(57)【要約】【課題】スイッチング素子から素子当接部への熱移動を促進することによりスイッチング素子の冷却を効率的に行うことができるインバータ装置を提供する。【解決手段】ベース部材４０は、回路基板２０の裏面２５を覆うように形成された本体部４１と、表面に素子当接面が設けられた素子当接部４３と、を備えるとともに、本体部４１及び素子当接部４３の裏面に立設された複数の放熱フィン４６を備え、素子当接面は、本体部４１に対して回路基板２０の表面２４よりも離間した位置に回路基板２０と略平行に配置され、スイッチング素子７０の素子本体部７１が、回路基板２０の表面２４に対して離間するとともに素子当接面に当接するように配置され、素子当接部４３の裏面からの放熱フィン４６の高さ及び素子当接部４３の回路基板２０に直交する方向の厚さの一方又は双方が、本体部４１についてのそれらに比べて大きく設定されている。【選択図】図６
2010239810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ回路を構成する複数の部品が実装される回路基板と、当該回路基板が取り付けられるベース部材と、を備えるインバータ装置であって、
前記ベース部材は、前記回路基板の裏面を覆うように形成されるとともに前記回路基板の取付部が設けられた本体部と、前記回路基板の外縁に隣接して配置されて表面に素子当接面が設けられた素子当接部と、を備えるとともに、前記本体部及び前記素子当接部の裏面に立設された複数の放熱フィンを備え、
前記素子当接面は、前記本体部に対して前記回路基板の表面よりも離間した位置に当該回路基板と略平行に配置され、
前記回路基板の表面に実装される複数のスイッチング素子の素子本体部が、当該回路基板の表面に対して離間するとともに前記素子当接面に当接するように配置され、
前記素子当接部の裏面からの前記放熱フィンの高さ及び前記素子当接部の前記回路基板に直交する方向の厚さの一方又は双方が、前記本体部についてのそれらに比べて大きく設定されているインバータ装置。
【請求項２】
前記素子当接部の裏面が前記本体部の裏面に対して前記素子当接面側に位置するように段差部が形成され、前記本体部の裏面に立設された前記放熱フィンの先端部と、前記素子当接部の裏面に立設された前記放熱フィンの先端部とが略同一平面状に位置するように構成されている請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
複数の前記スイッチング素子が、前記回路基板の外縁に沿って一列に配列されて実装され、
前記素子当接面が、前記回路基板の複数の前記スイッチング素子が配列された外縁に平行な方向に延在する平面とされている請求項１又は２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記放熱フィンは、複数の前記スイッチング素子の配列方向に沿って設けられている請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記インバータ回路は三相交流用のインバータ回路であり、前記スイッチング素子は各相につき２つずつ備えられ、
同相の２つの前記スイッチング素子が互いに隣接して配置され、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出素子が、各相の２つの前記スイッチング素子のいずれか一方であって、一列に配列される複数の前記スイッチング素子の配列方向両側に他の前記スイッチング素子が隣接配置されている前記スイッチング素子に取り付けられている請求項３又は４に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記ベース部材は、当該ベース部材の裏面に、複数の前記放熱フィン間の間隙に空気を流通させるファンを備え、
前記ファンは、前記ベース部材の裏面から離間して配置されるとともに、当該ファンの回転軸が前記回路基板に略直交する方向となるように配置されている請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
複数の前記スイッチング素子の素子本体部は、絶縁材を介して前記素子当接面に当接した状態で締結部材により前記素子当接部に締結固定されている請求項１から６のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項８】
インバータ回路を構成する複数の部品が実装される回路基板と、当該回路基板が取り付けられるベース部材と、を備えるインバータ装置の製造方法であって、
前記ベース部材として、前記回路基板の取付部が設けられた本体部と、前記回路基板が取り付けられた状態で前記回路基板の外縁に隣接して配置される素子当接部と、を備え、前記素子当接部の表面に設けられた素子当接面が、前記回路基板が取り付けられた状態で前記本体部に対して前記回路基板の表面よりも離間した位置に当該回路基板と略平行に配置された部材を用いるとともに、前記回路基板として、外縁に隣接した周囲に捨て基板部が取り外し可能に設けられ、前記捨て基板部が前記回路基板の表面に実装される複数のスイッチング素子の位置決め部を有する基板を用い、
前記回路基板が取り付けられた状態での前記回路基板の表面と前記素子当接面との距離に相当する厚さを有する間隔調整ジグを前記捨て基板部の表面との間に介在させて、複数の前記スイッチング素子の素子本体部を前記捨て基板部の前記位置決め部に対して位置決め固定し、その状態で複数の前記スイッチング素子のリードを前記回路基板に半田付けし、その後、前記捨て基板部に対する前記スイッチング素子の位置決め固定を解除して前記捨て基板部及び前記間隔調整ジグを前記回路基板から取り外し、前記回路基板を前記ベース部材の前記取付部に取り付けるとともに複数の前記スイッチング素子の素子本体部を前記素子当接面に固定するインバータ装置の製造方法。
【請求項９】
前記素子当接面は、複数の前記スイッチング素子の素子本体部を締結部材により締結固定するための複数の締結孔を備え、
前記捨て基板部の前記位置決め部は、前記素子当接面が備える複数の前記締結孔に対応する位置に設けられた位置決め用孔である請求項８に記載のインバータ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を構成する複数の部品が実装される回路基板と、当該回路基板が取り付けられるベース部材と、を備えるインバータ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ハイブリッド車両や電動車両等に用いるような大きな出力の回転電機を駆動するためのインバータ装置では、インバータ回路を構成するスイッチング素子の発熱量が多いため、スイッチング素子を適切に冷却することが要求される。このような技術に関して、例えば下記の特許文献１には、以下のようなインバータ装置の構成が開示されている。すなわち、このインバータ装置は、リード挿入型の複数のスイッチング素子が実装される回路基板と、回路基板の外縁を構成する一辺に沿って配置される放熱体とを有する。そして、スイッチング素子は、当該スイッチング素子の素子本体部が放熱体の素子当接面に当接するような状態でリードが回路基板の実装面に接続されるため、発熱量が多いスイッチング素子を放熱体を介して冷却することが可能になっている。なお、スイッチング素子は、素子本体部に設けられた挿通孔を介して、放熱体の素子当接面に対してネジにより固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６０８８９号公報（図１、図２等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成では、放熱体が素子本体部に当接する部分のみに設けられているため、スイッチング素子の発熱量が多い場合には、スイッチング素子が十分に冷却されないおそれがある。さらに、上記の特許文献１には、スイッチング素子を効率的に冷却するための具体的な構成については何ら開示されていない。
【０００５】
また、スイッチング素子の素子本体部をネジを介して放熱体の素子当接面に固定する構成においては、以下のような問題が生じ得る。すなわち、スイッチング素子のリードを予め回路基板の実装面に半田付けした後、スイッチング素子の素子本体部を放熱体の素子当接面に固定する構成とした場合、半田付け後の素子本体部の位置にズレがあると、スイッチング素子の素子本体部を放熱体の素子当接面に固定した際にスイッチング素子のリードや半田付け部等に応力が生じ、スイッチング素子や半田付け部の信頼性が低下するおそれもある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータ回路を構成する複数の部品が実装される回路基板と、当該回路基板が取り付けられるベース部材と、を備えるインバータ装置において、スイッチング素子から素子当接部への熱移動を促進することによりスイッチング素子の冷却を効率的に行うことができるインバータ装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る、インバータ回路を構成する複数の部品が実装される回路基板と、当該回路基板が取り付けられるベース部材と、を備えるインバータ装置の特徴構成は、前記ベース部材は、前記回路基板の裏面を覆うように形成されるとともに前記回路基板の取付部が設けられた本体部と、前記回路基板の外縁に隣接して配置されて表面に素子当接面が設けられた素子当接部と、を備えるとともに、前記本体部及び前記素子当接部の裏面に立設された複数の放熱フィンを備え、前記素子当接面は、前記本体部に対して前記回路基板の表面よりも離間した位置に当該回路基板と略平行に配置され、前記回路基板の表面に実装される複数のスイッチング素子の素子本体部が、当該回路基板の表面に対して離間するとともに前記素子当接面に当接するように配置され、前記素子当接部の裏面からの前記放熱フィンの高さ及び前記素子当接部の前記回路基板に直交する方向の厚さの一方又は双方が、前記本体部についてのそれらに比べて大きく設定されている点にある。
【０００８】
上記の特徴構成によれば、スイッチング素子の素子本体部が当接する素子当接面を有する素子当接部の熱容量、及び当該素子当接部の裏面に立設された放熱フィンの放熱面積の少なくとも一方を大きくすることができる。よって、冷却を必要とするスイッチング素子の近傍において、スイッチング素子から素子当接部への熱移動を促進することができるため、スイッチング素子の冷却を効率的に行うことができる。なお、スイッチング素子の素子本体部が当接する素子当接面は、ベース部材の本体部に対して回路基板の表面から離間した位置に形成されているため、素子当接部の回路基板に直交する方向における厚みを、本体部の当該方向における厚みより大きくすることが容易な構成となっている。従って、素子当接部の裏面に立設される放熱フィンの先端部が、本体部の裏面に立設される放熱フィンの先端部に対して突出したものとなることを抑制しつつ、素子当接部の裏面からの放熱フィンの高さ及び素子当接部の回路基板に直交する方向の厚さの一方又は双方を、本体部についてのそれらに比べて大きく設定することができる。
また、スイッチング素子の素子本体部を当接支持する素子当接面が、回路基板が取り付けられるベース部材に備えられているため、スイッチング素子の素子本体部を適切に当接支持することができる。さらに、スイッチング素子の素子本体部が回路基板と略平行に配置されるため、インバータ装置の回路基板に直交する方向の厚さを抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記素子当接部の裏面が前記本体部の裏面に対して前記素子当接面側に位置するように段差部が形成され、前記本体部の裏面に立設された前記放熱フィンの先端部と、前記素子当接部の裏面に立設された前記放熱フィンの先端部とが略同一平面状に位置するように構成されていると好適である。
【００１０】
この構成によれば、放熱フィンの先端部が凹凸状に配置されることを抑制することができる。よって、スイッチング素子を効率的に冷却しつつ、インバータ装置の底部の外形を平面的なものとして搭載性を高めることができる。
【００１１】
また、複数の前記スイッチング素子が、前記回路基板の外縁に沿って一列に配列されて実装され、前記素子当接面が、前記回路基板の複数の前記スイッチング素子が配列された外縁に平行な方向に延在する平面とされていると好適である。
【００１２】
この構成によれば、スイッチング素子が配列された回路基板の外縁に平行な方向に延在する平面を表面に有する素子当接部を当該外縁に隣接して配置するだけで、素子当接面を形成することができる。よって、素子当接部の形状や配置構成を簡素なものとすることができる。また、スイッチング素子が回路基板の外縁に配置されるため、回路基板におけるスイッチング素子のリードが接続される位置と、当該スイッチング素子の素子本体部を当接支持する素子当接面との距離を短くすることができる。よって、スイッチング素子のリードが不必要に長くなるのを抑制することができ、スイッチング素子の耐振動性を高めることができるとともに、リードからのノイズの発生を抑制することができる。
【００１３】
また、前記放熱フィンは、複数の前記スイッチング素子の配列方向に沿って設けられていると好適である。
【００１４】
この構成によれば、放熱フィンがスイッチング素子の配列方向に沿う方向となる。よって、インバータ装置の底部においてスイッチング素子の配列方向に沿って空気や冷却液が流れるようにインバータ装置を搭載する構成において、複数のスイッチング素子を効率的に冷却することが可能となる。
【００１５】
また、前記インバータ回路は三相交流用のインバータ回路であり、前記スイッチング素子は各相につき２つずつ備えられ、同相の２つの前記スイッチング素子が互いに隣接して配置され、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出素子が、各相の２つの前記スイッチング素子のいずれか一方であって、一列に配列される複数の前記スイッチング素子の配列方向両側に他の前記スイッチング素子が隣接配置されている前記スイッチング素子に取り付けられていると好適である。
【００１６】
この構成によれば、全てのスイッチング素子に温度検出素子を配置する構成に比べ、温度検出素子の個数を半減することができ、インバータ装置の製造コストを低減することができるとともに、製造工程の簡素化も図ることができる。なお、ある特定のスイッチング素子の異常な過熱状態が発生しない状態においては、配列方向の片側にのみ他のスイッチング素子が隣接配置されているスイッチング素子に比べ、配列方向の両側に他のスイッチング素子が隣接配置されているスイッチング素子の方が通常は温度が高くなる。よって、上記の構成では、各相に対応する２つのスイッチング素子のうち、温度が略同一又は高いと予想されるスイッチング素子の温度を検出することができる。従って、一部のスイッチング素子の温度検出結果のみを用いて温度管理を行っても、スイッチング素子の温度が所定の動作保証温度を超えることはなく、問題は生じない。
【００１７】
また、前記ベース部材は、当該ベース部材の裏面に、複数の前記放熱フィン間の間隙に空気を流通させるファンを備え、前記ファンは、前記ベース部材の裏面から離間して配置されるとともに、当該ファンの回転軸が前記回路基板に略直交する方向となるように配置されていると好適である。
【００１８】
この構成によれば、スイッチング素子が発した熱が伝達されるベース部材からの放熱を促進することができるため、スイッチング素子をより効率的に冷却することができる。また、ファンの回転軸が回路基板に直交する方向に沿うように配置されるため、ファンを配置することによるインバータ装置の回路基板に直交する方向の厚さを抑制することができる。さらに、ファンはベース部材の裏面から離間して配置されているため、放熱フィン間に空気を流通させやすいという利点もある。
【００１９】
また、複数の前記スイッチング素子の素子本体部は、絶縁材を介して前記素子当接面に当接した状態で締結部材により前記素子当接部に締結固定されていると好適である。
【００２０】
この構成によれば、スイッチング素子の素子本体部が金属ベース上に載置されている場合等、スイッチング素子の素子本体部における外面の少なくとも一部が導電性材料により形成されている場合に、スイッチング素子と素子当接面との間の絶縁を適切に確保することができる。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る、インバータ回路を構成する複数の部品が実装される回路基板と、当該回路基板が取り付けられるベース部材と、を備えるインバータ装置の製造方法の特徴構成は、前記ベース部材として、前記回路基板の取付部が設けられた本体部と、前記回路基板が取り付けられた状態で前記回路基板の外縁に隣接して配置される素子当接部と、を備え、前記素子当接部の表面に設けられた素子当接面が、前記回路基板が取り付けられた状態で前記本体部に対して前記回路基板の表面よりも離間した位置に当該回路基板と略平行に配置された部材を用いるとともに、前記回路基板として、外縁に隣接した周囲に捨て基板部が取り外し可能に設けられ、前記捨て基板部が前記回路基板の表面に実装される複数のスイッチング素子の位置決め部を有する基板を用い、前記回路基板が取り付けられた状態での前記回路基板の表面と前記素子当接面との距離に相当する厚さを有する間隔調整ジグを前記捨て基板部の表面との間に介在させて、複数の前記スイッチング素子の素子本体部を前記捨て基板部の前記位置決め部に対して位置決め固定し、その状態で複数の前記スイッチング素子のリードを前記回路基板に半田付けし、その後、前記捨て基板部に対する前記スイッチング素子の位置決め固定を解除して前記捨て基板部及び前記間隔調整ジグを前記回路基板から取り外し、前記回路基板を前記ベース部材の前記取付部に取り付けるとともに複数の前記スイッチング素子の素子本体部を前記素子当接面に固定する点にある。
【００２２】
上記の特徴構成によれば、回路基板と一体的に形成される捨て基板部に位置決め部が形成されているため、回路基板に形成される回路パターンに対して高い位置精度で位置決め部を設けることができる。このような捨て基板部に設けられた位置決め部を利用して、スイッチング素子を水平方向において精度良く位置決めを行うことができる。また、間隔調整ジグを用いることで、回路基板に直交する方向においても、回路基板が取り付けられた状態での素子当接面の高さに合わせて精度良く位置決めを行うことができる。よって、回路基板を搬送する際等に必要となる捨て基板部を有効に利用して、回路基板に形成される回路パターンに対して精度良く、スイッチング素子を捨て基板部に対して位置決め固定することができる。そして、このように位置決め固定した状態のスイッチング素子のリードを回路基板に半田付けするため、スイッチング素子を精度良く回路基板に実装することができる。従って、スイッチング素子をベース部材の素子当接部に固定した際に、スイッチング素子のリードや半田付け部等に応力が加わることを抑制することができ、スイッチング素子や半田付け部の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
ここで、前記素子当接面は、複数の前記スイッチング素子の素子本体部を締結部材により締結固定するための複数の締結孔を備え、前記捨て基板部の前記位置決め部は、前記素子当接面が備える複数の前記締結孔に対応する位置に設けられた位置決め用孔であると好適である。
【００２４】
この構成によれば、回路基板の捨て基板部に設けられる位置決め部の構成を簡素なものとすることができ、製造工程の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】カバー部材を取り外した状態のインバータ装置の平面図である。
【図２】図１において回路基板に形成された主回路領域と制御領域を示す説明図である。
【図３】ベース部材の平面図である。
【図４】ベース部材の背面図である。
【図５】ベース部材の底面図である。
【図６】回路基板及びスイッチング素子が取り付けられた状態におけるベース部材の一部拡大断面図である。
【図７】インバータ装置の斜視図である。
【図８】位置決め工程の説明図である。
【図９】半田付け工程後の状態を示す説明図である。
【図１０】捨て基板部取り外し工程後の状態を示す説明図である。
【図１１】回路基板取り付け工程の説明図である。
【図１２】インバータ装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係るインバータ装置の実施形態について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明を、電動車両（以下、単に「車両」という）に搭載される回転電機を駆動制御するためのインバータ装置に適用した場合を例として説明する。なお、本願では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。本発明に係るインバータ装置１は、図６に示すように、スイッチング素子７０の素子本体部７１を当接支持する素子当接面４４を表面に有する素子当接部４３の裏面からの放熱フィン４６の高さ、及び素子当接部４３の回路基板２０に直交する方向の厚さの一方又は双方が、本体部４１についてのそれらに比べて大きく設定されていることに特徴を有している。また、本発明に係るインバータ装置１の製造方法は、図８に示すように、捨て基板部２６を有する基板と間隔調整ジグ９１とを用いてスイッチング素子７０を回路基板２０に実装する方法に特徴を有している。以下、本実施形態に係るインバータ装置１の構成について順に詳細に説明する。
【００２７】
なお、以下の説明では特に断らない限り、図１における上下方向を「前後方向」とし、図１における上及び下を、それぞれ「前」及び「後」とする。また、図１における左右方向を「左右方向」とし図１における左及び右を、それぞれ「左」及び「右」とする。また、図１における紙面に直交する方向を「上下方向」とし、図１における紙面手前側及び奥側を、それぞれ「上」及び「下」とする。当然ながら、これらの定義は説明のために便宜的に定めたものであり、インバータ装置１の配置構成は、上記の定義により定められる方向に限定されるものではない。
【００２８】
１．インバータ装置の概略構成
初めに、図７を参照して、本実施形態に係るインバータ装置１の概略構成について説明する。図７に示すように、インバータ装置１は、回路基板２０（図１参照）が取り付けられるとともに底面に複数の放熱フィン４６が形成されたベース部材４０と、回路基板２０を挟んでベース部材４０に対向するように配置されて固定されるカバー部材５０とを有して構成されている。詳細は後述するが、この回路基板２０には、複数のスイッチング素子７０（図１参照）を備えて構成されるインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御回路が形成されている。また、入出力用コネクタ８３、及び複数のコネクタ８４〜８６が、カバー部材５０から突出するように配置されている。そして、インバータ装置１は、蓄電装置（図示せず）から供給される直流電圧を交流電圧に変換して回転電機（図示せず）に出力し、回転電機の駆動制御を行う。蓄電装置は、例えば、バッテリやキャパシタ等により構成される。また、複数種類の蓄電装置を併用しても良い。更には、家庭用電源等の外部電源により充電可能に蓄電装置を構成しても良い。
【００２９】
また、本実施形態では、インバータ装置１は、三相交流で駆動される２つの回転電機を独立して駆動制御する構成となっている。そのため、回路基板２０は、互いに独立して動作可能な三相交流用のインバータ回路を２つ備えている。そして、インバータ装置１は、コネクタ８４を介して車両側から入力される車両要求トルク等の指令値に従って、２つの回転電機を駆動するための駆動電流を入出力用コネクタ８３を介して回転電機へ出力する。
【００３０】
２．回路基板の構成
図１は、カバー部材５０を取り外した状態でのインバータ装置１の平面図である。この図に示すように、回路基板２０は、ベース部材４０に設けられた固定座４２（図３参照）とボルト２８により、ベース部材４０に固定されている。なお、固定座４２には、図３に示すように、ボルト２８を締結固定可能な締結孔が形成されている。
【００３１】
回路基板２０は、後述するスイッチング素子７０やディスクリート部品８０が配置されて実装される表面２４と、主に表面実装部品が実装される裏面２５（図６参照）とを有している。本例では、回路基板２０の表面２４は上を向く面であり、カバー部材５０（図７参照）に対向する面である。回路基板２０の裏面２５は下を向く面であり、ベース部材４０の本体部４１に対向する面である。そして、図１に示すように、回路基板２０は、インバータ回路を構成する複数の部品が実装される主回路基板部２１と、インバータ回路を制御する制御回路を構成する複数の部品が実装される制御基板部２２と、を有して構成されている。これらの主回路基板部２１及び制御基板部２２は、回路基板２０が備える回路形成領域３０に形成されている。以下、回路形成領域３０、主回路基板部２１、及び制御基板部２２の構成について、順に詳細に説明する。
【００３２】
２−１．回路形成領域の構成
図２に示すように、本実施形態では、回路基板２０には、一枚の基板上に主回路基板部２１及び制御基板部２２を形成するための、略矩形状の回路形成領域３０が形成されている。具体的には、回路形成領域３０は、略Ｕの字状の主回路領域３１と、回路形成領域３０における主回路領域３１以外の領域に設定される、略矩形状の制御領域３２とを備えて構成されている。そして、主回路領域３１は、前後方向に延びる２つの第一領域３３と、左右方向に延びる１つの第二領域３４とを備えている。そして、主回路基板部２１は主回路領域３１に形成され、制御基板部２２は制御領域３２に形成される。また、図２に示すように、主回路領域３１と制御領域３２とは、所定の絶縁距離だけ離間して配置されている。そして、主回路領域３１と制御領域３２とは、例えば、絶縁状態で２つの領域を結合可能な絶縁部品により信号を伝送可能に構成される。このような部品としては、例えば、フォトカプラやトランス等がある。
【００３３】
本発明においては、回路形成領域３０の外縁を構成する４つの辺のうち、第一領域３３が沿う辺を第一辺３５としている。よって、本実施形態では、回路形成領域３０の左右両端部において前後方向に延びる２つの辺が第一辺３５である。また、本発明においては、回路形成領域３０の外縁を構成する４つの辺のうち、第二領域３４が沿う辺を第二辺３６としている。よって、本実施形態では、回路形成領域３０の後端部において左右方向に延びる１つの辺が第二辺３６である。言い換えれば、第一領域３３は、第一辺３５に沿って設けられており、第二領域３４は、第一辺３５に隣接する第二辺３６に沿って設けられている。そして、主回路領域３１は、第一領域３３と第二領域３４とにわたって設定されている。なお、主回路領域３１及び制御領域３２は、これらの領域間の境界線が略直角状の屈曲部を有する線分となるように形成されているものに限られない。例えば、当該境界線が略半円弧状の線分となるように主回路領域３１及び制御領域３２を形成したり、当該境界線を構成する線分が対称軸１００に対して線対称にならないように主回路領域３１及び制御領域３２を形成することもできる。
【００３４】
また、図２に示すように、本実施形態では、回路形成領域３０は、対称軸１００に対して線対称に形成されている。ここで、対称軸１００を境界線として回路形成領域３０を左右２つの回路形成領域３０ａ及び回路形成領域３０ｂとに分け、これらの回路形成領域３０ａ，３０ｂにより回路形成領域３０が形成されているとすると、回路基板２０は、一枚の基板上に２つの回路形成領域３０ａ，３０ｂを鏡像反転した位置関係で配置して備えているといえる。そして、本例では、２つの回路形成領域３０ａ，３０ｂのそれぞれに形成された主回路基板部２１のそれぞれが、異なる回転電機の駆動制御を担当するように構成されている。さらに、詳細は後述するが、図１に示すように、ベース部材４０は、２つの回路形成領域３０ａ，３０ｂのそれぞれの第一辺３５に沿って２つの素子当接面４４を備えている。
【００３５】
上記のような構成を実現すべく、回路基板２０は、一枚の基板内に厚みの異なる複数種類の銅箔を備えて構成されている。本実施形態では、銅箔が本発明における「配線用金属箔」に相当する。主回路基板部２１が形成される主回路領域３１においては、制御基板部２２が形成される制御領域３２よりも大きな電流が流れる。本例では、主回路領域３１内の銅箔の厚みが、制御領域３２内の銅箔の厚みよりも大きくなるように設定されているため、主回路領域３１における許容電流を大きくすることが可能となっている。このような回路基板２０を用いることで、特別な配線構造を用いることなく、同一の回路基板２０上に、流れる電流の大きさが異なる２つの領域を形成することが可能となっている。なお、配線用金属箔は銅箔に限られず、銅以外の導電性の金属で形成された金属箔を適宜採用することができる。例えば、銀で配線用金属箔を形成しても良いし、複数種類の元素の合金で配線用金属箔を形成しても良い。
【００３６】
また、詳細な説明は省略するが、回路基板２０が備える銅箔には所定の回路パターンが形成されている。すなわち、主回路領域３１においてはインバータ回路を構成するための回路パターンが形成され、制御領域３２にはインバータ回路を制御する制御回路を構成するための回路パターンが形成されている。そして、これらのインバータ回路及び制御回路が同一の基板上に形成されているため、インバータ回路と制御回路との配線を短くすることが可能となっている。
【００３７】
２−２．主回路基板部の構成
主回路基板部２１には、インバータ回路を構成する複数の部品が実装される。上記のように、主回路基板部２１は、図１及び図２に示すように、第一領域３３及び第二領域３４を有する主回路領域３１に形成される。具体的には、主回路基板部２１を構成する各部品のうち、複数のスイッチング素子７０が、第一領域３３内に第一辺３５に沿って一列に配列されて実装される。言い換えれば、複数のスイッチング素子７０は、回路基板２０の外縁に沿って一列に配列されて実装される。また、主回路基板部２１を構成する各部品のうち、スイッチング素子７０以外のディスクリート部品８０が、第二領域３４に配置されて実装される。なお、図１においては、チップ抵抗器等の表面実装部品やその他の小型部品は省略している。
【００３８】
本実施形態では、スイッチング素子７０は、フライホイールダイオードをパッケージ内に内蔵したリード挿入型のＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）とされている。なお、詳細は省略するが、このＭＯＳＦＥＴは、金属ベースと当該金属ベース上に載置されたパッケージを備えて素子本体部７１が構成されている。そして、素子本体部７１の少なくとも一部が回路形成領域３０の外部に位置するように、スイッチング素子７０が回路基板２０に実装される。具体的には、スイッチング素子７０のリード７２が、第一領域３３内にて回路基板２０に形成されたスルーホールに挿入され、半田付けにより回路基板２０に接続される。
【００３９】
図１に示すように、スイッチング素子７０の素子本体部７１は、ベース部材４０の素子当接部４３が備える素子当接面４４に絶縁シート７３を介して当接した状態で、ボルト７４により素子当接部４３に締結固定される。本実施形態では、絶縁シート７３が本発明における「絶縁材」に相当し、ボルト７４が本発明における「締結部材」に相当する。このように素子本体部７１が絶縁シート７３を介して素子当接面４４に当接するため、スイッチング素子７０と素子当接面４４との間の絶縁が適切に確保されている。素子当接面４４についての詳細は後述する。なお、スイッチング素子７０は、バイポーラ型、電界効果型、ＭＯＳ型など種々の構造のパワートランジスタを採用することが可能であり、例えば、ＭＯＳＦＥＴに代えてＩＢＧＴ（insulated gate bipolar transistor）を採用しても好適である。また、スイッチング素子７０のパッケージ内にフライホイールダイオードが内蔵されていない構成としても良い。
【００４０】
上記のように、車両には２つの回転電機が備えられており、主回路基板部２１には、それぞれの回転電機を独立して駆動することが可能なようにインバータ回路が形成されている。具体的には、図１において、右側の第一領域３３に実装されている６つのスイッチング素子７０を備えて、一方の回転電機の駆動制御を行うためのインバータ回路（以下、「右側のインバータ回路」という場合がある）が形成されている。そして、図１において、左側の第一領域３３に実装されている６つのスイッチング素子７０を備えて、他方の回転電機の駆動制御を行うためのインバータ回路（以下、「左側のインバータ回路」という場合がある）が形成されている。
【００４１】
なお、本実施形態では、回転電機は、三相交流で駆動される回転電機とされている。よって、右側及び左側のインバータ回路のそれぞれには、回転電機のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルのそれぞれに対応して、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームが備えられている。そして、これらの各相用のアームは、それぞれ相補的に動作可能な一対のスイッチング素子７０を有して構成されている。すなわち、スイッチング素子７０は、各相につき２つずつ備えられる。よって、本例では、右側及び左側のそれぞれのインバータ回路は、６つのスイッチング素子７０を備えて構成されている。そして、図１に示すように、６個のスイッチング素子７０は、第一領域３３内において第一辺３５に沿って一列に配列されて実装されている。このため、各スイッチング素子７０と制御回路との距離を略均等又は略均等に近づく状態にすることが可能となっており、各スイッチング素子７０のスイッチング特性がばらつくことを抑制することができる。また、本例では、同相の２つのスイッチング素子７０が互いに隣接するように配置されている。
【００４２】
なお、各相用のアームが、相補的に動作可能な一対のスイッチング素子７０を二組有して構成され、右側及び左側のそれぞれのインバータ回路が、１２個のスイッチング素子７０を備える構成としても好適である。この場合においては、１２個のスイッチング素子７０が、第一領域３３内において第一辺３５に沿って一列に配列されて実装される。また、右側及び左側のインバータ回路の一方が６個のスイッチング素子７０を備えて構成されており、他方が１２個のスイッチング素子７０を備えて構成される構成とすることもできる。なお、当然ながら、スイッチング素子７０の個数は６個や１２個に限られず、適宜変更可能である。
【００４３】
本実施形態では、第二領域３４に配置されて実装されるディスクリート部品８０として、入出力用コネクタ８３、電源平滑用コンデンサ８１、及び電流センサ８２を有している。本実施形態では、入出力用コネクタ８３が、本発明における「電源入力用コネクタ」及び「回転電機を駆動する駆動電流の出力用コネクタ」に相当する。すなわち、本例では、電源入力用コネクタと回転電機を駆動する駆動電流の出力用コネクタとが１つの入出力用コネクタ８３で構成されている。これらのディスクリート部品８０は、図１に示すように、回路基板２０の表面２４に実装されている。そして、これらのディスクリート部品８０はインバータ回路を構成するのに必要な部品の中でも特に大型の部品であり、これらの大型部品が第二領域３４に集中して配置される。よって、部品の回路基板２０の表面２４からの突出量が大きくなり得る部品を特定の領域（第二領域３４）に集中して配置させることで、部品の回路基板２０の表面２４からの突出量の小さい低背領域をその他の領域に集中して確保することが可能となっている。本例では、制御領域３２がそのような低背領域となっている。そして、後述するように、カバー部材５０（図７参照）は、各領域における部品の回路基板２０からの突出量に応じた高さを有した複数のカバー面５１を備えて構成されている。
【００４４】
なお、第二領域３４に、入出力用コネクタ８３、電源平滑用コンデンサ８１、及び電流センサ８２以外のディスクリート部品８０が配置されて実装される構成としても良い。また、入出力用コネクタ８３、電源平滑用コンデンサ８１、及び電流センサ８２の一部が、第一領域３３に配置されて実装される構成としても好適である。また、電源平滑用コンデンサ８１や電流センサ８２は、インバータ装置１の外部に備えられる構成としても良い。
【００４５】
入出力用コネクタ８３は、主回路基板部２１にて生成された回転電機を駆動する駆動電流を回転電機へ出力するとともに、車両に備えられた蓄電装置の電力を入力するためのコネクタである。そのため、図示は省略するが、入出力用コネクタ８３には、回転電機と接続するための端子と、蓄電装置と接続するための端子とが備えられている。上記のように、本実施形態では、インバータ装置１が駆動制御を行うのは、三相交流で駆動される回転電機である。そのため、入出力用コネクタ８３には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応した３つの端子が備えられている。これらの３つの端子は、入出力用コネクタ８３に接続される配線ケーブル（図示せず）を介して、回転電機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のステータコイルとそれぞれ接続される。
【００４６】
また、本実施形態では、右側の入出力用コネクタ８３に蓄電装置の正極端子と接続される電源端子が１つ備えられ、左側の入出力用コネクタ８３に蓄電装置の負極端子と接続される電源端子が１つ備えられている。そのため、入出力用コネクタ８３のそれぞれには合計４つの端子が備えられている。なお、左側の入出力用コネクタ８３に蓄電装置の正極端子と接続される電源端子が１つ備えられ、右側の入出力用コネクタ８３に蓄電装置の負極端子と接続される電源端子が１つ備えられる構成としても良い。また、入出力用コネクタ８３のそれぞれが、蓄電装置の正極と接続するための電源端子と負極と接続するための電源端子の双方を備え、入出力用コネクタ８３のそれぞれに合計５つの端子が備えられる構成とすることもできる。また、電源入力用コネクタを、入出力用コネクタ８３とは別体で構成しても好適である。なお、主回路基板部２１は、制御回路基板部２２に比べ遥かに高電圧で動作する基板部であり、蓄電装置からは高電圧の電源が供給される。そして、２つの入出力用コネクタ８３は、対称軸１００に対して線対称な関係になるように回路基板２０に実装されている。
【００４７】
電源平滑用コンデンサ８１は、蓄電装置から供給される電源電圧を安定化させるためのコンデンサである。本実施形態では、主回路基板部２１には、複数の電源平滑用コンデンサ８１が実装されている。図１に示す例では、同一規格の２つの電源平滑用コンデンサ８１が備えられている。２つの電源平滑用コンデンサ８１は、並列接続されることにより、左右それぞれのインバータ回路上において大容量の１つの電源平滑用コンデンサとして機能し、電源電圧を安定化させる。本実施形態では、図１に示すように、２つの電源平滑用コンデンサ８１は、対称軸１００に対して線対称な関係になるように回路基板２０に実装されている。
【００４８】
また、図１に示すように、２つの電源平滑用コンデンサ８１は、入出力用コネクタ８３からの距離が略等しくなるように配置されている。なお、上記のように、入出力用コネクタ８３は電源入力用コネクタが一体的に形成されたものである。よって、言い換えれば、２つの電源平滑用コンデンサ８１は、電源入力用コネクタからの距離が略等しくなるように配置されている。具体的には、右側の入出力用コネクタ８３には、蓄電装置の正極端子と接続される電源端子が備えられている。左側の入出力用コネクタ８３には、蓄電装置の負極端子と接続される電源端子が備えられている。そして、右側の電源平滑用コンデンサ８１と右側の入出力用コネクタ８３に備えられている電源端子との間の距離と、左側の電源平滑用コンデンサ８１と左側の入出力用コネクタ８３に備えられている電源端子との間の距離とが略等しくなるように、２つの電源平滑用コンデンサ８１が配置されている。
【００４９】
また、別の見方をすれば、右側の入出力用コネクタ８３と左側の入出力用コネクタ８３とを一体的にとらえて１つの電源入力用コネクタが構成されているとすると、この電源入力用コネクタの中心は、図１における対称軸１００上に位置する。このように考えると、右側の電源平滑用コンデンサ８１と電源入力用コネクタとの間の距離と、左側の電源平滑用コンデンサ８１と電源入力用コネクタとの間の距離とが略等しくなるように、２つの電源平滑用コンデンサ８１が配置されているといえる。
【００５０】
このように２つの電源平滑用コンデンサ８１が配置されているため、それぞれの電源平滑用コンデンサ８１に対して略均一の特性を発揮させることが可能となっている。なお、電源平滑用コンデンサ８１が１つのみ備えられている構成としたり、３つ以上備えられている構成としても良い。また、電源平滑用コンデンサ８１が複数備えられる場合において、異なる規格の電源平滑用コンデンサ８１を組み合わせて備える構成としても良い。また、複数の電源平滑用コンデンサ８１が、電源入力用コネクタからの距離が等しくならないように配置されている構成としても良い。
【００５１】
電流センサ８２は、回転電機のステータコイルを流れる電流を計測するためのセンサである。具体的には、図１に示すように、電流センサ８２は、各入出力用コネクタ８３の前方に２つずつ配置され、インバータ回路にて生成された３相の駆動電流のうちの２相の電流を検出するように構成されている。３相の電流は平衡状態にあり、それらの総和は零である。よって、３相のうちの２相の電流を検出すれば、残りの１相の電流は演算によって求めることができる。本実施形態では、電流センサ８２により取得された電流値は制御基板部２２の制御回路へ出力され、制御回路が残りの１相の電流値を演算する。そして、制御回路は、取得した３相の電流値を用いてインバータ回路のフィードバック制御を行う。
【００５２】
また、本実施形態では、図１に示すように、スイッチング素子７０の上面には、スイッチング素子７０の温度を検出する温度検出素子９０が取り付けられている。具体的には、温度検出素子９０は、スイッチング素子７０の素子本体部７１を素子当接部４３に締結固定するためのボルト７４により、素子本体部７１と一体的に素子当接部４３に締結固定される。なお、上記のように、６個のスイッチング素子７０は、同相の２つのスイッチング素子７０が互いに隣接して配置されている。そして、温度検出素子９０は、各相の２つのスイッチング素子７０のいずれか一方であって、一列に配列される複数のスイッチング素子７０の配列方向両側に他のスイッチング素子７０が隣接配置されているスイッチング素子７０に取り付けられる。
【００５３】
具体的には、図１に示すように、前方及び後方に配置される相の１対のスイッチング素子７０に関しては、前後方向における中央側に位置するスイッチング素子７０に温度検出素子９０が取り付けられている。また、前後方向における中央に配置される相の１対のスイッチング素子７０に関しては、後方側のスイッチング素子７０に温度検出素子９０が取り付けられている。このようにすることで、各相の１対のスイッチング素子７０のうち、温度が略同一又は高いと予想されるスイッチング素子７０の温度を検出することができる。そして、温度によって変化する端子間電圧が温度情報として検出されるとともに検出結果が制御基板部２２に形成された制御回路に入力され、制御回路によりスイッチング素子７０の温度管理が行われる。従って、全てのスイッチング素子７０に温度検出素子９０を備える構成に比べて半数の温度検出素子９０を備えるだけで、スイッチング素子７０の温度管理を適切に行うことが可能となっている。
【００５４】
なお、前後方向における中央に配置される相の１対のスイッチング素子７０に関しては、前方側のスイッチング素子７０の温度と、後方側のスイッチング素子７０の温度との差異はそれほど大きくならないと予想される。よって、前後方向における中央に配置される相の１対のスイッチング素子７０に関しては前方側のスイッチング素子７０に温度検出素子９０を取り付ける構成としても良い。また、温度検出素子９０は、例えば、サーミスタやダイオードを備えて構成することができる。なお、全てのスイッチング素子７０に温度検出素子９０を取り付ける構成としたり、スイッチング素子７０に温度検出素子９０を取り付けない構成とすることもできる。さらには、前後方向における中央に配置される相の１対のスイッチング素子７０の何れか１つにのみ温度検出素子９０を取り付ける構成とすることもできる。
【００５５】
ところで、上記のように、回路形成領域３０は、対称軸１００に対して線対称に形成されている。これにより、スイッチング素子７０やその他のディスクリート部品８０を、図１に示すように、対称軸１００に対して線対称な関係になるように配置することが容易となっている。言い換えれば、図１において対称軸１００の左側に配置されているスイッチング素子７０、電流センサ８２、電源平滑用コンデンサ８１、及び入出力用コネクタ８３と、対称軸１００の右側に配置されているスイッチング素子７０、電流センサ８２、電源平滑用コンデンサ８１、及び入出力用コネクタ８３とは、鏡像反転して左右方向の位置関係を入れ替えた位置関係を有している。インバータ回路を構成する主要な部品をこのように配置することで、右側のスイッチング素子７０により形成される右側のインバータ回路におけるインピーダンス特性と、左側のスイッチング素子７０により形成される左側のインバータ回路におけるインピーダンス特性とが、略均一なものとなっている。従って、それぞれのインバータ回路が同一規格の回転電機の駆動制御を行う場合に、それぞれの回転電機に対して同じ出力特性が得られるように制御を行うことが容易な構成となっている。
【００５６】
２−３．制御基板部の構成
制御基板部２２には、インバータ回路を制御する制御回路を構成する複数の部品が実装される。制御回路は、ゲート駆動回路を含んで構成されている。また、上記のように、制御基板部２２は、図１及び図２に示すように、制御領域３２に形成されている。詳細な説明は省略するが、制御回路は、マイクロコンピュータやＤＳＰ（digital signal processor）などを中核部品として構成されている。なお、図１及び図２においては、これらの中核部品やその他の部品（例えば、チップ抵抗器等の表面実装部品）は省略している。また、図１に示すように、制御基板部２２には、コネクタ８４〜８６が配置されている。コネクタ８４は、車両との間での通信を行うためのコネクタである。コネクタ８５，８６は、回転電機に備えられている温度センサ（図示せず）やレゾルバ（図示せず）と接続するためのコネクタである。
【００５７】
コネクタ８４は、車両側に搭載された車両の運行を制御するＥＣＵ（electronic control unit）等と通信を行うためのコネクタである。本実施形態では、インバータ装置１は、ＣＡＮ（controller area network）を介してＥＣＵと通信を行うように構成されている。そして、コネクタ８４を介して車両側から取得した指令（外部指令）に従って、制御回路は回転電機の駆動制御を行う。なお、車両側からは、例えば、車両要求トルクに関する指令値等が入力される。
【００５８】
コネクタ８５，８６は、２つの回転電機のそれぞれに備えられたレゾルバや温度センサ（例えば、サーミスタ）と接続するためのコネクタである。本例では、２つの回転電機のそれぞれにレゾルバと温度センサが備えられている。そして、一方の回転電機に備えられたレゾルバと温度センサの検出値がコネクタ８５を介して制御基板部２２へ入力され、他方の回転電機に備えられたレゾルバ及び温度センサの検出値がコネクタ８６を介して制御基板部２２へ入力される。すなわち、コネクタ８５，８６のそれぞれは、レゾルバと接続するための端子、及び温度センサと接続するための端子を１つのコネクタに備えて構成されている。なお、レゾルバと接続される端子と、温度センサと接続される端子とが、同一のコネクタでなく別のコネクタに備えられる構成としても良い。
【００５９】
また、本実施形態では、コネクタ８４を介して、車両側から制御基板部２２に直流電源が供給される。具体的には、１２Ｖの直流電源が供給される。そして、制御基板部２２には、車両側から供給された１２Ｖ電源から±１５Ｖ電源を生成するレギュレータ回路が備えられている。レギュレータ回路は、レギュレータＩＣ又はパワートランジスタ等のスイッチング素子を中核部品として構成される。そして、生成された±１５Ｖ電源は、主回路基板部２１の電流センサ８２へ供給され、電流センサ８２の駆動電源となる。また、生成された±１５Ｖ電源は、コネクタ８５，８６を介してレゾルバへも供給され、レゾルバの駆動電源となる。
【００６０】
また、制御基板部２２には、車両側から供給された１２Ｖ電源から５Ｖ電源を生成するレギュレータ回路も備えられている。このレギュレータ回路も、レギュレータＩＣ又はパワートランジスタ等のスイッチング素子を中核部品として構成される。そして、生成された５Ｖ電源は、制御回路の駆動電源となる。なお、コネクタ８４を介して車両側から制御基板部２２に直流電源が供給されるのではなく、入出力用コネクタ８３を介して供給される直流電力を降圧して、制御基板部２２に供給する構成としても良い。
【００６１】
制御回路は、コネクタ８５，８６を介して温度センサから入力される回転電機の温度が所定の基準を超えて上昇した場合には、回転電機の運転停止などの制御を行う。また、制御回路は、コネクタ８５，８６を介してレゾルバから入力される回転電機のロータの回転角に基づいて、回転電機の回転数（角速度）を演算する。そして、制御回路は、車両から取得する要求トルク、温度検出素子９０にて検出されたスイッチング素子７０の温度、電流センサ８２の検出結果から取得した３相の電流値、及びレゾルバの検出結果から取得した回転電機の回転数等に基づいて、回転電機の動作状態に応じたフィードバック制御を実行する。具体的には、制御回路は、回転電機の動作状態に応じて主回路基板部２１に実装されたスイッチング素子７０のスイッチング制御を行い、回転電機に３相の交流駆動電流を供給する。なお、制御回路は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御や矩形波制御等に基づいてスイッチング制御を行うが、これらの制御方法は公知であるのでここでは詳細な説明は省く。
【００６２】
３．ベース部材の構成
ベース部材４０は、回路基板２０を取り付けるための部材であり、回路形成領域３０の第一辺３５に沿って配置される素子当接面４４を備えている。具体的には、ベース部材４０は、本体部４１と、素子当接部４３と、放熱フィン４６とを備えて構成されている。本実施形態では、放熱フィン４６が本発明における「放熱部」に相当する。なお、ベース部材４０は、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅などの金属によって構成され、ダイキャスト成形や押し出し成形により形成される。
【００６３】
本体部４１は、図１及び図３に示すように、回路基板２０の裏面２５（図６参照）を覆うように形成されるとともに、回路基板２０を取り付けるための固定座４２を備えている。そして、この固定座４２とボルト２８により、回路基板２０がベース部材４０に固定される。本実施形態では、固定座４２が本発明における「取付部」に相当する。
【００６４】
素子当接部４３は、図３及び図４に示すように、回路基板２０の表面２４と同じ方向（本例では上方）を向く面である表面に素子当接面４４を備えている。素子当接面４４は、図６に示すように、本体部４１に対して回路基板２０の表面２４よりも離間した位置に、回路基板２０と略平行に配置されている。これにより、スイッチング素子７０の素子本体部７１を回路基板２０と略平行に配置することができ、インバータ装置１の上下方向の厚さを抑制することが可能となっている。なお、本実施形態では、図１に示すように、素子当接面４４は、回路基板２０の複数のスイッチング素子７０が配列された外縁に平行な方向に延在する平面とされている。また、上記のように、本実施形態では、回路形成領域３０（図２参照）は２つの第一辺３５を有している。そして、素子当接面４４は、左右両側のそれぞれにおいて、第一辺３５に沿って配置されている。
【００６５】
このような本体部４１及び素子当接部４３を備えることで、ベース部材４０には、図６に示すように、回路基板２０を収容するための収容凹部が形成される。具体的には、収容凹部は底部と周壁部とにより構成され、図３にも示すように、底部は本体部４１により形成され、左右両側の周壁部は素子当接部４３により形成される。そして、当該収容凹部内に回路基板２０を載置できるように、回路基板２０を固定するための固定座４２が、収容凹部の内部に形成されている。なお、本実施形態では、回路基板２０の裏面２５には、表面実装部品等の部品が実装される。また、回路基板２０の表面２４に実装されるディスクリート部品の取り付け状態によっては、当該ディスクリート部品のリードが裏面２５から突出した状態となる。そのため、本実施形態では、回路基板２０の裏面２５に実装された部品やリードが収容凹部の底部に接触することを回避すべく、固定座４２は、収容凹部の底部に対して上方に位置して形成されている。そして、素子当接面４４は、このような収容凹部の底部より上方に位置する固定座４２に取り付けられた状態の回路基板２０の表面２４よりも、上方に位置するように形成される。そのため、収容凹部の底部から素子当接面４４までの高さが大きくなっている。
【００６６】
放熱フィン４６は、少なくとも素子当接部４３の熱を放熱する放熱部である。本実施形態では、本体部４１及び素子当接部４３の裏面に立設された複数の放熱フィン４６が並列配置されている。スイッチング素子７０から素子当接部４３に伝わった熱は、素子当接部４３の裏面に立設された放熱フィン４６から放熱されるとともに、一部の熱は素子当接部４３から本体部４１へも伝わり、本体部４１の裏面に立設された放熱フィン４６からも放熱される。このように、スイッチング素子７０から伝わる熱を素子当接部４３だけでなく本体部４１からも放熱フィン４６を介して放熱させることで、素子当接部４３に伝わった熱を速やかに放熱させることが可能となっている。従って、スイッチング素子７０から素子当接部４３への熱移動が促進され、スイッチング素子７０の冷却が効率的に行われる。
【００６７】
また、スイッチング素子７０の冷却をさらに効率的に行うべく、本実施形態では、図６に示すように、素子当接部４３の裏面に立設された放熱フィン４６が、本体部４１の裏面に立設された放熱フィン４６よりも高くなるようにベース部材４０が形成されている。さらに、素子当接部４３の回路基板２０に直交する方向（上下方向）における厚みが、本体部４１の当該方向における厚みよりも大きくなるようにベース部材４０が形成されている。すなわち、本実施形態では、素子当接部４３の裏面からの放熱フィン４６の高さ及び素子当接部４３の回路基板２０に直交する方向の厚さの双方が、本体部４１についてのそれらに比べて大きく設定されている。これにより、素子当接部４３の熱容量が大きくなるとともに、素子当接部４３の裏面に立設された放熱フィン４６の放熱面積が大きくなるため、スイッチング素子７０から素子当接部４３への熱移動がさらに促進される。ところで、上記のように、収容凹部の底部から素子当接面４４までの高さが大きくなるようにベース部材４０が構成されている。これにより、素子当接部４３の裏面からの放熱フィン４６の高さを大きくしたり、素子当接部４３の回路基板２０に直交する方向の厚さを大きくすることが容易な構成となっている。なお、素子当接部４３の裏面からの放熱フィン４６の高さ及び素子当接部４３の回路基板２０に直交する方向の厚さの一方のみが、本体部４１についてのそれらに比べて大きく設定されている構成としても良い。
【００６８】
さらに、図４及び図６に示すように、素子当接部４３の裏面が本体部４１の裏面に対して素子当接面４４側に位置するように段差部４７が形成されている。これにより、上記のように素子当接部４３の裏面に立設される放熱フィン４６を高くしているにもかかわらず、本体部４１の裏面に立設された放熱フィン４６の先端部と、素子当接部４３の裏面に立設された放熱フィン４６の先端部とが略同一平面状に位置するようにすることができる。よって、放熱フィン４６の先端部が凹凸状に配置されることが抑制され、インバータ装置１の底部の外形を平面的なものとして搭載性が高められている。なお、本体部４１の裏面に立設された放熱フィン４６の先端部と、素子当接部４３の裏面に立設された放熱フィン４６の先端部とが略同一平面状に位置しない構成とすることもできる。
【００６９】
また、本実施形態では、ベース部材４０の裏面には、図５に示すように、複数の放熱フィン４６間の間隙に空気を流通させるファン６０が備えられている。図３に示すように、ベース部材４０はファン６０を取り付けるための締結孔６３を備えており、ファン６０は、当該締結孔６３とボルトによりベース部材４０の裏面に取り付けられる。なお、ファン６０の取り付け位置においては、放熱フィン４６は低く形成されている。また、ファン６０を駆動するための電源は、ケーブル６２（図１及び図５参照）を介して制御基板部２２から供給される。そして、制御基板部２２に形成された制御回路は、温度検出素子９０にて検出されたスイッチング素子７０の温度に基づいて、ファン６０を作動させるか否かの判断を行う。例えば、スイッチング素子７０の温度がある所定の第一温度に達するとファン６０を作動させ、第一温度より高温に設定された所定の第二温度に達すると、スイッチング素子７０のスイッチング動作を停止するという制御を行う構成とすることができる。
【００７０】
本実施形態では、ファン６０は、空気を下側（図５における紙面手前側）へ吐き出すように構成されている。これにより、素子当接部４３及び本体部４１の裏面に立設された放熱フィン４６の放熱効率が向上され、スイッチング素子７０をより効率的に冷却することが可能となっている。さらに、図５に示すように、ファン６０は、当該ファン６０の回転軸６１が回路基板２０に略直交する方向（上下方向）となるように配置される。そのため、図６に示すように、ファン６０を、放熱フィン４６の先端部から下側にはみ出ないように取り付けることが可能となっている。さらに、図６に示すように、ファン６０は、ベース部材４０の裏面から離間して配置されているため、放熱フィン４６間に空気を流通させやすい構造となっている。なお、ファン６０の上下を反転させ、空気が上側（図５における紙面奥側）へ吐き出されるようにファン６０を取り付ける構成としても良い。
【００７１】
なお、本実施形態では、ベース部材４０は左右両側においてファン６０を１つずつ備えているが、左右両側においてファン６０を複数個備える構成としても好適である。例えば、左右両側において、ファン６０を２つずつ備える構成とすることができる。また、ファン６０の前後方向における位置は図５に示すような前後方向の中心位置に限られず、前後方向においてどちらか一方に偏って配置される構成としても良い。
【００７２】
さらに、本実施形態では、図５に示すように、放熱フィン４６は、複数のスイッチング素子７０の配列方向に沿って設けられている。そのため、左右方向における一方側のスイッチング素子７０が発する熱により暖められた空気が、他方側のスイッチング素子７０が発する熱を放熱する放熱フィン４６の近傍に供給されることはなく、左右双方のスイッチング素子７０を効率的に冷却することが可能となっている。なお、放熱フィン４６が、複数のスイッチング素子７０の配列方向に交差する方向に設けられている構成とすることもできる。例えば、放熱フィン４６を、複数のスイッチング素子７０の配列方向に直交するように形成したり、当該配列方向に対して所定角度で傾斜するように形成することができる。
【００７３】
また、車両の走行時の走行風が流れる場所にインバータ装置１を搭載する場合には、放熱フィン４６の延在方向と走行風の風向が略一致するように放熱フィン４６を形成すると好適である。このようにすることで、走行風が放熱フィン４６間に形成されたフィン間通路を良好に流通し、スイッチング素子７０の冷却効率の向上を図ることができる。なお、このような構成において、車両の走行時にはファン６０を停止させ、車両の停止時等走行風による冷却効率の向上が十分でない場合にファン６０を作動させる構成としても良い。
【００７４】
４．カバー部材の構成
カバー部材５０は、図７に示すように、ベース部材４０に設けられた締結孔４９（図３参照）とボルト５３により、ベース部材４０に締結固定される。また、カバー部材５０は、異なる高さのカバー面５１を複数有して構成されている。本例では、カバー部材５０は、４つのカバー面５１を有している。これらのカバー面５１のそれぞれは、回路基板２の表面２４に実装される各部品の高さに応じた高さを有している。そして、異なる高さのカバー面５１間には段差部５２が形成されている。上記のように、インバータ回路を構成するのに必要な部品の中でも特に大型の部品である電源平滑用コンデンサ８１、電流センサ８２、及び入出力用コネクタ８３は、第二領域３４（図２参照）に集中して配置され、この領域では部品の回路基板２０の表面２４からの突出量が特に大きくなっている。よって、図７に示すように、第二領域３４の上部のカバー面５１が、最も上方に位置するカバー面５１となっている。
【００７５】
このようなカバー部材５０を備えることで、回路基板２の表面２４に実装される各部品を保護することができるとともに、カバー部材５０の外形が不必要に大きくなることが抑制されている。カバー部材５０は、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅等の金属によって構成される。なお、カバー部材５０は上記の構成に限られず、単一のカバー面５１のみを備える構成とすることもできる。この場合において、当該カバー面５１が水平方向に沿って配置されず、回路基板２０に実装される各部品が接触しないように斜めに配置される構成としても好適である。
【００７６】
５．インバータ装置の製造方法
最後に本実施形態に係るインバータ装置１の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るインバータ装置１の製造方法は、図６に示すように、素子本体部７１が回路基板２０の表面２４よりも上方に位置する素子当接面４４に当接するように、複数のスイッチング素子７０を回路基板２０に実装する方法に特徴を有している。よって、ここでは、スイッチング素子７０の回路基板２０への実装方法を中心に説明する。
【００７７】
本実施形態に係るインバータ装置１の製造方法では、図８に示すように、回路基板２０と当該回路基板２０の外縁に隣接した周囲に捨て基板部２６が取り外し可能に設けられた基板を用いる。回路基板２０と捨て基板部２６との境界部には、スイッチング素子７０の実装後に捨て基板部２６を除去しやすくするために、当該境界部に沿った長孔等が形成されている。そして、捨て基板部２６には、ベース部材４０の素子当接面４４に形成されたスイッチング素子７０の素子本体部７１を締結固定するための締結孔４８に対応する位置に、位置決め用孔２７が形成されている。本実施形態では、位置決め用孔２７が本発明における「位置決め部」に相当する。このように、回路基板２０と一体的に形成される捨て基板部２６に位置決め用孔２７が形成されているため、回路基板２０に形成される回路パターン（図示せず）に対して高い位置精度で位置決め用孔２７を設けることが可能となっている。以下、このような基板を用いたインバータ装置１の製造方法について、図８〜１１に示す製造過程の説明図、及び図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００７８】
まず、図８に示すように、回路基板２０と捨て基板部２６とを備えた基板の表面に、間隔調整ジグ９１を載置する。この間隔調整ジグ９１は、図９に示すように、回路基板２０に直交する方向に厚さｈを有している。この厚さｈは、図６に示すように、ベース部材４０に取り付けられた状態での回路基板２０の表面２４と素子本体部７１の裏面との間の距離ｈと等しい値である。すなわち、間隔調整ジグ９１は、回路基板２０が取り付けられた状態での回路基板２０の表面２４と素子当接面４４との距離に相当する厚さを有している。なお、本実施形態では、図１及び図６に示すように、スイッチング素子７０の素子本体部７１は、絶縁シート７３を介して素子当接面４４に当接する。そのため、本実施形態では、厳密には、間隔調整ジグ９１は、「回路基板２０が取り付けられた状態での回路基板２０の表面２４と素子当接面４４との距離に絶縁シート７３の厚みを加算したもの」に相当する厚さを有している。
【００７９】
また、間隔調整ジグ９１には、捨て基板部２６に備えられた位置決め用孔２７に対応する位置に、挿通孔９２が形成されている。そして、間隔調整ジグ９１の上面に、スイッチング素子７０が載置される。この際、スイッチング素子７０の素子本体部７１に設けられた挿通孔と、間隔調整ジグ９１に形成された挿通孔９２と、捨て基板部２６に形成された位置決め用孔２７とが、回路基板２０の面に平行な方向（水平方向）にて同じ位置に位置するように、スイッチング素子７０及び間隔調整ジグ９１が捨て基板部２６上に載置される。また、この状態で、スイッチング素子７０のリード７２は、回路基板２０に形成されたスルーホール２９に挿入される。そして、ボルト９３、ワッシャ９４、及びナット９５を用いて、間隔調整ジグ９１を捨て基板部２６の表面との間に介在させて、複数のスイッチング素子７０の素子本体部７１を捨て基板部２６に対して締結固定する。これにより、スイッチング素子７０の素子本体部７１が位置決め用孔２７に対して位置決め固定される。この工程が、図１２におけるステップ＃０１の「位置決め工程」に相当する。
【００８０】
なお、図８及び図９に示す例では、ボルト９３の挿通方向は下から上へ向かう方向であるが、逆に、ボルト９３を上から下へ挿通させて、スイッチング素子７０の位置決め固定を行う構成としても良い。また、ナット９５に代えて、雌ネジ部が形成された板状体を用いて、ボルト９３による締結固定を行う構成としても好適である。さらに、位置決め用孔２７と同じ個数の挿通孔９２が形成されている間隔調整ジグ９１ではなく、平面視で位置決め用孔２７を全て含むような１つの長孔が形成されている間隔調整ジグを用いて位置決め工程を行う構成としたり、孔が形成されていない２枚の間隔調整ジグを用いて位置決め工程を行う構成としても良い。
【００８１】
上記のように位置決め用孔２７を利用してスイッチング素子７０を捨て基板部２６に対して位置決め固定することで、スイッチング素子７０を回路基板２０の面に平行な方向（水平方向）において精度良く位置決めすることが可能となっている。また、上記のように厚さｈが設定された間隔調整ジグ９１を用いることで、回路基板２０に直交する方向（上下方向）においても、回路基板２０が取り付けられた状態での素子当接面４４の高さ（厳密にはこの高さに絶縁シート７３の厚みを加えた高さ）に合わせて精度良く位置決めを行うことが可能となっている。
【００８２】
次に、図９に示すように、スイッチング素子７０のリード７２を回路基板２０に半田付けする。この工程が、図１２におけるステップ＃０２の「半田付け工程」に相当する。上記のように、スイッチング素子７０は、回路基板２０に形成される回路パターンに対して水平方向及び上下方向において精度良く、捨て基板部２７に対して位置決め固定されている。そして、このような状態でのスイッチング素子７０に対してリード７２の回路基板２０への半田付けを行うため、スイッチング素子７０は精度良く回路基板２０に実装される。また、半田付け工程と同時に、回路基板２０の表面２４や裏面２５に実装されるディスクリート部品８０や表面実装部品（図示せず）も回路基板２０に半田実装される。なお、スイッチング素子７０以外の素子を実装するタイミングは、この半田付け工程を行う時に限られず、回路基板２０をベース部材４０に取り付ける前であれば、どの時点で行っても良い。
【００８３】
次に、捨て基板部２６に対するスイッチング素子７０の位置決め固定を解除する。具体的には、ボルト９３、ワッシャ９４、及びナット９５によるスイッチング素子７０の捨て基板部２６への締結固定を解除する。そして、間隔調整ジグ９１をスイッチング素子７０と捨て基板部２６との間から取り出すとともに、回路基板２０の四隅に備えられている捨て基板部２６を、回路基板２０から分離して取り除く。図１０は、捨て基板部２６を取り外した状態を示す図である。そして、この工程が、図１２におけるステップ＃０３の「捨て基板部取り外し工程」に相当する。
【００８４】
最後に、図１１に示すように、スイッチング素子７０が表面２４に実装された回路基板２０を、ベース部材４０に固定する。具体的には、図１に示すように、回路基板２０を、ボルト２８及び固定座４２（図３参照）により、ベース部材４０に対して締結固定する。また、スイッチング素子７０の素子本体部７１を、ボルト７４及び締結孔４８により、素子当接面４４に締結固定する。この工程が、図１２におけるステップ＃０４の「回路基板取り付け工程」に相当する。なお、上記のように、スイッチング素子７０は精度良く回路基板２０に実装されている。よって、スイッチング素子７０の素子本体部７１を素子当接面４４に締結固定する際にリード７２や半田付け部７５に無理な応力が加わることが抑制され、スイッチング素子７０や半田付け部７５の信頼性の向上が図られている。
【００８５】
〔その他の実施形態〕
（１）上記の実施形態においては、複数のスイッチング素子７０が、回路基板２０の外縁に沿って一列に配列されて実装されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、複数のスイッチング素子７０が、一列に配列されずに実装されている構成や、回路基板２０の外縁に沿わないように一列に配列されて実装されている構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。
【００８６】
（２）上記の実施形態においては、回路基板２０が、一枚の基板上に２つの回路形成領域を鏡像反転した位置関係で配置して備え、回路形成領域のそれぞれに形成された主回路基板部２１のそれぞれが異なる回転電機の駆動制御を担当する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、回路基板２０に形成される主回路領域３１が、第一領域３３と第二領域３４とを１つずつ有する略Ｌ字状の領域として形成される構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、素子当接面４４は、回路形成領域３０の第一辺３５に沿うように１つのみ配置され、１２個のスイッチング素子７０が一列に配列されて実装される。この場合において、主回路基板部２１が単一の回転電機の駆動制御を行う構成とし、６個のスイッチング素子７０が一列に配列されて実装される構成としても良い。
【００８７】
（３）上記の実施形態においては、一枚の回路基板２０上に、主回路基板部２１と制御基板部２２とが備えられている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、主回路基板部２１と制御基板部２２とが別の回路基板上に形成されている構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。
【００８８】
（４）上記の実施形態においては、回路基板２０は、一枚の基板内に厚みの異なる複数種類の銅箔を備えており、主回路領域３１内の銅箔の厚みが、制御領域３２内の銅箔の厚みよりも大きく設定されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、回路基板２０が、一枚の基板内に同一の厚みの銅箔やその他の導電性材料で形成された金属箔のみを備えている構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合においては、主回路領域３１において必要となる許容電流に合わせて厚みを設定すると良い。また、主回路領域３１においては、回路パターンに合わせて回路基板２０の上面に銅等の導電性材料で形成された線材を固着させて、主回路領域３１における許容電流を向上させる構成としても好適である。
【００８９】
（５）上記の実施形態においては、ベース部材４０が、当該ベース部材４０の裏面に、複数の放熱フィン４６間の間隙に空気を流通させるファン６０を備え、ファン６０が、ベース部材４０の裏面から離間して配置されるとともに、当該ファン６０の回転軸６１が回路基板２０に略直交する方向となるように配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、ファン６０の回転軸６１が、回路基板２０に略平行な方向となるように配置されている構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、ファン６０が、ベース部材４０の裏面と当接するように配置されたり、ベース部材４０がファン６０を備えない構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００９０】
（６）上記の実施形態においては、車両には三相交流で駆動される回転電機が備えられ、主回路基板部２１に形成されるインバータ回路が、三相交流用のインバータ回路である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、インバータ装置１が、単相交流で駆動される回転電機や、二相或いは四相以上の交流電源で駆動される回転電機の駆動制御を行うためのインバータ回路を主回路基板部２１に備える構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００９１】
（７）上記の実施形態においては、スイッチング素子７０の素子本体部７１が、絶縁シート７３を介して素子当接面４４に当接した状態でボルト７４により素子当接部４３に締結固定される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、絶縁シート７３に代えて、ゲル状の絶縁材を介して素子本体部７１を素子当接面４４に当接させる構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、素子本体部７１の全体が樹脂等により覆われている場合には、絶縁材を介さずに素子本体部７１を素子当接面４４に直接当接させ、ボルト７４により素子当接部４３に締結固定する構成としても好適である。また、スイッチング素子７１の素子本体部４３を、ボルト７４に代えて接着材により素子当接面４４に固定する構成としても良い。
【００９２】
（８）上記の実施形態においては、ベース部材４０の裏面に形成された複数の放熱フィン４６と空気との間での熱交換により、スイッチング素子７０が冷却される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、放熱フィン４６間に形成されたフィン間通路に冷却液などの冷媒を流通させ、放熱フィン４６と当該冷媒との間での熱交換により、スイッチング素子７０が冷却される構成とすることも本発明の好適な実施形態の一つである。
【００９３】
（９）上記の実施形態においては、インバータ装置１が、電動車両に搭載される回転電機の駆動制御を行う場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、インバータ装置１が、回転電機に加えエンジン（内燃機関）を駆動力源として備えるハイブリッド車両に搭載される回転電機の駆動制御を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、インバータ装置１が、車両以外の機器に備えられる回転電機の駆動制御を行う構成としても好適である。
【００９４】
（１０）上記の実施形態においては、インバータ回路１が、回転電機の駆動制御を行う場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明に係るインバータ回路１を、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等のような、回転電機の駆動制御以外の目的で動作する装置に適用することも本発明の好適な実施形態の一つである。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、インバータ回路を構成する複数の部品が実装される回路基板と、当該回路基板が取り付けられるベース部材と、を備えるインバータ装置及びその製造方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１：インバータ装置
１１：インバータ回路
２０：回路基板
２４：表面
２５：裏面
２６：捨て基板部
２７：位置決め用孔
４０：ベース部材
４１：本体部
４２：固定座（取付部）
４３：素子当接部
４４：素子当接面
４６：放熱フィン
４７：段差部
４８：締結孔
６０：ファン
６１：回転軸
７０：スイッチング素子
７１：素子本体部
７２：リード
７３：絶縁シート（絶縁材）
７４：ボルト（締結部材）
９０：温度検出素子
９１：間隔調整ジグ
【図１】
2010239810.tif 000003
【図２】
2010239810.tif 000004
【図３】
2010239810.tif 000005
【図４】
2010239810.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010239810.tif 000009
【図８】
2010239810.tif 000010
【図９】
2010239810.tif 000011
【図１０】
2010239810.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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