JP6545371B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、放熱性を考慮した構成を有する電力変換装置に関する。
近年、自然のエネルギーを利用して発電を行う、環境に配慮した発電システムが増えつつある。当該自然のエネルギーは、太陽光、風力、潮汐等である。当該発電システムで使用される電力変換装置等には、パワー半導体モジュールが使用される。すなわち、当該パワー半導体モジュールは、様々な環境で使用される。そのため、パワー半導体モジュールに対し、大電流化、高耐圧化等に加え、使用形態に対応するカスタマイズ化、省スペース化等も求められている。
従来、電力変換装置に含まれるパワー半導体モジュールは、目的となる定格電流を得るために、１つの素子で構成されていた。すなわち、従来のパワー半導体モジュールでは、複数の素子を組み合わせて使用する構成が想定されていなかった。そのため、従来のパワー半導体モジュールでは、定格電流を得ることが可能な、限られた数の素子から、所望の定格電流を得ることが可能な素子が選定されて、当該素子が使用されていた。
したがって、従来のパワー半導体モジュールでは、様々な問題が存在していた。当該問題は、例えば、電力変換装置内に放熱板を設置するために、当該電力変換装置内に必要以上の大きなスペースを設けなければならないという問題である。また、当該問題は、例えば、素子の動作条件によっては、電力変換装置の一定箇所に熱が集中し、放熱性が悪いという問題である。
このような問題を解決するために、並列駆動型の半導体モジュールが使用されるようになってきている。例えば、特許文献１では、複数のスイッチを並列的に駆動させる半導体モジュールを使用した技術（以下、「関連技術Ａ」ともいう）が開示されている。また、特許文献２では、複数の半導体モジュールを並列的に駆動させる技術（以下、「関連技術Ｂ」ともいう）が開示されている。
特開２００５−０５７８６４号公報 国際公開第２０１３／１４５６２０号
関連技術Ａ，Ｂでは、複数の回路を選択的に駆動させる構成（以下、「構成Ｃｔｚ」ともいう）が開示されている。特に、関連技術Ｂでは、構成Ｃｔｚを有する複数の半導体モジュールを並列的に駆動させる構成（以下、「構成Ｃｔｚｂ」ともいう）が開示されている。
近年では、構成Ｃｔｚｂを有する電力変換装置の小型化が要求されている。当該要求を満たすためは、複数の半導体モジュールを配置するために必要な領域のサイズが大きくなることを抑制しつつ、当該電力変換装置の放熱性が良いことが要求される。なお、関連技術Ｂは、隣接する複数の半導体モジュールの間隔を調整可能な構成を開示しているが、当該要求を満たしているとは言えない。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複数の半導体モジュールを配置するために必要な領域のサイズが大きくなることを抑制しつつ、放熱性が良い電力変換装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力変換装置は、ｋ（２以上の整数）個の半導体モジュールを備え、前記ｋ個の半導体モジュールの各々は、第１回路が設けられている第１部材と、第２回路が設けられている第２部材とを含み、前記第１回路および前記第２回路は、互いに電気的に接続されており、前記第１回路は、前記第２回路が駆動しているときには、駆動せず、前記第２回路は、前記第１回路が駆動しているときには、駆動せず、平面視における各前記半導体モジュールの形状は、長尺状であり、前記各半導体モジュールの前記第１部材および前記第２部材は、平面視における当該半導体モジュールの長手方向である第１方向に沿って、隣接して配置されており、前記ｋ個の半導体モジュールは、互いに隣接して配置されている第１半導体モジュールおよび第２半導体モジュールを含み、前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と交差する線分である交差線分に沿って、隣接して配置されており、前記第１半導体モジュールの長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と平行であり、前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と直交する第２方向（Ｄｒ２）に沿って、直線状に配置されており、ｋは４以上の整数であり、前記ｋ個の半導体モジュールは、第３半導体モジュール（１００ａ（１００−３））および第４半導体モジュール（１００ｂ（１００−４））を含み、前記第１半導体モジュール、前記第２半導体モジュール、前記第３半導体モジュールおよび前記第４半導体モジュールは、当該第１半導体モジュール、当該第２半導体モジュール、当該第３半導体モジュールおよび当該第４半導体モジュールの順で、前記第２方向に沿って、隣接して配置されており、前記第３半導体モジュールおよび前記第４半導体モジュールの各々の長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と平行であり、前記第２半導体モジュールの前記第２部材、および、前記第３半導体モジュールの前記第１部材は、前記第２方向に沿って、直線状に配置されており、前記第２方向における前記第２半導体モジュールと前記第３半導体モジュールとの間隔（ｄｓ２）は、当該第２方向における前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとの間隔（ｄｓ１）より大きく、前記第２方向における前記第２半導体モジュールと前記第３半導体モジュールとの間隔（ｄｓ２）は、当該第２方向における前記第３半導体モジュールと前記第４半導体モジュールとの間隔（ｄｓ３）より大きい。
本発明によれば、前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と交差する交差線分に沿って、隣接して配置されている。
これにより、第１半導体モジュールおよび第２半導体モジュールを配置するために必要な領域のサイズが大きくなることを抑制することができる。
また、第１部材には第１回路が設けられている。第２部材には第２回路が設けられている。前記第１回路は、前記第２回路が駆動しているときには、駆動しない。前記第２回路は、前記第１回路が駆動しているときには、駆動しない。
そのため、第２回路が駆動している場合、熱を発している当該第２回路には、駆動していない第１回路が隣接した状態となる。したがって、電力変換装置の放熱性を良くすることができる。
以上により、複数の半導体モジュールを配置するために必要な領域のサイズが大きくなることを抑制しつつ、放熱性が良い電力変換装置を提供することができる。
この発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の内部構成の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体モジュールの外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る２種類の半導体モジュールを説明するための平面図である。 モータを駆動させるための回路を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る複数の半導体モジュールの配置構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態４に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態５に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態６に係る電力変換装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態７に係る電力変換装置の構成を説明するための図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。
なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０００の内部構成の斜視図である。電力変換装置１０００は、例えば、交流電力を直流電力に変換する装置である。
図１において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各々は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各々も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（−Ｘ方向）とを含む方向を「Ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（−Ｙ方向）とを含む方向を「Ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（−Ｚ方向）とを含む方向を「Ｚ軸方向」ともいう。
また、以下においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を含む平面を、「ＸＹ面」ともいう。また、以下においては、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＸＺ面」ともいう。また、以下においては、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＹＺ面」ともいう。
図１を参照して、電力変換装置１０００は、放熱板５０と、ｋ個の半導体モジュール１００と、電源Ｐｗ１（図示せず）とを備える。「ｋ」は、２以上の整数である。本実施の形態では、「ｋ」は、一例として、４である。そのため、図１では、一例として、４個の半導体モジュール１００が示されている。なお、電力変換装置１０００が備える半導体モジュール１００の数は、４に限定されず、２，３または５以上であってもよい。
放熱板５０は、熱を拡散するための板である。電源Ｐｗ１は、電力変換装置１０００に含まれる構成要素（例えば、後述の回路Ｃｒ１０）に電力を供給する。
各半導体モジュール１００は、放熱板５０上に設けられる。半導体モジュール１００は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等を含むパワー半導体モジュールである。半導体モジュール１００は、例えば、インバーターである。
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１００の外観を示す斜視図である。半導体モジュール１００は、ベース板１０と、筐体２０とを備える。ベース板１０は、放熱板５０上に設けられる。ベース板１０は、回路が設けられる基板である。ベース板１０は、例えば、金属等で構成される。
筐体２０は、ベース板１０上に設けられる。すなわち、ベース板１０は、半導体モジュール１００の底部に相当する。筐体２０は、ベース板１０上に設けられた回路等を収容する。筐体２０は、例えば、樹脂等で構成される。
本実施の形態の半導体モジュール１００は、２種類の構成のいずれかを有する。以下においては、当該２種類の構成のうちの一方の構成を有する半導体モジュール１００を、「半導体モジュール１００ａ」ともいう。また、以下においては、当該２種類の構成のうちの他方の構成を有する半導体モジュール１００を、「半導体モジュール１００ｂ」ともいう。
図３は、本発明の実施の形態１に係る２種類の半導体モジュール１００を説明するための平面図である。図３（ａ）は、半導体モジュール１００ａの概略構成を示す平面図である。図３（ｂ）は、半導体モジュール１００ｂの概略構成を示す平面図である。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）では、構成を分かり易くするために、筐体２０の輪郭線のみを示している。
図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して、半導体モジュール１００ａまたは半導体モジュール１００ｂである半導体モジュール１００は、さらに、Ｐ側基板３ｐと、Ｎ側基板３ｎとを備える。Ｐ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎの各々は、絶縁性を有する基板である。Ｐ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎは、ベース板１０上に設けられる。
半導体モジュール１００は、さらに、回路Ｃｒ１０を備える。図４は、一例として、モータＭＴ１を駆動させるための回路Ｃｒ１００を示す図である。回路Ｃｒ１００は、回路Ｃｒ１０を含む。回路Ｃｒ１０は、回路Ｃｒ１ａ，Ｃｒ１ｂを含む。
回路Ｃｒ１ａは、Ｐ側基板３ｐに設けられている。すなわち、Ｐ側基板３ｐは、回路Ｃｒ１ａが設けられている部材である。回路Ｃｒ１ｂは、Ｎ側基板３ｎに設けられている。すなわち、Ｎ側基板３ｎは、回路Ｃｒ１ｂが設けられている部材である。平面視（ＸＹ面）におけるＰ側基板３ｐの形状は、矩形である。なお、Ｎ側基板３ｎの形状は、Ｐ側基板３ｐの形状と同じである。
回路Ｃｒ１ａおよび回路Ｃｒ１ｂは、互いに電気的に接続されている。回路Ｃｒ１ａは、回路Ｃｒ１ｂが駆動しているときには、駆動しない。また、回路Ｃｒ１ｂは、回路Ｃｒ１ａが駆動しているときには、駆動しない。すなわち、回路Ｃｒ１ａおよび回路Ｃｒ１ｂは、選択的に駆動する。
回路Ｃｒ１ａおよび回路Ｃｒ１ｂの各々の構成は、同じである。以下においては、回路Ｃｒ１ａおよび回路Ｃｒ１ｂの各々を、総括的に、「回路Ｃｒ１」ともいう。すなわち、回路Ｃｒ１０は、２つの回路Ｃｒ１を含む。
回路Ｃｒ１は、半導体素子１１と、フリーホイールダイオードとして機能するダイオード１２とから構成される。半導体素子１１は、ＩＧＢＴである。半導体素子１１と、ダイオード１２とは、電気的に逆並列に接続される。半導体素子１１は、端子Ｔｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３を有する。端子Ｔｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３は、それぞれ、コレクタ端子、エミッタ端子およびゲート端子である。
なお、回路Ｃｒ１の構成は、上記の構成に限定されず、別の構成であってもよい。また、回路Ｃｒ１０の構成は、上記の構成に限定されない。回路Ｃｒ１０の構成は、回路Ｃｒ１ａおよび回路Ｃｒ１ｂが選択的に駆動可能な構成であれば、上記の構成と異なる構成であってもよい。また、ｋ個の半導体モジュール１００の各々に含まれる回路Ｃｒ１０は、異なる構成の回路であってもよい。
以下においては、半導体素子１１の端子Ｔｍ１および端子Ｔｍ２が電気的に接続された状態を、「オン状態」ともいう。また、以下においては、半導体素子１１の端子Ｔｍ１および端子Ｔｍ２が電気的に接続されていない状態を、「オフ状態」ともいう。半導体素子１１の状態には、オン状態と、オフ状態とが存在する。
また、以下においては、半導体素子１１の状態をオン状態にするための電圧を、「オン電圧」ともいう。また、以下においては、半導体素子１１の状態をオフ状態にするための電圧を、「オフ電圧」ともいう。ゲート端子である端子Ｔｍ３は、オン電圧およびオフ電圧が選択的に印加されるための端子である。
なお、平面視（ＸＹ面）における各半導体モジュール１００の形状は、長尺状である。具体的には、平面視（ＸＹ面）における各半導体モジュール１００の形状は、矩形である。以下においては、平面視（ＸＹ面）における半導体モジュール１００の長手方向を、「方向Ｄｒ１」または「Ｄｒ１」ともいう。方向Ｄｒ１は、方向Ｄｒ１ａと、方向ＤＲ１ｂとを含む。方向Ｄｒ１ａおよび方向ＤＲ１ｂの各々は、方向Ｄｒ１と平行である。
各半導体モジュール１００のＰ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎは、方向Ｄｒ１に沿って、隣接して配置されている。具体的には、図３（ａ）のように、半導体モジュール１００ａでは、Ｐ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎが、方向ＤＲ１ｂに対して、Ｐ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎの順で、ベース板１０上に設けられる。
また、図３（ｂ）のように、半導体モジュール１００ｂでは、Ｎ側基板３ｎおよびＰ側基板３ｐが、方向ＤＲ１ｂに対して、Ｎ側基板３ｎおよびＰ側基板３ｐの順で、ベース板１０上に設けられる。
以下においては、半導体モジュール１００ａに含まれるＰ側基板３ｐを、「Ｐ側基板３ｐａ」ともいう。また、以下においては、半導体モジュール１００ａに含まれるＮ側基板３ｎを、「Ｎ側基板３ｎａ」ともいう。また、以下においては、半導体モジュール１００ｂに含まれるＰ側基板３ｐを、「Ｐ側基板３ｐｂ」ともいう。また、以下においては、半導体モジュール１００ｂに含まれるＮ側基板３ｎを、「Ｎ側基板３ｎｂ」ともいう。
（特徴的な構成）
次に、本実施の形態の特徴的な構成（以下、「構成ＣｔＮ」ともいう）について説明する。本実施の形態では、図１のように、電力変換装置１０００の内部において、半導体モジュール１００としての半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂが、Ｘ軸方向に沿って、交互に配置される。
図５は、本発明の実施の形態１に係る半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を説明するための図である。図５（ａ）は、半導体モジュール１００としての半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す平面図である。なお、図５（ａ）では、構成を分かり易くするために、筐体２０は示していない。
以下においては、電力変換装置１０００に含まれる４個の半導体モジュール１００を、それぞれ、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４とも表記する。
また、以下においては、平面視（ＸＹ面）において方向Ｄｒ１と直交する方向を、「方向Ｄｒ２」または「Ｄｒ２」ともいう。方向Ｄｒ２は、ＸＹ面に沿った方向である。例えば、方向Ｄｒ１がＹ軸方向である場合、方向Ｄｒ２は、Ｘ軸方向である。
構成ＣｔＮでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の順で、方向Ｄｒ２に沿って、隣接して配置されている。
図５（ｂ）は、半導体モジュール１００としての半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す断面図である。図５（ｂ）は、一例として、図５（ａ）が示す電力変換装置１０００の下部側の断面図である。なお、図５（ｂ）では、構成を分かり易くするために、Ｐ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎが設けられたベース板１０は示していない。
図５（ａ）を参照して、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂが、方向Ｄｒ２（Ｘ軸方向）に沿って、交互に配置されている。すなわち、電力変換装置１０００が備える４個の半導体モジュール１００は、互いに隣接して配置されている半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂを含む。また、構成ＣｔＮでは、互いに隣接する半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂは、方向Ｄｒ２（Ｘ軸方向）に沿って、一定の間隔で配置されている。
また、構成ＣｔＮでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、平行である。具体的には、半導体モジュール１００ａの長手方向（Ｄｒ１）は、半導体モジュール１００ｂの長手方向（Ｄｒ１）と平行である。
また、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。また、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。
そのため、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、方向Ｄｒ２に沿って、交互に配置されている。
以下においては、平面視（ＸＹ面）において方向Ｄｒ１と交差する線分を、「交差線分Ｌｘ」または「Ｌｘ」ともいう。また、以下においては、方向Ｄｒ２と平行な交差線分Ｌｘを、「交差線分Ｌｘ２」または「Ｌｘ２」ともいう。すなわち、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。また、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。
以下においては、ｋ個の半導体モジュール１００を、並列的に駆動させるための構成を、「並列駆動構成」ともいう。電力変換装置１０００は、並列駆動構成を有する。具体的には、４個の半導体モジュール１００の各々の回路Ｃｒ１０は、電気的に並列に接続される。これにより、電力変換装置１０００は、４個の半導体モジュール１００を並列的に駆動させることができる。
（電力変換装置の動作）
次に、本実施の形態の電力変換装置１０００が行う処理（以下、「駆動処理Ｐｒ」ともいう）について説明する。駆動処理Ｐｒでは、Ｐ側駆動処理と、Ｎ側駆動処理とが交互に繰り返し行われる。
ここで、Ｐ側駆動処理について説明する。Ｐ側駆動処理では、半導体モジュール１００ａ，１００ｂを含むｋ個の半導体モジュール１００の各々において、Ｐ側基板３ｐの回路Ｃｒ１ａが駆動する。この場合、半導体モジュール１００ａではＰ側基板３ｐが発熱し、当該半導体モジュール１００ａに隣接する半導体モジュール１００ｂではＰ側基板３ｐが発熱する状態（以下、「Ｐ側発熱状態」ともいう）が生じる。Ｐ側発熱状態では、Ｐ側基板３ｐの熱が、ベース板１０を介して、放熱板５０へ伝達される。
以下においては、駆動処理Ｐｒが行われている状態を、「駆動処理実行状態」ともいう。また、以下においては、駆動処理実行状態において、駆動している回路Ｃｒ１が設けられているＰ側基板３ｐまたはＮ側基板３ｎを、「駆動基板」ともいう。また、以下においては、駆動処理実行状態において、駆動していない回路Ｃｒ１が設けられているＰ側基板３ｐまたはＮ側基板３ｎを、「非駆動基板」ともいう。
なお、図５（ａ）のように、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ（３ｐａ）、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎ（３ｎｂ）は、方向Ｄｒ２に沿って、交互に配置されている。そのため、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐの位置は、当該半導体モジュール１００ａに隣接する半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐの位置と離れている。
したがって、Ｐ側発熱状態が生じた場合において、発熱する複数のＰ側基板３ｐ（駆動基板）が同じ側に偏ることはない。その結果、各Ｐ側基板３ｐ（駆動基板）が発する熱が干渉することを抑制することができる。これにより、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。
なお、Ｎ側駆動処理は、ｋ個の半導体モジュール１００の各々において、Ｎ側基板３ｎの回路Ｃｒ１ｂが駆動する処理である。そのため、Ｎ側駆動処理が行われた場合も、Ｐ側駆動処理が行われ場合と同様な効果が得られる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、平面視において方向Ｄｒ１と交差する交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。これにより、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂを配置するために必要な領域のサイズが大きくなることを抑制することができる。
また、Ｐ側基板３ｐには回路Ｃｒ１ａが設けられている。Ｎ側基板３ｎには回路Ｃｒ１ｂが設けられている。回路Ｃｒ１ａは、回路Ｃｒ１ｂが駆動しているときには、駆動しない。回路Ｃｒ１ｂは、回路Ｃｒ１ａが駆動しているときには、駆動しない。
そのため、回路Ｃｒ１ｂが駆動している場合、熱を発している当該回路Ｃｒ１ｂ（Ｎ側基板３ｎ）には、駆動していない回路Ｃｒ１ａ（Ｐ側基板３ｐ）が隣接した状態となる。したがって、電力変換装置の放熱性を良くすることができる。
以上により、複数の半導体モジュール１００を配置するために必要な領域のサイズが大きくなることを抑制しつつ、放熱性が良い電力変換装置を提供することができる。
また、本実施の形態では、Ｐ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎが、上記のように配置されることにより、駆動処理実行状態において、例えば、各駆動基板が発する熱が干渉することを抑制することができる。これにより、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。また、電力変換装置において放熱に必要な時間を短縮することができる。また、放熱板５０の小型化を実現できる。また、電力変換装置の設置場所の制約を緩和することができる。
なお、本実施の形態の電力変換装置１０００は、Ｐ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎが、方向Ｄｒ２（交差線分Ｌｘ）に沿って、交互に配置されている構成（以下、「構成Ｃｔｘ」ともいう）を有するとした。しかしながら、電力変換装置１０００は、構成Ｃｔｘの代わりに、以下の構成Ｃｔｘａを有してもよい。
構成Ｃｔｘａでは、交差線分Ｌｘに沿って配置される複数の基板の全てが同じ種類の基板でないという構成である。
ここで、例えば、交差線分Ｌｘに沿って４個の基板が直線状に配置されていると仮定する。また、当該４個の基板は、３個のＮ側基板３ｎと、１個のＮ側基板３ｎとから構成されていると仮定する。この場合、構成Ｃｔｘａでは、２個または３個のＮ側基板３ｎが、交差線分Ｌｘに沿って隣接している。
また、例えば、２つのＮ側基板３ｎｂが隣接して配置されていると仮定する。この場合、構成Ｃｔｘａでは、例えば、２つのＰ側基板３ｐａが、当該２つのＮ側基板３ｎｂを挟むように、交差線分Ｌｘに沿って配置されている。
なお、複数の素子（半導体モジュール）を並列的に使用する構成を有さない従来の電力変換装置では、定格電流が１５００（Ａ）である素子を使用すると、１つの素子に毎に、大きな設置面積が必要であった。当該設置面積のサイズは、例えば、１４０ｍｍ×１９０ｍｍである。
これにより、従来では、例えば、定格電流が１３５０（Ａ）である構成が望まれていても、必要以上の定格電流に対応する素子を使用せざるを得ない状況も生じていた。そのため、良好な放熱性を確保可能な、前述の大きな設置面積が必要であるという問題があった。
そこで、本実施の形態の電力変換装置１０００は上記のように構成されるため、様々な駆動条件に応じた素子を使用した構成において、最適なカスタマイズ性を実現しつつ、放熱性を良くすることができる。そのため、放熱板５０の小型化を実現できる。また、電力変換装置の設置場所の制約を緩和することができる。以上により、本実施の形態の電力変換装置１０００は、上記の問題を解決することができる。
＜実施の形態２＞
本実施の形態の構成は、複数の半導体モジュールの間隔に特徴を有する構成（以下、「構成ＣｔＡ」ともいう）である。以下においては、構成ＣｔＡを有する電力変換装置を、「電力変換装置１０００Ａ」ともいう。電力変換装置１０００Ａは、実施の形態１と同様に、前述の駆動処理Ｐｒを行う。
図６は、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置１０００Ａの構成を説明するための図である。図６（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す平面図である。図６（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す断面図である。
電力変換装置１０００Ａは、ｋ個の半導体モジュール１００を備える。本実施の形態では、「ｋ」は、一例として、４である。なお、「ｋ」は、４に限定されず、５以上であってもよい。
図６を参照して、電力変換装置１０００Ａは、図５の電力変換装置１０００と比較して、ｋ個の半導体モジュール１００の配置状態が異なる。電力変換装置１０００Ａのそれ以外の構成は、電力変換装置１０００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
次に、構成ＣｔＡについて詳細に説明する。図６（ａ）を参照して、構成ＣｔＡでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の順で、方向Ｄｒ２に沿って、隣接して配置されている。
また、構成ＣｔＡでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、平行である。すなわち、半導体モジュール１００−３および半導体モジュール１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、半導体モジュール１００−２の長手方向（Ｄｒ１）と平行である。
また、半導体モジュール１００−２のＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００−３のＰ側基板３ｐは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。また、半導体モジュール１００−２のＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００−３のＮ側基板３ｎは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。
また、構成ＣｔＡでは、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。また、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。
構成ＣｔＡでは、ｋ個の半導体モジュール１００の中央部に存在する、２個の半導体モジュール１００の間隔が大きくなるように構成される。構成ＣｔＡでは、例えば、半導体モジュール１００−１と半導体モジュール１００−４との間に存在する、半導体モジュール１００−２および半導体モジュール１００−３の間隔が大きくなるように構成される。
以下においては、方向Ｄｒ２における半導体モジュール１００−２と半導体モジュール１００−３との間隔を、「間隔ｄｓ２」または「ｄｓ２」ともいう。また、以下においては、方向Ｄｒ２における半導体モジュール１００−１と半導体モジュール１００−２との間隔を、「間隔ｄｓ１」または「ｄｓ１」ともいう。また、以下においては、方向Ｄｒ２における半導体モジュール１００−３と半導体モジュール１００−４との間隔を、「間隔ｄｓ３」または「ｄｓ３」ともいう。間隔ｄｓ３は、間隔ｄｓ１と同じである。
構成ＣｔＡでは、間隔ｄｓ２は、間隔ｄｓ１および間隔ｄｓ３より大きい。なお、間隔ｄｓ３は、間隔ｄｓ１より大きいことを満たしていれば、間隔ｄｓ１と異なっていてもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、間隔ｄｓ２は、間隔ｄｓ１および間隔ｄｓ３より大きい。すなわち、構成ＣｔＡでは、ｋ個の半導体モジュール１００の中央部に存在する、半導体モジュール１００−２および半導体モジュール１００−３の間隔が大きくなるように構成される。
これにより、駆動処理実行状態において、半導体モジュール１００−２，１００−３の各々の駆動基板（例えば、Ｐ側基板３ｐ）が発する熱が互いに干渉することを抑制することができる。これにより、放熱するためのスペースを確保した、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。
また、構成ＣｔＡを有する電力変換装置１０００Ａは、実施の形態１と同様な効果が得られる。また、電力変換装置１０００Ａは、電力変換装置１０００と同様に、前述の構成Ｃｔｘａを有してもよい。
＜実施の形態３＞
本実施の形態の構成は、複数の半導体モジュールの位置に特徴を有する構成（以下、「構成ＣｔＢ」ともいう）である。以下においては、構成ＣｔＢを有する電力変換装置を、「電力変換装置１０００Ｂ」ともいう。電力変換装置１０００Ｂは、実施の形態１と同様に、前述の駆動処理Ｐｒを行う。
図７は、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置１０００Ｂの構成を説明するための図である。図７（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す平面図である。図７（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す断面図である。
電力変換装置１０００Ｂは、ｋ個の半導体モジュール１００を備える。本実施の形態では、「ｋ」は、一例として、４である。なお、「ｋ」は、４に限定されず、２，３または５以上であってもよい。
図７を参照して、電力変換装置１０００Ｂは、図５の電力変換装置１０００と比較して、ｋ個の半導体モジュール１００の配置状態が異なる。電力変換装置１０００Ｂのそれ以外の構成は、電力変換装置１０００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
次に、構成ＣｔＢについて詳細に説明する。図７（ａ）を参照して、構成ＣｔＢでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の順で、方向Ｄｒ２に沿って、隣接して配置されている。
また、構成ＣｔＢでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、平行である。すなわち、半導体モジュール１００ａの長手方向（Ｄｒ１）は、半導体モジュール１００ｂの長手方向（Ｄｒ１）と平行である。
また、構成ＣｔＢでは、互いに隣接する半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂは、方向Ｄｒ２（Ｘ軸方向）に沿って、一定の間隔で配置されている。
また、構成ＣｔＢでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、方向Ｄｒ２に沿って、ジグザグに配置されている。
以下においては、構成ＣｔＢにおける交差線分Ｌｘを、「交差線分Ｌｘ３」または「Ｌｘ３」ともいう。構成ＣｔＢにおける交差線分Ｌｘ３の形状は、ジグザグ状である。
構成ＣｔＢでは、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、交差線分Ｌｘ３に沿って、隣接して配置されている。また、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、交差線分Ｌｘ３に沿って、隣接して配置されている。
以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、方向Ｄｒ２に沿って、ジグザグに配置されている。また、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、ジグザグ状の交差線分Ｌｘ３に沿って、隣接して配置されている。
これにより、駆動処理実行状態におけるｋ個の半導体モジュール１００において、方向Ｄｒ２における熱干渉を抑制することができる。これにより、放熱するためのスペースを確保した、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。
また、構成ＣｔＢを有する電力変換装置１０００Ｂは、実施の形態１と同様な効果が得られる。また、電力変換装置１０００Ｂは、電力変換装置１０００と同様に、前述の構成Ｃｔｘａを有してもよい。
＜実施の形態４＞
本実施の形態の構成は、前述の構成ＣｔＡと、前述の構成ＣｔＢとを組み合わせた構成（以下、「構成ＣｔＡｂ」ともいう）である。以下においては、構成ＣｔＡｂを有する電力変換装置を、「電力変換装置１０００Ａｂ」ともいう。電力変換装置１０００Ａｂは、実施の形態１と同様に、前述の駆動処理Ｐｒを行う。
図８は、本発明の実施の形態４に係る電力変換装置１０００Ａｂの構成を説明するための図である。図８（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す平面図である。図８（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す断面図である。
電力変換装置１０００Ｂは、ｋ個の半導体モジュール１００を備える。本実施の形態では、「ｋ」は、一例として、４である。なお、「ｋ」は、４に限定されず、３または５以上であってもよい。
図８を参照して、電力変換装置１０００Ａｂは、図５の電力変換装置１０００と比較して、ｋ個の半導体モジュール１００の配置状態が異なる。電力変換装置１０００Ａｂのそれ以外の構成は、電力変換装置１０００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。電力変換装置１０００Ａｂは、構成ＣｔＡおよび構成ＣｔＢを有する。
次に、構成ＣｔＡｂについて詳細に説明する。図８（ａ）を参照して、構成ＣｔＡｂでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の順で、方向Ｄｒ２に沿って、隣接して配置されている。
また、構成ＣｔＡｂでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、平行である。すなわち、半導体モジュール１００−３および半導体モジュール１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、半導体モジュール１００−２の長手方向（Ｄｒ１）と平行である。
また、構成ＣｔＡｂでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、方向Ｄｒ２に沿って、ジグザグに配置されている。構成ＣｔＡｂでは、交差線分Ｌｘ３の形状は、ジグザグ状である。
構成ＣｔＡｂでは、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、交差線分Ｌｘ３に沿って、隣接して配置されている。具体的には、半導体モジュール１００−１のＰ側基板３ｐ、半導体モジュール１００−２のＮ側基板３ｎ、半導体モジュール１００−３のＰ側基板３ｐ、半導体モジュール１００−４のＮ側基板３ｎは、交差線分Ｌｘ３に沿って、隣接して配置されている。
また、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、交差線分Ｌｘ３に沿って、隣接して配置されている。具体的には、半導体モジュール１００−１のＮ側基板３ｎ、半導体モジュール１００−２のＰ側基板３ｐ、半導体モジュール１００−３のＮ側基板３ｎ、半導体モジュール１００−４のＰ側基板３ｐは、交差線分Ｌｘ３に沿って、隣接して配置されている。
構成ＣｔＡｂでは、間隔ｄｓ２は、間隔ｄｓ１および間隔ｄｓ３より大きい。間隔ｄｓ２は、前述したように、方向Ｄｒ２における半導体モジュール１００−２と半導体モジュール１００−３との間隔である。間隔ｄｓ１は、前述したように、方向Ｄｒ２における半導体モジュール１００−１と半導体モジュール１００−２との間隔である。間隔ｄｓ３は、前述したように、方向Ｄｒ２における半導体モジュール１００−３と半導体モジュール１００−４との間隔である。
以上説明したように、本実施の形態の構成ＣｔＡｂは、構成ＣｔＡと構成ＣｔＢとを組み合わせた構成である。そのため、実施の形態２，３と同じ効果が得られる。すなわち、駆動処理実行状態において、ｋ個の半導体モジュール１００の中央部に存在する、半導体モジュール１００−２，１００−３の各々の駆動基板が発する熱が干渉することを抑制することができる。
また、駆動処理実行状態におけるｋ個の半導体モジュール１００において、方向Ｄｒ２における熱干渉を抑制することができる。これにより、放熱するためのスペースを確保した、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。
また、電力変換装置１０００Ａｂは、電力変換装置１０００と同様に、前述の構成Ｃｔｘａを有してもよい。
＜実施の形態５＞
本実施の形態の構成は、電源の位置に基づく、複数の半導体モジュールの配置に特徴を有する構成（以下、「構成ＣｔＣ」ともいう）である。以下においては、構成ＣｔＣを有する電力変換装置を、「電力変換装置１０００Ｃ」ともいう。電力変換装置１０００Ｃは、実施の形態１と同様に、前述の駆動処理Ｐｒを行う。
図９は、本発明の実施の形態５に係る電力変換装置１０００Ｃの構成を説明するための図である。図９（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す平面図である。なお、図９（ａ）では、電力変換装置１０００Ｃに含まれる前述の電源Ｐｗ１が示される。また、図９（ａ）では、各半導体モジュール１００において、前述の端子Ｔｍ２，Ｔｍ３が示される。
図９（ｂ）は、本発明の実施の形態５に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す断面図である。
電力変換装置１０００Ｃは、ｋ個の半導体モジュール１００を備える。本実施の形態では、「ｋ」は、一例として、４である。なお、「ｋ」は、４に限定されず、３または５以上であってもよい。
図９を参照して、電力変換装置１０００Ｃは、図５の電力変換装置１０００と比較して、ｋ個の半導体モジュール１００の配置状態が異なる。電力変換装置１０００Ｂのそれ以外の構成は、電力変換装置１０００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
以下においては、平面視（ＸＹ面）における半導体モジュール１００の長手方向（Ｄｒ１）の端部を、「端部Ｅｇ」ともいう。各半導体モジュール１００の端子Ｔｍ３（ゲート端子）は、当該半導体モジュール１００の端部Ｅｇに設けられている。
以下においては、電力変換装置１０００Ｃに含まれるｋ個の半導体モジュール１００のうち、端子Ｔｍ３が電源Ｐｗ１に最も近い半導体モジュール１００を、「電源近接モジュール」ともいう。当該ｋ個の半導体モジュール１００は、電源近接モジュールを含む。
また、以下においては、電源近接モジュールに該当しない半導体モジュール１００を、「電源非近接モジュール」ともいう。当該ｋ個の半導体モジュールは、（ｋ−１）個の電源非近接モジュールを含む。
ここで、以下の前提Ｐｒ１を考慮する。前提Ｐｒ１では、電源近接モジュールは、一例として、半導体モジュール１００−３である。そのため、（ｋ−１）個の電源非近接モジュールは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−４である。
また、前提Ｐｒ１では、半導体モジュール１００−３は、半導体モジュール１００ｂである。また、前提Ｐｒ１では、（ｋ−１）個の電源非近接モジュールの各々は、半導体モジュール１００ａである。
なお、電力変換装置１０００Ｃが前述の駆動処理Ｐｒを行う場合、端子Ｔｍ３の近傍では、より多くの発熱が発生する。また、電源近接モジュールは、最も発熱が大きい。そのため、構成ＣｔＣは、最も発熱が大きい電源近接モジュールの放熱性を高くする構成である。構成ＣｔＣでは、電源近接モジュールのみのＰ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎの配置が、電源非近接モジュールのＰ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎの配置と異なる。
次に、構成ＣｔＣについて詳細に説明する。図８（ａ）は、前提Ｐｒ１が適用された構成ＣｔＣを説明するための図でもある。図８（ａ）を参照して、構成ＣｔＣでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４は、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の順で、方向Ｄｒ２に沿って、隣接して配置されている。
なお、前提Ｐｒ１が適用された構成ＣｔＣでは、電源近接モジュールおよび（ｋ−１）個の電源非近接モジュールは、方向Ｄｒ２に沿って、隣接して配置されている。
また、構成ＣｔＣでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、平行である。すなわち、各電源非近接モジュールの長手方向（Ｄｒ１）は、電源近接モジュールの長手方向（Ｄｒ１）と平行である。
また、各電源非近接モジュールのＰ側基板３ｐ、および、電源近接モジュールのＮ側基板３ｎは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。また、各電源非近接モジュールのＮ側基板３ｎ、および、電源近接モジュールのＰ側基板３ｐは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。
また、構成ＣｔＣでは、電源非近接モジュール（半導体モジュール１００ａ）のＰ側基板３ｐ、および、電源近接モジュール（半導体モジュール１００ｂ）のＮ側基板３ｎは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。また、電源非近接モジュール（半導体モジュール１００ａ）のＮ側基板３ｎ、および、電源近接モジュール（半導体モジュール１００ｂ）のＰ側基板３ｐは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。
以上説明したように、本実施の形態の構成ＣｔＣによれば、電源近接モジュールのみのＰ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎの配置が、電源非近接モジュールのＰ側基板３ｐおよびＮ側基板３ｎの配置と異なる。これにより、駆動処理実行状態において、最も発熱が大きい電源近接モジュールの放熱性を高くすることができる。
また、駆動処理実行状態において、電源近接モジュールの駆動基板（例えば、Ｐ側基板３ｐ）が発する熱が、電源非近接モジュールの非駆動基板（例えば、Ｎ側基板３ｎ）に干渉することを抑制することができる。これにより、放熱するためのスペースを確保した、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。
＜実施の形態６＞
本実施の形態の構成は、熱の拡がる方向を考慮した、複数の半導体モジュールの配置に特徴を有する構成（以下、「構成ＣｔＤ」ともいう）である。以下においては、構成ＣｔＤを有する電力変換装置を、「電力変換装置１０００Ｄ」ともいう。電力変換装置１０００Ｄは、実施の形態１と同様に、前述の駆動処理Ｐｒを行う。
図１０は、本発明の実施の形態６に係る電力変換装置１０００Ｄの構成を示す平面図である。電力変換装置１０００Ｄは、ｋ個の半導体モジュール１００を備える。本実施の形態では、「ｋ」は、一例として、４である。なお、「ｋ」は、４に限定されず、２，３または５以上であってもよい。
図１０を参照して、電力変換装置１０００Ｄは、図５の電力変換装置１０００と比較して、ｋ個の半導体モジュール１００の配置状態が異なる。電力変換装置１０００Ｄのそれ以外の構成は、電力変換装置１０００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
次に、構成ＣｔＤについて詳細に説明する。図１０を参照して、構成ＣｔＤでは、ｋ個の半導体モジュール１００が放射状（楕円弧状）に配置される。構成ＣｔＤでは、半導体モジュール１００ａの長手方向（Ｄｒ１）は、半導体モジュール１００ｂの長手方向（Ｄｒ１）と交差している。
以下においては、構成ＣｔＤにおける交差線分Ｌｘを、「交差線分Ｌｘ４」または「Ｌｘ４」ともいう。構成ＣｔＤにおける交差線分Ｌｘ４の形状は、楕円弧状である。
構成ＣｔＤでは、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、楕円弧状の交差線分Ｌｘ４に沿って、隣接して配置されている。また、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、楕円弧状の交差線分Ｌｘ４に沿って、隣接して配置されている。
なお、駆動処理実行状態において、駆動基板が発する熱が、放熱板５０に伝達された場合、放熱板５０において熱が放射状に拡がる。なお、本実施の形態の構成ＣｔＤによれば、ｋ個の半導体モジュール１００が放射状（楕円弧状）に配置される。そのため、駆動処理実行状態において各半導体モジュール１００が発する熱を拡散するためのスペースを設けることができる。
これにより、駆動処理実行状態において、各半導体モジュール１００の駆動基板（例えば、Ｐ側基板３ｐ）が発する熱が互いに干渉することを抑制することができる。これにより、放熱するためのスペースを確保した、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。
また、構成ＣｔＤを有する電力変換装置１０００Ｄは、実施の形態１と同様な効果が得られる。また、電力変換装置１０００Ｄは、電力変換装置１０００と同様に、前述の構成Ｃｔｘａを有してもよい。
＜実施の形態７＞
本実施の形態の構成は、複数の半導体モジュール対の配置に特徴を有する構成（以下、「構成ＣｔＥ」ともいう）である。以下においては、構成ＣｔＥを有する電力変換装置を、「電力変換装置１０００Ｅ」ともいう。電力変換装置１０００Ｅは、実施の形態１と同様に、前述の駆動処理Ｐｒを行う。
図１１は、本発明の実施の形態７に係る電力変換装置１０００Ｅの構成を説明するための図である。図１１（ａ）は、本発明の実施の形態７に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す平面図である。図１１（ｂ）は、本発明の実施の形態７に係る、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの配置構成を示す断面図である。
電力変換装置１０００Ｅは、ｋ個の半導体モジュール１００を備える。本実施の形態では、「ｋ」は、４以上の偶数である。「ｋ」は、例えば、４である。なお、「ｋ」は、４に限定されず、４より大きい偶数であってもよい。
図１１を参照して、電力変換装置１０００Ｅは、図５の電力変換装置１０００と比較して、ｋ個の半導体モジュール１００の配置状態が異なる。電力変換装置１０００Ｅのそれ以外の構成は、電力変換装置１０００と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
次に、構成ＣｔＥについて詳細に説明する。図１１（ａ）を参照して、構成ＣｔＥを有する電力変換装置１０００Ｅは、ｋ個の半導体モジュール１００から構成されるｕ（２以上の整数）個の半導体モジュール対１００Ｐを含む。本実施の形態では、「ｕ」は、一例として、２である。ｕ個の半導体モジュール対は、方向Ｄｒ２において隣接する２個の半導体モジュール対１００Ｐを含む。なお、「ｕ」は、３以上であってもよい。
ｕ個の半導体モジュール対１００Ｐの各々は、半導体モジュール１００ａと半導体モジュール１００ｂとから構成される。
また、構成ＣｔＥでは、半導体モジュール１００−１，１００−２，１００−３，１００−４の各々の長手方向（Ｄｒ１）は、平行である。すなわち、各半導体モジュール対１００Ｐにおいて、半導体モジュール１００ａの長手方向（Ｄｒ１）は、半導体モジュール１００ｂの長手方向（Ｄｒ１）と平行である。
また、各半導体モジュール対１００Ｐにおいて、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。また、各半導体モジュール対１００Ｐにおいて、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、方向Ｄｒ２に沿って、直線状に配置されている。
また、構成ＣｔＥでは、各半導体モジュール対１００Ｐにおいて、半導体モジュール１００ａのＰ側基板３ｐ、および、半導体モジュール１００ｂのＮ側基板３ｎは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。また、各半導体モジュール対１００Ｐにおいて、半導体モジュール１００ａのＮ側基板３ｎ、および、半導体モジュール１００ｂのＰ側基板３ｐは、交差線分Ｌｘ２に沿って、隣接して配置されている。
以下においては、方向Ｄｒ２における、隣接する２個の半導体モジュール対１００Ｐの間隔を、「間隔ｄｓ４」または「ｄｓ４」ともいう。また、以下においては、方向Ｄｒ２における、各半導体モジュール対１００Ｐの半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの間隔を、「間隔ｄｓ５」または「ｄｓ５」ともいう。
構成ＣｔＥでは、間隔ｄｓ４は、間隔ｄｓ５より大きい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、隣接する２個の半導体モジュール対１００Ｐの間隔ｄｓ４は、半導体モジュール１００ａおよび半導体モジュール１００ｂの間隔ｄｓ５より大きい。そのため、方向Ｄｒ２における、半導体モジュール対１００Ｐの両端側に、放熱するためのスペースを確保することができる。
これにより、駆動処理実行状態において、半導体モジュール対１００Ｐが発する熱と、別の半導体モジュール対１００Ｐの発する熱とが互いに干渉することを抑制することができる。これにより、放熱するためのスペースを確保した、放熱性の良い電力変換装置を得ることができる。
また、構成ＣｔＥを有する電力変換装置１０００Ｅは、実施の形態１と同様な効果が得られる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
３ｎ，３ｎａ，３ｎｂ Ｎ側基板、３ｐ，３ｐａ，３ｐｂ Ｐ側基板、１１ 半導体素子、１００，１００ａ，１００ｂ，１００−１，１００−２，１００−３，１００−４ 半導体モジュール、１０００，１０００Ａ，１０００Ａｂ，１０００Ｂ，１０００Ｃ，１０００Ｄ，１０００Ｅ 電力変換装置、Ｃｒ１，Ｃｒ１ａ，Ｃｒ１ｂ，Ｃｒ１０，Ｃｒ１００ 回路、Ｐｗ１ 電源、Ｔｍ１，Ｔｍ２，Ｔｍ３ 端子。

Claims (5)

  1. 電力変換装置（１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ，１０００Ａｂ，１０００Ｃ，１０００Ｄ，１０００Ｅ）であって、
    ｋ（２以上の整数）個の半導体モジュール（１００（１００ａ，１００ｂ））を備え、
    前記ｋ個の半導体モジュールの各々は、
    第１回路（Ｃｒ１ａ）が設けられている第１部材（３ｐ）と、
    第２回路（Ｃｒ１ｂ）が設けられている第２部材（３ｎ）とを含み、
    前記第１回路および前記第２回路は、互いに電気的に接続されており、
    前記第１回路は、前記第２回路が駆動しているときには、駆動せず、
    前記第２回路は、前記第１回路が駆動しているときには、駆動せず、
    平面視における各前記半導体モジュールの形状は、長尺状であり、
    前記各半導体モジュールの前記第１部材および前記第２部材は、平面視における当該半導体モジュールの長手方向である第１方向（Ｄｒ１）に沿って、隣接して配置されており、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、互いに隣接して配置されている第１半導体モジュール（１００ａ（１００−１））および第２半導体モジュール（１００ｂ（１００−２））を含み、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と交差する線分である交差線分（Ｌｘ（Ｌｘ２，Ｌｘ３，Ｌｘ４））に沿って、隣接して配置されており、
    前記第１半導体モジュールの長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と平行であり、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と直交する第２方向（Ｄｒ２）に沿って、直線状に配置されており、
    ｋは４以上の整数であり、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、第３半導体モジュール（１００ａ（１００−３））および第４半導体モジュール（１００ｂ（１００−４））を含み、
    前記第１半導体モジュール、前記第２半導体モジュール、前記第３半導体モジュールおよび前記第４半導体モジュールは、当該第１半導体モジュール、当該第２半導体モジュール、当該第３半導体モジュールおよび当該第４半導体モジュールの順で、前記第２方向に沿って、隣接して配置されており、
    前記第３半導体モジュールおよび前記第４半導体モジュールの各々の長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と平行であり、
    前記第２半導体モジュールの前記第２部材、および、前記第３半導体モジュールの前記第１部材は、前記第２方向に沿って、直線状に配置されており、
    前記第２方向における前記第２半導体モジュールと前記第３半導体モジュールとの間隔（ｄｓ２）は、当該第２方向における前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとの間隔（ｄｓ１）より大きく、
    前記第２方向における前記第２半導体モジュールと前記第３半導体モジュールとの間隔（ｄｓ２）は、当該第２方向における前記第３半導体モジュールと前記第４半導体モジュールとの間隔（ｄｓ３）より大きい
    電力変換装置。
  2. 電力変換装置（１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ，１０００Ａｂ，１０００Ｃ，１０００Ｄ，１０００Ｅ）であって、
    ｋ（２以上の整数）個の半導体モジュール（１００（１００ａ，１００ｂ））を備え、
    前記ｋ個の半導体モジュールの各々は、
    第１回路（Ｃｒ１ａ）が設けられている第１部材（３ｐ）と、
    第２回路（Ｃｒ１ｂ）が設けられている第２部材（３ｎ）とを含み、
    前記第１回路および前記第２回路は、互いに電気的に接続されており、
    前記第１回路は、前記第２回路が駆動しているときには、駆動せず、
    前記第２回路は、前記第１回路が駆動しているときには、駆動せず、
    平面視における各前記半導体モジュールの形状は、長尺状であり、
    前記各半導体モジュールの前記第１部材および前記第２部材は、平面視における当該半導体モジュールの長手方向である第１方向（Ｄｒ１）に沿って、隣接して配置されており、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、互いに隣接して配置されている第１半導体モジュール（１００ａ（１００−１））および第２半導体モジュール（１００ｂ（１００−２））を含み、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と交差する線分である交差線分（Ｌｘ（Ｌｘ２，Ｌｘ３，Ｌｘ４））に沿って、隣接して配置されており、
    前記第１半導体モジュールの長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と平行であり、
    前記交差線分の形状は、ジグザグ状であり、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、前記交差線分に沿って、隣接して配置されており、
    ｋは４以上の整数であり、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、第３半導体モジュール（１００ａ（１００−３））および第４半導体モジュール（１００ｂ（１００−４））を含み、
    前記第１半導体モジュール、前記第２半導体モジュール、前記第３半導体モジュールおよび前記第４半導体モジュールは、当該第１半導体モジュール、当該第２半導体モジュール、当該第３半導体モジュールおよび当該第４半導体モジュールの順で、平面視において前記第１方向と直交する第２方向（Ｄｒ２）に沿って、隣接して配置されており、
    前記第３半導体モジュールおよび前記第４半導体モジュールの各々の長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と平行であり、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、前記第２半導体モジュールの前記第２部材、前記第３半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第４半導体モジュールの前記第２部材は、前記交差線分に沿って、隣接して配置されており、
    前記第２方向における前記第２半導体モジュールと前記第３半導体モジュールとの間隔（ｄｓ２）は、当該第２方向における前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとの間隔（ｄｓ１）より大きく、
    前記第２方向における前記第２半導体モジュールと前記第３半導体モジュールとの間隔（ｄｓ２）は、当該第２方向における前記第３半導体モジュールと前記第４半導体モジュールとの間隔（ｄｓ３）より大きい
    電力変換装置。
  3. 電力変換装置（１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ，１０００Ａｂ，１０００Ｃ，１０００Ｄ，１０００Ｅ）であって、
    ｋ（２以上の整数）個の半導体モジュール（１００（１００ａ，１００ｂ））を備え、
    前記ｋ個の半導体モジュールの各々は、
    第１回路（Ｃｒ１ａ）が設けられている第１部材（３ｐ）と、
    第２回路（Ｃｒ１ｂ）が設けられている第２部材（３ｎ）とを含み、
    前記第１回路および前記第２回路は、互いに電気的に接続されており、
    前記第１回路は、前記第２回路が駆動しているときには、駆動せず、
    前記第２回路は、前記第１回路が駆動しているときには、駆動せず、
    平面視における各前記半導体モジュールの形状は、長尺状であり、
    前記各半導体モジュールの前記第１部材および前記第２部材は、平面視における当該半導体モジュールの長手方向である第１方向（Ｄｒ１）に沿って、隣接して配置されており、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、互いに隣接して配置されている第１半導体モジュール（１００ａ（１００−１））および第２半導体モジュール（１００ｂ（１００−２））を含み、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と交差する線分である交差線分（Ｌｘ（Ｌｘ２，Ｌｘ３，Ｌｘ４））に沿って、隣接して配置されており、
    ｋは３以上の整数であり、
    前記ｋ個の半導体モジュールの各々は、半導体素子（１１）を有し、
    前記半導体素子は、第１端子（Ｔｍ１）、第２端子（Ｔｍ２）および第３端子（Ｔｍ３）を有し、
    前記半導体素子の状態には、当該半導体素子の前記第１端子および前記第２端子が電気的に接続されたオン状態と、当該半導体素子の当該第１端子および当該第２端子が電気的に接続されていないオフ状態とが存在し、
    前記第３端子は、前記半導体素子の状態を前記オン状態にするための電圧であるオン電圧、および、当該半導体素子の状態を前記オフ状態にするための電圧であるオフ電圧が選択的に印加されるための端子であり、
    前記電力変換装置は、さらに、電源（Ｐｗ１）を備え、
    各前記半導体モジュールの前記第３端子は、平面視における当該半導体モジュールの長手方向の端部に設けられており、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、当該ｋ個の半導体モジュールのうち、前記第３端子が前記電源に最も近い半導体モジュールである電源近接モジュールを含み、
    前記電源近接モジュールは、前記第２半導体モジュールであり、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、前記電源近接モジュールに該当しない半導体モジュールである（ｋ−１）個の電源非近接モジュールを含み、
    前記（ｋ−１）個の電源非近接モジュールの各々は、前記第１半導体モジュールであり、
    前記電源近接モジュールおよび前記（ｋ−１）個の電源非近接モジュールは、平面視において前記第１方向と直交する第２方向（Ｄｒ２）に沿って、隣接して配置されており、
    各前記電源非近接モジュールの長手方向は、前記電源近接モジュールの長手方向と平行であり、
    前記各電源非近接モジュールの前記第１部材、および、前記電源近接モジュールの前記第２部材は、前記第２方向に沿って、直線状に配置されている
    電力変換装置。
  4. 電力変換装置（１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ，１０００Ａｂ，１０００Ｃ，１０００Ｄ，１０００Ｅ）であって、
    ｋ（２以上の整数）個の半導体モジュール（１００（１００ａ，１００ｂ））を備え、
    前記ｋ個の半導体モジュールの各々は、
    第１回路（Ｃｒ１ａ）が設けられている第１部材（３ｐ）と、
    第２回路（Ｃｒ１ｂ）が設けられている第２部材（３ｎ）とを含み、
    前記第１回路および前記第２回路は、互いに電気的に接続されており、
    前記第１回路は、前記第２回路が駆動しているときには、駆動せず、
    前記第２回路は、前記第１回路が駆動しているときには、駆動せず、
    平面視における各前記半導体モジュールの形状は、長尺状であり、
    前記各半導体モジュールの前記第１部材および前記第２部材は、平面視における当該半導体モジュールの長手方向である第１方向（Ｄｒ１）に沿って、隣接して配置されており、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、互いに隣接して配置されている第１半導体モジュール（１００ａ（１００−１））および第２半導体モジュール（１００ｂ（１００−２））を含み、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と交差する線分である交差線分（Ｌｘ（Ｌｘ２，Ｌｘ３，Ｌｘ４））に沿って、隣接して配置されており、
    前記第１半導体モジュールの長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と交差しており、
    前記交差線分の形状は、楕円弧状であり、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、楕円弧状の前記交差線分に沿って、隣接して配置されている
    電力変換装置。
  5. 電力変換装置（１０００，１０００Ａ，１０００Ｂ，１０００Ａｂ，１０００Ｃ，１０００Ｄ，１０００Ｅ）であって、
    ｋ（２以上の整数）個の半導体モジュール（１００（１００ａ，１００ｂ））を備え、
    前記ｋ個の半導体モジュールの各々は、
    第１回路（Ｃｒ１ａ）が設けられている第１部材（３ｐ）と、
    第２回路（Ｃｒ１ｂ）が設けられている第２部材（３ｎ）とを含み、
    前記第１回路および前記第２回路は、互いに電気的に接続されており、
    前記第１回路は、前記第２回路が駆動しているときには、駆動せず、
    前記第２回路は、前記第１回路が駆動しているときには、駆動せず、
    平面視における各前記半導体モジュールの形状は、長尺状であり、
    前記各半導体モジュールの前記第１部材および前記第２部材は、平面視における当該半導体モジュールの長手方向である第１方向（Ｄｒ１）に沿って、隣接して配置されており、
    前記ｋ個の半導体モジュールは、互いに隣接して配置されている第１半導体モジュール（１００ａ（１００−１））および第２半導体モジュール（１００ｂ（１００−２））を含み、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と交差する線分である交差線分（Ｌｘ（Ｌｘ２，Ｌｘ３，Ｌｘ４））に沿って、隣接して配置されており、
    ｋは４以上の偶数であり、
    前記電力変換装置（１０００Ｅ）は、
    前記ｋ個の半導体モジュールから構成されるｕ（２以上の整数）個の半導体モジュール対（１００Ｐ）を含み、
    前記ｕ個の半導体モジュール対の各々は、前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとから構成され、
    前記第１半導体モジュールの長手方向は、前記第２半導体モジュールの長手方向と平行であり、
    前記第１半導体モジュールの前記第１部材、および、前記第２半導体モジュールの前記第２部材は、平面視において前記第１方向と直交する第２方向（Ｄｒ２）に沿って、直線状に配置されており、
    前記ｕ個の半導体モジュール対は、前記第２方向において隣接する２個の半導体モジュール対を含み、
    前記第２方向における、隣接する前記２個の半導体モジュール対の間隔（ｄｓ４）は、前記第２方向における、各前記半導体モジュール対の前記第１半導体モジュールおよび前記第２半導体モジュールの間隔（ｄｓ５）より大きい
    電力変換装置。
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