JP4984559B2 - 電力変換装置及び電力変換装置一体モータ - Google Patents
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Description
この駆動装置は、電力変換装置により変換した交流電力を用いて電動機を動作させることによって駆動力を得ており、モータと、電力変換装置であるインバータ回路とを備えている。インバータ回路は、スイッチング素子、平滑用コンデンサ及びスイッチング制御回路から構成されている。平滑用コンデンサは、環状に形成されており、この環状に形成された平滑用コンデンサがモータの回転軸に外挿され、モータの筐体内のデッドスペースに収容されている。
ここで、従来のコンデンサの構造について説明する。
図8は、従来のフィルムコンデンサの接続例を示す説明図であり、図9は、従来のAl電解コンデンサの接続例を示す説明図である。図8に示すように、従来の汎用フィルムコンデンサ1をスイッチング素子7に接続する場合、汎用フィルムコンデンサ1の外部端子1bに取り付けネジ8を介して外部導体配線9aの一端を接続し、外部導体配線9aの他端を取り付けネジ8を介してスイッチング素子7に接続する。
この発明の目的は、インバータ回路の構成部品の適切な配置及び接続を行うことにより小型化及び製造性の向上を図ることができる電力変換装置及び電力変換装置一体モータを提供することである。
また、上記電力変換装置により、この発明に係る電力変換装置一体モータを実現することができる。
(第1実施の形態)
図1は、この発明の第1実施の形態に係る電力変換装置を実装したモータを示し、(a)は断面説明図、(b)は(a)のB−B断面から見たスイッチング素子の平面説明図、(c)は(a)のC−C断面から見たコンデンサの平面説明図である。
このように、上記構成を有するモータ13は、部品点数が少ないので、容易に組み立てることができる。また、コンデンサ12の端子が直接スイッチング素子11に接続されるため、低インダクタンス化できると共に、分散配置された各々のスイッチング素子11に等距離で接続することが可能になるため、電流バランスが良い。更に、コンデンサ12は、第1モータ蓋15aに固定されるので放熱性にも優れる。加えて、スイッチング素子11を分散配置し、コンデンサ12を円環ディスク状に構成することで、モータ13の側方空間を有効に活用することができるため、電力変換装置(インバータ)10の小型化、更にはモータ13全体の小型化を図ることができる。
図2は、この発明の第2実施の形態に係る電力変換装置を実装したモータを示し、(a)は断面説明図、(b)は(a)のB−B断面から見たスイッチング素子とコンデンサの配置状態の平面説明図である。図2に示すように、電力変換装置(インバータ)25は、コンデンサとスイッチング素子の電極間が、端子同士の圧接によるのではなく、端子同士をワイヤボンディングで接続することにより、電気的に接続されている。その他の構成及び作用は、電力変換装置10と同様である。
コンデンサ26は、コンデンサ12と同様に、円環ディスク状に構成されていると共に、2個の電極端子19a,19bが突出しており、外周面に、各スイッチング素子11に接続される各コイル16の配線空間を設けた、ロータ回転軸方向に沿う段差構造((a),(b)参照)を有している。
図3は、この発明の第3実施の形態に係る電力変換装置を実装したモータを示し、(a)は断面説明図、(b)は(a)のB−B断面から見たスイッチング素子とコンデンサの配置状態の平面説明図である。図3に示すように、電力変換装置(インバータ)30は、コンデンサとスイッチング素子の電極間が、端子同士の圧接によるのではなく、端子同士をネジ止めで接続することにより、電気的に接続されている。その他の構成及び作用は、電力変換装置10と同様である。
スイッチング素子31は、表面が横長矩形状を有しており、ネジ34を螺着するためのネジ穴(図示しない)が、コンデンサ32に向かって横並びに3箇所開けられている((b)参照)。
コンデンサ32の2個の電極端子35a,35bの先端部には、貫通孔(図示しない)が開けられており、この貫通孔にネジ34を通してスイッチング素子31のネジ穴に直接ネジ止めすることにより、電極端子35a,35bはスイッチング素子31に固定される。これにより、コンデンサ32とスイッチング素子31の対応する各電極間は、ネジ34を用いて電気的に接続される。この接続方法は、スイッチング素子31が、比較的大きな構造体からなり端子台を備えているパワーモジュール等において、特に有効である。
図4は、この発明の第4実施の形態に係る電力変換装置を実装したモータを示し、(a)は断面説明図、(b)は(a)のB−B断面から見たスイッチング素子とコンデンサの配置状態の平面説明図である。図4に示すように、電力変換装置(インバータ)40は、コンデンサ32のロータ回転軸方向一側端面に、電気接続用の電極端子35bに加え、ケース蓋15aにバネ接触する複数の放熱板41を備えている。その他の構成及び作用は、電力変換装置30と同様である。
図5は、この発明に係るコンデンサの接続方法を複数の導体配線の一部を拡大して示し、(a)はフィルムコンデンサの場合の説明図、(b)はアルミ電解コンデンサの場合の説明図である。
これに対し、従来のコンデンサの接続に際しては、外部端子1b(4d)からスイッチング素子7に向かって複数の外部導体配線9aが分岐され、若しくは、外部導体配線9a自体が全てのスイッチング素子7に接続されており、いずれにせよ、一つの端子から複数の素子に分岐することになる。
これに対し、この発明に係るコンデンサの接続方法にあっては、フィルムコンデンサ45の場合、外部接続インダクタンスの約20nHのみとなり、アルミ電解コンデンサ48の場合、外部接続インダクタンスの約30nHのみとなるので、従来のコンデンサの接続方法と比べて、インダクタンスが略半減する。
また、上記電力変換装置により、この発明に係る電力変換装置一体モータを実現することができる。
11 スイッチング素子
12 コンデンサ
13 モータ
14 モータケース
14a 内向きフランジ
15a 第1モータ蓋
15b 第2モータ蓋
16 コイル
16a 導電部材
17a,17b,19a,19b,35a,35b 電極端子
18 DCコネクタ
20 ステータ
21 ロータ
26,32 コンデンサ
27 ボンディングワイヤ
31 スイッチング素子
33 絶縁部材
34 ネジ
41 放熱板
45 フィルムコンデンサ
46 メタリコン層
47 導体配線
48 取り付けネジ
49 アルミ電解コンデンサ
Claims (9)
- 円周方向に沿って分散配置され、端子を露出させた複数のスイッチング素子と、
円環状に形成され、前記各スイッチング素子に対応して配置され前記各スイッチング素子の端子に接続される複数の端子を露出させたコンデンサと
を有し、
前記コンデンサに、DC電源接続用の防水型コネクタを取り付けた電力変換装置。 - 前記各スイッチング素子は、前記コンデンサと中心点を同一とする円周に沿って分散配置されている請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記各スイッチング素子の端子と前記コンデンサの各端子は、対向配置されて圧接し、或いはワイヤボンディングにより接続され、或いはネジ固定により接続されている請求項1または2に記載の電力変換装置。
- 前記コンデンサの各端子は、前記コンデンサの内部で誘電体を挟む電極膜に接続されている請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記コンデンサの各端子は、前記コンデンサの縦軸方向両端面に形成されるメタリコン層に接続されている請求項1から3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記コンデンサは、前記コンデンサの各端子が前記コンデンサの厚さ方向略中心位置で折り曲げられ前記各スイッチング素子に最短で接続できる位置に、配置されている請求項5に記載の電力変換装置。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の電力変換装置を、モータ筐体内部の回転子の回転軸方向エンド部に配置した電力変換装置一体モータ。
- 前記コンデンサに、前記モータ筐体に絶縁状態で接触させた放熱用の端子を設けた請求項7に記載の電力変換装置一体モータ。
- 前記コンデンサの各端子は、前記各スイッチング素子に圧接するように、前記放熱用の端子は、前記モータ筐体に圧接するように、それぞれバネ性を備えている請求項8に記載の電力変換装置一体モータ。
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