專利名稱：功率變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率變換裝置，尤其是涉及一種設(shè)置在直流鏈路部的平滑電容器的安裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在具備連接整流部和逆變器部的直流鏈路部的功率變換裝置中，在直流鏈路部設(shè)置有電容器，作為該等電容器的安裝結(jié)構(gòu)，例如已知有由專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2公開的方 案。專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2公開了實(shí)現(xiàn)功率變換裝置整體結(jié)構(gòu)小型化的方法，具體來(lái)說(shuō) 是，在由專利文獻(xiàn)1公開的伺服放大器以及由專利文獻(xiàn)2公開的逆變器裝置中，在印刷基板 等的導(dǎo)體板上設(shè)置多個(gè)小型電容器，由此來(lái)減小布線阻抗，從而實(shí)現(xiàn)功率變換裝置整體結(jié) 構(gòu)的小型化。專利文獻(xiàn)1日本國(guó)專利特開2003-219661公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本國(guó)專利特開2006-197735公報(bào)作為設(shè)置在功率變換裝置的直流鏈路部中的平滑電容器，大多采用電解電容器。 尤其是作為安裝在印刷基板等的導(dǎo)體板上的電容器，大多采用具有自立型基板的鋁電解電 容器。但是，在具有自立型基板的鋁電解電容器中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鋁制殼體與負(fù)極連接并且電 位與負(fù)極相同的情況。鋁電解電容器的殼體表面形成有印刷用的涂膜等，但由于該涂膜等 不是絕緣用的涂膜，所以在因接觸等而產(chǎn)生傷痕或者發(fā)生了經(jīng)時(shí)性老化等情況時(shí)，可能導(dǎo) 致殼體表面裸露出來(lái)。此外，在印刷基板上也覆蓋有防止布線圖案(wiring pattern)生銹用的涂膜，但 由于該涂膜也不是用于絕緣的涂膜，所以與所述鋁電解電容器的殼體的涂膜一樣，可能因 傷痕或者經(jīng)時(shí)性老化等而導(dǎo)致殼體表面裸露出來(lái)。因此，需要確保具有自立型基板的鋁電 解電容器的鋁制殼體與印刷基板的布線圖案之間的絕緣保護(hù)。尤其是，在功率變換裝置的 直流鏈路部的電位上升時(shí)，從耐電壓的觀點(diǎn)出發(fā)，將電容器設(shè)置成串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，但由于 要形成一側(cè)的電容器的正極與另一側(cè)的電容器的負(fù)極相連接的形態(tài)，所以各個(gè)鋁制殼體具 有不同的電位。此時(shí)，會(huì)導(dǎo)致基板圖案變得復(fù)雜。對(duì)于上述問(wèn)題，在專利文獻(xiàn)1中，通過(guò)在導(dǎo)體板的表面形成由絕緣體構(gòu)成的涂膜 來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體板與電解電容器之間的絕緣。作為所述絕緣的方法，采用了用樹脂等進(jìn)行模塑 的方法以及鋪設(shè)絕緣片等的方法，從而不可避免地會(huì)導(dǎo)致勞力和作業(yè)時(shí)間增加，以及導(dǎo)致 成本增加。在專利文獻(xiàn)2中公開了在印刷布線板上設(shè)置多個(gè)電容器的示例。一般來(lái)說(shuō)，在安裝 有電容器的印刷布線板中，通過(guò)疊層圖案能夠大幅度降低布線的阻抗。但是，在專利文獻(xiàn)2中 沒(méi)有涉及到任何與如何進(jìn)行印刷布線板的圖案與電解電容器之間的絕緣處理有關(guān)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題而作出的，本發(fā)明的目的在于提供一種功率變換裝置.該功率變換裝置使用在印刷布線板上設(shè)置有多個(gè)電容器的電容器安裝板，能夠提高電容器與印刷布線板上的圖案之間的絕緣性能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)布線的低阻抗化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的題，本發(fā)明采用了如下的方法。提供一種功率變換裝置，所述功率變換裝置具備整流部、逆變器部以及直流鏈路 部，所述整流部使插入各相的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，由此將接受到的交流電變換為直流 電，所述逆變器部通過(guò)使插入各個(gè)相位的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作而將從交流電變換來(lái)的直 流電變換為交流電，并且將該交流電提供至負(fù)載，所述直流鏈路部連接所述整流部和逆變 器部，在所述功率變換裝置中，所述直流鏈路部具備安裝有由多個(gè)電容器串聯(lián)連接以及并 聯(lián)連接而成的平滑電路的印刷布線板，所述印刷布線板具備負(fù)極圖案、正極圖案以及中間 電極圖案，所述負(fù)極圖案設(shè)置在絕緣基板的上表面?zhèn)?，用?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的負(fù)極，所 述正極圖案設(shè)置在所述絕緣基板的下表面?zhèn)?，用?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的正極，所述中間 電極圖案與該正極圖案并排設(shè)置，并且構(gòu)成所述串聯(lián)連接的電容器的中間連接電極，所述 負(fù)極圖案僅形成在所述串聯(lián)連接的電容器中連接在所述直流鏈路部的負(fù)極側(cè)的電容器的 投影面上。發(fā)明效果本發(fā)明由于具有以上結(jié)構(gòu)，所以能夠提高電容器與安裝該電容器的印刷布線板之 間的絕緣性能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)布線的低阻抗化。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的功率變換裝置的說(shuō)明圖。圖2是圖1的側(cè)視圖(箭頭所示方向的剖面圖)。圖3是圖1所示的印刷布線板的電路圖。圖4是圖2的一部分(虛線部分)的放大圖。圖5是表示印刷布線板的圖案中的電流分布的模擬結(jié)果的示意圖。圖6是表示圖1所示的布線導(dǎo)體的圖案中的電流分布的模擬結(jié)果的示意圖。圖7是現(xiàn)有技術(shù)中的印刷布線板的說(shuō)明圖。圖8是現(xiàn)有技術(shù)中的印刷布線板的布線導(dǎo)體圖案的示例的說(shuō)明圖。符號(hào)說(shuō)明1安裝有電容器的印刷布線板(電容器板)2p 1 2p8連接在直流鏈路部的P側(cè)的電容器2n 1 2η8連接在直流鏈路部的N側(cè)的電容器3R R相開關(guān)元件3S S相開關(guān)元件3Τ T相開關(guān)元件3U U相開關(guān)元件3V V相開關(guān)元件3W W相開關(guān)元件4Ρ P側(cè)布線導(dǎo)體4Ν N側(cè)布線導(dǎo)體
5絕緣體
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的功率 變換裝置的說(shuō)明圖。如圖1所示，安裝有電容器的印刷布線板(電容器板)1具備安裝在 印刷布線板上的電容器2pl 2p8、2nl 2n8、PWM整流器側(cè)的開關(guān)元件3R、3S、3T以及逆 變器側(cè)的開關(guān)元件3U、3V、3W。圖2是從箭頭㈧所指方向觀察圖1的印刷布線板時(shí)所觀察到的側(cè)視圖(箭頭所 示方向的剖面圖)，如圖2所示，在印刷布線板1與開關(guān)元件之間設(shè)置有P側(cè)布線導(dǎo)體4P和 N側(cè)布線導(dǎo)體4N。
圖3是圖1所示的印刷布線板的電路圖，整流器的開關(guān)元件3R、3S、3T以及逆變器 側(cè)的開關(guān)元件3U、3V、3W通過(guò)直流鏈路部連接，直流鏈路部的正極側(cè)(P側(cè))與印刷布線板1 的P極圖案和P側(cè)布線導(dǎo)體4P連接，直流鏈路部的負(fù)極側(cè)(N側(cè))與印刷布線板1的N極 圖案以及N側(cè)布線導(dǎo)體4N連接?？紤]到直流鏈路部的電壓值較大的場(chǎng)合，電容器2pl 2p8、2nl 2n8采用串聯(lián) 連接來(lái)確保耐電壓性，具體來(lái)說(shuō)是，在印刷布線板1中，例如采用將電容器2pl的負(fù)極側(cè)與 電容器2nl的正極側(cè)連接，電容器2p2的負(fù)極側(cè)與電容器2n2的正極側(cè)連接· · ·的方式進(jìn) 行串聯(lián)連接，由此來(lái)確保耐電壓性。并且，通過(guò)將多個(gè)電容器并聯(lián)連接來(lái)確保靜電容量(圖 1的第一實(shí)施例采用了 2串聯(lián)8并聯(lián)的結(jié)構(gòu))。此外，串聯(lián)連接的各個(gè)電容器的中間點(diǎn)互相 連接在印刷布線板1的中間點(diǎn)圖案(C極圖案)上。如此，通過(guò)將多個(gè)小型的電容器進(jìn)行串聯(lián)連接和并聯(lián)連接，能夠降低每個(gè)電容器 的單位高度(圖1中的與圖紙垂直的方向上的長(zhǎng)度)。此外，由于能夠減小單體重量，所以 能夠簡(jiǎn)化電容器的支撐部分。如圖3所示，作為整流器側(cè)的開關(guān)元件3R、3S、3T以及逆變器側(cè)的開關(guān)元件3U、3V、 3W，使用了在1個(gè)設(shè)備內(nèi)安裝有2個(gè)開關(guān)元件的所謂二合一方式(2inl type)的開關(guān)元件， 并且如圖1所示，該等開關(guān)元件相對(duì)于印刷布線板1的中心以線對(duì)稱的方式設(shè)置。在二合一方式的開關(guān)元件中，通常包括集電極端子(與正極(P)側(cè)連接的端子)、 發(fā)射極端子(與負(fù)極(N)側(cè)連接的端子)以及交流側(cè)端子。在圖1的示例中，基板中心側(cè) 的端子為集電極端子，中央的端子為發(fā)射極端子，基板外側(cè)的端子為交流側(cè)端子。如圖1所 示，通過(guò)設(shè)置開關(guān)元件，能夠使連接在PWM整流器以及逆變器的開關(guān)元件底部的未圖示的 散熱器或者散熱管等冷卻裝置實(shí)現(xiàn)通用化，具有能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和低成本化的效果。并且， 在更換開關(guān)元件時(shí)，只需在安裝有電容器的印刷布線板的端子部分連接開關(guān)元件便可，因 此具有能夠減少更換作業(yè)所需的勞力和作業(yè)時(shí)間的效果。此外，圖1所示的印刷布線板1 被構(gòu)造成正面以及背面均能夠使用的雙面基板。圖4是圖2的虛線部分的放大圖。在印刷布線板中，電容器側(cè)的面(圖2中的印 刷布線板1的上側(cè)面)的布線圖案(斜線部分)為構(gòu)成直流鏈路部的N側(cè)的N極圖案。此 夕卜，在電容器2pl 2p8的下部不設(shè)置布線圖案，基板的坯板面(沒(méi)有形成導(dǎo)體圖案的樹脂 面)裸露在外部。這樣設(shè)置的理由是，即使在使用電容器的鋁制殼體連接在負(fù)極上的基板自立型電解電容器作為電容器時(shí)，也能夠確保電容器殼體與印刷布線板1的布線圖案之間的絕緣。 也就是說(shuō)，在圖1的示例中，由于電容器2nl 2n8的負(fù)極的電位與N側(cè)圖案的電位相同， 所以在鋁制殼體與N側(cè)圖案之間不產(chǎn)生電位差，但是，由于電容器2pl 2p8的負(fù)極與電容 器2nl 2n8的正極連接，所以在電容器2pl 2p8的鋁制殼體與N側(cè)圖案之間產(chǎn)生與電 容器2n 1 2η8的電位相應(yīng)的電位差。鋁電解電容器的殼體表面上覆蓋有印刷用的涂膜等，但由于該涂膜等不是絕緣用的涂膜，所以因接觸等而產(chǎn)生傷痕時(shí)或者發(fā)生了經(jīng)時(shí)性老化等時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致殼體表面裸 露出來(lái)。此外，在印刷基板上也覆蓋有防止布線圖案生銹用的涂膜，但由于該涂膜也不是用 于絕緣的涂膜，所以與所述鋁電解電容器的殼體表面的涂膜一樣，因傷痕或者經(jīng)時(shí)性老化 等而可能導(dǎo)致殼體表面裸露出來(lái)。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了確保絕緣，例如在圖7所示的基板面上插入有絕緣板或絕緣 片等的絕緣體5。但是，如圖1所示，在設(shè)置有電容器2的一側(cè)的表面，電容器2pl 2p8的 下部沒(méi)有鋪設(shè)布線圖案，通過(guò)使基板的坯板面裸露在外部，使得不需要插入絕緣體就能夠 確保絕緣。但是，在采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，由于在電容器側(cè)的表面的電容器2pl 2p8的下部不存 在圖案，所以在正極層(P極圖案)與中間電極層(C極圖案)之間以及正極層(P極圖案) 與負(fù)極層(N極圖案)之間幾乎無(wú)法獲得布線圖案的疊層效果。在此，疊層效果是指，通過(guò) 構(gòu)造成使互為逆向的電流在疊層的布線圖案之間流過(guò)，使得各流過(guò)的電流所產(chǎn)生的磁通量 互相抵消，從而能夠降低布線路徑上的阻抗這一效果。因此，在將圖1所示的印刷布線板1作為單體使用時(shí)，布線路徑上的阻抗會(huì)增大到 無(wú)法忽視的程度。其結(jié)果，例如在U相開關(guān)元件3U進(jìn)行了開關(guān)動(dòng)作時(shí)，附近的電容器2pl、 電容器2nl的充電放電路徑因?yàn)椴季€路徑短，所以阻抗不高。但是電容器2p8、電容器2n8 的充電放電路徑因?yàn)椴季€路徑長(zhǎng)，所以阻抗很高。為此，流入和流出電容器的電流量(電荷 的提供量)之間會(huì)產(chǎn)生大的偏差，可能導(dǎo)致電容器的使用壽命下降，或者使得電容器損壞。因此，在圖1的示例中，在印刷布線板1與開關(guān)元件之間設(shè)置了 P側(cè)布線導(dǎo)體4P 和N側(cè)布線導(dǎo)體4N。隔著未圖示的絕緣體等，使P側(cè)布線導(dǎo)體4P和N側(cè)布線導(dǎo)體4N相互 靠近地疊層設(shè)置，如此，通過(guò)上述的疊層效果，能夠?qū)崿F(xiàn)布線路徑的低阻抗化。也就是說(shuō)，如圖1的示例所示，通過(guò)采用將印刷布線板1、P側(cè)布線導(dǎo)體4P以及N 側(cè)布線導(dǎo)體4N電并聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，在任意一個(gè)開關(guān)元件進(jìn)行了開關(guān)動(dòng)作時(shí)，流出或流入電 容器的電流的大部分首先通過(guò)距離各個(gè)電容器最近的開關(guān)元件的端子部分，然后再通過(guò)布 線抗阻較小的P側(cè)布線導(dǎo)體4P、N側(cè)布線導(dǎo)體4N留出或流入進(jìn)行了開關(guān)動(dòng)作的開關(guān)元件。 其結(jié)果，流入和流出各個(gè)電容器的電流量的偏差減小，從而具有能夠抑制會(huì)導(dǎo)致電容器的 使用壽命下降等的不良影響的效果。圖5表示圖1的示例中的印刷布線板1的圖案以及電流分布的模擬結(jié)果。其中， 圖5(a)表示印刷布線板1的靠近電容器一側(cè)的面(圖2中的印刷布線板1的上側(cè)面)的圖 案，在該面上僅形成有N極圖案。此外，圖中的以虛線表示的圓是電容器2pl 2p8、2nl 2n8的投影部分在印刷布線板1的靠近電容器一側(cè)的面，連接在直流鏈路的P側(cè)的電容器2pl 2p8的投影面上沒(méi)有設(shè)置N極圖案，其被設(shè)置成印刷基板的坯板面(沒(méi)有形成導(dǎo)體圖案的絕緣體面)。另一方面，連接在直流鏈路的N側(cè)的電容器2nl 2n8的投影面被構(gòu)造成鋪設(shè)有 N極圖案或者N極圖案的一部分的結(jié)構(gòu)，電容器2nl 2n8的負(fù)極端子與N極圖案連接。圖5 (b)表示印刷布線板的靠近開關(guān)元件側(cè)的面(圖2的印刷布線板1的下側(cè)面) 的圖案，在該面形成有C極圖案以及P極圖案，各個(gè)圖案分開設(shè)置，彼此之間保持有絕緣距 離。C極圖案上連接有電容器2nl 2n8的正極端子以及電容器2pl 2p8的負(fù)極端子，P 極圖案上連接有電容器2pl 2p8。描繪在圖5(a)和圖5(b)的基板面上的線表示在U相開關(guān)元件3U進(jìn)行了開關(guān)動(dòng) 作時(shí)在U相 元件發(fā)射極端子以及U相元件集電極端子之間觀察到的電流分布，也就是通過(guò) 電磁場(chǎng)模擬計(jì)算出的從電容器2pl 2p8、2nl 2n8提供的電流的分布。具體來(lái)說(shuō)是，線之間的間距窄的部分表示電流密度高。從圖5 (a)和圖5(b)可以知 道，在流出和流入電容器2pl 2p8、2nl 2n8的電流中，靠近U相開關(guān)元件3U的電容器 2pl、2nl的電流稍多，但基本上均勻地流動(dòng)。此外，圖5(a)和圖5(b)是開關(guān)動(dòng)作剛結(jié)束時(shí) 的處于過(guò)渡狀態(tài)的模擬結(jié)果，所以在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間而形成穩(wěn)定狀態(tài)后，均衡性進(jìn)一步增加。 又，從圖5(a)和圖5(b)可以知道，流入或者流出電容器2pl 2p8、2nl 2n8的電流，無(wú) 論U相開關(guān)元件3U是否進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，均從各個(gè)電容器流入最近的開關(guān)元件的端子。圖6表示圖1的示例中的布線導(dǎo)體的圖案以及電流分布的模擬結(jié)果。圖6(a)是 表示圖1的N側(cè)的布線導(dǎo)體4N的圖，圖6 (b)是表示圖1中的P側(cè)的布線導(dǎo)體4P的圖。各個(gè)布線導(dǎo)體4N、4P相互鄰近疊層，尤其是當(dāng)P側(cè)的布線導(dǎo)體4P投影到N側(cè)的布 線導(dǎo)體4N上時(shí)可以知道，大部分處于重疊在一起的狀態(tài)。此外，在各個(gè)布線導(dǎo)體的中央部 分，各導(dǎo)體部分完全疊層在一起。如圖6(a)和圖(b)所示，流入或者流出各個(gè)元件的端子的電流(流入或者流出圖 5的印刷布線板的電流)通過(guò)中央部分的疊層部分后流入U(xiǎn)相開關(guān)元件3U。各個(gè)導(dǎo)體基板 的疊層部分的電流的彼此朝著相反的方向流動(dòng)，所以，所產(chǎn)生的磁通量互相抵消，從而能夠 降低阻抗。也就是說(shuō)，在圖5中，流入或者流出電容器2pl 2p8、2nl 2n8的電流流入到最 近的開關(guān)元件的端子，這一因素也起到了使導(dǎo)體基板的阻抗變得極小的效果，可以說(shuō)，導(dǎo)體 基板的低阻抗化對(duì)流入各個(gè)電容器的電流的均衡化做出了積極的貢獻(xiàn)。如此，由于能夠防 止電流過(guò)度地集中到某個(gè)電容器中，從而能夠提高電容器的使用壽命。如果只采用圖5所示的印刷布線板的結(jié)構(gòu)，則無(wú)法得到圖案的疊層效果，因此，在 距離開關(guān)元件較遠(yuǎn)的位置上的電容器中，布線路徑的阻抗增大。但是，在使用了圖6所示的 疊層的布線導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)中，由于路徑經(jīng)過(guò)最近的元件端子，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低阻抗化。由此，能夠抑制因積累在阻抗中的能量而在開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的電壓 跳躍現(xiàn)象。因此，具有能夠減少保護(hù)用緩沖電路的數(shù)量的效果。由于該效果，在印刷布線板 1如圖7的現(xiàn)有技術(shù)那樣本身具有疊層效果的場(chǎng)合下，能夠使電流經(jīng)過(guò)印刷布線板1的圖案 而在低阻抗的路徑上流動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低阻抗化。此時(shí)，沒(méi)有必要像圖8所示的現(xiàn)有技術(shù) 中的布線導(dǎo)體圖案的示例那樣，使布線導(dǎo)體具有疊層效果，布線導(dǎo)體中只有低頻的電流分 量(主電流分量)流過(guò)。也就是說(shuō)，本發(fā)明的特征之一是能夠簡(jiǎn)化印刷布線板與電容器殼體之間的絕緣， 并且能夠減少確保絕緣所需的絕緣體。此外，在圖1的示例中，在布線導(dǎo)體內(nèi)流過(guò)的是低頻率電流分量(主電流分量)以及流入和流出電容器且受到阻抗影響的高頻率的電流分量， 這一點(diǎn)也是本發(fā)明的特征之一。此外，在圖6(a)的N側(cè)布線導(dǎo)體中，在布線導(dǎo)體的上下方向(長(zhǎng)度方向)的端部， 設(shè)置有連接左右端的電流路徑，使得能夠?qū)㈦娏鲗?dǎo)入U(xiǎn)相開關(guān)元件。由此，能夠緩和電流在 元件端子附近集中的現(xiàn)象。并且，圖6(b)的場(chǎng)合也一樣，通過(guò)延長(zhǎng)布線導(dǎo)體的上下方向(長(zhǎng) 度方向)的長(zhǎng)度，能夠擴(kuò)大與P側(cè)布線導(dǎo)體之間的疊層部分，具有能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低阻抗化 的效果。另外，在圖5中，以采用兩面基板來(lái)實(shí)施的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說(shuō)明，而本實(shí)施方式的要點(diǎn)是印刷布線板的靠近電容器一側(cè)的面上具有N極圖案，并且該圖案的至少一部分僅僅 位于連接在直流鏈路部的N側(cè)的電容器2nl 2n8的下方，只要滿足這一條件，則當(dāng)然也可 以使用多層基板來(lái)作為印刷布線板。又，在圖6中，P極的布線導(dǎo)體被形成為橫向?qū)挾刃∮?N極的布線導(dǎo)體的橫向?qū)挾鹊男螤?，其中重要的是通過(guò)疊層來(lái)增大重疊部分的面積，所以當(dāng) 然也可以通過(guò)在P極的布線導(dǎo)體上開設(shè)通孔而將P極的布線導(dǎo)體形成為大小與N極的布線 導(dǎo)體相同的形狀等。進(jìn)而，在圖1的示例中以使用PWM整流器和逆變器的系統(tǒng)作為前提進(jìn) 行的說(shuō)明，但由于平滑電容器串聯(lián)連接的形態(tài)是本發(fā)明的特征之一，所以當(dāng)然可以通過(guò)使 用二極管整流器和直流電源來(lái)代替PWM整流器而獲得相同的效果。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，具備在印刷布線板上安裝有多個(gè)小型的電容 器的印刷布線板以及疊層結(jié)構(gòu)的布線單體，在所述印刷布線板中，靠近電容器一側(cè)的面上 的主要布線圖案被構(gòu)造成動(dòng)率變換器的直流鏈路部的N極圖案，靠近開關(guān)元件一側(cè)的面上 的主要布線圖案被構(gòu)造成直流鏈路部的P極圖案以及串聯(lián)連接的電容器的中間點(diǎn)圖案(C 極圖案)。此外，構(gòu)造成在與直流鏈路部的P側(cè)連接的電容器的下部在電容器一側(cè)的表面不 存在布線圖案的結(jié)構(gòu)，以及與印刷布線板并列地設(shè)置疊層結(jié)構(gòu)的布線導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。如此，由 于將布線導(dǎo)體構(gòu)造成疊層結(jié)構(gòu)，所以流出和流入電容器的電流通過(guò)電容器附近的元件端子 流入布線導(dǎo)體，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低阻抗化。如此，不僅能夠提高電容器與安裝該電容器的印刷 布線板的圖案之間的絕緣性能，能夠減少為確保絕緣性能而使用的絕緣體，并且還能夠?qū)?現(xiàn)布線路徑的低阻抗化。以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式，不言 而喻，本發(fā)明在不改變其宗旨的范圍內(nèi)可以有各種變形的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
一種功率變換裝置，具備整流部，使插入各相的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，由此將接受到的交流電變換為直流電；逆變器部，通過(guò)使插入各個(gè)相位的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作而將從交流電變換來(lái)的直流電變換為交流電，并且將該交流電提供至負(fù)載；以及直流鏈路部，連接所述整流部和逆變器部，所述功率變換裝置的特征在于，所述直流鏈路部具備安裝有由多個(gè)電容器串聯(lián)連接以及并聯(lián)連接而成的平滑電路的印刷布線板，所述印刷布線板具備負(fù)極圖案，設(shè)置在絕緣基板的上表面?zhèn)龋脕?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的負(fù)極；正極圖案，設(shè)置在所述絕緣基板的下表面?zhèn)?，用?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的正極；以及中間電極圖案，與該正極圖案并排設(shè)置，并且構(gòu)成所述串聯(lián)連接的電容器的中間連接電極，所述負(fù)極圖案僅形成在所述串聯(lián)連接的電容器中連接在所述直流鏈路部的負(fù)極側(cè)的電容器的投影面上。
2.—種功率變換裝置，具備整流部，使插入各相的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，由此將接受到的交流電變換為直流電；逆變器部，通過(guò)使插入各個(gè)相位的開關(guān)元件進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作而將從交流電變換來(lái)的直流 電變換為交流電，并且將該交流電提供至負(fù)載；以及 直流鏈路部，連接所述整流部和逆變器部， 所述功率變換裝置的特征在于， 所述直流鏈路部具備印刷布線板，該印刷布線板上安裝有由多個(gè)電容器串聯(lián)連接以及并聯(lián)連接而成的平滑 電路；P側(cè)布線導(dǎo)體，將構(gòu)成整流部以及逆變器部的開關(guān)元件的正極端子彼此連接起來(lái)；以及N側(cè)布線導(dǎo)體，將構(gòu)成整流部以及逆變器部的開關(guān)元件的負(fù)極端子彼此連接起來(lái)， 所述印刷布線板具備負(fù)極圖案，設(shè)置在絕緣基板的上表面?zhèn)?，用?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的負(fù)極； 正極圖案，設(shè)置在所述絕緣基板的下表面?zhèn)?，用?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的正極；以及 中間電極圖案，與該正極圖案并排設(shè)置，并且構(gòu)成所述串聯(lián)連接的電容器的中間連接 電極，所述負(fù)極圖案僅形成在所述串聯(lián)連接的電容器中連接在所述直流鏈路部的負(fù)極側(cè)的 電容器的投影面上，與所述正極圖案連接的P側(cè)布線導(dǎo)體板和與負(fù)極圖案連接的N側(cè)布線 導(dǎo)體板，以一方疊層在另一方上的方式，疊層地設(shè)置在投影面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換裝置，其特征在于，所述印刷布線板采用雙面基板結(jié)構(gòu)，使直流電位分壓的電容器采用2串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述印刷布線板的電容器側(cè)基板面的主要布線圖案是電位與直流電位的負(fù)極側(cè)相同的布線圖 案，所述印刷布線板的另一面的主要布線圖案是電位與直流電位的正極側(cè)相同的布線圖案 以及電位與直流電位的中間點(diǎn)相同的布線圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換裝置，其特征在于，作為逆變器部以及整流部工作的半導(dǎo)體設(shè)備被構(gòu)造成在單獨(dú)的設(shè)備中具有2個(gè)半導(dǎo) 體開關(guān)的結(jié)構(gòu)，作為所述逆變器部工作的半導(dǎo)體設(shè)備以及作為所述整流部工作的半導(dǎo)體設(shè) 備被設(shè)置成相對(duì)于安裝有所述多個(gè)電容器的印刷布線板的中心呈線對(duì)稱狀態(tài)，以分壓方式 連接的電容器中連接在直流電位的負(fù)極側(cè)的電容器設(shè)置在所述印刷布線板的端部，而連接 在直流電位的正極側(cè)的電容器則設(shè)置在所述印刷布線板的中央部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換裝置，其特征在于，作為逆變器部工作的半導(dǎo)體設(shè)備和作為整流部工作的半導(dǎo)體設(shè)備被構(gòu)造成在單獨(dú)的 設(shè)備中具有2個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的結(jié)構(gòu)，作為所述逆變器部工作的半導(dǎo)體設(shè)備以及作為所述整 流部工作的半導(dǎo)體設(shè)備被設(shè)置成相對(duì)于安裝有所述多個(gè)電容器的印刷布線板的中心呈線 對(duì)稱狀態(tài)，并且，分別與位于所述整流部和所述逆變器部之間的鏈路部分中的正極和負(fù)極 連接的布線導(dǎo)體設(shè)置在所述印刷布線板與所述半導(dǎo)體設(shè)備之間，并且在所述布線導(dǎo)體的各 自的端部附近與所述半導(dǎo)體設(shè)備連接，此外，所述各個(gè)布線導(dǎo)體的中央部分以疊層方式設(shè) 置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率變換裝置，其特征在于，分別與所述整流部和所述逆變器部之間的鏈路部分中的正極和負(fù)極連接的布線導(dǎo)體 互相疊層，在彼此相對(duì)向的面中，至少一方的布線導(dǎo)體的外形為長(zhǎng)方形，并且，在長(zhǎng)方形的 邊中的一側(cè)的長(zhǎng)邊的端部附近設(shè)置有與作為逆變器部工作的半導(dǎo)體設(shè)備相連接的端子，在 長(zhǎng)方形的邊中的另一側(cè)的長(zhǎng)邊的端部附近設(shè)置有與作為整流部工作的半導(dǎo)體設(shè)備相連接 的端子，此外，在比所述端子中設(shè)置在長(zhǎng)方形的短邊側(cè)的端子更靠近端部側(cè)的位置上，設(shè)置 有能對(duì)整流部和逆變器部進(jìn)行電連接的路徑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率變換裝置。在使用電容器安裝板的功率變換裝置中提高電容器與印刷布線板圖案之間的絕緣性能，并且實(shí)現(xiàn)布線的低阻抗化。該功率變換裝置具有連接整流部和逆變器部的直流鏈路部，所述直流鏈路部具備安裝有由多個(gè)電容器串聯(lián)連接以及并聯(lián)連接而成的平滑電路的印刷布線板，所述印刷布線板具備負(fù)極圖案，設(shè)置在絕緣基板的上表面?zhèn)龋脕?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的負(fù)極；正極圖案，設(shè)置在所述絕緣基板的下表面?zhèn)?，用?lái)構(gòu)成所述直流鏈路部的正極；以及中間電極圖案，與該正極圖案并排設(shè)置，并且構(gòu)成所述串聯(lián)連接的電容器的中間連接電極，所述負(fù)極圖案僅形成在所述串聯(lián)連接的電容器中連接在所述直流鏈路部的負(fù)極側(cè)的電容器的投影面上。
文檔編號(hào)H02M7/42GK101807863SQ201010117448
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者三田史明, 保立尚史, 大沼直人, 森和久, 石塚正人, 綾野秀樹, 藪內(nèi)達(dá)志, 迫田友治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所