JP6451347B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

下記特許文献１には、従来技術として、半導体スイッチング素子を配線導体、直流導体及び交流導体で相互に接続してなる逆変換器（電力変換装置）が記載されている（図２参照）。

特開２０１１−２１１７８４号公報

上記電力変換装置では、部品実装に際して、配線導体、直流導体及び交流導体のような金属板（一般にバスバーという。）が半導体スイッチング素子を相互接続するための接続導体として用いられるが、一般にバスバーの長さは短い方が好ましい。電力変換装置において、例えば半導体スイッチング素子と平滑コンデンサとの間のバスバーが長くなると、浮遊インダクタンスが増加するので、半導体スイッチング素子のＯＮ/ＯＦＦ時のサージ電圧を十分に低減することができない。したがって、バスバー等の接続導体の最短化は、電力変換装置を実際に構成する上で極めて重要な技術課題である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、接続導体の長さ、特に半導体スイッチング素子と平滑コンデンサとの間の接続導体の長さを短くすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、複数の半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子において電力を入出力する一対の入出力端に各々接続される複数対の電力端子とが少なくとも設けられ、各対の電力端子が第１方向に並列配置された一対のスイッチングモジュールと、電力端子の一部に接続され、当該一部に外部から供給された直流電力を入力あるいは一部から出力される直流電力を外部に供給する一対の第１接続導体と、電力端子の残りに接続され、当該残りから出力される変換電力を外部に供給あるいは外部から供給される外部電力を入力する一対の第２接続導体とを備える電力変換装置であって、一対のスイッチングモジュールは、所定姿勢かつ所定方向に隣接配置され、一対の第１接続導体は、一対のスイッチングモジュールにおける一対の電力端子の配列方向のうち、一部に近い側において第１方向に延在する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、一対のスイッチングモジュールは、互いに逆向きの姿勢かつ第１方向に隣接配置される、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、一対のスイッチングモジュールは、互いに同一向きの姿勢かつ一対の電力端子の配列方向に隣接配置される、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、変換電力を供給する電動機の相数に応じた個数を備える、という手段を採用する。

本発明では、第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、電動機は、スイッチトリラクタンスモータであり、複数の半導体スイッチング素子は、１あるいは複数のトランジスタ及び１つのダイオードであり、一対の第１接続導体及び一対の第２接続導体によって相互接続されることによってスイッチトリラクタンスモータを駆動する一対のスイッチングレグを構成する、という手段を採用する。

本発明によれば、一対のスイッチングモジュールは、所定姿勢かつ所定の配列方向に隣接配置され、一対の第１接続導体は、一対のスイッチングモジュールにおける一対の前記電力端子の配列方向のうち、上記一部に近い側において第１方向に延在するので、第１接続導体の長さを短くすることが可能である。

本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の部品配置図（ａ）及びパワーモジュールの回路図（ｂ）である。 本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の回路図である。 本発明の第１実施形態に係る電力変換装置に対する参考例を示す部品配置図である。 本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の部品配置図（ａ）及びパワーモジュールの回路図（ｂ）である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る電力変換装置の部品配置図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
初めに、図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態について説明する。本第１実施形態に係る電力変換装置Ａは、図１（ａ）に示すように、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）と、二対のバスバー（第１バスバーＢ１、第２バスバーＢ２、第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４）と、２つの絶縁板（第１絶縁板Ｉ１及び第２絶縁板Ｉ２）を主要部品として備える。

なお、この図１（ａ）では、一対のパワーモジュールを作動させるための制御信号（スイッチング信号）を一対のパワーモジュールに供給するためのバスバー（制御系バスバー）については、便宜上割愛している。

一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）は、全く同一の構成を備えるスイッチングモジュールであり、図１（ｂ）に示すように、正面視で略長方形の外形形状を備えている。また、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）は、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２、１つのダイオードＤ、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２の入出力端に各々接続される二対のトランジスタ用電力端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４、ダイオードＤの入出力端に各々接続される一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２の入力端に共通接続されるトランジスタ用制御端子Ｔ７、一方のトランジスタＱ１の入出力端に互助的に各々接続される一対の補助電力端子Ｔ８，Ｔ９を備える。なお、上記２つのトランジスタＱ１，Ｑ２及び１つのダイオードＤは、本実施形態における半導体スイッチング素子である。

なお、図１（ｂ）に示すに、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２は、各々に一対の入出力端に保護用ダイオードが接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、よって２つのトランジスタＱ１，Ｑ２における一対の入出力端のうち、一方の入出力端はコレクタであり、他方の入出力端はエミッタである。また、上記各端子のうち、二対のトランジスタ用電力端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４、一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６及び一対の補助電力端子Ｔ８，Ｔ９は、上記入出力端に各々接続される電力端子である。

すなわち、二対のトランジスタ用電力端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４のうち、２つのトランジスタ用電力端子Ｔ１，Ｔ２は、一方の対を構成し、他の２つのトランジスタ用電力端子Ｔ３，Ｔ４は、他方の対を構成している。上記第１の対における第１トランジスタ用電力端子Ｔ１は第１トランジスタＱ１のコレクタに接続され、同じく第１の対における第２トランジスタ用電力端子Ｔ２は第１トランジスタＱ１のエミッタに接続されている。一方、第２の対における第３トランジスタ用電力端子Ｔ３は第２トランジスタＱ２のコレクタに接続され、第２の対における第４トランジスタ用電力端子Ｔ４は第２トランジスタＱ２のエミッタに接続されている。

また、トランジスタ用制御端子Ｔ７は、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２のゲートに共通接続され、第１の補助電力端子Ｔ８は一方のトランジスタＱ１のコレクタに接続され、第２の補助電力端子Ｔ９は一方のトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。なお、一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６のうち、一方のダイオード用端子Ｔ５はダイオードＤの一方の入出力端であるカソードに接続され、他方のダイオード用端子Ｔ６はダイオードＤの他方の入出力端であるアノードに接続されている。

また、第１の対を構成する第１トランジスタ用電力端子Ｔ１と第２トランジスタ用電力端子Ｔ２と、第２の対を構成する第３トランジスタ用電力端子Ｔ３と第４トランジスタ用電力端子Ｔ４と、一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６、つまり３つの端子対は、図１（ａ）に示すように、正面視で略長方形の外形形状を有する第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２の縦方向（第１方向）に並列配置されている。また、これら３つの端子対は、各々に正面視で第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２の横方向（第２方向）に配列している。

すなわち、上記３つの端子対は、全体として第１方向に２列に、かつ、各端子対を構成する２つの端子が一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）の第１方向において同一位置となるように、つまり直交格子の各交点に位置するように配列している。また、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）は、所定の載置面（平面）上に配置されており、上記３つの端子対は、載置面に対して同一位置（同一高さ）に配置されている。

このような一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）は、図１（ａ）に示すように、第１パワーモジュールＰＭ１の一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６と第２パワーモジュールＰＭ２の一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６とが隣り合うように、また第１パワーモジュールＰＭ１の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６からなる端子列と第２パワーモジュールＰＭ２の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５からなる端子列とが一列に並ぶ（つまり、第１パワーモジュールＰＭ１の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５からなる端子列と第２パワーモジュールＰＭ２の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６からなる端子列とが一列に並ぶ）姿勢関係かつ位置関係で上記載置面上に配置されている。

すなわち、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）は、載置面上において、互いに逆向きの姿勢、かつ、縦方向（第１方向）に隣接配置されている。なお、上記載置面は、例えば放熱部品であるヒートシンクの一面（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２の取付面）である。

一方、このような一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）に接続される二対のバスバー（第１バスバーＢ１、第２バスバーＢ２、第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４）のうち、第１バスバーＢ１及び第２バスバーＢ２は、第１の対を構成する第１接続導体であり、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）に外部から供給される直流電力を入力する直流電力入力用バスバーである。また、第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４は、第２の対を構成する第２接続導体であり、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２）から出力される変換電力を外部の負荷（電動機）に供給する変換電力出力用バスバーである。

このような二対のバスバー（第１バスバーＢ１、第２バスバーＢ２、第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４）は、所望に形状設定された導電板（例えば銅板）を必要に応じて折り曲げた接続導体である。これら二対のバスバー（第１バスバーＢ１、第２バスバーＢ２、第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４）のうち、第１バスバーＢ１は、図１（ａ）に示すように、第１パワーモジュールＰＭ１の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６に接続されている。一方、第２バスバーＢ２は、図１（ａ）に示すように、第２パワーモジュールＰＭ２の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５に接続されている。

すなわち、第１の対を構成する第１バスバーＢ１及び第２バスバーＢ２は、図１（ａ）に示すように、縦方向に配列した第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２の両側のうち、第１パワーモジュールＰＭ１の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６（第２パワーモジュールＰＭ２の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５）、つまり上述した３つの端子対の一部である直流電力を入力する端子列に近い側に位置し、各々に一方の面が第１絶縁板Ｉ１を挟んで対向すると共に当該対向面が上記載置面に直交する状態、かつ、上記縦方向に延在する主部（第１主部ｂ11及び第２主部ｂ21）を備える。

このような第１バスバーＢ１及び第２バスバーＢ２における第１主部ｂ11及び第２主部ｂ21は、第１絶縁板Ｉ１を挟んで対向することによって寄生静電容量を呈する。すなわち、第１主部ｂ11、第２主部ｂ21及び第１絶縁板Ｉ１は、平滑コンデンサーＣ１を構成する。図示していないが、第１主部ｂ11、第２主部ｂ21及び第１絶縁板Ｉ１には、上記第１のコンデンサーＣ１を補完する所定の静電容量を有するフィルムコンデンサー（電子部品）が設けられている。なお、第１バスバーＢ１の第１主部ｂ11は、後述する直流電源Ｅの負極に接続され、第２バスバーＢ２の第２主部ｂ21は、上記直流電源Ｅの正極に接続されている。

また、このような第１バスバーＢ１及び第２バスバーＢ２のうち、第１バスバーＢ１は、図１（ａ）に示すように、上記第１主部ｂ11に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ12，ｂ13，ｂ14を備え、第２バスバーＢ２は、上記第２主部ｂ21に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ22，ｂ23，ｂ24を備える。

第１バスバーＢ１において、接続部ｂ12は、第１パワーモジュールＰＭ１の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２に接続され、接続部ｂ13は第１パワーモジュールＰＭ１の第４トランジスタ用電力端子Ｔ４に接続され、また接続部ｂ14は第１パワーモジュールＰＭ１の他方のダイオード用端子Ｔ６に接続されている。一方、第２バスバーＢ２において、接続部ｂ22は、第２パワーモジュールＰＭ２の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１に接続され、接続部ｂ23は第２パワーモジュールＰＭ２の第３トランジスタ用電力端子Ｔ３に接続され、また接続部ｂ24は第２パワーモジュールＰＭ２の一方のダイオード用端子Ｔ５に接続されている。

一方、第２の対を構成する第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４は、図１（ａ）に示すように、縦方向（第１方向）に配列した第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２の両側のうち、第１パワーモジュールＰＭ１の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５（第２パワーモジュールＰＭ２の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６）、つまり変換電力を出力する端子列に近い側に位置し、各々に一方の面が第２絶縁板Ｉ２を挟んで対向すると共に当該対向面が上記載置面に平行な状態、かつ、上記縦方向に延在する主部（第３主部ｂ31及び第４主部ｂ41）を備える。

このような第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４における第３主部ｂ31及び第４主部ｂ41は、第２絶縁板Ｉ２を挟んで対向することによって寄生静電容量を呈する。すなわち、第３主部ｂ31、第４主部ｂ41及び第２絶縁板Ｉ２は、ノイズ低減用のコンデンサーを構成する。なお、図示していないが、第３バスバーＢ３の第３主部ｂ31は、後述する電動機のステータコイルの一端に接続され、第４バスバーＢ４の第４主部ｂ41は、上記ステータコイルの他端に接続されている。

また、このような第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４のうち、第３バスバーＢ３は、図１（ａ）に示すように、上記第３主部ｂ31に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ32，ｂ33，ｂ34を備え、第４バスバーＢ４は、上記第４主部ｂ41に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ42，ｂ43，ｂ44を備える。

第３バスバーＢ３において、接続部ｂ32は、第１パワーモジュールＰＭ１の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１に接続され、接続部ｂ33は第１パワーモジュールＰＭ１の第３トランジスタ用電力端子Ｔ３に接続され、また接続部ｂ34は第２パワーモジュールＰＭ２の他方のダイオード用端子Ｔ６に接続されている。一方、第４バスバーＢ４において、接続部ｂ42は、第２パワーモジュールＰＭ２の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２に接続され、接続部ｂ43は第２パワーモジュールＰＭ２の第４トランジスタ用電力端子Ｔ４に接続され、また接続部ｂ44は第１パワーモジュールＰＭ１の一方のダイオード用端子Ｔ５に接続されている。

このような電力変換装置Ａは、図２に示すように、例えば３つが直流電源Ｅに対して並列接続され、三相電動機の各相に対応する３つのステータコイルにそれぞれ駆動電流を供給する。第１の電力変換装置Ａuは、三相電動機のＵ相に対応するＵ相ステータコイルＬuに駆動電流を供給し、第２の電力変換装置Ａvは、三相電動機のＶ相に対応するＶ相ステータコイルＬvに駆動電流を供給し、第３の電力変換装置Ａwは、三相電動機のＷ相に対応するＷ相ステータコイルＬwに駆動電流を供給する。

すなわち、３つの電力変換装置Ａu，Ａv，Ａwにおいて、各々の第１バスバーＢ１は直流電源Ｅの負極と接続され、各々の第２バスバーＢ２は直流電源Ｅの正極と接続される。また、電力変換装置Ａuの第３バスバーＢ３は、Ｕ相ステータコイルＬuの一端に接続され、同じく電力変換装置Ａuの第４バスバーＢ４は、Ｕ相ステータコイルＬuの他端に接続される。電力変換装置Ａvの第３バスバーＢ３は、Ｖ相ステータコイルＬvの一端に接続され、同じく電力変換装置Ａvの第４バスバーＢ４は、Ｖ相ステータコイルＬvの他端に接続される。電力変換装置Ａwの第３バスバーＢ３は、Ｗ相ステータコイルＬwの一端に接続され、同じく電力変換装置Ａwの第４バスバーＢ４は、Ｗ相ステータコイルＬwの他端に接続される。

このような電力変換装置Ａ（電力変換装置Ａu，Ａv，Ａw）は、第２パワーモジュールＰＭ２の２つのトランジスタＱ１，Ｑ２と第１パワーモジュールＰＭ１の１つのダイオードＤとによって構成された一方のスイッチングレグと、第１パワーモジュールＰＭ１の２つのトランジスタＱ１，Ｑ２と第２パワーモジュールＰＭ２の１つのダイオードＤとによって構成された他方のスイッチングレグを備える。

すなわち、電力変換装置Ａ（電力変換装置Ａu，Ａv，Ａw）は、多相電動機を駆動する場合の基本ユニットとなる電力変換装置であり、多相電動機の相数に応じた個数（電力変換装置Ａu、電力変換装置Ａv及び電力変換装置Ａw）が備えられることによって多相電動機の駆動が可能な電力変換装置となる。なお、上記三相電動機は、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）である。なお、図２に示す回路構成は、ＳＲモータ用の駆動回路として周知のものであり、よって動作等の詳細説明については省略する。

以下に、このように構成された第１実施形態に係る電力変換装置Ａの特徴的な作用効果について説明する。

この電力変換装置Ａでは、全く同一の構成を備える第１パワーモジュールＰＭ１と第２パワーモジュールＰＭ２とを第１パワーモジュールＰＭ１の一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６と第２パワーモジュールＰＭ２の一対のダイオード用端子Ｔ５，Ｔ６とが隣り合うように逆向きの姿勢で縦方向に配置し、かつ、一方の対を構成する第１バスバーＢ１及び第２バスバーＢ２の主部（第１主部ｂ11及び第２主部ｂ21）を第１パワーモジュールＰＭ１の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６（第２パワーモジュールＰＭ２の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５）、つまり直流電力を入力する端子列に近い側に位置し、また他方の対を構成する第３バスバーＢ３及び第４バスバーＢ４を第１パワーモジュールＰＭ１の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５（第２パワーモジュールＰＭ２の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６）、つまり変換電力を出力する端子列に近い側に位置した。

この結果、図１（ａ）に示すように、第１バスバーＢ１の第１主部ｂ11から連続する３つの接続部ｂ12，ｂ13，ｂ14、第２バスバーＢ２の第２主部ｂ21から連続する３つの接続部ｂ22，ｂ23，ｂ24、第３バスバーＢ３の第３主部ｂ31から連続する３つの接続部ｂ32，ｂ33，ｂ34及び第４バスバーＢ４の第４主部ｂ41から連続する３つの接続部ｂ42，ｂ43，ｂ44の長さを最短化することが可能である。すなわち、第１の対を構成する第１バスバーＢ１と第２バスバーＢ２を最短化することができる。

したがって、第１実施形態に係る電力変換装置Ａによれば、一方の対を構成する第１バスバーＢ１及び第２バスバーＢ２における浮遊インダクタンスを抑制し、以って第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２の２つのトランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮ/ＯＦＦした際のサージ電圧を十分に低減することが可能である。

このような電力変換装置Ａに対して、例えば図３に示す参考例のように第１パワーモジュールＰＭ１と第２パワーモジュールＰＭ２とを逆向きの姿勢ではなく同一姿勢で縦方向に配置した場合には、電力変換装置Ａの第１バスバーＢ１に対応する第１バスバーＢaの長さが第１バスバーＢ１よりも長くなり、浮遊インダクタンスが電力変換装置Ａよりも増大し、第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２の２つのトランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮ/ＯＦＦした際のサージ電圧を十分に低減することができない。

なお、この図３において、第２バスバーＢbは電力変換装置Ａの第２バスバーＢ２に対応し、第３バスバーＢcは電力変換装置Ａの第３バスバーＢ３に対応し、第４バスバーＢdは電力変換装置Ａの第４バスバーＢ４に対応する。すなわち、図３に示す参考例において、第１バスバーＢaは、直流電源Ｅの負極と電力変換装置Ａの一方の直流電力入力端とを接続する接続導体であり、第２バスバーＢbは、直流電源Ｅの正極と電力変換装置Ａの他方の直流電力入力端とを接続する接続導体であり、第３バスバーＢcは、ステータコイルの一端と電力変換装置Ａの一方の変換電力出力端とを接続する接続導体であり、第４バスバーＢdは、ステータコイルの他端と電力変換装置Ａの他方の変換電力出力端とを接続する接続導体である。

また、第１実施形態に係る電力変換装置Ａによれば、一方の対を構成する第１バスバーＢ１及び第２バスバーＢ２の形状が図３に示す参考例よりも単純なので、コスト削減を実現することが可能である。

〔第２実施形態〕
次に、図４及び図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の電力変換装置Ｓは、図４（ａ）に示すように、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４）を第１パワーモジュールＰＭ３の一方の対を構成する第１トランジスタ用電力端子Ｔ１と第２トランジスタ用電力端子Ｔ２と第２パワーモジュールＰＭ４の一方の対を構成する第１トランジスタ用電力端子Ｔ１と第２トランジスタ用電力端子Ｔ２とが隣り合うように逆向きの姿勢で縦方向に配置すると共に、一方の対を構成する第１バスバーＢ５及び第２バスバーＢ６の主部（第１主部ｂ51及び第２主部ｂ61）を第１パワーモジュールＰＭ３の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５（第２パワーモジュールＰＭ４の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６）、つまり直流電力を入力する端子列に近い側に位置したものである。

すなわち、この電力変換装置Ｓにおける一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ３及び第２パワーモジュールＰＭ４）は、上述した第１実施形態に係る電力変換装置Ａとは異なり、第１パワーモジュールＰＭ３の一方の対を構成する第１トランジスタ用電力端子Ｔ１と第２トランジスタ用電力端子Ｔ２と第２パワーモジュールＰＭ４の一方の対を構成する第１トランジスタ用電力端子Ｔ１と第２トランジスタ用電力端子Ｔ２とが隣り合うように隣接配置するものの、載置面上において、互いに逆向きの姿勢、かつ、縦方向（第１方向）に隣接配置されている。

なお、この電力変換装置Ｓにおける一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４）は、図４（ｂ）に示すように、第１実施形態の第１パワーモジュールＰＭ１と第２パワーモジュールＰＭ２との比較において、ダイオードＤが逆向きに収容されたものである。すなわち、一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４）において、ダイオードＤのアノードは一方のダイオード用端子Ｔ５に接続され、カソードは他方のダイオード用端子Ｔ６に接続されている。

また、このような第１バスバーＢ５及び第２バスバーＢ６のうち、第１バスバーＢ５の第１主部ｂ51は直流電源Ｅの負極に接続され、第２バスバーＢ６の第２主部ｂ61は、上記直流電源Ｅの正極に接続されている。また、上記第１主部ｂ51及び第２主部ｂ61は、絶縁板Ｉ３を挟んで対向しており、よって第１主部ｂ51、第２主部ｂ61及び絶縁板Ｉ３は平滑コンデンサーＣ２を構成する。

さらに、第１バスバーＢ５及び第２バスバーＢ６のうち、第１バスバーＢ５は、図４（ａ）に示すように、上記第１主部ｂ51に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ52，ｂ53，ｂ54を備え、第２バスバーＢ６は、上記第２主部ｂ61に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ62，ｂ63，ｂ64を備える。

すなわち、第１バスバーＢ５において、接続部ｂ52は第１パワーモジュールＰＭ３の一方のダイオード用端子Ｔ５に接続され、接続部ｂ53は第２パワーモジュールＰＭ４の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２に接続され、また接続部ｂ54は第２パワーモジュールＰＭ４の第４トランジスタ用電力端子Ｔ４に接続されている。一方、第２バスバーＢ６において、接続部ｂ62は第２パワーモジュールＰＭ２の他方のダイオード用端子Ｔ６に接続され、接続部ｂ63は第１パワーモジュールＰＭ３の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１に接続され、また接続部ｂ64は第１パワーモジュールＰＭ３の第３トランジスタ用電力端子Ｔ３に接続されている。

なお、この電力変換装置Ｓにおいて、他方の対を構成する第３バスバーＢ７及び第４バスバーＢ８は、図４（ａ）に示すように直線状に形成されている。また、第３バスバーＢ７は、第１パワーモジュールＰＭ３の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６に接続されている。一方、第４バスバーＢ８は、第２パワーモジュールＰＭ４の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５に接続されている。

この電力変換装置Ｓでは、全く同一の構成を備える一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４）を、第１パワーモジュールＰＭ３の一方の対を構成する第１トランジスタ用電力端子Ｔ１と第２トランジスタ用電力端子Ｔ２と第２パワーモジュールＰＭ４の一方の対を構成する第１トランジスタ用電力端子Ｔ１と第２トランジスタ用電力端子Ｔ２とが隣り合うように逆向きの姿勢で縦方向に配置すると共に、一方の対を構成する第１バスバーＢ５及び第２バスバーＢ６の主部（第１主部ｂ51及び第２主部ｂ61）を第１パワーモジュールＰＭ３の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５（第２パワーモジュールＰＭ４の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６）、つまり直流電力を入力する端子列に近い側に配置している。

この結果、図４（ａ）に示すように、第１バスバーＢ５の第１主部ｂ51から連続する３つの接続部ｂ52，ｂ53，ｂ54、第２バスバーＢ６の第２主部ｂ61から連続する３つの接続部ｂ62，ｂ63，ｂ64の長さを最短化することが可能である。したがって、第２実施形態に係る電力変換装置Ｓによれば、一方の対を構成する第１バスバーＢ５及び第２バスバーＢ６における浮遊インダクタンスを抑制し、以って第１パワーモジュールＰＭ３及び第２パワーモジュールＰＭ４の２つのトランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮ/ＯＦＦした際のサージ電圧を十分に低減することが可能である。すなわち、第１バスバーＢ５及び第２バスバーＢ６を最短化することができる。

続いて、図５を参照して第２実施形態の変形例に係る電力変換装置Ｚについて説明する。

この電力変換装置Ｚは、上述した電力変換装置Ｓと同様に全く同一の構成を備える一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ３及び第２パワーモジュールＰＭ４）を採用するものであるが、図５に示すように第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４とを縦方向ではなく横方向に隣り合うように配置し、また第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４との間に一方の対を構成する第１バスバーＢ９及び第２バスバーＢ１０の主部（第１主部ｂ91及び第２主部ｂ101）を配置している。

上記第１バスバーＢ９及び第２バスバーＢ１０のうち、第１バスバーＢ９は、図５に示すように、上記第１主部ｂ91に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ92，ｂ93，ｂ94を備え、第２バスバーＢ１０は、上記第２主部ｂ101に連続すると共に上記載置面に平行な３つの接続部ｂ102，ｂ103，ｂ104を備える。上記第１主部ｂ91と第２主部ｂ101とは絶縁板Ｉ４を挟んで対向しており、よって第１主部ｂ91、第２主部ｂ101及び絶縁板Ｉ４は平滑コンデンサーＣ３を構成している。

すなわち、第１バスバーＢ９において、接続部ｂ92は第１パワーモジュールＰＭ３の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２に接続され、接続部ｂ93は第１パワーモジュールＰＭ３の第４トランジスタ用電力端子Ｔ４に接続され、また接続部ｂ94は第２パワーモジュールＰＭ４の一方のダイオード用端子Ｔ５に接続されている。一方、第２バスバーＢ１０において、接続部ｂ102は第１パワーモジュールＰＭ３の他方のダイオード用端子Ｔ６に接続され、接続部ｂ103は第２パワーモジュールＰＭ４の第３トランジスタ用電力端子Ｔ３に接続され、また接続部ｂ104は第２パワーモジュールＰＭ４の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１に接続されている。

なお、この電力変換装置Ｚにおいて、他方の対を構成する第３バスバーＢ１１及び第４バスバーＢ１２は、図５に示すように直線状に形成されている。また、第３バスバーＢ１１は、第１パワーモジュールＰＭ３の第１トランジスタ用電力端子Ｔ１、第３トランジスタ用電力端子Ｔ３及び一方のダイオード用端子Ｔ５に接続されている。一方、第４バスバーＢ１２は、第２パワーモジュールＰＭ４の第２トランジスタ用電力端子Ｔ２、第４トランジスタ用電力端子Ｔ４及び他方のダイオード用端子Ｔ６に接続されている。

このような電力変換装置Ｚでは、全く同一の構成を備える一対のパワーモジュール（第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４）を同一姿勢で横方向に隣り合うように配置し、また第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４との間に一方の対を構成する第１バスバーＢ９及び第２バスバーＢ１０の主部（第１主部ｂ91及び第２主部ｂ101）を配置している。

この結果、図５に示すように、第１バスバーＢ９の第１主部ｂ91から連続する３つの接続部ｂ92，ｂ93，ｂ94、第２バスバーＢ１０の第２主部ｂ101から連続する３つの接続部ｂ102，ｂ103，ｂ104の長さを最短化することが可能である。したがって、この第２実施形態の変形例に係る電力変換装置Ｚによれば、一方の対を構成する第１バスバーＢ９及び第２バスバーＢ１０を最短化できるので浮遊インダクタンスを抑制し、以って第１パワーモジュールＰＭ３及び第２パワーモジュールＰＭ４の２つのトランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮ/ＯＦＦした際のサージ電圧を十分に低減することが可能である。

なお、電力変換装置Ｚでは、図５に示すように、横方向に配置された第１パワーモジュールＰＭ３と第２パワーモジュールＰＭ４とが縦方向に若干ずれて配置されている。すなわち、第１パワーモジュールＰＭ３は、縦方向において第２パワーモジュールＰＭ４よりも上側に位置している。このような第１パワーモジュールＰＭ３及び第２パワーモジュールＰＭ４の縦方向における位置のずれ（配置オフセット）は、導電板を例えば９０°折り曲げることによって第１バスバーＢ９の第１主部ｂ91と第１バスバーＢ９の接続部ｂ92，ｂ93，ｂ94とが、また第２バスバーＢ１０の第２主部ｂ101と接続部ｂ102，ｂ103，ｂ104とが９０°異なる姿勢で形成されていることに依るものである。

すなわち、上記配置オフセットを設けない場合には、第１バスバーＢ９の第１主部ｂ91及び第２バスバーＢ１０の第２主部ｂ101の延在方向（縦方向）において、第１バスバーＢ９の接続部ｂ92，ｂ93，ｂ94と第２バスバーＢ１０の接続部ｂ102，ｂ103，ｂ104とが同一位置になるので、導電板の折り曲げ加工に依って第１バスバーＢ９及び第２バスバーＢ１０を実現することができない。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記各実施形態では、２つのトランジスタＱ１，Ｑ２と１つのダイオードＤを収容する第１パワーモジュールＰＭ１及び第２パワーモジュールＰＭ２を用いたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、例えば各々１つのトランジスタ及びダイオードＤを収容する形態のパワーモジュール、あるいは３つ以上のトランジスタＱ１，Ｑ２と２つ以上のダイオードＤを収容する形態のパワーモジュールにも適用可能である。

また、一対のパワーモジュールに収容される半導体スイッチング素子は、トランジスタＱ１，Ｑ２及びダイオードＤに限定されない。例えば、各パワーモジュールに収容される半導体スイッチング素子の全てがトランジスタでもよい。さらに、これらトランジスタは、ＩＧＢＴに限定されず、周知の各種トランジスタ（例えば接合型あるいはＭＯＳ型の電界効果トランジスタ）でもよい。

（２）上記各実施形態では、一方の対を構成する第１バスバーＢ１の第１主部ｂ11と第２バスバーＢ２の第２主部ｂ21との間に第１絶縁板Ｉ１を挟むことによりコンデンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３を構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１絶縁板Ｉ１を挟むこと無く、第１主部ｂ11と第２主部ｂ21との間に所定の静電容量を有するフィルムコンデンサー（電子部品）のみを設けてもよい。

（３）上記各実施形態では、本発明を三相のＳＲモータ（電動機）の駆動回路に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、ＳＲモータ以外の形態の電動機に適用することが可能である。

（４）上記各実施形態では、本発明を三相のＳＲモータ（電動機）の駆動回路に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、例えば直流電源Ｅを２次電池とし、また第２接続導体を介することにより上記電動機から回生する回生電力あるいは発電機が発生する発電電力を外部電力として取り込むことにより直流電源Ｅ（２次電池）を充電する電力変換装置（充電回路）にも適用可能である。

ＰＭ１ 第１パワーモジュール（スイッチングモジュール）
ＰＭ２ 第２パワーモジュール（スイッチングモジュール）
Ｂ１ 第１バスバー（第１接続導体）
Ｂ２ 第２バスバー（第１接続導体）
Ｂ３ 第３バスバー（第２接続導体）
Ｂ４ 第４バスバー（第２接続導体）
Ｉ１ 第１絶縁板
Ｉ２ 第２絶縁板
Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ（半導体スイッチング素子）
Ｄ ダイオード（半導体スイッチング素子）
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ トランジスタ用電力端子
Ｔ５，Ｔ６ ダイオード用端子
Ｔ７ トランジスタ用制御端子
Ｔ８，Ｔ９ 補助電力端子

Claims (5)

1. 複数の半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子において電力を入出力する一対の入出力端に各々接続される複数対の電力端子とが少なくとも設けられ、各対の前記電力端子が第１方向に並列配置された一対のスイッチングモジュールと、
   前記電力端子の一部に接続され、当該一部に外部から供給された直流電力を入力あるいは前記一部から出力される直流電力を外部に供給する一対の第１接続導体と、
   前記電力端子の残りに接続され、当該残りから出力される変換電力を外部に供給あるいは外部から供給される外部電力を入力する一対の第２接続導体と
   を備える電力変換装置であって、
   前記一対のスイッチングモジュールは、所定姿勢かつ所定方向に隣接配置され、
   前記一対の第１接続導体は、前記一対のスイッチングモジュールにおける前記一対の電力端子の配列方向のうち、前記一部に近い側において前記第１方向に延在し、
   複数の前記半導体スイッチング素子は、一対の前記電力端子が個別に設けられた１つのダイオードと１あるいは複数のトランジスタである
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記一対のスイッチングモジュールは、互いに逆向きの姿勢かつ前記第１方向に隣接配置されることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記一対のスイッチングモジュールは、互いに同一向きの姿勢かつ前記第１方向に直行する方向に隣接配置されることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
4. 前記一対のスイッチングモジュールは、前記変換電力を供給する電動機の相数に応じた個数設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記電動機は、スイッチトリラクタンスモータであり、
   複数の前記半導体スイッチング素子は、前記一対の第１接続導体及び前記一対の第２接続導体によって相互接続されることによって前記スイッチトリラクタンスモータを駆動する一対のスイッチングレグを構成することを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。

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