WO2012056873A1 - 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

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勇一郎 吉武
加藤　修治
裕 森田
大嶽　敦
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Definitions

  • the present invention relates to a bus bar built-in capacitor, a power device, and a power converter.
  • Capacitors that can rapidly supply electrical energy to electrical circuits are used in a wide variety of power devices such as inverters (eg, high-voltage inverters), circuit breakers, transformers, and high-voltage power supplies. Further, the specifications of the capacitors are completely different depending on the difference in internal structure, voltage class, application, type of power equipment provided, and the like.
  • a smoothing capacitor such as an aluminum electrolytic capacitor or a film capacitor is usually provided in an inverter (inverter panel) or an inverter unit constituting the inverter according to a voltage class.
  • a snubber capacitor may be provided.
  • An inverter such as a high-voltage inverter normally has an insulated gate bipolar transistor (Insulated Gate Bipolar Transistor; hereinafter referred to as “IGBT” as appropriate) and a smoothing capacitor electrically connected to the IGBT via a bus bar. ing.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the smoothing capacitor becomes large, and therefore occupies a large volume ratio in the inverter.
  • a certain amount of Spatial distance is required.
  • Patent Document 1 describes a capacitor constituting a snubber circuit, in which a highly dielectric plate-like resin is provided in close contact with a facing region of a bus bar.
  • the capacitor described in Patent Document 1 constitutes a snubber circuit as described above, and corresponds to a relatively low voltage (specifically, about 200 V or less). Therefore, the interval between the bus bars constituting the capacitor is narrow. Moreover, what is installed between bus bars is resin, and a dielectric constant is still low. Therefore, according to the technique described in Patent Document 1, a small capacitor such as a snubber capacitor can be reduced or reduced, but a capacitor provided between bus bars still has a small electric capacity. Therefore, the technique described in Patent Document 1 is insufficient to reduce or reduce the large-capacity high-voltage large capacitor such as a smoothing capacitor.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bus bar built-in capacitor, a power device, and a power conversion device that can reduce or reduce a large capacitor used in a high-voltage inverter or the like. Is to provide.
  • the present inventors have found that by providing a high dielectric material having a particularly high dielectric constant between the bus bars, it is possible to provide a capacitor between the bus bars, a power device, and a power conversion device. It was.
  • the present invention it is possible to provide a built-in capacitor between bus bars, a power device, and a power conversion device that can reduce or reduce a large capacitor used in a high-voltage inverter or the like.
  • this embodiment a specific example of a built-in capacitor between bus bars according to a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) will be described in detail with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to the following contents, and the present invention can be implemented with arbitrary changes within a range not departing from the gist thereof.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a bus bar provided with a built-in capacitor between bus bars according to the first embodiment.
  • the inter-bus bar built-in capacitor 3 according to the first embodiment is provided between a pair of opposed bus bars, that is, an upper bus bar 1 and a lower bus bar 2.
  • the inter-bus-bar built-in capacitor 3 according to the first embodiment includes a high dielectric material having a relative dielectric constant of 50 or more when a voltage of 1000 V is applied at 25 ° C.
  • a plurality of inter-bus-bar capacitors 3 are provided between the pair of opposing bus bars (upper bus bar 1 and lower bus bar 2).
  • An insulator 4 is provided between them.
  • the inter-bus bar built-in capacitor 3 includes a high dielectric material.
  • the relative dielectric constant of such a high dielectric material is 50 or more when a voltage of 1000 V is applied at 25 ° C. as described above, but is preferably 500 or more, more preferably 2000 or more. If the relative dielectric constant is too low, the inter-bus-bar capacitor including such a dielectric material cannot withstand high voltage, and dielectric breakdown may occur. Also, there is a possibility that the smoothing capacitor, which is usually a large capacitor with a large capacity, cannot be reduced in size or reduced.
  • the inter-bus bar built-in capacitor 3 preferably has the same material as a so-called ceramic capacitor, and among them, barium titanate and zinc oxide-added silicon carbide are preferable. Note that one type of high dielectric material may be used alone, or two or more types may be used in any ratio and combination.
  • the inter-bus bar built-in capacitor 3 usually includes an electrode in addition to the high dielectric material.
  • the specific structure of the electrode is not particularly limited, it usually has an upper electrode in contact with the upper bus bar 1 and a lower electrode in contact with the lower bus bar 2.
  • a high dielectric material is sandwiched between the upper electrode and the lower electrode.
  • the distance between the upper electrode and the lower electrode is not particularly limited, but if it is too short, a short circuit may occur, and if it is too long, the capacitance of the capacitor between the bus bars may be reduced. Accordingly, it is usually 0.02 mm or more, preferably 0.05 mm or more, and usually 0.5 mm or less.
  • a voltage applied in a high voltage inverter or the like is a high voltage, and therefore it is particularly important to provide a long inter-electrode distance in order to prevent dielectric breakdown. If the distance between the electrodes is long, the electric capacity is reduced.
  • a sufficiently large electric capacity in the internal capacitor 3 between the bus bars even at such a long distance. Can be secured.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a preferred electrode structure used in the inter-bus-bar capacitor 3 according to the first embodiment.
  • an upper electrode 5 in contact with an upper bus bar (not shown in FIG. 2), and an upper electrode 5
  • the upper internal electrode 5a is connected to the lower bus bar (not shown in FIG. 2), and the lower internal electrode 6a is connected to the lower electrode 6 vertically.
  • An electrode is preferred.
  • a high dielectric material 7 is provided between the upper electrode 5 and the lower electrode 6.
  • the upper internal electrode 5a and the lower internal electrode 6a are not necessarily provided perpendicular to the upper electrode 5 and the lower electrode 6, and may be provided substantially vertically. As shown in FIG. 3, the upper internal electrode 5 a and the lower internal electrode 6 a may be provided in parallel to the upper electrode 5 and the lower electrode 6. However, also in this case, the upper internal electrode 5a and the lower internal electrode 6a are not necessarily parallel, and may be substantially parallel.
  • the contact area between the internal electrode and the high dielectric material 7 can be increased, and the electric capacity of the internal busbar capacitor 3 can be increased. Can be made larger. As a result, the large smoothing capacitor can be made smaller or reduced.
  • the number of stacked layers 2 is particularly preferable as the structure of the electrode from the viewpoint that the number of electrodes can be increased.
  • an insulator 8 may be provided between the upper electrode 5 and the lower internal electrode 6a and between the lower electrode 6 and the upper internal electrode 5a.
  • the type of insulator is selected according to the voltage applied to the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2, such as a mixture of barium titanate and manganese. What is necessary is just to determine suitably.
  • a plurality of inter-bus-bar capacitors 3 according to the first embodiment are sandwiched between an upper bus bar 1 and a lower bus bar 2, and the adjacent inter-bus-bar capacitors 3 are sealed with an insulator 4.
  • an insulator is not particularly limited as long as it has a high insulation resistance, and examples thereof include an insulating resin. Specific examples of the resin include epoxy resin, fiber reinforced plastic (FRP), unsaturated polyester, bakelite, and the like.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used by arbitrary ratios and combinations. For example, by providing an insulator 4 such as a resin between the bus bar built-in capacitors 3, creeping discharge between the ends of the bus bar built-in capacitors 3 can be prevented.
  • an inter-bus bar capacitor unit 9 composed of an inter-bus bar capacitor 3 and an insulator 4 is manufactured, and the inter-bus bar capacitor units 9 are arranged on the lower bus bar 2 and arranged in a predetermined number.
  • the inter-bus bar capacitor units 9 are arranged on the lower bus bar 2 and arranged in a predetermined number.
  • the versatility of the bus bar built-in capacitor can be improved, and as a result, the manufacturing cost of the bus bar built-in capacitor can be reduced.
  • the length of the bus bar in the lateral direction is long, it may be difficult to install a single internal capacitor between the bus bars (ie, a single high dielectric material).
  • the inter-bus bar built-in capacitor according to the first embodiment since it is easy to handle, it can be easily installed.
  • the inter-bus bar built-in capacitor 3 is a high dielectric material having a relative dielectric constant of 50 or more when a voltage of 1000 V is applied at 25 ° C. between a pair of opposed bus bars as described above. Is included. Therefore, it is not always necessary to provide a plurality of bus bar built-in capacitors 3 between a pair of bus bars, and a single bus bar built-in capacitor may be provided.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a modification of the inter-bus bar built-in capacitor 3 according to the first embodiment.
  • a single inter-bus bar built-in capacitor 3 is provided over the entire area of the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2. Further, the end portions of the inter-bus bar built-in capacitor 3 are arranged outside the end portions of the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2. By arranging in this way, creeping discharge at the ends of the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2 can be more reliably prevented.
  • the end portion of the inter-bus bar built-in capacitor 3 is a high dielectric material itself.
  • an insulator is provided at the end portion of the inter-bus bar built-in capacitor 3, and the end portion of the insulator is You may make it arrange
  • FIGS. 1 to 6 the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2 are bent, but the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2 are not limited to the bent ones.
  • the power device is a power device including a pair of opposed bus bars that supply power, and has a relative dielectric constant of 50 or more when a voltage of 1000 V is applied between the bus bars at 25 ° C. A high dielectric material is provided.
  • the specific structure in the electric power apparatus which concerns on this embodiment is not restrict
  • the power conversion device is a power conversion device that includes a switching element and includes a pair of opposed bus bars that supply power to the switching element.
  • the power conversion apparatus includes 1000 V at 25 ° C. between the bus bars.
  • a high dielectric material having a relative dielectric constant of 50 or more when the above voltage is applied is provided.
  • FIG. 7 schematically shows an internal structure of an inverter panel 991 as a specific example of the power conversion apparatus according to this embodiment.
  • the outer wall of the inverter panel 991 shown in FIG. 7 is usually a metal casing and is impermeable, and the internal structure cannot be observed from the outside.
  • the internal structure is visualized for convenience of explanation. It shows.
  • An inverter panel 991 as a power device shown in FIG. 7 includes an inverter unit 30 having a bus bar built-in capacitor according to this embodiment in a unit chamber 992, and further includes a fan 993, a ventilation duct 994, and a main circuit chamber 995. And at least a control unit 996.
  • the inverter panel 991 is usually composed of a metal casing.
  • the type of metal constituting the casing of the inverter panel 991 is not particularly limited. For example, stainless steel, iron, or the like is used.
  • casing of the inverter panel 991 may be only 1 type, and 2 or more types may be combined arbitrarily.
  • the unit chamber 992 is provided with the inverter unit 30 so that it can be inserted and removed.
  • the number of inverter units 30 housed in the unit chamber 992 is three, but the number of inverter units 30 housed is not limited to three.
  • the unit chamber 992 is provided with an opening (not shown) communicating with a ventilation duct 994 (described later). And the air in the ventilation duct 994 is sent into the inverter unit 30 through this opening. Further, a DC bus bar and control wiring (not shown) are provided inside the unit chamber 992.
  • the fan 993 sends air to the inverter unit 30 through the ventilation duct 994.
  • the fan 993 also feeds air into a main circuit chamber 995 described later.
  • the specific configuration of the fan 993 is not particularly limited, and the number of fans 993 provided in the inverter panel 991 is not limited to the two illustrated in FIG. Further, the installation location is not particularly limited, but the apparatus can be simplified and the space can be saved by installing the inverter unit 99 collectively on the upper part of the inverter panel 991, without further installation. There is an advantage that when a fan fails, the failed fan can be easily replaced.
  • the ventilation duct 994 serves as a ventilation path for blowing the air taken in by the fan 993 to each inverter unit 30. Further, the main circuit chamber 995 and the control unit 996 are provided with various power sources and control wirings (not shown), respectively, so that each inverter unit 30 is driven.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the internal structure of inverter unit 30 provided in inverter panel 991 shown in FIG. Also in FIG. 8, as in FIG. 7, the internal structure is visualized for convenience of explanation.
  • the inverter unit 30 shown in FIG. 8 is a high dielectric having a relative dielectric constant of 50 or more when a voltage of 1000 V is applied between a pair of opposed bus bars at 25 ° C. according to this embodiment.
  • An upper bus bar 1 and a lower bus bar 2 sandwiched by 3) that is, these bus bars become a pair of opposing bus bars, and are connected to the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2.
  • An IGBT 331, a fin 332 provided under the IGBT, an air filter 334, and a smoothing capacitor 339 connected to the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2 are provided.
  • the bus bar composed of the upper bus bar 1 and the lower bus bar 2 is made of a conductive metal, and supplies power to an IGBT 331 described later from a power supply source such as the control unit 996 provided in the inverter panel 991. It becomes a supply channel.
  • the IGBT 331 is a semiconductor switching element, and power is supplied via the bus bar. Any known IGBT can be used as the IGBT 331.
  • a fin 332 serving as a cooling fin for radiating heat generated from the IGBT 331 is provided below the IGBT 331.
  • the air filter 334 passes when the air passing through the ventilation duct 994 is taken into the inverter unit 30.
  • the air filter 334 can remove dust and the like from the air taken into the inverter unit 30.
  • a smoothing capacitor 339 connected to the bus bar is provided between the power supply source such as the control unit 996 and the IGBT 331.
  • the smoothing capacitor 339 accumulates electric charges, and the IGBT 331 is switched by the accumulated electric charges.
  • the smoothing capacitor 339 for example, an aluminum electrolytic capacitor or a film capacitor can be used, and a known smoothing capacitor may be used as appropriate.
  • the shape is also arbitrary, For example, things, such as a box shape and a column shape, can be used.
  • a large capacitor used in a power conversion device such as a high-voltage inverter or a power device can be reduced in size or reduced. That is, since the power conversion device and the power device according to the present embodiment include the above-described capacitor between the bus bars, the large size of a smoothing capacitor or the like can be obtained without reducing the amount of electric charge accumulated in the power conversion device or the entire power device. Capacitors can be reduced in size or reduced. As a result, it is possible to reduce the size of the entire power conversion device or power device.

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Abstract

　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。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。

Description

バスバ間内蔵コンデンサ、電力機器及び電力変換装置
　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。
特開２００８－２９５２２７号公報
　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。
　本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
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。 第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサに用いられる電極の構造を模式的に表す図である。 第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサに用いられる電極の構造の変形例を模式的に表す図である。 第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサに用いられる電極の構造の変形例を模式的に表す図である。 第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサの設置方法の一例を模式的に表す図である。 第一実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサの変形例を模式的に表す図である。 本実施形態に係るバスバ間内蔵コンデンサが備えられているインバータの内部構造を模式的に表す図である。 図７に示すインバータに備えられているインバータユニットの内部構造を模式的に表す図である。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
　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

Claims (10)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。
  4. 　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。
  5. 　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に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。
  6. 　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に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。
  7. 　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に記載のバスバ間内蔵コンデンサ。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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。
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