(57)【要約】  この発明は、相コイルとインバータ回路との接続、および相コイルの中性点の接続を簡易とし、電気自動車などの大容量の用途に好適なインバータ一体型駆動モジュールを得る。  この発明によるインバータ一体型駆動モジュールでは、ステータコイルは、ティース部のそれぞれに導体線を集中巻に巻回して形成された相コイルをティース部と同数有している。相コイルのそれぞれは、導体線の巻き始め部をモータの軸方向と平行に延伸させて中性点結線導体に接合され、導体線の巻き終わり部をモータの軸方向と平行に延伸させて対応するインバータユニットの交流出力端子に接合されている。
2012029706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース部のそれぞれに導体線を集中巻に巻回して形成された、該ティース部と同数の相コイルからなるステータコイルを有するステータ、上記導体線の一端を結線して上記相コイルを星形結線する環状の中性点結線導体、およびＮ極とＳ極とが交互に周方向に配列された磁極を有するロータから構成されるモータと、
それぞれ、正極側入力端子、負極側入力端子、正極側が該正極側入力端子に接続された上アーム側スイッチング素子、負極側が該負極側入力端子に接続された下アーム側スイッチング素子、および該上アーム側スイッチング素子の負極側と該下アーム側スイッチング素子の正極側とに接続された交流出力端子を備え、上記相コイルと同数のインバータユニットを有するインバータモジュールと、を備えたインバータ一体型駆動モジュールにおいて、
上記中性点結線導体は、上記相コイルを構成する上記導体線の一端を軸方向に延伸させた位置に位置するように上記モータの軸端に配設され、
上記インバータユニットのそれぞれは、上記相コイルのそれぞれに対応して、上記交流出力端子が上記相コイルを構成する上記導体線の他端を軸方向に延伸させた位置に位置するように、軸方向と直交する平面上で上記相コイルを構成する上記導体線の他端を軸方向に延伸させた位置からシフトして上記モータの軸端に配設され、
上記相コイルのそれぞれは、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端を上記モータの軸方向と平行に延伸させて、対応する上記インバータユニットの上記交流出力端子に接合され、かつ上記ティース部に巻回された上記導体線の一端を上記モータの軸方向と平行に延伸させて、上記中性点結線導体に接合されていることを特徴とするインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項２】
上記相コイルのそれぞれは、上記ティース部に巻回された上記導体線の一端および他端が径方向に離反して、かつ上記モータの軸方向の反対方向に延伸するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項３】
上記相コイルは、上記ティース部に巻回された上記導体線の一端が上記モータの軸方向の一側と他側とに交互に延伸するように周方向に配設され、
上記中性点結線導体は、上記相コイルの上記導体線の一端を軸方向の一側に延伸させた位置に位置するように、上記モータの軸方向の一側の該モータの軸方向と直交する平面上に環状に配設される第１中性点結線導体と、上記相コイルの上記導体線の一端を軸方向の他側に延伸させた位置に位置するように、上記モータの軸方向の他側の該モータの軸方向と直交する平面上に環状に配設される第２中性点結線導体とを有し、
半数の上記インバータユニットが、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端が上記モータの軸方向の他側に延伸する上記相コイルのそれぞれに対応するように該モータの軸方向の他側の該モータの軸方向と直交する平面上に周方向に１列に配設され、
上記半数のインバータユニットのそれぞれの交流出力端子が、上記相コイルの上記モータの軸方向の他側に延伸する上記導体線の他端に接合され、かつ上記相コイルの上記モータの軸方向の一側に延伸する上記導体線の一端が上記第１中性点結線導体に接合されて第１の３相交流巻線を構成し、
残りの半数の上記インバータユニットが、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端が上記モータの軸方向の一側に延伸する上記相コイルのそれぞれに対応するように該モータの軸方向の一側の該モータの軸方向と直交する平面上に周方向に１列に配設され、
上記残りの半数のインバータユニットのそれぞれの交流出力端子が、上記相コイルの上記モータの軸方向の一側に延伸する上記導体線の他端に接合され、かつ上記相コイルの上記モータの軸方向の他側に延伸する上記導体線の一端が上記第２中性点結線導体に接合されて第２の３相交流巻線を構成していることを特徴とする請求項２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項４】
上記相コイルは、上記ティース部に巻回された上記導体線の一端が径方向外側と内側とから上記モータの軸方向の他側に交互に延伸するように周方向に配設され、
上記中性点結線導体は、それぞれ、上記相コイルの上記導体線の一端を径方向内側と外側とから軸方向の他側に延伸させた位置に位置するように、上記モータの軸方向の他側の該モータの軸方向と直交する平面上に同心状に配設される環状の第１中性点結線導体と環状の第２中性点結線導体とを有し、
半数の上記インバータユニットが、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端が径方向外側から上記モータの軸方向の一側に延伸する上記相コイルのそれぞれに対応するように該モータの軸方向の一側の該モータの軸方向と直交する平面上に周方向に１列に配設され、
上記半数のインバータユニットのそれぞれの交流出力端子が、径方向外側から上記相コイルの上記モータの軸方向の一側に延伸する上記導体線の他端に接合され、かつ径方向内側から上記相コイルの上記モータの軸方向の他側に延伸する上記導体線の一端が上記第１中性点結線導体に接合されて第１の３相交流巻線を構成し、
残りの半数の上記インバータユニットが、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端が径方向内側から上記モータの軸方向の一側に延伸する上記相コイルのそれぞれに対応するように、上記半数のインバータユニットが配設されている上記平面上に周方向に１列に配設され、
上記残りの半数のインバータユニットのそれぞれの交流出力端子が、径方向内側から上記相コイルの上記モータの軸方向の一側に延伸する上記導体線の他端に接合され、かつ径方向外側から上記相コイルの上記モータの軸方向の他側に延伸する上記導体線の一端が上記第２中性点結線導体に接合されて第２の３相交流巻線を構成していることを特徴とする請求項２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項５】
上記半数のインバータユニットと上記残りの半数のインバータユニットとが、周方向に交互に一列に配列されていることを特徴とする請求項４記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項６】
上記半数のインバータユニットと上記残りの半数のインバータユニットとが、径方向の内径側と外径側とに分かれて、周方向に二列に配列されていることを特徴とする請求項４記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項７】
上記モータは、ロータの磁極数とステータのティース部の数との比が、５：６若しくは７：６に構成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項８】
上記第１および第２の３相交流巻線のそれぞれは、ロータの磁極数と相コイルの本数との２以上の公約数に等しい個数の３相巻線に分割され、分割された上記３相巻線のそれぞれが上記相コイルを専用の中性点結線導体を介して接続して構成され、互いに電気的に離れていることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項９】
上記相コイルは、上記ティース部に巻回された上記導体線の一端が径方向外側と内側との一方から上記モータの軸方向の他側に延伸するように周方向に配設され、
上記中性点結線導体は、上記相コイルの上記導体線の一端を軸方向の他側に延伸させた位置に位置するように、上記モータの軸方向の他側の該モータの軸方向と直交する平面上に配設され、
上記インバータユニットが、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端が上記モータの軸方向の一側に延伸する上記相コイルのそれぞれに対応するように該モータの軸方向の一側の該モータの軸方向と直交する平面上に周方向に１列に配設され、
上記インバータユニットのそれぞれの交流出力端子が、上記相コイルの上記モータの軸方向の一側に延伸する上記導体線の他端に接合され、かつ上記相コイルの上記モータの軸方向の他側に延伸する上記導体線の一端が上記中性点結線導体に接合されて３相交流巻線を構成していることを特徴とする請求項２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項１０】
上記相コイルのそれぞれは、上記ティース部に巻回された上記導体線の一端および他端が径方向に離反して、かつ上記モータの軸方向の一側に延伸するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項１１】
上記相コイルは、上記導体線の一端が径方向外側と内側との一方から上記モータの軸方向の一側に延伸するように周方向に配設され、
上記中性点結線導体は、上記相コイルの上記導体線の一端を軸方向の一側に延伸させた位置に位置するように、上記モータの軸方向の一側の該モータの軸方向と直交する平面上に配設され、
上記インバータユニットが、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端が上記モータの軸方向の一側に延伸する上記相コイルのそれぞれに対応するように該モータの軸方向の一側の該モータの軸方向と直交する平面上に周方向に１列に配設され、
上記インバータユニットのそれぞれの交流出力端子が、上記相コイルの上記モータの軸方向の一側に延伸する上記導体線の他端に接合され、かつ上記相コイルの上記モータの軸方向の一側に延伸する上記導体線の一端が上記中性点結線導体に接合されて３相交流巻線を構成していることを特徴とする請求項１０記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項１２】
上記相コイルのそれぞれは、長方形断面を有する帯状体に作製された上記導体線をエッジワイズ、又はフラットワイズに上記ティース部に巻回して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項１３】
上記交流出力端子は、長方形断面を有する導体板により作製され、
上記交流出力端子と上記相コイルの上記導体線の他端とが、長方形断面の長辺により構成される平面同士を対向させて接合されていることを特徴とする請求項１２記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【請求項１４】
上記交流出力端子と上記相コイルの上記導体線の他端との接合部が絶縁部材および電磁遮蔽部材の少なくとも一方で覆われていることを特徴とする請求項１３記載のインバータ一体型駆動モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータを内蔵した駆動モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流モータと一体化された従来のインバータモジュールでは、上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子とを直列接続してなる単相インバータ回路が、互いに複数個並列接続されて、多相インバータ回路を構成し、交流モータの端面に配置されている。そして、スイッチング素子は、交流モータの回転軸に対して所定の間隔を隔てて周方向に配置され、多相インバータ回路の上アーム側スイッチング素子の正極側を電源正極端子に接続する正極導体と多相インバータ回路の下アーム側スイッチング素子の負極側を電源負極端子に接続する負極導体は、リング状又は円弧状を有して近接して、周方向に配置されたスイッチング素子の内周部側に配置され、上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点に接続した各相毎の出力導体は、周方向に配置されたスイッチング素子の内周部側に配置され、スイッチング素子の信号端子は、スイッチング素子を挟んで出力導体と相対する外周部側に配置して制御回路に接続されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のインバータモジュールでは、出力導体が周方向に配置されたスイッチング素子の内周部側に配置されているので、交流モータのコイルの引出線をステータコアから引き出して径方向内方に曲げて中央部の近傍まで延伸させ、ついで中央部の近傍で軸方向に曲げてモジュール側に引き出して出力導体に接続しなければならなかった。
特に、従来のインバータモジュールが電気自動車などの大容量の用途に適用される場合、大電流が流れるコイルでの発熱を抑えるために、断面積の大きな導体線がコイルに用いられるので、導体線が曲がりにくくなり、コイルの引出線とインバータ回路との接続、さらにはコイルの中性点の接続などの接続作業が煩雑となるという不具合があった。
また、相コイルのそれぞれがティース部のそれぞれに導体線を集中巻に巻回して構成されている場合には、引出線の数および中性点の結線数が著しく多くなり、上述の不具合が顕著となる。さらに、１つのインバータユニットから複数の同相の相コイルに給電する場合には、モータ内で曲げにくい導体線を用いてティース部間を跨いで同相の相コイル同士を結線する必要があった。【０００５】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、相コイルのそれぞれがティース部のそれぞれに導体線を集中巻に巻回して構成されたモータを用いたインバータ一体型駆動モジュールにおいて、インバータユニットを相コイルのそれぞれに対応して配置し、相コイルを構成する導体線の一端を軸方向に延伸させてインバータユニットの交流出力端子に接合可能とし、かつ相コイルを構成する導体線の他端を軸方向に延伸させて中性点結線導体に接合可能として、相コイルとインバータ回路との接続、さらには相コイルの中性点の接続が簡易となり、電気自動車などの大容量の用途に好適なインバータ一体型駆動モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるインバータ一体型駆動モジュールは、ティース部のそれぞれに導体線を集中巻に巻回して形成された、該ティース部と同数の相コイルからなるステータコイルを有するステータ、上記導体線の一端を結線して上記相コイルを星形結線する環状の中性点結線導体、およびＮ極とＳ極とが交互に周方向に配列された磁極を有するロータから構成されるモータと、それぞれ、正極側入力端子、負極側入力端子、正極側が該正極側入力端子に接続された上アーム側スイッチング素子、負極側が該負極側入力端子に接続された下アーム側スイッチング素子、および該上アーム側スイッチング素子の負極側と該下アーム側スイッチング素子の正極側とに接続された交流出力端子を備え、上記相コイルと同数のインバータユニットを有するインバータモジュールと、を備えている。そして、上記中性点結線導体は、上記相コイルを構成する上記導体線の一端を軸方向に延伸させた位置に位置するように上記モータの軸端に配設され、上記インバータユニットのそれぞれは、上記相コイルのそれぞれに対応して、上記交流出力端子が上記相コイルを構成する上記導体線の他端を軸方向に延伸させた位置に位置するように、軸方向と直交する平面上で上記相コイルを構成する上記導体線の他端を軸方向に延伸させた位置からシフトして上記モータの軸端に配設され、上記相コイルのそれぞれは、上記ティース部に巻回された上記導体線の他端を上記モータの軸方向と平行に延伸させて、対応する上記インバータユニットの上記交流出力端子に接合され、かつ上記ティース部に巻回された上記導体線の一端を上記モータの軸方向と平行に延伸させて、上記中性点結線導体に接合されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、相コイルのそれぞれに対応するインバータユニットから給電されるので、曲げにくい導体線を用いてティース部間を跨いで同相の相コイル同士を結線する必要がない。
また、環状の中性点結線導体が、相コイルを構成する導体線の一端を軸方向に延伸させた位置に位置するようにモータの軸端に配設されている。そこで、ティース部に巻回された導体線の一端をモータの軸方向と平行に延伸させて中性点結線導体に接合できるので、導体線の端部の曲げが不要となり、相コイルの中性点の結線が簡易となる。
また、インバータユニットが、相コイルのそれぞれに対応して、交流出力端子が相コイルを構成する導体線の他端を軸方向に延伸させた位置に位置するように、モータの軸端に配設されている。そこで、ティース部に巻回された導体線の他端をモータの軸方向と平行に延伸させて、対応するインバータユニットの交流出力端子に接合できるので、導体線の曲げが不要となり、相コイルとインバータ回路との接続が簡易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される相コイルの構成を説明する斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される中性点結線導体の構造を説明する要部斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるインバータユニットの構成を説明する模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータを示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される中性点結線導体の構造を説明する要部斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される相コイルの構成を説明する斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの配列状態を説明する端面図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの配列状態を説明する端面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの配列状態を説明する端面図である。
【図１５】この発明の実施の形態６に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるステータコイルの結線状態を説明する模式図である。
【図１６】この発明の実施の形態７に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態８に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態９に係るインバータ一体型駆動モジュールにおける交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する要部断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態１０に係るインバータ一体型駆動モジュールにおける交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する要部断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態１１に係るインバータ一体型駆動モジュールにおける交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明によるインバータ一体型駆動モジュールの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される相コイルの構成を説明する斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される中性点結線導体の構造を説明する要部斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるインバータユニットの構成を説明する模式図、図５はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する斜視図、図６はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用されるモータを示す断面図、図７はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型駆動モジュールの回路図である。
【００１１】
図１において、インバータ一体型駆動モジュール１は、外部の直流電源に接続されてＤＣ供給ラインを構成する正極給電板２および負極給電板３と、正極給電板２と負極給電板３とに供給された直流電力を交流電力に変換するインバータモジュール４と、インバータモジュール４で変換された交流電力が供給されて回転駆動するモータ１３と、を備えている。
【００１２】
モータ１３は、シャフト挿通孔１５ａが軸心位置に穿設された円筒状に作製され、シャフト挿通孔１５ａに挿通されたシャフト１６に固着されたロータヨーク部１５、およびロータヨーク部１５の外周縁部に穴方向を軸方向として周方向に等角ピッチで穿設された磁石挿入孔１７のそれぞれに挿入、固着された永久磁石１８を有するロータ１４と、円筒状のステータヨーク部２１およびそれぞれステータヨーク部２１の内周面から径方向内方に突設され、周方向に等角ピッチで配列されたティース部２２を有するステータコア２０、およびステータコア２０に巻装されたステータコイル２４を有するステータ１９と、を備えている。
【００１３】
ロータ１４は、鉄などの磁性材料を用いて作製されたロータヨーク部１５に固着されたシャフト１６をハウジング２７に保持された軸受(図示せず)に支持されてハウジング２７内に回転可能に配設される。永久磁石１８は、例えば焼結希土類磁石である。そして、２０個の永久磁石１８が、図６に示されるように、磁石挿入孔１７に挿入されて、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように周方向に等角ピッチに配列されている。
【００１４】
ステータコア２０は、例えば磁性鋼板を積層して作製され、２４個のティース部２２がステータヨーク部２１の内周面に突設され、スロット２３がステータヨーク部２１と隣り合うティース部２２とに囲まれて構成されている。そして、ステータコイル２４は、各ティース部２２に巻回された２４本の相コイル２５から構成されている。各相コイル２５は、１本の導体線２６を１つのティース部２２に所定回巻回して構成された集中巻コイルである。２４本の相コイル２５は、図６に示されるように、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｗ２相の順に周方向に繰り返し並んでステータコア２０に巻装される。
【００１５】
ここで、相コイル２５の構成について図２を参照しつつ説明する。
導体線２６は、銅などの良電気伝導材を用いて長方形断面を有する帯状体に作製されている。導体線２６は、まず、ティース部２２の径方向最外位置に、１段目に巻回された導体線２６の上に２段目を巻回し、２段目に巻回された導体線２６の上に３段目を巻回するようにして１列に所定段数巻回される。ついで、導体線２６は、径方向内側に変位され、１列目の導体線２６の巻回部に隣接して、１段目に巻回された導体線２６の上に２段目を巻回し、２段目に巻回された導体線２６の上に３段目を巻回するようにして１列に所定段数巻回される。このように、導体線２６を径方向内側に変位しつつ所定段数、かつ所定列数巻回して、所定ターン数の相コイル２５が作製される。
【００１６】
このとき、導体線２６は、長方形断面の短辺の法線がティース部２２に向くように、即ちエッジワイズに巻かれている。また、導体線２６の巻き始め部２６ａおよび巻き終わり部２６ｂは、同一スロット２３の径方向外側と内側とからステータコア２０の軸方向の反対方向に延伸している。そして、２４本の相コイル２５は、スロット２３の径方向外側から延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａがステータコア２０の軸方向一側と他側とに交互に延伸するように周方向に配設されている。
【００１７】
モータ１３は、このように作製されたステータ１９が、ハウジング２７に固着されて、ロータ１４の外周側に、かつシャフト１６と同軸に配設されている。そして、一対の基板６が、モータ１３の軸方向両側に、シャフト１６の軸心と直交するようにハウジング２７に固着されている。
【００１８】
中性点結線導体２８は、銅などの良電気伝導材を用いて長方形断面を有する円形のリング状平板に作製されている。接続部２８ａが、図３に示されるように、それぞれ中性点結線導体２８の一部を直角に径方向に切り起こして、周方向に等角ピッチで１２個形成されている。中性点結線導体２８は、シャフト１６と同軸に、かつ接続部２８ａを向き合わせて、一対の基板６の対向する面のそれぞれに電気的に絶縁されて固着されている。このとき、中性点結線導体２８は、接続部２８ａの表面がスロット２３の径方向外側から軸方向と平行に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａの長方形断面の内径側の長辺により構成される平面に近接して相対するように構成されている。
【００１９】
そして、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向一側に軸方向と平行に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、ステータコア２０の軸方向一側に配設された基板６に固着された中性点結線導体２８（第１中性点結線導体）の接続部２８ａに突き合わされて半田などにより接合される。これにより、図７に示されるように、４本のＵ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＵ相コイル、４本のＶ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＶ相コイルおよび４本のＷ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＷ相コイルが結線され、星形結線コイルに構成された第１の３相交流巻線５０が作製される。
【００２０】
同様に、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向他側に軸方向と平行に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、ステータコア２０の軸方向他側に配設された基板６に固着された中性点結線導体２８（第２中性点結線導体）の接続部２８ａに突き合わされて半田などにより接合される。これにより、図７に示されるように、４本のＵ２相の相コイル２５を並列接続して構成されたＵ相コイル、４本のＶ２相の相コイル２５を並列接続して構成されたＶ相コイルおよび４本のＷ２相の相コイル２５を並列接続して構成されたＷ相コイルが結線され、星形結線コイルに構成された第２の３相交流巻線５１が作製される。
【００２１】
このように、ステータコイル２４は、互いに電気角で３０度の位相差を有する第１および第２の３相交流巻線５０，５１により構成され、モータ１３は、極数２０、スロット数２４のインナーロータ型の２重３相のモータに構成されている。
【００２２】
インバータユニット５は、図４に示されるように、上アーム側スイッチング素子７、下アーム側スイッチング素子８、正極入力端子９、負極入力端子１０、および交流出力端子１１を備えている。そして、上アーム側スイッチング素子７と下アーム側スイッチング素子８とが絶縁性樹脂により樹脂封止されて略直方体に形成されている。正極入力端子９はその一端を上アーム側スイッチング素子７の正極側に接続されて樹脂封止部１２から延出され、負極入力端子１０がその一端を下アーム側スイッチング素子８の負極側に接続されて樹脂封止部１２から延出され、交流出力端子１１がその一端を上アーム側スイッチング素子７の負極側と下アーム側スイッチング素子８の正極側とに接続されて樹脂封止部１２から延出されている。
【００２３】
そして、図５に示されるように、正極入力端子９と負極入力端子１０は、樹脂封止部１２の厚み方向に離間して、樹脂封止部１２の同じ側面から延出され、交流出力端子１１は、正極入力端子９と負極入力端子１０とが延出される樹脂封止部１２の側面に相対する側面から延出されている。なお、上アーム側スイッチング素子７および下アーム側スイッチング素子８には、例えばＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子が用いられる。
【００２４】
インバータモジュール４は、１２個のインバータユニット５を各基板６のモータ１３と反対側の表面上に、同心円上に等角ピッチで１列に並んで実装されて構成されている。このとき、各インバータユニット５は、交流出力端子１１が延出される樹脂封止部１２の側面を径方向外方に向けて、径方向に関して相コイル２５の内径側に位置するように各基板６に実装されている。さらに、各インバータユニット５は、樹脂封止部１２の側面から延出する交流出力端子１１が、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向と平行に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂと交差するように、位置決めされて、各基板６に実装されている。
【００２５】
そして、ステータコア２０の軸方向の他側に配設された基板６に実装されたインバータユニット５の交流出力端子１１が、それぞれ、Ｌ字状に曲げられた先端部を、図５に示されるように、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向の他側に軸方向と平行に延伸し、基板６に穿設された貫通穴２９から軸方向に引き出された導体線２６の巻き終わり部２６ｂの長方形断面の長辺により構成される平面に突き合わされて半田などにより接合される。これにより、第１の３相交流巻線がインバータモジュール４と電気的に接続される。
【００２６】
同様に、ステータコア２０の軸方向の一側に配設された基板６に実装されたインバータユニット５の交流出力端子１１が、それぞれ、Ｌ字状に曲げられた先端部を、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向の一側に軸方向と平行に延伸し、基板６に穿設された貫通穴２９から軸方向に引き出された導体線２６の巻き終わり部２６ｂの長方形断面の長辺により構成される平面に突き合わされて半田などにより接合される。これにより、第２の３相交流巻線がインバータモジュール４と電気的に接続される。
【００２７】
正極給電板２と負極給電板３は、それぞれ、銅などの良電気伝導材を用いて円形リング状の平板に作製され、各基板６のモータ１３と反対側の表面上に保持部材３０により電気的に絶縁状態に支持されて、軸方向に所定の隙間を持って平行に、かつ同軸に配設されて平行平板電極を構成する。正極給電板２と負極給電板３は、周方向に配列されているインバータユニット５の内径側に配設され、各インバータユニット５の樹脂封止部１２から径方向内方に延出された正極入力端子９が正極給電板２に半田などにより接合され、各インバータユニット５の樹脂封止部１２から径方向内方に延出された負極入力端子１０が負極給電板３に半田などにより接合されている。
【００２８】
ここで、図示していないが、ヒートシンクがインバータユニット５の樹脂封止部１２のモータ１３と反対側の面に配設され、上アーム側スイッチング素子７および下アーム側スイッチング素子８での発熱を効果的に放熱できるようになっている。なお、基板６に代えて、ヒートシンクを用いてもよい。
【００２９】
このように構成されたインバータ一体型駆動モジュール１は、図７に示されるように、正極給電板２と負極給電板３が配線３２を介して外部電源３１に接続され、平滑コンデンサ３３がインバータモジュール４の入力側に並列に接続され、リップル電流を吸収して入力電圧を安定化させている。
そして、２４個のインバータユニット５の上アーム側スイッチング素子７と下アーム側スイッチング素子８が制御装置３４によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、外部電源３１から供給された直流電力が交流電力に変換される。交流電力は、交流出力端子１１を介してステータコイル２４に供給され、ステータ１９に回転磁界が発生する。このステータ１９の回転磁界と永久磁石１８による磁界との相互作用により、回転力が発生し、ロータ１４が回転駆動される。
【００３０】
このインバータ一体型駆動モジュール１は、供給電源が直流であるので、電鉄のような複数のモータを使う場合にも使用可能である。
【００３１】
この実施の形態１によれば、ステータコイル２４が導体線２６をティース部２２のそれぞれに集中巻に巻回して形成されたティース部２２の本数分の相コイル２５から構成されている。そして、インバータユニット５は、相コイル２５のそれぞれに対応するように、交流出力端子１１が相コイル２５を構成する導体線２６の巻き終わり部２６ｂを軸方向に延伸させた位置に位置するように、モータ１３の軸端に配設されている。そこで、導体線２６の巻き終わり部２６ｂが軸方向と平行に延伸されて、インバータユニット５の交流出力端子１１に接合される。また、環状の中性点結線導体２８が、相コイル２５を構成する導体線２６の巻き始め部２６ａを軸方向に延伸させた位置に位置するように、シャフト１６と同軸にモータ１３の軸端に配設されている。そこで、導体線２６の巻き始め部２６ａが軸方向と平行に延伸されて、中性点結線導体２８に接合される。
【００３２】
これにより、各相コイル２５に専用のインバータユニット５から給電できるので、曲げにくい導体線を用いてティース部２２間を跨いで同相の相コイル２５同士を結線する必要がなくなる。さらに、導体線２６の端部の曲げを抑えて、相コイル２５とインバータ回路とを簡易に接続でき、さらに相コイル２５の中性点を簡易に接続できるので、断面積の大きな導体線２６の使用が可能となり、電気自動車などの大容量の用途に好適なインバータ一体型駆動モジュール１が得られる。
【００３３】
導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとが、ティース部２２の径方向外側と内側とから軸方向に延伸されているので、交流出力端子１１と中性点結線導体２８とがモータ１３の軸方向の両側に配置され、交流出力端子１１と中性点結線導体２８との径方向距離が長くなり、両者の絶縁が確保される。
【００３４】
相コイル２５は、導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとが、軸方向の一側と他側とに交互に延伸するように、周方向に配設されている。１２個のインバータユニット５が、導体線２６の巻き終わり部２６ｂが軸方向の他側に延伸する相コイル２５に対応するように、モータ１３の軸方向の他側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面上に、周方向に等角ピッチで配列され、残る１２個のインバータユニット５が、導体線２６の巻き終わり部２６ｂが軸方向の一側に延伸する相コイル２５に対応するように、モータ１３の軸方向の一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面上に、周方向に等角ピッチで配列されている。さらに、中性点結線導体２８が、モータ１３の軸方向両側に配置された基板６の相対する面上に、シャフト１６と同軸に配設されている。
【００３５】
そして、相コイル２５の軸方向の他側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、モータ１３の軸方向の他側に配置された、対応するインバータユニット５の交流出力端子１１に接合され、相コイル２５の軸方向の一側に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、モータ１３の軸方向の一側に配置された中性点結線導体２８に接合されている。さらに、相コイル２５の軸方向の一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、モータ１３の軸方向の一側に配置された、対応するインバータユニット５の交流出力端子１１に接合され、相コイル２５の軸方向の他側に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、モータ１３の軸方向の他側に配置された中性点結線導体２８に接合されている。
【００３６】
これにより、２４個のインバータユニット５が、軸方向の両側に、１２個ずつに分かれて、周方向に等角ピッチに配列されて基板６に実装されているので、発熱部品であるインバータユニット５が周方向に分散され、インバータユニット５の温度上昇が抑えられる。
また、電位の異なる中性点結線導体２８がモータ１３の軸方向の両側に配設されているので、電位の異なる中性点結線導体２８間の絶縁が確保される。
【００３７】
ここで、導体線２６として長方形断面を有する帯状体を用いる効果について説明する。
まず、円形断面の導体線は、ティース部２２に径方向最外位置から径方向最内位置まで１段目を巻き付け、ついでティース部２２の径方向最内位置から径方向最外位置まで２段目を巻き付け、さらにティース部２２に径方向最外位置から径方向最内位置まで３段目を巻き付けられる。このように、円形断面の導体線を径方向に往復移動させながら、所定段数、かつ所定列数巻回して、所定ターン数の相コイルが作製される。したがって、導体線の巻き終わり部の径方向位置、つまり、導体線の巻き始め部と巻き終わり部との径方向距離が、必要ターン数、導体線およびティース部の太さ、ティース部の径方向長さなどにより、変わってしまう。
【００３８】
長方形断面を有する帯状体の導体線２６では、ティース部２２の径方向最外位置から径方向内側に変位しつつ所定段数、かつ所定列数巻回して、所定ターン数の相コイル２５が作製される。したがって、必要ターン数にあわせて各列の段数を調整することにより、導体線２６の巻き終わり部２６ｂをティース部２２の径方向最外位置に近づけるようにできる。このように、相コイル２５の必要ターン数、導体線２６の寸法、ティース部２２の寸法などの設計要因に拘らず、導体線２６の巻き終わり部２６ｂをティース部２２の径方向最外位置に近づけるようにでき、導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとの径方向距離を十分に確保できる。
【００３９】
また、導体線２６が長方形断面を有しているので、交流出力端子１１および中性点結線導体２８の接続部２８ａを平板状に作製することで、導体線２６と交流出力端子１１および中性点結線導体２８とは、平面同士を突き合わせて接合できる。したがって、導体線２６と交流出力端子１１および中性点結線導体２８との接合が簡易となるとともに、接合強度が高められる。
【００４０】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する斜視図、図９はこの発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される中性点結線導体の構造を説明する要部斜視図、図１０はこの発明の実施の形態２に係るインバータ一体型駆動モジュールに適用される相コイルの構成を説明する斜視図である。
【００４１】
この実施の形態２では、図１０に示されるように、相コイル２５は、導体線２６の長方形断面の長辺の法線がティース部２２に向くように、即ちフラットワイズにティース部２２に巻回して集中巻コイルに構成されている。そして、導体線２６の巻き始め部２６ａおよび巻き終わり部２６ｂは、同一スロット２３の径方向外側と内側とからステータコア２０の軸方向の反対方向に延伸し、長方形断面の長辺により構成される平面が周方向に向いている。
【００４２】
各中性点結線導体２８Ａは、銅などの良電気伝導材を用いて長方形断面を有する円形のリング状平板に作製されている。そして、接続部２８ａが、図９に示されるように、それぞれ中性点結線導体２８Ａの一部を直角に周方向に切り起こして、周方向に等角ピッチで１２個形成されている。そして、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向と平行に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、その長方形断面の長辺により構成される平面を中性点結線導体２８Ａの接続部２８ａの平面に突き合わされて、半田などにより接合される。
【００４３】
インバータユニット５の交流出力端子１１は、図８に示されるように、長方形断面の長辺の法線が周方向に向くように樹脂封止部１２の側面から延出される。そして、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向と平行に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、その長方形断面の長辺により構成される平面を交流出力端子１１の長方形断面の長辺により構成される平面に突き合わされて、半田などにより接合される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４４】
したがって、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
この実施の形態２では、相コイル２５が、導体線２６をフラットワイズにティース部２２に巻回して構成されている。そこで、エッジワイズにティース部２２に巻回している上記実施の形態１に比べ、導体線２６をティース部２２に巻回しやすくなり、相コイル２５の作製が容易となる。
【００４５】
また、相コイル２５において、軸方向と平行に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａおよび巻き終わり部２６ｂは、長方形断面の長辺により構成される平面が周方向に向いている。そこで、交流出力端子１１の長方形断面の長辺が周方向を向くように樹脂封止部１２から延出するようにインバータユニット５を作製するだけで、導体線２６の巻き終わり部２６ｂと交流出力端子１１とを平面同士を突き合わして接合でき、交流出力端子１１をＬ字状に曲げるという煩雑な作業が不要となるとともに、大きな接合強度が得られる。同様に、それぞれ中性点結線導体２８Ａの一部を直角に周方向に切り起こして接続部２８ａを形成するだけで、導体線２６の巻き始め部２６ａと接続部２８ａとを平面同士を突き合わして接合でき、導体線２６と中性点結線導体２８Ａとの接合作業が簡易となるとともに、大きな接合強度が得られる。
【００４６】
なお、上記実施の形態１，２では、樹脂封止部から延出する交流出力端子をスロットの径方向内側から軸方向に延伸する導体線の巻き終わり部に径方向内側から突き当てて接合するものとしているが、樹脂封止部から延出する交流出力端子をスロットの径方向内側から軸方向に延伸する導体線の巻き終わり部に径方向外側から突き当てて接合してもよい。この場合、インバータユニットを外径側に位置させることができるので、周方向に隣り合うインバータユニット間の隙間が広くなり、発熱部品であるインバータユニットが周方向に分散され、インバータユニットの温度上昇が抑えられる。さらに、インバータユニットを冷却するためのヒートシンクを設置する場合には、ヒートシンクの放熱面積を大きくでき、インバータユニットの冷却性が高められる。
【００４７】
また、上記実施の形態１，２では、導体線をティース部に径方向の外側から内側に向って巻回して相コイルを作製するものとしているが、導体線をティース部に径方向の内側から外側に向って巻回して相コイルを作製してもよい。この場合、導体線の巻き終わり部をスロットの径方向外側からステータコアの軸方向に延伸させてインバータユニットの交流出力端子に接続する。そこで、インバータユニットを外径側に位置させることができるので、周方向に隣り合うインバータユニット間の隙間が広くなり、発熱部品であるインバータユニットが周方向に分散され、インバータユニットの温度上昇が抑えられる。さらに、インバータユニットを冷却するためのヒートシンクを設置する場合には、ヒートシンクの放熱面積を大きくでき、インバータユニットの冷却性が高められる。
【００４８】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図、図１２はこの発明の実施の形態３に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの配列状態を説明する端面図である。
【００４９】
まず、相コイル２５を構成する導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとは、同一スロット２３の径方向外側と内側とからステータコア２０の軸方向の反対方向に延伸している。そして、相コイル２５は、導体線２６の巻き始め部２６ａが、スロット２３の径方向外側と内側とから交互にステータコア２０の軸方向他側に延伸するように周方向に配設されている。
【００５０】
図１１および図１２において、第１中性点結線導体３５は、小径に形成されている点を除いて中性点結線導体２８と同様に構成され、第２中性点結線導体３６は、中性点結線導体２８と同様に構成されている。そして、第１および第２中性点結線導体３５，３６は、モータ１３の軸方向他側に配置された基板６のモータ１３側の面に、同心状に配置されて、電気的に絶縁状態に固着されている。
【００５１】
インバータユニット５は、モータ１３の軸方向一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面上に、導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとの間の径方向位置に、同心円上に等角ピッチで２４個実装されている。そして、インバータユニット５は、交流出力端子１１が樹脂封止部１２から径方向内方と外方とに交互に延出するように、周方向に配列されている。さらに、正極給電板２と負極給電板３とが、モータ１３の軸方向一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面に保持部材(図示せず)により電気的に絶縁状態に支持されて、周方向に配列されているインバータユニット５のモータ１３と反対側に、軸方向に所定に隙間を持って平行に、かつ同軸に配設されている。
【００５２】
スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向他側に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、軸方向と平行に延伸して第１中性点結線導体３５の各接続部に接合され、４本のＵ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＵ相コイル、４本のＶ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＶ相コイルおよび４本のＷ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＷ相コイルが結線され、星形結線コイルに構成された第１の３相交流巻線が作製される。そして、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９を貫通し、インバータユニット５の樹脂封止部１２から径方向外方に延出する交流出力端子１１に接合される。
【００５３】
また、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向他側に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、軸方向と平行に延伸して第２中性点結線導体３６の各接続部に接合され、４本のＵ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＵ相コイル、４本のＶ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＶ相コイルおよび４本のＷ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＷ相コイルが結線され、星形結線コイルに構成された第２の３相交流巻線が作製される。そして、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９を貫通し、インバータユニット５の樹脂封止部１２から径方向内方に延出する交流出力端子１１に接合される。
【００５４】
さらに、図示していないが、各インバータユニット５の正極入力端子９および負極入力端子１０が、正極給電板２および負極給電板３にそれぞれ接合される。
このよう構成されたインバータ一体型駆動モジュールにおいても、図７に示される電気回路が構成される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５５】
この実施の形態３においても、ティース部２２に巻回された導体線２６の巻き終わり部２６ｂをモータ１３の軸方向と平行に延伸させて、対応するインバータユニット５の交流出力端子１１に接合されている。また、ティース部２２に巻回された導体線２６の巻き始め部２６ａをモータ１３の軸方向と平行に延伸させて、第１および第２中性点結線導体３５，３６に接合されている。このように、導体線２６を曲げることなく、相コイル２５とインバータ回路とを簡易に接続でき、相コイル２５の中性点を簡易に接続できるので、断面積の大きな導体線２６の使用が可能となり、電気自動車などの大容量の用途に好適なインバータ一体型駆動モジュールを実現できる。
【００５６】
この実施の形態３によれば、第１および第２中性点結線導体３５，３６とインバータユニット５の交流出力端子１１とがモータ１３の軸方向両側に分かれて配設されるので、電気的な絶縁が簡易に、かつ確実に確保される。また、全てのインバータユニット５がモータ１３の軸方向一側に配設されているので、直流電力を供給する正極給電板２と負極給電板３とが一対ですみ、部品点数を削減できる。
【００５７】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの配列状態を説明する端面図である。
【００５８】
図１３において、正極給電板２と負極給電板３とが、モータ１３の軸方向一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面に保持部材(図示せず)により電気的に絶縁状態に支持されて、導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとの間の径方向位置に、軸方向に所定の隙間を持って平行に、かつ同軸に配設されている。
【００５９】
インバータユニット５は、モータ１３の軸方向一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面上に、周方向に配列されている相コイル２５の内径側と外径側とに交互に位置するように、周方向に１２個ずつ２列に配設されている。そして、周方向に配列されている相コイル２５の内径側に位置するインバータユニット５は、交流出力端子１１が樹脂封止部１２から径方向外方に延出するように配設され、周方向に配列されている相コイル２５の外径側に位置するインバータユニット５は、交流出力端子１１が樹脂封止部１２から径方向内方に延出するように配設されている。
【００６０】
そして、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９を貫通し、相コイル２５の外径側に配置されているインバータユニット５の樹脂封止部１２から径方向内方に延出する交流出力端子１１に突き合わされて接合される。さらに、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９を貫通し、相コイル２５の内径側に配置されているインバータユニット５の樹脂封止部１２から径方向外方に延出する交流出力端子１１に突き合わされて接合される。
なお、他の構成は、上記実施の形態３と同様に構成されている。
【００６１】
この実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様の効果を奏する。
この実施の形態４によれば、インバータユニット５が周方向に２列に配列されているので、インバータユニット５間の隙間が広くなり、発熱部品であるインバータユニット５が周方向に分散され、インバータユニット５の温度上昇が抑えられる。
【００６２】
実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるインバータユニットの配列状態を説明する端面図である。
【００６３】
図１４において、インバータユニット５は、交流出力端子１１が樹脂封止部１２から周方向に延出するように配設されている。そして、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９を貫通し、相コイル２５の外径側に配置されているインバータユニット５の樹脂封止部１２から周方向に延出する交流出力端子１１に接合される。さらに、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９を貫通し、相コイル２５の内径側に配置されているインバータユニット５の樹脂封止部１２から周方向に延出する交流出力端子１１に接合される。
なお、他の構成は、上記実施の形態４と同様に構成されている。
【００６４】
この実施の形態５においても、インバータユニット５が周方向に２列に配列されているので、上記実施の形態４と同様に、インバータユニット５間の隙間が広くなり、発熱部品であるインバータユニット５が周方向に分散され、インバータユニット５の温度上昇が抑えられる。
この実施の形態５によれば、交流出力端子１１と、正極入力端子９および負極入力端子１０とが、樹脂封止部１２の異なる側面から取り出されているので、交流出力端子１１と正極入力端子９および負極入力端子１０との間の電気的絶縁を簡易に確保することができる。
【００６５】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６に係るインバータ一体型駆動モジュールにおけるステータコイルの結線状態を説明する模式図である。
【００６６】
図１５において、ステータコイル２４Ａは、第１の３相交流巻線５０Ａと、第２の３相交流巻線５１Ａとから構成されている。
【００６７】
第１の３相交流巻線５０Ａは、Ｕ１１相の相コイル２５、Ｖ１１相の相コイル２５およびＷ１１相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５０ａと、Ｕ１２相の相コイル２５、Ｖ１２相の相コイル２５およびＷ１２相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５０ｂと、Ｕ１３相の相コイル２５、Ｖ１３相の相コイル２５およびＷ１３相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５０ｃと、Ｕ１４相の相コイル２５、Ｖ１４相の相コイル２５およびＷ１４相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５０ｄとから構成されている。そして、４つの３相巻線５０ａ〜５０ｄは、それぞれ、３本の相コイル２５を基板に同心状に配設された径の異なる環状の４つの中性点結線導体（図示せず）を介して星形結線して構成されている。
【００６８】
第２の３相交流巻線５１Ａは、Ｕ２１相の相コイル２５、Ｖ２１相の相コイル２５およびＷ２１相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５１ａと、Ｕ２２相の相コイル２５、Ｖ２２相の相コイル２５およびＷ２２相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５１ｂと、Ｕ２３相の相コイル２５、Ｖ２３相の相コイル２５およびＷ２３相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５１ｃと、Ｕ２４相の相コイル２５、Ｖ２４相の相コイル２５およびＷ２４相の相コイル２５の端部同士を結線して作製された３相巻線５１ｄとから構成されている。そして、４つの３相巻線５１ａ〜５１ｄは、それぞれ、３本の相コイル２５を基板に同心状に配設された径の異なる環状の４つの中性点結線導体（図示せず）を介して星形結線して構成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６９】
上記実施の形態１では、第１および第２の３相交流巻線５０，５１は、それぞれ、１２本の相コイル２５の端部を１つの中性点結線導体に接続して構成されているので、１２本の相コイル２５が電気的に接続されている。そこで、相コイル２５の抵抗のバラツキやインバータ素子の特性のバラツキなどにより、同相間で循環電流が発生する恐れがある。
【００７０】
この実施の形態６では、第１の３相交流巻線５０Ａが４つの３相巻線５０ａ〜５０ｄから構成され、３相巻線５０ａ〜５０ｄのそれぞれが３相を構成する最小本数（３本）の相コイル２５の端部を専用の中性点結線導体に接続して構成されているので、３相巻線５０ａ〜５０ｄが互いに電気的に離れている。第２の３相交流巻線５１Ａが４つの３相巻線５１ａ〜５１ｄから構成され、３相巻線５１ａ〜５１ｄのそれぞれが３相を構成する最小本数（３本）の相コイル２５の端部を専用の中性点結線導体に接続して構成されているので、３相巻線５１ａ〜５１ｄが互いに電気的に離れている。
【００７１】
そこで、上述のような循環電流が発生することはない。また、地絡故障や短絡故障などにより相巻線５０ａ〜５０ｄ、５１ａ〜５１ｄの１つ相巻線に通電できない状態となった場合でも、相巻線５０ａ〜５０ｄ、５１ａ〜５１ｄの他の相巻線には何ら影響がなく、モータの動作が可能となる。さらに、磁束が６スロット単位で閉じているので、ステータコアを4等分した形状、すなわち６スロットを有する分割コアを４つ作製し、各分割コアのティース部のそれぞれに相巻線を巻装し、分割コアを環状に連結してステータコアを作製し、相巻線の中性点を結線することにより、ステータを組み立てることができ、モータの作製が容易となる。
【００７２】
ここで、実施の形態６では、第１および第２の３相交流巻線５０Ａ，５１Ａのそれぞれが、モータの極数（２０極）と第１および第２の３相交流巻線５０Ａ，５１Ａのそれぞれの相コイルの本数（１２本）との最大公約数に等しい４つの３相巻線に分割されているが、第１および第２の３相交流巻線５０Ａ，５１Ａのそれぞれの分割数は、３相巻線が互いに電気的に離れていれば、モータの極数と第１および第２の３相交流巻線５０Ａ，５１Ａのそれぞれの相コイル２５の本数との最大公約数に等しい個数に限定されず、両者の公約数（但し、２以上）に等しい個数であればよい。
【００７３】
なお、上記実施の形態１〜６では、モータが、ステータコイルが電気角で３０度の位相差を有する２組の３相交流巻線から構成されている２重３相に構成されているものとしているが、２組の３相交流巻線が電気角で３０度の位相差を有するように構成するには、ティース部のピッチが電気角で１５０度若しくは３０度となる（６±１極、６コイル）を１単位とする組み合わせが有利となる。つまり、モータの極数と相コイル数との比が、５：６又は７：６とすればよい。モータの極数と相コイル数との比を５：６とする場合、例えば２０極と２４コイルとの組み合わせ、１０極と１２コイルとの組み合わせが好ましい。また、モータの極数と相コイル数との比を７：６とする場合、例えば２８極と２４コイルとの組み合わせ、１４極と１２コイルとの組み合わせが好ましい。
【００７４】
実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図である。
【００７５】
図１６において、相コイル２５を構成する導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとは、同一スロット２３の径方向外側と内側とからステータコア２０の軸方向の反対方向に延伸している。そして、各相コイル２５は、スロット２３の径方向外側から延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、ステータコア２０の軸方向他側に延伸するように周方向に配設されている。そして、１つの中性点結線導体２８が、シャフト１６と同軸に、かつ接続部２８ａをモータ１３側に向けて、モータ１３の軸方向他側に配設されている基板６のモータ１３側の面に電気的に絶縁されて固着されている。
【００７６】
２４個のインバータユニット５が、モータ１３の軸方向一側に配設された基板６のモータ１３と反対側の表面上の周方向に配列されている相コイル２５の内径側に、交流出力端子１１が延出される樹脂封止部１２の側面を径方向外方に向けて、同心円上に等角ピッチで１列に並んで配設されている。正極給電板２と負極給電板３とが、モータ１３の軸方向一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面に保持部材３０により電気的に絶縁状態に支持されて、周方向に配設されているインバータユニット５の内径側に、軸方向に所定の隙間を持って平行に、かつ同軸に配設されている。
【００７７】
スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向他側に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、軸方向と平行に延伸して中性点結線導体２８の各接続部に接合され、８本のＵ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＵ相コイル、８本のＶ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＶ相コイルおよび８本のＷ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＷ相コイルが結線され、星形結線コイルに構成された３相交流巻線が作製される。そして、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９から軸方向に引き出され、対応するインバータユニット５の交流出力端子１１に接合されている。さらに、各インバータユニット５の正極入力端子９および負極入力端子１０が、正極給電板２および負極給電板３にそれぞれ接合される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７８】
この実施の形態７においても、ティース部２２に巻回された導体線２６の巻き終わり部２６ｂをモータ１３の軸方向と平行に延伸させて、対応するインバータユニット５の交流出力端子１１に接合されている。また、ティース部２２に巻回された導体線２６の巻き始め部２６ａをモータ１３の軸方向と平行に延伸させて、中性点結線導体２８に接合されている。このように、導体線を曲げることなく、相コイル２５とインバータ回路とを簡易に接続でき、相コイル２５の中性点を簡易に接続できるので、断面積の大きな導体線２６の使用が可能となり、電気自動車などの大容量の用途に好適なインバータ一体型駆動モジュールを実現できる。
【００７９】
この実施の形態７によれば、ステータコイルが１つの星形結線された３相交流巻線に構成されているので、中性点結線導体２８が１つですみ、部品点数を削減できる。
【００８０】
なお、上記実施の形態７では、インバータユニットが周方向に配列されている相コイルの内径側に配置されるものとしているが、インバータユニットは、スロットの径方向内側からステータコアの軸方向と平行に延伸する導体線の巻き終わり部より外径側に配置されてもよい。
【００８１】
また、上記実施の形態７では、全ての相コイルを構成する導体線の巻き始め部と巻き終わり部とが同一スロットの径方向外側と内側とから軸方向の反対方向に延伸するものとしているが、導体線の巻き始め部と巻き終わり部とが同一スロットの径方向外側と内側とから軸方向の反対方向に延伸する相コイルと、導体線の巻き始め部と巻き終わり部とがティース部を挟む２つのスロットの径方向外側と内側とから軸方向の同じ方向に延伸する相コイルとを、周方向に交互に配置してもよい。この場合、中性点結線導体が１つですむとともに、インバータユニットをモータの軸方向の両側に分割配置でき、インバータユニットの温度上昇を抑えることができる。
【００８２】
実施の形態８．
図１７はこの発明の実施の形態８に係るインバータ一体型駆動モジュールを示す斜視断面図である。
【００８３】
図１７において、相コイル２５は、導体線２６の巻き始め部２６ａがティース部２２を挟む一方のスロット２３の径方向外側から軸方向一側に延伸し、巻き終わり部２６ｂがティース部２２を挟む他方のスロット２３の径方向内側から軸方向の一側に延伸するように、周方向に配設されている。１つの中性点結線導体２８が、シャフト１６と同軸に、かつ接続部をモータ１３側に向けて、モータ１３の軸方向一側に配設されている基板６のモータ１３側の面に電気的に絶縁されて固着されている。
【００８４】
２４個のインバータユニット５が、モータ１３の軸方向一側に配設された基板６のモータ１３と反対側の表面上に、周方向に配列されている相コイル２５の内径側に、交流出力端子１１が延出される樹脂封止部１２の側面を径方向外方に向けて、同心円上に等角ピッチで１列に並んで配設されている。そして、相コイル２５の導体線２６の巻き始め部２６ａが軸方向の一側に延伸して中性点結線導体２８に接合され、８本のＵ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＵ相コイル、８本のＶ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＶ相コイルおよび８本のＷ１相の相コイル２５を並列接続して構成されたＷ相コイルが結線され、星形結線コイルに構成された３相交流巻線が作製される。
【００８５】
相コイル２５の導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向の一側に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９から軸方向に引き出され、対応するインバータユニット５の交流出力端子１１に接合されている。さらに、各インバータユニット５の正極入力端子９および負極入力端子１０が、正極給電板２および負極給電板３にそれぞれ接合される。
なお、他の構成は上記実施の形態７と同様に構成されている。
【００８６】
したがって、この実施の形態８においても、上記実施の形態７と同様の効果を奏する。
この実施の形態８によれば、インバータモジュール４がモータ１３の軸方向一側に配置されているので、相コイル２５とインバータ回路との結線作業、および相コイル２５の中性点の結線作業が簡易となる。
【００８７】
実施の形態９．
図１８はこの発明の実施の形態９に係るインバータ一体型駆動モジュールにおける交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する要部断面図である。
【００８８】
図１８において、インバータユニット５は、基板６のモータ１３と反対側の表面上に、相コイル２５のそれぞれに対応して、相コイル２５を構成する導体線２６の巻き終わり部２６ｂを軸方向に延伸させた位置からシフトして実装されている。交流出力端子１１は、長方形断面を有する帯状平板に作製され、長方形断面の長辺で構成される表面が基板６の表面と平行となるように樹脂封止部１２から延出されている。そして、交流出力端子１１の延出端が、巻き終わり部２６ｂを軸方向に延伸させた位置で、長方形断面の長辺の法線が径方向を向くように折り曲げられている。
【００８９】
相コイル２５は、長方形断面の導体線をティース部にエッジワイズに巻かれて構成されており、その巻き終わり部２６ｂが長方形断面の長辺の法線を径方向に向けて軸方向に延伸している。そして、貫通穴２９を挿通した巻き終わり部２６ｂの端部と折り曲げられた交流出力端子１１の延出端とが、長方形断面の長辺で構成される平面同士を面接触状態として、溶接などにより接合されている。
巻き終わり部２６ｂと交流出力端子１１との接合部５３は、絶縁部材５４により埋設されている。さらに、電磁遮蔽部材としての銅、アルミニウムなどの高導電率の金属製の金網５５が絶縁部材５４を覆うように装着されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００９０】
この実施の形態９によれば、巻き終わり部２６ｂの端部と交流出力端子１１の端部とが長方形断面の長辺で構成される平面同士を面接触状態として接合されるので、接合面を広くすることができ、溶接などによる接合が容易となるとともに、接合強度を大きくすることができる。
【００９１】
また、交流出力端子１１および相コイル２５には、絶縁被覆された導体線が用いられ、接合領域における導体線の絶縁被覆は除去されている。しかし、接合部５３が絶縁部材５４により埋設されているので、接合部５３の電気絶縁性が確保される。そこで、上アーム側スイッチング素子７と下アーム側スイッチング素子８とが短絡して破壊するようなことを防止できる。
【００９２】
また、金網５５が接合部５３を埋設している絶縁部材５４を覆うように装着されているので、インバーユニット５が接合部５３からのノイズによって誤動作するようなことを防止できる。
【００９３】
実施の形態１０．
図１９はこの発明の実施の形態１０に係るインバータ一体型駆動モジュールにおける交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する要部断面図である。
【００９４】
図１９において、インバータユニット５は、基板６のモータ１３と反対側の表面上に、相コイル２５Ａのそれぞれに対応して、相コイル２５Ａを構成する導体線２６の巻き終わり部２６ｂを軸方向に延伸させた位置からシフトして実装されている。交流出力端子１１は、長方形断面を有する帯状平板に作製され、長方形断面の短辺で構成される表面が基板６の表面と平行となるように樹脂封止部１２から延出されている。
【００９５】
相コイル２５Ａは、長方形断面の導体線をティース部にフラットワイズに巻かれて構成されており、その巻き終わり部２６ｂが長方形断面の短辺の法線を径方向に向けて軸方向に延伸している。そして、貫通穴２９を挿通した巻き終わり部２６ｂの端部と交流出力端子１１の延出端とが、長方形断面の長辺で構成される平面同士を面接触状態として、溶接などにより接合されている。
巻き終わり部２６ｂと交流出力端子１１との接合部５３は、絶縁部材５４により埋設されている。さらに、金網５５が絶縁部材５４を覆うように装着されている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００９６】
この実施の形態１０によれば、巻き終わり部２６ｂの端部と交流出力端子１１の端部とが長方形断面の長辺で構成される平面同士を面接触状態として接合されるので、接合面を広くすることができ、溶接などによる接合が容易となるとともに、接合強度を大きくすることができる。また、交流出力端子１１の延出端の折り曲げ工程が不要となるので、インバータユニット５のコスト低減が図られる。
【００９７】
また、交流出力端子１１および相コイル２５Ａには、絶縁被覆された導体線が用いられ、接合領域における導体線の絶縁被覆は除去されている。しかし、接合部５３が絶縁部材５４により埋設されているので、接合部５３の電気絶縁性が確保される。そこで、上アーム側スイッチング素子７と下アーム側スイッチング素子８とが短絡して破壊するようなことを防止できる。
【００９８】
また、金網５５が接合部５３を埋設している絶縁部材５４を覆うように装着されているので、インバーユニット５が接合部５３からのノイズによって誤動作するようなことを防止できる。
【００９９】
実施の形態１１．
図２０はこの発明の実施の形態１１に係るインバータ一体型駆動モジュールにおける交流出力端子と相コイルとの接続構造を説明する要部断面図である。
【０１００】
図２０において、交流出力端子１１の延出端が長方形断面の長辺の長さを長くした幅広に形成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１０と同様に構成されている。
【０１０１】
この実施の形態１１では、交流出力端子１１の延出端が幅広に形成されているので、巻き終わり部２６ｂの端部と交流出力端子１１の端部と接合面をさらに広くなり、接合部５３の電気抵抗を小さく、かつ接合強度を大きくすることができる。
【０１０２】
なお、上記実施の形態９〜１１では、電磁遮蔽部材としての銅、アルミニウムなどの高導電率の金属製の金網を用いるものとしているが、電磁遮蔽部材は、銅、アルミニウムなどの金属製の金網に限定されず、電磁波を遮蔽できればよく、例えば導電性繊維をメッシュ状に編み込んだもの、導電性シートなどを用いてもよい。また、相コイルの導体線の巻き終わり部とインバータユニットの交流出力端子との接合部を埋設する絶縁部材は、ゴム、樹脂などの凹凸のある部分に隙間なく充填できる絶縁材料を用いることが好ましい。
【０１０３】
また、上記実施の形態９〜１１において、相コイルの導体線の巻き終わり部とインバータユニットの交流出力端子との接合部の角部に面取りを施して丸面を形成し、あるいは接合部に略球状の表面を有する金属材料を被せて、金属部材の角部をなくしてもよい。このように金属部材の角部をなくすことにより、放電が発生し難くなり、絶縁部材の使用量を削減、若しくは絶縁部材を省略することができる。
また、上記各実施の形態では、導体線の巻き終わり部をインバータユニットの交流出力端子に接合し、導体線の巻き始め部を中性点結線導体に接合するものとしているが、導体線の巻き始め部をインバータユニットの交流出力端子に接合し、導体線の巻き終わり部を中性点結線導体に接合してもよい。
【図１】
2012029706.tif 000003
【図２】
2012029706.tif 000004
【図３】
2012029706.tif 000005
【図４】
2012029706.tif 000006
【図５】
2012029706.tif 000007
【図６】
2012029706.tif 000008
【図７】
2012029706.tif 000009
【図８】
2012029706.tif 000010
【図９】
2012029706.tif 000011
【図１０】
2012029706.tif 000012
【図１１】
2012029706.tif 000013
【図１２】
2012029706.tif 000014
【図１３】
2012029706.tif 000015
【図１４】
2012029706.tif 000016
【図１５】
2012029706.tif 000017
【図１６】
2012029706.tif 000018
【図１７】
2012029706.tif 000019
【図１８】
2012029706.tif 000020
【図１９】
2012029706.tif 000021
【図２０】
2012029706.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月12日(2012.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
インバータユニット５は、モータ１３の軸方向一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面上に、導体線２６の巻き始め部２６ａと巻き終わり部２６ｂとの間の径方向位置に、同心円上に等角ピッチで２４個実装されている。そして、インバータユニット５は、交流出力端子１１が樹脂封止部１２から径方向内方と外方とに交互に延出するように、周方向に配列されている。さらに、正極給電板２と負極給電板３とが、モータ１３の軸方向一側に配置された基板６のモータ１３と反対側の面に保持部材(図示せず)により電気的に絶縁状態に支持されて、周方向に配列されているインバータユニット５のモータ１３と反対側に、軸方向に所定の隙間を持って平行に、かつ同軸に配設されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、スロット２３の径方向外側からステータコア２０の軸方向他側に延伸する導体線２６の巻き始め部２６ａが、軸方向と平行に延伸して第２中性点結線導体３６の各接続部に接合され、４本のＵ２相の相コイル２５を並列接続して構成されたＵ相コイル、４本のＶ２相の相コイル２５を並列接続して構成されたＶ相コイルおよび４本のＷ２相の相コイル２５を並列接続して構成されたＷ相コイルが結線され、星形結線コイルに構成された第２の３相交流巻線が作製される。そして、スロット２３の径方向内側からステータコア２０の軸方向一側に延伸する導体線２６の巻き終わり部２６ｂが、軸方向と平行に延伸して基板６に穿設された貫通穴２９を貫通し、インバータユニット５の樹脂封止部１２から径方向内方に延出する交流出力端子１１に接合される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
また、金網５５が接合部５３を埋設している絶縁部材５４を覆うように装着されているので、インバータユニット５が接合部５３からのノイズによって誤動作するようなことを防止できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
また、金網５５が接合部５３を埋設している絶縁部材５４を覆うように装着されているので、インバータユニット５が接合部５３からのノイズによって誤動作するようなことを防止できる。
【国際調査報告】
2012029706.tif 000023
2012029706.tif 000024