(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通のヒートシンクと、少なくとも２個のチョッパ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各チョッパ基板ユニットは、
非可制御バルブデバイス本体とオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のチョッパ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成し、その対向する縁部の間に貫通穴が形成された少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記非可制御バルブデバイス本体及び前記制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記非可制御バルブデバイス本体から露出する陽極及び陰極を有する少なくとも１個のディスクリートの非可制御バルブデバイスと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも１個のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記非可制御バルブデバイスの陰極と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記制御バルブデバイスの前記第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記貫通穴近くであって前記導電パターンに直付けされ、前記非可制御バルブデバイスの陽極と前記制御バルブデバイスの前記第２の端子を接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記非可制御バルブデバイスの陽極及び陰極は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、前記制御バルブデバイスの前記第１〜第３の端子は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、
前記制御バルブデバイス本体及び前記非可制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記共通のヒートシンク上に前記チョッパ基板ユニットの全てを同一方向に並べて載置固定し、前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記各回路基板に形成されている貫通穴に通す前記素子接続導体によって接続し、
前記チョッパ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第２及び前記第３の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記チョッパ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
共通のヒートシンクと、少なくとも２個のチョッパ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各チョッパ基板ユニットは、
非可制御バルブデバイス本体とオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のチョッパ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成した少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記非可制御バルブデバイス本体及び前記制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記非可制御バルブデバイス本体から露出する陽極及び陰極を有する少なくとも１個のディスクリートの非可制御バルブデバイスと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも１個のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記非可制御バルブデバイスの陰極と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記制御バルブデバイスの前記第１の端子を接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記導電パターンに直付けされ、前記非可制御バルブデバイスの陽極と前記制御バルブデバイスの前記第２の端子とを接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記非可制御バルブデバイスの陽極及び陰極は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、前記制御バルブデバイスの前記第１〜第３の端子は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、
前記制御バルブデバイス本体及び前記非可制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記共通のヒートシンク上に前記チョッパ基板ユニットの全てを同一方向に並べて載置固定し、前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記素子接続導体によって接続し、
前記チョッパ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第２及び前記第３の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記チョッパ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
共通のヒートシンクと、少なくとも２個のインバータ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各インバータ基板ユニットは、
第１及び第２のオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のインバータ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成し、その対向する縁部の間に貫通穴が形成された少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも第１及び第２のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第１の制御バルブデバイスの前記第２の端子と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第２の制御バルブデバイスの前記第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記貫通穴近くであって前記導電パターンに直付けされ、前記第１の制御バルブデバイスの前記第１の端子と前記第２の制御バルブデバイスの前記第２の端子を接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記共通のヒートシンク上に前記インバータ基板ユニットの全てを同一方向に並べて載置固定し、前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記各回路基板に形成されている貫通穴に通す前記素子接続導体によって接続し、
前記インバータ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記インバータ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第３の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
共通のヒートシンクと、少なくとも２個のインバータ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各インバータ基板ユニットは、
第１及び第２のオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のインバータ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成した少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記オンオフ制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも第１及び第２のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第１の制御バルブデバイスの第２の端子と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第２の制御バルブデバイスの第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記導電パターンに直付けされ、前記第１の制御バルブデバイスの第１の端子と前記第２の制御バルブデバイスの第２の端子を接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記共通のヒートシンク上に前記インバータ基板ユニットの全てを同一方向に並べて載置固定し、前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記素子接続導体によって接続し、
前記インバータ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記インバータ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第３の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
少なくとも２個のチョッパ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各チョッパ基板ユニットは、
非可制御バルブデバイス本体とオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のチョッパ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成し、その対向する縁部の間に貫通穴が形成された少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記非可制御バルブデバイス本体及び前記制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記非可制御バルブデバイス本体から露出する陽極及び陰極を有する少なくとも１個のディスクリートの非可制御バルブデバイスと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも１個のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記非可制御バルブデバイスの陰極と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記制御バルブデバイスの前記第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記貫通穴近くであって前記導電パターンに直付けされ、前記非可制御バルブデバイスの陽極と前記制御バルブデバイスの前記第３の端子と接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記非可制御バルブデバイスの陽極及び陰極は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、前記制御バルブデバイスの前記第１〜第３の端子は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、
前記制御バルブデバイス本体及び前記非可制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記各回路基板に形成されている貫通穴に通す前記素子接続導体によって接続し、
前記チョッパ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第２及び前記第３の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記チョッパ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
少なくとも２個のチョッパ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各チョッパ基板ユニットは、
非可制御バルブデバイス本体とオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のチョッパ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成した少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記非可制御バルブデバイス本体及び前記制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記非可制御バルブデバイス本体から露出する陽極及び陰極を有する少なくとも１個のディスクリートの非可制御バルブデバイスと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも１個のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記非可制御バルブデバイスの陰極と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記制御バルブデバイスの前記第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記導電パターンに直付けされ、前記非可制御バルブデバイスの陽極と前記制御バルブデバイスの前記第２の端子とを接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記非可制御バルブデバイスの陽極及び陰極は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、前記制御バルブデバイスの前記第１〜第３の端子は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、
前記制御バルブデバイス本体及び前記非可制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記素子接続導体によって接続し、
前記チョッパ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第２及び前記第３の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記チョッパ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
少なくとも２個のインバータ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各インバータ基板ユニットは、
第１及び第２のオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のインバータ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成し、その対向する縁部の間に貫通穴が形成された少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも第１及び第２のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第１の制御バルブデバイスの第２の端子と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第２の制御バルブデバイスの第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記貫通穴近くであって前記導電パターンに直付けされ、前記第１の制御バルブデバイスの第１の端子と前記第２の制御バルブデバイスの第２の端子を接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記各回路基板に形成されている貫通穴に通す前記素子接続導体によって接続し、
前記インバータ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記インバータ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第２の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
少なくとも２個のインバータ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各インバータ基板ユニットは、
第１及び第２のオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のインバータ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成した少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも第１及び第２のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第１の制御バルブデバイスの前記第２の端子と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記第２の制御バルブデバイスの前記第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記導電パターンに直付けされ、前記第１の制御バルブデバイスの前記第１の端子と前記第２の制御バルブデバイスの前記第２の端子を接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記第１及び第２の制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記素子接続導体によって接続し、
前記インバータ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記インバータ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第３の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
前記各チョッパ基板ユニットは、制御盤を構成するフレームに載置固定するようにしたことを特徴とする請求項５、請求項６のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記各インバータ基板ユニットは、制御盤を構成するフレームに載置固定するようにしたことを特徴とする請求項７、請求項８のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記連結部材は先端部にねじ部を有するねじを使用し、
前記ねじは、
前記回路基板に形成された貫通穴と、前記回路基板と前記傾斜面の反対側の側面との間に配設されるスペーサであってスペーサの中心部に形成された貫通穴に挿通されており、前記スペーサの前記傾斜面の反対側の側面に形成された水平方向のねじ穴に前記ねじ部が螺合されており、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結した状態にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ディスクリートの非可制御バルブデバイス及び又はディスクリートの制御バブルデバイスを使用した複数個のチョッパ基板ユニット及び又はインバータ基板ユニットを並列構成とした電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置の一例として、図７に示すパワー基板８に直方体状のヒートシンク９が載置固定され、ヒートシンク９の対向する側面に、複数のパワー素子１０の本体がそれぞれ接触するように設けられると共に、各パワー素子１０の本体から露出している端子がパワー基板８に直付けされている。この場合、ヒートシンク９により、各パワー素子１０の冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７のようにヒートシンク９に複数のパワー素子１０が搭載されたパワー基板８では、複雑な回路を多並列構成とする場合、並列接続する素子を一つのパワー基板８に実装しているため、パワー素子１０の増加に応じて実装基板、ヒートシンク９のサイズを拡大する必要がある。
【０００５】
また、電力変換装置の容量を拡大する場合は、電流量の増加に応じてパワー基板８を構成する導電パターンの導体幅を拡大する必要があり、パワー基板８のサイズの拡大とパワー基板８の変更が必要となる。
【０００６】
さらに、同一平面上のパワー基板８でパワー素子１０の並列接続を行うため、並列接続間の配線が長くなると言う問題があった。
【０００７】
本実施形態は、以上述べた課題を解決できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の代表例によれば、
共通のヒートシンクと、少なくとも２個のチョッパ基板ユニットと、少なくとも２個のユニット接続導体と、少なくとも１個の素子接続導体を具備し、
前記各チョッパ基板ユニットは、
非可制御バルブデバイス本体とオン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス本体により最小単位のチョッパ回路ユニットを構成するように、その板面に導電パターンを形成し、その対向する縁部の間に貫通穴が形成された少なくとも１枚の回路基板と、
断面台形状であって前記非可制御バルブデバイス本体及び前記制御バルブデバイス本体を載置する傾斜面を有する少なくとも１個のヒートシンクと、
前記非可制御バルブデバイス本体から露出する陽極及び陰極を有する少なくとも１個のディスクリートの非可制御バルブデバイスと、
前記制御バルブデバイス本体から露出する第１の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第２の端子と、前記制御バルブデバイス本体から露出する第３の端子とを有する少なくとも１個のディスクリートの制御バルブデバイスと、
前記回路基板に形成された導電パターンの面と前記ヒートシンクの傾斜面を有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、前記回路基板と前記ヒートシンクを連結する連結部材とを備え、
前記回路基板の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記非可制御バルブデバイスの陰極と接続する第１の素子接続端子台と、前記回路基板の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、前記導電パターンに直付けされ前記制御バルブデバイスの前記第１の端子と接続する第２の素子接続端子台と、前記回路基板に形成された前記貫通穴近くであって前記導電パターンに直付けされ、前記非可制御バルブデバイスの陽極と前記制御バルブデバイスの前記第２の端子を接続する第３の素子接続端子台とを備えたものであり、
前記非可制御バルブデバイスの陽極及び陰極は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、前記制御バルブデバイスの前記第１〜第３の端子は前記回路基板に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、
前記制御バルブデバイス本体及び前記非可制御バルブデバイス本体は前記ヒートシンクの傾斜面に載置され、
前記共通のヒートシンク上に前記チョッパ基板ユニットの全てを同一方向に並べて載置固定し、前記各回路基板に有する前記第１の素子接続端子台同士及び前記第２の素子接続端子台同士を前記各ユニット接続導体によって接続し、前記各回路基板に有する前記第３の素子接続端子台同士を前記各回路基板に形成されている貫通穴に通す前記素子接続導体によって接続し、
前記チョッパ基板ユニットのうちの１つの回路基板に有する前記第２及び前記第３の素子接続端子台に直流電源を接続し、前記チョッパ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板に有する前記第１及び前記第２の素子接続端子台に負荷を接続したことを特徴とする電力変換装置である。
【０００９】
以上述べた実施形態の電力変換装置によれば、電力変換回路の容量が増加した場合でも、回路機能ごとにまとめたチョッパ基板ユニット又はインバータ基板ユニットの追加により、回路基板の変更なく対応でき、チョッパ基板ユニット又はインバータ基板ユニットの実装密度を上げることができ、ユニット接続導体の配線長を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の電力変換装置の概略構成図。
【図２】図１のコンバータ装置の主回路図。
【図３】図１のインバータ装置の主回路図。
【図４】図１の実施形態の電力変換装置の第1の例を示す斜視図。
【図５】図１の実施形態の電力変換装置の第2の例を示す斜視図。
【図６】図１の実施形態の電力変換装置の第３の例を示す斜視図。
【図７】従来の電力変換装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
(実施形態1)
図1に示すように、本実施形態の電力変換装置１は、直流電源５にリアクトル７を直列接続した回路からの直流電圧波形を、コンバータ装置２、具体的にはチョッパ装置によりチョッピングした電圧波形を、平滑コンデンサ３を介してインバータ装置４に入力して三相交流電圧波形に変換し、この変換された交流電圧を三相負荷６に印加するものである。
【００１３】
図２は、図１のコンバータ装置２である、チョッパ装置を説明するための概略回路図であり、図４は図１のコンバータ装置２(又は図１のインバータ装置４)の概略構成を示す斜視図及び破線で囲まれた部分の断面拡大図である。コンバータ装置２は、共通のヒートシンク２１と、少なくとも２個(図では3個)のチョッパ基板ユニットと、少なくとも2個のユニット接続導体２９ａ、２９ｂと、少なくとも1個の素子接続導体２０を具備している。
【００１４】
各チョッパ基板ユニットは、非可制御バルブデバイス例えばダイオード２４と、オン制御又はオンオフ制御可能な制御バルブデバイス例えばＭＯＳＦＥＴ２３により最小単位のチョッパ回路ユニットを構成するように導電パターンを形成し、板面の中央部に貫通穴２６aが形成された少なくとも１枚の回路基板２６と、断面台形状であってダイオード２４の本体及びＭＯＳＦＥＴ２３の本体を載置する傾斜面２２aを有する少なくとも１個のヒートシンク２２と、回路基板２６に形成された導電パターンの面とヒートシンク２２の傾斜面２２aを有する面とは反対側の側面とをスペーサ３１により所定間隔を存するように対向配置させたものである。
【００１５】
この場合、回路基板26に形成された貫通穴と、スペーサ３１に形成された貫通穴に、連結部材例えばねじ２５aを挿通すると共に、ねじ２５aの先端を、ヒートシンク２２の側面に形成された水平方向のねじ穴３２aに螺合させることで、回路基板26とヒートシンク２２を連結させたものである。また、ヒートシンク２２の傾斜面２２aから垂直方向にヒートシンク２２に形成された貫通穴に連結部材例えばねじ２５bを挿通させると共に、ねじ２５bの先端を、ヒートシンク２１に形成された垂直方向のねじ穴３２bに螺合させることで、ヒートシンク２２とヒートシンク２１を連結させたものである。
。
【００１６】
ダイオード２４は、本体から露出した陽極及び陰極を有している。ＭＯＳＦＥＴ２３は、本体から露出するソースS(第１の端子)と、本体から露出するドレインD(第２の端子)と、本体から露出するゲートG(第3の端子)を備えている。
【００１７】
そして、回路基板２６の板面の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、導電パターンに直付けされダイオード２４の陰極と接続する第1の素子接続端子台２８ａと、板面の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、導電パターンに直付けされＭＯＳＦＥＴ２３のソースと接続する第２の素子接続端子台２８ｂと、回路基板２６に形成された貫通穴２６a近くであって導電パターンに直付けされ、ダイオード２４の陽極とＭＯＳＦＥＴ２３のドレインを接続する第３の素子接続端子台２７とを備えたものであり、
ダイオード２４の陽極及び陰極は回路基板２６に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされ、ＭＯＳＦＥＴ２３のソース、ドレイン、ゲートは回路基板２６に有する導電パターンの素子接続用端子に直付けされている。
【００１８】
ヒートシンク２２の傾斜面２２aには、ダイオード２４の本体と、ＭＯＳＦＥＴ２３の本体が載置され、共通のヒートシンク２１上に前記チョッパ基板ユニットの全てを同一方向に並べて載置固定し、各回路基板２６に有する第1の素子接続端子台２８ａ同士及び第２の素子接続端子台２８ｂ同士を各ユニット接続導体２９ａ、２９ｂによって接続し、各回路基板２６に有する第３の素子接続端子台２７同士を各回路基板２６に形成されている貫通穴２６aに通す素子接続導体２０によって接続し、各回路基板２６に有する第３の素子接続端子台２７同士を素子接続導体２０によって接続されている。
【００１９】
前記チョッパ基板ユニットのうちの１つの回路基板２６に有する第2及び前記第３の素子接続端子台２８ａ、２８ｂに直流電源５を接続し、前記チョッパ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板２６に有する第１及び第２の素子接続端子台２８ａ、２８ｂに平滑コンデンサ３を接続したものである。
【００２０】
なお、ユニット接続導体２９ａ、２９ｂと素子接続端子台２８ａ、２８ｂの接続、素子接続導体２０と素子接続端子台２７の接続、電源、平滑コンデンサ３との接続は例えばねじ３０で行う。
【００２１】
以上述べた実施形態によれば、最小単位のチョッパ回路を構成する複数のバルブデバイス２４、２３を載置するヒートシンク２２と、ヒートシンク２２に対して所定間隔を存して連結され、かつバルブデバイス２４、２３を電気的に接続してチョッパ回路を形成するように導電パターンを備えた回路基板２６からなるチョッパ基板ユニットを少なくとも2個備えているので、電力変換装置の容量が増加した場合でも、チョッパ基板ユニットを追加することで対応でき、従来のように回路基板を変更する必要もない。
【００２２】
前記各チョッパ基板ユニットを共通のヒートシンク２１上に同一方向に並べて載置固定することで、チョッパ基板ユニット、特にバルブデバイス２４、２３の実装密度を上げることができると共にバルブデバイス２４、２３の冷却性能を向上させることができる。この結果、回路基板２６の設置間隔を短くすることができるため、チョッパ基板ユニットの実装密度が高めることができ、また、チョッパ基板ユニットの設置間隔が短くなることにより、バルブデバイス２４、２３の並列接続間の配線距離をさらに短くすることができる。
【００２３】
また、回路基板２６の対向する縁部であって、チョッパ回路の導電パターンのデバイスの接続端子に電気的に接続する少なくも3個の素子接続端子台を直付けし、素子接続端子台にユニット接続導体２９を接続するようにしたので、回路基板２６のチョッパ基板ユニット相互の配線導体の長さを短くできる。さらに、各回路基板２６に有する第３の素子接続端子台２７同士を各回路基板２６に形成されている貫通穴２６aに通す素子接続導体２０によって接続するようにしたので、隣接するチョッパ基板ユニットの素子相互間の配線導体の長さを短くできる。
【００２４】
(実施形態２)
図４では各回路基板２６に有する第３の素子接続端子台２７同士を、各回路基板２６に形成されている貫通穴２６aに通す素子接続導体２０によって接続するようにしたが、図５のように各回路基板２６に貫通穴２６aを形成せず、素子接続導体２０を各回路基板２６の縁部に配設する様にしてもよい。
【００２５】
(実施形態３)
図３は、図1のインバータ装置４の概略回路図であり、この概略構成を示す斜視図は図４であり図１のコンバータ装置２と同様に、共通のヒートシンク２１と、少なくとも２個のインバータ基板ユニットと、少なくとも2個のユニット接続導体３９ａ、３９ｂと、少なくとも1個の素子接続導体４０を具備したものである。
【００２６】
各インバータ基板ユニットは、板面において第１及び第２のオンオフ制御可能な制御バルブデバイス例えばＩＧＢＴ３４、３３により最小単位のインバータ回路ユニットを構成するように導電パターンを形成し、板面の中央部に貫通穴３６ａが形成された少なくとも１枚の回路基板３６と、断面台形状であって第１及び第２の制御バルブデバイス本体例えばＩＧＢＴ本体を載置する傾斜面２２ａを有する少なくとも１個のヒートシンク２２と、例えばＩＧＢＴ本体から露出するエミッタの第1の端子と、例えばＩＧＢＴ本体から露出するコレクタの第2の端子と、例えばＩＧＢＴ本体から露出するベースの第３の端子とを有する少なくとも第１及び第２のディスクリートのオンオフ制御バルブデバイス例えばＩＧＢＴ３４、３３と、回路基板３６に形成された導電パターンの面とヒートシンク２２の傾斜面２２aを有する面とは反対側の側面とを所定間隔を存して対向させ、回路基板３６とヒートシンク２２を連結する連結部材２５とを備えている。
【００２７】
回路基板３６の板面の対向する２つの縁部の一方に形成されると共に、導電パターンに直付けされ第1のＩＧＢＴ３４の第2の端子と接続する第1の素子接続端子台３８ａと、板面の対向する２つの縁部の他方に形成されると共に、導電パターンに直付けされ第2のＩＧＢＴ３３の第1の端子と接続する第２の素子接続端子台３８ｂと、回路基板３６に形成された貫通穴３６ａ近くであって導電パターンに直付けされ、第１のＩＧＢＴ３４の第1の端子と第２のＩＧＢＴ３３の第2の端子を接続する第３の素子接続端子台３７とを備えたものであり、第１及び第２のＩＧＢＴ本体はヒートシンク２２の傾斜面２２ａに載置され、共通のヒートシンク２１上にインバータ基板ユニットの全てを同一方向に並べて載置固定し、各回路基板３６に有する第1の素子接続端子台３８ａ同士及び第２の素子接続端子台３８ｂ同士を各ユニット接続導体３９ａ、３９ｂによって接続し、各回路基板３６に有する第３の素子接続端子台３７同士を各回路基板３６に形成されている貫通穴３６ａに通す素子接続導体４０によって接続し、インバータ基板ユニットのうちの１つの回路基板３６に有する第１及び第２の素子接続端子台３８ａ、３８ｂに平滑コンデンサ３を接続し、インバータ基板ユニットのうちの他の１つの回路基板３６に有する第２、第３の素子接続端子台３８ｂ、３７に負荷を接続した電力変換装置である。
【００２８】
以上述べた第３の実施形態も第1の実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００２９】
(実施形態４)
図４では各回路基板３６に有する第３の素子接続端子台３７同士を各回路基板３６に形成されている貫通穴３６ａに通す素子接続導体４０によって接続するようにしたが、図５のように各回路基板３６に貫通穴を形成せず、素子接続導体４０を各回路基板３６の縁部に配設する様にしてもよい。
【００３０】
(実施形態５)
実施形態５は、図６に示すように図５の実施形態のチョッパ基板ユニット、インバータ基板ユニットは、制御盤を構成するフレーム１９に載置固定するようにした電力変換装置である。
【００３１】
(変形例)
前述の説明では、チョッパ基板ユニットの非可制御バルブデバイスとしてダイオードを挙げて説明したがこれに限らず他のバルブデバイスでもよく、又オンオフ制御可能なバルブデバイスとしてＭＯＳＦＥＴを例に挙げて説明したが、これに限らずＧＴＯ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴのいずれかであってもよく、またオン制御可能なバルブデバイスの一例であるサイリスタでもよい。インバータ基板ユニットのオンオフ制御可能なバルブデバイスとしてＩＧＢＴを例に挙げて説明したが、これに限らずＧＴＯ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴのいずれか或いはオン制御可能なバルブデバイスの一例であるサイリスタでもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１…電力変換装置、２…コンバータ装置、３…平滑コンデンサ、４…インバータ装置、５…直流電源、６…三相負荷、７…リアクトル、８…パワー基板、９…ヒートシンク、１０…パワー素子、１９…フレーム、２０…素子接続導体、２１…ヒートシンク、２２…ヒートシンク、２２a…傾斜面、２３…ＭＯＳＦＥＴ、２４…ダイオード、25a、２５b…連結部材例えばねじ、２６…回路基板、２６a…貫通穴、２７、２８a、２８b…素子接続端子台、２９a、２９b…ユニット接続導体、３０…ねじ、３１…スペーサ、３２a、32b…ねじ穴、３３、３４…ＩＧＢＴ、３６…回路基板、３７、３８a、３８b…素子接続端子台、３９a、３９b…ユニット接続導体、４０…素子接続導体。
【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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