JP2000245171A - 電力用インバータ装置及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板を１枚に集約化して容易に作製し得
る小型で安価な電力用インバータ装置を提供する。 【解決手段】 ヒートシンク１の表面にねじ３により取
付けられた主回路用の電力用半導体モジュール２と、こ
のモジュール２の駆動回路及び該回路を制御する制御回
路が実装され，裏面のコネクタ１７にモジュール２の上
方に突出した各信号ピン７が挿入されてモジュール２に
結合され，モジュール２を覆った回路基板１６と、この
基板１６のねじ３の上方位置に形成された，ねじ３を回
す治具１９の挿通孔１８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力用半導体モジ
ュールをヒートシンクに取付けて形成される電力用イン
バータ装置及びその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力系統の分散形電源としての太
陽光発電システム等に用いられる電力用インバータ装置
は図４に示すように形成され、アルミ等のヒートシンク
１の表面（取付面）に主回路用の電力用半導体モジュー
ル２が複数のねじ３によりねじ止めされて取付けられ
る。

【０００３】モジュール２はＩＧＢＴ，ＦＥＴ等の複数
の電力用半導体のブリッジ回路を内蔵し、図５の平面図
に示すように四隅にねじ３が挿通されるねじ孔４が形成
され、左側に正，負の直流入力端子５_Ｐ，５_Ｎが配設さ
れ、前側に３相の交流出力端子６_Ｕ，６_Ｖ，６_Ｗが配設
され、後側に制御信号の多数の信号ピン７が植設され、
各信号ピン７は上方に突出している。

【０００４】そして、これらの信号ピン７は前記ブリッ
ジ回路の各電力用半導体の駆動回路を実装した駆動回路
基板８の出力側のコネクタ９に挿入され、モジュール２
と基板８とが連結される。

【０００５】さらに、基板８の入力側のコネクタ１０が
フラットケーブル１１を介して制御回路基板１２の出力
側のコネクタ１３に接続され、基板８に基板１２が連結
される。

【０００６】この基板１２には基板８の駆動回路を制御
する小信号の制御回路が実装され、この制御回路の制御
信号に基づき、基板８の駆動回路がモジュール２の各電
力用半導体のベース又はゲートに駆動信号を供給し、こ
の駆動信号により各電力用半導体がスイッチングする。

【０００７】そして、モジュールの直流入力端子５_Ｐ，
５_Ｎは太陽電池の正，負の出力端子に接続され、前記各
電力用半導体のスイッチングにより太陽電池の直流電力
が３相の交流電力に変換され、交流電力が交流出力端子
６_Ｕ，６_Ｖ，６_Ｗから負荷等に給電される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の電力用イン
バータ装置は、モジュール２の各電力用半導体の駆動回
路及びその制御回路が別個の回路基板８，１２に実装さ
れ、モジュール２に２枚の回路基板８，１２を縦列に連
結して形成される。

【０００９】そのため、ヒートシンク１，モジュール２
の設置スペースの他、２枚の回路基板８，１２の設置ス
ペースも必要になり、大型化する。

【００１０】しかも、回路基板として２枚の基板８，１
２が必要で基板コストが高く、その上、基板８，２の間
のフラットケーブル１１等も要するため、安価に形成す
ることができない。

【００１１】そこで、前記の駆動回路及び制御回路を１
枚の回路基板に集約化して実装し、この回路基板をモジ
ュール２の表面側にコネクタ−ピン結合で取付けて一体
化し、小型化及びコストダウンを図ることが考えられ
る。

【００１２】しかし、この場合は駆動回路及び制御回路
を実装した回路基板がモジュール２の表面を覆う大面積
の大形の基板になることから、その作製（組立て）が極
めて困難になる。

【００１３】すなわち、図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）
の作製工程図に示すように、ヒートシンク１を用意し、
その表面上にモジュール２をねじ止めして取付けた後、
モジュール２の各信号ピン７を、駆動回路及び制御回路
を実装した回路基板１４の裏面のコネクタ１５に挿入
し、モジュール２の表面側に回路基板１４を取付けよう
としても、回路基板１４によって各信号ピン７及びコネ
クタ１５が見ずらく、各信号ピン７をコネクタ１５に挿
入することが極めて難しく、インバータ装置の作製が極
めて困難になる。

【００１４】そして、作業効率等の面から、従来は、回
路基板を１枚にしてこの種電力用インバータ装置の小型
化及びコストダウンを図ることができない問題点があ
る。

【００１５】本発明は、回路基板を１枚に集約化して容
易に作製し得る小型で安価な電力用インバータ装置及び
その作製方法を提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の電力用インバータ装置は、ヒートシン
クの表面にねじにより取付けられた主回路用の電力用半
導体モジュールと、このモジュールの駆動回路及び該回
路を制御する制御回路が実装され，裏面のコネクタにモ
ジュールの上方に突出した各信号ピンが挿入されてモジ
ュールに結合され，モジュールを覆った回路基板と、こ
の回路基板のねじの上方位置に形成された，ねじを回す
治具の挿通孔とを備える。

【００１７】したがって、１枚の回路基板を電力用半導
体モジュールの表面側に取付けた電力用インバータ装置
を提供することができ、この場合、回路基板にドライバ
等の治具の挿通孔を形成したため、回路基板のコネクタ
に電力用半導体モジュールの各信号ピンを挿入し、モジ
ュールの表面側に回路基板を設けた状態でモジュールの
表面上にモジュールをセットすれば、回路基板が大形で
モジュールが回路基板で覆われていても、回路基板の挿
通孔に治具を挿通してモジュールをヒートシンクに容易
にねじ止めすることができ、回路基板を１枚に集約化し
て容易に作製し得る小型で安価な電力用インバータ装置
を提供することができる。

【００１８】また、請求項２の電力用インバータ装置の
作製方法は、主回路用の電力半導体モジュールの駆動回
路及び該回路を制御する制御回路が実装されたモジュー
ルより大形の回路基板の裏面のコネクタに、モジュール
から上方に突出した各信号ピンを挿入し、モジュールを
回路基板に結合した後、

【００１９】モジュールをヒートシンクの表面に載置
し、回路基板に形成した挿通孔からドライバ等の治具に
よりねじを回しモジュールをヒートシンクに取付けて作
製する。

【００２０】したがって、大重量のヒートシンクにモジ
ュールを取付ける前に、モジュールの各信号ピンが回路
基板の裏面のコネクタに挿入される。

【００２１】このとき、モジュール及び回路基板が軽量
で扱い易いため、回路基板が大形であっても、各信号ピ
ンのコネクタへの挿入が作業者の手元で容易に行える。

【００２２】そして、各信号ピンをコネクタに挿入して
回路基板をモジュールに結合した後、この結合状態のモ
ジュールをヒートシンクの表面に載置すると、回路基板
にドライバ等の治具の挿通孔が形成されているため、こ
の挿通孔を治具を挿通してモジュールをヒートシンクに
容易にねじ止めすることができる。

【００２３】そのため、回路基板を１枚に集約化して小
型化及びコストダウンを図った電力用インバータ装置を
容易に作製することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態について、
図１ないし図３を参照して説明する。それらの図面にお
いて、図４〜図６と同一符号は同一のものを示し、図１
は装置の斜視図、図２は図１の回路結線図、図３の
（ａ），（ｂ）は図１の作製工程図である。

【００２５】そして、図１に示すように本形態の電力用
インバータ装置は、回路基板として、図６の（ｃ）の回
路基板１４と同様の駆動回路及びその制御回路が実装さ
れた１枚の回路基板１６を備える。

【００２６】この回路基板１６はモジュール２を覆う大
形の基板であり、裏面のコネクタ１７にモジュール２の
各信号ピン７が挿入れてモジュール２に結合され、モジ
ュール２の上部に設けられる。

【００２７】このとき、モジュール２は図２に示すよう
に、３相ブリッジ回路の各アームが電力用半導体Ｑ_１〜
Ｑ_６と逆流防止ダイオードＤ_１〜Ｄ_６との逆並列接続回
路からなり、各電力用半導体Ｑ_１〜Ｑ_６のベース又はゲ
ートが各信号ピン７を介して回路基板１６に接続され
る。

【００２８】また、回路基板１６はヒートシンク１にモ
ジュール２を取付けている各ねじ３の上方位置に、それ
ぞれねじ３を回すドライバ等の治具の挿通孔１８が形成
されている。

【００２９】つぎに、この電力用インバータ装置の作製
（組立て）方法を説明する。まず、図３の（ａ）に示す
ようにモジュール２の各信号ピン７を回路基板１６のコ
ネクタ１７に挿入し、回路基板１６をモジュール２に結
合する。

【００３０】このとき、回路基板１６はモジュール２を
覆う大形基板であるが、モジュール２及び回路基板１６
が共にヒートシンク１に比して極めて軽量で扱い易いた
め、作業者は手元の作業により、各信号ピン７をコネク
タ１７に容易に挿入することができる。

【００３１】そして、各信号ピン７をコネクタ１７に挿
入した後、モジュール２を大重量のヒートシンク１の表
面に載置し、図３の（ｂ）に示すように各挿通孔１８に
ドライバ等の治具１９を挿入してねじ３を回し、モジュ
ール２をヒートシンク１にねじ止めして取付け、インバ
ータ装置を作製する。

【００３２】したがって、回路基板１６が作製の支障に
ならず、駆動回路及び制御回路を１枚の回路基板１６に
実装した小型で安価な電力用インバータ装置を作業効率
よく作製することができ、とくに、絶縁性等の面から、
駆動回路と制御回路を同一基板に実装することが可能な
主に小容量の電力用インバータ装置及びその作製に著し
い効果を奏する。

【００３３】そして、ヒートタンク１，モジュール２の
形状，寸法及びねじ３の数，位置等はどのようであって
もよく、本発明は、種々の電力用インバータ装置及びそ
の作製に適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１に記載された電力用インバータ装置は、
駆動回路及び制御回路を１枚の回路基板１６に実装し、
この回路基板１６を電力用半導体モジュール２の表面上
に設けた小型で安価な電力用インバータ装置を提供する
ことができる。

【００３５】そして、回路基板１６にドライバ等の治具
１９の挿通孔１８を形成したため、回路基板１６の裏面
のコネクタ１７にモジュール２の各信号ピン７を挿入
し、モジュール２の表面側に回路基板１６を取付けた状
態でモジュール２の表面上にモジュール２をセットすれ
ば、回路基板１６が大形でモジュール２が回路基板１６
で覆われていても、回路基板１６の挿通孔１８に治具１
９を挿通してモジュール２をヒートシンク１に容易にね
じ止めすることができ、回路基板１６を１枚に集約化し
て容易に作製し得る小型で安価な電力用インバータ装置
を提供することができる。

【００３６】つぎに、請求項２の場合は、ヒートシンク
１にモジュール２を取付ける前に、モジュール２の各信
号ピン７が回路基板１６の裏面のコネクタ１７に挿入さ
れ、このとき、モジュール２及び回路基板１６が軽量で
扱い易いため、回路基板１６が大形であっても、各信号
ピン７のコネクタ１７への挿入を作業者の手元で容易に
行うことができる。

【００３７】そして、各信号ピン７をコネクタ１７に挿
入して回路基板１６をモジュール２に結合した後、この
結合状態のモジュール２をヒートシンク１の表面に載置
すると、回路基板１６にドライバ等の治具１９の挿通孔
１８が形成されているため、この挿通孔１８に治具１９
を挿通してモジュール２をヒートシンク１に容易にねじ
止めすることができ、小型かつ安価な電力用インバータ
装置を作業効率よく容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の斜視図である。

【図２】図１の回路結線図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は図１の作製工程図である。

【図４】従来例の斜視図である。

【図５】図４の電力用半導体モジュールの平面図であ
る。

【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本願の課題説明用の
作製工程図である。

【符号の説明】

１ ヒートシンク ２ 電力用半導体モジュール ３ ねじ １６ 回路基板 １７ コネクタ １８ 挿通孔 １９ 治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栄 紀雄 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 BB07 CA01 CB05 CC23 HA03 HA04 HA05 HA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒートシンクの表面にねじにより取付け
   られた主回路用の電力用半導体モジュールと、 前記モジュールの駆動回路及び該回路を制御する制御回
   路が実装され，裏面のコネクタに前記モジュールの上方
   に突出した各信号ピンが挿入されて前記モジュールに結
   合され，前記モジュールを覆った回路基板と、 前記回路基板の前記ねじの上方位置に形成された，前記
   ねじを回すドライバ等の治具の挿通孔とを備えたことを
   特徴とする電力用インバータ装置。
2. 【請求項２】 主回路用の電力半導体モジュールの駆動
   回路及び該回路を制御する制御回路が実装された前記モ
   ジュールより大形の回路基板の裏面のコネクタに、前記
   モジュールから上方に突出した各信号ピンを挿入し、前
   記モジュールを前記回路基板に結合した後、 前記モジュールをヒートシンクの表面に載置し、前記回
   路基板に形成した挿通孔からドライバ等の治具により前
   記ねじを回して前記モジュールを前記ヒートシンクに取
   付けることを特徴とする電力用インバータ装置の作製方
   法。