JPS5927178B2 - 変換器構成ユニツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各交流相に対し少なくとも２つの半導体弁と
、すべての半導体弁に共通な冷却体とを備え、半導体弁
は熱的には良導性、電気的には絶縁性の接触面を有し、
半導体弁の電気端子はこの接触面とは反対側にあり、す
べての半導体弁はその接触面でもつて冷却体の平らな冷
却面に接し、半導体弁の電気端子は強固な細長い導体素
子に接続され、導体素子は１つ又はそれ以上の平行な組
立面内に配置された電気的機能素子と電気的及び機械的
に支持するように接続され、冷却面に向合つている冷却
体の面から冷却フインが突出し、これらの冷却フインは
導風壁によつて矩形状の流路を形成しながらおおわれて
いるような変換器構成ユニツトに関するものである。

かかる変換器ユニツトは既に本出願人により提案されて
いる（昭和５２年特許出願公開第１１４９２３号公報）
。

この変換器構成ユニツトは、非常に製作及び組立が容易
で且つコンパクトである。この変換器ユニツトにおいて
は、半導体弁、冷却体及びその他の機能上必要な機能素
子、例えば制御構成素子及び保護構成素子が、高い実装
密度を持つた自己支持形の安定なユニツトにまとめられ
る。そのような変換器構成ユニツトは、あらゆる種類の
変換器、例えば制御される整流器を構成するために使用
することができる。電気的機能素子を１つ又はそれ以上
の平面内に配置する）ことにより、これらの素子はよく
見ることができ、且つ近付き易くなる。

このことは製作、組立及び保守の容易性を高める。冷却
面と端子面とが互に正反対側に対向している半導体弁を
使用することによつて、冷却作用と導電作用とを明確に
空間的に分離することができる。半導体弁の端子を、冷
却体とは反対側の固くて細長い導体素子と取外し可能で
しかも機械的に安定に結合し、それと導体素子とにより
一種のフレームが与えられ、このフレームに所属の電気
機能素子を取付けることができる。しかしながらこのフ
レームは同時に電気導体にまとめられているので、種々
の組立面において常に必要な個所で、組立面内に配置さ
れた機能素子への直接の電気的接続を行うことができる
。予め製作さベ工場側において完全に検査された変換器
ユニツトの複数個を、設置場所において容易に、直流電
動機の給電装置を構成するためのモジユールユニツトと
して、僅かのプラグ接続と電流導体端子とによりより大
きな１つの機器にまとめあげることができる。本発明の
目的は、前述の変換器構成ユニツトの負荷性と組立の容
易さとを改善することにある。

この目的は本発明によれば、半導体弁によつて占められ
ていない冷却体の冷却面に冷却フインを設けることによ
り達成される。この処置は冷却効果を著しく改善し、そ
の結果大きく且つ高価な半導体弁を必要とすることなく
、変換器構成ユニツトに高い電流を負荷することができ
る。この冷却容量の改善は、一方では冷却体の有効冷却
面が大きくさへ他力では冷却が冷却体の高温領域の直ぐ
近くで行わへその結果熱抵抗が減らされることにある。
平行な列に配置された半導体弁を備えた変換器構成ユニ
ツトにおいては、冷却フインが半導体弁の列に平行に配
置されると有利である。

このことはガス状冷却媒体の妨害されない貫流を保証し
、その結果有効な熱排出が行われる。冷却体の端面側に
取付けられた軸流送風機を備えた変換器構成ユニツトに
おいては、軸流送風機の冷却空気流がすべての冷却フイ
ンと接触するようにすると有利である。

これにより冷却体の両側における冷却フイン及び半導体
弁は直接強制通風される。測定結果によれば、両側を通
風される変換器構成ユニツトは、軸流送風機によつて外
面と反対側の冷却フインのみが軸流送風機によつて冷却
される変換器構成ユニツトに比して３０％高い負荷性を
有する。このことはコストの著しい低下を可能にしてい
ることが明らかである。有利な実施形態においては、側
方の導風壁は冷却体の一体となつた部分であり、流通路
をおおう導風壁に対する互いに向合つた案内溝を持つて
いる。

そのような冷却体は例えば押出成形法により作ることが
できる。従つて背後の流通路を完成するために必要な導
風壁は案内溝中へ容易に挿入することができる。従つて
冷却面と反対に向いている流通路は簡単に作られ、構造
は頑丈である。この流通路は通常垂直に配置されるもの
であるから、この流通路は、少なくとも強制通風されな
い変換器構成ユニツトの場合に重要であるが、煙突効果
により有効な冷却に寄与する。流通路をおおつている導
風壁は案内溝へ挿入可能であつて、案内溝の領域におい
て開口を有し、この中に溝壁が押込まれている。

このことは冷却体と導風壁との間に安定な結合を生じ、
この導風壁は同時に全変換器構成ユニツトを掛けるのに
用いることができる。この目的で、外面に平行な導風壁
が端側においてｚ字状の屈曲部を有し、その折り目が導
溝に垂直に延びていると有利である。従つて冷却体の冷
却面に平行な取付け片が生じ、これは例えば案内レール
により電子ユニツトキヤビネツトにねじで取付けること
ができる。半導体弁として半導体構成素子が使用され、
それらの半導体構成素子がそれぞれブリツジ辺に対して
必要な半導体弁を含み、半導体構成素子に対する所属の
端子が列状に配置さ粍 １つのブリツジ回路に属する半
導体素子が並べて置かれている変換器構成ユニツトにお
いては、導体素子としてアングル材を用いることができ
、このアングル材は端子と１つの平面内にある第１の部
分片と、第１の部分片に垂直に配置された第２の部分片
とを持つている。

第１の部分片は半導体構成素子の１つ又はそれ以上の端
子にアングル材を固定するために用いら札第２の部分片
は三相交流母線又は直流母線の端子に用いら槓一般に複
数の組立空間が使用される構成素子から母線を引離すよ
うになつている。変換器構成ユニツトにおいては、各直
流端子を形成するために、２つの異なるアングル材を使
用し、それらの内一方の第１の部分片は２つの端子孔を
持つが、他方の第１の部分片はただ１つの端子孔を持ち
、両アングル材の第２の部分片を平行に隣接させ、端子
孔は半導体構成素子の所属の端子上にあるようにすると
特に有利である。

これにより、それぞれ互に合わせられた２つのアングル
材によつて半導体構成素子の互いに所属する端子を回路
的に正しく接続することができ、同時に２つの相接して
いる第２の部分片の端部は直流端子を形成する。アング
ル材は穿孔と曲げとにより僅かの費用で作ることができ
る。貫通形変流器を備えた変換器構成ユニツトにおいて
は、三相交流端子に属するアングル材の第１の部分片が
貫通形変流器を支持し、第２の部分片をその測定開口部
から突出させることができる。

これにより三相交流端子に属するアングル材は貫通形変
流器に対する支持機能を持ち、第２の部分片の端部は三
相交流母線又はケーブルの接続用に使用される。プリン
ト板に取付けられた制御構成素子や保護回路構成素子を
備えた変換器構成ユニツトの勝れた実施形態においては
、それぞれ直流端子に属するアングル材の第２の部分片
は側方をおおう接触片を持ち、この接触片はプリント板
への取外し可能な電気的及び機械的接続を作るために用
いられる。

プリント板は側方に離れてある接触片上にあり、この接
触片もプリント板と半導体構成素子の対応する端子との
間の電気的接続を形成する。プリント板は、側方に離れ
てある接触片上に突出している第２の部分片の部分を貫
通させるための開口を持つている。プリント板を取外し
可能に結合することはねじによつて行うことができる。
以下図面により本発明の実施例について説明する。第１
図において分解して示された変換器構成ユニツト１４は
、サイリスタ、所属の制御構成素子、保護回路構成素子
及び変流器を有する三相ブリツジ回路を形成する。

半導体弁として使用されるサイリスタは半導体構成素子
１ａないし１ｃ内に取付けられ、それらの素子の１つが
第２図に概略的に示されている。

長手方向に延びる合成樹脂体内に２つのサイリスタＴ１
及びＴ２の直列回路が設けられている。直列回路の端子
及び中点タツプは半導体構成素子１の上側にある端子Ａ
，Ｋ及びＭにおいて終つている。サイリスタＴ１及びＴ
２に属する点弧極Ｚも半導体構成素子１の上側に導出さ
れている。半導体構成素子１は下側に接触面２を有し、
この面はサイリスタＴ１及びＴ２と熱伝導的には良好な
、電気的には絶縁性の接触を成し、また冷却体との接触
面として設けられている。そのような半導体構成素子は
ドイツ連邦共和国実用新案第７５１２５７３号により公
知である。

第１図に示された変換器構成ユニツト１４の実施例にお
いては、１ａ，１ｂ及び１ｃで示された半導体構成素子
が冷却体３の冷却面４上に配置されている。

半導体構成素子１ａ，１ｂ及び１ｃは互に平行に配置さ
れている。冷却体３は冷却フイン５を備え、これらの冷
却フインは冷却体の冷却面４と反対側から突出し、この
面に垂直に立つている。しかしながら、冷却面４自身も
互に平行に延びる冷却フイン６を備え、これらの冷却フ
インは半導体構成素子１ａ，１ｂ及び１ｃ間に、且つそ
れらから側方へそれらに平行に延びている。各半導体構
成素子１ａ，１ｂ及び１ｃの代わりに、それぞれ一列に
直列接続された２つの個別サイリスタを使用してもよい
。冷却体３は、側方で、冷却面４に垂直に延び、冷却体
３の一体となつている部分を形成する導風壁７及び８に
より画成され、これらの導風壁７は冷却フイン５及び６
から突出し、それ自身冷却フインとしての作用も持つて
いる。導風壁７及び８の冷却フイン５の領域に延びる部
分は端側で、互いに向合つている案内溝９を持ち、この
溝内に流通路をおおう導風壁１０として金属板が挿入さ
れている。案内溝９内への導風壁１０の取付けは、第１
図の−線に沿つた冷却体３の部分の断面を示す第３図か
ら明らかである。

導風壁１０として用いられる金属板は案内溝９の領域内
に幾つかの開口１１を持つている。導風壁１０を挿入し
た後案内溝９は開口１１の領域において押しつぶされ、
その結果導風壁１０は側方の導風壁７及び８と固く結合
される。従つて冷却フイン５は閉ざされた流通路内にあ
り、この流通路は、煙突効果によつてであね又は送風機
によつてであ法有効な通風及び冷却に対して良好な条件
を与える。導風壁１０は上端にｚ字状のアングル部１２
を持ち、このアングル部の折り目は案内溝９に垂直に延
びている。このアングル部１２は取付口１３を有し、こ
の取付口は変換器構成ユニツト１４を掛けるのに役立つ
。半導体構成素子１ａ，１ｂ及び１ｃに対する組立面と
して役立つ冷却体３の冷却面は、冷却フイン６と半導体
構成素子との上に突出している導風壁７及び８の部分に
より側方を画成されている。

それらは端部においてアングル部１５に移行し、これら
のアングル部は側方のおおい板１６を固定するために用
いられる。側方のおおい板１６は冷却体３の端側の高さ
にｚ字状のアングル部１７を備え、このアングル部は切
り込み１８と係止部１９とを持つている。切り込み１８
により、制御構成素子及び保護回路構成素子を設けたプ
リント板２０とおおい板２１とが支持される。係止部１
９にはカバー２２をスナツプ式に止めることができる。
冷却体３の冷却面４と、導風壁７及び８の突出している
部分面と、側方のおおい板１６と、プリント板２０とに
より別の流通路が形成され、この流通路内には冷却媒体
としての空気が冷却フイン６及び半導体構成素子１ａ，
１ｂ及び１ｃに沿つて流れ、半導体構成素子の有効な冷
却を保証する。

冷却面４上にある冷却フイン６は冷却面４の高温領域へ
の熱伝導路が短かいために、片側だけに冷却フインを持
つている冷却体に比して熱放出を著しく改善し、その結
果許容限界温度を越えることなく、半導体構成素子１ａ
，１ｂ及び１ｃにあるサイリスタにかなり大きい電流を
流すことができる。端面側で冷却体３に組込まれた軸流
送風機２３により、半導体構成要素１ａ，１ｂ及び１ｃ
の負荷容量は煙突効果によつてのみ通風される変換器構
成ユニツト１４に比して著しく高められる。この場合に
は軸流送風機２３は、その冷却空気流が冷却フイン５及
び冷却フイン６の両者と接触するように配置されている
。即ち冷却面４が軸流送風機２３の出口を通つて横に延
びている。冷却空気の流れの方向に平行に冷却フイン６
と半導体構成素子１ａないし１ｃとを配置することによ
り、冷却フイン６を含む流通路の良好な貫流が可能であ
る。半導体構成素子１ａ，１ｂ及び１ｃを回路的に接続
するための導体素子としてそれぞれ１対のアングル材２
４及び２５が用いられる。

アングル材２４及び２５の各々は良導電性材料、例えば
銅板で作らへ互に垂直に配置された２つの部分片を持つ
ている。アングル材２４の第１の部分片２６は半導体構
成素子１ａ及び１ｂの端子Ａ（第２図）とねじ結合され
ている。アングル材２５の第１の部分片２７はただ１つ
の孔を有し、半導体構成素子１ｃの端子Ａとねじ結合さ
れている。１つの組を形成するアングル材２４及び２５
の垂直に突出している第２の部分片２８及び２９は平行
に相接し、切欠き３０で共通に直流ケーブル又は直流機
械とねじ結合される。

変換器構成ユニツト１４の第２の直流端子を形成するた
めの３つの半導体構成素子１ａ，１ｂ及び１ｃの端子Ｋ
（第２図）の回路的な接続は全く同様に行われる。従つ
て半導体構成素子を回路的に接続することは、本発明に
よるアングル材の形式で、簡単に製作され組立てられる
僅かの構成部分により可能である。

アングル材２５の第２の部分片２９は側方に突出する接
触片３１を備え、この接触片上にプリント板２０が載せ
られねじ結合される。従つて一方ではプリント板２０の
機械的固定、他方ではプリント板２０上に取付けられた
保護回路構成素子との直接の接触結合が行われる。変換
器構成ユニツト１４の出力側三相端子も互に構造の等し
いアングル材３２により形成さへその半導体構成素子１
の上側に平行な第１の部分片は半導体構成素子１の端子
Ｍ（第２図）とねじ結合され、同時に三相変流器３４に
対する支持体として用いられる。

第１の部分片に垂直な第２の部分片は三相変流器３４の
測定開口を貫通し、使用の際には三相交流機械又は三相
ケーブルとねじ結合される。第４図においては、本発明
の別の実施例が平面図で示され、この実施例においては
、それぞれ２つのサイリスタを備えた６つの半導体構成
素子１ａないし１ｆが逆並列接続されている。

冷却体３の冷却面４上の半導体構成素子１ａないし１ｆ
の間に延びる冷却フインは、見易くするためにここでは
示されていない。それぞれ３つの半導体構成素子１ａ，
１ｂ，１ｃ及び１ｄ，１ｅ，１ｆは互に平行に配置され
ている。半導体構成素子対１ａ，１ｄ；１ｂ，１ｅ；及
び１ｃ，１ｆはそれぞれ同列に並べられている。従つて
冷却体３の冷却面４を良好に使用することができ、又冷
却空気流を妨げることなく円滑に流すことができる。個
個の半導体構成素子１ａないし１ｆを回路的に接続する
ために、第１の実施例におけると同様に、同じアングル
材２４，２５及び３２が用いられる。この場合互に向合
つている半導体構成素子１ａないし１ｆの三相交流端子
を形成する端子Ｍは、アングル材３２とねじ結合される
。６つのアングル材３２の水平な部分片３３は三相変流
器３４に対する支持台として用いられる。

それぞれ互に対向している２つの半導体構成素子の垂直
な部分片３５は、それぞれ三相変流器３４の１つの測定
開口３７を共通に突抜けている。従つて半導体構成素子
１ｃおよび１ｆに取付けられたアングル材３２の垂直の
部分片３５は共通に三相変流器３４の測定開口３７を通
つて突抜けている。三相交流ケーブル又は三相交流機械
とねじ結合する場合、隣接する両第２の部分片３５も一
緒に圧縮さへその結果半導体構成素子１ｃ及び１ｆの対
の端子Ｍが一緒に接続されている。このことは半導体構
成素子１ｂと１ｅ１半導体構成素子１ａと１ｄについて
も同様に行われる。直流接触子を形成するために、半導
体構成素子１ａ，１ｂ及び１ｃと、半導体構成素子１ｄ
，１ｅ及び１ｆとの端子Ｋ及びＡを接続する必要がある
。このことはそれぞれ銅板３６によつて行われるが、こ
の銅板は端子にねじで取付けられる。銅板の各々には、
対となるアングル材２４，２５がねじで取付けられ、第
１の部分片２６，２７は銅板３６上に載るようにする。
第２の部分片２８と２９とは平行に隣接し、外から近付
き易い接触子として、ここには示されていないプリント
板２０及びおおい板２１を突抜けている。逆並列接続の
場合、多数の制御構成素子及び保護回路構成素子を収容
すべきプリント板２０は、２つのアングル材２５の接触
片３１上にあり、接触片とねじ結合さ八機械的保持の他
に同時に電気的接触も行われる。以上を要するに、本発
明によれば著しくコンパクトで、価格的に有利な変換器
構成ユニツトが得られる。

又コンパクトな構造にも拘らず、半導体構成素子及びア
ングル材として形成され接続された導体素子の極めて有
効な通風及び冷却を行うことができる。また半導体弁と
冷却体とが絶縁されているため変換器構成ユニツトの取
付に制約を何らうけない。価格的に有利な３つの型のヤ
ング）レ材により、三相交流ブリツジ回路に対しても、
循環電流のない逆並列回路に対しても、半導体構成素子
の端子の回路技術的接続、制御構成素子及び保護回路構
成素子を有するプリント板及び三相変流器に対する支持
及び接続機能、端子の取出し、電流母線及びケーブルに
対する接触点の形成が可能である。同時に組立の容易さ
が保証される。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は三相ブリツジ接続
された半導体弁を有する変換器構成ユニツトの分解説明
図、第２図は変換器構成ユニツトに使用される半導体構
成素子の構成の概略説明図、第３図は第１図における一
線に沿う冷却体の一部の断面図、第４図はプリント板及
び他のおおい板を取外した後の逆並列接続用変換器構成
ユニツトの平面図である。 １ａ−１ｆ・・・・・・半導体構成素子、２・・・・・
・接触面、３・・・・・・冷却体、４・・・・・・冷却
面、５，６・・・・・・冷却フイン、７，８，１０・・
・・・・導風壁、９・・・・・・案内溝、１４・・・・
・・変換器構成ユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各交流相に対し少なくとも２つの半導体弁と、すべ
   ての半導体弁に共通な冷却体とを備え、半導体弁は熱的
   には良導性、電気的には絶縁性の接触面を有し、半導体
   弁の電気端子はこの接触面とは反対側にあり、すべての
   半導体弁はその接触面でもつて冷却体の平らな冷却面に
   接し、半導体弁の電気端子は強固な細長い導体素子に接
   続され、導体素子は１つ又はそれ以上の平行な組立面内
   に配置された電気的機能素子と電気的及び機械的に支持
   するように接続され、冷却面に向合つている冷却体の面
   から冷却フィンが突出し、これらの冷却フィンは導風壁
   によつて矩形状の流通路を形成しながらおおわれている
   ものにおいて、冷却体の冷却面の半導体弁によりおおわ
   れていない部分に冷却フィンが設けられていることを特
   徴とする変換器構成ユニット。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の構成ユニットにおいて
   、半導体弁が平行な列に配置され、冷却フィンがこの半
   導体弁の列に平行に配置されていることを特徴とする変
   換器構成ユニット。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の構成ユニットにおいて
   、冷却体の端面側に設けられた軸流送風機の冷却空気流
   がすべての冷却フィンと接触することを特徴とする変換
   器構成ユニット。 ４ 特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の
   ユニットにおいて、側方の導風壁は冷却体の一体組込ま
   れた部分であり、流通路をおおう導風壁に対する互に向
   合つた案内溝を持つていることを特徴とする変換器構成
   ユニット。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の構成ユニットにおいて
   、流通路をおおう導風壁は案内溝の領域において開口を
   有し、その中へ溝壁が押込まれていることを特徴とする
   変換器構成ユニット。 ６ 特許請求の範囲第４項又は第５項記載の構成ユニッ
   トにおいて、冷却面に平行な導風壁は端側にｚ字状折曲
   げ部を備え、その折れ目は案内溝に垂直に延びているこ
   とを特徴とする変換器構成ユニット。 ７ 特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の
   構成ユニットにおいて、半導体弁として半導体構成素子
   が使用され、この半導体構成素子はそれぞれブリッジ辺
   に必要な半導体弁を有し、各半導体構成素子の所属の端
   子は列に配置され、ブリッジ回路に属する半導体構成素
   子は相並べられ、導体素子としてアングル材が用いられ
   、このアングル材は端子と一つの平面内にある第１の部
   分片と、第１の部分片に垂直に配置された第２の部分片
   とを備えていることを特徴とする変換器構成ユニット。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の構成ユニットにおいて
   、各直流電流端子を形成するため２つの異なつたアング
   ル材が用いられ、その中の一方のアングル材の第１の部
   分片は２つの端子孔を有し、他方のアングル材の第１の
   部分片はただ１つの端子孔を有し、両アングル材の第２
   の部分片を平行に並べた際端子孔は半導体構成素子の対
   応する端子上にあることを特徴とする変換器構成ユニッ
   ト。 ９ 特許請求の範囲第７項記載の構成ユニットにおいて
   、三相電流端子に属するアングル材の第１の部分片は貫
   通形変流器を支持し、第２の部分片はその測定開口を突
   抜けていることを特徴とする変換器構成ユニット。 １０ 特許請求の範囲第８項記載の構成ユニットにおい
   て、プリント板上に設けられた制御構成素子及び保護回
   路構成素子を備え、直流端子に属する各アングル材の第
   ２の部分片が側方に突出する接触片を有し、この接触片
   がプリント板への取外し可能な電気的及び機械的接続の
   形成に用いられることを特徴とする変換器構成ユニット
   。