功率变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种功率变换装置。在使用电容器安装板的功率变换装置中提高电容器与印刷布线板图案之间的绝缘性能，并且实现布线的低阻抗化。该功率变换装置具有连接整流部和逆变器部的直流链路部，所述直流链路部具备安装有由多个电容器串联连接以及并联连接而成的平滑电路的印刷布线板，所述印刷布线板具备：负极图案，设置在绝缘基板的上表面侧，用来构成所述直流链路部的负极；正极图案，设置在所述绝缘基板的下表面侧，用来构成所述直流链路部的正极；以及中间电极图案，与该正极图案并排设置，并且构成所述串联连接的电容器的中间连接电极，所述负极图案仅形成在所述串联连接的电容器中连接在所述直流链路部的负极侧的电容器的投影面上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率变换装置，尤其是涉及一种设置在直流链路部的平滑电容器的安装结构。
技术介绍
在具备连接整流部和逆变器部的直流链路部的功率变换装置中，在直流链路部设置有电容器，作为该等电容器的安装结构，例如已知有由专利文献1和专利文献2公开的方 案。专利文献1和专利文献2公开了实现功率变换装置整体结构小型化的方法，具体来说 是，在由专利文献1公开的伺服放大器以及由专利文献2公开的逆变器装置中，在印刷基板 等的导体板上设置多个小型电容器，由此来减小布线阻抗，从而实现功率变换装置整体结 构的小型化。专利文献1日本国专利特开2003-219661公报专利文献2日本国专利特开2006-197735公报作为设置在功率变换装置的直流链路部中的平滑电容器，大多采用电解电容器。 尤其是作为安装在印刷基板等的导体板上的电容器，大多采用具有自立型基板的铝电解电 容器。但是，在具有自立型基板的铝电解电容器中，有时会出现铝制壳体与负极连接并且电 位与负极相同的情况。铝电解电容器的壳体表面形成有印刷用的涂膜等，但由于该涂膜等 不是绝缘用的涂膜，所以在因接触等而产生伤痕或者发生了经时性老化等情况时，可能导 致壳体表面裸露出来。此外，在印刷基板上也覆盖有防止布线图案(wiring pattern)生锈用的涂膜，但 由于该涂膜也不是用于绝缘的涂膜，所以与所述铝电解电容器的壳体的涂膜一样，可能因 伤痕或者经时性老化等而导致壳体表面裸露出来。因此，需要确保具有自立型基板的铝电 解电容器的铝制壳体与印刷基板的布线图案之间的绝缘保护。尤其是，在功率变换装置的 直流链路部的电位上升时，从耐电压的观点出发，将电容器设置成串联连接的结构，但由于 要形成一侧的电容器的正极与另一侧的电容器的负极相连接的形态，所以各个铝制壳体具 有不同的电位。此时，会导致基板图案变得复杂。对于上述问题，在专利文献1中，通过在导体板的表面形成由绝缘体构成的涂膜 来实现导体板与电解电容器之间的绝缘。作为所述绝缘的方法，采用了用树脂等进行模塑 的方法以及铺设绝缘片等的方法，从而不可避免地会导致劳力和作业时间增加，以及导致 成本增加。在专利文献2中公开了在印刷布线板上设置多个电容器的示例。一般来说，在安装 有电容器的印刷布线板中，通过叠层图案能够大幅度降低布线的阻抗。但是，在专利文献2中 没有涉及到任何与如何进行印刷布线板的图案与电解电容器之间的绝缘处理有关的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于现有技术中所存在的问题而作出的，本专利技术的目的在于提供一种功率变换装置.该功率变换装置使用在印刷布线板上设置有多个电容器的电容器安装板，能够提高电容器与印刷布线板上的图案之间的绝缘性能，并且能够实现布线的低阻抗化。为了实现上述目的题，本专利技术采用了如下的方法。提供一种功率变换装置，所述功率变换装置具备整流部、逆变器部以及直流链路 部，所述整流部使插入各相的开关元件进行开关动作，由此将接受到的交流电变换为直流 电，所述逆变器部通过使插入各个相位的开关元件进行开关动作而将从交流电变换来的直 流电变换为交流电，并且将该交流电提供至负载，所述直流链路部连接所述整流部和逆变 器部，在所述功率变换装置中，所述直流链路部具备安装有由多个电容器串联连接以及并 联连接而成的平滑电路的印刷布线板，所述印刷布线板具备负极图案、正极图案以及中间 电极图案，所述负极图案设置在绝缘基板的上表面侧，用来构成所述直流链路部的负极，所 述正极图案设置在所述绝缘基板的下表面侧，用来构成所述直流链路部的正极，所述中间 电极图案与该正极图案并排设置，并且构成所述串联连接的电容器的中间连接电极，所述 负极图案仅形成在所述串联连接的电容器中连接在所述直流链路部的负极侧的电容器的 投影面上。专利技术效果本专利技术由于具有以上结构，所以能够提高电容器与安装该电容器的印刷布线板之 间的绝缘性能，并且能够实现布线的低阻抗化。附图说明图1是本专利技术的实施方式所涉及的功率变换装置的说明图。图2是图1的侧视图(箭头所示方向的剖面图)。图3是图1所示的印刷布线板的电路图。图4是图2的一部分(虚线部分)的放大图。图5是表示印刷布线板的图案中的电流分布的模拟结果的示意图。图6是表示图1所示的布线导体的图案中的电流分布的模拟结果的示意图。图7是现有技术中的印刷布线板的说明图。图8是现有技术中的印刷布线板的布线导体图案的示例的说明图。符号说明1安装有电容器的印刷布线板(电容器板)2p 1 2p8连接在直流链路部的P侧的电容器2n 1 2η8连接在直流链路部的N侧的电容器3R R相开关元件3S S相开关元件3Τ T相开关元件3U U相开关元件3V V相开关元件3W W相开关元件4Ρ P侧布线导体4Ν N侧布线导体5绝缘体 具体实施例方式以下参照附图对优选实施方式进行说明。图1是本专利技术的实施方式所涉及的功率 变换装置的说明图。如图1所示，安装有电容器的印刷布线板(电容器板)1具备安装在 印刷布线板上的电容器2pl 2p8、2nl 2n8、PWM整流器侧的开关元件3R、3S、3T以及逆 变器侧的开关元件3U、3V、3W。图2是从箭头㈧所指方向观察图1的印刷布线板时所观察到的侧视图(箭头所 示方向的剖面图)，如图2所示，在印刷布线板1与开关元件之间设置有P侧布线导体4P和 N侧布线导体4N。 图3是图1所示的印刷布线板的电路图，整流器的开关元件3R、3S、3T以及逆变器 侧的开关元件3U、3V、3W通过直流链路部连接，直流链路部的正极侧(P侧)与印刷布线板1 的P极图案和P侧布线导体4P连接，直流链路部的负极侧(N侧)与印刷布线板1的N极 图案以及N侧布线导体4N连接。考虑到直流链路部的电压值较大的场合，电容器2pl 2p8、2nl 2n8采用串联 连接来确保耐电压性，具体来说是，在印刷布线板1中，例如采用将电容器2pl的负极侧与 电容器2nl的正极侧连接，电容器2p2的负极侧与电容器2n2的正极侧连接· · ·的方式进 行串联连接，由此来确保耐电压性。并且，通过将多个电容器并联连接来确保静电容量(图 1的第一实施例采用了 2串联8并联的结构)。此外，串联连接的各个电容器的中间点互相 连接在印刷布线板1的中间点图案(C极图案)上。如此，通过将多个小型的电容器进行串联连接和并联连接，能够降低每个电容器 的单位高度(图1中的与图纸垂直的方向上的长度)。此外，由于能够减小单体重量，所以 能够简化电容器的支撑部分。如图3所示，作为整流器侧的开关元件3R、3S、3T以及逆变器侧的开关元件3U、3V、 3W，使用了在1个设备内安装有2个开关元件的所谓二合一方式(2inl type)的开关元件， 并且如图1所示，该等开关元件相对于印刷布线板1的中心以线对称的方式设置。在二合一方式的开关元件中，通常包括集电极端子(与正极(P)侧连接的端子)、 发射极端子(与负极(N)侧连接的端子)以及交流侧端子。在图1的示例中，基板中心侧 的端子为集电极端子，中央的端子为发射极端子，基板外侧的端子为交流侧端子。如图1所 示，通过设置开关元件，能够使连接在PWM整流器以及逆变器的开关元件底部的未图示的 散热器或者散热管等冷却装置实现通用化，具有能够实现小型化和低成本化的效果。并且， 在更换开关元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换装置，具备：整流部，使插入各相的开关元件进行开关动作，由此将接受到的交流电变换为直流电；逆变器部，通过使插入各个相位的开关元件进行开关动作而将从交流电变换来的直流电变换为交流电，并且将该交流电提供至负载；以及直流链路部，连接所述整流部和逆变器部，所述功率变换装置的特征在于，所述直流链路部具备安装有由多个电容器串联连接以及并联连接而成的平滑电路的印刷布线板，所述印刷布线板具备：负极图案，设置在绝缘基板的上表面侧，用来构成所述直流链路部的负极；正极图案，设置在所述绝缘基板的下表面侧，用来构成所述直流链路部的正极；以及中间电极图案，与该正极图案并排设置，并且构成所述串联连接的电容器的中间连接电极，所述负极图案仅形成在所述串联连接的电容器中连接在所述直流链路部的负极侧的电容器的投影面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：绫野秀树，大沼直人，森和久，迫田友治，三田史明，保立尚史，石塚正人，薮内达志，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]