JP2020018094A - 回転電機ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】回転電機及び電力変換装置の両方について冷却効果を高めることができる回転電機ユニットを提供する。【解決手段】モータジェネレータ３のハウジング７０３は、その内周面を形成する内冷却部７１２と、その外周面を形成する外冷却部７１３と、これら内冷却部７１２と外冷却部７１３との間に設けられたハウジング流路７１１とを有している。内冷却部７１２は、ハウジング流路７１１を流れる冷媒により固定子を冷却する。ハウジング７０３の外周面には複数のパワーモジュール１１０が取り付けられている。外冷却部７１３は、ハウジング流路７１１を流れる冷媒によりパワーモジュール１１０を冷却する。複数のパワーモジュール１１０は、周方向γに沿って並べられた状態でハウジング７０３に個別に取り付けられている。【選択図】図３１

Description

この明細書における開示は、回転電機ユニットに関する。
特許文献１には、回転電機ユニットが開示されている。この回転電機ユニットは、回転電機としての電動機と、電動機に供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換装置と、これら電動機及び電力変換装置の冷却を行う冷却装置とを有している。冷却装置は、全体として筒状に形成されており、電動機は冷却装置の内部空間に収容されている。電力変換装置は、１パッケージ化されて直方体状になっており、冷却装置の外周面に取り付けられている。この特許文献１では、冷却装置が電動機の外周面と電力変換装置との接触面とを冷却することができるとしている。
特許第６３１２１１４号公報
しかしながら、回転電機ユニットは駆動に伴って熱が発生した場合に、各部位の温度が均一になるのではなく、温度が上昇しやすい部位と上昇しにくい部位とが存在すると考えられる。このため、電力変換装置において、１パッケージ化された電力変換装置の一面が単に冷却装置の外周面に取り付けられた構成では、温度が上昇しやすい部位で冷却効果が不足する。また、回転電機では、外周面を電力変換装置により覆われる為、冷却効果が不足することから、回転電機ユニットを構成する回転電機及び電力変換装置の冷却効果が不足することが懸念される。
本開示の主な目的は、回転電機及び電力変換装置の両方について冷却効果を高めることができる回転電機ユニットを提供することである。
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。
第１の態様は、
環状の固定子（７０１）、固定子の内側に設けられた回転子（７０２）、及び固定子及び回転子を収容したハウジング（７０３）、を有する回転電機（３）と、
回転電機に供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換装置（５）と、
を備え、
電力変換装置は、
上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を含んで構成され、且つハウジングに個別に取り付けられた複数のパワーモジュール（１１０）を有しており、
ハウジングは、
冷媒が流通するハウジング流路（７１１）と、
固定子の外周面に沿って延び、ハウジング流路を流れる冷媒により回転子を冷却する第１冷却部（７１２）と、
ハウジング流路を流れる冷媒によりパワーモジュールを冷却する第２冷却部（７１３）と、
を有しており、
複数のパワーモジュールは、
第２冷却部に沿って回転子の中心線（ＣＬ）の周方向（γ）に並べられている、回転電機ユニット（８００）である。
第１の態様によれば、ハウジングの第１冷却部が固定子の外周面に沿って延びているため、第１冷却部により広い範囲で固定子を冷却することができる。また、ハウジングに個別に取り付けられた複数のパワーモジュールがハウジングの第２冷却部に沿って並べられているため、各パワーモジュールを第２冷却部により個別に冷却できる。また、各パワーモジュールを第２冷却部による冷却効果が高くなるような位置や姿勢で個別に設置することが可能であるため、第２冷却部によるパワーモジュールの冷却効果が向上しやすくなっている。したがって、回転電機及び電力変換装置の両方について冷却効果を高めることができる。
しかも、複数のパワーモジュールが中心線の周方向に並べられている。この中心線が延びた方向を軸方向と称すると、この軸方向において各パワーモジュールのそれぞれをハウジングの一端側に配置できる。このため、固定子の接続端子が回転電機の一端側に配置された構成では、各パワーモジュールを接続端子に極力近い位置に配置できる。この場合、パワーモジュールと回転電機とを接続する電気配線を極力短くすることができるため、この電気配線にて発生する熱を低減できる。このように、回転電機ユニットにて発生する熱が低減されるため、回転電機ユニットでの冷却効果を更に高めることができる。
第２の態様は、
環状の固定子（７０１）、固定子の内側に設けられた回転子（７０２）、及び固定子及び回転子を収容したハウジング（７０３）、を有する回転電機（３）と、
回転電機に供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換装置（５）と、
を備え、
ハウジングは、
冷媒が流通し固定子の外周面に沿って延びるハウジング流路（７１１）と、
ハウジング流路を流れる冷媒により回転子を冷却するハウジング冷却部（７１２）と、
を有しており、
電力変換装置は、
上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を有し、半導体装置の一面（２０ａ）側にハウジングが配置される向きで、ハウジング流路に沿って並べてハウジングに個別に取り付けられた複数のパワーモジュール（１１０）と、
ハウジング流路に接続され且つ半導体装置の一面とは反対の裏面（２０ｂ）に沿って延びたモジュール流路（１２６）を有し、モジュール流路を流れる冷媒により半導体装置を冷却するモジュール冷却器（１２０）と、
を有している、回転電機ユニット（８００）である。
第２の態様によれば、ハウジング冷却部が固定子の外周面に沿って延びているため、第１の態様の第１冷却部と同様に、ハウジング冷却部により広い範囲で固定子を冷却することができる。
しかも、各パワーモジュールにおいては、モジュール冷却器のモジュール流路が半導体装置の裏面に沿って延びているため、モジュール冷却器により直接的に半導体装置を冷却できる。このように、モジュール冷却部による半導体装置の冷却がパワーモジュールの内部において行われるため、半導体装置と共にパワーモジュール全体を内部から冷却することができる。したがって、上記第１の態様と同様に、回転電機及び電力変換装置の両方について冷却効果を高めることができる。
第３の態様は、
環状の固定子（７０１）、固定子の内側に設けられた回転子（７０２）、及び固定子及び回転子を収容したハウジング（７０３）、を有する回転電機（３）と、
回転電機に供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換装置（５）と、
を備え、
ハウジングは、
冷媒が流通し固定子の外周面に沿って延びるハウジング流路（７１１）と、
ハウジング流路を流れる冷媒により回転子を冷却するハウジング冷却部（７１２）と、
を有しており、
電力変換装置は、
一面（１８１）及び一面とは厚み方向において反対の裏面（１８２）を有し、上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を含んで構成され、一面側及び裏面側の両方にハウジング流路が配置されるようにハウジング流路に沿って並べられ、ハウジングを流れる冷媒により冷却される状態でハウジングに個別に取り付けられた複数のパワーモジュール（１１０）を有している、回転電機ユニット（８００）である。
第３の態様によれば、ハウジング冷却部が固定子の外周面に沿って延びているため、第１の態様の第１冷却部と同様に、ハウジング冷却部により広い範囲で固定子を冷却することができる。しかも、半導体装置の一面側及び裏面側の両方にハウジング流路が配置されているため、ハウジング流路を流れる冷媒によりパワーモジュールが両面側から冷却される。このため、冷媒によるパワーモジュールの冷却効果が向上しやすくなっている。したがって、上記第１の態様と同様に、回転電機及び電力変換装置の両方について冷却効果を高めることができる。
第１実施形態の電力変換装置が適用される駆動システムを示す等価回路図である。 半導体装置を示す斜視図である。 図２のIII-III線に沿う断面図である。 半導体装置を主端子側から見た平面図である。 図２に対して封止樹脂体を省略した図である。 リードフレームの不要部分をカットする前の斜視図である。 ＩＧＢＴと主端子の位置関係を示す平面図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 主端子トータルのインダクタンスの磁場解析結果を示す図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す断面図であり、図３に対応している。 図１７のXVIII-XVIII線に沿う断面図である。 半導体装置の別例の半導体装置を示す断面図である。 ＩＧＢＴと主端子の位置関係を示す平面図であり、図７に対応している。 パワーモジュールを示す平面図である。 図２１のXXII-XXII線に沿う断面図である。 図２１を裏面側から見た平面図である。 図２１をＡ方向から見た平面図である。 図２１をＢ方向から見た平面図である。 図２１をＣ方向から見た平面図である。 半導体装置、平滑コンデンサ、各バスバーの接続を説明するための図である。 配線の寄生インダクタンスを含む等価回路図である。 図２７の別例を示す模式図である。 回転電機ユニットの概略構成を示す図である。 図３０のXXXI-XXXI線断面図である。 回転電機ユニットの斜視図である。 モータジェネレータを径方向から見た図である。 ハウジング流路の構成を説明するための図である。 冷却構造を示す模式的な断面図である。 冷却構造についてハウジング流路の別例を示す模式的な断面図である。 冷却構造についてパワーモジュールの構成の別例を示す模式的な断面図である。 冷却構造について駆動基板の位置の別例を示す模式的な断面図である。 第２実施形態のモータユニットにおいて、冷却構造を示す模式的な断面図である。 冷却構造について駆動基板の位置の別例を示す模式的な断面図である。 冷却構造についてコンデンサ及び駆動基板の位置の別例を示す模式的な断面図である。 第３実施形態のモータユニットにおいて、冷却構造を示す模式的な断面図である。 第４実施形態のモータユニットにおいて、軸方向に直交する向きでのハウジングの断面図である。 周方向に直交する向きでのパワーモジュール周辺のハウジングの断面図である。 ハウジング流路でのパワーモジュールの配置の別例を示す断面図である。 第５実施形態のモータユニットにおいて、軸方向に直交する向きでのハウジングの断面図である。 周方向に直交する向きでのパワーモジュール周辺のハウジングの断面図である。
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下において、半導体装置２０の厚み方向をＺ方向、Ｚ方向に直交し、１つのパワーモジュール１１０での半導体装置２００の並び方向をＸ方向と示す。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断わりのない限り、上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。
（第１実施形態）
本実施形態の電力変換装置及びモータユニットは、たとえば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）などの車両に適用可能である。以下では、ハイブリッド自動車に適用される例について説明する。
（駆動システム）
先ず、図１に基づき、電力変換装置及びモータユニットが適用される駆動システムの概略構成について説明する。
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３と、直流電源２とモータジェネレータ３との間で電力変換を行う電力変換装置５を備えている。
直流電源２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、走行駆動源としてエンジンと共に車両に搭載されている。なお、モータジェネレータ３は、図示しないエンジンにより駆動されて発電する発電機（オルタネータ）、及び、エンジンを始動させる電動機（スタータ）として機能してもよい。また、回生時には発電機として機能してもよい。
電力変換装置５は、インバータ７と、制御回路部９と、平滑コンデンサＣ２と、フィルタコンデンサＣ３などを備えている。インバータ７は、電力変換部である。インバータ７は、直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣ変換部である。インバータ７は、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１を有する並列回路１１を備えている。
上下アーム回路１０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２を有している。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、ｎチャネル型のＩＧＢＴを採用している。上アーム１０Ｕは、スイッチング素子Ｑ１に、還流用のダイオードＤ１が逆並列に接続されてなる。下アーム１０Ｌは、スイッチング素子Ｑ２に、還流用のダイオードＤ２が逆並列に接続されてなる。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＩＧＢＴに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。ダイオードＤ１，Ｄ２としては、寄生ダイオードを用いることもできる。
上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌは、上アーム１０ＵをＶＨライン１２Ｈ側として、ＶＨラインとＮライン１３との間で直列接続されている。高電位側の電力ラインであるＰライン１２は、上記したＶＨライン１２Ｈに加えて、ＶＬライン１２Ｌを有している。ＶＬライン１２Ｌは、直流電源２の正極端子に接続されている。ＶＬライン１２ＬとＶＨライン１２Ｈとは同じ電位になっている。
Ｎライン１３は、直流電源２の負極に接続されており、接地ラインとも称される。このように、電力ライン間で上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌが直列接続されて、上下アーム回路１０が構成されている。後述する半導体装置２０は、１つのアームを構成する。
なお、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ電極がＶＨライン１２Ｈに接続され、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ電極がＮライン１３に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のエミッタ電極と、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ電極が接続されている。
コンデンサＣ１の正極端子は、上アーム１０Ｕを構成するスイッチング素子Ｑ１のコレクタ電極に接続されている。コンデンサＣ１の負極端子は、下アーム１０Ｌを構成するスイッチング素子Ｑ２のエミッタ電極に接続されている。すなわち、コンデンサＣ１は、対応する上下アーム回路１０に並列接続されている。並列回路１１は、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが並列接続されてなる。並列回路１１は、共通配線１１Ｐ，１１Ｎを有している。上アーム１０ＵとコンデンサＣ１の正極端子との接続点は、共通配線１１Ｐを介して、ＶＨライン１２Ｈに接続されている。下アーム１０ＬとコンデンサＣ１の負極端子との接続点は、共通配線１１Ｎを介して、Ｎライン１３に接続されている。
本実施形態では、平滑コンデンサＣ２とは別に、コンデンサＣ１が設けられている。コンデンサＣ１は、並列接続された上下アーム回路１０を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。スイッチングによってエネルギーロス（損失）が発生し、上下アームの両端間の電圧が落ち込むため、不足する電荷を、並列接続されたコンデンサＣ１から供給する。このため、コンデンサＣ１の静電容量は、平滑コンデンサＣ２の静電容量に対して十分に小さい値とされている。たとえば、平滑コンデンサＣ２の静電容量が１０００μＦとされ、コンデンサＣ１の静電容量が１０μＦ〜２０μＦとされている。後述するパワーモジュール１１０は、１つの並列回路１１を構成する。
平滑コンデンサＣ２は、ＶＨライン１２ＨとＮライン１３との間に接続されている。平滑コンデンサＣ２は、インバータ７に並列に接続されている。平滑コンデンサＣ２は、たとえば直流電圧を平滑化し、その直流電圧の電荷を蓄積する。平滑コンデンサＣ２の両端間の電圧が、モータジェネレータ３を駆動するための直流の高電圧となる。
インバータ７は、平滑コンデンサＣ２を介して直流電源２に接続されている。インバータ７は、上記した並列回路１１を３組分、有している。すなわち、インバータ７は、三相分の上下アーム回路１０を有している。Ｕ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３の固定子に設けられたＵ相巻線に接続されている。同様に、Ｖ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３のＶ相巻線に接続されている。Ｗ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３のＷ相巻線に接続されている。各相の上下アーム回路１０の接続点は、相ごとに設けられた出力配線１５を介して対応する相の巻線に接続されている。
電力変換装置５においては、直流電源２の電圧が昇圧されずにそのままインバータ７に印加されることで、上述したように、ＶＬライン１２ＬとＶＨライン１２Ｈとが同じ電位になっている。なお、電力変換装置５においては、ＶＬライン１２ＬとＶＨライン１２Ｈとの間に、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換部としてコンバータが設けられていてもよい。このコンバータとしては、例えば、直流電源２とインバータ７との間に設けられ、ＶＨライン１２ＨをＶＬライン１２Ｌ以上の電位にする昇圧コンバータが挙げられる。昇圧コンバータが設けられた電力変換装置５においては、低電圧側のＶＬライン１２Ｌがたとえば３００Ｖとされ、高電圧側のＶＨライン１２Ｈがたとえば６５０Ｖとされる。
また、電力変換装置５においては、フィルタコンデンサが直流電源２に並列に接続されていてもよい。このフィルタコンデンサは、ＶＬライン１２ＬとＮラインとの間に接続されており、たとえば直流電源２からの電源ノイズを除去する。電力変換装置５がコンバータ及びフィルタコンデンサの両方を有している場合、フィルタコンデンサは、直流電源２とコンバータとの間に設けられ、平滑コンデンサＣ２よりも低圧側に配置されている。この場合、フィルタコンデンサは低圧側コンデンサとも称され、平滑コンデンサは高圧側コンデンサとも称される。平滑コンデンサＣ２の両端間の電圧は、フィルタコンデンサの両端間の電圧以上とされる。さらに、Ｎライン１３及びＶＬライン１２Ｌの少なくとも一方には、直流電源２とフィルタコンデンサとの間に、図示しないシステムメインリレー（ＳＭＲ）が設けられている。
インバータ７は、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ３へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ７は、エンジンの出力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電圧を、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、ＶＨライン１２Ｈへ出力することもできる。このように、インバータ７は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行なう。
制御回路部９は、インバータ７のスイッチング素子を動作させるための駆動指令を生成し、図示しない駆動回路部（ドライバ）に出力する。制御回路部９は、図示しない上位ＥＣＵから入力されるトルク要求や各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。
各種センサとしては、モータジェネレータ３の各相の巻線に流れる相電流を検出する電流センサ、モータジェネレータ３の回転子の回転角を検出する回転角センサ、平滑コンデンサＣ２の両端電圧、すなわちＶＨライン１２Ｈの電圧を検出する電圧センサ、ＶＬライン１２Ｌの電圧を検出する電圧センサ、昇圧配線１４に設けられ、リアクトルＲ１，Ｒ２を流れる電流を検出する電流センサなどがある。電力変換装置５は、これらの図示しないセンサを有している。制御回路部９は、具体的には、駆動指令としてＰＷＭ信号を出力する。制御回路部９は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を備えて構成されている。
なお、駆動回路部は、制御回路部９からの駆動指令に基づいて駆動信号を生成し、対応する上下アーム回路１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート電極に出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。本実施形態では、駆動回路部が上下アーム回路１０ごとに設けられている。
次に、電力変換装置５を説明する前に、その構成要素である半導体装置２０、半導体装置２０を備えたパワーモジュール１１０について説明する。
（半導体装置）
本実施形態の電力変換装置５に適用可能な半導体装置２０の一例について説明する。以下に示す半導体装置２０は、上下アーム回路１０の一方、すなわち１つのアームを構成するように構成されている。すなわち、２つの半導体装置により、上下アーム回路１０が構成される。このような半導体装置２０は、１つのアームを構成する要素単位でパッケージ化しているため、１ｉｎ１パッケージとも称される。半導体装置２０は、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとで、基本的な構成が同じであり、たとえば共通部品とすることもできる。
図２〜図７に示すように、半導体装置２０は、封止樹脂体３０、半導体チップ４０、導電部材５０、ターミナル６０、主端子７０、及び信号端子８０を備えている。なお、図５は、図２に対して、封止樹脂体３０を省略した図である。図６は、封止樹脂体３０の成形後であって、タイバーなど、リードフレーム１００の不要部分を除去する前の状態を示している。図７は、半導体チップ４０と主端子７０との位置関係を示す平面図であり、封止樹脂体３０の一部、導電部材５０Ｅ、及びターミナル６０を省略して図示している。
半導体装置２０を含むパワーモジュール１１０が後述する冷却器２３０に配置された状態で、半導体チップ４０の板厚方向は、冷却器２３０の熱交換部２３３の厚み方向であるＺ方向と略平行となる。また、複数の主端子７０の並び方向及び複数の信号端子８０の並び方向が、複数のパワーモジュール１１０の並び方向であるＸ方向と略平行となる。このため、以下の説明においても、半導体チップ４０の板厚方向をＺ方向、主端子７０や信号端子８０の並び方向をＸ方向と示す。
封止樹脂体３０は、たとえばエポキシ系樹脂からなる。封止樹脂体３０は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。図２〜図４に示すように、封止樹脂体３０は、半導体チップ４０の板厚方向に平行なＺ方向において、一面３１と、一面３１と反対の裏面３２を有している。一面３１及び裏面３２は、たとえば平坦面となっている。封止樹脂体３０は、一面３１と裏面３２とをつなぐ側面を有している。本例では、封止樹脂体３０が、平面略矩形状をなしている。
半導体チップ４０は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの半導体基板に、素子が形成されてなる。半導体装置２０は、半導体チップ４０を１つ備えている。半導体チップ４０には、上記した１つのアームを構成する素子（スイッチング素子及びダイオード）が形成されている。すなわち、素子としてＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴが形成されている。たとえば上アーム１０Ｕとして用いる場合、半導体チップ４０に形成された素子はスイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１として機能し、下アーム１０Ｌとして用いる場合、半導体チップ４０に形成された素子はスイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２として機能する。
素子は、Ｚ方向に主電流が流れるように縦型構造をなしている。図示を省略するが、素子はゲート電極を有している。ゲート電極はトレンチ構造をなしている。図３に示すように、半導体チップ４０は、Ｚ方向の両面に主電極を有している。具体的には、一面側に主電極としてコレクタ電極４１を有し、一面と反対の裏面側に主電極としてエミッタ電極４２を有している。コレクタ電極４１はダイオードのカソード電極も兼ねており、エミッタ電極４２はダイオードのアノード電極も兼ねている。コレクタ電極４１は、一面のほぼ全面に形成されている。エミッタ電極４２は、裏面の一部に形成されている。
図３及び図７に示すように、半導体チップ４０は、エミッタ電極４２が形成された裏面に、信号用の電極であるパッド４３を有している。パッド４３は、エミッタ電極４２とは別の位置に形成されている。パッド４３は、エミッタ電極４２と電気的に分離されている。パッド４３は、Ｙ方向において、エミッタ電極４２の形成領域とは反対側の端部に形成されている。
本例では、半導体チップ４０が、５つのパッド４３を有している。具体的には、５つのパッド４３として、ゲート電極用、エミッタ電極４２の電位を検出するケルビンエミッタ用、電流センス用、半導体チップ４０の温度を検出する温度センサ（感温ダイオード）のアノード電位用、同じくカソード電位用を有している。５つのパッド４３は、平面略矩形状の半導体チップ４０において、Ｙ方向の一端側にまとめて形成されるとともに、Ｘ方向に並んで形成されている。
導電部材５０は、半導体チップ４０と主端子７０とを電気的に中継する。すなわち、主電極の配線としての機能を果たす。本例では、半導体チップ４０（素子）の熱を半導体装置２０の外部に放熱する機能も果たす。このため、導電部材５０は、ヒートシンクとも称される。導電部材５０は、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、Ｃｕなどの金属材料を少なくとも用いて形成されている。
導電部材５０は、半導体チップ４０を挟むように対をなして設けられている。導電部材５０のそれぞれは、Ｚ方向からの投影視において、半導体チップ４０を内包するように設けられている。半導体装置２０は、一対の導電部材５０として、半導体チップ４０のコレクタ電極４１側に配置された導電部材５０Ｃと、エミッタ電極４２側に配置された導電部材５０Ｅを有している。導電部材５０Ｃがコレクタ電極４１と後述する主端子７０Ｃとを電気的に中継し、導電部材５０Ｅがエミッタ電極４２と後述する主端子７０Ｅとを電気的に中継する。
図３，図５，及び図７に示すように、導電部材５０Ｃは、Ｚ方向において厚肉の部分である本体部５１Ｃと、本体部５１Ｃよりも薄肉の部分である延設部５２Ｃを有している。本体部５１Ｃは、厚みがほぼ一定の平面略形状をなしている。本体部５１Ｃは、Ｚ方向において、半導体チップ４０側の実装面５３Ｃと、実装面５３Ｃと反対の放熱面５４Ｃを有している。延設部５２Ｃは、Ｙ方向において、本体部５１Ｃの端部から延設されている。延設部５２Ｃは、本体部５１ＣとＸ方向の長さ、すなわち幅を同じにしてＹ方向に延設されている。延設部５２Ｃにおける半導体チップ４０側の面は、本体部５１Ｃの実装面５３Ｃと略面一となっており、半導体チップ４０と反対の面は、封止樹脂体３０によって封止されている。延設部５２Ｃは、少なくとも主端子７０の配置側の端部に設けられれば良い。本例では、本体部５１Ｃの両端にそれぞれ設けられている。図７では、本体部５１Ｃと延設部５２Ｃとの境界を二点鎖線で示している。
図３及び図５に示すように、導電部材５０Ｅは、Ｚ方向において厚肉の部分である本体部５１Ｅと、本体部５１Ｅよりも薄肉の部分である延設部５２Ｅを有している。本体部５１Ｅは、厚みがほぼ一定の平面略形状をなしている。本体部５１Ｅは、Ｚ方向において、半導体チップ４０側の実装面５３Ｅと、実装面５３Ｅと反対の放熱面５４Ｅを有している。延設部５２Ｅは、Ｙ方向において、本体部５１Ｅの端部から延設されている。延設部５２Ｅは、本体部５１ＥとＸ方向の長さ、すなわち幅を同じにしてＹ方向に延設されている。延設部５２Ｅにおける半導体チップ４０側の面は、本体部５１Ｅの実装面５３Ｅと略面一となっており、半導体チップ４０と反対の面は、封止樹脂体３０によって封止されている。延設部５２Ｅは、少なくとも主端子７０の配置側の端部に設けられれば良い。本例では、本体部５１Ｅの両端にそれぞれ設けられている。なお、本例では、導電部材５０Ｃ，５０Ｅとして共通部品を採用している。
導電部材５０Ｃの本体部５１Ｃにおける実装面５３Ｃには、半導体チップ４０のコレクタ電極４１が、はんだ９０を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に限定されない。導電部材５０Ｃの大部分は封止樹脂体３０によって覆われている。導電部材５０Ｃの放熱面５４Ｃは、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５４Ｃは、一面３１と略面一となっている。導電部材５０Ｃの表面のうち、はんだ９０との接続部、放熱面５４Ｃ、及び主端子７０の連なる部分を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。
ターミナル６０は、半導体チップ４０と導電部材５０Ｅとの間に介在している。ターミナル６０は略直方体をなしており、その平面形状（平面略矩形状）はエミッタ電極４２とほぼ一致している。ターミナル６０は、半導体チップ４０のエミッタ電極４２と導電部材５０Ｅとの電気伝導、熱伝導経路の途中に位置するため、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、Ｃｕなどの金属材料を少なくとも用いて形成されている。ターミナル６０は、エミッタ電極４２に対向配置され、はんだ９１を介してエミッタ電極４２と接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。ターミナル６０は、後述するリードフレーム１００の一部分として構成されてもよい。
導電部材５０Ｅの本体部５１Ｅにおける実装面５３Ｅには、半導体チップ４０のエミッタ電極４２が、はんだ９２を介して電気的に接続されている。具体的には、導電部材５０Ｅとターミナル６０とが、はんだ９２を介して接続されている。そして、エミッタ電極４２と導電部材５０Ｅとは、はんだ９１、ターミナル６０、及びはんだ９２を介して、電気的に接続されている。導電部材５０Ｅも、封止樹脂体３０によって大部分が覆われている。導電部材５０Ｅの放熱面５４Ｅは、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５４Ｅは、裏面３２と略面一となっている。導電部材５０Ｅの表面のうち、はんだ９２との接続部、放熱面５４Ｅ、及び主端子７０の連なる部分を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。
主端子７０は、半導体装置２０と外部機器とを電気的に接続するための外部接続端子のうち、主電流が流れる端子である。半導体装置２０は、複数の主端子７０を備えている。主端子７０は、対応する導電部材５０に連なっている。同一の金属部材を加工することで、主端子７０を対応する導電部材５０と一体的に設けてもよいし、別部材である主端子７０を接続によって導電部材５０に連なる構成としてもよい。本例では、図６に示すように、主端子７０は、信号端子８０とともに、リードフレーム１００の一部分として構成されており、導電部材５０とは別部材とされている。図３に示すように、主端子７０は、封止樹脂体３０の内部で、対応する導電部材５０に連なっている。
図３及び図４に示すように、主端子７０のそれぞれは、対応する導電部材５０からＹ方向に延設され、封止樹脂体３０の１つの側面３３から外部に突出している。主端子７０は、封止樹脂体３０の内外にわたって延設されている。主端子７０は、半導体チップ４０の主電極と電気的に接続された端子である。半導体装置２０は、主端子７０として、コレクタ電極４１と電気的に接続された主端子７０Ｃと、エミッタ電極４２と電気的に接続された主端子７０Ｅを有している。主端子７０Ｃはコレクタ端子、主端子７０Ｅはエミッタ端子とも称される。
主端子７０Ｃは、導電部材５０Ｃに連なっている。具体的には、延設部５２Ｃの１つにおける半導体チップ４０側の面に、はんだ９３を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。主端子７０Ｃは、導電部材５０ＣからＹ方向に延設され、封止樹脂体３０の側面３３から外部に突出している。主端子７０Ｅは、導電部材５０Ｅに連なっている。具体的には、延設部５２Ｅの１つにおける半導体チップ４０側の面に、はんだ９４を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。主端子７０Ｅは、導電部材５０Ｅから主端子７０Ｃと同じ方向であるＹ方向に延設され、図３及び図４に示すように、主端子７０Ｃと同じ側面３３から外部に突出している。主端子７０Ｃ，７０Ｅの詳細については、後述する。
信号端子８０は、対応する半導体チップ４０のパッド４３に接続されている。半導体装置２０は、複数の信号端子８０を有している。本例では、ボンディングワイヤ９５を介して接続されている。信号端子８０は、封止樹脂体３０の内部でボンディングワイヤ９５と接続されている。各パッド４３に接続された５つの信号端子８０は、それぞれＹ方向に延設されており、封止樹脂体３０における側面３３と反対の側面３４から外部に突出している。信号端子８０は、上記したようにリードフレーム１００の一部分として構成されている。なお、同一の金属部材を加工することで、信号端子８０を、主端子７０Ｃとともに導電部材５０Ｃと一体的に設けてもよい。
なお、リードフレーム１００は、図６に示すようにカット前の状態で、外周枠部１０１と、タイバー１０２を有している。主端子７０及び信号端子８０のそれぞれは、タイバー１０２を介して外周枠部１０１に固定されている。封止樹脂体３０の成形後、外周枠部１０１やタイバー１０２など、リードフレーム１００の不要部分を除去することで、主端子７０及び信号端子８０が電気的に分離され、半導体装置２０が得られる。リードフレーム１００としては、厚みが一定のもの、部分的に厚みが異なる異形材のいずれも採用が可能である。
以上のように構成される半導体装置２０では、封止樹脂体３０により、半導体チップ４０、導電部材５０それぞれの一部、ターミナル６０、主端子７０それぞれの一部、及び信号端子８０それぞれの一部が、一体的に封止されている。すなわち、１つのアームを構成する要素が封止されている。このため、半導体装置２０は、１ｉｎ１パッケージとも称される。
また、導電部材５０Ｃの放熱面５４Ｃが、封止樹脂体３０の一面３１と略面一とされている。また、導電部材５０Ｅの放熱面５４Ｅが、封止樹脂体３０の裏面３２と略面一とされている。半導体装置２０は、放熱面５４Ｃ，５４Ｅがともに封止樹脂体３０から露出された両面放熱構造をなしている。このような半導体装置２０は、たとえば、導電部材５０を、封止樹脂体３０とともに切削加工することで形成することができる。また、放熱面５４Ｃ，５４Ｅが、封止樹脂体３０を成形する型のキャビティ壁面に接触するようにして、封止樹脂体３０を成形することによって形成することもできる。
次に、主端子７０について詳細に説明する。
主端子７０は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有している。主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとは、板面同士が対向するのではなく、側面同士が対向するように、主端子７０の板幅方向であるＸ方向に並んで配置されてる。半導体装置２０は、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅによる側面対向部を複数有している。板面とは、主端子７０の表面のうち、主端子７０の板厚方向の面であり、側面とは板面をつなぐ面であって主端子７０の延設方向に沿う面である。主端子７０の残りの表面は、延設方向における両端面、すなわち突出先端面と後端面である。側面対向部を構成する側面は、主端子７０の板厚方向において少なくとも一部が対向すればよい。たとえば板厚方向にずれて設けられてもよい。ただし、全面対向の方が効果的である。また、対向とは、対向する面が少なくとも向き合っていればよい。面同士が略平行とするのが良く、完全な平行状態がより好ましい。
主端子７０の側面は、板面よりも面積が小さい面である。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、互いに隣り合うように配置されている。互いに隣り合うことにより、主端子７０Ｃ，７０Ｅをそれぞれ複数有する構成では、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが交互に配置されることとなる。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、順に配置されている。
図７に示すように、Ｘ方向において配置が連続する３つ以上の主端子７０により主端子群７１が構成されている。上記したように主端子７０Ｃ，７０Ｅは隣り合って配置されており、主端子群７１は主端子７０Ｃ，７０Ｅを両方含み、且つ、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数含んで構成されている。主端子群７１を構成する主端子７０は、それぞれの少なくとも一部が所定の領域Ａ１内に配置されている。領域Ａ１は、Ｘ方向において、半導体チップ４０の一方の端面４４から仮想的に延長された延長線ＥＬ１と、端面４４とは反対の端面４５から仮想的に延長された延長線ＥＬ２との間の領域である。Ｘ方向において、延長線ＥＬ１，ＥＬ２間の長さは、半導体チップ４０の幅、すなわち素子幅に一致する。
本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅが、その全長において同じ方向（Ｙ方向）に延設されている。主端子７０は、平面一直線状をなし、Ｘ方向への延設部分を有してない。主端子７０Ｃの厚みは、本体部５１Ｃよりも薄くされており、たとえば延設部５２Ｃとほぼ同じとされている。主端子７０Ｅの厚みは、本体部５１Ｅよりも薄くされており、たとえば延設部５２Ｅとほぼ同じとされている。主端子７０の厚みは全長でほぼ一定とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅでほぼ同じ厚みとされている。主端子７０の幅Ｗ１は全長でほぼ一定とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅで同じ幅とされている。また、Ｘ方向において隣り合う主端子７０の間隔Ｐ１も、すべての主端子７０で同じとされている。間隔Ｐ１は、端子間ピッチとも称される。
主端子７０のそれぞれは、封止樹脂体３０内に屈曲部を２箇所有している。これにより、主端子７０はＺＹ平面において略クランク状をなしている。主端子７０において、上記した屈曲部よりも先端の部分は平板状をなしており、この平板状部分の一部が、封止樹脂体３０から突出している。封止樹脂体３０からの突出部分、すなわち上記した平板状部分において、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、図３及び図４に示すように、Ｚ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。また、平板状部分において、主端子７０Ｃ，７０Ｅの板厚方向は、Ｚ方向に略一致している。これにより、主端子７０Ｃの側面と主端子７０Ｅの側面が、Ｚ方向のほぼ全域で対向している。さらに、主端子７０Ｃ，７０Ｅの平板状部分の延設長さがほぼ同じであり、Ｙ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。これにより、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面は、平板状部分においてほぼ全面で対向している。
図２，図５〜図７に示すように、半導体装置２０は、奇数本の主端子７０、具体的には９本の主端子７０を備えている。うち４本が主端子７０Ｃ、残りの５本が主端子７０Ｅとなっている。主端子７０Ｃ，７０ＥはＸ方向において交互に配置されており、これにより半導体装置２０は、側面対向部を８つ有している。Ｘ方向両端には主端子７０Ｅが配置されており、両端の主端子７０Ｅを除く７本の主端子７０により、主端子群７１が構成されている。主端子群７１は、奇数本（７本）の主端子７０、具体的には４本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅによって構成されている。主端子群７１を構成しない２本の主端子７０Ｅは、それぞれの全体がＸ方向において領域Ａの外に配置されている。主端子群７１を構成する主端子７０のほうが、主端子群７１を構成しない主端子７０よりも多い構成となっている。
主端子群７１を構成する７本の主端子７０のうち、両端に位置する２本の主端子７０Ｃは、Ｘ方向においてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。残りの５本の主端子７０は、Ｘ方向においてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。このように、主端子群７１を構成する一部の主端子７０は、それぞれの全体が領域Ａ１内に配置され、残りの主端子７０は、それぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。特に本例では、主端子群７１を構成する複数（５本）の主端子７０それぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。
上記したように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは同じ幅Ｗ１とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅの間隔Ｐ１も、すべての主端子７０で同じとされている。そして、奇数本の主端子７０のうち、Ｘ方向において真ん中（中央）に配置された主端子７０Ｅにおける幅の中心が、半導体チップ４０の中心を通る中心線ＣＬ上に位置している。このように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向において、半導体チップ４０の中心を通る中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。なお、複数の主端子７０Ｃは中心線ＣＬに対して線対称配置とされ、複数の主端子７０Ｅは中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。また、主端子群７１を構成する奇数本の主端子７０も、中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。中心線ＣＬの延設方向は、Ｚ方向及びＸ方向に直交している。
次に、上記した半導体装置２０の効果について説明する。
上記した半導体装置２０は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有しており、主端子７０Ｃ，７０ＥがＸ方向において隣り合って配置されている。そして、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面同士が対向している。主端子７０Ｃ，７０Ｅで主電流の向きは逆向きとなる。このように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置されている。したがって、インダクタンスを低減することができる。特に本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面対向部を複数有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。同じ種類の主端子７０を複数にして並列化するため、インダクタンスを低減することができる。
また、連続して配置された少なくとも３本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。主端子群７１を構成する主端子７０は、それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０の両端面４４，４５から延長された延長線ＥＬ１，ＥＬ２間の領域Ａ１内に配置されている。すなわち、複数の側面対向部が領域Ａ１内に配置されている。これにより、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化、具体的には電流経路を短くすることができる。したがって、インダクタンスを低減することができる。
以上により、上記した半導体装置２０によれば、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。なお、側面同士が対向するように複数の主端子７０がＸ方向に並んで配置され、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有し、連続して配置された少なくとも３本の主端子７０により主端子群７１が構成され、一部分において同じ種類の主端子７０が連続して配置されるようにしてもよい。これによれば、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数にして並列化するため、インダクタンスを低減することができる。また、主端子群７１を有することで、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化することができる。これにより、インダクタンスを低減することができる。したがって、本例に準ずる効果を奏することができる。しかしながら、本例に示すように、主端子７０Ｃ，７０Ｅを隣り合うように配置したほうが、磁束打消しの効果によってインダクタンスをさらに低減することができる。
主端子群７１において、Ｘ方向において全体が領域Ａ１内に配置される主端子７０のほうが、一部のみが領域Ａ１に配置される主端子７０よりも、電流経路の簡素化の点ではより好ましい。本例では、主端子群７１を構成する主端子７０の一部についてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置され、残りの主端子７０についてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。主端子群７１が、電流経路の簡素化についてより効果的な主端子７０を含むため、インダクタンスを効果的に低減することができる。特に本例では、全体が領域内に配置される主端子７０を複数含んでいる。電流経路の簡素化についてより効果的な主端子７０を複数含むため、インダクタンスをより効果的に低減することができる。
本例では、主端子７０の本数が奇数とされている。奇数の場合、Ｘ方向において対称性をもたせやすく、主端子７０との半導体チップ４０との電流経路の偏りを抑制することができる。また、Ｘ方向における主端子７０の並び順が、一面３１側から見ても、裏面３２側から見ても同じである。したがって、半導体装置２０の配置の自由度を向上することができる。
特に本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅが、Ｘ方向において、半導体チップ４０の中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。これにより、半導体チップ４０の主電流は、中心線ＣＬに対して線対称となるように流れる。主電流は、中心線ＣＬの左右でほぼ均等に流れる。したがって、インダクタンスをさらに低減することができる。また局所的な発熱を抑制することができる。
図８〜図１０は別例を示している。図８〜図１０では、便宜上、封止樹脂体３０及び信号端子８０を省略して図示している。図８〜図１０では、便宜上、領域Ａ１の図示を省略し、領域Ａ１を規定する延長線ＥＬ１，ＥＬ２を示している。
図８では、半導体装置２０が３本の主端子７０、具体的には、１本の主端子７０Ｃと２本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、２つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。真ん中に配置された主端子７０Ｃは、Ｘ方向において全体が上記した領域Ａ１に配置され、両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置されている。
図９では、半導体装置２０が５本の主端子７０、具体的には、２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、４つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置され、残り３本の主端子７０はそれぞれの全体が領域Ａ１に配置されている。
図１０では、半導体装置２０が７本の主端子７０、具体的には、３本の主端子７０Ｃと４本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、６つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置され、残り５本の主端子７０はそれぞれの全体が領域Ａ１に配置されている。
図１１は、半導体装置２０が備える主端子トータルのインダクタンスについて磁場解析を行った結果を示している。この磁場解析（シミュレーション）では、導電部材５０のＸ方向の長さ（幅）を１７ｍｍ、主端子７０の間隔Ｐ１を１．０ｍｍとした。また、同じ半導体装置２０を構成する主端子７０において、幅Ｗ１を互いに等しいものとした。たとえば主端子７０を３本有する構成の場合、図１１では３端子と示している。図１１では、比較例として主端子を２本のみ有する構成（２端子）を示している。９端子は、図７に示した構成と同じ配置の結果である。同様に、３端子、５端子、７端子は、図８〜図１０に示した構成と同じ配置の結果である。
端子数が増えるほど、１本当たりの幅は狭くなり、インダクタンス（自己インダクタンス）は増加する。しかしながら、側面対向部が増加し、主端子群７１を構成する主端子７０の本数も、所定の端子数までは端子数が増えるほど増加するため、インダクタンスを低減できる。３端子、５端子、及び７端子は、図８〜図１０に示したように、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。すなわち、すべての主端子７０が領域Ａ１内に配置されている。また、９端子は、図７に示したように、７本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。
図１１の結果から、３本以上の主端子７０により構成される主端子群７１を備えることで、体格の増大を抑制しつつ、比較例に較べて主端子トータルのインダクタンスを低減できることが明らかである。３端子以上では、上記したインダクタンス低減の効果が幅減少によるインダクタンス増加を上回り、インダクタンスが低減するためであると考えられる。特に５本以上の主端子７０による主端子群７１を備える構成とすると、比較例に較べてインダクタンスを半減以下にできる、すなわちインダクタンス低減に効果的であることが明らかである。
なお、９端子は、上記したように主端子群７１を構成する７本の主端子７０と、領域Ａ１の外に配置された２本の主端子７０を備えている。このように２本の主端子７０が領域Ａ１外とされてはいるものの、主端子群７１を構成しない主端子７０よりも多い主端子７０、すなわち大部分の主端子７０が領域Ａ１に配置されている。また、側面対向部の数も７端子に較べて側面対向部が２つ多い。よって、７端子よりも低いインダクタンスを示している。
上記した例では、主端子７０Ｅが両端に配置される構成、すなわち主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも多い構成の例を示したがこれに限定されない。奇数本の主端子７０において、主端子７０Ｃを主端子７０Ｅよりも多い構成としてもよい。
すべての主端子７０において、封止樹脂体３０からの突出部分の長さが等しい例を示したが、これに限定されない。バスバーなどとの接続性を考慮し、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅで突出部分の長さを異ならせてもよい。図１２に示す別例では、主端子７０Ｃを主端子７０Ｅよりも長くしている。
図１３に示す別例では、本数が少ない主端子７０Ｃの断面積を、本数が多い主端子７０Ｅの断面積よりも大きくし、これにより、主端子７０Ｃトータルと主端子７０Ｅトータルのインピーダンスをほぼ一致させている。したがって、本数が少ない主端子７０Ｃの発熱を抑制することができる。図１３では、幅を広くすることにより主端子７０Ｃの断面積を主端子７０Ｅの断面積よりも大きくしているが、主端子７０Ｃの厚みを主端子７０Ｅよりも厚くしてもよい。また、幅と厚みの両方を調整してもよい。図１３では、本数が少ない主端子７０Ｃの延設方向の長さを、主端子７０Ｅの延設方向の長さよりも長くしている。長いほうが断面積が大きいため、主端子７０の剛性を確保することができる。図１２及び図１３では７端子の例を示しているが、これに限定されるものではない。
封止樹脂体３０からの突出部分において、延設方向の全長で隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅが対向する例を示したが、これに限定されない。突出部分の一部で、側面同士が対向しない構成としてもよい。たとえば主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方において、突出先端部分が屈曲しており、これにより突出先端部分で対向しない構成としてもよい。延設長さが等しくても、バスバーなどとの接続性を高めることができる。しかしながら、インダクタンス低減の効果は減少する。
主端子７０の本数が奇数において、主端子群７１を構成する主端子７０の本数も奇数の例を示したが、これに限定されない。主端子群７１を、偶数本（４本以上）の主端子７０により構成してもよい。
半導体装置２０は、少なくとも１つの半導体チップ４０を備えればよい。たとえば複数の半導体チップ４０を備え、これら半導体チップ４０が主端子７０Ｃ，７０Ｅの間で互いに並列接続される構成において、各半導体チップ４０に対して上記した主端子７０の配置を適用してもよい。
主端子群７１を構成するすべての主端子７０それぞれの全体が、領域Ａ１内に配置されてもよい。図１４に示す別例では、７本の主端子７０のうち、５本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。そして、主端子群７１を構成する５本の主端子７０は、それぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。これによれば、半導体チップ４０の主電極との間の電流経路をより簡素化できる。
主端子７０を偶数本（４本以上）を備えてもよい。図１５に示す別例では、半導体装置２０が、主端子７０Ｃ，７０Ｅを２本ずつ備えている。主端子７０Ｃと主端子７０Ｅは交互に配置されている。４本の主端子７０は、幅Ｗ１及び厚みのそれぞれが互いに等しくされている。すなわち、延設方向に直交する断面積が互いに等しくされている。また、Ｙ方向の延設長さも、４本の主端子７０で互いに等しくされている。また、すべての主端子７０により主端子群７１が構成されている。両端に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向においてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。真ん中の２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向においてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。
このような構成としても、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面対向部を複数有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。また、主端子群７１を有するため、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化し、インダクタンスを低減することができる。以上により、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。図１１には、４端子の結果も示している。図１１の結果から、４端子の場合でも、体格の増大を抑制しつつ、比較例に較べて主端子トータルのインダクタンスを低減できることが明らかである。
図１５では、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されているため、インダクタンスを効果的に低減することができる。なお、主端子７０の本数が偶数の場合にも、連続して配置された３本以上の主端子７０によって主端子群７１が構成されればよい。したがって、４本の主端子７０を備える構成において、３本により主端子群７１が構成され、残りの１本が領域Ａ１の外に配置された構成としてもよい。このように、主端子７０の本数が偶数において、主端子群７１を、奇数本（３本以上）の主端子７０により構成してもよい。
主端子７０の本数が偶数の場合、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが同じ本数であるため、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとで流れる主電流が均等となり、これにより発熱のばらつきを抑制することができる。図１５に示す例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅの延設長さが等しく、且つ、断面積も等しくされており、これにより、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅのインピーダンスがほぼ等しくなっている。したがって、発熱ばらつきを効果的に抑制することができる。
偶数の本数は４本に限定されない。４本以上の偶数であればよい。たとえば６本の主端子７０を備える構成、８本の主端子７０を備える構成としてもよい。奇数本同様、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅで突出部分の長さを異ならせてもよい。また、主端子７０Ｃ，７０Ｅのうち、突出部分の長さが長いほうの断面積を、短いほうの断面積よりも大きくしてもよい。これにより剛性を確保することができる。また、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとでインピーダンスを揃えることができる。突出部分の一部で、側面同士が対向しない構成としてもよい。
リードフレームの一部として、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方とともに設けられた連結部をさらに備え、連結部によって、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方において、同じ主端子同士が連結されてもよい。図１６に示す別例では、半導体装置２０が５本の主端子７０、具体的には２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。また、上記したリードフレーム１００が、主端子７０Ｅ同士を連結する連結部９６を有している。封止樹脂体３０からの突出長さは、主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも長くされており、連結部９６は主端子７０Ｅの突出先端部分を連結している。連結部９６はＸ方向に延設されており、Ｙ方向において主端子７０Ｃとは離れて設けられている。連結部９６は、Ｚ方向において主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出部分と同じ位置に配置されている。
このように、連結部９６によって同電位の主端子７０（主端子７０Ｅ）を連結すると、バスバーなどとの接続点を減らすことができる。すなわち、接続性を向上することができる。特に図１６では、本数の多い主端子７０Ｅを連結している。これによれば、同一のリードフレーム１００に主端子７０Ｃ，７０Ｅ及び連結部９６を備える構成において、接続点をより少なくすることができる。なお、主端子７０Ｅに代えて、主端子７０Ｃを連結部９６にて連結してもよい。主端子７０Ｃ，７０Ｅのうち、本数の少ないほうを連結してもよい。主端子７０の本数及び配置は図１６に示す例に限定されない。主端子７０Ｃ，７０Ｅの一方のみに連結部９６を設ける場合、連結部９６を上記したように主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出分と同一平面に設けることもできる。偶数本の主端子７０を備える構成と組み合わせてもよい。
また、主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれを連結部にて連結してもよい。図１７及び図１８に示す別例では、導電部材５０Ｃ，５０Ｅが本体部５１Ｃ，５１Ｅを有し、延設部５２Ｃ，５２Ｅを有していない。そして、同一のリードフレームに、導電部材５０Ｃ、主端子７０Ｃ、及び信号端子８０が構成されている。また、主端子７０Ｃを含むリードフレームとは別のリードフレームに、導電部材５０Ｅ及び主端子７０Ｅが構成されている。主端子７０Ｃ，７０Ｅは対応する導電部材５０Ｃ，５０Ｅから延設されている。図１８は、図１７のXVIII-XVIIIに沿う半導体装置２０の断面図である。
図１７及び図１８では、主端子７０Ｃ側のリードフレームに連結部９６Ｃが設けられ、主端子７０Ｅ側のリードフレームに連結部９６Ｅが設けられている。そして、連結部９６Ｃにより、突出先端部にて主端子７０Ｃ同士が連結されている。また、連結部９６Ｅにより、突出先端部にて主端子７０Ｅ同士が連結されている。主端子７０Ｃ，７０Ｅは突出部分に屈曲部を有しており、これにより連結部９６Ｃ，９６ＥがＺ方向において離反している。すなわち、連結部９６Ｃ，９６Ｅは、Ｚ方向において互いに異なる位置に配置されている。したがって、延設長さが同じでも、主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれを連結部９６Ｃ，９６Ｅにて連結することができる。そして、接続点数をさらに少なくすることができる。
図１９及び図２０に示す別例では、半導体装置２０が、互いに並列接続される複数の半導体チップ４０を備えている。具体的には、半導体チップ４０として、半導体チップ４０ａと、半導体チップ４０ｂを備えている。なお、図１９は、図２０に示すXIX-XIX線に対応する半導体装置２０の断面図である。半導体チップ４０ａ，４０ｂのコレクタ電極４１は、同じ導電部材５０Ｃの実装面５３Ｃに接続されている。また、半導体チップ４０ａ，４０ｂのエミッタ電極４２は、個別に配置されたターミナル６０を介して、同じ導電部材５０Ｅの実装面５３Ｅに接続されている。本実施形態では、２つの半導体チップ４０ａ，４０ｂが、互いにほぼ同じ平面形状、具体的には平面略矩形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさとほぼ同じ厚みを有している。半導体チップ４０ａ，４０ｂは、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向において横並びで配置されている。
図２０に示すように、Ｘ方向において配置が連続する２本以上の主端子７０によって主端子群７２が構成されている。半導体装置２０は、主端子群７２として、半導体チップ４０ａに対応する主端子群７２ａと、半導体チップ４０ｂに対応する主端子群７２ｂを有している。主端子群７２ａを構成する主端子７０それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０ａの両端面４４ａ，４５ａから延長された延長線ＥＬ１ａ，ＥＬ２ａ間の領域Ａ１ａ内に配置されている。また、主端子群７２ｂを構成する主端子７０それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０ｂの両端面４４ｂ，４５ｂから延長された延長線ＥＬ１ｂ，ＥＬ２ｂ間の領域Ａ１ｂ内に配置されている。
半導体装置２０は、５本の主端子７０を備えている。具体的には、２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。主端子７０の幅Ｗ１及び厚みは互いに等しく、間隔Ｐ１もすべて等しくされている。そして、真ん中の主端子７０Ｅが領域Ａ１ａ，Ａ１ｂの外に配置されている。Ｘ方向において真ん中の主端子７０Ｅよりも半導体チップ４０ａ側に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅにより主端子群７２ａが構成され、真ん中の主端子７０Ｅよりも半導体チップ４０ｂ側に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅにより主端子群７２ｂが構成されている。
さらに、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅはそれぞれの全体が領域Ａ１ａに配置されている。同じく、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅはそれぞれの全体が領域Ａ１ｂに配置されている。そして、２つの半導体チップ４０の素子的中心を通る中心線ＣＬｍに対して、５本の主端子７０が線対称配置とされている。素子的中心とは、半導体チップ４０ａ，４０ｂの並び方向において中心間の中央位置であり、中心線ＣＬｍは、並び方向に直交し、素子的中心を通る仮想線である。
このように、複数の半導体チップ４０が並列接続された半導体装置２０において、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが交互に配置されている。そして、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面同士が対向している。このように、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとの側面対向部を複数、具体的には４つ有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。また、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅそれぞれの少なくとも一部が、領域Ａ１ａ内に配置されている。したがって、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅと半導体チップ４０ａの主電極との電流経路を簡素化し、これによりインダクタンスを低減することができる。同じく、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅそれぞれの少なくとも一部が領域Ａ１ｂ内に配置されている。したがって、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅと半導体チップ４０ｂの主電極との電流経路を簡素化し、これによりインダクタンスを低減することができる。以上により、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
また、奇数本の主端子７０が、２つの半導体チップ４０の中心線ＣＬｍに対して線対称配置とされている。換言すれば、側面対向部が線対称配置とされている。したがって、半導体チップ４０ａ，４０ｂの主電流は、中心線ＣＬｍに対して線対称となるように流れる。すなわち、半導体チップ４０ａ側のインダクタンスと、半導体チップ４０ｂ側のインダクタンスがほぼ等しくなっている。このように、インダクタンスを揃えることで、電流アンバランスを抑制することができる。
２つの半導体チップ４０が並列接続される例を示したが、これに限定されない。３つ以上の半導体チップ４０が並列接続される構成にも適用できる。主端子７０の本数も特に限定されない。主端子群７２のそれぞれが、主端子７０Ｃ，７０Ｅを含む２本以上の主端子７０により構成されればよい。たとえば、７本の主端子７０を備え、３本ずつの主端子７０によって主端子群７２ａ，７２ｂが構成されてもよい。図１６〜図１８に示した連結部９６（８６Ｃ，８６Ｅ）を組み合わせてもよい。
スイッチング素子とダイオードが同じ半導体チップ４０に一体的に形成される例を示したが、これに限定されない。スイッチング素子とダイオードを別チップとしてもよい。両面放熱構造の半導体装置２０として、ターミナル６０を備える例を示したが、これに限定されない。ターミナル６０を備えない構成としてもよい。たとえば、ターミナル６０の代わりに、導電部材５０Ｅに、エミッタ電極４２に向けて突出する凸部を設けてもよい。放熱面５４Ｃ，５４Ｅが、封止樹脂体３０から露出される例を示したが、封止樹脂体３０から露出されない構成としてもよい。たとえば図示しない絶縁部材によって放熱面５４Ｃ，５４Ｅを覆ってもよい。絶縁部材を放熱面５４Ｃ，５４Ｅに貼り合わせた状態で、封止樹脂体３０を成形してもよい。
（パワーモジュール）
本実施形態の電力変換装置５に適用可能なパワーモジュール１１０の一例について説明する。パワーモジュール１１０は、上記した１組の並列回路１１を構成する。
図２１〜図２７に示すように、パワーモジュール１１０は、半導体装置２０と、冷却器１２０と、コンデンサＣ１と、Ｐバスバー１３０と、Ｎバスバー１４０と、出力バスバー１５０と、駆動基板１６０と、外部接続端子１７０と、保護部材１８０を備えている。図２１、図２３〜図２６は平面図ではあるが、保護部材１８０の内部要素を分かりやすくするために、内部要素を実線で示している。図２７は、半導体装置２０、コンデンサＣ１、及び各バスバー１３０，１４０，１５０の接続を説明するための模式的な図である。
半導体装置２０は、上記した１ｉｎ１パッケージ構造をなしている。パワーモジュール１１０は、２つの半導体装置２０を備えている。半導体装置２０の１つが上アーム１０Ｕを構成し、別の１つが下アーム１０Ｌを構成する。すなわち、半導体装置２０として、上アーム１０Ｕを構成する半導体装置２０Ｕと、下アーム１０Ｌを構成する半導体装置２０Ｌを備えている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの基本構成は、互いにほぼ同じとなっている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、７本の主端子７０、具体的には、３本の主端子７０Ｃ及び４本の主端子７０Ｅをそれぞれ有している。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向に交互に配置されている。以下では、半導体装置２０Ｕが備え、上アーム１０Ｕを構成する半導体チップ４０を半導体チップ４０Ｕと示し、半導体装置２０Ｌが備え、下アーム１０Ｌを構成する半導体チップ４０を半導体チップ４０Ｌと示す。
半導体装置２０Ｌは、図１２に示した構造と同じ構成となっている。主端子７０Ｃのほうが主端子７０Ｅよりも、封止樹脂体３０からの突出長さが長い構成となっている。半導体装置２０Ｕは、半導体装置２０Ｌとは逆の構成となっている。主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも、封止樹脂体３０からの突出長さが長い構成となっている。このように、半導体装置２０Ｕでは主端子７０Ｅが長くされ、半導体装置２０Ｌでは主端子７０Ｃが長くされている。半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅが同じ長さとされ、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃが同じ長さとされている。
半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、所定の隙間を有しつつＸ方向に並んで配置されている。すなわち、半導体チップ４０の板厚方向、すなわちＺ方向に対して直交する方向に並んで配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、Ｚ方向において、封止樹脂体３０の一面３１同士が同じ側となり、裏面３２同士が同じ側となるように配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの一面３１同士はＺ方向において略面一の位置関係とされ、裏面同士はＺ方向において略面一と位置関係とされている。
半導体装置２０Ｕ，２０Ｌのそれぞれにおいて、信号端子８０における封止樹脂体３０からの突出部分は、略Ｌ字状をなしている。信号端子８０の突出部分は、略９０度の屈曲部を１つ有している。信号端子８０の突出部分のうち、封止樹脂体３０の根元から屈曲部までがＹ方向に延設され、屈曲部から突出先端までがＺ方向であって、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。
冷却器１２０は、主として、半導体装置２０を冷却する。冷却器１２０は、熱伝導性に優れた金属材料、たとえばアルミニウム系の材料を用いて形成されている。冷却器１２０は、供給管１２１と、排出管１２２と、熱交換部１２３を有している。冷却器１２０は、パワーモジュール１１０に設けられているため、モジュール内冷却器とも称される。
熱交換部１２３は、一対のプレート１２４，１２５によって構成されている。プレート１２４，１２５は、平面略矩形状の金属薄板を用いて形成されている。プレート１２４，１２５の少なくとも一方は、プレス加工することで、Ｚ方向に膨らんだ形状、たとえば底の浅い鍋底形状をなしている。本例では、プレート１２４が鍋底形状をなしている。また、プレート１２４，１２５の外周縁部同士が、かしめなどによって固定されるとともに、ろう付けなどによって全周で互いに接合され、これにより、プレート１２４，１２５の間に流路１２６が形成されている。
熱交換部１２３は、全体として扁平形状の管状体となっている。冷却器１２０は、２つの熱交換部１２３を有しており、熱交換部１２３は、Ｚ方向に２段配置されている。２つの半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、Ｘ方向に並んで配置された状態で、２つの熱交換部１２３により挟持されている。２つの熱交換部１２３は、プレート１２４同士が対向するように配置されている。熱交換部１２３の１つは半導体装置２０の一面３１側に配置され、熱交換部１２３の別の１つは裏面３２側に配置される。上記したように放熱面５４Ｃ，５４Ｅが封止樹脂体３０から露出する構成では、半導体装置２０と熱交換部１２３のプレート１２４との間に、グリースやセラミック板、樹脂材などの電気絶縁部材が配置される。
供給管１２１は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｚ方向に延設されている。供給管１２１は、平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、Ｘ方向における一方の端部であって、Ｙ方向における主端子７０側の端部に配置されている。そして、熱交換部１２３のそれぞれに接続され、供給管１２１の流路が熱交換部１２３の流路１２６に連通している。Ｚ方向において、供給管１２１の一端は開口しており、他端が２段目の熱交換部１２３に接続されている。１段目の熱交換部１２３の流路１２６は、供給管１２１の延設途中で、供給管１２１の流路に連なっている。なお、１段目が供給管１２１及び排出管１２２の開口端に近い側、２段目が遠い側である。供給管１２１の開口端から一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
排出管１２２は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｚ方向に延設されている。排出管１２２は、平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、Ｘ方向において供給管１２１とは反対の端部であって、Ｙ方向において信号端子８０側の端部に配置されている。そして、熱交換部１２３のそれぞれに接続され、排出管１２２の流路が熱交換部１２３の流路１２６に連通している。排出管１２２は、供給管１２１とＺ方向の同じ側で開口している。開口端とは反対の端部が２段目の熱交換部１２３に接続されている。１段目の熱交換部１２３の流路１２６は、排出管１２２の延設途中で、排出管１２２の流路に連なっている。排出管１２２の開口端から一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
図２６に二点鎖線の矢印で示すように、供給管１２１から流入した冷媒は、熱交換部１２３内の流路１２６を拡がり、排出管１２２から排出される。上記したように、供給管１２１と排出管１２２は、平面略矩形状の対角位置に設けられている。このように、対角位置に設けることで、Ｘ方向及びＹ方向において、供給管１２１と排出管１２２の間に配置された半導体チップ４０Ｕ，４０Ｌを効果的に冷却することができる。なお、図示しないが、熱交換部１２３の流路１２６内に、インナーフィンを配置してもよい。インナーフィンは、波型に屈曲形成された金属板である。インナーフィンの配置により、プレート１２４，１２５と、流路１２６を流れる冷媒との間における熱伝達を促進することができる。
流路１２６に流す冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。冷却器１２０は、主として半導体装置２０を冷却するものである。しかしながら、冷却機能に加えて、環境温度が低い場合に温める機能を持たせてもよい。この場合、冷却器１２０は温度調節器と称される。また、冷媒は熱媒体と称される。
コンデンサＣ１は、パワーモジュール１１０が備える１組の半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの近傍に配置され、上記したように、少なくともスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。このため、コンデンサＣ１の静電容量は、たとえば１０〜２０μＦとされている。コンデンサＣ１は、略直方体状をなしている。コンデンサＣ１は扁平形状をなしており、厚み、すなわちＺ方向の長さが、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の長さに対して十分に短くされている。このように、コンデンサＣ１は小型なものとされている。コンデンサＣ１としては、たとえばフィルムコンデンサを用いることができる。
本例では、Ｙ方向よりもＸ方向に長い平面長方形をなしている。Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１の大部分は、冷却器１２０の熱交換部１２３と重なる位置に配置されている。同投影視において、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの大部分、具体的には主端子７０の突出部分及び信号端子８０の突出部分を除く部分と重なっている。したがって、コンデンサＣ１は、Ｚ方向において半導体装置２０Ｕ，２０Ｌと並んで配置されている。平面長方形のコンデンサＣ１は、Ｘ方向の両端部分が、冷却器１２０と重ならない位置、すなわち冷却器１２０の外側に配置されている。
コンデンサＣ１は、半導体装置２０との間に熱交換部１２３を挟むように配置されている。コンデンサＣ１は、熱交換部１２３に対して、半導体装置２０とは反対側に配置されている。本例では、コンデンサＣ１が、１段目の熱交換部１２３に対して半導体装置２０とは反対側に配置されている。すなわち、供給管１２１及び排出管１２２の開口端側に配置されている。コンデンサＣ１は、Ｚ方向において、供給管１２１及び排出管１２２の開口端よりも半導体装置２０に近い位置に配置されている。コンデンサＣ１は、Ｚ方向において熱交換部１２３側の面に外部接続用の図示しない正極端子を有し、正極端子とは反対の面に図示しない負極端子を有している。
Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、導電性に優れる金属、たとえば銅を含む金属板材である。本例では、各バスバーにおいて厚みがほぼ均一とされている。Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、互いにほぼ同じ厚みとされている。金属板材としては、部分的に厚みの異なる異形条を用いることもできる。Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、冷却器１２０と電気的に分離されている。
Ｐバスバー１３０は、接続部１３１と、共通配線部１３２と、並列配線部１３３を有している。接続部１３１は、コンデンサＣ１の正極端子に接続される部分である。本例では、Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１と重なる部分全体が接続部１３１とされている。なお、図示しないが、Ｘ方向又はＹ方向の投影視においてコンデンサＣ１と重なる部分、すなわちコンデンサＣ１の側面に接続部１３１を設けてもよい。 共通配線部１３２は、接続部１３１におけるＹ方向の一端から延設されている。共通配線部１３２は、Ｐバスバー１３０のうち、上記した共通配線１１Ｐとして機能する部分である。これにより、パワーモジュール１１０内に構成される１組の上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが、それぞれ単独で上記したＶＨライン１２Ｈに接続されるのではなく、共通で接続されることとなる。共通配線部１３２は、接続部１３１よりもＸ方向の長さ、すなわち幅が狭くされている。共通配線部１３２は、Ｘ方向において、接続部１３１の中央部分に連なっている。共通配線部１３２は、接続部１３１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。共通配線部１３２の一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
並列配線部１３３は、少なくとも、コンデンサＣ１の正極端子と上下アーム回路１０の上アーム１０Ｕとを電気的に接続する配線、すなわち上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とを並列接続する配線として機能する。さらに本例では、上アーム１０Ｕを共通配線１１Ｐ、すなわち共通配線部１３２に電気的に接続する配線としても機能する。並列配線部１３３は、接続部１３１に対し、共通配線部１３２とは反対の端部から延設されている。
並列配線部１３３は、接続部１３１よりも幅が狭くされている。並列配線部１３３は、一定の幅で延設されている。並列配線部１３３は、Ｘ方向においてコンデンサＣ１を二等分する中心線ＣＬ１（図２３参照）を跨がないように、中心線ＣＬ１に対して一方に偏って配置されている。並列配線部１３３は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの並び方向において、半導体装置２０Ｕ（半導体チップ４０Ｕ）の側で接続部１３１に連なっている。
並列配線部１３３は、略Ｌ字状をなしている。並列配線部１３３は、接続部１３１との境界部からＹ方向に沿って延びる平行部１３４と、平行部１３４に対して折り曲げられ、Ｚ方向に沿って延びる折曲部１３５を有している。このため、平行部１３４は、Ｙ方向延設部とも称される。折曲部１３５は、Ｚ方向延設部とも称される。平行部１３４は、Ｙ方向であって、共通配線部１３２とは反対側に延設されている。平行部１３４は、接続部１３１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。
平行部１３４は、Ｚ方向の投影視において、半導体装置２０Ｕの７本の主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれの少なくとも一部と重なっている。平行部１３４は、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃの突出先端とほぼ同じ位置まで延設されており、３本の主端子７０Ｃの突出部分全体が投影視において重なっている。４本の主端子７０Ｅは、コンデンサＣ１に対して、平行部１３４よりも離れた位置まで延設されている。
折曲部１３５は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。折曲部１３５の板厚方向は、Ｙ方向に略平行とされている。本例では、折曲部１３５全体が、Ｙ方向において出力バスバー１５０と対向する対向部１３５ａとされている。対向部１３５ａと出力バスバー１５０は、板厚方向の面、すなわち板面同士が対向している。対向部１３５ａの先端、すなわち並列配線部１３３の延設の先端には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃが接続されるように凸部１３６が形成されている。凸部１３６は主端子７０Ｃごとに設けられている。主端子７０Ｃは、対応する凸部１３６の先端面に配置された状態で、レーザ溶接などによって接合されている。このように凸部１３６を設けると、凸部１３６設けられていない凹の部分を主端子７０Ｅが通過するため、Ｐバスバー１３０と主端子７０Ｅとの接触を防ぐことができる。
Ｎバスバー１４０は、接続部１４１と、共通配線部１４２と、並列配線部１４３を有している。接続部１４１は、コンデンサＣ１の負極端子に接続される部分である。本例では、Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１と重なる部分全体が接続部１４１とされている。なお、接続部１３１同様、Ｘ方向又はＹ方向の投影視においてコンデンサＣ１と重なる部分、すなわちコンデンサＣ１の側面に接続部１４１を設けてもよい。コンデンサＣ１及びコンデンサＣ１の両面に配置された接続部１３１，１４１は、冷却器１２０と電気的に分離されている。接続部１３１，１４１を含むコンデンサＣ１と冷却器１２０との間には、電気絶縁部材が介在している。
共通配線部１４２は、接続部１４１におけるＹ方向の一端から延設されている。共通配線部１４２は、Ｎバスバー１４０のうち、上記した共通配線１１Ｎとして機能する部分である。これにより、パワーモジュール１１０内に構成される１組の上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが、それぞれ単独で上記したＮライン１３に接続されるのではなく、共通で接続されることとなる。共通配線部１４２は、接続部１４１よりも幅が狭くされており、共通配線部１３２とほぼ同じ幅とされている。共通配線部１４２は、Ｘ方向において、接続部１４１の中央部分に連なっている。共通配線部１４２は、接続部１４１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。共通配線部１３２の一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
Ｚ方向の投影視で共通配線部１３２，１４２はほぼ一致する。共通配線部１３２，１４２は、Ｚ方向に、コンデンサＣ１の厚みと略等しい間隔を有して対向配置されている。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
並列配線部１４３は、少なくとも、コンデンサＣ１の負極端子と上下アーム回路１０の下アーム１０Ｌとを電気的に接続する配線、すなわち上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とを並列接続する配線として機能する。さらに本例では、下アーム１０Ｌを共通配線１１Ｎ、すなわち共通配線部１４２に電気的に接続する配線としても機能する。並列配線部１４３は、接続部１４１に対し、共通配線部１４２とは反対の端部から延設されている。
並列配線部１４３は、接続部１４１よりも幅が狭くされている。並列配線部１４３は、一定の幅で延設されている。並列配線部１４３は、コンデンサＣ１の中心線ＣＬ１を跨がないように、中心線ＣＬ１に対して並列配線部１３３とは反対側に配置されている。並列配線部１４３は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの並び方向において、半導体装置２０Ｌ（半導体チップ４０Ｌ）の側で接続部１４１に連なっている。
並列配線部１４３は、略Ｌ字状をなしている。並列配線部１４３は、接続部１４１との境界部からＹ方向に沿って延びる平行部１４４と、平行部１４４に対して折り曲げられ、Ｚ方向に沿って延びる折曲部１４５を有している。平行部１４４は、Ｙ方向であって、共通配線部１４２とは反対側に延設されている。平行部１４４は、接続部１４１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。平行部１３４，１４４は、電気的な絶縁が確保できる間隔を有して、Ｘ方向に横並びで配置されている。平行部１３４，１４４は、側面同士が対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
平行部１４４は、Ｚ方向の投影視において、半導体装置２０Ｌの７本の主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれの少なくとも一部と重なっている。平行部１４４は、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅの突出先端とほぼ同じ位置まで延設されており、４本の主端子７０Ｅの突出部分全体が投影視において重なっている。３本の主端子７０Ｃは、コンデンサＣ１に対して、平行部１４４よりも離れた位置まで延設されている。半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅの突出先端は、Ｙ方向でほぼ同じ位置とされており、これにより平行部１３４，１４４の延設の先端も互いにほぼ同じ位置とされている。
折曲部１４５は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。折曲部１４５の板厚方向は、Ｙ方向に略平行とされている。折曲部１４５の延設の先端は、Ｐバスバー１３０の折曲部１３５の延設の先端とほぼ同じ位置とされている。折曲部１３５，１４５も、電気的な絶縁が確保できる間隔を有して、Ｘ方向に横並びで配置されている。折曲部１３５，１４５は、側面同士が対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
本例では、Ｎバスバー１４０のほうが、Ｐバスバー１３０よりも半導体装置２０からＺ方向に離れた位置とされている。そして、折曲部１４５の一部が、Ｙ方向において出力バスバー１５０と対向する対向部１４５ａとされている。対向部１４５ａと出力バスバー１５０は、板面同士が対向している。対向部１４５ａの先端、すなわち並列配線部１４３の延設の先端には、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅが接続されるように凸部１４６が形成されている。凸部１４６は主端子７０Ｅごとに設けられている。主端子７０Ｅは、対応する凸部１４６の先端面に配置された状態で、レーザ溶接などによって接合されている。このように凸部１４６を設けると、凸部１４６設けられていない凹の部分を主端子７０Ｃが通過するため、Ｎバスバー１４０と主端子７０Ｃとの接触を防ぐことができる。
並列配線部１３３と半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃによって、コンデンサＣ１の正極と上アーム１０Ｕのコレクタ電極が接続され、並列配線部１４３と半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅによって、コンデンサＣ１の負極と下アーム１０Ｌのエミッタ電極が接続されている。このように、並列配線部１３３及び半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと、並列配線部１４３及び半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅによって、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１が並列接続され、並列回路１１が構成されている。そして、共通配線部１３２，１４２によって、並列回路が電力ラインであるＶＨライン１２Ｈ、Ｎライン１３に接続されるように構成されている。
出力バスバー１５０は、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとの接続点を、モータジェネレータの三相巻線に接続するためのバスバーである。出力バスバー１５０は、Ｏバスバーとも称される。出力バスバー１５０は、Ｙ方向において、信号端子８０側ではなく、主端子７０側に配置されている。出力バスバー１５０は、板厚方向をＹ方向として、屈曲部を有することなくＸ方向に延設されている。出力バスバー１５０は、上記した出力配線１５の少なくとも一部を構成する。なお、出力バスバー１５０の周辺に、図示しない電流センサを配置することもできる。
出力バスバー１５０は、Ｚ方向の長さ、すなわち幅の広い幅広部１５１と、幅広部１５１よりも幅の狭い幅狭部１５２を有している。幅狭部１５２は、幅広部１５１の一端に連なり、幅広部１５１に対して略面一で、Ｘ方向に延設されている。幅広部１５１は、その全体が保護部材１８０の内部に配置されており、幅狭部１５２は一部が保護部材１８０の内部に配置され、残りの部分が保護部材１８０の外に突出している。
幅広部１５１は、Ｘ方向において、並列配線部１４３の中心線ＣＬ１に対して遠い端部と、並列配線部１３３の中心線ＣＬ１に対して遠い端部との範囲とほぼ一致するように設けられている。Ｘ方向において、幅広部１５１の先には、供給管１２１が配置されている。幅広部１５１は、Ｙ方向において、折曲部１３５，１４５との間に所定の間隔を有して設けられている。所定の間隔とは、たとえば半導体装置２０Ｕにおいて、主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出先端間の長さから、出力バスバー１５０の板厚を引いた長さにほぼ一致する。幅広部１５１は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とオーバーラップする位置から、２段目の熱交換部１２３を構成するプレート１２５までの範囲に設けられている。
幅広部１５１には、複数の貫通孔１５３が形成されている。この貫通孔１５３には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅと、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃが挿入される。挿入状態で、主端子７０は、レーザ溶接などにより、幅広部１５１（出力バスバー１５０）に接続されている。また、貫通孔１５３を避けるように、Ｐバスバー１３０との対向部１５４ｐと、Ｎバスバー１４０との対向部１５４ｎが構成されている。出力バスバー１５０の対向部１５４ｐとＰバスバー１３０の対向部１３５ａがＹ方向に所定の間隔を有して対向し、出力バスバー１５０の対向部１５４ｎとＮバスバー１４０の対向部１４５ａがＹ方向に所定の間隔を有して対向している。
供給管１２１が存在するため、並列配線部１４３は並列配線部１３３よりも幅が狭くされている。これにより、対向部１４５ａは対向部１３５ａより幅が狭くされている。しかしながら、コンデンサＣ１において、負極端子を熱交換部１２３とは反対側に配置することで、対向部１４５ａにおける延設長さを稼いでおり、対向部１４５ａは対向部１３５ａよりもＺ方向（延設方向）の長さが長くされている。これにより、対向部１３５ａ及び対向部１５４ｐの対向面積と、対向部１４５ａ及び対向部１５４ｎの対向面積がほぼ等しくなっている。Ｘ方向において体格の増大を抑制しつつ、インダクタンスを低減することができる。
駆動基板１６０は、プリント基板に図示しない電子部品が実装されてなる。駆動基板１６０には、制御回路部９から駆動指令が入力される上記した駆動回路部（ドライバ）が形成されている。駆動基板１６０が、回路基板に相当する。駆動基板１６０は、平面略矩形状をなしている。本例では、駆動基板１６０の大きさが、Ｘ方向において冷却器１２０の熱交換部１２３とほぼ一致し、Ｙ方向において熱交換部１２３よりも長くされている。Ｚ方向からの投影視において、駆動基板１６０は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの大部分と重なるように設けられている。具体的には、主端子７０の一部分を除いて重なるように設けられている。Ｙ方向において、主端子７０の一部、折曲部１３５，１４５、出力バスバー１５０は、駆動基板１６０と重ならないように配置されている。また、主端子７０とは反対側において、共通配線部１３２，１４２が駆動基板１６０よりも外側に突出している。
駆動基板１６０には、半導体装置２０の信号端子８０が接続されている。本例では、駆動基板１６０に図示しない複数の貫通孔が形成され、貫通孔のそれぞれに信号端子８０が挿入実装されている。これにより、駆動基板１６０に形成された駆動回路部から、信号端子８０を通じて駆動信号が出力される。信号端子８０は、Ｘ方向に並んで配置されている。複数の信号端子８０は、駆動基板１６０におけるＹ方向の一方の端部付近で、Ｘ方向に一列に並んで挿入実装されている。
外部接続端子１７０は、制御回路部９が形成された後述する制御基板２９０と駆動基板１６０とを電気的に接続するための端子である。駆動基板１６０には、複数の外部接続端子１７０が接続されている。本例では、駆動基板１６０に図示しない複数の貫通孔が形成され、貫通孔のそれぞれに外部接続端子１７０が挿入実装されている。外部接続端子１７０の一部は、制御回路部９の駆動指令を、駆動基板１６０の駆動回路部に伝達する。
外部接続端子１７０は、略Ｌ字状をなしている。外部接続端子１７０は、略９０度の屈曲部を１つ有している。外部接続端子１７０のうち、駆動基板１６０との接続部から屈曲部までがＺ方向に延設され、屈曲部から先端までがＹ方向の共通配線部１３２，１４２側に延設されている。そして、先端から所定範囲の部分が、保護部材１８０の外へ突出している。
保護部材１８０は、パワーモジュール１１０を構成する他の要素を保護している。保護部材１８０は、パワーモジュール１１０の外郭をなしている。保護部材１８０としては、他の要素を一体的に封止する封止樹脂体、予め成形されたケースなどを用いることができる。ケースの場合、保護性を高めるために、ポッティング材などを併用してもよい。本例では、保護部材１８０として封止樹脂体を採用している。封止樹脂体は、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いて成形されたものであり、モールド樹脂、樹脂成形体とも称される。封止樹脂体は、たとえばトランスファモールド法により成形される。
保護部材１８０は、Ｚ方向において、一面１８１と、一面１８１と反対の裏面１８２を有している。一面１８１及び裏面１８２は、Ｚ方向に直交する平面となっている。本例の保護部材１８０は、略四角錐台形状をなしている。このため、保護部材１８０は、４つの側面１８３〜１８６を有している。一面１８１を基準面とすると、いずれの側面１８３〜１８６も一面１８１となす角度が鋭角の傾斜面となっている。
パワーモジュール１１０を構成する要素は、一面１８１側から裏面１８２に向けて、Ｎバスバー１４０の接続部１４１、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０の接続部１３１、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、駆動基板１６０の順で配置されている。供給管１２１及び排出管１２２は、一面１８１から保護部材１８０の外へ突出している。裏面１８２からは、何も突出していない。なお、図示しないが、一面１８１側から裏面１８２に向けて、駆動基板１６０、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、Ｎバスバー１４０の接続部１４１、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０の接続部１３１の順で配置されてもよい。
Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０の共通配線部１３２，１４２は、Ｙ方向において信号端子８０側の側面１８３から保護部材１８０の外へ突出している。側面１８３からは、外部接続端子１７０も突出している。図２１に示すように、Ｘ方向において、半導体装置２０Ｕ側の外部接続端子１７０と、半導体装置２０Ｌ側の外部接続端子１７０の間に、共通配線部１３２，１４２が配置されている。また、図２２に示すように、外部接続端子１７０は裏面１８２に近い位置で突出し、共通配線部１３２，１４２は一面１８１に近い位置で突出している。側面１８３とは反対の側面１８４、すなわち主端子７０側の側面１８４からは、何も突出していない。出力バスバー１５０の幅狭部１５２は、Ｘ方向において半導体装置２０Ｕ側の側面１８５から保護部材１８０の外へ突出している。側面１８５とは反対の側面１８６、すなわち半導体装置２０Ｌ側の側面からは、何も突出していない。
このように、保護部材１８０の一面１８１からは、供給管１２１及び排出管１２２のみが突出している。このため、一面１８１側に、パワーモジュール１１０とは別の冷却器を配置し、これによりパワーモジュール１１０を冷却する場合、別の冷却器と供給管１２１及び排出管１２２と接続しやすい。共通配線部１３２，１４２と出力バスバー１５０とが異なる側面から突出しているため、電力ラインや三相巻線との接続を簡素化することができる。
ここで、上下アーム回路１０のスイッチングに伴い生じるサージは、単位時間当たりの電流変化量（電流変化率）が大きいほど、また、配線インダクタンスが大きいほど大きくなる。上記パワーモジュール１１０では、配線インダクタンスを小さくすることで、上記サージの低減を図っている。以下、上記したパワーモジュール１１０の構造のうち、配線インダクタンスを小さくしてサージ低減を可能にする構造について説明する。
図２８は、図１の等価回路図からインバータ７、平滑コンデンサＣ２及びモータジェネレータ３を抽出して示した回路図であり、回路に寄生している配線インダクタンスを図示している。図２８中の一点鎖線に示すように、各相のパワーモジュール１１０は、Ｐライン１２及びＮライン１３の間で並列に接続されていることは先述した通りである。
そして、Ｐライン１２のうち、各相のパワーモジュール１１０が接続されている間の部分で生じる配線インダクタンスを、相間上インダクタンスＬ２Ｐと呼ぶ。具体的には、Ｐライン１２のうち、Ｕ相の共通配線部１３２との接続箇所とＶ相の共通配線部１３２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間上インダクタンスＬ２Ｐである。また、Ｐライン１２のうち、Ｖ相の共通配線部１３２との接続箇所とＷ相の共通配線部１３２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間上インダクタンスＬ２Ｐである。また、相間上インダクタンスＬ２Ｐに比例して生じるインピーダンスを相間上インピーダンスと呼ぶ。
また、Ｎライン１３のうち、各相のパワーモジュール１１０が接続されている間の部分で生じる配線インダクタンスを、相間下インダクタンスＬ２Ｎと呼ぶ。具体的には、Ｎライン１３のうち、Ｕ相の共通配線部１４２との接続箇所とＶ相の共通配線部１４２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間下インダクタンスＬ２Ｎである。また、Ｎライン１３のうち、Ｖ相の共通配線部１４２との接続箇所とＷ相の共通配線部１４２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間下インダクタンスＬ２Ｎである。また、相間下インダクタンスＬ２Ｎに比例して生じるインピーダンスを相間下インピーダンスと呼ぶ。
パワーモジュール１１０の内部における、コンデンサＣ１の正極端子から上アーム１０Ｕまでの電気経路の配線インダクタンスを相内上インダクタンスＬ１Ｐと呼ぶ。具体的には、Ｐバスバー１３０の平行部１３４および折曲部１３５で生じる配線インダクタンスが相内上インダクタンスＬ１Ｐである。また、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する部分の配線を上配線１１Ｐａと呼び、相内上インダクタンスＬ１Ｐに比例して生じるインピーダンスを相内上インピーダンスと呼ぶ。
パワーモジュール１１０の内部における、コンデンサＣ１の負極端子から下アーム１０Ｌまでの電気経路の配線インダクタンスを、相内下インダクタンスＬ１Ｎと呼ぶ。具体的には、Ｎバスバー１４０の平行部１４４および折曲部１４５で生じる配線インダクタンスが相内下インダクタンスＬ１Ｎである。また、相内下インダクタンスＬ１Ｎを形成する部分の配線を下配線１１Ｎａと呼び、相内下インダクタンスＬ１Ｎに比例して生じるインピーダンスを相内下インピーダンスと呼ぶ。
図２８では、インバータ７を例に各インピーダンスを説明しているが、インバータ７に並列に接続されたインバータ及びコンバータについても、以下のように各インピーダンスは対応する。すなわち、各相のうち第１相に設けられたパワーモジュール１１０を第１パワーモジュールとし、第２相に設けられたパワーモジュール１１０を第２パワーモジュールとする。そして、第１パワーモジュールにおける、コンデンサＣ１の正極端子から上アーム１０Ｕまでの電気経路のインピーダンスが相内上インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールに係るコンデンサＣ１の正極端子から、第２パワーモジュールに係る上アーム１０Ｕまでの電気経路のインピーダンスを相間上インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールにおける、コンデンサＣ１の負極端子から下アーム１０Ｌまでの電気経路のインピーダンスが相内下インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールに係るコンデンサＣ１の負極端子から、第２パワーモジュールに係る下アーム１０Ｌまでの電気経路のインピーダンスが相間下インピーダンスに相当する。
そして、相間上インダクタンスＬ２Ｐを形成する配線長さは、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する配線長さよりも長い。そのため、相間上インダクタンスＬ２Ｐは相内上インダクタンスＬ１Ｐよりも大きく、相間上インピーダンスは相内上インピーダンスより大きい。相間下インダクタンスＬ２Ｎを形成する配線長さは、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する配線長さよりも長い。そのため、相間下インダクタンスＬ２Ｎは相内下インダクタンスＬ１Ｎよりも大きく、相間下インピーダンスは相内下インピーダンスより大きい。なお、相間上インダクタンスＬ２Ｐおよび相間下インダクタンスＬ２Ｎのそれぞれは、相内上インダクタンスＬ１Ｐに相内下インダクタンスＬ１Ｎを加算した値よりも大きい。
図２８中の矢印Ｙ１は、Ｖ相の並列回路１１で形成される閉ループ回路において、サージ電圧がコンデンサＣ１に吸収される経路を示す。このサージ電圧は、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のターンオンおよびターンオフ時に生じるものである。Ｕ相及びＷ相においても同様にして、矢印Ｙ１の如くサージ電圧がコンデンサＣ１に吸収される。このように同一相内で発生と吸収が為されるサージ電圧は、以下の説明では自己サージ電圧とも呼ばれる。
閉ループ回路は、上記並列回路１１により形成され、コンデンサＣ１の正極端子、上配線１１Ｐａ、上下アーム回路１０、下配線１１Ｎａ及びコンデンサＣ１の負極端子が順に直列接続された、電力ラインを含まない回路である。閉ループ回路は、上述の如くサージ電圧が吸収される経路であるとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷がコンデンサＣ１からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へ供給される経路であるとも言える。
また、閉ループ回路は、共通配線１１Ｐ，１１Ｎを含まない回路である。換言すれば、Ｐバスバー１３０は、上配線１１Ｐａを形成する図２８中の二点鎖線に示す部分と、共通配線１１Ｐを形成する部分とに分岐している。Ｐバスバー１３０の共通配線１１Ｐは、Ｐライン１２及び上配線１１Ｐａを接続する上電力配線とも呼ばれる。Ｎバスバー１４０は、下配線１１Ｎａを形成する図２８中の二点鎖線に示す部分と、共通配線１１Ｎを形成する部分とに分岐している。Ｎバスバー１４０の共通配線１１Ｎは、Ｎライン１３及び下配線１１Ｎａを接続する下電力配線とも呼ばれる。
図２８中の矢印Ｙ２は、Ｖ相で生じた自己サージ電圧が、Ｖ相の閉ループ回路から電力ラインを通じてＷ相の閉ループ回路へ伝播する場合の経路を示す。このように複数の上下アーム回路１０どうしで干渉するサージ電圧は、以下の説明では干渉サージ電圧とも呼ばれる。Ｖ相とＷ相との間で伝播する干渉サージ電圧と同様にして、Ｖ相とＵ相との間やＷ相とＵ相との間でも干渉サージ電圧は生じ得る。
但し、相間上インダクタンスＬ２Ｐは相内上インダクタンスＬ１Ｐよりも十分に大きいので、他相から自相へ伝播される干渉サージ電圧は殆ど生じず、その干渉サージ電圧は自己サージ電圧に比べて極めて小さい。
なお、並列接続された上下アーム回路１０へ電荷を供給すると、平滑コンデンサＣ２からコンデンサＣ１へ瞬時に電荷が供給される。これにより、コンデンサＣ１が再び電荷を供給可能な状態となる。
次に、上記したパワーモジュール１１０の効果について説明する。
パワーモジュール１１０は、上下アーム回路１０と、コンデンサＣ１と、上配線１１Ｐａと、下配線１１Ｎａと、上電力配線としての共通配線１１Ｐと、下電力配線としての共通配線１１Ｎと、を備える。上配線１１Ｐａは、コンデンサＣ１の正極端子及び上アーム１０Ｕを接続し、下配線１１Ｎａは、コンデンサＣ１の負極端子及び下アーム１０Ｌを接続する。共通配線１１Ｐ，１１Ｎは、上配線１１Ｐａ及び下配線のそれぞれを電力ラインに接続する。
したがって、パワーモジュール１１０は、電力ラインを含まない閉ループ回路を形成することになる。そのため、上下アーム回路１０のスイッチング時に必要な電荷がコンデンサＣ１から供給されるにあたり、その電荷供給経路には電力ラインが含まれない。よって、その経路の配線、つまり上配線１１Ｐａと下配線１１Ｎａを短くできる。一方、本実施形態に反してコンデンサＣ１を廃止した場合には、平滑コンデンサＣ２からスイッチング時に必要な電荷を供給することになる。その場合には、平滑コンデンサＣ２から上下アーム回路１０へ電荷を供給する電気経路に電力ラインが含まれることになるので、その電気経路を十分に短くすることができない。
以上により、上記パワーモジュール１１０によれば、サージ電圧発生の要因の１つである配線の長さを短くすることを、コンデンサＣ１を廃止した場合に比べて容易に実現できる。よって、自己サージ電圧に係る配線インダクタンスＬ１Ｐ，Ｌ１Ｎを小さくでき、上下アーム回路１０で生じる自己サージ電圧を低減できる。しかも、上記閉ループ回路は電力ラインを含んでいないので、自己サージ電圧が電力ラインに重畳しにくくなる。そのため、電力ラインを通じて他の上下アーム回路１０に自己サージ電圧を干渉させてしまうことを抑制できる。
また、上述の如くサージ電圧を低減できるパワーモジュール１１０が、各相それぞれに設けられている。そのため、電力ラインを通じた上下アーム回路１０同士が自己サージ電圧を干渉し合うことの抑制を促進できる。
さらに本例では、上アーム１０Ｕは、上配線１１Ｐａに接続される主端子７０Ｃを複数有し、下アーム１０Ｌは、下配線１１Ｎａに接続される主端子７０Ｅを複数有する。そのため、隣合う互いの主端子７０Ｃ，７０Ｅどうしで自己サージ電圧が打ち消し合うように作用し、相内上インダクタンスＬ１Ｐ及び相内下インダクタンスＬ１Ｎを低減することができる。よって、自己サージ電圧の低減が促進される。
さらに本例では、上アーム１０Ｕが有する主端子７０Ｅ及び下アーム１０Ｌが有する主端子７０Ｃを接続する出力バスバー１５０（つまり出力配線１５）を備える。出力バスバー１５０は、上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａと対向する対向部１５４ｐ，１５４ｎを有する。そのため、出力バスバー１５０の対向部１５４ｐ，１５４ｎと上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａとの間で、自己サージ電圧が打ち消し合うように作用し、相内上インダクタンスＬ１Ｐ及び相内下インダクタンスＬ１Ｎを低減することができる。よって、自己サージ電圧の低減が促進される。
特に本例では、１ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を備える構成において、上記したように、Ｙ方向において、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０と出力バスバー１５０とを対向させている。また、Ｙ方向の投影視において、出力バスバー１５０と半導体装置２０が重なっており、Ｙ方向において、半導体チップ４０Ｕと出力バスバー１５０との間に、Ｐバスバー１３０の対向部１３５ａが配置されている。同様に、Ｙ方向において、半導体チップ４０Ｌと出力バスバー１５０との間に、Ｎバスバー１４０の対向部１４５ａが配置されている。したがって、半導体チップ４０Ｕを介したＰバスバー１３０から出力バスバー１５０への電流経路、及び、半導体チップ４０Ｌを介した出力バスバー１５０からＮバスバー１４０への電流経路は、図２３に二点鎖線の矢印で示すようになる。したがって、上下アーム回路１０を構成する２つの半導体チップが１パッケージ化された２ｉｎ１パッケージに較べて、電流ループの面積を小さくすることができる。これにより、自己サージ電圧をさらに低減することができる。
さらに本例では、相間上インピーダンスが相内上インピーダンスより大きい。また、相間下インピーダンスが相内下インピーダンスより大きい。そのため、図２８の矢印Ｙ２に示すように、各相の閉ループ回路を跨いでサージ電圧が伝播して干渉することを抑制できる。
さらに本例では、上下アーム回路１０に並列に接続され、電力ラインの電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ２を備える。これによれば、電力ラインの電圧変動を抑制することができる。また、コンデンサＣ１に平滑コンデンサＣ２から瞬時に電荷を供給できるため、コンデンサＣ１の静電容量を抑えることができる。これにより、コンデンサＣ１の小型化が可能となる。
半導体装置２０として、１ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を２つ用いる例を示したが、これに限定されない。上下アーム回路１０を構成する２つのアーム（上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌ）を構成する要素単位でパッケージ化した２ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置を用いることもできる。
主端子７０の配置も上記例に限定されない。１ｉｎ１パッケージの場合、主端子７０Ｃ，７０Ｅを少なくとも１本ずつ有せばよい。同電位とされる主端子７０を複数に分割してもよい。たとえば主端子７０Ｃを複数本に分割してもよい。複数本の並列化によって、分割した主端子全体のインダクタンスを低減することができる。２ｉｎ１パッケージの場合、上アーム１０Ｕ側の主端子７０Ｃと、下アーム１０Ｌ側の主端子７０Ｅと、出力端子をそれぞれ少なくとも１本有せばよい。
図２７に示す例では、共通配線部１３２，１４２が、接続部１３１，１４１に対して平行部１３４，１４４の反対側に延設している。これに対し、図２９に示すように、共通配線部１３２，１４２が、接続部１３１，１４１に対して平行部１３４，１４４と同じ側に延設していてもよい。また、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとで、共通配線部１３２，１４２が延設する向きを異ならせてもよい。例えば、共通配線部１３２，１４２は互いに対向配置していなくてもよい。
図２７に示す例では、上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌは主端子７０Ｃ，７０Ｅを複数有しているが、１つの主端子７０Ｃ，７０Ｅを有していればよい。また、図２７に示す例では、主端子７０Ｃ及び主端子７０Ｅが交互に並べて配置されているが、複数の主端子７０Ｃが並べて配置されていてもよいし、複数の主端子７０Ｅが並べて配置されていてもよい。
図２７に示す例に反して、相間上インピーダンスが相内上インピーダンスより小さくてもよい。また、相間下インピーダンスが相内下インピーダンスより小さくてもよい。
上記パワーモジュール１１０の別例として、上記パワーモジュール１１０が備える冷却器１２０、駆動基板１６０及び保護部材１８０の少なくとも１つが廃止されていてもよい。また、平滑コンデンサＣ２が廃止された電力変換装置５であってもよい。コンデンサＣ１が、保護部材１８０の外に配置された構成としてもよい。冷却器１２０の構造は、上記例に限定されない。上下アーム回路１０を構成する半導体装置２０の一部が、冷却器１２０内の流路１２６に挿入され、冷媒に浸漬される構成としてもよい。この構成において、コンデンサＣ１を冷却器１２０上に配置し、コンデンサＣ１と半導体装置２０を接続してもよい。浸漬により、半導体装置２０を両面側から冷却しつつ、サージ電圧を抑制することができる。
（モータジェネレータ）
図３０に示すように、モータジェネレータ３は、環状の固定子７０１と、固定子７０１の内側に設けられた回転子７０２と、これら固定子７０１及び回転子７０２を収容したハウジング７０３とを有している。なお、モータジェネレータ３が回転電機に相当する。本実施形態では、回転子７０２が回転子７０２の中心線ＣＬ２を軸として回転し、この中心線ＣＬ２が延びる方向を軸方向αと称する。この場合、固定子７０１の径方向β及び固定子７０１の周方向γはいずれも軸方向αに直交している。図３１では、中心線ＣＬ２上の仮想点ＶＰを想定しており、この仮想点ＶＰにおいては、軸方向αと径方向βと周方向γとは互いに直交している。
図３０に示すように、固定子７０１は、ハウジング７０３に固定されており、固定子７０１の外周面がハウジング７０３に対向している。固定子７０１は、環状の固定子コア７０５と、固定子コア７０５に巻かれた固定子巻線７０６とを有している。固定子コア７０５は、環状の複数の電磁鋼板が軸方向αに積層されることで形成されることで全体として筒状になっている。固定子巻線７０６は、複数の導体セグメントを有している。これら導体セグメントが固定子コア７０５に装着された状態で互いに接続されることで固定子巻線７０６が形成される。導体セグメントは、長尺状の導体と、この導体の外周面を被覆する絶縁被膜とを有している。絶縁被膜は、ポリイミド樹脂等の樹脂材料により形成されている。固定子コア７０５には、この固定子コア７０５を軸方向αに貫通する複数のスロットが設けられており、導体セグメントはこのスロットに挿入されることで固定子コア７０５される。
回転子７０２は、この回転子７０２に同軸で中心線ＣＬ２に沿って延びた回転子孔７０２ａを有しており、この回転子孔７０２ａを有していることで環状に形成されている。回転子７０２は、複数の永久磁石を有しており、これら永久磁石により回転子７０２の外周面が形成されている。回転子７０２においては、複数の永久磁石により周方向γに極性が交互に異なる複数の磁極が形成される。回転子７０２の外周面は、固定子７０１の内周面から径方向内側に離間している。
モータジェネレータ３は、回転子７０２に固定されたモータ軸部７０８と、モータ軸部７０８を回転可能に支持する軸受部７０９とを有している。モータ軸部７０８は、その中心線が回転子７０２の中心線ＣＬ２に一致しており、回転子７０２と共に回転する。モータ軸部７０８は、回転子７０２から軸方向αに延びている。モータ軸部７０８は、回転子孔７０２ａに挿通された状態で回転子７０２に固定されている。モータ軸部７０８は、長尺状の筒部材であり、モータ軸部７０８に同軸で中心線ＣＬ２に沿って延びたモータ軸部孔７０８ａを有している。軸受部７０９は、ハウジング７０３に固定されている。軸受部７０９は、軸方向αに離間させて２つ設けられている。
図３０、図３１に示すように、ハウジング７０３は、冷媒が流れるハウジング流路７１１を有している。ハウジング７０３においては、互いに径方向βに並んだ内周面と外周面との間にハウジング流路７１１が設けられている。ハウジング流路７１１は、径方向β及び周方向γに延びている。ハウジング流路７１１は、固定子７０１の外周面に沿って延びており、周方向γに一周していることで環状になっている。軸方向αにおいて、ハウジング流路７１１の長さ寸法は、固定子７０１の長さ寸法に比べて大きくなっており、ハウジング流路７１１の両端部が固定子７０１よりも外側に突出している。なお、図３１においては、ハウジング７０３に収容された固定子７０１や回転子７０２などの部品の図示を省略している。
ハウジング７０３は、ハウジング流路７１１の径方向内側に設けられた内冷却部７１２と、ハウジング流路７１１の径方向外側に設けられた外冷却部７１３とを有している。ハウジング７０３は金属材料により形成されており、特に、少なくとも内冷却部７１２及び外冷却部７１３は、熱伝導性を有する材料により形成されている。内冷却部７１２は、ハウジング７０３の内周面の少なくとも一部を形成し、外冷却部７１３は、ハウジング７０３の外周面の少なくとも一部を形成している。内冷却部７１２及び外冷却部７１３は、ハウジング流路７１１に沿って径方向β及び周方向γに延びており、いずれも周方向γに一周していることで環状になっている。内冷却部７１２は径方向内側からハウジング流路７１１の全体を覆っており、外冷却部７１３は径方向外側からハウジング流路７１１の全体を覆っている。なお、内冷却部７１２が第１冷却部及びハウジング冷却部に相当し、外冷却部７１３が第２冷却部に相当する。
ハウジング７０３は、その内周面を形成する内周部と、その外周面を形成する外周部とを有している。内冷却部７１２は、内周部に含まれており、内周部の少なくとも一部を形成している。外冷却部７１３は、外周部に含まれており、外周部の少なくとも一部を形成している。
ハウジング７０３には、ハウジング流路７１１に冷媒を流入させる流入孔７１５（図３４参照）と、ハウジング流路７１１から冷媒を流出させる流出孔７１６（図３４参照）とを有している。流入孔７１５及び流出孔７１６は、外冷却部７１３を径方向βに貫通した貫通孔である。ハウジング７０３には、流入孔７１５に冷媒を流入させる流入管７１７と、流入孔７１５から冷媒を流出させる流出管７１８とが取り付けられている。流入管７１７及び流出管７１８は、ハウジング７０３から径方向外側に向けて延びており、冷媒が流れる配管等の冷媒管を接続可能になっている。
車両には、ハウジング流路７１１を流れる冷媒を冷却する冷却回路が搭載されている。冷却回路は、空気等との熱交換により冷媒を冷却するラジエータ等の熱交換器と、冷媒を循環させる循環ポンプと、冷媒を流通させる冷媒管とを有している。冷却回路においては、ハウジング流路７１１が熱交換器と直列に接続されており、熱交換器により冷却された冷媒がハウジング流路７１１に流れ込むようになっている。流入管７１７及び流出管７１８には、冷却回路の冷媒管が接続されている。
ハウジング７０３においては、冷却回路により冷却された冷媒がハウジング流路７１１に流れ込むと、この冷媒により内冷却部７１２や外冷却部７１３が冷却される。そして、内冷却部７１２と固定子７０１との間で熱交換が行われて固定子７０１が冷却される。
（電力変換装置）
電力変換装置５は、モータジェネレータ３に取り付けられている。電力変換装置５とモータジェネレータ３とが互いに組み付けられて一体化されたユニットを、機電一体型のモータユニット８００と称する。図３２に示すように、モータユニット８００は、減速機８１０及びデファレンシャルギア８２０を有しており、これら減速機８１０及びデファレンシャルギア８２０は、電力変換装置５と同様にモータジェネレータ３に取り付けられている。減速機８１０及びデファレンシャルギア８２０についての説明は後述する。なお、モータユニット８００が回転電機ユニットに相当する。
本実施形態では、電力変換装置５がパワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２等の構成部品を収容する収容ケースを有していない。すなわち、電力変換装置５が１パッケージ化されていない。そこで、電力変換装置５の構成部品は、ハウジング７０３に個別に取り付けられている。
上述したように、モータジェネレータ３は３相の回転電機であり、電力変換装置５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相という各相のそれぞれについてパワーモジュール１１０を有している。また、電力変換装置５は、平滑コンデンサＣ２を複数有している。本実施形態では、電力変換装置５が、パワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２を３つずつ有している。
図３３に示すように、各パワーモジュール１１０及び各平滑コンデンサＣ２は、ハウジング７０３の外周面に取り付けられている。３つのパワーモジュール１１０は、周方向γに並べられており、いずれも径方向βに直交する接線方向に延び且つ軸方向αに延びている。周方向γにおいて均等に配置されているのではなく、周方向γにおいて真ん中のパワーモジュール１１０に両端の２つのパワーモジュール１１０が接近した配置になっている。例えば、中心線ＣＬ２に直交する方向でハウジング７０３の断面を想定した場合に、３つのパワーモジュール１１０は中心角１８０度の範囲に含まれている。
３つのパワーモジュール１１０と同様に、３つの平滑コンデンサＣ２も周方向に並べられている。パワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２とは、１つずつ軸方向αに並べられており、いずれも径方向βに直交する接線方向に延び且つ軸方向αに延びている。この場合、軸方向αに並べられたパワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２とは３組あることになり、各組のそれぞれにおいて、パワーモジュール１１０は、ハウジング７０３の一方の端部と平滑コンデンサＣ２との間に配置されている。すなわち、各組においては、軸方向αでのパワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２との並び順が同じになっている。
ハウジング７０３は、外冷却部７１３に設けられた設置面７１３ａを有している。設置面７１３ａは、外冷却部７１３により形成された外周面の一部であり、径方向βに直交する接線方向及び軸方向αに延びている。設置面７１３ａは、周方向γに３つ並べられており、１つの設置面７１３ａに１組のパワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２が設置されている。
図３１、図３３に示すように、外冷却部７１３には、径方向内側に向けて凹んだ設置凹部７１３ｂが設けられている。設置凹部７１３ｂの底面が設置面７１３ａであり、パワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２は、設置凹部７１３ｂに収容されている。設置凹部７１３ｂは、周方向γに３つ並べられており、１つの設置凹部７１３ｂに１組のパワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２が収容されている。径方向βにおいて設置凹部７１３ｂの深さ寸法は、パワーモジュール１１０の厚み寸法及び平滑コンデンサＣ２の厚み寸法のいずれよりも大きくなっている。設置凹部７１３ｂは、設置面７１３ａから径方向外側に向けて延びた内壁面７１３ｃを有しており、この内壁面７１３ｃは、パワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２を四方から囲んでいる。内壁面７１３ｃは、軸方向α及び径方向βにおいて、パワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２から離間している。
ハウジング７０３には、設置凹部７１３ｂを径方向外側から覆う設置カバー７２１が取り付けられている。設置凹部７１３ｂに収容されたパワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２は、設置カバー７２１により保護されている。設置カバー７２１の外面には径方向外側に向けて突出したリブが設けられており、このリブにより、設置カバー７２１の放熱性能や強度が高められている。なお、図３３においては、設置カバー７２１の図示を省略している。
電力変換装置５は、制御回路部９が形成された制御基板２９０と、制御基板２９０に実装された信号コネクタ２９１とを有している。制御基板２９０は、プリント基板に電子部品が実装されてなる。制御基板２９０は、電子部品としてマイコンを含んでいる。制御基板２９０は、パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２と同様に、ハウジング７０３に取り付けられている。
ハウジング７０３は、制御基板２９０を収容した基板収容部７２２を有している。基板収容部７２２は、軸方向αにおいてパワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２のうちパワーモジュール１１０が近い方の端部に設けられている。基板収容部７２２は、ハウジング７０３の端面が軸方向αに突出した凸部である。基板収容部７２２は軸方向αにおいて内側に開放された内部空間を有している。制御基板２９０は、その板面が軸方向αに直交する向きで基板収容部７２２の内部空間に設置されている。ハウジング７０３には、基板収容部７２２の開口部を覆う基板カバー７２３が取り付けられており、制御基板２９０はこの基板カバー７２３により保護されている。
信号コネクタ２９１は、基板収容部７２２から径方向外側に向けて突出した状態でハウジング７０３に取り付けられている。信号コネクタ２９１は、上位ＥＣＵなど車載装置側のコネクタに接続可能になっている。信号コネクタ２９１と車載装置側のコネクタとが接続された状態では、車載装置と制御回路部９との間で信号の授受が可能になる。信号コネクタ２９１においては、車載装置側のコネクタを接続可能な接続口が径方向外側を向いている。なお、信号コネクタ２９１の接続口は、軸方向αや径方向βを向いていてもよい。例えば、設置口は、軸方向αにおいて設置凹部７１３ｂとは反対側を向いていてもよく、周方向γにおいて流入管７１７に近い側を向いていてもよい。信号コネクタ２９１の形状や設置位置、接続口の向きは、径方向βにおいてハウジング７０３の寸法が極力小さくなるように設定されていることが好ましい。この場合、径方向βについてハウジング７０３の小型化を図ることが可能になる。
パワーモジュール１１０は、軸方向αにおいて出力バスバー１５０が基板収容部７２２に向けて延びるように設置面７１３ａに設置されている。ハウジング７０３には、設置凹部７１３ｂの内部空間と基板収容部７２２の内部空間とを連通する連通孔が形成されており、パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０は、この連通孔に挿通されている。出力配線１５である出力バスバー１５０は、基板収容部７２２においてモータジェネレータ３の固定子巻線７０６に接続されている。出力バスバー１５０は、軸方向αにおいて固定子７０１よりも外側に突出していることで、基板収容部７２２の内部空間に到達している。軸方向αでの出力バスバー１５０の長さ寸法は、各パワーモジュール１１０において同じになっている。出力バスバー１５０と固定子巻線７０６との接続部分は、制御基板２９０や基板カバー７２３により覆われている。なお、出力バスバー１５０が出力端子に相当する。
電力変換装置５は、直流電源２側のコネクタが接続される入力端子台２４０を有している。入力端子台２４０は、ハウジング７０３において基板収容部７２２とは反対側の端部に設けられている。入力端子台２４０は、直流電源２と電力変換装置５とを電気的に接続するための正極端子及び負極端子と、これら端子を保持するハウジングとを有している。正極端子及び負極端子は、たとえば直流電源２から供給された直流電圧を、電力変換装置５に入力するための端子として機能する。正極端子及び負極端子のそれぞれは、１つの導電部材（たとえばバスバー）により構成されてもよいし、電気的に接続された複数の導電部材により構成されてもよい。
入力端子台２４０においては、直流電源２側のコネクタを接続可能な接続口が周方向γを向いている。この接続口は、例えば周方向γにおいて流入管７１７に近い側を向いている。なお、入力端子台２４０の接続口は、軸方向αや径方向βを向いていてもよい。入力端子台２４０の形状や設置位置、設置口の向きは、径方向βにおいてハウジング７０３の寸法が極力小さくなるように設定されていることが好ましい。この場合、径方向βについてハウジング７０３の小型化を図ることが可能になる。
電力変換装置５は、上記したＮライン１３を構成するＮバスバー２８２と、上記したＶＨライン１２Ｈを構成するＶＨバスバー２８４とを有している。これらバスバー２８２，２８４は、銅などの導電性に優れる金属板材を加工、たとえばプレス加工して形成されている。Ｎバスバー２８２及びＶＨバスバー２８４は、パワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２のそれぞれに電気的に接続されており、軸方向αに延びた状態でハウジング７０３の外周側に設けられている。Ｎバスバー２８２及びＶＨバスバー２８４は、軸方向αにおいて平滑コンデンサＣ２から入力端子台２４０に向けて延びており、入力端子台２４０に電気的に接続されている。
（モータユニットの冷却）
次に、モータユニット８００の冷却構造について図３１、図３４、図３５を参照しつつ説明する。なお、図３４には、環状のハウジング７０３を周方向γが横軸になるように延ばした状態を想定し、ハウジング７０３を中心線ＣＬ２に平行に周方向γに切った断面図を示す。また、図３５では、便宜上、パワーモジュール１１０が備える半導体装置２０を１つとしている。
図３１、図３４、図３５に示すように、ハウジング流路７１１を流れる冷媒は、パワーモジュール１１０の冷却器１２０を通過することが可能になっている。冷却器１２０においては、流路１２６の上流端部と下流端部とのそれぞれがハウジング流路７１１に接続されている。ハウジング７０３は、冷媒をハウジング流路７１１からパワーモジュール１１０に供給する供給孔７３１と、冷媒をパワーモジュール１１０からハウジング流路７１１に排出する排出孔７３２とを有している。供給孔７３１及び排出孔７３２は、いずれも外冷却部７１３に設けられており、外冷却部７１３を径方向βに貫通した貫通孔である。供給孔７３１と排出孔７３２とは、各パワーモジュール１１０のそれぞれに対して１組ずつ設けられている。
供給孔７３１には、冷却器１２０の供給管１２１が挿入されており、この供給管１２１と外冷却部７１３とが接続されている。排出孔７３２には、冷却器１２０の排出管１２２が挿入されており、この排出管１２２と外冷却部７１３とが接続されている。供給管１２１と外冷却部７１３との接続部、及び排出管１２２と外冷却部７１３との接続部は、Ｏリング等の環状の弾性部材や、硬化前で液状のシール材、溶接などによって液密にシールされている。
図３４に示すように、ハウジング流路７１１は、流入孔７１５に通じる流入領域７４１と、流出孔７１６に通じる流出領域７４２とを有している。ハウジング７０３においては、流入領域７４１と流出領域７４２とが互いに独立しており、これら流入領域７４１と流出領域７４２とは、パワーモジュール１１０の流路１２６を通じて連通されている。ハウジング流路７１１においては、全ての供給孔７３１が流入領域７４１に通じており、全ての排出孔７３２が流出領域７４２に通じている。ハウジング７０３は、ハウジング流路７１１を流入領域７４１と流出領域７４２とに仕切る仕切部７４３，７４４を有している。
仕切部７４３，７４４のうち第１仕切部７４３は、流入孔７１５と流出孔７１６との間に設けられている。流入孔７１５と流出孔７１６とは、外冷却部７１３において軸方向αに並べられており、第１仕切部７４３が流入孔７１５と流出孔７１６との間に設けられている。この構成、流入孔７１５からハウジング流路７１１に流入した冷媒は、ハウジング７０３を周方向γに一周することで流出孔７１６から流出する。このため、固定子７０１の外周面全体がハウジング流路７１１を流れる冷媒により冷却されやすくなっている。図３４においては、第１仕切部７４３が軸方向αに真っ直ぐに延びた図になっているが、実際には第１仕切部７４３は軸方向αに対して傾斜した部分も有している。
仕切部７４３，７４４のうち第２仕切部７４４は、供給孔７３１と排出孔７３２との間に設けられている。１組の供給孔７３１と排出孔７３２とは、少なくとも軸方向αに離間して設けられており、各組の供給孔７３１及び各組の排出孔７３２は互いに平行に周方向γに並べられている。第２仕切部７４４は、周方向γに延びた周壁部７４４ａと、軸方向に延びた軸壁部７４４ｂとを有している。周壁部７４４ａは、各供給孔７３１と各排出孔７３２との間に設けられている。周壁部７４４ａは、軸方向αにおいてハウジング７０３の両端のうち基板収容部７２２側の端部に近い位置に設けられている。径方向βの厚み寸法が均一になっているハウジング流路７１１において、流入領域７４１の容積は流出領域７４２の容積に比べて小さくなっている。
流入領域７４１及び流出領域７４２は、いずれも周方向γに延びている。複数のパワーモジュール１１０は、周方向γにおいて流入孔７１５に近い側からインバータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する順に並べられている。
ハウジング流路７１１に対して、パワーモジュール１１０は平滑コンデンサＣ２よりも上流側に設けられている。ハウジング流路７１１のうち、径方向βにおいてパワーモジュール１１０に対向する部分は、径方向βにおいて平滑コンデンサＣ２に対向する部分よりも上流側に配置されている。パワーモジュール１１０に対向する部分は流入領域７４１の一部と流出領域７４２の一部を有しており、平滑コンデンサＣ２に対向する部分は流出領域７４２の一部を有している。流出領域７４２のうち、パワーモジュール１１０に対向する部分は、平滑コンデンサＣ２に対向する部分よりも、排出孔７３２に近い位置に配置されていることで上流側に配置されている。なお、流入領域７４１及び流出領域７４２がパワーモジュールが対向する部分に相当し、流出領域７４２が平滑コンデンサが対向する部分に相当する。
本実施形態では、パワーモジュール１１０が冷却器１２０を有している。パワーモジュール１１０は、図２２に示す構造をなしている。すなわち、保護部材１８０の一面１８１側から、コンデンサＣ１、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、駆動基板１６０の順で配置されている。
図３５に示すように、半導体装置２０は、一面２０ａと、この一面２０ａとは半導体装置２０の厚み方向において反対の裏面２０ｂとを有している。パワーモジュール１１０においては、半導体装置２０の一面２０ａ側にハウジング流路７１１が設けられ、裏面２０ｂに沿って流路１２６が延びている。この場合、半導体装置２０の一面２０ａとハウジング７０３の外冷却部７１３とがコンデンサＣ１等を挟んで対向しており、半導体装置２０の裏面２０ｂと２段目の熱交換部１２３の一面とが対向している。また、コンデンサＣ１の一面とハウジング７０３の外冷却部７１３とが対向しており、この一面とは厚み方向において反対の裏面と１段目の熱交換部１２３の一面とが対向している。
なお、パワーモジュール１１０については、冷却器１２０がモジュール冷却器に相当し、流路１２６がモジュール流路に相当する。また、保護部材１８０の一面１８１がパワーモジュール１１０の一面に相当し、裏面１８２がパワーモジュール１１０の裏面に相当する。
ハウジング流路７１１においては、流入領域７４１と流出領域７４２とがパワーモジュール１１０の流路１２６を介して連通している。流入領域７４１と流路１２６と流出領域７４２とにより、１つの流路が形成されている。したがって、流路１２６，７１１には、同じ冷媒が流れる。
上記した構造により、冷媒は以下に示すように流れる。ハウジング７０３において流入孔７１５からハウジング流路７１１の流入領域７４１に供給された冷媒は、図３４に示すように、流入領域７４１を供給孔７３１に向けて流れる。そして、冷媒は、流入領域７４１から、パワーモジュール１１０の流路１２６を通じて、流出領域７４２に流れる。
具体的には、流入領域７４１から、供給管１２１を通じて２段の熱交換部１２３のそれぞれに冷媒が流れ、排出管１２２から流出領域７４２に排出される。供給管１２１と排出管１２２は、上記したように平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、対角位置に設けられている。また、供給管１２１のほうが排出管１２２よりも周方向γにおいて流入孔７１５に近い位置とされている。したがって、冷媒は、図３４及び図３５に破線矢印で示すように熱交換部１２３内の流路１２６を流れる。
流路１２６から流出領域７４２に流れ込んだ冷媒は、外冷却部７１３側の平滑コンデンサＣ２に沿って流れたり、内冷却部７１２側の固定子７０１に沿って流れたりしながら流出孔７１６に向けて進み、流出孔７１６から流出する。この場合、冷媒は、ハウジング７０３の外冷却部７１３との熱交換を行うことで平滑コンデンサＣ２を冷却し、内冷却部７１２との熱交換を行うことで固定子７０１を冷却する。
（減速機、デファレンシャルギア）
図３０に示すように、モータユニット８００は、減速機８１０及びデファレンシャルギア８２０を収容したユニットケース８３０と、駆動力を左右の車輪に伝える伝達軸部８４０ａ，８４０ｂとを有している。ユニットケース８３０は、軸方向αにおいてモータジェネレータ３に横並びに設けられており、モータジェネレータ３に取り付けられている。モータユニット８００では、モータジェネレータ３と減速機８１０とデファレンシャルギア８２０とが軸方向αに並べられている。減速機８１０の中心線及びデファレンシャルギア８２０の中心線は、いずれも回転子７０２の中心線ＣＬ２に一致している。
減速機８１０は、モータジェネレータ３の回転速度を減少させて出力する装置である。減速機８１０は、太陽歯車８１１、複合遊星歯車８１２、固定歯車８１３、遊星キャリア８１４を有している。太陽歯車８１１は、径方向外側に向けて延びた複数の外歯を有している。太陽歯車８１１は、モータジェネレータ３のモータ軸部７０８と同軸になっており、モータ軸部７０８に固定されている。太陽歯車８１１は、モータ軸部７０８と共に回転する。太陽歯車８１１は、この太陽歯車８１１に同軸で中心線ＣＬ２に沿って延びた太陽歯車孔８１１ａを有している。固定歯車８１３は、径方向内側に向けて延びた複数の内歯を有しており、ユニットケース８３０に固定されている。
複合遊星歯車８１２は、太陽歯車８１１に噛み合った第１歯車８１２ａと、固定歯車８１３に噛み合った第２歯車８１２ｂとを有している。第１歯車８１２ａ及び第２歯車８１２ｂは、いずれも径方向外側に向けて延びた複数の外歯を有している。第１歯車８１２ａと第２歯車８１２ｂとは、同軸で軸方向αに並べられた状態で互いに固定されており、第２歯車８１２ｂが第１歯車８１２ａと共に回転する。第１歯車８１２ａは、第２歯車８１２ｂに比べて径寸法が大きい大径歯車になっており、第２歯車８１２ｂは小径歯車なっている。
遊星キャリア８１４には、この第１歯車８１２ａ及び第２歯車８１２ｂと同軸の遊星軸部８１２ｃが回転自在に固定されている。この遊星軸部８１２ｃは、遊星キャリア８１４の回転に伴って回転するとともに、太陽歯車８１１の回転に合わせて周方向γに移動する。遊星軸部８１２ｃが中心線ＣＬ２を一周する回数は、モータ軸部７０８の回転数に対して所定の割合で減少させた値になる。なお、本実施形態では、減速機８１０は、モータ軸部７０８の回転速度を減少させて出力する構成となっているが、モータ軸部７０８の回転速度を増加させて出力する構成の増速機になっていてもよい。
デファレンシャルギア８２０は、車輪の回転抵抗が左右で異なる場合にこれら回転抵抗の差に応じて動力を出力する差動装置であり、左右の伝達軸部８４０ａ，８４０ｂを連結している。デファレンシャルギア８２０は、デファレンシャルケース８２１、ピニオンギア８２２及びサイドギア８２３ａ，８２３ｂを有している。デファレンシャルケース８２１は、遊星キャリア８１４に取り付けられている。ピニオンギア８２２は、その回転軸が中心線ＣＬ２に直交した状態でデファレンシャルケース８２１に回動可能に取り付けられており、デファレンシャルケース８２１と共に周方向γに移動する。
サイドギア８２３ａ，８２３ｂは、ピニオンギア８２２の回転軸に直交した回転軸を有しており、互いに同軸で配置されている。サイドギア８２３ａ，８２３ｂは、モータ軸部７０８に同軸に配置されており、ピニオンギア８２２に噛み合っている。サイドギア８２３ａ，８２３ｂのうち、第１サイドギア８２３ａには第１伝達軸部８４０ａが同軸で固定され、第２サイドギア８２３ｂには第２伝達軸部８４０ｂが同軸で固定されている。デファレンシャルギア８２０においては、デファレンシャルケース８２１が回転している場合に、ピニオンギア８２２が回転していないと、第１サイドギア８２３ａと第２サイドギア８２３ｂとが同じ速度で回転する。一方、ピニオンギア８２２が回転すると、第１サイドギア８２３ａと第２サイドギア８２３ｂとが異なる速度で回転する。
第１サイドギア８２３ａは、軸方向αにおいて第２サイドギア８２３ｂを挟んでモータジェネレータ３とは反対側に設けられている。第１伝達軸部８４０ａは、第１サイドギア８２３ａからモータジェネレータ３とは反対側に向けて軸方向αに延びている。第２伝達軸部８４０ｂは、第２サイドギア８２３ｂからモータジェネレータ３側に向けて軸方向αに延びている。第２伝達軸部８４０ｂは、モータジェネレータ３、減速機８１０及びユニットケース８３０を貫通しており、モータジェネレータ３を挟んで第１伝達軸部８４０ａとは反対側まで延びている。第２伝達軸部８４０ｂは、モータ軸部孔７０８ａ及び太陽歯車孔８１１ａに挿通されており、これら孔７０８ａ，８１１ａの内部で回転可能になっている。
ユニットケース８３０には、第１伝達軸部８４０ａを回転可能に支持する軸受部８３１，８３２が取り付けられている。軸受部８３１，８３２は、軸方向αに離間させて設けられている。例えば、軸受部８３１は、ユニットケース８３０における第１伝達軸部８４０ａ側の端部に設けられており、軸受部８３２は、ユニットケース８３０における第２伝達軸部８４０ｂ側の端部に設けられている。
なお、減速機８１０は、互いの歯が噛み合った状態で回転する複数の歯車に代えて又は加えて、互いの接触面の摩擦によって回転する複数のローラを有していてもよい。例えば、減速機が、太陽歯車８１１の機能を有する太陽ローラと、固定歯車８１３の機能を有する固定ローラと、複合遊星歯車８１２の機能を有する複合遊星ローラとを有する構成とする。この構成では、摩擦効果を向上させることを目的として、同軸に配置された一対の固定ローラのそれぞれと遊星ローラとの接触面を遊星ローラの回転軸に対して所定の角度だけ傾けることで、各固定ローラと遊星ローラとの接触面積を拡大してもよい。また、同軸に配置された一対の固定ローラで遊星ローラを挟んだ減速機において、一対の固定ローラのすくなくとも一方に向けて遊星ローラを押し付ける弾性部材が設けられていてもよい。
（モータユニットの効果）
次に、本実施形態のモータユニット８００の効果について説明する。
本実施形態によれば、ハウジング７０３の内冷却部７１２が固定子７０１の外周面に沿って延びているため、この内冷却部７１２により広い範囲で固定子７０１を冷却することができる。このため、固定子巻線７０６の被覆が高温によって劣化するなど固定子７０１での異常発生を抑制できる。また、複数のパワーモジュール１１０が外冷却部７１３に沿ってハウジング７０３に個別に取り付けられているため、各パワーモジュール１１０をハウジング流路７１１に極力近い位置に配置できる。すなわち、各パワーモジュール１１０を外冷却部７１３による冷却効果が高くなるような位置や姿勢で個別に設置することができる。したがって、モータジェネレータ３及び電力変換装置５の両方について冷却効果を高めることができる。
しかも、複数のパワーモジュール１１０が周方向γに並べられているため、軸方向αにおいて各パワーモジュール１１０をハウジング７０３の一端側に配置できる。このため、ハウジング７０３の一端にある基板収容部７２２にてパワーモジュール１１０と固定子巻線７０６とを接続する場合に、各パワーモジュール１１０を基板収容部７２２に極力近い位置に配置できる。この場合、パワーモジュール１１０から延びる出力バスバーを極力短くできるため、この出力バスバー１５０にて発生する熱を低減できる。このように、モータユニット８００にて発生する熱が低減されるため、モータユニット８００での冷却効果を更に高めることができる。
複数のパワーモジュール１１０がハウジング７０３に個別に取り付けられた構成では、パワーモジュール１１０と固定子７０１とを電気的に接続する構成が煩雑になることが懸念される。これに対して、本実施形態によれば、各パワーモジュール１１０が周方向γに並べられているため、パワーモジュール１１０から延びる出力バスバー１５０を基板収容部７２２に向けて軸方向αに真っ直ぐに延ばすことができる。このため、１つのパワーモジュール１１０から延びた出力バスバー１５０を、他のパワーモジュール１１０を避けるように遠回りさせるという必要がない。したがって、出力バスバー１５０の形状を簡易化することや、出力バスバー１５０の設置作業を容易化することができる。
さらに、複数のパワーモジュール１１０が周方向γに並べられてハウジング７０３に固定されている。このため、例えばパワーモジュール１１０が径方向βに並べられてハウジング７０３に固定された構成に比べて、モータユニット８００を径方向βについて小型化できる。また、平滑コンデンサＣ２とパワーモジュール１１０とがハウジング７０３の外周面に沿って並べられている。このため、例えば平滑コンデンサＣ２とパワーモジュール１１０とが径方向βに並べられた構成に比べて、モータユニット８００を径方向βについて小型化できる。さらに、複数の平滑コンデンサＣ２がハウジング７０３の外周面に沿って並べられているため、例えば複数の平滑コンデンサＣ２が径方向βに並べられた構成に比べて、モータユニット８００を径方向βについて小型化できる。
本実施形態によれば、パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０は、ハウジング７０３の一端に向けて軸方向αに延びている。この構成では、出力バスバー１５０と固定子巻線７０６とを電気的に接続した接続部分を軸方向αにおいて固定子７０１の外側に配置する構成を容易に実現できる。したがって、出力バスバー１５０と固定子巻線７０６とを接続する際の作業負担を低減できる。
本実施形態によれば、出力バスバー１５０は、ハウジング７０３の両端のうちパワーモジュール１１０に近い方の端部に向けて延びている。この構成では、出力バスバー１５０の長さ寸法を極力短くできる。このため、出力バスバー１５０の短縮や、出力バスバー１５０をハウジング７０３に取り付ける作業の容易化、出力バスバー１５０での電力損失に伴って発生する熱の低減、などを実現できる。
本実施形態によれば、平滑コンデンサＣ２が軸方向αにおいてパワーモジュール１１０に横並びの状態でハウジング７０３に取り付けられており、ハウジング７０３の外冷却部７１３は、ハウジング流路７１１を流れる冷媒により平滑コンデンサＣ２を冷却する。この構成では、パワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２の両方が外冷却部７１３により冷却されるため、モータユニット８００での冷却効果を高めることができる。しかも、平滑コンデンサＣ２が軸方向αにおいてパワーモジュール１１０に横並びに設けられているため、パワーモジュール１１０を固定子７０１の接続端子と平滑コンデンサＣ２との間に配置することが可能になる。このため、パワーモジュール１１０と固定子７０１とを電気的に接続する構成を簡易化した上で、パワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２とを電気的に接続する構成も簡易化できる。
本実施形態によれば、複数の平滑コンデンサＣ２が、複数のパワーモジュール１１０と同様に周方向γに並べられている。この構成では、１組のパワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２とを極力近い位置に配置できるため、これらパワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２とを接続する電気配線を短縮できる。また、この電気配線での電力損失に伴って発生する熱を低減できる。
本実施形態によれば、複数の平滑コンデンサＣ２が外冷却部７１３に沿って並べられている。この構成では、平滑コンデンサＣ２とハウジング流路７１１との離間距離を極力小さくできる。すなわち、平滑コンデンサＣ２を外冷却部７１３による冷却効果が高くなるような位置や姿勢で個別に設置することができる。このため、外冷却部７１３による平滑コンデンサＣ２の冷却効果を高めることができる。
本実施形態によれば、ハウジング流路７１１のうち、パワーモジュール１１０が対向する部分は平滑コンデンサＣ２が対向する部分よりも上流側に配置されている。この構成では、冷却回路にて冷却された状態の冷媒が、流入孔７１５からハウジング流路７１１に流入した後、平滑コンデンサＣ２よりも先にパワーモジュール１１０に接近することになる。この場合、ハウジング流路７１１において平滑コンデンサＣ２から熱が付与される前の冷媒によりパワーモジュール１１０が冷却されるため、冷媒によるパワーモジュール１１０の冷却効果を高めることができる。
本実施形態によれば、流入領域７４１と流出領域７４２とが各パワーモジュール１１０の流路１２６により接続されている。このため、冷媒がハウジング流路７１１からパワーモジュール１１０の流路１２６に流入しやすい構成を実現できる。
本実施形態によれば、各パワーモジュール１１０の流路１２６が互いに並列になっている。この構成では、３つのパワーモジュール１１０が１つずつ有する３つの流路１２６のそれぞれにより流入領域７４１と流出領域７４２とが接続されている。このため、例えば流入領域７４１と流出領域７４２とが１つの流路１２６だけにより接続された構成に比べて、流入領域７４１から流出領域７４２に流れ込む冷媒量が大きくなる。また、各流路１２６での圧損も低減するため、１つの流路１２６を流れる冷媒量を増加させやすくなる。したがって、パワーモジュール１１０の流路１２６がハウジング流路７１１に比べて冷媒の流れる流量が小さくなっていたとしても、流入領域７４１から各パワーモジュール１１０の流路１２６を通って流出領域７４２に流れ込む冷媒量を極力大きくできる。この場合、冷却回路にて単位時間当たりに循環する冷媒の量が不足しにくいため、ハウジング流路７１１や流路１２６を流れる冷媒による冷却効果を高めることができる。
本実施形態によれば、パワーモジュール１１０がハウジング７０３の外周面に取り付けられており、外冷却部７１３はハウジング７０３の外周面の少なくとも一部を形成している。この構成では、パワーモジュール１１０をハウジング７０３に固定する構造を簡易化することや、パワーモジュール１１０の取り付け作業を容易化することを実現した上で、外冷却部７１３によりパワーモジュール１１０を冷却できる。
本実施形態によれば、パワーモジュール１１０が設置凹部７１３ｂの内部に設置されている。設置凹部７１３ｂにおいては、設置面７１３ａ及び内壁面７１３ｃの両方が、ハウジング流路７１１を流れる冷媒により冷却される。この場合、設置面７１３ａが径方向内側からパワーモジュール１１０の一面１８１を冷却しつつ、設置凹部７１３ｂの内壁面７１３ｃが周方向γ及び軸方向αにおいてパワーモジュール１１０の側面を冷却できる。このため、設置凹部７１３ｂに設置されたパワーモジュール１１０の冷却効果を高めることができる。
本実施形態によれば、平滑コンデンサＣ２が設置凹部７１３ｂの内部に設置されている。この場合、パワーモジュール１１０と同様に、設置面７１３ａが径方向内側から平滑コンデンサＣ２の一面を冷却しつつ、設置凹部７１３ｂの内壁面７１３ｃが周方向γ及び軸方向αにおいて平滑コンデンサＣ２の側面を冷却できる。このため、設置凹部７１３ｂに設置された平滑コンデンサＣ２の冷却効果を高めることができる。
また、ハウジング７０３は環状になっており、径方向βでの厚み寸法が比較的小さくなっている。したがって、ハウジング流路７１１内において径方向βに冷媒の温度分布、具体的には、内冷却部７１２と外冷却部７１３とで温度差が生じにくい。これにより、内冷却部７１２により固定子７０１を効果的に冷却しつつ、外冷却部７１３によりパワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２のそれぞれを効果的に冷却することができる。
パワーモジュール１１０が冷却器１２０を備えている。冷却器１２０の流路１２６は、冷媒がハウジング流路７１１から流路１２６を介して再びハウジング流路７１１に戻るように、ハウジング流路７１１に連結されている。このように、ハウジング７０３からパワーモジュール１１０内の冷却器１２０に冷媒を引き込み、パワーモジュール１１０内において半導体装置２０を冷却することができる。半導体装置２０は冷却器１２０の一面に配置されている。冷却器１２０は、冷却器２３０よりも半導体装置２０の近傍に配置されている。よって、半導体装置２０を効果的に冷却することができる。また、冷却器１２０において、半導体装置２０と反対側には、コンデンサＣ１が配置されている。したがって、コンデンサＣ１も効果的に冷却することができる。なお、コンデンサＣ１がモジュールコンデンサに相当する。
ハウジング７０３においては、ハウジング流路７１１が上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとに区画されている。そして、パワーモジュール１１０の流路１２６が、流入領域７４１と流出領域７４２とを繋いでいる。これによれば、冷却器１２０の流路１２６側に冷媒が流れ込みやすい。したがって、半導体装置２０やコンデンサＣ１をより効果的に冷却することができる。
なお、図３６に示す別例のように、区画されないハウジング流路７１１を有するハウジング７０３に対してパワーモジュール１１０を配置し、流路１２６を繋げてもよい。例えば、ハウジング流路７１１が流入領域７４１と流出領域７４２とに区画されていない構成とする。図３６は、図３５に対応している。しかしながら、パワーモジュール１１０の体格を考慮すると、冷媒の流れ方向において、流路１２６の断面積のほうがハウジング流路７１１より小さくなる。ハウジング流路７１１は、複数のパワーモジュール１１０に共通の主流路であり、冷却器１２０の流路１２６は副流路である。よって、本例に示すように、冷却器１２０側に冷媒が流れ込みやすい構成を採用するのが好ましい。
たとえば図示を省略するが、ハウジング７０３が、流入領域７４１と流出領域７４２とをつなぐ連結領域を有し、この連結領域の断面積を、流入領域７４１や流出領域７４２よりも小さくしてもよい。連結領域を有することで、流入領域７４１から流出領域７４２に流れ込む抵抗を高め、冷却器１２０側に流れ込みやすくなる。しかしながら、本例で示したほうが、より効果的である。
また、冷却器１２０の熱交換部１２３が２段配置となっている。すなわち、冷却器１２０が、Ｚ方向において２段に分岐している。冷却器１２０（熱交換部１２３）は、インナーフィンを設けるなどして、ハウジング７０３の外冷却部７１３よりも熱伝達率が高められている。そして、２段の熱交換部１２３によって半導体装置２０が挟まれ、熱交換部１２３の２段の少なくとも１つに対して半導体装置２０とは反対側にコンデンサＣ１が配置されている。これによれば、２段の熱交換部１２３によってＺ方向における両面側から半導体装置２０を冷却することができる。したがって、半導体装置２０をさらに効果的に冷却することができる。また、熱交換部１２３によってコンデンサＣ１を冷却することができる。特に本例では、冷却器２３０に近い１段目の熱交換部１２３と熱交換部２３３との間に、コンデンサＣ１が配置されている。したがって、コンデンサＣ１を効果的に冷却することができる。
また、コンデンサＣ１が熱交換部１２３の２段の１つに対して半導体装置２０と反対側に配置され、駆動基板１６０が熱交換部１２３の２段の別の１つに対して半導体装置２０と反対側に配置されている。そして、半導体装置２０の信号端子８０が駆動基板１６０に接続されている。これによれば、Ｚ方向に直交する方向の体格を小型化しつつ駆動基板１６０を冷却することができる。また、信号端子８０を短くすることができる。半導体装置２０と駆動基板１６０とを短距離で接続することができるため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフタイミングの遅延を抑制することができる。また、耐ノイズ性を向上させることができる。
また、電力変換装置５は、インバータ７を構成する複数のパワーモジュール１１０とともに、平滑コンデンサＣ２を含むコンデンサユニット２７０を備えている。そして、平滑コンデンサＣ２の静電容量は、パワーモジュール１１０それぞれが備えるコンデンサＣ１の静電容量よりも大きくされている。このように、コンデンサＣ１とは別に平滑コンデンサＣ２を備えるため、コンデンサＣ１は、並列接続された上下アーム回路１０を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。したがって、コンデンサＣ１の体格を小さくすることができる。また、平滑コンデンサＣ２を備えることで、直流電圧の変動を抑制することができる。特に本例では、コンデンサＣ１及び上下アーム回路１０が、上記した共通配線１１Ｐ，１１Ｎを介して、電力ラインであるＶＨライン１２Ｈ及びＮライン１３に接続されている。具体的には、コンデンサＣ１及び上下アーム回路１０が、共通配線部１３２，１４２を介して、ＶＨバスバー２８４及びＮバスバー２８２に接続されている。したがって、上記したように、サージ電圧を抑制することもできる。なお、コンデンサＣ１が第１コンデンサに相当し、平滑コンデンサＣ２が第２コンデンサに相当する。
なお、電力変換装置５に適用されるパワーモジュール１１０は、本例に示した構成に限定されない。上記したように、たとえば２ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を備えるパワーモジュール１１０を採用することもできる。また、主端子７０についても、上記した種々の構成のものを適用することができる。駆動基板１６０を備える例を示したが、これに限定されない。制御基板２９０同様、駆動基板１６０をパワーモジュール１１０とは別に設けてもよい。この場合、図３７に示すように、パワーモジュール１１０において、２段目の熱交換部１２３と裏面１８２との間に駆動基板１６０が設けられていない構成になる。
また、パワーモジュール１１０がコンデンサＣ１を有していなくてもよい。例えば、図３８に示すように、パワーモジュール１１０において、１段目の熱交換部１２３とハウジング７０３との間にコンデンサＣ１ではなく駆動基板１６０が設けられた構成とする。この構成では、ハウジング７０３の外冷却部７１３により駆動基板１６０が冷却される。
パワーモジュール１１０において、半導体装置２０を２段の熱交換部１２３の間に配置する例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１を２段の熱交換部１２３の間に配置し、半導体装置２０を熱交換部２３３と１段目の熱交換部１２３の間に配置してもよい。しかしながら、冷却器２３０との間に保護部材１８０が介在する構成の場合、単位時間当たりの温度変化が大きい半導体装置２０を２段の熱交換部１２３の間で冷却するほうが好ましい。
パワーモジュール１１０において、半導体装置２０をハウジング７０３側とする例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１を熱交換部１２３とハウジング７０３との間に配置してもよい。しかしながら、単位時間当たりの温度変化が大きい半導体装置２０を熱交換部１２３とハウジング７０３との間で冷却するほうが好ましい。
なお、複数のパワーモジュール１１０は、周方向γに並べられた状態で径方向βに位置がずれていてもよい。パワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２とは、周方向γに横並びに設けられていてもよい。複数の平滑コンデンサＣ２は、軸方向αに横並びに設けられていてもよい。また、複数のパワーモジュール１１０は、径方向βにおいて中心線ＣＬ２との離間距離が異なっていてもよい。この場合でも、各パワーモジュール１１０が周方向γに並んでいることに変わりがない。
パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２は、径方向βに直交する接線方向に延びた状態になっておらず、接線方向に対して傾斜した状態になっていてもよい。すなわち、パワーモジュール１１０の一面１８１や平滑コンデンサＣ２の一面が径方向βに直交していなくてもよい。例えば、周方向γに並べられた各パワーモジュール１１０が互いに平行に設けられた構成とする。この構成では、ハウジング７０３の外周面において、複数のパワーモジュール１１０のうち１つが一面１８１を径方向βに直交させた向きで設置され、このパワーモジュール１１０に平行な状態で残りのパワーモジュール１１０が設置されている。また、この構成では、複数のパワーモジュール１１０が接線方向において直線上に並べられていてもよい。この場合でも、各パワーモジュール１１０が周方向γに並んでいることに変わりがない。
ハウジング７０３に取り付けられるパワーモジュール１１０は、３つより少なくてもよく、３つより多くてもよい。また、ハウジング７０３に取り付けられる平滑コンデンサＣ２は、パワーモジュール１１０と同じ数でなくてもよい。さらに、電力変換装置５を構成する部品のうち、パワーモジュール１１０及び平滑コンデンサＣ２とは異なる部品が、ハウジング７０３に個別に取り付けられていてもよい。
設置凹部７１３ｂの内壁面７１３ｃは、パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２から径方向βや軸方向αに離間せずに、これらパワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２に接触していてもよい。この場合、外冷却部７１３の外周面の一部である内壁面７１３ｃによるパワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２の冷却効果を高めることができる。
ハウジング７０３においては、パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２が設置された設置面７１３ａが、設置凹部７１３ｂの底面でなくてもよい。すなわち、パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２は、設置凹部７１３ｂに収容されずに、ハウジング７０３の外周面から径方向外側に突出した状態で設置されていてもよい。
ハウジング流路７１１は、ハウジング７０３を周方向γに一周していなくてもよい。例えば、ハウジング７０３においてパワーモジュール１１０の流路１２６に沿って延びる部分にはハウジング流路７１１が設けられていなくてもよい。この構成でも、流路１２６を流れる冷媒によりパワーモジュール１１０を内部から冷却できる。また、ハウジング流路７１１は、ハウジング７０３の端面に対して設けられていてもよい。例えば、ハウジング７０３の端面を形成する端面部にハウジング流路７１１が設けられた構成とする。この構成では、端面部が熱伝導性を有する冷却部になっており、この冷却部が軸方向αにおいて外側から固定子７０１を冷却することができる。また、パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２が端面部に取り付けられていてもよい。
パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２は、径方向βにおいてそれぞれの少なくとも一部がハウジング流路７１１に並んでいればよい。また、パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２は、径方向βにおいてハウジング流路７１１に並んでいなくてもよい。すなわち、パワーモジュール１１０や平滑コンデンサＣ２とハウジング流路７１１とは、径方向βや周方向γにずれた位置に配置されていてもよい。
ハウジング流路７１１は、ハウジング７０３に複数設けられていてもよい。例えば、複数のハウジング流路７１１が互いに冷媒の授受をしない状態で設けられた構成とする。これらハウジング流路７１１のうち１つのハウジング流路７１１に対してパワーモジュール１１０が設けられ、他のハウジング流路７１１に対して平滑コンデンサＣ２が設けられていてもよい。
ハウジング７０３は外冷却部７１３を複数有していてもよい。例えば、パワーモジュール１１０と平滑コンデンサＣ２とが別々の外冷却部７１３に設けられていてもよい。また、複数のパワーモジュール１１０がそれぞれ別々の外冷却部７１３に設けられていてもよい。さらに、複数の平滑コンデンサＣ２がそれぞれ別々の外冷却部７１３に設けられていてもよい。
（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した駆動システム１、電力変換装置５、半導体装置２０、パワーモジュール１１０及びモータユニット８００と共通する部分についての説明は省略する。
図３９に示すように、本実施形態では、パワーモジュール１１０が備える冷却器１２０において、熱交換部１２３が１段配置となっている。図３９は、図３５に対応している。本実施形態でも、ハウジング流路７１１からパワーモジュール１１０の流路１２６に冷媒が流入する。半導体装置２０は、熱交換部１２３とハウジング７０３との間に配置され、半導体装置２０に並列接続されたコンデンサＣ１は、熱交換部１２３に対して、半導体装置２０とは反対側に配置されている。また、パワーモジュール１１０が、駆動基板１６０を備えない構成とされている。それ以外の構成は、先行実施形態（たとえば図３５参照）と同じである。
このように、本実施形態でも、半導体装置２０とコンデンサＣ１とを、Ｚ方向に並んで配置させている。そして、このような構成のパワーモジュール１１０を、ハウジング７０３の外周面に配置させている。したがって、半導体装置２０を冷却しつつ、Ｚ方向に直交する方向において電力変換装置５の体格を小型化することができる。
また、同じパワーモジュール１１０において、半導体装置２０のほうがコンデンサＣ１よりもハウジング７０３の近傍に配置されている。したがって、ハウジング７０３を流れる冷媒により、半導体装置２０を効果的に冷却することができる。
また、半導体装置２０は、熱交換部１２３とハウジング７０３との間に配置されている。したがって、熱交換部１２３とハウジング７０３とにより、半導体装置２０をＺ方向における両面側から冷却することができる。これにより、半導体装置２０をさらに効果的に冷却することができる。コンデンサＣ１についても、熱交換部１２３によって冷却することができる。
なお、熱交換部２３３は、図３９に示す構成に特に限定されない。たとえば図３６に示したように、区画されていないハウジング流路７１１を有する構成や、上記した連結領域を有する構成を採用してもよい。
パワーモジュール１１０において、コンデンサＣ１及び駆動基板１６０のうちコンデンサＣ１だけが熱交換部１２３に対して半導体装置２０とは反対側に設けられた例を示したが、これに限定されない。例えば、図４０に示すように、熱交換部１２３に対して半導体装置２０とは反対側に駆動基板１６０が設けられていてもよい。また、図４１に示すように、熱交換部１２３に対して半導体装置２０とは反対側にコンデンサＣ１及び駆動基板１６０の両方が設けられていてもよい。この構成では、熱交換部１２３と駆動基板１６０との間にコンデンサＣ１が設けられている。
（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した駆動システム１、電力変換装置５、半導体装置２０、パワーモジュール１１０及びモータユニット８００と共通する部分についての説明は省略する。
図４２に示すように、本実施形態では、パワーモジュール１１０が上記した冷却器１２０及び駆動基板１６０を備えていない。本実施形態でも、ハウジング７０３の外冷却部７１３にパワーモジュール１１０が配置されている。そして、パワーモジュール１１０の内部においては、半導体装置２０がハウジング７０３の外冷却部７１３側に配置されている。また、ハウジング流路７１１は上流と下流とで区画されていない。それ以外の構成は、先行実施形態（たとえば図３５参照）と同じである。
このように、本実施形態でも、半導体装置２０とコンデンサＣ１とを、Ｚ方向に並んで配置させている。そして、このような構成のパワーモジュール１１０を、ハウジング７０３の外冷却部７１３に設置している。したがって、半導体装置２０を冷却しつつ、Ｚ方向に直交する方向において電力変換装置５の体格を小型化することができる。
また、同じパワーモジュール１１０において、半導体装置２０のほうがコンデンサＣ１よりもハウジング７０３の外冷却部７１３の近傍に配置されている。したがって、この外冷却部７１３により、半導体装置２０を効果的に冷却することができる。
パワーモジュール１１０において、半導体装置２０を外冷却部７１３側とする例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１を外冷却部７１３側としてもよい。しかしながら、単位時間当たりの温度変化が大きい半導体装置２０を外冷却部７１３側にして冷却するほうが好ましい。
（第４実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した駆動システム１、電力変換装置５、半導体装置２０、パワーモジュール１１０及びモータユニット８００と共通する部分についての説明は省略する。
図４３、図４４に示すように、本実施形態では、パワーモジュール１１０がハウジング流路７１１に収容されている。パワーモジュール１１０は、ハウジング流路７１１の内部において、軸方向αに延びた状態になっており、内冷却部７１２から径方向外側に離間し、外冷却部７１３から径方向内側に離間している。ハウジング流路７１１においては、パワーモジュール１１０と内冷却部７１２との間を冷媒が流れるとともに、パワーモジュール１１０と外冷却部７１３との間を冷媒が流れる。パワーモジュール１１０においては、一面１８１が内冷却部７１２に対向しており、裏面１８２が外冷却部７１３に対向している。ハウジング流路７１１においては、パワーモジュール１１０の一面１８１及び裏面１８２のそれぞれが冷媒により直接的に冷却される。
本実施形態では、ハウジング流路７１１が流入領域７４１と流出領域７４２とに区画されていない。ハウジング７０３は、第２仕切部７４４を有していない一方で、第１仕切部７４３を有しており、上記第１実施形態と同様に、流入孔７１５からハウジング流路７１１に流れ込んだ冷媒は、周方向γに一周した後に流出孔７１６から流出する。また、複数のパワーモジュール１１０は、上記第１実施形態と同様に周方向γに所定間隔で並べられている。このため、ハウジング流路７１１においては、流入孔７１５から流れ込んだ冷媒が複数のパワーモジュール１１０を１つずつ順番に通過する。
ハウジング７０３には、ハウジング流路７１１へのパワーモジュール１１０の挿入を可能にする挿入孔７０３ａが設けられている。挿入孔７０３ａは、ハウジング７０３の一方の端部に設けられている。挿入孔７０３ａは、ハウジング７０３を軸方向αに貫通しており、パワーモジュール１１０は、挿入孔７０３ａを通じてハウジング流路７１１に挿入された状態で、挿入孔７０３ａを塞いでいる。挿入孔７０３ａにおいてはパワーモジュール１１０とハウジング７０３との接続部分がシール材等により液密にシールされている。この場合、パワーモジュール１１０の少なくとも一部がハウジング流路７１１において冷媒に浸漬されている。特に、半導体装置２０は、軸方向α及び径方向βのいずれにおいても、ハウジング流路７１１の内部に入り込んだ位置に配置されている。
軸方向αにおいてハウジング７０３の一方の端面側に、パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０及び固定子７０１の接続端子７０１ｂの両方が配置されている。接続端子１７０は、固定子７０１の固定子巻線７０６から延びた端子である。出力バスバー１５０及び接続端子７０１ｂは、パワーモジュール１１０及び固定子７０１から軸方向αに延びている。この構成では、出力バスバー１５０と接続端子７０１ｂとを接続する構成を簡易化でき、接続する際の作業負担を低減できる。また、出力バスバー１５０を極力短くできるため、出力バスバー１５０での電力損失や発生熱を抑制できる。
本実施形態によれば、パワーモジュール１１０の両面に沿って冷媒が流れる状態で、パワーモジュール１１０がハウジング流路７１１に収容されている。この構成では、パワーモジュール１１０の一面１８１及び裏面１８２の両方が冷媒により直接的に冷却されるため、ハウジング流路７１１を流れる冷媒によるパワーモジュール１１０の冷却効果を高めることができる。また、複数のパワーモジュール１１０がハウジング流路７１１において冷媒に浸漬された状態では、これらパワーモジュール１１０の全てが冷媒により直接的に冷却される。このため、冷媒による冷却効果がパワーモジュール１１０ごとにばらつくということを抑制できる。
なお、パワーモジュール１１０は、径方向βに延びた状態でハウジング流路７１１に収容されていてもよい。例えば、図４５に示すように、挿入孔７０３ａが外冷却部７１３に設けられた構成とする。この構成では、パワーモジュール１１０が径方向βに延びた状態で挿入孔７０３ａを通じてハウジング流路７１１に挿入されており、出力バスバー１５０は、ハウジング７０３よりも径方向外側に設けられている。また、パワーモジュール１１０は、出力バスバー１５０が径方向βにおいてハウジング７０３に横並びに配置される向きでハウジング流路７１１に収容されていてもよい。
ハウジング流路７１１においては、パワーモジュール１１０が内冷却部７１２及び外冷却部７１３の少なくとも一方に接触していてもよい。例えば、パワーモジュール１１０が内冷却部７１２及び外冷却部７１３のうち一方だけに接触している構成では、その一方とパワーモジュール１１０との間を冷媒が流れない可能性が高いが、他方とパワーモジュール１１０との間を冷媒が流れる。このため、冷媒は他方側からパワーモジュール１１０を冷却することができる。また、パワーモジュール１１０が内冷却部７１２及び外冷却部７１３の両方に接触している構成でも、冷媒がパワーモジュール１１０を軸方向αに避けて流れることで、この冷媒によるパワーモジュール１１０の冷却が行われる。
本実施形態では、パワーモジュール１１０においては、半導体装置２０の全てがハウジング流路７１１に入り込んだ状態になっていたが、半導体装置２０の一部だけがハウジング流路７１１に入り込んだ状態になっていてもよい。すなわち、半導体装置２０の少なくとも一部がハウジング流路７１１に入り込んでいればよい。
本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、平滑コンデンサＣ２がハウジング７０３の外周面に取り付けられている。これに対して、平滑コンデンサＣ２は、パワーモジュール１１０と同様に、ハウジング流路７１１に収容されていてもよい。平滑コンデンサＣ２は、パワーモジュール１１０と同様に、軸方向αに延びた状態でハウジング流路７１１に収容されていてもよく、径方向βに延びた状態でハウジング流路７１１に収容されていてもよい。また、パワーモジュール１１０と同様に、平滑コンデンサＣ２が外冷却部７１３及び内冷却部７１２の少なくとも一方に接触していてもよい。
ハウジング７０３は、外冷却部７１３を有していなくてもよい。すなわち、ハウジング７０３の外周部に外冷却部７１３が含まれていなくてもよい。この場合でも、平滑コンデンサＣ２がハウジング流路７１１に収容されていれば、冷媒によりハウジング７０３を冷却することができる。
（第５実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、上記第４実施形態等の先行実施形態に示した駆動システム１、電力変換装置５、半導体装置２０、パワーモジュール１１０及びモータユニット８００と共通する部分についての説明は省略する。
図４６、図４７に示すように、本実施形態では、上記第４実施形態において、ハウジング流路７１１が、内側流路７５１と、内側流路７５１よりも径方向外側に設けられた外側流路７５２とを有している。内側流路７５１及び外側流路７５２は、いずれも径方向βに沿って延びている。外側流路７５２は流入孔７１５に通じており、内側流路７５１は流出孔７１６に通じている。ハウジング流路７１１においては、外側流路７５２が内側流路７５１よりも上流側に配置されている。
内側流路７５１は、周方向γに一周した環状になっており、外側流路７５２は、中心線ＣＬ２の周りを一周していない形状になっている。外側流路７５２は、径方向βにおいて内側流路７５１に並べられている。ハウジング７０３は、内側流路７５１と外側流路７５２とを仕切る内外仕切部７５３を有している。内外仕切部７５３は、径方向βにおいて内側流路７５１と外側流路７５２との間に設けられており、周方向γに延びている。内外仕切部７５３は、内冷却部７１２や外冷却部７１３と同様に、熱伝導性を有する材料により形成されている。
複数のパワーモジュール１１０は、ハウジング流路７１１のうち外側流路７５２に収容されている。この場合、パワーモジュール１１０は、径方向βにおいて内外仕切部７５３と外側流路７５２との間に設けられている。
パワーモジュール１１０は、外側流路７５２の内部において、軸方向αに延びた状態になっており、内外仕切部７５３から径方向外側に離間し、外冷却部７１３から径方向内側に離間している。外側流路７５２においては、パワーモジュール１１０と内外仕切部７５３との間を冷媒が流れるとともに、パワーモジュール１１０と外冷却部７１３との間を冷媒が流れる。パワーモジュール１１０においては、一面１８１が内外仕切部７５３に対向しており、裏面１８２が外冷却部７１３に対向している。外側流路７５２においては、パワーモジュール１１０の一面１８１及び裏面１８２のそれぞれが冷媒により直接的に冷却される。
ハウジング流路７１１において、流入孔７１５から外側流路７５２に流れ込んだ冷媒は、各パワーモジュール１１０を通過して内側流路７５１に流れ込み、この内側流路７５１にて周方向γに一周した後に流出孔７１６から流出する。また、複数のパワーモジュール１１０は、上記第１実施形態と同様に周方向γに所定間隔で並べられている。このため、外側流路７５２においては、流入孔７１５から流れ込んできた冷媒が複数のパワーモジュール１１０に１つずつ順番に通過する。
本実施形態によれば、パワーモジュール１１０の両面に沿って冷媒が流れる状態で、パワーモジュール１１０が外側流路７５２に収容されている。この構成では、パワーモジュール１１０の一面１８１及び裏面１８２の両方が冷媒により直接的に冷却されるため、外側流路７５２を流れる冷媒によるパワーモジュール１１０の冷却効果を高めることができる。また、複数のパワーモジュール１１０が外側流路７５２において冷媒に浸漬された状態では、これらパワーモジュール１１０の全てが冷媒により直接的に冷却されるため、冷媒による冷却効果がパワーモジュール１１０ごとにばらつくということを抑制できる。
本実施形態によれば、ハウジング流路７１１において、各パワーモジュール１１０を冷却するための外側流路７５２が、固定子７０１を冷却するための内側流路７５１よりも上流側に設けられている。この構成では、流入孔７１５からハウジング流路７１１に流れ込んできた温度が上昇していない状態の冷媒によりパワーモジュール１１０の冷却を行うことができる。換言すれば、固定子７０１の冷却を行ったことで温度の上昇した冷媒がパワーモジュール１１０の冷却を行う、ということを回避できる。
ここで、固定子７０１は温度変化の応答性が比較的低く、パワーモジュール１１０は温度変化の応答性が比較的高い。すなわち、車両の走行に伴って、固定子７０１は温度変化しにくく、パワーモジュール１１０は温度変化しやすい。固定子７０１及びパワーモジュール１１０は、いずれも車両の走行に伴って温度が上昇する。ただ、車両が信号等により一時的に停車した場合、その短い停車期間では固定子７０１の温度がほとんど低下しないのに対して、パワーモジュール１１０は短い停車期間でも温度がある程度低下する。そして、車両が再度の走行を開始した場合、パワーモジュール１１０の温度上昇が急激になりやすい。この場合、パワーモジュール１１０がハウジング流路７１１において上流側の外側流路７５２に収容されていることで、温度上昇していない冷媒によりパワーモジュール１１０の冷却を行うことが、走行開始時のモータユニット８００にとって効果的である。
なお、外側流路７５２は、ハウジング７０３に収容されていれば内側流路７５１に沿って延びていなくてもよい。例えば、内側流路７５１と外側流路７５２とが径方向βに並んでいない構成とする。この構成でも、径方向βにおいてハウジング７０３の内周面からの離間距離が、内側流路７５１よりも外側流路７５２の方が大きければ、外側流路７５２を流れる冷媒が固定子７０１よりも先にパワーモジュール１１０の冷却を行うことになる。
パワーモジュール１１０の一面１８１及び裏面１８２の両方にハウジング流路７１１が配置された構成としては、本実施形態の他にも、径方向βにおいて内側流路７５１と外側流路７５２との間にパワーモジュール１１０が設けられた構成がある。この構成では、孔等の収容部が内外仕切部７５３に設けられており、この収容部にパワーモジュール１１０が収容されている。この場合、内外仕切部７５３は、内側流路７５１や外側流路７５２を流れる冷媒によりパワーモジュール１１０を冷却することになる。
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
電力変換装置５が、モータジェネレータ３用のインバータ７及び平滑コンデンサＣ２を構成する例を示したが、これに限定されない。ハウジング流路７１１を流れる冷媒によりパワーモジュール１１０が冷却される構成であればよい。電力変換装置５が、インバータ７を構成するパワーモジュール１１０のみを備える構成としてもよい。上記したように、直流電圧の平滑化の機能をコンデンサＣ１にもたせることで、平滑コンデンサＣ２を備えない構成としてもよい。この場合、三相インバータにおいて、各並列回路１１のコンデンサＣ１の静電容量は、たとえば３００μＦ程度となる。
３…回転電機としてのモータジェネレータ、５…電力変換装置、１０…上下アーム回路、２０，２０Ｕ，２０Ｌ…半導体装置、２０ａ…一面、２０ｂ…裏面、１１０…パワーモジュール、１２０…モジュール冷却器としての冷却器、１２６…モジュール流路としての流路、１５０…出力端子としての出力バスバー、１８１…一面、１８２…裏面、７０１…固定子、７０２…回転子、７０３…ハウジング、７１１…ハウジング流路、７１２…第１冷却部及びハウジング冷却部としての内冷却部、７１３…第２冷却部としての外冷却部、７１５…流入孔、７１６…流出孔、７４１…対向する部分としての流入領域、７４２…上流側の部分としての流出領域、７５１…内側流路、７５２…外側流路、８００…回転電機ユニットとしてのモータユニット、Ｃ１…モジュールコンデンサとしてのコンデンサ、Ｃ２…平滑コンデンサ、ＣＬ２…中心線、α…軸方向、γ…周方向。

Claims (17)

  1. 環状の固定子（７０１）、前記固定子の内側に設けられた回転子（７０２）、及び前記固定子及び前記回転子を収容したハウジング（７０３）、を有する回転電機（３）と、
    前記回転電機に供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換装置（５）と、
    を備え、
    前記電力変換装置は、
    上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を含んで構成され、且つ前記ハウジングに個別に取り付けられた複数のパワーモジュール（１１０）を有しており、
    前記ハウジングは、
    冷媒が流通するハウジング流路（７１１）と、
    前記固定子の外周面に沿って延び、前記ハウジング流路を流れる前記冷媒により前記回転子を冷却する第１冷却部（７１２）と、
    前記ハウジング流路を流れる前記冷媒により前記パワーモジュールを冷却する第２冷却部（７１３）と、
    を有しており、
    複数の前記パワーモジュールは、
    前記第２冷却部に沿って前記回転子の中心線（ＣＬ）の周方向（γ）に並べられている、回転電機ユニット（８００）。
  2. 前記パワーモジュールは、
    前記中心線が延びた軸方向（α）において前記ハウジングの一端に向けて延び、前記回転電機に電力を出力する出力端子（１５０）を有している、請求項１に記載の回転電機ユニット。
  3. 前記パワーモジュールは、前記回転電機の両端のうち一端に近い位置に設けられており、
    前記出力端子は、前記回転電機の両端のうち前記パワーモジュールに近い方の端部に向けて延びている、請求項２に記載の回転電機ユニット。
  4. 前記電力変換装置は、
    前記上下アーム回路に並列に接続され、前記中心線が延びた軸方向（α）において前記パワーモジュールに横並びの位置で前記ハウジングに取り付けられた平滑コンデンサ（Ｃ２）を有しており、
    前記第２冷却部は、前記ハウジング流路を流れる前記冷媒により前記パワーモジュールに加えて前記平滑コンデンサを冷却する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の回転電機ユニット。
  5. 前記電力変換装置は、前記平滑コンデンサを複数有しており、
    複数の前記平滑コンデンサは、前記ハウジングに沿って前記周方向に並べられている、請求項４に記載の回転電機ユニット。
  6. 複数の前記平滑コンデンサは、前記第２冷却部に沿って並べられている、請求項５に記載の回転電機ユニット。
  7. 前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサとが前記ハウジング流路に沿って並べられており、
    前記ハウジング流路のうち前記パワーモジュールが対向する部分（７４１）は前記平滑コンデンサが対向する部分（７４２）よりも上流側の部分である、請求項４〜６のいずれか１つに記載の回転電機ユニット。
  8. 前記パワーモジュールは、前記半導体装置の一面（２０ａ）側に前記ハウジング流路が配置される向きで前記ハウジングに取り付けられており、
    前記電力変換装置は、
    前記ハウジング流路から分岐して前記半導体装置の前記一面とは厚み方向において反対の裏面（２０ｂ）に沿って延びたモジュール流路（１２６）を含んで構成され、前記パワーモジュールに設けられ、前記モジュール流路を流れる前記冷媒により前記半導体装置を冷却するモジュール冷却器（１２０）を有している、請求項１〜７のいずれか１つに記載の回転電機ユニット。
  9. 前記パワーモジュールは、
    前記厚み方向において前記モジュール流路を挟んで前記半導体装置に並んで設けられ、前記上下アーム回路に並列に接続されたモジュールコンデンサ（Ｃ１）を有しており、
    前記モジュール冷却器は、前記モジュール流路を流れる前記冷媒により前記半導体装置に加えて前記モジュールコンデンサを冷却する、請求項８に記載の回転電機ユニット。
  10. 前記ハウジングは、
    前記ハウジング流路に前記冷媒を流入させる流入孔（７１５）と、
    前記ハウジング流路から前記冷媒を流出させる流出孔（７１６）と、
    を有しており、
    前記ハウジング流路は、前記流入孔に通じる流入領域（７４１）と、前記流入領域に対して仕切られ前記流出孔に通じる流出領域（７４２）とを有しており、
    前記流入領域と前記流出領域とが複数の前記パワーモジュールの各モジュール流路により接続されている、請求項８又は９に記載の回転電機ユニット。
  11. 前記冷媒が前記各モジュール流路のうち１つだけを通って前記流入領域から前記流出領域に流れ込むように、前記各モジュール流路が互いに並列になっている、請求項１０に記載の回転電機ユニット。
  12. 前記冷媒が前記各モジュール流路を通って前記流入領域から前記流出領域に流れ込むように、前記各モジュール流路が互いに直列に接続されている、請求項１０に記載の回転電機ユニット。
  13. 前記パワーモジュールは、前記ハウジングの外周面に取り付けられており、
    前記第２冷却部は、前記外周面の少なくとも一部を形成している、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の回転電機ユニット。
  14. 環状の固定子（７０１）、前記固定子の内側に設けられた回転子（７０２）、及び前記固定子及び前記回転子を収容したハウジング（７０３）、を有する回転電機（３）と、
    前記回転電機に供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換装置（５）と、
    を備え、
    前記ハウジングは、
    冷媒が流通し前記固定子の外周面に沿って延びるハウジング流路（７１１）と、
    前記ハウジング流路を流れる前記冷媒により前記回転子を冷却するハウジング冷却部（７１２）と、
    を有しており、
    前記電力変換装置は、
    上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を有し、前記半導体装置の一面（２０ａ）側に前記ハウジングが配置される向きで、前記ハウジング流路に沿って並べて前記ハウジングに個別に取り付けられた複数のパワーモジュール（１１０）と、
    前記ハウジング流路に接続され且つ前記半導体装置の前記一面とは反対の裏面（２０ｂ）に沿って延びたモジュール流路（１２６）を有し、前記モジュール流路を流れる前記冷媒により前記半導体装置を冷却するモジュール冷却器（１２０）と、
    を有している、回転電機ユニット（８００）。
  15. 環状の固定子（７０１）、前記固定子の内側に設けられた回転子（７０２）、及び前記固定子及び前記回転子を収容したハウジング（７０３）、を有する回転電機（３）と、
    前記回転電機に供給される電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換装置（５）と、
    を備え、
    前記ハウジングは、
    冷媒が流通し前記固定子の外周面に沿って延びるハウジング流路（７１１）と、
    前記ハウジング流路を流れる前記冷媒により前記回転子を冷却するハウジング冷却部（７１２）と、
    を有しており、
    前記電力変換装置は、
    一面（１８１）及び一面とは厚み方向において反対の裏面（１８２）を有し、上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を含んで構成され、前記一面側及び前記裏面側の両方に前記ハウジング流路が配置されるように前記ハウジング流路に沿って並べられ、前記ハウジングを流れる前記冷媒により冷却される状態で前記ハウジングに個別に取り付けられた複数のパワーモジュール（１１０）を有している、回転電機ユニット（８００）。
  16. 前記パワーモジュールは、少なくとも一部が前記ハウジング流路に収容されていることで、前記一面及び前記裏面の両面に前記ハウジング流路が配置され、且つ前記ハウジング流路を流れる前記冷媒により冷却される、請求項１５に記載の回転電機ユニット。
  17. 前記ハウジング流路は、
    前記ハウジングの内周面に沿って延びる内側流路（７５１）と、前記内側流路よりも上流側であって前記内側流路よりも外側に設けられた外側流路（７５２）とを有しており、
    前記パワーモジュールは、前記外側流路に収容されている、請求項１６に記載の回転電機ユニット。
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