JP2018195694A - 電力変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】２個のスイッチング素子の直列接続を含んでいる電力変換器について、コモンモードノイズを低減する。【解決手段】電力変換器２は、スイッチング素子６、７（半導体チップ１６、１７）と、正極導電板１３と、負極導電板１４と、中点導電板１５と絶縁層３１と、第１放熱板１８と、第２放熱板１９を備えている。正極導電板１３は、半導体チップ１６、１７の直列接続の高電位端と接続されており、負極導電板１４は直列接続の低電位端と接続されている。中点導電板１５は、直列接続の中点に接続されている。第１放熱板１８は、正極導電板１３及び負極導電板１４と絶縁層３１を挟んで対向しているとともに、グランド端子２４に接続されている。第２放熱板１９は、中点導電板１５と絶縁層３１を挟んで対向しているとともにグランド端子２４から絶縁されている。【選択図】図２

Description

本明細書は、電力変換器を開示する。特に、２個のスイッチング素子の直列接続とスイッチング素子を冷却する放熱板を備えている電力変換器を開示する。

双方向ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータなどの電力変換器は、２個のスイッチング素子の直列接続を含んでいることが多い。例えば、三相交流用のインバータの場合、２個のスイッチング素子の直列接続が３組並列に接続された回路を備えている。スイッチング素子は、典型的には、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ）などのトランジスタである。

スイッチング素子のオンオフにともなってノイズが発生する。オンオフに伴う電圧変化は、直列接続の高電位端と低電位端よりも中点で大きい。直列接続の中点の電圧変換に起因して生じるノイズが他のデバイスに影響を与え得る。

中点の電圧変動に伴うノイズが電力変換器を含むシステムのグランド端子を通じてスイッチング素子まで戻るコモンモードノイズは、その伝播経路が長いと放射ノイズとなって他のデバイスに影響を与える。説明の便宜上、以下では、「コモンモードノイズ」という表現を、直列接続の中点の電圧変動に伴うノイズがグランドを介して伝播するノイズを表すものとして用いることにする。

一方、電力変換器のスイッチング素子は発熱量が大きいため、電力変換器は放熱板を備えていることが多い。スイッチング素子と接続されている導電板は熱をよく伝えるため、放熱板は絶縁層を挟んで導電板と対向するように配置される場合がある。放熱板には銅などの伝熱性の高い材料が使われるが、そのような材料は導電性であることが多い。そのため、絶縁層を挟んだ放熱板と導電板がコンデンサを構成する。そのようなコンデンサは浮遊容量と呼ばれる。導電性の放熱板をグランド端子と接続することで、コモンモードノイズは電力変換器の筐体と上記した浮遊容量を通じてスイッチング素子に還流することができるようになる。その結果、コモンモードノイズの経路が小さくなり、放射ノイズが低減できる。

特許文献１には、さらに、コモンモードノイズを小さくする技術が開示されている。その技術は、次の通りである。銅で作られた放熱板（冷却板）に絶縁板を挟んで３個の導電板（銅パターン）が対向している。放熱板はグランド端子に接続されている。第１の導電板に２個のスイッチング素子の直列接続の高電位端が接続されており、第２の導電板に直列接続の低電位端が接続されている。第３の導電板に直列接続の中点が接続されている。絶縁板の厚みが第３の導電板の箇所だけ大きくなっている。それゆえ、第３の導電板と放熱板の間の浮遊容量、即ち、中点とグランドの間の浮遊容量が小さくなる。その結果、グランド端子に伝達されるコモンモードノイズが抑制される。

特開２００８−２９４２１６号公報

特許文献１の電力変換器では、第３の導電板と放熱板の間の距離が大きくなり、冷却性能が犠牲になっている。本明細書は、特許文献１の技術と比較して冷却性能を犠牲にすることなくコモンモードノイズを低減する技術を提供する。

本明細書が開示する電力変換器は、直列に接続された２個のスイッチング素子と、正極導電板と、負極導電板と、中点導電板と、第１放熱板と、第２放熱板を備えている。正極導電板は、２個のスイッチング素子の直列接続の高電位端に接続されている。負極導電板は、直列接続の低電位端に接続されている。中点導電板は、直列接続の中点に接続されている。第１放熱板は、導電性であり、第１絶縁層を挟んで正極導電板及び負極導電板と対向している。また、第１導電板は、グランド電位に保持されるグランド端子に接続されている。第２放電板は、第２絶縁層を挟んで中点導電板と対向しているとともにグランド端子から絶縁されている。この電力変換器では、中点導電板と対向している第２放熱板をグランド端子から絶縁することで、中点導電板からグランド端子へ流れるコモンモードノイズを低減する。それゆえ、中点導電板と第２放熱板の間の第２絶縁層を厚くする必要がなく、冷却性能が大きく下がることがない。なお、第１絶縁層と第２絶縁層は、共通の一つの絶縁層であってもよい。

第１放熱板と第２放熱板が絶縁材を挟んで連結されていてもよい。このとき、絶縁材を挟んだ第１放熱板と第２放熱板で浮遊容量が発生する。一方、第２絶縁層を挟んだ中点導電板と第２放熱板でも浮遊容量が発生する。第１絶縁層を挟んだ正極導電板と第１放熱板でも浮遊容量が発生し、第１絶縁層を挟んだ負極導電板と第１放熱板でも浮遊容量が発生する。中点導電板から出るノイズは、第２放電板と第１放電板と正極導電板（あるいは負極導電板）を通じてスイッチング素子へ還流する。その間、３箇所の浮遊容量を通過することでノイズが減衰する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

第１実施例の電力変換器の等価回路図である。 第１実施例の電力変換器の断面図である。 第２実施例の電力変換器の断面図である。 第３実施例の電力変換器の断面図である。 第４実施例の電力変換器の断面図である。 第５実施例の電力変換器の断面図である。

（第１実施例）図１と図２を参照して第１実施例の電力変換器を説明する。図１は、周辺のデバイスを含む、電力変換器２の等価回路図である。図２は、電力変換器２の断面図である。電力変換器２は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。なお、電力変換器２は、三相交流を出力するが、図１と図２は交流１相分の構造（回路）のみを示しており、残りの２相分の構造（回路）は図示を省略した。残りの２相分の構造（回路）は、図１と図２に示した１相分の構造（回路）と同じである。

まず、図１を参照して電力変換器２の等価回路を説明する。電力変換器２は、２個のスイッチング素子６、７と２個の還流ダイオード８、９を備えている。スイッチング素子６、７は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。２個のスイッチング素子６、７は、直列に接続されている。還流ダイオード８はスイッチング素子６に逆並列に接続されており、還流ダイオード９はスイッチング素子７に逆並列に接続されている。２個のスイッチング素子６、７の直列接続１０の高電位端３と低電位端４に直流電源２１が接続されている。高電位端３と低電位端４には、平滑コンデンサ２２が並列に接続されている。２個のスイッチング素子６、７の直列接続１０の中点５と低電位端４に負荷２３が接続されている。負荷２３は、交流電力で動作するデバイスであり、例えば電気モータである。負荷２３と中点５をつなぐケーブルを出力ケーブル２５と称する。

スイッチング素子６、７を適宜にオンオフすることで、中点５から交流が出力される。電力変換器２は、スイッチング素子６、７の直列接続１０と同じ構造をさらに２組備えており、それらは直流電源２１に並列に接続されているが、それらの図示は省略した。合計３組の直列接続の夫々の中点から交流が出力される。３組の直列接続が出力する３種類の交流は位相が１２０度ずれており、それらの交流が三相交流となって負荷２３に供給される。

図１における符号２４はグランド端子を示している。また、破線で描かれたコンデンサ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、電力変換器２に生じる浮遊容量を表している。また、破線で描かれたコンデンサ５１は、負荷２３とグランド端子２４の間で生じる浮遊容量を表しており、コンデンサ５２は、直流電源とグランド端子２４の間で生じる浮遊容量を示している。以下では、コンデンサ５０ａ−５０ｄ、５１、５２を、夫々、浮遊容量５０ａ−５０ｄ、５１、５２と称する。浮遊容量は、電子機器（電子部品）の物理的構造に起因して生じる容量成分であり、回路設計者の意図しない容量成分である。浮遊容量は寄生容量とも呼ばれる。

図１における符号１８と１９は、スイッチング素子６、７と還流ダイオード８、９を収容する半導体チップの熱を放熱する放熱板を表している。次に、図２を参照して、放熱板（第１放熱板１８と第２放熱板１９）を含む電力変換器２の物理的構造と、先に述べた浮遊容量５０ａ−５０ｄについて説明する。等価回路図（図１）のスイッチング素子６と還流ダイオード８は、半導体チップ１６に内蔵されている。半導体チップ１６の内部で、スイッチング素子６と還流ダイオード８は逆並列に接続されている。半導体チップ１６は平板型であり、一方の面（図２における下面）にスイッチング素子６のコレクタ電極６ａが設けられており、他方の面（図２における上面）にエミッタ電極６ｂが設けられている。等価回路図（図１）のスイッチング素子７と還流ダイオード９は、半導体チップ１７に内蔵されている。半導体チップ１７の内部で、スイッチング素子７と還流ダイオード９は逆並列に接続されている。半導体チップ１７は平板型であり、一方の面（図２における上面）にスイッチング素子７のコレクタ電極７ａが設けられており、他方の面（図２における下面）にエミッタ電極７ｂが設けられている。なお、図２では、半導体チップ１６、１７の内部構造の図示は省略し、単純なハッチングを施してある。

半導体チップ１６のコレクタ電極６ａが露出している下面に正極導電板１３が接合されている。コレクタ電極６ａと正極導電板１３は電気的に接続されている。半導体チップ１７のエミッタ電極７ｂが露出している下面に負極導電板１４が接合されている。エミッタ電極７ｂと負極導電板１４は電気的に接続されている。正極導電板１３と負極導電板１４は、絶縁層３１を挟んで第１放熱板１８に支持されている。別言すれば、正極導電板１３と負極導電板１４は、絶縁層３１を挟んで第１放熱板１８と対向している。

第１放熱板１８には貫通孔１８ａが設けられている。貫通孔１８ａの内周に絶縁材３２が設けられており、その内側に第２放熱板１９が配置されている。第２放熱板１９は、第１放熱板１８から絶縁されている。絶縁層３１を挟んで第２放熱板１９に中点導電板１５が支持されている。別言すれば、中点導電板１５は、絶縁層３１を挟んで第２放熱板１９に対向している。中点導電板１５には、ワイヤハーネス３３を介して、半導体チップ１６のエミッタ電極６ｂと半導体チップ１７のコレクタ電極７ａが電気的に接続されている。

中点導電板１５が、２個の半導体チップ１６、１７（２個のスイッチング素子６、７）の直列接続の中点５に相当する。そして、半導体チップ１６（スイッチング素子６）のコレクタ電極６ａに接続している正極導電板１３が直列接続の高電位端３に相当し、半導体チップ１７（スイッチング素子７）のエミッタ電極７ｂに接続している負極導電板１４が直列接続の低電位端４に相当する（図１参照）。

正極導電板１３と負極導電板１４には、直流電源２１（図１参照）から延びるケーブルが接続されるがその図示は省略している。また、中点導電板１５と負極導電板１４には、負荷２３（図１参照）から延びる別のケーブルが接続されるが、そのケーブルの図示も省略してある。

第１放熱板１８と第２放熱板１９は銅製であり、熱をよく伝達するとともに、導電性を有している。第１放熱板１８は、グランド端子２４に電気的に接続されている。第２放熱板１９は、第１放熱板１８から絶縁されているので、第２放熱板１９はグランド端子２４からも絶縁されている。

半導体チップ１６のコレクタ電極６ａに接合されている正極導電板１３が絶縁層３１を挟んで第１放熱板１８と対向している。その第１放熱板１８はグランド端子２４に接続されている。絶縁層３１を挟んで対向している正極導電板１３と第１放熱板１８が図１で示した浮遊容量５０ａを構成する。半導体チップ１７のエミッタ電極７ｂに接合されている負極導電板１４が絶縁層３１を挟んで第１放熱板１８と対向している。絶縁層３１を挟んで対向している負極導電板１４と第１放熱板１８が図１で示した浮遊容量５０ｂを構成する。２個の半導体チップ１６、１７（２個のスイッチング素子６、７）の直列接続の中点に相当する中点導電板１５が絶縁層３１を挟んで第２放熱板１９と対向している。絶縁層３１を挟んで対向している中点導電板１５と第２放熱板１９が図１で示した浮遊容量５０ｃを構成する。第１放熱板１８に設けられた貫通孔１８ａの内周面と第２放熱板１９の外周面が絶縁材３２を挟んで対向している。絶縁材３２を挟んで対向している第１放熱板１８と第２放熱板１９が図１で示した浮遊容量５０ｄを構成する。

図１で示した浮遊容量５１は、負荷２３とグランド端子２４の間に存在する。浮遊容量５１は、例えば、グランド端子２４に接続されている筐体（負荷２３の筐体）と、その筐体に近接している負荷２３の電気部品との間に発生する。図１で示した浮遊容量５２は、直流電源２１とグランド端子２４の間に存在する。浮遊容量５２は、例えば、グランド端子２４に接続されている筐体（直流電源２１の筐体）と、その筐体に近接している直流電源２１の電気部品との間に発生する。

図１に戻り、コモンモードノイズの伝達経路について説明する。先に述べたように、本明細書では、２個のスイッチング素子の直列接続の中点の電圧変動に伴うノイズがグランド端子を介して伝播するノイズを意味する。中点５から出たコモンモードノイズのルートは、浮遊容量５０ｃ、５０ｄを経由するルートと、浮遊容量５１を経由するルートがある。前者は、物理的には、中点導電板１５と絶縁層３１と第２放熱板１９と絶縁材３２と第１放熱板１８を経由するルート（図１のルートＲ１）である。後者は、物理的には、出力ケーブル２５と負荷２３を経由するルートである（図１のルートＲ２）。浮遊容量５０ｃ、５０ｄを経由するルートは、さらに、浮遊容量５０ａ又は５０ｂ（第１放熱板１８と正極導電板１３又は負極導電板１４）を経由し、スイッチング素子６、７に戻る（図１のルートＲ３）。このルート（Ｒ１及びＲ３）では、第１放熱板１８と第２放熱板１９が絶縁材３２を介して連結されていることによって、３個の浮遊容量５０ａ−５０ｄを経由することになる（浮遊容量５０ａ、５０ｃ、５０ｄのルート、あるいは、浮遊容量５０ｂ、５０ｃ、５０ｄのルート）。多くの浮遊容量を経由するので、コモンモードノイズが減衰する（コモンモードノイズが低減される）。なお、ルートＲ１、Ｒ３を通ってスイッチング素子６、７に還流するルートは、グランド端子２４そのものは通過しないが、グランド端子２４と同電位の第１放熱板１８を通過するので、コモンモードノイズとして扱われる。

一方、浮遊容量５１を経由するコモンモードノイズは、主として、浮遊容量５２を経由（図１のルートＲ４）するよりも、浮遊容量５０ａ、５０ｂを経由してスイッチング素子６、７に戻る（図１のルートＲ３、Ｒ５）。これは、一般に、負荷２３（モータ）と電力変換器２との間のグランド線の距離が、負荷２３（モータ）と直流電源２１との間のグランド線の距離よりも短いからである。ルートＲ５、Ｒ３を経由するコモンモードノイズを増加させ、その分、直流電源２１に近い浮遊容量５２を経由するコモンモードノイズを低減する。このことにより、より小さいループで還流するコモンモードノイズの割合を増やし、放射ノイズを低減することができる。

上記のように、実施例の電力変換器２は、コモンモードノイズを抑制することができる。一方、電力変換器２では、中点導電板１５と第２放熱板１９の間の絶縁層３１の厚みを大きくする必要がないので、冷却性能を犠牲にしない。

（第２実施例）図３を参照して第２実施例の電力変換器２ａを説明する。図３は、第２実施例の電力変換器２ａの断面図である。半導体チップ１６には、第１実施例と同様に、スイッチング素子６と還流ダイオード８が内蔵されており、それらは逆並列に接続されている。半導体チップ１７には、スイッチング素子７と還流ダイオード９が内蔵されており、それらは逆並列に接続されている。半導体チップ１６の上面にはスイッチング素子６のコレクタ電極が設けられており、下面にはエミッタ電極が設けられている。半導体チップ１７の上面にはエミッタ電極が設けられており、下面にはコレクタ電極が設けられている。

半導体チップ１６のコレクタ電極が露出している上面に正極導電板１１３が接合されている。半導体チップ１６（スイッチング素子６）のコレクタ電極と正極導電板１１３は電気的に接続されている。半導体チップ１７のエミッタ電極が露出している上面に負極導電板１１４が接合されている。半導体チップ１７（スイッチング素子７）のエミッタ電極と負極導電板１１４は電気的に接続されている。正極導電板１１３と負極導電板１１４は、第１絶縁層１３１を挟んで第１放熱板１１８に支持されている。別言すれば、正極導電板１１３と負極導電板１１４は、第１絶縁層１３１を挟んで第１放熱板１１８と対向している。

第１放熱板１１８は半導体チップ１６、１７の反対側まで回り込んでおり、開口１１８ａを備えている。開口１１８ａの内周に絶縁材１３２が設けられており、その内側に第２放熱板１１９が配置されている。第２放熱板１１９は、第１放熱板１１８から絶縁されている。第１放熱板１１８と第２放熱板１１９で、半導体チップ１６、１７、正極導電板１１３、負極導電板１１４、後述する第１、第２中点導電板１１５ａ、１１５ｂを収容する容器を構成する。第１放熱板１１８と第２放熱板１１９で囲われた空間は不図示の樹脂で充填されている。即ち、半導体チップ１６、１７、正極導電板１１３、負極導電板１１４、後述する第１、第２中点導電板１１５ａ、１１５ｂは樹脂に封止されている。

半導体チップ１６のエミッタ電極が露出している下面に第１中点導電板１１５ａが接合されている。半導体チップ１６のエミッタ電極と第１中点導電板１１５ａは電気的に接続されている。半導体チップ１７のコレクタ電極が露出している下面に第２中点導電板１１５ｂが接合されている。半導体チップ１７のコレクタ電極と第２中点導電板１１５ｂは電気的に接続されている。

第２絶縁層１３３を挟んで第１中点導電板１１５ａと第２中点導電板１１５ｂが第２放熱板１１９に支持されている。別言すれば、第１中点導電板１１５ａと第２中点導電板１１５ｂは、第２絶縁層１３３を挟んで第２放熱板１１９に対向している。第１中点導電板１１５ａと第２中点導電板１１５ｂはワイヤハーネス１３９を介して接続されている。

第１中点導電板１１５ａと第２中点導電板１１５ｂは同電位であり、２個の半導体チップ１６、１７（２個のスイッチング素子６、７）の直列接続の中点５（図１参照）に相当する。そして、半導体チップ１６（スイッチング素子６）のコレクタ電極に接続している正極導電板１１３が直列接続の高電位端３（図１参照）に相当し、半導体チップ１７（スイッチング素子７）のエミッタ電極に接続している負極導電板１１４が直列接続の低電位端４（図１参照）に相当する。なお、正極導電板１１３と負極導電板１１４には、直流電源２１（図１参照）から延びるケーブルが接続されるがその図示は省略している。また、第１中点導電板１１５ａと第２中点導電板１１５ｂのいずれか一方と負極導電板１１４には、負荷２３（図１参照）から延びる別のケーブルが接続されるが、そのケーブルの図示も省略してある。

第１放熱板１１８と第２放熱板１１９は銅製であり、熱をよく伝達するとともに、導電性を有している。第１放熱板１１８は、グランド端子２４に電気的に接続されている。第２放熱板１１９は、第１放熱板１１８から絶縁されているので、第２放熱板１１９はグランド端子２４からも絶縁されている。

半導体チップ１６の上面（コレクタ電極）に接合されている正極導電板１１３が第１絶縁層１３１を挟んで第１放熱板１１８と対向している。その第１放熱板１１８はグランド端子２４に接続されている。第１絶縁層１３１を挟んで対向している正極導電板１１３と第１放熱板１１８が図１で示した浮遊容量５０ａを構成する。半導体チップ１７の上面（エミッタ電極）に接合されている負極導電板１１４が第１絶縁層１３１を挟んで第１放熱板１１８と対向している。第１絶縁層１３１を挟んで対向している負極導電板１１４と第１放熱板１１８が図１で示した浮遊容量５０ｂを構成する。第１中点導電板１１５ａと第２中点導電板１１５ｂが第２絶縁層１３３を挟んで第２放熱板１１９と対向している。第２絶縁層１３３を挟んで対向している第１及び第２中点導電板１１５ａ、１１５ｂと第２放熱板１１９が図１で示した浮遊容量５０ｃを構成する。なお、第１中点導電板１１５ａと第２中点導電板１１５ｂを接続するワイヤハーネス１３９には寄生リアクタンスが存在するので、半導体チップ１６から第１中点導電板１１５ａを経由して伝播するコモンモードノイズと半導体チップ１７から第２中点導電板１１５ｂを経由して伝播するコモンモードノイズは別々に存在する。しかしここでは、両者をひとまとめにして扱うことにする。

第１放熱板１１８に設けられた開口１１８ａの内周面と第２放熱板１１９の外周面が絶縁材１３２を挟んで対向している。絶縁材１３２を挟んで対向する第１放熱板１１８と第２放熱板１１９が図１で示した浮遊容量５０ｄを構成する。

図３の電力変換器２ａも図１の等価回路図で示した回路構成を有する。それゆえ、図３の電力変換器２ａもコモンモードノイズを低減する。電力変換器２ａは、半導体チップ１６、１７の両面に放熱板が対向しているので、半導体チップ１６、１７に対する冷却性能が高い。

（第３実施例）図４に第３実施例の電力変換器２ｂの断面図を示す。電力変換器２ｂは、第１放熱板２１８と第２放熱板２１９の内部に、液体冷媒が通る冷媒流路２０１を備えている。その他は第２実施例の電力変換器２ａの構造と同じであるので説明は省略する。なお、図４において、図３の電力変換器２ａと同じ部品には同じ符号を付してある。電力変換器２ｂは、第２実施例の電力変換器２ａと同じ効果を得ることができる。さらに、この電力変換器２ｂは、冷媒流路２０１を備えており、第２実施例の電力変換器２ａよりも半導体チップ１６、１７の冷却性能が高い。

（第４実施例）図５に第４実施例の電力変換器２ｃの断面図を示す。第４実施例の電力変換器２ｃでは、グランド端子２４に接続されている第１放熱板３１８に対して第２放熱板３１９が完全に離間している。その他は第２実施例の電力変換器２ａの構造と同じであるので説明は省略する。なお、図５において、図３の電力変換器２ａと同じ部品には同じ符号を付してある。電力変換器２ｃでは、第２放熱板３１９は、電気的に完全に孤立している。それゆえ、図１の等価回路図おける浮遊容量５０ｄが存在しない。この場合、コモンモードノイズは全て出力ケーブル２５と負荷２３を通じてグランド端子２４に伝播する。グランド端子２４に伝播したコモンモードノイズは、浮遊容量５０ａ（正極導電板１１３と第１放熱板１１８で構成される浮遊容量）、及び、浮遊容量５０ｂ（負極導電板１１４と第１放熱板１１８で構成される浮遊容量）を通じて半導体チップ１６、１７に戻る。この場合でも、直流電源２１を経由するコモンモードノイズを低減することができる。

（第５実施例）図６に第５実施例の電力変換器２ｄの断面図を示す。図６において、図３の電力変換器２ａと同じ部品には同じ符号を付してある。電力変換器２ｄでは、第１放熱板４１８は半導体チップ１６、１７を囲んでいる。そして、図６に示すように、第１放熱板４１８の一部は、第２絶縁層１３３と対向している。電力変換器２ｄでは、第２絶縁層１３３と、これと対向している第１放熱板４１８の一部との間に、第２放熱板４１９と絶縁材４３２を挟む。第２放熱板４１９の一方の面に第２絶縁層１３３が接しており、他方の面に絶縁材４３２が接している。第２放熱板４１９は絶縁材４３２を挟んで第１放熱板４１８の一部と対向している。図６の電力変換器２ｄも、各部品の接続関係は図３の電力変換器２ａと同じであり、電力変換器２ａと同じ作用効果を奏する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第１実施例の電力変換器では、絶縁層３１が、他の実施例における第１絶縁層と第２絶縁層を兼ねている。

実施例の電力変換器の特徴をまとめると次の通りである。電力変換器２、２ａ−２ｄは、２個の半導体チップ１６、１７と、正極導電板１３（１１３）と、負極導電板１４（１１４）と、中点導電板１５（１１５、１１５ａ、１１５ｂ）と、第１放熱板１８（１１８）と、第２放熱板１９（１１９）を備えている。半導体チップ１６はスイッチング素子６を収容しており、半導体チップ１７はスイッチング素子７を収容している。正極導電板１３（１１３）は、一方の半導体チップ１６の高電位端に接合されている。負極導電板１４（１１４）は、他方の半導体チップ１７の低電位端に接合されている。中点導電板１５（１１５、１１５ａ、１１５ｂ）は、一方の半導体チップ１６の低電位端と他方の半導体チップ１７の高電位端に接続されている。第１放熱板１８（１１８）は、導電性を有しており、正極導電板１３（１１３）及び負極導電板１４（１１４）と絶縁層３１（１３１）を挟んで対向しているとともに、グランド電位に保持されるグランド端子２４に接続されている。第２放熱板１９（１１９）は、導電性を有しており、中点導電板１５（１１５、１１５ａ、１１５ｂ）と絶縁層３１（１３１）を挟んで対向しているとともにグランド端子２４から絶縁されている。図２、図３、図４、図６の電力変換器２、２ａ、２ｂ、２ｄは、第２放熱板１９（１１９）は絶縁材３２（１３２）を挟んで第１放熱板１８（１１８）と連結されている。

図には、１組の直列接続（２個のスイッチング素子の直列接続）のみを示したが、電力変換器は複数組の直列接続を備えていてもよい。その場合、電力変換器は、夫々がスイッチング素子を収容する２個の半導体チップの組を複数組備えており、それぞれの組が図２〜図６に示す構造を備えていればよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：電力変換器
３：高電位端
４：低電位端
５：中点
６、７：スイッチング素子
８、９：還流ダイオード
１０：直列接続
１３、１１３：正極導電板
１４、１１４：負極導電板
１５：中点導電板
１６、１７：半導体チップ
１８、１１８、２１８、３１８、４１８：第１放熱板
１８ａ：貫通孔
１９、１１９、２１９、３１９、４１９：第２放熱板
２１：直流電源
２２：平滑化コンデンサ
２３：負荷
２４：グランド端子
２５：出力ケーブル
３１：絶縁層
３２、１３２、４３２：絶縁材
３３：ワイヤハーネス
５０ａ−５０ｄ、５１、５２：浮遊容量（コンデンサ）
１１５ａ：第１中点導電板
１１５ｂ：第２中点導電板
１３１：第１絶縁層
１３３：第２絶縁層
１３９：ワイヤハーネス
２０１：冷媒流路

Claims (2)

1. 直列に接続された２個のスイッチング素子と、
   ２個の前記スイッチング素子の直列接続の高電位端に接続されている正極導電板と、
   前記直列接続の低電位端に接続されている負極導電板と、
   前記直列接続の中点に接続されている中点導電板と、
   第１絶縁層を挟んで前記正極導電板及び前記負極導電板と対向しているとともに、グランド電位に保持されるグランド端子に接続されている導電性の第１放熱板と、
   第２絶縁層を挟んで前記中点導電板と対向しているとともに前記グランド端子から絶縁されている導電性の第２放熱板と、
   を備えている電力変換器。
2. 前記第１放熱板と前記第２放熱板が絶縁材を挟んで連結されている、請求項１に記載の電力変換器。

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