(57)【要約】      （修正有）【課題】電力を供給する電源線および交流出力線からのノイズ放射の抑制、モータのトルク変動の抑制を達成できる電動機を提供する。【解決手段】電動機のステータ１０９の内部にステータコイル１０３を駆動するための３相交流を出力するパワードライバ１０５を配置し、ステータコイル１０３とパワードライバ１０５を近づけたことにより、３相交流を出力するパワードライバ１０５からステータコイル１０３への配線が短くなり、３相交流出力線からのノイズ放射が少なくなる。また、パワードライバ１０５に電力を供給する電源線を円環状バスバー１０６の構成とし、ステータ１０９の内部に中空部を作り、その中空部に円環状バスバー１０６を配置したことにより、電源線からパワードライバ１０５までの電力供給用の配線も短くなりノイズ放射も抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のロータと、
前記ロータの中空部に配置されたステータと、
前記ステータ内部に配置され、ステータコイルを駆動するパワードライバと、前記ステータ内部の中空部に配置され前記パワードライバに電力を供給する円環状バスバーと
、を具備することを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記ステータ内部の前記円環状バスバーよりも内側に配置されたコンデンサを有することを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記パワードライバの数をステータコアの数と同数とし、前記パワードライバを前記ステータコアに近接して配置し、前記ステータコアに巻かれたステータコイルと、前記ステータコイル直近の前記パワードライバが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の電動機。
【請求項４】
前記パワードライバの数を前記ステータコアの数と同数とし、前記パワードライバを前記ステータコアに近接して配置し、前記ステータコアに巻かれた前記ステータコイルと、前記ステータコイル直近の前記パワードライバ以外の前記パワードライバが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の電動機。
【請求項５】
前記ステータコイルと、前記ステータコイルに隣接した前記パワードライバが電気的に接続されていることを特徴とする請求項４記載の電動機。
【請求項６】
前記ステータ内部でかつ前記ステータコイルおよび前記パワードライバの両方に挟まれた領域に配置された冷却構造を持つことを特徴とする請求項３、４または５に記載の電動機。
【請求項７】
前記冷却構造が冷却液通路であり、前期冷却液通路の形状が、電動機軸と直交する断面形状において、前記ステータコアの中央部より前記パワードライバに向けた方向に略Ｔ字型形状であることを特徴とする請求項６記載の電動機。
【請求項８】
前記円環状バスバーとして高電圧側バスバーおよび低電圧側バスバーが絶縁されて積層されているものを用いたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電動機。
【請求項９】
前記低電圧側バスバーが前記高電圧側バスバーより外周方向外側に配置されていることを特徴とする請求項８記載の電動機。
【請求項１０】
前記高電圧側バスバーと前記低電圧側バスバーの空隙に比誘電率が１よりも大きい誘電物質を挟み込むことを特徴とする請求項８または９記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパワードライバを有する電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献】特開平６−１９７４９４号公報。
【０００３】
上記特許文献に示された電動機においては、モータフレームの側面にパワードライバのパワースィッチング素子を直接実装している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来例においては、長さの異なる３相出力リード線はモータフレームの外部に配置されているパワースィッチング素子からモータフレームの内部に配置されているモータ巻線へ配線されているため、配線距離が長くなる。また、モータ巻線が各ステータコイルの３相交流出力線をモータ内部で集約する場合は、さらに各ステータコイルへの配線距離のばらつきが生じる。この結果として、スィッチングノイズ放射が大となり、また各モータ巻線の電流のバランスが崩れることによるトルク変動が発生するという問題がある。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、電力を供給する電源線および交流出力線からのノイズ放射の抑制、モータのトルク変動の抑制を達成できる電動機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、パワードライバをステータ内部に配置し、円環状バスバーをステータ内部の中空部に配置した。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、パワードライバに電力を供給する電源線からのノイズ放射の抑制、パワードライバの交流出力線からのノイズ放射の抑制ができ、かつ電動機のトルク変動の抑制もできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。なお、以下で説明する図面で同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０００９】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、図１（ａ）は電動機の断面図、図１（ｂ）は電動機の内部構成を分かり易く示した内部の側面模式図、図１（ｃ）は電動機の外部側面図である。
【００１０】
図１において、最外部に円環状のロータ１０１が設置され、ロータ１０１の内部には磁石１０２が内蔵されている。ロータ１０１の内部中空部には、ステータ１０９が配置されている。ステータ１０９には、ステータコア１０４が凸状に形成されており、そのステータコア１０４にステータコイル１０３が巻かれている。ステータ１０９の内部には、ステータコイル１０３を駆動するパワードライバ１０５がステータコア１０４に近接し配置されている。図１（ａ）から明らかなように、ステータコア１０４、ステータコイル１０３、パワードライバ１０５は番号を付した位置以外にも形成されているが、説明の都合上、各々、前記のステータコア１０４、ステータコイル１０３、パワードライバ１０５のみに番号を付した。ここで、パワードライバ１０５および、ステータコイル１０３が巻かれたステータコア１０４は各々６個図示してあり、点対称に向かい合った２個ずつが、３相交流電動機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応している。そして、ステータ１０９は内部が中空状になっており、ステータ１０９の中空部に、円環状バスバー１０６が配置されている。円環状バスバー１０６は、パワードライバ１０５に電力を供給する直流電源供給用のものであり、図１（ａ）に示すように低電圧側バスバー１０６ａが高電圧側バスバー１０６ｂより外周方向外側に配置され絶縁されて積層された２重構造となっている。そして、パワードライバ１０５と円環状バスバー１０６は、ステータ１０９の内部において、高電圧側バスバー１０６ｂと低電圧側バスバー１０６ａで電気的に接続されている。さらに、各パワードライバ１０５と直近のステータコイル１０３はステータ１０９の内部において、３相交流出力接続線１１３により、電気的に接続されている。
【００１１】
ロータ１０１と電動機軸１０８は機械的に接続されており、円環状バスバー１０６と電源端子１０７は電気的に接続されている。
【００１２】
本第１の実施の形態によれば、パワードライバ１０５をステータ１０９の内部のステータコア１０４に近接して配置したため、３相交流出力各相のステータコイル１０３とパワードライバ１０５を最短距離で配線することが可能になる。その結果として、３相交流出力接続線１１３からのノイズ発生を抑制できる。
【００１３】
さらに、３相交流出力各相ごとの配線距離をほぼ同距離とすることができるため、３相交流出力各相毎のステータコイル１０３の電流の位相ずれをほぼ無くすることができるため、ステータコイル１０３の電流の位相ずれによるモータトルク変動を無くすることができる。
【００１４】
加えて、ステータ１０９の内部の中空部に円環状バスバー１０６が形成され、最短距離で円環状バスバー１０６とパワードライバ１０５が接続されている。一般に積層したバスバーの寄生インダクタンスは小さいことが良く知られており、電源端子１０７からパワードライバ１０５までの電源線トータルの寄生インダクタンスを小さくすることができ、サージ電圧の低減と電源線からのノイズ放射を抑制出来るという効果もある。サージ電圧を低減することにより、スナバ回路の小規模化や廃止などにより、コスト低減できるという経済的、サイズ的な効果がある。また、ノイズ放射を抑制できることにより、本装置でのノイズ放射対策が不要になる。あるいは、ノイズ放射を受けて誤作動する装置のノイズ耐性向上対策が不要になるという経済的、サイズ的な効果がある。
【００１５】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す電動機の断面図である。
【００１６】
図２に示す第２の実施の形態においては、ステータコイル１０３が直近のパワードライバ１０５ではなく、隣接するパワードライバ１０５と３相交流出力接続線１１３により、電気的に接続されており、さらに、コンデンサとして電源コンデンサ３０１が円環状バスバー１０６の内側に設置されている。
【００１７】
図２に示すようにステータ１０９中央部の中空部にパワードライバ１０５に電力を供給する直流電源用の電源コンデンサ３０１を設置したことにより、円環状バスバー１０６と電源コンデンサ３０１を接続する距離を最短にできるため、電源線から放射されるノイズやサージ電圧を抑制できるとともに、電源コンデンサ３０１を効率よく配置できるため経済的、サイズ的な効果がある。
【００１８】
加えて、ステータコイル１０３と直近したパワードライバ１０５が電気的に接続されているのではなく、お互い隣接したステータコイル１０３とパワードライバ１０５が電気的に接続されている構成となっているため、直近のパワードライバ１０５が発熱するタイミングとステータコイル１０３が発熱するタイミングをずらすことが可能となる。具体的には、Ｕ相のパワードライバ１０５の直近にはＶ相のステータコイルが配置されているため、通常時には、Ｕ相とＶ相が同時に最大負荷となることはない。このため、冷却能力が同じならば、より高い駆動能力を発生できることになる。
【００１９】
なお、本第２の実施の形態においては、隣接するステータコイル１０３とパワードライバ１０５を接続した構成としたが、３相交流出力の同相駆動以外のステータコイル１０３とパワードライバ１０５を接続すれば、上記と同様の効果が得られる。さらに隣接同士と限定しないことにより、レイアウト自由度が上がり、さらに製造上、低コスト化も可能となる。
【００２０】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す電動機の図である。
【００２１】
図３において、パワードライバ１０５とパワードライバ１０５の３相交流出力が接続されるステータコイル１０３を直近して配置しており、かつ、パワードライバ１０５とステータコイル１０３に挟まれた領域に冷却構造を持つ冷却液通路（冷却水通路）４０１が配置されている。そして、冷却液通路４０１の形状は、電動機軸１０８と直交する断面形状において、ステータコア１０４の中央部よりパワードライバ１０５に向けた方向に略Ｔ字型形状である。すなわち、パワードライバ１０５の近傍に冷却液通路４０１のＴ字の横棒に相当する部分が位置し、ステータコア１０４部に冷却液通路４０１のＴ字の縦棒に相当する部分が位置している。
【００２２】
本第３の実施の形態によれば、パワードライバ１０５とステータコイル１０３を同数配置し、かつ直近させた構成としたことにより、一つの冷却液通路４０１でパワードライバ１０５とステータコイル１０３を同時に、かつ、３相交流出力各相ごとに同じ効率で冷却することができる。この結果、発熱の偏りが無いので発熱のばらつきを見込んだ、余計な冷却能力のマージンが不要となり、冷却コストを削減できる効果がある。
【００２３】
なお、本第３の実施の形態においては、冷却液通路４０１の形状をＴ字型としたが、パワードライバ１０５とステータコアの間にパワードライバ１０５に平行して作成した一字型でも同様の効果が得られる。冷却効果の程度としては、Ｔ字型よりも劣るが冷却液通路４０１の形状が簡略なためステータ１０９の加工コストが安いという効果がある。
【００２４】
図４は第４の実施の形態を示す電動機の断面図である。
【００２５】
本第４の実施の形態においては、高電圧側バスバー１０６ｂと低電圧側バスバー１０６ａに挟まれて比誘電率が１よりも大きい誘電物質すなわち高誘電率物質５０１が配置されている。
【００２６】
本第４の実施の形態によれば、高電圧側バスバー１０６ｂおよび低電圧側バスバー１０６ａが絶縁されて積層され、積層された高電圧側バスバー１０６ｂと低電圧側バスバー１０６ａの間隙に高誘電率物質５０１が挟まれて配置されているため、高電圧側バスバー１０６ｂと低電圧側バスバー１０６ａとの間に大容量のコンデンサを設置したのと等価となり、第２の実施の形態で示した電源コンデンサ３０１の容量を低減したり、場合によっては、電源コンデンサ３０１そのものの廃止も可能となり、部品代低減に大きな効果がある。
【００２７】
さらに、低電圧側バスバー１０６ａを高電圧側バスバー１０６ｂの外周方向外側に配置することにより、低電圧側バスバー１０６ａの表面積が高電圧側バスバー１０６ｂの表面積より広くなり、低電圧側バスバー１０６ａのインピーダンスが低くなるとともに、高電圧側バスバー１０６ｂ上に発生したノイズを外部に漏れなくするため、よりノイズ低減の効果を増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動機の構造図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の電動機の断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の電動機の断面図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の電動機の断面図。
【符号の説明】
１０１  ロータ
１０３  ステータコイル
１０４  ステータコア
１０５  パワードライバ
１０６  円環状バスバー、１０６ａ  低電圧側バスバー、１０６ｂ  高電圧側バスバー
１０８  電動機軸
１０９  ステータ
１１３  ３相交流出力接続線
３０１  電源コンデンサ
４０１  冷却液通路
５０１  高誘電率物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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