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JP6915633B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

この明細書における開示は、電力変換装置に関する。
特許文献１には、電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、半導体モジュールと、冷却器と、コンデンサを備えている。
特開２０１５−９５９５７号公報
上記した電力変換装置では、冷却器の一面側に半導体モジュールが配置され、一面とは厚み方向において反対の裏面側にコンデンサが配置されている。しかしながら、半導体モジュール（半導体装置）を冷却しつつ、厚み方向に直交する方向の体格についてさらなる小型化が求められている。
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、半導体装置を冷却しつつ、厚み方向に直交する方向の体格を小型化できる電力変換装置を提供することを目的とする。
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。
本開示のひとつである電力変換装置は、
冷媒が流通する流路（２３４）を有し、一面（２３３ａ）及び一面と厚み方向において反対の裏面（２３３ｂ）を有する冷却器（２３０）と、
上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０）と、厚み方向において半導体装置と並んで配置され、上下アーム回路に並列に接続されたコンデンサ（Ｃ１）と、をそれぞれ有する複数のパワーモジュール（１１０）と、
を備え、
冷却器における一面及び裏面の両面に、パワーモジュールがそれぞれ配置されている。
この電力変換装置によれば、複数のパワーモジュールのそれぞれが、上下アーム回路を構成する半導体装置だけでなく、上下アーム回路に並列接続されたコンデンサを有している。このように、パワーモジュールごとに、換言すれば上下アーム回路ごとに、コンデンサをもたせている。さらに、パワーモジュールにおいて、半導体装置とコンデンサとは、厚み方向に並んで配置されている。パワーモジュールを冷却器の両面に配置することで、半導体装置を冷却しつつ、厚み方向に直交する方向の体格を小型化することができる。
第１実施形態の電力変換装置が適用される駆動システムを示す等価回路図である。 半導体装置を示す斜視図である。 図２のIII-III線に沿う断面図である。 半導体装置を主端子側から見た平面図である。 図２に対して封止樹脂体を省略した図である。 リードフレームの不要部分をカットする前の斜視図である。 ＩＧＢＴと主端子の位置関係を示す平面図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 主端子トータルのインダクタンスの磁場解析結果を示す図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す断面図であり、図３に対応している。 図１７のXVIII-XVIII線に沿う断面図である。 半導体装置の別例の半導体装置を示す断面図である。 ＩＧＢＴと主端子の位置関係を示す平面図であり、図７に対応している。 パワーモジュールを示す平面図である。 図２１のXXII-XXII線に沿う断面図である。 図２１を裏面側から見た平面図である。 図２１をＡ方向から見た平面図である。 図２１をＢ方向から見た平面図である。 図２１をＣ方向から見た平面図である。 半導体装置、平滑コンデンサ、各バスバーの接続を説明するための図である。 配線の寄生インダクタンスを含む等価回路図である。 図２７の別例を示す模式図である。 第１実施形態の電力変換装置を示す分解斜視図である。 電力変換装置の分解斜視図である。 電力変換装置の斜視図である。 電力変換装置の斜視図である。 電力変換装置の斜視図である。 電力変換装置の斜視図である。 電力変換装置の平面図である。 図３６をケースの底壁側から見た平面図である。 図３６をＤ方向から見た平面図である。 図３６をＥ方向から見た平面図である。 図３６をＦ方向から見た平面図である。 図３６をＧ方向から見た平面図である。 図３６のXLII-XLII線に沿う断面図である。 図３６のXLIII-XLIII線に沿う断面図である。 図３６のXLIV-XLIV線に沿う断面図である。 冷却構造を示す平面図である。 冷却構造を示す模式的な断面図である。 冷却構造の別例を示す模式的な断面図である。 パワーモジュールの配置の別例を示す模式的な平面図である。 第２実施形態の電力変換装置において、冷却構造を示す模式的な断面図である。 第３実施形態の電力変換装置において、冷却構造を示す模式的な断面図である。 第４実施形態の電力変換装置を示す斜視図である。 冷却器周辺を示す斜視図である。 冷却器周辺を示す平面図である。 冷却器の流路を示す図である。 図５３のLIV-LIV線に沿う断面図である。 図５３のLV-LV線に沿う断面図である。 流路の別例を示す図である。 流路の別例を示す図である。 発熱体の別例を示す断面図である。
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下において、冷却器２３０の熱交換部２３３の厚み方向をＺ方向、Ｚ方向に直交し、複数のパワーモジュール１１０の並び方向をＸ方向と示す。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断わりのない限り、上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。
（第１実施形態）
本実施形態の電力変換装置は、たとえば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）などの車両に適用可能である。以下では、ハイブリッド自動車に適用される例について説明する。
（駆動システム）
先ず、図１に基づき、電力変換装置が適用される駆動システムの概略構成について説明する。
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３，４と、直流電源２とモータジェネレータ３，４との間で電力変換を行う電力変換装置５を備えている。
直流電源２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池である。モータジェネレータ３，４は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、図示しないエンジンにより駆動されて発電する発電機（オルタネータ）、及び、エンジンを始動させる電動機（スタータ）として機能する。モータジェネレータ４は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。また、回生時には発電機として機能する。車両は、走行駆動源として、エンジン及びモータジェネレータ４を備えている。
電力変換装置５は、コンバータ６と、インバータ７，８と、制御回路部９と、平滑コンデンサＣ２と、フィルタコンデンサＣ３などを備えている。コンバータ６及びインバータ７，８は、電力変換部である。コンバータ６は、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換部であり、インバータ７，８は、ＤＣ−ＡＣ変換部である。これら電力変換部は、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１を有する並列回路１１を、それぞれ備えている。
上下アーム回路１０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２を有している。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、ｎチャネル型のＩＧＢＴを採用している。上アーム１０Ｕは、スイッチング素子Ｑ１に、還流用のダイオードＤ１が逆並列に接続されてなる。下アーム１０Ｌは、スイッチング素子Ｑ２に、還流用のダイオードＤ２が逆並列に接続されてなる。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＩＧＢＴに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。ダイオードＤ１，Ｄ２としては、寄生ダイオードを用いることもできる。
上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌは、上アーム１０ＵをＶＨライン１２Ｈ側として、ＶＨラインとＮライン１３との間で直列接続されている。高電位側の電力ラインであるＰライン１２は、上記したＶＨライン１２Ｈに加えて、ＶＬライン１２Ｌを有している。ＶＬライン１２Ｌは、直流電源２の正極端子に接続されている。ＶＬライン１２ＬとＶＨライン１２Ｈとの間にコンバータ６が設けられており、ＶＨライン１２Ｈの電位は、ＶＬライン１２Ｌの電位以上とされる。Ｎライン１３は、直流電源２の負極に接続されており、接地ラインとも称される。このように、電力ライン間で上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌが直列接続されて、上下アーム回路１０が構成されている。後述する半導体装置２０は、１つのアームを構成する。
なお、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ電極がＶＨライン１２Ｈに接続され、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ電極がＮライン１３に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のエミッタ電極と、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ電極が接続されている。
コンデンサＣ１の正極端子は、上アーム１０Ｕを構成するスイッチング素子Ｑ１のコレクタ電極に接続されている。コンデンサＣ１の負極端子は、下アーム１０Ｌを構成するスイッチング素子Ｑ２のエミッタ電極に接続されている。すなわち、コンデンサＣ１は、対応する上下アーム回路１０に並列接続されている。並列回路１１は、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが並列接続されてなる。並列回路１１は、共通配線１１Ｐ，１１Ｎを有している。上アーム１０ＵとコンデンサＣ１の正極端子との接続点は、共通配線１１Ｐを介して、ＶＨライン１２Ｈに接続されている。下アーム１０ＬとコンデンサＣ１の負極端子との接続点は、共通配線１１Ｎを介して、Ｎライン１３に接続されている。
本実施形態では、平滑コンデンサＣ２やフィルタコンデンサＣ３とは別に、コンデンサＣ１が設けられている。コンデンサＣ１は、並列接続された上下アーム回路１０を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。スイッチングによってエネルギーロス（損失）が発生し、上下アームの両端間の電圧が落ち込むため、不足する電荷を、並列接続されたコンデンサＣ１から供給する。このため、コンデンサＣ１の静電容量は、平滑コンデンサＣ２やフィルタコンデンサＣ３の静電容量に対して十分に小さい値とされている。たとえば、平滑コンデンサＣ２の静電容量が１０００μＦとされ、コンデンサＣ１の静電容量が１０μＦ〜２０μＦとされている。後述するパワーモジュール１１０は、１つの並列回路１１を構成する。
フィルタコンデンサＣ３は、ＶＬライン１２ＬとＮライン１３との間に接続されている。フィルタコンデンサＣ３は、直流電源２に並列に接続されている。フィルタコンデンサＣ３は、たとえば直流電源２からの電源ノイズを除去する。フィルタコンデンサＣ３は、平滑コンデンサＣ２よりも低電圧側に配置されるため低圧側コンデンサとも称される。なお、Ｎライン１３及びＶＬライン１２Ｌの少なくとも一方には、直流電源２とフィルタコンデンサＣ３との間に、図示しないシステムメインリレー（ＳＭＲ）が設けられている。
コンバータ６は、上記した並列回路１１と、リアクトルを有している。本実施形態のコンバータ６は、多相コンバータ、具体的には二相コンバータとして構成されている。コンバータ６は、２組の並列回路１１と、並列回路１１ごとに設けられたリアクトルＲ１，Ｒ２を有している。並列回路１１は、ＶＨライン１２ＨとＮライン１３との間で並列接続されている。リアクトルＲ１，Ｒ２の一端はＶＬライン１２Ｌに接続され、他端は、昇圧配線１４をそれぞれ介して、対応する並列回路１１における上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌの接続点に接続されている。すなわち、ＶＬライン１２Ｌと対応する上下アーム回路１０の接続点との間に、リアクトルＲ１，Ｒ２が配置されている。リアクトルＲ１，Ｒ２は、ＶＬライン１２ＬとＮライン１３との間で、互いに並列に接続されている。
コンバータ６は、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換する。コンバータ６は、直流電源２から供給される直流電圧を昇圧する機能を有している。また、平滑コンデンサＣ２の電荷を用いて直流電源２を充電する降圧機能も有している。
平滑コンデンサＣ２は、ＶＨライン１２ＨとＮライン１３との間に接続されている。平滑コンデンサＣ２は、コンバータ６とインバータ７，８との間に設けられており、コンバータ６及びインバータ７，８と並列に接続されている。平滑コンデンサＣ２は、たとえばコンバータ６で昇圧された直流電圧を平滑化し、その直流電圧の電荷を蓄積する。平滑コンデンサＣ２の両端間の電圧が、モータジェネレータ３，４を駆動するための直流の高電圧となる。平滑コンデンサＣ２の両端間の電圧は、フィルタコンデンサＣ３の両端間の電圧以上とされる。平滑コンデンサＣ２は、フィルタコンデンサＣ３よりも高電圧側に配置されるため高圧側コンデンサとも称される。
インバータ７は、平滑コンデンサＣ２を介してコンバータ６に接続されている。インバータ７は、上記した並列回路１１を３組分、有している。すなわち、インバータ７は、三相分の上下アーム回路１０を有している。Ｕ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３の固定子に設けられたＵ相巻線に接続されている。同様に、Ｖ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３のＶ相巻線に接続されている。Ｗ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３のＷ相巻線に接続されている。各相の上下アーム回路１０の接続点は、相ごとに設けられた出力配線１５を介して対応する相の巻線に接続されている。
インバータ７は、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ３へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ７は、エンジンの出力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電圧を、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、ＶＨライン１２Ｈへ出力することもできる。このように、インバータ７は、コンバータ６とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行なう。
同様に、インバータ８も、平滑コンデンサＣ２を介してコンバータ６に接続されている。インバータ８も、上記した並列回路１１を３組分、有している。すなわち、インバータ８は、三相分の上下アーム回路１０を有している。Ｕ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ４の固定子に設けられたＵ相巻線に接続されている。Ｖ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ４のＶ相巻線に接続されている。Ｗ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ４のＷ相巻線に接続されている。各相の上下アーム回路１０の接続点は、相ごとに設けられた出力配線１５を介して対応する相の巻線に接続されている。
インバータ８は、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ４へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ８は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてモータジェネレータ４が発電した三相交流電圧を、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、ＶＨライン１２Ｈへ出力することもできる。このように、インバータ８は、コンバータ６とモータジェネレータ４との間で双方向の電力変換を行なう。
制御回路部９は、インバータ７，８のスイッチング素子を動作させるための駆動指令を生成し、図示しない駆動回路部（ドライバ）に出力する。制御回路部９は、図示しない上位ＥＣＵから入力されるトルク要求や各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。
各種センサとしては、モータジェネレータ３，４の各相の巻線に流れる相電流を検出する電流センサ、モータジェネレータ３，４の回転子の回転角を検出する回転角センサ、平滑コンデンサＣ２の両端電圧、すなわちＶＨライン１２Ｈの電圧を検出する電圧センサ、フィルタコンデンサＣ３の両端電圧、すなわちＶＬライン１２Ｌの電圧を検出する電圧センサ、昇圧配線１４に設けられ、リアクトルＲ１，Ｒ２を流れる電流を検出する電流センサなどがある。電力変換装置５は、これらの図示しないセンサを有している。制御回路部９は、具体的には、駆動指令としてＰＷＭ信号を出力する。制御回路部９は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を備えて構成されている。
なお、駆動回路部は、制御回路部９からの駆動指令に基づいて駆動信号を生成し、対応する上下アーム回路１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート電極に出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。本実施形態では、駆動回路部が上下アーム回路１０ごとに設けられている。
次に、電力変換装置５を説明する前に、その構成要素である半導体装置２０、半導体装置２０を備えたパワーモジュール１１０について説明する。
（半導体装置）
本実施形態の電力変換装置５に適用可能な半導体装置２０の一例について説明する。以下に示す半導体装置２０は、上下アーム回路１０の一方、すなわち１つのアームを構成するように構成されている。すなわち、２つの半導体装置により、上下アーム回路１０が構成される。このような半導体装置２０は、１つのアームを構成する要素単位でパッケージ化しているため、１ｉｎ１パッケージとも称される。半導体装置２０は、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとで、基本的な構成が同じであり、たとえば共通部品とすることもできる。
図２〜図７に示すように、半導体装置２０は、封止樹脂体３０、半導体チップ４０、導電部材５０、ターミナル６０、主端子７０、及び信号端子８０を備えている。なお、図５は、図２に対して、封止樹脂体３０を省略した図である。図６は、封止樹脂体３０の成形後であって、タイバーなど、リードフレーム１００の不要部分を除去する前の状態を示している。図７は、半導体チップ４０と主端子７０との位置関係を示す平面図であり、封止樹脂体３０の一部、導電部材５０Ｅ、及びターミナル６０を省略して図示している。
半導体装置２０を含むパワーモジュール１１０が後述する冷却器２３０に配置された状態で、半導体チップ４０の板厚方向は、冷却器２３０の熱交換部２３３の厚み方向であるＺ方向と略平行となる。また、複数の主端子７０の並び方向及び複数の信号端子８０の並び方向が、複数のパワーモジュール１１０の並び方向であるＸ方向と略平行となる。このため、以下の説明においても、半導体チップ４０の板厚方向をＺ方向、主端子７０や信号端子８０の並び方向をＸ方向と示す。
封止樹脂体３０は、たとえばエポキシ系樹脂からなる。封止樹脂体３０は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。図２〜図４に示すように、封止樹脂体３０は、半導体チップ４０の板厚方向に平行なＺ方向において、一面３１と、一面３１と反対の裏面３２を有している。一面３１及び裏面３２は、たとえば平坦面となっている。封止樹脂体３０は、一面３１と裏面３２とをつなぐ側面を有している。本例では、封止樹脂体３０が、平面略矩形状をなしている。
半導体チップ４０は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの半導体基板に、素子が形成されてなる。半導体装置２０は、半導体チップ４０を１つ備えている。半導体チップ４０には、上記した１つのアームを構成する素子（スイッチング素子及びダイオード）が形成されている。すなわち、素子としてＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴが形成されている。たとえば上アーム１０Ｕとして用いる場合、半導体チップ４０に形成された素子はスイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１として機能し、下アーム１０Ｌとして用いる場合、半導体チップ４０に形成された素子はスイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２として機能する。
素子は、Ｚ方向に主電流が流れるように縦型構造をなしている。図示を省略するが、素子はゲート電極を有している。ゲート電極はトレンチ構造をなしている。図３に示すように、半導体チップ４０は、Ｚ方向の両面に主電極を有している。具体的には、一面側に主電極としてコレクタ電極４１を有し、一面と反対の裏面側に主電極としてエミッタ電極４２を有している。コレクタ電極４１はダイオードのカソード電極も兼ねており、エミッタ電極４２はダイオードのアノード電極も兼ねている。コレクタ電極４１は、一面のほぼ全面に形成されている。エミッタ電極４２は、裏面の一部に形成されている。
図３及び図７に示すように、半導体チップ４０は、エミッタ電極４２が形成された裏面に、信号用の電極であるパッド４３を有している。パッド４３は、エミッタ電極４２とは別の位置に形成されている。パッド４３は、エミッタ電極４２と電気的に分離されている。パッド４３は、Ｙ方向において、エミッタ電極４２の形成領域とは反対側の端部に形成されている。
本例では、半導体チップ４０が、５つのパッド４３を有している。具体的には、５つのパッド４３として、ゲート電極用、エミッタ電極４２の電位を検出するケルビンエミッタ用、電流センス用、半導体チップ４０の温度を検出する温度センサ（感温ダイオード）のアノード電位用、同じくカソード電位用を有している。５つのパッド４３は、平面略矩形状の半導体チップ４０において、Ｙ方向の一端側にまとめて形成されるとともに、Ｘ方向に並んで形成されている。
導電部材５０は、半導体チップ４０と主端子７０とを電気的に中継する。すなわち、主電極の配線としての機能を果たす。本例では、半導体チップ４０（素子）の熱を半導体装置２０の外部に放熱する機能も果たす。このため、導電部材５０は、ヒートシンクとも称される。導電部材５０は、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、Ｃｕなどの金属材料を少なくとも用いて形成されている。
導電部材５０は、半導体チップ４０を挟むように対をなして設けられている。導電部材５０のそれぞれは、Ｚ方向からの投影視において、半導体チップ４０を内包するように設けられている。半導体装置２０は、一対の導電部材５０として、半導体チップ４０のコレクタ電極４１側に配置された導電部材５０Ｃと、エミッタ電極４２側に配置された導電部材５０Ｅを有している。導電部材５０Ｃがコレクタ電極４１と後述する主端子７０Ｃとを電気的に中継し、導電部材５０Ｅがエミッタ電極４２と後述する主端子７０Ｅとを電気的に中継する。
図３，図５，及び図７に示すように、導電部材５０Ｃは、Ｚ方向において厚肉の部分である本体部５１Ｃと、本体部５１Ｃよりも薄肉の部分である延設部５２Ｃを有している。本体部５１Ｃは、厚みがほぼ一定の平面略形状をなしている。本体部５１Ｃは、Ｚ方向において、半導体チップ４０側の実装面５３Ｃと、実装面５３Ｃと反対の放熱面５４Ｃを有している。延設部５２Ｃは、Ｙ方向において、本体部５１Ｃの端部から延設されている。延設部５２Ｃは、本体部５１ＣとＸ方向の長さ、すなわち幅を同じにしてＹ方向に延設されている。延設部５２Ｃにおける半導体チップ４０側の面は、本体部５１Ｃの実装面５３Ｃと略面一となっており、半導体チップ４０と反対の面は、封止樹脂体３０によって封止されている。延設部５２Ｃは、少なくとも主端子７０の配置側の端部に設けられれば良い。本例では、本体部５１Ｃの両端にそれぞれ設けられている。図７では、本体部５１Ｃと延設部５２Ｃとの境界を二点鎖線で示している。
図３及び図５に示すように、導電部材５０Ｅは、Ｚ方向において厚肉の部分である本体部５１Ｅと、本体部５１Ｅよりも薄肉の部分である延設部５２Ｅを有している。本体部５１Ｅは、厚みがほぼ一定の平面略形状をなしている。本体部５１Ｅは、Ｚ方向において、半導体チップ４０側の実装面５３Ｅと、実装面５３Ｅと反対の放熱面５４Ｅを有している。延設部５２Ｅは、Ｙ方向において、本体部５１Ｅの端部から延設されている。延設部５２Ｅは、本体部５１ＥとＸ方向の長さ、すなわち幅を同じにしてＹ方向に延設されている。延設部５２Ｅにおける半導体チップ４０側の面は、本体部５１Ｅの実装面５３Ｅと略面一となっており、半導体チップ４０と反対の面は、封止樹脂体３０によって封止されている。延設部５２Ｅは、少なくとも主端子７０の配置側の端部に設けられれば良い。本例では、本体部５１Ｅの両端にそれぞれ設けられている。なお、本例では、導電部材５０Ｃ，５０Ｅとして共通部品を採用している。
導電部材５０Ｃの本体部５１Ｃにおける実装面５３Ｃには、半導体チップ４０のコレクタ電極４１が、はんだ９０を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に限定されない。導電部材５０Ｃの大部分は封止樹脂体３０によって覆われている。導電部材５０Ｃの放熱面５４Ｃは、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５４Ｃは、一面３１と略面一となっている。導電部材５０Ｃの表面のうち、はんだ９０との接続部、放熱面５４Ｃ、及び主端子７０の連なる部分を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。
ターミナル６０は、半導体チップ４０と導電部材５０Ｅとの間に介在している。ターミナル６０は略直方体をなしており、その平面形状（平面略矩形状）はエミッタ電極４２とほぼ一致している。ターミナル６０は、半導体チップ４０のエミッタ電極４２と導電部材５０Ｅとの電気伝導、熱伝導経路の途中に位置するため、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、Ｃｕなどの金属材料を少なくとも用いて形成されている。ターミナル６０は、エミッタ電極４２に対向配置され、はんだ９１を介してエミッタ電極４２と接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。ターミナル６０は、後述するリードフレーム１００の一部分として構成されてもよい。
導電部材５０Ｅの本体部５１Ｅにおける実装面５３Ｅには、半導体チップ４０のエミッタ電極４２が、はんだ９２を介して電気的に接続されている。具体的には、導電部材５０Ｅとターミナル６０とが、はんだ９２を介して接続されている。そして、エミッタ電極４２と導電部材５０Ｅとは、はんだ９１、ターミナル６０、及びはんだ９２を介して、電気的に接続されている。導電部材５０Ｅも、封止樹脂体３０によって大部分が覆われている。導電部材５０Ｅの放熱面５４Ｅは、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５４Ｅは、裏面３２と略面一となっている。導電部材５０Ｅの表面のうち、はんだ９２との接続部、放熱面５４Ｅ、及び主端子７０の連なる部分を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。
主端子７０は、半導体装置２０と外部機器とを電気的に接続するための外部接続端子のうち、主電流が流れる端子である。半導体装置２０は、複数の主端子７０を備えている。主端子７０は、対応する導電部材５０に連なっている。同一の金属部材を加工することで、主端子７０を対応する導電部材５０と一体的に設けてもよいし、別部材である主端子７０を接続によって導電部材５０に連なる構成としてもよい。本例では、図６に示すように、主端子７０は、信号端子８０とともに、リードフレーム１００の一部分として構成されており、導電部材５０とは別部材とされている。図３に示すように、主端子７０は、封止樹脂体３０の内部で、対応する導電部材５０に連なっている。
図３及び図４に示すように、主端子７０のそれぞれは、対応する導電部材５０からＹ方向に延設され、封止樹脂体３０の１つの側面３３から外部に突出している。主端子７０は、封止樹脂体３０の内外にわたって延設されている。主端子７０は、半導体チップ４０の主電極と電気的に接続された端子である。半導体装置２０は、主端子７０として、コレクタ電極４１と電気的に接続された主端子７０Ｃと、エミッタ電極４２と電気的に接続された主端子７０Ｅを有している。主端子７０Ｃはコレクタ端子、主端子７０Ｅはエミッタ端子とも称される。
主端子７０Ｃは、導電部材５０Ｃに連なっている。具体的には、延設部５２Ｃの１つにおける半導体チップ４０側の面に、はんだ９３を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。主端子７０Ｃは、導電部材５０ＣからＹ方向に延設され、封止樹脂体３０の側面３３から外部に突出している。主端子７０Ｅは、導電部材５０Ｅに連なっている。具体的には、延設部５２Ｅの１つにおける半導体チップ４０側の面に、はんだ９４を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。主端子７０Ｅは、導電部材５０Ｅから主端子７０Ｃと同じ方向であるＹ方向に延設され、図３及び図４に示すように、主端子７０Ｃと同じ側面３３から外部に突出している。主端子７０Ｃ，７０Ｅの詳細については、後述する。
信号端子８０は、対応する半導体チップ４０のパッド４３に接続されている。半導体装置２０は、複数の信号端子８０を有している。本例では、ボンディングワイヤ９５を介して接続されている。信号端子８０は、封止樹脂体３０の内部でボンディングワイヤ９５と接続されている。各パッド４３に接続された５つの信号端子８０は、それぞれＹ方向に延設されており、封止樹脂体３０における側面３３と反対の側面３４から外部に突出している。信号端子８０は、上記したようにリードフレーム１００の一部分として構成されている。なお、同一の金属部材を加工することで、信号端子８０を、主端子７０Ｃとともに導電部材５０Ｃと一体的に設けてもよい。
なお、リードフレーム１００は、図６に示すようにカット前の状態で、外周枠部１０１と、タイバー１０２を有している。主端子７０及び信号端子８０のそれぞれは、タイバー１０２を介して外周枠部１０１に固定されている。封止樹脂体３０の成形後、外周枠部１０１やタイバー１０２など、リードフレーム１００の不要部分を除去することで、主端子７０及び信号端子８０が電気的に分離され、半導体装置２０が得られる。リードフレーム１００としては、厚みが一定のもの、部分的に厚みが異なる異形材のいずれも採用が可能である。
以上のように構成される半導体装置２０では、封止樹脂体３０により、半導体チップ４０、導電部材５０それぞれの一部、ターミナル６０、主端子７０それぞれの一部、及び信号端子８０それぞれの一部が、一体的に封止されている。すなわち、１つのアームを構成する要素が封止されている。このため、半導体装置２０は、１ｉｎ１パッケージとも称される。
また、導電部材５０Ｃの放熱面５４Ｃが、封止樹脂体３０の一面３１と略面一とされている。また、導電部材５０Ｅの放熱面５４Ｅが、封止樹脂体３０の裏面３２と略面一とされている。半導体装置２０は、放熱面５４Ｃ，５４Ｅがともに封止樹脂体３０から露出された両面放熱構造をなしている。このような半導体装置２０は、たとえば、導電部材５０を、封止樹脂体３０とともに切削加工することで形成することができる。また、放熱面５４Ｃ，５４Ｅが、封止樹脂体３０を成形する型のキャビティ壁面に接触するようにして、封止樹脂体３０を成形することによって形成することもできる。
次に、主端子７０について詳細に説明する。
主端子７０は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有している。主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとは、板面同士が対向するのではなく、側面同士が対向するように、主端子７０の板幅方向であるＸ方向に並んで配置されてる。半導体装置２０は、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅによる側面対向部を複数有している。板面とは、主端子７０の表面のうち、主端子７０の板厚方向の面であり、側面とは板面をつなぐ面であって主端子７０の延設方向に沿う面である。主端子７０の残りの表面は、延設方向における両端面、すなわち突出先端面と後端面である。側面対向部を構成する側面は、主端子７０の板厚方向において少なくとも一部が対向すればよい。たとえば板厚方向にずれて設けられてもよい。ただし、全面対向の方が効果的である。また、対向とは、対向する面が少なくとも向き合っていればよい。面同士が略平行とするのが良く、完全な平行状態がより好ましい。
主端子７０の側面は、板面よりも面積が小さい面である。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、互いに隣り合うように配置されている。互いに隣り合うことにより、主端子７０Ｃ，７０Ｅをそれぞれ複数有する構成では、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが交互に配置されることとなる。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、順に配置されている。
図７に示すように、Ｘ方向において配置が連続する３つ以上の主端子７０により主端子群７１が構成されている。上記したように主端子７０Ｃ，７０Ｅは隣り合って配置されており、主端子群７１は主端子７０Ｃ，７０Ｅを両方含み、且つ、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数含んで構成されている。主端子群７１を構成する主端子７０は、それぞれの少なくとも一部が所定の領域Ａ１内に配置されている。領域Ａ１は、Ｘ方向において、半導体チップ４０の一方の端面４４から仮想的に延長された延長線ＥＬ１と、端面４４とは反対の端面４５から仮想的に延長された延長線ＥＬ２との間の領域である。Ｘ方向において、延長線ＥＬ１，ＥＬ２間の長さは、半導体チップ４０の幅、すなわち素子幅に一致する。
本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅが、その全長において同じ方向（Ｙ方向）に延設されている。主端子７０は、平面一直線状をなし、Ｘ方向への延設部分を有してない。主端子７０Ｃの厚みは、本体部５１Ｃよりも薄くされており、たとえば延設部５２Ｃとほぼ同じとされている。主端子７０Ｅの厚みは、本体部５１Ｅよりも薄くされており、たとえば延設部５２Ｅとほぼ同じとされている。主端子７０の厚みは全長でほぼ一定とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅでほぼ同じ厚みとされている。主端子７０の幅Ｗ１は全長でほぼ一定とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅで同じ幅とされている。また、Ｘ方向において隣り合う主端子７０の間隔Ｐ１も、すべての主端子７０で同じとされている。間隔Ｐ１は、端子間ピッチとも称される。
主端子７０のそれぞれは、封止樹脂体３０内に屈曲部を２箇所有している。これにより、主端子７０はＺＹ平面において略クランク状をなしている。主端子７０において、上記した屈曲部よりも先端の部分は平板状をなしており、この平板状部分の一部が、封止樹脂体３０から突出している。封止樹脂体３０からの突出部分、すなわち上記した平板状部分において、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、図３及び図４に示すように、Ｚ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。また、平板状部分において、主端子７０Ｃ，７０Ｅの板厚方向は、Ｚ方向に略一致している。これにより、主端子７０Ｃの側面と主端子７０Ｅの側面が、Ｚ方向のほぼ全域で対向している。さらに、主端子７０Ｃ，７０Ｅの平板状部分の延設長さがほぼ同じであり、Ｙ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。これにより、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面は、平板状部分においてほぼ全面で対向している。
図２，図５〜図７に示すように、半導体装置２０は、奇数本の主端子７０、具体的には９本の主端子７０を備えている。うち４本が主端子７０Ｃ、残りの５本が主端子７０Ｅとなっている。主端子７０Ｃ，７０ＥはＸ方向において交互に配置されており、これにより半導体装置２０は、側面対向部を８つ有している。Ｘ方向両端には主端子７０Ｅが配置されており、両端の主端子７０Ｅを除く７本の主端子７０により、主端子群７１が構成されている。主端子群７１は、奇数本（７本）の主端子７０、具体的には４本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅによって構成されている。主端子群７１を構成しない２本の主端子７０Ｅは、それぞれの全体がＸ方向において領域Ａの外に配置されている。主端子群７１を構成する主端子７０のほうが、主端子群７１を構成しない主端子７０よりも多い構成となっている。
主端子群７１を構成する７本の主端子７０のうち、両端に位置する２本の主端子７０Ｃは、Ｘ方向においてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。残りの５本の主端子７０は、Ｘ方向においてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。このように、主端子群７１を構成する一部の主端子７０は、それぞれの全体が領域Ａ１内に配置され、残りの主端子７０は、それぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。特に本例では、主端子群７１を構成する複数（５本）の主端子７０それぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。
上記したように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは同じ幅Ｗ１とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅの間隔Ｐ１も、すべての主端子７０で同じとされている。そして、奇数本の主端子７０のうち、Ｘ方向において真ん中（中央）に配置された主端子７０Ｅにおける幅の中心が、半導体チップ４０の中心を通る中心線ＣＬ上に位置している。このように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向において、半導体チップ４０の中心を通る中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。なお、複数の主端子７０Ｃは中心線ＣＬに対して線対称配置とされ、複数の主端子７０Ｅは中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。また、主端子群７１を構成する奇数本の主端子７０も、中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。中心線ＣＬの延設方向は、Ｚ方向及びＸ方向に直交している。
次に、上記した半導体装置２０の効果について説明する。
上記した半導体装置２０は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有しており、主端子７０Ｃ，７０ＥがＸ方向において隣り合って配置されている。そして、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面同士が対向している。主端子７０Ｃ，７０Ｅで主電流の向きは逆向きとなる。このように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置されている。したがって、インダクタンスを低減することができる。特に本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面対向部を複数有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。同じ種類の主端子７０を複数にして並列化するため、インダクタンスを低減することができる。
また、連続して配置された少なくとも３本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。主端子群７１を構成する主端子７０は、それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０の両端面４４，４５から延長された延長線ＥＬ１，ＥＬ２間の領域Ａ１内に配置されている。すなわち、複数の側面対向部が領域Ａ１内に配置されている。これにより、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化、具体的には電流経路を短くすることができる。したがって、インダクタンスを低減することができる。
以上により、上記した半導体装置２０によれば、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。なお、側面同士が対向するように複数の主端子７０がＸ方向に並んで配置され、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有し、連続して配置された少なくとも３本の主端子７０により主端子群７１が構成され、一部分において同じ種類の主端子７０が連続して配置されるようにしてもよい。これによれば、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数にして並列化するため、インダクタンスを低減することができる。また、主端子群７１を有することで、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化することができる。これにより、インダクタンスを低減することができる。したがって、本例に準ずる効果を奏することができる。しかしながら、本例に示すように、主端子７０Ｃ，７０Ｅを隣り合うように配置したほうが、磁束打消しの効果によってインダクタンスをさらに低減することができる。
主端子群７１において、Ｘ方向において全体が領域Ａ１内に配置される主端子７０のほうが、一部のみが領域Ａ１に配置される主端子７０よりも、電流経路の簡素化の点ではより好ましい。本例では、主端子群７１を構成する主端子７０の一部についてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置され、残りの主端子７０についてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。主端子群７１が、電流経路の簡素化についてより効果的な主端子７０を含むため、インダクタンスを効果的に低減することができる。特に本例では、全体が領域内に配置される主端子７０を複数含んでいる。電流経路の簡素化についてより効果的な主端子７０を複数含むため、インダクタンスをより効果的に低減することができる。
本例では、主端子７０の本数が奇数とされている。奇数の場合、Ｘ方向において対称性をもたせやすく、主端子７０との半導体チップ４０との電流経路の偏りを抑制することができる。また、Ｘ方向における主端子７０の並び順が、一面３１側から見ても、裏面３２側から見ても同じである。したがって、半導体装置２０の配置の自由度を向上することができる。
特に本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅが、Ｘ方向において、半導体チップ４０の中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。これにより、半導体チップ４０の主電流は、中心線ＣＬに対して線対称となるように流れる。主電流は、中心線ＣＬの左右でほぼ均等に流れる。したがって、インダクタンスをさらに低減することができる。また局所的な発熱を抑制することができる。
図８〜図１０は別例を示している。図８〜図１０では、便宜上、封止樹脂体３０及び信号端子８０を省略して図示している。図８〜図１０では、便宜上、領域Ａ１の図示を省略し、領域Ａ１を規定する延長線ＥＬ１，ＥＬ２を示している。
図８では、半導体装置２０が３本の主端子７０、具体的には、１本の主端子７０Ｃと２本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、２つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。真ん中に配置された主端子７０Ｃは、Ｘ方向において全体が上記した領域Ａ１に配置され、両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置されている。
図９では、半導体装置２０が５本の主端子７０、具体的には、２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、４つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置され、残り３本の主端子７０はそれぞれの全体が領域Ａ１に配置されている。
図１０では、半導体装置２０が７本の主端子７０、具体的には、３本の主端子７０Ｃと４本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、６つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置され、残り５本の主端子７０はそれぞれの全体が領域Ａ１に配置されている。
図１１は、半導体装置２０が備える主端子トータルのインダクタンスについて磁場解析を行った結果を示している。この磁場解析（シミュレーション）では、導電部材５０のＸ方向の長さ（幅）を１７ｍｍ、主端子７０の間隔Ｐ１を１．０ｍｍとした。また、同じ半導体装置２０を構成する主端子７０において、幅Ｗ１を互いに等しいものとした。たとえば主端子７０を３本有する構成の場合、図１１では３端子と示している。図１１では、比較例として主端子を２本のみ有する構成（２端子）を示している。９端子は、図７に示した構成と同じ配置の結果である。同様に、３端子、５端子、７端子は、図８〜図１０に示した構成と同じ配置の結果である。
端子数が増えるほど、１本当たりの幅は狭くなり、インダクタンス（自己インダクタンス）は増加する。しかしながら、側面対向部が増加し、主端子群７１を構成する主端子７０の本数も、所定の端子数までは端子数が増えるほど増加するため、インダクタンスを低減できる。３端子、５端子、及び７端子は、図８〜図１０に示したように、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。すなわち、すべての主端子７０が領域Ａ１内に配置されている。また、９端子は、図７に示したように、７本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。
図１１の結果から、３本以上の主端子７０により構成される主端子群７１を備えることで、体格の増大を抑制しつつ、比較例に較べて主端子トータルのインダクタンスを低減できることが明らかである。３端子以上では、上記したインダクタンス低減の効果が幅減少によるインダクタンス増加を上回り、インダクタンスが低減するためであると考えられる。特に５本以上の主端子７０による主端子群７１を備える構成とすると、比較例に較べてインダクタンスを半減以下にできる、すなわちインダクタンス低減に効果的であることが明らかである。
なお、９端子は、上記したように主端子群７１を構成する７本の主端子７０と、領域Ａ１の外に配置された２本の主端子７０を備えている。このように２本の主端子７０が領域Ａ１外とされてはいるものの、主端子群７１を構成しない主端子７０よりも多い主端子７０、すなわち大部分の主端子７０が領域Ａ１に配置されている。また、側面対向部の数も７端子に較べて側面対向部が２つ多い。よって、７端子よりも低いインダクタンスを示している。
上記した例では、主端子７０Ｅが両端に配置される構成、すなわち主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも多い構成の例を示したがこれに限定されない。奇数本の主端子７０において、主端子７０Ｃを主端子７０Ｅよりも多い構成としてもよい。
すべての主端子７０において、封止樹脂体３０からの突出部分の長さが等しい例を示したが、これに限定されない。バスバーなどとの接続性を考慮し、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅで突出部分の長さを異ならせてもよい。図１２に示す別例では、主端子７０Ｃを主端子７０Ｅよりも長くしている。
図１３に示す別例では、本数が少ない主端子７０Ｃの断面積を、本数が多い主端子７０Ｅの断面積よりも大きくし、これにより、主端子７０Ｃトータルと主端子７０Ｅトータルのインピーダンスをほぼ一致させている。したがって、本数が少ない主端子７０Ｃの発熱を抑制することができる。図１３では、幅を広くすることにより主端子７０Ｃの断面積を主端子７０Ｅの断面積よりも大きくしているが、主端子７０Ｃの厚みを主端子７０Ｅよりも厚くしてもよい。また、幅と厚みの両方を調整してもよい。図１３では、本数が少ない主端子７０Ｃの延設方向の長さを、主端子７０Ｅの延設方向の長さよりも長くしている。長いほうが断面積が大きいため、主端子７０の剛性を確保することができる。図１２及び図１３では７端子の例を示しているが、これに限定されるものではない。
封止樹脂体３０からの突出部分において、延設方向の全長で隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅが対向する例を示したが、これに限定されない。突出部分の一部で、側面同士が対向しない構成としてもよい。たとえば主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方において、突出先端部分が屈曲しており、これにより突出先端部分で対向しない構成としてもよい。延設長さが等しくても、バスバーなどとの接続性を高めることができる。しかしながら、インダクタンス低減の効果は減少する。
主端子７０の本数が奇数において、主端子群７１を構成する主端子７０の本数も奇数の例を示したが、これに限定されない。主端子群７１を、偶数本（４本以上）の主端子７０により構成してもよい。
半導体装置２０は、少なくとも１つの半導体チップ４０を備えればよい。たとえば複数の半導体チップ４０を備え、これら半導体チップ４０が主端子７０Ｃ，７０Ｅの間で互いに並列接続される構成において、各半導体チップ４０に対して上記した主端子７０の配置を適用してもよい。
主端子群７１を構成するすべての主端子７０それぞれの全体が、領域Ａ１内に配置されてもよい。図１４に示す別例では、７本の主端子７０のうち、５本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。そして、主端子群７１を構成する５本の主端子７０は、それぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。これによれば、半導体チップ４０の主電極との間の電流経路をより簡素化できる。
主端子７０を偶数本（４本以上）を備えてもよい。図１５に示す別例では、半導体装置２０が、主端子７０Ｃ，７０Ｅを２本ずつ備えている。主端子７０Ｃと主端子７０Ｅは交互に配置されている。４本の主端子７０は、幅Ｗ１及び厚みのそれぞれが互いに等しくされている。すなわち、延設方向に直交する断面積が互いに等しくされている。また、Ｙ方向の延設長さも、４本の主端子７０で互いに等しくされている。また、すべての主端子７０により主端子群７１が構成されている。両端に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向においてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。真ん中の２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向においてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。
このような構成としても、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面対向部を複数有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。また、主端子群７１を有するため、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化し、インダクタンスを低減することができる。以上により、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。図１１には、４端子の結果も示している。図１１の結果から、４端子の場合でも、体格の増大を抑制しつつ、比較例に較べて主端子トータルのインダクタンスを低減できることが明らかである。
図１５では、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されているため、インダクタンスを効果的に低減することができる。なお、主端子７０の本数が偶数の場合にも、連続して配置された３本以上の主端子７０によって主端子群７１が構成されればよい。したがって、４本の主端子７０を備える構成において、３本により主端子群７１が構成され、残りの１本が領域Ａ１の外に配置された構成としてもよい。このように、主端子７０の本数が偶数において、主端子群７１を、奇数本（３本以上）の主端子７０により構成してもよい。
主端子７０の本数が偶数の場合、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが同じ本数であるため、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとで流れる主電流が均等となり、これにより発熱のばらつきを抑制することができる。図１５に示す例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅの延設長さが等しく、且つ、断面積も等しくされており、これにより、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅのインピーダンスがほぼ等しくなっている。したがって、発熱ばらつきを効果的に抑制することができる。
偶数の本数は４本に限定されない。４本以上の偶数であればよい。たとえば６本の主端子７０を備える構成、８本の主端子７０を備える構成としてもよい。奇数本同様、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅで突出部分の長さを異ならせてもよい。また、主端子７０Ｃ，７０Ｅのうち、突出部分の長さが長いほうの断面積を、短いほうの断面積よりも大きくしてもよい。これにより剛性を確保することができる。また、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとでインピーダンスを揃えることができる。突出部分の一部で、側面同士が対向しない構成としてもよい。
リードフレームの一部として、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方とともに設けられた連結部をさらに備え、連結部によって、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方において、同じ主端子同士が連結されてもよい。図１６に示す別例では、半導体装置２０が５本の主端子７０、具体的には２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。また、上記したリードフレーム１００が、主端子７０Ｅ同士を連結する連結部９６を有している。封止樹脂体３０からの突出長さは、主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも長くされており、連結部９６は主端子７０Ｅの突出先端部分を連結している。連結部９６はＸ方向に延設されており、Ｙ方向において主端子７０Ｃとは離れて設けられている。連結部９６は、Ｚ方向において主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出部分と同じ位置に配置されている。
このように、連結部９６によって同電位の主端子７０（主端子７０Ｅ）を連結すると、バスバーなどとの接続点を減らすことができる。すなわち、接続性を向上することができる。特に図１６では、本数の多い主端子７０Ｅを連結している。これによれば、同一のリードフレーム１００に主端子７０Ｃ，７０Ｅ及び連結部９６を備える構成において、接続点をより少なくすることができる。なお、主端子７０Ｅに代えて、主端子７０Ｃを連結部９６にて連結してもよい。主端子７０Ｃ，７０Ｅのうち、本数の少ないほうを連結してもよい。主端子７０の本数及び配置は図１６に示す例に限定されない。主端子７０Ｃ，７０Ｅの一方のみに連結部９６を設ける場合、連結部９６を上記したように主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出分と同一平面に設けることもできる。偶数本の主端子７０を備える構成と組み合わせてもよい。
また、主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれを連結部にて連結してもよい。図１７及び図１８に示す別例では、導電部材５０Ｃ，５０Ｅが本体部５１Ｃ，５１Ｅを有し、延設部５２Ｃ，５２Ｅを有していない。そして、同一のリードフレームに、導電部材５０Ｃ、主端子７０Ｃ、及び信号端子８０が構成されている。また、主端子７０Ｃを含むリードフレームとは別のリードフレームに、導電部材５０Ｅ及び主端子７０Ｅが構成されている。主端子７０Ｃ，７０Ｅは対応する導電部材５０Ｃ，５０Ｅから延設されている。図１８は、図１７のXVIII-XVIIIに沿う半導体装置２０の断面図である。
図１７及び図１８では、主端子７０Ｃ側のリードフレームに連結部９６Ｃが設けられ、主端子７０Ｅ側のリードフレームに連結部９６Ｅが設けられている。そして、連結部９６Ｃにより、突出先端部にて主端子７０Ｃ同士が連結されている。また、連結部９６Ｅにより、突出先端部にて主端子７０Ｅ同士が連結されている。主端子７０Ｃ，７０Ｅは突出部分に屈曲部を有しており、これにより連結部９６Ｃ，９６ＥがＺ方向において離反している。すなわち、連結部９６Ｃ，９６Ｅは、Ｚ方向において互いに異なる位置に配置されている。したがって、延設長さが同じでも、主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれを連結部９６Ｃ，９６Ｅにて連結することができる。そして、接続点数をさらに少なくすることができる。
図１９及び図２０に示す別例では、半導体装置２０が、互いに並列接続される複数の半導体チップ４０を備えている。具体的には、半導体チップ４０として、半導体チップ４０ａと、半導体チップ４０ｂを備えている。なお、図１９は、図２０に示すXIX-XIX線に対応する半導体装置２０の断面図である。半導体チップ４０ａ，４０ｂのコレクタ電極４１は、同じ導電部材５０Ｃの実装面５３Ｃに接続されている。また、半導体チップ４０ａ，４０ｂのエミッタ電極４２は、個別に配置されたターミナル６０を介して、同じ導電部材５０Ｅの実装面５３Ｅに接続されている。本実施形態では、２つの半導体チップ４０ａ，４０ｂが、互いにほぼ同じ平面形状、具体的には平面略矩形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさとほぼ同じ厚みを有している。半導体チップ４０ａ，４０ｂは、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向において横並びで配置されている。
図２０に示すように、Ｘ方向において配置が連続する２本以上の主端子７０によって主端子群７２が構成されている。半導体装置２０は、主端子群７２として、半導体チップ４０ａに対応する主端子群７２ａと、半導体チップ４０ｂに対応する主端子群７２ｂを有している。主端子群７２ａを構成する主端子７０それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０ａの両端面４４ａ，４５ａから延長された延長線ＥＬ１ａ，ＥＬ２ａ間の領域Ａ１ａ内に配置されている。また、主端子群７２ｂを構成する主端子７０それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０ｂの両端面４４ｂ，４５ｂから延長された延長線ＥＬ１ｂ，ＥＬ２ｂ間の領域Ａ１ｂ内に配置されている。
半導体装置２０は、５本の主端子７０を備えている。具体的には、２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。主端子７０の幅Ｗ１及び厚みは互いに等しく、間隔Ｐ１もすべて等しくされている。そして、真ん中の主端子７０Ｅが領域Ａ１ａ，Ａ１ｂの外に配置されている。Ｘ方向において真ん中の主端子７０Ｅよりも半導体チップ４０ａ側に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅにより主端子群７２ａが構成され、真ん中の主端子７０Ｅよりも半導体チップ４０ｂ側に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅにより主端子群７２ｂが構成されている。
さらに、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅはそれぞれの全体が領域Ａ１ａに配置されている。同じく、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅはそれぞれの全体が領域Ａ１ｂに配置されている。そして、２つの半導体チップ４０の素子的中心を通る中心線ＣＬｍに対して、５本の主端子７０が線対称配置とされている。素子的中心とは、半導体チップ４０ａ，４０ｂの並び方向において中心間の中央位置であり、中心線ＣＬｍは、並び方向に直交し、素子的中心を通る仮想線である。
このように、複数の半導体チップ４０が並列接続された半導体装置２０において、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが交互に配置されている。そして、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面同士が対向している。このように、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとの側面対向部を複数、具体的には４つ有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。また、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅそれぞれの少なくとも一部が、領域Ａ１ａ内に配置されている。したがって、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅと半導体チップ４０ａの主電極との電流経路を簡素化し、これによりインダクタンスを低減することができる。同じく、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅそれぞれの少なくとも一部が領域Ａ１ｂ内に配置されている。したがって、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅと半導体チップ４０ｂの主電極との電流経路を簡素化し、これによりインダクタンスを低減することができる。以上により、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
また、奇数本の主端子７０が、２つの半導体チップ４０の中心線ＣＬｍに対して線対称配置とされている。換言すれば、側面対向部が線対称配置とされている。したがって、半導体チップ４０ａ，４０ｂの主電流は、中心線ＣＬｍに対して線対称となるように流れる。すなわち、半導体チップ４０ａ側のインダクタンスと、半導体チップ４０ｂ側のインダクタンスがほぼ等しくなっている。このように、インダクタンスを揃えることで、電流アンバランスを抑制することができる。
２つの半導体チップ４０が並列接続される例を示したが、これに限定されない。３つ以上の半導体チップ４０が並列接続される構成にも適用できる。主端子７０の本数も特に限定されない。主端子群７２のそれぞれが、主端子７０Ｃ，７０Ｅを含む２本以上の主端子７０により構成されればよい。たとえば、７本の主端子７０を備え、３本ずつの主端子７０によって主端子群７２ａ，７２ｂが構成されてもよい。図１６〜図１８に示した連結部９６（８６Ｃ，８６Ｅ）を組み合わせてもよい。
スイッチング素子とダイオードが同じ半導体チップ４０に一体的に形成される例を示したが、これに限定されない。スイッチング素子とダイオードを別チップとしてもよい。両面放熱構造の半導体装置２０として、ターミナル６０を備える例を示したが、これに限定されない。ターミナル６０を備えない構成としてもよい。たとえば、ターミナル６０の代わりに、導電部材５０Ｅに、エミッタ電極４２に向けて突出する凸部を設けてもよい。放熱面５４Ｃ，５４Ｅが、封止樹脂体３０から露出される例を示したが、封止樹脂体３０から露出されない構成としてもよい。たとえば図示しない絶縁部材によって放熱面５４Ｃ，５４Ｅを覆ってもよい。絶縁部材を放熱面５４Ｃ，５４Ｅに貼り合わせた状態で、封止樹脂体３０を成形してもよい。
（パワーモジュール）
本実施形態の電力変換装置５に適用可能なパワーモジュール１１０の一例について説明する。パワーモジュール１１０は、上記した１組の並列回路１１を構成する。
図２１〜図２７に示すように、パワーモジュール１１０は、半導体装置２０と、冷却器１２０と、コンデンサＣ１と、Ｐバスバー１３０と、Ｎバスバー１４０と、出力バスバー１５０と、駆動基板１６０と、外部接続端子１７０と、保護部材１８０を備えている。図２１、図２３〜図２６は平面図ではあるが、保護部材１８０の内部要素を分かりやすくするために、内部要素を実線で示している。図２７は、半導体装置２０、コンデンサＣ１、及び各バスバー１３０，１４０，１５０の接続を説明するための模式的な図である。
半導体装置２０は、上記した１ｉｎ１パッケージ構造をなしている。パワーモジュール１１０は、２つの半導体装置２０を備えている。半導体装置２０の１つが上アーム１０Ｕを構成し、別の１つが下アーム１０Ｌを構成する。すなわち、半導体装置２０として、上アーム１０Ｕを構成する半導体装置２０Ｕと、下アーム１０Ｌを構成する半導体装置２０Ｌを備えている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの基本構成は、互いにほぼ同じとなっている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、７本の主端子７０、具体的には、３本の主端子７０Ｃ及び４本の主端子７０Ｅをそれぞれ有している。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向に交互に配置されている。以下では、半導体装置２０Ｕが備え、上アーム１０Ｕを構成する半導体チップ４０を半導体チップ４０Ｕと示し、半導体装置２０Ｌが備え、下アーム１０Ｌを構成する半導体チップ４０を半導体チップ４０Ｌと示す。
半導体装置２０Ｌは、図１２に示した構造と同じ構成となっている。主端子７０Ｃのほうが主端子７０Ｅよりも、封止樹脂体３０からの突出長さが長い構成となっている。半導体装置２０Ｕは、半導体装置２０Ｌとは逆の構成となっている。主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも、封止樹脂体３０からの突出長さが長い構成となっている。このように、半導体装置２０Ｕでは主端子７０Ｅが長くされ、半導体装置２０Ｌでは主端子７０Ｃが長くされている。半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅが同じ長さとされ、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃが同じ長さとされている。
半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、所定の隙間を有しつつＸ方向に並んで配置されている。すなわち、半導体チップ４０の板厚方向、すなわちＺ方向に対して直交する方向に並んで配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、Ｚ方向において、封止樹脂体３０の一面３１同士が同じ側となり、裏面３２同士が同じ側となるように配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの一面３１同士はＺ方向において略面一の位置関係とされ、裏面同士はＺ方向において略面一と位置関係とされている。
半導体装置２０Ｕ，２０Ｌのそれぞれにおいて、信号端子８０における封止樹脂体３０からの突出部分は、略Ｌ字状をなしている。信号端子８０の突出部分は、略９０度の屈曲部を１つ有している。信号端子８０の突出部分のうち、封止樹脂体３０の根元から屈曲部までがＹ方向に延設され、屈曲部から突出先端までがＺ方向であって、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。
冷却器１２０は、主として、半導体装置２０を冷却する。冷却器１２０は、熱伝導性に優れた金属材料、たとえばアルミニウム系の材料を用いて形成されている。冷却器１２０は、供給管１２１と、排出管１２２と、熱交換部１２３を有している。冷却器１２０は、パワーモジュール１１０に設けられているため、モジュール内冷却器とも称される。
熱交換部１２３は、一対のプレート１２４，１２５によって構成されている。プレート１２４，１２５は、平面略矩形状の金属薄板を用いて形成されている。プレート１２４，１２５の少なくとも一方は、プレス加工することで、Ｚ方向に膨らんだ形状、たとえば底の浅い鍋底形状をなしている。本例では、プレート１２４が鍋底形状をなしている。また、プレート１２４，１２５の外周縁部同士が、かしめなどによって固定されるとともに、ろう付けなどによって全周で互いに接合され、これにより、プレート１２４，１２５の間に流路１２６が形成されている。
熱交換部１２３は、全体として扁平形状の管状体となっている。冷却器１２０は、２つの熱交換部１２３を有しており、熱交換部１２３は、Ｚ方向に２段配置されている。２つの半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、Ｘ方向に並んで配置された状態で、２つの熱交換部１２３により挟持されている。２つの熱交換部１２３は、プレート１２４同士が対向するように配置されている。熱交換部１２３の１つは半導体装置２０の一面３１側に配置され、熱交換部１２３の別の１つは裏面３２側に配置される。上記したように放熱面５４Ｃ，５４Ｅが封止樹脂体３０から露出する構成では、半導体装置２０と熱交換部１２３のプレート１２４との間に、グリース、セラミック板、樹脂材などの電気絶縁部材が配置される。
供給管１２１は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｚ方向に延設されている。供給管１２１は、平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、Ｘ方向における一方の端部であって、Ｙ方向における主端子７０側の端部に配置されている。そして、熱交換部１２３のそれぞれに接続され、供給管１２１の流路が熱交換部１２３の流路１２６に連通している。Ｚ方向において、供給管１２１の一端は開口しており、他端が２段目の熱交換部１２３に接続されている。１段目の熱交換部１２３の流路１２６は、供給管１２１の延設途中で、供給管１２１の流路に連なっている。なお、１段目が供給管１２１及び排出管１２２の開口端に近い側、２段目が遠い側である。供給管１２１の開口端から一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
排出管１２２は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｚ方向に延設されている。排出管１２２は、平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、Ｘ方向において供給管１２１とは反対の端部であって、Ｙ方向において信号端子８０側の端部に配置されている。そして、熱交換部１２３のそれぞれに接続され、排出管１２２の流路が熱交換部１２３の流路１２６に連通している。排出管１２２は、供給管１２１とＺ方向の同じ側で開口している。開口端とは反対の端部が２段目の熱交換部１２３に接続されている。１段目の熱交換部１２３の流路１２６は、排出管１２２の延設途中で、排出管１２２の流路に連なっている。排出管１２２の開口端から一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
図２６に二点鎖線の矢印で示すように、供給管１２１から流入した冷媒は、熱交換部１２３内の流路１２６を拡がり、排出管１２２から排出される。上記したように、供給管１２１と排出管１２２は、平面略矩形状の対角位置に設けられている。このように、対角位置に設けることで、Ｘ方向及びＹ方向において、供給管１２１と排出管１２２の間に配置された半導体チップ４０Ｕ，４０Ｌを効果的に冷却することができる。なお、図示しないが、熱交換部１２３の流路１２６内に、インナーフィンを配置してもよい。インナーフィンは、波型に屈曲形成された金属板である。インナーフィンの配置により、プレート１２４，１２５と、流路１２６を流れる冷媒との間における熱伝達を促進することができる。
流路１２６に流す冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。冷却器１２０は、主として半導体装置２０を冷却するものである。しかしながら、冷却機能に加えて、環境温度が低い場合に温める機能を持たせてもよい。この場合、冷却器１２０は温度調節器と称される。また、冷媒は熱媒体と称される。
コンデンサＣ１は、パワーモジュール１１０が備える１組の半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの近傍に配置され、上記したように、少なくともスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。このため、コンデンサＣ１の静電容量は、たとえば１０〜２０μＦとされている。コンデンサＣ１は、略直方体状をなしている。コンデンサＣ１は扁平形状をなしており、厚み、すなわちＺ方向の長さが、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の長さに対して十分に短くされている。このように、コンデンサＣ１は小型なものとされている。コンデンサＣ１としては、たとえばフィルムコンデンサを用いることができる。
本例では、Ｙ方向よりもＸ方向に長い平面長方形をなしている。Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１の大部分は、冷却器１２０の熱交換部１２３と重なる位置に配置されている。同投影視において、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの大部分、具体的には主端子７０の突出部分及び信号端子８０の突出部分を除く部分と重なっている。したがって、コンデンサＣ１は、Ｚ方向において半導体装置２０Ｕ，２０Ｌと並んで配置されている。平面長方形のコンデンサＣ１は、Ｘ方向の両端部分が、冷却器１２０と重ならない位置、すなわち冷却器１２０の外側に配置されている。
コンデンサＣ１は、半導体装置２０との間に熱交換部１２３を挟むように配置されている。コンデンサＣ１は、熱交換部１２３に対して、半導体装置２０とは反対側に配置されている。本例では、コンデンサＣ１が、１段目の熱交換部１２３に対して半導体装置２０とは反対側に配置されている。すなわち、供給管１２１及び排出管１２２の開口端側に配置されている。コンデンサＣ１は、Ｚ方向において、供給管１２１及び排出管１２２の開口端よりも半導体装置２０に近い位置に配置されている。コンデンサＣ１は、Ｚ方向において熱交換部１２３側の面に外部接続用の図示しない正極端子を有し、正極端子とは反対の面に図示しない負極端子を有している。
Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、導電性に優れる金属、たとえば銅を含む金属板材である。本例では、各バスバーにおいて厚みがほぼ均一とされている。Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、互いにほぼ同じ厚みとされている。金属板材としては、部分的に厚みの異なる異形条を用いることもできる。Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、冷却器１２０と電気的に分離されている。
Ｐバスバー１３０は、接続部１３１と、共通配線部１３２と、並列配線部１３３を有している。接続部１３１は、コンデンサＣ１の正極端子に接続される部分である。本例では、Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１と重なる部分全体が接続部１３１とされている。なお、図示しないが、Ｘ方向又はＹ方向の投影視においてコンデンサＣ１と重なる部分、すなわちコンデンサＣ１の側面に接続部１３１を設けてもよい。
共通配線部１３２は、接続部１３１におけるＹ方向の一端から延設されている。共通配線部１３２は、Ｐバスバー１３０のうち、上記した共通配線１１Ｐとして機能する部分である。これにより、パワーモジュール１１０内に構成される１組の上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが、それぞれ単独で上記したＶＨライン１２Ｈに接続されるのではなく、共通で接続されることとなる。共通配線部１３２は、接続部１３１よりもＸ方向の長さ、すなわち幅が狭くされている。共通配線部１３２は、Ｘ方向において、接続部１３１の中央部分に連なっている。共通配線部１３２は、接続部１３１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。共通配線部１３２の一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
並列配線部１３３は、少なくとも、コンデンサＣ１の正極端子と上下アーム回路１０の上アーム１０Ｕとを電気的に接続する配線、すなわち上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とを並列接続する配線として機能する。さらに本例では、上アーム１０Ｕを共通配線１１Ｐ、すなわち共通配線部１３２に電気的に接続する配線としても機能する。並列配線部１３３は、接続部１３１に対し、共通配線部１３２とは反対の端部から延設されている。
並列配線部１３３は、接続部１３１よりも幅が狭くされている。並列配線部１３３は、一定の幅で延設されている。並列配線部１３３は、Ｘ方向においてコンデンサＣ１を二等分する中心線ＣＬ１（図２３参照）を跨がないように、中心線ＣＬ１に対して一方に偏って配置されている。並列配線部１３３は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの並び方向において、半導体装置２０Ｕ（半導体チップ４０Ｕ）の側で接続部１３１に連なっている。
並列配線部１３３は、略Ｌ字状をなしている。並列配線部１３３は、接続部１３１との境界部からＹ方向に沿って延びる平行部１３４と、平行部１３４に対して折り曲げられ、Ｚ方向に沿って延びる折曲部１３５を有している。このため、平行部１３４は、Ｙ方向延設部とも称される。折曲部１３５は、Ｚ方向延設部とも称される。平行部１３４は、Ｙ方向であって、共通配線部１３２とは反対側に延設されている。平行部１３４は、接続部１３１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。
平行部１３４は、Ｚ方向の投影視において、半導体装置２０Ｕの７本の主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれの少なくとも一部と重なっている。平行部１３４は、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃの突出先端とほぼ同じ位置まで延設されており、３本の主端子７０Ｃの突出部分全体が投影視において重なっている。４本の主端子７０Ｅは、コンデンサＣ１に対して、平行部１３４よりも離れた位置まで延設されている。
折曲部１３５は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。折曲部１３５の板厚方向は、Ｙ方向に略平行とされている。本例では、折曲部１３５全体が、Ｙ方向において出力バスバー１５０と対向する対向部１３５ａとされている。対向部１３５ａと出力バスバー１５０は、板厚方向の面、すなわち板面同士が対向している。対向部１３５ａの先端、すなわち並列配線部１３３の延設の先端には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃが接続されるように凸部１３６が形成されている。凸部１３６は主端子７０Ｃごとに設けられている。主端子７０Ｃは、対応する凸部１３６の先端面に配置された状態で、レーザ溶接などによって接合されている。このように凸部１３６を設けると、凸部１３６設けられていない凹の部分を主端子７０Ｅが通過するため、Ｐバスバー１３０と主端子７０Ｅとの接触を防ぐことができる。
Ｎバスバー１４０は、接続部１４１と、共通配線部１４２と、並列配線部１４３を有している。接続部１４１は、コンデンサＣ１の負極端子に接続される部分である。本例では、Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１と重なる部分全体が接続部１４１とされている。なお、接続部１３１同様、Ｘ方向又はＹ方向の投影視においてコンデンサＣ１と重なる部分、すなわちコンデンサＣ１の側面に接続部１４１を設けてもよい。コンデンサＣ１及びコンデンサＣ１の両面に配置された接続部１３１，１４１は、冷却器１２０と電気的に分離されている。接続部１３１，１４１を含むコンデンサＣ１と冷却器１２０との間には、電気絶縁部材が介在している。
共通配線部１４２は、接続部１４１におけるＹ方向の一端から延設されている。共通配線部１４２は、Ｎバスバー１４０のうち、上記した共通配線１１Ｎとして機能する部分である。これにより、パワーモジュール１１０内に構成される１組の上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが、それぞれ単独で上記したＮライン１３に接続されるのではなく、共通で接続されることとなる。共通配線部１４２は、接続部１４１よりも幅が狭くされており、共通配線部１３２とほぼ同じ幅とされている。共通配線部１４２は、Ｘ方向において、接続部１４１の中央部分に連なっている。共通配線部１４２は、接続部１４１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。共通配線部１３２の一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
Ｚ方向の投影視で共通配線部１３２，１４２はほぼ一致する。共通配線部１３２，１４２は、Ｚ方向に、コンデンサＣ１の厚みと略等しい間隔を有して対向配置されている。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
並列配線部１４３は、少なくとも、コンデンサＣ１の負極端子と上下アーム回路１０の下アーム１０Ｌとを電気的に接続する配線、すなわち上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とを並列接続する配線として機能する。さらに本例では、下アーム１０Ｌを共通配線１１Ｎ、すなわち共通配線部１４２に電気的に接続する配線としても機能する。並列配線部１４３は、接続部１４１に対し、共通配線部１４２とは反対の端部から延設されている。
並列配線部１４３は、接続部１４１よりも幅が狭くされている。並列配線部１４３は、一定の幅で延設されている。並列配線部１４３は、コンデンサＣ１の中心線ＣＬ１を跨がないように、中心線ＣＬ１に対して並列配線部１３３とは反対側に配置されている。並列配線部１４３は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの並び方向において、半導体装置２０Ｌ（半導体チップ４０Ｌ）の側で接続部１４１に連なっている。
並列配線部１４３は、略Ｌ字状をなしている。並列配線部１４３は、接続部１４１との境界部からＹ方向に沿って延びる平行部１４４と、平行部１４４に対して折り曲げられ、Ｚ方向に沿って延びる折曲部１４５を有している。平行部１４４は、Ｙ方向であって、共通配線部１４２とは反対側に延設されている。平行部１４４は、接続部１４１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。平行部１３４，１４４は、電気的な絶縁が確保できる間隔を有して、Ｘ方向に横並びで配置されている。平行部１３４，１４４は、側面同士が対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
平行部１４４は、Ｚ方向の投影視において、半導体装置２０Ｌの７本の主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれの少なくとも一部と重なっている。平行部１４４は、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅの突出先端とほぼ同じ位置まで延設されており、４本の主端子７０Ｅの突出部分全体が投影視において重なっている。３本の主端子７０Ｃは、コンデンサＣ１に対して、平行部１４４よりも離れた位置まで延設されている。半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅの突出先端は、Ｙ方向でほぼ同じ位置とされており、これにより平行部１３４，１４４の延設の先端も互いにほぼ同じ位置とされている。
折曲部１４５は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。折曲部１４５の板厚方向は、Ｙ方向に略平行とされている。折曲部１４５の延設の先端は、Ｐバスバー１３０の折曲部１３５の延設の先端とほぼ同じ位置とされている。折曲部１３５，１４５も、電気的な絶縁が確保できる間隔を有して、Ｘ方向に横並びで配置されている。折曲部１３５，１４５は、側面同士が対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
本例では、Ｎバスバー１４０のほうが、Ｐバスバー１３０よりも半導体装置２０からＺ方向に離れた位置とされている。そして、折曲部１４５の一部が、Ｙ方向において出力バスバー１５０と対向する対向部１４５ａとされている。対向部１４５ａと出力バスバー１５０は、板面同士が対向している。対向部１４５ａの先端、すなわち並列配線部１４３の延設の先端には、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅが接続されるように凸部１４６が形成されている。凸部１４６は主端子７０Ｅごとに設けられている。主端子７０Ｅは、対応する凸部１４６の先端面に配置された状態で、レーザ溶接などによって接合されている。このように凸部１４６を設けると、凸部１４６設けられていない凹の部分を主端子７０Ｃが通過するため、Ｎバスバー１４０と主端子７０Ｃとの接触を防ぐことができる。
並列配線部１３３と半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃによって、コンデンサＣ１の正極と上アーム１０Ｕのコレクタ電極が接続され、並列配線部１４３と半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅによって、コンデンサＣ１の負極と下アーム１０Ｌのエミッタ電極が接続されている。このように、並列配線部１３３及び半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと、並列配線部１４３及び半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅによって、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１が並列接続され、並列回路１１が構成されている。そして、共通配線部１３２，１４２によって、並列回路が電力ラインであるＶＨライン１２Ｈ、Ｎライン１３に接続されるように構成されている。
出力バスバー１５０は、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとの接続点を、モータジェネレータの三相巻線に接続するためのバスバーである。出力バスバー１５０は、Ｏバスバーとも称される。出力バスバー１５０は、Ｙ方向において、信号端子８０側ではなく、主端子７０側に配置されている。出力バスバー１５０は、板厚方向をＹ方向として、屈曲部を有することなくＸ方向に延設されている。出力バスバー１５０は、上記した出力配線１５の少なくとも一部を構成する。なお、出力バスバー１５０の周辺に、図示しない電流センサを配置することもできる。
出力バスバー１５０は、Ｚ方向の長さ、すなわち幅の広い幅広部１５１と、幅広部１５１よりも幅の狭い幅狭部１５２を有している。幅狭部１５２は、幅広部１５１の一端に連なり、幅広部１５１に対して略面一で、Ｘ方向に延設されている。幅広部１５１は、その全体が保護部材１８０の内部に配置されており、幅狭部１５２は一部が保護部材１８０の内部に配置され、残りの部分が保護部材１８０の外に突出している。
幅広部１５１は、Ｘ方向において、並列配線部１４３の中心線ＣＬ１に対して遠い端部と、並列配線部１３３の中心線ＣＬ１に対して遠い端部との範囲とほぼ一致するように設けられている。Ｘ方向において、幅広部１５１の先には、供給管１２１が配置されている。幅広部１５１は、Ｙ方向において、折曲部１３５，１４５との間に所定の間隔を有して設けられている。所定の間隔とは、たとえば半導体装置２０Ｕにおいて、主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出先端間の長さから、出力バスバー１５０の板厚を引いた長さにほぼ一致する。幅広部１５１は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とオーバーラップする位置から、２段目の熱交換部１２３を構成するプレート１２５までの範囲に設けられている。
幅広部１５１には、複数の貫通孔１５３が形成されている。この貫通孔１５３には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅと、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃが挿入される。挿入状態で、主端子７０は、レーザ溶接などにより、幅広部１５１（出力バスバー１５０）に接続されている。また、貫通孔１５３を避けるように、Ｐバスバー１３０との対向部１５４ｐと、Ｎバスバー１４０との対向部１５４ｎが構成されている。出力バスバー１５０の対向部１５４ｐとＰバスバー１３０の対向部１３５ａがＹ方向に所定の間隔を有して対向し、出力バスバー１５０の対向部１５４ｎとＮバスバー１４０の対向部１４５ａがＹ方向に所定の間隔を有して対向している。
供給管１２１が存在するため、並列配線部１４３は並列配線部１３３よりも幅が狭くされている。これにより、対向部１４５ａは対向部１３５ａより幅が狭くされている。しかしながら、コンデンサＣ１において、負極端子を熱交換部１２３とは反対側に配置することで、対向部１４５ａにおける延設長さを稼いでおり、対向部１４５ａは対向部１３５ａよりもＺ方向（延設方向）の長さが長くされている。これにより、対向部１３５ａ及び対向部１５４ｐの対向面積と、対向部１４５ａ及び対向部１５４ｎの対向面積がほぼ等しくなっている。Ｘ方向において体格の増大を抑制しつつ、インダクタンスを低減することができる。
駆動基板１６０は、プリント基板に図示しない電子部品が実装されてなる。駆動基板１６０には、制御回路部９から駆動指令が入力される上記した駆動回路部（ドライバ）が形成されている。駆動基板１６０が、回路基板に相当する。駆動基板１６０は、平面略矩形状をなしている。本例では、駆動基板１６０の大きさが、Ｘ方向において冷却器１２０の熱交換部１２３とほぼ一致し、Ｙ方向において熱交換部１２３よりも長くされている。Ｚ方向からの投影視において、駆動基板１６０は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの大部分と重なるように設けられている。具体的には、主端子７０の一部分を除いて重なるように設けられている。Ｙ方向において、主端子７０の一部、折曲部１３５，１４５、出力バスバー１５０は、駆動基板１６０と重ならないように配置されている。また、主端子７０とは反対側において、共通配線部１３２，１４２が駆動基板１６０よりも外側に突出している。
駆動基板１６０には、半導体装置２０の信号端子８０が接続されている。本例では、駆動基板１６０に図示しない複数の貫通孔が形成され、貫通孔のそれぞれに信号端子８０が挿入実装されている。これにより、駆動基板１６０に形成された駆動回路部から、信号端子８０を通じて駆動信号が出力される。信号端子８０は、Ｘ方向に並んで配置されている。複数の信号端子８０は、駆動基板１６０におけるＹ方向の一方の端部付近で、Ｘ方向に一列に並んで挿入実装されている。
外部接続端子１７０は、制御回路部９が形成された後述する制御基板２９０と駆動基板１６０とを電気的に接続するための端子である。駆動基板１６０には、複数の外部接続端子１７０が接続されている。本例では、駆動基板１６０に図示しない複数の貫通孔が形成され、貫通孔のそれぞれに外部接続端子１７０が挿入実装されている。外部接続端子１７０の一部は、制御回路部９の駆動指令を、駆動基板１６０の駆動回路部に伝達する。
外部接続端子１７０は、略Ｌ字状をなしている。外部接続端子１７０は、略９０度の屈曲部を１つ有している。外部接続端子１７０のうち、駆動基板１６０との接続部から屈曲部までがＺ方向に延設され、屈曲部から先端までがＹ方向の共通配線部１３２，１４２側に延設されている。そして、先端から所定範囲の部分が、保護部材１８０の外へ突出している。
保護部材１８０は、パワーモジュール１１０を構成する他の要素を保護している。保護部材１８０は、パワーモジュール１１０の外郭をなしている。保護部材１８０としては、他の要素を一体的に封止する封止樹脂体、予め成形されたケースなどを用いることができる。ケースの場合、保護性を高めるために、ポッティング材などを併用してもよい。本例では、保護部材１８０として封止樹脂体を採用している。封止樹脂体は、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いて成形されたものであり、モールド樹脂、樹脂成形体とも称される。封止樹脂体は、たとえばトランスファモールド法により成形される。
保護部材１８０は、Ｚ方向において、一面１８１と、一面１８１と反対の裏面１８２を有している。一面１８１及び裏面１８２は、Ｚ方向に直交する平面となっている。本例の保護部材１８０は、略四角錐台形状をなしている。このため、保護部材１８０は、４つの側面１８３〜１８６を有している。一面１８１を基準面とすると、いずれの側面１８３〜１８６も一面１８１となす角度が鋭角の傾斜面となっている。
パワーモジュール１１０を構成する要素は、一面１８１側から裏面１８２に向けて、Ｎバスバー１４０の接続部１４１、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０の接続部１３１、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、駆動基板１６０の順で配置されている。供給管１２１及び排出管１２２は、一面１８１から保護部材１８０の外へ突出している。裏面１８２からは、何も突出していない。なお、図示しないが、一面１８１側から裏面１８２に向けて、駆動基板１６０、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、Ｎバスバー１４０の接続部１４１、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０の接続部１３１の順で配置されてもよい。
Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０の共通配線部１３２，１４２は、Ｙ方向において信号端子８０側の側面１８３から保護部材１８０の外へ突出している。側面１８３からは、外部接続端子１７０も突出している。図２１に示すように、Ｘ方向において、半導体装置２０Ｕ側の外部接続端子１７０と、半導体装置２０Ｌ側の外部接続端子１７０の間に、共通配線部１３２，１４２が配置されている。また、図２２に示すように、外部接続端子１７０は裏面１８２に近い位置で突出し、共通配線部１３２，１４２は一面１８１に近い位置で突出している。側面１８３とは反対の側面１８４、すなわち主端子７０側の側面１８４からは、何も突出していない。出力バスバー１５０の幅狭部１５２は、Ｘ方向において半導体装置２０Ｕ側の側面１８５から保護部材１８０の外へ突出している。側面１８５とは反対の側面１８６、すなわち半導体装置２０Ｌ側の側面からは、何も突出していない。
このように、保護部材１８０の一面１８１からは、供給管１２１及び排出管１２２のみが突出している。このため、一面１８１側に、パワーモジュール１１０とは別の冷却器を配置し、これによりパワーモジュール１１０を冷却する場合、別の冷却器と供給管１２１及び排出管１２２と接続しやすい。共通配線部１３２，１４２と出力バスバー１５０とが異なる側面から突出しているため、電力ラインや三相巻線との接続を簡素化することができる。
ここで、上下アーム回路１０のスイッチングに伴い生じるサージは、単位時間当たりの電流変化量（電流変化率）が大きいほど、また、配線インダクタンスが大きいほど大きくなる。上記パワーモジュール１１０では、配線インダクタンスを小さくすることで、上記サージの低減を図っている。以下、上記したパワーモジュール１１０の構造のうち、配線インダクタンスを小さくしてサージ低減を可能にする構造について説明する。
図２８は、図１の等価回路図からインバータ７、平滑コンデンサＣ２及びモータジェネレータ３を抽出して示した回路図であり、回路に寄生している配線インダクタンスを図示している。図２８中の一点鎖線に示すように、各相のパワーモジュール１１０は、Ｐライン１２及びＮライン１３の間で並列に接続されていることは先述した通りである。
そして、Ｐライン１２のうち、各相のパワーモジュール１１０が接続されている間の部分で生じる配線インダクタンスを、相間上インダクタンスＬ２Ｐと呼ぶ。具体的には、Ｐライン１２のうち、Ｕ相の共通配線部１３２との接続箇所とＶ相の共通配線部１３２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間上インダクタンスＬ２Ｐである。また、Ｐライン１２のうち、Ｖ相の共通配線部１３２との接続箇所とＷ相の共通配線部１３２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間上インダクタンスＬ２Ｐである。また、相間上インダクタンスＬ２Ｐに比例して生じるインピーダンスを相間上インピーダンスと呼ぶ。
また、Ｎライン１３のうち、各相のパワーモジュール１１０が接続されている間の部分で生じる配線インダクタンスを、相間下インダクタンスＬ２Ｎと呼ぶ。具体的には、Ｎライン１３のうち、Ｕ相の共通配線部１４２との接続箇所とＶ相の共通配線部１４２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間下インダクタンスＬ２Ｎである。また、Ｎライン１３のうち、Ｖ相の共通配線部１４２との接続箇所とＷ相の共通配線部１４２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間下インダクタンスＬ２Ｎである。また、相間下インダクタンスＬ２Ｎに比例して生じるインピーダンスを相間下インピーダンスと呼ぶ。
パワーモジュール１１０の内部における、コンデンサＣ１の正極端子から上アーム１０Ｕまでの電気経路の配線インダクタンスを相内上インダクタンスＬ１Ｐと呼ぶ。具体的には、Ｐバスバー１３０の平行部１３４および折曲部１３５で生じる配線インダクタンスが相内上インダクタンスＬ１Ｐである。また、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する部分の配線を上配線１１Ｐａと呼び、相内上インダクタンスＬ１Ｐに比例して生じるインピーダンスを相内上インピーダンスと呼ぶ。
パワーモジュール１１０の内部における、コンデンサＣ１の負極端子から下アーム１０Ｌまでの電気経路の配線インダクタンスを、相内下インダクタンスＬ１Ｎと呼ぶ。具体的には、Ｎバスバー１４０の平行部１４４および折曲部１４５で生じる配線インダクタンスが相内下インダクタンスＬ１Ｎである。また、相内下インダクタンスＬ１Ｎを形成する部分の配線を下配線１１Ｎａと呼び、相内下インダクタンスＬ１Ｎに比例して生じるインピーダンスを相内下インピーダンスと呼ぶ。
図２８では、インバータ７を例に各インピーダンスを説明しているが、インバータ８及びコンバータ６についても、以下のように各インピーダンスは対応する。すなわち、各相のうち第１相に設けられたパワーモジュール１１０を第１パワーモジュールとし、第２相に設けられたパワーモジュール１１０を第２パワーモジュールとする。そして、第１パワーモジュールにおける、コンデンサＣ１の正極端子から上アーム１０Ｕまでの電気経路のインピーダンスが相内上インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールに係るコンデンサＣ１の正極端子から、第２パワーモジュールに係る上アーム１０Ｕまでの電気経路のインピーダンスを相間上インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールにおける、コンデンサＣ１の負極端子から下アーム１０Ｌまでの電気経路のインピーダンスが相内下インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールに係るコンデンサＣ１の負極端子から、第２パワーモジュールに係る下アーム１０Ｌまでの電気経路のインピーダンスが相間下インピーダンスに相当する。
そして、相間上インダクタンスＬ２Ｐを形成する配線長さは、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する配線長さよりも長い。そのため、相間上インダクタンスＬ２Ｐは相内上インダクタンスＬ１Ｐよりも大きく、相間上インピーダンスは相内上インピーダンスより大きい。相間下インダクタンスＬ２Ｎを形成する配線長さは、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する配線長さよりも長い。そのため、相間下インダクタンスＬ２Ｎは相内下インダクタンスＬ１Ｎよりも大きく、相間下インピーダンスは相内下インピーダンスより大きい。なお、相間上インダクタンスＬ２Ｐおよび相間下インダクタンスＬ２Ｎのそれぞれは、相内上インダクタンスＬ１Ｐに相内下インダクタンスＬ１Ｎを加算した値よりも大きい。
図２８中の矢印Ｙ１は、Ｖ相の並列回路１１で形成される閉ループ回路において、サージ電圧がコンデンサＣ１に吸収される経路を示す。このサージ電圧は、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のターンオンおよびターンオフ時に生じるものである。Ｕ相及びＷ相においても同様にして、矢印Ｙ１の如くサージ電圧がコンデンサＣ１に吸収される。このように同一相内で発生と吸収が為されるサージ電圧は、以下の説明では自己サージ電圧とも呼ばれる。
閉ループ回路は、上記並列回路１１により形成され、コンデンサＣ１の正極端子、上配線１１Ｐａ、上下アーム回路１０、下配線１１Ｎａ及びコンデンサＣ１の負極端子が順に直列接続された、電力ラインを含まない回路である。閉ループ回路は、上述の如くサージ電圧が吸収される経路であるとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷がコンデンサＣ１からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へ供給される経路であるとも言える。
また、閉ループ回路は、共通配線１１Ｐ，１１Ｎを含まない回路である。換言すれば、Ｐバスバー１３０は、上配線１１Ｐａを形成する図２８中の二点鎖線に示す部分と、共通配線１１Ｐを形成する部分とに分岐している。Ｐバスバー１３０の共通配線１１Ｐは、Ｐライン１２及び上配線１１Ｐａを接続する上電力配線とも呼ばれる。Ｎバスバー１４０は、下配線１１Ｎａを形成する図２８中の二点鎖線に示す部分と、共通配線１１Ｎを形成する部分とに分岐している。Ｎバスバー１４０の共通配線１１Ｎは、Ｎライン１３及び下配線１１Ｎａを接続する下電力配線とも呼ばれる。
図２８中の矢印Ｙ２は、Ｖ相で生じた自己サージ電圧が、Ｖ相の閉ループ回路から電力ラインを通じてＷ相の閉ループ回路へ伝播する場合の経路を示す。このように複数の上下アーム回路１０どうしで干渉するサージ電圧は、以下の説明では干渉サージ電圧とも呼ばれる。Ｖ相とＷ相との間で伝播する干渉サージ電圧と同様にして、Ｖ相とＵ相との間やＷ相とＵ相との間でも干渉サージ電圧は生じ得る。但し、相間上インダクタンスＬ２Ｐは相内上インダクタンスＬ１Ｐよりも十分に大きいので、他相から自相へ伝播される干渉サージ電圧は殆ど生じず、その干渉サージ電圧は自己サージ電圧に比べて極めて小さい。
なお、並列接続された上下アーム回路１０へ電荷を供給すると、平滑コンデンサＣ２からコンデンサＣ１へ瞬時に電荷が供給される。これにより、コンデンサＣ１が再び電荷を供給可能な状態となる。
次に、上記したパワーモジュール１１０の効果について説明する。
パワーモジュール１１０は、上下アーム回路１０と、コンデンサＣ１と、上配線１１Ｐａと、下配線１１Ｎａと、上電力配線としての共通配線１１Ｐと、下電力配線としての共通配線１１Ｎと、を備える。上配線１１Ｐａは、コンデンサＣ１の正極端子及び上アーム１０Ｕを接続し、下配線１１Ｎａは、コンデンサＣ１の負極端子及び下アーム１０Ｌを接続する。共通配線１１Ｐ，１１Ｎは、上配線１１Ｐａ及び下配線のそれぞれを電力ラインに接続する。
したがって、パワーモジュール１１０は、電力ラインを含まない閉ループ回路を形成することになる。そのため、上下アーム回路１０のスイッチング時に必要な電荷がコンデンサＣ１から供給されるにあたり、その電荷供給経路には電力ラインが含まれない。よって、その経路の配線、つまり上配線１１Ｐａと下配線１１Ｎａを短くできる。一方、本実施形態に反してコンデンサＣ１を廃止した場合には、平滑コンデンサＣ２からスイッチング時に必要な電荷を供給することになる。その場合には、平滑コンデンサＣ２から上下アーム回路１０へ電荷を供給する電気経路に電力ラインが含まれることになるので、その電気経路を十分に短くすることができない。
以上により、上記パワーモジュール１１０によれば、サージ電圧発生の要因の１つである配線の長さを短くすることを、コンデンサＣ１を廃止した場合に比べて容易に実現できる。よって、自己サージ電圧に係る配線インダクタンスＬ１Ｐ，Ｌ１Ｎを小さくでき、上下アーム回路１０で生じる自己サージ電圧を低減できる。しかも、上記閉ループ回路は電力ラインを含んでいないので、自己サージ電圧が電力ラインに重畳しにくくなる。そのため、電力ラインを通じて他の上下アーム回路１０に自己サージ電圧を干渉させてしまうことを抑制できる。
また、上述の如くサージ電圧を低減できるパワーモジュール１１０が、各相それぞれに設けられている。そのため、電力ラインを通じた上下アーム回路１０同士が自己サージ電圧を干渉し合うことの抑制を促進できる。
さらに本例では、上アーム１０Ｕは、上配線１１Ｐａに接続される主端子７０Ｃを複数有し、下アーム１０Ｌは、下配線１１Ｎａに接続される主端子７０Ｅを複数有する。そのため、隣合う互いの主端子７０Ｃ，７０Ｅどうしで自己サージ電圧が打ち消し合うように作用し、相内上インダクタンスＬ１Ｐ及び相内下インダクタンスＬ１Ｎを低減することができる。よって、自己サージ電圧の低減が促進される。
さらに本例では、上アーム１０Ｕが有する主端子７０Ｅ及び下アーム１０Ｌが有する主端子７０Ｃを接続する出力バスバー１５０（つまり出力配線１５）を備える。出力バスバー１５０は、上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａと対向する対向部１５４ｐ，１５４ｎを有する。そのため、出力バスバー１５０の対向部１５４ｐ，１５４ｎと上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａとの間で、自己サージ電圧が打ち消し合うように作用し、相内上インダクタンスＬ１Ｐ及び相内下インダクタンスＬ１Ｎを低減することができる。よって、自己サージ電圧の低減が促進される。特に本例では、１ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を備える構成において、上記したように、Ｙ方向において、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０と出力バスバー１５０とを対向させている。また、Ｙ方向の投影視において、出力バスバー１５０と半導体装置２０が重なっており、Ｙ方向において、半導体チップ４０Ｕと出力バスバー１５０との間に、Ｐバスバー１３０の対向部１３５ａが配置されている。同様に、Ｙ方向において、半導体チップ４０Ｌと出力バスバー１５０との間に、Ｎバスバー１４０の対向部１４５ａが配置されている。したがって、半導体チップ４０Ｕを介したＰバスバー１３０から出力バスバー１５０への電流経路、及び、半導体チップ４０Ｌを介した出力バスバー１５０からＮバスバー１４０への電流経路は、図２３に二点鎖線の矢印で示すようになる。したがって、上下アーム回路１０を構成する２つの半導体チップが１パッケージ化された２ｉｎ１パッケージに較べて、電流ループの面積を小さくすることができる。これにより、自己サージ電圧をさらに低減することができる。
さらに本例では、相間上インピーダンスが相内上インピーダンスより大きい。また、相間下インピーダンスが相内下インピーダンスより大きい。そのため、図２８の矢印Ｙ２に示すように、各相の閉ループ回路を跨いでサージ電圧が伝播して干渉することを抑制できる。
さらに本例では、上下アーム回路１０に並列に接続され、電力ラインの電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ２を備える。これによれば、電力ラインの電圧変動を抑制することができる。また、コンデンサＣ１に平滑コンデンサＣ２から瞬時に電荷を供給できるため、コンデンサＣ１の静電容量を抑えることができる。これにより、コンデンサＣ１の小型化が可能となる。
半導体装置２０として、１ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を２つ用いる例を示したが、これに限定されない。上下アーム回路１０を構成する２つのアーム（上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌ）を構成する要素単位でパッケージ化した２ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置を用いることもできる。
主端子７０の配置も上記例に限定されない。１ｉｎ１パッケージの場合、主端子７０Ｃ，７０Ｅを少なくとも１本ずつ有せばよい。同電位とされる主端子７０を複数に分割してもよい。たとえば主端子７０Ｃを複数本に分割してもよい。複数本の並列化によって、分割した主端子全体のインダクタンスを低減することができる。２ｉｎ１パッケージの場合、上アーム１０Ｕ側の主端子７０Ｃと、下アーム１０Ｌ側の主端子７０Ｅと、出力端子をそれぞれ少なくとも１本有せばよい。
図２７に示す例では、共通配線部１３２，１４２が、接続部１３１，１４１に対して平行部１３４，１４４の反対側に延設している。これに対し、図２９に示すように、共通配線部１３２，１４２が、接続部１３１，１４１に対して平行部１３４，１４４と同じ側に延設していてもよい。また、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとで、共通配線部１３２，１４２が延設する向きを異ならせてもよい。例えば、共通配線部１３２，１４２は互いに対向配置していなくてもよい。
図２７に示す例では、上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌは主端子７０Ｃ，７０Ｅを複数有しているが、１つの主端子７０Ｃ，７０Ｅを有していればよい。また、図２７に示す例では、主端子７０Ｃ及び主端子７０Ｅが交互に並べて配置されているが、複数の主端子７０Ｃが並べて配置されていてもよいし、複数の主端子７０Ｅが並べて配置されていてもよい。
図２７に示す例に反して、相間上インピーダンスが相内上インピーダンスより小さくてもよい。また、相間下インピーダンスが相内下インピーダンスより小さくてもよい。
上記パワーモジュール１１０の別例として、上記パワーモジュール１１０が備える冷却器１２０、駆動基板１６０及び保護部材１８０の少なくとも１つが廃止されていてもよい。また、平滑コンデンサＣ２が廃止された電力変換装置５であってもよい。コンデンサＣ１が、保護部材１８０の外に配置された構成としてもよい。冷却器１２０の構造は、上記例に限定されない。上下アーム回路１０を構成する半導体装置２０の一部が、冷却器１２０内の流路１２６に挿入され、冷媒に浸漬される構成としてもよい。この構成において、コンデンサＣ１を冷却器１２０上に配置し、コンデンサＣ１と半導体装置２０を接続してもよい。浸漬により、半導体装置２０を両面側から冷却しつつ、サージ電圧を抑制することができる。
（電力変換装置）
図３０〜図４４に示すように、電力変換装置５は、筐体を構成するケース２１０及びカバー２２０と、冷却器２３０と、複数のパワーモジュール１１０と、入力端子台２４０と、出力端子台２５０と、リアクトル２６０と、コンデンサユニット２７０と、バスバー２８０と、制御基板２９０を備えている。図３０及び図３１は分解斜視図である。図３０及び図３１では、便宜上、後述する貫通孔２１７ａ，２１７ｂを省略している。また、パワーモジュール１１０の冷却器１２０の供給管１２１及び排出管１２２が取り付けられる孔についても、省略している。図３２〜図３５に示す斜視図では、ケース２１０及びカバー２２０内に収容された要素について実線で図示している。図３６〜図４１に示す平面図でも、ケース２１０及びカバー２２０内に収容された要素について実線で図示している。
ケース２１０とカバー２２０とを組み付けて構成される筐体の内部空間に、その他の要素それぞれの少なくとも一部が収容されている。ケース２１０及びカバー２２０の構成材料としては、いずれも金属材料、いずれも樹脂材料、一方を金属材料、他方を樹脂材料とする構成が可能である。本例では、ケース２１０及びカバー２２０が、いずれも金属材料、具体的にはアルミニウム系材料を用いてダイカスト法により成形されている。
ケース２１０は、一面が開口する箱状をなしている。ケース２１０は、Ｘ方向を長手方向とする平面略長方形の底壁２１１と、底壁２１１の四辺それぞれに連なる側壁２１２〜２１５を有している。側壁２１２〜２１５は、底壁２１１に対してＺ方向に立設されており、底壁２１１の内面を取り囲むように平面略矩形環状に設けられている。
図３０、図３１、及び図３６などに示すように、Ｘ方向の側壁２１２には、取り付け部２１６が形成されている。取り付け部２１６は、側壁２１２を貫通する貫通孔２１６ａを有している。入力端子台２４０は、貫通孔２１６ａに挿入された状態で、ケース２１０に固定されている。貫通孔２１６ａは、ＺＹ断面において略８の字状をなしている。すなわち、貫通孔２１６ａは、Ｙ方向に横並びの２つの貫通孔が１つに繋がった形状をなしている。
取り付け部２１６は、直流電源２側の端子部の少なくとも一部を収容する収容部２１６ｂを有している。収容部２１６ｂは筒状をなしており、側壁２１２の外面からＸ方向に延設されている。収容部２１６ｂは、Ｘ方向からの投影視において、筒内部に貫通孔２１６ａを内包するように設けられている。直流電源２の端子部は、収容部２１６ｂに固定された状態で、入力端子台２４０の端子部と電気的に接続される。収容部２１６ｂは、たとえば直流電源２側の端子部のハウジングと嵌合する。貫通孔２１６ａを含む取り付け部２１６は、Ｙ方向において、側壁２１２の中央部分よりも一端側、具体的には側壁２１５側の領域に設けられている。
側壁２１２と反対の側壁２１３には、図３２〜図３４などに示すように、貫通孔２１７ａ，２１７ｂが形成されている。貫通孔２１７ａには冷却器２３０の供給管２３１が挿通しており、供給管２３１と貫通孔２１７ａの開口周囲との間には、図示しない防水シール部が形成されている。貫通孔２１７ｂには、冷却器２３０の排出管２３２が挿通しており、排出管２３２と貫通孔２１７ｂの開口周囲との間には、図示しない防水シール部が形成されている。
２つの貫通孔２１７ａ，２１７ｂは、Ｚ方向において同じ位置であって、Ｙ方向において互いに離間して設けられている。貫通孔２１７ａは、Ｙ方向において、側壁２１３の中央部分よりも一端側、具体的には側壁２１４側の領域に設けられている。貫通孔２１７ｂは、側壁２１３の中央部分に対して他端側、具体的には側壁２１５側の領域に設けられている。
図３１及び図３５などに示すように、Ｙ方向の側壁２１４には、開口部２１８が形成されている。開口部２１８は、側壁２１４をＹ方向に貫通しており、Ｚ方向よりもＸ方向に長い長孔とされている。開口部２１８は、出力端子台２５０の端子と、負荷であるモータジェネレータ３，４の三相巻線とを接続するために設けられている。開口部２１８は、Ｘ方向において、側壁２１３に近い位置に形成されている。なお、側壁２１４と反対に位置する側壁２１５には、貫通孔などが形成されてない。
カバー２２０は、ケース２１０に較べて底の浅い箱状をなしている。カバー２２０は、Ｘ方向を長手方向とする平面略長方形の底壁２２１と、底壁２２１の四辺それぞれに連なる側壁２２２〜２２５と、フランジ部２２６を有している。底壁２２１は、Ｚ方向においてケース２１０の底壁２１１と対向している。側壁２２２〜２２５は、底壁２２１に対してＺ方向に立設されており、底壁２２１の内面を取り囲むように平面略矩形環状に設けられている。側壁２２２〜側壁２２５は、ケース２１０の側壁２１２〜側壁２１５に対応している。たとえば側壁２２３は、Ｘ方向において側壁２１３側に設けられており、側壁２２４はＹ方向において側壁２１４側に設けられている。
フランジ部２２６は、カバー２２０の外周縁部であり、側壁２２２〜２２５における底壁２２１とは反対の端部に連なっている。フランジ部２２６は、側壁２２２〜２２５からＹ方向において収容空間とは反対の外側に延設されている。フランジ部２２６と、ケース２１０における側壁２１２〜２１５の端部、具体的には、底壁２１１とは反対の端部とが対向した状態で、ケース２１０とカバー２２０が、締結などによって組み付けられている。ケース２１０及びカバー２２０の外周縁部の間には、図示しないシール部材、たとえばＯリングや硬化前で液状の接着材などが介在し、防水シール部が形成されている。
カバー２２０には、凹部２２７が形成されている。凹部２２７は、制御基板２９０を、後述するコネクタ２９１に対応して設けられている。凹部２２７は、側壁２２３を含んで設けられており、側壁２２３の開口部分は、箱状をなすカバー２２０の一面側の開口部分に連なっている。このように、凹部２２７は、一面だけでなく側壁２２３にも開口している。凹部２２７は、底壁２１１から遠ざかる方向に凹んでいる。凹部２２７は、側壁２２３において、平面略台形状の開口空間を提供する。凹部２２７は、Ｙ方向において、側壁２２３の中央部分よりも側壁２２４側の領域に設けられている。Ｚ方向からの投影視において、側壁２２３における凹部２２７の開口部分は、貫通孔２１７ａと重なる位置に設けられている。
冷却器２３０は、主として、電力変換装置５を構成する筐体内の要素を冷却する。冷却器２３０は、たとえば熱伝導性に優れた金属材料、たとえばアルミニウム系の材料を用いて形成されている。図３０及び図３１などに示すように、冷却器２３０は、供給管２３１と、排出管２３２と、熱交換部２３３を有している。冷却器２３０の大部分はケース２１０内に配置されており、一部分がケース２１０から外へ突出している。
供給管２３１は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｘ方向に延設されている。供給管２３１は、Ｚ方向を厚み方向とする平板状の熱交換部２３３に対し、Ｙ方向における一方の一端側、具体的には、ケース２１０の側壁２１５側に設けられている。供給管２３１の一端は開口しており、他端は熱交換部２３３に接続されている。そして、供給管２３１の流路が、熱交換部２３３の流路２３４に連通している。供給管２３１の一部分は、ケース２１０の側壁２１３に設けられた貫通孔２１７ａを通じて、ケース２１０の外へ突出している。供給管２３１と貫通孔２１７ａの壁面との間には、図示しないシール部材によって防水シール部が形成されている。
排出管２３２は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｘ方向に延設されている。排出管２３２は、Ｙ方向において供給管２３１とは離れた位置、具体的にはケース２１０の側壁２１４側に設けられている。排出管２３２の一端は開口しており、他端は供給管２３１と同じ側で熱交換部２３３に接続されている。そして、排出管２３２の流路が、熱交換部２３３の流路２３４に連通している。排出管２３２の一部分は、ケース２１０の側壁２１３に設けられた貫通孔２１７ｂを通じて、ケース２１０の外へ突出している。排出管２３２と貫通孔２１７ｂの壁面との間には、図示しないシール部材によって防水シール部が形成されている。
熱交換部２３３は、内部に冷媒が流れる流路２３４を有している。流路２３４の一方の端部には供給管２３１が接続され、供給管２３１とは反対の端部には排出管２３２が接続されている。供給管２３１から流入した冷媒は、熱交換部２３３内の流路２３４を流通し、排出管２３２から排出される。熱交換部２３３は、Ｚ方向において、一面２３３ａと、一面２３３ａと反対の裏面２３３ｂを有している。本例では、電力変換装置５が複数のパワーモジュール１１０を備えており、一面２３３ａ及び裏面２３３ｂにパワーモジュール１１０がそれぞれ配置されている。電力変換装置５は、一面２３３ａに配置されるパワーモジュール１１０と、裏面２３３ｂに配置されるパワーモジュール１１０を備えている。このように、熱交換部２３３の両面にパワーモジュール１１０がそれぞれ配置されている。パワーモジュール１１０は、熱交換部２３３に隣接配置されている。
熱交換部２３３は、上記したように平板状をなしている。熱交換部２３３のＺ方向の長さ、すなわち厚みは、少なくとも流路２３４の形成部分においてほぼ一定とされている。本例では、Ｚ方向の長さが、Ｚ方向に直交する方向の最小長さ、すなわちＸ方向の最小長さ、Ｙ方向の最小長さよりも十分に短くされている。すなわち、薄板状とされている。
熱交換部２３３は、ケース２１０内において、入力端子台２４０及び出力端子台２５０を除く領域の大部分に配置されている。図３０及び図３７などに示すように、熱交換部２３３は、切り欠き部２３５を有している。これにより、熱交換部２３３は、略Ｕ字状をなしている。略Ｕ字の熱交換部２３３が備える２本のアームは、Ｘ方向に延設されている。そして、熱交換部２３３のＵ字の両端側がＸ方向において側壁２１２側となるように、冷却器２３０がケース２１０に収容されている。すなわち、熱交換部２３３の２本のアームがＹ方向に並ぶように配置されている。供給管２３１及び排出管２３２は、Ｕ字の端部ではなく、端部とは反対側でアームに接続されており、上記したように側壁２１３から外部に突出している。供給管２３１は熱交換部２３３のアームの１つに接続されており、排出管２３２は別のアームに接続されている。
熱交換部２３３の２本のアームのうち、供給管２３１が接続されたアームには、パワーモジュール１１０が配置されている。排出管２３２が接続されたアームには、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０が配置されている。このように、本例では、冷却器２３０（熱交換部２３３）によって、パワーモジュール１１０、リアクトル２６０、及びコンデンサユニット２７０を冷却するように構成されている。なお、熱交換部２３３（冷却器２３０）は、複数の支持部２３６により、ケース２１０の底壁２１１に対して所定高さに支持されている。そして、支持状態で、ねじ締結等により、ケース２１０に固定されている。
流路２３４に流す冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。冷媒は、たとえばラジエータにて冷却され、冷却器２３０に供給される。冷却器２３０は、主として電力変換装置５を構成する要素、具体的にはパワーモジュール１１０、リアクトル２６０、及びコンデンサユニット２７０を冷却するものである。しかしながら、冷却機能に加えて、環境温度が低い場合に温める機能を持たせてもよい。この場合、冷却器２３０は温度調節器と称される。また、冷媒は熱媒体と称される。
本例の電力変換装置５は、パワーモジュール１１０を８つ備えている。各パワーモジュール１１０は、上記した構成（図２１〜図２６参照）と基本的に同じであるが、他の要素との接続性などを考慮して、一部に屈曲部を設けたり、長さを異ならせたりしている。８つのパワーモジュール１１０のうち、２つはコンバータ６を構成し、残りの６つはインバータ７，８を構成している。８つのパワーモジュール１１０は、４つが１セットでＸ方向に所定間隔で配置され、このセットがＺ方向で２段配置となっている。以下において、カバー２２０の底壁２２１側に配置されたセットを上段、ケース２１０の底壁２１１側に配置されたセットを下段とも称する。
上段は、コンバータ６の第１の相を構成するパワーモジュール１１０と、インバータ７の三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を構成する３つのパワーモジュール１１０を含んでいる。以下において、コンバータ６の第１の相をコンバータ６ａ、第２の相をコンバータ６ｂとも称する。上段のパワーモジュール１１０は、略Ｕ字状をなす熱交換部２３３のアームの１つであって、一面２３３ａ上に配置されている。具体的には、側壁２１３側から、インバータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、コンバータ６ａの順に、４つのパワーモジュール１１０が配置されている。
下段は、コンバータ６ｂを構成するパワーモジュール１１０と、インバータ８の三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を構成する３つのパワーモジュール１１０を含んでいる。下段のパワーモジュール１１０は、略Ｕ字状をなす熱交換部２３３において、上段と同じアームであって、裏面２３３ｂ上に配置されている。具体的には、側壁２１３側から、インバータ８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、コンバータ６ｂの順に、４つのパワーモジュール１１０が配置されている。
各パワーモジュール１１０は、図３７に示すように、保護部材１８０の側面１８３、すなわち、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０の共通配線部１３２，１４２と外部接続端子１７０の突出する面がケース２１０の側壁２１５側、側面１８４が側壁２１４側となるように配置されている。また、上段のパワーモジュール１１０と、下段のパワーモジュール１１０とは、Ｚ方向の投影視において互いに重なるように配置されている。すなわち、４対のパワーモジュール１１０が熱交換部２３３を挟んでいる。
図４４に示すように、パワーモジュール１１０は、いずれも保護部材１８０の一面１８１を熱交換部２３３側として配置されている。パワーモジュール１１０は、接着、締結などの固定手段によって、熱交換部２３３に固定されている。上段の４つの出力バスバー１５０は、所定の間隔を有してＸ方向に並んで配置されている。下段の４つの出力バスバー１５０も、上段と同じ間隔を有してＸ方向に並んで配置されている。上下で対をなすパワーモジュール１１０は、Ｙ方向を軸として２回対称の配置とされている。このため、上段と下段とで、出力バスバー１５０の位置はＸ方向にずれている。上下で対をなすパワーモジュール１１０において、出力バスバー１５０の突出位置は、上段では保護部材１８０におけるＸ方向の一端側とされ、下段では上段とは反対の端部側とされている。このため、隣り合う対において、上段の出力バスバー１５０と下段の出力バスバー１５０とが、Ｘ方向において近傍配置となっている。
一方、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０の共通配線部１３２，１４２は、Ｘ方向における中心を通り、Ｙ方向に平行な中心線上に設けられている。共通配線部１３２，１４２は、この中心線に対して線対称配置とされている。パワーモジュール１１０は、出力バスバー１５０の突出部分を除く部分において、上記中心線に対して線対称配置とされている。上下で対をなすパワーモジュール１１０において、上段における共通配線部１３２，１４２と、下段における共通配線部１３２，１４２とが、Ｚ方向の投影視において重なっている。パワーモジュール１１０の流路を含む冷却構造の詳細については、後述する。
入力端子台２４０は、直流電源２と電力変換装置５とを電気的に接続するための正極端子２４１及び負極端子２４２と、これら端子２４１，２４２を保持するハウジング２４３を有している。正極端子２４１及び負極端子２４２は、たとえば直流電源２から供給された直流電圧を、電力変換装置５に入力するための端子として機能する。正極端子２４１及び負極端子２４２のそれぞれは、１つの導電部材（たとえばバスバー）により構成されてもよいし、電気的に接続された複数の導電部材により構成されてもよい。入力端子台２４０は、平面略矩形状をなすケース２１０の四隅の１つの近傍に設けられている。具体的には、側壁２１２，２１５により規定される隅部の近傍に配置されている。入力端子台２４０は、底壁２１１上に配置されている。入力端子台２４０は、Ｚ方向において、底壁２１１から熱交換部２３３の一面２３３ａよりもカバー２２０に近い位置まで配置されている。
正極端子２４１は直流電源２の正極と電気的に接続され、負極端子２４２は直流電源２の負極と電気的に接続される。ハウジング２４３は、電気絶縁材料、たとえば樹脂材料を用いて形成されている。本例では、樹脂材料からなるハウジング２４３が、正極端子２４１及び負極端子２４２と一体的に成形されている。正極端子２４１及び負極端子２４２は、直流電源２との接続側から少なくとも一部の範囲において、Ｚ方向において同じ位置であって、Ｙ方向に所定の間隔を有して並んで配置されている。
ハウジング２４３は、電源接続部２４４ａ，２４４ｂと、バスバー固定部２４５を有している。電源接続部２４４ａ，２４４ｂは、直流電源２との接続端から所定範囲の部分である。電源接続部２４４ａは、その一端から正極端子２４１が露出するように正極端子２４１を覆っている。これにより、正極端子２４１と直流電源２の正極との電気的な接続が可能となっている。電源接続部２４４ｂは、その一端から負極端子２４２が露出するように負極端子２４２を覆っている。これにより、負極端子２４２と直流電源２の負極との電気的な接続が可能となっている。
電源接続部２４４ａ，２４４ｂのそれぞれは、略円柱状をなすとともに、Ｙ方向において１つに繋がっている。これにより、ハウジング２４３の外面が、貫通孔２１６ａに対応して略８の字状をなしている。電源接続部２４４ａ，２４４ｂの先端部分が貫通孔２１６ａに配置された状態で、電源接続部２４４ａ，２４４ｂの外面とケース２１０における貫通孔２１６ａの壁面との間に図示しないシール部材が配置され、防水シール部が形成されている。
バスバー固定部２４５は、Ｘ方向において電源接続部２４４ａ，２４４ｂに連なっており、その全体がケース２１０内に収容されている。バスバー固定部２４５は、一部のバスバー２８０が固定される部分であり、バスバー２８０を固定しやすいように、平坦な搭載面を有している。本例では、後述するＶＬバスバー２８１が固定される搭載面２４５ａと、Ｎバスバー２８２が固定される搭載面２４５ｂを有している。バスバー固定部２４５は、略直方体状をなしており、Ｚ方向において、同じ側に搭載面２４５ａ，２４５ｂが設けられている。搭載面２４５ａ，２４５ｂはＹ方向に並んでおり、且つ、Ｚ方向の位置がずれて設けられている。すなわち、バスバー固定部２４５は、バスバー２８０の固定面側が段差形状をなしている。搭載面２４５ｂのほうが搭載面２４５ａよりもカバー２２０の底壁２２１から離れて設けられている。搭載面２４５ａ，２４５ｂは、いずれも熱交換部２３３の一面２３３ａよりカバー２２０に近い位置とされている。
出力端子台２５０は、パワーモジュール１１０に接続される複数の端子２５１と、これらを保持するハウジング２５２と、ケース２１０内に出力端子台２５０を固定するための支持部２５３を有している。端子２５１は、１つの導電部材（たとえばバスバー）により構成されてもよいし、電気的に接続された複数の導電部材により構成されてもよい。出力端子台２５０は、側壁２１４の隣りに配置されている。出力端子台２５０は、側壁２１４のほぼ全域と対向している。出力端子台２５０は、側壁２１２，２１３，２１４により規定される領域に配置されている。出力端子台２５０は、Ｙ方向において、上段のパワーモジュール１１０、熱交換部２３３、下段のパワーモジュール１１０と対向するように設けられている。すなわち、上段及び下段のパワーモジュール１１０それぞれの少なくとも一部は、Ｙ方向に投影視において、出力端子台２５０と重なっている。そして、出力端子台２５０の隣りにパワーモジュール１１０が配置されている。これにより、端子２５１と出力バスバー１５０との配線長を短くすることができる。
本例では、出力端子台２５０がパワーモジュール１１０の個数に対応して、８本の端子２５１を有している。８本のうち、２本がコンバータ６を構成する２つのパワーモジュール１１０に対応し、残りの６本がインバータ７，８を構成する６つのパワーモジュール１１０に相当する。コンバータ６に対応する端子２５１は、たとえば、リアクトル２６０とパワーモジュール１１０とを接続する端子として機能する。また、後述するＩＬ電流をモニタするための端子として機能させることもできる。インバータ７，８に対応する端子２５１は、負荷であるモータジェネレータ３，４に対して、所望の交流電圧を出力するための端子として機能する。このため、出力バスバー１５０とともに、図１に示した出力配線１５に相当する。
ハウジング２５２は、電気絶縁材料、たとえば樹脂材料を用いて形成されている。本例では、樹脂材料からなるハウジング２５２が、端子２５１と一体的に成形されている。ハウジング２５２は、Ｘ方向を長手方向とする略直方体状をなしておいる。ハウジング２５２（出力端子台２５０）は、Ｙ方向両端それぞれ配置された支持部２５３を介してケース２１０に固定されている。ハウジング２５２には、図示しない電流センサが封入されている。コンバータ６に対応する端子２５１に設けられた電流センサは、昇圧配線１４に流れる電流（ＩＬ電流）を検出する。インバータ７，８に対応する端子２５１に設けられた電流センサは、相電流を検出する。電流センサの検出信号は、バスバーなどの導電部材を介して、制御基板２９０に出力される。上記したように、電流センサをパワーモジュール１１０（出力バスバー１５０）に設ける場合は、ハウジング２５２に電流センサがなくてもよい。
端子２５１は、第１接続部２５１ａと、第２接続部２５１ｂを有している。Ｙ方向において、ハウジング２５２の一面から第１接続部２５１ａが突出し、一面と反対の裏面に第２接続部２５１ｂが露出している。第１接続部２５１ａ及び第２接続部２５１ｂはハウジング２５２の内部で電気的に接続されている。
第１接続部２５１ａは、ハウジング２５２の一面から突出して、Ｙ方向に延設されている。第１接続部２５１ａには、パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０（幅狭部１５２）が接続されている。ハウジング２５２は、パワーモジュール１１０側の一面に突起部２５２ａを有している。ハウジング２５２は、５つの突起部２５２ａを有している。突起部２５２ａは、Ｚ方向に所定の高さをもってＹ方向に突出している。第１接続部２５１ａは、突起部２５２ａから突出している。
上段の出力バスバー１５０が接続される第１接続部２５１ａは、側壁２１３側から４つの突起部２５２ａにそれぞれ設けられている。下段の出力バスバー１５０が接続される第１接続部２５１ａは、側壁２１４側から４つの突起部２５２ａにそれぞれ設けられている。側壁２１３に最も近い突起部２５２ａには、上段の出力バスバー１５０、具体的には、インバータ７のＵ相の出力バスバー１５０に対応する第１接続部２５１ａのみ、設けられている。側壁２１２に最も近い突起部２５２ａには、下段の出力バスバー１５０、具体的には、コンバータ６ｂの出力バスバー１５０に対応する第１接続部２５１ａのみ、設けられている。
第２接続部２５１ｂは、ハウジング２５２において、第１接続部２５１ａとは反対の面、すなわち側壁２１４との対向面から露出している。８つの第２接続部２５１ｂのうち、Ｙ方向において、側壁２１３側の６つの第２接続部２５１ｂは、インバータ７，８を構成する各相の出力バスバー１５０に電気的に接続されている。これら第２接続部２５１ｂは、側壁２１４に設けられた開口部２１８に臨んでいる。これにより、開口部２１８を通じて、モータジェネレータ３，４の三相巻線と電気的に接続することができる。残りの２つ、すなわち側壁２１２側の２つの第２接続部２５１ｂは、たとえば上記したＩＬ電流を検出する電流センサの出力部として用いることができる。ケース２１０における開口部２１８の周囲と出力端子台２５０との対向部分には、図示しないシール部材が介在し、防水シール部が形成されている。
リアクトル２６０は、コンバータ６のリアクトルＲ１，Ｒ２を構成している。リアクトル２６０は、熱交換部２３３の２本のアームのうち、パワーモジュール１１０とは別のアームに配置されている。本例では、２つのリアクトル２６０を有し、１つがリアクトルＲ１を構成し、残りの１つがリアクトルＲ２を構成している。Ｒ１側のリアクトル２６０は熱交換部２３３の一面２３３ａ上に配置され、Ｒ２側のリアクトル２６０は裏面２３３ｂ上に配置されている。リアクトル２６０は、ねじ締結などによって、熱交換部２３３に固定されている。Ｒ１側のリアクトル２６０とＲ２側のリアクトル２６０は、Ｚ方向の投影視においてほぼ一致する配置となっている。リアクトル２６０は、Ｘ方向において、コンデンサユニット２７０と並んで配置されている。リアクトル２６０は、側壁２１２側に配置されている。Ｙ方向において、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０と、出力端子台２５０の間に、パワーモジュール１１０が配置されている。
リアクトル２６０は、外部接続端子として、第１端子２６１及び第２端子２６２をそれぞれ有している。第１端子２６１は、直流電源２の正極及びフィルタコンデンサＣ３の正極と電気的に接続される端子である。第２端子２６２は、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０の出力バスバー１５０と電気的に接続される端子である。リアクトル２６０の本体部は、Ｙ方向を長手とする平面略長方形をなしている。そして、側壁２１２に対向する長手辺から、板厚方向をＹ方向にして第１端子２６１及び第２端子２６２が突出している。
コンデンサユニット２７０は、平滑コンデンサＣ２及びフィルタコンデンサＣ３を構成している。コンデンサユニット２７０は、たとえばフィルムコンデンサをケース内に収容してなる。コンデンサユニット２７０は、上記したように、熱交換部２３３の２本のアームのうち、リアクトル２６０と同じアームに配置されている。コンデンサユニット２７０は、ねじ締結などによって熱交換部２３３に固定されている。
本例では、コンデンサユニット２７０が、熱交換部２３３の一面２３３ａ及び裏面２３３ｂのそれぞれに配置されている。以下において、一面２３３ａ側を上段、裏面２３３ｂを下段とも称する。上段側のコンデンサユニット２７０に、平滑コンデンサＣ２の一部とフィルタコンデンサＣ３が構成され、下段側のコンデンサユニット２７０に平滑コンデンサＣ２が構成されている。上段側のコンデンサユニット２７０と下段側のコンデンサユニット２７０は、Ｚ方向の投影視においてほぼ一致する配置となっている。コンデンサユニット２７０は、リアクトル２６０に対して側壁２１３側に配置されている。
コンデンサユニット２７０は、外部接続端子として、正極端子２７１及び負極端子２７２を有している。正極端子２７１は、上記したＶＨライン１２Ｈと電気的に接続される端子である。負極端子２７２は、Ｎライン１３と電気的に接続される端子である。コンデンサユニット２７０は、Ｘ方向を長手とする平面略長方形をなしている。そして、側壁２１４に対向する長手辺の中央部分から、板厚方向をＺ方向にして正極端子２７１及び負極端子２７２が突出している。正極端子２７１及び負極端子２７２とパワーモジュール１１０の共通配線部１３２，１４２は、Ｙ方向において互い向き合う面から突出している。正極端子２７１及び負極端子２７２とパワーモジュール１１０の共通配線部１３２，１４２とは、Ｙ方向において互いに近づくように延設されている。また、正極端子２７１及び負極端子２７２は、Ｚ方向において互いに対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
図４２及び図４３に示すように、正極端子２７１及び負極端子２７２は、Ｚ方向において、パワーモジュール１１０の共通配線部１３２，１４２よりも熱交換部２３３から離れた位置に配置されている。具体的には、上段において、熱交換部２３３の一面２３３ａに近い側から、Ｎバスバー１４０の共通配線部１４２、Ｐバスバー１３０の共通配線部１３２、負極端子２７２、正極端子２７１の順に配置されている。下段についても同様に、熱交換部２３３の裏面２３３ｂに近い側から、Ｎバスバー１４０の共通配線部１４２、Ｐバスバー１３０の共通配線部１３２、負極端子２７２、正極端子２７１の順に配置されている。
コンデンサユニット２７０は、正極端子２７１及び負極端子２７２以外にも、図示しない外部接続端子を有している。この外部接続端子は、上記したＶＬライン１２Ｌと電気的に接続される端子である。
バスバー２８０は、電力変換装置５を構成する他の要素間を電気的に接続する。バスバー２８０は、銅などの導電性に優れる金属板材を加工、たとえばプレス加工して形成されている。バスバー２８０は、ＶＬバスバー２８１と、Ｎバスバー２８２と、ＩＬバスバー２８３と、ＶＨバスバー２８４を有している。各バスバー２８０は、ケース２１０内に収容されている。
ＶＬバスバー２８１は、上記したＶＬライン１２Ｌを構成している。ＶＬバスバー２８１は、入力端子台２４０の正極端子２４１とリアクトル２６０とを接続するとともに、正極端子２４１とコンデンサユニット２７０とを接続している。ＶＬバスバー２８１は、図３６に示すように、板厚方向がＺ方向に略平行となるように入力端子台２４０の搭載面２４５ａに配置されている。ＶＬバスバー２８１は、この配置状態で、ねじ締結により正極端子２４１と電気的に接続されている。ＶＬバスバー２８１は、複数に分岐している。
分岐したＶＬバスバー２８１の１つは、入力端子台２４０との固定部分に対して、板厚方向がＸ方向となるように屈曲され、Ｒ１側のリアクトル２６０の第１端子２６１に接続されている。分岐したＶＬバスバー２８１の別の１つは、入力端子台２４０の固定部分からＲ１側のリアクトル２６０の長辺に沿って側壁２１５側に延びるＹ方向延設部と、Ｒ１側のリアクトル２６０の短辺と側壁２１５との間をＸ方向に延び、コンデンサユニット２７０に接続されるＸ方向延設部を有している。Ｙ方向延設部は、Ｘ方向延設部との境界の手前に屈曲部分を有しており、この屈曲部によって板厚方向がＸ方向に切り換わっている。Ｘ方向延設部の板厚方向は、Ｙ方向と略平行とされている。分岐した別のＶＬバスバー２８１は、上記したＹ方向延設部の屈曲部分から、Ｚ方向の底壁２１１側に延設され、Ｒ２側のリアクトル２６０の第１端子２６１に接続されている。
Ｎバスバー２８２は、上記したＮライン１３を構成している。Ｎバスバー２８２は、図３５及び図３６に示すように、板厚方向がＺ方向に略平行となるように入力端子台２４０の搭載面２４５ｂに配置されている。Ｎバスバー２８２は、この配置状態で、ねじ締結により負極端子２４２と電気的に接続されている。Ｎバスバー２８２は、図３７及び図４１に示すように、入力端子台２４０への固定部分から、板厚方向を同じにしてＹ方向の側壁２１４側に延設されている。そして、Ｚ方向の投影視において、熱交換部２３３の切り欠き部２３５と重なる領域において、板厚方向がＹ方向と略平行となるように折り曲げられている。
Ｎバスバー２８２のうち、板厚方向がＹ方向と略平行となるようにされた折曲部は、図３７に示すように、Ｘ方向において、コンバータ６ａ，６ｂを構成するパワーモジュール１１０の共通配線部１４２（Ｎバスバー１４０）よりも側壁２１２に近い位置まで延設されている。Ｎバスバー２８２の折曲部は、インバータ７，８のＵ相を構成するパワーモジュール１１０の共通配線部１４２（Ｎバスバー１４０）よりも側壁２１３に近い位置まで延設されている。Ｎバスバー２８２の折曲部は、図４２及び図４３に示すように、Ｚ方向において、上段の負極端子２７２から下段の負極端子２７２にわたって設けられている。このように、Ｎバスバー２８２は、Ｚ方向に所定の幅を有しつつＸ方向に延設されている。
そして、Ｎバスバー２８２の折曲部に、コンデンサユニット２７０の負極端子２７２のそれぞれと、パワーモジュール１１０の共通配線部１４２のそれぞれが接続されている。このように、Ｚ方向の投影視において切り欠き部２３５と重なる領域において、Ｎバスバー２８２は、コンデンサユニット２７０及びパワーモジュール１１０と接続されている。すなわち、Ｎライン１３と、平滑コンデンサＣ２、フィルタコンデンサＣ３、及び各上下アーム回路１０の共通配線１１Ｎとが、接続されている。
ＩＬバスバー２８３は、上記した昇圧配線１４を構成している。ＩＬバスバー２８３は、リアクトル２６０の第２端子２６２と、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０の出力バスバー１５０とを接続している。本例では、図３０に示すように、２本のＩＬバスバー２８３を備えている。ＩＬバスバー２８３の１つは、一面２３３ａ側において、Ｒ１側のリアクトル２６０の第２端子２６２と、コンバータ６ａを構成するパワーモジュール１１０の出力バスバー１５０を接続している。ＩＬバスバー２８３の別の１つは、裏面２３３ｂ側において、Ｒ２側のリアクトル２６０の第２端子２６２と、コンバータ６ｂを構成するパワーモジュール１１０の出力バスバー１５０を接続している。
ＩＬバスバー２８３は、第２端子２６２との接続部分からパワーモジュール１１０側に延設された第１延設部と、第１延設部に対して屈曲され、Ｙ方向の側壁２１２側に延設された第２延設部と、第２延設部から側壁２１２に沿って側壁２１４側に延びる第３延設部を少なくとも有している。ＩＬバスバー２８３は、直接的に出力バスバー１５０に接続されてもよいし、上記した端子２５１を介して出力バスバー１５０に接続されてもよい。
ＶＨバスバー２８４は、上記したＶＨライン１２Ｈを構成している。図３７などに示すように、ＶＨバスバー２８４は、Ｚ方向からの投影視において、切り欠き部２３５と重なる領域に配置されている。ＶＨバスバー２８４は、板厚方向がＹ方向と略平行となるように、切り欠き部２３５と重なる領域に配置されている。ＶＨバスバー２８４は、図３７に示すように、Ｘ方向において、コンバータ６ａ，６ｂを構成するパワーモジュール１１０の共通配線部１３２（Ｐバスバー１３０）よりも側壁２１２に近い位置まで延設されている。ＶＨバスバー２８４は、インバータ７，８のＵ相を構成するパワーモジュール１１０の共通配線部１３２（Ｐバスバー１３０）よりも側壁２１３に近い位置まで延設されている。ＶＨバスバー２８４は、図４２及び図４３に示すように、Ｚ方向において、上段の正極端子２７１から下段の正極端子２７１にわたって設けられている。このように、ＶＨバスバー２８４は、Ｚ方向に所定の幅を有しつつＸ方向に延設されている。
そして、ＶＨバスバー２８４に、コンデンサユニット２７０の正極端子２７１のそれぞれと、パワーモジュール１１０の共通配線部１３２のそれぞれが接続されている。このように、Ｚ方向の投影視において切り欠き部２３５と重なる領域において、ＶＨバスバー２８４は、コンデンサユニット２７０及びパワーモジュール１１０と接続されている。すなわち、ＶＨライン１２Ｈと、平滑コンデンサＣ２及び各上下アーム回路１０の共通配線１１Ｐとが、接続されている。
本例では、Ｙ方向の投影視において、ＶＨバスバー２８４がＮバスバー２８２の折曲部を内包している。すなわち、Ｎバスバー２８２の折曲部の全体が、ＶＨバスバー２８４とＹ方向において対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。Ｙ方向において、Ｎバスバー２８２の折曲部はリアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０側に配置され、ＶＨバスバー２８４はパワーモジュール１１０側に配置されている。このため、パワーモジュール１１０において、側面１８３からの突出長さは、共通配線部１４２のほうが共通配線部１３２よりも長くされている。また、コンデンサユニット２７０において、正極端子２７１のほうが負極端子２７２よりも長くされている。
制御基板２９０には、制御回路部９が形成されている。制御基板２９０は、プリント基板に電子部品が実装されてなる。制御基板２９０は、電子部品としてマイコンを含んでいる。制御基板２９０には、コネクタ２９１も実装されている。制御回路部９は、コネクタ２９１を通じて、上位ＥＣＵなどと電気的に接続される。このようなコネクタ２９１は、低圧コネクタとも称される。
制御基板２９０（プリント基板）は、Ｘ方向を長手とする平面略長方形をなしている。Ｘ方向において、制御基板２９０は、側壁２１２の内面から側壁２１３の内面までの長さとほぼ同じか若干短い長さとされている。制御基板２９０は、Ｙ方向において、側壁２１４側に偏って配置されている。制御基板２９０は、Ｙ方向において、出力端子台２５０、パワーモジュール１１０、及び熱交換部２３３の切り欠き部２３５と重なり、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０と重ならないように設けられている。制御基板２９０は、図４４などに示すように、カバー２２０に収容されている。
コネクタ２９１は、Ｘ方向の端部、具体的には側壁２１３側の端部付近に実装されている。コネクタ２９１は制御基板２９０に挿入実装されている。コネクタ２９１は、ケース２１０とカバー２２０とを組み付けた状態で、凹部２２７とケース２１０との間で形成される開口部から突出している。コネクタ２９１のハウジングとケース２１０、カバー２２０との対向部分には、図示しないシール部材が介在し、防水シール部が形成されている。
制御基板２９０には、パワーモジュール１１０の外部接続端子１７０が接続されている。外部接続端子１７０は、制御基板２９０に挿入実装されている。図３７に示すように、外部接続端子１７０は、Ｚ方向の投影視において、切り欠き部２３５と重なる領域で、制御基板２９０に実装されている。すなわち、Ｙ方向の一端側、具体的には側壁２１５側の端部付近に実装されている。図３４及び図３７などに示すように、パワーモジュール１１０の外部接続端子１７０は、側面１８３からＹ方向に突出し、略９０度の角度で屈曲されてカバー２２０の底壁２２１側に延設されている。すなわち、側面１８３からの突出分が略Ｌ字状をなしている。制御基板２９０がカバー２２０側に配置されているため、外部接続端子１７０の延設長さは、上段のパワーモジュール１１０よりも下段のパワーモジュール１１０のほうが長くされている。下段の外部接続端子１７０は、切り欠き部２３５を挿通している。上段と下段と外部接続端子１７０同士が干渉しないように、屈曲部分は、下段のほうが上段よりもリアクトル２６０やコンデンサユニット２７０に近い位置とされている。これにより、制御基板２９０において、外部接続端子１７０の実装位置はＹ方向に２段となっている。基板端部側が下段の実装位置である。
次に、図４５及び図４６に基づき、冷却構造について説明する。図４５は、冷却器とパワーモジュール、リアクトル、及びコンデンサユニットの配置を示す模式図である。図４６は、流路を示す模式的な断面図である。図４６では、便宜上、パワーモジュール１１０が備える半導体装置２０を１つとしている。
図４５に示すように、冷却器２３０の熱交換部２３３は、平面略Ｕ字状をなしている。熱交換部２３３のＵ字の一方のアーム２３３ｃにパワーモジュール１１０が配置されている。また、別のアーム２３３ｄにリアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０が配置されている。Ｘ方向の長さはアーム２３３ｃのほうがアーム２３３ｄよりも長くされ、Ｙ方向の長さはアーム２３３ｄのほうがアーム２３３ｃよりも長くされている。各アーム２３３ｃ、２３３ｄにおいてＸ方向が長手方向とされている。冷却器２３０の熱交換部２３３は、内部に流路２３４を有している。熱交換部２３３は、上記した切り欠き部２３５に加えて、内部に仕切り部２３７，２３８を有している。
仕切り部２３７は、アーム２３３ｃに設けられている。仕切り部２３７はＸ方向に延設されており、アーム２３３ｃ内の流路２３４をＹ方向において２つの領域に区切っている。仕切り部２３７は、流路２３４を、供給管２３１の流路に連なる上流側領域２３４ａと、排出管２３２の流路に連なる下流側領域２３４ｂとに区切っている。供給管２３１は、熱交換部２３３に対して、Ｕ字の両端とは反対側で、熱交換部２３３に接続されている。アーム２３３ｃにおいて、上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂはＸ方向に延設されている。上流側領域２３４ａは、一端に供給管２３１の流路が連なり、他端はアーム２３３ｃの先端側において行き止まりとなっている。下流側領域２３４ｂは、アーム２３３ｃの先端側において行き止まりとなっており、他端はアーム２３３ｄ側に連なっている。アーム２３３ｃにおいて、上流側領域２３４ａのほうが下流側領域２３４ｂよりも、Ｙ方向の長さ、すなわち幅が広くされている。
仕切り部２３８は、アーム２３３ｄに設けられている。仕切り部２３８は、Ｕ字の両端とは反対側の壁面からＸ方向に延設されている。仕切り部２３８を設けることで、アーム２３３ｄ内の流路２３４（下流側領域２３４ｂ）が折り返し構造となっている。排出管２３２は、熱交換部２３３に対して、Ｕ字の両端とは反対側で、熱交換部２３３に接続されている。排出管２３２の流路は、折り返し構造の終端、すなわち流路２３４の終端に連なっている。このように、アーム２３３ｄにおいて仕切り部２３８を用いた流路２３４（下流側領域２３４ｂ）の折り返し構造を採用しているため、アーム２３３ｄ内の流路２３４内を冷媒が偏って流れることを抑制し、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０を効果的に冷却することができる。
上記したように、アーム２３３ｃ，２３３ｄの間には切り欠き部２３５が設けられている。切り欠き部２３５は、仕切り部２３８同様に機能する。切り欠き部２３５及び仕切り部２３８により、流路２３４の下流側領域２３４ｂは蛇行形状をなしている。このように、蛇行形状を採用することで、Ｘ方向に並ぶすべてのパワーモジュール１１０を冷却しつつ、リアクトル２６０やコンデンサユニット２７０も効果的に冷却することができる。また、切り欠き部２３５を挟んで、パワーモジュール１１０と、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０が対向するため、上記したように効果的に冷却をしつつ、バスバー２８０を含めた接続構造を簡素化することができる。
複数のパワーモジュール１１０は、アーム２３３ｃ上において、供給管２３１側から、インバータ７，８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、コンバータ６を構成する順に配置されている。具体的には、一面２３３ａ上において、供給管２３１側から、インバータ７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、コンバータ６ａを構成する順に配置されている。また、裏面２３３ｂ上において、供給管２３１側から、インバータ８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、コンバータ６ｂを構成する順に配置されている。複数のパワーモジュール１１０は、アーム２３３ｃにおける冷媒の流れ方向に沿って、並んで配置されている。図４５では、冷媒の流れを実線矢印で示している。
また、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０は、アーム２３３ｄ上においてＸ方向に並んで配置されている。具体的には、一面２３３ａ上において、排出管２３２側から、コンデンサユニット２７０、Ｒ１側のリアクトル２６０の順に配置されている。また、裏面２３３ｂ上において、排出管２３２側から、コンデンサユニット２７０、Ｒ２側のリアクトル２６０の順に配置されている。
本例では、パワーモジュール１１０が冷却器１２０を有している。パワーモジュール１１０は、図２２に示す構造をなしている。すなわち、保護部材１８０の一面１８１側から、コンデンサＣ１、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、駆動基板１６０の順で配置されている。図４６に示すように、上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとは、パワーモジュール１１０の流路１２６を介して、連通している。流路２３４の上流側領域２３４ａ、流路１２６、及び流路２３４の下流側領域２３４ｂにより、１つの流路が形成されている。したがって、流路１２６，２３４には、同じ冷媒が流れる。
パワーモジュール１１０は、熱交換部２３３の一面２３３ａ及び裏面２３３ｂにそれぞれ配置されている。パワーモジュール１１０が備える冷却器１２０の供給管１２１及び排出管１２２は、保護部材１８０の一面１８１からＺ方向に突出している。熱交換部２３３の一面２３３ａ側及び裏面２３３ｂ側には、供給管１２１及び排出管１２２を取り付けるための貫通孔２３３ｅ，２３３ｆが、パワーモジュール１１０ごとに設けられている。
本例では、供給管１２１が、上流側領域２３４ａに連なる貫通孔２３３ｅに挿入され、供給管１２１の流路が流路２３４（上流側領域２３４ａ）に連なった状態で、供給管１２１と熱交換部２３３が接続されている。供給管１２１と熱交換部２３３との接続部は、環状の弾性部材（たとえばＯリング）、硬化前で液状のシール材、溶接などによって液密にシールされている。同様に、排出管１２２が、下流側領域２３４ｂに連なる貫通孔２３３ｆに挿入され、排出管１２２の流路が流路２３４（下流側領域２３４ｂ）に連なった状態で、排出管１２２と熱交換部２３３が接続されている。排出管１２２と熱交換部２３３との接続部も液密にシールされている。
上記した構造により、冷媒は以下に示すように流れる。冷却器２３０の供給管２３１から流路２３４に供給された冷媒は、図４５に示すように、上流側領域２３４ａをアーム２３３ｃの先端（Ｕ字先端）に向けて流れる。そして、冷媒は、上流側領域２３４ａから、パワーモジュール１１０の流路１２６を通じて、下流側領域２３４ｂに流れる。これにより、パワーモジュール１１０の要素、たとえば半導体装置２０及びコンデンサＣ１が冷却される。
具体的には、上流側領域２３４ａから、供給管１２１を通じて２段の熱交換部１２３のそれぞれに冷媒が流れ、排出管１２２から下流側領域２３４ｂに排出される。供給管１２１と排出管１２２は、上記したように平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、対角位置に設けられている。また、供給管１２１のほうが排出管１２２よりもＸ方向において供給管２３１に近い位置とされている。したがって、冷媒は、図４５及び図４６に破線矢印で示すように熱交換部１２３内の流路１２６を流れる。
流路１２６から下流側領域２３４ｂに流れ込んだ冷媒は、アーム２３３ｃの部分から切り欠き部２３５を迂回して、アーム２３３ｄ側へ流れる。そして、下流側領域２３４ｂを仕切り部２３８に沿って流れ、アーム２３３ｄの先端側で折り返して排出管２３２から排出される。このように、アーム２３３ｄ側において、冷媒が流路２３４を流れることで、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０が冷却される。
次に、本実施形態の電力変換装置５の効果について説明する。
上記したように、電力変換装置５は、冷却器２３０と、電力変換部を構成する複数のパワーモジュール１１０を備えている。パワーモジュール１１０は、上下アーム回路１０を構成する半導体装置２０だけでなく、上下アーム回路１０に並列接続されたコンデンサＣ１をそれぞれ有している。このように、パワーモジュール１１０ごとに、換言すれば上下アーム回路１０ごとに、コンデンサＣ１をもたせている。さらに、パワーモジュール１１０において、半導体装置２０とコンデンサＣ１とを、Ｚ方向に並んで配置させている。
そして、このような構成のパワーモジュール１１０を、冷却器２３０（熱交換部２３３）の一面２３３ａ及び裏面２３３ｂの両面に配置させている。それぞれの面に配置されたパワーモジュール１１０は、冷却器２３０によって冷却される。したがって、半導体装置２０を冷却しつつ、Ｚ方向に直交する方向において電力変換装置５の体格を小型化することができる。また、冷却器の一面に半導体装置、裏面にコンデンサを配置し、半導体装置とコンデンサを並列接続する構成に較べて、半導体装置の近傍にコンデンサを配置することができる。よって、半導体装置とコンデンサを接続する配線のインダクタンスを低減し、ひいてはサージ電圧を抑制することができる。
また、冷却器２３０において、熱交換部２３３のＺ方向の長さ、すなわち厚みが、Ｚ方向に直交するＸ方向の最小長さ、Ｙ方向の最小長さよりも短くされている。このように、冷却器２３０は、厚みの薄い扁平形状をなしている。したがって、流路２３４内において厚み方向に冷媒の温度分布、具体的には、一面２３３ａ側の表層と裏面２３３ｂ側の表層での温度差が生じにくい。これにより、両面に配置されたパワーモジュール１１０のそれぞれを効果的に冷却することができる。
また、パワーモジュール１１０も、冷却器１２０を備えている。冷却器１２０の流路１２６は、冷媒が、冷却器２３０の流路２３４から流路１２６を介して流路２３４に戻るように、流路２３４に連結されている。このように、冷却器２３０からパワーモジュール１１０内の冷却器１２０に冷媒を引き込み、パワーモジュール１１０内において半導体装置２０を冷却することができる。半導体装置２０は冷却器１２０の一面に配置されている。冷却器１２０は、冷却器２３０よりも半導体装置２０の近傍に配置されている。よって、半導体装置２０を効果的に冷却することができる。また、冷却器１２０において、半導体装置２０と反対側には、コンデンサＣ１が配置されている。したがって、コンデンサＣ１も効果的に冷却することができる。なお、冷却器２３０が第１冷却器、流路２３４が第１流路、冷却器１２０が第２冷却器、流路１２６が第２流路に相当する。
また、冷却器２３０の流路２３４が、上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとに区画されている。そして、パワーモジュール１１０の流路１２６が、上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとを繋いでいる。これによれば、冷却器１２０の流路１２６側に冷媒が流れ込みやすい。したがって、半導体装置２０やコンデンサＣ１をより効果的に冷却することができる。
なお、図４７に示す別例のように、区画されない流路２３４を有する熱交換部２３３に対してパワーモジュール１１０を配置し、流路１２６を繋げてもよい。図４７は、図４６に対応している。しかしながら、パワーモジュール１１０の体格を考慮すると、冷媒の流れ方向において、流路１２６の断面積のほうが流路２３４より小さくなる。冷却器２３０の流路２３４は複数のパワーモジュール１１０に共通の主流路であり、冷却器１２０の流路１２６は副流路である。よって、本例に示すように、冷却器１２０側に冷媒が流れ込みやすい構成を採用するのが好ましい。
たとえば図示を省略するが、冷却器２３０が、上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとをつなぐ連結領域を有し、この連結領域の断面積を、上流側領域２３４ａや下流側領域２３４ｂよりも小さくしてもよい。連結領域を有することで、上流側領域２３４ａから下流側領域２３４ｂに流れ込む抵抗を高め、冷却器１２０側に流れ込みやすくなる。しかしながら、本例で示したほうが、より効果的である。
また、冷却器１２０の熱交換部１２３が２段配置となっている。すなわち、冷却器１２０が、Ｚ方向において２段に分岐している。冷却器１２０（熱交換部１２３）は、インナーフィンを設けるなどして、冷却器２３０（熱交換部２３３）よりも熱伝達率が高められている。そして、２段の熱交換部１２３によって半導体装置２０が挟まれ、熱交換部１２３の２段の少なくとも１つに対して半導体装置２０とは反対側にコンデンサＣ１が配置されている。これによれば、２段の熱交換部１２３によってＺ方向における両面側から半導体装置２０を冷却することができる。したがって、半導体装置２０をさらに効果的に冷却することができる。また、熱交換部１２３によってコンデンサＣ１を冷却することができる。特に本例では、冷却器２３０に近い１段目の熱交換部１２３と熱交換部２３３との間に、コンデンサＣ１が配置されている。したがって、コンデンサＣ１を効果的に冷却することができる。
また、コンデンサＣ１が熱交換部１２３の２段の１つに対して半導体装置２０と反対側に配置され、駆動基板１６０が熱交換部１２３の２段の別の１つに対して半導体装置２０と反対側に配置されている。そして、半導体装置２０の信号端子８０が駆動基板１６０に接続されている。これによれば、Ｚ方向に直交する方向の体格を小型化しつつ駆動基板１６０を冷却することができる。また、信号端子８０を短くすることができる。半導体装置２０と駆動基板１６０とを短距離で接続することができるため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフタイミングの遅延を抑制することができる。また、耐ノイズ性を向上させることができる。
また、電力変換装置５は、インバータ７，８を構成する複数のパワーモジュール１１０とともに、平滑コンデンサＣ２を含むコンデンサユニット２７０を備えている。そして、平滑コンデンサＣ２の静電容量は、パワーモジュール１１０それぞれが備えるコンデンサＣ１の静電容量よりも大きくされている。このように、コンデンサＣ１とは別に平滑コンデンサＣ２を備えるため、コンデンサＣ１は、並列接続された上下アーム回路１０を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。したがって、コンデンサＣ１の体格を小さくすることができる。また、平滑コンデンサＣ２を備えることで、直流電圧の変動を抑制することができる。特に本例では、コンデンサＣ１及び上下アーム回路１０が、上記した共通配線１１Ｐ，１１Ｎを介して、電力ラインであるＶＨライン１２Ｈ及びＮライン１３に接続されている。具体的には、コンデンサＣ１及び上下アーム回路１０が、共通配線部１３２，１４２を介して、ＶＨバスバー２８４及びＮバスバー２８２に接続されている。したがって、上記したように、サージ電圧を抑制することもできる。なお、コンデンサＣ１が第１コンデンサに相当し、平滑コンデンサＣ２が第２コンデンサに相当する。
また、平滑コンデンサＣ２を構成するコンデンサユニット２７０は、冷却器２３０の熱交換部２３３の両面にそれぞれ配置されている。このように、Ｚ方向において、コンデンサユニット２７０の間に冷却器２３０が配置されている。したがって、Ｚ方向に直交する方向において体格を小型化しつつ、平滑コンデンサＣ２を含むコンデンサユニット２７０を効果的に冷却することができる。
また、冷却器２３０が、パワーモジュール１１０が配置される領域と、平滑コンデンサＣ２を含むコンデンサユニット２７０が配置される領域とを区画する切り欠き部２３５を有している。これにより、熱交換部２３３の両面にパワーモジュール１１０及びコンデンサユニット２７０を配置しつつ、Ｎライン１３を構成するＮバスバー２８２、ＶＨライン１２Ｈを構成するＶＨバスバー２８４と、パワーモジュール１１０、コンデンサユニット２７０との接続を簡素化することができる。したがって、主回路配線のインダクタンスを低減することもできる。また、パワーモジュール１１０と制御基板２９０との接続を簡素化、たとえば短距離で接続することができる。
また、電力変換装置５が、コンバータ６を構成するリアクトル２６０及びパワーモジュール１１０を備えている。そして、リアクトル２６０とコンデンサユニット２７０とがＺ方向に直交する一方向に並んで配置されている。このように、リアクトル２６０とコンデンサユニット２７０が、互いに近傍に配置されている。これにより、電力変換装置５の体格を小型化することができる。また、ＶＬバスバー２８１を短くし、これにより銅損を低減することができる。
また、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０は、複数のパワーモジュール１１０の並び方向であるＸ方向において並んで配置されている。このように並び方向を揃えることで、電力変換装置５の体格を小型化することができる。そして、Ｙ方向において、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０は、パワーモジュール１１０と対向している。パワーモジュール１１０のそれぞれは、Ｙ方向の投影視において、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０の少なくとも一方と重なっている。パワーモジュール１１０と、リアクトル２６０、コンデンサユニット２７０との距離が短くなり、ＩＬバスバー２８３や、Ｎバスバー２８２及びＶＨバスバー２８４を介したパワーモジュール１１０からコンデンサユニット２７０までの接続距離を短くすることができる。これにより、銅損を低減することができる。
また、コンバータ６として、複数のリアクトルＲ１，Ｒ２を含む多相コンバータを採用している。そして、Ｒ１側のリアクトル２６０が熱交換部２３３の一面２３３ａ上に配置され、Ｒ２側のリアクトル２６０が裏面２３３ｂ上に配置されている。すなわち、冷却器２３０の両面にリアクトル２６０が配置されている。したがって、Ｚ方向に直交する方向の体格を小型化しつつ、リアクトル２６０を効果的に冷却することができる。
また、パワーモジュール１１０が流路２３４の上流側に配置され、リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０は、パワーモジュール１１０よりも流路２３４の下流側に配置されている。これによれば、パワーモジュール１１０だけでなく、リアクトル２６０やコンデンサユニット２７０の効果的に冷却することができる。また、単位時間当たりの温度変化が大きいパワーモジュール１１０、具体的にはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が形成された半導体チップ４０を、単位時間当たりの温度変化の小さいリアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０よりも温度の低い冷媒によって、効果的に冷却することができる。
なお、電力変換装置５に適用されるパワーモジュール１１０は、本例に示した構成に限定されない。上記したように、たとえば２ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を備えるパワーモジュール１１０を採用することもできる。また、主端子７０の配置についても、上記した例以外の構成を採用することもできる。
パワーモジュール１１０において、半導体装置２０を２段の熱交換部１２３の間に配置する例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１を２段の熱交換部１２３の間に配置し、半導体装置２０を熱交換部２３３と１段目の熱交換部１２３の間に配置してもよい。しかしながら、冷却器２３０との間に保護部材１８０が介在する構成の場合、単位時間当たりの温度変化が大きい半導体装置２０を２段の熱交換部１２３の間で冷却するほうが好ましい。
複数のパワーモジュール１１０の配置は、上記例に限定されない。たとえば図４８に示す別例では、インバータ７を構成する一部のパワーモジュール１１０を熱交換部２３３の一面２３３ａ上に配置し、残りのパワーモジュール１１０を裏面２３３ｂ上に配置している、また、インバータ８を構成する一部のパワーモジュール１１０を熱交換部２３３の一面２３３ａ上に配置し、残りのパワーモジュール１１０を裏面２３３ｂ上に配置している。具体的には、一面２３３ａ上に、コンバータ６ａ、インバータ７のＵ相及びＶ相、インバータ８のＷ相を構成する４つのパワーモジュール１１０を配置している。裏面２３３ｂ上に、コンバータ６ｂ、インバータ７のＷ相、インバータ８のＵ相及びＶ相を構成する４つのパワーモジュール１１０を配置している。
パワーモジュール１１０において、半導体装置２０を冷却器２３０側とする例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１を熱交換部１２３，２３３の間に配置してもよい。しかしながら、単位時間当たりの温度変化が大きい半導体装置２０を熱交換部１２３，２３３の間で冷却するほうが好ましい。
出力端子台２５０の端子２５１を介さず、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０の出力バスバー１５０と、ＩＬバスバー２８３とを直接的に接続してもよい。すなわち、出力端子台２５０には、インバータ７，８用の端子２５１を設けてもよい。
（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した駆動システム１、電力変換装置５、半導体装置２０、及びパワーモジュール１１０と共通する部分についての説明は省略する。
図４９に示すように、本実施形態では、パワーモジュール１１０が備える冷却器１２０において、熱交換部１２３が１段配置となっている。図４９は、図４６に対応している。本実施形態でも、冷却器２３０の熱交換部２３３における一面２３３ａ及び裏面２３３ｂの両面に、パワーモジュール１１０が配置されている。そして、半導体装置２０が、熱交換部１２３，２３３の間に配置され、半導体装置２０に並列接続されたコンデンサＣ１は、熱交換部１２３に対して、半導体装置２０とは反対側に配置されている。また、パワーモジュール１１０が、駆動基板１６０を備えない構成とされている。それ以外の構成は、先行実施形態（たとえば図４６参照）と同じである。
このように、本実施形態でも、半導体装置２０とコンデンサＣ１とを、Ｚ方向に並んで配置させている。そして、このような構成のパワーモジュール１１０を、冷却器２３０（熱交換部２３３）の一面２３３ａ及び裏面２３３ｂの両面に配置させている。したがって、半導体装置２０を冷却しつつ、Ｚ方向に直交する方向において電力変換装置５の体格を小型化することができる。
また、同じパワーモジュール１１０において、半導体装置２０のほうがコンデンサＣ１よりも熱交換部２３３の近傍に配置されている。したがって、冷却器２３０の熱交換部２３３により、半導体装置２０を効果的に冷却することができる。
また、先行実施形態同様、冷却器２３０（熱交換部２３３）は、厚みの薄い扁平形状をなしている。Ｚ方向において冷媒の温度差が生じにくいため、両面に配置されたパワーモジュール１１０のそれぞれを効果的に冷却することができる。
また、半導体装置２０は、熱交換部１２３，２３３の間に配置されている。したがって、熱交換部１２３，２３３により、半導体装置２０をＺ方向における両面側から冷却することができる。これにより、半導体装置２０をさらに効果的に冷却することができる。コンデンサＣ１についても、熱交換部１２３によって冷却することができる。
なお、熱交換部２３３は、図４９に示す構成に特に限定されない。たとえば図４７に示したように、区画されていない流路２３４を有する構成や、上記した連結領域を有する構成を採用してもよい。
パワーモジュール１１０において、半導体装置２０を冷却器２３０側とする例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１を熱交換部１２３，２３３の間に配置してもよい。しかしながら、単位時間当たりの温度変化が大きい半導体装置２０を熱交換部１２３，２３３の間で冷却するほうが好ましい。
（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した駆動システム１、電力変換装置５、半導体装置２０、及びパワーモジュール１１０と共通する部分についての説明は省略する。
図５０に示すように、本実施形態では、パワーモジュール１１０が上記した冷却器１２０及び駆動基板１６０を備えていない。本実施形態でも、冷却器２３０の熱交換部２３３における一面２３３ａ及び裏面２３３ｂの両面に、パワーモジュール１１０が配置されている。そして、半導体装置２０が、冷却器２３０側に配置されている。また、冷却器２３０の熱交換部２３３は、上流と下流とで区画されていない。それ以外の構成は、先行実施形態（たとえば図４６参照）と同じである。
このように、本実施形態でも、半導体装置２０とコンデンサＣ１とを、Ｚ方向に並んで配置させている。そして、このような構成のパワーモジュール１１０を、冷却器２３０（熱交換部２３３）の一面２３３ａ及び裏面２３３ｂの両面に配置させている。したがって、半導体装置２０を冷却しつつ、Ｚ方向に直交する方向において電力変換装置５の体格を小型化することができる。
また、同じパワーモジュール１１０において、半導体装置２０のほうがコンデンサＣ１よりも熱交換部２３３の近傍に配置されている。したがって、冷却器２３０の熱交換部２３３により、半導体装置２０を効果的に冷却することができる。
また、先行実施形態同様、冷却器２３０（熱交換部２３３）は、厚みの薄い扁平形状をなしている。Ｚ方向において冷媒の温度差が生じにくいため、両面に配置されたパワーモジュール１１０のそれぞれを効果的に冷却することができる。
パワーモジュール１１０において、半導体装置２０を冷却器２３０側とする例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１を冷却器２３０側としてもよい。しかしながら、単位時間当たりの温度変化が大きい半導体装置２０を冷却器２３０側にして冷却するほうが好ましい。
（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、パワーモジュール１１０とは別の発熱体におけるひとつの面が熱交換部２３３によって冷却される例を示した。これに代えて、この実施形態では、発熱体の複数の面が熱交換部２３３によって冷却されるように構成されている。
図５１に示すように、本実施形態の電力変換装置５においても、ケース２１０とカバー２２０とを組み付けて構成される筐体の内部空間に、その他の要素それぞれの少なくとも一部が収容されている。冷却器２３０の大部分はケース２１０内に配置されており、一部分、具体的には供給管２３１及び排出管２３２それぞれの一部分が、ケース２１０から外へ突出している。図５１では、電力変換装置５を簡素化して図示している。
熱交換部２３３は、上記したように、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成されている。熱交換部２３３は、冷却筐体と称される場合がある。図５２及び図５３に示すように、熱交換部２３３は、本体部２３３０と、支持部２３３１を備えている。図５２〜図５６に示すように、本体部２３３０に流路２３４が設けられている。図５３及び図５４では、便宜上、栓部２３４３を省略して図示している。図５５及び図５６では、便宜上、リアクトル２６０、パワーモジュール１１０を簡易的に示している。
本体部２３３０には、すべてのパワーモジュール１１０が配置されている。パワーモジュール１１０は、本体部２３００において、一面２３３ａ及び裏面２３３ｂのそれぞれに配置されている。本実施形態では、本体部２３３０の一面２３３ａ側に、コンバータ６を構成する要素が配置されている。
具体的には、コンバータ６ａ，６ｂを構成する２つのパワーモジュール１１０と、２つのリアクトル２６０（Ｒ１，Ｒ２）が配置されている。一面２３３ａ側には、一面２３３ａに配置されたパワーモジュール１１０とは別の発熱体であるリアクトル２６０が配置されている。裏面２３３ｂとは反対側に、リアクトル２６０が配置されている。本体部２３３０の裏面２３３ｂ側には、インバータ７，８の各相に対応する６つのパワーモジュール１１０が配置されている。
本体部２３３０は、基部２３３０ａと、凸部２３３０ｂと、被挿入部２３３０ｃを有している。基部２３３０ａは、Ｘ方向を長手方向とする平面略長方形をなしている。凸部２３３０ｂは、基部２３３０ａからＺ方向に突出している。凸部２３３０ｂは、一面２３３ａ側において、基部２３３０ａの一部分に設けられている。本体部２３３０において、基部２３３０ａ上に凸部２３３０ｂが設けられた部分は厚肉部であり、基部２３３０ａ上に凸部２３３０ｂが設けられていない部分は薄肉部である。
凸部２３３０ｂも、Ｘ方向を長手方向とする平面略長方形をなしている。凸部２３３０ｂは、基部２３３０ａの四隅のひとつを含むように設けられている。凸部２３３０ｂは、Ｘ方向において、平面略長方形をなす基部２３３０ａの２つの短辺の一方に偏って設けられている。Ｘ方向において、基部２３３０ａの側面のひとつに凸部２３３０ｂの側面のひとつが略面一で連なり、熱交換部２３３の側面２３３ｇをなしている。基部２３３０ａの側面の他のひとつは、側面２３３ｇとは反対の側面２３３ｈをなしている。凸部２３３０ｂは、Ｙ方向において、基部２３３０ａの２つの長辺の一方に偏って設けられている。凸部２３３０ｂの側面の一部及び突出先端面は、一面２３３ａの一部分をなしている。
被挿入部２３３０ｃは、本体部２３３０に設けられた凹部である。被挿入部２３３０ｃには、発熱体の少なくとも一部分が挿入配置されている。本実施形態の被挿入部２３３０ｃは、有底の孔部である。被挿入部２３３０ｃは、Ｚ方向からの平面視において、凸部２３３０ｂと重なる位置に設けられている。被挿入部２３３０ｃは、凸部２３３０ｂを貫通し、基部２３３０ａの途中まで達している。被挿入部２３３０ｃも、Ｘ方向を長手方向とする平面略矩形状をなしている。
被挿入部２３３０ｃには、発熱体である２つのリアクトル２６０が挿入配置されている。本実施形態では、ひとつの被挿入部２３３０ｃ内に、２つのリアクトル２６０（Ｒ１，Ｒ２）が並んで配置されている。被挿入部２３３０ｃ内において、リアクトル２６０はＸ方向に並んでいる。リアクトル２６０のそれぞれは、長手方向をＸ方向として配置されている。２つのリアクトル２６０は、互いにほぼ同じ構造をなしており、Ｘ方向からの投影視において、ほぼ全域が互いに重なる（オーバーラップする）ように配置されている。
Ｚ方向において、リアクトル２６０の大部分は被挿入部２３３０ｃ内に配置され、残りの一部分は被挿入部２３３０ｃから突出している。リアクトル２６０の被挿入部２３３０ｃ内に配置された部分の表面は、その一部が被挿入部２３３０ｃの壁面との間に隙間を有してもよい。この隙間には、図示しない熱伝導部材（たとえば熱伝導ゲル）を配置してもよい。これにより、熱伝導部材を配置しない構成に較べて、リアクトル２６０をより効果的に冷却することができる。熱伝導部材には、必要に応じて電気絶縁性をもたせてもよい。
コンバータ６を構成する２つのパワーモジュール１１０は、図５２、図５５などに示すように、基部２３３０ａにおいて、凸部２３３０ｂの設けられていない領域に配置されている。パワーモジュール１１０は、２つのリアクトル２６０の並びの延長上に配置されている。２つのリアクトル２６０及び２つのパワーモジュール１１０は、Ｘ方向に沿って配置されている。Ｘ方向において、パワーモジュール１１０のひとつは、凸部２３３０ｂとの間にわずかな隙間を有して配置されている。
一面２３３ａ側に配置されたパワーモジュール１１０のそれぞれは、平面略長方形をなしている。パワーモジュール１１０は、長手方向をＹ方向として配置されている。パワーモジュール１１０は、Ｙ方向における一端側に出力バスバー１５０を有し、他端側に共通配線部１３２，１４２を有している。
裏面２３３ｂ側に配置されたパワーモジュール１１０も、長手方向をＹ方向として配置されている。６つのパワーモジュール１１０は、長手方向をＹ方向とし、Ｘ方向に並んで配置されている。一面２３３ａ側に配置されたリアクトル２６０及びパワーモジュール１１０の直下領域に、６つのパワーモジュール１１０が配置されている。
流路２３４は、上記したように、上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとに区画されている。上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂは、一面２３３ａ側に配置されたパワーモジュール１１０とリアクトル２６０との並び方向に延びている。流路２３４は、側面２３３ｇから反対の側面２３３ｈに向けて延びている。リアクトル２６０は、並び方向に直交する方向において、流路２３４の上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとの間に配置されている。そして、リアクトル２６０のひとつの側面２６０ａが流路２３４の上流側領域２３４ａを流れる冷媒によって冷却され、側面２６０ａとは反対の側面２６０ｂが下流側領域２３４ｂを流れる冷媒によって冷却されるようになっている。リアクトル２６０は、両側面２６０ａ，２６０ｂ側に配置された熱交換部２３３（本体部２３３０）によって挟まれている。
本実施形態では、Ｚ方向からの平面視において、上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂが、パワーモジュール１１０とリアクトル２６０との並び方向であるＸ方向に略平行に延びている。Ｙ方向において、上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとの間にリアクトル２６０が配置されている。上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとの間に被挿入部２３３０ｃが設けられている。Ｙ方向において、上流側領域２３４ａが支持部２３３１側に設けられている。
上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂは、延設部２３４０と、繋ぎ部２３４１，２３４２をそれぞれ有している。延設部２３４０は、Ｘ方向に沿って延設されている。延設部２３４０は、第１延設部２３４０ａと、第２延設部２３４０ｂを含んでいる。上流側領域２３４ａの延設部２３４０と下流側領域２３４ｂの延設部２３４０とは、Ｙ方向からの投影視において互いに重なる位置に設けられている。換言すれば、ＺＸ平面において同じ位置に配置されている。
第１延設部２３４０ａは、凸部２３３０ｂに設けられている。第１延設部２３４０ａの一端は側面２３３ｇに開口している。この開口端には、上流側領域２３４ａにおいて供給管２３１が接続され、下流側領域２３４ｂにおいて排出管２３２が接続されている。開口端と反対の端部は閉じている。凸部２３３０ｂにおける側面２３３ｇとは反対の側面２３３ｉに開口しないように、第１延設部２３４０ａを設けてもよい。側面２３３ｉに開口するように第１延設部２３４０ａを設け、後述する栓部２３４３によって閉じた状態としてもよい。他の閉じた部分についても同様である。
図５５に示すように、凸部２３３０ｂにおいて被挿入部２３３０ｃを挟む一方の側に上流側領域２３４ａの第１延設部２３４０ａが設けられ、他方の側に下流側領域２３４ｂの第１延設部２３４０ａが設けられている。そして、上流側領域２３４ａの第１延設部２３４０ａと下流側領域２３４ｂの第１延設部２３４０ａとの間に、リアクトル２６０が配置されている。
第２延設部２３４０ｂは、第１延設部２３４０ａよりも裏面２３３ｂに近い位置に設けられている。第２延設部２３４０ｂは、基部２３３０ａに設けられている。第２延設部２３４０ｂは、Ｚ方向からの投影視において第１延設部２３４０ａと重なるように設けられている。第２延設部２３４０ｂの両端は閉じている。本実施形態では、第２延設部２３４０ｂが側面２３３ｇに開口し、側面２３３ｈの手前までＸ方向に延びている。そして、側面２３３ｇ側の端部が、栓部２３４３によって閉塞されている。第２延設部２３４０ｂは、一面２３３ａ側に配置され、側面２３３ｈに近い側のパワーモジュール１１０よりも、側面２３３ｈに近いまで延設されている。第２延設部２３４０ｂは、第１延設部２３４０ａよりも長く延設されている。
図５５に示すように、基部２３３０ａにおいて被挿入部２３３０ｃを挟む一方の側に上流側領域２３４ａの第２延設部２３４０ｂが設けられ、他方の側に下流側領域２３４ｂの第２延設部２３４０ｂが設けられている。そして、上流側領域２３４ａの第２延設部２３４０ｂと下流側領域２３４ｂの第２延設部２３４０ｂとの間に、リアクトル２６０が配置されている。図５６などに示すように、上流側領域２３４ａの第２延設部２３４０ｂ、及び、下流側領域２３４ｂの第２延設部２３４０ｂとの直上に、パワーモジュール１１０が配置されている。パワーモジュール１１０は、Ｚ方向からの投影視において、長手方向の一端側が上流側領域２３４ａの第２延設部２３４０ｂと重なり、長手方向の他端側が下流側領域２３４ｂの第２延設部２３４０ｂと重なるように配置されている。
繋ぎ部２３４１は、流路２３４の同じ領域側の異なる延設部２３４０同士を連結している。繋ぎ部２３４１は、Ｚ方向に延設されている。繋ぎ部２３４１は、第１繋ぎ部２３４１ａと第２繋ぎ部２３４１ｂを含んでいる。上流側領域２３４ａの繋ぎ部２３４１と下流側領域２３４ｂの繋ぎ部２３４１とは、Ｙ方向からの投影視において互いに重なる位置に設けられている。換言すれば、ＺＸ平面において同じ位置に配置されている。繋ぎ部２３４１は、Ｚ方向からの投影視において、延設部２３４０と重なる位置に設けられている。
第１繋ぎ部２３４１ａは、第１延設部２３４０ａの開口端側に設けられ、第２繋ぎ部２３４１ｂは、第１延設部２３４０ａの閉塞端側に設けられている。第１繋ぎ部２３４１の一端は凸部２３３０ｂの突出先端面に開口し、栓部２３４３により閉塞されている。第１繋ぎ部２３４１ａは一端側で第１延設部２３４０ａに連結され、他端側で第２延設部２３４０ｂに連結されている。第２繋ぎ部２３４１ｂについても同様である。
繋ぎ部２３４２は、図５４に示すように、流路２３４において、パワーモジュール１１０が備える冷却器１２０の流路１２６に繋がる部分である。繋ぎ部２３４２は、パワーモジュール１１０のそれぞれに対応して設けられている。繋ぎ部２３４２は、パワーモジュール１１０の供給管１２１及び排出管１２２と重なる位置に設けられている。繋ぎ部２３４２は、Ｚ方向に延設されている。繋ぎ部２３４２は、一端が本体部２３３０の基部２３３０ａの表面に開口し、他端が第２延設部２３４０ｂに連結されている。コンバータ６のパワーモジュール１１０に対応する繋ぎ部２３４２は、一面２３３ａに開口している。インバータ７，８のパワーモジュールに対応する繋ぎ部２３４２は、裏面２３３ｂに開口している。
図５３に示す二点鎖線の矢印及び図５４に示す実線の矢印は、冷媒の流れを示している。供給管２３１から流路２３４の上流側領域２３４ａに冷媒が導入されると、第１延設部２３０ａ→第１繋ぎ部２３４０ａ及び第２繋ぎ部２３４０ｂ→第２延設部２３４０ｂ→繋ぎ部２３４２→パワーモジュール１１０の順に冷媒が流れる。そして、パワーモジュール１１０内を流れた冷媒は、下流側領域２３４ｂにおいて、繋ぎ部２３４２→第２延設部２３４０ｂ→第１繋ぎ部２３４０ａ及び第２繋ぎ部２３４０ｂ→第１延設部２３４０ａの順に流れ、排出管２３２から排出される。
支持部２３３１は、本体部２３３０に一体的に連なっている。支持部２３３１は、本体部２３３０からＹ方向に延設されている。支持部２３３１は、凸部２３３０ｂ側の長辺からＹ方向に延設されている。支持部２３３１の一面２３３ａ及び裏面２３３ｂの少なくとも一方に、たとえば電力変換装置５を構成する要素の一部が配置されている。本実施形態では、図示しないコンデンサユニット２７０が配置されている。コンデンサユニット２７０は、支持部２３３１の少なくとも裏面２３３ｂ上に配置され、ねじ締結等により支持部２３３１に固定されている。コンデンサユニット２７０は、支持部２３３１によって冷却される。
上記したように本実施形態では、パワーモジュール１１０と、該パワーモジュール１１０とは別の発熱体であるリアクトル２６０とが、冷却器２３０の熱交換部２３３における一面２３３ａ側に配置されている。パワーモジュール１１０とリアクトル２６０は、Ｘ方向に並んで配置されている。流路２３４の上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとは、パワーモジュール１１０とリアクトル２６０の並び方向に延びている。リアクトル２６０は、並び方向に直交する方向において、流路２３４の上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとの間に配置されている。そして、リアクトル２６０のひとつの側面２６０ａが上流側領域２３４ａを流れる冷媒によって冷却され、側面２６０ａとは反対の側面２６０ｂが下流側領域２３４ｂを流れる冷媒によって冷却されるようになっている。
このように、発熱体であるリアクトル２６０の両側面２６０ａ，２６０ｂ側に流路２３４を設けたので、両側面２６０ａ，２６０ｂ側からリアクトル２６０を冷却することができる。したがって、リアクトル２６０をひとつの面から冷却する構成に較べて、リアクトル２６０を効果的に冷却することができる。また、冷却性能が等しい場合、ひとつの面から冷却する構成に較べて、Ｚ方向に直交する方向の体格を小型化することができる。
特に本実施形態では、上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂが、Ｘ方向に沿って延設されている。そして、図５３に示すように、上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂとの間に配置されているリアクトル２６０の幅Ｗ１０は、パワーモジュール１１０の幅Ｗ１１よりも狭くされている。したがって、リアクトル２６０を効果的に冷却しつつ、特にＹ方向の体格を小型化することができる。
本実施形態では、上流側領域２３４ａの第１延設部２３４０ａと下流側領域２３４ｂの第１延設部２３４０ａとの間に、リアクトル２６０が配置されている。第１延設部２３４０ａによって、リアクトル２６０が挟まれている。したがって、第１延設部２３４０ａを流れる冷媒により、両側面２６０ａ，２６０ｂ側からリアクトル２６０を効果的に冷却することができる。また、上流側領域２３４ａの第２延設部２３４０ｂと下流側領域２３４ｂの第２延設部２３４０ｂとの間に、リアクトル２６０が配置されている。第２延設部２３４０ｂによって、リアクトル２６０が挟まれている。したがって、第２延設部２３４０ｂを流れる冷媒により、両側面２６０ａ，２６０ｂ側からリアクトル２６０を効果的に冷却することができる。
なお、熱交換部２３３において、流路２３４周辺だけでなく、流路２３４から離れた部分も、流路２３４を流れる冷媒によって冷える。このため、流路２３４から離れた部分も熱交換の機能を発揮する。リアクトル２６０は、たとえばリアクトル２６０の底面側に位置する本体部２３３０によっても冷却される。
本実施形態では、上流側領域２３４ａの第２延設部２３４０ｂと下流側領域２３４ｂの第２延設部２３４０ｂの直上に、パワーモジュール１１０が配置されている。したがって、第２延設部２３４０ｂを流れる冷媒により、パワーモジュール１１０を効果的に冷却することができる。
本実施形態では、本体部２３３０に凸部２３３０ｂが設けられ、凸部２３３０ｂに被挿入部２３３０ｃが設けられている。これにより、熱交換部２３３とリアクトル２６０との対向面積、特に側面２６０ａ，２６０ｂとの対向面積を大きくすることができる。したがって、Ｚ方向と直交する方向の体格増大を抑制しつつ、リアクトル２６０を効果的に冷却することができる。
本実施形態では、基部２３３０ａに被挿入部２３３０ｃを設けている。これにより、リアクトル２６０を一面２３３ａ側に配置されたパワーモジュール１１０よりも裏面２３３ｂに近づけて配置することができる。したがって、対向面積を大きくしてリアクトル２６０を効果的に冷却しつつ、Ｚ方向の体格増大を抑制することができる。
本実施形態では、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０とリアクトル２６０がともに一面２３３ａ側に配置されている。したがって、パワーモジュール１１０とリアクトル２６０との接続構造を簡素化、たとえば接続距離（配線長）を短くすることができる。
流路２３４の上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂの構成は上記した例に限定されない。たとえば図５７に示す例では、下流側領域２３４ｂがひとつの延設部２３４０を備えている。延設部２３４０は、Ｚ方向の幅が広い幅広部２３４０ｃと、幅広部２３４０ｃに連なり、幅広部２３４０ｃよりも幅が狭くされた幅狭部２３４０ｄを有している。なお、上流側領域２３４ａも同様の構成となっている。
幅狭部２３４０ｄは、第２延設部２３４０ｂのうち、基部２３３０ａに設けられた部分に相当する。幅広部２３４０ｃは、本体部２３３０において、第１延設部２３４０ａと、第２延設部２３４０ｂと、第１繋ぎ部２３４１ａと、第２繋ぎ部２３４１ｂとの間の部分をなくして、一体化した構造となっている。すなわち、区画する部分をなくしてひとつの幅広部２３４０ｃとしている。これによれば、リアクトル２６０と対向する流路２３４の面積をさらに増やし、リアクトル２６０をより効率よく冷却することができる。
図５８に示す例においても、下流側領域２３４ｂがひとつの延設部２３４０を備えている。延設部２３４０は、上記した第２延設部２３４０ｂに相当する。上流側領域２３４ａも同様の構成である。延設部２３４０によってリアクトル２６０が挟まれているため、リアクトル２６０を両側面２６０ａ，２６０ｂから冷却することができる。
上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとで構造が同じ例を示したが、これに限定されない。すなわち、上流側領域２３４ａ及び下流側領域２３４ｂとで異なる構造としてもよい。
熱交換部２３３が支持部２３３１を備える例を示したが、支持部２３３１を備えない構成としてもよい。この場合、本体部２３３０に、コンデンサユニット２７０も配置されることとなる。本実施形態では、Ｙ方向において、上流側領域２３４ａ側に支持部２３３１が連なっている。これにより、支持部２３３１に流路２３４を設けなくても、支持部２３３１に配置された要素を効果的に冷却することができる。
熱交換部２３３が凸部２３３０ｂを有さない構成としてもよい。たとえば本体部２３３３０が基部２３３０ａのみを有し、基部２３３０ａに被挿入部２３３０ｃが設けられた構成としてもよい。
被挿入部２３３０ｃが、凸部２３３０ｂのみに設けられてもよい。凸部２３３０ｂの突出先端面とともに側面のひとつに開口する場合、被挿入部２３３０ｃは、切り欠きとして提供される。
発熱体としてリアクトル２６０の例を示したがこれに限定されない。たとえば図５９に示すように、発熱体であるコンデンサユニット２７０を側面２７０ａ，２７０ｂの両側から冷却するようにしてもよい。図５９では、便宜上、コンデンサユニット２７０を簡易的に示している。リアクトル２６０及びコンデンサユニット２７０を発熱体としてもよい。リアクトル２６０、コンデンサユニット２７０、パワーモジュール１１０をＸ方向に沿って一列に配置してもよい。
パワーモジュール１１０と発熱体が一面２３３ａ側に配置される例を示したがこれに限定されない。一面２３３ａ及び裏面２３３ｂの少なくとも一方に配置されればよい。たとえば一面２３３ａ、裏面２３３ｂの両方に配置されてもよい。
発熱体として、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０とは別のパワーモジュール１１０、具体的にはインバータ７，８を構成するパワーモジュール１１０を採用してもよい。すなわち、発熱量が異なるパワーモジュールを発熱体としてもよい。インバータ７，８を構成するパワーモジュール１１０に対し、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０を発熱体としてもよい。
発熱体として、バスバーを採用してもよい。たとえば、上記したＶＬバスバー２８１やＶＨバスバー２８４を採用してもよい。
上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとが区画されている例を示したが、これに限定されない。たとえば上流側領域２３４ａと下流側領域２３４ｂとが一体的に連なる略Ｕ字状の流路２３４にも適用することができる。
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
電力変換装置５において、パワーモジュール１１０の一部が、冷却器２３０の流路２３４に挿入され、冷媒に浸漬される構成としてもよい。たとえば、Ｙ方向において、パワーモジュール１１０の一部分のみを浸漬させてもよい。具体的には、側面１８４から半導体装置２０及びコンデンサＣ１の配置部分までを浸漬させ、側面１８３は浸漬されない構成としてもよい。この場合、出力バスバー１５０については、側面１８３から突出するように保護部材１８０内で引き回せばよい。
電力変換装置５が、多相のコンバータ６、モータジェネレータ３，４用のインバータ７，８、平滑コンデンサＣ２、及びフィルタコンデンサＣ３を構成する例をしめしたが、これに限定されない。電力変換装置５は、冷却器２３０と、冷却器２３０の両面にそれぞれ配置され、電力変換部を構成するパワーモジュール１１０を少なくとも備えればよい。したがって、冷却器２３０とともに、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０のみを備える構成や、これにリアクトル２６０、ＩＬバスバー２８３を加えた構成を採用することもできる。コンバータ６としては、多相に限定されず、単層でもよい。また、冷却器２３０とともに、インバータ８を構成するパワーモジュール１１０のみを備える構成や、これに平滑コンデンサＣ２を含むコンデンサユニット２７０、Ｐライン１２を構成するバスバー、Ｎバスバー２８２を加えた構成としてもよい。上記したように、直流電圧の平滑化の機能をコンデンサＣ１にもたせることで、平滑コンデンサＣ２を備えない構成としてもよい。この場合、三相インバータにおいて、各並列回路１１のコンデンサＣ１の静電容量は、たとえば３００μＦ程度となる。
１…駆動システム、２…直流電源、３，４…モータジェネレータ、５…電力変換装置、６…コンバータ、７，８…インバータ、９…制御回路部、１０…上下アーム回路、１０Ｕ…上アーム、１０Ｌ…下アーム、１１…並列回路、１１Ｐ，１１Ｎ…共通配線、１２…Ｐライン、１２Ｈ…ＶＨライン、１２Ｌ…ＶＬライン、１３…Ｎライン、１４…昇圧配線、１５…出力配線、Ｃ２…平滑コンデンサ、Ｃ３…フィルタコンデンサ、Ｒ１，Ｒ２…リアクトル、２０，２０Ｕ，２０Ｌ…半導体装置、１１０…パワーモジュール、１２０…冷却器、１２１…供給管、１２２…排出管、１２３…熱交換部、１２６…流路、１３０…Ｐバスバー、１３２…共通配線部、１４０…Ｎバスバー、１４２…共通配線部、１５０…出力バスバー、１６０…駆動基板、１７０…外部接続端子、１８０…保護部材、２１０…ケース、２２０…カバー、２３０…冷却器、２３１…供給管、２３２…排出管、２３３…熱交換部、２３３ａ…一面、２３３ｂ…裏面、２３３０…本体部、２３３０ａ…基部、２３３０ｂ…凸部、２３３０ｃ…被挿入部、２３３１…支持部、２３３ｃ、２３３ｄ…アーム、２３３ｇ，２３３ｈ，２３３ｉ…側面、２３４…流路、２３４ａ…上流側領域、２３４ｂ…下流側領域、２３４０…延設部、２３４０ａ…第１延設部、２３４０ｂ…第２延設部、２３４０ｃ…幅広部、２３４０ｄ…幅狭部、２３４１…繋ぎ部、２３４１ａ…第１繋ぎ部、２３４１ｂ…第２繋ぎ部、２３４２…繋ぎ部、２３４３…栓部、２３５…切り欠き部、２３７…仕切り部、２３８…仕切り部、２４０…入力端子台、２５０…出力端子台、２６０…リアクトル、２６０ａ，２６０ｂ…側面、２６１…第１端子、２６２…第２端子、２７０…コンデンサユニット、２７０ａ，２６０ｂ…側面、２７１…正極端子、２７２…負極端子、２８０…バスバー、２８１…ＶＬバスバー、２８２…Ｎバスバー、２８３…ＩＬバスバー、２８４…ＶＨバスバー、２９０…制御基板、

Claims (15)

  1. 冷媒が流通する流路（２３４）を有し、一面（２３３ａ）及び前記一面と厚み方向において反対の裏面（２３３ｂ）を有する冷却器（２３０）と、
    上下アーム回路（１０）を構成する半導体装置（２０）と、前記厚み方向において前記半導体装置と並んで配置され、前記上下アーム回路に並列に接続されたコンデンサ（Ｃ１）と、をそれぞれ有する複数のパワーモジュール（１１０）と、
    を備え、
    前記冷却器における前記一面及び前記裏面の両面に、前記パワーモジュールがそれぞれ配置されている電力変換装置。
  2. 前記冷却器である第１冷却器は、前記流路としての第１流路を有し、
    前記パワーモジュールは、前記第１流路に連結される第２流路（１２６）を備えた第２冷却器（１２０）をそれぞれ有しており、
    前記第２流路は、前記冷媒が前記第１流路から前記第２流路を経由して前記第１流路に戻るように、前記第１流路に連結され、
    前記厚み方向において、前記第２冷却器の一面に前記半導体装置が配置され、前記第２冷却器に対して前記半導体装置とは反対側に前記コンデンサが配置されている請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記第１流路は、上流側領域（２３４ａ）と下流側領域（２３４ｂ）とに区画されており、
    前記第２流路は、前記上流側領域と前記下流側領域とを繋いでいる請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記第２冷却器は、前記第１冷却器よりも熱伝達率が高くされるとともに、前記厚み方向において２段に分岐しており、
    分岐した前記第２冷却器に挟まれて前記半導体装置が配置され、前記第２冷却器の２段の少なくとも１つにおいて前記半導体装置とは反対側に前記コンデンサが配置されている請求項２又は請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 前記半導体装置は、信号端子（８０）を有し、
    前記パワーモジュールは、前記半導体装置の駆動回路が形成された回路基板（１６０）をさらに有し、
    前記コンデンサは、前記第２冷却器の２段の１つにおいて、前記半導体装置とは反対側に配置され、
    前記回路基板は、前記第２冷却器の２段の別の１つにおいて、前記半導体装置とは反対側に配置されるとともに、前記信号端子と接続されている請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 同じ前記パワーモジュールにおいて、前記半導体装置のほうが前記コンデンサよりも前記冷却器に近い位置とされている請求項１に記載の電力変換装置。
  7. 前記冷却器において、前記厚み方向の長さが、前記厚み方向に直交する方向の最小長さよりも短くされている請求項１〜６いずれか１項に記載の電力変換装置。
  8. 少なくとも一部の前記パワーモジュールにおける前記半導体装置は、インバータ（７，８）を構成し、
    直流電源と前記インバータを構成する前記上下アーム回路に並列接続された前記コンデンサである第１コンデンサとの間に配置され、前記第１コンデンサよりも静電容量の大きい第２コンデンサ（２７０，Ｃ２）をさらに備える請求項１に記載の電力変換装置。
  9. 前記第２コンデンサは、前記冷却器の両面に配置されている請求項８に記載の電力変換装置。
  10. 前記冷却器は、前記第２コンデンサの配置領域と、複数の前記パワーモジュールの配置領域とを区画する切り欠き部（２３５）を有する請求項８又は請求項９に記載の電力変換装置。
  11. リアクトル（２６０，Ｒ１，Ｒ２）をさらに備え、
    一部の前記パワーモジュールにおける前記半導体装置は、前記リアクトルとともにコンバータ（６）を構成し、
    前記第２コンデンサ及び前記リアクトルは、前記厚み方向に直交する一方向において並んで配置されている請求項８〜１０いずれか１項に記載の電力変換装置。
  12. 前記第２コンデンサ及び前記リアクトルは、複数の前記パワーモジュールの並び方向と同じ方向に並んで配置され、
    前記厚み方向及び前記並び方向に直交する方向において、前記第２コンデンサ及び前記リアクトルは、前記パワーモジュールと対向している請求項１１に記載の電力変換装置。
  13. 前記コンバータは、複数の前記リアクトルが互いに並列接続された多相コンバータであり、
    前記多相コンバータを構成する複数の前記パワーモジュール及び複数の前記リアクトルは、前記冷却器の両面に配置されている請求項１１又は請求項１２に記載の電力変換装置。
  14. 前記パワーモジュールは前記流路の上流側に配置され、前記第２コンデンサ及び前記リアクトルは前記パワーモジュールよりも前記流路の下流側に配置されている請求項１１〜１３いずれか１項に記載の電力変換装置。
  15. 前記パワーモジュールとは別の発熱体（２６０，２７０）をさらに備え、
    前記第１冷却器における前記一面側及び前記裏面側の少なくとも一方において、前記パワーモジュールと前記発熱体とが並んで配置され、
    前記上流側領域及び前記下流側領域は、前記パワーモジュールと前記発熱体との並び方向に延設され、
    前記並び方向に直交する方向において、前記発熱体のひとつの側面が前記上流側領域によって冷却され、前記側面とは反対の面が前記下流側領域によって冷却されるように、前記第１流路における前記上流側領域と前記下流側領域との間に前記発熱体が配置されている請求項３に記載の電力変換装置。
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