(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング動作する少なくとも１つの半導体素子と、前記半導体素子からの電流を検出する磁電変換型の電流センサ素子と、を備えた電力変換装置であって、
前記半導体素子の出力端子と外部機器の接続端子とを電気的に接続するブロック構造体である接続導体を備え、
前記接続導体は、第１の方向に延在し、前記半導体素子の前記出力端子と接続する第１の接続導体と、前記第１の接続導体から前記第１の方向に直交する第２の方向に延在し、外部機器の接続端子と接続する第２の接続導体と、を有し、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とは、傾斜形状部を介して接続され、
前記電流センサ素子は、前記第２の接続導体に対応して配設され、
前記少なくとも１つの半導体素子は、前記第１の方向で対向する２個の半導体素子を含み、前記接続導体は、前記２個の半導体素子の前記出力端子と前記外部機器の前記接続端子とを電気的に接続するブロック構造体であって、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とを接続する前記第３の接続導体を備え、前記第１の接続導体は、前記２個の半導体素子の前記出力端子と接続し、前記第３の接続導体は、前記傾斜形状部を有すると共に、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体との間を分岐して接続することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第３の接続導体の前記傾斜形状部は、Ｒ形状部であ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】
前記電流センサ素子の上端部の位置は、前記第１の接続導体と前記第３の接続導体との接続位置よりも低く、かつ、前記電流センサ素子の前記第３の接続導体側の端部の位置は、前記第２の接続導体と前記第３の接続導体との接続位置よりも前記第２の接続導体側に位置していることを特徴とする請求項１又は２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、電力変換装置に関し、特に、スイッチング動作する半導体素子からの電流を非接触型で磁電変換型の電流センサ素子によって検出する電流検出ユニットを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動モータを駆動力源として備える電気自動車が普及してきている。電気自動車には、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給する制御を行うと共に、制動時等に回生機構によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリに蓄電する制御を行う電力制御装置（ＰＥＵ：Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｕｎｉｔ）が設けられている。
【０００３】
かかる電力制御装置は、電力を変換して外部機器に供給する機能に着目すれば電力変換装置であり、交流電流の出力を検出してその検出値に基づき、安定な出力が得られるように変換動作を調整している。かかる交流電力の出力を検出するために、接続導体を流れる検出対象の電流によって生じる磁束を磁気センサにより検出することにより、検出対象の電流を検出する構成が提案されている。
【０００４】
特許文献１は、屈曲部を有する接続導体を流れる電流によって生じる磁束を測定することにより、接続導体を流れる電流を求める電流検出装置に関し、屈曲部に配設されると共に感受面を有し、接続導体を流れる電流による磁束を電気信号に変換する磁束検出素子を備える構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、磁束検出素子が接続導体の屈曲部付近に配置されているために、磁束検出素子が接続導体の垂直方向及び水平方向の磁束の他に屈曲部に起因する斜め方向の磁束を検出して、電流を正確に検出することが困難になる傾向がある。特に、屈曲部においては、電流が集中することによって斜め方向に強い磁束が発生するため、磁束検出素子は、電流を正確に検出することが困難になる傾向が強い。
【０００７】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成により、検出対象の電流を正確に検出することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上のような目的を達成するため、本発明の第１の局面は、スイッチング動作する少なくとも１つの半導体素子と、前記半導体素子からの電流を検出する磁電変換型の電流センサ素子と、を備えた電力変換装置であって、前記半導体素子の出力端子と外部機器の接続端子とを電気的に接続するブロック構造体である接続導体を備え、前記接続導体は、第１の方向に延在し、前記半導体素子の前記出力端子と接続する第１の接続導体と、前記第１の接続導体から前記第１の方向に直交する第２の方向に延在し、外部機器の接続端子と接続する第２の接続導体と、を有し、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とは、傾斜形状部を介して接続され、前記電流センサ素子は、前記第２の接続導体に対応して配設され、前記少なくとも１つの半導体素子は、前記第１の方向で対向する２個の半導体素子を含み、前記接続導体は、前記２個の半導体素子の前記出力端子と前記外部機器の前記接続端子とを電気的に接続するブロック構造体であって、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体とを接続する前記第３の接続導体を備え、前記第１の接続導体は、前記２個の半導体素子の前記出力端子と接続し、前記第３の接続導体は、前記傾斜形状部を有すると共に、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体との間を分岐して接続する電力変換装置である。
【００１０】
また、本発明の第２の局面は、かかる第１の局面に加えて、前記第３の接続導体の前記傾斜形状部は、Ｒ形状部である電力変換装置である。
【００１１】
また、本発明の第３の局面は、かかる第１又は第２の局面に加えて、前記電流センサ素子の上端部の位置は、前記第１の接続導体と前記第３の接続導体との接続位置よりも低く、かつ、前記電流センサ素子の前記第３の接続導体側の端部の位置は、前記第２の接続導体と前記第３の接続導体との接続位置よりも前記第２の接続導体側に位置している電力変換装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の局面における電力変換装置においては、半導体素子の出力端子と外部機器の接続端子とを電気的に接続するブロック構造体である接続導体が、第１の方向に延在し、スイッチング動作する半導体素子の出力端子と接続する第１の接続導体と、第１の接続導体から記第１の方向に直交する第２の方向に延在し、外部機器の接続端子と接続する第２の接続導体と、を有し、第１の接続導体と第２の接続導体とが、傾斜形状部を介して接続されており、電流センサ素子が、第２の接続導体に対応して配設されていることにより、第１の接続導体と第２の接続導体との接続部付近での電流の集中を緩和すると共に斜め方向の磁束を低減し得て、電流センサ素子に対する斜め方向の磁束の影響を低減することができるので、検出対象の電流を正確に検出することができる。併せて、接続導体が、ブロック構造体であるため、別途端子台を用意することなく、半導体素子の出力端子と外部機器の接続端子とを電気的に接続することができる。
【００１３】
また、本発明の第１の局面における電力変換装置においては、第１の方向で対向する２個の半導体素子の出力端子と外部機器の接続端子とを電気的に接続するブロック構造体である接続導体が、第１の接続導体と第２の接続導体とを接続する傾斜形状部を有すると共に第１の接続導体と第２の接続導体との間を分岐して接続する第３の接続導体を備えることにより、接続導体を流れる電流を分散させることができて、第１の接続導体と第２の接続導体との接続部付近での電流の集中をより緩和すると共に斜め方向の磁束の発生をより低減し得て、電流センサ素子に対する斜め方向の磁束の影響をより低減することができるので、検出対象の電流をより正確に検出することができる。併せて、第３の接続導体の分岐部分には貫通孔を形成することができるので、接続導体の材料の余分な部分を削減し得てそのコストを低減することができる。
【００１４】
また、本発明の第２の局面における電力変換装置においては、第３の接続導体の傾斜形状部が、Ｒ形状部であることにより、第１の接続導体と第２の接続導体との接続部付近での電流の集中をより緩和すると共に斜め方向の磁束の発生をより低減し得て、電流センサ素子に対する斜め方向の磁束の影響をより低減させることができるので、検出対象の電流をより正確に検出することができる。
【００１５】
また、本発明の第３の局面における電力変換装置においては、電流センサ素子の上端部
の位置が、第１の接続導体と第３の接続導体との接続位置よりも低く、かつ、電流センサ素子の第３の接続導体側の端部の位置が、第２の接続導体と第３の接続導体との接続位置よりも第２の接続導体側に位置していることにより、電流センサ素子に対する水平方向の磁束を電流センサ素子の配置位置よりも高い位置で発生させることができると共に、電流センサ素子に対する斜め方向の磁束の影響をより低減させることができるので、検出対象の電流をより正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態における電力変換装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すＡ−Ａ切断線で切断した電力変換装置を模式的に示す拡大部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態における電力変換装置につき、図面を適宜参照して、詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態における電力変換装置の構成を示す斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ切断線で切断した電力変換装置を模式的に示す拡大部分縦断面図である。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、３軸直交座標系を成し、ｚ軸の方向が上下方向であり、ｘ−ｙ平面が水平面である。
【００１９】
［制御システムの構成］
まず、本実施形態における電力変換装置が適用される制御システムの構成について、詳細に説明する。
【００２０】
図１及び図２に示す本実施形態における電力変換装置１は、典型的には、いずれも図示を省略するが、駆動力源である電動モータ、及び二次電池であるバッテリを搭載すると共に、減速時に回生電力を生成する回生機構を備えた電気自動車に搭載される。電力変換装置１は、電気自動車において、それ単独で、又は電動モータ、バッテリ、及び回生機構を総合的に制御する図示を省略した制御装置の制御の下で、バッテリから電動モータへの駆動電力の供給を制御自在であると共に、回生機構からバッテリへの回生電力の供給を制御自在である。
【００２１】
例えば、電動モータの駆動電流に三相交流電流を用いる場合、電力変換装置１は、バッテリから供給される直流電流をＵ相、Ｖ相、及びＷ相の三相の交流電流に安定的に変換して、その交流電流を電動モータに供給するＤＣ／ＡＣコンバータの機能と、回生機構から生成された回生交流電流を直流電流に安定的に変換して、その直流電流をバッテリに供給するＡＣ／ＤＣコンバータの機能と、を併せ持つ。なお、電力変換装置１は、必要に応じて、バッテリから供給される直流電流を交流電流に安定的に変換して、その交流電流を電動モータに供給するＤＣ／ＡＣコンバータ機能のみを有していてもよい。
【００２２】
電動モータは、例えば、三相交流の電力が供給されて動作する三相ブラシレス電動モータであり、電気自動車を駆動する駆動力を供給する。バッテリは、典型的にはニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池であり、電動モータやその他の補機に必要な電力を供給すると共に、回生機構から生成される回生電力を蓄電する。
【００２３】
なお、電力変換装置１は、電動モータに加えて内燃機関等のエンジンを搭載するハイブリッド自動車や燃料電池を搭載する燃料電池自動車に適用することも可能である。電力変換装置１をハイブリッド自動車に適用した場合、電力変換装置１は、バッテリから電動モ
ータへの駆動電力の供給を制御自在であると共に、回生機構からバッテリへの回生電力の供給、及びエンジンの補機である発電機からバッテリへの発電電力の供給を制御自在である。電力変換装置１を燃料電池自動車に適用した場合、電力変換装置１は、燃料電池から電動モータへの駆動電力の供給を制御自在であると共に、回生機構からバッテリへの回生電力の供給を制御自在である。また、電力変換装置１を電気自動車、ハイブリッド自動車、及び燃料電池自動車のいずれに適用した場合においても、電力変換装置１は、必要に応じて、制動時等における電動モータからバッテリへの回生電力の供給を制御することも可能である。
【００２４】
［電力変換装置の構成］
次に、本実施形態における電力変換装置１の構成につき、バッテリからの直流電流をＵ相、Ｖ相、及びＷ相の三相から成る三相交流電流に変換して電動モータに供給する場合を例に挙げて、詳細に説明する。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本実施形態における電力変換装置１は、第１の冷却部材１１の内側の表面としての一方の表面１１Ａ上に装着されたスイッチング動作する３個の第１の半導体素子１２と、第２の冷却部材１３の内側の表面としての一方の表面１３Ａ上に装着されたスイッチング動作をする３個の第２の半導体素子１４と、上下方向に延在する典型的には矩形筒状の側壁２１を有した典型的にはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の樹脂製の一体成形品であるケース２２と、３個の第１の半導体素子１２及び３個の第２の半導体素子１４のスイッチング動作を制御する図示しない制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を実装する制御回路基板であって典型的には矩形平板状の回路基板３１と、を主として備えている。なお、図２において、３個の第１の半導体素子１２及び３個の第２の半導体素子１４としては、Ｗ相交流電流用のものが各々図示されている。また、３個の第１の半導体素子１２及び３個の第２の半導体素子１４は、いずれも１個の半導体素子に統合して同様の機能を発揮させてもよく、同じ相の交流電流を生成する第１の半導体素子１２及び第２の半導体素子１４の組は、いずれも１個の半導体素子に統合して同様の機能を発揮させてもよい。
【００２６】
第１の冷却部材１１は、典型的にはアルミニウム合金製でケース２２に固定され、３個の第１の半導体素子１２の動作時に発せられる熱を受けて外部に放熱するヒートシンクとしての機能と、３個の第１の半導体素子１２を装着する装着部材としての機能と、ケース２２の開口部を塞ぐ蓋としての機能と、を有している。３個の第１の半導体素子１２は、ｘ軸の方向に沿って配列された態様で、図示を省略する絶縁シートを介在させながら第１の冷却部材１１に装着されている。
【００２７】
第１の冷却部材１１の一方の表面１１Ａは、３個の第１の半導体素子１２を装着すべく段差の無いフラットな平面として構成され、その反対側の他方の表面１１Ｂには、放熱効率を高めるために複数枚の放熱フィン１１Ｃが規則的に配列された態様で配設されている。第１の冷却部材１１には、種々の取り付け用の貫通孔１１Ｄ等が配設されており、これらは必要に応じて防水や防塵のための図示を省略するプラグ等で塞がれることが好ましい。
【００２８】
３個の第１の半導体素子１２の各々の構成は同様であるが、各一が対応してＵ相交流電流用、Ｖ相交流電流用、及びＷ相交流電流用に適用される。Ｗ相交流電流用に適用された第１の半導体素子１２につき代表的に説明すると、かかる第１の半導体素子１２は、低電位側交流電流を生成するローサイド側スイッチング機能を有する。つまり、第１の半導体素子１２は、図示を省略する半導体チップと、半導体チップを封止する樹脂製のパッケージである封止体１２ａと、封止体１２ａの端部から延出した端子等と、封止体１２ａから上方に延出して図示を省略した接続リードと、を備える。なお、図２において、封止体１
２ａの端部から延出した端子としては、ｙ軸の負方向側の出力端子１２ｂのみが図示されている。
【００２９】
第２の冷却部材１３は、第１の冷却部材１１と同様な構成であるが、第１の冷却部材１１に対して天地を逆にした態様で対向しながら、ケース２２に固定され、第２の半導体素子１４の動作時に発せられる熱を受けて外部に放熱するヒートシンクとしての機能と、第２の半導体素子１４を装着する装着部材としての機能と、ケース２２の開口部を塞ぐ蓋としての機能と、を有している。３個の第２の半導体素子１４は、ｘ軸の方向に沿って配列された態様で、図示を省略する絶縁シートを介在させながら第２の冷却部材１３に装着されている。
【００３０】
第２の冷却部材１３の一方の表面１３Ａは、３個の第２の半導体素子１４を装着すべく段差の無いフラットな平面として構成され、その反対側の他方の表面１３Ｂには、放熱効率を高めるために複数枚の放熱フィン１３Ｃが規則的に配列された態様で配設されている。第２の冷却部材１３には、種々の取り付け用の貫通孔１３Ｄ等が配設されている。
【００３１】
３個の第２の半導体素子１４の各々の構成は、３個の第１の半導体素子１２の構成と同様である。Ｗ相交流電流用に適用された第２の半導体素子１４につき代表的に説明すると、かかる第２の半導体素子１４は、高電位側交流電流を生成するハイサイド側スイッチング機能を有し、図示を省略する半導体チップを封止するパッケージである樹脂製の封止体１４ａと、封止体１４ａの端部から延出した端子等と、封止体１４ａから上方に延出して図示を省略した接続リードと、を備える。なお、図２において、封止体１４ａの端部から延出した端子としては、ｙ軸の負方向側の出力端子１４ｂのみが図示されている。
【００３２】
回路基板３１は、典型的にはＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）であり、そのプリント配線に各々電気的に接続しながら、各々図示を省略する制御ＩＣ、抵抗素子、コンデンサ等の各種素子を表面（上側面）上に実装する制御回路基板である。回路基板３１は、共に図示を省略した締結部材を固定穴に挿通することによって、ケース２２内において、第１の半導体素子１２と第２の半導体素子１４との間に、これらからそれぞれ適度に離間した状態で、水平面と平行になるようにケース２２に装着される。これにより、第１の半導体素子１２、第２の半導体素子１４、及びそれらの動作時に相対的に大電流が流れる電流経路から、回路基板３１、制御ＩＣ、及びその制御電流経路を遠ざけられて、かかる回路基板３１等への不要な熱や電磁波の影響を低減すると共にそれらの耐久性を向上させることができる。
【００３３】
ここで、電力変換装置１は、いずれもケース２２に装着された、１個の正極導体４１（Ｐ）と、図示を省略した１個の負極導体と、第１の半導体素子１２及び第２の半導体素子１４の配列方向に対応して、ｘ方向に沿って配列された計３個の接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）と、を備えている。
【００３４】
正極導体４１（Ｐ）及び図示を省略した負極導体は、電動モータに電力を供給する場合、バッテリに電気的に接続されてバッテリから電力が供給される場合の電源入力配線として機能する。具体的には、正極導体４１（Ｐ）は、バッテリの正極端子に電気的に接続され、図示を省略した負極導体は、バッテリの負極端子に電気的に接続される。なお、バッテリを充電する場合には、正極導体４１（Ｐ）及び図示を省略した負極導体は、出力配線として機能する。
【００３５】
接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）は、各々、典型的にはアルミ合金製であり、上下方向に延在する起立ブロック部である第１の接続導体４３と、第１の接続導体４３からｙ軸の負方向に延在する延在ブロック部である第２の接続導体４４と、第１の接続
導体４３と第２の接続導体４４との間に介在してこれらを接続する第３の接続導体４５と、を有し、ｙ−ｚ平面に平行な縦断面でＴ字形状の導電性ブロック構造体により一体に構成される。第１の接続導体４３には、雌ねじを有する上下一対の締結孔４６Ａ、４６Ｂが設けられ、第２の接続導体４４のｙ軸の負方向側の端部には、雌ねじを有する締結孔４７が設けられる。
【００３６】
かかる接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）は、各々、締結部材４８Ａ、４８Ｂ及び一対の締結孔４６Ａ、４６Ｂを用いて、対応する第１の半導体素子１２及び第２の半導体素子１４の出力端子１２ｂ、１４ｂを機械的に締結しながら、第１の半導体素子１２及び第２の半導体素子１４に電気的に接続される。
【００３７】
併せて、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）は、各々、図示を省略した締結部材及び締結孔４７を用いて、対応する電動モータのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の駆動電流入力端子を機械的に締結しながら、電動モータに電気的に接続される。これにより、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）は、電動モータに電気的に接続されて電動モータに電力を供給する場合の三相交流電流の出力配線として機能する。
【００３８】
ここで、第３の接続導体４５は、第１の接続導体４３の上側起立部分と第２の接続導体４４との接続部でｙ−ｚ平面に平行な縦断面においてこれらに接するＲ形状の外形を付与された上側分岐部４５Ａを有すると共に、第１の接続導体４３の下側起立部分と第２の接続導体４４との接続部でｙ−ｚ平面に平行な縦断面においてこれらに接するＲ形状の外形を付与された下側分岐部４５Ｂを一体に有する。かかる上側分岐部４５Ａと下側分岐部４５Ｂとの間には、ｘ軸の方向に貫通した貫通孔４５Ｃが形成されている。
【００３９】
かかる接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）は、各々、それらの柱状の１個の母材を押し型でｘ軸の方向に押し出し加工することにより好適に成形され、この際、第１の接続導体４３、第２の接続導体４４、及び第３の接続導体４５が、一度に成形され、特に、Ｒ形状の外形を付与された上側分岐部４５Ａ、Ｒ形状の外形を付与された下側分岐部４５Ｂ、及びそれらの間でｘ軸の方向に貫通する貫通孔４５Ｃが、一度に成形されることになる。つまり、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）は、単なる線状や板状の構成にした場合には、第１の接続導体４３、第２の接続導体４４及び第３の接続導体４５から構成される複雑な造形を、同一母材から一度に成形することは不可能であるが、ブロック構造体とすることにより、かかる複雑な造形を、同一母材から一度に成形することを可能としたものである。なお、貫通孔４５Ｃは、押し出し加工時の母材の材料流れとの関連で、孔部として形成されたものである。
【００４０】
更に、電力変換装置１は、接続導体４２（Ｕ）を流れるＵ相交流電流、接続導体４２（Ｖ）を流れるＶ相交流電流、及び接続導体４２（Ｗ）を流れるＷ相交流電流をそれぞれ検出する非接触型の３個の電流センサ素子５１を備えている。かかる電流センサ５１は、典型的にはホール素子を有するコアレス型の磁電変換電流センサであり、対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）における第２の接続導体４４の直上の近接位置において、回路基板３１を延長した延長部Ｓの上に実装され、第２の接続導体４４にＷ相交流電流が流れることに起因して発生する磁界の磁束が垂直に入射する磁束感受方向を有する。なお、かかる電流センサ５１は、絶縁シートを介在させてケース２２に装着して固定してもよい。また、図２において、３個の電流センサ素子５１としては、Ｗ相交流電流用のものが図示されている。
【００４１】
ここで、３個の電流センサ素子５１は、３個の電流センサ素子５１の上端部が、対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）における第１の接続導体４３と第３の接続導体４５との接続位置、つまり上側分岐部４５ＡのＲ形状の上側のＲ止まり位置Ｐ１よ
りも低く、かつ、３個の電流センサ素子５１のｙ軸の正方向側の端部が、対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）における第２の接続導体４４と第３の接続導体４５との接続位置、つまり上側分岐部４５ＡのＲ形状の下側のＲ止まり位置Ｐ２よりもｙ軸の負方向側に位置するように配置されている。なお、かかるＲ形状に関しては、その曲率は一定でなくともよく、また、Ｒ形状の外形に代えて、位置Ｐ１と位置Ｐ２とを結ぶ直線状の外形を付与してもよく、かかる直線状の外形は、複数の直線から成るものであってもよい。
［電力変換装置の動作］
次に、以上の構成を有する電力変換装置１の動作を、バッテリからの直流電流をＵ相、Ｖ相、及びＷ相の三相から成る三相交流電流に変換して電動モータに供給する場合を例に挙げて、詳細に説明する。
【００４２】
回路基板３１のスイッチング動作を制御する制御ＩＣが動作した状態で、バッテリからの直流電流が３個の第１の半導体素子１２及び３個の第２の半導体素子１４に供給されると、かかる制御ＩＣが３個の第１の半導体素子１２及び３個の第２の半導体素子１４のスイッチング動作を制御することにより、供給された直流電流はＵ相、Ｖ相、及びＷ相の三相から成る三相交流電流に変換される。
【００４３】
そして、このように得られた三相交流電流は、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）を介して、電動モータに供給される。
【００４４】
この際、３個の電流センサ素子５１が、それらの上端部が、対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）における第１の接続導体４３と第３の接続導体４５との接続位置、つまり上側分岐部４５ＡのＲ形状の上側のＲ止まり位置Ｐ１よりも低く、かつ、それらのｙ軸の正方向側の端部が、対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）における第２の接続導体４４と第３の接続導体４５との接続位置、つまり上側分岐部４５ＡのＲ形状の下側のＲ止まり位置Ｐ２よりもｙ軸の負方向側に位置するように配置されているため、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）の第２の接続導体４４を対応して流れるＵ相交流電流、Ｖ相交流電流、及びＷ相交流電流に起因して、第２の接続導体４４の周囲に発生した磁界の磁束が、対応する電流センサ素子５１の磁束感受方向に入射する。一方で、第１の接続導体４３を対応して流れるＵ相交流電流、Ｖ相交流電流、及びＷ相交流電流に起因して発生した磁界による磁束は、電流センサ素子５１の上方に主として存在すると共に電流センサ素子５１の磁束感受方向に直交するため、電流センサ素子５１の検出動作に不要な影響を及ぼさない。また、第３の接続導体４５を対応して流れるＵ相交流電流、Ｖ相交流電流、及びＷ相交流電流に起因して発生した磁界による磁束が、電流センサ素子５１の磁束感受方向に交差すると共に、電流センサ素子５１及び第３の接続導体４５間の距離が相対的に長くなるため、電流センサ素子５１の検出動作に与える影響が実用上無視し得るレベルの磁束密度となり、電流センサ素子５１の検出動作に実質的に不要な影響を及ぼさない。
【００４５】
すると、電流センサ素子５１は、入射された磁束の磁束密度の大きさを検出して、それに対応した大きさの電流を電流信号として回路基板３１に実装された制御ＩＣに出力する。そして、かかる制御ＩＣは、受けた電流信号を用いて三相交流電流出力の安定化制御等を行うことになる。
［電力変換装置の組み立て］
次に、以上の構成を有する電力変換装置１の組み立て方法につき、詳細に説明する。
【００４６】
電力変換装置１を組み立てる際には、まず、第１の冷却部材１１の表面１１Ａ上に位置決めして固定した３個の第１の半導体素子１２をケース２２内に収納すると共に、第１の冷却部材１１の表面１１Ｂをケース２２の外に露出させながら第１の冷却部材１１の表面
１１Ａをケース２２の下端に当接させることにより、ケース２２に第１の半導体素子１２を固定した第１の冷却部材１１を装着して固定する。
【００４７】
次に、ケース２２の側壁２１に各々形成された貫通孔２２Ａに正極導体４１（Ｐ）、図示を省略した負極導体、及び接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）を挿通した後、ケース２２の側壁に設けられ図示を省略した固定部に各導体を固定すると共に、電流センサ５１を、対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）における第２の接続導体４４の直上において、回路基板３１を延長した延長部Ｓの上に装着して固定する。
【００４８】
次に、ケース２２、第１の半導体素子１２、及び接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）に対する位置決めをしながら共に図示を省略した締結部材を固定穴に挿通することにより、ケース２２内に、制御ＩＣ等を実装した回路基板３１を載置して固定する。この際、回路基板３１に形成された図示を省略した位置決め孔に第１の半導体素子１２側に設けられた図示を省略した位置決めピンを挿通することによって、回路基板３１に対して第１の半導体素子１２を位置決めされ電気的に接続される。
【００４９】
次に、第２の冷却部材１３の表面１３Ａ上に位置決めして固定した３個の第２の半導体素子１４をケース２２内に収納すると共に、第２の冷却部材１３の表面１３Ｂをケース２２の外に露出させながら第２の冷却部材１３の表面１３Ａをケース２２の上端に当接させることにより、ケース２２に第２の半導体素子１４を固定した第２の冷却部材１３を装着して固定する。この際、回路基板３１に形成された図示を省略した位置決め孔に第２の半導体素子１４側に設けられた図示を省略した位置決めピンを挿通することによって、回路基板３１に対して第２の半導体素子１４を位置決めされ電気的に接続される。
【００５０】
次に、図示を省略する締結工具を第１の冷却部材１１の貫通孔１１Ｄからケース２２内に順次侵入させながら、締結部材４８Ｂを締結孔４６Ｂに締め込むことにより、第１の半導体素子１２を対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）に締結して電気的に接続する。次に、図示を省略する締結工具を第２の冷却部材１３の貫通孔１３Ｄからケース２２内に順次侵入させながら、締結部材４８Ａを締結孔４６Ａに締め込むことにより、第２の半導体素子１４を対応する接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）に締結して電気的に接続する。
【００５１】
そして最後に、必要に応じて、第１の冷却部材１１の貫通孔１１Ｄ、及び第２の冷却部材１３の貫通孔１３Ｄを図示を省略するグロメット等で塞ぐことにより、電力変換装置１の組み立ては完了する。
【００５２】
以上の説明から明らかなように、本実施形態における電力変換装置１では、第１の接続導体４３と第２の接続導体４４とが傾斜して接続している。これにより、第１の接続導体４３と第２の接続導体４４との接続部付近での電流の集中を緩和すると共に斜め方向の磁束の発生を低減し得て、電流センサ素子５１に対する斜め方向の磁束の影響を低減することができるので、検出対象の電流を正確に検出することができる。併せて、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）ブロック構造体であるため、別途端子台を用意することなく、半導体素子１２、１４の出力端子と外部機器の接続端子とを電気的に接続することができる。
【００５３】
また、本実施形態における電力変換装置１では、第３の接続導体４５が第１の接続導体４３と第２の接続導体４４との間で分岐して接続されている。これにより、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）を流れる電流を分散させることができ、第１の接続導体４３と第２の接続導体４４との接続部付近での電流の集中をより緩和すると共に斜め方向の磁束の発生をより低減し得て、電流センサ素子５１に対する斜め方向の磁束の影響をよ
り低減させることができるので、検出対象の電流をより正確に検出することができる。また、第３の接続導体４５の分岐部分には貫通孔４５Ｃが形成されているので、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）の材料の余分な部分を削減し得て、接続導体４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）のコストを低減することができる。
【００５４】
また、本実施形態における電力変換装置１では、第３の接続導体４５が、Ｒ形状を有している。これにより、第１の接続導体４３と第２の接続導体４４との接続部付近での電流の集中をより緩和すると共に斜め方向の磁束の発生をより低減し得て、電流センサ素子５１に対する斜め方向の磁束の影響をより低減させることができるので、検出対象の電流をより正確に検出することができる。
【００５５】
また、本実施形態における電力変換装置１では、電流センサ素子５１の上端部の位置が、第１の接続導体４３と第３の接続導体４５との接続位置Ｐ１よりも低く、かつ、電流センサ素子５１の第３の接続導体４５側の端部の位置が、第２の接続導体４４と第３の接続導体４５との接続位置Ｐ２よりも第２の接続導体４４側に位置している。これにより、電流センサ素子５１に対して水平方向に発生する磁束を電流センサ素子５１の配置位置よりも高い位置で発生させることができると共に、電流センサ素子に対する斜め方向の磁束の影響をより低減させることができるので、検出対象の電流をより正確に検出することができる。
【００５６】
なお、本発明においては、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明においては、簡便な構成により、検出対象の電流を正確に検出することができる電力変換装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に電力変換装置等の半導体制御装置の分野に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００５８】
１…電力変換装置
１１…第１の冷却部材
１１Ａ、１１Ｂ…表面
１１Ｃ…放熱フィン
１１Ｄ…貫通孔
１２…第１の半導体素子
１２ａ…封止体
１２ｂ…端子
１３…第２の冷却部材
１３Ａ、１３Ｂ…表面
１３Ｃ…放熱フィン
１３Ｄ…貫通孔
１４…第２の半導体素子
１４ａ…封止体
１４ｂ…端子
２１…側壁
２２…ケース
２２Ａ…貫通孔
３１…回路基板
４１（Ｐ）…正極導体
４２（Ｕ）、４２（Ｖ）、４２（Ｗ）…接続導体
４３…第１の接続導体
４４…第２の接続導体
４５…第３の接続導体
４５Ａ…上側分岐部
４５Ｂ…下側分岐部
４５Ｃ…貫通孔
４６Ａ、４６Ｂ、４７…締結孔
４８Ａ、４８Ｂ…締結部材
５１…電流センサ素子
【図１】
0006005381.tif 000002
【図２】
0006005381.tif 000003