JP2003299317A - 車両駆動用電動装置 - Google Patents
車両駆動用電動装置Info
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Landscapes
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチング素子を十分に冷却でき、かつ小
型化が容易な車両駆動用電動装置を提供する。 【解決手段】 本発明の車両駆動用電動装置は、スイッ
チング素子１ａを含む半導体チップ１と、スイッチング
素子１ａからの通電電流により回転駆動可能な回転軸１
０ａ、１０ｂを有するモータ／ジェネレータＭＧ１、Ｍ
Ｇ２とを備えている。半導体チップ１は、モータ／ジェ
ネレータＭＧ１、ＭＧ２のコイル１２ａ、１２ｂよりも
回転軸１０ａ、１０ｂの径方向内周側に配置されてお
り、コイル１２ａ、１２ｂと同径および径方向外周側に
は位置していない。
型化が容易な車両駆動用電動装置を提供する。 【解決手段】 本発明の車両駆動用電動装置は、スイッ
チング素子１ａを含む半導体チップ１と、スイッチング
素子１ａからの通電電流により回転駆動可能な回転軸１
０ａ、１０ｂを有するモータ／ジェネレータＭＧ１、Ｍ
Ｇ２とを備えている。半導体チップ１は、モータ／ジェ
ネレータＭＧ１、ＭＧ２のコイル１２ａ、１２ｂよりも
回転軸１０ａ、１０ｂの径方向内周側に配置されてお
り、コイル１２ａ、１２ｂと同径および径方向外周側に
は位置していない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両駆動用電動装
置に関し、特に、スイッチング素子と、スイッチング素
子からの通電電流により駆動する電動機とを備えた車両
駆動用電動装置に関するものである。
置に関し、特に、スイッチング素子と、スイッチング素
子からの通電電流により駆動する電動機とを備えた車両
駆動用電動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、直流電源から得られる直流電力を
電力変換装置を用いて交流電力に変換し、この交流電力
を用いて電動モータを動作させることによって、電気エ
ネルギーを効率良く運動エネルギーに変換する駆動用電
動装置が知られている。この駆動用電動装置の応用範囲
は広く、近年では車両への搭載についても一部実用化が
始まっている。
電力変換装置を用いて交流電力に変換し、この交流電力
を用いて電動モータを動作させることによって、電気エ
ネルギーを効率良く運動エネルギーに変換する駆動用電
動装置が知られている。この駆動用電動装置の応用範囲
は広く、近年では車両への搭載についても一部実用化が
始まっている。
【０００３】駆動用電動装置が搭載される車両として
は、たとえば電気自動車（Electric Vehicle）、ハイブ
リッド電気自動車（Hybrid Electric Vehicle）などが
あり、これらは環境に配慮した自動車として注目を集め
ている。たとえば、ハイブリッド電気自動車において
は、従来のエンジンに加えて上述の駆動用電動装置が搭
載される。
は、たとえば電気自動車（Electric Vehicle）、ハイブ
リッド電気自動車（Hybrid Electric Vehicle）などが
あり、これらは環境に配慮した自動車として注目を集め
ている。たとえば、ハイブリッド電気自動車において
は、従来のエンジンに加えて上述の駆動用電動装置が搭
載される。
【０００４】このような駆動用電動装置は、直流電力を
交流電力に変換するインバータ回路と、そのインバータ
回路から供給される交流電力により生じるステータ（固
定子）の磁力によってロータ（回転子）が回転されるこ
とにより駆動する電動モータとから主に構成される。
交流電力に変換するインバータ回路と、そのインバータ
回路から供給される交流電力により生じるステータ（固
定子）の磁力によってロータ（回転子）が回転されるこ
とにより駆動する電動モータとから主に構成される。
【０００５】従来の車両駆動用電動装置にあっては、イ
ンバータ回路と電動モータとが車両の別々の位置に離隔
配置されていた。これは、インバータ回路と電動モータ
とがいずれもその動作によって発熱するためであり、近
接配置することによって互いの熱が相互に干渉し合うこ
とを防止するためである。しかし、これではインバータ
回路と電動モータとを電気的に接続するための大型のケ
ーブルを車両に敷設する必要があり、このことは部品の
小型化の要望が強い自動車への適用の妨げとなってい
た。
ンバータ回路と電動モータとが車両の別々の位置に離隔
配置されていた。これは、インバータ回路と電動モータ
とがいずれもその動作によって発熱するためであり、近
接配置することによって互いの熱が相互に干渉し合うこ
とを防止するためである。しかし、これではインバータ
回路と電動モータとを電気的に接続するための大型のケ
ーブルを車両に敷設する必要があり、このことは部品の
小型化の要望が強い自動車への適用の妨げとなってい
た。
【０００６】また、インバータ回路内のスイッチング素
子のＯＮ／ＯＦＦ動作の高速化に伴って生ずるノイズの
低減を図るため、ケーブルをより短くすることが好まし
く、近年ではインバータ回路と電動モータとの近接配置
も提案されている。特に、インバータ回路と電動モータ
とを近づけて配置した例として、たとえば特開平５−９
５６０６号公報に開示された装置（パワーユニット）が
ある。
子のＯＮ／ＯＦＦ動作の高速化に伴って生ずるノイズの
低減を図るため、ケーブルをより短くすることが好まし
く、近年ではインバータ回路と電動モータとの近接配置
も提案されている。特に、インバータ回路と電動モータ
とを近づけて配置した例として、たとえば特開平５−９
５６０６号公報に開示された装置（パワーユニット）が
ある。
【０００７】図８および図９は、上記公報に開示された
装置の構成の一部を拡大して示す断面図および右側面図
である。図８および図９を参照して、この装置は、電動
モータＭと、その電動モータＭを駆動制御する駆動回路
とを有している。
装置の構成の一部を拡大して示す断面図および右側面図
である。図８および図９を参照して、この装置は、電動
モータＭと、その電動モータＭを駆動制御する駆動回路
とを有している。
【０００８】電動モータＭは、モータケース１２０内に
配置されており、かつ回転軸１１０に固設されたロータ
１１３と、そのロータ１１３に径方向のギャップをもっ
て配置されたステータコア１１１と、そのステータコア
１１１に巻装されたコイル１１２とを主に有している。
配置されており、かつ回転軸１１０に固設されたロータ
１１３と、そのロータ１１３に径方向のギャップをもっ
て配置されたステータコア１１１と、そのステータコア
１１１に巻装されたコイル１１２とを主に有している。
【０００９】この電動モータＭを内部に収容するモータ
ケース１２０の端部にヒートシンク１２１が一体的に組
み付けられている。このヒートシンク１２１の外周に、
上記駆動回路に含まれるスイッチング素子としての電界
効果型トランジスタ１０１が取り付けられている。
ケース１２０の端部にヒートシンク１２１が一体的に組
み付けられている。このヒートシンク１２１の外周に、
上記駆動回路に含まれるスイッチング素子としての電界
効果型トランジスタ１０１が取り付けられている。
【００１０】上記公報には、モータケース１２０に一体
的に組み付けたヒートシンク１２１にスイッチング素子
１０１を取り付けたことにより、駆動回路と電動モータ
Ｍとを接続する配線を短縮でき、全体としての小型化を
図ることができると記載されている。
的に組み付けたヒートシンク１２１にスイッチング素子
１０１を取り付けたことにより、駆動回路と電動モータ
Ｍとを接続する配線を短縮でき、全体としての小型化を
図ることができると記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
のコイル部分は電流が流れ高温になりやすい部分であ
る。このため、上記公報の装置のようにスイッチング素
子１０１をモータ端面に設けたヒートシンク１２１にて
冷却する場合には、ヒートシンク１２１のボリュームも
あり一層の小型化が難しい。小型化を優先するためにヒ
ートシンクを小さくしたり、あるいは無くしたりしたと
しても、電流により発熱するコイル１１２側にスイッチ
ング素子１０１を近づけて配置するにはどうしても限界
がある。このため、電動モータＭとスイッチング素子１
０１との構成をさらに小型化することが困難であるとい
う問題があった。
のコイル部分は電流が流れ高温になりやすい部分であ
る。このため、上記公報の装置のようにスイッチング素
子１０１をモータ端面に設けたヒートシンク１２１にて
冷却する場合には、ヒートシンク１２１のボリュームも
あり一層の小型化が難しい。小型化を優先するためにヒ
ートシンクを小さくしたり、あるいは無くしたりしたと
しても、電流により発熱するコイル１１２側にスイッチ
ング素子１０１を近づけて配置するにはどうしても限界
がある。このため、電動モータＭとスイッチング素子１
０１との構成をさらに小型化することが困難であるとい
う問題があった。
【００１２】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、スイッチング素子を十分に冷却でき、
かつ小型化が容易な車両駆動用電動装置を提供すること
である。
れたものであり、スイッチング素子を十分に冷却でき、
かつ小型化が容易な車両駆動用電動装置を提供すること
である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に従った車両駆動
用電動装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子
からの通電電流により回転駆動可能な回転軸を有する電
動機とを備えた車両駆動用電動装置において、スイッチ
ング素子は、電動機のステータコアに巻装されたコイル
よりも回転軸の径方向内周側に配置されており、コイル
と同径および径方向外周側には位置していないことを特
徴とするものである。
用電動装置は、スイッチング素子と、スイッチング素子
からの通電電流により回転駆動可能な回転軸を有する電
動機とを備えた車両駆動用電動装置において、スイッチ
ング素子は、電動機のステータコアに巻装されたコイル
よりも回転軸の径方向内周側に配置されており、コイル
と同径および径方向外周側には位置していないことを特
徴とするものである。
【００１４】本発明に従った車両駆動用電動装置によれ
ば、スイッチング素子がコイルよりも内周側にのみ配置
されているため、装置全体としての小型化が容易とな
る。また、スイッチング素子がコイルよりも回転軸の径
方向内周側に配置されている。これにより、回転軸に近
い部分は発熱しないため、スイッチング素子を高温にさ
らすことも少なくなり冷却効率も向上するとともに、電
動機の冷却系でスイッチング素子を十分に冷却すること
も可能となる。よって、スイッチング素子の十分な冷却
と装置の小型化とを両立することができる。
ば、スイッチング素子がコイルよりも内周側にのみ配置
されているため、装置全体としての小型化が容易とな
る。また、スイッチング素子がコイルよりも回転軸の径
方向内周側に配置されている。これにより、回転軸に近
い部分は発熱しないため、スイッチング素子を高温にさ
らすことも少なくなり冷却効率も向上するとともに、電
動機の冷却系でスイッチング素子を十分に冷却すること
も可能となる。よって、スイッチング素子の十分な冷却
と装置の小型化とを両立することができる。
【００１５】上記車両駆動用電動装置において好ましく
は、回転軸と径方向に間隙をもって配置された周囲壁が
さらに設けられており、スイッチング素子は周囲壁に接
触して取り付けられている。
は、回転軸と径方向に間隙をもって配置された周囲壁が
さらに設けられており、スイッチング素子は周囲壁に接
触して取り付けられている。
【００１６】これにより、スイッチング素子を容易にコ
イルよりも内周側に配置することが可能となる。
イルよりも内周側に配置することが可能となる。
【００１７】上記車両駆動用電動装置において好ましく
は、回転軸と周囲壁との間の間隙内には冷却液が通され
るよう構成されている。
は、回転軸と周囲壁との間の間隙内には冷却液が通され
るよう構成されている。
【００１８】これにより、スイッチング素子を冷却液に
より冷却することが可能となる。上記車両駆動用電動装
置において好ましくは、回転軸には冷却液を通すための
冷却液供給孔が設けられており、冷却液供給孔は回転軸
と周囲壁との間の間隙につながっている。
より冷却することが可能となる。上記車両駆動用電動装
置において好ましくは、回転軸には冷却液を通すための
冷却液供給孔が設けられており、冷却液供給孔は回転軸
と周囲壁との間の間隙につながっている。
【００１９】これにより、簡易な構成で、電動機の冷却
系を用いてスイッチング素子を冷却することが可能とな
る。
系を用いてスイッチング素子を冷却することが可能とな
る。
【００２０】上記車両駆動用電動装置において好ましく
は、電動機とスイッチング素子とは、共通の筐体内に配
置されている。
は、電動機とスイッチング素子とは、共通の筐体内に配
置されている。
【００２１】このように電動機とスイッチング素子とを
共通の筐体内に収容することにより、これらを１つのモ
ジュールとして小型化することが可能となる。
共通の筐体内に収容することにより、これらを１つのモ
ジュールとして小型化することが可能となる。
【００２２】上記車両駆動用電動装置において好ましく
は、電動機と同軸に配置された他の電動機がさらに設け
られており、スイッチング素子は、電動機と他の電動機
との間に配置されている。
は、電動機と同軸に配置された他の電動機がさらに設け
られており、スイッチング素子は、電動機と他の電動機
との間に配置されている。
【００２３】これにより、他の電動機も含めて１つのモ
ジュールとして小型化することが可能となり、かつ電動
機を２つ備えたことにより動作または制御の多様性を図
ることもできる。
ジュールとして小型化することが可能となり、かつ電動
機を２つ備えたことにより動作または制御の多様性を図
ることもできる。
【００２４】上記車両駆動用電動装置において好ましく
は、電動機と他の電動機との各回転軸には冷却液を通す
ための冷却液供給孔が設けられており、電動機と他の電
動機との各々の冷却液供給孔は互いにつながっている。
は、電動機と他の電動機との各回転軸には冷却液を通す
ための冷却液供給孔が設けられており、電動機と他の電
動機との各々の冷却液供給孔は互いにつながっている。
【００２５】これにより、２つの電動機の冷却系を一体
とすることが可能となり、構成を簡易にすることができ
る。
とすることが可能となり、構成を簡易にすることができ
る。
【００２６】本発明に従った車両駆動用電動装置は、ス
イッチング素子と、スイッチング素子からの通電電流に
より回転駆動可能な回転軸を有する電動機とを備えた車
両駆動用電動装置において、回転軸と径方向に間隙をも
って配置された周囲壁を備え、スイッチング素子を周囲
壁に接触して取り付けることにより、電動機のステータ
コアに配置されたコイルよりも回転軸の径方向内周側に
スイッチング素子が配置されており、回転軸には冷却液
を通すための冷却液供給孔が設けられており、冷却液供
給孔が回転軸と周囲壁との間の間隙とつながることによ
り間隙内に冷却液が通されるよう構成されている。
イッチング素子と、スイッチング素子からの通電電流に
より回転駆動可能な回転軸を有する電動機とを備えた車
両駆動用電動装置において、回転軸と径方向に間隙をも
って配置された周囲壁を備え、スイッチング素子を周囲
壁に接触して取り付けることにより、電動機のステータ
コアに配置されたコイルよりも回転軸の径方向内周側に
スイッチング素子が配置されており、回転軸には冷却液
を通すための冷却液供給孔が設けられており、冷却液供
給孔が回転軸と周囲壁との間の間隙とつながることによ
り間隙内に冷却液が通されるよう構成されている。
【００２７】本発明に従った車両駆動用電動装置によれ
ば、スイッチング素子が周囲壁に取り付けられることに
よりコイルよりも内周側にのみ配置されているため、装
置全体としての小型化が容易となる。また、スイッチン
グ素子がコイルよりも回転軸の径方向内周側に配置され
ている。これにより、回転軸に近い部分は発熱しないた
め、スイッチング素子を高温にさらすことも少なくなり
冷却効率も向上するとともに、電動機の冷却系でスイッ
チング素子を十分に冷却することも可能となる。さら
に、回転軸と周囲壁との間の間隙内には冷却液が通され
るよう構成されているため、スイッチング素子を冷却液
により冷却することが可能となる。加えて、回転軸の冷
却液供給孔が回転軸と周囲壁との間の間隙につながって
いるため、簡易な構成で、電動機の冷却系でスイッチン
グ素子を冷却することが可能となる。よって、スイッチ
ング素子の冷却と装置の小型化とを両立することができ
る。
ば、スイッチング素子が周囲壁に取り付けられることに
よりコイルよりも内周側にのみ配置されているため、装
置全体としての小型化が容易となる。また、スイッチン
グ素子がコイルよりも回転軸の径方向内周側に配置され
ている。これにより、回転軸に近い部分は発熱しないた
め、スイッチング素子を高温にさらすことも少なくなり
冷却効率も向上するとともに、電動機の冷却系でスイッ
チング素子を十分に冷却することも可能となる。さら
に、回転軸と周囲壁との間の間隙内には冷却液が通され
るよう構成されているため、スイッチング素子を冷却液
により冷却することが可能となる。加えて、回転軸の冷
却液供給孔が回転軸と周囲壁との間の間隙につながって
いるため、簡易な構成で、電動機の冷却系でスイッチン
グ素子を冷却することが可能となる。よって、スイッチ
ング素子の冷却と装置の小型化とを両立することができ
る。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。
て図に基づいて説明する。
【００２９】図１は本発明の一実施の形態における車両
駆動用電動装置の構成を概略的に示す断面図であり、図
２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。図１
および図２を参照して、本実施の形態の車両駆動用電動
装置は、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２
と、それらのモータ／ジェネレータを駆動制御する駆動
回路とを有している。
駆動用電動装置の構成を概略的に示す断面図であり、図
２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。図１
および図２を参照して、本実施の形態の車両駆動用電動
装置は、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２
と、それらのモータ／ジェネレータを駆動制御する駆動
回路とを有している。
【００３０】駆動回路は、半導体チップ１と、信号線２
と、ＩＰＭ（integrated power module）制御基板３と
を主に有している。半導体チップ１には、スイッチング
素子となるたとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar
Transistor）、パワーＭＯＳ（Metal Oxide Semicondu
ctor）トランジスタなどの絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタ部を有する素子が作り込まれている。信号線２
は、この半導体チップ１のスイッチング素子のゲートと
ＩＰＭ制御基板３上に形成されたスイッチング素子制御
回路とを電気的に接続している。ＩＰＭ制御基板３のス
イッチング素子制御回路はインバータ制御基板（図示せ
ず）の電気回路に電気的に接続されている。
と、ＩＰＭ（integrated power module）制御基板３と
を主に有している。半導体チップ１には、スイッチング
素子となるたとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar
Transistor）、パワーＭＯＳ（Metal Oxide Semicondu
ctor）トランジスタなどの絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタ部を有する素子が作り込まれている。信号線２
は、この半導体チップ１のスイッチング素子のゲートと
ＩＰＭ制御基板３上に形成されたスイッチング素子制御
回路とを電気的に接続している。ＩＰＭ制御基板３のス
イッチング素子制御回路はインバータ制御基板（図示せ
ず）の電気回路に電気的に接続されている。
【００３１】上記の半導体チップ１を挟むように２つの
モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が配置されてい
る。そして、半導体チップ１と２つのモータ／ジェネレ
ータＭＧ１、ＭＧ２とが共通のハウジング（筐体）２０
内に配置されることにより１つのモジュールを構成して
いる。
モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が配置されてい
る。そして、半導体チップ１と２つのモータ／ジェネレ
ータＭＧ１、ＭＧ２とが共通のハウジング（筐体）２０
内に配置されることにより１つのモジュールを構成して
いる。
【００３２】モータ／ジェネレータＭＧ１は、ステータ
コア１１ａと、コイル１２ａと、ロータ１３ａと、永久
磁石１４ａとを主に有している。ステータコア１１ａ
は、ハウジング２０の内周面に嵌め込まれて固定されて
おり、コイル１２ａは、ステータコア１１ａに巻装され
ている。ロータ１３ａは、ステータコア１１ａに径方向
のギャップを介してその内周領域に配置されており、永
久磁石１４ａは、そのロータ１３ａ内に取り付けられて
いる。ロータ１３ａは回転軸１０ａに取り付けられてい
る。回転軸１０ａは転がり軸受け１９を介してハウジン
グ２０に回転可能に支持されている。
コア１１ａと、コイル１２ａと、ロータ１３ａと、永久
磁石１４ａとを主に有している。ステータコア１１ａ
は、ハウジング２０の内周面に嵌め込まれて固定されて
おり、コイル１２ａは、ステータコア１１ａに巻装され
ている。ロータ１３ａは、ステータコア１１ａに径方向
のギャップを介してその内周領域に配置されており、永
久磁石１４ａは、そのロータ１３ａ内に取り付けられて
いる。ロータ１３ａは回転軸１０ａに取り付けられてい
る。回転軸１０ａは転がり軸受け１９を介してハウジン
グ２０に回転可能に支持されている。
【００３３】モータ／ジェネレータＭＧ２は、ステータ
コア１１ｂと、コイル１２ｂと、ロータ１３ｂと、永久
磁石１４ｂとを主に有している。これらの構成はモータ
／ジェネレータＭＧ１の各部の構成とほぼ同じであるた
め、その説明は省略する。なお、ロータ１３ｂが取り付
けられる回転軸１０ｂも転がり軸受け１９を介してハウ
ジング２０に回転可能に支持されている。
コア１１ｂと、コイル１２ｂと、ロータ１３ｂと、永久
磁石１４ｂとを主に有している。これらの構成はモータ
／ジェネレータＭＧ１の各部の構成とほぼ同じであるた
め、その説明は省略する。なお、ロータ１３ｂが取り付
けられる回転軸１０ｂも転がり軸受け１９を介してハウ
ジング２０に回転可能に支持されている。
【００３４】回転軸１０ａの外周面を径方向の間隙１６
を介して取囲むように周囲壁（スリーブ）１５が配置さ
れている。この周囲壁（スリーブ）１５の外周面に半導
体チップ１が接して取り付けられている。これにより、
半導体チップ１は、モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ
２の各コイル１２ａ、１２ｂよりも回転軸１０ａの径方
向内周側に配置されており、コイル１２ａ、１２ｂと同
径およびその外周側には位置していない。
を介して取囲むように周囲壁（スリーブ）１５が配置さ
れている。この周囲壁（スリーブ）１５の外周面に半導
体チップ１が接して取り付けられている。これにより、
半導体チップ１は、モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ
２の各コイル１２ａ、１２ｂよりも回転軸１０ａの径方
向内周側に配置されており、コイル１２ａ、１２ｂと同
径およびその外周側には位置していない。
【００３５】回転軸１０ａ、１０ｂの各々には冷却液供
給孔１０ａ1、１０ｂ1のそれぞれが互いにつながるよう
に設けられており、かつポンプ１７に接続されている。
これらの冷却液供給孔１０ａ1、１０ｂ1の各々は分岐す
ることによりモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の各
々を冷却できるよう構成されている。また、冷却液供給
孔１０ａ1には、間隙１６へ達する分岐路１０ａ2が設け
られている。この分岐路１０ａ2を介して冷却液供給孔
１０ａ1から間隙１６へ冷却液を送ることにより、周囲
壁１５に接する半導体チップ１を冷却することができ
る。
給孔１０ａ1、１０ｂ1のそれぞれが互いにつながるよう
に設けられており、かつポンプ１７に接続されている。
これらの冷却液供給孔１０ａ1、１０ｂ1の各々は分岐す
ることによりモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の各
々を冷却できるよう構成されている。また、冷却液供給
孔１０ａ1には、間隙１６へ達する分岐路１０ａ2が設け
られている。この分岐路１０ａ2を介して冷却液供給孔
１０ａ1から間隙１６へ冷却液を送ることにより、周囲
壁１５に接する半導体チップ１を冷却することができ
る。
【００３６】なお、この冷却液にはオイルが用いられて
もよく、この場合には冷却液が軸受け１９の潤滑に用い
られてもよい。
もよく、この場合には冷却液が軸受け１９の潤滑に用い
られてもよい。
【００３７】また、回転軸１０ａ、１０ｂには、チェー
ンドライブスプロケット３２と、動力分割機構としての
プラネタリギア３１とが取り付けられている。また、コ
イル１２ａ、１２ｂの各々を冷却できるようにそれらの
コイルの近傍に冷却油室１８が設けられている。
ンドライブスプロケット３２と、動力分割機構としての
プラネタリギア３１とが取り付けられている。また、コ
イル１２ａ、１２ｂの各々を冷却できるようにそれらの
コイルの近傍に冷却油室１８が設けられている。
【００３８】次に、上記の車両駆動用電動装置における
駆動回路について詳細に説明する。図３は、本発明の一
実施の形態における車両駆動用電動装置の駆動回路を示
す図である。図３を参照して、この駆動回路はインバー
タ回路であって、インバータと、スイッチング素子制御
回路１ｃと、インバータ制御基板１ｄと、放電抵抗１ｅ
と、コンデンサ１ｆと、温度センサ１ｇとを主に含んで
いる。
駆動回路について詳細に説明する。図３は、本発明の一
実施の形態における車両駆動用電動装置の駆動回路を示
す図である。図３を参照して、この駆動回路はインバー
タ回路であって、インバータと、スイッチング素子制御
回路１ｃと、インバータ制御基板１ｄと、放電抵抗１ｅ
と、コンデンサ１ｆと、温度センサ１ｇとを主に含んで
いる。
【００３９】インバータは、２つのスイッチング素子１
ａにより構成されている。これら６個のスイッチング素
子１ａにより３相ブリッジ回路が構成されており、入力
信号に応じて直流電流を３相の交流電流に変換してモー
タの３相の端子（コイル）へ出力する。このスイッチン
グ素子１ａは、たとえばＩＧＢＴよりなっているが、こ
れに限定されるものではなくパワーＭＯＳトランジスタ
などの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部を備えた素
子であればよく、スイッチング機能を有するものであれ
ばよい。なお、スイッチング素子１ａのそれぞれに並列
に接続されているダイオード１ｂは、還流用のフリーホ
イールダイオードである。
ａにより構成されている。これら６個のスイッチング素
子１ａにより３相ブリッジ回路が構成されており、入力
信号に応じて直流電流を３相の交流電流に変換してモー
タの３相の端子（コイル）へ出力する。このスイッチン
グ素子１ａは、たとえばＩＧＢＴよりなっているが、こ
れに限定されるものではなくパワーＭＯＳトランジスタ
などの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ部を備えた素
子であればよく、スイッチング機能を有するものであれ
ばよい。なお、スイッチング素子１ａのそれぞれに並列
に接続されているダイオード１ｂは、還流用のフリーホ
イールダイオードである。
【００４０】スイッチング素子制御回路１ｃは、図１の
ＩＰＭ制御基板３に形成されるものである。またスイッ
チング素子制御回路１ｃは、各スイッチング素子１ａの
ゲートに入力信号（駆動信号）を与えることにより、ス
イッチング素子１ａのＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するもの
である。
ＩＰＭ制御基板３に形成されるものである。またスイッ
チング素子制御回路１ｃは、各スイッチング素子１ａの
ゲートに入力信号（駆動信号）を与えることにより、ス
イッチング素子１ａのＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するもの
である。
【００４１】インバータ制御基板１ｄは、ＥＣＵ（Elec
trical Control Unit）からの駆動信号を受けてスイッ
チング素子制御回路１ｃにゲート電源駆動信号を与える
とともに、スイッチング素子制御回路１ｃからのフェイ
ル信号や温度信号を受けてＥＣＵにフェイル信号やセン
サ信号を与えるものである。このインバータ制御基板１
ｄは、モータのコイルに接続された温度センサ１ｇにも
電気的に接続されている。
trical Control Unit）からの駆動信号を受けてスイッ
チング素子制御回路１ｃにゲート電源駆動信号を与える
とともに、スイッチング素子制御回路１ｃからのフェイ
ル信号や温度信号を受けてＥＣＵにフェイル信号やセン
サ信号を与えるものである。このインバータ制御基板１
ｄは、モータのコイルに接続された温度センサ１ｇにも
電気的に接続されている。
【００４２】６個のスイッチング素子１ａよりなる３相
ブリッジ回路には並列に放電抵抗１ｅと、コンデンサ１
ｆと、メインバッテリとが接続されている。
ブリッジ回路には並列に放電抵抗１ｅと、コンデンサ１
ｆと、メインバッテリとが接続されている。
【００４３】以上の構成により、メインバッテリから得
られる直流電力がスイッチング素子１ａのＯＮ／ＯＦＦ
動作によって交流電力に変換され、それにより得られた
３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力によってモータが
駆動される。なお、図示しないが、モータには前記コイ
ルが前記スイッチング素子１ａのＯＮ／ＯＦＦ動作によ
って通電されることによる磁力にて回転するロータが設
けられている。ロータには永久磁石型など既知のものを
適宜組み合わせて良い。前記ロータはモータの回転軸に
接続されている。これにより、モータの回転軸に車両の
推進力となる回転力が与えられる。
られる直流電力がスイッチング素子１ａのＯＮ／ＯＦＦ
動作によって交流電力に変換され、それにより得られた
３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電力によってモータが
駆動される。なお、図示しないが、モータには前記コイ
ルが前記スイッチング素子１ａのＯＮ／ＯＦＦ動作によ
って通電されることによる磁力にて回転するロータが設
けられている。ロータには永久磁石型など既知のものを
適宜組み合わせて良い。前記ロータはモータの回転軸に
接続されている。これにより、モータの回転軸に車両の
推進力となる回転力が与えられる。
【００４４】本実施の形態では、図１に示すようにスイ
ッチング素子１ａを含む半導体チップ１が周囲壁１５に
取り付けられることによりコイル１２ａ、１２ｂよりも
内周側に配置されているため、装置全体としての小型化
が容易となる。また、スイッチング素子１ａを含む半導
体チップ１がコイル１２ａ、１２ｂよりも回転軸１０
ａ、１０ｂの径方向内周側に配置されている。これによ
り、回転軸１０ａ、１０ｂに近い部分はコイル１２ａ、
１２ｂが高温になることの影響を比較的受け難いため、
スイッチング素子１ａを高温にさらすことも少なくなり
冷却効率も向上するとともに、モータ／ジェネレータＭ
Ｇ１、ＭＧ２の冷却系でスイッチング素子１ａを十分に
冷却することも可能となる。さらに、回転軸１０ａと周
囲壁１５との間の間隙１６内には冷却液が通されるよう
構成されているため、半導体チップ１を冷却液により冷
却することが可能となる。加えて、回転軸１０ａの冷却
液供給孔１０ａ2を間隙１６につなげることにより、簡
易な構成で、モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の冷
却系を用いて半導体チップ１を冷却することが可能とな
る。
ッチング素子１ａを含む半導体チップ１が周囲壁１５に
取り付けられることによりコイル１２ａ、１２ｂよりも
内周側に配置されているため、装置全体としての小型化
が容易となる。また、スイッチング素子１ａを含む半導
体チップ１がコイル１２ａ、１２ｂよりも回転軸１０
ａ、１０ｂの径方向内周側に配置されている。これによ
り、回転軸１０ａ、１０ｂに近い部分はコイル１２ａ、
１２ｂが高温になることの影響を比較的受け難いため、
スイッチング素子１ａを高温にさらすことも少なくなり
冷却効率も向上するとともに、モータ／ジェネレータＭ
Ｇ１、ＭＧ２の冷却系でスイッチング素子１ａを十分に
冷却することも可能となる。さらに、回転軸１０ａと周
囲壁１５との間の間隙１６内には冷却液が通されるよう
構成されているため、半導体チップ１を冷却液により冷
却することが可能となる。加えて、回転軸１０ａの冷却
液供給孔１０ａ2を間隙１６につなげることにより、簡
易な構成で、モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の冷
却系を用いて半導体チップ１を冷却することが可能とな
る。
【００４５】以上より、スイッチング素子１ａを含む半
導体チップ１の冷却と装置全体の小型化とを両立するこ
とができる。
導体チップ１の冷却と装置全体の小型化とを両立するこ
とができる。
【００４６】また、半導体チップ１をコイル１２ａ、１
２ｂよりも内周側に配置したことにより、半導体チップ
１とモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２とを共通のハ
ウジング２０内に収容することが容易となり、これらを
１つのモジュールとして小型化することが可能となる。
２ｂよりも内周側に配置したことにより、半導体チップ
１とモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２とを共通のハ
ウジング２０内に収容することが容易となり、これらを
１つのモジュールとして小型化することが可能となる。
【００４７】また２つのモータ／ジェネレータＭＧ１、
ＭＧ２の各回転軸１０ａ、１０ｂに設けられた冷却液供
給孔１０ａ1、１０ｂ1のそれぞれが互いにつながってい
るため、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の
冷却系を一体とすることが可能となり、構成を簡易にす
ることができる。
ＭＧ２の各回転軸１０ａ、１０ｂに設けられた冷却液供
給孔１０ａ1、１０ｂ1のそれぞれが互いにつながってい
るため、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の
冷却系を一体とすることが可能となり、構成を簡易にす
ることができる。
【００４８】また、図４および図５に示すように冷却配
管付きカバー２１がさらに設けられてもよい。この冷却
配管付きカバー２１は、半導体チップ１、信号線２およ
びＩＰＭ制御基板３の周囲を取囲むとともに、それらを
冷却配管２２内に通す冷却液により冷却するものであ
る。これにより、半導体チップ１などをカバー２１で仕
切ることができるとともに、さらなる冷却能力の向上を
図ることができる。
管付きカバー２１がさらに設けられてもよい。この冷却
配管付きカバー２１は、半導体チップ１、信号線２およ
びＩＰＭ制御基板３の周囲を取囲むとともに、それらを
冷却配管２２内に通す冷却液により冷却するものであ
る。これにより、半導体チップ１などをカバー２１で仕
切ることができるとともに、さらなる冷却能力の向上を
図ることができる。
【００４９】図４および図５の上記以外の構成について
は、上述した図１および図２に示す構成とほぼ同じであ
るため、同一の部材については同一の符号を付し、その
説明を省略する。なお、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う
概略断面図である。
は、上述した図１および図２に示す構成とほぼ同じであ
るため、同一の部材については同一の符号を付し、その
説明を省略する。なお、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う
概略断面図である。
【００５０】また、図６および図７に示すようにモータ
／ジェネレータ冷却ケース２３ａ、２３ｂの各々がモー
タ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれに取り付け
られてもよい。モータ／ジェネレータ冷却ケース２３
ａ、２３ｂの各々は、モータ／ジェネレータＭＧ１、Ｍ
Ｇ２のそれぞれのステータコア１１ａ、１ｂの外周面に
取り付けられ、冷却路２４ａ、２４ｂの各々に通す冷却
液によって各モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を冷
却するものである。これにより、さらに冷却能力を高め
ることが可能となる。
／ジェネレータ冷却ケース２３ａ、２３ｂの各々がモー
タ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれに取り付け
られてもよい。モータ／ジェネレータ冷却ケース２３
ａ、２３ｂの各々は、モータ／ジェネレータＭＧ１、Ｍ
Ｇ２のそれぞれのステータコア１１ａ、１ｂの外周面に
取り付けられ、冷却路２４ａ、２４ｂの各々に通す冷却
液によって各モータ／ジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を冷
却するものである。これにより、さらに冷却能力を高め
ることが可能となる。
【００５１】また、モータ／ジェネレータ冷却ケース２
３ａ、２３ｂの冷却路２４ａ、２４ｂの各々は、冷却配
管付きカバー２１の冷却配管２２につながっていてもよ
い。これにより、冷却系を共通にすることができるた
め、さらに構成の簡略化を図ることも可能となる。
３ａ、２３ｂの冷却路２４ａ、２４ｂの各々は、冷却配
管付きカバー２１の冷却配管２２につながっていてもよ
い。これにより、冷却系を共通にすることができるた
め、さらに構成の簡略化を図ることも可能となる。
【００５２】図６および図７の上記以外の構成について
は、上述した図４および図５に示す構成とほぼ同じであ
るため、同一の部材については同一の符号を付し、その
説明を省略する。なお、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ
線に沿う概略断面図であり、説明の便宜上、モータ／ジ
ェネレータ冷却ケースおよびステータコアのみを図示し
ている。
は、上述した図４および図５に示す構成とほぼ同じであ
るため、同一の部材については同一の符号を付し、その
説明を省略する。なお、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ
線に沿う概略断面図であり、説明の便宜上、モータ／ジ
ェネレータ冷却ケースおよびステータコアのみを図示し
ている。
【００５３】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように本発明に従った車両
駆動用電動装置によれば、スイッチング素子がコイルよ
りも内周側にのみ配置されているため、装置全体として
の小型化が容易となる。また、スイッチング素子はコイ
ルよりも回転軸の径方向内周側に配置されている。これ
により、回転軸に近い部分は発熱しないため、スイッチ
ング素子を高温にさらすことも少なくなり冷却効率も向
上するとともに、電動機の冷却系でスイッチング素子を
十分に冷却することも可能となる。よって、スイッチン
グ素子の十分な冷却と装置の小型化とを両立することが
できる。
駆動用電動装置によれば、スイッチング素子がコイルよ
りも内周側にのみ配置されているため、装置全体として
の小型化が容易となる。また、スイッチング素子はコイ
ルよりも回転軸の径方向内周側に配置されている。これ
により、回転軸に近い部分は発熱しないため、スイッチ
ング素子を高温にさらすことも少なくなり冷却効率も向
上するとともに、電動機の冷却系でスイッチング素子を
十分に冷却することも可能となる。よって、スイッチン
グ素子の十分な冷却と装置の小型化とを両立することが
できる。
【図１】 本発明の一実施の形態における車両駆動用電
動装置の構成を概略的に示す断面図である。
動装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図であ
る。
る。
【図３】 駆動回路の構成を説明するための図である。
【図４】 本発明の一実施の形態における車両駆動用電
動装置の他の構成を概略的に示す断面図である。
動装置の他の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿う概略断面図である。
【図６】 本発明の一実施の形態における車両駆動用電
動装置のさらに他の構成を概略的に示す断面図である。
動装置のさらに他の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う概略断面図で
ある。
ある。
【図８】 特開平５−９５６０６号公報に開示された装
置（パワーユニット）の構成の一部を拡大して示す断面
図である。
置（パワーユニット）の構成の一部を拡大して示す断面
図である。
【図９】 特開平５−９５６０６号公報に開示された装
置（パワーユニット）の構成を示す右側面図である。
置（パワーユニット）の構成を示す右側面図である。
１ 半導体チップ、１ａ スイッチング素子、１ｂ ダ
イオード、１ｃ スイッチング素子制御回路、１ｄ イ
ンバータ制御基板、１ｅ 放電抵抗、１ｆ コンデン
サ、１ｇ 温度センサ、２ 信号線、３ 制御基板、１
０ａ，１０ｂ 回転軸、１０ａ1，１０ｂ1 冷却液供給
孔、１０ａ2 分岐路、１１ａ，１１ｂステータコア、
１２ａ，１２ｂ コイル、１３ａ，１３ｂ ロータ、１
４ａ，１４ｂ 永久磁石、１５ 周囲壁、１６ 間隙、
１７ ポンプ、１８ 冷却油室、２０ ハウジング、２
１ 冷却配管付きカバー、２２ 冷却配管、２３ａ，２
３ｂ モータ／ジェネレータ冷却ケース、２４ａ，２４
ｂ 冷却路、３１ プラネタリギア、３２ チェーンド
ライブスプロケット、Ｍ 電動モータ、ＭＧ１，ＭＧ２
モータ／ジェネレータ。
イオード、１ｃ スイッチング素子制御回路、１ｄ イ
ンバータ制御基板、１ｅ 放電抵抗、１ｆ コンデン
サ、１ｇ 温度センサ、２ 信号線、３ 制御基板、１
０ａ，１０ｂ 回転軸、１０ａ1，１０ｂ1 冷却液供給
孔、１０ａ2 分岐路、１１ａ，１１ｂステータコア、
１２ａ，１２ｂ コイル、１３ａ，１３ｂ ロータ、１
４ａ，１４ｂ 永久磁石、１５ 周囲壁、１６ 間隙、
１７ ポンプ、１８ 冷却油室、２０ ハウジング、２
１ 冷却配管付きカバー、２２ 冷却配管、２３ａ，２
３ｂ モータ／ジェネレータ冷却ケース、２４ａ，２４
ｂ 冷却路、３１ プラネタリギア、３２ チェーンド
ライブスプロケット、Ｍ 電動モータ、ＭＧ１，ＭＧ２
モータ／ジェネレータ。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｈ０２Ｋ 11/00 ＺＨＶＸ
Ｆターム(参考） 5H605 AA01 AA02 BB05 CC02 CC09
CC10 DD13 DD14 GG12 GG16
GG18
5H609 BB03 BB16 BB19 PP01 PP05
QQ04 QQ09 RR01 RR30 RR33
RR37 RR41 RR59 RR61 SS20
5H611 AA01 AA09 BB06 PP01 QQ04
TT01 TT03
5H621 GA01 GA12 GA16 HH01 JK07
JK08 JK11 JK14 JK15
Claims (8)
- 【請求項１】 スイッチング素子と、前記スイッチング
素子からの通電電流により回転駆動可能な回転軸を有す
る電動機とを備えた車両駆動用電動装置において、 前記スイッチング素子は、前記電動機のステータコアに
巻装されたコイルよりも回転軸の径方向内周側に配置さ
れており、前記コイルと同径および径方向外周側には位
置していないことを特徴とする、車両駆動用電動装置。 - 【請求項２】 前記回転軸と径方向に間隙をもって配置
された周囲壁をさらに備え、前記スイッチング素子は前
記周囲壁に接触して取り付けられていることを特徴とす
る、請求項１に記載の車両駆動用電動装置。 - 【請求項３】 前記回転軸と前記周囲壁との間の前記間
隙内には冷却液が通されるよう構成されていることを特
徴とする、請求項２に記載の車両駆動用電動装置。 - 【請求項４】 前記回転軸には冷却液を通すための冷却
液供給孔が設けられており、前記冷却液供給孔は前記回
転軸と前記周囲壁との間の前記間隙とつながっているこ
とを特徴とする、請求項３に記載の車両駆動用電動装
置。 - 【請求項５】 前記電動機と前記スイッチング素子と
は、共通の筐体内に収容されていることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載の車両駆動用電動装置。 - 【請求項６】 前記電動機と同軸に配置された他の電動
機をさらに備え、 前記スイッチング素子は、前記電動機と前記他の電動機
との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜
５のいずれかに記載の車両駆動用電動装置。 - 【請求項７】 前記電動機と前記他の電動機との各回転
軸には冷却液を通すための冷却液供給孔が設けられてお
り、前記電動機と前記他の電動機との各々の前記冷却液
供給孔は互いにつながっていることを特徴とする、請求
項６に記載の車両駆動用電動装置。 - 【請求項８】 スイッチング素子と、前記スイッチング
素子からの通電電流により回転駆動可能な回転軸を有す
る電動機とを備えた車両駆動用電動装置において、 前記回転軸と径方向に間隙をもって配置された周囲壁を
備え、 前記スイッチング素子を前記周囲壁に接触して取り付け
ることにより、前記電動機のステータコアに配置された
コイルよりも回転軸の径方向内周側に前記スイッチング
素子が配置されており、 前記回転軸には冷却液を通すための冷却液供給孔が設け
られており、前記冷却液供給孔が前記回転軸と前記周囲
壁との間の前記間隙とつながることにより前記間隙内に
冷却液が通されるよう構成されている、車両駆動用電動
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002100892A JP4106951B2 (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 車両駆動用電動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002100892A JP4106951B2 (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 車両駆動用電動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003299317A true JP2003299317A (ja) | 2003-10-17 |
| JP4106951B2 JP4106951B2 (ja) | 2008-06-25 |
Family
ID=29388529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002100892A Expired - Fee Related JP4106951B2 (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 車両駆動用電動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4106951B2 (ja) |
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