CN104205599B - 逆变器模块 - Google Patents

Abstract

在配置于电动机的轴向端部的逆变器一体式电动机用的逆变器模块中，具备梯形形状的功率模块，该功率模块安装单相逆变器电路，将其与电源的电连接端子配置于短边，将其与电动机的电连接端子配置于长边，将多个功率模块以长边朝向外周的方式配置成圆环状，从而构成多相逆变器电路。

Description

逆变器模块

技术领域

本发明涉及与电动机一体化的逆变器模块。

背景技术

在JP2007－116840A中公开了如下的逆变器一体式电动机，即、在交流电动机的壳体上安装有将直流电源的电力转换为交流并供给交流电动机的多相逆变器模块。由此，实现由电动机及逆变器构成的装置的小型轻量化及减小配线损失。

但是，在JP2007－116840A中，由于是在电动机轴心附近进行电动机和逆变器模块的电气接线的构成，所以要将来自处于电动机外周侧的定子的引出线布设到电动机轴心附近，需要用于配线的布设的空间。另外，由于电源和逆变器模块的电连接也是在电动机轴心附近进行，所以接线部位集中在电动机轴心附近，也需要用于接线作业的空间。这样，为了配线的布设及接线作业，需要设计空间，所以不可避免逆变器模块部分的大型化。

发明内容

于是，本发明的目的在于，提供如上所述的配线的布设及接线作业所需要的空间少的逆变器一体式电动机用的逆变器模块。

本发明的逆变器模块是逆变器一体式电动机用的逆变器模块，由安装了单相逆变器电路的多个功率模块构成。功率模块为梯形形状，将其与电源的电连接端子配置于短边，将其与电动机的电连接端子配置于长边。将多个该功率模块以长边朝向外周的方式配置成圆环状，构成多相逆变器电路。即，功率模块与电动机的电连接端子排列在多相模块的外周侧。

附图说明

图1A是本发明实施方式的逆变器一体式电动机的横向剖面图；

图1B是沿着图1A的1B－1B线的剖面图；

图2A是本实施方式的其它例的逆变器一体式电动机的横向剖面图；

图2B是沿着图2A的2B－2B线的剖面图；

图3是表示功率模块的开关元件和电流回流用元件的配置例的图；

图4是表示控制信号输入输出端子和控制信号输入焊盘的配置例的图；

图5是表示控制信号输入输出端子的排列的一个例子的图。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的实施方式。

图1A是本实施方式的逆变器一体式电动机的概略构成图，是沿着电动机1的转轴的剖面图。图1B是沿着图1A的1B－1B线的剖面图。

逆变器一体式电动机10是在电动机外壳10A的一部分即电动机转轴方向端部的电动机壁1A，安装有构成多相逆变器电路的逆变器模块2而构成。另外，逆变器一体式电动机10例如是用作电动车辆的驱动用电动机的交流电动机，通过从车载蓄电池等直流电源经由逆变器模块2供给的电力进行驱动。

电动机1的构成包括围绕未图示的转轴旋转的转子4和以包围转子4的外周的方式配置的定子3。

逆变器模块2是将安装单相的逆变器电路的多个功率模块103如后述配置成圆环状而形成。

功率模块103如图1B所示具有梯形的截面，在短边具备其与未图示的电源的电连接端子即电源用连接端子101，在长边具备其与电动机1的电连接端子即电动机用连接端子102。而且，功率模块103在电动机壁1A的逆变器侧以短边朝向轴心的方式配置成圆环状。由此，电动机用连接端子102在逆变器模块2的外周部配置成圆环状。

用于电连接电动机1和逆变器模块2的配线104从定子3被取出，并贯通电动机壁1A被直线引出至电动机用连接端子102。在图1A、图1B中，通过使电动机用连接端子102的位置和用于取出配线104的电动机壁1A的贯通孔的位置一致，实现配线104的长度最短化。

如上所述，通过电动机用连接端子102在逆变器模块2的外周配置成圆环状，从而使配线104不会不必要地弯曲，能够以更短的长度将电动机1和逆变器模块2电连接。另外，由于与电动机1的电连接是在外周侧，与电源的电连接是在内周侧，所以各自的接线作业在不同的场所进行，与在一个部位进行双方的接线作业的情况相比，可以缩小作业空间。即，可以缩小用于配线104的布设及接线作业的空间。另外，通过使配线104缩短，可降低成本，降低放射噪音。

另外，图1A、图1B表示在电动机壁1A形成逆变器模块2的例子，但如图2A、图2B所示，也可以在与电动机壁1A对向的逆变器壁2A形成逆变器模块。图2A、图2B分别是与图1A、图1B对应的图。

该情况下，配线104如果与图1A、图1B的情况相比虽然变长，但同样可以获得用于配线104布设及接线作业的空间减小、成本降低、放射噪音降低这样的效果。

如上所述，根据图1A、图1B或图2A、图2B的构成，可以减小用于电连接电动机1和逆变器模块2的配线104的布设及接线作业的空间，其结果是可以实现抑制逆变器模块2的电气特性的恶化，同时，实现逆变器模块2的小型化。

接着，对功率模块103中所安装的开关元件和电流回流用元件进行说明。在此，作为开关元件的例子使用IGBT(绝缘栅双极型晶体管Insulated Gate Bipolar Transistor)301，作为电流回流用元件的例子使用二极管302进行说明。

图3是表示IGBT301和二极管302的配置例的图。IGBT301在功率模块103的长边侧配置有两个，另外，二极管302在功率模块103的短边侧配置有两个。

通常，IGBT301与二极管302相比，具有安装时的专有面积增大且发热量增多的趋势。于是，为了取得发热量多的IGBT301的散热面积，将IGBT301配置于长边侧。由此，可以降低逆变器驱动时的IGBT301的平均温度，其结果是，能够提高逆变器模块2的长期可靠性。

另外，通过将安装专有面积大的IGBT301配置于长边侧，将安装专有面积小的二极管302配置于短边侧，不需要为了安装各元件而加长短边及长边，可以避免功率模块103大型化。

接着，对功率模块103的控制信号输入输出端子401和IGBT301的控制信号输入焊盘即、栅极焊盘402的配置进行说明。

图4是表示控制信号输入输出端子401和栅极焊盘402的配置例的图。在此的IGBT301为栅极焊盘402与四边的任一边接近配置的结构。

在进行开关动作的逆变器中，理论上会发生因其电压、电流的急剧变化而引起的噪音。为了抑制该噪音造成的逆变器自身的误动作，需要以成为低阻抗的方式设计IGBT栅极驱动电路。特别是，降低寄生于栅极驱动电路配线的电感是用于低阻抗化的主要设计因素。

于是，如图4所示，以将控制信号输入输出端子401配置于功率模块103的长边侧，且使栅极焊盘402位于长边侧的方式安装IGBT301。

由此，以IGBT301的栅极焊盘402和控制信号输入输出端子401接近的状态被安装，可以减少寄生于栅极驱动电路配线的电感，降低在栅极焊盘402与控制信号输入输出端子401之间的配线中产生的阻抗。另外，不需要重新设计用于配置控制信号输入输出端子401的空间，所以能够抑制功率模块103的大型化。

接着，对控制信号输入输出端子401的排列进行说明。

图5是表示控制信号输入输出端子401的排列的一个例子的图。如图5所示，控制信号输入输出端子401由六个端子构成。从距离电动机用连接端子102近的一方起，依次排列下支路侧开关元件的控制信号输入端子501、下支路侧开关元件的高电位侧电位检测端子502、上支路侧开关元件的控制信号输入端子503、上支路侧开关元件的高电位侧电位检测端子504。

所谓开关元件的控制信号输入端子501、503，若以IGBT301为例，则是指栅极、发射极检测端子。所谓开关元件的高电位侧电位检测端子502、504，同样地，若以IGBT301为例，则是指发射极检测端子。

上述各端子501－504在逆变器动作时具有各自不同电位，因此，在端子间需要确保与其电位差相应的绝缘距离。通过如图5所示排列各端子501－504，可以进一步减小各端子间的绝缘距离的总和，作为结果，能够进一步缩短端子排列需要的长度。因此，能够使功率模块103小型化，从而实现逆变器模块2的小型化。

另外，图5中，电动机用连接端子102处于功率模块103的靠左端的位置，从该左端朝向右端按上述顺序排列有各端子501－504，但也可以将电动机用连接端子102配置于图中靠右端，从该右端朝向左端按上述顺序进行配置。另外，对下支路侧开关元件的控制信号输入端子501的栅极、发射极端子而言，将哪一个配置在电动机用连接端子102侧都可以。对于上支路侧开关元件的控制信号输入端子503也同样。

对以上说明的本实施方式的作用、效果汇总如下。

将多个梯形形状的功率模块103以长边朝向外周的方式配置成圆环状，构成多相逆变器电路，其中，功率模块103安装单相逆变器电路，将电源用连接端子101配置于短边，将电动机用连接端子102配置于长边。由此，电动机用连接端子102在逆变器模块2的外周被配置成圆环状，可以减小用于电连接电动机1和逆变器模块2的配线104的布设及接线作业的空间。其结果是，能够抑制逆变器模块2的电气特性的恶化，并实现逆变器模块2的小型化。

功率模块103将IGBT301安装于长边侧，将二极管302安装于短边侧，所以不会增大功率模块103的表面积，尤其可以获得发热大的IGBT301的较大的散热面积。其结果是，可以降低逆变器驱动时的IGBT301的平均温度，能够提高逆变器模块2的长期可靠性。

将控制信号输入输出端子401配置于长边侧，以栅极焊盘402接近于长边侧的方式安装IGBT301，所以能够抑制功率模块103的大型化，同时减小寄生于IGBT栅极驱动电路配线的电感。其结果是，能够使IGBT栅极驱动电路低阻抗化，可以降低噪音造成的逆变器误动作的可能性，提高逆变器模块2的动作可靠性。

电动机用连接端子102及控制信号输入输出端子401，以电动机用连接端子102、下支路侧开关元件的控制信号输入端子501、下支路侧开关元件的高电位侧电位检测端子502、上支路侧开关元件的控制信号输入端子503、上支路侧开关元件的高电位侧电位检测端子504的顺序排列。由此，可以缩短各端子间需要的绝缘距离，所以能够使功率模块301小型化，能够使逆变器模块2更加小型化。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示本发明的应用例的一部分，不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体的构成的意思。

本申请基于2012年3月8日在日本特许局申请的特愿2012－51928主张优先权，该申请的所有内容通过参照编入到本说明书中。

Claims (1)

1.一种逆变器模块，其为配置于电动机的轴向端部的逆变器一体式电动机用的逆变器模块，其中，

具备梯形形状的功率模块，该功率模块安装有单相逆变器电路，并将其与电源的电连接端子配置于短边，将其与电动机的电连接端子配置于长边，

将多个所述功率模块以所述长边朝向外周的方式配置成圆环状，从而构成多相逆变器电路，

所述功率模块在所述长边配置控制信号输入输出端子，

将开关元件在控制信号输入焊盘接近于所述长边的方向安装在所述长边侧，将电流回流元件安装在所述短边侧，

与所述电动机的电连接端子及所述控制信号输入输出端子，按照与所述电动机的电连接端子、下支路侧开关元件的控制信号输入端子、下支路侧开关元件的高电位侧电位检测端子、上支路侧开关元件的控制信号输入端子、上支路侧开关元件的高电位侧电位检测端子的顺序排列。