KR20190095137A - 전력 변환 장치 - Google Patents

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KR20190095137A
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power module
power
electrode terminal
negative electrode
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KR1020190011851A
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유키 조지마
슈이치 이와타
히로미 야마사키
다카노리 가와시마
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

복수의 스위칭 소자를 수용하고 있는 파워 모듈이 직렬로 접속되어 있는 전력 변환 장치에 적합한 구조를 제공한다.
전력 변환 장치(10)는 제1, 제2 파워 모듈을 구비하고 있다. 각각의 파워 모듈은 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자를 수용하고 있다. 각각의 파워 모듈은 제1 면과, 제1 면에 교차하는 제2 면을 구비하고 있다. 복수의 스위칭 소자는 각각의 파워 모듈의 내부에서, 제1 면과 제2 면의 양쪽에 평행한 방향을 따라 배열되어 있다. 복수의 스위칭 소자의 병렬 접속의 이미터 단자는 소자 배열의 양단의 스위칭 소자로부터 등거리가 되는 위치에서 제2 면으로부터 연장되어 있다. 병렬 접속의 콜렉터 단자는 배열 방향에서 이미터 단자에 배열하여 배치되어 있다. 제1 파워 모듈과 제2 파워 모듈은 제1 파워 모듈의 제1 면과 제2 파워 모듈의 제1 면이 대향하도록 배치되어 있다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTER}
본 명세서가 개시하는 기술은 전력 변환 장치에 관한 것이다. 특히, 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자를 수용한 복수의 수용 부재를 사용한 전력 변환 장치에 관한 것이다.
인버터나 쌍방향 DC-DC 컨버터 등의 전력 변환 장치는 2개의 스위칭 소자의 직렬 접속의 조를 다수 사용하는 경우가 있다. 2개의 스위칭 소자를 수용한 수용 부재는 그와 같은 전력 변환 장치에 적합하다. 일본 특허 공개 제2016-96620호 공보에는 2개의 스위칭 소자를 수용한 복수의 수용 부재가 적층되어 있는 전력 변환 장치가 개시되어 있다. 2개의 스위칭 소자는 각각의 수용 부재 중에서 직렬로 접속되어 있다.
스위칭 소자의 부하를 경감시키기 위해, 스위칭 소자를 병렬로 접속하는 경우가 있다. 그 경우, 병렬로 접속되는 복수의 스위칭 소자를 수용한 수용 부재가 적합하다. 그와 같은 수용 부재를 스위칭 소자가 직렬로 접속되는 회로에서 사용하는 경우, 스위칭 소자의 병렬 접속을 수용하고 있는 2개의 수용 부재는 직렬로 접속되게 된다. 본 명세서는, 각각의 수용 부재는 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자를 수용하고 있음과 함께, 그것들의 수용 부재가 직렬로 접속되는 전력 변환 장치에 적합한 구조를 제공한다.
본 명세서가 개시하는 전력 변환 장치는, 제1 수용 부재와 제2 수용 부재를 구비하고 있다. 각각의 수용 부재는 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자를 수용하고 있다. 각각의 수용 부재는 제1 면과, 제1 면에 교차하는 제2 면을 구비하고 있다. 제1 수용 부재와 제2 수용 부재는 제1 수용 부재의 제1 면과 제2 수용 부재의 제1 면이 대향하도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 수용 부재와 제2 수용 부재는 마주보도록(표리 관계) 배치되어 있다.
복수의 스위칭 소자는 각각의 수용 부재의 내부에서, 제1 면과 제2 면의 양쪽에 평행한 방향을 따라 배열되어 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는, 스위칭 소자가 배열되어 있는 방향을 「배열 방향」이라고 칭한다. 복수의 스위칭 소자의 병렬 접속의 이미터 단자 또는 소스 단자는 복수의 스위칭 소자 중에서 배열 방향의 양단의 스위칭 소자로부터 등거리가 되는 위치에서 제2 면으로부터 연장되어 있다. 병렬 접속의 콜렉터 단자 또는 드레인 단자는 배열 방향이고 이미터 단자 또는 소스 단자의 옆에 위치하고 있다.
상기한 전력 변환 장치의 수용 부재는 배열 방향의 양단의 스위칭 소자의 각각으로부터 이미터 단자 또는 소스 단자까지의 거리가 동등하다. 그 때문에, 상기한 구조는 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자에 흐르는 전류의 변동을 작게 할 수 있다.
수용 부재의 전형은 파워 모듈이다. 이해를 돕기 위해, 이하에서는 「수용 부재」를 「파워 모듈」로 대표한다. 또한, 이해를 돕기 위해, 복수의 스위칭 소자의 병렬 접속에 있어서, 복수의 스위칭 소자의 이미터 전극(MOSFET의 경우는 소스 전극)과 접속되어 있는 파워 모듈의 단자를 이하에서는 「부극 단자」라고 칭하고, 복수의 콜렉터 전극(MOSFET의 경우는 드레인 전극)과 접속되어 있는 파워 모듈의 단자를 이하에서는 「정극 단자」라고 칭하는 것을 한다.
제1 파워 모듈과 제2 파워 모듈은 직렬로 접속된다. 제1 파워 모듈의 정극 단자와 제2 파워 모듈의 부극 단자가 접속되는 경우, 양자를 도체(모듈간 버스 바)가 접속한다. 이때, 제1 파워 모듈과 제2 파워 모듈을 마주보도록(표리 관계) 배열하여 배치하면, 제1 파워 모듈의 부극 단자와 제2 파워 모듈의 정극 단자가, 배열 방향에 있어서 모듈간 버스 바에 대하여 동일한 측에 위치하게 된다. 제1 파워 모듈의 부극 단자와 제2 파워 모듈의 정극 단자, 즉, 직렬 접속의 정극단과 부극단은 별도의 디바이스(예를 들어, 콘덴서나 다른 파워 모듈)와 병렬로 접속되는 경우가 많다. 제1 파워 모듈의 부극 단자와 제2 파워 모듈의 정극 단자가 모듈간 버스 바에 대하여 동일한 측에 위치하고 있으면, 별도의 디바이스와의 접속 구조가 심플해진다.
모듈간 버스 바는, 전형적으로는 다음의 형상이 좋다. 별도의 디바이스로부터 연장되어 있는 모듈간 버스 바는 제2 파워 모듈의 정극 단자에 접속되어 있는 기부와, 기부의 선단으로부터 제1 파워 모듈을 향해 굴곡되어 있는 중간부와, 중간부의 선단으로부터 제1 파워 모듈의 부극 단자에 대향하도록 굴곡되어 있음과 함께 부극 단자에 접속되어 있는 종단부를 갖고 있다. 2회 굴곡한 모듈간 버스 바에 의해, 2개의 파워 모듈이 직렬로 접속된다. 모듈간 버스 바는 전형적으로는 크랭크 형상으로 굴곡되어 있으면 된다.
본 명세서가 개시하는 기술의 상세와 한층 더한 개량은 이하의 발명을 실시하기 위한 형태에서 설명한다.
도 1은 실시예의 전력 변환 장치를 포함하는 전기 자동차의 회로도이다.
도 2는 파워 모듈 내부의 회로도이다.
도 3은 파워 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따른 파워 모듈의 단면도이다.
도 5는 도 3의 V-V선을 따른 파워 모듈의 단면도이다.
도 6은 제1 방열판(44)과 패키지(42)를 제외한 파워 모듈의 평면도이다.
도 7은 제1 방열판(44)의 평면도이다.
도 8은 전력 변환 장치의 평면도이다.
도 9는 도 8의 일부 확대도이다.
도 10은 모듈간 버스 바의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 11은 제1 변형예의 파워 모듈의 평면도이다.
도 12는 제2 변형예의 파워 모듈의 평면도이다.
도면을 참조하여 실시예의 전력 변환 장치(10)를 설명한다. 실시예의 전력 변환 장치(10)는 전기 자동차(100)에 탑재되어 있다. 도 1에 전력 변환 장치(10)를 포함하는 전기 자동차(100)의 전력계의 블록도를 도시한다. 전력 변환 장치(10)는 배터리(90)의 전력의 전압을 승압하고, 다시 교류로 변환한다. 전력 변환 장치(10)가 출력하는 교류 전력은 주행용 모터(91)에 공급된다.
전력 변환 장치(10)는 전압 컨버터 회로(12)와, 인버터 회로(13)와, 평활 콘덴서(7)와, 전류 센서(8)와, 컨트롤러(11)를 구비하고 있다. 전압 컨버터 회로(12)는 배터리(90)의 전압을 승압하여 인버터 회로(13)에 공급하는 승압 기능과, 인버터 회로(13)로부터 보내지는 회생 전력[모터(91)의 발전에 의해 얻어지는 전력]을 강압하여 배터리(90)로 공급하는 강압 기능을 갖고 있다. 전압 컨버터 회로(12)는, 소위 쌍방향 DC-DC 컨버터이다.
전압 컨버터 회로(12)는 필터 콘덴서(5)와, 리액터(2)와, 2개의 스위칭 회로(6a, 6b)와, 컨트롤러(11)를 구비하고 있다. 스위칭 회로(6a, 6b)의 각각은 파워 모듈이다. 스위칭 회로(6a, 6b)의 각각은 3개의 스위칭 소자가 병렬로 접속되어 있음과 함께, 각 스위칭 소자에 다이오드 역병렬로 접속되어 있는 회로이다. 스위칭 회로(6a, 6b)는 마치 하나의 스위칭 소자와 같이 동작한다. 스위칭 회로(6a, 6b)의 회로 구성과 하드웨어 구조는 이후에 설명한다. 여기서는, 스위칭 회로(6a, 6b)는 각각, 하나의 스위칭 소자와 하나의 다이오드 역병렬 회로로서 취급한다. 그 때문에, 도 1에서는 스위칭 회로(6a, 6b)를 나타내는 직사각형 중에, 하나의 트랜지스터와 하나의 다이오드를 그리고 있다.
2개의 스위칭 회로(6a, 6b)는 전압 컨버터 회로(12)의 고전압단(12c, 12d) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 리액터(2)의 일단은 스위칭 회로(6a, 6b)의 직렬 접속의 중점에 접속되어 있고, 타단은 전압 컨버터 회로(12)의 저전압단 정극(12a)에 접속되어 있다. 전압 컨버터 회로(12)의 저전압단 부극(12b)과 고전압단 부극(12d)은 직접 접속되어 있다. 전압 컨버터 회로(12)의 저전압단 정극(12a)과 저전압단 부극(12b) 사이에 필터 콘덴서(5)가 접속되어 있다. 스위칭 회로(6a)의 스위칭 소자가 강압 동작에 관계되고, 스위칭 회로(6b)의 스위칭 소자가 승압 동작에 관계된다. 스위칭 회로(6a, 6b)를 상보적인 PWM 신호로 구동하면, 저전압단(12a, 12b)과 고전압단(12c, 12d)의 전압 밸런스에 따라 강압 동작과 승압 동작이 수동적으로 전환된다. 상보적인 PWM 신호란, 한쪽의 스위칭 소자에 공급하는 구동 신호의 하이레벨과 로우 레벨을 반전시킨 구동 신호를 다른 쪽의 스위칭 소자에 공급하는 것을 의미한다.
인버터 회로(13)는 6개의 스위칭 회로(6c-6h)를 구비하고 있다. 스위칭 회로(6c-6h)는 스위칭 회로(6a)와 동일한 구조를 갖고 있다. 스위칭 회로(6c, 6d)가 직렬로 접속되어 있고, 스위칭 회로(6e, 6f)가 직렬로 접속되어 있고, 스위칭 회로(6g, 6h)가 직렬로 접속되어 있다. 3조의 직렬 접속(2개의 스위칭 회로의 직렬 접속)은 정극선(9p)과 부극선(9n) 사이에 병렬로 접속되어 있다. 각각의 직렬 접속의 중점으로부터 교류가 출력된다.
도 1의 전압 컨버터 회로(12)와 인버터 회로(13)의 구조와 동작은 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 전압 컨버터 회로(12)와 인버터 회로(13) 사이에 평활 콘덴서(7)가 접속되어 있다.
전력 변환 장치(10)는 인버터 회로(13)가 출력하는 삼상 교류의 각각의 전류를 계측하는 전류 센서(8)를 구비하고 있다. 또한, 전력 변환 장치(10)는 8개의 스위칭 회로(6a-6h)를 구동하는 컨트롤러(11)를 구비하고 있다.
전압 컨버터 회로(12)의 스위칭 회로(6a, 6b)도 정극선(9p)과 부극선(9n) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 도 1에 도시하는 전력 변환 장치(10)는 2개의 스위칭 회로의 직렬 접속을 4조 갖고 있고, 그 4조의 직렬 접속이 정극선(9p)과 부극선(9n) 사이에서 병렬로 접속되어 있다. 또한, 정극선(9p)과 부극선(9n) 사이에 평활 콘덴서(7)가 접속되어 있다. 스위칭 회로(6a-6h)는 동일한 구조를 갖고 있다. 이하에는 스위칭 회로(6a-6h)를 구별없이 나타낼 때에는 스위칭 회로(6)라고 표기한다. 앞서 설명한 바와 같이, 하나의 스위칭 회로(6) 중에서는 복수의 스위칭 소자가 병렬로 접속되어 있다. 하나의 스위칭 회로(6)는 하나의 파워 모듈로 실현되어 있다. 이어서, 도 1의 회로에 적합한 파워 모듈과, 복수의 파워 모듈의 적합한 접속 구조를 설명한다.
도 2에 스위칭 회로(6)의 회로도를 도시한다. 스위칭 회로(6)에서는 3개의 스위칭 소자(3a-3c)가 병렬로 접속되어 있고, 스위칭 소자(3a-3c)의 각각에 다이오드(4a-4c)가 역병렬로 접속되어 있다. 3개의 스위칭 소자(3a-3c)의 병렬 접속의 콜렉터측의 단자를 정극 단자(6p)라고 칭하고, 이미터측의 단자를 부극 단자(6n)라고 칭한다.
전력 변환 장치(10)의 컨트롤러(11)는 스위칭 회로(6)에 포함되는 3개의 스위칭 소자(3a-3c)에 대하여 동일한 구동 신호를 공급한다. 3개의 스위칭 소자(3a-3c)는 동일 타입이고 동일한 특성을 갖고 있다. 또한, 3개의 다이오드(4a-4c)도 동일 타입이고 동일한 특성을 갖고 있다. 병렬로 접속되어 있는 3개의 스위칭 소자(3a-3c)에 동일한 구동 신호가 공급되므로, 3개의 스위칭 소자(3a-3c)는 마치 하나의 스위칭 소자와 같이 동작한다. 3개의 스위칭 소자(3a-3c)의 병렬 회로는, 1개의 스위칭 소자의 허용 전류의 3배의 전류를 허용할 수 있다. 복수의 스위칭 소자를 병렬로 접속함으로써, 1개당의 스위칭 소자의 부하를 경감시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 복수의 스위칭 소자를 병렬로 접속함으로써, 대전류에 대응한 전력 변환 장치를 실현할 수 있다.
스위칭 회로(6)는 하나의 파워 모듈로 실현되어 있다. 이하에는 스위칭 회로(6)를 파워 모듈(6)이라고 수정하여 칭하는 것으로 한다. 도 3에 파워 모듈(6)의 사시도를 도시한다. 파워 모듈(6)의 본체는 수지제의 패키지(42)이다. 패키지(42)[파워 모듈(6)]는 편평한 형상을 갖고 있다. 설명의 편의상, 패키지(42)[파워 모듈(6)]의 한쪽의 광폭면을 제1 면(421)이라고 칭하고, 제1 면(421)에 교차하고 있는 하나의 협폭면을 제2 면(422)이라고 칭하고, 제1 면(421)과 평행한 광폭면을 제3 면(423)이라고 칭한다. 바꾸어 말하면, 파워 모듈(6)은, 한 쌍의 광폭면(제1 면(421)과 제3 면(423)]과, 한 쌍의 광폭면의 양쪽에 교차하는 협폭면[제2 면(422)]을 갖는 카드 타입의 디바이스이다.
패키지(42) 중에, 3개의 반도체 칩(41a-41c)이 매설되어 있다. 반도체 칩(41a-41c)은 IGBT(스위칭 소자)와 다이오드가 하나의 기판 상에서 역병렬로 접속되도록 형성되어 있는 RC-IGBT(Reverse-Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor)의 칩이다. 그 때문에, 하나의 칩으로 도 2의 회로도에 있어서의 스위칭 소자(3a)와 다이오드(4a)의 역병렬 회로가 실현된다.
패키지(42)의 제1 면(421)에 금속제의 방열판[제1 방열판(44)]이 노출되어 있다. 도 3에서는 가려져 보이지 않지만, 반대측의 제3 면(423)에는 다른 방열판[제2 방열판(45)]이 노출되어 있다. 제1 면(421)과 교차하는 제2 면(422)으로부터 정극 단자(6p)와 부극 단자(6n)가 연장되어 있다. 정극 단자(6p)는 3개의 반도체 칩(41a-41c)의 콜렉터 전극(413)(후술)과 접속되어 있는 단자이다. 부극 단자(6n)는 3개의 반도체 칩(41a-41c)의 이미터 전극(412)(후술)에 접속되어 있는 단자이다.
도면 중 좌표계의 X방향은 파워 모듈(6)의 제1 면(421)의 법선 방향에 일치하고 있다. 좌표계의 Y방향은 가늘고 긴 제2 면(422)의 길이 방향에 일치하고 있다. 정극 단자(6p)와 부극 단자(6n)는 Y방향으로 배열되어 설치되어 있다. Y방향을 이하에는 「배열 방향」이라고 칭하는 경우가 있다. 부극 단자(6n)는 배열 방향에 있어서 제2 면(422)의 중앙에 설치되어 있고, 정극 단자(6p)는 배열 방향에 있어서 부극 단자(6n)의 옆에 설치되어 있다.
제2 면(422)의 반대측의 협폭면으로부터는 제어 단자(43a-43c)가 연장되어 있다. 제어 단자(43a)는 반도체 칩(41a)의 단자이고, 게이트 전극에 도통하고 있는 단자, 칩 내의 온도를 계측하는 온도 센서에 도통하고 있는 단자, 스위칭 소자의 센스 이미터에 도통하고 있는 단자 등이다. 제어 단자(43b)는 반도체 칩(41b)의 단자이고, 제어 단자(43c)는 반도체 칩(41c)의 단자이다.
도 4에 도 3의 IV-IV선을 따른 파워 모듈(6)의 단면도를 도시하고, 도 5에 도 3의 V-V선을 따른 파워 모듈(6)의 단면도를 도시한다. 도 4는 중앙의 반도체 칩(41b)을 횡단하는 단면이다. 도 5는 3개의 반도체 칩(41a-41c)을 횡단하는 단면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 패키지(42)의 제1 면(421)에는 제1 방열판(44)이 노출되어 있고, 제3 면(423)에는 제2 방열판(45)이 노출되어 있다. 패키지(42)의 내부에서는, 제1 방열판(44)과 제2 방열판(45) 사이에 반도체 칩(41a-41c)과 스페이서 블록(46a-46c)이 끼워져 있다. 방열판(44, 45)과, 스페이서 블록(46a-46c)은 도전성의 금속(전형적으로는 구리)으로 만들어져 있다.
반도체 칩(41a-41c)은 평판 타입이고, 한쪽의 광폭면에 이미터 전극(412)이 설치되어 있고, 다른 쪽의 광폭면에 콜렉터 전극(413)과 전극 패드(414)가 설치되어 있다. 제2 방열판(45)에 반도체 칩(41a-41c)의 이미터 전극(412)이 접합되어 있다. 반도체 칩(41a-41c)의 콜렉터 전극(413)에는 스페이서 블록(46a-46c)이 접속되어 있다. 스페이서 블록(46a-46c)의 반대측이 제1 방열판(44)에 접합되어 있다. 방열판(44, 45)은 도전성을 갖고 있고, 제1 방열판(44)이 반도체 칩(41a-41c)의 콜렉터 전극(413)에 도통하고 있고, 제2 방열판(45)이 반도체 칩(41a-41c)의 이미터 전극(412)에 도통하고 있다. 즉, 방열판(44, 45)이 3개의 반도체 칩(41a-41c)을 병렬로 접속하고 있다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 반도체 칩(41b)의 전극 패드(414)는 본딩 와이어(47)를 통해 제어 단자(43b)에 접속하고 있다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 방열판(45)은 패키지(42)의 내부에서 부극 단자(6n)와 연결되어 있다. 제2 방열판(45)은 패키지(42)의 광폭면[제3 면(423)]에 노출되어 있고, 반도체 칩(41a-41c)의 열을 방출하는 역할과, 반도체 칩(41a-41c)의 이미터 전극(412)을 병렬로 접속하는 역할을 한다. 제1 방열판(44)도 마찬가지이고, 반도체 칩(41a-41c)의 열을 방출하는 역할과, 반도체 칩(41a-41c)의 콜렉터 전극(413)을 병렬로 접속하는 역할을 한다.
반도체 칩(41a-41c)은 패키지(42)의 내부에서 등간격으로 배치되어 있다. 반도체 칩(41b)은 패키지(42)의 배열 방향의 중앙에 위치하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 부극 단자(6n)는 파워 모듈(6)[패키지(42)]의 제2 면(422)에 있어서 배열 방향의 중앙에 설치되어 있다. 따라서, 부극 단자(6n)는 반도체 칩(41a-41c)의 배열의 양단의 반도체 칩(41a, 41c)의 이미터 전극(412)으로부터 등거리의 위치에 있다. 이어서, 이 구조적 특징에 의한 이점을 설명한다.
도 6에 패키지(42)와 제1 방열판(44)을 제외한 파워 모듈(6)의 평면도를 도시한다. 앞서 설명한 바와 같이, 도면 중의 좌표계의 X방향은 제1 면(421)의 법선 방향에 상당하고, Y방향은 배열 방향에 상당한다. 도 6은 제1 면(421)의 법선 방향에서 본 파워 모듈(6)의 내부 구조를 나타내고 있다. 3개의 반도체 칩(41a-41c)은 배열 방향으로 등간격으로 일렬로 배열되어 있고, 부극 단자(6n)는 배열 방향에서 제2 면(422)의 중앙에 위치하고 있다. 도 6의 파선 CL은 제1 면(421)의 법선 방향에서 보았을 때의 파워 모듈(6)의 중심선이다. 바꾸어 말하면, 파선 CL은 배열 방향에 있어서의 파워 모듈(6)의 중심선이다.
3개의 반도체 칩(41a-41c)은 중심선 CL에 대하여 선대칭이 되도록 배열 방향을 따라 배열되어 있고, 부극 단자(6n)는 배열 방향의 중앙에서 중심선 CL을 따라 연장되어 있다. 3개의 반도체 칩(41a-41c)과 부극 단자(6n)의 전체 레이아웃이 중심선 CL에 대하여 선대칭을 이루고 있다. 이 레이아웃에서는, 칩의 배열의 일단에 위치하는 반도체 칩(41a)으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리와, 배열의 타단에 위치하는 반도체 칩(41c)으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리가 동등해진다. 바꾸어 말하면, 부극 단자(6n)는 반도체 칩(41a-41c)의 배열의 양단의 칩[반도체 칩(41a, 41c)]의 이미터 전극(412)으로부터 등거리에 위치한다. 도 6에서는, 이미터 전극(412)은 반도체 칩(41a-41c)의 콜렉터 전극(413)과는 반대측의 면에 배치되어 있다. 도 6의 부호 L1이 나타내는 화살표선이, 반도체 칩(41a, 41c)의 각각으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리가 동등한 것을 나타내고 있다.
상기한 레이아웃에 의해, 반도체 칩(41a와 41c)의 이미터 전극으로부터 유출되는 전류가 동등해진다. 도 6에 나타내는 굵은 화살표선이, 반도체 칩(41a)으로부터 부극 단자(6n)로 흐르는 전류와, 반도체 칩(41c)으로부터 부극 단자(6n)로 흐르는 전류를 모식적으로 나타내고 있다. 2개의 굵은 화살표선이 중심선 CL에 대하여 선대칭으로 그려져 있다. 이것이, 반도체 칩(41a와 41c)의 이미터 전극(412)으로부터 흐르는 전류가 동등해지는 것을 나타내고 있다.
가령, 부극 단자(6n)가 반도체 칩(41a)의 바로 위에 배치되어 있는 경우를 상정한다. 이 경우, 반도체 칩(41a)으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리가 가장 짧아지고, 반도체 칩(41b)으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리가 다음으로 짧아지고, 반도체 칩(41c)으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리가 가장 길어진다. 반도체 칩(41a와 41c)에서 부극 단자(6n)까지의 거리가 크게 상이하게 되고, 흐르는 전류에 치우침이 발생한다.
3개의 반도체 칩(41a-41c)은 동일한 구동 신호로 구동되어, 마치 하나의 스위칭 소자와 같이 움직인다. 3개의 반도체 칩(41a-41c)을 병렬로 접속함으로써, 1개당의 반도체 칩의 부하를 경감시킬 수 있다. 따라서, 3개의 반도체 칩(41a-41c)에는 균등하게 전류가 흐르는 것이 바람직하다. 3개의 반도체 칩(41a-41c)을 배열방향을 따라 일렬로 배열함과 함께 부극 단자(6n)를 배열의 양단의 반도체 칩으로부터 등거리의 위치에 배치함으로써, 3개의 반도체 칩(41a-41c)에 흐르는 전류의 변동을 작게 할 수 있다.
도 7에 제1 방열판(44)의 평면도를 도시한다. 제1 방열판(44)에는 정극 단자(6p)가 연결되어 있다. 정극 단자(6p)는 패키지(42)의 제2 면(422)의 배열 방향에서 부극 단자(6n)의 옆에 위치하고 있다. 정극 단자(6p)로부터 반도체 칩(41a)까지의 거리가 가장 가깝고, 정극 단자(6p)로부터 반도체 칩(41b)까지의 거리가 다음으로 가깝고, 정극 단자(6p)로부터 반도체 칩(41c)까지의 거리가 가장 멀다. 정극 단자(6p)의 측은 3개의 반도체 칩(41a-41c)의 각각에 대한 거리가 상이하다. 정극 단자(6p)로부터 각각의 반도체 칩까지의 거리의 변동이 작은 것보다도, 부극 단자(6n)로부터 각각의 반도체 칩까지의 거리의 변동이 작은 쪽이, 전류차의 저감에는 효과적이다. 왜냐하면, 각각의 반도체 칩을 흐르는 전류의 변동은, 칩의 전류 상류측의 저항값의 변동과 비교하여, 칩의 전류 하류측의 저항의 변동에 크게 영향을 받기 때문이다. 그 때문에, 부극 단자(6n)를 배열의 양단의 반도체 칩의 이미터 전극으로부터 등거리의 위치에 배치함으로써, 3개의 반도체 칩(41a-41c)에 흐르는 전류의 변동을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 실시예의 반도체 칩(41a-41c)은 ｎ채널형의 IGBT이고, 게이트 전압은 이미터 기준이다. 이 경우, 복수의 반도체 칩(41a-41c)을 동시 구동할 때의 게이트 발진을 억제하기 위해서는, 반도체 칩(41a-41c)의 이미터 전위가 가능한 한 동등한 것이 바람직하다. 실시예의 전력 변환 장치(10)에서는, 부극 단자(6n)가 배열의 양단의 반도체 칩(41a, 41c)의 이미터 전극으로부터 등거리에 있고, 복수의 반도체 칩(41a-41c)의 이미터 전위의 변동이 억제된다. 실시예의 전력 변환 장치(10)는 게이트 발진을 억제하는 효과도 얻어진다.
이어서, 도 8을 참조하여, 복수의 파워 모듈(6)과, 파워 모듈(6)을 연결하는 버스 바의 적합한 레이아웃을 설명한다. 도 8에 전력 변환 장치(10)의 하드웨어의 평면도를 도시한다. 도 8은 전력 변환 장치(10)의 케이스(70)의 상부 커버를 제거한 상태를 도시하고 있다. 도 8을 참조하면서, 전력 변환 장치(10)의 부품 레이아웃을 설명한다. 또한, 도 8에서는 도 1에서 도시한 필터 콘덴서(5)의 도시는 생략했다.
전력 변환 장치(10)는 8개의 파워 모듈(6a-6h)을 갖고 있다. 8개의 파워 모듈(6a-6h)은 편평한 복수의 냉각 플레이트(71)와 함께 적층되어 있다. 도 8에서는 좌측단의 냉각 플레이트에만 부호 71을 붙이고, 나머지의 냉각 플레이트에는 부호를 생략했다. 파워 모듈(6a, 6b)은 전압 컨버터 회로(12)의 구성 부품이고, 파워 모듈(6c-6h)은 인버터 회로(13)의 구성 부품이다. 여기서도, 파워 모듈(6a-6h)을 구별없이 나타낼 때에는 파워 모듈(6)이라고 칭하는 경우가 있다.
8개의 파워 모듈(6)과 복수의 냉각 플레이트(71)는 1개씩 교대로 적층되어 있다. 8개의 파워 모듈(6)은 광폭면이 대향하도록 배치되어 있다. 복수의 냉각 플레이트(71)는 2개의 연결관(78, 79)에 관통되어 있다. 냉각 플레이트(71)는 내부가 공동이고, 연결관(78)을 통해 외부로부터 냉각수가 공급된다. 냉각 플레이트(71)를 통과하는 동안에 냉각수는 인접하는 파워 모듈(6)로부터 열을 흡수하고, 연결관(79)을 통해 외부로 방출된다.
복수의 파워 모듈(6)과 복수의 냉각 플레이트(71)의 적층체는 케이스(70)의 하나의 외벽(72)과 지지벽(74) 사이에 끼워져 있다. 적층체와 지지벽(74) 사이에는 판 스프링(73)이 끼워져 있다. 판 스프링(73)이 적층체를 그 적층 방향으로 가압한다. 판 스프링(73)으로부터의 압력에 의해, 파워 모듈(6)과 냉각 플레이트(71)가 밀착하고, 냉각 효율이 높아진다.
도 8에서는 파워 모듈(6)의 제2 면(422)[정극 단자(6p)와 부극 단자(6n)가 설치되어 있는 면]이 보이고 있다. 도 8에서는 좌측단의 2개의 파워 모듈(6c, 6d)과 우측단의 2개의 파워 모듈(6a, 6b)의 단자에 부호 6p, 6n을 붙이고, 나머지의 파워 모듈의 단자에는 부호는 생략했다. 또한, 도 8에서는 이해를 돕기 위해, 정극 단자(6p)는 회색으로 구분했다.
도면의 좌측단의 파워 모듈(6c)의 정극 단자(6p)는 부극 단자(6n)의 상측에 위치하고 있고, 그 인접한 파워 모듈(6d)의 정극 단자(6p)는 부극 단자(6n)의 하측에 위치하고 있다. 이것은 파워 모듈(6c)과 파워 모듈(6d)을 동일한 광폭면이 대향하도록 마주보도록(표리 관계) 배치하고 있기 때문이다. 즉, 파워 모듈(6c와 6d)은 그것들의 제1 면(421)끼리가 대향하도록 배열되어 배치되어 있다. 또한, 파워 모듈(6c와 6d)은 제3 면(423)끼리가 대향하도록 배열되어 배치되어 있어도 된다. 그 경우는, 제3 면(423)을 다시 「제1 면」이라고 수정하여 칭하면, 제1 면끼리가 대향하게 된다. 2매의 파워 모듈(6c, 6d)이 대향하도록(표리 관계) 배열되어 있는 레이아웃의 이점을 다음에 설명한다.
파워 모듈(6c, 6d)은 인버터 회로(13)의 일부를 구성하고 있고, 직렬로 접속된다(도 1 참조). 파워 모듈(6c, 6d)의 직렬 접속의 중점으로부터 교류가 출력된다. 파워 모듈(6c, 6d)의 직렬 접속의 정극은 정극선(9p)을 통해 평활 콘덴서(7)의 한쪽의 단자에 접속되고, 부극은 부극선(9n)을 통해 평활 콘덴서(7)의 다른 쪽의 단자에 접속된다. 도 8에서는, 평활 콘덴서(7)를 정극 버스 바(50)와 부극 버스 바(60)가 끼워져 있다. 정극 버스 바(50)가 평활 콘덴서(7)의 한쪽의 단자와 접속되어 있고, 부극 버스 바(60)가 다른 쪽의 단자에 접속되어 있다. 정극 버스 바(50)로부터 정극 버스 바 분기부(51)가 연장되어 있고, 그 선단이 파워 모듈(6c)의 정극 단자(6p)에 접속되어 있다. 부극 버스 바(60)로부터 부극 버스 바 분기부(61)가 연장되어 있고, 그 선단이 파워 모듈(6d)의 부극 단자(6n)에 접속되어 있다. 직렬 접속의 중점에 상당하는 모듈간 버스 바(52)는 파워 모듈(6d)의 정극 단자(6p)와 파워 모듈(6c)의 부극 단자(6n)에 접속되어 있다. 모듈간 버스 바(52)의 타단은 전류 센서(8)에 접속됨과 함께, 전류 센서(8)를 통과하고, 커넥터(77)에 있어서 접속 단자(52a)를 구성한다.
파워 모듈(6c)의 부극 단자(6n)와 파워 모듈(6d)의 정극 단자(6p)는 1개의 버스 바[모듈간 버스 바(52)]로 접속된다. 직렬로 접속되는 파워 모듈(6c, 6d)이 마주보도록(표리 관계) 배치되어 있으면, 파워 모듈(6c)의 정극 단자(6p)와 파워 모듈(6d)의 부극 단자(6n)가 모두 모듈간 버스 바(52)의 동일한 측[도 8에 있어서 모듈간 버스 바(52)의 상측]에 위치한다. 이 레이아웃은 파워 모듈(6c)의 정극 단자(6p)와 파워 모듈(6d)의 부극 단자(6n)를 평활 콘덴서(7)에 접속하는 데 버스 바가 교착되는 일이 없어, 버스 바의 경로 배정이 심플해진다. 구체적으로는, 파워 모듈(6c, 6d)을 평활 콘덴서(7)와 접속하는 정극 버스 바 분기부(51)와 부극 버스 바 분기부(61)는 배열 방향의 한쪽의 측(－Y방향)으로부터 단자(6p, 6n)를 향해 연장되어 있다. 한편, 파워 모듈(6c)의 부극 단자(6n)와 파워 모듈(6d)의 정극 단자(6p)를 전류 센서(8)와 접속하는 모듈간 버스 바(52)는 배열 방향의 다른 쪽의 측(＋Y방향)으로부터 단자(6p, 6n)를 향해 연장되어 있다. 제2 면(422)의 법선 방향(Z방향)에서 볼 때, 그것들 3개의 버스 바(51, 52, 61)가 교착하지 않게 된다.
직렬로 접속되는 파워 모듈(6a와 6b, 6e와 6f, 6g와 6h)도, 파워 모듈의 제1 면(421)끼리[혹은, 제3 면(423)끼리]가 대향하도록 배치된다. 바꾸어 말하면, 직렬로 접속되는 파워 모듈(6a와 6b, 6e와 6f, 6g와 6h)도, 서로 마주보도록(표리 관계) 배치된다. 이것들의 파워 모듈에 대해서도, 파워 모듈(6c와 6d)과 동일한 효과가 얻어진다.
파워 모듈(6c-6h)은 인버터 회로(13)의 부품이다(도 1 참조). 파워 모듈(6e)의 부극 단자(6n)와 파워 모듈(6f)의 정극 단자(6p)를 접속하는 모듈간 버스 바(52)도, 전류 센서(8)에 접속됨과 함께, 그 선단은 커넥터(77)에 있어서 접속 단자(52b)를 구성한다. 파워 모듈(6g)의 부극 단자(6n)와 파워 모듈(6h)의 정극 단자(6p)를 접속하는 모듈간 버스 바(52)도, 전류 센서(8)에 접속됨과 함께, 그 선단은 커넥터(77)에 있어서 접속 단자(52c)를 구성한다. 접속 단자(52a-52c)는 인버터 회로(13)에 3조의 직렬 접속의 중점 단자에 상당한다(도 1 참조). 접속 단자(52a-52c)는 모터(91)에 공급하는 삼상 교류의 출력 단자에 상당한다.
파워 모듈(6a, 6b)은 전압 컨버터 회로(12)의 부품이다(도 1 참조). 파워 모듈(6a, 6b)은 직렬로 접속되고, 파워 모듈(6a)이 고전위측이 된다. 파워 모듈(6a)의 부극 단자(6n)와 파워 모듈(6b)의 정극 단자(6p)는 1개의 별도의 모듈간 버스 바(53)로 접속된다. 모듈간 버스 바(53)의 타단은 리액터(2)의 일단(2a)에 접속된다. 파워 모듈(6a, 6b)의 직렬 접속도 평활 콘덴서(7)와 접속된다. 따라서, 파워 모듈(6c-6h)과 마찬가지로, 정극 버스 바 분기부(51)가 파워 모듈(6a)의 정극 단자(6p)에 접속되고, 부극 버스 바 분기부(61)가 파워 모듈(6b)의 부극 단자(6n)에 접속된다. 파워 모듈(6a)의 정극 단자(6p)와 파워 모듈(6b)의 부극 단자(6n)가 모두 배열 방향에 있어서 모듈간 버스 바(53)의 동일한 측에 위치하므로, 3개의 버스 바[정극 버스 바 분기부(51), 부극 버스 바 분기부(61), 모듈간 버스 바(53)]는 교착하지 않고 경로 배정될 수 있다.
리액터(2)의 타단(2b)은 입력 정극 버스 바(54)의 일단에 접속되어 있고, 입력 정극 버스 바(54)의 타단은 입력 커넥터(76)에 위치하고 있다. 평활 콘덴서(7)에 접속되어 있는 부극 버스 바(60)는 입력 부극 버스 바(55)와 접속되어 있고, 입력 부극 버스 바(55)의 일단도 입력 커넥터(76)에 위치하고 있다. 입력 커넥터(76)는 배터리(90)로부터의 케이블을 접속하는 커넥터이다.
도 9에 도 8의 일부 확대도를 도시한다. 도 9는 2매의 파워 모듈(6c, 6d)과 그 주변의 확대도이다. 도 9에서는 인접하는 냉각 플레이트(71)를 연결하는 연결관(78, 79)의 도시는 생략했다. 도 9에 도시한 바와 같이, 모듈간 버스 바(52)는 크랭크상으로 굴곡되어 있다. 모듈간 버스 바(52)는 전류 센서(8)로부터 연장되어 있고, 파워 모듈(6d)의 정극 단자(6p)에 접속되어 있는 기부(521)와, 기부(521)의 선단으로부터 파워 모듈(6c)을 향해 거의 직각으로 굴곡되어 있는 중간부(522)와, 중간부(522)의 선단으로부터 파워 모듈(6c)의 부극 단자(6n)에 대향하도록 굴곡되어 있는 종단부(523)를 구비하고 있다. 종단부(523)가 파워 모듈(6c)의 부극 단자(6n)에 접합되어 있다. 파워 모듈(6c)의 부극 단자(6n)와 파워 모듈(6d)의 정극 단자(6p)는 심플한 크랭크 형상의 모듈간 버스 바(52)로 접속된다. 또한, 모듈간 버스 바(52)가 크랭크상으로 굴곡되어 있음으로써, 파워 모듈(6d)의 정극 단자(6p)와 도통하고 있는 모듈간 버스 바(52)와 파워 모듈(6d)의 부극 단자(6n) 사이에, 절연 거리 dW를 확보할 수 있다.
도 10에 변형예의 모듈간 버스 바(152)를 도시한다. 도 10은 정극 단자(6p)와 부극 단자(6n) 사이가 넓은 파워 모듈(106c, 106d)을 채용한 경우를 도시하고 있다. 모듈간 버스 바(152)는 파워 모듈(106d)의 정극 단자(6p)에 접속되어 있는 기부(1521)와, 기부(1521)의 선단으로부터 파워 모듈(106c)을 향해 굴곡되어 있는 중간부(1522)와, 중간부(1522)의 선단으로부터 파워 모듈(106c)의 부극 단자(6n)와 대향하도록 굴곡되어 있는 종단부(1523)를 구비하고 있다. 종단부(1523)가 파워 모듈(106c)의 부극 단자(6n)와 접합된다. 중간부(1522)는 기부(1521), 종단부(1523)에 대하여 직교하고 있지 않고, 비스듬히 교차하고 있다. 그와 같은 형상의 모듈간 버스 바(152)가 채용되어도 된다.
이어서, 도 11을 참조하여, 제1 변형예의 파워 모듈(206)을 설명한다. 도 11은 제1 변형예의 파워 모듈(206)의 평면도이다. 도 11은 도 6과 마찬가지로, 도면 앞의 방열판과 패키지를 제외한 도면이다. 패키지(242)는 가상선으로 그려져 있다. 파워 모듈(206)은 패키지(242)에 2개의 반도체 칩(41a, 41b)을 수용하고 있다. 반도체 칩(41a, 41b)은 각각, 스위칭 소자(IGBT)를 수용하고 있다. 2개의 반도체 칩(41a, 41b)(2개의 스위칭 소자)은 도면 중의 좌표계의 Y방향을 따라 배열되어 있다. 2개의 반도체 칩(41a, 41b)(2개의 스위칭 소자)의 이미터 전극을 접속하는 부극 단자(6n)는 배열의 양단의 반도체 칩, 즉, 반도체 칩(41a, 41b)으로부터 등거리의 위치에 배치되어 있다. 도 11의 부호 L2가 나타내는 화살표선이, 반도체 칩(41a, 41b)으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리가 동등한 것을 나타내고 있다.
파워 모듈(6) 대신에 제1 변형예의 파워 모듈(206)을 사용한 전력 변환 장치도, 실시예의 전력 변환 장치(10)와 동일한 이점을 부여한다. 또한, 2개의 반도체 칩(41a, 41b)은 패키지(242)의 내부에서 도면 중의 좌측으로 치우쳐 있고, 부극 단자(6n)는 패키지(242)의 중심선 CL에는 위치하고 있지 않다. 부극 단자의 위치는 패키지의 중앙이 바람직하지만, 제1 변형예의 파워 모듈(206)과 같이, 패키지의 중앙이 아니어도 된다.
이어서, 도 12를 참조하여, 제2 변형예의 파워 모듈(306)을 설명한다. 도 12는 제2 변형예의 파워 모듈(306)의 평면도이다. 도 12는 도 6과 마찬가지로, 도면 앞의 방열판과 패키지를 제외한 도면이다. 패키지(342)는 가상선으로 그려져 있다. 파워 모듈(306)은 패키지(342)에, 3개의 반도체 칩(41a-41c)을 수용하고 있다. 반도체 칩(41a-41c)은 각각, 스위칭 소자(IGBT)를 수용하고 있다. 3개의 반도체 칩(41a-41c)(3개의 스위칭 소자)은 도면 중의 좌표계의 Y방향을 따라 배열되어 있다. 단, 반도체 칩(41a)과 반도체 칩(41b)의 거리와, 반도체 칩(41b)과 반도체 칩(41c)의 거리는 동등하지 않다. 3개의 반도체 칩(41a-41c)(3개의 스위칭 소자)의 이미터 전극을 접속하는 부극 단자(6n)는 배열의 양단의 반도체 칩, 즉, 반도체 칩(41a, 41c)으로부터 등거리의 위치에 배치되어 있다. 도 12의 부호 L3이 나타내는 화살표선이, 반도체 칩(41a, 41c)의 각각으로부터 부극 단자(6n)까지의 거리가 동등한 것을 나타내고 있다.
파워 모듈(6) 대신에 제2 변형예의 파워 모듈(306)을 사용한 전력 변환 장치도, 실시예의 전력 변환 장치(10)와 동일한 이점을 부여한다. 또한, 3개의 반도체 칩(41a-41c)은 패키지(342)의 내부에서 도면 중의 좌측으로 치우쳐 있고, 부극 단자(6n)는 패키지(342)의 중심선에는 위치하고 있지 않다. 부극 단자의 위치는 패키지의 중앙이 바람직하지만, 제2 변형예의 파워 모듈(306)과 같이, 패키지의 중앙이 아니어도 된다.
실시예에서 설명한 기술에 관한 유의점을 설명한다. 실시예의 스위칭 소자는 IGBT였다. 스위칭 소자는 IGBT에 한정되지 않는다. 스위칭 소자는, 예를 들어 ｎ채널형의 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이어도 된다. ｎ채널형의 MOSFET의 전극은 전류 입력단이 드레인 전극이라고 불리고, 전류 출력단이 소스 전극이라고 불린다. 그 때문에, IGBT 대신에 MOSFET을 사용하는 경우, 실시예의 이미터 전극을 소스 전극으로 대체하고, 콜렉터 전극을 드레인 전극으로 대체하면 된다. ｎ채널형의 MOSFET의 경우, 게이트 전압은 소스 기준이고, 복수의 소스 전극의 전위의 변동이 작은 쪽이, 게이트 발진을 억제할 수 있다. 따라서, 복수의 소스 전극을 접속하고 있는 부극 단자가 스위칭 소자의 배열의 양단의 스위칭 소자로부터 등거리에 위치하고 있음으로써, 게이트 발신을 억제하는 효과가 얻어진다.
실시예의 파워 모듈은 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자를 수용하고 있다. 스위칭 소자의 전형은 IGBT나 MOSFET 등의 트랜지스터이다. 실시예에서는, 복수의 트랜지스터(스위칭 소자)의 순방향의 하류측 전극(ｎ채널형 IGBT의 이미터 전극이나 MOSFET의 소스 전극)을 접속하는 단자를 부극 단자라고 칭하고, 상류측 전극을 접속하는 단자를 정극 단자라고 칭했다.
실시예에서 설명한 전력 변환 장치(10)의 몇 가지의 특징을 이하에 정리한다. 전력 변환 장치(10)는 복수의 파워 모듈(6)을 구비하고 있다. 각각의 파워 모듈(6)은 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자를 수용하고 있다. 파워 모듈(6)은 편평하고, 제1 면(421)(제1 광폭면)과, 제1 면(421)과 교차하는 제2 면(422)(협폭면)과, 제1 면(421)과 평행한 제3 면(423)(제2 광폭면)을 갖고 있다. 복수의 스위칭 소자는 제1 면(421)에 노출되어 있는 제1 방열판(44)과 제3 면(423)에 노출되어 있는 제2 방열판(45)에 의해 병렬로 접속된다. 복수의 스위칭 소자는 제1 면(421)과 제2 면(422)의 각각에 대하여 평행한 방향(배열 방향)으로 일례로 배열되어 있다. 복수의 스위칭 소자의 이미터 전극(소스 전극)을 접속한 부극 단자(6n)는 배열의 양단의 스위칭 소자의 이미터 전극으로부터 등거리에 위치하도록, 제2 면(422)으로부터 연장되어 있다. 복수의 스위칭 소자의 콜렉터 전극(드레인 전극)을 접속한 정극 단자(6p)는 제2 면(422)에 있어서 배열 방향에서 부극 단자(6n)의 옆에 배치되어 있다.
복수의 파워 모듈(6)은 복수의 냉각 플레이트(71)와 1개씩 교대로 적층되어 있다. 인접하는 파워 모듈(예를 들어, 6c와 6d)은 제1 면(421)끼리[(혹은 제3 면(423)끼리]가 대향하도록 서로 마주보도록(표리 관계) 배치되어 있다. 인접하는 다른 파워 모듈(예를 들어, 6a와 6b)도 마찬가지이다. 마주보도록(표리 관계) 대향시킴으로써, 인접하는 파워 모듈(예를 들어, 6c, 6d)의 부극 단자(6n)끼리는 대향하지만, 정극 단자(6p)는 대향하지 않는다. 한쪽의 파워 모듈(예를 들어, 6c)의 부극 단자(6n)와 다른 쪽의 파워 모듈(예를 들어, 6d)의 정극 단자(6p)는, 배열 방향의 한쪽의 측으로부터 연장되어 오는 버스 바[모듈간 버스 바(52)]에 의해 접속된다. 한쪽의 파워 모듈(예를 들어, 6c)의 정극 단자(6p)와 다른 쪽의 파워 모듈(예를 들어, 6d)의 부극 단자(6n)는 배열 방향이 다른 쪽으로부터 연장되어 오는 버스 바[정극 버스 바 분기부(51)와 부극 버스 바 분기부(61)]에 의해 별도의 부품[평활 콘덴서(7)]과 접속된다. 배열 방향의 한쪽으로부터 단자(6p, 6n)를 향해 연장되어 오는 버스 바[모듈간 버스 바(52)]와, 다른 쪽으로부터 단자(6p, 6n)를 향해 연장되어 오는 버스 바[정극 버스 바 분기부(51)와 부극 버스 바 분기부(61)]는 제2 면(422)의 법선 방향에서 볼 때 교착하지 않고 각각의 파워 모듈과 접속할 수 있다.
파워 모듈(6c)이 제1 수용 부재의 일례에 상당하고, 파워 모듈(6d)이 제2 수용 부재의 일례에 상당한다. 파워 모듈(6a)이 제1 수용 부재의 별도의 일례에 상당하고, 파워 모듈(6b)이 제2 수용 부재의 다른 일례에 상당한다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이것들은 예시에 지나지 않고, 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허 청구 범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이고, 출원 시 청구항에 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성할 수 있는 것이고, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims (5)

  1. 병렬로 접속되어 있는 복수의 스위칭 소자를 수용하고 있는 제1 수용 부재와 제2 수용 부재를 구비하고 있고,
    상기 제1 수용 부재와 상기 제2 수용 부재는 각각, 제1 면과, 당해 제1 면에 교차하는 제2 면을 갖고 있고,
    상기 제1 수용 부재와 상기 제2 수용 부재는 상기 제1 수용 부재의 상기 제1 면과 상기 제2 수용 부재의 상기 제1 면이 대향하도록 배치되어 있고,
    상기 제1 수용 부재와 상기 제2 수용 부재의 각각의 내부에 있어서, 상기 복수의 스위칭 소자는 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 평행한 배열 방향을 따라 배열되어 있고,
    복수의 상기 스위칭 소자의 병렬 접속의 이미터 단자 또는 소스 단자가, 복수의 상기 스위칭 소자 중에서 상기 배열 방향의 양단의 상기 스위칭 소자로부터 등거리가 되는 위치에서 상기 제2 면으로부터 연장되어 있고,
    상기 병렬 접속의 콜렉터 단자 또는 드레인 단자가 상기 배열 방향에서 상기 이미터 단자 또는 상기 소스 단자의 옆에 위치하고 있는, 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 수용 부재의 상기 이미터 단자 또는 상기 소스 단자 및 상기 제2 수용 부재의 상기 콜렉터 단자 또는 상기 드레인 단자와 별도의 디바이스를 접속하는 버스 바를 구비하고 있고,
    상기 버스 바는,
    상기 제2 수용 부재의 상기 콜렉터 단자 또는 상기 드레인 단자에 접속되어 있는 기부와,
    상기 기부의 선단으로부터 상기 제1 수용 부재를 향해 굴곡되어 있는 중간부와,
    상기 중간부의 선단으로부터 상기 제1 수용 부재의 상기 이미터 단자 또는 상기 소스 단자에 대향하도록 굴곡되어 있음과 함께 상기 제1 수용 부재의 상기 이미터 단자 또는 상기 소스 단자에 접속되어 있는 종단부를
    구비하고 있는, 전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 버스 바는 크랭크 형상으로 굴곡되어 있는, 전력 변환 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 수용 부재와 상기 제2 수용 부재의 각각의 내부에 있어서, 복수의 상기 스위칭 소자는 등간격으로 배열되어 있는, 전력 변환 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 부재는 파워 모듈인,전력 변환 장치.
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