JP2008211945A

JP2008211945A - 車両駆動装置

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Publication number: JP2008211945A
Application number: JP2007048379A
Authority: JP
Inventors: Tokihito Suwa; 時人諏訪; Kazuto Oyama; 和人大山; Keiji Kunii; 啓次国井; Hisaya Shimizu; 尚也清水
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】
装置の製作性をより向上できる車両駆動装置の提供を課題とする。
【解決手段】
上記課題は、ステータ２１０から導出された引出導体２１３，パワーモジュール３１０から導出された出力端子３１６のいずれかの端部（先端部）の導体面にネジ部を一体に形成し、ネジ部に螺合されるボルト３１７によって、重ね合わされた引出導体２１３と出力端子３１６とを締結することにより、引出導体２１３と出力端子３１６との接続作業が容易になり解決できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両駆動装置に関し、代表的には、装置の製作性を向上させるための技術に関する。

車両駆動装置に関する背景技術としては、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１には、電動機の筐体と電力変換装置の筐体とを一体化し、この後、電動機から導出された導体と電力変換装置から導出された導体とを接続をする技術が開示されている。

特開２００６−０１４４５２号公報

近年、地球環境に与える影響の低減，燃費向上の観点から、電動機を動力源とし、電動機に供給される電力を電力変換装置により制御して電動機の駆動する電動式の車両駆動装置を、内燃機関であるエンジンを動力源とする車両駆動装置に併用するハイブリッド自動車が急速に普及している。ハイブリッド自動車では、電動式の車両駆動装置を追加することから、エンジンを動力源とする自動車に比べて搭載部品が増加する反面、エンジンを動力源とする自動車と同等に居住空間を確保する必要性から、電動式の車両駆動装置の小型化が要求される。

電動式の車両駆動装置の小型化を達成する一手段としては、例えば特許文献１に開示されているように、電動機と電力変換装置との機電一体化が考えられる。機電一体化においては、例えば特許文献１に開示されているように、電動機から導出された導体と電力変換装置から導出された導体とを、電動機の筐体と電力変換装置の筐体とを結合して一体化した後、電動機或いは電力変換装置の筐体に設けられた開放部から接続するようになっている。しかし、導体同士の接続構成や接続方法、開放部が設けられた位置によっては、導体同士の接続作業が煩雑になり、電動式の車両駆動装置の製作性が低下することが考えられる。

本発明の代表的な一つは、装置の製作性をより向上できる車両駆動装置を提供する。

ここに、本発明の代表的な一つは、電動機（動力生成部）から導出された第１導体、及び電力変換装置（電力制御部）を構成するパワーモジュールから導出された第２導体のいずれかの端部（先端部）の導体面にネジ部（ネジ孔部）を一体に形成し、ネジ部（ネジ孔部）に螺合されるネジにより、重ね合わされた第１及び第２導体を締結することを特徴とする。

本発明の代表的な一つによれば、上記構成を備えているので、ネジのみを可動させることによって第１及び第２導体の締結ができるようになり、第１及び第２導体の接続作業を容易に行える。

本発明の代表的な一つによれば、導体同士の接続作業を容易に行えるので、車両駆動装置の製作性がより向上する。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下の実施例では、モータ駆動用バッテリを持たない４輪駆動式ハイブリッド電気自動車に搭載される電動式車両駆動装置に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。本実施例の車両駆動装置は、前後輪の一方を駆動する内燃機関（エンジン）によって駆動される駆動専用発電機から直流電力を直接受け、前後輪の他方を駆動する回転動力を発生するものであり、直流電力を三相交流電力に変換するインバータ装置、及び三相交流電力を受けて回転動力を発生する三相交流同期モータから構成されている。

また、以下の実施例では、モータ及びインバータ装置から構成された機電一体型装置を車両駆動装置として説明するが、モータ，インバータ装置，駆動専用発電機、及び電子回路装置（制御装置）を含む従駆動システム、或いはモータ，インバータ装置，駆動専用発電機，電子回路装置（制御装置），クラッチ、及びデファレンシャルギヤを含む従駆動システムを車両駆動装置という場合もある。

尚、以下において説明する構成は、駆動専用発電機の替わりにモータ駆動用バッテリを備えた４輪駆動式ハイブリッド電気自動車に搭載され、エンジンと共に前後輪の一方を駆動する電動式車両駆動装置、或いは前後輪の他方を駆動する電動式車両駆動装置にも適用可能である。

また、以下において説明する構成は、モータ駆動用バッテリからの電力により駆動されるモータを車両の唯一の駆動源とする純粋な電気自動車の電動式車両駆動装置，モータ駆動用バッテリを駆動電源とし、エンジンと共に前後輪の一方を駆動するハイブリッド電気自動車の電動式車両駆動装置，エンジンに機械的に連結され、エンジンの始動用駆動力を出力するアイドルストップ自動車のエンジン始動装置，エンジンに機械的に連結され、エンジンの始動用駆動力、及び車両加速時などにおいて、エンジンの駆動力をアシストするための駆動力を出力する簡易的なハイブリッド自動車の電動式車両駆動装置などに適用されてもよい。

さらに、以下において説明する構成は、車載用補機バッテリを電源とし、操舵用の駆動力を出力する電動パワーステアリング用駆動装置，車載補機用バッテリを電源とし、車両の制動用の駆動力を出力する電動ブレーキ用駆動装置など、車載補機駆動用の駆動力を発生するアクチュエータ装置に適用されてもよい。

さらにまた、以下において説明する構成は、自動車以外の電動駆動装置（モータとインバータ装置とを備えたシステム）にも適用可能である。例えば工場などに設置された産業機器用の電動駆動装置に適用してもよいし、空気調和機などの家庭用機器の電動駆動装置に適用してもよい。

図１乃至図７に基づいて本発明の第１実施例を説明する。

本実施例は、本発明が適用された車両駆動装置１００を、モータ駆動用バッテリを持たない４輪駆動式ハイブリッド電気自動車の従駆動システムに採用した例である。

まず、図１を用いて、モータ駆動用バッテリを持たない４輪駆動式ハイブリッド電気自動車の駆動システム全体の構成を説明する。

尚、図１では、制御信号を伝送する制御ケーブルを細い実線により、電気エネルギーを供給する電気ケーブルを、制御ケーブルを示す実線よりも太い実線によりそれぞれ示している。後述する図２も同様である。

モータ駆動用バッテリを持たない４輪駆動式ハイブリッド電気自動車（以下、「４輪駆動車１」と記述する）は、内燃機関であるエンジン６により前輪２（主輪）を、回転電機であるモータ２００により後輪４（従輪）をそれぞれ駆動するように、エンジン６による駆動システムと、モータ２００による駆動システムとを備えた複合駆動型車両である。エンジン６は、前輪２の主駆動系を構成する動力源であり、車両の走行範囲全域において熱エネルギーにより回転動力を発生する。モータ２００は、後輪４の従駆動系を構成する動力源であり、車両の発進時からエンジン６のみによる走行速度域に達するまでの間、及び氷結路など路面の摩擦係数μが小さい走行路においてエンジン６により駆動される前輪２にスリップが生じ、エンジン６の動力を路面に伝達できない時に電気エネルギーにより回転駆動力を発生する。

尚、本実施例では、エンジン６により前輪２を、モータ２００により後輪４をそれぞれ駆動する場合を例に挙げて説明するが、エンジン６により後輪４を、モータ２００により前輪２をそれぞれ駆動する構成としてもよい。

エンジン６の回転動力は、自動変速機７によって変速された後、動力伝達機構８を介して前輪２の駆動軸３に伝達される。これにより、前輪２は車両の走行範囲全域においてエンジン６により駆動される。

エンジン６には車載補機用発電機９及び駆動専用発電機４００がベルトを介して機械的に連結されている。両発電機は、エンジン６の回転動力を受けて作動し、それぞれ用途の異なる電力を発生する。

車載補機用発電機９は車載１４ボルト系電源を構成しており、公称出力電圧１２ボルトの車載バッテリ１０を充電するための直流電力及び車載補機用を駆動するための直流電力を発生する。

駆動専用発電機４００は、モータ２００の駆動用電力を専用に発生するモータ電源を構成すると共に、車載補機用発電機９よりも高い電力を出力できる車載４２ボルト系電源を構成しており、モータ２００に対する要求駆動力に応じて出力電圧を０ボルトから５０ボルト又は６０ボルトまで可変できる。

尚、本実施例では、モータ２００の電源として駆動専用発電機４００を備えた場合を例に挙げて説明する。この場合、モータ駆動専用大容量バッテリの搭載が不要な分、従駆動輪（本実施例では後輪４）の従駆動システムの搭載スペースを小さくできると共に、エンジンの動力により前後輪を駆動する機械式４輪駆動車と比べて従駆動輪の従駆動システムを安価に提供できる。

また、本実施例では、駆動専用発電機４００を電源として低電圧，大電流によりモータ２００を駆動するので、車両の走行性能において要求される高トルクを出力でき、エンジンの動力により前後輪を駆動する機械式４輪駆動車と比べて遜色のない従駆動システムを提供できる。

車載補機用発電機９及び駆動専用発電機４００はエンジン６と共にエンジンルーム内に配置されている。駆動専用発電機４００は水冷密閉型回転電機であるので、駆動専用発電機４００のエンジン６に対する取付位置は、空冷開放型回転電機である車載補機用発電機９のエンジン６に対する取付位置よりも低い位置にできる。

本実施例では、前述したように、モータ駆動用バッテリを備えていないので、駆動専用発電機４００から出力された直流電力はリレー５００を介してインバータ装置３００の直流側に直接入力される。インバータ装置３００は、入力された直流電力を、モータ２００の駆動に必要な三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力をモータ２００に供給する。モータ２００は三相交流電力を受けて作動し、後輪４の駆動に必要な回転動力を発生する。

モータ２００の回転動力は、モータ２００の出力側に接続されたクラッチ６００、及びクラッチ６００の出力側に接続されたデファレンシャルギヤ７００を介して後輪４の駆動軸５に伝達される。これにより、後輪４は、車両の発進時からエンジン６のみによる走行速度域に達するまでの間、及びモータ２００の回転動力により後輪４を駆動することが可能な最高走行速度域以下において、氷結路など路面の摩擦係数μが小さい走行路でエンジン６により駆動される前輪２にスリップが生じ、エンジン６の動力を路面に伝達できない時に駆動される。従って、本実施例の従駆動システムによれば、車両を安定させながら高トルクにより発進及び走行させることができ、前輪２にスリップが発生した時には、前輪２を速やかにグリップさせて、摩擦係数μの小さい走行路を安定にかつ確実に走破させることができる。

デファレンシャルギヤ７００は、モータ２００の回転動力を左右の駆動軸５に分配するための動力伝達機構であり、モータ２００の回転動力を減速するための減速機が一体に設けられている。

モータ２００及びインバータ装置３００を一体化した車両駆動装置１００は、車両の後部座席からトランクルームに至る床下にあり、かつデファレンシャルギヤ７００の近傍にある狭小スペースに設置されている。本実施例では、機電一体型の車両駆動装置１００により、車両駆動装置の小型化を達成できると共に、車両に対する車両駆動装置の搭載性を向上できる。

また、車両駆動装置１００，クラッチ６００及びデファレンシャルギヤ７００を一体のユニット構造にしてもよい。

クラッチ６００は、２つのクラッチ板を電磁力により制御して動力伝達を制御する電磁式動力遮断機構であり、車両の発進時からエンジン６のみによる走行速度域に達するまでの間、及びモータ２００の回転動力により後輪４を駆動することが可能な最高走行速度域以下において、氷結路など路面の摩擦係数μが小さい走行路でエンジン６により駆動される前輪２にスリップが生じ、エンジン６の動力を路面に伝達できない時には２つのクラッチ板が締結されて、モータ２００の回転動力がデファレンシャルギヤ７００に伝達されるように制御され、エンジン６のみによる走行速度域にある時には２つのクラッチ板が解放されて、モータ２００からデファレンシャルギヤ７００への回転動力の伝達が遮断されるように制御される。

後輪４の従駆動系を構成する各機器の作動は、電子回路装置８００から供給された信号或いは電力によって制御される。電子回路装置８００は、プログラムに基づいて各機器の制御に必要な演算を実行するマイクロコンピュータ、マイクロコンピュータの演算に必要なプログラムやマップ及びパラメータなどのデータが予め格納された記憶装置、及び抵抗などの回路素子が集積された集積回路（ＩＣ）などの複数の電子部品を搭載した複数の制御基板を備えており、後述する４輪駆動制御装置，モータ制御装置、及びチョッパ回路を構成している。

電子回路装置８００が司る制御としては、駆動専用発電機４００に供給される界磁電流を制御して駆動専用発電機４００の発電を制御する界磁制御、リレー５００の接点の駆動を制御して駆動専用発電機４００とインバータ装置３００との間の電気的な接続を制御するリレー制御、インバータ装置３００の電力変換動作を制御してモータ２００の駆動を制御する駆動制御、モータ２００に供給される界磁電流を制御してモータ２００の駆動を制御する界磁制御、及びクラッチ６００に供給される励磁電流を制御してクラッチ６００の締結・遮断を制御するクラッチ制御がある。

後輪４の従駆動系を構成する各機器と電子回路装置８００との間は信号ケーブル或いは電気ケーブルによって電気的に接続されている。車載バッテリ１０と電子回路装置８００との間は電気ケーブルによって電気的に接続されている。エンジン６のコンポーネント機器（空気絞り弁，給排気弁，燃料噴射弁）、変速機７を構成する変速機構及び車載補機用発電機９の作動を制御するエンジン制御装置、及びアンチロックブレーキシステムを構成するキャリパーシリンダ機構の作動を制御するアンチロックブレーキシステム制御装置などの他の車載制御装置（図示省略）と電子回路装置８００との間はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ケーブルによって電気的に接続されている。これにより、各車載制御装置の間において各車載制御装置の所有情報を共有でき、電子回路装置８００は、エンジン制御装置からシフト位置信号，アクセル開度信号、及びエンジン回転数信号を、アンチロックブレーキシステム制御装置から車輪速信号をそれぞれ必要に応じて入力情報として取得でき、それらの入力情報を上記各制御に利用する。

尚、本実施例では、自動変速機７を構成する変速機構の作動をエンジン制御装置が制御する場合を例に挙げて説明する。車両が変速機制御装置を搭載する場合には、自動変速機７を構成する変速機構の作動は変速機制御装置により制御される。この場合、電子回路装置８００に入力されるシフト位置信号は変速機制御装置からＬＡＮケーブルを介して取得される。

次に、図２を用いて、後輪４の従駆動系を構成する従駆動システムの構成を具体的に説明する。

尚、図２では、リレー５００及びクラッチ６００を図示省略している。

電子回路装置８００は、４輪駆動制御装置８１０，モータ制御装置８２０、及びチョッパ回路８３０，８４０から構成されている。

尚、本実施例では、４輪駆動制御装置８１０，モータ制御装置８２０、及びチョッパ回路８３０，８４０を１つの電子回路装置８００とした場合を例に挙げて説明するが、それらを別体としてもよい。また、本実施例では、電子回路装置８００を車両駆動装置１００とは別体に設けた場合を例に挙げて説明するが、車両駆動装置１００に一体に組み込んでもよい。

４輪駆動制御装置８１０は、エンジン制御装置１１から出力されたシフト位置信号，アクセル開度信号、及びアンチロックブレーキシステム制御装置から出力された車輪速信号を入力情報としており、それらの入力情報に基づいてモータトルク目標値信号を出力情報としてモータ制御装置８２０に出力する。また、４輪駆動制御装置８１０は、入力情報に基づいて、クラッチ６００を駆動するためのクラッチ制御指令信号をチョッパ回路８３０に、リレー５００を駆動するためのリレー制御指令信号をリレー５００の駆動回路にそれぞれ出力情報として出力する。

モータ制御装置８２０は、４輪駆動制御装置８１０から出力されたモータトルク目標値信号、エンジン制御装置１１から出力されたエンジン回転数信号、並びに後述するセンサ２３０，３４０から出力されたモータ電機子電流信号，モータ界磁電流信号，モータ回転信号、及びコンデンサ電圧信号（インバータ入力電圧信号）を入力情報としており、それらの入力情報に基づいて、インバータ装置３００の駆動を制御するためのインバータ制御指令信号をインバータ装置３００に、モータ２００の界磁電流を制御するためのモータ界磁制御指令信号をチョッパ回路８４０に、駆動専用発電機４００の界磁電流を制御するための発電機界磁制御指令信号を駆動専用発電機４００の電圧調整器４４０にそれぞれ出力情報として出力する。

チョッパ回路８３０，８４０のそれぞれは、４輪駆動制御装置８１０及びモータ制御装置８２０から出力された指令信号に基づいて、車載バッテリ１０から供給された電流の通電と遮断とを繰り返して、対応する負荷（励磁巻線或いは界磁巻線）に供給される出力電圧の平均値を制御し、対応する負荷に流れる電流を制御する電流制御装置であり、スイッチング半導体素子８３１，８４１、及びこれらを駆動するための駆動回路などから構成されている。ここで、車載バッテリ１０からクラッチ６００の励磁巻線（図示省略）に流れる励磁電流はチョッパ回路８３０により制御される。車載バッテリ１０からモータ２００のロータ２２０の界磁巻線２２２に流れる界磁電流はチョッパ回路８４０により制御される。

駆動専用発電機４００は、前述のように、エンジン６の駆動力をベルトを介して受けて駆動され、モータ２００を駆動するために要求された電力をインバータ装置３００に供給する交流式同期回転電機であり、ステータ４１０，ロータ４２０，整流器４３０及び電圧調整器４４０から構成されている。

ステータ４１０及びロータ４２０は両者の中心軸が同心となるように配置され、互いに径方向に対向している。

ステータ４１０は、電機子鉄心（図示省略）に電機子巻線４１１が巻かれて構成された電機子である。

ロータ４２０は、一方の極性に磁化される爪状磁極と他方の極性に磁化される爪状磁極とが周方向に交互に配置された磁極鉄心（図示省略）に界磁巻線４２１が巻かれ、周方向に隣接する爪状磁極の間に直方体状の永久磁石（図示省略）が設けられて構成されたルンデル構造の界磁である。永久磁石は、周方向の面の極性が、周方向に対向する爪状磁極の極性と同じになるように、周方向に着磁されている。

整流器４３０は、電機子巻線４１１から出力された三相交流電力を整流して直流電力に変換する変換装置であり、２つのダイオード４３１を電気的に直列に接続した直列回路を三相分、電気的に並列に接続（ブリッジ接続）した三相ブリッジ整流回路から構成されている。

電圧調整器４４０は、モータ制御装置８２０から出力された指令信号に基づいて、界磁巻線４２１に供給される界磁電流を制御し、駆動専用発電機４００から出力される発電電圧を制御する電圧制御装置であり、スイッチング半導体素子４４１及びこれを駆動するための駆動回路などから構成されている。界磁巻線４２１に流れる界磁電流は、駆動専用発電機４００の立上り時（発電量が所定値に達しておらず、所定の界磁電流が確保できない時）には車載バッテリ１０から、駆動専用発電機４００の立上り後には整流器４３０の出力側からそれぞれ供給される。

電圧調整器４４０によって制御された界磁電流が、ブラシとスリップリングとの機械的な摺動接触により電気的な接続を実現する導通機構（図示省略）を介して界磁巻線４２１に流れると、爪状磁極は対応する極性に磁化され、ロータ４２０に発生した磁束が爪状磁極の一方からステータ４１０を経由して爪状磁極の他方に至る磁気回路が形成される。この状態でエンジン６の駆動力によってロータ４２０が回転すると、ロータ４２０から出力された磁束は三相の電機子巻線４１１と鎖交し、三相の電機子巻線４１１のそれぞれに電圧が誘起される。これにより、電機子巻線４１１からは三相交流電力が出力される。出力された三相交流電力は整流器４３０によって直流電力に整流され、インバータ装置３００に供給される。

インバータ装置３００は、駆動専用発電機４００から出力された直流電力を、モータ制御装置８２０から出力された指令信号に基づいて、モータ２００の駆動に必要な三相交流電力に変換し、この変換された三相交流電力をモータ２００に供給する電力変換装置であり、パワーモジュール３１０，駆動回路３２０，平滑回路３３０及びセンサ３４０から構成されている。

パワーモジュール３１０は、駆動専用発電機４００から供給された直流電力をスイッチング半導体素子３１１のスイッチング動作により三相交流電力に変換する半導体回路装置であり、２つのスイッチング半導体素子３１１が電気的に直列に接続された直列回路を三相分、電気的に並列に接続（ブリッジ接続）した電力変換回路から構成され、駆動専用発電機４００とモータ２００との間に電気的に接続されている。

本実施例では、ＭＯＳ(Metal-Oxide-semiconductor) ＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）をスイッチング半導体素子３１１として用いている。ＭＯＳＦＥＴには、ソース電極からドレイン電極に向かって順方向となるように、ドレイン電極とソース電極との間に寄生のダイオードが電気的に接続されている。ＭＯＳＦＥＴはドレイン電極及びソース電極の他にゲート電極を備えている。

尚、本実施例では、スイッチング半導体素子３１１としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合を例に挙げて説明するが、ＭＯＳＦＥＴを代えてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いてもよい。ＩＧＢＴの場合、エミッタ電極，コレクタ電極及びゲート電極を備えており、エミッタ電極とコレクタ電極との間には、別途、ダイオードを設ける必要がある。

駆動回路３２０は、モータ制御装置８２０から出力された指令信号、すなわち６つのスイッチング半導体素子３１１のそれぞれに対応するインバータ制御指令信号から、６つのスイッチング半導体素子３１１のそれぞれの動作に必要な容量かつ電位の駆動信号を生成し、この生成された駆動信号を、対応するスイッチング半導体素子３１１のゲート電極に供給して、対応するスイッチング半導体素子３１１をオン・オフさせる回路であり、増幅回路や電位変換回路などを構成する複数の半導体素子などの回路素子が集積された集積回路（ＩＣ）から構成されている。

平滑回路３３０は、駆動専用発電機４００から供給された直流電力に含まれる脈動分を除去して、パワーモジュール３１０に供給される直流電力を平滑する回路であり、容量素子であるコンデンサ３３１から構成され、パワーモジュール３１０の直流側と駆動専用発電機４００の出力側との間に電気的に並列に接続されている。

センサ３４０は、コンデンサ電圧、すなわちパワーモジュール３１０の直流側に駆動専用発電機４００から印加される直流電圧を検出するための電圧センサ、及びモータ２００にパワーモジュール３１０の交流側（出力側）から供給されるモータ電機子電流を検出するための電流センサである。この他にもセンサ３４０には、パワーモジュール３１０の温度を検出するための温度センサなどが含まれる。

尚、図２では、電圧センサ及び電流センサをひとまとめにして図示したが、実際の製品では、それぞれ適切な測定場所に設けられている。電流センサを例に挙げると、電流センサは、パワーモジュール３１０の出力端子或いはその出力端子に電気的に接続された配線導体に設けられている。

モータ２００は、インバータ装置３００から出力された三相交流電力により駆動されて回転動力を発生する巻線界磁型三相交流式同期回転電機であり、ステータ２１０，ロータ２２０及びセンサ２３０から構成されている。

ステータ２１０及びロータ２２０は両者の中心軸が同心となるように配置され、互いに径方向に対向している。

ステータ２１０は、電機子鉄心（図示省略）に電機子巻線２１２が巻かれて構成された電機子である。

ロータ２２０は、一方の極性に磁化される爪状磁極と他方の極性に磁化される爪状磁極とを周方向に交互に配置した磁極鉄心（図示省略）が軸方向に２つ並設され、磁極鉄心のそれぞれに界磁巻線２２２が巻かれ、磁極鉄心のそれぞれの周方向に隣接する爪状磁極の間に直方体状の永久磁石（図示省略）が設けられて構成されたタンデム型ルンデル構造の界磁である。永久磁石は、周方向の面の極性が、周方向に対向する爪状磁極の極性と同じになるように、周方向に着磁されている。

センサ２３０は、チョッパ回路８４０から界磁巻線２２２に供給されるモータ界磁電流を検出するための電流センサ、及びロータ２２０の回転を検出するための回転センサである。回転センサには、ロータとステータとの間のギャップの変化に応じて変化し、かつ位相差を持つ２つの電圧を出力するレゾルバ、或いは回転磁性部材の磁気変化を感応してそれに対応する信号を出力するホール素子（磁気感応素子）を備えたホールセンサを用いている。

尚、図２では、電流センサ及び回転センサをひとまとめにして図示したが、実際の製品では、それぞれ適切な測定場所に設けられている。回転センサを例に挙げると、回転センサは、ロータ２２０の回転に同期して信号を出力するように、ロータ２２０の回転軸上にセンサ回転部が設けられ、センサ回転部と径方向に対向する部位にセンサ固定部が設けられている。

チョッパ回路８４０によって制御された界磁電流が界磁巻線２２２に、ブラシとスリップリングとの機械的な摺動接触により電気的な接続を実現する導通機構（図示省略）を介して供給されると、爪状磁極は対応する極性に磁化され、ロータ２２０に発生した磁束が爪状磁極の一方からステータ２１０を経由して爪状磁極の他方に至る磁気回路が形成される。一方、インバータ装置３００から出力された三相交流電力が電機子巻線２１２に供給されると、ステータ２１０は回転磁界を発生する。ステータ２１０が発生した回転磁界及びロータ２２０が発生した磁束により、ステータ２１０とロータ２２０との間には磁気的な力（吸引，反発）が作用する。これにより、ロータ２２０が回転し、この回転により発生する回転動力が後輪４側に出力される。

本実施例の従駆動システムは、前述のように、モータ駆動用バッテリを持たない。このため、本実施例では、駆動専用発電機４００とインバータ装置３００との間の直流電力をほとんど吸収できない。また、本実施例では、インバータ装置３００の制御として、高応答で高精度なトルク制御が可能である、ｄ−ｑ軸回転座標による電流制御、いわゆるベクトル制御を、駆動専用発電機４００の制御として、応答が遅い界磁電流制御をそれぞれ採用している。このため、本実施例では、駆動専用発電機４００から出力される発電エネルギーと、インバータ装置３００及びモータ２００に入力される駆動（消費）エネルギーとが等しくなるように、モータ２００の駆動制御と駆動専用発電機４００の発電制御とを協調している。これにより、本実施例では、余剰電力によってコンデンサ３３１及びスイッチング半導体素子３１１に生じる過電圧、及び電力不足によるコンデンサ３３１の電圧低下によって生じるモータ２００のトルク不足をそれぞれ防止できる。

また、本実施例では、前述のように、駆動専用発電機４００とインバータ装置３００との間の直流電力をほとんど吸収できないので、基本的にモータ２００を回生動作させることができない。このため、本実施例では、４輪駆動車１の制動時、クラッチ６００を切り離して後輪４側とモータ２００側との間の動力伝達を遮断し、後輪４の駆動力によるモータ２００の駆動を防止している。これにより、本実施例では、モータ２００の回生動作を防止できる。

さらに、本実施例では、インバータ装置３００のスイッチング制御方式として、矩形波制御、及びＰＷＭ（パルス幅変調）制御を採用し、モータ２００の動作点（回転数）に応じて矩形波制御とＰＷＭ制御とを切り替えて用いている。例えば車両の停止時，発進時及び低速走行時（例えばモータ回転数５０００rpm 未満）ではＰＷＭ制御を、車両の中・高速走行時（例えばモータ回転数５０００rpm 以上）では矩形波制御をそれぞれ用いる。このため、本実施例では、矩形波制御時には、正弦基本波の半周期に対して１つのパルス波形が、ＰＷＭ制御時には、正弦基本波の半周期に対して、パルス幅が変調された複数のパルス波形がそれぞれモータ制御装置８２０から出力される。

次に、図３乃至図６を用いて、車両駆動装置１００の構成について説明する。

本実施例は、前述のように、４輪駆動車１の従駆動システムに搭載される車両駆動装置１００のモータ２００として界磁巻線型同期機、その中でもルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機を用いている。これは、動作点が広いという性能がモータ２００に要求されるからであり、車両の駆動用として実績のある誘導機や永久磁石型同期機ではその要求を満足するとは必ずしも言えないからである。

４輪駆動車１において、例えば深雪の中から発進させる場合には、後輪のみで発進できることが重要となる。このため、４輪駆動車１の低速域においては大きなトルクが必要になる。また、４輪駆動車１に搭載される後輪駆動用モータは、車体の底部のデファレンシャルギヤ近傍に設置されるので、その体格が制限され、かつ上記のように大きなトルクが必要とされるので、ギヤ比が大きく設定されている。このため、４輪駆動車１の中速走行域まで４輪駆動を継続させる場合には、後輪駆動用モータを非常に高回転させる必要がある。

しかし、誘導機は、低電圧駆動に適さず、車両の発進時（低速・高トルク時）の特性が充分であるとは必ずしも言えない。

また、永久磁石式同期機は、高速回転側において誘起電圧の発生を抑えるために、永久磁石の磁束を打ち消して界磁を弱める、いわゆる弱め界磁制御を行う必要があるが、回転数に限界がある。このため、永久磁石式同期機は、回転数範囲が大きい場合には、高速回転側のモータ効率が低下し、かつ温度上昇が大きくなり、必要な高回転域まで駆動できるとは必ずしも言えない。

これらに対して界磁巻線型同期機、特にルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機においては、低速回転側において大きなトルクを出力でき、高速回転側において、界磁電流を抑えることにより界磁磁束を小さくして誘起電圧を小さく抑え、必要な高回転域まで駆動できる。

すなわちルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機は、磁極鉄心を折り曲げて作った複数の爪磁極を備え、極性の異なる爪磁極が周方向に交互に配置され、爪磁極の内周側の円筒部に界磁巻線が円筒状に巻かれている。このため、ルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機は基本的に多極にでき、かつ界磁巻線が遠心力に対して強いことから、高速回転に適し、かつ最高回転数の範囲を広げることができ、さらには界磁電流を任意に制御して弱め界磁制御を簡単にできる。

尚、界磁巻線型同期機としては、突極型回転子を備えたものもあるが、高速回転には適していない。

また、ルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機は、極性の異なる爪磁極の間に永久磁石を設けることにより、界磁を簡単に強めることができる。すなわちルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機では磁束の磁気回路として、磁束が回転子内部を通る磁気回路と、回転子と固定子との間の空隙を介して回転子から固定子に磁束が入り、固定子から空隙を介して回転子に磁束が戻る磁気回路を備えている。発進時には、界磁巻線に供給される界磁電流が大きく、前者の磁気回路が飽和するので、爪磁極の間に設けられた永久磁石の磁束は後者の磁気回路を多く通る。このため、固定子側に入る磁束が増加してトルクが増加する。一方、高速回転時には、界磁巻線に供給される電流が弱め界磁制御により減少し、前者の磁気回路の飽和が減少するので、後者の磁気回路を通る永久磁石の磁束が減少する。

このように、ルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機では、界磁電流が大きくなると後者の磁気回路を通る磁束量が増加し、界磁電流が小さくなると後者の磁気回路を通る磁測量が減少する動作が自動的に行われるので、低速側でのモータトルクの向上、高速側でのモータ効率の向上を実現できる。

そこで、本実施例では、前述のように、４輪駆動車１の従駆動システムに搭載される車両駆動装置１００のモータ２００として、ルンデル型回転子を備えた界磁巻線型同期機を適用している。

そして、本実施例では、モータ２００の回転数（モータ２００の動作点）に対して界磁電流を変化させ、発生する磁束を積極的に可変しているので、４輪駆動車１の従駆動システムの最大電圧内においてモータ２００の動作点をモータ２００の許容電流範囲内で駆動できる。

車両駆動装置１００は、前述のように、モータ２００とインバータ装置３００とを一体化した、密閉防水型の機電一体装置である。車両駆動装置１００の筐体は、モータハウジング２０１，仕切板２０２、及びインバータハウジング３０１の順にそれらが軸方向に並置され、ボルトやネジなどの締結手段（図示省略）によってそれらのフランジ部同士が結合されることにより構成されている。

モータハウジング２０１はモータフレーム２０１ａ，モータブラケット２０１ｂが一体に形成されることにより構成されている。インバータハウジング３０１は複数の放熱フィン３０２ａが形成された放熱板３０２（インバータブラケット）及びインバータフレーム３０１ａが一体に形成されることにより構成されている。仕切板２０２は第２モータブラケットと第２インバータブラケットとを兼ねて、モータフレーム２０１ａ及びインバータフレーム３０１ａの外周よりも外側に突出している。モータフレーム２０１ａの軸方向開放（開口）側先端部（モータブラケット２０１ｂによって塞がれた軸方向閉塞側とは反対側）は外側に折れ曲がってフランジ部を構成している。インバータフレーム３０１ａの軸方向開放（開口）側先端部（放熱板３０によって塞がれた軸方向閉塞側とは反対側）は外側に折れ曲がってフランジ部を構成している。

モータフレーム２０１ａ及びインバータフレーム３０１ａは、内側が中空である筒状部材である。モータブラケット２０１ｂは、モータフレーム２０１ａの軸方向一方側（出力軸側）端部の開放（開口）部を塞ぎ、かつ軸方向に貫通する円形孔を中心部に有する環状平板部材である。放熱板３０２は、インバータフレーム３０１ａの軸方向他方側（出力軸側とは反対側）端部の開放（開口）部を塞ぎ、出力軸側とは反対側の平面に複数の放熱フィン３０２ａが一体に形成された、片方が平面状で他方がデコボコ（凹凸）状の複合形状部材である。仕切板２０２は、モータフレーム２０１ａの軸方向他方側（出力軸側とは反対側）端部の開放（開口）部、及びインバータフレーム３０１ａの軸方向一方側（出力軸側）端部の開放（開口）部を塞ぎ、かつ軸方向に貫通する円形孔を中心部に有する環状平板部材である。

尚、本実施例では、モータフレーム２０１ａと仕切板２０２が分離できる構成を例に挙げて説明するが、モータフレーム２０１ａと仕切板２０２とが一体に形成され、モータブラケット２０１ｂがモータフレーム２０１ａから分離できる構成としてもよい。また、出力軸とは、モータブラケット２０１ｂから車両駆動装置１００の筐体の外部に突出し、軸方向に延びた回転軸を指す。

モータフレーム２０１ａ，モータブラケット２０１ｂ及び仕切板２０２により囲まれた部分にはモータ室２０６が形成されている。インバータフレーム３０１ａ，放熱板３０２及び仕切板２０２により囲まれた部分にはインバータ室３０３が形成されている。両室は軸方向に並設されている。隣り合う筐体部材同士はシール部材を介して（挟み込んで）結合されている。これにより、隣り合う筐体部材同士の結合部における気密性を高め、各室の密閉性を高めている。

仕切板２０２は、モータ２００の回転で生ずる塵埃がモータ室２０６からインバータ室３０３に侵入することを防止するために設けられており、その一部分には貫通孔２０３が形成されている。貫通孔２０３は、モータ室２０６とインバータ室３０３との間を軸方向に連通すうように、軸方向に貫通しており、後述するモータ２００の引出導体をモータ室２０６からインバータ室３０３に通している。貫通孔２０３の開口面積は、モータ２００の引出導体を貫通させるための他に、モータ２００の引出導体に生じる振動を抑制するため、及び後述するインバータ装置３００の出力端子との位置合わせのために最適なものになっている。貫通孔２０３とモータ２００の引出導体との間の隙間には、弾性及び電気絶縁性を有するシール部材を充填してもよい。

尚、本実施例では、筐体内部を２つの部屋に分けた場合を例に挙げて説明するが、３つ以上であってもよい。例えば本実施例のように、ロータ２２０に巻線界磁型を適用する場合には、モータ室２０６とインバータ室３０３との間に第３室を並列に形成し、その第３室に、界磁巻線２２２に界磁電流を供給するための機構を配置してもよいし、或いはその機構と、ロータ２２０の回転を検出するための回転センサとを配置してもよいし、ロータ２２０に永久磁石界磁型を適用する場合には、その第３室に、ロータ２２０の回転を検出するための回転センサを配置してもよい。この場合、仕切板は２枚になる。このため、後述する引出導体は、モータ室２０６から一方の仕切板の貫通孔，第３室内，他方の仕切板の貫通孔を通ってインバータ室３０３に至る。

モータブラケット２０１ｂの中心部には第１ベアリング２０４が設けられている。仕切板２０２の中心部には第２ベアリング２０５が設けられている。第１ベアリング２０４及び第２ベアリング２０５はシャフト２２３（回転軸）を回転可能に支持する。前述のようにシャフト２２３は、モータブラケット２０１ｂよりも軸方向外側に延びて出力軸を構成している。

モータ室２０６の内部において、モータフレーム２０１ａの内周側にはステータ２１０が設けられている。ステータ２１０の内周側には空隙を介してロータ２２０が対向配置されている。

ステータ２１０は、回転磁界を発生する静止部位であり、前述のように、磁気回路を構成する電機子鉄心２１１（ステータコア）、及びこの電機子鉄心２１１に装着され、インバータ装置３００から交流電力の供給を受けて回転磁界を作り出す電機子巻線２１２（ステータコイル）を備えている。

電機子鉄心２１１は、複数枚の珪素鋼板を軸方向に積み重ねて形成した円筒状の磁性体であり、モータフレーム２０１ａの内周側に圧入されて、モータフレーム２０１ａの内周面にその外周面が嵌合されることにより、モータフレーム２０１ａの内周側に固定されている。

電機子巻線２１２は、電機子鉄心２１１に装着されたコイル導体が電気的に接続されて３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）の相コイルが形成され、かつその３相の相コイルがスター結線されることにより構成されている。スター結線は、中性点が形成されるように、各相コイルの一端同士を電気的に接続する方式である。

電機子巻線２１２の各相コイルの末端（中性点側端部とは反対側の端部）には引出導体２１３が電気的に接続されている。各引出導体２１３は、モータ２００の入力端子を兼ねた平板状長尺導体であり、ステータ２１０の仕切板２０２側軸方向端部、具体的には電機子巻線２１２のコイルエンド部の仕切板２０２側から軸方向に導出され、モータ室２０６から仕切板２０２の貫通孔２０３を介してインバータ室３０３に至るように延伸し、インバータ装置３００の対応する相の出力端子（後述）に対して電気的に接続されている。これにより、インバータ装置３００の出力端子とモータ２００の電機子巻線２１２の相コイルとの同相同士が電気的に接続され、インバータ装置３００から出力された各相の交流電力が、対応する相の引出導体２１３を介して、電機子巻線２１２の対応する相コイルに導かれる。電機子巻線２１２の各相コイルの末端及び引出導体２１３は溶接により接合されている。引出導体２１３及びインバータ装置３００の対応する相の出力端子は、後述するネジ機構により締結されている。

ロータ２２０は、ステータ１１０との磁気的作用により回転する部位であり、前述のように、磁気回路を構成する磁極鉄心２２１（ロータコア）、この磁極鉄心２２１に装着され、外部（車載バッテリ１０）から供給された界磁電流を、ブラシ及びスリップリングからなる通電機構を介して受けて磁極鉄心２２１の爪状磁極を磁化させるための磁束を発生する界磁巻線（ロータコイル）（図示省略）、及び磁極鉄心２２１の極性の異なる爪状磁極間に設けられた永久磁石（図示省略）を備えている。

磁極鉄心２２１は、前述のように、シャフト２２３上に２組のルンデル型鉄心を軸方向に並設したタンデム構成になっている。

尚、本実施例では、ロータ２２０として、前述したタンデム型ルンデル構造のものを例に挙げて説明するが、複数枚の珪素鋼板を軸方向に積み重ねて形成した円柱状の磁性体の内部に複数の永久磁石を埋め込んだ、或いはその磁性体の外周面上に複数の永久磁石を配置したものを用いてもよい。この場合、複数の永久磁石は、極性の異なるものが周方向に交互に等間隔に並べられる。また、永久磁石界磁型のロータを有するモータは、その特性上、例えば電動パワーステアリング用モータ、或いは電動ブレーキ用モータとして適用される。

界磁巻線は２組のルンデル型鉄心のそれぞれに、電気的な絶縁性を有する樹脂成形品であるボビンを介して巻かれており、シャフト２２３上に設けられたスリップリングに電気的に接続されている。スリップリングの外周表面上にはブラシが摺動接触している。電圧調整器によって制御された界磁電流はブラシ及びスリップリングを介して界磁巻線に供給される。

インバータ室３０３の内部において、放熱板３０２の平面（放熱フィン３０２ａ側とは反対側の面）上にはパワーモジュール３１０が固定されている。ここでは図示を省略したが、インバータ室３０３の内部にはパワーモジュール３１０の他に、前述した駆動回路及びコンデンサが収納されている。

パワーモジュール３１０は、放熱板３０２の平面上にグリースを介して載置され、放熱板３０２と熱的に接触した金属（例えば銅）製のモジュールベース３１３（冷却ベース或いは放熱ベース）、このモジュールベース３１３上に設けられ、モジュールベース３１３の縁部に沿って立設する側壁部３１２ａを備えた樹脂製のモジュールケース３１２、及びモジュールベース３１３に対して水平な方向に突出するように、モジュールケース３１２の長辺側の側壁部３１２ａの一方を貫いてモジュールケース３１２の内部から外部に導出された出力端子３１６を備えている。

モジュールベース３１３及びモジュールケース３１２は矩形状の収納容器を構成しており、その中のモジュールベース３１３上に前述した６つのスイッチング半導体素子が絶縁基板を介して実装されている。モジュールケース３１２の４つの角にはボルト３１５の取付部３１４が形成されている。取付部３１４及びこれに対応するモジュールベース３１３の角には貫通孔が設けられている。それらの貫通孔にボルト３１５を通してボルト３１５を放熱板３０２のネジ孔に螺合することにより、パワーモジュール３１０は放熱板３０２に固定される。

スイッチング半導体素子はスイッチング動作により発熱する。その発熱は絶縁基板及びモジュールベース３１３を介して放熱板３０２に放熱される。これにより、スイッチング半導体素子は冷却される。

出力端子３１６は、スイッチング半導体素子により構成される３つのアーム（３相）に対応して設けられ、一端側がモジュールケース３１２の内部において、対応するアームの２つのスイッチング半導体素子の接続点に対して電気的に接続された板状導体である。出力端子３１６の他端側は、前述のように、モジュールケース３１２を貫いて突出し、その後、インバータフレーム３０１ａの内面に沿って平行に延伸するように、かつモジュールベース３１３（放熱板３０２に対するモジュールベース３１３の設置面（放熱板３０２の平面））に対して垂直な方向に延伸するように、仕切板２０２側に向かって直角に折れ曲がっている。出力端子３１６の他端側の先端部（折れ曲がって延伸した導体部分）は、前述した引出導体２１３の先端部と共に、出力端子３１６と引出導体２１３との締結部を構成している。

出力端子３１６と引出導体２１３との締結部と対向するインバータフレーム３０１ａの壁部には、インバータ室３０３の内部と外部とを連通し、インバータハウジング３０１の外部から、出力端子３１６と引出導体２１３との３つの締結部を目視できるように、矩形状の１つの開放（開口）部３０４が形成されている。開放部３０４は、モータハウジング２０１，仕切板２０２、及びインバータハウジング３０１を結合して一体化した後、出力端子３１６と引出導体２１３とを締結するために設けられた作業窓であり、インバータフレーム３０１ａの外側から、インバータフレーム３０１ａの外壁面にボルト３０６により固定された蓋３０５により塞がれている。これにより、インバータ室３０３の内部の密閉性を保持できる。

出力端子３１６の他端側の先端部及び引出導体２１３の先端部はお互いの導体面の一方同士が面接触するように重なり合っている。この時、引出導体２１３が開放部３０４側に配置される。また、導体面の重なり合う方向の一方向（後述する雄ネジの挿入方向とは反対方向）において、引出導体２１３の他方の導体面（重なり合う導体面とは反対側の導体面であり、開放部３０４側の導体面）が開放部３０４と対向する。出力端子３１６の他方の導体面（重なり合う導体面とは反対側の導体面であり、開放部３０４側とは反対側の導体面）には短筒状のナット３１８が圧入されている。これにより、ナット３１８に切られた雌ネジ、及び導体面を導体面の重なり合う方向に貫通する貫通孔３１６ａにより形成された雌ネジ孔部が出力端子３１６に一体に形成される。このため、出力端子３１６に対して引出導体２１３が開放部３０４側に配置される。引出導体２１３の貫通孔３１６ａと対向する部分には、導体面を導体面の重なり合う方向に貫通する貫通孔２１３ａが形成されている。雄ネジであるボルト３１７は、開放部３０４から、貫通孔２１３ａを通って出力端子３１６の雌ネジ孔部に挿入され、出力端子３１６の雌ネジ孔部に螺合される。これにより、出力端子３１６の先端部と引出導体２１３の先端部とを締結でき、出力端子３１６と引出導体２１３とを電気的に接続できる。

尚、本実施例では、出力端子３１６にナット３１８を圧入した場合を例に挙げて説明したが、溶接などの固定方法を用いてもよい。

また、本実施例では、出力端子３１６にナット３１８を固定した場合を例に挙げて説明したが、引出導体２１３にナット３１８を固定してもよい。この場合、出力端子３１６及び引出導体２１３の重な合いは、引出導体２１３に対して出力端子３１６が開放部３０４側に配置される。

以上説明した本実施例によれば、出力端子３１６に雌ネジ孔部を一体に形成しているので、ボルト３１７のみを可動させて出力端子３１６の雌ネジ孔部にボルト３１７を螺合させ、出力端子３１６の先端部と引出導体２１３の先端部とを締結できる。これにより、本実施例によれば、出力端子３１６と引出導体２１３との接続作業性を向上でき、車両駆動装置１００の製作性を向上できる。

また、本実施例によれば、出力端子３１６の先端部と引出導体２１３の先端部との導体面の重なり合う方向の一方向、つまり出力端子３１６の雌ネジ孔部に対するボルト３１７の挿入方向とは反対方向において、出力端子３１６の先端部と引出導体２１３の先端部との締結部と開放部３０４が対向し、かつ雌ネジ孔部が出力端子３１６の開放部３０４側とは反対側に設けられているので、開放部３０４から、出力端子３１６の雌ネジ孔部に対してボルト３１７を挿入させ易く、かつ出力端子３１６と引出導体２１３との接続作業がし易い。これにより、本実施例によれば、出力端子３１６と引出導体２１３との接続作業性をより向上でき、車両駆動装置１００の製作性をより向上できる。

また、本実施例によれば、出力端子３１６の先端部を、モジュールケース３１２の側壁部３１２ａを貫かせ、モジュールベース３１３に対して水平な方向に突出させた後、仕切板２０２側に向かって直角に折り曲げているので、パワーモジュール３１０とインバータフレーム３０１ａとの間に形成される空間部に引出導体２１３の先端部との締結部を構成できる。これにより、本実施例によれば、パワーモジュール３１０と仕切板２０２との間に形成される空間部の自由度を拡張できる。

さらに、本実施例によれば、出力端子３１６の先端部を、モジュールケース３１２の側壁部３１２ａを貫かせ、モジュールベース３１３に対して水平な方向に突出させた後、仕切板２０２側に向かって直角に折り曲げている、すなわちモータハウジング２０１，仕切板２０２、及びインバータハウジング３０１の結合方向と、出力端子３１６の折り曲げ方向とを同一方向にしているので、インバータハウジング３０１に対してモータハウジング２０１及び仕切板２０２を垂直方向に重ねて一体化した時、出力端子３１６の先端部に対して引出導体２１３の先端部を重ね合わせることができる。これにより、本実施例によれば、車両駆動装置１００の組立性を向上できる。また、本実施例によれば、専用の接続導体を用いることもない。

次に、図７を用いて、パワーモジュール３１０の製作方法を説明する。

本実施例では、モールド用金型を用いて、モジュールケース３１２，出力端子３１６、及び図示省略の入力端子（スイッチング半導体素子に電気的に接続され、外部から供給された直流電力をパワーモジュール３１０に入力するために、出力端子３１６と同様に、モジュールケース３１２の側壁部３１２ａを貫いて突出した導体であり、正極平板導体と負極平板導体とを絶縁部材を介して積層した積層導体）を、インサートモールドにより一体に成形する。この後、モジュールベース３１３上にスイッチング半導体素子を絶縁基板を介して実装して配線を行い、モジュールベース３１３とモジュールケース３１２を接着固定することにより、パワーモジュール３１０を製作している。

インサートモールドは、出力端子３１６、及び図示省略の入力端子をモールド用金型の中に装着した状態で、モールド用金型の中にモールド樹脂を注入して硬化させる成形方法である。

モールド用金型は、モジュールケース３１２の下面（底部）に対して垂直な方向（側壁部３１２ａの立設する方向と同じ方向）に二分割されたものであり、上型３５０及び下型３５１から構成されている。上型３５０及び下型３５１の分割位置は、出力端子３１６のモジュールケース３１２の下面に対して水平な部分における２つの導体面の一方から他方までの間、すなわちモジュールケース３１２の下面に対して垂直な方向（側壁部３１２ａの立設する方向と同じ方向）の厚みを分割位置範囲として、その分割位置範囲内に存在する。逆に言えば、本実施例では、出力端子３１６をモジュールケース３１２の下面に対して水平な方向に導出しているので、モールド用金型の製作にあたって、出力端子３１６の導出方向及び出力端子３１６に固着されるナット３１８などの制限を受けて、モールド用金型に入れ子やスライド機構（移動コマ）を設ける必要がなく、モールド用金型の分割位置を上記分割位置範囲内とした、上下２分割の簡単なモールド用金型を製作できることを意味している。

尚、上記課題を解消するためには、例えば出力端子３１６に固着されるナット３１８をモールド後、出力端子３１６に固着することが考えられる。しかし、そのような解決方法では、ナット３１８を出力端子３１６に圧入する場合には、モジュールケース３１２に余計な圧力が加わる、ナット３１８を出力端子３１６に溶接する場合には、溶接の熱によるモジュールケース３１２の変形や焼け、溶接かすの付着など、新たな課題が生じる。本実施例では、出力端子３１６をモジュールケース３１２の下面に対して水平な方向に導出しているので、どちらの課題も解決でき、安価なモールド金型で、パワーモジュール３１０を容易に製作できる。

上型３５０の高さｈ₄ は、モジュールケース３１２の高さｈ₃ により制限される。出力端子３１６のモジュールベース３１３に対して垂直な部分の高さｈ₂ はナット３１８の高さｈ₁ により制限され、上型３５０の高さｈ₄ の影響を受けることがない。このため、出力端子３１６のモジュールベース３１３に対して垂直な部分の高さｈ₂ はナット３１８の高さｈ₁ 以上であれば自由に設定できる。従って、本実施例では、開放部３０４の位置に自由度を与えることができる。

また、出力端子３１６は、前述のように、モジュールケース３１２の側壁部３１２ａを貫いて、モジュールベース３１３に対して水平な方向に突出した後、仕切板２０２側に向かって直角に折り曲がる、いわゆるＬ字状になっている。このため、本実施例では、インサートモールドに用いられるモールド用金型を上型３５０及び下型３５１の簡単な構成にできる。

さらに、出力端子３１６のモジュールベース３１３に対して垂直な部分の高さｈ₂ は上型３５０の高さｈ₄ に影響を与えることがなく、ナット３１８の高さｈ₁ のみに影響される。このため、本実施例では、図４に示すように、パワーモジュール３１０のモジュールベース３１３に対して垂直な方向の高さｈ_m を低くでき、インバータハウジング３０１の結合方向の高さｈ_h （インバータフレーム３０１ａの結合方向の高さ（放熱板３０２の平面の表面からインバータフレーム３０１ａのフランジまでの長さ））を低くできる。従って、本実施例では、車両駆動装置１００の軸方向の長さを短縮でき、車両駆動装置１００をさらに小型化できる。

本発明の第２実施例を図８に基づいて説明する。

本実施例は第１実施例の部分的な改良例である。第１実施例と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。

出力端子３１６は、通電する電流容量に見合った必要最小限の断面積で設計される。このため、出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂに直接、ボルト３１７を螺合させるための雌ネジ孔部を形成することは現実的ではない。すなわち出力端子３１６には導電性が良い銅製が使われることが多い。銅は柔らかい材質である。このため、出力端子３１６に形成できるネジ山が少ないと、出力端子３１６と引出導体２１３との締結に必要な締付トルクが得られない。

そこで、本実施例では、出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂの厚みをその他の部分よりも厚くして、出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂに直接、ボルト３１７を螺合させるための雌ネジ孔部を形成している。これにより、本実施例では、雌ネジ孔部のネジ山を多くでき、出力端子３１６と引出導体２１３との締結に必要な締付トルクを得ることができる。出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂの厚みは、出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂの開放部３０４側とは反対側の導体面から、開放部３０４側とは反対方向に突出するように設けられている。

また、本実施例では、第１実施例のように、雌ネジ孔部を形成するためのナットを出力端子３１６に圧入することがないので、その分作業工程を省略できる。

本発明の第３実施例を図９に基づいて説明する。

本実施例は第２実施例の変形例である。第２実施例と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施例では、出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂに形成される厚みを、出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂの開放部３０４側の導体面から、開放部３０４側に突出するように設けている。このため、本実施例では、出力端子３１６の締結側先端部３１６ｂの厚みの開放部３０４側に対して引出導体２１３の開放部３０４側とは反対側の導体面が重なり合っている。

このように構成された本実施例においても、第２実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明の第４実施例を図１０及び図１１に基づいて説明する。

本実施例は第１実施例の変形例である。第１実施例と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。

第１実施例では、出力端子３１６と引出導体２１３との締結をインバータ室３０３の内部において行った。これに対して本実施例では、モータ室２０６の内部で行っている。このため、本実施例では、第１実施例の締結構成が、モータ２００とインバータ装置３００とで入れ替わった構成になっている。

出力端子３１６の他端側（締結側）の先端部は、モジュールケース３１２を貫いて突出し、その後、インバータフレーム３０１ａの内面に沿って平行に延伸するように、かつモジュールベース３１３（放熱板３０２に対するモジュールベース３１３の設置面（放熱板３０２の平面））に対して垂直な方向に延伸するように、仕切板２０２側に向かって直角に折れ曲がって延伸し、貫通孔２０３を通ってモータ室２０６に至っている。一方、引出導体２１３の他端側（締結側）の先端部は、仕切板２０２側に向かって真っ直ぐに延伸している。出力端子３１６の他端側（締結側）の先端部と引出導体２１３の他端側(締結側)の先端部はネジ機構により締結されている。これにより、引出導体２１３と出力端子316は電気的に接続される。

出力端子３１６と引出導体２１３との締結部と対向するモータフレーム２０１ａの壁部には、モータ室２０６の内部と外部とを連通し、モータハウジング２０１の外部から、出力端子３１６と引出導体２１３との３つの締結部を目視できるように、矩形状の１つの開放（開口）部２０７が形成されている。開放部２０７は、モータハウジング２０１，仕切板２０２、及びインバータハウジング３０１を結合して一体化した後、出力端子３１６と引出導体２１３とを締結するために設けられた作業窓であり、モータフレーム２０１ａの外側から蓋２０８により塞がれている。これにより、モータ室２０６の内部の密閉性を保持できる。

出力端子３１６の他端側の先端部及び引出導体２１３の先端部はお互いの導体面の一方同士が面接触するように重なり合っている。この時、出力端子３１６が開放部２０７側に配置される。また、導体面の重なり合う方向の一方向（後述する雄ネジの挿入方向とは反対方向）において、出力端子３１６の他方の導体面（重なり合う導体面とは反対側の導体面であり、開放部２０７側の導体面）が開放部２０７と対向する。引出導体２１３の他方の導体面（重なり合う導体面とは反対側の導体面であり、開放部２０７側とは反対側の導体面）には短筒状のナット２１４が圧入されている。これにより、ナット２１４に切られた雌ネジ、及び導体面を導体面の重なり合う方向に貫通する貫通孔２１３ａにより形成された雌ネジ孔部が引出導体２１３に一体に形成される。このため、引出導体２１３に対して出力端子２１３が開放部２０７側に配置される。出力端子３１６の貫通孔２１６ａと対向する部分には、導体面を導体面の重なり合う方向に貫通する貫通孔３１６ａが形成されている。雄ネジであるボルト２１５は、開放部２０７から、貫通孔３１６ａを通って引出導体２１３の雌ネジ孔部に挿入され、引出導体２１３の雌ネジ孔部に螺合される。これにより、出力端子３１６の先端部と引出導体２１３の先端部とを締結でき、出力端子３１６と引出導体２１３とを電気的に接続できる。

本実施例によれば、引出導体２１３に雌ネジ孔部を一体に形成しているので、ボルト
２１５のみを可動させて引出導体２１３の雌ネジ孔部にボルト２１５を螺合させ、出力端子３１６の先端部と引出導体２１３の先端部とを締結できる。これにより、本実施例においても、第１実施例と同じように、出力端子３１６と引出導体２１３との接続作業性を向上でき、車両駆動装置１００の製作性を向上できる。

また、本実施例によれば、引出導体２１３を短かくできるので、引出導体２１３と出力端子３１６との密着性が向上し、引出導体２１３と出力端子３１６との締結部における発熱を低減できる。すなわち引出導体２１３の締結側とは反対側の先端部２１７は、図１１に示すように、電機子巻線２１２の各相コイルの末端に溶接される。このため、引出導体２１３の軸を中心とした周方向の傾き２１６が引出導体２１３の導体面に生じると、出力端子３１６の導体面との密着性（面接触性）が低下し、接触部分だけに電流が集中して発熱の原因となる。引出導体２１３の傾きは引出導体２１３の長さが長くなるほど大きくなる傾向にある。しかし、本実施例では、前述のように、引出導体２１３の長さを短かくできるので、溶接に伴う引出導体２１３の傾きを小さくでき、出力端子３１６の導体面との密着性を向上できる。

さらに、本実施例によれば、モータフレーム２０１ａに開放部２０７に設ける、換言すればインバータフレーム３０１ａの開放部が不要になるので、パワーモジュール３１０と仕切板２０２との間の軸方向の空間を狭くでき、インバータハウジング３０１の高さｈ_h を小さくできる。従って、本実施例によれば、車両駆動装置１００の軸方向の長さを短縮でき、車両駆動装置１００を小型化できる。

本発明の第５実施例を図１２に基づいて説明する。

本実施例では、パワーモジュール３１０から導出される出力端子３１６を初めからモジュールベース３１３に対して垂直な方向にＩ字状に突出させ、仕切板２０２側に向かって延伸させている。出力端子３１６の締結側先端部と導出導体２１３の締結側先端部との締結構造は第１実施例と同様である。

本実施例によれば、出力端子３１６の締結側先端部と導出導体２１３の締結側先端部との締結構造がパワーモジュール３１０と仕切板２０２との間の軸方向の空間に配置されるので、パワーモジュール３１０をインバータフレーム３０１ａの内面の近くまで拡張或いはインバータフレーム３０１ａの内面に近接して配置できる。これにより、本実施例によれば、インバータ室３０３の内部におけるパワーモジュール３１０の部品配置の自由度を拡張できる。

尚、第１乃至第５実施例において説明した仕切板２０２は、モータ２００の回転により生じる塵埃がモータ室２０６からインバータ室３０３に侵入することを防止するために設けられている。このため、仕切板２０２は、上記目的を達成する上では、モータハウジング２０１或いはインバータハウジング３０１と一体に形成されていても、モータハウジング２０１及びインバータハウジング３０１とは別体に形成されていても、どちらでも構わない。

本発明の第１実施例を示す図であり、４輪駆動車に搭載された駆動システム全体の構成を示すブロック図。図１の４輪駆動車に搭載された従駆動システムの電気的な構成を示すブロック図。図１の従駆動システムを構成する車両駆動装置の内部構成を示す断面図。図３の車両駆動装置におけるモータとインバータ装置との導体接続部分の構成を拡大して示す拡大断面図。図１の従駆動システムを構成する車両駆動装置の外観構成を示す平面図。図３の車両駆動装置を構成するインバータ装置のパワーモジュールのケース部分の構成を示す平面図。図６のケース部分がインサートモールド用の金型に挟持された状態における図６のVii−Vii矢視断面を示す断面図。本発明の第２実施例を示す図であり、４輪駆動車の従駆動システムの車両駆動装置におけるモータとインバータ装置との導体接続部分の構成を拡大して示す拡大断面図。本発明の第３実施例を示す図であり、４輪駆動車の従駆動システムの車両駆動装置におけるモータとインバータ装置との導体接続部分の構成を拡大して示す拡大断面図。本発明の第４実施例を示す図であり、４輪駆動車の従駆動システムの車両駆動装置におけるモータとインバータ装置との導体接続部分の構成を拡大して示す拡大断面図。引出導体と電機子巻線の末端との接続構成を示す断面図。本発明の第５実施例を示す図であり、４輪駆動車の従駆動システムの車両駆動装置におけるモータとインバータ装置との導体接続部分の構成を拡大して示す拡大断面図。

符号の説明

１００車両駆動装置
２００モータ
２０１モータハウジング
２０２仕切板
２０３貫通孔
２１０ステータ
２１３引出導体
３００インバータ装置
３０１インバータハウジング
３０４開放部
３１０パワーモジュール
３１６出力端子
３１７ボルト
３１８ナット

Claims

回転子を回転させる回転磁界を発生させるための固定子から導出された第１導体を備えた電動機と、前記固定子に前記第１導体を介して供給される電力を制御するためのパワーモジュールから導出され、前記第１導体と電気的に接続された第２導体を備えた電力変換装置とを軸方向に並設し、両者の筐体を、仕切板を介して結合してなる車両駆動装置であって、
前記第１及び第２導体のいずれかの端部の導体面にはネジ部が一体に形成されており、
前記第１及び第２導体の一方は、前記仕切板を貫通して前記第１及び第２導体の他方側に向かって延伸すると共に、その端部の導体面が前記第１及び第２導体の他方の端部の導体面と重なり合って、前記ネジ部に螺合されるネジにより前記第１及び第２導体の他方の端部に締結されており、
前記第１及び第２導体の締結部と対向する前記筐体の壁部には開放部が設けられている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１に記載の車両駆動装置において、
前記ネジ部は、前記第１及び第２導体のいずれかの、前記第１及び第２導体の重なり合う導体面側とは反対側の導体面に形成されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１又は２に記載の車両駆動装置において、
前記第２導体は、前記電力変換装置の筐体に沿ってＬ字状に形成されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の車両駆動装置において、
前記パワーモジュールは、冷却基台、及び該冷却基台上に設けられ、前記冷却基台の縁部に沿って立設する側壁部を備えた樹脂ケースを有しており、
前記樹脂ケース及び前記第２導体はインサートモールドにより一体成形されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項４に記載の車両駆動装置において、
前記第２導体は、前記冷却基台に対して水平に突出するように、前記側壁部を貫いて前記樹脂ケースの内部から外部に導出されており、
前記樹脂ケース及び前記第２導体は、分割金型を用いたインサートモールドにより一体成形されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１又は２に記載の車両駆動装置において、
前記第２導体は、前記電力変換装置の筐体に沿ってＩ字状に形成されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の車両駆動装置において、
前記ネジ部は、前記第１及び第２導体のいずれかの、前記第１及び第２導体が重なり合う導体面とは反対側の導体面に固着されたナットにより構成されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１乃至７のいずれかに記載の車両駆動装置において、
前記電動機は、入力端子である前記第１導体を介して前記固定子の巻線に三相交流電圧が供給されるる三相交流電動機であり、
前記電力変換装置は、入力された直流電圧を、インバータ主回路を構成する前記パワーモジュールにより三相交流電圧に変換し、その三相交流電圧を、前記パワーモジュールの出力端子である前記第２導体を介して出力するインバータ装置である
ことを特徴とする車両駆動装置。
少なくとも第１及び第２収納部を有する筐体と、
貫通部を備え、前記筐体の内部を仕切って、前記筐体の内部に前記第１及び第２収納部を形成するために設けられた仕切板と、
前記第１及び第２収納部の一方に収納され、固定子及び回転子の磁気的作用により回転子を回転させて動力を出力すると共に、前記固定子から導出された第１導体を有する動力生成部と、
前記第１及び第２収納部の他方に収納され、前記固定子に供給される電力を制御するためのパワーモジュールを備えると共に、該パワーモジュールから導出された第２導体を有する電力制御部と、を有し、
前記第１及び第２導体のいずれかの先端部にはネジ孔部が形成されており、
前記第１及び第２導体の一方は、前記第１及び第２収納部の一方から前記貫通部を貫通して前記第１及び第２収納部の他方まで延伸していると共に、その先端部が前記第１及び第２導体の他方の先端部に重ね合わされ、かつ前記ネジ孔部に螺合されるネジによって前記第１及び第２導体の他方と締結されて前記第１及び第２導体の他方と電気的に接続されており、
前記第１及び第２導体の締結部と対向する前記筐体の壁部には開口部が形成されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項９に記載の車両駆動装置において、
前記ネジ孔部は前記第１及び第２導体の他方に形成されており、
前記第１及び第２導体の一方は、前記第１及び第２導体の他方の前記開口部側の導体面に重ね合わされている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１０に記載の車両駆動装置において、
前記第１及び第２導体の一方の導体面には前記ネジ孔部との対向部分に貫通孔が形成されており、
前記ネジは前記開口部側から前記貫通孔を貫通して前記ネジ孔部に螺合されている
ことを特徴とする車両駆動装置。
請求項１０に記載の車両駆動装置において、
前記ネジ孔部は、前記第１及び第２導体の他方の導体面の一方側に、この一方側の導体面から前記第１及び第２導体の重なり方向とは反対の方向に突出するように、一体に設けられた短筒部材から構成されている
ことを特徴とする車両駆動装置。