JP2009017751A - コネクタユニット、回転電機のハウジングおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 少なくとも放熱経路における部品点数を減らすことによるコスト削減を得ることができるコネクタユニット、そのコネクタユニットが連結可能な回転電機のハウジングおよび回転電機を提供する。
【解決手段】 回転電機のハウジング６０に連結可能なコネクタユニット５であって、そこに含まれる電力変換部１０は、半導体デバイス１１と、半導体デバイスからの熱を放熱するヒートシンク２１と、半導体デバイスの電極と接続された配線部材２３と、該配線部材とヒートシンクとを固着する絶縁接着層２６とを有し、ヒートシンクおよび配線部材における絶縁接着層との接触領域には、それぞれ凹部２１ｇ，２３ｇが形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、コネクタユニット、回転電機のハウジンングおよび回転電機に関し、より具体的には、回転電機に連結可能なコネクタユニット、そのコネクタユニットが連結された回転電機のハウジングおよび回転電機に関するものである。

化石燃料の高騰や、地球温暖化防止のためのＣＯ₂排出量の規制などを背景に、電気自動車やハイブリッド自動車（ＨＥＶ: Hybrid Electric Vehicle）が注目を集めている。まず、ＨＥＶ駆動に用いられるモータおよび電力変換部またはパワーモジュールについて説明する。図２２は、従来のＨＥＶの電気系統の例を示すブロック回路図である。同図に示すように、従来のＨＥＶの車体５００内には、エンジン５０１と、エンジン用ラジエータ５０２と、エンジン駆動用のモータ５０３と、モータ５０３を駆動するための三相交流電源を生成する電源生成部５１０とが設けられている。電源生成部５１０には、モータ５０３の駆動用三相交流電源を供給するインバータ５０５と、インバータ５０５に直流電源を供給するバッテリ５０６と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ５０７とがまとめられて配置されている。

図２２に示す電源生成部５１０において、バッテリ５０６に蓄えられた電力がコンバータ５０７で所望の電圧に変換され、インバータ５０５に直流電源が供給される。インバータ５０５は、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部の一部によって構成され、このインバータ５０５において直流電源から三相交流電源が生成される。このように、電源生成部５１０で生成された三相交流電源は、三相交流電源線５０８を経てモータ５０８に送られる。そして、三相交流電源によってモータ５０３が回転され、エンジン５０１を駆動することになる。コンバータ５０７，インバータ５０５，バッテリ５０６は、個別のケースに収納されて、外部配線によって電気的に接続されている。上記のように、モータを搭載する自動車では、電気配線が多く用いられる。電気配線は、通常、組み配線と呼ばれるワイヤーハーネスによってなされるが、原料に用いられる銅の比重が高く、この製造コストが増大する傾向にあり、これを低減することが求められている。

一般の電力変換部またはパワーモジュールの配置構造例として、装置の小型化を目指してモータと一体化した車両用エアコンの冷凍サイクル装置のインバータ一体型電動コンプレッサが開示されている（特許文献１）。制御回路、インバータ回路を含む電力変換部が、収納箱に収納され、収納箱ごとモータハウジングに外付けされる。樹脂モールドされたパワー半導体デバイスは、絶縁シートを介してモータハウジング外周の台座面に直に固定される。この収納箱内には、エバポレータから排出される低圧冷媒ガスが導入され、電力変換部を含めた収納箱内が冷却される。これによって、小型化が可能な車両用インバータ一体型モータを得ることができる。

ＨＥＶの電力変換部についても熱の問題は大きな比重を占める。とくに装置の大容量化、小型化、処理の高速化などに伴い、半導体デバイスから発生する熱量も大きくなり、放熱経路の各部材の熱膨張係数の相違に起因して、放熱経路内に大きな熱応力が生じる問題が深刻化している。熱応力は、放熱経路内に反りや剥離を生じ、放熱経路を遮断することになるので、確実に防止する必要がある。

放熱経路の構成材料の熱膨張率の差を調和させ、熱応力を緩和するために、Ａｌ配線／ＡｌＮ絶縁基板／Ａｌ板で構成されるＤＢＡ（ Direct Brazed Aluminum）基板を用いた放熱構造が多く開示されてきた（たとえば特許文献２、３）。ＤＢＡ基板を用いた、ごく一般的な放熱構造を図２３に例示する。図２３に示す放熱構造は、ＣｕＭｏ等により構成された放熱基板１０１の主面側に、当該放熱基板１０１にはんだ層１０２により固定されたＤＢＡ基板１３０が設けられ、そのＤＢＡ基板の上に半導体チップ１２０が搭載されている。ＤＢＡ基板１３０は、上述のようにＡｌ配線１０８／ＡｌＮ絶縁基板１０６／Ａｌ板１０４で構成される。また、放熱基板１０１の裏面側には、グリース１１２によりフィン付きヒートシンク１１３が取り付けられる。上記ＤＢＡ基板１３０および放熱基板１０１等の使用により、熱膨張率の差に起因する熱応力は緩和される。
特開２００３−３２４９０３号公報 特開２００４−２９６４９３号公報 特開２００５−３２８０８７号公報

しかしながら、近年、素材の高騰により、構造の工夫によってコストを削減することが求められる傾向にある。たとえば、上記の放熱経路を備える電力変換部またはパワーモジュール（特許文献２、３）では、希少金属や、銅、アルミニウムを主原料とする部品点数が多く必要であり、製造コストが高くなるという問題がある。上述の配線コストを含めて、モータ搭載の自動車の製造コストを抑えることは重要である。

本発明は、少なくとも放熱経路における部品点数を減らすことによるコスト削減を得ることができるコネクタユニット、そのコネクタユニットが連結された回転電機のハウジングおよび回転電機を提供することを目的とする。

本発明のコネクタユニットは、回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、直流電力と三相交流電力の変換をするための電力変換部を備える。その電力変換部は、電力変換用の半導体デバイスと、半導体デバイスからの熱を放熱するヒートシンクと、半導体デバイスの電極と電気的に接続された配線部材と、該配線部材とヒートシンクとを固着する絶縁接着層とを有する。そして、ヒートシンクおよび配線部材における絶縁接着層との接触領域には、それぞれ凹部が形成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、ＤＢＡ基板等の部品が不要となり、部品数が低減されるとともに、絶縁接着層の形成には、半田層のようにリフロー炉を通すなどの処理は不要なので、製造コストの削減を図ることができる。その場合、絶縁接着層と各部材との接続の信頼性を確保する必要があるが、本発明では、各凹部を埋めている部分の絶縁接着材によって、絶縁接着層と、ヒートシンクおよび配線部材との接着面の剥離の発生が抑制される。また、最端部で剥がれが発生しても、凹部の絶縁接着層によって剥がれの内方への進行が抑制される。よって、製造コストの削減を図りつつ、接続の信頼性を確保することができる。そして、本発明では、電力変換部付きコネクタユニットは回転電機のハウジングに連結され得るので、三相交流用配線を別の箇所に位置する電力変換部と回転電機との間に配置する必要がなく、直流電力用配線を考慮した上でも、全体の配線費用を軽減することができる。なお、コネクタユニットのハウジングへの連結の仕方は、どのような形態でもよく、たとえば連結用の部品を用いて連結する場合、材料的または金相的に一体化する場合などを含んでいる。

また、上記のヒートシンクには、該ヒートシンクから半導体デバイス側へと延びる壁部と、該壁部の先端から内方に延びるひさし部とが形成され、ひさし部の半導体デバイス側と逆側の面に凹部が形成されており、壁部およびひさし部は、絶縁接着層の端部を覆っている構造をとることができる。これによって、絶縁接着層とヒートシンクおよび配線部材との接着面の剥離の発生や進行をより確実に抑制することができる。

上記の配線部材とヒートシンクとを連結する連結部材を備えることができる。これによって、配線部材とヒートシンクとを連結する連結部材を、両者間に絶縁接着層を介在させながら配置し、また凹部（絶縁接着層が当該凹部に充填されている）を設けるので、せん断応力を含む各種の応力が配線部材およびヒートシンク間に作用しても、剥がれが生じるおそれはない。すなわち連結部材、絶縁接着層およびその絶縁接着層が充填された凹部の協働作用により、各種の応力発生に対して確実に剥離を防止することができる。

上記の連結部材を、ヒートシンクに設けられた雌ねじと、配線部材側から挿入され、雌ねじに螺合する絶縁性ねじとで構成してもよい。これによって、連結部材を絶縁性ねじ（たとえばセラミックスねじまたは絶縁性樹脂ねじ）と雌ねじという簡単な手段により構成し、確実な付勢および連結作用を得ることができる。また、ねじには、絶縁性に優れたセラミックスまたは樹脂を用いるので、配線部材からの漏電などを確実に防止することができる。

上記の配線部材とヒートシンクとの間において、絶縁接着層を囲むように、絶縁性の枠部材を配置することができる。この場合、枠部材の厚みはフリーな状態の絶縁接着層の厚みより小さく設定する。このため、連結部材により配線部材とヒートシンクとを相互に近づけるようにして連結した状態で、上記の枠部材は配線部材とヒートシンクとの間隔を決めるスペーサとして機能する。そして、連結部材が、絶縁接着層の弾性力に抗しながら上述の力を及ぼし連結するとき、逆に、反力である絶縁接着層の弾性復元力が、配線部材とヒートシンクとに作用して、密着力を高める。このような接続界面での相手方への応力および反力の作用（界面相互の押し付け合い）の結果、界面での間隙の発生の可能性はなくなり、（配線部材／絶縁接着層／ヒートシンク）の接続の信頼性をより高くすることができる。

上記の枠部材には、当該枠部材が存在しない分離部分がある構造とすることができる。これにより、絶縁接着層に生じる気泡等が、枠部材に完全に包囲されず、その分離部分を通って外部に逃げることができる。気泡が外部に逃げることによって、熱が滞留する部分がなくなり、絶縁接着層中に絶縁性が劣化する箇所の可能性を除くことができる。

上記の配線部材の半導体デバイス側に位置する弾性部材を備え、連結部材は、該弾性部材を配線部材との間に挟んで圧縮しながら、その弾性部材と共に配線部材をヒートシンクに近づけるように力を及ぼすことができる。これによって、（配線部材／絶縁接着層／ヒートシンク）の界面での相手側への押し付け合いをより大きく、確実にすることができ、したがって上記接続構造の信頼性をより向上させることができる。ここで、弾性部材としては、コイルばね等のばね類や弾性に富むゴムや樹脂をあげることができる。

上記のヒートシンクはハウジングの外側に面し、そのヒートシンクより回転電機の本体側に半導体デバイスが位置するように設けることができる。これによって、ヒートシンクはハウジングの外に面するので、ヒートシンクにおける自然放冷、強制空冷または液冷を行うことがスペース的に、または周囲環境的に容易になる。ヒートシンクの上記外に面する側にフィンを設けることも、スペース的に容易となる。また、回転電機本体はハウジングに収納されており、半導体デバイスは近い側に位置するので、配線長さを短くすることができる。

たとえば、ハウジングには開口部が設けられ、コネクタユニットを、その開口部に、半導体デバイスがハウジングの内に面し、またヒートシンクが該ハウジングの外に面するように、連結することができる。この構成によれば、上記の作用効果に加えて、さらに、コネクタユニットの配置の仕方によって、ハウジングからのコネクタユニットの出っ張り部分を抑制して小型化を容易にすることができる。

上記の半導体デバイスが、縦型デバイスであり、裏面電極を有し、配線部材が、板状であり、裏面電極とは導電金属層を介在させて面接続する構成とした場合には、放熱経路の断面が大きくなるので半導体デバイスからの熱のヒートシンクへの伝導が妨げられず、放熱性を向上することができる。また、界面の電気抵抗を下げることにより、大電流による熱の発生を抑制することができる。なお、縦型デバイスは、電流が半導体デバイスの厚み方向に流れるものをいい、表面電極と、裏面電極と、制御用の電極（通常、表面に配置）とを備える。

上記の凹部が接触領域の周縁部に延在する構造をとることができる。たとえば上記の凹部は、接触領域を囲むように、該接触領域の端部に位置するようにしてもよい。これによって、絶縁接着層と、ヒートシンクおよび配線部材との接着面の剥離の発生や進行をより確実に抑制することができる。また、上記の凹部は、接触領域の端部のコーナー部に位置してもよく、これによって、凹部における熱伝導の低下を最小限に保ちつつ、ヒートシンクおよび配線部材との接着面の剥離の発生や進行を抑制することができる。

本発明の回転電機のハウジングは、上記のいずれかのコネクタユニットが連結可能な構成をとることができる。これにより、上記のコネクタユニットにおける作用効果を得ることができる。

また、コネクタユニットのヒートシンクは、ハウジングと一体化していてもよい。これにより、ヒートシンクを別に作製する必要がなくなりコスト減を得ることができる。また、熱容量の大きいハウジングへの放熱を得ることができ、さらにヒートシンクとハウジングとの兼用により、小型化または空間利用効率を高めることができる。

また、本発明の回転電機は、上記のハウジングと、該ハウジング内に収納された回転電機本体とを備えることができる。これにより、上記のコネクタユニットまたはハウジングにおける作用効果を得ることができる。

本発明のコネクタユニット、ハウジングおよび回転電機によれば、放熱経路の接続の信頼性を確保しながら放熱経路の部品点数を減らすことによるコスト削減を得ることができ、さらにワイヤーハーネスなどの配線コストを軽減することが可能になる。

（実施の形態１）
１.本実施の形態のコネクタユニットが用いられる電気系統
図１は、実施の形態１に係るハイブリッド車またはＨＥＶの車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。同図においては、主として本発明に関係のある部材が表示されている。同図に示すように、ＨＥＶの車体９内には、エンジン１と、エンジン用ラジエータ２と、エンジン駆動用のモータ３と、モータ３を駆動するための三相交流電源を生成するインバータを内蔵するコネクタユニット５と、コネクタユニット５内のインバータに直流電源を供給するバッテリ６と、直流電源の電圧を変換するためのコンバータ７とが配置されている。ここで、本実施の形態では、インバータを内蔵したコネクタユニット５が、モータ３のモータハウジングに連結されており、コネクタユニット５と、コンバータ７との間は、直流電源用配線８によって接続されている。

本実施の形態では、バッテリ６に蓄えられた電力がコンバータ７で所望の電圧に変換され、コネクタユニット５内のインバータに直流電力が供給される。インバータ内には、後述するように、ＩＧＢＴなどのパワーデバイスを内蔵した電力変換部が配置されていて、電力変換部で直流電力から三相交流電力が生成される。そして、三相交流電力によってモータ３が回転され、エンジン１を駆動することになる。

本実施の形態では、バッテリ６およびコンバータ７は、トランクに配置され、コネクタユニット５は、エンジンルームに配置されているので、１対の直流電源用配線８を介して、コンバータ７からコネクタユニット５内のインバータに直流電源が供給される。したがって、図２２に示す従来の構成のような長い三相交流電源配線（三相交流用ワイヤーハーネス）は、不要であり、これにより、大電力を供給するための太い配線の使用量を低減することで、製造コストの削減を図ることができる。

図２は、バッテリ６からモータ３までの回路構成を示す電気回路図である。同図において、コンバータ、コンデンサ等の部材の図示は省略されている。後述するように、コネクタユニット５には、直流電源用配線８が接続されるソケット２８が設けられており、コネクタユニット５内には、ソケット２８から延びる直流電源用金属配線２３ａ，２３ｂを介して直流電力が供給される。

また、図１においては、図示を省略したが、ＨＥＶの車体９内には、図２に示すモータ制御ユニット８０が配置されており、モータ制御ユニット８０から制御信号用配線８１が延びている。一方、コネクタユニット５には、制御信号用配線８１が接続されるソケット２９が設けられており、コネクタユニット５内には、ソケット２９から延びる制御信号用配線８３を介して制御信号が供給される。

図２に示すように、コネクタユニット５内には、並列に配置されたＩＧＢＴおよびダイオードからなる計６個のスイッチング回路を備えた電力変換部１０が配置されている。また、コネクタユニット５内には、コネクタユニット内の各スイッチング回路の動作を制御するためのデバイス駆動回路１６が配置されている。デバイス駆動回路１６は、ソケット２９から延びる制御信号用配線８３からの入力信号を受け、制御信号用配線１７を介して各スイッチング回路に制御信号を出力する。

コネクタユニット５内において、各スイッチング回路には、直流電源用金属配線２３ａ，２３ｂを介して直流電力が供給され、デバイス駆動回路１６の制御信号に応じてスイッチング回路が駆動されて、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の電力信号が生成され、この電力信号は三相交流電源用金属配線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗからモータ３に出力される。

モータ３は、三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の交流によって駆動されるものであり、モータ３のステータには、コイル３ａに接続されるバスバー６３ｕ，６３ｖ，６３ｗが設けられている。各バスバー６３ｕ，６３ｖ，６３ｗは、それぞれコネクタユニット５の三相交流電源用配線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに接続されており、バスバー６３ｕ，６３ｖ，６３ｗに入力される三相交流電源に応じてモータ３内のロータが回転し、これにより、エンジン１が駆動される。

２.コネクタユニットが連結されるモータハウジングの部分
図３は、モータ３の一部を破断して示す斜視図である。図４は、モータの一部およびコネクタユニットの断面図である。ただし、図３においては、ロータの図示が省略されている。図３および図４に示すように、モータハウジング本体６０内には、ステータ６１と、ステータ６１のコイルに流れる電流に応じて回転駆動されるロータ６５とが設けられている。ステータ６１は、コイルが巻き付けられた分割コアをリング状に組み立ててなるコア部６２と、リング状に組み立てられた分割コアを締結・固定するためのリング部６４とを備えている。そして、リング部６４と、コア部６２の内周部とに沿って、各分割コアに巻かれたコイルにつながる３相のバスバー６３，６６が配置されている。各バスバー６３，６６は、各分割コアに巻回された各コイルに接続されているが、図３および図４においては、各バスバー６３，６６と各コイルとの接続構造の図示は省略されている。図４においては、外周側のバスバー６３が実際よりも拡大して、かつ、絶縁被覆層を削除して表示されている。

モータハウジング本体６０には、開口部６０ａが設けられており、開口部６０ａを囲む側筒６０ｃの縁部または上端面６０ｂに、コネクタユニット５が取付ねじ３１によって固定されている。コネクタユニットの連結部は、これら開口部６０ａと、側筒６０ｃと、縁部６０ｂと、取付ねじ３１が螺合される雌ねじ部等とによって構成される。外周側のバスバー６３（６３ｕ，６３ｖ，６３ｗ）は、各リング部６３u1，６３v1，６３w1と、各リング部６３u1，６３v1，６３w1から開口部６０ａに近接するように突出するモータ側端子６３u2，６３v2，６３w2とを有している。

一方、コネクタユニット５には、後述するように、モータハウジングの外部に向かって突出する直流電源用端子２３a2，２３b2と、モータハウジングの内部に向かって突出する三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2とが設けられている。そして、本実施の形態において、コネクタユニット５がモータハウジング本体６０に装着された状態では、コネクタユニット５の三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2と、ステータ６１のモータ側端子６３u2，６３v2，６３w2とが、直接接触した状態でボルト等により固定される。

３．コネクタユニットの構造
図５は、実施の形態１に係るコネクタユニットの断面図である（後で説明する図９におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。）。また、図６は図５における部分拡大図である。配線部材を形成している、直流電源用配線または交流電源用配線の平板部２３a1または２３w1と、ヒートシンク２１の平板部２１ａとが、絶縁接着層２６によって固着されている。配線部材は、金属配線、配線層の一部であるため、後の説明で、金属配線または配線層と呼ばれる場合がある。本実施の形態における電力変換部１０では、直流電源用配線または交流電源用配線の平板部２３a1または２３w1と、ヒートシンク２１の平板部２１ａとに、凹部または溝２３ｇが設けられている点に特徴を有する。溝２３ｇは、直流電源用配線または交流電源用配線の平板部２３a1または２３w1において、閉ループをなすように設けられ、これに対面するヒートシンクの平板部２１ａにおける溝２１ｇも対をなすように閉ループをなす。この溝２１ｇ，２３ｇには、絶縁接着層２６が充填されている。

上記の凹部２１ｇ，２３ｇにより、絶縁接着層２６とヒートシンク２１との接触領域の端部から剥離が生じようとしても剥離の発生が抑制され、最端部で剥離が発生してもその内方への進行が止められる。また、配線部材を形成する平板部２３a1，２３w1の絶縁接着層２６との接触領域の端部にも、凹部２３ｇが形成されており、この凹部２３ｇによって、絶縁接着層２６と配線部材の平板部２３a1，２３w1との界面における剥離の発生や進行が抑制される。上記の構成をとることによって、溝２１ｇ，２３ｇによってヒートシンク２１と配線部材の平板部２３a1または２３w1との剥離の発生や進行を確実に防止しながら、ヒートシンクの部品点数を削減して、コスト低減を得ることができる。

なお、溝２１ｇまたは２３ｇは、絶縁接着層２６との接触領域の端部のうちコーナー部のみに形成されていてもよい。接触領域の端部のうちコーナー部に最も大きな応力が加わるので、その場合にも、剥がれの発生や進行を抑制して、接続の信頼性を確保することができる。そして、熱伝導性が悪化する溝が最小限であるので、熱伝導性が高く保たれる利点がある。

電力変換部１０は、ＩＧＢＴチップ１１ａおよびダイオードチップ１１ｂを併せて表示する半導体チップ１１と、半導体チップ１１内の半導体素子（縦型半導体デバイス）と外部部材とを電気的に接続するための配線層（２３a2，２３b2，２３u1，２３v1，２３w1など）とを備えている。配線層のうち図５に示す断面には、直流電源用金属配線２３ａ，２３ｂの各平板部２３a1，２３a2と、三相交流電源用金属配線２３ｗの平板部２３w1とが現れている。また、配線層の各平板部２３a1，２３a2，２３w1と半導体チップ１１とを接合するＰｂフリー半田を含む半田層１４と、半導体チップ１１で発生した熱を外方に放出するためのヒートシンク２１と、配線層の各平板部２３a1，２３a2，２３w1をヒートシンク２１に固着する絶縁接着層２６とを備えている。図示されてないが、半導体チップ１１の上面および下面には、それぞれ、ＩＧＢＴ，ダイオードの活性領域に接続される上面電極および裏面電極が設けられており、裏面電極は、半田層１４によって、上記の各配線層に導通状態で接合されている。配線部材を形成している、直流電源用配線または交流電源用配線の平板部２３a1または２３w1などは、配線層の中の部分である。

また、半導体チップ１１の上面電極（ＩＧＢＴチップの上面電極またはダイオードチップの上面電極）と、配線層の各平板部（図５に示す断面においては、２３w2および２３b1）とは、大電流用配線１８によって電気的に接続されている。さらに、半導体チップ１１において、ＩＧＢＴチップの上面電極−ダイオードチップの上面電極間も大電流配線１８によって電気的に接続されている。

ヒートシンク２１は、平板部２１ａと、平板部２１ａの裏面側から突出するフィン部２１ｂとを有している。そして、平板部２１ａは、モータハウジング本体６０の開口部６０ａの側筒６０ｃの縁部６０ｂに、取付ねじ３１によって取り付けられている。ヒートシンク２１の平板部２１ａは、配線層や半導体チップ１１を支持する支持部材として機能する。そして、ヒートシンク２１は、放熱体として機能するとともに、モータハウジングの一部としても機能している。つまり、ヒートシンク２１はモータハウジングの部分を構成しており、モータハウジングは、モータハウジング本体６０ａおよびヒートシンク２１により構成されていると見ることができる。なお、ヒートシンク２１にフィン部２１ｂを設けた場合を図示したが、フィン部２１ｂがなく平板部２１ａだけで構成してもかまわない。

本実施の形態では、ヒートシンク２１を自然空冷する構成としているが、フィン部２１ｂを囲む容器５０（破線表示参照）を別途設けて、空気または液体を強制的に循環させて、強制冷却する構成としてもよい。ただし、フィン部２１ｂは必ずしも必要ではなく、また、フィン部２１ｂに代えて、他の放熱用部材を備えていてもよい。

また、ヒートシンク２１の第１開口部２１ａには、ソケット２８が設けられており、直流電源用金属配線２３ａの平板部２３a1から曲げられた直流電源用端子２３a2がソケット２８まで延びている。図５に示す断面には現れていないが、一方の直流電源用金属配線２３ｂの平板部２３b1からほぼ直角に曲げられた直流電源用端子２３b2も、ソケット２８まで延びている（図８参照）。つまり、各直流電源用端子２３a2，２３b2は、モータハウジング本体６０の外部空間まで延びている。

また、図５に示す断面以外の断面において、三相交流電源用金属配線２３ｗの平板部２３w1からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子２３w2は、モータハウジング本体６０の内へと延びている。そして、三相交流電源用端子２３w2は、取付部材３７により、モータ側端子６３w2に直接接触した状態で固定されている。図５には表示されていないが、他の三相交流電源用金属配線２３ｕ，２３ｖの平板部２３u1，２３v1からほぼ直角に曲げられた三相交流電源用端子２３u2、２３v2も同様の構成となっている。なお、三相交流電源用端子２３u2、２３v2、２３w2やモータ側端子６３w2は、取付部材３７と共に絶縁樹脂によって被覆されていてもよい。

また、配線層の上方には、絶縁板３５を介してプリント配線板３３が積層されており、プリント配線板３３の上にデバイス駆動回路１６が配設されている。そして、プリント配線板３３の上に延びる信号用配線（図示せず）と、半導体チップ１１の制御電極（図示せず）との間は、制御信号を供給するための信号用配線１７によって電気的に接続されている。

なお、図５には図示されていないが、ヒートシンク２１の上面側で半導体チップ１１，制御信号用配線１７，大電流用配線１８，プリント配線板３３，絶縁板３５，配線層，半田層１４，絶縁樹脂層２６などの部材は、それらの端子を除いて、エポキシ樹脂などの樹脂によって封止されている。

本実施の形態では、ヒートシンク２１の材料として、焼結アルミニウム（焼結Ａｌ）が用いられている。ただし、これに限定されるものではない。たとえば、Ａｌ，Ａｌ合金，Ｃｕ，Ｃｕ合金などの他の金属、ＡｌＮ，ＳｉＮ，ＢＮ，ＳｉＣ，ＷＣなどのセラミックス、或いは、Ａｌ−ＳｉＣ，Ｃｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏなどの複合材料を用いてもよい。

本実施の形態では、金属配線２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ）の材料として、ＣｕまたはＣｕ合金を用いているが、これに限定されるものではない。たとえば、Ａｌ，Ａｌ合金や、Ａｌ−ＳｉＣ，Ｃｕ−Ｗ，Ｃｕ−Ｍｏなどの複合材料を用いてもよい。

本実施の形態では、配線層（各平板部２３a1，２３b1，２３u1，２３v1，２３w1）と、外部機器への端子（直流電源用端子２３a2，２３b2および三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2）とを１枚の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板又はＣｕ金属板）によって構成しているが、配線層と端子とを個別に設けて、両者間をバスバー等によって接続してもよい。

上述のように、本実施の形態の電力変換部１０においては、Ｐｂフリー半田からなる半田層１４と、絶縁接着層２６とを備えている。一般に、Ｐｂフリー半田には、以下のものがある。たとえば、Ｓｎ（液相点２３２℃），Ｓｎ−3.5%Ａｇ（液相点２２１℃），Ｓｎ−3.0%Ａｇ（液相点２２２℃），Ｓｎ−3.5%Ａｇ−0.55%Ｃｕ（液相点２２０℃），Ｓｎ−3.0%Ａｇ−0.5%Ｃｕ（液相点２２０℃），Ｓｎ−1.5%Ａｇ−0.85%Ｃｕ−2.0Ｂｉ（液相点２２３℃），Ｓｎ−2.5%Ａｇ−0.5%Ｃｕ−1.0Ｂｉ（液相点２１９℃），Ｓｎ−5.8Ｂｉ（液相点１３８℃），Ｓｎ−0.55%Ｃｕ（液相点２２６℃），Ｓｎ−0.55%Ｃｕ−その他（液相点２２６℃），Ｓｎ−0.55%Ｃｕ−0.3%Ａｇ（液相点２２６℃），Ｓｎ−5.0%Ｃｕ（液相点３５８℃），Ｓｎ−3.0%Ｃｕ−0.3%Ａｇ（液相点３１２℃），Ｓｎ−3.5%Ａｇ−0.5%Ｂｉ−3.0Ｉｎ（液相点２１６℃），Ｓｎ−3.5%Ａｇ−0.5%Ｂｉ−4.0Ｉｎ（液相点２１１℃），Ｓｎ−3.5%Ａｇ−0.5%Ｂｉ−8.0Ｉｎ（液相点２０８℃），Ｓｎ−8.0%Ｚｎ−3.0%Ｂｉ（液相点１９７℃）等がある。本実施の形態では、液相点が２５０℃以下の低融点のＰｂフリー半田、たとえば、Ｓｎ−3.0%Ａｇ−0.5%Ｃｕ（液相点２２０℃）を用いているが、これに限定されるものではない。ただし、Ｓｎ−5.0%Ｃｕ（液相点３５８℃），Ｓｎ−3.0%Ｃｕ−0.3%Ａｇ（液相点３１２℃）等の高融点のＰｂフリー半田（液相点が２５０℃を超えるもの）は除くものとする。

絶縁接着層２６には、本実施の形態では、金属やセラミクスの充填剤を含むエポキシ樹脂が用いられている。エポキシ樹脂の使用可能温度は、種類によって異なるが、２５０℃を超えるものを選択することは容易であり、本実施の形態では、Ｐｂフリー半田の液相点よりも高いものを用いている。したがって、後述する電力変換部の組み立て工程において、絶縁接着層２６を形成した後で、Ｐｂフリー半田のリフロー工程を行うことが可能になる。たとえば、エポキシ樹脂に、アルミナ，シリカ，アルミニウム，窒化アルミニウムなどを充填したものを用いることができ、熱伝導率が３．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、５．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることがより好ましい。

絶縁接着層２６の厚みは、０．４ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。絶縁接着層２６の熱抵抗は、熱伝導率と厚みに依存して定まるが、厚みが薄いほど熱抵抗が小さくなる。したがって、厚みが０．４ｍｍ以下であることにより、放熱性能が高くなることになる。

本実施の形態によると、上述のように、凹部２１ｇ，２３ｇによってヒートシンク２１と配線部材の平板部２３a1または２３w1との剥離の発生や進行を確実に防止しながら、ヒートシンクの部品点数を削減して、コスト低減を得ることができる。さらにこれに加えて、直流電源用端子２３a2，２３b2と三相交流用電源端子２３u2，２３v2，２３w2との間に、直流電力を三相交流電力に変換するためのインバータとして機能する電力変換部１０を介設したコネクタユニット５を設け、コネクタユニット５の一部（本実施の形態では、ヒートシンク２１）をモータハウジング本体６０に連結する構成としたので、直流電源を生成するバッテリ６，コンバータ７と、電力変換部１０との間は、三相交流電源用配線に代えて直流電源用配線を介設すれば済み、大電力用の配線（ワイヤーハーネス）の使用材料量の低減により製造コストの削減を図ることができる。

また、電力変換部１０をモータハウジングの内に配設したので、モータハウジング内のスペースを有効に利用することができ、ひいては、車内部の部材のコンパクトを図ることができる。特に、ヒートシンク２１を、モータハウジング本体６０に接触させた状態で連結して（図５参照）、ヒートシンク２１をモータハウジングの部分としているので、さらなる車内部の部材のコンパクト化を図ることができるとともに、モータハウジング本体６０を介して、放熱性能も向上する。

また、電力変換部１０に、パワーデバイスの動作を制御するための制御回路であるデバイス駆動回路１６を搭載したプリント配線板３３を組み込んでいるので、車内部の部材のコンパクト化を図ることができる。また、配線層のうち直流電源用配線２３ａ，２３ｂの平板部２３a1，２３b1と、直流電源用端子２３a2，２３b2とが共通の金属板で構成されていることにより、製造コストの削減とコネクタユニット５のサイズ縮小とを図ることができる。また、配線層のうち三相交流電源用金属配線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗの平板部２３u1，２３v1，２３w1と、
三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2とが共通の金属板で構成されていることによっても、製造コストの削減とコネクタユニット５のサイズ縮小とを図ることができる。

また、本実施の形態では、従来用いられていた２つの半田層に代えて、１つの半田層１４と、樹脂接着剤からなる絶縁樹脂層２６とを用いているので、工程の先後に応じて低融点のＰｂフリー半田と高融点のＰｂフリー半田とを用いる必要はなく、低融点のＰｂフリー半田だけで済むことになる。現在、Ｐｂフリー半田として、比較的Ｃｕ組成比の高いＰｂフリー半田（たとえば液相点が３００℃以上のＳｎ−5.0%Ｃｕ，Ｓｎ−3.0%Ｃｕ−0.3%Ａｇ）も開発されているが、確実な接続信頼性を有する高融点のＰｂフリー半田を得ることは困難である。一方、低融点のＰｂフリー半田としては、たとえば液相点が２２０℃のＳｎ−3.0%Ａｇ−0.5%Ｃｕ（ＪＥＩＴＡ推奨合金）などの接続信頼性の高いものが得られている。また、樹脂接着剤としては、使用可能温度が２５０℃を超えるエポキシ樹脂など、低融点のＰｂフリー半田の液相点よりも高温に耐えうるものは容易に得られる。したがって、本実施の形態により、半田層１４をＰｂフリー化して、接続信頼性を確保しつつ、Ｐｂフリー化を図ることができるのである。

上記のような、１つの半田層を用いた放熱構造を可能にするのは、各部分の熱膨張率の相違により発生する熱応力に対して、上記の凹部付きの（配線部材２３／絶縁接着層２６／ヒートシンク２１）の協働作用が、放熱経路における剥離の発生を効果的に防止できるからである。また、剥離が発生したとしても、その進行を抑制するからである。ヒートシンクの部品点数の削減も、結局のところ、上記の凹部付きの（配線部材２３／絶縁接着層２６／ヒートシンク２１）の協働作用によって実現が可能となる。

４.コネクタユニットの電気部品接続構造
次に、コネクタユニットの電気部品接続構造について説明する。図７は、コネクタユニット５を主面側から見た斜視図であり、図８は、コネクタユニット５を裏面側から見た斜視図であって、図７を図中縦方向の中心線回りに反転させた状態を表示している。

図７に示すように、コネクタユニット５の各部材は、ヒートシンク２１の上に搭載されている。そして、最上部にデバイス駆動回路等を搭載したプリント配線板３３が設けられていて、プリント配線板３３上で、外部端子を除く全部材はエポキシ樹脂等（図示せず）によって樹脂封止されている。プリント配線板３３には、第１開口部３３ａ、スリット部３３ｂおよび第２開口部３３ｃが設けられている。第１開口部３３ｃには、パワーデバイスであるＩＧＢＴが形成されたＩＧＢＴチップ１１ａと、パワーデバイスであるダイオードが形成されたダイオードチップ１１ｂとが配置されている。第２開口部３３ｃには制御信号用配線８３が配置されている。また、三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2が、スリット部３３ｂを貫通して突出している。

一方、図８に示すように、ヒートシンク２１の裏面側からみると、ヒートシンク２１は、平板部２１ａと、平板部２１ａから外方に突出する多数のフィン（図示せず）が形成されたフィン部２１ｂと、各々ソケット２８，２９によって囲まれた第１，第２開口部２１ｃ，２１ｄとを有している。そして、第１開口部２１ｃには直流電源用端子２３a2，２３b2が配置され、第２開口部２１ｄには、制御信号用配線８３の端子部が配置されている。

次に、コネクタユニット５のヒートシンク上に積層されている各部材の構造について説明する。図９は、ヒートシンク２１上の配線層以外の各層を透視して示す斜視図である。図１０は、ヒートシンク２１上の各層を分離して表示する斜視図である。図９および図１０に示すように、ヒートシンク２１とプリント配線板３３との間には、下方から順に、樹脂絶縁層２６と、金属配線２３と、絶縁板３５とが積層されている。金属配線２３は、直流電源を供給する直流電源用金属配線２３ａ，２３ｂと、三相交流電源を供給する三相交流電源用金属配線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗとを有している。

直流電源用金属配線２３ａ，２３ｂは、横方向に延びる平板状の平板部２３a1，２３b1と、平板部２３a1，２３b1から折り曲げられて図中下方に延びる直流電源用端子２３a2，２３b2とを有している。また、三相交流電源用金属配線２３ｕ，２３ｖ，２３ｗは、横方向に延びる平板状の平板部２３u1，２３v１，２３w1 と、平板部２３u1，２３v1，２３w1から折り曲げられて図中上方に延びる三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2とを有している。

以上の各平板部２３a2，２３b2，２３u1，２３v1，２３w1により、本発明の配線層が構成されている。そして、本実施の形態では、配線層の第１の部分である平板部２３a1，２３b1は、直流電源用端子２３a2，２３b2とそれぞれ共通の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板またはＣｕ合金板）によって構成されている。また、配線層の第２の部分である平板部２３u1，２３v1，２３w1は、三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2とそれぞれ共通の金属板（本実施の形態では、Ｃｕ板またはＣｕ合金板）によって構成されている。

そして、直流電源用端子２３a2，２３b2は、樹脂絶縁層２６の第１開口部２６ａを挿通してヒートシンク２１の第１開口部２１ｃまで延びている（図８参照）。また、三相交流電源用端子２３u2，２３v2，２３w2は、絶縁板３５のスリット部３５ｂおよびプリント配線板３３のスリット部３３ｂを挿通して、プリント配線板３３の上方に突出している（図７参照）。さらに、制御信号用配線８３の端部は、下方に折り曲げられて、樹脂絶縁層２６の第２開口部２６ｂを挿通してヒートシンク２１の第２開口部２１ｄまで延びている。

５.本実施の形態の変形例
図１１は、実施の形態１の変形例１に係るコネクタユニットを示す断面図である。凹部２１ｇ，２３ｇの配置箇所および形状等は、図５に示す実施の形態１における凹部と同じであるが、コネクタユニット５のモータハウジング本体６０への接続構造が図５に示す構造と相違している。同図に示すように、変形例１においては、ヒートシンク２１がモータハウジング本体６０と一体成形により一体化されて、モータハウジングの一部として機能している。この場合、見方によっては、ヒートシンク２１の凹部２１ｇは、モータハウジングに形成されると見ることもできる。ここで、一体化とは、回転電機ハウジングとヒートシンクとが各種の一体成形加工法により製造されていてもよい。そのとき、回転電機ハウジングとヒートシンクとは異種材料であってもよいし、同一材料であってもよい。また、溶接などの接合方法で接合されたものであってもよい。要は取り付け用または連結用の部品を用いることなく一体化されていればよい。

上記の変形例１によると、放熱構造体であるヒートシンク２１をモータハウジング本体６０と一体成形しているので、ヒートシンク２１とモータハウジング６０との間の熱伝導性をより向上させることができる。このとき、モータハウジングの材料と同一の材料でヒートシンク２１を形成することは、上述の熱膨張率の相違が大きくなる場合がある。しかし、このような場合でも、上述の凹部付きの（配線部材２３／絶縁接着層２６／ヒートシンク２１）の作用によって問題なく対応することが可能である。また、所定の場合には、溶接や異材鋳包み鋳造などの一体化手段によって異なる材料同士を接合して、熱膨張率の相違を低減することができる。

図１２は、実施の形態１の変形例２に係るコネクタユニットを示す断面図である。この変形例においても、凹部２１ｇ，２３ｇの配置箇所および形状等は、図５に示す実施の形態１における凹部と同じであるが、コネクタユニット５のハウジング本体６０への接続構造が相違している。同図に示すように、変形例２においては、ヒートシンク２１がモータハウジング本体６０ａの外周面に連結されており、電力変換部１０が、モータハウジングの外側に位置している。そして、三相交流電源用端子２３w2（および２３u2，２３v2）は、モータハウジング本体６０に形成された貫通孔６０ｈを通ってモータハウジングの内にまで延びている。このような貫通孔６０ｈはコネクタユニット５を連結するための構造の一つとは言えず、貫通孔６０ｈがあったとしても、開口部６０ａの場合と異なり、半導体デバイスがハウジングの内に面する、ということはない。

変形例２では、電力変換部１０は、モータハウジングの内に位置してはいないが、ヒートシンク２１よりもモータハウジングの側に配置されているので、三相交流電源端子２３u2，２３v2，２３w2とモータハウジングの内との距離が短くなる。よって、配線部材の使用量の低減による製造コストの削減を図ることができ、かつ、モータハウジング本体６０ａの空きスペースに配置することで、スペースの有効利用による車内部の部材のコンパクト化を図ることもできる。

（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２に係る電力変換部の拡大断面図である。図１３は実施形態１における図６に相当する部分の構造を示している。本実施の形態では、図５に相当する構造の図示は省略するが、図１３に示す部分以外の構造は、実施の形態１と同じである。図１３に示すように、本実施の形態に係る電力変換部においては、ヒートシンク２１の平面部２１ａからほぼ垂直に延びる壁部２１ｊと、壁部２１ｊの先端から内方に延びるひさし部２１ｋとが設けられている。つまり、ヒートシンク２１の平面部２１ａから突出した部分が、図１３の紙面に垂直な軸の回りに折り曲げられた構造となっている。そして、樹脂絶縁層２６は、ひさし部２１ｋと平面部２１ａとの間隙に入り込んでいる。また、ヒートシンク２１は、Ａｌ合金を押し出し成形することによって形成されている。

本実施の形態では、実施の形態１と同様の凹部２１ｇに加えて、ひさし部２１ｋの下面における端部にも、凹部２１ｈが形成されている。そして、この凹部２１ｈにより、ひさし部２１ｋの先端部におけるヒートシンク２１と樹脂絶縁層２６との剥がれの発生や、発生した剥がれの進行が抑制されている。配線部材の平板部２３の構造は、実施の形態１と同じであり、凹部２３ｇにより、配線部材２３と絶縁接着層２６との剥がれの発生や剥がれの進行が抑制されている。

本実施の形態によっても、実施の形態１と同様に、製造コストの削減を図りつつ、接合の信頼性を確保することができる。特に、本実施の形態では、構造上、押し出し成形によってヒートシンク２１を加工することにならざるを得ないが、樹脂接着層２６を壁部２１ｊとひさし部２１ｋとによって覆うことにより、熱膨張係数の差が大きい絶縁接着層２６とヒートシンク２１との接続をより確実に確保することができる。

（実施の形態３）
図１４、本発明の実施の形態３に係る電力変換部の拡大断面図である。図１４は実施の形態１における図６に相当する部分の構造を示している。本実施の形態では、ヒートシンク２１に設けられた雌ねじ２１ｍに、配線部材２３の側から当該配線部材２３にあけたねじ孔２３ｈを通した連結部材または絶縁性ねじ３９が螺合する。この絶縁性ねじ３９の上記螺合により、配線部材２３とヒートシンク２１とは、絶縁接着層２６を間に挟んで、相互に相手側に近づくような力を作用される。絶縁性ねじ３９の螺合において、絶縁接着層２６は、配線部材２３とヒートシンク２１とに挟まれ、厚み方向に圧縮され、配線部材２３とヒートシンク２１とに対して、弾性復元力の反力を作用させる。このため、上述のように密着力は高いものとなる。さらに、この場合、配線部材２３およびヒートシンク２１には、溝２３ｇ，２１ｇが設けられ、これら溝２３ｇ，２１ｇには、絶縁接着層２６が充填されている。このため、絶縁接着層２６が、ヒートシンク２１と配線部材２３とに対して、アンカー（錨）効果的な作用を及ぼしている。上記の絶縁性ねじ３１と、絶縁接着層２６と、その絶縁接着層が充填された溝２３ｇ，２１ｇとの協働作用により、（配線部材２３／絶縁接着層２６／ヒートシンク２１）の接続構造における各界面で互いに相手側に押し付け合い、せん断方向を含む各種応力などによって界面での剥がれが生じるおそれを封じることができる。その結果、接続の信頼性を大幅に高めることができる。

上記の絶縁性ねじ３９においては、電気絶縁性が高いことが必要である。絶縁性ねじ３９の電気抵抗が高くないと、配線部材２３を通る大電流がねじ３９を通ってリークすることになり、不都合を生じる。絶縁性ねじ３９の材料については、後で詳しく説明する。

また、ヒートシンク２１の絶縁接着層２６との接触領域の端部には、溝２１ｇが形成されている。本実施の形態の溝２１ｇは、図１５に示すように、絶縁接着層２６の端部において閉ループ状の溝２１ｇである。また、配線部材２３の絶縁接着層２６との接触領域の端部にも、溝２３ｇが形成されている。図１４に示すように、配線部材２３およびヒートシンク２１に設けられた溝２３ｇ，２１ｇには、絶縁接着層２６が充填されている。上記の連結部材または絶縁性ねじ３９の配置により、もともと剥がれは生じるおそれがないようにされているが、万一、何かの拍子で絶縁性ねじ３９の作用が効かなくなった場合、絶縁接着層が充填された上記の溝２１ｇまたは２３ｇにより、絶縁接着層２６とヒートシンク２１との接触領域の端部または絶縁接着層２６と配線部材２３との接触領域の端部から、それぞれ剥離が生じようとしても剥離の発生が抑制される。そして、上記の絶縁接着層が充填された溝により最端部で剥離が発生しても、その内方への進行が止められる。連結部材（絶縁性ねじ３９など）および溝２１ｇ，２３ｇが正常に機能する場合、絶縁接着層２６を含めた各部分の協働作用により、放熱構造内に剥離が生じることを、より大きな確実性をもって防止することができる。

図１６は、図１５とは異なる溝２１ｇ，２３ｇおよび絶縁性ねじ３９の配置を示す、本発明の変形例を示す図である。本変形例では、配線部材２３およびヒートシンク２１の端部よりはやや内側に溝２１ｇ，２３ｇが設けられ、その溝２１ｇ，２３ｇのコーナー（コーナー位置は、絶縁接着層２６の端部）に、絶縁性ねじ３９が配置されている。接触領域の端部のうちコーナー部に最も大きな応力が加わるので、そのコーナーにおいて絶縁性ねじ３９によって、上述のようなねじ３９の螺合によって剥離の発生を確実に防止することができる。なお、溝２１ｇまたは２３ｇは、絶縁接着層２６との接触領域の端部のうちコーナー部のみに形成されていてもよい。

本実施の形態では、絶縁性のねじ３１には、セラミックス材料の場合、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３：体積固有抵抗＞１０^１４Ω・ｃｍ、曲げ強さ２４５〜３４３ＭＰａ）、ステアタイト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２：体積固有抵抗＞１０^１４Ω・ｃｍ、曲げ強さ１１７〜１４７ＭＰａ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２：体積固有抵抗＞１０^１４Ω・ｃｍ、曲げ強さ１４７ＭＰａ）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２：体積固有抵抗＞１０^１３Ω・ｃｍ、曲げ強さ１０８ＭＰａ）、ジルコン・コーディライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２−ＺｒＯ_２・ＳｉＯ_２：体積固有抵抗＞１０^１４Ω・ｃｍ、曲げ強さ９８ＭＰａ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４：体積固有抵抗≒１０^１３Ω・ｃｍ、曲げ強さ６３７ＭＰａ）などのセラミックス製のねじを用いることができる。また、セラミックス材料で周知のジルコニア（ＺｒＯ_２：曲げ強さ９８０ＭＰａ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ：曲げ強さ４９０ＭＰａ）は、曲げ強さは優れているが、体積抵抗率は高くなく、本発明の実施の形態では、漏電を生じるおそれがあるので、使用しにくい。上記の体積固有抵抗が高いセラミックスねじは、インターネット販売または専門店を通じて容易に入手できる。ねじのサイズの品揃えも大変、豊富である。セラミックスの場合、脆いので引張強さよりも曲げ強さが問題であり、上記の程度の曲げ強さがあれば、強力なセラミックス製ねじを得ることができる。

本実施の形態では、絶縁性のねじ３１には、樹脂材料の場合、４フッ化・ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：体積固有抵抗＞１０^１８Ω・ｃｍ、引張強さ１４〜３５ＭＰａ）、トリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ：体積固有抵抗≒１．２×１０^１８Ω・ｃｍ、引張強さ３１〜４２ＭＰａ）、ポリふっ化ビニリデン（体積固有抵抗≒２×１０^１４Ω・ｃｍ、引張強さ３６〜５７ＭＰａ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ（４０ＧＦ充填）：体積固有抵抗≒１０^１６Ω・ｃｍ、引張強さ１６４ＭＰａ）、ポリカーボネート（１０／４０％ＧＦ充填：体積固有抵抗≒４〜５×１０^１６Ω・ｃｍ、引張強さ８４〜１７６ＭＰａ）、ポリアミド（無充填：体積固有抵抗≒０．８×１０^１５Ω・ｃｍ、引張強さ９３．５ＭＰａ）、ポリイミド（ＧＦ充填：体積固有抵抗≒５×１０^１５Ω・ｃｍ、引張強さ１９０ＭＰａ）や、その他の、電気絶縁性・高強度樹脂を用いることができる。樹脂の場合は、引張強さがネックとなるため重要であり、ガラス繊維（ＧＦ： glass fiber）を充填し、強度を高めたものを用いるのがよい。体積固有抵抗が比較的高いものが多いので、ねじの断面積を大きくとって応力を小さい範囲に抑えることが望ましい。他の部分の材料については、上述のように、実施の形態１と同様のものを用いることができる。

絶縁接着層２６とヒートシンク２１との接触領域の場合と同様に、絶縁接着層２６と配線部材２３との接触領域においても、熱応力に起因して最端部において剥がれが生じるおそれがある。しかし、連結部材（絶縁性ねじ３９、雌ねじ２１ｍ）および溝２３ｇによって、剥がれの発生自体また剥がれの進行が抑制されることになる。

以上のように、本実施の形態によると、図２３に示される放熱基板１０１やＤＢＡ基板などの部材を用いることなく、配線部材２３を、絶縁接着層２６を挟んでヒートシンク２１に接続する構造としているので、部品数の低減により、製造コストの低減を図ることができる。しかも、連結部材（絶縁性ねじ３９、雌ねじ２１ｍ）を配置して、配線部材２３、絶縁接着層２６およびヒートシンク２１の相互の密着力を高める方策を施す。また、ヒートシンク２１の絶縁接着層２６との接触領域の端部に溝２１ｇを、配線部材２３の絶縁接着層２６との接触領域の端部に溝２３ｇをそれぞれ形成する。上記の連結部材、絶縁接着層および溝の協働作用により、ヒートシンク２１や配線部材２３の絶縁接着層２６との接続部における剥がれの発生および進行を、より確実に抑制することができ、接続の信頼性を維持することができる。

また、上述のように、従来用いられていた２つのはんだ層に代えて、１つのはんだ層１４と、樹脂接着剤からなる絶縁接着層２６とを用いるので、工程の先後に応じて高融点のＰｂフリーはんだと低融点のＰｂフリーはんだとを用いる必要はなく、低融点のＰｂフリーはんだだけで済むことになる。上記のような、１つの半田層を用いた放熱構造を採用しても、上記の凹部を伴う（配線部材２３／絶縁接着層２６／ヒートシンク２１）と、配線部材２３とヒートシンク２１とを連結する連結部材（絶縁性ねじ）３９との協働作用は、各部分の熱膨張率の相違により発生する熱応力に対して、より高度の確実性で、放熱経路における剥離の発生を防止することができる。

（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４に係る電力変換部の拡大断面図である。本実施の形態における電力変換部１０は、絶縁接着層２６を囲むように絶縁性の枠部材４３が配置されている点に特徴を有する。枠部材４３は、図１８（ａ）および（ｂ）に示すように、分離ギャップ部Ｇがあるのがよい。絶縁接着層２６は、溶液タイプと、半固体シート状タイプとがある。溶液タイプの場合、気泡の発生は避けられないが、気泡が絶縁接着層中に残存すると、この後、説明するように不都合を生じるので、気泡は外に追い出すのがよい。枠部材４３に分離ギャップ部Ｇがあると、この分離ギャップ部Ｇから外に気泡を追い出すことができる。枠部材４３には、その他に絶縁性のねじ３９を通す孔４３ａを設ける。

枠部材４３の厚みｔ_１は、絶縁接着層２６の厚みｔ_０より薄くするのがよい。ねじ３９を雌ねじ２１ｍに螺合して、配線部材２３とヒートシンク２１との距離が短縮されるように締結する際に、絶縁接着層２６は圧縮力を受ける。このとき絶縁接着層２６は、弾性的な反発をするので、ねじ３９はその弾性的な反発を押さえながら螺合するので、締め付けを円滑に行い、堅固な締結を完成することができる。

上記の連結部材であるねじ３９による締結によって、配線部材２３とヒートシンク２１とは互いに相手に向かう力を受けるので、凹部または溝２１ｇ，２３ｇだけの場合よりも剥がれの発生を、確実に防止することができる。そして、たええ万一、剥がれが生じたとしても、配線部材２３とヒートシンク２１とは互いに相手に向かう力を受け続け、溝２１ｇ，２３ｇに絶縁接着層２６が充填されるので、剥がれが進展することはない。

図１９は、絶縁接着層２６の内部に気泡Ｂがある場合に、漏電の問題が生じるおそれがあることを説明するための図である。絶縁接着層２６には、配線部材２３側から絶えずヒートシンク２１に向かって、熱流がある。気泡Ｂがあると、熱流はこの部分をスムースに流れず、気泡Ｂに熱が蓄積され、気泡Ｂおよびその周囲では、温度上昇が生じる。この結果、絶縁接着層２６を形成するエポキシ樹脂などは変質が生じ、水素等が離脱して炭化が進行する。このため、電気絶縁性能が劣化して、気泡Ｂの周囲は電気抵抗が低くなり、配線部材２３を通過する電流のうち幾分かは気泡Ｂの周囲を伝って外部に漏れ、漏電が発生する。上記の気泡Ｂを防止するために、上記の枠部材４３には分離ギャップ部Ｇを設け、その分離ギャップ部Ｇから外に気泡Ｂを追い出すことができる。

上記の各実施の形態では、絶縁接着層を熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂によって構成したが、ＰＰＳなどの熱可塑性樹脂によって構成してもよい。その場合には、絶縁接着層の上に配線部材を配置した状態でも、気泡を抜くことは容易なので、絶縁接着層は１回塗りで済み、製造コストをより安価にすることができる。

（実施の形態５）
図２０は、本発明の実施の形態５における電力変換部１０の部分拡大図である。本実施の形態では、絶縁性のねじ３９にコイルばね４５を配置した点に特徴を有する。他の部分は、図１４に示す電力変換部１０と同じなので、繰り返しの説明はしない。

配線部材２３にはばね収納凹部２３ｋが設けられ、コイルばね４５は、ばね収納部２３ｋ内において、ねじ３９のヘッド３９ａと、ばね収納凹部２３ｋの底面との間に配置される。ねじ３９の雌ねじ２１ｍへの螺合により、コイルばね４５は、ねじヘッド３９ａの下方への力を受け、配線部材２３を下方のヒートシンク２１へと押す。このとき、絶縁接着層２６にも圧縮力を及ぼし、絶縁接着層２６は反力をコイルばね４５およびねじ３９に付加する。図２０に示す構成と同様であるが、弾性部材に弾性力の強いゴム４６を用いた変形例を、図２１に示す。図２１において、弾性力の強いゴム４６は筒形（円筒、角筒など）であり、ゴム収納凹部２３ｍに収納されている。ねじ３９の雌ねじ２１ｍへの螺合により、筒形のゴム４６は、ねじヘッド３９ａの下方への力を受け、ゴム収納凹部２３ｍを通して配線部材２３を下方のヒートシンク２１へと押す。

上記の構成によれば、コイルばね４５または弾性力の強いゴム４６の弾性復元力は、配線部材２３とヒートシンク２１との間の距離を縮める方向に作用する。このため、コイルばね４５または弾性力の強いゴム４６の配置によって、配線部材２３およびヒートシンク２１の絶縁接着層２６への密着度は向上する。したがって、配線部材２３／絶縁接着層２６／ヒートシンク２１の接続構造は、より堅固に維持される。

（他の実施の形態）
１．上記実施の形態では、コネクタユニットをモータに用いた例について説明したが、本発明は、モータだけでなく、発電機にも用いることができる。つまり、電動機や発電機のハウジングにも適用することができる。
２.本発明の電力変換部に配置される半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ，ＧａＮなど）を用いたパワーデバイスでもよいし、Ｓｉを用いたパワーデバイスでもよい。
３.上記実施の形態では、電力変換部がＩＧＢＴおよびダイオードを組み合わせたインバータであったが、本発明の電力変換部は、ＭＯＳＦＥＴとダイオードとを組み合わせたインバータであってもよい。
４.ヒートシンクとの熱交換を行う熱交換媒体は、冷却能やコストを考慮すると、フロリナート、水、エチレングリコール水溶液などの液体であることが好ましい。ただし、ヘリウム，アルゴン，窒素，空気などの気体であってもよい。また、冷凍機のエバポレータが利用できる場合には、低圧冷媒ガスを用いてもよい。

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明のコネクタユニット、ハウジングおよび回転電機は、ＨＥＶ、電気自動車、冷凍装置のコンプレッサなどのモータや、発電機に利用することができる。

本発明の実施の形態１に係るＨＥＶの車体内部の電気系統の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるバッテリからモータまでの回路構成を示す電気回路図である。 モータの一部を破断して示す斜視図である。 モータの一部およびコネクタユニットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るコネクタユニットの断面図である。 図５の部分拡大図である。 コネクタユニットを主面側から見た斜視図である。 コネクタユニットを裏面側から見た斜視図である。 ヒートシンク上の配線層以外の各層を透視して示す斜視図である。 ヒートシンク上の各層を分離して表示する斜視図である。 実施の形態１のコネクタユニットの変形例１を示す断面図である。 実施の形態１のコネクタユニットの変形例２を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係るコネクタユニットを示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係るコネクタユニットを示す断面図である。 図１４のコネクタユニットの電力変換部の平面図である。 図１４のコネクタユニットの電力変換部における別の凹部形状を示す平面図である。 本発明の実施の形態４に係るコネクタユニットを示す断面図である。 図１７の電力変換部に用いられる枠部材を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。 絶縁接着層に気泡がある場合に起きる問題を説明するための図である。 本発明の実施の形態５に係るコネクタユニットを示す断面図である（コイルばねの場合）。 図２０のコイルばねを弾性ゴムに置き換えた構成を示す図である。 従来のＨＥＶの電気系統の例を示すブロック回路図である。 従来のヒートシンクの積層構造を示す図である。

符号の説明

１ エンジン、２ ラジエータ、３ モータ、５ コネクタユニット、６ バッテリ、７ コンバータ、８ 直流電源用配線、１０ 電力変換部、１１ａ ＩＧＢＴチップ、１１ｂ ダイオードチップ、１４ 半田層、１６ デバイス駆動回路、１７ 制御信号用配線、１８ 大電流用配線、２１ ヒートシンク、２１ａ 平板部、２１ｂ フィン部、２１ｃ 第１開口部、２１ｄ 第２開口部、２１ｇ，２１ｈ 凹部、２１ｊ 壁部、２１ｋ ひさし部、２１ｍ 雌ねじ部、２３ａ，２３ｂ 直流電源用金属配線、２３a1，２３b1 平板部、２３a2，２３b2 直流電源用端子、２３ｇ 凹部、２３ｈ ねじ孔、２３ｋ ばね収納凹部、２３ｍ ゴム収納凹部、２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ 三相交流電源用金属配線、２３u1，２３v1，２３w1 平板部、２３u2，２３v2，２３w2 三相交流電源用端子、２６ 絶縁接着層、２６ａ 第１開口部、２６ｂ 第２開口部、２６ｈ ねじ孔、２８ ソケット、２９ ソケット、３１ 取付ねじ、３３ プリント配線板、３３ａ 第１開口部、３３ｂ スリット部、３３ｃ 第２開口部、３５ 絶縁板、３５ａ 第１開口部、３５ｂ スリット部、３５ｃ 第２開口部、３７ 取付部材、３９ ねじ（連結部材）、３９ａ ねじヘッド、４３ 枠部材、４３ａ ねじ孔、４５ コイルばね、４６ 筒形ゴム、５０ 容器、６０ モータハウジング本体、６０ａ 開口部、６０ｂ 側筒縁部（上端面）、６０ｃ 側筒、６０ｈ 貫通孔、６３ｕ，６３ｖ，６３ｗ バスバー、６３u1，６３v1，６３w1 リング部、６３u2，６３v2，６３w2 モータ側端子、８０ モータ制御ユニット、８１ 制御信号用配線、８３ 制御信号用配線、Ｂ 気泡、Ｇ 分離ギャップ部。

Claims (12)

1. 回転電機のハウジングに連結可能なコネクタユニットであって、
   直流電力と三相交流電力の変換をするための電力変換部を備え、
   前記電力変換部は、前記電力変換用の半導体デバイスと、該半導体デバイスからの熱を放熱するヒートシンクと、前記半導体デバイスの電極と電気的に接続された配線部材と、該配線部材と前記ヒートシンクとを固着する絶縁接着層とを有し、
   前記ヒートシンクおよび配線部材における絶縁接着層との接触領域には、それぞれ凹部が形成されていることを特徴とする、コネクタユニット。
2. 前記凹部が前記接触領域の周縁部に延在することを特徴とする、請求項１に記載のコネクタユニット。
3. 前記ヒートシンクには、該ヒートシンクから前記半導体デバイス側へと延びる壁部と、該壁部の先端から内方に延びるひさし部とが形成され、前記ひさし部の前記半導体デバイス側と逆側の面に凹部が形成されており、前記壁部およびひさし部は、前記絶縁接着層の端部を覆っている、請求項１または２に記載のコネクタユニット。
4. 前記配線部材と前記ヒートシンクとを連結する連結部材を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコネクタユニット。
5. 前記配線部材と前記ヒートシンクとの間において、前記絶縁接着層を囲むように、絶縁性の枠部材が位置することを特徴とする、請求項４に記載のコネクタユニット。
6. 前記枠部材には、当該枠部材が存在しない分離部分があることを特徴とする、請求項５に記載のコネクタユニット。
7. 前記配線部材の前記半導体デバイス側に位置する弾性部材を備え、前記連結部材は、該弾性部材を前記配線部材との間に挟んで圧縮しながら、その弾性部材と共に前記配線部材を前記ヒートシンクに近づけるように力を及ぼすことを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載のコネクタユニット。
8. 前記ヒートシンクは前記ハウジングの外側に面し、そのヒートシンクより前記回転電機の本体側に前記半導体デバイスが位置するように設けられることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のコネクタユニット。
9. 前記半導体デバイスは、縦型デバイスであり、裏面電極を有し、前記配線部材は、板状であり、前記裏面電極とは導電金属層を介在させて面接続していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のコネクタユニット。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のコネクタユニットが連結されたことを特徴とする、回転電機のハウジング。
11. 前記ヒートシンクが前記ハウジングと一体化されていることを特徴とする、請求項１０に記載の回転電機のハウジング。
12. 請求項１０または１１に記載の回転電機のハウジングと、該ハウジング内に収納された回転電機本体とを備えることを特徴とする、回転電機。
    

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