(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】電力変換装置の電源ブスバー１８であって、第１の方向に並置され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、電源ブスバー１８は、連結部２２を有し、複数のパワーモジュールと対向して第１の方向に延設されるメインブスバー２０と、連結部２２と複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子とを接続するサブブスバー３０を備える。サブブスバー３０は、連結部２２を介して、メインブスバー２０からの電力を伝達する第１区間４５と、メインブスバー２０と並走し、第１区間４５からの電力を伝達する第２区間４０と、複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に対し、第２区間４０からの電力を分けて伝達する第３区間５０ａ、ｂを含む。【選択図】図９
2014042377.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、第１の方向に並置され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、
連結部を有し、前記複数のパワーモジュールと対向して前記第１の方向に延設されるメインブスバーと、
前記連結部と、前記複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子とを接続するサブブスバーと、
を備え、
前記サブブスバーは、
前記連結部を介して、前記メインブスバーからの電力を伝達する第１区間と、
前記メインブスバーと並走し、前記第１区間からの電力を伝達する第２区間と、
前記複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に対し、前記第２区間からの電力を分けて伝達する第３区間と、
を有することを特徴とする電源ブスバー。
【請求項２】
前記サブブスバーは、前記連結部を通る、前記第１の方向に垂直な面と実質的に面対称な形状であり、
前記第２区間は、前記第１の方向と垂直な方向に延設され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】
前記サブブスバーは、前記メインブスバーと前記第３区間との距離が、前記メインブスバーと前記第２区間との距離と比較して大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の電源ブスバー。
【請求項４】
前記サブブスバーは、それぞれが前記第１区間および前記第２区間を有する一組のサイドブスバーを含み、
一方のサイドブスバーは、当該サイドブスバーの第２区間から対応するパワーモジュールの直流端子に対して電力を伝達する第３区間を有し、
他方のサイドブスバーは、当該サイドブスバーの第２区間から前記対応するパワーモジュールとは異なるパワーモジュールの直流端子に対して電力を伝達する第３区間を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電源ブスバー。
【請求項５】
上アームと下アームと、
前記上アームに接続される上側電源ブスバーと、
前記下アームに接続される下側電源ブスバーと、
を備え、
前記上アームと前記下アームの少なくとも一方は、第１の方向に並置され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み、
前記上側電源ブスバーと前記下側電源ブスバーの少なくとも一方が請求項１から４のいずれかに記載の前記電源ブスバーであ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、第１の方向に並置され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、連結部を有し、複数のパワーモジュールと対向して第１の方向に延設されるメインブスバーと、連結部と、複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子とを接続するサブブスバーと、を備える。サブブスバーは、連結部を介して、メインブスバーからの電力を伝達する第１区間と、メインブスバーと並走し、第１区間からの電力を伝達する第２区間と、複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に対し、第２区間からの電力を分けて伝達する第３区間と、を有する。
【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、上アームに接続される上側電源ブスバーと、下アームに接続される下側電源ブスバーと、を備える。上アームと下アームの少なくとも一方は、第１の方向に並置され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。上側電源ブスバーと下側電源ブスバーの少なくとも一方は、連結部を有し、複数のパワーモジュールと対向して第１の方向に延設されるメインブスバーと、連結部と、複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子とを接続するサブブスバーとを備える。サブブスバーは、連結部を介して、メインブスバーからの電力を伝達する第１区間と、メインブスバーと並走し、第１区間からの電力を伝達する第２区間と、複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に対し、第２区間からの電力を分けて伝達する第３区間と、を有する。
【００１０】
この態様によると、メインブスバーに並走する第２区間を流れる電流により、メインブスバーに誘導電流が発生する。誘導電流により、メインブスバーを流れる電流は、第２区間が並走する方向に流れやすくなり、連結部の周囲では、連結部に集まるように電流が流れやすくなる。このため、サブブスバーを通じて、複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に流れ込む電流が均等化される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電力変換装置における各相のアームとして複数並列接続した各パワーモジュールの直流端子へ流入する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】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】図６（ａ）は、図５に示す電源ブスバーを下から上の方向（−ｚ方向）に向かって見た下面図、図６（ｂ）は、側面図である。
【図７】電源ブスバーによる電磁誘導の効果を模式的に示す図である。
【図８】第２区間を有しない電源ブスバーを流れる電流を示す模式図である。
【図９】第１の実施形態に係る電源ブスバーを流れる電流を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第１の実施形態の変形例に係る電源ブスバーの下面図、図１０（ｂ）は、同側面図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０（ａ）、（ｂ）の電源ブスバーを流れる電流を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）は、第２の実施形態に係る電源ブスバーの下面図であり、図１２（ｂ）は、同側面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る電源ブスバーにおける電流の流れを示す模式図である。
【図１４】図１４（ａ）は、第２の実施形態の変形例に係る電源ブスバーの下面図であり、図１４（ｂ）は、同側面図である。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る電源ブスバーにおける電流の流れを示す模式図である。
【図１６】パワーモジュールを３個並列接続する場合の電源ブスバーを示す模式図である。
【図１７】図１６に示すサブブスバーを流れる電流を示す模式図である。
【図１８】パワーモジュールを４個並列接続する場合のサブブスバーを示す模式図である。
【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】
（第１の実施形態）
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、１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、整流ダイオード５、平滑コンデンサ６、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、複数のファン７２、ヒートシンク７４（Ｕ〜Ｗ）、７５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】
複数の整流ダイオード５と、複数の平滑コンデンサ６は、図１の電源４を構成する。複数の整流ダイオード５は、ヒートシンク７５の上に、ｙ軸方向に並置される。複数の平滑コンデンサ６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。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】
吸気ファン７２ａは、平滑コンデンサ６の近傍に設けられ、吸気ファン７２ａ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。吸気ファン７２ａは、平滑コンデンサ６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。複数の排気ファン７２ｂは、吸気ファン７２ａからｘ軸方向に離隔して、排気ファン７２ｂの排気孔を形成する平面がｘ軸方向と垂直となるように配置される。吸気ファン７２ａが筐体７０の外部から吸い込んだ空気は、平滑コンデンサ６、ヒートシンク７４（Ｕ〜Ｗ）、ヒートシンク７５を経て、排気ファン７２ｂから排気される。
【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側電源ブスバー１８ＰおよびＮ側電源ブスバー１８Ｎを備え、図１のＰ側電源ラインＬＰ、Ｎ側電源ラインＬＮとして機能する。電源ブスバー１８は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等導電性に優れた金属板で構成される。後述するその他のブスバーについても同様である。
【００２４】
図４（ｂ）は、Ｐ側電源ブスバー１８Ｐの接続関係を示す模式図である。Ｐ側電源ブスバー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。
【００２５】
図４（ｃ）は、Ｎ側電源ブスバー１８Ｎの接続関係を示す模式図である。Ｐ側電源ブスバー１８Ｐと同様に、Ｎ側電源ブスバー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。
【００２６】
図５は、図３の電力変換装置１に電源ブスバー１８（Ｐ、Ｎ）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（Ｐ、Ｎ）と、ダイオードブスバー６６（Ｐ、Ｎ）も取り付けられている。電源ブスバー１８（Ｐ、Ｎ）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。
【００２７】
平滑コンデンサ６は、それぞれ、その上面に正極端子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６８Ｐ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。図４に図示されない整流ダイオード５は、ダイオードブスバー６６（Ｐ、Ｎ）に接続される。
【００２８】
コンデンサブスバー６８からは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのメインブスバー２０（Ｕ〜Ｗ）が、ｘ軸方向に延設される。Ｕ相のメインブスバー２０Ｕは、互いに絶縁された状態で積層されるＰ側メインブスバー２０ＰとＮ側メインブスバー２０Ｎを含む。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。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。
【００２９】
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。Ｎ側電源ブスバー１８Ｎについて説明するが、Ｐ側電源ブスバー１８Ｐに対して適用してもよいし、Ｐ側電源ブスバー１８ＰとＮ側電源ブスバー１８Ｎの両方に適用してもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
図６（ａ）は、図５に示す電源ブスバー１８を下から上の方向（−ｚ方向）に向かって見た下面図、図６（ｂ）は、側面図である。ｘ軸方向に延設されるメインブスバー２０は、サブブスバー３０と連結される連結部２２を有する。
【００３２】
サブブスバー３０は、第１区間４５、第２区間４０、第３区間５０（ａ、ｂ）を有する。
第１区間４５は、メインブスバー２０の連結部２２と連結される部位を有し、この連結部位から、メインブスバー２０に対して垂直な第３の方向（＋ｚ方向）に延びる。第１区間４５は、ｘ軸方向に所定の幅を有し、例えば、その幅はメインブスバー２０やサブブスバー３０の厚みの数倍程度である。
【００３３】
第２区間４０は、＋ｚ方向に延びた第１区間４５の端部より、メインブスバー２０と並走して延びる。第２区間４０は、ｙ軸方向にメインブスバー２０と平行に延設される。なお、メインブスバー２０と第２区間４０との間に絶縁材料が設けられてよい。
【００３４】
第３区間５０（ａ、ｂ）は、第２区間４０の端部である分岐部４８から分岐して延設され、パワーモジュール１０の直流端子１２（ａ、ｂ）に接続される。一方の第３区間５０ａは、同相のアームを構成する一方のパワーモジュール１０ａに接続され、他方の第３区間５０ｂは、他方のパワーモジュール１０ｂに接続される。
【００３５】
パワーモジュール１０ａの直流端子１２ａに接続される第３区間５０ａは、まず、分岐部４８から＋ｘ方向に延び、直流端子１２ａと同じｘ座標の位置で直流端子１２ａに向けて＋ｙ方向に折れて延びる。第３区間５０ａは、端子部５５ａを有し、端子部５５ａにおいて直流端子１２ａと接続される。
一方、パワーモジュール１０ｂの直流端子１２ｂに接続される第３区間５０ｂは、分岐部４８から−ｘ方向に延び、直流端子１２ｂと同じｘ座標の位置で直流端子１２ｂに向けて＋ｙ方向に折れて延びる。第３区間５０ｂは、端子部５５ｂを有し、端子部５５ｂにおいて直流端子１２ｂと接続される。
【００３６】
以上の構成により、サブブスバー３０は、連結部を通る、ｘ軸方向に垂直な面に対して実質的に面対称な形状を有する。「実質的に面対称」とは、ブスバーの形状が厳密に面対称である場合のみではなく、インピーダンスが均等となる程度に対称な形状である場合も含む。
【００３７】
図７は、電源ブスバー１８による電磁誘導の効果を模式的に示す図である。平板ブスバーであるメインブスバー２０とサブブスバー３０は、間隔ｄの距離で対向する。メインブスバー２０の＋ｘ方向と−ｘ方向のそれぞれの端部には、図４（ｃ）に示したように、電源となる整流ダイオード５と平滑コンデンサ６が接続されている。
【００３８】
メインブスバー２０には、ｘ軸方向（＋ｘ方向または−ｘ方向）に電流が流れる。直流成分にかかる電流は、整流ダイオード５から供給されやすく、高周波の交流成分にかかる電流は、平滑コンデンサ６から供給されやすい。実施の形態に係る電力変換装置は、負荷の稼働状況に応じて周波数を変化させて負荷に電力を供給する。そのため、負荷の稼働状況によって、整流ダイオード５から供給される電流と平滑コンデンサ６から供給される電流値の比率は随時変化する。
【００３９】
ｘ軸方向に電流が流れるメインブスバー２０に対し、対向するサブブスバー３０には、＋ｙ方向の電流Ｉ１が流れているとする。電磁誘導の法則により、サブブスバー３０の周囲には電流Ｉ１に起因する磁界が生じ、その磁界により、メインブスバー２０には誘導電流Ｉ２が生じる。その結果、サブブスバー３０の近傍では、メインブスバー２０にｙ軸方向の成分を有する電流Ｉ２１、Ｉ２２が流れる。本発明者は、この誘導電流を利用することにより、複数のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に流入する電流を均等化できることを見出した。
【００４０】
図８は、第２区間４０を有しない電源ブスバー１８を流れる電流を示す模式図である。まず、図８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説明し、図９以降を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００４１】
サブブスバー３０は、連結部２２と接続される第１区間４５と、端子部５５（ａ、ｂ）でパワーモジュール（不図示）の直流端子に接続される第３区間５０（ａ、ｂ）を有する。しかし、メインブスバー２０と並走する第２区間を有しない。メインブスバー２０には、図７と同様に電源（不図示）が接続されており、サブブスバー３０に向けて電流Ｉ２１、Ｉ２２が流れている。メインブスバー２０を流れる電流は、連結部２２を介して、第１区間４５を流れる電流Ｉ０となり、分岐部４８で分かれて、第３区間５０ａを流れる電流Ｉ１１と第３区間５０ｂを流れるＩ１２となる。
【００４２】
分岐部４８で分かれた電流Ｉ１１、Ｉ１２は、周囲を流れる電流により発生する磁界の影響を受け、その電流値の比率が変化する。第３区間５０ａを流れる電流Ｉ１１は、その下のメインブスバー２０を−ｘ方向に流れる電流Ｉ２１の影響を受けて、＋ｘ方向に電流が流れやすくなる。同様に電流Ｉ１２は電流Ｉ２２の影響を受け、−ｘ方向に電流が流れやすくなる。
【００４３】
メインブスバー２０に接続する電源の特性などにより、連結部２２に流れ込む電流Ｉ２１、Ｉ２２の値が異なってしまう場合がある。そうすると、第３区間に発生する誘導電流は、＋ｘ方向と−ｘ方向で異なる。電流Ｉ０は分岐部４８において均等に分配されず、パワーモジュールの直流端子に流れ込むＩ１１とＩ１２の大きさに差が生じてしまう。
【００４４】
図９は、第１の実施形態に係る電源ブスバー１８を流れる電流を示す模式図である。図８の場合と異なり、サブブスバー３０は、メインブスバー２０に並走する第２区間４０を有し、第１区間Ｓ１、第２区間Ｓ２、第３区間Ｓ３を有する。メインブスバー２０を流れる電流Ｉ２１、Ｉ２２は、連結部２２を介して、第１区間４５を流れる電流Ｉ０となり、電流Ｉ０はメインブスバー２０と並走する第２区間４０を流れる。電流Ｉ０は分岐部４８で分かれて、第３区間５０ａを流れる電流Ｉ１１と第３区間５０ｂを流れるＩ１２となる。
【００４５】
第２区間４０は、メインブスバー２０と近接して並走し、メインブスバー２０の第２区間４０の下に位置する領域には、電流Ｉ０による誘導電流が大きく生じる。電流Ｉ０は＋ｙ方向に流れるため、誘導電流は−ｙ方向に生じる。この誘導電流により、電源（不図示）からｘ軸方向に流れてくる電流は、連結部２２に向かってｙ軸方向に曲げられることとなる。連結部２２に流れ込む電流Ｉ２１、Ｉ２２の電流の絶対値が図８の場合と同じであれば、電流Ｉ２１、Ｉ２２のｙ成分が増加することで、そのｘ成分は図８の場合と比較して小さくなる。その結果、第３区間５０ａ、ｂに生じるｘ軸方向の誘導電流は相対的に小さくなり、電流Ｉ２１とＩ２２の絶対値に差がある場合でも、分岐部４８における電流の流れやすさは、ｘ軸方向に関して差が生じにくくなる。これにより、電流Ｉ１１とＩ１２の差が小さくなり、パワーモジュールの直流端子に流れ込む電流が均等化される。
【００４６】
また、サブブスバー３０が第２区間４０を有することにより、メインブスバー２０と第３区間５０との距離をとるができる。図８のように、メインブスバー２０と第３区間５０とが近接している場合と比較して、電流Ｉ２１、Ｉ２２により第３区間５０（ａ、ｂ）に発生する誘導電流の値は小さくなり、電流Ｉ２１とＩ２２の絶対値が異なる場合であっても、電流Ｉ１１とＩ１２との差をさらに低減することができる。
【００４７】
図１０（ａ）は、第１の実施形態の変形例に係る電源ブスバー１８の下面図、図１０（ｂ）は、同側面図である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４８】
図１０（ｂ）に示すように、メインブスバー２０は、Ｌ字形状の断面を有しており、ｘｙ平面に設けられる第１メインブスバー２６と、ｘｚ平面に設けられる第２メインブスバー２７とを備える。連結部２２は、第１メインブスバー２６に設けられる。
【００４９】
サブブスバー３０の第２区間４０は、第２メインブスバー２７と平行に延設される。第３区間５０は、第２区間４０の端部である分岐部４８から分岐して延設され、パワーモジュール１０の直流端子１２に接続される。
【００５０】
図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０（ａ）、（ｂ）の電源ブスバー１８を流れる電流を示す模式図である。図１１（ａ）は、第２メインブスバー２７の一部を切り取っている。第１の実施形態と同様、第２区間４０に流れる電流Ｉ０により、第２区間４０と近接する第２メインブスバー２７には、誘導電流Ｉ２０が生じる。誘導電流Ｉ２０により、連結部２２に流れ込む電流Ｉ２１、Ｉ２２は、−ｚ方向に曲げられることとなる。その結果、電流Ｉ２１、Ｉ２２のｘ成分は小さくなり、分岐部４８における電流の流れやすさは、ｘ軸方向に関して差が生じにくくなる。これにより、第３区間を介してパワーモジュールの直流端子に流れこむ電流Ｉ１１、Ｉ１２を均等化することができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
図１２（ａ）は、第２の実施形態に係る電源ブスバーの下面図であり、図１２（ｂ）は、同側面図である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５２】
この電源ブスバー１８は、サブブスバー３０として、一組のサイドブスバー３１、３２を有する。メインブスバー２０は、連結部２３、２４を有する。連結部２３は一方のサイドブスバー３１と連結され、連結部２４は他方のサイドブスバー３２と連結される。
【００５３】
サイドブスバー３１は、第１区間４６と、第２区間４１と、第３区間５１とを有する。サイドブスバー３１は、第１の実施形態と異なり、一方のパワーモジュール１０ａの直流端子１２ａと接続される。第３区間５１は、第２区間４１の端部から＋ｘ方向に延び、直流端子１２ａと同じｘ座標の位置で直流端子１２ａに向けて＋ｙ方向に折れて延びる。第３区間５１は、端子部５６において直流端子１２ａと接続される。
【００５４】
他方のサイドブスバー３２は、同様に、第１区間４７と、第２区間４２と、第３区間５２とを有し、他方のパワーモジュール１０ｂの直流端子１２ｂと接続される。第３区間５２は、第２区間４２の端部から−ｘ方向に延び、直流端子１２ｂと同じｘ座標の位置で直流端子１２ｂに向けて＋ｙ方向に折れて延びる。第３区間５２は、端子部５７において直流端子１２ｂと接続される。
【００５５】
以上の構成により、サブブスバー３０が含むサイドブスバー３１と３２とは、連結部２３、２４の中心を通る、第１の方向（ｘ軸方向）に垂直な面に対して実質的に面対称な形状を有する。
【００５６】
図１３は、第２の実施形態に係る電源ブスバー１８における電流の流れを示す模式図である。第１の実施形態と同様、第２区間４１、４２には、電流Ｉ０１、Ｉ０２が＋ｙ方向に流れる。電流Ｉ０１、Ｉ０２により、メインブスバー２０には−ｙ方向の誘導電流が発生する。誘導電流により、連結部２３、２４に流れ込む電流Ｉ２１、Ｉ２２は、−ｙ方向に曲げられる。その結果、電流Ｉ２１、Ｉ２２のｘ成分は小さくなり、サイドブスバー３１、３２の間で電流の流れやすさに差が生じにくくなる。これにより、サイドブスバー３１、３２を介してそれぞれのパワーモジュールの直流端子に流れこむ電流Ｉ１１と電流Ｉ１２を均等化することができる。
【００５７】
図１４（ａ）は、第２の実施形態の変形例に係る電源ブスバーの下面図であり、図１４（ｂ）は、同側面図である。以下、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５８】
第１の実施形態の変形例と同様、メインブスバー２０は、Ｌ字形状の断面を有しており、ｘｙ平面に設けられる第１メインブスバー２６と、ｘｚ平面に設けられる第２メインブスバー２７とを備える。連結部２３、２４は、第１メインブスバー２６に設けられている。
【００５９】
サイドブスバー３１、３２の第２区間４１、４２は、第２メインブスバー２７と平行に延設される。一方の第３区間５１は、第２区間４１の端部から＋ｘ方向に延び、直流端子１２ａと同じｘ座標の位置で直流端子１２ａに向けて＋ｙ方向に折れて延びる。他方の第３区間５２は、第２区間４２の端部から−ｘ方向に延び、直流端子１２ｂと同じｘ座標の位置で直流端子１２ｂに向けて＋ｙ方向に折れて延びる。
【００６０】
図１５（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る電源ブスバーにおける電流の流れを示す模式図である。第２区間４１、４２に流れる電流Ｉ０１、Ｉ０２により、第２区間４１、４２と近接する第２メインブスバー２７には、誘導電流Ｉ２０が生じる。誘導電流Ｉ２０により、連結部２３、２４に流れ込む電流Ｉ２１、Ｉ２２は、−ｚ方向に曲げられることとなる。その結果、電流Ｉ２１、Ｉ２２のｘ成分は小さくなり、サイドブスバー３１、３２の間で電流の流れやすさに差が生じにくくなる。これにより、サイドブスバー３１、３２を介してそれぞれのパワーモジュールの直流端子に流れこむ電流Ｉ１１、Ｉ１２の大きさを均等化することができる。
【００６１】
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。
【００６２】
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個に限られない。
図１６は、パワーモジュールを３個並列接続する場合の電源ブスバー１８を示す模式図である。サブブスバー３０は、分岐部４８からｘ方向に延びる両端の第３区間５０ａ、ｂに加え、中央の第３区間５０ｃをさらに備える。
【００６３】
中央の第３区間５０ｃは、接続部６０ａ、ｂを有し、接続部６０ａ、ｂは、分岐部４８からｘ方向の距離が互いに等しい位置でそれぞれ両端の第３区間５０ａ、ｂに接続される。一方の接続部６０ａから＋ｙ方向に延び−ｘ方向に折れて延びる部位６２ａと、他方の接続部６０ｂから＋ｙ方向に延び＋ｘ方向に折れて延びる部位６２ｂは、分岐部４８とｘ座標が同じ位置に設けられる合流部６１にて合流する。合流部６１から＋ｙ方向に延びた先に端子部５５ｃが設けられ、端子部５５ｃにパワーモジュールの直流端子が接続される。以上の構成により、図１６に示すサブブスバー３０は、分岐部４８を通るｘ軸方向に垂直な面に対して実質的に面対称な形状を有する。
【００６４】
図１７は、図１６に示すサブブスバー３０を流れる電流を示す模式図である。第２区間Ｓ２を流れてきた電流Ｉ０は、両端の第３区間５０ａ、ｂに分配された電流Ｉ０１、Ｉ０２となり、ｘ方向に流れてそれぞれ接続部６０ａ、ｂに達する。電流Ｉ０１、Ｉ０２の一部は、接続部６０ａ、ｂで＋ｙ方向に分岐して流れる電流Ｉ３１、Ｉ３２となり、合流部６１にて合流した電流Ｉ１３となって中央の端子部５５ｃに流れ込む。電流Ｉ０１、Ｉ０２の残りは、電流Ｉ１１、Ｉ１２となって、それぞれ両端の端子部５５ａ、ｂに流れ込む。
【００６５】
このとき、分岐部４８で分配される電流Ｉ０１、Ｉ０２は、第１の実施形態と同様、サブブスバー３０が第２区間Ｓ２を有することにより均等化され、ｘ方向に流れて接続部６０ａ、ｂに達する。接続部６０ａ、ｂに達した電流Ｉ０１、Ｉ０２は、接続部６０ａ、ｂをそのままｘ方向に流れようとするため、＋ｙ方向に分岐する電流Ｉ３１、Ｉ３２のそれぞれは、ｘ方向に流れて両端の端子部５５ａ、ｂに達する電流Ｉ１１、Ｉ１２のそれぞれと比較して小さくなる。しかし、中央の端子部５５ｃに流れる電流Ｉ１３は、＋ｙ方向に分岐した電流Ｉ３１、Ｉ３２の合計値であるため、両端の端子部５５ａ、ｂに流れる電流Ｉ１１、Ｉ１２とを近い値とすることができる。したがって、図１６、１７に示すサブブスバー３０を用いることにより、並列接続する３個のパワーモジュールのそれぞれの直流端子に流れ込む電流を均等化することができる。
【００６６】
なお、図１６に示す中央の第３区間５０ｃは、第２の実施形態に係る両端の第３区間５０ａ、ｂに接続することにより、並列接続する３個のパワーモジュールに電力を供給する電源ブスバーとして用いてもよい。同様に、第１、第２の実施形態の変形例に係る第３区間５１、５２に中央の第３区間５０ｃを接続して用いてもよい。
【００６７】
図１８は、パワーモジュールを４個並列接続する場合のサブブスバー３０を示す模式図である。第２区間Ｓ２からの延びる第３区間Ｓ３ａに、２つの第３区間Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃをそれぞれさらに設ける。このとき、第１の実施形態と同様に、ｘ軸方向に対する電流の流れやすさに差が生じにくくなるため、並列接続した４個のパワーモジュールに流れ込む電流を均等化できる。また、図１８の２つの第３区間Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃの先に第３区間を繰り返し設けることで、２のべき乗個のパワーモジュールを並列接続させた電力変換装置に用いることもできる。
【００６８】
さらに、図１６に示すサブブスバー３０と、図１８の第３区間Ｓ３ｂを組み合わせることにより、その他の個数のパワーモジュールを並列接続させた電力変換装置に用いることもできる。例えば、図１６の端子部５５ａ〜ｃに、図１８の第３区間Ｓ３ｂをそれぞれ設けることで、６個のパワーモジュールを並列接続させたり、図１６の端子部５５ａ〜ｃに、図１６の第３区間をそれぞれ設けることで、９個のパワーモジュールを並列接続させたりすることができる。なお、電源ブスバーとして用いる第３区間の組合せや繰り返しの回数はこれらに限られず、並列接続させるパワーモジュールの個数に応じて適宜変更できることは、当業者に理解されるところである。
【００６９】
また、実施形態では図２に示すように上アーム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。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
１…電力変換装置、４…電源、５…整流ダイオード、６…平滑コンデンサ、７…アーム、１０…パワーモジュール、１２…直流端子、１８…電源ブスバー、２０…メインブスバー、３０…サブブスバー、４０…第２区間、４５…第１区間、５０…第３区間。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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