JP2014090629A

JP2014090629A - 電力変換装置

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Publication number: JP2014090629A
Application number: JP2012240388A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Matsuoka; 哲矢松岡; Koyo Ichijo; 弘洋一条; Naoki Hirasawa; 直樹平澤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-15
Also published as: US20140119087A1

Abstract

【課題】個々の出力端子群に接続するバスバーやコネクタ等が互いに干渉しにくい電力変換装置を提供する。
【解決手段】複数の半導体モジュール２（２ａ，２ｂ）と、制御回路基板３とを備える。半導体モジュール２は、一対の入力端子２１と、少なくとも２本の出力端子２２とを備える。半導体素子２９をオンオフすることにより、入力端子２１に印加された直流電圧を三相交流電圧に変換して出力端子２２から出力している。３本の出力端子２２からなり三相交流電圧を出力する出力端子群８（８ａ，８ｂ）が２つ形成されている。１つの半導体モジュール２ａを構成する出力端子２２ａと、他の半導体モジュール２ｂを構成する出力端子２２ｂとを組み合わせて、１個の出力端子群８を形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールを備える電力変換装置に関する。

例えば、直流電力と交流電力との間で電力変換を行うための電力変換装置として、ＩＧＢＴ素子等の半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、半導体素子の動作を制御する制御回路基板とを備えたものが知られている（下記特許文献１参照）。

半導体モジュールは、半導体素子を内蔵する本体部を有する。この本体部から制御端子と、一対の入力端子と、３本の出力端子とが突出している。入力端子には、直流電圧が印加される。また、制御端子には、上記制御回路基板が接続している。この制御回路基板によって半導体素子をオンオフ動作させることにより、入力端子に印加した直流電圧を三相交流電圧に変換し、出力端子から出力している。

３本の出力端子には、バスバーやコネクタ等が接続している。これらバスバーやコネクタ等を介して、３本の出力端子を、三相交流モータ等の交流負荷に電気的に接続するよう構成されている。

また、上記電力変換装置は、上記半導体モジュールを複数個備える。そして、１つの半導体モジュールに含まれる３本の出力端子をセットにして、三相交流電圧を出力する出力端子群を構成してある。個々の出力端子群は個々の交流負荷に接続される。

特開２０１０−４１８０９号公報

しかしながら、上記電力変換装置は、１個の半導体モジュールに含まれる３本の出力端子をセットにして１つの出力端子群を構成するように決められているため、３本の出力端子の組み合わせは一通りしかなく、バスバー等の形状や位置に合わせて、３本の出力端子の組み合わせを最適化できないという問題がある。すなわち、１つの出力端子群を構成する３本の出力端子の位置は予め決められており、例えば、これにバスバーを接続する場合、出力端子に合わせてバスバーを引き回す必要が生じる。そのため、バスバー同士が干渉しやすくなることがある。また、出力端子にコネクタを直接接続する場合、コネクタ同士が接近して、互いに干渉しやすくなることがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、個々の出力端子群に接続するバスバーやコネクタ等が互いに干渉しにくい電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、半導体素子を内蔵した本体部を有し、該本体部から制御端子と、直流電圧が加わる一対の入力端子と、少なくとも２本の出力端子とが突出した複数の半導体モジュールと、
上記制御端子に接続した制御回路基板とを備え、
該制御回路基板によって上記半導体素子のオンオフ動作を制御することにより、上記入力端子に印加された直流電圧を三相交流電圧に変換して上記出力端子から出力するよう構成され、
３本の上記出力端子からなり上記三相交流電圧を出力する出力端子群が複数、形成され、個々の上記出力端子群を個々の交流負荷に接続するよう構成されており、
１つの上記半導体モジュールを構成する上記出力端子と、他の上記半導体モジュールを構成する上記出力端子とを組み合わせて、１個の上記出力端子群を形成してあることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

上記電力変換装置においては、１つの半導体モジュールを構成する出力端子と、他の半導体モジュールを構成する出力端子とを組み合わせて、１個の上記出力端子群を構成してある。
そのため、出力端子群を構成する３本の出力端子の、組み合わせの自由度を高めることができる。したがって、バスバーやコネクタの形状や位置に合わせて、３本の出力端子の組み合わせを最適化することができる。そのため、バスバーを大きく引き回したり、コネクタ同士が互いに干渉したりしなくてもすむように、互いに接近した３本の出力端子を組み合わせて、個々の出力端子群を構成することができる。

以上のごとく、本発明によれば、個々の出力端子群に接続するバスバーやコネクタ等が互いに干渉しにくい電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、電力変換装置の要部拡大斜視図。実施例１における、電力変換装置の全体斜視図。実施例１における、半導体モジュールの平面図。実施例１における、昇圧用モジュールの平面図。実施例１における、リアクトルの斜視図。実施例１における、バスバーを取り除いた電力変換装置の平面図。図６のVII-VII断面図。図６のVIII-VIII断面図。図６のIX-IX断面図。実施例１における、電力変換装置の回路図。実施例２における、電力変換装置の概念図。実施例３における、電力変換装置の概念図。実施例４における、電力変換装置の概念図。実施例５における、電力変換装置の概念図。実施例６における、電力変換装置の概念図。比較例における、電力変換装置の斜視図。

上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための車両用電力変換装置とすることができる。

また、上記電力変換装置は、上記本体部は四辺形板状に形成され、複数の上記半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する複数の冷却器とを、上記本体部の主面の法線方向に積層した積層体が構成されており、個々の上記出力端子は、上記本体部の側面からそれぞれ同一方向に突出し、上記複数の出力端子は、該出力端子の突出方向と上記法線方向との双方に直交する幅方向に分散配置されており、上記幅方向において互いに近接する３本の上記出力端子を組み合わせて上記出力端子群を構成してあることが好ましい（請求項２）。
１個の半導体モジュールに含まれる複数の出力端子は、上記幅方向に分散配置されている。そのため、仮に、１個の半導体モジュールに含まれる３本の出力端子を使って１つの出力端子群を構成したとすると、この１つの出力端子群を構成する３本の出力端子は、幅方向に分散配置されることになる。
この半導体モジュールと冷却器とをそれぞれ複数個積層すると、上記法線方向に隣り合う２つの半導体モジュールのうち、一方の半導体モジュールに含まれ幅方向に分散配置された３本の出力端子（出力端子群）と、他方の半導体モジュールに含まれ幅方向に分散配置された３本の出力端子（出力端子群）とが、法線方向に近接することになる。この場合、１つの出力端子群を構成する３本の出力端子が幅方向に分散しているため、個々出力端子に接続するバスバーを大きく引き回す必要が生じる。また、２つの出力端子群が法線方向に近接配置されているため、引き回したバスバー同士が接近し、干渉しやすくなる。
そこで、上述のように、１つの半導体モジュールに含まれる出力端子と、その他の半導体モジュールに含まれる出力端子とを組み合わせて１つの出力端子群を構成すれば、幅方向において互いに近接する３本の出力端子を組み合わせることが可能になる。そのため、１つの出力端子群を構成する３本の出力端子が幅方向に分散されることを抑制でき、かつ、２つの出力端子群が法線方向に近接配置されることを抑制できる。これにより、個々の出力端子に接続するバスバー等が互いに干渉することを効果的に抑制できる。

また、上記法線方向から見たときに、該法線方向に隣り合う２つの上記本体部からそれぞれ突出する上記出力端子が、互いに重ならないよう構成されていることが好ましい（請求項３）。
仮に、法線方向から見たときに、該法線方向に隣り合う２つの本体部からそれぞれ突出する２つの出力端子が互いに重なると、２つの出力端子間の、法線方向における間隔が狭くなりやすい。出力端子にバスバー等を接続する際には、出力端子とバスバー等とを法線方向に重ね合わせ、溶接等するのであるが、２つの出力端子間の法線方向間隔が狭いと、この２つの出力端子の間にバスバー等を挿入しにくくなり、接続工程を行いにくくなる。したがって、法線方向から見たときに、上記２つの出力端子が互いに重ならないようにすることにより、２つの出力端子間の法線方向間隔が狭くなることを防止でき、出力端子とバスバー等とを接続する工程を行いやすくなる。

また、第１の上記出力端子群を構成する上記出力端子に流れる電流を測定する第１電流センサと、第２の上記出力端子群を構成する上記出力端子に流れる電流を測定する第２電流センサとを備え、上記第１電流センサを取り付けた上記出力端子と、上記第２電流センサを取り付けた上記出力端子とは、１個の上記本体部から突出しており、上記第１電流センサと上記第２電流センサとが一体化していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、２個の電流センサが一体化しているため、部品点数を低減することができる。そのため、電力変換装置の製造コストを低減することができる。

また、上記半導体モジュールを冷却する冷却器を備え、上記複数の出力端子群には、消費電力が相対的に高い上記交流負荷に接続した高出力端子群と、消費電力が相対的に低い上記交流負荷に接続した低出力端子群とがあり、上記高出力端子群に三相交流電圧を出力する半導体素子は、上記低出力端子群に三相交流電圧を出力する半導体素子よりも、上記冷却器の冷媒流路の上流側に配されていることが好ましい（請求項５）。
高出力端子群に三相交流電圧を出力する半導体素子（高出力半導体素子）は、低出力端子群に三相交流電圧を出力する半導体素子（低出力半導体素子）よりも発熱量が大きい。そのため、高出力半導体素子を、低出力半導体素子よりも冷媒流路の上流側に配置することにより、温度の低い冷媒を使って高出力半導体素子を冷却することができる。これにより、高出力半導体素子の冷却効率を上げることが可能になる。

（実施例１）
上記電力変換装置に係る実施例について、図１〜図１０を用いて説明する。本例の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、複数の半導体モジュール２（２ａ，２ｂ）と、制御回路基板３とを備える。半導体モジュール２は、半導体素子２９（図１０参照）を内蔵した本体部２０を有する。この本体部２０から制御端子２３と、直流電圧が加わる一対の入力端子２１と、３本の出力端子２２（２２ａ，２２ｂ）とが突出している。制御回路基板３は、制御端子２３に接続している。
制御回路基板３によって半導体素子２９のオンオフ動作を制御することにより、入力端子２１に印加された直流電圧を三相交流電圧に変換して出力端子２２から出力するよう構成されている。

また、３本の出力端子２２からなり三相交流電圧を出力する出力端子群８が２つ形成されている。個々の出力端子群８（８ａ，８ｂ）は個々の交流負荷８０（図１０参照）に接続される。
１つの半導体モジュール２ａを構成する出力端子２２ａと、他の半導体モジュール２ｂを構成する出力端子２２ｂとを組み合わせて、１個の出力端子群８を形成してある。

本例の半導体モジュール２は、３本の出力端子２２を有する。一方の半導体モジュール２ａを構成する１本の出力端子２２ａと、他方の半導体モジュール２ｂを構成する２本の出力端子２２ｂとを組み合わせて、第１の出力端子群８ａを構成してある。また、一方の半導体モジュール２ａを構成する２本の出力端子２２ａと、他方の半導体モジュール２ｂを構成する１本の出力端子２２ｂとを組み合わせて、第２の出力端子群８ｂを構成してある。

本例の電力変換装置１は、車載用のインバータである。図１に示すごとく、本例では、２個の半導体モジュール２（２ａ，２ｂ）と、昇圧用モジュール６と、リアクトル７と、冷却器１１とを積層して、積層体１０を構成してある。冷却器１１を用いて、半導体モジュール２と昇圧用モジュール６とリアクトル７とを、それぞれ冷却している。

図１０に示すごとく、個々の半導体モジュール２には、６個の半導体素子２９（ＩＧＢＴ素子）が内蔵されている。この６個の半導体素子２９によって三相ブリッジ回路を構成してある。また、昇圧用モジュール６には２個の半導体素子２９が設けられている。本例では、昇圧用モジュール６とリアクトル７とを使って、直流電源８１の直流電圧を昇圧する。そして、平滑コンデンサ４ａによって、昇圧後の直流電圧を平滑化し、半導体素子２９をオンオフ動作させて、直流電圧を三相交流電圧に変換する。

本例では、一方の半導体モジュール２ａに含まれる４個の半導体素子２９ａと、他方の半導体モジュール２ｂに含まれる２個の半導体素子２９ｂとによって三相交流電圧を発生し、第１の交流負荷８０ａ（三相交流モータ）を駆動している。また、一方の半導体モジュール２ａに含まれる２個の半導体素子２９ａと、他方の半導体モジュール２ｂに含まれる４個の半導体素子２９ｂとによって三相交流電圧を発生し、第２の交流負荷８０ｂを駆動している。

図２に示すごとく、出力端子２２の突出側とは反対側に、コンデンサ４が設けられている。コンデンサ４内には、上述した平滑コンデンサ４ａと、ノイズ除去用のフィルタコンデンサ４ｂ（図１０参照）とが形成されている。

また、図２に示すごとく、積層体１０に隣接する位置に制御回路基板３が設けられている。制御回路基板３には複数の貫通孔３０が形成されている。この貫通孔３０に出力端子２２を挿通させ、制御端子２３を制御回路基板３に接続してある。制御回路基板３は、上記半導体素子２９のスイッチング動作を制御する。

出力端子２２には、電流センサ５を取り付けてある。電流センサ５によって測定した電流値は、制御回路基板３に送信される。制御回路基板３は、測定した電流値を、半導体モジュール２の動作制御に利用している。

図３に示すごとく、半導体モジュール２の本体部２０は、長方形形板状を呈する。この本体部２０から、制御端子２３と、３本の出力端子２２とが、それぞれ同一方向（Ｙ方向）に突出している。制御端子２３のＹ方向長さは、出力端子２２のＹ方向長さよりも短い。また、入力端子２１は、本体部２０から、出力端子２２および制御端子２３の突出側とは反対側に突出している。出力端子２２と入力端子２１は、本体部２０の長辺を含む側面２４１，２４２からそれぞれ突出している。また、本体部２０の主面２００から、半導体素子２９の熱を放熱するための放熱板２９０が露出している。
なお、本例において、本体部２０の「主面」とは、６面のうち最も面積が大きい面を意味し、「側面」とは、主面以外の面を意味する。

図１、図３に示すごとく、３本の出力端子２２は、本体部２０の主面２００の法線方向（Ｚ方向）と出力端子２２の突出方向（Ｙ方向）との双方に直交する方向（Ｘ方向）において、所定間隔をおいて分散配置されている。３本の出力端子２２は、側面２４１のＸ方向における中央２９９に対して、左右対称に設けられておらず、Ｘ方向に僅かにずれた位置に設けられている。また、一対の入力端子２１は、Ｘ方向における一方側に偏った位置に設けられている。

図１に示すごとく、２個の半導体モジュール２ａ，２ｂは同一形状に形成されている。そして、一方の半導体モジュール２ａに対して、他方の半導体モジュール２ｂを表裏逆にして配置してある。図６に示すごとく、Ｚ方向から見ると、６本の出力端子２２が重ならないようになっている。すなわち、Ｚ方向から見たときに、一方の半導体モジュール２ａを構成する３本の出力端子２２ａと、他方の半導体モジュール２ｂを構成する３本の出力端子２２ｂとが、Ｘ方向において交互に配されるようになっている。

また、本例では図２に示すごとく、出力端子２２にバスバー８８を接続してある。個々のバスバー８８は、出力端子２２に接続しＹ方向に延出する第１部分８８１と、該第１部分８８１に連なりＺ方向に延びる第２部分８８２とを備える。第２部分８８２の先端８８９に、図示しないコネクタを接続するよう構成されている。第１の出力端子群８ａを構成する３本の出力端子２２にそれぞれ接続する３本のバスバー８８ａは、封止部８４によって一体化され、一つのバスバー群８８５を構成している。また、第２の出力端子群８ｂを構成する３本の出力端子２２にそれぞれ接続する３本のバスバー８８ｂも、同様に、一つのバスバー群８８６を構成している。

本例の昇圧用モジュール６は、図４に示すごとく、長方形板状の本体部６０と、リアクトル接続端子６３と、正極端子６１と、負極端子６２と、制御端子６４とを備える。正極端子６１と負極端子６２は、本体部６０の第１側面６７から突出している。
制御端子６４は、本体部６０の４つの側面のうち、上記第１側面６７に平行な第２側面６８から突出している。制御端子６４は、制御回路基板３に接続する。
また、リアクトル接続端子６３は、本体部６０の４つの側面のうち、第１側面６７に直交する第３側面６９に設けられている。

一方、図５に示すごとく、リアクトル７は、長方形板状の本体部７３と、２本の端子７０，７１を備える。２本の端子７０，７１は、本体部７３の側面７９から、Ｘ方向に延出している。

リアクトル７の端子７０，７１と、昇圧用モジュール６のリアクトル接続端子６３とは、それぞれ同一方向（Ｘ方向）に突出している。図２に示すごとく、リアクトル接続端子６３とリアクトル７の一方の端子７１とは、接続部材８９によって電気的に接続されている。また、リアクトル７の他方の端子７０は、コンデンサ４の正入力端子４７に電気的に接続している。

また、図１に示すごとく、冷却器１１はＵ字状に形成された管である。冷却器１１の内部に、冷媒１５が流れる冷媒流路１５０が形成されている。複数の冷却器１１は、該冷却器１１の先端部１１１において、連結部１４によって接続されている。冷却器１１には、冷媒１５を導入するための導入管１２と、冷媒１５を導出するための導出管１３とが取り付けられている。導入管１２から冷媒１５を導入すると、冷媒１５は連結部１４を通って全ての冷却器１１を流れ、導出管１３から導出する。これにより、半導体モジュール２、昇圧用モジュール６、リアクトル７を冷却するようになっている。

また、図６、図７に示すごとく、コンデンサ４は、コンデンサケース４９と、該コンデンサケース４９内に収納した複数のコンデンサ素子４０と、該コンデンサ素子４０をコンデンサケース４９内に封止する封止部材４８０とを備える。コンデンサ素子４０の一部は、平滑コンデンサ４ａ（図１０参照）を構成しており、他の一部はフィルタコンデンサ４ｂを構成している。

図７に示すごとく、コンデンサ素子４０の、ケース底部４９１側の端面は負電極４００になっており、ケース開口部４９２側の端面４０１は正電極４０１になっている。負電極４００には負電極板４７０が接続し、正電極４０１には正電極板４７１が接続している。負電極板４７０は、全てのコンデンサ素子４０の負電極４００に共通して接続しており、正電極板４７１は、平滑コンデンサ４ａ用のコンデンサ素子４０にのみ接続している。

負電極板４７０には、負極端子４２，４４（図６参照），４６、および負入力端子４８が接続している。これらの端子４２，４４，４６，４８は、コンデンサケース４９のケース開口部４９２からケース外側へ延出している。また、正電極板４７１には、正極端子４１，４３，４５が接続している。一方、フィルタコンデンサ４ｂ用のコンデンサ素子４０の正電極４０１には、別の電極板４９９（図９参照）が接続する。この電極板４９９には、正入力端子４７が接続している。

図６、図７に示すごとく、コンデンサ４の、Ｘ方向に配列した６個の端子４１〜４６のうち、Ｘ方向において入力端子４７，４８から遠い位置に設けられた２個の端子４１，４２には、一方の半導体モジュール２ａの入力端子２１ａが接続している。

また、図６、図８に示すごとく、コンデンサ４の、Ｘ方向に配列した６個の端子４１〜４６のうち、中間に配された２個の端子４３，４４には、昇圧用モジュール６の端子６１，６２が接続している。

また、図６、図９に示すごとく、コンデンサ４の、Ｘ方向に配列した６個の端子４１〜４６のうち、Ｘ方向において入力端子４７，４８に近い位置に設けられた２個の端子４５，４６には、他方の半導体モジュール２ｂの入力端子２１ｂが接続している。

また、図６に示すごとく、ケース１９には出力コネクタ装着孔１９１，１９２が形成されている。この出力コネクタ装着孔１９１〜１９３に図示しない出力コネクタを装着し、バスバー８８（図２参照）に接続する。この出力コネクタを介して、出力端子２２と交流負荷８０（図１０参照）とを電気的に接続している。

本例の作用効果について説明する。図１、図２に示すごとく、本例では、１つの半導体モジュール２ａを構成する出力端子２２ａと、他の半導体モジュール２ｂを構成する出力端子２２ｂとを組み合わせて、１個の出力端子群８を構成してある。
そのため、１つの出力端子群８を構成する３本の出力端子２２の、組み合わせの自由度を高めることができる。したがって、バスバー８８の形状や位置に合わせて、３本の出力端子２２の組み合わせを最適化することができる。そのため、バスバー８８を大きく引き回さなくてもすむように、互いに近接した３本の出力端子２２を組み合わせて、個々の出力端子群８を構成することができる。

仮に、図１６に示すごとく、１つの半導体モジュール２ａを構成する３本の出力端子２２ａのみを使って１つの出力端子群８ａを構成し、他の半導体モジュール２ｂを構成する３本の出力端子２ｂのみを使って別の出力端子群８ｂを構成したとすると、これらの出力端子２２の位置に合わせてバスバー８８を大きく引き回す必要が生じ、バスバー８８同士が接触するおそれが生じる。本例では、図２に示すごとく、バスバー８８を大きく引き回さなくてもすむように、３本の出力端子２２を組み合わせることができる。

また、本例では図１、図２に示すごとく、複数の半導体モジュール２と複数の冷却器１１とを積層して、積層体１０を構成してある。複数の出力端子２２は、本体部２０の側面２４からそれぞれ同一方向（Ｙ方向）に突出している。そして、Ｘ方向において互いに近接する３本の出力端子２２を組み合わせて出力端子群８を構成してある。

１個の半導体モジュール２に含まれる複数の出力端子２２は、Ｘ方向に分散配置されている。そのため、図１６に示すごとく、仮に、１個の半導体モジュール２に含まれる３本の出力端子２２を使って１つの出力端子群８を構成したとすると、１つの出力端子群８を構成する３本の出力端子２２は、Ｘ方向に分散配置されることになる。

この半導体モジュール２と冷却器１１とをそれぞれ複数個積層すると、Ｚ方向に隣り合う２つの半導体モジュール２ａ，２ｂのうち、一方の半導体モジュール２ａに含まれＸ方向に分散配置された３本の出力端子２２ａ（第１の出力端子群８ａ）と、他方の半導体モジュール２ｂに含まれＸ方向に分散配置された３本の出力端子２２ｂ（第２の出力端子群８ｂ）とが、Ｚ方向に近接することになる。そのため、Ｘ方向に分散配置された３本の出力端子２２にそれぞれバスバー８８を接続する必要が生じ、バスバー８８を大きく引き回す必要が生じる。また、２つの出力端子群８ａ，８ｂがＺ方向に近接配置されているため、引き回したバスバー８８同士が接近し、干渉しやすくなる。

本例では、図２に示すごとく、１つの半導体モジュール２ａに含まれる出力端子２２ａと、その他の半導体モジュール２ｂに含まれる出力端子２２ｂとを組み合わせて１つの出力端子群８を構成するため、Ｘ方向において互いに近接する３本の出力端子２２を組み合わせることができる。そのため、１つの出力端子群８を構成する３本の出力端子２２がＸ方向に分散されることを抑制でき、かつ、２つの出力端子群８がＺ方向に近接配置されることを抑制できる。したがって、個々の出力端子２２に接続するバスバー８８が互いに干渉することを効果的に抑制できる。

また、本例では図６に示すごとく、Ｚ方向から見たときに、Ｚ方向に隣り合う２つの本体部２０からそれぞれ突出する出力端子２２ａ，２２ｂが、互いに重ならないよう構成されている。
出力端子２２にバスバー８８を接続する際には、出力端子２２とバスバー８８とをＺ方向に重ね合わせ、溶接等する。そのため、仮に、２つの出力端子２２ａ，２２ｂ間のＺ方向間隔が狭いと、２つの出力端子２２ａ，２２ｂの間にバスバー８８を挿入しにくくなり、接続工程を行いにくくなる。したがって、本例のように、Ｚ方向から見たときに２つの出力端子２２ａ，２２ｂが重ならないようにすれば、２つの出力端子２２ａ，２２ｂのＺ方向間隔が狭くなることを防止でき、出力端子２２とバスバー８８とを接続する工程を行いやすくなる。

なお、本例では、出力端子２２にバスバー８８を接続し、このバスバー８８にコネクタを接続するよう構成されているが、バスバー８８を介さず、出力端子２２にコネクタを直接、接続してもよい。

以上のごとく、本例によれば、個々の出力端子群に接続するバスバーやコネクタ等が互いに干渉しにくい電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、半導体モジュール２の形状および配置構成を変更した例である。図１１に示すごとく、本例の半導体モジュール２は、四辺形板状の本体部２０を有し、この本体部２０から制御端子２３と、一対の入力端子２１と、３本の出力端子２２とが突出している。３本の出力端子２２のうち、２本の出力端子２２は、本体部２０の第１側面２４３から突出している。また、第１側面２４３に平行な第２側面２４４から、１本の出力端子２２が突出している。そして、第１側面２４３及び第２側面２４４に直交する第３側面２４５から、一対の入力端子２１が突出している。

本例の電力変換装置１は、半導体モジュール２を２個備える。それぞれの半導体モジュール２（２ａ，２ｂ）は同一形状を呈しており、隣接配置されている。一方の半導体モジュール２ａの入力端子２１と、他方の半導体モジュール２ｂの入力端子２１とは、それぞれ反対側に突出している。また、一方の半導体モジュール２ａの第１側面２４３に形成された２本の出力端子２２ａと、他方の半導体モジュール２ｂの第２側面２４４に形成された１本の出力端子２２ｂとが、同一方向を向くようにしてある。そして、これら３本の出力端子２２によって、三相交流電圧を出力する、第１の出力端子群８ａを構成してある。

また、一方の半導体モジュール２ａの第２側面２４４に形成された１本の出力端子２２ａと、他方の半導体モジュール２ｂの第１側面２４３に形成された２本の出力端子２２ｂとが、同一方向を向いている。そして、これら３本の出力端子２２によって、第２の出力端子群８ｂを構成してある。

本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、第１の出力端子群８ａを構成する３本の出力端子２２と、第２の出力端子群８ｂを構成する３本の出力端子２２とが、互いに反対側に突出するため、これらの出力端子群８ａ，８ｂにそれぞれ接続するバスバー同士が、互いに干渉することを抑制できる。

また、本体部２０の一つの側面２４から、出力端子２２が多くても２本しか突出していないため、一つの側面２４から３本の出力端子２２が突出する場合（図３参照）と比べて、本体部２０のＸ方向長さを短くすることができる。そのため、半導体モジュール２を小型化しやすい。

その他は、実施例１と同様である。また、本例に関する図面に用いた符号のうち、実施例１において用いた符合と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

（実施例３）
本例は、半導体モジュール２の形状および配置構成を変更した例である。図１２に示すごとく、本例の電力変換装置１は、３個の半導体モジュール２を備える。個々の半導体モジュール２は、２本の入力端子２１と２本の出力端子２２を備える。半導体モジュール２の本体部２０には４個の半導体素子２９（ＩＧＢＴ）が内蔵されている。この４個の半導体素子２９によってブリッジ回路を構成してある。

本例では、３個の半導体モジュール２をＸ方向に並べて配置してある。個々の半導体モジュール２の出力端子２２は同一方向に突出している。入力端子２１は、出力端子２２とは反対側に突出している。そして、第１の半導体モジュール２ａを構成する２本の出力端子２２ａと、第２の半導体モジュール２ｂを構成する１本の出力端子２２ｂとを組み合わせて、第１の出力端子群８ａを構成してある。また、第２の半導体モジュール２ｂを構成する１本の出力端子２２ｂと、第３の半導体モジュール２ｃを構成する２本の出力端子２２ｃとを組み合わせて、第２の出力端子群８ｂを構成してある。

本例の作用効果について説明する。本例では、Ｘ方向における一方側に第１の出力端子群８ａが位置し、他方側に第２の出力端子群８ｂが位置している。そのため、これら２つの出力端子群８ａ，８ｂを充分に離すことができる。したがって、２つの出力端子群８ａ，８ｂにそれぞれ接続するバスバーが互いに干渉することを防止できる。

また、本例では、１個の半導体モジュール２に４個の半導体素子２９（ＩＧＢＴ素子）しか内蔵されていない。そのため、１個の半導体モジュール２に６個の半導体素子２９を内蔵した場合と比べて、半導体モジュール２の製造歩留まりを向上させることができる。

（実施例４）
本例は、冷却器１１の構成を変更した例である。図１３に示すごとく、本例では、冷媒１５が、半導体モジュール２に対してＸ方向における一方側から他方側へ流れるように、冷却器１１内の冷媒流路１５０を形成してある。また、本例では、実施例１と同様に、２つの出力端子群８（８ｃ，８ｄ）を形成してある。２つの出力端子群８ｃ，８ｄは、それぞれ別の交流負荷８０（図１０参照）に接続する。一方の出力端子群８ｃは、消費電力が相対的に高い交流負荷８０に接続した高出力端子群８ｃである。また、他方の出力端子群８ｄは、消費電力が相対的に低い交流負荷８０に接続した低出力端子群８ｄである。

実施例１と同様に、個々の半導体モジュール２の本体部２０には、６個の半導体素子２９（ＩＧＢＴ素子）が封止されている（図１０参照）。複数の半導体素子２９のうち、高出力端子群８ｃに三相交流電圧を出力する半導体素子２９（高出力半導体素子２９ｃ）は、低出力端子群８ｄに三相交流電圧を出力する半導体素子２９（低出力半導体素子２９ｄ）よりも、冷却器１１の冷媒流路１５０の上流側に配されている。

高出力半導体素子２９ｃは、低出力半導体素子２９ｄよりも多くの電力を出力するため、発熱量が大きい。そのため、高出力半導体素子２９ｃを、低出力半導体素子２９ｄよりも冷媒流路１５０の上流側に配置することにより、温度の低い冷媒１５を使って高出力半導体素子２９ｃを冷却することができ、高出力半導体素子の冷却効率を上げることが可能となる。

（実施例５）
本例は、電流センサ５の構成を変更した例である。図１４に示すごとく、本例の電力変換装置１は、第１電流センサ５ａと第２電流センサ５ｂとの、２個の電流センサ５を備える。第１電流センサ５ａは、第１の出力端子群８ａを構成する出力端子２２に流れる電流を測定する。また、第２電流センサ５ｂは、第２の出力端子群８ｂを構成する出力端子２２に流れる電流を測定する。これら２個の電流センサ５ａ，５ｂは、図示しない制御回路基板に接続している。制御回路基板は、電流センサ５ａ，５ｂによって測定した電流値を、半導体モジュール２の動作制御に利用している。

第１電流センサ５ａを取り付けた出力端子２２と、第２電流センサ５ｂを取り付けた出力端子２２とは、１個の本体部２０から突出している。第１電流センサ５ａと第２電流センサ５ｂとは一体化している。

このようにすると、２個の電流センサ５ａ，５ｂが一体化しているため、部品点数を低減することができる。そのため、電力変換装置１の製造コストを低減することができる。
また、本例では、電流センサ５を取り付けた２本の出力端子２２は、１個の本体部２０からそれぞれ突出している。そのため、この２本の出力端子２２は、互いに近い位置に存在している。したがって、一体化した電流センサ５ａ，５ｂを取り付けやすい。

（実施例６）
本例は、半導体モジュール２の形状および配置構成を変更した例である。図１５に示すごとく、本例の電力変換装置１は、３個の半導体モジュール２を備える。個々の半導体モジュール２は、実施例３（図１２参照）と同様に、２本の出力端子２２を備える。この半導体モジュール２と冷却器１１とを積層して積層体１０を構成してある。

３個の半導体モジュール２の出力端子２２は、それぞれ同一方向に突出している。１つの半導体モジュール２（第１半導体モジュール２ａ）を構成する出力端子２２ａと、他の半導体モジュール２（第２半導体モジュール２ｂおよび第３半導体モジュール２ｃ）を構成する出力端子２２ｂ，２２ｃを組み合わせて、１つの出力端子群８を構成してある。

第１の出力端子群８ａを構成する３本の出力端子２２（２２ａ〜２２ｃ）は、Ｘ方向における一方側に位置している。また、第２の出力端子群８ｂを構成する３本の出力端子２２（２２ａ〜２２ｃ）は、Ｘ方向における他方側に位置している。

１電力変換装置
２半導体モジュール
２０本体部
２１入力端子
２２出力端子
２３制御端子
２９半導体素子
３制御回路基板
８出力端子群

Claims

半導体素子（２９）を内蔵した本体部（２０）を有し、該本体部（２０）から制御端子（２３）と、直流電圧が加わる一対の入力端子（２１）と、少なくとも２本の出力端子（２２）とが突出した複数の半導体モジュール（２）と、
上記制御端子（２３）に接続した制御回路基板（３）とを備え、
該制御回路基板（３）によって上記半導体素子（２９）のオンオフ動作を制御することにより、上記入力端子（２１）に印加された直流電圧を三相交流電圧に変換して上記出力端子（２２）から出力するよう構成され、
３本の上記出力端子（２２）からなり上記三相交流電圧を出力する出力端子群（８）が複数、形成され、個々の上記出力端子群（８ａ，８ｂ）を個々の交流負荷（８０ａ，８０ｂ）に接続するよう構成されており、
１つの上記半導体モジュール（２ａ）を構成する上記出力端子（２２ａ）と、他の上記半導体モジュール（２ｂ）を構成する上記出力端子（２２ｂ）とを組み合わせて、１個の上記出力端子群（８）を形成してあることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１に記載の電力変換装置（１）において、上記本体部（２０）は四辺形板状に形成され、複数の上記半導体モジュール（２）と、該半導体モジュール（２）を冷却する複数の冷却器（１１）とを、上記本体部（２０）の主面（２００）の法線方向に積層した積層体（１０）が構成されており、個々の上記出力端子（２２）は、上記本体部（２０）の側面（２４）からそれぞれ同一方向に突出し、上記複数の出力端子（２２）は、該出力端子（２２）の突出方向と上記法線方向との双方に直交する幅方向に分散配置されており、上記幅方向において互いに近接する３本の上記出力端子（２２）を組み合わせて上記出力端子群（８）を構成してあることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項２に記載の電力変換装置（１）において、上記法線方向から見たときに、該法線方向に隣り合う２つの上記本体部（２０）からそれぞれ突出する上記出力端子（２２）が、互いに重ならないよう構成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項２又は請求項３に記載の電力変換装置（１）において、第１の上記出力端子群（８ａ）を構成する上記出力端子（２２）に流れる電流を測定する第１電流センサ（５ａ）と、第２の上記出力端子群（８ｂ）を構成する上記出力端子（２２）に流れる電流を測定する第２電流センサ（５ｂ）とを備え、上記第１電流センサ（５ａ）を取り付けた上記出力端子（２２）と、上記第２電流センサ（５ｂ）を取り付けた上記出力端子（２２）とは、１個の上記本体部（２０）から突出しており、上記第１電流センサ（５ａ）と上記第２電流センサ（５ｂ）とが一体化していることを特徴とする電力変換装置（１）。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置（１）において、上記半導体モジュール（２）を冷却する冷却器（１１）を備え、上記複数の出力端子群（８）には、消費電力が相対的に高い上記交流負荷（８０）に接続した高出力端子群（８ｃ）と、消費電力が相対的に低い上記交流負荷（８０）に接続した低出力端子群（８ｄ）とがあり、上記高出力端子群（８ｃ）に三相交流電圧を出力する半導体素子（２９ｃ）は、上記低出力端子群（８ｄ）に三相交流電圧を出力する半導体素子（２９ｄ）よりも、上記冷却器（１１）の冷媒流路（１５０）の上流側に配されていることを特徴とする電力変換装置（１）。