CN116073681A - 逆变器结构 - Google Patents

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林口匡司
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Mazda Motor Corp
Rohm Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种逆变器结构，其能够降低汇流条等的电感。在具有平滑电容器(19)和多个功率模块(20)的逆变器中，平滑电容器(19)包括：分别在两端具有电极的多个柱状的单位电容器(45)；与各单位电容器(45)的一端的电极连接的一端侧汇流板(19c)；以及与另一端的电极连接的另一端侧汇流板(19d)，多个单位电容器(45)布置成多个单位电容器(45)的轴向相互平行且多个单位电容器(45)在与轴向垂直的方向上排列，多个功率模块(20)布置成：平滑电容器(19)和多个功率模块(20)在与轴向垂直的方向上排列。

Description

逆变器结构
技术领域
本公开涉及一种搭载于电动汽车、混合动力汽车等电动车辆的逆变器装置的构造。
背景技术
近年来，混合动力车辆、电动汽车等利用电力行驶的汽车的普及较显著。在这种汽车上搭载有驱动电动机和电池。通过逆变器将从该电池供给的直流电力变换为交流，一边控制该交流电力一边供到驱动电动机。利用由此产生的旋转动力使汽车行驶。
这种逆变器处理较大的电力，因此被施加高电压而流过大电流。因此，工作时的发热量较多，需要进行冷却。亦会产生大的浪涌电压。因此，构成逆变器的各个电子部件也变大，容易导致重量也变重。因此，现有的逆变器成为妨碍对耗油量和耗电量的改善的主要原因。
通常为了缩短送电距离，逆变器被布置在驱动电动机的附近。然而，在汽车的情况下，设置的装置多，能够布置逆变器的空间有限。还需要考虑到车身的平衡。因此，难以在汽车中适当地布置大型且高重量的逆变器。
例如，作为逆变器一体型交流电动机中的逆变器结构，已知有在环形的逆变器壳体中用树脂将+汇流条和－汇流条一体成型并与开关元件连接的结构(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本公开专利公报特开2004－274992号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
逆变器包括包含开关元件的功率模块、平滑电容器等。如上所述，在与高电压的电源对应的逆变器的情况下，这些电子部件一般为大型且高重量的。
在连接它们的电子部件即金属部件(汇流条(bus bar))上也流过大电流，因此是大型且高重量的。若汇流条的布线长度变长，则电阻相应地变高，在通电时会发生铜损。汇流条的发热量也大。而且，在逆变器中，通过开关控制高速地接通(ON)和切断(OFF)大电流，因此，伴随于此，在汇流条中发生大的磁变化。
这样一来，在逆变器工作时，由于磁变化而在汇流条上产生噪音、振动、电磁干扰等。它们导致能源损失，对汽车的性能产生各种负面影响。因此，需要采取对这些现象的对策。若汇流条的形状越复杂，则其影响更加显著。
如上所述，在经由用树脂与逆变器壳体一体成型的+汇流条和－汇流条来连接开关元件和平滑电容器的情况下，由于布线长度、布线宽度的制约，不容易降低汇流条的电感。
本发明正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于能够容易地降低与平滑电容器连接的汇流条的电感。
－用于解决技术问题的技术方案－
为了实现上述目的，第一方面的发明是具有平滑电容器和多个功率模块的逆变器的逆变器结构，其特征在于：
所述平滑电容器包括：多个柱状的单位电容器，所述单位电容器分别在两端具有电极；板状的一端侧汇流板，所述一端侧汇流板与各单位电容器的一端的所述电极连接；以及板状的另一端侧汇流板，所述另一端侧汇流板与另一端的所述电极连接，所述平滑电容器是以使多个所述单位电容器的轴向相互平行且将多个所述单位电容器在沿着与所述轴向垂直的面延伸的方向上排列的方式布置而成的，
多个所述功率模块布置成：所述平滑电容器和多个所述功率模块沿着与所述轴向垂直的面延伸的方向排列。
这样一来，功率模块和平滑电容器例如能够在同一平面上排列布置等，逆变器轴向上的小型化变得容易。此外，功率模块和平滑电容器之间的距离减短，因此缩短了连接它们的汇流条的布线长度，能够有效降低汇流条的电感。
多个单位电容器的轴向相互平行，沿着与所述轴向垂直的面延伸的方向排列布置，由此，能够确保作为平滑电容器整体的容量，并且能够实现逆变器轴向上的小型化。
而且，通过设置与各单位电容器的一端的所述电极连接的板状的一端侧汇流板(bus plate)、和与另一端的所述电极连接的板状的另一端侧汇流板，能够容易地布置功率模块，且使其与平滑电容器之间的距离减短。即，能够提升功率模块的布局的自由度。
第二方面的发明是，根据第一方面的发明的逆变器结构，其特征在于：所述一端侧汇流板和所述另一端侧汇流板的外形形成为圆形。
这样一来，例如从平滑电容器的周向的任意位置都能取出端子等来进行连接，能够进一步地提升功率模块的布局的自由度。
第三方面的发明是，根据第一或第二方面的发明的逆变器结构，其特征在于：
所述逆变器结构还具有输入用汇流条，所述输入用汇流条将所述一端侧汇流板的外缘部和所述另一端侧汇流板的外缘部与所述功率模块连接。
第四方面的发明是，根据第一或第二方面的发明的逆变器结构，其特征在于：
所述一端侧汇流板和所述另一端侧汇流板中的至少一者的外缘部与所述功率模块连接。
由此，能够实现电感的降低、均衡化，并且能够容易连接平滑电容器与功率模块。
第五方面的发明是，根据第一到第四方面中任一方面的发明的逆变器结构，其特征在于：
所述一端侧汇流板和所述另一端侧汇流板中的至少一者的外表面与所述功率模块的外表面布置成位于同一平面上。
这样一来，能够更进一步实现因汇流条的布线长度缩短而引起的电感的降低以及逆变器轴向上的小型化。
－发明的效果－
根据本公开，能够容易地降低与平滑电容器连接的汇流条的电感。
附图说明
图1是包括第一实施方式所涉及的驱动单元的车辆系统的结构简图；
图2是包括电动机和逆变器的驱动单元的立体图；
图3是从逆变器侧观察电动机的横向剖视图；
图4是逆变器的电路图；
图5表示SiC-MOSFET与IGBT的比较情况；
图6以立体图和电路图示出了功率模块的详细结构；
图7是从与电动机相反的一侧观察逆变器的横向剖视图；
图8是逆变器的纵向剖视图；
图9是汇流条的立体图；
图10是表示汇流条的尺寸与电感灵敏度之间的关系的曲线图；
图11是从电动机侧观察逆变器的冷却通路的横向剖视图；
图12是第一实施方式的第一变形例所涉及的相当于图11的图，是从电动机侧观察逆变器的冷却通路的横向剖视图；
图13是第一实施方式的第二变形例所涉及的相关于图7的图，是从电动机的相反侧观察逆变器的横向剖视图；
图14是第二实施方式所涉及的相当于图7的图，是从电动机的相反侧观察逆变器的横向剖视图；
图15是第二实施方式所涉及的相当于图8的图，是逆变器的纵向剖视图；
图16是第三实施方式所涉及的相当于图7的图，是从电动机的相反侧观察逆变器的横向剖视图；
图17是第三实施方式所涉及的相当于图8的图，是逆变器的纵向剖视图；
图18是表示又一变形例所涉及的功率模块和单位电容器的布置例子的示意图。
－符号说明－
1－车辆；2－发动机；3－驱动电动机；12－电池；14－轮内电动机；15－逆变器；17u、17v、17w－线圈；18－电动机侧端子台；19－平滑电容器；19a－一端；19b－另一端；19c－一端侧汇流板；19d－另一端侧汇流板；20－功率模块；20u、20v、20w－功率模块；24－SiC-MOSFET芯片；31－下表面；32－上表面；33－第一端面；34－第二端面；35－负极侧输入端子；36－正极侧输入端子；37－输出端子；45－单位电容器；50－输入用汇流条；51－负极侧汇流条；51a－下表面；51i、52i－一端部；51o、52o－另一端部；52－正极侧汇流条；54－输出用汇流条；65－放置面(上表面)。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。以下优选的实施方式本质上仅为示例而已，完全没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途加以限制的意图。需要说明的是，在以下的各实施方式、变形例中，对具有与其他实施方式等相同的功能的构成要素标注相同的符号并省略说明。
＜第一实施方式＞
(车辆构成)
图1以从车辆下侧观察的状态表示包括第一实施方式所涉及的驱动单元A的车辆1。车辆1将来自布置于车辆前侧的发动机2和驱动电动机3中的至少一者的动力向布置于车辆后侧的后轮4传递。即，车辆1是前置发动机后轮驱动(FR)的混合动力车辆。
如图1所示，车辆1包括：发动机2；变速器5，其与发动机2连结；驱动电动机3，其布置在发动机2与变速器5之间；传动轴6，其与变速器5连结并将来自发动机2和驱动电动机3的动力向后轮传递；以及差动装置7，其与传动轴6连结并将来自发动机2和驱动电动机3的动力向左右的后轮4传递。
传动轴6在地板面板8的下侧沿车辆前后方向延伸。在地板面板8的车宽方向中央侧设置有通道部9。传动轴6布置在通道部9的内侧。
车辆1包括从发动机2向车辆前后方向延伸的排气管10。在排气管10的上游侧设置有催化剂装置11。虽未图示，但在排气管10的下游侧设置有消声器。
车辆1包括：燃料箱(未图示)，其储存向发动机2供给的燃料；以及电池12，其储存向电动机3供给的电力。驱动电动机3向后轮4传递动力，并且在车辆减速时由传动轴6驱动而旋转从而进行再生发电，将发出的电力向电池12供给。电池12由布置在车宽方向两侧的第一电池部件(battery unit)12a和第二电池部件12b构成。在车辆前后方向上，第二电池部件12b比第一电池部件12a长。各电池部件12a、12b由多个电池单元(battery cell)构成。电池单元例如是锂离子电池。
左、右的各前轮13分别连接有轮内电动机14。轮内电动机14作为辅助电动机发挥功能，其在车辆1起步时产生动力并向前轮13传递上述动力。轮内电动机14还作为再生制动器发挥功能，其在车辆减速时进行发电。与驱动电动机3同样，轮内电动机14接受由电池12供给的电力。
如图1所示，在驱动电动机3与变速器5之间夹设有逆变器15。驱动电动机3和逆变器15在驱动电动机3的轴向(车辆前后方向)上相邻布置。在轮内电动机14的车宽方向内侧布置有逆变器16。轮内电动机14和逆变器16在轮内电动机14的轴向(车宽方向)上相邻布置。驱动电动机3和逆变器15构成驱动单元A。同样地，轮内电动机14和逆变器16构成驱动单元A。
逆变器15、逆变器16将储存在电池12中的直流电变换为交流电并向电动机3、电动机14供给，并且将在车辆减速时由电动机3、电动机14产生的交流电变换为直流电以对电池进行充电。
(驱动单元)
以驱动电动机3和逆变器15为例，对车辆1的驱动单元A进行说明。图2是驱动单元A的立体图。如上所述，驱动单元A由电动机3和逆变器15构成。电动机3和逆变器15在电动机3的轴向上相邻地布置在同一轴线上。详细而言，电动机3的中心轴O与逆变器15的中心轴O相互一致。电动机3(详细而言，电动机3的壳体)形成为圆筒状。逆变器15(详细而言，逆变器15的壳体)形成为与电动机3对应的圆筒状。电动机3的旋转轴3a沿轴向贯穿逆变器15。逆变器15的厚度Wiv较薄，例如为50mm以下(优选为30mm以下)。在逆变器15的内部设置有后述的冷却通路61。在逆变器的上部连接有与冷却通路61连通的冷却用的入口管道62和出口管道63。
图3是从逆变器15侧观察电动机3的横向剖视图。电动机3具有线圈17。具体而言，在电动机3的定子上分别集中卷绕有U相、V相以及W相的线圈17u、17v、17w。U相线圈17u以在电动机3的径向上彼此相对的方式布置于两个位置。同样地，V相线圈17v以在电动机3的径向上彼此相对的方式布置于两个位置。同样地，W相线圈17w以在电动机3的径向上彼此相对的方式布置于两个位置。
在电动机3的外周部设有三个电动机侧端子台18。三个电动机侧端子台18与U相、V相、W相的线圈17u、17v、17w对应。从布置在两个位置处的各U相线圈17u引出引线(未图示)。上述两条引线在捆成一束后，与电动机侧端子台18连接。V相线圈17v和W相线圈17w也是同样的。在旋转轴3a上固定有作为转子的铁芯27以及N极和S极的永久磁铁28。
图4是逆变器15的电路图。逆变器15有一个平滑电容器19和多个功率模块(powermodule)20。平滑电容器19使施加于功率模块20的电压平滑化。多个功率模块20构成逆变器电路，将直流电压变换为交流电压。
作为多个功率模块20，有U相功率模块20u、V相功率模块20v以及W相功率模块20w。U相功率模块20u与电动机3的U相线圈17u连接。V相功率模块20v与电动机3的V相线圈17v连接。W相功率模块20w与电动机3的W相线圈17w连接。
功率模块20由作为开关元件的下臂元件21和上臂元件22这两个元件构成。在各相的功率模块20中，当下臂元件21和上臂元件22中的一者个打开时，下臂元件21和上臂元件22中的另一者则关闭。由此，对电动机3供给三相交流电流。
此处，功率模块20包括SiC-MOSFET。图5表示SiC-MOSFET与IGBT的比较情况。SiC-MOSFET是一种包括碳化硅(SiC)的MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，构成包括下臂元件21和上臂元件22以及其他的控制元件等的芯片24。芯片24的下表面通过焊料固定在硅基板上。在芯片24的上表面上，利用焊料固定有作为传热块的铜块25。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)也是同样的。
如图5所示，由SiC-MOSFET构成的芯片24的表面面积小于由IGBT构成的芯片24'的表面面积。伴随于此，布置在SiC-MOSFET(芯片)24的上侧的铜块25的尺寸小于布置在IGBT(芯片)24'的上侧的铜块25'的尺寸。SiC-MOSFET的耐热性比IGBT优异。
图6以立体图和电路图示出功率模块20的详细结构。各功率模块20呈宽幅的扁平形状。详细而言，各功率模块20的在宽度方向W上的尺寸比在厚度方向t上的尺寸长。功率模块20具有大致长方体形状。宽度方向W包括相互正交的第一宽度方向W1和第二宽度方向W2。以下，有时将功率模块20的厚度方向一侧称为下侧，将厚度方向另一侧称为上侧。
功率模块20在下侧(一面侧、厚度方向一侧)具有作为第一被冷却面的下表面31。功率模块20在上侧具有上表面32。功率模块20在第一宽度方向W1的一侧具有第一端面33。功率模块20在第一宽度方向W1的另一侧具有第二端面34。
在第一端面33的下侧且第二宽度方向W2的一侧连接有负极侧输入端子35。在第一端面33的上侧且第二宽度方向W2的另一侧连接有正极侧输入端子36。负极侧输入端子35和正极侧输入端子36在上下方向(厚度方向)上隔开间隔地布置。在第二端面34的中央部连接有输出端子37。
在功率模块20的封装体(箱体)内收纳有下臂元件21和上臂元件22。负极侧输入端子35与下臂元件21连接。正极侧输入端子36与上臂元件22连接。输出端子37连接在下臂元件21与上臂元件22之间。
图7是从与电动机3相反的一侧观察逆变器15的横向剖视图。图8是沿逆变器15的VIII-VIII线剖开的纵向剖视图。如图7所示，在逆变器15的中心设置有使电动机3的旋转轴3a贯穿的轴贯穿孔40。在轴贯穿孔40的周围形成有圆筒状的凸缘部41。平滑电容器19以沿着凸缘部41延伸的方式布置。
各功率模块20(U相功率模块20u、V相功率模块20v、W相功率模块20w)布置在比平滑电容器19更靠近外周侧的位置上。各功率模块20在比平滑电容器19更靠近外周侧的位置上沿电动机3的周向排列布置。即，例如布置在与电动机3的旋转轴3a的中心之间的距离互相相等的(圆弧上的)位置上。各功率模块20布置在与平滑电容器19之间的距离互相相等的位置(相对于平滑电容器19而言为放射状的位置)上。更具体而言，例如若将U相功率模块20u的负极侧输入端子35(或正极侧输入端子36)与平滑电容器19的一端侧汇流板19c(或另一端侧汇流板19d)的外缘部之间的距离设为x，则V相功率模块20v和W相功率模块20w中的相同的距离x被设定为彼此相等。需要说明的是，也可以仅对负极侧输入端子35和正极侧输入端子36中的一者设定上述那样的距离相等的关系。
各功率模块20的输入端子35、36(第一端面33)和输出端子37(第二端面34)朝向电动机3(逆变器15)的周向。各功率模块20以逆变器15(电动机3)的中心O为起点布置成放射状。各功率模块20以厚度方向t与电动机3的轴向一致的方式布置。平滑电容器19和各功率模块20布置在由逆变器15的外周壁部42和凸缘部41划分出的空间内。
如图7、图8所示，在逆变器15的靠近电动机3的那一侧设置有散热装置60。散热装置60主要用于冷却各功率模块20。散热装置60布置在逆变器15的外周壁部42与凸缘部41之间。散热装置60具有上壁部60a、外周壁部60b、下壁部60c以及内周壁部60d。
散热装置60的上壁部60a的上表面65构成与电动机3的轴向正交的放置面(以下，有时称为“放置面65”)。各功率模块20(U相功率模块20u、V相功率模块20v以及W相功率模块20w)的下表面(第一被冷却面)31面向电动机3侧。详细而言，各功率模块20的下表面(第一被冷却面)31排列放置在同一放置面65上。
如图7、图8所示，平滑电容器19是将分别在两端(一端19a和另一端19b)具有电极T的圆柱状的多个单位电容器45的集合体布置成使上述多个单位电容器45的轴向相互平行、也就是说使上述多个单位电容器45的轴向与电动机3的旋转轴3a平行且在沿着与上述轴向垂直的面延伸的方向上排列，从轴向两侧由外形分别为圆形的一端侧汇流板19c和另一端侧汇流板19d夹住而将上述的多个单位电容器45连接的电容器。平滑电容器19的下侧的一端侧汇流板19c作为第三被冷却面发挥功能，上述一端侧汇流板19c面向电动机3侧。详细而言，平滑电容器19的一端侧汇流板19c放置在放置面65上。
上述单位电容器45的一端19a和另一端19b所具有的电极T的形态没有特别限定，能应用引线状的电极、带状、板状电极等各种电极。上述电极与一端侧汇流板19c和另一端侧汇流板19d的连接方法也没有特别限定，能够应用焊接、软钎焊、机械压接等各种方法。
多个上述单位电容器45中，对于任一单位电容器45而言，都存在如下所述的单位电容器45，该单位电容器45与电动机3的旋转轴3a的中心之间的距离等于上述任一单位电容器45与电动机3的旋转轴3a的中心之间的距离。各个相之间的、功率模块20和至少布置在上述功率模块20的附近的单位电容器45的布置模式被设定为彼此相同。和/或，各功率模块20与至少最靠近各上述功率模块20的单位电容器45之间的距离被设定为彼此相等。更具体而言，例如若将U相功率模块20u的负极侧输入端子35(或正极侧输入端子36)与最接近的单位电容器451的电极T之间的距离设为y，则V相功率模块20v、W相功率模块20w和与它们最接近的单位电容器的电极之间的同样的距离y被设定为彼此相等。需要说明的是，也可以仅对负极侧输入端子35和正极侧输入端子36中的一者设定上述那样的距离相等的关系。
由此，容易实现平滑电容器19与各功率模块20之间的连接布线的电感的降低和/或基于等长度化的电感的均衡化。
如图7、图8所示，各功率模块20布置成平滑电容器19和各功率模块20在沿着与上述轴向垂直的面延伸的方向上排列，平滑电容器19和各功率模块20通过作为输入用汇流条50(以下，有时仅称为“汇流条50”)的负极侧汇流条51和正极侧汇流条52相互连接。负极侧汇流条51和正极侧汇流条52呈板状。详细而言，负极侧汇流条51和正极侧汇流条52的在宽度方向W和长度方向L上的尺寸比厚度方向t上的尺寸长。
如图7所示，负极侧汇流条51和正极侧汇流条52以沿着电动机3(逆变器15)的周向延伸的方式宽幅地形成。换言之，负极侧汇流条51和正极侧汇流条52以沿着各功率模块20的排列方向延伸的方式宽幅地形成。负极侧汇流条51和正极侧汇流条52的宽度方向W沿电动机3的周向(圆弧状)延伸。负极侧汇流条51和正极侧汇流条52呈扇形。负极侧汇流条51和正极侧汇流条52的长度方向L沿电动机3的径向延伸。
负极侧汇流条51的一端部51i与在平滑电容器19的下表面侧设置的一端侧汇流板19c的外缘部连接。负极侧汇流条51的另一端部51o与各功率模块20的负极侧输入端子35连接。正极侧汇流条52的一端部52i与在平滑电容器19的上表面侧设置的另一端侧汇流板19d的外缘部连接。正极侧汇流条52的另一端部52o与各功率模块20的正极侧输入端子36连接。需要说明的是，也可以是：一端侧汇流板19c和另一端侧汇流板19d中的至少一者的外缘部与功率模块20的负极侧输入端子35或正极侧输入端子36直接连接。
负极侧汇流条51可以在下侧(一面侧、厚度方向一侧)具有作为第二被冷却面的下表面51a。负极侧汇流条51的下表面(第二被冷却面)51a面向电动机3侧。详细而言，负极侧汇流条51的下表面(第二被冷却面)51a可以放置在放置面65上。
如图7所示，在各功率模块20的输出端子37上连接有输出用汇流条54。输出用汇流条54与U相、V相、W相对应，共计有三个输出用汇流条54。输出用汇流条54夹设在各功率模块20与各线圈17之间。输出用汇流条54呈板状。在各功率模块20与各线圈17之间，除了夹设输出用汇流条54以外，也可以夹设线束等。
在逆变器15的外周部设置有三个逆变器侧端子台46。各逆变器侧端子台46与各功率模块20对应。输出用汇流条54延伸至逆变器侧端子台46。在逆变器侧端子台46与电动机侧端子台18之间夹设有导电部件(汇流条、线束等)。
(汇流条的电感灵敏度)
图9是汇流条50的立体图。图10是表示汇流条50的尺寸与电感灵敏度之间的关系的曲线图。本申请发明人等进行了深入研究，结果是，关于汇流条50的尺寸与电感灵敏度之间的关系，发现了以下内容。
如图9、图10所示，汇流条50的宽度尺寸W(mm)越大，汇流条50的电感灵敏度(nH)越小。
基本上，汇流条50的长度尺寸L(mm)越大，汇流条50的电感灵敏度(nH)越大。然而，如图10的正中央的曲线图所示，在汇流条50的长度尺寸L(mm)与电感灵敏度(nH)之间的关系中，存在极小值M。这样一来，存在：尽管长度尺寸L不同，电感灵敏度(nH)也会相同的情况。详细而言，汇流条50(51、52)的电感灵敏度(nH)是从汇流条50(51、52)的一端部51i、52i(平滑电容器19的一端侧汇流板19c、或另一端侧汇流板19d)到另一端部51o、52o(各功率模块20的输入端子35、36)的长度尺寸L(mm)的函数。该函数具有极小值M，使得在互不相等的第一长度L1(mm)和第二长度L2(mm)下电感灵敏度K(nH)相等。第二长度L2(mm)比第一长度L1(mm)长。
即使汇流条50的厚度尺寸t(mm)发生变化，汇流条50的电感灵敏度(nH)也几乎不变化。
如图7所示，负极侧汇流条51的宽度尺寸与正极侧汇流条52的宽度尺寸彼此大致相等。如图8所示，负极侧汇流条51的长度尺寸L－与正极侧汇流条52的长度尺寸L+互不相等。负极侧汇流条51的长度尺寸L－与第一长度L1对应。正极侧汇流条52的长度尺寸L+与第二长度L2对应。正极侧汇流条52的长度尺寸L+(第二长度L2)比负极侧汇流条51的长度尺寸L－(第一长度L1)长。然而，由于上述极小值M的存在，负极侧汇流条51的电感和正极侧汇流条52的电感彼此相等。
(冷却通路)
图11是从电动机3侧观察逆变器15的冷却通路61的横向剖视图。如图8、图11所示，在散热装置60的内部设置有作为冷却部的冷却通路(冷却套)61。由上壁部60a、外周壁部60b、下壁部60c以及内周壁部60d划分出冷却通路61。从电动机3(逆变器15)的轴向观察时，冷却通路61跨越整周而形成为圈状(环状、圆筒状)。电动机3的旋转轴3a贯穿内周壁部60d的内侧。如上所述，散热装置60的上壁部60a的上表面为放置面65。
冷却通路61设置在比放置面65更靠近电动机3侧的位置上。冷却介质H在冷却通路61中流动。冷却介质H为冷却水、冷却油等。
另外，在散热装置60的内部(冷却通路61)设置有作为冷却部的多个翅片64。翅片64在冷却通路61内从上壁部60a向下侧延伸。即，翅片64设置在比放置面65更靠近电动机3侧。
如图8、图11所示，在沿电动机3(逆变器15)的轴向观察时，冷却通路(冷却部)61面向各功率模块20的下表面(第一被冷却面)31以及平滑电容器19的下侧的一端侧汇流板(第三被冷却面)19c。
同样地，在沿电动机3的轴向观察时，翅片(冷却部)64面向各功率模块20的下表面(第一被冷却面)31以及平滑电容器19的下侧的一端侧汇流板(第三被冷却面)19c。
如图11所示，在逆变器15的外周壁部42的上部连接有入口管道62和出口管道63。入口管道62和出口管道63与冷却通路61连通。经由入口管道62导入到冷却通路61的冷却介质H被外周壁部42和凸缘部41引导，在冷却通路61内沿周向流动后，经由出口管道63排出到外部。需要说明的是，也可以在入口管道62的下游侧设置引导板66。
(第一实施方式的作用和效果：电感的降低和均衡化)
根据本实施方式，通过增大各汇流条51、52的宽度尺寸，能够降低各汇流条51、52的电感。
由于平滑电容器19和各功率模块20u、20v、20w放置在同一放置面65上，因此连接平滑电容器19和各功率模块20u、20v、20w的各汇流条51、52的距离变短。这样一来，能够降低各汇流条51、52的电感。
由于电动机3与逆变器15在轴向上相邻布置，因此各功率模块20u、20v、20w与各线圈17u、17v、17w之间的电气路径长度变短。这样一来，能够降低连接各功率模块20u、20v、20w和各线圈17u、17v、17w的电气路径(包括输出用汇流条54)的电感。
各功率模块20u、20v、20w在比平滑电容器19更靠近外周侧的位置上沿电动机3的周向排列，因此能够使平滑电容器19与各功率模块20u、20v、20w之间的距离彼此相等。进而，通过将各汇流条51、52以沿着电动机3的周向延伸的方式宽幅地形成，由此，在各汇流条51、52中，能够使平滑电容器19与各功率模块20u、20v、20w之间的电气路径的电感均衡化。
通过利用上述极小值M(参照图10)，由此，尽管负极侧汇流条51的长度尺寸L－(第一长度L1)与正极侧汇流条52的长度尺寸L+(第二长度L2)互不相等，也能够使负极侧汇流条51的电感与正极侧汇流条52的电感相互均衡化。
特别是，通过将各功率模块20和附近的单位电容器45的布置模式设定为彼此相同，或将各功率模块20与至少最靠近上述各功率模块20的单位电容器45之间的距离(电极和端子之间的布线连接距离)设定为彼此相等，由此，能够更容易地实现平滑电容器19和各功率模块20之间的连接布线的电感的降低和/或基于等长度化的电感的均衡化。
(第一实施方式的作用和效果：冷却性能的提升等)
此外，宽幅的扁平形状的功率模块20中的面积大的下表面(第一被冷却面)31面向作为冷却部的冷却通路61和翅片64，因此能够增大冷却部61、64对功率模块20的冷却面积。这样一来，即使在利用冷却部61、64仅冷却功率模块20的一面(下表面、第一被冷却面)31的情况下，也能够确保充分的冷却能力。
各功率模块20(U相功率模块20u、V相功率模块20v以及W相功率模块20w)的下表面(第一被冷却面)31排列放置在与电动机3的轴向正交的同一放置面65上，因此能够缩短逆变器15的轴向长度。由于将冷却部61、64仅设置在功率模块20的一面(下表面、第一被冷却面)31侧即可，所以与将冷却部61、64设置在功率模块20的两面侧的情况相比，能够使逆变器15小型化。
以上，能够充分冷却功率模块20，并且能够使由电动机3和逆变器15构成的驱动单元A小型化。
通过使冷却介质H在作为冷却部的冷却通路61中流动，能够进一步地增大冷却部对功率模块20的冷却能力。
由于包含在功率模块20中的SiC-MOSFET芯片24的尺寸小，所以设置在SiC-MOSFET芯片24上的作为传热块的铜块25的尺寸也小(参照图5)。因此，如果要有效地对功率模块20进行两面冷却，则需要在SiC-MOSFET芯片24的两面侧布置昂贵的陶瓷基板(例如SiN)。因此，与对功率模块20进行两面冷却的情况相比，对功率模块20进行一面冷却并提升该一面冷却的效果的方式，在成本方面上更有利。
除了各功率模块20之外，平滑电容器19也能够由冷却部61、64冷却。
通过将各功率模块20在比平滑电容器19更靠近外周侧的位置上沿电动机3的周向排列布置，并且使负极侧汇流条51的宽度方向W沿电动机3的周向延伸，由此，能够简单地使负极侧汇流条51的宽度变宽。这样一来，能够简单地增大从负极侧汇流条51向冷却部61、64散热的散热面积。
由于冷却部61、冷却部64设置在电动机3侧，所以对于连接电动机3和各功率模块20的布线(例如输出用汇流条54)的冷却也是有利的。
如图1中双点划线所示，以往，大多将逆变器15'布置在电池12'的第二电池部件12b'附近。根据本实施方式，由于能够将逆变器15在电动机3的轴向上与电动机3相邻地布置，因此可以不在第二电池部件12b附近布置逆变器15。这样一来，第二电池部件12b的布局自由度提升，能够增大第二电池部件12b。
(第一实施方式的第一变形例)
图12是第一实施方式的第一变形例所涉及的相当于图11的图。根据本变形例，冷却部(冷却通路61和翅片64)完全不面向平滑电容器19的下侧的一端侧汇流板(第三被冷却面)19c。
由于平滑电容器19的发热量小于功率模块20的发热量，所以即使平滑电容器19不被冷却部61、64冷却，有时也是没有问题的。
(第一实施方式的第二变形例)
图13是第一实施方式的第二变形例所涉及的相当于图7的图。本变形例所涉及的逆变器16在轮内电动机14的轴向(车宽方向)上与轮内电动机14相邻地布置(参照图1)。在逆变器16上没有设置轴贯穿孔40和凸缘部41。平滑电容器19在中心部附近也布置有单位电容器45。散热装置60不具有内周壁部60d。从电动机3的轴向观察时，冷却通路61为没有孔的圆形。
(第一实施方式的其他变形例)
在冷却通路61中流动的冷却介质H例如可以是空气。进而，冷却部也可以不包括冷却通路61，例如仅由翅片64构成。冷却部可以是固体的冷却部件。
冷却部不需要设置在整周上，也可以仅设置在周向上的面向各功率模块20的部分上。
也可以是：不是负极侧汇流条51具有第二被冷却面，而是正极侧汇流条52在一面侧(厚度方向一侧)具有面向电动机3侧且放置在放置面65上的第二被冷却面。
虽然未图示，但各输出用汇流条54也能以沿着电动机3的周向延伸的方式宽幅地形成。换言之，输出用汇流条54的宽度方向可以沿周向(圆弧状)延伸。输出用汇流条54可以呈扇形。这样一来，容易使输出用汇流条54变宽，因此容易降低输出用汇流条54的电感(参照图10)。
放置面65也可以由位于与电动机3的轴向正交的同一平面上的多个面构成。
＜第二实施方式＞
图14是第二实施方式所涉及的相当于图7的图，是从电动机3的相反侧观察逆变器15的横向剖视图。图15是第二实施方式所涉及的相当于图8的图，是逆变器15的纵向剖视图。以下，对于与上述实施方式相同的结构，有时省略详细说明。
在本实施方式中，各功率模块20(U相功率模块20u、V相功率模块20v、W相功率模块20w)布置在比平滑电容器19更靠近外周侧的位置上。各功率模块20在比平滑电容器19更靠近外周侧的位置上沿电动机3的周向排列布置。
各功率模块20的输入端子35、36(第一端面33)和输出端子37(第二端面34)朝向电动机3(逆变器15)的径向。具体而言，各功率模块20的输入端子35、36(第一端面33)朝向内周侧。各功率模块20的输出端子37(第二端面34)朝向外周侧。各功率模块20以逆变器15(电动机3)的中心O为起点布置成放射状。
与上述实施方式同样地，各功率模块20的下表面(第一被冷却面)31和平滑电容器19的下侧的一端侧汇流板(第三被冷却面)19c放置在放置面65上。
如图14所示，负极侧汇流条51的宽度尺寸与正极侧汇流条52的宽度尺寸彼此相等。如图15所示，负极侧汇流条51的长度尺寸L－与正极侧汇流条52的长度尺寸L+彼此相等。因此，负极侧汇流条51的电感和正极侧汇流条52的电感彼此相等。
其他结构与第一实施方式相同。
＜第三实施方式＞
图16是第三实施方式所涉及的相当于图7的图，是从电动机3的相反侧观察逆变器15的横向剖视图。图17是第三实施方式所涉及的相当于图8的图，是逆变器15的纵向剖视图。以下，对于与上述实施方式相同的结构，有时省略详细说明。
如图16、图17所示，负极侧输入端子35与各功率模块20的第一端面33的下侧连接。正极侧输入端子36与各功率模块20的第二端面34的下侧连接。输出端子37与各功率模块20的上表面32的中央连接。
负极侧汇流条51将平滑电容器19的一端侧汇流板19c与各功率模块的负极侧输入端子35相互连接。正极侧汇流条52将平滑电容器19的另一端侧汇流板19d与各功率模块20的正极侧输入端子36相互连接。
正极侧汇流条52从平滑电容器19的另一端侧汇流板19d(一端部52i)出发，以沿着上表面32延伸的方式，从各功率模块20的第一端面33侧延伸到第二端面34侧。然后，正极侧汇流条52向下侧弯折，沿着第二端面34延伸到下侧的正极侧输入端子36(另一端部52o)。换言之，正极侧汇流条52以从上表面32侧包围各功率模块20的方式延伸。各输出用汇流条54从各功率模块20的上表面32的输出端子37开始向上侧延伸。在正极侧汇流条52上设置有用于使向上侧延伸的三个输出用汇流条54通过的三个开口部。
与上述实施方式同样地，各功率模块20的下表面(第一被冷却面)31和平滑电容器19的下侧的一端侧汇流板(第三被冷却面)19c放置在放置面65上。
如图16所示，负极侧汇流条51的宽度尺寸与正极侧汇流条52的宽度尺寸彼此相等。如图17所示，负极侧汇流条51的长度尺寸(L－)与正极侧汇流条52的长度尺寸(La+与Lb+之和)互不相等。负极侧汇流条51的长度尺寸(L－)与第一长度L1对应。正极侧汇流条52的长度尺寸(La+与Lb+之和)与第二长度L2对应。正极侧汇流条52的长度尺寸(La+与Lb+之和、第二长度L2)比负极侧汇流条51的长度尺寸(L－、第一长度L1)长。然而，由于上述极小值M(参照图10)的存在，负极侧汇流条51的电感和正极侧汇流条52的电感彼此相等。
需要说明的是，本实施方式所涉及的负极侧汇流条51和正极侧汇流条52的条件(材质等)与上述实施方式的情况不同。因此，上述极小值M(参照图10)的形态也不同。具体而言，第一长度L1与第二长度L2的间隔(差分)大于上述实施方式中的上述间隔。
其他结构与第二实施方式相同。
＜其他实施方式＞
在上述各实施方式中，示出了三个功率模块20在圆周上相互接近布置的例子，但不限于此，例如也可以是：如图18所示那样布置成相互成120°的中心角，与此对应地各单位电容器45也布置成旋转对称的模式等。通过这样的布置，能够更容易地实现电感的均衡化。
以上，通过优选的实施方式对本公开进行了说明，但上述记载不是限定事项，当然能够进行各种改变。

Claims (5)

1.一种逆变器结构，其为具有平滑电容器和多个功率模块的逆变器的逆变器结构，其特征在于：
所述平滑电容器包括：多个柱状的单位电容器，所述单位电容器分别在两端具有电极；板状的一端侧汇流板，所述一端侧汇流板与各单位电容器的一端的所述电极连接；以及板状的另一端侧汇流板，所述另一端侧汇流板与另一端的所述电极连接，所述平滑电容器是以使多个所述单位电容器的轴向相互平行且将多个所述单位电容器在沿着与所述轴向垂直的面延伸的方向上排列的方式布置而成的，
多个所述功率模块布置成：所述平滑电容器和多个所述功率模块沿着与所述轴向垂直的面延伸的方向排列。
2.根据权利要求1所述的逆变器结构，其特征在于：
所述一端侧汇流板和所述另一端侧汇流板的外形形成为圆形。
3.根据权利要求1或2所述的逆变器结构，其特征在于：
所述逆变器结构还具有输入用汇流条，所述输入用汇流条将所述一端侧汇流板的外缘部和所述另一端侧汇流板的外缘部与所述功率模块连接。
4.根据权利要求1或2所述的逆变器结构，其特征在于：
所述一端侧汇流板和所述另一端侧汇流板中的至少一者的外缘部与所述功率模块连接。
5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的逆变器结构，其特征在于：
所述一端侧汇流板和所述另一端侧汇流板中的至少一者的外表面与所述功率模块的外表面布置成位于同一平面上。
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