JP2000341961A - ３レベルインバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配線構造に寄生するインダクタンスの影響を抑
制すること。 【解決手段】第１〜第４のスイッチング素子、第１，第
２の結合ダイオード、これらを冷却し導体を兼ねたヒー
トシンク、絶縁ディスクを積層してなるスタックと、第
１，第２の結合ダイオードの接続点と直流電圧源の中間
電位点を接続する第１の導体と、第１のスイッチング素
子と直流電圧源の正電位側を接続する第２の導体と、第
４のスイッチング素子と直流電圧源の負電位側を接続す
る第３の導体とからなり、第２の導体を、第１のスイッ
チング素子の正電位側からスタック軸に対して直角にた
ち上げ、スタック軸に対して平行を維持して中央に寄せ
た配置とし、第３の導体を、第４のスイッチング素子の
負電位側からスタック軸に対して直角にたち上げ、スタ
ック軸に対して平行を維持して中央に寄せた配置とし、
第１の導体を、第２と第３の導体が挟むようにして平行
並走した配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主スイッチング素
子と結合ダイオードを平型圧接素子とした３レベルイン
バータ装置に係り、特に配線構造に寄生するインダクタ
ンスの影響を抑制するようにした３レベルインバータ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インバータ装置は、例えば圧延
プラントのミル・ファン・ポンプ、その他に使用される
誘導電動機を可変速駆動するための手段として多く用い
られている。

【０００３】従来から、この種のインバータ装置の主回
路としては、スイッチング素子を２直列に接続した、い
わゆる２レベルインバータ装置が用いられてきている。

【０００４】この２レベルインバータ装置では、上下ア
ームの各スイッチング素子には、大電流が流れると共
に、スイッチング素子のオフ時には、高電圧が印加され
ることがある。そして、この電圧は、回路の配線による
インダクタンスが大きくなるほど高くなり、この配線イ
ンダクタンスを低減するために、最近では、例えば“特
願平６−０９３６２０号”、“特願平６−３６０３０
号”、“特開平１０−１６４８５７号”に記載されてい
るように、幅広導体板と絶縁物とを積層する構成のもの
が提案されてきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの提案は、モジ
ュール型のスイッチング素子における配線構造のインダ
クタンスを低減することにあるが、圧接保持が必要な平
型のスイッチング素子を適用したインバータ回路構造に
おけるインダクタンスの低減に対しては、充分な配慮が
なされていない。

【０００６】特に、近年、大容量化に対応した回路とし
て、スイッチング素子を４直列に接続した、いわゆる３
レベルインバータ装置が適用されてきている。

【０００７】図１４は、この種の従来の３レベルインバ
ータ装置の主回路（アーム）構成例を示す回路図であ
る。

【０００８】図１４に示すように、３レベルインバータ
装置１は、各相の主回路（アーム）２ａ，２ｂ，２ｃ、
３ａ，３ｂが、直流電圧源の正電位側Ｐと負電位側Ｎと
の間に、４個の主スイッチング素子５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄの直列回路を接続し、主スイッチング素子５ｂおよ
び５ｄの接続点より交流端子を導出して、駆動対象であ
る誘導電動機４を接続している。

【０００９】また、主スイッチング素子５ａおよび５ｂ
の接続点と直流電圧源の中間電位点（直流電圧源の正電
位側Ｐと負電位側Ｎとの間に直列接続した２個の平滑コ
ンデンサー３ａおよび３ｂの接続点）Ｃとの間に結合ダ
イオード７ａを接続し、主スイッチング素子５ｃおよび
５ｄの接続点と直流電圧源の中間電位点Ｃとの間に結合
ダイオード７ｂを接続している。

【００１０】さらに、主スイッチング素子５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄと並列に、還流ダイオード６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄをそれぞれ接続している。

【００１１】ここで、主スイッチング素子５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄとして、圧接保持が必要な平型のスイッチン
グ素子を適用する場合、前述した幅広導体板と絶縁物と
を積層する技術を流用することができない。

【００１２】すなわち、圧接型素子は、モジュール型の
ように電極端子が平面内にあるわけでなく、ディスク状
の両面がアノード極とカソード極の電極となっているた
め、従来のように導体板と絶縁物との積層体による低イ
ンダクタンス化をそのまま採用できないからである。

【００１３】また、３レベルインバータ装置では、結合
ダイオード７ａ，７ｂが付加されるため、主スイッチン
グ素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと還流ダイオード６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄとに加えて、結合ダイオード７ａ，７
ｂの加圧保持を構成する必要があり、この時、３レベル
インバータ装置を構成する導体接続は、立体的に錯綜す
ることになることにも起因する。

【００１４】次に、従来技術のその他の課題について、
図１５乃至図１７を用いて説明する。

【００１５】図１５は、各アームに対応した直流クラン
プスナバ回路１７における不具合を説明する３レベルイ
ンバータ装置のアーム周りを示す回路図である。

【００１６】なお、ここでは説明の便宜上、平滑コンデ
ンサー３ａ，３ｂと直流クランプスナバ回路１７を図示
している。

【００１７】図１５において、直流クランプスナバ回路
１７は、３レベルインバータ装置を構成する平滑コンデ
ンサー３ａ，３ｂから、各相の主スイッチング素子５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄまでの配線導体のインダクタンス
のエネルギーの吸収のため、各相に対して、正極と中性
点との間に、第１，第２のダイオード１４ａ，１４ｂ、
第１，第２のコンデンサー１５ａ，１５ｂ、第１，第２
の放電抵抗１６ａ，１６ｂを、図示のように接続して構
成される。

【００１８】ここでは、主スイッチング素子５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄを回る電流ルートで発生する配線インダ
クタンスの最小化の他に、正極側と負極側の配線ルート
に伴なうインダクタンスの均等化が重要となる。

【００１９】すなわち、この直流クランプスナバ回路１
７によりインダクタンスが異なると、それによって発生
するサージ電圧が異なることになる。

【００２０】図１６は、図１５に対応した直流クランプ
スナバ回路１７の一つの実装図である。

【００２１】なお、ここでは説明の便宜上、本発明の基
本構造の第１の導体３３、第２の導体３２ａ、第３の導
体３２ｂの構成で説明するが、ここで述べたいのは、正
極側と負極側のクランプ回路の接続形態が異なる場合の
実装上の問題を指摘することを目的とするものであり、
従来例という主旨ではない。

【００２２】図１６において、正極側の直流クランプス
ナバ回路１７において、第１のダイオード１４ａと第１
のコンデンサー１５ａとの接続点は、第１の放電抵抗１
６ａを介して正極側にクランプされる。

【００２３】また、負極側の直流クランプスナバ回路１
７において、第２のダイオード１４ｂと第２のコンデン
サー１５ｂとの接続点は、第２の放電抵抗１６ｂを介し
て中性点側にクランプされる。

【００２４】実装構造では、図１６に示すように、正極
側の直流クランプスナバ回路１７の接続は、第１のダイ
オード１４ａのアノード側が第２の導体３２ａに取り付
けられ、第１のダイオード１４ａのカソードが第１のコ
ンデンサー１５ａに接続され、第２のコンデンサーの他
の電極が第１の導体３３に接続される。

【００２５】また、負極側の直流クランプスナバ回路１
７の接続は、第２のダイオード１４ｂのアノード側が、
導体３５ｂを介して第１の導体３３に取り付けられ、第
２のダイオード１４ｂのカソードが第１のコンデンサー
１５ｂに接続され、第２のコンデンサーの他の電極が第
２の導体３２ｂに接続される。

【００２６】図１７は、図１５に対応した直流クランプ
スナバ回路１７のもう一つの実装図である。

【００２７】すなわち、図１７において、第２のダイオ
ード１４ｂを第１の導体３３に直接取り付けた点が、図
１６と異なっている。

【００２８】いずれの実装構造も、直流クランプスナバ
回路１７周りで発生する構造の寄生インダクタンスを最
小にすることを考慮しているが、接続導体等の部品が同
一形状にならないため、それぞれの直流クランプスナバ
回路１７に寄生するインダクタンスは若干異なることに
なる。

【００２９】以上のように、主回路のスイッチング素子
として圧接型スイッチング素子を適用した従来の３レベ
ルインバータ装置においては、配線構造に寄生するイン
ダクタンスの影響を抑制することができないという問題
がある。

【００３０】本発明の目的は、配線構造に寄生するイン
ダクタンスの影響を抑制することが可能な３レベルイン
バータ装置を提供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、直流電圧源の正電位側と負
電位側との間に、第１，第２，第３，第４のスイッチン
グ素子の直列回路を接続し、第２および第３のスイッチ
ング素子の接続点より交流端子を導出し、第１および第
２のスイッチング素子の接続点と直流電圧源の中間電位
点との間に第１の結合ダイオードを接続し、第３および
第４のスイッチング素子の接続点と直流電圧源の中間電
位点との間に第２の結合ダイオードを接続してなり、第
１，第２，第３，第４のスイッチング素子と第１および
第２の結合ダイオードとを平型圧接素子とした３レベル
インバータ装置において、第１，第２，第３，第４のス
イッチング素子と、第１および第２の結合ダイオード
と、これらを冷却しかつ導体を兼ねたヒートシンクと、
絶縁ディスクとを積層してなるスタックと、第１および
第２の結合ダイオードの接続点と直流電圧源の中間電位
点との間を接続する第１の導体と、第１のスイッチング
素子と直流電圧源の正電位側との間を接続する第２の導
体と、第４のスイッチング素子と直流電圧源の負電位側
との間を接続する第３の導体とからなり、第２の導体
を、第１のスイッチング素子の正電位側からスタック軸
に対して直角にたち上げ、当該スタック軸に対してほぼ
平行を維持して中央に寄せた配置とし、第３の導体を、
第４のスイッチング素子の負電位側からスタック軸に対
して直角にたち上げ、当該スタック軸に対してほぼ平行
を維持して中央に寄せた配置とし、第１の導体を、第２
と第３の導体が挟むようにしてほぼ平行並走した配置と
している。

【００３２】従って、請求項１の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、第１，第２，第３，第４のスイッ
チング素子と、第１および第２の結合ダイオードとを、
平型圧接素子とした場合に、第１の導体（中性点接続導
体）と第２の導体（正極接続導体）と第３の導体（負極
接続導体）とが平行並走となるように主回路導体を構成
することにより、３レベルインバータ装置の各動作モー
ドでの電流ルートにおいて、この平行並走部分は必ず互
いに逆方向の電流が流れるため、相互インダクタンスに
よる自己インダクタンスの相殺があり、総合インダクタ
ンスを最小化することができる。特に、スイッチング素
子と結合ダイオードの圧接条件が同様な場合、スタック
を同一とすることができるため、これに対応することが
できる。

【００３３】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明の３レベルインバータ装置において、第１および
第２のスイッチング素子の接続点と第１の結合ダイオー
ドの正電位側との間を接続する第４の導体と、第３およ
び第４のスイッチング素子の接続点と第２の結合ダイオ
ードの負電位側との間を接続する第５の導体とを備え、
第４の導体を、第１および第２のスイッチング素子間
と、第１の結合ダイオードの正電位側とからスタック軸
に対して直角にたち上げ、第２の導体に対してほぼ平行
を維持するように配置し、第５の導体を、第３および第
４のスイッチング素子間と、第２の結合ダイオードの正
電位側とからスタック軸に対して直角にたち上げ、第３
の導体に対してほぼ平行を維持するように配置してい
る。

【００３４】従って、請求項２の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、主回路のスイッチング素子として
平型素子を採用すると、スタック構成した後に、回路を
構成するための接続導体が必要となるが、３レベルイン
バータ装置の各動作モードで、電流方向が互いに対向す
る組み合わせとなるように、スタック内接続導体を構成
することにより、３レベルインバータ装置の各動作モー
ドで、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの
相殺が行なわれ、総合インダクタンスを最小化すること
ができる。

【００３５】さらに、請求項３の発明では、上記請求項
１の発明の３レベルインバータ装置において、第２のス
イッチング素子の負電位側と交流端子との間を接続する
第６の導体と、第３のスイッチング素子の正電位側と接
続点との間を接続する第７の導体と、第２および第３の
スイッチング素子の接続点から引き出される交流導体と
を備え、第６の導体を、第２のスイッチング素子の負電
位側からスタック軸に対して直角にたち上げ、当該スタ
ック軸に対してほぼ平行を維持するようにして中央で交
流導体に接続し、第７の導体を、第３のスイッチング素
子の正電位側からスタック軸に対して直角にたち上げ、
当該スタックに対してほぼ平行を維持するようにして中
央で交流導体に接続し、第２および第３のスイッチング
素子のスナバコンデンサーの間を割り入るように配置し
ている。

【００３６】従って、請求項３の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、回路的に第２のスイッチング素子
と第３のスイッチング素子との接続点から引き出される
交流導体を、第２のスイッチング素子と第３のスイッチ
ング素子に対応したクランプコンデンサー間を通す構成
とし、この第２のクランプコンデンサーのケース電位を
第２のスイッチング素子の負極側電位とし、第３のクラ
ンプコンデンサーのケース電位を第３のスイッチング素
子の正極側電位とすることにより、交流導体と、第２と
第３のクランプコンデンサーのケース電位は同一とな
り、電気的に絶縁が不要なためこれらを接近させること
ができ、ユニットを小型化することができる。また、ク
ランプスナバ回路におけるコンデンサーとスイッチング
素子との接続を兼ねることができる。

【００３７】一方、請求項４の発明では、直流電圧源の
正電位側と負電位側との間に、第１，第２，第３，第４
のスイッチング素子の直列回路を接続し、第２および第
３のスイッチング素子の接続点より交流端子を導出し、
第１および第２のスイッチング素子の接続点と直流電圧
源の中間電位点との間に第１の結合ダイオードを接続
し、第３および第４のスイッチング素子の接続点と直流
電圧源の中間電位点との間に第２の結合ダイオードを接
続してなり、第１，第２，第３，第４のスイッチング素
子と第１および第２の結合ダイオードとを平型圧接素子
とした３レベルインバータ装置において、第１，第２，
第３，第４のスイッチング素子と、これらを冷却しかつ
導体を兼ねたヒートシンクと、絶縁ディスクとを積層し
てなる第１のスタックと、第１および第２の結合ダイオ
ードと、これらを冷却しかつ導体を兼ねたヒートシンク
と、絶縁ディスクとを積層してなる第２のスタックと、
第１および第２の結合ダイオードの接続点と直流電圧源
の中間電位点との間を接続する第１の導体と、第１のス
イッチング素子と直流電圧源の正電位側との間を接続す
る第２の導体と、第４のスイッチング素子と直流電圧源
の負電位側との間を接続する第３の導体と、第１，第
２，第３の導体を、第１の導体を第２と第３の導体が挟
むようにしてほぼ平行並走した配置としている。

【００３８】従って、請求項４の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、第１，第２，第３，第４のスイッ
チング素子と、第１および第２の結合ダイオードとを、
平型圧接素子とした場合に、第１の導体（中性点接続導
体）と第２の導体（正極接続導体）と第３の導体（負極
接続導体）とが平行並走となるように主回路導体を構成
することにより、３レベルインバータ装置の各動作モー
ドでの電流ルートにおいて、この平行並走部分は必ず互
いに逆方向の電流が流れるため、相互インダクタンスに
よる自己インダクタンスの相殺があり、総合インダクタ
ンスを最小化することができる。特に、スイッチング素
子と結合ダイオードの圧接条件が異なる場合、スタック
を別々にする必要があり、これに対応することができ
る。

【００３９】また、請求項５の発明では、上記請求項１
または請求項４の発明の３レベルインバータ装置の各相
に対して、直流電圧源の正電位側と直流電圧源の中間電
位点との間に、第１のダイオードおよび第１のコンデン
サーを直列に接続し、かつ当該第１のダイオードと並列
に放電用抵抗を接続してなる正極側スナバ回路と、直流
電圧源の負電位側と直流電圧源の中間電位点との間に、
第２のダイオードおよび第２のコンデンサーを直列に接
続し、かつ当該第２のダイオードと並列に放電用抵抗を
接続してなる負極側スナバ回路とを備え、第１の導体を
中心としてほぼ左右対称に、第１のダイオード、第２の
ダイオード、第１のコンデンサー、第２のコンデンサー
をそれぞれ配置し、第２の導体に、第１のダイオードの
アノードを直接または冷却用ヒートシンクを介して取り
付け、第１のダイオードのカソードを、第８の導体を用
いて第１のコンデンサーの一方の電極に接続し、当該第
１のコンデンサーの他方の電極を、第９の導体を用いて
第１の導体と接続し、第３の導体に、第２のダイオード
のカソードを直接または冷却用ヒートシンクを介して取
り付け、第２のダイオードのアノードを、第１０の導体
を用いて第２のコンデンサーの一方の電極に接続し、当
該第２のコンデンサーの他方の電極を、第１１の導体を
用いて第１の導体と接続している。

【００４０】従って、請求項５の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、３レベルインバータ装置の各相に
対応したコンデンサー・ダイオード・抵抗から構成され
る正側と負側の直流クランプスナバ回路において、スイ
ッチング素子直近で、しかもスイッチング素子から引き
回されてきた第２の導体（正極接続導体）に直流スラン
プスナバ回路のダイオードのアノードを直接取り付け、
また第３の導体（負極接続導体）に直流クランプスナバ
回路のダイオードのカソードを直接取り付けることによ
り、接続配線を削除することができ、インダクタンスを
低減し、正極側と負極側の直流クランプスナバ回路に寄
生する構造インダクタンスを均一にすることができる。
また、必要に応じて、導体とダイオードとの間に冷却用
のヒートシンクを挿入することにより、同じ作用を得る
ことができる。さらに、第１の導体を中心として左右対
称に、第１のダイオード、第２のダイオード、第１のコ
ンデンサー、第２のコンデンサーをそれぞれ配置し、接
続することにより、部品の共通化、組み立て性の向上、
配置デザインを向上することができる。

【００４１】さらに、請求項６の発明では、上記請求項
１または請求項４の発明の３レベルインバータ装置の各
相に対して、直流電圧源の正電位側と直流電圧源の中間
電位点との間に、第１のダイオードおよび第１のコンデ
ンサーを直列に接続し、かつ当該第１のダイオードと並
列に放電用抵抗を接続してなる正極側スナバ回路と、直
流電圧源の負電位側と直流電圧源の中間電位点との間
に、第２のダイオードおよび第２のコンデンサーを直列
に接続し、かつ当該第２のダイオードと並列に放電用抵
抗を接続してなる負極側スナバ回路とを備え、第１の導
体を中心としてほぼ左右対称に、第１のダイオード、第
２のダイオード、第１のコンデンサー、第２のコンデン
サーをそれぞれ配置し、第１の導体に、第１のダイオー
ドのカソードを直接または冷却用ヒートシンクを介して
取り付け、第１のダイオードのアノードを、第８の導体
を用いて第１のコンデンサーの一方の電極に接続し、当
該第１のコンデンサーの他方の電極を、第９の導体を用
いて第２の導体と接続し、第１の導体に、第２のダイオ
ードのアノードを直接または冷却用ヒートシンクを介し
て取り付け、第２のダイオードのカソードを、第１０の
導体を用いて第２のコンデンサーの一方の電極に接続
し、当該第２のコンデンサーの他方の電極を、第１１の
導体を用いて第３の導体と接続している。

【００４２】従って、請求項６の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、３レベルインバータ装置の各相に
対応したコンデンサー・ダイオード・抵抗から構成され
る正側と負側の直流クランプスナバ回路において、スイ
ッチング素子直近で、しかもスイッチング素子から引き
回されてきた直流電源の第１の導体（中性点接続導体）
に正側と負側の直流クランプのダイオード取り付けるこ
とにより、接続配線を削除することができ、インダクタ
ンスを低減し、正極側と負極側の直流クランプスナバ回
路に寄生する構造インダクタンスを均一にすることがで
きる。また、必要に応じて、導体とダイオードとの間に
冷却用のヒートシンクを挿入することにより、同じ作用
を得ることができる。さらに、第１の導体を中心として
左右対称に、第１のダイオード、第２のダイオード、第
１のコンデンサー、第２のコンデンサーをそれぞれ配置
し、接続することにより、部品の共通化、組み立て性の
向上、配置デザインを向上することができる。

【００４３】一方、請求項７の発明では、上記請求項５
または請求項６の発明の３レベルインバータ装置におい
て、第９および第１１の導体を幅広の平板とし、第１の
ダイオード、第２のダイオード、およびその接続導体で
ある第８の導体、第１０の導体の領域を含むようにして
いる。

【００４４】従って、請求項７の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、第１および第２のコンデンサーと
主回路導体である第１の導体、あるいは第２と第３の導
体との接続配線である第９および第１１の導体を幅広の
平板とし、第１のダイオードとコンデンサーとを接続す
る第８の導体、あるいは第２のダイオードとコンデンサ
ーとを接続する第１０の導体の領域を含むようにするこ
とにより、第９の導体および、第１１の導体に対向する
第８の導体と第１のダイオード、第１０の導体と第２の
ダイオードの電流の流れは逆向きとなり、正極側と負極
側のクランプスナバ回路の配線インダクタンスを低減す
ることができる。

【００４５】また、請求項８の発明では、上記請求項５
または請求項６の発明の３レベルインバータ装置におい
て、第８および第１０の導体を幅広の平板とし、かつ第
９の導体と第１１の導体とほぼ平行の関係にしている。

【００４６】従って、請求項８の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、第８および第１０の導体も幅広の
平板とし、第９の導体と第１１の導体とを平行の関係に
することにより、正極側と負極側のクランプスナバ回路
の配線インダクタンスを、上記請求項７の発明の場合よ
りも一層最小化することができる。

【００４７】一方、請求項９の発明では、上記請求項１
または請求項４の発明の３レベルインバータ装置におい
て、第１の導体と第２の導体と第３の導体の並走領域に
おいて、それぞれの導体間の電気的な絶縁を、エポキシ
コーティング導体や、導体間に固体絶縁物を積層した構
成、あるいはエポキシモールド等の一体成形で構成して
いる。

【００４８】従って、請求項９の発明の３レベルインバ
ータ装置においては、第１の導体と第２の導体と第３の
導体の並走領域において、それぞれの導体間の電気的な
絶縁を、エポキシコーティング導体や、導体間に固体絶
縁物を積層した構成、あるいはエポキシモールド等の一
体成形で構成することにより、第１と第２と第３の各導
体間の距離を最小化して、この部分で発生する相互イン
ダクタンスを最大化し、自己インダクタンスの相殺を最
大化して、総合インダクタンスを最小化することができ
る。

【００４９】また、請求項１０の発明では、上記請求項
２の発明の３レベルインバータ装置において、第４の導
体と第５の導体は、第２の導体と第３の導体の並走領域
において、それぞれの導体間の電気的な絶縁を、エポキ
シコーティング導体や、導体間に固体絶縁物を積層した
構成、あるいはエポキシモールド等の一体成形で構成し
ている。

【００５０】従って、請求項１０の発明の３レベルイン
バータ装置においては、第２の導体と第３の導体の並走
領域において、第４と第５の導体のそれぞれの導体間の
電気的な絶縁を、エポキシコーティング導体や、導体間
に固体絶縁物を積層した構成、あるいはエポキシモール
ド等の一体成形で構成することにより、電流が対向する
部分の空間距離を最小化して、そこで発生する相互イン
ダクタンスを最大化し、自己インダクタンスの相殺を最
大化して、総合インダクタンスを最小化することができ
る。

【００５１】さらに、請求項１１の発明では、上記請求
項５または請求項６の発明の３レベルインバータ装置に
おいて、第９および第１１の導体を幅広の平板とし、第
１のダイオード、第２のダイオード、およびその接続導
体である第８の導体、第１０の導体と対向する部分に、
エポキシコーティングや固体絶縁物によるバリヤを設け
ている。

【００５２】従って、請求項１１の発明の３レベルイン
バータ装置においては、第１のダイオード、第２のダイ
オード、およびその接続導体である第８の導体、第１０
の導体と対向する部分に、エポキシコーティングや固体
絶縁物によるバリヤを設けることにより、これらの備品
との距離を最小化して、この部分で発生する相互インダ
クタンスを最大化し、自己インダクタンスの相殺を最大
化して、総合インダクタンスを最小化することができ
る。

【００５３】さらに、請求項１２の発明では、上記請求
項５の発明の３レベルインバータ装置において、第８の
導体と第９の導体、および第１０の導体と第１１の導体
の平行並走領域において、それぞれの導体間の電気的な
絶縁を、エポキシコーティング導体や、導体間に固体絶
縁物を積層した構成、あるいはエポキシモールド等の一
体成形で構成している。

【００５４】従って、請求項１２の発明の３レベルイン
バータ装置においては、第８の導体と第９の導体、およ
び第１０の導体と第１１の導体の平行並走領域におい
て、それぞれの導体間の電気的な絶縁を、エポキシコー
ティング導体や、導体間に固体絶縁物を積層した構成、
あるいはエポキシモールド等の一体成形で構成すること
により、対向する距離を最小化して、この部分で発生す
る相互インダクタンスを最大化し、自己インダクタンス
の相殺を最大化して、総合インダクタンスを最小化する
ことができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００５６】（第１の実施の形態）図１は本実施の形態
による３レベルインバータ装置の各相（アーム）に対応
した実装構成例を示す正面図、図２は同じくその上面
図、図３は同じくその側面図、図４は３レベルインバー
タ装置の各相主回路（アーム）構成例を示す回路図であ
る。図１乃至図３は、図４の主回路図に対応した実装構
成の一例である。

【００５７】なお、抵抗１０，１２，１６は、実装配置
上の制約がなく、説明の簡単化のために、図１乃至図３
の実装図から除外している。

【００５８】図１において、図４の主スイッチング素子
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、これらと逆並列に接続され
る還流ダイオード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとが、それぞ
れ一体化され、一つの圧接パッケージ化されたスイッチ
ング素子２１となっている。

【００５９】また、第１および第２の結合ダイオード７
ａおよび７ｂも、圧接型パワーデバイスである。

【００６０】そこで、第１，第２，第３，第４のスイッ
チング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、第１お
よび第２の結合ダイオード７ａおよび７ｂと、これらを
冷却しかつ導体を兼ねたヒートシンク４０と、絶縁ディ
スク２２とを積層して、これらを弾性的に加圧維持する
ための皿バネ２８、圧接を良好とするための絶縁座２
６、球面座２７と加圧機構枠を構成するスタッド２５、
ナット２９、押え板２４、板３０により、スタック２３
を構成している。

【００６１】図４の主回路を構成するための接続導体と
して、第１および第２の結合ダイオード７ａおよび７ｂ
の接続点と直流電圧源の中間電位Ｃ点との間を接続する
第１の導体３３と、第１のスイッチング素子２１ａと直
流電圧源の正電位Ｐ端子との間を接続する第２の導体３
２ａと、第４のスイッチング素子２１ｄと直流電圧源の
負電位Ｎ端子との間を接続する第３の導体３２ｂにおい
て、図１および図２に示すように、第２の導体３２ａ
を、第１のスイッチング素子２１ａの正電位側からスタ
ック２３の軸に対して直角にたち上げた後、スタック軸
に対してほぼ平行を維持して中央に寄せた配置とし、ま
た第３の導体３２ｂを、第４のスイッチング素子２１ｄ
の負電位側からスタック２３の軸に対して直角に立ち上
げた後、スタック軸に対してほぼ平行を維持して中央に
寄せた配置とし、さらに第１の導体３３を、第２および
第３の導体３２ａおよび３２ｂが挟むようにしてほぼ平
行並走した配置としている。

【００６２】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第１，第２，第３，第
４のスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ
と、第１および第２の結合ダイオード７ａおよび７ｂと
を、平型圧接素子とした場合に、第１の導体３３と第２
の導体３２ａと第３の導体３２ｂとが平行並走となるよ
うに主回路導体を構成していることにより、３レベルイ
ンバータ装置の各動作モードでの電流ルートにおいて、
この平行並走部分は必ず互いに逆方向の電流が流れるた
め、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相
殺があり、総合インダクタンスを最小化することができ
る。

【００６３】特に、スイッチング素子２１と結合ダイオ
ード７の圧接条件が同様な場合、上記のように同一のス
タックで実装することができるため、これに対応するこ
とができる。

【００６４】（第２の実施の形態）本実施の形態による
３レベルインバータ装置は、前述した第１の実施の形態
において、スイッチング素子２１と結合ダイオード７は
圧接条件が同様であるので、同一スタック２３でスタッ
キングしている。

【００６５】ここで、第１および第２のスイッチング素
子２１ａおよび２１ｂの接続点（図ではヒートシンク４
０）と第１の結合ダイオード７ａの正電位側との間を接
続する第４の導体３１ａと、第３および第４のスイッチ
ング素子２１ｃおよび２１ｄの接続点（図ではヒートシ
ンク４０）と第２の結合ダイオード７ｂの負電位側との
間を接続する第５の導体３１ｂにおいて、第４の導体３
１ａを、第１および第２のスイッチング素子２１ａおよ
び２１ｂ間と、第１の結合ダイオード７ａの正電位側と
から、スタック２３軸に対してほぼ直角にたち上げた
後、第２の導体３２ａに対して平行を維持するようにほ
ぼ平行並走に配置し、第５の導体３１ｂを、第３および
第４のスイッチング素子２１ｃおよび２１ｄ間と、第２
の結合ダイオード７ｂの正電位側とから、スタック２３
軸に対してほぼ直角にたち上げた後、第３の導体３２ｂ
に対して平行を維持するようにほぼ平行並走に配置して
いる。

【００６６】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、主回路のスイッチング
素子として平型素子を採用すると、スタック構成した後
に、回路を構成するための接続導体が必要となるが、３
レベルインバータ装置の各動作モードで、電流方向が互
いに対向する組み合わせとなるように、スタック内接続
導体を構成していることにより、３レベルインバータ装
置の各動作モードで、第２と第４の導体の電流方向、第
３と第５の導体の電流方向が互いに対向する組み合わせ
となり、相互インダクタンスによる自己インダクタンス
の相殺が行なわれ、総合インダクタンスを最小化するこ
とができる。

【００６７】（第３の実施の形態）図１は本実施の形態
による３レベルインバータ装置の各相（アーム）に対応
した実装構成例を示す正面図、図２は同じくその上面
図、図３は同じくその側面図、図４は３レベルインバー
タ装置の各相主回路（アーム）構成例を示す回路図、図
５は図１のＡ−Ａ矢視図、図６は図２のＢ−Ｂ矢視図で
ある。図５および図６は、交流導体３４と中性点接続導
体である第１の導体との実装関係の一例を示す図であ
る。

【００６８】なお、図４の主回路図の抵抗１０，１２，
１６は、実装配置上の制約がなく、説明の簡単化のため
に、図１乃至図３、図５、図６の実装図から除外してい
る。

【００６９】図５および図６に示すように、第１，第
２，第３，第４のスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２
１ｃ，２１ｄに対応したクランプスナバコンデンサー８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、およびクランプスナバダイオー
ド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、導体３７，３８，３９に
より回路を構成している。

【００７０】ここで、第２のスイッチング素子２１ｂの
負電位側と交流導体３４との間を接続する第６の導体３
４ａと、第３のスイッチング素子２１ｃの正電位側と交
流導体３４との間を接続する第７の導体３４ｂと、交流
導体３４において、第６の導体３４ａを、第２のスイッ
チング素子２１ｂの負電位側からスタック２３軸に対し
てほぼ直角に立ち上げた後、スタック２３軸に対してほ
ぼ平行を維持するようにして中央で交流導体３４に接続
し、第７の導体３４ｂを、第３のスイッチング素子２１
ｃの正電位側からスタック２３軸に対してほぼ直角に立
ち上げた後、スタック２３軸に対してほぼ平行を維持す
るようにして中央で交流導体３４に接続し、第２および
第３のスイッチング素子のクランプスナバコンデンサー
８ｂおよび８ｃの間を割り入るように配置している。

【００７１】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、回路的に第２のスイッ
チング素子２１ｂと第３のスイッチング素子２１ｃとの
接続点から引き出される交流導体３４を、第２のスイッ
チング素子２１ｂおよび第３のスイッチング素子２１ｃ
に対応したクランプスナバコンデンサー８ｂおよび８ｃ
間を通す構成とし、第２のクランプスナバコンデンサー
８ｂのケース電位を第２のスイッチング素子２１ｂの負
極側電位とし、第３のクランプスナバコンデンサー８ｃ
のケース電位を第３のスイッチング素子２１ｃの正電位
側としていることにより、交流導体３４と、第２および
第３のクランプスナバコンデンサー８ｂおよび８ｃのケ
ース電位は同一となり、電気的に絶縁が不要なためこれ
らを接近させることができ、ユニットを小型化すること
がができる。

【００７２】また、クランプスナバ回路におけるコンデ
ンサーとスイッチング素子とを接続する導体３７ｂおよ
び３７ｃを兼ねることができる。従って、導体３７ｂお
よび３７ｃが不要となる。

【００７３】（第３の実施の形態の変形例）図７は本実
施の形態による３レベルインバータ装置の各相（アー
ム）に対応した実装構成例を示す正面図、図８は同じく
その上面図、図９は同じくその側面図、図１０は図７の
Ｃ−Ｃ矢視図である。図７乃至図９は、スイッチング素
子２１と結合ダイオード７の圧接条件が異なる場合の図
４の主回路図に対応した実装構成の一例である。図８お
よび図１０は、交流導体３４と中性点接続導体である第
１の導体との実装関係の一例を示す図である。なお、抵
抗１０，１２，１６は、実装配置上の制約がなく、説明
の簡単化のために、図７乃至図１０の実装図から除外し
ている。

【００７４】図７乃至図１０に示すように、第１，第
２，第３，第４のスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２
１ｃ，２１ｄに対応したクランプスナバコンデンサー８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、およびクランプスナバダイオー
ド９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、導体３７，３８，３９に
より回路を構成している。

【００７５】ここで、第２のスイッチング素子２１ｂお
よび第３のスイッチング素子２１ｃの接続点に、交流導
体３４を接続している。

【００７６】交流導体３４は、第２および第３のスイッ
チング素子２１ｂおよび２１ｃのクランプスナバコンデ
ンサー８ｂおよび８ｃの間を割り入るように配置してい
る。

【００７７】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、回路的に第２のスイッ
チング素子２１ｂと第３のスイッチング素子２１ｃとの
接続点から引き出される交流導体３４を、第２のスイッ
チング素子２１ｂおよび第３のスイッチング素子２１ｃ
に対応したクランプスナバコンデンサー８ｂおよび８ｃ
間を通す構成とし、第２のクランプスナバコンデンサー
８ｂのケース電位を第２のスイッチング素子８ｂの負極
側電位とし、第３のクランプスナバコンデンサー８ｃの
ケース電位を第３のスイッチング素子２１ｃの正電位側
としていることにより、交流導体３４と、第２および第
３のクランプスナバコンデンサー８ｂおよび８ｃのケー
ス電位は同一となり、電気的に絶縁が不要なためこれら
を接近させることができ、ユニットを小型化することが
できる。

【００７８】また、図５で示したが、クランプスナバ回
路におけるコンデンサーとスイッチング素子とを接続す
る導体３７ｂおよび３７ｃを兼ねることができるため、
図１０では、導体３７ｂおよび３７ｃが不要となる。

【００７９】（第４の実施の形態）図７は本実施の形態
による３レベルインバータ装置の各相（アーム）に対応
した実装構成例を示す正面図、図８は同じくその上面
図、図９は同じくその側面図である。図７乃至図９は、
スイッチング素子２１と結合ダイオード７の圧接条件が
異なる場合の図４の主回路図に対応した実装構成の一例
である。なお、抵抗１０，１２，１６は、実装配置上の
制約がなく、説明の簡単化のために、図７乃至図９の実
装図から除外している。

【００８０】図７に示すように、前記図１と同様に、図
４の主スイッチング素子５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、こ
れらと逆並列に接続される還流ダイオード６ａ，６ｂ，
６ｃ，６ｄとが、それぞれ一体化され、一つの圧接パッ
ケージ化されたスイッチング素子２１となっている。

【００８１】また、第１および第２の結合ダイオード７
ａおよび７ｂも、圧接型パワーデバイスである。ただ
し、圧接の条件が異なる。

【００８２】そこで、第１，第２，第３，第４のスイッ
チング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、第１お
よび第２の結合ダイオード７ａおよび７ｂとは、別々の
スタックにて構成し、第１のスタック４１と第２のスタ
ック４２としている。

【００８３】図４の主回路を構成するための接続導体と
して、第１および第２の結合ダイオード７ａおよび７ｂ
の接続点と直流電圧源の中間電位Ｃ点との間を接続する
第１の導体３３と、第１のスイッチング素子２１ａと直
流電圧源の正電位Ｐ端子との間を接続する第２の導体３
２ａと、第４のスイッチング素子２１ｄと直流電圧源の
負電位Ｎ端子との間を接続する第３の導体３２ｂにおい
て、図７および図８に示すように、第２の導体３２ａ
を、第１のスタック４１の第１のスイッチング素子２１
ａの正電位側からスタック４２を介してスタック４２軸
に対してほぼ平行を維持して中央に寄せた配置とし、ま
た第３の導体３２ｂを、第１のスタック４１の第４のス
イッチング素子２１ｄの負電位側からスタック４２を介
してスタック４２軸に対してほぼ平行を維持して中央に
寄せた配置とし、さらに第１の導体３３を、第２および
第３の導体３２ａおよび３２ｂが挟むようにしてほぼ平
行並走した配置としている。

【００８４】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第１，第２，第３，第
４のスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ
と、第１および第２の結合ダイオード７ａおよび７ｂと
を、平型圧接素子とした場合に、第１の導体３３と第２
の導体３２ａと第３の導体３２ｂとが平行並走となるよ
うに主回路導体を構成していることにより、３レベルイ
ンバータ装置の各動作モードでの電流ルートにおいて、
この平行並走部分は必ず互いに逆方向の電流が流れるた
め、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相
殺があり、総合インダクタンスを最小化することができ
る。

【００８５】特に、スイッチング素子２１と結合ダイオ
ード７の圧接条件が異なる場合、スタックを別々にする
必要があり、これに対応することができる。

【００８６】なお、本例では、第２の導体３２ａおよび
第３の導体３２ｂを、絶縁ディスク２２と絶縁座２６と
の間に挟んで、第２のスタック４２が共締めする構成と
しているが、特にこのような構成とせずに、第１のスタ
ック４１から第２および第３の導体３２ａおよび３２ｂ
を直接引き出して、第１の導体３３とほぼ平行並走した
配置としても、同様の効果を得ることができる。

【００８７】（第５の実施の形態）図１は本実施の形態
による３レベルインバータ装置の各相（アーム）に対応
した実装構成例を示す正面図、図２は同じくその上面
図、図３は同じくその側面図、図４は３レベルインバー
タ装置の各相主回路（アーム）構成例を示す回路図、図
５は図１のＡ−Ａ矢視図、図６は図２のＢ−Ｂ矢視図、
図１１は図３のＤ矢視図である。

【００８８】本実施の形態による３レベルインバータ装
置は、前述した第１の実施の形態において、図４に示す
ように、正極側の直流クランプスナバ回路１７におい
て、第１のダイオード１４ａおよび第１のコンデンサー
１５ａの接続点を、放電抵抗１６ａを介して正極側にク
ランプしている。

【００８９】また、負極側の直流クランプスナバ回路１
７において、第２のダイオード１４ｂおよび第２のコン
デンサー１５ｂの接続点を、放電抵抗１６ｂを介して負
極側にクランプしている。

【００９０】一方、実装構成では、図１１に示すよう
に、第１の導体３３を中心としてほぼ左右対称に、第１
のダイオード１４ａ、第２のダイオード１４ｂ、第１の
コンデンサー１５ａ、第２のコンデンサー１５ｂをそれ
ぞれ配置し、第２の導体３２ａに第１のダイオード１４
ａのアノードを取り付け、第１のダイオード１４ａのカ
ソードを、第１０の導体３６ａを用いて第１のコンデン
サー１５ａの一方の電極に接続し、第１のコンデンサー
１５ａの他方の電極を、第８の導体３５ａを用いて第１
の導体３３に接続し、図４の各相（アーム）の直流電圧
源の正電位側と直流電圧源の中間電位点との間にある直
流クランプスナバ回路１７を構成している。

【００９１】また、第３の導体３２ｂに第２のダイオー
ド１４ｂのカソードを取り付け、この第２のダイオード
１４ｂのアノードを、第１１の導体３６を用いて第２の
コンデンサー１５ｂの一方の電極に接続し、第２のコン
デンサー１５ｂの他方の電極を、第９の導体３５ｂを用
いて第１の導体３３に接続し、図４の各相（アーム）の
直流電圧源の負電位側と直流電圧源の中間電位点との間
にある直流クランプスナバ回路１７を構成している。

【００９２】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、３レベルインバータ装
置の各相に対応したコンデンサー１４・ダイオード１５
・抵抗１６から構成される正側と負側の直流クランプス
ナバ回路１７は、平滑コンデンサー３から各相のスイッ
チング素子までの配線導体にあるエネルギーを吸収する
役割がある。この間の配線インダクタンスは、図示しな
い平滑コンデンサー盤と各相（アーム）までの接続導体
と、各相（アーム）内の配線インダクタンスの合計とな
る。前述したように、第１の導体３３に対して、第２お
よび第３の導体３２ａおよび３２ｂを平行並走させてい
ることにより、各動作モードにて相互インダクタンスに
よるインダクタンスの相殺が行なわれ、インダクタンス
を低減することができる。

【００９３】また、スイッチング素子２１の直近で、し
かもスイッチング素子２１から引き回されてきた第２の
導体３２ａに直流クランプスナバ回路１７のダイオード
１４ａのアノードを直接取り付け、また第３の導体３２
ｂに直流クランプスナバ回路１７のダイオード１４ｂの
カソードを直接取り付けていることにより、接続配線を
削除することができ、インダクタンスを低減して、正極
側と負極側の直流クランプスナバ回路１７に寄生する構
造インダクタンスを均一にすることができる。

【００９４】さらに、必要に応じて、第２および第３の
導体３２ａおよび３２ｂと第１および第２のダイオード
１４ａ，１４ｂとの間に冷却用のヒートシンクを挿入す
ることにより、同じ作用を得ることができる。

【００９５】さらに、第１の導体３３を中心として左右
対称に、第１のダイオード１４ａ、第２のダイオード１
４ｂ、第１のコンデンサー１５ａ、第２のコンデンサー
１４ｂをそれぞれ配置し、接続していることにより、正
側と負側の直流クランプスナバ回路１７が作用する配線
インダクタンスが同じとなり、部品の共通化、組み立て
性の向上、配置デザインを向上することができる。

【００９６】なお、本例では、スイッチング素子２１と
結合ダイオード７とが同一のスタック２３で構成される
場合について示したが、図７乃至図１０に示す前述した
第４の実施の形態のように、スイッチング素子２１と結
合ダイオード７とが別々のスタック４１，４２で構成さ
れる場合についても、同様の作用効果を得ることができ
る。

【００９７】（第６の実施の形態）図１２は本実施の形
態による３レベルインバータ装置の各相主回路（アー
ム）構成例を示す回路図、図１３は前記図３のＤ矢視図
に相当する図である。

【００９８】本実施の形態による３レベルインバータ装
置は、前述した第１または第４の実施の形態において、
図１２に示すように、正極側の直流クランプスナバ回路
１７において、第１のダイオード１４ａおよび第１のコ
ンデンサー１５ａの接続点を、放電抵抗１６ａを介して
正極側および負極側の平滑コンデンサー３ａおよび３ｂ
の接続点である中性点電位にクランプしている。

【００９９】また、負極側の直流クランプスナバ回路１
７において、第２のダイオード１４ｂおよび第２のコン
デンサー１５ｂの接続点を、放電抵抗１６ｂを介して正
極側および負極側の平滑コンデンサー３ａおよび３ｂの
接続点である中性点電位にクランプしている。

【０１００】一方、実装構成では、図１３に示すよう
に、第１の導体３３を中心としてほぼ左右対称に、第１
のダイオード１４ａ、第２のダイオード１４ｂ、第１の
コンデンサー１５ａ、第２のコンデンサー１５ｂをそれ
ぞれ配置し、第１の導体３３から補助導体４４を引き出
して、第１のダイオード１４ａのカソードを取り付け、
第１のダイオード１４ａのアノードを、第１０の導体３
６ａを用いて第１のコンデンサー１５ａの一方の電極に
接続し、第１のコンデンサー１５ａの他方の電極を、第
８の導体３５ａを用いて第２の導体３２ａに接続し、図
１２の各相（アーム）の直流電圧源の正電位側と直流電
圧源の中間電位点との間にある直流クランプスナバ回路
１７を構成している。

【０１０１】また、第１の導体３３から、上記と同様に
補助導体４４を引き出して、第２のダイオード１４ｂの
アノードを取り付け、この第２のダイオード１４ｂのカ
ソードを、第１１の導体３６ｂを用いて第２のコンデン
サー１５ｂの一方の電極に接続し、第２のコンデンサー
１５ｂの他方の電極を、第９の導体３５ｂを用いて第１
の導体３３に接続し、図１２の各相（アーム）の直流電
圧源の負電位側と直流電圧源の中間電位点との間にある
直流クランプスナバ回路１７を構成している。

【０１０２】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、前述した第５の実施の
形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

【０１０３】なお、本例では、ダイオード１４の取り付
けのために補助導体４４を用いているが、第１の導体３
３に直接ダイオードを取り付けるようにしても、同様の
作用効果を得ることができる。

【０１０４】（第７の実施の形態）本実施の形態による
３レベルインバータ装置は、図２、図１１、図１３に示
す前述した第５または第６の実施の形態において、第１
および第２のコンデンサー１５ａおよび１５ｂと主回路
導体である第１の導体３３、あるいは第２および第３の
導体３２ａおよび３２ｂとの接続配線である第９および
第１１の導体３５ａおよび３５ｂを幅広の平板とし、第
１のダイオード１４ａと第１のコンデンサー１５ａとを
接続する第８の導体３６ａ、あるいは第２のダイオード
１４ｂと第２のコンデンサー１５ｂとを接続する第１０
の導体３６ｂの領域を含むようにしている。

【０１０５】なお、図１１では、直流クランプスナバ回
路１７のダイオード１４が２並列で、コンデンサー１５
は内部に２並列エレメントを収納していて、筐体が一方
の電極を兼ね、２本の端子はそれぞれのコンデンサーエ
レメントに接続された構成のコンデンサーの場合の例で
ある。図１１に示すように、上から見た時、これらダイ
オード１４、導体３６は、広幅導体３５の領域に含まれ
るようにしている。

【０１０６】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第１および第２のコン
デンサー１５ａおよび１５ｂと主回路導体である第１の
導体３３、あるいは第２および第３の導体３２ａおよび
３２ｂとの接続配線である第９および第１１の導体３５
ａおよび３５ｂを幅広の平板とし、第１のダイオード１
４ａと第１のコンデンサー１５ａとを接続する第８の導
体３６ａ、あるいは第２のダイオード１４ｂと第２のコ
ンデンサー１５ｂとを接続する第１０の導体３６ｂの領
域を含むようにしていることにより、第９の導体３５ａ
および第１１の導体３５ｂに対向して配置される第８の
導体３６ａと第１のダイオード１４ａ、第１０の導体３
６ｂと第２のダイオード１４ｂの電流の流れは逆向きと
なり、正極側と負極側の直流クランプスナバ回路１７の
配線インダクタンスを低減することができる。

【０１０７】（第８の実施の形態）本実施の形態による
３レベルインバータ装置は、図２、図１１に示す前述し
た第７の実施の形態において、幅広の第９および第１１
の導体３５ａ，３５ｂに対して、第１のダイオード１４
ａと第１のコンデンサー１５ａとを接続する第８の導体
３６ａ、あるいは第２のダイオード１４ｂと第２のコン
デンサー１５ｂとを接続する第１０の導体３６ｂも幅広
の平板とし、第９の導体３５ａおよび第８の導体３６ａ
と、第１１の導体３５ｂおよび第１０の導体３６ｂとを
ほぼ平行の関係にしている。

【０１０８】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第８および第１０の導
体３６ａおよび３６ｂも幅広の平板とし、第９の導体３
５ａと第１１の導体３５ｂとを平行の関係にしているこ
とにより、正極側と負極側のクランプスナバ回路の配線
インダクタンスを、前述した第７の実施の形態の場合よ
りも一層最小化することができる。

【０１０９】（第９の実施の形態）本実施の形態による
３レベルインバータ装置は、図１１に示す前述した第１
または第４の実施の形態において、第１の導体３３と第
２の導体３２ａと第３の導体３２ｂの並走領域におい
て、それぞれの導体間の電気的な絶縁を、エポキシコー
ティング導体や、導体間に固体絶縁物を積層した構成、
あるいはこれらの導体をエポキシモールド等の一体成形
で構成している。

【０１１０】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第１の導体３３と第２
の導体３２ａと第３の導体３２ｂの並走領域において、
それぞれの導体間の電気的な絶縁を、エポキシコーティ
ング導体や、導体間に固体絶縁物を積層した構成、ある
いはこれら３つの導体をエポキシモールド等の一体成形
で構成していることにより、第１と第２と第３の導体３
３，３２ａ，３２ｂ間距離を最小化して、この部分で発
生する相互インダクタンスを最大化し、自己インダクタ
ンスの相殺を最大化して、総合インダクタンスを最小化
することができる。

【０１１１】（第１０の実施の形態）本実施の形態によ
る３レベルインバータ装置は、図１に示す前述した第２
の実施の形態において、第４の導体３１ａおよび第５の
導体３１ｂは、第２の導体３２ａおよび第３の導体３２
ｂの並走領域において、それぞれの導体間の電気的な絶
縁を、エポキシコーティング導体や、導体間に固体絶縁
物を積層した構成、あるいはこれらの導体をエポキシモ
ールド等の一体成形で構成している。

【０１１２】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第２の導体３２ａと第
３の導体３２ｂの並走領域において、第４の導体３１ａ
と第５の導体３１ｂのそれぞれの導体間の電気的な絶縁
を、エポキシコーティング導体や、導体間に固体絶縁物
を積層した構成、あるいはエポキシモールド等の一体成
形で構成していることにより、３レベルインバータ装置
の各モードにおいて、電流が対向する部分の空間距離を
最小化して、そこで発生する相互インダクタンスを最大
化し、自己インダクタンスの相殺を最大化して、総合イ
ンダクタンスを最小化することができる。

【０１１３】（第１１の実施の形態）本実施の形態によ
る３レベルインバータ装置は、図１１、図１３に示す前
述した第５または第６の実施の形態において、第９およ
び第１１の導体３５ａおよび３５ｂは幅広の平板とし、
第１のダイオード１４ａ、第２のダイオード１４ｂ、お
よびその接続導体である第８の導体３６ａ、第１０の導
体３６ｂと対向する部分に、エポキシコーティングや固
体絶縁物によるバリヤを設けている。

【０１１４】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第１のダイオード１４
ａ、第２のダイオード１４ｂ、およびその接続導体であ
る第８の導体３６ａ、第１０の導体３６ｂと対向する部
分に、エポキシコーティングや固体絶縁物によるバリヤ
を設けていることにより、これらの備品（対向する導体
やダイオードと）の距離を最小化して、この部分で発生
する相互インダクタンスを最大化し、自己インダクタン
スの相殺を最大化して、総合インダクタンスを最小化す
ることができる。

【０１１５】（第１２の実施の形態）本実施の形態によ
る３レベルインバータ装置は、図１１、図１３に示す前
述した第５の実施の形態において、第９の導体３５ａと
第８の導体３６ａ、および第１１の導体３５ｂと第１０
の導体３６ｂの平行並走領域において、それぞれの導体
間の電気的な絶縁を、エポキシコーティング導体や、導
体間に固体絶縁物を積層した構成、あるいはエポキシモ
ールド等の一体成形で構成している。

【０１１６】以上のように構成した本実施の形態の３レ
ベルインバータ装置においては、第８の導体３６ａと第
９の導体３５ａ、および第１０の導体３６ｂと第１１の
導体３５ｂの平行並走領域において、それぞれの導体間
の電気的な絶縁を、エポキシコーティング導体や、導体
間に固体絶縁物を積層した構成、あるいはエポキシモー
ルド等の一体成形で構成していることにより、対向する
距離を最小化して、この部分で発生する相互インダクタ
ンスを最大化し、自己インダクタンスの相殺を最大化し
て、総合インダクタンスを最小化することができる。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の３レベル
インバータ装置によれば、圧接保持が必要な平型のスイ
ッチング素子を適用した場合に、配線構造に寄生するイ
ンダクタンスの影響を抑制することが可能となり、その
結果、素子スイッチング毎に発生するサージ電圧を抑制
することができる。

【０１１８】また、実装上、部品の共通化、組み立て性
の向上、配置デザインの向上等を計ることが可能とな
り、生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第２、第３、第５、第６、第
７、第８、第１０の実施の形態による３レベルインバー
タ装置の構成例を示す正面図。

【図２】図１の上面図。

【図３】図１の側面図。

【図４】図１の３レベルインバータ装置の各相主回路
（アーム）構成例を示す回路図。

【図５】図１のＡ−Ａ矢視図。

【図６】図２のＢ−Ｂ矢視図。

【図７】本発明の第２、第３、第４、第５、第７の実施
の形態による３レベルインバータ装置の各相（アーム）
に対応した実装構成例を示す正面図。

【図８】図７の上面図。

【図９】図７の側面図。

【図１０】図７のＣ−Ｃ矢視図。

【図１１】本発明の第６、第８、第９、第１１、第１２
の実施の形態による３レベルインバータ装置のＤ矢視
図。

【図１２】本発明の第６の実施の形態による３レベルイ
ンバータ装置の各相主回路（アーム）構成例を示す回路
図。

【図１３】本発明の第６、第７、第１１、第１２の実施
の形態による３レベルインバータ装置の構成例を示す
図。

【図１４】従来の３レベルインバータ装置の主回路（ア
ーム）構成例を示す回路図３レベルインバータ主回路
（アーム）図。

【図１５】直流クランプスナバ回路における不具合を説
明する３レベルインバータ回路のアーム周りを示す回路
図。

【図１６】図１５に対応した直流クランプスナバの実装
構成の一例を示す図。

【図１７】図１５に対応した直流クランプスナバの実装
構成の他の例を示す図。

【符号の説明】

１…３レベルインバータ、 ２ａ，２ｂ，２ｃ…各相の主回路（アーム）、 ３ａ，３ｂ…平滑コンデンサー、 ４…誘導電動機、 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…主スイッチング素子、 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…還流ダイオード、 ７ａ，７ｂ…結合ダイオード、 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…クランプスナバコンデンサ
ー、 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…クランプスナバダイオード、 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…放電抵抗、 １１ｂ，１１ｃ…コンデンサー、 １２…抵抗、 １４ａ…第１のダイオード、 １４ｂ…第２のダイオード、 １５ａ…第１のコンデンサー、 １５ｂ…第２のコンデンサー、 １６ａ…第１の放電抵抗、 １６ｂ…第２の放電抵抗、 １７…直流クランプスナバ回路、 ２１…スイッチング素子、 ２２…絶縁ディスク、 ２３…スタック、 ２４…押え板、 ２５…スタッド、 ２６…絶縁座、 ２７…球面座、 ２８…皿バネ、 ２９…ナット、 ３０…板、 ３１ａ…第４の導体、 ３１ｂ…第５の導体、 ３２ａ…第２の導体、 ３２ｂ…第３の導体、 ３３…第１の導体、 ３４…交流導体、 ３４ａ…第６の導体、 ３４ｂ…第７の導体、 ３５ａ…第９の導体、 ３５ｂ…第１１の導体、 ３６ａ…第８の導体、 ３６ｂ…第１０の導体、 ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ…導体、 ３８…導体、 ３９…導体、 ４０…ヒートシンク、 ４１…第１のスタック、 ４２…第２のスタック、 ４３…導体、 ４４…補助導体。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧源の正電位側と負電位側との間
   に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素子の直列
   回路を接続し、前記第２および第３のスイッチング素子
   の接続点より交流端子を導出し、前記第１および第２の
   スイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位
   点との間に第１の結合ダイオードを接続し、前記第３お
   よび第４のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源
   の中間電位点との間に第２の結合ダイオードを接続して
   なり、前記第１，第２，第３，第４のスイッチング素子
   と前記第１および第２の結合ダイオードとを平型圧接素
   子とした３レベルインバータ装置において、 前記第１，第２，第３，第４のスイッチング素子と、前
   記第１および第２の結合ダイオードと、これらを冷却し
   かつ導体を兼ねたヒートシンクと、絶縁ディスクとを積
   層してなるスタックと、 前記第１および第２の結合ダイオードの接続点と前記直
   流電圧源の中間電位点との間を接続する第１の導体と、 前記第１のスイッチング素子と前記直流電圧源の正電位
   側との間を接続する第２の導体と、 前記第４のスイッチング素子と前記直流電圧源の負電位
   側との間を接続する第３の導体とからなり、 前記第２の導体を、前記第１のスイッチング素子の正電
   位側からスタック軸に対して直角にたち上げ、当該スタ
   ック軸に対してほぼ平行を維持して中央に寄せた配置と
   し、 前記第３の導体を、前記第４のスイッチング素子の負電
   位側からスタック軸に対して直角にたち上げ、当該スタ
   ック軸に対してほぼ平行を維持して中央に寄せた配置と
   し、 前記第１の導体を、前記第２と第３の導体が挟むように
   してほぼ平行並走した配置としたことを特徴とする３レ
   ベルインバータ装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の３レベルインバー
   タ装置において、 前記第１および第２のスイッチング素子の接続点と前記
   第１の結合ダイオードの正電位側との間を接続する第４
   の導体と、 前記第３および第４のスイッチング素子の接続点と前記
   第２の結合ダイオードの負電位側との間を接続する第５
   の導体とを備え、 前記第４の導体を、前記第１および第２のスイッチング
   素子間と、前記第１の結合ダイオードの正電位側とから
   スタック軸に対して直角にたち上げ、前記第２の導体に
   対してほぼ平行を維持するように配置し、 前記第５の導体を、前記第３および第４のスイッチング
   素子間と、前記第２の結合ダイオードの正電位側とから
   スタック軸に対して直角にたち上げ、前記第３の導体に
   対してほぼ平行を維持するように配置したことを特徴と
   する３レベルインバータ装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の３レベルインバー
   タ装置において、 前記第２のスイッチング素子の負電位側と前記交流端子
   との間を接続する第６の導体と、 前記第３のスイッチング素子の正電位側と前記接続点と
   の間を接続する第７の導体と、 前記第２および第３のスイッチング素子の接続点から引
   き出される交流導体とを備え、 前記第６の導体を、前記第２のスイッチング素子の負電
   位側からスタック軸に対して直角にたち上げ、当該スタ
   ック軸に対してほぼ平行を維持するようにして中央で前
   記交流導体に接続し、 前記第７の導体を、前記第３のスイッチング素子の正電
   位側からスタック軸に対して直角にたち上げ、当該スタ
   ックに対してほぼ平行を維持するようにして中央で前記
   交流導体に接続し、前記第２および第３のスイッチング
   素子のスナバコンデンサーの間を割り入るように配置し
   たことを特徴とする３レベルインバータ装置。
4. 【請求項４】 直流電圧源の正電位側と負電位側との間
   に、第１，第２，第３，第４のスイッチング素子の直列
   回路を接続し、前記第２および第３のスイッチング素子
   の接続点より交流端子を導出し、前記第１および第２の
   スイッチング素子の接続点と前記直流電圧源の中間電位
   点との間に第１の結合ダイオードを接続し、前記第３お
   よび第４のスイッチング素子の接続点と前記直流電圧源
   の中間電位点との間に第２の結合ダイオードを接続して
   なり、前記第１，第２，第３，第４のスイッチング素子
   と前記第１および第２の結合ダイオードとを平型圧接素
   子とした３レベルインバータ装置において、 前記第１，第２，第３，第４のスイッチング素子と、こ
   れらを冷却しかつ導体を兼ねたヒートシンクと、絶縁デ
   ィスクとを積層してなる第１のスタックと、 前記第１および第２の結合ダイオードと、これらを冷却
   しかつ導体を兼ねたヒートシンクと、絶縁ディスクとを
   積層してなる第２のスタックと、 前記第１および第２の結合ダイオードの接続点と前記直
   流電圧源の中間電位点との間を接続する第１の導体と、 前記第１のスイッチング素子と前記直流電圧源の正電位
   側との間を接続する第２の導体と、 前記第４のスイッチング素子と前記直流電圧源の負電位
   側との間を接続する第３の導体と、 前記第１，第２，第３の導体を、前記第１の導体を前記
   第２と第３の導体が挟むようにしてほぼ平行並走した配
   置としたことを特徴とする３レベルインバータ装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１または請求項４に記載の３
   レベルインバータ装置の各相に対して、 前記直流電圧源の正電位側と前記直流電圧源の中間電位
   点との間に、第１のダイオードおよび第１のコンデンサ
   ーを直列に接続し、かつ当該第１のダイオードと並列に
   放電用抵抗を接続してなる正極側スナバ回路と、 前記直流電圧源の負電位側と前記直流電圧源の中間電位
   点との間に、第２のダイオードおよび第２のコンデンサ
   ーを直列に接続し、かつ当該第２のダイオードと並列に
   放電用抵抗を接続してなる負極側スナバ回路とを備え、 前記第１の導体を中心としてほぼ左右対称に、前記第１
   のダイオード、第２のダイオード、第１のコンデンサ
   ー、第２のコンデンサーをそれぞれ配置し、 前記第２の導体に、前記第１のダイオードのアノードを
   直接または冷却用ヒートシンクを介して取り付け、前記
   第１のダイオードのカソードを、第８の導体を用いて前
   記第１のコンデンサーの一方の電極に接続し、当該第１
   のコンデンサーの他方の電極を、第９の導体を用いて前
   記第１の導体と接続し、 前記第３の導体に、前記第２のダイオードのカソードを
   直接または冷却用ヒートシンクを介して取り付け、前記
   第２のダイオードのアノードを、第１０の導体を用いて
   前記第２のコンデンサーの一方の電極に接続し、当該第
   ２のコンデンサーの他方の電極を、第１１の導体を用い
   て前記第１の導体と接続したことを特徴とする３レベル
   インバータ装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１または請求項４に記載の３
   レベルインバータ装置の各相に対して、 前記直流電圧源の正電位側と前記直流電圧源の中間電位
   点との間に、第１のダイオードおよび第１のコンデンサ
   ーを直列に接続し、かつ当該第１のダイオードと並列に
   放電用抵抗を接続してなる正極側スナバ回路と、 前記直流電圧源の負電位側と前記直流電圧源の中間電位
   点との間に、第２のダイオードおよび第２のコンデンサ
   ーを直列に接続し、かつ当該第２のダイオードと並列に
   放電用抵抗を接続してなる負極側スナバ回路とを備え、 前記第１の導体を中心としてほぼ左右対称に、前記第１
   のダイオード、第２のダイオード、第１のコンデンサ
   ー、第２のコンデンサーをそれぞれ配置し、 前記第１の導体に、前記第１のダイオードのカソードを
   直接または冷却用ヒートシンクを介して取り付け、前記
   第１のダイオードのアノードを、第８の導体を用いて前
   記第１のコンデンサーの一方の電極に接続し、当該第１
   のコンデンサーの他方の電極を、第９の導体を用いて前
   記第２の導体と接続し、 前記第１の導体に、前記第２のダイオードのアノードを
   直接または冷却用ヒートシンクを介して取り付け、前記
   第２のダイオードのカソードを、第１０の導体を用いて
   前記第２のコンデンサーの一方の電極に接続し、当該第
   ２のコンデンサーの他方の電極を、第１１の導体を用い
   て前記第３の導体と接続したことを特徴とする３レベル
   インバータ装置。
7. 【請求項７】 前記請求項５または請求項６に記載の３
   レベルインバータ装置において、 前記第９および第１１の導体を幅広の平板とし、前記第
   １のダイオード、第２のダイオード、およびその接続導
   体である第８の導体、第１０の導体の領域を含むように
   したことを特徴とする３レベルインバータ装置。
8. 【請求項８】 前記請求項５または請求項６に記載の３
   レベルインバータ装置において、 前記第８および第１０の導体を幅広の平板とし、かつ前
   記第９の導体と前記第１１の導体とほぼ平行の関係にし
   たことを特徴とする３レベルインバータ装置。
9. 【請求項９】 前記請求項１または請求項４に記載の３
   レベルインバータ装置において、 前記第１の導体と第２の導体と第３の導体の並走領域に
   おいて、それぞれの導体間の電気的な絶縁を、エポキシ
   コーティング導体や、導体間に固体絶縁物を積層した構
   成、あるいはエポキシモールド等の一体成形で構成した
   ことを特徴とする３レベルインバータ装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項２に記載の３レベルインバ
    ータ装置において、 前記第４の導体と第５の導体は、前記第２の導体と第３
    の導体の並走領域において、それぞれの導体間の電気的
    な絶縁を、エポキシコーティング導体や、導体間に固体
    絶縁物を積層した構成、あるいはエポキシモールド等の
    一体成形で構成したことを特徴とする３レベルインバー
    タ装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項５または請求項６に記載の
    ３レベルインバータ装置において、 前記第９および第１１の導体を幅広の平板とし、前記第
    １のダイオード、第２のダイオード、およびその接続導
    体である第８の導体、第１０の導体と対向する部分に、
    エポキシコーティングや固体絶縁物によるバリヤを設け
    たことを特徴とする３レベルインバータ装置。
12. 【請求項１２】 前記請求項５に記載の３レベルインバ
    ータ装置において、 前記第８の導体と第９の導体、および前記第１０の導体
    と第１１の導体の平行並走領域において、それぞれの導
    体間の電気的な絶縁を、エポキシコーティング導体や、
    導体間に固体絶縁物を積層した構成、あるいはエポキシ
    モールド等の一体成形で構成したことを特徴とする３レ
    ベルインバータ装置。