JP3743433B2

JP3743433B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP3743433B2
Application number: JP2003082873A
Authority: JP
Inventors: 誠岩島; 昭宏花村; 正憲山際; 康彦北島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: EP1463183A2; JP2004297846A; EP1463183B1; US7683511B2; US20040189114A1; EP1463183A3; DE602004032081D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流モータを駆動する駆動電力に関連し、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献】
特開平５−２９２７０３号公報。
【０００３】
上記特許文献において、モータと電力変換装置の間にモータおよび電力変換装置をともに冷却する冷却器を配し、モータおよび電力変換装置が冷却器により一体に構成され、その冷却器により電力変換装置内の電力半導体モジュールを強制冷却している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、モータの必要電力量が多い場合、直流電力を交流電力に変換する電力半導体モジュールの大きさが増大し、これに伴って冷却器も大きくなるため、モータの径方向の断面積より電力変換装置が必要とする径方向の断面積が大きくなり、モータと電力変換装置が一体化した装置としては必要以上に大型化してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、モータの必要電力量が多くても小型で冷却性に優れた電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、冷却器の冷却面が、モータ軸あるいはドライブシャフトを中心とする放射状の線に対して平行となるように冷却器を複数個配置し、冷却器の冷却面の片面あるいは両面に、モータに電力を供給する電力半導体モジュールを装着する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却器を前記モータ軸あるいは前記ドライブシャフトを中心として放射状に複数個配置し、冷却器の片面あるいは両面に、モータに電力を供給する電力半導体モジュールを装着することにより、電力変換装置を小型化できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０００９】
図１は、本発明の電力変換装置１と電気自動車用モータ２の一体装置の外観構成図である。図１に示される電力変換装置１とモータ２の一体装置が搭載される車両は、駆動源としてモータのみを搭載する車両に限定するものではない。この電力変換装置１とモータ２の一体装置が特徴とする点は、電力変換装置１がモータ２の軸に沿って、モータ２と直列に配置して一体化され、その中心をドライブシャフト４が貫通していることである。なお、ドライブシャフト４が電力変換装置１の中心を貫通する部分は、ドライブシャフトを囲む円筒状の構造部材１０１により覆われ、この構造部材１０１はモータ２の端面の構造部材１０２と一体化されている。モータ２は電力変換装置１から出力される交流電力により駆動され、モータ２のモータ軸の回転出力は、モータ２に電力変換装置１と反対方向に一体化されたギア３に伝えられ、ギア３がモータ軸の中を貫通するドライブシャフト４を駆動し、このドライブシャフト４を介して車輪に伝達され、車両が駆動される。ここでモータ軸とドライブシャフトは同一軸上に形成されている。
【００１０】
図２は、本発明の電力変換装置１を用いた電気自動車駆動システムの電力概略系統図である。図２において、電力変換装置１は、バッテリ５から給電線６を介して供給される直流電力を、内蔵する電力半導体モジュール７１〜７３のスイッチング動作により交流電力に変換し、モータ２に駆動電力として供給する。図２に示すように、モータ２がＵ、Ｖ、Ｗの３相を有する交流モータである場合、電力変換装置１は合計３個の電力半導体モジュール７１〜７３を有し、電力半導体モジュール７１〜７３の各出力端子から交流Ｕ、Ｖ、Ｗ相の電力が取り出され、電流センサ９１〜９３を介してモータ２の各相へ入力される。一方、各電力半導体モジュール７１〜７３には、給電線６によりバッテリ５からの直流電圧が印加される。更に、給電線６には、電力半導体モジュール７１〜７３と並列に平滑用のコンデンサ８１〜８３が接続されている。平滑用のコンデンサ８１〜８３は、バッテリ５からの電圧を平滑するためのコンデンサであり、モータ２を駆動する電力が大きいため大容量が必要となり、通常は複数個のコンデンサが並列接続される。なお、電力半導体モジュール７１〜７３は、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の電力半導体素子が対をなして構成され、対の接続点が出力端子となる。また、各電力半導体素子にはダイオードが逆並列に接続される。図２では、交流１相について１個の電力半導体モジュール７１〜７３が接続されているが、モータ２に大電力を供給する必要がある場合には、交流１相について複数個の電力半導体モジュールを並列接続し使用する。なお、図２においては、電力半導体モジュール７１〜７３のスイッチングを制御し、直流電力を交流電力に変換する制御関係系統は省略しているが、直流電力を交流電力に変換する制御には３相交流（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に流れる電流を測定する必要があるため、電流センサ９１〜９３を電力変換装置１内に配置する。
【００１１】
次に、本発明の第１の実施の形態を図３〜図１１を用いて説明する。図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態を示す電力変換装置１の内部構成について一部省略した側面図である。この図３（ａ）はモータ２に電力変換装置１を装着する側とは逆側から見て描いている。まず図３（ａ）において第１の実施の形態の構成を説明する。冷却器１１〜１６は両面に電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄを搭載するために平面部を有し、内部には例えば冷却器１６（冷却器１１から１６はすべて同じ構造）の内部断面図を図３（ｂ）に示すように冷却液が流れる複数の冷却液通路４６を有しており、これら冷却器１１〜１６はモータ軸内を貫通しているドライブシャフト４を中心に放射状に配置されている。ここでモータ軸が電力変換装置１を貫通している場合にも本発明が適用できることは明らかである。
【００１２】
電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄは冷却器１１〜１６を挟み込むように配置している。この電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄは側面に入出力端子として直流電力の入力端子である正極電源端子７０ｐ、負極電源端子７０ｎおよび交流出力用の交流出力端子７０ａ（図７）を有する。個々の電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄの交流出力を集める交流出力電極（バスバー）２１〜２３からの交流出力はＵ、Ｖ、Ｗの各相の出力電流を検出する電流センサ９１〜９３を経由して、電力変換装置１からの交流出力をモータ２に供給する交流出力端子３１〜３３からモータ２に供給される。直流入力にはバッテリ５からの直流電圧を平滑するための大容量の平滑用のコンデンサ８１〜８３が配置されている。この図３（ａ）の構成の内、交流３相電力のＷ相についての電力概略系統図を図４に示す。図４に示すように４個の電力半導体モジュール７３Ａ〜７３Ｄが並列に接続され、Ｗ相の交流電力を出力している。
【００１３】
次に図３（ａ）における各構成部品の接続について説明する。ここで、冷却器１１〜１６の説明を容易にするため、冷却器１１〜１６部分の構成のみを取り出した斜視図を図５に示す。冷却器１１〜１６はドライブシャフト４を中心に放射状に６０°づつ離間して配置され、冷却器１１〜１６の冷却面５０および冷却液通路４６がドライブシャフト４に平行で、冷却器１１〜１６の一方の側面４７がドライブシャフト４を囲む円筒状の構造部材１０１に、冷却器１１〜１６の一方の端部４８がモータ２の端面の構造部材１０２に、他方の端部４８が隣接する冷却器１１−１２、１３−１４、１５−１６の冷却液通路４６とを結ぶ配管路１１１〜１１３に接続されている。なお、冷却器１１〜１６の一方の端部４８が接続するモータ２の端面の構造部材１０２部分についても、図６に示すように、隣接する冷却器１２−１３、１１−１６の冷却液通路４６とを結ぶ配管路１０７、１０８および電力変換装置１に入出する冷却液配管路１１６、１１７が形成されている。
【００１４】
電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄは冷却器１１〜１６の各々の両冷却面５０を挟むように装着され、電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄの側面の入出力端子（正極電源端子７０ｐ、負極電源端子７０ｎ、交流出力端子７０ａ）が外周方向になるように配置される。この時、１つの冷却器の両面に装着される電力半導体モジュール７１Ａと７１Ｂ、７２Ａと７２Ｂ、７３Ａと７３Ｂ、７１Ｃと７１Ｄ、７２Ｃと７２Ｄ、７３Ｃと７３Ｄには、図７に冷却器１１と電力半導体モジュール７１Ａと７１Ｂの構成を例に示すように、入出力端子（正極電源端子７０ｐ、負極電源端子７０ｎ、交流出力端子７０ａ）が冷却器１１を挟んで互いに対称関係になるような電力半導体モジュールが用いられ、装着される。電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄの交流出力端子７０ａには、各々交流出力電極（バスバー）２１〜２３が接続され、電流センサ９１〜９３を介して、モータ２に交流電力を供給する交流出力端子３１〜３３に接続される。なお、電流センサ９１〜９３と交流出力端子３１〜３３は、放射状に離間して設けられた冷却器１１〜１６の間に配置しており、また、交流出力端子３１〜３３に接続された電極（バスバー）は、モータ２の端面の構造部材１０２を貫通（図６の貫通孔３１ｈ、３２ｈ、３３ｈ）してモータ２の３相巻線に接続されている。
【００１５】
また、平滑用のコンデンサ８１〜８３も放射状に離間して設けられた冷却器１１〜１６の間に配置される。ここで、平滑用のコンデンサ８１〜８３は、図８（ａ）に示すように、断面形状が台形で、冷却器１１〜１６の間に隙間なく配置できる形状としている。加えて、コンデンサの断面形状を台形とすることで、高周波特性の優れた平滑用のコンデンサ８３ａを図３（ａ）に示すように配置すれば、電気的には図９に示すように３相交流のＷ相を発生する電力半導体モジュール７３Ａ、７３Ｂと７３Ｃ、７３Ｄの対称で直近の位置で直流電力を供給している正極と負極の間にコンデンサ８３ａを接続することができるため、電力半導体モジュール７３Ａ〜７３Ｄでスイッチング時に発生する高周波ノイズを効率よく消去することができる。ここでは３相交流のＷ相についてのみ述べたが、Ｕ、Ｖ相においても同様であることは明白である。なお、ここでは図示されていないが、バッテリ５からの直流電圧が給電線６を介して印加される正負の電極（バスバー）は、各構成部品と接続する部位を除き、間に絶縁層を挟んで重ね合わされ、各構成部品間で最短距離になるように配設される。
【００１６】
以上のような構成により、本第１の実施の形態によれば、冷却器１１〜１６を立体的に配置しているため、径方向の大きさを増大させることなく、多くの電力半導体モジュールを装着することができる。また、冷却器１１〜１６の両冷却面５０に電力半導体モジュールを装着できるため、更に多くの電力半導体モジュールを装着することができる。多くの電力半導体モジュールを装着できることにより、電力変換装置を大きくすることなく、交流電力の出力増大が図れるという効果がある。なお、交流出力電力を多く必要としない場合、あるいは電力半導体モジュールが多くの熱を発する場合はより冷却効果を上げるため冷却器の片面にのみ、電力半導体モジュールを装着した構成とできることは明らかである。
【００１７】
また、冷却器１１〜１６を放射状に配置しているため、電力半導体モジュールや平滑用のコンデンサ等を含め、交流３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）間で各構成部品を相互に均等な位置関係に配置することができ、サージ電圧や発熱等が全て均一にできるという効果がある。また、冷却器１１〜１６の側面４７および端部４８を構造部材１０１、１０２に装着しているため、電力変換装置１の強度（剛性）を確保することができる。
【００１８】
更に、冷却器１１〜１６の内部に冷却液が流れる複数の冷却液通路４６を直線的に設けているため、冷却器１１〜１６に装着される電力半導体モジュールの全面を均一に冷却できるという効果がある。また、冷却器１１〜１６の端部４８を、隣接する冷却器１１−１２、１２−１３、１４−１５、１５−１６、１６−１１の冷却液通路４６あるいは電力変換装置１に入出する冷却液配管路１１６、１１７に接続しているため、冷却器１１〜１６の全てに直列的に冷却液を流通させることができる。なお、冷却器１１〜１６の端部４８の接続を図５に示すような構造ではなく、図１０および図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、電力変換装置１に入出する冷却液配管路１２６、複数の環状冷却液通路１２３が形成された環状配管路１２１（図１１（ｂ））と複数の環状冷却液通路１２４および電力変換装置１に入出する冷却液配管路１２７が形成されたモータ端面の構造部材１０２（図１１（ａ））の間に冷却器１１〜１６を配置することにより、全ての冷却器１１〜１６が並列に冷却液を流通させることができる。
【００１９】
また、１つの冷却器の両面に装着される電力半導体モジュール７１Ａと７１Ｂ、７２Ａと７２Ｂ、７３Ａと７３Ｂ、７１Ｃと７１Ｄ、７２Ｃと７２Ｄ、７３Ｃと７３Ｄには、入出力端子（正極電源端子７０ｐ、負極電源端子７０ｎ、交流出力端子７０ａ）が冷却器を挟んで互いに対称関係になるような電力半導体モジュールが用いられ、装着されているため、交流出力電極（バスバー）２１〜２３、および直流電圧が給電線６を介して印加される正負の電極（バスバー）の配線を最短化かつ、容易化できる。
【００２０】
更に、平滑用コンデンサ８１〜８３の断面形状を台形にし、冷却器１１〜１６の間に配置するため、冷却器１１〜１６の間に隙間なく配置でき、電力変換装置の省スペース化を図ることができる。また、平滑用コンデンサ８１〜８３の断面形状は台形でなく、図８（ｂ）に示すような、扇型の断面形状を持つ平滑コンデンサでも同一の効果が得られる。なお、平滑コンデンサ８１〜８３にフィルムコンデンサあるいはセラミックコンデンサを使用すれば、このような複雑な形状のコンデンサを容易に製作できる。
【００２１】
次に本発明の第２の実施の形態を図１２、１３を用いて説明する。この第２の実施の形態はモータ２の径方向の大きさが電力変換装置１が必要とする径の大きさより相対的に大きい場合に適用できる。図１２は、本発明の第２の実施の形態を示す電力変換装置１の内部構成について一部省略した側面図である。この図１２はモータ２に装着される側とは逆側から見て描いている。図１２において、図３（ａ）と同一機能を持つ構成部品については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２２】
次に図１２の各構成部品の接続について説明する。ここで、冷却器１１〜１６の説明を容易にするため、冷却器１１〜１６部分の構成のみを取り出した斜視図を図１３に示す。冷却器１１〜１６は、図３（ａ）とは異なり、冷却器１１〜１６がドライブシャフト４を中心とする放射状の線に平行に配置されており、冷却液通路４６がドライブシャフト４を中心とする放射状の線に平行となる。なお、冷却器１１〜１６の配置は図５における冷却器１１〜１６の長辺が外周方向に向くよう倒した配置である。冷却器１１〜１６の側面４７がモータ２の端面の構造部材１０２に装着され、冷却器１１〜１６の両端部４８が隣接する冷却器１３−１４、１５−１６、１２−１３、１４−１５、１６−１１の冷却液通路４６を結ぶ配管路１３１〜１３５、あるいは電力変換装置１に入出する冷却液配管路１３６、１３７に接続されている。
【００２３】
電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄは第１の実施の形態と同じく冷却器１１〜１６の両冷却面５０に装着され、側面の入出力端子（正極電源端子７０ｐ、負極電源端子７０ｎ、交流出力端子７０ａ）がモータ２と反対方向になる様に配置される。この時、１つの冷却器の両冷却面５０に装着される電力半導体モジュール７１Ａと７１Ｂ、７２Ａと７２Ｂ、７３Ａと７３Ｂ、７１Ｃと７１Ｄ、７２Ｃと７２Ｄ、７３Ｃと７３Ｄは、互いの入出力端子（正極電源端子７０ｐ、負極電源端子７０ｎ、交流出力端子７０ａ）が冷却器を挟んで対称関係になるような電力半導体モジュールが用いられ、装着される。電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄの交流出力端子７０ａには、各々交流出力電極（バスバー）２１〜２３が接続され、電流センサ９１〜９３を介して、モータ２に交流電力を供給する交流出力端子３１〜３３に接続される。なお、電流センサ９１〜９３と交流出力端子３１〜３３は、放射状に離間して設けられた冷却器１１〜１６の間に配置されており、また、交流出力端子３１〜３３に接続された電極（バスバー）は、、モータ２の端面の構造部材１０２を貫通してモータ２の３相巻線に接続されるのは第１の実施の形態と同様である。
【００２４】
同様に、平滑用コンデンサ８１〜８３も放射状に離間して設けられた冷却器１１〜１６の間に配置される。ここで、平滑用コンデンサ８１〜８３は、図９に示すように、断面形状が台形で、冷却器１１〜１６の間に隙間なく配置できる形状となっている。なお、ここでは図示されていないが、バッテリ５からの直流電圧が給電線６を介して印加される正負の電極（バスバー）は、各構成部品と接続する部位を除き、間に絶縁層を挟んで重ね合わされ、各構成部品間で最短距離になるように配設される。
【００２５】
以上のような構成により、本第２の実施の形態によれば、冷却器１１〜１６を立体的に配置しているため、径方向の大きさを増大させることなく、多くの電力半導体モジュールを装着することができる。また、冷却器１１〜１６の両冷却面５０に電力半導体モジュールを装着できるため、更に多くの電力半導体モジュールを装着することができる。多くの電力半導体モジュールを装着できることにより、電力変換装置を大きくすることなく、出力電力の増大が図れるという効果がある。
【００２６】
また、冷却器１１〜１６をドライブシャフトを中心とする放射状の線に平行に配置しているため、電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄや平滑用のコンデンサ８１〜８３等を含め、交流３相間で電力変換装置１の各構成部品を相互に均等な位置関係に配置することができ、サージ電圧や発熱等が全て均一にできるという効果がある。
【００２７】
また、冷却器１１〜１６の側面４７をモータ２の端面の構造部材１０２に装着するため、電力変換装置１の強度（剛性）を確保することができると共に、電力変換装置１の厚さを薄くでき、モータ２とは逆側の部分を比較的自由に部品配置できる。更に、冷却器１１〜１６の内部に冷却液が流れる複数の冷却液通路４６を直線的に設けているため、冷却器１１〜１６に装着される電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄの全面を均一に冷却できるという効果がある。
【００２８】
また、冷却器１１〜１６の端部４８を、隣接する冷却器１３−１４、１５−１６、１２−１３、１４−１５、１６−１１の配管路１３１〜１３５あるいは電力変換装置１に入出する冷却液配管路１３６、１３７に接続しているため、冷却器１１〜１６の全てに直列に冷却液を流通させることができる。
【００２９】
また、１つの冷却器の両面に装着される電力半導体モジュール７１Ａと７１Ｂ、７２Ａと７２Ｂ、７３Ａと７３Ｂ、７１Ｃと７１Ｄ、７２Ｃと７２Ｄ、７３Ｃと７３Ｄとは、各々の入出力端子（正極電源端子７０ｐ、負極電源端子７０ｎ、交流出力端子７０ａ）が冷却器を挟んで互いに対称関係になるような電力半導体モジュール７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄが用いられ、装着されているため、交流出力電極（バスバー）２１〜２３、および正負の電極（バスバー）の接続を最短化かつ容易化できる。
【００３０】
更に、平滑用のコンデンサ８１〜８３の断面形状を台形にし、冷却器１１〜１６の間に配置したため、冷却器１１〜１６の間に隙間なく配置でき、電力変換装置１の省スペース化を図ることができる。また、平滑用のコンデンサ８１〜８３の断面形状は台形でなく、扇型の断面形状を持つ平滑用のコンデンサでも同一の効果が得られる。
【００３１】
次に本発明の第３の実施の形態について図１４〜図１８を用いて説明する。本第３の実施の形態はモータ２の径方向の大きさが電力変換装置１が必要とする径の大きさより相対的に小さい場合に適用できる。本第３の実施の形態の電力変換装置１、モータ２およびギア３の一体装置の外観構成図を図１４に示す。図１４に示すように外形が円柱から２箇所に張り出しが形成されたトンネル形状をしている。図１５は本発明の第３の実施の形態を示す電力変換装置１の内部構成について一部省略した側面図である。この図１５と図３（ａ）との構成の違いは図１５では平滑用のコンデンサ８４、８５、８６が増え、電流センサ９１が削られており、残りの電流センサ９２、９３および交流出力端子３２、３３が図３（ａ）に示されるモータ２の断面形状から突出した角部、すなわちモータ２の断面の外周面に概ね外接する概略四角形を構成する角部に配置されていることである。この交流出力端子３２、３３に接続された電極（バスバー）はモータ２の端面の構造部材１０２を貫通し、モータ２の巻線に接続されている。なお、この構成は電気的には図２に示される平滑用のコンデンサ８１〜８３に並列に平滑用のコンデンサ８４〜８６が接続され、電力半導体モジュール７１のＵ相交流出力が電流センサを経由せず直接モータ２に接続されたことになる。
【００３２】
モータ２を駆動するために、より多くの電力が必要となる場合には、電力半導体モジュールがより大きいものが要求され、平滑用のコンデンサも大容量が必要となり、それに伴い、冷却器も大きくなり、電流センサも大型化し、価格も高くなるので交流３相のうちの２相に電流センサを取り付け、残る１相は２個の電流センサの値から計算により電流値を求める手法が用いられている。このように電力変換器１を構成する部品が大型化した場合、モータ２の断面内に電力変換器の構成部品の全てを収容することが困難な場合も発生する。一方、円柱形状であるモータ２も潤滑装置や固定金具等を収容し、他の車載装置との関係を考慮すると略四角形状にすることによって空間効率のよい配置が可能となる場合がある。
【００３３】
このような状況下では本第３の実施の形態で示したように、モータ２の四角形状に張り出した角部に電流センサ９２、９３を配置することにより、不必要な張り出しを抑えて一体装置の小型化を可能にする。
【００３４】
さらに、モータ２の構造が車載等の条件により、図１６に示すようにモータ２の断面円形状から突出した角部の内の３箇所に図１７に示すように、図１５より１箇所増えた角部に交流出力端子３１を配置することができ、この交流出力端子３１に接続された電極（バスバー）はモータ２の端面の構造部材１０２を貫通し、モータ２の巻線に接続される。なお、この１箇所増えた角部に必要であれば電流センサ９１と交流出力端子３１を同時に配置できることも明らかである。
【００３５】
さらに、図１８に示すようにモータ２の円筒形状が、概ね四角形状の構造部材に収容される場合には、モータ２と一体に構成される電力変換装置１では４箇所目の角部に直流電力の正極および負極の入力端子が配置できる。
【００３６】
このように４箇所の角部を有効利用することにより、電力変換器１の主要構成部品の均等配置を保った状態で一体装置の大型化を回避することができる。
【００３７】
この第３の実施の形態は第２の実施の形態にも適用可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力変換装置とモータの一体構造の外観構成図。
【図２】本発明の電力変換装置を用いた電気自動車駆動システムの電力概略系統図。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す電力変換装置の内部構成の側面図および冷却器の断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示すＷ相電力発生の電力概略系統図。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す電力変換装置の冷却器の斜視図。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示すモータの端面の構造部材の配管パターンを示す図。
【図７】電力半導体モジュールの端子配置を示す図。
【図８】断面形状が台形および扇型の平滑用のコンデンサの構造図。
【図９】断面形状が台形の高周波特性の優れた平滑用のコンデンサ配置の電力概略系統図。
【図１０】環状配管路を用いた本発明の第１の実施の形態を示す電力変換装置の冷却器の斜視図。
【図１１】環状配管路およびモータの端面の構造部材の配管パターンを示す図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示す電力変換装置の内部構成の側面図
【図１３】本発明の第２の実施の形態を示す電力変換装置の冷却器の斜視図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態を示す電力変換装置とモータの一体構造の外観構成図。
【図１５】本発明の第３の実施の形態を示す電力変換装置の内部構成の側面図。
【図１６】本発明の第３の実施の形態の３箇所の角部を持つ電力変換装置とモータの一体構造の外観構成図。
【図１７】本発明の第３の実施の形態の３箇所の角部を持つ電力変換装置の内部構成の側面図。
【図１８】本発明の第３の実施の形態の概ね四角形状の電力変換装置とモータの一体構造の概観構成図。
【符号の説明】
１…電力変換装置
２…モータ
４…ドライブシャフト
１１〜１６…冷却器
３１〜３３交流出力端子
４６…冷却液通路
４８…冷却器端部
５０…冷却面
７０ａ…交流出力端子
７０ｎ…負極電源端子
７０ｐ…正極電源端子
７１〜７３、７１Ａ〜７１Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ、７３Ａ〜７３Ｄ…電力半導体モジュール
８１〜８６、８３ａ…平滑用のコンデンサ
９１〜９３…電流センサ
１０１…円筒状の構造部材
１０２…モータの端面の構造部材
１０７、１０８、１１１〜１１３、１３１〜１３５…配管路
１１６、１１７、１２６、１２７、１３６、１３７…冷却液配管路
１２１…環状配管路
１２３、１２４…環状冷却液通路

Claims

モータと直列に配置して一体化し、モータ軸あるいはドライブシャフトが貫通する電力変換装置において、
冷却器の冷却面が、前記モータ軸あるいは前記ドライブシャフトを中心とする放射状の線に対して平行となるように冷却器を複数個配置し、前記冷却器の前記冷却面の片面あるいは両面に、前記モータに電力を供給する電力半導体モジュールを装着すること、を特徴とする電力変換装置。
前記冷却器は、前記モータの端面の構造部材に装着することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は放熱用の冷却液通路を有し、前記冷却液通路は前記モータ軸あるいは前記ドライブシャフトを中心とする放射状の線に平行に複数個形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
前記冷却器の端部には、他の冷却器の冷却液通路とを結ぶ配管路、あるいは電力変換装置に入出する冷却液配管路が接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
前記冷却器の間に、平滑用のコンデンサを配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。
前記コンデンサの断面形状は、扇型あるいは台形であることを特微とする請求項５に記載の電力変換装置。
前記冷却面の両面に前記電力半導体モジュールを装着し、両面間の前記電力半導体モジュールの端子配置が、前記冷却器を挟んで互いに対称関係にあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電力変換装置。
前記電力半導体モジュールの出力電流を検出する電流センサを、前記モータの断面円形状から突出した角部に配置することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記モータの断面円形状から突出した角部の内の３箇所に、前記電力変換装置と前記モータを接続する交流出力端子を配置することを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
前記モータの断面円形状から突出した角部の内の交流出力端子が配置されていない角部に直流電力の正極および負極の入力端子を配置することを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。