JPH09298889A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH09298889A JP8107579A JP10757996A JPH09298889A JP H09298889 A JPH09298889 A JP H09298889A JP 8107579 A JP8107579 A JP 8107579A JP 10757996 A JP10757996 A JP 10757996A JP H09298889 A JPH09298889 A JP H09298889A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体パワースイッチング素子と冷却フィン
間の浮遊容量を低減し、あるいは冷却フィンとインバー
タの筐体との間の電気抵抗を高くして、高い電圧変化に
よる漏れ電流を抑制して、ラジオノイズを低減するこ
と。 【解決手段】 接地される筐体内に取付部を介して取付
けた複数の半導体パワースイッチング素子にON、OF
F信号を印加し、その導通時間を可変することにより必
要な電圧・電流を供給制御するインバータ装置におい
て、半導体パワースイッチング素子を取り付ける誘電率
が小さい高絶縁高熱伝導材料からなる取付部と、前記取
付部に一体に構成した冷却フィンを有することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】半導体パワースイッチング素
子を用いたインバータ装置における漏れ電流を抑制し、
ラジオノイズを低減したインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の三相インバータ装置の回路
構成を示す図、図5は従来のインバータ装置における半
導体パワースイッチング素子の実装例を示す概要図であ
る。図4において、11はダイオードで構成される整流
回路部で、交流電源を整流して直流電圧に変換する。1
2は平滑コンデンサであり、整流した直流電流の平滑、
およびインバータ部13からのリップル電流を吸収す
る。13はインバータ部であり、IGBTあるいはパワ
ーMOSFETと逆並列ダイオードからなる複数の半導
体パワースィッチング素子で構成されている。10は、
これら整流回路部11、平滑コンデンサ12、インバー
タ部13より成るインバータ装置である。14は半導体
パワースイッチング素子のドライブ回路、15はインバ
ータ部13のための制御回路、16はインバータ装置1
0が駆動するモータである。
【0003】最近、インバータ装置を用いて駆動するモ
ータから発生する騒音を低減するため、半導体パワース
イッチング素子としては高速でON、OFFすることが
できるIGBTあるいはパワーMOSFETを使用し、
キャリア周波数を十数KHZとしている。また、図5にお
いて、20はインバータ装置の筐体の一部、21は半導
体パワースイッチング素子の取付台であり、冷却フィン
と兼用して一体構成される。この取付台21にはダイオ
ードおよび複数の半導体パワースイッチング素子22〜
25で構成された整流回路部11およびインバータ部1
3が取り付けられている。半導体パワースイッチング素
子は、後述のように、その電極と冷却面とがセラミック
スなどの絶縁材によって絶縁されている。取付台21は
半導体パワースイッチング素子22〜25からの熱を冷
却フィン側ヘ効率よく伝達する必要があるため、一般に
熱伝達率の高いアルミニウム系の材料が使用されてい
る。また、取付台に一体構成した冷却フィンはインバー
タ装置の筐体20のアース端子と接続され、接地線26
で模擬的に示すように大地に接地される。この接地は人
体ヘの感電を防ぐために必要である。
【0004】図6は半導体パワースイッチング素子の実
装の分解図で、同図の様に、取付台21に取付けられる
放熱板31の上に基板32を載せ、この基板32の上に
半導体のチップ33を実装し、さらにターミナルホルダ
34およびケース35を載せる。また、基板32は熱伝
導率の高い放熱板31の上に接着した構成である。基板
32はセラミック板上に銅の回路板を張り合わせてある
ため、チツプ33、ターミナルホルダ34と放熱板31
は電気的に絶縁されている。従って、放熱板に接触する
冷却フィン(取付台)と半導体パワースイッチング素子
の間には絶縁材が存在することになり、静電容量すなは
ち浮遊容量が発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は前述のように半導体パワースイッチング素子の取付台
および冷却フィンは、半導体から発生する電力損失によ
る温度上昇を低減するため、熱伝導度の高いアルミニウ
ムあるいは、その合金を使用している。このアルミニウ
ムあるいは、その合金は熱伝導率が高いと同時に電気抵
抗が低い。従って、半導体パワースイッチング素子のチ
ップ33と放熱板31、および取付台21との間には浮
遊容量が発生する。また、各部を接続する配線と取付台
との間にも同様に浮遊容量が発生する。半導体パワース
イッチング素子が制御回路(図4参照)からの信号によ
って導通、非導通を繰り返すと、半導体パワースイッチ
ング素子と取付台との間に高い電圧の変化(dV/d
t)が発生し、この電圧の変化が原因となり、前記浮遊
容量のために半導体チツプや配線などの導体から冷却フ
ィンへ電流が流れる。この電流はi=kC・dV/dt
で表わされる。Cは浮遊容量、kは定数である。
【0006】図7はインバータ装置が電源に接続されて
モータを駆動する場合の使用例である。同図において、
44は電源トランスで二次側が接地線43で接地されて
いる。また、モータ16もそのフレームが接地線42で
接地されている。ここで41を浮遊容量Cとすると、実
線45あるいは46で示す閉回路が構成され、半導体チ
ップ→冷却フィン→浮遊容量C→接地線26→大地→電
源(回路45)あるいはモータ16の接地線42から構
成される電気回路(回路46)を通って漏れ電流とな
る。この電流は図7の回路の各部から高周波数のラジオ
ノイズを放射し、近接する計測器やラジオ受信器に電波
障害を与える事がある。そこで、本発明は、従来技術の
上記問題に鑑み、半導体パワースイッチング素子と冷却
フィン間の浮遊容量を低減し、あるいは冷却フィンとイ
ンバータの筐体との間の電気抵抗を高くして、高い電圧
変化による漏れ電流を抑制して、ラジオノイズを低減す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は、接地される筐体内に取付部を介して取付
けた複数の半導体パワースイッチング素子にON、OF
F信号を印加し、その導通時間を可変することにより必
要な電圧・電流を供給制御するインバータ装置におい
て、半導体パワースイッチング素子を取り付ける誘電率
が小さい高絶縁高熱伝導材料からなる取付部と、前記取
付部に一体に構成した冷却フィンを有する。また、半導
体パワースイッチング素子を取り付ける高熱伝導材料か
らなる取付部と、前記取付部に一体に構成した冷却フィ
ンと、据付られる前記取付部と据付ける前記筐体との間
に介在する絶縁部材を有する。
【0008】また、半導体パワースイッチング素子を取
り付ける取付部と、前記取付けられる半導体パワースイ
ッチング素子と取付部との間に挟持した誘電率が小さく
熱伝導の良い絶縁シートを有する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明について図面を参照しなが
ら説明する。図1は本発明の第1実施例を示す構成図で
ある。この例は、冷却フィンを一体に構成した取付台が
誘電率の小さい高熱伝導率高電気絶縁材料(例えば、窒
化アルミニウム系セラミックス)を用いてなるインバー
タ装置である。図1において、複数の半導体パワースイ
ッチング素子3は誘電率が小さく絶縁抵抗の高い取付台
2の上に取り付けられる。また取付台には冷却フィンが
一体に構成されている。従って、半導体パワースイッチ
ング素子が、ON、OFFすることにより発生する高d
V/dtの電圧が半導体パワースイッチング素子のチツ
プと放熱板間に印加され、チップと放熱板間の浮遊容量
Cによる電流i=kC・dV/dtがチップから放熱板
ヘ発生する。しかし、放熱板が取り付けられている取付
台の電気抵抗が高く、誘電率が小さいために浮遊容量が
小さい。したがって、この漏れ電流は小さく、接地線か
らのラジオノイズが低減される。
【0010】以上より、高dV/dtによる漏れ電流は
抑制され、また一方、上記の取付台は高熱伝導率という
性質を持っているため、半導体パワースイッチング素子
に発生した熱を効率よく冷却フィン部ヘ導き、半導体パ
ワースイッチング素子と冷却フィン部間の温度差は極め
て低くなる。図2は本発明の第2実施例を示す構成図で
ある。この例は、図2に示すように、半導体パワースイ
ッチング素子を実装した取付台(冷却フィンを一体構
成)をインバータ装置の筐体に取り付ける構成におい
て、筐体1と取付台2との間に絶縁材料で作られたスペ
ーサ4を挿入し、さらに絶縁材料で構成した取付けボル
ト5により取付台2と筐体1を接続する。また、大地ヘ
の接地は接地線26により行う。
【0011】この構成方法によれば、半導体パワースイ
ツチング素子と取付台との間の浮遊容量は変わらない
が、取付台と筐体との間の電気抵抗が増加するため、漏
れ電流の回路、例えば図7の回路45あるいは46の抵
抗が大きくなり、漏れ電流が抑制され、ラジオノイズが
減少する。さらに、図3は本発明の第3実施例を示す構
成図である。これは、図3に示すように、半導体パワー
スイチング素子3と冷却フィンを一体構成した取付台2
の間に誘電率が小さく、熱伝導率が良い絶縁シート6を
挿入した例である。図1と同様に浮遊容量が小さくなる
ため、漏れ電流が抑制され、従って、ラジオノイズが低
減される。
【0012】
【発明の効果】以上述ベたように、本発明によれは、イ
ンバータの半導体パワースイッチング素子のON、OF
Fによる高dV/dtが印加されても誘電率が小さい高
絶縁材料の冷却フィンを使用するために浮遊容量が小さ
くなるため、漏れ電流を抑制することができる。従っ
て、ラジオノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す構成図
【図2】本発明の第2実施例を示す構成図
【図3】本発明の第3実施例を示す構成図
【図4】従来の三相インバータ装置の回路構成を示す図
【図5】従来のインバータ装置の半導体パワースイッチ
ング素子の実装例を示す概要図
【図6】半導体パワースイッチング素子の実装の分解図
【図7】従来の三相インバータ装置の使用例での漏れ電
流回路の形成を示す概念図
【符号の説明】
1 筐体 2 取付台(冷却フィン兼用) 3 半導体パワースイッチング素子 4 スペーサ 5 ボルト 6 絶縁シート 10 インバータ装置 11 整流回路部 12 平滑コンデンサ 13 インバータ部 14 ドライブ回路 15 制御回路 16 モータ 20 筐体 21 取付台(冷却フィン兼用) 22〜25 半導体パワースイッチング素子 26 接地線 31 放熱板 32 基板 33 半導体チップ 34 ターミナルホルダ 35 ケース 41 浮遊容量 42、43 接地線 44 電源トランス(二次側) 45、46 漏れ電流回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接地される筐体内に取付部を介して取付
    けた複数の半導体パワースイッチング素子にON、OF
    F信号を印加し、その導通時間を可変することにより必
    要な電圧・電流を供給制御するインバータ装置におい
    て、 半導体パワースイッチング素子を取り付ける誘電率が小
    さい高絶縁高熱伝導材料からなる取付部と、前記取付部
    に一体に構成した冷却フィンを有することを特徴とする
    インバ−タ装置。
  2. 【請求項2】 接地される筐体内に取付部を介して取付
    けた複数の半導体パワースイッチング素子にON、OF
    F信号を印加し、その導通時間を可変することにより必
    要な電圧・電流を供給制御するインバータ装置におい
    て、 半導体パワースイッチング素子を取り付ける高熱伝導材
    料からなる取付部と、前記取付部に一体に構成した冷却
    フィンと、据付られる前記取付部と据付ける前記筐体と
    の間に介在する絶縁部材を有することを特徴とするイン
    バータ装置。
  3. 【請求項3】 接地される筐体内に取付部を介して取付
    けた複数の半導体パワースイッチング素子にON、OF
    F信号を印加し、その導通時間を可変することにより必
    要な電圧・電流を供給制御するインバータ装置におい
    て、 半導体パワースイッチング素子を取り付ける取付部と、
    前記取付けられる半導体パワースイッチング素子と取付
    部との間に挟持した誘電率が小さく熱伝導の良い絶縁シ
    ートを有することを特徴とするインバータ装置。
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