【手続補正書】
【提出日】平成25年2月22日(2013.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リングの厚さより実質的に大きな外形を持つ環状リングの形態を有する、巻線フィルムキャパシタからなる電気アセンブリであって、
前記キャパシタの対向端面に配置される導電接触部を有し、
一つまたは複数の電力制御部品を収容するよう選択された内径を有し、
前記電力制御部品は前記キャパシタの内径の内部に配置され、
前記電力制御部品は前記キャパシタ上の前記接触部と電気的に接続されることを特徴とする電気アセンブリ。
【請求項２】
前記キャパシタの対向端面に配置された電気接触部と前記キャパシタの内径の内部に配置された一つまたは複数の前記電力制御部品との間で取り得る最短の接続経路が得られるように前記キャパシタの厚さが選択され、これによって形成される電気回路の総インダクタンスを最小化することを特徴とする請求項１に記載の電気アセンブリ。
【請求項３】
前記キャパシタの電気接触部と一つまたは複数の前記電力制御部品との間の電気接続が、プリント回路基板または導電熱伝導冷却板を含むがこれらに限定されないリストから選択される方法を用いて実現されることを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項４】
前記電力制御部品のそれぞれから前記キャパシタ上の電気接触部までの接続点が前記キャパシタの内周の周りに等間隔で配置され、前記キャパシタを通して流れる電流によって生じる温度上昇を低減することを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項５】
一つまたは複数の導電熱伝導板が前記キャパシタの一端面または両端面に電気的接続および熱的接続を提供し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項６】
一つまたは複数の導電熱伝導板の間に電気絶縁熱伝導層が配置され、前記キャパシタの一端面または両端面と前記導電熱伝導板との間を電気的に絶縁し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項７】
前記キャパシタの各端面の二つ以上の電気接触部が前記キャパシタの内周の周りに等分配され前記キャパシタの温度上昇を低減することを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項８】
一つまたは複数の導電熱伝導エンドプレートが前記キャパシタの対向端面に接続され、
前記エンドプレートは前記キャパシタの端面よりも実質的に大きく、
前記エンドプレートは互いにオフセットされるように配置され、
前記プレートは、前記電力制御部品に接続するために、前記キャパシタの外周の直径を越えて延出するタブまたはフランジを有しており、
前記電力制御部品は、前記アセンブリの完全な機能を維持する態様で前記エンドプレートに固定されることを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項９】
前記電気アセンブリは、直流および交流の両方の電力流を制御するように設計され、
アセンブリに導入される直流が前記エンドプレート上の前記タブまたはフランジのうち一つまたは複数に接続され、アセンブリ内の直流および交流の組み合わせからの熱放散を最適化することを特徴とする請求項８に記載の電気アセンブリ。
【請求項１０】
前記エンドプレートは、電気絶縁熱伝導層を使用して一つまたは複数の熱伝導冷却板に固定されることを特徴とする請求項９に記載の電気アセンブリ。
【請求項１１】
前記キャパシタの第１端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの第２端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項１２】
前記キャパシタの一端面と接触して配置された導電熱伝導冷却板によって形成される電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入されるかまたは前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの反対端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれるかまたは前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする請求項２に記載の電気アセンブリ。
【請求項１３】
リングの厚さより実質的に大きな外形を持つ環状リングの形態を有する、巻線フィルムキャパシタからなる電気アセンブリであって、
前記キャパシタの対向端面に配置される導電接触部を有し、
一つまたは複数の電力制御部品が前記キャパシタリングの外周の周りに分配され、
前記電力制御部品は前記キャパシタ上の前記接触部と電気的に接続されることを特徴とする電気アセンブリ。
【請求項１４】
キャパシタの対向端面に配置された電気接触部と前記キャパシタの外周の周りに配置された一つまたは複数の前記電力制御部品との間で取り得る最短の接続経路が得られるように前記キャパシタの厚さが選択され、これによって形成される電気回路の総インダクタンスを最小化することを特徴とする請求項１３に記載の電気アセンブリ。
【請求項１５】
前記キャパシタの電気接触部と一つまたは複数の前記電力制御部品との間の電気接続が、プリント回路基板または導電熱伝導冷却板を含むがこれらに限定されないリストから選択される方法を用いて達成されることを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項１６】
前記電力制御部品のそれぞれから前記キャパシタ上の電気接触部までの接続点が前記キャパシタの外周の周りに等間隔で配置され、前記キャパシタを通して流れる電流によって生じる温度上昇を低減することを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項１７】
一つまたは複数の導電熱伝導板が前記キャパシタの一端面または両端面に電気的接続および熱的接続を提供し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項１８】
一つまたは複数の導電熱伝導板の間に電気絶縁熱伝導層が配置され、前記キャパシタの一端面または両端面と前記導電熱伝導板との間を電気的に絶縁し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項１９】
前記キャパシタの各端面の二つ以上の電気接触部が前記キャパシタの外周の周りに等分配され前記キャパシタの温度上昇を低減することを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項２０】
一つまたは複数の導電熱伝導エンドプレートが前記キャパシタの対向端面に接続され、
前記エンドプレートは前記キャパシタの端面よりも実質的に大きく、
前記エンドプレートは互いにオフセットされるように配置され、
前記プレートは、前記電力制御部品に接続するために、前記キャパシタの外周の外径を越えて延出するタブまたはフランジを有しており、
前記電力制御部品は、前記アセンブリの完全な機能を維持する態様で前記エンドプレートに固定されることを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項２１】
前記電気アセンブリは、直流および交流の両方の電力流を制御するように設計され、
前記アセンブリに導入される直流が前記エンドプレート上の前記タブまたはフランジのうち一つまたは複数と接続され、前記アセンブリ内の直流および交流の組み合わせからの熱放散を最適化することを特徴とする請求項２０に記載の電気アセンブリ。
【請求項２２】
前記エンドプレートは、電気絶縁熱伝導層を使用して一つまたは複数の熱伝導冷却板に固定されることを特徴とする請求項２１に記載の電気アセンブリ。
【請求項２３】
前記キャパシタの第１端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの第２端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項２４】
前記キャパシタの一端面と接触して配置された導電熱伝導冷却板によって形成される電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入されるかまたは前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの反対端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれるかまたは前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする請求項１４に記載の電気アセンブリ。
【請求項２５】
前記巻線フィルムキャパシタが金属化されていることを特徴とする請求項１または１３に記載の電気アセンブリ。
【請求項２６】
前記電力制御部品が前記伝導板を介して前記キャパシタと接続するように構成されることを特徴とする請求項５、６、１７、１８のいずれかに記載の電気アセンブリ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】電力変換部品を有する環状キャパシタ
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１１月１日に出願された米国仮特許出願第６０／９８４５６１号「電力変換を実行する半導体を周縁に有する環状キャパシタ」、第６０／９８４５４６号「電力変換用の半導体ダイまたはモジュールを穴の内側に有する環状キャパシタ」および第６０／９８４５３０号「中心穴の内側に収容された電力変換半導体エレクトロニクスを有する環状キャパシタ」の優先権を主張し、これらの主題が参照により本明細書に援用される。本発明は、２００７年１０月３０日に発行された同一発明者の最近の特許第７，２８９，３１１号「パワーリングパルスキャパシタ」に続くものである。
【０００２】
本発明は、電力変換エレクトロニクスにおいてＤＣリンクキャパシタとして使用されるときの環状形状因子キャパシタに関する。より詳細には、本発明は、上記キャパシタの周囲または内側に電力スイッチングデバイスを配置し、所与のキャパシタ電流に対するキャパシタ内部の温度上昇を最低にする構成オプションに関する。内部温度が低くなると信頼性が改善される。これらの構造オプションの利点を述べる別の方法は、所与の温度上昇に対してより高い電流をキャパシタに流せるということである。これらの構成オプションによって、典型的な従来技術よりも、ＤＣリンクキャパシタと半導体スイッチとの間を低インダクタンスで接続することができる。
【背景技術】
【０００３】
ＤＣ電圧を変換またはＤＣからＡＣに変換する広く適用された電力変換技術において、典型的な回路構成は、実用上可能な限りスイッチング半導体デバイスに近接して配置されたキャパシタを利用する。このキャパシタを使用して、スイッチングデバイスで観察されるＤＣ源のインピーダンスを低減することができる。いくつかの理由のために、このキャパシタは必要とされる。
【０００４】
１）キャパシタは、使用されるスイッチ周波数で変換／反転スイッチに電流を供給する。これにより、ＤＣ源の寿命および信頼性にとってしばしば有害である高周波電流をＤＣ源から排除する。
【０００５】
２）キャパシタは、スイッチング動作により生じる「ノイズ」の大半を除去し、ノイズを電力変換／反転筐体内に封じ込めるのに役立つ。
【０００６】
３）スイッチに対するキャパシタの低インダクタンスが、インバータ／コンバータの設計者にとって主要な課題である、スイッチのターンオフ時間中の電圧上昇を低下させる。
【０００７】
このキャパシタはエネルギーの貯蔵もし、そのためＤＣ源の短期間の中断により出力が中断されないが、この機能は提案する発明とは関係がない。
【０００８】
電力変換／反転の既知の技術では、この出願で使用されるキャパシタは「ＤＣリンクキャパシタ」として知られている。このキャパシタは、通常、スイッチング周波数でキャパシタによってスイッチに供給されなければならないＡＣ電流の大きさ、およびＤＣ源に受け入れられる最大ＡＣ電流に基づいた大きさにされる。大型の電力変換システムでは、２００８年１０月１５日現在で市販されているキャパシタ巻線機は、ＤＣリンクキャパシタの必要性を満足する大きさの単一のキャパシタ素子を巻くことができない。所望の電圧およびＡＣ電流搬送要件を得るために、二つ以上のキャパシタ巻線機を相互に接続することによって適切なキャパシタが作成される。これはキャパシタメーカによって実施することができ、完成したアセンブリは、電力変換システムと接続するための少なくとも一つの端子ペアを有する金属またはプラスチックの容器の中に封入される。ＤＣリンクキャパシタは、いくつかの適切に構成された分散キャパシタの「バンク」であってもよい。
【０００９】
（キャパシタ巻線と内部接続された、またはキャパシタと外部接続された）これらの実装の両方にとって、各キャパシタ素子が同一の電流を搬送するのを保証することはほとんど不可能であるが、その理由は、そのような保証はスイッチ半導体から各キャパシタ素子までのインピーダンス接続が等しいことを意味するからである。スイッチに最も近い（したがってインピーダンスが最低である）キャパシタ巻線が過度の電流を搬送し、その結果過度の加熱が生じる。スイッチ半導体に最も近いキャパシタが、生じるＡＣ電流のうち最大の割合を占めることになる。
【００１０】
組立ＤＣリンクキャパシタ実装用の従来技術の性能の制限は、最大の電流を搬送するキャパシタ素子における温度上昇がキャパシタ全体の電流搬送能力を規定するということである。キャパシタ素子とスイッチ半導体の間のインダクタンスを最小化することが困難である。
【００１１】
ユーザが組み立てる「キャパシタバンク」型ＤＣリンクキャパシタにとっても同一の問題が存在し、スイッチ半導体に最も近くにあるバンク内の個々のキャパシタが、割り当て分よりも多くの電流を搬送することになる。この理由は、最も近いキャパシタは電流源までの距離も最短になり、したがって回路内で最小のインピーダンスを有するからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
キャパシタの長期信頼性は、電流負荷条件下でのキャパシタ内の最も熱い部分の関数である。脆弱化および最終的な故障がこの領域で発生する。したがって、キャパシタの長期信頼性は、キャパシタ内の最も熱い部分の関数である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、ＤＣリンクキャパシタは環状形状因子（リング形状）キャパシタである。本発明では、キャパシタ形状の面積にわたりスイッチング電流をより均一に分配するように電力半導体スイッチが配置される。環状の形状の周囲に電流をより均一に分配することによって、キャパシタに取り付けられた均等に配置された接続点の数だけ、任意の一つの接続点における電流密度が低下する。任意の一つの接続点におけるこの電流密度の低下は、キャパシタ内の電流密度の非均一性を直接低下させ、所与の全キャパシタ電流に対して、任意の点における損失をより均一化し温度上昇が低減されるという結果が得られる。
【００１４】
本発明の利点の一つは、所与のスイッチング電流に対する熱放散が低いことである。
【００１５】
本発明の別の利点は、任意の所与のキャパシタ電流に対するＤＣリンクキャパシタの長期信頼性が増大することである。キャパシタの信頼性はホットスポット温度の関数である。温度を平均で１０°だけ低下させると、信頼性が二倍改善される。
【００１６】
本発明の別の利点は、実行直列インダクタンス（ＥＳＬ）が非常に低いことである。キャパシタからスイッチへの距離が短いのでインダクタンスが低くなり、このためスイッチがオフにされたときスイッチ装置で観察される電圧オーバーシュートが低下する。
【００１７】
ＥＳＬが低いことによる別の関連する利点は、電力半導体スイッチの端子を横切る追加のスナバキャパシタを不要にする可能性があることである。
【００１８】
本発明の別の利点は、実行直列抵抗（ＥＳＲ）が非常に低いことである。キャパシタ内での電流密度の一様性が高まることで加熱が小さくなり、さらに低いＥＳＲとして反映される。
【００１９】
別の利点は、簡略化された接続バス構造が可能であり、重量、容積、コストを削減した設計が可能になることである。
【００２０】
本発明の別の利点は、キャパシタに接続された電力半導体スイッチをキャパシタの中空部の中に配置し、キャパシタ内の電流がより均等に分配されるように半導体スイッチを構成できることである。この利点は、中心領域が電力半導体スイッチを配置するのに効果的な場所であり、インバータの電力密度を増大させることである。
【００２１】
本発明の別の利点は、図８に示すように、一組の四つ角バスプレートが三つの半導体スイッチと一つのＤＣ入力とで構成されるように電力半導体スイッチを配置して、コスト、容積および重量を削減できることである。
【００２２】
図８で具体化される本発明の別の利点は、簡単な技術を用いて製造できることであり、その結果、低コストと良好な再現性が実現することである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本特許で教示のように構成された単一の電力変換部品を持つ環状キャパシタの上面図である。
【図１Ｂ】図１のキャパシタの側面断面図である。
【図２】温度上昇が低くなるように構成された単一の電力変換部品を持つ環状キャパシタの上面図である。
【図３】インダクタンスおよびキャパシタ温度上昇が低くなるように構成された三つの電力変換部品を持つ環状キャパシタの上面図である。
【図４】アセンブリの一部を示す環状キャパシタの断面側面図であり、（キャパシタ／スイッチアセンブリが集積された）冷却板に取り付けられかつ中心穴に搭載された半導体スイッチングダイの接続部の詳細を示す図である。
【図５】アセンブリの一部を示す環状キャパシタの断面側面図であり、（キャパシタ／スイッチアセンブリが集積された）冷却板から電気的に絶縁されかつ中心穴に搭載された半導体スイッチングダイの接続部の詳細を示す図である。
【図６】外端部の周囲に三つの電力変換部品を均等に配置してインダクタンスおよび温度上昇が低くなるようにした環状キャパシタの上面図である。
【図７】三つの電力変換部品とＤＣ入力の空間効率が高い構成の環状キャパシタの上面図である。
【図８】キャパシタ、三つの電力変換部品およびＤＣ入力の間に便利な接続部を提供するオフセットされたバスプレートによってさらに改良された、図７の環状キャパシタの上面図である。
【図９】中心穴にＤＣ入力を配置してインダクタンスおよび温度上昇を低くした、外端部の周囲に三つの電力変換部品が均等に配置された環状キャパシタの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
単一の電力変換部品を持つ金属化フィルム高分子環状キャパシタを図１に示す。環状キャパシタ本体１０１は可変の中心穴半径を有しており、電力変換部品の上部端子１０４、下部端子１０３および出力端子１０５にとって必要となる空間を持つ正確な仕様に電力変換部品１０２を適合させるように構成することができる。図１では、典型的な市販の電力変換部品を用いて可能である最短経路となるように端子が配置される。そのため、電力変換用途にとって望ましい静電容量を実現するように環状キャパシタの外形および厚さを選択することができる。環状キャパシタの厚さは図１Ｂで述べられる。環状キャパシタ１０１の深さは電力変換部品１０２の高さと一致するように作られる。その結果、端子１０３および１０４はキャパシタと接続するための最短距離を維持することができ、これによって、この構成で可能な範囲で最低の接続インダクタンスとなる。図示の電力変換部品は、キャパシタ中心穴の内部に同様に収容可能である多数の既存のまたは将来市販される電力変換部品のうちの一つに過ぎないことを理解すべきである。
【００２５】
図２の環状キャパシタは、キャパシタ本体１０１の中心穴の中の単一の電力変換部品１０２を示す。この例の上部端子１０４および下部端子１０３は、リングの周囲に等間隔に分配されている。この構成は接続経路が最短ではないが、キャパシタ電流をより適切に分配し環状キャパシタ温度の上昇を低減する。この場合も、図１Ｂで示したように、環状キャパシタの深さは電力変換部品の高さに一致する。キャパシタの厚さと内径がこのように決定されると、所望の静電容量を与えるように外径を変化させる。実際には、温度上昇対低接続インダクタンスに関して用途にとってより重要であるものについて、端子の配置に関係する妥協が必要である。キャパシタの幅／形状の変更を実施可能である一方、キャパシタ内で電流密度をさらに一様にするという目的も満足することに注意すべきである。
【００２６】
用途に応じて、二つ以上の電力変換部品の使用が有利なことがある。キャパシタの温度上昇と接続インダクタンスの両方を最小化する、三相インバータ用の三点接続方法の例を図３に示す。電力変換部品１０２は、環状キャパシタ本体１０１の内側の穴の内部に配置される。内側の穴の半径は使用される部品のサイズによって決まる。この実施形態では、キャパシタ電流をより適切に分配するように電力変換部品が配置される。これは、環状キャパシタの温度上昇を最小化する。図１Ｂに示したように、リングの深さを部品の高さに一致させると、最短経路を使用して端子１０４および１０３の接続が可能になるという利点がある。これによって、接続インダクタンスも最低になる。図示の電力変換部品の構成は、同様に収容可能である任意の数または大きさの市販電力変換部品の一例に過ぎないことを理解すべきである。
【００２７】
図４は、キャパシタと半導体スイッチとを単一ユニットに集積して、別個の市販のパッケージ化された電力変換部品を用いるよりも優れた空間効率を実現する実施形態を示す断面図である。半導体スイッチングダイ１０６Ａおよび１０６Ｂは、（図３に符号１０２で簡略化して示したような）市販のパッケージ化された半導体デバイス内に通常は収納されている物の一部または全部を表している。電力変換部品は環状キャパシタ１０１の中心穴に配置される。この実施形態では、一つの半導体スイッチングダイ１０６Ａが冷却板１０９に直接接続され、冷却板１０９はキャパシタの底面に直接接続される。これは事実上前図で下部端子と呼ばれるものである。第１の半導体スイッチングダイ１０６Ａが冷却板に接続されているので、第２の半導体スイッチングダイ１０６Ｂは電気的にアクティブな冷却板から電気的に絶縁される必要がある。これは、熱伝導電気絶縁材料１０８の層を用いて達成される。この半導体スイッチングダイ１０６Ｂはキャパシタの上面に接続される（１１１）が、これは事実上前図で上部端子と呼ばれるものである。半導体スイッチングダイ１０６Ｂは、小さな導電銅板１０７によって出力端子１０５に接続される。図面をより明瞭かつ確かなものにするために、スイッチ半導体駆動／戻りボンドワイヤ１１０および複数のエミッタボンドワイヤ１１３が示されている。この図解は、当業者にとって周知である電力変換部品の一部を示すに過ぎないことを理解すべきである。任意の数の電力変換部品を図４で示し説明したようにリング内に構成し使用できることをさらに理解すべきである。
【００２８】
図５は、キャパシタと半導体スイッチとを単一ユニットに集積して、別個の市販のパッケージ化された電力変換部品を用いるよりも優れた空間効率を達成する別の実施形態を示す断面図である。半導体スイッチングダイ１０６Ａ、１０６Ｂは、（図３に符号１０２で簡略化して示したような）市販のパッケージ化された半導体デバイス内に通常は収納されている物の一部または全部を表している。電力変換部品は環状キャパシタ１０１の中心穴に配置される。この実施形態では、熱伝導電気絶縁層１０８がキャパシタ１０１と冷却板１０９との間の全表面を覆っている。小さな導電板１１４によってキャパシタに接続された半導体スイッチングダイ１０６Ａは、事実上前図で下部端子と呼ばれるものである。図４のように、半導体スイッチングダイ１０６Ｂはキャパシタの上面に接続される（１１１）が、これは事実上前図で上部端子と呼ばれるものである。半導体スイッチングダイ１０６Ｂは、小さな導電銅板１０７によって出力端子１０５に接続される。図面をより明瞭かつ確かなものにするために、スイッチ半導体駆動／戻りボンドワイヤ１１０および複数のエミッタボンドワイヤ１１３が示されている。この図解は、当業者にとって周知である電力変換部品の一部を示すに過ぎないことを理解すべきである。任意の数の電力変換部品を図５で示し説明したようにリング内に構成し使用できることをさらに理解すべきである。
【００２９】
冷却板１０９上のキャパシタ１０１の外周に電力変換部品１０２が分配された異なる実施形態を図６に示す。図示の三相インバータの例では、キャパシタの外周周りに対称的に空間を空けてキャパシタ電流が分配される。これは、よりリング直径が小さい図１−５に示した実施形態と同一の静電容量値を生み出す。図１Ｂに例示したように、リングの深さを電力変換部品の高さと一致させると、端子１０４および１０３の接続長さが最短になるという利点があり、この結果インダクタンスも低くなる。端子１０３および１０４の接続長さが、図３に示したものよりも本実施形態の方がわずかに短いことに注意する。図示の部品の構成は、同様にキャパシタの周りに配置して任意の電力変換用途のためにキャパシタ内でより一様な電流密度を得ることができる、任意の数または大きさの市販の電力変換部品の一例に過ぎないことを理解すべきである。
【００３０】
図７の筐体線１１７は、環状キャパシタ１０１の周りのスイッチング半導体１０２の構成を提案するものである。これにより、電力変換筐体容積の空間使用効率をより高めることが可能になる。図示の場合では、電力変換部品およびＤＣ入力の間でキャパシタの外周が等しく分割される。ＤＣ入力端子１１５Ａ、１１５Ｂが四分円に配置され、三つの電力変換部品１０２が他の三つの四分円に配置される。スイッチング部品１０２は、図６に示したようにキャパシタ１０１の全体にわたり等しく分配されてはいない。しかし、得られるキャパシタ電流分布は、図１に示したものよりも遙かに一様であり、重要な空間効率ゲインのトレードオフが最小である。この場合も、リングの深さは電力変換部品の高さと一致し、この結果、上部端子１０４および下部端子１０３の接続長さが短い（低インダクタンス）という利点を得られる。図面は三相インバータと単一の入力端子の組を示しているが、任意の数の電力変換部品またはＤＣ入力端子の組を同様に分配して、任意の所与の空間効率構成内で上述した長所の利益を受けられることを理解すべきである。上述したように、環状キャパシタの内外半径および深さは、使用される電力変換部品および用途の要件によって決定される。
【００３１】
図８は、図７で説明した部品の空間効率的な構成をさらに改良する。筐体線１１７が空間を画成する。キャパシタ１０１は二つのバスプレートの間に挟まれる。上部バスプレート１１８は、正のＤＣ入力１１５Ａおよび電力変換部品の正の端子とを接続する便利な方法を提供する。底部バスプレート１１９は、負のＤＣ入力１１５Ｂと電力変換部品の負の端子とを接続する便利な方法を提供する。上述したように、環状キャパシタの内外半径および深さは、使用される電力変換部品および用途の要件によって決定される。図８には、電力変換部品１０２、キャパシタ１０１、上部および下部バスプレート１１８、１１９の間の接続の詳細を示す拡大斜視図が含まれる。
【００３２】
図９に示すように、キャパシタ１０１の中心穴を介して、均一に分配された接続点を持つようにアセンブリへのＤＣ入力を取り付けることができる。正のＤＣ入力１１５Ａがキャパシタの一面に取り付けられ、負のＤＣ入力１１５Ｂがキャパシタの他面に取り付けられる。電力変換部品１０２が周縁に沿って分配され、図６で説明したのと同じ利点が得られる。キャパシタの低温度上昇という利点をさらに増大させるために、入力接続として冷却板１０９を使用して負のＤＣ入力１１５Ｂをアセンブリに接続して、キャパシタの表面にわたり等しく電流を分配することができる。正のＤＣ入力１１５Ａは上述のように接続される。最終的に、ＤＣ入力接続は、キャパシタの内周の全体に取り付けられたディスク形状であってよい。図面は三相インバータを示しているが、任意の数の電力変換部品を中心に配置されたＤＣ入力の周りに同様に配置して、キャパシタの全体の最小の温度上昇を最小化することができる。上述したように、環状キャパシタの内外の半径および深さは、使用される電力変換部品および用途の要件によって決定される。
【００３３】
本発明の特定の特徴のみを本明細書で図解し説明してきたが、当業者は多くの修正および変更を思いつくだろう。したがって、添付の請求項は、本発明の真の精神の範囲内にあるような修正および変更の全てを包含するよう意図されている。
【００３４】
本文書では、少なくとも以下の概念を開示した。
概念１．
リングの厚さより実質的に大きな外形を持つ環状リングの形態を有する、巻線フィルムキャパシタからなる電気アセンブリであって、
前記キャパシタの対向端面に配置される導電接触部を有し、
一つまたは複数の電力制御部品を収容するよう選択された内径を有し、
前記電力制御部品は前記キャパシタの内径の内部に配置され、
前記電力制御部品は前記キャパシタ上の前記接触部と電気的に接続されることを特徴とする電気アセンブリ。
概念２．
前記キャパシタの対向端面に配置された電気接触部と前記キャパシタの内径の内部に配置された一つまたは複数の前記電力制御部品との間で取り得る最短の接続経路が得られるように前記キャパシタの厚さが選択され、これによって形成される電気回路の総インダクタンスを最小化することを特徴とする概念１に記載の電気アセンブリ。
概念３．
前記キャパシタの電気接触部と一つまたは複数の前記電力制御部品との間の電気接続が、プリント回路基板または導電熱伝導冷却板を含むがこれらに限定されないリストから選択される方法を用いて実現されることを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念４．
前記電力制御部品のそれぞれから前記キャパシタ上の電気接触部までの接続点が前記キャパシタの内周の周りに等間隔で配置され、前記キャパシタを通して流れる電流によって生じる温度上昇を低減することを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念５．
一つまたは複数の導電熱伝導板が前記キャパシタの一端面または両端面に電気的接続および熱的接続を提供し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念６．
一つまたは複数の導電熱伝導板の間に電気絶縁熱伝導層が配置され、前記キャパシタの一端面または両端面と前記導電熱伝導板との間を電気的に絶縁し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念７．
前記キャパシタの各端面の二つ以上の電気接触部が前記キャパシタの内周の周りに等分配され前記キャパシタの温度上昇を低減することを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念８．
一つまたは複数の導電熱伝導エンドプレートが前記キャパシタの対向端面に接続され、
前記エンドプレートは前記キャパシタの端面よりも実質的に大きく、
前記エンドプレートは互いにオフセットされるように配置され、
前記プレートは、前記電力制御部品に接続するために、前記キャパシタの外周の直径を越えて延出するタブまたはフランジを有しており、
前記電力制御部品は、前記アセンブリの完全な機能を維持する態様で前記エンドプレートに固定されることを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念９．
前記電気アセンブリは、直流および交流の両方の電力流を制御するように設計され、
アセンブリに導入される直流が前記エンドプレート上の前記タブまたはフランジのうち一つまたは複数に接続され、アセンブリ内の直流および交流の組み合わせからの熱放散を最適化することを特徴とする概念８に記載の電気アセンブリ。
概念１０．
前記エンドプレートは、電気絶縁熱伝導層を使用して一つまたは複数の熱伝導冷却板に固定されることを特徴とする概念９に記載の電気アセンブリ。
概念１１．
前記キャパシタの第１端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの第２端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念１２．
前記キャパシタの一端面と接触して配置された導電熱伝導冷却板によって形成される電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入されるかまたは前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの反対端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれるかまたは前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする概念２に記載の電気アセンブリ。
概念１３．
リングの厚さより実質的に大きな外形を持つ環状リングの形態を有する、巻線フィルムキャパシタからなる電気アセンブリであって、
前記キャパシタの対向端面に配置される導電接触部を有し、
一つまたは複数の電力制御部品が前記キャパシタリングの外周の周りに分配され、
前記電力制御部品は前記キャパシタ上の前記接触部と電気的に接続されることを特徴とする電気アセンブリ。
概念１４．
キャパシタの対向端面に配置された電気接触部と前記キャパシタの外周の周りに配置された一つまたは複数の前記電力制御部品との間で取り得る最短の接続経路が得られるように前記キャパシタの厚さが選択され、これによって形成される電気回路の総インダクタンスを最小化することを特徴とする概念１３に記載の電気アセンブリ。
概念１５．
前記キャパシタの電気接触部と一つまたは複数の前記電力制御部品との間の電気接続が、プリント回路基板または導電熱伝導冷却板を含むがこれらに限定されないリストから選択される方法を用いて達成されることを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。
概念１６．
前記電力制御部品のそれぞれから前記キャパシタ上の電気接触部までの接続点が前記キャパシタの外周の周りに等間隔で配置され、前記キャパシタを通して流れる電流によって生じる温度上昇を低減することを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。
概念１７．
一つまたは複数の導電熱伝導板が前記キャパシタの一端面または両端面に電気的接続および熱的接続を提供し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。
概念１８．
一つまたは複数の導電熱伝導板の間に電気絶縁熱伝導層が配置され、前記キャパシタの一端面または両端面と前記導電熱伝導板との間を電気的に絶縁し、
前記電力制御部品が前記アセンブリの完全な機能を維持するように適切に配置されることを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。
概念１９．
前記キャパシタの各端面の二つ以上の電気接触部が前記キャパシタの外周の周りに等分配され前記キャパシタの温度上昇を低減することを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。
概念２０．
一つまたは複数の導電熱伝導エンドプレートが前記キャパシタの対向端面に接続され、
前記エンドプレートは前記キャパシタの端面よりも実質的に大きく、
前記エンドプレートは互いにオフセットされるように配置され、
前記プレートは、前記電力制御部品に接続するために、前記キャパシタの外周の外径を越えて延出するタブまたはフランジを有しており、
前記電力制御部品は、前記アセンブリの完全な機能を維持する態様で前記エンドプレートに固定されることを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。
概念２１．
前記電気アセンブリは、直流および交流の両方の電力流を制御するように設計され、
前記アセンブリに導入される直流が前記エンドプレート上の前記タブまたはフランジのうち一つまたは複数と接続され、前記アセンブリ内の直流および交流の組み合わせからの熱放散を最適化することを特徴とする概念２０に記載の電気アセンブリ。
概念２２．
前記エンドプレートは、電気絶縁熱伝導層を使用して一つまたは複数の熱伝導冷却板に固定されることを特徴とする概念２１に記載の電気アセンブリ。
概念２３．
前記キャパシタの第１端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの第２端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。
概念２４．
前記キャパシタの一端面と接触して配置された導電熱伝導冷却板によって形成される電気接続を通して前記アセンブリに直流が導入されるかまたは前記アセンブリから直流が取り除かれ、
前記キャパシタの反対端面の内径の内部に配置された電気接続を通して前記アセンブリから直流が取り除かれるかまたは前記アセンブリに直流が導入され、
前記キャパシタの内周の周りに直流接続点が等分配され、
電気タブのアレイまたはディスク形状の連続電極を含むがこれらに限定されないリストから直流接触部が選択されることを特徴とする概念１４に記載の電気アセンブリ。