、第２の平角導体）は直線状とし、その一方の導体８
はトランジスタ１〜３のコレクタ端子上に、また他方の
導体９はトランジスタ４〜６のエミッタ端子上にそれぞ
れ載置して電気的・機械的に接続している。

前記導体10（第３の平角導体）、Ｅ形の横辺部分10_b1〜
10_b3を略クランク状に折曲したもので、縦辺部分10aが
前記導体８と重なるように配置し、横辺部分10_b1〜10_b3
の先端をトランジスタ１〜３のエミッタ端子に接続して
いる。導体11（第４の平角導体）も同様な形状として、
その縦辺部分11aが前記導体９と重なるように配置し、
横辺部分11_b1〜11_b3の先端をトランジスタ４〜６のコレ
クタ端子に接続している。即ち、素子毎に所要の配線ル
ープ面積のループを設けている。

他の導体12〜14はＬ形の一辺を折曲した形状とし、導体
12及び13は直流側導体、導体14は交流側（例えばＵ相）
導体としている。導体12はその折曲辺の先端を前記導体
８のトランジスタ２に近い部分（Ｘ点）に接続し、導体
13はその折曲辺の先端を前記導体９のトランジスタ５に
近い部分（Ｙ点）に接続している。この場合、両導体1
2,13が重なるようにその接続点を選定している。更に、
導体14をこれらに近接し、かつ平行するように配置して
その折曲片を前記両導体10及び11の縦辺部分10a及び11a
に接続している。両接続点の中間点をＺ点とする。

このような構造のインバータユニットは、電気回路とし
ては第４図に示すようになる。３相ブリッジインバータ
の場合はＵ相ユニットA₁の他、Ｖ相ユニットA₂、Ｗ相ユ
ニットA₃が加わる。

上記の配線の構成は、（１）各配線には必ず同一電流の配線が存在しており、
それを入力側と出力側として表現すると、その入力線と
出力線を相反する電流方向に、かつ極力近接して平行配
線することにより、配線のインダクタンス分を減少させ
るとともに、他配線や構造材への漏れ磁束量を抑える、（２）トランジスタ並列部の配線は、電流分担を良くす
るため、多少のループを各素子毎に設け、電源線の起点
と終点、例えばＸ点とＺ点、Ｚ点とＹ点から見たインダ
クタンスが等しくなるように各素子のループ面積を考慮
する、（３）各配線は相互直角とし、各配線の相互インダクタ
ンス計算が容易となり、かつベース線への漏れ磁束が鎖
交しないように配慮する、（４）配線には極力インダクタンス分を減少させるため
に平角導体を使用する、の４点に着目したものであり、（２）項の条件を満たす
ために導体10,11の中央の横辺部分10_b2,11_b2の高さを上
下の横辺部分10_b1,10_b3,11_b1及び11_b3より高くしてい
る。

H.考案の効果（１）配線のインダクタンス分が非常に小さくなる。従
って、従来に比べサージ電圧を抑えるスナバ回路を小さ
くできる。また、スナバの損失も少ない。

（２）電流分担が等しく、素子を有効に使用できる。

（３）ベース電位が安定であり、ON、OFF時のバラツキ
は素子特性のバラツキによるもののみであり、同一特性
の素子を使用することで十分な信頼性を得ることができ
る。

（４）配線からの漏れ磁束量が極めて少なくなる。従っ
て、他の構造材（フィン、枠板）等への漂遊損を少なく
できる。

（５）各配線は対で構成されており、かつ相互直角のた
め、自己インダクタンス、相互インダクタンス値が比較
的容易に算出できる。

（６）配線は対で構成され、かつ極力近接して配置して
あるため、他の対への漏れ磁束（相互インダクタンス）
が無視出きる程小さい。従って、電流分担やスナバ回路
の設計は、数値解析を行わなくとも、机上で検討でき、
時間短縮が図れる。

（７）ユニット内の電磁界現象が把握でき、かつ信頼性
の向上とコストダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るインバータユニットの一実施例を
示す正面図、第２図は同側面図、第３図は同下面図、第
４図は同実施例の電気回路図である。１〜６……パワートランジスタ、７……冷却フィン、８
〜14……配線用導体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】並列接続され、かつ一定の間隔を離して配
置された３対の電力制御用トランジスタからなる組みを
上下に１対設けてインバータのアームを構成したインバ
ータユニットにおいて、アーム上側の３対のトランジスタのコレクタ端子上およ
びアーム下側の３対のトランジスタのエミッタ端子上
に、直線状の第１、第２の平角導体をそれぞれ載置して
電気的、機械的に接続し、第１、第２の平角導体の上方に重なるように第３、第４
の平角導体を配置し、第３の平角導体から直角方向に腕を出してアーム上側の
トランジスタのエミッタ端子に接続し、第４の平角導体
から直角方向に腕を出してアーム下側のトランジスタの
コレクタ端子に接続し、第１、第２の平角導体の長手方向の中央部分に、平角状
の直流側導体を接続して第１、第２の平角導体から直角
方向に引き出すとともに両直流側導体が上下に重なるよ
うに配置し、第３、第４の平角導体の長手方向の中央部分に、交流側
導体を接続し、この交流側導体を直流側導体に近接かつ
平行にして引き出し配置したことを特徴とするインバー
タユニット。