JP6485229B2

JP6485229B2 - 電動駆動機

Info

Publication number: JP6485229B2
Application number: JP2015112780A
Authority: JP
Inventors: 正典山下; 覚藤本; 藤本　　覚
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2035-06-03
Also published as: JP2016226226A

Description

本発明は、多相交流モータを駆動する電動駆動機に関する。

従来、電動駆動機の１つとして、交流モータとインバータを一体化して構成した機電一体型駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この電動駆動機は、複数のステータコアの各々に対応させてパワードライバ（パワーモジュールと平滑コンデンサのセット）を交流モータの外周に等間隔で配置している。

特開２００４−１５９４５４号公報

従来の電動駆動機は、パワーモジュールおよびコンデンサを接続するバスバーに電力を供給するための強電供給用のコネクタ（入出力端子）を交流モータの端部（エンドプレート側）に設けている。このため、交流モータの軸長方向の小型化が難しいという問題があった。

本発明の課題は、軸長方向の小型化が可能な電動駆動機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動駆動機は、多相交流モータ、パワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバーおよび強電コネクタを備える。パワーモジュールは、多相交流モータの各相に対応して設けられる。パワーモジュール、平滑コンデンサ、およびバスバーは、多相交流モータの外周上に配置される。バスバーは、パワーモジュールと平滑コンデンサを接続し、強電コネクタはバスバーの一部に接触する位置に配置される。パワーモジュールと平滑コンデンサとは、バスバーを挟んで多相交流モータの軸長方向に対向配置される。

本発明によれば、バスバーを多相交流モータの軸長方向のパワーモジュールと平滑コンデンサとの間に設け、バスバーの一部に接触する位置に強電コネクタを配置して外部から電力を入力する。このため、強電供給用のコネクタを交流モータの端部に設ける必要がなく、多相交流モータの軸長方向の小型化が可能になる。

本発明の実施例１に係る電動駆動機の構造を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機の構造の第１の変形例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機の構造の第２の変形例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機の構造の第３の変形例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサおよびバスバーの位置関係を概念的に説明するための図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサおよびバスバーの他の位置関係を概念的に説明するための図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバーおよび強電コネクタの第１の位置関係の例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバーおよび強電コネクタの第２の位置関係の例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバーおよび強電コネクタの第３の位置関係の例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバーおよび強電コネクタの第４の位置関係の例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバーおよび強電コネクタの第５の位置関係の例を示す図である。本発明の実施例１に係る電動駆動機のパワーモジュール、平滑コンデンサ、バスバーおよび強電コネクタの第６の位置関係の例を示す図である。本発明の実施例２に係る電動駆動機の構造を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る電動駆動機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施例１）

図１は、本発明の実施例１に係る電動駆動機の構造を示す図であり、図１（ａ）はモータ軸方向図、図１（ｂ）はモータ側面図である。この電動駆動機は、モータ１、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、強電供給用のバスバー４、強電コネクタ５、冷却水路６および干渉物７を有する。

モータ１は、３相交流モータから構成され、本発明の多相交流モータに対応する。モータ１は、外部から入力される電力に応じて回転する。パワーモジュール２は、入力された強電を外部からの指令に応じてオン／オフして駆動電力を生成し、駆動電力をモータ１に供給する。平滑コンデンサ３は、モータ１に供給する強電の脈動を平滑化する。パワーモジュール２および平滑コンデンサ３は、インバータを構成する。バスバー４は、パワーモジュール２および平滑コンデンサ３を機械的および電気的に接続し、これらに強電コネクタ５を介して強電を供給する。強電コネクタ５は、外部から入力される強電をバスバー４に送る。

パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５は、モータ１の外周上に配置される。パワーモジュール２は、モータ１の各相に対応して設けられる。バスバー４は、モータ１の外周上のパワーモジュール２と平滑コンデンサ３の間であって、モータ軸長方向の端部を除く位置に配置される。強電コネクタ５は、バスバー４の一部に接触する位置に配置される。冷却水路６は、モータ１の外周の近傍に形成され、モータ１、パワーモジュール２および平滑コンデンサ３を冷却するための冷却液を流す。干渉物７は、モータ１の周辺に配置され、モータ１に干渉する種々の構造物（部品または部位など）である。

上記のように構成される電動駆動機では、強電コネクタ５から入力された電力は、バスバー４および平滑コンデンサ３を経由してパワーモジュール２に入力される。パワーモジュール２から出力される電力は、外部コントローラ（図示しない）からの指令によってオン／オフされ、駆動電力としてモータ１に印加される。これにより、外部コントローラからの指令に従ってモータ１が制御される。

従来の電動駆動機では、モータ１のステータコア（特許文献１参照）毎にパワーモジュール２と平滑コンデンサ３が必要となるため、干渉物７を避けるようにパワーモジュール２と平滑コンデンサ３の位置を設定することが困難であった。その結果、干渉物７の形状および位置を変更することが必要となり、他の構造物へ影響を与える結果となっていた。

これに対し、図１に示す実施例１に係る電動駆動機では、干渉物７を避けるように、モータ１の外周上に各相のパワーモジュール２および平滑コンデンサ３、並びに、強電コネクタ５を配置している。この構造により、干渉物７の形状および位置を変更せず、しかもモータ１の軸長方向のサイズを拡大することなく、電動駆動機を構成することができる。

上記のように構成される電動駆動機によれば、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３との間において、モータ１の外周方向（モータ１の外周上であって、モータ１が回転する方向）にバスバー４を配置する。これにより、他相の平滑コンデンサ３とのインダクタンスを低減できるので、効率的に平滑コンデンサ３を利用し、リプル電圧を抑制することが可能となる。また、パワーモジュール２とモータ１は、共通の冷却水路６によって冷却できる。

図２は、実施例１に係る電動駆動機の第１の変形例を示す図である。この電動駆動機では、複数の干渉物７を避けるために、各相のパワーモジュール２と平滑コンデンサ３の対を移動させて各々が隣接するように配置されている。

図３は、実施例１に係る電動駆動機の第２の変形例を示す図である。この電動駆動機では、複数の干渉物７を避けるために、各相のパワーモジュール２と平滑コンデンサ３の対のうちの２つを隣接させ、残りは単独で配置されている。

図４は、実施例１に係る電動駆動機の第３の変形例を示す図である。この電動駆動機では、複数の干渉物７を避けるために、複数の出力を有するパワーモジュール２’と平滑コンデンサ３’（図示省略）の対と、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３の対とを組み合わせて配置されている。なお、パワーモジュール２’は、２つのパワーモジュール２を一体化して構成する。

図５は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３およびバスバー４の位置関係を概念的に説明するための図である。パワーモジュール２と平滑コンデンサ３を、モータ１の外周上でバスバー４を挟んでモータの軸長方向に対向配置した例を示す。なお、図５中の座標軸Ｙが外周方向、Ｚが軸長方向である。以下の図６〜図１２においても同じである。

また、図６は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３およびバスバー４の他の位置関係を概念的に示す図である。パワーモジュール２と平滑コンデンサ３を、モータ１の外周上でバスバー４を挟んでモータ軸長方向に並べ、かつ、外周方向にずらして配置した例を示す。

図７〜図１２は、モータ１として３相交流モータを使用し、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３をバスバー４で接続した場合の各構成要素の位置関係を示す図である。図７は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５の第１の位置関係の例を示す。パワーモジュール２の数と平滑コンデンサ３の数は同じであって、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３の各々は１対１に対応し、バスバー４を挟んでモータ軸長方向に対向配置した例を示す。

図８は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５の第２の位置関係の例を示し、パワーモジュール２の数と平滑コンデンサ３の数が異なる。パワーモジュール２と平滑コンデンサ３は、バスバー４を挟んで対向し、かつ、平滑コンデンサ３を、パワーモジュール２に対して軸長方向に対向する位置から外周方向にずらして配置した例を示す。なお、図８に示す例は、平滑コンデンサ３の数がパワーモジュール２の数より少ない場合の例である。

図９は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５の第３の位置関係の例を示す。平滑コンデンサ３の数はパワーモジュール２の数より少なく、パワーモジュール２および平滑コンデンサ３の各々をバスバー４を挟んで左または右の任意の側に配置する。さらに、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３を、軸長方向に対向する位置から外周方向にずらして配置した例を示す。

図１０は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５の第４の位置関係の例を示す。パワーモジュール２の数と平滑コンデンサ３の数は同じである。また、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３を、バスバー４に対してモータ軸長方向の一方側に配置し、かつ、パワーモジュール２および平滑コンデンサ３の各々を、外周方向の任意の位置に配置した例を示す。

図１１は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５の第５の位置関係の例を示す。平滑コンデンサ３の数がパワーモジュール２の数より少なく、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３を、バスバー４に対してモータの軸長方向の一方側に配置した例を示す。

図１２は、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５の第６の位置関係の例を示す。平滑コンデンサ３の数がパワーモジュール２の数より多い。パワーモジュール２と平滑コンデンサ３の一部を、バスバー４を挟んで対向配置し、かつ、平滑コンデンサ３の残りは、平滑コンデンサ３の一部の間に配置した例を示す。

以上説明したように、実施例１に係る電動駆動機によれば、モータ１のステータコアの位置によって、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３の位置が制約されないので、様々なレイアウトの制約に対して対応可能となる。また、パワーモジュール２、平滑コンデンサ３、バスバー４および強電コネクタ５をモータ１の外周に配置したので、モータ１の直径を最小限のサイズに抑えることができる。

また、図５、図７に示したように、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３とは、バスバー４を挟んでモータ軸長方向に対向配置され、バスバー４の一部に接触する位置に強電コネクタ５を配置して外部から電力を入力する。このため、モータ１の軸長方向の長さを最小限に抑えることができる。また、パワードライバ（パワーモジュール２と平滑コンデンサ３のセット）と他のパワードライバとの距離を最短にできるので、他のパワードライバの平滑コンデンサまでのインダクタンスを小さくでき、平滑コンデンサを最適な容量とすることができる。

また、図１０、図１１に示したように、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３とは、バスバー４に対してモータの軸長方向の一方側に配置され、バスバー４の一部に接触する位置に強電コネクタ５を配置して外部から電力を入力する。このため、モータ１の軸長方向の長さを最小限に抑えることができる。また、パワードライバ（パワーモジュール２と平滑コンデンサ３のセット）と他のパワードライバとの距離を最短にできるので、他のパワードライバの平滑コンデンサまでのインダクタンスを小さくでき、平滑コンデンサを最適な容量とすることができる。

また、図８、図９、図１１、図１２に示したように、パワーモジュール２の数と平滑コンデンサ３の数が異なる場合、モータ１のステータコアの位置によって、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３の位置が制約されない。このため、様々なレイアウトの制約に対して対応可能となる。また、モータ直径を最小限のサイズに抑えることができる。

また、図８、図９、図１２に示したように、パワーモジュール２の数と平滑コンデンサ３の数が異なり且つパワーモジュール２と平滑コンデンサ３とがバスバー４を挟んでモータ軸長方向に対向配置される。この場合には、モータ１の軸長方向の長さを最小限に抑えることができる。また、パワードライバ（パワーモジュール２と平滑コンデンサ３のセット）と他のパワードライバとの距離を最短にできるので、他のパワードライバの平滑コンデンサまでのインダクタンスを小さくでき、平滑コンデンサを最適な容量とすることができる。

また、図１１に示したように、パワーモジュール２の数と平滑コンデンサ３の数が異なり且つ、パワーモジュール２と平滑コンデンサ３とがバスバー４に対してモータ軸長方向の一方側に配置される。この場合にも、モータ１の軸長方向の長さを最小限に抑えることができる。また、パワードライバ（パワーモジュール２と平滑コンデンサ３のセット）と他のパワードライバとの距離を最短にできるので、他のパワードライバの平滑コンデンサまでのインダクタンスを小さくでき、平滑コンデンサを最適な容量とすることができる。

（実施例２）
図１３は、本発明の実施例２に係る電動駆動機の構造を示す図である。この電動駆動機は、実施例１に係る電動駆動機のモータ１の外周の一部を、干渉物７に合わせて、冷却水を通す冷却水路６を含めて切り欠いて構成されている。

この実施例２に係る電動駆動機によれば、モータ１の形状を変更する必要があるレイアウトの制約に対しても対応可能となる。

１モータ
２パワーモジュール
３平滑コンデンサ
４バスバー
５強電コネクタ
６冷却水路
７干渉物

Claims

多相交流モータと、
前記多相交流モータの各相に対応して該多相交流モータの外周上に配置され、駆動電力を生成するパワーモジュールと、
前記多相交流モータの外周上に配置された平滑コンデンサと、
前記多相交流モータの外周上であって前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサを接続する強電供給用のバスバーと、
前記バスバーの一部に接触する位置に配置され、電力を入力する強電コネクタと、
を備え、
前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサとは、前記バスバーを挟んで前記多相交流モータの軸長方向に対向配置されることを特徴とする電動駆動機。
多相交流モータと、
前記多相交流モータの各相に対応して該多相交流モータの外周上に配置され、駆動電力を生成するパワーモジュールと、
前記多相交流モータの外周上に配置された平滑コンデンサと、
前記多相交流モータの外周上であって前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサを接続する強電供給用のバスバーと、
前記バスバーの一部に接触する位置に配置され、電力を入力する強電コネクタと、
を備え、
前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサとは、前記バスバーに対して前記多相交流モータの軸長方向の一方側に配置され、
前記強電コネクタは、多相の内の一相の前記パワーモジュール及び前記平滑コンデンサと、前記多相から前記一相を除く残りの相の前記パワーモジュール及び前記平滑コンデンサとの間に配置されることを特徴とする電動駆動機。
前記平滑コンデンサの数は任意であることを特徴とする請求項１記載の電動駆動機。
前記平滑コンデンサの数は、前記多相交流モータの各相に対応して設けられたパワーモジュールの数と異なり、前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサは、前記バスバーを挟んで前記多相交流モータの軸長方向に対向配置されることを特徴とする請求項３記載の電動駆動機。
前記平滑コンデンサの数は任意であることを特徴とする請求項２記載の電動駆動機。
前記平滑コンデンサの数は、前記多相交流モータの各相に対応して設けられたパワーモジュールの数と異なり、前記パワーモジュールと前記平滑コンデンサは、前記バスバーに対して前記多相交流モータの軸長方向の一方側に配置されることを特徴とする請求項５記載の電動駆動機。
前記多相交流モータは冷却水を通す冷却水路を有し、前記多相交流モータの形状は、前記冷却水路を含めた一部が切り欠かれていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の電動駆動機。