(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置の直流電源間に接続され、複数の電解コンデンサの直並列接続によって構成されるリップル電流吸収装置であって、
前記複数の電解コンデンサは、互いに並列接続されるコンデンサどうしで個別の群を構成すると共に各群を跨いで直列に接続され、
前記各群において一方の群の各コンデンサの正極と他方の群の各コンデンサの負極とを同一の接続用導電板に接続し、
且つ、前記直流電源の正極あるいは負極に接続されるコンデンサを有する群については、前記正極に接続される群のコンデンサの各正極と前記負極に接続される群のコンデンサの各負極とをそれぞれ端子用導電板に接続し、
前記の端子用導電板と前記接続用導電板との間に絶縁材を介挿して重ね合わせ、
前記各端子用導電板の中央に位置し対向する部位には、前記直流電源の正極あるいは負極に接続される端子板をそれぞれ設けたことを特徴とするリップル電流吸収装置。
【請求項２】
前記の各端子板は、前記各端子用導電板の中央の端部に位置し、絶縁材を介挿して重ね合わせたことを特徴とする請求項１記載のリップル電流吸収装置。
【請求項３】
前記群をさらに複数の単位群に分け、前記各端子板の上端部で、この各単位群の中央部に位置する部位であって隣り合った部位どうしは第１の連結板にて接続し、この連結板が複数存在する場合には、さらにこの連結板の中央部の部位であって隣り合う部位どうしは第２の連結板によって接続するよう順次構成し、隣り合う連結板がなくなった場合に最終の連結板を前記直流電源の正極あるいは負極に接続される端子板とするとともに対向する一連の連結板どうしは絶縁材を介して重ね合わせたことを特徴とする請求項１記載のリップル電流吸収装置。
【請求項４】
前記群をさらに複数の単位群に分け、前記各端子用導電板の対向する端部で、この各単位群の中央部に位置する部位であって隣り合った部位どうしは第１の連結板にて接続し、この連結板が複数存在する場合には、さらにこの連結板の中央部の部位であって隣合った部位どうしは第２の連結板によって接続するよう順次構成し、隣り合う連結板がなくなった場合に最終の連結板を前記直流電源の正極あるいは負極に接続される端子板とするとともに対向する一連の連結板どうしは絶縁材を介挿して重ね合わせたことを特徴とする請求項１記載のリップル電流吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電力変換装置を構成するスイッチング素子で発生するリップル電流を吸収するためのリップル電流吸収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力変換装置を構成するスイッチング素子部は第６図に示すような構成が一般的に採られ、スイッチング素子ａ、ｂが一対になって電力変換素子の１ブロックを形成する。このスイッチング素子が通電電流を断続するに際して、図示されていないリアクトルが通電電流を平滑するように働くがリアクトルのみでは充分平滑しきれずリップル電流を発生することは良く知られている。このリップル電流が発生すると直流電圧にもリップル電圧が重畳され図示されていない電力変換装置の直流電源は安定した直流電圧を発生しなくなる。この為、このようなスイッチング素子には並列にリップル電流吸収用のコンデンサＣ１、Ｃ２が接続されリップル電流吸収装置を形成するが、このコンデンサは必要とされる耐電圧、容量を得るため、耐電圧については図示のように複数の電解コンデンサを直列に、また、容量については並列接続することにより構成されるのが一般的である。
【０００３】
図７ａ、ｂは、このように構成されるリップル電流吸収装置の従来技術を示す平面図と正面図であるが、電解コンデンサ（以下コンデンサと表示する）７１、７２は、接統導電板７３、７４により正極、負極がそれぞれ一体化され並列接続され、図６に示したコンデンサＣ１を形成する。コンデンサ８１、８２についても同様に接続導電板８３、８４により並列接続され、図６に示したコンデンサＣ２を形成する。接続用導電板７３、８３は断面略Ｌ字形をしており、直流電源Ｐ、Ｎに接続するための端子部７３ｐ、８３ｎを有している。また、接続用導電板７４、８４も断面略Ｌ字形をしており、そのＬ字の一端は他端とほぼ同一の方向に略９０°折れまがった接続部７４ｃ、８４ｃを形成し、この７４ｃと８４ｃが接続されることによって並列接続されたコンデンサ７１、７２とコンデンサ８１、８２が直列接続される。接続用導電板７３と７４、８３と８４はインダクタンスを極力減らすために対向する面に絶縁材７５と８５をそれぞれ介挿密着し、重ね合わせられた構造を取っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成を取るリップル電流吸収装置のコンデンサの接続においては、接続そのものによって生じるインダクタンスを極力減ずるように構成されており、各コンデンサと端子間のインダクタンスの差は極めて小さいものとなっている。しかしながら、端子部からコンデンサまでの抵抗値については並列数が多くなればなるほど端子部７３ｐ、８３ｎから遠いコンデンサ間程大きくなりスイッチング素子に通電されるスイッチング以外の時にはコンデンサに流れる充電電流に差が生じ、その結果端子部に近い部分のコンデンサについては充電電流が大きくなり寿命を著しくそこなう危険性があった。
【０００５】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、コンデンサの直列並列接続において、各コンデンサの接続のために生ずるインダクタンスを減ずるとともに、端子と各コンデンサ間との抵抗値も等しくなるようにしたリップル電流吸収装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、複数の電解コンデンサの直並列接続によって構成されるリップル電流吸収装置を、前記複数の電解コンデンサのうち、互いに並列接続されるコンデンサどうしで個別の群を構成すると共に各群を跨いで直列に接続されるコンデンサのうち、一方の群の各コンデンサの正極と他方の群の各コンデンサの負極とを同一の接続用導電板に接続し、且つ、前記直流電源の正極あるいは負極に接続されるコンデンサを有する群については、前記正極に接続される群のコンデンサの各正極と、前記負極に接続される群のコンデンサの各負極はそれぞれ端子用導電板に接続しこの端子用導電板と前記接続用導電板との間に絶縁材を介挿して重ね合わせるようにした。
【０００７】
さらに、並列接続される群のコンデンサが小量の場合には各端子用導電板の対向する端部には端子板を設け、並列を構成する群のコンデンサが多数ある場合にはさらに単位群に分け、隣り合う単位群は連結板によって接続し、さらに隣り合う連結板を順次接続し、隣り合う連結板が無くなった場合には最終の連結板を端子板とし、対向する一連の端子板及び連結板は絶縁材を介して重ね合わせるようにした。
【０００８】
このように、接続用導電板と端子用導電板、各端子用導電板に設けられた対向する端子板あるいは連結板が絶縁材を介して重ね合わせたことによって、スイッチング素子から見た各コンデンサのインダクタンスの差が微小になるとともに端子板あるいは連結板により各コンデンサ迄の電流通路が略同一になるためいかなる通電状況にあっても各コンデンサへ流れる通電電流が等しくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１の（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施例を示すもので、電解コンデンサが３並列２直列にて構成された場合のリップル電流吸収装置の平面図と正面図を示しすものである。
【００１０】
同図において、１１、１２、１３及び２１、２２、２３はそれぞれ電解コンデンサで、各コンデンサのうち、並列接続のコンデンサ１１〜１３によって群Ａを構成し、また、並列接続されるコンデンサ２１〜２３によって群Ｂを構成する。１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂは各電解コンデンサ１１、１２、１３の陽極端子および陰極端子で、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂは電解コンデンサ２１、２２、２３の陽極端子および陰極端子である。４は接続用導電板で、隣り合うコンデンサ群Ａ、Ｂの各コンデンサを並列且つ直列に接続する。５、６は端子用導電板で、端子用導電板５はコンデンサ群Ａの各コンデンサの陽極端子と接続されて、直流電源Ｐに接統される端子９ａを有している。また、端子用導電板６はコンデンサ群Ｂの各コンデンサの陰極端子に接続されて、直流電源Ｎに接続するための端子９ｂを有している。７は絶縁材である。
【００１１】
コンデンサ群Ａとコンデンサ群Ｂの各コンデンサの直並列接続の形成は、コンデンサ１１、１２、１３、の陰極端子１１ｂ、１２ｂ、１３ｂとコンデンサ２１、２２、２３の陽極端子２１ａ、２２ａ、２３ａの端子群を全て接続用導電板４に接続することによって得られる。コンデンサ群Ａの陽極端子１１ａ、１２ａ、１３ａの端子群は全て導電スペーサ８を介して端子用導電板５に接続され、コンデンサ群Ｂの陰極端子２１ｂ、２２ｂ、２３ｂの端子群も同様に導電スペーサ８を介して全て端子用導電板６に接続される。接続用導電板４と端子用導電板５と６は絶縁材７を介して対向するように重ね合わされる。絶縁材７の厚みはコンデンサ群Ａ、Ｂからなるコンデンサブロックに要求される耐電圧に耐える厚みを有し、且つ出来る限り薄く構成できる材質を選択することが望ましい。各端子用導電板５、６の中央の端部には対向する端子９ａ、９ｂが設けられ直流電源Ｐ、Ｎに接続される。このようにして、電力変換装置のリップル電流吸収装置が構成される。
【００１２】
図２は、本発明の第２の実施例を示すもので、電解コンデンサが４並列３直列にて構成された例を示すものであるが、第１の実施例と共通する部分については既に説明されているので同一の符号を付し説明を省略する。同図において、１４、２４は４並列に増設されたコンデンサＡ群、Ｂ群の電解コンデンサ。３１、３２、３３、３４は３直列に増設されたコンデンサ群Ｃの各電解コンデンサである。この実施例においては、隣り合うコンデンサ群ＡとＢ、ＢとＣにおいて、それぞれの各電解コンデンサの並列接続及び直列接続は接続用導電板４ａと４ｂによって達成され、各端子用導電板５、６と接続用導電板４ａと４ｂは絶縁材７が介挿され重ね合わされる。また、第１の実施例と同様に各端子用導電板５、６の中央の端部には対向する端子９ａ、９ｂが設けられ直流電源ＰＮ間に接続される。上記の第１の実施例及び第２の実施例に示したリップル電流吸収装置は接続用導電板４、各端子用導電板５、６は従来技術に比較し幅の広い板状に構成され、且つ薄い絶縁材によって絶縁されているので、端子９ａ、９ｂから見た各電解コンデンサ迄のインダクタンスを極めて微小に構成出来るとともに、各コンデンサ迄の電流路における抵抗値についても全く同一にはならないものの略等しい値をうることが可能となる。
【００１３】
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施例を示す平面図と正面図であるが、第１、第２の実施例と共通する部分については既に説明がなされているのでここでは省略する。同図において、４０、４１は端子板で、所定の幅Ｌと端子用導電板５、６の長さＤと略同一とした導電材よりなり、端子用導電板５、６が互いに隣り合う端部４２、４３に接続され、端子用導電板５、６と接続用導電板４の間に絶縁材７が介挿されたのと同様、絶縁材７’が介挿され重ね合わされる。この端子板４０、４１の中央上端部に端子９ａ、９ｂが設けられる。
【００１４】
このような構成を取った場合、端子９ａ、９ｂから各コンデンサ迄の電流路における抵抗値の差は、端子板が幅Ｌと長さＤを有することから実施例１、２に比較して格段に小さくなり、各コンデンサへの電流分担が均一化される。
【００１５】
先の実施例では１並列を３〜４個のコンデンサで構成したものの例を示したが、１並列がもっと多くのコンデンサで構成された場合の実施例を以下に説明する。
【００１６】
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実施例を示す正面図と右側面図であるが、第１、２、３の実施例にて既に説明されている部分に関しては同一の符号を付し説明を省略する。同図において、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・は並列接続されて構成される一つの群の中のコンデンサをさらに分割した単位のコンデンサ群で、この実施例においては２個のコンデンサを単位のコンデンサ群としている。５１、５２、５３、５４、５５、５６は端子片で以下に述べる連結板と端子板４０を電気的に接続する。６０、６１は第１の連結板、６２は第２の連結板で、端子９ａから各コンデンサへの通電電流を分流する。対向する端子板４０、４１の上端部でこの単位のコンデンサ群の中央部に位置する部位には端子片５１、５２、５３、５４が接続される。端子片５１〜５４で隣り合う５１と５２、５３と５４は第１の連結板６０、６１によって接続され、さらに第１の連結板６０、６１の各中央上端部の部位には端子片５５、５６が設けられ第２の連結板６２により第１の連結板６０、６１が電気的に接続される。この第２の連結板６２が最終の端子板となり中央上端に端子９ａが接続される。対向するコンデンサＢ群についてもコンデンサＡ群と同様に構成され、対向する一連の端子板、連結板の間には絶縁材７’が介挿され密着される。このような構成を取った場合、端子９ａ、９ｂから見た各コンデンサが有するインダクタンスの差は極めて少なくなるとともに、端子９ａ、９ｂから各コンデンサを経由する抵抗分についてもほとんど同一にすることが可能となる。
【００１７】
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５の実施例を示す正面図と右側面図であるが、第４の実施例における端子板４０、４１を使用せず、端子片５１〜５４を直接に端子用導電板５、６に接統した例を示すものである。このような構成を取った場合、第１の連結板６０、６１の取り付け強度が多少低下するが、端子板４０、４１を使用しないため装置の高さ方向を縮小できるという効果を有する。
【００１８】
以上の説明においては、接続用導電板、端子用導電板については導電材よりなる一枚の板によって構成している例を示しているが、これを弾力性を有するフレキシブル導電板に置き換え、弾力性を有する絶縁材を介挿し重ね合わせる構造を取ることでコンデンサの配置に自由度を持たせることが可能であることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、リップル電流吸収装置のコンデンサの接続を接続用導電板と端子用導電板にて接続し、この接統用導電板と端子用導電板の間に絶縁材を介挿し重ね合わせた構造を取ったため各コンデンサ迄のインダクタンスが小さくなると共に差も極小となり、さらにスイッチング素子に接続される端子から各コンデンサへの電流経路の抵抗値を端子板あるいは連結板によって均一になるようにしたので、コンデンサに通電されるいかなる状況における電流も均一に分流されるようになるため、局部的な過充電によるコンデンサの寿命を著しく損なうことが無くなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図と正面図
【図２】本発明の第２の実施例の応用例を示す平面図と正面図
【図３】本発明の第３の実施例を示す平面図と正面図
【図４】本発明の第４の実施例を示す平面図と正面図
【図５】本発明の第５の実施例を示す平面図と正面図
【図６】電力変換装置のスイッチング素子部の等価回路
【図７】従来の技術を示す平面図と正面図
【符号の説明】
４：接続用導電板
５、６：端子用導電板
７、７’：絶縁材
４０：端子板
６０  ６１  ６２：連結板
【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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