電力変換装置
【課題】小型化が可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、２本のパワー端子２１を有する半導体モジュール２を複数個、備える。半導体モジュール２はＸ方向に一列に配列している。半導体モジュール２のパワー端子２１には、正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂと、複数の交流バスバー４とが接続している。Ｙ方向における一方側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ａ，２１ｂに、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとが接続している。また、Ｙ方向における他方側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ｃに、複数の交流バスバー４が接続している。個々の交流バスバー４の外部接続端子４０は、端子台５の載置面５０に載置されている。複数の外部接続端子４０はＸ方向に配列している。
【解決手段】電力変換装置１は、２本のパワー端子２１を有する半導体モジュール２を複数個、備える。半導体モジュール２はＸ方向に一列に配列している。半導体モジュール２のパワー端子２１には、正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂと、複数の交流バスバー４とが接続している。Ｙ方向における一方側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ａ，２１ｂに、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとが接続している。また、Ｙ方向における他方側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ｃに、複数の交流バスバー４が接続している。個々の交流バスバー４の外部接続端子４０は、端子台５の載置面５０に載置されている。複数の外部接続端子４０はＸ方向に配列している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を内蔵し２本のパワー端子を有する複数の半導体モジュールを、一列に配列した電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する複数の冷却管とを積層した積層体を備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。従来の電力変換装置１の一例を図８、図９に示す。
【０００３】
従来の電力変換装置は、図９に示すごとく、複数の半導体モジュール９２と複数の冷却管９１１とを積層した積層体９１０を、金属製のフレーム９６内に固定してある。個々の半導体モジュール９２は、２本のパワー端子９２１を備える。この電力変換装置９は、複数の半導体モジュール９２を、積層体９１０の積層方向（Ｘ方向）に２列に配列してある。
【０００４】
パワー端子９２１には、直流電流が流れる正極バスバー９３ａ（図８参照）及び負極バスバー９３ｂと、交流電流が流れる複数の交流バスバー９４とが接続している。交流バスバー９４の一端（外部接続端子９４０）は、端子台９５に載置されている。端子台９５において、外部接続端子９４０を三相交流モータ等の外部機器（図示しない）に接続するよう構成されている。
【０００５】
端子台９５は、フレーム９６に対して、冷却管９１１の長手方向（Ｙ方向）に隣接する位置に設けられている。また、複数の外部接続端子９４０はＸ方向に配列している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１３５７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の電力変換装置９は、複数の外部接続端子９４０がＸ方向に配列しているため、Ｘ方向における端子台９５の長さが長くなりやすいという問題があった。また、従来の電力変換装置９は、半導体モジュール９２を２列に配列しているため、Ｘ方向における積層体９１０の長さが短くなりやすく、積層体９１０を内側に配するフレーム９６の長さＬ１が短くなりやすかった。そのため、Ｘ方向における、フレーム９６の長さＬ１よりも端子台９５の長さＬ２の方が長くなり、フレーム９６に対してＸ方向に隣接する位置に、いわゆるデッドスペースＳが形成されやすくなっていた。そのため、電力変換装置９を小型化しにくいという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、小型化が可能な電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、半導体素子を内蔵した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記パワー端子に接続した複数のバスバーと、
上記積層体の積層方向と上記パワー端子の突出方向との双方に直交する幅方向において、上記積層体に隣接する位置に設けられ、上記バスバーの外部接続端子を載置する載置面を有する端子台とを備え、
上記バスバーには、直流電流が流れる正極バスバーおよび負極バスバーと、交流電流が流れる複数の交流バスバーとがあり、
上記複数の半導体モジュールは上記積層方向に一列に配列しており、個々の上記半導体モジュールは、上記幅方向に並んだ２本の上記パワー端子を有し、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側とは反対側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記正極バスバーと上記負極バスバーとが接続し、上記正極バスバーと上記負極バスバーとは上記突出方向に所定間隔をおいて対向配置され、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記複数の交流バスバーが接続し、個々の上記交流バスバーの上記外部接続端子が上記載置面に載置され、複数の上記外部接続端子が上記積層方向に配列していることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１０】
上記電力変換装置においては、２つのパワー端子を有する半導体モジュールを上記積層方向に１列に配列してある。このようにすると、上記幅方向における積層体の長さが短くなり、積層方向における積層体の長さが長くなる。また、上記電力変換装置では、複数の外部接続端子を上記積層方向に配列しているため、端子台の積層方向長さは長くなりやすい。そのため、半導体モジュールを一列に配列して積層体の積層方向長さを長くしても、端子台の積層方向長さが長いため、電力変換装置全体の積層方向長さは長くなりにくい。また、半導体モジュールを一列に配列したことによって積層体の幅方向の長さが短くなるため、電力変換装置を全体として小型化しやすくなる。
【００１１】
以上のごとく、本発明によれば、小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図であって、図２のＢ−Ｂ断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１に示す電力変換装置から負極バスバー、交流バスバー、端子台を取り除いた状態における平面図。
【図４】図３に示す電力変換装置から正極バスバーを取り除いた状態における平面図。
【図５】実施例１における、電力変換装置の回路図。
【図６】実施例２における、電力変換装置の平面図であって、図７のＤ−Ｄ断面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【図８】従来例における、電力変換装置の平面図。
【図９】図８に示す電力変換装置から正極バスバーおよび負極バスバーを取り除いた状態における平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記電力変換装置において、上記積層体に対して上記パワー端子の突出側に平滑用のコンデンサが配置され、該コンデンサの２つの端子が上記載置面に載置され、上記コンデンサの２つの端子と複数の上記外部接続端子とが上記積層方向に配列していてもよい（請求項２）。
この場合には、積層方向における端子台の長さが特に長くなりやすい。そのため、上述のように半導体モジュールを一列に配列することにより、積層体の積層方向長さを長くしつつ、積層体の上記幅方向長さを短くし、電力変換装置全体の小型化を図った場合の効果が大きい。
【００１４】
また、上記複数のパワー端子には、上記正極バスバーに接続される正極端子と、上記負極バスバーに接続される負極端子と、上記交流バスバーに接続される交流端子とがあり、上記正極端子と上記負極端子とが、上記積層方向に交互に配置されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、２つの正極端子の間に負極端子が介在するので、積層方向における、２つの正極端子の間隔を広くすることができる。そのため、正極バスバーに形成された、正極端子に接続するための部位（端子接続部）の、積層方向における間隔を広くすることができる。この間隔が狭いと、金属板を加工して正極バスバーを製造する際に加工が難しくなり、正極バスバーを製造しにくくなるが、上述のように２つの端子接続部の間隔を広くすることにより、金属板の加工を容易に行うことが可能になる。
また、上記構成にすると、積層方向における、２つの負極端子の間隔をも広くすることができる。そのため、正極バスバーと同様に、負極バスバーも容易に製造することが可能になる。
【００１５】
また、個々の上記交流バスバーは、上記積層方向に隣り合う２本の上記交流端子に接続していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、交流バスバーが、互いに近い位置にある２本の交流端子に接続するため、交流バスバーのうち、交流端子に接続する２つの部分（上記端子接続部）を連結する箇所の、積層方向における長さを短くすることができる。そのため、交流バスバーを構成する金属材料の使用量を少なくすることができ、交流バスバーの製造コストを下げることができる。
【００１６】
また、個々の上記交流バスバーは、上記パワー端子に接続する端子接続部を備え、該端子接続部と上記外部接続端子との間に、上記積層方向に延出する延出部が形成されており、上記複数の交流バスバーは、それぞれ同一形状に形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、交流バスバーの形状を１種類にすることができるため、交流バスバーの製造コストを低減することができる。すなわち、上記延出部は、上記端子接続部と上記外部接続端子との、積層方向における位置をずらすために形成されているのであるが、この延出部を形成すると、積層方向における積層体の長さが短い場合（図９参照）には、交流バスバー同士が接触しやすくなる。そのため、この場合には、複数の交流バスバーの形状を互いに異ならせて、交流バスバー同士の接触を防止する必要が生じる。
しかしながら、上述のように複数の半導体モジュールを一列に配列することによって、積層方向における積層体の長さを長くすれば、上記延出部を形成しても交流バスバー同士が接触しにくくなるので、複数の交流バスバーを全て同一形状にすることができる。そのため、交流バスバーの製造コストを低減でき、電力変換装置の製造コストを低減することが可能になる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
上記電力変換装置に係る実施例について、図１〜図５を用いて説明する。本例の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、複数の半導体モジュール２と複数の冷媒流路１１とを積層した積層体１０を備える。半導体モジュール２は、半導体素子２３（図５参照）を内蔵した本体部２０を備える。この本体部２０からパワー端子２１が突出している。冷媒流路１１は冷却管１１０の内部に形成されている。冷媒流路１１には、冷媒１４が流れる。
【００１８】
パワー端子２１には、複数のバスバー（後述する正極バスバー３ａ、負極バスバー３ｂ、交流バスバー４）が接続している。
積層体１０の積層方向（Ｘ方向）とパワー端子２１の突出方向（Ｚ方向）との双方に直交する幅方向（Ｙ方向）において、積層体１０に隣接する位置に端子台５が設けられている。端子台５は、バスバー４の外部接続端子４０を載置する載置面５０を有する。
バスバーには、直流電流が流れる正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂと、交流電流が流れる複数の交流バスバー４とがある。
【００１９】
図１に示すごとく、複数の半導体モジュール２は上記積層方向（Ｘ方向）に一列に配列している。個々の半導体モジュール２は、上記幅方向（Ｙ方向）に並んだ２本のパワー端子２１を有する。
Ｙ方向における、端子台５を設けた側とは反対側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ａ，２１ｂに、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとが接続している。正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとは上記突出方向（Ｚ方向）に所定間隔をおいて対向配置されている。
また、図１、図２に示すごとく、Ｙ方向における、端子台５を設けた側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ｃに、複数の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）が接続している。個々の交流バスバー４の外部接続端子４０は載置面５０に載置されている。そして、複数の外部接続端子４０がＸ方向に配列している。
【００２０】
本例の積層体１０は、図１に示すごとく、平面視四角形状を呈するフレーム６内に固定されている。端子台５はフレーム６に取り付けられている。端子台５は、Ｘ方向に細長い直方体形状を呈する。端子台５とフレーム６の、Ｘ方向における長さは略等しい。また、端子台５の載置面５０には、３個の外部接続端子４０と、コンデンサ７の２個の端子７１，７２とが載置されている。全ての外部接続端子４０と端子７１，７２はＸ方向に配列している。
【００２１】
パワー端子２１には、正極バスバー３ａに接続した正極端子２１ａと、負極バスバー３ｂに接続した負極端子２１ｂと、交流バスバー４に接続した交流端子２１ｃとがある。本例では、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとがＸ方向に交互に配置されている。
【００２２】
また、図２に示すごとく、半導体モジュール２は、パワー端子２１の他に制御端子２２を備える。制御端子２２は制御回路基板１６に接続されている。制御回路基板１６に形成された制御回路が半導体モジュール２のスイッチング動作を制御することにより、電力変換装置１は、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとの間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子２１ｃから出力している。
【００２３】
図１に示すごとく、複数の半導体モジュール２のうちの一部は、正極端子２１ａと交流端子２１ｃを有し、他の一部は負極端子２１ｂと交流端子２１ｃを有する。そして、正極端子２１ａを有する半導体モジュール２と、負極端子２１ｂを有する半導体モジュール２とを交互に配置することにより、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとを交互に配置してある。
【００２４】
図３に示すごとく、正極バスバー３ａは、板状本体部３２と、該板状本体部３２からＹ方向に延出した端子接続部３３と、コンデンサ７（図２参照）に接続するためのコンデンサ接続部３６とを備える。図１に示すごとく、負極バスバー３ｂも同様に、板状本体部３４と、該板状本体部３４に形成された端子接続部３５と、コンデンサ７に接続するためのコンデンサ接続部３７とを備える。図２に示すごとく、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとは、互いに平行に配置されると共に、Ｚ方向に所定間隔をおいて対向配置されている。また、正極バスバー３ａの一部は、絶縁樹脂からなる封止部材３１によって封止されている。この封止部材３１の表面に負極バスバー３ｂを載置して固定してある。
【００２５】
フレーム６は、Ｚ方向に突出した複数の支柱６０を備える。この支柱６０にコンデンサ７が取り付けられている。コンデンサ７は、バスバー３ａ，３ｂに接続するためのバスバー接続部７３と、直流電源８（図５参照）に接続するための端子７１，７２とを備える。バスバー接続部７３は、バスバー３ａ，３ｂの上記コンデンサ接続部３６，３７にボルト締結されている。端子７１，７２は上述したように、端子台５の載置面５０に載置してある。
【００２６】
また、図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は３本の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）を備える。交流バスバー４の外部接続端子４０は、３相交流電圧のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力端子となっている。個々の交流バスバー４は、２個の端子接続部４１と、連結部４２と、突出部４３と、延出部４４と、端子形成部４５とを備える。端子接続部４１は、交流端子２１ｃに接続している。連結部４１は、２個の端子接続部４１を連結している。突部４３は、連結部４２からＹ方向における端子台５を配置した側に突出している。また、延出部４４は、突出部４３からＸ方向に延出している。端子形成部４５は、延出部４４から端子台５までＹ方向に延びている。端子形成部４５の先端は上記外部接続端子４０になっている。
【００２７】
交流バスバー４の端子接続部４１は、複数の交流端子２１ｃのうち、Ｘ方向に隣り合う２個の交流端子２１ｃに接続している。また、３本の交流バスバー４は、それぞれ同一形状に形成されている。３本の交流バスバー４のうち２本の交流バスバー４（４ｂ，４ｃ）には、電流センサ１５が取り付けられている。電流センサ１５はホール素子からなる。図２に示すごとく、本例では、電流センサ１５と制御回路基板１６とをワイヤ１７によって接続してある。電流センサ１５によって交流バスバー４に流れる電流を検出し、その検出値を、制御回路基板１６が半導体モジュール２の動作を制御する際に利用している。
【００２８】
Ｚ方向から見た場合に、電流センサ１５は、端子台５とフレーム６との間に配されている。また、電流センサ１５はＹ方向に貫通した２つの貫通孔１５０を備える。交流バスバー４ｂ，４ｃの端子形成部４５は、この貫通孔１５０に挿入されている。
【００２９】
交流バスバー４の外部接続端子４０には、Ｚ方向に貫通したボルト挿通孔４９が形成されている。また、端子台５にはナット５５がインサートしてある。三相交流モータ８０（図５参照）の電源端子（図示しない）を外部接続端子４０に重ね合わせ、ボルト挿通孔４９にボルトを挿入してナット５５に螺合することにより、上記電源端子と外部接続端子４０とを接続するようになっている。
【００３０】
また、図４に示すごとく、複数の冷却管１１０は、Ｙ方向における両端部にて、連結管１８によって接続されている。複数の冷却管１１０のうち、Ｘ方向における一端に位置する冷却管１１０ａには、冷媒１４を導入するための導入パイプ１２と、冷媒１４を導出するための導出パイプ１３とが取り付けられている。導入パイプ１２から冷媒１４を導入すると、冷媒１４は連結管１８を通って全ての冷却管１１０内を流れ、導出パイプ１３から導出する。これにより、半導体モジュール２を冷却するようになっている。
【００３１】
フレーム６の、Ｘ方向に直交する２つの壁部６２，６３のうち、一方の壁部６２と積層体１０との間には、弾性部材１９（板ばね）が設けられている。この弾性部材１９の弾性力を使って、積層体１０を他方の壁部６３に向けて押圧している。これにより、冷却管１１０と半導体モジュール２との接触圧を確保しつつ、積層体１０をフレーム６内に固定している。
なお、本例では一方の壁部６２と積層体１０との間に弾性部材１９を配置したが、他方の壁部６３と積層体１０との間に弾性部材１９を配置してもよい。この場合は、積層体１０は一方の壁部６２に向けて押圧されることになる。
【００３２】
次に、電力変換装置１の電気回路の説明をする。図５に示すごとく、本例の電力変換装置１は６個の半導体素子２３（ＩＧＢＴ素子）を備える。個々の半導体素子２３は、半導体モジュール２の本体部２０（図１参照）内に封止されている。半導体素子２３には、正極バスバー３ａに接続した上アーム側半導体素子２３ａと、負極バスバー３ｂに接続した下アーム側半導体素子２３ｂとがある。上アーム側半導体素子２３ａのコレクタ端子は正極端子２１ａに接続しており、下アーム側半導体素子２３ｂのエミッタ端子は負極端子２１ｂに接続している。また、上アーム側半導体素子２３ａのエミッタ端子と下アーム側半導体素子２３ｂのコレクタ端子は、それぞれ交流端子２１ｃに接続している。
【００３３】
正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂは、それぞれ直流電源８に接続している。また、交流バスバー４は、三相交流モータ８０に接続している。そして、半導体素子２３のゲート端子（制御端子２２）に接続した制御回路基板１６（図２参照）によって半導体素子２３のスイッチング動作を制御することにより、直流電源８の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を使って三相交流モータ８０を駆動している。
【００３４】
本例の作用効果について説明する。本例では図１に示すごとく、２つのパワー端子２１を有する半導体モジュール２をＸ方向に１列に配列してある。このようにすると、Ｙ方向における積層体１０の長さが短くなり、Ｘ方向における積層体１０の長さが長くなる。また、本例では、複数の外部接続端子４０をＸ方向に配列しているため、Ｘ方向における端子台５の長さは長くなりやすい。そのため、半導体モジュール２を一列に配列して積層体１０のＸ方向の長さを長くしても、端子台５のＸ方向の長さが元々長いため、電力変換装置１全体のＸ方向の長さは長くなりにくい。また、半導体モジュール２を一列に配列したことによって積層体１０のＹ方向の長さが短くなるため、電力変換装置を全体として小型化しやすくなる。
【００３５】
本例では、２本の交流バスバー４ｂ，４ｃを、電流センサ１５の貫通孔１５０に挿通してある。そのため、貫通孔１５０のピッチに合わせて、交流バスバー４ｂ，４ｃの端子形成部４５の間隔（すなわち、外部接続端子４０の間隔）を長くする必要がある。そのため、Ｘ方向における端子台５の長さが長くなりやすい。したがって、上述した本例の効果を得やすい。
【００３６】
また、本例では図２に示すごとく、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとを、Ｚ方向に所定間隔をおいて対向配置してある。そのため、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂに付く寄生インダクタンスを小さくすることができる。これにより、半導体素子２３に加わるサージを小さくすることが可能になる。
【００３７】
また、本例では図１に示すごとく、全ての交流端子２１ｃを一列に配列してある。そのため、交流端子９２１ｃ（図９参照）を二列に配列した場合と比べて、交流バスバー４の端子接続部４１の、Ｙ方向における長さを短くすることができる。これにより、交流バスバー４を構成する金属材料の使用量を少なくすることができ、交流バスバー４の製造コストを低減することが可能になる。また、交流バスバー４に付く寄生インダクタンスを小さくすることもできる。
【００３８】
また、本例では図３に示すごとく、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとが、Ｘ方向に交互に配置されている。
このようにすると、２つの正極端子２１ａの間に負極端子２１ｂが介在するので、Ｘ方向における、２つの正極端子２１ａの間隔を広くすることができる。そのため、正極バスバー３ａに形成された、正極端子２１ａに接続するための部位（端子接続部３３）の、Ｘ方向における間隔を広くすることができる。この間隔が狭いと、金属板を加工して正極バスバー３ａを製造する際に加工が難しくなり、正極バスバー３ａを製造しにくくなるが、上述のように２つの端子接続部３３の間隔を広くすることにより、金属板の加工を容易に行うことが可能になる。
また、本例では図１に示すごとく、Ｘ方向における、２つの負極端子２１ｂの間隔をも広くすることができる。そのため、正極バスバー３ａと同様に、負極バスバー３ｂも容易に製造することが可能になる。
【００３９】
また、本例では、コンデンサ７の２つの端子７１，７２と複数の外部接続端子４０とが、端子台５の載置面５０に載置されている。そして、２つの端子７１，７２と複数の外部接続端子４０とが、Ｘ方向に配列している。
このようにすると、Ｘ方向における端子台５の長さが特に長くなりやすい。そのため、本例のように半導体モジュール２を一列に配列することによって、積層体１０のＸ方向長さを長くしつつ、積層体１０のＹ方向長さを短くし、電力変換装置１全体の小型化を図った場合の効果が大きい。
【００４０】
また、本例では図１に示すごとく、個々の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）は、Ｘ方向に隣り合う２本の交流端子２１ｃに接続している。
このようにすると、交流バスバー４が、互いに近い位置にある２本の交流端子２１ｃに接続するため、２つの端子接続部４１間の間隔を狭くすることができ、連結部４２のＸ方向における長さを短くすることができる。そのため、交流バスバー２１ｃを構成する金属材料の使用量を少なくすることができ、交流バスバー２１ｃの製造コストを下げることができる。
【００４１】
また、図１に示すごとく、本例の交流バスバー４は、端子接続部４１と外部接続端子４０との間に、Ｘ方向に延出する延出部４４を有する。複数の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）は、それぞれ同一形状に形成されている。
このようにすると、交流バスバー４の形状を１種類にすることができるため、交流バスバー４の製造コストを低減することができる。すなわち、延出部４４は、端子接続部４１と外部接続端子４０との、Ｘ方向における位置をずらすために形成されているのであるが、この延出部４４を形成すると、Ｘ方向における積層体の長さが短い場合（図９参照）には、交流バスバー同士が接触しやすくなる。そのため、この場合には、複数の交流バスバーの形状を互いに異ならせて、交流バスバー同士の接触を防止する必要が生じる。
しかしながら、本例のように複数の半導体モジュール２を一列に配列することによって、Ｘ方向における積層体１０の長さを長くすれば、延出部４４を形成しても交流バスバー４同士が接触しにくくなるので、複数の交流バスバー４を全て同一形状にすることができる。そのため、交流バスバー４の製造コストを低減でき、電力変換装置１の製造コストを低減することが可能になる。
【００４２】
以上のごとく、本例によれば、小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
【００４３】
なお、本例では、冷媒流路１１を冷却管１１０内に形成し、該冷却管１１０を半導体モジュール２に接触させた例を示したが、本発明の電力変換装置１はこれに限られるものではない。すなわち、例えば、上記半導体モジュール２に直接、冷媒１４が接触するように冷媒流路１１を設けることもできる。
【００４４】
（実施例２）
本例は図６、図７に示すごとく、正極バスバー３ａと、負極バスバー３ｂと、複数の交流バスバー４とを、絶縁樹脂製の封止部材３１によって一体化した例である。本例の封止部材３１は、Ｚ方向から見た形状が略四角形状を呈する。封止部材３１はフレーム６に固定されている。実施例１と同様に、本例では正極バスバー３ａの一部を封止部材３１によって封止してある。そして、この封止部材３１に負極バスバー３ｂを載置し、ボルト３５０によって固定してある。また、交流バスバー４の端子形成部４５は封止部材３１によって封止されている。このようにして、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂと複数の交流バスバー４とを、封止部材３１を使って一体化し、一つの部品（バスバーモジュール３００）にしている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４５】
本例の作用効果について説明する。本例では、複数のバスバー３ａ，３ｂ，４を一体化しているので、部品点数を減らすことが可能になる。そのため、電力変換装置１の製造時における作業効率を上げることができる。
【００４６】
なお、本例のように正極端子２１ａと負極端子２１ｂを１列に配列すると、バスバー３ａ，３ｂ，４を一体化しやすくなる。すなわち、従来の電力変換装置９（図８、図９参照）のように、正極端子９２１ａと負極端子９２１ｂを別々に配列する場合は、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂとを、交流端子９２１ｃを隠す位置に配置することが多い。その理由は、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂとを、交流端子９２１ｃを隠さない位置に配置しようとすると、端子接続部９３３，９３５を長くする必要が生じ、寄生インダクタンスが大きくなる等の問題が生じるからである。このように、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂとを、交流端子９２１ｃを隠す位置に配置する場合は、バスバー９３ａ，９３ｂ，９４を別体にする必要がある。つまり、電力変換装置９を製造する際に、まず交流バスバー９４を交流端子９２１ｃに接続し、その後、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂを配置して、これらを正極端子９２１ａおよび負極端子９２１ｂに接続する作業を行う必要がある。
【００４７】
これに対して本例では、図６に示すごとく、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとを一列に配列し、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂを、積層体１０に対してＹ方向における端子台５を設けた側とは反対側に配置している。このようにすると、正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂを、正極端子２１ａおよび負極端子２１ｂの近傍に配置できるため、端子接続部３３，３５のＹ方向長さを短くすることができる。これにより、端子接続部３３，３５に付く寄生インダクタンスを低減することができる。また、上記構造にすると、交流バスバー４の端子接続部４１と交流端子２１ｃとが、正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂによって隠れないため、全てのパワー端子２１に端子接続部３３，３５，４１を接続する作業を一度に行うことができる。そのため、バスバー３ａ，３ｂ，４を別体にする必要がなくなり、一体化することが可能になる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
２１ パワー端子
３ａ 正極バスバー
３ｂ 負極バスバー
４ 交流バスバー
４０ 外部接続端子
５ 端子台
５０ 載置面
６ フレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を内蔵し２本のパワー端子を有する複数の半導体モジュールを、一列に配列した電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する複数の冷却管とを積層した積層体を備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。従来の電力変換装置１の一例を図８、図９に示す。
【０００３】
従来の電力変換装置は、図９に示すごとく、複数の半導体モジュール９２と複数の冷却管９１１とを積層した積層体９１０を、金属製のフレーム９６内に固定してある。個々の半導体モジュール９２は、２本のパワー端子９２１を備える。この電力変換装置９は、複数の半導体モジュール９２を、積層体９１０の積層方向（Ｘ方向）に２列に配列してある。
【０００４】
パワー端子９２１には、直流電流が流れる正極バスバー９３ａ（図８参照）及び負極バスバー９３ｂと、交流電流が流れる複数の交流バスバー９４とが接続している。交流バスバー９４の一端（外部接続端子９４０）は、端子台９５に載置されている。端子台９５において、外部接続端子９４０を三相交流モータ等の外部機器（図示しない）に接続するよう構成されている。
【０００５】
端子台９５は、フレーム９６に対して、冷却管９１１の長手方向（Ｙ方向）に隣接する位置に設けられている。また、複数の外部接続端子９４０はＸ方向に配列している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１３５７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の電力変換装置９は、複数の外部接続端子９４０がＸ方向に配列しているため、Ｘ方向における端子台９５の長さが長くなりやすいという問題があった。また、従来の電力変換装置９は、半導体モジュール９２を２列に配列しているため、Ｘ方向における積層体９１０の長さが短くなりやすく、積層体９１０を内側に配するフレーム９６の長さＬ１が短くなりやすかった。そのため、Ｘ方向における、フレーム９６の長さＬ１よりも端子台９５の長さＬ２の方が長くなり、フレーム９６に対してＸ方向に隣接する位置に、いわゆるデッドスペースＳが形成されやすくなっていた。そのため、電力変換装置９を小型化しにくいという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、小型化が可能な電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、半導体素子を内蔵した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記パワー端子に接続した複数のバスバーと、
上記積層体の積層方向と上記パワー端子の突出方向との双方に直交する幅方向において、上記積層体に隣接する位置に設けられ、上記バスバーの外部接続端子を載置する載置面を有する端子台とを備え、
上記バスバーには、直流電流が流れる正極バスバーおよび負極バスバーと、交流電流が流れる複数の交流バスバーとがあり、
上記複数の半導体モジュールは上記積層方向に一列に配列しており、個々の上記半導体モジュールは、上記幅方向に並んだ２本の上記パワー端子を有し、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側とは反対側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記正極バスバーと上記負極バスバーとが接続し、上記正極バスバーと上記負極バスバーとは上記突出方向に所定間隔をおいて対向配置され、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記複数の交流バスバーが接続し、個々の上記交流バスバーの上記外部接続端子が上記載置面に載置され、複数の上記外部接続端子が上記積層方向に配列していることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１０】
上記電力変換装置においては、２つのパワー端子を有する半導体モジュールを上記積層方向に１列に配列してある。このようにすると、上記幅方向における積層体の長さが短くなり、積層方向における積層体の長さが長くなる。また、上記電力変換装置では、複数の外部接続端子を上記積層方向に配列しているため、端子台の積層方向長さは長くなりやすい。そのため、半導体モジュールを一列に配列して積層体の積層方向長さを長くしても、端子台の積層方向長さが長いため、電力変換装置全体の積層方向長さは長くなりにくい。また、半導体モジュールを一列に配列したことによって積層体の幅方向の長さが短くなるため、電力変換装置を全体として小型化しやすくなる。
【００１１】
以上のごとく、本発明によれば、小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１における、電力変換装置の平面図であって、図２のＢ−Ｂ断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１に示す電力変換装置から負極バスバー、交流バスバー、端子台を取り除いた状態における平面図。
【図４】図３に示す電力変換装置から正極バスバーを取り除いた状態における平面図。
【図５】実施例１における、電力変換装置の回路図。
【図６】実施例２における、電力変換装置の平面図であって、図７のＤ−Ｄ断面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【図８】従来例における、電力変換装置の平面図。
【図９】図８に示す電力変換装置から正極バスバーおよび負極バスバーを取り除いた状態における平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記電力変換装置において、上記積層体に対して上記パワー端子の突出側に平滑用のコンデンサが配置され、該コンデンサの２つの端子が上記載置面に載置され、上記コンデンサの２つの端子と複数の上記外部接続端子とが上記積層方向に配列していてもよい（請求項２）。
この場合には、積層方向における端子台の長さが特に長くなりやすい。そのため、上述のように半導体モジュールを一列に配列することにより、積層体の積層方向長さを長くしつつ、積層体の上記幅方向長さを短くし、電力変換装置全体の小型化を図った場合の効果が大きい。
【００１４】
また、上記複数のパワー端子には、上記正極バスバーに接続される正極端子と、上記負極バスバーに接続される負極端子と、上記交流バスバーに接続される交流端子とがあり、上記正極端子と上記負極端子とが、上記積層方向に交互に配置されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、２つの正極端子の間に負極端子が介在するので、積層方向における、２つの正極端子の間隔を広くすることができる。そのため、正極バスバーに形成された、正極端子に接続するための部位（端子接続部）の、積層方向における間隔を広くすることができる。この間隔が狭いと、金属板を加工して正極バスバーを製造する際に加工が難しくなり、正極バスバーを製造しにくくなるが、上述のように２つの端子接続部の間隔を広くすることにより、金属板の加工を容易に行うことが可能になる。
また、上記構成にすると、積層方向における、２つの負極端子の間隔をも広くすることができる。そのため、正極バスバーと同様に、負極バスバーも容易に製造することが可能になる。
【００１５】
また、個々の上記交流バスバーは、上記積層方向に隣り合う２本の上記交流端子に接続していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、交流バスバーが、互いに近い位置にある２本の交流端子に接続するため、交流バスバーのうち、交流端子に接続する２つの部分（上記端子接続部）を連結する箇所の、積層方向における長さを短くすることができる。そのため、交流バスバーを構成する金属材料の使用量を少なくすることができ、交流バスバーの製造コストを下げることができる。
【００１６】
また、個々の上記交流バスバーは、上記パワー端子に接続する端子接続部を備え、該端子接続部と上記外部接続端子との間に、上記積層方向に延出する延出部が形成されており、上記複数の交流バスバーは、それぞれ同一形状に形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、交流バスバーの形状を１種類にすることができるため、交流バスバーの製造コストを低減することができる。すなわち、上記延出部は、上記端子接続部と上記外部接続端子との、積層方向における位置をずらすために形成されているのであるが、この延出部を形成すると、積層方向における積層体の長さが短い場合（図９参照）には、交流バスバー同士が接触しやすくなる。そのため、この場合には、複数の交流バスバーの形状を互いに異ならせて、交流バスバー同士の接触を防止する必要が生じる。
しかしながら、上述のように複数の半導体モジュールを一列に配列することによって、積層方向における積層体の長さを長くすれば、上記延出部を形成しても交流バスバー同士が接触しにくくなるので、複数の交流バスバーを全て同一形状にすることができる。そのため、交流バスバーの製造コストを低減でき、電力変換装置の製造コストを低減することが可能になる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
上記電力変換装置に係る実施例について、図１〜図５を用いて説明する。本例の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、複数の半導体モジュール２と複数の冷媒流路１１とを積層した積層体１０を備える。半導体モジュール２は、半導体素子２３（図５参照）を内蔵した本体部２０を備える。この本体部２０からパワー端子２１が突出している。冷媒流路１１は冷却管１１０の内部に形成されている。冷媒流路１１には、冷媒１４が流れる。
【００１８】
パワー端子２１には、複数のバスバー（後述する正極バスバー３ａ、負極バスバー３ｂ、交流バスバー４）が接続している。
積層体１０の積層方向（Ｘ方向）とパワー端子２１の突出方向（Ｚ方向）との双方に直交する幅方向（Ｙ方向）において、積層体１０に隣接する位置に端子台５が設けられている。端子台５は、バスバー４の外部接続端子４０を載置する載置面５０を有する。
バスバーには、直流電流が流れる正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂと、交流電流が流れる複数の交流バスバー４とがある。
【００１９】
図１に示すごとく、複数の半導体モジュール２は上記積層方向（Ｘ方向）に一列に配列している。個々の半導体モジュール２は、上記幅方向（Ｙ方向）に並んだ２本のパワー端子２１を有する。
Ｙ方向における、端子台５を設けた側とは反対側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ａ，２１ｂに、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとが接続している。正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとは上記突出方向（Ｚ方向）に所定間隔をおいて対向配置されている。
また、図１、図２に示すごとく、Ｙ方向における、端子台５を設けた側においてＸ方向に配列した複数のパワー端子２１ｃに、複数の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）が接続している。個々の交流バスバー４の外部接続端子４０は載置面５０に載置されている。そして、複数の外部接続端子４０がＸ方向に配列している。
【００２０】
本例の積層体１０は、図１に示すごとく、平面視四角形状を呈するフレーム６内に固定されている。端子台５はフレーム６に取り付けられている。端子台５は、Ｘ方向に細長い直方体形状を呈する。端子台５とフレーム６の、Ｘ方向における長さは略等しい。また、端子台５の載置面５０には、３個の外部接続端子４０と、コンデンサ７の２個の端子７１，７２とが載置されている。全ての外部接続端子４０と端子７１，７２はＸ方向に配列している。
【００２１】
パワー端子２１には、正極バスバー３ａに接続した正極端子２１ａと、負極バスバー３ｂに接続した負極端子２１ｂと、交流バスバー４に接続した交流端子２１ｃとがある。本例では、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとがＸ方向に交互に配置されている。
【００２２】
また、図２に示すごとく、半導体モジュール２は、パワー端子２１の他に制御端子２２を備える。制御端子２２は制御回路基板１６に接続されている。制御回路基板１６に形成された制御回路が半導体モジュール２のスイッチング動作を制御することにより、電力変換装置１は、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとの間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子２１ｃから出力している。
【００２３】
図１に示すごとく、複数の半導体モジュール２のうちの一部は、正極端子２１ａと交流端子２１ｃを有し、他の一部は負極端子２１ｂと交流端子２１ｃを有する。そして、正極端子２１ａを有する半導体モジュール２と、負極端子２１ｂを有する半導体モジュール２とを交互に配置することにより、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとを交互に配置してある。
【００２４】
図３に示すごとく、正極バスバー３ａは、板状本体部３２と、該板状本体部３２からＹ方向に延出した端子接続部３３と、コンデンサ７（図２参照）に接続するためのコンデンサ接続部３６とを備える。図１に示すごとく、負極バスバー３ｂも同様に、板状本体部３４と、該板状本体部３４に形成された端子接続部３５と、コンデンサ７に接続するためのコンデンサ接続部３７とを備える。図２に示すごとく、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとは、互いに平行に配置されると共に、Ｚ方向に所定間隔をおいて対向配置されている。また、正極バスバー３ａの一部は、絶縁樹脂からなる封止部材３１によって封止されている。この封止部材３１の表面に負極バスバー３ｂを載置して固定してある。
【００２５】
フレーム６は、Ｚ方向に突出した複数の支柱６０を備える。この支柱６０にコンデンサ７が取り付けられている。コンデンサ７は、バスバー３ａ，３ｂに接続するためのバスバー接続部７３と、直流電源８（図５参照）に接続するための端子７１，７２とを備える。バスバー接続部７３は、バスバー３ａ，３ｂの上記コンデンサ接続部３６，３７にボルト締結されている。端子７１，７２は上述したように、端子台５の載置面５０に載置してある。
【００２６】
また、図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は３本の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）を備える。交流バスバー４の外部接続端子４０は、３相交流電圧のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力端子となっている。個々の交流バスバー４は、２個の端子接続部４１と、連結部４２と、突出部４３と、延出部４４と、端子形成部４５とを備える。端子接続部４１は、交流端子２１ｃに接続している。連結部４１は、２個の端子接続部４１を連結している。突部４３は、連結部４２からＹ方向における端子台５を配置した側に突出している。また、延出部４４は、突出部４３からＸ方向に延出している。端子形成部４５は、延出部４４から端子台５までＹ方向に延びている。端子形成部４５の先端は上記外部接続端子４０になっている。
【００２７】
交流バスバー４の端子接続部４１は、複数の交流端子２１ｃのうち、Ｘ方向に隣り合う２個の交流端子２１ｃに接続している。また、３本の交流バスバー４は、それぞれ同一形状に形成されている。３本の交流バスバー４のうち２本の交流バスバー４（４ｂ，４ｃ）には、電流センサ１５が取り付けられている。電流センサ１５はホール素子からなる。図２に示すごとく、本例では、電流センサ１５と制御回路基板１６とをワイヤ１７によって接続してある。電流センサ１５によって交流バスバー４に流れる電流を検出し、その検出値を、制御回路基板１６が半導体モジュール２の動作を制御する際に利用している。
【００２８】
Ｚ方向から見た場合に、電流センサ１５は、端子台５とフレーム６との間に配されている。また、電流センサ１５はＹ方向に貫通した２つの貫通孔１５０を備える。交流バスバー４ｂ，４ｃの端子形成部４５は、この貫通孔１５０に挿入されている。
【００２９】
交流バスバー４の外部接続端子４０には、Ｚ方向に貫通したボルト挿通孔４９が形成されている。また、端子台５にはナット５５がインサートしてある。三相交流モータ８０（図５参照）の電源端子（図示しない）を外部接続端子４０に重ね合わせ、ボルト挿通孔４９にボルトを挿入してナット５５に螺合することにより、上記電源端子と外部接続端子４０とを接続するようになっている。
【００３０】
また、図４に示すごとく、複数の冷却管１１０は、Ｙ方向における両端部にて、連結管１８によって接続されている。複数の冷却管１１０のうち、Ｘ方向における一端に位置する冷却管１１０ａには、冷媒１４を導入するための導入パイプ１２と、冷媒１４を導出するための導出パイプ１３とが取り付けられている。導入パイプ１２から冷媒１４を導入すると、冷媒１４は連結管１８を通って全ての冷却管１１０内を流れ、導出パイプ１３から導出する。これにより、半導体モジュール２を冷却するようになっている。
【００３１】
フレーム６の、Ｘ方向に直交する２つの壁部６２，６３のうち、一方の壁部６２と積層体１０との間には、弾性部材１９（板ばね）が設けられている。この弾性部材１９の弾性力を使って、積層体１０を他方の壁部６３に向けて押圧している。これにより、冷却管１１０と半導体モジュール２との接触圧を確保しつつ、積層体１０をフレーム６内に固定している。
なお、本例では一方の壁部６２と積層体１０との間に弾性部材１９を配置したが、他方の壁部６３と積層体１０との間に弾性部材１９を配置してもよい。この場合は、積層体１０は一方の壁部６２に向けて押圧されることになる。
【００３２】
次に、電力変換装置１の電気回路の説明をする。図５に示すごとく、本例の電力変換装置１は６個の半導体素子２３（ＩＧＢＴ素子）を備える。個々の半導体素子２３は、半導体モジュール２の本体部２０（図１参照）内に封止されている。半導体素子２３には、正極バスバー３ａに接続した上アーム側半導体素子２３ａと、負極バスバー３ｂに接続した下アーム側半導体素子２３ｂとがある。上アーム側半導体素子２３ａのコレクタ端子は正極端子２１ａに接続しており、下アーム側半導体素子２３ｂのエミッタ端子は負極端子２１ｂに接続している。また、上アーム側半導体素子２３ａのエミッタ端子と下アーム側半導体素子２３ｂのコレクタ端子は、それぞれ交流端子２１ｃに接続している。
【００３３】
正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂは、それぞれ直流電源８に接続している。また、交流バスバー４は、三相交流モータ８０に接続している。そして、半導体素子２３のゲート端子（制御端子２２）に接続した制御回路基板１６（図２参照）によって半導体素子２３のスイッチング動作を制御することにより、直流電源８の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を使って三相交流モータ８０を駆動している。
【００３４】
本例の作用効果について説明する。本例では図１に示すごとく、２つのパワー端子２１を有する半導体モジュール２をＸ方向に１列に配列してある。このようにすると、Ｙ方向における積層体１０の長さが短くなり、Ｘ方向における積層体１０の長さが長くなる。また、本例では、複数の外部接続端子４０をＸ方向に配列しているため、Ｘ方向における端子台５の長さは長くなりやすい。そのため、半導体モジュール２を一列に配列して積層体１０のＸ方向の長さを長くしても、端子台５のＸ方向の長さが元々長いため、電力変換装置１全体のＸ方向の長さは長くなりにくい。また、半導体モジュール２を一列に配列したことによって積層体１０のＹ方向の長さが短くなるため、電力変換装置を全体として小型化しやすくなる。
【００３５】
本例では、２本の交流バスバー４ｂ，４ｃを、電流センサ１５の貫通孔１５０に挿通してある。そのため、貫通孔１５０のピッチに合わせて、交流バスバー４ｂ，４ｃの端子形成部４５の間隔（すなわち、外部接続端子４０の間隔）を長くする必要がある。そのため、Ｘ方向における端子台５の長さが長くなりやすい。したがって、上述した本例の効果を得やすい。
【００３６】
また、本例では図２に示すごとく、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂとを、Ｚ方向に所定間隔をおいて対向配置してある。そのため、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂに付く寄生インダクタンスを小さくすることができる。これにより、半導体素子２３に加わるサージを小さくすることが可能になる。
【００３７】
また、本例では図１に示すごとく、全ての交流端子２１ｃを一列に配列してある。そのため、交流端子９２１ｃ（図９参照）を二列に配列した場合と比べて、交流バスバー４の端子接続部４１の、Ｙ方向における長さを短くすることができる。これにより、交流バスバー４を構成する金属材料の使用量を少なくすることができ、交流バスバー４の製造コストを低減することが可能になる。また、交流バスバー４に付く寄生インダクタンスを小さくすることもできる。
【００３８】
また、本例では図３に示すごとく、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとが、Ｘ方向に交互に配置されている。
このようにすると、２つの正極端子２１ａの間に負極端子２１ｂが介在するので、Ｘ方向における、２つの正極端子２１ａの間隔を広くすることができる。そのため、正極バスバー３ａに形成された、正極端子２１ａに接続するための部位（端子接続部３３）の、Ｘ方向における間隔を広くすることができる。この間隔が狭いと、金属板を加工して正極バスバー３ａを製造する際に加工が難しくなり、正極バスバー３ａを製造しにくくなるが、上述のように２つの端子接続部３３の間隔を広くすることにより、金属板の加工を容易に行うことが可能になる。
また、本例では図１に示すごとく、Ｘ方向における、２つの負極端子２１ｂの間隔をも広くすることができる。そのため、正極バスバー３ａと同様に、負極バスバー３ｂも容易に製造することが可能になる。
【００３９】
また、本例では、コンデンサ７の２つの端子７１，７２と複数の外部接続端子４０とが、端子台５の載置面５０に載置されている。そして、２つの端子７１，７２と複数の外部接続端子４０とが、Ｘ方向に配列している。
このようにすると、Ｘ方向における端子台５の長さが特に長くなりやすい。そのため、本例のように半導体モジュール２を一列に配列することによって、積層体１０のＸ方向長さを長くしつつ、積層体１０のＹ方向長さを短くし、電力変換装置１全体の小型化を図った場合の効果が大きい。
【００４０】
また、本例では図１に示すごとく、個々の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）は、Ｘ方向に隣り合う２本の交流端子２１ｃに接続している。
このようにすると、交流バスバー４が、互いに近い位置にある２本の交流端子２１ｃに接続するため、２つの端子接続部４１間の間隔を狭くすることができ、連結部４２のＸ方向における長さを短くすることができる。そのため、交流バスバー２１ｃを構成する金属材料の使用量を少なくすることができ、交流バスバー２１ｃの製造コストを下げることができる。
【００４１】
また、図１に示すごとく、本例の交流バスバー４は、端子接続部４１と外部接続端子４０との間に、Ｘ方向に延出する延出部４４を有する。複数の交流バスバー４（４ａ〜４ｃ）は、それぞれ同一形状に形成されている。
このようにすると、交流バスバー４の形状を１種類にすることができるため、交流バスバー４の製造コストを低減することができる。すなわち、延出部４４は、端子接続部４１と外部接続端子４０との、Ｘ方向における位置をずらすために形成されているのであるが、この延出部４４を形成すると、Ｘ方向における積層体の長さが短い場合（図９参照）には、交流バスバー同士が接触しやすくなる。そのため、この場合には、複数の交流バスバーの形状を互いに異ならせて、交流バスバー同士の接触を防止する必要が生じる。
しかしながら、本例のように複数の半導体モジュール２を一列に配列することによって、Ｘ方向における積層体１０の長さを長くすれば、延出部４４を形成しても交流バスバー４同士が接触しにくくなるので、複数の交流バスバー４を全て同一形状にすることができる。そのため、交流バスバー４の製造コストを低減でき、電力変換装置１の製造コストを低減することが可能になる。
【００４２】
以上のごとく、本例によれば、小型化が可能な電力変換装置を提供することができる。
【００４３】
なお、本例では、冷媒流路１１を冷却管１１０内に形成し、該冷却管１１０を半導体モジュール２に接触させた例を示したが、本発明の電力変換装置１はこれに限られるものではない。すなわち、例えば、上記半導体モジュール２に直接、冷媒１４が接触するように冷媒流路１１を設けることもできる。
【００４４】
（実施例２）
本例は図６、図７に示すごとく、正極バスバー３ａと、負極バスバー３ｂと、複数の交流バスバー４とを、絶縁樹脂製の封止部材３１によって一体化した例である。本例の封止部材３１は、Ｚ方向から見た形状が略四角形状を呈する。封止部材３１はフレーム６に固定されている。実施例１と同様に、本例では正極バスバー３ａの一部を封止部材３１によって封止してある。そして、この封止部材３１に負極バスバー３ｂを載置し、ボルト３５０によって固定してある。また、交流バスバー４の端子形成部４５は封止部材３１によって封止されている。このようにして、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂと複数の交流バスバー４とを、封止部材３１を使って一体化し、一つの部品（バスバーモジュール３００）にしている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４５】
本例の作用効果について説明する。本例では、複数のバスバー３ａ，３ｂ，４を一体化しているので、部品点数を減らすことが可能になる。そのため、電力変換装置１の製造時における作業効率を上げることができる。
【００４６】
なお、本例のように正極端子２１ａと負極端子２１ｂを１列に配列すると、バスバー３ａ，３ｂ，４を一体化しやすくなる。すなわち、従来の電力変換装置９（図８、図９参照）のように、正極端子９２１ａと負極端子９２１ｂを別々に配列する場合は、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂとを、交流端子９２１ｃを隠す位置に配置することが多い。その理由は、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂとを、交流端子９２１ｃを隠さない位置に配置しようとすると、端子接続部９３３，９３５を長くする必要が生じ、寄生インダクタンスが大きくなる等の問題が生じるからである。このように、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂとを、交流端子９２１ｃを隠す位置に配置する場合は、バスバー９３ａ，９３ｂ，９４を別体にする必要がある。つまり、電力変換装置９を製造する際に、まず交流バスバー９４を交流端子９２１ｃに接続し、その後、正極バスバー９３ａと負極バスバー９３ｂを配置して、これらを正極端子９２１ａおよび負極端子９２１ｂに接続する作業を行う必要がある。
【００４７】
これに対して本例では、図６に示すごとく、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとを一列に配列し、正極バスバー３ａと負極バスバー３ｂを、積層体１０に対してＹ方向における端子台５を設けた側とは反対側に配置している。このようにすると、正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂを、正極端子２１ａおよび負極端子２１ｂの近傍に配置できるため、端子接続部３３，３５のＹ方向長さを短くすることができる。これにより、端子接続部３３，３５に付く寄生インダクタンスを低減することができる。また、上記構造にすると、交流バスバー４の端子接続部４１と交流端子２１ｃとが、正極バスバー３ａおよび負極バスバー３ｂによって隠れないため、全てのパワー端子２１に端子接続部３３，３５，４１を接続する作業を一度に行うことができる。そのため、バスバー３ａ，３ｂ，４を別体にする必要がなくなり、一体化することが可能になる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
２１ パワー端子
３ａ 正極バスバー
３ｂ 負極バスバー
４ 交流バスバー
４０ 外部接続端子
５ 端子台
５０ 載置面
６ フレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を内蔵した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記パワー端子に接続した複数のバスバーと、
上記積層体の積層方向と上記パワー端子の突出方向との双方に直交する幅方向において、上記積層体に隣接する位置に設けられ、上記バスバーの外部接続端子を載置する載置面を有する端子台とを備え、
上記バスバーには、直流電流が流れる正極バスバーおよび負極バスバーと、交流電流が流れる複数の交流バスバーとがあり、
上記複数の半導体モジュールは上記積層方向に一列に配列しており、個々の上記半導体モジュールは、上記幅方向に並んだ２本の上記パワー端子を有し、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側とは反対側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記正極バスバーと上記負極バスバーとが接続し、上記正極バスバーと上記負極バスバーとは上記突出方向に所定間隔をおいて対向配置され、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記複数の交流バスバーが接続し、個々の上記交流バスバーの上記外部接続端子が上記載置面に載置され、複数の上記外部接続端子が上記積層方向に配列していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記積層体に対して上記パワー端子の突出側に平滑用のコンデンサが配置され、該コンデンサの２つの端子が上記載置面に載置され、上記コンデンサの２つの端子と複数の上記外部接続端子とが上記積層方向に配列していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、上記複数のパワー端子には、上記正極バスバーに接続される正極端子と、上記負極バスバーに接続される負極端子と、上記交流バスバーに接続される交流端子とがあり、上記正極端子と上記負極端子とが、上記積層方向に交互に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、個々の上記交流バスバーは、上記積層方向に隣り合う２本の上記交流端子に接続していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、個々の上記交流バスバーは、上記パワー端子に接続する端子接続部を備え、該端子接続部と上記外部接続端子との間に、上記積層方向に延出する延出部が形成されており、上記複数の交流バスバーは、それぞれ同一形状に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１】
半導体素子を内蔵した本体部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷媒が流れる複数の冷媒流路とを積層した積層体と、
上記パワー端子に接続した複数のバスバーと、
上記積層体の積層方向と上記パワー端子の突出方向との双方に直交する幅方向において、上記積層体に隣接する位置に設けられ、上記バスバーの外部接続端子を載置する載置面を有する端子台とを備え、
上記バスバーには、直流電流が流れる正極バスバーおよび負極バスバーと、交流電流が流れる複数の交流バスバーとがあり、
上記複数の半導体モジュールは上記積層方向に一列に配列しており、個々の上記半導体モジュールは、上記幅方向に並んだ２本の上記パワー端子を有し、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側とは反対側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記正極バスバーと上記負極バスバーとが接続し、上記正極バスバーと上記負極バスバーとは上記突出方向に所定間隔をおいて対向配置され、
上記幅方向における、上記端子台を設けた側において上記積層方向に配列した複数の上記パワー端子に、上記複数の交流バスバーが接続し、個々の上記交流バスバーの上記外部接続端子が上記載置面に載置され、複数の上記外部接続端子が上記積層方向に配列していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置において、上記積層体に対して上記パワー端子の突出側に平滑用のコンデンサが配置され、該コンデンサの２つの端子が上記載置面に載置され、上記コンデンサの２つの端子と複数の上記外部接続端子とが上記積層方向に配列していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、上記複数のパワー端子には、上記正極バスバーに接続される正極端子と、上記負極バスバーに接続される負極端子と、上記交流バスバーに接続される交流端子とがあり、上記正極端子と上記負極端子とが、上記積層方向に交互に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、個々の上記交流バスバーは、上記積層方向に隣り合う２本の上記交流端子に接続していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、個々の上記交流バスバーは、上記パワー端子に接続する端子接続部を備え、該端子接続部と上記外部接続端子との間に、上記積層方向に延出する延出部が形成されており、上記複数の交流バスバーは、それぞれ同一形状に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０６３９７（Ｐ２０１３−１０６３９７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７３９１（Ｐ２０１１−２４７３９１）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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