WO2013179433A1 - バスバー、電力変換装置 - Google Patents

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勇一郎 吉武
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株式会社日立製作所
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a bus bar.
  • a power converter such as an inverter, a converter, or a power conditioner is usually electrically connected to a switching element such as an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as “IGBT”) and the switching element. And a smoothing capacitor. Furthermore, a heat radiating fin is often provided to cool the IGBT.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • Busbars are mainly manufactured using materials such as copper and aluminum. Since a voltage is applied between the bus bars, it is necessary to electrically insulate to prevent a short circuit.
  • the inductance of the bus bar By reducing the inductance of the bus bar, it is possible to reduce heat generation and improve efficiency. In addition, the volume of the cooling fin can be reduced. Furthermore, since the so-called jumping voltage that is instantaneously generated when the switching element is turned on depends on the inductance value of the bus bar, the jumping voltage can be suppressed small by reducing this. This makes it possible to provide a margin for insulation design.
  • Nomex sheet is made of mica and has partial discharge resistance and is effective for flat plate insulation.
  • an epoxy resin, a ceramic, etc. may be applied.
  • Patent Document 1 states, “It is an object of the present invention to obtain a laminated bus bar with high positional accuracy and good quality of the fixing portion of each conductor even if there is a bent portion.
  • the laminated bus bar of the present invention the fixed pieces 13 and 15 to be fixed to the circuit component and the bent portions 11a.
  • a plurality of conductors 11 and 12 having 12a are arranged in parallel with a gap therebetween, and insulating sheets 17 and 18 are arranged in a gap between the conductors 11 and 12, and between the conductors 11 and 12
  • the adhesive 19 that joins the conductor 11 and the conductor 12 to each other in the gap between the conductors 11 and 12 through the insulating sheets 17 and 18 absorbs the variation in the width of the gap between the conductors 11 and 12.
  • each conductor is positioned and fixed with reference to the fixing portion, and the adhesive is heated and softened and then cured to bond each conductor through an insulating sheet. A process. "(See summary).
  • Dielectric breakdown in solid insulation generally starts from weak points such as foreign matter, voids, cracks and peeling.
  • the broken portion is insulated via air that is fragile as an insulating property, so that the portion is eventually short-circuited and a large arc is generated.
  • the insulation strength of the entire bus bar is limited to about 20 to 40 kV / mm. This is because although the insulation strength of the insulator itself has a higher value, a weak point in insulation may occur locally due to defective manufacturing or deterioration of the bus bar insulation, so the insulation strength is based on the weakest point based on the weak point breakdown theory. This is because it is necessary to design.
  • the bus bars are insulated by a solid material having no self-repairing property such as Nomex sheet, the insulation cannot be recovered once a short circuit occurs between the bus bars. In other words, it is difficult to shorten the distance between the bus bars to an extent that the insulation strength exceeds 40 kV / mm. Therefore, it is considered that some device is necessary to reduce the inductance of the bus bars by reducing the distance between the bus bars. .
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to shorten the distance between bus bars and reduce the inductance of the bus bars while improving the insulation performance between the bus bars.
  • the bus bar according to the present invention is formed by superimposing a metal conductor and an insulator having a self-healing function.
  • the bus bar according to the present invention it is possible to isolate a weak point on insulation by insulating between metal conductors using an insulator having a self-healing function, and therefore, it is possible to secure a design margin regarding insulation strength. Can do.
  • the insulation distance between the bus bars can be shortened to reduce the bus bar inductance, the jumping voltage can be suppressed, the switching loss can be reduced, the cooling system can be simplified, and the apparatus can be miniaturized.
  • FIG. 3 is a side sectional view of the bus bar 10.
  • FIG. It is a figure explaining the self-healing effect which the organic compound film layer 12 and the metal layer 13 exhibit.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the bus-bar 10 with which the power converter device 100 which concerns on Embodiment 5 is provided.
  • the present embodiment a specific example of a bus bar according to a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment” as appropriate) will be described in detail with reference to the drawings.
  • the present embodiment is not limited to the contents described below, and can be implemented with any changes without departing from the spirit of the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a unit cell portion of a power conversion device 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the power conversion device 100 is a device such as an inverter, a converter, or a power conditioner, and electrically connects a switching element 20 such as an IGBT, a radiation fin 30, a smoothing capacitor 40, and the switching element 20 and the smoothing capacitor 40.
  • a bus bar 10 is provided.
  • the bus bar 10 is mainly manufactured from materials such as copper and aluminum.
  • the bus bar 10 is formed by a pair of a positive electrode side metal conductor and a negative electrode side metal conductor, and voltage is applied between the metal conductors. Must be insulated.
  • the inductance of the bus bar 10 It is important to reduce the inductance of the bus bar 10 from the viewpoint of suppressing heat generation in the bus bar 10 and from the viewpoint of suppressing jumping voltage during switching.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the bus bar 10.
  • the bus bar 10 is formed by a pair of a positive-side metal lead 11p and a negative-side metal lead 11n.
  • An insulator having an organic compound film layer 12 and a metal layer 13 is disposed between the metal conductors.
  • the organic compound film layer 12 is an organic compound film having an insulating action, and can be formed using a material such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polyimide, polyvinylidene fluoride, or polyethylene naphthalate.
  • the metal layer 13 is a layer formed on at least one surface of the organic compound film layer 12 by a technique such as vapor deposition, and is formed by vapor-depositing a conductive metal such as aluminum, zinc, iron, copper, or a mixture thereof. be able to.
  • the thickness of the metal layer 13 is, for example, angstrom order, but is not limited to this.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the self-healing effect exhibited by the organic compound film layer 12 and the metal layer 13.
  • a defect 200 such as a foreign matter, a void, a crack, or a peeling occurs in the organic compound film layer 12.
  • the organic compound film layer 12 and the metal layer 13 are blown away due to instantaneous discharge energy.
  • the area of the disappearing metal layer 13 is larger than the area of the disappearing organic compound film layer 12. Therefore, the state of each layer after the discharge is generated is as shown in the lower diagram of FIG. Thereby, the path from the end of the upper metal layer 13 to the end of the lower metal layer 13 is formed to detour along the creeping surface of the organic compound film layer 12, so that the creeping distance is automatically set. Secured. In general, since the insulation strength of the route along the creepage surface is lower than the route directly connecting the conductors, the insulation strength can be kept high by securing the creepage distance. Further, as each layer blows away, the metal foreign matter blows away due to the discharge energy, so that local electric field concentration is eliminated, and an equal electric field is formed between the metal conductors.
  • the bus bar 10 according to the first embodiment can insulate between the metal conductors using an insulator having a self-healing effect, the insulation effect with few weak points can be statistically exhibited. The distance can be shortened.
  • the bus bar 10 uses the insulator having the self-healing effect to insulate the metal conductors 11p and 11n, thereby increasing the insulation strength between the metal conductors.
  • the layer 12 can be increased to a value close to the true breakdown electric field region (for example, 200 kV / mm or more). Since the insulation strength of the conventional bus bar is about 40 kV / mm, according to the first embodiment, the distance between the metal conductors can be reduced to about 1/5.
  • the bus bar 10 it is possible to widen the range where the metal conductors 11p and 11n overlap. That is, if the range where each metal conducting wire overlaps is widened, the number of weak spots increases statistically. However, according to the first embodiment, the weak spots can be separated, and the adverse effects caused by the increase of weak spots can be alleviated. . By taking a wide range where the metal conductors 11p and 11n overlap, the inductance of the bus bar 10 can be reduced.
  • the power conversion device 100 employs a circuit that supplies power such that an electric field of 40 kV / mm or more is applied between the metal conductors via the bus bar 10 by the function of the insulator. can do.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of the bus bar 10 included in the power conversion device 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • the bus bar 10 in Embodiment 2 is formed by alternately stacking a plurality of organic compound film layers 12 and metal layers 13. Other configurations are the same as those of the first embodiment. With the configuration shown in FIG. 4, even if the defective portion 200 is not sufficiently blown away by the discharge and the self-repair fails, the self-repair can be performed in the next layer.
  • the reliability at the time of dielectric breakdown is improved, but about 2 to 5 layers are suitable because the insulator becomes thicker. Since the potential difference between the metal conductors 11p and 11n is distributed and assigned to each layer, if the number of layers is increased, the potential difference between the layers is reduced accordingly, and the discharge energy is reduced. Therefore, it is possible to fail to separate the defective portion 200. Increases sex. From this point of view, it is considered that about 2 to 5 layers are appropriate.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of the bus bar 10 included in the power conversion device 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • the bus bar 10 according to the third embodiment includes a first conductive portion 14 and a second conductive portion 15 at the end. Other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the first conductive portion 14 is an electrode that is electrically connected only to the odd-numbered ones of the metal layers 13 counted from the metal conductor 11p, and keeps the metal layers 13 at the same potential.
  • the second conductive portion 15 is an electrode that is electrically connected only to the even-numbered ones of the metal layers 13 counted from the metal conductor 11p, and keeps the metal layers 13 at the same potential.
  • the metal conductor 11p and the odd-numbered metal layer 13 have the same potential, and the metal conductor 11n and the even-numbered metal layer 13 have the same potential.
  • the same potential difference as the potential difference between the metal conductors 11p and 11n is alternately formed in the insulator, so that only one organic compound film layer 12 is disposed between the positive and negative electrodes. Since the insulation distance is reduced, the inductance of the bus bar 10 can be reduced to suppress the jumping voltage or the like.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of the bus bar 10 included in the power conversion device 100 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the bus bar 10 according to the fourth embodiment uses sprayed metal as the first conductive portion 14 and the second conductive portion 15 from the viewpoint of manufacturability.
  • Other configurations are the same as those of the third embodiment.
  • the electrode at the end can be manufactured in a short time, which is considered an effective method in terms of manufacturing.
  • FIG. 7 is a view showing a modified example in which the end portion of the bus bar 10 is bent.
  • the bus bar 10 may be refracted instead of linear, but by arranging each member as shown in FIG. 7, FIG. 5 to FIG. The same effect can be exhibited.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a structure of the bus bar 10 included in the power conversion device 100 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • a top view of the metal layer 13 is shown from the viewpoint of simple explanation. Other configurations are the same as those in the first to fourth embodiments.
  • a top view of the metal layer 13 in Embodiments 1 to 4 is also shown in FIG.
  • the metal layer 13 includes a first region 131 in which metal is deposited, a second region 132 in which metal is not formed, and a bridging portion 133 that electrically connects the first regions 131.
  • the material of the bridging portion 133 may be the same as that of the first region 131.
  • the area of the bridging portion 133 is smaller than that of the first region 131.
  • the bridging portion 133 has a function as a fuse that separates the first region 131 where the dielectric breakdown has occurred. That is, it is considered that when discharge occurs in the defective portion 200, the bridging portion 133 is formed in a smaller area than the first region 131, so that the discharge energy is concentrated and disappears earlier than the first region 131. As a result, the first region 131 in which overcurrent flows due to the occurrence of discharge can be electrically separated from the other adjacent first regions 131.
  • the bus bar 10 and the power conversion device 100 according to the fifth embodiment are considered to be superior from the viewpoint of safety as compared with the configuration in which the bridging portion 133 is not formed.
  • the structure of the metal layer 13 shown in FIG. 8A can be adopted in any layer when a plurality of metal layers 13 are formed.

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Abstract

　本発明は、バスバー間の絶縁性能を向上しつつバスバー間距離を短縮し、バスバーのインダクタンスを低減することを目的とする。　本発明に係るバスバーは、金属導線と、セルフヒーリング機能を有する絶縁物と、を重ね合わせて形成されている。

Description

バスバー、電力変換装置
　本発明は、バスバーに関するものである。
　環境調和社会を実現する上で重要な技術の一つとして電気エネルギーの有効活用が挙げられ、そのためには電気の形態を最適に変えることができるパワーエレクトロニクス技術が必要不可欠である。 
　パワーエレクトロニクスにおいて電力変換装置は重要なキーコンポーネントであり、その変換効率の向上が重要な課題となっている。また、電力、鉄道、産業などの大型の電力変換装置においては、省スペース化や直材費削減の観点から電力変換装置の小形化も重要な課題となっている。 
　インバータ、コンバータ、パワーコンディショナなどの電力変換装置は、通常、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、適宜「ＩＧＢＴ」と言う。）などのスイッチング素子と、スイッチング素子に電気的に接続される平滑コンデンサとを有している。さらにＩＧＢＴを冷却するため放熱フィンが設けられることが多い。
　上述のＩＧＢＴと平滑コンデンサの間を電気的に接続するため、バスバーと呼ばれる導電体が存在する。バスバーは主に銅やアルミなどの素材を用いて製造されている。バスバー間には電圧が掛るため、短絡を防止するために電気的に絶縁する必要がある。
　バスバーのインダクタンスを減らすことにより、発熱を低減し効率を改善することができる。また、冷却フィンの体積を小さくすることもできる。さらに、スイッチング素子をＯＮにしたときに瞬時的に生じる、いわゆる跳ね上がり電圧は、バスバーのインダクタンス値に依拠するため、これを小さくすることにより跳ね上がり電圧を小さく抑えることができる。これにより、絶縁設計に裕度を設けることが可能となる。
　バスバーの相互インダクタンスを減らすためには、バスバー間の絶縁距離を小さくする必要がある。バスバー間の絶縁物としては、ノーメックスシートを用いるのが現在では一般的である。ノーメックスシートはマイカで構成されており、耐部分放電性を有し平板系絶縁に有効な構成となっている。その他にも、エポキシ樹脂やセラミックなどが適用されることもある。
　下記特許文献１には、『本発明は、折り曲げ部があっても各導体の固定部の位置精度が高く、品質も良い積層バスバーを得ることを課題とする。』という課題に鑑みて、『本発明の積層バスバーは、回路部品に固定する固定片１３、１５と折曲げられた折曲げ部１１ａ．１２ａを有する複数の導体１１，１２が、並列的に間隙を存して配置され、各導体１１、１２の間の間隙に絶縁シート１７、１８が配置されるとともに、各導体１１、１２の間の間隙における導体１，１２と重なる領域に導体１１と導体１２とを絶縁シート１７，１８を介して接合する接着剤１９が、導体１１、１２の間の間隙の幅寸法のばらつきを吸収して充填配置されたものであり、その製造方法は、各導体をその固定部を基準にして位置決め固定する工程と、接着剤を加熱軟化させた後硬化させて各導体を絶縁シートを介して接合する工程とを具備するものである。』というものが記載されている（要約参照）。
特開２０００－２９４０４０号公報
　固体絶縁中の絶縁破壊は、一般に異物、ボイド、クラック、剥離などの弱点を起点に発生する。絶縁破壊が生じると、絶縁特性として脆弱な空気を介して破壊箇所が絶縁されるため、やがて同箇所が永続的に短絡し、大きなアークを生じる。
　上記特許文献１においては、バスバー全体としての絶縁強度は、２０～４０ｋＶ／ｍｍ程度が限界となると考えられる。これは、絶縁物自体の絶縁強度はより高い値を有するものの、バスバー絶縁の製造不良や劣化により局所的に絶縁上の弱点が生じ得るので、弱点破壊理論に基づき最弱部を基準に絶縁強度を設計する必要があるためである。
　また、バスバー間は例えばノーメックスシートなどのような自己修復性のない固体物によって絶縁するため、バスバー間でいったん短絡を生じると絶縁性を回復することができない。つまり、絶縁強度が４０ｋＶ／ｍｍを超える程度にバスバー間距離を短縮することは難しいので、バスバー間距離を短縮することによってバスバーのインダクタンスを低減するためには、何らかの工夫が必要であると考えられる。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、バスバー間の絶縁性能を向上しつつバスバー間距離を短縮し、バスバーのインダクタンスを低減することを目的とする。
　本発明に係るバスバーは、金属導線と、セルフヒーリング機能を有する絶縁物と、を重ね合わせて形成されている。
　本発明に係るバスバーによれば、セルフヒーリング機能を有する絶縁物を用いて金属導線間を絶縁することにより、絶縁上の弱点部位を切り離すことができるので、絶縁強度に関する設計裕度を確保することができる。これにより、バスバー間の絶縁距離を短縮してバスバーのインダクタンスを低減し、跳ね上がり電圧を抑えてスイッチング時の損失を低減し、冷却系を簡素にして装置を小形化することができる。
実施形態１に係る電力変換装置１００のユニットセル部分の構成を表す図である。 バスバー１０の側断面図である。 有機化合物フィルム層１２と金属層１３が発揮するセルフヒーリング効果について説明する図である。 実施形態２に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。 実施形態３に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。 実施形態４に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。 バスバー１０の端部を屈曲させた変形例を示す図である。 実施形態５に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、適宜「本実施形態」と言う。）に係るバスバーの具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。
＜実施の形態１＞
　図１は、本発明の実施形態１に係る電力変換装置１００のユニットセル部分の構成を表す図である。電力変換装置１００は、例えばインバータ、コンバータ、パワーコンディショナなどの装置であり、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子２０、放熱フィン３０、平滑コンデンサ４０、スイッチング素子２０と平滑コンデンサ４０の間を電気的に接続するバスバー１０を備えている。
　バスバー１０は、主に銅やアルミなどの素材で製造されている。バスバー１０は、正極側の金属導線と負極側の金属導線が一対になって形成されており、各金属導線間には電圧がかかるため、金属導線間の短絡を防止するためこれらの間を電気的に絶縁する必要がある。
　バスバー１０における発熱を抑制する観点、およびスイッチング時の跳ね上がり電圧を抑制する観点から、バスバー１０のインダクタンスを低減することが重要である。バスバー１０のインダクタンスを低減するためには、一対になっている各金属導線間の距離を短くすることが効果的であるが、これにより金属導線間を絶縁している部材の弱点部位が生じやすくなるので、一般に金属導線間の絶縁距離は絶縁強度が４０ｋＶ／ｍｍ程度となる程度が限界であると考えられている。そこで本発明では、金属導線間の距離を短くしつつ絶縁強度を保つため、セルフヒーリング効果を有する絶縁物をバスバー１０の金属導線間に配置することとした。
　図２は、バスバー１０の側断面図である。バスバー１０は、正極側の金属導線１１ｐと負極側の金属導線１１ｎが一対になって形成されている。各金属導線の間には、有機化合物フィルム層１２と金属層１３を有する絶縁物が配置されている。
　有機化合物フィルム層１２は、絶縁作用を有する有機化合物のフィルムであり、例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンナフタレートなどの材料を用いて形成することができる。金属層１３は、有機化合物フィルム層１２の少なくとも片面に蒸着などの手法によって形成された層であり、アルミ、亜鉛、鉄、銅などの導電性金属、またはそれらの混合物を蒸着することによって形成することができる。金属層１３の厚みは、例えばオングストロームオーダであるが、これに限られるものではない。
　図３は、有機化合物フィルム層１２と金属層１３が発揮するセルフヒーリング効果について説明する図である。図３において、異物、ボイド、クラック、剥離などの不良２００が有機化合物フィルム層１２内に生じたと仮定する。金属導線１１ｐと１１ｎの間で放電が生じると、瞬間的な放電エネルギーにより、有機化合物フィルム層１２と金属層１３が吹き飛び消滅する。
　このとき、消滅する有機化合物フィルム層１２の面積よりも、消滅する金属層１３の面積の方が広くなる。そのため、放電が生じた後の各層の状態は、図３下図のようになる。これにより、上側の金属層１３の端部から下側の金属層１３の端部に至る経路は、有機化合物フィルム層１２の沿面に沿って迂回するように形成されるため、沿面距離が自動的に確保される。一般に、導体間を直接結ぶ経路よりも沿面に沿った経路の方が絶縁強度が低いため、沿面距離を確保することにより、絶縁強度を高く保つことができる。また、各層が吹き飛ぶのにともなって金属異物などは放電エネルギーにより吹き飛び消滅するので、局所的な電界集中が無くなり、金属導線間に平等な電界が形成される。
　以上の作用により、絶縁物に弱点箇所が存在するとしても、その箇所で放電が発生すると、その弱点箇所が消滅して他の部位から切り離され、絶縁強度を高い値に維持することができる。この効果をセルフヒーリング効果と呼ぶ。
　本実施形態１に係るバスバー１０は、セルフヒーリング効果を有する絶縁物を用いて金属導線間を絶縁することにより、統計的に弱点箇所の少ない絶縁効果を発揮することができるので、金属導線間の距離を短縮することができる。
＜実施の形態１：まとめ＞
　以上のように、本実施形態１に係るバスバー１０は、セルフヒーリング効果を有する絶縁物を用いて金属導線１１ｐと１１ｎの間を絶縁することにより、各金属導線間の絶縁強度を、有機化合物フィルム層１２が有する真正破壊電界領域に近い値（例えば２００ｋＶ／ｍｍ以上）まで高めることができる。従来のバスバーの絶縁強度は４０ｋＶ／ｍｍ程度であるため、本実施形態１によれば金属導線間の距離を１／５程度まで短縮することができる。
　また、本実施形態１に係るバスバー１０を採用することにより、金属導線１１ｐと１１ｎが重なり合う範囲を広く取ることができる。すなわち、各金属導線が重なり合う範囲を広くすると統計的には弱点箇所が増えるものの、本実施形態１によれば弱点箇所を切り離すことができるので、弱点箇所が増えることによる弊害を緩和することができる。金属導線１１ｐと１１ｎが重なり合う範囲を広く取ることにより、バスバー１０のインダクタンスを低減することができる。
　また、本実施形態１に係る電力変換装置１００は、上記絶縁物の機能により、バスバー１０を介して、金属導線間に４０ｋＶ／ｍｍ以上の電界が印加されるような電力を供給する回路を採用することができる。
＜実施の形態２＞
　図４は、本発明の実施形態２に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。本実施形態２におけるバスバー１０は、有機化合物フィルム層１２と金属層１３を交互に複数層重ねて形成されている。その他の構成は実施形態１と同様である。図４に示す構成により、不良箇所２００が放電によって十分に吹き飛ばされず自己修復に失敗した場合であっても、さらに次の層で自己修復することができる。
　有機化合物フィルム層１２と金属層１３の層数が多ければ多いほど絶縁破壊時の信頼性は向上するが、絶縁物が厚くなるため２～５層程度が適当である。金属導線１１ｐと１１ｎの間の電位差は各層に分散して割り当てられるので、層数を多くするとその分だけ層間の電位差が小さくなり放電エネルギーが減少するので、不良箇所２００を切り離すことに失敗する可能性が増える。その観点からも、２～５層程度が適当であると考えられる。
＜実施の形態３＞
　図５は、本発明の実施形態３に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。本実施形態３におけるバスバー１０は、端部に第１導電部１４と第２導電部１５を備えている。その他の構成は実施形態２と同様である。
　第１導電部１４は、各金属層１３のうち、金属導線１１ｐから数えて奇数番目のものとのみ電気的に接続され、これら金属層１３を同電位に保つ電極である。第２導電部１５は、各金属層１３のうち、金属導線１１ｐから数えて偶数番目のものとのみ電気的に接続され、これら金属層１３を同電位に保つ電極である。
　奇数番目の金属層１３のみを互いに接続するためには、偶数番目の金属層１３のうち第１導電部１４に近い部分には、金属を蒸着形成しないようにすればよい。同様に偶数番目の金属層１３のみを互いに接続するためには、奇数番目の金属層１３のうち第２導電部１５に近い部分には、金属を蒸着形成しないようにすればよい。これらの構造を交互に積層することにより、図５のような構造を形成することができる。
　図５に示す構造の下では、金属導線１１ｐと奇数番目の金属層１３は同電位となり、金属導線１１ｎと偶数番目の金属層１３は同電位となる。これにより、金属導線１１ｐと１１ｎの間の電位差と同じ電位差が、絶縁物内に交互に形成されることになるので、正負電極間は有機化合物フィルム層１２が１層のみ配置されることになり、絶縁距離が小さくなるので、バスバー１０のインダクタンスを小さくして跳ね上がり電圧などを抑えることができる。
　一方、同じ電位差であっても図４と比較して層間距離が小さくなっているので、弱点箇所が生じる可能性は図４よりも高まるが、同時に複数層によって多段的に絶縁効果を高めることができる。図４と図５いずれの構成を採用することが望ましいかは、個々の製品仕様などによって異なるであろう。
＜実施の形態４＞
　図６は、本発明の実施形態４に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。本実施形態４におけるバスバー１０は、第１導電部１４および第２導電部１５として、製造性の観点から溶射金属を使用している。その他の構成は実施形態３と同様である。金属溶射の場合、短時間に端部の電極を製造できるため、製造面で有効な手法と考えられる。
　図７は、バスバー１０の端部を屈曲させた変形例を示す図である。電力変換器１００内部の回路配置などによってはバスバー１０を直線状ではなく屈折させて配置する必要がある場合も考えられるが、図７のように各部材を配置することにより、図５～図６と同様の効果を発揮することができる。
＜実施の形態５＞
　図８は、本発明の実施形態５に係る電力変換装置１００が備えるバスバー１０の構造を示す図である。ここでは説明の簡易の観点から、金属層１３の上面図のみを示した。その他の構成は実施形態１～４と同様である。比較のため、実施形態１～４における金属層１３の上面図を、図８（ｂ）として併記した。
　本実施形態５において、金属層１３は、金属が蒸着形成された第１領域１３１、金属が形成されていない第２領域１３２、各第１領域１３１を電気的に接続する架橋部１３３を有する。架橋部１３３の材料は第１領域１３１と同じでよい。架橋部１３３の面積は、第１領域１３１よりも小さく形成されている。
　架橋部１３３は、絶縁破壊が発生した第１領域１３１を切り離すヒューズとしての機能を有する。すなわち、不良箇所２００において放電が発生すると、架橋部１３３は第１領域１３１よりも小面積に形成されているので、放電エネルギーが集中し、第１領域１３１よりも早く消滅すると考えられる。これにより、放電が発生して過電流が流れた第１領域１３１を、隣接する他の第１領域１３１から電気的に切り離すことができる。
　図８（ｂ）に示すように、架橋部１３３が形成されていない構成と比較すると、本実施形態５に係るバスバー１０および電力変換装置１００は、安全性の観点で優れていると考えられる。図８（ａ）に示す金属層１３の構造は、金属層１３を複数層形成した場合は、そのいずれの層においても採用することができる。
　１０：バスバー、１１ｐおよび１１ｎ：金属導線、１２：有機化合物フィルム層、１３：金属層、１３１：第１領域、１３２：第２領域、１３３：架橋部、１４：第１導電部、１５：第２導電部、２０：スイッチング素子、３０：放熱フィン、４０：平滑コンデンサ、１００：電力変換装置。

Claims (8)

  1. 　電気部品間を電気的に接続するバスバーであって、
    　金属導線と、
    　セルフヒーリング機能を有するフィルム状の絶縁物と、
    　を重ね合わせて形成したことを特徴とするバスバー。
  2. 　前記絶縁物は、
    　　有機化合物フィルム層と、
    　　前記有機化合物フィルム層の少なくとも片面に形成された金属層と、
    　を備えることを特徴とする請求項１記載のバスバー。
  3. 　前記絶縁物は、
    　　前記有機化合物フィルム層と前記金属層を交互に複数層重ねて形成されている
    　ことを特徴とする請求項２記載のバスバー。
  4. 　前記金属導線は、正側導線と負側導線の対によって構成されており、
    　前記バスバーは、
    　　各前記金属層のうち奇数番目の層のみを互いに電気的に接続する第１導電部と、
    　　各前記金属層のうち偶数番目の層のみを互いに電気的に接続する第２導電部と、
    　を備え、
    　前記第１導電部は前記正側導線と前記負側導線のいずれか一方に接続してその接続先と同電位に維持され、
    　前記第２導電部は前記正側導線と前記負側導線の他方に接続してその接続先と同電位に維持されている
    　ことを特徴とする請求項３記載のバスバー。
  5. 　前記第１導電部と前記第２導電部は、溶射金属を用いて形成されている
    　ことを特徴とする請求項４記載のバスバー。
  6. 　前記金属層は、
    　　金属膜が形成されている複数の第１領域と、
    　　前記金属膜が形成されていない第２領域と、
    　　前記第１領域間を接続する架橋部と、
    　を有し、
    　前記架橋部の面積は、前記第１領域の面積よりも小さく形成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載のバスバー。
  7. 　請求項１記載のバスバーを複数備え、
    　前記複数のバスバー間は前記絶縁物によって絶縁されている
    　ことを特徴とする電力変換装置。
  8. 　４０ｋＶ／ｍｍ以上の電界が前記バスバー間に印加される電力を前記バスバーに供給する回路を備えたことを特徴とする請求項７記載の電力変換装置。
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