JP5440634B2

JP5440634B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP5440634B2
Application number: JP2012059010A
Authority: JP
Inventors: 信行稲吉; 俊昭長瀬; 直人蟹江
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: EP2639953A1; CN103312191A; US20130242631A1; JP2013198170A

Description

本発明は、対向する第１の基板及び第２の基板が近接配置され、第１の基板及び第２の基板それぞれにスイッチング素子が搭載された電力変換装置に関する。

この種の電力変換装置としては、例えば、特許文献１が挙げられる。図６に示すように、特許文献１の電力用半導体装置８０は、対向する一対の絶縁基板８１ａ，８１ｂそれぞれの回路パターンにＩＧＢＴ８２ａ（上アーム）及びＩＧＢＴ８２ｂ（下アーム）が搭載され、２つのＩＧＢＴ８２ａ，８２ｂは直列接続されている。また、一方の絶縁基板８１ａにはプラスの入力端子８３ａが接続されるとともに、他方の絶縁基板８１ｂにはマイナスの入力端子８３ｂが接続されている。さらに、両絶縁基板８１ａ，８１ｂの間にはコ字状の出力端子８４が配設され、この出力端子８４により両絶縁基板８１ａ，８１ｂの回路パターンが直列接続されている。

そして、特許文献１の電力用半導体装置８０においては、一対の絶縁基板８１ａ，８１ｂを対向配置するとともに、出力端子８４で両絶縁基板８１ａ，８１ｂの回路パターンを接続している。このため、電力用半導体装置８０では、プラスの入力端子８３ａから一方の絶縁基板８１ａを経て出力端子８４に流れる電流の向きと、出力端子８４から他方の絶縁基板８１ｂを経てマイナスの入力端子８３ｂに流れる電流の向きが逆になる。その結果、相互誘導作用により全体のインダクタンスが低減するため、ＩＧＢＴ８２ａ，８２ｂのスイッチング動作に伴うサージ電圧が低くなる。

特開２００４−３１１６８５号公報

ところが、特許文献１の電力用半導体装置８０においては、一対の絶縁基板８１ａ，８１ｂの間にＩＧＢＴ８２ａ，８２ｂが対向配置されているため、両ＩＧＢＴ８２ａ，８２ｂからの発熱が両絶縁基板８１ａ，８１ｂの間に滞留してしまうが、その放熱対策は十分でなかった。

本発明は、全体のインダクタンスを低く抑えることができるとともに、スイッチング素子の放熱性を向上させることができる電力変換装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、対向する第１の基板及び第２の基板が近接配置され、前記第１の基板及び前記第２の基板それぞれにスイッチング素子が搭載され、前記第１の基板の前記スイッチング素子と、前記第２の基板の前記スイッチング素子とを直列接続するとともに前記第１の基板と前記第２の基板の間に延びる第１のバスバーを備え、前記第１のバスバーには出力端子が電気的に接続されており、前記第２の基板は２つの入力端子を備え、前記スイッチング素子を挟んで前記第１のバスバーに近接配置されるとともに前記第１の基板と前記第２の基板の間に延びる第２のバスバーを備え、前記第２のバスバーには前記２つの入力端子の一方が電気的に接続されており、前記入力端子及び前記出力端子を介して前記第１の基板と前記第２の基板に流れる電流の向き、及び前記第１のバスバーと前記第２のバスバーに流れる電流の向きがそれぞれ逆であり、前記第１の基板及び第２の基板それぞれは前記スイッチング素子の搭載面と反対側の面に放熱部材を備える。

これによれば、近接配置された第１の基板と第２の基板で電流の流れる向きが逆になり、第１の基板に電流が流れることによって発生する磁束と、第２の基板に電流が流れることによって発生する磁束とが相互誘導作用により相殺される。また、近接配置された第１のバスバーと第２のバスバーとで電流の流れる向きが逆になり、第１のバスバーに電流が流れることによって発生する磁束と、第２のバスバーに電流が流れることによって発生する磁束とが相互誘導作用により相殺される。よって、電力変換装置では、電流経路の複数箇所での相互誘導作用により、電流経路全体でのインダクタンスを低く抑えることができる。また、第１の基板と第２の基板には、それぞれ各スイッチング素子の搭載面と反対側に放熱部材が設けられている。このため、各基板のスイッチング素子で発生した熱は、それぞれ各基板に設けられた放熱部材から放熱されるため、スイッチング素子を効率良く冷却することができる。

また、前記直列接続される前記第１の基板の前記スイッチング素子と、前記第２の基板の前記スイッチング素子は、両基板の対向する面に設けられていてもよい。
これによれば、対向する一対の基板のそれぞれに設けられる放熱部材は、ともに電力変換装置の外部に向けて露出することになるため、各スイッチング素子で発生した熱を電力変換装置の外部に向けて効率良く放熱することができる。すなわち、第１の基板と第２の基板の間に熱が篭もることを抑制し、各スイッチング素子を効率良く冷却することができる。

また、前記スイッチング素子における前記基板への接合面と反対側の面にも放熱部材が熱的に結合されていてもよい。
これによれば、各基板のスイッチング素子を、その接合面である基板側からだけでなく、スイッチング素子の反対側の面からも放熱することができ、各スイッチング素子を、より効率的に冷却することができる。

また、前記２つの入力端子及び前記出力端子は、全て同一の基板上に配置されていてもよい。
これによれば、例えば、第１の基板と第２の基板に、出力端子及び入力端子が別々に配置される場合と比べると、各端子に対するワイヤハーネス等との接続作業を簡単に行うことができる。

本発明によれば、全体のインダクタンスを低く抑えることができるとともに、スイッチング素子の放熱性を向上させることができる。

実施形態の電力変換装置を示す斜視図。実施形態の電力変換装置を示す側面図。電力変換装置の回路構成図。別例の電力変換装置を示す側面図。別例の電力変換装置を示す側面図。背景技術を示す図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、電力変換装置１０は、例えば、３相出力のインバータ回路を構成するものである。電力変換装置１０の下部に設けられる第１のヒートシンク１１は、アルミニウム系金属や銅等で矩形板状に形成されるとともに、矩形板状のベース１１ａと、このベース１１ａの下面に並設された複数のフィン１１ｂとから構成されている。第１のヒートシンク１１のベース１１ａの上面には、矩形板状をなす第１の基板２１が配置され、第１のヒートシンク１１（ベース１１ａ）と第１の基板２１とは熱的に結合されている。なお、第１の基板２１の一対の長辺が延びる方向を第１の基板２１の長辺方向とし、一対の短辺が延びる方向を第１の基板２１の短辺方向とする。

第１の基板２１は、例えば、絶縁金属基板などの絶縁基板が用いられる。第１の基板２１の導体パターン上には、複数の下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６が第１の基板２１の長辺方向に沿って並設されている。これら下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６としては、例えば、パワーＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴ等のパワー半導体素子が用いられる。また、各下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は、第１の基板２１の一方の短辺側から他方の短辺側に向けて順にＵ相用の下アーム用スイッチング素子、Ｖ相用の下アーム用スイッチング素子、及びＷ相用の下アーム用スイッチング素子となっている。

よって、本実施形態では、第１の基板２１の上面が下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６の搭載面となっている。また、第１の基板２１の下面が、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６の搭載面と反対側の面であり、第１のヒートシンク１１が設けられる面となっている。そして、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６からの熱は、第１の基板２１を介して第１のヒートシンク１１から放熱され、第１のヒートシンク１１が放熱部材を構成している。

第１の基板２１の一対の長辺のうち、一方の長辺寄りには、複数の第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗが配置されている。具体的には、第１の基板２１の一方の短辺側から他方の短辺側に向けて、Ｕ相用の第１のバスバー２３Ｕ、Ｖ相用の第１のバスバー２３Ｖ、及びＷ相用の第１のバスバー２３Ｗの順で配設されている。第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗは、それぞれ第１の基板２１上に接合されるとともに、第１の基板２１の長辺方向に延びる矩形状の基部２３ａと、基部２３ａの長さ方向中央から立設された棒状の接続電極部２３ｃと、から構成されている。

さらに、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗは、それぞれ第２の基板２５上に設けられる出力端子２３ｂが接続電極部２３ｃと接続されている。本実施形態では、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと出力端子２３ｂとは一体に形成されている。各第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗは、第２の基板２５の下面側の部分である接続電極部２３ｃが、第２の基板２５の上面側に設けられる出力端子２３ｂよりも幅広に形成されており、接続電極部２３ｃと出力端子２３ｂの接続部分には段差２３ｄが形成されている。そして、第１のバスバー２３Ｕ、２３Ｖ，２３Ｗに電気的に接続された各出力端子２３ｂにはモータなどの負荷（図示せず）が接続される。

第１の基板２１の一対の長辺のうち、他方の長辺寄りには第２のバスバー２４が配置されている。この第２のバスバー２４は、第１の基板２１上に接合されるとともに、第１の基板２１の長辺方向に延びる矩形状の基部２４ａと、この基部２４ａの長さ方向中央から立設された棒状の接続電極部２４ｃと、から構成されている。さらに、第２のバスバー２４は、第２の基板２５に設けられる負極側入力端子２４ｂが接続電極部２４ｃと接続されている。本実施形態では、第２のバスバー２４と負極側入力端子２４ｂとは一体に形成されている。第２のバスバー２４は、第２の基板２５の下面側の部分である接続電極部２４ｃが、第２の基板２５の上面側に設けられる負極側入力端子２４ｂよりも幅広に形成されており、接続電極部２４ｃと負極側入力端子２４ｂの接続部分には段差２４ｄが形成されている。

３つの第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗの各段差２３ｄと、第２のバスバー２４の段差２４ｄには、矩形板状をなす第２の基板２５が支持されるとともに、第１の基板２１と第２の基板２５は対向して近接配置されている。すなわち、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ及び第２のバスバー２４は、第１の基板２１と第２の基板２５の間隔を保持する間隔保持部としても機能している。また、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ（基部２３ａ及び接続電極部２３ｃ）は、第１の基板２１と第２の基板２５の対向面の間で延び、第２のバスバー２４（基部２４ａ及び接続電極部２４ｃ）は、第１の基板２１と第２の基板２５の対向面の間で延びている。なお、第２の基板２５の一対の長辺が延びる方向を第２の基板２５の長辺方向とし、一対の短辺が延びる方向を第２の基板２５の短辺方向とする。

第２の基板２５は、例えば、絶縁金属基板などの絶縁基板が用いられる。この第２の基板２５の一対の長辺のうち、一方の長辺寄りには、各相の出力端子２３ｂが第２の基板２５の上面側に位置している。具体的には、第２の基板２５の一方の短辺側から他方の短辺側に向けて、Ｕ相用の出力端子２３ｂ、Ｖ相用の出力端子２３ｂ、及びＷ相用の出力端子２３ｂの順で配設されている。また、第２の基板２５の一対の長辺のうち、他方の長辺寄りには、負極側入力端子２４ｂが第２の基板２５の上面側に位置している。この負極側入力端子２４ｂは、第２の基板２５の長辺方向の中央に位置している。

さらに、第２の基板２５において、３つの出力端子２３ｂと、負極側入力端子２４ｂとで挟まれる領域には、正極側入力端子２６が配設されている。この正極側入力端子２６は、第２の基板２５上に接合されるとともに、第２の基板２５の長辺方向に延びる矩形状の基部２６ａと、この基部２６ａの長さ方向中央から立設された棒状の正極側入力端子２６ｂとから構成されている。正極側入力端子２６と負極側入力端子２４ｂには、電源（図示せず）が接続される。

第２の基板２５の導体パターンには、複数の上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５が第２の基板２５の長辺方向に沿って並設されている。これら上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５としては、例えば、パワーＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴ等のパワー半導体素子が用いられる。また、各上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５は、第２の基板２５の一方の短辺側から他方の短辺側に向けて順にＵ相用の上アーム用スイッチング素子、Ｖ相用の上アーム用スイッチング素子、及びＷ相用の上アーム用スイッチング素子となっている。そして、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと第２のバスバー２４は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を挟んで互いに近接配置されている。

第２の基板２５において、その上面であり、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の反対側には第２のヒートシンク３０が熱的に結合する形で設けられている。この第２のヒートシンク３０は、アルミニウム系金属や銅等で矩形板状に形成されるとともに、矩形板状のベース３０ａと、このベース３０ａの上面に並設された複数のフィン３０ｂとから構成されている。

よって、本実施形態では、第２の基板２５の下面が上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の搭載面となっている。また、第２の基板２５の上面が、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の搭載面と反対側の面であり、第２のヒートシンク３０が設けられる面となっている。そして、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５からの熱は、第２の基板２５を介して第２のヒートシンク３０から放熱され、第２のヒートシンク３０が放熱部材を構成している。

第２の基板２５にはコンデンサ３１が搭載されている。コンデンサ３１は、例えば、大容量のフィルムコンデンサや、小容量の電解コンデンサを複数並列接続させたものが用いられる。第２の基板２５において、各相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のドレイン用の導体パターンは、正極側入力端子２６の基部２６ａと電気的に接続されている。また、第１の基板２１において、各相の下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のソース用の導体パターンは、第２のバスバー２４の基部２４ａと電気的に接続されている。また、コンデンサ３１の正極端子が、正極側の導体パターンを介して正極側入力端子２６に接続され、コンデンサ３１の負極端子が、負極側の導体パターンを介して第２のバスバー２４に接続されている。

また、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ、及び第２のバスバー２４によって、第２の基板２５と第１の基板２１とが電気的に接続されている。具体的には、第２の基板２５上に配置される正極側入力端子２６と、負極側入力端子２４ｂの２つの入力端子間において、それぞれＵ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１と、下アーム用スイッチング素子Ｑ２は、Ｕ相の第１のバスバー２３Ｕ、及び第２のバスバー２４によって直列接続されている。また、Ｖ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ３と、下アーム用スイッチング素子Ｑ４は、Ｖ相の第１のバスバー２３Ｖ、及び第２のバスバー２４によって直列接続されている。さらに、Ｗ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ５と、下アーム用スイッチング素子Ｑ６は、Ｗ相の第１のバスバー２３Ｗ、及び第２のバスバー２４によって直列接続されている。

電力変換装置１０において、電源からの電流は、正極側入力端子２６から第２の基板２５の導体パターンを通ってコンデンサ３１に流れるとともに、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に流れ、各相の出力端子２３ｂを通じてモータなどの負荷に出力される。よって、第２の基板２５では、一対の長辺のうち、他方の長辺（正極側入力端子２６）側から一方の長辺（第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ）側に向けて電流が流れる。

そして、負荷から戻ってきた電流は、各相の出力端子２３ｂから各相の第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗを流れ（上から下）、第１の基板２１の導体パターンを介して下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を流れる。その後、電流は、第１の基板２１の導体パターンを介して第２のバスバー２４を流れ（下から上）、負極側入力端子２４ｂへと流れる。よって、第１の基板２１の基板では、一方の長辺（第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ）側から他方の長辺（負極側入力端子２４ｂ）側に向けて電流が流れる。したがって、図２の矢印Ｙに示すように、第２の基板２５での電流の向きと、第１の基板２１での電流の向きが逆になっている。また、各第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗでの電流の向きと、第２のバスバー２４での電流の向きも逆になっている。

次に、電力変換装置１０の回路構成を説明する。図３に示すように、インバータ回路は、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有する。インバータ回路は、Ｕ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１とＵ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ２、Ｖ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ３とＶ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ４、及びＷ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ５とＷ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ６がそれぞれ直列に接続されている。

インバータ回路は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のドレイン用の導体パターンは、正極側入力端子２６に電気的に接続されている。また、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のソース用の導体パターンは、第２のバスバー２４と電気的に接続されている。

また、正極側入力端子２６と第２のバスバー２４の間にはコンデンサ３１が接続されている。インバータ回路の説明を簡単にするため、図３では、コンデンサ３１を１つだけ示している。そして、電源からの電流が、正極側入力端子２６からコンデンサ３１に流れると、コンデンサ３１が充電される。コンデンサ３１が充電されていれば、コンデンサ３１から各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を介して負荷へと電流が供給される。

Ｕ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１とＵ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ２との接合点は、Ｕ相の第１のバスバー２３Ｕの出力端子２３ｂを介してＵ相出力端子Ｕに接続されている。Ｖ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ３とＶ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ４の接合点は、Ｖ相の第１のバスバー２３Ｖの出力端子２３ｂを介してＶ相出力端子Ｖに接続されている。Ｗ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ５とＷ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ６の接合点は、Ｗ相の第１のバスバー２３Ｗの出力端子２３ｂを介してＷ相出力端子Ｗに接続されている。そして、Ｕ相出力端子Ｕ、Ｖ相出力端子Ｖ及びＷ相出力端子Ｗにはモータなどの負荷が接続される。

次に、上記構成の電力変換装置１０の作用について説明する。
電源からの直流電流が、正極側入力端子２６からコンデンサ３１を流れるとともに、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６に流れ、それぞれ所定周期でオン、オフ制御される。すると、交流電流がＵ相出力端子Ｕ、Ｖ相出力端子Ｖ、及びＷ相出力端子Ｗを経てモータなどの負荷に供給される。そして、電流は第２のバスバー２４から電源に流れる。又は、モータなどの負荷からの回生電流が、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６に流れ、それぞれ所定周期でオン、オフ制御される。そして、回生電流は、コンデンサ３１に流れるとともに正極側入力端子２６から電源を介して第２のバスバー２４に流れる。

また、対向配置された第１の基板２１と第２の基板２５とは、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ、及び第２のバスバー２４によって接続されることで、第１の基板２１と第２の基板２５を流れる電流の向きがそれぞれ逆になっている。また、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと第２のバスバー２４を流れる電流の向きも逆になっている。電力変換装置１０において、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５がスイッチング動作によって発熱すると、この熱は第２の基板２５を介して第２のヒートシンク３０から放熱される。また、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６がスイッチング動作によって発熱すると、この熱は第１の基板２１を介して第１のヒートシンク１１から放熱される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１の基板２１と第２の基板２５とは、対向して近接配置されるとともに、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと第２のバスバー２４とが近接配置されている。そして、第１の基板２１と第２の基板２５、及び第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと第２のバスバー２４とで電流の流れる向きが逆になっている。このため、逆方向に流れる電流の磁束が相互誘導作用により相殺され、電流経路全体でのインダクタンスを低く抑えることができる。その結果として、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作を早くしてもサージ電圧が低く抑えられ、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の耐圧を高くしなくてもよくなり、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を安価なものを採用できる。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング損失が低減できるため、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の発熱も抑えることができる。

（２）第１の基板２１と第２の基板２５において、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の搭載面と反対側にヒートシンク１１，３０が設けられている。このため、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５は、第２のヒートシンク３０によって個別に冷却することができ、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は第１のヒートシンク１１によって個別に冷却することができる。

（３）上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は、両基板２１，２５の対向面に配置されている。そして、第１のヒートシンク１１は、第１の基板２１の外面に設けられ、電力変換装置１０の外部に向けて露出し、第２のヒートシンク３０は、第２の基板２５の外面に設けられ、電力変換装置１０の外部に向けて露出している。このため、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６は両基板２１，２５に挟まれた空間に互いに向き合うように配置されていても、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６で発生した熱を各ヒートシンク１１，３０により電力変換装置１０の外部に向けて効率良く放熱することができる。その結果、両基板２１，２５にヒートシンク１１，３０を設けることで、第１の基板２１と第２の基板２５の間に熱が篭もることを抑制し、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を効率良く冷却することができる。

（４）第２の基板２５には、各相の出力端子２３ｂと、負極側入力端子２４ｂと、正極側入力端子２６が配設され、一つの第２の基板２５上に３つの端子が纏めて配置されている。よって、例えば、第１の基板２１と第２の基板２５に、出力端子２３ｂ、負極側入力端子２４ｂ、及び正極側入力端子２６が別々に配置される場合と比べると、各端子に対するワイヤハーネス等との接続作業を簡単に行うことができる。

（５）電力変換装置１０は、第１の基板２１と第２の基板２５とが対向して近接配置されるとともに、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗによって、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とが直列接続されている。このため、一つの基板上に上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を配置し、直列接続する場合と比べると、電流経路を短くすることができ、自己インダクタンスを抑えることができる。したがって、電流経路を短くして自己インダクタンスを抑え、さらに、電流の向きを逆にして相互誘導作用を利用することで、電力変換装置１０全体のインダクタンスを低く抑えることができる。

（６）第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗには、出力端子２３ｂが一体形成されている。このため、例えば、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと、出力端子２３ｂとを別体とする場合と比べて、電力変換装置１０の部品点数を減らすことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５を第２の基板２５の下面（搭載面）に設けるとともに、第２のヒートシンク３０を第２の基板２５の上面に設けた。また、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を第１の基板２１の上面（搭載面）に設けるとともに、第１のヒートシンク１１を第１の基板２１の下面に設けた。しかし、実施形態に限らず、各基板２１，２５に対する各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の搭載面、及び各ヒートシンク１１，３０を設ける面は変更してもよい。

図４に示すように、実施形態と同様に、第２の基板２５の下面（搭載面）に上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５を搭載するとともに、第２の基板２５の上面に第２のヒートシンク３０を設ける。そして、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５において、第２の基板２５への接合面（上面）と反対側の面（下面）に、放熱部材４３を熱的に結合して設けてもよい。

また、第１の基板２１においても、実施形態と同様に第１の基板２１の上面（搭載面）に下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を搭載するとともに、第１の基板２１の下面に第１のヒートシンク１１を設ける。そして、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６において、第１の基板２１への接合面（下面）と反対側の面（上面）に、放熱部材４４を熱的に結合して設けてもよい。

このように構成すると、上アーム用スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３，Ｑ５を第２のヒートシンク３０と放熱部材４３で挟み、放熱性を向上させることができる。また、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を第１のヒートシンク１１と放熱部材４４で挟み、放熱性を向上させることができる。

○ さらに、図５に示すように、第２の基板２５の上面（搭載面）に上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５を搭載するとともに、それら上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５の第２の基板２５への接合面と反対側の面に、放熱部材４０を熱的に結合して設けてもよい。このとき、第２の基板２５の下面（搭載面と反対側の面）に第２のヒートシンク３０が設けられる。

また、第１の基板２１の下面（搭載面）に下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を搭載するとともに、それら下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６の第１の基板２１への接合面と反対側の面に、放熱部材４１を熱的に結合して設けてもよい。このとき、第１の基板２１の上面（搭載面と反対側の面）に第１のヒートシンク１１が設けられる。この場合、第１のヒートシンク１１と第２のヒートシンク３０との間に熱が篭もらないようにするため、ファン４２を設けたり、第１のヒートシンク１１と第２のヒートシンク３０の代わりに冷却器（図示せず）を介装させたりするのが好ましい。

このように構成すると、各基板２１，２５に設けた各ヒートシンク１１，３０に加え、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に設けた放熱部材４０，４１によって各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の熱を放熱することができる。したがって、１つのスイッチング素子に対し、２つの放熱部材が熱的に結合されるため、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を効率良く冷却することができる。

○ 実施形態では、出力端子２３ｂと、負極側入力端子２４ｂと、正極側入力端子２６を第２の基板２５上に配置したが、出力端子２３ｂと、負極側入力端子２４ｂと、正極側入力端子２６は、電気的な接続が保たれる範囲で第１の基板２１と第２の基板２５に分配して配置してもよいし、第１の基板２１に纏めて配置してもよい。

○ 実施形態では、コンデンサ３１を第２の基板２５に実装したが、上アームと下アームのスイッチング素子に対応して、第１の基板２１と第２の基板２５に分けて実装してもよいし、第１の基板２１に実装してもよい。

○ 実施形態では、第１の基板２１に下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を搭載し、第２の基板２５に上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５を搭載したが、これに限らない。第１の基板２１に上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５を搭載し、第２の基板２５に下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を搭載してもよい。

○ 実施形態では、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗに出力端子２３ｂを一体形成したが、出力端子２３ｂは、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗと別体であってもよい。すなわち、第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗは、上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とを直列接続するものであり、その第１のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗに対し出力端子２３ｂが電気的に接続されていれば、出力端子２３ｂの位置、形態は適宜変更してもよい。

○ 実施形態では、第２のバスバー２４に負極側入力端子２４ｂを一体形成したが、負極側入力端子２４ｂは、第２のバスバー２４とは別体であってもよい。
○ 実施形態では、第２のバスバー２４に負極側入力端子２４ｂを電気的に接続したが、第２のバスバー２４に、負極側入力端子２４ｂの代わりに正極側入力端子２６を電気的に接続してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記出力端子は前記第１のバスバーに一体形成されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。

Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子、１０…電力変換装置、１１…放熱部材としての第１のヒートシンク、２１…第１の基板、２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗ…第１のバスバー、２３ｂ…出力端子、２４…第２のバスバー、２４ｂ…負極側入力端子、２５…第２の基板、２６…正極側入力端子、３０…放熱部材としての第２のヒートシンク、４０，４１，４３，４４…放熱部材。

Claims

対向する第１の基板及び第２の基板が近接配置され、
前記第１の基板及び前記第２の基板それぞれにスイッチング素子が搭載され、
前記第１の基板の前記スイッチング素子と、前記第２の基板の前記スイッチング素子とを直列接続するとともに前記第１の基板と前記第２の基板の間に延びる第１のバスバーを備え、
前記第１のバスバーには出力端子が電気的に接続されており、
前記第２の基板は２つの入力端子を備え、
前記スイッチング素子を挟んで前記第１のバスバーに近接配置されるとともに前記第１の基板と前記第２の基板の間に延びる第２のバスバーを備え、
前記第２のバスバーには前記２つの入力端子の一方が電気的に接続されており、
前記入力端子及び前記出力端子を介して前記第１の基板と前記第２の基板に流れる電流の向き、及び前記第１のバスバーと前記第２のバスバーに流れる電流の向きがそれぞれ逆であり、
前記第１の基板及び第２の基板それぞれは前記スイッチング素子の搭載面と反対側の面に放熱部材を備えることを特徴とする電力変換装置。
前記直列接続される前記第１の基板の前記スイッチング素子と、前記第２の基板の前記スイッチング素子は、両基板の対向する面に設けられている請求項１に記載の電力変換装置。
前記スイッチング素子における前記基板への接合面と反対側の面にも放熱部材が熱的に結合されている請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
前記２つの入力端子及び前記出力端子は、全て同一の基板上に配置されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。