JP2014029944A - スイッチング素子ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ユニット全体の小型化を図りつつ、平滑コンデンサを備えることが可能なスイッチング素子ユニットを実現する。
【解決手段】平滑コンデンサ５０は、誘電体部分５３がセラミック材料で形成されたセラミックコンデンサであり、その外面には、誘電体部分５３と一体的に形成された素子配置面Ｓ１が含まれている。素子配置面Ｓ１に、平滑コンデンサ５０の正極端子５１に電気的に接続される正極側接続電極Ｐ１と、平滑コンデンサ５０の負極端子５２に電気的に接続される負極側接続電極Ｐ２とが形成されている。直列素子ユニットを構成するスイッチング素子１０とダイオード素子とが素子配置面Ｓ１に配置されていると共に、当該直列素子ユニットの正極側端子部３１と正極側接続電極Ｐ１とが電気的に接続され、当該直列素子ユニットの負極側端子部３２と負極側接続電極Ｐ２とが電気的に接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、スイッチング素子及びダイオード素子を備えたスイッチング素子ユニットに関する。

半導体集積回路においては、スイッチングノイズにより誤動作が生じるのを防止する必要がある。このような誤動作の防止に関して、例えば特開平８−１８１４４５号公報（特許文献１）に記載された技術がある。なお、この背景技術の欄の説明では、〔〕内に特許文献１における符号を引用して説明する。特許文献１の図１には、ＬＳＩチップ〔１１〕が、セラミックス多層基板〔２０〕を介してプリント配線基板〔１４〕に配置される構成において、セラミックス多層基板〔２０〕の内部にコンデンサ部〔２３〕が内蔵される構成が記載されている。これにより、当該文献の段落００１６〜００１７に記載のように、スイッチングノイズをコンデンサ部〔２３〕によりフィルタリングして、ＬＳＩチップ〔１１〕に誤動作が生じるのを防止することが可能とされている。

ところで、互いに電気的に直列に接続されて直列素子ユニットを形成するスイッチング素子とダイオード素子との組を備えたスイッチング素子ユニットにおいて、当該直列素子ユニットに供給される直流電圧の変動を抑制する平滑コンデンサが備えられる場合がある。しかしながら、上記特許文献１に記載のコンデンサ部〔２３〕は、ＬＳＩチップ〔１１〕に誤動作が生じるのを防止することを目的として備えられるものであり、特許文献１には平滑コンデンサに言及した記載はない。

特開平８−１８１４４５号公報（段落００１６〜００１７、図１等）

そこで、ユニット全体の小型化を図りつつ、平滑コンデンサを備えることが可能なスイッチング素子ユニットの実現が望まれる。

本発明に係る、互いに電気的に直列に接続されて直列素子ユニットを形成するスイッチング素子とダイオード素子との組を少なくとも１つ備えると共に、前記直列素子ユニットに供給される直流電圧の変動を抑制する平滑コンデンサを備えたスイッチング素子ユニットの特徴構成は、前記平滑コンデンサは、電極の間に介在する誘電体部分がセラミック材料で形成されたセラミックコンデンサであり、前記平滑コンデンサの外面には、前記誘電体部分と一体的に形成された素子配置面と、前記素子配置面に沿って設定された基準方向における一方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第一平面と、前記基準方向における他方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第二平面とが含まれ、前記第一平面に前記平滑コンデンサの正極端子が形成されていると共に、前記第二平面に前記平滑コンデンサの負極端子が形成されており、前記素子配置面に、前記正極端子に電気的に接続される正極側接続電極と、前記負極端子に電気的に接続される負極側接続電極とが形成されており、前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子と前記ダイオード素子とが前記素子配置面に配置されていると共に、当該直列素子ユニットの正極側端子部と前記正極側接続電極とが電気的に接続され、当該直列素子ユニットの負極側端子部と前記負極側接続電極とが電気的に接続されている点にある。

上記の特徴構成によれば、直列素子ユニットを構成するスイッチング素子やダイオード素子が平滑コンデンサとは分離して配置される場合に比べて、直列素子ユニットと平滑コンデンサとを電気的に接続する電気的接続経路の長さや、直列素子ユニット内での電気的接続経路の長さを短く抑えることができる。これにより、当該電気的接続経路のインダクタンスを小さく抑えて、スイッチング素子のスイッチング動作に伴うサージ電圧（一時的な電圧上昇分）を低く抑えることができる。この結果、スイッチング素子の発熱の原因となる電力損失をサージ電圧の低下に応じて低減させることができ、放熱のために必要な冷却機構を簡素なものとしてユニット全体の小型化を図ることができる。
また、サージ電圧の低下に応じてスイッチング素子及び周辺部品に要求される耐電圧性能を低く抑えることができるため、ユニット全体のコストの低減を図ることもできる。
さらに、上記の特徴構成によれば、素子配置面が平滑コンデンサの誘電体部分と一体的に形成されるため、素子配置面を当該誘電体部分と同時に形成することができる。また、正極側接続電極や負極側接続電極を平滑コンデンサの内部電極と同じ材料により形成する場合や、正極側接続電極や負極側接続電極を当該内部電極以上の融点を持つ材料により形成する場合には、平滑コンデンサの誘電体部分を例えば焼成により形成する際に、正極側接続電極や負極側接続電極も同時に形成することが可能となる。これにより、スイッチング素子ユニットの製造工程の簡素化を図ることができる。

ここで、前記平滑コンデンサの内部に、前記正極端子から前記基準方向における前記負極端子側に延びる正極側内部電極と、前記負極端子から前記基準方向における前記正極端子側に延びる負極側内部電極とが形成されている構成とすると好適である。

この構成によれば、正極側内部電極の延在方向や負極側内部電極の延在方向を、素子配置面に平行な方向とすることができるため、素子配置面に直交する方向におけるユニット全体の小型化を図ることが容易となる。

また、前記素子配置面に沿って前記基準方向に直交する方向を基準直交方向として、前記素子配置面における前記基準直交方向の全域において、前記正極側接続電極が、前記負極端子と前記負極側接続電極との前記基準方向における間に配置される部分を有さないように構成されていると好適である。

この構成によれば、正極側接続電極が、負極端子と負極側接続電極との基準方向における間に配置される部分を有する場合に比べて、直列素子ユニットと平滑コンデンサとを電気的に接続する電気的接続経路の長さを短く抑えることが容易となる。

また、前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子と前記ダイオード素子との接続部が中間接続部であり、複数の前記直列素子ユニットのそれぞれの前記中間接続部同士が電気的に接続されて、直列素子ユニット組が構成されており、前記素子配置面に沿って前記基準方向に直交する方向を基準直交方向として、同じ前記直列素子ユニット組に含まれる複数の前記スイッチング素子のそれぞれが、同じ前記直列素子ユニットを構成する前記ダイオード素子よりも、前記基準方向における同じ側、又は前記基準直交方向における同じ側に配置されている構成とすると好適である。

この構成によれば、同じ直列素子ユニット組に含まれる複数のスイッチング素子を、基準方向又は基準直交方向に並べて配置することができる。よって、各スイッチング素子の制御用の制御端子を、当該各スイッチング素子を制御する制御ユニットに電気的に接続するための配線構造の簡素化を図ることが容易となる。

また、前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子及び前記ダイオード素子のいずれか正極側に配置される正極側素子が、いずれか負極側に配置される負極側素子よりも、前記基準方向における前記正極端子側に配置されている構成とすると好適である。

この構成によれば、正極端子、負極端子、正極側素子、及び負極側素子の基準方向における並び順が、正極端子と負極端子との間の電気的接続経路における配置順と一致するため、当該電気的接続経路の長さを短く抑えることや、電極以外に設けられる配線構造の簡素化が容易となる。

或いは、前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子及び前記ダイオード素子のいずれか正極側に配置される正極側素子と、いずれか負極側に配置される負極側素子との接続部が中間接続部であり、複数の前記直列素子ユニットのそれぞれの前記中間接続部同士が電気的に接続されて、直列素子ユニット組が構成されており、前記素子配置面に沿って前記基準方向に直交する方向を基準直交方向として、同じ前記直列素子ユニット組に含まれる複数の前記正極側素子のそれぞれが、同じ前記直列素子ユニットを構成する前記負極側素子よりも、前記基準直交方向における同じ側に配置されている構成としても好適である。

この構成によれば、複数の直列素子ユニットに対して、正極側接続電極や負極側接続電極を基準直交方向における同じ側に配置することができるため、電極以外に設けられる配線構造の簡素化を図ることができる。

上記の各構成のスイッチング素子ユニットにおいて、前記正極側接続電極は、前記素子配置面上を前記正極端子から前記基準方向における前記負極端子側に延びるように形成され、前記負極側接続電極は、前記素子配置面上を前記負極端子から前記基準方向における前記正極端子側に延びるように形成され、前記素子配置面上における前記正極側接続電極と前記負極側接続電極との前記基準方向における間に、前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子と前記ダイオード素子とを電気的に接続する素子間接続電極が形成されている構成とすると好適である。

この構成によれば、正極側接続電極、負極側接続電極、及び素子間接続電極の基準方向における並び順が、正極端子と負極端子との間の電気的接続経路における配置順と一致するため、各電極間に必要となる絶縁距離を短く抑えることができるとともに、電極以外に設けられる配線構造の簡素化を図ることができる。

本発明の第一の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの斜視図である。 本発明の第一の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの図１とは異なる方向から見た斜視図である。 本発明の第一の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの平面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３におけるＶ−Ｖ断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る第一平滑コンデンサの平面図である。 本発明の第一の実施形態に係るインバータ回路の構成を示す模式図である。 本発明の第二の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第一の具体例を示す平面図である。 本発明の第二の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第一の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第二の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第二の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第一の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第二の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第三の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第四の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第五の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第六の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第七の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第三の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第八の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第四の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第一の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第四の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第二の具体例を模式的に示す平面図である。 本発明の第四の実施形態に係るスイッチング素子ユニットの第三の具体例を模式的に示す平面図である。

１．第一の実施形態
本発明の第一の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。ここでは、本発明に係るスイッチング素子ユニットを、回転電機２を制御するためのインバータ回路９１（図７参照）に適用した場合を例として説明する。すなわち、本実施形態では、スイッチング素子ユニット１を構成するスイッチング素子１０及びダイオード素子２０は、インバータ回路９１を構成する電子素子であり、当該スイッチング素子１０は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電子素子である。

以下の説明では、特に断らない限り、「上」は図１における＋Ｚ方向を指し、「下」は図１における−Ｚ方向を指す。Ｚ方向は、図４に示すように、素子配置面Ｓ１に直交する方向であり、素子配置面Ｓ１から当該素子配置面Ｓ１に配置されたスイッチング素子１０側へ向かう方向を正とする。すなわち、＋Ｚ方向は、素子配置面Ｓ１の法線ベクトルの方向と一致する。Ｘ方向は、素子配置面Ｓ１に沿って設定される基準方向であり、図３に示すように、第一平滑コンデンサ５０の正極端子５１から負極端子５２側へ向かう方向を正とする。Ｙ方向は、素子配置面Ｓ１に沿って基準方向（Ｘ方向）に直交する基準直交方向である。Ｙ方向の向き（正負）は、図１に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が順に右手系の直交座標系をなすように規定している。

１−１．スイッチング素子ユニットの概略構成
図１〜図３に示すように、スイッチング素子ユニット１は、スイッチング素子１０と、ダイオード素子２０と、第一平滑コンデンサ５０とを備えている。スイッチング素子ユニット１に備えられるスイッチング素子１０とダイオード素子２０とは、図７に示すように、互いに電気的に直列に接続されて直列素子ユニット３０を形成している。スイッチング素子ユニット１は、直列素子ユニット３０を形成するスイッチング素子１０とダイオード素子２０との組（以下、「電子素子組」という。）を少なくとも１つ備える。本実施形態では、スイッチング素子ユニット１は、図３に示すように、電子素子組を複数備え、具体的には、第一直列素子ユニット３０ａを形成する電子素子組と、第二直列素子ユニット３０ｂを形成する電子素子組との、２つの電子素子組を備えている。

第一平滑コンデンサ５０は、直列素子ユニット３０に供給される直流電圧の変動を抑制する（すなわち、当該直流電圧を平滑化する）回路部品である。本実施形態では、図７に示すように、回転電機２を駆動する回転電機駆動回路は、インバータ回路９１に加えて昇圧回路９２を備えており、平滑コンデンサとして第一平滑コンデンサ５０に加えて第二平滑コンデンサ６０が回転電機駆動回路に備えられている。昇圧回路９２は、直流電源３の直流電圧を昇圧するための回路であり、２つのスイッチング素子１０、当該２つのスイッチング素子１０のそれぞれに電気的に並列に接続された合計２つのダイオード素子２０、及びリアクトル８２を備えて構成されている。リアクトル８２には、スイッチング素子１０のスイッチングに応じて断続的にエネルギが蓄積される。直流電源３は、例えば、バッテリ、キャパシタ等により構成される。本実施形態では、第一平滑コンデンサ５０が、本発明における「平滑コンデンサ」に相当する。

第一平滑コンデンサ５０は、インバータ回路９１の直流側に電気的に並列に接続され、インバータ回路９１を構成する直列素子ユニット３０に供給される直流電圧の変動を抑制する。すなわち、第一平滑コンデンサ５０は、直列素子ユニット３０を構成するスイッチング素子１０に供給される直流電圧の変動を抑制する。第一平滑コンデンサ５０には、電源のオフ時等に第一平滑コンデンサ５０に蓄えられた電荷を放電するための放電抵抗８１が電気的に並列に接続されている。第二平滑コンデンサ６０は、直流電源３に電気的に並列に接続され、昇圧回路９２を構成するスイッチング素子１０に供給される直流電圧の変動を抑制する。すなわち、第一平滑コンデンサ５０は、昇圧回路９２による昇圧後の電圧を平滑化する昇圧後平滑コンデンサであり、第二平滑コンデンサ６０は、昇圧回路９２による昇圧前の電圧を平滑化する昇圧前平滑コンデンサである。

第一平滑コンデンサ５０の外面には、図１等に示すように、平面状の素子配置面Ｓ１と、第一平面Ｓ４と、第二平面Ｓ５とが含まれる。図３及び図４に示すように、第一平面Ｓ４は、Ｘ方向の一方側である−Ｘ方向側の素子配置面Ｓ１の端部において当該素子配置面Ｓ１に交差する面であり、第二平面Ｓ５は、Ｘ方向の他方側である＋Ｘ方向側の素子配置面Ｓ１の端部において当該素子配置面Ｓ１に交差する面である。第一平面Ｓ４と第二平面Ｓ５とは、互いに反対方向を向くように形成されている。ここで、２つの面について「互いに反対方向を向く」とは、それぞれの面の外方へ向かう法線ベクトル同士の内積が負となることを意味し、第一平面Ｓ４と第二平面Ｓ５とが互いに交差する場合を含む。素子配置面Ｓ１は、第一平滑コンデンサ５０の上側の外面である上面（＋Ｚ方向側を向く面）に形成されている。本実施形態では、第一平滑コンデンサ５０は直方体状の外形を有し、素子配置面Ｓ１、第一平面Ｓ４、及び第二平面Ｓ５のそれぞれは、矩形状に形成されていると共に、第一平面Ｓ４及び第二平面Ｓ５のそれぞれは、素子配置面Ｓ１に直交する面として形成されている。すなわち、本実施形態では、第一平面Ｓ４及び第二平面Ｓ５は、互いに反対方向を向くと共に互いに平行な面として形成されている。

素子配置面Ｓ１には、図１等に示すように、第一平滑コンデンサ５０の端子に電気的に接続される電極である端子接続電極Ｐ（具体的には、正極側接続電極Ｐ１及び負極側接続電極Ｐ２）が形成されており、直列素子ユニット３０を構成するスイッチング素子１０とダイオード素子２０とは、端子接続電極Ｐと電気的に接続された状態で、素子配置面Ｓ１に配置（言い換えれば、実装）されている。これらのスイッチング素子１０やダイオード素子２０は、素子配置面Ｓ１に対して上側から載るように配置（すなわち載置）されている。素子配置面Ｓ１に形成される端子接続電極Ｐ、並びに後述する素子間接続電極Ｐ３、制御用電極Ｐ４、及び放電抵抗用電極Ｐ５（図６参照）は、例えば、導体箔（銅箔等）により形成された電極とすることができる。また、このような電極は、例えば、印刷技術を用いて素子配置面Ｓ１に形成することができる。

第一平滑コンデンサ５０は、正極側の端子である正極端子５１と、負極側の端子である負極端子５２とを備えている。これらの端子５１，５２は、図７に示すように、直流電源３及び昇圧回路９２との間で直流電力の入出力を行う端子として機能するとともに、インバータ回路９１との間で直流電力の入出力を行う端子としても機能する。本実施形態では、図４に示すように、正極端子５１は、第一平滑コンデンサ５０の−Ｘ方向側の端部に配置された第一平面Ｓ４に形成されており、負極端子５２は、第一平滑コンデンサ５０の＋Ｘ方向側の端部に配置された第二平面Ｓ５に形成されている。本実施形態では、正極端子５１及び負極端子５２の双方は、第一平滑コンデンサ５０の上面に露出するように形成されている。すなわち、本実施形態では、第一平滑コンデンサ５０の上面には、正極端子５１の上端部により形成される部分と、負極端子５２の上端部により形成される部分とが含まれる。更に、本実施形態では、正極端子５１及び負極端子５２のそれぞれは、図１〜図３に示すように、第一平滑コンデンサ５０のＹ方向の両側の側面（側方側の外面）に露出するように形成されている。

第一平滑コンデンサ５０は、電極の間に介在する誘電体部分５３がセラミック材料で形成されたセラミックコンデンサである。このセラミック材料は、例えば、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウム等により構成される。具体的には、図４及び図５に模式的に示すように、第一平滑コンデンサ５０は、積層セラミックコンデンサであり、誘電体部分５３が内部電極５４を介して積層方向（ここでは上下方向）に積層した構造を有している。内部電極５４は、正極端子５１に電気的に接続された正極側内部電極５４ａと、負極端子５２に電気的に接続された負極側内部電極５４ｂとが、積層方向に交互に配置されている。正極側内部電極５４ａは、第一平滑コンデンサ５０の内部を、正極端子５１から＋Ｘ方向側に延びるように形成されている。負極側内部電極５４ｂは、第一平滑コンデンサ５０の内部を、負極端子５２から−Ｘ方向側に延びるように形成されている。すなわち、正極端子５１及び負極端子５２の双方は外部電極として機能し、第一平滑コンデンサ５０の積層方向の全域に亘って延びるように形成されている。なお、図４及び図５では、誘電体部分５３の積層数が「５」となるように示しているが、誘電体部分５３の実際の積層数は任意の値とすることができる。例えば、第一平滑コンデンサ５０として、誘電体部分５３の積層数が１００以上のものを用いることができる。

第一平滑コンデンサ５０の外面に形成される素子配置面Ｓ１は、誘電体部分５３と一体的に形成されている。具体的には、本実施形態では、第一平滑コンデンサ５０の上面（具体的には端子５１，５２を除く部分）は、上側の端部に配置された誘電体部分５３により形成され、第一平滑コンデンサ５０の下側の外面である下面（具体的には端子５１，５２を除く部分）は、下側の端部に配置された誘電体部分５３により形成されている。すなわち、本実施形態では、素子配置面Ｓ１が形成される第一平滑コンデンサ５０の上面（具体的には、当該上面における端子５１，５２を除く部分）と、第一平滑コンデンサ５０の下面（具体的には、当該下面における端子５１，５２を除く部分）とは、誘電体部分５３と同じ材料で一体的に形成されている。このような第一平滑コンデンサ５０は、例えば、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）技術を用いて低温同時焼成により製造されたものとすることができる。

１−２．直列素子ユニットの配置構成
次に、スイッチング素子ユニット１における直列素子ユニット３０の配置構成について説明する。図３に示すように、本実施形態では、素子配置面Ｓ１には、第一直列素子ユニット３０ａと第二直列素子ユニット３０ｂとの２つの直列素子ユニット３０が配置されている。そして、図７に示すように、これら２つの直列素子ユニット３０のそれぞれの中間接続部３３同士が電気的に接続されることにより、直列素子ユニット組４０が構成されている。

図７に示すように、直列素子ユニット３０は、直流電源３の正極側に接続される正極側端子部３１と、直流電源３の負極側（例えば、グランド側）に接続される負極側端子部３２とを備えている。本実施形態では、直列素子ユニット３０の正極側端子部３１は、昇圧回路９２を構成するスイッチング素子１０及びリアクトル８２を介して直流電源３の正極に電気的に接続されており、昇圧回路９２により昇圧された直流電圧が、直列素子ユニット３０の正極側端子部３１に供給される。

直列素子ユニット３０により構成される直列素子ユニット組４０は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路９１の１つのアーム組（上段アームと下段アームとの組、言い換えればレッグ）を構成している。同じアーム組を構成する複数の直列素子ユニット３０は、同一のスイッチング素子ユニット１に備えられる。本実施形態では、１つのアーム組を構成する２つの直列素子ユニット３０が、同一のスイッチング素子ユニット１に備えられ、同一の素子配置面Ｓ１に配置されている。すなわち、本実施形態では、スイッチング素子ユニット１は、１つの直列素子ユニット組４０を備えている。

本実施形態では、図７に示すように、交流電圧の供給対象の回転電機２は、三相交流で駆動される交流電動機であり、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれに対応する合計３つのアーム組が電気的に並列に接続されて、インバータ回路９１が形成されている。すなわち、本実施形態では、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕを備えるスイッチング素子ユニット１に加えて、Ｖ相直列素子ユニット組４０Ｖを備えるスイッチング素子ユニットとＷ相直列素子ユニット組４０Ｗを備えるスイッチング素子ユニットとを用いて、インバータ回路９１が形成されている。Ｖ相直列素子ユニット組４０ＶやＷ相直列素子ユニット組４０Ｗは、回転電機２との接続関係が異なる（具体的には、接続対象のコイルの相が異なる）点を除いて、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕと同様に構成されているため、ここでは、Ｖ相直列素子ユニット組４０Ｖを備えるスイッチング素子ユニットやＷ相直列素子ユニット組４０Ｗを備えるスイッチング素子ユニットについては図示を省略する。

このように、本実施形態では、３つのスイッチング素子ユニットを用いてインバータ回路９１が形成されており、各アーム組（各直列素子ユニット組４０）に対して１つの第一平滑コンデンサ５０が電気的に並列に接続されている。図７では煩雑さを避けるために、３つのアーム組の全体に１つの第一平滑コンデンサ５０を接続した例を示している。インバータ回路９１の制御対象の回転電機２は、例えば、電動車両やハイブリッド車両等に車輪の駆動力源として備えられる回転電機とすることができる。本願明細書では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。

図７に示すように、直列素子ユニット３０の正極側端子部３１は、正極側接続電極Ｐ１（図６参照）に電気的に接続されることで、第一平滑コンデンサ５０の正極端子５１に電気的に接続されている。また、直列素子ユニット３０の負極側端子部３２は、負極側接続電極Ｐ２（図６参照）に電気的に接続されることで、第一平滑コンデンサ５０の負極端子５２に電気的に接続されている。同一の直列素子ユニット組４０を構成する複数（本例では２つ）の直列素子ユニット３０のそれぞれの中間接続部３３は、互いに電気的に接続されていると共に、対応する相のコイルに接続されている。以下、このような電気的接続構成を実現するためのスイッチング素子ユニット１の構成について説明する。

上述したように、素子配置面Ｓ１には、第一平滑コンデンサ５０の端子５１，５２に電気的に接続された端子接続電極Ｐが形成されている。具体的には、図６に示すように、端子接続電極Ｐとして、正極端子５１に電気的に接続された正極側接続電極Ｐ１と、負極端子５２に電気的に接続された負極側接続電極Ｐ２とが、素子配置面Ｓ１に形成されている。本実施形態では更に、正極端子５１に電気的に接続された部分と負極端子５２に電気的に接続された部分との双方を有する放電抵抗用電極Ｐ５が、素子配置面Ｓ１に形成されている。正極側接続電極Ｐ１、及び放電抵抗用電極Ｐ５の正極端子５１に電気的に接続される部分のそれぞれは、正極端子５１の上面の一部を覆うように形成されることで、当該正極端子５１と導通している。また、負極側接続電極Ｐ２、及び放電抵抗用電極Ｐ５の負極端子５２に電気的に接続される部分のそれぞれは、負極端子５２の上面の一部を覆うように形成されることで、当該負極端子５２と導通している。

正極側接続電極Ｐ１や負極側接続電極Ｐ２は、スイッチング素子１０及びダイオード素子２０と、第一平滑コンデンサ５０とを電気的に接続するための電極である。よって、本実施形態では、正極端子５１及び負極端子５２の上面により、第一平滑コンデンサ５０の外部電極におけるインバータ回路９１側との接続部が形成されている。詳細な説明は省略するが、第一平滑コンデンサ５０の外部電極における直流電源３側との接続部も、正極端子５１及び負極端子５２の上面により形成される構成とすることができる。なお、第一平滑コンデンサ５０の外部電極における直流電源３側との接続部が、正極端子５１及び負極端子５２の側面又は下面により形成される構成とすることも可能である。

図６に示すように、素子配置面Ｓ１には、上記３つの電極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５に加えて、素子間接続電極Ｐ３と制御用電極Ｐ４とが形成されている。これらの電極Ｐ３，Ｐ４は、第一平滑コンデンサ５０の端子５１，５２とは電気的に絶縁された電極である。ここで、「電気的に絶縁」とは、素子配置面Ｓ１上で電気的に絶縁されていることを意味し、素子配置面Ｓ１に配置される回路素子や配線部材等を介して第一平滑コンデンサ５０の端子５１，５２と電気的に接続される場合を含む概念として用いている。

図６に示すように、本実施形態では、正極側接続電極Ｐ１は、素子配置面Ｓ１上を正極端子５１からＸ方向における負極端子５２側（すなわち、＋Ｘ方向側）に延びるように形成されており、負極側接続電極Ｐ２は、素子配置面Ｓ１上を負極端子５２からＸ方向における正極端子５１側（すなわち、−Ｘ方向側）に延びるように形成されている。そして、本実施形態では、素子配置面Ｓ１におけるＹ方向の全域において、正極側接続電極Ｐ１が、負極端子５２と負極側接続電極Ｐ２とのＸ方向における間に配置される部分を有さないように構成されている。具体的には、正極側接続電極Ｐ１及び負極側接続電極Ｐ２のそれぞれは、Ｚ方向視で矩形状に形成されており、正極側接続電極Ｐ１のＸ方向の長さと、負極側接続電極Ｐ２のＸ方向の長さとのそれぞれが、正極側接続電極Ｐ１と負極側接続電極Ｐ２とが互いにＸ方向に離間するように設定されている。そして、素子配置面Ｓ１上における正極側接続電極Ｐ１と負極側接続電極Ｐ２とのＸ方向における間に、直列素子ユニット３０を構成するスイッチング素子１０とダイオード素子２０とを電気的に接続する素子間接続電極Ｐ３が形成されている。

本実施形態では、正極側接続電極Ｐ１、負極側接続電極Ｐ２、及び素子間接続電極Ｐ３は、図６に示すように、Ｘ方向視で重複する部分を有するように形成されている。すなわち、正極側接続電極Ｐ１が形成されているＹ方向の領域、負極側接続電極Ｐ２が形成されているＹ方向の領域、及び素子間接続電極Ｐ３が形成されているＹ方向の領域の３つの領域の全てに含まれるＹ方向の領域が存在し、素子間接続電極Ｐ３は、正極側接続電極Ｐ１と負極側接続電極Ｐ２とによりＸ方向の両側から挟まれるように形成されている。また、素子間接続電極Ｐ３は、Ｚ方向視で矩形状に形成されている。なお、本例では、素子間接続電極Ｐ３は、図３に示すように、第二接続部材６２（後述する）が配置される＋Ｘ方向側の一部において、矩形状部分に対して−Ｙ方向側に突出する部分を有している。

第一直列素子ユニット３０ａ及び第二直列素子ユニット３０ｂの双方は、スイッチング素子１０とダイオード素子２０とが互いに電気的に直列に接続されて構成されているが、図７に示すように、スイッチング素子１０とダイオード素子２０との配置構成が、第一直列素子ユニット３０ａと第二直列素子ユニット３０ｂとでは異なる。具体的には、直列素子ユニット３０において正極側に配置される素子を「正極側素子」とし、負極側に配置される素子を「負極側素子」とすると、第一直列素子ユニット３０ａの正極側素子はスイッチング素子１０であるのに対し、第二直列素子ユニット３０ｂの正極側素子はダイオード素子２０である。第一直列素子ユニット３０ａの負極側素子はダイオード素子２０であるのに対し、第二直列素子ユニット３０ｂの負極側素子はスイッチング素子１０である。

そして、直列素子ユニット３０を構成する正極側素子と負極側素子との接続部（言い換えれば、スイッチング素子１０とダイオード素子２０との接続部）を中間接続部３３とすると、第一直列素子ユニット３０ａと第二直列素子ユニット３０ｂとは、それぞれの中間接続部３３同士が互いに電気的に接続されている。よって、互いに電気的に並列に接続された第一直列素子ユニット３０ａの正極側素子と第二直列素子ユニット３０ｂの正極側素子との素子組と、互いに電気的に並列に接続された第一直列素子ユニット３０ａの負極側素子と第二直列素子ユニット３０ｂの負極側素子との素子組とが、互いに電気的に直列に接続されて、直列素子ユニット組４０が構成されているといえる。すなわち、図７に示すインバータ回路において上段アームに配置されるスイッチング素子１０及びダイオード素子２０を、それぞれ、上段側スイッチング素子１０ａ及び上段側ダイオード素子２０ａとし、下段アームに配置されるスイッチング素子１０及びダイオード素子２０を、それぞれ、下段側スイッチング素子１０ｂ及び下段側ダイオード素子２０ｂとすると、上段側ダイオード素子２０ａが電気的に並列に接続された上段側スイッチング素子１０ａと、下段側ダイオード素子２０ｂが電気的に並列に接続された下段側スイッチング素子１０ｂとが、互いに電気的に直列に接続されて、直列素子ユニット組４０が構成されている。

図３に示すように、本実施形態では、上段側スイッチング素子１０ａは、下段側ダイオード素子２０ｂよりも−Ｙ方向側に配置され、下段側スイッチング素子１０ｂは、上段側ダイオード素子２０ａよりも−Ｙ方向側に配置されている。すなわち、同じ直列素子ユニット組４０に含まれる複数のスイッチング素子１０のそれぞれが、同じ直列素子ユニット３０を構成するダイオード素子２０よりも、Ｙ方向における同じ側に配置されている。同じ直列素子ユニット組４０に含まれる複数のスイッチング素子１０（本例では、上段側スイッチング素子１０ａ及び下段側スイッチング素子１０ｂ）は、Ｘ方向に並ぶように素子配置面Ｓ１に配置されている。本実施形態では、図６に示すように、素子配置面Ｓ１は長辺と短辺とを有する長方形状に形成されており、Ｘ方向が長辺の延在方向と平行となり、Ｙ方向が短辺の延在方向と平行となっている。そして、スイッチング素子１０に対して電気的に並列に接続されるダイオード素子２０が、当該スイッチング素子１０とＹ方向に並ぶように素子配置面Ｓ１に配置されている。具体的には、上段側ダイオード素子２０ａが、上段側スイッチング素子１０ａの＋Ｙ方向側に隣接して配置されていると共に、下段側ダイオード素子２０ｂが、下段側スイッチング素子１０ｂの＋Ｙ方向側に隣接して配置されている。ここで、「隣接して配置」とは、素子配置面Ｓ１の延在方向（ここではＹ方向）におけるスイッチング素子１０とダイオード素子２０との間に他の回路素子が配置されていないことを意味し、また、スイッチング素子１０とダイオード素子２０との間の離間距離が零である状態（すなわち、それぞれの外面同士が接触している状態）と当該離間距離が零より大きい状態の双方を含む概念として用いている。

上記のように、上段側スイッチング素子１０ａ、下段側スイッチング素子１０ｂ、上段側ダイオード素子２０ａ、及び下段側ダイオード素子２０ｂが配置されているため、本実施形態では、図３に示すように、上段側スイッチング素子１０ａが、下段側ダイオード素子２０ｂよりも−Ｘ方向側に配置されると共に、上段側ダイオード素子２０ａが、下段側スイッチング素子１０ｂよりも−Ｘ方向側に配置されている。すなわち、本実施形態では、第一直列素子ユニット３０ａ及び第二直列素子ユニット３０ｂのそれぞれについて、直列素子ユニット３０を構成するスイッチング素子１０及びダイオード素子２０のいずれか正極側に配置される正極側素子が、いずれか負極側に配置される負極側素子よりも、−Ｘ方向側（すなわち、Ｘ方向における正極端子５１側）に配置されている。

スイッチング素子１０は、図４及び図５に示すように、一対の主端子１２，１３と制御端子１１とを有している。主端子１２，１３は、直流電圧の供給源（本例では直流電源３）に電気的に接続される端子である。ここで、一対の主端子１２，１３の内、高電位側の端子を正極側主端子１２とし、低電位側の端子を負極側主端子１３とする。図５及び図７に示すように、上段側ダイオード素子２０ａは、上段側スイッチング素子１０ａの正極側主端子１２にカソード端子２２が電気的に接続され、上段側スイッチング素子１０ａの負極側主端子１３にアノード端子２１が電気的に接続されるように、上段側スイッチング素子１０ａに対して電気的に逆並列の関係で接続されている。下段側ダイオード素子２０ｂについても同様に、下段側スイッチング素子１０ｂに対して電気的に逆並列の関係で接続されている。すなわち、ダイオード素子２０は、ＦＷＤ（Free Wheel Diode）として機能する。制御端子１１は、スイッチング素子１０をオンオフ制御するための制御用の端子であり、スイッチング素子１０のオン状態では、正極側主端子１２と負極側主端子１３とが導通し、スイッチング素子１０のオフ状態では、正極側主端子１２と負極側主端子１３との導通が遮断される。

図４、図５、図７に示すように、上段側スイッチング素子１０ａの正極側主端子１２が、第一直列素子ユニット３０ａの正極側端子部３１を構成し、下段側ダイオード素子２０ｂのアノード端子２１が、第一直列素子ユニット３０ａの負極側端子部３２を構成している。また、下段側スイッチング素子１０ｂの負極側主端子１３が、第二直列素子ユニット３０ｂの負極側端子部３２を構成し、上段側ダイオード素子２０ａのカソード端子２２が、第二直列素子ユニット３０ｂの正極側端子部３１を構成している。

本実施形態では、図７に示すように、スイッチング素子１０はＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）であり、正極側主端子１２はコレクタ端子により構成され、負極側主端子１３はエミッタ端子により構成され、制御端子１１はゲート端子により構成されている。そして、制御端子１１は、ゲート抵抗８３（図３、図５参照）を介して図示しない制御ユニットに電気的に接続されており、各スイッチング素子１０は制御端子１１に印加されるゲート電圧に応じて、個別にスイッチング制御される。なお、スイッチング素子１０として、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）等を用いることも可能である。

図５に示すように、正極側主端子１２と負極側主端子１３とのそれぞれは、外形が直方体状に形成されたスイッチング素子１０における、互いに反対側を向く外面に分かれて形成されている。具体的には、スイッチング素子１０は、正極側主端子１２が形成された外面と、負極側主端子１３が形成された外面とを有し、これら２つの外面は、互いに逆方向を向くとともに互いに平行な面として形成されている。そして、スイッチング素子１０は、負極側主端子１３が形成された外面が素子配置面Ｓ１に対向する第一対向配置面Ｓ２となるように、素子配置面Ｓ１に配置されている。すなわち、スイッチング素子１０が素子配置面Ｓ１に配置された状態で、スイッチング素子１０の上面に正極側主端子１２が配置され、スイッチング素子１０の下面に負極側主端子１３が配置される。そして、本実施形態では、制御端子１１は、負極側主端子１３が形成されているスイッチング素子１０の外面において、当該負極側主端子１３とは絶縁距離を隔てて配置されている。すなわち、本実施形態では、スイッチング素子１０が有する第一対向配置面Ｓ２に、主端子１２，１３（具体的には負極側主端子１３）が形成されており、更に本実施形態では、当該第一対向配置面Ｓ２に、制御端子１１も形成されている。

スイッチング素子１０は、第一対向配置面Ｓ２と素子配置面Ｓ１とが直接又は接合部材を介して当接するように、素子配置面Ｓ１に配置されている。なお、「素子配置面Ｓ１と直接又は接合部材を介して当接」というときの素子配置面Ｓ１には、当該素子配置面Ｓ１に形成された電極が含まれる。具体的には、図３〜図５に示すように、上段側スイッチング素子１０ａは、接合材料９３を介して素子間接続電極Ｐ３に上側から載るように配置されており、上段側ダイオード素子２０ａも、接合材料９３を介して素子間接続電極Ｐ３に上側から載るように配置されている。図５に示すように、本例では、ダイオード素子２０の下面にはアノード端子２１が形成されており、ダイオード素子２０の上面にはカソード端子２２が形成されている。すなわち、ダイオード素子２０は、アノード端子２１が形成された外面が素子配置面Ｓ１に対向する第二対向配置面Ｓ３となるように、素子配置面Ｓ１に配置されており、第二対向配置面Ｓ３と素子配置面Ｓ１とは、直接又は接合部材を介して当接する。接合部材としての接合材料９３は、例えばハンダや導電性ペースト等の、導電性材料により構成される。これにより、上段側スイッチング素子１０ａの下面に形成された負極側主端子１３と、上段側ダイオード素子２０ａの下面に形成されたアノード端子２１とが、素子間接続電極Ｐ３に対して電気的に接続される。

下段側スイッチング素子１０ｂは、接合材料９３を介して負極側接続電極Ｐ２に上側から載るように配置されており、下段側ダイオード素子２０ｂも、接合材料９３を介して負極側接続電極Ｐ２に上側から載るように配置されている。これにより、下段側スイッチング素子１０ｂの下面に形成された負極側主端子１３と、下段側ダイオード素子２０ｂの下面に形成されたアノード端子２１とが、負極側接続電極Ｐ２に対して電気的に接続される。なお、負極側接続電極Ｐ２は、負極端子５２に電気的に接続されており、下段側スイッチング素子１０ｂの負極側主端子１３と、下段側ダイオード素子２０ｂのアノード端子２１とは、負極側接続電極Ｐ２を介して負極端子５２に電気的に接続される。このように、負極側接続電極Ｐ２は、下段側ダイオード素子２０ｂのアノード端子２１により構成される第一直列素子ユニット３０ａの負極側端子部３２と、下段側スイッチング素子１０ｂの負極側主端子１３により構成される第二直列素子ユニット３０ｂの負極側端子部３２とを、第一平滑コンデンサ５０の負極端子５２に電気的に接続するための電極である。

図１及び図２に示すように、上段側スイッチング素子１０ａの上面に形成された正極側主端子１２（図４、図５参照）と、上段側ダイオード素子２０ａの上面に形成されたカソード端子２２とを、正極側接続電極Ｐ１に対して電気的に接続するように、導電性の第一接続部材６１が配置されている。すなわち、第一接続部材６１は、正極側接続電極Ｐ１と上段側スイッチング素子１０ａとを電気的に接続すると共に、正極側接続電極Ｐ１と上段側ダイオード素子２０ａとを電気的に接続する。具体的には、図４に示すように、第一接続部材６１は、接合材料９３を介して正極側接続電極Ｐ１に上側から載るように配置された第一部分６１ａと、接合材料９３を介して上段側スイッチング素子１０ａ及び上段側ダイオード素子２０ａに上側から載るように配置された第二部分６１ｂとを有する。これにより、上段側スイッチング素子１０ａの正極側主端子１２と、上段側ダイオード素子２０ａのカソード端子２２とが、正極側接続電極Ｐ１に対して電気的に接続される。なお、正極側接続電極Ｐ１は、正極端子５１に電気的に接続されており、上段側スイッチング素子１０ａの正極側主端子１２と、上段側ダイオード素子２０ａのカソード端子２２とは、正極側接続電極Ｐ１を介して正極端子５１に電気的に接続される。このように、正極側接続電極Ｐ１は、上段側スイッチング素子１０ａの正極側主端子１２により構成される第一直列素子ユニット３０ａの正極側端子部３１と、上段側ダイオード素子２０ａのカソード端子２２により構成される第二直列素子ユニット３０ｂの正極側端子部３１とを、第一平滑コンデンサ５０の正極端子５１に電気的に接続するための電極である。

また、図１及び図２に示すように、下段側スイッチング素子１０ｂの上面に形成された正極側主端子１２（図４参照）と、下段側ダイオード素子２０ｂの上面に形成されたカソード端子２２とを、素子間接続電極Ｐ３に対して電気的に接続するように、導電性の第二接続部材６２が配置されている。すなわち、第二接続部材６２は、素子間接続電極Ｐ３と下段側スイッチング素子１０ｂとを電気的に接続すると共に、素子間接続電極Ｐ３と下段側ダイオード素子２０ｂとを電気的に接続する。具体的には、図４に示すように、第二接続部材６２は、接合材料９３を介して素子間接続電極Ｐ３に上側から載るように配置された第一部分６２ａと、接合材料９３を介して下段側スイッチング素子１０ｂ及び下段側ダイオード素子２０ｂに上側から載るように配置された第二部分６２ｂとを有する。これにより、下段側スイッチング素子１０ｂの正極側主端子１２と、下段側ダイオード素子２０ｂのカソード端子２２とが、素子間接続電極Ｐ３に対して電気的に接続される。この結果、素子間接続電極Ｐ３を介して、上段側スイッチング素子１０ａの負極側主端子１３及び上段側ダイオード素子２０ａのアノード端子２１が、下段側スイッチング素子１０ｂの正極側主端子１２及び下段側ダイオード素子２０ｂのカソード端子２２に電気的に接続される。このように、素子間接続電極Ｐ３は、直列素子ユニット３０を構成するスイッチング素子１０とダイオード素子２０との間（具体的には、上段側スイッチング素子１０ａと下段側ダイオード素子２０ｂとの間、並びに上段側ダイオード素子２０ａと下段側スイッチング素子１０ｂとの間）を電気的に接続して中間接続部３３を形成するための電極であると共に、同じ直列素子ユニット組４０を構成する複数の直列素子ユニット３０のそれぞれの中間接続部３３同士を接続するための電極である。

本実施形態では、図１、図４等に示すように、第一接続部材６１及び第二接続部材６２は、上面に平坦部分を有する。そして、図示は省略するが、この平坦部分の上側に、絶縁部材を介してヒートシンクが配置されている。この絶縁部材は、電気的絶縁性及び熱伝導性の双方を備える。これにより、スイッチング素子１０とヒートシンクとの間の電気的絶縁性を確保しつつ、スイッチング素子１０の熱を効率良く接続部材６１，６２を介してヒートシンクに伝達させることが可能となっている。このように、接続部材６１，６２は、接続部材（バスバー）としての機能に加えて、ヒートスプレッダとしての機能も有している。

制御用電極Ｐ４は、制御端子１１に電気的に接続される制御用の電極である。具体的には、制御用電極Ｐ４は、図５に示すように、制御端子１１の下側に配置されて当該制御端子１１に電気的に接続された部分と、当該部分とは−Ｙ方向側に分離された部分（分離部分）とを有し、これら２つの部分を電気的に接続するようにゲート抵抗８３が上側から載るように配置されている。また、図示は省略するが、上記分離部分にはフレキシブルプリント基板の接続端子が形成されており、制御端子１１は当該フレキシブルプリント基板を介して、スイッチング制御信号（本例ではゲート駆動信号）を生成する制御ユニット（図示せず）に電気的に接続されている。なお、フレキシブルプリント基板は、柔軟性があり大きく変形させることが可能なプリント基板である。

また、放電抵抗用電極Ｐ５は、第一平滑コンデンサ５０に電気的に並列に接続される放電抵抗８１（図７参照）を配置するための電極である。具体的には、図６に示すように、放電抵抗用電極Ｐ５は、互いにＸ方向に分離された２つの部分である、正極端子５１に電気的に接続された部分と、負極端子５２に電気的に接続された部分とを有する。そして、図１に示すように、これら２つの部分を電気的に接続するように、放電抵抗８１が上側から載るように配置されている。

２．第二の実施形態
本発明の第二の実施形態について図８〜図１０を参照して説明する。本実施形態に係るスイッチング素子ユニット１は、複数の直列素子ユニット組４０を備えている点で、上記第一の実施形態とは異なる。以下、本実施形態に係る２つの具体例について順に説明する。なお、本実施形態並びに以下に説明する第三及び第四の実施形態の各実施形態についての説明では、上記第一の実施形態との相違点を中心に説明し、特に説明しない点については上記第一の実施形態と同様とする。

２−１．第一の具体例
図８に示すように、第一の具体例では、スイッチング素子ユニット１が２つの直列素子ユニット組４０を備えている。具体的には、スイッチング素子ユニット１は、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕに加えてＶ相直列素子ユニット組４０Ｖを備えている。図７に示すように、Ｖ相直列素子ユニット組４０Ｖは、中間接続部３３の接続対象のコイルの相が異なる点を除いて、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕと同様に構成されている。すなわち、Ｖ相直列素子ユニット組４０Ｖを構成する第三直列素子ユニット３０ｃは、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕを構成する第一直列素子ユニット３０ａと同様に構成され、Ｖ相直列素子ユニット組４０Ｖを構成する第四直列素子ユニット３０ｄは、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕを構成する第二直列素子ユニット３０ｂと同様に構成されている。

そして、Ｖ相直列素子ユニット組４０Ｖは、図８に示すように、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕに対して＋Ｙ方向側に並べて配置されている。すなわち、本具体例に係るスイッチング素子ユニット１は、上記第一の実施形態に係るスイッチング素子ユニット１（図３参照）を、Ｙ方向に２つ並べた構成といえる。なお、図８では煩雑さを避けるため、放電抵抗８１やゲート抵抗８３に関する部分については図示を省略している。この構成では、２つのアーム組（２つの直列素子ユニット組４０）に対して１つの第一平滑コンデンサ５０が電気的に並列に接続されるため、本例での第一平滑コンデンサ５０の容量は、上記第一の実施形態に比べて２倍となる。

図９は、図８に示す本具体例に係るスイッチング素子ユニット１を、簡略化して示す模式図である。図９並びに後に参照する図１０〜２１の各図面は、素子配置面Ｓ１における各素子１０，２０の間での互いの位置関係と、当該位置関係に応じて定まる、素子配置面Ｓ１における各電極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の間での互いの位置関係とを説明するための図面である。そのため、図９〜図２１においては、これらの位置関係の理解を容易にすべく、接続部材６１，６２の図示を省略すると共に、各素子１０，２０や各電極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の形状を模式的に示している。

２−２．第二の具体例
図１０に示すように、第二の具体例では、上記第一の具体例とは異なり、スイッチング素子ユニット１は、３つの直列素子ユニット組４０を備えている。具体的には、スイッチング素子ユニット１は、Ｕ相直列素子ユニット組４０ＵとＶ相直列素子ユニット組４０Ｖとに加えて、Ｗ相直列素子ユニット組４０Ｗを備えている。図７に示すように、Ｗ相直列素子ユニット組４０Ｗは、中間接続部３３の接続対象のコイルの相が異なる点を除いて、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕと同様に構成されている。すなわち、Ｗ相直列素子ユニット組４０Ｗを構成する第五直列素子ユニット３０ｅは、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕを構成する第一直列素子ユニット３０ａと同様に構成され、Ｗ相直列素子ユニット組４０Ｗを構成する第六直列素子ユニット３０ｆは、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕを構成する第二直列素子ユニット３０ｂと同様に構成されている。この構成では、３つのアーム組（３つの直列素子ユニット組４０）に対して１つの第一平滑コンデンサ５０が電気的に並列に接続されるため、本例での第一平滑コンデンサ５０の容量は、上記第一の実施形態に比べて３倍となる。

なお、これらの第一の具体例（図９）や第二の具体例（図１０）では、異なる直列素子ユニット組４０の間で、上段側スイッチング素子１０ａ、下段側スイッチング素子１０ｂ、上段側ダイオード素子２０ａ、及び下段側ダイオード素子２０ｂの素子配置面Ｓ１上での配置関係が互いに同一であるが、異なる直列素子ユニット組４０の間でこの配置関係を互いに異ならせることも可能である。例えば、図９に示す具体例に係るＶ相直列素子ユニット組４０Ｖについて、上段側スイッチング素子１０ａと上段側ダイオード素子２０ａとを入れ替えた構成、下段側スイッチング素子１０ｂと下段側ダイオード素子２０ｂとを入れ替えた構成、或いは、上段側スイッチング素子１０ａと上段側ダイオード素子２０ａとを入れ替えると共に下段側スイッチング素子１０ｂと下段側ダイオード素子２０ｂとを入れ替えた構成とすることが可能である。後述する各具体例においても、同様の入れ替えが可能である。

３．第三の実施形態
本発明の第三の実施形態について図１１〜図１８を参照して説明する。本実施形態に係るスイッチング素子ユニット１は、当該スイッチング素子ユニット１に備えられる少なくとも１つの直列素子ユニット組４０について、当該直列素子ユニット組４０に含まれる複数の正極側素子のそれぞれが、同じ直列素子ユニット３０を構成する負極側素子よりも、Ｙ方向における同じ側に配置されている点で、上記第一及び第二の実施形態とは異なる。また、本実施形態に係るスイッチング素子ユニット１は、当該スイッチング素子ユニット１に備えられる少なくとも１つの直列素子ユニット組４０について、当該直列素子ユニット組４０に含まれる複数のスイッチング素子１０のそれぞれが、同じ直列素子ユニット３０を構成するダイオード素子２０よりも、Ｘ方向における同じ側に配置されている点で、上記第一及び第二の実施形態とは異なる。以下、本実施形態に係る８個の具体例について順に説明する。

３−１．第一の具体例
図１１に示すように、第一の具体例では、スイッチング素子ユニット１は、２つの直列素子ユニット組４０（Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕ及びＶ相直列素子ユニット組４０Ｖ）を備えている。本具体例では、Ｕ相直列素子ユニット組４０ＵとＶ相直列素子ユニット組４０Ｖとの間で、上段側スイッチング素子１０ａ、下段側スイッチング素子１０ｂ、上段側ダイオード素子２０ａ、及び下段側ダイオード素子２０ｂの素子配置面Ｓ１上での配置関係が互いに同一であるため、以下では、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕについてのみ説明する。

図１１に示すように、第一直列素子ユニット３０ａの正極側素子である上段側スイッチング素子１０ａは、第一直列素子ユニット３０ａの負極側素子である下段側ダイオード素子２０ｂよりも−Ｙ方向側に配置されており、第二直列素子ユニット３０ｂの正極側素子である上段側ダイオード素子２０ａは、第二直列素子ユニット３０ｂの負極側素子である下段側スイッチング素子１０ｂよりも−Ｙ方向側に配置されている。すなわち、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕに含まれる複数の正極側素子のそれぞれが、同じ直列素子ユニット３０を構成する負極側素子よりも、−Ｙ方向側に配置されている。そして、本具体例では、スイッチング素子ユニット１に備えられる全ての直列素子ユニット組４０のそれぞれについて、当該直列素子ユニット組４０に含まれる複数の正極側素子のそれぞれが、同じ直列素子ユニット３０を構成する負極側素子よりも、Ｙ方向における同じ側に配置されている。

また、本具体例では、第一直列素子ユニット３０ａについては、正極側素子が負極側素子よりも−Ｘ方向側に配置されているのに対し、第二直列素子ユニット３０ｂについては、正極側素子が負極側素子よりも＋Ｘ方向側に配置されている。すなわち、上段側スイッチング素子１０ａは、下段側ダイオード素子２０ｂよりも−Ｘ方向側に配置され、下段側スイッチング素子１０ｂは、上段側ダイオード素子２０ａよりも−Ｘ方向側に配置されている。よって、本具体例では、同じ直列素子ユニット組４０に含まれる複数のスイッチング素子１０のそれぞれが、同じ直列素子ユニット３０を構成するダイオード素子２０よりも、Ｘ方向における同じ側に配置されている。同じ直列素子ユニット組４０に含まれる複数のスイッチング素子１０（本例では、上段側スイッチング素子１０ａ及び下段側スイッチング素子１０ｂ）は、Ｙ方向に並ぶように素子配置面Ｓ１に配置されている。

図１１に示すように、本具体例においても、上記第一及び第二の実施形態と同様、素子配置面Ｓ１におけるＹ方向の全域において、正極側接続電極Ｐ１は、負極側接続電極Ｐ２の＋Ｘ方向側に配置される部分を有さない。すなわち、素子配置面Ｓ１におけるＹ方向の全域において、正極側接続電極Ｐ１は、負極端子５２と負極側接続電極Ｐ２とのＸ方向における間に配置される部分を有さない。また、本具体例では、正極側接続電極Ｐ１は、素子間接続電極Ｐ３に対して−Ｙ方向側においてＸ方向に延びる部分を有し、負極側接続電極Ｐ２は、素子間接続電極Ｐ３に対して＋Ｙ方向側においてＸ方向に延びる部分を有する。よって、本具体例では、上記第一及び第二の実施形態とは異なり、素子間接続電極Ｐ３は、素子配置面Ｓ１上における正極側接続電極Ｐ１と負極側接続電極Ｐ２とのＹ方向における間に形成されている。すなわち、上記第一及び第二の実施形態とは異なり、正極側接続電極Ｐ１、負極側接続電極Ｐ２、及び素子間接続電極Ｐ３は、Ｙ方向視で重複する部分を有するように形成されている。

３−２．第二の具体例
図１２に示すように、第二の具体例は、第一の具体例（図１１）における各直列素子ユニット組４０について、上段側スイッチング素子１０ａと下段側スイッチング素子１０ｂとを入れ替えると共に上段側ダイオード素子２０ａと下段側ダイオード素子２０ｂとを入れ替えた構成に相当する。すなわち、本具体例では、上記第一の具体例とは異なり、Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕに含まれる複数の正極側素子のそれぞれは、同じ直列素子ユニット３０を構成する負極側素子よりも、＋Ｙ方向側に配置されている。また、本具体例では、上記第一の具体例とは異なり、正極側接続電極Ｐ１は、素子間接続電極Ｐ３に対して＋Ｙ方向側においてＸ方向に延びる部分を有し、負極側接続電極Ｐ２は、素子間接続電極Ｐ３に対して−Ｙ方向側においてＸ方向に延びる部分を有する。

３−３．第三の具体例
図１３に示すように、第三の具体例は、第一の具体例（図１１）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖと、第二の具体例（図１２）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕとを組み合わせた構成に相当する。すなわち、本具体例では、異なる直列素子ユニット組４０の間で、上段側スイッチング素子１０ａ、下段側スイッチング素子１０ｂ、上段側ダイオード素子２０ａ、及び下段側ダイオード素子２０ｂの素子配置面Ｓ１上での配置関係が互いに異なる。

３−４．第四の具体例
図１４に示すように、第四の具体例は、第一の具体例（図１１）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕと、第二の具体例（図１２）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖとを組み合わせた構成に相当する。

３−５．第五の具体例
図１５に示すように、第五の具体例は、上記第二の実施形態に係る第一の具体例（図９）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕと、本実施形態に係る第二の具体例（図１２）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖとを組み合わせた構成に相当する。本具体例では、スイッチング素子ユニット１に備えられる一部の直列素子ユニット組４０（具体的には、Ｖ相直列素子ユニット組４０Ｖ）について、当該直列素子ユニット組４０に含まれる複数の正極側素子のそれぞれが、同じ直列素子ユニット３０を構成する負極側素子よりも、Ｙ方向における同じ側に配置される。

３−６．第六の具体例
図１６に示すように、第六の具体例は、上記第二の実施形態に係る第一の具体例（図９）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕと、本実施形態に係る第一の具体例（図１１）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖとを組み合わせた構成に相当する。

３−７．第七の具体例
図１７に示すように、第七の具体例は、上記第二の実施形態に係る第一の具体例（図９）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖと、本実施形態に係る第一の具体例（図１１）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕとを組み合わせた構成に相当する。

３−８．第八の具体例
図１８に示すように、第八の具体例は、上記第二の実施形態に係る第一の具体例（図９）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖと、本実施形態に係る第二の具体例（図１２）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕとを組み合わせた構成に相当する。

４．第四の実施形態
本発明の第四の実施形態について図１９〜図２１を参照して説明する。本実施形態に係るスイッチング素子ユニット１は、当該スイッチング素子ユニット１に備えられる少なくとも１つの直列素子ユニット組４０について、正極側接続電極Ｐ１が、負極端子５２と負極側接続電極Ｐ２とのＸ方向における間に配置される部分を有する点で上記第一〜第三の実施形態とは異なる。以下、本実施形態に係る３個の具体例について順に説明する。

４−１．第一の具体例
図１９に示すように、第一の具体例では、スイッチング素子ユニット１は、２つの直列素子ユニット組４０（Ｕ相直列素子ユニット組４０Ｕ及びＶ相直列素子ユニット組４０Ｖ）を備えており、全ての直列素子ユニット３０について、正極側素子が負極側素子よりも＋Ｘ方向側（すなわち、Ｘ方向における負極端子５２側）に配置されている。このような配置構成を備えるため、図１９に示すように、本具体例では、２つの直列素子ユニット組４０のそれぞれについて、正極側接続電極Ｐ１が、負極側接続電極Ｐ２の＋Ｘ方向側に配置される部分を有する。すなわち、正極側接続電極Ｐ１が、負極端子５２と負極側接続電極Ｐ２とのＸ方向における間に配置される部分を有する。

４−２．第二の具体例
図２０に示すように、第二の具体例では、上記第二の実施形態に係る第一の具体例（図９）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕと、本実施形態に係る第一の具体例（図１９）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖとを組み合わせた構成に相当する。すなわち、本具体例では、スイッチング素子ユニット１に備えられる一部の直列素子ユニット組４０について、正極側接続電極Ｐ１が、負極端子５２と負極側接続電極Ｐ２とのＸ方向における間に配置される部分を有する。

４−３．第三の具体例
図２１に示すように、第三の具体例では、上記第二の実施形態に係る第一の具体例（図９）におけるＶ相直列素子ユニット組４０Ｖと、本実施形態に係る第一の具体例（図１９）におけるＵ相直列素子ユニット組４０Ｕとを組み合わせた構成に相当する。

５．その他の実施形態
最後に、本発明に係るスイッチング素子ユニットの、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成、並びに上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。

（１）上記の各実施形態では、素子配置面Ｓ１が、誘電体部分５３と同じ材料で形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、素子配置面Ｓ１が、当該誘電体部分５３とは別の材料で形成された構成とすることも可能である。また、上記の各実施形態では、素子配置面Ｓ１に偶数個の直列素子ユニット３０が配置された構成を例として説明したが、奇数個（例えば１個、３個等）の直列素子ユニット３０が素子配置面Ｓ１に配置された構成とすることも可能である。

（２）上記の各実施形態では、スイッチング素子１０が有する第一対向配置面Ｓ２に、制御端子１１が形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、スイッチング素子１０における第一対向配置面Ｓ２以外の外面（例えば上側の外面である上面）に制御端子１１が形成された構成とすることも可能である。この場合、例えば、ワイヤ部材を介して制御端子１１が制御用電極Ｐ４に電気的に接続される構成とすることができる。また、この場合、素子配置面Ｓ１に、制御用電極Ｐ４が形成されず、制御端子１１が素子配置面Ｓ１を介することなく、スイッチング制御信号（本例ではゲート駆動信号）を生成する制御ユニット（図示せず）に電気的に接続される構成とすることも可能である。

（３）上記の各実施形態では、スイッチング素子１０に対して電気的に並列に接続されるダイオード素子２０が、当該スイッチング素子１０に隣接して素子配置面Ｓ１に配置される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、互いに電気的に並列に接続されるスイッチング素子１０とダイオード素子２０との素子配置面Ｓ１の延在方向における間に他の回路素子が配置された構成とすることも可能である。

（４）上記の各実施形態では、インバータ回路９１が直流電圧を三相の交流電圧に変換する直流交流変換回路であり、インバータ回路９１が６個のスイッチング素子１０を備える構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、インバータ回路９１が直流電圧を単相の交流電圧に変換する直流交流変換回路であり、インバータ回路９１が４個のスイッチング素子１０を備える構成とすることもできる。

（５）上記の各実施形態では、本発明に係るスイッチング素子ユニットを、回転電機２を制御するためのインバータ回路９１（図７参照）に適用した場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明に係るスイッチング素子ユニットを、昇圧回路９２等の他の回路に適用することも可能である。昇圧回路９２に適用する場合には、例えば、第二平滑コンデンサ６０の外面に素子配置面を形成し、当該素子配置面に、昇圧回路９２を構成するスイッチング素子１０とダイオード素子２０とにより形成される直列素子ユニットが配置された構成とすることができる。詳細は省略するが、このような構成では、上記実施形態における素子配置面Ｓ１が第二平滑コンデンサ６０の上記素子配置面に置き換わる点を除いて、上記実施形態と同様に構成することができる。

（６）上記の各実施形態では、回転電機２を駆動する回転電機駆動回路が、インバータ回路９１に加えて昇圧回路９２を備えた構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、回転電機２を駆動する回転電機駆動回路が昇圧回路９２を備えない構成とすることも可能である。

（７）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、スイッチング素子及びダイオード素子を備えたスイッチング素子ユニットに好適に利用することができる。

１：スイッチング素子ユニット
１０：スイッチング素子
２０：ダイオード素子
３０：直接素子ユニット
３１：正極側端子部
３２：負極側端子部
３３：中間接続部
４０：直接素子ユニット組
５０：第一平滑コンデンサ（平滑コンデンサ）
５１：正極端子
５２：負極端子
５３：誘電体部分
５４ａ：正極側内部電極
５４ｂ：負極側内部電極
Ｐ１：正極側接続電極
Ｐ２：負極側接続電極
Ｐ３：素子間接続電極
Ｓ１：素子配置面
Ｓ４：第一平面
Ｓ５：第二平面
Ｘ：基準方向
Ｙ：基準直交方向

Claims (7)

1. 互いに電気的に直列に接続されて直列素子ユニットを形成するスイッチング素子とダイオード素子との組を少なくとも１つ備えると共に、前記直列素子ユニットに供給される直流電圧の変動を抑制する平滑コンデンサを備えたスイッチング素子ユニットであって、
   前記平滑コンデンサは、電極の間に介在する誘電体部分がセラミック材料で形成されたセラミックコンデンサであり、
   前記平滑コンデンサの外面には、前記誘電体部分と一体的に形成された素子配置面と、前記素子配置面に沿って設定された基準方向における一方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第一平面と、前記基準方向における他方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第二平面とが含まれ、前記第一平面に前記平滑コンデンサの正極端子が形成されていると共に、前記第二平面に前記平滑コンデンサの負極端子が形成されており、
   前記素子配置面に、前記正極端子に電気的に接続される正極側接続電極と、前記負極端子に電気的に接続される負極側接続電極とが形成されており、
   前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子と前記ダイオード素子とが前記素子配置面に配置されていると共に、当該直列素子ユニットの正極側端子部と前記正極側接続電極とが電気的に接続され、当該直列素子ユニットの負極側端子部と前記負極側接続電極とが電気的に接続されているスイッチング素子ユニット。
2. 前記平滑コンデンサの内部に、前記正極端子から前記基準方向における前記負極端子側に延びる正極側内部電極と、前記負極端子から前記基準方向における前記正極端子側に延びる負極側内部電極とが形成されている請求項１に記載のスイッチング素子ユニット。
3. 前記素子配置面に沿って前記基準方向に直交する方向を基準直交方向として、
   前記素子配置面における前記基準直交方向の全域において、前記正極側接続電極が、前記負極端子と前記負極側接続電極との前記基準方向における間に配置される部分を有さないように構成されている請求項１又は２に記載のスイッチング素子ユニット。
4. 前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子と前記ダイオード素子との接続部が中間接続部であり、
   複数の前記直列素子ユニットのそれぞれの前記中間接続部同士が電気的に接続されて、直列素子ユニット組が構成されており、
   前記素子配置面に沿って前記基準方向に直交する方向を基準直交方向として、
   同じ前記直列素子ユニット組に含まれる複数の前記スイッチング素子のそれぞれが、同じ前記直列素子ユニットを構成する前記ダイオード素子よりも、前記基準方向における同じ側、又は前記基準直交方向における同じ側に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載のスイッチング素子ユニット。
5. 前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子及び前記ダイオード素子のいずれか正極側に配置される正極側素子が、いずれか負極側に配置される負極側素子よりも、前記基準方向における前記正極端子側に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチング素子ユニット。
6. 前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子及び前記ダイオード素子のいずれか正極側に配置される正極側素子と、いずれか負極側に配置される負極側素子との接続部が中間接続部であり、
   複数の前記直列素子ユニットのそれぞれの前記中間接続部同士が電気的に接続されて、直列素子ユニット組が構成されており、
   前記素子配置面に沿って前記基準方向に直交する方向を基準直交方向として、
   同じ前記直列素子ユニット組に含まれる複数の前記正極側素子のそれぞれが、同じ前記直列素子ユニットを構成する前記負極側素子よりも、前記基準直交方向における同じ側に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチング素子ユニット。
7. 前記正極側接続電極は、前記素子配置面上を前記正極端子から前記基準方向における前記負極端子側に延びるように形成され、
   前記負極側接続電極は、前記素子配置面上を前記負極端子から前記基準方向における前記正極端子側に延びるように形成され、
   前記素子配置面上における前記正極側接続電極と前記負極側接続電極との前記基準方向における間に、前記直列素子ユニットを構成する前記スイッチング素子と前記ダイオード素子とを電気的に接続する素子間接続電極が形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載のスイッチング素子ユニット。

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