(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相ブリッジ型の電力変換回路及び温度検出素子が絶縁材を介して搭載された放熱板と、
前記電力変換回路の上方に配置される電気回路基板と、
前記電力変換回路、前記電気回路基板を囲む四辺形の枠状で一端が前記放熱板に固定された外囲ケースと、
前記外囲ケースの第１辺部に保持された前記電力変換回路の陽極端子及び陰極端子と、
前記外囲ケースの第１辺部に相対する第２辺部に保持されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各端子と、
前記外囲ケースの他端の開口を覆う蓋と、
を備え、
前記電気回路基板に、前記電力変換回路を駆動する駆動回路と、これに電源を供給する駆動回路電源装置と、前記駆動回路を制御する制御回路と、外部から入力されるディジタル方式の制御情報の授受及び前記制御情報に従った制御目標値を前記制御回路に与える通信回路と、３相のうちいずれか１相の電流を検出する第１電流検出回路と、他の１相の電流を検出する第２電流検出回路と、が搭載され、
前記制御回路は、前記制御目標値に従った電力変換回路の運転を実現すべく、前記制御目標値、前記温度検出素子から得られる値及び前記電流検出回路から得られる値に基づいて所定波形の制御電流を生成し前記駆動回路に出力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御電流を増幅変換して前記電力変換回路に駆動電流を出力する機能を有し、
前記電力変換回路のＵ相ブリッジ部、Ｖ相ブリッジ部及びＷ相ブリッジ部は、前記第１辺部に沿った一方向に所定の順で並んで配置され、
Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各端子は、前記一方向に前記所定の順で並んで配置され、
前記外囲ケースの前記放熱板に合わされる一端側には、各一のブリッジ部を囲む第１開口、第２開口及び第３開口が、前記第１辺部側に偏在し、前記一方向に第１開口、第２開口、第３開口の順で並んで形成され、
前記外囲ケースの前記第１開口と前記第２開口との間の部分、前記第２開口と前記第３開口との間の部分にそれぞれ電気接続ピンが立設固定され、前記電気接続ピンによって、前記電力変換回路と前記駆動回路との全部又は一部の電気接続がなされているパワーモジュール。
【請求項２】
前記第１電流検出回路として第１カレント・トランス回路が適用され、前記第２電流検出回路として第２カレント・トランス回路が適用され、
前記第１開口と前記第２辺部との間の前記外囲ケースの内側スペースに、３相のうちいずれか１相のブリッジ部と同相の前記端子との間を接続する導体及びこれを囲むリング構造を有した前記第１カレント・トランス回路が、当該導体の長手方向及び当該リング構造の軸方向を前記第２辺部に平行にして配置され、
前記第３開口と前記第２辺部との間の前記外囲ケースの内側スペースに、他の１相のブリッジ部と同相の前記端子との間を接続する導体及びこれを囲むリング構造を有した前記第２カレント・トランス回路が、当該導体の長手方向及び当該リング構造の軸方向を前記第２辺部に平行にして配置され、
前記第１カレント・トランス回路及び前記第２カレント・トランス回路が前記電気回路基板の裏面に固定されてなる請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
前記所定の順がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順であることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換に用いられるパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車の開発等を背景に、パワーモジュールはますます高度化、大電力化、高信頼性を要求されるようになってきている。パワーモジュールには、パワーデバイスチップとその制御部を一体化したものがある（例えば特許文献１〜４，９）。
【０００３】
半導体スイッチング素子等で構成されたインバーター回路等の電力変換回路を搭載した電力変換基板はその放熱のために、放熱板を備えることが通例である。近年、特許文献５に記載されるようなアルミ板にセラミック層を接合した基板が、放熱性が優れる等のため、電力変換基板のベースとして好んで利用されている。
【０００４】
また、特許文献６に記載されるように、電力変換基板と、電力変換回路を駆動する駆動回路を搭載した駆動基板との間に、電磁ノイズを遮蔽する等ための遮蔽板が配置されることが行われる。
【０００５】
一方、特許文献７には、３相の電流を検出するためのカレント・トランス（ＣＴ）を３相のそれぞれに１つずつ設け、これを内部に設けて小型化したパワーモジュールが記載されている。カレント・トランスは電流が流れる導線を囲むリング構造を有するのでスペースをとる。そのため、３つのカレント・トランスを効率よく内部に配置することは困難と推測される。
しかし、特許文献８には、３相のうち２相にカレント・トランスを設けることが記載されている。
【０００６】
特許文献９には、電力制御半導体素子を実装した絶縁金属基板と、この電力制御半導体素子を制御する制御素子を実装した集積回路基板とを、内部及び外部との接続端子を埋没保持したケース内に上下に隔てて配置したパワーモジュールが記載されている。
【特許文献１】特開平９−２３３８５３号公報
【特許文献２】特開２００２−０２７６６５号公報
【特許文献３】特開２００３−１２５５８８号公報
【特許文献４】特開２００４−３０４９２６号公報
【特許文献５】特開２００４−１１５３３７号公報
【特許文献６】特開平２−２９００９９号公報
【特許文献７】特開平９−６５６６２号公報
【特許文献８】特開２００６−１８４２４１号公報
【特許文献９】特開２００７−１３４５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した要素のほか、より高度にパワーモジュールを構成するためには、電力変換回路上の温度検出素子、各検出値や制御命令に基づき前記駆動回路を制御する制御回路、カレント・トランスの検出値を前記制御回路にフィードバックする経路、外部から入力されるディジタル方式の制御情報の授受を行う通信回路等を構成することが要請される。
また、電力変換回路の入出力端子や、各基板間の配線材、半導体スイッチング素子間の配線材などを効率よく配置し、コンパクトかつ信頼性の高いパワーモジュールを構成することが望まれる。
【０００８】
本発明は以上の従来技術に鑑みてなされたものであって、電力変換回路、駆動回路、制御回路、通信回路、温度検出素子、電流検出回路等を、効率良くコンパクトに一体に備え、多機能で大電力用途の信頼性の高いパワーモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相ブリッジ型の電力変換回路及び温度検出素子が絶縁材を介して搭載された放熱板と、
前記電力変換回路の上方に配置される電気回路基板と、
前記電力変換回路、前記電気回路基板を囲む四辺形の枠状で一端が前記放熱板に固定された外囲ケースと、
前記外囲ケースの第１辺部に保持された前記電力変換回路の陽極端子及び陰極端子と、
前記外囲ケースの第１辺部に相対する第２辺部に保持されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各端子と、
前記外囲ケースの他端の開口を覆う蓋と、
を備え、
前記電気回路基板に、前記電力変換回路を駆動する駆動回路と、これに電源を供給する駆動回路電源装置と、前記駆動回路を制御する制御回路と、外部から入力されるディジタル方式の制御情報の授受及び前記制御情報に従った制御目標値を前記制御回路に与える通信回路と、３相のうちいずれか１相の電流を検出する第１電流検出回路と、他の１相の電流を検出する第２電流検出回路と、が搭載され、
前記制御回路は、前記制御目標値に従った電力変換回路の運転を実現すべく、前記制御目標値、前記温度検出素子から得られる値及び前記電流検出回路から得られる値に基づいて所定波形の制御電流を生成し前記駆動回路に出力する機能を有し、
前記駆動回路は、前記制御電流を増幅変換して前記電力変換回路に駆動電流を出力する機能を有し、
前記電力変換回路のＵ相ブリッジ部、Ｖ相ブリッジ部及びＷ相ブリッジ部は、前記第１辺部に沿った一方向に所定の順で並んで配置され、
Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各端子は、前記一方向に前記所定の順で並んで配置され、
前記外囲ケースの前記放熱板に合わされる一端側には、各一のブリッジ部を囲む第１開口、第２開口及び第３開口が、前記第１辺部側に偏在し、前記一方向に第１開口、第２開口、第３開口の順で並んで形成され、
前記外囲ケースの前記第１開口と前記第２開口との間の部分、前記第２開口と前記第３開口との間の部分にそれぞれ電気接続ピンが立設固定され、前記電気接続ピンによって、前記電力変換回路と前記駆動回路との全部又は一部の電気接続がなされているパワーモジュールである。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記第１電流検出回路として第１カレント・トランス回路が適用され、前記第２電流検出回路として第２カレント・トランス回路が適用され、
前記第１開口と前記第２辺部との間の前記外囲ケースの内側スペースに、３相のうちいずれか１相のブリッジ部と同相の前記端子との間を接続する導体及びこれを囲むリング構造を有した前記第１カレント・トランス回路が、当該導体の長手方向及び当該リング構造の軸方向を前記第２辺部に平行にして配置され、
前記第３開口と前記第２辺部との間の前記外囲ケースの内側スペースに、他の１相のブリッジ部と同相の前記端子との間を接続する導体及びこれを囲むリング構造を有した前記第２カレント・トランス回路が、当該導体の長手方向及び当該リング構造の軸方向を前記第２辺部に平行にして配置され、
前記第１カレント・トランス回路及び前記第２カレント・トランス回路が前記電気回路基板の裏面に固定されてなる請求項１に記載のパワーモジュールである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記所定の順がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順であることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュールである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電力変換回路、駆動回路、制御回路、外部との通信回路、温度検出素子、電流検出回路等を効率良くコンパクトに一体に備え、多機能で大電力用途の信頼性の高いパワーモジュールを構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２１】
図１は、電極パターンが形成された放熱板の上面図である。本実施形態に係るパワーモジュールに用いられる放熱板ａはアルミ等の金属製の板である。放熱板ａは放熱フィンを有さない。放熱フィンは必要により別体で後付される。もちろん、放熱フィンを有した放熱板を用いてもよい。
図１に示すように、放熱板ａの周縁部に固定用の孔部ａ１が複数形成されている。
放熱板ａの片面には、６つのセラミック層ｂｕＨ，ｂｕＬ，ｂｖＨ，ｂｖＬ，ｂｗＨ，ｂｗＬが結合している。２つのセラミック層ｂｕＨ，ｂｕＬは、Ｕ相ブリッジ部を構成する回路が搭載される領域の絶縁ベースとなる。そのうちセラミック層ｂｕＨは、Ｕ相出力電極に対して陽極側に接続される半導体スイッチング素子が実装される領域の絶縁ベースであり、他のセラミック層ｂｕＬは、Ｕ相出力電極に対して陰極側に接続される半導体スイッチング素子が実装される領域の絶縁ベースである。
Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについての２つずつのセラミック層ｂｖＨ，ｂｖＬ及びセラミック層ｂｗＨ，ｂｗＬについても同様である。
【００２２】
各相の電極パターンは、ほぼ共通しており、代表してＵ相に電極パターンの符号ｃ１〜ｃ４を示す。陽極からｃ１→ｃ２→ｃ３→ｃ４の順で接続される。Ｖ層陽極側のセラミック層ｂｖＨ上にあっては、電極パターンｃ３はセラミック層ｂｖＬの角部においてえぐられた形状をしており、これにより形成された領域に２端子の電極パターンｃ６が形成されている。この電極パターンｃ６に温度検出用抵抗素子（サーミスタ）が実装される。
【００２３】
電極パターンｃ２、ｃ４上に半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴと、これに並列接続するＦＷＤ（フリーホィールダイオード）が実装される。図１において、これらの素子のボンディング領域を斜線で示す。
【００２４】
図２は、外囲ケースの上面図である。図３は、図２に示すＣ−Ｃ線についての断面図(a)、Ｄ−Ｄ線についての断面図(b)、及びＥ−Ｅ線についての断面図(c)である。図４は、図２に示すＦ−Ｆ線についての断面図(a)及びＩ−Ｉ線についての断面図(b)である。図５は、図２に示すＢ−Ｂ線についての断面図(a)及びＨ−Ｈ線についての断面図(b)である。
図６は、本パワーモジュールの背面図(a)及び上面内視図(b)である。図７は左側面内視図(a)、右側面内視図(b)及び正面内視図(c)である。図８は、本パワーモジュールの組立完成斜視図である。
【００２５】
図２〜図５に示すように本実施形態のパワーモジュールに用いられる外囲ケースｄは、四辺形の枠状である。図２に示すように、第１辺部１を図中上部、第２辺部２を図中下部、第３辺部３を図中左部、第４辺部４を図中右部とする。第１辺部１、第２辺部２、第３辺部３及び第４辺部４からなる四辺形枠状の周壁の内側底部には、第１開口ｄ１、第２開口ｄ２及び第３開口ｄ３を有した樹脂部が周壁に連続して形成されている。第１開口ｄ１、第２開口ｄ２及び第３開口ｄ３は第１辺部１側に偏在している。
【００２６】
外囲ケースｄは、端子を定位置に配置した成形型内に樹脂を充填硬化させて製作され、それらの端子を埋没させて保持する樹脂成型物である。
外囲ケースｄの第１辺部１に、Ｕ相用に設けられた一対の陽極端子Ｐｕ、陰極端子Ｎｕが保持されている。同様に、Ｖ相用に設けられた一対の陽極端子Ｐｖ、陰極端子Ｎｖ、Ｗ相用に設けられた一対の陽極端子Ｐｗ、陰極端子Ｎｗが外囲ケースｄの第１辺部１に保持されている。
【００２７】
陽極又は陰極端子Ｐｕ（Ｐｖ，Ｐｗ，Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗ）の外囲ケースｄの外側に露出する端部は、外部端子部Ｐｕ１（Ｐｖ１，Ｐｗ１，Ｎｕ１，Ｎｖ１，Ｎｗ１）であり、外囲ケースｄの内側に露出する端部は、内部端子部Ｐｕ２（Ｐｖ２，Ｐｗ２，Ｎｕ２，Ｎｖ２，Ｎｗ２）である。
外部端子部Ｐｕ１（Ｐｖ１，Ｐｗ１，Ｎｕ１，Ｎｖ１，Ｎｗ１）と内部端子部Ｐｕ２（Ｐｖ２，Ｐｗ２，Ｎｕ２，Ｎｖ２，Ｎｗ２）とが第１辺部１に沿って逆電極と入れ替わることなく略同位置に配置されている。
【００２８】
これらの陽極又は陰極端子Ｐｕ（Ｐｖ，Ｐｗ，Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗ）は、図３(a)(b)に代表して示すように、外部端子部部Ｐｕ１（Ｐｖ１，Ｐｗ１，Ｎｕ１，Ｎｖ１，Ｎｗ１）と内部端子部部Ｐｕ２（Ｐｖ２，Ｐｗ２，Ｎｕ２，Ｎｖ２，Ｎｗ２）とを繋ぐ部分が垂直に配置され、かかる部分から互いに逆方向に曲成されて外部端子部Ｐｕ１（Ｐｖ１，Ｐｗ１，Ｎｕ１，Ｎｖ１，Ｎｗ１）と内部端子部部Ｐｕ２（Ｐｖ２，Ｐｗ２，Ｎｕ２，Ｎｖ２，Ｎｗ２）とが異なる高さで水平に配置されている。外部端子部Ｐｕ１（Ｐｖ１，Ｐｗ１，Ｎｕ１，Ｎｖ１，Ｎｗ１）は、第１辺部１の外側の出っ張り部分に保持されている。
陽極の外部端子部Ｐｕ１（Ｐｖ１，Ｐｗ１）と陰極の外部端子部Ｎｕ１（Ｎｖ１，Ｎｗ１）は、互いに段違いに保持される（図６(a)参照）。
【００２９】
さて、外囲ケースｄの第１開口ｄ１と第２開口ｄ２との間の部分には、計６本の電気接続ピンＩｕＬ，ＩｕＨが立設され下端が外囲ケースに埋没して固定されている。
また、外囲ケースｄの第２開口ｄ２と第３開口ｄ３との間の部分には、計８本の電気接続ピンＩ１，ＩｖＬ，ＩｖＨが立設され下端が外囲ケースに埋没して固定されている。
外囲ケースｄの第４辺部４の第３開口ｄ３に隣接する部分には、計６本の電気接続ピンＩｗＬ，ＩｗＨが立設され下端が外囲ケースに埋没して固定されている。
図５(b)に示すように、これらの電気接続ピンＩｕＬ，ＩｕＨ，Ｉ１，ＩｖＬ，ＩｖＨ，ＩｗＬ，ＩｗＨの下端はＬ字状に曲げられ、その上面が露出している。
【００３０】
外囲ケースｄの第２辺部２には、Ｕ相出力端子Ｕ１、Ｖ相出力端子Ｖ、Ｗ相出力端子Ｗ１が保持されている。
真ん中のＶ相出力端子Ｖは、内端の内部端子部Ｖ１を第２開口ｄ２の縁部まで延ばしている。Ｕ相及びＷ相の内部から外部までの導出導体は、第２辺部２に保持される外部端子Ｕ１，Ｗ１のほか、第１開口ｄ１、第３開口ｄ３の縁部に保持される内部端子Ｕ２，Ｗ２と、さらに外部端子Ｕ１，Ｗ１と内部端子Ｕ２，Ｗ２との間の接続バーＵ３，Ｗ３（図７参照）とによって構成される。
これらの端子Ｕ１，Ｖ，Ｗ１，Ｕ２，Ｗ２も  両端が逆方向に曲成されたクランク状に形成されている。
【００３１】
図６に示すように、放熱板ａにＩＧＢＴ５、ＦＷＤ６及び温度検出用抵抗素子８がボンディングされる。また、電気接続ピンＩｕＬ，ＩｕＨ，Ｉ１，ＩｖＬ，ＩｖＨ，ＩｗＬ，ＩｗＨの下端と、放熱板ａ上の電極パターンとが図示のごとくワイヤボンディングされる。また、放熱板ａ上の電極パターン同士が図示のごとくワイヤボンディングされる。
放熱板ａに外囲ケースｄの下端が固定され、放熱板ａ上の電極パターン及びＩＧＢＴ５、ＦＷＤ６の表面電極と内部端子（部）とが図示のごとくワイヤボンディングされる。
これにより、第１開口ｄ１に囲まれる領域に、陽極―陰極間に架けられるＵ相ブリッジ部が構成される。同様に第２開口ｄ２に囲まれる領域に、陽極―陰極間に架けられるＶ相ブリッジ部が構成され、第３開口ｄ３に囲まれる領域に、陽極―陰極間に架けられるＷ相ブリッジ部が構成される。
【００３２】
さらに図７に示すように、電気回路基板ｇが、外囲ケースｄの内側に実装される。このとき、電気回路基板ｇの電極ホール（図９参照）に電気接続ピンＩｕＬ，ＩｕＨ，Ｉ１，ＩｖＬ，ＩｖＨ，ＩｗＬ，ＩｗＨの上端が挿入され半田付けされる。
図６、図７に示すように、電気回路基板ｇの周縁の端面とこの端面に対向する外囲ケースｄの内面との間に一周に亘って隙間が設けられている。
これにより電気回路基板ｇは、その面方向に関しては外囲ケースｄに立設固定された電気接続ピンＩｕＬ，ＩｕＨ，Ｉ１，ＩｖＬ，ＩｖＨ，ＩｗＬ，ＩｗＨのみにより拘束される。そのため、温度変化により電気回路基板ｇが伸縮しようとする時、その変形を比較的自由にするので、不都合な変形や破壊が防がれる。
電気接続ピンＩｕＬ，ＩｕＨ，Ｉ１，ＩｖＬ，ＩｖＨ，ＩｗＬ，ＩｗＨによって、放熱板ａ上の電力変換回路と電気回路基板ｇ上の駆動回路との電気的接続がなされる。
【００３３】
さらに図７に示すように、外囲ケースｄの他端開口（放熱板aと逆側開口）を蓋ｍが覆う。
図６に示すように、外囲ケースｄには、電気回路基板ｇを載置する台座部ｆ１〜ｆ１３が形成されている。図７に示すように蓋ｍの裏には、下方へ突出する凸部ｍ１〜ｍ１３（ｍ５，６，１１，１２，１３は不図示）が台座部ｆ１〜ｆ１３に一対一で対応するように形成されている。
本パワーモジュールは、外囲ケースｄに蓋ｍをしたとき、台座部ｆ１〜ｆ１３と凸部ｍ１〜ｍ１３とで電気回路基板ｇを挟んで保持する構造を有している。外囲ケースｄには、各台座部ｆ１〜ｆ１３の傍らにネジ孔ｈ１〜ｈ１３が形成されており、これらに蓋ｍの外側から螺入されるネジによって蓋ｍが外囲ケースｄに固定されるとともに、電気回路基板ｇが外囲ケースｄと蓋ｍとに挟持される。
【００３４】
電気回路基板ｇの裏面には、Ｕ相電流検出回路としてＵ相カレント・トランス回路ｅｕが（外囲ケースへの組み込み前に）固定されて実装されている。同様に電気回路基板ｇの裏面には、Ｗ相電流検出回路としてＷ相カレント・トランス回路ｅｗが（外囲ケースへの組み込み前に）固定されて実装されている。
両カレント・トランス回路ｅｕ，ｅｗは、接続バーＵ３、Ｗ３を通る電流を検出するため、これを囲むリング構造を有している。
カレント・トランス回路ｅｕ（ｅｗ）の下端部が外囲ケースｄ内の窪みｄ４（ｄ５）に配置され、図７(c)に示すようにカレント・トランス回路ｅｕ（ｅｗ）に挿入された接続バーＵ３（Ｗ３）の一端が、Ｕ相出力端子Ｕ１（Ｗ１）の内端部にボルト連結され、他端が内部端子Ｕ２（Ｗ２）の外端部にボルト連結される。
これにより図６、図７に示すように、第１開口ｄ１と第２辺部２との間の外囲ケースｄの内側スペースに、Ｕ相ブリッジ部とＵ相端子Ｕ１との間を接続する接続バーＵ３及びこれを囲むリング構造を有したＵ相カレント・トランス回路ｅｕが配置される。接続バーＵ３の長手方向及び当該リング構造の軸方向は第２辺部２に平行にして配置される。
同様に、第３開口ｄ３と第２辺部２との間の外囲ケースｄの内側スペースに、Ｗ相ブリッジ部とＷ相端子Ｗ１との間を接続する接続バーＷ３及びこれを囲むリング構造を有したＷ相カレント・トランス回路ｅｗが配置される。接続バーＷ３の長手方向及び当該リング構造の軸方向は第２辺部２に平行にして配置される。
Ｕ相カレント・トランス回路ｅｕは、接続バーＵ３に流れるＵ相電流を検出する。Ｗ相カレント・トランス回路ｅｗは、接続バーＷ３に流れるＷ相電流を検出する。
【００３５】
図７に示すように、電気回路基板ｇには、制御情報の授受のためのコネクタｇ１と制御回路に制御プログラムを書き込むためのコネクタｇ２とが別個に設けられている。コネクタｇ１、ｇ２はそれぞれ電気回路基板ｇの裏面に固定されている。コネクタｇ１は第４辺部４に開口するように電気回路基板ｇの右端部に配置されている。一方、コネクタｇ２は第３辺部３に開口するように電気回路基板ｇの左端部に配置されている。したがって、第３辺部３及び第４辺部４にはコネクタを配置する位置に開口が設けられている。
【００３６】
図７に示すｋは遮蔽板で、放熱板ａ上の電力変換回路と電気回路基板ｇとの間に配置され、外囲ケースｄに形成された爪ｄｋによって保持される。なお、図７(c)において遮蔽板ｋを図示しない。遮蔽板ｋは、アルミ製で電力変換回路と電気回路基板ｇとの間を仕切り、電磁ノイズ等を遮断する。
【００３７】
図９は、電気回路基板ｇの平面図で、搭載される構成のブロック図が示される。
図９に示すように、電気回路基板ｇの領域ｇ３に、放熱板ａ上の電力変換回路を駆動する駆動回路（IGBTゲートドライバー等）が搭載されている。また、領域ｇ３には、駆動回路電源装置ｕ１が搭載されている。また、領域ｇ３には、Ｐ−Ｎ間電圧を検出するＶＰＮ電圧検出回路（ＶＰＮ）と、Ｕ相電圧を検出するＶＵ電圧検出回路（ＶＵ）と、Ｖ相電圧を検出するＶＶ電圧検出回路（ＶＶ）と、Ｗ相電圧を検出するＶＷ電圧検出回路（ＶＷ）とが搭載されている。
電気回路基板ｇの領域ｇ４には、ＣＰＵｕ２、Ａ／Ｄ変換回路ｕ３及びＰＷＭ信号出力回路ｕ４が搭載されている。領域ｇ３の駆動回路を制御する制御回路は、ＣＰＵｕ２、Ａ／Ｄ変換回路ｕ３及びＰＷＭ信号出力回路ｕ４により構成される。
外部から入力されるディジタル方式の制御情報の授受及び制御情報に従った制御目標値を前記制御回路に与える通信回路は、ＣＰＵｕ２に構成される。
なお、図９においてコネクタｇ１、ｇ２を図示しない。
【００３８】
図１０は、本パワーモジュールのシステムブロック図である。
電力変換回路を１０、駆動回路及びその電源装置を１１、制御回路を１２、通信回路を１３とする。本パワーモジュールに接続される３相モータを９とする。
３相モータ９の各電極は、上述したＵ相出力端子Ｕ１、Ｖ相出力端子Ｖ、Ｗ相出力端子Ｗ１にそれぞれ接続される。
電力変換回路１０は、上述した放熱板ａ上に構成されるものである。
電気回路基板ｇ上には、駆動回路及びその電源装置１１、制御回路１２、通信回路１３
が構成される。
その他、電流検出回路ｅｕ，ｅｗ、電圧検出回路ＶＰＮ，ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ、電気接続ピンＩ１，ＩｕＬ，ＩｕＨ，ＩｖＬ，ＩｖＨ，ＩｗＬ，ＩｗＨ、コネクタｇ１，ｇ２の対応箇所を同一符号で示す。
【００３９】
次に、図１０を参照しつつ、本パワーモジュールの機能・動作につき説明する。
ここでは、移動機関等の親装置の動力用モータを３相モータ９とし、本パワーモジュールが親装置の制御システムに組み込まれる場合を想定する。
親装置の中枢部から発信される３相モータ９の運転・停止命令や目標速度を示す制御情報が所定のプロトコルに従って記述されるディジタル信号により通信回路１３に入力される。
通信回路１３は、前記制御情報に従った制御目標値を制御回路１２に与える。
制御回路１２は、前記制御目標値に従った電力変換回路１０の運転を実現すべく、前記制御目標値、温度検出素子８から得られる値並びに電圧検出回路ＶＰＮ，ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ及び電流検出回路ｅｕ，ｅｗから得られる値に基づいて所定波形の制御電流をＰＷＭ変調により生成し駆動回路１１に出力する。
すなわち、制御回路１２は、ＣＰＵｕ２に設定されている制御プログラムに基づき、温度検出素子８から得られる値から電力変換回路１０の温度状態を分析し、電圧検出回路ＶＰＮ，ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ及び電流検出回路ｅｕ，ｅｗから得られる値から電力変換回路１０の出力電圧、電流等の電気的状態を分析し、これらの情報に基づき、制御目標値に適う制御電流を決定して生成する。
なお、制御回路１２は、電流検出回路ｅｕ，ｅｗから得られる値から３相モータ９の回転数を解析し認識することができる。Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流は、３相モータ９の回転位相に同期して変化しており、電流検出回路ｅｕ，ｅｗから得られる値からＵ相電流及びＷ相電流の変化を得ることによって十分に３相モータ９の回転数を特定できるからである。また、制御回路１２には、モータの回転数や位相を検出するセンサ素子（レゾルバや磁気センサ）を有したモータに対応した回転数検出回路をも構成している。かかるセンサ素子の信号出力線がコネクタｇ１を介して制御回路１２に接続される。回転数検出回路はセンサ素子からの信号を受け、これに基づき３相モータ９の回転数や位相を解析し認識することができる。
以上のいずれかの方式によって、制御回路１２は３相モータ９の回転数を分析し、この回転数、さらには位相も含めた情報に基づき、制御目標値に適う制御電流を決定して生成する。
駆動回路１１は、前記制御電流を増幅変換して電力変換回路１０に駆動電流を出力する。
制御回路１２は、故障や、電力変換回路１０の温度、電圧、電流などの情報を通信回路１３に出力し、通信回路１３は、これを前記プロトコルに従ったディジタル信号に変換して親装置の中枢部に送信する。
なお、制御回路１２がモータ９の回転数を検出する方式は、上掲したものには限定されず、他の様々な方式を用いることができる。例えば、２電流１電圧から回転数を検出することもできる。
【００４０】
一方、コネクタｇ２を介して、制御回路１２への制御プログラムの書き込み（全部書換えや一部書換え）や通信回路１３への通信プログラムの書き込み（全部書換えや一部書換え）を行うことができる。また、コネクタｇ２を介して、それらの書き込まれたプログラムを読取ることができる。
【００４１】
以上のように本実施形態のパワーモジュールは構成され、これにより、電力変換回路、駆動回路、制御回路、外部との通信回路、温度検出素子、電流検出回路、電圧検出回路、回転数検出回路等を効率良くコンパクトに一体に備え、多機能で大電力用途の信頼性の高いパワーモジュールが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明一実施形態に係る放熱板の上面図である。
【図２】本発明一実施形態に係る外囲ケースの上面図である。
【図３】図２に示すＣ−Ｃ線についての断面図(a)、Ｄ−Ｄ線についての断面図(b)、及びＥ−Ｅ線についての断面図(c)である。
【図４】図２に示すＦ−Ｆ線についての断面図(a)及びＩ−Ｉ線についての断面図(b)である。
【図５】図２に示すＢ−Ｂ線についての断面図(a)及びＨ−Ｈ線についての断面図(b)である。
【図６】本発明一実施形態に係るパワーモジュールの背面図(a)及び上面内視図(b)である。
【図７】本発明一実施形態に係るパワーモジュールの左側面内視図(a)、右側面内視図(b)及び正面内視図(c)である。
【図８】本発明一実施形態に係るパワーモジュールの組立完成斜視図である。
【図９】本発明一実施形態に係る電気回路基板ｇの平面図で、搭載される構成のブロック図が示される。
【図１０】本発明一実施形態に係るパワーモジュールのシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
ａ     放熱板
ｄ     外囲ケース
ｅｕ   Ｕ相カレント・トランス回路
ｅｗ   Ｗ相カレント・トランス回路
ｇ     電気回路基板
ｇ１   コネクタ（制御情報用）
ｇ２   コネクタ（プログラム書き込み用）
ｍ     蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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