JP5655846B2

JP5655846B2 - 電力変換装置

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Inventors: 岡村　誠; 誠岡村
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Filing date: 2012-12-04
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Description

本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、平滑用のコンデンサと、これらの間を電気的に接続したバスバーとを備える電力変換装置に関する。

例えば、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却器とを積層した積層体を備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。半導体モジュールは、直流電源の直流電圧が加わる正極端子および負極端子と、交流負荷に接続する交流端子とを備える。また、電力変換装置は、上記直流電圧を平滑化するためのコンデンサを備える。

複数の上記正極端子は、積層体の積層方向に一列に配列している。これら複数の正極端子と、コンデンサの正電極とを正バスバーによって電気的に接続してある。また、複数の上記負極端子も同様に、積層方向に一列に配列している。そして、複数の負極端子と、コンデンサの負電極とを負バスバーによって電気的に接続してある。

正バスバーは、板状の本体部と、該本体部から側方に延出し互いに平行な複数の延出部と、該延出部から上記本体部の板厚方向へ立設した端子接続部とを有する。この端子接続部を上記正極端子に重ね合わせ、接続してある。また、負バスバーも同様の構造になっている。

正バスバーと負バスバーとの２枚のバスバーは、それぞれ１枚の金属板を加工して形成される。すなわち、これらのバスバーを製造する際には、まず、一枚の金属板をプレス加工等して、端子接続部になる部位と延出部と本体部とを有し、端子接続部になる部位と延出部との間が折り曲げられていない平板状の部材（未折曲部材）を形成する。その後、端子接続部になる部位と延出部との間に位置し、延出部の延出方向に平行な折曲予定線に沿って、端子接続部になる部位を直角に折り曲げる。

特開２００１−１０９７６７号公報

しかしながら、従来の電力変換装置は、積層体のピッチを狭くすると、上記積層方向における、延出部の長さが短くなりやすいという問題がある。すなわち、上述したように、バスバーを製造する際には、まず、一枚の金属板を使って上記未折曲部材を形成する。この未折曲部材では、端子接続部になる部位と隣の延出部とが、スリットを介して、積層方向に隣接している。端子接続部になる部位は、折り曲げた後、正極端子等に接続されるため、これらの十分な接触面積を確保するためには、この部位の積層方向長さを一定量、確保する必要がある。したがって、ピッチを狭くすると、延出部の積層方向長さを短くせざるを得なくなる。

その結果、延出部が細長い形状になり、大きな寄生インダクタンスが付きやすくなる。そのため、半導体素子をオンオフ動作させたときに大きなサージ電圧が発生しやすくなる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、延出部の積層方向長さを長くすることができ、延出部に大きな寄生インダクタンスが付くことを抑制できる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、半導体素子を封止した封止部からパワー端子が突出した複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却器とを積層した積層体と、
直流電圧を平滑化するためのコンデンサと、
該コンデンサおよび上記パワー端子を電気的に接続するバスバーとを備え、
上記バスバーは、互いに電気的に接続された複数枚の板状部材からなり、
個々の上記板状部材は、上記パワー端子の突出方向に対してその主面が直交するよう配された本体部と、該本体部から上記積層体の積層方向と上記突出方向との双方に直交する延出方向に延びた複数の延出部と、該延出部から上記突出方向に立設した端子接続部とを備え、
該端子接続部の主面は上記積層方向に直交しており、上記端子接続部は上記パワー端子に重ね合わせて接続してあり、
上記バスバーは、同一の上記板状部材に形成された上記端子接続部が上記積層方向において互いに隣り合うことがないように、それぞれの上記本体部を互いに重ね合わせると共に、上記延出部を同一方向に向けた状態で、上記複数の板状部材を組み合わせて構成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）。

上記電力変換装置においては、複数枚の板状部材を使って、１つのバスバーを形成している。個々の板状部材は、上記本体部と延出部と端子接続部とを有する。そして、同一の板状部材に形成された端子接続部が、積層方向において互いに隣り合うことがないように、それぞれの本体部を互いに重ね合わせてある。
そのため、複数枚の板状部材を重ね合わせてバスバーを形成した状態では端子接続部のピッチが狭くても、個々の板状部材については、端子接続部のピッチ（積層方向における間隔）を広くすることができる。そのため、延出部の積層方向長さを長くすることができる。これにより、延出部が細長い形状になることを抑制でき、延出部に大きな寄生インダクタンスが付くことを抑制できる。

以上のごとく、本発明によれば、延出部の積層方向長さを長くすることができ、延出部に大きな寄生インダクタンスが付くことを抑制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、電力変換装置の平面図。実施例１における、正バスバーを構成する一方の板状部材の、折り曲げ前の平面図。図２に示す板状部材の、折り曲げ後の平面図。実施例１における、正バスバーを構成する他方の板状部材の、折り曲げ前の平面図。図４に示す板状部材の、折り曲げ後の平面図。実施例１における、２つの板状部材を重ね合わせた状態での、正バスバーの平面図。図６に示す正バスバーの斜視図。実施例１における、負バスバーを構成する一方の板状部材の、折り曲げ前の平面図。図８に示す板状部材の、折り曲げ後の平面図。実施例１における、負バスバーを構成する他方の板状部材の、折り曲げ前の平面図。図１０に示す板状部材の、折り曲げ後の平面図。実施例１における、２つの板状部材を重ね合わせた状態での、負バスバーの平面図。図１２に示す負バスバーの斜視図。図１に示す電力変換装置から、正バスバーおよび負バスバーを除いた状態における平面図。図１に示す電力変換装置から、負バスバーを除いた状態のXV-XV断面図。図１のXVI-XVI断面図。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、電力変換装置の平面図。実施例２における、電力変換装置の回路図。実施例３における、第３接続状態をとる半導体モジュールでの、電力変換装置の断面図。実施例３における、第４接続状態をとる半導体モジュールでの、電力変換装置の断面図。実施例４における、第３接続状態をとる半導体モジュールでの、電力変換装置の断面図。実施例４における、第４接続状態をとる半導体モジュールでの、電力変換装置の断面図。

上記電力変換装置において、上記パワー端子には、直流電圧が加わる正極端子および負極端子があり、上記バスバーには、上記コンデンサの正電極と上記正極端子とを接続する正バスバーと、上記コンデンサの負電極と上記負極端子とを接続する負バスバーとがあり、上記正バスバーと上記負バスバーとは、上記突出方向において上記封止部に近い位置に配された近板状部材と、該近板状部材よりも上記封止部から遠い位置に配された遠板状部材との、２枚の上記板状部材によってそれぞれ構成され、上記延出方向に互いに隣接する位置に配された上記正極端子と上記負極端子とによって一組の端子対が構成されており、該端子対には、上記正極端子が上記正バスバーの上記近板状部材に接続し上記負極端子が上記負バスバーの上記遠板状部材に接続した第１接続状態をとるものと、上記正極端子が上記正バスバーの上記遠板状部材に接続し上記負極端子が上記負バスバーの上記近板状部材に接続した第２接続状態をとるものとがあり、上記積層方向において、上記第１接続状態をとる上記端子対と上記第２接続状態をとる上記端子対とが交互に繰り返されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、正極端子および負極端子に付く寄生インダクタンスを、全ての端子対について均一にすることができる。すなわち、半導体モジュールのパワー端子（正極端子または負極端子）のうち、上記遠板状部材に接続するものは、封止部から遠板状部材までの長さが長いため、パワー端子に大きな寄生インダクタンスが付きやすい。また、上記近板状部材に接続するパワー端子は、封止部から近板状部材までの長さが短いため、寄生インダクタンスは小さくなりやすい。
したがって、仮に、上記端子対を構成する２つのパワー端子が両方とも遠板状部材に接続すると、両方のパワー端子の寄生インダクタンスが大きくなり、また、２つのパワー端子が両方とも近板状部材に接続すると、両方のパワー端子の寄生インダクタンスが小さくなる。寄生インダクタンスが大きい端子対と小さい端子対とが存在すると、これを考慮して電子回路を設計する必要が生じることがあり、設計者の負担が増大する。
そのため、端子対が上記第１接続状態と上記第２接続状態とのいずれかをとるようにすれば、これらの接続状態では、２つのパワー端子（正極端子または負極端子）のうち一方のパワー端子は近板状部材に接続し、他方のパワー端子は遠板状部材に接続しているため、パワー端子に付く寄生インダクタンスを均一化することができる。そのため、設計者が電子回路を設計しやすくなる。

また、上記コンデンサは互いに並列接続された複数のコンデンサ素子を備え、上記バスバーを構成する個々の上記板状部材は、それぞれ別の上記コンデンサ素子に接続していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、コンデンサ全体の寄生インダクタンスを小さくすることができる。すなわち、コンデンサを構成する個々の上記コンデンサ素子には、寄生インダクタンスが付いている。コンデンサ素子は、数が多い方が、全体の寄生インダクタンスを低減しやすい。例えば、ｎ個のコンデンサ素子を上記板状部材によって並列接続した場合、個々のコンデンサ素子に付いた寄生インダクタンスをＬとすると、全体の寄生インダクタンスはＬ／ｎになる。上述のように、複数の板状部材からなるバスバーを用い、個々の板状部材に別々のコンデンサ素子を接続すると、より多くのコンデンサ素子を接続することが可能になる。そのため、コンデンサ全体の寄生インダクタンスをより小さくすることができ、サージ電圧をより低減することができる。

（実施例１）
上記電力変換装置に係る実施例について、図１〜図１７を用いて説明する。図１、図１６に示すごとく、本例の電力変換装置１は、複数の半導体モジュール２と冷却器１１とを積層した積層体１０と、コンデンサ３と、バスバー４（正バスバー４ａおよび負バスバー４ｂ）とを備える。コンデンサ３は、半導体モジュール２に加わる直流電圧を平滑化する。バスバー４は、コンデンサ３とパワー端子２１とを電気的に接続している。

バスバー４は、互いに電気的に接続された２枚の板状部材４０，４１（４０ａ，４１ａ，４０ｂ，４１ｂ）からなる。
図７、図１３に示すごとく、個々の板状部材４０，４１は、本体部４２と、複数の延出部４３と、複数の端子接続部４４とを備える。図１６に示すごとく、本体部４２は、パワー端子２１の突出方向（Ｚ方向）に対してその主面４２９が直交するよう配されている。また、図１に示すごとく、延出部４３は、本体部４２から、積層体１０の積層方向（Ｘ方向）とＺ方向との双方に直交する延出方向（Ｙ方向）に延びている。端子接続部４４は、延出部４３からＺ方向に立設している。
端子接続部４４の主面４４５は、Ｘ方向に直交している。この端子接続部４４を、パワー端子２１に重ね合わせて接続してある。なお、ここで「主面」とは、最も面積が大きい面を意味する。

図６、図７に示すごとく、バスバー４（正バスバー４ａ）は、同一の板状部材４０ａに形成された端子接続部４４（４４１）がＸ方向において互いに隣り合うことがないように、それぞれの本体部４２を互いに重ね合わせと共に、延出部４３を同一方向（Ｙ方向）に向けた状態で、複数の板状部材４０ａ，４１ａを組み合わせて構成されている。
同様に、図１２、図１３に示すごとく、負バスバー４ｂは、同一の板状部材４０ｂに形成された端子接続部４４（４４３）がＸ方向において互いに隣り合うことがないように、それぞれの本体部４２を互いに重ね合わせると共に、延出部４３を同一方向（Ｙ方向）に向けた状態で、複数の板状部材４０ｂ，４１ｂを組み合わせて構成されている。

本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等に搭載される車両用電力変換装置１である。

図１６に示すごとく、半導体モジュール２は、半導体素子２９（図１７参照）を封止する封止部２０を備える。この封止部２０から、複数のパワー端子２１が突出している。パワー端子２１には、直流電圧が加わる正極端子２２および負極端子２３と、交流負荷８１（図１７参照）に接続する交流端子２４とがある。正バスバー４ａは、コンデンサ３の正電極３３と正極端子２２とを接続し、負バスバー４ｂは、コンデンサ３の負電極３４と負極端子２３とを接続している。

図１７に示すごとく、電力変換装置１には、昇圧回路１１１と、インバータ回路１１２とが形成されている。電力変換装置１は、昇圧回路１１１を使って直流電源８の電圧を昇圧し、その昇圧後の直流電圧を、コンデンサ３によって平滑化している。そして、インバータ回路１１２に含まれる半導体素子２９をオンオフさせることにより、平滑後の直流電圧を交流電圧に変換し、交流負荷８１を駆動している。

１個の半導体モジュール２には、２組の半導体素子２９が封止されている。半導体モジュール２の正極端子２２は、正バスバー４ａによって、コンデンサ３の正電極３３に接続しており、負極端子２３は、負バスバー４ｂによって、コンデンサ３の負電極３４に接続している。

本例の電力変換装置１は、２個の交流負荷８１（８１ａ，８１ｂ）を駆動するよう構成されている。図１７に示すごとく、本例では、２個の半導体モジュール２の交流端子２４を並列接続して、一方の交流負荷８１ａの入力端子８９ａに接続してある。また、他方の交流負荷８１ｂの入力端子８９ｂは、それぞれ１個の半導体モジュール２の交流端子２４に接続している。

上述したようにバスバー４（正バスバー４ａおよび負バスバー４ｂ）は、それぞれ２枚の板状部材４０，４１によって形成されている（図６、図７参照）。板状部材４０ａは図３に示すごとく、本体部４２と、延出部４３と、端子接続部４４とを有する。板状部材４０ａを製造する際には、図２に示すごとく、まず、一枚の金属板からなり端子接続部４４になる部位４４０と延出部４３との間が折り曲げられていない部材（未折曲部材４５）を用意する。そして、端子接続部４４になる部位４４０と延出部４３との間に位置しＹ方向に平行な折曲予定線Ｆに沿って部位４４０を折り曲げる。この折り曲げた部位４４０が、端子接続部位４４になる。他の板状部材４１ａ，４０ｂ，４１ｂも、同様にして製造される（図４、図８、図１０参照）。

図３、図５に示すごとく、正バスバー４ａを構成する２枚の板状部材４０ａ，４１ａのうち、一方の板状部材４０ａのピッチＰ１と、他方の板状部材４１ａのピッチＰ２とは、互いに等しい。また、図２、図４に示すごとく、他方の未折曲部材４５ｂにおける上記部位４４０のＸ方向長さｄ２は、一方の未折曲部材４５ａにおける上記部位４４０のＸ方向長さｄ１よりも、本体部４２の厚さ分だけ長い。これにより、２つの板状部材４０ａ，４１ａを重ね合わせて正バスバー４ａを形成したときに、全ての端子接続部４４の端面４４９のＺ方向高さが等しくなるようにしてある（図７参照）。

また、図６に示すごとく、２枚の板状部材４０ａ，４１ａを重ね合わせた状態において、一方の板状部材４０ａの端子接続部４４と、他方の板状部材４１ａの延出部４３との間に隙間Ｓが形成されている。また、他方の板状部材４１ａの端子接続部４４と一方の板状部材４０ａの延出部４３との間にも隙間Ｓが形成されている。端子接続部４４に正極端子２２（図１参照）を接続する際には、正極端子２２はこの隙間Ｓを通る。

また、図６に示すごとく、２枚の板状部材４０ａ，４１ａを組み合わせた状態におけるピッチＰは、個々の板状部材４０ａ，４１ａのピッチＰ１，Ｐ２（図３、図５参照）の１／２である。

図７、図１６に示すごとく、板状部材４０ａ，４１ａの、Ｙ方向における延出部４３を設けた側とは反対側の部位４２５，４２６は段形状に折り曲げられており、この部位４２５，４２６が、コンデンサ３の正電極３３に接続するためのコンデンサ接続部となっている。

一方、図８〜図１１に示すごとく、負バスバー４ｂを構成する２枚の板状部材４０ｂ，４１ｂは、その本体部４２の形状が互いに等しい。これらの本体部４２には複数の貫通孔４９９が形成されている。この貫通孔４９９は、正極端子２２（図１参照）を通すために設けてある。

図９、図１１に示すごとく、一方の板状部材４０ｂのピッチＰ３と、他方の板状部材４１ｂのピッチＰ４とは、互いに等しい。また、図８、図１０に示すごとく、他方の未折曲部材４５ｄにおける上記部位４４０のＸ方向長さｄ４は、一方の未折曲部材４５ｃにおける上記部位４４０のＸ方向長さｄ３よりも、本体部４２の厚さ分だけ長い。これにより、２つの板状部材４０ｂ，４１ｂを重ね合わせて負バスバー４ｂを形成したときに、全ての端子接続部４４の端面４４９のＺ方向高さが等しくなるようにしてある（図１３参照）。

図１２、図１３に示すごとく、２枚の板状部材４０ｂ，４１ｂを重ね合わせた状態において、一方の板状部材４０ｂの端子接続部４４と、他方の板状部材４１ｂの延出部４３との間に隙間Ｓが形成されている。また、他方の板状部材４１ｂの端子接続部４４と一方の板状部材４０ｂの延出部４３との間にも隙間Ｓが形成されている。端子接続部４４に負極端子２３（図１参照）を接続する際には、負極端子２３はこの隙間Ｓを通る。

また、図１２、図１６に示すごとく、板状部材４０ｂ，４１ｂの、Ｙ方向における延出部４３を設けた側とは反対側の部位４２７，４２８は段形状に折り曲げられており、この部位４２７，４２８が、コンデンサ３の負電極３４に接続するためのコンデンサ接続部となっている。

一方、図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、金属製のフレーム１６を備える。上記積層体１０は、このフレーム１６内に固定されている。

図１４に示すごとく、Ｘ方向に隣り合う２つの冷却器１１は、Ｙ方向両端部において、連結管１５によって連結されている。また、複数の冷却器１１のうち、Ｘ方向における一端に位置する冷却器１１ａには、冷媒１４を導入するための導入管１２と、冷媒１４を導出するための導出管１３とが接続している。導入管１２から冷媒１４を導入すると、冷媒１４は連結管１５を通って全ての冷却器１１を流れ、導出管１３から導出する。これにより、半導体モジュール２を冷却するようになっている。

また、フレーム１６の、Ｘ方向に直交する２つの壁部１６１，１６２のうち、一方の壁部１６１と積層体１０との間には、弾性部材１７（板ばね）が介在している。この弾性部材１７によって、積層体１０を他方の壁部１６２（導入パイプ１２および導出パイプ１３を設けた側の壁部）に押圧している。これにより、冷却器１１と半導体モジュール２との接触圧を確保しつつ、積層体１０をフレーム１６内に固定している。

なお、本例では、上述したように一方の壁部１６１と積層体１０との間に弾性部材１７を介在させているが、他方の壁部１６２と積層体１０との間に弾性部材１７を設けてもよい。

図１５、図１６に示すごとく、半導体モジュール２の本体部２０から、複数の制御端子２５が突出している。この制御端子２５は、制御回路基板１９に接続している。制御回路基板１９によって半導体素子２９（図１７参照）をオンオフ動作させることにより、正極端子２２と負極端子２３との間に印加された直流電圧を交流電圧に変換し、交流端子２４から出力している。

図１６に示すごとく、積層体１０に対してＹ方向に隣接する位置に、コンデンサ３が設けられている。コンデンサ３は、コンデンサ素子３０と樹脂部材３００とを備える。コンデンサ素子３０の一部は、フレーム１６と一体になったコンデンサ収容部１６０に収容され、樹脂部材３００によって封止されている。コンデンサ素子３０は、フイルムコンデンサである。コンデンサ素子３０のＺ方向における一方の端部は正電極３３となっており、他方の端部は負電極３４になっている。正電極３３に正バスバー４ａのコンデンサ接続部３２５，４２６が接続し、負電極３４に負バスバー４ｂのコンデンサ接続部４２７，４２８が接続している。

また、図１６に示すごとく、正バスバー４ａを構成する２枚の板状部材４０ａ，４１ａには、Ｚ方向において半導体モジュール２の封止部２０に近い位置に配された近板状部材４１ａと、該近板状部材４１ａよりもＺ方向において封止部２０から遠い位置に配された遠板状部材４０ａとがある。同様に、負バスバー４ｂを構成する２枚の板状部材４０ｂ，４１ｂにも、近板状部材４１ｂと遠板状部材４０ｂとがある。また、図１に示すごとく、Ｙ方向に隣接配置された正極端子２２と負極端子２３とによって、一組の端子対４９が構成されている。１つの端子対４９を構成する正極端子２２と負極端子２３とは、１個の封止部２０から突出している。

端子対４９には、第１接続状態Ａをとるものと、第２接続状態Ｂをとるものとがある。第１接続状態Ａでは、正極端子２２が正バスバー４ａの近板状部材４１ａの端子接続部４４２に接続し、負極端子２３が負バスバー４ｂの遠板状部材４０ｂの端子接続部４４３に接続している。また、第２接続状態Ｂでは、正極端子２２が正バスバー４ａの遠板状部材４０ａの端子接続部４４１に接続し、負極端子２３が負バスバー４ｂの近板状部材４１ｂの端子接続部４４４に接続している。そして、Ｘ方向において、第１接続状態Ａをとる端子対４９と、第２接続状態Ｂをとる端子対４９とが、交互に繰り返されている。

本例の作用効果について説明する。図１、図７、図１３に示すごとく、本例では、複数枚の板状部材４０，４１を使って、１つのバスバー４を形成している。個々の板状部材４０，４１は、本体部４２と延出部４３と端子接続部４４とを有する。そして、同一の板状部材４０，４１に形成された端子接続部４４が、Ｘ方向において互いに隣り合うことがないように、それぞれの本体部４２を互いに重ね合わせて一つのバスバー４を形成してある。
したがって、複数枚の板状部材４０，４１を重ね合わせてバスバー４を形成した状態では端子接続部４４のピッチが狭くても、個々の板状部材４０，４１については、端子接続部４４のピッチを広くすることができる。そのため、延出部４３のＸ方向長さを長くすることができる。これにより、延出部４３が細長い形状になることを抑制でき、延出部４３に大きな寄生インダクタンスが付くことを抑制できる。

図２〜図５、図８〜図１１に示すごとく、個々の板状部材４０，４１を製造するためには、中間段階として、上記未折曲部材４５を製造する。本例では、板状部材４０，４１の端子接続部４４のピッチＰ１〜Ｐ４を広くすることができるため、未折曲部材４５についても、端子接続部４４になる部位４４０のピッチを広くすることができる。そのため、端子接続部４４になる部位４４０と隣の延出部４３との、Ｘ方向における間隔を広くすることができる。したがって、上記部位４４０のＸ方向長さを十分確保しつつ、延出部４３のＸ方向長さをも、十分長くすることができる。これにより、延出部４３が細長い形状になることを抑制でき、延出部４３に大きな寄生インダクタンスが付くことを抑制できる。

また、本例では図１に示すごとく、上記第１接続状態Ａをとる端子対４９と、上記第２接続状態Ｂをとる端子対４９とが、Ｘ方向において交互に繰り返されている。
このようにすると、正極端子２２と負極端子２３とに付く寄生インダクタンスを、全ての端子対４９について均一にすることができる。すなわち、半導体モジュール２のパワー端子２１（正極端子２２または負極端子２３）のうち、遠板状部材４０に接続するものは、封止部２０から遠板状部材４０までの長さが長いため、大きな寄生インダクタンスが付きやすい。また、近板状部材４１に接続するパワー端子２１は、封止部２０から近板状部材４１までの長さが短いため、寄生インダクタンスは小さくなりやすい。
本例では、端子対４９が、第１接続状態Ａと第２接続状態Ｂとのいずれかをとるようにしている。これらの接続状態では、２つのパワー端子２１（正極端子２２または負極端子２３）のうち一方のパワー端子２１は近板状部材４１に接続し、他方のパワー端子２１は遠板状部材４０に接続している。そのため、パワー端子２１に付く寄生インダクタンスを、全ての端子対４９について均一にすることができる。したがって、設計者が回路の設計をしやすくなる。
本例では図１７に示すごとく、隣り合う２個の半導体モジュール２の交流端子２４を並列接続して、一方の交流負荷８１ａの入力端子８９ａに接続してある。このように、隣り合う２個の半導体モジュール２の交流端子２４を並列接続する場合は、パワー端子２１（正極端子２２および負極端子２３）に付く寄生インダクタンスを均一にすることが、特に好ましい。

以上のごとく、本例によれば、延出部の積層方向長さを長くすることができ、延出部に大きな寄生インダクタンスが付くことを抑制できる電力変換装置を提供することができる。

なお、本例では、２組の半導体素子２９（図１７参照）を１個の封止部２０に封止した半導体モジュール２を使用したが、１組の半導体素子２９を１個の封止部２０に封止した半導体モジュール２を使用してもよい。この場合、半導体モジュール２を２個、Ｙ方向に並べて配置し、一方の半導体モジュール２の正極端子２２と、他方の半導体モジュール２の負極端子２３とによって端子対４９を構成することになる。

また、本例では、２枚の板状部材４０，４１を使って１つのバスバー４を形成したが、３枚以上の板状部材を使ってもよい。

また、本例では、冷却器１１（冷却管）内に冷媒流路を形成し、該冷却器１１を半導体モジュール２に接触させたが、本発明の電力変換装置は、これに限られるものではない。すなわち、例えば、半導体モジュール２に直接冷媒１４が接触するように冷媒流路を形成することもできる。

（実施例２）
本例は、バスバー４の形状、および端子対４９の接続状態を変更した例である。図１８に示すごとく、本例では、端子対４９が第３接続状態Ｃと第４接続状態Ｄのいずれかをとるようにしている。第３接続状態Ｃでは、正極端子２２は正バスバー４ａの遠板状部材４０ａの端子接続部４４１に接続し、負極端子２３は負バスバー４ｂの遠板状部材４０ｂの端子接続部４４３に接続している。また、第４接続状態Ｄでは、正極端子２２は正バスバー４ａの近板状部材４１ａの端子接続部４４２に接続し、負極端子２３は負バスバー４ｂの近板状部材４１ｂの端子接続部４４４に接続している。

図１９に示すごとく、本例の電力変換装置１は、３個の交流負荷８１を駆動するよう構成されている。個々の交流負荷８１の入力端子８９は、それぞれ１個の半導体モジュール２の交流端子２４に接続している。すなわち、本例では、実施例１と異なり、隣り合う２つの半導体モジュール２の交流端子２４を並列接続していない。

このように、隣り合う２つの半導体モジュール２の交流端子２４を並列接続しない場合は、パワー端子２１（正極端子２２および負極端子２３）に付く寄生インダクタンスが、隣り合う２つの半導体モジュール２間で不均一であっても、回路動作に大きな影響を与えないことが多い。そのため、この場合には、端子対４９が上記第３接続状態Ｃと上記第４接続状態Ｄとを交互にとるように構成することができる。これにより、端子対４９が必ずしも第１接続状態Ａと第２接続状態Ｂ（図１参照）をとらなくてもすむようになり、設計自由度が増えて、電気回路の設計を容易にすることが可能になる。

その他は、実施例１と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例１において用いた符合と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

（実施例３）
本例は、コンデンサ３の構成を変更した例である。図２０、図２１に示すごとく、本例のコンデンサ３は、互いに並列接続された複数のコンデンサ素子３０（３０ａ，３０ｂ）を備える。そして、バスバー４を構成する個々の板状部材４０，４１は、それぞれ別のコンデンサ素子３０ａ，３０ｂに接続している。

コンデンサ素子３０には、Ｚ方向において封止部２０に近い位置に配された近コンデンサ素子３０ｂと、該近コンデンサ素子３０ｂよりもＺ方向において封止部２０から遠い位置に配された遠コンデンサ素子３０ａとがある。正バスバー４ａの遠板状部材４０ａは、遠コンデンサ素子３０ａの正電極３３に接続し、近板状部材４１ａは、近コンデンサ素子３０ｂの正電極３３に接続している。また、負バスバー４ｂの遠板状部材４０ｂは、遠コンデンサ素子３０ａの負電極３４に接続し、近板状部材４１ｂは、近コンデンサ素子３０ｂの負電極３４に接続している。

本例では、コンデンサ素子３０ａ，３０ｂの、Ｚ方向における制御回路基板１９から遠い側の端面が正電極３３になっており、Ｚ方向における制御回路基板１９に近い側の端面が負電極３４になっている。

また、本例では、第３接続状態Ｃをとる端子対４９（図２０参照）と、第４接続端子Ｄをとる端子対４９（図２１参照）とを、Ｘ方向において交互に配している。

本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、コンデンサ３全体の寄生インダクタンスを小さくすることができる。すなわち、コンデンサ３を構成する個々の上記コンデンサ素子３０ａ，３０ｂには、寄生インダクタンスが付いている。コンデンサ素子３０は、数が多い方が、全体の寄生インダクタンスを低減しやすい。例えば、ｎ個のコンデンサ素子を上記板状部材によって並列接続した場合、個々のコンデンサ素子に付いた寄生インダクタンスをＬとすると、全体の寄生インダクタンスはＬ／ｎになる。上述のように、複数の板状部材４０，４１からなるバスバー４を用い、個々の板状部材４０，４１が、それぞれ別のコンデンサ素子３０を接続するよう構成すると、より多くのコンデンサ素子３０を接続することが可能になる。そのため、コンデンサ３全体の寄生インダクタンスをより小さくすることができ、サージ電圧をより低減することができる。

また、本例では、遠コンデンサ素子３０ａと近コンデンサ素子３０ｂとの２個のコンデンサ素子３０を、Ｚ方向に２段に積み重ねてあるため、各々のコンデンサ素子３０ａ，３０ｂから半導体モジュール２までのＹ方向における距離を短くすることができる。そのため、バスバー４ａ，４ｂのＹ方向長さを短くすることができる。

なお、本例のコンデンサ３は、１個の遠コンデンサ素子３０ａと１個の近コンデンサ素子３０ｂとを備えるが、それぞれのコンデンサ素子３０ａ，３０ｂを分割して、Ｘ方向に複数の遠コンデンサ素子３０ａおよび近コンデンサ素子３０ｂを配列してもよい。

また、本例では、端子対４９が第３接続状態Ｃ（図２０参照）と第４接続端子Ｄ（図２１参照）とのいずれか一方をとるようにしたが、第１接続状態Ａと第２接続状態（図１参照）とのいずれか一方をとるようにしてもよい。

（実施例４）
本例は、コンデンサ素子３０ａ，３０ｂの電極の位置を変えた例である。本例では、図２２、図２３に示すごとく、近コンデンサ素子３０ｂの、Ｚ方向における制御回路基板１９に近い側の端面と、遠コンデンサ素子３０ａの、Ｚ方向における制御回路基板１９から遠い側の端面とを、それぞれ正電極３３にしてある。また、近コンデンサ素子３０ｂの、Ｚ方向における制御回路基板１９から遠い側の端面と、遠コンデンサ素子３０ａの、Ｚ方向における制御回路基板１９に近い側の端面とを、それぞれ負電極３３にしてある。

正バスバー４ａの遠板状部材４０ａは、遠コンデンサ素子３０ａの正電極３３に接続し、近板状部材４１ａは、近コンデンサ素子３０ｂの正電極３３に接続している。また、負バスバー４ｂの遠板状部材４０ｂは、遠コンデンサ素子３０ａの負電極３４に接続し、近板状部材４１ｂは、近コンデンサ素子３０ｂの負電極３４に接続している。

また、本例では、第３接続状態Ｃ（図２２参照）をとる端子対４９と、第４接続状態Ｄ（図２３）をとる端子対４９とが、Ｘ方向において交互に配されるようになっている。

その他は、実施例３と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例１において用いた符合と同一のものは、特に示さない限り、実施例３と同様の構成要素等を表す。

１電力変換装置
２半導体モジュール
２０封止部
２１パワー端子
２９半導体素子
３コンデンサ
４バスバー
４０，４１板状部材
４２本体部
４３延出部
４４端子接続部

Claims

半導体素子（２９）を封止した封止部（２０）からパワー端子（２１）が突出した複数の半導体モジュール（２）と、該半導体モジュール（２）を冷却する冷却器（１１）とを積層した積層体（１０）と、
直流電圧を平滑化するためのコンデンサ（３）と、
該コンデンサ（３）および上記パワー端子（２１）を電気的に接続するバスバー（４）とを備え、
上記バスバー（４）は、互いに電気的に接続された複数枚の板状部材（４０，４１）からなり、
個々の上記板状部材（４０，４１）は、上記パワー端子（２１）の突出方向に対してその主面が直交するよう配された本体部（４２）と、該本体部（４２）から上記積層体（１０）の積層方向と上記突出方向との双方に直交する延出方向に延びた複数の延出部（４３）と、該延出部（４３）から上記突出方向に立設した端子接続部（４４）とを備え、
該端子接続部（４４）の主面は上記積層方向に直交しており、上記端子接続部（４４）は上記パワー端子（２１）に重ね合わせて接続してあり、
上記バスバー（４）は、同一の上記板状部材（４０，４１）に形成された上記端子接続部（４４）が上記積層方向において互いに隣り合うことがないように、それぞれの上記本体部（４２）を互いに重ね合わせると共に、上記延出部（４３）を同一方向に向けた状態で、上記複数の板状部材（４０，４１）を組み合わせて構成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１に記載の電力変換装置（１）において、上記パワー端子（２１）には、直流電圧が加わる正極端子（２２）および負極端子（２３）があり、上記バスバー（４）には、上記コンデンサ（３）の正電極（３３）と上記正極端子（２２）とを接続する正バスバー（４ａ）と、上記コンデンサ（３）の負電極（３４）と上記負極端子（２３）とを接続する負バスバー（４ｂ）とがあり、上記正バスバー（４ａ）と上記負バスバー（４ｂ）とは、上記突出方向において上記封止部（２０）に近い位置に配された近板状部材（４１ａ，４１ｂ）と、該近板状部材（４１ａ，４１ｂ）よりも上記封止部（２０）から遠い位置に配された遠板状部材（４０ａ，４０ｂ）との、２枚の上記板状部材（４０，４１）によってそれぞれ構成され、上記延出方向に互いに隣接する位置に配された上記正極端子（２２）と上記負極端子（２３）とによって一組の端子対（４９）が構成されており、該端子対（４９）には、上記正極端子（２２）が上記正バスバー（４ａ）の上記近板状部材（４１ａ）に接続し上記負極端子（２３）が上記負バスバー（４ｂ）の上記遠板状部材（４０ｂ）に接続した第１接続状態をとるものと、上記正極端子（２２）が上記正バスバー（４ａ）の上記遠板状部材（４０ａ）に接続し上記負極端子（２３）が上記負バスバー（４ｂ）の上記近板状部材（４１ｂ）に接続した第２接続状態をとるものとがあり、上記積層方向において、上記第１接続状態をとる上記端子対（４９）と上記第２接続状態をとる上記端子対（４９）とが交互に繰り返されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）において、上記コンデンサ（３）は互いに並列接続された複数のコンデンサ素子（３０）を備え、上記バスバー（４）を構成する個々の上記板状部材（４０，４１）は、それぞれ別の上記コンデンサ素子（３０ａ，３０ｂ）に接続していることを特徴とする電力変換装置（１）。