特許 5930835 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5930835

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20160526BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 Z

   H05K7/20 T

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-107456(P2012-107456)

(22)【出願日】2012年5月9日

(65)【公開番号】特開2013-236476(P2013-236476A)

(43)【公開日】2013年11月21日

【審査請求日】2015年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】加藤 敦

【審査官】 小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０５４９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３５２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８７２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４８５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２６８４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３００１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１６９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８０４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｌ相（Ｌは２以上の整数）の負荷を駆動する電力変換装置であって、
Ｌ相に対応し、第１方向に他相と離間して配置されるＬ個の冷却フィンと、
Ｌ相に対応し、前記第１方向と垂直な第２方向に延びるＬ本のＰ極ブスバーと、
Ｌ相に対応し、前記第２方向に延びるＬ本のＮ極ブスバーと、
Ｌ相に対応し、前記第２方向に延びるＬ本の出力ブスバーと、
Ｌ相に対応し、それぞれが同相の前記冷却フィンに搭載されるＬ相のパワーモジュール群と、
前記Ｌ個の冷却フィンに前記第２方向に向かって風を供給する送風手段と、
を備え、
（i）各相のパワーモジュール群は、同相の冷却フィンの上に、前記第２方向に配置されたＭ個（Ｍは２以上の整数）のパワーモジュールを含み、
（ii）各パワーモジュールは、前記第２方向の第１辺またはそれに対向する第２辺に設けられたＰ極直流端子、Ｎ極直流端子および交流端子と、モジュール内に内蔵される上アームトランジスタおよび下アームトランジスタと、を有しており、
（iii）各パワーモジュールのＰ極直流端子およびＮ極直流端子はそれぞれ、同相のＰ極ブスバーおよびＮ極ブスバーと接続され、各パワーモジュールの交流端子は、同相の出力ブスバーと接続され、
（iv）前記Ｌ個の冷却フィンの間隔は、前記Ｐ極ブスバー、前記Ｎ極ブスバー、前記出力ブスバーを配置するためのスペースに応じて生じており、
前記電力変換装置には、前記Ｌ個の冷却フィンの上流部に、風が隣接する冷却フィンの間隔に入り込むのを遮蔽する第１遮蔽手段が設けられることを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

第ｉ相（１≦ｉ≦Ｌ）のＰ極ブスバーは、第ｉ相の前記パワーモジュール群と、第（ｉ−１）相の前記パワーモジュール群の間の領域に前記第２方向に延設され、
第ｉ相（１≦ｉ≦Ｌ）のＮ極ブスバーは、第ｉ相の前記パワーモジュール群と、第（ｉ−１）相の前記パワーモジュール群の間の領域に前記第２方向に延設され、
第ｉ相（１≦ｉ≦Ｌ）の出力ブスバーは、第ｉ相の前記パワーモジュール群と、第（ｉ＋１）相の前記パワーモジュール群の間の領域に前記第２方向に延設されており、
前記第ｉ相と第（ｉ−１）相の冷却フィンの間には、前記第ｉ相のＰ極ブスバー、前記第ｉ相のＮ極ブスバーおよび第（ｉ−１）相の出力ブスバーを延設するためのスペースに応じた間隔が生じていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記第１遮蔽手段は、板状部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記Ｐ極ブスバーと前記Ｎ極ブスバーの間に電気的に設けられる複数の平滑コンデンサをさらに備え、
前記複数の平滑コンデンサが、前記第１遮蔽手段として機能することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記第１遮蔽手段は、ブロック状部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記Ｌ個の冷却フィンの底部と対向して設けられ、前記冷却フィンを通過する風が下側に逃げるのを遮蔽する第２遮蔽手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記Ｌ個の冷却フィンはそれぞれ、複数に分割されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記Ｌ個の冷却フィンはそれぞれ、それぞれに搭載される同相のパワーモジュール群に含まれるパワーモジュールごとに分割されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか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。

【背景技術】

【0002】

交流電動機などの負荷を駆動するために、電力変換装置（インバータ）が利用される。 電力変換装置は、負荷の各相ごとに設けられた上アームトランジスタ、下アームトランジスタ、負荷の状態に応じて変調された制御信号を生成するコントローラ、制御信号にもとづいて上アームトランジスタおよび下アームトランジスタを駆動するゲート駆動回路、を備える。

【0003】

上アームトランジスタおよび下アームトランジスタは、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、バイポーラトランジスタなどのスイッチ素子を含むパワーモジュールで構成される。大容量の電力変換装置では、パワーモジュールに大電流が流れるため、その冷却技術が重要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−５４９７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者は、かかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、パワーモジュールを適切に冷却可能な電力変換装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、Ｌ相（Ｌは２以上の整数）の負荷を駆動する電力変換装置に関する。電力変換装置は、Ｐ極電源ラインと、Ｎ極電源ラインと、Ｌ相に対応するＬ個の出力端子と、Ｌ相に対応し、第１方向に離間して配置されたＬ個の冷却フィンと、Ｌ相に対応するＬ個のパワーモジュール群と、送風手段と、第１遮蔽手段と、を備える。（i）各相のパワーモジュール群は、対応する相の冷却フィン上に第１方向と垂直な第２方向に配列されたＭ個（Ｍは２以上の整数）のパワーモジュールを含んでいる。（ii）各パワーモジュールは、Ｐ極電源ラインと接続されるＰ極直流端子、Ｎ極電源ラインと接続されるＮ極直流端子、対応する相の出力端子と接続される交流端子、Ｐ極直流端子と交流端子の間に設けられた上アームトランジスタ、交流端子とＮ極直流端子の間に設けられた下アームトランジスタ、を有する。送風手段は、Ｌ個の冷却フィンに第２方向に向かって風を供給する。Ｌ個の冷却フィンの上流部に設けられ、風が隣接する冷却フィンの間に入り込むのを遮蔽する

【0007】

各相のパワーモジュール群が、それと隣接する相のパワーモジュール群に対して、ある程度の間隔を空けて配置される場合に、すべてのパワーモジュールを、共通のひとつの冷却フィンにより冷却しようとすると、冷却フィンのサイズが大きくなる。この態様によれば、パワーモジュール群ごとすなわち相ごとに冷却フィンを個別に形成し、それらを離間して配置することにより、冷却フィンを小型化できる。また、冷却フィンのサイズを小さくして個数を増やすことにより、量産効果によりコストを下げることができる。さらに第１遮蔽手段を設けることにより、冷却フィンの部分に集中的に冷却媒体である風を導くことができ、パワーモジュールを適切に冷却できる。

【0008】

各パワーモジュールは、第１方向が長辺、第２方向が短辺の長方形であり、交流端子は、２つの短辺のうち第１方向の正側の短辺に沿って設けられ、Ｐ極直流端子およびＮ極直流端子は、第１方向の負側の短辺に沿って設けられてもよい。電力変換装置は、Ｌ相に対応するＬ個のＰ極ブスバーと、Ｌ相に対応するＬ個のＮ極ブスバーと、Ｌ相に対応するＬ個の出力ブスバーと、をさらに備えてもよい。
第ｉ相（１≦ｉ≦Ｌ）のＰ極ブスバーは、第ｉ相のパワーモジュール群と、第（ｉ−１）相のパワーモジュール群の間の領域に第２方向に延設されている。第ｉ相（１≦ｉ≦Ｌ）のＮ極ブスバーは、第ｉ相のパワーモジュール群と、第（ｉ−１）相のパワーモジュール群の間の領域に第２方向に延設されている。第ｉ相（１≦ｉ≦Ｌ）の出力ブスバーは、第ｉ相のパワーモジュール群と、第（ｉ＋１）相のパワーモジュール群の間の領域に第２方向に延設されている。３相の場合、第１相はＵ相に、第２相はＶ相に、第３相はＷ相に対応する。かかる構成では、各相のパワーモジュール群の間には、ブスバーを配置する空間が必要となる。電力変換装置は、このように配置されるパワーモジュールを好適に冷却できる。

【0009】

第１遮蔽手段は、板状部材であってもよい。

【0010】

ある態様の電力変換装置は、Ｐ極電源ラインとＮ極電源ラインの間に電気的に設けられる複数の平滑コンデンサをさらに備えてもよい。複数の平滑コンデンサは、第１遮蔽手段として機能してもよい。

【0011】

ある態様の電力変換装置は、Ｌ個の冷却フィンの底部と対向して設けられ、冷却フィンを通過する風が下側に逃げるのを遮蔽する第２遮蔽手段をさらに備えてもよい。これにより、冷却フィンの部分に集中的に冷却媒体である風を導くことができ、パワーモジュールを適切に冷却できる。

【0012】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、電力変換装置のパワーモジュールを適切に冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】大容量の電力変換装置（インバータ）の回路図である。

【図2】Ｕ相のハイサイドスイッチＭＨＵおよびローサイドスイッチＭＬＵの構成を示す回路図である。

【図3】電力変換装置のレイアウトを示す斜視図である。

【図4】パワーモジュールの外観を示す斜視図である。

【図5】パワーモジュール、電源ライン、出力ラインを模式的に示す平面図である。

【図6】電源ラインを構成するブスバーのレイアウトを示す斜視図である。

【図7】入力ラインおよび出力ラインを構成するブスバーのレイアウトを示す斜視図である。

【図8】パワーモジュールおよび冷却フィンの配置を示す斜視図である。

【図9】パワーモジュールおよび冷却フィンの配置を示すｙ−ｚ平面の断面図である。

【図10】図１０（ａ）は、第１の変形例に係る電力変換装置を示す平面図であり、図１０（ｂ）は、第２の変形例に係る電力変換装置を示す平面図である。

【図11】第３の変形例に係る電力変換装置を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0016】

図１は、大容量の電力変換装置（インバータ）２の回路図である。電力変換装置２は、直流電源６からの直流電圧を受け、交流信号に変換して、モータをはじめとする多相の負荷４を駆動する。たとえば直流電源６は、３相交流電圧を整流するダイオード整流回路６ａと、平滑コンデンサ６ｂを含む。あるいは直流電源６は電池であってもよい。負荷の相数Ｌは任意でよいが、本実施の形態では３相の場合について具体的に説明する。

【0017】

電力変換装置２は、ハイサイドスイッチ（上アームトランジスタともいう）ＭＨ（Ｕ〜Ｗ）およびローサイドスイッチ（下アームトランジスタともいう）ＭＬ（Ｕ〜Ｗ）、ハイサイド駆動回路１０Ｈ、ローサイド駆動回路１０Ｌ、コントローラ１２、電源１４、電流検出回路１６、Ａ／Ｄコンバータ１８、出力端子（出力ラインともいう）ＯＵＴＵ〜ＯＵＴＷと、を備える。

【0018】

ハイサイドスイッチＭＨ（Ｕ〜Ｗ）およびローサイドスイッチＭＬ（Ｕ〜Ｗ）は、各相（Ｕ〜Ｗ）ごとに設けられる。具体的には、ハイサイドスイッチＭＨＵ（Ｖ，Ｗ）は、対応する相の出力端子ＯＵＴＵ（ＯＵＴＶ，ＯＵＴＷ）とＰ極電源ラインＬＰの間に設けられる。ローサイドスイッチＭＬＵ（Ｖ，Ｗ）は、対応する相の出力端子ＯＵＴＵ（Ｖ，Ｗ）とＮ極電源ラインＬＮの間に設けられる。

【0019】

ハイサイド駆動回路１０Ｈは、各相のハイサイドスイッチＭＨ（Ｕ〜Ｗ）を駆動し、ローサイド駆動回路１０ＬはローサイドスイッチＭＬ（Ｕ〜Ｗ）を駆動する。コントローラ１２は、駆動回路１０Ｈ、１０Ｌに対する制御指令Ｓ１を生成する。

【0020】

電源回路１４は、ハイサイド駆動回路１０Ｈ、ローサイド駆動回路１０Ｌそれぞれに対する電源電圧ＶＤＤＨ、ＶＤＤＬを生成する。電流・電圧検出回路１６は、電力変換装置２の各ノードの電圧、電流を検出する。Ａ／Ｄコンバータ１８は、電流・電圧検出回路１６によって検出された電流値、あるいは電圧値Ｓ３をデジタル値に変換する。コントローラ１２は、電流、電圧に応じたデジタル値に基づいて制御指令Ｓ１を生成する。

【0021】

同相のハイサイドスイッチＭＨとローサイドスイッチＭＬが同時にオンすると貫通電流が流れ、回路の信頼性に影響を及ぼすおそれがある。そこで各相のハイサイド駆動回路１０Ｈおよびローサイド駆動回路１０Ｌは、ハイサイドスイッチＭＨがオン、ローサイドスイッチＭＬがオフの状態と、ハイサイドスイッチＭＨがオフ、ローサイドスイッチＭＬがオンの状態と、の間に、ハイサイドスイッチＭＨとローサイドスイッチＭＬがともにオフとなるデッドタイムを挿入し、貫通電流を防止する。

【0022】

図２は、Ｕ相のハイサイドスイッチＭＨＵおよびローサイドスイッチＭＬＵの構成を示す回路図である。Ｖ相、Ｗ相もＵ相と同様に構成される。
ハイサイドスイッチＭＨＵおよびローサイドスイッチＭＬＵは、Ｍ個のパワーモジュールＰＭで構成される。パワーモジュールの個数Ｍは、電力変換装置２の電流容量に応じて定められ、図２にはＭ＝３の場合が示される。

【0023】

各パワーモジュールＰＭは、Ｐ極直流端子２０、Ｎ極直流端子２２、交流端子２４、２６、上アームトランジスタ２８、下アームトランジスタ３０を備える。
Ｐ極直流端子２０はＰ極電源ラインＬＰと電気的に接続され、Ｎ極直流端子２２はＮ極電源ラインＬＮと電気的に接続される。上アームトランジスタ２８は交流端子２４、２６と、Ｐ極直流端子２０の間に設けられ、下アームトランジスタ３０は交流端子２４、２６と、Ｎ極直流端子２２の間に設けられる。パワーモジュールＰＭの交流端子２４、２６は、出力端子ＯＵＴＵと電気的に接続される。

【0024】

図３は、電力変換装置２のレイアウトを示す斜視図である。電力変換装置２は、筐体４０、複数の吸気ファン４２、複数の排気ファン４４、整流ダイオード４６、平滑コンデンサ４８、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗ、冷却フィン５２、複数のパワーモジュール群ＰＭ_Ｕ〜ＰＭ_Ｗを備える。

【0025】

Ｌ個（Ｌ＝３）の冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗは、Ｌ相（三相）に対応して設けられ、第１方向（図中ｘ軸方向）に離間して配置される。

【0026】

Ｌ個（Ｌ＝３）個のパワーモジュール群ＰＭ_Ｕ〜ＰＭ_Ｗは、Ｌ相（三相）に対応して設けられる。Ｕ相のパワーモジュール群ＰＭ_Ｕは、Ｕ相のＭ個のパワーモジュールＰＭ_Ｕ１〜ＰＭ_Ｕ３を含む。Ｖ相、Ｗ相も同様である。

【0027】

Ｕ相のパワーモジュール群ＰＭ_Ｕを構成するパワーモジュールＰＭ_Ｕ１〜ＰＭ_Ｕ３は、対応する相の冷却フィン５０Ｕ上に第１方向と垂直な第２方向（ｙ軸方向）に配列される。Ｖ相、Ｗ相も同様である。

【0028】

複数の吸気ファン４２は、筐体４０の手前側の側面に設けられる。複数の吸気ファン４２は、３個の冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗに対して、第２方向（ｙ軸方向）に向かって風を送風する。複数の排気ファン４４は、筐体４０の奧側の側面に設けられる。複数の平滑コンデンサ４８は、図１の平滑コンデンサ６ｂに対応する。平滑コンデンサ４８は、複数のパワーモジュールＰＭが配置される領域の上流に配置される。

【0029】

複数の整流ダイオード４６は、図１のダイオード整流回路６ａを構成する。複数の整流ダイオード４６は、冷却フィン５２の上に、第１方向（ｘ軸）に配列される。冷却フィン５２は、パワーモジュールＰＭが配置される領域の下流に配置される。

【0030】

吸気ファン４２が筐体４０の外部から吸い込んだ空気は、平滑コンデンサ４８、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗ、冷却フィン５２を経て、排気ファン４４から排気される。

【0031】

図３のパワーモジュールＰＭ、整流ダイオード４６、平滑コンデンサ４８は、ブスバーを介して電気的に、かつ機械的に接続される。

【0032】

図４は、パワーモジュールＰＭの外観を示す斜視図である。パワーモジュールは長方形状であり、２つの交流端子２４、２６は、２つの短辺の一方に沿って設けられる。Ｐ極直流端子２０およびＮ極直流端子２２は、反対の短辺に沿って設けられる。Ｐ極直流端子２０、Ｎ極直流端子２２、交流端子２４、交流端子２６は、ツイスト線やブスバーなどを、ねじ止め可能となっている。

【0033】

図５は、パワーモジュールＰＭ、電源ライン、出力ラインを模式的に示す平面図である。電力変換装置２において、電源ラインおよび出力ラインは、ブスバーで構成される。電源ブスバー６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗは、図１の電源ラインＬＰ、ＬＮに相当する。電源ブスバー６２Ｕは、Ｐ極電源ラインＬＰの一部である電源ブスバー６２Ｕｐと、Ｎ極電源ラインＬＮの一部である電源ブスバー６２Ｕｎを含む。電源ブスバー６２Ｕｐは、対応する相のパワーモジュールＰＭ_Ｕ１〜_Ｕ３それぞれのＰ極直流端子２０と接続され、電源ブスバー６２Ｕｎは、対応する相のパワーモジュールＰＭ_Ｕ１〜_Ｕ３それぞれのＮ極直流端子２２と接続される。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。

【0034】

出力ブスバー７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、図１の出力ラインＯＵＴＵ、ＯＵＴＶ、ＯＵＴＷに相当する。Ｕ相のブスバー７０Ｕは、対応するＵ相のパワーモジュールＰＭ_Ｕ１〜ＰＭ_Ｕ３それぞれの交流端子２４、２６と接続される。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。

【0035】

図６は、電源ラインを構成するブスバーのレイアウトを示す斜視図である。コンデンサ用のブスバープレート６０は、互いに絶縁された積層されたブスバープレート６０Ｐおよび６０Ｎを含む。平滑コンデンサ４８はそれぞれ、その上面に第１電極Ｅ１および第２電極Ｅ２を備える。第１電極Ｅ１は、ブスバープレート６０Ｐと接続され、第２電極Ｅ２は、ブスバープレート６０Ｎと接続される。ブスバープレート６０Ｐ、６０Ｎはそれぞれ、図１のＰ極電源ラインＬＰ、Ｎ極電源ラインＬＮの一部である。

【0036】

ブスバープレート６０Ｐからは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれのパワーモジュール用の電源ブスバー６２Ｐ、６２Ｖ、６２Ｗが、第２方向（ｙ軸方向）に延設される。Ｕ相の電源ブスバー６２Ｐは、互いに絶縁されて積層されるＰ極ブスバーとＮ極ブスバーを含む。Ｖ相、Ｖ相についても同様である。Ｗ相に着目すると、電源ブスバー６２ＷとパワーモジュールＰＭ_Ｗ１〜ＰＭ_Ｗ３それぞれの直流端子２０、２２の間は、第３方向（ｚ軸方向）に延設されるバーチカルブスバー６４Ｗによって接続される。バーチカルブスバー６４Ｗは、互いに絶縁されて積層されるＰ極ブスバーとＮ極ブスバーを含む。電源ブスバー６２ＷのＰ極と、Ｗ相のパワーモジュールＰＭ_{Ｗ１〜Ｗ３}のＰ極直流端子２０の間は、バーチカルブスバー６４ＷのＰ極を介して接続される。電源ブスバー６２ＷのＮ極と、Ｗ相のパワーモジュールＰＭ_{Ｗ１〜Ｗ３}のＮ極直流端子２２の間は、バーチカルブスバー６４ＷのＮ極を介して接続される。Ｕ相、Ｖ相についても同様である。電源ブスバー６２Ｕ、６２Ｖ、６２Ｗ、６４Ｕ、６４Ｖ、６４Ｗも、図１のＰ極電源ラインＬＰ、Ｎ極電源ラインＬＮの一部である。

【0037】

ダイオード用のブスバー６６は、Ｎ極ブスバーを有し、図４には図示されない整流ダイオード４６と接続される。

【0038】

図７は、入力ラインおよび出力ラインを構成するブスバーのレイアウトを示す斜視図である。入力端子ＩＮＲ、ＩＮＳ、ＩＮＴには、外部の商用交流電源が接続される。入力側のブスバー６８Ｒ、６８Ｓ、６８Ｔは、整流ダイオード４６（不図示）と、入力端子ＩＮＲ、ＩＮＳ、ＩＮＴの間を接続する。

【0039】

出力端子ＯＵＴＵ、ＯＵＴＶ、ＯＵＴＷには、出力ラインを形成する出力ブスバー７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗが接続される。Ｗ相に着目する。出力ブスバー７０ＷはＷ相のパワーモジュール群ＰＭ_Ｕに含まれるパワーモジュールＰＭ_{Ｗ１〜Ｗ３}それぞれの交流端子２４、２６の上部まで伸びている。バーチカルブスバー７２Ｗは、交流端子２４、２６と、出力ブスバー７０Ｗを接続する。Ｕ相、Ｖ相についても同様である。

【0040】

出力ブスバー７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗそれぞれには、図１の電流検出回路１６であるカレントトランスＣＴＵ、ＣＴＶ、ＣＴＷが設けられている。

【0041】

図５から図７を参照して説明したように、隣接する相のパワーモジュール群ＰＭの間には、バーチカルブスバー６４および７２が形成される。したがって、パワーモジュール群ＰＭ_ＵとＰＭ_Ｖの間、およびＰＭ_ＶとＰＭ_Ｗの間にはそれぞれ、ブスバーを挿入するためのスペースＳＰ１、ＳＰ２（図５に図示）が必要である。本実施の形態では、冷却フィン５０の第１方向（ｘ軸方向）の幅を、パワーモジュールＰＭの幅と同程度としているため、隣接する冷却フィン５０は、スペースＳＰ１、ＳＰ２に対応する間隔、離間して配置される。

【0042】

図８は、パワーモジュールおよび冷却フィンの配置を示す斜視図である。冷却フィン５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗは、風洞７６に固定されている。第１遮蔽手段７４は、冷却フィン５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗの上流部に設けられた板状部材（遮蔽プレートともいう）であり、吸気ファン４２から送られる風が、隣接する冷却フィンの間のスペースに入り込むのを遮蔽する。第１遮蔽手段７４と風洞７６は一体に形成されてもよい。

【0043】

図９は、パワーモジュールおよび冷却フィンの配置を示すｙ−ｚ平面の断面図である。電力変換装置２は、３個の冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗの底部と対向して設けられ、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗを通過する風が下側に逃げるのを遮蔽する第２遮蔽手段７８をさらに備える。第２遮蔽手段７８は、風洞７６と一体に形成されてもよい。

【0044】

以上が電力変換装置２の構成である。続いてその動作を説明する。
電力変換装置２が始動すると、吸気ファン４２および排気ファン４４が回転し、風が筐体４０の内部を第２方向（ｙ軸方向）に流れる。風は、平滑コンデンサ４８を通過した風は、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗに供給される。第１遮蔽手段７４は、風が冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗ間のスペースに入り込むのを遮蔽する。その結果、第１遮蔽手段７４を設けない場合に比べて、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗに供給される風量は増大する。その結果、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗを効率的に冷却することができる。

【0045】

また第２遮蔽手段７８を設けたことにより、一旦、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗに供給された風が、下方に逃げるのを抑制できる。第２遮蔽手段７８を設けない場合、冷却フィン５０の下流部に進むにしたがい、風が逃げてしまうため、冷却効率が悪化するおそれがあるが、第２遮蔽手段７８を設けることにより、下流に設けられるパワーモジュールＰＭ_Ｕ１、ＰＭ_Ｖ１、ＰＭ_Ｗ１を効率的に冷却できる。

【0046】

電力変換装置２の利点は、以下の比較技術との対比によって明確となる。
第１の比較技術においては、単一の冷却フィン５０に、すべてのパワーモジュールを搭載される。この場合、冷却フィン５０が大型化し、コストが高くなる。実施の形態に係る電力変換装置２では、冷却フィンを複数に分けて構成するため、量産効果によって、個々の冷却フィンのコストを下げることができる。

【0047】

第２の比較技術において、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗの幅は、スペースＳＰ１、ＳＰ２をカバーする程度に広い。この場合、冷却フィンのうち、パワーモジュールＰＭの直下の部分は放熱に大きく寄与するが、スペースＳＰ１、ＳＰ２に対応する部分は、それほど放熱に寄与しない。したがって風量が同じ場合、実施の形態に係る電力変換装置２によれば、比較技術に比べてパワーモジュールを効率的に冷却することができる。

【0048】

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。

【0049】

（第１の変形例）
実施の形態では、第１遮蔽手段７４として遮蔽プレートを用いる場合を説明したが本発明はそれに限定されない。図１０（ａ）は、第１の変形例に係る電力変換装置２ａを示す平面図である。第１の変形例では、第１遮蔽手段７４ａとして複数の平滑コンデンサ４８が利用される。平滑コンデンサ４８を、冷却フィン５０の上流部のスペースＳＰ１、ＳＰ２に近接して配置することにより、風が冷却フィン５０の間のスペースＳＰ１、ＳＰ２に入り込むのを防止できる。

【0050】

（第２の変形例）
図１０（ｂ）は、第２の変形例に係る電力変換装置２ｂを示す平面図である。第２の変形例では、第１遮蔽手段７４ｂとしてブロック状の部材が用いられる。これにより、風が冷却フィン５０の間のスペースＳＰ１、ＳＰ２に入り込むのを防止できる。

【0051】

（第３の変形例）
実施の形態では、ひとつのパワーモジュール群に対する冷却フィン５０が一体に形成される場合を説明したが、本発明はそれに限定されない。図１１は、第３の変形例に係る電力変換装置２ｃを示す平面図である。第３の変形例において、冷却フィン５０Ｕ〜５０Ｗはそれぞれ、複数に分割して形成される。たとえば冷却フィン５０は、それに搭載される対応する相のパワーモジュール群に含まれるパワーモジュールＰＭごとに分割されてもよい。

【0052】

上述したように、ひとつのパワーモジュール群に含まれるパワーモジュールの個数Ｍは、電力変換装置２の電流容量に応じて定められる。図３の構成では、パワーモジュールの個数Ｍが異なるいくつかの製品を設計する場合、製品ごとの冷却フィン５０を、個数Ｍに応じて個別に設計する必要がある。これに対して、冷却フィン５０をパワーモジュールごとに分割して構成することにより、パワーモジュールの個数Ｍが異なるいくつかの製品を設計する場合に、冷却フィン５０とパワーモジュールを含むユニットの個数を変更すればよい。つまり冷却フィン５０は、ひとつ設計すれば、それを流用できるため、設計を簡略化できる。また、第３の変形例では、同じ部材を多数使用することになるため、量産効果により低コスト化を図ることができる。

【符号の説明】

【0053】

２…電力変換装置、４…負荷、６…直流電源、１０…ゲートドライブ回路、１２…コントローラ、１４…電源、１６…電流検出回路、１８…Ａ／Ｄコンバータ、ＬＰ…Ｐ極電源ライン、ＬＮ…Ｎ極電源ライン、ＰＭ…パワーモジュール、２０…Ｐ極直流端子、２２…Ｎ極直流端子、２４，２６…交流端子、２８…上アームトランジスタ、３０…下アームトランジスタ、４０…筐体、４２…吸気ファン、４４…排気ファン、４６…整流ダイオード、４８…平滑コンデンサ、５０，５２…冷却フィン、７４…第１遮蔽手段、７６…風洞、７８…第２遮蔽手段。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】