特許 7533857 インバータ装置、モータユニットおよび車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】インバータ装置、モータユニットおよび車両

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020192285

(22)【出願日】2020-11-19

(65)【公開番号】P2022081020

(43)【公開日】2022-05-31

【審査請求日】2023-10-27

(73)【特許権者】

【識別番号】300052246

【氏名又は名称】ニデックエレシス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100138689

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 慶

(74)【代理人】

【識別番号】100188673

【弁理士】

【氏名又は名称】成田 友紀

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(72)【発明者】

【氏名】岩上 直記

(72)【発明者】

【氏名】内尾 勇貴

【審査官】今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０８２８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１５９６２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１８７５９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサ素子および前記コンデンサ素子を収容するコンデンサケースを有するコンデンサモジュールと、
前記コンデンサモジュールを収容する収容空間を有するハウジングと、を備え、
前記ハウジングを構成する壁部には、冷媒が流れる流路と、前記流路の一部を前記収容空間側に開口する第１開口部と、が設けられ、
前記コンデンサケースは、前記第１開口部を覆う金属製の伝熱部を有し、
前記冷媒が、前記第１開口部の内壁面と前記伝熱部との間を流れる、
インバータ装置。

【請求項2】

前記第１開口部は、前記壁部の厚さ方向に凹み前記コンデンサモジュールの少なくとも一部を収容する凹状であり、
前記第１開口部の内壁面は、前記壁部の厚さ方向を向く底壁面と前記底壁面から厚さ方向に延びる側壁面とを含み、
前記伝熱部は、前記底壁面に対向する第１対向面と、前記側壁面に対向する第２対向面とを有する、
前記冷媒が、前記底壁面と前記第１対向面の間、および前記側壁面と前記第２対向面の間を流れる、
請求項１に記載のインバータ装置。

【請求項3】

パワーモジュールを備え、
前記コンデンサモジュールと前記パワーモジュールとは、前記壁部の面方向に沿って横並びに配置される、
請求項１又は２に記載のインバータ装置。

【請求項4】

前記壁部には、前記流路の一部を前記収容空間側に開口する第２開口部が設けられ、
前記パワーモジュールは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子を保持し前記第２開口部を覆う金属製の素子台座部材と、を有し、
前記冷媒が、前記第２開口部の内壁面と前記素子台座部材との間を流れる、
請求項３に記載のインバータ装置。

【請求項5】

マイコンおよびゲートドライバ集積回路が実装されるメイン基板を有し、
前記メイン基板は、前記壁部に沿って配置される、
請求項１～４の何れか一項に記載のインバータ装置。

【請求項6】

外部から延びる端子が接続される外部用コネクタと、
前記外部用コネクタが接続され前記メイン基板に沿って配置されるサブ基板と、
前記サブ基板と前記メイン基板とが板厚方向に重なった部分で、前記サブ基板と前記メイン基板とを接続する基板間コネクタと、を備え
る、
請求項５に記載のインバータ装置。

【請求項7】

外部から延びる給電端子が接続されるバスバーを備え、
前記コンデンサケースは、前記バスバーを支持する樹脂製の端子台を有する、
請求項１～６の何れか一項に記載のインバータ装置。

【請求項8】

請求項１～７の何れか一項に記載のインバータ装置を備える、モータユニット。

【請求項9】

請求項８に記載のモータユニットを備える車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータ装置、モータユニットおよび車両に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車又はハイブリッド自動車のモータのための制御装置として、インバータ装置が開発されている。インバータ装置には、発熱部品が含まれるため、これらを適切に冷却することが求められる。例えば、特許文献１には、冷却水が流れる冷却器が設けられる電力変換装置が開示されている。この冷却器は、パワー半導体モジュールを直接的に冷却し、コンデンサモジュールを、伝熱板を介して冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１０８５２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のインバータ装置では、冷媒が直接コンデンサを冷却していなかった。コンデンサモジュールを、他部材を介して冷却する方式よりも、冷却効率を高める必要がある。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みて、他部材を介して冷却するよりも、コンデンサを効率的に冷却可能なインバータ装置、並びにモータユニットおよび車両を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のインバータ装置の一つの態様は、コンデンサ素子および前記コンデンサ素子を収容するコンデンサケースを有するコンデンサモジュールと、前記コンデンサモジュールを収容する収容空間を有するハウジングと、を備える。前記ハウジングを構成する壁部には、冷媒が流れる流路と、前記流路の一部を前記収容空間側に開口する第１開口部と、が設けられる。前記コンデンサケースは、前記第１開口部を覆う金属製の伝熱部を有する。前記冷媒が、前記第１開口部の内壁面と前記伝熱部との間を流れる。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一つの態様によれば、他部材を介して冷却するよりも、コンデンサを効率的に冷却可能なインバータ装置、並びにモータおよび車両が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態のインバータ装置が搭載されるモータユニットの斜視図である。

【図2】図２は、一実施形態のインバータ装置の断面図である。

【図3】図３は、図２の部分拡大模式図である。

【図4】図４は、一実施形態のインバータ装置を示す斜視図である。

【図5】図５は、一実施形態のインバータ装置の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るインバータ装置１について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

【0010】

以下の説明では、インバータ装置１が水平な路面上に位置する車両に搭載された場合の位置関係を基に、重力方向を規定して説明する。なお、本明細書におけるインバータ装置１の姿勢は一例であって、実際にインバータ装置１が取り付けられる姿勢を限定するものではない。

【0011】

図面には、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、鉛直方向（すなわち上下方向）を示し、＋Ｚ方向が上側（重力方向の反対側）であり、－Ｚ方向が下側（重力方向）である。また、Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であってインバータ装置１が搭載される車両の前後方向を示す。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向であって、車両の幅方向（左右方向）を示す。

【0012】

（モータユニット）
図１は、インバータ装置１が搭載されるモータユニット３の斜視図である。
モータユニット３は、インバータ装置１と、モータ２と、モータハウジング４と、減速装置５と、を有する。

【0013】

本実施形態のモータユニット３は、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。

【0014】

モータハウジング４は、内部にモータ２および減速装置５を収容する。モータハウジング４の外側面には、インバータ装置１が固定される。モータ２は、インバータ装置１から交流電流を供給される。モータ２は、インバータ装置１により、制御される。減速装置５は、モータ２のロータに接続される。減速装置５は、モータ２の回転を減速し出力する。

【0015】

（インバータ装置）
図２は、インバータ装置１の断面図である。図３は、図２の部分拡大図である。
なお、図３は、冷媒Ｒの流れを明示的に示すために、図２の寸法比率と異なって模式的に図示されている。

【0016】

インバータ装置１は、ハウジング１０と、コンデンサモジュール３０と、パワーモジュール４０と、メイン基板５０と、を備える。さらに、後段において説明する図４に示すように、インバータ装置１は、バスバー７と、サブ基板６０と、を備える。

【0017】

（ハウジング）
図２に示すように、ハウジング１０は、ハウジング本体１１と、蓋部（壁部）１２と、を有する。ハウジング本体１１および蓋部１２は、例えばアルミニウム合金から構成され、ダイカスト等の鋳造により成形される。ハウジング本体１１は、モータハウジング４の一部であってもよい。

【0018】

ハウジング本体１１は、上側に開口する。ハウジング本体１１の上側の開口は、蓋部１２により覆われる。ハウジング１０は、ハウジング本体１１および蓋部１２によって囲まれる収容空間Ｓを有する。収容空間Ｓには、コンデンサモジュール３０と、パワーモジュール４０と、バスバー７と、メイン基板５０と、サブ基板６０と、が収容される。コンデンサモジュール３０と、パワーモジュール４０と、バスバー７と、メイン基板５０と、サブ基板６０は、収容空間Ｓの内部において、蓋部１２に固定される。

【0019】

ハウジング本体１１は、水平平面に沿って延びる底壁１１ａと、底壁１１ａの外縁から上側に突出する側壁１１ｂと、を有する。底壁１１ａは、収容空間Ｓの下側に位置する。側壁１１ｂは、収容空間Ｓを水平方向から囲む。側壁１１ｂの上端面には、蓋部１２が固定される。

【0020】

蓋部１２は、上下方向と直交する平面に沿って延びる。蓋部１２には、冷媒が流れる流路１９が設けられる。流路１９を流れる冷媒は、収容空間Ｓに配置されるパワーモジュール４０とコンデンサモジュール３０とを冷却する。流路１９は、蓋部１２の内部を上下方向と直交する平面に沿って延びる。

【0021】

流路１９は、流路１９内を流れる冷媒の上流側に位置する上流側端部１９ａと、下流側に位置する下流側端部１９ｂと、を有する。上流側端部１９ａには、冷媒を冷却する冷却器（図示略）に繋がる配管（図示略）が接続される。下流側端部１９ｂは、ハウジング本体１１の側壁１１ｂに設けられるサブ流路１１ｃに接続される。サブ流路１１ｃは、インバータ装置１よりも下側にあるオイルクーラ（図示略）に繋がる。冷媒は、オイルクーラにおいて、モータハウジング４内を循環するオイルと熱交換を行う。

【0022】

本実施形態の冷媒は、冷却器（図示略）によって冷やされた後に、蓋部１２を通過してパワーモジュール４０とコンデンサモジュール３０とを冷却し、さらにオイルクーラを通過してオイルを冷却する。冷媒は、以上の経路をたどった後に、再び冷却器に戻り、同一の経路を循環する。

【0023】

蓋部１２は、上側を向く上面１２ａと、下側を向く下面１２ｂとを有する。下面１２ｂは、収容空間Ｓと対向する。下面１２ｂには、第１開口部１３と第２開口部１４と、が設けられる。すなわち、蓋部１２には、第１開口部１３および第２開口部１４が設けられる。第１開口部１３および第２開口部１４は、それぞれ下側に開口する。第１開口部１３と第２開口部１４とは、蓋部１２の面方向に沿って横並びに配置される。第１開口部１３と第２開口部１４とは、蓋部１２の厚さ方向（より具体的には、上側）に凹む凹状である。第１開口部１３は、コンデンサモジュール３０の少なくとも一部を収容する。一方で、第２開口部１４は、パワーモジュール４０の少なくとも一部を収容する。

【0024】

第１開口部１３および第２開口部１４は、流路１９の経路中に配置される。第１開口部１３と第２開口部１４とは、それぞれ流路１９の一部を収容空間Ｓ側に開口する。第１開口部１３は、第２開口部１４よりも流路１９の下流側に配置される。流路１９は、上流側端部１９ａと第２開口部１４とを繋ぐ第１区画１９ｆと、第２開口部１４と第１開口部１３とを繋ぐ第２区画１９ｓと、第１開口部１３と下流側端部１９ｂとを繋ぐ第３区画１９ｔと、を有する。上流側端部１９ａから流路１９に流入した冷媒は、第１区画１９ｆ、第２開口部１４、第２区画１９ｓ、第１開口部１３、第３区画１９ｔの順で通過する。

【0025】

第１開口部１３の内壁面は、蓋部１２の厚さ方向（本実施形態では下側）を向く第１底壁面（底壁面）１３ａと第１底壁面１３ａから厚さ方向に延びる第１側壁面（側壁面）１３ｂとを含む。第１側壁面１３ｂには、流路１９の第２区画１９ｓおよび第３区画１９ｔが開口する。ここで、第２区画１９ｓへの開口を第１流入口１９ｐとよび、第３区画１９ｔへの開口を第１流出口１９ｑと呼ぶ。冷媒は、第１流入口１９ｐから第１開口部１３に流入し第１流出口１９ｑから流出する。

【0026】

図３に示すように、蓋部１２の下面１２ｂには、第１開口部１３の周囲を囲む第１台座部１２ｆが設けられる。第１台座部１２ｆは、下側に突出する。第１台座部１２ｆは、下側を向く第１台座面１２ｆａを有する。第１台座面１２ｆａには、第１開口部１３の周囲を囲む第１凹溝１２ｆｇが設けられる。第１凹溝１２ｆｇは、下側に開口する。第１凹溝１２ｆｇには、第１シール部材１２ｆｈが配置される。

【0027】

図２に示すように、第２開口部１４の内壁面は、蓋部１２の厚さ方向（本実施形態では下側）を向く第２底壁面１４ａと第２底壁面１４ａから厚さ方向に延びる第２側壁面１４ｂとを含む。第２底壁面１４ａには、流路１９の第１区画１９ｆおよび第２区画１９ｓが開口する。ここで、第１区画１９ｆへの開口を第２流入口１９ｒとよび、第２区画１９ｓへの開口を第２流出口１９ｕと呼ぶ。冷媒は、第２流入口１９ｒから第２開口部１４に流入し第２流出口１９ｕから流出する。

【0028】

蓋部１２の下面１２ｂには、第２開口部１４の周囲を囲む第２台座部１２ｓが設けられる。第２台座部１２ｓは、それぞれ下側に突出する。第２台座部１２ｓは、下側を向く第２台座面１２ｓａを有する。第２台座面１２ｓａには、第２台座面１２ｓａには、第２開口部１４の周囲を囲む第２凹溝１２ｓｇが設けられる。第２凹溝１２ｓｇは、下側に開口する。第２凹溝１２ｓｇには、第２シール部材１２ｓｈが配置される。

【0029】

（コンデンサモジュール）
図４は、蓋部１２および蓋部１２に固定されるインバータ装置１の各部を示す斜視図である。また、図５は、インバータ装置１の一部を下側から見る平面図である。
なお、図４および図５において、コンデンサモジュール３０とパワーモジュール４０とを電気的に接続する配線部等は省略されている。

【0030】

図５に示すように、コンデンサモジュール３０は、第１コンデンサ素子（コンデンサ素子）３１と、第２コンデンサ素子３２と、コンデンサケース３３と、を有する。コンデンサケース３３は、第１コンデンサ素子３１および第２コンデンサ素子３２を収容する。図５に示したコンデンサモジュール３０の構成は一例であって、これに限らない。コンデンサモジュール３０のコンデンサケース３３に少なくとも１つのコンデンサ素子が収容されていればよく、複数もしくは数種類のコンデンサ素子がコンデンサケース３３に収容されていなくとも構わない。
以下の説明において、第１コンデンサ素子３１および第２コンデンサ素子３２を互いに区別しない場合、これらを単にコンデンサ素子３１、３２と呼ぶ。

【0031】

第１コンデンサ素子３１は、Ｘコンデンサである。第１コンデンサ素子３１は、パワーモジュール４０に供給される電源を平滑化する。第１コンデンサ素子３１には、大電流が供給される。このため、第１コンデンサ素子３１は、第２コンデンサ素子３２と比較して発熱量が大きい。第１コンデンサ素子３１は、冷媒によって冷却される。本実施形態において、インバータ装置１には、４つの第１コンデンサ素子３１が設けられる。

【0032】

第２コンデンサ素子３２は、第１コンデンサ素子３１と比較して、発熱量の小さいコンデンサである。第２コンデンサ素子３２は、例えば、Ｙコンデンサである。すなわち、第２コンデンサ素子３２は、パワーモジュール４０のスイッチングノイズを除去するためのコンデンサである。また、第２コンデンサ素子３２は、第１コンデンサ素子３１と比較して容量の小さいＸコンデンサであってもよい。

【0033】

コンデンサケース３３は、ハウジング１０の蓋部１２の下面１２ｂに固定される。コンデンサケース３３は、ケース本体３４と、ケース本体３４の上面側に配置される伝熱部６（図３参照）とを有する。ケース本体は、絶縁性の樹脂材料から構成される。

【0034】

図５に示すように、ケース本体３４は、コンデンサ素子３１、３２を保持する素子保持部３５と、バスバー７を保持する端子台３８と、を有する。

【0035】

バスバー７は、給電端子８とコンデンサモジュール３０とを接続する。バスバー７の一部は、給電端子８とコンデンサモジュール３０との間で、電磁両立性（ＥＭＣ：Electromagnetic Compatibility）対策のためのマグネット７ｃに囲まれた領域を通過する。

【0036】

給電端子８は、車両に搭載されるバッテリ（不図示）から延び出る。給電端子８は、インバータ装置１の側面からバスバー７に接続される。インバータ装置１は、給電端子８を介して、バッテリから高電圧の直流電流を供給される。

【0037】

本実施形態によれば、コンデンサケース３３は、バスバー７を保持する樹脂製の端子台３８を有する。バスバー７には、外部から延びる給電端子が接続されるため、バスバー７にも、高電圧の電流が流れる。バスバー７を樹脂製の端子台３８によって保持することによって、バスバー７と他の部材との短絡を抑制しつつ、給電端子８との接続工程を容易に行うことができる。加えて、コンデンサケース３３に端子台３８を設けることで、他の部材を別途用意する場合と比較して、部品点数の削減を図ることができる。

【0038】

図２に示すように、ケース本体３４の素子保持部３５は、上下方向と直交する平面に沿って延びる主板部３５ａと、主板部３５ａに対して上側に凹む凹状部３５ｂと、平板部の外縁から下側に突出する周壁部３５ｃと、を有する。

【0039】

周壁部３５ｃは、コンデンサモジュール３０の配線部材（図示略）などを外周から囲む。周壁部３５ｃは、コンデンサモジュール３０の各部とハウジング１０の内壁面との間の沿面距離を確保し、コンデンサモジュール３０とハウジング１０との絶縁を確保する。

【0040】

凹状部３５ｂは、略一定の板厚を有する。したがって、凹状部３５ｂは、上側に向かって凸状に突出する。凹状部３５ｂには、コンデンサ素子３１、３２が収容される。すなわち、凹状部３５ｂの内側には、コンデンサ素子３１、３２が配置されるコンデンサ素子室Ｃが設けられる。

【0041】

凹状部３５ｂは、上下方向と直交する平面に沿って延びる底板部３６ａと、底板部３６ａの外縁から下側に延びる側板部３６ｂと、を有する。底板部３６ａは、コンデンサ素子３１、３２と上下方向に対向する。側板部３６ｂは、コンデンサ素子３１、３２の周囲を外側から囲む。

【0042】

伝熱部６は、伝熱性の高い金属材料から構成される。伝熱部６を構成する材料として、例えばアルミニウム合金、銅合金などが例示される。

【0043】

伝熱部６は、ケース本体３４の素子保持部３５に固定される。伝熱部６とケース本体３４との固定方法としては、超音波かしめや熱かしめなどのかしめが例示される。また、伝熱部６は、ケース本体３４の成形時にケース本体３４の一部に埋め込まれるインサート成形によってケース本体３４に固定されていてもよい。伝熱部６とケース本体３４とをインサート成形によって固定する場合、伝熱部６とケース本体３４との密着性を高めることができるため、相互に伝熱性を高め易い。

【0044】

図３に示すように、伝熱部６は、板状である。伝熱部６は、例えば、プレス工程により成形される。伝熱部６は、素子保持部３５の主板部３５ａおよび凹状部３５ｂを上側から覆う。

【0045】

伝熱部６は、素子保持部３５の主板部３５ａに重なる平板部６ｃと、素子保持部３５の凹状部３５ｂに重なる挿入部６ｄと、を有する。

【0046】

平板部６ｃは、蓋部１２の板厚方向から見て、第１開口部１３の周囲に配置される。平板部６ｃの上面は、第１台座面１２ｆａと上下方向に対向する。平板部６ｃの上面と、第１台座面１２ｆａに設けられた第１凹溝１２ｆｇの底面との間には、第１シール部材１２ｆｈが挟み込まれる。これによって、蓋部１２の板厚方向から見て、第１シール部材１２ｆｈの内側に配置される領域が封止され、冷媒Ｒの漏出が抑制される。

【0047】

挿入部６ｄは、平板部６ｃに対して上側に突出する。挿入部６ｄは、蓋部１２の第１開口部１３に挿入される。こにより、伝熱部６は、第１開口部１３を覆う。

【0048】

挿入部６ｄは、素子保持部３５の底板部３６ａの上面を覆う底部６ａと、側板部３６ｂの外側に配置される側部６ｂを有する。底部６ａは、上下方向と直交する平面に沿って延びる平板状である。側部６ｂは、底部６ａの外縁から下側に延びて下端部において平板部６ｃに繋がる。側部６ｂは、凹状部３５ｂの、側板部３６ｂを外側から囲む。

【0049】

底部６ａは、第１開口部１３の第１底壁面１３ａと隙間を介して対向する。同様に、側部６ｂは、第１開口部１３の第１側壁面１３ｂと隙間を介して対向する。ここで、底部６ａの上面を第１対向面６ｆと呼び、側部６ｂの外周面を第２対向面６ｓと呼ぶ。すなわち、伝熱部６は、第１底壁面１３ａに対向する第１対向面６ｆと、第１側壁面１３ｂに対向する第２対向面６ｓとを有する。

【0050】

第１開口部１３の第１側壁面１３ｂには、第１開口部１３内に冷媒Ｒを流入させる第１流入口１９ｐが設けられる。第１開口部１３内に流入した冷媒Ｒは、第１開口部１３の第１底壁面１３ａと伝熱部６の第１対向面６ｆの間を流れる。また、第１開口部１３内に流入した冷媒Ｒは、第１開口部１３の第１側壁面１３ｂと伝熱部６の第２対向面６ｓの間を流れる。第１開口部１３内の冷媒Ｒは、第１開口部１３の第１側壁面１３ｂに設けられる第１流出口１９ｑから流出する。

【0051】

本実施形態によれば、コンデンサケース３３の一部が、蓋部１２の第１開口部１３を覆い、冷媒Ｒが第１開口部１３の内壁面と伝熱部６との間を流れる。このため、冷媒Ｒが、コンデンサモジュール３０に直接的に接触して冷却する。換言すると、コンデンサケース３３の一部が開口部１３の蓋をし、コンデンサモジュール３０の冷却を行う、という２つの役割を担う。結果的に、冷媒Ｒによって、コンデンサモジュール３０を早急かつ効率的に冷却することができる。

【0052】

本実施形態によれば、冷媒Ｒは、コンデンサケース３３の伝熱部６に接触する。伝熱部６は、伝熱性の高い金属製であるため、冷媒Ｒとの接触による冷却によって温度が即座に下がり易く、加えて熱容量が大きいため冷却効果が持続し易い。このため、本実施形態のコンデンサケース３３は、内部に収容されるコンデンサ素子３１、３２を即座に、かつ持続的に冷却できる。

【0053】

本実施形態において、金属製の伝熱部６は、樹脂製のケース本体３４に接触する。また、ケース本体３４は、コンデンサ素子３１、３２と接触してコンデンサ素子３１、３２を保持する。このため、コンデンサケース３３は、伝熱部６とコンデンサ素子３１、３２との絶縁を確保しつつ、伝熱部６によってコンデンサ素子３１、３２を効率的に冷却できる。

【0054】

本実施形態において、伝熱部６は、コンデンサケース３３のコンデンサ素子室Ｃを上側および外周側から囲む底部６ａおよび側部６ｂを有する。このため、冷媒Ｒによって冷却された伝熱部６が、コンデンサ素子室Ｃの内部を上側および外周側から冷却することができる。本実施形態の伝熱部６によれば、コンデンサ素子室Ｃに配置されるコンデンサ素子３１、３２の冷却効率を高めることができる。

【0055】

本実施形態によれば、コンデンサモジュール３０の少なくとも一部は、凹状の第１開口部１３に収容される。通常、コンデンサモジュール３０に収容されるコンデンサ素子３１、３２の部品体格を大きくするほど、コンデンサモジュール３０とインバータ装置１の上下方向長さは大きくなる傾向がある。しかし、本実施形態ではコンデンサモジュール３０の一部を、凹状の第１開口部１３に収容することで、蓋部１２の厚み方向に埋め込むような形をとることができる。このため、インバータ装置１を、上下方向において小型化することができる。

【0056】

本実施形態において、冷媒Ｒは、第１底壁面１３ａと第１対向面６ｆの間、および第１側壁面１３ｂと第２対向面６ｓの間を流れる。すなわち、冷媒Ｒは、コンデンサモジュール３０の一面のみならず、複数の面を広範囲に亘って冷却する。これにより、冷媒Ｒは、コンデンサモジュール３０を早急に、かつ効率的に冷却することができる。加えて、本実施形態において、第１開口部１３内の冷媒Ｒの流路は、コンデンサ素子室Ｃを下側および外周側から囲むように設けられる。すなわち、冷媒Ｒは、コンデンサ素子３１、３２を、複数方向から囲んで冷却する。このため、冷媒Ｒによるコンデンサ素子３１、３２の冷却効率を高めることができる。

【0057】

図５において、第１流入口１９ｐにおいて第１開口部１３に流入し、第１流出口１９ｑにおいて第１開口部１３から流出する冷媒Ｒの流れを模式的に示す。図５に示すように、第１流入口１９ｐと第１流出口１９ｑとは、第１開口部１３の対角線上に配置される。このため、第１開口部１３を通過する冷媒Ｒは、第１開口部１３の各部を全体的に行き渡る。

【0058】

（パワーモジュール）
図２に示すように、パワーモジュール４０は、スイッチング素子４１と、素子台座部材４２と、を有する。素子台座部材４２はスイッチング素子４１を固定する台座となる。

【0059】

パワーモジュール４０は、ハウジング１０の蓋部１２に沿って配置される。パワーモジュール４０とコンデンサモジュール３０とは、蓋部１２の面方向に沿って横並びに配置される。すなわち、パワーモジュール４０とコンデンサモジュール３０とは、蓋部１２の厚さ方向から見て互いに重なることなく隣り合って配置される。

【0060】

近年では、インバータ装置を一体化した機電一体型のモータユニットの開発が進められる。このようなインバータ装置では、高さ方向の寸法が大きくなると、車両内の搭乗スペースを圧迫する虞があった。このため、より薄型のインバータ装置の開発が求められている。本明細書において説明する態様によれば、薄型化されたインバータ装置が提供される。

【0061】

本実施形態によれば、パワーモジュール４０とコンデンサモジュール３０とが、蓋部１２の面方向に沿って横並びに配置されるため、インバータ装置１を、蓋部１２の厚さ方向において小型化することができる。

【0062】

本実施形態のスイッチング素子４１は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子４１は、コンデンサ素子３１、３２と比較して、さらに発熱量が大きい。スイッチング素子４１は、冷媒によって冷却される。

【0063】

素子台座部材４２は、伝熱性の高い金属材料から構成される。素子台座部材４２を構成する材料として、例えばアルミニウム合金、銅合金などが例示される。素子台座部材４２は、スイッチング素子４１から冷媒に熱を移動させる素子台座部材４２として機能する。

【0064】

素子台座部材４２は、スイッチング素子４１を保持する。素子台座部材４２は、板状のカバー本体４２ａと、カバー本体４２ａの上面から上側に突出する複数の放熱ピン４２ｃと、を有する。カバー本体４２ａの下面は、スイッチング素子４１と接触し固定する。

【0065】

カバー本体４２ａの上面は、第２開口部１４を覆う。また、カバー本体４２ａの上面は、第２台座面１２ｓａと上下方向に対向する。カバー本体４２ａの上面と、第２台座面１２ｓａに設けられた第２凹溝１２ｓｇの底面との間には、第２シール部材１２ｓｈが挟み込まれる。これにより、蓋部１２の板厚方向から見て、第２シール部材１２ｓｈの内側に配置される領域が封止され、冷媒の漏出が抑制される。

【0066】

複数の放熱ピン４２ｃは、第２開口部１４の内部に配置される。第２開口部１４の第２底壁面１４ａには、第２開口部１４内に冷媒を流入させる第２流入口１９ｒが設けられる。第２開口部１４に流入した冷媒は、第２開口部１４の第２底壁面１４ａとカバー本体４２ａの上面との間において、複数の放熱ピン４２ｃの間の隙間を流れる。第２開口部１４内の冷媒は、第２開口部１４の第２底壁面１４ａに設けられる第２流出口１９ｕから流出する。

【0067】

本実施形態によれば、冷媒が、第２開口部１４の内壁面と素子台座部材４２との間を流れる。すなわち、冷媒は、パワーモジュール４０に直接的に接触して冷却する。さらに、素子台座部材４２は、スイッチング素子を冷却する。これにより、冷媒は、パワーモジュール４０を早急かつ効率的に冷却する。

【0068】

本実施形態によれば、素子台座部材４２は、第２開口部１４内に配置される複数の放熱ピン４２ｃを有する。また、冷媒は、複数の放熱ピン４２ｃの間を通過する。このため、素子台座部材４２と冷媒との接触面積を広く確保することができ、素子台座部材４２を冷媒によって効率的に冷却できる。

【0069】

なお、本実施形態において、コンデンサモジュール３０は、パワーモジュール４０と比較して発熱量が小さい。このため、コンデンサモジュール３０の伝熱部６は、発熱量に対して、冷媒との接触面積を十分に確保することができており、パワーモジュール４０のような放熱ピンを必ずしも必要としない。しかしながら、コンデンサ素子３１、３２の発熱量に対して、冷媒との伝熱部６との接触面積を十分に確保し難い場合、伝熱部６に放熱ピンを設けてもよい。

【0070】

本実施形態において、第２開口部１４は、流路１９において第１開口部１３の上流側に配置される。したがって、冷却器（図示略）において冷却された冷媒は、第２開口部１４において、パワーモジュール４０を冷却した後に、第１開口部１３においてコンデンサモジュール３０を冷却する。本実施形態によれば、発熱量の大きなパワーモジュール４０を温度の低い冷媒で効率的に冷却することができる。

【0071】

（メイン基板）
図４に示すように、メイン基板５０は、蓋部１２に沿って配置される。メイン基板５０は、蓋部１２の厚さ方向から見て、コンデンサモジュール３０およびパワーモジュール４０と重なる。

【0072】

メイン基板５０は、基板本体５１と、基板本体５１に実装されるマイコン５２およびゲートドライバ集積回路５３を有する。

【0073】

基板本体５１は、上下方向と直交する平面に沿って延びる。基板本体５１の下面には、マイコン５２およびゲートドライバ集積回路５３が実装される。基板本体５１の下面には、複数のマイコン５２が実装される領域と複数のゲートドライバ集積回路５３が領域とが、隣り合って設けられる。

【0074】

マイコン５２は、モータ２に接続されてモータ２を制御する。ゲートドライバ集積回路５３は、パワーモジュール４０を制御する。本実施形態によれば、マイコン５２およびゲートドライバ集積回路５３が１つのメイン基板５０に実装される。

【0075】

従来構造として、マイコンを実装するコントロール基板と、ゲートドライバ集積回路を実装するパワー基板とをそれぞれ用意し、これらを積層配置するものが知られている。本実施形態によれば、コントロール基板とパワー基板とを１つの基板（メイン基板５０）に集約したことで、基板を積層配置する必要がなく、インバータ装置１の薄型化を図ることができる。また、従来構造と比較して、コントロール基板とパワー基板とを繋ぐ配線が不要となり、部品点数の削減を図ることができる。

【0076】

（サブ基板）
サブ基板６０は、蓋部１２に沿って配置される。サブ基板６０は、蓋部１２の板厚方向から見て、蓋部１２の外縁に沿って一方向（Ｘ軸方向）に延びる。

【0077】

サブ基板６０は、コンデンサモジュール３０およびパワーモジュール４０の側部に配置される。サブ基板６０は、コンデンサモジュール３０およびパワーモジュール４０に対し、蓋部１２の面方向に沿って横並びに配置される。一方で、サブ基板６０の一部は、蓋部１２の板厚方向から見て、メイン基板５０と重なる。すなわち、サブ基板６０は、メイン基板５０に沿って配置される。

【0078】

サブ基板６０は、サブ基板本体６１と、フィルタリング素子６２と、を有する。サブ基板本体６１は、上下方向と直交する平面に沿って延びる。サブ基板本体６１の下面には、フィルタリング素子６２が実装される。

【0079】

サブ基板本体６１の下面には、オスコネクタ６８ａが接続される。同様に、メイン基板５０の基板本体５１の上面には、メスコネクタ６８ｂが接続される。オスコネクタ６８ａとメスコネクタ６８ｂとは、上下方向において互いに重なり接続される。オスコネクタ６８ａとメスコネクタ６８ｂとは、サブ基板６０とメイン基板５０とを接続する基板間コネクタ６８を構成する。すなわち、インバータ装置１は、サブ基板６０とメイン基板５０とが板厚方向に重なった部分で、メイン基板５０とサブ基板６０とを接続する基板間コネクタ６８を備える。

【0080】

本実施形態によれば、メイン基板５０とサブ基板６０とは、基板間コネクタ６８によって接続される。このため、メイン基板５０とサブ基板６０とをハーネスを用いて接続する必要がなく、ハーネスの取り回しに要する組み立て工程を簡素化することができる。

【0081】

サブ基板本体６１の上面には、２つの外部用コネクタ６５、６６が接続される。すなわち、インバータ装置１は、外部用コネクタ６５、６６を備える。外部用コネクタ６５、６６には、それぞれ外部から延びる端子（図示略）が接続される。外部用コネクタ６５、６６に接続される端子は、例えば車両側からの指令信号を伝達する信号端子である。

【0082】

フィルタリング素子６２は、スイッチング素子４１のオンオフ切替によるスイッチングノイズを、外部用コネクタ６５、６６を介して、インバータ装置１の外部のハーネスに伝える事を抑制する。一般的に、外部信号の含まれるノイズは、他部材の磁場から影響を受けやすい。このため、フィルタリング素子６２の構成は、他部材の配置および構成が定まった後に調整される。本実施形態によれば、フィルタリング素子６２が、サブ基板６０に設けられる。このため、インバータ装置１の他の部材、モータユニット３の各部の構成が定まった後に、サブ基板６０を様々入れ替えてノイズフィルタの調整を行うことができる。これにより、フィルタリング素子６２の調整が容易となり、より信頼性の高いインバータ装置１を構成できる。

【0083】

本実施形態のインバータ装置１は、メイン基板５０とは別に、外部用コネクタ６５、６６を接続するためのサブ基板６０を備える。このため、外部用コネクタ６５、６６の配置に合わせて、サブ基板６０を配置することで、外部用コネクタ６５、６６をサブ基板６０に直接的に接続できる。すなわち、本実施形態によれば、外部用コネクタ６５、６６に、基板に接続するためのハーネス等を接続する必要がなく、部品点数を削減できる。

【0084】

本実施形態のインバータ装置１はモータユニット３に搭載される。モータユニット３は車両に搭載される。本実施形態のインバータ装置１は、上述したように、コンデンサの効率的な冷却が可能である。よって、モータユニット３や車両で使用する大電流への耐性が高まる。さらに、本実施形態のインバータ装置１は上下方向において小型化が可能であるため、モータユニット３の上下方向の小型化も可能になる。したがって、車両においてもモータユニット３以外の部材を配置できるスペースが広がる。

【0085】

以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

【0086】

例えば、上述の実施形態では、蓋部１２に第１開口部１３、第２開口部１４および流路１９が設けられる場合について説明した。しかしながら、ハウジング１０の他の壁部（底壁１１ａ、側壁１１ｂ）に、第１開口部１３、第２開口部１４および流路１９設けられてもよい。

【符号の説明】

【0087】

１…インバータ装置、３…モータユニット、６…伝熱部、６ｆ…第１対向面、６ｓ…第２対向面、７…バスバー、８…給電端子、１０…ハウジング、１１ａ…底壁、１１ｂ…側壁、１２…蓋部（壁部）、１３…第１開口部、１３ａ…第１底壁面（底壁面）、１３ｂ…第１側壁面（側壁面）、１４…第２開口部、１９…流路、３０…コンデンサモジュール、３１…第１コンデンサ素子（コンデンサ素子）、３２…第２コンデンサ素子、３３…コンデンサケース、３８…端子台、４０…パワーモジュール、４１…スイッチング素子、４２…素子台座部材、５０…メイン基板、５２…マイコン、５３…ゲートドライバ集積回路、６０…サブ基板、６５…外部用コネクタ、６８…基板間コネクタ、Ｒ…冷媒、Ｓ…収容空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】