(57)【要約】【課題】電力変換装置において、並列接続されるパワーモジュールの各直流端子に流入する電流の均等化にある。【解決手段】電力変換装置のアームに接続される電源ブスバー１８であって、アームが、電気的に並列接続されるべき複数のパワーモジュール１０ａ、１０ｂを含むとき、電源ブスバー１８は、Ｐ側電源に接続されるべきＰ側ブスバー１８Ｐと、Ｐ側ブスバー１８Ｐと並走し、Ｎ側電源に接続されるべきＮ側ブスバー１８Ｎと、Ｐ側ブスバー１８ＰとＮ側ブスバー１８Ｎとの間に、Ｐ側ブスバー１８ＰおよびＮ側ブスバー１８Ｎと絶縁された状態で設けられ、フレームグランドに接続されるべき中間磁気シールド１８Ｃと、を備える。【選択図】図４
2014192936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置のアームに接続される電源ブスバーであって、前記アームが、電気的に並列接続されるべき複数のパワーモジュールを含むとき、
当該電源ブスバーは、
前記複数のパワーモジュールの上側直流端子のそれぞれと接続されるべき第１ブスバーと、
前記第１ブスバーと並走し、前記複数のパワーモジュールの下側直流端子のそれぞれと接続されるべき第２ブスバーと、
前記第１ブスバーと前記第２ブスバーとの間に、前記第１ブスバーおよび前記第２ブスバーと絶縁された状態で設けられる中間磁気シールドと、
を備えることを特徴とする電源ブスバー。
【請求項２】
前記第１ブスバーは、前記上側直流端子に向けて分岐する構造を有し、
前記第２ブスバーは、前記下側直流端子に向けて分岐する構造を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源ブスバー。
【請求項３】
前記第１ブスバーは、前記複数のパワーモジュールのそれぞれの前記上側直流端子に向けて分岐し、それぞれの前記上側直流端子と接続されるべき第１サブブスバーを有し、
前記第２ブスバーは、前記複数のパワーモジュールのそれぞれの前記下側直流端子に向けて分岐し、それぞれの前記下側直流端子と接続されるべき第２サブブスバーを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源ブスバー。
【請求項４】
前記中間磁気シールドは、少なくとも前記第１サブブスバーと前記第２ブスバーとの間に設けられることを特徴とする請求項３に記載の電源ブスバー。
【請求項５】
前記中間磁気シールドは、フレームグランドに接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電源ブスバー。
【請求項６】
前記第１ブスバーが、前記中間磁気シールドと対向する第１主面と、前記第１主面に背向する第２主面を有し、
前記第２ブスバーが、前記中間磁気シールドと対向する第３主面と、前記第３主面に背向する第４主面を有するとき、
前記第１ブスバーと並走し、前記第１ブスバーと絶縁された状態で前記第２主面と対向して設けられる上側磁気シールドと、
前記第２ブスバーと並走し、前記第２ブスバーと絶縁された状態で前記第４主面と対向して設けられる下側磁気シールドと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電源ブスバー。
【請求項７】
前記上側磁気シールドおよび前記下側磁気シールドの少なくとも一方は、フレームグランドに接続されることを特徴とする請求項６に記載の電源ブスバー。
【請求項８】
上アームと、下アームとを有し、前記上アームと前記下アームの少なくとも一方は、電気的に並列接続されるべき複数のパワーモジュールを含むアームと、
前記上アームに接続される第１ブスバーと、
前記下アームに接続され、前記第１ブスバーと並走する第２ブスバーと、
前記第１ブスバーと前記第２ブスバーとの間に、前記第１ブスバーおよび前記第２ブスバーと絶縁された状態で設けられ、フレームグランドに接続されるべき中間磁気シールドと、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の電源ブスバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機などの負荷を駆動するために、電力変換装置（インバータ）が利用されることがある。一般に、電力変換装置は、負荷の各相に設けられた上アームトランジスタ、下アームトランジスタ、負荷の状態に応じて変調された制御信号を生成するコントローラ、制御信号にもとづいて上アームトランジスタおよび下アームトランジスタを駆動するゲート駆動回路、を備える。
【０００３】
上アームトランジスタおよび下アームトランジスタは、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタなどのスイッチ素子を含むパワーモジュールで構成されることがある。大容量の電力変換装置では、パワーモジュールに大電流が流れるため、パワーモジュールへの電力供給に平板ブスバーが用いられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
大容量の電力変換装置を実現するため、複数のパワーモジュールを並列接続して用いる場合、特性が同じパワーモジュールを選択することが一般的である。このとき、同じ特性の各パワーモジュールの容量を最大限利用するには、電源から各パワーモジュールに流れ込む電流が均等に分配されることが望ましい。
【０００６】
しかし、電源の配置やブスバー形状の制約等により、各パワーモジュールに均等な電流が分配されないことがある。各パワーモジュールへ電流が均等に流れないと、一部のパワーモジュールに大電流が流れ込むため、対策として容量のより大きなパワーモジュールを用いたり、並列接続するパワーモジュールの数を増したりする必要が生じ、コストアップにつながる。
【０００７】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、複数のパワーモジュールを並列接続させた構成を有する電力変換装置において、パワーモジュールの各直流端子に流入する電流の均等化にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、電力変換装置における電源ブスバーに関する。この電源ブスバーは、電力変換装置のアームに接続される電源ブスバーであって、アームが、電気的に並列接続されるべき複数のパワーモジュールを含むとき、複数のパワーモジュールの上側直流端子のそれぞれと接続されるべき第１ブスバーと、第１ブスバーと並走し、複数のパワーモジュールの下側直流端子のそれぞれと接続されるべき第２ブスバーと、第１ブスバーと第２ブスバーとの間に、第１ブスバーおよび第２ブスバーと絶縁された状態で設けられる中間磁気シールドと、を備える。
【０００９】
また、本発明のある別の態様は電力変換装置に関する。この電力変換装置は、上アームと、下アームとを有し、上アームと下アームの少なくとも一方は、電気的に並列接続されるべき複数のパワーモジュールを含むアームと、上アームに接続される第１ブスバーと、下アームに接続され、第１ブスバーと並走する第２ブスバーと、第１ブスバーと第２ブスバーとの間に、第１ブスバーおよび第２ブスバーと絶縁された状態で設けられ、フレームグランドに接続されるべき中間磁気シールドと、を備える。
【００１０】
この態様によると、第１ブスバーと第２ブスバーとの間に磁気シールドが設けられるため、第１ブスバーを流れる電流により生じる磁界によって第２ブスバーを流れる電流が乱れることを防ぐことができる。また、第２ブスバーを流れる電流により生じる磁界によって第１ブスバーを流れる電流が乱れることも防ぐことができる。これにより、それぞれのブスバーを流れる電流が、別のブスバーを流れる電流の影響を受けて不均一となることを抑え、並列接続される複数のパワーモジュールのそれぞれに流れ込む電源電流を均等化させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電力変換装置におけるアームとして並列接続される複数のパワーモジュールのそれぞれに流入する電源電流が均等化される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電力変換装置の回路図である。
【図２】図１のＵ相のアームとパワーモジュールの関係を示す回路図である。
【図３】電力変換装置の外観斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、電源ブスバーと、整流ダイオード、平滑コンデンサ、パワーモジュールの接続関係を示す模式図である。
【図５】図３の電力変換装置に電源ブスバーを取り付けたときの外観斜視図である。
【図６】メインブスバーおよびサブブスバーの外観斜視図である。
【図７】メインブスバーおよびサブブスバーの断面図である。
【図８】Ｎ側サブブスバーの外観斜視図である。
【図９】サブブスバーの配置を示す断面図である。
【図１０】中間磁気シールドを設けていないサブブスバーに流れる電流を模式的に示す図である。
【図１１】中間磁気シールドを設けたサブブスバーに流れる電流を模式的に示す図である。
【図１２】変形例１に係るメインブスバーおよびサブブスバーの平面図である。
【図１３】変形例１に係るメインブスバーおよびサブブスバーの断面図である。
【図１４】変形例２に係る電源ブスバーの外観斜視図である。
【図１５】変形例３に係る電源ブスバーの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を好適な実施形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の回路図である。電力変換装置１は、電源４からの直流電圧を交流信号に変換して、モータをはじめとする負荷２を駆動する。電源４は、三相交流ＩＮを整流する整流ダイオード５と、平滑コンデンサ６を含む。電源４は電池であってもよい。本実施の形態では、三相の場合を説明するが、相数は特に限定されない。
【００１５】
上アーム７Ｐ（Ｕ〜Ｗ）は、対応する相の出力端子ＯＵＴ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とＰ側電源ラインＬＰとの間に設けられ、ＩＧＢＴであるＰ側半導体スイッチ８Ｐにより構成される。Ｐ側半導体スイッチ８ＰのコレクタはＰ側電源ラインＬＰに接続され、そのエミッタが出力端子ＯＵＴと接続される。
【００１６】
下アーム７Ｎ（Ｕ〜Ｗ）は、対応する相の出力端子ＯＵＴ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とＮ側電源ラインＬＮとの間に設けられ、ＩＧＢＴであるＮ側半導体スイッチ８Ｎにより構成される。Ｎ側半導体スイッチ８Ｎのコレクタは出力端子ＯＵＴ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）と接続され、そのエミッタがＮ側電源ラインＬＮと接続される。
【００１７】
図２は、図１のＵ相のアーム７Ｕとパワーモジュール１０の関係を示す回路図である。Ｕ相のアーム７Ｕとして、パワーモジュール１０が２個並列接続されている。Ｖ相、Ｗ相のアームも同様である。
【００１８】
パワーモジュール１０は、一つまたは複数のＩＧＢＴである半導体スイッチ８Ｐ、８Ｎによって構成される。上アーム７Ｐを構成するＰ側半導体スイッチ８Ｐと、下アーム７Ｎを構成するＮ側半導体スイッチ８Ｎは、１個のパワーモジュール１０に含まれる。パワーモジュール１０は、Ｐ側電源ラインＬＰに接続されるべきＰ側直流端子１２Ｐと、Ｎ側電源ラインＬＮに接続されるべきＮ側直流端子１２Ｎと、負荷２に接続されるべき交流端子１４を備える。
【００１９】
図３は、電力変換装置１の外観斜視図である。電力変換装置１は、各アーム７（Ｕ〜Ｗ）を構成するパワーモジュール群１０（Ｕ〜Ｗ）、筐体７０、ファンモジュール７２、ヒートシンク７４（Ｕ〜Ｗ）、７５、ダイオードモジュール８５、コンデンサモジュール８６を備える。
【００２０】
Ｕ相を構成するパワーモジュール１０Ｕａ、１０Ｕｂは、ヒートシンク７４Ｕの上に第１の方向（ｘ軸方向）に並置される。Ｖ相、Ｗ相を構成するパワーモジュール１０Ｖ（ａ、ｂ）、１０Ｗ（ａ、ｂ）も、Ｕ相と同様に、それぞれヒートシンク７４（Ｖ、Ｗ）の上にｘ軸方向に並置される。各相（Ｕ〜Ｗ）を構成するパワーモジュール群１０Ｕ、１０Ｖ、１０Ｗは、それぞれ第１の方向（ｘ軸方向）に垂直な第２の方向（ｙ軸方向）に並置される。
【００２１】
ダイオードモジュール８５は、図１に示す整流ダイオード５であり、コンデンサモジュール８６は、平滑コンデンサ６である。ダイオードモジュール８５は、ヒートシンク７５の上に設けられる。コンデンサモジュール８６は、筐体７０に設けられる取り付け孔７６に挿入され、固定される。ダイオードモジュール８５、コンデンサモジュール８６、パワーモジュール１０は、後述する電源ブスバーを介して電気的かつ機械的に接続される。
【００２２】
ファンモジュール７２は、コンデンサモジュール８６の近傍に設けられ、ファンモジュール７２の吸気孔を形成する平面がｘ軸方向と垂直に配置される。ファンモジュール７２は、コンデンサモジュール８６およびヒートシンク７４（Ｕ〜Ｗ）に対して、ｘ軸方向に送風する。
【００２３】
図４（ａ）は、電源ブスバー１８と、整流ダイオード５、平滑コンデンサ６、パワーモジュール１０の接続関係を示す模式図である。電源ブスバー１８は、Ｐ側ブスバー１８Ｐと、中間磁気シールド１８Ｃと、Ｎ側ブスバー１８Ｎを備える。
【００２４】
Ｐ側ブスバー１８Ｐは、図１のＰ側電源ラインＬＰとして機能し、Ｎ側ブスバー１８Ｎは、Ｎ側電源ラインＬＮとして機能する。Ｐ側ブスバー１８ＰおよびＮ側ブスバー１８Ｎは、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等を含む導電性に優れた金属板で構成される平板状のブスバーである。後述するその他のブスバーについても同様である。
【００２５】
中間磁気シールド１８Ｃは、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等を含む導電性に優れた金属板や、鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等を含む強磁性を有する金属板で構成され、フレームグランドとなる筐体７０に接続される。中間磁気シールド１８Ｃは、Ｐ側ブスバー１８ＰとＮ側ブスバー１８Ｎの間に設けられており、Ｐ側ブスバー１８Ｐを流れる電流およびＮ側ブスバー１８Ｎを流れる電流により生じる磁束を吸収する。
【００２６】
図４（ｂ）は、Ｐ側ブスバー１８Ｐの接続関係を示す模式図である。Ｐ側ブスバー１８Ｐは、Ｐ側メインブスバー２０Ｐと、Ｐ側サブブスバー３０Ｐを備える。Ｐ側サブブスバー３０Ｐは、パワーモジュール１０（ａ、ｂ）のＰ側直流端子１２Ｐに接続される。Ｐ側メインブスバー２０Ｐは、Ｐ側サブブスバー３０Ｐと、整流ダイオード５のＰ側端子に接続されるＰ側ダイオードブスバー６６Ｐと、平滑コンデンサ６の正極端子に接続されるＰ側コンデンサブスバー６８Ｐとを接続する。
【００２７】
図４（ｃ）は、Ｎ側ブスバー１８Ｎの接続関係を示す模式図である。Ｐ側ブスバー１８Ｐと同様に、Ｎ側ブスバー１８Ｎは、Ｎ側メインブスバー２０Ｎと、Ｎ側サブブスバー３０Ｎを備える。Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、パワーモジュール１０（ａ、ｂ）のＮ側直流端子１２Ｎに接続される。Ｎ側メインブスバー２０Ｎは、Ｎ側サブブスバー３０Ｎと、整流ダイオード５のＮ側端子に接続されるＮ側ダイオードブスバー６６Ｎと、平滑コンデンサ６の負極端子に接続されるＮ側コンデンサブスバー６８Ｎを接続する。
【００２８】
図５は、図３の電力変換装置１に電源ブスバー１８を取り付けたときの外観斜視図である。図５の電力変換装置１には、コンデンサブスバー６８と、ダイオードブスバー６６も取り付けられている。電源ブスバー１８は、対応する相（Ｕ〜Ｗ）ごとに設けられたメインブスバー２０（Ｕ〜Ｗ）と、サブブスバー３０（Ｕ〜Ｗ）とを備える。
【００２９】
コンデンサモジュール８６は、上面に正極端子６Ｐおよび負極端子６Ｎを備える。正極端子６Ｐは、Ｐ側コンデンサブスバーと接続され、負極端子６Ｎは、Ｎ側コンデンサブスバー６８Ｎと接続される。ダイオードモジュール８５は、ダイオードブスバー６６に接続される。
【００３０】
パワーモジュール１０のＰ側直流端子１２ＰとＮ側直流端子１２Ｎは、ｘ方向に隣接して設けられており、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのメインブスバー２０（Ｕ〜Ｗ）は、コンデンサブスバー６８からｘ軸方向に延設される。Ｗ相に着目すると、メインブスバー２０Ｗとパワーモジュール１０Ｗのそれぞれの直流端子１２の間は、サブブスバー３０Ｗによって接続される。
【００３１】
なお、「Ａブスバーは、Ｂに接続される」というとき、「接続」とは、物理的かつ電気的に接続されること、具体的には、ＡブスバーとＢとにそれぞれ設けられた穴を同一軸上でネジ止めする等により固定されることをいう。必要に応じ、ネジを外すことで各ブスバーに分解することができ、再度ネジを用いてブスバーを組み立てることができる。
【００３２】
以下、電源ブスバー１８が備えるメインブスバー２０と、サブブスバー３０の形状および機能について詳述する。
図６は、メインブスバー２０およびサブブスバー３０の外観斜視図であり、図７は、断面図である。メインブスバー２０は、順に積層されるＰ側メインブスバー２０Ｐと、メイン磁気シールド２０Ｃと、Ｎ側メインブスバー２０Ｎと、を含む。Ｐ側メインブスバー２０Ｐには、Ｐ側サブブスバー３０ＰのＰ側接続部３５Ｐが接続される。また、Ｎ側メインブスバー２０Ｎには、Ｎ側サブブスバー３０ＮのＮ側接続部３５Ｎが接続される。
【００３３】
メイン磁気シールド２０Ｃは、磁性体層５２と、絶縁体層５４を有し、磁性体層５２は、絶縁体層５４により覆われている。そのため、Ｐ側メインブスバー２０Ｐと、メイン磁気シールド２０Ｃと、Ｎ側メインブスバー２０Ｎは、互いに絶縁された状態で積層される。磁性体層５２は、フレームグランドとなる筐体７０と電気的に接続される。
【００３４】
サブブスバー３０は、Ｐ側サブブスバー３０Ｐと、サブ磁気シールド３０Ｃと、Ｎ側サブブスバー３０Ｎと、を含む。メインブスバー２０と同様、Ｐ側サブブスバー３０Ｐと、サブ磁気シールド３０Ｃと、Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、互いに絶縁された状態で順に積層される。
【００３５】
Ｐ側サブブスバー３０Ｐは、Ｐ側第１端子部３１Ｐ、Ｐ側第２端子部３２Ｐ、Ｐ側第１サイドバー３３Ｐ、Ｐ側第２サイドバー３４Ｐ、Ｐ側接続部３５Ｐ、Ｐ側分岐部３６Ｐを有する。
【００３６】
Ｐ側サブブスバー３０Ｐは、Ｐ側メインブスバー２０Ｐに接続されるＰ側接続部３５ＰからＰ側分岐部３６Ｐに向かって＋ｚ方向に延びる。Ｐ側分岐部３６Ｐにおいて、−ｘ方向に延びるＰ側第１サイドバー３３Ｐと、＋ｘ方向に延びるＰ側第２サイドバー３４Ｐに分岐する。Ｐ側第１サイドバー３３Ｐは、−ｘ方向に延びてから＋ｚ方向に折れ曲がって延び、第１のパワーモジュール１０ａのＰ側直流端子１２Ｐに接続されるＰ側第１端子部３１Ｐに向かう。Ｐ側第２サイドバー３４Ｐは、＋ｘ方向に延びてから＋ｚ方向に折れ曲がって延び、第２のパワーモジュール１０ｂのＰ側直流端子１２Ｐに接続されるＰ側第２端子部３２Ｐに向かう。これにより、Ｐ側サブブスバー３０Ｐは、Ｐ側メインブスバー２０Ｐと、複数のパワーモジュール１０ａ、１０ｂのＰ側直流端子１２Ｐとの間を接続する。
【００３７】
Ｐ側サブブスバー３０Ｐは、Ｐ側電源ラインＬＰとして機能し、電源からパワーモジュール１０に向かう電流が流れる。Ｐ側メインブスバー２０ＰからＰ側サブブスバー３０Ｐへ流れ込む電流Ｉｐは、Ｐ側分岐部３６Ｐにて電流Ｉｐ１と電流Ｉｐ２に分流される。第１のパワーモジュール１０ａのＰ側直流端子１２Ｐに向けて電流Ｉｐ１が流れ、第２のパワーモジュール１０ｂのＰ側直流端子１２Ｐに向けて電流Ｉｐ２が流れる。
【００３８】
図８は、Ｎ側サブブスバーの外観斜視図である。Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、Ｐ側と同様、Ｎ側第１端子部３１Ｎ、Ｎ側第２端子部３２Ｎ、Ｎ側第１サイドバー３３Ｎ、Ｎ側第２サイドバー３４Ｎ、Ｎ側接続部３５Ｎ、Ｎ側分岐部３６Ｎを有する。
【００３９】
Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、Ｎ側メインブスバー２０Ｎに接続されるＮ側接続部３５ＮからＮ側分岐部３６Ｎに向かって＋ｚ方向に延びる。Ｎ側分岐部３６Ｎにおいて、−ｘ方向に延びるＮ側第１サイドバー３３Ｎと、＋ｘ方向に延びるＮ側第２サイドバー３４Ｎに分岐する。Ｎ側第１サイドバー３３Ｎは、−ｘ方向に延びてから＋ｚ方向に折れ曲がって延び、第１のパワーモジュール１０ａのＮ側直流端子１２Ｎに接続されるＮ側第１端子部３１Ｎに向かう。Ｎ側第２サイドバー３４Ｎは、＋ｘ方向に延びてから＋ｚ方向に折れ曲がって延び、第２のパワーモジュール１０ｂのＮ側直流端子１２Ｎに接続されるＮ側第２端子部３２Ｎに向かう。これにより、Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、Ｎ側メインブスバー２０Ｎと、複数のパワーモジュール１０ａ、１０ｂのＮ側直流端子１２Ｎとの間を接続する。
【００４０】
Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、Ｎ側電源ラインＬＮとして機能し、パワーモジュール１０から電源に引き込まれる電流が流れる。第１のパワーモジュール１０ａのＮ側直流端子１２Ｎからの電流ＩＮ１と、第２のパワーモジュール１０ｂのＮ側直流端子１２Ｎからの電流ＩＮ２は、Ｎ側分岐部３６Ｎで合流し、Ｎ側サブブスバー３０ＮからＮ側メインブスバー２０Ｎへ電流ＩＮが流れる。
【００４１】
図９は、サブブスバー３０の配置を示す断面図であり、図６に示すサブブスバー３０のｘｙ平面における断面を示す。Ｐ側サブブスバー３０ＰとＮ側サブブスバー３０Ｎは、ｘ方向に隣接して設けられるパワーモジュール１０のＰ側直流端子１２ＰとＮ側直流端子１２Ｎの位置に対応して、互いにｘ方向にずれて設けられる。また、Ｐ側サブブスバー３０ＰとＮ側サブブスバー３０Ｎは、ｙ方向に離間しており、その間にサブ磁気シールド３０Ｃが設けられる。
【００４２】
サブ磁気シールド３０Ｃは、メイン磁気シールド２０Ｃと同様、磁性体層５２と、絶縁体層５４を有し、磁性体層５２は、絶縁体層５４により覆われている。そのため、Ｐ側サブブスバー３０Ｐと、サブ磁気シールド３０Ｃと、Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、互いに絶縁された状態で積層される。
【００４３】
なお、サブ磁気シールド３０Ｃは、Ｐ側サブブスバー３０ＰとＮ側サブブスバー３０Ｎが近接する箇所に設けられる。Ｐ側サブブスバー３０ＰとＮ側サブブスバー３０Ｎはｘ方向にずれて配置されるため、両者が互いに近接する箇所として、Ｐ側分岐部３６ＰとＮ側第１サイドバー３３Ｎの間や、Ｎ側分岐部３６ＮとＰ側第２サイドバー３４Ｐの間に設けられる。
【００４４】
以上の構成により、電源ブスバー１８は、互いに並走するＰ側ブスバー１８ＰとＮ側ブスバー１８Ｎが近接する箇所において、両者の間に絶縁された状態で設けられる中間磁気シールド１８Ｃを備える。中間磁気シールド１８Ｃは、Ｐ側ブスバー１８ＰおよびＮ側ブスバー１８Ｎに接して設けられることから、Ｐ側ブスバー１８ＰおよびＮ側ブスバー１８Ｎを流れる電流により生じる磁束を吸収する。このため、中間磁気シールド１８Ｃは、Ｐ側ブスバー１８Ｐを流れる電流により生じる磁界がＮ側ブスバー１８Ｎを流れる電流に作用することを防ぐ。同様に、Ｎ側ブスバー１８Ｎを流れる電流により生じる磁界がＰ側ブスバー１８Ｐを流れる電流に作用することを防ぐ。
【００４５】
図１０は、中間磁気シールドを設けていないサブブスバーに流れる電流を模式的に示す図である。図１０は、図９と異なり、Ｐ側サブブスバー３０ＰとＮ側サブブスバー３０Ｎの間にサブ磁気シールド３０Ｃが設けられていないサブブスバーを示す。まず、図１０を用いて本発明が解決しようとする電流の不均一について示し、後述する図１１を用いて本発明の実施形態において奏する電流の均等化について示す。
【００４６】
Ｐ側サブブスバー３０ＰのＰ側分岐部３６Ｐは、Ｎ側第１サイドバー３３Ｎに近接しているため、Ｎ側第１サイドバー３３Ｎを＋ｘ方向に流れる電流ＩＮ１の影響を受けて−ｘ方向に電流が流れやすくなる。そのため、Ｐ側分岐部３６Ｐで分岐する電流Ｉｐ１、Ｉｐ２に差が生じ、−ｘ方向に流れる電流Ｉｐ１の方が電流Ｉｐ２よりも大きくなる。この結果、電源から並列接続されるパワーモジュールへ流れ込む電流が不均一となる。
【００４７】
同様に、Ｎ側サブブスバー３０ＮのＮ側分岐部３６Ｎは、Ｐ側第２サイドバー３４Ｐに近接しているため、Ｐ側第２サイドバー３４Ｐを＋ｘ方向に流れる電流Ｉｐ２の影響を受けて−ｘ方向に電流が流れやすくなる。そのため、Ｎ側分岐部３６Ｎに引き込まれる電流Ｉｐ１、Ｉｐ２に差が生じ、−ｘ方向に流れる電流ＩＮ２の方が電流ＩN１よりも大きくなる。この結果、並列接続されるパワーモジュールから電源へ引き込まれる電流が不均一となる。
【００４８】
図１１は、中間磁気シールドを設けたサブブスバーに流れる電流を模式的に示す図である。Ｐ側サブブスバー３０ＰのＰ側分岐部３６Ｐは、Ｎ側第１サイドバー３３Ｎに近接しているが、その間にサブ磁気シールド３０Ｃが設けられているため、Ｎ側第１サイドバー３３Ｎを流れる電流ＩＮ１の影響を受けにくい。その結果、Ｐ側分岐部３６Ｐにおいて分岐する分岐する電流Ｉｐ１、Ｉｐ２に差が生じにくくなり、電源から並列接続されるパワーモジュールへ流れ込む電流を均等化させることができる。
【００４９】
同様に、Ｎ側サブブスバー３０ＮのＮ側分岐部３６Ｎは、Ｐ側第２サイドバー３４Ｐに近接しているが、その間にサブ磁気シールド３０Ｃが設けられているため、Ｐ側第２サイドバー３４Ｐを流れる電流Ｉｐ２の影響を受けにくい。その結果、Ｎ側分岐部３６Ｎに引き込まれる電流Ｉｐ１、Ｉｐ２には差が生じにくくなり、並列接続されるパワーモジュールから電源に引き込まれる電流を均等化させることができる。
【００５０】
以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。
【００５１】
（変形例１）
図１２は、変形例１に係るメインブスバー２０およびサブブスバー３０の平面図であり、図１３は、その断面図である。上述した実施形態に係るサブブスバー３０は、ｘ方向に延びるメインブスバー２０からｚ方向に延びる構成であったが、変形例１に係るサブブスバー３０は、メインブスバー２０からｚ方向に延びる代わりにｙ方向に延びてパワーモジュール１０に接続される。したがって、変形例１においては、Ｐ側サブブスバー３０Ｐと、サブ磁気シールド３０Ｃと、Ｎ側サブブスバー３０Ｎとがいずれもｙ方向に延びて、順に互いに絶縁された状態で積層される。以下、実施形態との相違点を中心に述べる。
【００５２】
Ｐ側サブブスバー３０Ｐは、Ｐ側メインブスバー２０Ｐに接続されるＰ側接続部３５ＰからＰ側分岐部３６Ｐに向かって＋ｙ方向に延びる。Ｐ側分岐部３６Ｐにおいて、−ｘ方向に延びるＰ側第１サイドバー３３Ｐと、＋ｘ方向に延びるＰ側第２サイドバー３４Ｐに分岐する。Ｐ側第１サイドバー３３Ｐは、−ｘ方向に延びてから＋ｙ方向に折れ曲がって延び、第１のパワーモジュール１０ａのＰ側直流端子１２Ｐに接続されるＰ側第１端子部３１Ｐに向かう。Ｐ側第２サイドバー３４Ｐは、＋ｘ方向に延びてから＋ｙ方向に折れ曲がって延び、第２のパワーモジュール１０ｂのＰ側直流端子１２Ｐに接続されるＰ側第２端子部３２Ｐに向かう。これにより、Ｐ側サブブスバー３０Ｐは、Ｐ側メインブスバー２０Ｐと、複数のパワーモジュール１０ａ、１０ｂのＰ側直流端子１２Ｐとの間を接続する。
【００５３】
Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、Ｎ側メインブスバー２０Ｎに接続されるＮ側接続部３５ＮからＮ側分岐部に向かって＋ｙ方向に延びる。Ｎ側分岐部において、−ｘ方向に延びるＮ側第１サイドバーと、＋ｘ方向に延びるＮ側第２サイドバーに分岐する。Ｎ側第１サイドバーは、−ｘ方向に延びてから＋ｙ方向に折れ曲がって延び、第１のパワーモジュール１０ａのＮ側直流端子１２Ｎに接続されるＮ側第１端子部３１Ｎに向かう。Ｎ側第２サイドバーは、＋ｘ方向に延びてから＋ｙ方向に折れ曲がって延び、第２のパワーモジュール１０ｂのＮ側直流端子１２Ｎに接続されるＮ側第２端子部３２Ｎに向かう。これにより、Ｎ側サブブスバー３０Ｎは、Ｎ側メインブスバー２０Ｎと、複数のパワーモジュール１０ａ、１０ｂのＮ側直流端子１２Ｎとの間を接続する。
【００５４】
以上の構成により、メインブスバー２０と、分岐構造を有するサブブスバー３０とが同一平面（ｘｙ平面）上に配置されることとなる。このような構成としても、上述の実施形態と同様、並列接続されるパワーモジュール１０に流れる電流を均等化させる効果を得ることができる。
（変形例２）
図１４は、変形例２に係る電源ブスバー１８の外観斜視図である。上述の実施形態に係る電源ブスバー１８は、各パワーモジュールの直流端子へと分岐する構造を有するサブブスバー３０を備えることとしたが、変形例２ではサブブスバー３０が設けられず、メインブスバー２０が分岐構造を有する。以下、実施形態との相違点を中心に述べる。
【００５５】
変形例２に係る電源ブスバー１８は、Ｐ側メインブスバー２０Ｐと、Ｎ側メインブスバー２０Ｎと、メイン磁気シールド２０Ｃを備える。実施形態と同様、Ｐ側メインブスバー２０Ｐと、メイン磁気シールド２０Ｃと、Ｎ側メインブスバー２０Ｎと、は互いに絶縁された状態で順に積層される。
【００５６】
Ｐ側メインブスバー２０Ｐは、ｘ方向に延びるとともに、ｙ方向に突出するＰ側第１端子部３１Ｐと、Ｐ側第２端子部３２Ｐを備える。これにより、Ｐ側メインブスバー２０Ｐは、第１のパワーモジュール１０ａのＰ側直流端子１２Ｐと、第２のパワーモジュール１０ｂのＰ側直流端子１２Ｐとに分岐する構造を有し、それぞれのＰ側直流端子１２Ｐと接続される。
【００５７】
Ｎ側メインブスバー２０Ｎは、同様にｘ方向に延びるとともに、ｙ方向に突出するＮ側第１端子部３１Ｎと、Ｎ側第２端子部３２Ｎを備える。これにより、Ｎ側メインブスバー２０Ｎは、第１のパワーモジュール１０ａのＮ側直流端子１２Ｎと、第２のパワーモジュール１０ｂのＮ側直流端子１２Ｎとに分岐する構造を有し、それぞれのＮ側直流端子１２Ｎと接続される。
【００５８】
ここで、Ｐ側メインブスバー２０Ｐに着目すると、Ｐ側第１端子部３１Ｐに流れ込む電流Ｉｐ１と、Ｐ側第２端子部３２Ｐに流れ込む電流Ｉｐ２は、Ｐ側メインブスバー２０Ｐに接続される整流ダイオード５や平滑コンデンサ６などの電源配置により不均一が生じることがある。例えば、電源から供給される電流Ｉｐが、Ｐ側メインブスバー２０Ｐを＋ｘ方向に流れるとすると、電流源に近いＰ側第１端子部３１Ｐに流れる電流Ｉｐ１の方が、電流源から遠いＰ側第２端子部３２Ｐに流れる電流Ｉｐ２よりも大きくなる。
【００５９】
仮に、中間磁気シールド１８Ｃが設けられない構造とすると、Ｐ側メインブスバー２０Ｐと積層して配置されるＮ側メインブスバー２０Ｎは、Ｐ側メインブスバー２０Ｐを流れる電流の影響を大きく受ける。そのため、相対的に大きな電流が流れるＰ側第１端子部３１Ｐに近接したＮ側第１端子部３１Ｎでは、Ｎ側第２端子部３２Ｎと比べて相対的に大きな電流が流れることとなる。その結果、それぞれのＮ側直流端子１２Ｎから引き込まれる電流に差が生じることなり、電流の不均一が生じてしまう。
【００６０】
しかし、変形例２に係る電源ブスバー１８は、Ｐ側メインブスバー２０ＰとＮ側メインブスバー２０Ｎの間にメイン磁気シールド２０Ｃを備えるため、仮に、Ｐ側メインブスバー２０Ｐを流れる電流が不均一となったとしても、その影響がＮ側メインブスバー２０Ｎに伝播することを防ぐ。同様に、Ｎ側メインブスバー２０Ｎを流れる電流が不均一となった場合においても、その影響がＰ側メインブスバー２０Ｐに伝播することを防ぐ。これにより、並列接続されるパワーモジュールを流れる電流を均等化することができる。
【００６１】
（変形例３）
図１５は、変形例３に係る電源ブスバー１８の断面図である。変形例３に係る電源ブスバー１８は、Ｐ側ブスバー１８Ｐ、中間磁気シールド１８Ｃ、Ｎ側ブスバー１８Ｎに加えて、上側磁気シールド１８Ａと、下側磁気シールド１８Ｂをさらに備える点で実施形態と異なる。以下、実施形態との相違点を中心に述べる。
【００６２】
上側磁気シールド１８Ａおよび下側磁気シールド１８Ｂは、中間磁気シールド１８Ｃと同様、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等を含む導電性に優れた金属板や、鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等を含む強磁性を有する金属板で構成され、フレームグランドとなる筐体７０に接続される。
【００６３】
上側磁気シールド１８Ａは、Ｐ側ブスバー１８Ｐの上にＰ側ブスバー１８Ｐと並走して設けられ、上側磁気シールド１８Ａと中間磁気シールド１８ＣとでＰ側ブスバー１８Ｐを挟み込むように配置される。いいかえれば、Ｐ側ブスバー１８Ｐが中間磁気シールド１８Ｃと対向する第１主面４１を有する場合に、上側磁気シールド１８Ａは、第１主面４１に背向するＰ側ブスバー１８Ｐの第２主面４２に対向して設けられる。
【００６４】
下側磁気シールド１８Ｂは、Ｎ側ブスバー１８Ｎの下にＮ側ブスバー１８Ｎと並走して設けられ、下側磁気シールド１８Ｂと中間磁気シールド１８ＣとでＮ側ブスバー１８Ｎを挟み込むように配置される。いいかえれば、Ｎ側ブスバー１８Ｎが中間磁気シールド１８Ｃと対向する第３主面４３を有する場合に、下側磁気シールド１８Ｂは、第３主面４３に背向するＮ側ブスバー１８Ｎの第４主面４４に対向して設けられる。
【００６５】
上側磁気シールド１８Ａ、Ｐ側ブスバー１８Ｐ、中間磁気シールド１８Ｃ、Ｎ側ブスバー１８Ｎ、下側磁気シールド１８Ｂの順に積層されるブスバーおよび磁気シールドの間には、磁性体層５２が設けられる。これにより、それぞれのブスバーおよび磁気シールドは互いに絶縁した状態で積層される。
【００６６】
以上の構成により、変形例３に係る電源ブスバー１８は、Ｐ側ブスバー１８ＰとＮ側ブスバー１８Ｎの間に生じる磁束を吸収するだけなく、Ｐ側ブスバー１８Ｐの第２主面４２側に生じる磁束や、Ｎ側ブスバー１８Ｎの第４主面４４側に生じる磁束も吸収する。これにより、Ｐ側ブスバー１８Ｐの第２主面４２側に生じる磁界が回りこんでＮ側ブスバー１８Ｎに影響を与えることを防ぐとともに、Ｎ側ブスバー１８Ｎの第４主面４４側に生じる磁界がＰ側ブスバー１８Ｐに影響を与えることを防ぐ。これにより、Ｐ側ブスバー１８ＰおよびＮ側ブスバー１８Ｎに流れる電流が不均一となることを防ぎ、並列接続される複数のパワーモジュールに流れる電流を均等化させることができる。
【００６７】
上述の実施形態および変形例１においては、分岐構造を有するサブブスバー３０とメインブスバー２０とが取り外し可能な別のブスバーとして構成される場合を示したが、電源ブスバー１８として、メインブスバー２０とサブブスバー３０とが一体的に成形されたブスバーを用いてもよい。このブスバーは、実施形態または変形例１に示したように複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に向けて分岐する構造を有する。
【００６８】
実施形態では、メインブスバー２０およびサブブスバー３０に中間磁気シールドを設けることとしたが、ダイオードブスバー６６やコンデンサブスバー６８に中間磁気シールドを設けてもよい。これにより、各相（Ｕ〜Ｗ）のアームのそれぞれに供給する電源電流を均等化させることができる。また、上側磁気シールド１８Ａおよび下側磁気シールド１８Ｂを、ダイオードブスバー６６やコンデンサブスバー６８に設けることとしてもよい。
【００６９】
実施形態では、各相に対応するアーム７（Ｕ〜Ｗ）として、２個のパワーモジュール１０が並列接続されていることとしたが、各相のアームとして用いるパワーモジュール１０の個数は２個に限られず、３個以上を並列接続する場合に適用してもよい。
【００７０】
実施形態では上アーム７Ｐを構成するＰ側半導体スイッチ８Ｐと、下アーム７Ｎを構成するＮ側半導体スイッチ８Ｎとが１個のパワーモジュール１０に含まれる場合について説明したが、Ｐ側半導体スイッチ８ＰとＮ側半導体スイッチ８Ｎとが別個のパワーモジュール１０に含まれる場合に対しても適用が可能である。
【００７１】
実施形態では、パワーモジュール１０に含まれる半導体スイッチ８としてＩＧＢＴを用いたものを紹介したが、その他、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、サイリスタなどその他の半導体スイッチおよびそれらを組み合わせたものに対しても適用することが可能である。
【００７２】
実施形態では電源ブスバーを電力変換装置に用いる場合について説明したが、本発明に係る電源ブスバーの用途は、これに限られない。電気機器が備える電子部品等に対し、電源からの電流を均等に分配するための電源ブスバーとして用いることもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１…電力変換装置、４…電源、７，７Ｕ，７Ｖ，７Ｗ…アーム、７Ｎ…下アーム、７Ｐ…上アーム、１０…パワーモジュール、１２…直流端子、１２Ｎ…Ｎ側直流端子、１２Ｐ…Ｐ側直流端子、１８…電源ブスバー、１８Ｐ…Ｐ側ブスバー、１８Ｎ…Ｎ側ブスバー、１８Ｃ…中間磁気シールド、１８Ａ…上側磁気シールド、１８Ｂ…下側磁気シールド、２０Ｐ…Ｐ側メインブスバー、２０Ｎ…Ｎ側メインブスバー、２０Ｃ…メイン磁気シールド、３０…サブブスバー、３０Ｐ…Ｐ側サブブスバー、３０Ｎ…Ｎ側サブブスバー、３０Ｃ…サブ磁気シールド、４１…第１主面、４２…第２主面、４３…第３主面、４４…第４主面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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