JP4496896B2 - Power converter - Google Patents

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Description

この発明は、電力変換装置に関して、より特定的には、正側母線および負側母線とバスバーによって電気的に接続されて直流電圧を受ける電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter, and more particularly to a power converter that is connected to a positive bus and a negative bus by a bus bar and receives a DC voltage.

インバータ等の電力変換装置において、バッテリ等の直流電源の正電極および負電極と各スイッチング素子との間をバスバーで接続する構成が知られている(たとえば特許文献1)。   In a power conversion device such as an inverter, a configuration is known in which positive and negative electrodes of a DC power source such as a battery are connected to each switching element with a bus bar (for example, Patent Document 1).

特に、特許文献1に開示された電圧変換装置では、スイッチング素子が配置される回路ブロックの上部にバスバーを配置することによって、コンパクトな構造を実現している。
特開2003−116276号公報
In particular, in the voltage conversion device disclosed in Patent Document 1, a compact structure is realized by arranging a bus bar above a circuit block in which a switching element is arranged.
JP 2003-116276 A

しかしながら、特許文献1のようなバスバー配置では、基板表面に垂直な方向から見てバスバーと基板の一部とが重なり合うので、バスバーの通過電流によって発生する電磁界の影響により、基板上を流れる電流に偏りが生じて、電力集中によって発熱量が局所的に増大する領域が発生する可能性がある。   However, in the bus bar arrangement as in Patent Document 1, since the bus bar and a part of the substrate overlap each other when viewed from the direction perpendicular to the substrate surface, the current flowing on the substrate is affected by the electromagnetic field generated by the current passing through the bus bar. There is a possibility that a region where the amount of heat generation locally increases due to power concentration is generated.

周知のように、半導体スイッチング素子の温度上昇が著しい場合には素子破壊故障につながるため、このような局所的な電流集中を回避する必要がある。   As is well known, when the temperature rise of the semiconductor switching element is significant, it leads to element breakdown failure, and it is necessary to avoid such local current concentration.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、半導体スイッチング素子が搭載される基板に対して垂直方向から見て基板の一部と重なるようにバスバーが配置された電力変換装置において、バスバーからの電磁界による基板上での局所的な電流集中を防止するような配置レイアウトを提供することである。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to overlap a part of the substrate when viewed from the direction perpendicular to the substrate on which the semiconductor switching element is mounted. It is an object of the present invention to provide an arrangement layout that prevents local current concentration on a substrate due to an electromagnetic field from a bus bar in a power conversion device in which a bus bar is arranged.

この発明による電力変換装置は、正側母線および負側母線から直流電圧を受ける電力変換装置であって、複数の半導体スイッチング素子と、第1のバスバーと、第2のバスバーと、出力導体とを備える。複数の半導体スイッチング素子は、電力変換のためのスイッチング制御を行なう。第1のバスバーは、導体で形成され、正側母線および複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する。第2のバスバーは、導体で形成され、負側母線および複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する。出力導体は、第1および第2のバスバーと複数の半導体スイッチング素子を介して電気的に接続されて、複数のスイッチング素子の通過電流を取出すために設けられる。第1および第2のバスバーは、複数のスイッチング素子が搭載された基板に対して、基板表面から垂直方向に離間し、かつ、垂直方向から見て互いに重なるように基板表面の一部と面して積層配置される。さらに、第1および第2のバスバーのうちのいずれを基板に近い側に配置するかは、基板上における第1および第2のバスバーと出力導体との間に形成される複数の電流経路を流れる電流のうちの第1および第2のバスバーとの平行成分が最大である電流と、基板に近い側に配置されたバスバーの通過電流との成す角度が、90度から270度の範囲内となるように設計される。   A power converter according to the present invention is a power converter that receives a DC voltage from a positive bus and a negative bus, and includes a plurality of semiconductor switching elements, a first bus bar, a second bus bar, and an output conductor. Prepare. The plurality of semiconductor switching elements perform switching control for power conversion. The first bus bar is formed of a conductor and electrically connects the positive bus and the plurality of semiconductor switching elements. The second bus bar is formed of a conductor and electrically connects the negative bus and the plurality of semiconductor switching elements. The output conductor is electrically connected to the first and second bus bars via a plurality of semiconductor switching elements, and is provided for taking out a passing current of the plurality of switching elements. The first and second bus bars face a part of the substrate surface so as to be vertically separated from the substrate surface and overlap each other when viewed from the vertical direction with respect to the substrate on which the plurality of switching elements are mounted. Stacked. Further, which one of the first and second bus bars is arranged closer to the substrate is determined by flowing through a plurality of current paths formed between the first and second bus bars and the output conductor on the substrate. Of the current, the angle formed by the current having the maximum parallel component with the first and second bus bars and the passing current of the bus bar arranged on the side close to the substrate is in the range of 90 to 270 degrees. Designed as such.

上記電力変換装置では、基板を流れる電流のうちバスバー平行成分が最大となる電流の当該平行成分と、基板に近い側のバスバーの通過電流とが互いに反対方向となるので、この基板上の電流にはバスバー直下から離れる方向に電磁力が作用する。このため、バスバー直下付近への電流集中が起こり難くなり、基板上での局所的な電流集中による特定のスイッチング素子における温度上昇の発生を防止できる。   In the above power conversion device, the parallel component of the current having the largest bus bar parallel component out of the current flowing through the substrate and the passing current of the bus bar closer to the substrate are in opposite directions. Electromagnetic force acts in a direction away from directly below the bus bar. For this reason, current concentration near the vicinity of the bus bar is unlikely to occur, and temperature increase in a specific switching element due to local current concentration on the substrate can be prevented.

この結果、スイッチング素子の保護に問題が生ずることを防止できる。また、素子温度が上昇に伴う出力制限等も防止できるので、電力変換装置からの出力電力レベルを確保できる。   As a result, it is possible to prevent a problem from occurring in protection of the switching element. Moreover, since the output restriction | limiting etc. accompanying element temperature rise can also be prevented, the output power level from a power converter device can be ensured.

好ましくは、この発明による電力変換装置において、第2のバスバーは、基板表面に形成された負極導体と電気的に接続される取出しタブ部を有し、取出しタブ部は、該取出しタブ部から第2のバスバーの胴体部分への流入電流と、該胴体部分の通過電流との成す角度が90度以下となるような形状を有する。   Preferably, in the power conversion device according to the present invention, the second bus bar has an extraction tab portion electrically connected to the negative electrode conductor formed on the substrate surface, and the extraction tab portion is connected to the extraction tab portion. 2 has a shape in which an angle formed between an inflow current to the body portion of the bus bar and a passing current of the body portion is 90 degrees or less.

上記電力変換装置では、取出しタブ部を経由する第2のバスバー(Nバスバー)への流入電流が環状電流となることを防止できる。したがって、取出しタブ部に環状電流が生じることにより、基板表面に渦電流を発生させるような基板垂直方向の磁界が発生することを防止できる。この結果、基板上での局所的な電流集中による特定のスイッチング素子での温度上昇の発生を防止して、スイッチング素子の保護および電力変換装置からの出力電力レベル確保を実現できる。   In the said power converter device, it can prevent that the inflow current to the 2nd bus bar (N bus bar) via an extraction tab part turns into an annular current. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a magnetic field in the direction perpendicular to the substrate that generates an eddy current on the surface of the substrate by generating an annular current in the extraction tab portion. As a result, it is possible to prevent the temperature increase in the specific switching element due to local current concentration on the substrate, and to realize the protection of the switching element and the securing of the output power level from the power converter.

さらに好ましくは、この発明による電力変換装置において、第1および第2のバスバーのうちの基板に近い側に配置された一方は、第1および第2のバスバーの他方から基板へ作用する電磁界を減衰させるために、磁性材料によって作製される。   More preferably, in the power conversion device according to the present invention, one of the first and second bus bars arranged on the side closer to the substrate has an electromagnetic field acting on the substrate from the other of the first and second bus bars. Made of magnetic material to damp.

上記電力変換装置では、基板に近い側の一方バスバーの磁界減衰作用によって、基板表面における基板から遠い他方のバスバーから電磁界を弱めることができる。したがって、基板上を流れる電流に作用するバスバーからの磁界による電磁力を小さくすることにより、基板上での局所的な電流集中による特定のスイッチング素子での温度上昇の発生を防止して、スイッチング素子の保護および電力変換装置からの出力電力レベル確保を実現できる。   In the power converter, the electromagnetic field can be weakened from the other bus bar far from the substrate on the substrate surface by the magnetic field attenuation action of the one bus bar closer to the substrate. Therefore, by reducing the electromagnetic force due to the magnetic field from the bus bar that acts on the current flowing on the substrate, the occurrence of a temperature rise in a specific switching element due to local current concentration on the substrate can be prevented, and the switching element Protection of output power and securing of output power level from the power converter.

この発明の他の構成による電力変換装置は、正側母線および負側母線から直流電圧を受ける電力変換装置であって、複数の半導体スイッチング素子と、第1のバスバーと、第2のバスバーと、出力導体と、磁界減衰手段とを備える。複数の半導体スイッチング素子は、電力変換のためのスイッチング制御を行なう。第1のバスバーは、導体で形成され、正側母線および複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する。第2のバスバーは、導体で形成され、負側母線および複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する。出力導体は、第1および第2のバスバーと複数の半導体スイッチング素子を介して電気的に接続されて、複数のスイッチング素子の通過電流を取出すために設けられる。磁界減衰手段は、第1および第2のバスバーおよび基板の間に設けられ、第1および第2のバスバーの通過電流によって生じる電磁界を減衰させる。   A power converter according to another configuration of the present invention is a power converter that receives a DC voltage from a positive bus and a negative bus, and includes a plurality of semiconductor switching elements, a first bus bar, a second bus bar, An output conductor and magnetic field attenuation means are provided. The plurality of semiconductor switching elements perform switching control for power conversion. The first bus bar is formed of a conductor and electrically connects the positive bus and the plurality of semiconductor switching elements. The second bus bar is formed of a conductor and electrically connects the negative bus and the plurality of semiconductor switching elements. The output conductor is electrically connected to the first and second bus bars via a plurality of semiconductor switching elements, and is provided for taking out a passing current of the plurality of switching elements. The magnetic field attenuating means is provided between the first and second bus bars and the substrate, and attenuates an electromagnetic field generated by a passing current of the first and second bus bars.

上記電力変換装置では、磁界減衰手段によって、基板表面に作用するバスバーの通過電流による電磁界を弱めることができる。したがって、基板上を流れる電流に作用するバスバーからの電磁界による電磁力を小さくすることにより、基板上での局所的な電流集中による特定のスイッチング素子での温度上昇の発生を防止して、スイッチング素子の保護および電力変換装置からの出力電力レベル確保を実現できる。   In the power converter, the electromagnetic field due to the current passing through the bus bar acting on the substrate surface can be weakened by the magnetic field attenuating means. Therefore, by reducing the electromagnetic force due to the electromagnetic field from the bus bar acting on the current flowing on the substrate, the occurrence of temperature rise at a specific switching element due to local current concentration on the substrate can be prevented and switching can be performed. It is possible to realize protection of the element and securing of the output power level from the power conversion device.

好ましくは、この発明の他の構成による電力変換装置において、磁界減衰手段は、第1および第2のバスバーを囲むように磁気材料で形成された磁気回路を含む。   Preferably, in the power conversion device according to another configuration of the present invention, the magnetic field attenuation means includes a magnetic circuit formed of a magnetic material so as to surround the first and second bus bars.

また好ましくは、この発明の他の構成による電力変換装置において、磁界減衰手段は、第1および第2のバスバーおよび基板の間に配置された、板状の磁気材料で形成された磁気遮蔽版を含む。   Preferably, in the power conversion device according to another configuration of the present invention, the magnetic field attenuating means includes a magnetic shielding plate made of a plate-like magnetic material disposed between the first and second bus bars and the substrate. Including.

あるいは好ましくは、磁界減衰手段は、基板を囲むように磁気材料で形成された磁気回路を含む。   Alternatively, preferably, the magnetic field attenuation means includes a magnetic circuit formed of a magnetic material so as to surround the substrate.

上記電力変換装置では、磁気材料による磁気遮蔽構造によってバスバーからの電磁界を減衰されることができるので、バスバーと基板間の距離が短くても磁界を十分に減衰させることができる。この結果、基板表面に対して垂直方向に基板平面と重なるようにバスバーを配置する電力変換装置において、基板垂直方向の寸法を小型化することができる。   In the above power converter, since the electromagnetic field from the bus bar can be attenuated by the magnetic shielding structure of the magnetic material, the magnetic field can be sufficiently attenuated even if the distance between the bus bar and the substrate is short. As a result, in the power conversion device in which the bus bar is arranged so as to overlap the substrate plane in the direction perpendicular to the substrate surface, the size in the substrate vertical direction can be reduced.

この発明による電力変換装置では、半導体スイッチング素子が搭載される基板に対して垂直方向から見て基板の一部と重なるようにバスバーが配置される、コンパクト化に適した構成において、バスバーからの電磁界に起因する基板上での局所的な電流集中を防止するような配置レイアウトとすることができる。   In the power conversion device according to the present invention, the bus bar is disposed so as to overlap with a part of the substrate when viewed from the vertical direction with respect to the substrate on which the semiconductor switching element is mounted. It is possible to provide an arrangement layout that prevents local current concentration on the substrate due to the field.

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態によるバスバー配置構造を有する電力変換装置10の構成を説明する回路図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power conversion device 10 having a bus bar arrangement structure according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、この発明の実施の形態による電力変換装置10は、直流電源20と、平滑コンデンサ30と、制御回路40と、信号生成回路50と、回転機M1駆動用のインバータ100aと、回転機M2駆動用のインバータ100bとを備える。   Referring to FIG. 1, a power conversion apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a DC power supply 20, a smoothing capacitor 30, a control circuit 40, a signal generation circuit 50, and an inverter 100a for driving a rotating machine M1. And an inverter 100b for driving the rotating machine M2.

直流電源20は、バッテリまたは、バッテリおよび当該バッテリの出力電圧レベルを変換するコンバータの組合せによって構成され、直流電圧を出力する。   The DC power supply 20 is configured by a battery or a combination of a battery and a converter that converts an output voltage level of the battery, and outputs a DC voltage.

直流電源20の正極は正側母線21と接続される。一方、直流電源20の負極は接地配線に相当する負側母線22と接続される。正側母線21および負側母線22の間には、両者の間の直流電圧のリップル成分を除去するための平滑コンデンサ30が接続される。   The positive electrode of DC power supply 20 is connected to positive bus 21. On the other hand, the negative electrode of the DC power supply 20 is connected to the negative bus 22 corresponding to the ground wiring. A smoothing capacitor 30 is connected between the positive bus 21 and the negative bus 22 for removing a ripple component of the DC voltage between them.

回転機M1,M2は、三相交流同期電動機もしくは三相誘導回転機等で構成され、インバータ100a,100bから交流電力をそれぞれ受けて回転駆動力を発生する。また、回転機M1,M2は発電機としても使用され、減速時の発電作用(回生発電)により発電された電力は、インバータ100a,100bによって直流電圧に変換され、平滑コンデンサ30で平滑されて直流電源20中のバッテリ(二次電池)の充電に用いることができる。   Rotating machines M1 and M2 are configured by a three-phase AC synchronous motor, a three-phase induction rotating machine, or the like, and receive AC power from inverters 100a and 100b, respectively, to generate a rotational driving force. The rotating machines M1 and M2 are also used as generators, and the electric power generated by the power generation action (regenerative power generation) at the time of deceleration is converted into a DC voltage by the inverters 100a and 100b, and is smoothed by the smoothing capacitor 30 and DC. The battery (secondary battery) in the power source 20 can be used for charging.

インバータ100aは、電力用半導体スイッチング素子(以下、単にスイッチング素子と称する)Q1a〜Q6aによって構成される三相インバータである。同様に、インバータ100bは、電力用半導体スイッチング素子(以下、単にスイッチング素子と称する)Q1b〜Q6bによって構成される三相インバータである。   Inverter 100a is a three-phase inverter composed of power semiconductor switching elements (hereinafter simply referred to as switching elements) Q1a to Q6a. Similarly, inverter 100b is a three-phase inverter constituted by power semiconductor switching elements (hereinafter simply referred to as switching elements) Q1b to Q6b.

この発明の実施の形態において、スイッチング素子は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)で構成されるが、バイポーラトランジスタや、MOSトランジスタ等の他の電力用半導体スイッチング素子を用いることも可能である。   In the embodiment of the present invention, the switching element is composed of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), but other power semiconductor switching elements such as a bipolar transistor and a MOS transistor can also be used.

インバータ100aは、正側母線21および負側母線22の間に並列接続されるU相アーム102a、V相アーム104aおよびW相アーム106aから構成される。U相アーム102aは、正側母線21および負側母線22の間に直列接続されるスイッチング素子Q1a,Q2aから構成される。同様に、V相アーム104aは、正側母線21および負側母線22の間に直列接続されるスイッチング素子Q3a,Q4aから構成され、W相アーム106aは、正側母線21および負側母線22の間に直列接続されるスイッチング素子Q5a,Q6aから構成される。   Inverter 100a includes U-phase arm 102a, V-phase arm 104a and W-phase arm 106a connected in parallel between positive bus 21 and negative bus 22. U-phase arm 102a includes switching elements Q1a and Q2a connected in series between positive bus 21 and negative bus 22. Similarly, V-phase arm 104a is formed of switching elements Q3a and Q4a connected in series between positive bus 21 and negative bus 22, and W-phase arm 106a is connected to positive bus 21 and negative bus 22. It is composed of switching elements Q5a and Q6a connected in series between them.

各相アームにおいて、直列接続された上側アームおよび下側アームのスイッチング素子同士の接続点は、回転機M1の各相コイルの各相端に接続される。具体的には、U相アーム102aの接続点は、出力バスバー172aによって、U相コイルの一端と接続される。同様に、V相アーム104aの接続点は、出力バスバー174aによってW相コイルの一端と接続され、W相アーム106aの接続点は、出力バスバー176aによって、W相コイルの一端と接続される。回転機M1の各相コイルの他端は中性点N1にて互いに電気的に接続されている。   In each phase arm, a connection point between the switching elements of the upper arm and the lower arm connected in series is connected to each phase end of each phase coil of the rotating machine M1. Specifically, the connection point of U-phase arm 102a is connected to one end of the U-phase coil by output bus bar 172a. Similarly, the connection point of V-phase arm 104a is connected to one end of the W-phase coil by output bus bar 174a, and the connection point of W-phase arm 106a is connected to one end of the W-phase coil by output bus bar 176a. The other end of each phase coil of the rotating machine M1 is electrically connected to each other at a neutral point N1.

出力バスバー172a,174a,174aによって、スイッチング素子Q1a〜Q6aの通過電流が各相電流として取出され、回転機M1の各相コイルとの間で伝達される。出力バスバー172a,174a,176aには、電流センサ118aが設けられ、検出された各相電流は、制御回路40へ送出される。   The output bus bars 172a, 174a, 174a take out the passing currents of the switching elements Q1a to Q6a as the respective phase currents and transmit them to the respective phase coils of the rotating machine M1. The output bus bars 172a, 174a, 176a are provided with a current sensor 118a, and each detected phase current is sent to the control circuit 40.

スイッチング素子Q1a〜Q6aのそれぞれに対応してドライブ回路111a〜116aが設けられる。ドライブ回路111a〜116aは、信号生成回路50によって生成されるスイッチング制御信号S1a〜S6aにそれぞれ応答して、対応のスイッチング素子Q1a〜Q6aのオン・オフを制御する。さらに、スイッチング素子Q1a〜Q6aと並列に、逆方向電流を通過させるための逆並列ダイオードD1a〜D6aがそれぞれ設けられる。   Drive circuits 111a to 116a are provided corresponding to switching elements Q1a to Q6a, respectively. Drive circuits 111a to 116a control on / off of corresponding switching elements Q1a to Q6a in response to switching control signals S1a to S6a generated by signal generation circuit 50, respectively. Further, anti-parallel diodes D1a to D6a for passing a reverse current are provided in parallel with switching elements Q1a to Q6a, respectively.

インバータ100bも、インバータ100aと同様の構成を有し、スイッチング素子Q1b,Q2bにより構成されるU相アーム102bと、スイッチング素子Q3b,Q4bにより構成されるW相アーム104bと、スイッチング素子Q5b,Q6bによって構成されるW相アーム106bとを含む。   Inverter 100b has the same configuration as inverter 100a, and includes U-phase arm 102b composed of switching elements Q1b and Q2b, W-phase arm 104b composed of switching elements Q3b and Q4b, and switching elements Q5b and Q6b. W-phase arm 106b configured.

U相アーム102b、W相アーム104bおよびW相アーム106bと、回転機M2の各相コイルの一端との間は、出力バスバー172b,174b,176bによって接続される。回転機M2の各相コイルの他端同士は、中性点N2にて互いに電気的に接続されている。さらに、出力バスバー172b,174b,176bには、電流センサ118bが設けられ、検出された各相電流は、制御回路40へ送出される。   U-phase arm 102b, W-phase arm 104b and W-phase arm 106b are connected to one end of each phase coil of rotating machine M2 by output bus bars 172b, 174b, and 176b. The other ends of the phase coils of the rotating machine M2 are electrically connected to each other at a neutral point N2. Further, the output bus bars 172b, 174b, and 176b are provided with a current sensor 118b, and each detected phase current is sent to the control circuit 40.

スイッチング素子Q1b〜Q6bのそれぞれに対応してドライブ回路111b〜116bが設けられる。ドライブ回路111b〜116bは、信号生成回路50によって生成されるスイッチング制御信号S1b〜S6bにそれぞれ応答して、対応のスイッチング素子Q1b〜Q6bのオン・オフを制御する。さらに、スイッチング素子Q1b〜Q6bと並列に逆並列ダイオードD1b〜D6bがそれぞれ設けられる。   Drive circuits 111b to 116b are provided corresponding to switching elements Q1b to Q6b, respectively. Drive circuits 111b to 116b control on / off of corresponding switching elements Q1b to Q6b in response to switching control signals S1b to S6b generated by signal generation circuit 50, respectively. Further, antiparallel diodes D1b to D6b are provided in parallel with switching elements Q1b to Q6b, respectively.

制御回路40は、直流電源20およびインバータ100a,100bの動作を制御する。具体的には、制御回路40は、回転機M1,M2のトルク指令値、各相電流値、およびインバータ100a,100bへの入力電圧(すなわち直流電源20の出力電圧)を入力として、回転機M1,M2の各相コイルへの印加電圧を周知のPWM(Pulse Width Modulation)制御等に基づいて演算し、その演算結果を信号生成回路50へ出力する。   Control circuit 40 controls the operation of DC power supply 20 and inverters 100a and 100b. Specifically, the control circuit 40 receives the torque command values of the rotating machines M1 and M2, the current values of the respective phases, and the input voltage to the inverters 100a and 100b (that is, the output voltage of the DC power supply 20) as inputs, and the rotating machine M1. , M2 is applied to each phase coil based on the well-known PWM (Pulse Width Modulation) control or the like, and the calculation result is output to the signal generation circuit 50.

信号生成回路50は、各相コイルの電圧演算結果を制御回路40から受けて、スイッチング素子Q1a〜Q6a,Q1b〜Q6bのオン・オフを制御するPWM制御信号である、スイッチング制御信号S1a〜S6aおよびS1b〜S6bを生成する。スイッチング制御信号S1a〜S6aは、ドライバ回路111a〜116aへそれぞれ送出され、スイッチング制御信号S1b〜S6bは、ドライバ回路111b〜116bへそれぞれ送出される。   The signal generation circuit 50 receives the voltage calculation result of each phase coil from the control circuit 40, and controls switching control signals S1a to S6a, which are PWM control signals for controlling on / off of the switching elements Q1a to Q6a, Q1b to Q6b, and S1b to S6b are generated. The switching control signals S1a to S6a are sent to the driver circuits 111a to 116a, respectively, and the switching control signals S1b to S6b are sent to the driver circuits 111b to 116b, respectively.

また、直流電源20がコンバータ(図示せず)を含んで構成されてその出力電圧レベルを変更可能である場合には、回転機M1,M2の運転領域に応じて、直流電源20からの出力電圧が最適レベルとなるように、当該コンバータの動作が制御される。具体的には、制御回路40は、上述のトルク指令値およびモータ回転数を入力として、インバータ100a,100bの入力電圧の最適値(目標値)を演算する。さらに、制御回路40は、この入力電圧、すなわち直流電源20の出力電圧を得るために必要なコンバータのスイッチング動作を指示するための制御信号を生成する。   When the DC power supply 20 includes a converter (not shown) and its output voltage level can be changed, the output voltage from the DC power supply 20 depends on the operating range of the rotating machines M1 and M2. The operation of the converter is controlled so that becomes the optimum level. Specifically, the control circuit 40 calculates the optimum value (target value) of the input voltages of the inverters 100a and 100b, using the above-described torque command value and motor rotation speed as inputs. Further, the control circuit 40 generates a control signal for instructing the switching operation of the converter necessary for obtaining this input voltage, that is, the output voltage of the DC power supply 20.

図2は、インバータ100a,100bを構成するスイッチング素子および逆並列ダイオードの基板上のレイアウトを説明する図である。図2には、これらのスイッチング素子および逆並列ダイオードが搭載される基板300の平面レイアウト図が示される。   FIG. 2 is a diagram illustrating the layout on the substrate of the switching elements and antiparallel diodes that constitute inverters 100a and 100b. FIG. 2 shows a plan layout diagram of a substrate 300 on which these switching elements and antiparallel diodes are mounted.

図2を参照して、基板300には、後程詳細に説明する正極バスバー(Pバスバー)によって正側母線21と接続される正極導体182a,184a,186a, 182b,184b,186bと、負極バスバー(Nバスバー)によって負側母線22と接続される負極導体192a,194a,196a, 192b,194b,196bと、出力導体202a,204a,206a, 202b,204b,206bとが設けられる。出力導体202a,204a,206a, 202b,204b,206bは、図1に示した出力バスバー172a,174a,176a,172b,174b,176bとそれぞれ電気的に接続されている。   Referring to FIG. 2, substrate 300 includes positive conductors 182a, 184a, 186a, 182b, 184b, 186b connected to positive bus 21 by a positive bus bar (P bus bar) described in detail later, and negative bus bars ( Negative conductors 192a, 194a, 196a, 192b, 194b, 196b and output conductors 202a, 204a, 206a, 202b, 204b, 206b connected to the negative bus 22 by N bus bars) are provided. The output conductors 202a, 204a, 206a, 202b, 204b, and 206b are electrically connected to the output bus bars 172a, 174a, 176a, 172b, 174b, and 176b shown in FIG.

各正極導体、各負極導体および各出力導体は、たとえば銅からなる電極板であり、基板300の主表面に、絶縁層(図示せず)の上に設けられている。   Each positive conductor, each negative conductor, and each output conductor are electrode plates made of, for example, copper, and are provided on the main surface of the substrate 300 on an insulating layer (not shown).

インバータ100a,100bを構成する各スイッチング素子は、並列接続された複数個のトランジスタユニットから形成される。   Each switching element constituting inverters 100a and 100b is formed of a plurality of transistor units connected in parallel.

たとえば、インバータ100aのU相アーム102aに配置されたスイッチング素子Q1aは、3個のトランジスタユニットQ11a〜Q13aの並列接続によって実現される。インバータ100aの他のスイッチング素子Q2a〜Q6aについても、3個ずつのトランジスタユニットQ21a〜Q23a,Q31a〜Q33a,Q41a〜Q43a,Q51a〜Q53a,Q61a〜Q63aの並列接続によってそれぞれ実現される。   For example, switching element Q1a arranged in U-phase arm 102a of inverter 100a is realized by parallel connection of three transistor units Q11a to Q13a. The other switching elements Q2a to Q6a of the inverter 100a are also realized by parallel connection of three transistor units Q21a to Q23a, Q31a to Q33a, Q41a to Q43a, Q51a to Q53a, and Q61a to Q63a, respectively.

また、インバータ100bのスイッチング素子Q1b〜Q6bは、2個ずつのトランジスタユニットQ21b〜Q22a,Q31b〜Q32b,Q41b〜Q42b,Q51b〜Q52b,Q61b〜Q62bの並列接続によってそれぞれ実現される。   The switching elements Q1b to Q6b of the inverter 100b are realized by parallel connection of two transistor units Q21b to Q22a, Q31b to Q32b, Q41b to Q42b, Q51b to Q52b, and Q61b to Q62b, respectively.

同様に、インバータ100aの逆並列ダイオードD1a〜D6aは、3個ずつのダイオードユニットD11a〜D13a,D21a〜D23a,D31a〜D33a,D41a〜D43a,D51a〜D53a,D61a〜D63aの並列接続によって実現される。また、インバータ100bの逆並列ダイオードD1b〜D6bは、2個ずつのダイオードユニットD11b〜D12b,D21b〜D22b,D31b〜D32b,D41b〜D42b,D51b〜D52b,D61b〜D62bの並列接続によって実現される。   Similarly, the antiparallel diodes D1a to D6a of the inverter 100a are realized by parallel connection of three diode units D11a to D13a, D21a to D23a, D31a to D33a, D41a to D43a, D51a to D53a, and D61a to D63a. . Further, the antiparallel diodes D1b to D6b of the inverter 100b are realized by parallel connection of two diode units D11b to D12b, D21b to D22b, D31b to D32b, D41b to D42b, D51b to D52b, and D61b to D62b.

それぞれのインバータにおける、各スイッチング素子および各逆並列ダイオードを構成するトランジスタユニットおよびダイオードユニットの個数は、インバータの出力電流(電力)に応じて設計される。   The number of transistor units and diode units constituting each switching element and each antiparallel diode in each inverter is designed according to the output current (power) of the inverter.

インバータ100a,100bの各々において、各相アームは、1個ずつの出力導体、負極導体および正極導体の組を用いて搭載される。各出力導体は凹形状を有し、凹部が対応の正極導体と平面的に対向するように、当該正極導体と隣接して配置される。さらに各負極導体が対応の出力導体の凹部に収まるように隣接配置され、出力導体および負極導体の上部領域を利用して、当該アームを構成するスイッチング素子および逆並列ダイオードを形成するためのトランジスタユニットおよびダイオードユニットが配置される。これにより、インバータ100a,100bを基板300上にコンパクトにレイアウトすることが可能となっている。   In each of inverters 100a and 100b, each phase arm is mounted using a set of one output conductor, one negative conductor, and one positive conductor. Each output conductor has a concave shape, and is arranged adjacent to the positive electrode conductor so that the concave portion is planarly opposed to the corresponding positive electrode conductor. Further, a transistor unit for forming a switching element and an anti-parallel diode constituting the arm using the upper regions of the output conductor and the negative electrode conductor, which are arranged adjacent to each other so that each negative electrode conductor fits in the concave portion of the corresponding output conductor. And a diode unit is arranged. Thus, the inverters 100a and 100b can be laid out on the substrate 300 in a compact manner.

たとえば、トランジスタ回路100aのU相アーム102aの上側アームについて説明すると、トランジスタユニットQ11a〜Q13aおよび対応のダイオードユニットD11a〜D13aは、正極導体182a上に搭載され、正極導体182aと電気的に接続される。さらに、トランジスタユニットQ11a〜Q13aおよびダイオードユニットD11a〜D13aは、ボンディングワイヤ210〜212によって出力導体202aと電気的に接続されている。このように、トランジスタユニットQ11a〜Q13aは、正極導体182aおよび出力導体202aの間に並列接続され、図1におけるスイッチング素子Q1aを構成する。同様に、ダイオードユニットD11a〜D13aも正極導体182aおよび出力導体202aの間に並列に電気的に接続され、図1に示した逆並列ダイオードD1aを構成している。   For example, the upper arm of U-phase arm 102a of transistor circuit 100a will be described. Transistor units Q11a to Q13a and corresponding diode units D11a to D13a are mounted on positive conductor 182a and are electrically connected to positive conductor 182a. . Further, the transistor units Q11a to Q13a and the diode units D11a to D13a are electrically connected to the output conductor 202a by bonding wires 210 to 212. Thus, the transistor units Q11a to Q13a are connected in parallel between the positive conductor 182a and the output conductor 202a, and constitute the switching element Q1a in FIG. Similarly, the diode units D11a to D13a are also electrically connected in parallel between the positive conductor 182a and the output conductor 202a to constitute the antiparallel diode D1a shown in FIG.

また、U相アーム102aの下側アームでは、トランジスタユニットQ21a〜Q23aおよび対応のダイオードユニットD21a〜D23aは、出力導体202a上に搭載され、出力導体202aと電気的に接続される。さらに、トランジスタユニットQ21a〜Q23aおよび対応のダイオードユニットD21a〜D23aは、ボンディングワイヤ213〜215によって負極導体192aと電気的に接続されている。このように、トランジスタユニットQ21a〜Q23aは、負極導体192aおよび出力導体202aの間に並列接続され、図1におけるスイッチング素子Q2aを構成する。同様に、ダイオードユニットD21a〜D23aも負極導体192aおよび出力導体202aの間に並列に電気的に接続され、図1に示した逆並列ダイオードD2aを構成している。   In the lower arm of U-phase arm 102a, transistor units Q21a to Q23a and corresponding diode units D21a to D23a are mounted on output conductor 202a and electrically connected to output conductor 202a. Furthermore, the transistor units Q21a to Q23a and the corresponding diode units D21a to D23a are electrically connected to the negative conductor 192a by bonding wires 213 to 215. Thus, the transistor units Q21a to Q23a are connected in parallel between the negative electrode conductor 192a and the output conductor 202a, and constitute the switching element Q2a in FIG. Similarly, the diode units D21a to D23a are also electrically connected in parallel between the negative electrode conductor 192a and the output conductor 202a to constitute the antiparallel diode D2a shown in FIG.

インバータ100aのV相アーム104aおよびW相アーム106aについても、U相アーム102aと同様のレイアウトに従い、ボンディングワイヤ220〜225,230〜235を用いて、上側アームを構成するトランジスタユニットQ31a〜Q33a,Q51a〜Q53aおよびダイオードユニットD31a〜D33a,D51a〜D53aならびに、下側アームを構成するトランジスタユニットQ41a〜Q43a,Q61a〜Q63aおよびダイオードユニットD41a〜D43a,D61a〜D63aが、正極導体184a,186aならびに出力導体204a,206aに搭載される。   The V-phase arm 104a and the W-phase arm 106a of the inverter 100a also follow the same layout as the U-phase arm 102a, and use the bonding wires 220 to 225 and 230 to 235 to form transistor units Q31a to Q33a and Q51a that constitute the upper arm. -Q53a and diode units D31a-D33a, D51a-D53a, and transistor units Q41a-Q43a, Q61a-Q63a and diode units D41a-D43a, D61a-D63a constituting the lower arm are positive conductors 184a, 186a and output conductors 204a , 206a.

さらに、インバータ100bの各相アーム102b,104b,106bについても、上記と同様のレイアウトに従い、ボンディングワイヤ216〜219,226〜229,236〜239を用いて、上側アームを構成するトランジスタユニットQ11b〜Q12b,Q31b〜Q32b,Q51b〜Q53bおよびダイオードユニットD11b〜D12b,D31b〜D32b,D51b〜D52bならびに、下側アームを構成するトランジスタユニットQ21b〜Q22b,Q41b〜Q42b,Q61b〜Q62bおよびダイオードユニットD21b〜D22b,D41b〜D42b,D61b〜D62bが、正極導体182b,184b,186bならびに出力導体202b,204b,206bに搭載される。   Further, for each phase arm 102b, 104b, 106b of inverter 100b, transistor units Q11b-Q12b that constitute the upper arm using bonding wires 216-219, 226-229, 236-239 in accordance with the same layout as described above. , Q31b to Q32b, Q51b to Q53b and diode units D11b to D12b, D31b to D32b, D51b to D52b, and transistor units Q21b to Q22b, Q41b to Q42b, Q61b to Q62b, and diode units D21b to D22b constituting the lower arm, D41b to D42b and D61b to D62b are mounted on the positive conductors 182b, 184b and 186b and the output conductors 202b, 204b and 206b.

次に、各正極導体、各負極導体および各出力導体に対するバスバーの配置およびその問題点について説明する。   Next, the arrangement of the bus bars with respect to each positive electrode conductor, each negative electrode conductor, and each output conductor and problems thereof will be described.

図3および図4は、本発明の比較例として示されるバスバー配置を説明する図である。   3 and 4 are diagrams for explaining the arrangement of bus bars shown as a comparative example of the present invention.

図3に示された平面図を参照して、インバータ100a,100bに対して共通に、Pバスバー(正極バスバー)150およびNバスバー(負極バスバー)160が設けられる。Pバスバー150およびNバスバー160は、たとえば銅からなる厚さよりも幅の広い幅広電極として設けられる。   Referring to the plan view shown in FIG. 3, P bus bar (positive bus bar) 150 and N bus bar (negative bus bar) 160 are provided in common to inverters 100a and 100b. The P bus bar 150 and the N bus bar 160 are provided as wide electrodes wider than a thickness made of, for example, copper.

Pバスバー150は、胴体部151、複数の取出しタブ152およびコネクタ部153からなる。コネクタ部153は、図1に示した正側母線21と接続される。各取出しタブ152は、幅広の胴体部151からの突起部として、各正極導体182a,184a,186a,182b,184b,186bの各々に対応して設けられ、かつ対応の正極導体と電気的に接続される。これにより、基板300上の各正極導体は、図1に示した直流電源20の正極と電気的に接続される。   The P bus bar 150 includes a body portion 151, a plurality of extraction tabs 152, and a connector portion 153. Connector portion 153 is connected to positive bus 21 shown in FIG. Each extraction tab 152 is provided as a protrusion from the wide body portion 151 corresponding to each of the positive conductors 182a, 184a, 186a, 182b, 184b, and 186b, and is electrically connected to the corresponding positive conductor. Is done. Thereby, each positive electrode conductor on the board | substrate 300 is electrically connected with the positive electrode of the DC power supply 20 shown in FIG.

同様に、Nバスバー160は、胴体部161、複数の取出しタブ162およびコネクタ部163からなる。コネクタ部153は、図1に示した負側母線22と接続される。各取出しタブ162は、幅広の胴体部161からの突起部として、各負極導体192a,194a,196a,192b,194b,196bの各々に対応して設けられ、かつ対応の負極導体と電気的に接続される。これにより、基板300上の各負極導体は、図1に示した直流電源20の負極と電気的に接続される。   Similarly, the N bus bar 160 includes a body portion 161, a plurality of extraction tabs 162, and a connector portion 163. Connector portion 153 is connected to negative side bus 22 shown in FIG. Each extraction tab 162 is provided as a protruding portion from the wide body portion 161 corresponding to each of the negative electrode conductors 192a, 194a, 196a, 192b, 194b, 196b, and is electrically connected to the corresponding negative electrode conductor. Is done. Thereby, each negative electrode conductor on the board | substrate 300 is electrically connected with the negative electrode of the DC power supply 20 shown in FIG.

出力導体202a,204,206aは、出力バスバー172a,174a,176aとそれぞれ電気的に接続される。出力バスバー172a,174a,176aも、たとえば銅からなる厚さよりも幅の広い幅広電極として設けられる。図1に示したように、出力バスバー172a,174a,176aは、回転機M1の各相コイルとさらに電気的に接続される。なお、図示しないが、インバータ100bの出力導体202b,204b,206bに対しても同様に出力バスバーが設けられている。   The output conductors 202a, 204, 206a are electrically connected to the output bus bars 172a, 174a, 176a, respectively. The output bus bars 172a, 174a, 176a are also provided as wide electrodes having a width wider than that of, for example, copper. As shown in FIG. 1, the output bus bars 172a, 174a, and 176a are further electrically connected to the respective phase coils of the rotating machine M1. Although not shown, output bus bars are similarly provided for the output conductors 202b, 204b, and 206b of the inverter 100b.

これにより、出力バスバーと接続された各出力導体がスイッチング素子を介してPバスバー150およびNバスバー160と接続されて、各出力バスバーからスイッチング素子の通過電流、すなわちスイッチング動作によって電力変換された電流を取出すことができる。   Thereby, each output conductor connected to the output bus bar is connected to the P bus bar 150 and the N bus bar 160 via the switching element, and the passing current of the switching element from each output bus bar, that is, the current converted by the switching operation is obtained. Can be taken out.

このようにして、Pバスバー150、Nバスバー160および出力バスバーを介して、各スイッチング素子および逆並列ダイオードについて、図1に示した電気回路構成を実現するための電気的接続関係が実現される。   In this way, the electrical connection relationship for realizing the electrical circuit configuration shown in FIG. 1 is realized for each switching element and antiparallel diode via the P bus bar 150, the N bus bar 160, and the output bus bar.

ここで、インバータ100aのV相アームを例にとって、バスバーを流れる電流による電磁界が基板300上を流れる電流に及ぼす影響について説明する。   Here, the influence of the electromagnetic field caused by the current flowing through the bus bar on the current flowing on the substrate 300 will be described using the V-phase arm of the inverter 100a as an example.

Pバスバー150およびNバスバー160からの電磁界による影響を無視すれば、Pバスバー150から出力導体204aへの電流経路I1は、取出しタブ152および正極導体184aの接続点から、出力バスバー174aおよび出力導体204aの接続点へ向かって形成される。電流経路I1への流出電流は、胴体部151を流れるバスバー電流Ipから分岐される。   If the influence of the electromagnetic field from the P bus bar 150 and the N bus bar 160 is ignored, the current path I1 from the P bus bar 150 to the output conductor 204a is connected to the output bus bar 174a and the output conductor from the connection point of the extraction tab 152 and the positive conductor 184a. It is formed toward the connection point 204a. The outflow current to the current path I1 is branched from the bus bar current Ip flowing through the body portion 151.

同様に、出力導体204aからNバスバー160への電流経路I2は、出力バスバー174aおよび出力導体204aの接続点から、取出しタブ162および負極導体194aの接続点へ向かって形成される。取出しタブ162への流入電流は電流経路I3を通って、胴体部161を流れるバスバー電流Inへ合流する。バスバー電流Inは、コネクタ部163に向かう方向に流れ、バスバー電流Ipは、バスバー電流Inとは反対方向に流れる。   Similarly, the current path I2 from the output conductor 204a to the N bus bar 160 is formed from the connection point of the output bus bar 174a and the output conductor 204a toward the connection point of the extraction tab 162 and the negative conductor 194a. The inflow current to the extraction tab 162 passes through the current path I3 and merges with the bus bar current In flowing through the body portion 161. The bus bar current In flows in a direction toward the connector portion 163, and the bus bar current Ip flows in a direction opposite to the bus bar current In.

図3におけるIV−IV断面図に相当する図4にも示されるように、重ね合わせて配置されるPバスバー150およびNバスバー160について、Pバスバー150が基板300に近い側(下側)に配置され、Nバスバー160が基板300よりも遠い側(上側)に配置されている。   As shown in FIG. 4 corresponding to the IV-IV cross-sectional view in FIG. 3, the P bus bar 150 and the N bus bar 160 are arranged on the side close to the substrate 300 (lower side). The N bus bar 160 is arranged on the side (upper side) farther than the substrate 300.

図4を参照して、バスバー電流Ipおよびバスバー電流Inの両方が流れている部位では電磁界同士が相殺されるが、それ以外の部位では、電磁界は相殺されずに残ることになる。このような電磁界が相殺される部位および残る部位は、スイッチング素子のオン・オフパターンに応じて変化する。   Referring to FIG. 4, the electromagnetic fields cancel each other at a portion where both bus bar current Ip and bus bar current In flow, but the electromagnetic fields remain without being canceled at other portions. The portion where such an electromagnetic field is canceled and the remaining portion vary depending on the on / off pattern of the switching element.

このように、一方のバスバー電流のみが流れる部位では、当該バスバー電流による電磁界の影響により、基板300上の電流経路I1,I2上の電流が影響を受ける。バスバー電流による電磁界は、バスバーと平行な電流成分に電磁力を及ぼす。   As described above, in the portion where only one bus bar current flows, the currents on the current paths I1 and I2 on the substrate 300 are affected by the influence of the electromagnetic field due to the bus bar current. The electromagnetic field due to the bus bar current exerts an electromagnetic force on the current component parallel to the bus bar.

図3に示されるように、基板300上の正極導体、負極導体および出力導体のレイアウト(図2)に依存して、電流経路I1の電流の方が電流経路I2の電流よりもバスバー平行成分は大きくなる。また、Pバスバー150の方が基板300に近いため、バスバー電流からの電磁界が基板上電流に与える影響は、下側に位置するPバスバーのバスバー電流Ipと、バスバー平行成分が最大である電流経路I1の通過電流との間で最大となる。   As shown in FIG. 3, depending on the layout of the positive electrode conductor, the negative electrode conductor, and the output conductor on the substrate 300 (FIG. 2), the current in the current path I1 is less in the bus bar parallel component than the current in the current path I2. growing. In addition, since the P bus bar 150 is closer to the substrate 300, the influence of the electromagnetic field from the bus bar current on the current on the substrate is that the bus bar current Ip of the lower P bus bar and the current having the largest bus bar parallel component. It becomes the maximum between the passing current of the path I1.

再び図4を参照して、比較例のバスバー配置によれば、基板に近い側のバスバー電流Ipと電流経路I1を流れる電流のバスバー平行成分とが同一方向であるため、両者間に引力が働くことになる。これにより、電流経路I1上の電流には、バスバー直下方向に引き寄せられる電磁力Fが作用する。このため、バスバー直下付近に配置されたトランジスタユニットQ(基板上のトランジスタユニットを総括的に示すもの、以下同じ)に電流が集中し、温度上昇の原因となる可能性がある。   Referring to FIG. 4 again, according to the bus bar arrangement of the comparative example, the bus bar current Ip on the side closer to the substrate and the bus bar parallel component of the current flowing through the current path I1 are in the same direction, so an attractive force acts between them. It will be. As a result, the electromagnetic force F attracted in the direction directly below the bus bar acts on the current on the current path I1. For this reason, the current concentrates on the transistor unit Q (generally showing the transistor units on the substrate, the same applies hereinafter) arranged near the bus bar, which may cause a temperature rise.

図5は、比較例のバスバー配置による電流集中を解析したシミュレーション例である。   FIG. 5 is a simulation example in which current concentration due to the bus bar arrangement of the comparative example is analyzed.

図5では、図3に示した比較例のバスバー配置における電流密度のシミュレーション結果をグレースケールで示している。グレースケールの濃淡が電流密度の高低を示している(濃:高密度、淡:低密度)。   In FIG. 5, the simulation result of the current density in the bus bar arrangement of the comparative example shown in FIG. 3 is shown in gray scale. Grayscale shading indicates the current density level (dark: high density, light: low density).

図5に示されるように、バスバー電流による磁界が基板上の通過電流に作用する電磁力によって、バスバー配置領域付近に電流集中が発生していることが伺える。これにより、たとえばトランジスタユニットQ11a,Q23a,Q43a,Q51aにおいて、温度上昇が懸念される。   As shown in FIG. 5, it can be seen that current concentration occurs in the vicinity of the bus bar arrangement region due to the electromagnetic force that the magnetic field caused by the bus bar current acts on the passing current on the substrate. As a result, for example, the transistor unit Q11a, Q23a, Q43a, Q51a is concerned about an increase in temperature.

また、Nバスバー160の取出しタブ162における流入電流についても、電流集中の問題を引き起こす可能性がある。   Further, the inflow current in the take-out tab 162 of the N bus bar 160 may cause a current concentration problem.

再び図3を参照して、Nバスバーの取出しタブ162から胴体部161への流入電流の電流経路I3は、環状に回り込むように形成される。すなわち、取出しタブ162への流入電流およびバスバー電流Inのなす角度は、90度よりも大きく180度程度となる。   Referring to FIG. 3 again, the current path I3 of the inflow current from the N bus bar take-out tab 162 to the body portion 161 is formed so as to wrap around in an annular shape. That is, the angle formed between the current flowing into the extraction tab 162 and the bus bar current In is greater than 90 degrees and about 180 degrees.

このように、取出しタブ162によって環状部が形成され、当該環状部に時計回りの電流が流れることにより、図3におけるVI−VI断面図である図6に示されるように、下向きの磁界310が発生する。   In this manner, an annular portion is formed by the extraction tab 162, and when a clockwise current flows through the annular portion, a downward magnetic field 310 is generated as shown in FIG. 6 which is a VI-VI sectional view in FIG. appear.

この下向き磁界310によって、取出しタブ162の直下領域に渦電流が発生され、付近に配置されたトランジスタユニットQに電流集中が発生する可能性がある。   Due to this downward magnetic field 310, an eddy current is generated in the region immediately below the extraction tab 162, and current concentration may occur in the transistor unit Q disposed in the vicinity.

以上説明したように、図3および図4に比較例として示されたバスバー配置では、基板300上のバスバー直下領域に電流集中が発生しやすく、局所的な温度上昇によりスイッチング素子の保護に問題が生じる可能性がある。   As described above, in the bus bar arrangement shown as the comparative example in FIGS. 3 and 4, current concentration is likely to occur in the region directly below the bus bar on the substrate 300, and there is a problem in protection of the switching element due to local temperature rise. It can happen.

次に、上記問題点を解消するような、この発明の実施の形態1によるバスバー配置について説明する。   Next, the bus bar arrangement according to the first embodiment of the present invention that solves the above problems will be described.

図7は、この発明の実施の形態1によるバスバー配置例を説明する平面図である。   FIG. 7 is a plan view for explaining an example of bus bar arrangement according to Embodiment 1 of the present invention.

図7を参照して、実施の形態1による構成においても、Pバスバー150およびNバスバー160は、インバータ100a,100bに対して共通に設けられ、かつ、基板300に対して、基板表面から垂直方向に離間し、かつ、垂直方向から見て互いに重なるように基板表面の一部と面して積層配置されている。   Referring to FIG. 7, also in the configuration according to the first embodiment, P bus bar 150 and N bus bar 160 are provided in common to inverters 100a and 100b, and are perpendicular to substrate 300 with respect to the substrate surface. Are stacked so as to face a part of the substrate surface so as to overlap each other when viewed from the vertical direction.

なお、図7におけるVIII−VIII断面図に相当する図8にも示されるように、Nバスバー160が基板300に近い側(下側)に配置され、Pバスバー150が基板300から遠い側(上側)に配置される。   Note that, as shown in FIG. 8 corresponding to the VIII-VIII cross-sectional view in FIG. 7, the N bus bar 160 is arranged on the side (lower side) close to the substrate 300, and the P bus bar 150 is on the side farther from the substrate 300 (upper side). ).

さらに、実施の形態1による構成では、Pバスバー150,Nバスバー160について取出しタブ152,162の形状が、図3に示した比較例と異なる。すなわち、Pバスバー150の胴体部151およびコネクタ部153の形状と、Nバスバー160の胴体部161およびコネクタ部163の形状は、図3に示したのと同様である。   Furthermore, in the configuration according to the first embodiment, the shapes of the extraction tabs 152 and 162 for the P bus bar 150 and the N bus bar 160 are different from the comparative example shown in FIG. That is, the shapes of the body portion 151 and the connector portion 153 of the P bus bar 150 and the shapes of the body portion 161 and the connector portion 163 of the N bus bar 160 are the same as those shown in FIG.

なお、基板300上における各スイッチング素子(トランジスタユニット)およびダイオード素子(ダイオードユニット)のレイアウトについても、図2で説明したのと同様である。   The layout of each switching element (transistor unit) and diode element (diode unit) on the substrate 300 is the same as that described with reference to FIG.

図7に示されるように、図3に示した比較例とはバスバーの上下関係を入換えることにより、基板300と直接対峙する下側のバスバー、すなわちNバスバー160の胴体部を通過するバスバー電流Inと、基板300上のバスバー平行成分が大きい電流経路I1上の電流との成す角度θ0が、90°〜270°の範囲となるように設計される。   As shown in FIG. 7, the bus bar current passing through the body portion of the lower bus bar directly facing the substrate 300, that is, the N bus bar 160, is exchanged with the comparative example shown in FIG. The angle θ0 formed by In and the current on the current path I1 having a large bus bar parallel component on the substrate 300 is designed to be in the range of 90 ° to 270 °.

逆に言えば、図3に示した比較例では、下側バスバーのバスバー電流Ipと電流経路I1上の電流のバスバー平行方向成分とが同一方向であるため、上記の角度θ0は、±90度、すなわち0°〜90°または270°〜360°の範囲となってしまう。   Conversely, in the comparative example shown in FIG. 3, since the bus bar current Ip of the lower bus bar and the bus bar parallel component of the current on the current path I1 are in the same direction, the angle θ0 is ± 90 degrees. That is, it is in the range of 0 ° to 90 ° or 270 ° to 360 °.

図8に示すように、Nバスバー160を下側面に配置して、図7に示した角度θ0を90°〜270°の範囲とすることによって、電流経路I1上の電流のバスバー平行方向成分と基板300に近接するバスバー電流Inとは反対方向となるので、両者間に斥力が働くことになる。これにより、電流経路I1上の電流には、バスバー直下から離れる方向に電磁力F♯が作用する。このため、バスバー直下付近に配置されたトランジスタユニットQ(基板上のトランジスタユニットを総括的に示すもの、以下同じ)への電流集中が発生し難くなり、バスバー直下への基板上電流の集中を防ぐことが可能となる。したがって、局所的な電流集中による、特定のトランジスタユニット(スイッチング素子)における温度上昇の発生を防止できる。   As shown in FIG. 8, the N bus bar 160 is arranged on the lower surface, and the angle θ0 shown in FIG. 7 is set in the range of 90 ° to 270 °, so that the bus bar parallel component of the current on the current path I1 is Since the direction is opposite to the bus bar current In close to the substrate 300, a repulsive force acts between them. As a result, the electromagnetic force F # acts on the current on the current path I1 in a direction away from directly below the bus bar. For this reason, current concentration on the transistor unit Q (generally showing transistor units on the substrate, the same applies hereinafter) arranged near the bus bar is less likely to occur, and concentration of the current on the substrate immediately below the bus bar is prevented. It becomes possible. Therefore, it is possible to prevent an increase in temperature in a specific transistor unit (switching element) due to local current concentration.

さらに、基板300に近い側(下側)のNバスバー160をパーマロイなどの高透磁率の磁性材料で作製することにより、Pバスバー150のPバスバー電流Ipによる電磁界を遮蔽して、基板上電流に作用する力を抑制できる。   Further, the N bus bar 160 on the side close to the substrate 300 (the lower side) is made of a magnetic material having a high permeability such as permalloy, thereby shielding the electromagnetic field caused by the P bus bar current Ip of the P bus bar 150, thereby increasing the current on the substrate. The force acting on can be suppressed.

また、図9に示すように、取付けタブ162の形状変更により、Nバスバー160について胴体部161を流れるバスバー電流Inと、取付けタブ162から流入する電流経路I3との成す角度θ1が90度以下となっている。このため、図3に示した比較例のように、取付けタブ162に環状の流入電流が発生することを防止できるので、図6に示した下向き磁界310の発生を防止できる。これにより、図6で説明した原因による基板上の電流集中も発生しにくくなる。   Further, as shown in FIG. 9, by changing the shape of the mounting tab 162, the angle θ1 formed by the bus bar current In flowing through the body portion 161 of the N bus bar 160 and the current path I3 flowing in from the mounting tab 162 is 90 degrees or less. It has become. Therefore, as in the comparative example shown in FIG. 3, it is possible to prevent the annular inflow current from being generated in the mounting tab 162, thereby preventing the downward magnetic field 310 shown in FIG. 6 from being generated. Thereby, current concentration on the substrate due to the cause described in FIG. 6 is less likely to occur.

この結果、基板300上に搭載された各トランジスタユニット(スイッチング素子)およびダイオードユニット(ダイオード素子)の局所的な電流集中を回避することができる。これにより、インバータ100a,100bでは、特定のスイッチング素子の温度が上昇して、素子保護に問題が生ずることを防止できる。また、素子温度が上昇に伴う出力制限等も防止できるので、インバータ100a,100bからの出力電力レベルを確保できる。   As a result, local current concentration of each transistor unit (switching element) and diode unit (diode element) mounted on the substrate 300 can be avoided. Thereby, in inverter 100a, 100b, it can prevent that the temperature of a specific switching element rises and a problem arises in element protection. In addition, since output restriction or the like associated with an increase in element temperature can be prevented, the output power level from inverters 100a and 100b can be secured.

図10は、この発明の実施の形態1による他のバスバー配置例を説明する平面図である。   FIG. 10 is a plan view illustrating another bus bar arrangement example according to Embodiment 1 of the present invention.

図10に示したバスバー配置例では、図7に示した配置例と比較して、取出しタブ152,162の形状が異なる。一方、Pバスバー150およびNバスバー160の位置関係や、基板300上のレイアウトについては、図7に示した例と同様であるので詳細な説明を繰返さない。   The bus bar arrangement example shown in FIG. 10 differs from the arrangement example shown in FIG. 7 in the shapes of the extraction tabs 152 and 162. On the other hand, the positional relationship between P bus bar 150 and N bus bar 160 and the layout on substrate 300 are the same as in the example shown in FIG. 7, and therefore detailed description will not be repeated.

図10に示した配置例では、Pバスバー150の取出しタブ152が湾曲部を有する形状で形成され、Nバスバー160の取出しタブ162は、直線的な形状で設けられる。   In the arrangement example shown in FIG. 10, the extraction tab 152 of the P bus bar 150 is formed in a shape having a curved portion, and the extraction tab 162 of the N bus bar 160 is provided in a linear shape.

Pバスバー150の取出しタブ152をこのような湾曲形状としても、各取出しタブ152から各出力導体への電流経路I1と、近接する下側のバスバー電流Inとのなす角度θ0については、図7の構成例と同様に90度〜270度の範囲となる。   Even if the extraction tab 152 of the P bus bar 150 has such a curved shape, the angle θ0 formed by the current path I1 from each extraction tab 152 to each output conductor and the adjacent lower bus bar current In is shown in FIG. Similar to the configuration example, the range is 90 to 270 degrees.

さらに、図11に示すように、Nバスバー160の取出しタブ162における流入電流(電流経路I3)と、胴体部161のバスバー電流Inとの成す角度θ1は90°となって、図7に示した構成例と同様に、θ1≦90°の条件を満足することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 11, the angle θ1 formed by the inflow current (current path I3) in the take-out tab 162 of the N bus bar 160 and the bus bar current In of the body portion 161 is 90 °, which is shown in FIG. Similar to the configuration example, the condition of θ1 ≦ 90 ° can be satisfied.

このため、取出しタブ162に環状電流が発生しないため、図7に示した配置例と同様に、図6に示した下向き磁界310による基板上の電流集中も発生しにくくなる。   For this reason, since no annular current is generated in the extraction tab 162, current concentration on the substrate due to the downward magnetic field 310 shown in FIG. 6 is less likely to occur as in the arrangement example shown in FIG.

このように、図10に示したバスバー配置例によっても、図7に示した配置例と同様に、基板300上の電流集中を回避して、各トランジスタユニット(スイッチング素子)およびダイオードユニット(ダイオード素子)の局所的な電流集中を回避することができる。局所的な温度上昇を回避することができる。   As described above, the bus bar arrangement example shown in FIG. 10 also avoids current concentration on the substrate 300, and each transistor unit (switching element) and diode unit (diode element), as in the arrangement example shown in FIG. ) Local current concentration can be avoided. A local temperature rise can be avoided.

以上説明したように、この発明の実施の形態1によるバスバー配置では、下側のバスバー電流と、基板上の電流経路上でのバスバー平行成分が最大である電流との間の成す角度θ0、およびNバスバー160への流入電流がバスバー電流Inと成す角度θ1に配慮して、バスバーの形状および配置が設計される。   As described above, in the bus bar arrangement according to the first embodiment of the present invention, the angle θ 0 formed between the lower bus bar current and the current having the largest bus bar parallel component on the current path on the substrate, and The shape and arrangement of the bus bars are designed in consideration of the angle θ1 formed by the current flowing into the N bus bar 160 and the bus bar current In.

なお、図7および図10に示したバスバー配置例では、図2に示した基板300上のレイアウトを前提としているため、角度θ0を上記範囲とするためにNバスバー160を基板300に近い側(下側)に配置した。しかしながら、Pバスバー150およびNバスバー160は、このような場合に限定されるものでない。すなわち、基板300上のレイアウトによっては、バスバー平行成分が最大となる電流との角度θ1を考慮してPバスバー150が下側に配置される構成も採用される。   7 and FIG. 10 is based on the layout on the substrate 300 shown in FIG. 2, the N bus bar 160 is closer to the substrate 300 in order to set the angle θ0 within the above range ( (Lower side). However, the P bus bar 150 and the N bus bar 160 are not limited to such a case. That is, depending on the layout on the substrate 300, a configuration in which the P bus bar 150 is disposed on the lower side in consideration of the angle θ1 with respect to the current at which the bus bar parallel component is maximum is also employed.

[実施の形態2]
実施の形態2では、バスバーおよび基板の間に磁界減衰構造を設けることによって基板上での電流集中を避ける構成について、図12〜15を用いて説明する。なお、図12〜図15は、図8等の同様にバスバー配置の断面構造を示している。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, a configuration for avoiding current concentration on the substrate by providing a magnetic field attenuation structure between the bus bar and the substrate will be described with reference to FIGS. 12 to 15 show the cross-sectional structure of the bus bar arrangement as in FIG.

図12に示すように、実施の形態2の第1の例では、磁界減衰構造として、Pバスバー150および160を囲むように、パーマロイなどの高透磁率の磁性材料で構成された磁気回路400を設ける。   As shown in FIG. 12, in the first example of the second embodiment, a magnetic circuit 400 made of a high-permeability magnetic material such as permalloy so as to surround the P bus bars 150 and 160 is used as the magnetic field attenuation structure. Provide.

磁気回路400によってPバスバー150およびNバスバー160からの電磁界が遮蔽されて、基板300上における磁界は減衰される。これにより、基板300上の電流に作用する電磁力が弱められるため、バスバーからの磁界による電磁力の作用によって、基板300上で特定のトランジスタユニット(すなわちスイッチング素子)に電流集中が発生して、局所的な温度上昇が発生するのを防止できる。   The magnetic circuit 400 shields the electromagnetic field from the P bus bar 150 and the N bus bar 160, and the magnetic field on the substrate 300 is attenuated. Thereby, since the electromagnetic force acting on the current on the substrate 300 is weakened, current concentration occurs in a specific transistor unit (that is, the switching element) on the substrate 300 by the action of the electromagnetic force due to the magnetic field from the bus bar, Local temperature rise can be prevented from occurring.

あるいは、図13に示される第2の例のように、Pバスバー150およびNバスバー160と基板300との間に、パーマロイなどの高透磁率の磁性材料で形成された磁気遮蔽板410を配置することによっても、図12に示した構成例と同様の作用および効果を得ることができる。   Alternatively, as in the second example shown in FIG. 13, a magnetic shielding plate 410 made of a high permeability magnetic material such as permalloy is disposed between the P bus bar 150 and the N bus bar 160 and the substrate 300. This also makes it possible to obtain the same operations and effects as the configuration example shown in FIG.

また、図14に示される第3の例のように、基板300側に少なくともトランジスタユニットQ(スイッチング素子)を囲むように、高透磁率の磁性材料で形成された磁気回路420を設けてもよい。磁気回路420によっても、基板300に作用するPバスバー150およびNバスバー160からの電磁界を減衰させることができるので、図12に示した構成例と同様の効果を得ることができる。   Further, as in the third example shown in FIG. 14, a magnetic circuit 420 made of a magnetic material having a high magnetic permeability may be provided on the substrate 300 side so as to surround at least the transistor unit Q (switching element). . The magnetic circuit 420 can also attenuate the electromagnetic fields from the P bus bar 150 and the N bus bar 160 that act on the substrate 300, so that the same effect as the configuration example shown in FIG. 12 can be obtained.

あるいは、図15に示すように、磁性材料による磁気遮蔽構造を設けることなく、Pバスバー150およびNバスバー160と、基板300上のスイッチング素子Qとの距離rを十分確保することによって、基板300上に作用するバスバー電流による磁界を弱めることもできる。このような構造は、基板表面に対する垂直方向にレイアウト的に余裕がある場合に採用することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 15, by providing a sufficient distance r between the P bus bar 150 and the N bus bar 160 and the switching element Q on the substrate 300 without providing a magnetic shielding structure made of a magnetic material, It is also possible to weaken the magnetic field due to the bus bar current acting on the. Such a structure can be employed when there is a layout margin in the direction perpendicular to the substrate surface.

逆に言えば、図12〜図14の例のように、磁性材料による磁気遮蔽構造を設ける場合には、バスバーと基板との距離rを確保せずとも基板上に作用するバスバーからの電磁界を弱めることできるので、基板表面に対して垂直方向の寸法を小型化できる。   Conversely, in the case of providing a magnetic shielding structure made of a magnetic material as in the examples of FIGS. 12 to 14, the electromagnetic field from the bus bar that acts on the substrate without securing the distance r between the bus bar and the substrate. Therefore, the dimension in the direction perpendicular to the substrate surface can be reduced.

なお、実施の形態2に従う磁界減衰構造については、Pバスバー150およびNバスバー160の配置の上下関係によらず適用することが可能である。すなわち、実施の形態1に示したバスバー配置との組合せにより、さらに基板300上に作用するバスバーからの磁界を弱める構成とすることができる。あるいは、実施の形態1とは単独に適用して、実施の形態2に従う磁界減衰構造によって、基板300上でのバスバーから磁界を弱めることにより、局所的な電流集中による温度上昇を防止してもよい。   Note that the magnetic field attenuation structure according to the second embodiment can be applied regardless of the vertical relationship of the arrangement of the P bus bar 150 and the N bus bar 160. In other words, the combination with the bus bar arrangement shown in Embodiment Mode 1 can further reduce the magnetic field from the bus bar acting on the substrate 300. Alternatively, the present invention can be applied independently from the first embodiment, and the magnetic field attenuation structure according to the second embodiment can be used to weaken the magnetic field from the bus bar on the substrate 300, thereby preventing temperature rise due to local current concentration. Good.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態によるバスバー配置構造を有する電力変換装置10の構成を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the structure of the power converter device 10 which has the bus-bar arrangement structure by embodiment of this invention. インバータ100a,100bを構成するスイッチング素子および逆並列ダイオードの基板上のレイアウトを説明する平面図である。It is a top view explaining the layout on the board | substrate of the switching element and antiparallel diode which comprise inverter 100a, 100b. 本発明の比較例として示されるバスバー配置を説明する平面図である。It is a top view explaining the bus-bar arrangement | positioning shown as a comparative example of this invention. 本発明の比較例として示されるバスバー配置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the bus-bar arrangement | positioning shown as a comparative example of this invention. 図3および図4に示した比較例における基板上の電流集中に関するシミュレーション結果を説明する図である。It is a figure explaining the simulation result regarding the current concentration on the board | substrate in the comparative example shown in FIG. 3 and FIG. Nバスバーの取出しタブでの流入電流により発生する磁界を説明する図である。It is a figure explaining the magnetic field which generate | occur | produces with the inflow current in the extraction tab of N bus-bar. この発明の実施の形態1によるバスバー配置例を説明する平面図である。It is a top view explaining the example of bus-bar arrangement | positioning by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1によるバスバー配置例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the bus-bar arrangement example by Embodiment 1 of this invention. 図7に示したNバスバーの取出しタブでの流入電流の角度を説明する図である。It is a figure explaining the angle of the inflow current in the extraction tab of the N bus bar shown in FIG. この発明の実施の形態1による他のバスバー配置例を説明する平面図である。It is a top view explaining the other bus-bar arrangement example by Embodiment 1 of this invention. 図10に示したNバスバーの取出しタブでの流入電流の角度を説明する図である。It is a figure explaining the angle of the inflow current in the extraction tab of the N bus bar shown in FIG. 実施の形態2による磁気減衰構造の第1の例を説明する図である。It is a figure explaining the 1st example of the magnetic damping structure by Embodiment 2. FIG. 実施の形態2による磁気減衰構造の第2の例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd example of the magnetic damping structure by Embodiment 2. FIG. 実施の形態2による磁気減衰構造の第3の例を説明する図である。It is a figure explaining the 3rd example of the magnetic damping structure by Embodiment 2. FIG. 実施の形態2による磁気減衰構造の第4の例を説明する図である。It is a figure explaining the 4th example of the magnetic damping structure by Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 電力変換装置、20 直流電源、21 正側母線、21 正側母線、22 負側母線、30 平滑コンデンサ、40 制御回路、50 信号生成回路、100a,100b インバータ、102a,102b U相アーム、104a,104b V相アーム、106a,106b W相アーム、111a〜116a,111b〜116b ドライバ回路、118a,118b 電流センサ、150 Pバスバー(正極バスバー)、151 胴体部(Pバスバー)、152 取出しタブ(Pバスバー)、153 コネクタ部(Pバスバー)、160 Pバスバー(負極バスバー)、161 胴体部(Nバスバー)、162 取出しタブ(Nバスバー)、163 コネクタ部(Nバスバー)、172a,174a,174a,172b,174b,176b 出力バスバー、182a,184a,186a,182b,184b,186b 正極導体、192a,194a,196a,192b,194b,196b 負極導体、202a,204a,206a,202b,204b,206b 出力導体、210〜239 ボンディングワイヤ、300 基板、310 磁界、400,420 磁気回路、410 磁気遮蔽板、D1a〜D6a,D1b〜D6b 逆並列ダイオード、D11a〜D13a,D21a〜D23a,D31a〜D33a,D41a〜D43a,D51a〜D53a,D61a〜D63a,D11b〜D12b,D21b〜D22b,D31b〜D32b,D41b〜D42b,D51b〜D52b,D61b〜D62b ダイオードユニット、I1〜I3 電流経路、In,Ip バスバー電流(胴体部)、M1,M2 回転機、Q1a〜Q6a,Q1b〜Q6b スイッチング素子(電力用半導体スイッチング素子)、Q,Q11a〜Q13a,Q21a〜Q23a,Q31a〜Q33a,Q41a〜Q43a,Q51a〜Q53a,Q61a〜Q63a,Q11b〜Q12b,Q21b〜Q22b,Q31b〜Q32b,Q41b〜Q42b,Q51b〜Q52b,Q61b〜Q62b トランジスタユニット、θ0,θ1 角度(電流間)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power converter, 20 DC power supply, 21 Positive side bus, 21 Positive side bus, 22 Negative side bus, 30 Smoothing capacitor, 40 Control circuit, 50 Signal generation circuit, 100a, 100b Inverter, 102a, 102b U-phase arm, 104a , 104b V-phase arm, 106a, 106b W-phase arm, 111a-116a, 111b-116b Driver circuit, 118a, 118b Current sensor, 150 P bus bar (positive bus bar), 151 Body (P bus bar), 152 Extraction tab (P Bus bar), 153 connector part (P bus bar), 160 P bus bar (negative electrode bus bar), 161 body part (N bus bar), 162 take-out tab (N bus bar), 163 connector part (N bus bar), 172a, 174a, 174a, 172b , 174b, 176 Output bus bar, 182a, 184a, 186a, 182b, 184b, 186b Positive conductor, 192a, 194a, 196a, 192b, 194b, 196b Negative conductor, 202a, 204a, 206a, 202b, 204b, 206b Output conductor, 210-239 Bonding wire , 300 substrate, 310 magnetic field, 400, 420 magnetic circuit, 410 magnetic shielding plate, D1a to D6a, D1b to D6b antiparallel diode, D11a to D13a, D21a to D23a, D31a to D33a, D41a to D43a, D51a to D53a, D61a D63a, D11b to D12b, D21b to D22b, D31b to D32b, D41b to D42b, D51b to D52b, D61b to D62b, diode unit, I1 to I3 current path, In, Ip busbar current (body part), M1, M2 rotating machine, Q1a to Q6a, Q1b to Q6b switching element (power semiconductor switching element), Q, Q11a to Q13a, Q21a to Q23a, Q31a to Q33a, Q41a to Q43a, Q51a Q53a, Q61a to Q63a, Q11b to Q12b, Q21b to Q22b, Q31b to Q32b, Q41b to Q42b, Q51b to Q52b, Q61b to Q62b Transistor units, θ0, θ1 angles (between currents).

Claims (7)

正側母線および負側母線から直流電圧を受ける電力変換装置であって、
電力変換のためのスイッチング制御を行なう複数の半導体スイッチング素子と、
前記正側母線および前記複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する、導体で形成された第1のバスバーと、
前記負側母線および前記複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する、導体で形成された第2のバスバーと、
前記第1および第2のバスバーと前記複数の半導体スイッチング素子を介して電気的に接続される、前記複数のスイッチング素子の通過電流を取出すための出力導体とを備え、
前記第1および第2のバスバーは、前記複数のスイッチング素子が搭載された基板に対して、基板表面から垂直方向に離間し、かつ、前記垂直方向から見て互いに重なるように前記基板表面の一部と面して積層配置され、
前記第1および第2のバスバーのうちのいずれを前記基板に近い側に配置するかは、前記基板上における前記第1および第2のバスバーと前記出力導体との間に形成される複数の電流経路を流れる電流のうちの前記第1および第2のバスバーとの平行成分が最大である電流と、前記基板に近い側に配置されたバスバーの通過電流との成す角度が、90度から270度の範囲内となるように設計される、電力変換装置。
A power converter that receives a DC voltage from a positive bus and a negative bus,
A plurality of semiconductor switching elements that perform switching control for power conversion;
A first bus bar formed of a conductor for electrically connecting the positive bus and the plurality of semiconductor switching elements;
A second bus bar formed of a conductor for electrically connecting the negative bus and the plurality of semiconductor switching elements;
An output conductor for extracting a passing current of the plurality of switching elements electrically connected to the first and second bus bars via the plurality of semiconductor switching elements;
The first and second bus bars are spaced apart from the substrate surface in the vertical direction with respect to the substrate on which the plurality of switching elements are mounted, and overlap each other when viewed from the vertical direction. Laminated to face the part,
Which of the first and second bus bars is arranged on the side closer to the substrate depends on a plurality of currents formed between the first and second bus bars and the output conductor on the substrate. Of the current flowing through the path, the angle formed by the current having the maximum parallel component with the first and second bus bars and the passing current of the bus bar arranged on the side close to the substrate is 90 degrees to 270 degrees A power conversion device designed to be within the range.
前記第2のバスバーは、前記基板表面に形成された負極導体と電気的に接続される取出しタブ部を有し、
前記取出しタブ部は、該取出しタブ部から前記第2のバスバーの胴体部分への流入電流と、該胴体部分の通過電流との成す角度が90度以下となるような形状を有する、請求項1記載の電力変換装置。
The second bus bar has an extraction tab portion that is electrically connected to a negative electrode conductor formed on the substrate surface,
The take-out tab portion has a shape such that an angle formed between an inflow current from the take-out tab portion to the body portion of the second bus bar and a passing current of the body portion is 90 degrees or less. The power converter described.
前記第1および第2のバスバーのうちの前記基板に近い側に配置された一方は、前記第1および第2のバスバーの他方から前記基板へ作用する電磁界を減衰させるために、磁性材料によって作製される、請求項1または2記載の電力変換装置。   One of the first and second bus bars arranged on the side closer to the substrate is made of a magnetic material so as to attenuate an electromagnetic field acting on the substrate from the other of the first and second bus bars. The power converter of Claim 1 or 2 produced. 正側母線および負側母線から直流電圧を受ける電力変換装置であって、
電力変換のためのスイッチング制御を行なう複数の半導体スイッチング素子と、
前記正側母線および前記複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する、導体で形成された第1のバスバーと、
前記負側母線および前記複数の半導体スイッチング素子の間を電気的に接続する、導体で形成された第2のバスバーと、
前記第1および第2のバスバーと前記複数の半導体スイッチング素子を介して電気的に接続される、前記複数のスイッチング素子の通過電流を取り出すための出力導体と、
前記第1および第2のバスバーおよび前記基板の間に設けられた、前記第1および第2のバスバーの通過電流によって生じる電磁界を減衰させるための磁界減衰手段とを備える、電力変換装置。
A power converter that receives a DC voltage from a positive bus and a negative bus,
A plurality of semiconductor switching elements that perform switching control for power conversion;
A first bus bar formed of a conductor for electrically connecting the positive bus and the plurality of semiconductor switching elements;
A second bus bar formed of a conductor for electrically connecting the negative bus and the plurality of semiconductor switching elements;
An output conductor for extracting a passing current of the plurality of switching elements, electrically connected to the first and second bus bars via the plurality of semiconductor switching elements;
And a magnetic field attenuating means provided between the first and second bus bars and the substrate, for attenuating an electromagnetic field generated by a current passing through the first and second bus bars.
前記磁界減衰手段は、前記第1および第2のバスバーを囲むように磁気材料で形成された磁気回路を含む、請求項4記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 4, wherein the magnetic field attenuating unit includes a magnetic circuit formed of a magnetic material so as to surround the first and second bus bars. 前記磁界減衰手段は、前記第1および第2のバスバーおよび前記基板の間に配置された、板状の磁気材料で形成された磁気遮蔽版を含む、請求項4記載の電力変換装置。   5. The power conversion device according to claim 4, wherein the magnetic field attenuating unit includes a magnetic shielding plate made of a plate-like magnetic material and disposed between the first and second bus bars and the substrate. 前記磁界減衰手段は、前記基板を囲むように磁気材料で形成された磁気回路を含む、請求項4記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 4, wherein the magnetic field attenuating unit includes a magnetic circuit formed of a magnetic material so as to surround the substrate.
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