JPH099466A - 電力変換装置の電力ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、強制空冷装置１を有する電力変
換装置において、コンデンサ３〜スイッチング素子２ま
での配線を低インダクタンスの銅帯１４で行うととも
に、スイッチング素子２を並列接続して使用する場合、
各素子とコンデンサを結ぶ回路が対称で、且つ、素子交
換などのメンテナンスが容易な装置をコンパクトに構成
することを目的とする。 【構成】 コンデンサ３〜スイッチング素子２までの銅
帯配線１４は、強制空冷装置１の風路を横切って配置さ
れても、風の流れを遮ることのない空気穴１５を有して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、強制空冷装置を有す
る電力変換装置の直流平滑用コンデンサとスイッチング
素子との配置及び接続する配線の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５〜８は従来の強制空冷装置を有した
電力変換装置、例えばインバータに用いられる直流平滑
用コンデンサ（以下、単にコンデンサという）とスイッ
チング素子の間の配線について示した図である。図５に
於て強制空冷装置を有した電力変換素子は、強制空冷装
置１上にスイッチング素子２が実装され、この真近にコ
ンデンサ３が配置される。そして、コンデンサ３〜スイ
ッチング素子２までは銅帯４によって配線される。図８
は説明のために示す回路図の一例である。

【０００３】電力変換装置のコンデンサ３〜スイッチン
グ素子２間の配線は、その配線インダクタンスが大きい
とスイッチング素子がターンオフする場合にスイッチン
グ素子に加わるサージ電圧が大きくなるため、配線イン
ダクタンス低減のために様々な配線方法がなされてい
る。例えば、特開昭６３−７７４７６号公報に示されて
いるように、複数の銅帯の間に絶縁物を挟み重ね合わ
せ、それぞれの銅帯に同大で逆方向の電流が流れるよう
にし、銅帯自身の持つ配線インダクタンスを相互的に打
ち消す配線方法がよく使われている。その他には、銅帯
自身の持つ配線インダクタンスを低減するために、配線
距離を短くする、銅帯の幅を広くするなどの方法があ
る。

【０００４】図５は、強制空冷装置１の冷却風（矢印）
が図のように通り、コンデンサ３が風の側方に設置され
た場合を示す。

【０００５】図５においては、コンデンサ３〜スイッチ
ング素子２間の配線距離は短く、コンパクトな構造であ
る。しかし、例えばスイッチング素子２の電流容量を増
すために並列接続して使用する場合、並列関係となるス
イッチング素子（図５で２１、２２で示す）の温度特性
を揃えるために、風の流れる方向と直交する方向に並列
接続されるスイッチング素子２１、２２を並べる。この
場合コンデンサ３から見た並列スイッチング素子２１、
２２への距離が互に異なるので、並列スイッチング素子
２１、２２のコンデンサ回路は対称的構造とはならな
い。

【０００６】スイッチング素子２を並列接続して使用す
る場合には、素子を流れる電流をいかにしてバランスさ
せるかが重要で、バランスさせるためには並列回路をそ
の構造寸法も含めて対称にすることが絶対条件である。
このようなことから、図５のような配置では非対称（即
ち素子２１の配線が長くなる）な並列回路となるため電
流がアンバランスするという問題点がある。

【０００７】図６は、強制空冷用の冷却風が図示矢印の
ように通してある場合を示す。図６においては、コンデ
ンサ３〜スイッチング素子２１、２２までの配線距離は
短く、スイッチング素子を並列接続して使用する場合の
並列回路も対称にできる。その理由は前述のとおり、図
に対して、並列素子２１、２２を横に並べると両素子か
らコンデンサへの距離が等距離になるので、距離的に対
称となるのである。しかし、風路を確保するためにコン
デンサ３の下部に無駄なスペースができてしまう。これ
により、装置が大型になってしまうという問題点があ
る。ここで、並列回路とは図８に示すような回路であ
り、回路図上は対称でも、実際の回路構成（構造）が非
対称であってはならない。 図８において２８はインバ
ータ、２９は直流入力ライン、３０は負荷となる電動機
である。

【０００８】図７は、図６のコンデンサ３の取付方向を
逆にして、スペースの縮少を図った例である。その他の
点は図５と同様である。

【０００９】図７においては、コンデンサ３〜スイッチ
ング素子２までの配線距離は短く、スイッチング素子２
を並列接続して使用する場合の並列回路も対称で、図６
に言うところの無駄なスペースのないコンパクトな構造
である。しかし、コンデンサ３がスイッチング素子２の
上部にあるため、スイッチング素子２交換などのメンテ
ナンスがやりにくい問題点がある。また、スイッチング
素子２より発生する熱がスイッチング素子２とコンデン
サ３の間にこもり冷却作用が低下する問題点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】強制空冷装置を有する
電力変換装置は、上記のように、並列使用する素子は、
冷却状態を同レベルに保つため、冷却風の方向に対して
互いに横方向に並べて配置する必要がある。そして、第
１には、素子のメンテナンス性を良くし、小形化するた
めにはコンデンサを強制空冷装置の素子取付面とは逆の
側に配置したいと言う要求がある。

【００１１】第２には、上記横方向の配列された並列素
子と、強制空冷装置の素子取付面の逆側に配置したコン
デンサとを接続する配線は、並列素子に対して互いに等
距離の配線長とするためには配列された横方向に対して
直交する方向に配線を引出さざるを得ないと言うことが
ある。

【００１２】上記第１、第２の要求を同時に満すために
は、配線がどうしても強制空冷装置の冷却風の風路を横
切らざるを得ず、これでは冷却に支障が生じるため、実
際には第１、第２の要求を同時に満すものを作ることが
できないと言う問題があった。

【００１３】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、強制空冷装置を有する電力変
換装置において、コンデンサ〜スイッチング素子までの
配線を低インダクタンスの銅帯で行うとともに、スイッ
チング素子を並列接続して使用する場合の並列回路は対
称で、素子交換などのメンテナンスが容易なコンパクト
な装置を得ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る強制空冷
装置を有した電力変換装置は、コンデンサ〜スイッチン
グ素子までの配線を網状の銅帯を用いて行ったものであ
る。

【００１５】

【作用】網状の銅帯は強制空冷装置の風路を横切って配
置されても、風の流れを遮ることがなく、風路を確保で
きる。よって、コンデンサ〜スイッチング素子までの配
線を行う上での制約がなくなり、従来の強制空冷装置を
有した電力変換装置ではできなかった配置、配線構造が
可能となる。

【００１６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を図１ないし図３に
て説明する。この発明に係る強制空冷装置を有した電力
変換装置は、１強制空冷装置、２スイッチング素子、３
コンデンサ、４網状の銅帯によって構成される。強制空
冷装置１上にスイッチング素子２が実装され、強制空冷
装置１の下部にコンデンサ３が配置される。並列素子２
１、２２は風の方向（図示矢印）に対して横方向に並べ
られる。

【００１７】コンデンサ３〜スイッチング素子２までの
配線は、上記並列素子２１、２２の並列している方向に
対して直交する方向（即ち、風の流れる方向に）引出さ
れた後、図に示すように、強制空冷装置１の側へ直角に
曲って風路を横切り、コンデンサ３へとつながる。又、
コンデンサ３は図では縦方向に示しているが、横方向に
置いてもよい。

【００１８】ここで、網状銅帯１４は少なくともコンデ
ンサ３の両極へ接続するため複数となるが、それぞれの
銅帯を空間絶縁距離を保って平行に配線するか、配線イ
ンダクタンス低減のためにそれぞれの銅帯の間に絶縁物
を挟み重ね合わせて配線するかはどちらでもかまわな
い。１５は風を通すため網状銅帯１４の冷却風通路に設
けた空気穴である。上記網状銅帯１４は、風通しがよい
ので図１のように風路を横切って配置しても冷却を妨げ
る恐れはない。

【００１９】網状銅帯１４の幅は、並列接続された素子
の配列幅より大きいものであることが好ましい。図３は
図１の網状の銅帯１４を説明する図である。図中、網目
の目の幅Ａは導体素線１６の太さＢに対してＡ＞Ｂの関
係にあることが、冷却を妨げないために必要である。

【００２０】網状銅帯１４は、銅板、アルミ板等の導体
板であればよく、空気穴１５は図１のように板を抜いて
も、図２のように網としてもよい。

【００２１】実施例２．図１ないし図３に示す網状銅帯
１４が、前述したごとく２枚の銅板の間に絶縁物をはさ
んで構成されている場合、風の通る空気穴１５の部分に
例えばゴミが付着して絶縁破壊が生じやすい。そこで空
気穴１５を設ける部分だけ、２枚の銅板の間を空間的に
充分な距離をとる構成としてもよい。このような網状銅
帯１４の例を図４に示す。図４の２７は銅帯の間隔を保
つための絶縁物であり、必ずしも使用しなくてもよい。

【００２２】

【発明の効果】第１、第２、第４の発明によれば、スイ
ッチング素子を並列接続して使用する場合、コンデンサ
を強制空冷装置の素子取付面とは逆の側に配置し、しか
も、素子とコンデンサを接続する配線を、コンデンサか
ら上記並列素子を見た場合、互に対称の配線距離になる
ように、並列素子からの配線を回路を横切って配置する
ことができ、しかも、冷却を妨げないものとすることが
できる。

【００２３】第３の発明によれば、風路の抵抗と配線の
リアクタンスをさらに減少させたものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１の強制空冷装置を有する
電力変換装置のケーブルを示す斜視図である。

【図２】 この発明の実施例１の強制空冷装置を有する
電力変換装置を示す図（コンデンサを横置きとした図）
である。

【図３】 図１の網状銅帯１４の詳細説明図である。

【図４】 この発明の第２の実施例による電力変換装置
を示す図である。

【図５】 従来の強制空冷装置を有する電力変換装置の
ケーブルの一例を示す図である。

【図６】 従来の強制空冷装置を有する電力変換装置の
一例を示す図である。

【図７】 従来の強制空冷装置を有する電力変換装置の
一例を示す図である。

【図８】 図６の電力変換装置の回路を示す図である。

【符号の説明】

１ 強制空冷装置 ２ スイッチング素子 ３
コンデンサ ４ 銅帯 １４ 網状銅帯 １５ 空
気穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２個以上の半導体電力制御素子を強制空
   波装置の冷却風の風に対して直交する方向に配置し、互
   に並列に接続して用いる電力変換装置の電力ケーブルで
   あって、 前記半導体電力制御素子に接続される電力ケーブルは、
   前記並列接続された複数の半導体素子の配列幅より広い
   幅の導体板で構成され、 前記強制空冷装置の冷却風の通路を横切って配置され、
   かつ、この導体板の前記冷却風の通路に当る部分に、複
   数の空気穴を有するものであることを特徴とした電力変
   換装置の電力ケーブル。
2. 【請求項２】 電力ケーブルは、並列接続された半導体
   電力制御素子と主回路の電圧平滑用コンデンサとを接続
   するものであることを特徴とする請求項１記載の電力変
   換装置の電力ケーブル。
3. 【請求項３】 電力ケーブルは電圧平滑用コンデンサの
   一方の極へ接続されるケーブルと、他方の極へ接続され
   るケーブルとを絶縁物を介して重ね合せて構成されたも
   のであることを特徴とする請求項２記載の電力変換装置
   の電力ケーブル。
4. 【請求項４】 空気穴は導体板の一部又は全部を導線を
   用いて編んだ網に変えたものであることを特徴とする請
   求項１記載の電力変換装置の電力ケーブル。