[发明专利]半导体模块和半导体设备

说明书

技术领域

本发明大体涉及运作来执行电力转换的半导体模块以及配备有此类半导体模块的半导体设备。

背景技术

日本专利首次出版JP 2012-249371教导了控制器集成旋转电机，其由旋转电机和控制该旋转电机的操作的控制器的组合所组成。控制器配备有多个电力模块(即，半导体模块)和汇流条。电力模块围绕旋转电机的旋转轴布置。

当需要从控制器的电力转换器电路向旋转电机输送电力或从旋转电机向电力转换器电路输送电力时，电流将流过正和负汇流条。这样的电流流动通常导致正和负汇流条自感而产生辐射噪声，由此使控制器的EMC(电磁兼容性)下降。正和负汇流条的自感也可能导致控制器中安装的开关设备处浪涌电压增加。

从正汇流条流向旋转电机的电流的量通常与从旋转电机流向负汇流条的电流量相同。EMC下降或浪涌电压增加因此可能由于正和负汇流条之间的磁耦合而减小。

假设其中针对电力转换器电路的多个相(即，脚)安装有多个开关设备的单个半导体模块用于向两组或更多组定子绕组(其在下文也称为定子绕组组)输送电力并且单个正导体用于与属于不同脚的上开关设备的高压端子连接并且单个负导体也用于与属于不同脚的下开关设备的低压端子连接，则针对多个定子绕组组在正和负汇流条中形成单流电流。

如果在正与负端子之间存在延伸通过正和负汇流条通向电力供应和半导体模块的多个路径，则将引起对流过正汇流条的电流的量与流过负汇流条的电流量不同这一方面的关注。

发明内容

因此，本发明的目标是提供半导体模块和半导体设备，它们设计成消除由正汇流条与负汇流条之间的电流量差异产生的不利影响。

根据本发明的一个方面，提供有半导体模块(110b)，其包括：(a)多个串联连接的单元，这些单元包括上臂开关设备(SP1，SP2)和下臂开关设备(SN1，SN2)，串联连接的单元中的每个针对电力转换器电路的相位中的一个而提供；(b)上臂开关设备的高压端子所接合的多个正导体(121a，121d)；以及(c)下臂开关设备的低压端子所接合的多个负导体(121c，121f)。正导体彼此分离。负导体彼此分离。

简而言之，半导体模块具有正导体，属于电力转换器电路的不同脚的上臂开关设备的高压端子接合到这些正导体并且这些正导体彼此分离。另外，半导体模块还具有负导体，属于不同脚的下臂开关设备的低压端子接合到这些负导体并且这些负导体彼此分离。

因此，当脚向例如相应定子绕组组供应电力时，在正汇流条和负汇流条中形成到定子绕组组的独流电流。这即使在存在延伸通过正汇流条和负汇流条(它们使正端子和负端子与半导体模块连接)的多个路径的情况下也使由正汇流条和负汇流条中的电流量之间的差异所产生的不利影响最小化。

根据本发明的另一个方面，提供有半导体设备(11)，其包括：(a)多个半导体模块(110b)，这些半导体模块中的每个包括配备有上臂开关设备(SP1，SP2)和下臂开关设备(SN1，SN2)的串联连接的单元、上臂开关设备的高压端子所接合的正导体(121a，121d)以及下臂开关设备的低压端子所接合的负导体(121c，121f)，串联连接的单元每个针对电力转换器电路的相位中的一个提供，半导体模块包括一个第一模块(110b-2)，在该第一模块中设置串联连接的单元、正导体和负导体，正导体彼此分离，负导体彼此分离；(b)连接到外部设备的正端子(113k)和负端子(113l)；(c)将第一模块的正导体、其他半导体模块的正导体和所述正端子连接在一起的正汇流条(113b)；以及(d)将第一模块的负导体、其他半导体模块的负导体和所述负端子连接在一起的负汇流条(113c)。

简而言之，半导体模块具有正导体，属于电力转换器电路的不同脚的上臂开关设备的高压端子接合到这些正导体并且这些正导体彼此分离。另外，半导体模块还具有负导体，属于不同脚的下臂开关设备的低压端子接合到这些负导体并且这些负导体彼此分离。

因此，当脚向例如相应定子绕组组供应电力时，在正汇流条和负汇流条中形成到定子绕组组的离散流电流。这即使在存在延伸通过正汇流条和负汇流条(它们使正端子和负端子与半导体模块连接)的多个路径的情况下也使由正汇流条和负汇流条中的电流量之间的差异所产生的不利影响最小化。

在本发明的第三方面中，半导体模块可采用圆形形式布置。第一模块是位于距离正端子和负端子最远的半导体模块中的一个。