JP2022121277A - inverter module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータモジュールに関する。 The present invention relates to an inverter module.
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式により直流から交流への変換を行うインバータモジュールは、対をなして上アーム及び下アームを構成するスイッチング素子を備える。そして、一方のアームのスイッチング素子をオン、他方のアームのスイッチング素子をオフとする第１状態と、一方のアームのスイッチング素子をオフ、他方のアームのスイッチング素子をオンとする第２状態との切替を所定のタイミングで行うことで、直流電力は所望の周波数及び大きさの交流電力へと変換される。このようなスイッチング素子の操作タイミングは、インバータモジュールからの出力電流が所望の大きさとなるように定められる。 An inverter module that converts a direct current into an alternating current by a PWM (Pulse Width Modulation) method includes a pair of switching elements forming an upper arm and a lower arm. A first state in which the switching element of one arm is on and the switching element of the other arm is off, and a second state is in which the switching element of one arm is off and the switching element of the other arm is on. By performing switching at a predetermined timing, DC power is converted into AC power having a desired frequency and magnitude. The operation timing of such switching elements is determined so that the output current from the inverter module has a desired magnitude.
特許文献１に開示の技術においては、インバータモジュールから出力される交流電流を測定するために、交流電力の出力端子に電流センサが設けられている。交流電力の出力端子においては上述の第１状態及び第２状態の双方において電力が出力されている。そのため、電流センサが測定のために有する内部抵抗に起因する電力損失が比較的大きくなるおそれがある。
In the technique disclosed in
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、インバータモジュールに設けられる電流センサにおける電力損失の低減を図ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to reduce power loss in a current sensor provided in an inverter module.
本発明の一実施態様のインバータモジュールは、入力される直流電力を交流電力へと変換して出力する。インバータモジュールは、上アームと下アームとの組をなして並列に設けられ、インバータモジュールから出力される交流電流が所望の交流電流となるように操作されるスイッチング素子と、上アーム又は下アームのいずれかにおいて、スイッチング素子と直流電力の供給母線との間に設けられ、インバータモジュールから出力される交流電流を測定するための電流センサと、を備える。 An inverter module according to one embodiment of the present invention converts input DC power into AC power and outputs the AC power. The inverter modules are provided in parallel to form a set of an upper arm and a lower arm. A switching element operated so that the alternating current output from the inverter module becomes a desired alternating current, and a switching element of the upper arm or the lower arm. In any one of the above, a current sensor is provided between the switching element and the DC power supply bus for measuring the AC current output from the inverter module.
本発明によると、電流センサにおける電力損失の低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce power loss in the current sensor.
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１及び図２は、本発明の実施形態のインバータ一体型モータ１００の説明図である。図１は回転軸方向の断面図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。
1 and 2 are explanatory diagrams of an inverter-integrated
インバータ一体型モータ１００は、モータ１と、モータ１の軸方向の端部（コイルエンド）に配置されたインバータユニット２とから構成される。インバータ一体型モータ１００は、例えば車両に搭載され、モータ１の回転により車両を駆動する。
The inverter-integrated
モータ１は、回転軸であるモータシャフト１１と、ロータ及びステータ（共に不図示）を備える。モータ１においては、インバータユニット２からの電力の供給を受けてロータが回転することにより、モータシャフト１１が回転駆動する。
The
モータ１の軸方向の端部には、モータ１とインバータユニット２とを電気的に接続するバスバー１２が軸方向に起立、延設されている。また、モータ１は、ＵＶＷの３相の交流電力で駆動されるため、ＵＶＷ相に相当する３つのバスバー１２が並設されている。
A
インバータユニット２は、直流電力と交流電力との間での相互変換を行う。インバータユニット２は、バッテリ（図１、２において不図示）から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ１に供給し、供給電力を制御することでモータ１を所望の回転数及びトルクで駆動させる。一方、車両の減速時には、インバータユニット２は、モータ１において回生により発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリに充電する。
The
インバータユニット２は、ケース２０と、ケース２０に収容される制御部品（冷却部材２１、パワーモジュール２２、電流センサ２３、制御基板２４、制御線２５等）により構成される。
The
インバータユニット２のケース２０は、その外周がモータ１の外周に沿った円筒形状となっている。ケース２０は、内周側がモータ１のモータシャフト１１が貫通するように構成されている。すなわち、ケース２０は、円環状（ドーナツ形状）に形成されている。
The
冷却部材２１は、例えば、放熱フィンである。冷却部材２１は、熱伝導部材２１１を介して外部の冷却機（不図示）と接続された金属部材であって、上部がパワーモジュール２２と接触されている。これにより、駆動中に発熱するパワーモジュール２２が冷却される。
The
パワーモジュール２２は、バッテリから供給された直流電力をＵＶＷの３相の高周波電力に変換してモータ１に供給する。パワーモジュール２２は、３相のそれぞれに対応する複数のスイッチング素子を備えて構成される。
The
パワーモジュール２２は、モータ側バスバー２２１を備える。モータ側バスバー２２１は、モータ１のバスバー１２にボルト留めや溶接等により結合され、バスバー１２に交流電力を出力する。
The
電流センサ２３は、ＵＶＷ相のそれぞれにおいて、パワーモジュール２２の直流側の入力端とバッテリ側バスバー２２２との間に設けられる。バッテリ側バスバー２２２は、ボルト留め等や溶接により、バッテリと接続される。このような構成により、電流センサ２３は、バッテリからパワーモジュール２２へと供給される直流側の電流を取得する。なお、取得された電流値は、制御線２５を介して制御基板２４へと出力される。
The
制御基板２４は、マイコンや各種電気部品が実装されており、車両コントロールユニット（不図示）からの指示を受けて、パワーモジュール２２の動作を制御することで、モータ１への供給電力を調整する。制御基板２４は、内径側において制御線２５を介してパワーモジュール２２と電気的に接続されている。なお、制御基板２４は、制御線２５を介して、電流センサ２３により取得される電流値や、不図示の温度センサにより取得される温度情報等を取得するように構成されてもよい。
The
制御基板２４は、電流センサ２３からの入力により、パワーモジュール２２の直流側の電流値を取得し、測定された電流値からモータ１への供給電流を求める。そして、制御基板２４は、当該供給電流が所望の電流となるようなパワーモジュール内スイッチング素子の制御タイミングを定める。同時に、制御基板２４は、パワーモジュール２２に対して、パワーモジュール内スイッチング素子への制御信号を出力する。
The
次に、このように構成されたインバータ一体型モータ１００の電気的な配置について説明する。
Next, the electrical arrangement of inverter-integrated
図３は、インバータ一体型モータ１００の回路図である。この図においては、インバータユニット２への電力を供給するバッテリ３が示されている。また、インバータユニット２とバッテリ３との間には、平滑コンデンサ４が設けられている。
FIG. 3 is a circuit diagram of the inverter-integrated
平滑コンデンサ４は、インバータユニット２に供給される直流電流のノイズやリップルを平滑化する。平滑コンデンサ４は、例えばフィルムコンデンサからなる複数のコンデンサ素子が収容されて構成される。
The
また、インバータユニット２は、バッテリ３の正極と接続される正極母線２６と、負極と接続される負極母線２７とを有する。そして、正極母線２６と負極母線２７との間には、６つのスイッチング素子２８が３相６アームで構成されている。
The
スイッチング素子２８は、ＵＶＷの３相のそれぞれにおいて、相毎に上（ＵＰ）下（ＤＯＷＮ）２アーム構成となっており、これらの上下アームのスイッチング素子２８がバッテリ３に対して並列に設けられている。スイッチング素子２８の符号には、サフィックスとしてＵＶＷ相のいずれかを示すアルファベットと、上下（ＵＤ）のいずれかを示すアルファベットとにより構成される符号（ＵＵ、ＶＵ、ＷＵ、ＵＤ、ＶＤ、ＷＤ）が付されている。また、これらのスイッチング素子２８のゲート端子（制御端子）は、制御線２５を介して制御基板２４と接続されている。
The switching element 28 has an upper (UP) and lower (DOWN) two-arm configuration for each of the three phases of UVW, and the switching elements 28 of these upper and lower arms are provided in parallel with the
制御基板２４を介して入力される制御信号に応じて、スイッチング素子２８ＵＵ～２８ＷＤが制御されることにより、バッテリ３から供給される直流電力が所望の交流電力に変換されて、モータ１へと供給される。このような変換制御は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変換制御と称される。
By controlling the switching elements 28UU to 28WD according to the control signal input via the
詳細には、ＵＶＷ相のそれぞれの相において上下アームの組となるスイッチング素子２８（スイッチング素子２８ＵＵと２８ＵＤ、スイッチング素子２８ＶＵと２８ＶＤ、スイッチング素子２８ＷＵと２８ＷＤ）は、ＰＷＭ制御中においては一方がＯＮとなる間、他方がＯＦＦとなる。 Specifically, one of the switching elements 28 (switching elements 28UU and 28UD, switching elements 28VU and 28VD, and switching elements 28WU and 28WD) forming a pair of upper and lower arms in each phase of the UVW phase is ON during PWM control. while the other is OFF.
具体的にＵ相を用いて説明すれば、スイッチング素子２８ＵＵがオンであり、かつ、スイッチング素子２８ＵＤがオフである第１状態と、スイッチング素子２８ＵＵがオフであり、かつ、スイッチング素子２８ＵＤがオンである第２状態とが交互に繰り替えされる。スイッチング素子２８ＵＵがオンである第１状態においてバッテリ３の電圧がモータ１へと印加されるため、所定の繰り返しタイミングのうちのスイッチング素子２８ＵＵがオンとなる第１状態の時間の比率がデューティ比と称され、このデューティ比を制御することで所望の交流電流を得る。そして、ＵＶＷ相のそれぞれにおいて、このような上下アームに対する制御を時間差（位相差）で行うことで、モータ１に対して複数の相の交流電力を印加することができる、
Specifically, using the U phase, a first state in which the switching element 28UU is on and the switching element 28UD is off, and a state in which the switching element 28UU is off and the switching element 28UD is on. A certain second state is alternately repeated. Since the voltage of the
また、負極母線２７と、下アームを構成するスイッチング素子２８ＵＤ、２８ＶＤ、２８ＷＤとの間には、それぞれ、内部抵抗型の電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗが設けられている。電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗにより取得される電流値は、制御基板２４へと出力されてＰＷＭ制御の指令値の算出に用いられる。
Further, internal resistance type
ここで、電子部品を配置する際に、空気層や絶縁物を介した他の導電部材との間の絶縁距離（空間距離・沿面距離）を考慮する必要がある。例えば、空気層は導電性が比較的低い絶縁体であるが、空気層を隔てた他の導電部材との間において電位差が大きい場合や距離が短い場合には、電子部品と当該他の導電部材とが空気層を介して導電してしまうことがある。そのため、電子部品は、他の導電部材との間の空気層を介した距離（空間距離）が所定長以上となるように配置する必要がある。また、絶縁物は導電性が低いが表面を介して導電する可能性がある。そこで、電子部品は、電子部品と他の導電部材との間に設けられる絶縁物の表面において、他の導電部材までの表面上の経路長（沿面距離）が所定長以上となるように配置する必要がある。なお、これらの絶縁距離は、ＪＩＳやＩＥＣなどの規格により定められている。 Here, when arranging electronic components, it is necessary to consider insulation distances (space distances and creepage distances) from other conductive members via an air layer or an insulator. For example, an air layer is an insulator with relatively low conductivity. may become conductive through the air layer. Therefore, it is necessary to arrange the electronic component such that the distance (spatial distance) between the other conductive member via the air layer is equal to or greater than a predetermined length. Insulators are also less conductive, but may conduct through their surfaces. Therefore, the electronic component is arranged so that the path length (creeping distance) on the surface to the other conductive member is a predetermined length or more on the surface of the insulator provided between the electronic component and the other conductive member. There is a need. These insulation distances are defined by standards such as JIS and IEC.
ここで、電子部品は、他の導電部材との間における電位差が大きいほど、短い距離であっても導電するおそれがあるので、絶縁距離を長くする必要がある。そのため、電子部品を配置する場合には、比較的大きな電位差が生じる他の導電部との間において、その電位差に応じた絶縁距離が確保されるようにする必要がある。 Here, the greater the potential difference between an electronic component and other conductive members, the more likely it is to become conductive even over a short distance. Therefore, it is necessary to lengthen the insulation distance. Therefore, when arranging the electronic component, it is necessary to secure an insulation distance corresponding to the potential difference between the electronic component and other conductive portions in which a relatively large potential difference occurs.
また、電流センサ２３においては、電流測定に用いる内部抵抗の電圧降下が生じる。しかしながら、測定対象に対する影響を抑えるために、内部抵抗の抵抗値は比較的小さいので、一般に、電圧降下に起因する電流センサ２３の両端の電圧差は数ボルト程度である。これに対して、バッテリ３により印加される電圧は数百ボルトであり比較的大きい。そのため、電流センサ２３と他の導電部材との間の絶縁距離を検討する場合において、電流センサ２３の両端の電圧差を無視することができる。
Also, in the
以下では、電流センサ２３Ｕの絶縁距離として、正極母線２６（Ｐ線）、及び、負極母線２７（Ｎ線）、及び、制御線２５（Ｃ線）との間の距離について検討する。
Below, the distance between the positive electrode bus 26 (P line), the negative electrode bus 27 (N line), and the control line 25 (C line) will be considered as the insulation distance of the
Ｐ線とＮ線との間にはバッテリ３の印加電圧に相当する電位差が生じる。しかしながら、電流センサ２３Ｕと負極母線２７とは接続されており両者は導通しているため、電流センサ２３Ｕを配置する場合にＮ線との間の絶縁距離を考慮する必要はない。
A potential difference corresponding to the voltage applied to the
また、Ｐ線とＮ線とは、正極母線２６及び負極母線２７の設計において、バッテリ３の印加電圧に相当する比較的大きな絶縁距離が確保されている。そのため、Ｎ線と接続される電流センサ２３Ｕと、Ｐ線との間においては、絶縁距離について別途検討する必要はない。
In addition, a relatively large insulation distance corresponding to the voltage applied to the
なお、スイッチング素子２８の制御線２５は、比較的低電位ではあるが、ソース／ドレイン間の導通部位とは電気的に絶縁される必要がある。そのため、電流センサ２３Ｕは、Ｃ線までの距離が絶縁距離を上回るように配置する必要がある。
Although the
このように、電流センサ２３Ｕは、正極母線２６（Ｐ線）及び負極母線２７（Ｎ線）との間の絶縁距離を考慮して配置する必要はなく、制御線２５（Ｃ線）との間の絶縁距離を考慮して配置すればよい。
In this way, the
ここで、比較例として、電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗが、インバータユニット２からモータ１のバスバー１２へのＵＶＷ相の電力出力端に設けられている場合について検討する。
Here, as a comparative example, the case where the
図４は、比較例におけるインバータ一体型モータ１００の説明図である。図１の本実施形態の構成と比較すると、電流センサ２３がバッテリ側バスバー２２２ではなく、モータ側バスバー２２１と接続するように設けられている。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an inverter-integrated
図５は、図４に示された比較例におけるインバータ一体型モータ１００の回路図である。図３の本実施形態の回路図と比較すると、電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗがインバータユニット２からモータ１へのＵＶＷ相の交流電力の出力端に設けられている。
FIG. 5 is a circuit diagram of inverter-integrated
ここで、当該比較例において電流センサ２３Ｕを配置する際の、Ｐ線、Ｎ線、及びＣ線との間の絶縁距離について説明する。
Here, the insulation distance between the P line, the N line, and the C line when arranging the
本比較例においては、図３に示される本願の実施形態と比較すると、電流センサ２３は、正極母線２６及び負極母線２７のいずれとも接続されていない。スイッチング素子２８ＵＵがオンであり、かつ、スイッチング素子２８ＵＤがオフである第１状態においては、電流センサ２３にはバッテリ３の電圧が印加されるため、負極母線２７（Ｎ線）との間において、バッテリ３の電圧に相当する絶縁距離を確保する必要がある。
In this comparative example, the
同様に、スイッチング素子２８ＵＵがオフであり、かつ、スイッチング素子２８ＵＤがオンである第２状態においては、電流センサ２３はグラウンド電位に相当するため、正極母線２６（Ｐ線）との間において、バッテリ３の電圧に相当する絶縁距離を確保する必要がある。
Similarly, in the second state in which the switching element 28UU is off and the switching element 28UD is on, the
なお、Ｃ線については、本実施形態と同様に、Ｃ線との間の距離が絶縁距離を上回るように、電流センサ２３Ｕの配置を決定する必要がある。
As for the C line, it is necessary to determine the arrangement of the
このように、比較例においては、電流センサ２３Ｕは、正極母線２６（Ｐ線）、負極母線２７（Ｎ線）、及び、スイッチング素子２８の制御ライン（Ｃ線）の全てとの間の絶縁距離を考慮して配置する必要がある。一方で、本実施形態の図３の構成においては、電流センサ２３Ｕは、正極母線２６（Ｐ線）及び負極母線２７（Ｎ線）との絶縁距離を考慮せずに配置することができる。
As described above, in the comparative example, the
また、本実施形態と比較例とにおける電流センサ２３における消費電力について、図６を用いて説明する。
Also, the power consumption of the
図６は、本実施形態及び比較例における電流センサ２３における消費電力を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing power consumption in the
図６において、（Ａ１）には本実施形態の電流センサ２３Ｕが取得する電流値が記載されて、（Ａ２）には（Ａ１）により取得される電流値の絶対値が示されている。また、（Ｂ１）には比較例の電流センサ２３Ｕが取得する電流値が記載されて、（Ｂ２）には（Ｂ１）により取得される電流値の絶対値が示されている。
を用いて説明する。
In FIG. 6, (A1) indicates the current value obtained by the
will be used to explain.
図６（Ａ１）に示されるように、本実施形態の電流センサ２３Ｕにより取得される電流値は、櫛歯状の正弦波となる。これは、上下アームで組をなすスイッチング素子２８ＵＵと２８ＵＤは、ＰＷＭ制御中においては一方がＯＮとなる間、他方がＯＦＦとなるように制御されることに起因する。
As shown in FIG. 6A1, the current value acquired by the
詳細には、スイッチング素子２８ＵＵがオンとなるとともにスイッチング素子２８ＵＤがオフとなる第１状態においては、バッテリ３からモータ１へと流れる電流は、スイッチング素子２８ＵＵを介して流れるため、電流センサ２３Ｕには電流は流れない。一方、スイッチング素子２８ＵＵがオフとなるとともにスイッチング素子２８ＵＤがオンとなる第２状態においては、モータ１からバッテリ３へと流れる電流は、スイッチング素子２８ＵＤを介して流れるため、電流センサ２３Ｕに電流が流れる。このように、スイッチング素子２８ＵＵがオンとなる第１状態の区間のみ電流センサ２３Ｕには電流が流れるため、電流センサ２３Ｕに流れる電流は、櫛歯状の正弦波となる。
Specifically, in a first state in which the switching element 28UU is turned on and the switching element 28UD is turned off, the current flowing from the
図６（Ａ２）に示されるように、交流の消費電力の算出においては電流値の絶対値が影響する。この図に示されるように、電流センサ２３Ｕの取得値の絶対値の平均値は、点線で示されるようなａとなる。
As shown in FIG. 6A2, the absolute value of the current value affects the calculation of AC power consumption. As shown in this figure, the average value of the absolute values obtained by the
一方、図６（Ｂ１）に示されるように、比較例の電流センサ２３Ｕにより取得される電流値は、櫛歯状ではない。これは、電流センサ２３Ｕは、インバータユニット２からモータ１への出力端に設けられており、スイッチング素子２８ＵＵがオンとなるとともにスイッチング素子２８ＵＤがオフとなる第１状態と、スイッチング素子２８ＵＵがオフとなるとともにスイッチング素子２８ＵＤがオンとなる第２状態との双方において、バッテリ３とモータ１との間の電流が電流センサ２３Ｕを流れるためである。
On the other hand, as shown in FIG. 6B1, the current value acquired by the
その結果、図６（Ｂ２）に示されるように、電流センサ２３Ｕの取得値の絶対値の平均値は、点線で示されるようなｂとなる。
As a result, as shown in FIG. 6(B2), the average value of the absolute values of the
ここで、図６（Ａ２）に示される本実施形態における平均値ａと図６（Ｂ２）に示される比較例の平均値ｂとを比較すると、本実施形態においては非導通期間が存在するため、ａはｂよりも小さくなる。 Here, when the average value a in the present embodiment shown in FIG. 6A2 and the average value b in the comparative example shown in FIG. , a is smaller than b.
電流センサ２３における電力損失は、電流値だけでなくＰＭＷ変換における変調率や制御方式によって変化する。しかしながら、電流センサ２３は抵抗型電流検出器であるため、電流センサ２３においては電流Ｉに比例した電位差Ｖが発生し、そこで発生する損失ＰはＩとＶとの積により求められるため、電流値を用いて電力損失の比較を行うことができる。
The power loss in the
本実施形態のように電流センサ２３を負極母線２７と接続するように配置する場合の平均電流値ａは、比較例のように電流センサ２３をインバータユニット２の交流電力の出力端に設ける場合の平均電流値ｂよりも小さい。そのため、本実施形態のような構成とすることで、電流センサ２３における内部抵抗に起因する電力損失を低減できる。
The average current value a when the
なお、図１～３に示される本実施形態、及び、図４、５に示される比較例の双方において、電流センサ２３は、パワーモジュール２２とは別体で設けられているが、これに限らない。電流センサ２３とパワーモジュール２２とを一体としてモールドして設けてもよい。比較例において両者がモールドされているような構成であっても、電流センサ２３Ｕは、正極母線２６（Ｐ線）、及び、負極母線２７（Ｎ線）との間の絶縁距離を考慮する必要がある。その結果、電流センサ２３内の電流測定用の内部抵抗の許容損失を小さくすることができるので、電流センサ２３の小型化を図ることができる。
Note that the
また、本実施形態においては、電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗを、負極母線２７と、下アームのスイッチング素子２８ＵＤ、ＶＤ、ＷＤとの間に配置したがこれに限らない。電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗを、正極母線２６と、上アームのスイッチング素子２８ＵＵ、ＶＵ、ＷＵとの間に配置してもよい。このように配置しても、電流センサ２３を配置する際に、Ｐ線（正極母線２６）及びＮ線（負極母線２７）との絶縁距離を考慮しなくてもよくなり、かつ、内部抵抗に起因する電力損失の低減を図ることができる。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態のインバータモジュールにおいては、インバータユニット２から出力される交流電流を測定するための電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗを、下アームにおいて、スイッチング素子２８ＵＤ、ＶＤ、ＷＤと、負極母線２７との間に設ける。このような構成となることで、ＰＷＭ制御において下アームのスイッチング素子２８ＵＤ、ＶＤ、ＷＤがオンとなる第1状態の区間のみ、モータ１とバッテリ３との間の電流が電流センサ２３に流れる。
In the inverter module of the present embodiment,
これに対して、比較例のように、インバータユニット２の出力端子に電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗが設けられる場合には、ＰＷＭ制御において上アームのスイッチング素子２８ＵＵ、ＶＵ、ＷＵが第１状態においてオンとなり、下アームのスイッチング素子２８ＵＤ、ＶＤ、ＷＤは第２状態となる。すなわち、上アームと下アームとのいずれか一方のスイッチング素子２３は常にオンとなるため、両区間においてモータ１とバッテリ３との間の電流が電流センサ２３に流れる。
On the other hand, when the
その結果、図６に示されるように、本実施形態において電流センサ２３により取得される電流の平均値ａは、比較例において電流センサ２３により取得される電流の平均値ｂよりも小さくなる。その結果、電流センサ２３における電力損失を低減することができる。また、電力損失が低減されることで、電流センサ２３内の電流検出用の抵抗の許容損失を小さくすることができるので、電流センサ２３の小型化を図ることができる。
As a result, as shown in FIG. 6, the average current value a obtained by the
さらに、本実施形態においては、図３に示されるように、電流センサ２３が負極母線２７と接続されるため、電流センサ２３と負極母線２７との間において絶縁距離を考慮する必要がなくなる。さらに、正極母線２６と負極母線２７との間においては、バッテリ３の電圧に相当する絶縁距離が確保されているため、電流センサ２３と正極母線２６との間においてさらに絶縁距離を考慮する必要はない。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the
これに対して、比較例においては、図５に示されるように、電流センサ２３は、正極母線２６及び負極母線２７の双方との間において、絶縁距離を考慮して配置する必要がある。
On the other hand, in the comparative example, as shown in FIG. 5, the
このように、本実施形態のように、電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗを、バッテリ３の電力供給母線（正極母線２６または負極母線２７）と接続するように設ける。図３に示される例においては、電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗは、下アームにおいて、スイッチング素子２８ＵＤ、ＶＤ、ＷＤと、負極母線２７との間に設けられている。これにより、電流センサ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗを配置する際に、正極母線２６及び負極母線２７との間において絶縁距離を考慮する必要がなくなる。
In this manner, the
本実施形態のインバータモジュールによれば、インバータユニット２は、モータ１の回転軸方向の端部に設けられる。インバータユニット２は、モータ１の内径側において、モータ１と接続される。そして、電流センサ２３は、モータ１の外径側に配置される。
According to the inverter module of this embodiment, the
このように構成されることにより、電流センサ２３を内径側に設ける必要がないため、内径側に配置される部品が少なくなる。その結果、モータシャフト１１を大型化しやすくなる。
With this configuration, it is not necessary to provide the
以上、本発明の実施形態、上記実施形態及び変形例は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 As described above, the embodiments of the present invention, the above-described embodiments, and the modified examples merely show a part of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above-described embodiments. .
本実施形態のインバータ一体型モータ１００は、車両に搭載されたバッテリの電力によりインバータ一体型モータ１００を駆動して走行する電気自動車に搭載されるものであってもよいし、エンジンを備え、エンジンが発電した電力により、インバータ一体型モータ１００を駆動するシリーズハイブリッド式の自動車に搭載されるものであってもよい。または、その他の駆動力源に用いるものであってもよい。
The inverter-integrated
また、本実施形態では、インバータユニット２の構成部材であるパワーモジュール２２及び制御基板２４を円環状となるように構成したが、これに限られない。径方向内側にバスバー１２及び電流センサ２３を配置できれば、どのような形状であってもよく、多角形であってもよいし曲面と多角形の組み合わせであってもよい。それぞれを構成する素子や配線等の形状に対応して、適切な形状であればよい。
Moreover, in the present embodiment, the
１ モータ
２ インバータユニット
３ バッテリ
１１ モータシャフト
１２ バスバー
２０ ケース
２１ 冷却部材
２２ パワーモジュール
２３、２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗ 電流センサ
２４ 制御基板
２５ 制御線
２６ 正極母線
２７ 負極母線
２８、２８ＵＵ、２８ＵＤ、２８ＶＵ、２８ＶＤ、２８ＷＵ、２８ＷＤ スイッチング素子
１００ インバータ一体型モータ
Claims (2)
上アームと下アームとの組をなして並列に設けられ、前記インバータモジュールから出力される交流電流が所望の交流電流となるように操作されるスイッチング素子と、
前記上アーム又は前記下アームのいずれかにおいて、前記スイッチング素子と前記直流電力の供給母線との間に設けられ、前記インバータモジュールから出力される交流電流を測定するための電流センサと、を備えるインバータモジュール。 An inverter module that converts input DC power into AC power and outputs the AC power,
a switching element provided in parallel to form a set of an upper arm and a lower arm and operated so that the alternating current output from the inverter module becomes a desired alternating current;
a current sensor provided between the switching element and the DC power supply bus in either the upper arm or the lower arm for measuring an AC current output from the inverter module. module.
前記インバータモジュールは、前記交流電力をモータに供給するとともに、前記モータの回転軸方向の端部に設けられ、
前記スイッチング素子は、前記モータの内径側において前記モータと接続され、
前記電流センサは、前記スイッチング素子よりも前記モータの外径側に配置される、インバータモジュール。 The inverter module according to claim 1,
The inverter module supplies the AC power to the motor and is provided at the end of the motor in the direction of the rotation axis,
The switching element is connected to the motor on the inner diameter side of the motor,
The inverter module, wherein the current sensor is arranged closer to the outer diameter side of the motor than the switching element.
Priority Applications (1)
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