JP2006353017A - Rotary electric machine - Google Patents

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JP2006353017A
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JP2005176588A
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Keiji Takizawa
敬次 滝澤
Toru Wakimoto
亨 脇本
Koji Asae
浩嗣 朝柄
Masahiro Taguchi
雅博 田口
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine wherein both noise reduction and size reduction are accomplished. <P>SOLUTION: A motor generator M2 has a filter element 23 of magnetic material provided around an electric power line or a bus bar. The filter element 23 is fixed on a constructional element of the motor generator M2 so that it is integrated with the constructional element. It is preferable that the filter element is provided around three bus bars with which the three conductors included in a three-phase power cable are respectively connected and is fixed on a terminal block. Further, it is preferable that the constructional element is the case of a rotating electric machine, the case is provided with a hole through which an electric power line or a terminal is passed; and the filter element is disposed on the periphery of the hole in the case. Further, it is preferable that the constructional element is the case of a rotating electric machine, the filter element is a clamp member containing magnetic material, and the clamp member is fixed on the case with an electric power line held thereby. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、回転電機に関し、特に発生するノイズを低減させるフィルタを備えた回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine including a filter that reduces generated noise.

特開２００１−６９７６２号公報（特許文献１）には、インバータと電気機器との間にコモンモードチョークコイルが接続され、高周波ノイズを低減するとともに、モータ等の電気機器の漏洩電流を低減するフィルタを構成することが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-69762 (Patent Document 1) includes a common mode choke coil connected between an inverter and an electric device to reduce high-frequency noise and a leakage current of an electric device such as a motor. Is disclosed.

また、この文献には、コモンモードチョークコイルは、複数個の円筒状またはドーナツ状の、または単体で長い円筒状の磁性体コアにインバータのＵ、Ｖ、Ｗ相の出力線を通すことにより構成される例も記載されている。
特開２００１−６９７６２号公報（図１９） 実開昭５２−７８７２０号公報 Further, in this document, a common mode choke coil is configured by passing U, V, and W phase output lines of an inverter through a plurality of cylindrical or donut-shaped or single long cylindrical magnetic cores. Examples are also described.
Japanese Patent Laying-Open No. 2001-67962 (FIG. 19) Japanese Utility Model Publication No. 52-78720

近年、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車が大きな注目を浴びている。   In recent years, hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles have attracted a great deal of attention as environmentally friendly vehicles.

ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加えて直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力を得るものである。   A hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. That is, power is obtained by driving the engine, and DC voltage from a DC power source is converted into AC voltage by an inverter, and power is obtained by rotating the motor by the converted AC voltage.

このような車両に搭載されるモータについては、搭載スペースが非常に限られているので、ノイズの低減と小型化とを両立させる必要がある。特開２００１−６９７６２号公報（特許文献１）に開示されたフィルタについては、搭載スペースについて考慮されておらず、小型化を両立させることができない。   As for the motor mounted on such a vehicle, since the mounting space is very limited, it is necessary to achieve both noise reduction and downsizing. The filter disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-69762 (Patent Document 1) does not take into account the mounting space, and cannot be downsized at the same time.

この発明の目的は、ノイズの低減と小型化とを両立させた回転電機を提供することである。   An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that achieves both noise reduction and downsizing.

この発明は、要約すると、インバータと電力線で結合される回転電機であって、電力線に電気的に接続される導体と、電力線または導体の周囲に設けられる磁性体のフィルタ素子とを備える。フィルタ素子は、回転電機の構成部材と一体となるように構成部材に固定される。   In summary, the present invention is a rotating electrical machine coupled to an inverter and a power line, and includes a conductor electrically connected to the power line and a magnetic filter element provided around the power line or the conductor. The filter element is fixed to the constituent member so as to be integrated with the constituent member of the rotating electrical machine.

好ましくは、構成部材は、電力線が接続される端子台である。
より好ましくは、電力線は、三相のパワーケーブルであり、導体は、端子台に固定され、三相のパワーケーブルに含まれる３本の導線がそれぞれ接続される３つのバスバーであり、フィルタ素子は、３つのバスバーの周囲に設けられ、端子台に固定されている。 Preferably, the constituent member is a terminal block to which a power line is connected.
More preferably, the power line is a three-phase power cable, the conductor is fixed to the terminal block, the three conductors included in the three-phase power cable are respectively connected to the three bus bars, and the filter element is It is provided around the three bus bars and is fixed to the terminal block.

好ましくは、構成部材は、回転電機のケースであり、ケースには、電力線または導体を通す孔が設けられ、フィルタ素子は、ケースの孔の周囲に配置される。   Preferably, the constituent member is a case of a rotating electrical machine, the case is provided with a hole through which a power line or a conductor is passed, and the filter element is arranged around the hole of the case.

より好ましくは、電力線の端部にはコネクタが接続され、ケースに設けられた孔は、電力線と電気的に接続されたコネクタから突出する導体を通す孔であり、ケースには、コネクタを固定するための複数のねじ孔がフィルタ素子の周囲に設けられる。   More preferably, a connector is connected to the end of the power line, and the hole provided in the case is a hole through which a conductor protruding from the connector electrically connected to the power line passes, and the connector is fixed to the case. A plurality of screw holes are provided around the filter element.

好ましくは、構成部材は、回転電機のケースであり、フィルタ素子は、磁性体を含むクランプ部材であり、クランプ部材は、電力線を保持してケースに固定する。   Preferably, the constituent member is a case of a rotating electrical machine, the filter element is a clamp member including a magnetic body, and the clamp member holds the power line and is fixed to the case.

好ましくは、構成部材は、前記電力線を前記回転電機に接続するコネクタである。   Preferably, the constituent member is a connector that connects the power line to the rotating electrical machine.

本発明によれば、フィルタを配置するスペースを別途設ける必要が無く、回転電機の小型化を図ることができる。   According to the present invention, there is no need to separately provide a space for arranging the filter, and the rotating electrical machine can be reduced in size.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図１は、本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示す回路図である。
図１を参照して、車両１００は、電池ユニット４０と、パワーコントロールユニット２０と、フィルタ素子２３と、エンジン４と、モータジェネレータＭ１，Ｍ２と、動力分配機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a vehicle 100 according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, vehicle 100 includes a battery unit 40, a power control unit 20, a filter element 23, an engine 4, motor generators M1 and M2, a power distribution mechanism 3, wheels 2, and a control device. 30.

動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭ１，Ｍ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭ２の回転軸は車輪２に図示しない減速ギヤや作動ギヤによって結合されている。また動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。   The power distribution mechanism 3 is a mechanism that is coupled to the engine 4 and the motor generators M1 and M2 and distributes power between them. For example, as the power distribution mechanism, a planetary gear mechanism having three rotation shafts, that is, a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear can be used. These three rotation shafts are connected to the rotation shafts of engine 4 and motor generators M1, M2, respectively. The rotating shaft of motor generator M2 is coupled to wheel 2 by a reduction gear and an operating gear (not shown). Further, a reduction gear for the rotation shaft of the motor generator M2 may be further incorporated in the power distribution mechanism 3.

電池ユニット４０には端子４１，４２が設けられている。またパワーコントロールユニット２０には端子４３，４４が設けられている。車両１００は、さらに、端子４１と端子４３とを結ぶパワーケーブル６と、端子４２と端子４４とを結ぶパワーケーブル８とを含む。   The battery unit 40 is provided with terminals 41 and 42. The power control unit 20 is provided with terminals 43 and 44. Vehicle 100 further includes a power cable 6 that connects terminal 41 and terminal 43, and a power cable 8 that connects terminal 42 and terminal 44.

電池ユニット４０は、バッテリＢと、バッテリＢの負極と端子４２との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３と、バッテリＢの正極と端子４１との間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、システムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリＢの正極と端子４１との間に直列に接続される、システムメインリレーＳＭＲ１および制限抵抗Ｒとを含む。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置３０から与えられる制御信号ＳＥに応じて導通／非導通状態が制御される。   The battery unit 40 includes a battery B, a system main relay SMR3 connected between the negative electrode of the battery B and the terminal 42, a system main relay SMR2 connected between the positive electrode of the battery B and the terminal 41, and a system Main relay SMR2 and system main relay SMR1 and limiting resistor R connected in series between the positive electrode of battery B and terminal 41 are included. System main relays SMR1-SMR3 are controlled to be in a conductive / non-conductive state in accordance with a control signal SE provided from control device 30.

電池ユニット４０は、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを測定する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。   The battery unit 40 further includes a voltage sensor 10 that measures a voltage VB between terminals of the battery B, and a current sensor 11 that detects a current IB flowing through the battery B.

バッテリＢとしては、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や燃料電池などを用いることができる。   As the battery B, a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion, a fuel cell, or the like can be used.

パワーコントロールユニット２０は、端子４３，４４間に接続される平滑用コンデンサＣ１と、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して制御装置３０に対して出力する電圧センサ２１と、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２と、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する平滑用コンデンサＣ２と、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する電圧センサ１３と、昇圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭ１に出力するインバータ１４とを含む。   The power control unit 20 includes a smoothing capacitor C1 connected between the terminals 43 and 44, a voltage sensor 21 that detects the voltage VL between both ends of the smoothing capacitor C1, and outputs the voltage VL to the control device 30, and a smoothing A boost converter 12 that boosts the voltage across the capacitor C1, a smoothing capacitor C2 that smoothes the voltage boosted by the boost converter 12, and a voltage VH between the terminals of the smoothing capacitor C2 is detected and output to the control device 30. Voltage sensor 13 that converts the DC voltage supplied from boost converter 12 into a three-phase AC and outputs the same to motor generator M1.

昇圧コンバータ１２は、一方端が端子４３に接続されるリアクトルＬ１と、電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。   Boost converter 12 includes a reactor L1 having one end connected to terminal 43, IGBT elements Q1 and Q2 connected in series between output terminals of boost converter 12 that outputs voltage VH, and IGBT elements Q1 and Q2, respectively. It includes diodes D1 and D2 connected in parallel.

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。   Reactor L1 has the other end connected to the emitter of IGBT element Q1 and the collector of IGBT element Q2. The cathode of diode D1 is connected to the collector of IGBT element Q1, and the anode of diode D1 is connected to the emitter of IGBT element Q1. The cathode of diode D2 is connected to the collector of IGBT element Q2, and the anode of diode D2 is connected to the emitter of IGBT element Q2.

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジン４を始動させるためにモータジェネレータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。   Inverter 14 receives the boosted voltage from boost converter 12 and drives motor generator M1 to start engine 4, for example. Inverter 14 also returns the electric power generated by motor generator M <b> 1 by the power transmitted from engine 4 to boost converter 12. At this time, boost converter 12 is controlled by control device 30 to operate as a step-down circuit.

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。   Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17. U-phase arm 15, V-phase arm 16, and W-phase arm 17 are connected in parallel between the output lines of boost converter 12.

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。   U-phase arm 15 includes IGBT elements Q3 and Q4 connected in series, and diodes D3 and D4 connected in parallel with IGBT elements Q3 and Q4, respectively. The cathode of diode D3 is connected to the collector of IGBT element Q3, and the anode of diode D3 is connected to the emitter of IGBT element Q3. The cathode of diode D4 is connected to the collector of IGBT element Q4, and the anode of diode D4 is connected to the emitter of IGBT element Q4.

Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。   V-phase arm 16 includes IGBT elements Q5 and Q6 connected in series, and diodes D5 and D6 connected in parallel with IGBT elements Q5 and Q6, respectively. The cathode of diode D5 is connected to the collector of IGBT element Q5, and the anode of diode D5 is connected to the emitter of IGBT element Q5. The cathode of diode D6 is connected to the collector of IGBT element Q6, and the anode of diode D6 is connected to the emitter of IGBT element Q6.

Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。   W-phase arm 17 includes IGBT elements Q7, Q8 connected in series, and diodes D7, D8 connected in parallel with IGBT elements Q7, Q8, respectively. The cathode of diode D7 is connected to the collector of IGBT element Q7, and the anode of diode D7 is connected to the emitter of IGBT element Q7. The cathode of diode D8 is connected to the collector of IGBT element Q8, and the anode of diode D8 is connected to the emitter of IGBT element Q8.

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of motor generator M1. That is, the motor generator M1 is a three-phase permanent magnet synchronous motor, and one end of each of the three coils of the U, V, and W phases is connected to the midpoint. The other end of the U-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements Q3 and Q4. The other end of the V-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q5 and Q6. The other end of the W-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q7 and Q8.

電流センサ２４は、モータジェネレータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。   Current sensor 24 detects the current flowing through motor generator M1 as motor current value MCRT1, and outputs motor current value MCRT1 to control device 30.

インバータ１４は、Ｕ相配線５２Ｕ、Ｖ相配線５２Ｖ、Ｗ相配線５２Ｗを含むパワーケーブルによってモータジェネレータＭ１と接続されている。   Inverter 14 is connected to motor generator M1 by a power cable including U-phase wiring 52U, V-phase wiring 52V, and W-phase wiring 52W.

パワーコントロールユニット２０は、さらに、昇圧コンバータ１２に対してインバータ１４と並列的に接続されるインバータ２２を含む。   Power control unit 20 further includes an inverter 22 connected to boost converter 12 in parallel with inverter 14.

インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。   Inverter 22 converts the DC voltage output from boost converter 12 into a three-phase AC and outputs the same to motor generator M2 driving wheel 2. Inverter 22 returns the electric power generated by motor generator M2 to boost converter 12 in accordance with regenerative braking. At this time, boost converter 12 is controlled by control device 30 to operate as a step-down circuit. Although the internal configuration of inverter 22 is not shown, it is the same as inverter 14, and detailed description will not be repeated.

インバータ２２は、Ｕ相配線５０Ｕ、Ｖ相配線５０Ｖ、Ｗ相配線５０Ｗを含むパワーケーブル５０によってモータジェネレータＭ２と接続されている。パワーケーブルの周囲には、Ｕ相配線５０Ｕ、Ｖ相配線５０Ｖ、Ｗ相配線５０Ｗを共通して取り囲むように、環状に磁性体のフィルタ素子２３が配置されている。   Inverter 22 is connected to motor generator M2 by power cable 50 including U-phase wiring 50U, V-phase wiring 50V, and W-phase wiring 50W. Around the power cable, a magnetic filter element 23 is annularly arranged so as to surround the U-phase wiring 50U, the V-phase wiring 50V, and the W-phase wiring 50W in common.

制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧ＶＢ，ＶＨ、電流ＩＢの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，高圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。   Control device 30 receives torque command values TR1, TR2, motor rotation speeds MRN1, MRN2, voltages VB, VH, current IB, motor current values MCRT1, MCRT2, and start signal IGON. Control device 30 outputs to boost converter 12 a control signal PWU for instructing boosting, control signal PWD for instructing high voltage, and signal CSDN for instructing prohibition of operation.

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。   Further, control device 30 converts drive instruction PWMI1 for converting a DC voltage, which is the output of boost converter 12 to inverter 14 into an AC voltage for driving motor generator M1, and an AC voltage generated by motor generator M1. A regenerative instruction PWMC1 which is converted into a DC voltage and returned to the boost converter 12 side is output.

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対して直流電圧をモータジェネレータＭ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。   Similarly, control device 30 converts drive voltage PWMI2 for converting a DC voltage into an AC voltage for driving motor generator M2 for inverter 22 and boosts the AC voltage generated by motor generator M2 by converting it into a DC voltage. A regeneration instruction PWMC2 to be returned to the converter 12 side is output.

図２は、図１で説明した車両１００の各ユニットの搭載位置を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the mounting positions of the units of the vehicle 100 described in FIG.

図２を参照して、電池ユニット４０は、運転席の後部の空間たとえば後部座席の下またはトランクルームの中などに配置される。   Referring to FIG. 2, battery unit 40 is disposed in the space behind the driver's seat, for example, under the rear seat or in the trunk room.

これに対し、パワーコントロールユニット２０は運転席の前部の空間、たとえばエンジンルーム内に配置される。そして車両後部に配置された電池ユニット４０と車両前部に配置されたパワーコントロールユニット２０とはパワーケーブル６，８によって接続される。   On the other hand, the power control unit 20 is disposed in the space in front of the driver's seat, for example, in the engine room. And the battery unit 40 arrange | positioned at the vehicle rear part and the power control unit 20 arrange | positioned at the vehicle front part are connected by the power cables 6 and 8. FIG.

また、エンジン４、モータジェネレータＭ１，Ｍ２は、パワーコントロールユニット２０と同様に、運転席の前部の空間、たとえばエンジンルーム内に配置される。パワーコントロールユニット２０とモータジェネレータＭ１は、三相の導線を含むパワーケーブル５２によって接続される。パワーコントロールユニット２０とモータジェネレータＭ２は、三相の導線を含むパワーケーブル５０によって接続される。   Similarly to the power control unit 20, the engine 4 and the motor generators M <b> 1 and M <b> 2 are arranged in a space in front of the driver's seat, for example, an engine room. Power control unit 20 and motor generator M1 are connected by a power cable 52 including a three-phase conductor. Power control unit 20 and motor generator M2 are connected by a power cable 50 including a three-phase conductor.

なお、図２では、パワーコントロールユニット２０をエンジンルーム内に配置した例を示したが、このような配置に限定されるものではなく、たとえば、パワーコントロールユニットとモータジェネレータＭ１，Ｍ２を離して配置してもよい。このような場合でも図１のフィルタ素子２３をモータジェネレータＭ１，Ｍ２側に設けることでコモンモードノイズを低減させることができる。   FIG. 2 shows an example in which the power control unit 20 is arranged in the engine room. However, the arrangement is not limited to such an arrangement. For example, the power control unit and the motor generators M1 and M2 are arranged apart from each other. May be. Even in such a case, common mode noise can be reduced by providing the filter element 23 of FIG. 1 on the motor generators M1 and M2 side.

図３は、コネクタにフィルタ素子を設ける例を説明するための斜視図である。
図３を参照して、Ｕ相配線５０Ｕ、Ｖ相配線５０Ｖ、Ｗ相配線５０Ｗを含むパワーケーブル５０の端部には、コネクタ１１０が接続されている。コネクタ１１０は、アルミ製の本体部１１４と、モータジェネレータＭ２にコネクタを取付けるためのボルトを貫通させる孔１２２，１２４，１２６が設けられた鍔部１１２と、本体部１１４の内部でＵ相配線５０Ｕ、Ｖ相配線５０Ｖ、Ｗ相配線５０Ｗとそれぞれ接続されている端子部１２０Ｕ，１２０Ｖ，１２０Ｗとを含む。 FIG. 3 is a perspective view for explaining an example in which a filter element is provided in a connector.
Referring to FIG. 3, connector 110 is connected to the end of power cable 50 including U-phase wiring 50U, V-phase wiring 50V, and W-phase wiring 50W. The connector 110 includes an aluminum main body 114, a flange 112 provided with holes 122, 124, 126 through which bolts for attaching the connector to the motor generator M 2 are provided, and a U-phase wiring 50 U inside the main body 114. , Terminal portions 120U, 120V, 120W connected to the V-phase wiring 50V and the W-phase wiring 50W, respectively.

強度の高い金属製の本体部１１４には、フェライト製のフィルタ素子１１６が一体的に取付けられている。フィルタ素子１１６はＵ相配線５０Ｕ、Ｖ相配線５０Ｖ、Ｗ相配線５０Ｗを共通して囲むような形状を有している。   A ferrite filter element 116 is integrally attached to a high-strength metal main body 114. The filter element 116 has a shape that surrounds the U-phase wiring 50U, the V-phase wiring 50V, and the W-phase wiring 50W in common.

フィルタ素子１１６は、磁性体であれば、フェライト以外にもアモルファスコア、パーマロイなどの高透磁率のものを用いることができる。   The filter element 116 may be made of a magnetic material having a high magnetic permeability such as an amorphous core or permalloy in addition to ferrite.

なお、フィルタ素子１１６と共に、またはフィルタ素子１１６に代えて、パワーケーブル５０をモータジェネレータＭ２の本体ケースに取付けるクランプ部材１３０，１３２を磁性体にしてもフィルタ素子として働かせることができる。   Note that the clamp members 130 and 132 for attaching the power cable 50 to the main body case of the motor generator M2 may be made of a magnetic material together with the filter element 116 or in place of the filter element 116.

クランプ部材１３０および１３２には、共通のピッチで孔１３４，１３６が設けられており、この孔を用いてモータジェネレータＭ２の本体ケースにクランプ部材１３０および１３２がねじ止めされる。クランプ部材１３０および１３２は、ねじ止めされた状態では、パワーケーブルの周りを取り囲む１つのフィルタ素子に相当する。   The clamp members 130 and 132 are provided with holes 134 and 136 at a common pitch, and the clamp members 130 and 132 are screwed to the main body case of the motor generator M2 using these holes. The clamp members 130 and 132 correspond to one filter element surrounding the power cable in the screwed state.

フィルタ素子１１６の場合も、クランプ部材１３０および１３２の場合も、パワーケーブルの周囲には、Ｕ相配線５０Ｕ、Ｖ相配線５０Ｖ、Ｗ相配線５０Ｗを共通して取り囲むように、環状に磁性体のフィルタ素子が配置されることになる。   In the case of the filter element 116 and the clamp members 130 and 132, the power cable is annularly formed of a magnetic material so as to surround the U-phase wiring 50U, the V-phase wiring 50V, and the W-phase wiring 50W in common. A filter element will be arranged.

図４は、フィルタ素子をモータジェネレータのケースに一体化させる例を説明するための図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining an example in which the filter element is integrated with the case of the motor generator.

図４には、モータジェネレータＭ２のケース１４０の一部が示されている。この部分は、図３に示したようなパワーケーブルのコネクタが取付けられる部分である。   FIG. 4 shows a part of case 140 of motor generator M2. This portion is a portion to which the connector of the power cable as shown in FIG. 3 is attached.

ケース１４０には、電力線に電気的に接続されている図３のコネクタの端子部１２０Ｕ，１２０Ｖ，１２０Ｗをそれぞれ挿入して通す孔が設けられており、内部にはバスバー１５４Ｕ，１５４Ｖ，１５４Ｗの端部が見えている。ケース１４０の内部には後に説明する端子台２００が収容されており、図示しない背面の開口部から端子部１２０Ｕ，１２０Ｖ，１２０Ｗをバスバー１５４Ｕ，１５４Ｖ，１５４Ｗの端部にそれぞれねじ留めする。開口部には、端子のねじ留め終了後に蓋が被せられる。   The case 140 is provided with holes through which the terminal portions 120U, 120V, and 120W of the connector of FIG. 3 that are electrically connected to the power line are inserted, and inside the ends of the bus bars 154U, 154V, and 154W. The part is visible. A terminal block 200, which will be described later, is accommodated in the case 140, and the terminal portions 120U, 120V, and 120W are screwed to the end portions of the bus bars 154U, 154V, and 154W, respectively, from openings on the back surface (not shown). The opening is covered with a lid after the terminal is screwed.

ケース１４０の孔の周囲には、防水のためのＯリング等の防水シール部材１５２が配置される。そして、防水シール部材１５２の外側には、フェライト製のリング１５０が配置される。図４の場合、図１のフィルタ素子２３は、フェライト製のリング１５０である。   A waterproof seal member 152 such as an O-ring for waterproofing is disposed around the hole of the case 140. A ferrite ring 150 is disposed outside the waterproof seal member 152. In the case of FIG. 4, the filter element 23 of FIG. 1 is a ring 150 made of ferrite.

ケース１４０の表面には、フェライト製のリング１５０を嵌め込む第１の溝、防水シール部材１５２を嵌め込む第２の溝が形成されており、第１、第２の溝の外側には、コネクタの鍔部１１２を留めるためのねじ穴１４２，１４４，１４６，１４８が設けられている。ねじ穴１４２，１４４，１４６は、それぞれ、図３のコネクタ鍔部１１２の孔１２２，１２４，１２６と対応するものである。なお、フェライト製のリング１５０と防水シール部材１５２の位置を入れ換えて用いても良い。   A first groove for fitting a ferrite ring 150 and a second groove for fitting a waterproof seal member 152 are formed on the surface of the case 140, and a connector is formed outside the first and second grooves. Screw holes 142, 144, 146, 148 are provided to fasten the flange portion 112. The screw holes 142, 144, and 146 correspond to the holes 122, 124, and 126 of the connector flange 112 of FIG. 3, respectively. Note that the positions of the ferrite ring 150 and the waterproof seal member 152 may be interchanged.

なお、リング１５０は、磁性体であれば、フェライト以外にもアモルファスコア、パーマロイなどの高透磁率のものを用いることができる。   In addition, if the ring 150 is a magnetic body, the thing of high magnetic permeability, such as an amorphous core and a permalloy other than a ferrite, can be used.

図５は、フィルタ素子をモータジェネレータのケース内部の端子台に一体化させる例を説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example in which the filter element is integrated with the terminal block inside the case of the motor generator.

図５を参照して、端子台２００は、孔２０２，２０４でモータケース内側にねじで固定される。端子台２００は、バスバー１５４Ｕ，１５４Ｖ，１５４Ｗと、バスバー１５４Ｕ，１５４Ｖ，１５４Ｗを共通して取り囲むフェライト製のバスバーホルダ２０６とを含む。バスバー１５４Ｕ，１５４Ｖ，１５４Ｗおよびバスバーホルダ２０６は、絶縁樹脂製の支持体に取付けられている。   Referring to FIG. 5, terminal block 200 is fixed to the inside of the motor case with screws through holes 202 and 204. The terminal block 200 includes bus bars 154U, 154V, and 154W and a ferrite bus bar holder 206 that surrounds the bus bars 154U, 154V, and 154W in common. The bus bars 154U, 154V, 154W and the bus bar holder 206 are attached to a support made of insulating resin.

図３のコネクタ１１０をケース１４０に差し込むと、端子部１２０Ｕ，１２０Ｖ，１２０Ｗの先端部分の孔が、バスバー１５４Ｕ，１５４Ｖ，１５４Ｗ先端部分の穴とそれぞれ一致し、ねじで締付けることにより電気的に両者が接続される。図５の場合、図１のフィルタ素子２３は、フェライト製のバスバーホルダ２０６である。   When the connector 110 of FIG. 3 is inserted into the case 140, the holes at the tip portions of the terminal portions 120U, 120V, and 120W coincide with the holes at the tip portions of the bus bars 154U, 154V, and 154W, respectively. Is connected. In the case of FIG. 5, the filter element 23 of FIG. 1 is a bus bar holder 206 made of ferrite.

バスバーホルダ２０６は、磁性体であれば、フェライト以外にもアモルファスコア、パーマロイなどの高透磁率のものを用いることができる。   The bus bar holder 206 may be made of a magnetic material having a high magnetic permeability such as an amorphous core or a permalloy in addition to ferrite.

以上説明したように、本実施の形態においては、いずれもフィルタ素子を回転電機の構成部品と一体化させて配置しているので、フィルタを配置するスペースを別途設ける必要が無く、回転電機の小型化を図ることができる。図３〜図５に示した構成は、いずれか１つを回転電機に適用してもよく、また組合わせて用いても良い。   As described above, in the present embodiment, since the filter element is arranged so as to be integrated with the components of the rotating electric machine, there is no need to provide a separate space for arranging the filter, and the rotating electric machine can be reduced in size. Can be achieved. Any one of the configurations shown in FIGS. 3 to 5 may be applied to the rotating electrical machine, or may be used in combination.

なお、バスバーや配線等が３相分並行して配置されている部分であれば、上述の個所以外であっても、モータジェネレータの構成部品とフィルタ素子を一体化させることができる。   In addition, as long as the bus bars, wirings, and the like are portions arranged in parallel for three phases, the components of the motor generator and the filter element can be integrated even in places other than those described above.

また好ましくは、金属製等モータケース、コネクタ本体や樹脂製端子台等の強度の高い部材と共に用いることにより、フィルタ素子の材料が強度が低いものであってもモータの構成部品として強度的に問題なく使用することができる。   Preferably, when used together with high strength members such as metal motor cases, connector bodies, resin terminal blocks, etc., even if the filter element material is low in strength, there is a problem in strength as a motor component. It can be used without.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係る車両１００の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a vehicle 100 according to an embodiment of the present invention. 図１で説明した車両１００の各ユニットの搭載位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mounting position of each unit of the vehicle 100 demonstrated in FIG. コネクタにフィルタ素子を設ける例を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the example which provides a filter element in a connector. フィルタ素子をモータジェネレータのケースに一体化させる例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which integrates a filter element with the case of a motor generator. フィルタ素子をモータジェネレータのケース内部の端子台に一体化させる例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which integrates a filter element with the terminal block inside the case of a motor generator.

符号の説明Explanation of symbols

２ 車輪、３ 動力分配機構、４ エンジン、６，８，５０，５２ パワーケーブル、１０，１３ 電圧センサ、１１，２４ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２０ パワーコントロールユニット、２１ 電圧センサ、２３，１１６ フィルタ素子、３０ 制御装置、４０ 電池ユニット、４１，４２，４３，４４ 端子、５０Ｕ，５２Ｕ Ｕ相配線、５０Ｖ，５２Ｖ Ｖ相配線、５０Ｗ，５２Ｗ Ｗ相配線、１００ 車両、１１０ コネクタ、１１２ 鍔部、１１４ 本体部、１２０Ｕ，１２０Ｖ，１２０ 端子部、１２２，１２４，１２６ ，１３４，１３６，２０２，２０４ 孔、１３０，１３２ クランプ部材、１４０ ケース、１４２，１４４，１４６，１４８ 穴、１５０ リング、１５２ 防水シール部材、１５４Ｕ，１５４Ｖ，１５４Ｗ バスバー、２００ 端子台、２０６ バスバーホルダ、Ｂ バッテリ、Ｃ１ 平滑用コンデンサ、Ｃ２ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１，Ｍ２ モータジェネレータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ 制限抵抗、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー。   2 wheel, 3 power distribution mechanism, 4 engine, 6, 8, 50, 52 power cable, 10, 13 voltage sensor, 11, 24 current sensor, 12 boost converter, 14, 22 inverter, 15 U phase arm, 16 V phase Arm, 17 W-phase arm, 20 Power control unit, 21 Voltage sensor, 23, 116 Filter element, 30 Control device, 40 Battery unit, 41, 42, 43, 44 Terminal, 50U, 52U U-phase wiring, 50V, 52V V Phase wiring, 50W, 52W W phase wiring, 100 vehicle, 110 connector, 112 collar, 114 body, 120U, 120V, 120 terminal, 122, 124, 126, 134, 136, 202, 204 holes, 130, 132 Clamp member, 140 case, 142, 144, 146, 148 Hole, 150 ring, 152 Waterproof seal member, 154U, 154V, 154W Bus bar, 200 terminal block, 206 bus bar holder, B battery, C1 smoothing capacitor, C2 smoothing capacitor, D1-D8 diode, L1 reactor, M1, M2 motor Generator, Q1-Q8 IGBT element, R limiting resistor, SMR1-SMR3 system main relay.

Claims (7)

インバータと電力線で結合される回転電機であって、
前記電力線に電気的に接続される導体と、
前記電力線または前記導体の周囲に設けられる磁性体のフィルタ素子とを備え、
前記フィルタ素子は、前記回転電機の構成部材と一体となるように前記構成部材に固定される、回転電機。 A rotating electrical machine coupled with an inverter and a power line,
A conductor electrically connected to the power line;
A magnetic filter element provided around the power line or the conductor,
The rotary electric machine, wherein the filter element is fixed to the constituent member so as to be integrated with the constituent member of the rotary electric machine. 前記構成部材は、前記電力線が接続される端子台である、請求項１に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the component member is a terminal block to which the power line is connected. 前記電力線は、三相のパワーケーブルであり、
前記導体は、前記端子台に固定され、前記三相のパワーケーブルに含まれる３本の導線がそれぞれ接続される３つのバスバーであり、
前記フィルタ素子は、前記３つのバスバーの周囲に設けられ、前記端子台に固定されている、請求項２に記載の回転電機。 The power line is a three-phase power cable,
The conductor is three bus bars fixed to the terminal block and connected to three conductors included in the three-phase power cable,
The rotating electrical machine according to claim 2, wherein the filter element is provided around the three bus bars and is fixed to the terminal block. 前記構成部材は、前記回転電機のケースであり、
前記ケースには、前記電力線または前記導体を通す孔が設けられ、
前記フィルタ素子は、前記ケースの前記孔の周囲に配置される、請求項１に記載の回転電機。 The component is a case of the rotating electrical machine,
The case is provided with a hole through which the power line or the conductor passes.
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the filter element is disposed around the hole of the case. 前記電力線の端部にはコネクタが接続され、
前記ケースに設けられた前記孔は、前記電力線と電気的に接続された前記コネクタから突出する導体を通す孔であり、
前記ケースには、前記コネクタを固定するための複数のねじ孔が前記フィルタ素子の周囲に設けられる、請求項４に記載の回転電機。 A connector is connected to the end of the power line,
The hole provided in the case is a hole through which a conductor protruding from the connector electrically connected to the power line passes,
The rotating electrical machine according to claim 4, wherein the case is provided with a plurality of screw holes for fixing the connector around the filter element. 前記構成部材は、前記回転電機のケースであり、
前記フィルタ素子は、前記磁性体を含むクランプ部材であり、
前記クランプ部材は、前記電力線を保持して前記ケースに固定する、請求項１に記載の回転電機。 The component is a case of the rotating electrical machine,
The filter element is a clamp member including the magnetic body,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the clamp member holds the power line and fixes the power line to the case. 前記構成部材は、前記電力線を前記回転電機に接続するコネクタである、請求項１に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the component member is a connector that connects the power line to the rotating electrical machine.
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WO2023286573A1 (en) * 2021-07-12 2023-01-19 株式会社ミツバ Motor device

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