JPS643344B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS643344B2 JPS643344B2 JP58101746A JP10174683A JPS643344B2 JP S643344 B2 JPS643344 B2 JP S643344B2 JP 58101746 A JP58101746 A JP 58101746A JP 10174683 A JP10174683 A JP 10174683A JP S643344 B2 JPS643344 B2 JP S643344B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gto
- unit
- capacitor
- power conversion
- gto element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
- H10W40/73—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control for cooling by change of state
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
Landscapes
- Thyristors (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は電力変換ユニツトに係り、特にGTO
（ゲツト・ターン・オフ）素子を含む半導体スタ
ツクを沸騰性冷媒中に浸漬するタイプのものに関
する。
（ゲツト・ターン・オフ）素子を含む半導体スタ
ツクを沸騰性冷媒中に浸漬するタイプのものに関
する。
第１図は、GTO素子を用いた一般的な電力変
換器の回路の一部である。GTO素子１のアノー
ドとカソード間にスナバ回路２とダイオード３と
が並列に接続されている。スナバ回路２はスナバ
ダイオード４とスナバコンデンサ５とが直列接続
され、更にスナバダイオード４に抵抗６が並列接
続されたものから成つている。また、GTO素子
１のゲートとカソードはゲートドライブ回路７に
接続され、また、前記ゲートとカソード間には抵
抗８，９及びコンデンサ１０が接続されている。
換器の回路の一部である。GTO素子１のアノー
ドとカソード間にスナバ回路２とダイオード３と
が並列に接続されている。スナバ回路２はスナバ
ダイオード４とスナバコンデンサ５とが直列接続
され、更にスナバダイオード４に抵抗６が並列接
続されたものから成つている。また、GTO素子
１のゲートとカソードはゲートドライブ回路７に
接続され、また、前記ゲートとカソード間には抵
抗８，９及びコンデンサ１０が接続されている。
このようなGTO素子を用いた電力変換器は発
熱を伴うため、その冷却方式が問題となるが、冷
却方式としては、GTO素子、ダイオード並びに
前記GTO素子のアノード側及びカソード側コネ
クタ等をヒートシンクと共に重ねて、全体を適当
な締付手段により締付けることによりいわゆる半
導体スタツクを構成し、この半導体スタツクをタ
ンク内に収納し、沸騰性冷媒中に浸漬する方式が
有力である。
熱を伴うため、その冷却方式が問題となるが、冷
却方式としては、GTO素子、ダイオード並びに
前記GTO素子のアノード側及びカソード側コネ
クタ等をヒートシンクと共に重ねて、全体を適当
な締付手段により締付けることによりいわゆる半
導体スタツクを構成し、この半導体スタツクをタ
ンク内に収納し、沸騰性冷媒中に浸漬する方式が
有力である。
しかし従来は、GTO素子のゲート・カソード
間に接続されるコンデンサ及び抵抗（以下、GK
間CRと称す）をタンクの外に置く方式であつた
ため、次のような問題があつた。即ち、上記のよ
うなGTO素子１を用いた電力変換器では、GTO
素子１を含む主回路、スナバ回路２及びゲート・
カソード間の、各配線インダクタンスを極力小さ
くして、GTO素子１のゲート・カソード間のイ
ンピーダンスを小さくすることが必要である。そ
の理由は、GTO素子１内部のグリツド・カソー
ド間障壁電圧よりも前記ゲート・カソード間イン
ピーダンスにかかる電圧を常に小さくしないと、
GTO素子１の性質として誤点弧を起こすからで
ある。従つて、従来のようにGK間CRをタンク
の外に置く方式では、ゲート・カソード間の配線
長が長くなることから、そのインダクタンスが大
きくなり、誤点弧を起こす危険性があつた。ま
た、GK間CRをタンクの外に設置するには、そ
のための外部環境に耐え得る容器も必要となり、
全体として装置の大型化を招くという欠点もあ
る。
間に接続されるコンデンサ及び抵抗（以下、GK
間CRと称す）をタンクの外に置く方式であつた
ため、次のような問題があつた。即ち、上記のよ
うなGTO素子１を用いた電力変換器では、GTO
素子１を含む主回路、スナバ回路２及びゲート・
カソード間の、各配線インダクタンスを極力小さ
くして、GTO素子１のゲート・カソード間のイ
ンピーダンスを小さくすることが必要である。そ
の理由は、GTO素子１内部のグリツド・カソー
ド間障壁電圧よりも前記ゲート・カソード間イン
ピーダンスにかかる電圧を常に小さくしないと、
GTO素子１の性質として誤点弧を起こすからで
ある。従つて、従来のようにGK間CRをタンク
の外に置く方式では、ゲート・カソード間の配線
長が長くなることから、そのインダクタンスが大
きくなり、誤点弧を起こす危険性があつた。ま
た、GK間CRをタンクの外に設置するには、そ
のための外部環境に耐え得る容器も必要となり、
全体として装置の大型化を招くという欠点もあ
る。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、誤点弧を起こすことがなく、しかも装置全
体をコンンパクトに構成できる電力変換ユニツト
を提供するにある。
くし、誤点弧を起こすことがなく、しかも装置全
体をコンンパクトに構成できる電力変換ユニツト
を提供するにある。
上記の目的を達成するため、本発明は、電力変
換器を構成するGTO素子、ダイオード並びに前
記GTO素子のアノード側及びカソード側コネク
タ等をヒートシンクと共に重ねて締付けてなる半
導体スタツクを、タンク内に収納し、前記GTO
素子が発生する熱を吸収して気化する沸騰性冷媒
中に浸漬した電力変換ユニツトにおいて、GTO
素子のゲート・カソード間に接続されるコンデン
サ及び抵抗を樹脂で一体にモールドしてGK間
CRユニツトを形成し、このユニツトを前記GTO
素子に接近させて前記タンク内に配置したことを
特徴とする。
換器を構成するGTO素子、ダイオード並びに前
記GTO素子のアノード側及びカソード側コネク
タ等をヒートシンクと共に重ねて締付けてなる半
導体スタツクを、タンク内に収納し、前記GTO
素子が発生する熱を吸収して気化する沸騰性冷媒
中に浸漬した電力変換ユニツトにおいて、GTO
素子のゲート・カソード間に接続されるコンデン
サ及び抵抗を樹脂で一体にモールドしてGK間
CRユニツトを形成し、このユニツトを前記GTO
素子に接近させて前記タンク内に配置したことを
特徴とする。
第２図ないし第４図は本発明の一実施例を示し
ており、第１図に対応する部分には第１図と同一
符号を付してある。ダイオード３、コネクタ１
１、冷却フイン（ヒートシンク）１２、GTO素
子１、冷却フイン１２、コネクタ１３、絶縁碍子
１４、スペーサ１５，１６を重ねてサンドイツチ
状に配列し、スペーサ１６の中央部を熱、電気伝
導を良好とするボール１７を介してブラケツト１
８で押圧することにより、前記各部品を圧着して
いる。ブラケツト１８の外周端部は、図示しない
反対側のブラケツトと、スタツドボルト１９及び
ナツト２０により締結されており、ナツト２０の
締付けにより前記押圧力を出している。スタツド
ボルト１９は絶縁チユーブ２１で覆われており、
また、ブラケツト１９とナツト２０の間にはゆる
み止め用の爪輪２２を介在させてある。なお、符
号２３（第３図参照）はGTO素子１のカソード
側コネクタである。
ており、第１図に対応する部分には第１図と同一
符号を付してある。ダイオード３、コネクタ１
１、冷却フイン（ヒートシンク）１２、GTO素
子１、冷却フイン１２、コネクタ１３、絶縁碍子
１４、スペーサ１５，１６を重ねてサンドイツチ
状に配列し、スペーサ１６の中央部を熱、電気伝
導を良好とするボール１７を介してブラケツト１
８で押圧することにより、前記各部品を圧着して
いる。ブラケツト１８の外周端部は、図示しない
反対側のブラケツトと、スタツドボルト１９及び
ナツト２０により締結されており、ナツト２０の
締付けにより前記押圧力を出している。スタツド
ボルト１９は絶縁チユーブ２１で覆われており、
また、ブラケツト１９とナツト２０の間にはゆる
み止め用の爪輪２２を介在させてある。なお、符
号２３（第３図参照）はGTO素子１のカソード
側コネクタである。
以上が半導体スタツク２４の構成であり、本実
施例ではそのカソード側コネクタ２３にGK間
CRユニツト２５を支持させることにより、GK
間CRユニツト２５をGTO素子１に接近させて配
置するようにしている。
施例ではそのカソード側コネクタ２３にGK間
CRユニツト２５を支持させることにより、GK
間CRユニツト２５をGTO素子１に接近させて配
置するようにしている。
GK間CRユニツト２５は第５図及び第６図に
示すような構造となつている。即ち、コンデンサ
１０と抵抗８，９とは絶縁板２６をはさんでその
両側に配置されており、それぞれの端子は第１図
のGK間の回路を構成するように接続されてい
る。絶縁板２６に取付けられたコンデンサ１０及
び抵抗８，９は、偏平なステンレス製のケース２
７内に収納されている。ケース２７の一方の端板
２８にはそれぞれ碍子２９Ａ，２９Ｂに支持され
た端子３０Ａ，３０Ｂを貫通させてあり、他方の
端板３１には２つの穴を封じる栓３２Ａ，３２Ｂ
を差込んである。前記絶縁板２６は前記一方の端
板２８の内面にボルト３３によつて固定されてい
る。また、端子３０Ａはコンデンサ１０と抵抗９
の接続点に、端子３０Ｂは両抵抗８，９の接続点
に、それぞれ絶縁リード線３４Ａ，３４Ｂによつ
て接続されている。さらに、これらの各部品はケ
ース２７内に充填されたエポキシ樹脂の如きモー
ルド用の樹脂３５によつて一体にモールドされて
いる。この樹脂３５は前述の栓３２Ａ，３２Ｂを
はずして、液状でケース２７内に注入し、硬化さ
せたものである。注入後あるいは硬化後は再び栓
３２Ａ，３２Ｂをしておく。樹脂３５はケース２
７内の空間をすべて埋めつくすように充填するこ
とが好ましいが、それが困難な場合は図示のよう
に若干の空間３６を残存させても差支えない。な
お、コンデンサ１０及び抵抗８，９の外周には予
めシリコン樹脂のような弾力性のある樹脂層３７
を塗布しておくことが好ましく、これはコンデン
サ１０や抵抗８，９とモールド樹脂３５との熱膨
張差を吸収し、それらの部品を保護するために有
効である。また、図示してないが、ケース２７の
内面に弾力性のある樹脂層を設けておくことも、
熱膨張差の吸収及び外部衝撃に対する緩衝に有効
である。ケース２７の両側には取付板３８を設け
てあり、このGK間CRユニツト２５はこの取付
板３８を利用して前述のように半導体スタツク２
４に固定される。
示すような構造となつている。即ち、コンデンサ
１０と抵抗８，９とは絶縁板２６をはさんでその
両側に配置されており、それぞれの端子は第１図
のGK間の回路を構成するように接続されてい
る。絶縁板２６に取付けられたコンデンサ１０及
び抵抗８，９は、偏平なステンレス製のケース２
７内に収納されている。ケース２７の一方の端板
２８にはそれぞれ碍子２９Ａ，２９Ｂに支持され
た端子３０Ａ，３０Ｂを貫通させてあり、他方の
端板３１には２つの穴を封じる栓３２Ａ，３２Ｂ
を差込んである。前記絶縁板２６は前記一方の端
板２８の内面にボルト３３によつて固定されてい
る。また、端子３０Ａはコンデンサ１０と抵抗９
の接続点に、端子３０Ｂは両抵抗８，９の接続点
に、それぞれ絶縁リード線３４Ａ，３４Ｂによつ
て接続されている。さらに、これらの各部品はケ
ース２７内に充填されたエポキシ樹脂の如きモー
ルド用の樹脂３５によつて一体にモールドされて
いる。この樹脂３５は前述の栓３２Ａ，３２Ｂを
はずして、液状でケース２７内に注入し、硬化さ
せたものである。注入後あるいは硬化後は再び栓
３２Ａ，３２Ｂをしておく。樹脂３５はケース２
７内の空間をすべて埋めつくすように充填するこ
とが好ましいが、それが困難な場合は図示のよう
に若干の空間３６を残存させても差支えない。な
お、コンデンサ１０及び抵抗８，９の外周には予
めシリコン樹脂のような弾力性のある樹脂層３７
を塗布しておくことが好ましく、これはコンデン
サ１０や抵抗８，９とモールド樹脂３５との熱膨
張差を吸収し、それらの部品を保護するために有
効である。また、図示してないが、ケース２７の
内面に弾力性のある樹脂層を設けておくことも、
熱膨張差の吸収及び外部衝撃に対する緩衝に有効
である。ケース２７の両側には取付板３８を設け
てあり、このGK間CRユニツト２５はこの取付
板３８を利用して前述のように半導体スタツク２
４に固定される。
上記のように構成された半導体スタツク２４及
びGK間CRユニツト２５は、第３図及び第４図
に示すように、密閉されたタンク３９内に収納さ
れ、その中で沸騰性冷媒４０中に浸漬される。さ
らに半導体スタツク２４は、第４図に示すよう
に、タンク３９の端部に設けられた主ブツシング
４１及び補助ブツシング４２に接続されている。
びGK間CRユニツト２５は、第３図及び第４図
に示すように、密閉されたタンク３９内に収納さ
れ、その中で沸騰性冷媒４０中に浸漬される。さ
らに半導体スタツク２４は、第４図に示すよう
に、タンク３９の端部に設けられた主ブツシング
４１及び補助ブツシング４２に接続されている。
以上のような電力変換ユニツトにおいては、
GTO素子１等の発熱でタンク３９内の冷媒４０
が沸騰し、タンク３９内の圧力が上昇するが、コ
ンデンサ１０及び合抵抗８，９は金属ケース２７
内に収納され、樹脂３５中に埋め込まれているた
め、上記圧力によつて損傷を受けることはない。
またコンデンサ１０と抵抗８，９は絶縁板２６の
両側に配置して金属ケース２７内に収納すること
により、全体として偏平になるようにしてあるた
め、半導体スタツク２４の脇に配置してもスペー
スをとらず、タンク３９内への収納が容易であ
り、全体をコンパクトにまとめることができる。
またコンデンサ１０及び抵抗８，９がGTO素子
１の近くに配置されているため、ゲート・カソー
ド間の配線長が短かくて済み、配線のインダクタ
ンスが小さくなつて、誤点弧の発生を防止でき
る。またGK間CRユニツト２５は、熱的に弱い
コンデンサ１０と発熱を伴う抵抗８，９を絶縁板
２６の両側に配置する構造としたので、コンデン
サ１０と抵抗８，９とは熱的にしや断され、コン
デンサ１０の安全性を高めることができる。また
GK間CRユニツト２５は沸騰性冷媒４０中に浸
漬されるため、そこで発生する熱は冷媒４０に吸
収されるようになり、過度の温度上昇も防止で
き、信頼性が向上する。
GTO素子１等の発熱でタンク３９内の冷媒４０
が沸騰し、タンク３９内の圧力が上昇するが、コ
ンデンサ１０及び合抵抗８，９は金属ケース２７
内に収納され、樹脂３５中に埋め込まれているた
め、上記圧力によつて損傷を受けることはない。
またコンデンサ１０と抵抗８，９は絶縁板２６の
両側に配置して金属ケース２７内に収納すること
により、全体として偏平になるようにしてあるた
め、半導体スタツク２４の脇に配置してもスペー
スをとらず、タンク３９内への収納が容易であ
り、全体をコンパクトにまとめることができる。
またコンデンサ１０及び抵抗８，９がGTO素子
１の近くに配置されているため、ゲート・カソー
ド間の配線長が短かくて済み、配線のインダクタ
ンスが小さくなつて、誤点弧の発生を防止でき
る。またGK間CRユニツト２５は、熱的に弱い
コンデンサ１０と発熱を伴う抵抗８，９を絶縁板
２６の両側に配置する構造としたので、コンデン
サ１０と抵抗８，９とは熱的にしや断され、コン
デンサ１０の安全性を高めることができる。また
GK間CRユニツト２５は沸騰性冷媒４０中に浸
漬されるため、そこで発生する熱は冷媒４０に吸
収されるようになり、過度の温度上昇も防止で
き、信頼性が向上する。
以上説明した実施例では、GK間CRユニツト
を金属ケース内に収納する構造としたが、モール
ド樹脂が沸騰性冷媒に対して安全な場合には、金
属ケースを省略することも可能である。
を金属ケース内に収納する構造としたが、モール
ド樹脂が沸騰性冷媒に対して安全な場合には、金
属ケースを省略することも可能である。
第７図は本発明に用いられるGK間CRユニツ
トの他の例を示す。このGK間CRユニツト２５
ｘは、弾力性の樹脂層３７を塗布したコンデンサ
１０及び抵抗８，９を絶縁筒４３内に収納し、そ
の絶縁筒４３内の空隙にモールド用の樹脂３５を
充填したものである。このGK間CRユニツト２
５ｘも前述のように半導体スタツクの脇に設置さ
れ、沸騰性冷媒を満たしたタンク中に収納され
る。
トの他の例を示す。このGK間CRユニツト２５
ｘは、弾力性の樹脂層３７を塗布したコンデンサ
１０及び抵抗８，９を絶縁筒４３内に収納し、そ
の絶縁筒４３内の空隙にモールド用の樹脂３５を
充填したものである。このGK間CRユニツト２
５ｘも前述のように半導体スタツクの脇に設置さ
れ、沸騰性冷媒を満たしたタンク中に収納され
る。
以上説明したように本発明によれば、GK間
CRを樹脂モールドによりユニツト化し、タンク
内に収納するようにしたので、電力変換ユニツト
全体がコンパクトになる利点があり、またGTO
素子のゲート・カソード間の配線のインダクタン
スが小さくなるためGTO素子の誤点弧も防止で
きる利点がある。さらにGK間CRユニツトは半
導体スタツクと共に沸騰性冷媒中に浸漬されるの
で、過熱のおそれもなく、信頼性が向上する利点
もある。
CRを樹脂モールドによりユニツト化し、タンク
内に収納するようにしたので、電力変換ユニツト
全体がコンパクトになる利点があり、またGTO
素子のゲート・カソード間の配線のインダクタン
スが小さくなるためGTO素子の誤点弧も防止で
きる利点がある。さらにGK間CRユニツトは半
導体スタツクと共に沸騰性冷媒中に浸漬されるの
で、過熱のおそれもなく、信頼性が向上する利点
もある。
第１図はGTO素子を用いた一般的な電力変換
器の一部を示す回路図、第２図ないし第６図は本
発明の一実施例を示しており、第２図は半導体ス
タツクの一部切開正面図、第３図は同半導体スタ
ツクをタンク内に収納した電力変換ユニツトの半
導体スタツク右端面部分における断面図、第４図
は同電力変換ユニツトの一部切開正面図、第５図
は同電力変換ユニツトにおけるGK間CRユニツ
トの断面図、第６図は同GK間CRユニツトの端
子側端面図、第７図は本発明に用いられるGK間
CRユニツトの他の例を示す断面図である。 １……GTO素子、８，９……抵抗、１０……
コンデンサ、１２……冷却フイン（ヒートシン
ク）、２４……半導体スタツク、２５……GK間
CRユニツト、２６……絶縁板、２７……金属ケ
ース、３５……樹脂、３９……タンク、４０……
沸騰性冷媒。
器の一部を示す回路図、第２図ないし第６図は本
発明の一実施例を示しており、第２図は半導体ス
タツクの一部切開正面図、第３図は同半導体スタ
ツクをタンク内に収納した電力変換ユニツトの半
導体スタツク右端面部分における断面図、第４図
は同電力変換ユニツトの一部切開正面図、第５図
は同電力変換ユニツトにおけるGK間CRユニツ
トの断面図、第６図は同GK間CRユニツトの端
子側端面図、第７図は本発明に用いられるGK間
CRユニツトの他の例を示す断面図である。 １……GTO素子、８，９……抵抗、１０……
コンデンサ、１２……冷却フイン（ヒートシン
ク）、２４……半導体スタツク、２５……GK間
CRユニツト、２６……絶縁板、２７……金属ケ
ース、３５……樹脂、３９……タンク、４０……
沸騰性冷媒。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電力変換器を構成するGTO（ゲート・ター
ン・オフ）素子、ダイオード並びに前記GTO素
子のアノード側及びカソード側コネクタ等をヒー
トシンクと共に重ねて締付けてなる半導体スタツ
クを、タンク内に収納し、前記GTO素子等が発
生する熱を吸収して気化する沸騰性冷媒中に浸漬
したものにおいて、前記GTO素子のゲート・カ
ソード間に接続されるコンデンサ及び抵抗を樹脂
で一体にモールドしてGK間CRユニツトを形成
し、このユニツトを前記GTO素子に接近させて
前記タンク内に設置したことを特徴とする電力変
換ユニツト。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記GK間
CRユニツトは金属ケースに収納されていること
を特徴とする電力変換ユニツト。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記GK間
CRユニツトは、前記コンデンサと抵抗の間に絶
縁板を介在させてあることを特徴とする電力変換
ユニツト。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記コンデ
ンサ及び抵抗はその周囲に弾力性樹脂層を有する
ことを特徴とする電力変換ユニツト。 ５ 特許請求の範囲第２項において、前記金属ケ
ースはその内面に弾力性樹脂層を有することを特
徴とする電力変換ユニツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58101746A JPS59227162A (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | 電力変換ユニツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58101746A JPS59227162A (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | 電力変換ユニツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59227162A JPS59227162A (ja) | 1984-12-20 |
| JPS643344B2 true JPS643344B2 (ja) | 1989-01-20 |
Family
ID=14308806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58101746A Granted JPS59227162A (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | 電力変換ユニツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59227162A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014093927A (ja) * | 2012-11-07 | 2014-05-19 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
-
1983
- 1983-06-09 JP JP58101746A patent/JPS59227162A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59227162A (ja) | 1984-12-20 |
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