JP4538359B2 - 電気回路モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電気回路モジュール及びそれを用いた電力変換装置並びに車載用電機システムに関する。

通電により自己発熱する電気装置、例えば電気回路間の電気的な接続を制御する半導体装置は放熱部材上に配置されて固定されている。これにより、半導体装置の熱が放熱部材を介して冷却媒体に伝達され、半導体装置が冷却される。電気装置の冷却に要求される性能は、電気装置を実装した電気回路モジュールが搭載される電気機器の様々な環境によって異なる。例えば自動車に搭載された電力変換装置では、車両への搭載環境，動作環境などから電気装置の冷却に高い性能が要求される。このため、電気装置の放熱部材上への取付構造も多種多様である。

従来、電気装置の放熱部材上への取付構造としては、例えば特許文献１乃至７に記載された技術が知られている。

特許文献１には、絶縁基板に電極パターンを配設した基板体によって半導体素子が挟み込まれてなる構造体を、ネジ締付された第２放熱ブロックから押圧される第１放熱ブロックによって冷却ブロックに押圧し、第１放熱ブロックと冷却ブロックとの間に圧接して固定する半導体装置が記載されている。

特許文献２乃至７には、モジュールとは分離して構成された電気装置の放熱部材上への取付構造が記載されている。このうち、特許文献２乃至６には、押圧部材の弾性力によって電気装置を放熱部材上に押圧する構造が記載されている。特許文献７には、締結部材の締結力を押圧部材に伝達して押圧部材により電気装置を放熱部材上に押圧する構造が記載されている。

この他、電気装置の放熱部材上への取付構造には、締結部材により直接、電気装置を放熱部材上に取り付けるものもある。

特開２０００−９１４８５号公報 特開平９−１３４９８５号公報 特開２００１−３３２６７０号公報 特開２００２−１９８４７７号公報 実開昭６２−４７１４０号公報 実公平７−３６７４号公報 実公平６−２２９９５号公報

近年、電気回路モジュールを搭載した電気機器では、機器のさらなる小型化，低コスト化及び高信頼化が課題になっている。例えば自動車では、電気回路モジュールを搭載した電力変換装置の小型化，低コスト化及び高信頼化が重要な課題になっている。すなわち自動車では、地球環境に及ぼす影響の低減，燃費のさらなる向上などが望まれている。これを達成するためには車両駆動或いは車載補機駆動の電動化の普及が必須であり、そのためには、電力変換装置における車両への搭載性改善，電力変換装置の価格低下などが必須である。このため、自動車では、電力変換装置の小型化，低コスト化及び高信頼化が重要な課題になっている。

通電により自己発熱する電気装置によって電気回路モジュールが構成された電気機器では、機器の小型によって機器の熱容量が大きくなる。このため、電気機器のさらなる小型化，低コスト化及び高信頼化にあたっては、電気装置の冷却性能のさらなる向上、さらには電気回路モジュールの構成部品の熱変形などを考慮しながら、電気回路モジュールを構成する必要がある。

しかし、背景技術のように、電気装置を締結部材により直接、放熱部材上に取り付けるものでは、締結部材の加圧力の差などにより、効率の良い安定した放熱性（低熱抵抗）を得ることができない。

特許文献１の開示技術のように、ネジ締結によって構造体をブロック間に加圧して固定するものでは、半導体装置の構成部品が熱変形して伸びた場合、加圧方向に直交する方向には構成部品の伸びが阻まれないが、加圧方向には構成部品の伸びが阻まれる。また、特許文献１の開示技術のように、ネジ及び放熱ブロックなどの金属部材を構造体に近接して配置するものでは、他の金属部材を構造体に近接して配置する場合、ネジ及び放熱ブロックと他の金属部材との絶縁距離を確保して配置しなければならないという電気的な制約を受ける。

特許文献２乃至６のように、押圧部材の弾性力によって電気装置を放熱部材上に押圧するもの、特許文献７のように、締結部材の締結力を押圧部材に伝達して押圧部材により電気装置を放熱部材上に押圧するものでは、加圧部材の熱による劣化，電気装置への加圧力の加え方などを考慮し、さらに安定した放熱性（低熱抵抗）を得る必要がある。また、その際、部品点数や組立工程数の増加，組立性や搭載性の低下などを招くことがないようにする必要がある。

本発明は、放熱部材と電気装置との間の放熱性を向上でき、しかも電気装置の放熱部材への固定を、新たなモジュール構成部品を用いることなく実現できる電気回路モジュールを提供する。

また、本発明は、放熱部材と電気装置との間の放熱性を向上でき、しかもモジュール構成部品に生じる電気装置固定方向の熱伸縮の影響を受けても、電気装置の固定状態を保持できかつ熱伸縮による電気装置固定方向の応力を緩和できる電気回路モジュールを提供する。

また、本発明は、放熱部材と電気装置との間の放熱性を向上でき、しかも電気装置の放熱部材への固定を、新たなモジュール構成部品を用いることなく実現でき、さらにはモジュール構成部品に生じる電気装置固定方向の熱伸縮の影響を受けても、電気装置の固定状態を保持できかつ熱伸縮による電気装置固定方向の応力を緩和できる電気回路モジュールを提供する。

上記電気回路モジュールの提供にあったては、電気的な制約を受けずにモジュールの構成部品を配置できることが好ましい。

また、上記電気回路モジュールの提供にあたっては、モジュール内におけるインダクタンスによる損失を低減できることが好ましい。

また、上記電気回路モジュールの提供にあたっては、モジュールの組立性を向上できることが好ましい。

本発明は、電気回路部品が梱包材によって梱包され、電気回路部品に電気的に接続された複数の配線部材が梱包材の内部から外部に引き出された電気装置を、放熱面が放熱部材の表面に面接触するように、加圧治具及び固定治具により放熱部材に押圧して固定することを特徴とする。

また、本発明は、固定治具を押圧する加圧治具を、電気装置に電気的に接続された導電性部材と、これを電気的に絶縁すると共に、電気的絶縁性を有する弾性材から形成された絶縁部材とをもって構成すること、或いは固定治具に対する押圧力を維持しながら、放熱部材或いは電気装置若しくは固定治具の押圧方向の熱伸縮に追従するように、伸縮性をもった積重部材から構成することを特徴とする。

上記本発明では、固定治具が加圧治具から押圧されて、電気装置が固定治具から押圧される。これにより、上記本発明では、電気装置の放熱面が放熱部材の表面に押圧されて放熱部材の表面に面接触する。従って、上記本発明では、放熱部材と電気装置との間の熱抵抗が低下し、さらには安定する。

また、上記本発明では、電気装置に電気的に接続された導電性部材に、この導電性部材を電気的に絶縁する絶縁部材の弾性力が伝達され、導電性部材が固定治具を押圧する。これにより、上記本発明では、電気回路構成部材が加圧治具を兼用する。従って、上記本発明では、モジュール構成部品が共用化する。

また、上記本発明では、伸縮性部材と金属部材との積重部材が固定治具の加圧治具を構成する。これにより、上記本発明では、加圧治具が伸縮自在になる。従って、上記本発明では、放熱部材或いは電気装置若しくは固定治具が電気装置固定方向（又は電気装置押圧方向）に熱伸縮が発生した場合、積重部材が、固定治具への押圧力を維持しながら、その熱伸縮に追従するように伸縮する。

さらに、本発明は、上記電気回路モジュールを、電力供給元と電力供給先との間に電気的に接続され、電力供給元から供給された電力を所定の電力に変換して電力供給先に供給する変換部として搭載した電力変換装置を提供する。

さらに、本発明は、上記電力変換装置を、電気機器の駆動を制御する制御装置として備えた車載電機システムを提供する。

本発明によれば、相反する方向の電流を流す直流正極側配線部材及び直流負極側配線部材を弾性部材を介して挟み込み、これを半導体装置の近傍に配置したので、直流正極側配線部材及び直流負極側配線部材の浮遊インダクタンスを低減でき、直流正極側配線部材及び直流負極側配線部材に生じるサージ状の過電圧を低減できることから、電気回路モジュールの小型化を実現できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下に説明する実施例では、本発明の電気回路モジュールが搭載される電力変換装置として、特に熱サイクルや動作的環境などが大変厳しい車載用インバータ装置を例に挙げて説明する。車載用インバータ装置は、車載電動機の駆動を制御する制御装置として車載電機システムに備えられ、車載電源を構成する車載バッテリから供給された直流電力を所定の交流電力に変換し、得られた交流電力を車載電動機に供給することにより、車載電動機の駆動を制御する。

尚、以下に説明する構成は、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流チョッパなどの直流−直流電力変換装置或いは交流−直流電力変換装置の電力変換部を構成するパワーモジュールにも適用可能である。

また、以下に説明する構成は、工場の電動機駆動システムなどの産業用電機システムに搭載された電力変換装置、或いは家庭の太陽光発電システムや家庭の電動機駆動システムなどの家庭用電機システムに搭載された電力変換装置の電力変換部を構成するパワーモジュールにも適用可能である。

本発明の第１実施例を図１乃至図８に基づいて説明する。

まず、図８を用いて、本実施例のハイブリッド電気自動車について説明する。

図８は本実施例のハイブリッド電気自動車の動力システムの概略構成を示す。

本実施例のハイブリッド電気自動車（以下、「ＨＥＶ」と記述する）は電動車両の一種であり、２つの動力システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジンＥＮＧを動力源としたエンジンシステムである。エンジンシステムは、主としてＨＥＶの駆動源として用いられる。もう１つは、モータジェネレータＭ／Ｇを動力源とした車載電機システムである。車載電機システムは、主としてＨＥＶの駆動源及びＨＥＶの電力発生源として用いられる。

車体（図示省略）のフロント部には前輪車軸ＦＤＳが回転可能に軸支されている。前輪車軸ＦＤＳの両端には１対の前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが設けられている。また、図示省略したが、車体のリア部には、両端に１対の後輪が設けられた後輪車軸が回転可能に軸支されている。

本実施例のＨＥＶは前輪駆動方式を採用している。このため、前輪車軸ＦＤＳの中央部にはデファレンシャルギアＤＥＦが設けられている。前輪車軸ＦＤＳにはデファレンシャルギアＤＥＦの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦの入力側には変速機Ｔ／Ｍの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦは動力分配機構であり、変速機Ｔ／Ｍから伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸ＦＤＳに分配するものである。変速機Ｔ／Ｍは動力伝達機構であり、変速機Ｔ／Ｍに伝達された回転駆動力を変速してデファレンシャルギアＦＤＳに伝達するものである。変速機Ｔ／Ｍに伝達される回転駆動力は、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭ／Ｇから伝達されたものである。

エンジンＥＮＧには、インジェクタ，スロットバルブ，点火装置，吸排気バルブ（いずれも図示省略）などの複数のコンポーネント機器が設けられている。インジェクタは、エンジンＥＮＧの気筒内に噴射される燃料の供給量を制御するための燃料噴射弁である。スロットバルブは、エンジンＥＮＧの気筒内に供給される空気の供給量を制御するための絞り弁である。点火装置は、エンジンＥＮＧの気筒内の混合気を燃焼させる火種を供給するための火源である。吸排気バルブは、エンジンＥＮＧの気筒の吸気側及び排気側に設けられた開閉弁であり、エンジンＥＮＧの作動サイクルに応じて開閉タイミングが制御されるものである。

各コンポーネント機器はエンジン制御装置ＥＣＵによって制御される。エンジン制御装置ＥＣＵは、各コンポーネント機器を作動させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値），各種センサや他の制御装置などから出力された出力信号（各種パラメータ値），予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどから演算する。演算された制御信号（制御値）は、各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、各コンポーネント機器の作動が制御され、エンジンＥＮＧの作動が制御される。

変速機Ｔ／Ｍには変速機構が設けられている。変速機構は複数のギアから構成されたものであり、回転駆動力を入力軸から出力軸に伝達するギアの伝達経路を、車両の運転状態に応じて変えることにより、複数のギア比が得られるものである。変速機構は変速機制御装置ＴＣＵによって制御される。変速機制御装置ＴＣＵは、変速機構を作動させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値），各種センサや他の制御装置などから出力された出力信号（各種パラメータ値），予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどから演算する。演算された制御信号（制御値）は、変速機構の駆動装置に出力される。これにより、変速機構の作動が制御され、変速機Ｔ／Ｍの作動が制御される。

モータジェネレータＭ／Ｇは、車体のフロント部分に設けられたエンジンルーム内において、エンジンＥＮＧと変速機Ｔ／Ｍとの間に配置されている。このため、モータジェネレータＭ／Ｇのロータの回転軸の一端側には変速機Ｔ／Ｍの入力軸が機械的に連結されており、その他端側にはクラッチＣＬを介してエンジンＥＮＧのクランク軸が機械的に連結されている。

車両がモータジェネレータＭ／Ｇによる力行モード及びモータジェネレータＭ／Ｇによる回生モードにある場合にはクラッチＣＬを開放し、モータジェネレータＭ／Ｇのみを変速機Ｔ／Ｍ側に機械的に接続する。これにより、モータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力が変速機Ｔ／Ｍに伝達される。車両がエンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方による力行モードにある場合にはクラッチＣＬを締結し、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方を変速機Ｔ／Ｍ側に機械的に接続する。これにより、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方の回転駆動力が変速機Ｔ／Ｍに伝達される。エンジンＥＮＧによる力行モードにある場合にはクラッチＣＬを締結し、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇの両方を変速機Ｔ／Ｍ側に機械的に接続する。これにより、エンジンＥＮＧの回転駆動力が変速機Ｔ／Ｍに伝達される。この時、モータジェネレータＭ／Ｇは連れ回り状態にある。

また、モータジェネレータＭ／Ｇによる力行モードの途中にエンジンＥＮＧを始動する場合には、すなわちエンジンＥＮＧを走り掛けする場合には、クラッチＣＬが滑るようにクラッチＣＬを締結し、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇとを機械的に接続する。これにより、エンジンＥＮＧにはモータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力の一部がクラッチＣＬを介して伝達される。

モータジェネレータＭ／Ｇには永久磁石式交流同期機が用いられている。モータジェネレータＭ／Ｇは、固定子と、固定子の内周側に空隙を介して回転可能に配置された回転子とを備えている。固定子は、固定子巻線を構成する３相の相巻線が、固定子鉄心に形成された複数のスロットに分布巻（スロットのいくつかを跨いで（挟んで）離間した２つのスロットに巻線の２辺が収納される巻方）或いは集中巻（隣接するスロット間に形成されたティースに巻線が巻かれ、隣接するスロットに巻線の２辺が収納される巻方）により装着されて構成されている。回転子は、複数の永久磁石が回転子鉄心の外周内部に埋め込み配置されて構成されている。本実施例のモータジェネレータＭ／Ｇにおいては、永久磁石の磁束によるトルクと、隣接する異極の永久磁石間に形成された磁性部（補助磁極）を通る磁束によるリラクタンストルクとを発生させ、それらの合成トルクを回転駆動力として変速機Ｔ／Ｍに出力している。

モータジェネレータＭ／Ｇの作動はインバータ装置ＩＮＶによって制御される。固定子の３相固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶからた三相交流電力が供給される。これにより、固定子は回転磁界を発生する。固定子巻線に供給される三相交流電力は、固定子巻線に供給された電流の作る固定子の起磁力の合成ベクトルが回転子の補助磁極の磁極中心位置よりも回転方向に向くように、インバータ装置ＩＮＶにより制御されたものである。固定子に回転磁界が発生すると、回転子には、永久磁石の磁束によるトルクと、補助磁極を通る磁束によるリラクタンストルクが発生する。これにより、回転子には、三相交流電力に応じた回転駆動力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは電動機として動作する。

モータジェネレータＭ／Ｇは車両の運動エネルギーを変速機Ｔ／Ｍを介して受けて発電機として動作する。回転子が回転すると、固定子巻線に永久磁石の磁束が鎖交し、固定子巻線に起電力が誘起される。これにより、固定子には、回転子の回転数に応じた三相交流電力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは発電機として動作する。発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶに供給される。インバータ装置ＩＮＶは三相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は高圧バッテリＨＢＡに供給されて充電される。

インバータ装置ＩＮＶは、高圧バッテリＨＢＡから供給された直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、パワーモジュールＰＭＵ，駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵを備えている。

パワーモジュールＰＭＵはインバータ装置ＩＮＶの変換用主回路を構成しており、複数のパワー半導体素子を備えている。電動機制御装置ＭＣＵはインバータ装置ＩＮＶの制御部を構成しており、複数のパワー半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値），各種センサや他の制御装置から出力された出力信号（各種パラメータ値），予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどに基づいて演算する。演算された制御信号（制御値）は駆動回路装置ＤＣＵに出力される。駆動回路装置ＤＣＵはインバータ装置ＩＮＶの駆動部を構成しており、複数のパワー半導体素子をスイッチング動作させるための駆動信号を、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号（制御値）に基づいて発生する。発生した駆動信号はパワーモジュールＰＭＵに出力される。

ＨＥＶの電源系統は高電圧系電源と低電圧系電源の２系統から構成されている。高電圧系電源はモータジェネレータＭ／Ｇの電源として用いられており、公称出力電圧が２００〜３５０ｖの高圧バッテリＨＢＡを備えている。低電圧系電源は、エンジンＥＮＧを始動させるスタータ，ラジオ，ライトなどの車載補機，エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ，バッテリ制御装置ＢＣＵ，総合制御装置ＧＣＵなどの制御装置の電源として用いられており、公称出力電圧が１２ｖの低圧バッテリＢＡ２を備えている。

高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）はインバータ装置ＩＮＶの入力（直流）側に電気的に接続されている。これにより、高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）とインバータ装置ＩＮＶは相互に直流電力の授受を行うことができる。モータジェネレータＭ／Ｇを電動機として動作させる場合には、高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）に蓄えられた直流電力がインバータ装置ＩＮＶに供給され、三相交流電力に変換される。モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させる場合には、インバータ装置ＩＮＶから出力された直流電力が高電圧電気負荷に供給されて駆動電力として消費されると共に、高圧バッテリＨＢＡに供給されて充電される。

低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）は双方向のＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣを介して高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）に電気的に接続されている。これにより、低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）と高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）は相互に直流電力をその電圧レベルを変えて授受することができる。低電圧電気負荷に低電圧の直流電力を供給する場合、低圧バッテリＬＢＡを充電する場合には、高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって降圧されて低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）に供給される。高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）のバックアップなどが必要な場合には、低圧バッテリＬＢＡ（低電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって昇圧されて高圧バッテリＨＢＡ（高電圧系電源）に供給される。

高圧バッテリＨＢＡ及び低圧バッテリＬＢＡはバッテリ制御装置ＢＣＵによって充放電が制御され、また、寿命などが管理される。バッテリ制御装置ＢＣＵには、各バッテリの充放電制御や寿命管理のために、高圧バッテリＨＢＡ及び低圧バッテリＬＢＡの電圧値及び電流値などが入力される。

ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣは半導体モジュール，リアクトル及び駆動回路装置（いずれも図示省略）を備えている。半導体モジュールは、ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの直流電力昇降圧用の昇降圧回路のスイッチ部を構成しており、複数のスイッチング半導体素子を備えている。リアクトルは、昇降圧回路の電磁エネルギー蓄積部を構成する磁気的素子であり、環状の磁性コアに２つの巻線が巻かれたものである。駆動回路装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの駆動部を構成しており、制御装置（図示省略）から出力された制御信号（制御値）に基づいて、複数のスイッチング半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための駆動信号を発生する。駆動信号はモジュールのパワー半導体素子に出力される。駆動回路装置に制御信号を出力する制御装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣ内或いはバッテリ制御装置ＢＣＵ内に組み込まれている。

エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ及びバッテリ制御装置ＢＣＵは車内通信網ＬＡＮを介して相互に電気的に接続されている。また、車内通信網ＬＡＮには総合制御装置ＧＣＵが電気的に接続されている。これにより、各制御装置間では双方向の信号伝送が可能になり、相互の情報伝達，検出値の共有などが可能になる。

総合制御装置ＧＣＵは、車両の運転状態に応じて各制御装置に指令信号を出力するものである。例えば総合制御装置ＧＣＵは、運転者の加速要求に基づいたアクセルの踏み込み量に応じて車両の必要トルク値を算出し、この必要トルク値を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧ側の出力トルク値とモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値とに分配する。分配されたエンジンＥＮＧ側の出力トルク値はエンジントルク指令信号としてエンジン制御装置ＥＣＵに出力される。分配されたモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値はモータトルク指令信号として電動機制御装置ＭＣＵに出力される。

本実施例のＨＥＶは複数の運転モードを備えている。２つの動力システムの動作は各運転モードに応じて制御される。

車両の発進時，低速走行時（エンジンＥＮＧの運転効率が悪い領域）或いは軽負荷走行時（低速走行時乃至中速走行時）には、モータジェネレータＭ／Ｇを駆動源として車両を駆動する力行モードとなる。この場合、高圧バッテリＨＢＡから供給された直流電圧をインバータ装置ＩＮＶによって所定の三相交流電力に変換して、モータジェネレータＭ／Ｇに供給する。これにより、モータジェネレータＭ／Ｇは電動機として動作し、車両からの要求トルクに応じた回転駆動力を出力する。この時、エンジンＥＮＧはクラッチＣＬによって駆動系から切り離されている。

車両の中速走行時（エンジンＥＮＧの運転効率が良い領域）乃至高速走行時（エンジンＥＮＧの空燃比をストイキとして運転する領域）或いは高速走行時には、エンジンＥＮＧを駆動源として車両を駆動する力行モードとなる。この場合、エンジンＥＮＧの複数のコンポーネント機器の作動をエンジン制御装置ＥＣＵにより制御し、車両からの要求トルクに応じた回転駆動力を出力する。この駆動力はモータジェネレータＭ／Ｇを介して変速機Ｔ／Ｍ側に伝達される。この際、モータジェネレータＭ／ＧはエンジンＥＮＧによって連れ回される。従って、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させて発電させることもできるし、発電させないこともできる。また、発電機を別途設け、その発電機に発電させるようにしてもよい。

車両の加速走行などの高負荷走行時には、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇとを駆動源として車両を駆動する力行モードとなる。この場合、上記２つの力行モードが足しあわされた形となって動作し、車両からの要求トルクに応じた回転駆動力を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇから分担して出力する。

車両の減速時や制動時には、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させて発電を行わせる回生モードとなる。この場合、モータジェネレータＭ／Ｇによって発電された三相交流電力をインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換して、高圧バッテリＨＢＡに供給する。これにより、インバータ装置ＩＮＶから供給された直流電力は高圧バッテリＨＢＡに充電される。尚、この動作は、エンジンＥＮＧによる力行モード中に発電する場合の動作と同様である。

次に、図７を用いて、本実施例のインバータ装置ＩＮＶの電気的な回路構成について説明する。

図７は本実施例のインバータ装置ＩＮＶの電気的な回路構成を示す。

インバータ装置ＩＮＶは、パワーモジュールＰＭＵ，駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵから構成されている。

尚、本実施例では、電源系と信号系との区別がし易いように、電源系を実線で、信号系を点線でそれぞれ図示している。

パワーモジュールＰＭＵは電力変換用の主回路（変換部）を構成しており、駆動回路装置ＤＣＵから出力された駆動信号を受けて動作し、高圧バッテリＨＢＡら供給された直流電力を三相交流電力に変換し、モータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線に供給する。主回路は３相ブリッジ回路であり、３相分の直列回路が高圧バッテリＨＢＡの正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されて構成されている。

直列回路はアームとも呼ばれ、上アーム側のパワー半導体素子と下アーム側のパワー半導体素子とが電気的に直列に接続されて構成されている。本実施例では、パワー半導体素子として、スイッチング半導体素子であるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。ＩＧＢＴは、コレクタ電極，エミッタ電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。ＩＧＢＴのコレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオードが電気的に接続されている。ダイオードは、カソード電極及びアノード電極の２つの電極を備えており、ＩＧＢＴのエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がＩＧＢＴのコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴのエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。

パワー半導体素子としてはＭＯＳＦＥＴ(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ)を用いてもよい。ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン電極，ソース電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。尚、ＭＯＳＦＥＴは、ソース電極とドレイン電極との間に、ドレイン電極からソース電極に向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを備えているので、ＩＧＢＴのように、別途、ダイオードを設ける必要がない。

ｕ相アームＡｕはパワー半導体素子３Ｕｐのソース電極とパワー半導体素子３Ｕｎのドレイン電極が電気的に直列に接続されて構成されている。ｖ相アームＡｖ及びｗ相アームＡｗもｕ相アームＡｕと同様であり、パワー半導体素子３Ｖｐ，３Ｗｐのソース電極とパワー半導体素子３Ｖｎ，３Ｗｎのドレイン電極が電気的に直列に接続されて構成されている。

パワー半導体素子３Ｕｐ，３Ｖｐ，３Ｗｐのドレイン電極は、高圧バッテリＨＢＡの高電位側（正極側）に直流（入力）正極側配線部材５，直流（入力）側端子３３を介して電気的に接続されている。パワー半導体素子３Ｕｎ，３Ｖｎ，３Ｗｎのソース電極は、高圧バッテリＨＢＡの低電位側（負極側）に直流（入力）負極側配線部材６，直流（入力）側端子３３を介して電気的に接続されている。

ｕ相アームＡｕの中点（上アーム側のパワー半導体素子３Ｕｐのソース電極と下アーム側のパワー半導体素子３Ｕｎのドレイン電極との接続部分）は、交流（出力）Ｕ相側配線部材２９Ｕ，交流（出力）側端子３０を介してモータジェネレータＭ／Ｇのｕ相の固定子巻線に電気的に接続されている。ｖ相アームＡｖ及びｗ相アームＡｗの中点もｕ相アームＡｕの中点と同様であり、交流（出力）ｖ相，ｗ相側配線部材２９Ｖ，２９Ｗ，交流（出力）端子３０を介してモータジェネレータＭ／Ｇのｖ相，ｗ相の固定子巻線に電気的に接続されている。

高圧バッテリＨＢＡの正極側と負極側との間には、パワー半導体素子の動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するために、平滑用の電解コンデンサ３２が電気的に接続されている。

駆動回路装置ＤＣＵはインバータ装置ＩＮＶの駆動部を構成している。電動機制御装置ＭＣＵはインバータ装置ＩＮＶの制御部を構成している。駆動回路装置ＤＣＵと電動機制御装置ＭＣＵとを合せて制御部という場合もある。

駆動回路装置ＤＣＵは、パワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎを駆動するための駆動信号を端子Ｇ１〜Ｇ６から、対応するパワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎのゲート電極に出力する駆動回路３７を備えている。駆動回路３２は、各相の各上下アームに対応する複数の回路を１つの回路に集積した、いわゆる６in１タイプの集積回路（ＩＣ）により構成されたものであり、制御回路基板３９に実装されている。各相の各上下アームに対応する回路としては、インターフェース回路，ゲート回路，異常検出回路などを備えている。駆動回路
３２の各相の各上下アームに対応する回路は、対応するパワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎのソース電極側の電位を基準電位とし、絶縁電源３８からの印加電圧、例えば１３ｖの直流電圧により動作する。このため、駆動回路３２のグランド端子Ｅ１〜Ｅ６は、対応するパワー半導体素子３Ｕｐ〜３Ｗｎのソース電極側と電気的に接続されている。尚、各相の下アーム側は接地電位が基準電位となる。

電動機制御装置ＭＣＵは、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための制御値を、入力された複数の入力信号に基づいて演算し、演算された制御値を制御信号として駆動回路装置ＤＣＵに出力するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）３６を備えている。マイコン３６は接地電位を基準電位とし、絶縁電源３８からの印加電圧、例えば５ｖの直流電圧により動作するものであり、駆動回路３２と共に制御回路基板３９に実装されている。

マイコン３６には、入力信号として、トルク指令信号（トルク指令値），検知信号（電流値）が入力される。トルク指令信号（トルク指令値）は、車両の運転モードに応じて総合制御装置ＧＣＵから出力されたものである。検知信号（電流値）は電流センサ３１から出力されたものである。電流センサ３１はシャント抵抗器或いは変流器（ＣＴ）などから構成されたものであり、パワーモジュールＰＭＵからモータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線に供給されるｖ相，ｗ相電流を検知するものである。

マイコン３６は、ｄ軸，ｑ軸の電流指令値Ｉｄ^*，Ｉｑ^*を入力信号に基づいて演算し、演算された電流指令値Ｉｄ^*，Ｉｑ^*に基づいて電圧制御値Ｖｕ〜Ｖｗを演算し、演算された電圧制御値Ｖｕ〜Ｖｗを、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための制御信号（ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号））Ｖpu^*〜Ｖnw^*として端子Ｇ１^*〜Ｇ６^*から駆動回路３２に出力する。

絶縁電源３８は駆動回路３２及びマイコン３６の動作電源であり、変圧器から構成されている。絶縁電源３８の一次側（高圧側）には低圧バッテリＬＢＡが電気的に接続されている。絶縁電源３８の二次側（低圧側）は、複数の異なる電圧が出力できるように構成されており、駆動回路３２及びマイコン３６と電気的に接続されている。絶縁電源３８の二次側（低圧側）から駆動回路３２の電源端子には、例えば１３ｖの直流電圧が、絶縁電源３８の二次側（低圧側）からマイコン３６の電源端子には、例えば５ｖの直流電圧がそれぞれ動作電圧として印加される。

次に、図１乃至図６を用いて、前述したインバータ装置ＩＮＶの回路構成を適用した実際のインバータ装置ＩＮＶの構成を説明する。

図１乃至図５は本実施例のインバータ装置ＩＮＶの構成を示す。図６は、本実施例のインバータ装置ＩＮＶのパワーモジュールＰＭＵに搭載される半導体装置（電気装置）の構成を示す。

本実施例のパワーモジュールＰＭＵは、半導体装置３が放熱部材２に第１固定治具１及び加圧治具によって固定されることにより構成されたものである。

半導体装置３は、図６に示すように、モジュールから分離して構成された１つの電気装置であり、外観上、リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが樹脂梱包材（パッケージ）１４の内部から外部に引き出されたものである。

樹脂梱包材１４の内部には放熱板１５及びリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇの一部分が埋め込まれている。リード配線１１ｃ，１１ｅ及び放熱板１５は金属（例えば銅或いは銅合金などの導電性金属）製の平板材から形成されている。リード配線１１ｇは金属（例えば銅或いは銅合金などの導電性金属）製の角材から形成されている。リード配線１１ｃは放熱板１５と一体に形成されている。これにより、リード配線１１ｃは放熱板１５と機械的かつ電気的に接続される。

尚、リード配線１１ｃ及び放熱板１５は別々に形成されてもよい。この場合、リード配線１１ｃ及び放熱板１５は、それらがそれぞれ形成された後、直接或いは接続部材を介して接続される。

放熱板１５上には半導体チップ１２Ｔ，１２Ｄが実装されている。半導体チップ１２Ｔは、前述したＩＧＢＴを構成しており、放熱板１５側に設けられたコレクタ電極（図示省略）が半田１３によって放熱板１５に接合されている。これにより、半導体チップ１２Ｔのコレクタ電極は放熱板１５上に固着され、放熱板１５及びリード配線１１ｃに電気的に接続される。半導体チップ１２Ｔの放熱板１５側とは反対側にはエミッタ電極１２ｅ及びゲート電極１２ｇが設けられている。エミッタ電極１２ｅとリード配線１１ｅとの間及びゲート電極１２ｇとリード配線１１ｇとの間のそれぞれには、金属（例えばアルミニウムなどの導電性金属）製のワイヤ１６が接合されている。これにより、エミッタ電極１２ｅはリード配線１１ｅに、ゲート電極１２ｇはリード配線１１ｇにそれぞれ電気的に接続される。

半導体チップ１２Ｄは、前述したダイオードを構成しており、放熱板１５側に設けられたカソード電極（図示省略）が半田１３によって放熱板１５に接合されている。これにより、半導体チップ１２のカソード電極は放熱板１５上に固着され、放熱板１５及びリード配線１１ｃに電気的に接続される。半導体チップ１２Ｄの放熱板１５側とは反対側にはアノード電極１２ａが設けられている。アノード電極１２ａとリード配線１１ｅとの間にはワイヤ１６が接合されている。これにより、アノード電極１２ａはリード配線１１ｅに電気的に接続される。

樹脂梱包材１４は、半導体チップ１２Ｔ，１２Ｄが放熱板１５に実装され、半導体チップ１２Ｔ，１２Ｄの各電極と、これに対応するリード配線との間にがワイヤ１６が接合された状態において、半導体チップ１２Ｔ，１２Ｄと、リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇの一部と、放熱板１５と、ワイヤ１６とを梱包するものであり、電気的絶縁性を有する樹脂、例えばエポキシ樹脂がトランスファーモールド工法によって施されることにより形成されたものである。

尚、本実施例では、半導体装置３として、リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇの一部分以外を樹脂により完全に覆ったフルモールドタイプのものを例に挙げて説明した。半導体装置３としては、放熱板１５の一部分が樹脂梱包材１４から露出したモールドタイプのものを用いてもよい。この場合、放熱板１５の表面に絶縁処理を施し、放熱板１５を他の導電性部材から電気的に絶縁する必要がある。

放熱部材２は金属（アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属）製の放熱器であり、図１乃至図５に示すように、寸法が奥行き＞横幅＞高さの関係にある直方体形状の本体と、本体の短手方向両側面上部から本体の短手方向両方向に突出するように設けられたクランク状の鍔部とが一体に、かつ上記金属材料を型加工或いは切削加工することにより形成されている。鍔部は、上面が本体の上面と面一になるように、本体の短手方向両側面上部に設けられた平板部と、平板部の短手方向一方側端部（本体側とは反対側の端部）上面から上方に直角に立設する立板部とが一体に形成されたものである。鍔部の平板部の長手方向の寸法は本体の長手方向の寸法と等しい。

ここで、長手方向とは、放熱部材２の直方体形状の本体の寸法が奥行き＞横幅＞高さの大小関係にあるとき、放熱部材２の本体の奥行き方向を示す。短手方向とは、放熱部材２の直方体形状の本体の寸法が奥行き＞横幅＞高さの大小関係にあるとき、放熱部材２の本体の横幅方向を示す。このような関係は以下の説明においても同様である。また、以下の説明において、高さ方向という記述があった場合、その高さ方向とは、放熱部材２の直方体形状の本体の寸法が奥行き＞横幅＞高さの大小関係にあるとき、放熱部材２の本体の高さ方向を示す。

放熱部材２の本体の短手方向中央部には窪み７が形成されている。窪み７は、長手方向に貫通しかつ上面側が開放するように、短手方向両側を塞ぐ２つの側壁及び底部を塞ぐ底壁によって形成された凹状の溝である。窪み７の短手方向両側に配置された側壁には冷却媒体通路１０が窪み７に隣接するように形成されている。冷却媒体通路１０は、冷却水などの液状冷却媒体が流れる流路であり、長手方向に貫通した矩形断面状の孔により形成されている。窪み７の短手方向両側の側壁面２ｃ，２ｄ（短手方向両側に配置された側壁の短手方向の対向面）及び底壁の底壁面２ｂは冷却媒体通路１０に沿って平行に長手方向に延びている。

窪み７の側壁面２ｃの表面上には、半導体装置３の底面（放熱面であり、２つの主面のうち、放熱板１５が近接する面）が面接触するように、上アーム側を構成する３つの半導体装置３が長手方向に１列に並置されている。窪み７の側壁面２ｄの表面上には、半導体装置３の底面が面接触するように、下アーム側を構成する３つの半導体装置３が長手方向に１列に並置されている。同相のアームを構成する半導体装置３同士は、お互いに短手方向に対向するように配置されている。このような配置状態において半導体装置３は、１つの側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側とは反対側の側面）が底壁面２ｂの表面上に面接触して、リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが高さ方向上方に延びるように、底壁面２ｂの表面上に立設している。

尚、本実施例では、半導体装置３の１つの側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側とは反対側の側面）が底壁面２ｂの表面上に面接触して、半導体装置３が底壁面２ｂの表面上に立設する場合について説明した。半導体装置３の放熱部材２への固定の仕方としては、半導体装置３が底壁面２ｂから浮いた状態となるように、半導体装置３を放熱部材２に固定しても良い。

半導体装置３の側壁面２ｃ，２ｄ側とは反対側（上面（２つの主面のうち、放熱板１５が近接する面とは反対側の面）側）には第１固定治具１が配置されている。第１固定治具１は、押圧部と接続部とを備えた板クリップ状部材であり、窪み７に沿って長手方向に延びるようにかつ長手方向の断面形状がＵ字状になるように、金型を用いた樹脂成型によって形成された樹脂成型体である。押圧部は長方形状の平板部分であり、側壁面２ｃ，２ｄ側の表面が半導体装置３の側壁面２ｃ，２ｄ側とは反対側の面の表面に面接触して、短手方向に対向している。接続部は、２つの押圧部間を接続して、高さ方向底壁面２ｂ側に湾出した湾屈部分であり、湾出先端部が底壁面２ｂに当接している。第１固定治具１を構成する樹脂には、電気的に絶縁性を有し、かつガラス或いはシリカに代表される無機質の粉状フィラー又はガラス繊維が混入されたものが用いられている。こような樹脂を用いて第１固定治具１を形成した本実施例では、第１固定治具１の強度及び耐熱性の増強を図っている。

尚、前述したように、半導体装置３が底壁面２ｂから浮いた状態となるように、半導体装置３を放熱部材２に固定する場合、第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側に半導体装置３の支持部を設けることが好ましい。支持部は、半導体装置３の１つの側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側とは反対側の側面）を底壁面２ｂ側から支持する第１支持部と、第１支持部から起立して、半導体装置３の配列方向（長手方向）の２側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側の側面を除く、残りの２側面）の底壁面２ｂ側を配列方向（長手方向）両側から挟み込むように支持する第２支持部と、半導体装置３の配列方向（長手方向）の２側面のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ側（後述する第２固定治具４側）を配列方向（長手方向）両側から挟み込むように支持する第３支持部から構成される。第３支持部は、後述する第２固定治具４の下面から底壁面２ｂ側に突出するように、第２固定治具４に設けても良い。

第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側とは反対側には、第１固定治具１の押圧部間に挟み込まれるように加圧治具が配置されている。加圧治具は、電気的な絶縁性を有する弾性部材８と、弾性部材８を短手方向両側から挟み込むように、弾性部材８を短手方向両側に配置された直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６とが短手方向に積み重ねられた積重部材から構成されている。

弾性部材８は、押圧部と保持部とを備えた伸縮部材であり、ゴム材、例えば耐熱性に優れたシリコーン樹脂系から形成されたものである。シリコーン樹脂系は、高温などの環境条件下においても電気的な絶縁性と圧縮永久歪が極めて少なく、かつ柔らかな弾性特性が得られるものであり、モジュール用の弾性部材として最適なものである。押圧部は、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６（窪み７）に沿って長手方向に延びかつ長手方向の断面形状が６角形状の多面体部分であり、半導体装置３を放熱部材２に押圧するための弾性加圧力を発生させている。保持部は、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６（窪み７）に沿って長手方向に延びかつ長手方向の断面形状が半円弧状の半円柱体部分であり、押圧部の高さ方向両側に設けられ、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６が押圧部に当接した状態において、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６を高さ方向両側から挟み込んで保持している。

押圧部の短手方向両側面はそれぞれ２つの傾斜面により構成されている。２つの傾斜面は、押圧部の高さ方向保持部側（保持部の根元）から直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側に向かって傾斜したものであり、押圧部の高さ方向中央部に頂点を形成するように、切妻屋根状に組み合わさっている。押圧部の高さ方向中央部（２つの傾斜面によって形成された頂点部分）は直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の弾性部材８側の表面に当接している。押圧部の高さ方向一方側（第１固定治具１の接続部側）に配置された保持部の円弧表面の一部分は第１固定治具１の内側において第１固定治具１の接続部の内側の表面上に当接している。

本実施例では、多面体と半円柱とを組み合わせた形状の弾性部材８を例に挙げて説明した。弾性部材８としては、シート状のものを用いてもよい。この場合、シート状の弾性部材は、短手方向の２つの主面が短手方向両方向から直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６によって挟み込まれる。

弾性部材８の押圧部と第１固定治具１の押圧部の弾性部材８側との間には直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６が挟み込まれるように配置されている。直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６は、押圧部５ｂ，６ｂと第１接続部５ａ，６ａと第２接続部５ｃ，６ｃとを備えた導電性部材であり、金属、例えば銅などの導電性に優れた金属から形成された通電部材である。

押圧部５ｂ，６ｂは、窪み７に沿って長手方向に互いに平行に延びかつ２つの主面が短手方向を向くように配置された平板状部分であり、第１固定治具１の押圧部の弾性部材８側の表面に面接触し、弾性部材８の押圧部から加圧されて第１固定治具１の押圧部の弾性部材８側の表面を押圧している。

第１接続部５ａは、押圧部５ｂの高さ方向一方側（窪み７の開放側）面上に設けられたリード配線側板状通電部材であり、上アーム側の各相の半導体装置３のリード配線１１ｃに対応した位置となるように、長手方向に間隔をあけて配置されている。第１接続部６ａは、押圧部６ｂの高さ方向一方側（窪み７の開放側）面上に設けられたリード配線側板状通電部材であり、下アーム側の各相の半導体装置３のリード配線１１ｅに対応した位置となるように、長手方向に間隔をあけて配置されている。第１接続部５ａ，６ａは、窪み７の内側から窪み７の外側に直線状に引き出され、後述する第２固定治具４の貫通孔４ｂを貫通してから、対応する半導体装置３のリード配線側に向かって折れ曲がっている。第１接続部５ａ，６ａの引出先端部は、対応するリード配線に面接触して溶接などにより接合されている。第１接続部５ａと第１接続部６ａは、接続されるリード配線が互いに異なるので、長手方向にずれて配置されている。

第２接続部５ｃ，６ｃは、押圧部５ｂ，６ｂの高さ方向一方側（窪み７の開放側）面上かつ押圧部５ｂ，６ｂの長手方向一端側（本実施例では、後述する直流側端子３３，交流側端子３０側とは反対側の端部側）に設けられた端子側板状通電部材であり、第１接続部５ａ，６ａと同様に、窪み７の内側から窪み７の外側に直線状に引き出され、後述する第２固定治具４の貫通孔４ｃを貫通してから、第１接続部５ａ，６ａと同様の方向に折れ曲がっている。第２接続部５ｃと第２接続部６ｃは、同一面上に並置された配線部材と接続されるので、長手方向にずれて配置されている。

弾性部材８の保持部の一方側（第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃが引き出される側）の第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃと重なる部分は、第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃの重なる板幅寸法（長手方向寸法）及び板厚寸法（短手方向寸法）に応じて切り欠かれている。

第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃの長手方向にずれた配置により、第１接続部５ａ，６ａ間における絶縁沿面距離及び第２接続部５ｃ，６ｃ間における絶縁沿面距離を確保でき、第１接続部５ａ，６ａ間及び第２接続部５ｃ，６ｃ間に絶縁物を介在させる必要がない。しかし、弾性部材８の短手方向の厚みが今よりも薄くなった場合、或いは第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃに印加される電圧が今よりも大きくなった場合には、第１接続部５ａ，６ａ間及び第２接続部５ｃ，６ｃ間に絶縁物を介在させる必要がある。このような場合には、第１接続部５ａ，６ａ間及び第２接続部５ｃ，６ｃ間に弾性部材８の一部分が介在するように、弾性部材８の一部分が高さ方向に延出する延伸部を弾性部材８に設ければよい。

窪み７と第１固定治具１と加圧治具（弾性部材８，直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６）との長手方向の寸法関係は、窪み７＞加圧治具＞第１固定治具１の大小関係にある。

半導体装置３，第１固定治具１，加圧治具（弾性部材８，直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６）を窪み７内に収納した状態において、放熱部材２の上面には第２固定治具４が設けられている。第２固定治具４は、窪み７内からの半導体装置３，第１固定治具１，加圧治具（弾性部材８，直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６）の脱落を防止し、さらには半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ，直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第１接続部５ａ，６ａ及び第２接続部５ｃ，６ｃを固定する平板状部材であり、窪み７の高さ方向の開放部分，放熱部材２の本体の上面及び放熱部材２の鍔部の平面部の上面の一部分を覆うように、ボルト９によって放熱部材２の鍔部の平面部に固定されている。放熱部材２の鍔部の平面部の４箇所には、ボルト９が螺合する有底丸穴２ａが形成されている。

第２固定治具４には貫通孔４ａ，４ｂ，４ｃと有底丸穴４ｄが形成されている。貫通孔４ａはボルト９を高さ方向に貫通させるための丸孔であり、有底丸穴２ａに対向するように、第２固定治具４の４角に形成されている。貫通孔４ｂは、半導体装置３毎にリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇと、直流正極側配線部材５の第１接続部５ａ或いは直流負極側配線部材６の第１接続部６ｂとをまとめて高さ方向に貫通させるための矩形孔であり、第２固定治具４の中央部において、半導体装置３の配置に対応して長手方向に３つ、短手方向に２つ並ぶように、半導体装置３毎にリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇと、直流正極側配線部材５の第１接続部５ａ或いは直流負極側配線部材６の第１接続部６ａとの対向位置に形成されている。

貫通孔４ｃは直流正極側配線部材５の第２接続部５ｃと直流負極側配線部材６の第２接続部６ｃとを高さ方向に貫通させるための矩形孔であり、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の延長線上にそれぞれ配置されるように、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第２接続部５ｃ，６ｃとの対向位置に形成されている。

第２固定治具４も第１固定治具１と同様に、電気的に絶縁性を有し、かつガラス或いはシリカに代表される無機質の粉状フィラー又はガラス繊維が混入された樹脂を、金型などにより成型して形成したものである。このような樹脂を用いて第２固定治具４を形成した本実施例では、第１固定治具１と同様に、第２固定治具４の強度及び耐熱性の増強を図っている。

第２固定治具４には、直流側端子３３からブリッジ回路（各相アーム）に至る直流（入力）側回路と、ブリッジ回路（各相アーム）から交流側端子３０に至る出力（交流）側回路が構成されている。本実施例では、第２固定治具４の長手方向一方側端部（貫通孔４ｃが形成された側とは反対側端部）から直流電力が入力され、入力された直流電力がブリッジ回路により３相交流電力に変換され、変換された３相交流電力が第２固定治具４の長手方向一方側端部から出力されるように、直流（入力）側回路及び交流（出力）側回路を構成している。このため、本実施例では、貫通孔４ｄの長手方向の配列を挟んでその短手方向一方側（短手方向中央部に対して上アーム側半導体装置３の配列側）に直流（入力）側回路を配置し、その短手方向他方側（短手方向中央部に対して下アーム側半導体装置３の配列側）に交流（出力）側回路を配置している。

第２固定治具４の長手方向一方側端部（貫通孔４ｃが形成された側とは反対側端部）には、短手方向中央部に設けられた貫通孔４ｄの長手方向の配列よりも短手方向外側の位置となるように、かつ第２固定治具４の長手方向一方側端部から長手方向外側に突出するように、直流側端子３３及び交流側端子３０が設けられている。直流側端子３３及び交流側端子３０は、インバータ装置ＩＮＶの外部とパワーモジュールＰＭＵとを電気的に接続するためのものであり、外部ケーブルとの接続が可能なように構成された端子部と、この端子部を覆った筐体部から構成されている。

直流側端子３３の正極（負極）側端子部には直流正極（負極）側配線部材５（６）の第３接続部５ｄ（６ｄ）が電気的及び機械的に接続されている。第３接続部５ｄ，６ｄは金属、例えば銅などの導電性に優れた金属から形成され、直流側端子３３側とは反対側端部が第２接続部５ｃ，６ｃに接合された平板状通電部材であり、直流側端子３３の筐体部から突出して第２固定治具４側に折れ曲がり、第２固定治具４の表面上を長手方向他方側端部（貫通孔４ｃが形成された側端部）に向かって長手方向に延びるように、第２固定治具４の表面上に敷設されている。そして、第３接続部５ｄ，６ｄは、第２固定治具４の長手方向他方側端部かつ第２固定治具４の表面上において、第２接続部５ｃ，６ｃに向って短手方向に直角に折れ曲がり、第２接続部５ｃ，６ｃに向かって短手方向に延びている。第３接続部５ｄ，６ｄの端部は、第２接続部５ｃ，６ｃと面接触して溶接などにより接合されている。

交流側端子３０のＵ相（Ｖ相，Ｗ相）側端子部には交流Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ,２９Ｗ）が電気的及び機械的に接続されている。交流Ｕ相（Ｖ相,Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ，２９Ｗ）は金属、例えば銅などの導電性に優れた金属から形成され、交流側端子３０側とは反対側端部がＵ相（Ｖ相，Ｗ相）上アーム側半導体装置３のリード配線１１ｅとＵ相（Ｖ相，Ｗ相）下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃに接合された平板状通電部材であり、交流側端子３０の筐体部から突出して第２固定治具４側に折れ曲がっている。

交流Ｕ相側配線部材２９Ｕは、第２固定治具４の表面上を、Ｕ相下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する貫通孔４ｂの長手方向一方側（交流側端子３０側）を通って短手方向に延びて、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の間に至るように、第２固定治具４の表面上に敷設されている。そして、交流Ｕ相側配線部材２９Ｕは、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の間かつ第２固定治具４の表面上において、長手方向に直角に折れ曲がり、Ｕ相の半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間に至るように長手方向に延びている。さらに、交流Ｕ相側配線部材２９Ｕは、Ｕ相の半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間かつ第２固定治具４の表面上において、ほぼ短手方向を２方向（ほぼＴ字状）に分岐して、Ｕ相上アーム側半導体装置３のリード配線１１ｅ及びＵ相下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃに向かって短手方向に延びている。交流Ｕ相側配線部材２９Ｕの端部の一方側はＵ相上アーム側半導体装置３のリード配線１１ｅと、他方側はＵ相下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃとそれぞれ面接触して溶接などにより接合されている。

交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、第２固定治具４の表面上を長手方向他方側端部（貫通孔４ｃが形成された側端部）に向かって長手方向に延び、途中の第２固定治具４の表面上において短手方向に直角に折れ曲がって、短手方向を貫通孔４ｂ側に向かって延びるように、第２固定治具４の表面上に敷設されている。そして、交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、Ｕ相（Ｖ相）下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する貫通孔４ｂと、Ｖ相（Ｗ相）下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する貫通孔４ｂとの間を通って短手方向に延びて、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列間に至っている。さらに、交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、貫通孔４ｂの長手方向の２つの配列の間かつ第２固定治具４の表面上において、長手方向に直角に折れ曲がり、Ｖ相（Ｗ相）の半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間に至るように長手方向に延びている。さらに、交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）は、Ｖ相（Ｗ相）の半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが貫通する２つの貫通孔４ｂの間かつ第２固定治具４の表面上において、ほぼ短手方向を２方向（ほぼＴ字状）に分岐して、Ｖ相（Ｗ相）上アーム側半導体装置３のリード配線１１ｅ及びＶ相（Ｗ相）下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃに向かって短手方向に延びている。交流Ｖ相（Ｗ相）側配線部材２９Ｖ（２９Ｗ）の端部の一方側はＶ相（Ｗ相）上アーム側半導体装置３のリード配線１１ｅと、他方側はＶ相（Ｗ相）下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃとそれぞれ面接触して溶接などにより接合されている。

第３接続部５ｄ，６ｄの真上には電解コンデンサ３２が配置されている。電解コンデンサ３２は、正極及び負極の端子を備えた円柱状の構造体であり、第３接続部５ｄ，６ｄに隙間を介して設置されるように、かつ第３接続部５ｄ，６ｄに沿って長手方向に平行に延びるように、横倒しの状態で第２固定治具４の固定部３４に固定されている。電解コンデンサ３２の正極端子は第３接続部５ｄと、負極端子は第３接続部６ｄとそれぞれ電気的に接続されている。

尚、本実施例では、第３接続部５ｄ，６ｄ，交流Ｕ相側配線部材２９Ｕ，交流Ｖ相側配線部材２９Ｖ及び交流Ｗ相側配線部材２９Ｗを第２固定治具４上に敷設する場合について説明した。配線部材の設け方としては、第２固定治具４の成型時、配線部材を第２固定治具４内に埋め込むことも可能である。

交流Ｖ相側配線部材２９Ｖ及び交流Ｗ相側配線部材２９Ｗの長手方向に延びる部分には電流センサ３１が取り付けられている。電流センサ３１は、Ｃ型状のコアと、このコアの切れた部分に配置された磁気センサ（ホール素子やホールＩＣなど）から構成された変流器である。

第２固定治具４には固定部３４が設けられている。固定部３４は、直流側端子３３，交流側端子３０及び電解コンデンサ３２を固定支持するためのものであり、第２固定治具４と一体に成型されている。

第２固定治具４の長手方向一方側端部（貫通孔４ｃが形成された側とは反対側端部）の４箇所に形成された固定部３４のうち、貫通孔４ｄの長手方向の配列を挟んでその短手方向一方側（短手方向中央部に対して上アーム側半導体装置３の配列側）の２箇所に形成された固定部３４には直流側端子３３が、その短手方向他方側（短手方向中央部に対して下アーム側半導体装置３の配列側）には交流側端子３０がそれぞれ嵌合されている。直流側端子３３及び交流側端子３０は短手方向両側から固定部３４によって挟み込まれ、第２固定治具４に固定支持されている。

尚、本実施例では、直流側端子３３及び交流側端子３０を固定部３４に嵌合して第２固定治具４に固定支持する場合について説明した。直流側端子３３及び交流側端子３０の設け方としては、直流側端子３３及び交流側端子３０を第２固定治具４と一体に成型することも可能である。

第３接続部５ｄ，６ｄに沿ってかつ第３接続部５ｄ，６ｄを短手方向に跨いで第２固定治具４の４箇所に形成された固定部３４には電解コンデンサ３２が嵌合されている。電解コンデンサ３２は、短手方向両側から固定部３４によって挟み込まれ、第２固定治具４に固定支持されている。

第２固定治具４の４箇所には支柱４ｄが形成されている。支柱４ｄにはネジ穴が形成されている。支柱４ｄ上には制御回路基板３９が設けられ、ネジ４１によって支柱４ｄに固定されている。これにより、制御回路基板３９は、ブリッジ回路から交流側端子３０に至る出力（交流）側回路の上に配置される。制御回路基板３９には駆動回路３７，マイコン３６及び絶縁電源３８が実装されている。

パワーモジュールＰＭＵと駆動回路装置ＤＣＵと電動機制御装置ＭＣＵは、前述した構成となるように組み立てられ、電磁遮蔽が可能な金属製のインバータケースの内部に収納される。インバータケースの外部には直流側端子３３及び交流側端子３０が露出する。直流側端子３３には、高圧バッテリＨＢＡに電気的に接続された電源ケーブルが電気的に接続される。交流側端子３０には、モータジェネレータＭ／Ｇに電気的に接続されたモータケーブルが電気的に接続される。

次に、本実施例のインバータ装置ＩＮＶの組立方法及び半導体装置３の固定構造の作用について説明する。

まず、放熱部材２の低壁面２ｂと上アーム側の３つの半導体装置３の底面とが、放熱部材２の側壁面２ｃと上アーム側の３つの半導体装置３の側面の１つとがそれぞれ面接触するように、窪み７の側壁面２ｃ側に上アーム側の３つの半導体装置３を長手方向に配列する。これと同様に、放熱部材２の低壁面２ｂと下アーム側の３つの半導体装置３の底面とが、放熱部材２の側壁面２ｄと下アーム側の３つの半導体装置３の側面の１つとがそれぞれ面接触するように、窪み７の側壁面２ｄ側に下アーム側の３つの半導体装置３を長手方向に配列する。この時、上アーム側の半導体装置３と下アーム側の半導体装置３は同相のもの同士、短手方向に対向するように、長手方向に配列される。

次に、第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側の表面と半導体装置３の第１固定治具１側の表面とが面接触するように、かつ第１固定治具１の接続部の湾出先端部の円弧表面の一部分が底壁面２ｂに当接するように、短手方向に対向する半導体装置３間（半導体装置３の側壁面２ｃ，２ｄ側とは反対側）に第１固定治具１を挿入する。

尚、本実施例では、半導体装置３を窪み７に配列してから第１固定治具１を窪み７に挿入した場合を例に挙げて説明した。装着順としては、第１固定治具１を窪み７に挿入してから半導体装置３を窪み７に配列してもよい。この場合、第１固定治具１が支持部材となって窪み７に配列した半導体装置３が倒れることがなく、かつ半導体装置３の長手方向の位置決めがし易くなるので、モジュールの組立性が向上する。

次に、弾性部材８の押圧部を短手方向両方向から直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６により挟み込む。そして、弾性部材８の押圧部を短手方向両方向から直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６により加圧した（弾性部材８の押圧部が短手方向に縮んだ）状態とする。さらに、その状態のまま、直流正極側配線部材５の押圧部５ｂ及び直流負極側配線部材６の押圧部６ｂの第１固定治具１側の表面が第１固定治具１の押圧部の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側の表面に面接触するように、かつ弾性部材８の高さ方向一方側（第１固定治具１の接続部側）に配置された保持部の円弧表面の一部分が第１固定治具１の接続部の内側の表面上に当接するように、弾性部材８と直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６からなる加圧治具を第１固定治具１の押圧部間に挿入する。

上記のように、加圧治具が第１固定治具１の押圧部間に挿入されると、弾性部材８の押圧部は短手方向両側から加圧された状態のまま第１固定治具１の押圧部間に配置されると同時に、その加圧力に反発するように、弾性力を反発加圧力として直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の押圧部５ｂ，６ｂの弾性部材８側の表面に伝達する。これにより、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の押圧部５ｂ，６ｂの弾性部材８側の表面がその弾性力によって押圧される。

上記のように、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の押圧部５ｂ，６ｂの弾性部材８側の表面が押圧されると、第１固定治具１の押圧部の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側の表面が直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の押圧部５ｂ，６ｂの第１固定治具１側の表面によって押圧される。この時、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の押圧部５ｂ，６ｂの第１固定治具１側の表面は第１固定治具１の押圧部の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側の表面に面接触した状態にある。

上記のように、第１固定治具１の押圧部の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側の表面が押圧されると、半導体装置３の第１固定治具１側の表面が第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側の表面によって押圧される。この時、第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側の表面は半導体装置３の第１固定治具１側の表面に面接触した状態にある。

上記のように、半導体装置３の第１固定治具１側の表面が押圧されると、半導体装置３の側壁面２ｃ，２ｄ側の表面（放熱面を形成する底面）が側壁面２ｃ，２ｄの表面に押圧される。これにより、半導体装置３の側壁面２ｃ，２ｄ側の表面が側壁面２ｃ，２ｄの表面に面接触する。そして、その状態において、半導体装置３は放熱部材２の窪み７の側壁面２ｃ，２ｄに固定される。

次に、直流側端子３３，交流側端子３０，電流センサ３１，直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第３接続部５ｄ，６ｄ，交流Ｕ相側配線部材２９Ｕ，交流Ｖ相側配線部材２９Ｖ，交流Ｗ相側配線部材２９Ｗ及び電解コンデンサ３２を第２固定治具４に設け、貫通孔４ｂを半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ，直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第１接続部５ａ，６ａが、貫通孔４ｃを直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第２接続部５ｃ，６ｃが貫通するように、第２固定治具４を放熱部材２にボルト９によって固定する。

次に、直流正極側配線部材５の第２接続部５ｃと第３接続部５ｄとを、直流負極側配線部材６の第２接続部６ｃと第３接続部６ｄとを、各相上アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃと直流正極側配線部材５の第１接続部５ａとを、各相下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｅと直流負極側配線部材６の第１接続部６ａとを、Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）上アーム側半導体装置３のリード配線１１ｅとＵ相（Ｖ相，Ｗ相）下アーム側半導体装置３のリード配線１１ｃと交流Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ，２９Ｗ）とをそれぞれ溶接や半田などによって接合する。

次に、制御回路基板３９に駆動回路３７，マイコン３６及び絶縁電源３８を実装し、ネジ４１によって制御回路基板３９を第２固定治具４の支柱４ｄに固定する。そして、制御回路基板３９と電流センサ３１及び半導体装置３のリード配線１１ｇとを電気的に接続する。

尚、電流センサ３１及び半導体装置３のリード配線１１ｇと制御回路基板３９は、接続導体を用いて電気的に接続してよいし、電流センサ３１のリード配線及び半導体装置３のリード配線１１ｇを制御回路基板３９に貫通させて、電流センサ３１のリード配線及び半導体装置３のリード配線１１ｇと制御回路基板３９とを半田によって接合することにより電気的に接続してもよい。インバータ装置ＩＮＶの組立性の向上を考慮すると、後者の接続方法が好ましい。

上記のように、一体に組み立てられたパワーモジュールＰＭＵと駆動回路装置ＤＣＵと電動機制御装置ＭＣＵとの構造体はインバータケース内に収納される。これにより、インバータ装置ＩＮＶが完成する。そして、インバータケースから外部に露出した直流側端子３３には、高圧バッテリＨＢＡに電気的に接続された電源ケーブルが、インバータケースから外部に露出した交流側端子３０には、モータジェネレータＭ／Ｇに電気的に接続されたモータケーブルがそれぞれ電気的に接続される。

以上説明した本実施例によれば、半導体装置３の底面に形成された放熱面が放熱部材２の側壁面２ｃ，２ｄに面接触するように、加圧治具と第１固定治具１によって半導体装置３を窪み７の側壁面２ｃ，２ｄに押圧固定したので、半導体装置３の底面に形成された放熱面と放熱部材２の側壁面２ｃ，２ｄとの間の熱抵抗を低減でき、さらには半導体装置３の底面に形成された放熱面と放熱部材２の側壁面２ｃ，２ｄとの間の接触が安定し、それらの間の熱抵抗を安定にできる。これにより、本実施例によれば、半導体装置３の放熱性を向上させることができる。従って、本実施例によれば、パワーモジュールＰＭＵの冷却性能向上によるパワーモジュールＰＭＵの小型化により、インバータ装置ＩＮＶの小型化を実現できる。

また、本実施例によれば、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６と、これらの間を電気的に絶縁する弾性部材８とを用いて加圧治具を構成したので、電気回路構成部材と加圧治具とを兼用できる。これにより、本実施例によれば、モジュール構成部品が共用化し、新たなモジュール構成部品を用いることなく、半導体装置３を放熱部材２に固定できる。従って、本実施例によれば、パワーモジュールＰＭＵの部品点数の削減によるパワーモジュールＰＭＵの低コスト化により、インバータ装置ＩＮＶの低コスト化を実現できる。

また、本実施例によれば、弾性部材８を短手方向両側から直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６によって挟み込むように、弾性部材８と直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６とを短手方向に積み重ねた積重部材（ラミネート部材）によって加圧治具を構成したので、短手方向に伸縮自在な加圧治具を構成できる。これにより、本実施例によれば、放熱部材２或いは半導体装置３若しくは第１固定治具１が短手方向に熱伸縮した場合、第１固定治具１への押圧力を維持しながら、その熱伸縮に追従するように積重部材が伸縮するので、熱伸縮の影響を受けても、半導体装置３の固定状態を保持でき、かつ熱伸縮による短手方向の応力を緩和できる。従って、本実施例によれば、伸縮自在な加圧治具によるパワーモジュールＰＭＵの高信頼化により、インバータ装置ＩＮＶの高信頼化を実現できる。

また、本実施例によれば、弾性部材８の弾性力を、弾性部材８を構成する樹脂よりも熱変形の小さい金属製の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６に伝達し、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６によって第１固定治具１を加圧するように加圧治具を構成したので、パワーモジュールＰＭＵが高温状況下に置かれても、加圧治具の加圧力の低下を抑制できる。これにより、本実施例によれば、高温状況下においても半導体装置３の押圧力の低下を抑制できる。従って、本実施例によれば、半導体装置３の熱抵抗の安定性を向上させることができる。

また、本実施例によれば、弾性部材８として、圧縮永久歪の小さなシリコーン系の樹脂を用いたので、パワーモジュールＰＭＵが長期間に亘って高温状況下に置かれても、熱疲労及びクリープ疲労による弾性力の低下を最小限に抑制できる。これにより、本実施例によれば、長期間に亘って半導体装置３の押圧力の低下を抑制できる。従って、本実施例によれば、長期間に亘って半導体装置３の熱抵抗を安定にできる。

また、本実施例によれば、相反する方向の電流を流す直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６を弾性部材８を介して挟み込んで加圧治具を構成し、これを半導体装置３の近傍に配置したので、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の浮遊インダクタンスの低減できる。これにより、本実施例によれば、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６に生じるサージ状の過電圧を低減できる。従って、本実施例によれば、半導体装置３のスイッチング動作時に発生する損失が減少し、過電圧による半導体装置３の破壊耐量を改善できる。

また、本実施例によれば、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６が加圧治具として窪み７の中に配置されるので、放熱部材２上部における空間を有効に利用でき、直流側端子３３，交流側端子３０，電流センサ，電解コンデンサ３２，駆動回路３７，マイコン３６及び絶縁電源３８が実装された制御回路基板３９をパワーモジュールＰＭＵに近接して効率よく配置できる。これにより、本実施例によれば、インバータ装置ＩＮＶのさらなる小型化を実現できる。

また、本実施例によれば、放熱部材２の上部に、窪み７の高さ方向の開放部を塞ぐように第２固定治具４を設けたので、半導体装置３，第１固定治具１，加圧治具の窪み７内からの脱落を防止できる。

また、本実施例によれば、半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ，直流正極側配線部材５の第１接続部５ａ及び第２接続部５ｃ，直流負極側配線部材６の第１接続部６ａ及び第２接続部６ｃを第２固定治具４の貫通孔４ｂ，４ｃに貫通させたので、それらを第２固定治具４によって固定できる。これにより、本実施例によれば、半導体装置３のリード配線１１ｃと直流正極側配線部材５の第１接続部５ａとの接合部，半導体装置３のリード配線１１ｅと直流負極側配線部材６の第１接続部６ａとの接合部，直流正極側配線部材５の第２接続部５ｃと第３接続部５ｄとの接合部，直流負極側配線部材６の第２接続部６ｃと第３接続部６ｄとの接合部，半導体装置３のリード配線１１ｃ，１１ｅと交流Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ，２９Ｗ）との接合部に、振動などの外部応力によって生じる応力を抑制できる。従って、本実施例によれば、上記接合部における電気的な接続寿命を向上できる。

また、本実施例によれば、直流側端子３３，交流側端子３０，電流センサ，電解コンデンサ３２，直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第３接続部５ｄ，６ｃ，交流Ｕ相（Ｖ相，Ｗ相）側配線部材２９Ｕ（２９Ｖ，２９Ｗ）を第２固定治具４に固定或いは一体成形工法によって一体化したので、それらを固定するための固定部品、その設置スペースを削減できる。これにより、本実施例によれば、インバータ装置ＩＮＶのさらなる小形化及び低コスト化を実現できる。さらに、本実施例によれば、振動による上記部品の破損や故障を抑制できる。

また、本実施例によれば、駆動回路３７，マイコン３６及び絶縁電源３８が実装された制御回路基板３９を第２固定治具４の支柱４ｄに固定したので、それを固定するための固定部品、その設置スペースを削減できる。これにより、本実施例によれば、インバータ装置ＩＮＶのさらなる小形化及び低コスト化を実現できる。さらに、本実施例によれば、振動による上記部品の破損や故障を抑制できる。

尚、以上説明した本実施例では、上アーム側半導体装置３と下アーム側半導体装置３との同相のもの同士を短手方向に対向するように配列し、それらの間に第１固定治具１及び加圧治具を配置するという左右対称の積層（積重）配置構成を例に挙げて説明した。配置構成としては、短手方向の片側に半導体装置３を配列し、半導体装置３と放熱部材２の側壁との間に第１固定治具１及び加圧治具を配置するという左右非対称の積層（積重）配置構成としてもよい。この場合、加圧治具は、直流正極側配線部材５或いは直流負極側配線部材６のいずれかと、放熱部材２の側壁と、それらによって短手方向両側から挟み込まれる弾性部材８から構成される。また、第１固定治具１は片側の押圧部のみによって構成される。

本発明の第２実施例を図９に基づいて説明する。

図９は本実施例のインバータ装置ＩＮＶの構成を示す。

本実施例は、第１実施例の改良例であり、第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側の表面に突起１ａを設けている。突起１ａは、半導体装置３の第１固定治具１側の表面の中央部に当接するように、半導体装置３の配列に対応して、第１固定治具１の押圧部の長手方向の複数箇所に一体に形成されている。

この他の構成は第１実施例と同様であり、同符号を付してその説明を省略する。

本実施例によれば、第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側の表面に突起１ａを設けたので、半導体装置３を放熱部材２に加圧する第１固定治具１の形状を面から点に変更できる。これにより、本実施例によれば、加圧力の偏りを解消でき、半導体装置３の底面に大凡均一な加圧力を付与できる。従って、本実施例によれば、半導体装置３の熱抵抗をさらに安定にできる。

本発明の第３実施例を図１０に基づいて説明する。

図１０は本実施例のインバータ装置ＩＮＶの構成を示す。

本実施例は、第１実施例の改良例であり、放熱部材２の低壁面２ｂに突起２４を設けている。突起２４は、半導体装置３を放熱部材２の窪み７に挿入して配列する際、半導体装置３が脱落或いは転倒しないように、側壁面２ｃ，２ｄとの間に半導体装置３を嵌合させるための固定部であり、半導体装置３の配列に対応して、放熱部材２の低壁面２ｂの複数箇所に一体に形成されている。

この他の構成は第１実施例と同様であり、同符号を付してその説明を省略する。

本実施例によれば、放熱部材２の低壁面２ｂに突起２４を設けたので、半導体装置３を放熱部材２の窪み７に収納して配列する際、半導体装置３が脱落したり、転倒したりすることを防止できる。これにより、本実施例によれば、パワーモジュールＰＭＵを組み立て易くできる。従って、本実施例によれば、パワーモジュールＰＭＵの組立作業性をさらに向上できる。

さらに、本実施例によれば、パワーモジュールＰＭＵの組立時における半導体装置３の位置決め作業性及び位置決め精度を向上できる。

本発明の第４実施例を図１１に基づいて説明する。

図１１は本実施例のインバータ装置ＩＮＶの構成を示す。

本実施例は、第１実施例の改良例であり、第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側と半導体装置３の第１固定治具１側との間に第３固定治具２５を設け、第２固定治具４の底面に突起４ｅを設けている。第３固定治具２５は、金属（例えば熱伝導性に優れたアルミニウム或いは銅などの金属）成型体、又は、電気的な絶縁性を有する樹脂にセラミックスやシリカなどの高熱伝導体の粉末或いは粒子を混ぜ合わせたものを成型して形成した樹脂成型体からなる熱伝導性部材であり、窪み７に沿って長手方向に延びるようにかつ長手方向の断面形状が逆Ｔ字状になるように、２つの平板（底部と立設部）が一体になったものである。

第３固定治具２５の立設部は、底部の上面の短手方向中央から高さ方向を第２固定治具４側に向かって垂直に突出（延出）した部分であり、半導体装置３の発熱が熱伝達されるように、かつ第１固定治具１の押圧力によって半導体装置３を押圧できるように、半導体装置３側の表面が半導体装置３の第１固定治具１側の表面に、第１固定治具１側の表面が第１固定治具１の押圧部の半導体装置３側の表面に面接触している。第３固定治具２５の底部は、第３固定治具２５の立設部に熱伝達された半導体装置３の発熱を低壁面２ｂに熱伝達できるように、低壁面２ｂ側の表面が低壁面２ｂの表面に面接触した部分である。第３固定治具２５の底部の低壁面２ｂ側とは反対側の表面には、第１固定治具１の接続部の１部分が当接し、半導体装置３の１つの側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側とは反対側の側面）が面接触している。

突起４ｅは、第２固定治具４を放熱部材２に固定するボルト９の締付力によって、第３固定治具２５の立設部の突出（延出）先端部を押圧する押圧部材であり、窪み７に沿って長手方向に延びるように、かつ第２固定治具４の下面から高さ方向を第３固定治具２５側に向かって垂直に突出（延出）するように、第２固定治具４に一体に形成されている。第３固定治具２５は、立設部の突出（延出）先端部が突起４ｅによって押圧されることにより、底部の低壁面２ｂ側の表面が低壁面２ｂの表面に面接触し、半導体装置３の発熱を放熱部材に熱伝達する。

半導体装置３と第３固定治具２５との間の接触面及び放熱部材２と第３固定治具２５との間の接触面には、熱伝導性に優れた潤滑材（例えば放熱グリース１９）を塗布するようにしてもよい。

この他の構成は第１実施例と同様であり、同符号を付してその説明を省略する。

本実施例によれば、第３固定治具を用いて半導体装置３の側壁面２ｃ，２ｄ側とは反対側から半導体装置３の発熱を放熱部材２に熱伝達できるので、半導体装置３の放熱性をさらに向上できる。従って、本実施例によれば、パワーモジュールＰＭＵのより一層の小型化によるインバータ装置ＩＮＶの小型化を実現できる。

本発明の第５実施例を図１２に基づいて説明する。

図１２は本実施例のインバータ装置ＩＮＶの構成を示す。

本実施例は、第１実施例の改良例であり、第１固定治具１と直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６との短手方向の配置位置を異ならせている。このため、本実施例では、弾性部材８の弾性力が第１固定治具１の押圧部の弾性部材８側の表面に伝達され、これにより、第１固定治具１の押圧部の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側の表面が直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第１固定治具１側の表面に面接触して、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の第１固定治具１側の表面を押圧し、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の半導体装置３側の表面が半導体装置３の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側の表面に面接触して、半導体装置３の直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６側の表面を押圧し、半導体装置３を固定している。

直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６は、半導体装置３の発熱を放熱部材２の低壁面２ｂに熱伝達する熱伝導性部材を兼ねている。このため、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６の低壁面２ｂ側先端部は、熱伝導性及び電気的な絶縁性を有する樹脂２８によって梱包されている。そして、樹脂２８は、放熱部材２の低壁面２ｂに面接触している。

本実施例では、半導体装置３の１つの側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側とは反対側の側面）と樹脂２８との間には隙間が設けられているが、半導体装置３の１つの側面（リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇが引き出された側とは反対側の側面）と樹脂２８とを接触させてもよい。樹脂２８には第１固定治具１の接続部の一部分が当接している。

弾性部材８は、第１固定治具１の押圧部に弾性力が伝達できるように、高さ方向の径が短手方向の径よりも大きい楕円柱状のものが用いられている。第２固定治具４の下面には突起４ｆが設けられている。突起４ｆは、弾性部材８及び第１固定治具１の高さ方向一方側（第２固定治具４側）を押えるＴ字状のものである。弾性部材８は、突起４ｆによって高さ方向一方側（第２固定治具４側）から押え付けられるので、高さ方向には伸縮が規制され、短手方向には伸縮が自在になる。

この他の構成は第１実施例と同様であり、同符号を付してその説明を省略する。

本実施例によれば、直流正極側配線部材５及び直流負極側配線部材６と樹脂２８を用いて半導体装置３の側壁面２ｃ，２ｄ側とは反対側から半導体装置３の発熱を放熱部材２に熱伝達できるので、半導体装置３の放熱性をさらに向上できる。従って、本実施例によれば、パワーモジュールＰＭＵのより一層の小型化によるインバータ装置ＩＮＶの小型化を実現できる。

本発明の第６実施例を図１３に基づいて説明する。

図１３は、本実施例のインバータ装置ＩＮＶのパワーモジュールＰＭＵに搭載される半導体装置の構成を示す。

本実施例は、前述した第１乃至第５実施例のいずれかの改良例であり、半導体装置３の底面（放熱面であり、２つの主面のうち、放熱板１５が近接する面）と側壁面２ｃ，２ｄとの間に放熱グリース１９を塗布している。放熱グリース１９は、熱伝導性に優れた潤滑材であり、他の面接触する部材間に塗布してもよい。

半導体装置３の底面（放熱面）には、リード配線１１ｃ，１１ｅ，１１ｇなどと樹脂梱包材１４との物理的特性の違いから、反りやねじれなどの変形が生じる。また、放熱部材２の側壁面２ｃ，２ｄの表面には放熱部材２の製造上、凹凸が生じる。従って、半導体装置３の底面（放熱面）と側壁面２ｃ，２ｄの表面との接触海面には空気層が生じる。このため、本実施例では、半導体装置３の底面（放熱面）と側壁面２ｃ，２ｄの表面との間に放熱グリース１９を塗布し、その空気層を埋めている。

本実施例によれば、半導体装置３の底面（放熱面）と側壁面２ｃ，２ｄの表面との間に放熱グリース１９を塗布したので、半導体装置３の底面（放熱面）と側壁面２ｃ，２ｄの表面との接触海面に形成される空気層を埋めることができる。これにより、本実施例によれば、半導体装置３の底面（放熱面）と側壁面２ｃ，２ｄの表面との間の接触性を向上できる。従って、本実施例によれば、半導体装置３の底面（放熱面）と側壁面２ｃ，２ｄの表面との間の熱抵抗をさらに低減できる。

本発明の第７実施例を図１４に基づいて説明する。

図１４は、本実施例のインバータ装置ＩＮＶのパワーモジュールＰＭＵに搭載される半導体装置の構成を示す。

本実施例は、前述した第１乃至第５実施例のいずれかの改良例であり、半導体装置３の放熱板１５の側壁面２ｃ，２ｄ側表面と、樹脂梱包材１４の側壁面２ｃ，２ｄ側表面とが面一となるように、放熱板１５の側壁面２ｃ，２ｄ側表面を樹脂梱包材１４から露出させて接着面２０を形成している。半導体装置３の接着面２０には、絶縁特性に優れた熱伝導樹脂からなる絶縁シート２１が固着されている。絶縁シート２１の側壁面２ｃ，２ｄ側の表面には金属箔２２が薄く塗布されている。

本実施例によれば、金属箔２２が積層された絶縁シート２１によって半導体装置３の放熱面（底面）を構成したので、半導体装置３の放熱面（底面）の厚さを調節できる。これにより、本実施例によれば、放熱板１５と側壁面２ｃ，２ｄ側とを電気的に絶縁する絶縁シート２１を必要に応じて容易に薄く構成でき、半導体装置３の熱抵抗を容易に低減できる。従って、本実施例によれば、半導体装置３の放熱性をさらに向上できる。さらに、本実施例によれば、絶縁シート２１に金属箔２２を積層したので、半導体装置３の放熱部材２への取り付けの際に絶縁シート２１の損傷を防止できると共に、側壁面２ｃ，２ｄの凹凸による電界集中を抑制し、耐圧特性を改善できる。

尚、本実施例では、半導体装置３の接着面２０に熱伝導樹脂を薄く塗布して絶縁シート２１を形成する場合を例に挙げて説明した。絶縁シート２１の接着面２０への設け方としては、熱伝導樹脂を予めシート状に成型した後、接着面２０に固着してもよい。また、金属箔２２は、絶縁シート２１の成型後かつ接着面２０への固着前に絶縁シート２１に塗布してもよいし、絶縁シート２１の成型後かつ接着面２０への固着後に絶縁シート２１に塗布してもよい。

本発明の第８実施例を図１５に基づいて説明する。

図１５は本実施例の電気自動車の動力システムの概略構成を示す。

本実施例の電気自動車の動力システムは、第１実施例のハイブリッド電気自動車から内燃機関を取り除かれた形で構成されている。内燃機関を除いた構成は、第１実施例のハイブリッド電気自動車と同じである。また、電気自動車の動作は、第１実施例のハイブリッド電気自動車のモータジェネレータのみによる走行動作と、モータジェネレータによる回生動作と同様である。

インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。

本実施例によれば、電気自動車のモータジェネレータＭ／Ｇの駆動制御装置として、第１乃至７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶを備えたので、小型化で信頼性の高い電気自動車の電動機駆動システムを低価格で提供できる。

本発明の第９実施例を図１６に基づいて説明する。

図１６は本実施例の４輪駆動型のハイブリッド電気自動車の動力システムの概略構成を示す。

本実施例のハイブリッド電気自動車は、内燃機関であるエンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動するように構成された四輪駆動式のものである。本実施例では、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＷＦＬＷ，ＦＲＷを、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動する場合について説明するが、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＷＦＬＷ，ＦＲＷを、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷをそれぞれ駆動するようにしてもよい。

前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの前輪車軸ＦＤＳには差動装置ＦＤＦを介して変速機Ｔ／Ｍが機械的に接続されている。変速機Ｔ／Ｍには動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１とエンジンＥＮＧが機械的に接続されている。動力分配機構ＰＳＭは、回転駆動力の合成や分配を司る機構である。モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。インバータ装置ＩＮＶは、直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、モータジェネレータＭＧ１の駆動を制御するものである。インバータ装置ＩＮＶの直流側にはバッテリＢＡＴが電気的に接続されている。

後輪ＲＬＷ，ＲＲＷの後輪車軸ＲＤＳには差動装置ＲＤＦと減速機ＲＧを介してモータジェネレータＭＧ２が機械的に接続されている。モータジェネレータＭＧ２の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。ここで、インバータ装置ＩＮＶはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対して共用のものであって、モータジェネレータＭＧ１用のパワーモジュールＰＭＵ１及び駆動回路装置ＤＣＵ１と、モータジェネレータＭＧ２用のパワーモジュールＰＭＵ２及び駆動回路装置ＤＣＵ２と、モータ制御装置ＭＣＵとを備えている。

エンジンＥＮＧにはスタータＳＴＲが取り付けられている。スタータＳＴＲはエンジンＥＮＧを始動させるための始動装置である。

エンジン制御装置ＥＣＵは、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器（絞り弁，燃料噴射弁など）を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号としてエンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の動作が制御される。

変速機Ｔ／Ｍの動作は変速機制御装置ＴＣＵによって制御されている。変速機制御装置ＴＣＵは、変速機構を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号として変速機構の駆動装置に出力される。これにより、変速機Ｔ／Ｍの変速機構の動作が制御される。

バッテリＢＡＴはバッテリ電圧が２００ｖ以上の高電圧のリチウムイオンバッテリであり、バッテリ制御装置ＢＣＵによって充放電や寿命などが管理されている。バッテリ制御装置ＢＣＵには、バッテリの充放電や寿命などを管理するために、バッテリＢＡＴの電圧値及び電流値などが入力されている。尚、図示省略したが、バッテリとしては、バッテリ電圧１２ｖの低圧バッテリも搭載されており、制御系の電源，ラジオやライトなどの電源として用いられている。

エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，モータ制御装置ＭＣＵ及びバッテリ制御装置ＢＣＵは車載用ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して相互に電気的に接続されていると共に、総合制御装置ＧＣＵと電気的に接続されている。これにより、各制御装置間では双方向の信号伝送が可能になり、相互の情報伝達，検出値の共有などが可能になる。

総合制御装置ＧＣＵは、車両の運転状態に応じて各制御装置に指令信号を出力するものである。例えば総合制御装置ＧＣＵは、運転者の加速要求に基づいたアクセルの踏み込み量に応じて車両の必要トルク値を算出し、この必要トルク値を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧ側の出力トルク値とモータジェネレータＭＧ１側の出力トルク値とに分配し、分配されたエンジンＥＮＧ側の出力トルク値をエンジントルク指令信号としてエンジン制御装置ＥＣＵに出力し、分配されたモータジェネレータＭＧ１側の出力トルク値をモータトルク指令信号としてモータ制御装置ＭＣＵに出力する。

インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、回転子の永久磁石との電磁作用によって回転トルクを発生させる永久磁石式交流同期型回転電機が用いられている。

次に、本実施例のハイブリッド自動車の動作について説明する。

ハイブリッド電気自動車の始動時，低速走行時（エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が低下する走行領域）は、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。尚、本実施例では、ハイブリッド電気自動車の始動時及び低速走行時、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する場合について説明するが、モータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動し、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。インバータ装置ＩＮＶにはバッテリＢＡＴから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータ装置ＩＮＶによって三相交流電力に変換される。これによって得られた三相交流電力はモータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に供給される。これにより、モータジェネレータＭＧ１は駆動され、回転出力を発生する。この回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速され、差動装置ＦＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＦＤＦによって左右に分配され、左右の前輪車軸ＦＤＳにそれぞれ伝達される。これにより、前輪車軸ＦＤＳが回転駆動される。そして、前輪車軸ＦＤＳの回転駆動によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが回転駆動される。

ハイブリッド電気自動車の通常走行時（乾いた路面を走行する場合であって、エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、エンジンＥＮＧによって前輪ＦＬＷ，
ＦＲＷを駆動する。このため、エンジンＥＮＧの回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＦＤＳに伝達される。これにより、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷをＷＨ−Ｆが回転駆動される。また、バッテリＢＡＴの充電状態を検出し、バッテリＢＡＴを充電する必要がある場合は、エンジンＥＮＧの回転出力を、動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に分配し、モータジェネレータＭＧ１を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリ
ＢＡＴは充電される。

ハイブリッド電気自動車の四輪駆動走行時（雪道などの低μ路を走行する場合であって、エンジンＥＮＧの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動する。また、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮＧによって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。さらに、モータジェネレータＭＧ１の駆動によってバッテリＢＡＴの蓄電量が減少するので、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮＧの回転出力によってモータジェネレータＭＧ１を回転駆動してバッテリＢＡＴを充電する。モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するために、インバータ装置
ＩＮＶにはバッテリＢＡＴから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータ装置ＩＮＶによって三相交流電力に変換され、この変換によって得られた交流電力がモータジェネレータＭＧ２の固定子巻線に供給される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は駆動され、回転出力を発生する。発生した回転出力は、減速機ＲＧによって減速されて差動装置ＲＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＲＤＦによって左右に分配され、左右の後輪車軸ＲＤＳにそれぞれ伝達される。これにより、後輪車軸ＲＤＳが回転駆動される。そして、後輪車軸ＲＤＳの回転駆動によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷが回転駆動される。

ハイブリッド電気自動車の加速時は、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する。尚、本実施例では、ハイブリッド電気自動車の加速時、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを駆動する場合について説明するが、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１によって前輪FLW，ＦＲＷを駆動し、モータジェネレータＭＧ２によって後輪ＲＬＷ，ＲＲＷを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。エンジンＥＮＧとモータジェネレータ
ＭＧ１の回転出力は動力分配機構ＰＳＭを介して変速機Ｔ／Ｍに入力される。入力された回転出力は変速機Ｔ／Ｍによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＦＤＳに伝達される。これにより、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが回転駆動される。

ハイブリッド電気自動車の回生時（ブレーキを踏み込み時，アクセルの踏み込みを緩めた時或いはアクセルの踏み込みを止めた時などの減速時）は、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの回転力を前輪車軸ＦＤＳ，差動装置ＦＤＦ，変速機Ｔ／Ｍ，動力分配機構ＰＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に伝達し、モータジェネレータＭＧ１を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。一方、後輪ＲＬＷ，ＲＲＷの回転力を後輪車軸ＲＤＳ，差動装置ＲＤＦ，減速機ＲＧを介してモータジェネレータＭＧ２に伝達し、モータジェネレータＭＧ２を回転駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は発電機として動作する。この動作により、モータジェネレータＭＧ２の固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡＴに供給される。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。

本実施例によれば、４輪駆動型ハイブリッド電気自動車のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御装置として、第１乃至７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶを備えたので、小型化で信頼性の高い４輪駆動型ハイブリッド電気自動車の電動機駆動システムを低価格で提供できる。

尚、本実施例では、バッテリＢＡＴからの電力でモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する４輪駆動型ハイブリッド電気自動車を例に挙げて説明した。４輪駆動型ハイブリッド電気自動車としては、前輪（或いは後輪）をエンジンによって駆動し、後輪（或いは前輪）をモータで駆動するものもある。この場合、上記モータジェネレータＭＧ１とバッテリＢＡＴの代わりに、エンジンＥＮＧによって駆動される発電機（１４ｖ系車載補機用の直流電力を出力する補機用発電機よりも高い直流電力（５０ｖ）を出力でき、かつ出力を０ｖ〜５０ｖの間で可変にできる駆動専用の発電機）を備え、その発電機からの出力を直接、インバータ装置ＩＮＶの直流側に供給する。そして、インバータ装置ＩＮＶによってモータの駆動を制御し、後輪（或いは前輪）を駆動する。このような４輪駆動型ハイブリッド電気自動車のインバータ装置ＩＮＶとして、前述した第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶを用いてもよい。また、後輪を駆動するモータには、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、界磁巻線が一対の爪型磁極鉄心に巻かれたルンデル型回転子との電磁作用によって回転トルクを発生させる界磁巻線式交流同期型回転電機が用いられている。

本発明の第１０実施例を図１７に基づいて説明する。

図１７は本実施例の電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す。

本実施例の電動パワーステアリングシステム（以下、「ＥＰＳシステム」という）はピニオン式ＥＰＳシステム（以下、「Ｐ−ＥＰＳシステム」という）であり、ステアリングギヤＳＴＧの近傍に設けられた電動パワーステアリング用モータＭ（以下、「ＥＰＳモータＭ」という）でピニオンギヤをアシストする方式のステアリングシステムである。

尚、ＥＰＳシステムには、コラムシャフトの近傍に設けられたＥＰＳモータでコラムシャフトをアシストするコラム式ＥＰＳシステムや、ステアリングギヤの近傍に設けられたＥＰＳモータでラックをアシストするラッククロス式ＥＰＳシステムなどがある。本実施例のＰ−ＥＰＳシステムの電源及びアクチュエータ構成はそれらのＥＰＳシステムにも適用可能である。

運転者がステアリングホイールＳＴＷを回転させると、その主操舵力（回転力）は、上部ステアリングシャフトＵＳＳ，上部ユニバーサルジョイントＵＵＪ，下部ステアリングシャフトＬＳＳ，下部ユニバーサルジョイントＬＵＪを介してステアリングギヤＳＴＧに伝達される。また、ステアリングギヤＳＴＧには、ＥＰＳモータＭから出力された補助操舵力（回転力）が伝達される。

ステアリングギヤＳＴＧは、入力された主操舵力（回転力）と補助操舵力（回転力）とを直線の往復力に変換して左右のタイロッドＴＲ１，ＴＲ２に伝達する機構であり、ラックギヤ（図示省略）が形成されたラックシャフト（図示省略）と、ピニオンギヤ（図示省略）が形成されたピニオンシャフト（図示省略）から構成されている。ラックギヤとピニオンギヤは動力変換部ＰＴＭにおいて噛み合っており、ここで、回転力が直線の往復力に変換される。主操舵力は動力変換部ＰＴＭの入力シャフトＩＳを介してピニオンシャフトに伝達される。補助操舵力は動力変換部ＰＴＭの減速機構（図示省略）を介してピニオンシャフトに伝達される。

ステアリングギヤＳＴＧにおいて直線の往復力に変換された操舵力は、ラックシャフトに連結されたタイロッドＴＲ１，ＴＲ２に伝達され、タイロッドＴＲ１，ＴＲ２から左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達される。これにより、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２は舵取りされる。

上部ステアリングシャフトＵＳＳにはトルクセンサＴＳが設けられている。トルクセンサＴＳは、ステアリングホイールＳＴＷに与えられた操舵力（回転トルク）を検出するためのものである。

ＥＰＳモータＭは制御装置によって制御されている。ＥＰＳモータＭと制御装置はEPSシステムのアクチュエータを構成している。ＥＰＳシステムは、車載用のバッテリＢＡＴを電源としている。制御装置はインバータ装置ＩＮＶであり、トルクセンサＴＳの出力に基づいて、ＥＰＳモータＭの出力トルクが目標トルクとなるように、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、ＥＰＳモータＭに供給している。インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。ＥＰＳモータＭには、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、回転子の永久磁石との電磁作用によって回転トルクを発生させる永久磁石式交流同期型回転電機が用いられている。

本実施例によれば、ＥＰＳシステムのＥＰＳモータＭの制御装置として、第１乃至７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶを備えたので、小型化で信頼性の高いＥＰＳシステムの電動機駆動システムを低価格で提供できる。

本発明の第１１実施例を図１８に基づいて説明する。

図１８は本実施例の電動ブレーキシステムの概略構成を示す。

本実施例の電動ブレーキシステム（以下、「ＥＢシステム」という）が搭載される自動車は、内燃機関であるエンジンＥＮＧから出力された駆動力を変速機Ｔ／Ｍ及び差動機構ＤＥＦを介して左右の前輪駆動軸ＦＤＳに伝達し、前輪ＦＬＷ，ＦＲＷを回転駆動し、車両を走行させる前輪駆動車である。本実施例のＥＢシステムは左右の前輪ＦＬＷ，ＦＲＷに設けられている。

尚、本実施例では、ＥＢシステムを前輪に設置した場合を例に挙げて説明する。ＥＢシステムの設置箇所としては後輪或いは前後輪であってもよい。

前輪駆動軸ＦＤＳにはディスクロータＤＳが設けられている。ディスクロータＤＳは前輪駆動軸ＦＤＳと共に回転する。ディスクロータＤＳの両側には、図示省略したキャリアに軸方向に移動可能に支承されたブレーキパッドＢＰが設けられている。ブレーキパッドＢＰはディスクロータＤＳの回転面を両側から挟み込むように設けられている。ブレーキ力は、ブレーキパッドＢＰがディスクロータＤＳの回転面を両側から押圧することによって発生する。

ブレーキパッドＢＰはモータＭの回転トルクをもって動作する。モータＭの回転トルクは動力変換機構ＰＣＭによって直線の動力に変換され、支持機構（図示省略）によって移動可能に支持されたピストン（図示省略）に推進力として与えられる。そして、ピストンが推進することにより、ブレーキパッドＢＰが動作し、ディスクロータＤＳの回転面を両側から押圧する。モータＭには、固定子巻線を備えた固定子鉄心と、回転子の永久磁石との電磁作用によって回転トルクを発生させる永久磁石式交流同期型回転電機が用いられている。

モータＭは制御装置によって制御されている。モータＭと制御装置はＥＢシステムのアクチュエータを構成している。ＥＢシステムは、車載用のバッテリＢＡＴを電源としている。制御装置はインバータ装置ＩＮＶであり、ブレーキ制御装置ＢＲＣＵからのトルク指令に基づいて、モータＭの出力トルクが目標トルクとなるように、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、モータＭに供給している。インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。

ブレーキ制御装置ＢＲＣＵは、ブレーキペダルの踏込量，車両の運転状態などの信号を入力とし、この入力信号から前輪ＦＬＷ，ＦＲＷの各輪の必要制動力を演算し、この演算された必要制動力を各モータＭのトルク指令値に変換して、インバータ装置ＩＮＶに出力する。

本実施例によれば、ＥＢシステムのモータＭの制御装置として、第１乃至７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶを備えたので、小型化で信頼性の高いＥＢシステムの電動機駆動システムを低価格で提供できる。

本発明の第１２実施例を図１９に基づいて説明する。

図１９は本実施例の空調装置（カーエアコンシステム）の概略構成を示す。

自動車の車体の前部にはエンジンルームＥＲが設けられている。エンジンルームＥＲの後部には、エンジンルームＥＲとは仕切られた車室ＣＲが設けられている。エンジンルームＥＲは、自動車を駆動するために必要な機器及び空調装置を構成する一部の機器などを収納するための部屋である。車室ＣＲは、運転席に座ってハンドルを操作する運転者，助手席や後部座席に座る同乗者が乗車するための部屋である。車室ＣＲの内部（具体的にはエンジンルームＥＲ側でダッシュボードの下部）には、空調装置を構成する一部の機器が収納されている。

エンジンルームＥＲには、空調装置の空調用冷媒を圧縮する圧縮機ＣＯＭが取り付けられている。圧縮機ＣＯＭにはモータＭが一体に取り付けられている。これにより、モータＭの出力である回転駆動力が圧縮機ＣＯＭに供給（伝達）され、圧縮機ＣＯＭが回転駆動される。圧縮機ＣＯＭで圧縮された空調用冷媒は吐出配管を介して凝縮器ＣＯＮに供給される。凝縮器ＣＯＮは、圧縮機ＣＯＭで圧縮した高温・高圧のガス状（気体状）の空調用冷媒を外気で冷やして液化するものであり、コンデンサとも呼ばれている。

車室ＣＲの内部には、クーリングユニットを構成するエバポレータＥＶＡが設けられている。エバポレータＥＶＡは空気流路の内部に配置されており、配管を介して凝縮器CONから供給された空調用冷媒を気化し、空気を冷却する。空気流路ＡＦＷでエバポレータ
ＥＶＡの上流側にはインテークブロワＩＢＲが配置されている。インテークブロワＩＢＲは外気或いは内気を空気流路ＡＦＷに送風する。空気流路ＡＦＷ内でエバポレータＥＶＡの下流側にはヒータユニットＨＥＡが配置されている。ヒータユニットＨＥＡは、エバポレータＥＶＡによって冷却された空気を暖める。

インテークブロワＩＢＲによって空気流路ＡＦＷに空気（外気或いは内気）が送風されると、その空気はエバポレータＥＶＡによって冷却される。冷却された空気は空気流路
ＡＦＷをヒータユニットＨＥＡ側に流れる。エバポレータＥＶＡとヒータユニットＨＥＡとの間の空気流路ＡＦＷ内にはエアミックスドワＡＭＤが設けられている。エアミックスドアＡＭＤは、ヒータユニットＨＥＡに流れる空気量とヒータユニットＨＥＡをバイパスする空気量を制御するものであり、エバポレータＥＶＡによって冷却された空気を分流させる。ヒータユニットＨＥＡ側に分流した空気はヒータユニットＨＥＡによって暖められ、ヒータユニットＨＥＡをバイパスした空気と混合される。これにより、車室ＣＲ内に送風される空気温度が制御される。混合した空気は、車室ＣＲ内に設けられた複数の吹出し口のいずれかから車室ＣＲ内に吹出される。これにより、車室ＣＲ内の温度が設定温度に制御される。

エバポレータＥＶＡで気化された空調用冷媒は吸入配管を介して圧縮機ＣＯＭに供給されて圧縮される。圧縮された空調用冷媒は吐出配管を介して凝縮器ＣＯＮに供給されて液化される。液化された空調用冷媒は配管を介してエバポレータＥＶＡに供給されて気化される。空調装置においてはその冷凍サイクルが繰り返される。吐出配管，配管及び吸入配管は金属製の配管或いはフレキシブルホースで構成されている。

モータＭは制御装置によって制御されている。モータＭと制御装置はエアコンシステムのアクチュエータを構成している。エアコンシステムは、車載用のバッテリＢＡＴを電源としている。制御装置はインバータ装置ＩＮＶであり、エアコン制御装置ＡＣＵからの回転数指令に基づいて、モータＭが出力回転数が目標回転数となるように、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を多相の交流電力に変換し、モータＭに供給している。インバータ装置ＩＮＶには、前述した第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶが用いられている。

エアコン制御装置ＢＲＣＵは、運転者の温度設定値，車室ＣＲの温度検出値などの信号を入力とし、この入力信号から圧縮機ＣＯＭの作動・停止を判断し、その判断に応じて圧縮機ＣＯＭの作動に必要な回転数を指令値としてインバータ装置ＩＮＶに出力する。

本実施例によれば、エアコンシステムのモータＭの制御装置として、第１乃至７実施例のいずれかのインバータ装置ＩＮＶを備えたので、小型化で信頼性の高いエアコンシステムの電動機駆動システムを低価格で提供できる。

以上説明した第１乃至第１２実施例では、直流電源としてバッテリを例に挙げて説明した。直流電源としては、燃料電池を用いてもよい。

本発明の第１実施例であるインバータ装置のパワーモジュールの構成を示す断面図。 図１のパワーモジュールの構成を部分的に切り欠いて示す斜視図。 図１のパワーモジュールの構成を分解して示す斜視図。 図１のパワーモジュールの構成を示す斜視図。 図１のパワーモジュールの構成を示す斜視図。 図１のパワーモジュールに実装される半導体装置の内部構成を示す平面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１のインバータ装置の回路構成を示す回路図。 図１のインバータ装置を電動機駆動システムの制御装置として搭載したハイブリッド自動車の動力システムの概略構成を示すブロック図。 本発明の第２実施例であるインバータ装置のパワーモジュールの構成を示す断面図。 本発明の第３実施例であるインバータ装置のパワーモジュールの構成を示す断面図。 本発明の第４実施例であるインバータ装置のパワーモジュールの構成を示す断面図。 本発明の第５実施例であるインバータ装置のパワーモジュールの構成を示す断面図。 本発明の第６実施例を示す図面であり、第１乃至第５実施例のいずれかのインバータ装置のパワーモジュールに実装される半導体装置の構成を示す側断面図。 本発明の第７実施例を示す図面であり、第１乃至第５実施例のいずれかのインバータ装置のパワーモジュールに実装される半導体装置の構成を示す側断面図。 本発明の第８実施例を示す図面であり、第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置を電動機駆動システムの制御装置として搭載した電気自動車の動力システムの概略構成を示すブロック図。 本発明の第９実施例を示す図面であり、第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置を電動機駆動システムの制御装置として搭載した４輪駆動型ハイブリッド電気自動車の動力システムの概略構成を示すブロック図。 本発明の第１０実施例を示す図面であり、第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置を電動機駆動システムの制御装置として搭載した電動パワーステアリングシステムの概略構成を示すブロック図。 本発明の第１１実施例を示す図面であり、第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置を電動機駆動システムの制御装置として搭載した電動ブレーキシステムの概略構成を示すブロック図。 本発明の第１２実施例を示す図面であり、第１乃至第７実施例のいずれかのインバータ装置を電動機駆動システムの制御装置として搭載した電動エアコンシステムの概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１…第１固定治具、２…放熱部材、２ｃ，２ｄ…側壁面、３…半導体装置、４…第２固定治具、５…直流正極側配線部材、６…直流負極側配線部材、７…窪み、８…弾性部材、１１ｃ，１１ｅ，１１ｇ…リード配線、１４…樹脂梱包材、ＰＭＵ…パワーモジュール、ＩＮＶ…インバータ装置。

Claims (3)

1. 複数の半導体装置と、
   本体の中央部に細長の溝を有し、当該溝内の長手方向に沿って対向する両側壁に前記複数の半導体装置が配置され、当該複数の半導体装置の発熱を放熱する放熱部材と、
   ２つの押圧部と当該押圧部間を接続する接続部とを有し、前記放熱部材の溝の長手方向に沿って前記両側壁に配置された複数の半導体装置の間であって前記側壁とは反対側に配置され、前記半導体装置を前記各側壁方向へ弾性的に押圧するＵ字状固定治具と、
   前記Ｕ字状固定治具の２つの押圧部間に配置され、前記押圧部の前記側壁とは反対側の面に沿って相互に対向するよう配置された直流正極側配線部材と直流負極側配線部材と、
   前記直流正極側配線部材と前記直流負極側配線部材の間に挿入され、前記直流正極側配線部材と前記直流負極側配線部材との間を埋める弾性部材と、を備え、
   前記放熱部材の前記溝内の一方の側壁に配置された前記半導体装置は前記直流正極側配線部材と電気的に接続され、前記放熱部材の前記溝内の他方の側壁に配置された半導体装置は前記直流負極側配線部材と電気的に接続されることを特徴とする電気回路モジュール。
2. 請求項１に記載の電気回路モジュールにおいて、
   前記弾性部材は、前記直流正極側配線部材と前記直流負極側配線部材とを前記Ｕ字状部材の各押圧部へ押圧することを特徴とする電気回路モジュール。
3. 請求項１に記載の電気回路モジュールにおいて、
   前記放熱部材の前記溝の開口部を覆う第２の固定治具を有することを特徴とする電気回路モジュール。

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