JPH06343269A - 半導体電力変換装置 - Google Patents

半導体電力変換装置

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JPH06343269A
JPH06343269A JP5127634A JP12763493A JPH06343269A JP H06343269 A JPH06343269 A JP H06343269A JP 5127634 A JP5127634 A JP 5127634A JP 12763493 A JP12763493 A JP 12763493A JP H06343269 A JPH06343269 A JP H06343269A
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JP
Japan
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conductor
igbts
terminals
igbt
electrode side
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Application number
JP5127634A
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English (en)
Inventor
Kaoru Matsuzaki
薫 松崎
Haruyuki Nakajima
治幸 中嶋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】並列接続された各スイッチング素子に流れる電
流の不平衡を防ぐ。 【構成】ヒートシンク2の表面に第1アームの4個のI
GBT1Aのエミッタ端子をヒートシンク2の中心に向
けて放射状に90°間隔で配置する。これらのIGBT1
Aの間にコレクタ端子を中心に向けて放射状に配置す
る。IGBT1Aのエミッタ端子とIGBT1Bのコレ
クタ端子を八角形の交流導体5で接続する。IGBT1
Aのコレクタ端子を八角形の環状の正極側直流導体3で
接続する。IGBT1Bのエミッタ端子も正極側直流導
体3と外形が同一の負極側直流導体4で接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体電力変換装置に
係り、特に、スイッチング素子を接続する導体による、
各スイッチング素子の電流の不平衡を減らした半導体電
力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体電力変換装置のなかの逆変換装置
の主回路接続図を図5に示す。図5においては、一相の
みを示し、4個の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
(以下、IGBTと表わす)IAのコレクタ端子が正極
側直流導体13で並列に接続されている。同じく4個のI
GBT1Bのエミッタ端子が負極側直流導体14で並列に
接続され、各IGBT1Aのエミッタ端子と各IGBT
1Bのコレクタ端子は、交流導体15で並列に接続されて
いる。
【0003】正極側直流導体13の一端には、端子部13a
が形成され、同じく、負極側直流導体14の一端には、端
子部14aが形成されている。また交流導体15には、端子
部13a,14aの反対側に端子部15aが形成されている。
【0004】端子部13a,14a間には、図示しない順変
換装置の出力側の直流電圧が印加され、端子部15aはこ
の逆変換装置の負荷となる、例えば、三相誘導電動機が
接続されている。
【0005】図6は、図5で示した接続図のIGBT1
A,1Bが冷却用のヒートシンク12に取り付けられた状
態を示す正面図である。図6において、内部に図示しな
い冷却用のフィンが設けられた正方形の板状のヒートシ
ンク12の正面には、上部に、図5と同様に、IGBT1
Aが4個横にコレクタ端子を上側にして取り付けられて
いる。同じく、IGBT1Bが4個下側にコレクタ端子
を上側にして取り付けられている。
【0006】このうち、上段のIGBT1Aのコレクタ
端子は、右端に端子部13aが設けられた帯板状の正極側
直流導体13でそれぞれ接続され、下段のIGBT1Bの
エミッタ端子も、正極側直流導体13と同一品の負極側直
流導体14でそれぞれ接続されている。一方、IGBT1
Aのエミッタ端子とIGBT1Bのコレクタ端子は、幅
の広い帯板状の交流導体15でそれぞれ接続され、この交
流導体15の左端には、端子部15aが形成されている。
【0007】このように構成された半導体電力変換装置
において、IGBT1Aがオンしたときには、正極側直
流導体13の端子部13aから矢印G1に示すように流入し
た電流は、各IGBT1Aのエミッタ端子から交流導体
15に流入して、矢印G2に示すように負荷に流出する。
また、IGBT1Bがオンしたときにも、矢印H1に示
すように交流導体15に流入した電流は、各IGBT1B
のエミッタ端子から矢印H2に示すように電源側に流出
する。
【0008】このように正極側直流導体13の右端から流
入した交流導体15に流れた電流を、この交流導体15の左
端から外部に供給することで、各IGBT1Aの流出入
の電路の長さを等しくして、各IGBT1Aに流れる電
流が平衡するように考慮されている。交流導体15が負極
側導体14に流れるときも同様である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された半導体電力変換装置においては、各IGBT
1A,1Bに流出入する電路の長さは確かに等しいが、
図6において、例えば、右端と左端のIGBTでは、電
路の電圧降下が同一ではないので、各IGBTに流れる
電流に差が生じる。
【0010】すなわち、端子部13aから矢印G1に示す
ように流入した電流による電圧降下は、右端のIGBT
1Aでは、少ないが、左になるほど増え、左端のIGB
T1Aが最大となる。各IGBT1Aのエミッタ端子か
ら交流導体15を経て端子部15aに流れる電路の電圧降下
は、右端のIGBT1Aが最大であるが、交流導体15の
単位長さ当りの抵抗値は、正極側直流導体13と比べて少
ないので、各IGBT1Aに流れる電路の電圧降下の大
小は、正極側直流導体13の電路の長さで決ってくる。
【0011】そのため、交流導体15を図6において前後
に二分割し、これらの左端を短い接続導体で接続する方
法も考えられるが、すると、導体の数が増えるので組立
時間も増すだけでなく、二分割によって抵抗も増えるの
で、各導体の温度上昇も増加するおそれもある。そこ
で、本発明の目的は、各スイッチング素子に流れる電流
の不平衡を解消し、組立時間の増加も防ぐことのできる
半導体電力変換装置を得ることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、冷却体の片面に第1アームの複数のスイッチング素
子と第2アームの複数のスイッチング素子を交互に極性
を逆にして放射状に配列し、スイッチング素子の内側の
端子を接続する導体と、スイッチング素子の外側の同一
極性の端子を接続する一対の環状の導体を設けたことを
特徴とする。
【0013】また、請求項2に記載の発明は、冷却体の
両面に第1アームの複数のスイッチング素子と第2アー
ムの複数のスイッチング素子を交互に極性を逆にして放
射状に配列し、スイッチング素子の内側の端子を接続す
る導体と、スイッチング素子の外側の同一極性の端子を
接続する一対の環状の導体を設けたことを特徴とする。
【0014】
【作用】環状の導体からスイッチング素子を経てこのス
イッチング素子の内側の端子を接続する導体に流れる電
流は、環状の片側の導体を分流し、スイッチング素子の
内側の端子を接続する導体からスイッチング素子を経て
環状の他側の導体に流れる電流は、環状の他側の導体を
分流する。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の半導体電力変換装置を示す
正面図で、従来の技術で示した図6に対応する図、図2
は、図1のA−A断面図である。図1及び図2におい
て、図6で示したヒートシンク12と同形の正方形のヒー
トシンク2の正面には、IGBT1Aがエミッタ端子を
内側にして90°間隔に放射状に取り付けられている。こ
れらのIGBT1Aの間には、IGBT1Bがコレクタ
端子を内側にして放射状に等間隔に取り付けられてい
る。
【0016】このうち、IGBT1Aのエミッタ端子と
IGBT1Bのコレクタ端子は、銅板で製作された正八
角形の交流導体5で並列に接続され、この交流導体5の
中心部には、端子部5aが形成されている。
【0017】各IGBT1Aのコレクタ端子の上面に
は、外形が交流導体5と比べて僅かに大きい図3(a)
で示す正八角形の環状の正極側直流導体3が載置され、
この正極側直流導体3は、図1のB−B断面拡大詳細図
を示す図4(a)に示すように、小ねじ9で各コレクタ
端子に締め付けられている。
【0018】この正極側直流導体3には、図3(a)に
示すように、図1及び図3(a)において後方に突き出
た端子部3cが形成され、この端子部3cの後端には、
端子穴3aが設けられている。正極側直流導体3には、
図3(a)において前後左右に小径の端子穴7Aが設け
られ、これらの端子穴7Aの間には、大径の貫通穴8が
形成されている。
【0019】この貫通穴8には、図1のC−C断面拡大
詳細図を示す図4(b)に示すように、絶縁カラー10が
挿入され、この絶縁カラー10の後端は、IGBT1Bの
上面に当接している。
【0020】この絶縁カラー10の上面には、図3(b)
に示すように、外形が正極直流導体3と同一の負極側直
流導体4が載置され、この負極側直流導体4は、この負
極側直流導体4に設けられた端子穴7Bに挿入された小
ねじ9で、各IGBT1Bのコレクタ端子に締め付けら
れている。
【0021】この負極側直流導体4の、外周には、エポ
キシ樹脂の注型成形による絶縁層6があらかじめ形成さ
れ、この絶縁層6には、図3(a)で示した正極側直流
導体3の端子穴7Aに対向する部分に、図4(a)で示
す凹部6aが形成されている。また、図3(b)に示す
負極側直流導体4の端子穴7Aに対応する部分には、図
4(b)に示すように負極側直流導体4に達する凹部6
bが形成されている。
【0022】このように構成された半導体電力変換装置
においては、図1において端子部3cから流入した電流
の一部は、後端のIGBT1Aのコレクタ端子を経て中
央の交流導体5に流入し、この交流導体5の中央部に形
成された端子部5aから図示しない負荷に流出する。
【0023】また、端子部3cに流入した電流の他の一
部は、図3(a)で示す矢印E1,E2に示すように、
左右に分流して左右のIGBT1Aに流入し、更に他の
一部は、図3(a)の矢印E3,E4に示すように前方
のIGBT1Aに流入する。したがって、この分流によ
って、左右及び前方のIGBT1Aに流入する電路の電
圧降下を減らすことができる。
【0024】また、図1において、交流導体5の端子部
5aから、図1の矢印F1,F2,F3,F4に示すよ
うに、各IGBT1Bのコレクタ端子とエミッタ端子を
経て負極側直流導体4に流入した電流は、図3(b)で
示す矢印G1,G2のように、左右から端子部4cに向
って流れる。したがって、この場合においても、左右の
IGBT1Bに流入する電路の電圧降下を減らすことが
できる。
【0025】なお、上記実施例において、交流導体5と
各IGBT1A及び各IGBT1Bとの接続端子部及び
正極側直流導体3の端子穴7Aと負極側直流導体4の端
子穴7Aは、それぞれ正八角形の直線部の中央に設けた
例で説明したが、各角部に設けてもよい。その場合に
は、図1において各IGBT1A,IGBT1Bの位置
を45°変えてもよく、逆に、正極側直流導体3及び負極
側直流導体4を図1において45°回転させてもよい。
【0026】さらに、図1,図3において、正極側直流
導体3と負極側直流導体4は、正八角形のときで説明し
たが、いずれも円形としてもよい。この場合には、電路
が短縮されるので、電圧降下が更に減少する利点がある
だけでなく、製作が容易となる利点もある。
【0027】さらに、上記実施例では、負極側直流導体
4は、外周をエポキシ樹脂で注型成形したときで説明し
たが、絶縁カラー10の長さを増やしたときや、正極側直
流導体3との間に印加される電圧が低いときには、省い
てもよい。
【0028】また、上記実施例においては、各IGBT
1A,1Bは、ヒートシンク2の片面に取り付けた例で
説明したが、両面に取り付け、交流導体5及び正極側直
流導体3と負極側直流導体も両面に取り付けることで実
装密度を上げ、半導体電力変換装置全体の小形化を図っ
てもよい。
【0029】
【発明の効果】以上、請求項1に記載の発明によれば、
冷却体の片面に第1アームの複数のスイッチング素子と
第2アームの複数のスイッチング素子を交互に極性を逆
にして放射状に配列し、スイッチング素子の内側の端子
を接続する導体と、スイッチング素子の外側の同一極性
の端子を接続する一対の環状の導体を設けることで、環
状の導体からスイッチング素子を経てこのスイッチング
素子の内側の端子を接続する導体に流れる電流は、環状
の片側の導体で分流させ、スイッチング素子の内側の端
子を接続する導体からスイッチング素子を経て環状の他
側の導体に流れる電流は、環状の他側の導体で分流させ
たので、各スイッチング素子に流れる電流の不平衡を解
消し、組立時間の増加も防ぐことのできる半導体電力変
換装置を得ることができる。
【0030】また、請求項2に記載の発明によれば、冷
却体の両面に第1アームの複数のスイッチング素子と第
2アームの複数のスイッチング素子を交互に極性を逆に
して放射状に配列し、スイッチング素子の内側の端子を
接続する導体と、スイッチング素子の外側の同一極性の
端子を接続する一対の環状の導体を設けることで、環状
の導体からスイッチング素子を経てこのスイッチング素
子の内側の端子を接続する導体に流れる電流は、環状の
片側の導体で分流させ、スイッチング素子の内側の端子
を接続する導体からスイッチング素子を経て環状の他側
の導体に流れる電流は、環状の他側の導体で分流させた
ので、各スイッチング素子に流れる電流の不平衡を解消
し、組立時間の増加も防ぐことのできる半導体電力変換
装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体電力変換装置の一実施例を示す
正面図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】(a)は、図1の部分詳細図。(b)は、図3
(a)と異なる部分詳細図。
【図4】(a)は、図1のB−B断面拡大詳細図。
(b)は、図1のC−C断面拡大詳細図。
【図5】従来の半導体電力変換装置の一例を示す主回路
接続図。
【図6】従来の半導体電力変換装置の一例を示す正面
図。
【符号の説明】
1A…絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGB
T)、2…ヒートシンク、3…正極側直流導体、4…負
極側直流導体、5…交流導体、6…絶縁層、7A,7B
…端子穴、8…貫通穴、10…絶縁カラー。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却体の片面に第1アームの複数のスイ
    ッチング素子と第2アームの複数のスイッチング素子を
    交互に極性を逆にして放射状に配列し、前記スイッチン
    グ素子の内側の端子を接続する導体と、前記スイッチン
    グ素子の外側の同一極性の端子を接続する一対の環状の
    導体を設けたことを特徴とする半導体電力変換装置。
  2. 【請求項2】 冷却体の両面に第1アームの複数のスイ
    ッチング素子と第2アームの複数のスイッチング素子を
    交互に極性を逆にして放射状に配列し、前記スイッチン
    グ素子の内側の端子を接続する導体と、前記スイッチン
    グ素子の外側の同一極性の端子を接続する一対の環状の
    導体を設けたことを特徴とする半導体電力変換装置。
JP5127634A 1993-05-31 1993-05-31 半導体電力変換装置 Pending JPH06343269A (ja)

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