(57)【要約】【課題】電動過給機の駆動装置を小型化する。【解決手段】電動機駆動装置は、電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、インバータ回路から三相交流電動機に対して駆動電流を供給する三相出力端子とを備え、各相の駆動素子が互いに、基板の部品面上の位置のうち部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、
前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、
前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、
前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、
を備え、
各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置される
電動機駆動装置。
【請求項２】
前記インバータ回路は、
前記駆動電源の正負電源間に接続される容量素子をさらに有し、
各相の前記容量素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置される
請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
前記容量素子には、第１容量素子と、前記第１容量素子よりも高周波特性が優れ単位体積当たりの静電容量が小さい第２容量素子とが含まれ、
前記第２容量素子と前記駆動素子との間の前記配線パターンの長さが、前記第１容量素子と前記駆動素子との間の前記配線パターンの長さよりも短くされて、前記第１容量素子と前記第２容量素子とが配置される
請求項２に記載の電動機駆動装置。
【請求項４】
前記インバータ回路を構成する素子のうち、基板実装状態での高さがより高い第１素子と、基板実装状態での高さがより低い第２素子とについて、前記第１素子が前記基板の外周部に、前記第２素子が前記基板の内周部に、それぞれ配置される
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
【請求項５】
前記基板は、第１層、第２層、第３層及び第４層の順にして前記対称軸の軸線方向に積層された少なくとも４層の配線パターン面を有し、
前記正負電源端子のうちの正電源端子に接続される正電源パターンが前記第１層及び前記第３層に、前記正負電源端子のうちの負電源端子に接続される負電源パターンが前記第２層及び前記第４層に形成される
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
【請求項６】
前記第１層の前記正電源パターンと、前記第２層の前記負電源パターンと、前記第３層の前記正電源パターンと、前記第４層の前記負電源パターンとが、前記対称軸を中心とした所定半径内の位置において、前記対称軸の軸線方向に積層配置されている
請求項５に記載の電動機駆動装置。
【請求項７】
前記基板は、前記対称軸による回転対称の位置にそれぞれ配置される領域であって、三相の前記駆動電流のうちの、第１相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第１相領域と、第２相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第２相領域と、第３相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第３相領域とを有し、
前記正負電源端子のうちの正電源端子が前記第１相領域に配置され、前記正負電源端子のうちの負電源端子が前記第２相領域に配置され、前記駆動素子を制御する制御信号が接続される接続部が前記第３相領域に配置される
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電動機駆動装置と、
前記電動機駆動装置によって駆動される前記三相交流電動機と、
を備える電動過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機駆動装置及び電動過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機によってコンプレッサを駆動することにより、内燃機関の吸気配管に対して過給する電動過給機が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８９４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載されるような従来技術においては、インバータ回路によって三相交流電動機を駆動することにより、電動過給機を動作させる。一般に、インバータ回路は誘導性サージが生じやすいことから、インバータ回路に使用されるスイッチング素子は、この誘導性サージに耐えうる定格のものを選定する必要がある。大きな誘導性サージに耐えるためにインバータ回路に使用されるスイッチング素子の定格を向上させると、スイッチング素子の素子サイズが大型になる。このため、従来技術においては、電動過給機の駆動装置を小型化することが困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、を備え、各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置される電動機駆動装置である。
【０００６】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置において、前記インバータ回路は、前記駆動電源の正負電源間に接続される容量素子をさらに有し、各相の前記容量素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置される。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置において、前記容量素子には、第１容量素子と、前記第１容量素子よりも高周波特性が優れ単位体積当たりの静電容量が小さい第２容量素子とが含まれ、前記第２容量素子と前記駆動素子との間の前記配線パターンの長さが、前記第１容量素子と前記駆動素子との間の前記配線パターンの長さよりも短くされて、前記第１容量素子と前記第２容量素子とが配置される。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置において、前記インバータ回路を構成する素子のうち、基板実装状態での高さがより高い第１素子と、基板実装状態での高さがより低い第２素子とについて、前記第１素子が前記基板の外周部に、前記第２素子が前記基板の内周部に、それぞれ配置される。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置において、前記基板は、第１層、第２層、第３層及び第４層の順にして前記対称軸の軸線方向に積層された少なくとも４層の配線パターン面を有し、前記正負電源端子のうちの正電源端子に接続される正電源パターンが前記第１層及び前記第３層に、前記正負電源端子のうちの負電源端子に接続される負電源パターンが前記第２層及び前記第４層に形成される。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置において、前記第１層の前記正電源パターンと、前記第２層の前記負電源パターンと、前記第３層の前記正電源パターンと、前記第４層の前記負電源パターンとが、前記対称軸を中心とした所定半径内の位置において、前記対称軸の軸線方向に積層配置されている。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置において、前記基板は、前記対称軸による回転対称の位置にそれぞれ配置される領域であって、三相の前記駆動電流のうちの、第１相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第１相領域と、第２相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第２相領域と、第３相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第３相領域とを有し、前記正負電源端子のうちの正電源端子が前記第１相領域に配置され、前記正負電源端子のうちの負電源端子が前記第２相領域に配置され、前記駆動素子を制御する制御信号が接続される接続部が前記第３相領域に配置される。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置と、前記電動機駆動装置によって駆動される前記三相交流電動機とを備える電動過給機である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電動過給機の制御装置を小型化することが可能な電動機駆動装置及び電動過給機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る電動過給システムの機能構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態の電動過給機の構造の一例を示す図である。
【図３】本実施形態の駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図４】本実施形態の駆動回路の詳細な構成の一例を示す図である。
【図５】本実施形態の基板の部品面上の素子配置の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の基板の配線パターンの一例を示す図である。
【図７】本実施形態の基板の積層状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施形態］
以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る電動過給システム１の機能構成の一例を示す図である。
【００１６】
［電動過給システム１の構成］
電動過給システム１は、制御装置１０と、電動過給機２０とを備える。電動過給機２０は、例えば、エンジンなどの内燃機関が発生する動力によって走行する車両に備えられる。この一例において、電動過給機２０は、内燃機関の吸気配管（いずれも不図示。）に対して空気を過給する。例えば、この車両は、内燃機関からの排気によって吸気配管に過給する、いわゆるターボチャージャを備えている。一般的に、ターボチャージャには、運転者がアクセルペダルを踏みこんだ後、ターボチャージャの圧縮機が十分な過給圧を発生させるまでの遅延時間（いわゆる、ターボラグ）が生じる。本実施形態の電動過給機２０は、内燃機関の吸気配管においてターボチャージャに並列して配置され、運転者がアクセルペダルを踏みこんだ後、ターボチャージャの圧縮機が十分な過給圧を発生させるまでの期間において過給動作する。電動過給機２０は、ターボラグによる内燃機関の出力不足の発生を低減する。
【００１７】
なお、本実施形態の一例においては、電動過給機２０は、ターボチャージャの動作を補うものとして、車両に備えられている場合について説明するが、これに限られない。例えば、電動過給機２０は、ターボチャージャが備えられていない車両や、車両以外の内燃機関において利用されるものであってもよい。
【００１８】
図２は、本実施形態の電動過給機２０の構造の一例を示す図である。電動過給機２０は、例えば、電動機（モータ）などの駆動部２１０と、この駆動部２１０の回転軸ＲＴに接続されるインペラなどの回転部２２０とを備える。また、同図に示すように、電動過給機２０は、制御装置１０をその内部に備えていてもよい。
【００１９】
駆動部２１０は、三相交流電動機を備え、制御装置１０の制御に基づいて、回転軸ＲＴを所望の回転数によって回転させる。回転部２２０は、回転軸ＲＴの回転に伴って回転し、吸入した空気を圧縮し、圧縮した空気を内燃機関の吸気配管に吐出する。
【００２０】
図１に戻り、制御装置１０についての説明を続ける。制御装置１０は、制御部１００と、駆動回路１６０とを備えている。
制御部１００は、ＣＰＵなどの演算機能を備えており、駆動指令取得部１１０と、制御モード判定部１２０と、駆動信号出力部１３０とを、その機能部として備える。
駆動指令取得部１１０は、電動過給機２０の駆動部２１０に対する駆動指令ＣＭを取得する。駆動指令ＣＭは、上位制御装置３０から出力される。上位制御装置３０とは、例えば、内燃機関を制御する装置（例えば、車載ＥＣＵ；Electronic Control Unit）である。上位制御装置３０は、車両の運転者によるアクセル操作を検出し、検出したアクセル操作に応じた駆動指令ＣＭを出力する。この駆動指令ＣＭには、電動過給機２０の過給動作の開始指令や、電動過給機２０の過給動作の停止指令が含まれている。
【００２１】
制御モード判定部１２０は、駆動指令取得部１１０が取得する駆動指令ＣＭと、駆動部２１０の所定の停止条件とに基づいて、電動過給機２０の制御モードＭＤを判定する。この制御モードＭＤには、一例として、駆動部２１０を所定の駆動力によって駆動する駆動モードＭＤ１と、駆動部２１０を駆動状態から停止させる減速モードＭＤ２などがある。
【００２２】
駆動信号出力部１３０は、駆動回路１６０に対して、制御モード判定部１２０の判定結果に応じてスイッチ素子Ｔｒのオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号ＤＳを出力する。
【００２３】
駆動回路１６０とは、駆動部２１０の三相交流電動機に対して駆動電流ＤＣを供給するインバータ回路である。駆動回路１６０は、電動過給機２０の三相交流電動機に各相の駆動電流ＤＣを供給するスイッチ素子Ｔｒ（駆動素子）を有する。駆動回路１６０は、制御部１００が実装される基板とは別基板（基板５０）に実装される。基板５０には、駆動回路１６０の配線パターンが形成される。この駆動回路１６０の一例について、図３を参照して説明する。
【００２４】
図３は、本実施形態の駆動回路１６０の構成の一例を示す図である。この一例において、駆動部２１０は、三相交流電動機を備えており、各相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のコイル（不図示）に供給される三相駆動電流によって動作する。駆動回路１６０は、三相インバータ回路であり、電源部４０から供給される直流電力を、三相駆動電流に変換する。
具体的には、駆動回路１６０は、電源部４０から駆動電源としての単相直流電流が供給される正電源端子ＴＰＷ１及び負電源端子ＴＰＷ２を備えている。また、駆動回路１６０は、コンデンサＣＰと、各相の上下スイッチ素子Ｔｒ（Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ１、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ２、Ｖ相スイッチ素子ＴｒＶ１、Ｖ相スイッチ素子ＴｒＶ２、Ｗ相スイッチ素子ＴｒＷ１及びＷ相スイッチ素子ＴｒＷ２）とを備えている。コンデンサＣＰ及び各相の上下スイッチ素子Ｔｒは、それぞれ正電源端子ＴＰＷ１と負電源端子ＴＰＷ２との間に接続される。コンデンサＣＰは、いわゆるバイパスコンデンサとして機能し、三相出力端子Ｔから出力される電流波形のリプルを低減する。各相の上下スイッチ素子Ｔｒの中点は、三相出力端子Ｔ（Ｕ相出力端子ＴＵ、Ｖ相出力端子ＴＶ及びＷ相出力端子ＴＷ）に接続される。三相出力端子Ｔは、駆動部２１０に接続され、駆動部２１０に対して三相駆動電流を出力する。この三相駆動電流とは、駆動回路１６０が出力する駆動電流ＤＣの一例である。
【００２５】
スイッチ素子Ｔｒは、例えば、ＭＯＳトランジスタなどの半導体スイッチ素子であり、ベース端子（又はゲート端子）に供給される駆動信号ＤＳに基づいて動作する。
なお、スイッチ素子Ｔｒには、スイッチ素子Ｔｒの内部の半導体接合に起因して、コレクタ端子及びエミッタ端子（又は、ソース端子及びドレイン端子）間に寄生ダイオード（又はボディダイオード）が生じる。同図には、この寄生ダイオードを還流ダイオードＤ（還流ダイオードＤＵ１〜還流ダイオードＤＷ２）として示す。
【００２６】
図１に戻り、駆動回路１６０は、制御部１００の駆動信号出力部１３０から出力される駆動信号ＤＳに基づいて、電源部４０から供給される直流電力ＰＷを電力変換し、駆動電流ＤＣとして電動過給機２０の駆動部２１０に対して出力する。駆動回路１６０は、電動機駆動装置の一例である。
なお、本実施形態において、直流電力ＰＷの電圧は、一例として１２［Ｖ］である。
【００２７】
［駆動回路１６０の構成］
次に、図４を参照して、本実施形態の駆動回路１６０の詳細な構成について説明する。
図４は、本実施形態の駆動回路１６０の詳細な構成の一例を示す図である。同図には、駆動回路１６０が備える各相駆動回路のうち、Ｕ相駆動回路１６０Ｕを例示する。なお、駆動回路１６０が備えるＶ相駆動回路、Ｗ相駆動回路については、Ｕ相駆動回路１６０Ｕと同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００２８】
Ｕ相駆動回路１６０Ｕは、上述したＵ相スイッチ素子ＴｒＵ１、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ２をそれぞれ２素子ずつ備える。換言すれば、Ｕ相駆動回路１６０Ｕは、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ１Ａと、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ１Ｂとを、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ１として備える。また、Ｕ相駆動回路１６０Ｕは、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ２Ａと、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ２Ｂとを、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵ２として備える。
【００２９】
また、Ｕ相駆動回路１６０Ｕは、電解コンデンサＣＥと、セラミックコンデンサＣＣとを、上述したコンデンサＣＰ（容量素子）として備える。つまり、Ｕ相駆動回路１６０Ｕは、２種類のバイパスコンデンサを備える。ここで、セラミックコンデンサＣＣは、電解コンデンサＣＥに比べて高周波特性が優れ単位体積当たりの静電容量が小さい。
なお、電解コンデンサＣＥは、コンデンサＣＰの種類の中で、高周波特性が比較的劣り、単位体積当たりの静電容量が大きい種類の一例である。また、セラミックコンデンサＣＣは、コンデンサＣＰの種類の中で、高周波特性が比較的優れ、単位体積当たりの静電容量が小さい種類の一例である。
【００３０】
［コンデンサＣＰの配置］
コンデンサＣＰは、電解コンデンサＣＥと、セラミックコンデンサＣＣとのうち、セラミックコンデンサＣＣは、スイッチ素子Ｔｒのより近くに配置される。すなわち、セラミックコンデンサＣＣとスイッチ素子Ｔｒとの間のパターン距離ＬＣが、電解コンデンサＣＥとスイッチ素子Ｔｒとの間のパターン距離ＬＥよりも短くされて、電解コンデンサＣＥとセラミックコンデンサＣＣとが配置される。つまり、パターン距離ＬＣは、パターン距離ＬＥよりも短い。
駆動回路１６０は、スイッチ素子Ｔｒから生じるリプルのうち、高周波のリプルをセラミックコンデンサＣＣによって除去し、低周波のリプルを電解コンデンサＣＥによって除去する。
【００３１】
［コンデンサＣＰの種類ごとの素子数］
なお、一般にセラミックコンデンサＣＣは、電解コンデンサＣＥに比べて単位面積当たりの抵抗値（等価直列抵抗；Equivalent series resistance（ＥＳＲ））及び単位面積当たりの静電容量がいずれも小さいという性質を有する。このため、コンデンサＣＰをセラミックコンデンサＣＣのみで構成した場合、等価直列抵抗が小さくなるものの、静電容量を所定値にした場合に実装面積が大きくなる。一方、コンデンサＣＰを電解コンデンサＣＥのみで構成した場合、等価直列抵抗が大きくなり、リプルを低減させにくい。
本実施形態の制御装置１０は、一相あたりのセラミックコンデンサＣＣの素子数と、電解コンデンサＣＥの素子数との比を、一例として２：１程度にすることにより、実装面積の低減とリプルの低減とを両立させる。例えば、本実施形態の制御装置１０は、一相あたり４素子のセラミックコンデンサＣＣ（セラミックコンデンサＣＣ１〜ＣＣ４）と、一層あたり２素子の電解コンデンサＣＥ（電解コンデンサＣＥ１〜ＣＥ２）とを備える。
【００３２】
［各相素子の回転対称配置］
次に、図５を参照して、本実施形態の駆動回路１６０が実装される基板５０の部品面上の素子配置について説明する。
図５は、本実施形態の基板５０の部品面上の素子配置の一例を示す図である。ここで、上述した電動過給機２０の三相電動機（駆動部２１０）は、回転軸ＲＴを回転中心にした（すなわち円形の）底面形状を有し、回転軸ＲＴの軸線方向に延びる筒状の外形を有している。本実施形態の基板５０は、この三相電動機の外形に応じた形状（すなわち円形）の外形を有する。このように基板５０の外形が円形であるため、電動過給機２０は、駆動部２１０と、制御装置１０とを一体化した場合の外形寸法が小型化される。
一方、基板５０を円形にした場合において、駆動回路１６０を構成する各相の素子をどのように配置すべきかが問題となる。以下、本実施形態の駆動回路１６０における素子配置の一例について説明する。
【００３３】
基板５０には、上述した電源端子ＴＰＷと、三相出力端子Ｔと、インバータ回路の各相の素子とが配置される。
基板５０において、これらの端子及び素子は、基板５０の中央部を中心とした中心角１２０度の扇形の領域に分割配置される。
ここで、Ｕ相出力端子ＴＵが配置される位置と、基板５０の中心とを結ぶ線分をＵ相配置軸ＡｘＵとする。また、Ｖ相出力端子ＴＶが配置される位置と、基板５０の中心とを結ぶ線分をＶ相配置軸ＡｘＶとし、Ｗ相出力端子ＴＷが配置される位置と、基板５０の中心とを結ぶ線分をＷ相配置軸ＡｘＷとする。これら、Ｕ相配置軸ＡｘＵとＶ相配置軸ＡｘＶ、Ｖ相配置軸ＡｘＶとＷ相配置軸ＡｘＷ、及びＷ相配置軸ＡｘＷとＵ相配置軸ＡｘＵは、互いに１２０度を成す。
以下の説明において、Ｕ相配置軸ＡｘＵとＶ相配置軸ＡｘＶとの間の基板５０上の領域をＵ相領域ＡＲＵと称する。また、Ｖ相配置軸ＡｘＶとＷ相配置軸ＡｘＷとの間の基板５０上の領域をＶ相領域ＡＲＶと称し、Ｗ相配置軸ＡｘＷとＵ相配置軸ＡｘＵとの間の基板５０上の領域をＷ相領域ＡＲＷと称する。
【００３４】
［スイッチ素子Ｔｒ・コンデンサＣＰの配置］
Ｕ相領域ＡＲＵには、インバータ回路を構成する各素子のうち、Ｕ相の素子が配置される。すなわち、Ｕ相領域ＡＲＵには、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵと、Ｕ相セラミックコンデンサＣＣＵと、Ｕ相電解コンデンサＣＥＵとが配置される。
Ｖ相領域ＡＲＶ及びＷ相領域ＡＲＷについても、Ｕ相領域ＡＲＵと同様に、インバータ回路を構成する各素子のうち、各相の素子が配置される。すなわち、Ｖ相領域ＡＲＶには、Ｖ相スイッチ素子ＴｒＶと、Ｖ相セラミックコンデンサＣＣＶと、Ｖ相電解コンデンサＣＥＶとが配置される。Ｗ相領域ＡＲＷには、Ｗ相スイッチ素子ＴｒＷと、Ｗ相セラミックコンデンサＣＣＷと、Ｗ相電解コンデンサＣＥＷとが配置される。
【００３５】
ここで、各相のスイッチ素子Ｔｒは、互いに、基板５０の部品面上の位置のうち、部品面の中心を回転対称軸ＡｘＲＳとした回転対称の位置に配置される。
具体的には、Ｖ相スイッチ素子ＴｒＶは、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵが配置される基板５０の部品面上の位置を、基板５０の中心を回転対称軸ＡｘＲＳにして１２０度回転させた位置に配置される。また、Ｗ相スイッチ素子ＴｒＷは、Ｕ相スイッチ素子ＴｒＵが配置される基板５０の部品面上の位置を、基板５０の中心を回転対称軸ＡｘＲＳにして２４０度回転させた位置に配置される。
【００３６】
また、各相のコンデンサＣＰは、互いに、基板５０の部品面上の位置のうち、部品面の中心を回転対称軸ＡｘＲＳとした回転対称の位置に配置される。
具体的には、Ｖ相セラミックコンデンサＣＣＶは、Ｕ相セラミックコンデンサＣＣＵが配置される基板５０の部品面上の位置を、基板５０の中心を回転対称軸ＡｘＲＳにして１２０度回転させた位置に配置される。Ｖ相電解コンデンサＣＥＶは、Ｕ相電解コンデンサＣＥＵが配置される基板５０の部品面上の位置を、基板５０の中心を回転対称軸ＡｘＲＳにして２４０度回転させた位置に配置される。
同様に、Ｗ相セラミックコンデンサＣＣＷは、Ｕ相セラミックコンデンサＣＣＵが配置される基板５０の部品面上の位置を、基板５０の中心を回転対称軸ＡｘＲＳにして１２０度回転させた位置に配置される。Ｗ相電解コンデンサＣＥＷは、Ｕ相電解コンデンサＣＥＵが配置される基板５０の部品面上の位置を、基板５０の中心を回転対称軸ＡｘＲＳにして２４０度回転させた位置に配置される。
【００３７】
なお、本実施形態のセラミックコンデンサＣＣは、電解コンデンサＣＥに比べて基板５０に実装した状態における部品の高さ（すなわち、実装高さ）が低い。同図に示すように、電解コンデンサＣＥは基板５０の外周部に、セラミックコンデンサＣＣは基板５０の内周部に、それぞれ配置される。すなわち、本実施形態の基板５０には、実装高さが比較的高い素子（例えば電解コンデンサＣＥ）が外周部に、実装高さが比較的低い素子（例えばセラミックコンデンサＣＣ）が内周部に、それぞれ配置される。
上述したように、制御装置１０と電動過給機２０とが一体化されて構成される場合において、基板５０の内周部は、駆動部２１０の中心部（すなわち、回転軸ＲＴが配置される部分）に対応する位置に配置される。ここで、駆動部２１０の中心部には、回転軸ＲＴや、回転軸ＲＴの回転角を検出するホール素子基板（不図示）などの構造物が配置されるため、部品の空間配置上の制約が比較的大きい。本実施形態の基板５０は、基板の内周部の実装高さを低く抑えているため、駆動部２１０の中心部の構造物（例えば、回転軸ＲＴやホール素子基板）との配置上の干渉を低減することができる。このため、本実施形態の制御装置１０によれば、基板５０と駆動部２１０とをより接近させて配置することができ、制御装置１０と電動過給機２０とが一体化されて構成される場合において、装置を小型化することができる。
【００３８】
［電源端子ＴＰＷ・コネクタＣＮの配置］
本実施形態において一例として、電源端子ＴＰＷのうち正電源端子ＴＰＷ１は、Ｕ相領域ＡＲＵに配置される。負電源端子ＴＰＷ２は、Ｖ相領域ＡＲＶに配置される。
【００３９】
ここで、電源端子ＴＰＷは、直流電源を基板５０に供給する端子であり、正電源端子ＴＰＷ１及び負電源端子ＴＰＷ２の２種類の端子がある。一方、基板５０の部品面において配置可能な領域には、Ｕ相領域ＡＲＵ、Ｖ相領域ＡＲＶ及びＷ相領域ＡＲＷの３領域がある。上述したように、基板５０の中心を回転対称軸ＡｘＲＳにした回転対称の位置に部品を配置することとして、例えば正電源端子ＴＰＷ１をＵ相領域ＡＲＵに、負電源端子ＴＰＷ２をＶ相領域ＡＲＶにそれぞれ配置した場合、Ｗ相領域ＡＲＷには、これら端子の実装面積に応じた未実装領域が生じることになる。
【００４０】
本実施形態において、このＷ相領域ＡＲＷには、コネクタＣＮが配置される。このコネクタＣＮとは、一例として、制御部１００から出力される駆動信号ＤＳの供給配線が接続される接続部である。
【００４１】
すなわち、基板５０は、回転対称軸ＡｘＲＳによる回転対称の位置にそれぞれ配置される領域であって、三相の駆動電流ＤＣのうちの、Ｕ相駆動電流を供給するスイッチ素子Ｔｒが配置されるＵ相領域ＡＲＵ（第１相領域）と、Ｖ相駆動電流を供給するスイッチ素子Ｔｒが配置されるＶ相領域ＡＲＶ（第２相領域）と、Ｗ相駆動電流を供給するスイッチ素子Ｔｒが配置されるＷ相領域ＡＲＷ（第３相領域）とを有する。
また、電源端子ＴＰＷのうちの正電源端子ＴＰＷ１がＵ相領域ＡＲＵに配置され、電源端子ＴＰＷのうちの負電源端子ＴＰＷ２がＶ相領域ＡＲＶに配置され、スイッチ素子Ｔｒを制御する制御信号（例えば、駆動信号ＤＳ）が接続されるコネクタＣＮがＷ相領域ＡＲＷに配置される。
【００４２】
［電源配線パターンの配置］
次に、図６を参照して、本実施形態の基板５０の配線パターンの一例について説明する。
図６は、本実施形態の基板５０の配線パターンの一例を示す図である。基板５０は、２面以上の複数の配線パターン面を有する。一例として、本実施形態の５０は、第１層ＬＹ１〜第４層ＬＹ４の４層の配線パターン面を有する４層基板である。同図には、基板５０に形成される配線パターンのうち、ある配線層（例えば、第１層ＬＹ１）の配線パターンの一例を示す。
【００４３】
基板５０には、電源配線パターンＰＨと、グランド配線パターンＰＧと、出力配線パターンＰＯとが形成される。
ここで、電源配線パターンＰＨとは、正電源端子ＴＰＷ１に電気的に接続され、基板５０に実装される各素子に正電源を供給する配線パターンである。グランド配線パターンＰＧとは、負電源端子ＴＰＷ２に電気的に接続され、基板５０に実装される各素子に負電源（基準電位）を供給する配線パターンである。出力配線パターンＰＯとは、相ごとの三相出力端子Ｔに接続され、スイッチ素子Ｔｒから三相出力端子Ｔに対して駆動電流ＤＣを供給する配線パターンである。
具体的には、Ｕ相領域ＡＲＵには、Ｕ相電源配線パターンＰＨＵと、Ｕ相グランド配線パターンＰＧＵと、Ｕ相出力配線パターンＰＯＵとが形成される。Ｖ相領域ＡＲＶには、Ｖ相電源配線パターンＰＨＶと、Ｖ相グランド配線パターンＰＧＶと、Ｖ相出力配線パターンＰＯＶとが形成させる。Ｗ相領域ＡＲＷには、Ｗ相電源配線パターンＰＨＷと、Ｗ相グランド配線パターンＰＧＷと、Ｗ相出力配線パターンＰＯＷとが形成される。これら各配線パターンのうち、Ｕ相電源配線パターンＰＨＵと、Ｖ相電源配線パターンＰＨＶと、Ｗ相電源配線パターンＰＨＷとは、基板５０において互いに電気的に接続されている。また、Ｕ相グランド配線パターンＰＧＵと、Ｖ相グランド配線パターンＰＧＶと、Ｗ相グランド配線パターンＰＧＷとは、基板５０において互いに電気的に接続されている。
【００４４】
本実施形態の基板５０において、各相の電源配線パターンＰＨどうし、及び各相のグランド配線パターンＰＧどうしは、いずれも基板５０の中心領域ＣＴにおいて互いに電気的に接続されている。
例えば、同図に示すように、Ｕ相電源配線パターンＰＨＵと、Ｖ相電源配線パターンＰＨＶと、Ｗ相電源配線パターンＰＨＷとは、基板５０の中心領域ＣＴにおいて互いに電気的に接続されている。
また、同図には示していないが、Ｕ相グランド配線パターンＰＧＵと、Ｖ相グランド配線パターンＰＧＶと、Ｗ相グランド配線パターンＰＧＷとは、基板５０の他の配線層（例えば、第２層ＬＹ２）の基板５０の中心領域ＣＴにおいて互いに電気的に接続されている。
【００４５】
図７は、本実施形態の基板５０の積層状態の一例を示す図である。本実施形態における一例として、基板５０は、第２基板ＢＤ２（いわゆる両面基板基材）を第１基板ＢＤ１及び第３基板ＢＤ３（いわゆるプリプレグ）によって挟んで構成される４層基板である。
すなわち、基板５０は、第１層ＬＹ１、第２層ＬＹ２、第３層ＬＹ３及び第４層ＬＹ４の順にして回転対称軸ＡｘＲＳの軸線方向に積層された少なくとも４層の配線パターン面を有している。
本実施形態の基板５０は、電源端子ＴＰＷのうちの正電源端子ＴＰＷ１に接続される正電源パターンが第１層ＬＹ１及び第３層ＬＹ３に、電源端子ＴＰＷのうちの負電源端子ＴＰＷ２に接続される負電源パターンが第２層ＬＹ２及び第４層ＬＹ４に形成される。
ここで、正電源パターンとは、一例として、上述した電源配線パターンＰＨである。また、負電源パターンとは、一例として、上述したグランド配線パターンＰＧである。
このように構成された基板５０によれば、第１基板ＢＤ１の両面において電源配線パターンＰＨとグランド配線パターンＰＧとが対向し、第２基板ＢＤ２の両面においてグランド配線パターンＰＧと電源配線パターンＰＨとが対向し、さらに、第３基板ＢＤ３の両面においても電源配線パターンＰＨとグランド配線パターンＰＧとが対向する。このため、電源配線パターンＰＨとグランド配線パターンＰＧとの間の電源インピーダンスが低減されるため、誘導性サージなどを原因とする電源電圧変動を低減することができる。
【００４６】
また、同図に示すように、第１層ＬＹ１の正電源パターンと、第２層ＬＹ２の負電源パターンと、第３層ＬＹ３の正電源パターンと、第４層ＬＹ４の負電源パターンとが、回転対称軸ＡｘＲＳを中心とした所定半径内の位置（中心領域ＣＴ）において、回転対称軸ＡｘＲＳの軸線方向に積層配置されている。
【００４７】
［実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態の駆動回路１６０は、駆動部２１０の形状（すなわち、円筒形）に応じた形状（すなわち、円形状）の基板５０に実装される。本実施形態の駆動回路１６０は、基板５０の外形と駆動部２１０の外形とを対応させた構成であるため、制御装置１０、駆動回路１６０及び電動過給機２０が一体化される場合に、装置全体を小型化することができる。
また、本実施形態の駆動回路１６０は、各相のスイッチ素子Ｔｒが互いに、基板５０の部品面上の位置のうち、部品面の中心を回転対称軸ＡｘＲＳとした回転対称の位置に配置される。このため、本実施形態の駆動回路１６０は、スイッチ素子Ｔｒの直流電力ＰＷの供給経路の配線パターン、及び駆動電流ＤＣの出力経路の配線パターンが、各相間において均等化される。このため、本実施形態の駆動回路１６０によれば、各相に存在する寄生インダクタンス成分が相間において均等化され、誘導性サージ電圧を低減することができる。
すなわち、本実施形態の駆動回路１６０によれば、電動過給システム１を小型化しつつ、誘導性サージ電圧を低減することができる。
【００４８】
また、本実施形態の駆動回路１６０は、バイパスコンデンサとして機能するコンデンサＣＰについても、部品面の中心を回転対称軸ＡｘＲＳとした回転対称の位置に配置される。このため、本実施形態の駆動回路１６０によれば、誘導性サージ電圧を各相間において均等に低減することができる。
【００４９】
また、本実施形態の駆動回路１６０は、正電源パターンと、負電源パターンとが、基板５０の中心領域ＣＴにおいて積層配置される。このため、本実施形態の駆動回路１６０によれば、基板５０の中心部において、電源インピーダンスが低減される。基板５０の中心部は、各相のスイッチ素子Ｔｒから等距離にあるため、電源インピーダンスが各相に対して均等に低減される。したがって、本実施形態の駆動回路１６０によれば、各相に存在する寄生インダクタンス成分が相間において均等化され、誘導性サージ電圧を低減することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の各実施形態に記載の構成及び動作を任意に組み合わせることができる。
【００５１】
なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…電動過給システム、１０…制御装置、１００…制御部、１１０…駆動指令取得部、１２０…制御モード判定部、１３０…駆動信号出力部、１６０…駆動回路、２０、２０ａ…電動過給機、２１０…駆動部、２２０…回転部、３０…上位制御装置、４０…電源部、５０…基板、ＣＭ…駆動指令、ＤＣ…駆動電流、ＰＷ…直流電力、Ｔｒ…スイッチ素子、ＴＰＷ…電源端子、Ｔ…三相出力端子、ＣＰ…コンデンサ、ＣＥ…電解コンデンサ、ＣＣ…セラミックコンデンサ、ＣＮ…コネクタ、ＬＹ…層、ＡｘＲＳ…回転対称軸
【図１】
2020108216.tif 000003
【図２】
2020108216.tif 000004
【図３】
2020108216.tif 000005
【図４】
2020108216.tif 000006
【図５】
2020108216.tif 000007
【図６】
2020108216.tif 000008
【図７】
2020108216.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月16日(2020.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、
前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、
前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、
前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、
を備え、
各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置され、
前記インバータ回路を構成する素子のうち、基板実装状態での高さがより高い第１素子と、基板実装状態での高さがより低い第２素子とについて、前記第１素子が前記基板の外周部に、前記第２素子が前記基板の内周部に、それぞれ配置される
電動機駆動装置。
【請求項２】
前記基板は、第１層、第２層、第３層及び第４層の順にして前記対称軸の軸線方向に積層された少なくとも４層の配線パターン面を有し、
前記正負電源端子のうちの正電源端子に接続される正電源パターンが前記第１層及び前記第３層に、前記正負電源端子のうちの負電源端子に接続される負電源パターンが前記第２層及び前記第４層に形成される
請求項１に記載の電動機駆動装置。
【請求項３】
電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、
前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、
前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、
前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、
を備え、
各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置され、
前記基板は、第１層、第２層、第３層及び第４層の順にして前記対称軸の軸線方向に積層された少なくとも４層の配線パターン面を有し、
前記正負電源端子のうちの正電源端子に接続される正電源パターンが前記第１層及び前記第３層に、前記正負電源端子のうちの負電源端子に接続される負電源パターンが前記第２層及び前記第４層に形成され、
前記第１層の前記正電源パターンと、前記第２層の前記負電源パターンと、前記第３層の前記正電源パターンと、前記第４層の前記負電源パターンとが、前記対称軸を中心とした所定半径内の位置において、前記対称軸の軸線方向に積層配置されている
電動機駆動装置。
【請求項４】
電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、
前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、
前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、
前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、
を備え、
各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置され、
前記基板は、前記対称軸による回転対称の位置にそれぞれ配置される領域であって、三相の前記駆動電流のうちの、第１相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第１相領域と、第２相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第２相領域と、第３相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第３相領域とを有し、
前記正負電源端子のうちの正電源端子が前記第１相領域に配置され、前記正負電源端子のうちの負電源端子が前記第２相領域に配置され、前記駆動素子を制御する制御信号が接続される接続部が前記第３相領域に配置される
電動機駆動装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動機駆動装置と、
前記電動機駆動装置によって駆動される前記三相交流電動機と、
を備える電動過給機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一態様は、電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、を備え、各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置され、前記インバータ回路を構成する素子のうち、基板実装状態での高さがより高い第１素子と、基板実装状態での高さがより低い第２素子とについて、前記第１素子が前記基板の外周部に、前記第２素子が前記基板の内周部に、それぞれ配置される電動機駆動装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、本発明の一態様は、上述の電動機駆動装置において、前記基板は、第１層、第２層、第３層及び第４層の順にして前記対称軸の軸線方向に積層された少なくとも４層の配線パターン面を有し、前記正負電源端子のうちの正電源端子に接続される正電源パターンが前記第１層及び前記第３層に、前記正負電源端子のうちの負電源端子に接続される負電源パターンが前記第２層及び前記第４層に形成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明の一態様は、電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、を備え、各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置され、前記基板は、第１層、第２層、第３層及び第４層の順にして前記対称軸の軸線方向に積層された少なくとも４層の配線パターン面を有し、前記正負電源端子のうちの正電源端子に接続される正電源パターンが前記第１層及び前記第３層に、前記正負電源端子のうちの負電源端子に接続される負電源パターンが前記第２層及び前記第４層に形成され、前記第１層の前記正電源パターンと、前記第２層の前記負電源パターンと、前記第３層の前記正電源パターンと、前記第４層の前記負電源パターンとが、前記対称軸を中心とした所定半径内の位置において、前記対称軸の軸線方向に積層配置されている電動機駆動装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の一態様は、電動過給機の三相交流電動機に各相の駆動電流を供給する駆動素子を有するインバータ回路と、前記インバータ回路の配線パターンが形成される基板と、前記インバータ回路の駆動電源としての単相直流電流が供給される正負電源端子と、前記インバータ回路から前記三相交流電動機に対して前記駆動電流を供給する三相出力端子と、を備え、各相の前記駆動素子が互いに、前記基板の部品面上の位置のうち、前記部品面の中心を対称軸とした回転対称の位置に配置され、前記基板は、前記対称軸による回転対称の位置にそれぞれ配置される領域であって、三相の前記駆動電流のうちの、第１相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第１相領域と、第２相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第２相領域と、第３相駆動電流を供給する前記駆動素子が配置される第３相領域とを有し、前記正負電源端子のうちの正電源端子が前記第１相領域に配置され、前記正負電源端子のうちの負電源端子が前記第２相領域に配置され、前記駆動素子を制御する制御信号が接続される接続部が前記第３相領域に配置される電動機駆動装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】