(57)【要約】【課題】正極バスバーに流れる電流量と、負極バスバーに流れる電流量との不一致による不都合を抑制する。【解決手段】インバータ回路の相にそれぞれ対応する上アームスイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２及び下アームスイッチング素子ＳＮ１，ＳＮ２の複数の直列接続体と、上アームスイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２の高電圧側端子が接続される複数の正極導電部材１２１ａ，１２１ｄと、下アームスイッチング素子ＳＮ１，ＳＮ２の低電圧側端子が接続される複数の負極導電部材１２１ｃ，１２１ｆと、を内蔵し、複数の正極導電部材１２１ａ，１２１ｄ、及び複数の負極導電部材１２１ｃ，１２１ｆは、それぞれ互いに分離している半導体モジュール。【選択図】      図９
2018026483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路の相にそれぞれ対応する上アームスイッチング素子（ＳＰ１，ＳＰ２）及び下アームスイッチング素子（ＳＮ１，ＳＮ２）の複数の直列接続体と、
前記上アームスイッチング素子の高電圧側端子が接続される複数の正極導電部材（１２１ａ，１２１ｄ）と、
前記下アームスイッチング素子の低電圧側端子が接続される複数の負極導電部材（１２１ｃ，１２１ｆ）と、
を内蔵し、
前記複数の正極導電部材、及び前記複数の負極導電部材は、それぞれ互いに分離している半導体モジュール（１１０ｂ）。
【請求項２】
電力変換回路の相にそれぞれ対応する上アームスイッチング素子（ＳＰ１，ＳＰ２）及び下アームスイッチング素子（ＳＮ１，ＳＮ２）の直列接続体と、前記上アームスイッチング素子の高電圧側端子が接続される正極導電部材（１２１ａ，１２１ｄ）と、前記下アームスイッチング素子の低電圧側端子が接続される負極導電部材（１２１ｃ，１２１ｆ）と、を内蔵する半導体モジュール（１１０ｂ）を複数備え、
前記半導体モジュールは、複数の前記直列接続体と、複数の前記正極導電部材及び複数の前記負極導電部材とを内蔵するとともに、前記複数の正極導電部材、及び前記複数の負極導電部材はそれぞれ互いに分離している、１つの第１モジュール（１１０ｂ−２）を含み、
外部装置と接続される正極端子（１１３ｋ）及び負極端子（１１３ｌ）と、
前記第１モジュールの正極導電部材と、前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールの正極導電部材と、前記正極端子とを接続する正極バスバー（１１３ｂ）と、
前記第１モジュールの負極導電部材と、前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールの負極導電部材と、前記負極端子とを接続する負極バスバー（１１３ｃ）と、
を備える半導体装置（１１）。
【請求項３】
前記半導体装置において、複数の前記半導体モジュールは円環状に配置されており、
前記第１モジュールは、複数の前記半導体モジュールのうち前記正極端子及び負極端子から最も遠い位置に配置されている請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールは、第２モジュール（１１０ｂ−１）と第３モジュール（１１０ｂ−３）とを含み、
前記正極バスバーとして、前記第１モジュールの正極導電部材のうち第１正極導電部材（１２１ｄ）と、前記第２モジュールの正極導電部材と、前記正極端子とを接続する第１正極バスバー（１１３ｗ）と、前記第１モジュールの正極導電部材のうち第２正極導電部材（１２１ａ）と、前記第３モジュールの正極導電部材と、前記正極端子とを接続する第２正極バスバー（１１３ｘ）と、
を備え、
前記負極バスバーとして、前記第１モジュールの負極導電部材のうち第１負極導電部材（１２１ｆ）と、前記第２モジュールの負極導電部材と、前記負極端子とを接続する第１負極バスバー（１１３ｙ）と、前記第１モジュールの負極導電部材のうち第２負極導電部材（１２１ｃ）と、前記第３モジュールの負極導電部材と、前記負極端子とを接続する第２負極バスバー（１１３ｚ）と、
を備える請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記電力変換回路は、少なくとも２組の固定子巻線群を有する回転電機に電力を供給するものであって、
前記第１モジュールにおいて、
前記第１正極導電部材に接続されている前記上アームスイッチング素子と、前記第１負極導電部材に接続されている前記下アームスイッチング素子とは、第１の固定子巻線群（１０ａ）を構成する固定子巻線に接続されており、
前記第２正極導電部材に接続されている前記上アームスイッチング素子と、前記第２負極導電部材に接続されている前記下アームスイッチング素子とは、第２の固定子巻線群（１０ｂ）を構成する固定子巻線に接続されている請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２モジュールの前記上アームスイッチング素子と、前記下アームスイッチング素子とは、前記第１の固定子巻線群を構成する固定子巻線に接続されており、
前記第３モジュールの前記上アームスイッチング素子と、前記下アームスイッチング素子とは、前記第２の固定子巻線群を構成する固定子巻線に接続されている請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体装置において、複数の前記半導体モジュールは円環状に配置されており、
前記第１モジュールは、複数の前記半導体モジュールのうち前記正極端子及び負極端子から最も遠い位置に配置されている請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記正極バスバーと前記負極バスバーとは、所定間隔が維持された状態で離間しつつ互いに沿うように配置されている請求項２乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記電力変換回路は、回転電機（１０）に電力を供給するものであって、
前記回転電機と一体に形成されている請求項２乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールは、前記第１モジュールと同一の構成である請求項２乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールにおいて、前記複数の正極導電部材及び前記負極導電部材の少なくとも一方は互いに接合している請求項２乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１モジュールは、前記第１モジュールの温度を検出する温度検出素子を内蔵していることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１モジュールは、前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部（１２６）を内蔵している請求項２乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１モジュールは、所定の集積回路（１２６）を内蔵している請求項２乃至１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記集積回路（１２６）は、前記電力変換回路の入力電圧及び出力電圧の少なくとも一方に関する情報を前記第１モジュールの外部と通信する請求項１４に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換を行う半導体モジュール、及び、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機と、その回転電機を制御する制御装置と、を一体的に備えた制御装置一体型回転電機が知られている（例えば、特許文献１など）。制御装置一体型回転電機において、制御装置は、パワーモジュール（半導体モジュール）と、バスバーと、を有している。パワーモジュールは、回転電機の回転軸回りに複数配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４９３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換回路（制御装置）から回転電機に電力を出力する場合、及び、回転電機から電力変換回路に対して電力を出力する場合、正極バスバー及び負極バスバーを介して電流が流れることになる。ここで、正極バスバー及び負極バスバーの自己インダクタンスによって、放射ノイズが発生し、ＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility）性能が悪化することが懸念される。また、正極バスバー及び負極バスバーの自己インダクタンスによって、スイッチング素子などに生じるサージ電圧の増加が懸念される。
【０００５】
正極バスバーから回転電機に流れる電流量と、回転電機から負極バスバーに流れる電流量とは略等しい値となる。そこで、正極バスバーと負極バスバーとを磁気結合させることで、上述したＥＭＣ性能の悪化やサージ電圧の増加を抑制することができる。
【０００６】
ここで、電力変換回路の複数の相（レグ）に対応する複数のスイッチング素子を内蔵する半導体モジュールを使用し、１つの半導体モジュールから異なる固定子巻線群の固定子巻線に対して電力を供給する構成を想定する。当該構成において、さらに、異なるレグに属する上アームスイッチング素子の高電圧側端子が接続される正極導電部材が共通化され、異なるレグに属する下アームスイッチング素子の低電圧側端子が接続される負極導電部材が共通化されている構成を想定する。当該構成では、正極バスバー及び負極バスバーに対して、異なる固定子巻線群に流れる電流が分離せずに流れることになる。
【０００７】
さらに、半導体モジュールと正極端子及び負極端子とを接続する正極バスバー及び負極バスバーを介した経路が複数に分かれていると、正極バスバーに流れる電流量と、負極バスバーに流れる電流量とが一致しなくなることが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、正極バスバーに流れる電流量と、負極バスバーに流れる電流量との不一致による不都合を抑制することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の構成は、電力変換回路の相にそれぞれ対応する上アームスイッチング素子（ＳＰ１，ＳＰ２）及び下アームスイッチング素子（ＳＮ１，ＳＮ２）の複数の直列接続体と、前記上アームスイッチング素子の高電圧側端子が接続される複数の正極導電部材（１２１ａ，１２１ｄ）と、前記下アームスイッチング素子の低電圧側端子が接続される複数の負極導電部材（１２１ｃ，１２１ｆ）と、を内蔵し、前記複数の正極導電部材、及び前記複数の負極導電部材は、それぞれ互いに分離している半導体モジュール（１１０ｂ）である。
【００１０】
上記構成では、異なるレグ（電力変換回路の異なる相）に属する上アームスイッチング素子の高電圧側端子が接続される正極導電部材がそれぞれ分離されるとともに、異なるレグに属する下アームスイッチング素子の低電圧側端子が接続される負極導電部材がそれぞれ分離されている。
【００１１】
よって、異なるレグがそれぞれ異なる固定子巻線群に電力供給を行っている場合に、正極バスバー及び負極バスバーに対して、異なる固定子巻線群に流れる電流を分離して流すことが可能になる。これにより、半導体モジュールと正極端子及び負極端子とを接続する正極バスバー及び負極バスバーを介した経路が複数に分かれている場合であっても、正極バスバーに流れる電流量と、負極バスバーに流れる電流量との不一致による不都合を抑制することができる。
【００１２】
第２の構成は、電力変換回路の相にそれぞれ対応する上アームスイッチング素子（ＳＰ１，ＳＰ２）及び下アームスイッチング素子（ＳＮ１，ＳＮ２）の直列接続体と、前記上アームスイッチング素子の高電圧側端子が接続される正極導電部材（１２１ａ，１２１ｄ）と、前記下アームスイッチング素子の低電圧側端子が接続される負極導電部材（１２１ｃ，１２１ｆ）と、を内蔵する半導体モジュール（１１０ｂ）を複数備え、前記半導体モジュールは、複数の前記直列接続体と、複数の前記正極導電部材及び複数の前記負極導電部材とを内蔵するとともに、前記複数の正極導電部材、及び前記複数の負極導電部材はそれぞれ互いに分離している、１つの第１モジュール（１１０ｂ−２）を含み、外部装置と接続される正極端子（１１３ｋ）及び負極端子（１１３ｌ）と、前記第１モジュールの正極導電部材と、前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールの正極導電部材と、前記正極端子とを接続する正極バスバー（１１３ｂ）と、前記第１モジュールの負極導電部材と、前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールの負極導電部材と、前記負極端子とを接続する負極バスバー（１１３ｃ）と、を備える半導体装置（１１）である。
【００１３】
上記構成では、第１モジュールにおいて、異なるレグ（電力変換回路の異なる相）に属する上アームスイッチング素子の高電圧側端子が接続される正極導電部材がそれぞれ分離されるとともに、異なるレグに属する下アームスイッチング素子の低電圧側端子が接続される負極導電部材がそれぞれ分離されている。
【００１４】
よって、異なるレグがそれぞれ異なる固定子巻線群に電力供給を行っている場合に、正極バスバー及び負極バスバーに対して、異なる固定子巻線群に流れる電流を分離して流すことが可能になる。これにより、半導体モジュールと正極端子及び負極端子とを接続する正極バスバー及び負極バスバーを介した経路が複数に分かれている場合であっても、正極バスバーに流れる電流量と、負極バスバーに流れる電流量との不一致による不都合を抑制することができる。
【００１５】
第３の構成は、前記半導体装置において、複数の前記半導体モジュールは円環状に配置されており、前記第１モジュールは、複数の前記半導体モジュールのうち前記正極端子及び負極端子から最も遠い位置に配置されている。
【００１６】
半導体モジュールを円環状に配置した場合に、第１モジュールを正極端子及び負極端子から最も遠い位置に配置する。当該構成において、例えば、反時計回りに半円弧上の第１正極バスバー及び第１負極バスバーを配置し、その第１端に正極端子及び負極端子を接続し、第２端に第１モジュールを接続する。さらに、時計回りに半円弧上の第２正極バスバー及び第２負極バスバーを配置し、その第１端に正極端子及び負極端子を接続し、第２端に第１モジュールを接続する。さらに、第１正極バスバー及び第１負極バスバーを介して電力を供給される電気負荷と、第２正極バスバー及び第２負極バスバーを介して電力を供給される電気負荷と、を異なるものとする。
【００１７】
当該構成によれば、第１正極バスバーに流れる電流量と、第１負極バスバーに流れる電流量とを等しくし、第２正極バスバーに流れる電流量と、第２負極バスバーに流れる電流量とを等しくすることができる。即ち、正極バスバーに流れる電流量と、負極バスバーに流れる電流量との不一致による不都合を抑制することができる。
【００１８】
第４の構成は、第２又は第３の構成において、前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールは、第２モジュール（１１０ｂ−１）と第３モジュール（１１０ｂ−３）とを含み、前記正極バスバーとして、前記第１モジュールの正極導電部材のうち第１正極導電部材（１２１ｄ）と、前記第２モジュールの正極導電部材と、前記正極端子とを接続する第１正極バスバー（１１３ｗ）と、前記第１モジュールの正極導電部材のうち第２正極導電部材（１２１ａ）と、前記第３モジュールの正極導電部材と、前記正極端子とを接続する第２正極バスバー（１１３ｘ）と、を備え、前記負極バスバーとして、前記第１モジュールの負極導電部材のうち第１負極導電部材（１２１ｆ）と、前記第２モジュールの負極導電部材と、前記負極端子とを接続する第１負極バスバー（１１３ｙ）と、前記第１モジュールの負極導電部材のうち第２負極導電部材（１２１ｃ）と、前記第３モジュールの負極導電部材と、前記負極端子とを接続する第２負極バスバー（１１３ｚ）と、を備える。
【００１９】
上記構成によれば、第１正極バスバー及び第１負極バスバーを介して、第１正極導電部材及び第１負極導電部材、並びに、第２モジュールに電流が流れる。第２正極バスバー及び第２負極バスバーを介して、第２正極導電部材及び第２負極導電部材、並びに、第３モジュールに電流が流れる。
【００２０】
ここで、第１正極導電部材及び第１負極導電部材、並びに、第２モジュールから電力供給を行う電気負荷と、第２正極導電部材及び第２負極導電部材、並びに、第３モジュールから電力供給を行う電気負荷とを異なるものとした場合、第１正極バスバー及び第１負極バスバーに流れる電流量を等しくし、第２正極バスバー及び第２負極バスバーに流れる電流量を等しくすることができる。
【００２１】
第５の構成は、第４の構成において、前記電力変換回路は、少なくとも２組の固定子巻線群を有する回転電機に電力を供給するものであって、前記第１モジュールにおいて、前記第１正極導電部材に接続されている前記上アームスイッチング素子と、前記第１負極導電部材に接続されている前記下アームスイッチング素子とは、第１の固定子巻線群（１０ａ）を構成する固定子巻線に接続されており、前記第２正極導電部材に接続されている前記上アームスイッチング素子と、前記第２負極導電部材に接続されている前記下アームスイッチング素子とは、第２の固定子巻線群（１０ｂ）を構成する固定子巻線に接続されている。
【００２２】
上記構成によれば、第１の固定子巻線群には、第１モジュールの第１正極導電部材及び第１負極導電部材を介して電流が流れ、第２の固定子巻線群には、第１モジュールの第２正極導電部材及び第２負極導電部材を介して電流が流れる。
【００２３】
ここで、例えば、正極端子及び負極端子と、第１正極導電部材及び第１負極導電部材、並びに、第２モジュールとの間で電流が流れる第１正極バスバー及び第１負極バスバーを設ける。また、正極端子及び負極端子と、第２正極導電部材及び第２負極導電部材、並びに、第３モジュールとの間で電流が流れる第２正極バスバー及び第２負極バスバーを設ける。さらに、第２モジュールは、第１の固定子巻線群に対して電力を供給する構成とし、第３モジュールは、第２の固定子巻線群に対して電力を供給する構成とした場合、第１正極バスバー及び第１負極バスバーに流れる電流量を等しくし、第２正極バスバー及び第２負極バスバーに流れる電流量を等しくすることができる。
【００２４】
第６の構成は、第５の構成において、前記第２モジュールの前記上アームスイッチング素子と、前記下アームスイッチング素子とは、前記第１の固定子巻線群を構成する固定子巻線に接続されており、前記第３モジュールの前記上アームスイッチング素子と、前記下アームスイッチング素子とは、前記第２の固定子巻線群を構成する固定子巻線に接続されている。
【００２５】
上記構成によれば、第１の固定子巻線群には、第１正極バスバー及び第１負極バスバーを介して電流が流れ、第２の固定子巻線群には、第２正極バスバー及び第２負極バスバーを介して電流が流れることになる。このため、第１正極バスバーに流れる電流の大きさと第１負極バスバーに流れる電流の大きさが等しくなるとともに、第２正極バスバーに流れる電流の大きさと第２負極バスバーに流れる電流の大きさが等しくなる。このため、正極バスバーに流れる電流量と、負極バスバーに流れる電流量との不一致による不都合を抑制することができる。
【００２６】
より具体的には、正極バスバーが少なくとも２つの部位（第１正極バスバー及び第２正極バスバー）から構成され、負極バスバーが少なくとも２つの部位（第１負極バスバー及び第２負極バスバー）から構成される場合に、第１正極バスバーに流れる電流量と第１負極バスバーに流れる電流量とを等しくし、第２正極バスバーに流れる電流量と第２負極バスバーに流れる電流量とを等しくする。これにより、第１正極バスバーに生じる自己インダクタンスと第１負極バスバーに生じる自己インダクタンスとを打ち消すとともに、第２正極バスバーに生じる自己インダクタンスと第２負極バスバーに生じる自己インダクタンスとを打ち消す。自己インダクタンスを打ち消すことで、正極バスバー及び負極バスバーの各部位におけるＥＭＣ性能の悪化やサージ電圧の増加を抑制することができ、正極バスバー及び負極バスバーの体格の増加を抑制することができる。
【００２７】
第７の構成は、第６の構成において、さらに、前記半導体装置において、複数の前記半導体モジュールは円環状に配置されており、前記第１モジュールは、複数の前記半導体モジュールのうち前記正極端子及び負極端子から最も遠い位置に配置されている。
【００２８】
半導体モジュールを円環状に配置した場合に、第１モジュールを正極端子及び負極端子から最も遠い位置に配置する。当該構成では、第１正極バスバーの長さと第２正極バスバーの長さを近づけ、第１負極バスバーの長さと第２負極バスバーの長さを近づけることができる。これにより、第１固定子巻線群に対して電流が流れる経路における抵抗及びインピーダンスと、第２固定子巻線群に対して電流が流れる経路における抵抗及びインピーダンスとを近づけることができる。このため、第１固定子巻線群に関する制御と、第２固定子巻線群に関する制御とが共通化し易くなる。
【００２９】
第８の構成は、第２乃至第７の構成において、前記正極バスバーと前記負極バスバーとは、所定間隔が維持された状態で離間しつつ互いに沿うように配置されている。
【００３０】
当該構成により、正極バスバーと負極バスバーとが磁気的に結合し、自己インダクタンスを相互インダクタンスで互いに打ち消すことができる。
【００３１】
第９の構成は、第２乃至第８の構成において、前記電力変換回路は、回転電機（１０）に電力を供給するものであって、前記回転電機と一体に形成されている。
【００３２】
回転電機は一般に円柱状であり、回転電機と一体に形成される電力変換回路も円柱状の構造とすることが考えられる。当該構成では、複数の半導体モジュールを円環状に配置することで、体格の増加を抑えることができる。そして、複数の半導体モジュールが円環状に配置される構成において、第２乃至第８のいずれかの構成を適用することで、好適にバスバーの自己インダクタンスを低減することが可能になる。
【００３３】
第１０の構成は、第２乃至第９の構成において、前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールは、前記第１モジュールと同一の構成である。第１モジュール以外の半導体モジュールを第１モジュールと同一の構成にすることで、半導体モジュールの構成を統一し、製造コストを低減することが可能になる。
【００３４】
第１１の構成は、第２乃至第９の構成において、前記第１モジュール以外の前記半導体モジュールにおいて、前記複数の正極導電部材及び前記負極導電部材の少なくとも一方は互いに接合している。特に、第５乃至第７のいずれかの構成においては、第１モジュール以外の正極導電部材及び負極導電部材は、それぞれ互いに接合しているものであってもよい。
【００３５】
第１２の構成は、第２乃至第１１の構成において、前記第１モジュールは、前記第１モジュールの温度を検出する温度検出素子を内蔵していることを特徴とする。第１モジュールは、具体的には、スイッチング素子に加えて、温度検出素子を内蔵している。
【００３６】
第１３の構成は、第２乃至第１２の構成において、前記第１モジュールは、前記上アームスイッチング素子又は前記下アームスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出部（１２６）を内蔵している。第１モジュールは、具体的には、スイッチング素子に加えて、電流検出部を内蔵している。
【００３７】
第１４の構成は、第２乃至第１３の構成において、前記第１モジュールは、所定の集積回路（１２６）を内蔵している。第１モジュールは、具体的には、スイッチング素子に加えて、集積回路を内蔵している。
【００３８】
第１５の構成は、第１４の構成において、前記集積回路（１２６）は、前記電力変換回路の入力電圧及び出力電圧の少なくとも一方に関する情報を前記第１モジュールの外部と通信する。第１４の構成において、集積回路は具体的には、電圧に関する情報を第１モジュールの外部と通信するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置一体型回転電機を軸方向一方側から見た際の平面図である。
【図２】図１に示す制御装置一体型回転電機のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本実施形態の制御装置一体型回転電機の、パワーモジュールが配置された後のケース部材を軸方向一方側から見た際の平面図である。
【図４】図３に示すケース部材のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図５】本実施形態の制御装置一体型回転電機の、配線基板が配置された後のケース部材を軸方向一方側から見た際の平面図である。
【図６】図５に示すケース部材のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図７】本実施形態の制御装置一体型回転電機の、内部に樹脂部材が注入されたケース部材の断面図である。
【図８】本実施形態の制御装置一体型回転電機が備える制御装置の回路図である。
【図９】本実施形態のパワーモジュールの内部構造の要部を表す図である。
【図１０】本実施形態の制御装置一体型回転電機のケース部材を軸方向一方側から見た際の平面図である。
【図１１】図１０に示すケース部材のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図１２】本実施形態の制御装置一体型回転電機のケース部材を軸方向他方側から見た際の平面図である。
【図１３】本実施形態の制御装置一体型回転電機の配線基板に実装された界磁回路ＩＣ及び界磁回路ＩＣ用ヒートシンク周辺の断面図である。
【図１４】本実施形態の制御装置一体型回転電機の配線基板に実装されたマイクロコンピュータ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク周辺の断面図である。
【図１５】本実施形態の正極バスバーとパワーモジュールとの接続を表す図である。
【図１６】本実施形態の負極バスバーとパワーモジュールとの接続を表す図である。
【図１７】本実施形態の制御装置一体型回転電機の効果を説明するための図である。
【図１８】変形例におけるパワーモジュールの内部構造の要部を表す図である。
【図１９】変形例における制御装置一体型回転電機の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明に係る制御装置一体型回転電機の具体的な実施形態について、図１〜図１４を参照しつつ説明する。
【００４１】
まず、本実施形態の制御装置一体型回転電機１の構成について説明する。
【００４２】
図１，２に示す制御装置一体型回転電機１は、例えば車両に搭載されており、バッテリなどの電源２から電力が供給されることで車両を駆動するための駆動力を発生すると共に、また、車両のエンジンから駆動力が供給されることで電源２を充電するための電力を発生する装置である。制御装置一体型回転電機１は、回転電機１０と、制御装置１１と、を一体的に備えたものである。
【００４３】
回転電機１０は、電力が供給されることで車両を駆動するための駆動力を発生すると共に、また、エンジンから駆動力が供給されることで電源２を充電するための電力を発生する機器である。回転電機１０は、三相交流モータジェネレータである。さらに、回転電機１０は、２つの固定子巻線群（電機子巻線群）を有するものとし、それぞれ第１固定子巻線群１０ａ及ぶ第２固定子巻線群１０ｂと称する。回転電機１０は、ハウジング１００と、固定子１０１と、回転子１０２と、スリップリング１０３と、ブラシ１０４と、回転角度検出用磁石１０５と、を備えている。
【００４４】
ハウジング１００は、固定子１０１及び回転子１０２を収容するとともに、回転子１０２を回転可能に支持する部材である。ハウジング１００は、また、制御装置１１が固定される部材である。ハウジング１００は、制御装置１１が固定される際に制御装置１１と嵌合する、円弧板状の嵌合部１００ａを備えている。
【００４５】
固定子１０１は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子１０１は、固定子コア１０１ａと、固定子巻線１０１ｂとを備えている。
【００４６】
回転子１０２は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで磁極を形成する部材である。回転子１０２は、回転軸１０２ａと、回転子コア１０２ｂと、回転子巻線１０２ｃとを備えている。
【００４７】
スリップリング１０３及びブラシ１０４は、回転子巻線１０２ｃに直流を供給する部材である。スリップリング１０３は、絶縁部材１０３ａを介して回転軸１０２ａの外周面に固定されている。ブラシ１０４は、バネ１０４ａによって回転軸１０２ａ側に押圧されつつ先端面がスリップリング１０３の外周面に接触された状態でハウジング１００側のブラシホルダ１０４ｂに保持されている。
【００４８】
回転角度検出用磁石１０５は、回転子１０２の回転角度を検出するための磁界を発生する部材である。回転角度検出用磁石１０５は、磁石ホルダ１０５ａに保持された状態で、回転軸１０２ａの軸方向端部に固定されている。
【００４９】
図３〜７に示す制御装置１１は、回転電機１０のハウジング１００に対して軸方向外側に配設されている。制御装置１１は、回転電機１０に駆動力を発生させるために、バッテリなどの電源２から回転電機１０に供給される電力を制御すると共に、また、電源２を充電するために、回転電機１０の発生した電力を変換して電源２に供給する装置である。
【００５０】
制御装置１１（半導体装置）は、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａと、パワーモジュール１１０ｂ（半導体モジュール）と、界磁回路ＩＣ１１０ｃと、マイクロコンピュータ１１０ｄと、ケース部材１１１ａと、固定部材１１１ｂ，１１１ｃと、蓋部材１１１ｄと、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａと、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂと、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃと、制御基板１１３ａと、電源配線部材１１３ｂ，１１３ｃと、固定子配線部材１１３ｄと、回転子配線部材１１３ｅと、外部通信用配線部材１１３ｆと、樹脂部材１１４と、を備えている。
【００５１】
制御基板１１３ａは、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａとパワーモジュール１１０ｂと界磁回路ＩＣ１１０ｃとマイクロコンピュータ１１０ｄとの間を配線するための板状の内部配線部材である。制御基板１１３ａには、その表面及び内層に配線パターンが形成されている。制御基板１１３ａは、ケース部材１１１ａの内部に固定されている。制御基板１１３ａは、回転電機１０に対してその板面が回転軸１０２ａの軸方向に向くように配置されている。制御基板１１３ａは、回転軸１０２ａ回りの一部に形成されている切り欠き１１５を有している。
【００５２】
回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、制御基板１１３ａの裏面（すなわち、回転電機１０側の面）に実装されている。回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、回転角度検出用磁石１０５に軸方向で対向するように配置されている。回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、回転角度検出用磁石１０５の発生した磁界に基づいて回転子１０２の回転角度を検出するための回路を構成する電子部品である。
【００５３】
図８に示すように、パワーモジュール１１０ｂは、回転電機１０との間で電力変換を行う電力変換装置としてのインバータ回路を構成する電子部品である。パワーモジュール１１０ｂは、同一樹脂パッケージ内に上アームと下アームとからなる上下アームが含まれる矩形状のモジュールである。パワーモジュール１１０ｂは、複数設けられている。以下、パワーモジュール１１０ｂは、３個設けられているものとし、それぞれ第１モジュール１１０ｂ−１、第２モジュール１１０ｂ−２、及び第３モジュール１１０ｂ−３と称す。
【００５４】
図３〜７の説明に戻り、３つのパワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３は、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りにその回転軸１０２ａを囲んで環状となるように配設されている。また、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの一部には、パワーモジュール１１０ｂが配設されていない非配設領域１１６が設けられている。この非配設領域１１６は、制御基板１１３ａの切り欠き１１５に対応する領域である。すなわち、制御基板１１３ａの切り欠き１１５は、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの非配設領域１１６側に配置されている。
【００５５】
各パワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３はそれぞれ、２組の上下アーム（レグ）を内蔵するモジュールである。パワーモジュール１１０ｂ−１は、第１固定子巻線群１０ａのＵ相及びＶ相の上下アームを含んでいる。パワーモジュール１１０ｂ−２は、第１固定子巻線群１０ａのＷ相、及び第２固定子巻線群１０ｂのＺ相の上下アームを含んでいる。また、パワーモジュール１１０ｂ−３は、第２固定子巻線群１０ｂのＸ相及びＹ相の上下アームを含んでいる。
【００５６】
各パワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３はそれぞれ、各アームに対応した４つのスイッチング素子１１７と、各アームに対応した４つのダイオード１１８と、を有している。ダイオード１１８は、スイッチング素子１１７に並列接続された、電流還流用のダイオードである。各ダイオード１１８は、温度が高くなるほど順方向電圧ＶＦが小さくなる負の温度特性を有している。
【００５７】
パワーモジュール１１０ｂのスイッチング素子１１７は、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御される。各スイッチング素子１１７が所定タイミングで適宜スイッチングされると、電源２などから供給される直流が３相交流に変換されて固定子巻線１０１ｂに供給される。また、スイッチング素子１１７のスイッチングが停止されると、ダイオード１１８によって固定子巻線１０１ｂから供給される３相交流が直流に変換されて電源２に供給される。
【００５８】
図９にパワーモジュール１１０ｂの内部構造を示す。パワーモジュール１１０ｂは、上アームスイッチング素子ＳＰ１と下アームスイッチング素子ＳＮ１との直列接続体と、上アームスイッチング素子ＳＰ２と下アームスイッチング素子ＳＮ２との直列接続体とを有する。各直列接続体がインバータ回路の各相（レグ）を構成する。
【００５９】
各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２は、それぞれ、パワー半導体スイッチング素子であり、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴである。各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２は、逆並列に接続されているボディーダイオードを内蔵している。なお、スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２は、ＩＧＢＴであってもよい。また、スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２は、上述したスイッチング素子１１７である。
【００６０】
パワーモジュール１１０ｂは、導電部材１２１ａ〜１２１ｆを有する。導電部材１２１ａ〜１２１ｆは、それぞれ、アイランド１２２ａ〜１２２ｆと、リード１２３ａ〜１２３ｆを有する。導電部材１２１ｄが「第１正極導電部材」であり、導電部材１２１ａが「第２正極導電部材」であり、導電部材１２１ｆが「第１負極導電部材」であり、導電部材１２１ｃが「第２負極導電部材」である。
【００６１】
アイランド１２２ａ〜１２２ｆは、所定の厚みの銅などの金属から構成される導電箔をエッチング加工などによって所定形状に成形したものである。リード１２３ａ〜１２３ｆは、アイランド１２２ａ〜１２２ｆと電気的に接続され、一部がパワーモジュール１１０ｂの部品を封止する樹脂パッケージ１２０の外部に露出して接続端子として機能する。なお、アイランド１２２ａ〜１２２ｆと、リード１２３ａ〜１２３ｆとは、別体として形成した後で固着してもよいし、同一の金属箔から一体として形成してもよい。また、パワーモジュール１１０ｂは、複数のリード１２３ｇを有し、リード１２３ｇは、一部がパワーモジュール１１０ｂの部品を封止する樹脂パッケージ１２０の外部に露出して接続端子として機能する。
【００６２】
上アームスイッチング素子ＳＰ１は、アイランド１２２ａに載置されている。下アームスイッチング素子ＳＮ１は、アイランド１２２ｂに載置されている。上アームスイッチング素子ＳＰ２は、アイランド１２２ｄに載置されている。下アームスイッチング素子ＳＮ２は、アイランド１２２ｅに載置されている。
【００６３】
アイランド１２２ａは、上アームスイッチング素子ＳＰ１のドレインと金属部材１２４ａを介して接続されている。アイランド１２２ｂは、上アームスイッチング素子ＳＰ１のソースと接続されるとともに、下アームスイッチング素子ＳＮ１のドレインと抵抗体１２５ａを介して接続されている。アイランド１２２ｃは、下アームスイッチング素子ＳＮ１のソースと接続されている。アイランド１２２ｄは、上アームスイッチング素子ＳＰ２のドレインと金属部材１２４ｂを介して接続されている。アイランド１２２ｅは、上アームスイッチング素子ＳＰ２のソースと接続されるとともに、下アームスイッチング素子ＳＮ２のドレインと抵抗体１２５ｂを介して接続されている。アイランド１２２ｆは、下アームスイッチング素子ＳＮ２のソースと接続されている。
【００６４】
リード１２３ａは、アイランド１２２ａ及び金属部材１２４ａを介して、上アームスイッチング素子ＳＰ１のドレインと接続されている。リード１２３ｂは、アイランド１２２ｂを介して、上アームスイッチング素子ＳＰ１のソースと接続されるとともに、アイランド１２２ｂ及び抵抗体１２５ａを介して下アームスイッチング素子ＳＮ１のドレインと接続されている。リード１２３ｃは、アイランド１２２ｃを介して下アームスイッチング素子ＳＮ１のソースと接続されている。リード１２３ｄは、アイランド１２２ｄ及び金属部材１２４ｂを介して、上アームスイッチング素子ＳＰ２のドレインと接続されている。リード１２３ｅは、アイランド１２２ｅを介して、上アームスイッチング素子ＳＰ２のソースと接続されるとともに、アイランド１２２ｅ及び抵抗体１２５ｂを介して下アームスイッチング素子ＳＮ２のドレインと接続されている。リード１２３ｆは、アイランド１２２ｆを介して下アームスイッチング素子ＳＮ２のソースと接続されている。
【００６５】
パワーモジュール１１０ｂは、アイランド１２２ｈに載置されている集積回路１２６（ＩＣ１２６）を備えている。集積回路１２６は、抵抗体１２５ａ，１２５ｂの端子間電圧に基づいて、各相に流れる電流、より具体的には、下アームスイッチング素子ＳＮ１，ＳＮ２にそれぞれ流れる電流を検出する。集積回路１２６は、抵抗体１２５ａ，１２５ｂの端子間電圧の検出値を各抵抗体１２５ａ，１２５ｂの抵抗値で除算することで各層に流れる電流の検出値を取得することができる。
【００６６】
集積回路１２６は、リード１２３ｇを介して、インバータ回路の入力電圧及び出力電圧の少なくとも一方に関する情報について、パワーモジュール１１０ｂの外部と通信を行うことで取得する。
【００６７】
集積回路１２６は、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２の温度を検出する。具体的には、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２に設けられた感温素子（例えば、サーミスタや感温ダイオード）の端子間電圧に基づいて、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２の温度を検出する。なお、集積回路１２６は、内蔵された感温素子の端子間電圧に基づいて、パワーモジュール１１０ｂ全体としての温度を検出するものであってもよい。
【００６８】
集積回路１２６は、各相に流れる電流の検出値、インバータ回路の入力電圧及び出力電圧の少なくとも一方、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２の温度の検出値に基づいて、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２の異常を判定する。より具体的には、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２における過電流や、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２における駆動異常や、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２におけるオープン故障又はショート故障を判定する。集積回路１２６は、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２に異常が生じている場合に、各スイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＮ１，ＳＮ２の駆動を停止するとともに、当該異常について、リード１２３ｇを介して外部の制御装置に通知する。
【００６９】
界磁回路ＩＣ１１０ｃは、制御基板１１３ａの表面に実装されている。界磁回路ＩＣ１１０ｃは、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御される。界磁回路ＩＣ１１０ｃは、回転子巻線１０２ｃに直流を供給するための回路を構成する電子部品である。
【００７０】
マイクロコンピュータ１１０ｄは、制御基板１１３ａの表面に実装されている。マイクロコンピュータ１１０ｄは、外部から入力される指令、及び、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａの検出結果に基づいて、パワーモジュール１１０ｂ及び界磁回路ＩＣ１１０ｃを制御する電子部品である。マイクロコンピュータ１１０ｄは、予め記憶されているプログラムに従って動作し、パワーモジュール１１０ｂ及び界磁回路ＩＣ１１０ｃを制御する。
【００７１】
パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ、及びマイクロコンピュータ１１０ｄは、動作中に発熱する。界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄは、発熱量が比較的低い低発熱電子部品である。一方、パワーモジュール１１０ｂは、界磁回路ＩＣ１１０ｃやマイクロコンピュータ１１０ｄよりも発熱量が高い高発熱電子部品である。
【００７２】
図１０〜１４に示すケース部材１１１ａは、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ、及びマイクロコンピュータ１１０ｄを収容する樹脂からなる部材である。ケース部材１１１ａは、底部１１１ｅと、周壁部１１１ｆと、開口部１１１ｇと、嵌合部１１１ｈと、を有している。底部１１１ｅは、板状の底部位である。周壁部１１１ｆは、底部１１１ｅの一面側に形成される筒状の壁部位である。開口部１１１ｇは、周壁部１１１ｆの底部１１１ｅとは反対側に形成される開口した部位である。嵌合部１１１ｈは、底部１１１ｅの他面側に形成された部位であって、回転電機１０に固定される際にハウジング１００の嵌合部１００ａと嵌合する、円弧板状の部位である。
【００７３】
固定部材１１１ｂ，１１１ｃは、ケース部材１１１ａをハウジング１００に固定するための金属からなる部材である。固定部材１１１ｂ，１１１ｃは、また、回転電機１０の発生した熱を放熱する部材である。固定部材１１１ｂ，１１１ｃは、例えばアルミニウムからなる部材である。
【００７４】
固定部材１１１ｂは、本体部１１１ｉと、フィン部１１１ｊと、孔部１１１ｋと、を有している。固定部材１１１ｃは、本体部１１１ｌと、フィン部１１１ｍと、孔部１１１ｎと、を有している。本体部１１１ｉ，１１１ｌは、板状の部位である。フィン部１１１ｊ，１１１ｍは、本体部１１１ｉ，１１１ｌの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。孔部１１１ｋ，１１１ｎは、本体部１１１ｉ，１１１ｌに形成される、ケース部材１１１ａをハウジング１００に固定するためのボルトが挿通する部位である。固定部材１１１ｂ，１１１ｃは、フィン部１１１ｊ，１１１ｍ及び孔部１１１ｋ，１１１ｎを、回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露出させた状態で、ケース部材１１１ａにインサート成形されている。蓋部材１１１ｄは、ケース部材１１１ａの開口部１１１ｇを覆うための樹脂からなる板状の部材である。
【００７５】
図１２に示すパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、パワーモジュール１１０ｂの発生した熱をケース部材１１１ａの外部に放熱するための金属からなる高発熱用放熱部材であって、例えばアルミニウムからなる。パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、本体部１１２ｄと、フィン部１１２ｅと、を有している。本体部１１２ｄは、板状の部位である。
【００７６】
フィン部１１２ｅは、本体部１１２ｄの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、表面がアルマイト加工されている。パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、本体部１１２ｄの他面をケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、フィン部１１２ｅを回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露山させた状態で、電気的に絶縁され、底部１１１ｅにインサート成形されている。
【００７７】
図１２，１３に示すように、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂは、界磁回路ＩＣ１１０ｃの発生した熱をケース部材１１１ａの外部に放熱するための金属からなる低発熱用放熱部材であって、例えばアルミニウムからなる。界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂは、本体部１１２ｆと、フィン部１１２ｇと、を有している。本体部１１２ｆは、板状の部位である。フィン部１１２ｇは、本体部１１２ｆの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂは、本体部１１２ｆをケース部材１１１ａの内部に突出させるとともに、フィン部１１２ｇを回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部１１１ｅにインサート成形されている。
【００７８】
図１２，１４に示すように、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、マイクロコンピュータ１１０ｄの発生した熱をケース部材１１１ａの外部に放熱するための金属からなる低発熱用放熱部材であって、例えばアルミニウムからなる。マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、本体部１１２ｈと、フィン部１１２ｉと、を有している。本体部１１２ｈは、板状の部位である。フィン部１１２ｉは、本体部１１２ｈの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、本体部１１２ｈをケース部材１１１ａの内部に突出させるとともに、フィン部１１２ｉを回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部１１１ｅにインサート成形されている。
【００７９】
図１２に示すように、固定部材１１１ｂ，１１１ｃ、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、互いに離間しており、ケース部材１１１ａをなす樹脂を問に介在させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、ケース部材１１１ａの回転電機１０取付け面側から見た総面積が、ケース部材１１１ａの回転電機１０取付け面側から見たケース部材１１１ａの輪郭によって囲まれた面積よりも小さくなるように設定されている。また、固定部材１１１ｂ，１１１ｃは、ケース部材１１１ａの回転電機１０取付け面側から見た総面積が、ケース部材１１１ａの回転電機１０取付け面側から見たパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃの総面積より小さくなるように設定されている。
【００８０】
図１０に示すように、電源配線部材１１３ｂは、制御基板１１３ａの電源接続部及びパワーモジュール１１０ｂの正極電源端子を、ケース部材１１１ａの外部に設けられたバッテリなどの電源２の正極端子に接続させるための金属からなる正極バスバーである。電源配線部材１１３ｃは、制御基板１１３ａの電源接続部及びパワーモジュール１１０ｂの負極電源端子を、ケース部材１１１ａの外部に設けられた電源２の負極端子に車体を介して接続させるための金属からなる負極バスバーである。以下、電源配線部材１１３ｂを正極バスバー１１３ｂと、電源配線部材１１３ｃを負極バスバー１１３ｃと、それぞれ称す。正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとは、互いに同じ金属素材で成形されている。
【００８１】
正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃはそれぞれ、例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃは共に、ケース部材１１１ａに一体化されている。具体的には、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃは共に、制御基板１１３ａとの接続部１１３ｇ，１１３ｈ及びパワーモジュール１１０ｂとの接続部１１３ｉ，１１３ｊをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、電源２との接続部１１３ｋ，１１３ｌをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。接続部１１３ｋが制御装置１１としての「正極端子」に相当し、接続部１１３ｌが制御装置１１としての「負極端子」に相当する。正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとは、ケース部材１１１ａにより互いに絶縁されている。
【００８２】
正極バスバー１１３ｂの電源２との接続部１１３ｋ及び負極バスバー１１３ｃの電源２との接続部１１３ｌは共に、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの非配設領域１１６側に配置されている。正極バスバー１１３ｂの接続部１１３ｋは、分割されて２つ設けられている。負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｌは、正極バスバー１１３ｂの２つの接続部１１３ｋから等距離だけ径方向外側に離れて一つ設けられている。
【００８３】
正極バスバー１１３ｂは、２つの接続部１１３ｋから回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの左右それぞれに延びている。負極バスバー１１３ｃは、接続部１１３ｌから径方向内側に延びると共に回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの左右それぞれに延びている。正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃはそれぞれ、その中心部（但し、ほぼ回転軸１０２ａに一致する。）の鉛直上に回転角度検出用磁石１０５及び回転角度検出回路ＩＣ１１０ａが配置されるように形成されている。
【００８４】
正極バスバー１１３ｂは、回転軸１０２ａ回りにおいて左右対称に形成されかっ配置されている。正極バスバー１１３ｂは、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの一部で開口する開口部１１９ｂを有している。開口部１１９ｂは、２つの接続部１１３ｋを結ぶ線分の中点とは回転軸１０２ａを挟んで反対側の位置に設けられており、回転軸１０２ａに対して非配設領域１１６とは反対側に開口する部位である。
【００８５】
負極バスバー１１３ｃは、回転軸１０２ａ回りにおいて左右対称に形成されかつ配置されている。負極バスバー１１３ｃは、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの一部で開口する開口部１１９ｃを有している。開口部１１９ｃは、接続部１１３ｌとは回転軸１０２ａを挟んで反対側の位置に設けられており、回転軸１０２ａに対して非配設領域１１６とは反対側に開口する部位である。
【００８６】
正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃは共に、回転軸１０２ａ回りに配設されたパワーモジュール１１０ｂに対してその回転軸１０２ａ側（すなわち、径方向内側）
に配置されている。正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとは、互いに絶縁されており、回転電機１０の回転軸１０２ａの径方向に離間して配置されている。尚、正極バスバー１１３ｂ又は負極バスバー１１３ｃは、もう一方のバスバー１１３ｃ，１１３ｂとの接触を避けるため、例えばＵ字状や矩形状に軸方向に屈曲又は湾曲した部位を有していてもよい。
【００８７】
正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃはそれぞれ、パワーモジュール１１０ｂに対する径方向内側において、３つのパワーモジュール１１０ｂの内周側壁面に沿うように回転軸１０２ａ回りで屈曲又は湾曲した形状（例えば、矩形状）に形成されていると共に、正極バスバー１１３ｂが負極バスバー１１３ｃに対して径方向内側に位置して延在するように配置されている。
【００８８】
正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとは、互いに沿うように形成されかつ配置されている。正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとは、互いに沿って延在する部位の略全域に亘って、径方向に所定間隔が維持された状態で離間している。この所定間隔離間した正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとにおいては、互いに逆向きに電流が流通する。尚、この所定間隔は、予め定められた一定のものであればよい。また、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとは、その板面同士が径方向に対面するように配置されていてもよく、また、その板の側壁同士が径方向に対向するように配置されていてもよい。
【００８９】
ここで、図１５，１６を用いて、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃと、パワーモジュール１１０ｂとの電気的接続について説明を行う。図１５，１６では、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃと、パワーモジュール１１０ｂとの電気的接続以外の要素を適宜省略している。
【００９０】
正極バスバー１１３ｂのうち、２つの接続部１１３ｋから左右それぞれに延びる正極バスバー１１３ｂの一方を第１正極バスバー１１３ｗと呼び、他方を第２正極バスバー１１３ｘと呼ぶ。負極バスバー１１３ｃのうち、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの左右それぞれに延びている負極バスバー１１３ｃの一方を第１負極バスバー１１３ｙと呼び、他方を第２負極バスバー１１３ｚと呼ぶ。
【００９１】
本構成は、３つのパワーモジュール１１０ｂを有し、それぞれが図８に示すパワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３に相当する。図１５，１６において、接続部１１３ｋ，１１３ｌから最も離れた位置にあるパワーモジュール１１０ｂが「第１モジュール」としてのパワーモジュール１１０ｂ−２であり、他の２つがそれぞれ「第２モジュール」としてのパワーモジュール１１０ｂ−１及び「第３モジュール」としての１１０ｂ−３である。
【００９２】
パワーモジュール１１０ｂ−１のリード１２３ｄ（第１正極導電部材）、及びリード１２３ａ（第２正極導電部材）は、第１正極バスバー１１３ｗと接続されている。パワーモジュール１１０ｂ−１のリード１２３ｆ（第１負極導電部材）、及びリード１２３ｃ（第２負極導電部材）は、第１負極バスバー１１３ｙと接続されている。パワーモジュール１１０ｂ−１が備える上下アームはそれぞれ第１固定子巻線群１０ａのＵ相及びＶ相に相当するため、第１固定子巻線群１０ａのＵ相及びＶ相は、第１正極バスバー１１３ｗ及び第１負極バスバー１１３ｙを介して電力供給される。
【００９３】
パワーモジュール１１０ｂ−３のリード１２３ｄ（第１正極導電部材）、及びリード１２３ａ（第２正極導電部材）は、第２正極バスバー１１３ｘと接続されている。パワーモジュール１１０ｂ−３のリード１２３ｆ（第１負極導電部材）、及びリード１２３ｃ（第２負極導電部材）は、第２負極バスバー１１３ｚと接続されている。パワーモジュール１１０ｂ−３が備える上下アームはそれぞれ第２固定子巻線群１０ｂのＸ相及びＹ相に相当するため、第２固定子巻線群１０ｂのＸ相及びＹ相は、第２正極バスバー１１３ｘ及び第２負極バスバー１１３ｚを介して電力供給される。
【００９４】
ここで、パワーモジュール１１０ｂ−２のリード１２３ｄ（第１正極導電部材）は、第１正極バスバー１１３ｗと接続されるとともに、リード１２３ａ（第２正極導電部材）は、第２正極バスバー１１３ｘと接続されている。また、パワーモジュール１１０ｂ−２のリード１２３ｆ（第１負極導電部材）は、第１負極バスバー１１３ｙと接続されるとともに、リード１２３ｃ（第２負極導電部材）は、第２負極バスバー１１３ｚと接続されている。
【００９５】
パワーモジュール１１０ｂ−２のリード１２３ｄ（第１正極導電部材）及びリード１２３ｆ（第１負極導電部材）に接続される上下アームは、第１固定子巻線群１０ａのＷ相に相当する。また、パワーモジュール１１０ｂ−２のリード１２３ａ（第２正極導電部材）及びリード１２３ｃ（第２負極導電部材）に接続される上下アームは、第２固定子巻線群１０ｂのＺ相に相当する。つまり、第１固定子巻線群１０ａのＷ相は、第１正極バスバー１１３ｗ及び第１負極バスバー１１３ｙを介して電力供給されるとともに、第２固定子巻線群１０ｂのＺ相は、第２正極バスバー１１３ｘ及び第２負極バスバー１１３ｚを介して電力供給される。
【００９６】
図１０に示すように、固定子配線部材１１３ｄは、各パワーモジュール１１０ｂの上下アームの出力端子（リード１２３ｂ，１２３ｅ）を、ケース部材１１１ａの外部に設けられた固定子巻線１０１ｂに接続させるための金属からなる配線部材である。固定子配線部材１１３ｄは、例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。固定子配線部材１１３ｄは、パワーモジュール１１０ｂとの接続部１１３ｍをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、固定子巻線１０１ｂとの接続部１１３ｎをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。
【００９７】
回転子配線部材１１３ｅは、制御基板１１３ａの回転子巻線接続部を、ケース部材１１１ａの外部に設けられた回転子巻線１０２ｃに、ブラシ１０４及びスリップリング１０３を介して接続させるための金属からなる外部配線部材である。回転子配線部材１１３ｅは、例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。回転子配線部材１１３ｅは、制御基板１１３ａとの接続部１１３ｏをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、ブラシ１０４との接続部１１３ｐをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。
【００９８】
外部通信用配線部材１１３ｆは、制御基板１１３ａの外部通信用接続部を、ケース部材１１１ａの外部に設けられた外部装置に配線するための金属からなる外部配線部材である。外部通信用配線部材１１３ｆは、例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。
外部通信用配線部材１１３ｆは、制御基板１１３ａとの接続部１１３ｑをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、外部装置との接続部１１３ｒをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。
【００９９】
図２に示すように、パワーモジュール１１０ｂは、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａの本体部１１２ｄの他面に、絶縁性を有する薄板状の熱伝導部材１１０ｅを介して接触した状態で配置されている。パワーモジュール１１０ｂの電源端子は、そのパワーモジュール１１０ｂの回転軸１０２ａ側（すなわち、径方向内側）において正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｉ，１１３ｊに接続されている。パワーモジュール１１０ｂの出力端子は、そのパワーモジュール１１０ｂの径方向外側において固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｒｎに接続されている。
【０１００】
回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、回転角度検出用磁石１０５に対して回転軸１０２ａの軸方向に対向する位置に配置されている。界磁回路ＩＣ１１０ｃは、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂの本体部１１２ｆの他面に、制御基板１１３ａを介して接触した状態で配置されている。マイクロコンピュータ１１０ｄは、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃの本体部１１２ｈの他面に制御基板１１３ａを介して接触した状態で配置されている。
【０１０１】
樹脂部材１１４は、ケース部材１１１ａの内部に収容された回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄ等を防水するためにケース部材１１１ａの内部に注入される絶縁性を有する樹脂からなる部材である。樹脂部材１１４は、例えばゲル状の部材である。樹脂部材１１４は、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄがケース部材１１１ａの内部に収容されるとともに、制御基板１１３ａ、バスバー１１３ｂ，１１３ｃ、固定子配線部材１１３ｄ、回転子配線部材１１３ｅ、及び外部通信用配線部材１１３ｆによって配線された状態でケース部材１１１ａの内部にポッティングされる。ケース部材１１１ａの開口部１１１ｇは、蓋部材１１１ｄによって覆われている。
【０１０２】
図２に示すように、制御装置１１は、ケース部材１１１ａの嵌合部１１１ｈを回転電機１０の嵌合部１００ａに嵌合させた状態で、固定部材１１１ｂ，１１１ｃの孔部に挿通させたボルト１１１ｏによってハウジング１００に固定されている。正極バスバー１１３ｂの接続部１１３ｋには、電源２の正極端子と接続するための外部接続端子部材１１３ｕが接続されている。負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｌには、ハウジング１００及び車両の車体を介して電源２の負極端子と接続するための外部接続端子部材１１３ｖが接続されている。外部接続端子部材１１３ｕ，１１３ｖは、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの非配設領域１１６側に配置されている。固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｎは、配線部材１１３ｓを介して固定子巻線１０１ｂに接続されている。回転子配線部材１１３ｅの接続部１１３ｐは、配線部材１１３ｔを介してブラシ１０４に接続されている。
【０１０３】
次に、本実施形態の制御装置一体型回転電機１の動作について説明する。まず、車両を駆動するための駆動力を発生する際の動作について説明する。
【０１０４】
バッテリなどの電源２の負極端子は、車体に接続されており、ハウジング１００を介して負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｌに接続されている。車両のイグニッションスイッチ（図略）がオンされると、そのイグニションオン中は、電源２の正極端子が外部接続端子部材１１３ｕを介して正極バスバー１１３ｂの接続部１１３ｋに接続される。
【０１０５】
かかる接続がなされると、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｉ，１１３ｊを介してパワーモジュール１１０ｂの電源端子に直流が供給される。また、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｇ，１１３ｈを介して制御基板１１３ａに直流が供給され、制御基板１１３ａの配線パターンを介して回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄに直流が供給される。回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ、及びマイクロコンピュータ１１０ｄはそれぞれ、直流が供給されることで動作する。
【０１０６】
回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、動作中、回転角度検出用磁石１０５の発生した磁界に基づいて回転子１０２の回転角度を検出する。また、マイクロコンピュータ１１０ｄは、動作中、外部通信用配線部材１１３ｆ及び制御基板１１３ａの配線パターンを介して外部から入力される指令、並びに、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａの検出結果に基づいて、パワーモジュール１１０ｂの動作及び界磁回路ＩＣ１１０ｃの動作を制御する。
【０１０７】
制御基板１１３ａは、回転子配線部材１１３ｅの接続部１１３ｏに接続されている。回転子配線部材１１３ｅの接続部１１３ｐは、配線部材１１３ｔを介してブラシ１０４に接続されている。界磁回路ＩＣ１１０ｃは、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御され、制御基板１１３ａの配線パターン、回転子配線部材１１３ｅ、配線部材１１３ｔ、ブラシ１０４、及びスリップリング１０３を介して回転子巻線１０２ｃに直流を供給する。
【０１０８】
制御基板１１３ａは、また、パワーモジュール１１０ｂの信号端子に接続されている。
パワーモジュール１１０ｂの出力端子は、固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｒｎに接続されている。固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｎは、配線部材１１３ｓを介して固定子巻線１０１ｂに接続されている。パワーモジュール１１０ｂのスイッチング素子１１７は、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御され、電源端子に供給された直流を３相交流に変換して、固定子配線部材１１３ｄ及び配線部材１１３ｓを介して固定子巻線１０１ｂに供給する。このように電源２からパワーモジュール１１０ｂを介して固定子巻線１０１ｂへ直流が供給されると、回転電機１０は、車両を駆動するため駆動力を発生する。
【０１０９】
次に、電源２を充電するための電力を発生する際の動作について説明する。
【０１１０】
車両エンジンから駆動力が供給されると、固定子巻線１０１ｂは、３相交流を発生する。マイクロコンピュータ１１０ｄは、パワーモジュール１１０ｂのスイッチング素子１１７のスイッチングを停止させる。パワーモジュール１１０ｂのダイオード１１８は、固定子巻線１０１ｂから配線部材１１３ｓ及び固定子配線部材１１３ｄを介して供給される３相交流を直流に変換し、正極バスバー１１３ｂ、負極バスバー１１３ｃ、及び外部接続端子部材１１３ｕを介して電源２に供給する。このように電源２に直流が供給されると、電源２は、回転電機１０の発生した電力によって充電される。
【０１１１】
以下、本実施形態の制御装置一体型回転電機１の特徴部及びその効果について説明する。
【０１１２】
本実施形態においては、図１７に示すように、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとが、回転軸１０２ａに対する径方向に所定間隔が維持された状態で離間しつつ互いに沿うように形成されかつ配置されている。電流流通時には、正極バスバー１１３ｂに流れる電流の方向と負極バスバー１１３ｃに流れる電流の方向とが互いに逆向きとなる。かかる構成においては、正極バスバー１１３ｂに自己インダクタンスと逆向きに負極バスバー１１３ｃによる相互インダクタンスが作用すると共に、負極バスバー１１３ｃに自己インダクタンスと逆向きに正極バスバー１１３ｂによる相互インダクタンスが作用するので、正極バスバー１１３ｂの自己インダクタンス及び負極バスバー１１３ｃの自己インダクタンスをそれぞれ相互インダクタンスにより打ち消すことができる。
【０１１３】
このため、本実施形態によれば、各バスバー１１３ｂ，１１３ｃで発生する自己インダクタンスによる悪影響を極小化することができる。具体的には、自己インダクタンス発生中での電流変化に伴って発生するサージ電圧（Ｖ＝Ｌ・ｄＩ／ｄｔ；但し、Ｖはサージ電圧であり、Ｌは自己インダクタンスであり、Ｉは電流である。）を抑制することができ、これにより、パワーモジュール１１０ｂのチップサイズを小型化することができ、ひいては制御装置１１の小型化を図ることができる。また、バスバー１１３ｂ，１１３ｃに電流が流れた際に発生する磁束（Φ＝Ｌ・Ｉ；但し、Φは磁束である。）を下げることができ、これにより、かかる磁束がノイズとして外部機器や内部センサなどに悪影響を及ぼすのを抑制することができる。
【０１１４】
ここで、上記パワーモジュール１１０ｂの構成では、異なるレグ（インバータ回路の異なる相）に属する上アームスイッチング素子ＳＰ１，ＳＰ２の高電圧側端子が接続される正極導電部材１２１ａ，１２１ｄがそれぞれ分離されるとともに、異なるレグに属する下アームスイッチング素子ＳＮ１，ＳＮ２の低電圧側端子が接続される負極導電部材１２１ｃ，１２１ｆがそれぞれ分離されている。
【０１１５】
よって、異なるレグがそれぞれ異なる固定子巻線群１０ａ，１０ｂに電力供給を行っている場合に、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃに対して、異なる固定子巻線群１０ａ，１０ｂに流れる電流を分離して流すことが可能になる。これにより、パワーモジュール１１０ｂと接続部１１３ｋ，１１３ｌとを接続する正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃを介した経路が複数に分かれている場合であっても、正極バスバー１１３ｂの各部位（即ち、第１正極バスバー１１３ｗ及び第２正極バスバー１１３ｘ）に流れる電流量と、負極バスバー１１３ｃの各部位（即ち、第１負極バスバー１１３ｙ及び第２負極バスバー１１３ｚ）に流れる電流量との不一致による不都合を抑制することができる。
【０１１６】
つまり、上記構成によれば、第１固定子巻線群１０ａには、第１正極バスバー１１３ｗ及び第１負極バスバー１１３ｙを介して電流が流れ、第２固定子巻線群１０ｂには、第２正極バスバー１１３ｘ及び第２負極バスバー１１３ｚを介して電流が流れることになる。このため、第１正極バスバー１１３ｗに流れる電流の大きさと第１負極バスバー１１３ｙに流れる電流の大きさが等しくなるとともに、第２正極バスバー１１３ｘに流れる電流の大きさと第２負極バスバー１１３ｚに流れる電流の大きさが等しくなる。このため、正極バスバー１１３ｂの各部位に流れる電流量と、負極バスバー１１３ｃの各部位に流れる電流量との不一致による不都合を抑制することができる。
【０１１７】
より具体的には、第１正極バスバー１１３ｗ及び第２正極バスバー１１３ｘ、並びに、第１負極バスバー１１３ｙ及び第２負極バスバー１１３ｚにおける自己インダクタンスを打ち消すことが可能になる。これにより、第１正極バスバー１１３ｗ及び第２正極バスバー１１３ｘ、並びに、第１負極バスバー１１３ｙ及び第２負極バスバー１１３ｚにおけるＥＭＣ性能の悪化やサージ電圧の増加を抑制することができる。
【０１１８】
また、パワーモジュール１１０ｂを円環状に配置した場合に、第１モジュール１１０ｂ−２を正極端子及び負極端子から最も遠い位置に配置する。当該構成では、第１正極バスバー１１３ｗの長さと第２正極バスバー１１３ｘの長さを近づけ、第１負極バスバー１１３ｙの長さと第２負極バスバー１１３ｚの長さを近づけることができる。これにより、第１固定子巻線群１０ａに対して電流が流れる経路における抵抗及びインピーダンスと、第２固定子巻線群１０ｂに対して電流が流れる経路における抵抗及びインピーダンスとを近づけることができる。このため、第１固定子巻線群１０ａに関する制御と、第２固定子巻線群１０ｂに関する制御とが共通化し易くなる。
【０１１９】
本実施形態においては、正極バスバー１１３ｂの接続部１１３ｋを電源２の正極端子に接続させるための外部接続端子部材１１３ｕ及び負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｌを電源２の負極端子に接続させるための外部接続端子部材１１３ｖの双方が、回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの非配設領域１１６側に配置されている。かかる構成においては、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとが回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの略全域において互いに沿うものとなる。
【０１２０】
このため、本実施形態によれば、バスバー１１３ｂ，１１３ｃの自己インダクタンスの打ち消しを回転軸１０２ａ回りの略全域に亘って実現することができ、これにより、上記したサージ電圧の抑制及び磁束ノイズの低減をより一層図ることができる。
【０１２１】
本実施形態においては、正極バスバー１１３ｂが、外部接続端子部材１１３ｕとの接続部１１３ｋ側から回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの左右それぞれに延びていると共に、左右対称に形成されかつ配置されている。また、負極バスバー１１３ｃが、外部接続端子部材１１３ｖとの接続部１１３ｌ側から回転電機１０の回転軸１０２ａ回りの左右それぞれに延びていると共に、左右対称に形成されかつ配置されている。
【０１２２】
かかる構成においては、正極バスバー１１３ｂの接続部１１３ｋから３つのパワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３に至る経路長のうち最短経路と最長経路との差を小さくすることができると共に、負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｌから３つのパワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３に至る経路長のうち最短経路と最長経路との差を小さくすることができる。このため、本実施形態によれば、各パワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３それぞれにおけるインダクタンスの差及び電気抵抗の差を小さくすることができ、これにより、上記したサージ電圧の抑制及び磁束ノイズの低減をより一層図ることができる。
【０１２３】
本実施形態においては、正極バスバー１１３ｂが、回転電機１０の回転軸１０２ａに対して非配設領域１１６とは反対側に開口する開口部１１９ｂを有していると共に、負極バスバー１１３ｃが、回転電機１０の回転軸１０２ａに対して非配設領域１１６とは反対側に開口する開口部１１９ｃを有している。
【０１２４】
かかる構成においては、正極バスバー１１３ｂの接続部１１３ｋから３つのパワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３に至る経路長のうち最長経路を短くすることができると共に、負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｌから３つのパワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３に至る経路長のうち最長経路を短くすることができる。このため、本実施形態によれば、各パワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３それぞれにおけるインダクタンスの差及び電気抵抗の差を小さくすることができ、これにより、上記したサージ電圧の抑制及び磁束ノイズの低減をより一層図ることができる。
【０１２５】
本実施形態においては、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａや制御回路としてのマイクロコンピュータ１１０ｄなどは、回転軸１０２ａ回りの一部に切り欠き１１５が形成されている制御基板１１３ａに実装されている。制御基板１１３ａは、その切り欠き１１５が回転軸１０２ａ回りの非配設領域１１６側に位置するように配置されている。かかる構成においては、回転軸１０２ａ回りのパワーモジュール１１０ｂの配置に影響を及ぼすことなく、バスバー１１３ｂ，１１３ｃが接続する外部接続端子部材１１３ｕ，１１３ｖなどの配置スペースを確保することができる。また、回転軸１０２ａ回りのパワーモジュール１１０ｂの搭載レイアウトに合わせて制御基板１１３ａを形成して配置することができるので、制御基板１１３ａにおいて広い基板面積を確保して各素子の実装面積を増加させることができる。
【０１２６】
本実施形態においては、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃが共に、各パワーモジュール１１０ｂに対して径方向内側に配置されており、パワーモジュール１１０ｂの電源端子が径方向内側において正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃの接続部１１３ｉ，１１３ｊに接続されている。
【０１２７】
このため、本実施形態によれば、パワーモジュール１１０ｂにおける電源端子と、径方向外側に接続される出力端子との接続箇所の取り合いを回避することができる。正極バスバー１１３ｂ又は負極バスバー１１３ｃ（特に、負極バスバー１１３ｃ）を、パワーモジュール１１０ｂの径方向外側において複数個配置することは不要であり、唯一つに限定することができ、その部品点数を削減することができる。また、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃが共に各パワーモジュール１１０ｂに対して径方向外側に配置される構成と比較して、バスバー１１３ｂ，１１３ｃ自体の全長を短くすることができ、これにより、バスバー１１３ｂ，１１３ｃの自己インダクタンスを低減することができる。
更に、制御装置１１の外径を小さくすることができる。
【０１２８】
本実施形態においては、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとが回転電機１０の回転軸１０２ａに対する径方向に離間して配置されている。このため、制御装置１１の軸方向の全長を短くすることができる。
【０１２９】
本実施形態においては、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃが樹脂製のケース部材１１１ａに一体化されてそのケース部材１１１ａにインサート成形されており、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとがそのケース部材１１１ａにより互いに絶縁されている。かかる構成においては、制御装置一体型回転電機１が、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとの問に配設されるケース部材１１１ａによる絶縁部材を備えることとなる。このため、本実施形態によれば、ケース部材１１１ａを用いて正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとの絶縁性を確保することができる。
【０１３０】
本実施形態においては、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃが樹脂製のケース部材１１１ａに一体化されていると共に、そのケース部材１１１ａの内部に樹脂部材１１４が注入されている。かかる構成においては、制御装置一体型回転電機１が、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃが一体化されたケース部材１１１ａと、そのケース部材１１１ａの内部にマイクロコンピュータ１１０ｄ、パワーモジュール１１０ｂ、及び回転角度検出回路ＩＣ１１０ａが収容された状態で注入された樹脂部材１１４と、を備えている。
【０１３１】
このため、本実施形態によれば、ケース部材１１１ａの内部に収容されたマイクロコンピュータ１１０ｄ、パワーモジュール１１０ｂ、及び回転角度検出回路ＩＣ１１０ａを、樹脂部材１１４を用いて確実に固定することができる。また、ケース部材１１１ａの内部に樹脂部材１１４が注入されない構成と比較して、熱抵抗を下げることができ、パワーモジュール１１０ｂやバスバー１１３ｂ，１１３ｃなどの発熱部品を放熱し易くして冷却し易くすることができると共に、パワーモジュール１１０ｂなどにおける素子の耐環境性や異物浸入に対する信頼性を高めることができる。
【０１３２】
本実施形態においては、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａが、回転軸１０２ａの軸方向端部に固定された回転角度検出用磁石１０５に軸方向で対向するように配置されている。正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃがそれぞれ、その中心部の鉛直上に回転角度検出回路ＩＣ１１０ａが配置されるように形成されている。かかる構成においては、制御装置一体型回転電機１が、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃの中心軸上に配置された、回転電機１０の回転を検出するための回転角度検出回路ＩＣ１１０ａを備えている。
【０１３３】
このため、本実施形態によれば、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃが回転角度検出回路ＩＣ１１０ａに及ぼす自己インダクタンスを回転軸１０２ａ回りで均等にすることができ、バスバー１１３ｂ，１１３ｃによる回転角度検出回路ＩＣ１１０ａでの磁束ノイズを低減することができる。
【０１３４】
（他の実施形態）
・上記実施形態においては、各パワーモジュール１１０ｂがそれぞれ、２組の上下アームを有するものとし、合計４つのスイッチング素子１１７と合計４つのダイオード１１８とを有するものとした。これを変更し、パワーモジュール１１０ｂが３組以上の上下アームを有するものとしてもよい。
【０１３５】
・上記実施形態では、第１モジュール１１０ｂ−２以外のパワーモジュールにおいても、正極導電部材１２１ａ，１２１ｄ及び負極導電部材１２１ｃ，１２１ｆは、それぞれ互いに分離している構成としたが、これを変更してもよい。第２モジュール１１０ｂ−１及び第３モジュール１１０ｂ−３において、正極導電部材１２１ａ，１２１ｄ及び負極導電部材１２１ｃ，１２１ｆの少なくとも一方は互いに接合していてもよい。具体的には、図１８に示すように、正極導電部材１２１ａ，１２１ｄを接合する構成であってもよい。
【０１３６】
・上記実施形態では、回転電機１０は、２組の固定子巻線群（電機子巻線群）を有するものとし、２組の固定子巻線群に電力を供給するものとしたが、これを変更してもよい。即ち、３組以上の固定子巻線群に電力を供給するものであってもよい。
【０１３７】
・上記実施形態では、２組の固定子巻線群１０ａ，１０ｂが１つの回転電機１０を構成する構成としたが、これを変更し、２組の固定子巻線群１０ａ，１０ｂが異なる回転電機を構成するものであってもよい。
【０１３８】
・電力変換回路は、インバータ回路以外のものであってもよい。例えば、同期整流型の双方向ＤＣＤＣコンバータとインバータ回路とから構成される電力変換回路であってもよい。
【０１３９】
・パワーモジュール１１０ｂにおいて、温度検出素子を省略してもよい。同様に、電流検出部としての集積回路１２６を省略してもよい。また、集積回路１２６を省略してもよい。
【０１４０】
・パワーモジュール１１０ｂは、円環状に配置されているものでなくてもよい。また、パワーモジュール１１０ｂ−１，１１０ｂ−２，１１０ｂ−３の配置は適宜変更してもよい。
【０１４１】
・上記実施形態においては、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとが、回転軸１０２ａに対する径方向に所定間隔が維持された状態で離間しつつ互いに沿うように形成されかつ配置されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、正極バスバー１１３ｂと負極バスバー１１３ｃとが、回転軸１０２ａに対する軸方向に所定間隔が維持された状態で離間しつつ互いに沿うように形成されかつ配置されていてもよい。かかる変形例によれば、制御装置１１の外径を小さくすることができる。
【０１４２】
・上記実施形態においては、正極バスバー１１３ｂ及び負極バスバー１１３ｃが回転軸１０２ａ回りに環状に延びている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、正極バスバー１１３ｂ又は負極バスバー１１３ｃが周方向で複数に分割されていることとしてもよい。この変形例によれば、制御装置一体型回転電機１の軸方向全長を短くすることができる。
【０１４３】
・上記実施形態においては、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａを、パワーモジュール１１０ｂに対して軸方向の回転電機１０側に配置することとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図１９に示すように、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａを、パワーモジュール１１０ｂに対して軸方向の回転電機１０とは反対側に配置することとしてもよい。かかる変形例によれば、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａを冷却し易くなるので、パワーモジュール１１０ｂの放熱性を高めることができる。
【０１４４】
・上記実施形態においては、回転電機１０の回転子１０２が、電流が流れることで磁極を形成する回転子巻線１０２ｃを備えている例を挙げている。しかし、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、回転子巻線１０２ｃの代わりに、磁石を備えていてもよい。かかる構成においては、スリップリング１０３及びブラシ１０４が不要になり、それに伴い、制御装置１１の界磁回路ＩＣ１１０ｃも不要になるので、構成の簡素化が図られる。
【符号の説明】
【０１４５】
１１０ｂ…パワーモジュール、１２１ａ，１２１ｄ…正極導電部材、１２１ｃ，１２１ｆ…負極導電部材、ＳＮ１，ＳＮ２…下アームスイッチング素子、ＳＰ１，ＳＰ２…上アームスイッチング素子。
【図１】
2018026483.tif 000003
【図２】
2018026483.tif 000004
【図３】
2018026483.tif 000005
【図４】
2018026483.tif 000006
【図５】
2018026483.tif 000007
【図６】
2018026483.tif 000008
【図７】
2018026483.tif 000009
【図８】
2018026483.tif 000010
【図９】
2018026483.tif 000011
【図１０】
2018026483.tif 000012
【図１１】
2018026483.tif 000013
【図１２】
2018026483.tif 000014
【図１３】
2018026483.tif 000015
【図１４】
2018026483.tif 000016
【図１５】
2018026483.tif 000017
【図１６】
2018026483.tif 000018
【図１７】
2018026483.tif 000019
【図１８】
2018026483.tif 000020
【図１９】
2018026483.tif 000021