(57)【要約】【課題】電力変換装置に設けられたコンデンサモジュールをより効果的に冷却することができる機電一体型の電動駆動装置の提供。【解決手段】電動駆動装置１は回転電機９００と電力変換装置２００とを一体にしたものであって、回転電機９００にはセンターブラケット９０９およびハウジング９１２によって流路９１９が形成されている。電力変換装置２００はハウジング９１２の外周に固定される。電力変換装置２００のケース１２は、コンデンサモジュール５００が配置される収納空間４０５と流路１９とが形成された流路形成部１２ｇを備えている。そして、電力変換装置２００は、コンデンサモジュール５００が配置された収納空間４０５の底面部４０５ｆがハウジング９１２の外周に接触するようにハウジング９１２に固定されている。【選択図】図２１
2013115903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ、ステータ、および第１の冷媒流路が形成されて前記ステータを保持するハウジングを有する回転電機と、
インバータ回路を有し前記ハウジングの外周に固定される電力変換装置と、を備えた機電一体型の電動駆動装置であって、
前記電力変換装置は、
前記インバータ回路の直流入力側に設けられた平滑用コンデンサと、
第２の冷媒流路と前記平滑コンデンサが配置される凹部とが形成された流路形成部を有するインバータケースと、
電力変換用のパワー半導体素子が収納された有底筒状のモジュールケースを有し、該モジュールケースの少なくとも一部が前記第２の冷媒流路内に配置される複数のパワー半導体モジュールと、を備え、
前記電力変換装置は、前記平滑コンデンサが配置された前記凹部の底面部が前記ハウジングの外周に接触するように該ハウジングに固定されていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記第２の冷媒流路は、前記平滑コンデンサを挟むように平行に設けられた第１および第２の流路区間と、前記第１および第２の流路区間の相対する一端同士を連通する第３の流路区間と、を備え、
前記凹部は、前記第１乃至第３の流路区間によって囲まれた領域に配置されていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記ハウジングの外周には前記回転電機の電機子巻線に接続された複数の交流端子がそれぞれ配置され、
前記電力変換装置は、前記複数のパワー導体モジュールと前記複数の交流端子とを接続する複数の交流バスバーを備え、
前記交流バスバーの各々は、前記第２の冷媒流路を跨ぐように前記パワー導体モジュールから前記流路区間によって囲まれた領域の外側の領域まで延在し、該外側の領域において前記交流端子と接続されていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記複数の交流バスバーは、前記外側の領域において電気的絶縁性部材を介して前記流路形成部と接していることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記電力変換装置は、前記回転電機の軸芯から前記底面部が接触するハウジング接触面へ引いた垂線が前記底面部と交わるように、前記ハウジングに固定されていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記パワー半導体モジュールは、前記有底筒状のモジュールケースの底部が前記ケースのハウジング固定方向を向くように、前記第２の冷媒流路内に配置されていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記回転電機は、前記ハウジングの軸方向一端に固定されるフロントブラケットと、前記ハウジングの軸方向他端に固定されるリアブラケットと、を備え、
前記電力変換装置は、前記ハウジングのみに固定されていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記第１の冷媒流路と前記第２の冷媒流路とを連通する連通配管を備え、
前記第２の冷媒流路に供給された冷媒が、前記連通配管を介して前記第１の冷媒流路へと導かれていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機とそれを駆動するための電力変換装置とが一体に設けられた機電一体型の電動駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機（以下では、モータ、ジェネレータ、及びモータジェネレータを総称して回転電機と呼ぶことにする）と電力変換装置とが一体に設けられた機電一体型の電動駆動装置として、例えば、特許文献１に記載されるものがある。特許文献１に記載の例では、モータハウジングに取り付けられるケース内に、ケース底部側からスイッチング素子パワーモジュール、平滑コンデンサ、制御基板の順に配置されている。スイッチング素子パワーモジュールは、ケースに設けられたヒートシンクに載置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９９３６３号公報
【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、回転電機を制御する機電一体型の電力変換装置においては、スイッチング素子パワーモジュールだけでなく、電力変換装置に使用される電子部品（特に、温度上昇しやすい平滑コンデンサ）も合せて効率良く冷却することが望ましい。例えば、回転電機が発生する回転トルクにより車両を走行する電気自動車や、エンジンとモータの両方の出力に基づいて走行するハイブリット自動車では、電力変換装置が取り付けられた回転電機はエンジンルームに収納され、周囲環境温度が高くなりやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による機電一体型の電動駆動装置は、ロータ、ステータ、および第１の冷媒流路が形成されてステータを保持するハウジングを有する回転電機と、インバータ回路を有しハウジングの外周に固定される電力変換装置と、を備えた機電一体型の電動駆動装置であって、電力変換装置は、インバータ回路の直流入力側に設けられた平滑用コンデンサと、第２の冷媒流路と平滑コンデンサが配置される凹部とが形成された流路形成部を有するインバータケースと、電力変換用のパワー半導体素子が収納された有底筒状のモジュールケースを有し、該モジュールケースの少なくとも一部が第２の冷媒流路内に配置される複数のパワー半導体モジュールと、を備え、電力変換装置は、平滑コンデンサが配置された凹部の底面部がハウジングの外周に接触するように該ハウジングに固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、回転電機側の冷却系を利用することで、電力変換装置に設けられた回路部品であるコンデンサモジュールをより効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態の電動駆動装置が搭載されたハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。
【図２】電力変換装置２００を説明するブロック図である。
【図３】インバータ回路１４０の電気回路の構成を説明する図である。
【図４】本実施形態における電動駆動装置１の外観斜視図である。
【図５】回転電機９００と電力変換装置２００とを分離した状態を示す斜視図である。
【図６】回転電機９００と電力変換装置２００とを分離した状態を示す斜視図である。
【図７】回転電機９００の断面図である。
【図８】電動駆動装置１における冷媒の流れを示す図である。
【図９】電力変換装置２００の分解斜視図である。
【図１０】電力変換装置２００の分解斜視図である。
【図１１】ケース１２の平面図である。
【図１２】ケース１２の底面側を示す図である。
【図１３】ケース１２を底面側から見た斜視図である。
【図１４】パワーモジュール３００Ｕの斜視図である。
【図１５】パワーモジュール３００Ｕの斜視図である。
【図１６】パワーモジュール３００Ｕの回路構成を示す回路図である。
【図１７】コンデンサモジュール５００の外観斜視図である。
【図１８】コンデンサモジュール５００の外観斜視図である。
【図１９】ケース１２にパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗ、コンデンサモジュール５００、交流バスバー８０２が組みつけられた状態を示す平面図である。
【図２０】パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの各端子と交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗとの接続状態を詳細に示す斜視図である。
【図２１】電力変換装置２００と、電力変換装置２００が取り付けられている回転電機９００の一部とを示す断面図である。
【図２２】図２１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図２３】電力変換装置２００の内部構造を示す図であって、電力変換装置２００からケース１２と蓋８を削除した外観斜視図である。
【図２４】ケース１２を、入口配管１３および出口配管１４の中心で水平に断面した図である。
【図２５】パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの配置を説明するための模式図である。
【図２６】電動駆動装置１を軸方向に対して垂直に断面した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、ハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」と記述する）の制御ブロックを示す図である。エンジンＥＧＮおよび回転電機９００は車両の走行用トルクを発生する。また、回転電機９００は回転トルクを発生するだけでなく、回転電機９００に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。
【０００９】
回転電機９００は、例えば同期機あるいは誘導機であり、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。回転電機９００を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジウムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。また、永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。
【００１０】
エンジンＥＧＮの出力側の出力トルクは、動力分配機構ＴＳＭを介して回転電機９００に伝達される。そして、動力分配機構ＴＳＭからの回転トルクあるいは回転電機９００が発生する回転トルクは、トランスミッションＴＭおよびデファレンシャルギアＤＥＦを介して車輪に伝達される。一方、回生制動の運転時には、車輪から回転トルクが回転電機９００に伝達され、供給されてきた回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は、後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ１３６を充電する。充電された電力は、再び走行エネルギーとして使用される。
【００１１】
次に、図２を参照して、電力変換装置２００について説明する。インバータ回路１４０は、バッテリ１３６と直流コネクタ（不図示）を介して電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路１４０との相互において電力の授受が行われる。回転電機９００をモータとして動作させる場合には、インバータ回路１４０は直流コネクタ（不図示）を介してバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生する。その交流電力は、交流バスバー８０２（８０２Ｕ〜８０２Ｗ）を介して回転電機９００に供給される。
【００１２】
なお、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって回転電機９００をモータとして作動させることにより、回転電機９００の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、エンジン１２０の動力或いは車輪からの動力によって、回転電機９００を発電機として作動させることにより、バッテリ１３６の充電を行う。
【００１３】
また、図１では省略したが、バッテリ１３６はさらに補機用のモータを駆動するための電源としても使用される。補機用のモータとしては例えば、エアコンディショナーのコンプレッサを駆動するモータ、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモータなどがある。バッテリ１３６から直流電力が補機用パワーモジュールに供給され、補機用パワーモジュールは交流電力を発生して補機用のモータに供給する。補機用パワーモジュールはインバータ回路１４０と基本的には同様の回路構成および機能を持ち、補機用のモータに供給する交流の位相や周波数、電力を制御する。なお、電力変換装置２００は、インバータ回路１４０に供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサモジュール５００を備えている。
【００１４】
電力変換装置２００は、上位の制御装置（不図示）から指令を受けたり、あるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ２１を備えている。電力変換装置２００は、コネクタ２１から入力される指令に基づいて制御回路１７２で回転電機９００の制御量を演算する。さらに、電力変換装置２００は、モータとして運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生し、その制御パルスをドライバ回路１７４へ供給する。ドライバ回路１７４は、供給された制御パルスに基づいて、インバータ回路１４０を制御するための駆動パルスを発生する。
【００１５】
次に、図３を用いてインバータ回路１４０の電気回路の構成を説明する。なお、以下で半導体素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してＩＧＢＴと記す。上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６とで、上下アームの直列回路１５０が構成される。インバータ回路１４０は、この直列回路１５０を、出力しようとする交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に対応して備えている。
【００１６】
これらの３相は、この実施の形態では回転電機９００の電機子巻線の３相の各相巻線に対応している。３相のそれぞれの上下アームの直列回路１５０は、直列回路の中点部分である中間電極１６９から交流電流を出力する。この中間電極１６９は、交流端子１５９を通して、回転電機９００への交流電力線である以下に説明の交流バスバー８０２と接続される。
【００１７】
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は、正極端子１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６に電気的に接続されている。また、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は、負極端子１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側のコンデンサ端子５０４に電気的に接続されている。
【００１８】
上述のように、制御回路１７２は上位の制御装置からコネクタ２１を介して制御指令を受け、これに基づいて制御パルスを発生し、ドライバ回路１７４に供給する。この制御パルスは、インバータ回路１４０に設けられた各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための制御信号である。
【００１９】
ドライバ回路１７４は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０は、ドライバ回路１７４からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。この変換された電力は回転電機９００に供給される。
【００２０】
ＩＧＢＴ３２８は、コレクタ電極１５３と、信号用エミッタ電極１５５と、ゲート電極１５４を備えている。また、ＩＧＢＴ３３０は、コレクタ電極１６３と、信号用のエミッタ電極１６５と、ゲート電極１６４を備えている。ダイオード１５６が、コレクタ電極１５３とエミッタ電極１５５との間に電気的に接続されている。また、ダイオード１６６が、コレクタ電極１６３とエミッタ電極１６５との間に電気的に接続されている。
【００２１】
スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（以下略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としては、ＩＧＢＴは直流電圧が比較的高い場合に適していて、ＭＯＳＦＥＴは直流電圧が比較的低い場合に適している。
【００２２】
コンデンサモジュール５００は、正極側のコンデンサ端子５０６と負極側のコンデンサ端子５０４と正極側の電源端子５０９と負極側の電源端子５０８とを備えている。電源端子５０９，５０８にはバッテリ１３６が接続されており、バッテリ１３６から高電圧の直流電力が入力され、コンデンサ端子５０６，５０４からインバータ回路１４０へ出力される。
【００２３】
一方、インバータ回路１４０によって交流電力から変換された直流電力は、コンデンサ端子５０６，５０４からコンデンサモジュール５００に供給され、電源端子５０９，５０８から直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６に供給され、バッテリ１３６に蓄積される。
【００２４】
制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８及びＩＧＢＴ３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンへの入力情報としては、回転電機９００に対して要求される目標トルク値、直列回路１５０から回転電機９００に供給される電流値、及び回転電機９００の回転子の磁極位置がある。
【００２５】
目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ１８０による検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、回転電機９００に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施形態では、電流センサ１８０は３相の電流値を検出する場合を例に挙げているが、２相分の電流値を検出するようにし、演算により３相分の電流を求めても良い。
【００２６】
制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいて回転電機９００のｄ軸，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ軸，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。
【００２７】
ドライバ回路１７４は、下アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号を増幅したドライブ信号を、対応する下アームのＩＧＢＴ３３０のゲート電極に出力する。また、ドライバ回路１７４は、上アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームのＩＧＢＴ３２８のゲート電極にそれぞれ出力する。
【００２８】
また、制御回路１７２内のマイコンは、異常検知（過電流、過電圧、過温度など）を行い、直列回路１５０を保護している。このため、制御回路１７２にはセンシング情報が入力されている。例えば、各アームの信号用のエミッタ電極１５５及び信号用のエミッタ電極１６５からは各ＩＧＢＴ３２８とＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極に流れる電流の情報が、対応する駆動部（ＩＣ）に入力されている。これにより、各駆動部（ＩＣ）は過電流検知を行い、過電流が検知された場合には対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させ、対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０を過電流から保護する。
【００２９】
直列回路１５０に設けられた温度センサ（不図示）からは直列回路１５０の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには直列回路１５０の直流正極側の電圧の情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知及び過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全てのＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させる。
【００３０】
図４は本実施形態における電動駆動装置１の外観斜視図である。電動駆動装置１は、図１に示した回転電機９００と電力変換装置２００とを一体構造としたものである。また、図５，６は回転電機９００と電力変換装置２００とを分離した状態を示したものである。詳細は後述するが、回転電機９００は外装部品としてハウジング９１２、フロントブラケット９０８、リヤブラケット９１０を有しており、それらは、通常アルミに代表される金属のダイカストや鋳造で作られる。
【００３１】
図４に示すように、電力変換装置２００は、回転電機９００の径方向位置であるハウジング９１２の外周面に固定されている。ハウジング９１２の軸方向両端にはフロントブラケット９０８、リヤブラケット９１０が設けられている。フロントブラケット９０８の中央からはロータシャフト９２０が突出している。
【００３２】
電力変換装置２００を構成する回路部品が収納されるケース１２は、略立方体形状を成しており、上部開口部に蓋８が固定されている。詳細は後述するが、ケース１２には冷却媒体を流すための流路が形成されており、ケース１２の側壁には冷却媒体を流入するための入口配管１３および冷却媒体を排出するための出口配管１４が設けられている。上述したコネクタ２１は、ケース１２の側壁１２ｂおよび蓋８に形成された開口１２ｈ，８ａ（図５，６参照）から外部に露出している。
【００３３】
図５に示すように、ケース１２が固定されるハウジング９１２の取り付け面９１２ｅには回転電機９００の交流端子９０２Ｕ,９０２Ｖ,９０２Ｗが配置され、交流端子９０２Ｕ,９０２Ｖ,９０２Ｗに隣接するように凹部状の平坦な面９１２ｆが形成されている。ケース１２をハウジング９１２に固定すると、ケース１２の底面側に形成された底面部４０５ｆが面９１２ｆに接触するような構成になっている。なお、放熱シートやグリス等を挟んで間接的に接触するような構成としても良い。図６に示すように、底面部４０５ｆは、ケース１２の四方に設けられた側壁１２ａ〜１２ｄの下端よりも突出するように形成されている。４２０は流路の底面側を覆っている下カバーである。
【００３４】
このように、本実施の形態では、電力変換装置２００と回転電機９００とを一体化する際に、電力変換装置２００のケース１２が回転電機９００のハウジング９１２のみに接触するような構成としている。そのため、回転電機９００側においては、取付面精度を確保する為の機械加工はハウジング９１２にのみに行えば良く、その他のフロントブラケット９０８やリヤブラケット９１０には不要となるため生産性が向上する。
【００３５】
ケース１２の底面側には、上述した底面部４０５ｆとは別に、底面部４０５ｆよりも窪んでいる面１２ｅが形成されている。この面１２ｅには貫通穴１２ｉが形成されており、この貫通穴１２ｉを上側から下側へと交流バスバー８０２Ｕ,８０２Ｖ,８０２Ｗが折れ曲がっている。交流バスバー８０２Ｕ,８０２Ｖ,８０２Ｗは、ハウジング９１２の取り付け面９１２ｅに配置された交流端子９０２Ｕ,９０２Ｖ,９０２Ｗと接続されている。
【００３６】
図７は、回転電機９００の断面図である。３相分の電機子巻線が設けられたステータ９４０は、センターブラケット９０９に固定されている。ロータ９３０が固定されたロータシャフト９２０は、両端がフロントブラケット９０８およびリヤブラケット９１０に回転自在に保持されている。ロータ９３０は、ステータ９４０内で回転自在となるように半径方向に若干の隙間を設けて収納されている。
【００３７】
センターブラケット９０９の外周には、溝がステータ９４０を囲むような形状で形成されている。センターブラケット９０９はハウジング９１２の内側に収納され、センターブラケット９０９の溝とハウジング９１２の内周面とにより流路９１９ｂ，９１９ｃが形成される。流路９１９ｂと流路９１９ｃとは連結しており、一つの繋がった流路９１９を形成している。すなわち、センターブラケット９０９とハウジング９１２とにより、流路９１９を備えたモータハウジングが形成されている。そして、このような流路を備えたモータハウジングの内周側にステータ９４０を保持することにより、冷媒によるステータ９４０の冷却が行われている。交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗはハウジング９１２の面９１２ｅから突出するように設けられており、各々にはステータ９４０の対応する電機子巻線が接続されている。
【００３８】
図８は電動駆動装置１における冷媒の流れを示す図であり、矢印は冷媒の流れを示している。冷媒は、電力変換装置２００のケース１２に設けられた入口配管１３から供給され、ケース内に形成された流路（詳細は後述する）へと流入する。ケース１２の流路を流れた冷媒は出口配管１４から排出される。出口配管１４は中継部材１４ａを介して回転電機９００のハウジング９１２の外周に設けられた入口配管９１３と接続されており、出口配管１４から排出された冷媒は、入口配管９１３から図７に示した流路９１９ｂへと流入する。そして、冷媒は流路９１９ｂ、流路９１９ｃの順に流れ、ハウジング９１２の外周に設けられて流路９１９ｃに連結している出口配管９１４から排出される。
【００３９】
このように、冷媒がケース１２の流路および回転電機９００の流路９１９ｂ、９１９ｃを流れることで、ケース１２内に設けられた回路部品および回転電機９００が冷却されると共に、回転電機９００のステータ９４０が冷却される。なお、本実施の形態では、図８に示すように、連通配管である中継部材１４ａを用いて冷媒の流れを電力変換装置２００から回転電機９００まで一つに連結したが、中継部材１４ａを使わずに電力変換装置２００および回転電機９００のそれぞれに、個別に冷媒を流入・排出させてもなんら問題は無い。また、冷媒としては、例えば水、ＬＬＣ（ロング・ライフ・クーラント：不凍液）が用いられる場合が多いが、以下では冷却水として説明する
【００４０】
次に、電力変換装置２００の詳細構造について説明する。図９，１０は電力変換装置２００の分解斜視図である。ケース１２は、平面形状が略正方形の直方体を成し、制御回路基板２０、ドライバ回路基板２２、交流バスバー８０２Ｕ，８０２Ｖ，８０２Ｗ等が収納される上部収納空間と、流路形成部１２gが形成された下部収納空間とを有している。コネクタ２１を有する制御回路基板２０には図２に示した制御回路１７２が実装され、ドライバ回路基板２２にはドライバ回路１７４が実装されている。制御回路基板２０とドライバ回路基板２２とはフラットケーブル２５によって接続される。ケース１２の上部開口は、蓋８によって覆われる。蓋８とケース１２には、図４に示したようにコネクタ２１用の開口８ａ，１２ｈが形成されている。電力変換装置２００内の制御回路を動作させる低電圧の直流電力は、コネクタ２１から供給される。
【００４１】
詳細は後述するが、流路形成部１２gには冷却水が流れる流路１９（図１２参照）が形成されている。流路１９は、ケース１２の３つの側壁（図６に示した側壁１２ａ〜１２ｃ）に対して平行に流れるコの字形状に形成されており、冷却水は、ケース１２の側壁１２ｄに設けられた入口配管１３から流路内に流入し、側壁１２ｄに設けられた出口配管１４から流出する。なお、側壁１２ｄは、配管１３，１４が設けられている部分が段差状に形成されている。
【００４２】
図１１はケース１２の平面図であり、図１２はケース１２の底面側を示す図である。また、図１３は、ケース１２を底面側から見た斜視図である。流路１９が形成された流路形成部１２ｇの上面側には、流路１９と連通する３つの開口部４０２ａ〜４０２ｃが形成されている。それらの開口部４００ａ〜４００ｃから、図３の直列回路１５０を構成する電子部品を内蔵したパワーモジュール３００Ｕ，３００Ｖ，３００Ｗが流路１９内に挿入される（図９参照）。パワーモジュール３００ＵにはＵ相の直列回路１５０が内蔵され、パワーモジュール３００ＶにはＶ相の直列回路１５０が内蔵され、パワーモジュール３００ＷにはＷ相の直列回路１５０が内蔵されている。これら３つのパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗは同一構成になっており、外観形状も同一形状である。開口部４０２ａ〜４０２ｃは、挿入されたパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗのフランジ部によって塞がれる。
【００４３】
流路形成部１２ｇの中央部には、コンデンサモジュール５００が収納される凹部である収納空間４０５が形成されている。収納空間４０５は、コの字形状の流路１９によって囲まれるように形成されている。収納空間４０５の各側面４０５ａ〜４０５ｄは、底面部４０５ｆ上に配置されたコンデンサモジュール５００の側面とほぼ接触するように形成されている。収納空間４０５に収納されたコンデンサモジュール５００は、流路１９内を流れる冷却水によって冷却される。なお、コンデンサモジュール５００の側面と側面４０５ａ〜４０５ｄとの接触状態をより向上させるために、コンデンサモジュール５００の側面と側面４０５ａ〜４０５ｄとの隙間にゲルやグリースを充填するようにしても良い。コンデンサモジュール５００に設けられた直流端子５０９、５０８は、ケース１２の１２ｊから突出し直流配線（不図示）でバッテリ１３６に接続される。
【００４４】
図１２，１３に示すように、流路形成部１２ｇの下側の面１２ｅには流路１９に沿うようにコの字形状の開口部４０４が形成されている。開口部４０４は、コの字形状の下カバー４２０によって塞がれる。下カバー４２０とケース１２の面１２ｅとの間にはシール部材４０９ｅが設けられ、気密性が保たれている。なお、収納空間４０５の底面部４０５ｆの外周面は、流路形成部１２ｇの面１２ｅよりも下側に突出している。
【００４５】
コの字形状を成す流路１９は、冷却水の流れる方向によって３つの流路区間１９ａ，１９ｂ，１９ｃに分けられる。詳細は後述するが、第１の流路区間１９ａは、配管１３，１４が設けられた側壁１２ｄと対向する側壁１２ａに沿って設けられ、第２の流路区間１９ｂは側壁１２ａの一方の側に隣接する側壁１２ｂに沿って設けられ、第３の流路区間１９ｃは側壁１２ａの他方の側に隣接する側壁１２ｃに沿って設けられている。上流側の流路区間１９ｂは、入口配管１３が取り付けられた連通路１２ｋと連通している。下流側の流路区間１９ｃは、出口配管１４が取り付けられた連通路１２ｍと連通している。図１２に示すように、冷却水は入口配管１３から流路区間１９ｂに流入し、破線矢印で示すように流路区間１９ｂ、流路区間１９ａ、流路区間１９ｃの順に流れ、出口配管１４から流出される。
【００４６】
上述した開口部４０２ａは、長手方向が側壁１２ａと平行となるように、流路形成部上面の流路区間１９ａに対向する位置に形成されている。開口部４０２ｂは、長手方向が側壁１２ｂと平行となるように、流路形成部上面の流路区間１９ｂに対向する位置に形成されている。開口部４０２ｃは、長手方向が側壁１２ｃと平行となるように、流路形成部上面の流路区間１９ｃに対向する位置に形成されている。これらの開口部４０２ａ〜４０２ｃを通して、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗが流路１９内に挿入される。パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗとケース１２との間にはシール部材４０９ａ〜４０９ｃが設けられ気密性が保たれている。
【００４７】
図１０に示すように、下カバー４２０には、上述した開口部４０２ａ〜４０２ｃと対向する位置に、ケース１２の底部方向に突出する凸部４０６がそれぞれ形成されている。図９からも分かるように、これらの凸部４０６は流路１９側から見ると窪みとなっており、開口部４０２ａ〜４０２ｃから挿入されたパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの下端部分が、これらの窪みに入り込む。ケース１２は、開口部４０４と開口部４０２ａ〜４０２ｃとが対向するように形成されているので、アルミ鋳造により製造し易い構成になっている。
【００４８】
コンデンサモジュール５００の上方およびケース１２の上部収納空間には、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗが配置されている。各交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗの一端は対応するパワーモジュールの交流端子３２０Ｂに接続され、他端は流路形成部１２ｇに形成された貫通穴１２ｉを通ってハウジング９１２の取り付け面９１２ｅに設けられた交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに接続される（図５参照）。貫通穴１２ｉの部分においては、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗと流路形成部１２ｇとの間に絶縁シート９５０が設けられている。尚、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗは、図示しない電流センサ１８０により電流値を測定できるようになっている。
【００４９】
回転電機９００の動作状況によって、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗに回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗからの熱が伝熱し、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗが炙られ高温になる場合がある。しかし本実施形態では、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗが、流路１９と収納空間４０５の間ではなく、流路形成部１２ｇの側壁１２ａと流路１９との間のに設けられた貫通穴１２ｉを通って回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗと接続されている。このため、交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗから伝達される熱のコンデンサモジュール５００への影響を低減することができる。
【００５０】
上述したように、ドライバ回路基板２２は、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗの上方に配置され、制御回路基板２０とドライバ回路基板２２とはフラットケーブル２５によって接続されている。このように、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗとドライバ回路基板２２と制御回路基板２０とがケース高さ方向に階層的に配置され、制御回路基板２０が強電系のパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗから最も遠い場所に配置されるので、制御回路基板２０側にスイッチングノイズ等が混入するのを低減することができる。なお、ケース１２はアルミ等の金属材で形成されている。
【００５１】
図１４乃至図１６を用いて、インバータ回路１４０に使用されるパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの詳細構成を説明する。上記パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗはいずれも同じ構造であり、代表してパワーモジュール３００Ｕの構造を説明する。尚、図１４乃至図１６において、信号端子３２５Ｕは図３に開示したゲート電極１５４および信号用エミッタ電極１５５に対応し、信号端子３２５Ｌは図３に開示したゲート電極１６４およびエミッタ電極１６５に対応する。また、直流正極端子３１５Ｂは図３に開示した正極端子１５７と同一のものであり、直流負極端子３１９Ｂは図３に開示した負極端子１５８と同一のものである。さらにまた、交流端子３２０Ｂは図２に開示した交流端子１５９と同じものである。
【００５２】
図１６は、パワーモジュール３００Ｕの回路構成を示す回路図である。上アーム側のＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極と上アーム側のダイオード１５６のカソード電極は、導体板３１５を介して接続される。同様に、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のコレクタ電極と下アーム側のダイオード１６６のカソード電極は、導体板３２０を介して接続される。また、上アーム側のＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極と上アーム側のダイオード１５６のアノード電極は、導体板３１８を介して接続される。同様に、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極と下アーム側のダイオード１６６のアノード電極は、導体板３１９を介して接続される。導体板３１８と３２０は中間電極３２９によって接続される。こうした回路構成により上下アーム直列回路が形成される。
【００５３】
図１４，１５に示すＣＡＮ型冷却器である有底筒状のモジュールケース３０４内には、図１６に示した上下アームの直列回路１５０を構成するパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８、ＩＧＢＴ３３０、ダイオード１５６、ダイオード１６６）が収納されている。モジュールケース３０４内の隙間には封止樹脂３５１が充填され、収納されているパワー半導体素子等は封止樹脂３５１により封止されている。
【００５４】
モジュールケース３０４は、電気伝導性を有する部材、例えばアルミ合金材料（Ａｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ−Ｃ等）で構成され、かつ、つなぎ目の無い状態で一体に成形される。有底筒状のモジュールケース３０４は、挿入口３０６以外に開口を設けない構造であり、挿入口３０６にはフランジ３０４Ｂが形成されている。また、図１４,１５に示されるように、扁平なモジュールケース３０４の対向する広い面は、第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂを構成している。第１放熱面３０７Ａおよび第２放熱面３０７Ｂには、複数のフィン３０５がそれぞれ均一に分布するように形成されている。
【００５５】
モジュールケース３０４内の各パワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８、ＩＧＢＴ３３０、ダイオード１５６、ダイオード１６６）は、これらの放熱面３０７Ａ，３０７Ｂに対向するように配置されている。第１放熱面３０７Ａと第２放熱面３０７Ｂと繋ぐ３つの面（２つの側面と底面）は、第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂより幅が狭い。モジュールケース３０４の形状は、正確な直方体である必要が無く、角の部分が図１４,１５に示す如く曲面を成していても良い。
【００５６】
このような形状の金属製のケースを用いることで、モジュールケース３０４を水や油などの冷却媒体が流れる流路１９内に挿入しても、冷媒に対するシールをフランジ３０４Ｂにて確保できるため、冷却媒体がモジュールケース３０４の内部に侵入するのを簡易な構成で防ぐことができる。
【００５７】
モジュールケース３０４の挿入口３０６の外側には、コンデンサモジュール５００と電気的に接続するための金属製の直流正極配線３１５Ａおよび直流負極配線３１９Ａが設けられており、その先端部に直流正極端子３１５Ｂ（１５７）と直流負極端子３１９Ｂ（１５８）がそれぞれ形成されている。また、回転電機９００に交流電力を供給するための金属製の交流配線３２０Ａが設けられており、その先端に交流端子３２０Ｂ（１５９）が形成されている。
【００５８】
さらに、挿入口３０６の外側には、ドライバ回路１７４と電気的に接続するための金属製の信号配線３２４Ｕおよび３２４Ｌが設けられており、その先端部に信号端子３２５Ｕ（１５４，１５５）と信号端子３２５Ｌ（１６４，１６５）がそれぞれ形成されている。本実施形態では、図１６に示す如く、信号配線３２４ＵはＩＧＢＴ３２８と接続され、信号配線３２４ＬはＩＧＢＴ３３０と接続される。
【００５９】
直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａ、交流配線３２０Ａ、信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌは、樹脂材料で成形された配線絶縁部６０８によって相互に絶縁された状態で、補助モールド体６００として一体に成型される。配線絶縁部６０８は、各配線を支持するための支持部材としても作用し、これに用いる樹脂材料は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂かあるいは熱可塑性樹脂が適している。これにより、直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａ、交流配線３２０Ａ、信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌの間の絶縁性を確保でき、高密度配線が可能となる。
【００６０】
補助モールド体６００の直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａ、交流配線３２０Ａ、信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌは、図１６に示す如く一端が上下アーム直列回路に金属接合される。この金属接合には、たとえばＴＩＧ溶接などを用いることができる。一体に成型された補助モールド体６００は、配線絶縁部６０８がネジ３０９によってモジュールケース３０４に固定される。
【００６１】
その後、モジュールケース３０４内の隙間には封止樹脂３５１が充填され、上下アーム直列回路１５０を構成する電子部品はモジュールケース３０４内に封止される。その結果、金属接合された接続部も、封止樹脂３５１によりモジュールケース３０４内で封止される。これにより、接続部とモジュールケース３０４との間で必要な絶縁距離を安定的に確保することができるため、封止しない場合と比較してパワーモジュール３００Ｕの小型化が実現できる。
【００６２】
図１７，１８は、コンデンサモジュール５００の外観斜視図である。コンデンサモジュール５００内には複数のコンデンサセルが設けられている。コンデンサモジュール５００の上面には、コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃが突出するように設けられている。コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃは、各パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの正極端子１５７及び負極端子１５８に対応するように設けられている。コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃは同一形状をしている。各コンデンサ端子５０３ａ〜５０３ｃを構成する負極側コンデンサ端子５０４と正極側コンデンサ端子５０６との間には絶縁シート５０７が設けられ、端子間の絶縁が確保されている。
【００６３】
コンデンサモジュール５００の側面５００ｄ側には電源端子５０８（Ｎ），５０９（Ｐ）が設けられている。コンデンサモジュール５００を図１１に示す収納空間４０５の底面部４０５ｆに配置すると、コンデンサモジュール５００の側面５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，５００ｄが流路形成部１２ｇの収納空間４０５の側面４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄに対向する。
【００６４】
図１９は、ケース１２にパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗ、コンデンサモジュール５００、交流バスバー８０２が組みつけられた状態を示す平面図である。収納空間４０５にコンデンサモジュール５００が収納され、流路形成部１２ｇの開口部４０２ａ〜４０２ｃにパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗが挿入される。交流バスバー８０２Ｕ〜８０３Ｗの一端は、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの交流端子３２０Ｂに接続されている。
【００６５】
図２０は、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの直流正極端子３１５Ｂ、直流負極端子３１９Ｂ及び交流端子３２０Ｂ、コンデンサモジュール５００の正極側コンデンサ端子５０６，負極側コンデンサ端子５０４、および交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗの接続部８０５の接続状態を、詳細に示す斜視図である。各パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗとコンデンサモジュール５００との接続部においては、直流正極端子３１５Ｂが正極側コンデンサ端子５０６溶接され、直流負極端子３１９Ｂが負極側コンデンサ端子５０４と溶接されている。また、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗと交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗとの接続部においては、交流端子３２０Ｂがバスバーの接続部８０５に溶接されている。尚、直流正極端子３１５Ｂ，直流負極端子３１９Ｂ，正極側コンデンサ端子５０６，負極側コンデンサ端子５０４，接続部８０５は先端が凹凸形状をしており、溶接時にこの凹凸部分に熱が集中するような形状となっている。
【００６６】
図２１〜２３は、電動駆動装置１における電力変換装置２００と回転電機９００との接続構造を説明する図である。図２１は、電力変換装置２００と、電力変換装置２００が取り付けられている回転電機９００の一部とを示す断面図である。図２２は、図２１のＡ−Ａ断面図である。図２３は、電力変換装置２００の内部構造を示す図であって、電力変換装置２００からケース１２と蓋８を削除した外観斜視図である。
【００６７】
図２３に示すように、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの信号端子３２５Ｕ，３２５Ｌは、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの上方（上部収納空間）に配置されたドライバ回路基板２２のスルーホールに挿入され、半田等で接続されている。これにより図３に示した上アームのゲート電極１５４および信号用エミッタ電極１５５と下アームのゲート電極１６４および信号用エミッタ電極１６５がドライバ回路１７４に接続される。
【００６８】
交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗは、図１９，２０に示すように、それらの一端に設けられた接続部８０５が対応するパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの交流端子３２０Ｂに接続されている。これらの交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗは、図２１，２３に示すように、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの交流端子３２０Ｂから流路形成部１２ｇに形成された貫通穴１２ｉの方向に引き延ばされ、その貫通穴１２ｉの部分でケース１２底面方向へＬ字形状に折り曲げられている。そして、折り曲げられた各交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗの端部は、ボルト９０５により交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに固定されている。
【００６９】
図２２に示すように、交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗには回転電機９００の３相電機子巻線が接続されている。そのため、本実施の形態のように交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに直に接続する構造の場合、３相電機子巻線からの伝熱で交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗが炙られるおそれがある。
【００７０】
ところが、本実施の形態では、交流バスバー８０２Ｕ〜Ｗと交流端子９０２Ｕ〜Ｗとの接続位置が、コの字形状流路１９の外側の領域、すなわち、図１２の領域ＢＣと領域ＡＤとで示される矩形領域よりも外側の領域に設けられている。そのため、高温となった交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗとコンデンサモジュール５００との間に冷却水の流れる流路１９が形成されているため、コンデンサモジュール５００への熱影響を低減することができる。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、図２１に示す貫通穴１２ｉの領域において、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを、絶縁シート９５０のような絶縁部材を介して流路形成部１２ｇに接触させるようにした。このような構造とすることで、回転電機９００の３相電機子巻線からの伝熱があったとしても、その熱は接触している流路形成部１２ｇから流路１９を流れる冷却水へと放熱され、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗの温度上昇を抑えることができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗの配置の都合上、パワーモジュール３００Ｖが配置されている部分の流路１９の外側において交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを流路形成部１２ｇに間接接触させたが、接触場所はここに限定されるものではない。例えば、交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗの位置が側壁１２ｂの側にあった場合、開口部４０２ｂの外側に交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを通す貫通穴を形成し、その部分において流路形成部１２ｇに接触させるようにする。すなわち、流路１９の外側において、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗと交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗとの接続を行わせる。
【００７３】
なお、本実施の形態では略Ｌ字状の交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗをそれぞれ一つの部材としたが、複数の部材を繋いで構成してもかまわない。また不図示の電流センサ１８０などを通過してもなんら問題は無い。一般に、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗは回転電機９００を駆動する為の電流が流れるので高温になりやすく、周辺の部材に熱の影響を与えてしまうことがある。特に、コンデンサモジュール５００は、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗのように流路１９の冷却水中に直接配置されているわけではないので、熱影響に関する注意が必要である。
【００７４】
ところで、コンデンサモジュール５００の側面５００ａ〜５００ｃは、流路１９の近くの側面４０５ａ〜４０５ｃに近接して対向している。そのため、側面５００ａ〜５００ｃからの放熱は効果的に行われるが、コンデンサモジュール５００のその他の面については放熱の点で劣っている。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、コンデンサモジュール５００の冷却性能をより向上させるために、コンデンサモジュール５００の底面５００ｆが接触している底面部４０５ｆの外周面を、冷却水によって冷却されているハウジング９１２の取り付け面９１２ｅ、より正確には取り付け面９１２ｅに形成された面９１２ｆに接触させるようにした。その結果、コンデンサモジュール５００は、ハウジング９１２によって形成される流路９１９（９１９ｂ，９１９ｃ）を流れる冷却水によっても冷却されることになる。
【００７６】
図２４は、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗおよびコンデンサモジュール５００が配置されたケース１２を、入口配管１３および出口配管１４の中心で水平に断面した図である。上述したように、ケース１２の流路形成部１２ｇにはコの字形状の流路１９が形成されており、図示左側の側壁１２ｂに沿って形成された流路区間１９ｂには、Ｕ相のパワーモジュール３００Ｕが配置されている。同様に、入口配管１３および出口配管１４が設けられた側壁１２ｄと反対側の側壁１２ａに沿って形成された流路区間１９ａには、Ｖ相のパワーモジュール３００Ｖが配置され、右側の側壁１２ｃに沿って形成された流路区間１９ｃにはＷ相のパワーモジュール３００Ｗが配置されている。
【００７７】
本実施の形態では、平面形状が略正方形のケース１２の３つの側壁１２ａ〜１２ｃに沿ってコの字形状の流路１９を形成し、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗを各流路区間１９ａ〜１９ｃに配置する際に、扁平なパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗを各側壁１２ａ〜１２ｃに平行に配置するようにした。そして、流路１９によって囲まれた中央領域（収納空間４０５）に、電装部品であるコンデンサモジュール５００を収納するようにした。このような配置とすることにより、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗおよびコンデンサモジュール５００が収納されるケース１２の小型化が図れ、回転電機９００のハウジング９１２への取り付けが容易になる効果がある。
【００７８】
なお、３つのパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗをコの字形状に配置する場合、図２４に示すように、平行に配置された一対のパワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間に配置されるパワーモジュール３００Ｖの少なくとも一部が、パワーモジュール３００Ｕと３００Ｗとで挟まれた領域に入り込むように配置することで、より小型化を図ることができる。
【００７９】
図２５は、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの配置を説明するための模式図である。なお、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗは同一構造、同一形状を有している。ケース１２の側壁１２ｂ、１２ｃの幅（平面視における長さ）は、少なくともパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの流路に沿った長さＬ１と連通路１２ｋ、１２ｍの長さＬ２との合計程度が必要である。一方、側壁１２ａに関しては、少なくとも寸法Ｌ１程度が必要になる。もちろん、実際上は、図２４に示すように、流路区間の接続部分など冷却水の流れを考慮して寸法を若干調整する必要がある。
【００８０】
そのため、電力変換装置２００の設置面積をなるべく小さくしようとした場合、平面視で見たときの形状（平面形状）を略正方形とすることで、電力変換装置２００の小型化を図ることが考えられる。上述のように側壁１２ｂ，１２ｃに沿った方向に関しては連通路が必要であるため、小型化の観点から、図２５に示すように、一対のパワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間の領域Ｓ１にパワーモジュール３００Ｖの一部が含まれるように、パワーモジュール３００Ｖを配置するのが好ましい。
【００８１】
図２５における配置スペースの図示横方向の寸法（側壁１２ａの幅寸法）は、パワーモジュールの厚さをＬ３とすると、少なくともＬ１＋２・Ｌ３程度となる。そこで、縦方向の寸法Ｌ１＋Ｌ２＋（Ｌ３−Ｌ４）がＬ１＋Ｌ３と同程度となるように、Ｌ３およびＬ４を設定すれば、平面視における面積をより小さくすることができ、略正方形とすることも可能となる。このとき流路区間１９ａは、図２４に示すようにパワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間の領域を通るように形成される。なお、図２４に示す例では、コンデンサモジュール５００の寸法による制約のために、パワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間隔は、パワーモジュール３００Ｖの寸法Ｌ１よりも若干大きくなっている。
【００８２】
配管１３，１４の位置を一つの側壁１２ｄに集約することで、入口配管１３から流路区間１９ｂまで、および流路区間１９ｃから出口配管１４までの冷却水の流れが直線状になるので、圧損を極力小さくすることができる。また、配管の突出による装置の設置スペースが大きくなるのを抑えることができると共に、車載性の向上を図ることができる。さらに、配管１３，１４を連通路１２ｋ，１２ｍに圧入する際に、筐体の一面のみでの圧入作業であるため、作業性および生産性が向上する。
【００８３】
また、コンデンサモジュール５００の３辺を囲むように流路１９が設けられているため、コンデンサモジュール５００を効果的に冷却することができる。ところで、電動駆動装置１は、一般的にエンジンルーム内に配置される場合が多い。エンジンルーム内はエンジンや回転電機９００などからの熱により比較的高温となるため、電力変換装置２００に対する周囲からの熱侵入が問題となる。しかし、図２４に示すように、コンデンサモジュール５００は冷却水が流れる流路１９によって３辺を囲まれているので、装置周囲からの熱侵入を効果的に遮断することができる。さらに、電力変換装置２００を回転電機９００のハウジング９１２に取り付ける際に、コンデンサモジュール５００が載置される底面部４０５ｆの外周面を、冷却水が流れているハウジング９１２に接触させるようにしたので、コンデンサモジュール５００の冷却効果をより高めることができる。
【００８４】
図２６は、電動駆動装置１を軸方向に対して垂直に断面した図であり、フロントブラケット９０８方向から見た断面図である。上述したように、流路形成部１２ｇに形成された開口部４０２ａ〜４０２ｃは、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗのモジュールケース３０４に設けられたフランジ３０４Ｂによって塞がれる。パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗは、放熱用のフィン３０５が形成された放熱面３０７Ａ，３０７Ｂが流路１９内に配置され、フィン３０５が設けられていない下端部分は、下カバー４２０に形成された凸部４０６の内側窪みの内部に収納されている。これにより、フィン３０５が形成されていない空間に冷却水が流れ込むのを防止することができ、冷却効果の低下を防止できるる。
【００８５】
本実施の形態の機電一体の電動駆動装置１では、図２６に示すように比較的に重量の重いコンデンサモジュール５００を電力変換装置２００の下部中央に配置している。そのため、電力変換装置２００の重心バランスが良く、振動が加わった際に電力変換装置２００部分が暴れ難く、機電一体構造に大変適している。
【００８６】
図２６において、電力変換装置２００は、ケース１２の側壁１２ａ〜１２ｃとは異なる底面部４０５ｆが、ハウジング９１２の回転電機半径方向に設けられた取付面９１２ｅの面９１２ｆに接触するように固定されている。底面部４０５ｆは面９１２ｆに直接接触していても良いし、不図示の放熱シート、グリス等を挟んで間接的に接触していても良い。
【００８７】
図２６に示すような冷却構造とすることで、コンデンサモジュール５００の流路１９に対向していない底面５００ｆを、回転電機９００を収納するハウジング９１２の流路９１９ｂ、９１９ｃを流れる冷却水により冷却することができる。すなわち、コンデンサモジュール５００は、電力変換装置２００の流路１９を流れる冷却水だけでなく、回転電機９００の流路９１９ｂ、９１９ｃを流れる冷却水も用いてダブルで冷却することができる。その結果、コンデンサモジュール５００の冷却効果が向上する。
【００８８】
次に、図２４、２６を用いて、電力変換装置２００のハウジング９１２への取り付け位置に関して説明する。本実施の形態では、上述したように回転電機９００の半径方向に電力変換装置２００を取り付ける際に、ケース１２の底面部４０５ｆをハウジング９１２の面９１２ｆに接触させるようにした。ハウジング９１２の流路９１９は、図２６に示すようにハウジング９１２の周方向にリング状に形成されており、コンデンサモジュール５００の熱の一部は、矢印Ｈのように底面部４０５ｆ、面９１２ｆを通して流路９１９の冷却水へと放熱される。そのため、より好適にコンデンサモジュール５００を冷却する為には、可能な限りケース１２の底面部４０５ｆと回転電機９００の軸芯Ｊとの半径方向距離を小さくしてハウジング９１２の流路９１９に近づけるのが良い。この時、コンデンサモジュール５００の底面５００ｆはバランスよく冷却する必要があり、底面５００ｆから回転電機９００の流路９１９ｂ，９１９ｃまでの最小距離Ｒｍｉｎと最大距離Ｒｍａｘとの差が小さくなるのが望ましい。
【００８９】
そのため、回転電機９００の中心軸の位置（回転電機９００の軸芯Ｊから面９１２ｆに引いた垂線の足）が、面９１２ｆとケース１２の底面部４０５ｆとの接触領域に入るように、ケース１２をハウジング９１２に固定するのが良い。より好ましくは、底面部４０５ｆの中央位置（図２６の左右方向位置に関する中央位置）と回転電機９００の軸芯Ｊの位置とが一致するのが良い。そのような配置とすることで、コンデンサモジュール５００の底面５００ｆから回転電機９００の流路９１９までの距離に関して、最小距離Ｒｍｉｎと最大距離Ｒｍａｘとの差が極小となる。その結果、コンデンサモジュール５００の底面５００ｆ内における冷却バランスが向上する。
【００９０】
上記のように、コンデンサモジュール５００の６面の内、３つの側面５００ａ〜５００ｃは、流路区間１９ａ〜１９ｃの冷却水により冷却され、底面５００ｆについてはハウジング９１２を流れる冷却水を利用して冷却することができる。そして、残り二つの面５００ｇ，５００ｄ（図１７参照）に関して検討すると以下のようになる。
【００９１】
まず、側面５００ｄを冷却するには、ケース１２の側壁１２ｄをハウジング９１２に設けられた取付面９１２ｅに固定する必要がある。しかし、側壁１２ｄには冷却水の入口配管１３と出口配管１４が設けられているため、ケース１２をハウジング９１２に取り付ける際の障害となり、最良の選択とは言えない。したがって、側壁１２ｄと対向するコンデンサモジュールの側面５００ｄはダブル冷却（流路１９の冷却水による冷却と、流路９１９の冷却水による冷却）に不適である。
【００９２】
また、面５００ｇの上方側には、ドライバ回路基板２２や制御回路基板２０や、補助モールド体６００の信号端子３２５Ｕ，３２５Ｌ及び直流正極端子３１５Ｂ、直流負極端子３１９Ｂ、交流端子３２０Ｂや、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗ等が配置される。そのため、面５００ｇを取付面９１２ｅの面９１２ｆに直接または間接に接触させるのは困難である。したがって、側壁１２ｇと対向するコンデンサモジュールの側面５００ｇはダブル冷却に不適である。
【００９３】
一方、コンデンサモジュール５００の底面５００ｆの場合には、ケース１２の底面部４０５ｆに接触しているので、底面部４０５ｆを介してハウジング９１２の面９１２ｆに容易に接触させることができる。これは、本実施の形態の電力変換装置２００では、３つのパワーモジュール３００Ｕ〜Ｗの形状が扁平状であって、図２４に示すように、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗがケース１２の側壁１２ａ〜１２ｃにそれぞれ平行になるように、流路１９に沿って配置されている。そのような構成としたことで、コンデンサモジュール５００の底面５００ｆ側に、ケース１２の底面部４０５ｆおよび下カバー４２０が配置されるような構造とすることができる。その結果、底面部４０５ｆの外周面を下カバー４２０の凸部４０６よりも下方に突出させることで、回転電機９００のハウジング９１２に容易に接触させることができ、コンデンサモジュール５００の５００ｆ面をハウジング９１２を流れる冷却水を利用して冷却することができる。
【００９４】
以上説明したように、本実施の形態に記載の機電一体型の電動駆動装置１は以下のような効果を奏する。
【００９５】
（１）電動駆動装置１は、ロータ９３０、ステータ９４０、および流路９１９が形成されてステータ９４０を保持するモータハウジング（センターブラケット９０９、ハウジング９１２）を有する回転電機９００と、インバータ回路１４０を有しハウジング９１２の外周に固定される電力変換装置２００と、を備える。そして、電力変換装置２００は、インバータ回路１４０の直流入力側に設けられた平滑用のコンデンサモジュール５００と、流路１９とコンデンサモジュール５００が配置される凹部である収納空間４０５とが形成された流路形成部１２ｇを有するケース１２と、電力変換用のパワー半導体素子が収納された有底筒状のモジュールケース３０４を有し、モジュールケース３０４の少なくとも一部が流路１９内に配置される複数のパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗと、を備え、電力変換装置２００は、コンデンサモジュール５００が配置された収納空間４０５の底面部４０５ｆがハウジング９１２の外周に接触するように該ハウジング９１２に固定されている。
【００９６】
そのため、コンデンサモジュール５００は、流路形成部１２ｇの流路１９を流れる冷媒によって冷却されると共に、底面部４０５ｆおよびハウジング９１２を介して流路９１９を流れる冷媒によっても冷却されることになる。その結果、コンデンサモジュール５００に対する冷却性能を向上させることができる。
【００９７】
なお、上述した実施形態では、モータハウジングをセンターブラケット９０９とハウジング９１２とで構成して流路９１９を形成したが、モータハウジングを一部品としても構わない。また、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに直結しているが、直結する代わりにケーブルを介して接続した構成でも、同様の作用効果を奏することができる。
【００９８】
（２）また、流路１９は、コンデンサモジュール５００を挟むように平行に設けられた流路区間１９ｂ，１９ｃと、流路区間１９ｂ，１９ｃの相対する一端同士を連通する流路区間１９ａと、を備え、収納空間４０５が、流路区間１９ａ〜１９ｃによって囲まれた領域に配置されるようにするのが好ましい。このように、コンデンサモジュール５００が配置される収納空間４０５を流路区間１９ａ〜１９ｃによって囲むことにより、コンデンサモジュール５００から流路１９を流れる冷媒への放熱効果を高めることができると共に、電力変換装置２００の周囲からコンデンサモジュール５００へ侵入する熱を低減することができる。
【００９９】
なお、上述した実施の形態では、３つの流路区間１９ａ〜１９ｃの各々にパワーモジュールを配置したが、流路区間１９ｂに２つ、流路区間１９ｃに１つ配置するような構成でも良い。また、３相に限らず２相や６相等の場合にも同様に適用することができる。
【０１００】
（３）さらに、ハウジング９１２の外周には回転電機９００の電機子巻線に接続された複数の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗがそれぞれ配置され、電力変換装置２００に設けられた交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗは、流路１９を跨ぐようにパワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗから流路区間１９ａ〜１９ｃによって囲まれた領域の外側の領域まで延在し、該外側の領域において交流端子と接続されている。
【０１０１】
交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗは電機子巻線の発熱により高温となり、交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに接続された交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗも温度が上昇する。しかし、接続部分が、流路区間１９ａ〜１９ｃによって囲まれた領域の外側の領域であるため、接続部分からの輻射熱は流路形成部１２ｇによって遮られ、コンデンサモジュール５００への熱的な影響を防止することができる。
【０１０２】
（４）また、交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに接続された交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを、図２１に示すように外側の領域において、電気的絶縁性部材である絶縁シート９５０を介して流路形成部１２ｇに接触させるようにしても良い。そうすることで交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗが冷却され、交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗの温度上昇を、さらには、それによるコンデンサモジュール５００への熱的な影響を低減することができる。
【０１０３】
（５）さらに、図２６に示すように、電力変換装置２００をハウジング９１２に固定する際に、は、回転電機９００の軸芯から底面部４０５ｆが接触するハウジング９１２の面９１２ｆへ引いた垂線が底面部４０５ｆと交わるようにすることで、底面５００ｆと流路９１９との距離が底面５００ｆ内においてより均一化され、底面５００ｆをより均一に冷却することができる。また、底面５００ｆと流路９１９との平均距離もより小さくなるので、流路９１９の冷媒による冷却効率をより高めることができる。
【０１０４】
（６）また、有底筒状のモジュールケース３０４の底部がケース１２のハウジング固定方向を向くように、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗを流路１９内に配置するようにすると、パワーモジュール３００Ｕ〜３００Ｗの端子等が底面部４０５ｆと反対方向を向くので、容易に底面部４０５ｆをハウジング９１２の面９１２ｆに接触させることができる。
【０１０５】
（７）電力変換装置２００を回転電機９００のハウジング９１２に取り付ける際に、電力変換装置２００がハウジング９１２のみに固定されるような構造とすることで、取付面精度確保のための機械加工はハウジング９１２のみに行えばよく、生産性が向上する。
【０１０６】
（８）流路９１９と流路１９とを連通する連通配管である中継部材１４ａを備え、流路１９に供給された冷媒が、中継部材１４ａを介して流路９１９へと導かれるようにすることで、冷却系が簡素化される。この場合、冷媒の流れの上流側に流路１９を配置することで、電力変換装置２００の冷却を効果的に行うことができる。
【０１０７】
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では流路１９はコの字形状に形成されているが、流路区間１９ｂ、１９ｃのような平行な流路のみを設け、配管１３，１４が設けられていない側の端部をケース外まで貫通させ、両端部を配管で連通するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１０８】
１：電動駆動装置、１２：ケース、１２ａ〜１２ｄ：側壁、１２ｉ：貫通穴、１９，９１９，９１９ｂ，９１９ｃ：流路、１９ａ〜１９ｃ：流路区間、２０：制御回路基板、２２：ドライバ回路基板、１３６：バッテリ、１４０：インバータ回路、２００：電力変換装置、３００Ｕ〜３００Ｗ：パワーモジュール、３０４：モジュールケース、４０５：収納空間、４０５ａ〜４０５ｄ：側面、４０５ｆ：底面部、５００：コンデンサモジュール、５０７，９５０：絶縁シート、８０２，８０２Ｕ〜８０２Ｗ：交流バスバー、９００：回転電機、９０２Ｕ〜９０２Ｗ：交流端子、９０８：フロントブラケット、９０９：センターブラケット、９１０：リヤブラケット、９１２：ハウジング、９３０：ロータ、９４０：ステータ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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