特許 7549545 電子回路

(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】2024-09-03

(45)【発行日】2024-09-11

(54)【発明の名称】電子回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240904BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20240904BHJP

   H02M 7/493 20070101ALI20240904BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H02M7/48 F

H02M3/00 Z

H02M7/493

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021025594

(22)【出願日】2021-02-19

(65)【公開番号】P2022127439

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2023-10-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】清水 浩史

(72)【発明者】

【氏名】青木 康明

(72)【発明者】

【氏名】木村 光徳

【審査官】尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１５１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７５７４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４２－ ７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１状態（Ｆ，Ｃ）と第２状態（Ｄ，Ｂ）とに切り替わるレグ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｌ１～Ｌ４）を複数有し、
各前記レグは、前記第１状態の時の方が、前記第２状態の時よりも発熱量が大きくなる半導体の第１素子（Ｓｐ）と、前記第１状態の時よりも前記第２状態の時の方が、発熱量が大きくなる半導体の第２素子（Ｓｎ）と、の各素子を有する、
電子回路（４０，１４０）において、
各前記レグがそれぞれ第１条件及び第２条件のうちの少なくともいずれか一方を満たすように、各前記レグの各前記素子が配置されており、
各前記レグにとっての前記第１条件は、当該レグの前記第１素子に、当該レグの前記第２素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第２素子であるという条件であり、
各前記レグにとっての前記第２条件は、当該レグの前記第２素子に、当該レグの前記第１素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第１素子であるという条件であり、
前記電子回路は、直流電源（１０）と複数相のコイル（５３ｕ，５３ｖ，５３ｗ）との間で電力変換を行うインバータ回路（４０）であって、
前記レグは、各前記コイルの第１端（ｕ１，ｖ１，ｗ１）と第２端（ｕ２，ｖ２，ｗ２）との各端に対してそれぞれ１つずつ存在し、
各前記素子として、前記第１素子としての第１スイッチ（Ｓｐ）と前記第２素子としての第２スイッチ（Ｓｎ）との各スイッチが存在し、
各前記レグは、自身に対応する前記コイルの端を、前記第１スイッチを介して前記直流電源の一方の電極に電気的に接続すると共に、前記第２スイッチを介して前記直流電源の他方の電極に電気的に接続しており、
各前記レグにおいて、前記第１状態は、前記第１スイッチがＯＮ固定状態（Ｆｏｎ）にされ且つ前記第２スイッチがＯＦＦ固定状態（Ｆｏｆｆ）にされるスイッチ固定状態（Ｆ）であり、前記第２状態は、前記スイッチがデューティ制御されるデューティ制御状態（Ｄ）であり、
各前記レグにとっての前記第１条件は、さらに、当該レグの前記第１スイッチに、当該レグの第２スイッチ以外で最も隣接する前記スイッチは、当該レグ以外の前記レグの前記第２スイッチのうちの、最も長く前記ＯＦＦ固定状態の期間が当該第１スイッチの前記ＯＮ固定状態の期間と重なる前記第２スイッチであるという条件を含み、
各前記レグにとっての前記第２条件は、さらに、当該レグの前記第２スイッチに、当該レグの第１スイッチ以外で最も隣接する前記スイッチは、当該レグ以外の前記レグの前記第１スイッチのうちの、最も長く前記ＯＮ固定状態の期間が当該第２スイッチの前記ＯＦＦ固定状態の期間と重なる前記第１スイッチであるという条件を含む、
電子回路。

【請求項2】

前記複数相のコイルは、３相のコイルであって、
各前記コイルの前記第１端には、３つの前記レグを有する第１部（４０１）が電気的に接続されており、各前記コイルの前記第２端には、前記第１部の３つの前記レグとは別の３つの前記レグを有する第２部（４０２）が電気的に接続されており、
各前記レグにおいて、前記３相のうちの当該レグが対応する相を当該レグの対応相とし、前記第１部及び前記第２部のうちの当該レグが属する方を当該レグの所属部として、
各前記レグにとっての前記第１条件は、さらに、当該レグの前記第１スイッチに、当該レグの前記第２スイッチ以外で最も隣接する前記スイッチは、当該レグとは前記対応相も前記所属部も異なる前記レグの前記第２スイッチであるという条件を含み、
各前記レグにとっての前記第２条件は、さらに、当該レグの前記第２スイッチに、当該レグの前記第１スイッチ以外で最も隣接する前記スイッチは、当該レグとは前記対応相も前記所属部も異なる前記レグの前記第１スイッチであるという条件を含む、
請求項１に記載の電子回路。

【請求項3】

前記複数相のコイルは、３相のコイルであって、
各前記レグにとっての前記第１条件は、さらに、当該レグの前記第１スイッチに、当該レグの前記第２スイッチ以外で最も隣接する前記スイッチは、前記ＯＦＦ固定状態の期間が当該第１スイッチの前記ＯＮ固定状態の期間とその３分の２の長さの期間の間重なる前記第２スイッチであるという条件を含み、
各前記レグにとっての前記第２条件は、さらに、当該レグの前記第２スイッチに、当該レグの前記第１スイッチ以外で最も隣接する前記スイッチは、前記ＯＮ固定状態の期間が当該第２スイッチの前記ＯＦＦ固定状態の期間とその３分の２の長さの期間の間重なる前記第１スイッチであるという条件を含む、
請求項１又は２に記載の電子回路。

【請求項4】

第１状態（Ｆ，Ｃ）と第２状態（Ｄ，Ｂ）とに切り替わるレグ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｌ１～Ｌ４）を複数有し、
各前記レグは、前記第１状態の時の方が、前記第２状態の時よりも発熱量が大きくなる半導体の第１素子（Ｓｐ）と、前記第１状態の時よりも前記第２状態の時の方が、発熱量が大きくなる半導体の第２素子（Ｓｎ）と、の各素子を有する、
電子回路（４０，１４０）において、
各前記レグがそれぞれ第１条件及び第２条件のうちの少なくともいずれか一方を満たすように、各前記レグの各前記素子が配置されており、
各前記レグにとっての前記第１条件は、当該レグの前記第１素子に、当該レグの前記第２素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第２素子であるという条件であり、
各前記レグにとっての前記第２条件は、当該レグの前記第２素子に、当該レグの前記第１素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第１素子であるという条件であり、
前記電子回路は、直流電源（１０）の電圧を昇圧して入出力端子（４１ｐ，４９ｎ）から出力すると共に、前記入出力端子に電圧が入力されると前記直流電源を充電する昇圧回路（１４０）であって、
各前記素子として、前記第１素子としての第１スイッチ（Ｓｐ）と前記第２素子としての第２スイッチ（Ｓｎ）との各スイッチが存在し、
前記直流電源の正極にはリアクトルの一端が電気的に接続されており、
各前記レグ（Ｌ１～Ｌ４）は、前記リアクトルの他端を、前記第１スイッチを介して正極側の前記入出力端子（４１ｐ）に電気的に接続すると共に、当該リアクトルの他端を、前記第２スイッチを介して前記直流電源の負極及び負極側の前記入出力端子（４９ｎ）に電気的に接続しており、
各前記レグにおいて、前記第１状態は、前記第１スイッチがＯＮとＯＦＦとに切り替えられ又はＯＮに固定され、前記第２スイッチがＯＦＦに固定される充電用状態（Ｃ）であり、前記第２状態は、前記第１スイッチがＯＦＦに固定され、前記第２スイッチがＯＮとＯＦＦとに切り替えられる昇圧用状態（Ｂ）である、
電子回路。

【請求項5】

各前記素子は、ベースプレート（３０）に搭載されており、前記ベースプレートの厚さ方向にみた平面視で、複数の各前記レグが、所定部（Ｏ）を中心とする周方向に並んでいる、請求項１～４のいずれか１項に記載の電子回路。

【請求項6】

各前記レグ内において、前記第１素子及び前記第２素子が、前記所定部を中心とする径方向に並んでいる、請求項５に記載の電子回路。

【請求項7】

第１状態（Ｆ，Ｃ）と第２状態（Ｄ，Ｂ）とに切り替わるレグ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｌ１～Ｌ４）を複数有し、
各前記レグは、前記第１状態の時の方が、前記第２状態の時よりも発熱量が大きくなる半導体の第１素子（Ｓｐ）と、前記第１状態の時よりも前記第２状態の時の方が、発熱量が大きくなる半導体の第２素子（Ｓｎ）と、の各素子を有する、
電子回路（４０，１４０）において、
各前記レグがそれぞれ第１条件及び第２条件のうちの少なくともいずれか一方を満たすように、各前記レグの各前記素子が配置されており、
各前記レグにとっての前記第１条件は、当該レグの前記第１素子に、当該レグの前記第２素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第２素子であるという条件であり、
各前記レグにとっての前記第２条件は、当該レグの前記第２素子に、当該レグの前記第１素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第１素子であるという条件であり、
各前記素子は、ベースプレート（３０）に搭載されており、前記ベースプレートの厚さ方向にみた平面視で、複数の各前記レグが、所定部（Ｏ）を中心とする周方向に並んでおり、
各前記レグ内において、前記第１素子及び前記第２素子が、前記所定部を中心とする径方向に並んでいる、
電子回路。

【請求項8】

各前記レグ内において、前記第１素子及び前記第２素子が、前記周方向に並んでいる、請求項５～７のいずれか１項に記載の電子回路。

【請求項9】

複数の各前記レグは、前記所定部を中心とする径方向に複数列で、前記周方向に並んでいる請求項５～８のいずれか１項に記載の電子回路。

【請求項10】

第１状態（Ｆ，Ｃ）と第２状態（Ｄ，Ｂ）とに切り替わるレグ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｌ１～Ｌ４）を複数有し、
各前記レグは、前記第１状態の時の方が、前記第２状態の時よりも発熱量が大きくなる半導体の第１素子（Ｓｐ）と、前記第１状態の時よりも前記第２状態の時の方が、発熱量が大きくなる半導体の第２素子（Ｓｎ）と、の各素子を有する、
電子回路（４０，１４０）において、
各前記レグがそれぞれ第１条件及び第２条件のうちの少なくともいずれか一方を満たすように、各前記レグの各前記素子が配置されており、
各前記レグにとっての前記第１条件は、当該レグの前記第１素子に、当該レグの前記第２素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第２素子であるという条件であり、
各前記レグにとっての前記第２条件は、当該レグの前記第２素子に、当該レグの前記第１素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第１素子であるという条件であり、
各前記素子は、ベースプレート（３０）に搭載されており、前記ベースプレートの厚さ方向にみた平面視で、複数の各前記レグが、所定部（Ｏ）を中心とする周方向に並んでおり、
複数の各前記レグは、前記所定部を中心とする径方向に複数列で、前記周方向に並んでいる、
電子回路。

【請求項11】

各前記素子は、ベースプレート（３０）に搭載されており、前記ベースプレートの厚さ方向にみた平面視で、複数の各前記レグが、所定方向である横方向に並んでおり、各前記レグ内において、前記第１素子及び前記第２素子が、前記横方向に直交する方向である縦方向に並んでいる、請求項１～４のいずれか１項に記載の電子回路。

【請求項12】

第１状態（Ｆ，Ｃ）と第２状態（Ｄ，Ｂ）とに切り替わるレグ（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｌ１～Ｌ４）を複数有し、
各前記レグは、前記第１状態の時の方が、前記第２状態の時よりも発熱量が大きくなる半導体の第１素子（Ｓｐ）と、前記第１状態の時よりも前記第２状態の時の方が、発熱量が大きくなる半導体の第２素子（Ｓｎ）と、の各素子を有する、
電子回路（４０，１４０）において、
各前記レグがそれぞれ第１条件及び第２条件のうちの少なくともいずれか一方を満たすように、各前記レグの各前記素子が配置されており、
各前記レグにとっての前記第１条件は、当該レグの前記第１素子に、当該レグの前記第２素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第２素子であるという条件であり、
各前記レグにとっての前記第２条件は、当該レグの前記第２素子に、当該レグの前記第１素子以外で最も隣接する前記素子は、当該レグ以外の前記レグの前記第１素子であるという条件であり、
各前記素子は、ベースプレート（３０）に搭載されており、前記ベースプレートの厚さ方向にみた平面視で、複数の各前記レグが、所定方向である横方向に並んでおり、各前記レグ内において、前記第１素子及び前記第２素子が、前記横方向に直交する方向である縦方向に並んでいる、
電子回路。

【請求項13】

複数の各前記レグが、前記縦方向に複数列で、前記横方向に並んでいる請求項１１又は１２に記載の電子回路。

【請求項14】

各前記レグにとっての前記第１条件は、さらに、当該レグの前記第１素子に、最も並びに２番目及び３番目に隣接する３つの前記素子のうちの１つは、当該レグの第２素子であるという条件を含み、
各前記レグにとっての前記第２条件は、さらに、当該レグの前記第２素子に、最も並びに２番目及び３番目に隣接する３つの前記素子のうちの１つは、当該レグの第１素子であるという条件を含む、
請求項１～１３のいずれか１項に記載の電子回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体素子を備える電子回路に関する。

【背景技術】

【0002】

電子回路の中には、例えばインバータ回路のように、直流電源と３相コイルとの間で電力変換を行うものがある。その３相コイルの中には、３相の各コイルがスター結線やデルタ結線されていないオープン巻線のものがある。そのオープン巻線の３相コイルに対するインバータ回路としては、次のように構成されたものがある。

【0003】

すなわち、インバータ回路は、３相の各コイルの両側の各端に対応する計６つのレグを有する。それら６つの各レグは、自身に対応するコイルの端を、半導体の上スイッチを介して直流電源の正極に電気的に接続すると共に、半導体の下スイッチを介して直流電源の負極に電気的に接続している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１７５７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のインバータの各レグでは、例えば、上スイッチがＯＮ固定状態にされ且つ下スイッチがＯＦＦ固定状態にされるスイッチ固定状態と、上下の各スイッチがデューティ制御されるデューティ制御状態とに交互に切り替えられる。この場合、各レグにおいて、上スイッチは、スイッチ固定状態の時、つまりＯＮ固定状態の時の方が、デューティ制御状態の時よりも、電流が多く流れることにより発熱量が大きくなる。他方、下スイッチは、スイッチ固定状態の時、つまりＯＦＦ固定状態の時よりも、デューティ制御状態の時の方が、電流が多く流れることにより発熱量が大きくなる。

【0006】

このような場合において、例えば単純に、各レグを、横方向に並べると共に、各レグ内において、上スイッチを縦方向一方寄りに、下スイッチを縦方向他方寄りにそれぞれ配置した場合には、次に示す問題が発生し得る。すなわち、同時期や近い時期に発熱量が大きくなるスイッチどうしが隣接配置されて、インバータ回路内において、温度の偏りができてしまう。そのため、最も高温となるスイッチがその耐熱限界温度に達し易くなってしまう。

【0007】

なお、以上ではインバータ回路（フルブリッジ回路）を例に説明したが、同様の課題は、例えばダイオードブリッジ回路や昇圧回路等のその他の電子回路においても、複数の半導体の素子を備えるレグを複数有する場合に、発生し得る。

【0008】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電子回路内における温度の偏りを抑えて、最も高温となるスイッチをその耐熱限界温度に達し難くすることを、主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の電子回路は、第１状態と第２状態とに切り替わるレグを複数有する。各前記レグは、前記第１状態の時の方が、前記第２状態の時よりも発熱量が大きくなる半導体の第１素子と、前記第１状態の時よりも前記第２状態の時の方が、発熱量が大きくなる半導体の第２素子と、の各素子を有する。

【0010】

以上の電子回路において、各前記レグがそれぞれ第１条件及び第２条件のうちの少なくともいずれか一方を満たすように、各前記レグの各前記素子が配置されている。各前記レグにとっての前記第１条件は、当該レグの前記第１素子に、当該レグの前記第２素子以外で最も隣接する前記素子が、当該レグとは異なる前記レグの前記第２素子であるという条件である。各前記レグにとっての前記第２条件は、当該レグの前記第２素子に、当該レグの前記第１素子以外で最も隣接する前記素子が、当該レグとは異なる前記レグの前記第１素子であるという条件である。

【0011】

本発明によれば、各レグにおいて、当該レグの第１素子に最も隣接する他のレグの素子が第２素子であるという第１条件、及び当該レグの第２素子に最も隣接する他のレグの素子が第１素子であるという第２条件のうちの少なくとも一方を満たす。そして、第１素子は、第１状態の時の方が、第２状態の時よりも発熱量が大きくなり、第２素子は、第１状態の時のよりも第２状態の時の方が、発熱量が大きくなる。そのため、電子回路内における温度の偏りを抑えて、最も高温となるスイッチを、その耐熱限界温度に達し難くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態のインバータ回路の周辺を示す正面断面図

【図2】インバータ回路及びステータの回路図

【図3】各レグの制御時における所定の瞬間を示す回路図

【図4】各レグの制御を示すタイムチャート

【図5】各スイッチの配置を示す平面図

【図6】図４に示すタイムチャートを、図５に示す配置に合わせて並び替えたもの

【図7】第２実施形態において、各スイッチの配置を示す平面図

【図8】第３実施形態において、各スイッチの配置を示す平面図

【図9】第４実施形態において、各スイッチの配置を示す平面図

【図10】図４に示すタイムチャートを、図９に示す配置に合わせて並び替えたもの

【図11】第５実施形態において、各スイッチの配置を示す平面図

【図12】第６実施形態の昇圧回路の回路図

【図13】各レグが充電用状態の時の昇圧回路を示す回路図

【図14】各レグが昇圧用状態の時の昇圧回路を示す回路図

【図15】各スイッチの配置を示す平面図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

【0014】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態のインバータ回路４０の周辺を示す正面断面図である。インバータ回路４０は、例えば自動車等のモビリティのホイール６０を回転させるインホイールモータ５０に対して適用されている。インホイールモータ５０は、ロータ５７とステータ５２とを有する。ロータ５７は、ホイール６０に接続されており、ホイール６０及びタイヤ６５と共に回転する。ステータ５２には、インバータ回路４０から交流電力が供給される。インバータ回路４０に対しては、放熱フィン２５を備えた空冷式の放熱器２０が取り付けられている。

【0015】

図２は、インバータ回路４０及びステータ５２の回路図である。ステータ５２は、Ｕ相コイル５３ｕとＶ相コイル５３ｖとＷ相コイル５３ｗとからなる３相コイル５３を有する。３相コイル５３は、ロータ５７が有する永久磁石（図示略）に作用してロータ５７を回転させる。

【0016】

以下では、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイル５３ｕ，５３ｖ，５３ｗの一端を、「第１端ｕ１，ｖ１，ｗ１」といい、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイル５３ｕ，５３ｖ，５３ｗの他端を、「第２端ｕ２，ｖ２，ｗ２」という。そして、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各コイルの第１端ｕ１，ｖ１，ｗ１及び第２端ｕ２，ｖ２，ｗ２の各端を、「コイル端ｕ１，ｖ１，ｗ１，ｕ２，ｖ２，ｗ２」という。また以下では、「電気的に接続」されていることを、単に「接続」されているという。

【0017】

３相コイル５３は、オープン巻線であって、６つの各コイル端ｕ１，ｖ１，ｗ１，ｕ２，ｖ２，ｗ２には、それぞれ別々の接続配線４５に接続されている。

【0018】

インバータ回路４０は、リチウムイオン電池等の直流電源１０と３相コイル５３との間で電力変換を行う。具体的には、インバータ回路４０は、直流電源１０の正極に接続されている正極側配線４１と、直流電源１０の負極に接続されている負極側配線４９とを有する。正極側配線４１と負極側配線４９とは、平滑コンデンサ４６を介して互いに接続されている。

【0019】

さらにインバータ回路４０は、次の第１部４０１及び第２部４０２を有する。第１部４０１は、各コイルの第１端ｕ１，ｖ１，ｗ１に対して、それぞれ別々のレグＵ１，Ｖ１，Ｗ１を有し、第２部４０２は、各コイルの第２端ｕ２，ｖ２，ｗ２に対して、それぞれ別々のレグＵ２，Ｖ２，Ｗ２を有する。

【0020】

以下では、これら計６つのレグＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を「レグＵ１～Ｗ２」といい、これら６つのレグＵ１～Ｗ２からレグＵ１を除く５つのレグＶ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を「レグＶ１～Ｗ２」という。また以下では、６つの各レグＶ１～Ｗ２において、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうちの当該レグが対応する相を当該レグの「対応相」といい、第１部４０１及び第２部４０２のうちの当該レグが属する方を当該レグの「所属部」という。

【0021】

つまり、６つのレグＵ１～Ｗ２は、対応相が「Ｕ相」で所属部が「第１部４０１」であるＵ相第１のレグＵ１と、対応相が「Ｖ相」で所属部が「第１部４０１」であるＶ相第１のレグＶ１と、対応相が「Ｗ相」で所属部が「第１部４０１」であるＷ相第１のレグＷ１と、対応相が「Ｕ相」で所属部が「第２部４０２」であるＵ相第２のレグＵ２と、対応相が「Ｖ相」で所属部が「第２部４０２」であるＶ相第２のレグＶ２と、対応相が「Ｗ相」で所属部が「第２部４０２」であるＷ相第２のレグＷ２とからなる。

【0022】

各レグＵ１～Ｗ２は、上下のスイッチＳｐ，Ｓｎを有する。上下のスイッチＳｐ，Ｓｎは、上スイッチＳｐと下スイッチＳｎとからなる。よって、インバータ回路４０は、計１２個のスイッチＳｐ，Ｓｎを有する。これら１２個の各スイッチＳｐ，Ｓｎは、いずれも、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のトランジスタ（図ではＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ）と、それに逆並列に内蔵又は接続されているダイオードとから構成されている。

【0023】

レグＵ１は、Ｕ相コイル５３ｕの第１端ｕ１を、当該レグＵ１の上スイッチＳｐを介して正極側配線４１に接続すると共に、当該レグＵ１の下スイッチＳｎを介して負極側配線４９に接続している。具体的には、Ｕ相コイル５３ｕの第１端ｕ１は、レグＵ１に対応する接続配線４５により、レグＵ１の上スイッチＳｐの負極側端子（図ではソース端子）と、レグＵ１の下スイッチＳｎの正極側端子（図ではドレイン端子）とに、それぞれ接続されている。そして、レグＵ１の上スイッチＳｐの正極側端子（図ではドレイン端子）は、正極側配線４１に接続されており、レグＵ１の下スイッチＳｎの負極側端子（図ではソース端子）は、負極側配線４９に接続されている。

【0024】

以上のレグＵ１についての説明は、レグＵ１以外の５つの各レグＶ１～Ｗ２の場合においても、「Ｕ１」「Ｕ相コイル５３ｕの第１端ｕ１」をそれぞれ該当するものに読み替えて同様である。つまり、６つの各レグＵ１～Ｗ２は、自身に対応するコイル端を、自身の上スイッチＳｐを介して正極側配線４１に接続すると共に、自身の下スイッチＳｎを介して負極側配線４９に接続している。

【0025】

各レグＵ１～Ｗ２の上下の各スイッチＳｎ，Ｓｐの制御端子（図ではゲート端子）は、当該レグに対応するスイッチ駆動回路（図示略）に接続されている。各スイッチ駆動回路は、ＥＣＵ（図示略）に接続されている。ＥＣＵは、各スイッチ駆動回路の制御により、３相の各コイル５３ｕ，５３ｖ，５３ｗに、例えば正弦波等の電流が、位相を３分の１波長ずつ互いにずらして流れるように制御する。

【0026】

図３は、ＥＣＵによる各レグＵ１～Ｗ２の制御時における所定の瞬間を示す回路図である。ＥＣＵは、各レグＵ１～Ｗ２を、それぞれ異なるタイミングで、スイッチ固定状態Ｆとデューティ制御状態Ｄとに交互に切り替える。この図３は、レグＵ１とレグＶ１とレグＷ２とがスイッチ固定状態Ｆであり、レグＷ１とレグＵ２とレグＶ２とがデューティ制御状態Ｄである瞬間を示している。

【0027】

スイッチ固定状態Ｆは、上スイッチＳｐがＯＮ固定状態Ｆｏｎにされ、下スイッチＳｎがＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにされる状態である。ＯＮ固定状態Ｆｏｎは、トランジスタがその正極側端子と負極側端子との間で通電可能に固定される状態であり、ＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆは、トランジスタがその正極側端子と負極側端子との間で通電不能に固定される状態である。なお、この図３では、ＯＮ固定状態Ｆｏｎ及びＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの視認性のため、それらの状態の各スイッチＳｐ，Ｓｎのトランジスタを、模式的に機械式のスイッチの記号で示している。

【0028】

デューティ制御状態Ｄは、上スイッチＳｐが上デューティ制御状態Ｄｐであり、下スイッチＳｎが下デューティ制御状態Ｄｎである状態である。上デューティ制御状態Ｄｐは、上スイッチＳｐがＯＮとＯＦＦとに、制御された頻度で交互に切り替えられる状態である。下デューティ制御状態Ｄｎは、下スイッチＳｎがＯＦＦとＯＮとに、制御された頻度で交互に切り替えられる状態であり、具体的には、上スイッチＳｐがＯＮに切り替えられる時にＯＦＦに切り替えられ、上スイッチＳｐがＯＦＦに切り替えられる時にＯＮに切り替えられる。デューティ制御自体は公知であるため、その詳細な説明については省略する。

【0029】

この図３に示すように、レグＵ１がスイッチ固定状態Ｆの時は、レグＵ２がデューティ制御状態Ｄとなる。このとき、Ｕ相には、レグＵ１からレグＵ２に電流が流れる。他方、図３とは反対に、レグＵ２がスイッチ固定状態Ｆの時は、レグＵ１がデューティ制御状態Ｄとなる。このとき、Ｕ相には、レグＵ２からレグＵ１に電流が流れる。

【0030】

以上のＵ相に関する説明は、Ｖ相やＷ相の場合においても、「Ｕ」を「Ｖ」や「Ｗ」に読み変えると共に、Ｗ相の場合においては「図３に示すように」「図３とは反対に」の各方を他方に読み変えて同様である。

【0031】

各レグＵ１～Ｗ２において、上スイッチＳｐは、スイッチ固定状態Ｆの時、つまりＯＮ固定状態Ｆｏｎの時の方が、デューティ制御状態Ｄの時よりも、電流が多く流れることから発熱量が大きくなる。他方、下スイッチＳｎは、スイッチ固定状態Ｆの時、つまりＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの時よりも、デューティ制御状態Ｄの時の方が、電流が多く流れることから発熱量が大きくなる。

【0032】

以上より、本実施形態では、スイッチ固定状態Ｆが「第１状態」に該当し、デューティ制御状態Ｄが「第２状態」に該当する。そして、上スイッチＳｐが、第１状態（Ｆ：Ｆｏｎ）の時の方が、第２状態（デューティ制御状態Ｄ：Ｄｐ）の時よりも発熱量が大きい「第１素子」に該当する。そして、下スイッチＳｎが、第１状態（Ｆ：Ｆｏｆｆ）の時よりも第２状態（デューティ制御状態Ｄ：Ｄｎ）の時の方が、発熱量が大きい「第２素子」に該当する。

【0033】

図４は、ＥＣＵによる各レグＵ１～Ｗ２の制御を示すタイムチャートである。まず、Ｕ相の制御について説明する。所定の基準タイミングｔ０において、レグＵ１を、それまでのスイッチ固定状態Ｆからデューティ制御状態Ｄに切り替えると共に、レグＵ２を、それまでのデューティ制御状態Ｄからスイッチ固定状態Ｆに切り替える。この基準タイミングｔ０に、Ｕ相に流れる電流の向きが、それまでのレグＵ１からレグＵ２への方向から、レグＵ２からレグＵ１への方向に切り替わる。

【0034】

その基準タイミングｔ０から電気角で１８０°経過後の第３タイミングｔ３において、レグＵ１を、それまでのデューティ制御状態Ｄからスイッチ固定状態Ｆに切り替えると共に、レグＵ２を、それまでのスイッチ固定状態Ｆからデューティ制御状態Ｄに切り替える。この第３タイミングｔ３に、Ｕ相に流れる電流の向きが、それまでのレグＵ２からレグＵ１への方向から、レグＵ１からレグＵ２への方向に切り替わる。

【0035】

以上のＵ相の制御に関する説明は、Ｖ相の制御の場合においても、「Ｕ」「基準タイミングｔ０」「第３タイミングｔ３」を、それぞれ「Ｖ」「第２タイミングｔ２」「第５タイミングｔ５」に読み替えて同様である。なお、第２タイミングｔ２は、基準タイミングｔ０から電気角で１２０°経過後のタイミングである。

【0036】

また、以上のＵ相の制御に関する説明は、Ｗ相の制御の場合においても、「Ｕ」「基準タイミングｔ０」「第３タイミングｔ３」を、それぞれ「Ｗ」「第４タイミングｔ４」「第１タイミングｔ１」に読み替えて同様である。なお、第４タイミングｔ４は、基準タイミングｔ０から電気角で２４０°経過後のタイミングである。

【0037】

以上に示した各相の制御の関係上、レグＵ１の上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ３～ｔ０）は、同じレグＵ１の下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ３～ｔ０）と一致する。他方、当該ＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ３～ｔ０）は、レグＵ１とは対応相が同じで所属部が異なるレグＵ２の下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ０～ｔ３）とは全く重ならない。

【0038】

また、当該レグＵ１の上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ３～ｔ０）は、対応相が異なり所属部が同じのレグＶ１の下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ５～ｔ２）と、３分の１（ｔ５～ｔ０）が重なり、対応相も所属部も異なるレグＶ２の下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ２～ｔ５）と、３分の２（ｔ３～ｔ５）が重なる。

【0039】

また、当該レグＵ１の上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ３～ｔ０）は、対応相が異なり所属部が同じのレグＷ１の下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ１～ｔ４）と、３分の１（ｔ３～ｔ４）が重なり、対応相も所属部も異なるレグＷ２の下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ４～ｔ１）と、３分の２（ｔ４～ｔ０）が重なる。

【0040】

そのため、当該レグＵ１の上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ３～ｔ０）に最も長くＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間が重なるスイッチは、同じレグＵ１の下スイッチＳｎである。そして、次に長くＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間が重なるスイッチは、対応相も所属部も異なるレグＶ２及びレグＷ２の各下スイッチＳｎである。

【0041】

それらのレグＵ１，Ｖ２，Ｗ２の各下スイッチＳｎが、当該レグＵ１の上スイッチＳｐに隣接して配置されることが好ましい。上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎと、それに隣接する下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆとが極力重なることにより、インバータ回路４０における温度の偏りが抑えられるからである。

【0042】

以上に示したレグＵ１の上スイッチＳｐについての説明は、レグＵ１以外の５つの各レグＶ１～Ｗ２の各上スイッチＳｐの場合においても、「Ｕ１」「Ｖ１」「Ｗ１」「Ｕ２」「Ｖ２」「Ｗ２」をそれぞれ該当するものに読み替えると共に、括弧内の期間を該当するものに読み替えて同様である。

【0043】

つまり、各レグＵ１～Ｗ２の上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間に、最も長くＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間が重なる下スイッチＳｎは、同じレグの下スイッチＳｎである。そして、次に長くＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間が重なる下スイッチＳｎは、対応相も所属部も異なるレグの下スイッチＳｎである。いずれのレグＵ１～Ｗ２の上スイッチＳｐに対しても、それらの各下スイッチＳｎが隣接して配置されることが好ましい。

【0044】

以上の各レグＵ１～Ｗ２の上スイッチＳｐについての説明は、各レグＵ１～Ｗ２の各下スイッチＳｎの場合においても、「上スイッチＳｐ」「下スイッチＳｎ」の各方を他方に読み替えると共に、「ＯＮ固定状態Ｆｏｎ」「ＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆ」の各方を他方に読み替えて同様である。以上に示した好ましい配置となるように、６つの各レグＵ１～Ｗ２の上下の各スイッチＳｐ，Ｓｎが配置されている。その配置の具体例について、以下に説明する。

【0045】

図５は、各レグＵ１～Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎの配置を示す平面図である。インバータ回路４０は、アルミなどの例えば筐体兼冷却用のベースプレート３０に形成されており、そのベースプレート３０に各スイッチＳｐ，Ｓｎが搭載されている。以下では、ベースプレート３０の厚さ方向に見た平面視を単に「平面視」という。ベースプレート３０は、平面視で略八角形の形状をしており、そのベースプレート３０に６つの各レグＵ１～Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎが、次の配置で搭載されている。すなわち、６つの各レグＵ１～Ｗ２は、ベースプレート３０の中心点Ｏを中心とする同心円上に、周方向に等間隔閣で並べて配置されている。そして、各レグＵ１～Ｗ２の右回り側の隣には、当該レグＵ１～Ｗ２とは対応相も所属部も異なるレグＵ１～Ｗ２が順にくるように配置されている。

【0046】

具体的には、例えば図５に示すように、レグＵ１の右回り側の隣には、レグＵ１とは対応相も所属部も異なるレグＶ２が配置され、そのレグＶ２の右回り側の隣には、レグＶ２とは対応相も所属部も異なるレグＷ１が配置されている。これらにより、６つのレグＵ１～Ｗ２は、右回りに、例えば図４に示すように、レグＵ１→レグＶ２→レグＷ１→レグＵ２→レグＶ１→レグＷ２の順に配置されている。

【0047】

６つの各レグＵ１～Ｗ２内において、上下のスイッチＳｐ，Ｓｎは、平面視で、八角形のベースプレート３０の中心点Ｏを中心とする径方向に並べて設けられている。具体的には、６つのレグＵ１～Ｗ２の中には、上スイッチＳｐが内周寄りに配置され、下スイッチＳｎが外周寄りに配置される上スイッチ内側態様と、上スイッチＳｐが外周寄りに配置され、下スイッチＳｎが内周寄りに配置される上スイッチ外側態様とがある。各レグＵ１～Ｗ２は、右回りに順に、上スイッチ内側態様と上スイッチ外側態様とに交互になるように配置されている。つまり、レグＵ１、レグＷ１、レグＶ１は、上スイッチ内側態様であり、レグＶ２、レグＵ２、レグＷ２は、上スイッチ外側態様である。

【0048】

以上により、ベースプレート３０の内周寄りには、中心点Ｏを中心とする同心円上に、右回りに順に、例えば図５に示すように、レグＵ１の上スイッチＳｐ→レグＶ２の下スイッチＳｎ→レグＷ１の上スイッチＳｐ→レグＵ２の下スイッチＳｎ→レグＶ１の上スイッチＳｐ→レグＷ２の下スイッチＳｎが搭載されている。つまり、ベースプレート３０の内周寄りには、上スイッチＳｐと下スイッチＳｎとが交互に並んでいる。

【0049】

そして、外周寄りには、中心点Ｏを中心とする同心円上に、右回りに順に、レグＵ１の下スイッチＳｎ→レグＶ２の上スイッチＳｐ→レグＷ１の下スイッチＳｎ→レグＵ２の上スイッチＳｐ→レグＶ１の下スイッチＳｎ→レグＷ２の上スイッチＳｐが搭載されている。つまり、ベースプレート３０の外周寄りにも、下スイッチＳｎと上スイッチＳｐとが交互に並んでいる。

【0050】

以下では、最も及び２番目に隣接する２つのスイッチを、単に「隣接する２つのスイッチ」といい、最も並びに２番目及び３番目に隣接する３つのスイッチを、単に「隣接する３つのスイッチ」という。

【0051】

レグＵ１の上スイッチＳｐに隣接する２つのスイッチは、同じレグＵ１の下スイッチＳｎと、隣のレグＶ２の下スイッチＳｎとである。そして、レグＶ２の上スイッチＳｐに隣接する３つのスイッチは、同じレグＶ２の下スイッチＳｎと、隣のレグＵ１，Ｗ１の各下スイッチＳｎとである。このレグＶ２の上スイッチＳｐについての説明は、レグＷ１，Ｕ２，Ｖ１の各上スイッチＳｐの場合においても、「Ｕ１」「Ｖ２」「Ｗ１」をそれぞれ該当するものに読み替えて同様である。そして、レグＷ２の上スイッチＳｐに隣接する２つのスイッチは、同じレグＷ２の下スイッチＳｎと、隣のレグＶ１の下スイッチＳｎとである。

【0052】

以上の各レグＵ１～Ｗ２の上スイッチＳｐについての説明は、各レグＵ１～Ｗ２の下スイッチＳｎの場合においても、「上スイッチＳｐ」「下スイッチＳｎ」の各方を他方に読み替えて同様である。

【0053】

以上より、本実施形態では、６つの各レグＵ１～Ｗ２がそれぞれ次の第１条件及び第２条件の双方を満たすように、各レグＵ１～Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎが配置されている。各レグＵ１～Ｗ２にとっての第１条件は、当該レグの上スイッチＳｐに、当該レグの下スイッチＳｎ以外で最も隣接するスイッチが、当該レグとは異なるレグの下スイッチＳｎであるという条件である。各レグＵ１～Ｗ２にとっての第２条件は、当該レグの下スイッチＳｎに、当該レグの上スイッチＳｐ以外で最も隣接するスイッチが、当該レグとは異なるレグの上スイッチＳｐであるという条件である。

【0054】

ただし、例えばレグＵ１，Ｗ１，Ｖ１については、第２条件を満たさないようにしてもよい。つまり、例えば、レグＵ１の下スイッチＳｎに、当該レグＵ１の上スイッチＳｐ以外で最も隣接するスイッチは、隣のレグＶ２の上スイッチＳｐではなく隣のレグＶ２の下スイッチＳｎになるようにしてもよい。なお、この場合であっても、レグＵ１，Ｗ１，Ｖ１は、第１条件については満たすこととなる。

【0055】

また、例えばレグＶ２，Ｕ２，Ｗ２については、第１条件を満たさないようにしてもよい。つまり、例えば、レグＶ２の上スイッチＳｐに、当該レグＶ２の下スイッチＳｎ以外で最も隣接するスイッチは、隣のレグＵ１，Ｗ１の各下スイッチＳｎではなく隣のレグＵ１，Ｗ１の各上スイッチＳｐになるようにしてもよい。なお、この場合であっても、レグＶ２，Ｕ２，Ｗ２は、第２条件については満たすこととなる。

【0056】

以上より、このような場合であっても、各レグＵ１～Ｗ２は、それぞれ第１条件及び第２条件のうちの少なくともいずれか一方を満たす。

【0057】

図６は、図４に示すタイムチャートを、図５に示す配置に合わせて、並び替えたものである。詳しくは、この図６の左寄りに示すタイムチャートは、ベースプレート３０の内周寄りに並んでいる各スイッチＳｐ，Ｓｎのタイムチャートであり、この図６の右寄りに示すタイムチャートは、ベースプレート３０の外周寄りに並んでいる各スイッチＳｐ，Ｓｎのタイムチャートである。

【0058】

前述の通り、例えば上から２段目に示すレグＶ２の右寄りに示す上スイッチＳｐに隣接する３つのスイッチのうちの１つは、その左側に示す、同じレグＶ２の下スイッチＳｎである。そのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ２～ｔ５）は、当該上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ２～ｔ５）と一致する。そして、当該同じレグＶ２の下スイッチＳｎ以外で、当該上スイッチＳｐに最も隣接するスイッチは、当該上スイッチＳｐの上側及び下側にそれぞれ示す、当該上スイッチＳｐのレグＶ２とは対応相も所属部も異なるレグＵ１及びレグＷ１の各下スイッチＳｎである。それらのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ３～ｔ０）（ｔ１～ｔ４）は、当該上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ２～ｔ５）と３分の２ずつ重なる。

【0059】

以上に示したレグＶ２の上スイッチＳｐについての説明は、レグＶ２以外の５つの各レグＵ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の上スイッチＳｐの場合においても、「Ｕ１」「Ｖ２」「Ｗ１」「２段目」を該当するものに読み替えると共に、括弧内の期間を該当するものに読み替え、さらにレグＵ１、Ｗ１、Ｖ１においては、「右」「左」の各方を他方に読み替えて同様である。ただし、レグＵ１の上スイッチＳｐにおいては、その上側に示す下スイッチＳｎがない点で相違し、レグＷ２の上スイッチＳｐにおいては、その下側に示す下スイッチＳｎがない点で相違している。

【0060】

以上の各レグＶ１～Ｗ２の上スイッチＳｐについての説明は、各レグＶ１～Ｗ２の下スイッチＳｎの場合においても、「上スイッチＳｐ」「下スイッチＳｎ」の各方を他方に読み替えると共に、「右」「左」の各方を他方に読み替えて同様である。

【0061】

以下に、本実施形態の効果を説明する。以上より、各レグＵ１～Ｗ２にとっての第１条件は、さらに次の条件も含む。すなわち、当該レグの上スイッチＳｐに、隣接する３つのスイッチのうちの１つは、当該レグの下スイッチＳｎである。その下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間は、当該上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間と一致する。そのため、インバータ回路４０内における温度のバランスを良くして、最も高温となるスイッチの温度を抑えることができる。

【0062】

さらに、各レグＵ１～Ｗ２にとっての第１条件は、次の条件も含む。すなわち、当該レグの上スイッチＳｐに、当該レグの下スイッチＳｎ以外で最も隣接するスイッチは、当該レグとは対応相も所属部も異なるレグの下スイッチＳｎである。その下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間は、当該上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間と、その３分の２の長さ期間の間重なる。以上の結果、当該レグの上スイッチＳｐに、当該レグの下スイッチＳｎ以外で最も隣接するスイッチは、当該レグ以外のレグの下スイッチＳｎのうちの、最も長くＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間が当該上スイッチＳｐのＯＮ固定状態の期間と重なる下スイッチＳｎである。

【0063】

この条件によれば、レグ間で隣接し合う上スイッチＳｐと下スイッチＳｎとの、ＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間とＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間とが極力長く重なるようになり、この点でも、インバータ回路４０内における温度バランスが良くなる。そのため、この点でも、最も高温となるスイッチの温度を抑えることができる。

【0064】

以上の第１条件についての説明は、第２条件の場合においても、「第１条件」を「第２条件」に読み替えると共に、「上スイッチＳｐ」「下スイッチＳｎ」の各方を他方に読み替え、「ＯＮ固定状態Ｆｏｎ」「ＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆ」の各方を他方に読み替えて同様である。

【0065】

以上より、本実施形態のように、図１に示す放熱器２０が水冷式等ではなく空冷式である場合においても、最も高温となるスイッチの温度を、その耐熱限界温度に達し難くすることができる。

【0066】

また、本実施形態では、図５に示す通り、平面視で、複数のレグＵ１～Ｗ２が周方向に並ぶと共に、各レグＵ１～Ｗ２内において上下のスイッチＳｐ，Ｓｎが径方向に並んでいる。そのため、このような配置に適したインバータ回路４０において、温度バランスを良くして、最も高温となるスイッチＳｐ，Ｓｎの温度を抑えることができる。

【0067】

また、本実施形態では、図２等に示す通り、３相コイル５３はオープン巻線であり、そのコイル端ｕ１，ｖ１，ｗ１，ｕ２，ｖ２，ｗ２毎にレグＵ１～Ｗ２が存在する。そのため、正極側配線４１と負極側配線４９とが、並列に存在する３相のコイル５３ｕ，５３ｖ，５３ｗにより接続されることになる。そのため、各２相のコイルが直列に接続されてそれらの間で電圧が分圧されるスター結線の場合に比べて、各コイル５３ｕ，５３ｖ，５３ｗに印加できる電圧が大きくなる。そのため、スター結線の場合よりも少ない電流で同じ電力（電圧×電流）を出力できる。その結果、上下の各スイッチＳｐ，Ｓｎに流れる電流を抑えられる。そのため、この点でも、上下の各スイッチＳｐ，Ｓｎの発熱を抑えて、最も高温となるスイッチＳｐ，Ｓｎの温度を抑えることができる。

【0068】

［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。以下の実施形態においては、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材について、同一の符号を付する。本実施形態は、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、適宜説明を省略する。

【0069】

図７は、各レグＵ１～Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎの配置を示す平面図である。以下では、平面視での所定の方向を「横方向」といい、その横方向に直交する方向を「縦方向」という。本実施形態では、横長のベースプレート３０上に、６つの各レグＵ１～Ｗ２が、横方向に等間隔に１列に並べて配置されている。それらの各レグＵ１～Ｗ２内において、上下のスイッチＳｐ，Ｓｎが、縦方向に並べて配置されている。

【0070】

本実施形態では、縦方向一方（図において奥）寄りのスイッチＳｐ，Ｓｎの横方向の並びが、第１実施形態の内周寄りのスイッチＳｐ，Ｓｎの周方向の並びに対応し、縦方向他方（図において手前）寄りのスイッチＳｎ，Ｓｐの横方向の並びが、第１実施形態の外周寄りのスイッチＳｐ，Ｓｎの周方向の並びに対応している。

【0071】

本実施形態によれば、このように各スイッチＳｐ，Ｓｎの設置スペースが横長の場合において、温度バランスを良くして、最も高温となるスイッチの温度を抑えることができる。

【0072】

［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第２実施形態と同一又は類似の部分については、適宜説明を省略する。

【0073】

図８は、各レグＵ１～Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎの配置を示す平面図である。本実施形態では、縦長のベースプレート３０に、各レグＵ１～Ｗ２が、縦方向に複数列（図では２列）で横方向に並べて配置されている。それらの各レグＵ１～Ｗ２内において、上下のスイッチＳｐ，Ｓｎが、縦方向に並べて配置されている。

【0074】

本実施形態によれば、このように各スイッチＳｐ，Ｓｎの設置スペースが縦長の場合において、温度バランスを良くして、最も高温となるスイッチの温度を抑えることができる。

【0075】

［第４実施形態］
次に第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、適宜説明を省略する。

【0076】

図９は、各レグＵ１～Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎの配置を示す平面図である。本実施形態では、各レグＵ１～Ｗ２内において、上下の各スイッチＳｐ，Ｓｎが、径方向ではなく、周方向に並べて配置されている点で第１実施形態と相違している。具体的には、各レグＵ１～Ｗ２内において、相対的に左回り側に上スイッチＳｐが配置され、相対的に右回り側に下スイッチＳｎが配置されている。それにより、上スイッチＳｐと下スイッチＳｎとが交互に並ぶ形で、中心点Ｏを中心とする同心円上に、各スイッチＳｐ，Ｓｎが周方向に一列に並んでいる。

【0077】

図１０は、図４に示すタイムチャートを、図９に示す配置に合わせて、並び替えたものである。例えば、レグＵ１の上スイッチＳｐに隣接する２つのスイッチのうちの１つは、当該上スイッチＳｐの下側に示す、同じレグＵ１の下スイッチＳｎである。そのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ３～ｔ０）は、当該上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ３～ｔ０）と一致する。そして、当該同じレグＵ１の下スイッチＳｎ以外で、当該上スイッチＳｐに最も隣接するスイッチは、当該上スイッチＳｐの上側に示す、当該上スイッチＳｐのレグＵ１とは対応相も所属部も異なるレグＷ２の下スイッチＳｎである。そのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間（ｔ４～ｔ１）は、当該上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間（ｔ３～ｔ０）と３分の２が重なる。

【0078】

以上に示したレグＵ１の上スイッチＳｐについての説明は、他の５つのレグＶ１～Ｗ２の各上スイッチＳｐの場合においても、「Ｗ２」「Ｕ１」を該当するものに読み替えると共に、括弧内の期間を該当するものに読み替えて同様である。さらに、以上に示した各レグＵ１～Ｗ２の上スイッチＳｐについての説明は、各レグＵ１～Ｗ２の下スイッチＳｎの場合においても、「上スイッチＳｐ」「下スイッチＳｎ」の各方を他方に読み替えて同様である。以上の配置により、各上スイッチＳｐのＯＮ固定状態Ｆｏｎの期間と、それに隣接する下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの期間とが、極力重なり合うように構成されている。

【0079】

本実施形態によれば、このような各スイッチＳｐ，Ｓｎの配置に適したインバータ回路４０において、温度バランスを良くして、最も高温となるスイッチの温度を抑えることができる。

【0080】

［第５実施形態］
次に第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第４実施形態と同一又は類似の部分については、適宜説明を省略する。

【0081】

図１１は、各レグＵ１～Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎの配置を示す平面図である。本実施形態では、第４実施形態に比べて、レグＶ２とレグＵ２とレグＷ２とが、径方向内側にシフトしている点で相違している。それにより、６つのレグＵ１～Ｗ２は、径方向に２列で周方向に並んでいる。具体的には、３つのレグＵ１，Ｗ１，Ｖ１の各スイッチＳｐ，Ｓｎは、中心点Ｏを中心とする相対的に外側の同心円上に設けられており、残り３つのレグＶ２，Ｕ２，Ｗ２の各スイッチＳｐ，Ｓｎは、中心点Ｏを中心とする相対的に内側の同心円上に設けられている。

【0082】

本実施形態によれば、このようなレグＵ１～Ｗ２の配置に適したインバータ回路４０において、温度バランスを良くして、最も高温となるスイッチの温度を抑えることができる。

【0083】

［第６実施形態］
次に第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、適宜説明を省略する。本実施形態の電子回路は、インバータ回路４０ではなく、昇圧回路１４０である。

【0084】

図１２は、本実施形態の昇圧回路１４０を示す回路図である。昇圧回路１４０は、直流電源１０の電圧を昇圧して入出力端子４１ｐ，４９ｎから出力すると共に、入出力端子４１ｐ，４９ｎに電圧が入力されると直流電源１０を充電する。具体的には、昇圧回路１４０は、リアクトル４３と、直流電源１０の正極をリアクトル４３の一端に接続している電源配線４１ａと、直流電源１０の負極に接続されている負極側配線４９とを有する。電源配線４１ａと負極側配線４９とは、第１平滑コンデンサ４６ａを介して互いに接続されている。

【0085】

さらに昇圧回路１４０は、リアクトル４３の他端に接続されている接続配線４５と、正極側配線４１と、複数の各レグＬ１～Ｌ４とを有する。正極側配線４１と負極側配線４９とは、第２平滑コンデンサ４６ｂを介して互いに接続されている。

【0086】

各レグＬ１～Ｌ４は、上下の各スイッチＳｐ，Ｓｎを有する。各スイッチＳｐ，Ｓｎは、いずれも、例えばＩＧＢＴ等のトランジスタと、それに逆並列接続されている還流ダイオードとから構成されている。各レグＬ１～Ｌ４は、接続配線４５を、上スイッチＳｐを介して正極側配線４１に接続すると共に、下スイッチＳｎを介して負極側配線４９に接続している。なお、このように複数のレグＬ１～Ｌ４を並列に設けているのは、正極側配線４１と接続配線４５との間に流れる電流を複数の各上スイッチＳｐに分散すると共に、接続配線４５と負極側配線４９との間に流れる電流を複数の各下スイッチＳｎに分散するためである。

【0087】

正極側配線４１における各レグＬ１～Ｌ４側とは反対側の端には、正極側の入出力端子４１ｐが設けられ、負極側配線４９における直流電源１０側とは反対側の端には、負極側の入出力端子４９ｎが設けられている。

【0088】

図１３は、充電時における昇圧回路１４０の様子を示す回路図である。充電時には、各レグＬ１～Ｌ４は、充電用状態Ｃとなる。充電用状態Ｃは、下スイッチＳｎをＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにすると共に、上スイッチＳｐを、制御されたタイミングでＯＮとＯＦＦとに切り替える状態である。なお、この図１３では、下スイッチＳｎのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの視認性のため、下スイッチＳｎのトランジスタを、模式的に機械式のスイッチの記号で示している。

【0089】

上スイッチＳｐがＯＮの時には、電流が、正極側配線４１から複数の各レグＬ１～Ｌ４の上スイッチＳｐのトランジスタを通過してからリアクトル４３を通過して、直流電源１０の正極に流れ込む。他方、上スイッチＳｐがＯＦＦの時には、リアクトル４３のリアクタンスにより、電流が、負極側配線４９から複数の各レグＬ１～Ｌ４の下スイッチＳｎのダイオードを通過してから当該リアクトル４３を経過して直流電源１０の正極に流れ込む。以上により、入出力端子４１ｐ，４９ｎに入力された電圧を降圧しつつ、直流電源１０を充電する。なお、以上では、各レグＬ１～Ｌ４の上スイッチＳｐをＯＮ，ＯＦＦして降圧する場合を示したが、降圧する必要がない場合には、各レグＬ１～Ｌ４の上スイッチＳｐをＯＮに固定してもよい。この場合には、各レグＬ１～Ｌ４の下スイッチＳｎの還流ダイオードには電流が流れない。

【0090】

以上の通り、各レグＬ１～Ｌ４が充電用状態Ｃの時には、下スイッチＳｎについては、ＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにされることから、ダイオードに電流が断続的に流れることがあるのみで、トランジスタには電流が流れない。他方、上スイッチＳｐについては、ＯＮ，ＯＦＦされるかＯＮに固定されることにより、トランジスタに電流が流れる。そのトランジスタでの発熱の方がダイオードでの発熱よりも大きい。そのため、各レグＬ１～Ｌ４が充電用状態Ｃの時においては、上スイッチＳｐの方が、下スイッチＳｎよりも発熱量が大きい。

【0091】

図１４は、直流電源１０の電圧を昇圧して出力する昇圧時における昇圧回路１４０の様子を示す回路図である。昇圧時には、各レグＬ１～Ｌ４は、昇圧用状態Ｂとなる。昇圧用状態Ｂは、上スイッチＳｐをＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにすると共に、下スイッチＳｎを、制御されたタイミングでＯＮとＯＦＦとに切り替える状態である。なお、この図１４では、上スイッチＳｐのＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆの視認性のため、上スイッチＳｐのトランジスタを、模式的に機械式のスイッチの記号で示している。

【0092】

各レグＬ１～Ｌ４の下スイッチＳｎがＯＮの時には、電流が、直流電源１０の正極からリアクトル４３を通過してから、複数の各レグＬ１～Ｌ４の下スイッチＳｎのトランジスタを通過して、負極側配線４９に流れ込むことにより、リアクトル４３に磁気エネルギが蓄えられる。その後、複数の各レグＬ１～Ｌ４の下スイッチＳｎがＯＦＦになると、その蓄えられた磁気エネルギが開放されることにより、電流が、当該リアクトル４３から接続配線４５を通過してから、複数の各レグＬ１～Ｌ４の上スイッチＳｐの還流ダイオードを通過して、正極側配線４１に流れ込む。それにより、正極側の入出力端子４１ｐと負極側の入出力端子４９ｎとの間に、直流電源１０の電圧よりも高い電圧の電力が出力される。

【0093】

以上の通り、各レグＬ１～Ｌ４が昇圧用状態Ｂの時には、上スイッチＳｐについては、ＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにされることから、還流ダイオードに電流が断続的に流れるのみで、トランジスタには電流が流れない。他方、下スイッチＳｎについては、ＯＮ，ＯＦＦされることにより、トランジスタに電流が断続的に流れる。そのトランジスタでの発熱の方が還流ダイオードでの発熱よりも大きい。そのため、各レグＬ１～Ｌ４が昇圧用状態Ｂの時においては、上スイッチＳｐよりも下スイッチＳｎの方が、発熱量が大きい。

【0094】

以上より、本実施形態では、充電用状態Ｃが「第１状態」に該当し、昇圧用状態Ｂが「第２状態」に該当する。そして、上スイッチＳｐが、第１状態（充電用状態Ｃ）の時の方が、第２状態（昇圧用状態Ｂ）の時よりも発熱量が大きい「第１素子」に該当する。そして、下スイッチＳｎが、第１状態（充電用状態Ｃ）の時よりも第２状態（昇圧用状態Ｂ）の時の方が、発熱量が大きい「第２素子」に該当する。

【0095】

図１５は、各レグＬ１～Ｌ４の各スイッチＳｐ，Ｓｎの配置を示す平面図である。ベースプレート３０上に各レグＬ１～Ｌ４が、横方向に等間隔で並べて配置されている。そして、各レグＬ１～Ｌ４内において、上下の各スイッチＳｐ，Ｓｎは、縦方向に並べて配置されている。具体的には、複数のレグＬ１～Ｌ４の中には、上スイッチＳｐが縦方向一方（図において奥）寄りに配置され、下スイッチＳｎが縦方向他方（図において手前）寄りに配置される上スイッチ一方側態様と、上スイッチＳｐが縦方向他方寄りに配置され、下スイッチＳｎが縦方向一方寄りに配置される上スイッチ他方側態様とがある。各レグＬ１～Ｌ４は、左から右方向に順に、上スイッチ一方側態様と上スイッチ他方側態様とに交互になるように構成されている。つまり、左から奇数番目のレグＬ１，Ｌ３は、上スイッチ一方側態様であり、左から偶数番目のレグＬ２，Ｌ４は、上スイッチ他方側態様である。

【0096】

以上により、ベースプレート３０の縦方向一方（図において奥）寄りには、左から順に、例えば図１５に示すように、第１レグＬ１の上スイッチＳｐ→第２レグＬ２の下スイッチＳｎ→第３レグＬ３の上スイッチＳｐ→第４レグＬ４の下スイッチＳｎが搭載されている。つまり、上スイッチＳｐと下スイッチＳｎとが交互に並んでいる。そして、ベースプレート３０の縦方向他方（図において手前）寄りには、左から順に、第１レグＬ１の下スイッチＳｎ→第２レグＬ２の上スイッチＳｐ→第３レグＬ３の下スイッチＳｎ→第４レグＬ４の上スイッチＳｐが搭載されている。つまり、ここでも、下スイッチＳｎと上スイッチＳｐとが交互に並んでいる。

【0097】

以上より、各レグＬ１～Ｌ４の上スイッチＳｐに隣接する３つのスイッチのうちの１つは、同じレグの下スイッチＳｎとなる。そして、当該上スイッチＳｐに、同じレグの下スイッチＳｎ以外で最も隣接するスイッチは、隣りのレグの下スイッチＳｎとなる。以上の各レグＬ１～Ｌ４の上スイッチＳｐについての説明は、各レグＬ１～Ｌ４の下スイッチＳｎの場合においても、「上スイッチＳｐ」「下スイッチＳｎ」の各方を他方に読み替えて同様である。

【0098】

本実施形態によれば、充電用状態Ｃの時の方が、昇圧用状態Ｂの時よりも発熱量が大きくなる上スイッチＳｐに隣接して、充電用状態Ｃの時よりも昇圧用状態Ｂの時の方が、発熱量が大きくなる下スイッチＳｎが配置される。そのため、隣接し合うスイッチＳｐ，Ｓｎの発熱量が同時期に大きくなるのが回避される。そのため、昇圧回路１４０内における温度の偏りを抑えて、最も高温となるスイッチＳｐ，Ｓｎの温度を、その耐熱限界温度に達し難くすることができる。

【0099】

［他の実施形態］
以上に示した各実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。

【0100】

第１～第５実施形態では、各レグＵ１～Ｗ２の上スイッチＳｐに隣接する３つのスイッチのうちの１つは、同じレグの下スイッチＳｎである。これに代えて、例えば、図７に示す第２実施形態において、各レグＵ１～Ｗ２どうしの横方向の間隔を小さくすると共に、各レグＵ１～Ｗ２内における上下のスイッチＳｐ，Ｓｎの縦方向の間隔を大きくすることにより、当該隣接する３つのスイッチのうちの１つに、同じレグの下スイッチＳｎが含まれないようにしてもよい。

【0101】

第１～第５実施形態では、図４に示すように、スイッチ固定状態Ｆの時には、上スイッチＳｐをＯＮ固定状態Ｆｏｎにし、下スイッチＳｎをＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにしている。これとは反対に、スイッチ固定状態Ｆの時には、上スイッチＳｐをＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにし、下スイッチＳｎをＯＮ固定状態Ｆｏｎにするようにしてもよい。

【0102】

また、第１～第５実施形態では、前述の通り、スイッチ固定状態Ｆの時には、上スイッチＳｐをＯＮ固定状態Ｆｏｎにし、下スイッチＳｎをＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにしている。これとは一部反対に、例えばＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうちのいずれか１相の２つの各レグにおいて、スイッチ固定状態Ｆの時には、上スイッチＳｐをＯＦＦ固定状態Ｆｏｆｆにし、下スイッチＳｎをＯＮ固定状態Ｆｏｎにするように変更してもよい。この場合、その変更した相の２つの各レグにおいては、スイッチ固定状態Ｆにするタイミングと、デューティ制御状態Ｄにするタイミングとを、入れ替えるとよい。この場合、その変更した相では、他の相とは反対に、上スイッチＳｐが第２素子となり、下スイッチＳｎが第１素子となる。よって、その変更した相の２つの各レグでは、上スイッチＳｐの位置と下スイッチＳｎの位置とを入れ替えるとよい。

【0103】

第１～第５実施形態では、インバータ回路４０は、３相コイル５３に対して設けられているが、これに代えて、２相のコイルや、４相以上のコイルに対して設けてもよい。この場合には、レグＵ１～Ｗ２の数を当該コイルの相数の２倍となるように適宜変更すればよい。

【符号の説明】

【0104】

４０…インバータ回路、１４０…昇圧回路、Ｂ…昇圧用状態、Ｃ…充電用状態、Ｄ…デューティ制御状態、Ｆ…スイッチ固定状態、Ｌ１～Ｌ４…レグ、Ｓｐ…上スイッチ、Ｓｎ…下スイッチ、Ｕ１…Ｕ相第１のレグ、Ｖ１…Ｖ相第１のレグ、Ｗ１…Ｗ相第１のレグ、Ｕ２…Ｕ相第２のレグ、Ｖ２…Ｖ相第２のレグ、Ｗ２…Ｗ相第２のレグ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】