(57)【要約】【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こと。【解決手段】モータ２０に組込まれる環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗであって、略環状に形成された環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗと、これら環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗからその外周側へ延設された略平板状のタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗとを備えており、タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗにスイッチング素子が実装される。【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、
略環状に形成された環状バスバー本体部と、
前記環状バスバー本体部からその径方向に沿って延設されたタブ片と、
を備えたモータ用配電部材。
【請求項２】
モータに組込まれるモータ用配電モジュールであって、
略環状に形成された環状バスバー本体部と前記環状バスバー本体部からその径方向に沿って延設されたタブ片とを有し、略同心円状に配設された配電部材を複数備え、
前記各タブ片は、実装対象となる素子に応じた群毎にまとめるようにして延設された、モータ用配電モジュール。
【請求項３】
請求項２記載のモータ用配電モジュールであって、
前記各タブ片は、最外周側に配設された配電部材よりも外周側に延出するように形成された、モータ用配電モジュール。
【請求項４】
請求項２記載のモータ用配電モジュールであって、
前記各タブ片は、最内周側に配設された配電部材よりも内周側に延出するように形成された、モータ用配電モジュール。
【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及びモータ用配電モジュールに関する。
【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、インバータとモータとを小型化を図りつつ一体化することを目的とする。
【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、略環状に形成された環状バスバー本体部と、前記環状バスバー本体部からその径方向に沿って延設されたタブ片とを備えたものである。
【０００８】
また、この発明に係るモータ用配電モジュールは、モータに組込まれるモータ用配電モジュールであって、略環状に形成された環状バスバー本体部と前記環状バスバー本体部からその径方向に沿って延設されたタブ片とを有し、略同心円状に配設された配電部材を複数備え、前記各タブ片は、実装対象となる素子に応じた群毎にまとめるようにして延設されたものである。
【０００９】
この場合に、前記各タブ片は、最外周側に配設された配電部材よりも外周側に延出するように形成されていてもよい。
【００１０】
あるいは、前記各タブ片は、最内周側に配設された配電部材よりも内周側に延出するように形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
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、略環状に形成された環状バスバー本体部と、前記環状バスバー本体部からその径方向に沿って延設されたタブ片とを備えているため、タブ片に容易にパワー素子等を実装することができる。これにより、インバータとモータとを小型化を図りつつ一体化することができる。
【００１２】
また、この発明のモータ用配電モジュールによると、略環状に形成された環状バスバー本体部と前記環状バスバー本体部からその径方向に沿って延設されたタブ片とを有し、略同心円状に配設された配電部材を複数備えているため、各タブ片にパワー素子を容易に実装できる。しかも、前記各タブ片は、実装対象となる素子に応じた群毎にまとめるようにして延設されているため、配電部材のタブ片にパワー素子を容易に接続して実装することができる。
【００１３】
さらに、前記各タブ片は、最外周側に配設された配電部材よりも外周側に延出するように形成されていると、パワー素子等を配電モジュールの最外周側に実装することができる。これにより、パワー素子等の実装を容易に行え、また、パワー素子の放熱対策等も容易に行える。
【００１４】
また、前記各タブ片が、最内周側に配設された配電部材よりも内周側に延出するように形成されていると、全体構成を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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及びこれを含むモータ用配電モジュールについて説明する。
【００１６】
図１はモータ用配電モジュール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。このモータ用配電モジュールは、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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相ブリッジ回路である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。図２では、スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃがパワーＭＯＳＦＥＴである場合を示している。
【００１９】
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。
【００２０】
本実施形態に係るモータ用配電モジュールは、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。
【００２１】
図３はモータにおけるモータ用配電モジュールの設置例を示す説明図であり、図４はモータ用配電モジュールの構成例を示す説明図であり、図５は直流電力供給用の環状バスバーの一例を示す図である。図６はモータ用配電モジュールの要部拡大斜視図であり、図７はモータ用配電モジュールの要部拡大断面図であり、図８はモータ用配電モジュールの要部拡大平面図である。
【００２２】
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とが用いられる。そして、これらの環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗによってモータ用配電モジュールが構成されている。
【００２３】
これら環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗと、略平板状のタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗとを備えている。
【００２４】
各環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗは、略環状に形成された部分であり、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形成される。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。
【００２５】
また、これら各環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗは、それぞれ異なる径に形成されている。そして、各環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、略同一平面上で略同心円状に配設された態様で配設されている。ここでは、外周側から内周側に向けて、各環状バスバー４０Ｎ，４０Ｐ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗの順で配設された例で示す。もっとも、これらの配置順は適宜変更してもよい。これら各環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗは、このように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。
【００２６】
タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗは、各環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗから外周側に向けて延設された略方形板状の部分である。このタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗは、例えば、上述したように金属板等の導電性板材を略帯状に打抜く際に、その側方へ延びるように略方形舌片状部分を一体形成し、これを環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗの略環状形状の径方向外側へ延出させるように略Ｌ字状に屈曲することで形成される。
【００２７】
これらの各タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗは、実装対象となる素子であるスイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃに応じた群毎にまとめるようにして延設されたている。より具体的には、各タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗは、実装対象となる素子に応じた群毎に、各環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗの周方向において、略同じ位置又は隣合う位置から延設され、かつ、各環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗの径方向に沿って略同一方向に延びるように延設されている。また、各タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗは、最外周側に配設された環状バスバー４０Ｎよりも外周側に延出するように形成されている。
【００２８】
ここでは、図６〜図８に示すように、Ｕ相におけるスイッチング素子３２ａ，３４ａに応じたタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕが略同一方向に揃うように延設されている。なお、タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕが略同一方向に揃うとは、必ずしも完全に同一方向に揃う場合のみをいうのではなく、スイッチング素子３２ａ，３４ａを後述するような態様にて電気的に接続しつつ実装可能な範囲で不揃いになっている場合をも含む。
【００２９】
これらタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕに、該スイッチング素子３２ａ，３４ａが実装されている。例えば、スイッチング素子３２ａ，３４ａが、その電極の一つをタブ片４４Ｐ，４４Ｎの一主面にハンダ付け等することで、該タブ片４４Ｐ，４４Ｎに電気的及び機械的に接続されるようにして実装されている。また、スイッチング素子３２ａ，３４ａの他の電極が、ワイヤ等の配線部材６０を介して適宜他のタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕに電気的に接続されている。これにより、所定の３相インバータ回路の一部を形成するようにして、最外周側に配設された環状バスバー４０Ｎよりも外周側に位置して、スイッチング素子３２ａ，３４ａが実装されることになる。
【００３０】
換言すれば、少なくとも３つのタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕが略同一方向に略平行に揃えるようにして、外周側に延出している。そして、各タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ間を、スイッチング素子３２ａ，３４ａで電気的に接続するようにして、それらスイッチング素子３２ａ，３４ａを実装して、上記３相インバータ回路３０の一部を構成するようにしている。
【００３１】
なお、スイッチング素子３２ａ，３４ａとしては、圧接型、ベアチップタイプ、樹脂モールドされたもの等、いずれを用いてもよい。また、スイッチング素子３２ａ，３４ａとタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕとの電気的な接続態様としては、上記例の他、別のバスバーや配線基板等を用いて接続する構成であってもよい。
【００３２】
また、これと同様に、Ｖ相におけるスイッチング素子３２ｂ，３４ｂに応じたタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｖが略同一方向に揃うように延設され、ここにスイッチング素子３２ｂ，３４ｂが実装されている。さらに、Ｗ相におけるスイッチング素子３２ｃ，３４ｃに応じたタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｗが略同一方向に揃うように延設され、ここに、スイッチング素子３２ｃ，３４ｃが実装されている。
【００３３】
換言すれば、環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗは、３相スイッチング回路における各相に応じたスイッチング素子３２ａ，３４ａ又は３２ｂ，３４ｂ又は３２ｃ，３４ｃに接続される群毎に、略同一方向に揃うように外方に向けて延出形成され、それぞれに各相のスイッチング素子３２ａ，３４ａ又は３２ｂ，３４ｂ又は３２ｃ，３４ｃが実装されている。これにより、図２に示すような３相インバータ回路が構成される。
【００３４】
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（図５参照）。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。
【００３５】
以上のように構成された環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ及びモータ用配電モジュールによると、モータ２０に組込まれる環状バスバー４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗであって、略環状に形成された環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗと、これら環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗからその外周側へ延設された略平板状のタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗとを備えているため、そのタブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗの一主面上等に容易にスイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ等を実装することができる。これにより、インバータとモータとを小型化を図りつつ一体化することができる。
【００３６】
しかも、各タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗは、最外周側に配設された環状バスバー４０Ｎよりも外周側に延出するように形成されているため、スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃを配電モジュールの最外周側に実装することができる。これにより、環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ等が邪魔になり難く、スイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃのハンダ付け等の実装作業を容易に行え、歩留りや信頼性を向上させることができる。また、外周側に設けられたスイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃに対して種々の放熱対策を施すことができ、その放熱対策の自由度も向上する。
【００３７】
なお、本実施形態では、タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗが外周側に延設された例について説明したが、内周側に形成されていてもよい。すなわち、本発明は、タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗが、環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗの径方向に沿って外周側又は内周側に延出された構成を含む。特に、タブ片４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗが最内周側に配設された環状バスバー本体部４２Ｗよりも内周側に延出するよう形成された場合にあっては、環状バスバー本体部４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗの内周側でスイッチング素子３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃを実装することができるため、全体構成を小型化できるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】モータ用配電モジュールの構成例を示す説明図である。
【図５】環状バスバーの一例を示す図である。
【図６】モータ用配電モジュールの要部拡大斜視図である。
【図７】モータ用配電モジュールの要部拡大断面図である。
【図８】モータ用配電モジュールの要部拡大平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０  モータ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ  スイッチング素子
４０Ｐ，４０Ｎ，４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ  環状バスバー
４２Ｐ，４２Ｎ，４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ  環状バスバー本体部
４４Ｐ，４４Ｎ，４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗ  タブ片
【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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