(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー素子を、モータに組込まれた配電部材に実装するのに適した技術を提供する。【解決手段】環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎはモータに組込まれる配電部材であり、略環状の全体形状に形成されると共に、略弧状を描くように形成された湾曲部４２と平板状の平坦部４４とが略環状に連なるように形成されている。平坦部４４にスイッチング素子が直接実装される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに組込まれるモータ用配電部材であって、
略弧状を描くように形成された湾曲部と平板状の平坦部とが略環状に連なるように形成された、モータ用配電部材。
【請求項２】
請求項１記載のモータ用配電部材であって、
パワー素子が、その電極の一つを前記平坦部の一主面に電気的機械的に接続することで、前記平坦部に実装される、モータ用配電部材。
【請求項３】
請求項１記載のモータ用配電部材であって、
前記パワー素子が、その電極の一つを前記平坦部の一主面に導電性接着介在物を用いて固定することで、前記平坦部に実装される、モータ用配電部材。
【請求項４】
請求項１記載のモータ用配電部材であって、
前記パワー素子が、その一主面を前記平坦部の一主面に熱的に接続した状態で、前記平坦部に実装される、モータ用配電部材。
【請求項５】
請求項１記載のモータ用配電部材であって、
前記パワー素子が、その一主面を前記平坦部の一主面に直接接触させ、或は、熱伝導性に優れた介在部材を介在させて間接的に接触させた状態で、前記平坦部に実装される、モータ用配電部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータに給電するためのモータ用配電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３相ＤＣブラシレスモータにリング状バスバーを備えた集中配電部材を組込み、この集中配電部材を用いて電源と巻線との間の配線接続を行うようにした技術がある。リング状バスバーは、例えば、導電性金属板材を帯状に打ち抜いたものをその厚さ方向に湾曲させて略円環状にすることで形成される。
【０００３】
このような技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３４７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電気自動車に搭載される電力変換装置に関して、小型化等が要求されている。しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、リング状バスバーを組込んだモータとは別に、インバータを構成するスイッチング素子を設ける必要がある。このため、全体構成が大型化する傾向にある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、パワー素子を、モータに組込まれた配電部材に実装するのに適した技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るモータ用配電部材は、モータに組込まれるモータ用配電部材であって、略弧状を描くように形成された湾曲部と平板状の平坦部とが略環状に連なるように形成されたものである。
【０００８】
この場合に、パワー素子が、その電極の一つを前記平坦部の一主面に電気的機械的に接続することで、前記平坦部に実装されていてもよい。
【０００９】
あるいは、前記パワー素子が、その電極の一つを前記平坦部の一主面に導電性接着介在物を用いて固定することで、前記平坦部に実装されていてもよい。
【００１０】
または、前記パワー素子が、その一主面を前記平坦部の一主面に熱的に接続した状態で、前記平坦部に実装されていてもよい。
【００１１】
またあるいは、前記パワー素子が、その一主面を前記平坦部の一主面に直接接触させ、或は、熱伝導性に優れた介在部材を介在させて間接的に接触させた状態で、前記平坦部に実装されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のモータ用配電部材によると、モータに組込まれるモータ用配電部材であって、略弧状を描くように形成された湾曲部と平板状の平坦部とが略環状に連なるように形成されているため、その平坦部の主面上に容易にパワー素子を実装することができる。
【００１３】
さらに、パワー素子が、その電極の一つを前記平坦部の一主面に電気的機械的に接続することで、前記平坦部に実装されていると、パワー素子をモータ用配電部材に容易に電気的に接続しつつ実装することができる。
【００１４】
あるいは、前記パワー素子が、その電極の一つを前記平坦部の一主面に導電性接着介在物を用いて固定することで、前記平坦部に実装されていると、パワー素子をモータ用配電部材に容易に電気的に接続しつつ実装することができる。
【００１５】
また、前記パワー素子が、その一主面を前記平坦部の一主面に熱的に接続した状態で、前記平坦部に実装されていると、前記パワー素子で生じた熱を、容易に配電部材に伝達させて容易に放熱できる。
【００１６】
またあるいは、前記パワー素子が、その一主面を前記平坦部の一主面に直接接触させ、或は、熱伝導性に優れた介在部材を介在させて間接的に接触させた状態で、前記平坦部に実装されていると、前記パワー素子で生じた熱を、容易に配電部材に伝達させて容易に放熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態に係るモータ用配電部材である環状バスバーについて説明する。
【００１８】
図１は環状バスバーを組込んだモータを適用した自動車を示すブロック図である。この環状バスバーは、ハイブリッド自動車や燃料電池車等を含む電気自動車の走行用モータ２０（例えば、３相ＤＣブラシレスモータ）に組込まれ、そのモータ２０内のモータコイルに配電するための部材である。
【００１９】
すなわち、電気自動車では、バッテリー１２がリレー１３を介して昇圧コンバータ１４に接続される。この昇圧コンバータ１４は、バッテリー１２から出力される直流電圧を昇圧してインバータ回路３０に与える。そして、インバータ回路３０は、本モータ２０及びインバータ回路３０とは別体とされたインバータ制御回路３８の制御下、バッテリー１２側からの直流電源を交流電源に変換してモータ２０に給電する。
【００２０】
図２はインバータ回路を示す回路図である。本実施形態では、モータ２０として３相交流モータを想定しており、本インバータ回路３０は３相交流モータを駆動するための３相インバータ回路として構成されている。すなわち、インバータ回路３０は、パワー素子として、モータ２０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相におけるそれぞれのハイアーム側スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、各層におけるそれぞれのローアーム側スイッチング素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃとを備えている。これらのハイアーム側スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及びローアーム側スイッチング素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃとしては、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ、パワー接合トランジスタ、ＩＧＢＴ等の各種パワースイッチング素子が用いられる。ここでは、スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃがパワーＭＯＳＦＥＴであるという例で説明する。なお、スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、ベアチップ形態のものでも、パッケージ化された形態のものであってもよい。
【００２１】
ハイアーム側スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃのドレインは共にプラス（＋）側電源に接続され、それらの各ソースはそれぞれ同じ相のローアーム側スイッチング素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃの各ドレインに接続されている。また、ローアーム側スイッチング素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃのソースは共にマイナス（−）側電源に接続されている。そして、ハイアーム側スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃの各ソースとローアーム側スイッチング素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃの各ドレインとの接続点が、モータ２０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相に接続される。また、各スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃの制御入力端子であるゲート端子３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、インバータ制御回路３８の制御信号出力端子にそれぞれ接続されている。そして、インバータ制御回路３８から与えられる制御信号に応じたタイミングで、各スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃをオンオフする。
【００２２】
環状バスバーは、上記モータ２０に一体的に組込まれ、上記のようなインバータ回路３０における給電用の配線として用いられる。
【００２３】
図３はモータにおける環状バスバーの設置例を示す説明図であり、図４は環状バスバーの一例を示す図であり、図５は環状バスバーの他の例を示す図であり、図６は図４の要部拡大図である。
【００２４】
すなわち、上記のようなインバータ回路３０を想定した場合、給電用の配線として、一対の直流電力供給用の環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ（図４参照）と、複数（ここではＵ，Ｖ，Ｗの各相分の３つ）の交流電力供給用の環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ（図５参照）とが用いられる。
【００２５】
これら環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、略環状の全体形状に形成されると共に、それぞれ異径に形成されている。これら各環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、略同一平面上で同心円状に配設された態様で、略円柱状に形成されたモータ２０の一端面側に、絶縁樹脂等の絶縁材料で形成されたホルダ２８によって保持されている。なお、ここで、略環状とは、おおよそ環状に形成されていればよく、図４及び図５に示すように、部分的な切れ目等があるような環状形状をも含む。
【００２６】
これらの環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗには、上記各スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃのうちの少なくとも一つが実装される。
【００２７】
ここでは、図４に示す環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎに、スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃのうちの少なくとも一つが実装される。すなわち、環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎは、例えば、金属板等の導電性板材を略帯状に打抜くと共にこれをその厚み方向に沿って略環状に曲げることで、略弧状を描くように形成された湾曲部４２と平板状の平坦部４４とが略環状に連なるように形成されている。平坦部４４は、環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎの周方向における部分的な平板状部分である。平坦部４４は、スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃのうちの実装対象となるものを実装可能な程度の広がりを持つ大きさに形成されている。各スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、後述する態様により直接平坦部４４に実装される。
【００２８】
なお、環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎには、その径方向外側に延びる延設片４６が形成されている。この延設片４６を介して外部から直流電力が供給されるようになっている。
【００２９】
なお、図５に示す環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、金属板等の導電性板材を略帯状に打抜くと共にこれをその厚み方向に沿って略環状に曲げることで、全体が略弧状を描く略環状形状に形成されている。
【００３０】
なお、もちろん、モータを駆動する回路例や、スイッチング素子の電極レイアウト等に応じて、環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗにスイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃのうちの少なくとも一つを実装するようにしてもよい。このような場合には、環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗに、上記平坦部４４と同様の平坦部を形成すればよい。
【００３１】
図７は平坦部に表面実装タイプのスイッチング素子を実装した状態を示す図である。すなわち、このスイッチング素子５０（ここでは、上記スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃを代表してスイッチング素子５０として表記する）は、直流電源、モータ２０のＵ相、Ｖ相及びＷ相のうちの一つに接続される電極５２を有している。また、スイッチング素子５０の他主面には、他の電極が設けられている。そして、スイッチング素子５０は、その電極５２を平坦部４４の一主面に電気的に接続することで、実装されている。その電極５２を平坦部４４の一主面に電気的に接続する構成としては、ハンダや銀ペースト等の導電性接着介在物５６を用いて固定して電気的機械的に接続する構成や、ねじ止やカシメ等の周知の固定手段等を用いて電極５２を平坦部４４の一主面に圧接させて電気的に接続する構成等が採用される。
【００３２】
なお、スイッチング素子５０における他の電極は、ワイヤボンディング等を用いて、他の環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ等の配線に電気的に接続される。
【００３３】
図８は平坦部にパッケージ化されたリードタイプのスイッチング素子を実装した状態を示す図である。すなわち、このスイッチング素子１５０（ここでは、上記スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃを代表してスイッチング素子１５０として表記する）は、本体部１５１の一側方に、直流電源、モータ２０のＵ相、Ｖ相及びＷ相のうちの一つに接続されるリード電極１５２を有すると共に、他のリード電極を有している。また、本体部１５１の他側方に取付片１５４が延出しており、この取付片１５４にねじ止孔１５４ｈが形成されている。
【００３４】
このスイッチング素子１５０は、その一主面を平坦部４４の一主面に熱的に接続した状態で、平坦部４４に実装されている。
【００３５】
より具体的には、スイッチング素子１５０は、取付片１５４と平坦部４４とを重ね合せた状態で、ネジＳａをねじ止孔１５４ｈ及び平坦部４４に形成されたねじ止孔４４ｈに挿通してナットＳｂ螺合させることで、ねじ止固定される。なお、スイッチング素子１５０の一主面である取付片１５４の一主面と平坦部４４とは直接接触していてもよく、また、それらの間に熱伝導性に優れた介在部材１５６を介在させて、放熱性を向上させるようにしてもよい。介在部材１５６としては、環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗとスイッチング素子１５０間の絶縁が不要である場合には、放熱グリスやハンダ等を用いることができ、両者間の絶縁が必要である場合には、マイカ板や絶縁性の熱伝導シート等を用いることができる。
【００３６】
また、上記スイッチング素子１５０のリード電極１５２は、実装された環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗに溶接やハンダ付等等で電気的に接続される。また、残りのリード電極は、ハンダ付けや溶接、また、必要に応じてワイヤボンディング等を用いて、他の環状バスバー４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ等の配線に電気的に接続される。
【００３７】
以上のように構成された環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎによると、略弧状を描くように形成された湾曲部４２と平板状の平坦部４４とが略環状に連なるように形成されているところ、平坦部４４はスイッチング素子５０，１５０を実装するのに適している。このため、平坦部４４の主面上に容易にスイッチング素子５０，１５０を実装することができる。そして、このようにスイッチング素子５０，１５０が実装された環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎを、モータ２０に組込むことで、モータ２０とインバータ回路３０とを小型化及び低コスト化を図りつつ一体化できる。
【００３８】
特に、スイッチング素子５０が、その電極５２の一つを平坦部４４の一主面に電気的機械的に接続することで、平坦部４４に実装されていると、スイッチング素子５０を環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎに容易に電気的に接続しつつ実装することができる。
【００３９】
また、スイッチング素子１５０が、その一主面を平坦部４４の一主面に熱的に接続した状態で、平坦部４４に実装されていると、スイッチング素子１５０で生じた熱を、容易に環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎに伝達させて容易に放熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】環状バスバーを組込んだモータを適用した自動車を示すブロック図である。
【図２】インバータ回路を示す回路図である。
【図３】モータにおける環状バスバーの設置例を示す説明図である。
【図４】環状バスバーの一例を示す図である。
【図５】環状バスバーの他の例を示す図である。
【図６】図４の要部拡大図である。
【図７】平坦部に表面実装タイプのスイッチング素子を実装した状態を示す図である。
【図８】平坦部にパッケージ化されたリードタイプのスイッチング素子を実装した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
２０  モータ
３０  インバータ回路
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ  スイッチング素子
４０Ｐ，４０Ｎ  環状バスバー
４２  湾曲部
４４  平坦部
５０，１５０  スイッチング素子
５２  電極
１５２  リード電極
【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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