JP5333275B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワー端子を有する複数の半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器と、上記パワー端子に接続されるバスバーとを備えた電力変換装置に関する。

内燃機関と電気モータの両方を駆動源として有するハイブリッド自動車や、その他、電気モータを駆動源として備えた自動車等では、直流電力と交流電力との間で双方向変換する大容量のインバータを必要とする。そのため、インバータを含む電力変換装置が種々開発されてきた。

電力変換装置は、ＩＧＢＴ素子等を内蔵した半導体モジュールを用いて構成するが、上記のごとく大容量であるため、発熱量も大きい。そのため、電力変換装置は、上記半導体モジュールを冷却する冷却器を組み込んで構成する。

従来、パワー端子が突設された複数の半導体モジュールと、積層配置された複数の冷却管により半導体モジュールを挟持して冷却する冷却器と、半導体モジュールのパワー端子に接合されるバスバーとを備えた電力変換装置が開示されている（特許文献１参照）。このような冷却器は、半導体モジュールを冷却管によって挟んだ状態で積層方向に圧縮され、半導体モジュールと冷却管との接触性を向上させている。

ところで、図１０に示す様に、特許文献１に記載されたバスバー１０１は、パワー端子１０２ａを挿通する複数の端子挿通部１０１ａを備えた板状の基部１０１ｂと、端子挿通部の周囲に形成され基部１０１ｂからパワー端子１０２ａの突出方向に沿って立設された立設部１０１ｃとを備えている。

電力変換装置においては複数の半導体モジュール１０２が冷却管１０３と交互に積層されるため、この立設部１０１ｃは、積層方向に並ぶ複数の半導体モジュール１０２のパワー端子１０２ａの配設ピッチと同ピッチで複数配設されている。そして、この立設部１０１ｃによってパワー端子１０２ａとバスバー１０１との接触面積を確保している。

特開２００５−１８５０６３号公報

しかしながら、冷却管１０３と半導体モジュール１０２を積層し圧縮する構成では、各半導体モジュール１０２及び各冷却管１０３の寸法誤差や、冷却管１０３の圧縮時における冷却器の変形量によって、バスバー１０１における立設部１０１ｃと接合するパワー端子１０２ａの配置箇所がずれてしまう恐れがある。

その結果、図１０に示す様にパワー端子１０２ａと立設部１０１ｃとが離れてしまったり、逆にパワー端子１０２ａと立設部１０１ｃとが近づきすぎてしまいパワー端子１０２ａが湾曲し、パワー端子１０２ａの先端が立設部１０１ｃと離れてしまったりすることがある。

バスバー１０１に形成された立設部１０１ｃは予め配設ピッチが固定されているため、全てのパワー端子１０２ａを立設部１０１ｃに接合させるためには、パワー端子１０２ａを強制的に立設部１０１ｃと密接させる必要が生じる。その場合、複数のパワー端子１０２ａと立設部１０１ｃとを同数の別部材の冶具によって両側から挟みこんで、両者を密接させる必要も生じる。パワー端子１０２ａと立設部１０１ｃとの離間距離は様々であるため、両者を別部材の治具によって密接させる工程は作業効率が悪いという問題があった。また、パワー端子１０２ａが湾曲してバスバー１０１の立設部１０１ｃと接合すると、パワー端子１０２ａと立設部１０１ｃは接合しているにも拘らずパワー端子１０２ａの先端が立設部１０１ｃと離間してしまい。接続信頼性を充分に得ることが困難となる恐れがあるという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡便かつ確実にパワー端子とバスバーとを接合することができる電力変換装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電力変換回路を構成するスイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュールと、複数の半導体モジュールを冷却するための複数の冷却管とを交互に積層配置してなると共に、複数の半導体モジュールを外部と電気的に接続するためのバスバーを備えた電力変換装置において、半導体モジュールは、バスバーと接合されるパワー端子を備え、バスバーは、支持板と、支持板上に重ねて配置されると共に支持板上をスライド移動可能なスライド板とを備え、支持板は、半導体モジュールと冷却管の積層方向に延びて形成された第１基部と、第１基部から突出し積層方向に並んで形成された複数の第１突出部と、第１突出部からパワー端子の突出方向と同方向に立設された第１立設部とを有し、スライド板は、支持板の第１基部と対向する第２基部と、第２基部から突出し積層方向に並んで形成された複数の第２突出部と、第２突出部からパワー端子の突出方向と同方向に立設した第２立設部とを有し、支持板の第１基部、第１突出部、及び第１立設部又はスライド板の第２基部、第２突出部、及び第２立設部は少なくとも一方が導体であり、パワー端子は、支持板の第１立設部とスライド板の第２立設部によって挟み込み接合されていることを特徴とする。

上記構成によれば、パワー端子を支持板の第１立設部とスライド板の第２立設部とで挟み込むため、パワー端子とバスバーと密接させることができる。これにより、従来のように、バスバーの立設部とパワー端子とを別部材の冶具によって両側から挟み込み密接させる必要がないため、簡便にバスバーの立設部とパワー端子を接合することができる。

請求項２に記載の発明は、パワー端子は第１端子と、第２端子を備え、支持板は、導体で構成された導体支持板部と、絶縁構造の絶縁支持板部を備え、支持板の第１基部、第１突出部、及び第１立設部は、導体支持板部を構成し導体で形成された第１導体基部、第１導体突出部、及び第１導体立設部と、絶縁支持板部を構成し絶縁構造の第１絶縁基部、第１絶縁突出部、及び第１絶縁立設部を含み、第１導体立設部と第１絶縁立設部とは積層方向に沿って並設され、スライド板は、導体で構成された導体スライド板部と、絶縁構造の絶縁スライド板部を備え、スライド板の第２基部、第２突出部、及び第２立設部は、導体スライド板部を構成し導体で形成された第２導体基部、第２導体突出部、及び第２導体立設部と、絶縁スライド板部を構成し絶縁構造の第２絶縁基部、第２絶縁突出部、及び第２絶縁立設部を含み、第２導体立設部と第２絶縁立設部とは並設され、支持板の導体支持板部とスライド板の絶縁スライド板部とは対向配置され、支持板の絶縁支持板部とスライド板の導体スライド板部とは対向配置され、第１端子は、支持板の第１導体立設部とスライド板の第２絶縁立設部とによって挟み込み接合され、第２端子は、支持板の第１絶縁立設部とスライド板の第２導体立設部とによって挟み込み接合されていることを特徴とする。

上記構成によれば、支持板は導体支持板部と絶縁支持板部とを備え、スライド板は導体支持板部と対向する絶縁スライド板部と、絶縁支持板部と対向する導体支持板部とを備えている。これにより、パワー端子の第１端子を支持板の第１導体立設部とスライド板の第２絶縁立設部とで挟み込み、第２端子をスライド板の第２導体立設部と支持板の第１絶縁立設部とで挟み込むことができる。この結果、支持板とスライド板の２つの部材でパワー端子とバスバーと密接させることができる。

請求項３に記載の発明は、パワー端子は第１端子と、第２端子を備え、支持板は、第１端子に接合される第１支持板と、第１支持板とは別体で形成され第２端子に接合される第２支持板を含み、スライド板は、第１端子に接合される第１スライド板と、第１スライド板とは別体で形成され第２端子に接合される第２スライド板を含み、第１基部、第１突出部、及び第１立設部は、第１支持板と第２支持板の各々に形成され、第２基部、第２突出部、及び第２立設部は、第１スライド板と第２スライド板の各々に形成され、第１支持板と第１スライド板とが重ねて配置され、第１端子は、第１支持板の第１立設部と第１スライド板の第２立設部とによって挟み込み接合され、第２支持板と第２スライド板とが重ねて配置され、第２端子は、第２支持板の第１立設部と第２スライド板の第２立設部とによって挟み込み接合されていることを特徴とする。

上記構成によれば、第１端子を第１支持板と第１スライド板とで挟持し、第２端子を第２支持板と第２スライド板とで挟持している。つまり、第１端子と第２端子をそれぞれ別体で形成された支持板とスライド板とで挟み込み接合している。そのため、パワー端子とバスバーとの密接を確保することができる。

請求項４に記載の発明は、第１支持板と第１スライド板は共に導体で構成され、第２支持板と第２スライド板も共に導体で構成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、第１端子を挟持する第１支持板と第１スライド板、及び第２端子を挟持する第２支持板と第２スライド板立設部が導体で構成されている。そのため、パワー端子を挟持する立設部の片側が絶縁体で構成されている場合と比較して、導通に有効なパワー端子と立設部との接触面積を大きく確保することができる。そのため、パワー端子と立設部との導通性を向上させることができる。

請求項５に記載の発明は、支持板の第１基部には、第１基部に電気的に接合された支持側配線部を収容する絶縁構造の支持側配線収容部が並設され、スライド板の基部には、絶縁構造のスライド側配線収容部が並設され、支持側配線収容部とスライド側配線収容部部とは重ねて配置され、支持板の支持側配線収容部には、スライド板のスライドをガイドする支持側ガイド部が形成され、スライド板のスライド側配線収容部には、支持側ガイド部と対向配置されスライド板のスライドをガイドするスライド側ガイド部が形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、スライド板を支持板上に重ねて配置した場合、スライド板は、スライド側ガイド部が支持側ガイド部の傾斜に沿って、パワー端子を挟み込む方向へスライド移動する。この結果、ガイド部が形成されていない場合と比べて、容易にスライド板をスライド移動させることができるため、パワー端子とバスバーとの密接を簡便に行うことができる。

請求項６に記載の発明は、半導体モジュールのパワー端子には、コンデンサが電気的に接続され、コンデンサは、積層方向と直交する方向に突出しパワー端子と接合されるコンデンサ端子を備え、コンデンサ端子は、パワー端子とともに支持板の第１立設部とスライド板の第２立設部とによって挟み込み接合されていることを特徴とする。

上記構成によれば、支持板の第１立設部とスライド板の第２立設部とによって、パワー端子と共にコンデンサ端子を挟み込み接合している。そのため、ケース内にコンデンサを配置した場合に、コンデンサとパワー端子とを電気的に接続する配線を別途用いる必要がない。

請求項７に記載の発明は、パワー端子は、支持板の第１立設部とスライド板の第２立設部とに挟持された状態で、第１立設部と第２立設部と溶接によって接合されていることを特徴とする。

上記構成によれば、パワー端子が挟持された状態で、パワー端子と立設部とを溶接している。つまり、挟み込み接合を行ったうえで、溶接によって接合しているため、パワー端子と立設部との接続信頼性を向上させることができる。

電力変換装置を示す底断面図 冷却器を示す底面図 半導体モジュールを示す斜視図 （Ａ）はＰバスバーを示す平面図、（Ｂ）はＰバスバーを示す側面図、（Ｃ）はＰバスバーを示す正面図 （Ａ）はＮバスバーを示す平面図、（Ｂ）はＮバスバーを示す側面図、（Ｃ）はＮバスバーを示す正面図 （Ａ）はＰバスバーと半導体モジュールとコンデンサ端子との接合状態を示す要部断面図（Ｂ）はＮバスバーと半導体モジュールとコンデンサ端子との接合状態を示す要部断面図 第２実施形態におけるバスバーの配置を示す平面図 （Ａ）は第２実施形態における第１支持板を示す平面図、（Ｂ）は同じく第１スライド板を示す平面図 （Ａ）は第２実施形態における第２支持板を示す平面図、（Ｂ）は同じく第２スライド板を示す平面図 従来構造におけるバスバーとパワー端子の接合を示す側面図

［第１実施形態］
本発明を適用した一実施形態の電力変換装置１について、図１〜図６に基づいて説明する。

図１に示す様に、本実施形態の電力変換装置１は、半導体モジュール２と、半導体モジュール２を冷却する冷却器３と、半導体モジュール２に接続されるバスバー４、スナバコンデンサ７、及び図示しない平滑コンデンサとをケース８内に収容し構成されている。

半導体モジュール２、冷却器３、及びバスバー４を収容するケース８は、内部空間を有した箱体であり、アルミ等の金属をダイカスト成形して形成される。

冷却器３は、図２に示す様に半導体モジュール２をその主面と当接しつつ挟持する複数の冷却管３１を備えている。冷却管３１は扁平四角形状に形成され、所定の間隔を有して積層されている。また、積層された複数の冷却管３１の長手方向両端には、冷却管３１同士を繋ぐ連結部３２が形成されており、冷却管３１及び連結部３２の内部には冷却水が流通する。また、冷却管３１の積層方向の端部であって、冷却管３１の長手方向両端には、ケース８外部から冷却管３１に冷却水を供給するための供給管３３と、冷却管３１から冷却水を排出するための排出管３４がそれぞれ接続されている。供給管３３及び排出管３４は円筒状に形成されており、その端部をケース８外側に突出するようにして、ケース８に収容されている。

所定の間隔を有して積層された冷却管３１の間には、複数の半導体モジュール２が配設されている。つまり、半導体モジュール２と冷却管３１とは交互に積層配置されている。本実施形態では６個の半導体モジュール２が一列で配設されている。

冷却器３における供給管３３及び排出管３４と積層方向に反対側の端部にはバネ部材９が設けられている。冷却器３は冷却管３１の間に半導体モジュール２を挟んだ状態で積層方向に圧縮されバネ部材９により積層方向に付勢されている。

図３に示すように、半導体モジュール２は、電力変換回路を構成する図示しないスイッチング素子を内蔵した扁平四角形状の本体部２１と、本体部２１から突出した２本のパワー端子２２（以下、Ｐ端子２２１（第１端子）、Ｎ端子２２２（第２端子）ともいう）と、パワー端子２２の突出方向と反対方向から突出した信号端子２３とを備えている。Ｐ端子２２１とＮ端子２２２とは所定距離離間して形成され、それぞれにバスバー４が接続されている。また、半導体モジュール２は本体部２１の主面両面に放熱板２４を設けている。半導体モジュール２２は、スイッチング素子とパワー端子２２及び信号端子２３とが電気的に接続されているとともに、これらの端子２２，２３がモールド成形されている。以下、冷却管３１及び半導体モジュール２が積層された積層方向をＸ方向ともいい、積層方向と直交する直交方向をＹ方向ともいう。

半導体モジュール２に接続されるバスバー４は、Ｐ端子２２１と電気的に接合されるＰバスバー５（支持板）と、Ｎ端子２２２と電気的に接合されるＮバスバー６（スライド板）とを備えている。Ｎバスバー６はＰバスバー５上に重ねて配置されケース８にネジで螺合されている。

また、図１に示すように、Ｎバスバー６上にはスナバコンデンサ７が配設されている。スナバコンデンサ７は、半導体モジュール２のＰ端子２２１及びＮ端子２２２と接合される２本のコンデンサ端子７１を備え、半導体モジュール２のパワー端子２２とともにバスバー４に電気的に接続されている。コンデンサ端子７１は、スナバコンデンサ７の端部からＹ方向の両側に突出して形成されている。

本実施形態の特徴的構造について説明する。

まず、Ｐバスバー５について説明する。

Ｐバスバー５は図４（Ａ）に示すように、導体で構成された導体支持板部５１と、絶縁体で構成された絶縁支持板部５２と、支持側配線収容部５３とから構成されている。

支持側配線収容部５３は絶縁材料を用いて板状に形成され、導体で形成された支持側配線部５３１が埋設されている。支持側配線部５３１は、支持側配線収容部５３のＸ方向端部から突出し、出力用端子５３２を形成している。支持側配線収容部５３におけるＸ方向において出力用端子５３２とは反対側の端部近傍には、Ｐバスバー５とＮバスバー６との位置決め用の支持側ガイド部５３３が形成されている。支持側ガイド部５３３は、図４（Ｂ）に示すように、支持側配線収容部５３の主面からパワー端子２２の突出方向に傾斜して突設され、ガイド用の傾斜面を有している。また、支持側配線収容部５３にはネジを挿通する支持側挿通孔５３４が形成されている。支持側挿通孔５３４は、支持側配線部５３１が埋設された部位を避けて形成されている。

支持側配線収容部５３のＹ方向の端部には導体支持板部５１が連続して形成されている。導体支持板部５１は、第１導体基部５１１と、複数の第１導体突出部５１２と、複数の第１導体立設部５１３とを備えている。第１導体基部５１１、第１導体突出部５１２、第１導体立設部５１３、及び支持側配線部５３１は導体で一体に形成され、板状をなしている。

第１導体基部５１１はＸ方向に延びて形成されている。具体的には、支持側配線収容部５３のＸ方向の略全体に亘って形成され、支持側配線部５３１と連続して形成されている。第１導体突出部５１２は、第１導体基部５１１からＹ方向に複数突出し櫛歯状に形成され、それぞれが所定距離離間して並設されている。第１導体立設部５１３は、第１導体突出部５１２からパワー端子２２の突出方向と同方向に立設されＰ端子２２１と接合されている。また、第１導体立設部５１３は、第１導体突出部５１２の縁に沿って第１導体突出部５１２の基端から先端に亘って形成されている。所定距離離間して形成された第１導体突出部５１２と、第１導体突出部５１２と対向する第１導体立設部５１３との間には、Ｐ端子２２１を挿通するＰ端子挿通部５１４が形成されている。

導体支持板部５１には絶縁支持板部５２が並設されている。絶縁支持板部５２は、導体支持板５１部と同形状に形成された、第１絶縁基部５２１、複数の第１絶縁突出部５２２と、複数の第１絶縁立設部５２３とを備えている。第１絶縁基部５２１、第１絶縁突出部５２２、及び第１絶縁立設部５２３は板状の絶縁材料で一体に形成されている。第１絶縁基部５２１は、導体支持板部５１の第１導体突出部５１２と一体に形成され、積層方向に延設されている。第１絶縁突出部５２２は、第１絶縁基部５２１からＹ方向に複数突出し櫛歯状に並んで形成されている。第１絶縁立設部５２３は、第１絶縁突出部５２２からパワー端子２２の突出方向と同方向に立設されＮ端子２２２を支持している。第１絶縁突出部５２２と第１絶縁突出部５２２に対向する第１絶縁立設部５２３との間にはＮ端子２２２を挿通するＮ端子挿通部５２４が形成されている。

絶縁支持板部５２の第１絶縁突出部５２２及び第１絶縁立設部５２３は、積層方向において導体支持板部５１の第１導体突出部５１２及び第１導体立設部５１３と同間隔で同数形成されている。また、図４（Ｃ）に示すように、第１導体立設部５１３は、第１絶縁立設部５２３よりもパワー端子２２の突出方向に突出して形成されている。

次に、Ｎバスバー６について説明する。

Ｎバスバー６は、Ｐバスバー５上に重ねて配設されるとともに、Ｐバスバー５上でスライド移動可能になっている。Ｎバスバー６は、図５（Ａ）に示すように、導体スライド板部６１、絶縁スライド板部６２、スライド側配線収容部６３とから構成されている。Ｎバスバー６の導体スライド板部６１、絶縁スライド板部６２、及びスライド側配線収容部６３は、Ｐバスバー５の絶縁支持板部５２、導体支持板部５１、及び支持側配線収容部５３とそれぞれ対向している。導体スライド板部６１はＰバスバー５の絶縁支持板部５２と略同形状に形成され、絶縁スライド板部６２は、Ｐバスバー５の導体支持板部５１と略同形状に形成されている。

具体的には、スライド側配線収容部６３は板状の絶縁材料を用いて形成され、導体で形成されたスライド側配線部６３１が埋設されている。スライド側配線部６３１は、スライド側配線収容部６３のＸ方向端部から突出し出力用端子６３２を形成している。

また、スライド側配線収容部６３には、Ｐバスバー５とＮバスバー６の位置決め用のスライド側ガイド部６３３が形成されている。スライド側ガイド部６３３は、スライド側配線収容部６３において出力用端子６３２とはＸ方向の反対側の端部に形成されている。スライド側ガイド部６３３は、図５（Ｂ）に示すように、支持側ガイド部５３３の傾斜面に沿った傾斜面を有し、断面三角形状に形成されている。また、スライド側配線収容部６３には、支持側配線収容部５３に形成された支持側挿通孔５３４と対向するスライド側挿通孔６３４が形成されている。スライド側挿通孔６３４は、スライド側配線部６３１が埋設された部位を避けて形成されている。

スライド側配線収容部６３のＹ方向の端部には絶縁スライド板部６２が連続して形成されている。絶縁スライド板部６２は、第２絶縁基部６２１と、複数の第２絶縁突出部６２２と、複数の第２絶縁立設部６２３とを備えている。第２絶縁基部６２１、第２絶縁突出部６２２、第２絶縁立設部６２３とは板状の絶縁材料によって形成されている。

第２絶縁基部６２１は、Ｘ方向に延びて形成されている。具体的には、スライド側配線収容部６３のＸ方向の略全体に亘って形成されている。第２絶縁突出部６２２は、第２絶縁基部６２１からＹ方向に複数突出し櫛歯状に並んで形成され、それぞれが所定距離離間して並設されている。第２絶縁立設部６２３は、第２絶縁突出部６２２からパワー端子２２の突出方向と同方向に立設され、Ｐ端子２２１を支持している。また、第２絶縁立設部６２３は第２絶縁突出部６２２の基端から先端に亘って形成されている。所定距離離間して形成された第２絶縁突出部６２２と、第２絶縁突出部６２２に対向する第２絶縁立設部６２３との間には、Ｐ端子２２１を挿通するＰ端子挿通部６２４が形成されている。そして、Ｎバスバー６がＰバスバー５上に重ねて配置された状態では、Ｐ端子挿通部６２４には、Ｐ端子２２１と共にＰバスバー５の第１導体立設部５１３が収容されている。第２絶縁基部６２１及び第２絶縁突出部６２２の内部には、スライド側配線部６３１と一体に形成され導体で形成された配線部６４が埋設されている。

絶縁スライド板部６２には導体スライド部６１が並設されている。導体スライド板部６１は、絶縁スライド板部６２と同形状に形成され、第２導体基部６１１と、複数の第２導体突出部６１２と、複数の第２導体立設部６１３とを備えている。第２導体基部６１１、第２導体突出部６１２、及び第２導体立設部６１３は板状の導体で一体に形成されている。第２導体基部６１１は配線部６４と連続して形成されるとともに第２絶縁突出部６２２と一体に形成され、積層方向に延設されている。第２導体突出部６１２は、第２導体基部６１１からＹ方向に複数突出し櫛歯状に並んで形成されている。第２導体立設部６１３は、第２導体突出部６１２からパワー端子２２の突出方向と同方向に立設されている。

第２導体突出部６１２及び第２導体立設部６１３は、Ｘ方向において第２絶縁突出部６２２及び第２絶縁立設部６２３と同間隔で形成されている。第２導体突出部６１２と第２導体立設部６１３との間には、Ｎ端子２２２を挿通するＮ端子挿通部６１４が形成されている。そして、Ｎバスバー６がＰバスバー５上に重ねて配置された状態では、Ｎ端子挿通部６１４には、Ｎ端子２２２とＰバスバー６の第１絶縁立設部５２３が収容される。

また、図５（Ｃ）に示すように第２導体立設部６１３は、側面視で第２絶縁立設部６２３よりもパワー端子２２の突出方向に突出して形成されている。

また、図１に示すように、Ｎバスバー６の第２導体基部６１１の上であって、第２絶縁立設部６２３と第２導体立設部６１３の間にはスナバコンデンサ７が配置されている。スナバコンデンサ７は２つのコンデンサ端子７１を有しており、この２つのコンデンサ端子７１はＹ方向において互いに反対側に延出して形成されている。一方のコンデンサ端子７１はＰ端子２２１と第２絶縁立設部６２３との間に配置されている。他方のコンデンサ端子７１はＮ端子２２２と第２導体立設部６１３との間に配置されている。そして、Ｐ端子２２１とコンデンサ端子７１とが、Ｎバスバー６における第２絶縁立設部６２３及びＰバスバー５における第１導体立設部５１３によって挟持されている。また、Ｎ端子２２２とコンデンサ端子７１とが、Ｎバスバー６における第２導体立設部６１３及びＰバスバー５における第１絶縁立設部５２３によって挟持されている。その結果、Ｎバスバー６に対しては、コンデンサ端子７１は第２導体立設部６１３と直接電気的に接続され、Ｎ端子２２２はコンデンサ端子７１を介して第２導体立設部６１３と電気的に接続されている。また、Ｐバスバー５に対しては、コンデンサ端子７１はＰ端子２２１を介して第１導体立設部５１３と直接電気的に接続され、Ｐ端子２２１直接第１導体立設部５１３と電気的に接続されている。

次に、このようなＰバスバー５及びＮバスバー６と半導体モジュール２のパワー端子２２（Ｐ端子２２１、Ｎ端子２２２）とを接合する工程について説明する。

バスバー４を接合する前段階においては、半導体モジュール２が冷却管３１の間に配置され、冷却器３が積層方向に圧縮され、バネ部材９で固定される。この状態で、図６に示すように、冷却器３に配置された半導体モジュール２に対しＰバスバー５を配置する。具体的には、導体支持板部５１のＰ端子挿通部５１４に半導体モジュール２のＰ端子２２１を挿通し、絶縁支持板部５２のＮ端子挿通部５２４に半導体モジュール２のＮ端子２２２を挿通する。そして、Ｐバスバー５の上からＮバスバー６を重ねて配置する。具体的には、絶縁スライド板部６２のＰ端子挿通部６２４に半導体モジュール２のＰ端子２２１を挿通し、導体スライド板部６１のＮ端子挿通部６１４に半導体モジュール２のＮ端子２２２を挿通する。これにより、Ｐ端子２２１は、Ｐバスバー５における導体支持板部５１の第１導体立設部５１３と、Ｎバスバー６における絶縁スライド板部６２の第２絶縁立設部６２３との間に配設される。一方、Ｎ端子２２２は、Ｎバスバー６における導体スライド板部６１の第２導体立設部６１３とＰバスバー５における絶縁支持板部５２の第１絶縁立設部５２３との間に配設される。

Ｎバスバー６上であって、第２導体立設部６１３と第２絶縁立設部６２３との間にスナバコンデンサ７を配置する。このとき、スナバコンデンサ７の２つのコンデンサ端子７１は、一方がＰ端子２２１と第２絶縁立設部６２３との間に配置され、他方がＮ端子２２２と第２導体立設部６１３との間に配置される。なお、この状態では、第１導体立設部５１３と第２絶縁立設部６２３との間でＰ端子２２１とコンデンサ端子７１は離間しており、第１絶縁立設部５２３と第２導体立設部６１３との間でＮ端子２２２とコンデンサ端子７１は離間している。また、支持側配線収容部５３とスライド側配線収容部６３も僅かに離間している。

そして、Ｐバスバー５における支持側配線収容部５３の支持側ガイド部５３３とＮバスバー６におけるスライド側配線収容部６３のスライド側ガイド部６３３との傾斜に沿って、Ｎバスバー６をスライド移動させる。そして、支持側配線収容部５３とスライド側配線収容部６３とが面接触し、支持側配線収容部５３の支持側挿通孔５３４と、スライド側配線収容部６３のスライド側挿通孔６３４とが同心円上に位置したところで、ネジを挿通し、Ｐバスバー５とＮバスバー６とをケース８に対して共締め固定する。これにより、図６（Ａ）に示すように、Ｐ端子２２１及びコンデンサ端子７１は、導体支持板部５１の第１導体立設部５１３と絶縁スライド板部６２の第２絶縁立設部６２３によって挟持される。また、図６（Ｂ）に示すように、Ｎ端子２２２及びコンデンサ端子７１は、導体スライド板部６１の第２導体立設部６１３と絶縁支持板部５２の第１絶縁立設部５２３によって挟持される。なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）中のスナバコンデンサ７の本体部分は便宜上省略している。

その結果、２本のパワー端子２２及びコンデンサ端子７１は、Ｐバスバー５の立設部（第１導体立設部５１３，第１絶縁立設部５２３）と、Ｎバスバー６の立設部（第２導体立設部６１３，第２絶縁立設部６２３）によって挟み込み接合される。

そして、パワー端子２２及びコンデンサ端子７１が挟持された状態で、第１導体立設部５１３、Ｐ端子２２１、及びコンデンサ端子７１の各先端を溶接し、第２導体立設部６１３、Ｎ端子２２２、及びコンデンサ端子７１の各先端を溶接する。これにより、バスバー４のパワー端子２２への接合工程が完了する。

ここで、寸法誤差や冷却器３の圧縮による変形の度合いにより冷却器３の圧縮後における半導体モジュール２のＰ端子２２１及びＮ端子２２２の位置は必ずしも設計通りにはならない。そのため、冷却器３に固定された半導体モジュール２に対しＰバスバー５及びＮバスバー６を配置した際には、Ｐバスバー５における第１導体立設部５１３、Ｐ端子２２１、コンデンサ端子７１、並びにＮバスバー６における第２絶縁立設部６２３間の接離状態、及びＰバスバー５における第１絶縁立設部５２３、Ｎ端子２２２、コンデンサ端子７１、並びにＮバスバー６における第２導体立設部６１３間の接離状態は積層方向（Ｘ方向）に並んだそれぞれで異なる。しかし、Ｎバスバー６をスライド移動させることで、Ｎバスバー６の第２導体立設部６１３がＰバスバー５の第１絶縁立設部５２３に接近するとともに、Ｎバスバー６の第２絶縁立設部６２３がＰバスバー５の第１導体立設部５１３に接近する。そして、積層方向に並んだ全てのコンデンサ端子７１、Ｐ端子２２１並びにＮ端子２２２が２つの立設部５１３、６２３、５２３、６１３によって一度に挟持される。その結果、これらの立設部５１３、６２３、５２３、６１３に沿ってＰ端子２２１並びにＮ端子２２２が直立状態となり、第１導体立設部５１３とＰ端子２２１とコンデンサ端子７１、及び第２導体立設部６１３とＮ端子２２２とコンデンサ端子７１とが確実に面接触し、電気的接続が確保される。

次に本実施形態の作用効果について説明する。

上記構成によれば、半導体モジュール２のＰ端子２２１をＰバスバー５の第１導体立設部５１３とＮバスバー６の第２絶縁立設部６２３とで挟み込み、Ｎ端子２２２をＮバスバー６の第２導体立設部６１３とＰバスバー５の第１絶縁立設部５２３とで挟み込むため、パワー端子２２とバスバー４と密接させることができる。これにより、従来のように、バスバーの立設部とパワー端子とを別部材の冶具によって両側から挟み込み密接させる必要がないため、簡便にバスバーの立設部とパワー端子を接合することができる。

また、Ｐバスバー５の第１導体基部５１１には支持側配線収容部５３が並設され、Ｎバスバー６の第２絶縁基部５２１にはスライド側配線収容部６３が並設されている。この両収容部（支持側配線収容部５３，スライド側配線収容部６３）にはＮバスバー６のスライド移動をガイドする支持側ガイド部５３３及びスライド側ガイド部６３３が形成されている。そのため、Ｎバスバー６をＰバスバー５上に重ねて配置した場合、Ｎバスバー６は、スライド側ガイド部６３３と支持側ガイド部５３３の傾斜によりパワー端子２２を挟み込む方向へスライド移動する。この結果、ガイドが形成されていない場合と比べて、容易にＮバスバー６をスライド移動させることができ、パワー端子２２とバスバー４との密接を簡便に行うことができる。

また、各立設部５１３、６２３、５２３、６１３によって、パワー端子２２と共にコンデンサ端子７１を挟み込み接合している。コンデンサ７をケース８内の別の箇所に配置した場合には、コンデンサ７とバスバー５，６とを電気的に接続する部位を別途設ける必要が生じる。これに対し本実施形態では、Ｎバスバー６の第２導体立設部６１３と第２絶縁立設部６２３との間にコンデンサ７を配置し、コンデンサ端子７１を各立設部５１３、６２３、５２３、６１３によって挟み込み接合している。そのため、コンデンサ７とバスバー５，６とを電気的に接合する部位を別途設ける必要がないとともにケース８内でコンデンサ７を配置するスペースを確保する必要もない。

また、各立設部５１３、６２３、５２３、６１３によってパワー端子２２が挟持された状態で、パワー端子２２と立設部（第１導体立設部５１３、第２導体立設部６１３）とを溶接している。つまり、挟み込み接合を行ったうえで、溶接によって接合しているため、パワー端子２２と立設部（第１導体立設部５１３、第２導体立設部６１３）との接続信頼性を向上させることができる。
［第２実施形態］
第２実施形態を含む以下の実施形態においては、既に説明した実施形態の構成と同一構成又は相当する構成については、同一番号を付しその重複説明を省略する。

第２実施形態で第１実施形態と異なる点は、第１実施形態ではＰバスバー５を一部材、Ｎバスバー６を一部材で構成していたのに対し、第２実施形態ではＰバスバー５及びＮバスバー６を、それぞれ別体で形成し、Ｐバスバー５を２部材、Ｎバスバー６を２部材で構成している点である。

図７に示すように、Ｐバスバー５は、第１支持板１５１と第１スライド板１６１とを備えている。Ｎバスバー６は、第２支持板１５２と、第２スライド板１６２とを備えている。Ｐバスバー５（第１支持板１５１、第１スライド板１６１）とＮバスバー６（第２支持板１５２、第２スライド板１６２）は絶縁を確保するためにＹ方向の所定距離間して配置されている。

Ｐ端子２２１は、Ｐバスバー５を構成する第１支持板１５１と第１スライド板１６１とによって挟み込み接合されている。第１スライド板１６１は、第１支持板１５１上に重ねて配置されると共に第１支持板１５１上をスライド移動されるようになっている。Ｎ端子２２２は、Ｎバスバー６を構成する第２支持板１５２と第２スライド板１６２とによって挟み込み接合されている。第２スライド板１６２は、第２支持板１５２上に重ねて配置されると共に第２支持板１５２上をスライド移動されるようになっている。

Ｐバスバー５を構成する第１支持板１５１と第１スライド板１６１について、図８を用いて説明する。

第１支持板１５１は導体で形成され、第１支持板１５１は、図８（Ａ）に示すように、第１導体基部５１１ａ、第１導体突出部５１２ａ、及び第１導体立設部５１３ａを備えている。第１導体突出部５１２ａと第１導体立設部５１３ａとの間にはＰ端子２２１を挿通するＰ端子挿通部５１４ａが形成されている。また、第１支持板１５１には、支持側配線収容部５３ａが並設され、支持側配線収容部５３ａには、第１支持板１５１に電気的に接続された支持側配線部５３１ａを収容されている。支持側配線収容部５３ａには、さらに支持側ガイド部５３３ａ、支持側挿通孔５３４ａ、出力用端子５３２ａが形成されている。第１支持板１５１は第１実施形態における導体支持板部５１に相当する構成であるため各部位の具体的な説明は省略する。

また、第１スライド板１６１も導体で形成され、第１支持板１５１と対向して配置されている。第１スライド板１６１は、図８（Ｂ）に示すように、第２導体基部６１１ａ、第２導体突出部６１２ａ、及び第２導体立設部６１３ａを備えている。第２導体突出部６１２ａと第２導体立設部６１３との間には、Ｐ端子２２１を挿通するＰ端子挿通部６１４ａが形成されている。また、第１スライド板１６１にはスライド側配線収容部６３ａが並設され、スライド側配線収容部６３ａには第１スライド板１６１に電気的に接続されたスライド側配線部６３１ａが収容されている。スライド側配線収容部６３ａには、さらにスライド側ガイド部６３３ａ、スライド側挿通孔６３４ａ、出力用端子６３２ａが形成されている。第１スライド板１６１は第１実施形態における導体スライド板部６１に相当する構成であるため各部位の具体的な説明は省略する。

次に、Ｎバスバー６を構成する第２支持板１５２と第２スライド板１６２について図９を用いて説明する。

第２支持板１５２は、導体で形成され、図９（Ａ）に示す様に、第１導体基部５１１ｂ、第１支持板１５１に向かって突出した第１導体突出部５１２ｂ、及び第１導体立設部５１３ｂを備えている。第１導体突出部５１２ｂと第１導体立設部５１３ｂとの間にはＮ端子２２２を挿通するＮ端子挿通部５１４ｂが形成されている。また、第２支持板１５２には支持側配線収容部５３ｂが並設され、支持側配線収容部５３ｂは、第２支持板１５２に電気的に接続された支持側配線部５３１ｂを収容した支持側配線収容部５３ｂが並設されている。支持側配線収容部５３ｂには、さらに支持側ガイド部５３３ｂ、支持側挿通孔５３４ｂ、出力用端子５３２ｂが形成されている。第２支持板１５２は第１実施形態における導体支持板部１５１に相当する構成であるため各部位の具体的な説明は省略する。

第２スライド板１６２も導体で形成され、第２支持板１５２と対向して配置されている。図９（Ｂ）に示すように、第２スライド板１６２は、第２導体基部６１１ｂ、第１スライド板１６１に向かって突出した第２導体突出部６１２ｂ、及び第２導体立設部６１３ｂを備えている。第２導体突出部６１２ｂと第２導体立設部６１３ｂとの間にはＮ端子２２２を挿通するＮ端子挿通部６１４ｂが形成されている。また第２スライド板１６２には、スライド側配線収容部６３ｂが並設され、スライド側配線収容部６３ｂには、第２スライド板１６２に電気的に接続されたスライド側配線部６３１ｂを収容されている。スライド側配線収容部６３ｂには、さらにスライド側ガイド部６３３ｂ、スライド側挿通孔６３４ｂ、出力用端子６３２ｂが形成されている。第２スライド板１６２は第１実施形態における導体スライド板部６１に相当する構成であるため各部位の具体的な説明は省略する。

このように形成されたＰバスバー５及びＮバスバー６をパワー端子２２に接合する場合には、図７に示すように、Ｐバスバー５を構成する第１支持板１５１に対し第１スライド板１６１を重ねてスライドさせる。そして、第１支持板１５１の第１導体立設部５１３ａと第１スライド板１６１の第２導体立設部６１３ａによってＰ端子２２１を挟み込み結合する。次に、Ｎバスバー６を構成する第２支持板１５２に対し第２スライド板１６２を重ねてスライドさせる。そして、第２支持板１５２の第１導体立設部５１３ｂと第２スライド板１６２の第２導体立設部６１３ｂによってＮ端子２２２を挟み込み接合する。その後、第１導体立設部５１３ａ、Ｐ端子２２１、及び第２導体立設部６１３ａを溶接し、第１導体立設部５１３ｂ、Ｎ端子２２２、及び第２導体立設部６１３ｂを溶接する。

次に第２実施形態における作用効果について説明する。

上記構成によれば、Ｐバスバー５を第１支持板１５１と第１スライド板１６１の２つの板材で構成し、Ｎバスバー６を第２支持板１５２と第２スライド板１６２の２つの板材で構成している。そのため、半導体モジュール２のＰ端子２２１をＰバスバー５の第１支持板１５１と第１スライド板１６１で、Ｎ端子２２２をＮバスバー６の第２支持板１５２と第２スライド板１６２で、それぞれ挟持することができる。その結果、立設部５１３ａ、６１３ａ、５１３ｂ、６１３ｂによって同時に挟持される端子の数が減るため、スライド時に少ない荷重で支持板１５１，１５２とスライド板１６１，１６２とを組み付けることができる。

また、第１支持板１５１と第１スライド板１６１は共に導体で構成され、第２支持板１５２と第２スライド板１６２も共に導体で構成されている。すなわち、パワー端子２２を挟持する各立設部が導体で構成されている。そのため、パワー端子２２を挟持する立設部の片側が絶縁体で構成されている場合と比較して、導通に有効なパワー端子２２と立設部との接触面積を大きく確保することができる。そのため、パワー端子２２と立設部との導通性を向上させることができる。

［他の実施形態］
・第１実施形態では、Ｐバスバー５上でＮバスバー６をスライド移動させ、パワー端子２２を挟持していたが、このような態様でなくてもよい。例えば、Ｐバスバー５とＰ端子２２１とが電気的に接続され、Ｎバスバー６とＮ端子２２２とが電気的に接続されていれば、Ｎバスバー６上でＰバスバー５をスライド移動させる態様としてもよい。

・第１実施形態では、Ｎバスバー６上にコンデンサ７を配置し、パワー端子２２と共にコンデンサ端子７１を挟み込み接合していたが、コンデンサ７は配置しなくてもよい。

・第２実施形態では、Ｐバスバー５の第１支持板１５１と第１スライド板１６１とを共に導体で構成し、Ｎバスバー６の第２支持板１５２と第２スライド板１６２とを共に導体で構成したが、このような態様としなくてもよい。例えば、第１支持板１５１と第１スライド板１６１のどちらか一方を導体で形成し、第２支持板１５２と第２スライド板１６２のどちらか一方を導体で形成すれば、パワー端子２２とＰバスバー５、Ｎバスバー６とを電気的に接続することができる。

・上記各実施形態では、半導体モジュールを一列に並べて配置したが、複数列に並べて構成してもよい。

・上記各実施形態において、配線収容部５３、５３ａ、５３ｂ、６３、６３ａ、６３ｂを省略し、基部、突出部、立設部のみでＰバスバー５、Ｎバスバー６を構成してもよい。

１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
２２ パワー端子
３１ 冷却管
４ バスバー
５ Ｐバスバー（支持板）
５１１ 第１導体基部（第１基部）
５１２ 第１導体突出部（第１突出部）
５１３ 第１導体立設部（第１立設部）
５２１ 第１絶縁基部（第１基部）
５２２ 第１絶縁突出部（第１突出部）
５２３ 第１絶縁立設部（第１立設部）
６ Ｎバスバー（スライド板）
６１１ 第２導体基部（第２基部）
６１２ 第２導体突出部（第２突出部）
６１３ 第２導体立設部（第２立設部）
６２１ 第２絶縁基部（第２基部）
６２２ 第２絶縁突出部（第２突出部）
６２３ 第２絶縁立設部（第２立設部）

Claims (7)

1. 電力変換回路を構成するスイッチング素子を内蔵した複数の半導体モジュール（２）と、複数の前記半導体モジュールを冷却するための複数の冷却管（３１）とを交互に積層配置してなると共に、複数の前記半導体モジュールを外部と電気的に接続するためのバスバー（４）を備えた電力変換装置において、
   前記半導体モジュールは、前記バスバーと接合されるパワー端子（２２）を備え、
   前記バスバーは、支持板（５）と、前記支持板上に重ねて配置されると共に前記支持板に対しスライド移動可能なスライド板（６）とを備え、
   前記支持板は、前記半導体モジュール及び前記冷却管の積層方向に延びて形成された第１基部（５１１，５２１，５１１ａ，５１１ｂ）と、前記第１基部から突出し前記積層方向に並んで形成された複数の第１突出部（５１２，５２２，５１２ａ，５１２ｂ）と、前記第１突出部から前記パワー端子の突出方向と同方向に立設された第１立設部（５１３，５２３，５１３ａ，５１３ｂ）とを有し、
   前記スライド板は、前記支持板の前記第１基部と対向する第２基部（６１１，６２１，６１１ａ，６１１ｂ）と、前記第２基部から突出し前記積層方向と突出し前記積層方向に並んで形成された複数の第２突出部（６１２，６２２，６１２ａ，６１２ｂ）と、前記第２突出部から前記パワー端子の突出方向と同方向に立設した第２立設部（６１３，６２３，６１３ａ，６１３ｂ）とを有し、
   前記支持板の前記第１基部、前記第１突出部、及び前記第１立設部又は前記スライド板の前記第２基部、前記第２突出部、及び前記第２立設部は少なくとも一方が導体であり、
   前記パワー端子は、前記支持板の前記第１立設部と前記スライド板の前記第２立設部によって挟み込み接合されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記パワー端子は第１端子（２２１）と、第２端子（２２２）を備え、
   前記支持板は、導体で構成された導体支持板部（５１）と、絶縁構造の絶縁支持板部（５２）を備え、
   前記支持板の前記第１基部は、前記導体支持板部を構成し導体で形成された第１導体基部（５１１）と前記絶縁支持板部を構成し絶縁構造の第１絶縁基部（５２１）を含み、
   前記第１突出部は、前記導体支持板部を構成し導体で形成された第１導体突出部（５１２）と前記絶縁支持板部を構成し絶縁構造の第１絶縁突出部（５２２）を含み、
   前記第１立設部は、前記導体支持板部を構成し導体で形成された第１導体立設部（５１３）と前記絶縁支持板部を構成し絶縁構造の第１絶縁立設部（５２３）を含み、
   前記第１導体立設部と前記第１絶縁立設部とは前記積層方向に沿って並設され、
   前記スライド板は、導体で構成された導体スライド板部（６１）と、絶縁構造の絶縁スライド板部（６２）を備え、
   前記スライド板の前記第２基部は、前記導体スライド板部を構成し導体で形成された第２導体基部（６１１）と前記絶縁スライド板部を構成し絶縁構造の第２絶縁基部（６２１）を含み、
   前記第２突出部は、前記導体スライド板部を構成し導体で形成された第２導体突出部（６１２）と前記絶縁スライド板部を構成し絶縁構造の第２絶縁突出部（６２２）を含み、
   前記第２立設部は、前記導体スライド板部を構成し導体で形成された第２導体立設部（６１３）と、前記絶縁スライド板部を構成し絶縁構造の第２絶縁立設部（６２３）を含み
   前記第２導体立設部と前記第２絶縁立設部とは前記積層方向に沿って並設され、
   前記支持板の前記導体支持板部と前記スライド板の前記絶縁スライド板部とは対向配置され、前記支持板の前記絶縁支持板部と前記スライド板の前記導体スライド板部とは対向配置され、
   前記第１端子は、前記支持板の前記第１導体立設部と前記スライド板の前記第２絶縁立設部とによって挟み込み接合され、
   前記第２端子は、前記支持板の前記第１絶縁立設部と前記スライド板の前記第２導体立設部とによって挟み込み接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記パワー端子は第１端子（２２１）と、第２端子（２２２）を備え、
   前記支持板は、前記第１端子に接合される第１支持板（１５１）と、前記第１支持板とは別体で形成され前記第２端子に接合される第２支持板（１５２）を含み、前記スライド板は、前記第１端子に接合される第１スライド板（１６１）と、前記第１スライド板とは別体で形成され前記第２端子に接合される第２スライド板（１６２）を含み、
   前記第１基部、前記第１突出部、及び前記第１立設部は、前記第１支持板と前記第２支持板の各々に形成され、
   前記第２基部、前記第２突出部、及び前記第２立設部は、前記第１スライド板と前記第２スライド板の各々に形成され、
   前記第１支持板と前記第１スライド板とが重ねて配置され、前記第１端子は、前記第１支持板の前記第１立設部（５１３ａ）と前記第１スライド板の前記第２立設部（６１３ａ）とによって挟み込み接合され、
   前記第２支持板と前記第２スライド板とが重ねて配置され、前記第２端子は、前記第２支持板の前記第１立設部（５１３ｂ）と前記第２スライド板の前記第２立設部（６１３ｂ）とによって挟み込み接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記第１支持板と前記第１スライド板は共に導体で構成され、前記第２支持板と前記第２スライド板も共に導体で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記支持板の前記第１基部には、前記第１基部に電気的に接合された支持側配線部（５３１，５３１ａ，５３１ｂ）を収容する絶縁構造の支持側配線収容部（５３，５３ａ，５３ｂ）が並設され、
   前記スライド板の前記基部には、前記第２基部に電気的に接合されたスライド側配線部（６３１，６３１ａ，６３１ｂ）を収容する絶縁構造のスライド側配線収容部（６３，６３ａ，６３ｂ）が並設され、
   前記支持側配線収容部と前記スライド側配線収容部とは重ねて配置され、
   前記支持板の前記支持側配線収容部には、前記スライド板のスライドをガイドする支持側ガイド部（５３３，５３３ａ，５３３ｂ）が形成され、
   前記スライド板の前記スライド側配線収容部には、前記支持側ガイド部と対向配置され前記スライド板のスライドをガイドするスライド側ガイド部（６３３，６３３ａ，６３３ｂ）が形成されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の電力変換装置。
6. 前記半導体モジュールの前記パワー端子には、コンデンサ（７）が電気的に接続され、
   前記コンデンサは、前記積層方向と直交する方向に突出し前記パワー端子と接合されるコンデンサ端子（７１）を備え、
   前記コンデンサ端子は、前記パワー端子とともに前記支持板の前記第１立設部と前記スライド板の前記第２立設部とによって挟み込み接合されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の電力変換装置。
7. 前記パワー端子は、前記支持板の前記第１立設部と前記スライド板の前記第２立設部とに挟持された状態で、前記第１立設部と前記第２立設部と溶接によって接合されていることを特徴とする請求項１〜６に記載の電力変換装置。

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