JPS59227162A - 電力変換ユニツト - Google Patents
電力変換ユニツトInfo
- Publication number
- JPS59227162A JPS59227162A JP58101746A JP10174683A JPS59227162A JP S59227162 A JPS59227162 A JP S59227162A JP 58101746 A JP58101746 A JP 58101746A JP 10174683 A JP10174683 A JP 10174683A JP S59227162 A JPS59227162 A JP S59227162A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- capacitor
- resistor
- cathode
- power conversion
- 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.)
- Granted
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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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ットに係り、特にGTO(ゲート
・ターン・オフ)素子を含む半導体スタックを沸騰性冷
媒中に浸漬するタイプのものに関する。
・ターン・オフ)素子を含む半導体スタックを沸騰性冷
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っている、また、GT
O素子lのゲートとカソードはゲートドライブ回47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y′10が接続されている。
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っている、また、GT
O素子lのゲートとカソードはゲートドライブ回47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y′10が接続されている。
このよ5なG T O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
又は、G T O素子、ダイオード並びに削記GTOg
子のアノードl1lll及びカソード側コネクタ等をヒ
ートシンクと共Kf3ねて、全体を適当な締付手段によ
り締付けることに」:りいわゆる半導体スタックを構成
し、この半導体スタックをタンク内に収納し、弊騰性冷
媒中に浸7I¥する方式が有力である。
伴うため、その冷却方式が問題となるが、冷却方式とし
又は、G T O素子、ダイオード並びに削記GTOg
子のアノードl1lll及びカソード側コネクタ等をヒ
ートシンクと共Kf3ねて、全体を適当な締付手段によ
り締付けることに」:りいわゆる半導体スタックを構成
し、この半導体スタックをタンク内に収納し、弊騰性冷
媒中に浸7I¥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と略す)
をタンクの外に置く方式であったため、次のような問題
があった。即ち、上記のよ5なG ’r OJ’、子1
を用いた電力変換器では、GTO累子1を含む主回路、
スナバ回路2及びゲート響カソード間の、各配線インダ
クタンスを極力小さくして、(j’l’0累子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A;)る。
されるコンデンサ及び抵抗(以下、GK間CRと略す)
をタンクの外に置く方式であったため、次のような問題
があった。即ち、上記のよ5なG ’r OJ’、子1
を用いた電力変換器では、GTO累子1を含む主回路、
スナバ回路2及びゲート響カソード間の、各配線インダ
クタンスを極力小さくして、(j’l’0累子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A;)る。
その理由は、(j’l’0*−fl内部のグリッド・カ
ソード間障壁電圧よりも前記ゲート・カソード闇インピ
ーダンスにがかる4圧を譬に小さくシナいと、G ’r
OJ子1の性質としてぬ点弧な起こすからである。従
つ“(、従来のようにGl【間CIt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、誤点弧な起
こす危険性かあった。、また、GK間CRをタンクの外
に設J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【装置の大型化を招くという欠点
もある。
ソード間障壁電圧よりも前記ゲート・カソード闇インピ
ーダンスにがかる4圧を譬に小さくシナいと、G ’r
OJ子1の性質としてぬ点弧な起こすからである。従
つ“(、従来のようにGl【間CIt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、誤点弧な起
こす危険性かあった。、また、GK間CRをタンクの外
に設J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【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父なくし、誤
点弧馨起こすことが7よく、しかも装置全体をコンパク
トに信置できる電力変換ユニットを提供するにある。
点弧馨起こすことが7よく、しかも装置全体をコンパク
トに信置できる電力変換ユニットを提供するにある。
上記の目的な達成するため、本発明°・1、磁力変換器
を構成するG ’1’ 0塁子、ダイオード並びに前記
G T OJ子の゛アノード側及びカソード側コネクタ
等をヒート7ンクと共に重ねC締付げてなる半導体スタ
ックな、タンク内に収納し、前fi1.! G i’
Q素子が発生する熱を吸収し″′C気化する沸騰性L「
媒中に浸漬した電力変換り、二ツ)Kおい−(、GTO
素子のゲート・カソード間に接#、琶されるコンデンサ
及び抵抗を樹JJtfで一体にモールドし−CG K間
C托ユニットを形成し、このユニットナ繭記Lr T
O素子に接近させて前記タンク内に設if したことを
特識とする。
を構成するG ’1’ 0塁子、ダイオード並びに前記
G T OJ子の゛アノード側及びカソード側コネクタ
等をヒート7ンクと共に重ねC締付げてなる半導体スタ
ックな、タンク内に収納し、前fi1.! G i’
Q素子が発生する熱を吸収し″′C気化する沸騰性L「
媒中に浸漬した電力変換り、二ツ)Kおい−(、GTO
素子のゲート・カソード間に接#、琶されるコンデンサ
及び抵抗を樹JJtfで一体にモールドし−CG K間
C托ユニットを形成し、このユニットナ繭記Lr T
O素子に接近させて前記タンク内に設if したことを
特識とする。
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図と同一イ午号を付し
である。ダイオード3、コネクタ11、冷却フィン(ヒ
ートシンク)12. GTog子1、冷却フイ712、
コネクタ13、絶縁碍子14、スペーサ15.16を重
ねてナンドイツチ状に配列し、スペーサ16の中央部を
熱、磁気伝導な良好とするボール17を介してブラケッ
ト18で押圧することにより、前記各部品を圧着してい
る。
、第1図に対応する部分には第1図と同一イ午号を付し
である。ダイオード3、コネクタ11、冷却フィン(ヒ
ートシンク)12. GTog子1、冷却フイ712、
コネクタ13、絶縁碍子14、スペーサ15.16を重
ねてナンドイツチ状に配列し、スペーサ16の中央部を
熱、磁気伝導な良好とするボール17を介してブラケッ
ト18で押圧することにより、前記各部品を圧着してい
る。
プラタン)18の外周端部は、図示しない反対側のブラ
ケットと、スタッドボルト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。スタッドボルト19は絶縁チューブ21で
榎われており、また、プラタン)19とナツト200間
にはゆるみ止め用の爪#122を介在させである。なお
、符号23(WIB図参照)はGTO素子1のカソード
側コネクタである。
ケットと、スタッドボルト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。スタッドボルト19は絶縁チューブ21で
榎われており、また、プラタン)19とナツト200間
にはゆるみ止め用の爪#122を介在させである。なお
、符号23(WIB図参照)はGTO素子1のカソード
側コネクタである。
以上が半導体スタック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GKl’lJ]CRユニ
ット25を支持させることにより、GK間CRユニット
25をGTO素子1に接近させて配置するようkしてい
る。
そのカソード側コネクタ23にGKl’lJ]CRユニ
ット25を支持させることにより、GK間CRユニット
25をGTO素子1に接近させて配置するようkしてい
る。
GK間C)Lユニット25は第5図及び第6図に示すよ
うな構造となっている。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設置されてお
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〜・る。
うな構造となっている。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設置されてお
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〜・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、(l 平なステンレス製のケース27内に収納さ
れている。ケース27の一方の端板2B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によって固定されて
いる。また、端子30Aはコンデンサ10と抵抗9の接
続点に1端子30Bは両蝉抗8,9の接続点に、それぞ
れ絶縁リード線34A、34Bによって接続されている
。さらK、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によって一体
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3
2A。
9は、(l 平なステンレス製のケース27内に収納さ
れている。ケース27の一方の端板2B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によって固定されて
いる。また、端子30Aはコンデンサ10と抵抗9の接
続点に1端子30Bは両蝉抗8,9の接続点に、それぞ
れ絶縁リード線34A、34Bによって接続されている
。さらK、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によって一体
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3
2A。
32Bをしておく。樹脂35はケ−ス27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I難な場合は図示のように若干の空1iJJ36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。
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I難な場合は図示のように若干の空1iJJ36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rMVc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S<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ユニット
25はこの取付板38を利用して前述のように半導体ス
タック24に固定される。
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S<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ユニット
25はこの取付板38を利用して前述のように半導体ス
タック24に固定される。
上記のように構成された半導体スタック24及びGK間
CRユニット25は、43図及び第4図に示すようK、
密閉されたタンク39内に収納され、その中で沸騰性冷
媒4o中に浸漬される。さらに半導体スタック24は、
第4図に示すように。
CRユニット25は、43図及び第4図に示すようK、
密閉されたタンク39内に収納され、その中で沸騰性冷
媒4o中に浸漬される。さらに半導体スタック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ッシング41及び補
助ブッシング42に接続されている。
助ブッシング42に接続されている。
以上のような電力変換ユニツ)Kおいズは、GTO素子
1等の発熱でタンク39内の冷媒40が沸鳴し、タンク
39内の圧力が上昇するが、コンデンサlO及び抵抗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【いるため、上記圧力によって損傷を受けること
はない。またコンデンサlO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Kよ
り、全体として偏平忙1よるようにしであるため、半導
体スタック24の脇忙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。まにコンデンサ10及び抵抗8
,9がGTO素子1の近くに設置されているため、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って、誤点弧の発生を防止できる。
1等の発熱でタンク39内の冷媒40が沸鳴し、タンク
39内の圧力が上昇するが、コンデンサlO及び抵抗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【いるため、上記圧力によって損傷を受けること
はない。またコンデンサlO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Kよ
り、全体として偏平忙1よるようにしであるため、半導
体スタック24の脇忙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。まにコンデンサ10及び抵抗8
,9がGTO素子1の近くに設置されているため、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って、誤点弧の発生を防止できる。
またGKli[CRユニット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260両側に
配置する構造としたので、コンデンサ1oと抵抗8,9
とは熱的にしゃ断され、コンデンサ100安全性を高め
ることができる。またGK間CRユニット25は沸騰性
冷媒40中にrtL4されるため、そこで発生する熱は
冷$40に吸収されろようになり、過度の温度上昇も防
止でき、侶斬性が向上する。
ンサ10と発熱を伴う抵抗8,9を絶縁板260両側に
配置する構造としたので、コンデンサ1oと抵抗8,9
とは熱的にしゃ断され、コンデンサ100安全性を高め
ることができる。またGK間CRユニット25は沸騰性
冷媒40中にrtL4されるため、そこで発生する熱は
冷$40に吸収されろようになり、過度の温度上昇も防
止でき、侶斬性が向上する。
以上説明した実施例では、GK間CRユニットを金属ケ
ース内に収納するi(造どしたが、モールド樹脂が沸騰
性冷媒に対して安定な場合には、金属ケースを省略する
こともげ能であろう第7図は本発明に用いられるGK間
CRユニットの他の例を示す。このGK間CRユニソ)
25xは、弾力性の樹脂層37を塗布したコンデン′
lJ−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1!JKモールド用の樹脂35を充
填したものである。このG K間CRユニット25xも
前述のように半導体スタックの1協に設置され、沸騰性
冷媒を満たしたタンク中に収納される。
ース内に収納するi(造どしたが、モールド樹脂が沸騰
性冷媒に対して安定な場合には、金属ケースを省略する
こともげ能であろう第7図は本発明に用いられるGK間
CRユニットの他の例を示す。このGK間CRユニソ)
25xは、弾力性の樹脂層37を塗布したコンデン′
lJ−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1!JKモールド用の樹脂35を充
填したものである。このG K間CRユニット25xも
前述のように半導体スタックの1協に設置され、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ット化し、タンク内に収納するよう
にしたので、電力変換ユニット全体がコンパクトになる
利点があり、またG T O素子のゲート・カソード間
の配線の・f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GKiJ]C
Rユニットは半導体スタッ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。
モールドによりユニット化し、タンク内に収納するよう
にしたので、電力変換ユニット全体がコンパクトになる
利点があり、またG T O素子のゲート・カソード間
の配線の・f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GKiJ]C
Rユニットは半導体スタッ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素子を用いた一一、1丈的な電力変換器
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図は半導体スタックの一部切
開正rrIi図、第3図は同半導体スタックをタンク内
に収納した電力変換ユニットの半導体スタック右端面部
分における断面図、第4図は同電力変換ユニットの一部
切開正面図、第5図は同電力変換ユニットにおけるGK
間CI’tユニットの断面図、第6図は同GK間CRユ
ニットの端子側端面図、第7図は本発明に用いられるG
K間CRユニッ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
ィン(ヒー・トシンク)、24・・・・・・半導体スタ
ック、251°°G K jiJj CIt:Lニット
、26・・・・・・絶縁板、27・・・・・・金椙ケー
ス、35・・・・・・樹脂、39・・・・・・タンク、
40・・・・・・沸騰性冷媒。 第1gA 112図 15 /6 13 図 第4図 8 0 59
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図は半導体スタックの一部切
開正rrIi図、第3図は同半導体スタックをタンク内
に収納した電力変換ユニットの半導体スタック右端面部
分における断面図、第4図は同電力変換ユニットの一部
切開正面図、第5図は同電力変換ユニットにおけるGK
間CI’tユニットの断面図、第6図は同GK間CRユ
ニットの端子側端面図、第7図は本発明に用いられるG
K間CRユニッ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
ィン(ヒー・トシンク)、24・・・・・・半導体スタ
ック、251°°G K jiJj CIt:Lニット
、26・・・・・・絶縁板、27・・・・・・金椙ケー
ス、35・・・・・・樹脂、39・・・・・・タンク、
40・・・・・・沸騰性冷媒。 第1gA 112図 15 /6 13 図 第4図 8 0 59
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電力変換器を構成するG T O(ゲート・ターン
・オフ)素子、ダイオード並びに前記G ’r O素子
のアノード側及びカン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ックを、タンク内
に収納し、前記G T O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,l(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G K l
!] CRユニットを形成し、このユニットを前記GT
Og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ット。 2、特許請求の範囲第1項において、前記GK間CRユ
ニットは金属ケースに収納されていることを特徴とする
電力変換ユニット。 3、特許請求の範囲第1項において、前記GK間CRユ
ニットは、前記コンデンサと抵抗の間に絶縁板を介在さ
せであることを特徴とする電力変換ユニット。 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
する電力変換ユニット。 5、特許請求の範囲lK2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
力変換ユニット。
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 true JPS59227162A (ja) | 1984-12-20 |
| JPS643344B2 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) |
Cited By (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
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS643344B2 (ja) | 1989-01-20 |
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