JPH08250374A - 三相スナバコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 端子間のインダクタンスに差がなく、オン、
オフ時の残留による逆起電力に差が生じないスナバコン
デンサを提供する。 【構成】 クランプコンデンサ素体Ｃｓｐの両端に第１
コンデンサ素体Ｃ１と第２コンデンサ素体Ｃ２とを配設
する。第１コンデンサ素体Ｃ１及び第２コンデンサ素体
Ｃ２の電極４ａ，５ａを、クランプコンデンサＣｓｐの
両電極に接続し、他方の電極４ｂ，５ｂを中央のブッシ
ングに、リード線によって接続する。クランプコンデ
ンサＣｓｐの両電極を、リード線によって中央のブッシ
ングの両側に配設されたブッシングに接続する。
このように三相デルタ結線されたコンデンサ素体の全体
を絶縁紙で包囲し、金属ケースに収納して電解液に含浸
し、密閉する。スナバ回路におけるＧ１側に端子−
を接続し、Ｇ２側に端子−を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】半導体素子のスナバ回路の損失を
低減するために、三つのコンデンサ素体をデルタ形に接
続したスナバコンデンサに係り、特に、三つのコンデン
サ素体を一つの容器内に封入した三相スナバコンデンサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用インバータに用いられるＧ
ＴＯ（ｇａｔｅ ｔｕｒｎ ｏｆｆＳＣＲ）等の半導体
素子を用いたスナバ回路は、各ＧＴＯ毎にコンデンサ、
ダイオード及び抵抗を接続することによって個別に構成
されたものが主流であった。しかし、近年、インバータ
に要求される容量は非常に大きくなってきているため、
スナバ回路における損失も大きくなる傾向にあり、これ
に対処するために低損失のスナバ回路の開発が必要とな
ってきている。

【０００３】このような低損失スナバ回路として提案さ
れているものが、Δ（デルタ）スナバ回路である。この
Δスナバ回路は、図７に示すように、一般の個別スナバ
回路において直列に接続された第１スナバコンデンサ素
体Ｃ１と第２スナバコンデンサ素体Ｃ２との両端に、ク
ランプコンデンサ素体Ｃｓｐを並列に接続し、Δ形の結
線を構成したものである。なお、図中、Ｇ１，Ｇ２はＧ
ＴＯ、Ｒ１，Ｒ２はスナバ直列抵抗、Ｌは順電流上昇率
低減のためのアノードリアクトル、Ｄ１，Ｄ２はダイオ
ードを示す。また、回路中の、、は、コンデンサ
の各端子を表し、コンデンサの容器の蓋部に設けられた
ブッシングに対応するものである。

【０００４】このような回路に使用されるコンデンサ素
体は、低インダクタンスで、大電流容量かつ重信頼性の
ものが要求される。この要求に応じるため、図８
（ａ），（ｂ）に示すように、第１スナバコンデンサ素
体Ｃ１と第２スナバコンデンサ素体Ｃ２とが、ブッシン
グを有する一つの容器１３内に封入されている。
この容器１３の一般的な外形サイズは、幅（Ｗ）９３×
奥行（Ｂ）５１×高さ（Ｈ）９０ｍｍの楕円筒形であ
り、内部におけるコンデンサ素体は、図９に示すように
接続されている。

【０００５】また、図１０（ａ），（ｂ）に示すよう
に、クランプコンデンサ素体Ｃｓｐは、二つのブッシン
グを有する一つの容器１４内に封入されている。こ
の容器１４の一般的な外形サイズは、Ｗ１２０×Ｂ６５
×Ｈ１００ｍｍの直方体であり、内部におけるコンデン
サ素体は、図１１に示すように接続されている。そし
て、これらのコンデンサのブッシングを外部リード線に
よってΔ形に接続することにより、Δスナバ回路が構成
されている。

【０００６】このようなスナバコンデンサは低インダク
タンスを実現できるので、Δ形スナバ回路用としての性
能を満足するものである。そして、このスナバコンデン
サにより構成されるΔスナバ回路によれば、インバータ
主回路損失は２８％となるため、比較的簡単な構成で低
損失を実現できる。

【０００７】しかし、以上のようなスナバコンデンサ
は、容器１３，１４が別々であるため、２台のコンデン
サの取り付けスペースが必要となる。また、２台のコン
デンサのブッシングを外部リード線によって接続すると
いう作業が必要となり、作業工数が増大するといった不
都合な面があった。これに対処するため、第１スナバコ
ンデンサ素体Ｃ１、第２スナバコンデンサ素体Ｃ２およ
びクランプコンデンサ素体Ｃｓｐを、図１２（ａ），
（ｂ）に示すように、三つのブッシングを有する一つの
容器１５中に封入し、内部においてΔ結線をした三相ス
ナバコンデンサが提案されている。

【０００８】すなわち、図１３、図１４に示すように、
単一のコンデンサ素子によって第１スナバコンデンサ素
体Ｃ１と第２スナバコンデンサ素体Ｃ２とがそれぞれ構
成されている。第１スナバコンデンサ素体Ｃ１の一方の
電極１６ａは、リード線１７を介して容器の三つのブッ
シングのうち図中左側のブッシングに接続されてい
る。第１スナバコンデンサ素体Ｃ１と第２スナバコンデ
ンサ素体Ｃ２とは、絶縁板１８を挟み込んで隣接して配
設されている。第１スナバコンデンサ素体Ｃ１の他方の
電極１６ｂと第２スナバコンデンサ素体Ｃ２の一方の電
極１９ａとは、リード板２０ａによって互いに接続さ
れ、リード線２１を介して容器の図中中央のブッシング
に接続されている。

【０００９】さらに、三つのコンデンサ素子によってク
ランプコンデンサ素体Ｃｓｐが構成され、このクランプ
コンデンサ素体Ｃｓｐは第２スナバコンデンサ素体Ｃ２
に、絶縁板１８を挟み込んで隣接して配設されている。
第２スナバコンデンサ素体Ｃ２の他方の電極１９ｂとク
ランプコンデンサ素体Ｃｓｐの一方の電極２２ａとは、
リード板２０ｂによって互いに接続され、リード線２３
を介して図中右端のブッシングに接続されている。ク
ランプコンデンサ素体Ｃｓｐの他方の電極２２ｂは、リ
ード線２４を介してブッシングに接続されている。

【００１０】このような三相スナバコンデンサは、その
内部において三つのコンデンサ素体が、図１５に示すよ
うに接続され、さらに、図１６に示すように、スナバ回
路におけるＧ１側にブッシング−が接続され、Ｇ２
側にブッシング−が接続されるという構成をとる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なΔスナバ回路においては、Ｇ１とＧ２とが交互にオ
ン、オフした場合の残留による逆起電力に違いが生じな
いように、−の端子間のインダクタンスの値と、
−の端子間のインダクタンスの値は等しいことが望ま
しい。しかし、上記の三相スナバコンデンサにおいて
は、内部の結線構造が、−の端子間と−の端子
間とで対称的になっていないために、インダクタンスの
値に差が生じることとなる。

【００１２】つまり、上記の三相スナバコンデンサの結
線構造において、端子とクランプコンデンサ素体Ｃｓ
ｐとを結ぶリード線２４が、他のリード線に比べて特に
長くなるため、−間から見た場合と、−間から
見た場合とでは、リード線の長さのバランスがよくな
い。したがって、各コンデンサそれぞれの単独のインダ
クタンスは小さいにもかかわらず、結線後の端子間にお
けるインダクタンスの値、すなわち、−間、−
間のインダクタンスの値に差が生じてしまう。このた
め、Ｇ１とＧ２が交互にオン、オフした場合の残留によ
る逆起電力が違ってしまい、値の大きい方に制約されて
しまうこととなり、実用上支障が出る。

【００１３】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その主たる目
的は、端子間のインダクタンスに差がなく、オン、オフ
時の残留インダクタンスによる逆起電力に差が生じない
三相スナバコンデンサを提供することである。

【００１４】本発明の他の目的は、大電流のスナバ回路
の場合であっても、残留インダクタンスと損失の低減を
図ることができる三相スナバコンデンサを提供すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、複数のコンデンサ素子を
有し、複数又は単数の前記コンデンサ素子の組合わせに
よって三つのコンデンサ素体が構成され、二つのコンデ
ンサ素体は半導体素子を用いた個別のスナバ回路にそれ
ぞれ直列に接続される第１コンデンサ素体及び第２コン
デンサ素体であり、他の一つのコンデンサ素体は前記二
つのコンデンサ素体に並列に接続されたクランプコンデ
ンサ素体であり、前記三つのコンデンサ素体が単一の容
器内に封入され、前記三つのコンデンサ素体の電極が、
前記容器の蓋部の中央部付近に設けられた中央端子と、
前記蓋部における前記中央端子の両側に二つ配設された
両側端子とにリード線を介して接続された三相スナバコ
ンデンサにおいて、前記クランプコンデンサ素体の両端
に前記第１コンデンサ素体及び前記第２コンデンサ素体
が配設され、前記第１コンデンサ素体及び前記第２コン
デンサ素体の一方の電極は、リード線を介して前記中央
端子に接続され、前記クランプコンデンサ素体の両電極
は、前記第１コンデンサ素体及び前記第２コンデンサ素
体の他方の電極に接続され、かつ前記両側端子にリード
線を介してそれぞれ接続されていることを特徴とする。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の三
相スナバコンデンサにおいて、前記中央端子に接続され
た前記第１コンデンサ素体及び前記第２コンデンサ素体
の電極同士が、リード線によって直接接続されているこ
とを特徴とする。

【００１７】

【作用】以上のような本発明の作用は以下の通りであ
る。すなわち、請求項１記載の発明によれば、個別のス
ナバ回路にそれぞれ接続される第１コンデンサ素体と第
２コンデンサ素体とが、クランプコンデンサ素体の両端
に設けられているので、コンデンサ素体の配置が左右対
称となっている。そして、このように左右に配置された
第１コンデンサ素体と第２コンデンサ素体からのリード
線は、ともに中央端子に接続され、中央のクランプコン
デンサ素体からのリード線は、両側端子にそれぞれ接続
されているので、リード線の長さが中央端子を中心に左
右対称となっている。したがって、第１コンデンサ素体
及び第２コンデンサ素体が接続された個別のスナバ回路
同士を比較した場合の性能の差がほとんどなくなり、イ
ンダクタンスのバラツキは生じない。また、リード線に
よる内部結線が左右対称的であるので、配線の無駄が少
なくインダクタンスも小さくて済む。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、中央端子に
接続された第１コンデンサ素体及び第２コンデンサ素体
の電極同士がリード線によって直接接続されているの
で、左右の対称性を失うことなしに、大電流のスナバ回
路であっても端子間の残留インダクタンス及び損失を小
さくすることができる。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例を図面に従って以下に説明
する。なお、請求項１記載の中央端子は中央ブッシング
、両側端子はブッシング及びブッシングとする。

【００２０】（１）実施例の構成 本実施例の三相スナバコンデンサは、従来例と同様、図
１２に示すように、ブッシングを有する容器内
に、図１５に示すように接続されたコンデンサ素体を封
入したものであるが、その結線構造に従来例と異なる特
徴を有する。本実施例の容量は、全体として１．１μＦ
であり、第１コンデンサ素体Ｃ１及び第２コンデンサ素
体Ｃ２は０．６μＦの容量のものが用いられ、クランプ
コンデンサ素体Ｃｓｐは３μＦの容量のものが用いられ
ている。

【００２１】第１コンデンサ素体Ｃ１及び第２コンデン
サ素体Ｃ２は、図１に示すように、一本のコンデンサ素
子で構成されている。このコンデンサ素子には、誘電体
として厚さ１２μｍ、幅５０ｍｍのコンデンサ紙が１
枚、これと同サイズのポリプロピレンフィルムが２枚使
用されている。電極としては、４５ｍｍ幅のアルミ電極
箔（厚さ６μｍ）が使用され、前記誘電体３枚を一層と
して、誘電体と交互に積層されている。二層のアルミ電
極箔は、有効幅３４ｍｍとなるように、それぞれ相反す
る幅方向にずらして積層され、誘電体からはみ出してい
る。このように積層された誘電体及びアルミ電極箔は長
さが１３．８ｍあり、径５５ｍｍの巻芯を中心として７
０回転されることにより、偏平な巻回素子として形成さ
れている。

【００２２】一方、クランプコンデンサ素体Ｃｓｐは、
１μＦのコンデンサ素子が３本並列に接続されたもので
ある。このクランプコンデンサＣｓｐの単位素子は、上
記第１コンデンサ素体Ｃ１と同様に誘電体及び電極箔が
積層され、巻回素子として形成されたものである。この
誘電体及び電極箔は、長さが２３ｍあり、径５０ｍｍの
巻芯を中心として１１７回転されることにより、偏平な
巻回素子として形成されている。

【００２３】このようなクランプコンデンサＣｓｐの両
側端には、間に絶縁板３を挟み込んで第１コンデンサ素
体Ｃ１と第２コンデンサ素体Ｃ２とがそれぞれ配設され
ている。第１コンデンサ素体Ｃ１及び第２コンデンサ素
体Ｃ２の一方の電極４ａ，５ａは、それぞれクランプコ
ンデンサＣｓｐの両電極にリード板６，７によって直接
接続され、他方の電極４ｂ，５ｂは上蓋に固着された中
央のブッシングに、リード線８，９によって接続され
ている。このリード線８，９は、断面積３．５ｍｍ² の
平編線である。また、クランプコンデンサＣｓｐの両電
極のリード板６，７は、リード線１０，１１によって中
央ブッシングの両側に配設されたブッシング、ブッ
シングにそれぞれ接続されている。このリード線１
０，１１は断面積５．５ｍｍ² の平編線である。

【００２４】このように接続されたコンデンサ素体は、
図２，図１５に示すように、三相デルタ結線の構造をと
り、全体を絶縁紙で包囲され、図１２に示すように、金
属ケースに収納されて絶縁油を含浸され、密閉されてい
る。以上のような本実施例の外形サイズは、Ｗ１２０×
Ｂ６５×Ｈ１３０ｍｍの直方体として形成されている。

【００２５】以上のように三つのコンデンサ素体を一体
化した本実施例の三相スナバコンデンサは、図３に示す
ように、スナバ回路におけるＧ１側に端子−が接続
され、Ｇ２側に端子−が接続されている。第１コン
デンサＣ１と第２コンデンサＣ２との容量は互いに等し
いが、この容量をＣｓ（μＦ）とすると、Ｇ１にとって
スナバコンデンサの容量は以下のようになる。すなわ
ち、第１コンデンサＣ１に対しては、互いに直列接続さ
れた第２コンデンサＣ２とクランプコンデンサＣｓｐと
が並列に接続されている形であるために、全体としての
容量をＣ、クランプコンデンサの容量をＣｓｐとする
と、Ｃ＝Ｃｓ＋（Ｃｓ・Ｃｓｐ）／（Ｃｓ＋Ｃｓｐ）
（μＦ）となる。このように−間の容量が、Ｇ１の
スナバコンデンサの容量となり、前述した性能を満足す
るように構成されている。また、Ｇ２に対しても同様の
見方から−間の容量が、Ｇ２のスナバコンデンサの
容量となり、前述した性能を満足するように構成されて
いる。

【００２６】（２）実施例の作用、効果 以上のような構成を有する本実施例の作用、効果は以下
の通りである。すなわち、本実施例においては、左右の
第１コンデンサ素体Ｃ１と第２コンデンサ素体Ｃ２とを
結ぶリード線８，９が、中央のブッシングに接続され
ている。また、中央のクランプコンデンサＣｓｐの両電
極５ａ，５ｂは、それぞれリード線１０，１１によっ
て、左右のブッシング，に接続されている。このた
め、−間から見た場合と、−間から見た場合と
で、リード線の長さが対称となり、バランスがとれるこ
ととなる。したがって、−、−間のインダクタ
ンスの値に差が生じることがない。このように、−
間、−間のスナバコンデンサの性能が同じとなるこ
とは、通常、Ｇ１及びＧ２として同定格のＧＴＯが用い
られていることからも、望ましい特性となる。

【００２７】以下に、本実施例と従来例における残留イ
ンダクタンスの測定値を比較した表を示す。なお、表
中、Ｌはコンデンサの残留インダクタンスを示し、上部
にバーの付いたｘはインダクタンスの平均値を表す。

【００２８】

【表１】

【００２９】以上のように、−間、−間のイン
ダクタンスの値に差が生じることがないので、Ｇ１とＧ
２が交互にオン、オフした場合の残留による逆起電力が
等しくなり、性能が向上する。

【００３０】また、第１コンデンサＣ１及び第２コンデ
ンサＣ２のみを一体化した製品の一般的な外形サイズ
は、Ｗ９３×Ｂ５１×Ｈ９０ｍｍの楕円形である。そし
て、クランプコンデンサＣｓｐのみを一体化した製品の
一般的な外形サイズは、Ｗ１２０×Ｂ６５×Ｈ１００ｍ
ｍの直方体である。本実施例の外形サイズは、上記のよ
うに、Ｗ１２０×Ｂ６５×Ｈ１３０ｍｍの直方体として
形成されている。したがって、上記のような優れた特性
を有しつつ、占有体積比で従来例よりも６．５％小さい
三相スナバコンデンサを構成することができる。さら
に、結線に必要となる工数は約１／２に低減できる。

【００３１】（３）他の実施例 本発明は、以上のような実施例に限定されるものではな
く、各部材の材料等は適宜変更可能である。すなわち、
誘電体としてコンデンサ紙を使用せずに、有機フィルム
のみによって構成してもよい。また、ポリプロピレンフ
ィルム以外の有機フィルム、例えばポリエチレンテレフ
タレートやポリスチレンでもよい。

【００３２】さらに、大電流用のスナバ回路の場合、Ｇ
１がＯＮの状態では、図４の矢印で示すように電流が流
れている。ここで、Ｇ１がＯＦＦとなったときには、図
５の矢印で示すように、アノードリアクトルＬがあるた
めに、クランプコンデンサ素体Ｃｓｐ、第１コンデンサ
Ｃ１及び第２コンデンサＣ２はオーバーチャージされ、
それがさらに図６の矢印で示すように、瞬時に放電され
て電流が流れるために、残留インダクタンスと損失が過
大となる。このような残留インダクタンスと損失を低減
するために、請求項２記載の発明に対応する一実施例と
して、図４の結線図における点線で示すように、第１コ
ンデンサ素体Ｃ１の電極４ｂと第２コンデンサ素体Ｃ２
の電極５ｂとを、直接リード線１２で結線することも有
効な手段である。このように結線することで、−間
および−間の残留インダクタンス及び損失を小さく
することができる。なお、このように結線した場合であ
っても、内部結線の対称性は失われることがないので、
−間、−間の性能は変わることはない。

【００３３】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、個別のス
ナバ回路における内部結線の対称性が実現されているの
で、端子間のインダクタンスに差がなく、オン、オフ時
の残留による逆起電力に差が生じないという優れた三相
スナバコンデンサを提供することができる。

【００３４】また、請求項２記載の発明によれば、第１
コンデンサ素体及び第２コンデンサ素体の電極同士がリ
ード線によって直接接続されているので、内部結線の対
称性を失うことなしに、大電流のスナバ回路であっても
端子間の残留インダクタンス及び損失を小さくすること
が可能な優れた三相スナバコンデンサを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である三相スナバコンデンサ
内部の結線構造を示す正面透視図である。

【図２】図１の実施例の結線図である。

【図３】図１の実施例を接続したスナバ回路を示す回路
図である。

【図４】図３においてＧ１がＯＮのときの電流の流れを
示す回路図である。

【図５】図４においてＧ１がＯＦＦとなったときの電流
の流れを示す回路図である。

【図６】図５においてコンデンサからのオーバーチャー
ジ放電が発生した状態を示す回路図である。

【図７】従来例のΔスナバ回路の一例を示す回路図であ
る。

【図８】従来の第１コンデンサ素体及び第２コンデンサ
素体を一体化した容器の一例を示す平面図（ａ）、正面
図（ｂ）である。

【図９】図８のコンデンサ素体の接続状態を示す回路図
である。

【図１０】従来のクランプコンデンサ素体を封入した容
器の一例を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）である。

【図１１】図１０のコンデンサ素体の接続状態を示す回
路図である。

【図１２】第１コンデンサ素体、第２コンデンサ素体及
びクランプコンデンサ素体を一体的に封入した三相スナ
バコンデンサの容器の一例を示す平面図（ａ）、正面図
（ｂ）である。

【図１３】従来の三相スナバコンデンサの一例の結線構
造を示す正面透視図である。

【図１４】図１３の従来例の結線図である。

【図１５】図１３の従来例の回路図である。

【図１６】図１３の従来例を接続したΔスナバ回路を示
す回路図である。

【符号の説明】

Ｃ１…第１スナバコンデンサ Ｃ２…第２スナバコンデンサ Ｃｓｐ…クランプコンデンサ Ｇ１，Ｇ２…ＧＴＯ Ｒ１，Ｒ２…スナバ直列抵抗 Ｌ…アノードリアクトル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のコンデンサ素子を有し、複数又は
   単数の前記コンデンサ素子の組未合わせによって三つの
   コンデンサ素体が構成され、二つのコンデンサ素体は半
   導体素子を用いた個別のスナバ回路にそれぞれ直列に接
   続される第１コンデンサ素体及び第２コンデンサ素体で
   あり、他の一つのコンデンサ素体は前記二つのコンデン
   サ素体に並列に接続されたクランプコンデンサ素体であ
   り、前記三つのコンデンサ素体が単一の容器内に封入さ
   れ、前記三つのコンデンサ素体の電極が、前記容器の蓋
   部の中央部付近に設けられた中央端子と、前記蓋部にお
   ける前記中央端子の両側に二つ配設された両側端子とに
   リード線を介して接続された三相スナバコンデンサにお
   いて、前記クランプコンデンサ素体の両端に前記第１コ
   ンデンサ素体及び前記第２コンデンサ素体が配設され、
   前記第１コンデンサ素体及び前記第２コンデンサ素体の
   一方の電極は、リード線を介して前記中央端子に接続さ
   れ、前記クランプコンデンサ素体の両電極は、前記第１
   コンデンサ素体及び前記第２コンデンサ素体の他方の電
   極に接続され、かつ前記両側端子にリード線を介してそ
   れぞれ接続されていることを特徴とする三相スナバコン
   デンサ。
2. 【請求項２】 前記中央端子に接続された前記第１コン
   デンサ素体及び前記第２コンデンサ素体の電極同士が、
   リード線によって直接接続されていることを特徴とする
   請求項１記載の三相スナバコンデンサ。