JP6631463B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、積層配置された複数の半導体モジュールを備えた主回路部と、コンデンサと、これらを接続するバスバーとを有する電力変換装置に関する。
複数の半導体モジュールを備えた主回路部と、コンデンサと、これらを接続するバスバーとを有する電力変換装置として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
この電力変換装置においては、コンデンサの一対の電極に接続された正極バスバー及び負極バスバーの端子部に、複数の半導体モジュールの正極端子と負極端子とがそれぞれ接続されている。そして、正極バスバーの複数の端子部と、負極バスバーの複数の端子部とが、交互に一列に配置されている。
この電力変換装置においては、コンデンサの一対の電極に接続された正極バスバー及び負極バスバーの端子部に、複数の半導体モジュールの正極端子と負極端子とがそれぞれ接続されている。そして、正極バスバーの複数の端子部と、負極バスバーの複数の端子部とが、交互に一列に配置されている。
しかしながら、上記電力変換装置においては、正極バスバーの端子部と負極バスバーの端子部とが交互に一列に配置されているため、これらの端子部の配置間隔を充分に確保する必要がある。そのため、これらの端子部の配列方向、すなわち、半導体モジュールの積層方向において、電力変換装置を小型化することが困難となる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、半導体モジュールの積層方向における小型化を容易にす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。
本発明の一態様は、積層配置された複数の半導体モジュール（２）を備えた主回路部（２０）と、
上記半導体モジュールに電気的に接続されたコンデンサ（３）と、
上記半導体モジュールと上記コンデンサとを接続する正極接続バスバー（４）及び負極接続バスバー（５）と、を有し、
上記正極接続バスバーは、上記コンデンサから突出すると共に上記複数の半導体モジュールの積層方向（Ｘ）に沿って配置された正極バスバー共通部（４１）と、上記積層方向に直交する複数の正極バスバー端子部（４２）と、を有し、
上記負極接続バスバーは、上記コンデンサから突出すると共に上記積層方向に沿って配置された負極バスバー共通部（５１）と、上記積層方向に直交する複数の負極バスバー端子部（５２）と、を有し、
上記正極バスバー共通部と上記負極バスバー共通部とは、互いの主面が対向するように配置されており、
上記正極バスバー共通部及び上記負極バスバー共通部が上記コンデンサから突出した共通部突出方向（Ｙ）は、上記正極バスバー共通部と上記負極バスバー共通部とが対向する共通部対向方向（Ｚ）及び上記積層方向に直交しており、
上記正極バスバー端子部は、上記正極バスバー共通部から上記共通部突出方向に延びる正極端子基部（４２１）と、該正極端子基部から上記共通部対向方向に突出した正極端子突出部（４２２）と、を有し、
上記負極バスバー端子部は、上記負極バスバー共通部から上記共通部突出方向に延びる負極端子基部（５２１）と、該負極端子基部から上記共通部対向方向に突出した負極端子突出部（５２２）と、を有し、
上記正極端子基部と上記負極端子基部とは、少なくとも一部において絶縁部材（６）を介して互いに上記積層方向に重なっており、
上記正極端子突出部と上記負極端子突出部とは、上記積層方向から見たとき互いに重ならないように、共通部突出方向に並んでおり、
上記正極端子突出部と上記負極端子突出部とに、それぞれ、上記半導体モジュールの正負極端子である正極パワー端子（２４）と負極パワー端子（２５）とが接続されている、電力変換装置（１）にある。
上記半導体モジュールに電気的に接続されたコンデンサ（３）と、
上記半導体モジュールと上記コンデンサとを接続する正極接続バスバー（４）及び負極接続バスバー（５）と、を有し、
上記正極接続バスバーは、上記コンデンサから突出すると共に上記複数の半導体モジュールの積層方向（Ｘ）に沿って配置された正極バスバー共通部（４１）と、上記積層方向に直交する複数の正極バスバー端子部（４２）と、を有し、
上記負極接続バスバーは、上記コンデンサから突出すると共に上記積層方向に沿って配置された負極バスバー共通部（５１）と、上記積層方向に直交する複数の負極バスバー端子部（５２）と、を有し、
上記正極バスバー共通部と上記負極バスバー共通部とは、互いの主面が対向するように配置されており、
上記正極バスバー共通部及び上記負極バスバー共通部が上記コンデンサから突出した共通部突出方向（Ｙ）は、上記正極バスバー共通部と上記負極バスバー共通部とが対向する共通部対向方向（Ｚ）及び上記積層方向に直交しており、
上記正極バスバー端子部は、上記正極バスバー共通部から上記共通部突出方向に延びる正極端子基部（４２１）と、該正極端子基部から上記共通部対向方向に突出した正極端子突出部（４２２）と、を有し、
上記負極バスバー端子部は、上記負極バスバー共通部から上記共通部突出方向に延びる負極端子基部（５２１）と、該負極端子基部から上記共通部対向方向に突出した負極端子突出部（５２２）と、を有し、
上記正極端子基部と上記負極端子基部とは、少なくとも一部において絶縁部材（６）を介して互いに上記積層方向に重なっており、
上記正極端子突出部と上記負極端子突出部とは、上記積層方向から見たとき互いに重ならないように、共通部突出方向に並んでおり、
上記正極端子突出部と上記負極端子突出部とに、それぞれ、上記半導体モジュールの正負極端子である正極パワー端子（２４）と負極パワー端子（２５）とが接続されている、電力変換装置（１）にある。
上記正極端子基部と上記負極端子基部とは、少なくとも一部において絶縁部材を介して互いに上記積層方向に重なっている。すなわち、正極バスバー端子部と負極バスバー端子部とは、正極端子基部と負極端子基部とにおいて絶縁部材を介して重なるように配置されている。これにより、正極バスバー端子部と負極バスバー端子部との絶縁を確保しつつ、積層方向における正極バスバー端子部と負極バスバー端子部との間隔を狭くすることができる。その結果、電力変換装置の積層方向の小型化が容易となる。
また、正極バスバー端子部と負極バスバー端子部とが、正極端子基部と負極端子基部とにおいて絶縁部材を介して重なっていることにより、正極接続バスバー及び負極接続バスバーにおけるインダクタンスを低減することができる。
また、正極バスバー端子部と負極バスバー端子部とが、正極端子基部と負極端子基部とにおいて絶縁部材を介して重なっていることにより、正極接続バスバー及び負極接続バスバーにおけるインダクタンスを低減することができる。
また、上記正極端子突出部と上記負極端子突出部とは、積層方向から見たとき互いに重ならないように、共通部突出方向に並んでいる。これにより、正極端子突出部と負極端子突出部とにおける絶縁を確保しつつ、正極バスバー端子部と負極バスバー端子部とを、積層方向に接近させることができる。また、正極端子突出部と負極端子突出部とに、それぞれ、正極パワー端子と負極パワー端子とを容易に接続することができる。
以上のごとく、上記態様によれば、半導体モジュールの積層方向における小型化を容易にすることができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
（実施形態１）
電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図２５を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、図１〜図４に示すごとく、主回路部２０と、コンデンサ３と、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５と、を有する。
主回路部２０は、積層配置された複数の半導体モジュール２を備えている。コンデンサ３は、半導体モジュール２に電気的に接続されている。正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５は、半導体モジュール２とコンデンサ３とを接続する。
電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図２５を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、図１〜図４に示すごとく、主回路部２０と、コンデンサ３と、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５と、を有する。
主回路部２０は、積層配置された複数の半導体モジュール２を備えている。コンデンサ３は、半導体モジュール２に電気的に接続されている。正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５は、半導体モジュール２とコンデンサ３とを接続する。
図５〜図１０に示すごとく、正極接続バスバー４は、コンデンサ３から突出すると共に複数の半導体モジュール２の積層方向Ｘに沿って配置された正極バスバー共通部４１と、積層方向Ｘに直交する複数の正極バスバー端子部４２と、を有する。
負極接続バスバー５は、コンデンサ３から突出すると共に積層方向Ｘに沿って配置された負極バスバー共通部５１と、積層方向Ｘに直交する複数の負極バスバー端子部５２と、を有する。
負極接続バスバー５は、コンデンサ３から突出すると共に積層方向Ｘに沿って配置された負極バスバー共通部５１と、積層方向Ｘに直交する複数の負極バスバー端子部５２と、を有する。
正極バスバー共通部４１と負極バスバー共通部５１とは、互いの主面が対向するように配置されている。
正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１がコンデンサ３から突出した共通部突出方向Ｙは、正極バスバー共通部４１と負極バスバー共通部５１とが対向する共通部対向方向Ｚ及び積層方向Ｘに直交している。
正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１がコンデンサ３から突出した共通部突出方向Ｙは、正極バスバー共通部４１と負極バスバー共通部５１とが対向する共通部対向方向Ｚ及び積層方向Ｘに直交している。
以下において、積層方向Ｘを単にＸ方向といい、共通部突出方向Ｙを単にＹ方向といい、共通部対向方向Ｚを単にＺ方向という。また、便宜的に、Ｙ方向における、コンデンサ３からの正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１の突出側を、前側、その反対側を後側として説明する。また、便宜的に、Ｚ方向における、正極端子基部４２１及び負極端子基部５２１からの正極端子突出部４２２及び負極端子突出部５２２の突出側を、上側、その反対側を下側として説明する。ただし、前後、上下については、あくまでも便宜的なものであり、特に示さない限り、例えば車両の前後、或いは鉛直方向の上下とは無関係である。
図１１、図１３に示すごとく、正極バスバー端子部４２は、正極バスバー共通部４１からＹ方向に延びる正極端子基部４２１と、正極端子基部４２１からＺ方向に突出した正極端子突出部４２２と、を有する。図１２、図１３に示すごとく、負極バスバー端子部５２は、負極バスバー共通部５１からＹ方向に延びる負極端子基部５２１と、負極端子基部５２１からＹ方向に突出した負極端子突出部５２２と、を有する。なお、図１３においては、絶縁部材６を省略してある。
図５〜図１２に示すごとく、正極端子基部４２１と負極端子基部５２１とは、少なくとも一部において絶縁部材６を介して互いにＸ方向に重なっている。正極端子突出部４２２と負極端子突出部５２２とは、図１１、図１２に示すごとく、Ｘ方向から見たとき互いに重ならないように、Ｙ方向に並んでいる。
図１〜図４に示すごとく、正極端子突出部４２２と負極端子突出部５２２とに、それぞれ、半導体モジュール２の正極パワー端子２４と負極パワー端子２５とが接続されている。
図１〜図４に示すごとく、正極端子突出部４２２と負極端子突出部５２２とに、それぞれ、半導体モジュール２の正極パワー端子２４と負極パワー端子２５とが接続されている。
図１４〜図１６に示すごとく、半導体モジュール２は、スイッチング素子を内蔵するモジュール本体部２１から、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５を突出してなる。また、半導体モジュール２は、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５の他にも、図示しない交流パワー端子を有する。交流パワー端子も、モジュール本体部２１から突出している。
半導体モジュール２のモジュール本体部２１は、図１、図２に示すごとく、コンデンサ３よりもＺ方向の下方に配置されている。そして、モジュール本体部２１の一部は、コンデンサ３の下側に配置されている。すなわち、Ｚ方向から見たとき、モジュール本体部２１はコンデンサ３と、部分的に重なるように配置されている。
電力変換装置１は、例えば、図１８に示すごとく、直流電源７１と三相交流の回転電機７２との間において、電力変換するよう構成されている。電力変換装置１は、昇圧回路部１２とインバータ回路部１３とを有する。なお、図１８以外の図において、昇圧回路部１２の構成部品は省略してある。昇圧回路部１２は、リアクトル１２１及び半導体モジュール２等によって構成されている。インバータ回路部１３は、半導体モジュール２等によって構成されている。コンデンサ３は、平滑コンデンサとして機能する。電力変換装置１は、直流電力を三相交流電力に変換して、回転電機７２を駆動するよう構成されている。また、回転電機７２において発電された電力を、インバータ回路部１３において直流に変換して、回生することもできる。
各半導体モジュール２は、スイッチング素子として、上アームスイッチング素子２ｕと下アームスイッチング素子２ｄとを内蔵している。
インバータ回路部１３は、上アームスイッチング素子２ｕと下アームスイッチング素子２ｄとを直列接続してなるレッグを、３相分備えている。各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ、すなわち絶縁ゲートバイポーラトランジスタからなる。また、上アームスイッチング素子２ｕ及び下アームスイッチング素子２ｄには、それぞれフライホイールダイオードが逆並列接続されている。各レッグにおける上アームスイッチング素子２ｕと下アームスイッチング素子２ｄとの接続点が、それぞれ回転電機７２の３つの電極に接続される。なお、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、すなわちＭＯＳ型電界効果トランジスタを用いることもできる。
インバータ回路部１３は、上アームスイッチング素子２ｕと下アームスイッチング素子２ｄとを直列接続してなるレッグを、３相分備えている。各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ、すなわち絶縁ゲートバイポーラトランジスタからなる。また、上アームスイッチング素子２ｕ及び下アームスイッチング素子２ｄには、それぞれフライホイールダイオードが逆並列接続されている。各レッグにおける上アームスイッチング素子２ｕと下アームスイッチング素子２ｄとの接続点が、それぞれ回転電機７２の３つの電極に接続される。なお、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、すなわちＭＯＳ型電界効果トランジスタを用いることもできる。
本実施形態において、インバータ回路部１３における各相を構成する上アームスイッチング素子２ｕ及び下アームスイッチング素子２ｄも、それぞれ２つのスイッチング素子の並列構造となっている。また、互いに直列接続された一つの上アームスイッチング素子２ｕと一つの下アームスイッチング素子２ｄとが、一つの半導体モジュール２に内蔵されて一体化されている。
一つの半導体モジュール２が、２つの上アームスイッチング素子２ｕと２つの下アームスイッチング素子２ｄとを内蔵していてもよい。この場合、一つの半導体モジュール２に内蔵された上アームスイッチング素子２ｕ同士は並列接続されており、一つの半導体モジュール２に内蔵された下アームスイッチング素子２ｄ同士は並列接続されている。
上アームスイッチング素子２ｕのコレクタが正極パワー端子２４に導通し、下アームスイッチング素子２ｄのエミッタが負極パワー端子２５に導通している。
また、図１６、図１７に示すごとく、半導体モジュール２は、制御端子２６を備えている。なお、図１６、図１７以外の図においては、制御端子２６は省略してある。制御端子２６は、モジュール本体部２１から正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５と反対側へ突出している。すなわち、制御端子２６は、Ｚ方向の下側に突出している。半導体モジュール２は、上アームスイッチング素子２ｕに接続された制御端子２６と、下アームスイッチング素子２ｄに接続された制御端子２６とを、それぞれ複数本ずつ有する。上アームスイッチング素子２ｕに接続された制御端子２６からなる上アーム用制御端子群２６ｕと、下アームスイッチング素子２ｄに接続された制御端子２６からなる下アーム用制御端子群２６ｄとは、Ｙ方向に分かれて配置されている。そして、図１７に示すごとく、Ｚ方向から見たとき、上アーム用制御端子群２６ｕと下アーム用制御端子群２６ｄとの間に、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５が配置されている。
図１４〜図１７に示すごとく、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５は、主面がＸ方向に直交する板状に形成されている。なお、ここで、直交とは、厳密な直交に限らず、概略直交していると言える状態も含む意味である。他の「直交」についても、特に言及しない限り、同様である。また、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５は、半導体モジュール２のモジュール本体部２１から立設するパワー端子基部２４１、２５１と、パワー端子基部２４１、２５１からＺ方向に突出したパワー端子突出部２４２、２５２と、を有する。正極パワー端子２４と負極パワー端子２５とは、パワー端子基部２４１、２５１の少なくとも一部において、互いにＸ方向に重なっている。
そして、図３、図４に示すように半導体モジュール２が電力変換装置１の一部として組み付けられた状態において、パワー端子基部２４１とパワー端子基部２５１とが、絶縁部材６を介して、互いにＸ方向に重なっている。正極パワー端子２４と負極パワー端子２５とは、パワー端子突出部２４２、２５２においては、図１６に示すごとく、Ｘ方向から見たとき互いに重ならないように配置されている。
図１４、図１６に示すごとく、正極パワー端子２４と負極パワー端子２５とは、半導体モジュール２のモジュール本体部２１から、Ｚ方向の上側に突出している。正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５は、パワー端子基部２４１、２５１の上端から、パワー端子突出部２４２、２５２を上側に突出してなる。パワー端子突出部２４２、２５２は、Ｙ方向の幅が、パワー端子基部２４１、２５１の半分よりも小さい。そして、パワー端子突出部２４２、２５２は、Ｙ方向において、互いにずれた位置に設けてある。
図１〜図４に示すごとく、正極パワー端子２４のパワー端子突出部２４２が正極端子突出部４２２に接続されている。負極パワー端子２５のパワー端子突出部２５２が負極バスバー端子部５２の負極端子突出部５２２に接続されている。
図３、図４に示すごとく、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５の双方は、Ｘ方向において、正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２の双方の外側に配置されている。すなわち、Ｘ方向において、絶縁部材６を介して対向配置された正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２を、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５が、Ｘ方向から挟持するような配置となっている。つまり、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５が、それぞれ正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２における、絶縁部材６と反対側の面に、重なっている。
図３に示すごとく、正極パワー端子２４のパワー端子突出部２４２と、正極端子突出部４２２とは、それらの上端を一致させている。そして、パワー端子突出部２４２と正極端子突出部４２２とは、それらの上端において、互いに溶接されている。同じく、負極パワー端子２５のパワー端子突出部２５２と、負極端子突出部５２２とは、それらの上端を一致させている。そして、パワー端子突出部２５２と負極端子突出部５２２とは、それらの上端において、互いに溶接されている。
さらには、正極パワー端子２４のパワー端子突出部２４２と、正極端子突出部４２２と、負極パワー端子２５のパワー端子突出部２５２と、負極端子突出部５２２とは、それらの上端の位置が略一致している。
なお、パワー端子突出部２４２と正極端子突出部４２２との溶接位置、及び、パワー端子突出部２５２と負極端子突出部５２２との溶接位置は、上端に限らない。例えば、パワー端子突出部２４２と正極端子突出部４２２との合わせ面、及び、パワー端子突出部２５２と負極端子突出部５２２の合わせ面において、溶接することもできる。
なお、パワー端子突出部２４２と正極端子突出部４２２との溶接位置、及び、パワー端子突出部２５２と負極端子突出部５２２との溶接位置は、上端に限らない。例えば、パワー端子突出部２４２と正極端子突出部４２２との合わせ面、及び、パワー端子突出部２５２と負極端子突出部５２２の合わせ面において、溶接することもできる。
図１１〜図１３に示すごとく、正極接続バスバー４は、正極バスバー共通部４１と正極バスバー端子部４２との間を連結する、正極バスバー連結部４３を有する。負極接続バスバー５は、負極バスバー共通部５１と負極バスバー端子部５２との間を連結する、負極バスバー連結部５３を有する。正極バスバー連結部４３及び負極バスバー連結部５３は、正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１からそれぞれＺ方向に立設すると共に主面がＹ方向と直交している。正極バスバー連結部４３と負極バスバー連結部５３とは、図９に示すごとく、絶縁部材６を介して互いにＹ方向に対向して配置されている。
図２、図３に示すごとく、正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２は、Ｚ方向において、正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１を挟んで、半導体モジュール２と反対側に配置されている。また、正極バスバー連結部４３及び負極バスバー連結部５３も、Ｚ方向において、正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１を挟んで、半導体モジュール２と反対側に配置されている。
すなわち、図１１、図１２に示すごとく、正極バスバー端子部４２の全体および正極バスバー連結部４３の全体、さらには、負極バスバー端子部５２の全体および負極バスバー連結部５３の全体が、Ｚ方向において、正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１の上側に配置されている。
すなわち、図１１、図１２に示すごとく、正極バスバー端子部４２の全体および正極バスバー連結部４３の全体、さらには、負極バスバー端子部５２の全体および負極バスバー連結部５３の全体が、Ｚ方向において、正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１の上側に配置されている。
図１９、図２１に示すごとく、正極接続バスバー４は、複数枚の金属板を組み合わせて構成されている。複数枚の金属板の一部が重なり合って正極バスバー共通部４１が構成されている。互いに異なる金属板の一部によって構成された正極バスバー端子部４２がＸ方向に隣り合っている。図２０、図２１に示すごとく、負極接続バスバー５も、複数枚の金属板を組み合わせて構成されている。複数枚の金属板の一部が重なり合って負極バスバー共通部５１が構成されている。互いに異なる金属板の一部によって構成された負極バスバー端子部５２がＸ方向に隣り合っている。
本実施形態においては、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５は、それぞれ２枚の金属板を組み合わせて構成されている。
正極接続バスバー４を構成する２枚の金属板である正極用金属板４ａ、４ｂは、それぞれ図１９に示すような外形の展開形状を有する。すなわち、主面の法線方向から見た形状が図１９に示す形状である正極用金属板４ａ、４ｂを、図２１に示すごとく、適宜曲げ加工すると共に、組み合わせることにより、正極接続バスバー４が得られる。なお、正極金属板４ａ、４ｂの主面の法線方向を、以下においてｚ０方向という。
正極接続バスバー４を構成する２枚の金属板である正極用金属板４ａ、４ｂは、それぞれ図１９に示すような外形の展開形状を有する。すなわち、主面の法線方向から見た形状が図１９に示す形状である正極用金属板４ａ、４ｂを、図２１に示すごとく、適宜曲げ加工すると共に、組み合わせることにより、正極接続バスバー４が得られる。なお、正極金属板４ａ、４ｂの主面の法線方向を、以下においてｚ０方向という。
図１９に示すごとく、正極用金属板４ａ、４ｂは、それぞれ、正極バスバー共通部４１となる長尺の長方形状の共通部４１ａ、４１ｂを有する。共通部４１ａ、４１ｂの長手方向を、以下において、ｘ０方向という。ｚ０方向から見たとき、共通部４１ａ、４１ｂの長辺の一方から、ｘ０方向に直交する方向に、正極バスバー連結部４３となる連結部４３ａ、４３ｂがそれぞれ４本突出している。この突出方向を以下においてｙ０方向という。
さらに、各連結部４３ａ、４３ｂからｘ０方向に、正極端子基部４２１となる基部４２１ａ、４２１ｂが突出している。４本の基部４２１ａ、４２１ｂの突出方向は同じ方向である。そして、各基部４２１ａ、４２１ｂから、ｙ０方向における共通部４１ａ、４１ｂ側と反対側へ、正極端子突出部４２２となる突出部４２２ａ、４２２ｂが突出している。基部４２１ａ、４２１ｂと突出部４２２ａ、４２２ｂとを合わせた部分が、正極バスバー端子部４２を構成する端子部４２ａ、４２ｂである。
連結部４３ａ、４３ｂと、当該連結部４３ａ、４３ｂから延びる基部４２１ａ、４２１ｂとは反対側の基部４２１ａ、４２１ｂとは、ｘ０方向に隣接しつつ、互いの間に若干の隙間を設けている。このようにして、共通部４１ａと連結部４３ａと基部４２１ａと突出部４２２ａとは、一枚の平板状の金属板として繋がっており、一枚の正極用金属板４ａを構成している。同じく、共通部４１ｂと連結部４３ｂと基部４２１ｂと突出部４２２ｂとは、一枚の平板状の金属板として繋がっており、一枚の正極用金属板４ｂを構成している。また、共通部４１ａ、４１ｂと連結部４３ａ、４３ｂとの間、連結部４３ａ、４３ｂと基部４２１ａ、４２１ｂとの間には、それぞれ曲げ代４６が設けてある。
このように、一つの連結部４３ａ、４３ｂと一つの基部４２１ａ、４２１ｂとの、ｘ０方向における長さの合計Ｌ１は、連結部４３ａ、４３ｂの形成ピッチ、すなわち、端子部４２ａ、４２ｂの形成ピッチＰ１未満に制約される。したがって、正極接続バスバー４において、正極バスバー連結部４３のＸ方向の長さと正極バスバー基部４２１のＹ方向の長さの合計よりも、一枚の正極用金属板４ａにおける端子部４２ａの形成ピッチを大きくする必要がある。つまり、一枚の正極用金属板４ａのみだと、正極バスバー端子部４２の形成ピッチをある程度大きくする必要がある。そこで、複数枚の正極用金属板４ａ、４ｂを用いることで、図１３に示すごとく、正極バスバー端子部４２の配設ピッチＰ０１を小さくすることができる。
なお、一方の正極用金属板４ｂは、後述する上板部４４及び前板部４５と一体となっているが、図１９においては上板部４４及び前板部４５を省略している。図２１についても同様である。
なお、一方の正極用金属板４ｂは、後述する上板部４４及び前板部４５と一体となっているが、図１９においては上板部４４及び前板部４５を省略している。図２１についても同様である。
負極接続バスバー５も、上述の正極接続バスバー４と同様に、図２０、図２１に示すごとく、２枚の負極用金属板５ａ、５ｂを曲げ加工すると共に組み合わせて、構成されている。負極用金属板５ａ、５ｂは、それぞれ、負極バスバー共通部５１となる共通部５１ａ、５１ｂ、負極バスバー連結部５３となる連結部５３ａ、５３ｂ、及び負極バスバー端子部５２となる端子部５２ａ、５２ｂを有する。端子部５２ａ、５２ｂは、負極端子基部５２１となる基部５２１ａ、５２１ｂと、負極端子突出部５２２となる突出部５２２ａ、５２２ｂとからなる。共通部５１ａ、５１ｂと連結部５３ａ、５３ｂとの間、連結部５３ａ、５３ｂと基部５２１ａ、５２１ｂとの間には、それぞれ曲げ代５６が設けてある。
連結部５３ａ、５３ｂは、基部５２１ａ、５２１ｂとの間の曲げ代５６とは反対側であり、かつ共通部５１ａ、５１ｂとの間の曲げ代５６とも反対側の角部に、テーパ状の第１傾斜辺５５１を有する。この第１傾斜辺５５１に対向配置される端子部５２ａ、５２ｂは、第１傾斜辺５５１に沿った第２傾斜辺５５２を有する。これにより、ｘ０方向における、端子部５２ａ、５２ｂの全体の長さＬ２を長くすることができる。また、ｘ０方向における、連結部５３ａ、５３ｂの長さも、正極用金属板４ａ、４ｂの連結部４３ａ、４３ｂよりも長い。そのため、端子部５２ａ、５２ｂの配設ピッチＰ２が、正極用金属板４ａ、４ｂの端子部４２ａ、４２ｂの配設ピッチＰ１と同等であっても、負極用金属板５ａ、５ｂにおける端子部５２ａ、５２ｂの、ｘ０方向における長さを長くすることができる。その結果、図２１、図２２に示すごとく、負極端子突出部５２２を、正極端子突出部４２２から充分に前方に離して配置することができる。
なお、負極用金属板５ａ、５ｂにおけるｘ０方向、ｙ０方向、ｚ０方向は、正極用金属板４ａ、４ｂにおけるものに準ずる。
また、一方の負極用金属板５ａは、後述する下板部５４及び前板部５５と一体となっているが、図２０においては下板部５４及び前板部５５を省略している。
また、一方の負極用金属板５ａは、後述する下板部５４及び前板部５５と一体となっているが、図２０においては下板部５４及び前板部５５を省略している。
正極用金属板４ａ、４ｂにおける共通部４１a、４１ｂの前端の曲げ代４６において連結部４３ａ、４３ｂを上側へ屈曲して、正極バスバー連結部４３が形成されている。また、連結部４３ａ、４３ｂにおけるｘ０方向の一端の曲げ代４６において前方へ屈曲して、正極バスバー端子部４２が形成されている。このように曲げ加工された２枚の正極用金属板４ａ、４ｂ、すなわち、図２１に示す正極用金属板４ａ、４ｂが、正極バスバー共通部４１においてＺ方向に重ね合わさり接合されることにより、正極接続バスバー４が得られる。なお、２枚の正極用金属板４ａ、４ｂを重ね合わせる際には、一方の正極用金属板４ａに設けた正極バスバー端子部４２と他方の正極用金属板４ｂに設けた正極バスバー端子部４２とが、Ｘ方向に交互に配置されるようにする。また、正極バスバー端子部４２同士のＸ方向の間隔が略一定となるようにする。また、正極用金属板４ａ、４ｂは、互いに溶接されて固定されて、正極接続バスバー４を構成している。
なお、負極接続バスバー５についても、正極接続バスバー４と同様に、２枚の負極用金属板５ａ、５ｂを曲げ加工すると共に重ね合わせて接合することにより、形成されている。
なお、負極接続バスバー５についても、正極接続バスバー４と同様に、２枚の負極用金属板５ａ、５ｂを曲げ加工すると共に重ね合わせて接合することにより、形成されている。
図２１に示すごとく、負極バスバー共通部５１は、正極バスバー共通部４１よりも、Ｙ方向の幅が大きい。負極バスバー端子部５２は、正極バスバー端子部４２よりも、Ｙ方向の幅が大きい。負極バスバー連結部５３は、正極バスバー連結部４３よりも、Ｘ方向の幅が小さい。その他は、正極接続バスバー４と負極接続バスバー５とは、概略同様の形状を有する。なお、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５の形状は、特に限定されるものではなく、また、本実施形態において示した正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５は、互いに逆の形状であってもよい。
図１３に示すごとく、正極バスバー連結部４３と負極バスバー連結部５３との間のＹ方向の間隔Ｃｙは、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２とのＸ方向の間隔Ｃｘと同等である。すなわち、正極バスバー連結部４３から正極バスバー端子部４２にかけて、正極接続バスバー４は、負極接続バスバー５との間の距離を略一定に保っている。この正極接続バスバー４は、負極接続バスバー５との間の距離Ｃｘ、Ｃｙは、例えば、正極接続バスバー４又は負極接続バスバー５の板厚と同等もしくはそれよりも小さいことが好ましい。
この正極接続バスバー４と負極接続バスバー５との間の距離は、例えば、０．８ｍｍ以下とすることができ、好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下とすることができる。ただし、正極バスバー連結部４３と正極バスバー端子部４２との屈曲部４７と、負極バスバー連結部５３と負極バスバー端子部５２との屈曲部５７との間の距離は、その周囲の部位における正極接続バスバー４と負極接続バスバー５との距離よりも大きい。
また、負極バスバー共通部５１の前端は、正極バスバー共通部４１の前端よりも、Ｙ方向において前方に配されている。
また、負極バスバー共通部５１の前端は、正極バスバー共通部４１の前端よりも、Ｙ方向において前方に配されている。
また、図２２に示すごとく、コンデンサ３は、互いに並列配置された複数のコンデンサ素子３１を一体化してなる。コンデンサ素子３１は、Ｙ方向に２列配置されている。コンデンサ３における複数のコンデンサ素子３１は、互いに並列接続されている。本実施形態においては、コンデンサ素子３１は、フィルムコンデンサからなる。各コンデンサ素子３１は、金属化フィルムを巻回してなり、その巻回軸がＺ方向となるように配置されている。そして、各コンデンサ素子３１は、Ｚ方向の両端に、一対の電極面を備えている。
正極接続バスバー４は、コンデンサ３の上側の電極面に配された上板部４４と、コンデンサ３の前側の側面に配された前板部４５とを有する。そして、前板部４５の下端から正極バスバー共通部４１が前方へ突出している。
また、負極接続バスバー５は、コンデンサ３の下側の電極面に配された下板部５４を有する。そして、下板部５４の前端から負極バスバー共通部５１が前方へ突出している。
また、負極接続バスバー５は、コンデンサ３の下側の電極面に配された下板部５４を有する。そして、下板部５４の前端から負極バスバー共通部５１が前方へ突出している。
上板部４４は、格子状に形成された格子部４４１と、格子部４４１から格子の内側に突出した複数の接続端子部４４２とを有する。各接続端子部４４２は、各コンデンサ素子３１の電極面に接続される。格子部４４１に対する接続端子部４４２の接続部の向きは、前列の接続端子部４４２と後列の接続端子部４４２とで異なる。具体的には、前列の接続端子部４４２は、Ｘ方向において格子部４４１と接続されている。また、後列の接続端子部４４２は、Ｙ方向の前側において格子部４４１と接続されている。これにより、半導体モジュール２から各コンデンサ素子３１への電流経路の差を低減し、各コンデンサ素子３１に流れる電流のばらつきを低減している。
下板部５４の形状も、図示は省略するが、上板部４４と同様に、格子部と複数の接続端子部とを有する。そして、下板部５４における格子部と接続端子部との形状や配置等も、上板部４４と同様とすることができる。
また、前板部４５を流れる電流は、コンデンサ素子３１を流れる電流と、逆向きの電流が流れる。それゆえ、前板部４５におけるインダクタンスを低減することができる。
また、前板部４５を流れる電流は、コンデンサ素子３１を流れる電流と、逆向きの電流が流れる。それゆえ、前板部４５におけるインダクタンスを低減することができる。
絶縁部材６は、図４〜図７に示すごとく、正極端子基部４２１及び負極端子基部５２１の間に介在していると共に、正極バスバー共通部４１と負極バスバー共通部５１との間にも介在している。さらに、絶縁部材６は、正極バスバー連結部４３と負極バスバー連結部５３との間にも介在している。
具体的には、図２３、図２４に示すごとく、絶縁部材６は、共通部絶縁部６１と、端子絶縁部６２と、連結部絶縁部６３とを有する。共通部絶縁部６１は、図１１、図１２に示すごとく、正極バスバー共通部４１と負極バスバー共通部５１との間に配される。端子絶縁部６２は、図８〜図１０に示すごとく、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２との間に配される。連結部絶縁部６３は、正極バスバー連結部４３と負極バスバー連結部５３との間に配される。
図２３、図２４に示すごとく、共通部絶縁部６１は、Ｚ方向に直交する平板状に形成されている。端子絶縁部６２は、共通部絶縁部６１から複数本、分岐している。端子絶縁部６２は、Ｘ方向に直交する平板状に形成されている。
連結部絶縁部６３は、端子絶縁部６２の後端からＸ方向の一方へ延びるように形成されている。連結部絶縁部６３は、Ｙ方向に直交する平板状に形成されている。また、連結部絶縁部６３は、共通部絶縁部６１の前端から上方に立設している。
連結部絶縁部６３は、端子絶縁部６２の後端からＸ方向の一方へ延びるように形成されている。連結部絶縁部６３は、Ｙ方向に直交する平板状に形成されている。また、連結部絶縁部６３は、共通部絶縁部６１の前端から上方に立設している。
連結部絶縁部６３のＸ方向における端子絶縁部６２と反対側の端部には、Ｙ方向における共通部絶縁部６１と反対側から折り返された折返し部６４が設けてある。すなわち、折返し部６４は、端子絶縁部６２のＸ方向における一端に、前方から略Ｕ字状に折り返されている。図９に示すごとく、負極バスバー連結部５３のＸ方向における一方の端縁は、折返し部６４と連結部絶縁部６３との間の空間に配置されている。なお、Ｘ方向の一端に配された連結部絶縁部６３の端部には、折返し部６４は形成されていない。
折返し部６４のＸ方向の長さは、例えば１〜７ｍｍとすることができる。また、折返し部６４と連結絶縁部６３との間の空間のＹ方向の寸法は、例えば２〜３ｍｍとすることができる。この場合には、折返し部６４を介して隣り合う負極バスバー連結部５３と正極バスバー端子部４２との間の沿面絶縁距離を確保しつつ、絶縁部材６に対する正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５の組付けを容易にすることができる。
また、図１０、図２４に示すごとく、折返し部６４の下端と、折返し部６４がＸ方向に近接する位置に配される端子絶縁部６２の下端との間には、底板部６５が形成されている。底板部６５の上側に、正極バスバー連結部４３と正極バスバー端子部４２との間の屈曲部が配置される。
さらに、図２３、図２４に示すごとく、絶縁部材６は、共通部絶縁部６１の後端において、Ｚ方向の両側に延びる後端板部６６を有する。後端板部６６は、後述するコンデンサ３内におけるコンデンサ素子３１の側面と正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５との間に配される。
絶縁部材６は、例えば樹脂成形体からなる。そして、共通部絶縁部６１と、端子絶縁部６２と、連結部絶縁部６３と、折返し部６４と、底板部６５と、後端板部６６とは、互いに一体に成形されている。
絶縁部材６は、例えば樹脂成形体からなる。そして、共通部絶縁部６１と、端子絶縁部６２と、連結部絶縁部６３と、折返し部６４と、底板部６５と、後端板部６６とは、互いに一体に成形されている。
図９、図１０に示すごとく、共通部絶縁部６１は、正極バスバー共通部４１と負極バスバー共通部５１との対向部の全体にわたって配置されている。そして、共通部絶縁部６１は、正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１に対して、Ｘ方向の両端及びＹ方向の前端から突出している。
また、図１１、図１２に示すごとく、端子絶縁部６２は、Ｘ方向から見たとき、正極端子基部４２１及び負極端子基部５２１の全体にわたって配置されている。そして、端子絶縁部６２は、Ｘ方向から見たとき、正極端子基部４２１及び負極端子基部５２１に対して、Ｙ方向の前端及びＺ方向の両端から突出している。
これにより、正極端子突出部４２２と負極端子突出部５２２との間の絶縁距離は、Ｙ方向における、正極端子突出部４２２の前端と負極端子突出部５２２の後端との距離ｄ１となる。また、正極端子基部４２１と負極パワー端子２５との絶縁距離は、Ｚ方向における、正極端子基部４２１の上端と端子絶縁部６２の上端との距離ｄ２となる。また、負極バスバー端子部５２と正極パワー端子２４との絶縁距離は、Ｚ方向における、負極端子基部５２１の上端と端子絶縁部６２の上端との距離となり、これは上記距離ｄ２と同等である。また、正極端子基部４２１と負極バスバー共通部５１との絶縁距離は、Ｚ方向における、正極端子基部４２１の下端と端子絶縁部６２の下端との間の距離ｄ３となる。また、負極端子基部５２１と正極パワー端子２４との絶縁距離は、Ｚ方向における、負極端子基部５２１の下端と端子絶縁部６２の下端との間の距離ｄ４となる。
本実施形態において、Ｘ方向から見たとき、正極端子基部４２１は、負極端子基部５２１の一部に重なっている。正極端子基部４２１の全体が、負極端子基部５２１に重なっている。また、負極端子基部５２１は、正極端子基部４２１と重なっていない部分をも有する。すなわち、負極端子基部５２１は、正極端子基部４２１よりも前方に突出している。
正極端子突出部４２２は、正極端子基部４２１からの立上り部分の前端に、上方へ行くにつれて後方へ向かうように傾斜した傾斜前端縁４２３を有する。負極端子突出部５２２は、負極端子基部５２１からの立上り部分に、上方へ行くにつれて前方へ向かうように傾斜した傾斜後端縁５２３を有する。傾斜前端縁４２３の下端は、傾斜後端縁５２３の下端よりも上方に位置する。また、傾斜前端縁４２３の下端は、正極端子基部４２１の上端よりも上側に位置する。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
図３に示すごとく、正極端子基部４２１と負極端子基部５２１とは、少なくとも一部において絶縁部材６を介して互いにＸ方向に重なっている。すなわち、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２とは、正極端子基部４２１と負極端子基部５２１とにおいて絶縁部材６を介して重なるように配置されている。これにより、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２との絶縁を確保しつつ、Ｘ方向における正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２との間隔を狭くすることができる。その結果、電力変換装置１のＸ方向の小型化が容易となる。
また、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２とが、正極端子基部４２１と負極端子基部５２１とにおいて絶縁部材６を介して重なっていることにより、正極接続バスバー４２及び負極接続バスバー５２におけるインダクタンスを低減することができる。
図３に示すごとく、正極端子基部４２１と負極端子基部５２１とは、少なくとも一部において絶縁部材６を介して互いにＸ方向に重なっている。すなわち、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２とは、正極端子基部４２１と負極端子基部５２１とにおいて絶縁部材６を介して重なるように配置されている。これにより、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２との絶縁を確保しつつ、Ｘ方向における正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２との間隔を狭くすることができる。その結果、電力変換装置１のＸ方向の小型化が容易となる。
また、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２とが、正極端子基部４２１と負極端子基部５２１とにおいて絶縁部材６を介して重なっていることにより、正極接続バスバー４２及び負極接続バスバー５２におけるインダクタンスを低減することができる。
また、正極端子突出部４２２と負極端子突出部５２２とは、Ｘ方向から見たとき互いに重ならないように、Ｙ方向に並んでいる。これにより、正極端子突出部４２２と負極端子突出部５２２とにおける絶縁を確保しつつ、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２とを、Ｘ方向に接近させることができる。また、正極端子突出部４２２と負極端子突出部５２２とに、それぞれ、正極パワー端子２４と負極パワー端子２５とを容易に接続することができる。
また、正極パワー端子２４と負極パワー端子２５とは、パワー端子基部２４１、２５１の少なくとも一部において、絶縁部材６を介して互いにＸ方向に重なり、パワー端子突出部２４２、２５２においては、Ｘ方向から見たとき互いに重ならないように配置されている。これにより、正極パワー端子２４と負極パワー端子２５との絶縁を確保しつつ、インピーダンスの低減を効果的に図ることができる。
正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５と半導体モジュール２との接続部におけるインダクタンス低減効果につき、図２５を用いて説明する。なお、図２５においては、便宜的に、絶縁部材６を省略してある。
正極パワー端子２４からコンデンサ３の正極へ流れる電流経路は、図２５における実線矢印Ｉｐ１〜Ｉｐ６にて示される。また、コンデンサ３の負極から負極パワー端子２５へ流れる電流経路は、図２５における破線矢印Ｉｎ１〜Ｉｎ６にて示される。
正極パワー端子２４からコンデンサ３の正極へ流れる電流経路は、図２５における実線矢印Ｉｐ１〜Ｉｐ６にて示される。また、コンデンサ３の負極から負極パワー端子２５へ流れる電流経路は、図２５における破線矢印Ｉｎ１〜Ｉｎ６にて示される。
半導体モジュール２からの電流は、まず、Ｉｐ１、Ｉｐ２に示すごとく、正極パワー端子２４のパワー端子基部２４１からパワー端子突出部２４２の上端へ向かって上方へ進む。そして、Ｉｐ３に示すごとく、パワー端子突出部２４２の上端の溶接部において、電流が折り返されて、正極接続バスバー４の正極バスバー端子部４２を下方へ向かって流れる。すなわち、電流Ｉｐ３は、正極端子突出部２４２から正極端子基部４２１に向かって下向きに流れる。次いで、正極端子基部４２１において、電流Ｉｐ４は、Ｙ方向における後方へ流れる。さらに、正極バスバー連結部４３において、電流Ｉｐ５がＺ方向の下方へ向かい、正極バスバー共通部４１において、電流Ｉｐ６がＹ方向の後方へ向かう。
一方、コンデンサ３からの電流は、まず、Ｉｎ１に示すごとく、負極バスバー共通部５１において、Ｙ方向の前方へ向かう。次いで、負極バスバー連結部５３において、電流Ｉｎ２がＺ方向の上方へ向かい、さらに、負極端子基部５２１において、電流Ｉｎ３がＹ方向の前方へ向かう。そして、負極端子基部５２１から負極端子突出部５２２の上端まで、電流Ｉｎ４がＺ方向の上方へ向かう。負極端子突出部５２２の上端の溶接部において、電流は折り返されて、負極パワー端子２５を下方へ向かって流れる。すなわち、Ｉｎ５、Ｉｎ６に示すごとく、負極パワー端子２５のパワー端子突出部２５２の先端からパワー端子基部２５１の基端へ向かい、電流Ｉｎ５、Ｉｎ６が下向きに流れる。
このようにして流れる電流Ｉｐ１〜Ｉｐ６、Ｉｎ１〜Ｉｎ６は、各部において、近接しつつ、逆向きに流れる部分がある。具体的には、Ｉｐ１はＩｎ６と近接しつつ逆向きに流れる。Ｉｐ２はＩｐ３と近接しつつ逆向きに流れる。Ｉｐ４はＩｎ３と近接しつつ逆向きに流れる。Ｉｐ５はＩｎ２と近接しつつ逆向きに流れる。Ｉｐ６はＩｎ１と近接しつつ逆向きに流れる。また、Ｉｎ４はＩｎ５と近接しつつ逆向きに流れる。このように、互いに近接しつつ逆向きに流れる電流同士は、それぞれの周りに生じさせる磁束を互いに打ち消し合うことができる。その結果、各電流経路のインダクタンスを低減することができる。このようにして、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５と半導体モジュール２との接続部におけるインダクタンスを効果的に低減することができる。
また、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５の双方は、Ｘ方向において、正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２の双方の外側に配置されている。これにより、正極パワー端子２４と負極パワー端子２５との間の絶縁と、正極バスバー端子部４２と負極バスバー端子部５２との間の絶縁とを、共通の絶縁部材６すなわち端子絶縁部６２によって確保することができる。その結果、これらの端子のＸ方向における配置スペースを小さくすることができる。また、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５への半導体モジュール２の接続作業を効率的に行うことができる。
また、図１１、図１２に示すごとく、正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２は、Ｚ方向において、正極バスバー共通部４１及び負極バスバー共通部５１を挟んで、半導体モジュール２と反対側に配置されている。これにより、Ｚ方向における電力変換装置１の小型化も容易に行うことができる。
正極接続バスバー４は、複数枚の金属板を組み合わせて構成されており、互いに異なる金属板の一部によって構成された正極バスバー端子部４２がＸ方向に隣り合っている。また、負極接続バスバー５は、複数枚の金属板を組み合わせて構成されており、互いに異なる金属板の一部によって構成された負極バスバー端子部５２がＸ方向に隣り合っている。このような構成とすることで、正極バスバー端子部４２同士、負極バスバー端子部５２のＸ方向の間隔を小さくすることができる。その結果、電力変換装置１のＸ方向の小型化を行いやすくなる。
絶縁部材６は、共通部絶縁部６１と端子絶縁部６２と連結部絶縁部６３とを有する。これにより、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５と半導体モジュール２との接続部における各部の絶縁を一つの部材にて行うことができる。それゆえ、部品点数を低減して、組付け工数を低減することができる。
図４に示すごとく、連結部絶縁部６３には折返し部６４が設けてある。これにより、負極バスバー連結部５３のＸ方向における一方の端縁は、これに隣り合う正極バスバー端子部４２との間の絶縁を効果的に図ることができる。
以上のごとく、本実施形態によれば、半導体モジュールの積層方向における小型化を容易にすることができる電力変換装置を提供することができる。
（実施形態２）
本実施形態は、図２６〜図２８に示すごとく、半導体モジュール２の正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５と、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５との接続構造を、実施形態１とは異ならせた形態である。
本実施形態は、図２６〜図２８に示すごとく、半導体モジュール２の正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５と、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５との接続構造を、実施形態１とは異ならせた形態である。
本実施形態においては、図２６、図２７に示すごとく、正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５の双方が、Ｘ方向において、正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２の双方の内側に配置された構成となっている。Ｘ方向において、絶縁部材６を介して対向配置された正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５を、正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２が、Ｘ方向から挟持するような配置となっている。つまり、正極バスバー端子部４２及び負極バスバー端子部５２が、それぞれ正極パワー端子２４及び負極パワー端子２５における、絶縁部材６と反対側の面に、重なっている。
絶縁部材６は、パワー端子基部２４１、２５１の間に介在している。Ｘ方向から見たとき、絶縁部材６は、パワー端子基部２４１、２５１の全体と重なるように、配置されている。
図２８に示すごとく、半導体モジュール２は、絶縁部材６を一体的に備えた構成とすることもできる。この場合、実施形態１における端子絶縁部６２に相当する部分が、半導体モジュール２に一体化された構成とすることができる。そして、図示を省略するが、共通部絶縁部６１及び連結部絶縁部６３に相当する部分は、実施形態１と同様に、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５に組み付けられた状態とすることができる。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態においても、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
本実施形態においても、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
（実施形態３）
本実施形態は、図２９〜図３１に示すごとく、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５の形状を、実施形態１と異ならせたものである。
本実施形態においては、正極バスバー端子部４２の正極端子基部４２１が、正極バスバー共通部４１に対して、Ｚ方向における下側に突出している。同様に、負極バスバー端子部５２の負極端子基部５２１が、負極バスバー共通部５１に対して、Ｚ方向における下側に突出している。また、正極端子突出部４２２は、正極バスバー共通部４１に対して、Ｚ方向における上側に突出している。同様に、負極端子突出部５２２は、負極バスバー共通部５１に対して、Ｚ方向における上側に突出している。
すなわち、正極端子基部４２１と正極端子突出部４２２とは、Ｚ方向において、正極バスバー共通部４１を挟んで反対側に突出している。同じく、負極端子基部４２１と負極端子突出部５２２とは、Ｚ方向において、負極バスバー共通部５１を挟んで反対側に突出している。
本実施形態は、図２９〜図３１に示すごとく、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５の形状を、実施形態１と異ならせたものである。
本実施形態においては、正極バスバー端子部４２の正極端子基部４２１が、正極バスバー共通部４１に対して、Ｚ方向における下側に突出している。同様に、負極バスバー端子部５２の負極端子基部５２１が、負極バスバー共通部５１に対して、Ｚ方向における下側に突出している。また、正極端子突出部４２２は、正極バスバー共通部４１に対して、Ｚ方向における上側に突出している。同様に、負極端子突出部５２２は、負極バスバー共通部５１に対して、Ｚ方向における上側に突出している。
すなわち、正極端子基部４２１と正極端子突出部４２２とは、Ｚ方向において、正極バスバー共通部４１を挟んで反対側に突出している。同じく、負極端子基部４２１と負極端子突出部５２２とは、Ｚ方向において、負極バスバー共通部５１を挟んで反対側に突出している。
また、正極バスバー共通部４１と正極バスバー端子部４２とを連結する正極バスバー連結部４３は、主面がＺ方向を向く状態にて設けてある。同じく、負極バスバー共通部５１と負極バスバー端子部５２とを連結する負極バスバー連結部５３は、主面がＺ方向を向く状態にて設けてある。正極バスバー連結部４３と負極バスバー連結部５３とは、絶縁部材６を介して互いにＺ方向に重なるように配されている。
また、コンデンサ３は、互いに並列配置された複数のコンデンサ素子３１を一体化してなる。このコンデンサ３の構成は、実施形態１において示したものと、概略同様である。ただし、負極接続バスバー５が、前板部５５を備える点においては、実施形態１に示したものと異なる。
すなわち、負極接続バスバー５は、コンデンサ３の下側の電極面に配された下板部５４と、コンデンサ３の前側の側面に配された前板部５５とを有する。そして、前板部５５の上端から負極バスバー共通部５１が前方へ突出している。負極接続バスバー５の前板部５５は、正極接続バスバー４の前板部４５よりも、Ｚ方向の長さが短い。
また、実施形態１と同様に、図３１に示すごとく、正極接続バスバー４における、正極バスバー共通部４１及び複数の正極バスバー端子部４２は、２枚の金属板にて構成してある。そして、この２枚の金属板のうちの一枚が、上板部４４及び前板部４５を含んでおり、他の一枚は、上板部４４及び前板部４５とは別部材となっている。
負極接続バスバー５における、負極バスバー共通部５１及び複数の負極バスバー端子部５２も、２枚の金属板にて構成してある。そして、この２枚の金属板のうちの一枚が、下板部５４及び前板部５５を含んでおり、他の一枚は、上板部５４及び前板部５５とは別部材となっている。
負極接続バスバー５における、負極バスバー共通部５１及び複数の負極バスバー端子部５２も、２枚の金属板にて構成してある。そして、この２枚の金属板のうちの一枚が、下板部５４及び前板部５５を含んでおり、他の一枚は、上板部５４及び前板部５５とは別部材となっている。
上板部４４及び前板部４５、下板部５４及び前板部５５は、コンデンサ素子３１とともに、封止樹脂にて覆われている。ただし、図２９〜図３１においては、説明の便宜上、封止樹脂を省略した状態で描かれている。
正極接続バスバー４を構成する２枚の金属板である正極用金属板４ａ、４ｂは、それぞれ図３２に示すような外形の展開形状を有する。すなわち、主面の法線方向から見た形状が図３２に示す形状である正極用金属板４ａ、４ｂを、図３１に示すごとく、適宜曲げ加工すると共に、組み合わせることにより、正極接続バスバー４が得られる。
実施形態１と同様に、正極用金属板４ａ、４ｂは、図３２に示すごとく、それぞれ、共通部４１ａ、４１ｂ、連結部４３ａ、４３ｂ、及び端子部４２ａ、４２ｂを有する。ただし、各部の形状は、実施形態１に示したものと、適宜異なる。特に、端子部４２ａ、４２ｂの形状が、実施形態１におけるものと大きく異なり、基部４２１ａ、４２１ｂから、ｘ０方向に、突出部４２２ａ、４２２ｂが突出している。
また、共通部４１ａ、４１ｂと連結部４３ａ、４３ｂとの間、連結部４３ａ、４３ｂと基部４２１ａ、４２１ｂとの間には、それぞれ曲げ代４６が設けてある。
このように、一つの連結部４３ａ、４３ｂと一つの基部４２１ａ、４２１ｂとの、ｘ０方向における長さの合計Ｌ３、及び端子部４２ａ、４２ｂのｘ０方向における長さＬ４は、連結部４３ａ、４３ｂの形成ピッチ、すなわち、端子部４２ａ、４２ｂの形成ピッチＰ３未満に制約される。したがって、正極接続バスバー４において、正極バスバー連結部４３のＸ方向の長さと正極バスバー基部４２１のＺ方向の長さの合計、若しくは、正極バスバー端子部４２のＺ方向の長さよりも、一枚の正極用金属板４ａにおける端子部４２ａの形成ピッチを大きくする必要がある。つまり、一枚の正極用金属板４ａのみだと、正極バスバー端子部４２の形成ピッチをある程度大きくする必要がある。そこで、複数枚の正極用金属板４ａ、４ｂを用いることで、図２９、図３０に示すごとく、正極バスバー端子部４２の配設ピッチを小さくすることができる。
なお、一方の正極用金属板４ｂは、後述する上板部４４及び前板部４５と一体となっているが、図３２においては上板部４４及び前板部４５を省略している。
なお、一方の正極用金属板４ｂは、後述する上板部４４及び前板部４５と一体となっているが、図３２においては上板部４４及び前板部４５を省略している。
負極接続バスバー５も、上述の正極接続バスバー４と同様に、図３１、図３３に示すごとく、２枚の負極用金属板５ａ、５ｂを曲げ加工すると共に組み合わせて、構成されている。負極用金属板５ａ、５ｂは、それぞれ、負極バスバー共通部５１となる共通部５１ａ、５１ｂ、負極バスバー連結部４３となる連結部５３ａ、５３ｂ、及び負極バスバー端子部５２となる端子部５２ａ、５２ｂを有する。端子部５２ａ、５２ｂは、負極端子基部５２１となる基部５２１ａ、５２１ｂと、負極端子突出部５２２となる突出部５２２ａ、５２２ｂとからなる。
突出部５２２ａ、５２２ｂは、基部５２１ａ、５２１ｂにおける共通部５１ａ、５１ｂから遠い側の端部から、ｘ０方向における連結部５３ａ，５３ｂ側に突出している。共通部５１ａ、５１ｂと連結部５３ａ、５３ｂとの間、連結部５３ａ、５３ｂと基部５２１ａ、５２１ｂとの間には、それぞれ曲げ代５６が設けてある。
一方の正極用金属板４ａにおける共通部４１ａの前端の曲げ代４６においては、図３１に示すごとく、連結部４３ａを、金属板の厚み分、下方へ移動させるように曲げ加工して、正極バスバー連結部４３を形成する。また、連結部４３ａ、４３ｂにおけるＸ方向の一端の曲げ代４６において下方へ屈曲して、正極バスバー端子部４２が形成されている。この曲げ加工により、正極端子基部４２１は、連結部４３よりも下方に配置され、正極端子突出部４２２は連結部４３よりも上方に突出する。
このように曲げ加工された２枚の正極用金属板４ａ、４ｂ、すなわち、図３１に示す正極用金属板４ａ、４ｂが、正極バスバー共通部４１においてＺ方向に重ね合わさり接合されることにより、正極接続バスバー４が得られる。なお、２枚の正極用金属板４ａ、４ｂを重ね合わせる際には、一方の正極用金属板４ａに設けた正極バスバー端子部４２と他方の正極用金属板４ｂに設けた正極バスバー端子部４２とが、Ｘ方向に交互に配置されるようにする。また、正極バスバー端子部４２同士のＸ方向の間隔が略一定となるようにする。
なお、負極接続バスバー５についても、正極接続バスバー４と同様に、２枚の負極用金属板５ａ、５ｂを曲げ加工すると共に重ね合わせて接合することにより、形成されている。
そして、このように構成された、正極接続バスバー４の複数の正極バスバー端子部４２と、負極接続バスバー５の複数の負極バスバー端子部５２とに、それぞれ半導体モジュールの正極パワー端子及び負極パワー端子が接続される。
その他の構成は、実施形態１と同様であり、同様の作用効果を奏する。
そして、このように構成された、正極接続バスバー４の複数の正極バスバー端子部４２と、負極接続バスバー５の複数の負極バスバー端子部５２とに、それぞれ半導体モジュールの正極パワー端子及び負極パワー端子が接続される。
その他の構成は、実施形態１と同様であり、同様の作用効果を奏する。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、実施形態２に示した半導体モジュールと正極接続バスバー及び負極接続バスバーとの接続構造を、実施形態３の電力変換装置にも適用することもできる。
例えば、実施形態２に示した半導体モジュールと正極接続バスバー及び負極接続バスバーとの接続構造を、実施形態３の電力変換装置にも適用することもできる。
また、実施形態１〜３において、正極接続バスバー４及び負極接続バスバー５として示したバスバーは、逆の極性のバスバーとすることもできる。すなわち、各図において符号４を付したバスバーを負極接続バスバーとし、符号５を付したバスバーを正極接続バスバーとすることもできる。この場合、当然ではあるが、例えば、符号４１が負極バスバー共通部、符号４２が負極バスバー端子部、符号４２１が負極端子基部、符号４２２が負極端子突出部、符号２４が負極パワー端子となり、符号５１が正極バスバー共通部、符号５２が正極バスバー端子部、符号５２１が正極端子基部、符号５２２が正極端子突出部となる。
１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
３ コンデンサ
４ 正極接続バスバー
４１ 正極バスバー共通部
４２ 正極バスバー端子部
５ 負極接続バスバー
５１ 負極バスバー共通部
５２ 負極バスバー端子部
６ 絶縁部材
２ 半導体モジュール
３ コンデンサ
４ 正極接続バスバー
４１ 正極バスバー共通部
４２ 正極バスバー端子部
５ 負極接続バスバー
５１ 負極バスバー共通部
５２ 負極バスバー端子部
６ 絶縁部材
Claims (9)
- 積層配置された複数の半導体モジュール（２）を備えた主回路部（２０）と、
上記半導体モジュールに電気的に接続されたコンデンサ（３）と、
上記半導体モジュールと上記コンデンサとを接続する正極接続バスバー（４）及び負極接続バスバー（５）と、を有し、
上記正極接続バスバーは、上記コンデンサから突出すると共に上記複数の半導体モジュールの積層方向（Ｘ）に沿って配置された正極バスバー共通部（４１）と、上記積層方向に直交する複数の正極バスバー端子部（４２）と、を有し、
上記負極接続バスバー（５）は、上記コンデンサから突出すると共に上記積層方向に沿って配置された負極バスバー共通部（５１）と、上記積層方向に直交する複数の負極バスバー端子部（５２）と、を有し、
上記正極バスバー共通部と上記負極バスバー共通部とは、互いの主面が対向するように配置されており、
上記正極バスバー共通部及び上記負極バスバー共通部が上記コンデンサから突出した共通部突出方向（Ｙ）は、上記正極バスバー共通部と上記負極バスバー共通部とが対向する共通部対向方向（Ｚ）及び上記積層方向に直交しており、
上記正極バスバー端子部は、上記正極バスバー共通部から上記共通部突出方向に延びる正極端子基部（４２１）と、該正極端子基部から上記共通部対向方向に突出した正極端子突出部（４２２）と、を有し、
上記負極バスバー端子部は、上記負極バスバー共通部から上記共通部突出方向に延びる負極端子基部（５２１）と、該負極端子基部から上記共通部対向方向に突出した負極端子突出部（５２２）と、を有し、
上記正極端子基部と上記負極端子基部とは、少なくとも一部において絶縁部材（６）を介して互いに上記積層方向に重なっており、
上記正極端子突出部と上記負極端子突出部とは、上記積層方向から見たとき互いに重ならないように、共通部突出方向に並んでおり、
上記正極端子突出部と上記負極端子突出部とに、それぞれ、上記半導体モジュールの正極パワー端子（２４）と負極パワー端子（２５）とが接続されている、電力変換装置（１）。 - 上記正極パワー端子及び上記負極パワー端子は、主面が上記積層方向に直交する板状に形成されており、かつ、上記半導体モジュールのモジュール本体部（２１）から立設するパワー端子基部（２４１、２５１）と、該パワー端子基部から上記共通部対向方向に突出したパワー端子突出部（２４２、２５２）と、を有し、上記正極パワー端子と上記負極パワー端子とは、上記パワー端子基部の少なくとも一部において、上記絶縁部材を介して互いに上記積層方向に重なり、上記パワー端子突出部においては、上記積層方向から見たとき互いに重ならないように配置されており、上記正極パワー端子の上記パワー端子突出部が上記正極端子突出部に接続され、上記負極パワー端子の上記パワー端子突出部が上記負極端子突出部に接続されており、上記正極パワー端子及び上記負極パワー端子の双方は、上記積層方向において、上記正極バスバー端子部及び上記負極バスバー端子部の双方の内側又は外側に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
- 上記正極パワー端子及び上記負極パワー端子の双方は、上記積層方向において、上記正極バスバー端子部及び上記負極バスバー端子部の双方の外側に配置されている、請求項２に記載の電力変換装置。
- 上記正極パワー端子及び上記負極パワー端子の双方は、上記積層方向において、上記正極バスバー端子部及び上記負極バスバー端子部の双方の内側に配置されている、請求項２に記載の電力変換装置。
- 上記正極バスバー端子部及び上記負極バスバー端子部は、上記共通部対向方向において、上記正極バスバー共通部及び上記負極バスバー共通部を挟んで、上記半導体モジュールと反対側に配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記正極接続バスバーは、複数枚の金属板を組み合わせて構成されており、上記複数枚の金属板の一部が重なり合って上記正極バスバー共通部が構成されており、互いに異なる上記金属板の一部によって構成された上記正極バスバー端子部が上記積層方向に隣り合っており、また、上記負極接続バスバーは、複数枚の金属板を組み合わせて構成されており、上記複数枚の金属板の一部が重なり合って上記負極バスバー共通部が構成されており、互いに異なる上記金属板の一部によって構成された上記負極バスバー端子部が上記積層方向に隣り合っている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記正極接続バスバーは、上記正極バスバー共通部と上記正極バスバー端子部との間を連結する正極バスバー連結部（４３）を有し、上記負極接続バスバーは、上記負極バスバー共通部と上記負極バスバー端子部との間を連結する負極バスバー連結部（５３）を有し、上記正極バスバー連結部及び上記負極バスバー連結部は、上記正極バスバー共通部及び上記負極バスバー共通部からそれぞれ上記共通部対向方向に立設すると共に主面が上記共通部突出方向と直交しており、上記正極バスバー連結部と上記負極バスバー連結部とは、上記絶縁部材を介して互いに上記共通部突出方向に対向して配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 上記絶縁部材は、上記正極バスバー共通部と上記負極バスバー共通部との間に配された共通部絶縁部（６１）と、上記正極バスバー端子部と上記負極バスバー端子部との間に配された端子絶縁部（６２）と、上記正極バスバー連結部と上記負極バスバー連結部との間に配された連結部絶縁部（６３）と、を有する、請求項７に記載の電力変換装置。
- 上記連結部絶縁部の上記積層方向における上記端子絶縁部と反対側の端部には、上記共通部突出方向における上記共通部絶縁部と反対側から折り返された折返し部（６４）が設けてあり、上記正極バスバー連結部又は上記負極バスバー連結部の上記積層方向における一方の端縁は、上記折返し部と上記連結部絶縁部との間の空間に配置されている、請求項８に記載の電力変換装置。
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