JP2011030348A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ装置の小型化を図る。
【解決手段】バッテリ電源１１と、交流電流で駆動されるモータ１２との間に配置され、バッテリ電源１１から供給される直流電流を通す正極側ＤＣバスバー１３Ａ及び負極側ＤＣバスバー１３ＢからなるＤＣバスバー１３と、ＤＣバスバー１３に接続されたコンデンサ１４と、コンデンサ１４にＤＣバスバー１３を介して接続され、前記直流電流を交流電流に変換して出力するパワーモジュール１５，１６，１７とを備えたインバータ装置１０であって、コンデンサ１４又はパワーモジュール１５，１６，１７に接続された正極側ＤＣバスバー１３Ａ及び負極側ＤＣバスバー１３Ｂは、ＤＣバスバー１３に流れる電流の周波数の高さに基づいて、それぞれの中心位置が互いに近接するように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源と、交流電流で駆動される回転電機との間に配置され、直流電流を交流電流に変換するためのインバータ装置に関する。

従来より、バッテリ等の直流電源からの直流電流を交流電流に変換する装置として、インバータ装置（電力変換器）が知られている。一般に、このようなインバータ装置は、直流電源から供給される直流電流を通すＤＣバスバーと、ＤＣバスバーに接続されたコンデンサと、コンデンサにＤＣバスバーを介して接続され、直流電流を交流電流に変換して出力するパワーモジュールとを備えている。

そして、従来のインバータ装置として、パワーモジュールのターンオフ時に生じるサージ電圧を抑制するために、パワーモジュールのＤＣ端子との間に電解コンデンサを設置し、ＤＣ電源引き込み端子部と電解コンデンサとパワーモジュールのＤＣ端子とを、ＤＣバスバーにて結合したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２１５３３８号公報

しかしながら、上記従来の構成では、サージ電圧を抑制するために、最大電流が流れる部位、つまりＤＣ電源引き込み端子部の断面積に合わせてＤＣバスバー全体が形成されており、そのため、ＤＣバスバーの体積が大きくなり、インバータ装置が大型化してしまうという問題点があった。

本発明の課題は、インバータ装置の小型化を図ることである。

上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源と、交流電流で駆動される回転電機との間に配置され、前記直流電源から供給される直流電流を通す第１のＤＣバスバー及び第２のＤＣバスバーからなるＤＣバスバーと、前記ＤＣバスバーに接続されたコンデンサと、前記コンデンサに前記ＤＣバスバーを介して接続され、前記直流電流を交流電流に変換して出力するパワーモジュールとを備えている。

そして、本発明は、上記構成のインバータ装置において、前記コンデンサ又は前記パワーモジュールに接続された前記第１のＤＣバスバー及び前記第２のＤＣバスバーは、前記ＤＣバスバーに流れる電流の周波数の高さに基づいて、それぞれの中心位置が互いに近接するように配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、電流の周波数によってＤＣバスバーの形状を構成することができるので、従来技術のようにＤＣバスバー全体の断面積をＤＣ電源引き込み端子部の断面積に合わせる必要がなくなる。その結果、ＤＣバスバーの体積が小さくなり、インバータ装置の小型化を図ることが可能となる。

本発明に係るインバータ装置の内部構成の一例を、インバータ装置に接続される周辺機器と共に示した図である。 実施例１を示しており、インバータ装置内のＤＣバスバーの斜視図である。 図２のＤＣバスバーの各部位における断面形状を示しており、（ａ）は電源ケーブル接続部の断面図、（ｂ）はパワーモジュール接続部の断面図、（ｃ）はコンデンサ接続部の断面図である。 断面アスペクト比とインダクタンスとの関係を示す図である。 実施例２を示しており、インバータ装置内のＤＣバスバーの斜視図である。 図５のＤＣバスバーにおける電流密度分布を示しており、（ａ）は電源ケーブルとパワーモジュール間及び電源ケーブルとコンデンサ間の電流密度分布図、（ｂ）はパワーモジュールとコンデンサ間の電流密度分布図、（ｃ）はパワーモジュールとパワーモジュール間の電流密度分布図である。 実施例３を示しており、インバータ装置内のＤＣバスバーの斜視図である。 実施例４を示しており、インバータ装置の斜視図である。 実施例５を示しており、インバータ装置内のＤＣバスバーの斜視図である。 実施例６を示しており、インバータ装置内のＤＣバスバーの斜視図である。 実施例７を示しており、インバータ装置内のＤＣバスバーの斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

本発明に係るインバータ装置は、例えば電気自動車駆動用のモータを駆動するために用いられる。電気自動車においては、モータ及びインバータ装置は車両の性能を確保するためにも、軽量化が強く求められている。高効率化や高出力密度化により、小型軽量化が進んだインバータ装置においては、電源、パワーモジュール及びコンデンサを電気的に接続するＤＣバスバーが大きな割合を占めるようになった。そして、このようなインバータ装置を更に小型軽量化するには、ＤＣバスバーの小型化を図る必要がある。

図１は、本発明に係るインバータ装置の内部構成の一例を、インバータ装置に接続される周辺機器と共に示している。図１に示すように、インバータ装置１０は、バッテリ電源（直流電源）１１と、交流電流で駆動されるモータ（回転電機）１２との間に配置されている。

インバータ装置１０内にはＤＣバスバー１３が設けられている。このＤＣバスバー１３は、インバータ装置１０の内部に設置された１つのコンデンサ１４、及び３つのパワーモジュール１５，１６，１７に各々接続されている。すなわち、ＤＣバスバー１３は、正極側ＤＳバスバー（第１のＤＣバスバー）１３Ａと、負極側ＤＣバスバー（第２のＤＣバスバー）１３Ｂとから成り、正極側ＤＳバスバー１３Ａがコンデンサ１４及びパワーモジュール１５，１６，１７の正極側の各端子に接続され、負極側ＤＳバスバー１３Ｂがコンデンサ１４及びパワーモジュール１５，１６，１７の負極側の各端子に接続されている。

また、ＤＣバスバー１３は電源ケーブル１８を介してバッテリ電源１１に接続されている。すなわち、電源ケーブル１８は正極ケーブル１８Ａと負極ケーブル１８Ｂとから成り、正極側ＤＳバスバー１３Ａは正極ケーブル１８Ａを介してバッテリ電源１１に、負極側ＤＳバスバー１３Ｂは負極ケーブル１８Ｂを介してバッテリ電源１１にそれぞれ接続されている。

さらに、パワーモジュール１５，１６，１７は電源ケーブル１９を介してモータ１２に接続されている。すなわち、電源ケーブル１９は、Ｕ相ケーブル１９ＡとＶ相ケーブル１９ＢとＷ相ケーブル１９Ｃとから成り、パワーモジュール１５はＵ相ケーブル１９Ａを介して、パワーモジュール１６はＶ相ケーブル１９Ｂを介して、パワーモジュール１７はＷ相ケーブル１９Ｃを介してモータ１２にそれぞれ接続されている。

本発明においては、複数のパワーモジュールと複数のコンデンサと電源ケーブルを接続するＤＣバスバーにおいて、各所に流れる電流の周波数と実効値の関係から、各所の形状を工夫することにより、インダクタンスを低減するとともに、インバータ装置の小型化を図っている。

《実施例１》
本実施例では、インダクタンスを低減した状態で小型化を図るために、ＤＣバスバー１３に流れる電流の周波数に着目した点に特徴がある。すなわち、低周波数では電流は良く流れ、高周波数では電流はあまり流れず、高周波数と低周波数の間である中周波数では電流は適度に流れるといった具合に、ＤＣバスバー１３に流れる電流の周波数によって、ＤＣバスバー１３のどの部分に電流が良く流れているのか（流れる電流量）を検討した。

その結果、バッテリ電源１１は低周波数で電流が大きいので、ＤＣバスバー１３のうち電源ケーブル１８に接続される部分の断面積は大きい方が良く、また、正極側ＤＣバスバー１３Ａと負極側ＤＣバスバー１３Ｂとは距離が離れていても問題はない。

コンデンサ１４は高周波数で電源が低いので、ＤＣバスバー１３のうちコンデンサ１４に接続される部分の断面積は電源ケーブル接続部の断面積より小さくても良く、また、正極側ＤＣバスバー１３Ａと負極側ＤＣバスバー１３Ｂとの距離を狭くしても、インダクタンスの変化は小さい。

パワーモジュール１５，１６，１７は中間周波数でバッテリ電源１１とコンデンサ１４の間くらいであり、パワーモジュール１５，１６，１７に接続される正極側ＤＣバスバー１３Ａと負極側ＤＣバスバー１３Ｂとの距離は狭くしても、インダクタンスの変化は小さいと言える。

このように、本実施例では、ＤＣバスバー１３に流れる電流の周波数によって、ＤＣバスバー１３の各部における正極側ＤＣバスバー１３Ａと負極側ＤＣバスバー１３Ｂとの最適な距離を設定するとともに、これによって、インバータ装置の小型化を実現する点に特徴がある。以下、本実施例におけるＤＣバスバー１３の具体例について説明する。

図２は実施例１によるＤＣバスバー１３の斜視図である。ＤＣバスバー１３は、図２に示すように、正極側ＤＣバスバー１３Ａと、負極側ＤＣバスバー１３Ｂとから成る。正極側ＤＣバスバー１３Ａは断面矩形の棒状部材で形成され、その一側（負極側ＤＣバスバー１３Ｂに近い側）の両側端部にはフランジ２１，２２が設けられている。負極側ＤＣバスバー１３Ｂも断面矩形の棒状部材で形成され、その一側（正極側ＤＣバスバー１３Ａに近い側）の両側端部にはフランジ２３，２４が設けられている。フランジ２１の厚さはフランジ２２の厚さよりも厚く形成され、フランジ２３の厚さもフランジ２４の厚さよりも厚く形成されている。また、フランジ２１とフランジ２３は厚さが等しく、フランジ２２とフランジ２４も厚さが等しくなっている。そして、正極側ＤＣバスバー１３Ａと負極側ＤＣバスバー１３Ｂとは所定の間隔Ｓを持って対向配置されている。

正極側ＤＣバスバー１３Ａには正極ケーブル１８Ａ（図１参照）が接続される電源ケーブルＰ側接続部２５が、負極側ＤＣバスバー１３Ｂには負極ケーブル１８Ｂ（図１参照）が接続される電源ケーブルＮ側接続部２６がそれぞれ上方へ向かって設けられている。ここで、Ｐ側とは正極側という意味であり、Ｎ側とは負極側という意味である。Ｐ側及びＮ側は以下同じ意味で使用する。

正極側ＤＣバスバー１３Ａのフランジ２１にはパワーモジュール１５，１６，１７（図１参照）の正極端子に接続されるパワーモジュールＰ側接続部２７が、負極側ＤＣバスバー１３Ｂのフランジ２３にはパワーモジュール１５，１６，１７の負極端子に接続されるパワーモジュールＮ側接続部２８がそれぞれ上方へ向かって設けられている。そして、パワーモジュールＰ側接続部２７及びパワーモジュールＮ側接続部２８はＬ字型に折り曲げられ、一定の間隔Ｓを保持しつつ横方向に延設されている。

さらに、正極側ＤＣバスバー１３Ａのフランジ２２にはコンデンサ１４（図１参照）の正極端子に接続されるコンデンサＰ側接続部２９が、負極側ＤＣバスバー１３Ｂのフランジ２４にはコンデンサ１４の負極端子に接続されるコンデンサＮ側接続部３０がそれぞれ下方へ向かって設けられている。コンデンサＰ側接続部２９はパワーモジュールＰ側接続部２７の略真下の位置に、コンデンサＮ側接続部３０はパワーモジュールＮ側接続部２８の略真下の位置にそれぞれ配置されている。そして、コンデンサＰ側接続部２９及びコンデンサＮ側接続部３０はＬ字型に折り曲げられ、一定の間隔Ｓを保持しつつ横方向に延設されている。

図３は、ＤＣバスバー１３の各部位における断面形状を示しており、（ａ）は電源ケーブルＰ側接続部２５及び電源ケーブルＮ側接続部２６の断面図、（ｂ）はパワーモジュールＰ側接続部２７及びパワーモジュールＮ側接続部２８の断面図、（ｃ）はコンデンサＰ側接続部２９及びコンデンサＮ側接続部３０の断面図である。

ここで、電源ケーブルＰ側接続部２５の中心位置２５Ｐと電源ケーブルＮ側接続部２６の中心位置２６Ｐとの距離（つまり、電源ケーブルＰ側接続部２５と電源ケーブルＮ側接続部２６との中心間距離）をｄ１とする。また、パワーモジュールＰ側接続部２７の中心位置２７ＰとパワーモジュールＮ側接続部２８の中心位置２８Ｐとの距離（つまり、パワーモジュールＰ側接続部２７とパワーモジュールＮ側接続部２８との中心間距離）をｄ２とする。さらに、コンデンサＰ側接続部２９の中心位置２９ＰとコンデンサＮ側接続部３０の中心位置３０Ｐとの距離（つまり、コンデンサＰ側接続部２９とコンデンサＮ側接続部３０との中心間距離）をｄ３とする。この場合、本実施例では、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３に設定されている。このようにすれば、電流の周波数の高い部分（電流変化率の大きい部分）ほど正極側と負極側の接続部の中心間距離が小さくなって（正極側の接続部と負極側の接続部とが互いに近接して）、インダクタンスを低減することができる。

電源ケーブルＰ側接続部２５及び電源ケーブルＮ側接続部２６は断面が長方形を成しており、長辺の長さをＡ１とし、短辺の長さをＢ１とする。また、パワーモジュールＰ側接続部２７及びパワーモジュールＮ側接続部２８も断面が長方形を成しており、長辺の長さをＡ２とし、短辺の長さをＢ２とする。さらに、コンデンサＰ側接続部２９及びコンデンサＮ側接続部３０も断面が長方形を成しており、長辺の長さをＡ３とし、短辺の長さをＢ３とする。この場合、本実施例においては、各断面のアスペクト比（Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３）は（Ａ１／Ｂ１）＜（Ａ２／Ｂ２）＜（Ａ３／Ｂ３）に設定されている。このようにすれば、電流の高周波成分が流れる場所（電源ケーブルＰ側・Ｎ側接続部２５，２６）と、低周波成分が流れる場所（コンデンサＰ側・Ｎ側接続部２９，３０）と、高周波と低周波の間の中周波成分が流れる場所（パワーモジュールＰ側・Ｎ側接続部２７，２８）とに分けられ、発熱集中を抑制することができる。また、図４に示すように、断面アスペクト比が大きいほど、インダクタンスを低減することができる。

電源ケーブルＰ側接続部２５の断面積をＳ１ｐとし、電源ケーブルＮ側接続部２６の断面積をＳ１ｎとする。また、パワーモジュールＰ側接続部２７の断面積をＳ２ｐとし、パワーモジュールＮ側接続部２８の断面積をＳ２ｎとする。さらに、コンデンサＰ側接続部２９の断面積をＳ３ｐとし、コンデンサＮ側接続部３０の断面積をＳ３ｎとする。そして、パワーモジュールの数（本実施例では３）が相数Ｎ×並列数Ｍ個で、コンデンサの数（本実施例では１）がＬ個のとき、Ｓ１ｐ＞（Ｓ３ｐ×Ｌ）かつ（Ｓ２ｐ×Ｎ×Ｍ）＞（Ｓ３ｐ×Ｌ）かつＳ１ｎ＞（Ｓ３ｎ×Ｌ）かつ（Ｓ２ｎ×Ｎ×Ｍ）＞（Ｓ３ｎ×Ｌ）に設定されている。このようにすれば、ＤＣバスバー１３が、ＤＣバスバー１３各部の断面積を流れる電流実効値に応じた大きさになるので、ＤＣバスバー１３の重量を低減することができる。なお、本実施例では、（Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎ，Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎ）＞（Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎ）の関係を満たしている。

また、電源ケーブルＰ側接続部２５と電源ケーブルＮ側接続部２６との中心間距離ｄ１、パワーモジュールＰ側接続部２７とパワーモジュールＮ側接続部２８との中心間距離ｄ２、及びコンデンサＰ側接続部２９とコンデンサＮ側接続部３０との中心間距離ｄ３を、上記のようにｄ１＞ｄ２＞ｄ３の順に小さくすると、それに伴って、各接続部の断面積は、（Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎ）＞（Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎ）＞（Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎ）の順に小さくなる。また、この場合、パワーモジュールＰ側接続部２７とパワーモジュールＮ側接続部２８との対向面積は、電源ケーブルＰ側接続部２５と電源ケーブルＮ側接続部２６との対向面積よりも大きくなり、コンデンサＰ側接続部２９とコンデンサＮ側接続部３０との対向面積は、パワーモジュールＰ側接続部２７とパワーモジュールＮ側接続部２８との対向面積よりも大きくなる。

本実施例においては、Ｓ１ｐ＞Ｓ２ｐかつＳ１ｎ＞Ｓ２ｎに設定されている。これにより、パワーモジュール１５，１６，１７に流れる電流経路の細分化が可能であり、その結果、ＤＣバスバー１３の重量の低減を図ることができる。

次に、インダクタンスは中心間距離ｄ１，ｄ２，ｄ３が小さく、各断面のアスペクト比（Ａ１／Ｂ１，Ａ２／Ｂ２，Ａ３／Ｂ３）が大きいほど低減される。インバータ装置を動作させた場合に、問題となるサージ電圧の要因となるインダクタンスは、主にパワーモジュールとコンデンサの間のインダクタンスであるため、ｄ２，ｄ３を低減し、（Ａ２／Ｂ２），（Ａ３／Ｂ３）を大きくする必要があるが、電源ケーブルとパワーモジュール、コンデンサの間のインダクタンスは低減する必要がない。

一方、電流が流れることにより発生する発熱を低減するためには、流れる電流の実効値に応じて断面積を大きくする必要がある。電流実効値は電源ケーブルからパワーモジュール、パワーモジュール間、電源ケーブルからコンデンサの部分で大きく、パワーモジュールとコンデンサ間では小さいため、（Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎ，Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎ）＞（Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎ）とするのが良い。また、（Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎ）＞（Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎ）を満たしたままインダクタンスを低減するには、（Ａ２／Ｂ２）＜（Ａ３／Ｂ３）かつｄ２＞ｄ３とするのが良い。

本実施例によれば、ＤＣバスバー１３を、その各部に流れる電流の特徴に合った形状にできるので、ＤＣバスバー１３の重量を低減することが可能となる。

《実施例２》
図５は実施例２を示している。本実施例では、ＤＣバスバー１３が、複数のパワーモジュールと複数のコンデンサを接続可能な形状となっている。すなわち、正極側ＤＣバスバー１３Ａには、電源ケーブルＰ側接続部２５と、パワーモジュールＰ側接続部２７Ａ，２７Ｂと、コンデンサＰ側接続部２９Ａ，２９Ｂが設けられている。また、負極側ＤＣバスバー１３Ｂには、電源ケーブルＮ側接続部２６と、パワーモジュールＮ側接続部２８Ａ，２８Ｂと、コンデンサＮ側接続部３０Ａ，３０Ｂが設けられている。

このとき、ＤＣバスバー１３の断面（正極側ＤＣバスバー１３Ａの断面１３Ａ’と負極側ＤＣバスバー１３Ｂの断面１３Ｂ’）に流れる電流密度分布を図６に示す。電源ケーブル１８からパワーモジュール１５，１６，１７とコンデンサ１４に流れる電流は直流電流のため、図６（ａ）に示すように、電源ケーブルＰ側接続部２５及び電源ケーブルＮ側接続部２６においては、電流が最短距離に集中するものの、全体的には均一の電流密度分布となる。

一方、コンデンサ１４とパワーモジュール１５，１６，１７間に流れる電流は周波数が数１０ｋＨｚ〜数ＭＨｚと高いため、表皮効果と近接効果により、同図（ｂ）に示すように、正極側ＤＣバスバー１３Ａにおいては負極側ＤＣバスバー１３Ｂに近い側に、負極側ＤＣバスバー１３Ｂにおいては正極側ＤＣバスバー１３Ａに近い側に、それぞれ偏った電流密度分布となる。

また、パワーモジュール１５，１６，１７間の電流（つまり、正極側ＤＣバスバー１３ＡのうちパワーモジュールＰ側接続部２７Ａ，２７Ｂ間の部分を流れる電流、及び負極側ＤＣバスバー１３ＢのうちパワーモジュールＮ側接続部２８Ａ，２８Ｂ間の部分を流れる電流）の周波数も数１００Ｈｚ〜数１００ｋＨｚとやや高いため、表皮効果と近接効果による、同図（ｃ）に示すように、偏りが生じるが、本実施例では電流の集中を避けるために、電流の直流成分が流れる部分と交流成分が流れる部分をＤＣバスバー１３の構造を工夫することにより分離している。

また、本実施例においては、電源ケーブルＰ側接続部２５の断面積をＳ１ｐ、電源ケーブルＮ側接続部２６の断面積をＳ１ｎとし、正極側ＤＣバスバー１３ＡのうちパワーモジュールＰ側接続部２７Ａ，２７Ｂ間の部分の断面積をＳ４ｐ、負極側ＤＣバスバー１３ＢのうちパワーモジュールＮ側接続部２８Ａ，２８Ｂ間の部分の断面積をＳ４ｎとして、さらに、パワーモジュールの数が相数Ｎ×並列数Ｍ個のとき、Ｓ１ｐ＜（Ｓ４ｐ×Ｍ）かつＳ１ｎ＜（Ｓ４ｎ×Ｍ）になるよう設定されている。このようにすれば、パワーモジュール１５，１６，１７間を流れる電流の実効値に適したＤＣバスバー形状となるので、ＤＣバスバー１３の重量を低減することができる。

《実施例３》
図７は実施例３を示している。通常、ＤＣバスバー１３は導体の塊から作成され、このようなＤＣバスバー１３に、電源ケーブル接続部、パワーモジュール接続部及びコンデンサ接続部を形成するには複雑な工程を必要とする。

本実施例では、ＤＣバスバー１３が板状部材を折り曲げることによって、形成されている。すなわち、本実施例では、一定の板厚を有する導体板３１を折り重ねて正極側ＤＣバスバー１３Ａを形成するとともに、導体板３１と同じ板厚の導体板３２を折り重ねて負極側ＤＣバスバー１３Ｂを形成している。なお、正極側ＤＣバスバー１３Ａ及び負極側ＤＣバスバー１３Ｂにおいて、折り重ねた部分は面同士は電気的に接続されている。また、導体板３１の板厚はコンデンサＰ側接続部２９Ｃ，２９Ｄ，２９Ｅの厚みに等しく、導体板３２の板厚はコンデンサＮ側接続部３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅの厚みに等しくなっている。

正極側ＤＣバスバー１３Ａと負極側ＤＣバスバー１３Ｂとの間には、導体板３１，３２の板厚と同じ板厚の導体板３３，３４が挟持されている。そして、導体板３１，３３の上部には電源ケーブルＰ側接続部２５とパワーモジュールＰ側接続部２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅがそれぞれ設けられている。すなわち、電源ケーブルＰ側接続部２５として、導体板３１，３３の上縁の一部が上方へ向かって延設され、所定高さの所で逆Ｕ字型に折り曲げられた後、それらの先端部は折り重ねられた導体板３１の上部表面まで達している。また、パワーモジュールＰ側接続部２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅとして、導体板３１，３３の上縁の一部が上方へ向かって延設され、所定高さの所でＬ字型に折り曲げられた後、横方へ向かって所定の長さだけ延設されている。

また、導体板３２，３４の上部には、電源ケーブルＮ側接続部２６とパワーモジュールＮ側接続部２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅがそれぞれ設けられている。すなわち、電源ケーブルＮ側接続部２６として、導体板３２，３４の上縁の一部が上方へ向かって延設され、所定高さの所で逆Ｕ字型に折り曲げられた後、それらの先端部は折り重ねられた導体板３２の上部表面まで達している。また、パワーモジュールＮ側接続部２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅとして、導体板３２，３４の上縁の一部が上方へ向かって延設され、所定高さの所でＬ字型に折り曲げられた後、横方へ向かって所定の長さだけ延設されている。

導体板３１の下部には、コンデンサＰ側接続部２９Ｃ，２９Ｄ，２９Ｅがそれぞれ設けられている。すなわち、コンデンサＰ側接続部２９Ｃ，２９Ｄ，２９Ｅとして、導体板３１の下縁の一部が下方に向かって延設され、所定位置の所でＬ字型に折り曲げられた後、横方へ向かって所定の長さだけ延設されている。また、導体板３２の下部には、コンデンサＮ側接続部３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅがそれぞれ設けられている。すなわち、コンデンサＮ側接続部３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅとして、導体板３２の下縁の一部が下方に向かって延設され、所定位置の所でＬ字型に折り曲げられた後、横方へ向かって所定の長さだけ延設されている。

本実施例において、電源ケーブルＰ側・Ｎ側接続部２５，２６、パワーモジュールＰ側・Ｎ側接続部２７Ｃ〜２７Ｅ，２８Ｃ〜２８Ｅ、及びコンデンサＰ側・Ｎ側接続部２９Ｃ〜２９Ｅ，３０Ｃ〜３０Ｅについて、各断面の形状及び面積は実施例１の場合と同様に構成されている。

本実施例によれば、複数の導体板３１，３２を折り曲げることによって、ＤＣバスバー１３を形成することができ、ＤＣバスバー１３の製作が容易となる。

《実施例４》
図８は実施例４であり、３相のインバータ装置を示している。本実施例では、円環状冷却器４１が設けられ、この円環状冷却器４１の上面には、９個のパワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３が固定されている。また、円環状冷却器４１の下面には、９個のコンデンサ４２が固定されている。ここで、パワーモジュールは３並列に配置され、パワーモジュールＵ１，Ｕ２，Ｕ３はＵ相用、パワーモジュールＶ１，Ｖ２，Ｖ３はＶ相用、パワーモジュールＷ１，Ｗ２，Ｗ３はＷ相用である。

円環状冷却器４１の内周空間部には円環状のＤＣバスバー４３が配置され、このＤＣバスバー４３には、２個の電源ケーブル接続部４４と、９個のパワーモジュール接続部４５と、９個のコンデンサ接続部４６とが設けられている。そして、パワーモジュール接続部４５はパワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３に各々接続され、コンデンサ接続部４６はコンデンサ４２に各々接続されている。なお、電源ケーブル接続部４４、パワーモジュール接続部４５及びコンデンサ接続部４６は、それぞれ正極側（Ｐ側）と負極側（Ｎ側）とに分けられている。

本実施例において、ＤＣバスバー４３の円環部の縦断面積は電源ケーブルから供給される電流実効値と、各パワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１等の間に流れる電流の実効値により決定される。

また、本実施例において、電源ケーブル接続部４４、パワーモジュール接続部４５及びコンデンサ接続部４６について、各断面の形状及び面積は実施例１の場合と同様に構成されている。

本実施例によれば、各パワーモジュールＵ１，Ｖ１，Ｗ１等と複数のコンデンサ４２が円環状冷却器４１に沿って円周方向に均等に配置されているので、電流変化率の大きい部分のインダクタンスを低減することが可能となる。

《実施例５》
図９は実施例５を示しており、９相のインバータ装置に係るものである。本実施例では、ＤＣバスバー５１が円筒状を成し、このＤＣバスバー５１には、９個のパワーモジュール接続部５２、９個のコンデンサ接続部５３、及び２個の電源ケーブル接続部５４がそれぞれ設けられている。パワーモジュール接続部５２にはパワーモジュール（図示省略）が、コンデンサ接続部５３にはコンデンサ（図示省略）が、電源ケーブル接続部５４には電源ケーブル（図示省略）がそれぞれ接続される。

本実施例において、ＤＣバスバー５１の円筒部の縦断面積は、電源ケーブルから供給される電流実効値と、各パワーモジュール間に流れる電流の実効値により決定される。

また、本実施例において、電源ケーブル接続部５４、パワーモジュール接続部５２及びコンデンサ接続部５３について、各断面の形状及び面積は実施例１の場合と同様に構成されている。

本実施例によれば、パワーモジュール接続部５２及びコンデンサ接続部５３を、ＤＣバスバー５１に沿って円周方向に均等に配置することが可能となり、電流変化率の大きい部分のインダクタンスの低減を図ることができる。

《実施例６》
図１０は実施例６を示しており、３相のインバータ装置に係るものである。本実施例では、ＤＣバスバー６１がドーナツ状を成し、その外周部には１２個のパワーモジュール接続部６２が設けられ、内周部には９個のコンデンサ接続部６３が設けられている。また、ＤＣバスバー６１には、２個の電源ケーブル接続部６４が設けられている。なお、パワーモジュール接続部６２は、１２個のパワーモジュール（例えば、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４からなるパワーモジュール）に接続される。

本実施例において、電源ケーブル接続部６４、パワーモジュール接続部６２及びコンデンサ接続部６３について、各断面の形状及び面積は実施例１の場合と同様に構成されている。

また、本実施例において、扱う電力が同等の場合、コンデンサの数に比例してコンデンサ接続部６３の断面積は小さくなり、パワーモジュールの数に比例してパワーモジュール接続部６２の断面積は小さくなる。

《実施例７》
図１１は実施例７を示しており、６相のインバータ装置に係るものである。本実施例では、ＤＣバスバー７１が円盤状を成している。すなわち、ＤＣバスバー７１は円盤部分７１Ａを有し、その外周部には、６個のパワーモジュール接続部７２と、６個のコンデンサ接続部７３が設けられている。円盤部分７１Ａは上下２つに分かれており、一方のものは正極側（Ｐ側）で、他方のものは負極側（Ｎ側）である。また、ＤＣバスバー７１の中央部には、電源ケーブル接続部７４が設けられている。

本実施例では、図示していないパワーモジュール及びコンデンサへの電流供給のために、ＤＣバスバー７１上に中心部から放射線状に６本の凸部７５が設けられ、また、パワーモジュール間に電流を流すために円環状の凸部７６がＤＣバスバー７１の外周に沿って設けられている。

本実施例において、電源ケーブル接続部７４、パワーモジュール接続部７２及びコンデンサ接続部７３について、各断面の形状及び面積は実施例１の場合と同様に構成されている。

本実施例によれば、パワーモジュールとコンデンサの間に流れる高周波電流はＤＣバスバー７１の円盤部分７１Ａに流れ、Ｐ側・Ｎ側が対向した円盤部分ではあらゆる方向から見たインダクタンスは小さくなるため、サージ電圧をより低減することができる。

また、本実施例によれば、各パワーモジュール間の距離が最短になるので、ＤＣバスバー７１における各パワーモジュール間のインダクタンスを低減することができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、本発明のインバータ装置は、電気自動車だけでなく、直流電流から変換された交流電流で駆動される回転電機を有するものであれば、他の駆動機構にも適用可能である。

１０ インバータ装置
１１ バッテリ電源（直流電源）
１２ モータ（回転電機）
１３ ＤＣバスバー
１３Ａ 正極側ＤＣバスバー（第１のＤＣバスバー）
１３Ｂ 負極側ＤＣバスバー（第２のＤＣバスバー）
１４ コンデンサ
１５，１６，１７ パワーモジュール
１８，１９ 電源ケーブル
２５ 電源ケーブルＰ側接続部
２５Ｐ 中心位置
２６ 電源ケーブルＮ側接続部
２６Ｐ 中心位置
２７，２７Ａ〜２７Ｅ パワーモジュールＰ側接続部
２７Ｐ 中心位置
２８，２８Ａ〜２８Ｅ パワーモジュールＮ側接続部
２８Ｐ 中心位置
２９，２９Ａ〜２９Ｅ コンデンサＰ側接続部
２９Ｐ 中心位置
３０，３０Ａ〜３０Ｅ コンデンサＮ側接続部
３０Ｐ 中心位置
４１ 円環状冷却器
４２ コンデンサ
４３，５１，６１，７１ ＤＣバスバー
４４，５４，６４，７４ 電源ケーブル接続部
４５，５２，６２，７２ パワーモジュール接続部
４６，５３，６３，７３ コンデンサ接続部
Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３ パワーモジュール

Claims (11)

1. 直流電源と、交流電流で駆動される回転電機との間に配置され、
   前記直流電源から供給される直流電流を通す第１のＤＣバスバー及び第２のＤＣバスバーからなるＤＣバスバーと、
   前記ＤＣバスバーに接続されたコンデンサと、
   前記コンデンサに前記ＤＣバスバーを介して接続され、前記直流電流を交流電流に変換して出力するパワーモジュールとを備えたインバータ装置であって、
   前記コンデンサ又は前記パワーモジュールに接続された前記第１のＤＣバスバー及び前記第２のＤＣバスバーは、前記ＤＣバスバーに流れる電流の周波数の高さに基づいて、それぞれの中心位置が互いに近接するように配置されていることを特徴とするインバータ装置。
2. 前記第１のＤＣバスバー及び前記第２のＤＣバスバーは、前記ＤＣバスバーに流れる電流の周波数の高さに応じて、前記第１・第２のＤＣバスバーの互いの対向面積が広く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記第１のＤＣバスバー及び前記第２のＤＣバスバーは、前記ＤＣバスバーに流れる電流の周波数の高さに応じて、前記第１・第２のＤＣバスバーの断面積が小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
4. 直流電源と、交流電流で駆動される回転電機との間に配置され、
   前記直流電源から供給される直流電流を通す第１のＤＣバスバー及び第２のＤＣバスバーからなるＤＣバスバーと、
   前記ＤＣバスバーに接続されたコンデンサと、
   前記コンデンサに前記ＤＣバスバーを介して接続され、前記直流電流を交流電流に変換して出力するパワーモジュールとを備えたインバータ装置であって、
   前記第１のＤＣバスバーの中心位置と前記第２のＤＣバスバーの中心位置との距離を中心間距離とした場合、前記第１・第２のＤＣバスバーの前記コンデンサへの各接続部の中心間距離、又は前記第１・第２のＤＣバスバーの前記パワーモジュールへの各接続部の中心間距離は、前記ＤＣバスバーに流れる電流の周波数の高さに基づいて、前記第１・第２のＤＣバスバーの前記直流電源への各接続部の中心間距離よりも短いことを特徴とするインバータ装置。
5. 前記第１のＤＣバスバー及び前記第２のＤＣバスバーは電源ケーブルを介して前記直流電源に接続され、前記第１・第２のＤＣバスバーの前記電源ケーブルへの各接続部の中心間距離をｄ１、前記第１・第２のＤＣバスバーの前記パワーモジュールへの各接続部の中心間距離をｄ２、前記第１・第２のＤＣバスバーの前記コンデンサへの各接続部の中心間距離をｄ３としたとき、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３に設定されていることを特徴とする請求項１又は４に記載のインバータ装置。
6. 前記第１・第２のＤＣバスバーの前記電源ケーブルへの各接続部の断面形状、前記第１・第２のＤＣバスバーの前記パワーモジュールへの各接続部の断面形状、及び前記第１・第２のＤＣバスバーの前記コンデンサへの各接続部の断面形状は長方形を成し、各長辺の長さをＡ１，Ａ２，Ａ３とし、各短辺の長さをＢ１，Ｂ２，Ｂ３としたとき、（Ａ１／Ｂ１）＜（Ａ２／Ｂ２）＜（Ａ３／Ｂ３）に設定されていることを特徴とする請求項１，４，５のいずれか一項に記載のインバータ装置。
7. 前記第１・第２のＤＣバスバーの前記電源ケーブルへの各接続部の断面積をＳ１ｐ，Ｓ１ｎ、前記第１・第２のＤＣバスバーの前記パワーモジュールへの各接続部の断面積をＳ２ｐ，Ｓ２ｎ、及び前記第１・第２のＤＣバスバーの前記コンデンサへの各接続部の断面積をＳ３ｐ，Ｓ３ｎとし、前記パワーモジュールの数が相数Ｎ×並列数Ｍ個で、前記コンデンサの数がＬ個のとき、Ｓ１ｐ＞（Ｓ３ｐ×Ｌ）かつ（Ｓ２ｐ×Ｎ×Ｍ）＞（Ｓ３ｐ×Ｌ）かつＳ１ｎ＞（Ｓ３ｎ×Ｌ）かつ（Ｓ２ｎ×Ｎ×Ｍ）＞（Ｓ３ｎ×Ｌ）に設定されていることを特徴とする請求項１，４〜６のいずれか一項に記載のインバータ装置。
8. 前記ＤＣバスバーが円環状に形成され、その円環状のＤＣバスバーに沿って、前記パワーモジュール及び前記コンデンサがそれぞれ複数配置されることを特徴とする請求項１，４〜７のいずれか一項に記載のインバータ装置。
9. 前記ＤＣバスバーが円盤状に形成され、その円盤状のＤＣバスバーの外周に沿って、前記パワーモジュール及び前記コンデンサがそれぞれ複数配置されることを特徴とする請求項１，４〜７のいずれか一項に記載のインバータ装置。
10. 前記第１・第２のＤＣバスバーの前記電源ケーブルへの各接続部の断面積をＳ１ｐ，Ｓ１ｎ、及び各パワーモジュール間の前記第１・第２のＤＣバスバーの断面積をＳ４ｐ，Ｓ４ｎとし、前記パワーモジュールの数が相数Ｎ×並列数Ｍ個のとき、Ｓ１ｐ＜（Ｓ４ｐ×Ｍ）かつＳ１ｎ＜（Ｓ４ｎ×Ｍ）に設定されていることを特徴とする請求項１，４〜６のいずれか一項に記載のインバータ装置。
11. 前記第１・第２のＤＣバスバーの前記電源ケーブルへの各接続部の断面積をＳ１ｐ，Ｓ１ｎ、及び前記第１・第２のＤＣバスバーの前記パワーモジュールへの各接続部の断面積をＳ２ｐ，Ｓ２ｎとしたとき、Ｓ１ｐ＞Ｓ２ｐかつＳ１ｎ＞Ｓ２ｎに設定されていることを特徴とする請求項１，４〜６のいずれか一項に記載のインバータ装置。

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