JP2012094773A - バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置 - Google Patents
バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012094773A JP2012094773A JP2010242583A JP2010242583A JP2012094773A JP 2012094773 A JP2012094773 A JP 2012094773A JP 2010242583 A JP2010242583 A JP 2010242583A JP 2010242583 A JP2010242583 A JP 2010242583A JP 2012094773 A JP2012094773 A JP 2012094773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- bus bar
- bus bars
- built
- bus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 19
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 244000126211 Hericium coralloides Species 0.000 claims 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 14
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001342 Bakelite® Polymers 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004637 bakelite Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
- H01G2/02—Mountings
- H01G2/04—Mountings specially adapted for mounting on a chassis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
- H01G2/02—Mountings
- H01G2/06—Mountings specially adapted for mounting on a printed-circuit support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/30—Stacked capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
- H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
【課題】インバータ等に用いられるコンデンサを小型化若しくは削減することができるバスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置を提供する。
【解決手段】一対の対向するバスバ間に設けられるバスバ間内蔵コンデンサであって、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料を含んでなることにより、インバータ等に用いられるコンデンサを小型化若しくは削減することができるバスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置を提供することができる。
【選択図】図１
【解決手段】一対の対向するバスバ間に設けられるバスバ間内蔵コンデンサであって、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料を含んでなることにより、インバータ等に用いられるコンデンサを小型化若しくは削減することができるバスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置を提供することができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置に関する。
電気回路に急速に電気エネルギーを供給することができるコンデンサは、例えばインバータ（例えば高圧インバータ等）、遮断器、変圧器、高圧電源等の多種多様な電力機器に用いられている。また、コンデンサは、その内部構造の違いや電圧階級、用途、備えられる電力機器の種類等に応じて、その仕様が全く異なるものとなっている。
例えば、高圧インバータにおいては、通常はインバータ（インバータ盤）や該インバータを構成するインバータユニットの内部に、電圧階級に応じてアルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサ等の平滑コンデンサが備えられている。また、スナバコンデンサが備えられていることもある。
高圧インバータ等のインバータは、通常、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、適宜「ＩＧＢＴ」と言う。）と、ＩＧＢＴにバスバを介して電気的に接続される平滑コンデンサと、を有している。特に、インバータが高圧インバータである場合、平滑コンデンサは大型のものとなるため、インバータ内で大きな体積割合を占めることとなる。これに加えて、平滑コンデンサとＩＧＢＴとの間に通常設けられるバスバ間、若しくはバスバと対地フレーム（即ち、インバータを構成する筐体）との間には、絶縁破壊を発生させないために、ある程度の空間距離が必要となる。
また、サージ抑制（即ち跳ね上がり電圧の低下）のために通常はスナバコンデンサがＩＧＢＴ近傍に配置される。しかしながら、スナバコンデンサはコストが高く、低コスト化（即ち低容量化）が望まれている。そこで、特許文献１には、スナバ回路を構成するコンデンサであって、高誘電性の板状樹脂がバスバの対面領域に密着して設けられるコンデンサが記載されている。
特許文献１に記載のコンデンサは上記のようにスナバ回路を構成するものであり、比較的低電圧（具体的には約２００Ｖ以下）に対応するものである。従って、当該コンデンサを構成するバスバ間の間隔は狭いものである。また、バスバ間に設置されるものは樹脂であり、依然として誘電率が低いものである。そのため、上記特許文献１に記載の技術に拠ればスナバコンデンサ等の低容量低電圧の小型コンデンサを小さくしたり削減したりすることはできるものの、バスバ間に設けられるコンデンサは依然として電気容量の小さいものであるため、平滑コンデンサ等の高容量高電圧の大型コンデンサを小さくしたり削減したりするには、上記特許文献１に記載の技術では不十分である。
本発明は上記の課題を解決するために為されたものであり、その目的は、高圧インバータ等に用いられる大型コンデンサを小型化若しくは削減することができるバスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置を提供することにある。
本発明者らは上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、バスバ間に特に高い誘電率を有する高誘電材料を設けることにより、バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置を提供できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明によれば、高圧インバータ等に用いられる大型コンデンサを小型化若しくは削減することができるバスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置を提供できる。
以下、本発明を実施するための形態（以下、適宜「本実施形態」と言う。）に係るバスバ間内蔵コンデンサの一具体例を、図面を参照しながら詳細に説明するが、本実施形態は以下の内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。
［１．バスバ間内蔵コンデンサ］
図１は、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサが設けられているバスバを模式的に表す図である。図１に示すように、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、一対の対向するバスバ、即ち上バスバ１及び下バスバ２の間に設けられるものである。そして、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料を含んでなるものである。また、図１に示す第一実施形態においては、上記一対の対向するバスバ（上バスバ１及び下バスバ２）間に複数のバスバ間内蔵コンデンサ３が設けられ、当該複数のバスバ間内蔵コンデンサ３の間には絶縁体４が設けられている。
図１は、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサが設けられているバスバを模式的に表す図である。図１に示すように、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、一対の対向するバスバ、即ち上バスバ１及び下バスバ２の間に設けられるものである。そして、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料を含んでなるものである。また、図１に示す第一実施形態においては、上記一対の対向するバスバ（上バスバ１及び下バスバ２）間に複数のバスバ間内蔵コンデンサ３が設けられ、当該複数のバスバ間内蔵コンデンサ３の間には絶縁体４が設けられている。
（高誘電材料）
第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は高誘電材料を含んでなる。このような高誘電材料の比誘電率は、上記のように２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の値で５０以上であるが、好ましくは５００以上、より好ましくは２０００以上である。比誘電率が低すぎる場合、このような誘電材料を含むバスバ間内蔵コンデンサは高圧に耐えられず、絶縁破壊が起きる可能性がある。また、通常は大容量の大型コンデンサである平滑コンデンサを小型化したり削減したりすることができなくなる可能性もある。
第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は高誘電材料を含んでなる。このような高誘電材料の比誘電率は、上記のように２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の値で５０以上であるが、好ましくは５００以上、より好ましくは２０００以上である。比誘電率が低すぎる場合、このような誘電材料を含むバスバ間内蔵コンデンサは高圧に耐えられず、絶縁破壊が起きる可能性がある。また、通常は大容量の大型コンデンサである平滑コンデンサを小型化したり削減したりすることができなくなる可能性もある。
このような高誘電材料の具体的な例としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、酸化亜鉛添加炭化ケイ素（ＺｎＯ添加ＳｉＣ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）等が挙げられる。即ち、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、所謂セラミックスコンデンサと同様の材料を有することが好適であり、中でも、チタン酸バリウム及び酸化亜鉛添加炭化ケイ素が好ましい。なお、高誘電材料は１種が単独で用いられてもよく、２種以上が任意の比率及び組み合わせで用いられてもよい。
（電極）
第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、上記の高誘電材料の他にも、通常は電極を含む。電極の具体的な構造は特に制限されないが、通常は上バスバ１に接する上電極、及び下バスバ２に接する下電極を有する。そして、上電極と下電極との間に、高誘電材料が挟持されるようになっている。上電極及び下電極の間の距離は特に制限されるものではないが、過度に短すぎる場合短絡を起こす場合があり、過度に長すぎる場合バスバ間コンデンサの電気容量が低下する可能性がある。従って、通常は０．０２ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上、また、通常は０．５ｍｍ以下とすることが望ましい。このように、例えば高圧インバータ等において印加される電圧は高圧であるため、絶縁破壊を防止するために電極間距離を長く設けることが特に重要である。電極間距離を長く設ければ電気容量は減少するが、本実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３によれば、このように長い距離であっても、バスバ間内蔵コンデンサ３において十分に大きな電気容量を確保することができる。
第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、上記の高誘電材料の他にも、通常は電極を含む。電極の具体的な構造は特に制限されないが、通常は上バスバ１に接する上電極、及び下バスバ２に接する下電極を有する。そして、上電極と下電極との間に、高誘電材料が挟持されるようになっている。上電極及び下電極の間の距離は特に制限されるものではないが、過度に短すぎる場合短絡を起こす場合があり、過度に長すぎる場合バスバ間コンデンサの電気容量が低下する可能性がある。従って、通常は０．０２ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上、また、通常は０．５ｍｍ以下とすることが望ましい。このように、例えば高圧インバータ等において印加される電圧は高圧であるため、絶縁破壊を防止するために電極間距離を長く設けることが特に重要である。電極間距離を長く設ければ電気容量は減少するが、本実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３によれば、このように長い距離であっても、バスバ間内蔵コンデンサ３において十分に大きな電気容量を確保することができる。
また、上電極及び下電極には、櫛歯状構造の内部電極が設けられることが好ましい。図２は、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３に用いられる、好適な電極の構造を模式的に表す図である。図２に示すように、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３に好適に用いられる電極としては、上バスバ（図２においては図示していない。）に接する上電極５、及び上電極５に垂直に接続されている上内部電極５ａ、並びに、下バスバ（図２においては図示していない。）に接する下電極６、及び下電極６に垂直に接続されている下内部電極６ａを有する電極が好適である。そして、上電極５及び下電極６の間には高誘電材料７が設けられている。
なお、上内部電極５ａ及び下内部電極６ａは、必ずしも上電極５及び下電極６に垂直に設けられる必要はなく、略垂直に設けられてもよい。また、図３に示すように、上電極５及び下電極６に対して、上内部電極５ａ及び下内部電極６ａが平行に設けられてもよい。ただし、この場合も、上内部電極５ａ及び下内部電極６ａは必ずしも平行である必要はなく、略平行であってもよい。
このように、上内部電極５ａ及び下内部電極６ａからなる内部電極を設けることにより、内部電極と高誘電材料７との接触面積を大きなものとすることができ、バスバ間内蔵コンデンサ３の電気容量をより大きなものとすることができる。その結果、大型の平滑コンデンサをより小型なものにすることができたり、削減したりすることができる。ただし、上バスバ１及び下バスバ２間の距離よりも横方向（即ちバスバと上電極５及び下電極６との接触面に平行な方向）の長さの方が長いことを考慮すると、積層数をより増やすことができるという観点から、電極の構造としては図２に示すものが特に好ましい。
また、例えば図４に示すように、上電極５と下内部電極６ａとの間、及び下電極６と上内部電極５ａとの間に絶縁体８を設けてもよい。このような絶縁体８としては、後述する絶縁体４と同様のもののほか、チタン酸バリウムとマンガンとの混合物等、上バスバ１及び下バスバ２に印加される電圧に応じて絶縁体の種類を適宜決定すればよい。そして、このような絶縁体８を、上電極５と下内部電極６ａとの間、及び下電極６と上内部電極５ａとの間に設けることにより、近接するこれらの間での短絡をより確実に防止することができる。
（全体構造）
図１に示すように、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、上バスバ１及び下バスバ２間に複数挟持され、さらに隣接するバスバ間内蔵コンデンサ３同士は絶縁体４にて封止されたものとなっている。このような絶縁体としては、絶縁抵抗が高いものであれば特に制限されるものではないが、例えば絶縁性の樹脂が挙げられる。樹脂の具体的な種類としては、例えばエポキシ樹脂、繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（ＦＲＰ））、不飽和ポリエステル、ベークライト等が挙げられる。絶縁体としては１種が単独で用いられてもよく、２種以上が任意の比率及び組み合わせで用いられてもよい。そして、例えば樹脂等の絶縁体４をバスバ間内蔵コンデンサ３の間に設けることにより、バスバ間内蔵コンデンサ３の端部同士の沿面放電を防止することができる。
図１に示すように、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、上バスバ１及び下バスバ２間に複数挟持され、さらに隣接するバスバ間内蔵コンデンサ３同士は絶縁体４にて封止されたものとなっている。このような絶縁体としては、絶縁抵抗が高いものであれば特に制限されるものではないが、例えば絶縁性の樹脂が挙げられる。樹脂の具体的な種類としては、例えばエポキシ樹脂、繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（ＦＲＰ））、不飽和ポリエステル、ベークライト等が挙げられる。絶縁体としては１種が単独で用いられてもよく、２種以上が任意の比率及び組み合わせで用いられてもよい。そして、例えば樹脂等の絶縁体４をバスバ間内蔵コンデンサ３の間に設けることにより、バスバ間内蔵コンデンサ３の端部同士の沿面放電を防止することができる。
また、図５に示すように、例えばバスバ間内蔵コンデンサ３と絶縁体４とからなるバスバ間内蔵コンデンサユニット９を作製し、バスバ間内蔵コンデンサユニット９を下バスバ２上に並べ、所定数並べた後に上バスバ１を上部から接触（接合）させることにより、絶縁体４で封止されたバスバ間内蔵コンデンサ３を挟持した一対の対向するバスバを容易に製造することができる。また、このような構成とすることで、バスバ間内蔵コンデンサ３が故障した時等に、当該故障したバスバ間内蔵コンデンサ３のみを交換すればよく、メンテナンスが容易であり、また安価に交換できるという利点もある。
また、このように複数のバスバ間内蔵コンデンサを設けることにより、どのような長さや厚さを有するバスバであっても、バスバ間内蔵コンデンサを適切に設けることができる。従って、バスバ間内蔵コンデンサの汎用性を高めることができ、ひいてはバスバ間内蔵コンデンサの製造コストの削減にも繋がるものとなる。特に、バスバの横方向の長さが長い場合、単一のバスバ間内蔵コンデンサ（即ち単一の高誘電材料）を設置することが難しいことがあり、そのような場合であっても、分割された第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサに拠れば、取扱いが容易であるため、容易に設置することが可能となる。
ただし、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３は、上記のように、一対の対向するバスバ間に、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料を含んでなるものである。従って、一対のバスバ間に、複数のバスバ内蔵コンデンサ３が設けられる必要は必ずしも無く、単一のバスバ間内蔵コンデンサが設けられる構成としてもよい。
図６は、第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ３の変形例を模式的に表す図である。図６に示す例においては、単一のバスバ間内蔵コンデンサ３が、上バスバ１及び下バスバ２の全域に亘って設けられている。また、バスバ間内蔵コンデンサ３の端部が、上バスバ１及び下バスバ２の端部よりも外側に配置されている。このように配置することで、上バスバ１及び下バスバ２の端部での沿面放電をより確実に防止することができる。
なお、図６に示す例において、バスバ間内蔵コンデンサ３の端部は高誘電材料そのものとなっているが、例えばバスバ間内蔵コンデンサ３の端部に絶縁体を設け、当該絶縁体の端部が上バスバ１及び下バスバ２の端部よりも外側に配置されるようにしてもよい。
また、図１〜図６に示す例においては、上バスバ１及び下バスバ２として屈曲したものを示しているが、上バスバ１及び下バスバ２は屈曲したものに限られず、例えば後述する図８に示すような平板状のものであってもよい。そのような場合であっても、本実施形態の基本例と同様の効果が得られる。
［２．電力機器及び電力変換装置］
本実施形態に係る電力機器は、電力を供給する一対の対向するバスバを備えている電力機器であって、前記バスバ間に、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料が設けられているものである。本実施形態に係る電力機器における具体的な構成は特に制限されないが、本実施形態に係る電力機器に備えられるバスバ及び高誘電材料は、上記［１．バスバ間内蔵コンデンサ］において記載したものと同じものであるため、その説明を省略する。
本実施形態に係る電力機器は、電力を供給する一対の対向するバスバを備えている電力機器であって、前記バスバ間に、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料が設けられているものである。本実施形態に係る電力機器における具体的な構成は特に制限されないが、本実施形態に係る電力機器に備えられるバスバ及び高誘電材料は、上記［１．バスバ間内蔵コンデンサ］において記載したものと同じものであるため、その説明を省略する。
また、本実施形態に係る電力変換装置は、スイッチング素子を備え、該スイッチング素子に電力を供給する一対の対向するバスバを備えている電力変換装置であって、前記バスバ間に、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料が設けられているものである。
図７に、本実施形態に係る電力変換装置の具体例としてのインバータ盤９９１の内部構造を模式的に示す。なお、図７に示すインバータ盤９９１の外壁は通常は金属筐体であるため不透過性を有しており、内部構造は外部から観察できないが、図７においては説明の便宜上内部構造を可視化して示している。
図７に示す電力機器としてのインバータ盤９９１は、本実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサを有するインバータユニット３０をユニット室９９２内に備え、さらに、ファン９９３と、通風ダクト９９４と、主回路室９９５と、制御部９９６と、から少なくとも構成される。
インバータ盤９９１は、上記のように通常は金属筐体により構成される。インバータ盤９９１の筐体を構成する金属の種類は特に制限されないが、例えばステンレス、鉄等が用いられる。なお、インバータ盤９９１の筐体を構成する金属は１種のみであってもよく、２種以上が任意に組み合わされてもよい。
ユニット室９９２は、インバータユニット３０が挿抜可能に備えられるものである。図７において、ユニット室９９２に収納されるインバータユニット３０の数を３つにしているが、収納されるインバータユニット３０の数は３つに限定されるものではない。
また、インバータユニット３０内に風を送り込むために、ユニット室９９２には、通風ダクト９９４（後述する。）と連通する開口部（図示しない。）が設けられている。そして、この開口部を通じ、通風ダクト９９４内の空気がインバータユニット３０内に送り込まれるようになっている。さらに、ユニット室９９２の内部には、図示しない直流バスバ及び制御配線等が設けられている。
ファン９９３は、通風ダクト９９４を介してインバータユニット３０に風を送り込むものである。また、ファン９９３は、後述する主回路室９９５にも空気を送り込むようになっている。ファン９９３の具体的な構成は特に制限されず、また、インバータ盤９９１に設けられるファン９９３の数も、図７で図示している２つに制限されるものではない。また、その設置場所も特に制限されないが、インバータユニット３０毎に設置せずにインバータ盤９９１の上部にまとめて設置することにより、装置の簡略化及び省スペース化を図ることができ、さらには、ファンが故障した場合に故障したファンの取り替えが容易になるという利点がある。
通風ダクト９９４はファン９９３にて取り込まれた空気を各インバータユニット３０に送風するための通風路となるものである。また、主回路室９９５及び制御部９９６には、それぞれ図示しない各種電源及び制御配線等が設けられ、これらにより、各インバータユニット３０を駆動するようになっている。
次に、インバータユニット３０について、図８を参照しながら説明する。図８は、図７に示すインバータ盤９９１に備えられているインバータユニット３０の内部構造を模式的に表す図である。図８においても、図７と同様に、説明の便宜上その内部構造を可視化して示している。
図８に示すインバータユニット３０は、本実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサ（即ち、一対の対向するバスバ間に、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料を含んでなるもの）３が挟持された上バスバ１及び下バスバ２（即ち、これらのバスバが、一対の対向するバスバとなる。）と、上バスバ１及び下バスバ２に接続されているＩＧＢＴ３３１と、ＩＧＢＴ下部に設けられているフィン３３２と、エアフィルタ３３４と、上バスバ１及び下バスバ２に接続されている平滑コンデンサ３３９と、を備えている。
上バスバ１及び下バスバ２からなるバスバは導電性の金属からなるものであり、上記のインバータ盤９９１に設けられている制御部９９６等の電力供給源から、後述するＩＧＢＴ３３１に電力を供給する電力供給路となるものである。
ＩＧＢＴ３３１は半導体のスイッチング素子であり、上記のバスバを介して電力が供給されるようになっている。ＩＧＢＴ３３１としては、公知の任意のＩＧＢＴを用いることができる。そして、ＩＧＢＴ３３１の下部には、ＩＧＢＴ３３１から発生した熱を放熱する冷却フィンとしてのフィン３３２が設けられている。
エアフィルタ３３４は、上記の通風ダクト９９４を通風する空気がインバータユニット３０内に取り込まれる際に通過するものである。エアフィルタ３３４により、インバータユニット３０内に取り込まれる空気から埃等を除去することができる。
上記の制御部９９６等の電力供給源とＩＧＢＴ３３１との間には、バスバに接続される平滑コンデンサ３３９が設けられている。平滑コンデンサ３３９は電荷を蓄積し、蓄積された電荷によって、上記のＩＧＢＴ３３１のスイッチングを行うようになっている。平滑コンデンサ３３９としては例えばアルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサを用いることができ、公知の平滑コンデンサを適宜用いればよい。また、その形状も任意であり、例えば箱型、円柱形状等のものを用いることができる。
［３．まとめ］
本実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサに拠れば、高圧インバータ等の電力変換装置や電力機器に用いられる大型コンデンサを小型化若しくは削減することができる。即ち、本実施形態に係る電力変換装置や電力機器は、上記のバスバ間内蔵コンデンサを備えているため、電力変換装置や電力機器全体での電荷の蓄積量を減らすことなく、平滑コンデンサ等の大型コンデンサを小型化したり削減したりすることができる。その結果、電力変換装置や電力機器全体の小型化を図ることができる。
本実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサに拠れば、高圧インバータ等の電力変換装置や電力機器に用いられる大型コンデンサを小型化若しくは削減することができる。即ち、本実施形態に係る電力変換装置や電力機器は、上記のバスバ間内蔵コンデンサを備えているため、電力変換装置や電力機器全体での電荷の蓄積量を減らすことなく、平滑コンデンサ等の大型コンデンサを小型化したり削減したりすることができる。その結果、電力変換装置や電力機器全体の小型化を図ることができる。
１ 上バスバ
２ 下バスバ
３ バスバ間内蔵コンデンサ
４ 絶縁体
５ 上電極
５ａ 上内部電極（内部電極）
６ 下電極
６ａ 下内部電極（内部電極）
７ 高誘電材料
８ 絶縁体
３０ インバータユニット
３３１ ＩＧＢＴ
３３２ 冷却フィン
３３４ エアフィルタ
３３９ 平滑コンデンサ
９９１ インバータ盤（インバータ）
９９２ ユニット室
９９３ ファン
９９４ 通風ダクト
９９５ 主回路室
９９６ 制御部
２ 下バスバ
３ バスバ間内蔵コンデンサ
４ 絶縁体
５ 上電極
５ａ 上内部電極（内部電極）
６ 下電極
６ａ 下内部電極（内部電極）
７ 高誘電材料
８ 絶縁体
３０ インバータユニット
３３１ ＩＧＢＴ
３３２ 冷却フィン
３３４ エアフィルタ
３３９ 平滑コンデンサ
９９１ インバータ盤（インバータ）
９９２ ユニット室
９９３ ファン
９９４ 通風ダクト
９９５ 主回路室
９９６ 制御部
Claims (10)
- 一対の対向するバスバ間に設けられるバスバ間内蔵コンデンサであって、
２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料を含んでなる
ことを特徴とする、バスバ間内蔵コンデンサ。 - 前記一対の対向するバスバのうちの一方のバスバと電気的に導通する櫛歯状構造の内部電極が前記一対の対向するバスバ間に設けられ、
前記内部電極間に前記高誘電材料が設けられている
ことを特徴とする、請求項１に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。 - 前記高誘電材料がチタン酸バリウム及び／又は酸化亜鉛添加炭化ケイ素である
ことを特徴する、請求項１又は２に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。 - 前記櫛歯状構造の内部電極が、前記一方のバスバに対して平行若しくは略平行又は垂直若しくは略垂直に設けられている
ことを特徴とする、請求項２に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。 - 前記櫛歯状構造の内部電極の先端部と、前記一対の対向するバスバのうちの他方のバスバと、の間に、絶縁体が設けられている
ことを特徴とする、請求項２又は４に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。 - 前記バスバ間内蔵コンデンサの端部、又は該端部のさらに外側に設けられている絶縁体の端部が、前記バスバの端部よりも外側に配置されている
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。 - 前記一対の対向するバスバ間に複数設けられている
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。 - 前記複数のバスバ間内蔵コンデンサにおいて、隣接する前記バスバ間内蔵コンデンサの間には絶縁体が設けられている
ことを特徴とする、請求項７に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。 - 電力を供給する一対の対向するバスバを備えている電力機器であって、
前記バスバ間に、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料が設けられている
ことを特徴とする、電力機器。 - スイッチング素子を備え、該スイッチング素子に電力を供給する一対の対向するバスバを備えている電力変換装置であって、
前記バスバ間に、２５℃で１０００Ｖの電圧を印加した時の比誘電率が５０以上である高誘電材料が設けられている
ことを特徴とする、電力変換装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010242583A JP5469584B2 (ja) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置 |
| CN2011800514512A CN103180921A (zh) | 2010-10-28 | 2011-10-11 | 母线间内置电容器、电力设备以及电力变换装置 |
| US13/880,895 US9105397B2 (en) | 2010-10-28 | 2011-10-11 | Capacitor embedded between busbars, electric power device and electric power conversion device |
| EP11836012.2A EP2634782A4 (en) | 2010-10-28 | 2011-10-11 | OMNIBUS BAR MOUNTED CAPACITOR, ELECTRICAL DEVICE, AND ELECTRIC POWER CONVERSION DEVICE |
| PCT/JP2011/073307 WO2012056873A1 (ja) | 2010-10-28 | 2011-10-11 | バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置 |
| KR1020137010596A KR101449883B1 (ko) | 2010-10-28 | 2011-10-11 | 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010242583A JP5469584B2 (ja) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012094773A true JP2012094773A (ja) | 2012-05-17 |
| JP5469584B2 JP5469584B2 (ja) | 2014-04-16 |
Family
ID=45993600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010242583A Expired - Fee Related JP5469584B2 (ja) | 2010-10-28 | 2010-10-28 | バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9105397B2 (ja) |
| EP (1) | EP2634782A4 (ja) |
| JP (1) | JP5469584B2 (ja) |
| KR (1) | KR101449883B1 (ja) |
| CN (1) | CN103180921A (ja) |
| WO (1) | WO2012056873A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5754398B2 (ja) | 2012-03-09 | 2015-07-29 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| CN105321886B (zh) * | 2014-05-29 | 2019-07-05 | 联华电子股份有限公司 | 电容器结构及其制造方法 |
| KR102254876B1 (ko) * | 2019-06-03 | 2021-05-24 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자 부품 및 그 실장 기판 |
| JP7097341B2 (ja) * | 2019-10-02 | 2022-07-07 | 株式会社デンソー | コンデンサ |
| WO2022092817A1 (ko) | 2020-10-27 | 2022-05-05 | 주식회사 만도 | 수소 연료 전지 차량용 직류 컨버터 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0855752A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-02-27 | Taiyo Yuden Co Ltd | 積層コンデンサの実装方法及び積層コンデンサ |
| JPH1098887A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2003319665A (ja) * | 2002-04-19 | 2003-11-07 | Toyota Motor Corp | 電力変換装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4517406A (en) * | 1984-05-14 | 1985-05-14 | Eldre Components, Inc. | Laminated bus bar containing multilayer ceramic capacitors |
| US4599486A (en) * | 1985-09-06 | 1986-07-08 | Rogers Corporation | High capacitance bus bar including multilayer ceramic capacitors |
| US5142439A (en) * | 1991-08-28 | 1992-08-25 | Allied-Signal Inc. | Integrated bus bar/multilayer ceramic capacitor module |
| JP4108602B2 (ja) * | 2001-08-28 | 2008-06-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 薄膜容量素子用組成物、高誘電率絶縁膜、薄膜容量素子および薄膜積層コンデンサ |
| KR20050060401A (ko) * | 2003-12-16 | 2005-06-22 | 삼성전자주식회사 | 고유전물질을 포함하는 수직 핑거 커패시터 제조 방법 |
| US7504150B2 (en) * | 2005-06-15 | 2009-03-17 | E.I. Du Pont De Nemours & Company | Polymer-based capacitor composites capable of being light-activated and receiving direct metalization, and methods and compositions related thereto |
| JP5152174B2 (ja) * | 2007-03-08 | 2013-02-27 | パナソニック株式会社 | ケースモールド型コンデンサおよびその使用方法 |
| JP4905254B2 (ja) * | 2007-05-25 | 2012-03-28 | トヨタ自動車株式会社 | コンデンサ一体バスバーの製造方法 |
-
2010
- 2010-10-28 JP JP2010242583A patent/JP5469584B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-10-11 KR KR1020137010596A patent/KR101449883B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2011-10-11 EP EP11836012.2A patent/EP2634782A4/en not_active Withdrawn
- 2011-10-11 WO PCT/JP2011/073307 patent/WO2012056873A1/ja active Application Filing
- 2011-10-11 CN CN2011800514512A patent/CN103180921A/zh active Pending
- 2011-10-11 US US13/880,895 patent/US9105397B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0855752A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-02-27 | Taiyo Yuden Co Ltd | 積層コンデンサの実装方法及び積層コンデンサ |
| JPH1098887A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2003319665A (ja) * | 2002-04-19 | 2003-11-07 | Toyota Motor Corp | 電力変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5469584B2 (ja) | 2014-04-16 |
| CN103180921A (zh) | 2013-06-26 |
| KR20130079562A (ko) | 2013-07-10 |
| WO2012056873A1 (ja) | 2012-05-03 |
| EP2634782A4 (en) | 2015-11-25 |
| US20130279227A1 (en) | 2013-10-24 |
| KR101449883B1 (ko) | 2014-10-10 |
| US9105397B2 (en) | 2015-08-11 |
| EP2634782A1 (en) | 2013-09-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6859304B2 (ja) | メインバッテリ用バッテリモジュール | |
| JP5469584B2 (ja) | バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置 | |
| US20180358903A1 (en) | Power converter | |
| US10153088B2 (en) | Capacitor, in particular intermediate circuit capacitor for a multi-phase system | |
| CN106953502B (zh) | 一种电能路由器 | |
| WO2014129263A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| US20130320896A1 (en) | Modular inverter arrangement | |
| JP7052531B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2015109748A (ja) | 電力変換装置 | |
| CN105322484A (zh) | 一种应用于高压固态电力电子开关的叠层母排 | |
| CN112544127A (zh) | 具有定义的转载路径的功率结构组件和用于制造的方法 | |
| JP2008220005A (ja) | 一体型電動圧縮機 | |
| JPH09117126A (ja) | 電力変換装置 | |
| US11087925B2 (en) | Power capacitor module with cooling arrangement | |
| CN112106455A (zh) | 用于车辆的功率转换器装置以及车辆 | |
| JP2005192296A (ja) | インバータ装置 | |
| JP5733320B2 (ja) | 高圧インバータ装置の放電機構 | |
| JP5985606B2 (ja) | コンデンサ担持バスバ及びそれを備える電力機器 | |
| CN107624216A (zh) | 用于振荡抑制的安排 | |
| WO2013179433A1 (ja) | バスバー、電力変換装置 | |
| CN209313707U (zh) | 高压功率单元的壳体和高压功率单元 | |
| WO2014115292A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2010056206A (ja) | 半導体モジュール | |
| JP5335185B2 (ja) | 高電圧発生装置 | |
| CN109417070B (zh) | 具有半导体电路的电气设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130424 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131008 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131204 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140121 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140131 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |