JP2023067199A - 電気駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化できて性能も向上できる電気駆動ユニットを実現する。【解決手段】インバータ３０がモータ２０に隣接して配置されている。インバータ３０は、複数のパワーモジュール７０と平滑コンデンサ６０と、これらを接続するバスバー８０，８１とを備える。複数のパワーモジュール７０は、平滑コンデンサ６０の周囲に沿って並ぶように配置されている。平滑コンデンサ６０は、インバータ３０の中央部に配置される一方で、平滑コンデンサ６０およびパワーモジュール７０の各々が同一平面上に並ぶように、インバータ３０の内部に配置されている。【選択図】図７

Description

開示する技術は、モータおよびインバータを含む車載向けの電気駆動ユニットに関する。

近年、ハイブリッド車、電気自動車など、電気を用いて走行する自動車の普及が著しい。この種の自動車には、駆動モータおよびバッテリが搭載されている。そして、そのバッテリから供給される直流の電力をインバータで交流に変換し、その交流電力を制御しながら駆動モータに供給する。それによって発生する回転動力を用いて自動車は走行する。

この種のインバータは、大きな電力を扱うため、高電圧が印加されて大電流が流れる。従って、作動時の発熱量が多く、冷却が必要である。大きなサージ電圧も発生する。そのため、インバータを構成している個々の電子部品も大きくなり、重量も重くなり易い。従って、従来のインバータは、燃費および電費の向上を妨げる要因となっている。

また、通常は送電距離を短くするために、インバータは駆動モータの近くに配置される。しかし、自動車の場合、設置する装置が多く、インバータを配置できるスペースは限られる。車体のバランスを考慮する必要もある。そのため、大型かつ高重量なインバータは、自動車に適切に配置するのは難しい。

このような課題に対し、インバータをモータに一体化してインバータを小型軽量化する技術は、これまでも提案されている（例えば特許文献１）。

特許文献１では、インバータケースの構造を工夫することにより、空冷によるスイッチング素子の冷却性能を向上させている。

特開２００４－２７４９９２号公報

インバータには、スイッチング素子を含むパワーモジュール、平滑コンデンサなどが備えられている。上述したように、高電圧な電源に対応したインバータの場合、これら電子部品は、大型かつ高重量であるのが一般的である。

これらを接続する電子部品である金具（バスバー）もまた、大電流が流れるため、大型かつ高重量である。バスバーの配線長が長くなると、それだけ電気抵抗が高くなり、通電時に銅損が発生する。バスバーは発熱量も多い。しかも、インバータでは、スイッチング制御により、大電流が高速でオンオフされるので、それに伴って、大きな磁気的変化がバスバーで発生する。

それにより、インバータの作動時には、磁気的変化に起因して、騒音、振動、電磁障害などがバスバーで発生する。これらはエネルギ損失となるし、自動車の性能に様々な悪影響を及ぼす。従って、これらの対策が必要である。バスバーの形状が複雑になれば、その影響はより顕著である。

特許文献１に開示されているインバータの場合、インバータをモータに一体化することで小型化は実現できても、電子部品は従来と同様である。従って、電子部品の配置などの点で改善の余地がある。

そこで、開示する技術では、インバータを構成している主な電子部品の配置などを工夫することにより、小型軽量化できて性能も向上できる電気駆動ユニットを実現させる。

開示する技術は、インバータがモータに隣接して配置されている電気駆動ユニットに関する。

前記インバータは、各々が少なくとも１つのスイッチング素子を含み、かつ、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成する複数のパワーモジュールと、複数の前記パワーモジュールとともに、前記インバータ回路を構成する平滑コンデンサと、前記パワーモジュールの各々と前記平滑コンデンサとを接続するバスバーと、を備える。

そして、前記平滑コンデンサは、前記インバータをその軸方向から見たときに、前記インバータの中央部に配置される一方で、前記複数のパワーモジュールは、前記平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置され、前記平滑コンデンサおよび前記パワーモジュールの各々が、前記軸方向に直交する同一平面上に並ぶように、前記インバータの内部に配置されている。

この電気駆動ユニットによれば、インバータはモータに隣接して配置されている。モータの回転軸方向の一端にインバータを配置するのが好ましいが、それに限るものではない。この電気駆動ユニットでは、インバータ回路を構成する主な電子部品であるパワーモジュール、平滑コンデンサ、および、バスバーの配置が工夫されている。

すなわち、平滑コンデンサは、インバータをその軸方向から見たときに、インバータの中央部に配置され、複数のパワーモジュールは、平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置されている。複数のパワーモジュールが、互いに共用する平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置されているので、複数のパワーモジュールを効率よく配置でき、設置スペースを小さくできる。

しかも、平滑コンデンと各パワーモジュールが同一平面上に配置され、かつ、平滑コンデンサに沿って各パワーモジュールが並ぶので、これらの間の距離は短い。従って、平滑コンデンサと各パワーモジュールとを接続するバスバーの配線長は短い。それにより、バスバーのインダクタンスを効果的に低減できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記パワーモジュールの各々と前記平滑コンデンサとの間の隙間の大きさが実質的に同一となるように、当該パワーモジュールの各々と当該平滑コンデンサとが配置されていて、前記バスバーが、前記隙間に嵌合する板状の第１バスバーを含む、としてもよい。

そうすれば、各パワーモジュールと平滑コンデンサとの間の隙間に嵌合する第１バスバーの配線長が実質的に同一になり、パワーモジュールの個々と平滑コンデンサとの間のインダクタンスを平準化できる。それにより、モータの制御性を向上できる。第１バスバーが板状であるので、狭いスペースに設置でき、インバータの小型軽量化を促進できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記パワーモジュールの各々が、前記平滑コンデンサと対向している内側端部と直交している周側端部に、正極および負極の端子の双方を有し、前記バスバーが、前記端子の一方に接続される前記第１バスバーとともに、前記端子の他方に接続される第２バスバーを含み、前記第２バスバーが、前記パワーモジュールの各々の表面に沿って拡がる板状に形成され、前記第１バスバーと前記第２バスバーとでインダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている、としてもよい。

この電気駆動ユニットの場合、各パワーモジュールの正極および負極の両端子が平滑コンデンサに対して直交する方向に向いた周側端部の一方に配置されている。これら端子は、接触しないように離れた位置に配置される。その一方の端子は、第１バスバーによって平滑コンデンサと接続されている。従って、上述した第１バスバーによる作用効果が得られる。

そして、その他方の端子は、パワーモジュールの各々の表面に沿って拡がる板状に形成された第２バスバーによって平滑コンデンサと接続されている。第２バスバーは、パワーモジュールの各々の表面に沿って拡がる板状であるので、表面積が大きく放熱性に優れ、各パワーモジュールの冷却性能を向上できる。第２バスバーの横幅も大きいので、低インダクタンスである。板状であるので、インバータの小型軽量化を促進できる。

更に、本来であれば、大きさが異なる第１バスバーと第２バスバーとでは、インダクタンスが異なる。それに対し、この電気駆動ユニットでは、本発明者らの知見に基づき、第１バスバーと第２バスバーとでインダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている。従って、正負両極間のバスバーのインダクタンスが平準化され、モータの制御性を向上できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記パワーモジュールの各々が、前記平滑コンデンサと対向している内側端部に、正極および負極の端子の双方を有し、前記バスバーが、前記パワーモジュールの各端子に接続される２つの前記第１バスバーを含み、２つの前記第１バスバーが互いに離れて対向した状態で、前記平滑コンデンサの対応する端子と接続されている、としてもよい。

この電気駆動ユニットは、後述する第２の実施形態に対応している。各パワーモジュールの正極および負極の両端子は、平滑コンデンサに対向している内側端部に配置されている。それにより、これら両端子が同じ第１バスバーで平滑コンデンサと接続されている。従って、上述した第１バスバーによる作用効果が得られる。同じ第１バスバーで接続するので、正負両極間のバスバーのインダクタンスも同じであり、モータの制御性を向上できる。部材点数の点でも有利である。

前記電気駆動ユニットはまた、前記パワーモジュールの各々が、前記平滑コンデンサと対向している内側端部に、正極および負極のいずれか一方からなる内側端子を有し、前記平滑コンデンサと対向していない外側端部に、正極および負極の他方からなる外側端子を有し、前記バスバーが、前記内側端子に接続される前記第１バスバーとともに、前記外側端子に接続される第３バスバーを含み、前記第３バスバーが、前記パワーモジュールの各々の表面に沿って屈曲して拡がる板状に形成され、前記第１バスバーと前記第３バスバーとでインダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている、としてもよい。

この電気駆動ユニットは、後述する第３の実施形態に対応している。各パワーモジュールの正極および負極の各端子は、各々の内側端部および外側端部のいずれかに配置されている。内側端部に位置する内側端子は第１バスバーで平滑コンデンサと接続されている。従って、上述した第１バスバーによる作用効果が得られる。

そして、外側端部に位置する外側端子は、パワーモジュールの各々の表面に屈曲して沿って拡がる板状に形成された第３バスバーによって平滑コンデンサと接続されている。第２バスバーは、パワーモジュールの各々の表面に沿って屈曲して拡がる板状であるので、表面積が大きく放熱性に優れ、各パワーモジュールの冷却性能を向上できる。第３バスバーの横幅も大きいので、低インダクタンスである。板状であるので、インバータの小型軽量化を促進できる。

更に、この電気駆動ユニットでは、本発明者らの知見に基づき、第１バスバーと第３バスバーとでインダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている。従って、正負両極間のバスバーのインダクタンスが平準化され、モータの制御性を向上できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記パワーモジュールの各々が、正極および負極の各端子を有するとともに、２つの前記スイッチング素子を直列に接続した状態で、前記正極および負極の各端子の間に接続されるハーフブリッジ回路を含み、かつ、２つの前記スイッチング素子の間に接続された出力端子を更に有している、としてもよい。

そうすれば、モータの各相に対応してインバータ回路に複数設けられている回路を、これらパワーモジュールの各々を組み込むことで構成できる。その結果、インバータの内部における電子部品のレイアウト設計が容易になる。インバータの小型軽量化を促進できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記スイッチング素子が、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴで構成されている、としてもよい。

ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴは、この種のスイッチング素子として一般的なＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴに比べて、電気抵抗が低く、耐熱性に優れる。それにより、同様の性能で比較した場合、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴは、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴよりもチップサイズを小型化できる。

従って、スイッチング素子を内蔵する電子部品を小型化できる。特に、上述したパワーモジュールには、２つのスイッチング素子が直列に接続された状態で内蔵されているため、より効果的に小型化できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記平滑コンデンサが、複数の要素コンデンサを並列に接続することによって構成されていて、前記複数のパワーモジュールと対向して並ぶ複数の前記要素コンデンサが、前記複数のパワーモジュールの並びに沿うように配置されている、としてもよい。

高電圧に対応するために、平滑コンデンサは大きな容量が求められる。それに対し、この電気駆動ユニットでは、所望する容量に応じて要素コンデンサの個数を選択すればよいので、設計の自由度が高い。しかも、平滑コンデンサの外形は、これら要素コンデンサの配置を変更することで自由に設定できる。これらを横並びに配置すれば、インバータの薄型化を促進できる。

更に、複数のパワーモジュールと対向して並ぶ複数の要素コンデンサを、複数のパワーモジュールの並びに沿うように配置すれば、これら要素コンデンサとパワーモジュールの各々との間の距離を短くでき、インダクタンスの低減および平準化を促進できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記インバータが、前記パワーモジュール、前記平滑コンデンサ、および前記バスバーを収容する厚みの小さい薄型ケースを備え、前記薄型ケースが、その厚み方向を前記モータの回転軸方向に一致させた状態で、当該モータの一端に隣接して配置されている、としてもよい。

パワーモジュール、平滑コンデンサ、および、各バスバーの、形状および配置を、上述したように構成することで、これら電子部品を厚みが小さいスペースに収容することが可能になる。従って、これら電子部品を薄型ケースに収容してインバータを構成すれば、電気駆動ユニットの小型軽量化を実現できる。

そして、その厚み方向をモータの回転軸方向に一致させた状態で、モータの一端に隣接してインバータを配置すれば、モータとインバータとの間を接続するバスバー（出力側バスバー）もまた、配線長を短くでき、インダクタンスを更に低減できる。モータとインバータとが同軸方向に配置されるので、出力側バスバーの配線長が同じになるように設計できる。従って、各出力側バスバーについてもインダクタンスを平準化できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記モータがその回転軸を中心とする円柱状の外形を有するとともに、前記薄型ケースが前記モータに対応した円盤状の外形を有し、前記薄型ケースと前記モータとが一体に構成されている、としてもよい。

そうすれば、小型軽量な電気駆動ユニットを実現できる。自動車の設計の自由度が大幅に高まり、高性能な自動車を実現できる。インホイールモータなどにも好適である。電気駆動ユニットには、バッテリの正負両極からの２配線を接続するだけでよくなり、組み付けの作業性も向上できる。

前記電気駆動ユニットはまた、前記インバータは、各々が少なくとも１つのスイッチング素子を含み、かつ、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成する複数のパワーモジュールと、複数の前記パワーモジュールとともに、前記インバータ回路を構成する平滑コンデンサと、前記パワーモジュールの各々と前記平滑コンデンサとを接続するバスバーと、を備え、複数の前記パワーモジュールが、前記平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置され、前記バスバーが、横幅が大きい形状に形成されていて、その一方の外側縁部が前記パワーモジュールの各々の正極または負極の端子と接続され、その他方の内側縁部が前記平滑コンデンサの対応する端子と接続されている、としてもよい。

この電気駆動ユニットによれば、インバータはモータに隣接して配置されている。モータの回転軸方向の一端にインバータを配置するのが好ましいが、それに限るものではない。この電気駆動ユニットでは、インバータ回路を構成する主な電子部品であるパワーモジュール、平滑コンデンサ、および、バスバーの配置が工夫されている。

すなわち、複数のパワーモジュールは、平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置されている。互いに共用する平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置されているので、複数のパワーモジュールを効率よく配置でき、設置スペースを小さくできる。

平滑コンデンサに沿って各パワーモジュールが並ぶので、これらの間の距離は短い。そして、これらを接続するバスバーは、複数のパワーモジュールの各々と接続されるように、これらの間のスペースに対応して横幅が大きい形状に形成されているので、バスバーの幅は大きい。従って、平滑コンデンサと各パワーモジュールとを接続するバスバーの配線長は短く、かつ、配線長に直交しているバスバーの幅は大きい。それにより、バスバーのインダクタンスを効果的に低減できる。

開示する技術を適用した電気駆動ユニットによれば、小型軽量化できて性能も向上する。従って、自動車に搭載すれば、燃費および電費を向上できるし、自動車の設計の自由度も高まる。騒音等も抑制できるので、高性能な自動車を実現できる。

開示する電気駆動ユニットを適用した自動車の一例である。 自動車に搭載されている第１電気駆動ユニットを示す概略図である。 電気駆動ユニットを構成しているモータの構造を説明するための模式図である。 電気駆動ユニットを構成しているインバータの基本的な回路図である。 ＩＧＢＴとＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの各チップを比較するための図である。 パワーモジュールを説明するための図である。 第１電気駆動ユニットのインバータの主要部を示す概略図である。 図７において矢印Ｙ７で示す部分の概略断面図である。 説明用のバスバーを示す概略図である。 バスバーの形状（幅、長さ、厚さ）とインダクタンスとの関係を表したグラフである。 第２の実施形態の電気駆動ユニットを示す図７相当図である。 図１１における矢印Ｙ１１で示す部分の概略断面図である。 第３の実施形態の電気駆動ユニットを示す図７相当図である。 図１３における矢印Ｙ１３における部分の概略断面図である。 インバータの要部およびパワーモジュールの構造を説明するための図である。 第４の実施形態の電気駆動ユニットを説明するための図である。 第５の実施形態の電気駆動ユニットを示す図７相当図である。

以下、開示する技術について、複数の実施形態を用いて説明する。ただし、以下の説明は本質的に例示に過ぎない。各実施形態で説明する事項は、その実施形態に限らず、他の実施形態に適用することも可能である。

開示する技術を用いた電気駆動ユニットは、ハイブリッド車、電気自動車など、電気を用いて走行する自動車の動力源に適している。従って、以下の実施形態では、車載向けの電気駆動ユニットを例示する。

図１に、本実施形態の自動車１を下方から見た概略図を示す。この自動車１はいわゆるハイブリッド車である。主たる駆動源として、エンジン２および駆動モータ２０Ａ（開示するモータの一例）が搭載されている。なお、開示する技術は、ハイブリッド車に限らず、モータのみで走行する電気自動車にも適用可能である。

この自動車１では、車室の前側にエンジンルーム１ａが配置されている。エンジン２は、そのエンジンルーム１ａに配置されている。後輪３が駆動輪である。すなわち、この自動車１は、いわゆるフロントエンジン・リアドライブ（ＦＲ）車である。

この自動車１には、駆動系の装置として、上述したエンジン２および駆動モータ２０Ａの他、第１および第２のインバータ３０、自動変速機４、高電圧バッテリ５、プロペラシャフト６、差動装置７なども装備されている。駆動モータ２０Ａは第１のインバータ３０と一体化されている（開示する電気駆動ユニットを構成）。一体化した駆動モータ２０Ａおよび第１のインバータ３０（第１電気駆動ユニット１０Ａ）は、エンジン２の後側に隣接して配置されている。

図２に示すように、駆動モータ２０Ａは、その前端から突出した前側シャフト２１と、その後端から突出した後側シャフト２２を有している。前側シャフト２１は、図示しないが、エンジン２の出力軸（クランクシャフト）にクラッチ等を介して連結されている。後側シャフト２２は、自動変速機４に連結されている。

図１に示すように、車室の床面を構成しているフロアパネル１ｂの車幅方向の中央部分には、車室の側に突出して前後方向に延びるフロアトンネル１ｃが設けられている。自動変速機４は、そのフロアトンネル１ｃに収容された状態で、第１電気駆動ユニット１０Ａの後側に隣接して配置されている。自動変速機４の後側にはプロペラシャフト６の前端部が連結されている。

プロペラシャフト６の後端部は、差動装置７に連結されている。差動装置７から左右に延びる車輪軸８を通じて、エンジン２等から出力される回転動力が後輪３に伝達されるように構成されている。エンジン２からその右方に排気管が延びており、その排気管の上流側には触媒装置２ａが設置されている。図示しないが、排気管は後方に延びて、その下流側の端部が、自動車１の後部に設置されたサイレンサに接続されている。

本実施形態の自動車１では、前輪９も駆動できるように、左右の前輪９の各々に、円柱状の外形を有するインホイールモータ２０Ｂ（開示するモータの一例）が組み込まれている。インホイールモータ２０Ｂは、それ単独で、対応する前輪９を回転駆動する。インホイールモータ２０Ｂは、例えば、自動車１の発進時に動力を発生して前輪９に伝えるアシストモータとして機能する。なお、駆動モータ２０Ａおよびインホイールモータ２０Ｂを特に区別しない場合には、これらを包括的にモータ２０ともいう。

この自動車１のインホイールモータ２０Ｂの回転軸方向の一端に、開示する技術を適用した第２のインバータ３０が一体化されている（開示する電気駆動ユニットを構成）。一体化したインホイールモータ２０Ｂおよび第２のインバータ３０（第２電気駆動ユニット１０Ｂ）は、その第２のインバータ３０の側を車幅方向の内側に向けた状態で、自動車１の車体に組み付けられている。

フロアパネル１ｂの下側におけるフロアトンネル１ｃの左右両側には、駆動用の高電圧バッテリ５が設置されている。高電圧バッテリ５は、複数のバッテリセル（リチウムイオン電池等）で構成されたバッテリモジュールを、複数連結することによって構成されている。高電圧バッテリ５は大容量であるため、フロアパネル１ｂに沿って大きく拡がる扁平形状に形成されている。

高電圧バッテリ５は、第１および第２の各インバータ３０（これらインバータ３０を特に区別しない場合は、単にインバータ３０ともいう）に直流電力を供給する。インバータ３０は、供給された直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ３０が、その交流電力を駆動モータ２０Ａに供給することで後輪３が回転し、インホイールモータ２０Ｂに供給することで前輪９が回転する（いわゆる力行）。

この自動車１はまた、回生処理も行う。すなわち、駆動モータ２０Ａおよびインホイールモータ２０Ｂは、発電機としても利用される。車両減速時に駆動モータ２０Ａまたはインホイールモータ２０Ｂで発電されると、その交流電力がインバータ３０で直流電力に変換される。そして、その直流電力が高電圧バッテリ５に供給されることで、高電圧バッテリ５は充電される。

図２に示すように、従来のインバータと異なり、開示するインバータ３０は薄型軽量化されている。

具体的には、駆動モータ２０Ａの回転軸方向（図２において回転軸Ｊが延びる方向）の一端（後端）に第１のインバータ３０が隣接して配置されていて、これらが一体に構成されている。駆動モータ２０Ａは、回転軸Ｊを中心とする円柱状の外形を有している。それに対し、第１のインバータ３０の外殻は、厚みの薄いケース（薄型ケース３１）で構成されていて、駆動モータ２０Ａの外径と略同一の円盤状の外形を有している。薄型ケース３１は、その厚み方向（インバータの軸方向）を駆動モータ２０Ａの回転軸方向に一致させた状態で、駆動モータ２０Ａの後端に組み付けられている。

本実施形態では、薄型ケース３１の厚さ（回転軸方向の大きさ）Ｗｉｖは、５０ｍｍ以下に設計されている。好ましくは、薄型ケース３１の厚さＷｉｖは３０ｍｍ以下である。なお、インホイールモータ２０Ｂと一体化されている第２のインバータ３０もこれと同様に薄型化されている。

従来技術では、このような厚みの小さいケースに、インバータを構成する電子部品を組み込むことは極めて難しく、実現できていないのが実情である。それに対し、開示するインバータ３０の場合、後述するように、インバータの主な電子部品の形状およびレイアウトが工夫されている。それにより、これら電子部品を厚みの小さいスペースに収容することが可能になり、その結果、このような薄型で軽量なインバータ３０が実現可能となっている。

このようにインバータを薄型軽量化することで、それを搭載する自動車１では、様々なメリットを得ることができる。例えば、従来の大型で高重量なインバータは、図１に仮想線α１で示すように、駆動モータ２０Ａの側方に隣接したフロアパネル１ｂの下方に配置される場合が多い。

そうした場合、高さ制限があるため、インバータは扁平な形状にならざるを得ない。フロアパネル１ｂの下方の特定の大きな領域がインバータによって占有されてしまう。そのため、従来の高電圧バッテリ５は、仮想線α２で示す範囲にしか設置できない。その結果、フロアパネル１ｂの下方における装置のレイアウト設計が大幅に制限を受ける。

駆動モータ２０Ａまたは自動変速機４の上側にインバータを配置することもできるが、その場合、フロアトンネル１ｃが大きくなり、車室が狭くなるという問題が生じる。それに対し、開示する技術のインバータ３０であれば、自動車１の側の制約をほとんど受けることなく設置できる。

従って、車載装置のレイアウト設計の自由度が高まる。それにより、この自動車１で示すように、高電圧バッテリ５の容量増加などが可能になり、自動車１の性能を向上できる。開示するインバータ３０はまた、軽量化も促進されるので、燃費および電費も向上する。更には、この自動車１のように、インホイールモータ２０Ｂとの組み合わせも容易になるので、より高性能な自動車１が実現できる。

＜モータ＞
図３に、モータ２０の構造を簡略化して示す。モータ２０は、いわゆる永久磁石型同期モータである。シャフト２４（前側シャフト２１および後側シャフト２２を構成）が円筒状のモータケース２５の中心に回転自在に軸支されていて、そのシャフト２４に円柱状のロータ２６が固定されている。ロータ２６の外周部分には、永久磁石２６ａが設置されている。それにより、複数のＮ極とＳ極とが周方向に等間隔で交互に並ぶように配置されている。

ロータ２６の周囲には、ステータ２７が同軸に配置されている。ステータ２７は、環状のコアからロータ２６の側に等間隔で放射状に突出する複数のティース２７ａ（図例では６個）を有している。各ティース２７ａの突端はギャップを隔ててロータ２６と対向している。これら各ティース２７ａに電線を巻き付けることにより、複数のコイル２７ｂが形成されている。

これらコイル２７ｂは、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相からなる３相のコイル群を構成している。各相のコイル２７ｂは、周方向に交互に並ぶように配置されている。モータ２０には、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の各相の中継端子２８が設けられている。これら中継端子２８に各相のコイル２７ｂを構成している電線が接続されている。各相のコイル２７ｂに、インバータ３０で制御された交流電力を供給することで、ロータ２６とステータ２７との間に磁界変化が周期的に発生する。その磁界変化が永久磁石２６ａに作用することで、ロータ２６及びシャフト２４が、回転軸回りに回転する。

なお、図３はモータ２０の基本的な構造を示す模式図である。ロータ２６またはステータ２７の磁極数、構造などは、モータ２０の仕様に応じて選択される。例えば、図３では、ティース２７ａ毎にコイル２７ｂが形成されているタイプ（いわゆる集中巻き）のモータを示したが、複数のティース２７ａに電線を巻き掛けるタイプ（いわゆる分布巻き）のモータであってもよい。モータ２０はまた、ロータ２６がステータ２７の外側に位置するアウターロータ型であってもよい。

＜インバータ＞
図４に、インバータ３０の基本的な回路図を示す。インバータ３０には、３相式のモータ２０に対応して、直流電力を３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の交流電力に変換して出力するインバータ回路４０が設けられている。なお、インバータ回路４０は公知である。

インバータ回路４０には、プラス側直流端子４１を一端に有するプラス配線４２と、マイナス側直流端子４３を一端に有するマイナス配線４４とが設けられている。プラス側直流端子４１は高電圧バッテリ５の正極に接続され、マイナス側直流端子４３は高電圧バッテリ５の負極に接続される。そして、これらプラス配線４２およびマイナス配線４４の間に、各相のコイル２７ｂに通電する３つの回路（ハーフブリッジ回路４５）が並列に接続されている。

各ハーフブリッジ回路４５は、直列に接続された２つのスイッチング素子４６を有している。各スイッチング素子４６には、フリーホイールダイオード４６ａが逆並列に接続されている。そして、これら２つのスイッチング素子４６の間に出力配線４７が接続されている。各出力配線４７は、中継端子２８を介して、モータ２０の対応した各相のコイル２７ｂに接続されている。

インバータ３０の作動時には、スイッチング素子４６の各々が高速でオンオフされる（スイッチング制御）。それにより、擬似的に交流波形の電流が形成され、いずれかの相のプラス配線４２および出力配線４７を介してその電流がモータ２０に流れる。残りの相の出力配線４７を介してモータ２０からマイナス配線４４に電流が流れる。高電圧下で大電流を高速でオンオフするスイッチング素子４６は、電気的および機械的の双方に、高度な耐久性が要求される。

そのような要求に対応可能なスイッチング素子４６としては、ＩＧＢＴ(Insulated Gate BipolarTransistor)、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が一般的である。主にＩＧＢＴが多用されている。

それに対し、開示するインバータ３０では、スイッチング素子４６に、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が用いられている。

ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴは、公知である。ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの場合、Ｓｉに比べて物性が安定したＳｉＣが素材に用いられているため、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴに比べて、電気抵抗が低く、耐熱性に優れる。それにより、同様の性能で比較した場合、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴは、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴよりもチップサイズを小型化できる。

図５に、ＩＧＢＴのチップ５０とＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴのチップ５０とを模式的に示す。ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴおよびＩＧＢＴの各チップ５０は、薄板状であり、その下面が冷却用の放熱プレート５１にはんだ５２で接合されている。各チップ５０の上面の周辺部分には、図示しないが、ゲート等が設けられている。チップ５０は、配線とともに、絶縁樹脂に埋設された状態で電子部品に内蔵されている。

従って、チップサイズが小型になれば、これを内蔵する電子部品も小型化できる。特に、後述するパワーモジュール７０の場合、直列に接続された２つのスイッチング素子４６を含むため、よりいっそう効果的に小型化できる。

一方、ＩＧＢＴの場合、表面積が大きいので、上面にも比較的大きな冷却可能な範囲（二点鎖線α３で示す範囲）が得られる。従って、上面にも下面と同様に放熱プレート５１を接合することで、効果的に冷却できる。それに対し、表面積が小さいＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴでは、ゲート等が設けられている部位は小さくはならないので、冷却可能な範囲は非常に小さくなってしまう。

そのため、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの場合、その上面を冷却するのは非効率的である。従って、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴは、上面は積極的に冷却しないで、下面を積極的に冷却する方が効果的である。そこで、開示するインバータ３０では、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの下面を効率よく冷却できるように工夫されている。その結果、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴの上面を冷却する冷却構造が省略または簡略化されるので、ＩＧＢＴに比べて薄型にできる。

＜平滑コンデンサ＞
図４に示すように、プラス側直流端子４１およびマイナス側直流端子４３と３つのハーフブリッジ回路４５との間に位置しているプラス配線４２とマイナス配線４４の部分に、架設配線４８を介して平滑コンデンサ６０が接続されている。平滑コンデンサ６０は、インバータ回路４０を構成し、プラス配線４２およびマイナス配線４４の間に印加される電圧を平滑にする。

高電圧に対応するために、平滑コンデンサ６０は大きな容量が求められる。そのため、開示するインバータ３０では、後述するように、複数の要素コンデンサ６０ａを並列に接続することによって構成されている。すなわち、小型小容量のコンデンサ（詳細にはフィルムコンデンサ）を互いに並列に接続することにより、所望する容量の平滑コンデンサ６０が構成されている。すなわち、開示するインバータ３０の平滑コンデンサ６０は、単体のコンデンサではなく、ユニット化されている（平滑コンデンサユニットを構成）。

ユニット化した平滑コンデンサ６０であれば、所望する容量に応じて要素コンデンサ６０ａの個数を選択すればよいので、設計の自由度が高い。更に、開示するインバータ３０では、薄型化、高効率化を実現するために、平滑コンデンサ６０の形態も工夫されている（詳細は後述）。

＜バスバー＞
図４に示す、プラス配線４２、マイナス配線４４、架設配線４８等の電気配線には、大電流が流れる。そのため、これら電気配線を構成するために、一般に、銅板などで構成された金具（バスバー）が用いられている。バスバーが長いと、電気抵抗が高くなり、銅損が増加する。発熱量も多くなる。

しかも、スイッチング制御により、大電流が高速でオンオフされるので、それに伴って、大きな磁気的変化がバスバーで発生する。その結果、インバータが作動することで、騒音、振動、電磁障害などがバスバーで発生する。これらはエネルギ損失となるし、自動車１の性能に様々な悪影響を及ぼす。

折り曲がるなどしてバスバーの形状が複雑になれば、その影響はより顕著になる。正負両極等、均一性が求められるバスバーで形状が異なると、モータの制御性も悪化する。

これらの不具合を抑制するためには、バスバーのインダクタンスを低減および平準化することが有効である。そこで、開示するインバータ３０では、インバータの薄型軽量化、高効率化の実現とともに、バスバーに起因して発生する発熱、騒音等を低減するために、バスバーのインダクタンスが低減および平準化できるように、バスバーの形状、配置が工夫されている（詳細は後述）。

＜パワーモジュール＞
図６に、本実施形態のパワーモジュール７０を示す。パワーモジュール７０は、厚みの小さい扁平な形状の小さい電子部品である。パワーモジュール７０の上下面は、長方形に形成されている。そして、その短い端部の一方に１つの出力端子７１が設けられていて、その短い端部の他方に２つの端子（正極端子７２および負極端子７３）が設けられている。

このパワーモジュール７０の場合、正極端子７２と負極端子７３は、接触を回避するために、上下方向に互いに離れて位置するとともに、幅方向にも互いに離れて位置している。正極端子７２は上面側に偏在し、負極端子７３は下面側に偏在している。パワーモジュール７０の下面は平坦な面（設置面７０ａ）で構成されている。

パワーモジュール７０の内部には、図６に簡略化して示すように、２つのスイッチング素子４６（ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ）を含むハーフブリッジ回路４５が構成されている。直列に接続されている２つのスイッチング素子４６は、パワーモジュール７０の長辺に沿って配置されている。上述したように、スイッチング素子４６にＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴのチップ５０が用いられているので、パワーモジュール７０も小型化、薄型化されている。

正極端子７２は、ハーフブリッジ回路４５の正極側が接続され、負極端子７３はハーフブリッジ回路４５の負極側が接続されている。そして、出力端子７１は２つのスイッチング素子４６の間に接続されている。インバータ３０には、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のハーフブリッジ回路４５を構成するために、３つのパワーモジュール７０が用いられている。

＜パワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバー等の具体的な構成とこれらの配置＞
図７に、第１のインバータ３０の内部（薄型ケース３１の内部）を、駆動モータ２０Ａの反対側から見た図を示す。図８に、図７において矢印Ｙ７で示す部分の概略断面図を示す。なお、説明では図７において紙面の手前側を上側とする。

薄型ケース３１には、３つのパワーモジュール７０、平滑コンデンサ６０、負極側バスバー８０（第１バスバー）、正極側バスバー８１（第２バスバー）、出力側バスバー８２などが、所定の配置で収容されている。薄型ケース３１には、これら以外にも、スイッチング制御を実行する制御基板などの部材も収容されているが、それについては図示省略する。また、薄型ケース３１の内部には絶縁性の樹脂が充填されているが、それについても図示省略する。

（冷却プレート）
上述したように、薄型ケース３１は円盤状であり、その中心部には、後側シャフト２２を挿通するために、円筒状の軸筒部３１ａが設けられている。そして、本実施形態では、薄型ケース３１の約半分の領域に、半円状の冷却プレート３２が配置されている。冷却プレート３２は、図８に示すように、中空の熱伝導性に優れた金属部材である。冷却プレート３２は、薄型ケース３１の下側（駆動モータ２０Ａの側）に配置されている。

冷却プレート３２の上面は、回転軸方向に直交して拡がる平坦な支持面３２ａを構成している。平滑コンデンサ６０およびパワーモジュール７０の各々の下面は、平坦な設置面６０ｂ，７０ａを構成している。平滑コンデンサ６０およびパワーモジュール７０の各々は、その設置面６０ｂ，７０ａを介して支持面３２ａに載置されている。

すなわち、平滑コンデンサ６０およびパワーモジュール７０の各々は、回転軸方向に直交する同一平面上（支持面３２ａの上）に並ぶように、薄型ケース３１の内部に配置されている。

図２に示すように、薄型ケース３１には、液流入配管３３および液流出配管３４が設けられている。冷却プレート３２の内部には、これら液流入配管３３および液流出配管３４を通じて、冷却液が循環供給されるように構成されている。冷却プレート３２の内部に面している支持面３２ａの裏側には、複数の突起３２ｂが設けられている。

これら突起３２ｂにより、支持面３２ａの裏面の面積が拡大する。それにより、冷却液との熱交換が促進され、支持面３２ａの冷却性能が向上する。その結果、支持面３２ａに載置されている平滑コンデンサ６０およびパワーモジュール７０の各々を効果的に冷却できる。

（平滑コンデンサ）
平滑コンデンサ６０は、軸筒部３１ａに隣接した状態で、薄型ケース３１の中心側に配置されている。そして、３つのパワーモジュール７０は、薄型ケース３１の外周側に配置されて周方向（回転軸Ｊの周りの方向）に間隔を隔てて並ぶとともに、平滑コンデンサ６０の周囲に沿って並ぶように配置されている。

本実施形態では、パワーモジュール７０の各々は、各端子が周方向に向くように配置されている。具体的には、パワーモジュール７０の各々は、平滑コンデンサ６０と対向している端部（内側端部７４）と直交している端部（周側端部７５）の一方に、正極端子７２および負極端子７３が位置している。これら端子７２，７３は、図７において時計回り方向に臨んでいる。そして、出力端子７１は、周側端部７５の他方に位置し、図７において反時計回り方向に臨んでいる。

本実施形態では、３つのパワーモジュール７０と対向している平滑コンデンサ６０の側面部（交流側側面部６１）は、各パワーモジュール７０と正対した３つの対向面で構成された多角形状に形成されている。図７、図８に示すように、交流側側面部６１の上下に離れた位置には、交流側側面部６１の縁に沿って延びる一対の交流側端子６２が設けられている（下側がマイナス側、上側がプラス側）。

パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０との間の隙間の大きさは、実質的に同一となるように、パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０とが配置されている。

これら電子部品６０，７０の間は、板状の負極側バスバー８０および正極側バスバー８１で接続されている。従って、これらバスバー８０，８１を介して電流が流れる。従って、これら電子部品６０，７０の間の隙間が配線長に相当する。配線長を実質的に同一とすることで、後述するように、各パワーモジュール７０と平滑コンデンサ６０との間でのインダクタンスを平準化できる。インダクタンスを平準化することで、モータ２０の制御性の悪化を抑制できる。

平滑コンデンサ６０は、上述したように、複数の要素コンデンサ６０ａを並列に接続することによって構成されている。従って、平滑コンデンサ６０の外形は、これら要素コンデンサ６０ａの配置を変更することで自由に設定できる。高さの低い要素コンデンサ６０ａを選択し、これらを横並びに配置することで、平滑コンデンサ６０を扁平形状にできる。そうすれば、容量を増やす場合でも、平滑コンデンサ６０のサイズを横方向に拡張すればよく、インバータ３０の薄型化を維持できる。

そして、３つのパワーモジュール７０と対向して並ぶ要素コンデンサ６０ａについては、これらパワーモジュール７０の並びに沿うように、交流側側面部６１に沿って配置するのが好ましい。そうすれば、これら要素コンデンサ６０ａとパワーモジュール７０の各々との間の距離を短くでき、インダクタンスの低減および平準化を促進できる。

一方、交流側側面部６１の反対側にある平滑コンデンサ６０の側面部（直流側側面部６３）には、一対の直流側端子６４，６４が設けられている。これら直流側端子６４の各々は、インバータ回路４０のプラス側直流端子４１およびマイナス側直流端子４３の各々を構成し、それぞれ高電圧バッテリ５の対応した電極に接続されている。

（負極側バスバーおよび正極側バスバー）
負極側バスバー８０および正極側バスバー８１は、平滑コンデンサ６０とハーフブリッジ回路４５を構成している３つのパワーモジュール７０との間を接続する。すなわち、これらバスバー８０，８１は、インバータ回路４０において、平滑コンデンサ６０とハーフブリッジ回路４５との間に位置している架設配線４８、プラス配線４２、および、マイナス配線４４に相当する部分を構成している。

従って、これらバスバー８０，８１には大電流が流れ、しかも、スイッチング制御によってその大電流が変動する。それにより、これらバスバー８０，８１で、多量の熱と大きな磁気的変化が発生する。負極側バスバー８０および正極側バスバー８１の形状が複雑であれば、その影響はより顕著である。これらバスバー８０，８１の磁気的変化に起因して、騒音、振動、電磁障害なども発生する。これらはエネルギ損失となるし、自動車１の性能に様々な悪影響を及ぼす。

それに対し、開示するインバータ３０では、これらバスバー８０，８１は、周方向に延びる、横幅が大きい板状に形成されている（形状からすればバスプレートが好ましいが、ここでは一般的な名称であるバスバーを用いる）。そして、その一方の外側縁部がパワーモジュール７０の各々の正極端子７２または負極端子７３と接続され、その他方の内側縁部が平滑コンデンサ６０の対応する端子と接続されている。

具体的には、負極側バスバー８０は、その外側縁部８０ｂがパワーモジュール７０の各々の負極端子７３に接続され、その内側縁部８０ａが平滑コンデンサ６０のマイナス側の交流側端子６２と接続されている。正極側バスバー８１は、その外側縁部８１ｂがパワーモジュール７０の各々の正極端子７２と接続され、その内側縁部８１ａが平滑コンデンサ６０のプラス側の交流側端子６２と接続されている。

負極側バスバー８０は、正極側バスバー８１の下側に位置しており、図７にドットを付して明示したように、パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０との間の隙間に嵌合するように形成および配置されている。具体的には、負極側バスバー８０の内側縁部８０ａは、交流側側面部６１の多角形状に対応した多角形状に形成されている。負極側バスバー８０の外側縁部８０ｂは、その内側縁部８０ａと相似形の多角形状に形成されている。

そして、パワーモジュール７０の各々と重なる部分を切り欠くことにより、負極側バスバー８０の外側縁部８０ｂの側には３つの凹部８３が形成されていて、これら凹部８３にパワーモジュール７０の各々が嵌合している。それにより、負極側バスバー８０は、パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０との間の隙間に嵌合した状態で、パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０に沿って周方向に延びている。

そして、負極側バスバー８０は、図８に示すように、冷却プレート３２の支持面３２ａの上に載置された状態で、平滑コンデンサ６０のマイナス側の交流側端子６２と、各パワーモジュール７０の負極端子７３とに接合されている。

正極側バスバー８１は、負極側バスバー８０の上方に配置されており、図７に示すように、パワーモジュール７０の各々の表面に沿って拡がる板状に形成されている。具体的には、負極側バスバー８０と同様に、正極側バスバー８１の内側縁部８１ａは、交流側側面部６１の多角形状に対応した多角形状に形成されている。正極側バスバー８１の外側縁部８１ｂは、その内側縁部８１ａと相似形の多角形状に形成されている。

それにより、正極側バスバー８１は、パワーモジュール７０の各々の表面に沿って拡がった状態で、パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０に沿って周方向に延びている。

そして、正極側バスバー８１は、図８に示すように、負極側バスバー８０と間隔を隔てて上下に対向した状態で、平滑コンデンサ６０のプラス側の交流側端子６２と、パワーモジュール７０の各々の正極端子７２とに接合されている。

負極側バスバー８０および正極側バスバー８１は、いずれも、厚みの小さい平らな板状であり、配線長が短く、横幅（配線長に直交した方向の長さ）が大きくなるように設計されている。そして、本実施形態の場合、パワーモジュール７０の形状および配置に起因して、正極側バスバー８１は、負極側バスバー８０よりも配線長が長くなっている。

（バスバーの形状とインダクタンスとの関係）
インダクタンスは、バスバーの横幅が大きいほど小さくなる、そして、バスバーの配線長が長いほど大きくなる、というのが技術常識である。しかし、本発明者らが、バスバーの形状とそのインダクタンスとの関係について調べたところ、配線長が異なる場合でも、同じインダクタンスが得られる場合があることを見出した。

図９に、バスバーを例示する。このバスバーは、負極側バスバー８０および正極側バスバー８１を模した、幅Ｗが長さＬよりも大きいバスバーを表している。符号ｔは厚さである。このような形状のバスバーにおいて、インダクタンス（詳細にはインダクタンス感度）との関係についてまとめたグラフを図１０に示す。

上段のグラフは、バスバーの幅Ｗとインダクタンスとの関係を示している。中段のグラフは、バスバーの長さＬとインダクタンスとの関係を示している。下段のグラフは、バスバーの厚さｔとインダクタンスとの関係を示している。

図９のバスバーにおいて、幅Ｗが増加すると、それに伴ってインダクタンスは逓減する。同様に、長さＬが増加すると、それに伴ってインダクタンスは大きくなると考えられていたが、長さＬの場合、長さＬの短い領域で変曲点が存在することを確認した。

それにより、図１０に示すように、長さＬ１のバスバーと長さＬ２のバスバーとで、いずれも同じインダクタンスＨ１を得ることができる。すなわち、所定の長さＬの範囲であれば、長さＬが異なるバスバーであっても、インダクタンスが同一になるように設計することが可能である。

また、バスバーの厚さｔは、インダクタンスにはほとんど影響しないことも確認された。すなわち、バスバーの厚さｔは、実用上、必要最小限の大きさで足りる。

このような知見から、本発明者らは、バスバーのインダクタンスを低減および平準化するためには、長さＬは短く、幅Ｗは大きく、厚さｔは必要最小限であればよいこと、および、長さが異なる場合でもインダクタンスを同じにできることに着目した。負極側バスバー８０および正極側バスバー８１は、これら知見に基づいてその形状および配置が工夫されている。

具体的には、本実施形態の場合、負極側バスバー８０と正極側バスバー８１とで長さが異なる。そこで、負極側バスバー８０と正極側バスバー８１とで、インダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている。すなわち、上述した長さＬ１のバスバーと長さＬ２のバスバーのように、インダクタンスが同一となるように、負極側バスバー８０の長さＬ（－）と正極側バスバー８１の長さＬ（＋）とが、これら幅とともに調整されている。それにより、これらバスバーのインダクタンスが平準化されている。その結果、モータ２０の制御性の悪化を抑制できる。

しかも、負極側バスバー８０および正極側バスバー８１は、各パワーモジュールで共用されており、長さが相対的に短く、横幅が大きく形成されている。従って、これら自体のインダクタンスも低減されている。更に、これらバスバー８０，８１は、表面積が大きいため、放熱性に優れる。相対的に表面積が小さい負極側バスバー８０は、冷却プレート３２に面で接触しており、効果的に冷却できる。

一方、冷却プレート３２に接触していない正極側バスバー８１は、相対的に表面積が大きい。従って、それ自体が放熱性に優れる。しかも、正極側バスバー８１は、パワーモジュール７０の各々の上面に接していることから、パワーモジュール７０の各々の放熱も促進することができる。

これらバスバー８０，８１は、平板状であり、形状も簡素である。加工が容易なうえ、磁気的変化も抑制できる。薄型化に有利であり、厚みの小さい薄型ケース３１であっても収容できる。３つのパワーモジュール７０の正負の各端子を１つのバスバーで接続するので、部品点数や加工工数の点でも有利である。

（出力側バスバー）
出力側バスバー８２は、インバータ回路４０の出力配線４７に相当する部分を構成する。すなわち、出力側バスバー８２は、パワーモジュール７０の各々の出力端子７１と、駆動モータ２０Ａの対応する相の中継端子２８とに接続されている。

本実施形態では、３つのパワーモジュール７０のうち、２つのパワーモジュール７０の出力端子７１は、正極側バスバー８１の下側に位置している。そのため、正極側バスバー８１の上面におけるこれら２つのパワーモジュール７０の出力端子７１と重なる部分には、開口部８４が形成されている。

１つの出力側バスバー８２はそのままの状態で、そして、２つの出力側バスバー８２は、これら開口部８４を通じて、出力端子７１に、各出力側バスバー８２の一方の端部が接合されている。各相の中継端子２８は、パワーモジュール７０の各々の配置に対応して配置されている。すなわち、出力側バスバー８２の配線長が同じになるように、各相の中継端子２８の配置が設計されている。

従って、３つの出力側バスバー８２は、同一の金具であり、これらの長さ、形状等は同じである。それにより、これら出力側バスバー８２の各々のインダクタンスも同一となり、出力側バスバー８２のインダクタンスもまた平準化されている。

このように、本実施形態の第１電気駆動ユニット１０Ａによれば、従来のインバータを用いた電気駆動ユニットに比べて小型軽量化できて性能も向上する。従って、自動車１に搭載すれば、燃費および電費を向上できるし、自動車１の設計の自由度も高まる。騒音等も抑制できるので、高性能な自動車１を実現できる。なお、本実施形態では第１電気駆動ユニット１０Ａを説明したが、その内容は第２電気駆動ユニット１０Ｂにも同様に適用できる。

＜第２の実施形態＞
図１１および図１２に、開示する電気駆動ユニットの第２の実施形態を示す。図１２は、図１１における矢印Ｙ１１で示す部分の概略断面図である。

本実施形態のモータ２０、インバータ３０などの基本的な構成は、上述した実施形態と同じである。従って、上述した実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いることでその説明は省略する。そのうえで、上述した実施形態と異なる構成について具体的に説明する（他の実施形態においても同様）。

本実施形態では、各パワーモジュール７０の向きが異なる。すなわち、本実施形態の各パワーモジュール７０は、上述した実施形態の各パワーモジュール７０を９０度回転した状態で配置されている。

それにより、本実施形態のパワーモジュール７０の各々は、各端子が径方向（回転軸Ｊを中心とした半径方向）に向くように配置されている。具体的には、パワーモジュール７０の各々は、放射状に配置されていて、薄型ケース３１の中心側に位置する内側端部７４に、正極端子７２および負極端子７３の双方を有している。そして、薄型ケース３１の外周側に位置する、平滑コンデンサ６０と対向していない端部（外側端部７６）に、出力端子７１を有している。

それにより、図１２に示すように、パワーモジュール７０の各々の正極端子７２および負極端子７３は、平滑コンデンサ６０の対応した一対の交流側端子６２，６２と対向した状態になっている。従って、正極側バスバー８１および負極側バスバー８０は、同一形状にできる。

具体的には、本実施形態の正極側バスバー８１および負極側バスバー８０には、同じ金具が用いられている。従って、これらバスバー８０，８１の長さ、横幅、および厚さは同一である。そして、パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０との間の隙間は、実質的に同一であり、これらバスバー８０，８１はその隙間に嵌合している（第１バスバーに相当）。

本実施形態の正極側バスバー８１および負極側バスバー８０の各々は、帯形に延びる板状に形成されていて、その横幅は大きいが長さは短い。そして、パワーモジュール７０の各々および平滑コンデンサ６０に沿って延びるように、屈曲した形状に形成されている。正極側バスバー８１の長さＬ（＋）と負極側バスバー８０の長さＬ（－）は、同じである。従って、正極側バスバー８１と負極側バスバー８０のインダクタンスは同一である。

パワーモジュール７０の各々の出力端子７１は、径方向外側に位置している。従って、これら出力端子７１に接続される出力側バスバー８２は、そのまま径方向に延びて、最短距離で、対応する中継端子２８と接続されている。出力側バスバー８２の各々の長さも配線長が同一となるように設計されている。従って、各出力側バスバー８２のインダクタンスも同一である。

パワーモジュール７０およびバスバー８０，８１，８２の形状、配置などを本実施形態のように構成しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。従って、本実施形態の電気駆動ユニットを採用すれば、従来のインバータを用いた電気駆動ユニットよりも小型軽量化できて性能も向上する。自動車に搭載すれば、燃費および電費を向上できるし、自動車の設計の自由度も高まる。騒音等も抑制できるので、高性能な自動車を実現できる。

＜第３の実施形態＞
図１３、図１４、図１５に、開示する電気駆動ユニットの第３の実施形態を示す。図１４は、図１３における矢印Ｙ１３における部分の概略断面図である。図１５は、インバータ３０の要部およびパワーモジュール７０の構造の説明図である。

本実施形態では、平滑コンデンサ６０の交流側側面部６１は円弧状に形成されている。交流側側面部６１に設けられる一対の交流側端子６２，６２も、その縁に沿って円弧状に延びるように形成されている。

本実施形態ではまた、各パワーモジュール７０の正極端子７２、負極端子７３、および、出力端子７１の配置は、上述した実施形態と異なる。具体的には、図１５に示すように、正極端子７２と負極端子７３とが、ハーフブリッジ回路４５の配列方向に合わせて、互いに逆向きに配置されている。出力端子７１もまた、ハーフブリッジ回路４５の配列方向に合わせて、パワーモジュール７０の上面（詳細にはその長手方向の中間部分）に配置されている。

そして、図１３に示すように、内側端部７４に負極端子７３（内側端子に相当）が位置し、外側端部７６に正極端子７２（外側端子に相当）が位置するように、パワーモジュール７０の各々が配置されている。負極端子７３は、マイナス側の交流側端子６２と対向した状態になっており、パワーモジュール７０の各々と平滑コンデンサ６０との間の隙間は、実質的に同一である。

本実施形態における負極側バスバー８０は、湾曲して延びる帯板状に形成されている。それにより、第２の実施形態のバスバー８０，８１と同様に、その隙間に嵌合している（第１バスバーに相当）。

一方、本実施形態における正極側バスバー８１は、パワーモジュール７０の各々の表面に沿って屈曲して拡がる板状に形成されている（第３バスバーに相当）。具体的には、本実施形態の正極側バスバー８１は、図１４、図１５に示すように、主壁部９０と外周壁部９１とを有している。

主壁部９０は、各パワーモジュール７０の上面に沿って周方向に扇形に拡がるように形成されている。各パワーモジュール７０の出力端子７１に対応した主壁部９０の部位に貫通孔９２が形成されている。外周壁部９１は、主壁部９０の円弧形の外周縁に連なって直交する方向に屈曲し、各パワーモジュール７０の外側端部７６に沿って延びている。

本実施形態の正極側バスバー８１の内側縁部８１ａは、負極側バスバー８０の内側縁部８０ａと同様に、周方向に延びる円弧状に形成されている。従って、本実施形態の正極側バスバー８１の内側縁部８１ａは、平滑コンデンサ６０の交流側側面部６１に嵌合した状態で、プラス側の交流側端子６２と接合されている。そして、本実施形態の正極側バスバー８１の外側縁部８１ｂ（外周壁部９１の末端部分）は、パワーモジュール７０の各々の外側端部７６に嵌合した状態で、正極端子７２と接合されている。

本実施形態の負極側バスバー８０および正極側バスバー８１は、長さが異なる。従って、負極側バスバー８０と正極側バスバー８１とで、インダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている。すなわち、負極側バスバー８０の長さＬ（－）と、正極側バスバー８１の長さ（Ｌａ（＋）とＬｂ（＋）の合計値）とが、これら幅とともに調整されている。それにより、これらバスバー８０，８１のインダクタンスが平準化される。その結果、モータ２０の制御性の悪化を抑制できる。

出力側バスバー８２の各々は、各パワーモジュール７０の出力端子７１に接合された状態で、貫通孔９２を通じて正極側バスバー８１の上方に引き出されている。出力側バスバー８２と正極側バスバー８１との間は樹脂シート９３で絶縁されている。そして、各パワーモジュール７０の上面に沿って延びるように、断面Ｌ状に屈曲した形状に形成されている。

出力側バスバー８２の各々は、径方向外側にそのまま延びた後、回転軸方向をモータ２０の側に向かうことにより、対応する中継端子２８と接続されている。出力側バスバー８２の各々の長さも、配線長が同一となるように設計されている。従って、各出力側バスバー８２のインダクタンスも同一である。

パワーモジュール７０およびバスバー８０，８１，８２の形状、配置などを本実施形態のように構成しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

＜第４の実施形態＞
図１６に、開示する電気駆動ユニットの第４の実施形態を示す。本実施形態の基本的な構成は第３の実施形態と同じである。第３の実施形態では、２つのスイッチング素子４６を含むパワーモジュール７０で各相のハーフブリッジ回路４５が構成されていたが、図１６に簡略化して示すように、本実施形態では、パワーモジュール７０の各々が、１つのスイッチング素子４６で構成されている。

そして、これら２つのパワーモジュール７０が中継用バスバー９５を用いて直列に接続されている。それにより、ハーフブリッジ回路４５が構成されている。出力側バスバー８２は、中継用バスバー９５に接合されている。第３の実施形態と同様に、本実施形態においても、負極側バスバー８０と正極側バスバー８１とで、インダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている。各出力側バスバー８２も、インダクタンスが同一となるように長さが設計されている。

パワーモジュール７０およびバスバー８０，８１，８２，９５の形状、配置などを本実施形態のように構成しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

＜第５の実施形態＞
図１７に、開示する電気駆動ユニットの第５の実施形態を示す。本実施形態は、第２電気駆動ユニット１０Ｂに対応した形態を示している。

すなわち、第２電気駆動ユニット１０Ｂの場合、第２のインバータ３０はインホイールモータ２０Ｂと一体化されているので、薄型ケース３１の中心部にシャフト２４を挿通することは必須でない。従って、本実施形態の薄型ケース３１では、上述した各実施形態のように中心部に軸筒部３１ａは設けられていない。それにより、薄型ケース３１の中心部のスペースが拡がっている。

そこで、本実施形態の平滑コンデンサ６０は、そのスペースを利用することにより、薄型ケース３１と同軸の円盤状に形成されている。従って、平滑コンデンサ６０の容量を大きくできる。容量が同じであれば、厚みを小さくできる。そして、薄型ケース３１の中心から交流側側面部６１までの長さは同じであるため、パワーモジュール７０の各々も点対称に配置すればよく、電子部品のレイアウト設計も容易である。

本実施形態で示す各パワーモジュール７０、正極側バスバー８１、負極側バスバー８０、および、出力側バスバー８２の、形状および配置は、図１３に示す第３の実施形態と同じである。これに代えて、他の実施形態のような形状および配置であってもよい。

パワーモジュール７０およびバスバー８０，８１，８２の形状、配置などを本実施形態のように構成しても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

＜その他の形態＞
開示する技術は、上述した各実施形態に限定されない。それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、上述した各実施形態では、各パワーモジュール７０および各バスバー８０，８１，８２が、薄型ケース３１の外周側における周方向の一部に配置されているインバータ３０を例示した。

しかし、それに限らず、図１７に示す第５の実施形態において仮想線α４で示すように、薄型ケース３１の全周の任意の部分にわたって各パワーモジュール７０を配置し、それに応じて、平滑コンデンサ６０を周方向に拡張するとともに、バスバー８０，８１，８２を環状等、全周にわたって形成してもよい。そうすれば、より多くのパワーモジュール７０を設置できるので、多相のモータに対応したインバータまたは高出力なインバータを実現できる。

開示する技術によって薄型軽量化されたインバータ３０は、モータ２０の回転軸方向の一端に隣接して配置するのが好ましいが、その配置は必須でない。自動車の仕様によっては、モータ２０の側方や上方など、その近傍に配置してもよい。

１ 自動車
２ エンジン
４ 自動変速機
５ 高電圧バッテリ
１０Ａ 第１電気駆動ユニット
１０Ｂ 第２電気駆動ユニット
２０ モータ
２０Ａ 駆動モータ（モータ）
２０Ｂ インホイールモータ（モータ）
２８ 中継端子
３０ インバータ
３１ 薄型ケース
４０ インバータ回路
４５ ハーフブリッジ回路
４６ スイッチング素子
６０ 平滑コンデンサ
６０ａ 要素コンデンサ
７０ パワーモジュール
８０ 負極側バスバー（第１バスバー）
８１ 正極側バスバー（第２バスバー、第３バスバー）
８２ 出力側バスバー

Claims (11)

1. インバータがモータに隣接して配置されている電気駆動ユニットであって、
   前記インバータは、
   各々が少なくとも１つのスイッチング素子を含み、かつ、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成する複数のパワーモジュールと、
   複数の前記パワーモジュールとともに、前記インバータ回路を構成する平滑コンデンサと、
   前記パワーモジュールの各々と前記平滑コンデンサとを接続するバスバーと、
   を備え、
   前記平滑コンデンサは、前記インバータをその軸方向から見たときに、前記インバータの中央部に配置される一方で、前記複数のパワーモジュールは、前記平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置され、
   前記平滑コンデンサおよび前記パワーモジュールの各々が、前記軸方向に直交する同一平面上に並ぶように、前記インバータの内部に配置されている、電気駆動ユニット。
2. 請求項１に記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記パワーモジュールの各々と前記平滑コンデンサとの間の隙間の大きさが実質的に同一となるように、当該パワーモジュールの各々と当該平滑コンデンサとが配置されていて、
   前記バスバーが、前記隙間に嵌合する板状の第１バスバーを含む、電気駆動ユニット。
3. 請求項２に記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記パワーモジュールの各々が、前記平滑コンデンサと対向している内側端部と直交している周側端部に、正極および負極の端子の双方を有し、
   前記バスバーが、前記端子の一方に接続される前記第１バスバーとともに、前記端子の他方に接続される第２バスバーを含み、
   前記第２バスバーが、前記パワーモジュールの各々の表面に沿って拡がる板状に形成され、
   前記第１バスバーと前記第２バスバーとでインダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている、電気駆動ユニット。
4. 請求項２に記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記パワーモジュールの各々が、前記平滑コンデンサと対向している内側端部に、正極および負極の端子の双方を有し、
   前記バスバーが、前記パワーモジュールの各端子に接続される２つの前記第１バスバーを含み、
   ２つの前記第１バスバーが互いに離れて対向した状態で、前記平滑コンデンサの対応する端子と接続されている、電気駆動ユニット。
5. 請求項２に記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記パワーモジュールの各々が、前記平滑コンデンサと対向している内側端部に、正極および負極のいずれか一方からなる内側端子を有し、前記平滑コンデンサと対向していない外側端部に、正極および負極の他方からなる外側端子を有し、
   前記バスバーが、前記内側端子に接続される前記第１バスバーとともに、前記外側端子に接続される第３バスバーを含み、
   前記第３バスバーが、前記パワーモジュールの各々の表面に沿って屈曲して拡がる板状に形成され、
   前記第１バスバーと前記第３バスバーとでインダクタンスが略同一となるように、これらの長さおよび幅が調整されている、電気駆動ユニット。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記パワーモジュールの各々が、正極および負極の各端子を有するとともに、２つの前記スイッチング素子を直列に接続した状態で、前記正極および負極の各端子の間に接続されるハーフブリッジ回路を含み、かつ、２つの前記スイッチング素子の間に接続された出力端子を更に有している、電気駆動ユニット。
7. 請求項１～６のいずれか１つに記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記スイッチング素子が、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴで構成されている、電気駆動ユニット。
8. 請求項１～７のいずれか１つに記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記平滑コンデンサが、複数の要素コンデンサを並列に接続することによって構成されていて、
   前記複数のパワーモジュールと対向して並ぶ複数の前記要素コンデンサが、前記複数のパワーモジュールの並びに沿うように配置されている、電気駆動ユニット。
9. 請求項１～８のいずれか１つに記載の電気駆動ユニットにおいて、
   前記インバータが、前記パワーモジュール、前記平滑コンデンサ、および前記バスバーを収容する厚みの小さい薄型ケースを備え、
   前記薄型ケースが、その厚み方向を前記モータの回転軸方向に一致させた状態で、当該モータの一端に隣接して配置されている、電気駆動ユニット。
10. 請求項９に記載の電気駆動ユニットにおいて、
    前記モータがその回転軸を中心とする円柱状の外形を有するとともに、前記薄型ケースが前記モータに対応した円盤状の外形を有し、
    前記薄型ケースと前記モータとが一体に構成されている、電気駆動ユニット。
11. インバータがモータに隣接して配置されている電気駆動ユニットであって、
    前記インバータは、
    各々が少なくとも１つのスイッチング素子を含み、かつ、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成する複数のパワーモジュールと、
    複数の前記パワーモジュールとともに、前記インバータ回路を構成する平滑コンデンサと、
    前記パワーモジュールの各々と前記平滑コンデンサとを接続するバスバーと、
    を備え、
    複数の前記パワーモジュールが、前記平滑コンデンサの周囲に沿って並ぶように配置され、
    前記バスバーが、横幅が大きい形状に形成されていて、その一方の外側縁部が前記パワーモジュールの各々の正極または負極の端子と接続され、その他方の内側縁部が前記平滑コンデンサの対応する端子と接続されている、電気駆動ユニット。

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