(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列に接続されたスイッチング素子を複数組、直流電圧が印加されるコンデンサからなる直流電源の正負両極間に接続し、上記直列に接続されたスイッチング素子の中間接続点から交流出力を取り出す電力変換装置において、
絶縁基板とその一方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第１の導電板と上記絶縁基板の他方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第２の導電板とからなるパワー基板を備え、このパワー基板に上記直流電源およびスイッチング素子を取り付けるとともに、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各正極と上記第１の導電板とを接続し、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各負極と上記第２の導電板とを接続し、
かつ、上記複数組のスイッチング素子を一列に配列し、上記直流電源を互いに並列に接続される複数個のコンデンサで構成し、該並列接続するコンデンサの配列方向と上記スイッチング素子の配列方向とが平行となるようにしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
スイッチング素子の各電極の内、直流電源の正極または負極に接続される電極が、中間接続点に接続される電極より上記直流電源の取付位置に近くなるよう上記スイッチング素子をパワー基板に取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
パワー基板の第１または第２の導電板を挟持して上記パワー基板に取り付けられた取付金具を備え、この取付金具を介して、直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の上記パワー基板への機械的取り付けおよび上記第１または第２の導電板への電気的接続を行うようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
直流電源を互いに直列に接続される第１および第２のコンデンサで構成する場合、第１および第２の導電板のいずれかまたは双方を所定の間隔を介して電気的に分離された複数枚の導電板で構成し、上記複数個のコンデンサの内、上記第１のコンデンサの両端子はそれぞれ上記第１の導電板と第２の導電板とに接続し、上記複数個のコンデンサの内、上記第２のコンデンサの各両端子は上記所定の間隔を跨ぐようにそれぞれ隣接する導電板に接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
第２のコンデンサを、互いに直列に接続される複数個のコンデンサで構成したことを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
パワー基板の面内に、第１および第２の導電板の両者に開口を形成して絶縁基板のみとした部分を設け、互いに直列に接続するスイッチング素子の中間接続点に接続される当該スイッチング素子の電極を上記開口部分の絶縁基板に取り付けるようにしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
入力電源およびこの入力電源と出力端子との間に接続されたスイッチング素子を備え、上記スイッチング素子をオンオフ制御することにより、上記入力電源の電圧を変換して上記出力端子から出力する電力変換装置において、
絶縁基板とその表裏両面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された導電板とからなるパワー基板を備え、上記入力電源およびスイッチング素子を上記パワー基板に取付け、上記入力電源およびスイッチング素子相互間の接続を上記導電板により行うようにし、
上記パワー基板の側辺に近接し上記パワー基板に流れる電流によって生じる磁界中に導電枠を配設したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
入力電源およびこの入力電源と出力端子との間に接続されたスイッチング素子を備え、上記スイッチング素子をオンオフ制御することにより、上記入力電源の電圧を変換して上記出力端子から出力する電力変換装置において、
絶縁基板とその表裏両面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された導電板とからなるパワー基板を備え、上記入力電源およびスイッチング素子を上記パワー基板に取付け、上記入力電源およびスイッチング素子相互間の接続を上記導電板により行うようにし、
上記パワー基板周縁の上記パワー基板に流れる電流によって生じる磁界中に、上記パワー基板の導電板と電気的に絶縁した状態で導電体を配設したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
互いに直列に接続されたスイッチング素子を複数組、直流電圧が印加されるコンデンサからなる直流電源の正負両極間に接続し、上記直列に接続されたスイッチング素子の中間接続点から交流出力を取り出す電力変換装置において、
絶縁基板とその一方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第１の導電板と上記絶縁基板の他方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第２の導電板とからなるパワー基板を備え、このパワー基板に上記直流電源およびスイッチング素子を取り付けるとともに、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各正極と上記第１の導電板とを接続し、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各負極と上記第２の導電板とを接続し、
直流を３相交流に変換するインバータに適用する場合、
上記３相各相に対応するスイッチング素子を、上記パワー基板の中央部を中心とする円周方向に等間隔で配置し、
上記直流電源を互いに並列に接続される３・ｎ（ｎは、２以上の整数）個のコンデンサで構成し、上記コンデンサのｎ個づつをその並列接続する配列方向が上記パワー基板の中央部から上記各相スイッチング素子に向かう方向と直角となるように配置したことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、高調波抑制のためのアクティブフィルタ装置のインバータ部に用いられる電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
この種アクティブフィルタ装置のインバータ部は、電力用半導体素子、例えばＩＰＭ（Intelligent Power Module）、直流電源であるコンデンサ更にスナバ回路から構成されており、従来、これらの部品間の接続はそれぞれブスバーやリード線を使用して行われていた。
【０００３】
ところで、電力用半導体素子を用いる回路では、半導体素子のスイッチング時に発生するサージ電圧が過大であると、半導体素子が破壊してしまうため、極力そのサージ電圧を抑制する必要がある。
サージ電圧ΔＶは、
ΔＶ＝ΔＩ・√（Ｌ／Ｃ）
（但し、ΔＩ：電流変化分、Ｌ：直流回路のインダクタンス、Ｃ：容量）
で表され、直流回路のインダクタンスが大きいほどその値が大きくなる。
【０００４】
しかるに、各部品の接続をブスバーやリード線で行う従来の構成では、このインダクタンスを有効に低減することが難しく、その結果、スイッチングに伴い発生するサージ電圧が増大して高耐電圧仕様の半導体素子を使用することになってコストが増大したり、また、このサージ電圧をスナバ回路で抑制しようとするとこのスナバ回路が複雑高価となるという問題点があった。
また、ブスバーやリード線を個々に取り付けねばならないため作業工数が多くなり、絶縁を確保する上でも位置決めなどの熟練を伴う煩雑な作業が要求されるという問題点もあった。
【０００５】
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、接続部分のインダクタンスが大幅に減少するとともに、接続の作業が極めて簡便となる電力変換装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る電力変換装置は、互いに直列に接続されたスイッチング素子を複数組、直流電圧が印加されるコンデンサからなる直流電源の正負両極間に接続し、上記直列に接続されたスイッチング素子の中間接続点から交流出力を取り出す電力変換装置において、
絶縁基板とその一方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第１の導電板と上記絶縁基板の他方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第２の導電板とからなるパワー基板を備え、このパワー基板に上記直流電源およびスイッチング素子を取り付けるとともに、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各正極と上記第１の導電板とを接続し、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各負極と上記第２の導電板とを接続し、
かつ、上記複数組のスイッチング素子を一列に配列し、上記直流電源を互いに並列に接続される複数個のコンデンサで構成し、該並列接続するコンデンサの配列方向と上記スイッチング素子の配列方向とが平行となるようにしたものである。
【０００７】
また、請求項２に係る電力変換装置は、請求項１において、そのスイッチング素子の各電極の内、直流電源の正極または負極に接続される電極が、中間接続点に接続される電極より上記直流電源の取付位置に近くなるよう上記スイッチング素子をパワー基板に取り付けるようにしたものである。
【０００８】
また、請求項３に係る電力変換装置は、請求項１または２において、そのパワー基板の第１または第２の導電板を挟持して上記パワー基板に取り付けられた取付金具を備え、この取付金具を介して、直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の上記パワー基板への機械的取り付けおよび上記第１または第２の導電板への電気的接続を行うようにしたものである。
【０００９】
また、請求項４に係る電力変換装置は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、その直流電源を互いに直列に接続される第１および第２のコンデンサで構成する場合、第１および第２の導電板のいずれかまたは双方を所定の間隔を介して電気的に分離された複数枚の導電板で構成し、上記複数個のコンデンサの内、上記第１のコンデンサの両端子はそれぞれ上記第１の導電板と第２の導電板とに接続し、上記複数個のコンデンサの内、上記第２のコンデンサの各両端子は上記所定の間隔を跨ぐようにそれぞれ隣接する導電板に接続したものである。
【００１０】
また、請求項５に係る電力変換装置は、請求項４において、その第２のコンデンサを、互いに直列に接続される複数個のコンデンサで構成したものである。
【００１１】
また、請求項６に係る電力変換装置は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、そのパワー基板の面内に、第１および第２の導電板の両者に開口を形成して絶縁基板のみとした部分を設け、互いに直列に接続するスイッチング素子の中間接続点に接続される当該スイッチング素子の電極を上記開口部分の絶縁基板に取り付けるようにしたものである。
【００１２】
また、請求項７に係る電力変換装置は、入力電源およびこの入力電源と出力端子との間に接続されたスイッチング素子を備え、上記スイッチング素子をオンオフ制御することにより、上記入力電源の電圧を変換して上記出力端子から出力する電力変換装置において、
絶縁基板とその表裏両面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された導電板とからなるパワー基板を備え、上記入力電源およびスイッチング素子を上記パワー基板に取付け、上記入力電源およびスイッチング素子相互間の接続を上記導電板により行うようにし、そのパワー基板の側辺に近接し上記パワー基板に流れる電流によって生じる磁界中に導電枠を配設したものである。
【００１３】
また、請求項８に係る電力変換装置は、入力電源およびこの入力電源と出力端子との間に接続されたスイッチング素子を備え、上記スイッチング素子をオンオフ制御することにより、上記入力電源の電圧を変換して上記出力端子から出力する電力変換装置において、
絶縁基板とその表裏両面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された導電板とからなるパワー基板を備え、上記入力電源およびスイッチング素子を上記パワー基板に取付け、上記入力電源およびスイッチング素子相互間の接続を上記導電板により行うようにし、そのパワー基板周縁の上記パワー基板に流れる電流によって生じる磁界中に、上記パワー基板の導電板と電気的に絶縁した状態で導電体を配設したものである。
【００１４】
また、請求項９に係る電力変換装置は、互いに直列に接続されたスイッチング素子を複数組、直流電圧が印加されるコンデンサからなる直流電源の正負両極間に接続し、上記直列に接続されたスイッチング素子の中間接続点から交流出力を取り出す電力変換装置において、
絶縁基板とその一方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第１の導電板と上記絶縁基板の他方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第２の導電板とからなるパワー基板を備え、このパワー基板に上記直流電源およびスイッチング素子を取り付けるとともに、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各正極と上記第１の導電板とを接続し、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各負極と上記第２の導電板とを接続し、
直流を３相交流に変換するインバータに適用する場合、
上記３相各相に対応するスイッチング素子を、上記パワー基板の中央部を中心とする円周方向に等間隔で配置し、
上記直流電源を互いに並列に接続される３・ｎ（ｎは、２以上の整数）個のコンデンサで構成し、上記コンデンサのｎ個づつをその並列接続する配列方向が上記パワー基板の中央部から上記各相スイッチング素子に向かう方向と直角となるように配置したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電力変換装置としてのインバータ部の回路構成を示す図である。図において、Ｃ１〜Ｃ１２はコンデンサで、図に示すように、これら１２個のコンデンサが２直列６並列に接続されてインバータの直流電源を構成する。Ｍ１、Ｍ２、Ｎ１は各コンデンサの端子で、端子Ｍ１は直流電源の正極、端子Ｍ２はその負極となる。
Ｔ１〜Ｔ６はスイッチング素子としての半導体素子で、図に示すようにＴ１とＴ２、Ｔ３とＴ４、Ｔ５とＴ６がそれぞれ互いに直列に接続されて各相のアームを構成し、これら各アームが直流電源の正極Ｍ１と負極Ｍ２との間に接続されている。そして、各アームの中間接続点Ｒ、Ｓ、Ｔから３相の交流信号が出力される。
Ｋ１、Ｋ２は各アームの正極および負極である。
【００１６】
図２は、図１に示す各部品Ｔ１〜Ｔ６、Ｃ１〜Ｃ１２を、後述するパワー基板をその機械的な取付け手段および電気的な接続手段に用いて組み立てられたインバータ部の構造を示す図で、同図（１）はその平面図、同図（２）は同図（１）のＥ−Ｅ断面図である。
図において、１はパワー基板で、例えばガラス基材のエポキシ樹脂成形品からなる絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の表面（図２（１）では紙面手前側、図２（２）では上側）に一体に形成された銅材からなる第１の導電板１２および１３と、絶縁基板１１の裏面に一体に形成された第２の導電板１４とから構成されている。
なお、第１の導電板１２および１３は、１個のコンデンサの端子間電圧に相当する耐電圧力をもつよう、所定の間隔Ｚを介して電気的に分離されている。
【００１７】
次に、各部品のパワー基板１への取付け、接続構造の詳細を説明する。ここでは、コンデンサＣ１、Ｃ２および半導体素子Ｔ１、Ｔ２を例にとって説明する。図３（１）はパワー基板１をその裏面（第２の導電板１４）側から見た図で、図３（２）、（３）および（４）は、図３（１）のそれぞれＦ−Ｆ断面、Ｇ−Ｇ断面およびＨ−Ｈ断面図である。
Ｐ１〜Ｐ８はここで例示する取付け個所で、Ｐ１、Ｐ２はコンデンサＣ１の取付け、Ｐ３、Ｐ４はコンデンサＣ２の取付け、Ｐ５、Ｐ６は半導体素子Ｔ１の取付け、Ｐ７、Ｐ８は半導体素子Ｔ２の取付け個所を示す。
【００１８】
図４は、各取付個所においてコンデンサＣおよび半導体素子Ｔをパワー基板１に機械的に取付けかつ電気的に接続するために使用する取付金具２の詳細構造を示すもので、同図（１）はその構成部品を分離して示す側面部分断面図、同図（２）は同図（１）のＩ−Ｉ矢視図である。図において、２１は周方向４個所にスリットが形成された嵌合部２１ａを有する台座、２２は導電板１２（１３、１４）の厚さと同一の厚さに形成されたスペーサ、２３は嵌合部２１ａに所定の嵌め合いで嵌合して一体の取付金具２を構成するリングである。そして、各部品２１、２２、２３はいずれも例えばタフピッチ銅材で成形され、パワー基板１の取付個所に設けた穴に台座２１を貫通させ、この台座２１とでスペーサ２２およびパワー基板１を挟持する形でリング２３を押圧し、台座２１の嵌合部２１ａに強固に嵌合させて一体の取付金具２に仕上げる。
【００１９】
次に、主として図３を参照して各部品の取付部分の構造を、Ｐ１から順次説明する。先ず、取付個所Ｐ１では、コンデンサＣ１の端子Ｍ１を第２の導電板１４に接続する。このため、取付金具２の台座２１の嵌合部２１ａが貫通する穴をこの位置のパワー基板１に設け、更に、第１の導電板１３には取付金具２との電気的絶縁を確保するため、取付金具２の外径より所定寸法大きい径の開口を形成する。
そして、図３（２）のＰ１に示すように、スペーサ２２を第１の導電板１３に相当する位置にセットして上述した要領で取付金具２をパワー基板１に強固に取り付ける。
【００２０】
次に、取付個所Ｐ２では、コンデンサＣ１の端子Ｎ１を第１の導電板１３に接続する。従って、ここでは、図３（２）のＰ２に示すように、第２の導電板１４に大径の開口を形成し、スペーサ２２を第２の導電板１４に相当する位置にセットして取付金具２をパワー基板１に強固に取り付ける。
【００２１】
次に、この取付個所Ｐ１、Ｐ２に固定した取付金具２を介してコンデンサＣ１をパワー基板１に取り付ける要領について説明する。図３（２）に点線で示すように、コンデンサＣ１の端子Ｍ１、Ｎ１は、取付個所Ｐ１、Ｐ２の間隔に合わせてその上部に、雌ネジ３を形成したインサートの形で設けられている。
従って、コンデンサＣ１の端子Ｍ１、Ｎ１と取付個所Ｐ１、Ｐ２の位置合わせをした状態で、図示しないボルトを上方から先ず取付金具２を貫通させ、更にコンデンサＣ１の端子Ｍ１、Ｎ１である上述の雌ネジに螺合させ締め付けることにより、コンデンサＣ１をパワー基板１に機械的に取付け固定できるとともに、その端子Ｍ１と第２の導電板１４、およびその端子Ｎ１と第１の導電板１３の電気的接続が同時になされる訳である。
【００２２】
次の取付個所Ｐ３、Ｐ４についても、その取付け要領は先のＰ１、Ｐ２の場合とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略するが、図３（２）の同部分に示すように、ここでは、コンデンサＣ２をパワー基板１に機械的に取付け固定するとともに、コンデンサＣ２の端子Ｎ１と第１の導電板１３、およびその端子Ｍ２と第１の導電板１２の電気的接続を行う。
【００２３】
次に、取付個所Ｐ５では、半導体素子Ｔ１の端子Ｋ１の取付けと第２の導電板１４との電気的接続を行う。また、取付個所Ｐ６では、電気的接続は行わないが、半導体素子Ｔ１の中間接続点側端子のパワー基板１への取付けを行う。即ち、図３（３）に示すように、取付個所Ｐ６では、第１の導電板１２および第２の導電板１４の両者に取付金具２の外径より所定寸法大きい径の開口を形成し、両導電板１２および１４の厚さに相当する２枚のスペーサ２２を挟持して取付金具２をパワー基板１に強固に取り付ける。この場合も、取付金具２を介して半導体素子Ｔ１をパワー基板１に取付け固定する要領は先の取付個所Ｐ１、Ｐ２等の場合と全く同様であるので、説明を省略する。
以上、取付個所Ｐ５とＰ６での取付けにより、半導体素子Ｔ１がパワー基板１に機械的に強固に取付け固定される。
なお、図３（３）では、半導体素子Ｔ１の図示を省略している。
【００２４】
次に、取付個所Ｐ７では、半導体素子Ｔ２の中間接続点側端子の取付けを行うが、その断面は図３（３）と同様となる。なお、取付個所Ｐ６とＰ７との取付金具２を別途、導電板で電気的に接続し、出力端子Ｒとする。
【００２５】
最後に、取付個所Ｐ８では、図３（４）に示すように、半導体素子Ｔ２の端子Ｋ２の取付けと第１の導電板１２との電気的接続を行う。そして、取付個所Ｐ７とＰ８での取付けにより、半導体素子Ｔ２がパワー基板１に機械的に強固に取付け固定される。
【００２６】
以上、例示した取付個所Ｐ１〜Ｐ８についてその取付け要領を説明したが、他の取付個所についても、全く同様の要領で取付けを行うことにより、すべての半導体素子およびコンデンサとパワー基板１との取付けと、図１に示す電気的接続を行うことができる。
この内、特に電気的接続についていえば、半導体素子Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５の各正極Ｋ１はいずれも第２の導電板１４に結合されて互いに並列に接続される。そして、この正極Ｋ１とコンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ７、Ｃ９、Ｃ１１の端子Ｍ１との接続は、第２の導電板１４により行われる。即ち、上記６個のコンデンサＣ１〜Ｃ１１の端子Ｍ１はすべて第２の導電板１４に結合され互いに並列に接続される。上記６個のコンデンサＣ１〜Ｃ１１と他の６個のコンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１２との各端子Ｎ１は共に第１の導電板１３に結合され、並列接続と両コンデンサ群の直列接続とが同時になされる。
そして、上記６個のコンデンサＣ２〜Ｃ１２の各端子Ｍ２と半導体素子Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６の各負極Ｋ２とは共に第１の導電板１２に結合され、部品相互の並列接続と端子Ｍ２−Ｋ２間の接続がなされる。これによって、以下に示す格別に効果が期待できる。
【００２７】
即ち、半導体素子とコンデンサとの間の直流回路の接続が、パワー基板１の薄い絶縁基板１１を間に挟んで配置された大面積の第１の導電板１２、１３と第２の導電板１４とによりなされるので、これら導電板に生じるインダクタンスの値が従来の場合に比較して大幅に低減し、従って、半導体素子のスイッチング時に生じるサージ電圧が小さくなり、スナバ回路が小形で簡単なものになり、また、耐電圧仕様の低い半導体素子の使用が可能となって装置の小形、コスト低減が実現する。
【００２８】
また、パワー基板１を所定の設計寸法に仕上げておけば、各部品をこのパワー基板１のそれぞれ定められた位置に取り付けるのみで部品間の必要な電気的接続が同時に達成され、組立の作業性が極めて簡便になるとともに、絶縁の信頼性も改善される。
更に、電流路がパワー基板１の両面に広い面積で形成された導電板となるので、通電時の発熱の放熱効果が良好となる。従って、自然冷却の場合は、この導電板がほぼ垂直となるように、また、強制通風の場合は、冷却風がこの導電板の面に沿うように配置することにより、冷却性能の良好な装置が得られる。
【００２９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２におけるインバータ部の構造を示す図である。実施の形態１の図２と異なるのは、半導体素子Ｔ１〜Ｔ６のパワー基板１への取付け配置である。即ち、図５においては、各半導体素子Ｔ１〜Ｔ６の各電極の内、中間接続点Ｒ、Ｓ、Ｔに接続される電極をパワー基板１の端部へ位置させる一方、正負電極Ｋ１、Ｋ２はパワー基板１の内側に位置させ各コンデンサとの距離を縮めている。これによって、直流回路の電流パス、特にＫ１−Ｍ１間、およびＫ２−Ｍ２間の電流パスが図２の場合に比較して短くなる。
従って、上述した各効果に加えて、直流回路のインダクタンスが更に一層低減するという効果を奏する。
【００３０】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３におけるインバータ部の構造を示す図である。先の実施の形態１と異なるのは、パワー基板１の周辺に近接して銅材からなる導電枠４を設けた点である。この導電枠４はパワー基板１との間に必要な絶縁距離を確保して接地する。そして、特に各半導体素子Ｔ１〜Ｔ６の近傍であって、各導電板に流れる電流によって生じる磁界中に位置するように配設される。
この結果、パワー基板１からの磁界により、導電枠４内には上記磁界を打ち消すように電流が流れる。従って、直流回路の通電により生じる磁界のエネルギーが一層減少し、即ち、インダクタンスが一層低減するという効果がある。また、この導電枠４は磁気シールドとしても機能するので、パワー基板１の周辺部材に発生し得る、漏洩磁束による過熱等の不具合現象も未然に防止することができる。
【００３１】
図７は実施の形態３の、図６とは異なる変形例である。図６では、パワー基板１とは別に導電枠４を設けたが、この図７では、パワー基板１自体に導電体としての金属箔５を設けている。即ち、ここでは、図７（２）に示すように、パワー基板１周縁先端に金属箔５を貼り付ける。この場合、パワー基板１周縁の絶縁基板１１の幅を広めにとり、各導電板１２、１３、１４と金属箔５との電気的絶縁を確保するようにしている。
【００３２】
この図７の場合も、図６と同様、パワー基板１からの磁界により金属箔５内には上記磁界を打ち消すように電流が流れ、結果的に直流回路のインダクタンスがその分低減する。また、磁気シールドとしての効果も期待できる。
更に、この金属箔５はパワー基板１と一体に形成されるので、図６の場合に比較して、小形となり部品点数が減少し、適用が極めて容易、簡便となる。
なお、図７では、導電板１２、１３、１４と金属箔５とを平面的に離して両者の間の電気的絶縁を確保するようにしたが、両者の間に膜状の絶縁材を介在させ、平面的には両者が一部重なり合うようにしてもよく、この場合は、その分パワー基板１の外形を小さくすることができる。
【００３３】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４におけるインバータ部の構造を示す図である。ここでは、パワー基板１の平面形状を正六角形とし、３相各相に対応する半導体素子Ｔ１２、Ｔ３４、Ｔ５６を、パワー基板１の中央部を中心とする円周方向に１２０゜の等間隔に配置している。また、各Ｔ、例えばＴ１２は、先の形態例で説明したＴ１とＴ２とを一体構造としたものを採用してコンパクト化を追求している。
【００３４】
更に、コンデンサについても、コンデンサ２直列分を１個としたもの（例えば、Ｃ１２は先の形態例で説明したＣ１とＣ２とを一体構造としたもの）を６個、図に示すように、パワー基板１の中央部分にやはり円周方向に６０゜の等間隔で配置している。
【００３５】
この実施の形態４では、配置される各部品のスペースファクタが向上して、装置の小形化が進むとともに、直流回路のインダクタンスがより一層大幅に減少する。
また、交流出力端子Ｒ、Ｓ、Ｔからの交流配線を、例えば、パワー基板１の板面と垂直な方向に引き出すようにすれば、極めて対称性の優れた３相交流出力信号が得られることになる。
【００３６】
なお、上記各実施の形態では、３相インバータに適用した場合について説明したが、この発明は、その他単相インバータなどスイッチング素子をオンオフ制御することにより電圧の変換を行う電力変換装置に広く適用することができ同等の効果を奏する。
また、直流電源は、１２個のコンデンサを２直列６並列に接続したものとしたが、第１の導電板または第２の導電板の分割を適当に設定することにより、任意の直列数、並列数で構成することができる。
更に、上記各実施の形態では、半導体素子およびコンデンサをいずれもパワー基板１の一方の面、第１の導電板１２、１３側へ取り付けるようにしたが、関連機器や全体配置等との関係から、半導体素子およびコンデンサの取付面は上例に限らず任意に設定することができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に係る電力変換装置は、互いに直列に接続されたスイッチング素子を複数組、直流電圧が印加されるコンデンサからなる直流電源の正負両極間に接続し、上記直列に接続されたスイッチング素子の中間接続点から交流出力を取り出す電力変換装置において、
絶縁基板とその一方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第１の導電板と上記絶縁基板の他方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第２の導電板とからなるパワー基板を備え、このパワー基板に上記直流電源およびスイッチング素子を取り付けるとともに、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各正極と上記第１の導電板とを接続し、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各負極と上記第２の導電板とを接続し、
かつ、上記複数組のスイッチング素子を一列に配列し、上記直流電源を互いに並列に接続される複数個のコンデンサで構成し、該並列接続するコンデンサの配列方向と上記スイッチング素子の配列方向とが平行となるようにしたので、パワー基板の表裏に形成された第１および第２の導電板が、直流回路に流れる電流の往復路となり、当該直流回路に生じるインダクタンスが低減し、スイッチング素子のオンオフ動作に基づくサージ電圧が低減する。また、第１および第２の導電板により通電時の発熱の放熱効果が良好となる。
【００３８】
また、請求項２に係る電力変換装置は、そのスイッチング素子の各電極の内、直流電源の正極または負極に接続される電極が、中間接続点に接続される電極より上記直流電源の取付位置に近くなるよう上記スイッチング素子をパワー基板に取り付けるようにしたので、特に直流電源とスイッチング素子との接続距離が短くなり、インダクタンスが一層低減される。
【００３９】
また、請求項３に係る電力変換装置は、そのパワー基板の第１または第２の導電板を挟持して上記パワー基板に取り付けられた取付金具を備え、この取付金具を介して、直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の上記パワー基板への機械的取り付けおよび上記第１または第２の導電板への電気的接続を行うようにしたので、パワー基板の任意の位置における機械的取付けおよび電気的接続が容易確実になされる。
【００４０】
また、請求項４に係る電力変換装置は、その直流電源を互いに直列に接続される第１および第２のコンデンサで構成する場合、第１および第２の導電板のいずれかまたは双方を所定の間隔を介して電気的に分離された複数枚の導電板で構成し、上記複数個のコンデンサの内、上記第１のコンデンサの両端子はそれぞれ上記第１の導電板と第２の導電板とに接続し、上記複数個のコンデンサの内、上記第２のコンデンサの各両端子は上記所定の間隔を跨ぐようにそれぞれ隣接する導電板に接続したので、コンデンサの両導電板への接続、およびコンデンサ相互の直列接続が容易確実になされる。
【００４１】
また、請求項５に係る電力変換装置は、その第２のコンデンサを、互いに直列に接続される複数個のコンデンサで構成したので、直流電源を３個以上の多数のコンデンサの直列体で構成する場合の当該直列接続が容易確実になされる。
【００４２】
また、請求項６に係る電力変換装置は、そのパワー基板の面内に、第１および第２の導電板の両者に開口を形成して絶縁基板のみとした部分を設け、互いに直列に接続するスイッチング素子の中間接続点に接続される当該スイッチング素子の電極を上記開口部分の絶縁基板に取り付けるようにしたので、特に中間接続点に接続されるスイッチング素子の電極のパワー基板への機械的取付けが容易確実になされる。
【００４３】
また、請求項７に係る電力変換装置は、入力電源およびこの入力電源と出力端子との間に接続されたスイッチング素子を備え、上記スイッチング素子をオンオフ制御することにより、上記入力電源の電圧を変換して上記出力端子から出力する電力変換装置において、
絶縁基板とその表裏両面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された導電板とからなるパワー基板を備え、上記入力電源およびスイッチング素子を上記パワー基板に取付け、上記入力電源およびスイッチング素子相互間の接続を上記導電板により行うようにし、そのパワー基板の側辺に近接し上記パワー基板に流れる電流によって生じる磁界中に導電枠を配設したので、導電枠によって上記磁界が相殺され、直流回路のインダクタンスがより一層低減される。
【００４４】
また、請求項８に係る電力変換装置は、入力電源およびこの入力電源と出力端子との間に接続されたスイッチング素子を備え、上記スイッチング素子をオンオフ制御することにより、上記入力電源の電圧を変換して上記出力端子から出力する電力変換装置において、
絶縁基板とその表裏両面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された導電板とからなるパワー基板を備え、上記入力電源およびスイッチング素子を上記パワー基板に取付け、上記入力電源およびスイッチング素子相互間の接続を上記導電板により行うようにし、そのパワー基板周縁の上記パワー基板に流れる電流によって生じる磁界中に、上記パワー基板の導電板と電気的に絶縁した状態で導電体を配設したので、特に外形を大きくすることなく、パワー基板に一体に形成された導電体によって上記磁界が相殺され、直流回路のインダクタンスがより一層低減される。
【００４５】
また、請求項９に係る電力変換装置は、互いに直列に接続されたスイッチング素子を複数組、直流電圧が印加されるコンデンサからなる直流電源の正負両極間に接続し、上記直列に接続されたスイッチング素子の中間接続点から交流出力を取り出す電力変換装置において、
絶縁基板とその一方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第１の導電板と上記絶縁基板の他方の面のほぼ全面に上記絶縁基板と一体に形成された第２の導電板とからなるパワー基板を備え、このパワー基板に上記直流電源およびスイッチング素子を取り付けるとともに、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各正極と上記第１の導電板とを接続し、上記直流電源および直列に接続されたスイッチング素子の各負極と上記第２の導電板とを接続し、
直流を３相交流に変換するインバータに適用する場合、
上記３相各相に対応するスイッチング素子を、上記パワー基板の中央部を中心とする円周方向に等間隔で配置し、
上記直流電源を互いに並列に接続される３・ｎ（ｎは、２以上の整数）個のコンデンサで構成し、上記コンデンサのｎ個づつをその並列接続する配列方向が上記パワー基板の中央部から上記各相スイッチング素子に向かう方向と直角となるように配置した直流を３相交流に変換するインバータに適用する場合、上記３相各相に対応するスイッチング素子を、パワー基板の中央部を中心とする円周方向に等間隔で配置したので、小形、低インダクタンスで、３相の対称性の優れたインバータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１におけるインバータ部の回路構成を示す図である。
【図２】  図１のインバータ部の構造を示す図である。
【図３】  各部品のパワー基板１への取付け、接続構造の詳細を説明する図である。
【図４】  取付金具２の詳細構造を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態２におけるインバータ部の構造を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態３におけるインバータ部の構造を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態３における、図６とは異なる変形例を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態４におけるインバータ部の構造を示す図である。
【符号の説明】
１  パワー基板、１１  絶縁基板、１２，１３  第１の導電板、
１４  第２の導電板、２  取付金具、４  導電枠、５  金属箔、
Ｃ１〜Ｃ１２，Ｃ１２〜Ｃ１１１２  コンデンサ、
Ｔ１〜Ｔ６，Ｔ１２〜Ｔ５６  半導体素子、
Ｐ１〜Ｐ８  取付個所。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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