JP7296336B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

産業機械や車両（例えば、自動車、鉄道車両）において、省エネルギーや精密な運転制御の観点から、動力源の電動化および電子制御化が急速に進展している。それに伴い、従来、動力源の電力制御を行うためのパワーモジュールや、当該パワーモジュールを用いた電力を変換する電子回路装置について、例えば、電力変換装置とモータを搭載した電動車両の場合、車内のスペース拡大のため、電力変換装置は薄型にすることが望まれている。

本願発明の背景技術として、下記の特許文献１が知られている。特許文献１には、電力変換装置のパワーモジュールとコンデンサモジュールが、冷却水の流路を挟む構造にすることで電力変換装置の小型化にする技術が開示されている。

特開２００９－４４８９１公報

特許文献１の技術では、これよりもさらに電力変換装置の薄型化を要求された場合に、その要求に応えるための構成変更が難しくなる。これを鑑みて、回路基板上の電力変換素子や、電力平滑素子、配線等を効率よく冷却できる冷却性能を持ちつつ、流路内部に流れる冷媒を外部へ漏洩することも防ぐシール性を両立させることにより、薄型化させた電力変換装置の提供を実現することが課題である。

本発明における電力変換装置は、直流電力を平滑化するためのキャパシタと、前記直流電力を交流電力に変換するための複数のパワーモジュールと、複数の前記パワーモジュールが設置される第１の基板と、前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板の面と前記第２の基板の面と合わせて冷媒を流すための流路を形成する第１流路形成体と、前記第１の基板の面と合わせて前記流路を形成する第２流路形成体と、を備え、前記パワーモジュールの両面は前記冷媒によって冷却される。

本発明によれば、冷却性能とシール性を両立させた電力変換装置の薄型化を実現できる。

本発明の電力変換装置の電気回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る、電力変換装置の説明図である。 図２の流路形成体２７の上部と制御用回路基板を取り付けた図である。 図２から流路形成体２７を取り外した、第１回路基板上の図である。 図４から第１回路基板１を取り外した、流路形成体３の説明図である。 図５のＡ－Ａ’の断面図である。 第２回路基板２を示す図である。 図７から第２回路基板２を取り外した、流路形成体３(図５の裏面)の説明図である。 図８のＢ－Ｂ’の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る、電力変換装置の説明図である。 図１０のパワーモジュール４Ａの周囲に形成される流路形成体２７Ａの説明図である。 図１０から第１回路基板１Ａを取り外した、流路形成体３Ａの説明図である。 図１２の流路形成体３Ａの裏面の図である。 本発明の第３の実施形態に係る、電力変換装置の説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る、電力変換装置の説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

（電力変換装置の電気回路の構成）
図１は、本発明の電力変換装置の電気回路図である。

電力変換装置は、車両に搭載されたバッテリから供給される直流電力を交流電力に変換しつつ、並列につながれたコンデンサにより電力を平滑化して、モータへ出力する。また、電力変換装置は、半導体素子を２つ直列接続した１レグパワーモジュール４を三相分備えている。

それぞれの１レグパワーモジュール４について、上下アームの半導体素子に流れる電流は、ゲート抵抗を介して接続される信号配線を通じて入力される制御信号によって、ＯＮ・ＯＦＦを切り替えることで制御される。三相の１レグパワーモジュール４は、それぞれ高圧側入力配線１０６と低圧側入力配線１０７とに並列に接続され、直列接続した半導体素子の中間点でモータのステータ巻線と接続される。

また、１レグパワーモジュール４と制御回路とを纏めた、三相それぞれの１レグインバータ１５は、高圧側入力配線１０６と低圧側入力配線１０７とに並列に接続され、ＯＮ・ＯＦＦ制御することでモータへ三相交流を出力している。

１レグパワーモジュール４は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とダイオードを組み合わせたものや、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）により構成される。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る、電力変換装置の説明図である。

図２は電力変換装置のパワーモジュール４を周方向にそれぞれ３相分配置させた第１回路基板１を示す図であり、その基板面に、それぞれのパワーモジュール４を冷却させる冷媒を流すための流路を形成する流路形成体２７が設置されている。

第１回路基板１は、回路基板よりも径方向に大きい流路形成体３の上に、円周上の縁に沿って嵌合して固定されている。第１回路基板１と流路形成体３との固定のために、円周上に複数のねじ穴３１が設けられている。

流路形成体２７は、第１回路基板の面と合わせて流路を形成しており、各パワーモジュール４が配置されている部分に貫通孔３４をそれぞれ有して、流路形成体２７内を流れる流体である冷媒により、パワーモジュール４を冷却する構造である。つまり、流路形成体２７は、複数のパワーモジュール４をそれぞれ個別に冷却するためのモジュール流路部として作用する貫通孔３４を備えている。流路形成体２７を通る冷媒は、冷媒の流れを示す矢印２１のように流れていき、流路出口部２９から後述する第１回路基板の流路穴２５を通って、流路形成体３の流路口部２０（図５参照）へ流れる。

また、流路形成体２７は、複数のねじ穴３３を介して回路基板１の基板面に固定されている。複数のねじ穴３３は、各貫通孔３４の四隅に設けられており、流路形成体２７と第１回路基板１と流路形成体３とを同時に固定できる締結穴になっている。

なお、流路形成体２７と第１回路基板１とは、電気部品の腐食を防ぐため、パワーモジュール４を覆う樹脂の周辺のみで密着している。流路形成体２７は、後述する信号配線部８上にある信号制御用の素子や、接続端子９ｃ，９ｄ、圧着端子１０ａ，１０ｂ、とは接触しないように形成されている。

図３は、図２の流路形成体２７の上部と制御回路基板３０を取り付けた図である。なお、制御回路基板３０は、図１の制御回路を３相分備えており、各パワーモジュール４の制御信号を出力する。

流路形成体２７は、その上部によって内部を流れる流体の外部への漏れを防止している。また、流路形成体２７の上部には、電力変換装置の全体へ流す冷媒を流入させるための流路入口部３２が備えられている。また、複数のねじ穴３３は、流路形成体２７の上部にも前述と同じ箇所に設けられ、同様に、流路形成体２７と第１回路基板１と流路形成体３とを同時に固定できる締結穴になっている。

制御回路基板３０について、まず電気接続の説明をする。制御回路基板３０は、第１回路基板１に配置された信号配線部８（図４参照）と、ケーブルやコネクタによって接続されており、信号の出力電圧の高低を制御する信号を発して出力交流波形を生成するための集積回路を備えている（図示せず）。集積回路は、電力変換装置の統括制御装置との接続をするための端子と配線とを制御回路基板３０上に備えている。これにより、他の電力変換装置の集積回路と同時に制御されて、協調してモータを駆動させている。

次に、制御回路基板３０の配置について説明する。制御回路基板３０は、制御回路基板３０の集積回路が高温になるのを防ぐため、流路形成体２７の第１回路基板１の接触する面とは反対の面に配置され、ねじ止め等で固定させている。つまり、互いに対向する一対の面を持つ流路形成体２７において、一方の面で第１回路基板１に接触し、もう一方の面で制御回路基板３０が設置されている。そうすることにより、流路形成体２７を介して間接的に制御回路基板３０が冷却される。なお、流路形成体２７の上部に貫通孔を形成し、そこに制御回路基板３０を嵌合させることで流体により直接冷却する構成としてもよい。

また、制御回路基板３０は、制御回路基板３０が備える集積回路がスイッチング時の高周波電圧や、電流による静電ノイズ、放射ノイズの影響により誤作動しないように、直流電力が流れる圧着端子１０a，１０ｂとパワーモジュール４とからできるだけ離れるように設置している。

図４は、図２または図３から流路形成体２７を取り除いた電力変換装置の図である。

第１回路基板１は多層化されており、パワーモジュール４に入力される電圧の配線の高圧側と低圧側とを絶縁体で分離している。前述のとおり、電力変換装置の第１回路基板１上には三相のパワーモジュール４が設置されている。また、１レグインバータ１５は、パワーモジュール４と、コンデンサ５と、信号配線部８と、出力配線部１１ａと、を備えて構成されている。コンデンサ５は、バッテリから供給される直流電力を平滑化するためのキャパシタであり、複数のパワーモジュール４は、直流電力を交流電力に変換している。

三相の１レグインバータ１５は、第１の基板と対向して配置される図７で後述する第２回路基板２とそれぞれ電気的に接続され、三相交流変換のための主電流を流す回路を形成している。また、第１回路基板１は流路穴２５を備えており、前述の流路形成体２７の流路出口部２９から流れてくる冷媒を、流路穴２５を通して後述の流路形成体３で形成される流路へ流す。

第１回路基板１の電気接続（および後述の第２回路基板２の電気接続）について説明する。パワーモジュール４は、はんだで半導体素子の上下を接合し、半導体素子の銅箔を挟むように形成することで、出力端子を銅箔部分まで延長させている。また、パワーモジュール４は、低圧側と出力側を導通または遮断する電力変換素子（ＩＧＢＴとダイオードを組み合わせたものや、ＭＯＳＦＥＴ）と、高圧側と出力側を導通または遮断する半導体素子と、を備えている。高圧直流配線部６ａは接続端子９ａを介して、後述の図７の第２回路基板２の高圧直流配線部６ｂと接続される。低圧直流配線部７ａは、接続端子９ｂを介して、第２回路基板２の低圧直流配線部７ｂと接続される。パワーモジュール４と接続される出力配線部１１ａは、接続端子９ｅを介して第２回路基板の出力配線部１１ａと接続される。

図４の紙面下部に示す高圧直流配線部６ｃは、第２回路基板２の高圧直流配線部６ｂから接続端子９ｃを介して接続される。また、高圧直流配線部６ｃは、圧着端子１０ａを介してバッテリの高圧側と接続される。同様に、低圧直流配線部７ｃは、第２回路基板の低圧直流配線部７ｂから接続端子９ｄを介して接続され、圧着端子１０ｂを介してバッテリの低圧側と接続される。

パワーモジュール４の高圧側の半導体素子が導通すると、高圧直流配線部６ａと出力端子１３が導通し、出力端子１３が高圧電圧になる。また、低圧側の半導体素子が導通すると、低圧直流配線部７ａと後述する出力端子１３が導通し、出力端子１３が低圧電圧になる。この時、電流リプルが発生するため、高圧直流配線部６ａと低圧直流配線部７ａの間の複数のコンデンサ５と、第２回路基板２の高圧直流配線部６ｂと低圧直流配線部７ｂとに接続される第２回路基板２のコンデンサ１４と、により電流を平滑化させることで、バッテリへの電流リプルの影響を抑制している。

図５は、図４から第１回路基板１を取り外した、流路形成体３の説明図である。

流路形成体３は、第１回路基板１と後述する図７の第２回路基板２とによって挟まれ、円周上および回転軸周り等に設けられている複数のねじ穴２２を介して、それぞれの回路基板とねじ止めにより固定される。つまり、第１回路基板１の面と第２回路基板２の面と合わせて冷媒を流すための流路を形成している。また、流路形成体３は、冷媒が外部へ漏れないように軸方向上下の回路基板と密着する必要があるため、流路壁に沿って凹部１６ａを持ち、ここに弾性のある部材を挿入することで、冷媒の漏れを防止する。

流路形成体３が複数備えているそれぞれ貫通孔の役割について説明する。貫通孔１７は、第１回路基板１に配置されたパワーモジュール４の位置に合わせて、それぞれ設けられたものである。この構造により、第１回路基板１に配置されたパワーモジュール４は、流路形成体２７に流れる冷媒によって冷却されるだけでなく、流路形成体３に流れる冷媒によっても冷却されるため、パワーモジュール４は軸方向の両面から冷却できる。貫通孔２３は、流路形成体３を軸方向上下で挟む回路基板同士の電気接続するために、接続端子９ａ～９ｅを通すためのものである。貫通孔１８は、貫通孔１７と貫通孔２３以外の貫通孔である。

流路形成体３が備える流路口部１９と２０について説明する。流路口部２０は、前述した流路形成体２７の内部を流れる冷媒が、流路出口部２９と流路穴２５を通って流路形成体３内の流路に流入するための入口である。流路形成体３に流入した冷媒は、流路形成体３に設けられている凹部２４を通って矢印２１のように流れる（詳細は後述）。流路口部１９は、流路形成体３の流路を流れてきた冷媒を、後述する第２回路基板の流路出口部２６から排出するための出口である。

図６は、図５のＡ－Ａ’の断面図である。

前述したように、流路形成体３の円周の縁よりも内側の領域が、第１回路基板１と第２回路基板２によって、回転軸の上下方向から挟まれる構造になっている。なお、流路形成体３において、第１回路基板１が嵌合される側とは反対側にも、冷媒の漏れを防止するために、弾性のある部材を挿入することができる凹部１６ｂが形成されている。これにより、第２回路基板２が流路形成体３に嵌合される際にも、冷媒の漏れを防止できる。

図７は、図２～図４に示す第１回路基板１および流路形成体３の裏面に配置された第２回路基板２を示す図である。なお、第１回路基板１と第２回路基板２の電気接続に係る詳細な説明は、前述の図４の通りであるため、説明を省略する。

第２回路基板２は、出力端子１３と出力配線部１１ｂとを、締結穴１２を介してねじで締結し、これにより第１回路基板１のパワーモジュール４の出力と出力端子１３が電気的に導通している。

また、第２回路基板２には流路出口部２６が設けられ、前述したように、流路形成体２７から流路形成体３を通り、流路口部１９まで流れた冷媒が、流路出口部２６から外部へ排出される。

図８は、図７から第２回路基板２を取り外した、流路形成体３(図５の裏面)の説明図である。なお、構成は図５で説明したものと同様の部分は省略する。

締結穴１２は、第２回路基板２と出力端子１３と出力配線部１１ｂとをねじで締結するための穴である。また、ねじ穴２２は第２回路基板２と流路形成体３とをねじ止め固定するための穴になっている。第２回路基板２と流路形成体３との固定により、流路を形成するだけでなく、第２回路基板２の低圧直流配線部７ｂも冷却し、通電時に発生する熱によって温度が上昇する基板を冷却させることができる。

凹部２４は、流路形成体３の円周の縁から中心部に延伸して貫通孔１７を形成している流路形成体３の一部に設けられている。また、凹部２４は、冷媒を通すために設けられており、各貫通孔１７の周方向に２箇所ずつ形成されている。流路形成体３の一部は、第１回路基板１と第２回路基板２とを、流路形成体３に軸方向の上下から挟んで嵌合させたときに、流路形成体３の流路がそれぞれの回路基板のゆがみにより狭くならないようにするための支柱の役割をしている。ここに冷媒が通る流路を形成したいため、流路形成体３の一部に凹部２４をそれぞれ設けている。

図９は、図８のＢ－Ｂ’の断面図である。なお、図６とは異なり、第２回路基板２が図面の上であり、第１回路基板１が図面の下の配置になっている。

ねじ穴２２と凹部１６ａと凹部２４は、流路形成体３がゆがまない程度の厚さが確保できるよう、垂直方向にお互いに重ならないように配置されている。このような構成を取ることで、流路形成体３の流路の導通と安定性との両立を確保している。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）電力変換装置は、直流電力を平滑化するためのキャパシタ５と、直流電力を交流電力に変換するための複数のパワーモジュール４と、複数のパワーモジュール４が設置される第１の基板１と、第１の基板１と対向して配置される第２の基板２と、第１の基板１の面と第２の基板２の面と合わせて冷媒を流すための流路を形成する第１流路形成体３と、第１の基板１の面と合わせて流路を形成する第２流路形成体２７と、を備え、パワーモジュール４の両面は冷媒によって冷却される。このようにしたので、冷却性能とシール性を両立させた電力変換装置の薄型化を実現する。

（２）電力変換装置の第１流路形成体３は、複数のパワーモジュール４をそれぞれ冷却させるための複数の貫通孔１７を備える。このようにしたので、発熱する電気部品を冷却しつつ、流路幅を安定して保持することができる。

（３）電力変換装置の複数のパワーモジュール４は、基板上で周方向にそれぞれ配置され、第２流路形成体２７は、複数のパワーモジュール４をそれぞれ個別に冷却するためのモジュール流路部３４を備える。このようにしたので、発熱する電気部品を一続きの流路に流れる冷媒によって冷却することができる。

（４）電力変換装置の第１の基板１と電気接続され、かつ複数のパワーモジュール４の制御信号を出力するための制御回路基板３０を備え、第２流路形成体２７は、互いに対向する一対の面を持ち、一方の面は第１の基板１に接触し、もう一方の面は制御回路基板３０が設置される。このようにしたので、制御回路基板３０は、発熱の影響を受けずに効率よく冷却される。

（５）電力変換装置の第１流路形成体３は、冷媒を通すための複数の凹部２４を備える。このようにしたので、流路幅を安定して保持しつつ、導通する流路も確保できる。

（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る、電力変換装置の説明図である。

第１回路基板１Ａは、パワーモジュール４Ａごとに別々に形成されており、同様に流路形成体２７Ａも一続きの形状にならず、パワーモジュール４Ａごとに別々に形成されている。つまり、各第１回路基板１Ａ上の各パワーモジュール４Ａは、それぞれが独立して流路形成体２７Ａに囲まれる形状になっている。図１０では、流路形成体２７Ａの内部に設けられているパワーモジュール４Ａがわかりやすいように、図面上部にある流路形成体２７Ａについてはその上部がない状態で図示されている。しかし通常は、残りの２つの流路形成体２７Ａと同じように、流路形成体２７Ａの上部は覆われている。詳細は図１１で後述する。

また、第１回路基板１Ａの出力端子１３Ａは、第１回路基板１Ａ上からねじ止めに固定され、回転軸に沿って第１回路基板１Ａから第２回路基板２へ軸方向に延伸している構成になっている。また、流路穴２５Ａは電力変換装置への流体の挿入口となっている。

制御回路基板３０Ａは、第１回路基板１Ａ上ではなく、流路形成体３Ａ上に設置されている。つまり、制御回路基板３０Ａはバッテリ出力と接続する、高圧直流配線部６ｃ、低圧直流配線部７ｃ、接続端子９ｃ，９ｄ、圧着端子１０ｃ，１０ｄを一か所に固めて実装面積を向上させている。なお、第２の実施形態では第２回路基板２についての図示はしないが、電気配線の接続については第１の実施形態と同様である。

このような構成により、制御回路基板３０Ａは、第１の実施形態で流路形成体２７の上に設置するよりも、電力変換装置の軸方向の上下の高さにおいて、低い位置に設置することが可能になり、電力変換装置全体の厚みを小さくすることができる。

図１１は、図１０のパワーモジュール４Ａに形成される流路形成体２７Ａの説明図である。なお、図１０のどの流路形成体２７Ａも内部は同様の構成である。

図１１に示すように、パワーモジュール４Ａの周囲には、流路形成体２７Ａが形成されている。これは、流路形成体２７Ａが、パワーモジュール４Ａを囲うように基板に塗布されている樹脂の周辺を、覆うように形成されていることによるものである。

また、流路形成体２７Ａの周囲には、信号配線部８が設置されており、一方で、流路形成体２７Ａの内部にある、複数の貫通孔３６ａおよび３６ｂの周囲には、出力配線部１１ｃがあり、径方向に回転軸中心へと延伸している。出力配線部１１ｃには、締結穴４３が設けられており、その下部にある出力端子１３Ａとねじ止めにより締結され、電気的に接続されている。

流路形成体２７Ａの内側には冷媒が流れており、後述する流路形成体３Ａを通ってきた冷媒が貫通孔３６ａから流路形成体２７Ａに流入し、遮蔽板４２によって仕切られた流路内を矢印２１のように流れ、貫通孔３６ｂから流路形成体３Ａへ再び流入している（詳細は後述）。つまり、第１回路基板１Ａは、パワーモジュール４Ａを冷却するための貫通孔を複数備えている。

図１２は、図１０から第１回路基板１Ａを取り外した、流路形成体３Ａの説明図である。

流路形成体３Ａは、第１の実施形態で説明した流路形成体２７がないことにより、紙面上方向への厚みを増すことが可能である。そのため、後述する図１３の流路の幅を広げたり、パワーモジュール４Ａが重なる貫通孔３７付近では流路の幅を狭くしたりすることができる。

これにより、流量を流路形成体３Ａで調整することができる上に、流路を特定箇所に絞ることができるため、回路基板の冷却を熱のある配線部分だけに絞り、また流路を狭くして流量を増やし、配線を効率的に冷却して基板温度を下げやすくなるため、流路を追加する必要をなく、電力変換装置の薄型化に貢献できる。また、流路形成体３Ａの厚みの増加によりねじ穴を流路形成体３Ａに第１の実施形態よりも深く設けることができる。

流路形成体３Ａが備える複数の貫通孔について説明する。複数の貫通孔３７は、図１０および図１１のパワーモジュール４Ａを軸方向の上下両面から、冷媒によって冷却するために形成されている。また、複数の貫通孔３７の間を仕切るように設けられている遮蔽板３８は、冷媒の流れを制御して意図した流路を形成している。なお、冷媒の流れ（２１ａ～２１ｃ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｈ，２１ｉの矢印）については、図１３の説明において詳述する。

貫通孔３９ａ～３９ｃは、第１回路基板１Ａと第２回路基板２とを接続する接続端子を通し、貫通孔４０はバッテリとの接続用の接続端子を通す。

凹部１６ａは、弾性のある部材が挿入され、流路形成体３Ａに第１回路基板１Ａを固定させたときに、冷媒が外部へ漏れないようにしている。

図１３は、図１２の流路形成体３Ａの裏面の説明図である。なお、この流路形成体３Ａの面に軸方向から嵌合して固定される第２回路基板２は、図示を省略する。

流路形成体３Ａおよび流路形成体２７Ａの内部に流れる冷媒の流れ方について、図１１～図１３を用いて説明する。

まず、図１１および図１２に示した流路穴２５Ａから流入した冷媒は、図１３の流路入口部３２から矢印２１ａのように流れる。続いて冷媒は、貫通孔４１ａに流入し、図１２の貫通孔３７の矢印２１ｂのように流れる。このとき冷媒は、パワーモジュール４Ａにおいて流路形成体３Ａ側の面を直接冷却する。

そのあと冷媒は、第１回路基板１Ａに設けられた図１１の貫通孔３６ａを通って第１回路基板１Ａの反対側の面に流入し、流路形成体２７Ａと遮蔽板４２とによって形成されている流路に従って、パワーモジュール４Ａの面上を、矢印２１のように流れる。この構成により、パワーモジュール４Ａにおいて流路形成体３Ａ側の面とは反対の面からも冷却させることができるため、パワーモジュール４Ａは両面から冷却される。

そして冷媒は、第１回路基板１Ａに設けられた図１１の貫通孔３６ｂを通って図１２の貫通孔３７に再び流入し、矢印２１ｃのように流れ、貫通孔４１ｂから流路形成体３Ａの裏面に流入し、矢印２１ｄのように流れる。

同様に、冷媒は貫通孔４１ｃへ流入したあと、図１２の貫通孔３７の矢印２１ｅのように流れ、図１１の貫通孔３６ａからパワーモジュール４Ａの面上および流路形成体２７Ａ内に流入する。そして、貫通孔３６ｂから図１２の矢印２１ｆのように流れて、貫通孔４１ｄから矢印２１ｇのように流れていく。

もう一つのパワーモジュール４Ａの冷却についても、冷媒は流れる順番に、矢印２１ｇ，貫通孔４１ｅ，矢印２１ｈ，貫通孔３６ａ，矢印２１(図１１)，貫通孔３６ｂ，矢印２１ｉ，貫通孔４１ｆ，矢印２１ｊ、と流れていく。

冷媒は、矢印２１ｊのように進んだあと、図示していない第２回路基板２に設けられている流路出口部２６から排出される。

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（６）電力変換装置の第１の基板１Ａの面は、パワーモジュール４Ａを冷却するための複数の貫通孔３６ａ，３６ｂを備える。このようにしたので、パワーモジュール４Ａを冷却しつつ、電力変換装置の薄型化に貢献する。

（７）電力変換装置の複数のパワーモジュール４Ａは、基板上で周方向にそれぞれ配置され、第２流路形成体２７Ａは、複数のパワーモジュール４Ａの各々に対して個別に設けられている。このようにしたので、電力変換装置の薄型化に貢献する。

（第３の実施形態）
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る、電力変換装置を含めたモータの説明図である。

図１４はモータの構成であり、アウターロータ型のモータを例にしている。モータは、ロータ４５と、ステータケース４６と、を備えており、ステータケース４６において、ロータ４５がある側とは反対側の面に、流路形成体３Ｂと流路形成体２７Ｂを設けている。

流路形成体２７Ｂとステータが接する面には電力変換装置があり（図示せず）、そこから引き出される出力配線部の先端には、出力端子１３Ｂが繋がっている。出力端子１３Ｂは、ステータコイル４４の先端から引き出した配線と、モータのステータケース４６の内部から結線することで、ステータコイル４４を負荷とする三相交流回路を形成している。ステータコイル４４に三相交流電流を流すことで、回転磁界を発生させステータ外側にあるロータ４５は回転磁界に従い回転する。

コンデンサ１４Ｂは、ステータの軸の径方向内側であるステータケース４６の内部に入り込むように配置されており、径方向において、ステータと軸の間のスペースを有効に使用している。また同様の利点から、出力電流センサ４７やステータ流路入口４８、ステータ流路出口部４９、をステータコイル４４よりも径方向において内側に設ける。

電力変換装置の流路出口（図示せず）は、ステータの流路入口部４８に接続し、矢印２１Ｂのように冷媒を流して、流路形成体３Ｂの流路出口部４９から排出させる。このようにすることで、モータと電力変換装置に流れる冷媒を同じものにして、発熱する機器同士を同時に冷却できる構成にすることができる。

なお、電力変換装置の位置は、例えば、冷媒の流路入口及び流路出口と、出力配線部と圧着端子の接続位置と、制御信号の配線の接続端子の接続位置と、基板の同一面に集中させたうえで、ステータとロータとの間に電力変換装置を置くというような構成にしてもよい。

（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る、電力変換装置の説明図である。

図１５は、図１４の第３の実施形態と比較して、ロータ４５が、ステータに設けられている流路形成体３Ｃ，２７Ｃ側の面に配置されている点が異なる。ステータの流路入口部４８Ｃは、ステータコイル４４を冷却した冷媒の流路出口として設けられており、かつ、流路形成体３Ｃの流路入口部（図示せず）へと続く流路になっている。それにより、冷媒は矢印２１Ｃのように流れて、電力変換装置へ冷媒が流入し、流路形成体３Ｃの流路出口部（図示せず）から矢印２１Ｃのように流路出口部５０へ流れ排出される。

また、ステータコイルの内側に設けた直流電力入力配線５２ａ，５２ｂは、流路形成体３Ｃとステータケース４６の隙間に設けられた第２回路基板（図示せず）上の入力端子と接続されて、第２回路基板の配線と電気接続する。この場合、第１および第２の実施形態で図示した、回路基板同士の電気接続の役割を持つ接続端子が不要になり、代わりに信号入力配線５１を制御回路へと接続することで、外部からの電力や制御信号を入力ができるようになっている。

以上、上述した各実施形態はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、記載した具体的な構成のみに限定されるものではない。例えば、実施形態の構成の一部を当業者の技術常識の構成に置き換えることが可能である。また、実施形態の構成に当業者の技術常識の構成を加えることも可能である。すなわち、本発明は、本明細書の実施形態の構成の一部について、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能であり、その態様も本発明の範囲内に含まれる。

１，１Ａ 第１回路基板
２ 第２回路基板
３，３Ａ～３Ｃ，２７，２７Ａ 流路形成体
４ パワーモジュール
５，１４ コンデンサ
１２，４３ 締結穴
１５ １レグインバータ
１６ａ，１６ｂ，２４ 凹部
１７，１８，２３，３４，３６，３７，４０，４１ａ，４１ｂ 貫通孔
１９，２０ 流路口部
２０，３２，４８ 流路入口部
２１，２１ａ～２１ｋ，２１Ｂ，２１Ｃ 冷媒（流体）の流れを示す矢印
２２，３１，３３ ねじ穴
２５，２５Ａ 流路穴
２６，２９，４９、５０ 流路出口部
３０，３０Ａ 制御用回路基板
３８，４２ 遮蔽板
４４ ステータコイル
４５ ロータ
４６ ステータケース

Claims (7)

1. 直流電力を平滑化するためのキャパシタと、
   前記直流電力を交流電力に変換するための複数のパワーモジュールと、
   複数の前記パワーモジュールが設置される第１の基板と、
   前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、
   前記第１の基板の面と前記第２の基板の面と合わせて冷媒を流すための流路を形成する第１流路形成体と、
   前記第１の基板の面と合わせて前記流路を形成する第２流路形成体と、を備え、
   前記パワーモジュールの両面は前記冷媒によって冷却される
   電力変換装置。
2. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
   前記第１流路形成体は、複数の前記パワーモジュールをそれぞれ冷却させるための複数の貫通孔を備える電力変換装置。
3. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
   前記複数のパワーモジュールは、基板上で周方向にそれぞれ配置され、
   前記第２流路形成体は、複数の前記パワーモジュールをそれぞれ個別に冷却するためのモジュール流路部を備える電力変換装置。
4. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
   前記第１の基板と電気接続され、かつ複数の前記パワーモジュールの制御信号を出力するための制御回路基板を備え、
   前記第２流路形成体は、互いに対向する一対の面を持ち、一方の面は前記第１の基板に接触し、もう一方の面は前記制御回路基板が設置される電力変換装置。
5. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
   前記第１流路形成体は、前記冷媒を通すための複数の凹部を備える電力変換装置。
6. 請求項１に記載された電力変換装置であって、
   前記第１の基板は、前記パワーモジュールを冷却するための複数の貫通孔を備える電力変換装置。
7. 請求項６に記載された電力変換装置であって、
   前記複数のパワーモジュールは、基板上で周方向にそれぞれ配置され、
   前記第２流路形成体は、前記複数のパワーモジュールの各々に対して個別に設けられている電力変換装置。

Images