JPH0664367U - 積層導体の電気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】積層構造を損なうこと無く積層導体同志を接続
することが可能で、積層導体を使った配線の低インダク
タンス状態を保つことができ、これにより、半導体素子
を用いた電気回路において過電圧抑制に必要なスナバ回
路を小型化することが可能となる。 【構成】絶縁層を導電体平板で挟持せしめた積層導体を
複数に分割せしめ、この分割した絶縁層３１を挟持する
導電体平板２Ｐ１の接続部分は、一方の両側を導電体平
板２Ｐ２の厚さ分折り曲げた場合は他方は折り曲げず、
一方の片側だけ折り曲げた場合は他方はこの折り曲げた
部分に対抗する部分は折り曲げず、その一方の折り曲げ
ない部分に対抗する他方の部分は折り曲げ、この分割し
た接続手段は、絶縁材質からなる締鋲材、絶縁ボルトや
絶縁カラーやクランプ治具等を用いて締結したり、更に
は導電体平板の一方外側にスリット部分を設けて締鋲材
にて締結するよう構成したもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、配線のインダクタンス低減を主目的として用いられる、絶縁層を介 して積層された複数の導体によってなる積層導体を、積層構造を損なうこと無く 接続する積層導体の電気回路に関するものである。

【従来の技術】

一般に、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴといった高速の半導体素子を利用して電力変 換回路を構成する場合、配線時のインダクタンスが大きいと、高速であるがゆえ に電流が急峻にしゃ断されインダクタンスによる過電圧が発生する。この過電圧 によって、素子がダメージを受けないようにスナバ回路等の過電圧抑制要素を大 きくすることになり問題であった。 配線のインダクタンスを少なくする手段として、電流の流れる往復経路を密着 させ各々の作る磁界を相殺する方法が知られている。具体的には、例えば直流電 源の＋極と−極に接続される電線をツイストしたり銅バーを近接に配置すること 等が行われている。 そのような中で、電流の往復経路密着による効果を高め、より低インダクタン スを実現するために、図９に示すような積層導体１が用いられるようになってき た。 図９はその斜視図、図10は図９の積層導体に組み込む一例のインバータ回路、 図11は図10の主要部の部品を組み込んだ組み立て図であり、図９において、積層 導体１は、例えば銅平板といった薄い導電体平板２ｐ， ２ｎ、絶縁耐量の高い 薄い絶縁層３を積層構造にすることによりなっている。 かような積層導体１は、例えば図10，図11(a),(b) に示すようなインバータ回 路の直流平滑コンデンサ17、および半導体素子の直列体18a,18b,18c を１個の積 層導体１に、一方の導電体平板が＋極Ａ、今一方の導電体平板が−極Ｂとなるよ う取り付けられる。ここで、20は冷却フィン、21は端子である。なおＹは後述す る分割部分を示す。 積層導体１の導電体平板2p,2n は、薄い絶縁層３を介して締結材によって密着 しているので、従来の電線配線や銅バー配線に比べ電流往復経路の相殺効果が高 く、配線インダクタンスの低減効果も大きい。その結果、従来の配線方法では大 型化し問題であった過電圧抑制用の図10に示すスナバ回路19を小型化することが 可能となる。

【０００２】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、これら積層導体１を利用して大電力の電気回路を構成しようとした場 合、問題を生じる。例えば、図10に示すインバータ回路を構成した場合、扱う電 力が大きいがゆえに大型の直流平滑用コンデンサ17や半導体素子の直列体18a,18 b,18c を多数使用することが必要となる。 ここで、低インダクタンス実現を目的とし、これらを１個の積層導体で接続し ようとした場合、長大な構造物となりかつ相当な重量となる。このような電気回 路は、一般にキュービクル盤に収納されるため、スペースには制約があり、前記 のように長大な構造物はふさわしくない。しかも、重量があるので組み込み作業 においても極めて困難な状況を生じる。 そこで、前記のインバータ回路において、例えば直流平滑用コンデンサのみを １個の積層導体で、また半導体素子の直列体を今一つの積層導体にて接続し、２ 個の積層導体同志を接続することが考えられる。しかしこの積層導体の接続配線 を例えば電線を用いて行った場合、その接続部分は積層構造による電流の往復経 路を相殺効果がなくなり、配線インダクタンスの増加を生むことになる。したが って、上記のように複数の積層導体同志を低インダクタンスを保ちながら接続す るためには、電流経路の相殺効果を生む積層構造を崩さず接続する技術が必要に なるが、従来このような技術は確立していなかった。 また、積層導体の導電体平板がずれるようなことがあると、導電体平板間の絶 縁距離を適正に保つことできなくなるので、導電体平板を絶縁層に固定すること が行われる。

【０００３】 このことから積層導体に用いられる絶縁層は、ある程度の強度があるもの、例 えばガラスエポキシ板などが用いられている。そのため積層導体を曲げた状態で 使用することは、絶縁層のクラック等による絶縁低下の問題から困難で、従来は 曲げ加工が必要な部分で積層導体を分割し、やむを得ず積層構造を崩し接続する ことが行われており、配線インダクタンスの増加を招いていた。 本考案は、上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、 積層構造を損なうこと無く積層導体同志を接続することが可能で、積層導体を使 った配線の低インダクタンス状態を保つことができ、これにより、半導体素子を 用いた電気回路において過電圧抑制に必要なスナバ回路を小型化することが可能 となり、また、積層構造を損なうこと無く積層導体の接続部分を曲げた状態にす ることも可能となり、低インダクタンス状態を保つと同時に配線構造の自由度を 向上させ、積層導体を用いた装置の小型化にも大きく寄与する積層導体の電気回 路を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

つまり、その目的を達成するための手段は、一方の積層導体の導電体平板を、 今一方の積層導体の導電体平板と接触するよう曲げ加工して積層導体同志を接続 する。また、積層導体同志の接続部分の絶縁沿面距離を確保するために、積層導 体の導電体平板と絶縁層との間に今一つの絶縁層を設ける。そして積層導体同志 の接続方法として、一方の積層導体と今一方の積層導体を組み合わせた上から、 絶縁材質からなる絶縁ボルトおよび絶縁ナットで締めつけ導電体平板を接触させ ること、或いは一方の積層導体と今一方の積層導体を組み合わせた上から、絶縁 材質からなる絶縁カラーを介し、ボルト、およびナットで締めつけ導電体平板を 接触させる。更には積層導体の導電体平板両側にスタッドネジを出し、今一方の 導電体平板には前記スタッドネジが通るスリットを設け、互いに組み合わせた上 からナットで締めつけ、導電体平板を接触させる。さらにまた、一方の積層導体 と今一方の積層導体を組み合わせた上から、絶縁物を介したクランプ治具により 積層導体をはさみこんで圧接し、導電体平板を接触させるよう構成したものであ る。

【０００５】

【作用】 本考案による積層導体の電気回路によれば、積層構造を損なうこと無く、積層 導体同志を接続することが可能となり、積層導体を使った配線の低インダクタン ス状態を保ち、なおかつ、積層導体を使った配線の自由度を従来より飛躍的に向 上させることが可能となる。 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳述する。

【０００６】

【実施例】

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第１の実施例を示し、図（ａ）は接続 前の斜視図、図（ｂ）は接続後の斜視図、図（ｃ）は図（ｂ）の断面図であり、 １ａは、図11(a) に示す積層導体１を、例えば一点鎖線Ｙで分割したインバータ 回路の直流平滑用コンデンサ17側の積層導体で、2p1 は正電極の導電体平板、2n 1 は負電極の導電体平板であり、31はそれらを絶縁するための絶縁層であり、他 方1bは、半導体素子の直列体18側の積層導体で、2p2 は正電極の導電体平板、2n 2 は負電極の導電体平板であり、32はそれらを絶縁するための絶縁層である。 ここで、図９に示したように絶縁層３は絶縁沿面距離を保つため導電体平板2n ，2pより大きくすることが必要だが、図１において、積層導体1a，1bの上部は構 造をわかりやすくするため、絶縁層31，32と導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 を同じ長さで描いてある（以下の説明図においても同様である）。また、以下の 説明図において、図１と同じ記号を用いたものは同一部品であり、説明は省略す る。 図１において、仮に接続される２個の積層導体1a，1bの導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 と絶縁層31、32の厚さが等しい場合には、一方の積層導体1bの導電 体平板2p2 ，2n2 を外側に導電体平板2p2 の厚さ分だけ曲げ加工することにより 、今一方の積層導体1aの導電体平板2p1 ，2n1 の外側面に接触させて積層導体の 出来回路を形成している。

【０００７】 図２は本考案の第２の実施例を示す図１（ｃ）に類した断面図であり、積層導 体1bの導電体平板2n2 は曲げ加工せず、積層導体1aの方を導電体平板2n2 の厚さ 分だけ曲げ加工して電気回路を形成している。 また、接続される積層導体の導電体平板や絶縁層の厚さが異なる場合において も、導電体平板の曲げ加工幅を変えることにより、導電体平板を接触させること は容易である。 ここで、前述したような積層導体の接続部分においては、導電体平板が曲げ加 工され、積層間隔が広がることになる。しかし、導電体平板や絶縁層自体が数ｍ ｍ程度と薄いため、電流経路の相殺効果を大きく損なうことはなく、接続部分に おいても、積層導体を用いたインダクタンス低減効果を十分期待することができ る。 しかし、図１や図２で説明したような積層導体の電気回路形成において、２個 の積層導体1a，1bの接続部分は、導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 が露出して おり、かつ導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 、絶縁層31，32とも薄いため、導 電体平板2p1 ，2p2 と2n1 ，2n2 間の絶縁距離が保てなくなる。

【０００８】 図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第３の実施例を示す図１に類した図で あり、４は積層導体1bの絶縁層32に新たに加えられた薄い絶縁層で、この絶縁層 ４を２個の積層導体接続部分まで延長することにより、導電体平板2p1 ，2p2 と 2n1 ，2n2 間の絶縁距離を保とうとするものである。 この絶縁層４にはフレキシブルな素材、例えば絶縁フィルム等を用い、図（ｂ） に示すように、絶縁層の延長がなされていない積層導体1a側の導電体平板2p1 あ るいは2n1 と絶縁層31の間に挿入することによって、接続部分における導電体平 板間の絶縁距離を得ることができる。 図４は本考案の第４の実施例を示す斜視図であり、積層導体1a，1bの接続部分 で導電体平板1bのみを曲げ加工することによって、導電体平板間の絶縁距離を保 ち、かつ積層構造を崩すこと無く積層導体を用いた配線構造物を曲げた状態で利 用することが可能となる。

【０００９】 以下には、積層導体接続部分の締めつけおよび固定手段について説明する。 図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は図３に示す積層導体の固定手段を示す本考案の 第５の実施例を示す図１に類した図であり、５は絶縁材質よりなる絶縁ボルト、 ６は絶縁ワッシャー、７は同じく絶縁材質よりなる絶縁ナットである。絶縁ボル ト５を通す穴は、絶縁層31には絶縁ボルト５が入る程度にあけられ、導電体平板 2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 は絶縁層31を介した導電体平板2p1 ，2p2 と2n1 ，2n2 間の沿面距離が必要な分大きくなっている。 ２個の積層導体1a，1bは、図（ｂ）に示すように組み合わせ、図（ｃ）に示す ように導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 と絶縁層31の穴に一方から絶縁ボルト ５を通し、反対側より絶縁ナット７で締めることにより、２個の積層導体1a，1b の導電体平板2p1 ，2p2 と2n1 ，2n2 の接触を確実にし、かつ構造物として固定 することができる。 この時、導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 に開けられた穴が大きい場合、絶 縁ボルト５と絶縁ナット７による締めつけの力が有効に働かないので、絶縁ワッ シャー６を挿入することが行われる。

【００１０】 図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は図５（ａ），（ｂ），（ｃ）の絶縁ワッシャー の代わりに絶縁カラー９を用いた本考案の第６の実施例を示す図１に類した図で あり、８は締めつけ用のボルト、１０は締めつけ用のナット、９は積層導体1a， 1bの導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ，2n2 とボルト８間の絶縁沿面距離を保つため の絶縁材質よりなる絶縁カラーである。 絶縁カラー９を介す以外、積層導体同志を締めつける構成は、図５に示した実 施例と同様であるが、ボルト８およびナット10と導電体平板2p1 ，2p2 ，2n1 ， 2n2 間の絶縁は、絶縁カラー９により確保されるため、金属製のものが使用でき る。一般に金属製ボルト、ナットは絶縁材質の絶縁ボルト、ナットより強度の点 で勝り、締めつける力を強くすることができる。したがって、図６による接続方 法によれば、振動等の外力に対し接続部分を強固にし、かつ積層導体の導電体平 板の接触をより確実にすることが可能となる。 また、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第７の実施例を示す図１に類し た図であり、11は積層導体1aの導電体平板2p1 ，2n1 に立てられたスタッドネジ で、今一方の積層導体1bの導電体平板2p2 ，2n2 には、スタッドネジ11が通過す るスリット部分13が設けられている。 この２つの積層導体1a，1bを図７（ｂ）に示すように組み合わせ、外側になる スリット部分13を設けた積層導体1bの上から、ワッシャー12、ナット10を用いて 締めつけることによって導電体平板2p1 ，2p2 と2n1 ，2n2 の接続がなされる。 この接続方法によれば図５、図６の実施例において、締めつけボルトを積層
導 体を貫通させるがゆえに必要であった、絶縁層の穴をあけずに済む。従って、積 層導体の導電体平板の絶縁沿面距離をとるため必要であった導電体平板の大穴も あけずに済むこととなり、導電体平板の接触部分の面積を広げることができ、よ り確実な導電体平板の接続を得ることが可能となる。 また、積層導体を貫通するボルトを挿入する必要がなく、かつ導電体平板にス リット部分があることにより、ボルトの位置合わせ等の面倒な作業がなくなり、 接続作業が極めて容易となる。

【００１１】 図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第８の実施例を示す斜視図であり、図 （ａ）はクランプ治具の一例で、２本のボルトが立てられた金属棒14a 、該金属 棒のボルトが通る穴があけられた金属棒14b 、締めつけ用ナット10よりなってお り、金属棒14a に立てられた２本のボルト間に部品をおき、上から金属棒14b を 乗せ、ナット10で締めることにより、部品に圧力を加えるものである。 図８（ｂ），（Ｃ）はクランプ治具を用いて積層導体同志の接続を行った斜視 図であり、15はクランプ治具と導電体平板2p2 ，2n2 との絶縁沿面距離を保つた めの絶縁板である。２個の積層導体1a，1bを組み合わせた上から、絶縁板15を介 してクランプ治具によって、積層導体の接続部分に圧力をかけ、導電体平板同志 を接触させる。 図８（ｂ），（ｃ）に示すクランプ治具を用いた接続方法によれば、積層導体 の導電体平板は、絶縁板を介してクランプ治具により平面的に圧力がかかり、接 触面積が広くなり接続がより確実なものとなる。また、積層導体にはクランプ治 具の締めつけボルト用の穴は不要で、積層導体の加工を簡単にすることも可能で ある。 なお、積層導体の接続部分が長い場合、図８に示したようなクランプ治具を用 いた方法では、２本のボルトが立てられた金属棒が長くなり、金属棒のそりによ って導電体平板の接触が不均等になることが考えられる。この場合、図５のよう に積層導体を貫通する穴を開け、この部分にクランプ治具の締めつけ用ボルトを 通して図８と同様の接続方法を行うことも有効である。

【００１２】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、積層構造を損なうこと無く積層導体同志を 接続することが可能で、積層導体を使った配線の低インダクタンス状態を保つこ とができる。これにより、半導体素子を用いた電気回路において過電圧抑制に必 要なスナバ回路を小型化することが可能となる。 また、積層構造を損なうこと無く積層導体の接続部分を曲げた状態にすること も可能となり、低インダクタンス状態を保つと同時に配線構造の自由度を向上さ せ、積層導体を用いた装置の小型化にも大きく寄与する。

【００１３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第１の
実施例を示し、図（ａ）は接続前の斜視図、図（ｂ）は
接続後の斜視図、図（ｃ）は図（ｂ）の断面図である。

【図２】図２は本考案の第２の実施例を示す図１（ｃ）
に類した断面図である。

【図３】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第３の
実施例を示す図１に類した図である。

【図４】図４は本考案の第４の実施例を示す斜視図であ
る。

【図５】図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第５の
実施例を示す図１に類した図である。

【図６】図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第６の
実施例を示す図１に類した図である。

【図７】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第７の
実施例を示す図１に類した図である。

【図８】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第８の
実施例を示す斜視図である。

【図９】図９は積層導体の一例を示す説明図である。

【図１０】図10はインバータ回路の一例を示す回路図で
ある。

【図１１】図11（ａ），（ｂ）は図10の主要部の部品を
組み込んだ組み立て図である。

【符号の説明】

【図１２】 1a 積層導体 1b 積層導体 2p1 導電体平板 2p2 導電体平板 2n1 導電体平板 2n2 導電体平板 ３ 絶縁層 ４ 絶縁層 31 絶縁層 32 絶縁層 ５ 絶縁ボルト ６ 絶縁ワッシャー ７ 絶縁ナット ８ ボルト ９ 絶縁カラー 10 ナット 11 スタッドネジ 12 ワッシャー 14a クランプ治具 14b クランプ治具 15 絶縁板 16 整流器 17 コンデンサ 18a 半導体素子直列体 18b 半導体素子直列体 18c 半導体素子直列体 19 スナバ回路

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第１の
実施例を示し、図（ａ）は接続前の斜視図、図（ｂ）は
接続後の斜視図、図（ｃ）は図（ｂ）の断面図である。

【図２】図２は本考案の第２の実施例を示す図１（ｃ）
に類した断面図である。

【図３】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第３の
実施例を示す図１に類した図である。

【図４】図４は本考案の第４の実施例を示す斜視図であ
る。

【図５】図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第５の
実施例を示す図１に類した図である。

【図６】図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第６の
実施例を示す図１に類した図である。

【図７】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第７の
実施例を示す図１に類した図である。

【図８】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は本考案の第８の
実施例を示す斜視図である。

【図９】図９は積層導体の一例を示す説明図である。

【図１０】図10はインバータ回路の一例を示す回路図で
ある。

【図１１】図11（ａ），（ｂ）は図10の主要部の部品を
組み込んだ組み立て図である。

【符号の説明】 1a 積層導体 1b 積層導体 2p1 導電体平板 2p2 導電体平板 2n1 導電体平板 2n2 導電体平板 ３ 絶縁層 ４ 絶縁層 31 絶縁層 32 絶縁層 ５ 絶縁ボルト ６ 絶縁ワッシャー ７ 絶縁ナット ８ ボルト ９ 絶縁カラー 10 ナット 11 スタッドネジ 12 ワッシャー 14a クランプ治具 14b クランプ治具 15 絶縁板 16 整流器 17 コンデンサ 18a 半導体素子直列体 18b 半導体素子直列体 18c 半導体素子直列体 19 スナバ回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層を導電体平板で挟持せしめた積層
   導体を複数に分割せしめ、この分割した絶縁層を挟持す
   る導電体平板の接続部分は、一方の両側を導電体平板の
   厚さ分折り曲げた場合は他方は折り曲げず、一方の片側
   だけ折り曲げた場合は他方はこの折り曲げた部分に対抗
   する部分は折り曲げず、その一方の折り曲げない部分に
   対抗する他方の部分は折り曲げ、この分割した接続手段
   は、絶縁材質からなる締鋲材、絶縁ボルトや絶縁カラー
   やクランプ治具等を用いて締結したり、更には導電体平
   板の一方外側にスリット部分を設けて前記締鋲材にて締
   結するよう構成したことを特徴とする積層導体の電気回
   路。