(57)【要約】【課題】電力変換装置で用いる導体の使用銅材量を少なくして軽量化，低コスト化を図る。【解決手段】電力用半導体素子１５ａ〜１５ｃと直流平滑用コンデンサ３ａ〜３ｄの第１電位とを接続する第１導体１７ａを板状に形成してその一部を切り抜く一方、上記素子１５ａ〜１５ｃとコンデンサ３ａ〜３ｄの第２電位とを接続する第２導体１８ａも板状とし、両導体を互いに近接して配置する。特に、第２導体１８ａを第１導体１７ａの切り抜いた部分に埋め込める大きさに形成することで軽量化，形状の単純化を図り、コストを低減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置の電力用半導体素子に、その直流部の直流平滑用コンデンサとヒューズとを接続するための電力変換装置の導体構造において、
前記電力用半導体素子と前記直流平滑用コンデンサの第１電位とを接続する第１導体を一部が切り抜かれた板状にするとともに、前記直流平滑用コンデンサの第２電位と前記ヒューズとを接続する第２導体を板状とし、この第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分に第１導体と近接して配置することを特徴とする電力変換装置の導体構造。
【請求項２】
前記第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分よりも小さい形状とすることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の導体構造。
【請求項３】
前記第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分に埋め込み、第１，第２導体がほぼ同一平面となるように配置することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置の導体構造。
【請求項４】
前記第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分よりも大きい形状とし、第１導体と近接してほぼ並行に配置することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の導体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力用半導体モジュールを用いた電力変換装置の導体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に電力変換装置の代表例である、直流から交流に変換するインバータの主回路図を示す。同図の符号１は交流電源、２は交流を直流に変換する整流部、３は直流平滑用コンデンサで、通常大容量の電解コンデンサが使用される。４はモータなどの負荷、５は直流から交流に変換するインバータ部で、整流部２およびインバータ部５は複数の電力用半導体で構成される。また、インバータ部５の符号６はＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）、７はこれと逆並列に接続されているダイオードであり、これらが６回路で構成されている。また、整流部２はダイオード整流器回路としたが、インバータ部５と同様の回路構成とする場合もある。
【０００３】
電力用半導体モジュールは通常、上下アーム２素子分を１組とするか、または６素子分を１組としており、通常コンバータまたはインバータを構成する場合に、素子の並列接続を実施しないときは、２素子入りのモジュールを３並列接続するか、または６素子入りのものをそのまま使用する。また、ヒューズ８は、電解コンデンサ３や整流部２またはインバータ部５の電力用半導体素子が故障し過電流が流れたときに、二次被害を防止するために接続されており、図示のように電解コンデンサ３の負電位側と直流のｎライン１６との間に挿入される（電解コンデンサ３の正電位側と直流のｐライン１７との間に挿入する場合もあるが、機能的には同じなので説明は省略する）ことが多い。
【０００４】
図４に２素子入り電力用半導体モジュールの外観図を示す。
１１は正側直流出力端子（Ｐ端子）、１２は負側直流出力端子（Ｎ端子）、１３は負荷出力端子（Ｕ端子）である。また、図３において、１４はスナバ回路で、ＩＧＢＴのスイッチング時に発生する過電圧を防止し、２素子入りのモジュールを使用する場合は図５（ａ）のようにコンデンサのみのＣスナバ回路、または図５（ｂ）のようなコンデンサ，ダイオード，抵抗より構成されるＲＣＤスナバ回路が、各素子Ｐ−Ｎ端子間に接続されるのが普通である。
【０００５】
図６に複数の電解コンデンサ（４並列）と３相分の電力用半導体モジュール（２素子入りモジュール３台）とヒューズとを結線したスタック構造図を示し、図７に図６に対応する回路図を示す。３ａ〜３ｄは４並列接続された電解コンデンサ、１４ａ〜１４ｃはスナバコンデンサ、８はヒューズ、１５ａ〜１５ｃは２素子入りＩＧＢＴモジュールで放熱器２０上に設置される。また、１６はＮライン用導体、１７はＰライン用導体、１８はヒューズ８と４並列の電解コンデンサ３の負電位側端子とを結線する導体、１９ａ〜１９ｃは３相出力用の導体である。
【０００６】
通常、ＩＧＢＴがスイッチングする際のサージ電圧の抑制やスナバコンデンサ容量の低減化を図るためには、電解コンデンサ３とＩＧＢＴモジュール１５間の配線インダクタンスを低減させる必要があり、そのために図６のようにＰライン用導体１７とＮライン用導体１６、およびＰライン用導体１７と導体１８とは、図示されない絶縁材を挟んだラミネート構造（並行平板構造）にするのが一般的である。なお、上記のようなスタック構造は、例えば非特許文献１や特許文献１などに開示されている。
【非特許文献１】富士電機製品カタログ「オールＩＧＢＴ式ＵＰＳ６０００Ｄシリーズ  富士大容量ＵＰＳ  １００〜１５００ＫＶＡ」
【特許文献１】特開平１１−０９８８１５号（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に示すように、導体をラミネート構造にしたスタックの場合、導体部の低インダクタンス化の効果はあるが、その一方で銅材が多くなることからコストアップ，重量アップするという問題があり、さらに各導体間には絶縁材が必要となることから、その分コストアップするという問題も発生する。加えて、導体１７と導体１８に電解コンデンサを接続する際、導体１７と導体１８とは同一平面上にないため、電解コンデンサとの接続部分の導体構造が複雑になったり、電解コンデンサの正側電極と負側電極の高さを変えるなどの処置が必要になるため、その分だけコストアップになるという問題も発生する。
したがって、この発明の課題は導体構造の簡単，軽量化を図り、低コスト化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、請求項１の発明では、電力変換装置の電力用半導体素子に、その直流部の直流平滑用コンデンサとヒューズとを接続するための電力変換装置の導体構造において、前記電力用半導体素子と前記直流平滑用コンデンサの第１電位とを接続する第１導体を一部が切り抜かれた板状にするとともに、前記直流平滑用コンデンサの第２電位と前記ヒューズとを接続する第２導体を板状とし、この第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分に第１導体と近接して配置することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１の発明においては、前記第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分よりも小さくすることができ（請求項２の発明）、これら請求項１または２の発明においては、前記第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分に埋め込み、第１，第２導体がほぼ同一平面となるように配置することができる（請求項３の発明）。また、上記請求項１の発明においては、前記第２導体を前記第１導体の切り抜かれた部分よりも大きくし、第１導体と近接してほぼ並行に配置することができる（請求項４の発明）。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、導体部分の配線インダクタンス値の増加を抑制しつつ、従来のラミネート構造の導体に比べて銅材や製造工数を削減できるので装置の軽量化，製造の簡素化が可能となり、低コスト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
これは、図６に示す従来例に対し、Ｐライン導体１７の一部を長方形状に切り抜いた形状とし（１７ａ）、ヒューズ８と電解コンデンサ３の負電位側端子とを結線する導体を、その切り抜いた形状より面積的に小さい形状とし（１８ａ）、導体１７ａの切り抜かれた箇所に導体１８ａをはめ込み、電解コンデンサ３ａ〜３ｄを導体１７ａと１８ａとの間に接続して構成したものである。
【００１２】
上記のような構成とすることにより、導体１８ａは導体１７ａを製作する際に切り抜いた銅材で製作できるため、低コスト化が実現できる。また、導体１７ａと１８ａとを同一平面上に設置できるため、各導体と電解コンデンサとの接続の際に導体の特殊な加工や、電極形状が特殊仕様の電解コンデンサを用いなくても済み、この観点からも低コスト化が可能となる。
【００１３】
また、導体のインダクタンス値については、導体１７ａと１８ａを従来のようにラミネート構造にしていない分増加するが、図１の構成にした場合、図７に示す電流ｉｐとｉｎの大部分は図１の矢印のように、すなわちｉｎは導体１８ａの右端および左端（ｉｎ１，ｉｎ２）に沿って、またｉｐ１，ｉｐ２はそれぞれｉｎ１，ｉｎ２が流れている近傍に集中的に流れるため、電流ｉｐとｉｎによって発生する磁界が互いに打ち消し合い、インダクタンス値は小さくなる。
【００１４】
図２に第２の実施の形態を示す。
図からも明らかなように、図１の導体１７ａが「ロ」の字形であるのに対し、「コ」の字形（１７ｂ）にした点が特徴である。原理や効果については図１と同様である。
図１，図２の導体１８ａ，１８ｂを、低コスト化のため導体１７ａ，１７ｂを切り抜いた銅材を用いて製作（流用）し、両導体をほぼ同一平面内に配置することを想定しているが、必ずしもこのようにする必要はなく、別の銅材を用いるだけでなく、その大きさを切り抜いた部分より多き目にし、２つの導体間に或る絶縁距離（段差）をもたせて配置するようにしても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す構成図
【図３】インバータ主回路の一般的な例を示す回路図
【図４】２素子入りモジュールの外観図
【図５】スナバ回路の一般的な例を示す回路図
【図６】電力変換装置の従来のスタック構造例を示す構成図
【図７】図６の主回路を示す回路図
【符号の説明】
【００１６】
１…交流電源、２…整流部、３，３ａ〜３ｄ…直流平滑用コンデンサ、４…負荷（モータ）、５…インバータ部、６…ＩＧＢＴ、７…ダイオード、８…ヒューズ、１１…正側直流出力端子、１２…負側直流出力端子、１３…負荷出力端子、１４ａ〜１４ｄ…スナバコンデンサ、１５ａ〜１５ｄ…ＩＧＢＴモジュール、１６…Ｎライン用導体、１７，１７ａ…Ｐライン用導体、１８…導体、１９ａ〜１９ｄ…３相出力用導体、２０…放熱器。
【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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