(57)【要約】  ２ｉＮ１パワー半導体モジュールには、パワー半導体モジュールの取付け面に対して垂直方向に立上げるように形成されたＰ極及びＮ極薄板状バスバーが対向するように近接して取り付けられる。これら薄板状バスバーは、パワー半導体モジュールに対してずらして配置したフィルタコンデンサの側面に配置した端子と接続される。
2019021532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ極端子及びＮ極端子への通電態様に応じて上アームパワースイッチング素子並びに下アームパワースイッチング素子がそれぞれ駆動されるパワー半導体モジュールと、
前記Ｐ極端子及び前記Ｎ極端子を介した前記パワー半導体モジュールに対する通電を制御するゲートドライブ装置と、
前記Ｐ極端子及び前記Ｎ極端子に各々接続される複数の端子が前記パワー半導体モジュール側に形成されたフィルタコンデンサと、
前記パワー半導体モジュールが接触する所定面を介して前記パワー半導体モジュールを冷却する冷却器と、
前記Ｐ極端子及び前記Ｎ極端子と前記複数の端子とをそれぞれ電気的に接続する複数の薄板状バスバーと、を備え、
前記フィルタコンデンサは、
前記所定面に沿って前記パワー半導体モジュールの近傍に配置されており、かつ、前記複数の端子が前記Ｐ極端子及び前記N極端子側に配置されており、
前記複数の薄板状バスバーは、
前記所定面に対してほぼ垂直方向に沿って並行に形成されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記冷却器は、
前記所定面が形成されており前記所定面を介して前記パワー半導体モジュールを冷却する冷却ブロックと、
前記冷却ブロックの熱を放熱する放熱部材と、
と、を備え、
前記フィルタコンデンサは、
前記所定面を介して前記冷却器の冷却ブロックに接触していることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記フィルタコンデンサと前記冷却器の冷却ブロックとの間には空隙が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記フィルタコンデンサは、
前記パワー半導体モジュールよりも冷却風の風上側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記フィルタコンデンサの端子は、
前記所定面の垂直方向において前記フィルタコンデンサの中心に対して偏心した位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記パワー半導体モジュールでは、
前記上アームパワースイッチング素子と前記下アームパワースイッチング素子とが冷却風の流れ方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記冷却器は、
前記所定面が形成されており前記所定面を介して前記パワー半導体モジュールを冷却する冷却ブロックと、
前記冷却ブロックが吸収する熱を放熱する平板状の放熱フィンと、を備え、
前記放熱フィンは、
前記パワー半導体モジュールにおける前記Ｐ極端子と前記Ｎ極端子との配列方向に沿って取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記ゲートドライブ装置は、
前記フィルタコンデンサを挟んで前記冷却器とは反対の面側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前期複数のバスバーは、
それぞれＬ字形状であり、互いに対向して配置していることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記冷却器の放熱部材は、
前記冷却ブロックを挟んで前記パワー半導体モジュールとほぼ対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置における機器の実装構造に関し、特に、パワー半導体モジュールが搭載された電力変換装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両に設置される電力変換装置は、電気鉄道車両等の車両を駆動する電動機を制御するための装置である。電力変換装置は、主に車両の床下に設置されており、鉄道架線から入力される電力を、複数のパワー半導体モジュールを含む主回路のスイッチング動作によって変換する。この変換された電力は、鉄道車両用電動機の制御に用いられる。この電力変換装置の主たる構成装置である主回路は、例えば、パワースイッチング素子を備えるパワー半導体モジュール、その駆動回路であるゲートドライブ装置、及び、架線から入力された直流電力を安定化させるフィルタコンデンサを備えている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５１４９９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、例えば路面電車のような低床車両の床下に電力変換装置を設置しようとした場合、地表面との距離の関係上、垂直方向における電力変換装置の高さ寸法が設置上の制約の一つとなっていた。【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、設置時における垂直方向の高さ寸法を抑えて低床車両に搭載し易い電力変換装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、本発明においては、Ｐ極端子及びＮ極端子への通電態様に応じて上アームパワースイッチング素子並びに下アームパワースイッチング素子がそれぞれ駆動されるパワー半導体モジュールと、前記Ｐ極端子及び前記Ｎ極端子を介した前記パワー半導体モジュールに対する通電を制御するゲートドライブ装置と、前記Ｐ極端子及び前記Ｎ極端子に各々接続される複数の端子が前記パワー半導体モジュール側に形成されたフィルタコンデンサと、前記パワー半導体モジュールが接触する所定面を介して前記パワー半導体モジュールを冷却する冷却器と、前記Ｐ極端子及び前記Ｎ極端子と前記複数の端子とをそれぞれ電気的に接続する複数の薄板状バスバーと、を備え、前記フィルタコンデンサは、前記所定面に沿って前記パワー半導体モジュールの近傍に配置されており、かつ、前記複数の端子が前記Ｐ極端子及び前記Ｎ極端子側に配置されており、前記複数の薄板状バスバーは、前記所定面に対してほぼ垂直方向に沿って並行に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、設置時における垂直方向の高さ寸法を抑えて低床車両に搭載し易いすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態による電力変換装置を搭載する鉄道車両の構成例を示す部分断面図である。
【図２】図２に示す電力変換装置の構成例を示す上面斜視図である。
【図３】図２に示す電力変換装置の構成例を示す底面斜視図である。
【図４】図２に示す電力変換装置の構成例を示す側面斜視図である。
【図５】図２に示す電力変換装置の主回路及び制御論理部の構成例を示す回路図である。
【図６】電力変換装置の基本構成の一例を示す断面図である。
【図７】図６に示す範囲Ｗの部分を拡大した図である。
【図８】図２に示す電力変換装置の主回路部を素子取付け面側から見た場合の構成例を示す斜視図である。
【図９】パワー半導体モジュールの構成例を示す平面図及び回路図である。
【図１０】図９（Ａ）に示すパワー半導体モジュールの構成例を示す斜視図である。
【図１１】第２の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す斜視図である。
【図１２】第３の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す斜視図である。
【図１３】第４の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す斜視図である。
【図１４】第５の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す斜視図である。
【図１５】第６の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す平面図である。
【図１６】第７の実施の形態による電力変換装置の部分的な構成例を示す平面図である。
【図１７】第８の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す平面図である。
【図１８】第９の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す平面図である。
【図１９】第１０の実施の形態による電力変換装置の構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面について、本発明の一実施の形態について詳述する。
【００１０】
（１）第１の実施の形態
（１−１）構成例
図１は、第１の実施の形態による電力変換装置１を備える鉄道車両の概略構成例を示す。この鉄道車両は、図示しない動力によって線路１１０上を車輪１０９で走行する低床車両であり、車体１０４の床下に、送風機１０５、通風室１０２及び電力変換装置１を備える。
【００１１】
電力変換装置１は、車体１０４の床下に取付けられた筐体１０１内に収納されており、例えば空冷式の場合には通風室１０２を流れる冷却風１０３を放熱部材に晒すことにより、冷却される。以下、電力変換装置１の構成について詳細に説明する。
【００１２】
図２〜図４は、それぞれ、図１に示す電力変換装置１の構成例を示す。なお、図２は、電力変換装置１を上方より上面を見た場合における外観の一例を表しており、図３は、電力変換装置１を下方から底面を見た場合における外観の一例を表しており、図４は、電力変換装置１をやや上方から側面を見た場合における外観の一例を表している。
【００１３】
電力変換装置１は、単相交流から直流を発生させたり、または、直流から三相交流を発生させる装置であり、一般的に、前者はコンバータと呼ばれている一方、後者はインバータと呼ばれている。
【００１４】
まず、コンバータは、交流電源からの単相交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧平滑用のフィルタコンデンサ３を充電する機能を有し、二相のレグで構成されている。
【００１５】
一方、インバータは、フィルタコンデンサ３に充電された直流電圧を、パワー半導体モジュールが備える各パワースイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの比率を連続的に変化させることで交流電圧に変換する機能を有し、三相のレグを構成する。これにより、インバータは、三相交流を発生させ、この三相交流をＵ相バスバー９１、Ｖ相バスバー９２及びＷ相バスバー９３を介してパワー半導体モジュールの各パワースイッチング素子を通電し、車体１０４の床下に設置された台車に実装されている電動機（図示せず）を駆動する。コンバータ及びインバータのいずれも、各パワースイッチング素子を通電制御することで電力変換を実施する。
【００１６】
このようなパワースイッチング素子としては、ＯＮ抵抗及び駆動電流が小さく、かつ、スイッチング速度が速いという特徴を有するＳｉ−ＩＧＢＴを挙げることができる。または、さらに高速なスイッチング動作が可能なＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを採用しても良い。
【００１７】
電力変換装置１は、基本的に、支持枠（フレーム）６、パワー半導体モジュール、冷却器５、バスバー７，８，９、フィルタコンデンサ３及びゲートドライブ装置４を備えている。
【００１８】
パワー半導体モジュール２は、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のＰ極及びＮ極のパワースイッチング素子を備える。各パワースイッチング素子は通電時及び遮断時に発熱する。パワー半導体モジュール２の詳細については後述する。
【００１９】
冷却器５は、通電時及び遮断時に大電力を消費して発熱するパワー半導体モジュールを冷却する機能を有する。冷却器５には、空冷式または水冷式を採用することできる。空冷式としては、ラジエータ方式、ヒートパイプ方式またはフィン方式を採用することができる。
【００２０】
冷却器５は、例えば、矩形の平板状の冷却ブロック５１を備えるとともに、冷却ブロック５１の一方の面（図示で上を向く面に相当）のほぼ中央に配置された箱形状の放熱部材５２を備える。
【００２１】
冷却器５は、冷却ブロック５１の他方の面５１Ａ（図示で下を向く面に相当）における対抗する矩形の両辺部付近において各々支持枠６によって支持されている。なお、当該他方の面５１Ａに沿ってパワー半導体モジュール２が配置される。以下、当該他方の面５１Ａを「素子取付面」ともいう。パワー半導体モジュール２は、支持枠６は、電力変換装置１を構成する基本骨格であり、その機能としては、筐体１０１へ固定されたり冷却器５その他構成機器等を保持する際に用いられる。
【００２２】
これらの支持枠６は、冷却ブロック５１の上記他方の面５１Ａからほぼ垂直方向に切り立つように固定された矩形の平板状の部材であり、この平板部分のうち冷却ブロック５１の上記他方の面５１Ａに接触していない他方の辺部材が当該他方の面５１Ａに平行な方向に外側に折り曲げられた構成となっている。この折り曲げられて構成される当該他方の辺部材の一方の面は、例えば電力変換装置１を低床車両の底部に取り付ける際にその底部に固定される。
【００２３】
図５は、電力変換装置１の主回路及び制御論理部１００の構成例を示す。一般的に鉄道のき電方式には交流式及び直流式が存在する。主電動機にも交流電動機及び直流電動機が存在する。従って、き電方式と電動機との組み合わせに応じて電力変換装置１にもインバータ単独若しくはコンバータ単独または両者の組み合わせが有り得る。本実施の形態においては、一例として、直流き電方式と交流電動機との組み合わせの場合に適用するインバータについて説明する。
【００２４】
本実施の形態における主回路は、直流端子であるＰ極バスバー７とＮ極バスバー８との間における電気回路経路中に接続されるフィルタコンデンサ３、及び、三相インバータを有する構成となっている。
【００２５】
三相インバータは、入力された直流を任意周波数及び任意電圧の三相交流に変換し、交流端子Ｕ、Ｖ、Ｗに三相交流を出力する。この三相インバータは、Ｕ相２１１、Ｖ相２１２、Ｗ相２１３の６群のパワースイッチング素子（ＰＵ、ＮＵ、ＰＶ、ＮＶ、ＰＷ、ＮＷ）を備える。
【００２６】
各相のパワースイッチング素子は、素子と、この素子に並列接続されたフリーホイールダイオードとを備える。図示の例では、パワースイッチング素子として回路シンボルが一例としてＳｉ−ＩＧＢＴであるが、その代わりにＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴであっても良い。
【００２７】
制御論理部１００は、電力変換装置１とは別途設けられており、通電制御に際し、ゲートドライブ装置４を介して電力変換装置１に制御信号を出力する。制御論理部１００は、この制御信号によってパワー半導体モジュール２の各パワースイッチング素子を駆動する。
【００２８】
ゲートドライブ装置４は、フィルタコンデンサ３を挟んで冷却器５とは反対の面側に配置されている。このゲートドライブ装置４は、実装する電子部品が熱による影響によって誤動作したり寿命が短くなることもあり得る。例えばパワー半導体モジュール２及びバスバー７，８，９のような配線などは自己発熱し、付近が高温になる可能性があることから、ゲートドライブ装置４は、周囲の発熱部品からの熱的影響を避けられる位置に配置することが望ましい。
【００２９】
図６は、電力変換装置１の基本構成の一例を示す断面図であり、図７は、図６に示す範囲Ｗの部分を拡大した図である。図８は、図２に示す電力変換装置１の主回路部を素子取付け面側から見た場合の構成例を示す斜視図である。
【００３０】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ、パワー半導体モジュール２の構成例を示す平面図及び回路図である。図１０は、図９（Ａ）に示すパワー半導体モジュール２の斜視図である。
【００３１】
まず、パワー半導体モジュール２の構成例について、図９（Ａ）、図９（Ｂ）及び図１０を用いて説明する。このパワー半導体モジュール２では、いわゆる２ｉＮ１パッケージの構成が使用されている。ここで、２ｉＮ１とは、図９（Ｂ）に示すＰ極用上アームの素子群１１とＮ極用下アームの素子群１２とが１つのパッケージ内に納められているという意味である。このような２ｉＮ１構成のパッケージのパワー半導体モジュール２の特徴の一つは、図９（Ａ）及び図１０に示すようにＰ極端子２１とＮ極端子２２とを近接して設置できることである。
【００３２】
パッケージには、Ｐ極端子２１、Ｎ極端子２２及びＭ極端子２３、並びに、信号入力端子２４，２５が設けられている。信号入力端子２４は、上アームの素子群１１を駆動するための端子であり、信号入力端子２５は、下アームの素子群１２を駆動するための端子である。
【００３３】
次に、パワー半導体モジュール２を用いた電力変換装置１の構成について説明する。パワー半導体モジュール２では、冷却ブロック５１及び放熱部材５２を備える冷却器５に対して、Ｐ極端子２１及びＮ極端子２２側が内側向きになるように取り付けられているとともに、Ｍ極端子２３側が外側向きになるように取り付けられている。
【００３４】
まず、電力変換装置１には、外部機器との電気的接続のために、各バスバー７，８，９，１３，１４が設けられている。なお、Ｐ極バスバー７とＮ極バスバー８は、それぞれ、バスバー１３，１４の端部を表している。これらバスバー７，８，９，１３，１４は、導体の発熱を抑えるために、材料として体積抵抗率が小さな銅が採用されるとともに導体断面積が大きく構成されている。特に軽量化が要求される場合には、その材質としてアルミが採用されることもある。
【００３５】
パワー半導体モジュール２のＰ極端子２１及びＮ極端子２２とフィルタコンデンサ３の各端子１０との間の各々の電気的接続は、絶縁のためのフィルムを貼付けた薄い平板状のバスバー１３，１４を近接して沿わせることにより確保されている。このバスバー１３，１４の存在により、主回路のインダクタンスを低減させることができる。
【００３６】
Ｐ極端子２１及びＮ極端子２２には、それぞれ、図８に示すようにパワー半導体モジュール２とフィルタコンデンサ３とを電気的に接続するためのＰ極薄板状バスバー１３及びＮ極薄板状バスバー１４が、パワー半導体モジュール２の取付け面に対して垂直方向に立上げられるとともにそれぞれ対向する向きに近接して固定されている。これは、Ｐ極薄板状バスバー１３及びＮ極薄板状バスバー１４のインダクタンスを低減させるためである。Ｐ極薄板状バスバー１３とＮ極薄板状バスバー１４との距離が短い構成となるほどインダクタンスは低く抑えることができるものの、そのような構成とすると絶縁耐圧が低くなり制約となってしまう。
【００３７】
フィルタコンデンサ３は、パワー半導体モジュール２の長手方向に沿って冷却器５の冷却ブロック５１の素子取付面５１Ａに沿ってパワー半導体モジュール２の近傍に設けられており、かつ、複数の端子１０がＰ極端子２１及びＮ極端子２２側に配置されている。すなわち、フィルタコンデンサ３の複数の端子１０は、図６及び図７に示す線図の向きにおいて水平方向でパワー半導体モジュール２側に設けられており、Ｐ極薄板状バスバー１３とＮ極薄板状バスバー１４とを接続している。
【００３８】
図６に示すゲートドライブ装置４は、一般的に、実装する電子部品が熱による影響で誤動作したり寿命が短くなる可能性がある。ここで、パワー半導体モジュール２、電線及びバスバーなどは自己発熱し、付近は高温になる可能性がある。従って、ゲートドライブ装置４は、周囲発熱部品からの熱の影響を避けて配置することが求められるため、図６及び図７に示す線図の向きでフィルタコンデンサ３の直下に配置されている。
【００３９】
このような構成とすると、パワー半導体モジュール２の端子面側（図６及び図７に示す線図の向きにおいて、パワー半導体モジュール２の直下）にフィルタコンデンサ３とゲートドライブ装置４とが重なり合うことがないため、パワー半導体モジュール２の高さ及びゲートドライブ装置４などとの空間絶縁距離等を無視できるようになる。従って、本実施の形態による電力変換装置１は、図６に示すように垂直方向における高さ寸法Ａが最小となり、低床車両への搭載がより容易となる。
【００４０】
さらに本実施の形態では、パワー半導体モジュール２のＰ極端子２１及びＮ極端子２２とフィルタコンデンサ３の端子１０との間の距離Ｂを最も短くすることができるため、主回路のインダクタンスを低減することができる。
【００４１】
ここで、インダクタンスをＬとし、時間をｔとした場合、パワー半導体モジュール２内の各パワースイッチング素子に流れる電流ｉを遮断する際に発生しうる跳ね上がり電圧Ｖは、次の式のようになる。
Ｖ＝Ｌ×ｄｉ／ｄｔ
【００４２】
跳ね上がり電圧Ｖがパワースイッチング素子の定格を超えると、パワースイッチング素子を損傷したり寿命が短くなるため、パワースイッチング素子に流せる電流が小さくなる制約が発生する。これに対する具体的な対策としては、複数のパワー半導体モジュール２を並列に並べて使用するようにしても良い。
【００４３】
以上説明したように本実施の形態によれば、インダクタンスＬを最小に抑制することができるので、上述のような制約を最小限にとどめることができる。
【００４４】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態による電力変換装置１Ａは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとおもにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００４５】
図１１は、第２の実施の形態による電力変換装置１Ａの構成例を示す斜視図である。本実施の形態では、冷却器５の放熱部材５２にフィン方式を採用している。本実施の形態では、パワー半導体モジュール２と、平面状の放熱フィン１５との取付け向きを一致させている。すなわち、放熱フィン１５は、パワー半導体モジュール２におけるＰ極端子２１とＮ極端子２２との配列方向に沿って取り付けられている。
【００４６】
このような構成とすると、第１の実施の形態による効果を得られるのみならず、Ｐ極薄板状バスバー１３及びＮ極薄板状バスバー１４の構成を簡素化できるとともに、冷却ブロック５１の幅寸法Ｗを小さく抑えることができるため、通風室１０２（図１参照）の通路断面積を小さくすることができる。これにより、電力変換装置１Ａをより小型化することができる。
【００４７】
（３）第３の実施の形態
第３の実施の形態による電力変換装置１Ｂは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００４８】
図１２は、第３の実施の形態による電力変換装置１Ｂの構成例を示す斜視図である。本実施の形態では、冷却器５の放熱部材５２にヒートパイプ方式を採用している。
【００４９】
このような構成とすると、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（４）第４の実施の形態
第４の実施の形態による電力変換装置１Ｃは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００５１】
図１３は、第４の実施の形態による電力変換装置１Ｃの構成例を示す斜視図である。本実施の形態では、冷却器５の放熱部材５２にラジエータ方式を採用している。
【００５２】
このような構成とすると、第１の実施の形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００５３】
（５）第５の実施の形態
第５の実施の形態による電力変換装置１Ｄは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００５４】
図１４は、第５の実施の形態による電力変換装置１Ｄの構成例を示す斜視図である。本実施の形態では、従前の実施の形態のような形態の冷却器５の代わりに、水冷方式の冷却器５を採用している。
【００５５】
このような構成とすると、第１の実施の形態による効果を得られるのみならず、水冷方式は冷却風１０３に晒す放熱部材５２を冷却器５内に備える必要がないため、第１の実施の形態による電力変換装置１と比べた場合、電力変換装置１Ｄをさらに薄い構成とすることができる。
【００５６】
（６）第６の実施の形態
第６の実施の形態による電力変換装置１Ｅは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００５７】
図１５は、第６の実施の形態による電力変換装置１Ｅの構成例を示す平面図である。図示の例では、フィルタコンデンサ３をパワー半導体モジュール２の風上側に配置している。
【００５８】
このような構成とすると、フィルタコンデンサ３はパワー半導体モジュール２よりも許容温度が低いため、符号ＳＨで示すように発熱するパワー半導体モジュール２の冷却風ＣＡの風上に配置されることにより、より高い周囲環境温度下においても使用することができるようになる。
【００５９】
（７）第７の実施の形態
第７の実施の形態による電力変換装置１Ｆは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００６０】
図１６は、第７の実施の形態による電力変換装置１Ｆの部分的な構成例を示す平面図である。本実施の形態では、フィルタコンデンサ３の端子１０が素子取付面５１Ａの垂直方向においてフィルタコンデンサ３の中心に対して偏心した位置に配置されている。すなわち、垂直方向におけるフィルタコンデンサ３における冷却ブロック５１の素子取付面５１Ａから端子１０の中心までの寸法Ｃと、フィルタコンデンサ３において上記素子取付面５１Ａとは、上記素子取付面５１Ａに接する面と反対側の面から当該中心までの寸法Ｄとが等しくない構成となっている。
【００６１】
このような構成とすると、パワー半導体モジュール２のＰ極端子２１或いはＮ極端子２２とフィルタコンデンサ３の端子１０との間の距離Ｂを空間絶縁距離及び沿面距離を確保しつつ最短にすることにより、主回路のインダクタンスＬを低減することが可能となる。
【００６２】
（８）第８の実施の形態
第８の実施の形態による電力変換装置１Ｇは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００６３】
図１７は、第８の実施の形態による電力変換装置１Ｇの構成例を示す平面図である。本実施の形態では、フィルタコンデンサ３に相対する冷却ブロック５１の面と、冷却ブロック５１と相対するフィルタコンデンサ３の面との間に空隙Ｓが設けられている。なお、この空隙Ｓは、フィルタコンデンサ３と冷却ブロック５１とが対面する全面又は部分的な一部の面に設けられている。
【００６４】
このように、フィルタコンデンサ３と冷却ブロック５１の間に空気層を設けて断熱することにより、フィルタコンデンサ３がパワー半導体モジュール２からの熱を受けにくくなる。また、フィルタコンデンサ３はパワー半導体モジュール２よりも許容温度が低いため、冷却ブロック５１の温度がフィルタコンデンサ３の許容温度を超えるような使われ方をする場合でも冷却風が空隙Ｓを通過するため冷却効率がより向上する。また、支持枠６または筐体１０１内にファンを設け、筐体１０１内に冷却風を循環させ、空隙Ｓに冷却風を通過させてもよい。
【００６５】
（９）第９の実施の形態
第９の実施の形態による電力変換装置１Ｈは、第８の実施の形態による電力変換装置１Ｇとほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００６６】
図１８は、第９の実施の形態による電力変換装置１Ｈの構成例を示す平面図である。本実施の形態では、第８の実施の形態と同様にフィルタコンデンサ３に相対する冷却ブロック５１の面と、冷却ブロック５１と相対するフィルタコンデンサ３の面との間に空隙Ｓが設けられており、さらにこの空隙Ｓに断熱部材１７が充填されている。なお、この空隙Ｓに充填される断熱部材１７は、フィルタコンデンサ３と冷却ブロック５１とが対面する全面又は部分的な一部の面に設けられている。
【００６７】
このような構成とすると、冷却ブロック５１の温度がフィルタコンデンサ３の許容温度を超えるような使われ方をする場合でも、断熱部材１７の材質次第で、第８の実施の形態よりもさらに冷却効率が向上する。
【００６８】
（１０）第１０の実施の形態
第１０の実施の形態による電力変換装置１Ｉは、第１の実施の形態による電力変換装置１とほぼ同様な構成であるとともにほぼ同様な動作を実行するため、同様な構成及び動作については説明を省略し、以下相違点を中心として説明する。
【００６９】
図１９は、第１０の実施の形態による電力変換装置１Ｉの構成例を示す平面図である。本実施の形態では、パワー半導体モジュール２による発熱ＳＨを冷却するための冷却器５の放熱部材５２が、パワー半導体モジュール２と冷却ブロック５１との接触面である素子取付面のほぼ直上面に設けられている。
【００７０】
このように放熱部材５２の設置面積を最低限とすることで、電力変換装置１Ｉの軽量化を図るとともに、重心位置をできるだけ電力変換装置１Ｉの中央部に寄せる構成として電力変換装置１全体として重量バランスを改善することができる。
【００７１】
また、冷却風に対して通風方向の長さを最小限とすることで、前述した送風機１０５（図１参照）の動力を最小限に抑えることができるため、送風機１０５の軽量化及び省電力化による省エネルギーを図るとともに、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００７２】
（１１）その他の実施形態
上記実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、パワー半導体モジュールが搭載される電力変換装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１……電力変換装置、２……パワー半導体モジュール、３……フィルタコンデンサ、４……ゲートドライブ装置、５……冷却器、５１……冷却ブロック、５１Ａ……素子取付面（所定面）、５１Ｂ……面、５２……放熱部材、６……支持枠（フレーム）、７……Ｐ極バスバー、８……Ｎ極バスバー、９……M極バスバー、１０……端子、１３……Ｐ極薄板状バスバー、１４……Ｎ極薄板状バスバー、１５……放熱フィン、１６……ヒートパイプ式冷却器、１７……断熱部材、９１……Ｕ相バスバー、９２……Ｖ相バスバー、９３……Ｗ相バスバー、１００……制御論理部、１０１……筐体、１０２……通風室、１０３……冷却風、１０４……車体、１０５……送風機。
【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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【図１９】
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【国際調査報告】
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