JP7191157B1 - スイッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチ素子からコンデンサ素子への伝熱を抑制し、スイッチ素子から放射される電磁ノイズを抑制できるスイッチング装置を提供する。【解決手段】コンデンサ素子（２）の正極側接続部（２１）の幅より大きな幅を有し、スイッチ素子（１）に接続される正極側バスバー通電部（３０）が、スイッチ素子（１）の少なくとも一部分に重なるように配置されていること、および、コンデンサ素子（２）の負極側接続部（２２）の幅より大きな幅を有し、スイッチ素子（１）に接続される負極側バスバー通電部（４０）が、スイッチ素子（１）の少なくとも一部分に重なるように配置されていること、のうちの少なくとも一方を備えているスイッチング装置。【選択図】図２

Description

本願は、スイッチング装置に関するものである。

例えば、電源と回転電機との間の電力を変換するスイッチング装置は、スイッチ素子のスイッチングを制御することで、電源から供給される電流供給経路を切り替え、回転電機を制御する電流を制御するように構成される。前述のスイッチング装置は、電源から供給される電流を平滑するために、コンデンサ素子と、電源とコンデンサ素子とを接続するバスバーと、スイッチ素子を制御する制御装置と、を備えている。

高出力のスイッチング装置では、スイッチ素子と、コンデンサ素子と、バスバーと、に高電流が流れるため、バスバーに接続されるスイッチ素子とコンデンサ素子とが発熱する。特にコンデンサ素子が発熱した場合、コンデンサ素子が溶解して短絡故障に至り、最悪の場合、スイッチング装置が破壊されるという課題がある。

さらに、スイッチ素子がスイッチングを行う際に、スイッチ素子から電磁ノイズが放射される。このとき、スイッチング装置の近くに、スイッチ素子を制御する制御部もしくはスイッチング装置を制御する制御装置が配置されている場合、電磁ノイズにより制御部若しくは制御装置が誤動作し、スイッチ素子が意図しない短絡状態に至り、最悪の場合スイッチング装置が破壊されるという課題がある。

そのため、例えば特許文献１に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータでは、コンデンサ素子ケースの中に収納されたコンデンサ素子とスイッチ素子とを接続する正極側バスバー及び負極側バスバーの、一方又は双方をコンデンサ素子ケースの内部表面に絶縁材を介して接触させることで、コンデンサ素子が発生した熱がコンデンサ素子ケースへ容易に熱伝導できる構造とし、コンデンサ素子ケースの外表面から放熱させることによって、コンデンサ素子を効果的に冷却するようにしている。また、例えば特許文献２に開示された電力変換器では、主回路が発生する電磁ノイズの遮蔽機能を有する薄板状に形成された遮蔽部材を追加することで、主回路から放射される電磁ノイズをシールドするようにしている。

特開２０１４―０１７９８８号公報 特開２００５―２３５９２９号公報

特許文献１に開示された従来のスイッチング装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータは、高電流を通電する場合、バスバー自体も発熱し、その熱がコンデンサ素子に伝わり、コンデンサ素子の冷却が十分に行われない可能性がある。したがって、コンデンサ素子の冷却を行なうための別に冷却手段を用いる必要があり、スイッチング装置が大型化してしまうという課題があった。

また、特許文献２に開示された従来のスイッチング装置としての電力変換器は、コンデンサ素子と、スイッチ素子と、バスバーとは別に、薄板状に形成された遮蔽部材である電磁シールドを設置する必要があり、スイッチング装置が大型化してしまうという課題があった。特に、ハイブリッドカーに搭載されるスイッチング装置としてのインバータは、燃費の観点から、高効率、軽量であることが求められるが、特許文献１又は特許文献２に開示された従来の装置の場合、前述の課題から、高効率および軽量を実現することは難しく、また、その結果、燃費も悪化してしまうという課題があった。

本願は、前述の課題を解決するための技術を開示するものであり、スイッチ素子からコンデンサ素子への伝熱を抑制するとともに、スイッチ素子から放射される電磁ノイズを抑制できるスイッチング装置を提供することを目的とする。

本願に開示されるスイッチング装置は、
電流経路を切り替えるときに電磁ノイズを発生するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子に並列に接続され、前記スイッチ素子により制御される電流を平滑するコンデンサ素子と、
前記スイッチ素子の正極側接続部と前記コンデンサ素子の正極側接続部とに接続され、前記スイッチ素子に直流電流を通流させる正極側バスバーと、
前記スイッチ素子の負極側接続部と前記コンデンサ素子の負極側接続部とに接続され、前記スイッチ素子に直流電流を通流させる負極側バスバーと、
を備え、
構成（１）を、
前記正極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する正極側バスバー通電部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の正極側接続部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の正極側接続部と、を備え、前記第１の正極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部と、前記スイッチ素子の前記正極側接続部と、に接続され、前記第２の正極側接続部は、前記スイッチ素子に前記直流電流を通流させる電源の正極端子に接続され、前記正極側バスバー通電部の前記平面部は、前記スイッチ素子の少なくとも一部分に重なるように配置されていること、
とし、
構成（２）を、
前記負極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する負極側バスバー通電部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の負極側接続部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の負極側接続部と、を備え、前記第１の負極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部と、前記スイッチ素子の前記負極側接続部と、に接続され、前記第２の負極側接続部は、前記スイッチ素子に前記直流電流を通流させる電源の負極端子に接続され、前記負極側バスバー通電部の平面部は、前記スイッチ素子の少なくとも一部分に重なるように配置されている、
と、したとき、
前記構成（１）と前記構成（２）と、のうちの少なくとも一方を有する、
ことを特徴とする。

また、本願に開示されるスイッチング装置は、
電流経路を切り替えるときに電磁ノイズを発生するスイッチ素子が少なくとも２つ直列に接続された１つの直列体、又は並列接続された複数の前記直列体、により構成されたスイッチ部と、
前記スイッチ素子により制御される電流を平滑するコンデンサ素子と、
を備え、
前記スイッチ部は、前記１つの直列体に対応した１つの正極側接続部と１つの負極側接続部、又は前記複数の直列体にそれぞれ対応した複数の正極側接続部と複数の負極側接続部、を有し、
前記スイッチ部の前記正極側接続部は、前記コンデンサ素子の正極側接続部に接続され、
前記スイッチ部の前記負極側接続部は、前記コンデンサ素子の負極側接続部に接続され、
さらに、前記スイッチ部の前記正極側接続部と前記コンデンサ素子の前記正極側接続部とに接続され、前記スイッチ部に直流電流を通流させる正極側バスバーと、
前記スイッチ部の前記負極側接続部と前記コンデンサ素子の前記負極側接続部とに接続され、前記スイッチ部に直流電流を通流させる負極側バスバーと、
を備え、
構成（１）を、
前記正極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する正極側バスバー通電部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の正極側接続部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の正極側接続部と、を備え、前記第１の正極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部と、前記スイッチ部の前記正極側接続部と、に接続され、前記第２の正極側接続部は、前記スイッチ部に前記直流電流を通流させる電源の正極端子に接続され、前記正極側バスバー通電部の前記平面部は、前記スイッチ部の少なくとも一部分に重なるように配置されていること、
とし、
構成（２）を、
前記負極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する負極側バスバー通電部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の負極側接続部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の負極側接続部と、を備え、前記第１の負極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部と、前記スイッチ部の前記負極側接続部と、に接続され、前記第２の負極側接続部は、前記スイッチ部に前記直流電流を通流させる電源の負極端子に接続され、前記負極側バスバー通電部の平面部は、前記スイッチ部の少なくとも一部分に重なるように配置されている、
と、したとき、
前記構成（１）と前記構成（２）と、のうちの少なくとも一方を有する、
ことを特徴とする。

本願に開示されるスイッチング装置によれば、スイッチ素子からコンデンサ素子への伝熱を抑制するとともに、スイッチ素子から放射される電磁ノイズを抑制できるスイッチング装置が得られる。

実施の形態１によるスイッチング装置の構成を示す側面図である。 実施の形態１によるスイッチング装置の構成を示す平面図である。 実施の形態２によるスイッチング装置の構成を示す平面図である。 実施の形態４によるスイッチング装置の構成を示す側面図である。 実施の形態５によるスイッチング装置の構成を示す側面図である。

以下、本願によるスイッチング装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるスイッチング装置の構成を示す側面図、図２は、実施の形態１によるスイッチング装置の構成を示す平面図である。図１および図２において、スイッチング装置１００は、半導体からなるスイッチ素子１と、コンデンサ素子２と、正極側バスバー３と、負極側バスバー４と、を備えている。スイッチング装置１００は、例えば電源と回転電機との間の電力を変換する電力変換装置である。スイッチ素子１は、制御部（図示せず）からのスイッチング信号によりスイッチン制御され、スイッチング装置１００の電流経路を切替える。

スイッチ素子１は、側部から延出されたスイッチ素子の正極側接続部１１と負極側接続部１２とを備えている。スイッチ素子の正極側接続部１１と負極側接続部１２とは、それぞれＬ字形に折り曲げられ、それぞれの自由端が図１に示すように、スイッチ素子１の表面部に対して垂直方向の上側に延びている。

正極側バスバー３は、スイッチ素子１の表面部に対して間隔を介して平行に配置された正極側バスバー通電部３０と、正極側バスバー通電部３０の第１の側部３０１から延出された第１の正極側接続部３１と、正極側バスバー通電部３０の第２の側部３０２から延出された第２の正極側接続部３２と、を備えている。正極側バスバー通電部３０の第１の側部３０１と第２の側部３０２は、例えば９０度の角度を介して隣接している。

図２に示すように、正極側バスバー通電部３０の幅Ｗ３０は、コンデンサ素子の正極側接続部２１における幅Ｗ２１より大きく構成されており、かつ正極側バスバー通電部３０は、スイッチ素子１の表面部に対して間隔を介して重なり、スイッチ素子１の少なくとも一部分を覆うように配置されている。

負極側バスバー４は、スイッチ素子１の表面部に対して間隔を介して平行に配置された負極側バスバー通電部４０と、負極側バスバー通電部４０の第１の側部４０１から延出された第１の負極側接続部４１と、負極側バスバー通電部４０の第２の側部４０２から延出された第２の負極側接続部４２と、を備えている。負極側バスバー通電部４０の第１の側部４０１と第２の側部４０２は、例えば９０度の角度を介して隣接している。

図２に示すように、負極側バスバー通電部４０における幅Ｗ４０は、コンデンサ素子の負極側接続部２２における幅Ｗ２２より大きく構成されており、かつ負極側バスバー通電部４０は、正極側バスバー通電部３０の表面部に対して間隔を介して重なり、結果としてスイッチ素子１の少なくとも一部分に重なってこれを覆うように配置されている。

負極側バスバー通電部４０とスイッチ素子１の表面部との間の間隔は、図１に示されているように、正極側バスバー通電部３０とスイッチ素子１の表面部との間の間隔よりも大きく設定されている。

第１の正極側接続部３１と、第１の負極側接続部４１とは、それぞれＬ字形に折り曲げられ、それぞれの自由端が、図１に示すように、スイッチ素子１の表面部に対して垂直方向の上側に延びている。第２の正極側接続部３２と、第２の負極側接続部４２は、バッテリなどの電源（図示せず）の正極端子と負極端子に、それぞれ接続される。

電源の正極端子からの電流は、第２の正極側接続部３２、正極側バスバー通電部３０、第１の正極側接続部３１、およびスイッチ素子の正極側接続部１１、を経由してスイッチ素子１に至り、スイッチ素子１から、スイッチ素子の負極側接続部１２、第１の負極側接続部４１、負極側バスバー通電部４０、および第２の負極側接続部４２、を経由して電源の負極端子に流れる。

コンデンサ素子２は、側部から導出された、前述のコンデンサ素子の正極側接続部２１とコンデンサ素子の負極側接続部２２とを備えている。コンデンサ素子の正極側接続部２１とコンデンサ素子の負極側接続部２２とは、それぞれＬ字形に折り曲げられ、それぞれの自由端が、図１に示すように、スイッチ素子１の表面部に対して垂直方向の上側に延びている。

スイッチ素子の正極側接続部１１の自由端は、第１の正極側接続部３１の自由端と、コンデンサ素子の正極側接続部２１の自由端との間に配置され、ハンダ付けもしくはロウ付けなどの接合手段により、第１の正極側接続部３１とコンデンサ素子の正極側接続部２１とに接合されている。スイッチ素子の負極側接続部１２の自由端は、第１の負極側接続部４１の自由端と、コンデンサ素子の負極側接続部２２の自由端との間に配置され、ハンダ付けもしくはロウ付けなどの接合手段により、第１の負極側接続部４１とコンデンサ素子の負極側接続部２２とに接合されている。

コンデンサ素子２は、スイッチ素子１と並列に接続され、スイッチ素子１で制御される電流を平滑する。正極側バスバー通電部３０と負極側バスバー通電部４０は、スイッチ素子１から放射される電磁ノイズをシールドすることができる。したがって、スイッチ素子１のスイッチング動作により発生する電磁ノイズを受ける位置に、スイッチ素子１を制御する制御部と、スイッチ素子１以外の他の機器を制御する制御装置が配置されていても、スイッチ素子１が発生する電磁ノイズにより、これらの制御部と制御装置が誤動作することはない。

また、正極側バスバー３および負極側バスバー４は、直流電流が通電され、スイッチング装置１００におけるスイッチ素子１のスイッチング動作により発生する交流電流は、正極側バスバー３および負極側バスバー４には通電しない。すなわち、スイッチ素子１から発生される電磁ノイズよりも大きな電磁ノイズは、正極側バスバー３および負極側バスバー４から発生することはない。

ここで、熱抵抗について説明する、一般に、熱抵抗は、同じ熱伝導物質では表面積が広いほど低く、熱抵抗が低いほど放熱量は増大する。また、同じ厚さのバスバーであれば、幅が広い方が表面積は大きくなり、熱抵抗が低くなる。このことから、正極側バスバー３は、前述のように、コンデンサ素子の正極側接続部２１における幅Ｗ２１よりも大きな幅Ｗ３０を有する正極側バスバー通電部３０を有するので、正極側バスバー通電部３０からの放熱量が増大し、正極側バスバー３で発生する熱がコンデンサ素子２に伝わる前に放熱されることになる。

同様に、負極側バスバー４は、前述のように、コンデンサ素子の負極側接続部２２における幅Ｗ２２よりも大きな幅Ｗ４０を有する負極側バスバー通電部４０を有するので、負極側バスバー通電部４０からの放熱量が増大し、負極側バスバー４で発生する熱がコンデンサ素子２に伝わる前に放熱されることになる。

さらに、抵抗率は、導電体の厚さが大きいほど小さくなるため、正極側バスバー３および負極側バスバー４の厚さを大きくすることで、抵抗率をちいさくすることができ、正極側バスバー３および負極側バスバー４自体の電力損失を小さくして、発熱を抑えることもできる。

次に、電磁シールドについて説明する。一般に、バスバーの素材には導電率の高い銅、もしくはアルミニウムが使用されるが、銅もしくはアルミニウムは、スイッチ素子１のスイッチング動作により発生する電磁ノイズに対するシールド効果を有する。また、スイッチ素子１から放射される電磁ノイズは、スイッチ素子１のスイッチング周波数に依存する。スイッチ素子１のスイッチング周波数ｆの周期は、［１／ｆ］となる。したがって、電磁ノイズをシールドするためには、幅が［１／ｆ］よりも大きな銅もしくはアルミニウムからなるバスバーを、スイッチ素子１と重なるように配置することで、バスバーによるシールド効果を得ることができる。

例えば、スイッチング装置１００に、１００［Ａｒｍｓ］の電流を通電する場合を考える。スイッチ素子１のスイッチング損失および発熱を抑えるため、スイッチング周波数を２［ｋＨｚ］とする。すなわち、電磁ノイズをシールドの観点からみれば、バスバーは少なくとも２［ｍｍ］の幅があればよい。一方で、導電材料に電流を通流させた際に、導電材料の溶断もしくは異常発熱などを起こすことなく使用できる限界の電流値を考えた場合、電流１００［Ａｒｍｓ］では電流密度を２．５［Ａ／ｍｍ^２］以下とするのが望ましい。したがって、バスバーの幅が２［ｍｍ］とすると、バスバーは２０［ｍｍ］程度の厚さが必要となる。これは、正極側バスバー３および負極側バスバー４に接続された、コンデンサ素子の正極側接続部２１とコンデンサ素子の負極側接続部２２、およびスイッチ素子の正極側接続部１１とスイッチ素子の負極側接続部１２にも同様のことが言える。

すわなち、正極側バスバー３は、少なくとも、コンデンサ素子の正極側接続部２１の幅Ｗ２１よりも、大きい幅Ｗ３０の部位を有していれば、正極側バスバー３によるシールド効果を得ることができる。同様に、負極側バスバー４は、少なくとも、コンデンサ素子の負極側接続部２２の幅Ｗ２２よりも、大きい幅Ｗ４０の部位を有していれば、負極側バスバー４によるシールド効果を得ることができる。

以上述べたように、実施の形態１によるスイッチング装置１００によれば、正極側バスバー３の正極側バスバー通電部３０における幅Ｗ３０が、コンデンサ素子の正極側接続部２１における幅Ｗ２１よりも大きく構成され、かつスイッチ素子１の少なくとも一部に重なるように正極側バスバー通電部３０が配置され、また、負極側バスバー４の負極側バスバー通電部４０における幅Ｗ４０が、コンデンサ素子の負極側接続部２２における幅Ｗ２２よりも大きく構成され、かつスイッチ素子１の少なくとも一部に重なるように負極側バスバー通電部４０が配置されているので、正極側バスバー３および負極側バスバー４で発生した熱がコンデンサ素子２に伝わる前に放熱され、かつ、スイッチ素子１が放射する電磁ノイズを正極側バスバー通電部３０および負極側バスバー通電部４０によりシールドがすることができる。

従って、高電流を通電した場合でもコンデンサ素子２が溶解することがなく、さらに、スイッチ素子１を制御する制御部もしくはスイッチ素子１以外の他の機器を制御する制御装置が配置されていても、これらを誤動作させることはない。また、コンデンサ素子に対する余分な冷却装置などを設ける必要がないので、スイッチング装置が大型化、重量化することはなく、スイッチング装置の小型化、軽量化が図れる。

なお、電磁ノイズは放射状に広がるため、正極側バスバー３における正極側バスバー通電部３０の幅Ｗ３０、又は負極側バスバー４における負極側バスバー通電部４０の幅Ｗ４０、は広い方がシールド効果は高くなる。したがって、正極側バスバー３における正極側バスバー通電部３０と、負極側バスバー４における負極側バスバー通電部４０と、のうちの少なくとも一方がスイッチ素子１の全体を覆うようにすれば、より高いシールド効果を得ることができる。

実施の形態２．
電磁ノイズが放射されるノイズの経路をバスバーでシールドすることができればよいため、実施の形態２によるスイッチング装置は、正極側バスバー通電部３０、又は負極側バスバー通電部４０のうちの何れか一方が、スイッチ素子１の少なくとの一部分と重なるように構成したものである。その他の構成及び作用は、実施の形態1によるスイッチング装置と同様である。

図３は、実施の形態２によるスイッチング装置の構成を示す平面図である。図３において、負極側バスバー４は、コンデンサ素子の負極側接続部２２の幅Ｗ２２と同じ幅の負極側バスバー通電部４０を有している。正極側バスバー３は、実施の形態1の場合と同様に、正極側バスバー通電部３０における幅Ｗ３０が、コンデンサ素子の正極側接続部２１における幅Ｗ２１よりも大きく構成されている。

正極側バスバー通電部３０は、スイッチ素子１の表面部に対して間隔を介して重なり、スイッチ素子１の少なくとも一部分を覆うように配置されている。負極側バスバー通電部４０は、スイッチ素子１の表面部に対して間隔を介して重なり、スイッチ素子１の一部分を覆うように配置されている。負極側バスバー通電部４０とスイッチ素子１の表面部との間の間隔は、実施の形態１の場合と同様に、正極側バスバー通電部３０とスイッチ素子１の表面部との間の間隔よりも大きく設定されている。

負極側バスバー通電部４０は、正極側バスバー通電部３０の表面部に対して間隔を介して重なり、結果としてスイッチ素子１の一部分を覆うように配置されている。

負極側バスバー４は、電磁ノイズに対するシールド効果は低いが、正極側バスバー３の正極側バスバー通電部３０がスイッチ素子１と重なっており、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２によるスイッチング装置の変形例として、正極側バスバー３は、コンデンサ素子２のコンデンサ素子の正極側接続部２１の幅Ｗ２１と同じ幅Ｗ３０の正極側バスバー通電部３０を有していてもよい。負極側バスバー４は、実施の形態１の場合と同様に、負極側バスバー通電部４０における幅Ｗ４０が、コンデンサ素子の負極側接続部２２における幅Ｗ４０よりも大きく構成される。

実施の形態２の変形例において、正極側バスバー通電部３０は、スイッチ素子１の表面部に対して間隔を介して重なり、スイッチ素子１の一部分を覆うように配置され、負極側バスバー通電部４０は、スイッチ素子１の表面部に対して間隔を介して重なり、スイッチ素子１の少なくとも一部分を覆うように配置される。負極側バスバー通電部４０とスイッチ素子１の表面部との間の間隔は、実施の形態１の場合と同様に、正極側バスバー通電部３０とスイッチ素子１の表面部との間の間隔よりも大きく設定される。

負極側バスバー通電部４０は、正極側バスバー通電部３０の表面部に対して間隔を介して重なり、結果としてスイッチ素子１の一部分を覆うように配置される。

実施の形態２の変形例の場合、正極側バスバー３は、電磁ノイズに対するシールド効果は低いが、負極側バスバー４の負極側バスバー通電部４０がスイッチ素子１と重なっており、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。

なお、シールド効果は、接地電位部に接続された導電体の方が効果は高いため、よりシールド効果を得るためには、一般に接地電位側に接続される負極側バスバーの幅を広くすることが望ましい。

以上述べた実施の形態１および実施の形態２によるスイッチング装置では、正極側バスバー３の上方に負極側バスバー４を重ねる配置としているが、負極側バスバー４を正極側バスバー３の上方に配置するようにしてもよい。すなわち、スイッチ素子１と正極側バスバー３と負極側バスバー４とのうちの何れか一方が重なっていれば、電磁ノイズをシールドできるため、正極側バスバー３と負極側バスバー４との配置の上下関係は特に問わない。

さらに、前述の実施の形態１および実施の形態２では、スイッチ素子１が用いられている場合を示したが、これに限らず、インバータ、変圧器の回路構成などのように、スイッチ素子１の代わりにスイッチ部を有し、そのスイッチ部はスイッチ素子が少なくも２つ直列に接続された直列体が１つ、又はその直列体が複数個並列に接続されるインバータなどの構成であってもよい。

この場合、スイッチ部は、１つの直列体又は複数の直列体を有するため、１つ又は複数の正極側接続部、および１つ又は複数の負極側接続部を有するので、コンデンサ素子２は、スイッチ部の１つ又は複数の正極側接続部と、１つ又は複数の負極側接続部の数と同数の、コンデンサ素子の正極側接続部とコンデンサ素子の負極側接続部とを有する。

この場合でも、正極側バスバー通電部３０又は負極側バスバー通電部４０のうちの少なくとも一方の幅を、対応するコンデンサ素子の正極側接続部又はコンデンサ素子の負極側接続部における幅より大きくし、その正極側バスバー通電部３０又は負極側バスバー通電部４０を、電磁ノイズの発生源であるスイッチ部の少なくとも一部分に重なるように配置することで、電磁ノイズをシールドすることができるため、前述の実施の形態１および実施の形態２に場合と同様の効果を得ることができる。

さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータなどでは、スイッチ素子の直列体におけるスイッチ素子同士の接続点が出力端となり、その出力端にはスイッチ素子が生成する交流電流が通電される。例えば、インバータなどでは、前述の出力端に出力バスバーを介してモータが接続される。そのモータは、前述の出力バスバーを介して供給される交流電流により駆動される。このとき、出力バスバーには交流電流が通電するが、この交流電流通電部分では電磁ノイズを発生する。

したがって、この電磁ノイズ発生源である交流電流通電部分としての出力バスバーを、正極側バスバー通電部３０と負極側バスバー通電部４０とのうちの少なくとも一方で覆うことで、より効果的に電磁ノイズをシールドすることができる。

実施の形態３．
前述の実施の形態２によるスイッチング装置では、負極側バスバー４は、コンデンサ素子の負極側接続部２２の幅Ｗ２２と同じ幅Ｗ４０の負極側バスバー通電部４０を有し、正極側バスバー３は、コンデンサ素子の正極側接続部２１の幅Ｗ２１より大きい幅Ｗ３０の正極側バスバー通電部３０を有していたが、正極側バスバー３又は負極側バスバー４の位置関係によっては、寄生インダクタンスが増加する場合がある。この場合、電磁ノイズをシールドすることができても、寄生インダクタンスが増加してしまうと、スイッチ素子１がスイッチングを行う場合に損失が増加し、コンデンサ素子２への伝熱量が増加してしまうことがある。

そこで、実施の形態３によるスイッチング装置は、正極側バスバー３と負極側バスバー４とを、スイッチ素子１の表面部に対して同一高さで互いに平行して配置される平板形状とするようにしたものである。その他の構成は、実施の形態１又は実施の形態２によるスイッチング装置と同様である。

実施の形態３によるスイッチング装置によれば、実施の形態１又は実施の形態２によるスイッチング装置と同様の効果のほかに、正極側バスバー３と負極側バスバー４とが互いに平行して配置された平板形状であることにより、寄生インダクタンスの増加を抑制することができる効果がある。

実施の形態４．
図４は、実施の形態４によるスイッチング装置の構成を示す側面図である。図４において、スイッチ素子１を制御する制御部５は、スイッチ素子１の上部に、スイッチ素子１と平行に配置されている。制御部５がスイッチ素子１の上部に配置されている場合、制御部５は、スイッチ素子１から放射される電磁ノイズを受ける。そこで、実施の形態４では、スイッチ素子１から放射される電磁ノイズを、正極側バスバー通電部３０と負極側バスバー通電部４０とのうちの少なくとも一方によりシールドできるように、スイッチ素子１と制御部５との間に、正極側バスバー通電部３０と負極側バスバー通電部４０とのうちの少なくとも一方を配置するようにしたものである。その他の構成は、実施の形態１又は実施の形態２によるスイッチング装置と同様である。

実施の形態４によるスイッチング装置によれば、実施の形態１又は実施の形態２によるスイッチング装置と同様の効果の他、制御部５が受ける電磁ノイズを低減することができ、制御部５の誤動作を抑制することができる。

実施の形態５．
ＤＣ／ＤＣコンバータ、あるいはインバータのようなスイッチング装置では、大電流を扱うため、スイッチ素子１を冷却する必要がある。実施の形態５によるスイッチング装置は、スイッチ素子１を冷却する冷却器を設けたものである。

図５は、実施の形態５によるスイッチング装置の構成を示す側面図である。図５において、冷却器６は、スイッチ素子１を冷却するためにスイッチ素子１の裏面部に当接するように配置されている。正極側バスバー３は、スイッチ素子１の表面部に当接してスイッチ素子１を冷却器６の方向に押圧するように構成されている。その他の構成は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態４のうちの何れかによるスイッチング装置と同様である。

冷却器６は、スイッチ素子１と接触しており、スイッチ素子１は冷却器６との接触面積が大きいほど冷却効果が高い。そのため、例えば、スイッチ素子１に反り返りがある場合、スイッチ素子１と冷却器６との間に隙間が発生し、両者の接触面積が小さくなりスイッチ素子１と冷却器６との間の熱抵抗が、想定した熱抵抗以上となる場合がある。この場合、スイッチ素子１の放熱が十分でなくなり、スイッチ素子１が熱破壊に至る場合もある。したがって、スイッチ素子１の表面部を冷却器６側へ押圧し、スイッチ素子１と冷却器の間の熱抵抗に想定した熱抵抗以下になるようにする必要がある。

スイッチ素子１の表面部を冷却器６側へ押圧する手段としては、一般的には押さえバネがあるが、その場合に押さえバネが必要になり、スイッチング装置が大型化してしまう。そこで、実施の形態５では、押さえバネの代わりに正極側バスバー３を用いてスイッチ素子１を冷却器６の方向へ押圧するように構成している。

具体的には、正極側バスバー通電部３０によりスイッチ素子１を押圧するように、正極側バスバー通電部３０をスイッチ素子１の表面部に接触させて押圧するように構成している。この構成により、スイッチ素子１と冷却器６との間に隙間が生じることが防止され、両者の間の熱抵抗を想定値以下とすることができる。

以上述べた実施の形態５によるスイッチング装置によれば、スイッチ素子１で発生した熱を冷却器６に効果的に放熱することができ、スイッチ素子１を熱破壊から防ぐことができる。また、スイッチ素子１からコンデンサ素子２への伝熱を防止することができる。また、前述の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態４と同様の効果を奏することができる。

本願は、様々な例示的な複数の実施の形態が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合、又は省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００ スイッチング装置、１ スイッチ素子、１１ スイッチ素子の正極側接続部、１２ スイッチ素子の負極側接続部、２ コンデンサ素子、２１ コンデンサ素子の正極側接続部、２２ コンデンサ素子の負極側接続部、３ 正極側バスバー、３０ 正極側バスバー通電部、３０１、４０１ 第１の側部、３０２、４０２ 第２の側部、３１ 第１の正極側接続部、３２ 第２の正極側接続部、４ 負極側バスバー、４０ 負極側バスバー通電部、４１ 第１の負極側接続部、４２ 第２の負極側接続部、５ 制御部、６ 冷却器

Claims (5)

1. 電流経路を切り替えるときに電磁ノイズを発生するスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子に並列に接続され、前記スイッチ素子により制御される電流を平滑するコンデンサ素子と、
   前記スイッチ素子の正極側接続部と前記コンデンサ素子の正極側接続部とに接続され、前記スイッチ素子に直流電流を通流させる正極側バスバーと、
   前記スイッチ素子の負極側接続部と前記コンデンサ素子の負極側接続部とに接続され、前記スイッチ素子に直流電流を通流させる負極側バスバーと、
   を備え、
   構成（１）を、
   前記正極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する正極側バスバー通電部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の正極側接続部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の正極側接続部と、を備え、前記第１の正極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部と、前記スイッチ素子の前記正極側接続部と、に接続され、前記第２の正極側接続部は、前記スイッチ素子に前記直流電流を通流させる電源の正極端子に接続され、前記正極側バスバー通電部の前記平面部は、前記スイッチ素子の少なくとも一部分に重なるように配置されていること、
   とし、
   構成（２）を、
   前記負極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する負極側バスバー通電部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の負極側接続部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の負極側接続部と、を備え、前記第１の負極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部と、前記スイッチ素子の前記負極側接続部と、に接続され、前記第２の負極側接続部は、前記スイッチ素子に前記直流電流を通流させる電源の負極端子に接続され、前記負極側バスバー通電部の平面部は、前記スイッチ素子の少なくとも一部分に重なるように配置されている、
   と、したとき、
   前記構成（１）と前記構成（２）と、のうちの少なくとも一方を有する、
   ことを特徴とするスイッチング装置。
2. 電流経路を切り替えるときに電磁ノイズを発生するスイッチ素子が少なくとも２つ直列に接続された１つの直列体、又は並列接続された複数の前記直列体、により構成されたスイッチ部と、
   前記スイッチ素子により制御される電流を平滑するコンデンサ素子と、
   を備え、
   前記スイッチ部は、前記１つの直列体に対応した１つの正極側接続部と１つの負極側接続部、又は前記複数の直列体にそれぞれ対応した複数の正極側接続部と複数の負極側接続部、を有し、
   前記スイッチ部の前記正極側接続部は、前記コンデンサ素子の正極側接続部に接続され、
   前記スイッチ部の前記負極側接続部は、前記コンデンサ素子の負極側接続部に接続され、
   さらに、前記スイッチ部の前記正極側接続部と前記コンデンサ素子の前記正極側接続部とに接続され、前記スイッチ部に直流電流を通流させる正極側バスバーと、
   前記スイッチ部の前記負極側接続部と前記コンデンサ素子の前記負極側接続部とに接続され、前記スイッチ部に直流電流を通流させる負極側バスバーと、
   を備え、
   構成（１）を、
   前記正極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する正極側バスバー通電部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の正極側接続部と、前記正極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の正極側接続部と、を備え、前記第１の正極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記正極側接続部と、前記スイッチ部の前記正極側接続部と、に接続され、前記第２の正極側接続部は、前記スイッチ部に前記直流電流を通流させる電源の正極端子に接続され、前記正極側バスバー通電部の前記平面部は、前記スイッチ部の少なくとも一部分に重なるように配置されていること、
   とし、
   構成（２）を、
   前記負極側バスバーは、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部の幅より大きな幅の平面部を有する負極側バスバー通電部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第１の側部から延出された第１の負極側接続部と、前記負極側バスバー通電部の前記平面部に対する第２の側部から延出された第２の負極側接続部と、を備え、前記第１の負極側接続部は、前記コンデンサ素子の前記負極側接続部と、前記スイッチ部の前記負極側接続部と、に接続され、前記第２の負極側接続部は、前記スイッチ部に前記直流電流を通流させる電源の負極端子に接続され、前記負極側バスバー通電部の平面部は、前記スイッチ部の少なくとも一部分に重なるように配置されている、
   と、したとき、
   前記構成（１）と前記構成（２）と、のうちの少なくとも一方を有する、
   ことを特徴とするスイッチング装置。
3. 前記正極側バスバー通電部と、前記負極側バスバー通電部とは、互いに平行して配置された平板形状に構成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング装置。
4. 前記スイッチ素子の裏面部に当接された冷却器を有し、
   前記正極側バスバー、又は前記負極側バスバーは、前記スイッチ素子を前記冷却器の方向に押圧するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載のスイッチング装置。
5. 前記スイッチ素子を制御する制御部を有し、
   前記正極側バスバーと前記負極側バスバーとのうちの少なくとも一方が、前記スイッチ素子と前記制御部との間に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載のスイッチング装置。

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