(57)【要約】駆動回路がスイッチング素子を駆動させた際のスイッチングノイズ影響を軽減可能な電力変換装置を提供する。制御回路（ＣＮＴ）と、その制御信号を受けてスイッチング素子を駆動させる駆動回路（ＤＲ１〜ＤＲ６）と、駆動回路（ＤＲ１〜ＤＲ６）に給電する電源回路（Ｐ１〜Ｐ６）と、を基板（１１）に実装し、基板（１１）上に、駆動回路（ＤＲ１〜ＤＲ６）と電源回路（Ｐ１〜Ｐ６）とを配置する強電系の駆動回路/電源回路配置配線領域（ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮ）を、弱電系の制御回路（ＣＮＴ）との間に絶縁領域（ＡＲ１１〜ＡＲ１６）を介在させてスイッチング素子ごとに設けて対となる駆動回路/電源回路領域同士の間に間隔Ｌを確保した上で、制御回路（ＣＮＴ）からの供給電圧を変圧する給電トランス（Ｔ１〜Ｔ６）を、電源回路（Ｐ１〜Ｐ６）ごとに絶縁領域（ＡＲ１１〜ＡＲ１６）を跨いで設けたことを特徴とする電力変換装置とした。
2016088211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続された蓄電手段と、
この蓄電手段に接続された一対のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子のスイッチング動作により直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチング手段と、
前記スイッチング動作を制御する制御回路からの制御信号を受けて前記スイッチング素子を駆動させる駆動回路と、
前記駆動回路に給電する電源回路と、
前記制御回路、前記駆動回路、前記電源回路を実装する基板と、
を備えた電力変換装置であって、
前記基板上に、前記駆動回路と前記電源回路とを配置する強電系の駆動回路/電源回路領域を、弱電系の前記制御回路との間に絶縁領域を介在させて前記スイッチング素子ごとに設けるとともに、前記一対のスイッチング素子にそれぞれ接続された対となる前記駆動回路/電源回路領域同士の間に所定の間隔を確保して配置した上で、前記制御回路からの供給電圧を駆動用電圧に変圧する給電トランスを、前記電源回路ごとに前記絶縁領域を跨いで設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記対となる駆動回路/電源回路領域同士の間に確保した前記間隔部分に、前記絶縁領域を挟んで前記制御回路およびその配線を配置する制御回路配置配線領域を配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
前記対となる駆動回路/電源回路領域と、他の対となる駆動回路/電源回路領域と、の間に、前記絶縁領域を挟んで前記制御回路およびその配線を配置する制御回路配置配線領域を配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記基板と並列に前記スイッチング素子を備えたパワーモジュールを備え、
前記駆動回路/電源回路領域ごとに、前記パワーモジュールの前記スイッチング素子と接続する接続部を設けた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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置において、小型化およびインダクタンスの低減を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術では、基板上で、上アームのスイッチング素子を駆動させる駆動回路としての半導体モジュールと下アームの駆動回路としての半導体モジュールとの間に、給電トランスを配置した構造としている。
したがって、給電トランスと半導体モジュールとの間で制御電力の伝送距離の短縮が可能となる。これにより、各半導体モジュールへ給電する制御電源電圧のばらつきを低減できるとともに、配線インダクタンスに誘起されるスイッチングサージ電圧を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１８８１５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、上述の従来技術では、上アームの半導体モジュール（駆動回路）と下アームの半導体モジュール（駆動回路）との間に、両アームへの給電を行う給電トランスを配置した構造としていた。
このため、基板上の駆動回路同士の間隔が給電トランスの寸法分しか離すことができず、駆動回路が、半導体モジュールをスイッチ駆動させた際に誘起されるスイッチングノイズの増大を招いていた。【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、駆動回路がスイッチング素子を駆動させた際のスイッチングノイズ影響を軽減可能な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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、
基板上に、スイッチング手段の各スイッチング素子に対して通電状態と遮断状態とに切り換えるスイッチング動作を行わせる制御信号を出力する制御回路と、この制御回路に絶縁して設けられ、前記制御回路からの制御信号を受けて前記スイッチング素子を駆動させる駆動回路と、前記制御回路に絶縁して設けられ、前記駆動回路に給電する電源回路とを実装した電力変換装置であって、
前記基板上に、前記駆動回路と前記電源回路とを配置する強電系の駆動回路/電源回路領域を、弱電系の前記制御回路との間に絶縁領域を介在させて前記スイッチング素子ごとに設けるとともに、前記一対のスイッチング素子にそれぞれ接続された対となる前記駆動回路/電源回路領域同士の間に所定の間隔を確保して配置した上で、前記制御回路からの供給電圧を駆動用電圧に変圧する給電トランスを、前記電源回路ごとに前記絶縁領域を跨いで設けたことを特徴とする電力変換装置とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電力変換装置では、給電トランスを前記電源回路ごとに設け、駆動回路同士の間に、給電トランスに制約されることなく所定の間隔を確保した。このため、駆動回路同士の間隔が給電トランスに制約を受ける場合と比較して、駆動回路同士の間隔を広げてスイッチング素子を駆動させる際に誘起されるスイッチングノイズを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の電力変換装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】実施の形態１の電力変換装置における駆動回路、電源回路、制御回路を実装した基板を示す平面図である。
【図３】実施の形態１の電力変換装置におけるスイッチ部を搭載したパワーモジュールを示す底面図である。
【図４Ａ】実施の形態１の電力変換装置に用いた多層構造の基板のＬ１層における給電トランスなどの配置を示す平面図である。
【図４Ｂ】実施の形態１の電力変換装置に用いた多層構造の基板のＬ１層における駆動回路/電源回路領域と制御回路配置配線領域と絶縁領域の配置を示す平面図である。
【図４Ｃ】実施の形態１の電力変換装置に用いた多層構造の基板のＬ２層における駆動回路/電源回路領域と制御回路配置配線領域と絶縁領域の配置を示す平面図である。
【図４Ｄ】実施の形態１の電力変換装置に用いた多層構造の基板のＬ３層における駆動回路/電源回路領域と制御回路配置配線領域と絶縁領域の配置を示す平面図である。
【図５】実施の形態２の電力変換装置における駆動回路、電源回路、制御回路を実装した基板を示す平面図である。
【図６】実施の形態３の電力変換装置におけるスイッチ部を搭載したパワーモジュールを示す底面図である。
【図７】実施の形態３の電力変換装置における駆動回路、電源回路、制御回路を実装した基板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電力変換装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１の電力変換装置の構成を説明する。
図１は実施の形態１の電力変換装置Ａの回路構成を示す回路図であって、この電力変換装置Ａは、直流電源２から供給される直流電力を三相交流電力に変換して、回転電機Ｍに給電し、回転電機Ｍの駆動を制御するものである。
【００１０】
この電力変換装置Ａは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相ごとにスイッチ手段としてのスイッチング部ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備えている。これらのスイッチング部ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、周知のもので、それぞれ、上アームのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、下アームのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とを備えている。そして、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に、整流素子Ｄ１〜Ｄ６が並列に設けられている。
また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、直流電源２と蓄電手段としての平滑コンデンサ３とが並列に接続されている。さらに、直流電源２と平滑コンデンサ３との間には、スイッチング作動により電圧値を制御するリレースイッチ４が設けられている。
【００１１】
これらスイッチング部ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３により、回転電機Ｍの各相に出力する電位が生成され、さらに、これらの電位を択一的に接続するとともに、その接続時間の割合を変化させることで、回転電機Ｍに必要な電圧を供給する。
【００１２】
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、それぞれ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動させる駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６が接続されている。また、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６は、それぞれ、電源を供給する電源回路Ｐ１〜Ｐ６が接続されている。そして、駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６には、これらの駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６を駆動させる制御信号を送る制御回路ＣＮＴが接続されている。
【００１３】
なお、制御回路ＣＮＴは、いわゆる弱電系の回路であるのに対し、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６および電源回路Ｐ１〜Ｐ６は、後述する給電トランスＴ１〜Ｔ６により生成された高電位の電力を回転電機Ｍに向けて出力する強電系の回路である。
【００１４】
図１に示す電力変換装置Ａは、図２に示す基板１１および図３に示すパワーモジュール１２に実装されている。
図２に示す基板１１は、プリント基板であり、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６、電源回路Ｐ１〜Ｐ６および制御回路ＣＮＴが実装されている。
図３に示すパワーモジュール１２には、各スイッチング部ＳＷ１〜ＳＷ３（図２参照）を構成する各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が実装されている。そして、基板１１の駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６と、パワーモジュール１２のスイッチング部ＳＷ１〜ＳＷ３の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６とが、図２および図３に示す接続部ＣＮ１〜ＣＮ６を介して接続されている。
【００１５】
すなわち、パワーモジュール１２には、それぞれ対となるスイッチング素子搭載領域１２１ａ，１２１ｂ、スイッチング素子搭載領域１２２ａ，１２２ｂ、スイッチング素子搭載領域１２３ａ，１２３ｂが設けられている。
【００１６】
スイッチング素子搭載領域１２１ａ，１２１ｂには、Ｕ相のスイッチング部ＳＷ１を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２（図１参照）および整流子Ｄ１，Ｄ２（図１参照）が実装されている。スイッチング素子搭載領域１２２ａ，１２２ｂには、Ｖ相のスイッチング部ＳＷ２を構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４（図１参照）および整流子Ｄ３，Ｄ４（図１参照）が実装されている。スイッチング素子搭載領域１２３ａ，１２３ｂには、Ｗ相のスイッチング部ＳＷ３を構成するスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６（図１参照）および整流子Ｄ５，Ｄ６（図１参照）が実装されている。
すなわち、図３に示すように組となるスイッチング素子Ｑｎおよび整流子Ｄｎが、各スイッチング素子搭載領域１２１ａ，１２１ｂ、１２２ａ，１２２ｂ、１２３ａ，１２３ｂに実装されている。また、この図３に示すスイッチング素子Ｑｎおよび整流子ＤｎのＳＧ１〜ＳＧ３に示す各端子が、各接続部ＣＮ１〜ＣＮ６の接続端子ＳＧ１〜ＳＧ３に接続されている。
【００１７】
次に、図２に示す基板１１について説明する。
基板１１は、周知の絶縁性の樹脂を主体とした板材に電気回路を設けたものであり、上アーム側の駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＶＰ，ＷＰと、下アーム側の駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＮ，ＶＮ，ＷＮとを備えている。
【００１８】
第１の駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰには、第１の駆動回路ＤＲ１、電源回路Ｐ１およびその配線が実装されている。第２の駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＮには、第２の駆動回路ＤＲ２、電源回路Ｐ２およびその配線が実装されている。第３の駆動回路/電源回路配置配線領域ＶＰには、第３の駆動回路ＤＲ３、電源回路Ｐ３およびその配線が実装されている。第４の駆動回路/電源回路配置配線領域ＶＮには、第４の駆動回路ＤＲ４、電源回路Ｐ４およびその配線が実装されている。第５の駆動回路/電源回路配置配線領域ＷＰには、第５の駆動回路ＤＲ５、電源回路Ｐ５およびその配線が実装されている。第６の駆動回路/電源回路配置配線領域ＷＮは、第６の駆動回路ＤＲ６、電源回路Ｐ６およびその配線が実装されている。
【００１９】
そして、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮの各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６が、各接続部ＣＮ１〜ＣＮ６の各接続端子ＳＧ１〜ＳＧ３を介して、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６および整流素子Ｄ１〜Ｄ６に接続されている。なお、図２、図３に示す各接続部ＣＮ１〜ＣＮ６は、それぞれ同一のものを各図において示しており、基板１１とパワーモジュール１２とは、図示の各接続部ＣＮ１〜ＣＮ６を一致させた位置で上下に重なって配置されている。
【００２０】
図２に示すように、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮの外周は、それぞれ、制御回路ＣＮＴ側の弱電系の制御回路配置配線領域ＣＡ１と絶縁する絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６により囲まれている。なお、各絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６は、電気的な構成を何も設けない領域であり、制御回路ＣＮＴおよびその配線を配置した後述する制御回路配置配線領域ＣＡ１との間に、必要な絶縁距離が確保されている。
【００２１】
制御回路配置配線領域ＣＡ１は、制御回路ＣＮＴならびにその配線を分散して配置する領域である。なお、その配線とは、制御回路ＣＮＴと各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６および電源回路Ｐ１〜Ｐ６とを接続する配線を指す。
【００２２】
制御回路配置配線領域ＣＡ１は、基板１１において、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮを囲む各絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６と、基板１１の外周を囲む絶縁領域ＡＲ１７に囲まれた領域に設置されている。
すなわち、制御回路配置配線領域ＣＡ１は、基板１１を長手方向に縦断する縦断配線領域ＣＡ１１と、この縦断配線領域ＣＡ１１を横断する横断配線領域ＣＡ１２、ＣＡ１３、ＣＡ１４と、を備えている。
【００２３】
縦断配線領域ＣＡ１１は、上アーム側の絶縁領域ＡＲ１１、ＡＲ１３，ＡＲ１５と、下アーム側の絶縁領域ＡＲ１２、ＡＲ１４、ＡＲ１６との間で、基板１１の縦方向の全長に亘り設けられている。よって、この縦断配線領域ＣＡ１１並びに前記絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６により、対となる上アーム側の各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＶＰ，ＷＰと下アーム側の各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＮ，ＶＮ，ＷＮとは、幅方向に間隔Ｌだけ離されている。なお、この間隔Ｌは、後述するが、同相の対となる駆動回路ＤＲ１とＤＲ２、ＤＲ３とＤＲ４、ＤＲ５とＤＲ６が、相互にスイッチングノイズの影響を所定以上受けない寸法としている。
【００２４】
横断配線領域ＣＡ１２は、Ｕ相の各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮを囲む絶縁領域ＡＲ１１、ＡＲ１２と、Ｖ相の各駆動回路/電源回路配置配線領域ＶＰ，ＶＮを囲む絶縁領域ＡＲ１３、ＡＲ１４との間で、基板１１の幅方向（図２の横方向）に全幅に亘って設けられている。
横断配線領域ＣＡ１３は、Ｖ相の各駆動回路/電源回路配置配線領域ＶＰ，ＶＮを囲む絶縁領域ＡＲ１３、ＡＲ１４と、Ｗ相の各駆動回路/電源回路配置配線領域ＷＰ，ＷＮを囲む絶縁領域ＡＲ１５、ＡＲ１６との間で、基板１１の幅方向（図２の横方向）に全幅に亘って設けられている。
横断配線領域ＣＡ１４は、Ｗ相の各駆動回路/電源回路配置配線領域ＷＰ，ＷＮを囲む絶縁領域ＡＲ１５、ＡＲ１６と、基板１１の外周の絶縁領域ＡＲ１７との間で、基板１１の幅方向（図２の横方向）の全幅に亘って設けられている。
【００２５】
各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮには、それぞれ、絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６に跨って、給電トランスＴ１〜Ｔ６およびスイッチ回路ＩＣ１〜ＩＣ６が接続されている。
【００２６】
各給電トランスＴ１〜Ｔ６は、制御回路ＣＮＴから供給される弱電系の供給電圧を強電系の駆動用電圧に昇圧して電源回路Ｐ１〜Ｐ６に供給する。そして、この強電系の駆動用電圧が駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６を経て、各スイッチング部ＳＷ１〜ＳＷ３に供給される。
また、各スイッチ回路ＩＣ１〜ＩＣ６は、制御回路ＣＮＴからの弱電系のスイッチング制御信号を、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６を駆動させる強電系のスイッチング信号に変換する。
【００２７】
次に、上述した基板１１の回路構成の具体的な構成について説明を加える。
基板１１は、３層の配線構造を備えている。この層構造を、図４Ａ，図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄに基づいて説明する。
基板１１は、図４Ａおよび図４Ｂに示すＬ１層１１１と、図４Ｃに示すＬ２層１１２と、図４Ｄに示すＬ３層１１３と、を備えている。
【００２８】
Ｌ１層１１１は、図４Ｂに示すように、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮ（図２参照）に配置された強電配線部ａＡ１と、制御回路配置配線領域ＣＡ１（図２参照）に配置された弱電配線部ａＡ２とを備えている。そして、強電配線部ａＡ１と弱電配線部ａＡ２との間には、前述の絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６を構成する区画部ａＡ３が設定されている。
【００２９】
また、Ｌ１層１１１には、区画部ａＡ３を跨いで、図４Ａに示すように、各給電トランスＴ１〜Ｔ６およびスイッチ回路ＩＣ１〜ＩＣ６が、強電配線部ａＡ１と弱電配線部ａＡ２とに接続して実装されている。さらに、Ｌ１層１１１には、図示のように、制御回路ＣＮＴの一部を構成する電子部品が、弱電配線部ａＡ２に重なる位置で弱電配線部ａＡ２に接続されて実装されている。また、Ｌ１層１１１には、強電配線部ａＡ１に重なる位置に、駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６および電源回路Ｐ１〜Ｐ６を構成する電子部品が、強電配線部ａＡ１に接続されて実装されている。
【００３０】
そして、Ｌ２層１１２は、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮ（図２参照）に配置された強電配線部ｂＡ１と、制御回路配置配線領域ＣＡ１（図２参照）に配置された弱電配線部ｂＡ２とを備えている。そして、強電配線部ｂＡ１と弱電配線部ｂＡ２との間に、絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６を構成する区画部ｂＡ３が設定されている。
【００３１】
同様に、Ｌ３層１１３は、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮ（図２参照）に配置された強電配線部ｃＡ１と、制御回路配置配線領域ＣＡ１（図２参照）に配置された弱電配線部ｃＡ２とを備えている。そして、強電配線部ｃＡ１と弱電配線部ｃＡ２との間に、絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６を構成する区画部ｃＡ３が設定されている。
【００３２】
（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の作用を説明する。
各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６がスイッチ駆動した際に、スイッチングノイズが誘起される。特に、同相の上アーム側と下アーム側の駆動回路で、例えば、Ｕ相であれば駆動回路ＤＲ１と駆動回路ＤＲ２とは、両者の距離が短いと、このスイッチングノイズの増大を招く。
このため、特許文献１のように、上アーム側と下アーム側との駆動回路の距離が、給電トランスの幅に制約されて両者の間隔を十分に確保できない場合、両駆動回路のスイッチ駆動により誘起されるスイッチングノイズの影響を相互に与えていた。
【００３３】
これに対し、本実施の形態１では、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６のそれぞれに、給電トランスＴ１〜Ｔ６を設けた。このため、上アーム側の駆動回路ＤＲ１、ＤＲ３、ＤＲ５と、下アーム側の駆動回路ＤＲ２、ＤＲ４、ＤＲ６との距離が、給電トランスＴ１〜Ｔ６の幅に制限されることが無く、両者の間隔Ｌを広く確保することが可能となった。 これにより、上アーム側の駆動回路ＤＲ１、ＤＲ３、ＤＲ５と、下アーム側の駆動回路ＤＲ２、ＤＲ４、ＤＲ６との間隔Ｌを、給電トランスＴ１〜Ｔ６に制約される幅寸法よりも広く確保した。
【００３４】
したがって、本実施の形態１では、この間隔Ｌが給電トランスＴ１〜Ｔ６に制約される場合と比較して、自アーム以外のスイッチング駆動に誘起されるスイッチングノイズの影響を最小限に軽減できる。
【００３５】
さらに、給電トランスＴ１〜Ｔ６を、各アームに独立して設けたことにより、電源回路Ｐ１〜Ｐ６の出力配線と、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６と、の距離を短縮できる。
これにより、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ〜ＷＮの縮小化が可能となり、基板１１の小型化が可能となる。
加えて、給電トランスＴ１〜Ｔ６を、各アームに独立して設けたことにより、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６の配置の自由度が高くなり、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６から各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６への給電配線の短縮が可能となる。したがって、上記の各電源回路Ｐ１〜Ｐ６から各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６への給電配線の短縮に加え、この各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６への給電配線の短縮により、インダクタンス低減、ならびに、スイッチングノイズの低減を図ることができる。
【００３６】
すなわち、電源回路Ｐ１〜Ｐ６の位置が、特許文献１のように給電トランスの寸法に制約される一方、駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６の位置が、接続部ＣＮ１〜ＣＮ６の位置に規定され場合、両者の距離が実施の形態１と比べて遠くなる。この場合、基板１１が大型化し、また、給電配線が長くなることにより、インダクタンスおよびスイッチングノイズが増大する。本実施の形態１は、このような不具合を抑制できる。
【００３７】
また、給電トランスＴ１〜Ｔ６を、各アームに独立して設けたことにより、多出力トランスを用いた場合と比較して、巻線の結合度のバラつきが抑制され、電源出力の精度向上を図ることができる。
さらに、上アーム側の駆動回路ＤＲ１、ＤＲ３、ＤＲ５と、下アーム側の駆動回路ＤＲ２、ＤＲ４、ＤＲ６との間の間隔Ｌの部分に、各絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６に加え、制御回路配置配線領域ＣＡ１の縦断配線領域ＣＡ１１を介在させた。
これにより、基板１１における制御回路配置配線領域ＣＡ１を全体的に分散させて配置することが可能となり、制御回路配置配線領域ＣＡ１を１個所に集中させたものと比較して、基板１１の小型化が可能となる。すなわち、特許文献１のように、実施の形態１の縦断配線領域ＣＡ１１に相当する領域幅が給電トランスの幅に制限された場合、制御回路ＣＮＴおよびその配線を配置するために、横断配線領域ＣＡ１４に相当する部分の面積を増大させる必要が生じる。また、この場合、横断配線領域ＣＡ１４に相当する部分では、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６に対する配線距離の増大を招くことから、必要面積も増大する。
これに対して、本実施の形態１では、上述の制御回路配置配線領域ＣＡ１の分散化により、効率的な配置も可能になり、基板１１の小型化が可能となる。
【００３８】
しかも、本実施の形態１では、上アーム側の駆動回路ＤＲ１、ＤＲ３、ＤＲ５同士の間にも、制御回路配置配線領域ＣＡ１の横断配線領域ＣＡ１２〜ＣＡ１４を介在させた。したがって、上述の制御回路配置配線領域ＣＡ１の分散化をいっそう図ることが可能となり、より基板１１の小型化が可能となる。
【００３９】
（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の電力変換装置の効果を作用と共に列挙する。
１）実施の形態１の電力変換装置は、
直流電源２に接続された蓄電手段としての平滑コンデンサ３と、
この平滑コンデンサ３に接続された一対のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備え、このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作により直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチング部ＳＷ１〜ＳＷ３と、
前記平スイッチング動作を制御する制御回路ＣＮＴからの制御信号を受けて前記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動させる駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６と、
前記制御回路ＣＮＴ、前記駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６、前記電源回路Ｐ１〜Ｐ６を実装する基板１１と、
を備えた電力変換装置であって、
前記基板１１上に、前記駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６と前記電源回路Ｐ１〜Ｐ６とを配置する強電系の駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮを、弱電系の前記制御回路ＣＮＴとの間に絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６を介在させて前記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６ごとに設けるとともに、前記一対のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２）（Ｑ３，Ｑ４）（Ｑ５，Ｑ６）にそれぞれ接続された対となる前記駆動回路/電源回路配置配線領域（ＵＰ，ＵＮ）（ＶＰ，ＶＮ）（ＷＰ，ＷＮ）同士の間に所定の間隔Ｌを確保して配置した上で、前記制御回路ＣＮＴからの供給電圧を駆動用電圧に変圧する給電トランスＴ１〜Ｔ６を、前記電源回路Ｐ１〜Ｐ６ごとに前記絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６を跨いで設けたことを特徴とする。
このように、給電トランスＴ１〜Ｔ６を、各アームに独立して設けたことにより、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６の配置の自由度が高くなり、設計自由度が向上する。これにより、上アーム側の駆動回路ＤＲ１、ＤＲ３、ＤＲ５と、下アーム側の駆動回路ＤＲ２、ＤＲ４、ＤＲ６との距離を十分に確保可能となり、自アーム以外のスイッチング駆動に誘起されるスイッチングノイズの影響を最小限に軽減できる。
さらに、給電トランスＴ１〜Ｔ６を、各アームに独立して設けたことにより、電源回路Ｐ１〜Ｐ６の出力配線と各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６との距離を短縮して各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮの縮小化が可能となり、基板１１の小型化が可能となる。加えて、配線距離の短縮による、インダクタンス低減、ならびに、スイッチングノイズの低減を図ることができる。
また、給電トランスＴ１〜Ｔ６を、各アームに独立して設けたことにより、多出力トランスを用いた場合と比較して、巻線の結合度のバラつきが抑制され、電源出力の精度向上を図ることができる。
【００４０】
２）実施の形態１の電力変換装置は、
前記対となる駆動回路/電源回路領域（ＵＰ，ＵＮ）（ＶＰ，ＶＮ）（ＷＰ，ＷＮ）同士の間に確保した前記間隔部分に、前記絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６を挟んで、前記制御回路ＣＮＴおよびその配線を配置する制御回路配置配線領域ＣＡ１の縦断配線領域ＣＡ１１を配置したことを特徴とする。
したがって、対となる駆動回路/電源回路領域（ＵＰ，ＵＮ）（ＶＰ，ＶＮ）（ＷＰ，ＷＮ）同士の間に確保した基板１１上の間隔Ｌの部分を有効に利用できるとともに、制御回路配置配線領域ＣＡ１の分散化を図って効率的な配置も可能となる。よって、基板１１のいっそうの小型化が可能となる。
【００４１】
３）実施の形態１の電力変換装置は、
前記対となる駆動回路/電源回路領域（ＵＰ，ＵＮ）（ＶＰ，ＶＮ）（ＷＰ，ＷＮ）と、他の対となる駆動回路/電源回路領域（ＵＰ，ＵＮ）（ＶＰ，ＶＮ）（ＷＰ，ＷＮ）と、の間に、前記絶縁領域ＡＲ１１〜ＡＲ１６を挟んで、前記制御回路配置配線領域ＣＡ１の横断配線領域ＣＡ１２、ＣＡ１３を配置したことを特徴とする。
したがって、上アーム側の駆動回路ＤＲ１、ＤＲ３、ＤＲ５同士、および、下アーム側の駆動回路ＤＲ２、ＤＲ４、ＤＲ６同士、すなわち、自アーム以外のスイッチングノイズ影響を軽減することができる。
加えて、縦断配線領域ＣＡ１１および横断配線領域ＣＡ１２〜ＣＡ１４を設けたことにより、基板１１における制御回路配置配線領域ＣＡ１の分散化を図り、基板１１のいっそうの小型化が可能となる。特に、横断配線領域ＣＡ１２、ＣＡ１３と、上記２）の縦断配線領域ＣＡ１１と、を併設した場合は、制御回路ＣＮＴの分散化をより一層図り、基板１１のさらなる小型化が可能となる。
【００４２】
４）実施の形態１の電力変換装置は、
前記駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮごとに、前記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と接続する接続部ＣＮ１〜ＣＮ６を設けたことを特徴とする。
したがって、各駆動回路ＤＲ１〜ＤＲ６から各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６への給電配線の短縮が可能となり、これによっても、インダクタンス低減、ならびに、スイッチングノイズの低減を図ることができる。
【００４３】
５）実施の形態１の電力変換装置は、
前記対となる駆動回路/電源回路領域（ＵＰ，ＵＮ）（ＶＰ，ＶＮ）（ＷＰ，ＷＮ）同士の間隔Ｌを、対となる駆動回路/電源回路領域（ＵＰ，ＵＮ）（ＶＰ，ＶＮ）（ＷＰ，ＷＮ）を１つの給電トランスにより駆動させた場合の間隔（給電トランスの幅）よりも、大きな寸法に形成したことを特徴とする。
これにより、上アーム側の駆動回路ＤＲ１、ＤＲ３、ＤＲ５と、下アーム側の駆動回路ＤＲ２、ＤＲ４、ＤＲ６との距離を、確実に十分に確保でき、自アーム以外のスイッチング駆動に誘起されるスイッチングノイズの影響を最小限に軽減できる。
【００４４】
（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態の電力変換装置について説明する。
なお、他の実施の形態は、実施の形態１の変形例であるため、実施の形態１と共通する構成には実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点のみ説明する。
【００４５】
（実施の形態２）
実施の形態２の電力変換装置は、図５に示すように、各スイッチ回路ＩＣ１〜ＩＣ６および給電トランスＴ１〜Ｔ６の配置を変えるとともに、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮの形状を異ならせた例を示している。
【００４６】
すなわち、実施の形態１と比較して、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮの図５における左右方向寸法を相対的に大きくし、上下方向寸法を相対的に小さく形成している。
また、これに伴って、制御回路配置配線領域ＣＡ２０１における縦断配線領域ＣＡ２１１の図５における左右方向の幅寸法を狭める一方、各横断配線領域ＣＡ２１２〜ＣＡ２１４の図５における上下方向幅寸法を広げている。
なお、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮは、それぞれ、実施の形態１と同様に、駆動回路ＤＲ２１〜ＤＲ２６および電源回路Ｐ２１〜Ｐ２６を備えている。そして、基板１１の幅方向（図５における左右方向）で、外側に駆動回路ＤＲ２１〜ＤＲ２６を配置し、内側に電源回路Ｐ２１〜Ｐ２６を配置し、同相の駆動回路ＤＲ２１〜ＤＲ２６の間隔を広く確保している。
【００４７】
また、各スイッチ回路ＩＣ２１〜ＩＣ２６および給電トランスＴ２１〜Ｔ２６は、各絶縁領域ＡＲ２１〜ＡＲ２６を跨いで、横断配線部ＣＡ２１２〜ＣＡ２１４と各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮとに接続されている。なお、基板２１１の外周には、絶縁領域ＡＲ２７が設けられている。
【００４８】
この実施の形態２では、実施の形態１の効果において２）で述べたように、給電トランスＴ２１〜Ｔ２６を、電源回路Ｐ２１〜Ｐ２６ごとに独立して設けたことにより、各駆動回路ＤＲ２１〜ＤＲ２６の配置の自由度が高くなる。これにより、各スイッチ回路ＩＣ２１〜ＩＣ２６および給電トランスＴ２１〜Ｔ２６の配置の自由度が高くなり、必要に応じ、実施の形態２のような配置とすることも可能である。
また、実施の形態２にあっても、実施の形態１で述べた１）〜５）効果を奏する。
【００４９】
（実施の形態３）
実施の形態３の電力変換装置は、図６に示すように、パワーモジュール３１３の接続部ＣＮ３１〜ＣＮ３６の配置を実施の形態１と異ならせた例である。
そこで、これに伴って、図７に示すように、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮも、その形状および接続部ＣＮ３１〜ＣＮ３６の配置を実施の形態１，２と異ならせている。
【００５０】
すなわち、図６に示すパワーモジュール３１３において、接続部ＣＮ３１〜ＣＮ３６は、スイッチング素子搭載領域１２１ａ，１２１ｂ、１２２ａ，１２２ｂ、１２３ａ，１２３ｂの外側上部角部に配置されている。
【００５１】
そして、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮは、接続部ＣＮ３１〜ＣＮ３６を囲むように、図において縦長に配置され、その外周が絶縁領域ＡＲ３１〜ＡＲ３６に囲まれている。また、基板３１１の外周は、絶縁領域ＡＲ３７に囲まれている。
【００５２】
また、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮは、実施の形態１と同様に、駆動回路ＤＲ３１〜ＤＲ３６と電源回路Ｐ３１〜Ｐ３６とが、図において上下に並設されている。
【００５３】
そして、各スイッチ回路ＩＣ３１〜ＩＣ３６および給電トランスＴ３１〜Ｔ３６は、実施の形態１と同様に各絶縁領域ＡＲ３１〜ＡＲ３６を跨ぎ、縦断配線部ＣＡ３１１と各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮとに接続されている。
また、実施の形態３では、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮを幅狭に形成したことにより、縦断配線部ＣＡ３１１の幅寸法が、実施の形態１よりもさらに広く確保されている。つまり、同相の駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＶＰ，ＷＰと、駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＮ，ＶＮ，ＷＮとの間隔が、より広く形成されている。
【００５４】
以上のように、実施の形態３にあっても、実施の形態１の効果において２）で述べたように、給電トランスＴ３１〜Ｔ３６を、電源回路Ｐ３１〜Ｐ３６ごとに独立して設けたことにより、各駆動回路ＤＲ３１〜ＤＲ３６の配置の自由度が高くなる。これにより、パワーモジュール３１２の接続部ＣＮ１〜ＣＮ６の配置に応じて、各駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮを配置することができる。
また、縦断配線部ＣＡ３１１の幅を広げて同相の駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＰ，ＶＰ，ＷＰと、駆動回路/電源回路配置配線領域ＵＮ，ＶＮ，ＷＮとの間隔を、より広く形成したことにより、スイッチングノイズの影響を、さらに軽減することができる。
なお、実施の形態３にあっても、実施の形態１で述べた１）〜５）効果を奏する。
【００５５】
以上、本発明の電力変換装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、各駆動回路/電源回路配置配線領域の形状は、実施の形態に示した形状に限定されるものではなく、パワーモジュールの各スイッチ部配置領域の配置や形状に応じて、任意の形状に形成することができる。
また、実施の形態では、電力変換装置は、３相のものを例示したが、その相数は、３相に限定されるものではない。
【図１】
2016088211.tif 000003
【図２】
2016088211.tif 000004
【図３】
2016088211.tif 000005
【図４Ａ】
2016088211.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月10日(2015.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続された蓄電手段と、
この蓄電手段に接続された一対のスイッチング素子を備え、このスイッチング素子のスイッチング動作により直流電力を交流電力に変換する複数のスイッチング手段と、
前記スイッチング動作を制御する制御回路からの制御信号を受けて前記スイッチング素子を駆動させる駆動回路と、
前記駆動回路に給電する電源回路と、
前記制御回路、前記駆動回路、前記電源回路を実装する基板と、
を備えた電力変換装置であって、
前記基板上に、前記駆動回路と前記電源回路とを配置する強電系の駆動回路／電源回路領域を、弱電系の前記制御回路との間に絶縁領域を介在させて前記スイッチング素子ごとに設けるとともに、前記一対のスイッチング素子にそれぞれ接続された対となる前記駆動回路／電源回路領域同士の間に所定の間隔を確保して配置した上で、前記制御回路からの供給電圧を駆動用電圧に変圧する給電トランスを、前記電源回路ごとに前記絶縁領域を跨いで設け、
さらに、前記対となる駆動回路／電源回路領域同士の間に確保した前記間隔部分に、前記絶縁領域を挟んで前記制御回路およびその配線を配置する制御回路配置配線領域を配置するとともに、前記対となる駆動回路／電源回路領域と、他の対となる駆動回路／電源回路領域と、の間に、前記絶縁領域を挟んで前記制御回路およびその配線を配置する第２の制御回路配置配線領域を配置したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記基板と並列に前記スイッチング素子を備えたパワーモジュールを備え、
前記駆動回路／電源回路領域ごとに、前記パワーモジュールの前記スイッチング素子と接続する接続部を設けたことを特徴とする電力変換装置。
【国際調査報告】
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2016088211.tif 000014
2016088211.tif 000015
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