电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置的制作方法

1.本发明涉及电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置。


背景技术：

2.以往，公知有利用逆变器来驱动马达的驱动系统。在这样的驱动系统中，逆变器伴随着马达驱动而发热，因此提出了散热用的构造。
3.例如在专利文献1中，提出了以下结构：在对具有多个绕组单元的旋转电机(马达)的通电进行控制的旋转电机控制装置中，与绕组单元对应地设置有多个系统的电力转换电路，特定电路与通常电路相比所对应的部分的散热器的厚度不同。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本注册专利：日本特许第6056827号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.但是，以往是以多个逆变器彼此、逆变器内的开关元件彼此为相同的通电状态作为前提的，没有考虑在逆变器彼此、逆变器内的开关元件彼此之间发热量不同情况下的高效散热构造。
9.因此，本发明的目的在于，提供对于发热量不同的多个元件，散热效率高的新构造的电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置。
10.用于解决课题的手段
11.本发明的一个方式的电力转换装置对来自电源的电力进行转换而提供给马达，其中，所述电力转换装置具有：逆变器，其具有多个开关元件，该多个开关元件与上述马达的绕组连接，伴随着电力控制的动作而发热；以及基板，其安装有上述开关元件，上述开关元件中的第1开关元件安装于上述基板上的第1区域，比该第1开关元件发热多的第2开关元件安装于散热性比上述第1区域高的第2区域。
12.另外，本发明的一个方式的驱动装置具有：上述电力转换装置；以及马达，其被提供由上述电力转换装置转换后的电力。
13.另外，本发明的一个方式的助力转向装置具有：上述电力转换装置；马达，其被提供由上述电力转换装置转换后的电力；以及助力转向机构，其由上述马达驱动。
14.发明效果
15.根据本发明，得到了对于发热量不同的多个元件，散热效率良好的新构造的电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置。
附图说明
16.图1是示意性地示出本实施方式的马达驱动单元的块结构的图。
17.图2是示意性地示出本实施方式的马达驱动单元的电路结构的图。
18.图3是示出在马达的各相的各线圈中流动的电流值的图。
19.图4是示意性地示出在pwm控制和持续接通/断开动作下电流从马达的绕组的一端侧向另一端侧流动的状态的图。
20.图5是示意性地表示在pwm控制和持续接通/断开动作下电流从马达的绕组的另一端侧向一端侧流动的状态的图。
21.图6是示出马达驱动单元的各开关元件的发热状态的图。
22.图7是马达驱动单元的分解立体图。
23.图8是马达驱动单元1000的示意性的剖视图。
24.图9是示意性地示出开关元件的安装部位的图。
25.图10是示意性地示出第1区域和第2区域的配置不同的变形例中的开关元件的安装部位的图。
26.图11是示出低发热的开关元件和高发热的开关元件在电路上的位置不同的变形例的图。
27.图12是示意性地示出图11所示的变形例中的开关元件的安装部位的一例的图。
28.图13是示意性地示出图11所示的变形例中的开关元件的安装部位的另一例的图。
29.图14是示出开关元件相对于与散热构造无关地形成的第1区域和第2区域的安装配置的一例的图。
30.图15是示出开关元件相对于与散热构造无关地形成的第1区域和第2区域的安装配置的另一例的图。
31.图16是示意性地示出本实施方式的电动助力转向装置的结构的图。
具体实施方式
32.以下，参照附图对本公开的电力转换装置、驱动装置以及助力转向装置的实施方式进行详细说明。但是，为了避免以下说明不必要地冗长，使本领域技术人员容易理解，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已经熟知的事项的详细说明和对实质上相同的结构的重复说明。
33.在本说明书中，以对来自电源的电力进行转换而提供给具有三相(u相、v相、w相)绕组(有时记作“线圈”)的三相马达的电力转换装置为例，对本公开的实施方式进行说明。但是，对来自电源的电力进行转换而提供给具有四相或五相等n相(n为4以上的整数)绕组的n相马达的电力转换装置也属于本公开的范畴。
34.(马达驱动单元1000的电路构造)
35.图1是示意性地示出本实施方式的马达驱动单元1000的块结构的图。马达驱动单元1000具有逆变器101、102、马达200以及控制电路301、302。
36.在本说明书中，对具有马达200作为结构要素的马达驱动单元1000进行说明。具有马达200的马达驱动单元1000相当于本发明的驱动装置的一例。但是，马达驱动单元1000也可以是省略了马达200作为结构要素的用于驱动马达200的装置。省略了马达200的马达驱动单元1000相当于本发明的电力转换装置的一例。
37.马达驱动单元1000利用2个逆变器101、102对来自电源(图2的403、404)的电力进
行转换而提供给马达200。逆变器101、102例如能够将直流电力转换为作为u相、v相以及w相的模拟正弦波的三相交流电力。2个逆变器101、102分别具有电流传感器401、402。
38.马达200例如是三相交流马达。马达200具有u相、v相以及w相的线圈。线圈的卷绕方法例如是集中卷绕或分布卷绕。
39.第1逆变器101与马达200的线圈的一端210连接而对该一端210施加驱动电压，第2逆变器102与马达200的线圈的另一端220连接而对该另一端220施加驱动电压。在本说明书中，除非另有说明，否则部件(结构要素)彼此的“连接”是指电连接。
40.像后文详细说明的那样，控制电路301、302具有微控制器341、342等。控制电路301、302根据来自电流传感器401、402和角度传感器321、322的输入信号而对马达200的驱动电流进行控制。具体而言，控制电路301、302通过对2个逆变器101、102的动作进行控制而对马达200的驱动电流进行控制。作为控制电路301、302对驱动电流的控制方法，例如，可以使用从矢量控制、直接扭矩控制(dtc)中选出的控制方法。
41.参照图2对马达驱动单元1000的具体电路结构进行说明。图2是示意性地示出本实施方式的马达驱动单元1000的电路结构的图。
42.马达驱动单元1000与彼此独立的第1电源403和第2电源404连接。电源403、404生成规定的电源电压(例如12v)。作为电源403、404，例如使用直流电源。但是，电源403、404也可以是ac
‑
dc转换器或dc
‑
dc转换器，也可以是电池(蓄电池)。在图2中，作为一例，示出了第1逆变器101用的第1电源403和第2逆变器102用的第2电源404，但马达驱动单元1000也可以构成为第1逆变器101和第2逆变器102与共用的一个电源连接。另外，马达驱动单元1000也可以在内部具有电源。
43.马达驱动单元1000具有与马达200的一端210侧对应的第1系统和与马达200的另一端220侧对应的第2系统。在第1系统中包含有第1逆变器101和第1控制电路301。在第2系统中包含有第2逆变器102和第2控制电路302。第1系统的逆变器101和控制电路301由第1电源403提供电力。第2系统的逆变器102和控制电路302由第2电源404提供电力。
44.在图2中，作为一例，示出了第1逆变器101用的第1控制电路301和第2逆变器102用的第2控制电路302，但马达驱动单元1000也可以构成为第1逆变器101和第2逆变器102由一个控制电路来控制。
45.第1逆变器101包含具有3个支路的桥电路。第1逆变器101的各支路具有连接在电源与马达200之间的高边开关元件以及连接在马达200与接地端之间的低边开关元件。具体而言，u相用支路具有高边开关元件113h和低边开关元件113l。v相用支路具有高边开关元件114h和低边开关元件114l。w相用支路具有高边开关元件115h和低边开关元件115l。
46.作为开关元件，例如使用场效应晶体管(mosfet等)或绝缘栅双极型晶体管(igbt等)。另外，作为开关元件，也可以使用硅材料以外的功率晶体管。另外，在开关元件是igbt的情况下，与开关元件反并联地连接有二极管(续流)。
47.第1逆变器101例如在各支路中具有分流电阻113r、114r以及115r作为用于检测在u相、v相以及w相的各相的绕组中流动的电流的电流传感器401(参照图1)。电流传感器401具有检测在各分流电阻中流动的电流的电流检测电路(未图示)。例如，分流电阻可以连接在低边开关元件113l、114l以及115l与接地端之间。分流电阻的电阻值例如为0.5mω～1.0mω左右。
48.分流电阻的数量也可以是3个之外的数量。例如，也可以使用u相、v相用的2个分流电阻113r和114r、v相、w相用的2个分流电阻114r和115r、或者u相、w相用的2个分流电阻113r和115r。所使用的分流电阻的数量和分流电阻的配置能够考虑产品成本和设计规格等而适当决定。
49.第2逆变器102包含具有3个支路的桥电路。第2逆变器102的各支路具有连接在电源与马达200之间的高边开关元件和连接在马达200与接地端之间的低边开关元件。具体而言，u相用支路具有高边开关元件116h和低边开关元件116l。v相用支路具有高边开关元件117h和低边开关元件117l。w相用支路具有高边开关元件118h和低边开关元件118l。与第1逆变器101同样地，第2逆变器102例如具有分流电阻116r、117r以及118r。
50.马达驱动单元1000具有电容器105、106。电容器105、106是所谓的平滑电容器，通过吸收在马达200中产生的环流电流而使电源电压稳定化，抑制扭矩波动。电容器105、106例如是电解电容器，容量和使用的个数能够根据设计规格等而适当决定。
51.再次参照图1。控制电路301、302例如具有电源电路311、312、角度传感器321、322、输入电路331、332、微控制器341、342、驱动电路351、352以及rom 361、362。控制电路301、302与逆变器101、102连接。并且，第1控制电路301控制第1逆变器101，第2控制电路302控制第2逆变器102。
52.控制电路301、302能够对作为目标的转子的位置(旋转角)、转速以及电流等进行控制来实现闭环控制。转速例如是通过对旋转角(rad)进行时间微分而得到的，用单位时间(例如1分钟)内转子旋转的转数(rpm)来表示。控制电路301、302也能够对作为目标的马达扭矩进行控制。为了扭矩控制，控制电路301、302可以具有扭矩传感器，但即使省略了扭矩传感器也能够进行扭矩控制。另外，也可以代替角度传感器321、322而具有无传感器算法。在本实施方式中，由2个控制电路301、302中的一方(例如第2控制电路302)进行扭矩控制。电源电路311、312生成控制电路301、302内的各块所需的dc电压(例如3v、5v)。
53.角度传感器321、322例如是旋转变压器或霍尔ic。角度传感器321、322也可以通过具有磁阻(mr)元件的mr传感器与传感器磁铁的组合来实现。角度传感器321、322检测马达200的转子的旋转角，并将表示检测到的旋转角的旋转信号输出给微控制器341、342。根据马达控制方法(例如无传感器控制)，有时会省略角度传感器321、322。
54.输入电路331、332接收由电流传感器401、402检测到的马达电流值(以下，记作“实际电流值”)。输入电路331、332根据需要，将实际电流值的电平转换为微控制器341、342的输入电平而将实际电流值输出给微控制器341、342。输入电路331、332是模拟数字转换电路。
55.微控制器341、342接收由角度传感器321、322检测到的转子的旋转信号，并且接收从输入电路331、332输出的实际电流值。2个微控制器341、342中的进行扭矩控制的例如第2控制电路302的微控制器342根据实际电流值和转子的旋转信号等来设定目标电流值，生成pwm信号，并将生成的pwm信号输出给驱动电路352。第2控制电路302的微控制器342生成用于对第2逆变器102的各开关元件的开关动作(接通或者断开)进行控制的pwm信号。
56.另一方面，2个微控制器341、342中的例如第1控制电路301生成对第1逆变器101的各开关元件的开关动作进行控制的接通/断开信号并输出给驱动电路351。通过基于该接通/断开信号的控制，第1逆变器101的开关元件在第2逆变器102的开关元件按照pwm控制进
行多次开关动作的期间，维持接通状态和断开状态中的任意一方，第1逆变器101的多个开关元件中的一部分为接通状态，另一部分为断开状态。以下，将第1逆变器101的开关元件的这种动作称为持续接通/断开动作。
57.2个控制电路301、302和2个微控制器341、342的控制分担以及2个逆变器101、102的动作分担可以在第1系统和第2系统中交换，但以下，为了便于说明，以在第1系统侧进行持续接通/断开动作，在第2系统侧进行pwm控制为前提进行说明。
58.驱动电路351、352典型地是栅极驱动器。驱动电路351、352根据pwm信号和接通/断开信号而生成对第1逆变器101和第2逆变器102中的各开关元件的开关动作进行控制的控制信号(例如，栅极控制信号)，并将生成的控制信号提供给各开关元件。微控制器341、342也可以具有驱动电路351、352的功能。在该情况下，省略驱动电路351、352。
59.rom 361、362例如是可写入的存储器(例如prom)、可改写的存储器(例如闪存)或读出专用的存储器。rom 361、362保存有控制程序，该控制程序包含用于使微控制器341、342控制逆变器101、102等的指令组。例如，控制程序在启动时暂时在ram(未图示)中展开。
60.以下，对马达驱动单元1000的动作的具体例进行说明，主要对逆变器101、102的动作的具体例进行说明。
61.控制电路301、302通过使用第1逆变器101和第2逆变器102进行三相通电控制来驱动马达200。具体而言，控制电路301、302通过对第1逆变器101的开关元件和第2逆变器102的开关元件进行开关控制而进行三相通电控制。
62.图3是示出在马达200的各相的各线圈中流动的电流值的图。
63.在图3中，示出了对按照三相通电控制来控制第1逆变器101和第2逆变器102时在马达200的u相、v相以及w相的各线圈中流动的电流值进行标绘而得到的电流波形(正弦波)。图3的横轴表示马达电角度(度)，纵轴表示电流值(a)。ipk表示各相的最大电流值(峰值电流值)。此外，逆变器101、102除了图3所例示的正弦波之外，也可以使用例如矩形波来驱动马达200。
64.图3所例示那样的电流波形是通过将与这样的电流波形相应的波形的电压施加于马达200而产生的。而且，电压波形的振幅是通过第2逆变器102的开关元件按照pwm控制以例如20khz这样的高速进行开关而产生的。另外，电压波形的正负是通过第1逆变器101的各开关元件中的持续接通/断开动作的接通状态和断开状态交替，并且第2逆变器102的开关元件中的按照pwm控制进行开关的元件交替而产生的。
65.图4和图5是示意性地示出pwm控制和持续接通/断开动作下的开关动作的图，在图4中示出了电流从马达的绕组的一端侧向另一端侧流动的状态，在图5中示出了电流从马达的绕组的另一端侧向一端侧流动的状态。
66.在图4和图5中示出了逆变器101、102所具有的支路中的例如u相的支路。如上所述，在u相的支路中包含有第1逆变器101侧的高边开关元件113h和低边开关元件113l以及第2逆变器102侧的高边开关元件116h和低边开关元件116l。
67.第1逆变器101侧的高边开关元件113h和低边开关元件113l不同时为接通状态，在一方为接通状态的情况下，另一方为断开状态。第2逆变器102侧的高边开关元件116h和低边开关元件116l也同样地不同时为接通状态。
68.在电流像图4中的箭头那样从马达200的绕组的一端侧向另一端侧流动的情况下，
在第1逆变器101中，高边开关元件113h为接通状态，低边开关元件113l为断开状态。另外，在第2逆变器102中，高边开关元件116h为断开状态，低边开关元件116l进行按照pwm控制的开关动作。
69.在电流像图5中的箭头那样从马达200的绕组的另一端侧向一端侧流动的情况下，在第1逆变器101中，高边开关元件113h为断开状态，低边开关元件113l为接通状态。另外，在第2逆变器102中，高边开关元件116h进行按照pwm控制的开关动作，低边开关元件116l为断开状态。
70.在使用例如图3所示的电流波形的情况下，重复图4所示的状态和图5所示的状态。另外，各开关元件113h、113l、116h、116l伴随着电力控制的开关动作而发热。因此，作为通常运转时的平均发热，按照pwm控制频繁地进行开关动作的第2逆变器102的开关元件116h、116l比进行持续接通/断开动作的第1逆变器101的开关元件113h、113l发热多。
71.如图4所示，通过持续接通/断开动作而成为接通状态的高边开关元件113h经由马达200的绕组与低边开关元件116l连接，流动由低边开关元件116l的开关来控制的电流。另外，如图5所示，通过持续接通/断开动作而成为接通状态的低边开关元件113l经由马达200的绕组与高边开关元件116h连接，流动由高端开关元件116h的开关来控制的电流。通过使隔着马达200的绕组的一方和另一方的开关动作不同，实现了开关元件之间的发热分担。
72.与在以往的pwm控制中，连接于马达200的绕组的两端的开关元件双方按照pwm控制频繁地进行开关动作的情况相比，在本实施方式中，由于在马达200的绕组的一侧进行持续接通/断开动作，因此作为马达驱动单元1000的发热量比以往少。
73.图6是示出马达驱动单元1000的各开关元件的发热状态的图。
74.在本实施方式的马达驱动单元1000中，连接于马达200的两端的2个逆变器101、102中的第2逆变器102所具备的6个开关元件116h、117h、118h、116l、117l、118l是按照pwm控制进行动作的图中用斜线表示的高发热的开关元件132。另外，2个逆变器101、102中的第1逆变器101所具备的6个开关元件113h、114h、115h、113l、114l、115l是进行持续接通/断开动作的图中用空白表示的低发热的开关元件131。
75.换言之，低发热的开关元件131配置于第1逆变器101和第2逆变器102中的一方，高发热的开关元件132配置于与该一方相对的另一方。这样，在本实施方式的马达驱动单元1000中，以逆变器为单位，分担了发热。
76.而且，本实施方式的马达驱动单元1000具备考虑到具有高发热的开关元件132和低发热的开关元件131双方的散热效率高的硬件构造。
77.另外，作为在开关元件中发热量不同的原因，不仅有上述那样开关的频率不同的情况，还考虑有施加电压不同的情况、组成不同的情况、环流二极管的电阻不同的情况等。而且，即使在开关元件的发热量由于任何原因而不同的情况下，也能够应用以下说明的散热效率高的硬件构造。
78.(马达驱动单元1000的硬件构造)
79.以下，对马达驱动单元1000的硬件构造进行详细说明。图7是马达驱动单元1000的分解立体图，图8是马达驱动单元1000的示意性的剖视图。
80.马达驱动单元1000具有下部壳体1001、马达200、轴承保持架1002、基板1003以及上部壳体1004。
81.下部壳体1001和上部壳体1004将马达200、轴承保持架1002以及基板1003收纳于内部而一体化。由此，马达驱动单元1000组装为了所谓的机电一体型马达。在基板1003上搭载有2个逆变器101、102以及控制各逆变器101、102的2个控制电路301、302。
82.上部壳体1004兼作与低发热的开关元件131和高发热的开关元件132双方直接或间接接触以从开关元件131、132整体散热的主散热器。通过该主散热器，实现了开关元件131、132整体的高效散热。
83.轴承保持架1002是保持马达200的旋转轴的轴承的保持架，在本实施方式中，轴承保持架1002兼作与基板1003的一部分接触以促进散热的副散热器。其结果为，在基板1003中存在第1区域以及散热性比第1区域高的第2区域。而且，低发热的开关元件131安装于第1区域，高发热的开关元件132安装于第2区域。
84.换言之，副散热器与安装于第2区域的高发热的开关元件132直接或间接接触而使该第2区域的开关元件132散热，促使第2区域的散热好于第1区域的散热。兼作副散热器的轴承保持架1002通过与基板1003的背面(图中下侧的面)接触而与安装于基板1003的正面(图中上侧的面)的开关元件132间接接触以使该基板1003的正面的开关元件132散热。
85.在本实施方式中，轴承保持架1002和上部壳体1004双方兼作散热器，但更一般地，优选为，对马达200进行收纳的壳体和对马达200的旋转轴进行保持的轴承的保持架中的至少一方兼作与开关元件直接或间接接触以使该开关元件散热的散热器。通过使壳体和轴承保持架中的至少一方兼作散热器，有助于抑制部件数量、节省空间化。
86.副散热器是促使第2区域的散热好于第1区域的散热的散热构造的一例，是配置于基板的外部的散热构造的一例。作为这样的散热构造，除了副散热器之外，也可以考虑主散热器的厚度或材质在第1区域和第2区域中不同的构造、对主散热器与开关元件的热传导起媒介作用的润滑脂的厚度或材质在第1区域和第2区域中不同的构造。另外，也可以考虑基板的厚度或材质在第1区域和第2区域中不同的构造作为促使第2区域的散热好于第1区域的散热的散热构造，这种情况是配置于基板的内部的散热构造的一例。通过这样的散热构造，形成了所期望的散热性之差。特别是，当使用副散热器时，能够容易地形成所期望的散热性之差。
87.接下来，对第1区域和第2区域的配置以及开关元件131、132的安装部位的具体例进行说明。图9是示意性地示出开关元件131、132的安装部位的图。
88.在图9中示出了基板1003的正面，将基板1003上的区域划分为中央部和缘部而得到的一个区域(例如中央部的区域)是散热性高的第2区域r2，另一个区域(例如缘部的区域)是散热性低的第1区域r1。而且，在第1区域r1安装有低发热的开关元件131，在第2区域r2安装有高发热的开关元件132。通过将各开关元件131、132安装于与发热量相应的散热性的区域r1、r2，实现了高散热效率。特别是，在高发热的开关元件132是按照pwm控制进行开关的开关元件的情况下，伴随pwm控制的开关的发热被高效地散热。另外，由于相当于电力转换装置的基板1003上的电路的散热效率高，因此能够实现相当于驱动装置的机电一体型马达的小型化和高输出化。
89.另外，在图9所示的例子中，u相的开关元件131、132集中安装于u相用的部位ru，v相的开关元件131、132集中安装于v相用的部位rv，w相的开关元件131、132集中安装于w相用的部位rw。而且，是对于各相彼此而言各向同性的安装配置。由于第1区域r1和第2区域r2
是将基板1003上的区域划分为中央部和缘部而得到的一个区域和另一个区域，从而能够实现图9所示那样的各向同性的安装配置。
90.(变形例)
91.以下对第1区域和第2区域的配置以及开关元件131、132的安装部位的变形例进行说明。图10是示意性地示出第1区域和第2区域的配置不同的变形例中的开关元件131、132的安装部位的图。
92.在图10所示的变形例中，第1区域r1和第2区域r2是以直线状的边界来划分基板1003上的区域而得到的一个区域和另一个区域。这样的变形例的第2区域r2例如由棒状的副散热器形成。
93.此外，在图10所示的变形例中，uvw各相的开关元件131、132按照每相集中安装于沿着第1区域r1与第2区域r2的边界排列的3个区域ru、rv、rw。通过这样的安装，能够进行以第1区域r1与第2区域r2的边界为中心呈对称的安装配置。
94.接下来，对低发热的开关元件131和高发热的开关元件132在电路上的位置不同的变形例进行说明。图11是示出低发热的开关元件131和高发热的开关元件132在电路上的位置不同的变形例的图。
95.在图11所示的变形例中，低发热的开关元件131是高边开关元件113h、...、118h和低边开关元件113l、...、118l中的一方(例如低边开关元件)，高发热的开关元件132是与该一方相对的另一方(例如高边开关元件)。在这样的变形例的情况下，以边为单位分担了开关元件的发热。
96.在图11所示的变形例的情况下也是，低发热的开关元件131进行持续接通/断开动作，高发热的开关元件132进行按照pwm控制的开关动作。另外，在该变形例的情况下也是，进行持续接通/断开动作的开关元件131经由马达200的绕组与高发热的开关元件132连接，流动由高发热的开关元件132的开关来控制的电流。以下对这样的变形例中的开关元件131、132的安装部位进行说明。图12是示意性地示出图11所示的变形例中的开关元件131、132的安装部位的一例的图。
97.在图12所示的情况下，也与图9所示的情况同样地，将基板1003上的区域划分为中央部和缘部而得到的一个区域(例如中央部的区域)是散热性高的第2区域r2，另一个区域(例如缘部的区域)是散热性低的第1区域r1。而且，在第1区域r1安装有低发热的开关元件131，在第2区域r2安装有高发热的开关元件132。
98.另外，在图12所示的例子中也是，u相的开关元件131、132集中安装于u相用的部位ru，v相的开关元件131、132集中安装于v相用的部位rv，w相的开关元件131、132集中安装于w相用的部位rw。而且，是对于各相彼此而言各向同性的安装配置。图13是示意性地示出图11所示的变形例中的开关元件131、132的安装部位的另一例的图。
99.在图13所示的例子中也是，第1区域r1和第2区域r2是以直线状的边界来划分基板1003上的区域而得到的一个区域和另一个区域。此外，在图13所示的例子中也是，uvw各相的开关元件131、132按照每相集中安装于沿着第1区域r1与第2区域r2的边界排列的3个区域ru、rv、rw。而且，是低发热的开关元件131和高发热的开关元件132以第1区域r1与第2区域r2的边界为中心呈对称的安装配置。
100.接下来，对第1区域r1和第2区域r2与副散热器等散热构造无关地形成的变形例进
行说明。图14是示出开关元件131、132相对于与散热构造无关地形成的第1区域r1和第2区域r2的安装配置的一例的图。
101.在图14所示的例子中，例如，虽然具备上述的主散热器，但不具备副散热器。在这种情况下，与基板1003的中央部相比，缘部的基于主散热器的散热效率更高。即，在图14所示的变形例中，也与图9所示的情况同样地，将基板1003上的区域划分为中央部和缘部而得到的一个区域是散热性高的第2区域r2，另一个区域是散热性低的第1区域r1，但第1区域r1和第2区域r2的位置与图9所示的情况相反。
102.因此，低发热的开关元件131安装于基板1003的中央部侧的第1区域r1，高发热的开关元件132安装于基板1003的缘部侧的第2区域r2。
103.另外，在图14所示的例子中，与图9所示的情况同样地，低发热的开关元件131例如是第1逆变器101的开关元件。高发热的开关元件132例如是第2逆变器102的开关元件。另外，u相的开关元件131、132集中安装于u相用的部位ru，v相的开关元件131、132集中安装于v相用的部位rv，w相的开关元件131、132集中安装于w相用的部位rw。而且，是对于各相彼此而言各向同性的安装配置。图15是示出开关元件131、132相对于与散热构造无关地形成的第1区域r1和第2区域r2的安装配置的另一例的图。
104.在图15所示的例子中也是，例如，虽然具备上述的主散热器，但不具备副散热器，并且与基板1003的中央部相比，缘部的基于主散热器的散热效率更高。而且，低发热的开关元件131安装于基板1003的中央部侧的第1区域r1，高发热的开关元件132安装于基板1003的缘部侧的第2区域r2。
105.另外，u相的开关元件131、132集中安装于u相用的部位ru，v相的开关元件131、132集中安装于v相用的部位rv，w相的开关元件131、132集中安装于w相用的部位rw。而且，是对于各相彼此而言各向同性的安装配置。
106.另外，在图15所示的例子中，与图11所示的变形例同样地，低发热的开关元件131例如是低边开关元件，高发热的开关元件132例如是高边开关元件。
107.在以上所说明的各变形例的任一例中，均是通过将各开关元件131、132安装于与发热量相应的散热性的区域r1、r2而实现了高散热效率。另外，由于相当于电力转换装置的基板1003上的电路的散热效率高，因此实现了相当于驱动装置的机电一体型马达的小型化和高输出化。
108.(助力转向装置的实施方式)
109.汽车等车辆通常具有助力转向装置。助力转向装置生成辅助扭矩，该辅助扭矩用于对通过驾驶员操作方向盘而产生的转向系统的操舵扭矩进行辅助。辅助扭矩由辅助扭矩机构生成，能够减轻驾驶员的操作负担。例如，辅助扭矩机构由操舵扭矩传感器、ecu、马达以及减速机构等构成。操舵扭矩传感器检测转向系统中的操舵扭矩。ecu根据操舵扭矩传感器的检测信号而生成驱动信号。马达根据驱动信号而生成与操舵扭矩相应的辅助扭矩，并将辅助扭矩经由减速机构传递给转向系统。
110.上述实施方式的马达驱动单元1000优选用于助力转向装置。图16是示意性地示出本实施方式的电动助力转向装置2000的结构的图。电动助力转向装置2000具有转向系统520和辅助扭矩机构540。
111.转向系统520例如具有方向盘521、转向轴522(也称为“转向柱”)、万向联轴器
523a、523b以及旋转轴524(也称为“小齿轮轴”或“输入轴”)。
112.另外，转向系统520例如具有齿轮齿条机构525、齿条轴526、左右球窝接头552a、552b、横拉杆527a、527b、转向节528a、528b以及左右操舵车轮(例如左右前轮)529a、529b。
113.方向盘521经由转向轴522和万向联轴器523a、523b而与旋转轴524连结。旋转轴524经由齿轮齿条机构525连结有齿条轴526。齿轮齿条机构525具有设置于旋转轴524的小齿轮531和设置于齿条轴526的齿条532。在齿条轴526的右端依次经由球窝接头552a、横拉杆527a以及转向节528a而连结有右操舵车轮529a。与右侧同样地，在齿条轴526的左端依次经由球窝接头552b、横拉杆527b以及转向节528b而连结有左操舵车轮529b。这里，右侧和左侧分别与从坐在座椅上的驾驶员观察到的右侧和左侧一致。
114.根据转向系统520，通过驾驶员操作方向盘521，产生操舵扭矩，并经由齿轮齿条机构525传递给左右操舵车轮529a、529b。由此，驾驶员能够操作左右操舵车轮529a、529b。
115.辅助扭矩机构540例如具有操舵扭矩传感器541、ecu 542、马达543、减速机构544以及电力供给装置545。辅助扭矩机构540对从方向盘521至左右操舵车轮529a、529b的转向系统520赋予辅助扭矩。另外，辅助扭矩有时被称为“附加扭矩”。
116.作为ecu 542，例如使用图1等所示的控制电路301、302。另外，作为电力供给装置545，例如使用图1等所示的逆变器101、102。另外，作为马达543，例如使用图1等所示的马达200。在ecu 542、马达543以及电力供给装置545构成通常被称为“机电一体型马达”的单元的情况下，优选采用图7和图8所示的构造。
117.由图16所示的各要素中的除了ecu 542、马达543以及电力供给装置545以外的要素构成的机构相当于由马达543驱动的助力转向机构的一例。
118.操舵扭矩传感器541检测通过方向盘521而施加的转向系统520的操舵扭矩。ecu 542根据来自操舵扭矩传感器541的检测信号(以下，记作“扭矩信号”)而生成用于驱动马达543的驱动信号。马达543根据驱动信号而产生与操舵扭矩相应的辅助扭矩。辅助扭矩经由减速机构544而传递到转向系统520的旋转轴524。减速机构544例如是蜗轮机构。辅助扭矩进而从旋转轴524传递到齿轮齿条机构525。
119.助力转向装置2000根据对转向系统520赋予辅助扭矩的部位，分类为小齿轮辅助型、齿条辅助型以及柱辅助型等。在图16中示出了小齿轮辅助型的助力转向装置2000。但是，助力转向装置2000也适用于齿条辅助型、柱辅助型等。
120.ecu 542不仅能够被输入扭矩信号，也能够被输入例如车速信号。ecu 542的微控制器根据扭矩信号和车速信号等而对马达543进行pwm控制。
121.ecu 542至少根据扭矩信号来设定目标电流值。优选为，ecu 542考虑由车速传感器检测到的车速信号以及由角度传感器检测到的转子的旋转信号来设定目标电流值。ecu 542能够对马达543的驱动信号即驱动电流进行控制，以使由电流传感器(参照图1)检测到的实际电流值与目标电流值一致。
122.根据助力转向装置2000，能够利用驾驶员的操舵扭矩加上马达543的辅助扭矩得到的复合扭矩，通过齿条轴526来操作左右操舵车轮529a、529b。特别是，通过利用上述实施方式的马达驱动单元1000，实现了马达驱动单元1000的小型化和高输出化，实现了助力转向装置2000内的节省空间化和辅助动力的稳定化。
123.另外，在上述说明中，示出了由连接于绕组的两端的逆变器向各相的绕组彼此无
接线的马达提供电力的例子，但本发明的电力转换装置、驱动装置也可以通过例如单逆变器来向马达提供电力，或者也可以向例如双星马达提供电力。在向双星马达提供电力的情况下，例如，考虑有以下形态：高发热的开关元件向双星中的一方提供电力，低发热的开关元件向双星中的另一方提供电力。
124.另外，以上，作为本发明的电力转换装置、驱动装置的使用方法的一例，举出了助力转向装置，但本发明的电力转换装置、驱动装置的使用方法不限于上述内容。能够用于泵、压缩机等广泛范围。
125.应该认为上述实施方式在所有方面都是例示而非限制性的。本发明的范围不是由上述实施方式来表示的，而是由权利要求书来表示，意图包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
126.标号说明
127.101：第1逆变器；102：第2逆变器；131：低发热的开关元件；132：高发热的开关元件；200：马达；301、302：控制电路；311、312：电源电路；321、322：角度传感器；331、332：输入电路；341、342：微控制器；351、352：驱动电路；361、362：rom；401、402：电流传感器；403、404：电源；1000：马达驱动单元；1003：基板；2000：助力转向装置。