JP7279847B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電力変換装置に関する。
回路基板に実装される電気部品と、電気部品で発熱した熱を放熱するヒートシンクと、電気部品及びヒートシンクを収容する箱状の筐体とを備える、電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数の半導体モジュールを冷却する冷却器と、冷却器の上に設けられる支持フレームとを備え、複数の半導体モジュールは支持フレームによって支持される、電力変換装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、複数の半導体モジュールと、複数の半導体モジュールを冷却する冷却器と、複数の半導体モジュールと冷却器とを収容するケースとを備える、電力変換装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０１８－１９１３８８号公報 特開２０１６－１５８６３号公報 特開２０１１－１８２６２８号公報
電力変換装置の筐体から露出するコネクタの位置変更を、エンドユーザ等から要求されることがある。しかしながら、コネクタの位置変更に伴って、電力変換装置の内部部品のレイアウト変更などの設計変更が新たに生じると、新たな設計変更に起因する時間やコストのロスなどが生じてしまう。
本開示は、コネクタの位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応可能な電力変換装置を提供する。
本開示は、
コンデンサと、
電力変換用の複数のスイッチング素子が実装される基板と、
前記複数のスイッチング素子を冷却する冷却器と、
前記コンデンサ、前記基板及び前記冷却器を収容する筐体と、
前記筐体から露出する電源コネクタと、
前記筐体から露出する出力コネクタと、
前記コンデンサと前記複数のスイッチング素子と前記電源コネクタとに電気的に接続される複数の電源配線と、前記複数のスイッチング素子と前記出力コネクタとに電気的に接続される複数の出力配線とを含む複数の配線とを備え、
前記複数の配線のうち少なくとも一つは、前記基板に形成される導電性パターンを含む配線である、電力変換装置を提供する。
本開示によれば、コネクタの位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応可能な電力変換装置を提供できる。
一実施形態における電力変換装置の構成例を示す回路図である。 一比較形態における電力変換装置の第１構造例を示す分解斜視図である。 一比較形態における電力変換装置の第１構造例を示す平面図である。 一比較形態における電力変換装置の第２構造例を示す平面図である。 一実施形態における電力変換装置の第１構造例を示す分解斜視図である。 一実施形態における電力変換装置の第１構造例を示す平面図である。 一実施形態における電力変換装置の第２構造例を示す平面図である。 一実施形態における電力変換装置の第１変形例を示す分解斜視図である。 スイッチング素子の形態を示す斜視図である。 一実施形態における電力変換装置の第２変形例を示す分解斜視図である。 一実施形態における電力変換装置の第２変形例を示す正面図である。 一実施形態における電力変換装置の第３変形例を示す分解斜視図である。 一実施形態における電力変換装置の第４変形例を示す正面図である。
以下、本開示に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容されてもよい。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。また、各図に示す各部の形状は、一例であり、本発明は、この一例に限定されるものではない。
図１は、一実施形態における電力変換装置の構成例を示す回路図である。図１に示す電力変換装置１０１は、一対の電源端子である正極端子８ｐ及び負極端子９ｎから供給される直流の入力電力を所望の交流の出力電力に変換するインバータである。電力変換装置１０１は、例えば、車両の車輪を回転させるモータＭ２を駆動するインバータとして使用される。本開示に係る電力変換装置の用途は、これに限られない。
電力変換装置１０１は、正極端子８ｐ、負極端子９ｎ、複数の出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗ、コンデンサ５６、電力変換回路２０、正極配線８３、負極配線９３、複数の電流センサ２８ｕ，２８ｖ，２８ｗ、制御回路１７及び駆動回路１８を備える。正極配線８３は、第１正極配線８０及び第２正極配線５７を有する。負極配線９３は、第１負極配線９０及び第２負極配線５８を有する。制御回路１７、又は制御回路１７と駆動回路１８との両方は、電力変換装置１０１とは別の外部装置に備えられてもよい。
正極端子８ｐ及び負極端子９ｎは、不図示の直流電源によって直流の電源電圧が印加される外部端子である。正極端子８ｐの電位は、負極端子９ｎの電位よりも高い。直流電源の具体例として、バッテリ、コンバータ、レギュレータなどがある。
複数の出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗは、三相の交流電力が入出力する外部端子であり、モータＭ２が接続される。
コンデンサ５６は、正極端子８ｐと負極端子９ｎとの間に印加される直流の電源電圧を平滑化する容量素子であり、その具体例として、電解コンデンサなどがある。コンデンサ５６は、第１コンデンサ電極５１と第２コンデンサ電極５２とを有する。第１コンデンサ電極５１は、正極配線８３（第１正極配線８０及び第２正極配線５７）に電気的に接続される端子であり、第２コンデンサ電極５２は、負極配線９３（第１負極配線９０及び第２負極配線５８）に電気的に接続される端子である。
電力変換回路２０は、正極端子８ｐ及び負極端子９ｎから正極配線８３及び負極配線９３に入力される直流電力を、モータＭ２に供給する三相の交流電力に変換するインバータ回路である。
電力変換回路２０は、複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを有する三相ブリッジ回路であり、複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗのスイッチングにより三相の交流電力を生成する。電力変換回路２０は、複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ及び複数の出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗを有する。
Ｕ相のスイッチング素子２１ｕ，２２ｕは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ２のＵ相コイルに接続されるＵ相の出力端子２ｕに接続されている。Ｖ相のスイッチング素子２１ｖ，２２ｖは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ２のＶ相コイルに接続されるＶ相の出力端子２ｖに接続されている。Ｗ相のスイッチング素子２１ｗ，２２ｗは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ２のＷ相コイルに接続されるＷ相の出力端子２ｗに接続されている。
スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、それぞれ、第１主電極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ、第２主電極２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ及び第１制御電極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを有する半導体素子である。第１主電極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗは、いずれも、第２正極配線５７に電気的に接続されている。第２主電極２５ｕ，２５ｖ，２５ｗは、それぞれ、対応する出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗに電気的に接続されており、対応する出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗを介して、対応する出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗに電気的に接続されている。第１制御電極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、いずれも、駆動回路１８に電気的に接続されている。
スイッチング素子２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、それぞれ、第３主電極２９ｕ，２９ｖ，２９ｗ、第４主電極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ及び第２制御電極１５ｕ，１５ｖ，１５ｗを有する半導体素子である。第３主電極２９ｕ，２９ｖ，２９ｗは、それぞれ、対応する出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗに電気的に接続されており、対応する出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗを介して、対応する出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗに電気的に接続されている。第４主電極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは、いずれも、第２負極配線５８に電気的に接続されている。第２制御電極１５ｕ，１５ｖ，１５ｗは、いずれも、駆動回路１８に電気的に接続されている。
スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、それぞれ、ダイオードが第１の主電極と第２の主電極との間に逆並列に接続されている。スイッチング素子２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、それぞれ、ダイオードが第３の主電極と第４の主電極との間に逆並列に接続されている。
スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、制御電極（ゲート）、第１主電極（コレクタ又はドレイン）及び第２主電極（エミッタ又はソース）を有する電圧駆動型の半導体素子である。スイッチング素子２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、制御電極（ゲート）、第３主電極（コレクタ又はドレイン）及び第４主電極（エミッタ又はソース）を有する電圧駆動型の半導体素子である。スイッチング素子の具体例として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが挙げられる。図１は、スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗが、ゲートとコレクタとエミッタとを有するＩＧＢＴの場合を例示する。
スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、Ｓｉ（シリコン）などの半導体を含むスイッチング素子でもよいが、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＧａＮ（窒化ガリウム）やＧａ２Ｏ３（酸化ガリウム）やダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を含むスイッチング素子でもよい。ワイドバンドギャップ半導体をスイッチング素子に適用することにより、スイッチング素子の損失低減の効果が高まる。
正極配線８３及び負極配線９３は、正極端子８ｐ及び負極端子９ｎを介して直流の電源電圧が印加される導電性の配線部材であり、正極端子８ｐ及び負極端子９ｎを介して接続される不図示の直流電源からの直流電力が供給される。
正極配線８３は、正極端子８ｐと第１コンデンサ電極５１と第１主電極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗとに電気的に接続される導電性部材である。正極配線８３は、一又は複数の部材から形成され、この例では、第１正極配線８０と第２正極配線５７とを含む。第１正極配線８０は、正極端子８ｐと第１コンデンサ電極５１との間に電気的に接続される配線部材である。第２正極配線５７は、第１コンデンサ電極５１と第１主電極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗとの間に電気的に接続される配線部材である。
負極配線９３は、負極端子９ｎと第２コンデンサ電極５２と第４主電極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとに電気的に接続される導電性部材である。負極配線９３は、一又は複数の部材から形成され、この例では、第１負極配線９０と第２負極配線５８とを含む。第１負極配線９０は、負極端子９ｎと第２コンデンサ電極５２との間に電気的に接続される配線部材である。第２負極配線５８は、第２コンデンサ電極５２と第４主電極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとの間に電気的に接続される配線部材である。
出力配線１ｕは、出力端子２ｕと第２主電極２５ｕと第３主電極２９ｕとに電気的に接続される導電性の配線部材である。出力配線１ｖは、出力端子２ｖと第２主電極２５ｖと第３主電極２９ｖとに電気的に接続される導電性の配線部材である。出力配線１ｗは、出力端子２ｗと第２主電極２５ｗと第３主電極２９ｗとに電気的に接続される導電性の配線部材である。出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗは、それぞれ、一又は複数の部材から形成されてもよい。
Ｕ相用の電流センサ２８ｕは、Ｕ相の出力配線１ｕに流れるＵ相電流を検出し、検出したＵ相電流の大きさを表すＵ相電流検出信号を制御回路１７に対して出力する。Ｖ相用の電流センサ２８ｖは、Ｖ相の出力配線１ｖに流れるＶ相電流を検出し、検出したＶ相電流の大きさを表すＶ相電流検出信号を制御回路１７に対して出力する。Ｗ相用の電流センサ２８ｗは、Ｗ相の出力配線１ｖに流れるＷ相電流を検出し、検出したＷ相電流の大きさを表すＷ相電流検出信号を制御回路１７に対して出力する。
制御回路１７は、Ｕ相電流検出信号とＶ相電流検出信号とＷ相電流検出信号とのうち、少なくとも２つの電流検出信号を用いて、直流電力から三相の交流電力を生成するための制御信号（例えば、パルス幅変調信号）を公知の方法で生成する。
駆動回路１８は、制御回路１７から供給される制御信号に従って、三相の交流電力が生成されるように、スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを駆動する複数の駆動信号を公知の方法で生成する。駆動回路１８は、それらの複数の駆動信号を、対応する制御電極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ，１５ｕ，１５ｖ，１５ｗに供給する。これにより、モータＭ２に三相の交流電流を流すことができる。
次に、一実施形態における電力変換装置の説明をする前に、一比較形態における電力変換装置の第１構造例について、図２，３を参照して説明する。図２は、一比較形態における電力変換装置の第１構造例を示す分解斜視図である。図３は、一比較形態における電力変換装置の第１構造例を示す平面図である。電力変換装置の外形を形成する筐体６の内部の構造を明示するため、便宜上、図２は、筐体６の図示を省略し、図３は、制御基板１６の図示を省略する。図２，３に示す一比較形態における電力変換装置１００は、図１に示す回路構成を有する。
電力変換装置１００は、筐体６、電源コネクタ７、出力コネクタ２、コンデンサ５６、電力変換モジュール１９、制御基板１６、第１正極ブスバー８０ｂ等の複数のブスバー、電流センサモジュール２８及び冷却器３０を備える。
筐体６は、電力変換装置１００の各種の内部部品を収容する。電源コネクタ７は、不図示の電源ハーネスが接続され、当該電源ハーネスを介して不図示の直流電源に接続される。出力コネクタ２は、不図示の出力ハーネスが接続され、当該出力ハーネスを介してモータＭ２（図１参照）に接続される。この例では、電源コネクタ７及び出力コネクタ２は、別体の部材であるが、一体の部材でもよい。
電源コネクタ７は、筐体６から露出し、筐体６に固定される。電源コネクタ７は、正極端子８ｐ及び負極端子９ｎを有する。
出力コネクタ２は、筐体６から露出し、筐体６に固定される。出力コネクタ２は、複数の出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗを有する。
コンデンサ５６は、筐体６に収容されている。コンデンサ５６は、Ｙ軸方向に互いに離して設けられる第１コンデンサ電極５１及び第２コンデンサ電極５２を有する。
電力変換モジュール１９は、スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを内蔵するパッケージ部品である。
制御基板１６は、駆動回路１８及び制御回路１７が実装される。駆動回路１８は、制御回路１７から供給される制御信号に従って、三相の交流電力が生成されるように、電力変換モジュール１９内のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを駆動する。
第１正極ブスバー８０ｂは、正極端子８ｐと第１コンデンサ電極５１との間に電気的に接続される第１正極配線８０（図１）を形成する部材である。第１負極ブスバー９０ｂは、負極端子９ｎと第２コンデンサ電極５２との間に電気的に接続される第１負極配線９０（図１）を形成する部材である。
第２正極ブスバー２３ｕｂ、第３正極ブスバー２３ｖｂ及び第４正極ブスバー２３ｗｂは、第１コンデンサ電極５１と第１主電極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗとの間に電気的に接続される第２正極配線５７を形成する部材である。第２正極配線５７を形成するブスバーの少なくとも一部は、コンデンサ５６に覆われている。
第２負極ブスバー２４ｕｂ、第３負極ブスバー２４ｖｂ及び第４負極ブスバー２４ｗｂは、第２コンデンサ電極５２と第４主電極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとの間に電気的に接続される第２負極配線５８を形成する部材である。第２負極配線５８を形成するブスバーの少なくとも一部は、コンデンサ５６に覆われている。
第１Ｕ相バー２７ｕｂ及び第２Ｕ相バー２６ｕｂは、出力端子２ｕと第２主電極２５ｕと第３主電極２９ｕとに電気的に接続される出力配線１ｕ（図１）を形成する部材である。第１Ｖ相バー２７ｖｂ及び第２Ｖ相バー２６ｖｂは、出力端子２ｖと第２主電極２５ｖと第３主電極２９ｖとに電気的に接続される出力配線１ｖ（図１）を形成する部材である。第１Ｗ相バー２７ｗｂ及び第２Ｗ相バー２６ｗｂは、出力端子２ｗと第２主電極２５ｗと第３主電極２９ｗとに電気的に接続される出力配線１ｗ（図１）を形成する部材である。
電流センサモジュール２８は、電流センサ２８ｕ，２８ｖ，２８ｗを内蔵するパッケージ部品である。
冷却器３０は、電力変換モジュール１９を冷却する。冷却器３０は、冷却管３３、供給管３４及び排出管３５を有する。冷却管３３は、Ｙ軸方向に延在し、冷却水等の冷媒が流れる一又は複数の流路を有する。供給管３４は、流入口から流入する冷媒を冷却管３３に供給する部材である。排出管３５は、冷却管３３から流出する冷媒を流出口から排出する部材である。
電力変換装置１００では、コンデンサ５６と電力変換モジュール１９とを最短で接続し、電力変換モジュール１９の出力側を電流センサモジュール２８を介して出力コネクタ２に接続するため、各種の内部部品は、図２，３に示すように並べて配置されている。しかしながら、入出力コネクタ（電源コネクタ７及び出力コネクタ２）の位置変更を、顧客から要求される場合がある。この場合、入出力コネクタの位置変更に対応するため、部品やブスバー等のレイアウトや電力変換モジュール１９の端子位置などを変更しなければならないことがある。
例えば、入出力コネクタの位置を筐体６の正のＸ軸方向に面する側面（図３）から筐体６の正のＹ軸方向に面する側面（図４）に変更したいという顧客要求があるとする。この場合、冷却器３０、電力変換モジュール１９、電流センサモジュール２８及び各ブスバーなどのレイアウト変更に加え、電力変換モジュール１９の端子位置のカスタマイズが必要になることがある。このように、一比較形態における電力変換装置１００では、入出力コネクタの位置変更に伴って、新たな設計変更に起因する時間やコストのロスなどが生じてしまう。
これに対し、本開示に係る一実施形態における電力変換装置では、複数の配線の少なくとも一部は、ブスバーによって形成されるのではなく、基板に形成される導電性パターンによって形成されている。これにより、コネクタの位置変更に、基板に形成される導電性パターンの変更によって対応できるので、ブスバーの変更によって対応する形態に比べて、コネクタの位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応できる。次に、一実施形態における電力変換装置の各構造例について、詳細に説明する。
図５は、一実施形態における電力変換装置の第１構造例を示す分解斜視図である。図６は、一実施形態における電力変換装置の第１構造例を示す平面図である。電力変換装置の外形を形成する筐体６の内部の構造を明示するため、便宜上、図５は、筐体６の図示を省略する。図５，６に示す一実施形態における電力変換装置１０１は、図１に示す回路構成を有する。
電力変換装置１０１は、筐体６、電源コネクタ７、出力コネクタ２、コンデンサ５６、スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ、基板４０、第１正極パターン８０ｐ等の複数のパターン、電流センサ回路２８ｐ及び冷却器３０を備える。
筐体６は、電力変換装置１０１の各種の内部部品（この場合、コンデンサ５６、冷却器３０、及び、スイッチング素子２１ｕ等が実装される基板４０）を収容する。この例では、筐体６は、六面体状の箱であるが、これ以外の多面体状の箱でもよい。筐体６は、Ｘ軸方向で対向する筐体面６ａ，６ｂと、Ｙ軸方向で対向する６ｃ，６ｄと、Ｚ軸方向で対向する筐体面とを有する。筐体６は、例えば、各種の内部部品が直接又は間接的に取り付けられるケースと、ケース上の各種の内部部品を覆うカバーとを含む構成を有する。
電源コネクタ７は、不図示の電源ハーネスが接続され、当該電源ハーネスを介して不図示の直流電源に接続される。出力コネクタ２は、不図示の出力ハーネスが接続され、当該出力ハーネスを介してモータＭ２（図１参照）に接続される。この例では、電源コネクタ７及び出力コネクタ２は、別体の部材であるが、一体の部材でもよい。
電源コネクタ７は、筐体面６ａから突き出るように、筐体面６ａ側に配置される部品である。電源コネクタ７は、筐体６の筐体面６ａから露出し、筐体面６ａに固定される。電源コネクタ７は、正極端子８ｐ及び負極端子９ｎを有する。正極端子８ｐ及び負極端子９ｎは、筐体６の筐体面６ａから露出する。
出力コネクタ２は、筐体面６ａから突き出るように、筐体面６ａ側に配置される部品である。つまり、出力コネクタ２は、電源コネクタ７と同じ筐体面６ａ側に配置される。出力コネクタ２は、筐体６の筐体面６ａから露出し、筐体面６ａに固定される。出力コネクタ２は、複数の出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗを有する。複数の出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗは、筐体６の筐体面６ａから露出する。
コンデンサ５６は、筐体６に収容されている。コンデンサ５６は、Ｙ軸方向に互いに離して設けられる第１コンデンサ電極５１及び第２コンデンサ電極５２を有する。第１コンデンサ電極５１は、コンデンサ５６の負のＹ軸方向の側に設けられる端子であり、コンデンサ５６の正のＺ軸方向のコンデンサ表面５６ａから突出する。第２コンデンサ電極５２は、コンデンサ５６の正のＹ軸方向の側に設けられる端子であり、コンデンサ５６の正のＺ軸方向のコンデンサ表面５６ａから突出する。
スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、Ｙ軸方向に並んで配置されている。スイッチング素子２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗに対してＸ軸方向（この例では、正のＸ軸方向）の側において、Ｙ軸方向に並んで配置されている。電力変換用の複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、基板４０の下面４６に実装されるチップ型の表面実装品である。
基板４０は、冷却器３０の上面３３ａに対向する下面４６と、下面４６とは反対側の上面４７とを有する。基板４０は、例えば、駆動回路１８及び制御回路１７が実装される。駆動回路１８は、制御回路１７から供給される制御信号に従って、三相の交流電力が生成されるように、スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを駆動する。
第１正極パターン８０ｐは、正極端子８ｐと第１コンデンサ電極５１との間に電気的に接続される第１正極配線８０（図１）を形成する。第１正極パターン８０ｐは、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンである。第１負極パターン９０ｐは、負極端子９ｎと第２コンデンサ電極５２との間に電気的に接続される第１負極配線９０（図１）を形成する。第１負極パターン９０ｐは、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンである。
第２正極パターン２３ｕｐ、第３正極パターン２３ｖｐ及び第４正極パターン２３ｗｐは、第１コンデンサ電極５１と第１主電極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗとの間に電気的に接続される第２正極配線５７を形成する。第２正極パターン２３ｕｐ、第３正極パターン２３ｖｐ及び第４正極パターン２３ｗｐは、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンである。
第２負極パターン２４ｕｐ、第３負極パターン２４ｖｐ及び第４負極パターン２４ｗｐは、第２コンデンサ電極５２と第４主電極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとの間に電気的に接続される第２負極配線５８を形成する。第２負極パターン２４ｕｐ、第３負極パターン２４ｖｐ及び第４負極パターン２４ｗｐは、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンである。
Ｕ相パターン２７ｕｐは、出力端子２ｕと第２主電極２５ｕと第３主電極２９ｕとに電気的に接続される出力配線１ｕ（図１）を形成する。Ｖ相パターン２７ｖｐは、出力端子２ｖと第２主電極２５ｖと第３主電極２９ｖとに電気的に接続される出力配線１ｖ（図１）を形成する。Ｗ相パターン２７ｗｐは、出力端子２ｗと第２主電極２５ｗと第３主電極２９ｗとに電気的に接続される出力配線１ｗ（図１）を形成する。Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐは、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンである。
電流センサ回路２８ｐは、Ｕ相パターン２７ｕｐに流れるＵ相電流を検出し、Ｖ相パターン２７ｖｐに流れるＷ相電流を検出し、Ｗ相パターン２７ｗｐに流れるＷ相電流を検出する。電流センサ回路２８ｐは、制御回路１７に電気的に接続され、各相の電流検出信号を制御回路１７に対して出力する。
冷却器３０は、スイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ及びスイッチング素子２２ｕ，２２ｖ，２２ｗを冷却する。冷却器３０は、Ｙ軸方向に延在し、コンデンサ５６と入出力コネクタ（電源コネクタ７及び出力コネクタ２）との間に位置する。冷却器３０は、冷却管３３、供給管３４及び排出管３５を有する。
冷却管３３は、Ｙ軸方向に延在し、冷却水等の冷媒が流れる一又は複数の流路を有する。供給管３４は、流入口から流入する冷媒を冷却管３３に供給する部材である。排出管３５は、冷却管３３から流出する冷媒を流出口から排出する部材である。
冷却管３３は、基板４０の下面４６にＺ軸方向で対向する上面３３ａを有する。冷却器３０は、上面３３ａが複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ（具体的には、実装面とは反対側の背面）と接触することで、複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗと熱交換することで効率的に冷却できる。
このように、電力変換装置１０１は、コンデンサ５６と複数のスイッチング素子と電源コネクタ７とに電気的に接続される複数の電源配線と、複数のスイッチング素子と出力コネクタ２とに電気的に接続される複数の出力配線とを含む複数の配線とを備える。そして、それらの複数の配線のうち少なくとも一つは、基板４０に形成される導電性パターンを含む配線である。
より詳しくは、電力変換装置１０１では、電源コネクタ７とコンデンサ５６との間に電気的に接続される複数の第１電源配線は、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線である。この例では、複数の第１電源配線（第１正極配線８０及び第１負極配線９０）は、基板４０に形成される導電性の電源配線パターン（第１正極パターン８０ｐ及び第１負極パターン９０ｐ）を含む配線である。これにより、電源コネクタ７の位置変更に、第１正極パターン８０ｐ及び第１負極パターン９０ｐの変更によって対応できるので、電源コネクタ７の位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応できる。例えば、電源コネクタ７の位置を筐体６の正のＸ軸方向の側の筐体面６ａ（図６）から筐体６の正のＹ軸方向の側の筐体面６ｃ（図７）に変更することに対し、第１正極パターン８０ｐ及び第１負極パターン９０ｐの配線レイアウトの変更によってフレキシブルに対応できる。なお、第１正極配線８０及び第１負極配線９０のうち少なくとも一つが、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線でもよい。あるいは、第１正極配線８０及び第１負極配線９０は、いずれも、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線でなくてもよい。
また、電力変換装置１０１では、コンデンサ５６と複数のスイッチング素子との間に電気的に接続される複数の第２電源配線は、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線である。この例では、複数の第２電源配線（第２正極配線５７及び第２負極配線５８）は、基板４０に形成される導電性の電源配線パターン（第２正極パターン２３ｕｐ、第３正極パターン２３ｖｐ、第４正極パターン２３ｗｐ、第２負極パターン２４ｕｐ、第３負極パターン２４ｖｐ及び第４負極パターン２４ｗｐ）を含む配線である。これにより、電源コネクタ７の位置変更に、第２正極パターン２３ｕｐ等の変更によって対応できるので、電源コネクタ７の位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応できる。例えば、電源コネクタ７の位置を筐体６の正のＸ軸方向の側の筐体面６ａ（図６）から筐体６の正のＹ軸方向の側の筐体面６ｃ（図７）に変更することに対し、第２正極パターン２３ｕｐ等の配線レイアウトの変更によってフレキシブルに対応できる。なお、第２正極配線５７及び第２負極配線５８のうち少なくとも一つが、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線でもよい。あるいは、第２正極配線５７及び第２負極配線５８は、いずれも、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線でなくてもよい。
また、電力変換装置１０１では、出力コネクタ２と複数のスイッチング素子との間に電気的に接続される複数の出力配線は、基板４０に形成される導電性の出力配線パターンを含む配線である。この例では、複数の出力配線（出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗ）は、基板４０に形成される導電性の出力配線パターン（Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐ）を含む配線である。これにより、出力コネクタ２の位置変更に、Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐの変更によって対応できるので、出力コネクタ２の位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応できる。例えば、出力コネクタ２の位置を筐体６の正のＸ軸方向の側の筐体面６ａ（図６）から筐体６の正のＹ軸方向の側の筐体面６ｃ（図７）に変更することに対し、Ｕ相パターン２７ｕｐ等の配線レイアウトの変更によってフレキシブルに対応できる。なお、出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗのうち少なくとも一つが、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線でもよい。あるいは、出力配線１ｕ，１ｖ，１ｗは、いずれも、基板４０に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線でなくてもよい。
また、電流センサ回路２８ｐは、基板４０に実装される電流センサであり、Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐに流れる電流を検出する。このような電流センサ回路２８ｐが採用されることにより、出力コネクタ２の位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応できる。
また、コンデンサ５６は、基板４０の下面４６に対向する上面（この例では、コンデンサ表面５６ａ）に設けられる複数のコンデンサ電極（第１コンデンサ電極５１及び第２コンデンサ電極５２）を有する。第１コンデンサ電極５１は、複数の第２電源配線の電源配線パターン（この例では、第２正極パターン２３ｕｐ、第３正極パターン２３ｖｐ及び第４正極パターン２３ｗｐ）に電気的に接続される。第２コンデンサ電極５２は、複数の第２電源配線の電源配線パターン（この例では、第２負極パターン２４ｕｐ、第３負極パターン２４ｖｐ及び第４負極パターン２４ｗｐ）に電気的に接続される。このように、複数のコンデンサ電極は、複数の第２電源配線の電源配線パターンに電気的に接続されるので、電源コネクタ７の位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応できる。
また、基板４０は、冷却器３０の上面３３ａに対向する下面４６を有し、複数のスイッチング素子２１ｕ等は、下面４６に実装される。これにより、下面４６における複数のスイッチング素子２１ｕ等のそれぞれの配置位置を変更しやすいので、電源コネクタ７又は出力コネクタ２の位置変更に伴う設計変更にフレキシブルに対応できる。
また、複数のスイッチング素子２１ｕ等を駆動する駆動回路１８は、複数のスイッチング素子２１ｕ等が実装される共通の基板４０に実装されてもよいし、別の基板に実装されてもよい。駆動回路１８が複数のスイッチング素子２１ｕ等と共通の基板４０に実装されることで、別の基板に実装される形態に比べて、電力変換装置１０１を小型化できる。
また、駆動回路１８に制御信号を供給する制御回路１７は、複数のスイッチング素子２１ｕ等が実装される共通の基板４０に実装されてもよいし、別の基板に実装されてもよい。制御回路１７が複数のスイッチング素子２１ｕ等と共通の基板４０に実装されることで、別の基板に実装される形態に比べて、電力変換装置１０１を小型化できる。
図８は、一実施形態における電力変換装置の第１変形例を示す分解斜視図である。図８に示す電力変換装置１０１Ａは、上述の電力変換装置１０１の第１変形例である。なお、図８は、基板４０に形成される導電性パターンの図示を省略している。
冷却器３０の上面３３ａは、複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗがそれぞれ差し込まれる凹部３３ａａを有する。複数のスイッチング素子２１ｕ等がそれぞれ凹部３３ａａに差し込まれた状態で、基板４０が冷却器３０に対して固定されることによって、複数のスイッチング素子２１ｕ等をそれらの周囲から効率的に冷却できる。凹部３３ａａは、孔でもよいし、溝でもよい。図５の構成では、スイッチング素子の冷却方式は、冷却器３０に接触している片面との間で熱交換する片面冷却である。これに対し、図８の構成では、冷却器３０にスイッチング素子を差し込むため、スイッチング素子の冷却方式は、少なくとも両面との間で熱交換する両面冷却となる。よって、図５の構成に比べて、図８の構成は、冷却効率が向上する。
図８に示す複数のスイッチング素子２１ｕ等は、Ｚ軸方向を長手方向とするスルーホール実装品であり、基板４０に形成された複数のスルーホール４８にそれぞれ半田付け等で電気的に接合される。複数のスイッチング素子２１ｕ等は、図９に示すように、Ｚ軸方向を長手方向とする表面実装品でもよい。
図１０は、一実施形態における電力変換装置の第２変形例を示す分解斜視図である。図１１は、一実施形態における電力変換装置の第２変形例を示す正面図である。図１０，１１に示す電力変換装置１０１Ｂは、上述の電力変換装置１０１の第２変形例である。なお、図１０は、基板４０に形成される第２正極パターン２３ｕｐ等の図示を省略している。また、図１０は、電源コネクタ７及び出力コネクタ２が一体の部材である形態を示しているが、別体の部材でもよい。
コネクタ１０は、電源コネクタ７及び出力コネクタ２が一体化した部材であり、基板４０の下面４６側に実装される。コネクタ１０は、基板４０に形成される複数の配線の導電性パターンに電気的に接続される複数の端子を有する。コネクタ１０は、正極端子８ｐ、負極端子９ｎ及び出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗを有するとともに、複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを有する。複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、それぞれ、正極端子８ｐ、負極端子９ｎ及び出力端子２ｕ，２ｖ，２ｗに電気的に接続される電極であり、コネクタ１０の正のＺ軸方向に面するコネクタ面１０ａに設けられる。
コネクタ１０と基板４０は、第１固定部材によって互いに固定され、この例では、複数のスクリュ等の締結部材４４によって互いに締結される。複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、締結部材４４等の導電性の第１固定部材を介して、複数の配線の導電性パターンに電気的に接続される。これにより、機械的な接続と電気的な接続とを導電性の第１固定部材で兼用できる。複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、それぞれ、第１正極パターン８０ｐ、第１負極パターン９０ｐ、Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐに電気的に接続される。
例えば、複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗのそれぞれに形成された複数の雌ねじ穴と、基板４０に形成された複数の基板貫通孔とに、雄ねじの締結部材４４が挿入される。これにより、コネクタ１０と基板４０とが締結され、且つ、複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、それぞれ、第１正極パターン８０ｐ、第１負極パターン９０ｐ、Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐに電気的に接続される。なお、基板４０の下面４６に形成された図示しない複数のランドに、複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗが電気的に接続されてもよい。
基板４０とコンデンサ５６は、第２固定部材によって互いに固定され、この例では、複数のスクリュ等の締結部材４３によって互いに締結される。第１コンデンサ電極５１及び第２コンデンサ電極５２は、締結部材４３等の導電性の第２固定部材を介して、複数の第２電源配線の電源配線パターンに電気的に接続される。これにより、機械的な接続と電気的な接続とを導電性の第２固定部材で兼用できる。第１コンデンサ電極５１は、基板４０に形成される第１基板電極４１に電気的に接続され、第２コンデンサ電極５２は、基板４０に形成される第２基板電極４２に電気的に接続される。第１基板電極４１は、第２正極配線５７を形成する導電性の電源配線パターンに電気的に接続され、第２基板電極４２は、第２負極配線５８を形成する導電性の電源配線パターンに電気的に接続される。
例えば、第１コンデンサ電極５１に形成された雌ねじ穴と、第１基板電極４１に形成された基板貫通孔とに、雄ねじの締結部材４３が挿入される。これにより、基板４０とコンデンサ５６とが締結され、第１コンデンサ電極５１と第１基板電極４１とが電気的に接続される。同様に、第２コンデンサ電極５２に形成された雌ねじ穴と、第２基板電極４２に形成された基板貫通孔とに、雄ねじの締結部材４３が挿入される。これにより、基板４０とコンデンサ５６とが締結され、第２コンデンサ電極５２と第２基板電極４２とが電気的に接続される。なお、基板４０の下面４６に形成された図示しない複数のランドに、第１コンデンサ電極５１及び第２コンデンサ電極５２が電気的に接続されてもよい。
また、図示しないが、第１正極パターン８０ｐ及び第１負極パターン９０ｐも、第２正極配線５７及び第２負極配線５８と同様、第１コンデンサ電極５１及び第２コンデンサ電極５２と同様にコンデンサ５６に設けられた複数の電極に、第２固定部材を介して電気的に接続されてもよい。これにより、機械的な接続と電気的な接続とを導電性の第２固定部材で兼用できる。
図１２は、一実施形態における電力変換装置の第３変形例を示す分解斜視図である。図１２に示す電力変換装置１０１Ｃは、上述の電力変換装置１０１の第３変形例である。第３変形例におけるコネクタ１１は、第２変形例におけるコネクタ１０の複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗに代えて、複数のリード端子１１ｐ，１１ｎ，１１ｕ，１１ｖ，１１ｗを有する。
複数のリード端子１１ｐ，１１ｎ，１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、基板４０に形成された不図示の複数の貫通孔に、はんだ等の導電性の第１固定部材によって固定されることで、コネクタ１１と基板４０は、互いに固定される。
図１３は、一実施形態における電力変換装置の第４変形例を示す正面図である。図１３に示す電力変換装置１０１Ｄは、上述の電力変換装置１０１の第４変形例である。第４変形例では、複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗは、導電性の複数のブスバー１２を介して、それぞれ、第１正極パターン８０ｐ、第１負極パターン９０ｐ、Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐに電気的に接続される。複数のブスバー１２のそれぞれの一端は、複数のスクリュ等の締結部材４５を介して、複数の接続端子１０ｐ，１０ｎ，１０ｕ，１０ｖ，１０ｗに締結される。複数のブスバー１２のそれぞれの他端は、複数のスクリュ等の導電性の締結部材４４（第１固定部材の一例）を介して、第１正極パターン８０ｐ、第１負極パターン９０ｐ、Ｕ相パターン２７ｕｐ、Ｖ相パターン２７ｖｐ及びＷ相パターン２７ｗｐに電気的に接続される。
以上、電力変換装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
例えば、本開示に係る電力変換装置は、三相交流を生成するインバータに限られず、三相以外の交流を生成するインバータでもよい。
また、本開示に係る電力変換装置は、直流を交流に変換するインバータに限られず、直流を直流に変換するコンバータでもよい。その具体例として、入力電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータ、入力電圧を降圧して出力する降圧コンバータ、入力電圧を昇圧又は降圧して出力する昇降圧コンバータなどがある。
本国際出願は、２０２０年３月５日に出願した日本国特許出願第２０２０－０３８１０８号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０２０－０３８１０８号の全内容を本国際出願に援用する。
１ｕ，１ｖ，１ｗ 出力配線
２ 出力コネクタ
２ｕ，２ｖ，２ｗ 出力端子
６ 筐体
７ 電源コネクタ
８ｐ 正極端子
９ｎ 負極端子
１０，１１ コネクタ
１２ ブスバー
１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ 第１制御電極
１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ 第２制御電極
１６ 制御基板
１７ 制御回路
１８ 駆動回路
１９ 電力変換モジュール
２０ 電力変換回路
２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ スイッチング素子
２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ 第１主電極
２３ｕｐ 第２正極パターン
２３ｖｐ 第３正極パターン
２３ｗｐ 第４正極パターン
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ 第４主電極
２４ｕｐ 第２負極パターン
２４ｖｐ 第３負極パターン
２４ｗｐ 第４負極パターン
２５ｕ，２５ｖ，２５ｗ 第２主電極
２７ｕｐ Ｕ相パターン
２７ｖｐ Ｖ相パターン
２７ｗｐ Ｗ相パターン
２８ 電流センサモジュール
２８ｐ 電流センサ回路
２８ｕ，２８ｖ，２８ｗ 電流センサ
２９ｕ，２９ｖ，２９ｗ 第３主電極
３０ 冷却器
３３ａ 上面
３３ａａ 凹部
４０ 基板
４６ 下面
４８ スルーホール
５１ 第１コンデンサ電極
５２ 第２コンデンサ電極
５６ コンデンサ
５６ａ コンデンサ表面
５７ 第２正極配線
５８ 第２負極配線
８０ 第１正極配線
８０ｐ 第１正極パターン
８３ 正極配線
９０ 第１負極配線
９０ｐ 第１負極パターン
９３ 負極配線
１００，１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ 電力変換装置

Claims (19)

  1. コンデンサと、
    電力変換用の複数のスイッチング素子が実装される基板と、
    前記複数のスイッチング素子を冷却する冷却器と、
    前記コンデンサ、前記基板及び前記冷却器を収容する筐体と、
    前記筐体から露出する電源コネクタと、
    前記筐体から露出する出力コネクタと、
    前記コンデンサと前記複数のスイッチング素子と前記電源コネクタとに電気的に接続される複数の電源配線と、前記複数のスイッチング素子と前記出力コネクタとに電気的に接続される複数の出力配線とを含む複数の配線とを備え、
    前記複数の電源配線は、前記基板に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線であり、
    前記コンデンサは、前記基板の下面に対向する上面に設けられる複数のコンデンサ電極を有し、
    前記複数のコンデンサ電極は、前記電源配線パターンに電気的に接続される、電力変換装置。
  2. 前記複数の配線のうち少なくとも一つは、前記基板に形成される導電性パターンを含む配線であり、
    前記電源コネクタと前記出力コネクタとのうち少なくとも一方のコネクタは、前記複数の配線の前記導電性パターンに電気的に接続される複数の端子を有する、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記コネクタと前記基板は、第１固定部材によって互いに固定される、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記複数の端子は、導電性の前記第１固定部材を介して、前記複数の配線の前記導電性パターンに電気的に接続される、請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 前記複数の出力配線のうち少なくとも一つは、前記基板に形成される導電性の出力配線パターンを含む配線である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  6. 前記基板に実装される電流センサを備え、
    前記電流センサは、前記出力配線パターンに流れる電流を検出する、請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 前記複数の電源配線は、前記コンデンサと前記複数のスイッチング素子との間に電気的に接続される複数の第２電源配線を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  8. 前記複数の第２電源配線は、前記基板に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線である、請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 前記複数のコンデンサ電極は、前記複数の第２電源配線の前記電源配線パターンに電気的に接続される、請求項８に記載の電力変換装置。
  10. 前記複数の電源配線は、前記電源コネクタと前記コンデンサとの間に電気的に接続される複数の第１電源配線を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  11. 前記複数の第１電源配線は、前記基板に形成される導電性の電源配線パターンを含む配線である、請求項１０に記載の電力変換装置。
  12. 前記基板と前記コンデンサは、第２固定部材によって互いに固定される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  13. 前記複数の電源配線は、前記コンデンサと前記複数のスイッチング素子との間に電気的に接続される複数の第２電源配線を含み、
    前記複数のコンデンサ電極は、導電性の前記第２固定部材を介して、前記複数の第２電源配線の前記電源配線パターンに電気的に接続される、請求項１２に記載の電力変換装置。
  14. 前記基板は、前記冷却器の上面に対向する下面を有し、
    前記複数のスイッチング素子は、前記下面に実装される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  15. 前記冷却器の上面は、前記複数のスイッチング素子と接触する、請求項１４に記載の電力変換装置。
  16. コンデンサと、
    電力変換用の複数のスイッチング素子が実装される基板と、
    前記複数のスイッチング素子を冷却する冷却器と、
    前記コンデンサ、前記基板及び前記冷却器を収容する筐体と、
    前記筐体から露出する電源コネクタと、
    前記筐体から露出する出力コネクタと、
    前記コンデンサと前記複数のスイッチング素子と前記電源コネクタとに電気的に接続される複数の電源配線と、前記複数のスイッチング素子と前記出力コネクタとに電気的に接続される複数の出力配線とを含む複数の配線とを備え、
    前記基板は、前記冷却器の上面に対向する下面を有し、
    前記冷却器の上面は、前記下面に実装される前記複数のスイッチング素子が差し込まれる凹部を有する、電力変換装置。
  17. 前記複数の配線のうち少なくとも一つは、前記基板に形成される導電性パターンを含む配線である、請求項１６に記載の電力変換装置。
  18. 前記基板に実装される駆動回路を備え、
    前記駆動回路は、前記複数のスイッチング素子を駆動する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  19. 前記基板に実装される制御回路を備え、
    前記駆動回路は、前記制御回路から供給される制御信号に従って、前記複数のスイッチング素子を駆動する、請求項１８に記載の電力変換装置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022103218A1 (de) * 2022-02-11 2023-08-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Invertervorrichtung mit einer laminierten Sammelschiene oder einer Hochstrom-leiterplatte

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007082359A (ja) 2005-09-16 2007-03-29 Hitachi Ltd インバータ装置および制御装置
JP2009146933A (ja) 2007-12-11 2009-07-02 Denso Corp バスバーとバスバーを備えた半導体装置
JP2013162017A (ja) 2012-02-07 2013-08-19 Mitsubishi Electric Corp 電気品箱および空気調和機
JP2015116095A (ja) 2013-12-13 2015-06-22 日本精工株式会社 電子制御ユニット、電動パワーステアリング装置及び車両
JP2019134591A (ja) 2018-01-31 2019-08-08 ニチコン株式会社 電力変換装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5267238B2 (ja) * 2009-03-13 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP5423654B2 (ja) 2010-02-05 2014-02-19 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5327195B2 (ja) 2010-02-05 2013-10-30 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5423655B2 (ja) 2010-02-05 2014-02-19 株式会社デンソー 電力変換装置
JP4924750B2 (ja) 2010-02-05 2012-04-25 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5158176B2 (ja) 2010-02-05 2013-03-06 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5380376B2 (ja) * 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体装置
JP5647633B2 (ja) * 2012-02-15 2015-01-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5738794B2 (ja) * 2012-03-30 2015-06-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP2013223384A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Ihi Corp 電力変換装置及び車両
JP6186143B2 (ja) * 2013-03-13 2017-08-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP5768839B2 (ja) * 2013-06-18 2015-08-26 株式会社デンソー 電力変換装置
CN105722743B (zh) 2013-12-13 2018-01-30 日本精工株式会社 电子控制单元、电动助力转向装置以及车辆
DE112015001371T5 (de) * 2014-04-25 2016-12-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Umsetzer und elektrische Leistungsumsetzungsvorrichtung
JP6346008B2 (ja) 2014-07-03 2018-06-20 株式会社東芝 電力変換装置
JP2018191388A (ja) 2017-04-28 2018-11-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
JP7030035B2 (ja) 2018-09-04 2022-03-04 日本電子株式会社 元素分布のムラの評価方法および荷電粒子線装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007082359A (ja) 2005-09-16 2007-03-29 Hitachi Ltd インバータ装置および制御装置
JP2009146933A (ja) 2007-12-11 2009-07-02 Denso Corp バスバーとバスバーを備えた半導体装置
JP2013162017A (ja) 2012-02-07 2013-08-19 Mitsubishi Electric Corp 電気品箱および空気調和機
JP2015116095A (ja) 2013-12-13 2015-06-22 日本精工株式会社 電子制御ユニット、電動パワーステアリング装置及び車両
JP2019134591A (ja) 2018-01-31 2019-08-08 ニチコン株式会社 電力変換装置

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