特開2018-207623(P2018-207623A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 三菱電機株式会社の特許一覧
<>
  • 特開2018207623-電力変換装置 図000003
  • 特開2018207623-電力変換装置 図000004
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-207623(P2018-207623A)
(43)【公開日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
   H02M 7/48 20070101AFI20181130BHJP
   H05K 7/06 20060101ALI20181130BHJP
【FI】
   H02M7/48 Z
   H05K7/06 C
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】OL
【全頁数】6
(21)【出願番号】特願2017-109006(P2017-109006)
(22)【出願日】2017年6月1日
(11)【特許番号】特許第6373454号(P6373454)
(45)【特許公報発行日】2018年8月15日
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100122437
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 一宏
(74)【代理人】
【識別番号】100147566
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100161171
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 潤一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100166235
【弁理士】
【氏名又は名称】大井 一郎
(72)【発明者】
【氏名】馬庭 秀人
【テーマコード(参考)】
5H770
【Fターム(参考)】
5H770AA21
5H770JA10X
5H770QA02
5H770QA06
5H770QA08
5H770QA14
5H770QA22
5H770QA25
(57)【要約】
【課題】配線基板が大きくなることがなく装置を小型化することができる、電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置1では、トランス111の端子111とパワーモジュール120のパワー端子124とは、パワーモジュール120の制御端子123を挟んで配置されている。パワーモジュール120の制御端子123は、配線基板100の配線パターンに電気的に接続されている。トランス110の一部の端子111bとパワーモジュール120の一部のパワー端子124bとは、配線基板100の配線パターンとは異なるバスバー等の電力配線150,151によって電気的に接続されている。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スイッチング素子および該スイッチング素子を駆動する制御信号が入力される制御端子を有するパワーモジュールと、
前記パワーモジュールが接続される配線基板と、
前記パワーモジュールの前記制御端子を挟んで配置されると共に電力信号が入出力される第1のパワー端子および第2のパワー端子と
を備え、
前記制御端子は、前記配線基板の配線パターンに電気的に接続されており、
前記第1のパワー端子と前記第2のパワー端子とは、前記配線基板の配線パターンとは異なる電力配線によって電気的に接続されている、電力変換装置。
【請求項2】
前記電力配線は、前記パワーモジュール上に存在する空間を利用して配置されている、請求項1に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記第2のパワー端子は前記パワーモジュールの一部であり、前記スイッチング素子の端子と電気的に接続されている、請求項1または2に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記第2のパワー端子と前記パワーモジュールの前記制御端子とは電気的に絶縁されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記電力配線は絶縁材で覆われている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記パワーモジュールは、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
大容量の電力を取り扱う電力変換装置では、装置の小型化やスイッチング素子の冷却性の向上のためにパワーモジュールが用いられる。パワーモジュールは、スイッチング素子の駆動を制御するための制御信号が入力される制御端子と、電力信号が入出力されるパワー端子とを有しており、これらの端子はパワーモジュールが接続される配線基板の配線パターンに電気的に接続されることが一般的である。また、パワーモジュールのパワー端子は、配線基板の配線パターンによって他の電気部品の端子と電気的に接続されることも多い(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−290615号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、電力変換装置の小型化を図るために極力空きスペースが生じないように各部品を配置すると、特にパワーモジュールのパワー端子に接続される部品が多数存在する場合には、全ての部品をパワー端子側に配置することができず、一部の部品を制御端子側に配置しなければならない場合もある。
【0005】
その場合、例えば図2に示される配線基板500において、パワーモジュール120の制御端子123側に配置される部品110の端子111とパワー端子124とを電気的に接続する配線パターン501,502が、部品110とパワーモジュール120との間に配置される他の回路140を迂回しなければならない場合がある。そのため、迂回のための配線パターン501,502に起因して配線基板500が大きくなってしまい、装置が大型化してしまうという問題がある。
【0006】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、配線基板が大きくなることがなく装置を小型化することができる、電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、スイッチング素子および当該スイッチング素子を駆動する制御信号が入力される制御端子を有するパワーモジュールと、パワーモジュールが接続される配線基板と、パワーモジュールの制御端子を挟んで配置されると共に電力信号が入出力される第1のパワー端子および第2のパワー端子とを備え、制御端子は、配線基板の配線パターンに電気的に接続されており、第1のパワー端子と第2のパワー端子とは、配線基板の配線パターンとは異なる電力配線によって電気的に接続されている。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る電力変換装置によれば、配線基板が大きくなることがなく装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の斜視図および側面図である。
図2】従来技術に係る電力変換装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は一例であり、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【0011】
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置1の斜視図および側面図である。
電力変換装置1は、配線基板100と、トランス110と、パワーモジュール120と、コンデンサ130と、制御回路140とから構成されている。制御回路140は、配線基板100におけるトランス110とパワーモジュール120との間の領域に配置されている。
【0012】
パワーモジュール120は、スイッチング素子(図示せず)と、スイッチング素子を駆動する駆動回路(図示せず)と、制御端子123と、パワー端子124とを備えている。制御端子123は、駆動回路の端子に電気的に接続されており、駆動回路を制御するための制御信号が入力される。パワー端子124は、スイッチング素子の端子に電気的に接続されており、大容量の電力信号が入出力される。
【0013】
なお、パワーモジュール120のスイッチング素子として、高速動作可能なワイドバンドギャップを有するGaN(Gallium Nitride)やSiC(Silicon Carbide)を用いる場合には、ゲート配線の寄生成分による影響を排除するために、駆動回路はスイッチング素子の極力近くに配置されることが好ましい。
【0014】
トランス110の端子111とパワーモジュール120のパワー端子124とは、パワーモジュール120の制御端子(端子列)123を挟んで配置されている。なお、本発明において、「端子Aと端子Bとが端子C(端子列)を『挟んで』配置されている」とは、端子Aと端子Bとを結ぶ直線が端子列Cと交差するすべての場合を含むものとする。
【0015】
トランス110の一部の端子111aと、パワーモジュール120の制御端子123と、パワーモジュール120の一部のパワー端子124aと、コンデンサ130の端子131とは、配線基板100の配線パターン(図示せず)に電気的に接続されている。
【0016】
トランス110の一部の端子111bと、パワーモジュール120の一部のパワー端子124bとは、配線基板100の配線パターンとは異なるバスバー等の電力配線150,151によって電気的に接続されている。ここで、電力配線150,151は、パワーモジュール120上に存在する空間を利用して配置されている。換言すれば、電力配線150,151は、パワーモジュール120を横切って配置されている。
【0017】
なお、パワーモジュール120の制御端子123と電力配線150,151との間の距離が短い場合には、電力配線150,151を図示しない絶縁材で覆うことにより、パワーモジュール120の制御端子123と、(電力配線150,151に電気的に接続される)パワー端子124との間の電気的な絶縁を確保することができる。
【0018】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る電力変換装置1では、トランス111の端子111とパワーモジュール120のパワー端子124とは、パワーモジュール120の制御端子123を挟んで配置されている。そして、パワーモジュール120の制御端子123は配線基板100の配線パターンに電気的に接続されているが、トランス110の一部の端子111bとパワーモジュール120の一部のパワー端子124bとは、配線基板100の配線パターンとは異なるバスバー等の電力配線150,151によって電気的に接続されている。
【0019】
このような構成とすることにより、トランス110の一部の端子111bとパワーモジュール120の一部のパワー端子124bとを電気的に接続する際に、配線基板100に制御回路140を迂回する配線パターンを設ける必要がないため、配線基板100が大きくなることがなく、装置を小型化することができる。
【0020】
また、電力配線150,151は、パワーモジュール120上に存在する空間を利用して配置されているため、配線基板100上の空間を効率よく利用することができ、さらに装置を小型化することができる。
【0021】
また、電力配線150,151を絶縁材で覆うことにより、パワーモジュール120の制御端子123と電力配線150,151との間の距離が短い場合でも、パワーモジュール120の制御端子123とパワー端子124との間の電気的な絶縁を十分に確保することができる。
【0022】
なお、上記の実施の形態では、パワーモジュール120のパワー端子124に電気的に接続される電気部品としてトランス110とコンデンサ130を例にとって説明したが、本発明の適用可能な範囲はこれに限定されるものではない。
【0023】
また、電力配線150,151によって電気的に接続される端子として、トランス110の一部の端子111bとパワーモジュール120の一部のパワー端子124bとを例にあげて説明したが、本発明の適用可能な範囲はこれに限定されるものではなく、パワーモジュールの制御端子123を挟んで配置される少なくとも一対の任意の端子に対して、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【0024】
1 電力変換装置、100 配線基板、111b トランスの端子(第1の端子)、120 パワーモジュール、123 制御端子、124b パワー端子(第2の端子)。
図1
図2