JP5528299B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置、特に適切に大電流化を図ることのできる電力変換装置に関するものである。

近年の電力変換装置には、高速の半導体素子が用いられるとともに、高周波パルス幅変調制御方式が広く採用され、さらに、装置の大容量化に伴って大容量の半導体素子を並列接続したものが用いられている。また、高周波パルス幅変調制御方式では、半導体素子間の相互インダクタンス及び自己インダクダンスに起因してスイッチング時にサージ電圧が発生し易く、インダクタンスを減少させるために半導体素子を互いに近接せしめるとともに、半導体素子の近くの位置に平滑用コンデンサを配置している。

具体的には、２枚の板状導体と３枚の板状絶縁材とが交互に積層された多層積層導体と、この多層積層導体の一方の面側に配置された半導体素子や平滑コンデンサなどの電気部品とが、接続部材によって接続される電力変換装置において、接続部材を上記板状導体の一方に設けられた孔形成部により形成された孔を貫通させて上記板状導体の他方に接続するとともに、上記孔形成部の内周部と上記貫通する接続導体との間に絶縁部材を設け、上記板状導体の一方と上記貫通する接続導体との絶縁を行うことにより絶縁に必要な沿面距離が不要となり、複数の上記孔の直径すなわち孔形成部の間隔を小さくすることが可能となり、半導体素子や平滑コンデンサを互いに近接させることにより、インダクタンスを減少させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。このような電力変換装置において、大電流化を図る場合、半導体素子を各相ごとに複数個並列接続する。すなわち、複数の半導体素子は各相ごとに接続導体を介して板状導体に並列に接続される。

特開平１１−０９８８１５号公報（段落番号００１４〜００１６及び図１〜図３）

従来の電力変換装置は以上のように構成され、複数の半導体素子は各相ごとに接続導体を介して板状導体に並列に接続されるが、インダクタンスが小さいことが裏目に出て、ある相のスイッチングの際の電圧サージが他相に悪影響を与える場合がある。また、各相において並列接続された半導体素子の間の電流経路の長さの僅かな差によるインダクタンスの差が大きく影響し、各半導体素子に流れる電流にアンバランスが生じる。このため、ピーク電流により半導体素子が破壊したり、あるいは、発熱量が増加して破壊に至るなど、各半導体素子に均等に電流が流れる場合に比べ、全体としては低い電流で電力変換装置が破壊に至る場合があり、並列数を増やした割には適切に大電流化を図れないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、適切に大電流化を図ることのできる電力変換装置を得ることを目的とする。

この発明に係る電力変換装置においては、多層積層体と電力変換回路と交流導体と平滑コンデンサとを有する電力変換装置であって、
上記多層積層体は、板状絶縁材と一対の板状導体とを有し、上記一対の板状導体が上記板状絶縁材を介して対向配置されたものであり、
上記電力変換回路は、複数のアーム回路を有するものであり、
上記アーム回路は、２個の半導体開閉素子が直列接続部にて直列に接続された複数の直列開閉回路を有するものであり、
上記交流導体は、板状の導電材料で形成されたものであって交流導体切り欠き形成部を有し、上記複数のアーム回路に対応して複数設けられたものであり、
上記平滑コンデンサは、上記一対の板状導体に接続され、
上記複数の直列開閉回路の両端が上記一対の板状導体に接続され、その複数の直列接続部が上記交流導体に共通に接続され、
上記複数のアーム回路は上記各アーム回路に対応する上記交流導体がその延在方向が上記板状導体の延在方向に一致するとともに上記板状導体の延在方向に並ぶようにして配置され、上記交流導体に交流負荷または交流電源が接続されるものであり、
上記交流導体切り欠き形成部は、上記交流導体同士が対向する対向部に切り欠きを形成するものである。

この発明は、多層積層体と電力変換回路と交流導体と平滑コンデンサとを有する電力変換装置であって、
上記多層積層体は、板状絶縁材と一対の板状導体とを有し、上記一対の板状導体が上記板状絶縁材を介して対向配置されたものであり、
上記電力変換回路は、複数のアーム回路を有するものであり、
上記アーム回路は、２個の半導体開閉素子が直列接続部にて直列に接続された複数の直列開閉回路を有するものであり、
上記交流導体は、板状の導電材料で形成されたものであって交流導体切り欠き形成部を有し、上記複数のアーム回路に対応して複数設けられたものであり、
上記平滑コンデンサは、上記一対の板状導体に接続され、
上記複数の直列開閉回路の両端が上記一対の板状導体に接続され、その複数の直列接続部が上記交流導体に共通に接続され、
上記複数のアーム回路は上記各アーム回路に対応する上記交流導体がその延在方向が上記板状導体の延在方向に一致するとともに上記板状導体の延在方向に並ぶようにして配置され、上記交流導体に交流負荷または交流電源が接続されるものであり、
上記交流導体切り欠き形成部は、上記交流導体同士が対向する対向部に切り欠きを形成するものであるので、
適切に大電流化を図ることのできる電力変換装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１である電力変換装置の要部を示す要部構成図である。 図１の電力変換装置の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。 図１の多層積層体の詳細構成を示す分解組立図である。 図１の電力変換装置の電力変換回路を示す回路図である。 図１の電力変換装置の作用を説明するための説明図である。 実施の形態２である電力変換装置の要部を示す要部構成図である。 図６の電力変換装置の作用を説明するための説明図である。 実施の形態３である電力変換装置の要部を示す要部構成図である。 図８の電力変換装置の作用を説明するための説明図である。 実施の形態４である電力変換装置の要部を示す要部構成図である。 実施の形態５である電力変換装置の要部を示す要部構成図である。 実施の形態５である電力変換装置の別の半導体モジュールを示す斜視図である。

実施の形態１．
図１〜図５は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は電力変換装置の要部を示す要部構成図、図２は図１の切断線Ａ−Ａにおける断面図、図３は多層積層体の詳細構成を示す分解組立図、図４は電力変換装置の電力変換回路を示す回路図、図５は作用を説明するための説明図である。図４は、装置の大容量化のために半導体素子を各相ごとに３並列接続した場合の一般的な電力変換装置としての三相インバータの電力変換回路関係を示すものであり、図示しない直流電源に接続される正極（Ｐ）のブスバー３１及び負極（Ｎ）のブスバー３２に２個の平滑コンデンサ１ａ，１ｂ及び電力変換回路としてのスイッチング回路３が接続され、スイッチング回路３にモータなどの負荷２が接続されている。スイッチング回路３は、３個の半導体モジュール１１ａ〜１１ｃを有するＵ相のアーム回路１１、３個の半導体モジュール１２ａ〜１２ｃを有するＶ相のアーム回路１２、３個の半導体モジュール１３ａ〜１３ｃを有するＷ相のアーム回路１３を備える。

各半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃは、それぞれ端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有するとともに、半導体開閉素子としてのＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）４ａと当該ＩＧＢＴ４ａに逆並列に接続されたダイオード４ｂとを有するスイッチ部４が直列接続部にて２個直列に接続されてこの発明の直列開閉回路が構成されている。半導体モジュール１１ａ〜１１ｃは、一方のＩＧＢＴ４ａのコレクタ側が端子Ｔ１に接続され、他方のＩＧＢＴ４ａのエミッタ側が端子Ｔ２に接続され、各端子Ｔ１，Ｔ２が締め付けねじ６，７（後述）を介してブスバー３１，３２に接続されている。一方のＩＧＢＴ４ａのエミッタ側と他方のＩＧＢＴ４ａのコレクタ側との直列接続部が端子Ｔ３に接続されている。端子Ｔ３は締め付けねじ８（後述）によりＵ相の交流導体１５に共通に接続されている。なお、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の配列の順は、端子Ｔ１と端子Ｔ２との位置を入れ替えて図１における左方から右方へ端子Ｔ２，Ｔ１，Ｔ３の順であってもよい。従って、端子Ｔ１がこの発明における第１または第２の端子であり、端子Ｔ２が第２または第１の端子であり、端子Ｔ３が第３の端子である。また、各半導体モジュールの端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、一列に並んでいることは必須の要件ではない。

半導体モジュール１２ａ〜１２ｃは、同様に端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有するとともに、開閉素子としてのＩＧＢＴ４ａと当該ＩＧＢＴ４ａに逆並列に接続されたダイオード４ｂとにて構成されたスイッチ部４が２個直列に接続されて本発明の半導体素子直列回路が構成されている。半導体モジュール１２ａ〜１２ｃにおいて、一方のＩＧＢＴ４ａのコレクタ側が端子Ｔ１に接続され、他方のＩＧＢＴ４ａのエミッタ側が端子Ｔ２に接続され、各端子Ｔ１，Ｔ２がブスバー３１、ブスバー３２に接続されている。一方のＩＧＢＴ４ａのエミッタ側と他方のＩＧＢＴ４ａのコレクタ側との直列接続部が端子Ｔ３に接続されている。なお、端子Ｔ３は締め付けねじ８によりＶ相の交流導体１６に共通に接続されている。

半導体モジュール１３ａ〜１３ｃは、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有するとともに、開閉素子としてのＩＧＢＴ４ａと当該ＩＧＢＴ４ａに逆並列に接続されたダイオード４ｂとにて構成されたスイッチ部４が２個直列に接続されて本発明の半導体素子直列回路が構成されている。半導体モジュール１３ａ〜１３ｃは、一方のＩＧＢＴ４ａのコレクタ側が端子Ｔ１に接続され、他方のＩＧＢＴ４ａのエミッタ側が端子Ｔ２に接続され、各端子Ｔ１，Ｔ２がブスバー３１、ブスバー３２に接続されている。一方のＩＧＢＴ４ａのエミッタ側と他方のＩＧＢＴ４ａのコレクタ側との直列接続部が端子Ｔ３に接続されている。なお、端子Ｔ３は締め付けねじ８によりＷ相の交流導体１７に共通に接続されている。以上のように、電力変換装置の大電流化を図るために、３個の半導体モジュールを並列接続して各相のアーム回路を構成し、詳細は後述するが各相のアーム回路をブスバー３１，３２に接続し三相分のアーム回路が一体にされた三相一括形の電力変換装置としている。負荷２は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の交流導体１５，１６，１７に設けられた外部接続端子２５，２６，２７に接続される。

このように構成された電力変換回路は、具体的には図１〜図３に示すような構造及び形状を有する。これらの図において、まず多層積層体３０は、板状導体としての長方形のブスバー３１，３２と、板状絶縁材としての長方形の絶縁板３５，３６，３７とが交互に積層されている（図２及び図３を参照）。なお、ブスバー３１，３２の大きさよりも絶縁板３５〜３７の大きさが大きく、これらを積層したとき、絶縁板３５，３６，３７の端部が図２に示すようにブスバー３１，３２の端部よりも所定寸法突出しており、ブスバー３１，３２の各端部の間の沿面絶縁距離を確保している。

ここで、多層積層体３０を構成するブスバー３１，３２、絶縁板３５，３６，３７の詳細構成を図３により説明する。図３において、下方から順に、まず絶縁板３５は、後述の締め付けねじ６と筒状部材２１とが貫通する孔３５ａを形成する孔形成部３５ｂ、及び貫通導体としての締め付けねじ７と筒状部材２２とが貫通する孔３５ｃを形成する孔形成部３５ｄを有する。ブスバー３１は、締め付けねじ６が貫通する孔３１ａを形成する孔形成部３１ｂ、貫通導体としての締め付けねじ７と筒状部材２２とが貫通する貫通部としての孔３１ｃを形成する貫通部形成部としての孔形成部３１ｄを有する。絶縁板３６は、締め付けねじ６の頭部を収容するため孔３６ａを形成する孔形成部３６ｂ、締め付けねじ７と筒状部材２２とが貫通する孔３６ｃを形成する孔形成部３６ｄを有する。

ブスバー３２は、孔３２ａを形成する孔形成部３２ｂ、締め付けねじ７が貫通する孔３２ｃを形成する孔形成部３２ｄを有する。絶縁板３７は、孔３７ａを形成する孔形成部３７ｂ、締め付けねじ７の頭部を収容するための孔３７ｃを形成する孔形成部３７ｄを有する。なお、孔形成部３７ｂ，３２ｂの内側に締め付けねじ６を回すためのプラスドライバー等の締め付け工具が挿入される。また、ブスバー３１が図示しない直流電源であるコンバータの正極側、ブスバー３２がコンバータの負極側に接続される。なお、図３においては、多層積層体３０には、１個の例えば半導体モジュール１１ｃに対応する孔形成部しか図示していないが、実際は半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃに対応する孔形成部、及び平滑コンデンサ１ａや平滑コンデンサ１ｂを接続するための孔形成部等が設けられている。

半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃは、図３に示す２個のＩＧＢＴによるＩＧＢＴ４ａと当該ＩＧＢＴ４ａに逆並列に接続されたダイオード４ｂとを有するスイッチ部４が２個直列に接続された半導体素子直列回路と、この発明の所定の方向と交差する方向である図１及び図２において左方から右方へ向かう方向の直線上にあるように配置された端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とを有し、図２に示すようにこれらが樹脂にて一体に封止されている。内部結線は、上アームである一方のスイッチ部４のＩＧＢＴのエミッタと下アームである他方のスイッチ部４のＩＧＢＴのコレクタとが接続され、この直列接続部が端子Ｔ３に接続され、一方のスイッチ部４のＩＧＢＴのコレクタが端子Ｔ１に接続され、他方のスイッチ部４のＩＧＢＴのエミッタが端子Ｔ２に接続されている。

そして、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃは、図２における多層積層体３０の下方側（ブスバー３１側）に配設され（平面配置は図１参照）、ブスバー３１と端子Ｔ１との間に筒状部材２１を配置し、締め付けねじ６をブスバー３１の上方から挿入し、端子Ｔ１に設けられた図示しないねじ穴に螺合させてから、締め付けねじ６をプラスドライバー等の締め付け工具にて回すことにより筒状部材２１と締め付けねじ６によりブスバー３１における第１の接続部３１ｙにおいてブスバー３１を挟んで締め付けることにより固定するとともに電気的に接続する。ブスバー３２と端子Ｔ２との間に筒状部材２２を配置し、締め付けねじ７をブスバー３２の上方から挿入し、端子Ｔ２に設けられた図示しないねじ穴に螺合させてから、締め付けねじ７をプラスドライバー等の締め付け工具にて回すことにより筒状部材２２と締め付けねじ７によりブスバー３２における第２の接続部３２ｙにおいてブスバー３２を挟んで締め付けることにより固定するとともに電気的に接続する。なお、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃは図２（図１では省略）に示すように共通の放熱フィン９に固定されている。

なお、図２に示すように各半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃは、それぞれ端子Ｔ２がブスバー３１の孔形成部３１ｄ（図３も参照）を貫通してブスバー３２に接続されているので、接続距離を小さくすることが可能となるので、装置全体をコンパクトにできる。平滑コンデンサ１ａ，１ｂは上述した半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ等と同様の方法によりそのＰ端子（図１、図４）がブスバー３１における第４の接続部３１ｚにおいてブスバー３１に、Ｎ端子がブスバー３１を貫通してブスバー３２における第４の接続部３２ｚにおいてブスバー３２に接続されている。なお、第４の接続部３１ｚ，３２ｚは図１に示すように第１の接続部３１ｙを基準にして第３の接続部１５ｙ，１６ｙ，１７ｙの位置とは反対側の位置にある。

Ｕ相の交流導体１５は、図１及び図２に示すように、板状で長方形の形状を有し、切り欠き１５ａを形成する交流導体切り欠き形成部としての切り欠き形成部１５ｂを有する。外部接続端子２５は、この発明における所定の方向である図１における上下方向の寸法が交流導体１５の上下方向の寸法よりも小さく形成され、右方側に突出して交流導体１５と一体に設けられ、外部の負荷２（図４）が接続される。切り欠き形成部１５ｂは、隣接する下方の後述のＶ相の交流導体１６と図１における上下方向に対向する対向部すなわち交流導体同士の対向部に図１における上方に向かって交流導体１５の上下方向の寸法の約１／３の深さまで長方形（コ字状）に切り欠かれた切り欠き１５ａを形成している。

Ｖ相の交流導体１６は、図１及び図２に示すように、板状で長方形の形状を有し、切り欠き１６ａを形成する交流導体切り欠き形成部としての切り欠き形成部１６ｂを有する。外部接続端子２６は、図１における上下方向の寸法が交流導体１６よりも小さく形成され、交流導体１６の右方の端部に突出して交流導体１６と一体に設けられ、外部の負荷２（図４）が接続される。切り欠き形成部１６ｂは、隣接するＵ相の交流導体１５との対向部及び後述のＷ相の交流導体１７との対向部との両方に図１における下方及び上方に向かって交流導体１６の上下方向の寸法の約１／３の深さまで長方形に切り欠かれた切り欠き１６ａを形成している。

Ｗ相の交流導体１７は、図１及び図２に示すように、板状で長方形の形状を有し、切り欠き１７ａを形成する交流導体切り欠き形成部としての切り欠き形成部１７ｂを有する。外部接続端子２７は、図１における上下方向の寸法が交流導体１７よりも小さく形成され、交流導体１７の右方の端部に突出して交流導体１７と一体に設けられ、外部の負荷２（図４）が接続される。切り欠き形成部１７ｂは、隣接する図１における上方のＶ相の交流導体１６に対向する対向部すなわち交流導体同士の対向部に図１における下方に向かって交流導体１７の上下方向の寸法の約１／３の深さまで長方形に切り欠かれた切り欠き１７ａを形成している。

以上のように、Ｕ相の交流導体１５が隣接するＶ相の交流導体１６と図１における上下方向に対向する対向部すなわち交流導体同士の対向部に切り欠き形成部１５ｂを設け、Ｖ相の交流導体１６が交流導体１５及び交流導体１７とそれぞれ対向する対向部すなわち交流導体同士の対向部に切り欠き形成部１６ｂを設け、Ｗ相の交流導体１７が交流導体１６と対向する対向部に切り欠き形成部１７ｂを設けている。切り欠き形成部１５ｂ，１６ｂ，１７ｂは、それぞれ切り欠き１５ａ，１６ａ，１７ａを形成することにより、電流を迂回させる機能を有するものである（詳細後述）。

上述のような交流導体１５，１６，１７は、図１及び図２に示すように半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの各端子Ｔ３に図１における紙面に垂直な方向から見て交流導体１５が重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体１５の各第３の接続部１５ｙにおいて交流導体１５と接続されている。交流導体１６は、同様に半導体モジュール１２ａ〜１２ｃの各端子Ｔ３に重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体１６の各第３の接続部１６ｙにおいて交流導体１６と接続されている。交流導体１７は、同様に半導体モジュール１３ａ〜１３ｃの各端子Ｔ３に重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体１７の各第３の接続部１７ｙにおいて交流導体１７と接続されている。以上により、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃが、ブスバー３１，３２及び交流導体１５により並列に接続されてアーム回路１１が形成され、半導体モジュール１２ａ〜１２ｃが、ブスバー３１，３２及び交流導体１６により並列に接続されてアーム回路１２が形成され、半導体モジュール１３ａ〜１３ｃが、ブスバー３１，３２及び交流導体１７により並列に接続されてアーム回路１３が形成されることになる。

ここで、交流導体１５，１６，１７に設けられた切り欠き形成部１５ｂ，１６ｂ，１７ｂの作用効果について、図５により説明する。図５（ａ）は、切り欠き形成部１５ｂ，１６ｂ，１７ｂを設けない場合の電流経路を示すものである。図５（ａ）において、次の電流経路を考える。なお、図５（ａ）における交流導体９５，９６，９７は切り欠き形成部が設けられておらず、図５（ｂ）における交流導体１５，１６，１７には切り欠き形成部１５ｂ，１６ｂ，１７ｂが設けられている点が異なるほかは、同様の構成を有するものである。

（１）Ｕ相の電流について
・電流経路Ｒ１１：平滑コンデンサ１ａのＰ端子→ブスバー３１→Ｕ相の半導体モジュール１１ａの端子Ｔ１用の締め付けねじ６→端子Ｔ１→Ｕ相の半導体モジュール１１ａの上アームであるスイッチ部４→端子Ｔ３→Ｕ相の半導体モジュール１１ａの端子Ｔ３用の締め付けねじ８→Ｕ相の交流導体９５→Ｕ相の外部接続端子２５（→負荷２）。
・電流経路Ｒ１２：平滑コンデンサ１ａのＰ端子→ブスバー３１→Ｕ相の半導体モジュール１１ｂの端子Ｔ１用の締め付けねじ６→端子Ｔ１→Ｕ相の半導体モジュール１１ｂの上アームであるスイッチ部４→端子Ｔ３→Ｕ相の半導体モジュール１１ｂの端子Ｔ３用の締め付けねじ８→Ｕ相の交流導体９５→Ｕ相の外部接続端子２５（→負荷２）。
・電流経路Ｒ１３：平滑コンデンサ１ａのＰ端子→ブスバー３１→Ｕ相の半導体モジュール１１ｃの端子Ｔ１用の締め付けねじ６→端子Ｔ１→Ｕ相の半導体モジュール１１ｃの上アームであるスイッチ部４→端子Ｔ３→Ｕ相の半導体モジュール１１ｃの端子Ｔ３用の締め付けねじ８→Ｕ相の交流導体９５→Ｕ相の外部接続端子２５（→負荷２）。

（２）Ｖ相の電流について
・電流経路Ｒ２１：（負荷２→）Ｖ相の外部接続端子２６→Ｖ相の交流導体９６→Ｖ相の半導体モジュール１２ａの端子Ｔ３用の締め付けねじ８→端子Ｔ３→Ｖ相の半導体モジュール１２ａの下アームであるスイッチ部４→端子Ｔ２→Ｖ相の半導体モジュール１２ａの端子Ｔ２用の締め付けねじ７→ブスバー３２→平滑コンデンサ１ａのＮ端子。
・電流経路Ｒ２２：（負荷２→）Ｖ相の外部接続端子２６→Ｖ相の交流導体９６→Ｖ相の半導体モジュール１２ｂの端子Ｔ３用の締め付けねじ８→端子Ｔ３→Ｖ相の半導体モジュール１２ｂの下アームであるスイッチ部４→端子Ｔ２→Ｖ相の半導体モジュール１２ｂの端子Ｔ２用の締め付けねじ７→ブスバー３２→平滑コンデンサ１ａのＮ端子。
・電流経路Ｒ２３：（負荷２→）Ｖ相の外部接続端子２６→Ｖ相の交流導体９６→Ｖ相の半導体モジュール１２ｃの端子Ｔ３用の締め付けねじ８→端子Ｔ３→Ｖ相の半導体モジュール１２ｃの下アームであるスイッチ部４→端子Ｔ２→Ｖ相の半導体モジュール１２ｃの端子Ｔ２用の締め付けねじ７→ブスバー３２→平滑コンデンサ１ｂのＮ端子。

この場合、平滑コンデンサ１ａのＰ端子からＵ相の外部接続端子２５までの各電流経路Ｒ１１〜Ｒ１３の長さの差（アンバランス）、Ｖ相の外部接続端子２６から平滑コンデンサ１ａあるいは平滑コンデンサ１ｂのＮ端子までの電流経路Ｒ２１〜Ｒ２３の長さの差が大きい。特に、Ｕ相の電流経路Ｒ１１〜Ｒ１３のうち、半導体モジュール１１ｃを流れる電流経路Ｒ１３の長さが短い。Ｖ相の電流経路Ｒ２１〜Ｒ２３のうち、Ｖ相の半導体モジュール１２ａを流れる電流経路Ｒ２１の長さが短い。この差はそのまま、Ｕ相の半導体モジュール１１ａ〜１１ｃを流れる電流経路Ｒ１１〜Ｒ１３、Ｖ相の半導体モジュール１２ａ〜１２ｃを流れる電流経路Ｒ２１〜Ｒ２３のインダクタンスの差になって現れ、アーム回路１１における各半導体モジュール１１ａ〜１１ｃやアーム回路１２における半導体モジュール１２ａ〜１２ｃを流れる電流に差が生じることになる。

このため、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの中で一番大きな電流が流れる半導体モジュール１１ｃ及び半導体モジュール１２ａ〜１２ｃの中で一番大きな電流が流れる半導体モジュール１２ａの損失が他より大きくなり、熱的に破壊する場合がある。このため、各半導体モジュールに均等に電流が流れる場合に比べ、小さい電流値で電力変換装置を動作させざるを得ないという問題がある。さらに、電流経路Ｒ１３と電流経路Ｒ２１とは隣接しているため、相互インダクタンスＭ１が他の電流経路との間の相互インダクタンスよりも大きいため、相互に影響を受けて一層電流経路Ｒ１３及び電流経路Ｒ２１の相互インダクタンスを含めたインダクタンスが小さくなり、電流経路Ｒ１１〜Ｒ１３中、Ｒ２１〜Ｒ２３中での電流のアンバランスが助長される。Ｖ相の交流導体９６とＷ相の交流導体９７との間の関係についても同様であり、半導体モジュール１２ａ〜１２ｃの中で一番大きな電流が流れる半導体モジュール１２ａ及び半導体モジュール１３ａ〜１３ｃの中で一番大きな電流が流れる半導体モジュール１３ａの損失が他より大きくなり、熱的に破壊する場合がある。

これに対し、図５（ｂ）は、図１に示すようにＵ相の交流導体１５に切り欠き形成部１５ｂを、Ｖ相の交流導体１６に２箇所の切り欠き形成部１６ｂを、Ｗ相の交流導体１７に切り欠き形成部１７ｂを設けた場合の平滑コンデンサ１ａのＰ端子からブスバー３１を経て半導体モジュール１１ａ〜１１ｃに分流し交流導体１５を経てＵ相の外部接続端子２５に至る電流経路Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３並びにＶ相の外部接続端子２６から交流導体１６を経て半導体モジュール１２ａ〜１２ｃに分流しブスバー３２を経て平滑コンデンサ１ａあるいは平滑コンデンサ１ｂのＮ端子に至る電流経路Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３を示すものである。このような切り欠き形成部１５ｂ，１６ｂ，１７ｂを設けることにより、電流経路Ｒ３３は、切り欠き形成部１５ｂにて形成される切り欠き１５ａにより電流が迂回することになるので長くなり、電流経路Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３の長さの差は、図５（ａ）の場合より小さくなる。また、Ｖ相の外部接続端子２６からＶ相の半導体モジュール１２ａを通って平滑コンデンサ１ａのＮ端子への電流経路Ｒ４１は、切り欠き形成部１６ｂにて形成される切り欠き１６ａにより電流が迂回することになるので長くなり、電流経路Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３の長さの差は図５（ａ）の場合より小さくなる。

このため、これら電流経路Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３及び電流経路Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３における電流の不均等が改善される。また、電流経路Ｒ３３と電流経路Ｒ４１との距離も平均値として遠くなるため、相互インダクタンスＭ２も減少するため、電流経路Ｒ３３及び電流経路Ｒ４１における相互インダクタンスＭ２を含めた全体のインダクタンスも大きくなるので、この点からも各電流経路におけるインダクタンスの差（アンバランス）ひいては流れる電流の不均一が改善される。Ｖ相とＷ相との半導体モジュールの電流経路の関係についても同様である。交流導体１７との間の関係についても同様である。このような構成とすることにより、並列接続される各半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ，１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃを流れる電流を均等化するとともに、他相との間の相互インダクタンスの影響を低減でき、半導体モジュールの持つ能力を最大限生かし適切に大電流化が可能な電力変換装置を得ることができる。

実施の形態２．
図６及び図７は、実施の形態２を示すものであり、図６は電力変換装置の要部を示す要部構成図、図７は作用を説明するための説明図である。図６において、多層積層体１３０は、板状導体としての長方形のブスバー１３１，１３２と、図３に示す絶縁板３５，３６，３７とが交互に積層されている。ブスバー１３１は、図１に示したブスバー３１に切り欠きとしてのスリット１３１ａを形成する板状導体切り欠き形成部としてのスリット形成部１３１ｂを２箇所設けたものである。スリット形成部１３１ｂは、Ｕ相の半導体モジュール１１ｃが締め付けねじ６によりブスバー１３１に接続されるブスバー１３１における第１の接続部１３１ｙとＶ相の半導体モジュール１２ａが締め付けねじ６によりブスバー１３１に接続されるブスバー１３１における第１の接続部１３１ｙとの間と、Ｖ相の半導体モジュール１２ｃが締め付けねじ６によりブスバー１３１に接続されるブスバー１３１における第１の接続部１３１ｙとＷ相の半導体モジュール１３ａが締め付けねじ６によりブスバー１３１に接続されるブスバー１３１における第１の接続部１３１ｙとの間に、図６における右方の端部から左方に向かってすなわち所定の方向と交差する方向にそれぞれ締め付けねじ６がブスバー１３１に接続される第１の接続部１３１ｙよりもさらに所定寸法左方に入った位置まで長方形の切り欠きとしてのスリット１３１ａが形成されている。

ブスバー１３２は、図１に示したブスバー３２に切り欠きとしてのスリット１３２ａを形成する板状導体切り欠き形成部としてのスリット形成部１３２ｂを２箇所設けたものである。スリット形成部１３２ｂは、Ｕ相の半導体モジュール１１ｃが締め付けねじ７によりブスバー１３２に接続されるブスバー１３２の第２の接続部１３２ｙとＶ相の半導体モジュール１２ａが締め付けねじ７によりブスバー１３２に接続されるブスバー１３２の第２の接続部１３２ｙとの間と、Ｖ相の半導体モジュール１２ｃが締め付けねじ７によりブスバー１３２に接続されるブスバー１３２の第２の接続部１３２ｙとＷ相の半導体モジュール１３ａが締め付けねじ７によりブスバー１３２に接続されるブスバー１３２の第２の接続部１３２ｙとの間に、図６における右方の端部から左方に向かってそれぞれ締め付けねじ７がブスバー１３２に接続される第２の接続部１３２ｙよりもさらに所定寸法左方に入った位置まで長方形の切り欠きとしてのスリット１３２ａが形成されている。なお、図６、図７においては、分かりやすくするためにスリット１３１ａ，１３２ａを黒く塗って表示している。平滑コンデンサ１ａ，１ｂは図１に示したものと同様の方法によりそのＰ端子が第４の接続部１３１ｚにおいてブスバー１３１に、Ｎ端子が第４の接続部１３２ｚにおいてブスバー１３２に接続されている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

次に、ブスバー１３１及びブスバー１３２におけるスリット形成部１３１ｂ，１３２ｂの作用効果を、図７により説明する。図７に示すように、Ｕ相の交流導体１５に切り欠き形成部１５ｂを、Ｖ相の交流導体１６に２箇所の切り欠き形成部１６ｂを、Ｗ相の交流導体１７に切り欠き形成部１７ｂを設け、切り欠き１５ａ，１６ａ，１７ａを形成するとともに、ブスバー１３１にスリット形成部１３１ｂによりスリット１３１ａを、ブスバー１３２にスリット形成部１３２ｂによりスリット１３２ａを形成した場合、平滑コンデンサ１ａのＰ端子からブスバー１３１を経て半導体モジュール１１ａ〜１１ｃに分流し交流導体１５を経てＵ相の外部接続端子２５に至る電流経路Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３並びにＶ相の外部接続端子２６から交流導体１６を経て半導体モジュール１２ａ〜１２ｃに分流しブスバー１３２を経て平滑コンデンサ１ａあるいは平滑コンデンサ１ｂのＮ端子に至る電流経路Ｒ６１，Ｒ６２，Ｒ６３を電流が流れる。スリット１３１ａ，１３２ａが設けられているため異なる相の電流経路間の等価距離が遠くなるため、図１に示したブスバー３１，３２に比して、Ｕ相とＶ相との間の相互インダクタンスＭ３が小さくなるため、隣接する相のスイッチングの影響も小さくなるとともに、相互インダクタンスを考慮したインダクタンスのアンバランスも小さくなる。Ｖ相とＷ相との関係についても、同様である。従って、半導体モジュール１１ａ，１１ｂ，１１ｃを流れる電流間のアンバランス、半導体モジュール１２ａ，１２ｂ，１２ｃを流れる電流間のアンバランス、半導体モジュール１３ａ，１３ｂ，１３ｃを流れる電流間のアンバランスがさらに改善される。

このような構成とすることにより、並列接続した各半導体モジュールを流れる電流を均等化するとともに、隣接する相のスイッチングの影響を低減でき、半導体モジュールの持つ能力を最大限生かして適切に大電流化を図ることのできる電力変換装置を得ることができる。

実施の形態３．
図８及び図９は、実施の形態３を示すものであり、図８は電力変換装置の要部を示す要部構成図、図９は作用を説明するための説明図である。図８において、平滑コンデンサ１ａが１個だけが設けられている。多層積層体２３０は、板状導体としての長方形のブスバー２３１，２３２と、図３に示す絶縁板３５，３６，３７とが交互に積層されている。ブスバー２３１，２３２は、接続される平滑コンデンサが平滑コンデンサ１ａだけである点以外は図１、図２に示したブスバー３１，３２と同様のものである。なお、平滑コンデンサ１ａは図１に示した平滑コンデンサ１ａと同様の方法によりそのＰ端子が第４の接続部２３１ｚにおいてブスバー２３１に、Ｎ端子が第４の接続部２３２ｚにおいてブスバー２３２に接続されている。なお、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの端子Ｔ１が締め付けねじ６によりブスバー２３２における第１の接続部２３１ｙにおいてブスバー２３１に接続され、端子Ｔ２が締め付けねじ７によりブスバー２３２における第２の接続部２３２ｙにおいてブスバー２３２に接続されているのは、図１におけるブスバー３１，３２と半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの関係と同様である。

Ｕ相の交流導体１１５は切り欠き１１５ａを形成する切り欠き形成部１１５ｂを有する。Ｗ相の交流導体１１７は、切り欠き１１７ａを形成する切り欠き形成部１１７ｂを有する。なお、Ｖ相の交流導体１６は、切り欠き１６ａを形成する切り欠き形成部１６ｂを２箇所に有し、図１に示したものと同様のものである。切り欠き形成部１１５ｂは、交流導体１１５が交流導体１６と図８における上下方向に対向する対向部に図８における上方向に向かって交流導体１１５の上下方向の寸法の約１／２の深さまで長方形に切り欠かれた切り欠き１１５ａを形成している。Ｗ相の交流導体１１７についても同様に、切り欠き形成部１１７ｂは、交流導体１１７が交流導体１６と図８における上下方向に対向する対向部に図８における下方向に向かって交流導体１１７の上下方向の寸法の約１／２の深さまで長方形に切り欠かれた切り欠き１１７ａを形成している。なお、交流導体１１５は、図１に示した交流導体１５と同様に半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの各端子Ｔ３に重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体１１５の各第３の接続部１１５ｙにおいて交流導体１１５と接続されている。交流導体１１７は、図１に示した交流導体１７と同様に半導体モジュール１３ａ〜１３ｃの各端子Ｔ３に重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体１１７の各第３の接続部１１７ｙにおいて交流導体１１７と接続されている。

図９は、Ｕ相の交流導体１１５に切り欠き形成部１１５ｂを、Ｖ相の交流導体１６に切り欠き形成部１６ｂを設けた場合の作用効果を説明するための説明図であるが、交流導体に切り欠き形成部を設けない図９（ａ）の場合、平滑コンデンサ１ａのＰ端子からブスバー２３１を経て半導体モジュール１１ａ〜１１ｃに分流し交流導体９５を経てＵ相の外部接続端子２５に至る電流経路Ｒ８１，Ｒ８２，Ｒ８３並びにＶ相の外部接続端子２６から交流導体９６を経て半導体モジュール１２ａ〜１２ｃに分流しブスバー２３２を経て平滑コンデンサ１ａのＮ端子に至る電流経路Ｒ９１，Ｒ９２，Ｒ９３を電流が流れる。この場合、電流経路Ｒ８１，Ｒ８２，Ｒ８３の長さのアンバランスが大きい。特に、Ｕ相の半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ付近に平滑コンデンサ１ａが存在しないため、Ｕ相の半導体モジュール１１ａを通る電流経路Ｒ８１の長さが非常に長い。この差はそのまま、Ｕ相の半導体モジュール１１ａ〜１１ｃへのインダクタンスの差に反映され、平滑コンデンサが２個設けられ、交流導体に切り欠き形成部を設けない図５（ａ）の場合よりも各半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ間の電流のアンバランスが大きくなる。

これに対し、この実施の形態によれば、図９（ｂ）に示すように、隣接する他相の交流導体と向かい合う辺である対向部に切り欠き形成部、ここではＵ相の交流導体１１５に切り欠き形成部１１５ｂを設けたことにより、平滑コンデンサ１ａのＰ端子からブスバー２３１を経て半導体モジュール１１ａ〜１１ｃに分流し交流導体１１５を経てＵ相の外部接続端子２５に至る電流経路Ｒ１０１，Ｒ１０２，Ｒ１０３並びにＶ相の外部接続端子２６から交流導体１６を経て半導体モジュール１２ａ〜１２ｃに分流しブスバー２３２を経て平滑コンデンサ１ａのＮ端子に至る電流経路Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１１３を電流が流れる。平滑コンデンサ１ａのＰ端子からＵ相の半導体モジュール１１ｃに分流しＵ相の外部接続端子２５へ至る電流経路Ｒ１０３は、切り欠き形成部１１５ｂ近傍において迂回することになり、その電流経路が長くなり、インダクタンスも大きくなり、電流経路長のアンバランスが改善される。このため、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃを流れる電流が均等化する。また、隣接する他相との間の相互インダクタンスＭ４も小さくなるため、他相のスイッチングの影響も小さくなる。

なお、図９（ａ）に示したＶ相の半導体モジュール１２ａ〜１２ｃを流れる電流は電流経路Ｒ９１〜Ｒ９３のように流れるのに対して、交流導体１１５に切り欠き形成部１１５ｂを設けた場合は図９（ｂ）場合はＶ相の半導体モジュール１２ａ〜１２ｃを流れる電流は電流経路Ｒ１１１〜Ｒ１１３のように流れる。なお、相間の相互インダクタンスＭ４は、図５における相互インダクタンスＭ２より若干小さい値となる。Ｗ相の半導体モジュール１３ａ〜１３ｃを流れる電流の電流経路においても、Ｗ相の交流導体１１７の交流導体１６と対向する対向部に切り欠き形成部１１７ｂを設けることにより、交流導体１１５におけるのと同様に改善される。

このような構成とすることにより、平滑コンデンサ１ａが１個だけが接続されている場合においても、並列接続した各半導体モジュールを流れる電流を均等化するとともに、相互インダクタンスを減少させて隣接する相のスイッチングの影響を低減でき、半導体モジュールの持つ能力を最大限生かして適切に大電流化を図ることができる。

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４である電力変換装置の要部を示す要部構成図である。図１０において、多層積層体３３０は、板状導体としての長方形のブスバー３３１，３３２と、図３に示す絶縁板３５，３６，３７とが交互に積層されている。ブスバー３３１は、図８に示したブスバー２３１に切り欠きとしてのスリット３３１ａを形成する板状導体切り欠き形成部としてのスリット形成部３３１ｂを２箇所設けたものである。ブスバー３３２は、図８に示したブスバー２３２に切り欠きとしてのスリット３３２ａを形成する板状導体切り欠き形成部としてのスリット形成部３３２ｂを２箇所設けたものである。そして、この実施の形態は、この多層積層体３３０と実施の形態３である図８における交流導体１１５、交流導体１６、交流導体１１７とを組み合わせたものである。なお、図１０においては、分かりやすくするために図６と同様にスリット３３１ａ，３３２ａを黒く塗って表示している。

なお、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの端子Ｔ１が締め付けねじ６によりブスバー３３１における第１の接続部３３１ｙにおいてブスバー３３１に接続され、端子Ｔ２が締め付けねじ７によりブスバー３３２における第２の接続部３３２ｙにおいてブスバー３３２に接続されているのは、図１におけるブスバー３１，３２と半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの関係と同様である。また、ブスバー３３１及びブスバー３３２に接続されるコンデンサは平滑コンデンサ１ａが１個だけである例を示している。なお、平滑コンデンサ１ａは図１に示した平滑コンデンサ１ａと同様の方法によりそのＰ端子が第４の接続部３３１ｚにおいてブスバー３３１に、Ｎ端子が第４の接続部３３２ｚにおいてブスバー３３２に接続されている。

このように、ブスバー３３１及びブスバー３３２にスリット形成部３３１ｂ，３３２ｂを設けるとともに、交流導体１１５に、切り欠き形成部１６ｂが形成する切り欠き１６ａよりも深い切り欠き深さを有する切り欠き１１５ａを形成する切り欠き形成部１１５ｂを設けることにより、平滑コンデンサ１ａのＰ端子→ブスバー３３１→半導体モジュール１１ａの端子Ｔ１→半導体モジュール１１ａの上アームであるスイッチ部４→半導体モジュール１１ａの端子Ｔ３→交流導体１１５→外部接続端子２５と流れる電流経路と、平滑コンデンサ１ａのＰ端子→ブスバー３３１→半導体モジュール１１ｃの端子Ｔ１→半導体モジュール１１ｃの上アームであるスイッチ部４→半導体モジュール１１ｃの端子Ｔ３→交流導体１１５→外部接続端子２５と流れる電流経路と、の電流経路長の差がさらに小さくなる。

また、隣接する他相との間の相互インダクタンスも小さくなるため、他相のスイッチングの影響も小さくなる。従って、インダクダンスのアンバランスも改善される。Ｗ相の半導体モジュール１３ａ〜１３ｃについても同様であり、これらを流れる電流のアンバランスを改善することができる。このように、必要に応じて、切り欠き形成部１１５ｂ，１６ｂ，１１７ｂ、スリット形成部３３１ｂ，３３２ｂを設けて電流を迂回させ電流経路の長さを調節することにより、各半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ、半導体モジュール１２ａ〜１２ｃ、半導体モジュール１３ａ〜１３ｃを流れる電流のアンバランスを小さくでき、半導体モジュールの持つ能力を最大限生かして適切に大電流化を図ることができる。

実施の形態５．
図１１は、実施の形態５である電力変換装置の要部を示す要部構成図、図１２は別の半導体モジュールを示す斜視図である。図１１において、Ｕ相の交流導体４１５、Ｖ相の交流導体４１６、Ｗ相の交流導体４１７は各交流導体が隣接する別の交流導体と対向する対向部の角部を切り落とした形状であるＬ状の切り欠き４１５ａ，４１６ａ，４１７ａを形成する交流導体切り欠き形成部としての切り欠き形成部４１５ｂ，４１６ｂ，４１７ｂを有する。切り欠き形成部４１５ｂ，４１６ｂ，４１７ｂは、それぞれ１箇所、２箇所、１箇所設けられている。

各交流導体４１５，４１６，４１７が互いに対向する対向方向である図１１にける上下方向の切り落とし寸法は図１における切り欠き１５ａ，１６ａ，１７ａの切り込み深さと同じ寸法にされている。交流導体４１５は、図１に示した交流導体１５と同様に半導体モジュール１１ａ〜１１ｃの各端子Ｔ３に重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体４１５の各第３の接続部４１５ｙにおいて交流導体４１５と接続されている。交流導体４１６は、図１に示した交流導体１６と同様に半導体モジュール１２ａ〜１２ｃの各端子Ｔ３に重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体４１６の各第３の接続部４１６ｙにおいて交流導体４１６と接続されている。交流導体４１７は、図１に示した交流導体１７と同様に半導体モジュール１３ａ〜１３ｃの各端子Ｔ３に重なるように対向配置され、各端子Ｔ３が締め付けねじ８により交流導体４１７の各第３の接続部４１７ｙにおいて交流導体４１７と接続されている。

このように切り欠き形成部４１５ｂ，４１６ｂ，４１７ｂを設けることにより、実施の形態１である図１に示した切り欠き形成部１５ｂ，１６ｂ，１７ｂと同様に、半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ、半導体モジュール１２ａ〜１２ｃ、半導体モジュール１３ａ〜１３ｃの電流経路のアンバランスを是正して、各半導体モジュールを流れる電流の均一化を図り、適切に大電流化を図ることができる。なお、交流導体４１５，４１６，４１７に切り欠き形成部４１５ｂ，４１６ｂ，４１７ｂを設けＬ状の切り欠きを形成することは、コ状（長方形）の切り欠きを形成する切り欠き形成部１５ｂ，１６ｂ，１７ｂよりも加工が容易である。

なお、半導体モジュールは、図１１において左右方向に端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の順に一列に配列された半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃを示したが、端子配列はこのようなものに限定されるものではなく、端子Ｔ１，Ｔ２の順を入れ換えてもよいし、図１２に示すような別の半導体モジュールであってもよい。すなわち、図１２において、半導体モジュール６１１は、半導体モジュール１１ａと同様の図示しない２個の半導体開閉素子が直列接続部にて直列に接続された直列開閉回路及び三角形に配置された端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有し、直列開閉回路の両端が端子Ｔ１及びＴ２に接続され、直列開閉回路の直列接続部が端子Ｔ３に接続されている。そして、各端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が同様にブスバー３１，３２及び各外部接続端子２５，２６，２７に接続される。なお、このような半導体モジュール６１１は、本実施の形態に限らず、上述した他の実施の形態においても適用できる。

上記の各実施の形態は、いずれも３相の電力変換装置で、各相３並列の２レベル変換装置の場合を示した。当然のことながら、一般の多相、多並列、多レベル変換装置にも同様の構成を適用可能である。また、上記した各実施の形態では、上下各アームが一つのＩＧＢＴ４ａで構成されたスイッチ部４を３個並列に接続したものを示したが、１つの半導体モジュールが複数個のスイッチ部４で構成され、これらスイッチ部４の端子が複数組あって、上記複数組の端子が並列に接続されるものすなわち複数の半導体モジュールを一体に樹脂モールドしたもの等であっても、同様の効果を奏する。また、使用する半導体素子は、シリコンやシリコンカーバイト（ＳｉＣ）を用いたＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどを形成する半導体材料の種類が制約されるものではない。

なお、従来の電力変換装置において、スイッチ部４を構成するＩＧＢＴ４ａやダイオード４ｂを、昨今大電流化の進歩が著しい炭化珪素、窒化ガリウム系材料、ダイアモンド等のワイドバンドギャップ半導体にて形成し、そのオン抵抗が小さいことを利用して大電流低損失化を図ろうとする場合、オン抵抗が小さいために並列に接続された例えば半導体モジュール１１ａ〜１１ｃ間のインピーダンスの不均一が大きくなり電流のアンバランスが大きくなり適切に大電流化を図ることが困難であったが、この発明によればＩＧＢＴ４ａやダイオード４ｂをワイドバンドギャップ半導体にて形成してそのオン抵抗が小さくなった場合でも、全体のインピーダンスのアンバランスに与える影響は小さく並列接続された半導体モジュール間の電流の不均一を抑制できるので、低損失大電流化、ひいては高効率化、小型化を容易に図ることができる。

なお、上記各実施の形態においては、一対の板状導体であるブスバー３１，３２に直流電源が接続され、端子１５，１６，１７に交流の負荷が接続されるインバータを示したが、逆に端子１５，１６，１７に交流電源が接続され、ブスバー３１，３２に直流負荷が接続されるコンバータであっても同様の効果を奏する。

以上のように、この発明によれば、複数のアーム回路を有する電力変換回路と多層積層体と交流導体と外部接続端子とを有する電力変換装置であって、
多層積層体は、板状絶縁材と一対の板状導体とを有し、一対の板状導体が板状絶縁材を介して対向配置され、一対の板状導体が直流電源または直流負荷に接続されるものであり、
交流導体は、板状の導電材料で形成されたものであって複数のアーム回路に対応して複数設けられ、端部に外部接続端子が配置され、外部接続端子に交流負荷または交流電源が接続されるものであり、
アーム回路は、複数の半導体モジュールを有し、
半導体モジュールは、２個の半導体開閉素子が直列に接続された直列開閉回路と第１、第２、第３の端子とを有し、直列開閉回路の両端が第１及び第２の端子に接続され、２個の半導体開閉素子の直列接続部が第３の端子に接続されたものであり、
アーム回路は、複数の半導体モジュールが多層積層体の一対の板状導体のいずれか一方側にあるようにしてかつ各半導体モジュールの第１の端子が所定の方向に並ぶように配置され、第１の端子が板状導体の一方の所定の方向に並ぶように配置された第１の接続部において板状導体の一方にそれぞれ接続され、第２の端子が板状導体の他方の所定の方向に並ぶように配置された第２の接続部において板状導体の他方にそれぞれ接続され、第３の端子が交流導体の第３の接続部であって第３の接続部は所定の方向に並ぶように配置されるともに外部接続端子から離れた位置にあるものである第３の接続部において交流導体にそれぞれ接続されることにより各半導体モジュールが並列に接続されたものであり、
電力変換回路は、複数のアーム回路が各アーム回路の第１、第２、第３の接続部がそれぞれ所定の方向に並ぶようにして配設されものであり、
かつ交流導体に設けられたものであって複数の交流導体の互いに隣接し対向する対向部に切欠きを形成する交流導体切り欠き形成部及び一対の板状導体にそれぞれ設けられたものであって隣接するアーム回路同士の第１の端子が接続される第１の接続部間及び隣接するアーム回路同士の第２の端子が接続される第２の接続部間に切欠きを形成する板状導体切り欠き形成部の少なくとも一方、を備えたので、電流経路の不均一を軽減して適切に大電流化を図ることができる。

また、一対の板状導体の一方は、貫通部を形成する貫通部形成部を有するものであり、
半導体モジュールは、第１または第２の端子の一方が貫通部形成部を貫通する貫通導体によって一対の板状導体の他方に接続されたものであるので、コンパクト化しても電流経路の不均一の増大を招くことなく適切に大電流化を図ることができる。

１ａ，１ｂ 平滑コンデンサ、３ スイッチング回路、４ スイッチ部、
６，７，８ 締め付けねじ、１１，１２，１３ アーム回路、
１１ａ〜１１ｃ 半導体モジュール、１２ａ〜１２ｃ 半導体モジュール、
１３ａ〜１３ｃ 半導体モジュール、１５，１６，１７ 交流導体、
１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ 切り欠き形成部、１５ｙ，１６ｙ，１７ｙ 第３の接続部、
２５，２６，２７ 外部接続端子、３０ 多層積層体、３１，３２ ブスバー、
３１ｄ 孔形成部、３１ｙ，３２ｙ 第１及び第２の接続部、３１ｚ 第４の接続部、
３６ 絶縁板、１１５，１１７ 交流導体、１１５ｂ，１１７ｂ 切り欠き形成部、
１１５ｙ，１１７ｙ 第３の接続部、１３０ 多層積層体、１３１，１３２ ブスバー、
１３１ｂ，１３２ｂ スリット形成部、１３１ｙ，１３２ｙ 第１及び第２の接続部、
２３０ 多層積層体、２３１，２３２ ブスバー、
２３１ｙ，２３２ｙ 第１及び第２の接続部、３３０ 多層積層体、
３３１，３３２ ブスバー、３３１ｂ，３３２ｂ スリット形成部、
３３１ｙ，３３２ｙ 第１及び第２の接続部、４１５，４１６，４１７ 交流導体、
４１５ｂ，４１６ｂ，４１７ｂ 切り欠き形成部、
４１５ｙ，４１６ｙ，４１７ｙ 第３の接続部、６０１ 半導体モジュール。

Claims (5)

1. 多層積層体と電力変換回路と交流導体と平滑コンデンサとを有する電力変換装置であって、
   上記多層積層体は、板状絶縁材と一対の板状導体とを有し、上記一対の板状導体が上記板状絶縁材を介して対向配置されたものであり、
   上記電力変換回路は、複数のアーム回路を有するものであり、
   上記アーム回路は、２個の半導体開閉素子が直列接続部にて直列に接続された複数の直列開閉回路を有するものであり、
   上記交流導体は、板状の導電材料で形成されたものであって交流導体切り欠き形成部を有し、上記複数のアーム回路に対応して複数設けられたものであり、
   上記平滑コンデンサは、上記一対の板状導体に接続され、
   上記複数の直列開閉回路の両端が上記一対の板状導体に接続され、その複数の直列接続部が上記交流導体に共通に接続され、
   上記複数のアーム回路は上記各アーム回路に対応する上記交流導体がその延在方向が上記板状導体の延在方向に一致するとともに上記板状導体の延在方向に並ぶようにして配置され、上記交流導体に交流負荷または交流電源が接続されるものであり、
   上記交流導体切り欠き形成部は、上記交流導体同士が対向する対向部に切り欠きを形成するものである
   電力変換装置。
2. 上記一対の板状導体は、上記各アーム回路が接続される上記一対の板状導体の接続部間に切り欠きを形成する板状導体切り欠き形成部をそれぞれ有するものであることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記交流導体切り欠き形成部及び上記板状導体切り欠き形成部の少なくとも一方は、長方形の切り欠きを形成するものである
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 上記交流導体切り欠き形成部は、上記交流導体の上記対向部の角にＬ状に切り欠かれたＬ状切り欠きを形成するものである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
5. 上記電力変換回路は、上記アーム回路を３相分有する三相一括形のものである
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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