JP6645554B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
半導体素子(20)を内蔵する本体部(21)を有し、前記コンデンサ素子の前記正負の電極部と電気的に接続される正極端子(22p)と負極端子(22n)とを直流端子(22)として有すると共に、交流負荷に接続される交流端子(23)を有する、複数の半導体モジュール(2)と、
前記半導体モジュールを冷却する冷媒流路が形成されている冷却体(4)と、
前記複数の半導体モジュールの前記正極端子及び前記負極端子と、前記コンデンサ素子の電極部とを電気的に接続する直流バスバー(3)である、正極バスバー(3p)及び負極バスバー(3n)と、を備え、
前記直流端子及び前記交流端子は、前記本体部から突出しており、
前記直流端子は、端子主面と、前記端子主面よりも面積の小さい端子側面とを有しており、
前記正極端子と前記負極端子とは、互いの前記端子側面が対向するように形成されており、
前記直流バスバーは、バスバー主面と、前記バスバー主面よりも面積の小さいバスバー側面とを有しており、
前記直流バスバーは、前記バスバー主面同士が対向して形成されている主面対向部を有し、前記主面対向部の少なくとも一部は、その対向方向において前記冷却体の前記冷媒流路の形成箇所と重なる位置に配置されており、
前記主面対向部は、その対向方向であって、前記本体部からの前記交流端子の突出方向において、前記交流端子と重なっていない、電力変換装置(1)にある。
参考態様として、半導体素子を内蔵した本体部と、該本体部から突出したパワー端子とを有する半導体モジュールを備え、
上記パワー端子には、直流電圧が加わる一対の直流端子と、交流負荷に電気接続される交流端子とがあり、
上記一対の直流端子に、それぞれ直流バスバーが接続しており、
一対の上記直流バスバーは、上記直流端子の突出方向に所定間隔をおいて対向配置され、
上記突出方向から見たときに、上記直流端子と上記一対の直流バスバーとが重なり合うよう構成されていることを特徴とする電力変換装置がある。
そのため、突出方向において直流端子に隣り合う位置にて、一対の直流バスバーを互いに対向させることができる。したがって、一対の直流バスバーが対向する面積を広くすることができ、直流バスバーに寄生するインダクタンスをより低減することができる。そのため、半導体素子をスイッチング動作させたときに発生するサージを、より抑制することができる。
上記電力変換装置に係る実施例について、図1〜図9を用いて説明する。図1、図3に示すごとく、本例の電力変換装置1は、半導体素子20(図9参照)を内蔵した半導体モジュール2を備える。半導体モジュール2は、上記半導体素子20を内蔵した本体部21と、該本体部21から突出したパワー端子22,23とを有する。
パワー端子22,23には、直流電圧が加わる一対の直流端子22(22p,22n)と、交流負荷82(図9参照)に電気接続される交流端子23とがある。
一対の直流バスバー3p,3nは、直流端子22の突出方向(Z方向)に所定間隔をおいて対向配置されている。
図2、図3に示すごとく、Z方向から見たときに、直流端子22と一対の直流バスバー3p,3nとが重なり合うよう構成されている。
そのため、Z方向において直流端子22に隣り合う位置にて、一対の直流バスバー3p,3nを互いに対向させることができる。したがって、一対の直流バスバー3p,3nが対向する面積を広くすることができ、直流バスバー3p,3nに寄生するインダクタンスをより低減することができる。そのため、半導体素子20をスイッチング動作させたときに発生するサージを、より抑制することができる。
このようにすると、一対の直流バスバー3p,3nが対向していない部位(非対向部30)を直流端子22に接続するため、接続作業を行いやすくなる。例えば、負極バスバー3nの非対向部30は正極バスバー3pによって覆われていないため、負極バスバー3nの非対向部30を負極端子22nに接続する際、正極バスバー3pが邪魔になりにくい。また、正極バスバー3pの非対向部30は負極バスバー3nによって覆われていないため、正極バスバー3pの非対向部30を正極端子22pに接続する際、負極バスバー3nが邪魔になりにくい。したがって、直流バスバー3p,3nを直流端子22p,22nに接続する作業を容易に行うことが可能になる。
このようにすると、非対向部30と直流端子22との間を、電流Iが、端部19に形成された接続部190を介して流れるようになる。そのため、非対向部30と、直流端子22のうち非対向部30に重ね合された部位(延出部26)とに、電流Iが逆向きに流れる。したがって、非対向部30と直流端子22との間に寄生するインダクタンスを低減することができる。
そのため、直流端子22のうち、非対向部30と重ね合される部位(延出部26)の面積を大きくすることができる。したがって、非対向部30に寄生するインダクタンスをより低減できる。
このようにすると、直流バスバー3p,3nを構成する金属材料の使用量を低減できる。そのため、直流バスバー3p,3nを軽量化できると共に、製造コストを低減することができる。
以下の実施例においては、図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を有する。
本例は、直流端子22及び直流バスバー3の形状を変更した例である。図11に示すごとく、本例の直流端子22は、端子本体部24を備えるものの、実施例1のように突出部25および延出部26を備えていない。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を有する。
本例は、半導体モジュール2の構造を変更した例である。図13に示すごとく、本例では、上アーム半導体素子20a(図9参照)を内蔵した上アーム半導体モジュール2aと、下アーム半導体素子20bを内蔵した下アーム半導体モジュール2bとの、2種類の半導体モジュール2(2a,2b)を備える。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を有する。
本例は、半導体モジュール2及び直流バスバー3の構造を変更した例である。図14、図15に示すごとく、本例では、一対の直流端子22p,22nの端子本体部24が、X方向から見たときに、互いに重なり合っている。一対の直流端子22p,22nのうち一方の直流端子22に形成された突出部25と、他方の直流端子22に形成された突出部25とは、端子本体部24から、X方向において互いに反対側に突出している。
そのため、一対の端子本体部24間に寄生するインダクタンスを低減することができる。したがって、半導体素子20をスイッチング動作させたときに生じるサージを、より低減することができる。
このようにすると、一対の直流端子22p,22nの端子本体部24がX方向に重なり合っていても、突出部25が互いに反対側に突出しているため、突出部25同士が接触することを防止できる。
仮に、一対の直流端子22p,22nの突出部25を同一方向に突出させようとすると、一対の突出部25が接触することを防止するため、各突出部25のZ方向高さを互いに異ならせる必要が生じる。そのため、電力変換装置1のZ方向長さが長くなり、電力変換装置1が大型化しやすくなる。これに対して、本例のように、突出部25をそれぞれ反対側に突出させれば、一対の突出部25のZ方向高さを互いに異ならせる必要が無くなる。そのため、電力変換装置1のZ方向長さが長くなることを抑制できる。
そのため、端子本体部24と突出部25とが接続する部位229のY方向長さL(図14参照)を長くすることができる。したがって、上記部位229において、電流密度が高くなることを抑制できる。
すなわち、図17に示すごとく、突出部25を矩形状に形成することも可能であるが、その場合、隣の半導体モジュール2の突出部25と接触しないようにするためには、突出部25のY方向長さL’を短くする必要が生じる。そのため、端子本体部24と突出部25とを接続する部位229において、電流密度が高くなる可能性が考えられる。これに対して、本例のようにすれば、図14に示すごとく、隣の半導体モジュール2の突出部25と接触することを抑制しつつ、突出部25と端子本体部24とが接続する部位229のY方向長さLを長くすることができる。そのため、上記部位229において、電流密度が高くなることを抑制できる。
本例は、直流端子22の形状を変更した例である。図17に示すごとく、本例では、実施例5と同様に、X方向から見たときに、一対の直流端子22p,22nの端子本体部24が互いに重なるようにしている。そして、突出部25の形状を矩形状にしてある。また、X方向に隣り合う2つの半導体モジュール2の突出部25が互いに接触しないように、突出部25のY方向長さL’を短くしてある。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
2 半導体モジュール
20 半導体素子
21 本体部
22 直流端子
23 交流端子
3 直流バスバー
Claims (3)
- 両端に正負の電極部(51)を有するコンデンサ素子(50)と、
半導体素子(20)を内蔵する本体部(21)を有し、前記コンデンサ素子の前記正負の電極部と電気的に接続される正極端子(22p)と負極端子(22n)とを直流端子(22)として有すると共に、交流負荷に接続される交流端子(23)を有する、複数の半導体モジュール(2)と、
前記半導体モジュールを冷却する冷媒流路が形成されている冷却体(4)と、
前記複数の半導体モジュールの前記正極端子及び前記負極端子と、前記コンデンサ素子の電極部とを電気的に接続する直流バスバー(3)である、正極バスバー(3p)及び負極バスバー(3n)と、を備え、
前記直流端子及び前記交流端子は、前記本体部から突出しており、
前記直流端子は、端子主面と、前記端子主面よりも面積の小さい端子側面とを有しており、
前記正極端子と前記負極端子とは、互いの前記端子側面が対向するように形成されており、
前記直流バスバーは、バスバー主面と、前記バスバー主面よりも面積の小さいバスバー側面とを有しており、
前記直流バスバーは、前記バスバー主面同士が対向して形成されている主面対向部を有し、前記主面対向部の少なくとも一部は、その対向方向において前記冷却体の前記冷媒流路の形成箇所と重なる位置に配置されており、
前記主面対向部は、その対向方向であって、前記本体部からの前記交流端子の突出方向において、前記交流端子と重なっていない、電力変換装置(1)。 - 前記複数の半導体モジュールが配置される領域と、前記コンデンサ素子が配置される領域の並び方向を、前記電極部の電極主面が向くように、前記コンデンサ素子は配置されており、
前記半導体モジュールに近い側に形成された前記電極部と接続される前記直流バスバーが、前記半導体モジュールから遠い側に形成された前記電極部と接続される前記直流バスバーよりも、前記主面対向部において前記冷却体に近い側に配置されている、請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記正極バスバー及び前記負極バスバーは、前記主面対向部から前記半導体モジュールに近付く側に屈曲して形成され、その先において、前記正極バスバー及び前記負極バスバーと、前記正極端子及び前記負極端子とが、互いの前記バスバー主面と前記端子主面とが対向するように形成されて、対向箇所の端部(19)において互いに溶接されている、請求項1又は2に記載の電力変換装置。
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