JP5699659B2 - 半導体素子の冷却構造 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、半導体素子の冷却構造に関し、より特定的には、車両に搭載されたインバータに適用される半導体素子の冷却構造に関する。

従来の半導体素子の冷却構造に関して、たとえば、特開２００３−２７３２９８号公報には、装置の小型化と、冷却効率の向上とを目的とした車両用半導体冷却装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された車両用半導体冷却装置は、半導体素子の発する熱を受ける冷却ブロックと、冷却ブロックに埋め込まれるヒートパイプと、ヒートパイプに係合する第１の放熱板および第２の放熱板とを有する。

また、特開２００７−３１７８７６号公報には、複数のヒートパイプが接続された立体構造であっても、ウィックを確実に接続し、トップヒートであっても、冷却性能を高く維持することを目的としたヒートシンクが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたヒートシンクにおいては、平板状のヒートパイプに、平板状の２つのヒートパイプが垂直に接続されている。２つのヒートパイプの間には、複数の放熱フィンが設けられている。

また、特開２０１０−６０１６４号公報には、低温環境下においてもヒートパイプの正常な作動を確保するとともに、高い冷却能力を発揮しつつ、かつ省スペース化を図ることを目的としたヒートパイプ式ヒートシンクが開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたヒートパイプ式ヒートシンクにおいては、外周面に放熱フィンが取り付けられた複数本の小径パイプが、互いに平行に配置されている。小径パイプの一端には、発熱体が搭載された受熱ブロックが接続されている。

また、特開２００５−１９４６０号公報には、着脱の作業性を向上させ、かつ、装置の軽量化やメンテナンス性の向上を図ることを目的とした車両用の半導体冷却装置が開示されている（特許文献４）。特許文献４に開示された車両用の半導体冷却装置においては、複数本のヒートパイプが冷却器受熱ブロックに取り付けられている。冷却器受熱ブロックの第１の部品取り付け面には、１つのインバータを構成する半導体素子群の１相分（２個）の半導体素子が装着され、冷却器受熱ブロックの第２の部品取り付け面には、もう１つのインバータを構成する半導体素子群の１相分（２個）の半導体素子が装着されている。

特開２００３−２７３２９８号公報 特開２００７−３１７８７６号公報 特開２０１０−６０１６４号公報 特開２００５−１９４６０号公報

上述の特許文献に開示されるように、インバータ回路などに使用される半導体素子の作動には、非常に大きい発熱を伴うため、各種の冷却構造が採用されている。このような半導体素子の冷却構造においては、省スペース化が要求されるとともに、複数の半導体素子を偏りなく冷却することが求められる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、省スペース化が図られるとともに、複数の半導体素子が偏りなく冷却される半導体素子の冷却構造を提供することである。

この発明に従った半導体素子の冷却構造は、第１熱輸送部と、第２熱輸送部と、第１半導体素子と、第１半導体素子と発熱の特性が異なる第２半導体素子と、放熱部とを備える。第１熱輸送部は、第１端部および第２端部を有する。第１熱輸送部は、第１端部と第２端部との間で延伸する。第２熱輸送部は、第１端部と対向して配置される第３端部と、第２端部に対向して配置される第４端部とを有する。第２熱輸送部は、第３端部と第４端部との間で延伸し、第１熱輸送部に対して積層される。第１半導体素子は、第１端部および第３端部の間に設けられる。第２半導体素子は、第２端部および第４端部の間に設けられる。放熱部は、第１端部と第２端部との間および第３端部と第４端部との間に配置され、第１熱輸送部および第２熱輸送部に設けられる。

このように構成された半導体素子の冷却構造によれば、第１半導体素子で発生した熱は、第１端部および第３端部から第１熱輸送部および第２熱輸送部を伝わり、その間、放熱部を通じて放熱される。また、第２半導体素子で発生した熱は、第２端部および第４端部から第１熱輸送部および第２熱輸送部を伝わり、その間、放熱部を通じて放熱される。この際、第１半導体素子と第２半導体素子とでは発熱の特性（発熱量、発熱のタイミング）が異なるため、第１半導体素子からの放熱に寄与する、第１熱輸送部および第２熱輸送部のその延伸方向における長さと、第２半導体素子からの放熱に寄与する、第１熱輸送部および第２熱輸送部のその延伸方向における長さとが、第１半導体素子および第２半導体素子のその時々の発熱量に応じて変化する。これにより、第１熱輸送部および第２熱輸送部のその延伸方向における長さを、第１半導体素子および第２半導体素子の冷却に必要十分な大きさとし、半導体素子の冷却構造を省スペース化することができる。また、第１熱輸送部および第２熱輸送部によって、第１半導体素子および第２半導体素子を偏りなく冷却することができる。

また好ましくは、第１半導体素子は、第１回転電機を駆動するためのパワートランジスタを含み、第２半導体素子は、第１回転電機とは別の第２回転電機を駆動するためのパワートランジスタを含む。

このように構成された半導体素子の冷却構造においては、第１回転電機と第２回転電機とは別々の回転電機であるため、これらを駆動するためのパワートランジスタでは、発熱量や発熱するタイミングといった発熱の特性が互いに異なる。

また好ましくは、半導体素子の冷却構造は、第３熱輸送部と、第４熱輸送部と、第３半導体素子と、第３半導体素子と発熱の状態が異なる第４半導体素子とをさらに備える。第３熱輸送部は、第２熱輸送部に対して第１熱輸送部の反対側に配置され、第１熱輸送部および第２熱輸送部に対して積層される。第４熱輸送部は、第３熱輸送部に対して第２熱輸送部の反対側に配置され、第１熱輸送部、第２熱輸送部および第３熱輸送部に対して積層される。第３半導体素子は、第３熱輸送部および第４熱輸送部の一方端の間に設けられる。第４半導体素子は、第３熱輸送部および第４熱輸送部の他方端の間に設けられる。

このように構成された半導体素子の冷却構造によれば、第３熱輸送部および第４熱輸送部によって、第３半導体素子および第４半導体素子を偏りなく冷却することができる。この際、第１半導体素子および第２半導体素子と、第３半導体素子および第４半導体素子とが、別々の熱輸送部によって冷却されるため、各半導体素子をより確実に冷却することができる。

また好ましくは、半導体素子の冷却構造は、第３熱輸送部と、第３半導体素子と、第３半導体素子と発熱の状態の異なる第４半導体素子とをさらに備える。第３熱輸送部は、第２熱輸送部に対して第１熱輸送部の反対側に配置され、第１熱輸送部および第２熱輸送部に対して積層される。第３半導体素子は、第２熱輸送部および第３熱輸送部の一方端の間に設けられる。第４半導体素子は、第２熱輸送部および第３熱輸送部の他方端の間に設けられる。

このように構成された半導体素子の冷却構造によれば、第２熱輸送部および第３熱輸送部によって、第３半導体素子および第４半導体素子を偏りなく冷却することができる。この際、第１半導体素子および第２半導体素子の冷却と、第３半導体素子および第４半導体素子の冷却とに、第２熱輸送部が共用されるため、半導体素子の冷却構造を簡易な構成にできる。

また好ましくは、放熱部に対して、第１熱輸送部および第２熱輸送部の延伸方向および積層方向に直交する方向に冷媒が流通される。

このように構成された半導体素子の冷却構造によれば、放熱部と冷媒との間で熱交換されることにより、第１半導体素子および第２半導体素子で発生した熱が放熱される。この際、冷媒の流れ方向において第１半導体素子と第２半導体素子とが重なる位置に配置されるため、冷媒流れの上下流間に生じる温度差に起因して第１半導体素子および第２半導体素子の冷却効率に偏りが生じることを抑制できる。

また好ましくは、半導体素子の冷却構造は、放熱部に向かい合って配置され、冷媒を放熱部に供給するための複数のファンをさらに備える。複数のファンは、第１熱輸送部および第２熱輸送部の延伸方向に沿って配列される。

このように構成された半導体素子の冷却構造によれば、第１熱輸送部および第２熱輸送部のその延伸方向の長さは、第１半導体素子および第２半導体素子の発熱量から決定される。本発明では、そのように決定された第１熱輸送部および第２熱輸送部の長さに合わせて複数のファンを配置しつつ、これらのファンから放熱部に向けて均一な送風を行なうことができる。

また好ましくは、第１熱輸送部および第２熱輸送部は、熱媒体が封入される熱媒体路が形成されるヒートパイプである。熱媒体路は、第１端部と第２端部との間および第３端部と第４端部との間のそれぞれで連続して延びる。

このように構成された半導体素子の冷却構造によれば、第１半導体素子から吸熱した熱媒体が、第１端部および第３端部から第１熱輸送部および第２熱輸送部の延伸方向に移動することによって、第１半導体素子で発生した熱が第１熱輸送部および第２熱輸送部を伝わり、第２半導体素子から吸熱した熱媒体が、第２端部および第４端部から第１熱輸送部および第２熱輸送部の延伸方向に移動することによって、第２半導体素子で発生した熱が第１熱輸送部および第２熱輸送部を伝わる。この際、熱媒体路は、第１端部と第２端部との間および第３端部と第４端部との間のそれぞれで連続して延びるため、第１半導体素子から吸熱した熱媒体の移動長さと、第２半導体素子から吸熱した熱媒体の移動長さとを、第１半導体素子および第２半導体素子のその時々の発熱量に応じて変化させることができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、省スペース化が図られるとともに、複数の半導体素子が偏りなく冷却される半導体素子の冷却構造を提供することができる。

ハイブリッド自動車のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。 図１中のインバータに適用される半導体素子の冷却構造を示す側面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った半導体素子の冷却構造を示す上面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿った半導体素子の冷却構造を示す断面図である。 図２中に示す半導体素子の冷却構造の外観を示す側面図である。 比較のための半導体素子の冷却構造を示す上面図である。 図２から図５中の半導体素子の冷却構造の第１変形例を示す側面図である。 図２から図５中の半導体素子の冷却構造の第２変形例を示す側面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、ハイブリッド自動車のモータジェネレータ制御に関する構成を示す回路図である。本実施の形態では、本発明における半導体素子の冷却構造が、ハイブリッド自動車に搭載されるインバータに適用される。図１を参照して、まず、ハイブリッド自動車のモータジェネレータ制御に関して説明する。

ハイブリッド自動車は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを動力源とする。

ハイブリッド自動車は、バッテリユニット４０と、車両用駆動装置２０と、図示しないエンジンとを有する。車両用駆動装置２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、図示しないエンジンおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分配する動力分割機構２６と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２１とを有する。

モータジェネレータＭＧ１は、主にジェネレータとして機能し、エンジンの出力により発電を行なう。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン始動時にはスタータとして作動する。モータジェネレータＭＧ２は、主にモータとして機能し、エンジンの出力を補助し、駆動力を高める。また、モータジェネレータＭＧ２は、回生制動時には発電を行ない、バッテリＢを充電する。

バッテリユニット４０には端子４１，４２が設けられている。ＰＣＵ２１にはＤＣ端子４３，４４が設けられている。端子４１とＤＣ端子４３との間および端子４２とＤＣ端子４４との間は、それぞれケーブル６およびケーブル８によって電気的に接続されている。

バッテリユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの正極と端子４１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの負極と端子４２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と端子４１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを有する。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、後述の制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。

バッテリユニット４０は、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを有する。バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の２次電池や、燃料電池などを用いることができる。バッテリＢに代わる蓄電装置として、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタを用いることもできる。

ＰＣＵ２１は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられるインバータ１００，２００と、インバータ１００，２００に共通して設けられる昇圧コンバータ１２と、制御装置３０とを有する。

昇圧コンバータ１２は、ＤＣ端子４３，４４間の電圧を昇圧する。昇圧コンバータ１２は、一方端がＤＣ端子４３に接続されるリアクトル３２と、昇圧用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）１３と、平滑用コンデンサ３３とを有する。昇圧用ＩＰＭ１３は、昇圧後の電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを有する。平滑用コンデンサ３３は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。

リアクトル３２の他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続されている。

インバータ２００は、車輪を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ２００は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき、昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

インバータ２００は、走行用ＩＰＭ１８を構成するＵ相アーム２１０、Ｖ相アーム２２０およびＷ相アーム２３０を含む。Ｕ相アーム２１０，Ｖ相アーム２２０およびＷ相アーム２３０は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続されている。

Ｕ相アーム２１０は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを有する。ダイオードＤ３のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続されている。ダイオードＤ４のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続されている。

Ｖ相アーム２２０は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを有する。ダイオードＤ５のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続されている。ダイオードＤ６のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続されている。

Ｗ相アーム２３０は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを有する。ダイオードＤ７のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続されている。ダイオードＤ８のカソードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードは、ＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続されている。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。Ｕ相コイルの他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続されている。Ｖ相コイルの他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続されている。Ｗ相コイルの他方端は、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続されている。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０に出力する。電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０に出力する。

インバータ１００は、インバータ２００と同様の内部構造を有し、走行用ＩＰＭ１８を構成するＵ相アーム１１０、Ｖ相アーム１２０およびＷ相アーム１３０を有する。

インバータ１００は、昇圧コンバータ１２に対してインバータ２００と並列的に接続される。インバータ１００は、モータジェネレータＭＧ１に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。インバータ１００は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジンを始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。

また、インバータ１００は、エンジンのクランクシャフトから伝達される回転トルクによってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき、昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

なお、図１および図１に続く図中では、モータジェネレータＭＧ１の各相が、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相と示され、モータジェネレータＭＧ２の各相が、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相と示されている。

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。

ここで、トルク指令値ＴＲ１，モータ回転数ＭＲＮ１およびモータ電流値ＭＣＲＴ１は、モータジェネレータＭＧ１に関するものであり、トルク指令値ＴＲ２，モータ回転数ＭＲＮ２およびモータ電流値ＭＣＲＴ２は、モータジェネレータＭＧ２に関するものである。電圧ＶＢは、バッテリＢの電圧であり、電流ＩＢは、バッテリＢに流れる電流である。電圧ＶＬは、昇圧コンバータ１２の昇圧前電圧であり、電圧ＶＨは、昇圧コンバータ１２の昇圧後電圧である。

制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。

制御装置３０は、インバータ２００に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。制御装置３０は、インバータ１００に対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

続いて、図１中のインバータ１００，２００に適用される半導体素子の冷却構造について詳細に説明する。

図２は、図１中のインバータに適用される半導体素子の冷却構造を示す側面図である。図１および図２を参照して、図２中には、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためのインバータ１００のＵ相アーム１１０、Ｖ相アーム１２０およびＷ相アーム１３０と、モータジェネレータＭＧ２を駆動するためのインバータ２００のＵ相アーム２１０、Ｖ相アーム２２０およびＷ相アーム２３０とが一括に設けられた半導体素子の冷却構造が示されている。

本実施の形態における半導体素子の冷却構造は、Ｕ相アーム１１０を構成する半導体素子５１ｐおよび半導体素子５１ｑ（以下、特に区別しない場合は半導体素子５１という）と、Ｕ相アーム２１０を構成する半導体素子６１ｐおよび半導体素子６１ｑ（以下、特に区別しない場合は半導体素子６１という）とを有する。半導体素子５１ｐおよび半導体素子５１ｑは、それぞれ、Ｕ相アーム１１０のパワートランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ３およびパワートランジスタＱ４を含む。半導体素子６１ｐおよび半導体素子６１ｑは、それぞれ、Ｕ相アーム２１０のパワートランジスタＱ３およびパワートランジスタＱ４を含む。

本実施の形態における半導体素子の冷却構造は、ヒートパイプ７０Ａ（以下、後述するヒートパイプ７０Ｂおよびヒートパイプ７０Ｃと特に区別しない場合は、ヒートパイプ７０という）と、ヒートパイプ７５Ａ（以下、後述するヒートパイプ７５Ｂおよびヒートパイプ７５Ｃと特に区別しない場合は、ヒートパイプ７５という）と、スペーサ６０とをさらに有する。

ヒートパイプ７０Ａは、端部７１および端部７２を有し、ヒートパイプ７５Ａは、端部７６および端部７７を有する。ヒートパイプ７０Ａは、端部７１と端部７２との間で矢印３１０に示す一方向に延びて形成され、ヒートパイプ７５Ａは、端部７６と端部７７との間で矢印３１０に示す一方向に延びて形成されている（以下、矢印３１０に示す方向をヒートパイプ７０，７５の延伸方向ともいう）。ヒートパイプ７０Ａおよびヒートパイプ７５Ａは、矢印３１０に示す一方向に板状に延びて形成されている。ヒートパイプ７０Ａおよびヒートパイプ７５Ａは、端部７１と端部７２とを結ぶ方向および端部７６と端部７７とを結ぶ方向が長手方向となる直方体形状を有する。ヒートパイプ７０Ａとヒートパイプ７５Ａとは、互いに平行に配置されている。

ヒートパイプ７０Ａとヒートパイプ７５Ａとは、ヒートパイプ７０，７５の延伸方向に直交する矢印３２０に示す方向に、互いに距離を隔てて積層されている（以下、矢印３２０に示す方向をヒートパイプ７０，７５の積層方向ともいう）。ヒートパイプ７０Ａとヒートパイプ７５Ａとは、端部７１と端部７６とが互いに対向し、端部７２と端部７７とが互いに対向するように配置されている。

ヒートパイプ７０Ａは、表面７０ａと、表面７０ａの裏側に配置される表面７０ｂとを有する。ヒートパイプ７０Ｂは、表面７５ａと、表面７５ａの裏側に配置される表面７５ｂとを有する。表面７０ａおよび表面７０ｂは、ヒートパイプ７０Ａが有する複数の側面のうち最も広い面積を有する側面であり、表面７５ａおよび表面７５ｂは、ヒートパイプ７５Ａが有する複数の側面のうち最も広い面積を有する側面である。ヒートパイプ７０Ａとヒートパイプ７５Ａとは、表面７０ｂと表面７５ａとが互いに向かい合わせとなるように配置されている。

Ｕ相アーム１１０を構成する半導体素子５１は、端部７１と端部７６との間に設けられている。Ｕ相アーム２１０を構成する半導体素子６１は、端部７２と端部７７との間に設けられている。すなわち、本実施の形態では、ヒートパイプ７０Ａおよびヒートパイプ７５Ａの両端に、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための半導体素子５１と、モータジェネレータＭＧ１とは別のモータジェネレータＭＧ２を駆動するための半導体素子６１とが設けられている。半導体素子５１と半導体素子６１とは、ヒートパイプ７０，７５の延伸方向に互いに距離を隔てて配置されている。

より具体的には、半導体素子５１ｐがヒートパイプ７０Ａの端部７１に載置され、半導体素子５１ｑがヒートパイプ７５Ａの端部７６に載置されている。半導体素子５１ｐおよび半導体素子５１ｑは、それぞれ、表面７０ｂおよび表面７５ａ上に配置されている。また、半導体素子６１ｐがヒートパイプ７０Ａの端部７２に載置され、半導体素子６１ｑがヒートパイプ７５Ａの端部７７に載置されている。半導体素子６１ｐおよび半導体素子６１ｑは、それぞれ、表面７０ｂおよび表面７５ａ上に配置されている。

半導体素子５１ｐと半導体素子５１ｑとは、スペーサ６０を介して互いに対向して配置されている。半導体素子６１ｐと半導体素子６１ｑとは、スペーサ６０を介して互いに対向して配置されている。スペーサ６０は、半導体素子の電極取り出しに用いられる一方、ヒートパイプ７０Ａとヒートパイプ７５Ａとの間に、後述する空冷用フィン９０を配置するための空間を設けるために用いられる。スペーサ６０には、たとえば、銅ブロックが使用される。

本実施の形態における半導体素子の冷却構造は、空冷用フィン９０をさらに有する。空冷用フィン９０は、高熱伝導性を有する金属、たとえばアルミニウムにより形成されている。空冷用フィン９０は、冷媒としての冷却風（空気）が流通する経路上に設けられている。

空冷用フィン９０は、ヒートパイプ７０Ａおよびヒートパイプ７５Ａに設けられている。ヒートパイプ７０Ａに設けられる空冷用フィン９０は、端部７１と端部７２との間に配置されている。ヒートパイプ７０Ａに設けられる空冷用フィン９０は、表面７０ａおよび表面７０ｂに接合されている。ヒートパイプ７５Ａに設けられる空冷用フィン９０は、端部７６と端部７７との間に配置されている。ヒートパイプ７５Ａに設けられる空冷用フィン９０は、表面７５ａおよび表面７５ｂに接合されている。

なお、空冷用フィン９０に対して流通される冷媒としては、空気に限られず、たとえばオイルが流通されてもよい。

本実施の形態における半導体素子の冷却構造は、Ｖ相アーム１２０を構成する半導体素子５３ｐおよび半導体素子５３ｑ（以下、特に区別しない場合は半導体素子５３という）と、Ｖ相アーム２２０を構成する半導体素子６３ｐおよび半導体素子６３ｑ（以下、特に区別しない場合は半導体素子６３という）と、Ｗ相アーム１３０を構成する半導体素子５５ｐおよび半導体素子５５ｑ（以下、特に区別しない場合は半導体素子５５という）と、Ｗ相アーム２３０を構成する半導体素子６５ｐおよび半導体素子６５ｑ（以下、特に区別しない場合は半導体素子６５という）とをさらに有する。

半導体素子５３ｐおよび半導体素子５３ｑは、それぞれ、Ｖ相アーム１２０のパワートランジスタＱ５およびパワートランジスタＱ６を含む。半導体素子６３ｐおよび半導体素子６３ｑは、それぞれ、Ｖ相アーム２２０のパワートランジスタＱ５およびパワートランジスタＱ６を含む。半導体素子５５ｐおよび半導体素子５５ｑは、それぞれ、Ｗ相アーム１３０のパワートランジスタＱ７およびパワートランジスタＱ８を含む。半導体素子６５ｐおよび半導体素子６５ｑは、それぞれ、Ｗ相アーム２３０のパワートランジスタＱ７およびパワートランジスタＱ８を含む。

本実施の形態における半導体素子の冷却構造は、ヒートパイプ７０Ｂと、ヒートパイプ７５Ｂと、ヒートパイプ７０Ｃと、ヒートパイプ７５Ｃとをさらに有する。

上記のＵ相アーム１１０およびＵ相アーム２１０と同様に、Ｖ相アーム１２０を構成する半導体素子５３と、Ｖ相アーム２２０を構成する半導体素子６３と、ヒートパイプ７０Ｂおよびヒートパイプ７５Ｂと、スペーサ６０と、空冷用フィン９０とが組み合わされている。上記のＵ相アーム１１０およびＵ相アーム２１０と同様に、Ｗ相アーム１３０を構成する半導体素子５５と、Ｗ相アーム２３０を構成する半導体素子６５と、ヒートパイプ７０Ｃおよびヒートパイプ７５Ｃと、スペーサ６０と、空冷用フィン９０とが組み合わされている。

より具体的には、ヒートパイプ７０Ａ、ヒートパイプ７５Ａ、ヒートパイプ７０Ｂ、ヒートパイプ７５Ｂ、ヒートパイプ７０Ｃおよびヒートパイプ７５Ｃが、挙げた順に、矢印３２０に示す方向に並んで積層されている。Ｖ相アーム１２０を構成する半導体素子５３は、ヒートパイプ７０Ｂの端部７１とヒートパイプ７５Ｂの端部７６との間に設けられ、Ｖ相アーム２２０を構成する半導体素子６３は、ヒートパイプ７０Ｂの端部７２とヒートパイプ７５Ｂの端部７７との間に設けられている。Ｗ相アーム１３０を構成する半導体素子５５は、ヒートパイプ７０Ｃの端部７１とヒートパイプ７５Ｃの端部７６との間に設けられ、Ｗ相アーム２３０を構成する半導体素子６５は、ヒートパイプ７０Ｃの端部７２とヒートパイプ７５Ｃの端部７７との間に設けられている。

空冷用フィン９０は、ヒートパイプ７０Ａおよびヒートパイプ７５Ａに対する態様と同様に、ヒートパイプ７０Ｂおよびヒートパイプ７５Ｂならびにヒートパイプ７０Ｃおよびヒートパイプ７５Ｃに対して設けられている。

なお、図２中においては、上段、中段および下段にそれぞれＵ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを配置したが、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための半導体素子と、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための半導体素子との組み合わせであれば、同一の段に、異なる相アームの半導体素子を配置してもよい。

図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿った半導体素子の冷却構造を示す上面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線上に沿った半導体素子の冷却構造を示す断面図である。

図３および図４を参照して、ヒートパイプ７５は、熱媒体路８５が形成された板部材８４により形成されている。

熱媒体路８５は、端部７１と端部７２との間で延びている。熱媒体路８５は、端部７１と端部７２との間で連続して延びている。熱媒体路８５は、端部７１と端部７２との間で直線状に延びている。板部材８４には、端部７１と端部７２との間で延びる複数本の熱媒体路８５が形成されてもよい。熱媒体路８５の内壁には、毛細管構造としての溝形状が形成されている。熱媒体路８５には、水やフレオン、アンモニアなどの図示しない熱媒体が少量、封入されている。板部材８４は、たとえば、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼などの金属から形成されている。

ヒートパイプ７５においては、半導体素子５１ｐが設けられた端部７１が吸熱部８２として機能し、半導体素子５１ｑが設けられた端部７２が吸熱部８３として機能し、空冷用フィン９０が設けられた端部７１と端部７２との間が、放熱部８１として機能する。

なお、上記では、ヒートパイプ７５の構造についてのみ説明したが、ヒートパイプ７０も同様の構造を有する。

図５は、図２中に示す半導体素子の冷却構造の外観を示す側面図である。図５を参照して、空冷用フィン９０に対して、冷却風は、ヒートパイプ７０およびヒートパイプ７５の延伸方向に直交し、かつ、ヒートパイプ７０およびヒートパイプ７５の積層方向に直交する方向（図２および図５を示す紙面に直角な方向）に流通される。

本実施の形態では、空冷用フィン９０に対して冷却風を供給するためのファンとして、プロペラファン９６が設けられている。プロペラファン９６は、図２中の空冷用フィン９０と向かい合わせとなるように配置されている。プロペラファン９６は、その回転軸が、ヒートパイプ７０およびヒートパイプ７５の延伸方向に直交し、かつ、ヒートパイプ７０およびヒートパイプ７５の積層方向に直交する方向に延びるように配置されている。

続いて、本実施の形態における半導体素子の冷却構造によって奏される作用、効果について説明する。

図２から図４を参照して、代表的に、Ｕ相アーム１１０，２１０を構成する半導体素子５１，６１が設けられた上段を見ると、半導体素子５１ｐで発生した熱は、ヒートパイプ７０Ａの端部７１に伝わって、吸熱部８２の熱媒体路８５に配置された熱媒体に吸収され、半導体素子５１ｑで発生した熱は、ヒートパイプ７５Ａの端部７１に伝わって、吸熱部８２の熱媒体路８５に配置された熱媒体に吸収される。これにより、熱媒体は、蒸発し、吸熱部８２から放熱部８１に向かって移動する。熱媒体は、放熱部８１を移動する間、空冷用フィン９０を流通する冷却風と熱交換を行なうことによって、熱を放出する。これにより、熱媒体は、液体に戻り、熱媒体路８５の毛細管作用によって、放熱部８１から再び吸熱部８２に移動する。

一方、半導体素子６１ｐで発生した熱は、ヒートパイプ７０Ａの端部７２に伝わって、吸熱部８３の熱媒体路８５に配置された熱媒体に吸収され、半導体素子６１ｑで発生した熱は、ヒートパイプ７５Ａの端部７７に伝わって、吸熱部８３の熱媒体路８５に配置された熱媒体に吸収される。これにより、熱媒体は、蒸発し、吸熱部８３から放熱部８１に向かって移動する。熱媒体は、放熱部８１を移動する間、空冷用フィン９０を流通する冷却風と熱交換を行なうことによって、熱を放出する。これにより、熱媒体は、液体に戻り、熱媒体路８５の毛細管作用によって、放熱部８１から再び吸熱部８３に移動する。

このように熱媒体路８５に封入された熱媒体が、吸熱部８２と放熱部８１との間および吸熱部８２と放熱部８１との間でそれぞれ往復移動することによって、半導体素子５１および半導体素子６１で発生した熱が放熱される。

図６は、比較のための半導体素子の冷却構造を示す上面図である。図６は、図３に対応する図である。

図６を参照して、本比較例では、ヒートパイプ７５の端部７６に、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための半導体素子５１（５１ｑ）と、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための半導体素子６１（６１ｑ）とが設けられている。半導体素子５１（５１ｑ）と半導体素子６１（６１ｑ）とは、本実施の形態でいうヒートパイプ７０およびヒートパイプ７５の延伸方向に直交し、かつ、ヒートパイプ７０およびヒートパイプ７５の積層方向に直交する方向に並んでいる。

ヒートパイプ７５を形成する板部材８４には、半導体素子５１（５１ｑ）が配置された端部７６から端部７７に向けて延びる熱媒体路８５と、半導体素子６１（６１ｑ）が配置された端部７６から端部７７に向けて延びる熱媒体路８５とが形成されている。ヒートパイプ７５には、端部７６を除く領域に空冷用フィン９０が設けられている。このような構成においては、半導体素子５１（５１ｐ）および半導体素子６１（６１ｑ）が設けられた端部７１が、吸熱部８２として機能し、端部７１を除く、空冷用フィン９０が設けられた領域が放熱部８１として機能する。

半導体素子５１と半導体素子６１とでは、別々のモータジェネレータを駆動するため、発熱量や発熱するタイミングといった発熱の特性が互いに異なる。たとえば、主にジェネレータとして機能するモータジェネレータＭＧ１は、低出力であり、主にモータとして機能するモータジェネレータＭＧ２は高出力であるため、一般的に、モータジェネレータＭＧ１を駆動させるための半導体素子５１の最大発熱量よりも、モータジェネレータＭＧ２を駆動させるための半導体素子６１の最大発熱量の方が大きくなる。また、半導体素子５１および半導体素子６１の発熱量は、車両の走行状態に応じて刻々と変化するため、半導体素子６１の発熱量よりも半導体素子５１の発熱量の方が大きくなるようなタイミングも存在する。

ヒートパイプ７０，７５では、熱媒体が、放熱部８１を移動しつつ、空冷用フィン９０を流通する冷却風と熱交換を行なうことによって熱を放出するため、ヒートパイプ７０，７５のその延伸方向における長さが大きいほど冷却性能が増す。図６中に示す比較例においては、半導体素子５１の発熱の特性を基準にヒートパイプ７０，７５の全長を決定すると、半導体素子６１を十分に冷却できない懸念が生じる。加えて、冷却風は、図６中の矢印に示すように、半導体素子５１と半導体素子６１との並び方向に沿って流通するため、上下流における冷却風の温度差に起因して半導体素子５１および半導体素子６１の冷却効率に偏りが生じるという懸念も発生する。

その一方で、半導体素子６１の発熱の特性を基準にヒートパイプ７０，７５の全長を決定すると、半導体素子５１に対応して設けられた熱媒体路８５において、熱媒体が端部７２，７７まで達することなく、その手前で放熱を完了させて液体に戻る現象が想定される。この場合、ヒートパイプ７０，７５が、半導体素子の冷却という観点から本来不要な部分を備えていることになり、ヒートパイプ７０，７５の省スペース化を十分に図ることができない。

図２から図４を参照して、これに対して、本実施の形態における半導体素子の冷却構造においては、ヒートパイプ７０，７５の両端に、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための半導体素子５１と、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための半導体素子６１とが設けられている。このような構成によれば、半導体素子５１から吸熱した熱媒体が端部７１，７６から端部７２，７７に向けて移動する長さ、すなわち、半導体素子５１からの放熱に寄与するヒートパイプ７０，７５のその延伸方向における長さ（図４中のＬ１）と、半導体素子６１から吸熱した熱媒体が端部７２，７７から端部７１，７６に向けて移動する長さ、すなわち、半導体素子６１からの放熱に寄与するヒートパイプ７０，７５のその延伸方向における長さ（図４中のＬ２）とが、半導体素子５１および半導体素子６１のその時々の発熱量に応じて変化する。このため、無駄のないヒートパイプ７０，７５の長さ選定を実現しつつ、半導体素子５１および半導体素子６１を偏りなく冷却することができる。

また、本実施の形態では、半導体素子５１および半導体素子６１が、それぞれ、冷媒としての冷却風の流通方向に直交する方向に並ぶため、冷却風流れの上下流間における温度差に起因して半導体素子５１および半導体素子６１の冷却効率に偏りが生じるという懸念も解消される。このため、プロペラファン９６により空冷用フィン９０に冷却風を供給することにより、半導体素子５１および半導体素子６１を均一に冷却することができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態１における半導体素子の冷却構造の構成についてまとめて説明すると、本実施の形態における半導体素子の冷却構造は、第１熱輸送部としてのヒートパイプ７０（７０Ａ）と、第２熱輸送部としてのヒートパイプ７５（７５Ａ）と、第１半導体素子としての半導体素子５１と、半導体素子５１と発熱の特性が異なる第２半導体素子としての半導体素子６１と、放熱部としての空冷用フィン９０とを備える。ヒートパイプ７０（７０Ａ）は、第１端部としての端部７１および第２端部としての端部７２を有する。ヒートパイプ７０（７０Ａ）は、端部７１と端部７２との間で延伸する。ヒートパイプ７５（７５Ａ）は、端部７１と対向して配置される第３端部としての端部７６と、端部７２に対向して配置される第４端部としての端部７７とを有する。ヒートパイプ７５（７５Ａ）は、端部７６と端部７７との間で延伸し、ヒートパイプ７０（７０Ａ）に対して積層される。半導体素子５１は、端部７１および端部７６の間に設けられる。半導体素子６１は、端部７２および端部７７の間に設けられる。空冷用フィン９０は、端部７１と端部７２との間および端部７６と端部７７との間に配置され、ヒートパイプ７０（７０Ａ）およびヒートパイプ７５（７５Ａ）に設けられる。

このように構成された、この発明の実施の形態１における半導体素子の冷却構造によれば、ヒートパイプ７０，７５の両端に、別々のモータジェネレータを駆動するための半導体素子５１および半導体素子６１を配置することにより、冷却構造の体格をより薄くし（図３中の長さＳを小さくし）、長さ（図４中の長さＬ）を持たせる。これにより、半導体素子の冷却構造の省スペース化を図るとともに、別々のモータジェネレータを駆動するための半導体素子５１および半導体素子６１を偏りなく冷却し、温度調和させることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１における半導体素子の冷却構造の各種変形例について説明する。

図７は、図２から図５中の半導体素子の冷却構造の第１変形例を示す側面図である。図７は、実施の形態１における図２に対応する図である。

図７を参照して、本変形例における半導体素子の冷却構造は、本発明における熱輸送部として、ヒートパイプ７０Ａと、ヒートパイプ７５Ａと、ヒートパイプ７０Ｄと、ヒートパイプ７５Ｄとを有する。ヒートパイプ７０Ａと、ヒートパイプ７５Ａと、ヒートパイプ７０Ｄと、ヒートパイプ７５Ｄとは、挙げた順に、矢印３２０に示す方向に並んで積層されている。ヒートパイプ７０Ｄは、端部７１および端部７２を有し、ヒートパイプ７５Ｄは、端部７６および端部７７を有する。

Ｕ相アーム１１０を構成する半導体素子５１は、ヒートパイプ７０Ａの端部７１とヒートパイプ７５Ａの端部７６との間に設けられ、Ｕ相アーム２１０を構成する半導体素子６１は、ヒートパイプ７０Ａの端部７２とヒートパイプ７５Ａの端部７７との間に設けられている。Ｖ相アーム１２０を構成する半導体素子５３は、ヒートパイプ７５Ａの端部７６とヒートパイプ７０Ｄの端部７１との間に設けられ、Ｖ相アーム２２０を構成する半導体素子６３は、ヒートパイプ７５Ａの端部７７とヒートパイプ７０Ｄの端部７２との間に設けられている。Ｗ相アーム１３０を構成する半導体素子５５は、ヒートパイプ７０Ｄの端部７１とヒートパイプ７５Ｄの端部７６との間に設けられ、Ｗ相アーム２３０を構成する半導体素子６５は、ヒートパイプ７０Ｄの端部７２とヒートパイプ７５Ｄの端部７７との間に設けられている。

空冷用フィン９０は、ヒートパイプ７０Ａ、ヒートパイプ７５Ａ、ヒートパイプ７０Ｄおよびヒートパイプ７５Ｄの両面に形成されている。

すなわち、本変形例では、ヒートパイプ７５Ａが、半導体素子５１および半導体素子６１の冷却と、半導体素子５３および半導体素子６３の冷却とに共用されている。また、ヒートパイプ７０Ｄが、半導体素子５３および半導体素子６３の冷却と、半導体素子５５および半導体素子６５の冷却とに共用されている。このような構成により、半導体素子の冷却構造をより簡易に構成することができる。一方、図２中に示す半導体素子の冷却構造においては、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を冷却するためのヒートパイプが互いに独立して設けられるため、半導体素子のより確実な冷却が可能となる。

図８は、図２から図５中の半導体素子の冷却構造の第２変形例を示す側面図である。図８は、実施の形態１における図５に対応する図である。

図８を参照して、半導体素子の発熱量が大きい場合、ヒートパイプ７０，７５の冷却性能を向上させるため、ヒートパイプ７０，７５のその延伸方向における長さを大きくする。本変形例では、このようなヒートパイプ７０，７５の形態に対応させるべく、複数のファンとしてのプロペラファン９６Ａおよびプロペラファン９６Ｂが、ヒートパイプ７０，７５の延伸方向に沿って配列されている。このような構成により、ヒートパイプ７０，７５に対して均一な送風が可能となり、半導体素子を偏りなく冷却することができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２における半導体素子の冷却構造によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

なお、以上においては、本発明における熱輸送部としてヒートパイプを用いた構造について説明したが、本発明はこれに限られず、たとえば、熱輸送部として熱伝導性に優れた金属や高熱伝導性グラファイトなどを用いてもよい。

また、本発明を、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に搭載されるインバータに適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、車両に搭載される電力変換装置や各種パワーモジュールに適用される。

１０ 電圧センサ、１１，２４，２５ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、２０ 車両用駆動装置、２６ 動力分割機構、３０ 制御装置、３２ リアクトル、３３ 平滑用コンデンサ、４０ バッテリユニット、４１，４２ 端子、４３，４４ ＤＣ端子、５１，５１ｐ，５１ｑ，５３，５３ｐ，５３ｑ，５５，５５ｐ，５５ｑ，６１，６１ｐ，６１ｑ，６３，６３ｐ，６３ｑ，６５，６５ｐ，６５ｑ 半導体素子、６０ スペーサ、７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７５，７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄ ヒートパイプ、７０ａ，７０ｂ，７５ａ，７５ｂ 表面、７１，７２，７６，７７ 端部、８１ 放熱部、８２，８３ 吸熱部、８４ 板部材、８５ 熱媒体路、９６，９６Ａ，９６Ｂ プロペラファン、１００，２００ インバータ、１１０，２１０ Ｕ相アーム、１２０，２２０ Ｖ相アーム、１３０，２３０ Ｗ相アーム。

Claims (7)

1. 第１端部および第２端部を有し、前記第１端部と前記第２端部との間で延伸する第１熱輸送部と、
   前記第１端部と対向して配置される第３端部および前記第２端部に対向して配置される第４端部を有し、前記第３端部と前記第４端部との間で延伸し、前記第１熱輸送部に対して積層される第２熱輸送部と、
   前記第１端部および前記第３端部の間に設けられる第１半導体素子と、
   前記第２端部および前記第４端部の間に設けられ、前記第１半導体素子と発熱の特性が異なる第２半導体素子と、
   前記第１端部と前記第２端部との間および前記第３端部と前記第４端部との間に配置され、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部に設けられる放熱部とを備え、
   前記第１半導体素子が設けられた前記第１端部および前記第３端部が、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部における第１吸熱部として機能し、
   前記第２半導体素子が設けられた前記第２端部および前記第４端部が、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部における第２吸熱部として機能し、
   前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部は、前記第１吸熱部および前記第２吸熱部から、前記第１端部と前記第２端部との間および前記第３端部と前記第４端部との間に熱を輸送し、前記放熱部は、輸送された熱を放熱する、半導体素子の冷却構造。
2. 第１端部および第２端部を有し、前記第１端部と前記第２端部との間で延伸する第１熱輸送部と、
   前記第１端部と対向して配置される第３端部および前記第２端部に対向して配置される第４端部を有し、前記第３端部と前記第４端部との間で延伸し、前記第１熱輸送部に対して積層される第２熱輸送部と、
   前記第１端部および前記第３端部の間に設けられる第１半導体素子と、
   前記第２端部および前記第４端部の間に設けられ、前記第１半導体素子と発熱の特性が異なる第２半導体素子と、
   前記第１端部と前記第２端部との間および前記第３端部と前記第４端部との間に配置され、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部に設けられる放熱部とを備え、
   前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部は、熱媒体が封入される熱媒体路が形成されるヒートパイプであり、
   前記熱媒体路は、前記第１端部と前記第２端部との間および前記第３端部と前記第４端部との間のそれぞれで連続して延びる、半導体素子の冷却構造。
3. 前記第１半導体素子は、第１回転電機を駆動するためのパワートランジスタを含み、
   前記第２半導体素子は、前記第１回転電機とは別の第２回転電機を駆動するためのパワートランジスタを含む、請求項１または２に記載の半導体素子の冷却構造。
4. 前記第２熱輸送部に対して前記第１熱輸送部の反対側に配置され、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部に対して積層される第３熱輸送部と、
   前記第３熱輸送部に対して前記第２熱輸送部の反対側に配置され、前記第１熱輸送部、前記第２熱輸送部および前記第３熱輸送部に対して積層される第４熱輸送部と、
   前記第３熱輸送部および前記第４熱輸送部の一方端の間に設けられる第３半導体素子と、
   前記第３熱輸送部および前記第４熱輸送部の他方端の間に設けられ、前記第３半導体素子と発熱の状態が異なる第４半導体素子とをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体素子の冷却構造。
5. 前記第２熱輸送部に対して前記第１熱輸送部の反対側に配置され、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部に対して積層される第３熱輸送部と、
   前記第２熱輸送部および前記第３熱輸送部の一方端の間に設けられる第３半導体素子と、
   前記第２熱輸送部および前記第３熱輸送部の他方端の間に設けられ、前記第３半導体素子と発熱の状態の異なる第４半導体素子とをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体素子の冷却構造。
6. 前記放熱部に対して、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部の延伸方向および積層方向に直交する方向に冷媒が流通される、請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体素子の冷却構造。
7. 前記放熱部に向かい合って配置され、冷媒を前記放熱部に供給するための複数のファンをさらに備え、
   前記複数のファンは、前記第１熱輸送部および前記第２熱輸送部の延伸方向に沿って配列される、請求項６に記載の半導体素子の冷却構造。

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