JP5228873B2 - Multilayer wiring conductor of semiconductor power converter - Google Patents
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Description
本発明は、半導体電力変換装置に用いられ、ターンオフサージ電圧をより良く抑制する構造のヒューズ接続部を備えた積層配線導体に関する。 The present invention relates to a laminated wiring conductor that is used in a semiconductor power conversion device and includes a fuse connection part that has a structure for better suppressing a turn-off surge voltage.
従来、商用交流電源などから得られた入力電力を、半導体スイッチング素子を用いて所定の周波数の電力に変換して出力するものとして、インバータなどの半導体電力変換装置が用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor power conversion device such as an inverter is used to convert input power obtained from a commercial AC power source into power of a predetermined frequency using a semiconductor switching element and output it.
半導体電力変換装置には、直流回路の平滑コンデンサと半導体スイッチング素子との間の配線インタクタンスが存在し、また、過電流保護用ヒューズの内部インダクタンスが存在する。このため、スイッチング時の電流の変化に伴ってサージ電圧が発生する。 In the semiconductor power converter, there is a wiring inductance between the smoothing capacitor of the DC circuit and the semiconductor switching element, and there is an internal inductance of the overcurrent protection fuse. For this reason, a surge voltage is generated as the current changes during switching.
図４はスイッチング素子にI ＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor) が適用された２レベル電力変換装置の１相分の回路構成を示す図である。図４において、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２には、帰還ダイオードＤ１及びＤ２がそれぞれ逆並列接続され、スィッチング素子Ｑ１、Ｑ２は互いに直列接続されている。 FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration for one phase of a two-level power converter in which an IGBT (insulated gate bipolar transistor) is applied as a switching element. In FIG. 4, feedback diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to switching elements Q1 and Q2, respectively, and switching elements Q1 and Q2 are connected in series with each other.
ここで、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の接続点には交流端子Ｕが設けられ、直列接続されたスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の両端には、直流電源正側端子Ｐおよび直流電源負側端子Ｎがそれぞれ設けられている。また、直列接続されたスイッチング素子Ｑ１及びＱ２には、平滑コンデンサＣが並列接続されている。また配線５５と配線５６の間にはヒューズＦが接続されている。 Here, an AC terminal U is provided at the connection point of the switching elements Q1 and Q2, and a DC power supply positive terminal P and a DC power supply negative terminal N are provided at both ends of the switching elements Q1 and Q2 connected in series. It has been. A smoothing capacitor C is connected in parallel to the switching elements Q1 and Q2 connected in series. A fuse F is connected between the wiring 55 and the wiring 56.
そして、平滑コンデンサＣ→配線５３→配線５５→ヒューズＦ→配線５６→スイッチング素子Ｑ１→配線５７→スイッチング素子Ｑ２→配線５８→配線５４→平滑コンデンサＣの経路上には配線インダクタンスが存在する。 A wiring inductance exists on the path of the smoothing capacitor C → the wiring 53 → the wiring 55 → the fuse F → the wiring 56 → the switching element Q1 → the wiring 57 → the switching element Q2 → the wiring 58 → the wiring 54 → the smoothing capacitor C.
スイッチング時の電流の変化に伴ってサージ電圧が発生すると、そのサージ電圧は直流電圧に加え合わされてスイッチング素子Ｑ１及びＱ２に印加される。そして、その印加された電圧の値がスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の電圧定格を超えると、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２が破壊されるという不具合が引き起こされる。 When a surge voltage is generated with a change in current during switching, the surge voltage is added to the DC voltage and applied to the switching elements Q1 and Q2. And when the value of the applied voltage exceeds the voltage rating of the switching elements Q1 and Q2, there arises a problem that the switching elements Q1 and Q2 are destroyed.
このような不具合な現象を回避するために、スイッチング時の電流の変化に伴うサージ電圧を抑制する方法として、配線インダクタンスを小さくする方法やスイッチング素子Ｑ１及びＱ２に流れる電流を小さくする方法などが考えられる。 In order to avoid such a troubled phenomenon, a method of reducing the wiring inductance and a method of reducing the current flowing through the switching elements Q1 and Q2 are considered as a method of suppressing the surge voltage accompanying the change of the current at the time of switching. It is done.
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２に流れる電流を小さくする方法としては、電力変換装置の容量を下げることが考えられる。しかし、電力変換装置の容量を下げると、下げた容量に相等する分だけ出力を上げるために増幅器等の出力増幅装置を付加する必要が生じ、これがコストアップの要因になる。このため、配線インダクタンスを小さくすることで、スイッチング時の電流の変化に伴うサージ電圧を抑制することが通常行われる。 As a method for reducing the current flowing through the switching elements Q1 and Q2, it is conceivable to reduce the capacity of the power converter. However, when the capacity of the power conversion device is reduced, it is necessary to add an output amplifying device such as an amplifier in order to increase the output by an amount equivalent to the reduced capacity, which causes a cost increase. For this reason, it is common practice to suppress the surge voltage associated with a change in current during switching by reducing the wiring inductance.
配線インダクタンスを小さくする方法としては、平滑コンデンサＣ→配線５３→配線５５→ヒューズＦ→配線５６→スイッチング素子Ｑ１→配線５７→スイッチング素子Ｑ２→配線５８→配線５４→平滑コンデンサＣの経路上において、スイッチングのターンオフ時に電流が増加する部分と、スイッチングのターンオフ時に電流が減少する部分の配線を対にして配置することでインダクタンス成分を相殺する方法がある（例えば、特許文献１参照）。 As a method of reducing the wiring inductance, on the path of the smoothing capacitor C → the wiring 53 → the wiring 55 → the fuse F → the wiring 56 → the switching element Q1 → the wiring 57 → the switching element Q2 → the wiring 58 → the wiring 54 → the smoothing capacitor C. There is a method of canceling out the inductance component by arranging a part of the wiring where the current increases at the switching turn-off and the part of the current decreasing at the switching turn-off (see, for example, Patent Document 1).
この方法は、具体的には、いま、スイッチング素子Ｑ１がオンし、平滑コンデンサＣ→配線５３→配線５５→ヒューズＦ→配線５６→スイッチング素子Ｑ１→配線５７→交流端子Ｕの経路Ｋ１を介して負荷に電流が流れているものとする。 Specifically, in this method, the switching element Q1 is turned on now, and the smoothing capacitor C → the wiring 53 → the wiring 55 → the fuse F → the wiring 56 → the switching element Q1 → the wiring 57 → the AC terminal U via the path K1. Assume that current flows through the load.
そして、この状態からスイッチング素子Ｑ１がターンオフすると、経路Ｋ１に流れる電流が減少する。このとき、電流変化に伴って発生する配線５３、５５、５６のインダクタンスによる電圧は、平滑コンデンサＣに対してスイッチング素子Ｑ１の方が高くなる向きに発生する。 When the switching element Q1 is turned off from this state, the current flowing through the path K1 decreases. At this time, the voltage due to the inductances of the wirings 53, 55, and 56 generated with the current change is generated in the direction in which the switching element Q 1 is higher than the smoothing capacitor C.
一方、スイッチング素子Ｑ１が上記のようにターンオフすると、平滑コンデンサＣ→配線５４→配線５８→スイッチング素子Ｑ２→配線５７→交流端子Ｕの経路Ｋ２に流れる電流が増加する。このとき、電流変化に伴って発生する配線５４、５８のインダクタンスによる電圧は、スイッチング素子Ｑ２に対して平滑コンデンサＣの方が高くなる向きに発生する。 On the other hand, when the switching element Q1 is turned off as described above, the current flowing through the path K2 of the smoothing capacitor C → the wiring 54 → the wiring 58 → the switching element Q2 → the wiring 57 → the AC terminal U increases. At this time, the voltage due to the inductance of the wirings 54 and 58 generated in accordance with the current change is generated in a direction in which the smoothing capacitor C is higher than the switching element Q2.
すなわち、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時には、配線５３、５５、５６と配線５４、５８とでは、電流変化の向きが互いに異なるようになり、したがって、磁束の向きも互いに異なるようになる。 That is, when the switching element Q1 is turned off, the wirings 53, 55, and 56 and the wirings 54 and 58 have different directions of current change, and therefore, the directions of magnetic flux are also different from each other.
このため、配線５３と配線５４を対にして配置するとともに、配線５５、５６と配線５８を対にして配置することで、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時に発生する磁束を打ち消し合わせることができ、これにより、インダクタンス成分を相殺することが可能となり、結果としてスイッチング時の電流の変化に伴うサージ電圧を抑制することができる。 Therefore, by arranging the wiring 53 and the wiring 54 as a pair and arranging the wirings 55 and 56 and the wiring 58 as a pair, the magnetic flux generated when the switching element Q1 is turned off can be canceled out. Thus, it is possible to cancel the inductance component, and as a result, it is possible to suppress a surge voltage associated with a change in current during switching.
このように配線５３と配線５４を対にして配置し、配線５５、５６と配線５８を対にして配置するために、配線５３〜５８に平板導体を使用し、電流の変化の向きが互いに異なる部分の面を向かい合わせて平行に配置し、これらの平板導体間を絶縁物にて絶縁して、配線部分を積層配線導体とする方法がある。 In this way, in order to arrange the wiring 53 and the wiring 54 as a pair and arrange the wirings 55 and 56 and the wiring 58 as a pair, flat conductors are used for the wirings 53 to 58, and the directions of the current changes are different from each other. There is a method in which the planes of the portions are arranged in parallel with each other, the flat conductors are insulated with an insulator, and the wiring portion is a laminated wiring conductor.
図５(a) は、従来の２レベル電力変換装置における積層配線導体のヒューズ接続部の概略構成を示す斜視図であり、図５(b) は、図５(a) の積層配線導体の導体部分の概略構成を示す斜視図である。 FIG. 5 (a) is a perspective view showing a schematic configuration of the fuse connection portion of the multilayer wiring conductor in the conventional two-level power converter, and FIG. 5 (b) is a conductor of the multilayer wiring conductor of FIG. 5 (a). It is a perspective view which shows schematic structure of a part.
図５(a),(b) において、積層配線導体４には平板導体４１、４２、４３が設けられている。平板導体４１及び４２と、平板導体４３とは、それらの平面部分が互いに向かい合って且つ平行に配置されている。平板導体４１、４２、及び４３間、並びにそれらの周囲は、絶縁材４７により覆われている。 5A and 5B, the laminated wiring conductor 4 is provided with flat conductors 41, 42, and 43. The flat conductors 41 and 42 and the flat conductor 43 are arranged in parallel so that their plane portions face each other. Between the flat conductors 41, 42, and 43 and the periphery thereof are covered with an insulating material 47.
平板導体４１及び４２には、それぞれの平面部分から、その垂直方向に形成された引き出し部４１ａ及び４２ａがそれぞれ設けられ、それらの引き出し部４１ａ及び４２ａは絶縁材４７から露出されている。 The flat conductors 41 and 42 are respectively provided with lead portions 41 a and 42 a formed in the vertical direction from the respective plane portions, and the lead portions 41 a and 42 a are exposed from the insulating material 47.
そして、それらの引き出し部４１ａ及び４２ａに差し渡されるように配置されたヒューズ４４が、その端子４４ａ及び４４ｂを、それぞれボルト４５及び４６によって、引き出し部４１ａ及び４２ａに固定されている。なお、ヒューズ４４の部分には平板導体４３と向かい合う平板導体は存在しない。 The fuses 44 arranged so as to be passed to the lead portions 41a and 42a have their terminals 44a and 44b fixed to the lead portions 41a and 42a by bolts 45 and 46, respectively. Note that there is no flat conductor facing the flat conductor 43 in the fuse 44 portion.
この構成において、図４のスイッチング素子Ｑ１のターンオフ時には、平板導体４１及び４２と、平板導体４３とでは、電流変化の向きが互いに異なるようになり、したがって磁束の向きが互いに異なるようになる。 In this configuration, when the switching element Q1 in FIG. 4 is turned off, the flat conductors 41 and 42 and the flat conductor 43 have different directions of current change, and therefore the directions of magnetic flux are different.
つまり、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時に発生する磁束を打ち消し合わせることができ、これにより、インダクタンス成分を相殺することが可能となることから、スイッチング時の電流の変化に伴うサージ電圧を抑制することができるというものである。
しかしながら、図５(a),(b) に示す積層配線導体４の構造では、ヒューズ４４の部分には平板導体４３と向かい合う平板導体が存在しないため、その分だけインタクタンス成分を相殺することができない。そのため、サージ電流は平板導体４３側に多く偏って流れることになる。 However, in the structure of the laminated wiring conductor 4 shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), there is no flat conductor facing the flat conductor 43 in the fuse 44 portion, so that the inductance component can be canceled by that amount. Can not. Therefore, a large amount of surge current is biased toward the flat conductor 43 side.
通常、ヒューズ４４の内部には、特には図示しないが、複数本の細いヒューズ素子が平行に束ねられて配置され、平行する部分は相互に絶縁され、両端部がそれぞれ端子４４ａ及び４４ｂに接続されて直方体状の保護外被中に収容されている。また、ヒューズ４４は、積層配線導体４の構造を出来るだけ小さく構成するために平板導体４３に出来るだけ近接して配置される。 Usually, although not particularly shown, a plurality of thin fuse elements are bundled in parallel inside the fuse 44, the parallel portions are insulated from each other, and both ends are connected to terminals 44a and 44b, respectively. And is housed in a rectangular parallelepiped protective jacket. Further, the fuse 44 is arranged as close as possible to the flat conductor 43 in order to make the structure of the laminated wiring conductor 4 as small as possible.
ヒューズ４４がこのような構造のため、サージ電流が平板導体４３側に多く偏って流れると、その平板導体４３側に多く偏って流れるサージ電流で引き起こされる磁束線からの影響で、ヒューズ４４内部において板導体４３に最も近接する位置に配置されたヒューズ素子に流れるサージ電流が、インタクタンス成分を相殺することができない分だけ多く流れる。 Because the fuse 44 has such a structure, when a surge current flows largely biased toward the flat conductor 43 side, it is affected by the magnetic flux lines caused by the surge current flowing largely biased toward the flat conductor 43 side. The surge current that flows through the fuse element disposed at the position closest to the plate conductor 43 flows as much as the inductance component cannot be canceled.
これにより、ヒューズ４４のヒューズ素子全体では定格電流となるサージ電流でも、最も平板導体４３に近接するヒューズ素子にとっては定格以上の電流となって先ずこのヒューズ素子が溶断する。 As a result, even if the surge current is the rated current for the entire fuse element of the fuse 44, the fuse element closest to the flat plate conductor 43 becomes a current exceeding the rating, and the fuse element is melted first.
ヒューズ素子が一本でも溶断すると、その分だけ残りのヒューズ素子に加わる負荷が増大し、次に平板導体４３に近接して配置されているヒューズ素子が上記と同様の状態となって溶断する。結果として、定格電流よりも低い電流でヒューズ４４が溶断するという問題があった。 If even one fuse element is blown, the load applied to the remaining fuse elements is increased by that amount, and then the fuse element arranged close to the flat conductor 43 is blown in the same state as described above. As a result, there is a problem that the fuse 44 is blown at a current lower than the rated current.
本発明の目的は、上記従来の実情に鑑み、半導体電力変換装置に用いられる積層配線導体において、ターンオフサージ電圧をより良く抑制する構造のヒューズ接続部を備えた積層配線導体を提供することである。 In view of the above-described conventional situation, an object of the present invention is to provide a multilayer wiring conductor having a fuse connection portion having a structure for better suppressing a turn-off surge voltage in a multilayer wiring conductor used in a semiconductor power conversion device. .
本発明の積層配線導体は、第１及び第２の平板導体と、該第１及び第２の平板導体の引き出し部間に接続されたヒューズと、上記第１及び第２の平板導体の平面部分とそれぞれ対向し且つ並行に配置された平面部分を有する第３の平板導体と、上記第１の平板導体、上記第２の平板導体、及び上記第３の平板導体のそれぞれを絶縁する絶縁部材と、を有し、上記第１及び第２の平板導体の上記平面部分は、上記第３の平板導体の平面部分と上記ヒューズとの対向部分にも延在するよう形成されていることを特徴とする。 The laminated wiring conductor of the present invention includes a first and second flat plate conductor, a fuse connected between the lead portions of the first and second flat plate conductors, and a planar portion of the first and second flat plate conductors. A third flat plate conductor that has a plane portion that is opposed to and parallel to each other, and an insulating member that insulates each of the first flat plate conductor, the second flat plate conductor, and the third flat plate conductor; And the planar portions of the first and second flat plate conductors are formed so as to extend also to the planar portion of the third flat plate conductor and the portion facing the fuse. To do.
上記第３の平板導体は、例えば、上記第１及び第２の平板導体とは異なる電位の電流を通電されることを特徴とする。
また、上記引き出し部は、例えば、上記第１及び第２の平板導体の上記第３の平板導体の平面部分と上記ヒューズとの対向部分にも延在するよう形成されている平面部からそれぞれ垂直方向に且つ上記第１及び第２の平板導体を通過する電流経路と垂直方向に形成され上記絶縁部材から露出して配置されることを特徴とする。
For example, the third flat plate conductor is supplied with a current having a potential different from that of the first and second flat plate conductors.
In addition, the lead-out portion is perpendicular to, for example, a flat portion formed so as to extend to a portion where the third flat plate conductor of the first and second flat plate conductors faces a portion facing the fuse. It is formed in a direction perpendicular to a current path passing through the first and second flat plate conductors, and is exposed from the insulating member.
本発明によれば、半導体電力変換装置に用いられる積層配線導体において、ターンオフサージ電圧をより良く抑制する構造のヒューズ接続部を備えた積層配線導体を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the multilayer wiring conductor used for a semiconductor power converter, it becomes possible to provide the multilayer wiring conductor provided with the fuse connection part of the structure which suppresses a turn-off surge voltage better.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１(a) は、本発明の実施例１におけるヒューズ接続部を備えた積層配線導体の概略構成を示す斜視図であり、図１(b) は図１(a) の積層配線導体の絶縁部材を除いて平板導体の内部構成を示す分解斜視図である。 FIG. 1 (a) is a perspective view showing a schematic configuration of a multilayer wiring conductor having a fuse connection portion in Example 1 of the present invention, and FIG. 1 (b) is an insulation of the multilayer wiring conductor of FIG. 1 (a). It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of a flat conductor except a member.
図１(a),(b) に示すように、本例の積層配線導体１は、平板導体１１、１２及び１３を備えている。平板導体１１及び１２と、平板導体１３とは、それらの平面部分が互いに向かい合って且つ平行に配置されている。また、平板導体１１、１２、及び１３間、並びにそれらの周囲は、絶縁部材１７により覆われている。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the multilayer wiring conductor 1 of this example includes flat conductors 11, 12, and 13. The flat conductors 11 and 12 and the flat conductor 13 are arranged in parallel so that their plane portions face each other. The space between the flat conductors 11, 12, and 13 and the periphery thereof are covered with an insulating member 17.
上記の平板導体１１及び１２には、絶縁部材１７から外部に露出する引き出し部１１ａ及び１２ａがそれぞれ形成されている。
そして、引き出し部１１ａ及び１２ａ間に差し渡されるように、ヒューズ１４が配設されている。ヒューズ１４は、その端子１４ａ及び１４ｂを、それぞれボルト１５及び１６によって、引き出し部１１ａ及び１２ａに固定されている。
In the flat conductors 11 and 12, lead portions 11a and 12a exposed to the outside from the insulating member 17 are formed, respectively.
And the fuse 14 is arrange | positioned so that it may pass between the drawer | drawing-out parts 11a and 12a. The fuse 14 has its terminals 14a and 14b fixed to the lead portions 11a and 12a by bolts 15 and 16, respectively.
上記の平板導体１１及び１２の平面部分には、平板導体１３とヒューズ１４とが対向する部分に延在し且つ双方それぞれが位置的に干渉しないような形状の延出平面部１１ｂ及び１２ｂが形成されている。 In the flat surface portions of the flat plate conductors 11 and 12, extended flat surface portions 11b and 12b are formed so as to extend to portions where the flat plate conductor 13 and the fuse 14 face each other and do not interfere with each other. Has been.
本例では、延出平面部１１ｂ及び１２ｂは、それぞれの本体平面部分の電流経路幅のおよそ１／２を切り欠いた残り部分を、平板導体１３とヒューズ１４とが対向する部分に相互に入れ込む形で且つ相互に干渉しない形に形成されている。 In this example, the extended flat portions 11b and 12b are formed by inserting the remaining portions of the main body flat portions, which are cut out about 1/2 of the current path width, into the portions where the flat conductor 13 and the fuse 14 face each other. And are formed so as not to interfere with each other.
そして、上記の引き出し部１１ａ及び１２ａは、延出平面部１１ｂ及び１２ｂからそれぞれ垂直に且つ平板導体１１及び１２を通過する電流経路１８の方向に平行に沿って電流経路１８に対し垂直に形成されている。 The lead portions 11a and 12a are formed perpendicularly to the current path 18 along the direction of the current path 18 passing through the flat conductors 11 and 12 perpendicularly from the extended plane portions 11b and 12b, respectively. ing.
この積層配線導体１の構成において、平板導体１１、１２及び１３を、それぞれ図４の配線５５、５６及び５８として使用し、図４のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及びコンデンサＣを接続する。 In the configuration of the multilayer wiring conductor 1, the flat conductors 11, 12, and 13 are used as the wirings 55, 56, and 58 in FIG. 4 to connect the switching elements Q1 and Q2 and the capacitor C in FIG.
この構成の積層配線導体１の効果としては、図４のスイッチング素子Ｑ１のターンオフ時には、平板導体１１及び１２と平板導体１３とでは、電流変化の向きが互いに異なるので、結果として磁束の向きが互いに打ち消し合うことになり、インダクタンス成分を相殺することが可能となり、スイッチング時の電流の変化に伴って発生するサージ電圧を抑制することができる。 The effect of the laminated wiring conductor 1 having this configuration is that, when the switching element Q1 in FIG. 4 is turned off, the flat conductors 11 and 12 and the flat conductor 13 have different directions of current change. This cancels out each other, so that it is possible to cancel out the inductance component, and it is possible to suppress a surge voltage that occurs due to a change in current during switching.
そして、この抑制力は、ヒューズ１４に対向する部分の平板導体１３の平面部分に対しても、平板導体１１及び１２の平面部分の延長である延出平面部１１ｂ及び１２ｂが平行に配置されているので、平板導体１１及び１２と、平板導体１３とで互いに打ち消し合う磁束量はほぼ同一の磁束量となり、サージ電圧への抑制力は、図５(a),(b) に示した従来例に比較して、より有効に作用する。 This restraining force is also obtained by arranging the extended flat portions 11b and 12b, which are extensions of the flat portions of the flat conductors 11 and 12, in parallel with the flat portion of the flat conductor 13 that faces the fuse 14. Therefore, the amount of magnetic flux canceling each other between the flat conductors 11 and 12 and the flat conductor 13 becomes almost the same magnetic flux, and the suppressive force against the surge voltage is the conventional example shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). It works more effectively than
すなわち、平板導体１１及び１２の平面部分の延長としての延出平面部１１ｂ及び１２ｂがヒューズ１４と平板導体１３間にも配置されるので、このヒューズ１４配置部分でも平板導体１１及び１２と平板導体１３との間でインダクタンス成分が相殺されることにより、ヒューズ１４内部を流れる電流が平板導体１３を流れる電流による影響を受ける割合が大幅に低減する。 That is, since the extended flat portions 11b and 12b as an extension of the flat portion of the flat conductors 11 and 12 are also arranged between the fuse 14 and the flat conductor 13, the flat conductors 11 and 12 and the flat conductor are also provided in this fuse 14 arrangement portion. 13 cancels out the inductance component, the rate at which the current flowing through the fuse 14 is affected by the current flowing through the flat conductor 13 is greatly reduced.
これにより、ヒューズ１４内部の各ヒューズ素子を流れる電流の偏りを抑制でき、ヒューズ１４が定格電流よりも低い電流で溶断する不具合を避けることができるようになる。
図２(a) は、本発明の実施例２におけるヒューズ接続部を備えた積層配線導体の概略構成を示す斜視図であり、同図(b) は同図(a) の積層配線導体の絶縁部材を除いて平板導体の内部構成を示す分解斜視図である。
Thereby, the deviation of the current flowing through each fuse element in the fuse 14 can be suppressed, and the problem that the fuse 14 is blown at a current lower than the rated current can be avoided.
FIG. 2 (a) is a perspective view showing a schematic configuration of a multilayer wiring conductor having a fuse connection portion in Example 2 of the present invention, and FIG. 2 (b) is an insulation of the multilayer wiring conductor in FIG. 2 (a). It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of a flat conductor except a member.
図２(a),(b) に示すように、本例の積層配線導体２は、平板導体２１、２２及び２３を備えている。平板導体２１及び２２と、平板導体２３とは、それらの平面部分が互いに向かい合って且つ平行に配置されている。また、平板導体２１、２２、及び２３間、並びにそれらの周囲は、絶縁部材２７により覆われている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the multilayer wiring conductor 2 of this example includes flat conductors 21, 22, and 23. The flat conductors 21 and 22 and the flat conductor 23 are arranged in parallel so that their plane portions face each other. The space between the flat conductors 21, 22, and 23 and the periphery thereof are covered with an insulating member 27.
上記の平板導体２１及び２２には、絶縁部材２７から外部に露出する引き出し部２１ａ及び２２ａがそれぞれ形成されている。
そして、引き出し部２１ａ及び２２ａ間に差し渡されるように、ヒューズ２４が配設されている。ヒューズ２４は、その端子２４ａ及び２４ｂを、それぞれボルト２５及び２６によって、引き出し部２１ａ及び２２ａに固定されている。
In the flat conductors 21 and 22, lead portions 21 a and 22 a exposed from the insulating member 27 to the outside are formed, respectively.
And the fuse 24 is arrange | positioned so that it may pass between the drawer | drawing-out parts 21a and 22a. The fuse 24 has its terminals 24a and 24b fixed to the lead portions 21a and 22a by bolts 25 and 26, respectively.
上記の平板導体２１及び２２の平面部分には、平板導体２３とヒューズ２４とが対向する部分に延在し且つ双方それぞれが位置的に干渉しないような形状の延出平面部２１ｂ及び２２ｂが形成されている。 In the flat portions of the flat conductors 21 and 22, the extended flat portions 21b and 22b are formed so as to extend to the portions where the flat conductor 23 and the fuse 24 are opposed to each other and do not interfere with each other. Has been.
本例では、延出平面部２１ｂ及び２２ｂは、それぞれの本体平面部分を電流経路方向へ延出させた部分を斜めに切り欠き、欠いた残り部分を、平板導体２３とヒューズ２４とが対向する部分に相互に入れ込む形で且つ相互に干渉しない形に形成されている。 In this example, the extended flat portions 21b and 22b are formed by notching diagonally the portions of the main body flat portions extending in the current path direction, and the flat conductors 23 and the fuses 24 facing the remaining portions. They are formed so as to be inserted into the parts and not interfere with each other.
そして、上記の引き出し部２１ａ及び２２ａは、延出平面部２１ｂ及び２２ｂからそれぞれ垂直に且つ平板導体２１及び２２を通過する電流経路２８の方向に平行に沿って電流経路２８に対し垂直に形成されている。 The lead portions 21a and 22a are formed perpendicularly to the current path 28 along the direction of the current path 28 passing through the flat conductors 21 and 22 perpendicularly from the extended plane portions 21b and 22b, respectively. ing.
この積層配線導体２の構成において、平板導体２１、２２及び２３を、それぞれ図４の配線５５、５６及び５８として使用し、図４のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及びコンデンサＣを接続する。 In the configuration of the multilayer wiring conductor 2, the flat conductors 21, 22, and 23 are used as the wirings 55, 56, and 58 in FIG. 4 to connect the switching elements Q1 and Q2 and the capacitor C in FIG.
この構成の積層配線導体２に関する電気現象及びその効果は、前述した実施例１の場合と同様である。
図３(a) は、本発明の実施例３におけるヒューズ接続部を備えた積層配線導体の概略構成を示す斜視図であり、同図(b) は同図(a) の積層配線導体の絶縁部材を除いて平板導体の内部構成を示す分解斜視図である。
The electrical phenomenon and the effect relating to the multilayer wiring conductor 2 having this configuration are the same as those of the first embodiment.
FIG. 3 (a) is a perspective view showing a schematic configuration of a multilayer wiring conductor having a fuse connection portion in Example 3 of the present invention, and FIG. It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of a flat conductor except a member.
図３(a),(b) に示すように、本例の積層配線導体３は、平板導体３１、３２及び３３を備えている。平板導体３１及び３２と、平板導体３３とは、それらの平面部分が互いに向かい合って且つ平行に配置されている。また、平板導体３１、３２、及び３３間、並びにそれらの周囲は、絶縁部材３７により覆われている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the multilayer wiring conductor 3 of this example includes flat conductors 31, 32, and 33. The flat conductors 31 and 32 and the flat conductor 33 are arranged in parallel so that their plane portions face each other. Further, between the flat conductors 31, 32, and 33 and the periphery thereof are covered with an insulating member 37.
上記の平板導体３１及び３２には、絶縁部材３７から外部に露出する引き出し部３１ａ及び３２ａがそれぞれ形成されている。
そして、引き出し部３１ａ及び３２ａ間に差し渡されるように、ヒューズ３４が配設されている。ヒューズ３４は、その端子３４ａ及び３４ｂを、それぞれボルト３５及び３６によって、引き出し部３１ａ及び３２ａに固定されている。
In the flat conductors 31 and 32, lead portions 31a and 32a exposed to the outside from the insulating member 37 are formed, respectively.
And the fuse 34 is arrange | positioned so that it may pass between the drawer | drawing-out parts 31a and 32a. The fuse 34 has its terminals 34a and 34b fixed to the lead portions 31a and 32a by bolts 35 and 36, respectively.
上記の平板導体３３は、ほぼ中央に、電流経路３８に直交する形状で直角に折り曲げられた折り曲げ部３３ａを形成されている。これにより、図３(b) に示す図では、平板導体３３は、形状的に、折り曲げ部３３ａから立設する一方の平板部３３ｂと、折り曲げ部３３ａから水平に張り出す平板部３３ｃとに分けられている。 The flat conductor 33 is formed with a bent portion 33a bent at a right angle in a shape orthogonal to the current path 38 at substantially the center. Accordingly, in the drawing shown in FIG. 3 (b), the flat conductor 33 is divided into one flat plate portion 33b standing from the bent portion 33a and a flat plate portion 33c extending horizontally from the bent portion 33a. It has been.
平板導体３３の平板部３３ｂと向かい合って且つ平行に配置される平板導体３１の折り曲げ部側端部３１ｂには、その一方の側縁から上記の引き出し部３１ａが、折り曲げ部側端部３１ｂに垂直に且つ平板導体３１を通過する電流経路３８の方向に平行に沿って電流経路３８に対し垂直に形成されている。 The bent portion side end portion 31b of the flat plate conductor 31 arranged opposite to and parallel to the flat plate portion 33b of the flat plate conductor 33 has the lead portion 31a from one side edge perpendicular to the bent portion side end portion 31b. And perpendicular to the current path 38 along the direction of the current path 38 passing through the flat conductor 31.
また、平板導体３３の平板部３３ｃに向かい合って且つ平行に配置される平板導体３２の折り曲げ部側端部３２ｂには、その一方の側縁（平板導体３１の折り曲げ部側端部３１ｂの一方の側縁に対向する位置の側縁）から上記の引き出し部３２ａが、折り曲げ部側端部３２ｂに垂直に且つ平板導体３２を通過する電流経路３８の方向に平行に沿って電流経路３８に対し垂直に形成されている。 Further, the bent portion side end portion 32b of the flat plate conductor 32 arranged in parallel to the flat plate portion 33c of the flat plate conductor 33 has one side edge (one of the bent portion side end portions 31b of the flat plate conductor 31). From the side edge facing the side edge), the lead portion 32a is perpendicular to the current path 38 along the direction of the current path 38 passing through the flat conductor 32 and perpendicular to the bent portion side end 32b. Is formed.
ヒューズ３４は、この平板導体３１、３２及び３３からなる積層配線導体３の直角に折り曲げられている部分に近接して配置される。すなわち、直方体を成すヒューズ３４の端子３４ａ及び３４ｂを除く４面のうち２面が、それぞれ平板導体３１の折り曲げ部側端部３１ｂ、又は平板導体３２の折り曲げ部側端部３２ｂに近接して対向する位置に配置される。 The fuse 34 is disposed in the vicinity of a portion bent at a right angle of the laminated wiring conductor 3 composed of the flat conductors 31, 32 and 33. That is, two of the four surfaces excluding the terminals 34a and 34b of the fuse 34 forming a rectangular parallelepiped face each other in the vicinity of the bent portion side end portion 31b of the flat plate conductor 31 or the bent portion side end portion 32b of the flat plate conductor 32. It is arranged at the position to do.
すなわち、平板導体３３とヒューズ３４とが対向する部分において、平板導体３３の平板部３３ｂとヒューズ３４の２面のうちの一面とが対向する部分には平板導体３１の折り曲げ部側端部３１ｂが配置され、平板導体３３の平板部３３ｃとヒューズ３４の２面のうちの他の一面とが対向する部分には平板導体３２の折り曲げ部側端部３２ｂが配置されている。 That is, in the portion where the flat conductor 33 and the fuse 34 face each other, the bent portion side end portion 31b of the flat conductor 31 is formed in the portion where the flat portion 33b of the flat conductor 33 and one surface of the two faces of the fuse 34 face each other. The bent portion side end portion 32b of the flat plate conductor 32 is arranged at a portion where the flat plate portion 33c of the flat plate conductor 33 and the other surface of the two surfaces of the fuse 34 face each other.
平板導体３１の折り曲げ部側端部３１ｂと、平板導体３２の折り曲げ部側端部３２ｂとは、平板導体３３の折り曲げ部３３ａを境界線として上下に配置されるので、近接した配置ながら、位置的に相互に干渉することはない。 The bent portion side end portion 31b of the flat conductor 31 and the bent portion side end portion 32b of the flat plate conductor 32 are arranged vertically with the bent portion 33a of the flat plate conductor 33 as a boundary line. Do not interfere with each other.
この積層配線導体３の構成において、平板導体３１、３２及び３３を、それぞれ図４の配線５５、５６及び５８として使用し、図４のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及びコンデンサＣを接続する。 In the configuration of the laminated wiring conductor 3, the flat conductors 31, 32, and 33 are used as the wirings 55, 56, and 58 in FIG. 4 to connect the switching elements Q1 and Q2 and the capacitor C in FIG.
この構成の積層配線導体３に関する電気現象及びその効果は、前述した実施例１及び実施例２の場合と同様である。
また、本例のように、積層配線導体上に折り曲げ部を有する場合は、折り曲げ部にヒューズを配置することにより半導体電力変換装置の小型化に有効な配置となる。
The electrical phenomenon and the effect related to the multilayer wiring conductor 3 having this configuration are the same as those of the first and second embodiments.
Further, as in the present example, when a bent portion is provided on the laminated wiring conductor, a fuse is disposed in the bent portion, so that the arrangement is effective for reducing the size of the semiconductor power conversion device.
また、上述した実施例１、２及び３は、２レベル電力変換装置への適用を想定した積層配線導体を示したが、これらの積層配線導体のヒューズ、接続構造を２つ以上並列配置したり、例えば図１において、平板導体１３に背中合わせに他の平板導体１１、１２、及びヒューズ１４を配置することにより、３レベル電力変換装置への適用も可能である。 Moreover, although Example 1, 2, and 3 mentioned above showed the laminated wiring conductor assumed application to a 2 level power converter, two or more fuses and connection structures of these laminated wiring conductors may be arranged in parallel. For example, in FIG. 1, by arranging the other flat conductors 11 and 12 and the fuse 14 back to back on the flat conductor 13, application to a three-level power converter is also possible.
このように、本発明によれば、半導体電力変換装置などの積層配線導体のヒューズ接続部において、ヒューズを接続しない平板導体とヒューズとが対向して配置された間にも、ヒューズを接続する平板導体を延在するように配置することにより、ヒューズを接続しない平板導体側とヒューズを接続した平板導体側との間で積層配線導体のインダクタンス成分を相殺することができる。 Thus, according to the present invention, in the fuse connection part of the laminated wiring conductor of the semiconductor power converter or the like, the flat plate to which the fuse is connected even when the flat conductor to which the fuse is not connected and the fuse are arranged to face each other. By arranging the conductors so as to extend, the inductance component of the multilayer wiring conductor can be offset between the flat conductor side to which the fuse is not connected and the flat conductor side to which the fuse is connected.
したがって、積層配線導体のヒューズ接続部の配線インダクタンスを小さくでき、これにより、ヒューズ内部の電流の偏りを抑制して、ヒューズが定格電流よりも低い電流で溶断するような不具合の生じない半導体電力変換装置の積層配線導体を提供することが可能となる。 Therefore, it is possible to reduce the wiring inductance of the fuse connection part of the multilayer wiring conductor, thereby suppressing the bias of the current inside the fuse and preventing the occurrence of a malfunction in which the fuse blows at a current lower than the rated current. It becomes possible to provide a laminated wiring conductor of the device.
１ 積層配線導体
１１、１２、１３ 平板導体
１１ａ、１２ａ 引き出し部
１１ｂ、１２ｂ 延出平面部
１４ ヒューズ
１４ａ、１４ｂ 端子
１５、１６ ボルト
１７ 絶縁部材
１８ 電流経路
２ 積層配線導体
２１、２２、２３ 平板導体
２１ａ、２２ａ 引き出し部
２１ｂ、２２ｂ 延出平面部
２４ ヒューズ
２４ａ、２４ｂ 端子
２５、２６ ボルト
２７ 絶縁部材
２８ 電流経路
３ 積層配線導体
３１、３２、３３ 平板導体
３１ａ、３２ａ 引き出し部
３１ｂ、３２ｂ 折り曲げ側端部
３３ａ 折り曲げ部
３３ｂ、３３ｃ 平板部
３４ ヒューズ
３４ａ、３４ｂ 端子
３５、３６ ボルト
３７ 絶縁部材
３８ 電流経路
５３、５４、５５、５６、５７、５８ 配線
Ｃ 平滑コンデンサ
Ｄ１、Ｄ２ 帰還ダイオード
Ｆ ヒューズ
Ｎ 直流電源負側端子
Ｐ 直流電源正側端子
Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子
Ｕ 交流端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminated wiring conductor 11, 12, 13 Flat conductor 11a, 12a Lead-out part 11b, 12b Extension plane part 14 Fuse 14a, 14b Terminal 15, 16 Bolt 17 Insulation member 18 Current path 2 Laminated wiring conductor 21, 22, 23 Flat conductor 21a, 22a Lead-out part 21b, 22b Extension plane part 24 Fuse 24a, 24b Terminal 25, 26 Bolt 27 Insulation member 28 Current path 3 Laminated wiring conductor 31, 32, 33 Flat-plate conductor 31a, 32a Lead-out part 31b, 32b Bending side end Part 33a Bending part 33b, 33c Flat plate part 34 Fuse 34a, 34b Terminal 35, 36 Volt 37 Insulating member 38 Current path 53, 54, 55, 56, 57, 58 Wiring C Smoothing capacitor D1, D2 Feedback diode F Fuse N DC power supply Negative terminal P DC MinamotoTadashi terminal Q1, Q2 switching devices U AC terminal
Claims (3)
該第１及び第２の平板導体の引き出し部間に接続されたヒューズと、
前記第１及び第２の平板導体の平面部分とそれぞれ対向し且つ並行に配置された平面部分を有する第３の平板導体と、
前記第１の平板導体、前記第２の平板導体、及び前記第３の平板導体のそれぞれを絶縁する絶縁部材と、
を有し、
前記第１及び第２の平板導体の前記平面部分は、前記第３の平板導体の平面部分と前記ヒューズとの対向部分にも延在するよう形成されている、
ことを特徴とする積層配線導体。 First and second flat plate conductors;
A fuse connected between the lead portions of the first and second plate conductors;
A third flat plate conductor having a flat portion opposed to and parallel to the flat portions of the first and second flat plate conductors;
An insulating member that insulates each of the first flat conductor, the second flat conductor, and the third flat conductor;
Have
The planar portions of the first and second flat plate conductors are formed so as to extend to the facing portions of the flat portion of the third flat plate conductor and the fuse.
A laminated wiring conductor characterized by that.
ことを特徴とする請求項１記載の積層配線導体。 The lead portions are respectively perpendicular to the plane portions formed so as to extend to the plane portion of the third plate conductor of the first and second plate conductors and the portion facing the fuse. Formed in a direction perpendicular to the current path passing through the first and second flat plate conductors, and exposed from the insulating member;
The laminated wiring conductor according to claim 1, wherein:
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