JP5381181B2 - Mechanical and electric integrated drive - Google Patents
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Description
本発明は、直流電流を多相交流電流に変換するインバータが多相交流モータに一体に装着された機電一体型駆動装置に関する。 The present invention relates to an electromechanical integrated drive device in which an inverter for converting a direct current into a multiphase alternating current is integrally mounted on a multiphase alternating current motor.
従来の機電一体型駆動装置としては、例えば特許文献1におけるように、直流電源の直流出力を交流出力に変換するインバータと、前記インバータの前記交流出力によって回転駆動される交流モータとを備えた構成において、前記インバータの前記交流出力の各相の前記交流出力を出力するパワードライバを前記交流モータのステータの周囲に配置し、前記パワードライバは、前記ステータコア数と同じ数に分割され、分割された前記パワードライバの前記各相の前記交流出力の出力端子を直近で同相となるステータコイルに接続したものが知られている。
As a conventional electromechanical integrated drive device, for example, as in
しかし、このような機電一体型駆動装置では、各相のうちの一つのパワーモジュールをスイッチングした場合、異なるバスバに存在する複数個のコンデンサ間で共振電流が発生してしまうため、スイッチング損失が増加する傾向にある。 However, in such an electromechanical integrated drive device, when one power module of each phase is switched, a resonance current is generated between a plurality of capacitors existing in different bus bars, so that switching loss increases. Tend to.
そこで、本発明は、それぞれのバスバ配線上に接続されるコンデンサの数を減少させて共振電流が低減できる機電一体型駆動装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electromechanical integrated drive device capable of reducing the resonance current by reducing the number of capacitors connected to each bus bar wiring.
この目的を達成するため、この発明の機電一体型駆動装置は、位相の異なる複数の交流が各相毎にそれぞれ供給される複数の駆動コイルを設けた多相交流モータと、直流電源の正側及び負側にそれぞれ接続された正バスバ及び負バスバを有する直流供給バスバを有する。また、機電一体型駆動装置は、前記正バスバと負バスバとの間に接続されていると共に前記直流電源からの直流出力を多相の交流出力に変換し且つ変換された各相の前記交流出力を前記各相の駆動コイルにそれぞれ供給するパワーモジュールを備えている。しかも、前記直流供給バスバは前記各相に対応してぞれぞれ設けられた複数の分割直流供給バスバを備えていると共に、前記パワーモジュールを2以上一組としたパワーモジュール群が設けられ、前記複数の分割直流供給バスバは前記複数のパワーモジュール群の数と同一数設けられていると共に互いに積層されている。 In order to achieve this object, an electromechanical integrated drive device according to the present invention includes a multiphase AC motor provided with a plurality of drive coils to which a plurality of alternating currents having different phases are supplied for each phase, and a positive side of a DC power supply. And a DC supply bus bar having a positive bus bar and a negative bus bar connected to the negative side, respectively. The electromechanical drive unit is connected between the positive bus bar and the negative bus bar, converts a DC output from the DC power source to a multi-phase AC output, and converts the AC output of each phase. Are supplied to the drive coils of the respective phases. In addition, the DC supply bus bar includes a plurality of divided DC supply bus bars provided corresponding to the phases, and a power module group including two or more sets of the power modules. The plurality of divided DC supply bus bars are provided in the same number as the number of the plurality of power module groups and are stacked on each other.
この構成によれば、それぞれのバスバ配線上に接続されるコンデンサの数を減少させて共振電流が低減できる。 According to this configuration, the resonance current can be reduced by reducing the number of capacitors connected on each bus bar wiring.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態の実施例1を示す機電一体型駆動装置(回転電機)の概略正面図である。この図1において、1は三相交流モータ(多相交流モータ)でありり、2はインバータ(電力変換装置)である。
<三相交流モータ1>
回転電機本体である三相交流モータ1はモータハウジング3を有する。このモータハウジング3は、円筒状のモータケース4と、モータケース4の一端部を閉成するエンドキャップ5と、他端部を閉成する円盤状(環状で円板状)の冷却器6を備えている。
・冷却水通路(冷却水流路)
このモータケース4内には図1に示したように冷却水通路(冷却水流路)4aが形成され、エンドキャップ5内には冷却水通路(冷却水流路)4aに連通する環状の冷却水通路(冷却水流路)5aが形成され、冷却器6内には冷却水通路(冷却水流路)4aに連通する環状の冷却水通路(冷却水流路)6aが形成されている。また、エンドキャップ5には冷却水通路5aに連通する冷却水出入パイプ5bが設けられており、冷却器6には冷却水通路6aに連通する冷却水出入パイプ6bが設けられている。尚、モータケース4の冷却水通路4aは、図1にのみ示しており、図2以下では図示の便宜上、図示を省略している。
FIG. 1 is a schematic front view of an electro-mechanical integrated drive device (rotary electric machine) showing Example 1 of the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a three-phase AC motor (multi-phase AC motor), and 2 is an inverter (power converter).
<Three-
A three-
・ Cooling water passage (cooling water flow path)
A cooling water passage (cooling water passage) 4a is formed in the
この三相交流モータ1は、モータケース4の内面に固定された環状のステータ7と、ステータ7内に配設されたロータ8と、このロータ8と一体に設けられたロータシャフト(回転軸)9を有する。
The three-
尚、図1では、モータケース4内に冷却水通路4aを設けて、モータケース4内の発熱するステータ7を冷却するようにしているが、必ずしも冷却水通路4aを設ける必要はない。この場合には、冷却水通路5a及び冷却水出入パイプ5bを設ける必要はなく、冷却器6に冷却水流入パイプおよび冷却水流入パイプを設けた構成とすることができる。
・ステータ7
また、図2は図1に示した三相交流モータ1のA1−A1線に沿う断面を概略的に示したものである(図3,図4参照)。
In FIG. 1, the cooling
・
2 schematically shows a cross section taken along line A1-A1 of the three-
この図2に示したようにステータ7は、モータケース4の周方向に順に配列されたU相ステータ構成部品10,V相ステータ構成部品11,W相ステータ構成部品12を有する。また、このU相ステータ構成部品10,V相ステータ構成部品11,W相ステータ構成部品12を一つのステータ配列組としたとき、ステータ7はモータケース4の周方向に配列された3つのステータ配列組7a〜7cを備えている。
As shown in FIG. 2, the
従って、U相ステータ構成部品10は3つ(複数)設けられ,V相ステータ構成部品11も3つ(複数)設けられ,W相ステータ構成部品12も3つ(複数)設けられている。
Accordingly, three (plural)
尚、3つ(複数)のU相ステータ構成部品10はモータケース4の周方向に120°の間隔をおいて配設され、3つ(複数)のV相ステータ構成部品11はモータケース4の周方向に120°の間隔をおいて配設され、3つ(複数)のW相ステータ構成部品12はモータケース4の周方向に120°の間隔をおいて配設されている。
Three (plural)
各U相ステータ構成部品10は、ステータコア部材10aと、ステータコア部材10aのティース10bに捲回されたステータコイル(U相対応駆動コイル)10cを備えている。尚、符号10a,10b及び10cは、3つのU相ステータ構成部品10のうちの一つにのみ表示し、他のU相ステータ構成部品10については省略してある。
Each
各V相ステータ構成部品11は、ステータコア部材11aと、ステータコア部材11aのティース11bに捲回されたステータコイル(V相対応駆動コイル)11cを備えている。尚、符号11a,11b及び11cは、3つのU相ステータ構成部品11のうちの一つにのみ表示し、他のV相ステータ構成部品10については省略してある。
Each V-
各W相ステータ構成部品12は、ステータコア部材12aと、ステータコア部材12aのティース12bに捲回されたステータコイル(W相対応駆動コイル)12cを備えている。尚、符号12a,12b及び12cは、3つのU相ステータ構成部品12のうちの一つにのみ表示し、他のW相ステータ構成部品12については省略してある。
・ロータ8
このロータ8は、図2に示したように、鋼板を多数枚積層して形成したロータコア8aと、ロータコア8に埋め込まれた永久磁石8bを有する。
Each W-
・
As shown in FIG. 2, the
このように本実施の形態での三相交流モータ1は、永久磁石8bをロータコア8に埋め込むと共に、各相のステータコア部材10a,11a,12aにコイルを集中して巻いた集中巻きの埋め込み磁石モータを例に示している。
<インバータ2>
このインバータ(電力変換装置)2は、図1に示したようにモータハウジング3の一端に装着されていると共に、カバー2aで覆われている。このインバータ2は、上述した図2の3つのステータ配列7a〜7cにそれぞれ対応して図3のように設けられた3つのパワーモジュール配列PM1〜PM3を有する。
As described above, the three-
<
As shown in FIG. 1, the inverter (power converter) 2 is attached to one end of the
この各パワーモジュール配列PM1〜PM3は、図3に示したようにU相パワーモジュール13,V相パワーモジュール14,W相パワーモジュール15を一組として備えている。
Each of the power module arrays PM1 to PM3 includes a
従って、このインバータ2は、3個(複数)のU相パワーモジュール13と、3個(複数)のV相パワーモジュール14と、3個(複数)のW相パワーモジュール15を有する。
Accordingly, the
このU相パワーモジュール13,V相パワーモジュール14,W相パワーモジュール15は図4に示した直流電源16に接続されるようになっている。また、3個のU相パワーモジュール13は図5に示したように周方向に120°の間隔で配設され、3個のV相パワーモジュール14は図6に示したように周方向に120°の間隔で配設され、3個のW相パワーモジュール15は図7に示したように周方向に120°の間隔で配設されている。
The
また、U相パワーモジュール13は図8,図9に示したようにモジュール端子13PMT1,13PMT2を有し、V相パワーモジュール14は図8,図10に示したようにモジュール端子14PMT1,14PMT2を有し、W相パワーモジュール15は図8,図11に示したようにモジュール端子15PMT1,15PMT2を有する。この各パワーモジュール13〜15は、図4の直流電源16からの直流出力を交流出力に変換するのに用いられる。
The
尚、図4において、直流電源16には直流母線17が接続されている。この直流母線17は、正側(プラス側)に接続された正側配線(プラス側配線)17aと、負側(マイナス側)に接続された負側配線(マイナス側配線)17bを有する。
・パワーモジュール群13G,14G,15G
図5の3個(複数)のU相パワーモジュール13は、図4の3つのステータコイル(U相対応駆動コイル)10cにそれぞれ対応して配設されて、U相対応パワーモジュール群13Gを構成している。この3つのU相パワーモジュール13は、図4に示したように、3つのステータコイル10cにそれぞれ接続されていて、ステータコイル10cを駆動させ、ティース10bを開示させるようになっている。
In FIG. 4, a
・
The three (plural)
図6の3個(複数)のV相パワーモジュール14は、図4の3つのステータコイル(V相対応駆動コイル)11cにそれぞれ対応して配設されて、V相対応パワーモジュール群14Gを構成している。この3つのU相パワーモジュール14は、図4に示したように3つのステータコイル11cにそれぞれ接続されていて、ステータコイル11cを駆動させて、ティース11bを界磁させるようになっている。
The three (plurality) of V-
図7の3個(複数)のW相パワーモジュール15は、図4の3つのステータコイル(W相対応駆動コイル)12cにそれぞれ対応して配設されて、W相対応パワーモジュール群15Gを構成している。この3つのU相パワーモジュール15は、図4に示したように3つのステータコイル12cにそれぞれ接続されていて、ステータコイル12cを駆動させティース12bを界磁させるようになっている。
The three (plurality) W-
各パワーモジュール13,14,15は、環状で円板状の冷却器6に一面側が図8,図8Bのように密着固定されていて、冷却器6の冷却水通路6a内を流れる冷却水で冷却できるようになっている。
・相対応バスバ基板(分割バスバ基板)18
また、図8,図8A,図8Bに示したように、各パワーモジュール13,14,15の他端面側には、多相バスバ基板18が配設されている。この相対応バスバ基板18は、図8Cに示したように環状に形成されていると共に、図9に示したように互いに積層された3枚(複数枚)の相対応基板(分割基板)19U,19V,19Wを有する。
Each
・ Phase-compatible bus bar board (divided bus bar board) 18
Further, as shown in FIGS. 8, 8A, and 8B, a multiphase
しかも、図9に示したように、相対応基板19Uには分割直流供給バスバとしてのU相対応直流供給バスバ20が設けられ、相対応基板19Vには分割直流供給バスバとしてのV相対応直流供給バスバ21が設けられ、相対応基板19Wには分割直流供給バスバとしてのW相対応直流供給バスバ22が設けられている。
In addition, as shown in FIG. 9, the
この各相対応直流供給バスバ20〜22は、図4に示したように、円環状に形成されていると共に、上述した3つ(複数)の相対応パワーモジュール群13G〜15G(図5〜図7参照)と同数すなわち3個(複数)設けられている。
As shown in FIG. 4, each of the phase-corresponding DC supply bus bars 20 to 22 is formed in an annular shape, and the above-described three (plural) phase-corresponding
また、図9に示したように、相対応基板19Uは積層したPCB基板19U1,19U2を有し、相対応基板19Vは積層したPCB基板19V1,19V2を有し、相対応基板19Wは積層したPCB基板19W1,19W2を有する。
Further, as shown in FIG. 9, the phase-corresponding
更に、U相対応直流供給バスバ20は、PN配線(PNバスバ)であり、図9に示したように、PCB基板19U1に形成されたP(Positive)配線である正バスバ(円環状バスバ)20aと、PCB基板19U2に形成されたN(Negative)配線である負バスバ(円環状バスバ)20bを有する。
Furthermore, the U-phase-compatible DC
また、図9に示したように、V相対応直流供給バスバ21は、PN配線(PNバスバ)であり、PCB基板19V1に形成されたP(Positive)配線である正バスバ(円環状バスバ)21aと、PCB基板19V2に形成されたN(Negative)配線である負バスバ(円環状バスバ)21bを有する。
As shown in FIG. 9, the V-phase-compatible DC
また、図9に示したように、W相対応直流供給バスバ22は、PN配線(PNバスバ)であり、PCB基板19W1に形成されたP(Positive)配線である正バスバ(円環状バスバ)22aと、PCB基板19W2に形成されたN(Negative)配線である負バスバ(円環状バスバ)22bを有する。
As shown in FIG. 9, the W-phase-compatible DC
そして、図4に示したように、円環状の正バスバ20a,21a,22aは直流母線17の正側配線17aに接続され、円環状の負バスバ20b,21b,22bは直流母線17の負側配線17bに接続されている。
As shown in FIG. 4, the annular
このような環状のバスバ20a,20b,21a,21b,22a,22bはエッチング等により6枚(複数枚)のPCB基板上19U1,19U2,19V1,19V2,19W1,19W2にそれぞれ形成されている。このようなバスバ20a,20b,21a,21b,22a,22bは、銅の厚板から環状に形成するよりも安価に形成できるので、実装コストの低減を可能にする。
Such
尚、このような環状のバスバ20a,20b,21a,21b,22a,22bは、一つのPCB基板上に多数の絶縁層を介して積層することもできる。この場合も、エッチング等により形成できる。
Such
また、多相バスバ基板18には、図12に示したようにU相コンデンサ端子取付用のスルーホール20c,20dが形成されていると共に、図9に示したようにU相パワーモジュール13に対応するU相モジュール端子取付用のスルーホール20e,20fが形成されている。そして、スルーホール20c,20eには正バスバ20aが露出しており、スルーホール20d,20fには負バスバ20bが露出している。
The multi-phase
また、多相バスバ基板18には、図13に示したようにV相コンデンサ端子取付用のV相用スルーホール21c,21dが形成されていると共に、図10に示したようにV相パワーモジュール14に対応するV相モジュール端子取付用のスルーホール21e,21fが形成されている。そして、スルーホール21c,21eには正バスバ21aが露出しており、スルーホール21d,21fには負バスバ21bが露出している。
Further, V-phase through
更に、多相バスバ基板18には、図14に示したようにW相コンデンサ端子取付用のW相用スルーホール22c,22dが形成されていると共に、図11に示したようにW相パワーモジュール15に対応するW相モジュール端子取付用のスルーホール22e,22fが形成されている。そして、スルーホール22c,22eには正バスバ22aが露出しており、スルーホール22d,22fには負バスバ22bが露出している。
Further, W-phase through
しかも、図9に示したように、U相パワーモジュール13に対応するスルーホール20e,20fにはU相パワーモジュール13のモジュール端子13PMT1,13PMT2がそれぞれ挿入されている。このモジュール端子13PMT1は正バスバ20aにハンダ付けにより接続され、モジュール端子13PMT2は負バスバ20bにハンダ付けにより接続されている。
In addition, as shown in FIG. 9, module terminals 13PMT1 and 13PMT2 of the
また、図10に示したように、V相パワーモジュール14に対応するスルーホール21e,21fにはV相パワーモジュール14のモジュール端子14PMT1,14PMT2がそれぞれ挿入されている。このモジュール端子14PMT1は正バスバ21aにハンダ付けにより接続され、モジュール端子14PMT2は負バスバ21bにハンダ付けにより接続されている。
As shown in FIG. 10, module terminals 14PMT1 and 14PMT2 of the V-
更に、図11に示したように、W相パワーモジュール15に対応するスルーホール22e,22fにはW相パワーモジュール15のモジュール端子15PMT1,15PMT2がそれぞれ挿入されている。このモジュール端子15PMT1は正バスバ22aにハンダ付けにより接続され、モジュール端子15PMT2は負バスバ22bにハンダ付けにより接続されている。
・コンデンサC1〜C9
また、インバータ2は、図8に示したように第1〜第3(3つ)のコンデンサ配列CA1〜CA3を有する。
Furthermore, as shown in FIG. 11, module terminals 15PMT1 and 15PMT2 of the W-
・ Capacitors C1 to C9
Further, the
この各コンデンサ配列CA1〜CA3は、図8に示したように、インバータ2は、積層セラミックコンデンサからなる3つ(複数)のU相コンデンサC1,C4,C7と、積層セラミックコンデンサからなる3つ(複数)のV相コンデンサC2,C5,C8と、積層セラミックコンデンサからなる3つ(複数)のW相コンデンサC3,C6,C9を有する。また、U相コンデンサC1,C4,C7は、図5に示したように周方向に120°の間隔で配列されていると共に、正バスバ20aと負バスバ20bとの間に介装(実装)されている。V相コンデンサC2,C5,C8は、図6に示したように周方向に120°の間隔で配列されていると共に、正バスバ21aと負バスバ21bとの間に介装(実装)されている。W相コンデンサC3,C6,C9は、図7に示したように周方向に120°の間隔で配列されていると共に、正バスバ22aと負バスバ22bとの間に介装(実装)されている。
In each of the capacitor arrays CA1 to CA3, as shown in FIG. 8, the
この各コンデンサC1〜C9は、直流母線17上の電圧変動を抑制するとともに、高速にスイッチングされるパワーモジュール13〜15のパワースイッチ素子(図示せず)を介して、高周波の電荷を供給・蓄電することでPWM動作を成立させるようになっている。
Each of the capacitors C1 to C9 suppresses voltage fluctuation on the
また、図12に示したように各U相コンデンサC1,C4,C7はU相コンデンサ端子UCT1,UCT2をそれぞれ有し、図13に示したように各V相コンデンサC2,C5,C8はV相コンデンサ端子VCT1,VCT2をそれぞれ有し、図14に示したようにW相コンデンサC3,C6,C9はW相コンデンサ端子WCT1,WCT2をそれぞれ有する。 12, each U-phase capacitor C1, C4, C7 has a U-phase capacitor terminal UCT1, UCT2, and each V-phase capacitor C2, C5, C8 has a V-phase capacitor as shown in FIG. Capacitor terminals VCT1 and VCT2 are provided. As shown in FIG. 14, W-phase capacitors C3, C6 and C9 have W-phase capacitor terminals WCT1 and WCT2, respectively.
そして、図12に示したように、各U相コンデンサC1,C4,C7のU相コンデンサ端子UCT1は、スルーホール20c内に挿入されていると共に正バスバ20aにハンダ付けにより接続されている。一方、図12に示したように、各U相コンデンサC1,C4,C7のU相コンデンサ端子UCT2は、スルーホール20d内に挿入されていると共に負バスバ20bにハンダ付けにより接続されている。
As shown in FIG. 12, the U-phase capacitor terminals UCT1 of the U-phase capacitors C1, C4, C7 are inserted into the through
また、図13に示したように、各V相コンデンサC2,C5,C8のV相コンデンサ端子VCT1はスルーホール21c内に挿入されていると共に、正バスバ21aにハンダ付けにより接続されている。一方、図13に示したように、各V相コンデンサC2,C5,C8のV相コンデンサ端子VCT2は、スルーホール21d内に挿入されていると共に負バスバ21bにハンダ付けにより接続されている。
As shown in FIG. 13, the V-phase capacitor terminals VCT1 of the V-phase capacitors C2, C5, C8 are inserted into the through
更に、図14に示したように、各W相コンデンサC3,C6,C9のW相コンデンサ端子WCT1は、スルーホール22c内に挿入されていると共に正バスバ22aにハンダ付けにより接続されている。一方、図14に示したように、各W相コンデンサC3,C6,C9のW相コンデンサ端子WCT2は、スルーホール22d内に挿入されていると共に負バスバ22bにハンダ付けにより接続されている。
・スイッチドライバ
また、図8Bに示したようにコンデンサC1〜C9の上部には、パワーモジュール13,14,15内のパワースイッチ素子(図示せず)をそれぞれ駆動するスイッチドライバDが配設されている。このスイッチドライバDは、パワースイッチ素子(図示せず)を駆動する信号を外部のモータコントローラ(図示しない)から受け取る構成となっている。
Further, as shown in FIG. 14, the W-phase capacitor terminal WCT1 of each of the W-phase capacitors C3, C6, C9 is inserted into the through
Switch Driver As shown in FIG. 8B, a switch driver D for driving power switch elements (not shown) in the
ここで、各パワーモジュール13〜15は、内部に図示しない主駆動上下アームパワースイッチング素子を備えている。この主駆動上下アームパワースイッチング素子は入力される直流電圧値を最大とする矩形波状の出力電圧を生成するために、上下アームを構成しており、例えばIGBTを使用した場合には、逆並列に還流ダイオードが接続された、合計で4つのパワー素子から構成されている。この主駆動上下アームパワースイッチング素子の入出力パワー端子としては、入力の直流電力端子が2つ、出力端子が1つの計3つが設けられている。 Here, each power module 13-15 is equipped with the main drive upper-lower arm power switching element which is not illustrated inside. This main drive upper and lower arm power switching element constitutes an upper and lower arm in order to generate a rectangular wave output voltage that maximizes the input DC voltage value. It consists of a total of four power elements connected to a freewheeling diode. As the input / output power terminals of the main drive upper and lower arm power switching elements, two input DC power terminals and one output terminal are provided in total.
このように第1の実施の形態では、三相交流モータなのでU、V、Wの三相交流をステータ7の9つの巻線(3つのステータコイル10c,3つのステータコイル11c,3つのステータコイル12c)に対応させている。
As described above, in the first embodiment, since the motor is a three-phase AC motor, nine windings of the stator 7 (three
しかも、機電一体化で三相交流モータ1にインバータ2を近接配置するので、3つのパワーモジュール13と3つのステータコイル10cとをそれぞれ直接接続でき、3つのパワーモジュール14と3つのステータコイル11cとをそれぞれ直接接続でき、3つのパワーモジュール15と3つのステータコイル12cとをそれぞれ直接接続することができる。これにより、交流バスバが不要になるメリットがある。
In addition, since the
この場合、U、V、Wの三相交流の各相をそれぞれ3つに分割し、三相交流モータ1のステータコイルも上述したように各相のステータコイル10c〜12cの3つに分割している。しかも、上述したように各相のステータコイル10c〜12cを駆動するパワーモジュールも各相のパワーモジュール13〜15の3つに分割している。また、各相のステータコイルもそれぞれ3つのステータコイル10c〜12cに分割すると共にステータコア部材10a〜12aと同数として、それぞれ9つ設けている。しかし、3つのステータコイル10,3つのステータコイル11,3つのステータコイル12は並列接続されている。
In this case, each of the three-phase AC phases of U, V, and W is divided into three, and the stator coil of the three-
本実施例では、上述したように三相交流のU相のコンデンサがU相コンデンサC1,C4,C7となり、三相交流のV相のコンデンサがV相コンデンサC2,C5,C8となり、三相交流のW相のコンデンサがW相コンデンサC3,C6,C9となる。このようにコンデンサの数が各相毎に1/3に減少するため、共振電流が抑制できる。 In this embodiment, as described above, the three-phase AC U-phase capacitors are the U-phase capacitors C1, C4, C7, and the three-phase AC V-phase capacitors are the V-phase capacitors C2, C5, C8. The W-phase capacitors are the W-phase capacitors C3, C6, and C9. In this way, the number of capacitors is reduced to 1/3 for each phase, so that the resonance current can be suppressed.
尚、ひとつのパワーモジュールに対するコンデンサの端子数が増えるほど、共振電流の影響が大きくなる。他のコンデンサに比べ、特に積層セラミックコンデンサは、体積あたりの静電容量が小さいため、また、ひとつの大きさに製造上の制限があることから、複数個を並列接続する必要があり、端指数の増大、ひいては、共振電流の増大・を招く。この共振電流は、高周波の電流であるので、ノイズの発生など、電子回路機器の安定動作に影響がある。また、1つのパワーモジュールの扱う電流が1/3になることの効果と合わせ、共振電流の絶対値が小さくなる。 In addition, the influence of the resonance current increases as the number of terminals of the capacitor for one power module increases. Compared to other capacitors, multilayer ceramic capacitors, in particular, have a small capacitance per volume, and because there is a manufacturing limitation on one size, it is necessary to connect multiple capacitors in parallel. Increase of the resonance current, and consequently increase of the resonance current. Since this resonance current is a high-frequency current, it affects the stable operation of electronic circuit equipment, such as the generation of noise. In addition to the effect that the current handled by one power module becomes 1/3, the absolute value of the resonance current becomes small.
また、上述のように積層したPNバスバは異なるU相対応直流供給バスバ20,V相対応直流供給バスバ21,W相対応直流供給バスバ22であり、このU相対応直流供給バスバ20にはU相コンデンサC1,C4,C7が接続され、V相対応直流供給バスバ21にはV相コンデンサC2,C5,C8が接続され,W相対応直流供給バスバ22にはW相コンデンサC3,C6,C9が接続されている。これらU相コンデンサC1,C4,C7と、V相コンデンサC2,C5,C8と、W相コンデンサC3,C6,C9と間の共振を防止する必要がある。
The PN bus bars stacked as described above are different U-phase-compatible DC supply bus bars 20, V-phase-compatible DC supply bus bars 21, and W-phase-compatible DC supply bus bars 22. Capacitors C1, C4 and C7 are connected, V-phase compatible DC
また、図4に示したように、U相対応直流供給バスバ20の正バスバ20a及び負バスバ20bには外部接続端子19UT1,19UT2が設けられ、V相対応直流供給バスバ21の正バスバ21a及び負バスバ21bには外部接続端子19VT1,19VT2が設けられ、W相対応直流供給バスバ22の正バスバ22a及び負バスバ22bには外部接続端子19WT1,19WT2が設けられている。
4, the
しかも、図15に示したように、外部接続端子19UT1,19UT2はPC基板(バスバ基板)19Uに設けられ、外部接続端子19VT1,19VT2はPC基板(バスバ基板)19Vに設けられ、外部接続端子19WT1,19WT2はPC基板(バスバ基板)19Wに設けられている。 Moreover, as shown in FIG. 15, the external connection terminals 19UT1, 19UT2 are provided on the PC board (bus bar board) 19U, the external connection terminals 19VT1, 19VT2 are provided on the PC board (bus bar board) 19V, and the external connection terminal 19WT1. , 19WT2 are provided on a PC board (bus bar board) 19W.
そして、図4,図15に示したように、U相対応直流バスバ20の外部接続端子19UT1,19UT2を直流母線17の正側配線17a及び負側配線17bにそれぞれ接続し、V相対応直流バスバ21の外部接続端子19VT1,19VT2を直流母線17の正側配線17a及び負側配線17bにそれぞれ接続し、W相対応直流バスバ22の外部接続端子19WT1,19WT2を直流母線17の正側配線17a及び負側配線17bにそれぞれ接続する。
4 and 15, the external connection terminals 19UT1 and 19UT2 of the U-phase compatible
このようにしてU相対応直流バスバ20,V相対応直流バスバ21,W相対応直流バスバ22と直流電源16を、図4,図15の如く直流母線17を介して外部接続する。
In this way, the U-phase
尚、上述したように、U相対応直流バスバ20の正バスバ20aと負バスバ20bとの間はU相コンデンサC1,C4,C7)を介して接続され、V相対応直流バスバ21の正バスバ21aと負バスバ21bとの間はV相コンデンサC2,C5,C8)を介して接続され、W相対応直流バスバ22の正バスバ22aと負バスバ22bとの間はW相コンデンサC3,C6,C9を介して接続されている。
As described above, the
このU相コンデンサC1,C4,C7やV相コンデンサC2,C5,C8、及びW相コンデンサC3,C6,C9等には、特にスイッチング周波数帯域が例えば、5〜20kHzの高インピーダンスのものが用いられる。このように、正バスバ20a(21a,22a)と負バスバ20b(21b、22b)との間は高インピーダンス配線されている。
For these U-phase capacitors C1, C4, C7, V-phase capacitors C2, C5, C8, and W-phase capacitors C3, C6, C9, etc., those having a high impedance with a switching frequency band of, for example, 5 to 20 kHz are used. . Thus, high impedance wiring is provided between the
また、図16の様に、別個の直流電源を各相対応バスバ20〜22にそれぞれ接続してもよい。即ち、上述した直流電源16を複数の別個の直流電源16U,16V,16Wにして、直流電源16Uを配線16U1,16U2を介して外部接続端子19UT1,19UT2に接続し、直流電源16Vを配線16V1,16V2を介して外部接続端子19VT1,19VT2に接続し、直流電源16Wを配線16W1,16W2を介して外部接続端子19WT1,19WT2に接続した構成としても良い。
Further, as shown in FIG. 16, separate DC power supplies may be connected to the bus bars 20 to 22 corresponding to the respective phases. That is, the
また、図17の様に、相対応バスバ20〜22の全てを直列接続しても良い。即ち、直流電源16の正側と負側を直流母線17の正側配線17a及び負側配線17bを介してU相対応直流バスバ20の外部接続端子19UT1及びW相対応直流バスバ22の外部接続端子19WT2にそれぞれ接続し、U相対応直流バスバ20の外部接続端子19UT2とV相対応直流バスバ21の外部接続端子19VT1を配線24で接続し、V相対応直流バスバ21の外部接続端子19VT2とW相対応直流バスバ22の外部接続端子19VT1を配線25で接続した構成としても良い。
Further, as shown in FIG. 17, all of the phase-corresponding bus bars 20 to 22 may be connected in series. That is, the positive side and the negative side of the
この構成では、U相対応直流バスバ20の正バスバ20a,負バスバ20b,V相対応直流バスバ21の正バスバ21a,負バスバ21b,及びW相対応直流バスバ22の正バスバ22a,負バスバ22bが直列に直流電源16に接続される。
In this configuration, the
このような構成では、図18に示したようにスイッチング周波数(350k)の近傍で発生してノイズの原因となる共振電流が抑制されて、インバータ2の損失を低減できる。
In such a configuration, as shown in FIG. 18, the resonance current that occurs near the switching frequency (350 k) and causes noise is suppressed, and the loss of the
上述した実施例1では、図2に示したように三相交流モータ1のステータ7を3つのU相ステータ構成部品10と、3つのV相ステータ構成部品11と、3つのW相ステータ構成部品12の9個から環状に構成している。しかも、パワーモジュールを、3つのU相パワーモジュール13と、3つのV相パワーモジュール14と、3つのW相パワーモジュール15の合計9個設けた例を示している。しかし、三相交流モータ1は必ずしもこれに限定されるものではない。
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the
例えば、ステータ7は、5つのU相ステータ構成部品10と、5つのV相ステータ構成部品11と、5つのW相ステータ構成部品12の合計15個から環状に構成することものできる。尚、この構成の詳細な図示は省略する。
For example, the
この場合、パワーモジュールは、各U相ステータ構成部品10のステータコイル10cをそれぞれ駆動する5つのU相パワーモジュール13と、各V相ステータ構成部品11のステータコイル11cをそれぞれ駆動する5つのV相パワーモジュール14と、各W相ステータ構成部品12のステータコイル12cをそれぞれ駆動する5つのW相パワーモジュール15との合計15個設けた構成とする。尚、この構成の詳細な図示も省略する。
In this case, the power module includes five
また、図19に示したように、5つのU相パワーモジュール13に対応して5つのU相コンデンサC1,C4,C7,C10,C13をそれぞれ設け、5つのV相パワーモジュール14に対応して5つのV相コンデンサC2,C5,C8,C11,C14をそれぞれ設け、5つのW相パワーモジュール15に対応して5つのW相コンデンサC3,C6,C9,C12,C15をそれぞれ設ける。この各コンデンサC1〜C15は、図20に示したように、周方向に順に配列されている。
・多相バスバ基板30
この多相バスバ基板30は、図21に示したように5枚(複数枚)の第1〜第5層の多相分割バスバ基板31〜35を有する。この図21の5枚の多相分割バスバ基板31〜35を積層することにより、図19,図20に示したように、多相バスバ基板30が形成されている。
Further, as shown in FIG. 19, five U-phase capacitors C1, C4, C7, C10, and C13 are provided corresponding to the five
・ Multiphase
As shown in FIG. 21, the multiphase
また、多相分割バスバ基板31は積層されたPCB基板31A,31Bを有し、多相分割バスバ基板32は積層されたPCB基板32A,32Bを有し、多相分割バスバ基板33は積層されたPCB基板33A,33Bを有し、多相分割バスバ基板34は積層されたPCB基板34A,34Bを有し、多相分割バスバ基板35は積層されたPCB基板35A,35Bを有する。
In addition, the multi-phase division
多相分割バスバ基板31〜35には、図19,図19Aに示したように、PN(Positive Negative)バスバとして第1〜第5層の多相直流供給バスバ31D〜35Dが分割直流供給バスバとして設けられている。
As shown in FIGS. 19 and 19A, the first to fifth multiphase DC
この多相直流供給バスバ31DはP(Positive)バスバである正バスバ31aとN(Negative)バスバである負バスバ31bを有し、多相直流供給バスバ32DはPバスバである正バスバ32aとNバスバである負バスバ32bを有し、多相直流供給バスバ33DはPバスバである正バスバ33aとNバスバである負バスバ33bを有する。また、多相直流供給バスバ34DはPバスバである正バスバ34aとNバスバである負バスバ34bを有し、多相直流供給バスバ35DはPバスバである正バスバ35aとNバスバである負バスバ35bを有する。この各正バスバ31a〜35aは5枚(複数枚)のPCB基板31A〜35Aにそれぞれエッチング等でそれぞれ形成し、負バスバ31b〜35bも5枚(複数枚)のPCB基板31B〜35Bにそれぞれエッチング等でそれぞれ形成している。
This multiphase DC
また、図19,図19Aに示したように、第1の多相直流供給バスバ31Dの正バスバ31aと負バスバ31b間にはU相コンデンサC1,V相コンデンサC11,W相コンデンサC6が接続され、第2の多相直流供給バスバ32Dの正バスバ32aと負バスバ32b間にはU相コンデンサC10,V相コンデンサC5,W相コンデンサC15が接続されている。また、第3の多相直流供給バスバ33Dの正バスバ33aと負バスバ33b間にはU相コンデンサC4,V相コンデンサC14,W相コンデンサC9が接続され、第4の多相直流供給バスバ34Dの正バスバ34aと負バスバ34b間にはU相コンデンサC13,V相コンデンサC8,W相コンデンサC3が接続されている。更に、第5の多相直流供給バスバ35Dの正バスバ35aと負バスバ35b間にはU相コンデンサC7,V相コンデンサC2,W相コンデンサC12が接続されている。
Further, as shown in FIGS. 19 and 19A, a U-phase capacitor C1, a V-phase capacitor C11, and a W-phase capacitor C6 are connected between the
しかも、図19,図19Aに示したように、第1の多相直流供給バスバ31D上のU相コンデンサC1,V相コンデンサC11,W相コンデンサC6にそれぞれ対応するパワーモジュール13,14,15は第1のパワーモジュール群31Gを構成する。また、第2の多相直流供給バスバ32D上のU相コンデンサC10,V相コンデンサC5,W相コンデンサC15にそれぞれ対応するパワーモジュール13,14,15は第2のパワーモジュール群32Gを構成する。更に、第3の多相直流供給バスバ33D上のU相コンデンサC4,V相コンデンサC14,W相コンデンサC9にそれぞれ対応するパワーモジュール13,14,15は第3のパワーモジュール群33Gを構成する。また、第4の多相直流供給バスバ34D上のU相コンデンサC13,V相コンデンサC8,W相コンデンサC3にそれぞれ対応するパワーモジュール13,14,15は第4のパワーモジュール群34Gを構成する。また、第5の多相直流供給バスバ35D上のU相コンデンサC7,V相コンデンサC2,W相コンデンサC12にそれぞれ対応するパワーモジュール13,14,15は第5のパワーモジュール群35Gを構成する。
Moreover, as shown in FIGS. 19 and 19A, the
また、多相バスバ基板30は図19A,図20に示したように外部接続端子30T1,30T2を有する。しかも、図19Aに示したように外部接続端子30T1は多相直流供給バスバ31D〜35Dの正バスバ31a〜35aに接続され、外部接続端子30T2は多相直流供給バスバ31D〜35Dの正バスバ31b〜35bに接続されている。この外部接続端子30T1及び外部接続端子30T2には図4の直流電源16が接続される。
The multiphase
このように第1〜第5の多相直流供給バスバ(PNバスバ)31D〜35Dの各5層に15個のコンデンサC1〜C15のU相,V相,W相をそれぞれを組み付けた場合において、例えばU相コンデンサC1,C4,C7,C10,C13に対応する5個のU相パワーモジュール13を同時に作動させたとき、共振電流の分布は図20Aに示したようになる。この場合、各パワーモジュールの電流は100Aずつである。しかも、図20Aでは、V相コンデンサC2,C5,C8,C11,C14の共振電流が33.5と34.5の間にあり、他のコンデンサC1,C3,C4,C6,C7,C9,C10,C12,C13,C15の共振電流は33.5付近に分布している。
In this way, when the U phase, the V phase, and the W phase of the 15 capacitors C1 to C15 are respectively assembled to the five layers of the first to fifth multiphase DC supply bus bars (PN bus bars) 31D to 35D, For example, when five
また、このような本実施例では、U相コンデンサC1,C4,C7,C10,C13に対応する5個のU相パワーモジュール13を設け、V相コンデンサC2,C5,C8,C11,C14に対応する5個のU相パワーモジュール14、W相コンデンサC3,C6,C9,C12,C15に対応する5個のU相パワーモジュール13を設けていて、実際の動作時の共振電流が図20Bに示したように40.0より小さい範囲で均等化している。
In this embodiment, five
また、図20Cは、3相交流モータで、パワーモジュール3個:電流500A相当の場合の共振電流を、本実施例のと比較のために示した説明図である。 FIG. 20C is an explanatory diagram showing, for comparison with the present embodiment, a resonance current in the case of a three-phase AC motor and three power modules: equivalent to a current of 500 A.
この図20Cの場合の共振電流と図20Bに示した本実施例の共振電流とを比較する。この比較において本実施例では、図20Dに示したように共振電流が均等化して、図20Cの場合よりもトータルとして減少していることがわかる。この共振電流による発熱は、電流の二乗に比例するので、インバータの損失を大幅に低減していることがわかる。また、この共振電流は、スイッチング周波数の近傍で発生しており、ノイズの原因となる。 The resonance current in the case of FIG. 20C is compared with the resonance current of the present embodiment shown in FIG. 20B. In this comparison, it can be seen that in this embodiment, the resonance current is equalized as shown in FIG. 20D and is reduced as a total as compared with the case of FIG. 20C. Since the heat generated by the resonance current is proportional to the square of the current, it can be seen that the loss of the inverter is greatly reduced. In addition, this resonance current is generated in the vicinity of the switching frequency and causes noise.
尚、多相バスバ基板30内に冷却オイルを流す油路(図示せず)を多相バスバ基板30に沿って環状に形成し、この油路に冷却オイルを循環させるようにすることで、バスバ31D〜35Dを冷却して、バスバ31D〜35Dの抵抗が変化するのを抑制する。この場合、油路は、多相分割バスバ基板31〜35間にそれぞれ形成しても良いし、PCB基板31A,31B,32A,32B,33A,33B,34A,34B,35A,35B間にそれぞれ形成しても良い。また、油路は、一つであってもよい。
(変形例1)
尚、図19Bに示したように、多相直流供給バスバ31Dに外部接続端子31T1,31T2を設け、多相直流供給バスバ32Dに外部接続端子32T1,32T2を設け、多相直流供給バスバ33Dに外部接続端子33T1,33T2を設け、多相直流供給バスバ34Dに外部接続端子34T1,34T2を設け、多相直流供給バスバ35Dに外部接続端子35T1,35T2を設けた構成とすることもできる。この場合、外部接続端子31T1〜35T1を正バスバ31a〜35aにそれぞれ設け、外部接続端子31T2〜35T2を負バスバ31b〜35bにそれぞれ設ける。そして、外部接続端子31T1〜35T1及び外部接続端子31T2〜35T2を直流電源に並列に又は直列接続しても良いし、外部接続端子31T1〜35T1及び外部接続端子31T2〜35T2をを用いて多相直流供給バスバ31D〜35Dを別々の直流電源にそれぞれ接続した構成としても良い。
(その他)
また、パワーモジュールおよびコンデンサの配置のバリエーションも種々考えられる。例えば、コンデンサとパワーモジュールが同一バスバ上に均等配置されている構成としたこの場合、インピーダンスが均等なので、共振電流のばらつきが小さいという効果がある。
An oil passage (not shown) for flowing cooling oil into the multi-phase
(Modification 1)
As shown in FIG. 19B, external connection terminals 31T1 and 31T2 are provided on the multiphase DC
(Other)
Various variations in the arrangement of the power module and the capacitor are also conceivable. For example, in this case where the capacitors and the power modules are arranged uniformly on the same bus bar, the impedance is equal, and therefore there is an effect that the variation in resonance current is small.
更に、コンデンサをパワーモジュールの直近に寄せた場合、サージ電圧抑制の効果が高くなる。 Furthermore, when the capacitor is brought close to the power module, the effect of suppressing the surge voltage is enhanced.
また、コンデンサを1つとした場合、そもそも共振電流が発生しないので、サージ低減効果も高くなる。また、パワーモジュールを一箇所に寄せた場合、コンデンサまでの距離が短く、サージ電圧が小さく抑えられる。 In addition, when one capacitor is used, no resonance current is generated in the first place, so that the surge reduction effect is also enhanced. Further, when the power module is brought to one place, the distance to the capacitor is short, and the surge voltage can be suppressed small.
積層されたバスバのうち、ひとつのバスバに接続されるパワーモジュールは、モータの駆動相数の整数倍、もしくは約数である。つまり、例えば3相交流モータの場合に、ひとつのバスバには、U相、V相、もうひとつのばW相などという配置は不適当である。電流がバランスしないため、所望の効果を得られない。この場合、共振電流の低減効果が得られないばかりか、駆動電流のスイッチング時に発生するリプル電流のキャンセル効果も得られず、必要なコンデンサの大きさが大きくなる。 Among the stacked bus bars, the power module connected to one bus bar is an integral multiple or a divisor of the number of driving phases of the motor. In other words, for example, in the case of a three-phase AC motor, the arrangement of the U phase, the V phase, the other W phase, etc. is inappropriate for one bus bar. Since the current is not balanced, the desired effect cannot be obtained. In this case, the effect of reducing the resonance current cannot be obtained, and the effect of canceling the ripple current generated when the drive current is switched cannot be obtained, so that the required capacitor size is increased.
但し、例えば、9相交流モータの電流がバランスしている組み合わせ毎に、ひとつのバスバに接続するのは、問題ない。例えば、U駆動相を3つのU1,U2,U3の駆動相とし、V駆動相を3つのV1,V2,V3の駆動相とし、W駆動相を3つのW1,W2,W3の駆動相とした9相交流モータの場合、U1からの順番で、40°毎の位相差を持つ。しかも、U1とU2、U3や、U1,V2,W3などの組み合わせは電流がバランスしていないので、同じ駆動相の組み合わせを同一バスバに接続すると良い。この様にインバータ全体で用いるコンデンサを複数のバスバに分離して、分離した直流バスバにそれぞれ接続して構成するので、ひとつのバスバ上に配置されるコンデンサ端子の数が減少し、共振電流が低減できる。 However, for example, there is no problem in connecting to one bus bar for each combination in which the currents of the nine-phase AC motors are balanced. For example, the U driving phase is the driving phase of three U1, U2, U3, the V driving phase is the driving phase of three V1, V2, V3, and the W driving phase is the driving phase of three W1, W2, W3. In the case of a nine-phase AC motor, there is a phase difference of every 40 ° in order from U1. Moreover, since the currents of the combinations of U1, U2, U3, U1, V2, and W3 are not balanced, the same drive phase combination may be connected to the same bus bar. In this way, the capacitors used in the entire inverter are separated into a plurality of bus bars and connected to the separated DC bus bars, thereby reducing the number of capacitor terminals arranged on one bus bar and reducing the resonance current. it can.
以上説明したように、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置は、位相の異なる複数の交流が各相毎にそれぞれ供給される複数の駆動コイル(10c、11c,12c)を設けた多相交流モータ(三相交流モータ1)と、直流電源(16)の正側及び負側にそれぞれ接続された正バスバ(20a,21a,22a)及び負バスバ(20b,21b,22b)を有する直流供給バスバ(20,21,22)を備えている。また、機電一体型駆動装置は、前記正バスバ(20a,21a,22a)及び負バスバ(20b,21b,22b)との間に接続されていると共に前記直流電源(16)からの直流出力を多相の交流出力に変換し且つ変換された各相の前記交流出力を前記各相の駆動コイル(10c,11c,12c)にそれぞれ供給するパワーモジュール(13,14,15)とを備えている。しかも、前記直流供給バスバ(20〜22)は前記各相に対応してぞれぞれ設けられた複数の分割直流供給バスバ(20〜22)を備えていると共に、前記パワーモジュール(各13〜15)を2以上一組としたパワーモジュール群(13G〜15G)が設けられ、前記複数の分割直流供給バスバ(20〜22)は前記複数のパワーモジュール群(13G〜15G)の数と同一数設けられていると共に互いに積層されている。 As described above, the electromechanically integrated drive device according to the embodiment of the present invention is provided with a plurality of drive coils (10c, 11c, 12c) to which a plurality of alternating currents having different phases are supplied for each phase. DC having a phase AC motor (three-phase AC motor 1) and positive bus bars (20a, 21a, 22a) and negative bus bars (20b, 21b, 22b) connected to the positive side and the negative side of the DC power source (16), respectively. A supply bus bar (20, 21, 22) is provided. In addition, the electromechanical integrated drive device is connected between the positive bus bar (20a, 21a, 22a) and the negative bus bar (20b, 21b, 22b), and outputs a large number of DC outputs from the DC power source (16). And a power module (13, 14, 15) that converts the alternating current output of each phase to the drive coil (10c, 11c, 12c) of each phase. In addition, the DC supply bus bars (20 to 22) include a plurality of divided DC supply bus bars (20 to 22) provided corresponding to the respective phases, and the power modules (13 to 22). 15) includes two or more sets of power module groups (13G to 15G), and the plurality of divided DC supply bus bars (20 to 22) is the same as the number of the plurality of power module groups (13G to 15G). Provided and stacked on each other.
このように直流供給バスバが符号13〜15で示した3つの場合、パワーモジュール群は符号13G〜15Gで示した3つとなる。しかし、直流供給バスバが符号31D〜35Dで示した5つの場合、パワーモジュール群は符号31G〜35Gで示した5つとなる。以下では、説明の便宜上、パワーモジュール群は符号13G〜15Gで示した3つの場合の符号のみで説明するが、実際にはパワーモジュール群が符号31G〜35Gで示した5つ場合も含まれる。
Thus, in the case where there are three DC supply bus bars indicated by
この構成によれば、それぞれの直流バスバ配線上に接続されるコンデンサの数を減少させることができ、共振電流が低減できる。 According to this configuration, the number of capacitors connected on each DC bus bar wiring can be reduced, and the resonance current can be reduced.
また、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記パワーモジュール群(13G〜15G)および前記分割直流供給バスバ(20〜22)の個数は前駆駆動コイル(10c,11c,12c)数の倍数もしくは約数で構成されている。 In the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, the number of the power module groups (13G to 15G) and the divided DC supply bus bars (20 to 22) is equal to the number of the precursor drive coils (10c, 11c, 12c). Of multiples or divisors.
この構成によれば、駆動コイル(10c,11c,12c)に応じたパワーモジュールの個数、バスバの個数の共振電流が低減できる最も良い構成とできる。これ以外の組み合わせでは、バスバに流れる電流がバランスせず、リプル電流が増加するなどの弊害がある。 According to this structure, it can be set as the best structure which can reduce the resonance current of the number of power modules according to a drive coil (10c, 11c, 12c) and the number of bus bars. In other combinations, the currents flowing through the bus bars are not balanced and the ripple current increases.
更に、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記各分割直流供給バスバ(20〜22)に接続されるコンデンサ(C1〜C9)は前記各パワーモジュール(13〜15)に近接して接続されている。 Furthermore, in the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, the capacitors (C1 to C9) connected to the divided DC supply bus bars (20 to 22) are close to the power modules (13 to 15). Connected.
この構成によれば、共振電流の低減とともに、サージ電圧の抑制が可能である。 According to this configuration, the resonance voltage can be reduced and the surge voltage can be suppressed.
また、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記各分割直流供給バスバ(20〜22)に接続されるコンデンサ(C1〜C9)は隣り合う前記パワーモジュール(13,14,15)間の電気的中間位置に接続されている。 In the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, capacitors (C1 to C9) connected to the divided DC supply bus bars (20 to 22) are adjacent to the power modules (13, 14, 15). Connected to an electrical intermediate position between.
この構成によれば、各パワーモジュールからコンデンサまでのインピーダンスがバランスし、各コンデンサに発生する共振電流のばらつきを最も小さく抑えることができる。 According to this configuration, the impedance from each power module to the capacitor is balanced, and variations in resonance current generated in each capacitor can be minimized.
また、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記各分割直流供給バスバ(20〜22)に接続されるコンデンサ(C1〜C9)はそれぞれひとつずつである。 Moreover, in the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, one capacitor (C1 to C9) is connected to each of the divided DC supply bus bars (20 to 22).
この構成によれば、共振電流は発生しない。バスバを複数に分離したので、ひとつのバスバに接続されるコンデンサの数を最小値にしやすい。 According to this configuration, no resonance current is generated. Since the bus bar is divided into a plurality, it is easy to minimize the number of capacitors connected to one bus bar.
また、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記各分割直流供給バスバ(20〜22)は高インピーダンス接続され且つ終端部で前記直流電源に接続されている。 Further, in the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, each of the divided DC supply bus bars (20 to 22) is connected with high impedance and connected to the DC power source at the terminal end.
この構成によれば、異なるバスバ間上に接続されるコンデンサ間の共振を防止できる。 According to this configuration, resonance between capacitors connected on different bus bars can be prevented.
また、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記各分割直流供給バスバ(20〜22)は前記直流電源(16U,16V,16W)にそれぞれ独立に接続されている。 In the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, each of the divided DC supply bus bars (20 to 22) is independently connected to the DC power supply (16U, 16V, 16W).
この構成によれば、積層された各バスバ同士の間に発生する共振電流を抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress the resonance current generated between the stacked bus bars.
また、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記複数の分割直流供給バスバ(20〜22)がそれぞれ設けられた複数枚の基板(PCB基板19U1,19U2,19V1,19V2,19W1,19W2)を積層して多層に形成したバスバ基板(18)が設けられ、前記複数の分割直流供給バスバ(20〜22)を貫通する複数のスルーホール(20c,21c,22c)が前記バスバ基板(18)に設けられている。また、複数の前記コンデンサ(C1〜C9)のコンデンサ端子(UCT1〜WCT2)が前記スルーホール(20cないし22c)にそれぞれ挿入され且つ前記各分割直流供給バスバ(20〜22)に対してそれぞれ半田接続されている。 Further, in the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, a plurality of substrates (PCB substrates 19U1, 19U2, 19V1, 19V2, 19W1, respectively) provided with the plurality of divided DC supply bus bars (20-22), respectively. 19W2) is provided in a multilayer structure, and a plurality of through-holes (20c, 21c, 22c) penetrating the plurality of divided DC supply bus bars (20-22) are provided on the bus bar substrate ( 18). Capacitor terminals (UCT1 to WCT2) of the plurality of capacitors (C1 to C9) are respectively inserted into the through holes (20c to 22c) and solder-connected to the divided DC supply bus bars (20 to 22). Has been.
この構成によれば、大容量インバータに用いられている金属の厚板バスバに比べ、製造上安価なPCBなどの多層バスバで構成でき、また、スルーホールなどを介して、コンデンサを簡易に接続できる。しかも、この接続にも半田接続ができ、複数のコンデンサを一度に接続することも可能であり、製造コストが低減できる。 According to this configuration, it can be configured with a multilayer bus bar such as a PCB that is less expensive to manufacture than a metal thick plate bus bar used in a large-capacity inverter, and a capacitor can be easily connected through a through hole or the like. . In addition, this connection can also be made by soldering, and a plurality of capacitors can be connected at a time, thereby reducing the manufacturing cost.
また、この発明の実施の形態の機電一体型駆動装置において、前記各相のパワーモジュール(13〜15)は配置順が同一となるように配列されている。 Further, in the electromechanical integrated drive device according to the embodiment of the present invention, the power modules (13 to 15) of the respective phases are arranged so that the arrangement order is the same.
この構成によれば、各相のパワーモジュールはU相,V相,W相,U相・・・等のように各バスバ上での順番が電気的に同一になるので、各バスバ間のインダクタンス低減効果を最大限に得ることができる。 According to this configuration, the power modules of each phase are electrically in the same order on each bus bar as in the U phase, V phase, W phase, U phase, etc., so the inductance between each bus bar The reduction effect can be obtained to the maximum.
1 三相交流モータ(多相交流モータ)
2 インバータ(パワーモジュール)
10c・・・ステータコイル(U相対応駆動コイル)
11c・・・ステータコイル(V相対応駆動コイル)
12c・・・ステータコイル(W相対応駆動コイル)
13・・・U相パワーモジュール
13G・・・U相対応パワーモジュール群
14・・・V相パワーモジュール
14G・・・V相対応パワーモジュール群
15・・・W相パワーモジュール
15G・・・W相対応パワーモジュール群
16・・・直流電源
16U・・・直流電源
16V・・・直流電源
16W・・・直流電源
18・・・相対応バスバ基板(分割バスバ基板)
19U・・・PCB基板
19U1・・・PCB基板
19U2・・・PCB基板
19V・・・PCB基板
19V1・・・PCB基板
19V2・・・PCB基板
19W・・・PCB基板
19W1・・・PCB基板
19W2・・・PCB基板
20・・・U相対応直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
20a・・・正バスバ
20b・・・負バスバ
20c・・・スルーホール
20d・・・スルーホール
20e・・・スルーホール
20f・・・スルーホール
21・・・V相対応直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
21a・・・正バスバ
21b・・・負バスバ
21c・・・スルーホール
21d・・・スルーホール
21e・・・スルーホール
21f・・・スルーホール
22・・・W相対応直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
22a・・・正バスバ
22b・・・負バスバ
22c・・・スルーホール
22d・・・スルーホール
22e・・・スルーホール
22f・・・スルーホール
C1,C4,C7・・・U相コンデンサ
UCT1・・・U相コンデンサ端子
UCT2・・・U相コンデンサ端子
C2,C5,C8・・・V相コンデンサ
VCT1・・・V相コンデンサ端子
VCT2・・・V相コンデンサ端子
C3,C6,C9・・・W相コンデンサ
WCT1・・・W相コンデンサ端子
WCT2・・・W相コンデンサ端子
30・・・多相バスバ基板
31・・・第1の多相分割バスバ基板
31A・・・PCB基板
31B・・・PCB基板
31D・・・第1の多相直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
31a・・・正バスバ
31b・・・負バスバ
31G・・・第1のパワーモジュール群
32・・・第2の多相分割バスバ基板
32A・・・PCB基板
32B・・・PCB基板
32D・・・第2の多相直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
32a・・・正バスバ
32b・・・負バスバ
32G・・・第2のパワーモジュール群
33・・・第3の多相分割バスバ基板
33A・・・PCB基板
33B・・・PCB基板
33D・・・第3の多相直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
33a・・・正バスバ
33b・・・負バスバ
33G・・・第3のパワーモジュール群
34・・・第4の多相分割バスバ基板
34A・・・PCB基板
34B・・・PCB基板
34D・・・第4の多相直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
34a・・・正バスバ
34b・・・負バスバ
34G・・・第4のパワーモジュール群
35・・・第5の多相分割バスバ基板
35A・・・PCB基板
35B・・・PCB基板
35D・・・第5の多相直流供給バスバ(分割直流供給バスバ)
35a・・・正バスバ
35b・・・負バスバ
35G・・・第5のパワーモジュール群
C1,C4,C7,C10,C13・・・U相コンデンサ
C2,C5,C8,C11,C14・・・V相コンデンサ
C3,C6,C9,C12,C15・・・W相コンデンサ
1 Three-phase AC motor (multi-phase AC motor)
2 Inverter (Power module)
10c: Stator coil (U-phase compatible drive coil)
11c ... Stator coil (V-phase compatible drive coil)
12c ... Stator coil (W-phase compatible drive coil)
13 ... U
19U: PCB substrate 19U1 ... PCB substrate 19U2 ...
20a ...
21a ...
22a ...
31a ... Positive bus bar 31b ...
32a ...
33a ...
34a ...
35a ...
Claims (9)
直流電源の正側及び負側にそれぞれ接続された正バスバ及び負バスバを有する直流供給バスバと、
前記正バスバと負バスバとの間に接続されていると共に前記直流電源からの直流出力を多相の交流出力に変換し且つ変換された各相の前記交流出力を前記各相の駆動コイルにそれぞれ供給するパワーモジュールと、を備える機電一体型駆動装置において、
前記直流供給バスバは前記各相に対応してぞれぞれ設けられた複数の分割直流供給バスバを備えていると共に、
前記パワーモジュールを2以上一組としたパワーモジュール群が設けられ、前記複数の分割直流供給バスバは前記複数のパワーモジュール群の数と同一数設けられていると共に互いに積層されていることを特徴とする機電一体型駆動装置。 A multi-phase AC motor provided with a plurality of drive coils each supplied with a plurality of alternating currents of different phases,
A DC supply bus bar having a positive bus bar and a negative bus bar respectively connected to the positive side and the negative side of the DC power source;
Connected between the positive bus bar and the negative bus bar, converts the DC output from the DC power source to a multi-phase AC output, and converts the converted AC output of each phase to the driving coil of each phase, respectively. In an electromechanical integrated drive device comprising: a power module to supply;
The DC supply bus bar includes a plurality of divided DC supply bus bars provided corresponding to the respective phases, and
A power module group including two or more sets of the power modules is provided, and the plurality of divided DC supply bus bars are provided in the same number as the plurality of power module groups and stacked on each other. An electromechanical integrated drive.
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