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JP5520476B2 - Inverter unit and inverter - Google Patents
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JP5520476B2 - Inverter unit and inverter - Google Patents

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Description

本発明は、例えば高周波共振型インバータとして適用可能なインバータユニット及びインバータに関する。   The present invention relates to an inverter unit and an inverter that can be applied as, for example, a high-frequency resonant inverter.

従来、電力用の高周波共振型インバータとして、サイリスタ等の平型半導体素子で主回路を構成する場合、「半導体スタック」と呼ばれるユニットにより構成したものがある。これは、例えば図10に示すように、5個の水冷フィン21と、4個の平型半導体素子20を交互に配列し、この両端部にそれぞれ端板22を配設し、端板22と水冷フィン21の間に皿バネ23を配設し、一方の端板22に2本の締結ボルト24の一端部をそれぞれ連結し、締結ボルト24の他端部を他方の端板22と押圧板29にそれぞれ貫通させ、端板22と押圧板29の間であって各締結ボルト24の突出端部にそれぞれコイルバネ30を挿通させ、押圧板29から突出する締結ボルト24の先端に有する雄ネジ部にナット25を螺合させるようにするようにしたものである。   Conventionally, as a high-frequency resonant inverter for electric power, when a main circuit is constituted by a flat semiconductor element such as a thyristor, there is one constituted by a unit called “semiconductor stack”. For example, as shown in FIG. 10, five water-cooled fins 21 and four flat semiconductor elements 20 are alternately arranged, and end plates 22 are arranged at both ends, respectively. A disc spring 23 is disposed between the water cooling fins 21, one end of each of the two fastening bolts 24 is connected to one end plate 22, and the other end of the fastening bolt 24 is connected to the other end plate 22 and the pressing plate. 29, the male screw portion at the tip of the fastening bolt 24 projecting from the pressing plate 29 by inserting the coil spring 30 between the end plate 22 and the pressing plate 29 and passing through the protruding end portion of each fastening bolt 24. The nut 25 is screwed into the nut.

このようにすることで、4個の半導体素子20に皿バネ23により軸方向の一定の加圧力が与えられるようになっている。半導体素子20の所望の電極に、直流正側ブス(P)26と、直流負側ブス(N)27と、交流端子(AC)28が接続される。   In this way, a constant axial pressure is applied to the four semiconductor elements 20 by the disc spring 23. A DC positive bus (P) 26, a DC negative bus (N) 27, and an AC terminal (AC) 28 are connected to desired electrodes of the semiconductor element 20.

図11は、図10の半導体スタックSを、U相、V相、W相分準備し、これらのスタックSU、SV、SWは同一空間において各々水平方向でかつ上下方向に並設させ、各スタックSU、SV、SWの側方であって直流正側ブス(P)26と、直流負側ブス(N)27をそれぞれ上下方向に配設し、各スタックSU、SV、SWのP端子、N端子と直流正側ブス26と、直流負側ブス27とを電線で接続したものである。   11 prepares the semiconductor stack S of FIG. 10 for the U-phase, V-phase, and W-phase, and these stacks SU, SV, SW are juxtaposed horizontally and vertically in the same space. A DC positive side bus (P) 26 and a DC negative side bus (N) 27 are arranged in the vertical direction on the side of SU, SV, SW, respectively, and the P terminal of each stack SU, SV, SW, N The terminal, the DC positive bus 26 and the DC negative bus 27 are connected by an electric wire.

なお、特許文献1には、複数のスイッチング素子及び当該スイッチング素子の両側に配置される冷却フィンと、前記各スイッチング素子と対をなす各フライホイールダイオード及び当該各フライホイールダイオードの両側に配置される冷却フィンとをそれぞれ別スタックで構成すると共に、前記スイッチング素子と当該スイッチング素子と対をなすフライホイールダイオードとの同一側に配置される水冷フィン同士を直列水系となるように接続した構成の電力変換装置が記載されている。   In Patent Document 1, a plurality of switching elements, cooling fins arranged on both sides of the switching elements, flywheel diodes paired with the switching elements, and both sides of the flywheel diodes are disclosed. Power conversion of a configuration in which the cooling fins are configured as separate stacks, and the water cooling fins arranged on the same side of the switching element and the flywheel diode paired with the switching element are connected in a series water system An apparatus is described.

また、特許文献2には、水冷式ヒートシンクによって冷却されるサイリスタモジュール等の半導体素子に直列接続される水冷式リアクトルと、半導体素子に並列に接続される水冷式抵抗器とコンデンサの直列回路からなる分圧回路を備えた水冷式半導体電力変換装置において、水冷式ヒートシンクと水冷式リアクトルに通水する冷却系統と、水冷式抵抗器に通水する冷却系統に分け、各々の冷却系統の出口側に冷却水の温度を測定するセンサを独立して設けた水冷式半導体電力変換装置が記載されている。
特開2006−158128 特開平5−168238号公報
Patent Document 2 includes a water-cooled reactor connected in series to a semiconductor element such as a thyristor module cooled by a water-cooled heat sink, and a series circuit of a water-cooled resistor and a capacitor connected in parallel to the semiconductor element. In a water-cooled semiconductor power converter equipped with a voltage divider circuit, it is divided into a cooling system that passes water to a water-cooled heat sink and a water-cooled reactor, and a cooling system that passes water to a water-cooled resistor. A water-cooling type semiconductor power conversion device in which a sensor for measuring the temperature of cooling water is independently provided is described.
JP 2006-158128 A JP-A-5-168238

以上述べた従来の半導体スタックは、図10に示すように物理的に直流正側ブス26と、直流負側ブス27は離れており、この間の距離を縮めるには半導体スタックよりも外側、すなわち主回路の一次側もしくは二次側でしか対応できない。   In the conventional semiconductor stack described above, the DC positive side bus 26 and the DC negative side bus 27 are physically separated as shown in FIG. 10, and in order to reduce the distance between them, outside the semiconductor stack, that is, the main bus It can be handled only on the primary or secondary side of the circuit.

また、図11のような構成において、半導体スタックSU、SV、SWと、直流正側ブス26、直流負側ブス27の間では物理的に重ね合わせることが困難であるため、インバータユニットの直流側のインダクタンスを軽減することは難しい。   In addition, in the configuration as shown in FIG. 11, it is difficult to physically overlap the semiconductor stacks SU, SV, SW with the DC positive bus 26 and the DC negative bus 27. It is difficult to reduce the inductance.

さらに、従来の技術である、インバータ素子のスイッチング周波数が数百Hz以上の高周波インバータ装置において、主回路の高周波電流により発生する磁束の影響への対策が不可欠である。過熱を回避するため、主回路と構造物の離隔距離を確保する、又はステンレス等の非磁性体を使用する等の施策が避けられず装置の大型化や高コスト化が避けられなかった。   Further, in a high-frequency inverter device having a switching frequency of an inverter element of several hundred Hz or more, which is a conventional technique, it is indispensable to take measures against the influence of magnetic flux generated by the high-frequency current of the main circuit. In order to avoid overheating, measures such as securing a separation distance between the main circuit and the structure, or using a non-magnetic material such as stainless steel cannot be avoided, and the size and cost of the apparatus cannot be avoided.

本発明は、前述の課題を解決するためなされたもので、その目的は構造を簡素化でき、装置全体を小型化でき、またインバータ主回路に発生する磁束の影響を少なくすることが可能なインバータユニット及びインバータを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to simplify the structure, to reduce the size of the entire apparatus, and to reduce the influence of magnetic flux generated in the inverter main circuit. It is to provide a unit and an inverter.

前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、2個のインバータユニットからなり、前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、前記水冷交流側導体は平板状導体であって、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有する冷却フィンを兼ねたものであり、前記各モジュール型半導体素子は前記水冷交流側導体の一方の板面に各々が載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記水冷交流側導体の前記半導体素子の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、前記各インバータユニットは、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記各水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータユニット群である。   In order to achieve the above object, the invention corresponding to claim 1 comprises two inverter units, each inverter unit comprising a water-cooled AC side conductor and at least two module type semiconductor elements, and the water-cooled AC The side conductor is a flat conductor and serves also as a cooling fin having a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface, and each of the module-type semiconductor elements is one plate of the water-cooled AC side conductor. Each of the AC terminals included in the surface is electrically connected, and an emitter terminal and a collector terminal are provided on the surface of the water-cooled AC-side conductor facing the semiconductor element mounting surface. The inverter units are arranged to face each other in a state where the surfaces of the water-cooled alternating current side conductors on which the semiconductor elements are not placed are close to each other. An inverter unit group, wherein a magnetic flux generated by the AC side conductor has to be canceled.

前記目的を達成するため、請求項2に対応する発明は、インバータの主回路を構成する2個のインバータユニットからなり、前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、前記水冷交流側導体は平板状導体であって、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有する冷却フィンを兼ねたものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記水冷交流側導体の一方の板面に各々が載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記水冷交流側導体の前記半導体素子の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、前記各インバータユニットは、同一の支持体に支持され、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータである。
In order to achieve the object, the invention corresponding to claim 2 comprises two inverter units constituting a main circuit of the inverter, each inverter unit comprising a water-cooled AC side conductor and at least two module type semiconductor elements. The water-cooled AC side conductor is a flat conductor, and serves also as a cooling fin having a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface thereof.
Each of the module-type semiconductor elements is mounted and fixed on one plate surface of the water-cooled AC side conductor, and an AC terminal included in each module-type semiconductor element is electrically connected. A surface that has an emitter terminal and a collector terminal on the surface facing the mounting surface, each inverter unit is supported by the same support, and the surface on which the semiconductor element of each water-cooled AC side conductor is not mounted The inverter is arranged to face each other in a state of being close to each other, thereby canceling out the magnetic flux generated in the water-cooled AC side conductor.

本発明によれば、インバータユニットの構造を簡素化でき、装置全体を小型化でき、またインバータ主回路に発生する磁束の影響を少なくすることが可能なインバータユニット及びインバータを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure of an inverter unit can be simplified, the whole apparatus can be reduced in size, and the inverter unit and inverter which can reduce the influence of the magnetic flux which generate | occur | produces in an inverter main circuit can be provided.

以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。始めに、図1を参照して本発明のインバータユニット及びインバータの主回路について説明する。電力系統1からの交流電圧をコンバータ(順変換回路)2により直流電圧に変換し、コンバータ2により変換された直流電圧をインバータ(逆変換回路)3により交流電圧に変換し、交流リアトル4を介して図示しない交流負荷例えば交流電動機Mに印加するものである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the inverter unit of the present invention and the main circuit of the inverter will be described with reference to FIG. The AC voltage from the power system 1 is converted into a DC voltage by a converter (forward conversion circuit) 2, the DC voltage converted by the converter 2 is converted into an AC voltage by an inverter (reverse conversion circuit) 3, and the AC voltage is passed through an AC reactor 4. Thus, an AC load (not shown), for example, an AC motor M is applied.

インバータ3は、上下アームで1つのレグを構成する例えばインバータユニット3U1、3U2でU相の単位インバータを構成し、同様にV相の単位インバータ、W相の単位インバータを構成している。   In the inverter 3, for example, inverter units 3U1 and 3U2 that form one leg with upper and lower arms constitute a U-phase unit inverter, and similarly, a V-phase unit inverter and a W-phase unit inverter.

インバータユニット3U1は上下アームにそれぞれ例えばIGBTからなるモジュール型半導体スイッチング素子5を2個接続してなり、レグの上アームの半導体スイッチング素子5のエミッタ及び下アームの半導体スイッチング素子5のコレクタとの接続点に交流端子ACを有しており、同様にインバータユニット3U2は上下アームにそれぞれ半導体スイッチング素子5を2個接続してなり、レグの上アームの半導体スイッチング素子5のエミッタ及び下アームの半導体スイッチング素子5のコレクタとの接続点に交流端子ACを有している。   The inverter unit 3U1 is formed by connecting two module type semiconductor switching elements 5 made of IGBT, for example, to the upper and lower arms, respectively, and connecting the emitter of the semiconductor switching element 5 in the upper arm of the leg and the collector of the semiconductor switching element 5 in the lower arm. Similarly, the inverter unit 3U2 has two semiconductor switching elements 5 connected to the upper and lower arms, respectively, and the emitter of the semiconductor switching element 5 on the upper arm of the leg and the semiconductor switching of the lower arm on the leg. An AC terminal AC is provided at a connection point between the element 5 and the collector.

なお、各半導体スイッチング素子5は、トランジスタTと、トランジスタTに逆並列に接続されたフライホイールダイオードDからなっている。   Each semiconductor switching element 5 includes a transistor T and a flywheel diode D connected to the transistor T in antiparallel.

次に、図2及び図3を参照して本発明のインバータユニットの第1の実施形態を説明する。   Next, a first embodiment of the inverter unit of the present invention will be described with reference to FIGS.

これは水冷交流側導体6と、前述のモジュール型半導体スイッチング素子5を備えたものである。水冷交流側導体6は、平板状導体であって、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路61を有すると共に、流水路61の出入口にはそれぞれ冷却水用口金7が設けられ、冷却フィンを兼ねたものである。半導体スイッチング素子5は、水冷交流側導体6の一方の面に載置固定されると共に、各々に有する交流端子Aが電気的に接続され、かつ導体の載置面と対向する面にエミッタ端子E及びコレクタ端子Cを各々有したもので、図1では素子が2個でインバータユニット3U1を構成しているが、図2、図3では素子5が4個の例を示している。   This comprises a water-cooled AC side conductor 6 and the module type semiconductor switching element 5 described above. The water-cooling AC side conductor 6 is a flat conductor, and has a water flow passage 61 through which cooling water can flow on the inner wall surface, and a cooling water base 7 is provided at each of the inlets and outlets of the water flow passage 61. It also serves as a fin. The semiconductor switching element 5 is mounted and fixed on one surface of the water-cooled AC-side conductor 6, the AC terminal A included in each is electrically connected, and the emitter terminal E is mounted on the surface facing the mounting surface of the conductor. In FIG. 1, the inverter unit 3U1 is composed of two elements, but in FIGS. 2 and 3, four elements 5 are shown.

このように本発明のインバータユニットの第1の実施形態は構成されているので、次のような作用効果が得られる。すなわち、半導体素子5を冷却する冷却フィン、主回路を構成する導体(水冷)を一体化した水冷交流側導体6に、インバータユニットを構成する半導体素子5等を取り付けたことにより、個々の素子5を支持する構造材を最小限にすることができ、この結果過熱に対するリスクを低減でき、装置の小型化が可能となり、これに伴ないインダクタンスの低減を図ることができる。   Thus, since the 1st Embodiment of the inverter unit of this invention is comprised, the following effects are obtained. That is, by attaching the semiconductor element 5 constituting the inverter unit to the water-cooling AC side conductor 6 in which the cooling fin for cooling the semiconductor element 5 and the conductor (water cooling) constituting the main circuit are integrated, the individual element 5 As a result, the risk of overheating can be reduced, the apparatus can be downsized, and the inductance can be reduced accordingly.

以上述べた本発明の実施形態では、前述した従来の技術である、図10及び図11の問題点を改善することができる。従来、サイリスタ等圧接型の平型半導体素子を使用した高周波インバータの主回路構成は、半導体素子を一定の加圧力で圧接した半導体スタックと主回路導体を別々にレイアウトするのが普通である。   In the embodiment of the present invention described above, the problems of FIGS. 10 and 11 which are the conventional techniques described above can be improved. Conventionally, in a main circuit configuration of a high-frequency inverter using a flat semiconductor element of a thyristor equal pressure contact type, it is usual to separately lay out a semiconductor stack and a main circuit conductor in which the semiconductor element is pressed with a constant pressure.

これに対して本発明では、IGBT等のモジュール型半導体素子を使用する場合、半導体素子は圧接の必要が無いため、主回路を構成する構造物としてそれぞれ別個でなく一体の構造物としたものである。すなわち、半導体素子を冷却する冷却フィン、主回路を構成する導体(水冷)を一体化した水冷交流側導体6にインバータ主回路を構成する半導体素子5等を取り付けたものである。これによりインバータユニットを構成する個々の半導体素子を支持する構造材を最小限にすることができるので、過熱に対するリスクを低減でき、装置の小型化が可能となる。また、これらのユニットをー対半導体素子が搭載されない面を向かい合わせにして近接させることで磁束を打ち消され、過熱に対するリスクを最小限にすることができる。また主回路ユニットの外形の小型によりインダクタンスの低減を図ることができる。   On the other hand, in the present invention, when a module type semiconductor element such as an IGBT is used, the semiconductor element does not need to be pressed, so the structures constituting the main circuit are not separate but integrated structures. is there. That is, the semiconductor element 5 etc. which comprises an inverter main circuit are attached to the water cooling AC side conductor 6 which integrated the cooling fin which cools a semiconductor element, and the conductor (water cooling) which comprises a main circuit. As a result, the structural material that supports the individual semiconductor elements constituting the inverter unit can be minimized, so that the risk of overheating can be reduced and the apparatus can be miniaturized. In addition, the magnetic flux is canceled by bringing these units close to each other with the surfaces on which the semiconductor elements are not mounted facing each other, and the risk of overheating can be minimized. Further, the inductance can be reduced by reducing the outer shape of the main circuit unit.

図4は、図2及び図3からなるインバータユニットを、6個準備し各インバータユニットを近接して配置し、同一支持枠9で支持したものである。このように構成することにより、装置全体の小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。   FIG. 4 shows a configuration in which six inverter units shown in FIGS. 2 and 3 are prepared, and the inverter units are arranged close to each other and supported by the same support frame 9. With this configuration, the entire apparatus can be reduced in size, weight, and cost.

図5及び図6は本発明のインバータユニットの第2の実施形態を示す図であり、これは
水冷交流側導体6Aと、少なくとも2個のモジュール型半導体素子5とを備え、図1の上下アームで1つのレグを構成している。すなわち、水冷交流側導体6Aは、平板状導体であって、対向する2つの端部が同一方向に折曲され、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路6A1を有する冷却フィンを兼ねたものである。
5 and 6 are views showing a second embodiment of the inverter unit of the present invention, which includes a water-cooled AC side conductor 6A and at least two module type semiconductor elements 5, and the upper and lower arms of FIG. Constitutes one leg. That is, the water-cooled AC side conductor 6A is a flat conductor, and two opposing ends are bent in the same direction, and also serves as a cooling fin having a water flow path 6A1 through which cooling water can flow. It is a thing.

各モジュール型半導体素子5は、水冷交流側導体6Aの折曲された2つの端部間の板面に載置固定されると共に、各々に有する交流端子Aが電気的に接続され、かつ前記導体の載置面と対向する面にエミッタ端子E及びコレクタ端子Cを各々有している。   Each module type semiconductor element 5 is mounted and fixed on a plate surface between two bent ends of a water-cooled AC side conductor 6A, and an AC terminal A included in each is electrically connected, and the conductor Each has an emitter terminal E and a collector terminal C on the surface facing the mounting surface.

この実施形態では、インバータユニットを一対準備し、水冷交流側導体6Aにおける半導体素子5が搭載されない面同士を近接配置し、互いに向かい合わせる構成としたので、水冷交流側導体6Aの各々で発生する磁束が打ち消され、過熱に対するリスクを最小限にすることができ、また主回路ユニットの外形の小型化によりインダクタンスの低減を図ることができる。   In this embodiment, a pair of inverter units are prepared, and the surfaces of the water-cooled AC side conductor 6A on which the semiconductor element 5 is not mounted are arranged close to each other so as to face each other, so that the magnetic flux generated in each of the water-cooled AC side conductors 6A Is negated, the risk of overheating can be minimized, and the inductance can be reduced by downsizing the outer shape of the main circuit unit.

図7は、図6のインバータユニットを3個準備し、各インバータユニットを近接して配置し、同一支持枠9で支持したものである。このように構成することにより、装置全体の小型化、軽量化、低コスト化を実現することができ、また過熱に対するリスクを最小限にすることができる。   FIG. 7 shows three inverter units shown in FIG. 6, each inverter unit is arranged close to each other, and is supported by the same support frame 9. With this configuration, the entire apparatus can be reduced in size, weight, and cost, and the risk of overheating can be minimized.

図8及び図9は本発明のインバータユニットの第2の実施形態を示す図であり、これは
交流側導体と、少なくとも2個(ここでは4個)の冷却フィン11と、少なくとも2個(ここでは4個)のモジュール型半導体素子5を備えたものである。
FIG. 8 and FIG. 9 are views showing a second embodiment of the inverter unit of the present invention, which includes an AC side conductor, at least two (here, four) cooling fins 11, and at least two (here) In this example, four module type semiconductor elements 5 are provided.

交流側導体10は平板状導体であって、対向する2つの端部がそれぞれ同一方向に折曲された枠状となっている。各冷却フィン11は交流側導体10の対向する側面に接合され、平板状であってその内壁面に冷却水が通水可能な流水路101を有するものである。各モジュール型半導体素子5、冷却フィン11の板面にそれぞれ載置固定されると共に、各々に有する交流端子Aが電気的に接続され、かつ半導体素子5の載置面と対向する面にエミッタ端子E及びコレクタ端子Cを各々有したものである。このような構成により、インバータユニットはインバータの主回路の上下アームで1つのレグを構成したものである。   The AC side conductor 10 is a flat conductor, and has a frame shape in which two opposing end portions are bent in the same direction. Each cooling fin 11 is joined to the opposing side surface of the AC-side conductor 10 and has a flat plate shape, and has a water flow channel 101 through which cooling water can flow on the inner wall surface. Each module type semiconductor element 5 is mounted and fixed on the plate surface of the cooling fin 11, and the AC terminal A included in each is electrically connected, and the emitter terminal is connected to the surface facing the mounting surface of the semiconductor element 5. E and a collector terminal C are provided. With such a configuration, the inverter unit is configured as one leg with the upper and lower arms of the main circuit of the inverter.

以上述べた本発明のインバータユニットの第3の実施形態によれば、前述した実施形態の作用効果に、加えて次のような作用効果が得られる。すなわち、前述の実施形態では交流側導体と冷却フィンを一体とした水冷交流側導体としているが、この場合には半導体素子数が多い場合はこれによらず枠型に加工された交流導体の両側に半導体素子を設けることで、水冷交流側導体の製造限界に対して考慮の必要が無く、主回路構成の違いにより半導体素子の数を変更できる。   According to the third embodiment of the inverter unit of the present invention described above, the following operational effects can be obtained in addition to the operational effects of the above-described embodiments. That is, in the above-described embodiment, the AC side conductor and the cooling fin are integrated into a water-cooled AC side conductor. In this case, when the number of semiconductor elements is large, both sides of the AC conductor processed into a frame shape regardless of this. By providing the semiconductor element, it is not necessary to consider the manufacturing limit of the water-cooled AC side conductor, and the number of semiconductor elements can be changed depending on the difference in the main circuit configuration.

本発明のインバータの第3の実施形態は、例えば図7と同様に、同一の支持体9に図8及び図9のインバータユニットを3個支持したものである。具体的には、図8及び図9の少なくとも2個のインバータユニットからなり、前記各インバータユニットは、交流側導体及び少なくとも2個の冷却フィン並びに少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、前記交流側導体は平板状導体であって、対向する2つの端部がそれぞれ同一方向に折曲された枠状のものであり、前記各冷却フィンは、前記交流側導体の対向する側面に接合され、平板状であってその内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有するものであり、前記各モジュール型半導体素子は前記各冷却フィンの板面にそれぞれ載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記導体の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、前記各インバータユニットを同一の支持体に支持し、直流電力を交流電力に変換するインバータである。   In the third embodiment of the inverter of the present invention, for example, three inverter units of FIGS. 8 and 9 are supported on the same support body 9 as in FIG. Specifically, the inverter unit includes at least two inverter units shown in FIGS. 8 and 9, each inverter unit including an AC side conductor, at least two cooling fins, and at least two module type semiconductor elements. The AC-side conductor is a flat conductor, and has a frame shape in which two opposing end portions are bent in the same direction, and each of the cooling fins is joined to the opposite side surface of the AC-side conductor. Each of the module-type semiconductor elements is mounted and fixed on the plate surface of each cooling fin, and has a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface. The AC terminal has an emitter terminal and a collector terminal on the surface that is electrically connected and faces the mounting surface of the conductor, and each inverter unit has the same Supporting the lifting member, an inverter for converting DC power to AC power.

本発明のインバータユニットとインバータの主回路を説明するための回路図。The circuit diagram for demonstrating the main circuit of the inverter unit and inverter of this invention. 本発明のインバータユニットの第1の実施形態を説明するための平面図。The top view for demonstrating 1st Embodiment of the inverter unit of this invention. 本発明のインバータユニットの第1の実施形態を説明するための正面図。The front view for demonstrating 1st Embodiment of the inverter unit of this invention. 本発明のインバータの第1の実施形態を説明するための正面図。The front view for demonstrating 1st Embodiment of the inverter of this invention. 本発明のインバータユニットの第2の実施形態を説明するための平面図。The top view for demonstrating 2nd Embodiment of the inverter unit of this invention. 本発明のインバータユニットの第2の実施形態を説明するための正面図。The front view for demonstrating 2nd Embodiment of the inverter unit of this invention. 本発明のインバータの第2の実施形態を説明するための正面図。The front view for demonstrating 2nd Embodiment of the inverter of this invention. 本発明のインバータユニットの第3の実施形態を説明するための正面図。The front view for demonstrating 3rd Embodiment of the inverter unit of this invention. 本発明のインバータの第3の実施形態を説明するための正面図。The front view for demonstrating 3rd Embodiment of the inverter of this invention. 従来の技術の問題点を説明するためのものであって、半導体スタックの構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a semiconductor stack for explaining problems of a conventional technique. 図10の半導体スタックを使用して三相構成としたインバータユニットの問題点を説明するための構成図。The block diagram for demonstrating the problem of the inverter unit made into the three-phase structure using the semiconductor stack of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

T…トランジスタ、D…フライホイールダイオード、A…交流端子、E…エミッタ端子、C…コレクタ端子、1…電力系統、2…コンバータ、3…インバータ、3U1、3U2…インバータユニット、4…交流リアトル、5…モジュール型半導体スイッチング素子、6…水冷交流側導体、6A…水冷交流側導体、6A1…流水路、7…冷却水用口金、9…同一支持枠(同一支持体)、10…交流側導体、11…冷却フィン、61…流水路、101…流水路。   T ... Transistor, D ... Flywheel diode, A ... AC terminal, E ... Emitter terminal, C ... Collector terminal, 1 ... Power system, 2 ... Converter, 3 ... Inverter, 3U1, 3U2 ... Inverter unit, 4 ... AC reactor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Module type semiconductor switching element, 6 ... Water cooling AC side conductor, 6A ... Water cooling AC side conductor, 6A1 ... Flow channel, 7 ... Cooling water cap, 9 ... Same support frame (same support body), 10 ... AC side conductor , 11 ... cooling fins, 61 ... flowing water channel, 101 ... flowing water channel.

Claims (8)

2個のインバータユニットからなり、
前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、
前記水冷交流側導体は平板状導体であって、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有する冷却フィンを兼ねたものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記水冷交流側導体の一方の板面に各々が載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記水冷交流側導体の前記半導体素子の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、
前記各インバータユニットは、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記各水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータユニット群。
It consists of two inverter units,
Each inverter unit includes a water-cooled AC side conductor and at least two module type semiconductor elements,
The water-cooled AC side conductor is a flat conductor, and serves also as a cooling fin having a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface thereof.
Each of the module-type semiconductor elements is mounted and fixed on one plate surface of the water-cooled AC side conductor, and an AC terminal included in each module-type semiconductor element is electrically connected. Each having an emitter terminal and a collector terminal on the surface facing the mounting surface;
The inverter units are arranged opposite to each other in a state where the surfaces of the water-cooled AC side conductors on which the semiconductor elements are not placed are close to each other, thereby canceling the magnetic flux generated in the water-cooled AC side conductors. An inverter unit group characterized by that.
インバータの主回路を構成する2個のインバータユニットからなり、
前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、
前記水冷交流側導体は平板状導体であって、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有する冷却フィンを兼ねたものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記水冷交流側導体の一方の板面に各々が載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記水冷交流側導体の前記半導体素子の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、
前記各インバータユニットは、同一の支持体に支持され、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータ。
It consists of two inverter units that make up the main circuit of the inverter.
Each inverter unit includes a water-cooled AC side conductor and at least two module type semiconductor elements,
The water-cooled AC side conductor is a flat conductor, and serves also as a cooling fin having a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface thereof.
Each of the module-type semiconductor elements is mounted and fixed on one plate surface of the water-cooled AC side conductor, and an AC terminal included in each module-type semiconductor element is electrically connected. Each having an emitter terminal and a collector terminal on the surface facing the mounting surface;
Each inverter unit is supported by the same support, and is disposed oppositely in a state where the surfaces of the water-cooled AC side conductors on which the semiconductor elements are not placed are close to each other, whereby magnetic flux generated in the water-cooled AC side conductors An inverter characterized by canceling out.
2個のインバータユニットからなり、
前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、
前記水冷交流側導体は平板状導体であって、対向する2つの端部が同一方向に折曲され、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有する冷却フィンを兼ねたものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記水冷交流側導体の前記折曲された2つの端部間の板面に載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記水冷交流側導体の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、
前記各インバータユニットは、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記各水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータユニット群。
It consists of two inverter units,
Each inverter unit includes a water-cooled AC side conductor and at least two module type semiconductor elements,
The water-cooled alternating current side conductor is a flat conductor, and two opposing end portions are bent in the same direction, and serve also as a cooling fin having a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface. ,
Each of the module-type semiconductor elements is mounted and fixed on a plate surface between the two bent ends of the water-cooled AC side conductor, and an AC terminal included in each is electrically connected, and the water-cooled AC Each having an emitter terminal and a collector terminal on the surface facing the mounting surface of the side conductor,
The inverter units are arranged opposite to each other in a state where the surfaces of the water-cooled AC side conductors on which the semiconductor elements are not placed are close to each other, thereby canceling the magnetic flux generated in the water-cooled AC side conductors. An inverter unit group characterized by that.
インバータの主回路を構成する2個のインバータユニットからなり、
前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、
前記水冷交流側導体は平板状導体であって、対向する2つの端部が同一方向に折曲され、その内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有する冷却フィンを兼ねたものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記水冷交流側導体の前記折曲された2つの端部間の板面に載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記導体の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、
前記各インバータユニットは、同一の支持体に支持され、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータ。
It consists of two inverter units that make up the main circuit of the inverter.
Each inverter unit includes a water-cooled AC side conductor and at least two module type semiconductor elements,
The water-cooled alternating current side conductor is a flat conductor, and two opposing end portions are bent in the same direction, and serve also as a cooling fin having a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface. ,
Each of the module-type semiconductor elements is mounted and fixed on a plate surface between the two bent ends of the water-cooled AC-side conductor, and an AC terminal included in each is electrically connected, and Each having an emitter terminal and a collector terminal on the surface facing the mounting surface;
Each inverter unit is supported by the same support, and is disposed oppositely in a state where the surfaces of the water-cooled AC side conductors on which the semiconductor elements are not placed are close to each other, whereby magnetic flux generated in the water-cooled AC side conductors An inverter characterized by canceling out.
平板状導体であって、対向する2つの端部がそれぞれ同一方向に折曲された枠状の交流側導体と、
前記交流側導体の対向する側面に接合され、平板状であってその内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有する少なくとも2個の冷却フィンと、
前記各冷却フィンの板面にそれぞれ載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記素子の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有した少なくとも2個のモジュール型半導体素子と、
を備え、インバータの主回路の上下アームで1つのレグを構成したことを特徴とするインバータユニット。
A frame-like AC-side conductor in which two opposing end portions are bent in the same direction, respectively,
At least two cooling fins that are joined to opposite side surfaces of the AC-side conductor, have a flat plate shape, and have a water flow path through which cooling water can flow.
At least each of the cooling fins is mounted and fixed on the plate surface, and the AC terminals included in each of the cooling fins are electrically connected, and at least the emitter terminal and the collector terminal are provided on the surface facing the mounting surface of the element. Two modular semiconductor elements;
An inverter unit characterized in that one leg is constituted by upper and lower arms of a main circuit of the inverter.
2個のインバータユニットからなり、
前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個の冷却フィン並びに少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、
前記水冷交流側導体は平板状導体であって、対向する2つの端部がそれぞれ同一方向に折曲された枠状のものであり、
前記各冷却フィンは、前記水冷交流側導体の対向する側面に接合され、平板状であってその内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有するものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記各冷却フィンの板面にそれぞれ載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記導体の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、
前記各インバータユニットは、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記各水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータユニット群。
It consists of two inverter units,
Each inverter unit includes a water-cooled AC side conductor, at least two cooling fins, and at least two module type semiconductor elements,
The water-cooled alternating current side conductor is a flat conductor, and two opposite ends are each in a frame shape bent in the same direction,
Each of the cooling fins is joined to the opposing side surfaces of the water-cooling alternating current side conductor, has a flat plate shape, and has a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface thereof,
Each module-type semiconductor element is mounted and fixed on the plate surface of each cooling fin, and an AC terminal included in each module-type semiconductor element is electrically connected, and an emitter terminal and a surface facing the mounting surface of the conductor Each with a collector terminal,
The inverter units are arranged opposite to each other in a state where the surfaces of the water-cooled AC side conductors on which the semiconductor elements are not placed are close to each other, thereby canceling the magnetic flux generated in the water-cooled AC side conductors. An inverter unit group characterized by that.
少なくとも2個のインバータユニットからなり、
前記各インバータユニットは、交流側導体及び少なくとも2個の冷却フィン並びに少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、
前記交流側導体は平板状導体であって、対向する2つの端部がそれぞれ同一方向に折曲された枠状のものであり、
前記各冷却フィンは、前記交流側導体の対向する側面に接合され、平板状であってその内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有するものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記各冷却フィンの板面にそれぞれ載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記導体の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、
前記各インバータユニットを同一の支持体に支持し、直流電力を交流電力に変換することを特徴とするインバータ。
Consisting of at least two inverter units,
Each inverter unit includes an AC side conductor, at least two cooling fins, and at least two module type semiconductor elements,
The alternating current side conductor is a flat conductor, and two opposite ends are each in a frame shape bent in the same direction,
Each of the cooling fins is joined to the opposing side surface of the AC side conductor, has a flat plate shape, and has a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface thereof,
Each module-type semiconductor element is mounted and fixed on the plate surface of each cooling fin, and an AC terminal included in each module-type semiconductor element is electrically connected, and an emitter terminal and a surface facing the mounting surface of the conductor Each with a collector terminal,
An inverter characterized by supporting each inverter unit on the same support and converting DC power into AC power.
2個のインバータユニットからなり、
前記各インバータユニットは、水冷交流側導体及び少なくとも2個の冷却フィン並びに少なくとも2個のモジュール型半導体素子とを備え、
前記水冷交流側導体は平板状導体であって、対向する2つの端部がそれぞれ同一方向に折曲された枠状のものであり、
前記各冷却フィンは、前記水冷交流側導体の対向する側面に接合され、平板状であってその内壁面に冷却水が通水可能な流水路を有するものであり、
前記各モジュール型半導体素子は前記各冷却フィンの板面にそれぞれ載置固定されると共に、各々に有する交流端子が電気的に接続され、かつ前記導体の載置面と対向する面にエミッタ端子及びコレクタ端子を各々有したものであり、
前記各インバータユニットは、同一の支持体に支持され、前記各水冷交流側導体の前記半導体素子が載置されない面同士を近接した状態で対向配置され、これにより前記水冷交流側導体で発生する磁束が打消されるようにしたことを特徴とするインバータ。
It consists of two inverter units,
Each inverter unit includes a water-cooled AC side conductor, at least two cooling fins, and at least two module type semiconductor elements,
The water-cooled alternating current side conductor is a flat conductor, and two opposite ends are each in a frame shape bent in the same direction,
Each of the cooling fins is joined to the opposing side surfaces of the water-cooling alternating current side conductor, has a flat plate shape, and has a flow channel through which cooling water can flow on the inner wall surface thereof,
Each module-type semiconductor element is mounted and fixed on the plate surface of each cooling fin, and an AC terminal included in each module-type semiconductor element is electrically connected, and an emitter terminal and a surface facing the mounting surface of the conductor Each with a collector terminal,
Each inverter unit is supported by the same support, and is disposed oppositely in a state where the surfaces of the water-cooled AC side conductors on which the semiconductor elements are not placed are close to each other, whereby magnetic flux generated in the water-cooled AC side conductors An inverter characterized by canceling out.
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