(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータまたは発電機のインバータ用インバータレグ(810,820,830)であって、前記インバータレグは基板(610)に装着した第１デバイスおよび第２デバイスを備え、前記第１デバイスは第１スイッチ(851)、電源の第１端子に結合するように配置した第１接点(841)、および、第２接点(871)を有し、第１動作モードで、前記第１スイッチ(851)は前記第１接点(841)を前記第２接点(871)に電気的に結合するように配置され、第２動作モードで、前記第１スイッチ(851)は前記第１接点(841)を前記第２接点(871)から電気的に分離するように配置され、前記第２デバイスは第２スイッチ(852)、電源の第２端子に結合するように配置した第３接点(843)、および、第４接点(842)を有し、第１動作モードで、前記第２スイッチ(852)は前記第３接点(843)を前記第４接点(842)に電気的に結合するように配置され、第２動作モードで、前記第２スイッチ(852)は前記第３接点(843)を前記第４接点(842)から電気的に分離するように配置され、前記第１デバイスおよび前記第２デバイスは基板(610)に装着され、電源の前記第１端子に結合するように配置した前記第１デバイスの前記第１接点(841)の一部、および、電源の前記第２端子に結合するように配置した前記第２デバイスの前記第３接点(843)の一部が、前記基板(610)の第１領域で互いに隣接して位置し、前記第１デバイスの前記第２接点(871)は、前記第４接点(842)に結合され、前記第２デバイスの前記第４接点(842)が前記電気モータまたは発電機のコイル巻線に結合するように配置されており、
前記第１デバイスは第１ダイオード(861)をさらに備え、前記第２デバイスは第２ダイオード(862)をさらに備え、
前記第１スイッチ(851)および前記第１ダイオード(861)の第１側は前記第１接点(841)に装着され、前記第２接点(871)は前記第１スイッチ(851)および前記第１ダイオード(861)の第２側に装着され、
前記第２スイッチ(852)および前記第２ダイオード(862)の第１側は前記第４接点(842)に装着され、前記第３接点(843)は前記第２スイッチ(852)および前記第２ダイオード(862)の第２側に導電性素子(872)を介して結合され、
前記第１ダイオード(861)は前記第１スイッチ(851)に逆並列に接続され、前記第２ダイオード(862)は前記第２スイッチ(852)に逆並列に接続されていることを特徴とする、インバータレグ。
【請求項２】
請求項１に記載のインバータレグであって、前記第２接点は前記第１スイッチから、前記電源の前記第１端子および前記第２端子から離れる第１の向きに延在するように構成することを特徴とする、インバータレグ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインバータレグであって、前記第３接点は前記第２スイッチから、前記電源の前記第１端子および前記第２端子に向かう第２の向きに延在するように構成することを特徴とする、インバータレグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータレグであって、前記第２接点の長手方向軸および前記第３接点の長手方向軸は、互いに対し実質的に平行であるように構成することを特徴とする、インバータレグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のインバータレグであって、前記第１デバイスの前記第２接点および前記第２デバイスの前記第４接点は、前記第１デバイスの第１接点の、電源の前記第１端子に対する結合、および、前記第２デバイスの前記第３接点の、電源の前記第２端子に対する結合に対し、前記基板の反対側で電気モータまたは発電機のコイル巻線に結合するように配置することを特徴とする、インバータレグ。
【請求項６】
電気モータまたは発電機の多相インバータであって、該多相インバータは請求項１〜５のいずれか一項に記載のインバータレグを複数備えることを特徴とする、多相インバータ。
【請求項７】
電気モータまたは発電機用の電力モジュールであって、該電力モジュールは請求項６に記載の多相インバータ、前記電源の前記第１端子および前記電源の前記第２端子を備え、前記電源の前記第１端子は各インバータレグの前記基板の第１側に装着し、前記電源の前記第２端子は各インバータレグの前記基板の前記第１側に装着することを特徴とする、電力モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の電力モジュールであって、前記電源の前記第１端子は前記基板の平面の上方にある第１平面に位置し、前記電源の前記第２端子は前記基板の前記平面の上方にある第２平面に位置し、前記第１平面および前記第２平面は互いに分離していることを特徴とする、電力モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の電力モジュールであって、前記電源の前記第１端子および前記電源の前記第２端子は実質的に同一平面上にあるように構成することを特徴とする、電力モジュール。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか一項に記載の電力モジュールであって、各インバータレグの前記第１接点は第１ワイヤボンドを介し前記電源の前記第１端子に結合するように構成し、各インバータレグの前記第３接点は第２ワイヤボンドを介し前記電源の前記第２端子に結合するように構成することを特徴とする、電力モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力モジュールであって、前記第１ワイヤボンドおよび前記第２ワイヤボンドは、前記電源の前記第１端子および前記電源の前記第２端子各々に結合する際、実質的に重なることを特徴とする電力モジュール。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の電力モジュールであって、前記複数のインバータレグそれぞれの前記第２デバイスの、前記電源の前記第１端子までの最接近点の距離は、前記複数のインバータレグそれぞれの前記第２デバイスの、前記電源の前記第１端子までの最長距離未満であることを特徴とする、電力モジュール。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか一項に記載の電力モジュールであって、請求項６に記載の２個の多相インバータ、および、インバータスイッチの動作を制御する制御信号を調整する駆動回路をさらに備え、前記駆動回路は前記２個の多相インバータの間に位置することを特徴とする、電力モジュール。
【請求項１４】
モータの磁界を生成するように構成した２個のコイルセットを有するステータを備えた電気モータであって、各コイルセットは複数のコイルサブセット、および、制御デバイスを備え、前記制御デバイスは請求項６に記載の複数の多相インバータを有し、前記複数の多相インバータの、前記第１デバイスの前記第２接点および前記第２デバイスの前記第４接点は、第１コイルセットの対応する複数のコイルサブセットに結合するように配置し、前記複数の多相インバータの前記第１デバイスの前記第２接点および前記第２デバイスの前記第４接点は、第２コイルセットの対応する複数のコイルサブセットに結合するように配置し、前記複数の多相インバータは、対応する複数のコイルサブセットに流れる電流を制御し、各コイルサブセットにおいて磁界を発生し、対応するコイルセットの１個以上の他のコイルサブセットに対し実質的に異なる磁性相を有するように構成し、第１制御デバイスおよび第２制御デバイスは前記ステータに隣接させて装着されることを特徴とする、電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータまたは発電機用インバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータシステムは、電気モータと、この電気モータの動力を制御するよう構成した制御ユニットとを有するのが一般的である。既知のタイプの例としては、誘導モータ、同期ブラシレス永久磁石モータ、スイッチドリラクタンス・モータ、及びリニアモータがある。商業的分野において、三相電気モータが利用可能な最も一般的な種類である。
【０００３】
三相電気モータは、一般的に３個のコイルセットを有し、各コイルセットは、三相の交流電圧のうち１つに関連する磁界を発生するよう配列する。
【０００４】
電気モータ内に形成される磁極の数を増加するため、各コイルセットは、一般的に電気モータの周囲に分布させ、回転磁界を生ずるよう駆動される多数のコイルサブセットを有する。
【０００５】
例示として、図１に、３個のコイルセット１４、１６、１８を有する一般的な三相電気モータ１０を示す。各コイルセットは直列に接続した４個のコイルサブセットからなり、所与のコイルセットに関し、対応するコイルサブセットにより発生した磁界は共通の相を有する。
【０００６】
三相電気モータの３個のコイルセットは、一般的にデルタ構成又はＹ構成のどちらかで構成する。
【０００７】
ＤＣ電源を有する三相電気モータ用制御ユニットは、一般的に電気モータを駆動する三相電圧源を発生する三相ブリッジインバータを有する。対応する電圧相それぞれは電気モータの対応するコイルセットに供給される。
【０００８】
三相ブリッジインバータとしては、多数のスイッチングデバイス、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）スイッチのような電子的電子スイッチがあり、これは、ＤＣ電圧源から交流電圧を発生するのに使用するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＤＣリンクコンデンサと一般的に連動する制御ユニットとＤＣ電源を、電気モータからより遠い距離に置くほど、関連する電流ループは電気モータシステム内の電流に関しより大きくなり、電流ループサイズの増大は電気モータのインダクタンスを増大する作用がある。
【００１０】
電気モータシステム全体としてのインダクタンスが増大すると、電流の変動が起きる際、例えば、インバータスイッチを動作して交流電圧源を発生する際、電圧過渡がより大きくなる。電気モータシステム内の電圧過渡が高くなると、電気モータインバータ内のインバータスイッチの電力定格をより大きくする必要があり、より高く定格したスイッチは、類似のより小さいスイッチングデバイスよりもスイッチング速度がより遅くなり、スイッチング損失はより大きくなる。
【００１１】
本発明の態様によれば、特許請求の範囲によるインバータを提供する。
【００１２】
本発明は、インバータ内の電流ループエリアを最小化するという利点を提供する。特に、電流ループエリアは、正側電力レールラインおよび負側電力レールラインのインバータのレグへの結合を回路板の片側で互いに隣接して置き、電気モータの相巻線を回路板の反対側でインバータのレグに結合するようにインバータスイッチを配置することで最小化する。
【００１３】
以下に添付図面につき例として本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行技術である三相電機モータを示す図である。
【図２】本発明を具体化するモータの分解図である。
【図３】図１に示す電気モータを別の角度から見た分解図である。
【図４】本実施形態による電気モータを示す図である。
【図５】本実施形態による電気モータ用制御デバイスを示す図である。
【図６】本実施形態による電力基板の断面図である。
【図７】本実施形態によるインバータを示す図である。
【図８】本実施形態によるインバータレグの、電気的結合を示す図である。
【図９ａ】本実施形態によるインバータレグの、寸法を示す図である。
【図９ｂ】本実施形態によるインバータレグの、寸法を示す別の図である。
【００１５】
記載する発明の実施形態は電気モータ用インバータであり、電気モータは車両のホイールにおいて使用する。しかしながら、電気モータは車両内で任意の場所に配置することができる。モータは、車両に取り付けるためのステータの一部であるコイルのセットを有するタイプであり、これらコイルはロータによって半径方向に取り囲み、このロータはホイールに取り付けるための磁石のセットを担持する。誤解を避けるために述べると、本発明の様々な態様は、同一構成を有する発電機にも同じように適用可能である。このように、電気モータの定義は発電機を含むことを意図する。さらに、本発明の態様の幾つかは、半径方向に取り囲むコイルの中心にロータを有する構成に適用可能である。当業者であれば、本発明は他のタイプの電気モータに適用可能であることは理解できるであろう。
【００１６】
図２および３に示す実施形態を説明する目的のため、インホイール電気モータはステータ２５２を備えるものとし、このステータ２５２はヒートシンク２５３、複数のコイル２５４、コイルを駆動させるためステータ後方部分のヒートシンク２５３に装着した２個の制御デバイス４００、および、ステータの制御デバイス４００の内側半径内に装着した環状コンデンサ、またはいわゆるＤＣリンクコンデンサを備えるステータ２５２を有する。コイル２５４はステータ歯積層体上に形成し、コイル巻線を形成する。ステータカバー２５６をステータ２５２の後部に装着し、制御デバイス４００を包囲してステータ２５２を形成し、このステータ２５２を次に車両に固定することができ、使用中車両に対して回転しない。
【００１７】
各制御デバイス４００は２個のインバータ４１０および制御ロジック４２０を有し、この制御ロジック４２０は、本実施形態において、インバータ４１０の動作を制御するためのプロセッサを有する。これを図４において模式的に示す。
【００１８】
環状コンデンサは、電気モータの電源線、またはいわゆるＤＣバスバーの電圧リップルを低減し、電気モータが動作する間の電圧オーバーシュートを低減するために、インバータ４１０および電気モータのＤＣ電源の両端に結合する。インダクタンスを低減するため、コンデンサは制御デバイス４００に隣接して装着する。
【００１９】
ロータ２４０は前部２２０、および、カバーを形成してステータ２５２を実質的に取り囲む筒部２２１を有する。ロータは、筒部２２１の内面に配列した複数の永久磁石２４２を有する。本実施形態を説明する目的のため、３２個の磁石対を筒部２２１の内面に装着する。しかしながら、任意の数の磁石対を使用することができる。
【００２０】
磁石はステータ２５２のコイル巻線に近接し、これによりコイルにより発生する磁界がロータ２４０の筒部２２１の内面に配列した磁石２４２と相互作用し、ロータ２４０を回転させる。永久磁石２４２を使用して電気モータを駆動する駆動トルクを発生することから、永久磁石は一般的に駆動磁石と呼ぶ。
【００２１】
ロータ２４０は、軸受ブロック２２３によりステータ２５２に取り付ける。軸受ブロック２２３は、このモータ組立体を嵌合する車両で使用するような通常の軸受ブロックとすることが可能である。軸受ブロックは２個の部分、つまり、ステータに固定する第１部分とロータに固定する第２部分とを備える。軸受ブロックはステータ２５２の壁の中央部２５３に固定し、また、ロータ２４０のハウジング壁２２０の中央部２２５にも固定する。ロータ２４０はこのようにして、ロータ２４０の中央部２２５で軸受ブロック２２３を介して使用すべき車両に回転可能に固定する。これは、通常のホイールボルトを使用してホイールリムをロータの中央部に固定し、その結果として軸受ブロック２２３の回転側に強固に固定することで、ホイールリムおよびタイヤを次にロータ２４０の中央部２２５に固定可能であるという点で有利である。ホイールボルトはロータの中央部２２５から軸受ブロック自体に通し、嵌合することができる。ロータ２４０およびホイールの両方を軸受ブロック２２３に装着した状態では、ロータおよびホイールの間で回転角度間に１対１の対応が生じる。
【００２２】
図３は図２に示すモータ組立体と同一のものを反対側から見た分解図である。ロータ２４０は外側ロータ壁２２０および周壁２２１を備え、この中に磁石２４２を周方向に配置する。前述したように、ステータ２５２はロータおよびステータ壁の中央部にある軸受ブロックによりロータ２４０に接続する。
【００２３】
Ｖ型シールをロータの周壁２２１とステータの外側端部の間に設ける。
【００２４】
ロータはまた、位置検出用の、または整流磁石として知られている磁石２２７のセットを有し、これはステータに装着したセンサと連動してロータの磁束角度の推定を可能にする。ロータの磁束角度はコイル巻線に対する駆動磁石の位置関係を規定する。代案として、個別の磁石セットの代わりに、ロータは磁性材料のリングを有することができ、これは個別磁石のセットとして機能する複数の磁極を有するものとする。
【００２５】
整流磁石を使用してロータの磁束角度を計算可能にするため、好適には、各駆動磁石は関連整流磁石を有し、測定した整流磁石の磁束角度を計算することにより、整流磁石のセットに関連する磁束角度からロータの磁束角度を導き出す。整流磁石の磁束角度とロータの磁束角度の間の相互関係を単純化するため、好適には、整流磁束のセットは駆動磁石対のセットと同数の磁石対または磁極対を有するものとし、整流磁石および関連駆動磁石は互いにほぼ半径方向に整列させる。従って、本実施形態を説明する目的のため、整流磁石のセットは３２個の磁石対を有するものとし、各磁石対は対応する駆動磁石対に対しほぼ半径方向に整列させる。
【００２６】
センサはこの実施形態においてはホールセンサであるが、ステータに装着する。センサは、ロータが回転する際、整流磁石リングをそれぞれ形成する各整流磁石が回転してセンサを通過するように位置決めする。
【００２７】
ロータがステータに対して回転する際、それに対応して整流磁石は回転してホールセンサを有するセンサを通過し、該ホールセンサはＡＣ電圧信号を出力し、センサは、センサを通過する各磁石対に対し３６０°にわたる電気角度の完全な電圧サイクルを出力する。
【００２８】
位置検出を改善するため、好適には、センサは第１センサから電気角度で９０°ずらして置いた関連第２センサを有する。
【００２９】
本実施形態において、電気モータは４個のコイルセット６０を有し、各コイルセット６０はＹ構成に結合して三相サブモータを形成する３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有し、結果として４個の三相サブモータを有するモータとなる。対応するサブモータの動作は下記のように２個の制御デバイス４００のうち１個により制御する。しかしながら、本実施形態は４個のコイルセット６０（つまり、４個のサブモータ）を有する電気モータを記載するが、モータは関連制御デバイスを有する１個以上のコイルセットを均等に有してよい。好適な実施形態において、モータ４０は８個のコイルセット６０を有し、各コイルセット６０はＹ構成に結合して三相サブモータを形成する３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有し、結果として８個の三相サブモータを有するモータとなる。同様に、各コイルセットは任意の数のコイルサブセットを有してよく、それにより各サブモータが２つ以上の相を有することを可能とする。
【００３０】
図４は対応するコイルセット６０と制御デバイス４００の間の接続を示し、対応するコイルセット６０は制御デバイス４００が有する、対応する三相インバータ４１０に接続する。当業者に周知であるように、三相インバータは６個のスイッチを有し、三相交流電圧は６個のスイッチの動作を制御することで発生することができる。しかしながら、スイッチの数は対応するサブモータに適用する電圧相の数によって決まり、サブモータは任意の数の相を有するように構成することが可能である。
【００３１】
好適には、制御デバイス４００はモジュール式構造とする。図５は好適な実施形態の分解図を示し、各制御デバイス４００、またはいわゆる電力モジュールは、電力プリント回路板５００を有し、ここに、２個の電力基板組立体５１０、制御プリント回路板５２０、ＤＣ電池に接続する４個の電源バスバー５３０、および対応するコイル巻線に接続する６個の相巻線バスバー５４０を装着する。各制御デバイス構成要素は制御デバイスハウジング５５０内に装着し、４個の電源バスバー５３０は相巻線バスバー５４０に対し制御デバイスハウジング５５０の反対側に装着する。
【００３２】
各電力基板５１０は、電力プリント回路板５００に形成した対応する開口に装着するように配置する。
【００３３】
好適な電力基板組立体５１０の断面は図６に示す。制御デバイス４００に装着した各電力基板５１０は、３ｍｍの銅ベースプレート付きの、活性金属を蝋付けしたアルミニウム基板であり、この上に三相インバータ４１０を形成し、各インバータ４１０は対応するコイルセット６０に結合する。アルミニウム裏打ち６２０付き絶縁素子６１０は、下記のように、絶縁素子６１０に装着したインバータ４１０の素子とともに銅ベースプレート６００にはんだ付けする。
【００３４】
電力プリント回路板５００は様々な構成要素を有し、これには電力基板組立体５１０に形成したインバータスイッチ用駆動回路が含まれる。駆動回路は、一般的に、制御信号をインバータスイッチをオン・オフするのに適した形に変換するのに使用する。
【００３５】
電源バスバー５３０の第１対は、電力基板組立体５１０の一方に形成したインバータ４１０に電流源を提供するためのものである。電源バスバー５３０の第２対は、もう一方の電力基板組立体５１０に形成したインバータ４１０に電流源を提供するためのものである。
【００３６】
電源バスバー５３０の各対に関し、電源バスバー５３０の一方は電力回路板５００の平面上に形成した第１平面に置く。もう一方の電源バスバー５３０は第１平面の上の第２平面に置く。好適には、電源バスバー５３０の各対は実質的に同一平面上に配置する。
【００３７】
制御デバイスハウジング５５０は、制御デバイスハウジング５５０をステータに装着する際、各電力基板５１０の底をステータヒートシンクと直接接触させて置き、それにより、各電力基板５１０の基部を直接冷却できるように配置する。
【００３８】
制御プリント回路板５２０は、電力プリント回路板５００の上で制御デバイスハウジング５５０に装着するように配置する。
【００３９】
制御プリント回路板５２０はインバータスイッチの動作を制御するプロセッサを有する。加えて、各制御プリント回路板５２０はインターフェース構成を有し、電気モータの外部に装着した車両制御デバイスと通信するように構成した１個の制御デバイス４００を有する通信バスによって、対応する制御デバイス４００間での通信を可能にする。各制御デバイス４００のプロセッサ４２０は、インターフェース構成上の通信を処理するように構成する。
【００４０】
対応する制御デバイス４００のプロセッサ４２０は、制御ハウジング５５０内の対応する電力基板５２０に装着したインバータスイッチの動作を制御するように構成し、各電気モータコイルセット６０に三相電圧源を供給できるようにし、それにより対応するコイルサブセット６１、６２、６３が回転磁界を発生できるようにする。上記のように、本実施形態は各コイルセット６０が３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有するように記載するが、本発明はこれに限定されず、各コイルセット６０は１個以上のコイルサブセットを有してよいことが理解されよう。
【００４１】
対応するプロセッサ４２０の制御の下、各三相ブリッジインバータ４１０は、対応するコイルサブセット６１、６２、６３の両端にＰＷＭ電圧制御を与えるように構成し、これにより、対応する各コイルサブセットに電流の流れを発生して、対応するサブモータに必要なトルクを与える。
【００４２】
ＰＷＭ制御は、モータインダクタンスを使用して印加パルス電圧を平均化し、必要な電流をモータコイルに流すことにより機能する。ＰＷＭ制御を使用して、印加電圧をモータ巻線の両端で切り替える。電圧をモータコイルの両端で切り替える間、電流はモータコイルにおいて、インダクタンスおよび印加電圧により定まる割合で上昇する。ＰＷＭ電圧制御は、電流が必要値を超えて増加する前にスイッチを切り、それにより電流の厳密な制御を達成できるようにする。
【００４３】
所与のコイルセット６０に対し、三相ブリッジインバータ４１０のスイッチを配置し、各コイルサブセット６１、６２、６３の両端に単電圧相を適用できるようにする。
【００４４】
ＰＷＭスイッチングを使用して、複数のスイッチを配置し、交流電圧を対応するコイルサブセットの両端に印加できるようにする。電圧包絡線および電気信号の位相角度は変調電圧パルスにより決定される。
【００４５】
インバータスイッチは、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴのような半導体デバイスを有することが可能である。本実施例において、スイッチはＩＧＢＴを備える。しかしながら、任意の適切な既知のスイッチング回路を使用して電流を制御することが可能である。このようなスイッチング回路のうちよく知られている一例として、三相電気モータを駆動するように構成した６個のスイッチを有する三相ブリッジ回路がある。６個のスイッチを２個のスイッチからなる３個の並列セットとして構成し、スイッチの各対は直列に置き三相ブリッジ回路のレグを形成する。単相インバータの場合、インバータの２個のレグを形成するように直列に配置した二対のスイッチを有しよう。
【００４６】
図７は三相インバータに対応する電力基板５１０におけるインバータスイッチのレイアウトを示し、インバータの３個のレグ８１０、８２０、８３０は電力基板５１０上に形成する。各インバータレグ８１０、８２０、８３０の構成要素は、電力基板の銅ベースプレートにはんだ付けした対応する絶縁素子６１０に装着し、各絶縁素子は約２２．１ｍｍ×２２．１ｍｍとする。
【００４７】
各インバータレグ８１０、８２０、８３０は対応する絶縁素子６１０に形成した第１導電性領域８４１、第２導電性領域８４２および第３導電性領域８４３を有する。
【００４８】
第１導電性領域８４１は絶縁素子６１０の一端部に沿って横方向に約２２．１ｍｍ延在し、第１半導体スイッチ８５１は横方向に延在する領域の片側に装着する。第１半導体スイッチ８５１を装着する第１導電性領域８４１の部分は、絶縁素子６１０のほぼ中心に延在するように配置し、第１ダイオード８６１は延在部の第１半導体スイッチ８５１に隣接して装着する。
【００４９】
第１動作モードにおいて、第１半導体スイッチ８５１は、第１導電性領域８４１と接触するスイッチ８５１の表面を、第１半導体スイッチ８５１の逆側の対向面と電気的に結合するように配置される。第２動作モードにおいて、第１半導体スイッチ８５１は、第１導電性領域８４１と接触するスイッチ８５１の表面を第１半導体スイッチ８５１の逆側の対向面から電気的に分離するように構成する。
【００５０】
第２導電性領域８４２は、第１導電性領域８４１を約２０．１ｍｍで形成した絶縁素子６１０の端部に対し絶縁素子６１０の対向する端部に沿って横方向に延在する。第２半導体スイッチは横方向に延在する領域の片側に装着する。第２半導体スイッチ８５２を装着する第２導電性領域８４２の部分は絶縁素子６１０のほぼ中心に延在するように構成し、第２ダイオード８６２は延在部の第２半導体スイッチ８５２に隣接して装着する。
【００５１】
第１半導体スイッチ８５１および第２半導体スイッチ８５２は、絶縁素子６１０上の位置に対し、互いに対角線上に位置する。接触はしないが、第１導電性領域８４１の延在部は第２導電性領域８４２の延在部を超えて延在するように構成し、それにより第１導電性領域８４１の延在部を第２導電性領域８４２の延在部と重なるようにする。
【００５２】
第１動作モードにおいて、第２半導体スイッチ８５２は、第２導電性領域８４２と接触するスイッチ８５２の表面を、第２半導体スイッチ８５２の逆側の対向面と電気的に結合するように配置される。第２動作モードにおいて、第２半導体スイッチ８５２は、第２導電性領域８４２と接触するスイッチ８５２の表面を、第２半導体スイッチ８５２の逆側の対向面から電気的に分離するように配置される。
【００５３】
第３導電性領域８４３は、第２半導体スイッチ８５２および第２ダイオード８６２を装着した第２導電性領域８４２の一部と、第１半導体スイッチ８５１を形成していない第１導電性領域８４１の横方向に延在する領域との間に位置し、それにより、第３導電性領域８４３を第１導電性領域８４１、第１半導体スイッチ８５１、第２導電性領域８４２および第２ダイオード８６２に隣接して形成する。
【００５４】
第１導電性素子８７１は、第１半導体スイッチ８５１の表面、第１ダイオード８６１の表面、および、第２導電性領域８４２の横方向延在部、すなわち、 第２導電性領域８４２の第２半導体スイッチ８５２を装着していない領域に結合する。
【００５５】
第２導電性素子８７２は、第２半導体スイッチ８５２の表面、第２ダイオード８６２の表面、および、第３導電性領域８４３に結合する。
【００５６】
本実施形態を説明する目的のため、第１導電性素子８７１および第２導電性素子８７２はワイヤボンドであり、ここにおいて、好適には、第１導電性素子８７１および第２導電性素子８７２は両方とも６個のワイヤボンドを有する。好適には、第１導電性素子８７１および第２導電性素子８７２は、実質的に、互いに平行になるように装着する。
【００５７】
第１半導体スイッチ８５１および第１ダイオード８６１の、第１導電性領域８４１および第１導電性素子８７１との電気的結合は、第１半導体スイッチ８５１および第１ダイオード８６１を並列に結合し、第１ダイオード８６１および第１半導体スイッチ８５１の極性は互いに逆にして第１半導体スイッチ８５１および第１ダイオード８６１の電気的結合を逆並列となるようにする。
【００５８】
第２半導体スイッチ８５２および第２ダイオード８６２の、第２導電性領域８４２および第２導電性素子８７２との電気的結合は、第２半導体スイッチ８５２および第２ダイオード８６２を並列に結合し、第２ダイオード８６２および第２半導体スイッチ８５２の極性を互いに逆にして第２半導体スイッチ８５２および第２ダイオード８６２の電気的結合を逆並列となるようにする。
【００５９】
各電力基板５１０、および、それに対応して、インバータレグ８１０、８２０、８３０は、制御デバイスハウジング５５０において正しい方向に位置する。それにより、各インバータレグ８１０、８２０、８３０に関し、絶縁素子６１０における第１半導体スイッチ８５１を装着した側は、電源バスバー５３０の対に隣接して置かれ、絶縁素子６１０における第２半導体スイッチ８５２を装着した側は相巻線に隣接して置き、電源バスバー５３０および相巻線バスバー５４０は制御デバイスハウジング５５０の両側に置くようにする。
【００６０】
各インバータレグに関し、第１導電性領域は電源バスバーの対の片方に電気的に結合し、第３導電性領域は電源バスバーの対のもう片方に電気的に結合する。同様に、第２導電性領域は相巻線バスバーに電気的に結合する。好適には、ＤＣ電源およびＤＣリンクコンデンサへの電源接続は電源バスバー５３０に溶接し、相巻線バスバー５４０は電気モータの相巻線に溶接する。
【００６１】
好適な実施形態では、ワイヤボンド８７１、８７２を使用して第１導電性領域および第３導電性領域を各電源バスバーに電気的に結合し、第１導電性領域および第２導電性領域から出るワイヤボンド８７１、８７２は、図８に示すように実質的に重なるように構成する。各電源バスバーのもう一方の端は、ＤＣ電源に結合し、ここにおいて、好適には各電源バスバーの長さは最小の長さとし、それによりＤＣ電源およびＤＣリンクコンデンサを各インバータレグの端に接近するようにする。
【００６２】
インバータレグに直接結合していない各相巻線バスバーの端は、各コイルセット相巻線に結合し、ここにおいて、好適には、各相巻線バスバーの長さは最小の長さとし、それによりコイルセット相巻線を各インバータレグの中央に接近するようにする。
【００６３】
図９はインバータレグの構成要素のおおよその寸法を示し、ここにおいて、図９ａは絶縁素子６１０に形成した導電性領域８４１、８４２、８４３に関し、ミリ単位でのおおよその寸法を示し、図９ｂは導電性領域８４１、８４２に形成した半導体スイッチ８５１、８５２、および、ダイオード８６１、８６２に関し、ミリ単位でのおおよその寸法を示す。従って、インバータレグの両端および各インバータスイッチを互いに隣接して置くことで、電流ループエリアを小さく抑えることが可能である。
【００６４】
好適には、インバータレグ構成要素の寸法および向きは、１０ｎＨ未満の内部インダクタンスを提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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