모터용 인버터의 SiC/GaN 전력 변환 – 다이나믹 맵 시리즈

출판: ネオテクノロジー(NeoTechnology)  출판년월:2022년05월

モータ用インバータのSiC/GaN電力変換

이 다이나믹 맵에서는 권리가 살아있는 등록 특허와 특허청 계속 중인 일본국내 공개 특허를 대상으로 620건을 조사, 100건을 추출하여 7개의 기술 분류로 정리했습니다.

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ネオテクノロジー「モータ用インバータのSiC/GaN電力変換」は化合物パワー半導体として注目されているSiC(炭化ケイ素)とGaN(窒化ガリウム)による電力変換を行うモータ用インバータに着目し、権利が生きている登録特許と特許庁係属中の国内公開特許620件を調査、100件を抽出し、7つの技術分類でまとめた特許情報を提供しています。

当レポートはネオテクノロジーのダイナミックマップシリーズに属するレポートです。ダイナミックマップはオンライン上で関連特許情報を提供し、検索・閲覧可能も可能なオンラインデータベースです。詳細はこちらをご参照ください。


네오테크놀로지 「모터용 인버터의 SiC/GaN 전력 변환」은 화합물 파워 반도체로서 주목받고 있는 SiC(탄화규소)와 GaN(질화갈륨)에 의한 전력 변환을 실시하는 모터용 인버터에 주목해, 권리가 살아 있다 등록특허와 특허청 계속중인 일본국내공개특허 620건을 조사, 100건을 추출하고 7가지 기술분류로 정리한 특허정보를 제공하고 있습니다.

이 보고서는 신기술의 다이나믹 맵 시리즈에 속하는 보고서입니다. 다이나믹 맵은 온라인상에서 관련 특허정보를 제공하고, 검색·열람 가능도 가능한 온라인 데이터베이스입니다. 자세한 내용은 여기 를 참조하십시오.

 

炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)などのワイドバンドギャップ(WBG)パワー半導体デバイスは、現在広く使われているシリコン(Si)パワー半導体デバイスに比べて、高耐圧、高速スイッチング・高温動作が可能です。パワー半導体デバイスの低損失化による冷却部品の小型化や高周波化による受動部品の小型化が可能になるため、モータ用インバータの小型化・軽量化が実現できます。一方、低いゲート耐電圧に対する駆動回路や高速スイッチング動作によって発生するノイズの低減などの課題を解決する必要があります。

モータ用インバータにSiC/GaNパワー半導体デバイスを利用する技術に関して、生きている特許と最近の公開について取り上げました。どのような出願人・用途・クレームかに注目しました。


탄화규소(SiC)나 질화갈륨(GaN) 등의 와이드 밴드 갭(WBG) 파워 반도체 디바이스는 현재 널리 사용되고 있는 실리콘(Si) 파워 반도체 디바이스에 비해 고내압, 고속 스위칭, 고온 동작이 가능합니다. 파워 반도체 디바이스의 저손실화에 의한 냉각 부품의 소형화나 고주파화에 의한 수동 부품의 소형화가 가능해지기 때문에, 모터용 인버터의 소형화·경량화를 실현할 수 있습니다. 한편, 낮은 게이트 내전압에 대한 구동회로나 고속 스위칭 동작에 의해 발생하는 노이즈의 저감 등의 과제를 해결할 필요가 있다.

모터용 인버터에 SiC/GaN 파워 반도체 디바이스를 이용하는 기술에 관해서, 살아있는 특허와 최근 공개에 대해 다루었습니다. 어떤 출원인·용도·클레임에 주목했습니다.

 

調査対象技術 – 조사 대상 기술

SiC/GaN半導体を電力変換回路として利用する発明に特徴がある特許情報だけを回路技術者の専門的知見に基づいて取り上げました。
SiC/GaN 반도체를 전력 변환 회로로서 이용하는 발명에 특징이 있는 특허 정보만을 회로 기술자의 전문적 지견에 근거해 다루었습니다

対象とする技術

特徴を活かした技術

・最大電圧が高い

・最大動作温度が高い

・ボディダイオードが高速(リカバリ電流が少ない)

・オン抵抗・逆回復時間の温度特性が一定

・ユニポーラ素子(IGBTより高速スイッチング動作可能、低電流領域でオン電圧が低い)

・熱伝導度が高い

課題を解決する技術

・ゲート耐電圧が低い

・ノーマリオン

・電圧の時間変化(dV/dt)が大きい

  • 用途に関する技術

・トランジスタ(MOSFET)とダイオード(SBD)との組合せ

・小型化、低騒音

 

ノイズとする技術

パワー半導体モジュールの構造および実装に関する技術

スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体でもよい、などの拡張記載

明らかなノイズ情報は対象外としています。

単なる拡張記載の特許情報はノイズ情報です。

 

生きている特許情報を調査

このダイナミックマップでは、権利が生きている登録特許と、特許庁係属中の国内公開特許を対象としています(2022年2月15日時点)。なお実用新案は除きました。

620件を調査、100件を抽出し、7つの技術分類に整理しました。


이 다이나믹 맵에서는 권리가 살아있는 등록 특허와 특허청 계속 중인 일본국내 공개 특허를 대상으로 하고 있습니다(2022년 2월 15일 시점). 덧붙여 실용 신안은 제외했습니다.

620건을 조사, 100건을 추출하여 7개의 기술 분류로 정리했습니다.

 

 

目次/技術分類

  • 高温動作
    • 高温動作が要求されるモータ用インバータでの利用に特徴がある特許情報
  • 損失低減
    • スイッチング損失、軽負荷時導通損失、リカバリ損失、ドライブ損失、などパワー半導体デバイスの損失を提言する技術
  • ノイズ低減・低騒音
    • スイッチング速度増加により発生するノイズの低減、および高周波化による低騒音化に特徴がある特許情報
  • ゲート駆動回路
    • ノーマリオンタイプやゲート低耐圧のトランジスタを駆動する回路に特徴がある特許情報
  • ハイブリッド化
    • Si-IGBTとSiC-MOSFETなど、アームの上側と下側、あるいは並列接続で異なるスイッチング素子を組み合わせる技術に特徴がある特許情報
  • その他
    • 上記の分類に属さない技術に特徴がある特許情報。たとえば、高耐圧パワー半導体デバイスとしての利用や、故障検出、温度推定などを含む
  • 参考情報
    • 上記分類には該当しないがノイズとして排除するより技術的に参考例として収録しておきたい特許情報

목차/기술 분류

  • 고온 작동
    • 고온 동작이 요구되는 모터용 인버터에서의 이용에 특징이 있는 특허 정보
  • 손실 감소
    • 스위칭 손실, 경부하 시 전도 손실, 복구 손실, 드라이브 손실 등 전력 반도체 장치의 손실을 제안하는 기술
  • 소음 감소 및 저소음
    • 스위칭 속도 증가로 인한 노이즈 감소 및 고주파화로 인한 저소음화에 특징이 있는 특허 정보
  • 게이트 구동 회로
    • 노멀리온 타입 및 게이트 저내압 트랜지스터를 구동하는 회로에 특징이 있는 특허 정보
  • 하이브리드화
    • Si-IGBT와 SiC-MOSFET 등 암의 상측과 하측, 혹은 병렬 접속으로 다른 스위칭 소자를 조합하는 기술에 특징이 있는 특허 정보
  • 기타
    • 상기 분류에 속하지 않는 기술에 특징이 있는 특허 정보. 예를 들어, 고내압 파워 반도체 디바이스로서의 이용, 고장 검출, 온도 추정 등을 포함
  • 참고 정보
    • 상기 분류에는 해당되지 않지만 노이즈로서 배제하는 보다 기술적으로 참고예로서 수록해 두고 싶은 특허 정보

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