JP4561874B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明を3相用のインバータ装置に具体化した第1の実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。
端子部27a,28aは、接合部27b,28bが回路パターン24b又は回路パターン24cの中央部に超音波接合されている。
この実施形態では、インダクタンスL1がインダクタンスL2より大きいため、インダクタンスL3がインダクタンスL4より小さくなるように、即ち第1接合部35aから先端34bまでの電流経路39の長さが第2接合部36aから先端34bまでの電流経路40の長さより短くなるように先端34bの接合位置が設定される。電極部34は、本体部33に対して接合位置より図5(b)の左側において重なって近接する状態に位置するため、電流が流れる際に相互インダクタンスの効果により電流経路が重なっていない場合に比べてインダクタンスL3が小さくなる。そのため、先端34bの接合位置を設定する際は、両電流経路39,40の物理的な経路長の比較だけで接合位置を設定するのではなく、電流経路39の相互インダクタンスの影響あるいは正極用配線部材27との間の相互インダクタンスの影響も考慮して接合位置を設定するのが好ましい。
インバータ装置11は、例えば、車両の電源装置の一部を構成するものとして使用される。インバータ装置11は、プラス入力端子27pi及びマイナス入力端子28miが直流電源(図示せず)に接続され、U相端子U、V相端子V及びW相端子Wがモータ(図示せず)に接続され、駆動信号入力端子G1〜G6及び信号端子S1〜S6が制御装置(図示せず)に接続された状態で使用される。
(1)上アームの各スイッチング素子を構成するため並列に接続された複数の半導体チップ23は、2つのグループに同数ずつ分けられた状態で異なるセラミック基板21の回路パターン24b上に実装され、正極用配線部材27は、異なる端子部27aを介して2つのグループの半導体チップ23が実装された回路パターン24bと電気的に接続されている。そのためコンデンサ29の正極端子29aから各出力電極部材32U,32V,32Wの電極部34の先端34bまでの電流経路は、正極端子29aから回路パターン24bに接合された一方の端子部27aまでの電流経路37と、正極端子29aから回路パターン24bに接合された他方の端子部27aまでの電流経路38の2経路になる。そして、電流経路37のインダクタンスL1が電流経路38のインダクタンスL2より大きくなる。しかし、各出力電極部材32U,32V,32Wの第1接合部35aから電極部34の先端34bまでの電流経路39のインダクタンスL3と、第2接合部36aから電極部34の先端34bまでの電流経路40のインダクタンスL4とが、L1+L3=L2+L4を満たすように設定されている。したがって、上アーム及び下アームの各スイッチング素子が複数の半導体チップ23を並列に接続して構成され、電源用のコンデンサ29を備えた電力変換装置において、コンデンサ29から半導体チップ23を経て出力電極の合流部までの経路長の違いに起因する電流、電圧のアンバランスを抑制することができる。また、各出力電極部材32U,32V,32Wの形状を変えるだけで、簡単に対応することができる。
が2個の接合部35a,35bの上方を覆わないため、2個の接合部35a,35bを支障なく超音波接合で回路パターン24b,24cに接合することができる。
次に第2の実施形態を図6及び図7にしたがって説明する。この実施形態では、出力電極部材32U,32V,32Wの本体部33の形状が前記第1の実施形態と異なっており、その他の構成は同じである。前記第1の実施形態と同様の部分は同一の符号を付して詳しい説明を省略する。図6に示すように、本体部33は中間部の幅が両端部の幅より狭く形成されている。また、幅が狭く形成された部分の板厚は、幅を狭くしても電流が流れる際の抵抗増大を抑制するために両端部の板厚より厚く形成されている。なお、図6には出力電極部材32Uを図示している。
(7)第1接合部35aから電極部34の先端34bまでの電流経路と、第3接合部35bから電極部34の先端34bまでの電流経路との間隔が、第1接合部35aと第3接合部35bとの間隔より狭くなるように構成されている。また、第2接合部36aから電極部34の先端34bまでの電流経路と、第4接合部36bから電極部34の先端34bまでの電流経路との間隔が第2接合部36aと第4接合部36bとの間隔より狭くなるように構成されている。したがって、一組のアームの上アームのスイッチング素子がオンの状態からオフにスイッチングされる際、本体部33に流れる出力電流Io及びフライホイール電流Ifの相互作用により、インダクタンスが低減する。
○ 出力電極部材32U,32V,32Wの本体部33の中間部の幅を狭くしてインダクタンスを低減させる代わりに、図8(a)に示すように、本体部33の各接合部35a,35b,36a,36b寄りの位置に切り欠き部41を形成してもよい。この場合も、第1接合部35a及び第2接合部36aから電極部34の先端34bに向かって流れる出力電流Ioの経路と、第3接合部35b及び第4接合部36bから電極部34の先端34bに向かって流れるフライホイール電流Ifの経路とが近づくため、相互作用によりインダクタンスを低減することができる。また、切り欠き部41の長さと幅を変えることにより、フライホイール電流Ifと出力電流Ioとの相互作用の程度を調整することができる。なお、図では電極部34の先端34bの幅を本体部33の幅より狭く形成した場合を示しているが、先端34bの幅を本体部33の幅と同じに形成してもよい。
部分に孔を形成してもよい。例えば、図8(b)に二点鎖線で示すように、第2接合部36aから電極部34の先端34bまでの電流経路の経路長が長くなるように孔42を形成する。また、孔42に加えて切り欠きを設けてもよい。この場合、電極部34の先端34bの接合位置を変えずに孔42を形成することでインダクタンスL4を調整することができる。
○ コンデンサ29の数は4個に限らず、インバータ装置11の定格電流値及び使用するコンデンサの容量により決まり、3個以下でも5個以上でもよい。
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
Claims (6)
- 上アーム及び下アームの各スイッチング素子が複数の半導体チップを並列に接続して構成され、電源用のコンデンサの正極端子が、相互に電気的に絶縁された状態で近接して平行に配置された板状導体製の正極用配線部材及び負極用配線部材のうちの正極用配線部材に接合され、前記コンデンサの負極端子が前記負極用配線部材に接合され、板状導体製の出力電極部材が前記上アーム及び下アームの接合点に接合されている電力変換装置であって、
前記各スイッチング素子の複数の半導体チップは2つのグループに同数ずつ分けられた状態で絶縁基板の回路パターン上に実装され、
前記正極用配線部材は、異なる端子部を介して前記2つのグループの半導体チップが実装された回路パターンと電気的に接続され、
前記出力電極部材は、前記上アームの前記一方のグループの半導体チップと電気的に接合された回路パターンに接合された第1接合部と、前記上アームの前記他方のグループの半導体チップと電気的に接合された回路パターンに接合された第2接合部とを備えた本体部と、先端が前記本体部に接合された電極部とを備え、
前記正極端子から前記一方のグループの半導体チップが実装された回路パターンに接合された端子部までの電流経路のインダクタンスをL1、前記正極端子から前記他方のグループの半導体チップが実装された回路パターンに接合された端子部までの電流経路のインダクタンスをL2、前記第1接合部から前記電極部の先端までのインダクタンスをL3、前記第2接合部から前記電極部の先端までのインダクタンスをL4とした場合、L1+L3=L2+L4が成立するように前記出力電極部材を形成したことを特徴とする電力変換装置。 - 前記出力電極部材は、前記本体部の上面に前記電極部の先端が接合され、前記先端の接合位置が前記本体部の中央からずれることで前記インダクタンスL3と前記インダクタンスL4が異なるように形成されている請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記本体部は、前記電極部の先端の接合位置より前記第2接合部寄りに前記インダクタンスL4を大きくするための孔が形成されている請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記出力電極部材は、前記本体部に、前記第1接合部及び第2接合部に加えて、前記下アームの前記一方のグループの半導体チップと電気的に接合された回路パターンに接合された第3接合部と、前記下アームの前記他方のグループの半導体チップと電気的に接合された回路パターンに接合された第4接合部とを備え、かつ前記第1接合部から前記電極部の先端の接合部までの電流経路と、前記第3接合部から前記電極部の先端の接合部までの電流経路との間隔が前記第1接合部と前記第3接合部との間隔より狭くなり、前記第2接合部から前記電極部の先端の接合部までの電流経路と、前記第4接合部から前記電極部の先端の接合部までの電流経路との間隔が前記第2接合部と前記第4接合部との間隔より狭くなるように構成されている請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記出力電極部材は、前記電極部の先端の幅が前記本体部の幅より狭く形成されている請求項4に記載の電力変換装置。
- 前記出力電極部材は、前記本体部の前記各接合部寄りの位置に、前記本体部の幅方向端部から幅方向に延びる切り欠き部が形成されている請求項4または請求項5に記載の電力変換装置。
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