JP2021061650A - 素子モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】熱移動に必要とされる部材の大きさに起因するモジュール全体の大型化を抑制する。【解決手段】電力変換装置は、素子モジュールＭＵ１を備える。素子モジュールＭＵ１は、２組のハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、冷却体８２と、第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４とを備える。冷却体８２は、各トランジスタＵＨ，ＵＬの厚さ方向におけるコレクタ側に配置され、第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４は、エミッタ側に配置される。第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４は、各トランジスタＵＨ，ＵＬのエミッタ側の表面及び冷却体８２に熱的に接続される。第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４の各々は、伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）で熱的に区分された各第１部位８３ａ，８４ａ及び各第２部位８３ｂ，８４ｂを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、素子モジュールに関する。

従来、ヒートパイプ等の熱輸送部の熱輸送方向における第１端側（受熱部）に配置された半導体素子と、熱輸送部の熱輸送方向の第２端側（放熱部）に配置された熱伝達部及び放熱器とを備える半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この半導体装置の熱輸送部は、受熱部と放熱部との間の熱輸送方向に延びる形状に形成され、半導体素子に発生した熱を放熱器へと輸送する。

国際公開第２０１１／０６４８４１号

ところで、上記従来技術に係る半導体装置においては、熱輸送部をヒートパイプによって構成する場合、ヒートパイプが延びる方向（つまり熱輸送方向）における受熱部と放熱部との間の長さに起因して、半導体装置が大型化するおそれがある。このような半導体装置において、熱輸送部の大きさに起因する装置全体の大型化を抑制することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、熱移動に必要とされる部材の大きさに起因するモジュール全体の大型化を抑制することが可能な素子モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る素子モジュール（例えば、実施形態での素子モジュール２，２ａ）は、複数のスイッチング素子（例えば、実施形態での各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ，Ｓ１，Ｓ２）と、前記複数のスイッチング素子の厚さ方向の第１面側（例えば、実施形態でのコレクタ側の表面ＣＳ側）に配置される冷却体（例えば、実施形態での冷却体８２）と、前記複数のスイッチング素子の厚さ方向の第２面側（例えば、実施形態でのエミッタ側の表面ＥＳ側）に配置されるとともに、前記第２面及び前記冷却体に熱的に接続され、前記複数のスイッチング素子から前記冷却体へ熱を移動させる伝熱体（例えば、実施形態での第１伝熱体８３、第２伝熱体８４、ハイ側伝熱体９２、ロー側伝熱体９３）と、を備え、前記伝熱体は、前記複数のスイッチング素子のうちの第１のスイッチング素子（例えば、実施形態での第１ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＬ１）の前記第２面及び第２のスイッチング素子（例えば、実施形態での第２ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２，ＵＬ２）の前記第２面に接続されるとともに、前記第１のスイッチング素子の側と前記第２のスイッチング素子の側とに区分されている。

（２）上記（１）に記載の素子モジュールでは、前記第１のスイッチング素子の側と前記第２のスイッチング素子の側とは対称に形成されてもよい。

（３）上記（２）に記載の素子モジュールでは、前記第１のスイッチング素子の側と前記第２のスイッチング素子の側とは伝熱方向が対称に設定されてもよい。

上記（１）によれば、複数のスイッチング素子から冷却体へ熱を移動させる伝熱体は、第１及び第２のスイッチング素子の各々に対応して区分されているので、熱移動に必要とされる伝熱体の大きさが増大することを抑制し、モジュール全体の大型化を抑制することができる。
また、複数のスイッチング素子の厚さ方向の第１面側には冷却体が配置され、第２面側には冷却体に熱を移動させる伝熱体が配置されているので、複数のスイッチング素子は冷却体によって両面（第１面及び第２面）から冷却される。これにより、例えばスイッチング素子を片面側からのみ冷却する場合に比べて、冷却性能を向上させながら、例えばスイッチング素子の両面側に１対の冷却体を配置する場合に比べて、厚さの増大を抑制することができる。

上記（２）の場合、例えば第１のスイッチング素子の側と第２のスイッチング素子の側とが非対称に形成されている場合に比べて、伝熱体の伝熱効率を向上させることができるとともに、熱分布の均衡性を容易に向上させることができる。

上記（３）の場合、第１のスイッチング素子の側と第２のスイッチング素子の側とにおける熱分布の均衡性を容易に向上させることができる。

本発明の実施形態に係る素子モジュールの構成を模式的に示す斜視図。 本発明の実施形態に係る素子モジュールを厚さ方向から見た平面図。 図２に示すＡ−Ａ線の位置で厚さ方向に平行な平面で切断した断面図である。 図２に示すＢ−Ｂ線の位置で厚さ方向に平行な平面で切断した断面図である。 本発明の実施形態に係る電力変換装置を搭載する車両の一部の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る電力変換装置の各トランジスタのゲートとゲートドライブユニットとの間に接続されるゲート抵抗を示す図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るパワーモジュールの第１電力変換回路部又は第２電力変換回路部の一部を厚さ方向から見た平面図。 本発明の実施形態の第２変形例に係るパワーモジュールの一部を厚さ方向から見た平面図。

以下、本発明の素子モジュールの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態による素子モジュールは、例えば、モータとバッテリとの間の電力授受を制御する電力変換装置を構成する。例えば、電力変換装置は、電動車両等に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両及び燃料電池車両等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を動力源として駆動する。

図１は、本発明の実施形態に係る素子モジュール２の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る素子モジュール２を厚さ方向から見た平面図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線の位置で厚さ方向に平行な平面で切断した断面図である。図４は、図２に示すＢ−Ｂ線の位置で厚さ方向に平行な平面で切断した断面図である。図５は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１を搭載する車両１０の一部の構成を示す図である。図６は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の各トランジスタのゲートとゲートドライブユニット２９との間に接続されるゲート抵抗を示す図である。

＜車両＞
図５に示すように、車両１０は、素子モジュール２によって構成される電力変換装置１に加えて、バッテリ１１と、走行駆動用の第１モータ１２と、発電用の第２モータ１３とを備える。
バッテリ１１は、例えば、車両１０の動力源である高圧のバッテリである。バッテリ１１は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールとを備えている。バッテリモジュールは、直列又は並列に接続される複数のバッテリセルを備えている。
バッテリ１１は、電力変換装置１の直流コネクタ１ａに接続される正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢを備えている。正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端及び負極端に接続されている。

第１モータ１２は、バッテリ１１から供給される電力によって回転駆動力（力行動作）を発生させる。第２モータ１３は、回転軸に入力される回転駆動力によって発電電力を発生させる。第２モータ１３は、内燃機関の回転動力が伝達可能に構成されている。例えば、第１モータ１２及び第２モータ１３の各々は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相である。第１モータ１２及び第２モータ１３の各々は、インナーロータ型である。
各モータ１２，１３は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させるための３相のステータ巻線を有する固定子と、をそれぞれ備えている。第１モータ１２の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第２モータ１３の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。

＜電力変換装置＞
電力変換装置１は、パワーモジュール２１と、リアクトル２２と、コンデンサユニット２３と、抵抗器２４と、第１電流センサ２５と、第２電流センサ２６と、第３電流センサ２７と、電子制御ユニット２８と、ゲートドライブユニット２９とを備えている。
パワーモジュール２１は、複数の素子モジュール２によって構成されている。パワーモジュール２１は、第１電力変換回路部３１と、第２電力変換回路部３２と、第３電力変換回路部３３と、を備えている。第１電力変換回路部３１は、第１の３相コネクタ１ｂによって第１モータ１２の３相のステータ巻線に接続されている。第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換する。第２電力変換回路部３２は、第２の３相コネクタ１ｃによって第２モータ１３の３相のステータ巻線に接続されている。第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２電力変換回路部３２によって変換された直流電力は、バッテリ１１及び第１電力変換回路部３１の少なくとも一方に供給することが可能である。

第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々は、ブリッジ接続される複数のスイッチング素子によって形成されるブリッジ回路を備えている。例えば、スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のトランジスタである。例えば、ブリッジ回路においては、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬとが、それぞれブリッジ接続されている。後述するように、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々は、３相の各相で複数のスイッチング素子によって構成された素子モジュール２を備えている。

ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨは、コレクタが正極バスバーＰＩに接続されてハイサイドアームを構成している。各相においてハイサイドアームの各正極バスバーＰＩは、コンデンサユニット２３の正極バスバー５０ｐに接続されている。
ローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、エミッタが負極バスバーＮＩに接続されてローサイドアームを構成している。各相においてローサイドアームの各負極バスバーＮＩは、コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎに接続されている。

各相においてハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタは、接続点ＴＩにおいてローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続されている。
第１電力変換回路部３１の各相において接続点ＴＩを形成する第１バスバー５１は第１入出力端子Ｑ１に接続されている。第１入出力端子Ｑ１は、第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩは、第１バスバー５１、第１入出力端子Ｑ１、及び第１の３相コネクタ１ｂを介して第１モータ１２の各相のステータ巻線に接続されている。

第２電力変換回路部３２の各相において接続点ＴＩを形成する第２バスバー５２は第２入出力端子Ｑ２に接続されている。第２入出力端子Ｑ２は、第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩは、第２バスバー５２、第２入出力端子Ｑ２、及び第２の３相コネクタ１ｃを介して第２モータ１３の各相のステータ巻線に接続されている。
ブリッジ回路は、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。

第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々は、ゲートドライブユニット２９から各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換し、第１モータ１２の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、３相のステータ巻線に交流のＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流を通電する。第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３の回転に同期がとられた各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）駆動によって、第２モータ１３の３相のステータ巻線から出力される３相交流電力を直流電力に変換する。

第３電力変換回路部３３は、電圧コントロールユニットである。第３電力変換回路部３３は、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子を備えている。例えば、第３電力変換回路部３３は、ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１及びローサイドアームの第２トランジスタＳ２を備えている。後述するように、第３電力変換回路部３３は、複数のスイッチング素子（つまり第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２）によって構成された素子モジュール２を備えている。

第１トランジスタＳ１は、コレクタが正極バスバーＰＶに接続されてハイサイドアームを構成している。ハイサイドアームの正極バスバーＰＶは、コンデンサユニット２３の正極バスバー５０ｐに接続されている。第２トランジスタＳ２は、エミッタが負極バスバーＮＶに接続されてローサイドアームを構成している。ローサイドアームの負極バスバーＮＶは、コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎに接続されている。コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎは、バッテリ１１の負極端子ＮＢに接続されている。ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１のエミッタはローサイドアームの第２トランジスタＳ２のコレクタに接続されている。第３電力変換回路部３３は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々のコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。

ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１とローサイドアームの第２トランジスタＳ２との接続点を形成する第３バスバー５３は、リアクトル２２に接続されている。リアクトル２２の両端は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の接続点と、バッテリ１１の正極端子ＰＢとに接続されている。リアクトル２２は、コイルと、コイルの温度を検出する温度センサとを備えている。温度センサは、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。

第３電力変換回路部３３は、ゲートドライブユニット２９から第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々のゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、トランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。

第３電力変換回路部３３は、昇圧時において、第２トランジスタＳ２がオン（導通）及び第１トランジスタＳ１がオフ（遮断）に設定される第１状態と、第２トランジスタＳ２がオフ（遮断）及び第１トランジスタＳ１がオン（導通）に設定される第２状態とを交互に切り替える。第１状態では、順次、バッテリ１１の正極端子ＰＢ、リアクトル２２、第２トランジスタＳ２、バッテリ１１の負極端子ＮＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第２状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧はバッテリ電圧に重畳されて、バッテリ１１の端子間電圧よりも高い昇圧電圧が第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶと負極バスバーＮＶとの間に印加される。

第３電力変換回路部３３は、回生時において、第２状態と、第１状態とを交互に切り替える。第２状態では、順次、第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ、第１トランジスタＳ１、リアクトル２２、バッテリ１１の正極端子ＰＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第１状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は降圧されて、第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間の電圧よりも低い降圧電圧がバッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に印加される。

コンデンサユニット２３は、第１平滑コンデンサ４１と、第２平滑コンデンサ４２と、ノイズフィルタ４３と、を備えている。

第１平滑コンデンサ４１は、バッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に接続されている。第１平滑コンデンサ４１は、第３電力変換回路部３３の回生時における第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎを介して、複数の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ、並びに正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶに接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。第２平滑コンデンサ４２は、第３電力変換回路部３３の昇圧時における第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。

ノイズフィルタ４３は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。ノイズフィルタ４３は、直列に接続される２つのコンデンサを備えている。２つのコンデンサの接続点は、車両１０のボディグラウンド等に接続されている。
抵抗器２４は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。

第１電流センサ２５は、第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩを成し、第１入出力端子Ｑ１と接続される第１バスバー５１に配置され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々の電流を検出する。第２電流センサ２６は、第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩを成すとともに第２入出力端子Ｑ２と接続される第２バスバー５２に配置され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々の電流を検出する。第３電流センサ２７は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の接続点を成すとともにリアクトル２２と接続される第３バスバー５３に配置され、リアクトル２２に流れる電流を検出する。
第１電流センサ２５、第２電流センサ２６、及び第３電流センサ２７の各々は、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。

電子制御ユニット２８は、第１モータ１２及び第２モータ１３の各々の動作を制御する。例えば、電子制御ユニット２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵ等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、及びタイマー等の電子回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。なお、電子制御ユニット２８の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路であってもよい。例えば、電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５の電流検出値と第１モータ１２に対するトルク指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成する。例えば、電子制御ユニット２８は、第２電流センサ２６の電流検出値と第２モータ１３に対する回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成する。制御信号は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬをオン（導通）／オフ（遮断）駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号等である。

ゲートドライブユニット２９は、電子制御ユニット２８から受け取る制御信号に基づいて、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを実際にオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット２９は、制御信号の増幅及びレベルシフト等を実行して、ゲート信号を生成する。
ゲートドライブユニット２９は、第３電力変換回路部３３の第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々をオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット２９は、第３電力変換回路部３３の昇圧時における昇圧電圧指令又は第３電力変換回路部３３の回生時における降圧電圧指令に応じたデューティー比のゲート信号を生成する。デューティー比は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の比率である。

図６に示すように、ゲートドライブユニット２９は、例えば、集積回路６０と、複数のゲート抵抗６１と、を備える。複数のゲート抵抗６１は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々における各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲート、並びに、第３電力変換回路部３３における各トランジスタＳ１，Ｓ２のゲートに接続されている。集積回路６０と、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ，Ｓ１，Ｓ２及び複数のゲート抵抗６１とは、信号線６２によって接続されている。

＜素子モジュール＞
パワーモジュール２１は、例えば、上述した第１、第２及び第３電力変換回路部３１，３２，３３のハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子によって形成される素子モジュール２を備えている。
第１電力変換回路部３１において、ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬは素子モジュールＭＵ１を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬは素子モジュールＭＶ１を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬは素子モジュールＭＷ１を形成している。
第２電力変換回路部３２において、ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬは素子モジュールＭＵ２を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬは素子モジュールＭＶ２を形成し、ハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬは素子モジュールＭＷ２を形成している。
第３電力変換回路部３３において、ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１及びローサイドアームの第２トランジスタＳ２は素子モジュールＭＳを形成している。

以下に、各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１，ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２，ＭＳの詳細について説明する。なお、各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１，ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２，ＭＳは、例えば、同一の構成を有しているので、代表の一例として、第１電力変換回路部３１のＵ相のハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＬから成る素子モジュールＭＵ１の構成について説明する。
なお、以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば図１に示すように、素子モジュールＭＵ１の厚さ方向は、Ｚ軸方向と平行である。ハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子の配列方向、つまりハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＬが並んで配置される方向は、Ｘ軸方向と平行である。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に直交している。

図１及び図２に示すように、素子モジュールＭＵ１は、例えば、２組のハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、絶縁基板８１と、正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩと、第１バスバー５１と、冷却体８２と、第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４と、導電スペーサー８５と、導電性のワイヤー８６と、第１信号端子８７及び第２信号端子８８と、を備える。
２組のハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬは、第１ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＬ１と、第２ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２，ＵＬ２とである。例えば、２組のハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬは、絶縁基板８１に搭載されるとともに、電気的絶縁性の樹脂材料を用いたモールド成型により形成される樹脂モールド体（図示略）に固定されている。樹脂モールド体は、素子モジュールＭＵ１の全ての構成部品を、樹脂材料によって固定している。
素子モジュールＭＵ１は、後述する第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４の伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）において、第１ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＬ１側と第２ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２，ＵＬ２側とが対称形状（例えば、Ｘ−Ｚ平面に対する面対称形状）に形成されている。

絶縁基板８１は、電気的に絶縁性の基板と、基板の両面に設けられる導電体と、を備える。例えば、絶縁基板８１は、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板である。ＤＣＢ基板は、セラミックス基板８１ａと、セラミックス基板８１ａの厚さ方向の両面に設けられる第１銅板８１ｂ及び第２銅板８１ｃと、第３銅板８１ｄ、第４銅板８１ｅ、第５銅板８１ｆ、第６銅板８１ｇ、第７銅板８１ｈ、第８銅板８１ｉ、第９銅板８１ｊ及び第１０銅板８１ｋと、を備えている。第１銅板８１ｂ及び第２銅板８１ｃと、第３銅板８１ｄ、第４銅板８１ｅ、第５銅板８１ｆ、第６銅板８１ｇ、第７銅板８１ｈ、第８銅板８１ｉ、第９銅板８１ｊ及び第１０銅板８１ｋとは、セラミックス基板８１ａを厚さ方向の両側から挟み込むとともに、セラミックス基板８１ａによって電気的に絶縁されている。第１銅板８１ｂ及び第２銅板８１ｃは、相互に所定間隔を置いて離れて配置されることによって、電気的に絶縁されている。第３銅板８１ｄ、第４銅板８１ｅ、第５銅板８１ｆ、第６銅板８１ｇ、第７銅板８１ｈ、第８銅板８１ｉ、第９銅板８１ｊ及び第１０銅板８１ｋは、相互に所定間隔を置いて離れて配置されることによって、電気的に絶縁されている。

絶縁基板８１において、第１銅板８１ｂ及び第２銅板８１ｃの表面は、冷却体８２に接触する冷却面を備える。第３銅板８１ｄの表面は、第１ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１を搭載する搭載面を備え、第４銅板８１ｅの表面は、第１ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１を搭載する搭載面を備える。第５銅板８１ｆの表面は、第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２を搭載する搭載面を備え、第６銅板８１ｇの表面は、第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ２を搭載する搭載面を備える。
第７銅板８１ｈの表面は、導電スペーサー８５を介して第１伝熱体８３の第１部位８３ａに接続される伝熱面を備え、第８銅板８１ｉの表面は、第１伝熱体８３の第２部位８３ｂに接続される伝熱面を備える。第９銅板８１ｊの表面は、導電スペーサー８５を介して第２伝熱体８４の第１部位８４ａに接続される伝熱面を備え、第１０銅板８１ｋの表面は、第２伝熱体８４の第２部位８４ｂに接続される伝熱面を備える。

図３及び図４に示すように、絶縁基板８１上においてハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬは、Ｚ軸方向において互いに表裏が同じ向きの状態で配置されている。例えば、ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬは、Ｚ軸方向において各コレクタ側の表面ＣＳを絶縁基板８１側に向けるとともに、各エミッタ側の表面ＥＳを各第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４側に向けて配置されている。Ｚ軸方向から見て、２つのハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ（ＵＨ１，ＵＨ２）は、Ｘ軸方向の負方向側においてＹ軸方向に沿って並ぶように配置され、２つのローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ（ＵＬ１，ＵＬ２）は、Ｘ軸方向の正方向側においてＹ軸方向に沿って並ぶように配置されている。
正極バスバーＰＩ、負極バスバーＮＩ及び第１バスバー５１の各々は、例えば、銅板などのように板状に形成された導電体である。第１バスバー５１は、例えば、絶縁基板８１を介して電気的に接続される接続部５１ａ及び入出力部５１ｂを備える。

第１ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１のコレクタ側の表面ＣＳは、Ｚ軸方向において第３銅板８１ｄの搭載面に対向し、導電性の接合材によって第３銅板８１ｄの表面と電気的に接合されている。第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２のコレクタ側の表面ＣＳは、Ｚ軸方向において第５銅板８１ｆの搭載面に対向し、導電性の接合材によって第５銅板８１ｆの表面と電気的に接合されている。例えば、接合材は、はんだなどである。正極バスバーＰＩは、導電性の接合材によって、第３銅板８１ｄ及び第５銅板８１ｆの表面と電気的に接合されている。つまり、各ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＨ２のコレクタと正極バスバーＰＩとは、各第３銅板８１ｄ及び第５銅板８１ｆを介して電気的に接続されている。
第１及び第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＨ２の各エミッタ側の表面ＥＳは、第１バスバー５１と電気的に接続されている。例えば、第１ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１のエミッタ側の表面ＥＳに導電性の接合材によって電気的に接合された第１バスバー５１の接続部５１ａは、第４銅板８１ｅを介して入出力部５１ｂに電気的に接続されている。第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２のエミッタ側の表面ＥＳに導電性の接合材によって電気的に接合された第１バスバー５１の接続部５１ａは、第６銅板８１ｇを介して入出力部５１ｂに電気的に接続されている。

第１ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１のコレクタ側の表面ＣＳは、Ｚ軸方向において第４銅板８１ｅの搭載面に対向し、導電性の接合材によって第４銅板８１ｅの表面と電気的に接合されている。第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ２のコレクタ側の表面ＣＳは、Ｚ軸方向において第６銅板８１ｇの搭載面に対向し、導電性の接合材によって第６銅板８１ｇの表面と電気的に接合されている。つまり各ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１，ＵＬ２のコレクタと第１バスバー５１とは、各第４銅板８１ｅ及び第６銅板８１ｇを介して電気的に接続されている。
第１及び第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１，ＵＬ２の各エミッタ側の表面ＥＳは、導電スペーサー８５を介して負極バスバーＮＩと電気的に接続されている。導電スペーサー８５は、Ｚ軸方向における負極バスバーＮＩと各ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１，ＵＬ２との間に配置され、導電性の接合材によって負極バスバーＮＩ及び各ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１，ＵＬ２のエミッタ側の表面ＥＳと電気的に接合されている。

正極バスバーＰＩは、例えば、素子モジュールＭＵ１のハイサイドアーム側においてＸ軸方向の負方向側に絶縁基板８１の外部に突出し、Ｙ軸方向に沿って延びている。
負極バスバーＮＩは、例えば、素子モジュールＭＵ１のローサイドアーム側においてＸ軸方向の正方向側に絶縁基板８１の外部に突出し、Ｙ軸方向に沿って延びている。
第１バスバー５１の入出力部５１ｂは、例えば、素子モジュールＭＵ１のローサイドアーム側においてＸ軸方向の正方向側に絶縁基板８１の外部に突出し、Ｙ軸方向に沿って延びている。

冷却体８２は、例えばウォータージャケットなどの冷却器である。冷却体８２の内部には、冷媒が流通する冷媒流路が形成されている。冷却体８２は、冷媒流路を形成する壁面の一部にヒートシンクとして機能する複数のフィンを備えている。
冷却体８２は、例えば、Ｚ軸方向において、ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬの各コレクタ側の表面ＣＳ側に配置されている。冷却体８２は、接合材によって、絶縁基板８１の第１銅板８１ｂ及び第２銅板８１ｃの表面と熱的に接合されている。
絶縁基板８１の第１銅板８１ｂは、Ｙ軸方向の正方向側において、Ｚ軸方向に第１ハイサイドアーム及び第１ローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＬ１の反対側に配置されている。絶縁基板８１の第２銅板８１ｃは、Ｙ軸方向の負方向側において、Ｚ軸方向に第２ハイサイドアーム及び第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２，ＵＬ２の反対側に配置されている。

第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４は、例えばヒートパイプである。各伝熱体８３，８４のＺ軸方向の厚さは、冷却体８２のＺ軸方向の厚さよりも小さく形成されている。各伝熱体８３，８４は、例えば、Ｚ軸方向において、ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬの各エミッタ側の表面ＥＳ側に配置されている。
第１伝熱体８３は、Ｚ軸方向から見て第１バスバー５１の接続部５１ａを介して第１及び第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＨ２と重なるように配置され、電気的絶縁性の絶縁接合材８９によって接続部５１ａの表面と熱的に接合されている。第２伝熱体８４は、Ｚ軸方向から見て負極バスバーＮＩ及び導電スペーサー８５を介して第１及び第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１，ＵＬ２と重なるように配置され、電気的絶縁性の絶縁接合材８９によって負極バスバーＮＩの表面と熱的に接合されている。

第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４の外形は、例えば、Ｙ軸方向に延びる板状に形成されている。第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４の各々は、伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）で熱的に区分された各第１部位８３ａ，８４ａ及び各第２部位８３ｂ，８４ｂを備える。各第１部位８３ａ，８４ａ及び各第２部位８３ｂ，８４ｂは、例えば、単一のヒートパイプにおいて伝熱方向の中央部に加締め加工等の２次的な加工が実施されることによって形成されている。

第１伝熱体８３の第１部位８３ａにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、絶縁接合材８９及び第１バスバー５１の接続部５１ａを介して第１ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１のエミッタ側の表面ＥＳに熱的に接続されている。第１部位８３ａにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサー８５を介して第７銅板８１ｈに熱的に接続されている。
第１伝熱体８３の第２部位８３ｂにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサー８５を介して第９銅板８１ｊに熱的に接続されている。第２部位８３ｂにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、絶縁接合材８９及び第１バスバー５１の接続部５１ａを介して第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２のエミッタ側の表面ＥＳに熱的に接続されている。

第２伝熱体８４の第１部位８４ａにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサー８５を介して第８銅板８１ｉに熱的に接続されている。第１部位８４ａにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、絶縁接合材８９、負極バスバーＮＩ及び導電スペーサー８５を介して第１ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１のエミッタ側の表面ＥＳに熱的に接続されている。
第２伝熱体８４の第２部位８４ｂにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、絶縁接合材８９、負極バスバーＮＩ及び導電スペーサー８５を介して第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ２のエミッタ側の表面ＥＳに熱的に接続されている。第２部位８４ｂにおいて、Ｙ軸方向の負方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサー８５を介して第１０銅板８１ｋに熱的に接続されている。

パワーモジュール２１の駆動時において、第１伝熱体８３は、第１バスバー５１の接続部５１ａ、導電スペーサー９０及び絶縁基板８１を介して、第１及び第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＨ２から冷却体８２へ熱を移動させる。第１伝熱体８３の第１部位８３ａにおける伝熱方向と第２部位８３ｂにおける伝熱方向とは、互いに逆方向に設定されている。
パワーモジュール２１の駆動時において、第２伝熱体８４は、導電スペーサー９０、負極バスバーＮＩ及び絶縁基板８１を介して、第１及び第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１，ＵＬ２から冷却体８２へ熱を移動させる。第２伝熱体８４の第１部位８４ａにおける伝熱方向と第２部位８４ｂにおける伝熱方向とは、互いに逆方向に設定されている。

また、第１ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１に対する第１伝熱体８３の第１部位８３ａにおける伝熱方向と、第１ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１に対する第２伝熱体８４の第１部位８４ａにおける伝熱方向とは、互いに逆方向に設定されている。
第２ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ２に対する第１伝熱体８３の第２部位８３ｂにおける伝熱方向と、第２ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ２に対する第２伝熱体８４の第２部位８４ｂにおける伝熱方向とは、互いに逆方向に設定されている。

図１及び図２に示すように、各ハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨ１，ＵＨ２の信号端子（例えば、制御信号が入力される制御端子であるゲート端子など）は、導電性のワイヤー８６によって絶縁基板８１上の第１信号端子８７に電気的に接続されている。各ローサイドアームＵ相トランジスタＵＬ１，ＵＬ２の信号端子は、導電性のワイヤー８６によって絶縁基板８１上の第２信号端子８８に電気的に接続されている。
第１信号端子８７及び第２信号端子８８の各々の外形は、例えば、Ｚ軸方向に延びるピン状に形成されている。第１信号端子８７及び第２信号端子８８は、ゲートドライブユニット２９（例えば、集積回路６０が実装される基板など）に接続されている。

以上において、第１電力変換回路部３１のＵ相の素子モジュールＭＵ１について説明したが、第１電力変換回路部３１のＶ相及びＷ相の各素子モジュールＭＶ１，ＭＷ１は、各Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬの代わりに、各Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬ又は各Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬを備えている。第２電力変換回路部３２の各相の素子モジュールＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２は、第１バスバー５１の代わりに、第２バスバー５２を備えている。
第３電力変換回路部３３の素子モジュールＭＳは、第１電力変換回路部３１のＵ相の素子モジュールＭＵ１に比べて、各Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬの代わりに、第１及び第２トランジスタＳ１，Ｓ２を備え、正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩの代わりに、正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶを備え、第１バスバー５１の代わりに、第３バスバー５３を備えている。

上述したように、本実施形態の素子モジュール２によれば、第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４の各々は、伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）で熱的に区分された各第１部位８３ａ，８４ａ及び各第２部位８３ｂ，８４ｂを備える。これにより、例えば第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４の各々が複数の部位に区分されていない場合に比べて、素子モジュール２の全体の大型化を抑制することができる。
また、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ，Ｓ１，Ｓ２の厚さ方向におけるコレクタ側には冷却体８２が配置され、エミッタ側には冷却体８２に熱を移動させる第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４が配置されている。これにより、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ，Ｓ１，Ｓ２は冷却体８２によって両面側（コレクタ側及びエミッタ側）から冷却され、例えば片面側からのみ冷却される場合に比べて、冷却性能を向上させることができる。また、例えば各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ，Ｓ１，Ｓ２の両面側に１対の冷却体を配置する場合に比べて、冷却体８２よりも薄く形成される各伝熱体８３，８４を片面側に配置することにより、全体としての厚さの増大を抑制することができる。

また、素子モジュール２は、第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４の伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）において、第１の各トランジスタＵＨ１，ＶＨ１，ＷＨ１，ＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１側と第２の各トランジスタＵＨ２，ＶＨ２，ＷＨ２，ＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２側とが面対称形状に形成されている。これにより、各伝熱体８３，８４における第１部位８３ａ，８４ａの伝熱方向と第２部位８３ｂ，８４ｂの伝熱方向とは互いに逆方向となり、伝熱効率を向上させることができるとともに、熱分布の均衡性を容易に向上させることができる。
また、第１及び第２伝熱体８３，８４の各第１部位８３ａ，８４ａの伝熱方向は相互に逆方向に設定され、第１及び第２伝熱体８３，８４の各第２部位８３ｂ，８４ｂの伝熱方向は相互に逆方向に設定されている。これにより、素子モジュール２の全体における熱分布の均衡性を、より一層、向上させることができる。

以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、パワーモジュール２１の第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２を構成する各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１，ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２は、２組のハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子を備えるとしたが、これに限定されない。例えば、各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１，ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２は、１組のハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子を備えてもよい。
図７は、実施形態の第１変形例に係るパワーモジュール２１の第１電力変換回路部３１又は第２電力変換回路部３２の一部を厚さ方向から見た平面図である。
図７に示すように、第１変形例の第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々は、３相の各相で１組のハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子を備える各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１，ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２によって構成されている。

以下に、第１変形例の第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の詳細について説明する。なお、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２は、例えば、同一の構成を有しているので、代表の一例として、第１電力変換回路部３１の構成について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、説明を簡略又は省略する。
第１変形例の第１電力変換回路部３１は、３相の各相で１組のハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子を備える各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１から成る複合的な素子モジュール２ａを備える。
素子モジュール２ａは、例えば、各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１を構成する各１組のハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子及び各絶縁基板９１と、正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩと、第１バスバー５１と、冷却体８２と、ハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３と、導電スペーサー（図示略）と、導電性のワイヤー８６と、第１信号端子８７及び第２信号端子８８と、を備える。

第１変形例において、Ｕ相の素子モジュールＭＵ１は、絶縁基板９１に実装された１組のハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬを備える。Ｖ相の素子モジュールＭＶ１は、絶縁基板９１に実装された１組のハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬを備える。Ｗ相の素子モジュールＭＷ１は、絶縁基板９１に実装された１組のハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬを備える。
３つの素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１は、後述するハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３の伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）に順次に並んで配置されている。伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）で隣り合う素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１と隣り合う素子モジュールＭＶ１，ＭＷ１との各々は、各境界位置で伝熱方向に直交する平面に対して対称形状（例えば、Ｘ−Ｚ平面に対する面対称形状）に形成されている。

各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１の絶縁基板９１は、セラミックス基板９１ａと、セラミックス基板９１ａの厚さ方向の両面に設けられる冷却体側銅板（図示略）と、第１１銅板９１ｐ、第１２銅板９１ｑ、第１３銅板９１ｒ及び第１４銅板９１ｓと、を備えている。第１１銅板９１ｐ、第１２銅板９１ｑ、第１３銅板９１ｒ及び第１４銅板９１ｓは、相互に所定間隔を置いて離れて配置されることによって、電気的に絶縁されている。
絶縁基板９１上においてハイサイドアーム及びローサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、Ｚ軸方向において互いに表裏が同じ向きの状態で配置されている。例えば、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、Ｚ軸方向において各コレクタ側の表面（図示略）を絶縁基板９１側に向けるとともに、各エミッタ側の表面（図示略）を各ハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３側に向けて配置されている。

各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１におけるハイサイドアームのスイッチング素子（各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）のコレクタ側の表面は、導電性の接合材によって接合された第１１銅板９１ｐを介して正極バスバーＰＩと電気的に接続されている。エミッタ側の表面は、導電性の接合材によって第１バスバー５１の接続部５１ａに接合されている。第１バスバー５１の接続部５１ａは、第１２銅板９１ｑを介して第１バスバー５１の入出力部５１ｂに電気的に接続されている。
各素子モジュールＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１におけるローサイドアームのスイッチング素子（各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）のコレクタ側の表面は、導電性の接合材によって接合された第１２銅板９１ｑを介して第１バスバー５１と電気的に接続されている。エミッタ側の表面は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサー（図示略）を介して負極バスバーＮＩと電気的に接続されている。

ハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３は、例えばヒートパイプである。各伝熱体９２，９３のＺ軸方向の厚さは、冷却体８２のＺ軸方向の厚さよりも小さく形成されている。各伝熱体９２，９３は、例えば、Ｚ軸方向において、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのエミッタ側に配置されている。
ハイ側伝熱体９２は、Ｚ軸方向から見て第１バスバー５１の接続部５１ａを介してハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨと重なるように配置され、電気的絶縁性の絶縁接合材（図示略）によって接続部５１ａの表面と熱的に接合されている。
ロー側伝熱体９３は、Ｚ軸方向から見て負極バスバーＮＩ及び導電スペーサー（図示略）を介してローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬと重なるように配置され、電気的絶縁性の絶縁接合材（図示略）によって負極バスバーＮＩの表面と熱的に接合されている。

ハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３の外形は、例えば、Ｙ軸方向に延びる板状に形成されている。ハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３の各々は、伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）で熱的に区分された各第１部位９２ａ，９３ａ、各第２部位９２ｂ，９３ｂ及び各第３部位９２ｃ，９３ｃを備える。各第１部位９２ａ，９３ａ、各第２部位９２ｂ，９３ｂ及び各第３部位９２ｃ，９３ｃは、例えば、単一のヒートパイプにおいて伝熱方向の２つの異なる部位に加締め加工等の２次的な加工が実施されることによって形成されている。

ハイ側伝熱体９２の第１部位９２ａにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、絶縁接合材及び第１バスバー５１の接続部５１ａを介してハイサイドアームＵ相トランジスタＵＨのエミッタ側の表面に熱的に接続されている。第１部位９２ａにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサーを介して第１３銅板９１ｒに熱的に接続されている。
ハイ側伝熱体９２の第２部位９２ｂにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサーを介して第１３銅板９１ｒに熱的に接続されている。第２部位９２ｂにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、絶縁接合材及び第１バスバー５１の接続部５１ａを介してハイサイドアームＶ相トランジスタＶＨのエミッタ側の表面に熱的に接続されている。
ハイ側伝熱体９２の第３部位９２ｃにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、絶縁接合材及び第１バスバー５１の接続部５１ａを介してハイサイドアームＷ相トランジスタＷＨのエミッタ側の表面に熱的に接続されている。第３部位９２ｃにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサーを介して第１３銅板９１ｒに熱的に接続されている。

ロー側伝熱体９３の第１部位９３ａにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサーを介して第１４銅板９１ｓに熱的に接続されている。第１部位９３ａにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、絶縁接合材、負極バスバーＮＩ及び導電スペーサーを介してローサイドアームＵ相トランジスタＵＬのエミッタ側の表面に熱的に接続されている。
ロー側伝熱体９３の第２部位９３ｂにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、絶縁接合材、負極バスバーＮＩ及び導電スペーサーを介してローサイドアームＶ相トランジスタＶＬのエミッタ側の表面に熱的に接続されている。第２部位９３ｂにおいて、Ｙ軸方向の負方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサーを介して第１４銅板９１ｓに熱的に接続されている。
ロー側伝熱体９３の第３部位９３ｃにおいて、Ｙ軸方向の正方向側の端部は、導電性の接合材によって接合された導電スペーサーを介して第１４銅板９１ｓに熱的に接続されている。第３部位９３ｃにおけるＹ軸方向の負方向側の端部は、絶縁接合材、負極バスバーＮＩ及び導電スペーサーを介してローサイドアームＷ相トランジスタＷＬのエミッタ側の表面に熱的に接続されている。

ハイ側伝熱体９２は、第１バスバー５１の接続部５１ａ、導電スペーサー９０及び絶縁基板９１を介して、ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨから冷却体８２へ熱を移動させる。ロー側伝熱体９３は、導電スペーサー、負極バスバーＮＩ及び絶縁基板９１を介して、ローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬから冷却体８２へ熱を移動させる。これにより、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、厚さ方向の両側から冷却体８２とハイ側伝熱体９２又はロー側伝熱体９３とによって冷却される。

第１変形例によれば、各伝熱体９２，９３において、隣り合う第１部位９２ａ，９３ａ及び第２部位９２ｂ，９３ｂの相互の伝熱方向は逆方向となり、隣り合う第２部位９２ｂ，９３ｂ及び第３部位９２ｃ，９３ｃの相互の伝熱方向は逆方向となるので、伝熱効率を向上させることができるとともに、熱分布の均衡性を容易に向上させることができる。
また、ハイ側及びロー側伝熱体９２，９３において、各第１部位９２ａ，９３ａの伝熱方向は相互に逆方向に設定され、各第２部位９２ｂ，９３ｂの伝熱方向は相互に逆方向に設定され、各第３部位９２ｃ，９３ｃの伝熱方向は相互に逆方向に設定されている。これにより、素子モジュール２ａの全体における熱分布の均衡性を、より一層、向上させることができる。

なお、上述した実施形態の第１変形例において第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２は、同一の構成を有するとしたが、これに限定されない。例えば、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２は、相互に対称形状に構成されてもよい。
図８は、実施形態の第２変形例に係るパワーモジュール２１の一部を厚さ方向から見た平面図である。
図８に示すように、第２変形例の第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２は、ハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３の伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）に並んで配置されている。伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）で隣り合う第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２は、境界位置で伝熱方向に直交する平面に対して対称形状（例えば、Ｘ−Ｚ平面に対する面対称形状）に構成されている。

第２変形例によれば、伝熱方向（例えば、Ｙ軸方向）で隣り合う第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２は、面対称形状に構成されているので、パワーモジュール２１の全体における熱分布の均衡性を向上させることができる。

上述した実施形態及び変形例において、第１伝熱体８３及び第２伝熱体８４並びにハイ側伝熱体９２及びロー側伝熱体９３は、ヒートパイプであるとしたが、これに限定されず、例えば、銅板などの熱伝導率が高い板状部材等でもよい。
上述した実施形態及び変形例において、第１バスバー５１の接続部５１ａ及び入出力部５１ｂは、別体であるとしたが、これに限定されず、一体であってもよい。
上述した実施形態において、電力変換装置１は車両１０に搭載されるとしたが、これに限定されず、他の機器に搭載されてもよい。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電力変換装置、２，２ａ…素子モジュール、１０…車両、１１…バッテリ、１２…第１モータ、１３…第２モータ、２１…パワーモジュール、３１…第１電力変換回路部、３２…第２電力変換回路部、３３…第３電力変換回路部、８３…第１伝熱体（伝熱体）、８４…第２伝熱体（伝熱体）、９２…ハイ側伝熱体（伝熱体）、９３…ロー側伝熱体（伝熱体）、ＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１，ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２，ＭＳ…素子モジュール、ＮＩ，ＮＶ…負極バスバー、ＰＩ，ＰＶ…正極バスバー、ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，Ｓ１…ハイサイドアームの各トランジスタ（スイッチング素子）、ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ，Ｓ２…ローサイドアームの各トランジスタ（スイッチング素子）、ＵＨ１，ＵＬ１…第１ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタ（第１のスイッチング素子）、ＵＨ２，ＵＬ２…第２ハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタ（第２のスイッチング素子）、ＣＳ…コレクタ側の表面（第１面）、ＥＳ…エミッタ側の表面（第２面）

Claims (3)

1. 複数のスイッチング素子と、
   前記複数のスイッチング素子の厚さ方向の第１面側に配置される冷却体と、
   前記複数のスイッチング素子の厚さ方向の第２面側に配置されるとともに、前記第２面及び前記冷却体に熱的に接続され、前記複数のスイッチング素子から前記冷却体へ熱を移動させる伝熱体と、
   を備え、
   前記伝熱体は、前記複数のスイッチング素子のうちの第１のスイッチング素子の前記第２面及び第２のスイッチング素子の前記第２面に接続されるとともに、
   前記第１のスイッチング素子の側と前記第２のスイッチング素子の側とに区分されている
   ことを特徴とする素子モジュール。
2. 前記第１のスイッチング素子の側と前記第２のスイッチング素子の側とは対称に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の素子モジュール。
3. 前記第１のスイッチング素子の側と前記第２のスイッチング素子の側とは伝熱方向が対称に設定されている
   ことを特徴とするは請求項２に記載の素子モジュール。

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