(57)【要約】【課題】導通部材の取付が簡単であり、各モジュール部品の各電源端子間の導通を簡単に行うことができる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置１は、半導体素子２１Ａ又は平滑コンデンサ２１Ｂが内蔵された複数のモジュール部品２Ａ，２Ｂが並んで配置されたものである。複数のモジュール部品２Ａ，２Ｂにおいては、各モジュール部品２Ａ，２Ｂのプラス側電源端子２３Ａ同士が互いに対向しているとともに、各モジュール部品２Ａ，２Ｂのマイナス側電源端子２３Ｂ同士が互いに対向している。各モジュール部品２Ａ，２Ｂのプラス側電源端子２３Ａ間と、各モジュール部品２Ａ，２Ｂのマイナス側電源端子２３Ｂ間とには、それぞれ導通部材３Ａ，３Ｂが挟持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（２１Ａ）又は平滑コンデンサ（２１Ｂ）が内蔵された複数のモジュール部品（２Ａ，２Ｂ）が並んで配置された電力変換装置（１）であって、
上記複数のモジュール部品（２Ａ，２Ｂ）においては、該各モジュール部品（２Ａ，２Ｂ）のプラス側電源端子（２３Ａ）同士が互いに対向しているとともに、該各モジュール部品（２Ａ，２Ｂ）のマイナス側電源端子（２３Ｂ）同士が互いに対向しており、
上記プラス側電源端子（２３Ａ）間及び上記マイナス側電源端子（２３Ｂ）間には、導通部材（３Ａ，３Ｂ）が挟持されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置（１）において、上記プラス側電源端子（２３Ａ）と上記マイナス側電源端子（２３Ｂ）とは、上記モジュール部品（２Ａ，２Ｂ）において互いに隣接する位置に設けられており、
上記プラス側電源端子（２３Ａ）間に挟持された導通部材（３Ａ，３Ｂ）と、上記マイナス側電源端子（２３Ｂ）間に挟持された導通部材（３Ａ，３Ｂ）とは、互いに対向する側に、互いに平行な平行面（３０４）を有していることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）において、上記導通部材（３Ａ，３Ｂ）は、上記モジュール部品（２Ａ，２Ｂ）が並ぶ方向（Ｌ）に直交する断面の中心部に挿通口（３１）を有しており、
該挿通口（３１）に挿通されたボルト（４１）が締め付けられて、上記プラス側電源端子（２３Ａ）間と上記マイナス側電源端子（２３Ｂ）間とのそれぞれに上記導通部材（３Ａ，３Ｂ）が挟持されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）において、上記モジュール部品（２Ａ，２Ｂ）は、３つ以上が並んで配置されており、
上記導通部材（３Ａ，３Ｂ）には、上記３つ以上のモジュール部品（２Ａ，２Ｂ）の両端に位置する端部モジュール部品（２Ａ１，２Ｂ）を除く中間モジュール部品（２Ａ２）から引き出された上記プラス側電源端子（２３Ａ）及び上記マイナス側電源端子（２３Ｂ）を挿入して配置するためのスリット（３２）が形成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置（１）において、上記導通部材（３Ａ，３Ｂ）は、凸部（３３）及び凹部（３４）を有する平板素材（３０）が略四角環形状に折り曲げられて形成されており、
上記スリット（３２）は、上記平板素材（３０）が折り曲げられ、上記凸部（３３）が上記凹部（３４）に配置された状態において、該凸部（３３）の側面と該凹部（３４）の側面との間の隙間（３２２）として形成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を用いて電力の変換を行う電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電力から交流電力への変換、直流電力の電圧変換等に使用される電力変換装置においては、半導体モジュールから引き出される各端子をバスバーによって接続している。この接続を行うに際しては、端子とバスバーとを溶接することが行われている。このような電力変換装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
また、例えば、特許文献２の電力変換装置においては、入力側端子台に内包された導通バスバーを、半導体モジュールの上部に配置することが開示されている。この電力変換装置における導通バスバーは、板材を折り曲げて形成されており、溶接等を行って半導体モジュールの主端子等に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８５０６３号公報
【特許文献２】特開２００８−２５９３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１、２においては、バスバー（導通バスバー）と端子（主端子）とを複数箇所において溶接する必要があり、電力変換装置の組付が簡単ではない。また、特許文献１においては、バスバーの突出部に対して、半導体モジュールのパワー端子を保持させて、バスバーとパワー端子とを溶接している。そのため、バスバーの位置を安定させにくい。また、特許文献２においては、導通バスバーを内包する入力側端子台を、半導体モジュールを固定するベース板に固定する必要がある。そのため、導通バスバーの取付を簡単にするためには、更なる工夫が必要とされる。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、導通部材の取付が簡単であり、各モジュール部品の各電源端子間の導通を簡単に行うことができる電力変換装置を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、半導体素子又は平滑コンデンサが内蔵された複数のモジュール部品が並んで配置された電力変換装置であって、
上記複数のモジュール部品においては、該各モジュール部品のプラス側電源端子同士が互いに対向しているとともに、該各モジュール部品のマイナス側電源端子同士が互いに対向しており、
上記プラス側電源端子間及び上記マイナス側電源端子間には、導通部材が挟持されていることを特徴とする電力変換装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置においては、複数のモジュール部品を並列接続する際に、プラス側電源端子同士及びマイナス側電源端子同士の接続の仕方に工夫をしている。
並列接続される複数のモジュール部品においては、プラス側電源端子同士が互いに対向しているとともに、マイナス側電源端子同士が互いに対向している。また、各モジュール部品のプラス側電源端子間の接続、及び各モジュール部品のマイナス側電源端子間の接続は、各電源端子間に挟持する導通部材によって行っている。
【０００８】
各導通部材は、各電源端子間に挟持することによって、溶接等を行わずに、各電源端子に導通させることができる。また、各導通部材は、各電源端子間に挟持されることによって、各電源端子間に保持される。これにより、各導通部材の位置を固定するために各導通部材を他の部位に固定する必要がなく、各導通部材の取付が簡単である。また、各導通部材を各電源端子間に挟持することにより、各導通部材の位置を安定させることができる。
【０００９】
それ故、上記電力変換装置によれば、導通部材の取付が簡単であり、各モジュール部品の各電源端子間の導通を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１にかかる、電力変換装置において、モジュール部品の電源端子間に挟持された導通部材を示す斜視図。
【図２】実施例１にかかる、電源端子が形成されたモジュール部品を示す斜視図。
【図３】実施例１にかかる、導通部材を示す斜視図。
【図４】実施例１にかかる、導通部材を形成するための平板素材を示す斜視図。
【図５】実施例１にかかる、電力変換装置によって構成するインバータ回路を示す説明図。
【図６】実施例２にかかる、導通部材を示す斜視図。
【図７】実施例２にかかる、導通部材を形成するための平板素材を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上述した電力変換装置における好ましい実施の形態につき説明する。
上記電力変換装置においては、上記プラス側電源端子と上記マイナス側電源端子とは、上記モジュール部品において互いに隣接する位置に設けられており、上記プラス側電源端子間に挟持された導通部材と、上記マイナス側電源端子間に挟持された導通部材とは、互いに対向する側に、互いに平行な平行面を有していてもよい。
この場合には、プラス側導通部材に流れる電流による磁場とマイナス側導通部材に流れる電流による磁場とが打ち消し合うことができ、電力変換装置の低インダクタンス化を図ることができる。
【００１２】
また、上記導通部材は、上記モジュール部品が並ぶ方向に直交する断面の中心部に挿通口を有しており、該挿通口に挿通されたボルトが締め付けられて、上記プラス側電源端子間と上記マイナス側電源端子間とのそれぞれに上記導通部材が挟持されていてもよい。
この場合には、挿通口に挿通するボルトを締め付けることによって、各電源端子間に導通部材を一層容易に保持させることができる。
【００１３】
また、上記モジュール部品は、３つ以上が並んで配置されており、上記導通部材には、上記３つ以上のモジュール部品の両端に位置する端部モジュール部品を除く中間モジュール部品から引き出された上記プラス側電源端子及び上記マイナス側電源端子を挿入して配置するためのスリットが形成されていてもよい。
電力変換装置が３つ以上のモジュール部品を有する場合には、端部モジュール部品と中間モジュール部品との間、さらに場合によっては中間モジュール部品同士の間を、共通の導通部材によって導通させることができる。そのため、導通部材の部品点数を少なくするとともに、３つ以上が並ぶ電源端子間に対する導通部材の取付を簡単にすることができる。
【００１４】
また、上記導通部材は、凸部及び凹部を有する平板素材が略四角環形状に折り曲げられて形成されており、上記スリットは、上記平板素材が折り曲げられ、上記凸部が上記凹部に配置された状態において、該凸部の側面と該凹部の側面との間の隙間として形成されていてもよい。
この場合には、平板素材に対して穴明け加工を行うことなく容易にスリットを形成することができる。また、平板素材を帯状鋼板等から打抜き加工を行って形成する場合には、隣接する一対の平板素材において、一方の平板素材における凸部が他方の平板素材における凹部に配置される状態で打ち抜くことができる。これにより、帯状鋼板等の材料の歩留りを向上させることができる。
【実施例】
【００１５】
以下に、電力変換装置にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の電力変換装置１は、図１、図５に示すごとく、半導体素子２１Ａ又は平滑コンデンサ２１Ｂが内蔵された複数のモジュール部品２Ａ，２Ｂが並んで配置されたものである。
複数のモジュール部品２Ａ，２Ｂにおいては、各モジュール部品２Ａ，２Ｂのプラス側電源端子２３Ａ同士が互いに対向しているとともに、各モジュール部品２Ａ，２Ｂのマイナス側電源端子２３Ｂ同士が互いに対向している。各モジュール部品２Ａ，２Ｂのプラス側電源端子２３Ａ間と、各モジュール部品２Ａ，２Ｂのマイナス側電源端子２３Ｂ間とには、それぞれ導通部材３Ａ，３Ｂが挟持されている。
【００１６】
以下に、本例の電力変換装置１につき、図１〜図５を参照して詳説する。
図２に示すごとく、モジュール部品２Ａ，２Ｂには、半導体素子２１Ａを内蔵する半導体モジュール部品２Ａと、平滑コンデンサ２１Ｂを内蔵するコンデンサ部品２Ｂとがある。半導体モジュール部品２Ａは、直列に接続された２つの半導体素子２１Ａを内蔵するモジュール本体部２２から、プラス側電源端子２３Ａ及びマイナス側電源端子２３Ｂを引き出して形成されている。コンデンサ部品２Ｂは、平滑コンデンサ２１Ｂを内蔵するモジュール本体部２２から、プラス側電源端子２３Ａ及びマイナス側電源端子２３Ｂを引き出して形成されている。
【００１７】
半導体モジュール部品２Ａ及びコンデンサ部品２Ｂのモジュール本体部２２は、平板状の直方体形状に形成されている。各プラス側電源端子２３Ａと各マイナス側電源端子２３Ｂとは、直方体形状の半導体モジュール部品２Ａ又はコンデンサ部品２Ｂにおける１つの側面２０１から互いに隣接して引き出されている。なお、直方体形状の半導体モジュール部品２Ａにおける１つの側面２０１とは反対側の側面には、半導体素子２１Ａの通電制御のための制御端子（図示略）が引き出されている。
【００１８】
図２に示すごとく、本例の電力変換装置１においては、３つの半導体モジュール部品２Ａとコンデンサ部品２Ｂとが、直方体形状のモジュール本体部２２の板面が互いに平行になるように並んで配置されている。そして、３つの半導体モジュール部品２Ａにおける各プラス側電源端子２３Ａ同士が互いに対向しており、端に位置する半導体モジュール部品２Ａにおけるプラス側電源端子２３Ａと、コンデンサ部品２Ｂにおけるプラス側電源端子２３Ａとが互いに対向している。また、３つの半導体モジュール部品２Ａにおける各マイナス側電源端子２３Ｂ同士が互いに対向しており、端に位置する半導体モジュール部品２Ａにおけるマイナス側電源端子２３Ｂと、コンデンサ部品２Ｂにおけるマイナス側電源端子２３Ｂとが互いに対向している。
【００１９】
図５に示すごとく、本例の電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１０を構成する。インバータ回路１０においては、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体素子２１Ａと、直流電力から変換される交流電力の平滑化を行う平滑コンデンサ２１Ｂとが設けられている。半導体素子２１Ａは、トランジスタ２１１と、トランジスタ２１１をサージ電圧から保護するためのダイオード２１２とを有している。
本例の電力変換装置１のインバータ回路１０は、半導体素子２１Ａによって、３相モータ１２を駆動する３相ブリッジ回路１１を形成している。３相ブリッジ回路１１は、３相モータ１２における３相のコイル１２１に合わせて、直列に接続された２つの半導体素子２１Ａが、平滑コンデンサ２１Ｂに対して３組並列に接続されて構成されている。
【００２０】
半導体モジュール部品２Ａにおいて、２つの半導体素子２１Ａの一方におけるコレクタ部がプラス側電源端子２３Ａとなって平滑コンデンサ２１Ｂに対するプラス側に接続される。また、半導体モジュール部品２Ａにおいて、２つの半導体素子２１Ａの他方におけるエミッタ部がマイナス側電源端子２３Ｂとなって平滑コンデンサ２１Ｂに対するマイナス側に接続される。また、２つの半導体素子２１Ａの中間接続部１１１（エミッタ部とコレクタ部とが接続された部位）１１１が、３相モータ１２における各相のコイル１２１に接続される。また、平滑コンデンサ２１Ｂは、電源１３及び昇圧回路１４に対して接続されている。
なお、半導体モジュール部品２Ａは、１つの半導体素子２１Ａを内蔵して形成することもできる。また、半導体モジュール部品２Ａは、３相ブリッジ回路１１を構成する状態に応じて、３つ、４つ、６つ等の半導体素子２１Ａを内蔵して形成することもできる。
【００２１】
図３に示すごとく、本例の導通部材３Ａ，３Ｂは、モジュール部品２Ａ，２Ｂが並ぶ方向Ｌ（各プラス側電源端子２３Ａ同士及び各マイナス側電源端子２３Ｂ同士が対向する方向）に直交する方向の断面形状が略四角形状になるよう形成されている。図１に示すごとく、プラス側電源端子２３Ａ間に挟持されるプラス側導通部材３Ａと、マイナス側電源端子２３Ｂ間に挟持されるマイナス側導通部材３Ｂとは、互いに対向して配置される。断面形状が略四角形状のプラス側導通部材３Ａにおける１つの側面３０４と、断面形状が略四角形状のマイナス側導通部材３Ｂにおける１つの側面３０４とは、互いに対向する平行面を形成している。
【００２２】
プラス側導通部材３Ａにおける１つの側面３０４と、マイナス側導通部材３Ｂにおける１つの側面３０４とが互いに対向していることにより、プラス側導通部材３Ａに流れる電流による磁場とマイナス側導通部材３Ｂに流れる電流による磁場とが打ち消し合うことができ、電力変換装置１の低インダクタンス化を図ることができる。
また、プラス側導通部材３Ａにおける１つの側面３０４と、マイナス側導通部材３Ｂにおける１つの側面３０４との間には、絶縁材を配置することもできる。
各導通部材３Ａ，３Ｂは、モジュール部品２Ａ，２Ｂが並ぶ方向Ｌに直交する断面の中心部に挿通口３１を有している。各導通部材３Ａ，３Ｂは、平板素材３０を略四角環形状に折り曲げることによって形成されている。そして、挿通口３１は、略四角環形状に折り曲げられた平板素材３０の内側に形成されている。
【００２３】
図２に示すごとく、本例においては、３つの半導体モジュール部品２Ａのうちの一方の端に位置する半導体モジュール部品２Ａと、３つの半導体モジュール部品２Ａのうちの他方の端に位置する半導体モジュール部品２Ａに隣接するコンデンサ部品２Ｂとを、端部モジュール部品２Ａ１，２Ｂとする。また、この２つの端部モジュール部品２Ａ１，２Ｂを除く残りの２つの半導体モジュール部品２Ａを中間モジュール部品２Ａ２とする。そして、図３に示すごとく、各導通部材３Ａ，３Ｂには、２つの中間モジュール部品２Ａ２から引き出されたプラス側電源端子２３Ａ及びマイナス側電源端子２３Ｂを挿入して配置するための２つのスリット３２が形成されている。
【００２４】
図４に示すごとく、２つのスリット３２は、各導通部材３Ａ，３Ｂを構成するための平板素材３０において、互いに平行に形成した長尺状の開口穴３２１によって形成されている。開口穴３２１が形成された平板素材３０を、長尺状の開口穴３２１の方向に沿って略四角環形状に折り曲げたときに、各導通部材３Ａ，３Ｂの２つのスリット３２が形成される。なお、同図において、平板素材３０を折り曲げる際の起点を二点鎖線Ｘで示す。
平板素材３０において開口穴３２１に平行な端面３０１は、２つの端部モジュール部品２Ａ１，２Ｂが接触する端面となる。また、平板素材３０において開口穴３２１に垂直な端面３０２は、平板素材３０が折り曲げられたときに近接する端面となる。また、各導通部材３Ａ，３Ｂにおいて、スリット３２によって仕切られる部分は、各電源端子２３Ａ，２３Ｂ同士の間に挟まれる導体部分３０３となる。
【００２５】
各スリット３２の幅は、各電源端子２３Ａ，２３Ｂの厚みと略同じ幅に形成されている。なお、スリット３２は、中間モジュール部品２Ａ２の数と同じだけ形成することができる。例えば、スリット３２は、中間モジュール部品２Ａ２が１つの場合には１つ、中間モジュール部品２Ａ２が５つの場合には５つ形成することができる。
平板素材３０は、帯状鋼板等から打ち抜いて形成することができ、開口穴３２１は、平板素材３０の一部を打ち抜いて形成することができる。
【００２６】
図２に示すごとく、各プラス側電源端子２３Ａ及び各マイナス側電源端子２３Ｂには、各導通部材３Ａ，３Ｂの挿通口３１に挿通するボルト４１を通過させるための貫通穴２３１が形成されている。
図１に示すごとく、プラス側導通部材３Ａをプラス側電源端子２３Ａに組み付ける際には、２つの端部モジュール部品２Ａ１，２Ｂの各プラス側電源端子２３Ａの間にプラス側導通部材３Ａを配置するとともに、２つの中間モジュール部品２Ａ２の各プラス側電源端子２３Ａをプラス側導通部材３Ａの各スリット３２に差し込む。
【００２７】
そして、一方の端部モジュール部品２Ａ１のプラス側電源端子２３Ａの外側から挿通口３１内に挿通させるボルト４１を、他方の端部モジュール部品２Ｂのプラス側電源端子２３Ａの外側に配置したナット４２に対して締め込む。このとき、ボルト４１は、プラス側導通部材３Ａの挿通口３１、２つの端部モジュール部品２Ａ１，２Ｂの各プラス側電源端子２３Ａにおける貫通穴２３１、及び２つの中間モジュール部品２Ａ２の各プラス側電源端子２３Ａにおける貫通穴２３１に挿通する。
これにより、２つの端部モジュール部品２Ａ１，２Ｂの各プラス側電源端子２３Ａの間にプラス側導通部材３Ａの全体が挟持される。また、プラス側導通部材３Ａにおけるスリット３２の形成位置において、導体部分３０３の間に、２つの中間モジュール部品２Ａ２が挟持される。
なお、マイナス側導通部材３Ｂも、プラス側導通部材３Ａと同様にして、各マイナス側電源端子２３Ｂの間に挟持される。
【００２８】
本例の各導通部材３Ａ，３Ｂは、各電源端子２３Ａ，２３Ｂ間に挟持することによって、溶接等を行わずに、接触によって各電源端子２３Ａ，２３Ｂに導通させることができる。また、各導通部材３Ａ，３Ｂは、その各挿通口３１にボルト４１を挿通して締め付けることにより、各電源端子２３Ａ，２３Ｂ間に挟持され、各電源端子２３Ａ，２３Ｂ間に保持される。これにより、各導通部材３Ａ，３Ｂの位置を固定するために、各導通部材３Ａ，３Ｂを他の部位に固定する必要がなく、各導通部材３Ａ，３Ｂの取付が簡単である。また、各導通部材３Ａ，３Ｂを各電源端子２３Ａ，２３Ｂ間に挟持することにより、各導通部材３Ａ，３Ｂの位置を安定させることができる。
【００２９】
それ故、本例の電力変換装置１によれば、導通部材３Ａ，３Ｂの取付が簡単であり、各モジュール部品２Ａ，２Ｂの各電源端子２３Ａ，２３Ｂ間の導通を簡単に行うことができる。
【００３０】
（実施例２）
本例は、導通部材３Ａ，３Ｂを構成するための平板素材３０に更なる工夫をした例である。
図６に示すごとく、本例のプラス側導通部材３Ａ及びマイナス側導通部材３Ｂは、凸部３３及び凹部３４を有する平板素材３０が略四角環形状に折り曲げられて形成されている。
図７に示すごとく、平板素材３０は、四角形状を変形させて凸部３３及び凹部３４を有する形状に形成する。このとき、平板素材３０において、凸部３３は、一方の辺３０２から突出して形成し、凹部３４は、一方の辺３０２とは反対側の辺から窪んで形成する。また、平板素材３０は、帯状素材等から打ち抜いて形成する。このとき、互いに隣接する一対の平板素材３０においては、一方の平板素材３０における凸部３３が、他方の平板素材３０における凹部３４に配置される状態で打ち抜く。これにより、平板素材３０において、実施例１に示した開口穴３２１を設ける必要がなく、帯状鋼板の材料の歩留りを向上させることができる。なお、同図においては、一対の平板素材３０が打ち抜かれる状態を示す。
【００３１】
図６に示すごとく、本例のスリット３２は、平板素材３０を、凸部３３及び凹部３４が形成された方向に沿って略四角環形状に折り曲げたときに、凸部３３が凹部３４に配置された状態において、凸部３３の側面と凹部３４の側面との間の隙間３２２として形成される。本例のスリット３２は、上記実施例１と同様に、２つの中間モジュール部品２Ａ２の各電源端子２３Ａ，２３Ｂを差し込むよう２つ形成される。なお、図７において、平板素材３０を折り曲げる際の起点を二点鎖線Ｘで示す。
本例においても、電力変換装置１のその他の構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  電力変換装置
２Ａ  半導体モジュール部品
２Ｂ  コンデンサ部品
２１Ａ  半導体素子
２１Ｂ  平滑コンデンサ
２３Ａ  プラス側電源端子
２３Ｂ  マイナス側電源端子
３Ａ，３Ｂ  導通部材
【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】
2014207734.tif 000007
【図６】
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【図７】
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