WO2013065847A1 - インバータ装置 - Google Patents

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WO2013065847A1
WO2013065847A1 PCT/JP2012/078529 JP2012078529W WO2013065847A1 WO 2013065847 A1 WO2013065847 A1 WO 2013065847A1 JP 2012078529 W JP2012078529 W JP 2012078529W WO 2013065847 A1 WO2013065847 A1 WO 2013065847A1
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WO
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electrical machine
rotating electrical
capacitor
bus bar
power
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Application number
PCT/JP2012/078529
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English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木丈元
伊藤康平
近藤竜哉
Original Assignee
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the present invention relates to an inverter device fixed to a case of a rotating electrical machine.
  • the characteristic configuration of the inverter device fixed to the case of the rotating electrical machine according to the present invention includes a plurality of switching elements for performing power conversion between DC power and AC power, a capacitor for smoothing the DC power, A cooling device, wherein the plurality of switching elements are disposed in contact with a cooling surface provided on the rotating electrical machine side of the cooler, and the capacitor is a plurality of the switching elements sandwiching the cooler.
  • a DC power terminal arranged to overlap the AC power terminal and electrically connecting the capacitor and the switching element is a short direction opposite to the first side of the short side with respect to the cooler. It exists in the point arrange
  • the capacitor and the AC power terminal are arranged so as to overlap each other when viewed in the direction orthogonal to the cooling surface. It becomes easy to keep the size of the device in the direction small.
  • the capacitor can be disposed close to the first direction side of the short side where the AC power terminal is provided, it is easy to provide a space on the second direction side of the short side.
  • the DC power terminals for connecting the switching elements and the capacitors arranged on both sides of the cooler are arranged without enlarging the device in the direction along the cooling surface. It becomes easy. As described above, further downsizing of the inverter device fixed to the case of the rotating electrical machine can be realized.
  • the condenser is disposed on the opposite side of the rotating electrical machine with the cooler interposed therebetween, it is possible to suppress the heat generated from the rotating electrical machine from being transmitted to the capacitor. Therefore, it is possible to appropriately protect the capacitor that is vulnerable to heat.
  • a plurality of the AC power terminals are arranged along the long side direction of the rectangular region, and the rotating electric machine terminal of the rotating electric machine is parallel to the rotation axis of the rotating electric machine and the short side direction of the rectangular region. It is preferable to be fixed to the case.
  • the terminals of each phase of the coil of the AC rotating electric machine are often arranged along the circumferential direction of the coil. Therefore, when viewed from the inverter side arranged on the outer side in the radial direction of the rotating electrical machine, the terminals of the coil on the rotating electrical machine side are arranged along a direction orthogonal to the rotation axis of the rotating electrical machine. According to this characteristic configuration, since the plurality of AC power terminals of the inverter device are arranged along the direction orthogonal to the rotation axis of the rotating electrical machine, the AC power terminal of the inverter device and the terminal of the coil of the rotating electrical machine It becomes easy to arrange
  • the conductor length for electrically connecting the AC power terminal and the coil of the rotating electrical machine can be shortened, and the AC power terminal and the coil of the rotating electrical machine when the inverter device is attached to the case of the rotating electrical machine. It becomes easy to simplify the work of electrical connection. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the rotating electrical machine unit including the inverter device and the rotating electrical machine, and to reduce the influence of noise on the peripheral device.
  • the AC power terminal is disposed on the short side first direction side with respect to the cooler.
  • the AC power terminal does not overlap with the cooler when viewed in the direction orthogonal to the cooling surface. For this reason, it becomes easy to provide a space between the AC power terminal and the capacitor. Therefore, it is possible to insert a tool or the like using such a space, and the connection work between the AC power terminal and the rotating electrical machine becomes easy. Thereby, the inverter apparatus excellent in workability
  • operativity is realizable.
  • a bus bar module having a plurality of bus bars for electrically connecting the plurality of switching elements to form an inverter circuit is disposed on the opposite side of the cooler with respect to the plurality of switching elements,
  • the AC power terminal is formed at a portion of the bus bar that protrudes toward the short side first direction side
  • the DC power terminal is formed at a portion of the bus bar that protrudes toward the short side second direction side. It is preferable that
  • the AC power terminal and the DC power terminal can be formed integrally with the bus bar unit for forming the inverter circuit, and the AC power terminal and the DC power terminal are arranged at appropriate positions. Becomes easy. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the device and reduce the size of the device while appropriately realizing the arrangement configuration as described above.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vehicle drive device and an inverter device mounted on a vehicle. It is a schematic diagram which shows the structure of an inverter circuit. It is a disassembled perspective view of an inverter apparatus. It is a disassembled perspective view of an inverter module. It is the top view which looked at the inverter apparatus from the direction orthogonal to a cooling surface. It is sectional drawing of an inverter apparatus. It is a schematic diagram which shows the state which mounted the inverter apparatus in the vehicle.
  • an inverter device 1 in a system that controls a rotating electrical machine 3 that functions as a driving force source for wheels of a hybrid vehicle V will be described as an example.
  • the hybrid vehicle V (hereinafter referred to as “vehicle V”) includes an internal combustion engine 61, a vehicle drive device 62 having a rotating electrical machine 3, an inverter device 1, a battery 2, It has.
  • the inverter device 1 includes an inverter circuit 7 (see FIG. 2), and controls the rotating electrical machine 3 that is an external device when viewed from the inverter device 1.
  • the rotating electrical machine 3 is an AC motor driven by a three-phase AC.
  • the rotating electrical machine 3 can perform both a function as a motor (electric motor) that generates power upon receiving power supply and a function as a generator (generator) that generates power upon receiving power supply. It is possible.
  • the vehicle drive device 62 includes an internal combustion engine case 63 that houses the internal combustion engine 61 and a rotating electrical machine case 64 that houses the rotating electrical machine 3.
  • the inverter device 1 should be integrally fixed to the rotating electrical machine case 64.
  • the inverter device 1 includes an inverter case 5 (hereinafter referred to as “case 5”) that accommodates the components of the inverter including the inverter module 6.
  • the case 5 is formed as a separate body from the rotating electrical machine case 64 and is configured to be integrally fixed to the rotating electrical machine case 64.
  • the inverter device 1 is connected to a rotating electrical machine 3 as a driving force source of the vehicle V and a battery 2 as a DC power source as an energy source thereof.
  • the inverter device 1 is further connected to an electrical component 101 and a radiator 102 provided in the vehicle V.
  • the inverter circuit 7 is configured by using a plurality (six in this example) of switching elements 14.
  • the switching element 14 is an electronic element for performing power conversion between DC power and AC power, and forms the core of the inverter circuit 7 and the inverter device 1.
  • the inverter circuit 7 is configured by a bridge circuit, and two switching elements 14 are connected in series between the positive electrode P side of the battery 2 and the negative electrode N side (for example, the ground side) of the battery 2. These series circuits are connected in parallel in three lines.
  • the inverter circuit 7 has a three-leg configuration including three legs each having a switching element 14 constituting an upper arm connected to the positive electrode P side and a switching element 14 constituting a lower arm connected to the negative electrode N side. Has been. Each leg corresponds to each of the three phases (U phase, V phase, W phase) of the coil 3 b (stator coil) of the rotating electrical machine 3.
  • reference numeral 14a is a U-phase upper switching element
  • reference numeral 14b is a V-phase upper switching element
  • reference numeral 14c is a W-phase upper switching element
  • Reference numeral 14d is a U-phase lower stage switching element
  • reference numeral 14e is a V-phase lower switching element
  • reference numeral 14f is a W-phase lower switching element.
  • “upper stage side” represents an arm on the positive electrode P side
  • “lower stage side” represents an arm on the negative electrode N side.
  • the collectors of the upper switching elements 14a, 14b, 14c of each phase are connected to the positive electrode P side via the fourth bus bar 23d, and the emitters of the lower switching elements 14d, 14e of each phase via the bus bars 23a, 23b, 23c. , 14f.
  • the emitters of the lower switching elements 14d, 14e, and 14f of each phase are connected to the negative electrode N side via the fifth bus bar 23e.
  • a diode element 15 is connected in parallel between the emitter and collector of each switching element 14.
  • the diode element 15 has an anode connected to the emitter of the switching element 14 and a cathode connected to the collector of the switching element 14.
  • the diode element 15 is used as FWD (Free Wheel Diode).
  • Each arm including the pair of switching elements (14a, 14d), (14b, 14e), (14c, 14f) and the corresponding bus bars 23a, 23b, 23c is connected to the rotating electrical machine connection terminals 25a,
  • the coils of each phase of the rotating electrical machine 3 are connected via 25b and 25c.
  • the gate of each switching element 14 is connected to a drive circuit (not shown) provided on the control board 41 and is individually controlled to be switched.
  • the inverter device 1 including such an inverter circuit 7 controls each switching element 14 based on a required rotational speed and a required torque required for the rotating electrical machine 3 (for example, pulse width modulation control), whereby the battery 2 Is converted into three-phase AC power and supplied to the rotating electrical machine 3. As a result, the rotating electrical machine 3 performs powering according to the required rotational speed and the required torque.
  • the inverter device 1 controls each switching element 14 to convert the generated three-phase AC power into direct current.
  • the battery 2 is charged by converting into electric power.
  • the inverter device 1 includes an inverter module 6, a DC power smoothing capacitor 31, and a control board 41 for controlling operations of the switching element 14 and the like. These are accommodated in a case 5 formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the inverter module 6 is a module on which an inverter circuit 7 is mounted, and is interposed in an electric circuit between the battery 2 and the rotating electrical machine 3 as shown in FIG.
  • a capacitor 31 is further interposed between the battery 2 and the inverter module 6.
  • the inverter module 6 that is a component of the inverter device 1 includes a plurality of switching elements 14, a base plate 11 having an element mounting surface 11 a on which the plurality of switching elements 14 are mounted, and a plurality of switching elements 14.
  • the bus bar module 20 having the bus bar 23 is provided as a main component.
  • the switching element 14 is a member for performing power conversion between DC power and AC power
  • the bus bar 23 is for electrically connecting the plurality of switching elements 14 to form the inverter circuit 7. It is a member.
  • the base plate 11 in the present embodiment corresponds to a “cooler” in the present invention, and the element mounting surface 11a corresponds to a “cooling surface”.
  • the base plate 11 is a plate-like member that serves as a base on which the switching element 14 is placed.
  • the base plate 11 is made of a metal material such as copper or aluminum.
  • the insulating member 12 and the element substrate 13 are stacked on the element mounting surface 11a of the base plate 11 in a state of being parallel to each other. This stacking direction coincides with a direction Z (hereinafter simply referred to as “orthogonal direction Z”) orthogonal to the element mounting surface 11a.
  • the insulating member 12 is composed of a sheet-like member having both electrical insulation and thermal conductivity, and is a resin sheet member in this example.
  • the element substrate 13 is made of a conductive material (for example, a metal material such as copper or aluminum), and is bonded and fixed to the base plate 11 via the insulating member 12 by thermocompression bonding.
  • the element substrate 13 is made of a material different from the base plate 11 as a separate member. This element substrate 13 also functions as a heat spreader.
  • one insulating member 12 is disposed on the base plate 11, and a plurality (six in this example) of element substrates 13 are disposed on the insulating member 12.
  • the plurality of element substrates 13 are arranged in a line along one direction (long side direction Y described later).
  • the plurality of element substrates 13 are arranged so that the short side direction of each element substrate 13 is parallel to the arrangement direction (long side direction Y) of the plurality of element substrates 13, that is, the length of the plurality of element substrates 13.
  • the sides are arranged in parallel directions.
  • one switching element 14 and one diode element 15 are mounted on the upper surface of each element substrate 13.
  • the six switching elements 14 and the six diode elements 15 are provided on the element mounting surface 11 a of the base plate 11 via the insulating member 12 and the element substrate 13.
  • the inverter circuit 7 includes the switching element 14 and the diode element 15.
  • an IGBT insulated gate gate bipolar transistor
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor-field-effect-transistor
  • the switching element 14 and the diode element 15 placed on the same element substrate 13 are aligned along one direction (a short side direction X described later). It is arranged adjacent to each other.
  • the switching element 14 is arranged in a predetermined rectangular region R of the element placement surface 11 a along the element arrangement surface 11 a in the case 5.
  • the rectangular region R is provided between the rotating electrical machine connection terminal 25 and the capacitor connection terminal 33.
  • the long side direction of the rectangular region R is represented by Y
  • the short side direction is represented by X.
  • the direction of each side of the rectangular region R is referred to as “short side direction X” and “long side direction Y”.
  • the right side in FIG. 5 is referred to as “short side first direction X1”
  • the left side is referred to as “short side second direction X2”.
  • six switching elements 14 are arranged so as to be arranged along the long side direction Y.
  • the first electrode member 17 is disposed in a state where the upper surface (emitter electrode) of the switching element 14 and the upper surface (anode electrode) of the diode element 15 are electrically connected.
  • the first electrode member 17 is bent and formed using a band-shaped member (plate-shaped member) having a constant width.
  • a second electrode member 18 is placed on the upper surface of the element substrate 13.
  • the second electrode member 18 electrically connects the lower surface (collector electrode) of the switching element 14 and the lower surface (cathode electrode) of the diode element 15 via the element substrate 13.
  • the second electrode member 18 is a block-shaped member in this example.
  • Both the first electrode member 17 and the second electrode member 18 are made of a conductive material (for example, a metal material such as copper or aluminum).
  • each leg of the inverter circuit 7 is configured by the two-electrode member 18 and the bus bars 23a, 23b, and 23c (hereinafter sometimes simply referred to as “diode element 15 etc.”).
  • each upper stage arm of the inverter circuit 7 is comprised by the switching elements 14a, 14b, and 14c and the corresponding diode elements 15 and the like.
  • each lower arm of the inverter circuit 7 is configured by the switching elements 14d, 14e, and 14f and the corresponding diode elements 15 and the like.
  • heat radiating fins 11b are provided on the opposite side of the base plate 11 from the element mounting surface 11a.
  • the heat radiating fins 11 b are formed integrally with the base plate 11.
  • the heat radiating fins 11 b radiate the heat of the switching element 14 (heat generated with the switching operation) transmitted to the base plate 11 through the element substrate 13 and the insulating member 12 from the surface thereof.
  • the radiating fins 11b are arranged in a direction Z (hereinafter simply referred to as "orthogonal direction Z") perpendicular to the surface from the surface opposite to the element mounting surface 11a of the base plate 11. It consists of fins standing upright.
  • the heat radiating fins 11 b are pin fins configured with a plurality of rod-shaped members standing in the orthogonal direction Z.
  • the heat radiation fin 11b may be formed in a flat plate shape that protrudes in the orthogonal direction Z and extends along one direction (long-side direction Y).
  • the base plate 11 is disposed so as to be in contact with the cooling path constituting member 110 provided in the case 5.
  • the cooling path constituting member 110 is a member that extends along a plane parallel to the element mounting surface 11 a of the base plate 11, and is formed integrally with the case 5.
  • the cooling path constituting member 110 may be formed separately from the case 5 and fixed to the inner wall of the case 5.
  • the cooling path constituting member 110 includes a recess 111 on the surface on the side where the base plate 11 contacts.
  • the recess 111 serves as a cooling water flow path in a state where the base plate 11 is attached to the cooling path constituting member 110.
  • the recess 111 is formed so as to have a space that can accommodate the heat dissipating fins 11 b of the base plate 11.
  • Cooling water circulation pipes 112 a and 112 b from the outside of the case 5 are connected to the recess 111. Then, the cooling water is introduced into the recess 111 from one of these cooling water circulation pipes 112 a and 112 b, and the cooling water is discharged out of the case 5 from the other. With such a configuration, the base plate 11 can be cooled by the cooling water.
  • the bus bar module 20 that is a component of the inverter device 1 includes a plurality of bus bars 23 and a connection support 21 that integrally holds the plurality of bus bars 23 as main components. Furthermore, a rotating electrical machine connection terminal 25 that electrically connects the switching element 14 and the rotating electrical machine 3 and a capacitor connection terminal 33 that electrically connects at least the capacitor 31 and the switching element 14 are provided.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 and the capacitor connection terminal 33 are formed integrally with the bus bar 23 and constitute a part of the bus bar module 20.
  • the capacitor connection terminal 33 in the present embodiment corresponds to a “DC power terminal” in the present invention.
  • the connection support 21 in the present embodiment corresponds to a “holding member” in the present invention.
  • the bus bar module 20 is disposed on the opposite side of the base plate 11 with respect to the plurality of switching elements 14. That is, these components are arranged in the order of the bus bar module 20, the switching element 14, and the base plate 11 from the rotating electrical machine 3 side along the orthogonal direction Z.
  • connection support 21 shown in FIGS. 4 to 6 is a structure that integrally supports a plurality of bus bars 23.
  • the connection support body 21 is formed of a molded body of an insulating material that holds a plurality of bus bars 23 inside.
  • the connection support 21 is directly fixed to the case 5.
  • the connection support 21 is fixed to the element mounting surface 11 a side of the base plate 11 by a fastening member such as a bolt, and is indirectly fixed to the case 5 by fixing the base plate 11 to the case 5. May be.
  • the bus bar module 20 includes five bus bars 23 including a first bus bar 23a, a second bus bar 23b, a third bus bar 23c, a fourth bus bar 23d, and a fifth bus bar 23e.
  • Each bus bar 23 is made of a conductive material (for example, a metal material such as copper or aluminum), and is bent into a predetermined shape using a flat plate member in this example.
  • the first bus bar 23a, the second bus bar 23b, and the third bus bar 23c are respectively connected to the switching element 14 and the diode element of the upper arm via the first electrode member 17 (see FIG. 4).
  • 15 and the rotating electrical machine connecting terminal 25 are electrically connected, and the switching element 14 and the diode element 15 of the lower arm are connected between the rotating electrical machine connecting terminal 25 via the second electrode member 18 (see FIG. 4).
  • the bus bars 23a, 23b, and 23c extend along the short side direction X as a whole.
  • the fourth bus bar 23d is electrically connected between the switching element 14 and the diode element 15 of the upper arm via the second electrode member 18 (see FIG.
  • the fifth bus bar 23e is electrically connected between the switching element 14 and the diode element 15 of the lower arm via the first electrode member 17 (see FIG. 4) and the negative DC terminal 34b which is the negative DC terminal 34. It is an electrical connection member connected to.
  • the bus bars 23d and 23e extend along the long side direction Y as a whole.
  • each bus bar 23 and the first electrode member 17 and the second electrode member 18 is formed integrally with each bus bar 23 and is a plurality of joints supported by the connection support 21.
  • the portion 24 is realized by being bonded to the upper surface of the first electrode member 17 and the upper surface of the second electrode member 18 in a pressed state.
  • each bus bar 23 and the first electrode member 17 and the second electrode member 18 are joined by laser welding using a YAG laser, a CO2 laser, a semiconductor laser, or the like.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is a terminal for inputting / outputting AC power to / from the rotating electrical machine 3 as a driving force source of the vehicle V.
  • three-phase rotary electric machine connection terminals 25a, 25b, and 25c are provided as such rotary electric machine connection terminals 25.
  • the U-phase rotating electrical machine connection terminal 25a is formed integrally with the first bus bar 23a at the end portion on the short side first direction X1 side of the first bus bar 23a.
  • the V-phase rotating electrical machine connection terminal 25b is formed integrally with the end portion of the second bus bar 23b on the short side first direction X1 side
  • the W-phase rotating electrical machine connection terminal 25c is formed on the short side of the third bus bar 23c.
  • These three rotating electrical machine connection terminals 25 a, 25 b, 25 c are arranged in order along a direction parallel to the long side direction Y according to the arrangement of the three legs constituting the inverter circuit 7.
  • the long side direction Y coincides with the direction orthogonal to the rotating shaft 3a of the rotating electrical machine 3, and thus the three rotating electrical machine connection terminals 25a, 25b, 25c They are arranged in order along the direction orthogonal to the rotation axis 3a.
  • the rotating electrical machine connection terminals 25a, 25b, and 25c for each phase correspond to the “AC power terminals” in the present invention.
  • the capacitor 31 is provided in parallel between the battery 2 and the inverter module 6 and smoothes the DC power between them.
  • the capacitor 31 includes a case portion 31a and a capacitor element 31b.
  • the case portion 31 a is formed so as to cover both sides in the short side direction X, both sides in the long side direction Y, and one side in the orthogonal direction Z. Specifically, when viewed from the orthogonal direction Z, it is formed in a rectangular bathtub shape.
  • a power supply terminal for inputting / outputting DC power to / from the battery 2 and a DC terminal 35 for inputting / outputting DC power to / from the switching element 14 are located at predetermined positions with respect to the case portion 31a.
  • the capacitor 31 is disposed on the opposite side of the plurality of switching elements 14 with the base plate 11 interposed therebetween. That is, these components are arranged in the order of the switching element 14, the base plate 11, and the capacitor 31 from the rotating electrical machine 3 side along one orthogonal direction Z orthogonal to the element mounting surface 11 a.
  • Control Board 41 mainly has a function for controlling the operation of the switching element 14. Therefore, the control board 41 is provided with a drive circuit (not shown) for individually controlling switching of at least the switching elements 14. In the present embodiment, the control board 41 is also provided with a voltage detection circuit for detecting the voltage between the bus bar 23d and the bus bar 23e. In addition, the control board 41 is also provided with a current detection circuit for detecting an alternating current flowing through the bus bars 23a, 23b, 23c, a temperature detection circuit for detecting the temperature of the switching element 14, and the like.
  • control board 41 is disposed on the opposite side of the plurality of switching elements 14 with the bus bar module 20 interposed therebetween. That is, these components are arranged in the order of the control board 41, the bus bar module 20, and the switching element 14 from the rotating electrical machine 3 side along the orthogonal direction Z orthogonal to the element mounting surface 11a.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is formed in a portion protruding toward the short side first direction X1 side of the bus bar 23 as shown in FIGS. 5 and 6. Specifically, the rotating electrical machine connection terminal 25 is integrally formed at a portion of the bus bar 23 that protrudes from the connection support 21 toward the short side first direction X1.
  • the U-phase rotating electrical machine connection terminal 25a, the V-phase rotating electrical machine connection terminal 25b, and W are respectively connected to the ends of the first bus bar 23a, the second bus bar 23b, and the third bus bar 23 on the short side first direction X1 side.
  • a phase rotating electrical machine connection terminal 25c is formed.
  • connection member 120 between the rotating electrical machine 3 and the rotating electrical machine connection terminal 25 is fixed to the case 5.
  • the connecting member 120 is a cylindrical member extending in the orthogonal direction Z, and includes a bus bar that electrically connects the rotating electrical machine 3 and the rotating electrical machine connection terminal 25 therein.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is arranged so as to overlap with the connection member 120 when viewed in the orthogonal direction Z.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 includes a through hole (not shown) penetrating in the orthogonal direction Z, and is fastened and fixed to the connection member 120 by a bolt through the through hole.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 provided in the bus bar module 20 is arranged on the short side first direction X1 side with respect to the switching element 14.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is disposed on the short side first direction X1 side with respect to the switching element 14 and the base plate 11 on which the switching element 14 is disposed. That is, the rotating electrical machine connection terminal 25 is disposed so as not to overlap the base plate 11 when viewed in the orthogonal direction Z direction.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is disposed closer to the short side first direction X1 side than the end surface of the base plate 11 on the short side first direction X1 side. Further, in the present embodiment, the rotating electrical machine connection terminal 25 is further disposed on the short side first direction X1 side than the cooling path constituting member 110.
  • the capacitor 31 is arranged so as to overlap the rotating electrical machine connection terminal 25 when viewed in the orthogonal direction Z.
  • the capacitor 31 is disposed adjacent to the wall surface of the case 5 on the short side first direction X1 side.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is also disposed adjacent to the wall surface of the case 5 on the short side first direction X1 side.
  • the end on the short side first direction X1 side of the bus bar module 20 including the rotating electrical machine connection terminal 25 and the end on the short side first direction X1 side of the capacitor 31 are positioned in the short side direction X. Are aligned.
  • the length of the capacitor element 31b in the short side direction X is shorter than the length of the bus bar module 20 in the short side direction X. For this reason, since a space S is generated between the capacitor element 31b and the wall surface of the case 5 on the short side second direction X2 side, the capacitor 31 (case portion 31a) is arranged so that the DC terminal 35 is disposed in the space S. ) Is arranged.
  • the capacitor connection terminal 33 is formed at a portion of the bus bar 23 that protrudes toward the short side second direction X2 side. Specifically, as shown in FIG. The capacitor connection terminal 33 is integrally formed at a portion protruding from the connection support 21 toward the second short side direction X2. In this example, two capacitor connection terminals 33 on the positive electrode side and the negative electrode side are formed at the ends on the short-side second direction X2 side of each of the fourth bus bar 23d and the fifth bus bar 23e.
  • the capacitor connection terminal 33 of the bus bar module 20 is arranged on the short side second direction X2 side with respect to the base plate 11. That is, the capacitor connection terminal 33 and the base plate 11 are arranged so as not to overlap when viewed in the orthogonal direction Z.
  • the capacitor connection terminal 33 of the bus bar module 20 and the DC terminal 35 of the capacitor 31 are arranged so as to overlap when viewed in the orthogonal direction Z.
  • the capacitor connection terminal 33 and the DC terminal 35 are fastened and fixed to the connection member 130 by bolts, and are electrically connected via a bus bar provided on the connection member 130.
  • the vehicle drive device 62 is mounted on an FF (Front Engine Front Drive) type hybrid vehicle V, as shown in FIG. 7, and includes a driving force source accommodation chamber (engine room) in front of the driver's seat. It is arranged adjacent to the internal combustion engine 61 that is placed horizontally in the vehicle V so as to line up in the width direction.
  • FF Front Engine Front Drive
  • the rotating shaft 3a of the rotating electrical machine 3 provided in the vehicle drive device 62 is disposed in parallel with the crankshaft of the internal combustion engine 61 and is drivingly connected to the crankshaft. That is, the crankshaft of the internal combustion engine 61 and the rotating shaft 3a of the rotating electrical machine 3 are arranged along the width direction of the vehicle V and are arranged so as to be orthogonal to the traveling direction of the vehicle V. As shown in FIGS. 1 and 7, in the present embodiment, the inverter device 1 includes a case of the rotating electrical machine 3 so that the rotating shaft 3 a of the rotating electrical machine 3 and the short side direction X of the rectangular region R are parallel to each other. It is fixed on the top.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 provided on the base plate 11 is in the direction along the long side direction Y.
  • the connection member 120 connected to the rotating electrical machine connection terminal 25 is also in the direction along the long side direction Y.
  • the long side direction Y coincides with the traveling direction of the vehicle V.
  • the rotating electrical machine connection terminals 25 are sequentially arranged along a direction orthogonal to the rotating shaft 3 a of the rotating electrical machine 3.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is a coil of the rotating electrical machine 3 as viewed in the radial direction of the rotating electrical machine 3 (here, in particular, a coil end portion that is a portion protruding in the axial direction from the stator of the rotating electrical machine 3). It is arranged to overlap.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is disposed on the vertically upper side of the vehicle drive device 62 including the rotating electrical machine 3 so as to overlap with the coil of the rotating electrical machine 3 in a plan view as viewed from the vertical direction. .
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 and the coil of the rotating electrical machine 3 can be linearly connected along the radial direction of the rotating electrical machine 3 on the same side in the axial direction of the rotating electrical machine 3. Therefore, the electrical connection between the rotating electrical machine connection terminal 25 and the coil can be realized using the minimum necessary members, and the electrical connection structure between the inverter device 1 and the coil can be simplified.
  • the arrangement positions of the components constituting the inverter device 1 are optimized in consideration of the state mounted on the vehicle V. Thereby, while simplifying the electrical connection structure of the inverter apparatus 1 and the rotary electric machine 3, size reduction of the inverter apparatus 1 is implement
  • the case where the inverter case 5 is formed separately from the rotating electrical machine case 64 has been described as an example.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, at least a part of the inverter case 5 may be configured integrally with the rotating electrical machine case 64.
  • the rotating shaft 3a of the rotating electrical machine 3 and the short side direction X of the rectangular region R are fixed to the rotating electrical machine case 64 has been described as an example.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, the rotating shaft 3a and the short side direction X may be in a twisted position.
  • the rotating electrical machine 3 has three phases and the inverter device 1 includes three rotating electrical machine connection terminals 25 corresponding to the rotating electrical machine 3 has been described as an example.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, the rotating electrical machine 3 may be composed of four or more phases, and the inverter device 1 may be provided with four or more rotating electrical machine connection terminals 25.
  • the rotating electrical machine connection terminal 25 is formed in a portion protruding toward the short side first direction X1 side of the bus bar 23, and the capacitor connection terminal 33 is the second short side of the bus bar 23.
  • the case where it formed in the part which protrudes toward the direction X2 side was demonstrated as an example.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, either or both of the rotating electrical machine connection terminal 25 and the capacitor connection terminal 33 may be formed in a portion that does not protrude toward the short side direction X side of the bus bar 23.
  • It can be used as an inverter device fixed to a rotating electrical machine case.
  • Inverter device 2 Battery 3: Rotating electrical machine 3a: Rotating shaft 5: Inverter case 6: Inverter module 7: Inverter circuit 11: Base plate (cooler) 11a: Element mounting surface (cooling surface) 14: Switching element 20: Bus bar module 21: Connection support (holding member) 23: Bus bar 25: Rotating electric machine connection terminal (AC power terminal) 31: Capacitor 33: Capacitor connection terminal (DC power terminal) 64: Rotating electrical machine case R: Rectangular region X: Short side direction X1: Short side first direction X2: Short side second direction Y: Long side direction Z: Orthogonal direction (direction orthogonal to the cooling surface)

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Abstract

　インバータ装置内の各部材の配置を最適化して更なる小型化を実現する。回転電機接続端子(２５)が、スイッチング素子（１４）に対して短辺第一方向Ｘ１側に配置され、コンデンサ（３１）が、直交方向Ｚに見て回転電機接続端子（２５）と重複するように配置され、コンデンサ（３１）とスイッチング素子（１４）とを電気的に接続するコンデンサ接続端子（３３）が、ベースプレート（１１）に対して短辺第二方向Ｘ２側に配置されている。

Description

インバータ装置
　本発明は、回転電機のケースに固定されるインバータ装置に関する。
　回転電機のケースに固定されるインバータ装置としては、例えば、ハイブリッド車両用のインバータ装置などがあり、当該インバータ装置において小型化は重要な課題である。インバータ装置の小型化に関する技術として、例えば下記の特許文献１の図６などには、制御回路基板２０と、コンデンサモジュール５００との間に、パワーモジュール３００を挟むように垂直方向に積層することで、水平方向の大きさを抑える技術が開示されている。
　しかし、特許文献１の技術では、コンデンサモジュールとパワーモジュールとを電気的に接続する直流電力端子や、回転電機とパワーモジュールとを電気的に接続する交流電力端子を、制御回路基板２０、コンデンサモジュール５００、パワーモジュール３００に対してどのように配置すると良いかについては特段の記載はなく、この点において改善の余地があった。また、特許文献１の技術では、インバータ装置は回転電機のケースに固定できるほどには小型化されていなかった。
特開２０１０－１８３７４８号公報
　そこで、インバータ装置内の各部材の配置を最適化して更なる小型化を実現することが望まれる。
　本発明に係る回転電機のケースに固定されるインバータ装置の特徴構成は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行うための複数のスイッチング素子と、前記直流電力の平滑用のコンデンサと、冷却器と、を備え、前記冷却器の前記回転電機側に設けられた冷却面に接して前記複数のスイッチング素子が配置され、前記コンデンサが、前記冷却器を挟んで前記複数のスイッチング素子とは反対側に配置され、前記スイッチング素子が、前記冷却面に沿って当該冷却面の所定の長方形状領域内に配置され、前記スイッチング素子と前記回転電機とを電気的に接続する交流電力端子が、前記スイッチング素子に対して前記長方形状領域の短辺方向の一方側である短辺第一方向側に配置され、前記コンデンサが、前記冷却面に直交する方向に見て前記交流電力端子と重複するように配置され、前記コンデンサと前記スイッチング素子とを電気的に接続する直流電力端子が、前記冷却器に対して前記短辺第一方向側とは反対方向である短辺第二方向側に配置されている点にある。
　この特徴構成によれば、冷却面に直交する方向に見てコンデンサと交流電力端子とを重複させて配置しているので、これらを重複させずに配置する場合に比べて、冷却面に沿った方向における装置の大きさを小さく抑えることが容易となる。また、交流電力端子が設けられた短辺第一方向側にコンデンサを寄せて配置することができるので、短辺第二方向側に空間を設けることが容易となる。そして、このような空間を利用することにより、冷却面に沿った方向に装置を大きくすることなく、冷却器を挟んで両側に配置されたスイッチング素子とコンデンサとを接続する直流電力端子を配置することが容易となる。以上により、回転電機のケースに固定されるインバータ装置の更なる小型化を実現できる。
　また、コンデンサが、冷却器を挟んで回転電機とは反対側に配置されているので、回転電機から発生する熱がコンデンサに伝わることを抑制できる。したがって、熱に弱いコンデンサを適切に保護することができる。
　ここで、前記交流電力端子が、前記長方形状領域の長辺方向に沿って複数配列され、前記回転電機の回転軸と前記長方形状領域の短辺方向とが平行になるように前記回転電機のケースに固定されていると好適である。
　一般的に、交流回転電機のコイルの各相の端子は、コイルの周方向に沿って配列されることが多い。従って、回転電機の径方向外側に配置されたインバータ側から見れば、回転電機側のコイルの端子は、回転電機の回転軸に直交する方向に沿って配列されることになる。本特徴構成によれば、インバータ装置の複数の交流電力端子が回転電機の回転軸と直交する方向に沿って配列されることになるので、インバータ装置の交流電力端子と回転電機のコイルの端子とを、冷却面に直交する方向に見て重複するように配置することが容易となる。これにより、交流電力端子と回転電機のコイルとを電気的に接続するための導体長さを短くできると共に、インバータ装置を回転電機のケースに取り付ける際における、交流電力端子と回転電機のコイルとの電気的接続の作業を簡略化することが容易となる。従って、インバータ装置及び回転電機を備える回転電機ユニットの製造コストを低減できると共に、周辺機器に与えるノイズの影響を低減することができる。
　また、前記交流電力端子が、前記冷却器に対して前記短辺第一方向側に配置されていると好適である。
　この構成によれば、冷却面に直交する方向に見て交流電力端子が冷却器と重複しない。このため交流電力端子とコンデンサとの間に空間を設けることが容易となる。従って、このような空間を利用して工具等を挿入することが可能となり、交流電力端子と回転電機との接続作業が容易となる。これにより、作業性に優れたインバータ装置を実現することができる。
　また、前記複数のスイッチング素子に対して前記冷却器とは反対側に、前記複数のスイッチング素子を電気的に接続してインバータ回路を形成するための複数のバスバーを有するバスバーモジュールが配置され、前記交流電力端子は、前記バスバーにおける前記短辺第一方向側に向って突出する部分に形成され、前記直流電力端子は、前記バスバーにおける前記短辺第二方向側に向って突出する部分に形成されていると好適である。
　この特徴構成によれば、インバータ回路を形成するためのバスバーユニットと一体的に交流電力端子及び直流電力端子を形成することができると共に、交流電力端子及び直流電力端子を適切な位置に配置することが容易となる。従って、上記のような配置構成を適切に実現しつつ、装置の製造コストの低減や装置の小型化を実現できる。
車両に搭載される車両用駆動装置及びインバータ装置の斜視図である。 インバータ回路の構成を示す模式図である。 インバータ装置の分解斜視図である。 インバータモジュールの分解斜視図である。 インバータ装置を冷却面に直交する方向から見た平面図である。 インバータ装置の断面図である。 インバータ装置を車両に搭載した状態を示す模式図である。
　本発明に係るインバータ装置の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、ハイブリッド車両Ｖの車輪の駆動力源として機能する回転電機３を制御するシステムにおけるインバータ装置１を例として説明する。ハイブリッド車両Ｖ（以下では、「車両Ｖ」と呼ぶ。）は、図７に示すように、内燃機関６１と、回転電機３を有する車両用駆動装置６２と、インバータ装置１と、バッテリ２と、を備えている。
　インバータ装置１はインバータ回路７（図２参照）を備え、当該インバータ装置１から見て外部機器となる回転電機３を制御する。なお、本例では、回転電機３は、三相交流で駆動される交流電動機とされている。この回転電機３は、電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能との双方を果たすことが可能とされている。本実施形態では、図７に示すように、車両用駆動装置６２は、内燃機関６１を収容する内燃機関ケース６３と、回転電機３を収容する回転電機ケース６４とを備えている。
　図１に示すように、インバータ装置１は、回転電機ケース６４に一体的に固定されている 。本例では、インバータ装置１は、インバータモジュール６を含むインバータの構成部品を収容するインバータケース５（以下、「ケース５」と呼ぶ。）を備えている。本例では、当該ケース５は回転電機ケース６４とは別体として形成されるとともに、回転電機ケース６４に対して一体的に固定可能に構成されている。
　図７に示すように、インバータ装置１は、車両Ｖの駆動力源としての回転電機３及びそのエネルギ源となる直流電源としてのバッテリ２に接続されている。本例では、さらに、インバータ装置１は、車両Ｖに備えられた電装部品１０１及びラジエータ１０２に接続されている。
１．インバータ回路の構成
　まず、インバータ回路７の構成について説明する。本実施形態に係るインバータ回路７は、複数（本例では６つ）のスイッチング素子１４を用いて構成されている。スイッチング素子１４は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行うための電子素子であり、インバータ回路７及びインバータ装置１の中核をなしている。図２に示すように、インバータ回路７は、ブリッジ回路により構成されており、バッテリ２の正極Ｐ側とバッテリ２の負極Ｎ側（例えばグランド側）との間に２つのスイッチング素子１４が直列に接続され、この直列回路が３回線並列に接続されている。すなわち、インバータ回路７は、正極Ｐ側に接続される上段アームを構成するスイッチング素子１４と負極Ｎ側に接続される下段アームを構成するスイッチング素子１４とを有するレッグを３つ有する３レッグ構成とされている。各レッグは、回転電機３のコイル３ｂ（ステータコイル）の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれに対応している。
　図２において、符号１４ａはＵ相用上段側スイッチング素子であり、符号１４ｂはＶ相用上段側スイッチング素子であり、符号１４ｃはＷ相用上段側スイッチング素子である。また、符号１４ｄはＵ相用下段側スイッチング素子であり、符号１４ｅはＶ相用下段側スイッチング素子であり、符号１４ｆはＷ相用下段側スイッチング素子である。ここで、「上段側」は正極Ｐ側のアームであることを表し、「下段側」は負極Ｎ側のアームであることを表す。
　各相の上段側スイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃのコレクタは第四バスバー２３ｄを介して正極Ｐ側に接続され、エミッタはバスバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して各相の下段側スイッチング素子１４ｄ，１４ｅ，１４ｆのコレクタに接続されている。また、各相の下段側スイッチング素子１４ｄ，１４ｅ，１４ｆのエミッタは第五バスバー２３ｅを介して負極Ｎ側に接続されている。各スイッチング素子１４のエミッタ－コレクタ間には、ダイオード素子１５が並列接続されている。ダイオード素子１５は、アノードがスイッチング素子１４のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子１４のコレクタに接続されている。ダイオード素子１５はＦＷＤ（Free Wheel Diode）として用いられている。
　対となるスイッチング素子（１４ａ，１４ｄ）、（１４ｂ，１４ｅ）、（１４ｃ，１４ｆ）と、それぞれ対応するバスバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃとを含んで構成される各アームは、回転電機接続端子２５ａ，２５ｂ，２５ｃを介して回転電機３の各相のコイルに接続されている。そして、各スイッチング素子１４のゲートは、制御基板４１に設けられた駆動回路（図示省略）に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。
　このようなインバータ回路７を含むインバータ装置１は、回転電機３に要求される要求回転速度や要求トルクに基づいて各スイッチング素子１４を制御（例えば、パルス幅変調制御等）することで、バッテリ２からの直流電力を三相交流電力に変換して回転電機３に供給する。これにより、回転電機３が要求回転速度及び要求トルクに応じて力行する。一方、回転電機３が発電機として機能し、回転電機３側から電力の供給を受ける場合には、インバータ装置１は、各スイッチング素子１４を制御することで、発電された三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ２に充電させる。
２．インバータ装置の全体構成
　次に、インバータ装置１の全体構成について、図３を参照して説明する。インバータ装置１は、インバータモジュール６と直流電力の平滑用のコンデンサ３１とスイッチング素子１４などの動作を制御するための制御基板４１とを備えている。これらは直方体状に形成されたケース５内に収容されている。インバータモジュール６は、インバータ回路７が実装されたモジュールであり、図２に示すように、バッテリ２と回転電機３との間の電気回路に介挿されている。バッテリ２とインバータモジュール６との間には、コンデンサ３１がさらに介挿されている。
　図４に示すように、インバータ装置１の構成部品であるインバータモジュール６は、複数のスイッチング素子１４と、これら複数のスイッチング素子１４が載置される素子載置面１１ａを有するベースプレート１１と、複数のバスバー２３を有するバスバーモジュール２０とを主要な構成部品として備えている。ここで、スイッチング素子１４は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行うための部材であり、バスバー２３は、複数のスイッチング素子１４を電気的に接続してインバータ回路７を形成するための部材である。
　本実施形態におけるベースプレート１１が本発明における「冷却器」に相当し、素子載置面１１ａが「冷却面」に相当する。
２－１．インバータモジュール
２－１－１．ベースプレート
　図３に示すように、ベースプレート１１は、スイッチング素子１４を載置するためのベースとなる板状の部材である。ベースプレート１１は、銅やアルミニウム等の金属材料で構成されている。図４等に示すように、ベースプレート１１の素子載置面１１ａには、絶縁部材１２及び素子基板１３が互いに平行な状態で積層されている。この積層方向は素子載置面１１ａに直交する方向Ｚ（以下、単に「直交方向Ｚ」と呼ぶ）に一致している。
　絶縁部材１２は、電気的絶縁性及び熱伝導性の双方を備えるシート状部材で構成され、本例では樹脂製のシート部材とされている。素子基板１３は、導電性の材料（例えば、銅やアルミニウム等の金属材料）で構成され、絶縁部材１２を介して熱圧着によりベースプレート１１に接着固定されている。本例では、素子基板１３は、ベースプレート１１と別部材として異なる材料で構成されている。この素子基板１３は、ヒートスプレッダとしても機能する。
　図４に示すように、本実施形態ではベースプレート１１上に１つの絶縁部材１２が配置され、絶縁部材１２上に複数（本例では６つ）の素子基板１３が配置されている。本例では、これら複数の素子基板１３は、一方向（後述する長辺方向Ｙ）に沿って一列に６つ並ぶように配置されている。この際、複数の素子基板１３は、各素子基板１３の短辺方向が、複数の素子基板１３の配列方向（長辺方向Ｙ）と平行になる向きで、すなわち、複数の素子基板１３の長辺が互いに平行になる向きで配列されている。
　また本実施形態では、各素子基板１３の上面には、スイッチング素子１４及びダイオード素子１５がそれぞれ１つずつ載置されている。これにより、本例では、ベースプレート１１の素子載置面１１ａに、絶縁部材１２及び素子基板１３を介して６つのスイッチング素子１４と６つのダイオード素子１５とが設けられる。そして、これらのスイッチング素子１４及びダイオード素子１５を含んでインバータ回路７が構成される。スイッチング素子１４として、本実施形態ではＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）を用いている。なお、スイッチング素子１４として、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）等を用いることも可能である。また、本例では、図４等に示すように、同一の素子基板１３に載置されたスイッチング素子１４とダイオード素子１５とは、一方向（後述する短辺方向Ｘ）に沿って並ぶように互いに隣接して配置されている。
　図５に示すように、スイッチング素子１４は、ケース５内において、素子配置面１１ａに沿って当該素子載置面１１ａの所定の長方形状領域Ｒ内に配置されている。長方形状領域Ｒは、回転電機接続端子２５とコンデンサ接続端子３３との間に設けられている。図５中では、長方形状領域Ｒの長辺方向をＹ、短辺方向をＸで表している。以下では、長方形状領域Ｒの各辺の方向を「短辺方向Ｘ」、「長辺方向Ｙ」と呼ぶ。また、短辺方向Ｘにおいて図５における右側を「短辺第一方向Ｘ１」と呼び、左側を「短辺第二方向Ｘ２」と呼ぶ。本例では、６つのスイッチング素子１４が、長辺方向Ｙに沿って６つ並ぶように配置されている。
　図４に示すように、スイッチング素子１４の上面（エミッタ電極）とダイオード素子１５の上面（アノード電極）とを電気的に接続する状態で、第一電極部材１７が配置されている。第一電極部材１７は、本例では一定幅の帯状部材（板状部材）を用いて屈曲成形されている。また、素子基板１３の上面に第二電極部材１８が載置されている。第二電極部材１８は、素子基板１３を介してスイッチング素子１４の下面（コレクタ電極）とダイオード素子１５の下面（カソード電極）とを電気的に接続する。第二電極部材１８は、本例ではブロック状部材とされている。第一電極部材１７及び第二電極部材１８の双方は、導電性の材料（例えば、銅やアルミニウム等の金属材料）で構成される。
　図５に示すように、本実施形態では、対となるスイッチング素子（１４ａ，１４ｄ）、（１４ｂ，１４ｅ）、（１４ｃ，１４ｆ）と、それぞれ対応するダイオード素子１５、第一電極部材１７、第二電極部材１８、及びバスバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃ（以下、単に「ダイオード素子１５等」と略称する場合がある）とにより、インバータ回路７の各レッグが構成される。このうち、スイッチング素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、それぞれ対応するダイオード素子１５等とにより、インバータ回路７の各上段アームが構成される。また、スイッチング素子１４ｄ，１４ｅ，１４ｆと、それぞれ対応するダイオード素子１５等とにより、インバータ回路７の各下段アームが構成される。
　図６に示すように、ベースプレート１１の素子載置面１１ａとは反対側には、放熱フィン１１ｂが設けられている。本例では、放熱フィン１１ｂはベースプレート１１と一体的に形成されている。この放熱フィン１１ｂは、素子基板１３及び絶縁部材１２を介してベースプレート１１に伝達されるスイッチング素子１４の熱（スイッチング動作に伴って発生する熱）をその表面から放熱させる。図示は省略するが、本例では、放熱フィン１１ｂは、ベースプレート１１の素子載置面１１ａとは反対側の面から当該面に直交する方向Ｚ（以下、単に「直交方向Ｚ」と呼ぶ）に向って立設するフィンからなる。具体的には、放熱フィン１１ｂは、直交方向Ｚに向かって、複数の棒状部材が立設して構成されるピンフィンである。ただし、放熱フィン１１ｂは、直交方向Ｚに突出するとともに、一方向（長辺方向Ｙ）に沿って延びる平板状に形成してもよい。
　本実施形態では、ベースプレート１１は、ケース５内に設けられた冷却路構成部材１１０に接するように配置される。冷却路構成部材１１０は、ベースプレート１１の素子載置面１１ａに平行な面に沿って延在する部材であり、ケース５と一体的に形成されている。ただし、冷却路構成部材１１０を、ケース５と別体として形成し、ケース５の内壁に固定する構造としても構わない。そして、冷却路構成部材１１０は、ベースプレート１１が接する側の面に凹部１１１を備えている。凹部１１１は、冷却路構成部材１１０にベースプレート１１が取り付けられた状態で、冷却水の流通経路となる。そのため、凹部１１１は、ベースプレート１１の放熱フィン１１ｂが収容可能な空間を有するように形成されている。凹部１１１には、ケース５外からの冷却水流通管路１１２ａ、１１２ｂが接続されている。そして、これらの冷却水流通管路１１２ａ、１１２ｂの一方から凹部１１１内に冷却水が導入されるとともに、他方からケース５外に冷却水が排出される。このような構成により、ベースプレート１１を冷却水により冷却できる。
２－１－２．バスバーモジュール
　図４に示すように、インバータ装置１の構成部品であるバスバーモジュール２０は、複数のバスバー２３と、当該複数のバスバー２３を一体保持する接続支持体２１と、を主要な構成部品として備え、さらにスイッチング素子１４と回転電機３とを電気的に接続する回転電機接続端子２５、及び少なくともコンデンサ３１とスイッチング素子１４とを電気的に接続するコンデンサ接続端子３３を備えている。回転電機接続端子２５及びコンデンサ接続端子３３は、バスバー２３と一体的に形成されており、バスバーモジュール２０の一部を構成している。
　本実施形態におけるコンデンサ接続端子３３は、本発明における「直流電力端子」に相当する。また、本実施形態における接続支持体２１は、本発明における「保持部材」に相当する。
　図６に示すように、バスバーモジュール２０は、複数のスイッチング素子１４に対してベースプレート１１とは反対側に配置されている。すなわち、これらの構成部品は、直交方向Ｚに沿って回転電機３側から、バスバーモジュール２０、スイッチング素子１４、ベースプレート１１の順に配置される。
　図４～図６に示す接続支持体２１は、複数のバスバー２３を一体的に支持する構造体である。本実施形態では、接続支持体２１は、複数のバスバー２３を内部に保持する絶縁材料の成形体で構成されている。そして、接続支持体２１は、ケース５に直接固定されている。ただし、この接続支持体２１は、ボルト等の締結部材によりベースプレート１１の素子載置面１１ａ側に固定され、当該ベースプレート１１がケース５に固定されることで、ケース５に対して間接的に固定されてもよい。本実施形態では、バスバーモジュール２０は、第一バスバー２３ａ、第二バスバー２３ｂ、第三バスバー２３ｃ、第四バスバー２３ｄ、及び第五バスバー２３ｅの５つのバスバー２３を備えている。各バスバー２３は、導電性の材料（例えば、銅やアルミニウム等の金属材料）で構成され、本例では平板状部材を用いて所定形状に屈曲形成されている。
　図２及び図５に示すように、第一バスバー２３ａ、第二バスバー２３ｂ、及び第三バスバー２３ｃは、それぞれ第一電極部材１７（図４参照）を介して上段アームのスイッチング素子１４及びダイオード素子１５と回転電機接続端子２５との間を電気的に接続するとともに、第二電極部材１８（図４参照）を介して下段アームのスイッチング素子１４及びダイオード素子１５と回転電機接続端子２５との間を電気的に接続する電気的接続部材である。バスバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、全体として短辺方向Ｘに沿って延在している。第四バスバー２３ｄは、第二電極部材１８（図４参照）を介して上段アームのスイッチング素子１４及びダイオード素子１５と正極Ｐ側の直流端子３４である正極側直流端子３４ａとの間を電気的に接続する電気的接続部材である。第五バスバー２３ｅは、第一電極部材１７（図４参照）を介して下段アームのスイッチング素子１４及びダイオード素子１５と負極Ｎ側の直流端子３４である負極側直流端子３４ｂとの間を電気的に接続する電気的接続部材である。バスバー２３ｄ，２３ｅは、全体として長辺方向Ｙに沿って延在している。
　本例では、各バスバー２３と第一電極部材１７及び第二電極部材１８との間の電気的な接続は、各バスバー２３と一体的に形成され、接続支持体２１に支持された複数の接合部２４が、第一電極部材１７の上面及び第二電極部材１８の上面に対して押圧された状態で接合されることによって実現される。本例では、各バスバー２３と第一電極部材１７及び第二電極部材１８とは、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、半導体レーザ等を利用したレーザ溶接により接合される。
　回転電機接続端子２５は、車両Ｖの駆動力源としての回転電機３との間で交流電力の入出力を行うための端子である。本実施形態では、このような回転電機接続端子２５として、三相用の回転電機接続端子２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備えている。本例では、Ｕ相用回転電機接続端子２５ａは、第一バスバー２３ａの短辺第一方向Ｘ１側の端部において当該第一バスバー２３ａと一体的に形成されている。同様に、Ｖ相用回転電機接続端子２５ｂは第二バスバー２３ｂの短辺第一方向Ｘ１方向側の端部と一体的に形成され、Ｗ相用回転電機接続端子２５ｃは第三バスバー２３ｃの短辺第一方向Ｘ１方向側の端部と一体的に形成されている。これら３つの回転電機接続端子２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、インバータ回路７を構成する３つのレッグの配列に応じて長辺方向Ｙに平行な方向に沿って順に配列されている。なお、本実施形態では、後述するように長辺方向Ｙは回転電機３の回転軸３ａに対して直交する方向に一致しており、従って３つの回転電機接続端子２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、当該回転軸３ａに対して直交する方向に沿って順に配列されていることになる。
　本実施形態における、各相用の回転電機接続端子２５ａ，２５ｂ，２５ｃが本発明における「交流電力端子」に相当する。
２－２．コンデンサ
　コンデンサ３１は、バッテリ２とインバータモジュール６との間に並列に設けられ、これらの間の直流電力を平滑する。図３に示すように、コンデンサ３１は、ケース部３１ａとコンデンサ素子３１ｂとにより構成されている。ケース部３１ａは、短辺方向Ｘの両側、長辺方向Ｙの両側、及び直交方向Ｚの一方側を覆うように形成されている。具体的には、直交方向Ｚから見て、長方形状となるバスタブ状に形成されている。ケース部３１ａには、バッテリ２との間で直流電力の入出力を行う電源端子と、スイッチング素子１４との間で直流電力の入出力を行う直流端子３５とがケース部３１ａに対して所定位置に配置されている。これらの部材は、ケース部３１ａの所定位置に配置された状態で、ケース部３１ａ内に樹脂が充填されることで、ケース部３１ａに固定されている。これらの電源端子と直流端子３５との間は、図２に示すように電気的に接続される。
　図６に示すように、コンデンサ３１は、ベースプレート１１を挟んで複数のスイッチング素子１４とは反対側に配置されている。すなわち、これらの構成部品は、素子載置面１１ａに直交する一直交方向Ｚに沿って回転電機３側から、スイッチング素子１４、ベースプレート１１、コンデンサ３１の順に配置される。
２－３．制御基板
　制御基板４１は、主にスイッチング素子１４の動作を制御するための機能を有する。そのため、制御基板４１には、少なくともスイッチング素子１４を個別にスイッチング制御するための駆動回路（図示省略）が設けられている。また本実施形態では、制御基板４１には、バスバー２３ｄとバスバー２３ｅとの間の電圧を検出するための電圧検出回路も設けられている。その他、制御基板４１には、バスバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃを流れる交流電流を検出するための電流検出回路や、スイッチング素子１４の温度を検出するための温度検出回路等も設けられている。
　図６に示すように、制御基板４１は、バスバーモジュール２０を挟んで複数のスイッチング素子１４とは反対側に配置されている。すなわち、これらの構成部品は、素子載置面１１ａに直交する直交方向Ｚに沿って回転電機３側から、制御基板４１、バスバーモジュール２０、スイッチング素子１４の順に配置される。
３．インバータ装置における各構成部品の配置構成
３－１．回転電機接続端子
　本実施形態においては、回転電機接続端子２５は、図５及び図６に示すように、バスバー２３における短辺第一方向Ｘ１側に向って突出する部分に形成されている。具体的には、バスバー２３において短辺第一方向Ｘ１に向かって接続支持体２１から突出する部分において、回転電機接続端子２５が一体的に形成されている。本例では、第一バスバー２３ａ、第二バスバー２３ｂ、第三バスバー２３の短辺第一方向Ｘ１側端部にそれぞれ、Ｕ相用回転電機接続端子２５ａ、Ｖ相用回転電機接続端子２５ｂ、Ｗ相用回転電機接続端子２５ｃが形成されている。
　ここで、ケース５には回転電機３と回転電機接続端子２５との接続部材１２０が固定されている。接続部材１２０は、直交方向Ｚに延在する円筒状の部材であり、内部に回転電機３と回転電機接続端子２５とを電気的に接続するバスバーを備えている。回転電機接続端子２５は、接続部材１２０と直交方向Ｚに見て重複するように配置される。本実施形態においては、回転電機接続端子２５は、直交方向Ｚに貫通する貫通孔（図示省略）を備えており、当該貫通孔を介してボルトにより接続部材１２０に締結固定される。
　図６に示すように、バスバーモジュール２０に備えられた回転電機接続端子２５は、スイッチング素子１４に対して短辺第一方向Ｘ１側に配置されている。本実施形態においては、回転電機接続端子２５は、スイッチング素子１４及びスイッチング素子１４が配置されたベースプレート１１に対して、短辺第一方向Ｘ１側に配置されている。すなわち、回転電機接続端子２５は、直交方向Ｚ方向に見てベースプレート１１と重複しないように配置されている。回転電機接続端子２５は、ベースプレート１１の短辺第一方向Ｘ１側端面よりも短辺第一方向Ｘ１側に配置されている。さらに、本実施形態においては、回転電機接続端子２５は、更に冷却路構成部材１１０よりも短辺第一方向Ｘ１側に配置されている。
３－２．コンデンサ
　図６に示すように、コンデンサ３１は、直交方向Ｚに見て回転電機接続端子２５と重複するように配置されている。本実施形態においては、コンデンサ３１は、ケース５の短辺第一方向Ｘ１側の壁面に隣接して配置されている。回転電機接続端子２５もまた、ケース５の短辺第一方向Ｘ１側の壁面に隣接して配置されている。図示の例では、回転電機接続端子２５を備えるバスバーモジュール２０の短辺第一方向Ｘ１側の端部と、コンデンサ３１の短辺第一方向Ｘ１側の端部とが、短辺方向Ｘの位置を揃えて配置されている。
　本例では、コンデンサ素子３１ｂの短辺方向Ｘの長さは、バスバーモジュール２０の短辺方向Ｘの長さよりも短い。このため、コンデンサ素子３１ｂとケース５の短辺第二方向Ｘ２側の壁面との間には空間Ｓが生じるため、当該空間Ｓに直流端子３５が配置されるように、コンデンサ３１（ケース部３１ａ）が配置されている。
３－３．コンデンサ接続端子
　本実施形態においては、コンデンサ接続端子３３は、バスバー２３における短辺第二方向Ｘ２側に向って突出する部分に形成されている 具体的には、図５に示すように、バスバー２３における短辺第二方向Ｘ２に向かって接続支持体２１から突出する部分に、コンデンサ接続端子３３が一体的に形成されている。本例では、第四バスバー２３ｄ及び第五バスバー２３ｅのそれぞれの短辺第二方向Ｘ２側の端部に、正極側と負極側の２つのコンデンサ接続端子３３が形成されている。
　バスバーモジュール２０のコンデンサ接続端子３３は、ベースプレート１１に対して短辺第二方向Ｘ２側に配置されている。すなわち、コンデンサ接続端子３３とベースプレート１１とは、直交方向Ｚに見て重複しないように配置されている。また、本実施形態においては、バスバーモジュール２０のコンデンサ接続端子３３と、コンデンサ３１の直流端子３５とは直交方向Ｚに見て重複するように配置されている。そして、コンデンサ接続端子３３と直流端子３５とは、それぞれボルトにより接続部材１３０に締結固定され、当該接続部材１３０に設けられたバスバーを介して電気的に接続されている。
４．回転電機とインバータ装置との配置構成
　インバータ装置１を車両Ｖに搭載した状態を例として、インバータ装置１を回転電機３のケースに固定した状態における回転電機３とインバータ装置１との配置構成を説明する。本実施形態に係る車両用駆動装置６２は、図７に示すようにＦＦ（Front Engine Front Drive）型のハイブリッド車両Ｖに搭載されており、運転席の前方の駆動力源収容室（エンジンルーム）内において横置きされる内燃機関６１に対して車両Ｖの幅方向に並ぶように隣接した状態で配置されている。
　車両用駆動装置６２に備えられる回転電機３の回転軸３ａは、内燃機関６１のクランクシャフトと平行に配置され、当該クランクシャフトに駆動連結されている。すなわち、内燃機関６１のクランクシャフト及び回転電機３の回転軸３ａは、車両Ｖの幅方向に沿って配置され、車両Ｖの進行方向に対して直交するように配置されている。図１及び図７に示すように、本実施形態においては、インバータ装置１は、回転電機３の回転軸３ａと長方形状領域Ｒの短辺方向Ｘとが平行になるように回転電機３のケース上に固定されている。
　これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、ベースプレート１１に設けられている回転電機接続端子２５は、長辺方向Ｙに沿った方向となっている。そして、回転電機接続端子２５と接続されている接続部材１２０もまた長辺方向Ｙに沿った方向となっている。また、本実施形態では、長辺方向Ｙは、車両Ｖの進行方向と一致する。このため、回転電機接続端子２５は、回転電機３の回転軸３ａに対して直交する方向に沿って順に配列される。
　さらに本実施形態では、回転電機接続端子２５は、回転電機３の径方向視で当該回転電機３のコイル（ここでは特に、回転電機３のステータから軸方向に突出する部分であるコイルエンド部）と重複するように配置されている。本例では、回転電機接続端子２５は、回転電機３を含む車両用駆動装置６２よりも鉛直上方側において、鉛直方向から見た平面視で回転電機３のコイルと重複するように配置されている。これにより、回転電機接続端子２５と回転電機３のコイルとを、回転電機３の軸方向の同じ側において当該回転電機３の径方向に沿って直線的に接続できる。よって、回転電機接続端子２５とコイルとの電気的な接続を必要最小限の部材を用いて実現でき、インバータ装置１とコイルとの電気的接続構造を簡素化できる。
　このように、本実施形態に係るインバータ装置１は、車両Ｖに搭載された状態を考慮してインバータ装置１を構成する各部品の配置位置がそれぞれ最適化されている。これにより、インバータ装置１と回転電機３との電気的接続構造を簡素化するとともに、インバータ装置１の小型化を実現している。
〔その他の実施形態〕
　最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記の実施形態においては、インバータケース５が、回転電機ケース６４とは別体として形成される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、インバータケース５の少なくとも一部が、回転電機ケース６４と一体的に構成されても構わない。
（２）上記の実施形態においては、回転電機接続端子２５が、長方形状領域Ｒの長辺方向Ｙに沿って複数配列される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、回転電機接続端子２５が、長辺方向Ｙに沿って並んでおらず、短辺方向Ｘの位置が回転電機接続端子２５ごとに前後していても構わない。
　また、上記の実施形態においては、回転電機３の回転軸３ａと長方形状領域Ｒの短辺方向Ｘとが平行になるように回転電機ケース６４に固定されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、回転軸３ａと短辺方向Ｘとが、ねじれの位置にあっても構わない。
　また、上記の実施形態においては、回転電機３が三相からなり、当該回転電機３に対応してインバータ装置１に回転電機接続端子２５が３つ備えられている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、回転電機３が四相以上からなり、インバータ装置１に回転電機接続端子２５が４つ以上備えられていても構わない。
（３）上記の実施形態においては、回転電機接続端子２５が、ベースプレート１１に対して短辺第一方向Ｘ１側に配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、回転電機接続端子２５とベースプレート１１とが、直交方向Ｚに見て重複するように配置されていても構わない。
（４）上記の実施形態においては、回転電機接続端子２５が、バスバー２３における短辺第一方向Ｘ１側に向って突出する部分に形成され、コンデンサ接続端子３３が、バスバー２３における短辺第二方向Ｘ２側に向って突出する部分に形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、回転電機接続端子２５又はコンデンサ接続端子３３のいずれか一方又は両方が、バスバー２３の短辺方向Ｘ側に突出していない部分に形成されていても構わない。
　回転電機のケースに固定されるインバータ装置として利用可能である。
１　　　　：インバータ装置
２　　　　：バッテリ
３　　　　：回転電機
３ａ　　　：回転軸
５　　　　：インバータケース
６　　　　：インバータモジュール
７　　　　：インバータ回路
１１　　　：ベースプレート（冷却器）
１１ａ　　：素子載置面（冷却面）
１４　　　：スイッチング素子
２０　　　：バスバーモジュール
２１　　　：接続支持体（保持部材）
２３　　　：バスバー
２５　　　：回転電機接続端子（交流電力端子）
３１　　　：コンデンサ
３３　　　：コンデンサ接続端子（直流電力端子）
６４　　　：回転電機ケース
Ｒ　　　　：長方形状領域
Ｘ　　　　：短辺方向
Ｘ１　　　：短辺第一方向
Ｘ２　　　：短辺第二方向
Ｙ　　　　：長辺方向
Ｚ　　　　：直交方向（冷却面に直交する方向）

Claims (4)

  1. 　回転電機のケースに固定されるインバータ装置であって、
    　直流電力と交流電力との間の電力変換を行うための複数のスイッチング素子と、
    　前記直流電力の平滑用のコンデンサと、
    　冷却器と、を備え、
    　前記冷却器の前記回転電機側に設けられた冷却面に接して前記複数のスイッチング素子が配置され、
    　前記コンデンサが、前記冷却器を挟んで前記複数のスイッチング素子とは反対側に配置され、
    　前記スイッチング素子が、前記冷却面に沿って当該冷却面の所定の長方形状領域内に配置され、
    　前記スイッチング素子と前記回転電機とを電気的に接続する交流電力端子が、前記スイッチング素子に対して前記長方形状領域の短辺方向の一方側である短辺第一方向側に配置され、
    　前記コンデンサが、前記冷却面に直交する方向に見て前記交流電力端子と重複するように配置され、
    　前記コンデンサと前記スイッチング素子とを電気的に接続する直流電力端子が、前記冷却器に対して前記短辺第一方向側とは反対方向である短辺第二方向側に配置されているインバータ装置。
  2. 　前記交流電力端子が、前記長方形状領域の長辺方向に沿って複数配列され、
    　前記回転電機の回転軸と前記長方形状領域の短辺方向とが平行になるように前記回転電機のケースに固定されている請求項１に記載のインバータ装置。
  3. 　前記交流電力端子が、前記冷却器に対して前記短辺第一方向側に配置されている請求項１又は２に記載のインバータ装置。
  4. 　前記複数のスイッチング素子に対して前記冷却器とは反対側に、前記複数のスイッチング素子を電気的に接続してインバータ回路を形成するための複数のバスバーを有するバスバーモジュールが配置され、
    　前記交流電力端子は、前記バスバーにおける前記短辺第一方向側に向って突出する部分に形成され、
    　前記直流電力端子は、前記バスバーにおける前記短辺第二方向側に向って突出する部分に形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のインバータ装置。
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