JP5546503B2

JP5546503B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP5546503B2
Application number: JP2011151152A
Authority: JP
Inventors: 大輔原田; 智史井口; 雅哉加地; 崇功川島
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: JP2013021029A

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、その半導体モジュールのパワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等には、電源電力から駆動用モータを駆動するための駆動用電力に変換するためのインバータやコンバータ等の電力変換装置が搭載されている。この電力変換装置としては、例えば、半導体素子を内蔵してなると共にその半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールやパワー端子が接続される複数のバスバ等を備えたものがある（特許文献１等参照）。

特許第４０５２２４１号公報

上記特許文献１等の電力変換装置では、バスバの被接続端部に対して１つのパワー端子が溶接により接続されている。例えば、電力変換装置の小型化等の要請に基づいて省スペース化を図ろうとした場合に、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子を溶接により接続しようとすると、３つ以上の部材を重ねてそれらを一度に溶接しなければならず、溶接が困難となるおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子を容易に接続することができると共に、省スペース化、小型化を図ることができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一の態様は、半導体素子を内蔵してなると共に該半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールと、上記パワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置において、
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において積層配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部の先端部には、上記直交方向において他の上記パワー端子の上記接続端部と重ならない非重合部が設けられており、
上記各パワー端子の上記接続端部の上記非重合部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

本発明の他の態様は、半導体素子を内蔵してなると共に該半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールと、上記パワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置において、
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において互いに重ならないように並んで配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項４）。

上記本発明の一の態様における電力変換装置において、バスバの配置面には、複数のパワー端子の接続端部がバスバの配置面に直交する直交方向において積層配置されている。また、各パワー端子の接続端部の先端部には、上記直交方向において他のパワー端子の接続端部と重ならない非重合部が設けられている。すなわち、各パワー端子の接続端部の非重合部は、上記直交方向において、他のパワー端子と重なることなく、バスバの被接続端部に対して対向配置されることになる。

そのため、複数のパワー端子の接続端部の非重合部をそれぞれバスバの被接続端部に対して溶接することにより、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子の接続端部を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバの被接続端部と１つのパワー端子の接続端部との溶接、つまり２つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。

また、上述のごとく、バスバの被接続端部の配置面に対して複数のパワー端子の接続端部を配置している。そのため、バスバの被接続端部に対して１つのパワー端子を配置していた従来に比べて、省スペース化を図ることができる。これにより、電力変換装置全体の小型化を実現することができる。

上記本発明の他の態様における電力変換装置において、バスバの配置面には、複数のパワー端子の接続端部がバスバの配置面に直交する直交方向において互いに重ならないように並んで配置されている。
そのため、複数のパワー端子の接続端部をそれぞれバスバの被接続端部に対して溶接することにより、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子の接続端部を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバの被接続端部と１つのパワー端子の接続端部との溶接、つまり２つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。

このように、上記本発明の一の態様及び他の態様によれば、バスバの被接続端部に対して複数のパワー端子を容易に接続することができると共に、省スペース化、小型化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、電力変換装置を示す説明図。実施例１における、半導体モジュールを示す説明図。実施例１における、パワー端子とバスバとの接続部分を示す説明図。実施例１における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部とを示す説明図。実施例１における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との溶接部分を示す説明図。実施例１における、電力変換装置の回路図。実施例２における、パワー端子とバスバとの接続部分を示す説明図。実施例２における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との溶接部分を示す説明図。実施例３における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部とを示す説明図。実施例３における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との溶接部分を示す説明図。実施例４における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部とを示す説明図。実施例４における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との溶接部分を示す説明図。実施例４における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部とを示す説明図。実施例４における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との溶接部分を示す説明図。実施例５における、半導体モジュールを示す説明図。実施例５における、半導体モジュールを示す説明図。実施例５における、パワー端子とバスバとの接続部分を示す説明図。実施例６における、半導体モジュールを示す説明図。実施例６における、電力変換装置の回路図。実施例７における、半導体モジュールを示す説明図。実施例７における、電力変換装置の回路図。実施例８における、半導体モジュールを示す説明図。実施例８における、パワー端子とバスバとの接続部分を示す説明図。実施例８における、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との溶接部分を示す説明図。

上記本発明の一の態様において、上記各パワー端子の接続端部の非重合部は、上記バスバの被接続端部に対して溶接されている。例えば、パワー端子の接続端部の非重合部とバスバの被接続端部との先端同士を近接又は接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合することができる。

また、上記パワー端子の接続端部の非重合部と上記バスバの被接続端部との先端同士等、両者の溶接部分を互いに先の尖った尖端形状とすることができる。この場合には、溶接する際に、溶接部分にアークが飛び易くなると共に、溶接部分の熱容量が小さくなって溶融させ易くなる。これにより、溶接性を向上させることができる。

また、上記バスバの配置面には、複数の上記パワー端子の接続端部が上記直交方向において積層配置されている。すなわち、バスバの配置面に隣接しているパワー端子よりも外側のパワー端子については、バスバとの間に距離がある。そのため、パワー端子の接続端部の非重合部をバスバの配置面側に折り曲げる等して、バスバの被接続端部に近接又は接触させ、溶接する必要がある。

また、上記バスバの上記配置面に隣接する上記パワー端子よりも外側にある上記パワー端子の上記接続端部の上記非重合部は、少なくとも一部が上記バスバの上記配置面に隣接する上記パワー端子の上記接続端部の上記非重合部と平行かつ同一平面上にあり、上記バスバの上記配置面に近接又は接触している構成とすることができる（請求項２）。
この場合には、外側にあるパワー端子の接続端部の非重合部をバスバの被接続端部に対して溶接する作業が容易となる。

また、上記バスバの配置面に隣接する上記パワー端子とそれよりも外側にある上記パワー端子との接続端部の非重合部同士を平行かつ同一平面上とし、上記バスバの配置面に近接又は接触した位置とするためには、例えば、プレス加工等により、外側にあるパワー端子の接続端部の非重合部を折り曲げる等して実現することができる。

また、上記バスバの上記被接続端部には、その先端から切り込まれた切欠部が設けられており、該切欠部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接された上記複数のパワー端子の上記接続端部の上記非重合部同士の間に形成されている構成とすることができる（請求項３）。
この場合には、パワー端子の接続端部の非重合部をバスバの被接続端部に対して溶接する際に、隣接するパワー端子の接続端部の非重合部とバスバの被接続端部との溶接部分へのアーク飛びを防止することができる。

上記本発明の他の態様において、上記各パワー端子の接続端部は、上記バスバの被接続端部に対して溶接されている。例えば、パワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との先端同士を近接又は接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合することができる。

また、上記パワー端子の接続端部と上記バスバの被接続端部との先端同士等、両者の溶接部分を互いに先の尖った尖端形状とすることができる。この場合には、溶接する際に、溶接部分にアークが飛び易くなると共に、溶接部分の熱容量が小さくなって溶融させ易くなる。これにより、溶接性を向上させることができる。

また、上記バスバの上記被接続端部には、その先端から切り込まれた切欠部が設けられており、該切欠部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接された上記複数のパワー端子の上記接続端部同士の間に形成されている構成とすることができる（請求項５）。
この場合には、パワー端子の接続端部をバスバの被接続端部に対して溶接する際に、隣接するパワー端子の接続端部とバスバの被接続端部との溶接部分へのアーク飛びを防止することができる。

（実施例１）
電力変換装置にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１〜図６に示すごとく、半導体素子２３を内蔵してなると共に半導体素子２３に導通するパワー端子２１を有する複数の半導体モジュール２と、パワー端子２１が接続される複数のバスバ４とを備えている。

パワー端子２１は、バスバ４に接続する接続端部２１３を備えており、バスバ４は、パワー端子２１の接続端部２１３が配置される配置面４２１を有すると共にパワー端子２１の接続端部２１３が接続される被接続端部４２を備えている。
バスバ４の配置面４２１には、複数のパワー端子２１の接続端部２１３がバスバ４の配置面４２１に直交する直交方向Ｘにおいて積層配置されている。各パワー端子２１の接続端部２１３の先端部には、直交方向Ｘにおいて他のパワー端子２１の接続端部２１３と重ならない非重合部２１４が設けられている。各パワー端子２１の接続端部２１３の非重合部２１４は、バスバ４の被接続端部４２に対して溶接されている。
以下、これを詳説する。

図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、半導体モジュール２と冷却管３１とを交互に積層してなり、半導体モジュール２の両主面に冷却管３１が接触配置されている。
各冷却管３１は、内部に水等の冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けてなる。また、複数の冷却管３１は、その長手方向の両端において、互いに連結管３２によって連結されている。また、積層方向の一端に配された冷却管３１には、冷却媒体を導入するための冷媒導入管３３１と、冷却媒体を排出するための冷媒排出管３３２とが連結されている。

そして、上記の構成により、冷媒導入管３３１に導入された冷却媒体は、複数の冷却管３１の冷媒流路を流れる。このとき、冷却媒体は、半導体モジュール２との間で熱交換を行い、半導体モジュール２を冷却する。熱交換を行った後の冷却媒体は、冷却管３１の他端から連結管３２を介して冷媒排出管３３２から排出される。

また、隣り合う一対の冷却管３１の間には、１個の半導体モジュール２が配設されている。また、複数の半導体モジュール２は、電源の正極側に接続される半導体モジュール２（２ａ）と、電源の負極側に接続される半導体モジュール２（２ｂ）とを有しており、両者は、半導体モジュール２と冷却管３１との積層方向において、隣り合うように配置されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すごとく、半導体モジュール２（２ａ、２ｂ）は、半導体素子２３（図６）を内蔵する本体部２０を有する。本体部２０は、一対の主面２０１と二対の端面２０２とを有するカード状の直方体形状を有する。そして、対向する一対の端面２０２のうちの一方から複数のパワー端子２１が突出して設けられており、他方から複数の制御端子２２が突出して設けられている。

また、本体部２０に内蔵されている半導体素子２３（図６）は、スイッチング素子とダイオードとからなる。本例では、スイッチング素子として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いている。また、ダイオードとして、フライホイールダイオードを用いている。

図２（ａ）に示すごとく、一方の半導体モジュール２ａは、正極側バスバ（図示略）に接続される正極側パワー端子２１ｐを有する。正極側バスバは、電源の正極側に接続される。また、半導体モジュール２ａは、それぞれＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバ（いずれも図示略）に接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖ、Ｗ相パワー端子２１ｗを有する。Ｕ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバは、三相交流の回転電機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電極に接続される。

図２（ｂ）に示すごとく、他方の半導体モジュール２ｂは、負極側バスバ（図示略）に接続される負極側パワー端子２１ｎを有する。負極側バスバは、電源の負極側に接続される。また、半導体モジュール２ｂは、それぞれＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバ（いずれも図示略）に接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖ、Ｗ相パワー端子２１ｗを有する。Ｕ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバは、三相交流の回転電機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電極に接続される。

また、図示を省略したが、一方の半導体モジュール２ａの正極側パワー端子２１ｐは、正極側バスバに対して溶接により接続されており、他方の半導体モジュール２ｂの負極側パワー端子２１ｎは、負極側バスバに対して溶接により接続されている。
また、一方の半導体モジュール２ａと他方の半導体モジュール２ｂとは、Ｕ相パワー端子２１ｕ同士が同じＵ相バスバに対して溶接により接続されている。また、Ｖ相パワー端子２１ｖ同士、Ｗ相パワー端子２１ｗ同士も、同じＶ相バスバ、Ｗ相バスバに対して溶接により接続されている。

以下、一例として、図３に示すごとく、Ｗ相バスバ（以下、適宜、単にバスバ４という）に対する両半導体モジュール２ａ、２ｂのＷ相パワー端子２１ｗ（以下、適宜、単にパワー端子２１という）の接続について説明する。なお、一方の半導体モジュール２のパワー端子２１をパワー端子２１ａ、他方の半導体モジュール２ｂのパワー端子２１をパワー端子２１ｂとする。

同図に示すごとく、パワー端子２１ａ、２１ｂは、平板状であって、本体部２０から突出する突出部２１１と、突出部２１１の先端から直角に折れ曲がって延びる延設部２１２と、延設部２１２の先端から直角に折れ曲がって突出部２１１の突出方向に延びると共にバスバ４に接続する接続端部２１３とを有する。

また、バスバ４は、平板状の本体部４１と、本体部４１の先端から直角に折れ曲がって延びると共にパワー端子２１の接続端部２１３が接続される被接続端部４２とを有する。被接続端部４２は、その一方の面にパワー端子２１の接続端部２１３が配置される配置面４２１を有する。

図４、図５に示すごとく、バスバ４の配置面４２１には、２つのパワー端子２１の接続端部２１３がバスバ４の配置面４２１に直交する直交方向Ｘ（以下、単に直交方向Ｘという）において互いに重なるように積層して配置されている。
各パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の先端部には、直交方向Ｘにおいて他のパワー端子２１の接続端部２１３と重ならない非重合部２１４が設けられている。

具体的には、図４に示すごとく、一方のパワー端子２１ａの非重合部２１４は、接続端部２１３の先端部における幅方向の一方側を切り欠き、その反対側に形成してある。また、他方のパワー端子２１ｂの非重合部２１４は、接続端部２１３の先端部における幅方向の他方側を切り欠き、その反対側に形成してある。すなわち、両パワー端子２１ａ、２１ｂの非重合部は、直交方向Ｘにおいて重ならないように、互い違いに形成されている。

そして、図５に示すごとく、各パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４は、バスバ４の被接続端部４２に対して溶接されている。
具体的には、パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４とバスバ４の被接続端部４２との先端同士を接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合してある（同図の溶接部５１）。

このとき、バスバ４の配置面４２１に隣接しているパワー端子２１ｂよりも外側のパワー端子２１ａについては、バスバ４との間に距離がある。そのため、外側のパワー端子２１ａの接続端部２１３の非重合部２１４をバスバ４の配置面４２１側に折り曲げ、バスバ４の被接続端部４２に接触させ、溶接してある。

次に、本例の電力変換装置１の回路構成について説明する。
図６に示すごとく、電力変換装置１は、電源１９の直流電圧を昇圧する昇圧回路６１と、昇圧後の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路６２とを備えている。
昇圧回路６１は、複数の半導体素子２３を備えている。各半導体素子２３は、スイッチング素子（ＩＧＢＴ素子）２３１とスイッチング素子２３１に逆並列接続されたフライホイールダイオード２３２とからなる。

インバータ回路６２は、複数の半導体素子２３を備えている。各半導体素子２３は、スイッチング素子（ＩＧＢＴ素子）２３１とスイッチング素子２３１に逆並列接続されたフライホイールダイオード２３２とからなる。また、半導体素子２３には、正極側バスバに接続される正極側半導体素子２３ｐと、負極側バスバに接続される負極側半導体素子２３ｎとがある。
そして、一方の半導体モジュール２ａ（図２（ａ））には、３個の正極側半導体素子２３ｐが内蔵されており、他方の半導体モジュール２ｂ（図２（ｂ））には、３個の負極側半導体素子２３ｎが内蔵されている。

次に、本例の電力変換装置１における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１において、バスバ４の配置面４２１には、複数のパワー端子２１の接続端部２１３がバスバ４の配置面４２１に直交する直交方向Ｘにおいて積層配置されている。また、各パワー端子２１の接続端部２１３の先端部には、直交方向Ｘにおいて他のパワー端子２１の接続端部２１３と重ならない非重合部２１４が設けられている。すなわち、各パワー端子２１の接続端部２１３の非重合部２１４は、直交方向Ｘにおいて、他のパワー端子２１と重なることなく、バスバ４の被接続端部４２に対して対向配置されることになる。

そのため、複数のパワー端子２１の接続端部２１３の非重合部２１４をそれぞれバスバ４の被接続端部４２に対して溶接することにより、バスバ４の被接続端部４２に対して複数のパワー端子２１の接続端部２１３を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバ４の被接続端部４２と１つのパワー端子２１の接続端部２１３との溶接、つまり２つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。

また、上述のごとく、バスバ４の被接続端部４２の配置面４２１に対して複数のパワー端子２１の接続端部２１３を配置している。そのため、バスバ４の被接続端部４２に対して１つのパワー端子２１を配置していた従来に比べて、省スペース化を図ることができる。これにより、電力変換装置１全体の小型化を実現することができる。

このように、本例によれば、バスバ４の被接続端部４２に対して複数のパワー端子２１を容易に接続することができると共に、省スペース化、小型化を図ることができる電力変換装置１を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図７、図８に示すごとく、パワー端子２１の接続端部２１３の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、バスバ４の配置面４２１に隣接するパワー端子２１ｂよりも外側にあるパワー端子２１ａの接続端部２１３の非重合部２１４は、バスバ４の配置面４２１に隣接するパワー端子２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４と平行かつ同一平面上にあり、バスバ４の配置面４２１に近接（接触）している。

なお、外側のパワー端子２１ａの接続端部２１３の非重合部２１４は、プレス加工により、バスバ４の配置面４２１側に向かって直交方向Ｘに折り曲げられ、さらにバスバ４の配置面４２１に平行な方向に折り曲げられている。これにより、バスバ４の配置面４２１に隣接するパワー端子２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４と平行かつ同一平面上となり、バスバ４の配置面４２１に近接（接触）した位置となる。
その他は、実施例１と同様の構成である。

本例の場合には、外側にあるパワー端子２１ａの接続端部２１３の非重合部２１４をバスバ４の被接続端部４２に対して溶接する作業が容易となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図９、図１０に示すごとく、バスバ４の被接続端部４２の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、バスバ４の被接続端部４２には、その先端から切り込まれた切欠部４２２が設けられている。切欠部４２２は、バスバ４の被接続端部４２に対して溶接された２つのパワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４同士の間に形成されている。すなわち、バスバ４の被接続端部４２の切欠部４２２の両側に、それぞれパワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４が配置され、溶接されている。
その他は、実施例１と同様の構成である。

本例の場合には、それぞれのパワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４をバスバ４の被接続端部４２に対して溶接する際に、隣接するパワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４とバスバ４の被接続端部４２との溶接部分へのアーク飛びを防止することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１１〜図１４に示すごとく、パワー端子２１の接続端部２１３及びバスバ４の被接続端部４２の構成を変更した例である。
本例では、同図に示すごとく、パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４とバスバ４の被接続端部４２との溶接部分は、互いに先が尖った尖端形状である。

すなわち、図１１、図１２に示す例では、両パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４は、先が尖った尖端形状となっている。また、バスバ４の被接続端部４２において、それぞれのパワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４が溶接される部分は、それぞれ先が尖った尖端形状となっている。

また、図１３、図１４に示す例では、バスバ４の被接続端部４２は、先が尖った尖端形状となっている。また、両パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４は、そのバスバ４の被接続端部４２の先端の形状に沿った形状となっており、ちょうどバスバ４の被接続端部４２の先端の頂点部分から２つに分割したような形状となっている。
その他は、実施例１と同様の構成である。

本例の場合には、パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３の非重合部２１４とバスバ４の被接続端部４２との先端同士を溶接する際に、溶接部分にアークが飛び易くなると共に、溶接部分の熱容量が小さくなって溶融させ易くなる。これにより、溶接性を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図１５〜図１７に示すごとく、半導体モジュール２の構成を変更した例である。
本例では、図１７に示すごとく、半導体モジュール２と冷却管３との積層方向において、電源の正極側に接続される半導体モジュール２ａ同士が隣り合うように並んで配置され、並列接続されている。また、電源の負極側に接続される半導体モジュール２ｂ同士が隣り合うように並んで配置され、並列接続されている。

図１５（ａ）に示すごとく、半導体モジュール２ａの一方は、正極側バスバ（図示略）に接続される正極側パワー端子２１ｐを有する。また、半導体モジュール２ａは、それぞれＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバ（いずれも図示略）に接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖ、Ｗ相パワー端子２１ｗを有する。
図１５（ｂ）に示すごとく、半導体モジュール２ａの他方も、もう一方と同様である。

図１７に示すごとく、両半導体モジュール２ａは、正極側パワー端子２１ｐ同士が正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、Ｕ相パワー端子２１ｕ同士、Ｖ相パワー端子２１ｖ同士、Ｗ相パワー端子２１ｗ同士も、それぞれ同じＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバに対して溶接により接続されている。なお、図１７では、一例として、バスバ（Ｗ相バスバ）４に対する両半導体モジュール２ａのパワー端子（Ｗ相パワー端子）２１の接続について示してある。

図１６（ａ）に示すごとく、半導体モジュール２ｂの一方は、負極側バスバ（図示略）に接続される負極側パワー端子２１ｎを有する。また、半導体モジュール２ｂは、それぞれＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバ（いずれも図示略）に接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖ、Ｗ相パワー端子２１ｗを有する。
図１５（ｂ）に示すごとく、半導体モジュール２ｂの他方も、もう一方と同様である。

図１７に示すごとく、両半導体モジュール２ｂは、負極側パワー端子２１ｎ同士が正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、Ｕ相パワー端子２１ｕ同士、Ｖ相パワー端子２１ｖ同士、Ｗ相パワー端子２１ｗ同士も、それぞれ同じＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバに対して溶接により接続されている。なお、図１７では、一例として、バスバ（Ｗ相バスバ）４に対する両半導体モジュール２ｂのパワー端子（Ｗ相パワー端子）２１の接続について示してある。

さらに、本例では、同図に示すごとく、両半導体モジュール２ａのパワー端子２１ａ及び両半導体モジュールｂのパワー端子２１ｂは、すべて同じ１つのバスバ４に接続されている。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。

（実施例６）
本例は、図１８、図１９に示すごとく、半導体モジュール２の構成を変更した例である。
本例では、図１８（ａ）に示すごとく、半導体モジュール２と冷却管３との積層方向において、隣り合う半導体モジュール２の一方は、正極側バスバ（図示略）に接続される正極側パワー端子２１ｐ及び負極バスバ（図示略）に接続される負極側パワー端子２１ｎを有する。また、Ｗ相バスバ（図示略）に接続されるＷ相パワー端子２１ｗを有する。なお、Ｗ相パワー端子２１ｗに代えて、Ｕ相バスバ、Ｖ相バスバに接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖでもよい。
図１８（ｂ）に示すごとく、半導体モジュール２の他方も、もう一方と同様である。

図示を省略したが、両半導体モジュール２は、正極側パワー端子２１ｐ同士が同じ正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、負極側パワー端子２１ｎ同士が同じ負極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、Ｗ相パワー端子２１ｗ同士が同じＷ相バスバに対して溶接により接続されている。

図１９に示すごとく、半導体モジュール２には、１個の正極側半導体素子２３ｐ及び１個の負極側半導体素子２３ｎが内蔵されている。また、半導体モジュール２同士は、並列接続されている。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。

（実施例７）
本例は、図２０、図２１に示すごとく、半導体モジュール２の構成を変更した例である。
本例では、図２０（ａ）に示すごとく、半導体モジュール２と冷却管３との積層方向において、隣り合う半導体モジュール２の一方は、正極側バスバ（図示略）に接続される正極側パワー端子２１ｐ及び負極バスバ（図示略）に接続される負極側パワー端子２１ｎを有する。また、それぞれＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバ（いずれも図示略）に接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖ、Ｗ相パワー端子２１ｗを有する。
図２０（ｂ）に示すごとく、半導体モジュール２の他方も、もう一方と同様である。

図示を省略したが、両半導体モジュール２は、正極側パワー端子２１ｐ同士が同じ正極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、負極側パワー端子２１ｎ同士が同じ負極側バスバーに対して溶接により接続されている。また、Ｕ相パワー端子２１ｕ同士、Ｖ相パワー端子２１ｖ同士、Ｗ相パワー端子２１ｗ同士が同じＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバに対して溶接により接続されている。

図２１に示すごとく、半導体モジュール２には、３個の正極側半導体素子２３ｐ及び３個の負極側半導体素子２３ｎが内蔵されている。また、半導体モジュール２同士は、並列接続されている。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。

（実施例８）
電力変換装置にかかる実施例について、図を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図２２〜図２４に示すごとく、半導体素子２３を内蔵してなると共に半導体素子２３に導通するパワー端子２１を有する複数の半導体モジュール２と、パワー端子２１が接続される複数のバスバ４とを備えている。

パワー端子２１は、バスバ４に接続する接続端部２１３を備えており、バスバ４は、パワー端子２１の接続端部２１３が配置される配置面４２１を有すると共にパワー端子２１の接続端部２１３が接続される被接続端部４２を備えている。
バスバ４の配置面４２１には、複数のパワー端子２１の接続端部２１３がバスバ４の配置面４２１に直交する直交方向Ｘにおいて互いに重ならないように並んで配置されている。各パワー端子２１の接続端部２１３は、バスバ４の被接続端部４２に対して溶接されている。
以下、これを詳説する。

図１を参照のごとく、本例の電力変換装置１は、半導体モジュール２と冷却管３１とを交互に積層してなり、半導体モジュール２の両主面に冷却管３が接触配置されている。
各冷却管３１は、内部に水等の冷却媒体を流通させる冷媒流路を設けてなる。また、複数の冷却管３１は、その長手方向の両端において、互いに連結管３２によって連結されている。また、積層方向の一端に配された冷却管３１には、冷却媒体を導入するための冷媒導入管３３１と、冷却媒体を排出するための冷媒排出管３３２とが連結されている。

そして、上記の構成により、冷媒導入管３３１に導入された冷却媒体は、複数の冷却管３１の冷媒流路を流れる。このとき、冷却媒体は、半導体モジュール２との間で熱交換を行い、半導体モジュール２を冷却する。熱交換を行った後の冷却媒体は、冷却管３１の他端から連結管３２を介して冷媒排出管３３２へ排出される。

図２２（ａ）、（ｂ）に示すごとく、半導体モジュール２（２ａ、２ｂ）は、半導体素子２３（図６参照）を内蔵する本体部２０を有する。本体部２０は、一対の主面２０１と二対の端面２０２とを有するカード状の直方体形状を有する。そして、対向する一対の端面２０２のうちの一方から複数のパワー端子２１が突出して設けられており、他方から複数の制御端子２２が突出して設けられている。

また、本体部２０に内蔵されている半導体素子２３（図６参照）は、スイッチング素子とダイオードとからなる。本例では、スイッチング素子として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いている。また、ダイオードとして、フライホイールダイオードを用いている。

図２２（ａ）に示すごとく、一方の半導体モジュール２ａは、正極側バスバ（図示略）に接続される正極側パワー端子２１ｐを有する。正極側バスバは、電源の正極側に接続される。また、半導体モジュール２ａは、それぞれＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバ（いずれも図示略）に接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖ、Ｗ相パワー端子２１ｗを有する。Ｕ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバは、三相交流の回転電機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電極に接続される。

図２２（ｂ）に示すごとく、他方の半導体モジュール２ｂは、負極側バスバ（図示略）に接続される負極側パワー端子２１ｎを有する。負極側バスバは、電源の負極側に接続される。また、半導体モジュール２ｂは、それぞれＵ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバ（いずれも図示略）に接続されるＵ相パワー端子２１ｕ、Ｖ相パワー端子２１ｖ、Ｗ相パワー端子２１ｗを有する。Ｕ相バスバ、Ｖ相バスバ、Ｗ相バスバは、三相交流の回転電機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電極に接続される。

以下、一例として、図２３に示すごとく、Ｗ相バスバ（以下、適宜、単にバスバ４という）に対する両半導体モジュール２ａ、２ｂのＷ相パワー端子２１ｗ（以下、適宜、単にパワー端子２１という）の接続について説明する。なお、一方の半導体モジュール２のパワー端子２１をパワー端子２１ａ、他方の半導体モジュール２ｂのパワー端子２１をパワー端子２１ｂとする。

図２４に示すごとく、バスバ４の配置面４２１には、２つのパワー端子２１の接続端部２１３がバスバ４の配置面４２１に直交する直交方向Ｘ（以下、単に直交方向Ｘという）において互いに重ならないように並んで配置されている。
各パワー端子２１ａ、２１ｂの接続端部２１３は、バスバ４の被接続端部４２に対して溶接されている。具体的には、パワー端子２１の接続端部２１３とバスバ４の被接続端部４２との先端同士を接触させ、その部分を溶融させることにより、両者を接合してある（同図の溶接部５１）。

次に、本例の電力変換装置１の回路構成について説明する。
図６を参照のごとく、電力変換装置１は、電源１９の直流電圧を昇圧する昇圧回路６１と、昇圧後の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路６２とを備えている。
昇圧回路６１は、複数の半導体素子２３を備えている。各半導体素子２３は、スイッチング素子（ＩＧＢＴ素子）２３１とスイッチング素子２３１に逆並列接続されたフライホイールダイオード２３２とからなる。

インバータ回路６２は、複数の半導体素子２３を備えている。各半導体素子２３は、スイッチング素子（ＩＧＢＴ素子）２３１とスイッチング素子２３１に逆並列接続されたフライホイールダイオード２３２とからなる。また、半導体素子２３には、正極側バスバに接続される正極側半導体素子２３ｐと、負極側バスバに接続される負極側半導体素子２３ｎとがある。
そして、一方の半導体モジュール２ａ（図２２（ａ））には、３個の正極側半導体素子２３ｐが内蔵されており、他方の半導体モジュール２ｂ（図２２（ｂ））には、３個の負極側半導体素子２３ｎが内蔵されている。

次に、本例の電力変換装置１における作用効果について説明する。
本例の電力変換装置１において、バスバ４の配置面４２１には、複数のパワー端子２１の接続端部２１３がバスバ４の配置面４２１に直交する直交方向Ｘにおいて互いに重ならないように並んで配置されている。
そのため、複数のパワー端子２１の接続端部２１３をそれぞれバスバ４の被接続端部４２に対して溶接することにより、バスバ４の被接続端部４２に対して複数のパワー端子２１の接続端部２１３を容易に接続することができる。また、それぞれの溶接は、バスバ４の被接続端部４２と１つのパワー端子２１の接続端部２１３との溶接、つまり２つの部材の間の溶接となる。そのため、各溶接を容易に行うことができる。

なお、本例の構成においても、実施例３のようにバスバ４の被接続端部４２の構成を変更したり、実施例４のようにパワー端子２１の接続端部２１３及びバスバ４の被接続端部４２の構成を変更したり、実施例５〜７のように半導体モジュール２の構成を変更したりすることができる。

１電力変換装置
２半導体モジュール
２１パワー端子
２３半導体素子
２１３接続端部
２１４非重合部
４バスバ
４２被接続端部
４２１配置面
Ｘ直交方向

Claims

半導体素子を内蔵してなると共に該半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールと、上記パワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置において、
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において積層配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部の先端部には、上記直交方向において他の上記パワー端子の上記接続端部と重ならない非重合部が設けられており、
上記各パワー端子の上記接続端部の上記非重合部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置において、上記バスバの上記配置面に隣接する上記パワー端子よりも外側にある上記パワー端子の上記接続端部の上記非重合部は、少なくとも一部が上記バスバの上記配置面に隣接する上記パワー端子の上記接続端部の上記非重合部と平行かつ同一平面上にあり、上記バスバの上記配置面に近接又は接触していることを特徴とする電力変換装置。
請求項１又は２に記載の電力変換装置において、上記バスバの上記被接続端部には、その先端から切り込まれた切欠部が設けられており、該切欠部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接された上記複数のパワー端子の上記接続端部の上記非重合部同士の間に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
半導体素子を内蔵してなると共に該半導体素子に導通するパワー端子を有する複数の半導体モジュールと、上記パワー端子が接続される複数のバスバとを備えた電力変換装置において、
上記パワー端子は、上記バスバに接続する接続端部を備えており、
上記バスバは、上記パワー端子の上記接続端部が配置される配置面を有すると共に上記パワー端子の上記接続端部が接続される被接続端部を備えており、
上記バスバの上記配置面には、複数の上記パワー端子の上記接続端部が上記バスバの上記配置面に直交する直交方向において互いに重ならないように並んで配置されており、
上記各パワー端子の上記接続端部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接されていることを特徴とする電力変換装置。
請求項４に記載の電力変換装置において、上記バスバの上記被接続端部には、その先端から切り込まれた切欠部が設けられており、該切欠部は、上記バスバの上記被接続端部に対して溶接された上記複数のパワー端子の上記接続端部同士の間に形成されていることを特徴とする電力変換装置。