(57)【要約】【課題】コモンモード電流を、電動駆動装置内において回転電機側から電力変換装置の仮想中性点へと戻すことができる、機電一体型の電動駆動装置の提供。【解決手段】機電一体型の電動駆動装置は、ロータ、電機子巻線945が装着されたステータコア941を有するステータ、および、電機子巻線945の交流端子902U〜902Wが配置されステータを保持するハウジング912が設けられた回転電機900と、インバータ回路140および該インバータ回路140と交流端子902U〜902Wとを接続する交流バスバー802U〜802Wを有し、ハウジング912の外周に固定される電力変換装置200と、ステータコア941に接触して設けられ、ステータの浮遊容量に起因するコモンモード電流を集電する導体バー950b、導体リング950cと、インバータ回路140の直流入力側の仮想中性点510Gと導体バー950bとを接続する接続配線700と、を備える。【選択図】図７
2013115904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ、電機子巻線が装着されたステータコアを有するステータ、および、前記電機子巻線の交流端子が配置され前記ステータを保持するハウジングが設けられた回転電機と、
インバータ回路および該インバータ回路と前記交流端子とを接続する交流バスバーを有し、前記ハウジングの外周に固定される電力変換装置と、を備えた機電一体型の電動駆動装置であって、
前記ステータコアに接触して設けられ、前記ステータの浮遊容量に起因するコモンモード電流を集電する集電体と、
前記インバータ回路の直流入力側の仮想中性点と前記集電体とを接続する接続配線と、を備えたことを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記電力変換装置は、前記インバータ回路および前記交流バスバーを収納すると共に前記ハウジングの外周に固定される金属筐体を備え、
一端が前記集電体に接続された前記接続配線は、前記ハウジングと前記金属筐体とが相対する固定面を貫通するように前記ハウジングの内部から前記金属筐体の内部に引き込まれて、前記仮想中性点に接続されることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記ハウジングは、前記ステータコアを収納する第１のハウジング部と、該第１のハウジング部と一体に形成され前記電力変換装置を収納する第２のハウジング部と、を備えたことを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記接続配線は、コンデンサを介して前記仮想中性点に接続されることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記集電体は、回転電機軸方向に沿って延在するように前記ステータコアの外周面に固着された少なくとも一つの導体バーと、前記導体バーの端部に接続され、前記ステータコアの外周面を周回する導体リングと、を備え、
前記接続配線は前記導体リングに接続されていることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の機電一体型の電動駆動装置において、
前記ステータコアは、前記ハウジングに締結するための締結部をコア外周に有し、
前記締結部を前記ハウジングに締結することで、前記ステータが前記ハウジングにより保持されることを特徴とする機電一体型の電動駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機とそれを駆動するための電力変換装置とが一体に設けられた機電一体型の電動駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コモンモードノイズ低減機構を備えた電力変換装置の一例が特許文献１に記載されている。コモンモードノイズ（コモンモード電流とも呼ばれる）は回転電機を制御する電力変換装置の誤動作原因となるため、コモンモードノイズを低減することが望ましい。例えば、回転電機が発生する回転トルクにより車両を走行する電気自動車やエンジンと回転電機両方の出力に基づいて走行するハイブリット自動車では、コモンモードノイズが車両走行に悪影響を及ぼすため、コモンモードノイズを低減することが望ましい。また、車両への搭載性を考えると、電力変化装置と回転電機とが一体化された機電一体型電動駆動装置であることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７１６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、コモンモード電流を低減するために特別なノイズ低減回路を追加しているために、コストアップを招くと共に電力変換装置も大きくなる。さらに、電力変換装置の制御も複雑になるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、ロータ、電機子巻線が装着されたステータコアを有するステータ、および、電機子巻線の交流端子が配置されステータを保持するハウジングが設けられた回転電機と、インバータ回路および該インバータ回路と交流端子とを接続する交流バスバーを有し、ハウジングの外周に固定される電力変換装置と、を備えた機電一体型の電動駆動装置であって、ステータコアに接触して設けられ、ステータの浮遊容量に起因するコモンモード電流を集電する集電体と、インバータ回路の直流入力側の仮想中性点と集電体とを接続する接続配線と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コモンモード電流を、機電一体型の電動駆動装置内において回転電機側から電力変換装置の仮想中性点へと戻すことができ、コモンモード電流の影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態の電動駆動装置が搭載されたハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。
【図２】電動駆動装置の外観斜視図である。
【図３】電動駆動装置の外観斜視図である。
【図４】回転電機９００の断面図である。
【図５】導体リング９５０ｃおよび導体バー９５０ｂが設けられたステータ９４０の斜視図である。
【図６】電力変換装置２００の内部を詳細に示す図である。
【図７】電力変換装置２００の回路構成を説明する図である。
【図８】図７において、ステータ９４０の記載を図５に示すステータ９４０で置き換えた図である。
【図９】インバータ回路１４０の構成を説明する図である。
【図１０】電力変換装置２００と回転電機９００とが別体とされている従来の電動駆動装置の一例を示す図である。
【図１１】図１０のシールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗの部分を拡大して示した模式図である。
【図１２】従来の電動駆動装置におけるコモンモード電流の流れを示す図である。
【図１３】インバータ回路１４０と回転電機９００とを交流バスバーで直結した場合の、コモンモード電流の流れを示す図である。
【図１４】ステータコア９４１の外周面に設けられた導体バー９５０ｂおよび導体リング９５０ｃを示す図である。
【図１５】本実施の形態におけるコモンモード電流の流れを説明する図である。
【図１６】ステータ９４０の他の構造の一例を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示すステータ９４０の断面図である。
【図１８】電動駆動装置の他の実施の形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、ハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」と記述する）の制御ブロックを示す図である。なお、以下ではエンジンと回転電機両方の出力に基づいて走行するハイブリット自動車を例に説明するが、本実施の形態の機電一体型の電動駆動装置は、回転電機が発生する回転トルクにより車両を走行する電気自動車にも適用が可能である。
【０００９】
エンジンＥＧＮおよび回転電機９００は車両の走行用トルクを発生する。また、回転電機９００は回転トルクを発生するだけでなく、回転電機９００に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。回転電機９００は、例えば同期機あるいは誘導機であり、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。回転電機９００を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジウムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。また、永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。
【００１０】
エンジンＥＧＮの出力トルクは動力分配機構ＴＳＭを介して回転電機９００に伝達され、動力分配機構ＴＳＭからの回転トルクあるいは回転電機９００が発生する回転トルクは、トランスミッションＴＭおよびデファレンシャルギアＤＥＦを介して車輪に伝達される。一方、回生制動の運転時には、車輪から回転トルクが回転電機９００に伝達され、供給された回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ１３６を充電し、充電された電力は再び走行エネルギーとして使用される。
【００１１】
図２、３は本実施の形態の機電一体型電動駆動装置の外観斜視図である。電動駆動装置１は、図１に示した回転電機９００と電力変換装置２００とを一体構造としたものである。回転電機９００は外装部品としてハウジング９１２、フロントブラケット９０８、リヤブラケット９１０を有しており、それらは、通常アルミに代表される金属のダイカストや鋳造で作られる。
【００１２】
回転電機９００のハウジング９１２の軸方向両端にはフロントブラケット９０８、リヤブラケット９１０が設けられており、フロントブラケット９０８の中央からはロータシャフト９２０が突出している。電力変換装置２００は、回転電機９００の径方向位置であるハウジング９１２の外周面に固定されている。
【００１３】
電力変換装置２００を構成する回路部品が収納されるケース１２は、略立方体形状を有しており、上部開口部に蓋８が固定されている。ケース１２は、回転電機９００のハウジング９１２上に固定されている。ケース１２の材料は導電性材料であり、本実施の形態ではアルミダイカスト等の金属材料としている。電力変換装置２００と車両側に設けられた上位の制御装置との信号送受信は、コネクタ２１を介して行われる。
【００１４】
電力変換装置２００のケース１２に設けられた穴１２ｊからは正極側の電源端子５０９および負極側の電源端子５０８が突出しており、バッテリ１３６からの直流電力はこれらの電源端子５０８，５０９に供給される。ケース１２には冷媒を流すための流路が形成されており、冷媒はケース１２の側壁に設けられた入口配管１３から流入し、出口配管１４から排出される。ケース１２に設けられた３相インバータ回路等の電子部品は、冷媒によって冷却される。
【００１５】
ケース１２の出口配管１４は、中継部材１４ａを介して回転電機９００のハウジング９１２に設けられた入口配管９１３に接続されている。出口配管１４から排出された冷媒は、ハウジングに設けられた入口配管９１３からハウジング内の流路（後述する図４に示す流路９１９）へと流入する。そして、冷媒はその流路を流れ、ハウジング９１２の外周に設けられた出口配管９１４から排出される。
【００１６】
図４は、回転電機９００の断面図である。ステータ９４０には、ステータコア９４１と、ステータコア９４１に装着された３相分の電機子巻線９４５とが設けられている。ステータコア９４１は、センターブラケット９０９に焼き嵌めで固定されている。ロータ９３０が固定されたロータシャフト９２０は、両端がフロントブラケット９０８およびリヤブラケット９１０に回転自在に保持されている。ロータ９３０は、ステータ９４０内で回転自在となるように半径方向に若干の隙間を設けて収納されている。
【００１７】
センターブラケット９０９の外周には、溝がステータコア９４１を囲むような形状で形成されている。センターブラケット９０９はハウジング９１２の内側に収納され、センターブラケット９０９の溝とハウジング９１２の内周面とにより流路９１９が形成される。交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗはハウジング９１２の面９１２ｅから突出するように設けられており、各々にはステータ９４０の対応する電機子巻線９４５が接続されている。
【００１８】
ハウジング９１２とセンターブラケット９０９はフロントブラケット９０８にボルト等（不図示）で固定され、リヤブラケット９１０はハウジング９１２にボルト等（不図示）で固定されている。本実施の形態では、回転電機９００の外装部品をハウジング９１２，センターブラケット９０９，フロントブラケット９０８，リヤブラケット９１０の４つの部品で構成したが、この構成にこだわる必要はない。例えば、ハウジング９１２とセンターブラケット９０９が一つの部品であっても構わないし、フロントブラケット９０８とハウジング９１２とセンターブラケット９０９が一つの部品であってもなんら問題はない。なお、ハウジング９１２、センターブラケット９０９、フロントブラケット９０８、リヤブラケット９１０の材料には導電性材料が用いられ、本実施の形態では金属材料であるアルミダイカストとされている。
【００１９】
さらに、本実施の形態では、ステータコア９４１の外周に接触するように、ステータコア軸方向に延在する複数の導体バー９５０ｂと、外周面を一周して各導体バー９５０ｂの一端を連結する導体リング９５０ｃとが設けられている。図５は、導体リング９５０ｃおよび導体バー９５０ｂが設けられたステータ９４０の斜視図である。ステータコア９４１には３相分の電機子巻線９４５が設けられている。ステータ９４０の軸方向端部には、ハウジング９１２に設けられた交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗ（図４参照）と接続されるコイル端子９０３Ｕ〜９０３Ｗが引き出されている。
【００２０】
複数の導体バー９５０ｂは、ステータコア９４１の一周に亘って所定の間隔で配置されている。図４に示す構造の回転電機９００の場合、ステータコア９４１はセンターハウジング９０９の内周面に焼き嵌めされている。各導体バー９５０ｂは、ステータコア９４１の焼き嵌めされる面に接触するように固定されている。ステータコア９４１は、型で打ち抜いた電磁鋼板を複数積層して形成される。そのため、各電磁鋼板との接触を良好とするために、各導体バー９５０ｂは、溶接等によりステータコア外周面に固着される。
【００２１】
後述するように、導体バー９５０ｂはステータに流れ込んだコモンモード電流（コモンモードノイズ）を集電するために設けられたものであり、導体バー９５０ｂの数は一つでも良いが、数が多いほど集電効果が向上する。導体バー９５０ｂに流れ込んだコモンモード電流は、導体リング９５０ｃに流れ込んだ後に、接続配線７００によってインバータ回路の入力側の仮想中性点５１０Ｇに戻される。なお、仮想中性点５１０Ｇは仮想接地点とも呼ばれる。
【００２２】
接続配線７００は、ハウジング９１２とケース１２とが対向する部分を貫通するようにケース１２内に引き込まれており、電動駆動装置１の筐体外に引き出されることはない。この対向する部分においては、ケース１２の底面部に貫通穴が形成され、交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗがケース１２内に突出している。
【００２３】
なお、上述のように、一つの接続配線７００を回転電機側から電力変換装置側まで引き回す構造でなくても良い。例えば、電機子巻線９４５と交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗとの接続のために交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗをハウジング９１２に設けたように、ハウジング９１２にハウジング内からケース１２内に貫通する端子部を設け、その端子部を介して回転電機側の接続配線と電力変換装置側の接続配線とを接続するようにしても良い。
【００２４】
本実施の形態では、コモンモード電流を集電する部材として導体バー９５０ｂおよび導体リング９５０ｃをステータコア９４１の外周面に固着させたが、集電体としての機能を有するものであればどのような構造であっても構わない。例えば、ステータコア９４１の外周面全体に厚膜メッキを施し、そのメッキ部に接続配線７００を接続するようにしても良い。また、ステータコア９４１を構成する電磁鋼板の一部を導体板で置き換えるなどして、ステータコア９４１の一部に集電体の機能を付加するようにしても良い。集電体に用いられる材料としては、例えば、アルミや銅が用いられる。
【００２５】
図６は電力変換装置２００の内部を詳細に示す図であり、図２に示した電力変換装置２００からケース１２を削除して示した場合の外観斜視図である。また、図７〜９は電力変換装置２００の回路構成を説明するブロック図である。
【００２６】
まず、図７〜９を用いて、電力変換装置２００の回路構成について説明する。図２に示したケース１２、ハウジング９１２、フロントブラケット９０８およびリヤブラケット９１０や図４に示したセンターブラケット９０９は、金属材料であるアルミダイカスト等で形成される。そして、図７に示すように、ハウジング９１２およびケース１２が車両のボディにボルト等で固定され、それらは車両側のシャシグランド２００Ｇ，９００Ｇと電気的に接続されている。なお、図８は図７と同じ回路を示したものであるが、ステータ９４０の部分を回路記号ではなく図５に示したステータ９４０で記載したものである。
【００２７】
図７に示すように、インバータ回路１４０は、バッテリ１３６と直流コネクタ（不図示）を介して電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路１４０との相互において電力の授受が行われる。回転電機９００をモータとして動作させる場合には、インバータ回路１４０はバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流端子３２０Ｕ〜３２０Ｗを介して回転電機９００に供給する。電力変換装置２００の交流端子３２０Ｕ〜３２０Ｗは、金属製の交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを介して回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに接続される。
【００２８】
なお、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって回転電機９００をモータとして作動させることにより、回転電機９００の動力のみで車両の走行駆動を行うことができる。さらに、本実施形態では、エンジン１２０の動力或いは車輪からの動力によって回転電機９００を発電機として作動させることにより、バッテリ１３６の充電を行うことができる。
【００２９】
また、図１では省略したが、バッテリ１３６は、さらに補機用のモータを駆動するための電源としても使用される。補機用のモータとしては、例えば、エアコンディショナーのコンプレッサを駆動するモータ、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモータなどがある。補機用パワーモジュールは、バッテリ１３６から直流電力が供給され、交流電力を発生して補機用のモータに供給する。補機用パワーモジュールはインバータ回路１４０と基本的には同様の回路構成および機能を持ち、補機用のモータに供給する交流の位相や周波数、電力を制御する。なお、電力変換装置２００は、インバータ回路１４０に供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサ５００Ｘを備えている。
【００３０】
電力変換装置２００は通信用のコネクタ２１を備えており、このコネクタ２１により上位の制御装置から指令を受けたりあるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりする。電力変換装置２００の制御回路１７２は、コネクタ２１から入力される指令に基づいて回転電機９００の制御量を演算し、回転電機９００をモータとして運転するか発電機として運転するかを演算し、さらに、その演算結果に基づいて制御パルスを発生してドライバ回路１７４へ供給する。ドライバ回路１７４は、供給された制御パルスに基づいて、インバータ回路１４０を制御するための駆動パルスを発生する。
【００３１】
図９はインバータ回路１４０の構成を説明する図である。なお、以下で半導体スイッチング素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してＩＧＢＴと記す。スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（以下略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としては、ＩＧＢＴは直流電圧が比較的高い場合に適していて、ＭＯＳＦＥＴは直流電圧が比較的低い場合に適している。
【００３２】
上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８Ｕ〜３２８Ｗ及びダイオード１５６Ｕ〜１５６Ｗと、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０Ｕ〜３３０Ｗ及びダイオード１６６Ｕ〜１６６Ｗとで、上下アームの直列回路１５０Ｕ〜１５０Ｗが構成される。インバータ回路１４０は、この直列回路１５０を、出力しようとする交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に対応して備えている。
【００３３】
これらの３相は、本実施の形態では回転電機９００の３相電機子巻線の各相巻線に対応している。３相の上下アームの直列回路１５０は、直列回路の中点部分である中間電極１６９から交流電流を出力する。この中間電極１６９は、交流端子３２０Ｕ〜３２０Ｗを通して回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに接続される。上述したように、交流端子３２０Ｕ〜３２０Ｗと交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗとは交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗによって接続される。
【００３４】
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は、正極端子１５７を介してＹコンデンサを構成するコンデンサ５００Ｙおよび平滑用のコンデンサ５００Ｘの正極側コンデンサ端子５０６Ｙ，５０６Ｘに電気的に接続されている。また、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極１５４は、負極端子１５８を介してコンデンサ５００Ｙとコンデンサ５００Ｘの負極側コンデンサ端子５０４Ｙ，５０４Ｘに電気的に接続されている。一端が導体リング９５０ｃ（図７，８参照）に接続された接続配線７００は、コンデンサ５１０Ｙａを介して２つのコンデンサ５００Ｙの中間点である仮想中性点５１０Ｇに接続される。
【００３５】
コンデンサ５００Ｘは、正極側のコンデンサ端子５０６Ｘおよび負極側のコンデンサ端子５０４Ｙと、正極側の電源端子５０９および負極側の電源端子５０８とを備えている。バッテリ１３６からの高電圧の直流電力は、正極側の電源端子５０９および負極側の電源端子５０８に供給され、コンデンサ５００Ｘの正極側のコンデンサ端子５０６および負極側のコンデンサ端子５０４からインバータ回路１４０へ供給される。
【００３６】
一方、交流電力からインバータ回路１４０によって変換された直流電力は、正極側のコンデンサ端子５０６Ｘおよび負極側のコンデンサ端子５０４Ｙからコンデンサ５００Ｘに供給され、さらに、正極側の電源端子５０９および負極側の電源端子５０８から直流コネクタ（不図示）を介してバッテリ１３６に供給され、バッテリ１３６に蓄積される。
【００３７】
制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８，３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンへの入力情報としては、回転電機９００に対して要求される目標トルク値、直列回路１５０から回転電機９００に供給される電流値、及び回転電機９００の回転子の磁極位置がある。
【００３８】
目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電力変換装置２００に設けられた電流センサ（不図示）による検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、回転電機９００に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。
【００３９】
制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいて回転電機９００のｄ軸，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ軸，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し（以下ＰＷＭ制御）、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。
【００４０】
ドライバ回路１７４は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。下アームを駆動する場合、ドライバ回路１７４は、ＰＷＭ信号を増幅したドライブ信号を対応する下アームのＩＧＢＴ３３０のゲート電極に出力する。また、上アームを駆動する場合には、ドライバ回路１７４は、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として対応する上アームのＩＧＢＴ３２８のゲート電極に出力する。ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０は、ドライバ回路１７４からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換された電力は回転電機９００に供給される。
【００４１】
ところで、電力変換装置２００と回転電機９００とが別体とされている従来の電動駆動装置では、回転電機９００の交流端子３２１Ｕ〜３２１Ｗは、通常、図１０に示すようにシールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗを介して回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに接続されている。一般的に、直列回路１５０の交流出力端子と電力変換装置２００の交流端子３２１Ｕ〜３２１Ｗとの間は金属のバスバーで接続されており、この交流端子３２０Ｕ〜３２０Ｗにシールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗが接続される。
【００４２】
一方、本実施形態の電動駆動装置では、図２に示すように電力変換装置２００と回転電機９００とを一体としている。そのため、図６に示すように直列回路１５０の交流端子３２０Ｕ〜３２０Ｗに接続された交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗの端部を、回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗに直接接続するようにしている。すなわち、シールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗが省略される。インバータ回路１４０の上方には、ドライバ回路１７４が搭載されたドライバ回路基板２２および制御回路１７２が搭載された制御回路基板２０が、順に配置されている。
【００４３】
電力変換装置２００のケース１２の側面には冷却水の入口配管１３と出口配管１４が設けられており、冷却水が電力変換装置２００内に設けられた冷却水路（不図示）を通ることで、３相インバータ回路１４０及び周辺部品が冷却される。
【００４４】
次に、本実施の形態の特徴である、図５に示した導体バー９５０ｂ、導体リング９５０ｃおよび接続配線７００の機能について説明する。まず、図１０〜１２を参照して、従来の電動駆動装置におけるコモンモードノイズ（コモンモード電流とも呼ばれる）について説明する。３相電機子巻線９４５の各相巻線９４５Ｕ〜９４５Ｗの相電圧をそれぞれＶu、Ｖv、Ｖwとしたとき、中性点９４６の電位Ｖ0は、次式（１）で表される。
Ｖ０＝（Ｖu＋Ｖv＋Ｖw）／３    ・・・（１）
【００４５】
バッテリ１３６の電圧をＶdcとし、直流母線Ｐ、Ｎ（図９参照）の中間電位を仮想中性点として零とすれば、Ｐ電位はＶdc／２、Ｎ電位は−Ｖdc／２となる。２つのコンデンサ５００Ｙの中間５１０Ｇはこの仮想中性点となっている。
【００４６】
ＵＶＷ各相の相電圧は、インバータ回路１４０の上アームのＩＧＢＴ３２８Ｕ〜３２８Ｗ，下アームのＩＧＢＴ３３０Ｕ〜３３０ＷのＯＮ、ＯＦＦにより以下のように変化する。
Ｕ相：（３２８Ｕ、３３０Ｕ）＝（ＯＮ、ＯＦＦ）＝Ｖdc/２
Ｕ相：（３２８Ｕ、３３０Ｕ）＝（ＯＦＦ、ＯＮ）＝−Ｖdc/２
Ｖ相：（３２８Ｖ、３３０Ｖ）＝（ＯＮ、ＯＦＦ）＝Ｖdc/２
Ｖ相：（３２８Ｖ、３３０Ｖ）＝（ＯＦＦ、ＯＮ）＝−Ｖdc/２
Ｗ相：（３２８Ｗ、３３０Ｗ）＝（ＯＮ、ＯＦＦ）＝Ｖdc/２
Ｗ相：（３２８Ｗ、３３０Ｗ）＝（ＯＦＦ、ＯＮ）＝−Ｖdc/２
【００４７】
上述したようにＰＷＭ制御を行った場合、インバータ回路１４０の上アームのＩＧＢＴ３２８Ｕ〜３２８Ｗ，下アームのＩＧＢＴ３３０Ｕ〜３３０Ｗのスイッチングパターンは以下の８つのモードである。なお、ここでは、上アームＯＮで下アームＯＦＦの場合を１、上アームＯＦＦで下アームＯＮの場合を０と表している。
モード０：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（０００）
モード１：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（１００）
モード２：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（１１０）
モード３：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（０１０）
モード４：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（０１１）
モード５：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（００１）
モード６：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（１０１）
モード７：（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（１１１）
【００４８】
上記各モード０〜モード７における中性点電位Ｖ0を、式（１）を使って計算すると、それぞれ以下のようになる。
モード０：Ｖ0＝（−Ｖdc／２−Ｖdc／２−Ｖdc／２）／３＝−Ｖdc／２
モード１：Ｖ0＝（Ｖdc／２−Ｖdc／２−Ｖdc／２）／３＝−Ｖdc／６
モード２：Ｖ0＝（Ｖdc／２＋Ｖdc／２−Ｖdc／２）／３＝Ｖdc／６
モード３：Ｖ0＝（−Ｖdc／２＋Ｖdc／２−Ｖdc／２）／３＝−Ｖdc／６
モード４：Ｖ0＝（−Ｖdc／２＋Ｖdc／２＋Ｖdc／２）／３＝Ｖdc／６
モード５：Ｖ0＝（−Ｖdc／２−Ｖdc／２＋Ｖdc／２）／３＝−Ｖdc／６
モード６：Ｖ0＝（Ｖdc／２−Ｖdc／２＋Ｖdc／２）／３＝Ｖdc／６
モード７：Ｖ0＝（Ｖdc／２＋Ｖdc／２＋Ｖdc／２）／３＝Ｖdc／２
【００４９】
通常、ＰＷＭ制御では、上下アームのスイッチング毎にモードは「７→６→１→０→１→６→７→６→１→０→１→２→７→２→１→０→１→２→７・・・・」のように繰り返される。そうすると、中性点電圧は「Ｖdc／２→Ｖdc／６→―Ｖdc／６→−Ｖdc／２→−Ｖdc／６→Ｖdc／６→・・・・」のようにＶdc／３の電位変化を繰り返す。
【００５０】
上述したように中性点９４６の電位が変動すると、浮遊容量９４７（巻線−ステータコア間の浮遊容量）は充放電を繰り返すことになる。そのため、ステータコア９４５からステータ９４５に金属接触しているセンターブラケット９０９へコモンモード電流が流れ、さらにはハウジング９１２、フロントブラケット９０８、リヤブラケット９１０へとコモンモード電流が流れる。
【００５１】
なお、ステータコア９４１とハウジング９１２、フロントブラケット９０８およびリヤブラケット９１０との間の浮遊容量９４８は、浮遊容量９４７に比べて小さいが、ステータコア９４１、センターハウジング９０９、ハウジング９１２、フロントブラケット９０８、リヤブラケット９１０の固定方法が焼き嵌めやボルト締結といった面接触であることから設けたものである。
【００５２】
ところで、図１０に示すように電力変換装置２００と回転電機９００とが別体である場合には、上述した特許文献１に記載の発明のようにコモンモード電流を低減するために特別なノイズ低減回路を追加する代わりに、図１０のような構成とすることで、コモンモード電流対策をすることが可能である。図１０に示すように、電力変換装置２００の交流端子３２１Ｕ〜３２１Ｗと回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗとをシールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗで接続することで、コモンモード電流がシャシグランド９００Ｇから車両側を経由してシャシグランド２００Ｇに環流するのを容易に防止することができる。
【００５３】
図１１は、図１０のシールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗの部分を拡大して示した模式図である。図１０において、シールドケーブル８２０Ｕのシールド８２０ＵＳは、一端が接続部材８２０Ｕａによって電力変換装置２００のケース１２に接続され、他端が接続部材８２０Ｕｂによって回転電機９００のハウジング９１２に接続されている。同様に、シールドケーブル８２０Ｖのシールド８２０ＶＳは、一端が接続部材８２０Ｖａによってケース１２に接続され、他端が接続部材８２０Ｖｂによってハウジング９１２に接続されている。同様に、シールドケーブル８２０Ｗのシールド８２０ＷＳは、一端が接続部材８２０Ｗａによってケース１２に接続され、他端が接続部材８２０Ｗｂによってハウジング９１２に接続されている。
【００５４】
インバータ回路１４０に設けられたスイッチング素子３２８Ｕ〜３２８Ｗ，３３０Ｕ〜３３０Ｗのスイッチングに伴うコモンモード電流は、図１２の破線で示すように、中性点９４６、ステータコア９４１、ハウジング９１２、シールド８０２ＵＳ〜８０２ＷＳ、ケース１２と流れ、電力変換装置２００のコンデンサ５００Ｙの仮想中性点５１０Ｇへ戻る。このように、従来の装置では、コモンモード電流がハウジング９１２→シールド８０２ＵＳ〜８０２ＷＳ→ケース１２→仮想中性点５１０Ｇと流れるように構成することで、シャシグランド９００Ｇとシャシグランド２００Ｇとの間を還流するコモンモードノイズ（コモンモード電流）を低減することができる。なお、仮想中性点５１０Ｇは電力変換装置２００のシャシグランド２００Ｇに接続されている。
【００５５】
しかしながら、本実施形態の機電一体型の電動駆動装置１では、図６に示すように電力変換装置２００に設けられた交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを回転電機９００の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗと直接接続しているため、図１０〜１２に示したようなシールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗを用いた対策を適用することができない。
【００５６】
例えば、図１３のように、図１０のシールドケーブル８２０Ｕ〜８２０Ｗを単純に交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗで置き換えた構造の場合には、コモンモード電流は、破線で示すように回転電機側のシャシグランド９００Ｇから車両側を流れて回転電機側のシャシグランド２００Ｇへと流れ込むことになる。そのため、このコモンモード電流（コモンモードノイズ）が、車両側の制御装置（前述した上位制御装置）や電力変換装置２００の制御回路１７２に対して悪影響を及ぼすことになる。通常、弱電系の制御回路１７２はシャシグランド２００Ｇとは別系統でグランドがとられているが、そのグランドから制御回路１７２にコモンモード電流が流れ込むことになる。
【００５７】
一方、本実施の形態では、図１４に示すようにステータコア９４１の外周面に導体バー９５０ｂおよび導体リング９５０ｃを設け、導体リング９５０ｃを接続配線７００によって電力変換装置２００の仮想中性点５１０Ｇに接続している。また、接続配線７００は、図７に示したように回転電機９００および電力変換装置２００の筐体内を通っている。
【００５８】
導体バー９５０ｂはステータコア９４１と電気的に導通するように設けられているので、導体バー９５０ｂの導通抵抗を充分小さくしておけば、ステータコア９４１に流れ込んだコモンモード電流は、図１４の矢印で示すように、ステータコア９４１とセンターブラケット９０９の焼き嵌め面ではなく導体バー９５０ｂおよび導体リング９５０ｃへと流れ込む。
【００５９】
導体バー９５０ｂおよび導体リング９５０ｃへ流れ込んだコモンモード電流は、図１５に示すように、接続配線７００によって回転電機９００側から電力変換装置２００側へ導かれ、コンデンサ５１０Ｙａを介して仮想中性点５１０Ｇに流れ込む。なお、本実施の形態の場合、仮想中性点５１０Ｇはシャシグランド２００Ｇに接続されていない。なお、コンデンサ５１０Ｙａを介して接続配線７００を仮想中性点５１０Ｇに接続しているが、発生するノイズのレベルに応じて設けても良いし省略しても良い。ノイズレベルが高い場合には、コンデンサ５１０Ｙａを設けるのが好ましい。
【００６０】
上述した実施の形態では、ステータコア９４１をセンターブラケット９０９の内周面に焼き嵌めし、そのセンターブラケット９０９をハウジング９１２に固定する構成とされているが、本発明はこのような構造のステータ９４０に限定されるものではない。図１７，１８はステータ９４０の他の構造の一例を示したものである。図１７は斜視図であり、図１８はロータ軸に垂直な断面を示したものである。
【００６１】
ステータ９４２は、ステータコア９４３と３相電機子巻線９４５を有する。ステータコア９４３の外周には、ボルト用の貫通穴が形成された固定部９４３Ｘが複数設けられている。センターブラケット９０９Ｘの内周部に収納されたステータコア９４３は、ボルト９６０によってセンターブラケット９０９Ｘに締結されている。
【００６２】
ステータコア９４３の軸方向に伸びる導体バー９５０ｂは、ステータコア９４３の外周面に少なくとも一つ設けられ、ステータコア９４３と電気的に導通している。各導体バー９５０ｂは、ステータコア９４３の軸方向端部近傍に設けられた導体リング９５０ｃに電気的に接続されている。導体リング９５０ｃには接続配線７００が接続されている。このように、コモンモード電流に対する集電構造に関しては、上述した実施の形態と同構造を有している。
【００６３】
このような構造の場合、ステータコア９４３とセンターブラケット９０９Ｘとの間に隙間が形成され、ステータコア９４３からセンターブラケット９０９Ｘ側へ流れるコモンモード電流を低減できる。そのため、導体バー９５０ｂおよび導体リング９５０ｃによるコモンモード電流の集電を、より効率的に行うことができる。
【００６４】
図１８は機電一体型電動駆動装置の別の実施形態を示す図である。本実施の形態では、回転電機９００のハウジング９１２には、ステータ９４０が収納される第１のハウジング部９１２ａと、電力変換装置２００が収納される第２のハウジング部９１２ｂとが一体に形成されている。この場合、電力変換装置２００のケース１２は省略され、ケース１２内の構成部品はハウジング部９１２ｂ内に直接配置される。
【００６５】
このような構造とすることにより、図２に示すような電力変換装置２００のケース１２と回転電機９００のハウジング９１２との固定部（継ぎ目）がなくなり、よりコモンモード電流を電動駆動装置１の筐体内に封じ込めやすくなる。そのため、放射ノイズを低減することが出来るという効果がある。また、電力変換装置２００のケース１２が省略できるため、図２の構造に比べてコスト低減を図ることができる。
【００６６】
（ａ）以上説明したように、電動駆動装置１は、ロータ９３０、電機子巻線９４５が装着されたステータコア９４１を有するステータ９４０、および、電機子巻線９４５の交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗが配置されステータ９４０を保持するハウジング９１２が設けられた回転電機９００と、インバータ回路１４０および該インバータ回路１４０と交流端子９０２Ｕ〜９０２Ｗとを接続する交流バスバー８０２Ｕ〜８０２Ｗを有し、ハウジング９１２の外周に固定される電力変換装置２００と、を備える。そして、ステータコア９４１の外周面に接触して設けられ、ステータ９４０の浮遊容量に起因するコモンモード電流を集電する集電体である導体バー９５０ｂおよび導体リング９５０ｃと、インバータ回路１４０の直流入力側の仮想中性点５１０Ｇと導体リング９５０ｃとを接続する接続配線７００と、を備えるようにした。
【００６７】
そのため、コモンモード電流は、図１５に示すように導体バー９５０ｂに流れ込み、導体リング９５０ｃおよび接続配線７００を介して、インバータ回路１４０の直流入力側の仮想中性点５１０Ｇに流れ込む。その結果、制御回路１７２や車両側の制御装置にコモンモード電流が流れ込むのを防止することができる。このように、本実施の形態では、特許文献１に記載のような特別なノイズ低減回路を設けなくとも、上述したような簡単な構成でコモンモードノイズ低減を図ることができる。
【００６８】
（ｂ）また、電力変換装置２００の金属製ケース１２を回転電機９００のハウジング９１２に固定する構造において、導体リング９５０ｃに接続された接続配線７００は、ハウジング９１２とケース１２とが相対する固定面（図４に示すハウジング９１２の面９１２ｅやケース１２の底面）を貫通するようにハウジング９１２の内部からケース１２の内部に引き込まれるようにするのが、コモンモード電流の他の機器への影響を防止する点で好ましい。
【００６９】
（ｃ）さらに、ハウジング９１２を、ステータコア９４１を収納する第１のハウジング部９１２ａと、第１のハウジング部９１２ａと一体に形成され電力変換装置２００を収納する第２のハウジング部９１２ｂとを備える構成とするのが好ましい。このような構成とすることにより、電力変換部２００の筐体と回転電機の筐体との間に継ぎ目が無い構造となり、コモンモード電流を金属製の筐体内に封じ込めやすくなり、放射ノイズを低減することができる。
【００７０】
上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１：電動駆動装置、１２：ケース、２０：制御回路基板、２２：ドライバ回路基板、１４０：インバータ回路、１７２：制御回路、１７４：ドライバ回路、２００：電力変換装置、２００Ｇ，９００Ｇ：シャシグランド、３２０Ｕ〜３２０Ｗ，３２１Ｕ〜３２１Ｗ，９０２Ｕ〜９０２Ｗ：交流端子、５００Ｘ，５００Ｙ，５００Ｙａ：コンデンサ、５１０Ｇ，９４６：仮想中性点、７００：接続配線、８０２Ｕ〜８０２Ｗ：交流バスバー、９００：回転電機、９０９：センターブラケット、９１２：ハウジング、９１２ａ：第１のハウジング部、９１２ｂ：第２のハウジング部、９３０：ロータ、９４０，９４２：ステータ、９４１，９４３：ステータコア、９４３Ｘ：固定部、９４５：電機子巻線、９５０ｂ：導体バー、９５０ｃ：導体リング
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2013115904.tif 000014
【図１３】
2013115904.tif 000015
【図１４】
2013115904.tif 000016
【図１５】
2013115904.tif 000017
【図１６】
2013115904.tif 000018
【図１７】
2013115904.tif 000019
【図１８】
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