JP2008167641A - 電力変換装置およびモータ駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】相間でのリプル電流をより多くキャンセルさせて、各相コンデンサに流れるリプル電流を少なくすることにより、コンデンサの容量の低下および小型化を図ることができる電力変換装置を提案する。
【解決手段】半導体素子からなるパワーモジュール２，３，４と、コンデンサ５，６，７とを、各相毎に具え、直流側と、複数相からなる交流側との間で相互に電力を変換する装
置において、一の相におけるパワーモジュール２の端子と、他の相における前記パワーモ
ジュール３，４の端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダ
ンスが、前記一の相内でパワーモジュール２の端子およびコンデンサ４の端子を電気的に
接続する相内電流経路のインピーダンスよりも小さくなるよう構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インバータ内部に設けられたパワーモジュールの配置およびコンデンサの配置に関するものである。

インバータなどの電力変換装置の主要部品であって、パワートランジスタを２個直列接続し、このパワートランジスタにそれぞれダイオードを逆並列に接続した構成からなるパワーモジュールは、スイッチングモジュールとも、半導体モジュールとも称されて、電源から入力される直流を交流に変換して出力するのに重要な役割を果す。このパワーモジュールの配置に関する発明としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。
特許文献１に記載のインバータ装置は、電源と接続し正負の端子からなる直流入力部を中心として、パワーモジュールを放射状に配設したものである。このパワーモジュールは交流の各相毎に必要であり、少なくとも交流の相数と同数のパワーモジュールが必要となる。
交流の相数が３相であれば、電力変換装置は３個のパワーモジュールを具える。これらパワーモジュールが直流を交流に変換する際には、スイッチングに伴い高周波のリプル電流が生じる。またパワーモジュールのターンオフ時にはサージ電圧が生じる。このため、リプル電流を平滑化し、サージ電圧を吸収するコンデンサを具える必要がある。引用文献１に記載のインバータ装置は、絶縁層を挟んで一体成型した正負の電極を、パワーモジュールの上部に積層して配し、当該電極の上部にコンデンサを配置して、各パワーモジュールと、各コンデンサを低インピーダンスで接続するとともに、小スペースな電力変換装置としている。
特開平７−２４５９６８号公報

しかしながら、上記従来のようなインバータ装置にあっては、なおも以下に説明するような問題を生ずる。つまりこれらパワーモジュールとコンデンサを低インピーダンスで接続しても、コンデンサ自身の負荷を低減して、コンデンサそのものの小型化に寄与するものではない。

本発明は、上述の実情に鑑み、パワーモジュールへのサージ電流が大きくなることを回避しつつ、コンデンサを小型化することができる電力変換装置を提案するものである。

この目的のため本発明による電力変換装置は、請求項１に記載のごとく、
直流電流を多相交流電流に変換して多相交流モータに供給する電力変換装置において、直流端子から入力される直流電流を多相交流電流に変換して交流端子へ出力する複数のパワーモジュールと、各パワーモジュールに各々近接配置されるコンデンサと、１つの相におけるパワーモジュールと、他の相におけるパワーモジュールとのインピーダンスが、前記パワーモジュールとコンデンサの間のインピーダンスよりも小さくなるように各相パワーモジュール同士及び複数のコンデンサを電気的に接続するバスバとを備えることを特徴としたものである。

かかる本発明の構成によれば、一の相に設けたパワーモジュールと他の相に設けたパワーモジュールとの間を電気的に接続する相間電流経路のインピーダンスが、各相内で前記パワーモジュールおよび前記コンデンサを電気的に接続する相内電流経路のインピーダンスよりも小さくなるよう構成したことから、相間でリプル電流のキャンセルを大きくすることが可能となり、この結果、コンデンサに流れるリプル電流を小さくすることができる。したがって、コンデンサそのものを小型化することが可能になり、ひいては電力変換装置の小型化を実現することができる。また、パワーモジュールおよびコンデンサを各パワーモジュールに各々近接配置したことから、コンデンサを各パワーモジュールに対して低インピーダンスに接続することにより、サージ電流を予め小さくすることが可能となってコンデンサそのものを一層小型化することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例になる電力変換装置を具えた多相交流モータの縦断面図である。多相交流モータ１２は３相以上からなる複数相の交流によって運転する周知のものである。多相交流モータ１２は、多相交流モータ１２の外郭を形成するモータケース１３と、このモータケース１３に回転自在に軸支された円筒形状のロータ１４と、このロータ１４を取り囲むように配設された中空円筒形状のステータ１５と、このステータに電力を供給する電力変換装置１からなる。

ステータ１５の内周面には複数のステータ鉄心１６を、周方向等間隔に配設する。ステータ鉄心１６の基端はステータ１５の内周面に固定され、ステータ鉄心１６の先端は、わずかな空隙１９を介してロータ１４の外周面に指向する。各ステータ鉄心１６には導線を巻回してモータコイル１７とする。そしてモータコイル１７の導線端を、ステータ１５の端面に隣接配置した電力変換装置１のパワーモジュールに接続する。電力変換装置１は円環形状であり、その中央をロータ１４の回転軸１８が貫通する。

電力変換装置１はパワーモジュール２，３，４およびコンデンサ５，６，７をそれぞれ複数個具える。そして、これらパワーモジュールおよびコンデンサを対として、この対を各相毎に配設する。電力ケーブル２０は、多相交流モータ１２に電力を供給する図示しない蓄電池と電力変換装置１とを電気的に接続する。バスバ８を介してパワーモジュール２，３，４に直流電流を供給する。またバスバ８は後述するように、パワーモジュール２，３，４同士を電気的に接続するとともに、対となるパワーモジュール２，３，４とコンデンサ５，６，７とを電気的に接続する。

パワーモジュール２，３，４は半導体素子からなり、スイッチング動作して直流を多相交流に変換する。コンデンサ５，６，７は、対となるパワーモジュール２，３，４のスイッチング動作に伴うサージ電流やリプル電流などの不要な電流変化を低減する。

電力変換装置１は、インバータとも呼ばれ、蓄電池などの図示しない直流電源から電力を入力されて、多相交流モータ１２に多相交流電流を出力する。このインバータは一般に蓄電池からも多相交流モータからも離れた位置にレイアウト（配置）するが、本実施例では図１に示すように、電力変換装置１を多相交流モータ１２のモータケース１７に直接取り付けて一体化する。このようなインバータ一体型のモータ１２を機電一体型モータと称する。

図２は本実施例の電力変換装置１につき、概略構成を示す図である。この電力変換装置１は、直流を３相交流に変換するものであり、Ｕ相パワーモジュール２と、Ｖ相パワーモジュール３と、Ｗ相パワーモジュール４と、各相毎に独立したコンデンサ５，６，７とを具える。図２に示すように、パワーモジュール２，３，４の相互間距離と比べて、コンデンサ５，６，７とパワーモジュール２，３，４とを相互に離間させて配置する。

パワーモジュール２，３，４はいずれも同様の構造であって、スイッチング素子ＩＧＢＴ、ＧＴＯサイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ等の図示しないパワートランジスタを２個直列接続し、これらパワートランジスタにそれぞれダイオードを逆並列に接続した公知の半導体モジュールである。各パワーモジュール２，３，４は正極端子（Ｐ端子ともいう）、負極端子（Ｎ端子ともいう）および交流出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗをそれぞれ具える。
バスバ８は、Ｕ相パワーモジュール２の正極端子とＶ相パワーモジュール３の正極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｖ相パワーモジュール３の正極端子とＷ相パワーモジュール４の正極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｗ相パワーモジュール４の正極端子とＵ相パワーモジュール２の正極端子とを電気的に接続する。そしてバスバ８は、これら各パワーモジュール２，３，４の正極端子と、図示しない直流の電圧源１０の正極側端子とを電気的に接続する。

また、バスバ８は板状であり、表面がパワーモジュール２，３，４の正極端子及び直流電圧源の正極端子を接続し、裏面がこれらの負極端子を接続し、これら両面の間に絶縁層を介挿した３層構造である。これによりバスバ８は、Ｕ相パワーモジュール２の負極端子とＶ相パワーモジュール３の負極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｖ相パワーモジュール３の負極端子とＷ相パワーモジュール４の負極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｗ相パワーモジュール４の負極端子とＵ相パワーモジュール２の負極端子とを電気的に接続する。そしてバスバ８は、これら各パワーモジュール２，３、４の負極端子と、図示しない直流の電圧源１０の負極端子とを電気的に接続する。なおパワーモジュール２，３，４の正極端子と負極端子は電気的に絶縁されている。

このようにバスバ８は、Ｕ・Ｖ相パワーモジュール２，３間を電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路を具え、Ｖ・Ｗ相パワーモジュール３，４間を電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路を具え、Ｗ・Ｕ相パワーモジュール４，２間を電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路を具える。これによりバスバ８は、一の相における前記パワーモジュールの正極端子または負極端子と、他の相における前記パワーモジュールの正極端子または負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路を構成する。

さらにバスバ８は、Ｕ相パワーモジュール２の正極端子とコンデンサ５の正極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｖ相パワーモジュール３の正極端子とコンデンサ６の正極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｗ相パワーモジュール４の正極端子とコンデンサ７の正極端子とを電気的に接続する。

同様にバスバ８は、Ｕ相パワーモジュール２の負極端子とコンデンサ５の負極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｖ相パワーモジュール３の負極端子とコンデンサ６の負極端子とを電気的に接続する。またバスバ８は、Ｗ相パワーモジュール４の負極端子とコンデンサ７の負極端子とを電気的に接続する。なお正極端子と負極端子は電気的に絶縁されている。このように、パワーモジュール２およびコンデンサ５を対として電力変換装置１のＵ相に配設する。またパワーモジュール３およびコンデンサ６を対として電力変換装置１のＶ相に配設する。またパワーモジュール４およびコンデンサ７を対として電力変換装置１のＷ相に配設する。

このようにバスバ８は、Ｕ相パワーモジュール２とコンデンサ５とを電気的に接続する相内電流経路を具え、Ｖ相パワーモジュール３とコンデンサ６とを電気的に接続する相内電流経路を具え、Ｗ相パワーモジュール４とコンデンサ７とを電気的に接続する相内電流経路を具える。これによりバスバ８は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相内でパワーモジュール２，３，４およびコンデンサ５，６，７を電気的に接続する相内電流経路を構成する。

このようにバスバ８は複数の電流経路を予め形状加工により１つにまとめたものである。具体的には、ケーブル状の導体を適切な長さに揃えてまとめたり、薄板状の導体を適切な形状に打ち抜いて絶縁下に貼り合わせたり、その他の導体材料を適宜形状加工したりする等によりバスバ８を製作する。パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスは、パワーモジュール２，３，４の相間距離に比例する他、バスバ８の形状の影響を受ける。またＵ相の相内電流経路のインピーダンスは、パワーモジュール２およびコンデンサ５間のコンデンサ相内距離に比例する他、バスバ８の形状の影響を受ける。Ｖ相およびＷ相についても同様である。

ここで、本実施例の電力変換装置に係わる、リプル電流とサージ電流との関係を図３、図４に沿って説明する。図３、図４は本発明におけるリプル電流とサージ電流との関係を模式的に示す図である。

図３に模式的に示す３相インバータの構成に沿って説明すると、Ｕ相パワーモジュールＵＭ、Ｖ相パワーモジュールＶＭおよびＷ相パワーモジュールＷＭと、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３との間には、パワーモジュールＵＭ、ＶＭおよびＷＭのスイッチング動作によって生じるリプル電流およびサージ電流が流れる。

このとき、各パワーモジュールＵＭ、ＶＭおよびＷＭから発生するリプル電流は、パワーモジュールＵＭ、ＶＭおよびＷＭがバスバにより電気的に接続されていれば、図３中、紙面の左右方向に亘る矢印Ｒ１のように、３相間でのリプル電流キャンセルが生じる。そしてキャンセルされない残りのリプル電流が図３中、紙面の上下方向に亘る矢印Ｒ２のように、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３に流れる。したがってコンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３は、キャンセルされない残りのリプル電流に対応した小容量であれば足りる。

３相間でリプル電流をより多くキャンセルさせて、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３に流れるリプル電流を少なくすることが、コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３の容量の低下および小型化に資するとともに、ひいてはインバータ装置の小型化を図ることができる。
リプル電流のキャンセルを成立させるためには、パワーモジュールからコンデンサに流れる電流に比べて、パワーモジュールからパワーモジュールに流れる電流を増やす必要がある。つまり、パワーモジュール同士を低インピーダンスで接続して、パワーモジュールとコンデンサとをそれより高いインピーダンスで接続すればよい。

一方でパワーモジュールとコンデンサとを高いインピーダンスで接続した場合、サージ電圧に伴うサージ電流が、図４に示すように高くなってしまう。つまりコンデンサに流れ込むサージ電圧がインピーダンスに応じて高くなってしまうので、コンデンサを大型のものにする必要がある。
つまり、リプル電流のキャンセルを成立させるために、パワーモジュールとコンデンサとのインピーダンスを不要に高くすることは、かえってコンデンサの大型化を招く。

上述したコンデンサが大型化するという影響は、パワーモジュールを纏めてユニット化するとともにコンデンサを纏めてユニット化し、これらパワーモジュールユニットとコンデンサユニットとを別々に設置する場合に顕著なものとなる。一般的なコンデンサは、複数のコンデンサを並列接続して容量を大きくするところ、並列接続されたコンデンサ同士の間でパワーモジュールに対するインピーダンスを均等に配置しないと、パワーモジュールとのインピーダンスが小さい一部のコンデンサに負荷が集中することになり、コンデンサの寿命が短くなってしまう。よってインピーダンスが最も高いコンデンサに合わせて全体のインピーダンスを調整する必要があり、インピーダンスが高くなる傾向となる。

上述したインピーダンスが高くなることによるコンデンサの大型化の影響を回避するためには、コンデンサを分散してパワ―モジュール近傍に配置することが望ましい。つまり、パワーモジュールから生じるサージ電流、リプル電流はモジュール毎に基本的には均等であるので、コンデンサを分散させても合計容量が変わることはない。しかも個々のコンデンサに対してインピーダンスを適切に小さく設定することができるので、結果としてコンデンサに流れる電流は減少し、纏めてユニット化する場合と比較して合計容量がかえって小さくなる。

つまり、本実施形態ではパワーモジュール毎にコンデンサを各々配置することで、各パワーモジュールからコンデンサに至る経路を均一にする為に不要にパワーモジュール−コンデンサ間を長くしたり、コンデンサ毎に寿命にバラツキが生じたりすることがない。

本実施例では、上述したパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスが相内電流経路のインピーダンスよりも小さくなるよう、図２に示すバスバ８を形状加工しておく。

すなわちＵ相パワーモジュール２に着目した場合、Ｕ相パワーモジュール２の正極・負極端子とＶ相パワーモジュール３の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、Ｕ相パワーモジュール２の正極・負極端子とコンデンサ５の正極・負極端子とを電気的に接続する相内電流経路９のインピーダンスよりも小さくなるような位置にこれら端子の接続位置を設ける。かつ、Ｕ相パワーモジュール２の正極・負極端子とＷ相パワーモジュール４の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、Ｕ相パワーモジュール２の正極・負極端子とコンデンサ５の正極・負極端子とを電気的に接続する相内電流経路９のインピーダンスよりも小さくなるような位置にこれら端子の接続位置を設ける。

このような本実施例によれば、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスが相内電流経路のインピーダンスよりも小さいため、ＵＶ相間およびＵＷ相間でリプル電流のキャンセルを多くすることが可能となり、コンデンサ５に流れるリプル電流を少なくすることができる。したがって、コンデンサ５を小型化することが可能になり、ひいては電力変換装置１の小型化を実現することができる。また、コンデンサ５，６，７を上述したように分散配置することによりＵ相内でパワーモジュール２およびコンデンサ５間の距離を不要に長くする必要もなくなって、パワーモジュール２へのサージ電流が大きくなることを回避することができる。

またはＶ相パワーモジュール３に着目した場合、Ｖ相パワーモジュール３の正極・負極端子とＵ相パワーモジュール２の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、Ｖ相パワーモジュール３の正極・負極端子とコンデンサ６の正極・負極端子とを電気的に接続する相内電流経路１０のインピーダンスよりも小さくしておく。かつ、Ｖ相パワーモジュール３の正極・負極端子とＷ相パワーモジュール４の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、Ｖ相パワーモジュール３の正極・負極端子とコンデンサ６の正極・負極端子とを電気的に接続する相内電流経路１０のインピーダンスよりも小さくしておく。

このような本実施例によれば、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスが相内
電流経路のインピーダンスよりも小さいため、ＶＵ相間およびＶＷ相間でリプル電流のキャンセルを多くすることが可能となり、コンデンサ６に流れるリプル電流を少なくすることができる。したがって、コンデンサ６を小型化することが可能になり、ひいては電力変換装置１の小型化を実現することができる。また、Ｖ相内でパワーモジュール３およびコンデンサ６間の距離を長くする必要もなくなって、パワーモジュール３へのサージ電流が大きくなることを回避することができる。

またはＷ相パワーモジュール４に着目した場合、Ｗ相パワーモジュール４の正極・負極端子とＵ相パワーモジュール２の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、Ｗ相パワーモジュール４の正極・負極端子とコンデンサ７の正極・負極端子とを電気的に接続する相内電流経路１１のインピーダンスよりも小さくしておく。かつ、Ｗ相パワーモジュール４の正極・負極端子とＶ相パワーモジュール３の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、Ｗ相パワーモジュール４の正極・負極端子とコンデンサ７の正極・負極端子とを電気的に接続する相内電流経路１１のインピーダンスよりも小さくしておく。

このような本実施例によれば、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスが相内電流経路のインピーダンスよりも小さいため、ＷＵ相間およびＷＶ相間でリプル電流のキャンセルを多くすることが可能となり、コンデンサ７に流れるリプル電流を少なくすることができる。したがって、コンデンサ７を小型化することが可能になり、ひいては電力変換装置１の小型化を実現することができる。また、コンデンサ５，６，７を前述したように分散配置することによりＷ相内でパワーモジュール４およびコンデンサ７間の距離を長くする必要もなくなって、パワーモジュール４へのサージ電流が大きくなることを回避することができる。

なお好ましくは、上述のように各パワーモジュール２，３，４に着目したときに、着目した一の相における前記パワーモジュールの端子と、他の相における前記パワーモジュールの端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、前記一の相内で前記パワーモジュールの端子と前記コンデンサの端子とを電気的に接続する相内電流経路のインピーダンスと該一の相内におけるコンデンサの内部インピーダンスとの総和インピーダンスよりも小さくしておく。
Ｕ相を代表に説明すると、Ｕ相パワーモジュール２の正極・負極端子とＶ相パワーモジュール３の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、相内電流経路９のインピーダンスとＵ相におけるコンデンサ５の内部インピーダンスとの総和インピーダンスよりも小さくしておく。かつ、Ｕ相パワーモジュール２の正極・負極端子とＷ相パワーモジュール４の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、相内電流経路９のインピーダンスとＵ相におけるコンデンサ５の内部インピーダンスとの総和インピーダンスよりも小さくしておく。

このようにコンデンサ５の内部インピーダンスを含めて総和インピーダンスを小さくすることにより、バスバ８による相内電流経路９のインピーダンスを不要に高く設定する必要がなくなり、サージ電圧を低減することができる。したがって、コンデンサ５を一層小型化することが可能になり、ひいては電力変換装置１の一層の小型化を実現することができる。

さらに好ましくは、Ｕ相の相内電流経路９のインピーダンスと、Ｖ相の相内電流経路１０のインピーダンスと、Ｗ相の相内電流経路１１のインピーダンスとを等しくして、各相におけるこれら相内電流経路のインピーダンスを、すべての相において同一にする。これにより、サージ電圧の変動を防止してコンデンサ５，６，７の寿命バラツキを回避し、安定した電力変換を可能にする。

さらに好ましくは、Ｕ相パワーモジュール２の正極・負極端子とＶ相パワーモジュール３の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスと、Ｖ相パワーモジュール３の正極・負極端子とＷ相パワーモジュール４の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスと、Ｗ相パワーモジュール４の正極・負極端子とＵ相パワーモジュール２の正極・負極端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスとを小さくするために、パワーモジュール端子を図２中に二点鎖線で表した仮想円上に配置する。

これまで述べてきたように、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスに対して相内電流経路のインピーダンスを大きく設定する場合や、単に相内電流経路のインピーダンスを大きく設定する場合には、サージ電流およびリプル電流が大きくなってコンデンサの負担が大きくなる。

よってパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを小さくすることで、相内電流経路のインピーダンスがパワーモジュール相間電流経路のそれと比べて大きくなるようにすることが望ましい。
このとき、パワーモジュール相間電流経路の中で例えば図４を例にとると、隣接しているパワーモジュール間では相間電流経路を短く設定できるが、Ｕ相パワーモジュールＵＭとＷ相パワーモジュールＷＭとの間では、相間電流経路が比較的長くなってしまい、インピーダンスが大きい。

よって図２に示すように、パワーモジュールの正極端子を二点鎖線で表した仮想円上に配置することで、Ｕ相パワーモジュールＵＭとＷ相パワーモジュールＷＭとの端子間距離を短くすることができ、この結果、相内電流経路のインピーダンスも小さく設計することができる。

さらに図２ではパワーモジュール５，６，７の正極端子および負極端子を隣接して設けている。これは、パワーモジュール相間電流経路を考慮する場合、正極端子、負極端子ともにパワーモジュール相間電流経路を形成することになるので、正極端子もしくは負極端子のパワーモジュール相間電流経路の設計要件を鑑みて、インピーダンス最小のパワーモジュール相間電流経路とした場合、必然的に他方の端子も一方の端子の近傍に配置する必要があるためである。

よって、本実施例ではパワーモジュールの一端面に正極端子および負極端子を集約して設け、かつ当該パワーモジュールの一端面を図２に表した仮想円内径側に向ける。

パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、すべての相につき同一にするため、好ましくは図２に示すように、パワーモジュール２，３，４の正極端子または負極端子のうち、正極端子の全てを、二点鎖線で表した仮想円上に配置する。または図示しなかったが２，３，４の負極端子の全てを仮想円上に配置する。

なお図２において、すべての正極端子を一の仮想円上に配置し、かつ、すべての負極端子を一の仮想円上に配置してもよいこと勿論である。

図５は本発明の第２の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す図であり、（ａ）は電力変換装置２１の平面図を示す。（ｂ）は、電力変換装置２１を（ａ）に一点鎖線で示す部位で切断して矢の向きに見たときの展開側面図を示す。この実施例の基本構成は、上述した１の実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
冷却器２２の上には３つのパワーモジュール２，３，４を周方向に配列する。つまり、これら２，３，４を共通する仮想円上に配置する。そして、これらパワーモジュール２，３，４の前記仮想円内径側の端部にＰ・Ｎ端子を設ける。さらに、これらパワーモジュール２，３，４に対応するように、コンデンサ５，６，７を配置する。図５（ａ）中にＰ・Ｎで示すこれらパワーモジュール２，３，４のそれぞれに設けた各端子とコンデンサ５，６，７の各端子とは、点線で示す円盤状のバスバ８で前述のように電気的に接続される。この実施例では、正極端子および負極端子の全てを、二点鎖線で表した仮想円上に周方向等間隔に配置する。

図５に示すように、モジュール２，３，４本体の一端部に正極端子および負極端子を設けておく。これら各端子を二点鎖線で表す仮想円上に配置する。そして、端子を設けていないモジュール２，３，４本体の他端部２Ｔ、３Ｔ、４Ｔを二点鎖線で表す仮想円の外方に配置する。これにより、異なる相間における端子間距離が短くなって、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを小さくすることができる。

図６は本発明の第３の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す図であり、（ａ）は電力変換装置３１の平面図を示す。（ｂ）は、電力変換装置３１を（ａ）に一点鎖線で示す矢の向きに見たときの側面図を示す。この実施例の基本構成も、上述した実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。この実施例では、正極端子のすべてを、二点鎖線で表した仮想円上に周方向に配置する。さらに負極端子のすべてを、二点鎖線で表した仮想円上に周方向に配置する。

この図６に示す実施例につき、前述した図５に示す実施例とを比較しつつ説明すると、図６（ｂ）に示す実施例では、１個の前記パワーモジュール２における正極端子および負極端子を結ぶ仮想線が、図６（ａ）に示す仮想円に対して垂直になるような姿勢で、このパワーモジュール２を冷却器２２に配置する。他のパワーモジュール３，４についても同様である。これにより、異なる相間における端子間距離が益々短くなって、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを益々小さくすることができる。

図７は本発明の第４の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す図であり、（ａ）は電力変換装置４１の平面図を示す。（ｂ）は、電力変換装置４１を（ａ）に一点鎖線で示す矢の向きに見たときの側面図を示す。この実施例の基本構成も、上述した実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。図７（ａ）（ｂ）には、バスバ８の構成を具体的に示す。すなわちバスバ８は、パワーモジュール２，３，４およびコンデンサ５，６，７にそれぞれ設けた正極端子同士を接続する薄板形状のバスバ８Ｐと、同負極端子同士を接続する薄板形状のバスバ８Ｎとを、絶縁下に貼り合わせたものである。

図７に示すように、パワーモジュール２，３，４の正極・負極端子を電力変換装置４１の中央部に配置する。これに対し、コンデンサ５，６，７の正極・負極端子を電力変換装置４１の外縁部に配置する。そしてパワーモジュール２，３，４の端子間距離を、これらパワーモジュール２，３，４の端子からコンデンサ５，６，７の端子までの距離よりも短くする。これにより、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、相内電流経路のインピーダンスよりも小さくすることができる。

図８は、上述した図７（ｂ）に示すバスバ８のうち、端子との接続部分を拡大して示す縦断面図である。図８に示すように、パワーモジュール２の上方にバスバ８を設ける。バスバ８の下面には正極端子用バスバ８Ｐを配置し、バスバ８の上面には負極端子用バスバ８Ｎを配置する。そして両者８Ｐ，８Ｎ間に絶縁層８Ｉを介在させて、これら８Ｐ，８Ｎ，８Ｉを一体に貼り合わせて板状のバスバ８を作製する。ただし、バスバ８Ｎのうち負極端子を取り付ける箇所で図８に示すように１段低くして、バスバ８Ｐと同じ高さ位置になるよう成形される。これがためバスバ８Ｐのうち負極端子を取り付ける箇所には図８に示すように切り欠き８Ｋを設けておく。バスバ８Ｐのうち正極端子を取り付ける箇所には孔８Ｈを設け、バスバ８Ｎのうち負極端子を取り付ける箇所には孔８Ｈを設ける。そしてバスバ８Ｐの孔８Ｈには正極端子を挿通し、ボルト等で締結する。またバスバ８Ｎの孔８Ｈには負極端子を挿通し、ボルト等で締結する。

図９は本発明の第５の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す図であり、（ａ）は電力変換装置５１の平面図を示す。（ｂ）は、電力変換装置５１を（ａ）に一点鎖線で示す矢の向きに見たときの側面図を示す。この実施例の基本構成も、上述した実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。図９（ａ）（ｂ）のバスバ８は円形状である。なお、パワーモジュール２，３，４およびコンデンサ５，６，７の端子をバスバ８に取り付ける箇所の形状については、前述した図８を援用する。

図１０は本発明の第６の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す図であり、（ａ）は電力変換装置６１の平面図を示す。（ｂ）は、電力変換装置６１を（ａ）に一点鎖線で示す矢の向きに見たときの側面図を示す。この実施例の基本構成も、上述した実施例と共通するため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。図１０（ａ）（ｂ）のバスバ８も円形状である。また、パワーモジュール２，３，４の正極端子および負極端子のすべてを、二点鎖線で示す仮想円Ａ上に周方向等間隔に配置する。これにより、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、すべての相につき同一にすることができる。

さらに、コンデンサ５，６，７の正極端子および負極端子のすべてを、二点鎖線で示す仮想円Ｂ上に周方向等間隔に配置する。これにより、すべての相における相内電流経路のインピーダンスを同一にすることができる。

また、円形である電力変換装置６１の中心点に関して点対称となるよう、バスバ８を構成したことにより、パワーモジュール相間電流経路および相内電流経路のインピーダンスを、すべての相において同一にすることが可能になる。

図１０（ａ）に示すように、仮想円Ａの径を第２仮想円Ｂの径の半分（正確には、仮想円Ａと仮想円Ｂの間の距離）よりも小さくする。これにより、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを相内電流経路のインピーダンスよりも小さくすることができる。

なお図１０に示す実施例の、パワーモジュール２，３，４およびコンデンサ５，６，７の端子をバスバ８に取り付ける箇所の形状については、前述した図８を援用する。

図１１は本発明の第７の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す図である。この実施例の基本構成も、上述した実施例と共通し、上述した各機能を具備することが可能であるため、同一部材については、共通する符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。この電力変換装置７１では、上述した図１０の実施例におけるコンデンサを複数個に分割したものであり、コンデンサ５Ａ、コンデンサ５Ｂ、コンデンサ５Ｃおよびコンデンサ５ＤがＵ相パワーモジュール２と接続する。またコンデンサ６Ａ、コンデンサ６Ｂ、コンデンサ６Ｃおよびコンデンサ６ＤがＶ相パワーモジュール３と接続する。またコンデンサ７Ａ、コンデンサ７Ｂ、コンデンサ７Ｃおよびコンデンサ７ＤがＶ相パワーモジュール３と接続する。これらコンデンサ５Ａ〜７Ｄはすべて同一である。

コンデンサ５に係るグループ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄを代表して説明すると、これら５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは並列接続であっても、直列接続であっても、あるいは並列接続および直列接続を組み合わせてもよい。

前述したＵ・Ｖ相パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスは、コンデンサ５に係るグループ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５ＤとＵ相パワーモジュール２とを電気的に接続する相内電流経路のインピーダンスよりも小さい。かつ前述したＵ・Ｗ相パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスも、コンデンサ５に係るグループ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５ＤとＵ相パワーモジュール２とを電気的に接続する相内電流経路のインピーダンスよりも小さい。

図１２、図１３は本発明の実施例になる電力変換装置の実体構成を示す斜視図である。この実施例になる電力変換装置８１は環状体であり、９相の多相交流を出力することができ、９個のパワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３と、９個のコンデンサ８３と、円環状の基板８４と、バスバ８とから構成される。基板８４の中心に設けた孔８５には、図示しないロータ回転軸が貫通する。この孔８５の周囲であって、基板８４の一方の面には、図１２に示すように９個のコンデンサ８３を周方向に配設する。また孔８５の周囲であって、基板８４の他方の面には、図１３に示すように９個のパワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を時計回りに配設する。

パワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３から延在する制御端子８６は、他方の面から基板８４を貫通して一方の面に突出する。制御端子８６は図示しないモータコントローラ等から制御指令を受信してパワーモジュールのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、パワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３は各々ドライブ回路８８を備え、前述の制御端子８６が受信した制御指令に基づいてスイッチング素子の駆動電圧を生成するとともに、電流センサー等を備え、交流端子８９（後述）に接続されるコイルの通過電流を検出する。
パワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３は交流端子８９を各々備え、交流端子８９に、図示しない多相交流モータのモータコイルと電気的に接続する。そして各パワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３から各モータコイルに多相交流を出力する。
つまり、図１に示したような機電一体のモータに本実施例の電力変換装置を適用する場合、パワーモジュールを挟むようにモータを配置すれば、電力変換装置８１と多相交流モータのモータコイルまでの距離が短くなるのでモータコイルとパワーモジュールとの間のインピーダンスを最小とすることができる。

基板８４の内部には、冷媒が流れる通路を設ける。冷媒は、図１２に示す流入口８４Ｉから入り、基板８４内部を流れたあと流出口８４Ｏから出る。これにより、電力変換装置８１を冷却する。本実施例によれば、冷却機能を有する基板８４を挟んでパワーモジュールＵ１〜Ｗ３とコンデンサ８３を配置することから、冷却効率を向上させることができる。また機電一体型モータの軸方向スペースを利用して電力変換装置８１を冷却することができる。

パワーモジュールＵ１〜Ｗ３の内径側の端には、正極端子Ｐおよび負極端子Ｎを設けることで、これら端子Ｐ，Ｎを孔８５の近傍に配置する。パワーモジュールＵ１〜Ｗ３の端子Ｐ，Ｎを孔８５と略同一径のバスバ８で電気的に接続する。バスバ８は、前述した図８に示すように上面８Ｎと下面８Ｐを、絶縁層８Ｉを介して貼り合わせた板状であり、図１３に示すように中央にモータ回転軸が貫通するための孔を具えた円環状である。そしてバスバ８の円環外縁から外径方向に接続部８Ｃを延在させる。接続部８Ｃは図示しない直流電源と電気的に接続する。またバスバ８から、円環を含む平面と垂直方向に舌片部８Ｔを、周方向に複数本延在させる。円環状のバスバ８をパワーモジュールＵ１〜Ｗ３に近接配置してパワーモジュール端子に取り付けた状態で、これら舌片部８Ｔは基板８４の孔８５を貫通し、舌片部８Ｔの先端がコンデンサ端子と電気的に接続する。なおバスバ８の下面８Ｐはパワーモジュール正極端子およびコンデンサ正極端子と電気的に接続し、バスバ８の上面８Ｎはパワーモジュール負極端子およびコンデンサ負極端子と電気的に接続すること勿論である。

本実施例では、相間電流経路になる円環状のバスバ８によりパワーモジュールＵ１〜Ｗ３の正負極端子をコンデンサ端子に電気的に接続することから、パワーモジュール同士の距離を短くして相間電流経路のインピーダンスを小さくすることができる。そして、円環状のバスバ８から相内電流経路になる舌片部８Ｔを延在させてコンデンサ端子に電気的に接続することから、パワーモジュールＵ１〜Ｗ３とコンデンサ８３との距離を長くして相内電流経路のインピーダンスを相間電流経路のそれより大きくすることができる。またバスバ８を、このように円環状および舌片部８Ｔで構成することから電力変換装置８１のインピーダンスの設計が容易になる。

本実施例によれば、隣り合うパワーモジュール、例えばＵ１〜Ｖ１間や、Ｖ１〜Ｗ１間で、相間電流経路のインピーダンスを小さくしてリプル電流をキャンセルすることができる。しかも、Ｗ１〜Ｕ１間におけるリプル電流のキャンセルを、Ｗ１〜Ｕ２間およびＵ１〜Ｗ３間におけるリプル電流のキャンセルで実現することが可能となり、相間距離を隣り合うパワーモジュール同士間のみで定義することができる。この結果、３個のパワーモジュールを具えた電力変換装置と比較して、相間電流経路のインピーダンスを格段に小さくすることができる。

また、上述のように９相にして相間電流経路のインピーダンスを格段に小さくする場合、僅かな製作誤差でバスバ８のインピーダンスの平衡が崩れてしまい、コンデンサ８３の負荷にバラツキが生じる懸念がある。そこで、上述した舌片部８Ｔを円環状のバスバ８と一体形成するのではなく、別体に形成し、これら別体バスバ８７を、パワーモジュール端子およびコンデンサ端子間に架設してもよい。この場合の別体バスバ８７は相内電流経路になる。別体バスバ８７を用いることで、コンデンサ８３の寿命バラツキを抑制することができる。

また本実施例の電力変換装置８１は複数個のパワーモジュールＵ１〜Ｗ３およびコンデンサ８３を具えていることから、これらを周方向に配設することで環状体にすることが容易であり、電力変換装置８１にモータ回転軸を貫通させることができる。したがって、本実施例の電力変換装置８１は機電一体型モータに適合する。

なお本実施例の電力変換装置８１は９相に限られない。例えば電力変換装置は３相交流を出力し、この相数３に例えば所定整数３を乗算した９個のパワーモジュールＵ１〜Ｗ３を具え、これらパワーモジュールＵ１〜Ｗ３を前記所定整数３と同数の３組にグループ分けする。即ち、Ｕ１〜Ｗ１グループと、Ｕ２〜Ｗ２グループと、Ｕ３〜Ｗ３グループとにグループ分けする。そして、１グループ、２グループ、３グループとまとめたパワーモジュールを図１３に示すように周方向に配列してもよい。この電力変換装置８１を取り付けた多相交流モータは、パワーモジュールＵ１〜Ｗ３と同数のモータコイルを具え、両者を交流端子８６でそれぞれ電気的に接続する。

このような構成によれば、モータコイルとパワーモジュールとの間のインピーダンスを最小にすることが可能になる。また機電一体型モータとしての内部インピーダンスを平衡にすることが可能になる。この結果、コンデンサ８３の負荷を一層小さくするとともにバラツキを解消してコンデンサ８３の小型化を図ることができる。

同様に、図１２、図１３に例示した電力変換装置において、パワーモジュールの個数を適切に選考することにより、３相や６相といった多相交流を出力する電力変換装置としても適用可能である。

ところで、上記した本実施例の電力変換装置１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１では、複数相のうち一の相であるＵ相を代表して説明すると、Ｕ相におけるパワーモジュール２の端子と、他のＶ，Ｗ相におけるパワーモジュール３，４の端子とを電気的に接続するパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスが、前記一の相内で前記パワーモジュールの端子および前記コンデンサの端子を電気的に接続する相内電流経路のインピーダンスよりも小さくなるよう構成したことから、相間でリプル電流のキャンセルを多くすることが可能となり、コンデンサに流れるリプル電流を少なくすることができる。したがって、コンデンサを小型化することが可能になり、ひいては電力変換装置の小型化を実現することができる。また、各相内でパワーモジュールおよびコンデンサ間の距離を長くする必要もなくなって、パワーモジュールへのサージ電流が大きくなることを回避することができる。

また電力変換装置１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１では、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスが、一の相内における相内電流経路のインピーダンスと一の相内におけるコンデンサの内部インピーダンスとの総和インピーダンスよりも小さくなるよう構成することにより、上述したコンデンサを小型化することが可能になるという効果を一層享受することができる。

また電力変換装置４１，６１，７１，８１では、各相における相内電流経路のインピーダンスを、すべての相において同一になるよう構成したことから、各パワーモジュール２，３，４のサージ電圧を等しくすることができ、安定した電力変換を可能にする。

また電力変換装置２１，４１，６１，７１，８１では、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、すべての相につき同一になるよう構成したことから、リプル電流のキャンセルが変動することを防止して、安定した電力変換を可能にする。

また電力変換装置２１，４１，６１，７１，８１では図５、図７、図１０、図１１に示すように、複数のパワーモジュール２，３，４を周方向に配列する。つまり、これら２，３，４を共通する仮想円上に配置する。そして、これらパワーモジュール２，３，４の前記仮想円内径側の部位にＰ・Ｎ端子を設ける。これにより、パワーモジュール２，３，４の端子間距離、パワーモジュール２，４の距離をも相互に短くし得て、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを小さくするという上述した機能を得ることができる。

さらに電力変換装置２１，４１，６１，７１，８１では、Ｐ・Ｎ端子の双方を、パワーモジュールの配列を表す仮想円の内径側端に設ける。これにより、パワーモジュール２，３，４の端子間距離を一層短くし得る。

また電力変換装置１等では、パワーモジュール２，３，４の正極端子または負極端子のうち、少なくとも一方の端子のすべてを、共通する仮想円上に配置したことから、パワーモジュール２，３，４相互間の端子距離を短くすることが可能になり、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを小さくすることができる。

また電力変換装置１等で正極端子および負極端子のうち一方の端子のすべてを、仮想円上に周方向等間隔に配置することにより、各相におけるパワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、すべての相につき略等しくすることができる。

また電力変換装置２１，３１等では、仮想円上に配置した前記端子を、モジュール２，
３，４本体の一端部に設け、モジュール本体の他端部を前記仮想円の外方に配置したこと
から、パワーモジュール２，３，４相互間の端子距離を一層短くすることができる。

また電力変換装置３１では、１個の前記パワーモジュールにおける正極端子および負極端子を結ぶ仮想線が、前記仮想円に対して垂直になるような姿勢で、該パワーモジュールを配置したことから、パワーモジュール２，３，４相互間の端子距離を一層短くすることができる。

また電力変換装置６１等では、前記パワーモジュールの正極端子および負極端子のすべてを、共通する仮想円Ｂ上に周方向等間隔に配置したことから、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを、すべての相につき同一にすることが可能になり、電力変換装置を含む電気回路の設計が容易になる。

また電力変換装置４１，５１，６１，７１では、パワーモジュール２，３，４の端子間距離が、パワーモジュール端子から該端子と電気的に接続するコンデンサ端子までの距離よりも短い。また電力変換装置８１では、パワーモジュールＵ１〜Ｗ３の端子間距離が、舌片部８Ｔの長さと略等しいパワーモジュール端子からコンデンサ８３の端子までの距離よりも短い。
これにより、パワーモジュール相間電流経路のインピーダンスを相内電流経路のインピーダンスよりも小さくすることができる。

また電力変換装置６１等では、コンデンサ５，６，７の正極端子および負極端子のすべてを、共通する仮想円Ｂ上に周方向等間隔に配置し、この仮想円Ｂと仮想円Ａとを同心円に配置したことから、リプル電流を各コンデンサ５，６，７に均等に分流できる。

また電力変換装置６１等では、仮想円Ａの径が仮想円Ｂの径の半分（正確には、仮想円
Ａと仮想円Ｂの間の距離）よりも小さいことから、パワーモジュール相間電流経路のイン
ピーダンスを相内電流経路のインピーダンスよりも小さくすることができる。

また電力変換装置８１を具える機電一体型モータにおいて、電力変換装置８１は図１３に示すようにモータ回転軸を中心とする環状体であり、この環状体の周方向に複数個のパワーモジュールＵ１〜Ｗ３を配列する。これにより９相の多相交流電力変換装置の場合、３相交流電力変換装置と比べて、格段に相間電流経路のインピーダンスを小さくすることができる。また、ロータ回転軸を電力変換装置８１の孔８５を貫通させることが可能となり、機電一体型モータに好適である。

また電力変換装置８１を具える機電一体型モータにおいて、電力変換装置８１は、多相交流の相数（例えば３相）に所定整数（例えば３）を乗算した９個のパワーモジュールを具え、これら９個のパワーモジュールを前記所定整数３と同数の３組にグループ分けしたものであってもよい。つまり電力変換装置８１は、Ｕ１〜Ｕ３のグループと、Ｖ１〜Ｖ３のグループと、Ｗ１〜Ｗ３のグループと、グループ毎にまとめたパワーモジュールＵ１〜Ｗ３を周方向に配列した３相交流電力変換装置であってもよい。
これにより、相間電流経路のインピーダンスを３相分の距離で定義できる。つまり、軸線方向からみて時計回りにパワーモジュールＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３を配置すると、Ｕ１−Ｖ１の相間、Ｖ１−Ｗ１の相間、Ｗ１−Ｕ１の相間でリプル電流のキャンセルを実現できる。しかもＷ１−Ｕ１（一番離れている関係）のリプル電流キャンセルは、実はＷ１−Ｕ２の相間およびＵ１−Ｗ３の相間で可能なので、相間距離はパワーモジュールの隣接した間のみで定義することができる。したがって３個のパワーモジュールを具える３相交流電力変換装置と比べて、格段に相間電流経路のインピーダンスを小さくすることができる。
また、９個のモータコイルを具えた多相交流モータの場合、各パワーモジュールＵ１〜Ｗ３の交流端子８６をモータコイルに直接接続することができるので、モータコイルとパワーモジュールとの間のインピーダンスを最小にすることができる。

また電力変換装置８１を具える機電一体型モータにおいて、図１３に示すように板状基板８４の一方の面に複数個のパワーモジュールＵ１〜Ｗ３および相間電流経路になるバスバ８を配置し、図１２に示すように他方の面に複数個のコンデンサ８３を配置したことから、バスバ８からコンデンサ８３に向けて舌片部８Ｔを延在させることで、相間電流経路のインピーダンスを小とし、相内電流経路のインピーダンスを大とすることができる。

また電力変換装置８１を具える機電一体型モータにあっては舌片部８Ｔに代えて、相間電流経路になるバスバ８とは別体の、相内電流経路になるバスバ、パワーモジュールＵ１〜Ｗ３およびコンデンサ８３間に架設してもよい。これにより、複数個あるコンデンサ８３の負荷のバラツキおよび寿命のバラツキをなくすことができる。

また電力変換装置８１を具える機電一体型モータにあっては板状基板８４に冷媒を流す通路を形成して、当該通路の流入口８４Ｉから流出口８４Ｏにかけて冷媒を流すことから、基板８４の両面にそれぞれ配列したパワーモジュールＵ１〜Ｗ３およびコンデンサ８３を効率よく冷却することが可能となって冷却効率が向上する。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。本発明は上述した３相交流の実施例に限られず、６相、９相など、さらに複数の相からなる実施例に対しても適用可能である。本発明の電力変換装置の適用は、機電一体型モータとすることから、パワーモジュール２，３，４とコイル１０４とを近接配置する、即ちパワーモジュール２，３，４とコイル１０４とを低インピーダンスで接続することが可能となり、サージ電圧を低減することができる。なお、本発明の電力変換装置の適用は、機電一体型の態様に限定されるものではない。

本発明の一実施例になる電力変換装置を具えた機電一体型モータの縦断面図である。 同実施例の電力変換装置につき、概略構成を示す説明図である。 リプル電流とサージ電流との関係を模式的に示す説明図である。 リプル電流とサージ電流との関係を模式的に示す説明図である。 本発明の第２の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す説明図である。 本発明の第３の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す説明図である。 本発明の第４の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。 同実施例におけるバスバと端子との取り付け箇所を拡大して示す側面図である。 本発明の第５の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。 本発明の第６の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。 本発明の第７の実施例になる電力変換装置につき、概略構成を示す説明図である。 本発明の第８の実施例になる電力変換装置の実体構成を一方から見た状態を示す斜視図である。 同実施例になる電力変換装置を他方から見た状態を示す斜視図である。

符号の説明

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ 電力変換装置
２ Ｕ相パワーモジュール
３ Ｖ相パワーモジュール
４ Ｗ相パワーモジュール
５ Ｕ相コンデンサ
６ Ｖ相コンデンサ
７ Ｗ相コンデンサ
８ バスバ
１２ 多相交流モータ

Claims (21)

1. 直流電流を多相交流電流に変換して多相交流モータに供給する電力変換装置において、
   直流端子から入力される直流電流を多相交流電流に変換して交流端子へ出力する複数のパワーモジュールと、
   各パワーモジュールに各々近接配置されるコンデンサと、
   １つの相におけるパワーモジュールと、他の相におけるパワーモジュールとのインピーダンスが、前記パワーモジュールとコンデンサの間のインピーダンスよりも小さくなるように各相パワーモジュール同士及び複数のコンデンサを電気的に接続するバスバとを備えることを特徴とする電力変換装置。
2. １つの相におけるパワーモジュールとコンデンサの間のインピーダンスが他の相のパワーモジュールとコンデンサ間のインピーダンスと同一となるようにパワーモジュールとコンデンサを接続することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. パワーモジュール同士のインピーダンスが同一になるように、
   パワーモジュールが仮想円上に等距離間隔で配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
4. 前記パワーモジュールは前記仮想円の内径側に直流端子を設けたことを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
5. 前記パワーモジュールは、直流端子の正極端子、直流端子の負極端子を備え、
   前記直流端子の正極端子、負極端子の両方の端子が前記仮想円の内径側に配置されていることを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
6. 前記パワーモジュールは、
   前記直流端子の正極端子、負極端子のうち、少なくとも一方の端子全てを共通する仮想円上に配置されていることを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
7. 前記パワーモジュールは、
   前記直流端子の正極端子、負極端子の両方を共通する第一の仮想円上に配置されていることを特徴とする請求項６記載の電力変換装置。
8. 前記パワーモジュールは、前記直流端子の正極端子、負極端子を結ぶ仮想線が、前記仮想円を含む平面に垂直になるように配置されていることを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
9. 前記コンデンサは、正極端子、負極端子を備え、
   正極端子、負極端子の両方を、共通する第二の仮想円上に配置することを特徴とする請求項５から７までのいずれか記載の電力変換装置。
10. 前記コンデンサは、複数のコンデンサが第二の仮想円上に周方向等間隔で配置されていることを特徴とする請求項９記載の電力変換装置。
11. 前記コンデンサは、第二の仮想円が第一の仮想円と同心円であり、且つ、第一の仮想円に対して、第二の仮想円の半径が倍になるような第二仮想円上に配置されていることを特徴とする請求項９または１０記載の電力変換装置。
12. 前記電力変換装置は環状のプレートを有し、
    前記パワーモジュールは環状プレートの一方の面に配置され、
    前記コンデンサは環状プレートの他方の面に配置されることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
13. 前記複数のパワーモジュールは、環状プレートの一方の面上に直流端子を環状プレート中心方向に向けて放射状に配置され、
    前記複数のコンデンサは、環状プレートの他方の面上に直流端子を環状プレートの中心方向に向けて放射状に配置されていることを特徴とする請求項１２記載の電力変換装置。
14. 前記バスバは、複数のパワーモジュールの直流端子同士を接続するリング状のバスバであることを特徴とする請求項１３記載の電力変換装置。
15. 前記バスバは、複数のパワーモジュールの直流端子近傍から、環状プレートの他方の面へ伸びる複数のタブを備え、該タブにコンデンサの直流端子を接続することを特徴とする請求項１４記載の電力変換装置。
16. 前記環状プレートは、環状プレート内に冷媒を通過させる通路を備えることを特徴とする請求項１２から１５までのいずれか記載の電力変換装置。
17. 前記パワーモジュールとコンデンサの間のインピーダンスは、
    前記パワーモジュールとコンデンサの間の電流経路とコンデンサ内部の内部インピーダンスの和であることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか記載の電力変換装置。
18. 直流電流を多相交流電流に変換する電力変換装置と多相交流モータからなるモータ駆動システムにおいて、
    円筒状のモータハウジングと、円筒状のモータハウジングの内周に沿って複数配置され、コイルを備えるステータと、モータハウジングに回転自在に支持されるロータと、モータハウジングの一端に配置される電力変換装置とを有し、
    前記電力変換装置は、直流端子から入力される直流電流を多相交流電流に変換して交流端子へ出力する複数のパワーモジュールと、各パワーモジュールに各々近接配置されるコンデンサと、１つの相におけるパワーモジュールと、他の相におけるパワーモジュールとのインピーダンスが、前記パワーモジュールとコンデンサの間のインピーダンスよりも小さくなるように各相パワーモジュール同士及び複数のコンデンサを電気的に接続するバスバとを備えることを特徴とするモータ駆動システム。
19. 前記電力変換装置は環状のプレートを有し、前記パワーモジュールは環状プレートの一方の面に配置され、前記コンデンサは環状プレートの他方の面に配置されることを特徴とする請求項１８記載のモータ駆動システム。
20. 前記環状プレートは、モータ回転軸が孔を有することを特徴とする請求項１９記載の電力変換装置。
21. 前記ステータは、多相交流の相数に所定整数を乗算した個数のパワーモジュールを備え、前記パワーモジュールは、前記ステータ数と同数であって、前記コンデンサは前記パワーモジュールと同数であることを特徴とする請求項１８から２０までのいずれか記載の電力変換装置。

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