JP2023140400A - 回転電機ユニット - Google Patents

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太郎 木村
Taro Kimura
隆洋 伊藤
Takahiro Ito
優 岸和田
Yu Kishiwada
憲一 田村
Kenichi Tamura
皓太 葛城
Kota Katsuragi
崇▲発▼ ▲謝▼
Chongfa Xie
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【課題】小型化が可能な回転電機ユニットを提供すること。【解決手段】回転電機ユニットは、固定子と、固定子に対して軸心回りに回転する回転子と、固定子に巻装される複数のコイルと、を有する回転電機と、回転子の軸心に沿った軸方向において、回転電機と並んで配置される電力変換装置と、回転電機と電力変換装置との間に配置され、回転電機と電力変換装置とを固定する固定部と、を備え、電力変換装置は、回転子の軸心回りの周方向に配置され、複数のコイルにそれぞれ電気的に接続される複数のパワーモジュールと、複数のパワーモジュールのそれぞれに対応して設けられ、周方向に配置される複数のコンデンサモジュールと、を有し、固定部の中央部には開口部が形成されており、開口部には、回転電機の一部が挿通される。【選択図】図3

Description

本開示は、回転電機ユニットに関する。
従来、回転電機と電力変換装置とを一体化することにより、装置全体を小型化した回転電機ユニットが知られている。特許文献1には、回転電機と、電力変換装置とが、軸方向に並んで配置される回転電機ユニットが開示されている。電力変換装置は、回転電機の複数のコイルに交流電力を供給する複数のパワーモジュールと、外部の直流電源とパワーモジュールとの間の電力変動に対して、電圧が大きく変動しないよう安定化させるコンデンサモジュールと、複数のパワーモジュールを流れる電流をそれぞれ検出する複数の電流センサと、を有する。
特許第4708951号公報
特許文献1においては、コンデンサモジュール及び電流センサが、電力変換装置の中央部に設けられている。したがって、特許文献1の構造では、回転電機ユニットの軸方向のサイズが増大する。
本開示は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、小型化が可能な回転電機ユニットを提供することを目的とする。
本開示に係る回転電機ユニットは、固定子と、前記固定子に対して軸心回りに回転する回転子と、前記固定子に巻装される複数のコイルと、を有する回転電機と、前記回転子の軸心に沿った軸方向において、前記回転電機と並んで配置される電力変換装置と、前記回転電機と前記電力変換装置との間に配置され、前記回転電機と前記電力変換装置とを固定する固定部と、を備え、前記電力変換装置は、前記回転子の軸心回りの周方向に配置され、前記複数のコイルにそれぞれ電気的に接続される複数のパワーモジュールと、前記複数のパワーモジュールのそれぞれに対応して設けられ、前記周方向に配置される複数のコンデンサモジュールと、を有し、前記固定部の中央部には開口部が形成されており、前記開口部には、前記回転電機の一部が挿通される。
本開示によれば、回転電機ユニットの小型化が可能である。
実施の形態1に係る回転電機ユニットの回路図である。 実施の形態1に係る回転電機ユニットの斜視図である。 実施の形態1に係る回転電機ユニットの断面図である。 実施の形態1に係る回転電機ユニットの平面図であって、ケース及び端子台を取り外した状態を示す図である。 実施の形態1に係る回転電機ユニットの平面図であって、図4から信号コネクタ及び制御基板を取り外した状態を示す図である。 実施の形態1に係る回転電機ユニットの平面図であって、図5から正極バスバー及び負極バスバーを取り外した状態を示す図である。 実施の形態1に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、正極バスバー、及び負極バスバーの斜視図である。 実施の形態1に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、制御基板、正極バスバー、及び負極バスバーの斜視図である。 実施の形態1に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、及び負極バスバーの側面図である。 実施の形態1に係るコンデンサモジュールの斜視図である。 実施の形態2に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、制御基板、正極バスバー、及び負極バスバーの斜視図である。 実施の形態3に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、正極バスバー、及び負極バスバーの斜視図である。 実施の形態4に係る回転電機ユニットの平面図であって、ケース及び端子台を取り外した状態を示す図である。 実施の形態4に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、正極バスバー、及び負極バスバーの斜視図である。 実施の形態4の変形例に係る回転電機ユニットの平面図であって、ケース及び端子台を取り外した状態を示す図である。 実施の形態5に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、及び負極バスバーの側面図である。 実施の形態6に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、及び負極バスバーの側面図である。 実施の形態7に係るパワーモジュール、コンデンサモジュール、正極バスバー、及び負極バスバーの斜視図である。 実施の形態8に係る制御基板の斜視図である。
実施の形態1.
以下、実施の形態1に係る回転電機ユニット1について、図面を参照して説明する。
図1は、回転電機ユニット1の回路図である。図2は、回転電機ユニット1の斜視図である。図3は、回転電機ユニット1の断面図である。図2に示されるように、回転電機ユニット1は、回転電機2と、電力変換装置3と、固定部4と、を備える。回転電機2と、電力変換装置3と、固定部4とは、一体化されている。
なお、本明細書では、回転電機2の回転子22の軸心Oに沿う方向を「軸方向」という。また、軸方向から見て、回転子22の軸心Oと交差する方向を「径方向」といい、回転子22の軸心O回りに周回する方向を「周方向」という。
最初に、図1を参照して、回転電機ユニット1の回路構成(電気的構成)を説明する。
回転電機ユニット1は、例えば、車両に搭載される。電力変換装置3には、車両に搭載されるバッテリー等の直流電源Eから直流電力が入力される。電力変換装置3は、直流電源Eから出力される直流電力を交流電力に変換して回転電機2に供給する。回転電機2は、電力変換装置3から供給される交流電力により回転し、車両の駆動輪を駆動する。
回転電機2は、6相(U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相)のそれぞれに対応する6つのコイル25U1、25V1、25W1、25U2、25V2、25W2と、レゾルバ27と、を備える。なお、本明細書では、コイル25U1、25V1、25W1、25U2、25V2、25W2を、単にコイル25とも称する。
電力変換装置3は、6相(U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相)のそれぞれに対応する6つのパワーモジュール35U1、35V1、35W1、35U2、35V2、35W2を有するインバータ11と、6相(U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相)のそれぞれに対応する6つのコンデンサモジュール34U1、34V1、34W1、34U2、34V2、34W2と、電流センサ37と、制御回路12と、を備える。なお、本明細書では、パワーモジュール35U1、35V1、35W1、35U2、35V2、35W2を、単にパワーモジュール35とも称する。コンデンサモジュール34U1、34V1、34W1、34U2、34V2、34W2を、単にコンデンサモジュール34とも称する。
6つのコイル25U1、25V1、25W1、25U2、25V2、25W2は、6つのパワーモジュール35U1、35V1、35W1、35U2、35V2、35W2とそれぞれ接続される。
レゾルバ27は、回転電機2のシャフト23の回転角及び回転数を検出する。レゾルバ27は、制御回路12に接続されている。レゾルバ27の検出結果は、制御回路12に出力される。
インバータ11は直流電源Eの正極端子と負極端子との間に接続される。インバータ11を構成する各パワーモジュール35は、上アーム側のスイッチング素子SW1及びダイオードD1と、下アーム側のスイッチング素子SW2及びダイオードD2と、を備える。すなわち、インバータ11は、上アーム側のスイッチング素子SW1及び下アーム側のスイッチング素子SW2の組を6組備える、6相インバータである。スイッチング素子SW1、SW2は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、またはMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。スイッチング素子SW1、SW2は、SiC(炭化珪素)等のワイドギャップ半導体のスイッチング素子であってもよい。スイッチング素子SW1、SW2は直列接続される。スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW2との接続点は、対応する相のコイル25に接続される。ダイオードD1は、スイッチング素子SW1に逆方向に並列接続される。ダイオードD2は、スイッチング素子SW2に逆方向に並列接続される。
上アーム側のスイッチング素子SW1と下アーム側のスイッチング素子SW2のON/OFFを切り替えることで、インバータ11からコイル25に交流電力が出力される。
コンデンサモジュール34U1~34W2はそれぞれ、直流電源Eの正極端子と負極端子との間に接続される。コンデンサモジュール34U1~34W2は、パワーモジュール35U1~35W2のそれぞれに対応して設けられる。コンデンサモジュール34は、直流電源Eの電力変動、またはパワーモジュール35側の電力変動に対して、電圧が大きく変動しないよう安定化させる。また、コンデンサモジュール34は、対応するパワーモジュール35の上アーム側のスイッチング素子SW1と下アーム側のスイッチング素子SW2のON/OFF時に発生するサージ電圧を抑制する。
電流センサ37は、パワーモジュール35のそれぞれに設けられる。電流センサ37は、各パワーモジュール35を流れる電流を検出する。電流センサ37の検出結果は、制御回路12に出力される。
制御回路12には、車両等の外部からの駆動信号が入力される。制御回路12には、電流センサ37の検出結果、及びレゾルバ27の検出結果が入力される。制御回路12は、インバータ11の各U1相~W2相のパワーモジュール35を制御する。
回転電機ユニット1は、例えば、3相駆動方式の回転電機ユニットである。3相駆動方式の場合には、U1相とU2相とを同一位相とし、V1相とV2相とを同一位相とし、W1相とW2相とを同一位相とする。さらに、U相(U1相及びU2相)の組と、V相(V1相及びV2相)の組と、W相(W1相及びW2相)の組との位相差を120°とした状態で、電力変換装置3が駆動される。
なお、回転電機ユニット1は、6相駆動方式の回転電機ユニットであってもよい。6相駆動方式の場合には、U1相とV1相とW1相との位相差を120°とし、U2相とV2相とW2相との位相差を120°とする。さらに、U1相とV1相とW1相の組と、U2相とV2相とW2相の組との位相を60°ずらした状態(すなわち、U1相、U2相、V1相、V2相、W1相、及びW2相の位相が60°ずつずれた状態)で、電力変換装置3が駆動される。
次に、回転電機ユニット1の構造を説明する。
電力変換装置3は、ケース31と、端子台32と、信号コネクタ33と、複数のコンデンサモジュール34(本実施の形態では、6つのコンデンサモジュール34U1、34V1、34W1、34U2、34V2、34W2)と、複数のパワーモジュール35(本実施の形態では、6つのパワーモジュール35U1、35V1、35W1、35U2、35V2、35W2)と、複数(本実施の形態では、6つ)のコイルバスバー36と、複数(本実施の形態では、6つ)の電流センサ37と、制御基板38と、台座部5と、正極バスバー6と、負極バスバー7と、を備える。
図4は、回転電機ユニット1の平面図であって、ケース31及び端子台32を取り外した状態を示す図である。図5は、回転電機ユニット1の平面図であって、図4から信号コネクタ33及び制御基板38を取り外した状態を示す図である。図6は、回転電機ユニット1の平面図であって、図5から正極バスバー6及び負極バスバー7を取り外した状態を示す図である。
図2及び図3に示されるように、ケース31は、コンデンサモジュール34、パワーモジュール35、制御基板38等の電子部品を上方から覆う。これにより、これら電子部品と、回転電機ユニット1の周辺に搭載される部品との絶縁性を確保し、回転電機ユニット1の外部から異物が侵入することを防ぐ。
端子台32は、ケース31の上面に設けられる。端子台32は、直流電源Eと、コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35とを電気的に接続する。端子台32は、直流電源Eの正極端子及び正極バスバー6に接続される正極側接続端子32aと、直流電源Eの負極端子及び負極バスバー7に接続される負極側接続端子32bと、を有する。
信号コネクタ33は、ケース31の側面に設けられる。また、信号コネクタ33は、信号線33aを介して制御基板38に接続される。信号コネクタ33は、車両等に搭載される外部の制御装置と電力変換装置3との間で各種信号の受け渡しに用いられる。
図6に示されるように、複数のコンデンサモジュール34は、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられる。すなわち、複数のコンデンサモジュール34と、複数のパワーモジュール35とは、同数設けられる。複数のコンデンサモジュール34は、台座部5を囲むように配置される。複数のコンデンサモジュール34は、周方向に等間隔(60°間隔)に配置される。図3に示されるように、コンデンサモジュール34は、制御基板38と後述する固定部4の固定プレート41との間に配置される。コンデンサモジュール34は、固定プレート41に、例えば接着剤、樹脂、ネジ止め等により固定される。コンデンサモジュール34は、固定プレート41と熱的に接続されている。
図10は、コンデンサモジュール34の内部構造を説明する図である。図10に示されるように、コンデンサモジュール34は、複数のコンデンサ素子341と、コンデンサケース34aと、正極導体34bと、負極導体34cと、を有する。
複数のコンデンサ素子341は、並列接続される。コンデンサ素子341の正極は、正極導体34bに接続される。コンデンサ素子341の負極は、負極導体34cに接続される。コンデンサ素子341は、例えば、ポリプロピレン等の誘電体に導電性の金属電極が蒸着されることにより形成される。なお、コンデンサモジュール34は1つのコンデンサ素子341のみを有してもよい。
コンデンサケース34aには、複数のコンデンサ素子341が収容される。コンデンサ素子341をコンデンサケース34aの内部に配置した状態で、コンデンサケース34aの内部に樹脂を流し込んで硬化させることにより、コンデンサ素子341がコンデンサケース34aの内部に固定される。コンデンサケース34aは、軸方向から見たとき台形状を有する。これにより、コンデンサモジュール34を周方向に効率的に配置することができる。なお、コンデンサケース34aは、軸方向から見たときに、台形以外の長方形状、円形状、楕円形状、長方形以外の多角形状等に形成されていてもよい。
正極導体34bは、コンデンサケース34aの上面において、コンデンサケース34aの外側に露出する。正極導体34bは、正極バスバー6に接続される。負極導体34cは、コンデンサケース34aの上面において、コンデンサケース34aの外側に露出する。負極導体34cは、負極バスバー7に接続される。
図6に戻り、複数のパワーモジュール35は、台座部5を囲むように配置される。複数のパワーモジュール35は、周方向に等間隔(60°間隔)に配置される。図3に示されるように、パワーモジュール35は、制御基板38と固定プレート41との間に配置される。パワーモジュール35は、固定プレート41に、例えば接着剤、樹脂、ネジ止め等により固定される。パワーモジュール35は、固定プレート41と熱的に接続されている。
コンデンサモジュール34とパワーモジュール35とは、周方向に交互に配置される。すなわち、コンデンサモジュール34とパワーモジュール35との組が複数設けられ、これら複数の組が周方向に配置される。各組のコンデンサモジュール34とパワーモジュール35とは、絶縁性が保てる範囲で可能な限り近接して配置される。これにより、各組のコンデンサモジュール34及びパワーモジュール35において、正極導体34bと正極端子35bとの間の距離、及び負極導体34cと負極端子35cとの間の距離を短縮することができ、等価直列インダクタンス(ESL:Equivalent Series Inductance)及び等価直列抵抗(ESR:Equivalent Series Resistance)を低減することができる。
各パワーモジュール35は、本体部35aと、正極端子35bと、負極端子35cと、出力端子35dと、上アーム側の信号端子35eと、下アーム側の信号端子35fとを有する。
本体部35aは、軸方向から見たときに、略矩形状を有する。本体部35aは、上アーム側のスイッチング素子SW1及びダイオードD1と、下アーム側のスイッチング素子SW2及びダイオードD2と、を備える。
正極端子35bは、正極導体34bに接続される。負極端子35cは、負極導体34cに接続される。出力端子35dは、コイルバスバー36を介して、コイル25のコイル端末25aに接続される。上アーム側の信号端子35eは、上アーム側のスイッチング素子SW1及びダイオードD1と接続される。下アーム側の信号端子35fは、下アーム側のスイッチング素子SW2及びダイオードD2と接続される。上アーム側の信号端子35e及び下アーム側の信号端子35fは、制御基板38と接続される。
複数のコイルバスバー36は、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられる。複数のコイルバスバー36は、台座部5を囲むように配置される。複数のコイルバスバー36は、周方向に等間隔(60°間隔)に配置される。軸方向から見たとき、コイルバスバー36の一部は、パワーモジュール35と重なるよう配置される。各コイルバスバー36は、対応する相のパワーモジュール35とコイル25とを電気的に接続する。コイルバスバー36の第1端子36aは、コイル25のコイル端末25aと接続される。コイルバスバー36の第2端子36bは、出力端子35dに接続される。
各コイルバスバー36には、電流センサ37が設けられる。複数の電流センサ37は、台座部5を囲むように配置される。複数の電流センサ37は、周方向に等間隔(60°間隔)に配置される。軸方向から見たとき、電流センサ37は、パワーモジュール35よりも径方向内側(すなわち、台座部5側)に配置される。電流センサ37は、固定プレート41に固定される。電流センサ37は、コイルバスバー36を流れる電流(すなわち、パワーモジュール35を流れる電流)を検出する。電流センサ37は、制御基板38と接続される。
台座部5は、電力変換装置3の中央部に配置される。台座部5は、固定プレート41に固定される。台座部5は、非磁性の導電性材料で形成されることが好ましい。例えば、台座部5の材質は、アルミニウム、銅、SUS304等の非磁性ステンレスである。図3に示されるように、台座部5の内側には、回転電機2の一部(より詳細には、後述するシャフト23の上端部、及びレゾルバ27)が配置される。
図4に示されるように、制御基板38は、中央部が開口した円板形状を有する。制御基板38の開口部には、台座部5が挿通されていてもよい。制御基板38には、複数のスリット38aが設けられる。スリット38aは、制御基板38の外周面から径方向内側に延びる。スリット38aには、正極バスバー6及び/または負極バスバー7が挿通される。
制御基板38には、制御回路12が実装される。制御基板38には、上アーム側の信号端子35e、下アーム側の信号端子35f、及び電流センサ37の信号端子が接続される。制御基板38には、信号線33aを介して、信号コネクタ33が接続される。制御基板38には、レゾルバ用ハーネス27cを介して、レゾルバ27が接続される。制御基板38は、車両等に搭載される外部の制御装置から入力される制御指令に基づいてパワーモジュール35を制御する。なお、制御基板38には、温度センサ、電圧センサ等のセンサが設けられていてもよい。
制御基板38は、単一の基板により形成されている。なお、制御基板38は、周方向に分割された複数の基板部により構成されていてもよい。この場合には、分割された基板部同士を、信号線等で電気的に接続する。
図3に示されるように、制御基板38は、コンデンサモジュール34、パワーモジュール35、コイルバスバー36、及び電流センサ37の上方に配置される。制御基板38は、固定プレート41及びケース31と絶縁された状態で、固定プレート41に対して固定される。
図7は、パワーモジュール35、コンデンサモジュール34、正極バスバー6、及び負極バスバー7の斜視図である。図8は、パワーモジュール35、コンデンサモジュール34、制御基板38、正極バスバー6、及び負極バスバー7の斜視図である。図9は、パワーモジュール35、コンデンサモジュール34、及び負極バスバー7の側面図である。なお、図8においては、一つの組のパワーモジュール35及びコンデンサモジュール34と、正極バスバー6及び負極バスバー7との接続について示されているが、他の組のパワーモジュール35及びコンデンサモジュール34についても同様に、正極バスバー6及び負極バスバー7と接続されている。
正極バスバー6は、正極側接続端子32aと、正極導体34bと、正極端子35bとを電気的に接続する。図5、図7~9等に示されるように、正極バスバー6は、第1接続部62と、第1環状部63と、複数(本実施の形態では6つ)の第2接続部64と、を有する。
第1環状部63は、周方向に延びる円環状に形成される。第1環状部63は、周方向の全周に亘って連続して延びるよう形成されている。なお、第1環状部63は、周方向の一部が切り欠かれていてもよい。第1環状部63は、制御基板38の下方、かつコンデンサモジュール34及びパワーモジュール35の上方に設けられる。なお、第1環状部63の形状は、円環状に限られず、六角形などの多角形状であってもよい。
第1接続部62は、正極側接続端子32aと、第1環状部63とを接続する。図8に示されるように、第1接続部62は、略L字状に形成される。第1接続部62は、径方向に延びる第1径方向接続部62aと、軸方向に延びる第1軸方向接続部62bと、を有する。
第1径方向接続部62aは、制御基板38の上方に設けられる。第1径方向接続部62aの一端(径方向内側の端)は、正極側接続端子32aに接続される。第1径方向接続部62aの一端には、正極側接続端子32aに接触する正極導体61が設けられる。第1径方向接続部62aの他端(径方向外側の端)は、第1軸方向接続部62bに接続される。
第1軸方向接続部62bは、スリット38aに挿通される。第1軸方向接続部62bは、制御基板38を軸方向に貫通する。第1軸方向接続部62bの一端(上端)は、第1径方向接続部62aに接続される。第1軸方向接続部62bの他端(下端)は、第1環状部63に接続される。
第2接続部64は、コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35の各組に対応して設けられる。各第2接続部64は、同一形状である。第2接続部64は、第1環状部63と、正極導体34bと、正極端子35bとを接続する。第2接続部64は、制御基板38の下方に設けられる。図7に示されるように、第2接続部64は、T字状に形成される。第2接続部64は、軸方向に延びる第1縦接続部64aと、軸方向に直交する方向に延びる第1横接続部64bと、を有する。
第1縦接続部64aの一端(上端)は、第1環状部63に接続される。第1縦接続部64aの他端(下端)は、正極端子35bに接続される。第1縦接続部64aの他端は、正極端子35bに、はんだ、溶接、ネジ止め等により接続される。
第1横接続部64bは、第1縦接続部64aの軸方向における中央部から正極導体34bに向けて延びる。第1横接続部64bは、コンデンサケース34aの上面に沿って延びる。第1横接続部64bの一端は、第1縦接続部64aに接続される。第1横接続部64bの他端は、正極導体34bに接続される。第1横接続部64bの他端は、正極導体34bに、固定ネジ64cを用いて固定される。第1横接続部64bの他端は、正極導体34bに、はんだ、溶接等により接続されていてもよい。
第1接続部62と、第1環状部63と、複数の第2接続部64とは、一体に形成されていてもよい。図8に示されるように、第1接続部62と第1環状部63とが別体で形成され、ボルトBにて接続されていてもよい。なお、第1接続部62と第1環状部63とは、溶接により接続されていてもよい。また、第1環状部63と第2接続部64とが別体で形成され、ボルトまたは溶接により接続されていてもよい。
負極バスバー7は、負極側接続端子32bと、負極導体34cと、負極端子35cとを電気的に接続する。負極バスバー7は、第3接続部72と、第2環状部73と、複数(本実施の形態では6つ)の第4接続部74と、を有する。
第2環状部73は、周方向に延びる円環状に形成される。第2環状部73は、周方向の全周に亘って連続して延びるよう形成されている。なお、第2環状部73は、周方向の一部が切り欠かれていてもよい。第2環状部73は、制御基板38の下方、かつコンデンサモジュール34及びパワーモジュール35の上方に設けられる。なお、第2環状部73の形状は、円環状に限られず、六角形などの多角形状であってもよい。
第1環状部63の軸方向の位置は、第2環状部73の軸方向の位置と等しい。第1環状部63の径は、第2環状部73の径よりも小さい。第1環状部63の径と、第2環状部73の径とを異ならせることにより、第1環状部63と第2環状部73とを互いに離間させる。
第3接続部72は、負極側接続端子32bと、第2環状部73とを接続する。図8に示されるように、第3接続部72は、略L字状に形成される。第3接続部72は、径方向に延びる第2径方向接続部72aと、軸方向に延びる第2軸方向接続部72bと、を有する。
第2径方向接続部72aは、制御基板38の上方に設けられる。第2径方向接続部72aの一端(径方向内側の端)は、負極側接続端子32bに接続される。第2径方向接続部72aの一端には、負極側接続端子32bに接触する負極導体71が設けられる。第2径方向接続部72aの他端(径方向外側の端)は、第2軸方向接続部72bに接続される。
第2軸方向接続部72bは、スリット38aに挿通される。第2軸方向接続部72bは、制御基板38を軸方向に貫通する。第2軸方向接続部72bの一端(上端)は、第2径方向接続部72aに接続される。第2軸方向接続部72bの他端(下端)は、第2環状部73に接続される。
第4接続部74は、コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35の各組に対応して設けられる。各第4接続部74は、同一形状である。第4接続部74は、第2環状部73と、負極導体34cと、負極端子35cとを接続する。第4接続部74は、制御基板38の下方に設けられる。図7に示されるように、第4接続部74は、T字状に形成される。第4接続部74は、軸方向に延びる第2縦接続部74aと、軸方向に直交する方向に延びる第2横接続部74bと、を有する。
第2縦接続部74aの一端(上端)は、第2環状部73に接続される。第2縦接続部74aの他端(下端)は、負極端子35cに接続される。第2縦接続部74aの他端は、負極端子35cに、はんだ、溶接、ネジ止め等により接続される。
第2横接続部74bは、第2縦接続部74aの軸方向における中央部から負極導体34cに向けて延びる。第2横接続部74bは、コンデンサケース34aの上面に沿って延びる。第2横接続部74bの一端は、第2縦接続部74aに接続される。第2横接続部74bの他端は、負極導体34cに接続される。第2横接続部74bの他端は、負極導体34cに、固定ネジ74cを用いて固定される。第2横接続部74bの他端は、負極導体34cに、はんだ、溶接等により接続されていてもよい。
第3接続部72と、第2環状部73と、複数の第4接続部74とは、一体に形成されていてもよい。図8に示されるように、第3接続部72と第2環状部73とが別体で形成され、ボルトBにて接続されていてもよい。なお、第3接続部72と第2環状部73とは、溶接により接続されていてもよい。また、第2環状部73と第4接続部74とが別体で形成され、ボルトまたは溶接により接続されていてもよい。
正極バスバー6と負極バスバー7との絶縁性を確保するため、正極バスバー6と負極バスバー7とは、互いに離間して配置される。なお、図示の例では、正極バスバー6と負極バスバー7との距離が大きくあいているが、正極バスバー6と負極バスバー7との絶縁性が確保できる程度に、正極バスバー6と負極バスバー7とが離間していればよい。省スペース化のため、正極バスバー6と負極バスバー7とは、絶縁性が保てる範囲で可能な限り近接して配置されることが好ましい。
次に、図3を参照して、回転電機2について説明する。
回転電機2は、固定子21と、回転子22と、シャフト23と、ハウジング24と、複数のコイル25(本実施の形態では、6つのコイル25U1、25V1、25W1、25U2、25V2、25W2)と、第1、第2の軸受26a、26bと、レゾルバ27と、を備える。
固定子21は、環状である。固定子21は、回転子22の外周を囲むように設けられる。固定子21は、ハウジング24に固定されている。
回転子22は、固定子21の内側に設けられる。回転子22は、固定子21に対して軸心回りに回転自在である。
回転子22の中心には、シャフト23が配置される。シャフト23の軸方向の一方側(図3における紙面下側)は、回転子22の回転を、車両等に伝達する出力側である。
コイル25は、固定子21に巻装される。各相のコイル25のコイル端末25aは、電力変換装置3側へ延び、コイルバスバー36を介して、対応する相のパワーモジュール35に接続される。
レゾルバ27は、シャフト23の回転角を検出する。レゾルバ27は、台座部5の内部に収容される。レゾルバ27は、固定プレート41に固定されるレゾルバ固定子と、シャフト23の上端部(非出力側の端部)に取り付けられるレゾルバ回転子と、を備える。レゾルバ27は、レゾルバ用ハーネス27cを介して、制御基板38に接続される。
ハウジング24は、固定子21、回転子22、及びシャフト23を収容する。ハウジング24は、有底の円筒形状を有する。ハウジング24の上端部は、後述する固定部4のベース43により覆われる。
シャフト23の上端部(非出力側の端部)には、第1の軸受26aが設けられる。第1の軸受26aはベース43に固定されている。シャフト23の下端部(出力側の端部)には、第2の軸受26bが設けられる。第2の軸受26bは、ハウジング24の底部に固定されている。第1の軸受26a及び第2の軸受26bは、シャフト23を回転自在に支持する。
固定部4は、回転電機2と電力変換装置3との間に設けられる。固定部4は、回転電機2と電力変換装置3とを固定する。固定部4は、固定プレート41と、ベース43と、を有する。
固定プレート41は、円形の板状部材である。固定プレート41は、ノイズを遮断するため導電性が高く、かつ放熱効率を高めるため熱伝導性が高い金属で構成される。固定プレート41の上面には、コンデンサモジュール34、パワーモジュール35、電流センサ37、台座部5等の電力変換装置3の各部材が固定されている。また、固定プレート41には、コイル端末25aが挿通される不図示のコイル貫通穴が形成されている。
ベース43は、略円筒形状である。ベース43の上面には、固定プレート41が固定される。ベース43の下面には、ハウジング24の上端部が固定される。また、ベース43には、コイル端末25aが挿通される不図示のコイル貫通穴が形成されている。
固定プレート41の中央部には、開口部41aが形成される。ベース43の中央部には、開口部43aが形成される。開口部41a、43aには、シャフト23が挿通される。第1の軸受26aは、開口部43aに設けられる。
台座部5は、固定プレート41に形成される開口部41aを全域に亘って、径方向の外側から覆うように形成される。台座部5によって、回転電機ユニット1のうち、回転電機2が設けられる領域と、電力変換装置3が設けられる領域とが仕切られる。台座部5は、非磁性材料で形成されており、回転電機2から電力変換装置3に向かう磁界を遮蔽する。これにより、回転電機2から発生する電磁ノイズが、電力変換装置3へ伝搬することを防止する。
固定部4には、電力変換装置3の冷却用の第1冷却流路P1が形成される。第1冷却流路P1には冷媒が流通する。冷媒としては、例えば、水(冷却水)が用いられる。第1冷却流路P1は、ベース43の上面に形成される溝部と、固定プレート41の下面と、により形成される。ベース43の側面には、第1冷却流路P1と接続される第1継手45が取り付けられている。
第1冷却流路P1は、軸方向から見たときに、コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35に重なる位置に形成される。冷媒は、外部から第1継手45を介して第1冷却流路P1に供給され、第1冷却流路P1を流れる。コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35にて発生する熱は、固定プレート41を介して、第1冷却流路P1を流れる冷媒と熱交換される。これにより、コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35が冷却される。
また、固定プレート41には、レゾルバ27のレゾルバ固定子が固定されており、固定プレート41とレゾルバ27とは熱的に接続されている。ベース43には、シャフト23の上端部を支持する第1の軸受26aが固定されており、ベース43と、第1の軸受26a及びシャフト23とは熱的に接続されている。レゾルバ27にて発生する熱は、固定プレート41を介して、第1冷却流路P1を流れる冷媒と熱交換される。シャフト23にて発生する熱は、ベース43を介して、第1冷却流路P1を流れる冷媒と熱交換される。これにより、シャフト23及びレゾルバ27が冷却される。
ハウジング24には、回転電機2の冷却用の第2冷却流路P3が形成される。第2冷却流路P3は、中継流路P2を介して、第1冷却流路P1と接続されている。第1冷却流路P1からの冷媒は、中継流路P2を介して第2冷却流路P3に流入し、第2冷却流路P3を流れる。回転電機2にて発生する熱は、第2冷却流路P3を流れる冷媒と熱交換される。これにより、回転電機2が冷却される。ハウジング24の側面には、第2冷却流路P3と接続される第2継手28が取り付けられている。第2冷却流路P3からの冷媒は、第2継手28を介して外部に排出される。
本実施の形態では、回転電機ユニット1は、固定子21と、回転子22と、複数のコイル25と、を有する回転電機2と、軸方向において、回転電機2と並んで配置される電力変換装置3と、回転電機2と電力変換装置3との間に配置され、回転電機2と電力変換装置3とを固定する固定部4と、を備える。電力変換装置3は、周方向に配置され、複数のコイル25にそれぞれ電気的に接続される複数のパワーモジュール35と、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられ、周方向に配置される複数のコンデンサモジュール34と、を有する。固定部4の中央部には開口部41a、43aが形成されており、開口部41a、43aには、回転電機2の一部が挿通される。
複数のコンデンサモジュール34が、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられるため、複数のパワーモジュール35に対して単一のコンデンサモジュールを設ける場合と比べて、コンデンサモジュール34の一つあたりのサイズを小さくすることができる。また、複数のコンデンサモジュール34は周方向に配置されており、電力変換装置3の中央部には配置されていない。固定部4の中央部に開口部41a、43aを設け、回転電機2の一部は、開口部41a、43aを挿通し、電力変換装置3の中央部に配置される。これにより、回転電機ユニット1の軸方向のサイズを低減することができ、回転電機ユニット1の小型化を図ることができる。
また、電力変換装置3は、複数のパワーモジュール35を流れる電流をそれぞれ検出する複数の電流センサ37をさらに有する。複数の電流センサ37は、周方向に配置される。
これにより、回転電機ユニット1のさらなる小型化を図ることができる。
また、複数のパワーモジュール35と、複数のコンデンサモジュール34とは、周方向に交互に配置される。
これにより、複数のパワーモジュール35と複数のコンデンサモジュール34とを効率的に配置することができる。また、コンデンサモジュール34とパワーモジュール35との間の距離を短縮することができ、等価直列インダクタンス及び等価直列抵抗を低減することができる。等価直列インダクタンスが低減されることにより、パワーモジュール35のスイッチング素子SW1,SW2のON/OFFの際に発生するサージ電圧を抑制することができる。等価直列抵抗が低減されることにより、通電時に発生する電力損失及び発熱を低減することができる。この結果、各部品を小型化することができ、回転電機ユニット1のさらなる小型化を図ることができる。
また、電力変換装置3は、外部電源と接続される端子台32と、端子台32の正極側接続端子32aと、複数のパワーモジュール35の正極端子35bと、複数のコンデンサモジュール34の正極導体34bと、を電気的に接続する正極バスバー6と、端子台32の負極側接続端子32bと、複数のパワーモジュール35の負極端子35cと、複数のコンデンサモジュール34の負極導体34cと、を電気的に接続する負極バスバー7と、をさらに有する。正極バスバー6は、周方向に延びる第1環状部63と、第1環状部63と正極側接続端子32aとを接続する第1接続部62と、第1環状部63と、正極端子35bと、正極導体34bとを接続する第2接続部64と、を有する。負極バスバー7は、周方向に延びる第2環状部73と、第2環状部73と負極側接続端子32bとを接続する第3接続部72と、第2環状部73と、負極端子35cと、負極導体34cとを接続する第4接続部74と、を有する。
また、正極バスバー6は、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられる複数の第2接続部64を有する。複数の第2接続部64はそれぞれ、第1環状部63と、対応するパワーモジュール35の正極端子35bと、対応するコンデンサモジュール34の正極導体34bと、を接続する。負極バスバー7は、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられる複数の第4接続部74を有する。複数の第4接続部74はそれぞれ、第2環状部73と、対応するパワーモジュール35の負極端子35cと、対応するコンデンサモジュール34の負極導体34cと、を接続する。
これにより、正極バスバー6及び負極バスバー7を用いて、端子台32と、複数のパワーモジュール35と、複数のコンデンサモジュール34とを接続することができる。正極バスバー6が第1環状部63を有し、負極バスバー7が第2環状部73を有するため、回転電機ユニット1の軸方向のサイズを増加させることなく、端子台32と、複数のパワーモジュール35と、複数のコンデンサモジュール34とを接続することができる。
また、制御基板38には、正極バスバー6または負極バスバー7が挿通されるスリット38aが形成される。
これにより、制御基板38と、正極バスバー6と、負極バスバー7とを効率的に配置することができ、回転電機ユニット1のさらなる小型化を図ることができる。
実施の形態2.
図11は、実施の形態2に係るパワーモジュール35、コンデンサモジュール34、制御基板38、正極バスバー6、及び負極バスバー7の斜視図である。なお、実施の形態1と同様の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、図11においては、一つの組のパワーモジュール35及びコンデンサモジュール34と、正極バスバー6及び負極バスバー7との接続について示されているが、他の組のパワーモジュール35及びコンデンサモジュール34についても同様に、正極バスバー6及び負極バスバー7と接続されている。
実施の形態2においては、制御基板38が、第1環状部63及び第2環状部73の下方、かつコンデンサモジュール34及びパワーモジュール35の上方に配置されている。
すなわち、第1接続部62、第1環状部63、第3接続部72、及び第2環状部73は、制御基板38の上方に配置されている。第2接続部64の第1縦接続部64a、及び第4接続部74の第2縦接続部74aは、スリット38aに挿通され、制御基板38を軸方向に貫通する。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様の効果を奏することが可能である。すなわち、複数のコンデンサモジュール34が、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられ、周方向に配置される。固定部4の中央部に設けられた開口部41a、43aに、回転電機2の一部が挿通される。したがって、回転電機ユニット1の軸方向のサイズを低減させることができ、回転電機ユニット1の小型化を図ることができる。
実施の形態3.
図12は、実施の形態3に係るパワーモジュール35、コンデンサモジュール34、正極バスバー6、及び負極バスバー7の斜視図である。なお、実施の形態1と同様の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態3においては、第1環状部63の径と、第2環状部73の径とが同一である。第1環状部63は、第2環状部73よりも下方に設けられる。第1環状部63の軸方向の位置と、第2環状部73の軸方向の位置とを異ならせることにより、第1環状部63と第2環状部73とを互いに離間させる。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様の効果を奏することが可能である。すなわち、複数のコンデンサモジュール34が、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられ、周方向に配置される。固定部4の中央部に設けられた開口部41a、43aに、回転電機2の一部が挿通される。したがって、回転電機ユニット1の軸方向のサイズを低減させることができ、回転電機ユニット1の小型化を図ることができる。
実施の形態4.
図13は、実施の形態4に係る回転電機ユニット1の平面図であって、ケース31及び端子台32を取り外した状態を示す図である。図14は、実施の形態4に係るパワーモジュール35、コンデンサモジュール34、正極バスバー6、及び負極バスバー7の斜視図である。なお、実施の形態1と同様の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態4においては、正極バスバー6は、第5接続部65と、複数の第6接続部66と、を有する。負極バスバー7は、第7接続部75と、複数の第8接続部76と、を有する。
第5接続部65は、正極側接続端子32aと、第6接続部66とを接続する。第5接続部65は、軸方向に延びる。第5接続部65の一端(上端)は、正極側接続端子32aに接続される。第5接続部65の一端には正極導体61が設けられる。第5接続部65の他端(下端)は、第6接続部66に接続される。
第6接続部66は、コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35の各組に対応して設けられる。各第6接続部66は、同一形状である。第6接続部66は、第5接続部65と、正極導体34bと、正極端子35bとを接続する。第6接続部66は、径方向に延びる第3径方向接続部66aと、軸方向に延びる第3縦接続部66bと、軸方向に直交する方向に延びる第3横接続部66cと、を有する。
複数の第3径方向接続部66aは、周方向に等間隔に配置される。複数の第3径方向接続部66aの一端(径方向内側の端)同士は、互いに接続される。すなわち、軸方向からみたとき、複数の第3径方向接続部66aは、放射状に配置され、電力変換装置3の中央部において互いに接続される。なお、第5接続部65の他端は、複数の第3径方向接続部66a同士の接続部分、またはその近傍において、第3径方向接続部66aに接続される。第3径方向接続部66aの他端(径方向外側の端)は、第3縦接続部66bに接続される。
第3縦接続部66bは、スリット38aに挿通され、制御基板38を軸方向に貫通する。第3縦接続部66bの一端(上端)は、第3径方向接続部66aに接続される。第3縦接続部66bの他端(下端)は、正極端子35bに接続される。第3縦接続部66bの他端は、正極端子35bに、はんだ、溶接、ネジ止め等により接続される。
第3横接続部66cは、第3縦接続部66bの軸方向における中央部から正極導体34bに向けて延びる。第3横接続部66cは、コンデンサケース34aの上面に沿って延びる。第3横接続部66cの一端は、第3縦接続部66bに接続される。第3横接続部66cの他端は、正極導体34bに接続される。第3横接続部66cの他端は、正極導体34bに、固定ネジ66dを用いて固定される。第3横接続部66cの他端は、正極導体34bに、はんだ、溶接等により接続されていてもよい。
第7接続部75は、負極側接続端子32bと、第8接続部76とを接続する。第7接続部75は、軸方向に延びる。第7接続部75の一端(上端)は、負極側接続端子32bに接続される。第7接続部75の一端には負極導体71が設けられる。第7接続部75の他端(下端)は、第8接続部76に接続される。
第8接続部76は、コンデンサモジュール34及びパワーモジュール35の各組に対応して設けられる。各第8接続部76は、同一形状である。第8接続部76は、第7接続部75と、負極導体34cと、負極端子35cとを接続する。第8接続部76は、径方向に延びる第4径方向接続部76aと、軸方向に延びる第4縦接続部76bと、軸方向に直交する方向に延びる第4横接続部76cと、を有する。
複数の第4径方向接続部76aは、周方向に等間隔に配置される。複数の第4径方向接続部76aの一端(径方向内側の端)同士は、互いに接続される。すなわち、軸方向からみたとき、複数の第4径方向接続部76aは、放射状に配置され、電力変換装置3の中央部において互いに接続される。なお、第7接続部75の他端は、複数の第4径方向接続部76a同士の接続部分、またはその近傍において、第4径方向接続部76aに接続される。第4径方向接続部76aの他端(径方向外側の端)は、第4縦接続部76bに接続される。
第4縦接続部76bは、スリット38aに挿通され、制御基板38を軸方向に貫通する。第4縦接続部76bの一端(上端)は、第4径方向接続部76aに接続される。第4縦接続部76bの他端(下端)は、負極端子35cに接続される。第4縦接続部76bの他端は、負極端子35cに、はんだ、溶接、ネジ止め等により接続される。
第4横接続部76cは、第4縦接続部76bの軸方向における中央部から負極導体34cに向けて延びる。第4横接続部76cは、コンデンサケース34aの上面に沿って延びる。第4横接続部76cの一端は、第4縦接続部76bに接続される。第4横接続部76cの他端は、負極導体34cに接続される。第4横接続部76cの他端は、負極導体34cに、固定ネジ76dを用いて固定される。第4横接続部76cの他端は、負極導体34cに、はんだ、溶接等により接続されていてもよい。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様の効果を奏することが可能である。すなわち、複数のコンデンサモジュール34が、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられ、周方向に配置される。固定部4の中央部に設けられた開口部41a、43aに、回転電機2の一部が挿通される。したがって、回転電機ユニット1の軸方向のサイズを低減させることができ、回転電機ユニット1の小型化を図ることができる。
また、正極バスバー6は、正極側接続端子32aと接続される第5接続部65と、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられる複数の第6接続部66と、を有する。複数の第6接続部66はそれぞれ、第5接続部65と、対応するパワーモジュール35の正極端子35bと、対応するコンデンサモジュール34の正極導体34bと、を接続する。複数の第6接続部66は、電力変換装置3の中央部において互いに接続されるとともに、軸方向から見たとき、放射状に延びている。負極バスバー7は、負極側接続端子32bと接続される複数の第7接続部75と、複数のパワーモジュール35のそれぞれに対応して設けられる複数の第8接続部76と、を有する。複数の第8接続部76はそれぞれ、第7接続部75と、対応するパワーモジュール35の負極端子35cと、対応するコンデンサモジュール34の負極導体34cと、を接続する。複数の第8接続部76は、電力変換装置3の中央部において互いに接続されるとともに、軸方向から見たとき、放射状に延びている。
全てのコンデンサモジュール34において、正極側接続端子32aから正極導体34bまでの電流経路の長さが略同一であり、負極側接続端子32bから負極導体34cまでの電流経路の長さが略同一である。ここで、上記電流経路の長さが略同一であるとは、上記電流経路の全長に対して、各コンデンサモジュール34間での上記電流経路の長さの差異が、±5%の範囲内であることを意味する。
これにより、コンデンサモジュール34間での電流経路の長さの違いによる、コンデンサモジュール34の電気的特性の違い、遅延時間の発生等を抑制することができ、電力変換装置3の動作の安定性を向上させることができる。
また、全てのパワーモジュール35において、正極側接続端子32aから正極端子35bまでの電流経路の長さが略同一であり、負極側接続端子32bから負極端子35cまでの電流経路の長さが略同一である。ここで、上記電流経路の長さが略同一であるとは、上記電流経路の全長に対して、各パワーモジュール35間での上記電流経路の長さの差異が、±5%の範囲内であることを意味する。
これにより、パワーモジュール35間での電流経路の長さの違いによる、パワーモジュール35の電気的特性の違い、遅延時間の発生等を抑制することができ、電力変換装置3の動作の安定性を向上させることができる。
図15は、実施の形態4の変形例に係る回転電機ユニット1の平面図であって、ケース31及び端子台32を取り外した状態を示す図である。図15に示されるように、本変形例において、正極バスバー6は、第5接続部65、及び複数の第6接続部66に加えて、実施の形態1の第1環状部63をさらに有していてもよい。負極バスバー7は、第7接続部75、及び複数の第8接続部76に加えて、実施の形態1の第2環状部73をさらに有していてもよい。
実施の形態5.
図16は、実施の形態5に係るパワーモジュール35、コンデンサモジュール34、及び負極バスバー7の側面図である。なお、実施の形態1と同様の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態6においては、負極導体34cが、コンデンサケース34aのうち、パワーモジュール35と対向する側面において、コンデンサケース34aの外側に露出する。同様に、正極導体34bが、コンデンサケース34aの側面において、コンデンサケース34aの外側に露出する。これにより、正極導体34bと正極端子35bとの間の距離、及び負極導体34cと負極端子35cとの間の距離を短縮することができ、等価直列インダクタンス及び等価直列抵抗をより効果的に低減することができる。
実施の形態6.
図17は、実施の形態6に係るパワーモジュール35、コンデンサモジュール34、及び負極バスバー7の側面図である。なお、実施の形態1と同様の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態6においては、固定部4の固定プレート41に、固定プレート41の上面から電力変換装置3側へ突出する突出部41b(位置調整部)が設けられる。パワーモジュール35は、突出部41bの上面に設けられ、パワーモジュール35の上面の高さ(軸方向の位置)と、コンデンサモジュール34の上面の高さ(軸方向の位置)とが揃えられる。突出部41bによって複数のパワーモジュール35の軸方向の位置を調整することにより、正極導体34bと正極端子35bとの間の距離、及び負極導体34cと負極端子35cとの間の距離を短縮することができ、等価直列インダクタンス及び等価直列抵抗をより効果的に低減することができる。
なお、位置調整部として、固定プレート41に、固定プレート41の上面から回転電機2側へ窪む凹部が設けられていてもよい。この場合、コンデンサモジュール34をこの凹部に配置することにより、複数のコンデンサモジュール34の軸方向の位置を調整する。
実施の形態7.
図18は、実施の形態7に係るパワーモジュール35、コンデンサモジュール34、正極バスバー6、及び負極バスバー7の斜視図である。なお、実施の形態1と同様の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態7においては、第1横接続部64bの代わりに、平板状の第5横接続部64dが設けられる。また、第2横接続部74bの代わりに、平板状の第6横接続部74dが設けられる。すなわち、第2接続部64は、第1縦接続部64aと、平板状の第5横接続部64dとを有する。第4接続部74は、第2縦接続部74aと、平板状の第6横接続部74dとを有する。
第5横接続部64dは、第1平板部64d1と、連結部64d2と、正極導体接続部64d3と、を有する。第1平板部64d1は、第1縦接続部64aと接続される。第1平板部64d1は、軸方向に直交する方向に延びる。正極導体接続部64d3は、正極導体34bに接続される。連結部64d2は、第1平板部64d1と、正極導体接続部64d3とを接続する。
第6横接続部74dは、第2平板部74d1と、負極導体接続部74d2と、を有する。第2平板部74d1は、第2縦接続部74aと接続される。第2平板部74d1は、軸方向に直交する方向に延びる。負極導体接続部74d2は、第2平板部74d1と接続される。負極導体接続部74d2は、負極導体34cに接続される。
軸方向から見たとき、第1平板部64d1と第2平板部74d1とは、互いに重なるよう配置される。第1平板部64d1と第2平板部74d1とは、軸方向に隙間を空けた状態で互いに平行に配置される。これにより、等価直列インダクタンスを減少させることができるため、パワーモジュール35のスイッチング素子SW1,SW2のON/OFFの際に発生するサージ電圧を抑制することができる。
実施の形態8.
図19は、実施の形態8に係る制御基板38の斜視図である。なお、実施の形態1と同様の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態8においては、制御基板38の中央部に開口が形成されていない。制御回路12は、制御基板38の中央部に配置される。これにより、各パワーモジュール35の信号端子35e、35fと制御回路12との間の距離が、複数のパワーモジュール35の間で等しくなる。したがって、複数のパワーモジュール35の間で、制御回路12から信号端子35e、35fへの制御信号の伝搬時間が等しくなり、各パワーモジュール35の動作のタイミングが同一となる。この結果、複数のパワーモジュール35の間でスイッチング素子SW1,SW2のON/OFFの時間的なずれが発生することを抑制することができ、ノイズの発生を抑えることができ、電力変換装置3の動作の安定性を向上させることができる。
なお、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
上記の実施の形態では、コンデンサモジュール34とパワーモジュール35の組が6組設けられているが、例えば、冗長性を持たせるためにコンデンサモジュール34とパワーモジュール35の組が12組設けられていてもよい。コンデンサモジュール34とパワーモジュール35の組は6の倍数でなくてもよく、特定の相について、冗長性を持たせるためにコンデンサモジュール34とパワーモジュール35の組を追加で設けてもよい。
1 回転電機ユニット
2 回転電機
3 電力変換装置
4 固定部
6 正極バスバー
7 負極バスバー
12 制御回路
21 固定子
22 回転子
25 コイル
32 端子台
32a 正極側接続端子
32b 負極側接続端子
34 コンデンサモジュール
34b 正極導体
34c 負極導体
35 パワーモジュール
35b 正極端子
35c 負極端子
38 制御基板
38a スリット
41b 突出部(位置調整部)
62 第1接続部
63 第1環状部
64 第2接続部
65 第5接続部
66 第6接続部
72 第3接続部
73 第2環状部
74 第4接続部
75 第7接続部
76 第8接続部

Claims (10)

  1. 固定子と、前記固定子に対して軸心回りに回転する回転子と、前記固定子に巻装される複数のコイルと、を有する回転電機と、
    前記回転子の軸心に沿った軸方向において、前記回転電機と並んで配置される電力変換装置と、
    前記回転電機と前記電力変換装置との間に配置され、前記回転電機と前記電力変換装置とを固定する固定部と、
    を備え、
    前記電力変換装置は、
    前記回転子の軸心回りの周方向に配置され、前記複数のコイルにそれぞれ電気的に接続される複数のパワーモジュールと、
    前記複数のパワーモジュールのそれぞれに対応して設けられ、前記周方向に配置される複数のコンデンサモジュールと、
    を有し、
    前記固定部の中央部には開口部が形成されており、前記開口部には、前記回転電機の一部が挿通される、回転電機ユニット。
  2. 前記電力変換装置は、前記複数のパワーモジュールを流れる電流をそれぞれ検出する複数の電流センサをさらに有し、
    前記複数の電流センサは、前記周方向に配置される、請求項1に記載の回転電機ユニット。
  3. 前記複数のパワーモジュールと、前記複数のコンデンサモジュールとは、前記周方向に交互に配置される、請求項1または2に記載の回転電機ユニット。
  4. 前記電力変換装置は、
    外部電源と接続される端子台と、
    前記端子台の正極側接続端子と、前記複数のパワーモジュールの正極端子と、前記複数のコンデンサモジュールの正極導体と、を電気的に接続する正極バスバーと、
    前記端子台の負極側接続端子と、前記複数のパワーモジュールの負極端子と、前記複数のコンデンサモジュールの負極導体と、を電気的に接続する負極バスバーと、
    をさらに有し、
    前記正極バスバーは、
    前記周方向に延びる第1環状部と、
    前記第1環状部と前記正極側接続端子とを接続する第1接続部と、
    前記第1環状部と、前記正極端子と、前記正極導体とを接続する第2接続部と、
    を有し、
    前記負極バスバーは、
    前記周方向に延びる第2環状部と、
    前記第2環状部と前記負極側接続端子とを接続する第3接続部と、
    前記第2環状部と、前記負極端子と、前記負極導体とを接続する第4接続部と、
    を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の回転電機ユニット。
  5. 前記正極バスバーは、前記第2接続部を含む複数の第2接続部を有し、
    前記複数の第2接続部は、前記複数のパワーモジュールのそれぞれに対応して設けられ、
    前記複数の第2接続部はそれぞれ、前記第1環状部と、対応する前記パワーモジュールの前記正極端子と、対応する前記コンデンサモジュールの前記正極導体と、を接続し、
    前記負極バスバーは、前記第4接続部を含む複数の第4接続部を有し、
    前記複数の第4接続部は、前記複数のパワーモジュールのそれぞれに対応して設けられ、
    前記複数の第4接続部はそれぞれ、前記第2環状部と、対応する前記パワーモジュールの前記負極端子と、対応する前記コンデンサモジュールの前記負極導体と、を接続する、請求項4に記載の回転電機ユニット。
  6. 前記電力変換装置は、
    外部電源と接続される端子台と、
    前記端子台の正極側接続端子と、前記複数のパワーモジュールの正極端子と、前記複数のコンデンサモジュールの正極導体と、を電気的に接続する正極バスバーと、
    前記端子台の負極側接続端子と、前記複数のパワーモジュールの負極端子と、前記複数のコンデンサモジュールの負極導体と、を電気的に接続する負極バスバーと、
    をさらに有し、
    前記複数のコンデンサモジュールの全てにおいて、前記正極側接続端子から前記正極導体までの経路の長さが略同一であり、前記負極側接続端子から前記負極導体までの経路の長さが略同一である、請求項1~3のいずれか一項に記載の回転電機ユニット。
  7. 前記正極バスバーは、
    前記正極側接続端子と接続される第5接続部と、
    前記複数のパワーモジュールのそれぞれに対応して設けられる複数の第6接続部と、
    を有し、
    前記複数の第6接続部はそれぞれ、前記第5接続部と、対応する前記パワーモジュールの前記正極端子と、対応する前記コンデンサモジュールの前記正極導体と、を接続し、
    前記複数の第6接続部は、前記電力変換装置の中央部において互いに接続されるとともに、軸方向から見たとき、放射状に延びており、
    前記負極バスバーは、
    前記負極側接続端子と接続される第7接続部と、
    前記複数のパワーモジュールのそれぞれに対応して設けられる複数の第8接続部と、
    を有し、
    前記複数の第8接続部はそれぞれ、前記第7接続部と、対応する前記パワーモジュールの前記負極端子と、対応する前記コンデンサモジュールの前記負極導体と、を接続し、
    前記複数の第8接続部は、前記電力変換装置の中央部において互いに接続されるとともに、軸方向から見たとき、放射状に延びている、請求項6に記載の回転電機ユニット。
  8. 前記電力変換装置は、前記複数のパワーモジュールを制御する制御回路が実装される制御基板をさらに有し、
    前記制御基板には、前記正極バスバーまたは前記負極バスバーが挿通されるスリットが形成される、請求項4~7のいずれか一項に記載の回転電機ユニット。
  9. 前記固定部には、前記複数のパワーモジュールまたは前記複数のコンデンサモジュールの前記軸方向の位置を調整する位置調整部が設けられている、請求項1~8のいずれか一項に記載の回転電機ユニット。
  10. 前記電力変換装置は、前記複数のパワーモジュールを制御する制御回路が実装される制御基板をさらに有し、
    前記制御回路は、前記制御基板の中央部に配置されている、請求項1~9のいずれか一項に記載の回転電機ユニット。
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