(57)【要約】【課題】電力損失が少なく、高効率の電力変換装置を提供する。【解決手段】半導体モジュール１０、２０、３０は、第１封止体１１２、２１２、３１２、および、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち「第１端子１１１、２１１、３１１、または、第２端子１２１、２２１、３２１が突出している辺」が同一の仮想平面Ｓ１上に位置するよう配置されている。正バスバー４０および負バスバー５０は、「仮想平面Ｓ１上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形Ｐ１」を仮想平面Ｓ１に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒Ｔ１の内側に配置されている。【選択図】図４
2012239255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力を回転電機駆動用の電力に変換する電力変換装置であって、
前記回転電機への通電を切り替える第１スイッチング素子、当該第１スイッチング素子に接続する第１端子、および、前記第１スイッチング素子および前記第１端子の一部を覆う板状の第１封止体を有し、前記回転電機の各相に対応するよう複数設けられる第１半導体モジュールと、
前記第１スイッチング素子に接続し前記回転電機への通電を切り替える第２スイッチング素子、当該第２スイッチング素子に接続する第２端子、および、前記第２スイッチング素子および前記第２端子の一部を覆う板状の第２封止体を有し、前記回転電機の各相に対応するよう複数設けられる第２半導体モジュールと、
複数の前記第１端子に接続するよう設けられ、前記電源の正極に接続される板状の正バスバーと、
複数の前記第２端子に接続するよう、かつ、前記正バスバーと面同士が対向するよう設けられ、前記電源の負極に接続される板状の負バスバーと、を備え、
複数の前記第１半導体モジュールおよび複数の前記第２半導体モジュールは、前記第１封止体および前記第２封止体の外縁端を形成する辺のうち、前記第１端子または前記第２端子が突出している辺、が同一の仮想平面上に位置するよう配置され、
前記正バスバーおよび前記負バスバーは、前記仮想平面上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形を前記仮想平面に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒の内側に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記正バスバーに接続する正端子、および、前記負バスバーに接続する負端子を有し、前記電源からの電力を平滑化するコンデンサをさらに備え、
前記コンデンサは、前記仮想多角筒の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点に接続することで、前記回転電機の各相に対応するよう複数設けられる相端子と、
前記回転電機の相ごとに前記相端子と前記回転電機とを接続可能に設けられる相電極を有する相コネクタと、をさらに備え、
前記相コネクタは、前記仮想多角筒の内側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとは、前記第１封止体と前記第２封止体とが一体に形成されることで、前記回転電機の相ごとに一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関し、特に電源からの電力を回転電機駆動用の電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源からの直流電流を正弦波電流に変換する電力変換装置を用いて回転電機を駆動する技術が知られている。上述の電力変換装置は、半導体モジュールのスイッチング素子をオンオフ制御することで直流電流を正弦波電流に変換する。特許文献１に記載された電力変換装置では、一方の面が三角柱状のヒートシンクの外壁に当接するよう複数の半導体モジュールを環状に配置している。特許文献１には、各半導体モジュールの他方の面から突出する正側端子同士を正バスバー（ブスバ（＋）および閉ループブスバ）で接続し、各半導体モジュールの他方の面から突出する負側端子同士を負バスバー（ブスバ（−）および閉ループブスバ）で接続する構成が開示されている。この構成では、半導体モジュールの正側端子同士または負側端子同士を接続可能なよう正バスバーおよび負バスバーを長く形成する必要がある。正バスバーおよび負バスバーが長いと、電力変換装置の作動時に生じるインダクタンスが大きくなる。また、ブスバ（＋）およびブスバ（−）は、長く形成され、互いに平行となるよう配置されていることから、相互インダクタンスが大きくなることが懸念される。このように、特許文献１の電力変換装置では、インダクタンスおよび相互インダクタンスが大きくなることにより電力損失が増大し、電力変換装置の効率が低下するおそれがある。
【０００３】
また、特許文献１の電力変換装置では、回転電機の各相に対応する半導体モジュールと回転電機とは、ハーネスを介して接続される。各相に対応するハーネスの回転電機とは反対側の端部は、それぞれ、ヒートシンクの外壁から所定の距離離れた箇所に、周方向に所定の間隔を空けて接続されている。この構成では、電力変換装置と回転電機とを接続するハーネス等の導電部材を長く形成する必要がある。そのため、電力変換装置を用いた回転電機のトータルの部材コストが増大するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１２６３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力損失が少なく、高効率の電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、電源からの電力を回転電機駆動用の電力に変換する電力変換装置であって、第１半導体モジュールと第２半導体モジュールと正バスバーと負バスバーとを備えている。第１半導体モジュールは、回転電機への通電を切り替える第１スイッチング素子、当該第１スイッチング素子に接続する第１端子、および、第１スイッチング素子および第１端子の一部を覆う板状の第１封止体を有し、回転電機の各相に対応するよう複数設けられている。第２半導体モジュールは、第１スイッチング素子に接続し回転電機への通電を切り替える第２スイッチング素子、当該第２スイッチング素子に接続する第２端子、および、第２スイッチング素子および第２端子の一部を覆う板状の第２封止体を有し、回転電機の各相に対応するよう複数設けられている。正バスバーは、板状に形成され、第１半導体モジュールの各第１端子に接続するよう設けられ、電源の正極に接続される。負バスバーは、板状に形成され、第２半導体モジュールの各第２端子に接続するよう、かつ、正バスバーと面同士が対向するよう設けられ、電源の負極に接続される。
【０００７】
本発明では、複数の第１半導体モジュールおよび複数の第２半導体モジュールは、第１封止体および第２封止体の外縁端を形成する辺のうち、第１端子または第２端子が突出している辺、が同一の仮想平面上に位置するよう配置されている。前記仮想平面上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形を、前記仮想平面に垂直な方向へ延伸すると仮想多角筒が形成される。本発明では、正バスバーおよび負バスバーは、当該仮想多角筒の内側に配置されている。この構成では、第１半導体モジュールの各第１端子同士を接続する正バスバー、および、第２半導体モジュールの各第２端子同士を接続する負バスバーのそれぞれの長さを短くすることができる。これにより、電力変換装置の作動時に生じるインダクタンスを小さくすることができる。また、本発明では、板状の正バスバーと負バスバーとは、面同士が対向するよう設けられている。これにより、正バスバーと負バスバーとの間の相互インダクタンスを小さくすることができる。このように、本発明では、電力変換装置の作動時、インダクタンスおよび相互インダクタンスを小さくできるため、電力損失を低減することができる。したがって、電力変換装置の効率を高めることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、電源からの電力を平滑化するコンデンサをさらに備えている。コンデンサは、正バスバーに接続する正端子、および、負バスバーに接続する負端子を有している。そして、本発明では、コンデンサは、前記仮想多角筒の内側に配置されている。そのため、正バスバーおよび負バスバーとコンデンサとの距離を短くすることができる。これにより、正バスバーおよび負バスバーとコンデンサとの間のインダクタンスを小さくすることができる。したがって、コンデンサをさらに備える構成において、電力変換装置の作動時の電力損失を低減することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、相端子と相コネクタとをさらに備えている。相端子は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点に接続することで、回転電機の各相に対応するよう複数設けられている。相コネクタは、回転電機の相ごとに相端子と回転電機とを接続可能に設けられる相電極を有している。そして、本発明では、相コネクタは、前記仮想多角筒の内側に配置されている。そのため、例えば回転電機を電力変換装置に対し前記仮想多角筒の軸方向に配置することで、別途ハーネス等の導電部材を介すことなく、回転電機と相コネクタとを直接接続することができる。これにより、電力変換装置を用いた回転電機のトータルの部材コストを低減することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、第１半導体モジュールと第２半導体モジュールとは、第１封止体と第２封止体とが一体に形成されることで、回転電機の相ごとに一体に形成されている。これにより、部品点数を削減することができ、その結果、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置を示す概略図。
【図２】（Ａ）は図１のＩ−Ｉ線断面図、（Ｂ）は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】（Ａ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（Ｂ）は図１のＩＶ−ＩＶ線断面図、（Ｃ）は図１のＶ−Ｖ線断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による電力変換装置の半導体モジュール、正バスバー、負バスバーおよび相コネクタの配置を説明するための図であって、（Ａ）は図３（Ｃ）に対応する図、（Ｂ）は（Ａ）の模式的斜視図。
【図５】本発明の第１実施形態による電力変換装置の回路構成を示す図。
【図６】本発明の第１実施形態による電力変換装置の回路構成を示す図であって、（Ａ）は正バスバーと半導体モジュールとの接続を示す図、（Ｂ）は負バスバーと半導体モジュールとの接続を示す図、（Ｃ）は相コネクタと半導体モジュールとの接続を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態による電力変換装置の半導体モジュール、正バスバーおよび負バスバーの配置を説明するための図であって、（Ａ）は図３（Ｃ）に対応する図、（Ｂ）は（Ａ）の模式的斜視図。
【図８】本発明の第３実施形態による電力変換装置の半導体モジュール、正バスバーおよび負バスバーの配置を説明するための図であって、（Ａ）は図３（Ｃ）に対応する図、（Ｂ）は（Ａ）の模式的斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において、同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電力変換装置を図１〜３に示す。
【００１３】
本実施形態の電力変換装置１は、図１に示すように、回転電機２を駆動するのに用いられる。回転電機２は、例えば、図示しないハイブリッド車両に搭載され、車両の駆動輪を駆動したり、回生ブレーキ制御により発電したりする。
【００１４】
回転電機２は、三相ブラシレスモータであって、図示しない巻線が巻回されたステータ、当該ステータの内側に設けられるロータ、および、当該ロータの中心に設けられるロータ軸３を有している。ステータに巻回された複数の巻線は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３つの相に対応している。以下、Ｕ相に対応する巻線をＵ相巻線、Ｖ相に対応する巻線をＶ相巻線、Ｗ相に対応する巻線をＷ相巻線という。
【００１５】
電力変換装置１には、電源としてのバッテリ４から直流電流が供給される。電力変換装置１は、バッテリ４からの直流電流を相ごとに位相の異なる正弦波電流に変換し、当該正弦波電流を回転電機２の各巻線（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線）に供給する。回転電機２の各巻線に正弦波電流が供給されるとロータが回転し、この回転による力がロータ軸３から出力される。
【００１６】
図１〜３に示すように、電力変換装置１は、複数の半導体モジュール（半導体モジュール１０、２０、３０）、正バスバー４０、負バスバー５０、コンデンサ６０、複数の相端子（相端子６５、６６、６７）、相コネクタ７０および制御部８０等を備えている。
図５では、本実施形態による電力変換装置１の回路構成を示している。図５に示すように、半導体モジュール１０は、第１スイッチング素子１１および第２スイッチング素子１２を有している。半導体モジュール２０は、第１スイッチング素子２１および第２スイッチング素子２２を有している。半導体モジュール３０は、第１スイッチング素子３１および第２スイッチング素子３２を有している。
【００１７】
本実施形態では、第１スイッチング素子１１、２１、３１、および、第２スイッチング素子１２、２２、３２は、例えばパワートランジスタの一種である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。第１スイッチング素子１１、２１、３１のコレクタは、バッテリ４の正極に接続される。第１スイッチング素子１１、２１、３１のエミッタは、それぞれ、第２スイッチング素子１２、２２、３２のコレクタに接続している。第２スイッチング素子１２、２２、３２のエミッタは、バッテリ４の負極に接続される。なお、第１スイッチング素子１１、２１、３１、および、第２スイッチング素子１２、２２、３２のゲートは、後述するマイコン８２に接続している。
【００１８】
第１スイッチング素子１１、２１、３１のそれぞれと第２スイッチング素子１２、２２、３２との接続点は、それぞれ、回転電機２の各巻線に接続される。つまり、第１スイッチング素子１１と第２スイッチング素子１２との組、第１スイッチング素子２１と第２スイッチング素子２２との組、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２との組は、回転電機２の各相に対応してスイッチング素子対を構成している。本実施形態では、第１スイッチング素子１１と第２スイッチング素子１２とがＵ相に対応し、第１スイッチング素子２１と第２スイッチング素子２２とがＶ相に対応し、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とがＷ相に対応している。
【００１９】
図１に示すように、半導体モジュール１０は、第１スイッチング素子１１および第２スイッチング素子１２の他に、第１端子１１１、第２端子１２１、第１封止体１１２および第２封止体１２２等を有している。第１端子１１１および第２端子１２１は、例えば銅等の金属により、長手方向に長い矩形の板状に形成されている。第１端子１１１の一端は、第１スイッチング素子１１のコレクタに接続している。第２端子１２１の一端は、第２スイッチング素子１２のエミッタに接続している。
【００２０】
第１封止体１１２および第２封止体１２２は、例えばエポキシ等の樹脂により、それぞれ矩形の板状に形成されている。第１封止体１１２は、第１スイッチング素子１１および第１端子１１１の一端を覆っている。ここで、第１端子１１１の他端側は、第１封止体１１２の所定の辺から面方向へ突出している。第２封止体１２２は、第２スイッチング素子１２および第２端子１２１の一端を覆っている。ここで、第２端子１２１の他端側は、第２封止体１２２の所定の辺から面方向へ突出している。
【００２１】
本実施形態では、第１封止体１１２と第２封止体１２２とは、互いの辺同士が接合した状態で１つの矩形の板状となるよう、かつ、第１端子１１１と第２端子１２１とが互いに略平行となるよう一体に形成されている。ここで、第１スイッチング素子１１、第１端子１１１および第１封止体１１２は、特許請求の範囲における「第１半導体モジュール」を構成している。また、第２スイッチング素子１２、第２端子１２１および第２封止体１２２は、特許請求の範囲における「第２半導体モジュール」を構成している。すなわち、本実施形態では、「第１半導体モジュール（第１スイッチング素子１１、第１端子１１１および第１封止体１１２）」と「第２半導体モジュール（第２スイッチング素子１２、第２端子１２１および第２封止体１２２）」とは、第１封止体１１２と第２封止体１２２とが一体に形成されることで、半導体モジュール１０として一体に形成されている。
【００２２】
同様に、第１スイッチング素子２１、第１端子２１１および第１封止体２１２からなる「第１半導体モジュール」と、第２スイッチング素子２２、第２端子２２１および第２封止体２２２からなる「第２半導体モジュール」とは、第１封止体２１２と第２封止体２２２とが一体に形成されることで、半導体モジュール２０として一体に形成されている。
また、第１スイッチング素子３１、第１端子３１１および第１封止体３１２からなる「第１半導体モジュール」と、第２スイッチング素子３２、第２端子３２１および第２封止体３２２からなる「第２半導体モジュール」とは、第１封止体３１２と第２封止体３２２とが一体に形成されることで、半導体モジュール３０として一体に形成されている。
上述のように、半導体モジュール１０、２０、３０は、所謂２ｉｎ１構成（相ごとに第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との組が１つにパッケージされた構成）の半導体モジュールである。
【００２３】
本実施形態では、電力変換装置１は、放熱部材９０を備えている。放熱部材９０は、例えばアルミ等の金属により形成されている。放熱部材９０は、三角筒状の筒部９１、当該筒部９１の一端を塞ぐよう設けられる板部９２、および、筒部９１の他端を塞ぐよう設けられる板部９３からなる。
【００２４】
図２に示すように、半導体モジュール１０、２０、３０は、筒部９１の３つの外壁のそれぞれに当接するよう設けられている。すなわち、半導体モジュール１０、２０、３０は、筒部９１の軸方向から見ると環状に配置され、かつ、各封止体の面が筒部９１の軸に対し平行となるよう設けられている。ここで、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１端子１１１、２１１、３１１、および、第２端子１２１、２２１、３２１がいずれも筒部９１の軸方向に延びる状態となるようにして、筒部９１の外壁に設けられている。
なお、本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、放熱部材９０は、外壁と内壁との間に、流体が流通可能な流体通路９４を有している。当該流体通路９４に空気または水等の流体を流すことにより、放熱部材９０を空冷または水冷等することができる。
【００２５】
正バスバー４０は、例えば銅等の金属により形成されている。図１および図３（Ａ）に示すように、正バスバー４０は、本体４１、Ｕ相接続部４２、Ｖ相接続部４３、Ｗ相接続部４４および電源接続部４５を有している。本体４１は、略円板状に形成され、板部９２の筒部９１とは反対側に、板部９２から所定の間隔を空けて配置されている（図１参照）。正バスバー４０には、本体４１を板厚方向に貫く穴４１１が形成されている（図３（Ａ）参照）。Ｕ相接続部４２、Ｖ相接続部４３およびＷ相接続部４４は、本体４１の外縁から直線状に延びるようにして形成され、それぞれ、第１端子１１１、２１１、３１１に接続している。電源接続部４５は、本体４１の外縁から径外方向へ延びるようにして形成されている。電源接続部４５には、バッテリ４の正極が接続される（図１参照）。
【００２６】
負バスバー５０は、例えば銅等の金属により形成されている。図１および図３（Ｂ）に示すように、負バスバー５０は、本体５１、Ｕ相接続部５２、Ｖ相接続部５３、Ｗ相接続部５４および電源接続部５５を有している。本体５１は、略円板状に形成され、正バスバー４０の板部９２とは反対側に、本体４１から所定の間隔を空けて配置されている（図１参照）。Ｕ相接続部５２、Ｖ相接続部５３およびＷ相接続部５４は、本体５１の外縁から直線状に延びるようにして形成され、それぞれ、第２端子１２１、２２１、３２１に接続している。電源接続部５５は、本体５１の外縁から径外方向へ延びるようにして形成されている。電源接続部５５には、バッテリ４の負極が接続される（図１参照）。
【００２７】
本実施形態では、正バスバー４０の本体４１と負バスバー５０の本体５１とは、ほぼ同じ形状、かつ、ほぼ同じ大きさに形成されている（図３（Ａ）および（Ｂ）参照）。また、本体４１と本体５１とは、互いに平行、かつ、面同士が対向するよう設けられている。なお、本体４１および本体５１は、放熱部材９０の板部９２に対し略平行となるよう設けられている（図１参照）。
【００２８】
コンデンサ６０は、電解コンデンサであり、本体６１、正端子６２および負端子６３を有している（図２（Ａ）および（Ｂ）参照）。コンデンサ６０は、本体６１が放熱部材９０の筒部９１の内側に収容されるようにして設けられている。ここで、本体６１の軸方向の一方の端面は、放熱部材９０の板部９２に形成された穴から露出している（図２（Ｂ）参照）。正端子６２および負端子６３は、本体６１の一方の端面から軸方向に突出するようにして設けられている。正端子６２は、正バスバー４０の本体４１に接続している（図１および図３（Ａ）参照）。負端子６３は、正バスバー４０の本体４１の穴４１１を通り、負バスバー５０の本体５１に接続している（図１、図３（Ａ）および（Ｂ）参照）。
【００２９】
相端子６５、６６、６７は、例えば銅等の金属により、長手方向に長い矩形の板状に形成されている。相端子６５、６６、６７の一端は、それぞれ、第２封止体１２２、２２２、３２２により覆われている。すなわち、相端子６５、６６、６７は、第２封止体１２２、２２２、３２２にインサート成形されている。また、相端子６５、６６、６７の一端は、それぞれ、第１スイッチング素子１１と第２スイッチング素子１２との接続点、第１スイッチング素子２１と第２スイッチング素子２２との接続点、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２との接続点に接続している（図１および図５参照）。なお、本実施形態では、相端子６５、６６、６７は、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち第２端子１２１、２２１、３２１が突出する辺から突出するとともに、第２端子１２１、２２１、３２１に対し略平行となるようにして設けられている。
【００３０】
相コネクタ７０は、本体７１、複数の相電極（相電極７２、７３、７４）、Ｕ相接続部７５、Ｖ相接続部７６およびＷ相接続部７７を有している。本体７１は、樹脂により略円板状に形成され、負バスバー５０の正バスバー４０とは反対側に、本体５１から所定の間隔を空けて配置されている（図１参照）。なお、本実施形態では、本体７１は、負バスバー５０の本体５１に対し略平行となるよう設けられている。相電極７２、７３、７４、Ｕ相接続部７５、Ｖ相接続部７６およびＷ相接続部７７は、例えば銅等の金属により形成されている。相電極７２、７３、７４は、いずれも略円柱状に形成され、軸方向の一方の端部が本体７１の一方の面から露出するよう本体７１に埋設されている。
【００３１】
Ｕ相接続部７５は、一端が相電極７２に接続しつつ、他端が本体７１の外縁から突出するよう本体７１に埋設されている。Ｖ相接続部７６は、一端が相電極７３に接続しつつ、他端が本体７１の外縁から突出するよう本体７１に埋設されている。Ｗ相接続部７７は、一端が相電極７４に接続しつつ、他端が本体７１の外縁から突出するよう本体７１に埋設されている。Ｕ相接続部７５、Ｖ相接続部７６、Ｗ相接続部７７の他端は、それぞれ、相端子６５、６６、６７の他端に接続している。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態では、電力変換装置１は、回転電機２のロータ軸３の軸方向に配置される。そして、相コネクタ７０の相電極７２、７３、７４が、それぞれ、回転電機２の各巻線（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線）に接続される。
制御部８０は、板部９３の筒部９１とは反対側に設けられている。制御部８０は、基板８１およびマイコン８２等を有している。基板８１は、一方の面が板部９３に当接するよう設けられている。マイコン８２は、基板８１の他方の面に設けられている。マイコン８２は、集積回路等を有する小型のコンピュータであり、電力変換装置１の種々の部品および検出手段等に接続している。マイコン８２の記憶部にはプログラムが格納されており、マイコン８２は、当該プログラムに従い種々の処理を実行するとともに接続先の部品等の作動を制御する。
【００３３】
マイコン８２は、半導体モジュール１０、２０、３０の封止体に埋設された複数の制御端子８２１を経由して、第１スイッチング素子１１、２１、３１、および、第２スイッチング素子１２、２２、３２のゲートに接続している。マイコン８２は、制御端子８２１を経由して第１スイッチング素子１１、２１、３１、および、第２スイッチング素子１２、２２、３２にオンオフ制御信号を伝送することにより、各スイッチング素子の通電のオンオフを切り替え可能である。マイコン８２は、各スイッチング素子のオンオフを切り替えることで、バッテリ４からの直流電流を相ごとに位相の異なる正弦波電流に変換し、各相の巻線（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線）に流す。これにより、回転電機２が回転する。マイコン８２は、ＰＷＭ制御により、回転電機２のトルクおよび回転数を調節する。このように、マイコン８２は、各スイッチング素子のオンオフを切り替えることで、回転電機２の回転を制御する。上述のように、電力変換装置１は、インバータとして機能する。なお、本実施形態では、電力変換装置１の作動時、コンデンサ６０は、バッテリ４から回転電機２に供給される電力を平滑化する。
【００３４】
次に、半導体モジュール１０、２０、３０、正バスバー４０、負バスバー５０および相コネクタ７０の配置に関し、図４に基づき説明する。
図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１封止体１１２、２１２、３１２、および、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち「第１端子１１１、２１１、３１１、または、第２端子１２１、２２１、３２１が突出している辺」が同一の仮想平面Ｓ１上に位置するよう配置されている。
【００３５】
また、正バスバー４０および負バスバー５０は、「仮想平面Ｓ１上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形（六角形）Ｐ１」を仮想平面Ｓ１に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒（六角筒）Ｔ１の内側に配置されている。また、本実施形態では、相コネクタ７０も仮想多角筒Ｔ１の内側に配置されている。これにより、正バスバー４０、負バスバー５０および相コネクタ７０を仮想多角筒Ｔ１の外側に配置する場合と比べ、正バスバー４０の本体４１、負バスバー５０の本体５１および相コネクタ７０の本体７１と半導体モジュール１０、２０、３０との距離を短く、かつ、概ね同じにすることができる（図４（Ａ）および図６参照）。
さらに、本実施形態では、コンデンサ６０も仮想多角筒Ｔ１の内側に配置されている（図４（Ｂ）参照）。これにより、コンデンサ６０と正バスバー４０および負バスバー５０との距離を短くすることができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態では、半導体モジュール１０、２０、３０（複数の第１半導体モジュールおよび複数の第２半導体モジュール）は、第１封止体１１２、２１２、３１２、および、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち「第１端子１１１、２１１、３１１、または、第２端子１２１、２２１、３２１が突出している辺」が同一の仮想平面Ｓ１上に位置するよう配置されている。正バスバー４０および負バスバー５０は、「仮想平面Ｓ１上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形Ｐ１」を仮想平面Ｓ１に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒Ｔ１の内側に配置されている。そのため、各第１端子（１１１、２１１、３１１）同士を接続する正バスバー４０、および、各第２端子（１２１、２２１、３２１）同士を接続する負バスバー５０のそれぞれの長さを短くすることができる。これにより、電力変換装置１の作動時に生じるインダクタンスを小さくすることができる。また、本実施形態では、板状の正バスバー４０と負バスバー５０とは、面同士が対向するよう設けられている。これにより、正バスバー４０と負バスバー５０との間の相互インダクタンスを小さくすることができる。このように、本実施形態では、電力変換装置１の作動時、インダクタンスおよび相互インダクタンスを小さくできるため、電力損失を低減することができる。したがって、電力変換装置１の効率を高めることができる。
【００３７】
また、本実施形態は、バッテリ４からの電力を平滑化するコンデンサ６０をさらに備えている。コンデンサ６０は、正バスバー４０に接続する正端子６２、および、負バスバー５０に接続する負端子６３を有している。そして、本実施形態では、コンデンサ６０は、仮想多角筒Ｔ１の内側に配置されている。そのため、正バスバー４０および負バスバー５０とコンデンサ６０との距離を短くすることができる。これにより、正バスバー４０および負バスバー５０とコンデンサ６０との間のインダクタンスを小さくすることができる。したがって、コンデンサ６０をさらに備える構成において、電力変換装置１の作動時の電力損失を低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態は、相端子６５、６６、６７と相コネクタ７０とをさらに備えている。相端子６５、６６、６７は、第１スイッチング素子１１、２１、３１と第２スイッチング素子１２、２２、３２との接続点に接続することで、回転電機２の各相に対応するよう複数設けられている。相コネクタ７０は、回転電機２の相ごとに相端子６５、６６、６７と回転電機２とを接続可能に設けられる相電極７２、７３、７４を有している。そして、本実施形態では、相コネクタ７０は、仮想多角筒Ｔ１の内側に配置されている。そのため、本実施形態のように、回転電機２を電力変換装置１に対し仮想多角筒Ｔ１の軸方向に配置することで、別途ハーネス等の導電部材を介すことなく、回転電機２と相コネクタ７０とを直接接続することができる。これにより、電力変換装置１を用いた回転電機２のトータルの部材コストを低減することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１封止体１１２、２１２、３１２と第２封止体１２２、２２２、３２２とが一体に形成されることで、回転電機２の相ごとに一体に形成されている。これにより、部品点数を削減することができ、その結果、製造コストを低減することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電力変換装置の一部を図７に示す。図７（Ａ）は、本実施形態による電力変換装置を構成する要素のうち一部（半導体モジュール、正バスバーおよび負バスバー）のみを示し、図７（Ｂ）は、（Ａ）の図を模式的に示した斜視図である。
【００４１】
本実施形態では、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１端子１１１、２１１、３１１、および、第２端子１２１、２２１、３２１が互いに略平行となるよう配置されている。図７（Ａ）に示すように、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１端子１１１、２１１、３１１、および、第２端子１２１、２２１、３２１の延びる方向から見ると、仮想台形の４つの辺のうち下底を除く３つの辺のそれぞれに沿うようにして配置されている。
【００４２】
本実施形態では、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１封止体１１２、２１２、３１２、および、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち「第１端子１１１、２１１、３１１、または、第２端子１２１、２２１、３２１が突出している辺」が同一の仮想平面Ｓ２上に位置するよう配置されている。
【００４３】
また、正バスバー４０および負バスバー５０は、「仮想平面Ｓ２上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形（六角形）Ｐ２」を仮想平面Ｓ２に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒（六角筒）Ｔ２の内側に配置されている。これにより、正バスバー４０および負バスバー５０を仮想多角筒Ｔ２の外側に配置する場合と比べ、正バスバー４０の本体４１および負バスバー５０の本体５１と半導体モジュール１０、２０、３０との距離を短く、かつ、概ね同じにすることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、正バスバー４０の本体４１と負バスバー５０の本体５１とは、ほぼ同じ形状、かつ、ほぼ同じ大きさに形成されている（図７（Ａ）および（Ｂ）参照）。また、本体４１と本体５１とは、互いに平行、かつ、面同士が対向するよう設けられている。なお、本体４１および本体５１は、仮想平面Ｓ２に対し略平行となるよう設けられている（図７（Ｂ）参照）。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１封止体１１２、２１２、３１２、および、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち「第１端子１１１、２１１、３１１、または、第２端子１２１、２２１、３２１が突出している辺」が同一の仮想平面Ｓ２上に位置するよう配置されている。そして、正バスバー４０および負バスバー５０は、「仮想平面Ｓ２上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形（六角形）Ｐ２」を仮想平面Ｓ２に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒（六角筒）Ｔ２の内側に配置されている。そのため、各第１端子（１１１、２１１、３１１）同士を接続する正バスバー４０、および、各第２端子（１２１、２２１、３２１）同士を接続する負バスバー５０のそれぞれの長さを短くすることができる。これにより、電力変換装置の作動時に生じるインダクタンスを小さくすることができる。また、本実施形態では、板状の正バスバー４０と負バスバー５０とは、面同士が対向するよう設けられている。これにより、正バスバー４０と負バスバー５０との間の相互インダクタンスを小さくすることができる。このように、本実施形態では、電力変換装置の作動時、インダクタンスおよび相互インダクタンスを小さくできるため、電力損失を低減することができる。したがって、電力変換装置の効率を高めることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電力変換装置の一部を図８に示す。図８（Ａ）は、本実施形態による電力変換装置を構成する要素のうち一部（半導体モジュール、正バスバーおよび負バスバー）のみを示し、図８（Ｂ）は、（Ａ）の図を模式的に示した斜視図である。
【００４７】
本実施形態では、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１端子１１１、２１１、３１１、および、第２端子１２１、２２１、３２１が互いに略平行となるよう配置されている。図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、半導体モジュール１０、２０、３０は、互いに面同士が対向し、かつ、平行となるよう所定の間隔を空けて配置されている。
【００４８】
本実施形態では、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１封止体１１２、２１２、３１２、および、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち「第１端子１１１、２１１、３１１、または、第２端子１２１、２２１、３２１が突出している辺」が同一の仮想平面Ｓ３上に位置するよう配置されている。
【００４９】
また、正バスバー４０および負バスバー５０は、「仮想平面Ｓ３上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形（四角形）Ｐ３」を仮想平面Ｓ３に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒（四角筒）Ｔ３の内側に配置されている。これにより、正バスバー４０および負バスバー５０を仮想多角筒Ｔ３の外側に配置する場合と比べ、正バスバー４０の本体４１および負バスバー５０の本体５１と半導体モジュール１０、２０、３０との距離を短く、かつ、概ね同じにすることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、正バスバー４０の本体４１と負バスバー５０の本体５１とは、ほぼ同じ形状（矩形板状）、かつ、ほぼ同じ大きさに形成されている（図８（Ａ）および（Ｂ）参照）。また、本体４１と本体５１とは、互いに平行、かつ、面同士が対向するよう設けられている。なお、本体４１および本体５１は、仮想平面Ｓ３に対し略垂直となるよう設けられている（図８（Ａ）および（Ｂ）参照）。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態では、半導体モジュール１０、２０、３０は、第１封止体１１２、２１２、３１２、および、第２封止体１２２、２２２、３２２の外縁端を形成する辺のうち「第１端子１１１、２１１、３１１、または、第２端子１２１、２２１、３２１が突出している辺」が同一の仮想平面Ｓ３上に位置するよう配置されている。そして、正バスバー４０および負バスバー５０は、「仮想平面Ｓ３上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形（六角形）Ｐ３」を仮想平面Ｓ３に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒（六角筒）Ｔ３の内側に配置されている。そのため、各第１端子（１１１、２１１、３１１）同士を接続する正バスバー４０、および、各第２端子（１２１、２２１、３２１）同士を接続する負バスバー５０のそれぞれの長さを短くすることができる。これにより、電力変換装置の作動時に生じるインダクタンスを小さくすることができる。また、本実施形態では、板状の正バスバー４０と負バスバー５０とは、面同士が対向するよう設けられている。これにより、正バスバー４０と負バスバー５０との間の相互インダクタンスを小さくすることができる。このように、本実施形態では、電力変換装置の作動時、インダクタンスおよび相互インダクタンスを小さくできるため、電力損失を低減することができる。したがって、電力変換装置の効率を高めることができる。
【００５２】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、第１半導体モジュールと第２半導体モジュールとは、第１封止体と第２封止体とが一体に形成されることで、回転電機の相ごとに一体に形成されている例、すなわち、各半導体モジュールが所謂２ｉｎ１構成である例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第１半導体モジュールと第２半導体モジュールとが別体に形成、すなわち、１ｉｎ１構成となるよう構成されてもよい。第１半導体モジュールと第２半導体モジュールとが別体であっても、複数の第１半導体モジュールおよび複数の第２半導体モジュールが、第１封止体および第２封止体の外縁端を形成する辺のうち「第１端子または第２端子が突出している辺」が同一の仮想平面上に位置するよう配置され、かつ、正バスバーおよび負バスバーが、「前記仮想平面上に位置する全ての前記辺の両端部を直線で結ぶことで形成される仮想多角形」を前記仮想平面に垂直な方向へ延伸することにより形成される仮想多角筒の内側に配置される構成であれば、第１半導体モジュールの各第１端子同士を接続する正バスバー、および、第２半導体モジュールの各第２端子同士を接続する負バスバーのそれぞれの長さを短くすることができる。これにより、電力変換装置の作動時に生じるインダクタンスを小さくすることができる。
【００５３】
また、本発明の他の実施形態では、コンデンサは、前記仮想多角筒の外側に配置されていてもよい。また、コンデンサを備えない構成であってもよい。
また、本発明の他の実施形態では、相コネクタは、前記仮想多角筒の外側に配置されていてもよい。また、相コネクタを備えず、各第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点と回転電機とを導電部材により直接接続してもよい。
【００５４】
また、本発明の他の実施形態では、放熱部材の流体通路に例えば複数の突起または凹部を形成することで、放熱部材と流体との接触面積をより大きくする構成としてもよい。この構成では、流体による放熱部材および半導体モジュールの冷却効果をより高めることができる。また、本発明の他の実施形態では、放熱部材に流体通路を形成しないこととしてもよい。さらに、本発明の他の実施形態では、放熱部材を備えない構成としてもよい。
【００５５】
上述の実施形態では、電力変換装置が駆動の対象とする回転電機として三相ブラシレスモータを例示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、三相に限らず、他の相数に対応するよう半導体モジュールを備え、対応する相数を有するブラシレスモータを駆動対象とすることとしてもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、回転電機の相ごとに１つの半導体モジュール（第１半導体モジュールと第２半導体モジュールとの組）を備えることで、１系統のインバータを構成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、回転電機の相ごとに複数の半導体モジュールを備えることで、複数系統のインバータを構成することとしてもよい。この場合、１つの系統のインバータが故障しても、他の系統のインバータにより回転電機の駆動を継続することができる。
【００５７】
また、上述の実施形態では、半導体モジュールのスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ等の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ハイブリッド車両の駆動輪の駆動用モータに限らず、例えば電動パワーステアリング装置に用いられるモータや、車両以外に搭載されるその他のモータ等、種々のモータ（回転電機）を駆動対象としてもよい。
このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で他の種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ・・・電力変換装置
２  ・・・回転電機
４  ・・・バッテリ（電源）
１１、２１、３１  ・・・・・・第１スイッチング素子（第１半導体モジュール）
１１１、２１１、３１１  ・・・第１端子（第１半導体モジュール）
１１２、２１２、３１２  ・・・第１封止体（第１半導体モジュール）
１２、２２、３２  ・・・・・・第２スイッチング素子（第２半導体モジュール）
１２１、２２１、３２１  ・・・第２端子（第２半導体モジュール）
１２２、２２２、３２２  ・・・第２封止体（第２半導体モジュール）
４０  ・・・正バスバー
５０  ・・・負バスバー
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  ・・・仮想平面
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  ・・・仮想多角形
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  ・・・仮想多角筒
【図１】
2012239255.tif 000003
【図２】
2012239255.tif 000004
【図３】
2012239255.tif 000005
【図４】
2012239255.tif 000006
【図５】
2012239255.tif 000007
【図６】
2012239255.tif 000008
【図７】
2012239255.tif 000009
【図８】
2012239255.tif 000010