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公開番号2025113865
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024008242
出願日2024-01-23
発明の名称電力変換モジュール
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250728BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インダクタンスを低減できる電力変換モジュールを提供すること
【解決手段】電力変換モジュールは、第1インバータを構成する半導体素子61H,61L、第2インバータを構成する半導体素子62H,62L、第1インバータと第2インバータとをつなぐP配線534およびN配線535、P配線534およびN配線535に配置される切替スイッチ80、第1インバータおよび第2インバータを直流電源に電気的に接続する複数の電源端子111,112を備える。半導体素子61H61Lと、半導体素子62H,62Lと、切替スイッチ80とは、X方向に並んでいる。P配線534およびN配線535は、電源端子111,112を介さずに第1インバータと第2インバータとをつないでいる。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
回転電機（３）の巻線の一端に接続される第１インバータ（８）を構成する第１半導体素子（６１Ｈ，６１Ｌ）と、
前記巻線の他端に接続される第２インバータ（９）を構成する第２半導体素子（６２Ｈ，６２Ｌ）と、
前記第１インバータと前記第２インバータとをつなぐ電源配線（５３４，５３５）と、
前記電源配線上に配置され、閉状態で直流電源（２）と前記第２インバータとを接続し、開状態で前記直流電源と前記第２インバータとの接続を遮断する切替スイッチ（８０）と、
前記第１インバータおよび前記第２インバータを前記直流電源に電気的に接続する外部接続端子である複数の電源端子（１１１，１１２，１１４）と、
を備え、
前記第１半導体素子、前記第２半導体素子、および前記切替スイッチは、所定方向に並んでおり、
前記切替スイッチが配置された前記電源配線を含むすべての前記電源配線は、前記電源端子を介さずに前記第１インバータと前記第２インバータとをつないでいる、電力変換モジュール。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記切替スイッチは、前記所定方向において前記第１半導体素子と前記第２半導体素子との間に位置している、請求項１に記載の電力変換モジュール。
【請求項３】
前記電源端子は、前記直流電源の正極に電気的に接続されるＰ端子（１１１）と、前記直流電源の負極に接続されるＮ端子（１１２，１１４）と、を含み、
前記第１半導体素子は、前記Ｐ端子に電気的に接続される第１上アーム素子（６１Ｈ）と、前記Ｎ端子に電気的に接続される第１下アーム素子（６１Ｌ）と、を含み、
前記第２半導体素子は、前記Ｐ端子に電気的に接続される第２上アーム素子（６２Ｈ）と、前記Ｎ端子に電気的に接続される第２下アーム素子（６２Ｌ）と、を含み、
前記第１上アーム素子と前記Ｐ端子とを電気的に接続する第１Ｐ配線（５１４）と、前記第１下アーム素子と前記Ｎ端子とを電気的に接続する第１Ｎ配線（５１５）と、前記第２上アーム素子と前記Ｐ端子とを電気的に接続する第２Ｐ配線（５２４）と、前記第２下アーム素子と前記Ｎ端子とを電気的に接続する第２Ｎ配線（５２５）と、をさらに備え、
前記電源配線は、前記第１Ｐ配線と前記第２Ｐ配線とを電気的に接続する第３Ｐ配線（５３４）と、前記第１Ｎ配線と前記第２Ｎ配線とを電気的に接続する第３Ｎ配線（５３５）と、を含み、
前記第１Ｐ配線および前記第２Ｐ配線と前記第３Ｐ配線との接続位置と、前記第１Ｎ配線および前記第２Ｎ配線と前記第３Ｎ配線との接続位置とは、前記所定方向に直交する直交方向にずれている、請求項２に記載の電力変換モジュール。
【請求項４】
前記切替スイッチは、前記第３Ｐ配線に設けられた第１切替スイッチ（８１）と、前記第３Ｎ配線に設けられた第２切替スイッチ（８２）とを含み、
前記第１切替スイッチと前記第２切替スイッチとが、前記直交方向に並んでいる、請求項３に記載の電力変換モジュール。
【請求項５】
前記切替スイッチは、前記第３Ｐ配線および前記第３Ｎ配線のひとつに設けられている、請求項３に記載の電力変換モジュール。
【請求項６】
前記第１半導体素子および前記第２半導体素子を含む半導体素子（６０）のうち、前記電源配線を介して前記切替スイッチに電気的に接続された前記半導体素子は、対応する前記切替スイッチよりも、前記直交方向において前記電源端子から離れた位置に配置されている、請求項４または請求項５に記載の電力変換モジュール。
【請求項７】
前記第１半導体素子が実装された第１基板（５１）と、
前記第２半導体素子が実装された第２基板（５２）と、
前記切替スイッチが実装された第３基板（５３）と、
を備え、
前記第３基板は、前記所定方向において前記第１基板および前記第２基板との間に配置されている、請求項１～５いずれか１項に記載の電力変換モジュール。
【請求項８】
前記第２基板に実装され、前記第２インバータに並列に接続されたスナバ部品（７０，７２）を備える、請求項７に記載の電力変換モジュール。
【請求項９】
前記第３基板に実装され、前記第２インバータに並列に接続されたスナバ部品（７０，７２）を備える、請求項７に記載の電力変換モジュール。
【請求項１０】
前記切替スイッチは、複数の前記電源配線のひとつに配置されており、
前記スナバ部品は、前記電源配線のうち、前記切替スイッチと前記第１インバータとをつなぐ部分に接続されている、請求項９に記載の電力変換モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、電力変換モジュールに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、回転電機の巻線の一端に接続される第１インバータ、巻線の他端に接続される第２インバータ、および切替スイッチを備えた電力変換モジュールを開示している。切替スイッチは、第１インバータと第２インバータとをつなぐ経路に配置され、閉状態で直流電源と第２インバータとを接続し、開状態で直流電源と第２インバータとの接続を遮断する。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１７９９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、第１インバータの外部接続端子である電源端子と、第２インバータの外部接続端子である電源端子との間に切替スイッチを配置し、電源端子のそれぞれと切替スイッチとをバスバーによって電気的に接続している。このため、第１インバータと第２インバータとをつなぐ電源線、特に切替スイッチが配置された電源線の経路が長くなり、インダクタンスが増加するという問題がある。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換モジュールにはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、インダクタンスを低減できる電力変換モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示のひとつの態様は、電力変換モジュールであって、
回転電機（３）の巻線の一端に接続される第１インバータ（８）を構成する第１半導体素子（６１Ｈ，６１Ｌ）と、
巻線の他端に接続される第２インバータ（９）を構成する第２半導体素子（６２Ｈ，６２Ｌ）と、
第１インバータと第２インバータとをつなぐ電源配線（５３４，５３５）と、
電源配線上に配置され、閉状態で直流電源（２）と第２インバータとを接続し、開状態で直流電源と第２インバータとの接続を遮断する切替スイッチ（８０）と、
第１インバータおよび第２インバータを直流電源に電気的に接続する外部接続端子である複数の電源端子（１１１，１１２，１１４）と、
を備え、
第１半導体素子、第２半導体素子、および切替スイッチは、所定方向に並んでおり、
切替スイッチが配置された電源配線を含むすべての電源配線は、電源端子を介さずに第１インバータと第２インバータとをつないでいる。
【０００７】
開示の電力変換モジュールによれば、第１半導体素子、第２半導体素子、および切替スイッチが所定方向に並ぶ配置でモジュール化している。これにより、電源端子を介さずに、切替スイッチが配置された電源配線を含むすべての電源配線を、短距離で接続することができる。よって、インダクタンスを低減することができる。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
電力変換回路および駆動システムを示す図である。
回転電機の動作点マップの一例を示す図である。
スター結線駆動を示す図である。
オープン結線駆動を示す図である。
外部機器が接続された状態を示す回路図である。
電力変換モジュールと外部機器との接続構造を示す図である。
第１実施形態に係る電力変換モジュールを示す平面図である。
図７に対して、冷却器およびハウジングを省略した図である。
図７のIX-IX線に沿う断面図である。
図７のX-X線に沿う断面図である。
参考例を示す図である。
参考例を示す図である。
第２実施形態に係る電力変換モジュールが提供する電力変換回路を示す図である。
電力変換モジュールを示す図である。
第３実施形態に係る電力変換モジュールが提供する電力変換回路を示す図である。
電力変換モジュールを示す図である。
第４実施形態に係る電力変換モジュールが提供する電力変換回路を示す図である。
電力変換モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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