JP5601376B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
まず、図1〜図9を参照して、本発明の第1実施形態によるパワーモジュール100の構成について説明する。なお、パワーモジュール100は、本発明の「電力変換装置」の一例である。
次に、図10〜図14を参照して、本発明の第2実施形態によるパワーモジュール101について説明する。この第2実施形態では、パワーモジュール100を流れる電流により発生する磁束の変化がパワーモジュール本体部100aの内部において相殺される上記第1実施形態と異なり、パワーモジュール101を流れる電流により発生する磁束の変化がパワーモジュール本体部101aと配線基板201とを含めたパワーモジュール101全体の内部において相殺される例について説明する。
5a P側トランジスタ素子(電圧駆動型トランジスタ素子)
5b P側ダイオード素子(還流ダイオード素子)
6 N側半導体素子(負側半導体素子、電力変換用半導体素子)
6a N側トランジスタ素子(電圧駆動型トランジスタ素子)
6b P側ダイオード素子(還流ダイオード素子)
10 P側端子(正側端子)
10a、10b P側端子接続部(正側端子接続部、配線基板接続部)
11 U相端子(入出力端子)
11c、11d U層端子接続部(入出力端子接続部、配線基板接続部)
12 N側端子(負側端子)
12a、12b N側端子接続部(負側端子接続部、配線基板接続部)
14 樹脂材(封止材)
100、101 パワーモジュール(電力変換装置)
100a、100b、100c、101a、101b、101c パワーモジュール本体部(電力変換装置本体部)
200、201 配線基板
200b、201b U層ブスバ(入出力配線)
200c、201c N層ブスバ(負側配線)
Claims (12)
- 電力変換装置本体部と、
前記電力変換装置本体部に電気的に接続される配線基板とを備え、
前記電力変換装置本体部は、電力変換用半導体素子と、前記電力変換装置本体部の上面において前記配線基板との電気的接続をとるとともに、前記配線基板との間で電流が流入および流出する第1配線基板接続部および第2配線基板接続部を有する配線基板接続部とを含み、
前記配線基板から前記第1配線基板接続部または前記第2配線基板接続部の一方を介して前記電力変換用半導体素子に電流が流入した後に前記第1配線基板接続部または前記第2配線基板接続部の他方を介して前記配線基板側へ電流が流出するように電流が流れる場合に、前記電力変換用半導体素子を通過する前後で電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように、前記電力変換用半導体素子に対する前記第1配線基板接続部および前記第2配線基板接続部の配置位置が設定されている、電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子を通過する前後の2つの電流経路間の距離は、前記2つの電流経路に流れる逆方向の電流同士で磁束の変化の打ち消しが可能な距離に設定されている、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記電力変換用半導体素子を通過する前後の2つの電流経路が互いに対向するように、前記電力変換用半導体素子に対する前記第1配線基板接続部および前記第2配線基板接続部の配置位置が設定されている、請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記電力変換用半導体素子は、正側半導体素子を含み、
前記電力変換装置本体部は、前記配線基板との電気的接続をとるための正側端子および入出力端子をさらに含み、
前記第1配線基板接続部および前記第2配線基板接続部は、それぞれ、正側端子接続部および入出力端子接続部を含み、
前記配線基板から前記正側端子接続部または前記入出力端子接続部の一方を介して前記正側半導体素子に電流が流入した後に前記正側端子接続部または前記入出力端子接続部の他方を介して前記配線基板側へ電流が流出するように電流が流れる場合に、前記正側半導体素子を通過する前後で電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように、前記正側半導体素子に対する前記正側端子接続部および前記入出力端子接続部の配置位置が設定されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記正側端子接続部および前記入出力端子接続部は、前記電力変換装置本体部の上面側から見て前記正側半導体素子から同じ方向側に離間した位置に並んで配置されており、
前記正側端子接続部または前記入出力端子接続部の一方から前記正側半導体素子に向かって流れる電流と、前記正側半導体素子から前記正側端子接続部または前記入出力端子接続部の他方に向かって流れる電流とで電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように構成されている、請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記配線基板の内部には、前記入出力端子接続部に電気的に接続される入出力配線が設けられており、
前記入出力端子接続部は、前記電力変換装置本体部の内部に配置された前記正側半導体素子の上方に配置されるとともに、前記電力変換装置本体部の上面において前記正側端子接続部と並んで配置されており、
前記入出力配線は、前記正側端子接続部と前記入出力端子接続部とが並んでいる方向と略平行に延びるように設けられており、
前記電力変換装置本体部の内部において前記正側端子接続部と前記正側半導体素子との間を流れる電流と、前記配線基板の内部において前記入出力配線を介して流れる電流とで電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように構成されている、請求項4に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子は、負側半導体素子を含み、
前記電力変換装置本体部は、前記配線基板との電気的接続をとるための負側端子および入出力端子をさらに含み、
前記第1配線基板接続部および前記第2配線基板接続部は、それぞれ、負側端子接続部および入出力端子接続部を含み、
前記配線基板から前記負側配線基板接続部または前記入出力端子接続部の一方を介して前記負側半導体素子に電流が流入した後に前記負側配線基板接続部または前記入出力端子接続部の他方を介して前記配線基板側へ電流が流出するように電流が流れる場合に、前記負側半導体素子を通過する前後で電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように、前記負側半導体素子に対する前記負側端子接続部および前記入出力端子接続部の配置位置が設定されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記負側端子接続部および前記入出力端子接続部は、前記電力変換装置本体部の上面側から見て前記負側半導体素子から同じ方向側に離間した位置に並んで配置されており、
前記負側端子接続部または前記入出力端子接続部の一方から前記負側半導体素子に向かって流れる電流と、前記負側半導体素子から前記負側端子接続部または前記入出力端子接続部の他方に向かって流れる電流とで電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように構成されている、請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記配線基板の内部には、前記負側端子接続部に電気的に接続される負側配線と、前記入出力端子接続部に電気的に接続される入出力配線とが設けられており、
前記負側配線と前記入出力配線とは、前記配線基板の内部において互いに略平行に延びるように設けられており、
前記配線基板の内部において前記入出力配線を介して流れる電流と、前記配線基板の内部において前記負側配線を介して流れる電流とで電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように構成されている、請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換装置本体部は、前記配線基板との電気的接続をとるための正側端子、負側端子および入出力端子をさらに含み、
前記配線基板接続部は、正側端子接続部、負側端子接続部および入出力端子接続部を含み、
前記電力変換装置本体部を覆う樹脂からなる封止材をさらに備え、
前記封止材は、前記封止材の上面において、前記正側端子接続部、前記負側端子接続部および前記入出力端子接続部を露出させるように構成されており、
前記正側端子接続部、負側端子接続部および入出力端子接続部の前記封止材の上面から露出された露出面は、互いに略同じ高さを有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子は、電圧駆動型トランジスタ素子を含み、
前記配線基板から前記第1配線基板接続部を介して前記電圧駆動型トランジスタ素子に電流が流入した後に前記第2配線基板接続部を介して前記配線基板側へ電流が流出するように電流が流れる場合に、前記電圧駆動型トランジスタ素子を通過する前後で電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように、前記電圧駆動型トランジスタ素子に対する前記第1配線基板接続部および前記第2配線基板接続部の配置位置が設定されている、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換用半導体素子は、前記電圧駆動型トランジスタ素子に並列接続される還流ダイオード素子をさらに含み、
前記配線基板から前記第2配線基板接続部を介して前記還流ダイオード素子に電流が流入した後に前記第1配線基板接続部を介して前記配線基板側へ電流が流出するように電流が流れる場合に、前記還流ダイオード素子を通過する前後で電流の流れる方向が逆方向になるとともに、逆方向の電流が流れることにより磁束の変化の打ち消しが可能なように、前記還流ダイオード素子に対する前記第1配線基板接続部および前記第2配線基板接続部の配置位置が設定されている、請求項11に記載の電力変換装置。
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