JP2009273276A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で冷却性能に優れた電力変換装置を提供する。
【解決手段】直流電力を交流電力に変換して、モータに駆動電力を供給する電力変換装置であって、モータのハウジング内に、通電により発熱するスイッチング素子が構成された複数の半導体素子と、金属材料からなり、半導体素子の電極と電気的に接続された複数のバスバーと、が配置されており、半導体素子は、少なくとも１つのバスバーの表面に固定されつつ、この固定によって電極がバスバーと電気的に接続されている。そして、ハウジング内において、半導体素子及び該半導体素子が固定されたバスバーの少なくとも一方が、モータ内に配置された電気絶縁性の潤滑油の一部と接触されるようになっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流電力を交流電力に変換し、モータに駆動電力を供給する電力変換装置に関する。

一般に、通電により発熱するスイッチング素子を備え、直流電力を交流電力に変換してモータに供給する電力変換装置では、モータに供給する電力（電力変換装置から出力される交流電力）が大きくなるほど、スイッチング素子で生じる電力損失が増大し、スイッチング素子の発熱量が大きくなる。そして、発熱量が過大となると、スイッチング素子の耐熱温度の上限に達する恐れがある。これに対し、スイッチング素子を冷却しつつ、小型化や搭載性向上等を図ることを目的として、モータと一体化された電力変換装置が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

特許文献１に示される多相インバータモジュールでは、モータのハウジング内において、ハウジングに固定された冷却器としてのベースプレート上に、電力変換装置が搭載された構成となっている。詳しくは、スイッチング素子を含む半導体素子に対して、直流電力を入力したり交流電力を出力するために、半導体素子の電極と電気的に接続された各バスバー（電源バスバー、接地バスバー、交流出力バスバー）が、絶縁シートを介して、ベースプレートに固定されている。

また、特許文献２に示される電力変換装置では、モータの軸に沿ってモータと直列に配置されてモータに一体化され、その中心をドライブシャフトが貫通している。詳しくは、冷却器の冷却面が、モータ軸あるいはドライブシャフトを中心とする放射状の線に対して平行となるように冷却器が複数個配置され、この冷却器の冷却面の片面あるいは両面に、スイッチング素子を含む電力半導体モジュールが装着されている。
特許第３８９１５５９号明細書 特許第３７４３４３３号明細書

しかしながら、特許文献１に示される電力変換装置では、半導体素子の発熱を冷却するための、内部に冷却媒体が流れるベースプレートを必要とするため、モータと一体化された状態で、体格を小型化する効果が十分ではない。また、絶縁シートを介してバスバーがベースプレートに固定されているため、絶縁シートの熱抵抗の影響により、半導体素子の発熱を冷却する性能が低下している。

また、特許文献２に示される電力変換装置でも、冷却器を必要とするため、モータと一体化された状態で、体格を小型化する効果が十分ではない。特に特許文献２では冷却器を複数必要とするため、モータと一体化された状態で、その体格が大きくなってしまう。

本発明は上記問題点に鑑み、小型で冷却性能に優れた電力変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、直流電力を交流電力に変換して、モータに駆動電力を供給する電力変換装置であって、モータのハウジング内に、通電により発熱する複数の半導体素子と、金属材料からなり、半導体素子の電極と電気的に接続された複数のバスバーと、が配置され、半導体素子は、少なくとも１つのバスバーの表面に固定されつつ、この固定によって電極がバスバーと電気的に接続されており、ハウジング内において、半導体素子及び該半導体素子が固定されたバスバーの少なくとも一方が、モータのハウジング内に配置された（ハウジング内で用いられる）電気絶縁性の潤滑油の一部と接触されることを特徴とする。なお、この潤滑油は、モータの軸受けの潤滑に用いられたり、或いはモータに接続されたギヤ機構の潤滑に用いられるものである。

このように、半導体素子がバスバーの表面に機械的且つ電気的に固定されている。したがって、バスバーが半導体素子に対して所謂ヒートシンクとしての役割を果たすこととなり、半導体素子内のスイッチング素子の作動によって生じる熱が、バスバーに対して効率よく伝達される。また、半導体素子とバスバーは、モータのハウジング内に配置されており、ハウジング内において、少なくとも一方が、電気絶縁性の潤滑油の一部と接触されるようになっている。すなわち、潤滑油により、半導体素子の熱が、直接乃至間接的に奪われるようになっている。以上から、本発明に係る電力変換装置は、冷却性能に優れている。

また、モータの軸受けやギヤ機構の潤滑のための電気絶縁性の潤滑油の一部を、半導体素子の冷却に用いる（潤滑油の一部を半導体素子の冷却に流用の）ため、従来のように、別途冷却器が不要である。したがって、本発明に係る電力変換装置は、モータと一体化された状態で、その体格を小型化することができる。

なお、半導体素子としては、半導体チップ（ベアチップ）や、半導体チップの両表面に電極導体片を設け、チップ側面を樹脂被覆した半導体モジュールなどを採用することができる。また、半導体素子に構成されたスイッチング素子としては、電流がチップの厚さ方向に流れるＩＧＢＴやＭＯＳトランジスタなどの所謂縦型素子や、これら縦型素子とＦＷＤ（還流ダイオード）が一体化された素子などを採用することができる。

請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載のように、バスバーにおける半導体素子の配置面の大きさが、半導体素子におけるバスバーとの固定面よりも大きくされ、バスバーにおける配置面の一部に半導体素子が固定されており、バスバーが潤滑油の一部と接触される構成とすることが好ましい。

これによれば、半導体素子よりもバスバーのほうが大きいので、バスバーに対して、半導体素子からさらに効率よく熱が伝達される。また、潤滑油によって、バスバーから熱が奪われる。したがって、半導体素子のみに潤滑油が接する構成よりも、冷却性能を向上することができる。

請求項１又は請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、潤滑油の一部を、半導体素子及び該半導体素子が固定されたバスバーの少なくとも一方に対して供給する潤滑油供給機構を備え、潤滑油が流れをもって半導体素子及びバスバーの少なくとも一方と接触される構成としても良い。また、請求項４に記載のように、ハウジング内には、ハウジングの一部を用いて潤滑油の貯留部が設けられ、半導体素子及び該半導体素子が固定されたバスバーの少なくとも一方が、貯留部における潤滑油に浸漬された構成としても良い。

前者の場合、潤滑油供給機構から供給された潤滑油によって、半導体素子の熱が、直接乃至間接的に奪われる。また、後者の場合、貯留部に貯留された潤滑油によって、半導体素子の熱が、直接乃至間接的に奪われる。したがって、いずれにおいても、冷却性能に優れている。しかしながら、前者の構成の場合、流れをもった潤滑油が半導体素子及びバスバーの少なくとも一方と接触されるので、潤滑油に殆ど動きがない後者の構成よりも、冷却性能を向上することができる。

請求項３に記載の発明においては、請求項５に記載のように、ハウジング内には、ハウジングの一部を用いて潤滑油の貯留部が設けられ、半導体素子が固定されたバスバーは、その内部に設けられた潤滑油の流路と、流路に連通され、流路に対して潤滑油を供給する供給口と、流路に連通され、潤滑油を流路外へ排出する排出口を有し、潤滑油供給機構は、一端が貯留部と連通された供給管と、貯留部内に貯留された潤滑油を供給管へ圧送するポンプとを有し、供給管の一端が、供給口と接続される構成としても良い。また、請求項７に記載のように、ハウジング内には、ハウジングの一部を用いて潤滑油の貯留部が設けられ、潤滑油供給機構は、一端が貯留部と連通された供給管と、貯留部内に貯留された潤滑油を供給管へ圧送するポンプとを有し、供給管の一端側から、バスバーの表面に潤滑油が供給される構成としても良い。

前者の場合、バスバー内の流路を流れる潤滑油によって、半導体素子からバスバーに伝達された熱が奪われる。また、後者の場合、バスバーの表面を流れる潤滑油によって、半導体素子からバスバーに伝達された熱が奪われる。したがって、いずれにおいても、冷却性能に優れている。しかしながら、前者の構成の場合、バスバーの内部を潤滑油が流れる構造であるので、バスバーの表面を潤滑油が流れる構造よりも、簡素な構成で潤滑油とバスバーとの接触面積を大きくすることが可能である。

なお、請求項５に記載の発明においては、請求項６に記載のように、バスバーの排出口に、排出された潤滑油を、ハウジング内における他の発熱部位に接触させるための配管が接続された構成としても良い。これによれば、例えばモータのコイルエンドなどに当てることで、モータの冷却性能を向上することができる。すなわち、バスバーに潤滑油を流すための潤滑油供給機構を利用して、モータの冷却性能を向上させることもできる。

請求項１〜７いずれかに記載の発明においては、例えば請求項８に記載のように、複数の半導体素子として、インバータ部の上アーム側半導体素子と、インバータ部の下アーム側半導体素子を有し、バスバーとして、直流電力入力用の電源バスバー及び接地バスバーと、交流電力出力用の出力バスバーを有し、上アーム側半導体素子は、電源バスバー及び出力バスバーと電気的に接続されるとともに、少なくとも一方の表面に固定され、下アーム側半導体素子は、接地バスバー及び出力バスバーと電気的に接続されるとともに、少なくとも一方の表面に固定された構成を採用することができる。

この場合、インバータ部を構成するスイッチング素子が構成された上アーム側半導体素子と下アーム側半導体素子の熱が、潤滑油によって直接乃至間接的に奪われるので、冷却性能に優れている。また、モータの軸受けやギヤ機構の潤滑のための電気絶縁性の潤滑油の一部を、半導体素子の冷却に用いるため、別途冷却器が不要であり、モータと一体化された状態で、その体格を小型化することができる。

請求項８に記載の発明においては、請求項９に記載のように、出力バスバーが、一対の基部と、該基部同士を電気的且つ機械的に連結する連結部を有し、上アーム側半導体素子が、電源バスバー及び出力バスバーにおける一方の基部との間に配置されつつ両方の表面に固定され、下アーム側半導体素子が、接地バスバー及び出力バスバーにおける他方の基部との間に配置されつつ両方の表面に固定された構成とすると良い。

これによれば、上アーム側半導体素子が、電源バスバー及び出力バスバーの基部の一方とそれぞれ機械的且つ電気的に接続され、下アーム側半導体素子が、接地バスバー及び出力バスバーの基部の他方とそれぞれ機械的且つ電気的に接続されている。すなわち、各半導体素子の熱が、対応する２つのバスバーに対して伝達されるようになっている。したがって、半導体素子が対応する２つバスバーのうち、一方のみと機械的且つ電気的に接続され、他方とは電気的にのみ接続された構成と比べて、冷却性能をより向上することができる。

なお、請求項８又は請求項９に記載の発明においては、請求項１０に記載のように、電源バスバーと接地バスバーとが、電気絶縁性の部材を介して、互いに積層されて一体化された構成とすると良い。この場合、寄生インダクタンスが低減されるので、これによりサージの発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、電力変換装置の概略構成を示す回路図である。図２は、第１実施形態に係る電力変換装置とモータとの一体構造の概略構成を示す断面図である。図３は、図２における発熱部周辺を拡大した断面図である。図４は、図２における発熱部周辺を、モータの軸方向から見た平面図である。なお、発熱部における３相の構造（各相の発熱部の構造）は互いにほぼ同じであるので、図３においては、各相を区別することなく図示している。

先ず、電力変換装置全体の概略構成について説明する。本実施形態に示す電力変換装置は、例えばハイブリッド車に搭載される電力変換装置として適用されるものである。図１に示すように、電力変換装置１００は、３相インバータであり、３相回転機であるモータ１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対して接続されている。具体的には、電力変換装置１００が、インバータ部として、３つの相のそれぞれに対応したスイッチング素子１０１，１０２、スイッチング素子１０３，１０４、スイッチング素子１０５，１０６からなる並列接続体を有している。これらスイッチング素子１０１〜１０６には、ダイオード１１１〜１１６がそれぞれ逆並列に接続されている。そして、スイッチング素子１０１，１０２を直列接続する接続点がモータ１０のＵ相と接続され、スイッチング素子１０３，１０４を直列接続する接続点がモータ１０のＶ相と接続されている。さらに、スイッチング素子１０５，１０６を直列接続する接続点がモータ１０のＷ相と接続されている。なお、本実施形態では、スイッチング素子１０１〜１０６として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を採用している。また、本実施形態では、後述するように、スイッチング素子１０１〜１０６と対応するダイオード１１１〜１１６がそれぞれ異なる半導体チップに構成され、インバータ部として計６つの半導体チップを有している。

上記したスイッチング素子１０１，１０２、スイッチング素子１０３，１０４、スイッチング素子１０５，１０６の両端には、コンデンサ１２０を介して主電源１３０の電圧が印加されている。この主電源１３０は、コンデンサ１２０の両端に並列接続される一対の直列接続されたスイッチング素子１３１，１３２を備えている。これら各スイッチング素子１３１，１３２には、それぞれダイオード１３３，１３４が逆並列に接続されている。また、スイッチング素子１３２の両端には、コイル１３５（リアクトル）とコンデンサ１３６との直列接続体が並列接続されている。さらに、コンデンサ１３６の両端には、バッテリ１３７が並列接続されている。

一方、制御回路１４０は、モータ１０の出力軸の回転角度を検出する位置センサ１４１や、Ｕ相及びＶ相に流れる電流を検出する電流センサ１４２，１４３、コンデンサ１２０の両端間の電圧を検出する電圧センサ１２１の検出結果を取り込む。そして、制御回路１４０は、Ｗ相に流れる電流を、キルヒホッフの法則に基づき、Ｕ相を流れる電流とＶ相を流れる電流とから算出する。そして、制御回路１４０は、上記モータ１０の出力軸の回転角度や３つの相を流れるそれぞれの電流等に基づき、駆動回路１４４を介してスイッチング素子１０１〜１０６のスイッチング制御を行うようになっている。なお、上記構成の電力変換装置１００の詳細については、例えば特開２００７−８２２８１号公報を参照されたい。

このような電力変換装置１００が、図２に示すようにモータ１０と一体化されている。次に、モータ１０と電力変換装置１００との一体化構造について説明するに当たり、先ずモータ１０について説明する。モータ１０としては基本的に公知の構成を採用することができるので、以下においては簡略化して説明する。

モータ１０は、要部として、ハウジング２０、シャフト３０、ステータ４０、ロータ５０を有している。アルミ二ウムなどの金属材料からなるハウジング２０は、筒状の側部２１、該側部２１の両開口端をそれぞれ閉塞する端部２２、及び側部２１と端部２２によって構成された内部空間を区画する仕切り部２３を有している。そして、仕切り部２３と一方の端部２２とによって区画された一領域内に、鉄心４１に各相のコイル４２が巻回されてなるステータ４０と、ロータ５０が組み込まれている。この一領域を構成する端部２２と仕切り部２３にはベアリング２４、２５が組み込まれ、これらベアリング２４,２５を軸受けとして、ハウジング２０にシャフト３０が回転自在に嵌め込まれている。

このシャフト３０は上記一領域を貫通しており、一領域内においてロータ５０が固定され、その一端にはギヤ６０などが固定されている。そして、ロータ５０の回転力が外部に取り出されるようになっている。また、ハウジング２０内には、軸受け（ベアリング２４，２５）などの潤滑に用いられる電気絶縁性の潤滑油７０が、ハウジング２０内下部の貯留部２６に貯留されている。この貯留部２６は、少なくとも一部がハウジング２０によって構成されている。

貯留部２６に貯留された潤滑油７０は、ポンプ７１で汲み上げられ、供給管７２を介して、シャフト３０におけるギヤ固定端の他端及びベアリング２４を覆うように、ハウジング２０の端部２２の外面側に設けられた蓄圧室２７に対して、圧送されるようになっている。この蓄圧室２７に送られた潤滑油７０は、その一部がベアリング２４に供給されるとともに、シャフト３０内に設けられた流路３１を通って、ベアリング２５やギヤ６０に供給されるようになっている。このような電気絶縁性の潤滑油７０としては、車両の場合、一般にＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid)と呼ばれるトランスミッション潤滑用オイルを採用することができる。なお、図２においては、供給管７２が、ハウジング２０の外部にあるように図示しているが、供給管７２としては、ハウジング２０内に配置された構成、具体的には、ハウジング２０に凹が形成されてなる供給管７２を採用することもできる。

次に、上記した電力変換装置１００のうち、モータ１０との一体構造において、特徴的な部分を主として説明する。なお、図２に示す電力変換装置１００のうち、符号１５０が、通電により発熱し、冷却を必要とする発熱部、符号１５１が、制御回路１４０及び駆動回路１４４を含む制御部、符号１５２が、バッテリ１３７を除く主電源１３０の各構成要素やコンデンサ１２０を含む周辺回路部を示している。本実施形態に係る電力変換装置１００では、発熱部１５０に特徴がある。

発熱部１５０は、上記したインバータ部を構成する半導体素子としての半導体モジュール１６０と、該モジュール１６０の電極と電気的に接続されたバスバー１７０とを有している。

本実施形態では、上記したように、インバータ部を構成する上アーム側のスイッチング素子１０１，１０３，１０５と対応するダイオード１１１，１１３，１１５が、それぞれ１つの半導体チップに構成されており、上アーム側として３つの半導体チップを有している。また、下アーム側のスイッチング素子１０２，１０４，１０６と対応するダイオード１１２，１１４，１１６が、それぞれ１つの半導体チップに構成されており、下アーム側として３つの半導体チップを有している。そして、半導体モジュール１６０として、上アーム側の素子が構成された半導体チップを各１個含む３つの上アーム側半導体モジュール１６１と、下アーム側の素子が構成された半導体チップを各１個含む３つの下アーム側半導体モジュール１６２を有している。すなわち、計６つの半導体モジュール１６０を有している（図４参照）。

上アーム側半導体モジュール１６１では、半導体チップの表面におけるエミッタ領域が放熱を兼ねる電極導体片と直接接合され、半導体チップの裏面（コレクタ領域）が放熱を兼ねる電極導体片と直接接合されている。すなわち、半導体チップが、その厚さ方向上下から２つの電極導体片で挟まれた構造となっている。また、半導体チップの表面におけるゲート領域も電極導体と接合されており、この電極導体は、半導体チップの厚さ方向に対して略垂直な方向に延設されて（モジュールの側面側から引き出されて）おり、駆動回路１４４と接続され、駆動信号を各スイッチング素子１０１〜１０６のゲートに印加するための信号線Ｌ３と電気的に接続されている。そして、各電極導体片及び電極導体の一部が外部に露出されるように、半導体チップが樹脂によって被覆されている。なお、上記した電極導体片が、特許請求の範囲に記載の半導体素子の電極に相当する。

そして、上記した上アーム側半導体モジュール１６１として、モータ１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ対応する、３つの上アーム側半導体モジュール１６１Ｕ、１６１Ｖ、１６１Ｗを有している。なお、各符号のＵ，Ｖ，Ｗが、モータ１０の相と対応している。

下アーム側半導体モジュール１６２は、半導体チップとして、下アーム側の半導体チップを含む点以外は、上アーム側半導体モジュール１６１と同様の構成となっている。すなわち、下アーム側半導体モジュール１６２として、モータ１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ対応する、３つの下アーム側半導体モジュール１６２Ｕ、１６２Ｖ、１６２Ｗを有している。なお、これら半導体モジュール１６０（１６１，１６２）の構成について公知であるので、さらなる詳細説明は割愛する。

バスバー１７０は、金属材料からなり、半導体素子の電極と接続され、半導体素子に入力される直流電力を半導体素子に入力するための入力用端子、または、半導体素子から交流電力を出力するための出力用端子としての機能を果たすものである。また、半導体素子にて生じた熱を放熱する機能も果たす。

本実施形態では、バスバー１７０として、半導体モジュール１６０に直流電力を入力するための入力バスバーとしての電源バスバー１７１及び接地バスバー１７２を有している。また、半導体モジュール１６０から交流電力を出力するための出力バスバー１７３を有している。そして、各バスバー１７０（１７１〜１７３）における半導体モジュール１６０の表面に沿う大きさが、半導体モジュール１６０よりも大きい大きさとなっている。

電源バスバー１７１は、図４に示すように、例えば銅などの導電性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて、所定の厚さを有しつつその長手方向がロータ３０の外周に沿って延びる平板状に形成されており、上記した潤滑油７０を流通可能なように、その内部に潤滑油７０の流路１７１ａを有している。この流路１７１ａは、電源バスバー１７１に設けられた、潤滑油７０の供給口１７１ｂ及び潤滑油７０を流路１７１ａ外へ排出する排出口１７１ｃと連通されている。また、電源バスバー１７１は、モータ１０のロータ５０に対して離反する方向に延設された端子部１７１ｄを有しており、この端子部１７１ｄにて主電源５０の電源ラインＬ１と接続されている。

本実施形態では、電源バスバー１７１が、モータ１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で共通となっており、図４に示すように、同一面上に、３つの上アーム側半導体モジュール１６１（１６１Ｕ、１６１Ｖ、１６１Ｗ）が、互いに離れて接合されている。詳しくは、上アーム側半導体モジュール１６１において、半導体チップの表面におけるエミッタ領域と接合された電極導体片が、電源バスバー１７１とはんだやロウ着けによって接合されている。このように、電源バスバー１７１を３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で共通とすると、個別構造に比べて１つの半導体モジュール１６１当たりの伝熱面積が増えるので、各半導体モジュール１６１にて生じた熱が、電源バスバー１７１に対してより伝わりやすくなる。

また、後述する潤滑油供給機構１８０における供給管１９１との接続箇所、すなわち、供給口１７１ｂの周辺部位が、セラミックなどの電気絶縁性の材料を用いて形成されている。これにより、供給管１９１と電源バスバー１７１とが電気的に分離されている。

接地バスバー１７２も、電源バスバー１７１とほぼ同じ構成となっている。すなわち、例えば銅などの導電性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて、所定の厚さを有しつつその長手方向がロータ３０の外周に沿って延びる平板状に形成されており、後述する潤滑油７０を流通可能なように、その内部に潤滑油７０の流路１７２ａを有している。この流路１７２ａは、潤滑油７０の供給口１７２ｂ及び潤滑油７０を流路１７２ａ外へ排出する排出口１７２ｃと連通されている。また、接地バスバー１７２は、モータ１０のロータ５０に対して離反する方向に延設された端子部１７２ｄを有しており、この端子部１７２ｄにて主電源５０のＧＮＤラインＬ２と接続されている。

本実施形態では、接地バスバー１７２も、モータ１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で共通となっており、図示しないが、同一面上に、３つの下アーム側半導体モジュール１６２（１６２Ｕ、１６２Ｖ、１６２Ｗ）が、互いに離れて接合されている。詳しくは、下アーム側半導体モジュール１６２において、半導体チップの裏面（コレクタ領域）と接合された電極導体片が、接地バスバー１７２とはんだやロウ着けによって接合されている。このように、接地バスバー１７２を３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で共通とすると、個別構造に比べて１つの半導体モジュール１６２当たりの伝熱面積が増えるので、各半導体モジュール１６２にて生じた熱が、接地バスバー１７２に対してより伝わりやすくなる。

また、後述する潤滑油供給機構１８０における供給管１９１との接続箇所、すなわち、供給口１７２ｂの周辺部位が、セラミックなどの電気絶縁性の材料を用いて形成されている。これにより、供給管１９１と接地バスバー１７２とが電気的に分離されている。

このように構成される入力側の電源バスバー１７１と接地バスバー１７２は、図３及び図４に示すように、接地バスバー１７２の端子部１７２ｄを除く部位における半導体モジュール搭載面の裏面と、と電源バスバー１７１の端子部１７１ｄを除く部位における半導体モジュール搭載面の裏面とが相対しており、セラミックプレートや接着剤などの電気絶縁性の絶縁部材１７７を介して一体化されている。このように、電源ラインＬ１に接続された電源バスバー１７１とＧＮＤラインＬ２に接続された接地バスバー１７２とが、絶縁部材１７７を介して積層された構成とすると、このコンデンサによって寄生インダクタンスが低減されるので、サージの発生を抑制することができる。

出力バスバー１７３も、例えば銅などの導電性及び熱伝導性に優れた金属材料を用いて平板状に形成された部位を有しており、該部位の内部に、後述する潤滑油７０を流通可能なように潤滑油７０の流路１７３ａが設けられている。この流路１７３ａは、出力バスバー１７３に設けられた、潤滑油７０の供給口１７３ｂ及び潤滑油７０を流路１７３ａ外へ排出する排出口１７３ｃと連通されている。また、図３に示すように、出力バスバー１７３は、ロータ３０に対して離反する方向に延設された端子部１７３ｄを有しており、この端子部１７３ｄにて、対応する相のコイル４２と接続されている。なお、出力バスバー１７３においても、後述する潤滑油供給機構１８０における供給管１９１との接続箇所、すなわち、供給口１７３ｂの周辺部位が、セラミックなどの電気絶縁性の材料を用いて形成されている。これにより、供給管１９１と出力バスバー１７３とが電気的に分離されている。

本実施形態では、図３に示すように、出力バスバー１７３として、その一部が入力側のバスバー１７１，１７２と相対し、相対するバスバー１７１，１７２との間で、半導体モジュール１６０を挟むように、平面略矩形の平板状とされた一対の基部１７４，１７５と、基部１７４，１７５を電気的且つ機械的に連結する連結部１７６を有している。そして、図４に示すように、電源バスバー１７１と相対する基部１７４として、モータ１０の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に夫々対応する基部１７４Ｕ、１７４Ｖ，１７４Ｗを有しており、接地バスバー１７２に相対する基部１７５として、各相に対応する基部１７５Ｕ、１７５Ｖ，１７５Ｗを有している。これら６つの基部１７４，１７５には、上記した流路１７３ａ、供給口１７３ｂ、排出口１７３ｃが設けられている。また、ステータ４０に近い側の基部１７４には、端子部１７３ｄが設けられており、この端子部１７３ｄに対応する相のコイル４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗが接続されている。

また、図４に示すように、各基部１７４，１７５（図４では、基部１７４Ｕ、１７４Ｖ，１７４Ｗを図示）には、対向する入力側のバスバー１７１，１７２と相対する部位に、半導体モジュール１６０が接合されている。詳しくは、上アーム側半導体モジュール１６１（１６１Ｕ，１６１Ｖ，１６１Ｗ）において、半導体チップの裏面（コレクタ領域）と接合された電極導体片が、対応する相の基部１７４（１７４Ｕ、１７４Ｖ，１７４Ｗ）と、はんだやロウ着けによって接合されている。同様に、図示しないが、下アーム側半導体モジュール１６２（１６２Ｕ，１６２Ｖ，１６２Ｗ）において、半導体チップの表面におけるエミッタ領域と接合された電極導体片が、対応する相の基部１７５（１７５Ｕ、１７５Ｖ，１７５Ｗ）と、はんだやロウ着けによって接合されている。

そして、上アーム側半導体モジュール１６１と接合された基部１７４Ｕ、１７４Ｖ，１７４Ｗと、下アーム側半導体モジュール１６２と接合された基部１７５Ｕ、１７５Ｖ，１７５Ｗとで同相同士が、図４に示すように、連結部１７６Ｕ、１７６Ｖ，１７６Ｗによってそれぞれ連結されている。

また、電力変換装置１００は、上記した潤滑油７０の一部を、半導体モジュール１６０（１６１，１６２）が固定されたバスバー１７０（１７１〜１７３）の流路１７１ａ〜１７３ａに供給する潤滑油供給機構１８０を有している。本実施形態においては、上記したポンプ７１及び供給管７２を潤滑油供給機構１８０の一部として利用しており、供給管７２におけるポンプ７１と蓄圧室２７との間に分配器１８１が設けられている。また、分配器１８１には新たな供給管１８２が接続され、この供給管１８２の端部が分岐されて、各バスバー１７１〜１７３の供給口１７１ｂ〜１７３ｂに接続されている。これにより、貯留部２６に貯留された潤滑油７０は、ポンプ７１で汲み上げられ、供給管７２を介して分配器１８１まで達し、分配器１８１にて、蓄圧室２７側への流れと、各バスバー１７１〜１７３の流路１７１ａ〜１７３ａへの流れに分岐されるようになっている。すなわち、潤滑油７０の一部が、半導体モジュール１６０（１６１，１６２）が固定されたバスバー１７０（１７１〜１７３）の流路１７１ａ〜１７３ａを流れるようになっている。そして、バスバー１７０の排出口１７１ｃ〜１７３ｃから排出された潤滑油７０は、モータ１０の下方に落下し、貯留部２６内に貯留される。このように、潤滑油７０は、循環使用されるようになっている。

次に、このように構成された本実施形態に係る電力変換装置１００の効果について説明する。

半導体モジュール１６０（１６１，１６２）に構成された各スイッチング素子１０１〜１０６は、駆動回路１４４からの駆動信号に基づいてゲートが所定タイミングでオン・オフされ、これにより、モータ１０を駆動させるための三相交流を作り出す働きをする。このとき、各スイッチング素子１０１〜１０６の電力損失により、熱が生じる。一般に半導体で作られたスイッチング素子は、耐熱温度が１５０℃程度であるので、冷却をする必要がある。

これに対し、本実施形態においては、半導体モジュール１６０が、銅などの熱伝導性に優れた材料からなるバスバー１７０（１７１〜１７３）と直接接合されている。また、半導体モジュール１６０は、その表面及び裏面に、バスバー１７０がそれぞれ接合されている。さらには、バスバー１７０における半導体モジュール配置面の大きさが、半導体モジュール１６０におけるバスバー１７０との固定面よりも大きくされ、バスバー１７０における配置面の一部に半導体素モジュール１６０が固定されている。これらにより、上記したスイッチング素子１０１〜１０６の熱を、バスバー１７０に効率よく伝達させることができる。

また、電力変換装置１００を構成する半導体モジュール１６０とバスバー１７０が、ともにモータ１０のハウジング２０内に配置されており、潤滑油供給機構１８０により、バスバー１７０（１７１〜１７３）の内部に設けられた流路１７１ａ〜１７３ａに、潤滑油７０が流れるようになっている。したがって、スイッチング素子１０１〜１０６からバスバー１７０に効率よく伝達された熱が、流路１７１ａ〜１７３ａ内を流れる潤滑油７０に対して伝達される。すなわち、バスバー１７０の熱が、潤滑油７０によって奪われる。流路１７１ａ〜１７３ａ内を流れる潤滑油７０は、バスバー１７０における排出口１７１ｃ〜１７３ｃからモータ１０のハウジング２０内に排出され、ハウジング下方の貯留部２６に貯留されることとなる。この貯留部２６は、モータ１０のハウジング２０によって構成されているため、潤滑油７０に伝達された熱は、金属材料からなるハウジング２０を介して大気に放熱されることとなる。なお、上記冷却に用いられる潤滑油７０は、全体の一部であり、又、ハウジング２０を介した大気への放熱などによって、潤滑油７０の冷却能を維持させることができる。

このように、本実施形態では、スイッチング素子１０１〜１０６で生じた熱が熱伝導性に優れた材料からなるバスバー１７０に伝達され、バスバー１７０に伝達された熱が、バスバー１７０に直接接する潤滑油７０に伝達される。すなわち、スイッチング素子１０１〜１０６（半導体モジュール１６０）で生じた熱が、絶縁材などの熱抵抗を介することなく、効率よく潤滑油７０に伝達されるようになっている。したがって、冷却性能に優れた電力変換装置１００となっている。また、半導体モジュール１６０の冷却に、モータ１０のハウジング２０内に配置された潤滑油７０を利用するので、冷却器（ウォータージャケット）を別途設けなくとも良く、これにより、小型で搭載性に優れた電力変換装置１００となっている。

なお、本実施形態では、潤滑油７０がバスバー１７０と接する例を示した。しかしながら、発熱源はスイッチング素子１０１〜１０６（パワー素子）であるので、半導体モジュール１６０に潤滑油７０が接するようにしても良い。この場合、スイッチング素子１０１〜１０６で生じた熱が、半導体モジュール１６０に直接接する潤滑油７０に伝達される。すなわち、スイッチング素子１０１〜１０６（半導体モジュール１６０）で生じた熱が、絶縁材などの熱抵抗を介することなく、効率よく潤滑油７０に伝達されるので、冷却性能に優れた電力変換装置１００とすることができる。しかしながら、熱伝導性に優れる材料からなり、半導体モジュール１６０よりも大きいバスバー１７０は、所謂ヒートシンクとしての機能を果たすので、このようなバスバー１７０に潤滑油７０が直接接触されるようにすると、半導体モジュール１６０のみに潤滑油７０が接触される構成よりも、冷却性能を向上することができる。なお、半導体モジュール１６０及びバスバー１７０のいずれかのみでなく、両方に潤滑油７０が接触されるようにしても良い。

また、本実施形態では、バスバー１７０に対して、流れをもった潤滑油７０を接触させる例を示した。しかしながら、貯留部２６内に貯留された潤滑油７０に対して、半導体モジュール１６０及びバスバー１７０の少なくとも一方が浸漬される構成としても良い。この場合も、貯留部２６に貯留された潤滑油７０によって、スイッチング素子１０１〜１０６（半導体モジュール１６０）で生じた熱が、直接乃至間接的に奪われるので、冷却性能に優れた電力変換装置１００とすることができる。しかしながら、上記したように、流れをもった潤滑油７０を接触させたほうが、潤滑油７０に動きがない構成よりも、冷却性能を向上することができる。

また、本実施形態では、ハウジング２０内における発熱部１５０の支持構造（所定位置への保持構造）については特に言及しなかった。しかしながら、上記したように、出力バスバー１７３にはステータ４０のコイル４２が接続されるので、この接続構造により、発熱部１５０をステータ４０に支持された構成とすることができる。なお、出力バスバー１７３とコイル４２との接続箇所を複数とすると、支持構造が安定化される。また、それ以外にも、支持部材を介して例えばハウジング２０に支持された構成としても良い。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図５に基づいて説明する。図５は、第２実施形態に係る電力変換装置のうち、発熱部周辺を拡大した斜視図である。図５においては、発熱部１５０のうちのＷ相に対応する部分を拡大して図示している。

第２実施形態に係る電力変換装置は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

第１実施形態においては、半導体モジュール１６０（１６１，１６２）が接合されたバスバー１７０（１７１〜１７３）の内部に、潤滑油７０の流路１７１ａ〜１７３ａが設けられる例を示した。これに対し、本実施形態では、バスバー１７０の表面を潤滑油７０が流れるように構成された点を特徴とする。

図５に示す例では、入力側の電源バスバー１７１及び接地バスバー１７２はともに平板状とされ、絶縁部材１７７を介して一体化されている。また、出力バスバー１７３を構成する一対の基部１７４Ｗ，１７５Ｗも平板状とされ、図示されない連結部１７６Ｗによって連結されている。そして、電源バスバー１７１と基部１７４Ｗとに上アーム側半導体モジュール１６１Ｗが接合され、接地バスバー１７２と基部１７５Ｗとに図示しない下アーム側半導体モジュール１６２Ｗが接合されている。さらに、基部１７４Ｗ，１７５Ｗにおける半導体モジュール１６１Ｗ，１６２Ｗとの接合面の裏面には、フィン１７４Ｆ，１７５Ｆが一体的に設けられている。

潤滑油供給機構１８０は、図５に示すように、供給管１８２の端部が複数に分岐されており、そして、噴出させた潤滑油７０が、各バスバー１７０（１７１〜１７３）と半導体モジュール１６０（１６１Ｗ，１６２Ｗ）に接するように、発熱部１５０の上方に離間して配置されている。なお、上記においては、発熱部１５０におけるＷ相に対応する部分のみを説明したが、Ｕ相、Ｖ相に対応する部分も同様の構成となっている。

このような構成では、供給管１８２から噴出された潤滑油７０が、各バスバー１７０（１７１〜１７３）と半導体モジュール１６０（１６１Ｗ，１６２Ｗ）の表面に濡らしつつ下方に移動し、落下して貯留部２６内に回収される。したがって、潤滑油７０が、半導体モジュール１６０で生じた熱を直接奪うとともに、各バスバー１７０に伝達された熱を奪うので、冷却性能に優れた電力変換装置１００となっている。特に本実施形態では、出力バスバー１７３（基部１７４Ｗ，１７５Ｗ）にフィン１７４Ｆ，１７５Ｆを設けている。これにより、潤滑油７０との接触面積が増えているので、より冷却性能に優れた構成となっている。また、本実施形態でも、半導体モジュール１６０の冷却に潤滑油７０を利用するので、小型で搭載性に優れた電力変換装置１００となっている。

なお、上記した構成では、半導体モジュール１６０が接合されたバスバー１７０の内部に、流路１７１ａ〜１７３ａを設けなくともよいので、発熱部１５０を簡素化することができる。しかしながら、バスバー１７０の表面における広い範囲に潤滑油７０が接するようにするには、図５に示すように、供給管１８２の端部を多数に分岐しなければならず、潤滑油供給機構１８０側の構成が複雑化することとなる。一般的に考えると、潤滑油供給機構１８０側の構成が複雑化するほうが、装置構成として複雑となるので、流路１７１ａ〜１７３ａを潤滑油７０が流れる構成のほうが、構成を簡素化しつつ潤滑油７０とバスバーとの接触面積を大きくすることが可能である。

また、本実施形態では、潤滑油７０が、バスバー１７０の表面と半導体モジュール１６０の表面を流れる例を示した。しかしながら、いずれか一方の表面のみを潤滑油７０が流れる構成としても良い。

また、本実施形態では、出力バスバー１７３（基部１７４Ｗ，１７５Ｗ）にフィン１７４Ｆ，１７５Ｆを設ける例を示したが、フィン１７４Ｆ，１７５Ｆのない構成としても良い。また、電源バスバー１７１や接地バスバー１７２にフィンを設けた構成としても良い。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図６〜８に基づいて説明する。図６は、第３実施形態に係る電力変換装置のうち、発熱部周辺を拡大した平面図である。図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図８は、図６に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。なお、図６〜８においては、発熱部１５０のうちのＵ相に対応する部分を拡大して図示している。

第３実施形態に係る電力変換装置は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

上記した各実施形態では、出力バスバー１７３が一対の基部１７４，１７５と連結部１７６を有し、半導体モジュール１６０（１６１，１６２）が、入力側の電源バスバー１７１及び接地バスバー１７２の一方と、基部１７４，１７５の一方との２つに接合される例を示した。これに対し、本実施形態では、半導体モジュール１６０（１６１，１６２）の片面のみが、バスバー１７０と接合される点を特徴とする。

図６〜８に示す例では、入力側の電源バスバー１７１及び接地バスバー１７２のうち、電源バスバー１７１が平板状とされており、接地バスバー１７２は、絶縁部材１７７を介して電源バスバー１７１と一体化された平板状部位と、該部位から延設された平面略矩形状の舌部１７２Ｔを有している。この舌部１７２Ｔ内には、潤滑油７０の流路１７２ａが設けられ、流路１７２ａには供給口１７２ｂ及び排出口１７２ｃが連通されている。また、舌部１７２Ｔの上面には、下アーム側半導体モジュール１６２Ｕが、裏面（コレクタ領域と接続された電極導体片）を接合面として直接接合されている。

また、その上面が舌部１７２Ｔの上面と略面一となるように、電源バスバー１７１と接地バスバー１７２に隣接して、舌部１７２Ｔとほぼ同じ厚さを有する平面略矩形状の出力バスバー１７３Ｕが配置されている。この出力バスバー１７３Ｕには、その内部に潤滑油７０の流路１７３ａが設けられ、流路１７３ａには供給口１７３ｂ及び排出口１７３ｃが連通されている。また、出力バスバー１７３Ｕの上面には、上アーム側半導体モジュール１６１Ｕが、裏面（コレクタ領域と接続された電極導体片）を接合面として直接接合されている。この出力バスバー１７３Ｕはコイル４２Ｕと接続され、これによりステータ４０に支持されている。また、互いに一体化された電源バスバー１７１、接地バスバー１７２、及び下アーム側半導体モジュール１６２Ｕは、図示されない支持部材を介して、ハウジング２０に支持されている。

また、上アーム側半導体モジュール１６１Ｕの表面（エミッタ領域と接続された電極導体片）は、ワイヤ１９０により、電源バスバー１７１と電気的に接続されている。また、下アーム側半導体モジュール１６２Ｕの表面（エミッタ領域と接続された電極導体片）は、ワイヤ１９０により、出力バスバー１７３Ｕと電気的に接続されている。なお、上記においては、発熱部１５０におけるＵ相に対応する部分のみを説明したが、Ｖ相、Ｗ相に対応する部分も同様の構成となっている。

このような構成では、スイッチング素子１０１〜１０６の熱が、半導体モジュール１６０の一面側（片面）からバスバー１７０（接地バスバー１７２の舌部１７２Ｔ又は出力バスバー１７３）に伝達される。そして、舌部１７２Ｔ及び出力バスバー１７３内の流路１７２ａ，１７３ａを流れる潤滑油７０により、舌部１７２Ｔ及び出力バスバー１７３に伝達された熱が奪われる。したがって、冷却性能に優れた電力変換装置１００となっている。しかしながら、本実施形態では、半導体モジュール１６０の片面のみからバスバー１７０に熱が伝達される（放熱される）ため、上記各実施形態に示したように、半導体モジュール１６０の両面からバスバー１７０に熱が伝達される（放熱される）構造のほうが、冷却性能により優れたものとなる。

また、本実施形態でも、半導体モジュール１６０の冷却に潤滑油７０を利用するので、小型で搭載性に優れた電力変換装置１００となっている。特に本実施形態では、出力バスバー１７３として１つの相当たり１つの基部のみを有するので、上記各実施形態に示したように、出力バスバー１７３として１つの相当たり一対の基部１７４，１７５と連結部１７６を有する構成よりも、さらに小型化、搭載性向上を図ることができる。

なお、半導体モジュール１６０の片面のみからバスバー１７０に熱が伝達される構成としては上記例に限定されるものではない。例えば、第１実施形態に示した構成において、互いに一体化された電源バスバー１７１、接地バスバー１７２、及び半導体モジュール１６０が、図示されない支持部材を介して、ハウジング２０に支持され、出力バスバー１７３における基部１７４，１７５が、対応する半導体モジュール１６０とワイヤを介して電気的に接続された構成としても良い。この場合、半導体モジュール１６０は、電源バスバー１７１及び接地バスバー１７２の流路１７１ａ，１７２ａを流れる潤滑油７０により、冷却されることとなる。ただし、この構成の場合、出力バスバー１７３として１つの相当たり一対の基部１７４，１７５と連結部１７６を必要とするので、本実施形態に示した構成のほうが好ましい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図９〜１１に基づいて説明する。図９は、第４実施形態に係る電力変換装置のうち、発熱部周辺を拡大した平面図であり、上記した図４に対応している。図１０は、発熱部におけるＵ相に対応する部分付近を、図９に示すＸ側から見た平面図である。図１１は、発熱部におけるＶ相に対応する部分付近を、図９に示すＸＩ側から見た平面図である。

第４実施形態に係る電力変換装置は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上記各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

例えば第１実施形態では、バスバー１７０の流路１７１ａ〜１７３ａを流れた潤滑油７０が、排出口１７１ｃ〜１７３ｃからバスバー１７０外へ排出され、モータ１０の下方に落下して、貯留部２６に貯留（回収）される例を示した。これに対し、本実施形態では、発熱部１５０を冷やした潤滑油７０が、貯留部２６へ貯留される前に、発熱部１５０を除く他の発熱部位に接触されて、該発熱部位を冷却するようになっている点を特徴とする。以下に示す例では、基本構成が、第１実施形態と同じとなっている。

図９〜１１に示す例では、バスバー１７０のうち、電源バスバー１７１と出力バスバー１７３（基部１７４Ｕ，１７４Ｖ，１７４Ｗ，１７５Ｕ，１７５Ｖ，１７５Ｗ）の排出口１７１ｃ，１７３ｃに配管１７８がそれぞれ接続されている。そして、図９及び図１０に示すように、一端が、電源バスバー１７１及び出力バスバー１７３のうちのＵ相とＷ相（基部１７４Ｕ，１７４Ｗ，１７５Ｕ，１７５Ｗ）の各排出口１７１ｃ，１７３ｃに接続された配管１７８は、その他端がステータ４０の端面（コイルエンド４３）と相対する位置とされている。これにより、電源バスバー１７１及び出力バスバー１７３のうちのＵ相とＷ相を冷却した潤滑油７０は、配管１７８を流れてステータ４０に接触されるようになっている。すなわち、ステータ４０（コイルエンド４３）が、流れをもった潤滑油７０によって冷却されるようになっている。

また、図９及び図１１に示すように、一端が、出力バスバー１７３のＶ相（基部１７４Ｖ，１７５Ｖ）の各排出口１７３ｃに接続された配管１７８は、その他端がロータ５０の端面と相対する位置とされている。これにより、出力バスバー１７３のうちのＶ相を冷却した潤滑油７０は、配管１７８を流れてロータ５０に接触されるようになっている。すなわち、ロータ５０が、流れをもった潤滑油７０によって冷却されるようになっている。

このように本実施形態によれば、発熱部１５０（バスバー１７０）を冷却した潤滑油７０を、貯留部２６に貯留させるのではなく、モータ１０内における発熱部１５０以外の発熱部位（コイルエンド４３など）に当てて、該発熱部位を冷却するようにしている。したがって、バスバー１７０に潤滑油７０を流すための潤滑油供給機構１８０を利用することで、別途ポンプなどを必要とせずに、モータ１０の冷却性能を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態に示した電力変換装置１００の構成は、一例に過ぎない。直流電力を交流電力に変換し、モータ１０に供給するものであれば、上記した各実施形態の構成が適用可能である。

本実施形態では、６つのスイッチング素子１０１〜１０６により、電力変換装置１００のインバータ部が構成される例を示した。しかしながら、インバータ部を構成するスイッチング素子１０１〜１０６の個数は、上記例に限定されるものではない。例えば図１２に示す例では、大電流制御のために各相の上下アームにおいてスイッチング素子が並列接続され、そのスイッチング素子の個数と同数の半導体モジュール１６０（図１２では、上アーム側半導体モジュール１６１Ｕ，１６１Ｖ，１６２Ｗが各２個）がバスバー１７０（図１２では、電源バスバー１７１）と接合されている。図１２は、その他変形例を示す平面図であり、シャフト３０の一端側から見た状態を示している。なお、便宜上、モータ１０のハウジング２０と出力バスバー１７３、供給管１８２などを省略して図示している。

なお、図１２に示す例では、バスバー１７０（図１２では電源バスバー１７１）上に、インバータ部を構成するスイッチング素子以外の発熱するスイッチング素子（例えば図１に示すスイッチング素子１３１，１３２）の半導体モジュール１６３も接合されている。このように、バスバー１７０上に、インバータ部を構成するスイッチング素子（半導体モジュール）以外の通電により発熱するスイッチング素子（半導体モジュール）が直接接合された構成としても良い。

本実施形態では、出力バスバー１７３（端子部１７３ｄ）にコイル４２（巻き線）が直接接続される例を示した。しかしながら、出力バスバー１７３とコイル４２との間に、両者を電気的且つ機械的に接続する接続部材を介在させても良い。例えば図１３に示す例では、発熱部１５０におけるＵ相に対応する部分が示されており、ステータ４０のコイル４２Ｕ端部（図示略）に平板状の金属端子（バスバー）４４Ｕが接続されている。そして、この金属端子４４Ｕと出力バスバー１７３におけるステータ４０側の基部１７５Ｕとが、金属からなる平板状の接続部材４５Ｕによって、電気的且つ機械的に接続されている。なお、上記においては、発熱部１５０におけるＵ相に対応する部分のみを説明したが、Ｖ相、Ｗ相に対応する部分も同様の構成となっている。このような構成とすると、接続部材４５Ｕによって、発熱部１５０とモータ２０とを切り離すことができるので、組み付けやメンテナンスが容易となる。なお、各相の金属端子（バスバー）４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗを積層構造とすると、寄生インダクタンスを低減することもできる。図１３は、その他変形例を示す断面図であり、図３に対応している。

本実施形態では、発熱部１５０から吸熱した潤滑油７０の冷却を、モータ１０のハウジング２０からの放熱にて行う例を示した。しかしながら、モータ１０のハウジング２０内、若しくは、供給管７２，１８２の途中に、オイルクーラを設けることで、潤滑油７０を冷却するようにしても良い。また、モータ１０のハウジング２０内に、ウオータジャケットを設けることで、潤滑油７０を冷却するようにしても良い。しかしながら、オイルクーラやウオータジャケットを設けると、その分、モータ１０と一体化された状態での体格が大きくなるので、体格の点では、本実施形態に示した構成のほうが好ましい。

本実施形態では、モータ１０のポンプ７１を利用することで、発熱部１５０に潤滑油７０を流す例を示した。しかしながら、モータ１０のポンプ７１とは別のポンプを用いて、潤滑油７０の一部を発熱部１５０に流すようにしても良い。また、ギヤ６０で掻き揚げられた潤滑油６０をモータ１０の上部に設けたオイルキャッチタンクに貯留し、このタンクから重力で発熱部１５０に流すようにするなど、ポンプを使わない構成としても良い。

本実施形態では、モータ１０の軸受け（ベアリング２４，２５）やギヤ６０を潤滑する潤滑油７０の一部を、発熱部１５０の冷却に用いる例を示した。しかしながら、発熱部１５０を冷却には、モータ１０のハウジング２０内に配置された（ハウジング２０内で用いられる）上記用途以外の潤滑油の一部を、適用することもできる。例えば、ギヤ６０の潤滑に用いられる潤滑油の一部がモータ１０の冷却用にハウジング２０内に供給される構成（例えば軸受けは別途グリスなどで潤滑）においては、この潤滑油の一部を発熱部１５０の冷却に用いることもできる。

電力変換装置の概略構成を示す回路図である。 第１実施形態に係る電力変換装置とモータとの一体構造の概略構成を示す断面図である。 図２における発熱部周辺を拡大した断面図である。 図２における発熱部周辺を、モータの軸方向から見た平面図である。 第２実施形態に係る電力変換装置のうち、発熱部周辺を拡大した斜視図である。 第３実施形態に係る電力変換装置のうち、発熱部周辺を拡大した平面図である。 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図６に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 第４実施形態に係る電力変換装置のうち、発熱部周辺を拡大した平面図である。 発熱部におけるＵ相に対応する部分付近を、図９に示すＸ側から見た平面図である。 発熱部におけるＶ相に対応する部分付近を、図９に示すＸＩ側から見た平面図である。 その他変形例を示す平面図である。 その他変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・モータ
２０・・・ハウジング
４２，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ・・・コイル
７０・・・潤滑油
７１・・・ポンプ
１００・・・電力変換装置
１０１〜１０６・・・スイッチング素子
１５０・・・発熱部
１６０・・・半導体モジュール（半導体素子）
１６１，１６１Ｕ，１６１Ｖ，１６１Ｗ・・・上アーム側半導体モジュール（上アーム側半導体素子）
１６２，１６２Ｕ，１６２Ｖ，１６２Ｗ・・・下アーム側半導体モジュール（下アーム側半導体素子）
１７０・・・バスバー
１７１・・・電源バスバー
１７２・・・接地バスバー
１７３・・・出力バスバー
１７１ａ，１７２ａ，１７３ａ・・・流路
１８０・・・潤滑油供給機構
１８１・・・分配器
１８２・・・供給管

Claims (10)

1. 直流電力を交流電力に変換して、モータに駆動電力を供給する電力変換装置であって、
   前記モータのハウジング内に、通電により発熱する複数の半導体素子と、金属材料からなり、前記半導体素子の電極と電気的に接続された複数のバスバーと、が配置され、
   前記半導体素子は、少なくとも１つの前記バスバーの表面に固定されつつ、この固定によって前記電極が前記バスバーと電気的に接続されており、
   前記ハウジング内において、前記半導体素子及び該半導体素子が固定されたバスバーの少なくとも一方が、前記モータのハウジング内に配置された電気絶縁性の潤滑油の一部と接触されることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記半導体素子が固定されたバスバーは、前記半導体素子が配置される面の大きさが、前記半導体素子における固定面よりも大きく、その配置面の一部に前記半導体素子が固定されており、
   前記バスバーが、前記潤滑油の一部と接触されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記潤滑油の一部を、前記半導体素子及び該半導体素子が固定されたバスバーの少なくとも一方に対して供給する潤滑油供給機構を備え、
   前記潤滑油は、流れをもって前記半導体素子及び前記バスバーの少なくとも一方と接触されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記ハウジング内には、前記ハウジングの一部を用いて前記潤滑油の貯留部が設けられ、
   前記半導体素子及び該半導体素子が固定されたバスバーの少なくとも一方が、前記貯留部における潤滑油に浸漬されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記ハウジング内には、前記ハウジングの一部を用いて前記潤滑油の貯留部が設けられ、
   前記半導体素子が固定されたバスバーは、その内部に設けられた前記潤滑油の流路と、前記流路に連通され、前記流路に対して前記潤滑油を供給する供給口と、前記流路に連通され、前記潤滑油を前記流路外へ排出する排出口を有し、
   前記潤滑油供給機構は、一端が前記貯留部と連通された供給管と、前記貯留部内に貯留された潤滑油を前記供給管へ圧送するポンプとを有し、前記供給管の一端が、前記供給口と接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
6. 前記排出口には、排出された前記潤滑油を、前記ハウジング内における他の発熱部位に接触させるための配管が接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記ハウジング内には、前記ハウジングの一部を用いて前記潤滑油の貯留部が設けられ、
   前記潤滑油供給機構は、一端が前記貯留部と連通された供給管と、前記貯留部内に貯留された潤滑油を前記供給管へ圧送するポンプとを有し、前記供給管の一端側から、前記バスバーの表面に前記潤滑油が供給されることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
8. 複数の前記半導体素子として、インバータ部の上アーム側半導体素子と、インバータ部の下アーム側半導体素子を有し、
   前記バスバーとして、直流電力入力用の電源バスバー及び接地バスバーと、交流電力出力用の出力バスバーを有し、
   前記上アーム側半導体素子は、前記電源バスバー及び前記出力バスバーと電気的に接続されるとともに、少なくとも一方の表面に固定され、
   前記下アーム側半導体素子は、前記接地バスバー及び前記出力バスバーと電気的に接続されるとともに、少なくとも一方の表面に固定されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記出力バスバーは、一対の基部と、該基部同士を電気的且つ機械的に連結する連結部を有し、
   前記上アーム側半導体素子は、前記電源バスバー及び前記出力バスバーにおける一方の基部との間に配置され、両方の表面に固定されており、
   前記下アーム側半導体素子は、前記接地バスバー及び前記出力バスバーにおける他方の基部との間に配置され、両方の表面に固定されていることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記電源バスバーと前記接地バスバーとが、電気絶縁性の部材を介して、互いに積層されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の電力変換装置。

Images