特許 7596600 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(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241202BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20241202BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H02M7/12 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024517035

(86)(22)【出願日】2023-11-09

(86)【国際出願番号】 JP2023040386

【審査請求日】2024-03-18

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 翼

【審査官】武内 大志

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１４３２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１５２６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２１９６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１９０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１７３５１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－１３９７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０００７７２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ７／００－７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力変換装置であって、
電気的に並列に接続される複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサに電気的に接続される複数の半導体モジュールと、
前記複数の半導体モジュールが実装される第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを有する基板とを備え、
前記複数の半導体モジュールは、前記基板の前記第１面上に、前記電力変換装置の鉛直方向に直交する第１の方向に沿って整列して配置され、
前記複数のコンデンサの各々は、筒部と、前記筒部の延在方向における第１端部に配置される第１および第２の電極端子とを有し、
前記複数のコンデンサは、少なくとも１つの第１のコンデンサと、少なくとも１つの第２のコンデンサとを含み、
前記少なくとも１つの第１のコンデンサは、前記基板の前記第２面側に、前記筒部の延在方向が前記鉛直方向および前記第１の方向に直交する第２の方向となるように配置され、
前記少なくとも１つの第２のコンデンサは、前記基板の前記第２面側に、前記筒部の延在方向が前記第２の方向となり、かつ、前記第１および第２の電極端子が、前記少なくとも１つの第１のコンデンサの前記第１および第２の電極端子と前記第２の方向における反対側に位置するように配置され、
前記第１の方向から見た平面視において、前記少なくとも１つの第１のコンデンサと前記少なくとも１つの第２のコンデンサとは、前記鉛直方向および前記第２の方向において、各々の前記筒部の一部分が重なり合うように配置される、電力変換装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの第１のコンデンサは、複数の第１のコンデンサを含み、
前記少なくとも１つの第２のコンデンサは、複数の第２のコンデンサを含み、
前記第２の方向から見た平面視において、前記複数の第１のコンデンサと前記複数の第２のコンデンサとは、前記第１の方向において千鳥状に配列され、
前記第１の方向から見た平面視において、前記第２の方向に隣り合う前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとは、前記鉛直方向および前記第２の方向において、各々の前記筒部の一部分が重なり合うように配置される、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記複数の半導体モジュールの各々は、第１の主電極端子および第２の主電極端子を有し、
第１導電板と、
絶縁板を介して前記第１導電板に積層される第２導電板とをさらに備え、
前記第１導電板は、
前記基板の前記第１面と対向し、前記複数の半導体モジュールの前記第１の主電極端子が接続される第１基部と、
前記第１基部の前記第２の方向における第１の端部から前記鉛直方向に折れ曲がり、前記少なくとも１つの第１のコンデンサの前記第１の電極端子が電気的に接続される第１折れ曲がり部と、
前記第１基部の前記第２の方向における第２の端部から前記鉛直方向に折れ曲がり、前記少なくとも１つの第２のコンデンサの前記第１の電極端子が電気的に接続される第２折れ曲がり部とを含み、
前記第２導電板は、
前記第１基部に重なり合い、前記複数の半導体モジュールの前記第２の主電極端子が接続される第２基部と、
前記第２基部の前記第２の方向における第１の端部から前記鉛直方向に折れ曲がり、前記少なくとも１つの第１のコンデンサの前記第２の電極端子が電気的に接続される第３折れ曲がり部と、
前記第２基部の前記第２の方向における第２の端部から前記鉛直方向に折れ曲がり、前記少なくとも１つの第２のコンデンサの前記第２の電極端子が電気的に接続される第４折れ曲がり部とを含む、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１基部には、前記第１の方向に沿って複数の貫通孔が形成され、
前記第２基部には、前記第１基部に形成される貫通孔に重なる複数の貫通孔が形成され、
前記第１基部に形成される貫通孔および前記第２基部に形成される貫通孔を貫通してボルトを挿通可能に設けられている、請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記第１折れ曲がり部には、前記第１の方向に沿って複数の貫通孔が形成され、
前記第３折れ曲がり部には、前記第１折れ曲がり部に形成される貫通孔に重なる複数の貫通孔が形成され、
前記第１折れ曲がり部に形成される貫通孔および前記第３折れ曲がり部に形成される貫通孔を貫通してボルトを挿通可能に設けられている、請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記第２折れ曲がり部には、前記第１の方向に沿って複数の貫通孔が形成され、
前記第４折れ曲がり部には、前記第２折れ曲がり部に形成される貫通孔に重なる複数の貫通孔が形成され、
前記第２折れ曲がり部に形成される貫通孔および前記第４折れ曲がり部に形成される貫通孔を貫通してボルトを挿通可能に設けられている、請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記基板の前記第２面に対して前記鉛直方向に接続されるとともに、前記第１の方向に延在する第１固定板と、
前記基板の前記第２面に対して前記鉛直方向に接続されるとともに、前記第１固定板に平行に設けられる第２固定板とをさらに備え、
前記第１固定板は、前記少なくとも１つの第１のコンデンサの前記筒部の延在方向における第２の端部を固定し、
前記第２固定板は、前記少なくとも１つの第２のコンデンサの前記筒部の延在方向における第２の端部を固定し、
前記第１固定板には、前記少なくとも１つの第２のコンデンサの前記筒部を貫通させるための少なくとも１つの第１貫通孔が形成され、
前記第２固定板には、前記少なくとも１つの第１のコンデンサの前記筒部を貫通させるための少なくとも１つの第２貫通孔が形成される、請求項１または２に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１６－１３９７０２号公報（特許文献１）には、電力変換装置におけるコンデンサの取付構造が開示されている。電力変換装置は、並列接続される複数のコンデンサと、コンデンサの電極が接続される第１導電板および第２導電板と、第１導電板または第２導電板に接続される半導体モジュールとを有する。第１導電板および第２導電板は、絶縁板を介して積層されて積層体を形成する。

【0003】

第１導電板および第２導電板は、半導体モジュールが接続される接続部を有する。複数のコンデンサは、積層体の一方の面と他方の面に交互に備えられる。積層体を隔てて第１導電板側と第２導電板側とに隣り合って備えられるコンデンサは、当該コンデンサが隣り合う方向に一対の電極がそれぞれ向かい合うように配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１３９７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したコンデンサの取付構造によれば、第１導電板上に設けられたコンデンサと半導体モジュールとの距離と、第２導電板上に設けられたコンデンサと半導体モジュールとの距離との差を小さくすることができる。これにより各コンデンサの電流分担が偏ることを抑制することができる。

【0006】

しかしながら、第１導電板側のコンデンサと第２導電板側のコンデンサとが水平方向に沿って並んで配置されるため、電力変換装置の水平方向における長さが長くなり、電力変換装置の占有面積を増加させることが懸念される。

【0007】

それゆえに、本開示の主たる目的には、電力変換装置の占有面積を増加させることなく、複数のコンデンサ間におけるコンデンサと半導体モジュールとの距離のばらつきを小さくすることができる電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様に従う電力変換装置は、複数のコンデンサと、複数の半導体モジュールと、基板とを備える。複数のコンデンサは、電気的に並列に接続される。複数の半導体モジュールは、複数のコンデンサに電気的に接続される。基板は、複数の半導体モジュールが実装される第１面と、第１面と反対側の第２面とを有する。複数の半導体モジュールは、基板の第１面上に、電力変換装置の鉛直方向に直交する第１の方向に沿って整列して配置される。複数のコンデンサの各々は、筒部と、筒部の延在方向における第１端部に配置される第１および第２の電極端子とを有する。複数のコンデンサは、少なくとも１つの第１のコンデンサと、少なくとも１つの第２のコンデンサとを含む。少なくとも１つの第１のコンデンサは、基板の第２面側に、筒部の延在方向が鉛直方向および第１の方向に直交する第２の方向となるように配置される。少なくとも１つの第２のコンデンサは、基板の第２面側に、筒部の延在方向が第２の方向となり、かつ、第１および第２の電極端子が、少なくとも１つの第１のコンデンサの第１および第２の電極端子と第２の方向における反対側に位置するように配置される。第１の方向から見た平面視において、少なくとも１つの第１のコンデンサと少なくとも１つの第２のコンデンサとは、鉛直方向および第２の方向において、各々の筒部の一部分が重なり合うように配置される。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、電力変換装置の占有面積を増加させることなく、複数のコンデンサ間におけるコンデンサと半導体モジュールとの距離のばらつきを小さくすることができる電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に従う電力変換装置の回路構成を示すブロック図である。

【図2】電力変換装置およびコンデンサ回路の接続関係を模式的に示す図である。

【図3】本実施の形態に従う電力変換装置の外観斜視図である。

【図4】電力変換装置の分解斜視図である。

【図5】電力変換装置の正面図である。

【図6】電力変換装置の上面図である。

【図7】図６中に示す矢印ＶＩＩ方向から見た電力変換装置の側面図である。

【図8】図６中に示す矢印ＶＩＩＩ方向から見た電力変換装置の側面図である。

【図9】比較例に従う電力変換装置の外観斜視図である。

【図10】比較例に従う電力変換装置の外観斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示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の符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。

【0012】

＜電力変換装置の回路構成＞
図１は、本開示の実施の形態に従う電力変換装置の回路構成を示すブロック図である。図１には、電力変換装置１００を用いたコンバータの構成例が示されている。コンバータは、図示しない交流電源からＲ相ラインＲＬを介してＲ相電圧ＶＲを受ける。コンバータは、Ｒ相電圧ＶＲを直流電圧に変換し、その直流電圧を直流母線ＰＬ１，ＮＬ１間に出力するように構成される。

【0013】

図１に示すように、電力変換装置１００は、交流端子ＡＣ１，ＡＣ２、正極直流端子ＢＰ１，ＢＰ２、および負極直流端子ＢＮ１，ＢＮ２を備える。

【0014】

交流端子ＡＣ１，ＡＣ２は交流電力を受ける。コンバータの例では、交流端子ＡＣ２はＲ相ラインに接続され、交流電源からのＲ相電圧ＶＲを受ける。図示は省略するが、インバータの例では、交流端子ＡＣ１はＵ相ラインに接続され、Ｕ相電圧ＶＵを出力する。

【0015】

正極直流端子ＢＰ１，ＢＰ２は、直流正母線ＰＬ１に接続される。負極直流端子ＢＮ１，ＢＮ２は、直流負母線ＮＬ１に接続される。コンバータの例では、正極直流端子ＢＰ１は直流正母線ＰＬ１に接続され、負極直流端子ＢＮ１は直流負母線ＮＬ１に接続される。インバータの例では、正極直流端子ＢＰ２は直流正母線ＰＬ１に接続され、負極直流端子ＢＮ２は直流負母線ＮＬ１に接続される。

【0016】

電力変換装置１００は、直流ライン１０，１２、交流ライン１４、複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６、およびコンデンサ回路１６を備える。

【0017】

直流ライン１０は、正極直流端子ＢＰ１と正極直流端子ＢＰ２との間に接続される。直流ライン１２は、負極直流端子ＢＮ１と負極直流端子ＢＮ２との間に接続される。交流ライン１４は、交流端子ＡＣ１と交流端子ＡＣ２との間に接続される。

【0018】

複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６は、直流ライン１０と直流ライン１２との間に互いに並列に接続される。以下、半導体モジュールＭ１～Ｍ６を総称して半導体モジュールＭという場合がある。なお、半導体モジュールＭの個数は６個に限定されるものではなく、単数を含む任意の個数に変更可能である。

【0019】

半導体モジュールＭは、半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、コレクタ端子Ｃ１、エミッタ端子Ｅ２、コレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１、および制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｅ１，Ｅ２を有する。半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。ＩＧＢＴＱ１のコレクタはコレクタ端子Ｃ１に接続され、そのエミッタはＩＧＢＴＱ２のコレクタ、制御端子Ｅ１、およびコレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１に接続される。ＩＧＢＴＱ１のゲートは制御端子Ｇ１に接続される。ＩＧＢＴＱ２のエミッタはエミッタ端子Ｅ２および制御端子Ｅ２に接続され、そのゲートは制御端子Ｇ２に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２にそれぞれ逆並列に接続される。

【0020】

半導体モジュールＭのコレクタ端子Ｃ１は直流ライン１０に接続され、エミッタ端子Ｅ２は直流ライン１２に接続される。半導体モジュールＭのコレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１は交流ライン１４に接続される。コレクタ端子Ｃ１は「第１の主電極端子」の一実施例に対応し、エミッタ端子Ｅ２は「第２の主電極端子」の一実施例に対応する。

【0021】

コンデンサ回路１６の正極は直流ライン１０に接続され、その負極は直流ライン１２に接続される。コンデンサ回路１６は、後述するように、並列接続された複数のコンデンサ４０を有する。

【0022】

図２は、電力変換装置１００およびコンデンサ回路１６の接続関係を模式的に示す図である。図２に示すように、各半導体モジュールＭの制御端子Ｇ１，Ｇ２，Ｅ１，Ｅ２は、制御装置５に接続される。各半導体モジュールＭのコレクタ端子Ｃ１は直流ライン１０に接続され、エミッタ端子Ｅ２は直流ライン１２に接続され、コレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１は交流ライン１４に接続される。

【0023】

直流ライン１０および直流ライン１２の間には、コンデンサ回路１６を構成する複数のコンデンサ４０が並列に接続される。各コンデンサ４０の正極端子は直流ライン１０に接続され、負極端子は直流ライン１２に接続される。コンデンサ４０の個数は任意に変更可能である。

【0024】

正極直流端子ＢＰ１，ＢＰ２は直流ライン１０から電力変換装置１００の外部に引き出されている。負極直流端子ＢＮ１，ＢＮ２は直流ライン１２から電力変換装置１００の外部に引き出されている。交流端子ＡＣ１，ＡＣ２は交流ライン１４から電力変換装置１００の外部に引き出されている。

【0025】

＜電力変換装置の実装構造＞
次に、本実施の形態に従う電力変換装置の実装構造について説明する。最初に、本実施の形態の比較例となる電力変換装置の実装構造およびその問題点について説明する。

【0026】

（比較例）
図９および図１０は、比較例に従う電力変換装置の外観斜視図である。図９に示すように、比較例に従う電力変換装置２００は、直方体形状を有している。電力変換装置２００は、積層体２１０に複数の半導体モジュールＭおよび複数のコンデンサ４０が接続されることにより構成される。

【0027】

積層体２１０は、矩形板状の形状を有する。積層体２１０は、複数の導電板に対して複数の絶縁板を交互に積層して構成される。具体的には、積層体２１０は、直流ライン１０が形成された第１導電板と、直流ライン１２が形成された第２導電板と、交流ライン１４が形成された第３導電板と、４枚の絶縁板とを有する。これらは、鉛直方向下方から絶縁板、第２導電板、絶縁板、第１導電板、絶縁板、第３導電板、絶縁板の順で積層されている。

【0028】

積層体２１０の所定位置には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２１２が形成されている。複数の貫通孔２１２には接続用ボルトが挿入されている。この接続用ボルトにより、交流ライン１４、直流ライン１０および直流ライン１２を所定位置で複数の半導体モジュールＭおよび複数のコンデンサ４０と電気的に接続することができる。

【0029】

図１０は、図９に示した電力変換装置２００から積層体２１０を除いたものである。図１０に示すように、複数の半導体モジュールＭおよび複数のコンデンサ４０は、直方体形状の筐体２１５の内部に収容されている。

【0030】

複数のコンデンサ４０は、図１および図２に示したコンデンサ回路１６を構成する。複数のコンデンサ４０は、筐体２１５の底面上に起立するように並べて配置される。例えば、複数のコンデンサ４０は千鳥状に配列される。すなわち、複数のコンデンサ４０は、基板２３０の長さ方向に２列に等間隔で配置されるとともに、対向する列間で互い違いに配置される。

【0031】

コンデンサ４０は、円筒部４４と、円筒部４４の延在方向における第１端部に設けられた正極端子４２Ｐおよび負極端子４２Ｎとを有する。正極端子４２Ｐおよび負極端子４２Ｎは、「第１の電極端子」および「第２の電極端子」の一実施例にそれぞれ対応する。正極端子４２Ｐおよび負極端子４２Ｎを接続用ボルトにより積層体２１０に電気的に接続することにより、コンデンサ４０は積層体２１０に実装される。

【0032】

基板２３０は、筐体２１５の上部に、筐体２１５の底面と平行に取り付けられている。基板２３０は、矩形平板状の形状を有する。複数の半導体モジュールＭは、基板２３０の表面上に長さ方向に並べて配置されている。半導体モジュールＭは、矩形形状に形成された樹脂と、樹脂の表面から互いに並行に突出するように配置されたコレクタ端子Ｃ１、エミッタ端子Ｅ２およびコレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１とを有する。コレクタ端子Ｅ１、エミッタ端子Ｅ２およびコレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１を接続ボルトにより積層体２１０に電気的に接続することにより、半導体モジュールＭは積層体２１０に実装される。

【0033】

筐体２１５の上面から見たときに、複数の半導体モジュールＭと複数のコンデンサ４０とは水平方向に並べて配置される。また、複数の半導体モジュールＭと複数のコンデンサ４０とは、半導体モジュールＭのコレクタ端子Ｅ１、エミッタ端子Ｅ２およびコレクタ－エミッタ端子Ｃ２Ｅ１の筐体２１５の鉛直方向における位置と、コンデンサ４０の正極端子４２Ｐおよび負極端子４２Ｎの鉛直方向における位置とが等しくなるように配置される。これにより、複数の半導体モジュールＭと複数のコンデンサ４０とを積層体２１０を介して電気的に接続することができる。

【0034】

しかしながら、複数の半導体モジュールＭと複数のコンデンサ４０とが水平方向に並べて配置されるため、コンデンサ４０の個数の増加に応じて電力変換装置２００の占有面積が増えてしまうことが懸念される。

【0035】

また、複数のコンデンサ４０は２列に配列されているため、複数のコンデンサ４０間でコンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離にばらつきが生じてしまう。図１０中の矢印Ｂ１は、半導体モジュールＭに近い方の列のコンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離を表している。図１０中の矢印Ｂ２は、半導体モジュールＭに遠い方の列のコンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離を表している。矢印Ｂ２の長さは矢印Ｂ１の長さよりも短い。

【0036】

ここで、コンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離は、コンデンサ４０と半導体モジュールＭとの間に形成される電流経路のインダクタンスに比例する。そのため、コンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離が長くなるに従って、電流経路のインダクタンスが増加する。電流経路のインダクタンスの増加は、電力変換装置に生じる電力損失を増大させる要因となる。

【0037】

このように比較例に従う電力変換装置２００では、コンデンサ回路１６を構成するコンデンサ４０の個数に応じて電力変換装置の占有面積が増えるという問題がある。また、複数のコンデンサ４０間でコンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離がばらつくために、複数のコンデンサ４０間で電流経路のインダクタンスにばらつきが生じるという問題がある。この複数のコンデンサ４０間のインダクタンスのばらつきは、電力変換装置２００の特性に悪影響を及ぼすことが懸念される。本実施の形態は、これらの問題点を解決し得る新規の実装構造を提供する。

【0038】

（本実施の形態に従う電力変換装置の実装構造）
図３は、本実施の形態に従う電力変換装置１００の外観斜視図である。図３に示す斜視図は、電力変換装置１００を正面側から見た斜視図である。

【0039】

図３に示すように、電力変換装置１００は、直方体形状を有している。以下の説明において、電力変換装置１００を正面から見たときの左右方向をＸ方向とし、前後方向をＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向とする。Ｘ方向は「第２の方向」に対応し、Ｙ方向は「第１の方向」に対応する。

【0040】

電力変換装置１００は、積層体２０に複数の半導体モジュールＭおよび複数のコンデンサ４０が接続されることにより構成される。電力変換装置１００は、図９および図１０に示した比較例に従う電力変換装置２００とは、複数のコンデンサ４０の配置、および積層体２０の形状が異なる。

【0041】

図４は、図３に示した電力変換装置１００の分解斜視図である。図４に示すように、電力変換装置１００は、第１導電板２２と、第２導電板２４と、基板３０と、複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６と、複数のコンデンサ４０＿１～４０＿７と、第１固定板５０と、第２固定板５２と、筐体１５とを備える。第１導電板２２、第２導電板２４、基板３０、複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６、複数のコンデンサ４０＿１～４０＿７、第１固定板５０、および第２固定板５２は、筐体１５の内部に収容されている。

【0042】

基板３０は、筐体１５の上部に、筐体１５の底面と平行に取り付けられる。基板３０は、矩形平板状の形状を有する。基板３０は、第１面３０ａと、第１面３０ａと反対側の第２面３０ｂとを有する。第２面３０ｂは筐体１５の底面に対向する。

【0043】

複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６は、基板３０の第１面３０ａに実装される。複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６は、基板３０の第１面３０ａ上にＹ方向に並べて配置される。

【0044】

複数のコンデンサ４０＿１～４０＿７は、コンデンサ回路１６を構成する。複数のコンデンサ４０＿１～４０＿７は、基板３０の第２面３０ｂ側に実装される。

【0045】

具体的には、複数のコンデンサ４０＿１～４０＿７は、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７と、第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，＿６とに分類される。なお、コンデンサ回路１６を構成するコンデンサ４０の個数が偶数である場合には、第１のコンデンサの個数と第２のコンデンサの個数とを同数とすることが好ましい。コンデンサ回路１６を構成するコンデンサ４０の個数が奇数である場合には、第１のコンデンサの個数と第２のコンデンサの個数との差を１とすることが好ましい。

【0046】

第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７は、第１固定板５０に固定される。第１固定板５０は、矩形平板形状を有しており、第１のコンデンサ４０の円筒部４４の延在方向における第２端部を固定するように構成される。図４の例では、第１固定板５０には、複数の受けジグ６０が設けられている。受けジグ６０は、円筒形状を有し、内部にコンデンサ４０の円筒部４４を配置可能である。受けジグ６０内に第１のコンデンサ４０を配置することによって、第１固定板５０に対して第１のコンデンサ４０を位置決めすることができる。これにより、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７は、第１固定板５０上に起立するように１列に並んで配置される。

【0047】

第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６は、第２固定板５２に固定される。第２固定板５２は、矩形平板形状を有しており、第２のコンデンサ４０の円筒部４４の延在方向における第２端部を固定する。第２固定板５２には、第１固定板５０と同様に、第２固定板５２に対して第２のコンデンサ４０を位置決めするための複数の受けジグ６０が設けられている。これにより、第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６は、第２固定板５２上に起立するように１列に並んで配置される。

【0048】

第１固定板５０および第２固定板５２は、基板３０の第２面３０ｂに接続される。具体的には、第１固定板５０は、基板３０の第２面３０ｂに直交し、かつ、Ｙ方向に延在するように基板３０の第２面３０ｂに接続される。これにより、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７は、円筒部４４がＸ方向に延在するとともに、Ｙ方向に１列に並んで配置される。

【0049】

第２固定板５２もまた、基板３０の第２面３０ｂに直交し、かつ、Ｙ方向に延在するように基板３０の第２面３０ｂに接続される。すなわち、第２固定板５２は、第１固定板５０に平行に設けられる。これにより、第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６は、円筒部４４がＸ方向に延在するとともに、Ｙ方向に１列に並んで配置される。

【0050】

さらに上記構成において、第１固定板５０と第２固定板５２とは、コンデンサ４０を固定する面同士が対向するように配置される。したがって、第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６の電極端子４２Ｐ，４２Ｎは、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７の電極端子４２Ｐ，４２ＮとＸ方向における反対側に位置する。

【0051】

第１固定板５０には、第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６の円筒部４４をそれぞれ貫通させるための複数（例えば３個）の貫通孔５００が形成されている。複数の貫通孔５００は、Ｙ方向に沿って並べて形成されている。貫通孔５００は「第１貫通孔」の一実施例に対応する。

【0052】

第２固定板５２には、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７の円筒部４４をそれぞれ貫通させるための複数（例えば４個）の貫通孔５２０が形成されている。複数の貫通孔５２０は、Ｙ方向に沿って並べて形成されている。貫通孔５２０は「第２貫通孔」の一実施例に対応する。

【0053】

第１導電板２２は、直流ライン１０を構成する。第２導電板２４は、直流ライン１２を構成する。第１導電板２２と第２導電板２４とは、図示しない絶縁板を介して積層される。なお、電力変換装置１００は、交流ライン１４を構成する第３導電板（図示せず）をさらに含み、これら３枚の導電板と４枚の絶縁板とが交互に積層されることにより積層体２０が形成される。

【0054】

第１導電板２２は、基部２２０と、折れ曲がり部２２２，２２４とを有する。基部２２０は、矩形平板状の形状を有する、基部２２０には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２２１が形成されている。複数の貫通孔２２１は、３個の貫通孔２２１を１組として、複数組（例えば６組）の貫通孔２２１がＹ方向に沿って並べて形成されている。

【0055】

折れ曲がり部２２２は、基部２２０のＸ方向の第１端部に設けられ、基部２２０に対して垂直に折れ曲がる。折れ曲がり部２２４は、基部２２０のＸ方向の第２端部に設けられ、基部２２０に対して垂直に折れ曲がる。折れ曲がり部２２２，２２４は、矩形平板の形状を有する。基部２２０は「第１基部」に対応し、折れ曲がり部２２２は「第１折れ曲がり部」に対応し、折れ曲がり部２２４は「第２折れ曲がり部」に対応する。

【0056】

折れ曲がり部２２２には、折れ曲がり部２２２を厚み方向に貫通する複数（例えば４個）の貫通孔２２３が形成されている。複数の貫通孔２２３はＹ方向に沿って並べて形成されている。折れ曲がり部２２４には、折れ曲がり部２２４を厚み方向に貫通する複数（例えば４個）の貫通孔２２５が形成されている。複数の貫通孔２２５はＹ方向に沿って並べて形成されている。

【0057】

第２導電板２４は、基部２４０と、折れ曲がり部２４２，２４６とを有する。基部２４０は、第１導電板２２の基部２２０と同一の形状を有する。基部２４０には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２４１が形成されている。複数の貫通孔２４１は、３個の貫通孔２４１を１組として、複数組（例えば６組）の貫通孔２４１がＹ方向に沿って並べて形成されている。

【0058】

第１導電板２２と第２導電板２４とを積層した状態で、第１導電板２２の基部２２０に形成された貫通孔２２１と、第２導電板２４の基部２４０に形成された貫通孔２４１とは互いに重なり、それぞれ同心に配置される。複数の貫通孔２２１，２４１には接続用ボルトが挿入される。この接続用ボルトにより、直流ライン１０を複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６のコレクタ端子Ｃ１と電気的に接続することができる。また、直流ライン１２を複数の半導体モジュールＭ１～Ｍ６のエミッタ端子Ｅ２と電気的に接続することができる。

【0059】

折れ曲がり部２４２は、基部２４０のＸ方向の第１端部に設けられ、基部２４０に対して垂直に折れ曲がる。折れ曲がり部２４６は、基部２４０のＸ方向の第２端部に設けられ、基部２４０に対して垂直に折れ曲がる。折れ曲がり部２４２，２４６は、矩形平板の形状を有する。基部２４０は「第２基部」に対応し、折れ曲がり部２４２は「第３折れ曲がり部」に対応し、折れ曲がり部２４６は「第４折れ曲がり部」に対応する。

【0060】

折れ曲がり部２４２には、折れ曲がり部２４２を厚み方向に貫通する複数の貫通孔２４３，２４４が形成されている。複数（例えば４個）の貫通孔２４３はＹ方向に沿って並べて形成されている。複数（例えば４個）の貫通孔２４４はＹ方向に沿って並べて形成されている。各貫通孔２４３と各貫通孔２４４とはＺ方向に並べて形成されている。

【0061】

第１導電板２２と第２導電板２４とを積層した状態で、第１導電板２２の折れ曲がり部２２２に形成された貫通孔２２３と、第２導電板２４の折れ曲がり部２４２に形成された貫通孔２４３とは互いに重なり、それぞれ同心に配置される。複数の貫通孔２２３，２４３には接続用ボルトが挿入される。この接続用ボルトにより、直流ライン１０を第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７の正極端子４２Ｐと電気的に接続することができる。複数の貫通孔２４４には接続用ボルトが挿入される。この接続用ボルトにより、直流ライン１２を第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７の負極端子４２Ｎと電気的に接続することができる。

【0062】

折れ曲がり部２４６には、折れ曲がり部２４６を厚み方向に貫通する複数の貫通孔２４７，２４８が形成されている。複数（例えば３個）の貫通孔２４７はＹ方向に沿って並べて形成されている。複数（例えば３個）の貫通孔２４８はＹ方向に沿って並べて形成されている。各貫通孔２４７と各貫通孔２４８とはＺ方向に並べて形成されている。

【0063】

第１導電板２２と第２導電板２４とを積層した状態で、第１導電板２２の折れ曲がり部２２４に形成された貫通孔２２５と、第２導電板２４の折れ曲がり部２４６に形成された貫通孔２４７とは互いに重なり、それぞれ同心に配置される。複数の貫通孔２２５，２４７には接続用ボルトが挿入される。この接続用ボルトにより、直流ライン１０を第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６の正極端子４２Ｐと電気的に接続することができる。複数の貫通孔２４８には接続用ボルトが挿入される。この接続用ボルトにより、直流ライン１２を第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６の負極端子４２Ｎと電気的に接続することができる。

【0064】

図５は、電力変換装置１００の正面図である。図６は、電力変換装置１００の上面図である。図７は、図６中に示す矢印ＶＩＩ方向から見た電力変換装置１００の側面図である。図８は、図６中に示す矢印ＶＩＩＩ方向から見た電力変換装置１００の側面図である。図５では、筐体１５の図示が省略されている。図６では、筐体１５および積層体２０の図示が省略されている。

【0065】

図５に示すように、電力変換装置１００は、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７を固定する第１固定板５０および第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６を固定する第２固定板５２のＺ方向上方に、複数の半導体モジュールＭが実装された基板３０、第１導電板２２および第２導電板２４を含む積層体２０が積み上げられて構成される。

【0066】

第１固定板５０と第２固定板５２とはコンデンサ４０を固定する面同士が対向するように配置される。図７に示すように、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，４０＿５，４０＿７は、Ｙ方向に一列に並んで配置される。図８に示すように、第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６は、Ｙ方向に一列に並んで配置される。図５および図６に示すように、第２のコンデンサ４０＿２，４０＿４，４０＿６の電極端子４２Ｐ，４２Ｎは、第１のコンデンサ４０＿１，４０＿３，＿５，４０＿７の電極端子４２Ｐ，４２ＮとＸ方向における反対側に位置する。

【0067】

第１のコンデンサ４０の正極端子４２Ｐは、貫通孔２２３，２４３（図４）に挿入された接続用ボルトにより、第１導電板２２の折れ曲がり部２２２に接続される。第１のコンデンサ４０の負極端子４２Ｎは、貫通孔２４４（図４）に挿入された接続用ボルトにより、第２導電板２４の折れ曲がり部２４２に接続される。

【0068】

第２のコンデンサ４０の正極端子４２Ｐは、貫通孔２２５，２４７に挿入された接続用ボルトにより、第１導電板２２の折れ曲がり部２２４に接続される。第２のコンデンサ４０の負極端子４２Ｎは、貫通孔２４８に挿入された接続用ボルトにより、第２導電板２４の折れ曲がり部２４６に接続される。

【0069】

半導体モジュールＭのコレクタ端子Ｃ１は、貫通孔２２１，２４１に挿入された接続用ボルトにより、第１導電板２２の基部２２０に接続される。半導体モジュールＭのエミッタ端子Ｅ２は、貫通孔２４１に挿入された接続用ボルトにより、第２導電板２４の基部２４０に接続される。

【0070】

図５に示すように、Ｙ方向から見た平面視において、第１のコンデンサ４０と第２のコンデンサ４０とは、Ｘ方向において各々の円筒部４４の一部分が重なり合うように配置される。また、第１のコンデンサ４０と第２のコンデンサ４０とは、Ｚ方向において各々の円筒部４４の一部分が重なり合うように配置される。

【0071】

第１のコンデンサ４０と第２のコンデンサ４０とを円筒部４４の第２端部同士が対向するようにＸ方向に沿って並べて配置した場合には、電力変換装置１００のＸ方向における長さＷは、コンデンサ４０の円筒部４４の長さの約２倍となる。これに対して、本実施の形態では、第１のコンデンサ４０および第２のコンデンサ４０をＸ方向において部分的に重なり合うように配置することにより、電力変換装置１００のＸ方向の長さＷを短くすることができる。

【0072】

一方で、第１のコンデンサ４０と第２のコンデンサ４０とをＹ方向に交互に一列に並べて配置した場合には、電力変換装置１００のＹ方向の長さＤがコンデンサ４０の円筒部４４の直径とコンデンサ４０の個数との積に基づいた長さとなる。そのため、コンデンサ回路１６を構成するコンデンサ４０の個数によっては、電力変換装置１００の占有面積の増加を招いてしまう。

【0073】

本実施の形態では、第１のコンデンサ４０と第２のコンデンサ４０とをＺ方向において各々の円筒部４４の一部が重なり合うように配置することにより、図７および図８に示すように、複数のコンデンサ４０は、Ｙ方向に沿って千鳥状に配列される。すなわち、複数のコンデンサ４０は、Ｙ方向に２列に等間隔で配置されるとともに、対向する列間で互い違いに配置される。これによると、Ｙ方向に隣り合う第１のコンデンサ４０の間隔、およびＹ方向に隣り合う第２のコンデンサ４０の間隔を狭めることができる。したがって、電力変換装置１００のＸ方向の長さＷとともにＹ方向の長さＤを短くして、電力変換装置１００の占有面積を小さくすることができる。

【0074】

また、第１のコンデンサ４０と第２のコンデンサ４０とをＺ方向において各々の円筒部４４の一部が重なり合うように配置することにより、第１のコンデンサ４０の電極端子４２Ｐ，４２ＮのＺ方向の位置と、第２のコンデンサ４０の電極端子４２Ｐ，４２ＮのＺ方向の位置との差を小さくすることができる。

【0075】

図５中の矢印Ａ１は、第１のコンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離を表している。図５中の矢印Ａ２は、第２のコンデンサ４０と半導体モジュールＭとの距離を表している。第１のコンデンサ４０および第２のコンデンサ４０のＺ方向の位置、および半導体モジュールＭのＸ方向の位置を適切に設定することによって、半導体モジュールＭと第１のコンデンサ４０との距離と、半導体モジュールＭと第２のコンデンサ４０との距離とのばらつきをなくすことができる。したがって、本実施の形態によれば、電力変換装置１００の占有面積を増加させることなく、複数のコンデンサ４０間で電流経路のインダクタンスにばらつきが生じるという問題を解消することができる。

【0076】

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。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

【符号の説明】

【0077】

５ 制御装置、１０，１２ 直流ライン、１４ 交流ライン、１５，２１５ 筐体、１６ コンデンサ回路、２０，２１０ 積層体、２２ 第１導電板、２４ 第２導電板、３０，２３０ 基板、４０ コンデンサ、４２Ｐ 正極端子、４２Ｎ 負極端子、４４ 円筒部、５０ 第１固定板、５２ 第２固定板、６０ 受けジグ、１００，２００ 電力変換装置、２２０，２４０ 基部、２２２，２２４，２４２，２４６ 折れ曲がり部、２２１，２２３，２２５，２４３，２４４，２４７，２４８，５００，５２０ 貫通孔、Ｍ，Ｍ１～Ｍ６ 半導体モジュール、Ｃ１ コレクタ端子、Ｅ２ エミッタ端子、Ｃ２Ｅ１ コレクタ－エミッタ端子、Ｇ１，Ｇ２，Ｅ１，Ｅ２ 制御端子、Ｑ１，Ｑ２ 半導体スイッチング素子、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、ＡＣ１，ＡＣ２ 交流端子、ＢＰ１，ＢＰ２ 正極直流端子、ＢＮ１，ＢＮ２ 負極直流端子。

【要約】

複数の半導体モジュール（Ｍ）は、基板（３０）の第１面上に、電力変換装置の鉛直方向に直交する第１の方向に沿って整列して配置される。各コンデンサ（４０）は、筒部（４４）と、筒部（４４）の延在方向における第１端部に配置される電極端子（４２Ｐ，４２Ｎ）とを有する。少なくとも１つの第１のコンデンサ（４０＿１）は、基板（３０）の第２面側に、筒部（４４）の延在方向が鉛直方向および第１の方向に直交する第２の方向となるように配置される。少なくとも１つの第２のコンデンサ（４０＿２）は、基板（３０）の第２面側に、筒部（４４）の延在方向が第２の方向となり、かつ、電極端子（４２Ｐ，４２Ｎ）が、少なくとも１つの第１のコンデンサ（４０＿１）の電極端子（４２Ｐ，４２Ｎ）と第２の方向における反対側に位置するように配置される。第１の方向から見た平面視において、少なくとも１つの第１のコンデンサ（４０＿１）と少なくとも１つの第２のコンデンサ（４０＿２）とは、鉛直方向および第２の方向において、各々の筒部（４４）の一部分が重なり合うように配置される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】