JP5476407B2 - モータ駆動装置および車両 - Google Patents

Description

この発明は、モータ駆動装置および車両に関し、特に、高速駆動用巻線および低速駆動用巻線を含むモータを備えるモータ駆動装置および車両に関する。

従来、高速駆動用巻線および低速駆動用巻線を含むモータを備えるモータ駆動装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、高速駆動用巻線および低速駆動用巻線を含むモータと、モータの２つの巻線の接続状態を切り替える巻線切替部と、モータに接続されるインバータ（電力変換部）とを備えるモータ駆動装置が開示されている。

ここで、一般に、上記特許文献１に開示されたようなモータと巻線切替部と電力変換部とを備える従来のモータ駆動装置では、モータと巻線切替部と電力変換部とがそれぞれ別々のケース部に収容されて別々に設置される。

特開２０１０−１７０５５号公報

しかしながら、上記したような従来のモータ駆動装置では、モータと巻線切替部と電力変換部とがそれぞれ別々のケース部に収容されて別々に設置されるため、モータと巻線切替部と電力変換部とが収容される各ケース部間にデッドスペースが生じる場合がある。この場合には、省スペース化を図るのが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、省スペース化を図ることが可能なモータ駆動装置および車両を提供することである。

第１の局面によるモータ駆動装置は、高速駆動用巻線および低速駆動用巻線を含むモータと、モータに対してモータの回転軸に沿った方向に配置され、モータの高速駆動用巻線および低速駆動用巻線の接続状態の切り替えを行う巻線切替部と、モータに対して回転軸と交差する方向に配置され、モータに接続される電力変換部と、少なくともモータ、巻線切替部および電力変換部が収容される複数のケース部とを備え、複数のケース部は、互いに結合されている。

第１の局面によるモータ駆動装置では、上記のように、少なくともモータ、巻線切替部および電力変換部を収容する複数のケース部を設け、複数のケース部を互いに結合する。これにより、モータ、巻線切替部および電力変換部を収容した複数のケース部を互いに結合して一体化することができるので、モータ、巻線切替部および電力変換部が収容される各ケース部間にデッドスペースが生じるのを抑制することができる。また、巻線切替部をモータに対して回転軸に沿った方向に配置するとともに、電力変換部をモータに対して回転軸と交差する方向に配置することによって、モータ、巻線切替部および電力変換部をモータの回転軸に沿った方向に一直線状に配置する場合に比べて、モータ駆動部の回転軸に沿った方向の長さを小さくすることができる。これらの結果、省スペース化を図ることができる。

第２の局面による車両は、車両本体部と、車両本体部の内部に設置されるモータ駆動部とを備え、モータ駆動部は、高速駆動用巻線および低速駆動用巻線を含むモータと、モータに対してモータの回転軸に沿った方向に配置され、モータの高速駆動用巻線および低速駆動用巻線の接続状態の切り替えを行う巻線切替部と、モータに対して回転軸と交差する方向に配置され、モータに接続される電力変換部と、少なくともモータ、巻線切替部および電力変換部が収容される複数のケース部とを備え、複数のケース部は、互いに結合されている。

第２の局面による車両では、上記のように、少なくともモータ、巻線切替部および電力変換部を収容する複数のケース部をモータ駆動部に設け、複数のケース部を互いに結合する。これにより、モータ、巻線切替部および電力変換部を収容した複数のケース部を互いに結合して一体化することができるので、モータ、巻線切替部および電力変換部が収容される各ケース部間にデッドスペースが生じるのを抑制することができる。また、巻線切替部をモータに対して回転軸に沿った方向に配置するとともに、電力変換部をモータに対して回転軸と交差する方向に配置することによって、モータ、巻線切替部および電力変換部をモータの回転軸に沿った方向に一直線状に配置する場合に比べて、モータ駆動部の回転軸に沿った方向の長さを小さくすることができる。これらの結果、モータ駆動部の省スペース化を図ることが可能な車両を提供することができる。この効果は、限られた配置スペース内に多数の部材を配置する必要のある車両において特に有効である。

上記モータ駆動装置および車両によれば、省スペース化を図ることができる。

本実施形態による車両の概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態によるモータ駆動部の全体構成を示した斜視図である。 図２に示したモータ駆動部の分解斜視図である。 本実施形態によるモータ駆動部の第１ケース部内に設けられた冷却管を説明するための透視図である。 図２に示したモータ駆動部を矢印Ｙ２方向側から見た透視図である。 本実施形態によるモータ駆動部の第２ケース部に取り付けられた巻線切替部を示した斜視図である。 図６を矢印Ｙ１方向側から見た図である。 図２に示したモータ駆動部から第２ケース部および巻線切替部を取り外した状態を矢印Ｙ１方向側から見た図である。 本実施形態によるモータ駆動部の第１ケース部および第２ケース部内におけるモータ、巻線切替部およびインバータ部の接続関係を説明するための図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態による車両１００およびモータ駆動部１０の概略的な構成について説明する。

図１に示すように、車両１００は、車両本体部１０１と、車両本体部１０１の内部に設けられたモータ駆動部１０と、モータ駆動部１０に接続されたバッテリ部２０とを備えている。なお、モータ駆動部１０は、「モータ駆動装置」の一例である。

モータ駆動部１０は、インバータ部１と、平滑コンデンサ２と、モータ３と、巻線切替部４と、制御部５とを含むように構成されている。なお、インバータ部１は、「電力変換部」の一例である。

インバータ部１は、バッテリ部２０から入力される直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流電力に変換してモータ３に出力するように構成されている。また、インバータ部１は、バッテリ部２０に接続される直流入力端子ＴＰ１およびＴＮ１と、モータ３に接続される交流出力端子ＴＵ１、ＴＶ１およびＴＷ１とを有している。なお、インバータ部１の直流入力端子ＴＰ１およびＴＮ１には、それぞれ、平滑コンデンサ２の端子ＴＰ２およびＴＮ２が接続されている。この平滑コンデンサ２は、バッテリ部２０から出力されてインバータ部１に入力される直流電力を平滑化するために設けられている。すなわち、平滑コンデンサ２は、バッテリ部２０から出力される電圧の負荷による脈動を減少させるように構成されている。

また、インバータ部１は、電力変換用の６つのスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５およびＱ６を含むように構成されている。スイッチ素子Ｑ１およびＱ２は、Ｕ相の電力変換を行うように構成されている。また、スイッチ素子Ｑ３およびＱ４は、Ｖ相の電力変換を行うように構成されている。また、スイッチ素子Ｑ５およびＱ６は、Ｗ相の電力変換を行うように構成されている。なお、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６は、それぞれ、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）からなる半導体により構成されている。

モータ３は、インバータ部１から供給される３相の交流電力に基づいて駆動するように構成されている。また、モータ３は、高速駆動用の３相の巻線３ａと、低速駆動用の３相の巻線３ｂとを含むように構成されている。なお、巻線３ａおよび３ｂは、それぞれ、「高速駆動用巻線」および「低速駆動用巻線」の一例である。

巻線３ａおよび３ｂは、電気的に直列に接続されている。巻線３ａの一方側の各相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の端子ＴＵ２、ＴＶ２およびＴＷ２は、インバータ部１に接続されている。また、巻線３ａの他方側で、かつ、巻線３ｂの一方側の各相の端子ＴＵ３、ＴＶ３およびＴＷ３は、巻線切替部４の後述するダイオードブリッジＤＢ１に接続されている。また、巻線３ｂの他方側の端子ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４は、巻線切替部４の後述するダイオードブリッジＤＢ２に接続されている。

巻線切替部４は、モータ３の巻線３ａおよび３ｂの接続状態を切り替える機能を有している。具体的には、巻線切替部４は、モータ３の端子ＴＵ３、ＴＶ３およびＴＷ３を短絡させるための高速巻線切替スイッチＳＷ１と、モータ３の端子ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４を短絡させるための低速巻線切替スイッチＳＷ２とを含むように構成されている。なお、高速巻線切替スイッチＳＷ１および低速巻線切替スイッチＳＷ２は、それぞれ、「スイッチ素子」の一例である。また、高速巻線切替スイッチＳＷ１および低速巻線切替スイッチＳＷ２は、それぞれ、ＳｉＣからなる半導体により構成されている。

また、巻線切替部４は、高速巻線切替スイッチＳＷ１に接続されたダイオードブリッジＤＢ１と、低速巻線切替スイッチＳＷ２に接続されたダイオードブリッジＤＢ２とを含むように構成されている。ダイオードブリッジＤＢ１は、モータ３の端子ＴＵ３、ＴＶ３およびＴＷ３にそれぞれ接続される端子ＴＵ５、ＴＶ５およびＴＷ５を有している。また、ダイオードブリッジＤＢ２は、モータ３の端子ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４にそれぞれ接続される端子ＴＵ６、ＴＶ６およびＴＷ６を有している。

ダイオードブリッジＤＢ１は、モータ３の端子ＴＵ３、ＴＶ３およびＴＷ３から出力される３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流を整流するための６つのダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５およびＤ１６により構成されている。ダイオードＤ１１およびＤ１２は、Ｕ相の交流を整流するように構成されている。また、ダイオードＤ１３およびＤ１４は、Ｖ相の交流を整流するように構成されている。また、ダイオードＤ１５およびＤ１６は、Ｗ相の交流を整流するように構成されている。

また、ダイオードブリッジＤＢ２は、モータ３の端子ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４から出力される３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流を整流するための６つのダイオードＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４、Ｄ２５およびＤ２６により構成されている。ダイオードＤ２１およびＤ２２は、Ｕ相の交流を整流するように構成されている。また、ダイオードＤ２３およびＤ２４は、Ｖ相の交流を整流するように構成されている。また、ダイオードＤ２５およびＤ２６は、Ｗ相の交流を整流するように構成されている。

制御部５は、モータ駆動部１０の外部に設けられる図示しない車両１００全体の制御部に接続されている。また、制御部５は、インバータ部１および巻線切替部４に制御信号（インバータ制御信号、高速巻線切替制御信号および低速巻線切替制御信号）を出力するように構成されている。これにより、制御部５は、インバータ部１のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチングを制御するとともに、巻線切替部４の高速巻線切替スイッチＳＷ１および低速巻線切替スイッチＳＷ２のスイッチングを制御するように構成されている。なお、図１には図示していないが、インバータ部１、巻線切替部４および制御部５は、それぞれ、電源回路を含むように構成されている。

次に、図２〜図９を参照して、本実施形態によるモータ駆動部１０の具体的な構成（構造）について説明する。

図２〜図９に示すように、モータ駆動部１０は、インバータ部１、平滑コンデンサ２、モータ３および制御部５が収容された第１ケース部１１と、巻線切替部４が収容された第２ケース部１２とを備えている。なお、第１ケース部１１および第２ケース部１２は、それぞれ、「ケース部」の一例である。また、第１ケース部１１および第２ケース部１２は、それぞれ、アルミニウムなどの金属（鋳物）により構成されている。

図３に示すように、第１ケース部１１および第２ケース部１２は、それぞれ、モータ３の回転軸３１の延びる方向（軸方向：Ｙ方向）に沿って延びる円筒状の部分１１ａおよび１２ａを含むように構成されている。なお、第１ケース部１１の円筒状の部分１１ａは、「筒状部分」の一例である。

ここで、本実施形態では、図３に示すように、第１ケース部１１および第２ケース部１２は、ねじ部材３１によって軸方向（Ｙ方向）に沿って互いに締結されることにより結合されている。第１ケース部１１の円筒状の部分１１ａには、ねじ部材３１に螺合するねじ穴１１ｂが、モータ３の回転方向に沿って複数（６つ）設けられている。このねじ穴１１ｂは、第１ケース部１１の矢印Ｙ１方向側の端面から矢印Ｙ２方向側に延びるように形成されている。また、図３、図６および図７に示すように、第２ケース部１２の円筒状の部分１２ａには、第１ケース部１１のねじ穴１１ｂに対応するねじ挿入穴１２ｂが、モータ３の回転方向に沿って複数（６つ）設けられている。このねじ挿入穴１２ｂは、第２ケース部の円筒状の部分１２ａをＹ方向に貫通するように形成されている。なお、第１ケース部１１と第２ケース部１２とが互いに結合されている部分（第１ケース部１１と第２ケース部１２との間の部分）は、防水機能を有する図示しないシール部材によって封止されている。

図３および図５に示すように、モータ３は、円筒状の部分１１ａの内側面側に取り囲まれた空間である第１領域Ｒ１に配置されている。また、インバータ部２は、円筒状の部分１１ａの外側面から上方（矢印Ｚ１方向側）に突出するように形成された矩形形状の壁部１１ｃに取り囲まれた凹形状の第２領域Ｒ２に配置されている。ここで、図５に示すように、第１領域Ｒ１は、第１ケース部１１の中央部に配置されている。また、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１に対してモータ３の回転軸３１と直交する方向（矢印Ｚ１方向）に配置されている。これにより、第２領域Ｒ２に配置されたインバータ部１は、第１領域Ｒ１に配置されたモータ３に対して、モータ３の回転軸３１と直交する方向（矢印Ｚ１方向）に配置されている。

なお、図３および図５に示すように、平滑コンデンサ２は、インバータ部１が配置された第２領域Ｒ２に、インバータ部１と隣接するように配置されている。また、図３に示すように、第２領域Ｒ２を取り囲む壁部１１ｃの矢印Ｘ１方向側の部分には、平滑コンデンサ２の接続端子部６１（上記図１に示した端子ＴＰ２およびＴＮ２のそれぞれに対応する接続端子）と、モータ駆動部１０の外部に設けられるバッテリ部２０（図１参照）とを電気的に接続するための２本の接続配線７１をそれぞれ貫通させる２つの貫通穴１１ｄが設けられている。

図４および図５に示すように、第１ケース部１１の円筒状の部分１１ａの内部には、インバータ部１およびモータ３を冷却するための水冷式の１つの冷却管１３が設けられている。ここで、本実施形態では、図５に示すように、冷却管１３は、モータ３とインバータ部１との間に挟まれるように配置されている。これにより、インバータ部１、モータ３および巻線切替部４は、同一の冷却水路（１つの冷却管１３により構成される冷却水路）によって水冷により冷却される。また、このような第１ケース部１１およびその内部の冷却管１３は、たとえば、砂型鋳造によって形成される。なお、冷却管１３は、「第１冷却部」の一例である。

図４および図５に示すように、冷却管１３は、円筒状の部分１１ａの内側面側の第１領域Ｒ１に配置されたモータ３を円周状に取り囲むように設けられている。具体的には、図５に示すように、冷却管１３は、円筒状の部分１１ａの内部において軸方向（Ｙ方向）に延びる複数の直線状の部分１３ａ（図４参照）が、モータ３の回転方向に沿って略等間隔で複数配置されることにより構成されている。ここで、図４に示すように、冷却管１３の軸方向に延びる複数の直線状の部分１３ａは、軸方向の両端部において交互にＵ字状に折り曲げられて互いに接続されている。これにより、冷却管１３は、円筒状の部分１１ａの矢印Ｘ２方向側の外側面から外側に突出する一方端部１３ｂから他方端部１３ｃまで冷却水が流れる一連の冷却水路を構成する。

図２、図３、図６および図７に示すように、第２ケース部１２の円筒状の部分１２ａの矢印Ｙ１方向側の端部には、モータ３の回転軸３１と直交する方向（左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｚ方向））に延びる円形の平板状の部分１２ｃが設けられている。この平板状の部分１２ｃは、円筒状の部分１２ａと一体的に形成されている。ここで、本実施形態では、図６に示すように、巻線切替部４は、平板状の部分１２ｃの第１ケース部１１側（矢印Ｙ２方向側）の面に、図示しない熱伝導性を有するグリースなどの熱伝導部材を介して面接触した状態で取り付けられている。なお、以下では、平板状の部分１２ｃの巻線切替部４が取り付けられる第１ケース部１１側（矢印Ｙ２方向側）の面を、取付面１２ｄという。

また、本実施形態では、図２、図３、図６および図７に示すように、第２ケース部１２の平板状の部分１２ｃの巻線切替部４が取り付けられる取付面１２ｄとは反対側（矢印Ｙ１方向側）の外表面には、巻線切替部４を冷却するための空冷式の冷却フィン（放熱フィン）１２ｅが設けられている。この冷却フィン１２ｅは、平板状の部分１２ｃに対して垂直な方向（軸方向（Ｙ方向））に直立した状態で上下方向（Ｚ方向）に延びる板状部材１２ｆが左右方向（Ｘ方向）に略等間隔で複数設けられることにより構成されている。これにより、冷却フィン１２ｅの複数の板状部材１２ｆが外気に接触することによって、巻線切替部４が空冷により冷却される。具体的には、巻線切替部４から発生した熱は、図示しない熱伝導部材および取付面１２ｄを介して平板状の部分１２ｃに伝達された後、冷却フィン１２ｅの複数の板状部材１２ｆを介して平板状の部分１２ｃの取付面１２ｄとは反対側（矢印Ｙ１方向側）に放熱される。なお、冷却フィン１２ｅは、「第２冷却部」の一例である。また、冷却フィン１２ｅは、平板状の部分１２ｃの取付面１２ｄとは反対側（矢印Ｙ１方向側）の外表面に一体的に形成されている。

また、本実施形態では、図３に示すように、第２ケース部１２と、第１ケース部１１の第１領域Ｒ１に配置されたモータ３との間には、モータ３の回転軸３１と直交する方向（左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｚ方向））に延びる略円板形状の隔壁１４が配置されている。この隔壁１４の中央部には、回転軸３１に接続される軸受１４ａが設けられている。ここで、図３および図８に示すように、隔壁１４の左右方向（Ｘ方向）の中央部近傍で、かつ、上側（矢印Ｚ１方向側）の部分には、モータ３の３つの接続端子部６２（上記図１に示した端子ＴＵ２、ＴＶ２およびＴＷ２のそれぞれに対応する接続端子）を通過させるための１つの穴部１４ｂが設けられている。図９に示すように、隔壁１４の穴部１４ｂを通過したモータ３の３つの接続端子部６２は、隔壁１４のモータ３とは反対側（矢印Ｙ１方向側）の表面に取り付けられた後述するＬ字形状を有する３つの接続端子部６３にそれぞれねじ止めされている。

また、図３および図８に示すように、隔壁１４の上下方向（Ｚ方向）の中央部近傍で、かつ、左右方向（Ｘ方向）の両端部には、モータ３と巻線切替部４とを電気的に接続するための６つの接続端子部６４および６５を通過させるための一対の切欠部１４ｃが設けられている。なお、接続端子部６４は、上記図１に示したモータ３の端子ＴＵ３、ＴＶ３、ＴＷ３、ＴＵ４、ＴＶ４およびＴＷ４のそれぞれに対応する接続端子である。また、接続端子部６５は、上記図１に示した巻線切替部４の端子ＴＵ５、ＴＶ５、ＴＷ５、ＴＵ６、ＴＶ６およびＴＷ６のそれぞれに対応する接続端子である。図９に示すように、隔壁１４の切欠部１４ｃを通過したモータ３の６つの接続端子部６４と、巻線切替部４の６つの接続端子部６５とは、互いにねじ止めされることにより電気的に接続されている。なお、図３に示すように、モータ３および巻線切替部４は、それぞれ、接続端子部６４および６５が設けられている側において互いに対向するように配置されている。

また、図３、図８および図９に示すように、隔壁１４のモータ３とは反対側（矢印Ｙ１方向側）の面の上記穴部１４ｂの近傍の部分には、Ｌ字形状を有する３つの接続端子部６３が取り付けられている。なお、図３、図８および図９には図示していないが、３つの接続端子部６３は、それぞれ、樹脂などからなる絶縁部材を介して隔壁１４の第２ケース部１２側（矢印Ｙ１方向側）の表面に取り付けられている。図８および図９に示すように、３つの接続端子部６３は、モータ３の３つの接続端子部６２と、インバータ部１の３つの接続端子部６６（上記図１に示した端子ＴＵ１、ＴＶ１およびＴＷ１のそれぞれに対応する接続端子）にねじ止めされたＬ字形状を有する３つの接続端子部６７とにそれぞれねじ止めされている。

ここで、本実施形態では、図３および図９に示すように、第１ケース部１１の円筒状の部分１１ａの第２ケース部１２側（矢印Ｙ１方向側）で、かつ、左右方向（Ｘ方向）の両側の部分には、矩形形状を有する一対の第１開口部１１ｅが設けられている。図９に示すように、一対の第１開口部１１ｅは、モータ３の接続端子部６４と巻線切替部４の接続端子部６５とがねじ止めされている部分に対応する位置に配置されている。これにより、第１ケース部１１と第２ケース部１２とが結合された際に、モータ３の接続端子部６４と巻線切替部４の接続端子部６５とのねじ止め作業を、第１開口部１１ｅを介して外部から行うことが可能である。また、図２〜図４に示すように、一対の第１開口部１１ｅは、それぞれ、第１開口部１１ｅに対応する形状（矩形形状）を有する一対の板状の第１蓋部１５により覆われている。なお、第１蓋部１５は、第１ケース部１１の第１開口部１１ｅに対応する部分に、図示しないねじ部材などにより開閉可能に取り付けられている。また、第１蓋部１５と第１ケース部１１との間の部分は、防水機能を有する図示しないシール部材によって封止されている。

また、本実施形態では、図３に示すように、第１ケース部１１の第１領域Ｒ１に対応する部分には、円形形状を有する第２開口部１１ｆが設けられている。この第２開口部１１ｆは、第１ケース部１１に結合された第２ケース部１２により覆われている。また、図３および図５に示すように、第１ケース部１１の第２領域Ｒ２に対応する部分には、矩形形状を有する第３開口部１１ｇが設けられている。この第３開口部１１ｇは、第３開口部１１ｇに対応する形状（矩形形状）を有する板状の第２蓋部１６により覆われている。第２蓋部１６は、第１ケース部１１の第２領域Ｒ２に対応する部分に、図示しないねじ部材などによって開閉可能に取り付けられている。また、第２蓋部１６と第１ケース部１１との間の部分は、防水機能を有する図示しないシール部材によって封止されている。

なお、図３および図９に示すように、第１ケース部１１の第２領域Ｒ２に対応する部分の底面部１１ｈの矢印Ｙ１方向側の端部には、Ｌ字形状を有する３つの接続端子部６７を通過させる１つの穴部１１ｉが設けられている。ここで、図９に示すように、第１ケース部１１の穴部１１ｉを通過した３つの接続端子部６７は、隔壁１４に取り付けられた３つの接続端子部６３と、インバータ部１の３つの接続端子部６６とにそれぞれねじ止めされている。これにより、モータ３の接続端子部６２と、インバータ部１の接続端子部６６とは、接続端子部６３および６７を介して電気的に接続されている。

また、図３および図５に示すように、第２蓋部１６の第１ケース部１１とは反対側（矢印Ｚ１方向側）には、制御部５が配置される第３領域Ｒ３が設けられている。なお、第３領域Ｒ３は、第２蓋部１６に一体的に形成された壁部１６ａに取り囲まれた凹形状の空間である。これにより、第２蓋部１６は、制御部５を収容するためのケース部として機能するように構成されている。なお、第２蓋部１６は、「第３ケース部」の一例である。

ここで、図３および図５に示すように、第２蓋部１６の第３領域Ｒ３に対応する部分には、第１ケース部１１の第３開口部１１ｇよりも小さい矩形形状を有する第４開口部１６ｂが設けられている。この第４開口部１６ｂは、第４開口部１６ｂに対応する形状（矩形形状）を有する板状の第３蓋部１７により覆われている。第３蓋部１７は、第２蓋部１６の第３領域Ｒ３に対応する部分に、図示しないねじ部材などによって開閉可能に取り付けられている。また、第３蓋部１７と、第２蓋部１６の第３領域Ｒ３に対応する部分との間の部分は、防水機能を有する図示しないシール部材によって封止されている。

なお、図３に示すように、第２蓋部１６の第３領域Ｒ３を取り囲む壁部１６ａの矢印Ｘ１方向側の部分には、第３領域Ｒ３に配置された制御部５と、モータ駆動部１０の外部に設けられる図示しない車両１００全体の制御部とを接続するための１本の接続配線７２（図２参照）を通過させる１つの貫通穴１６ｃが設けられている。また、図３および図９に示すように、第２蓋部１６の第３領域Ｒ３に対応する部分の底面部１６ｄの矢印Ｙ１方向側の端部には、制御部５に接続される図示しない接続配線や接続端子部などを通過させるための穴部１６ｅが設けられている。

本実施形態では、上記のように、モータ３、巻線切替部４およびインバータ部１を収容する第１ケース部１１および第２ケース部１２を設け、第１ケース部１１と第２ケース部１２とを互いに結合する。これにより、モータ３、巻線切替部４およびインバータ部１を収容した第１ケース部１１および第２ケース部１２を互いに結合して一体化することができるので、モータ３、巻線切替部４およびインバータ部１が収容される各ケース部間にデッドスペースが生じるのを抑制することができる。また、巻線切替部４をモータ３に対して回転軸３１に沿った方向（矢印Ｙ１方向）に配置するとともに、インバータ部１をモータ３に対して回転軸３１と直交する方向（矢印Ｚ１方向）に配置することによって、モータ３、巻線切替部４およびインバータ部１を軸方向（Ｙ方向）に一直線状に配置する場合に比べて、モータ駆動部１０の軸方向の長さを小さくすることができる。これらの結果、モータ駆動部１０の省スペース化を図ることが可能な車両を提供することができる。この効果は、限られた配置スペース内に多数の部材を配置する必要のある車両１００において特に有効である。

また、本実施形態では、モータ２と、巻線切替部４およびインバータ部１とを電気的に接続するための接続配線を、互いに結合した第１ケース部１１および第２ケース部１２内に収容することができるので、モータ２と、巻線切替部４およびインバータ部１とを電気的に接続するための接続配線を設置するためのスペースを第１ケース部１１および第２ケース部１２の外部に別途設ける必要がない。これにより、モータ駆動部１０の省スペース化をより図ることができる。

また、本実施形態では、モータ２と、巻線切替部４およびインバータ部１とを電気的に接続するための接続配線を、互いに結合した第１ケース部１１および第２ケース部１２内に収容することによって、巻線切替部４およびインバータ部１のスイッチング動作（高速巻線切替スイッチＳＷ１、低速巻線切替スイッチＳＷ２およびスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作）に起因して接続配線から発生するノイズを、互いに結合した第１ケース部１１および第２ケース部１２によりシールドすることができる。これにより、巻線切替部４およびインバータ部１のスイッチング動作に起因して発生するノイズが、車両１００の内部においてモータ駆動部１０の周辺に設置される機器に悪影響を与えるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、モータ３およびインバータ部１を第１ケース部１１に収容し、巻線切替部４を第２ケース部１２に収容する。これにより、モータ３およびインバータ部１と巻線切替部４とが互いに別々のケース部（第１ケース部１１および第２ケース部１２）に収容されるので、巻線切替部４を比較的発熱しやすいモータ３およびインバータ部１から離間させることができる。その結果、巻線切替部４がモータ３およびインバータ部１からの熱によって悪影響を受けるのを抑制することができるので、巻線切替部４を良好に動作させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、モータ３およびインバータ部１を冷却するための水冷式の冷却管１３を第１ケース部１１に設け、巻線切替部４を冷却するための空冷式の冷却フィン１２ｅを第２ケース部１２に設ける。これにより、比較的発熱しやすいモータ３およびインバータ部１を、冷却性能の高い水冷式の冷却管１３により冷却することができるとともに、比較的発熱しにくい巻線切替部４を、簡単な構造の空冷式の冷却フィン１２ｅによって冷却することができる。その結果、巻線切替部４の冷却構造を簡略化しながら、比較的発熱しやすいモータ３およびインバータ部１を効果的に冷却することができる。

また、本実施形態では、上記のように、冷却フィン１２ｅを、第２ケース部１２の第１ケース部１１とは反対側（矢印Ｙ１方向側）に配置する。これにより、冷却フィン１２ｅが外気に接触しやすい位置に配置されるので、冷却フィン１２ｅによって巻線切替部４をより冷却することができる。

また、本実施形態では、上記のように、冷却フィン１２ｅを、第２ケース部１２の平板状の部分１２ｃの取付面１２ｄとは反対側（矢印Ｙ１方向側）の面に配置し、巻線切替部４を、平板状の部分１２ｃの取付面１２ｄに図示しない熱伝導性を有するグリースなどの熱伝導部材を介して面接触させた状態で取り付ける。これにより、巻線切替部４から発生して熱伝導部材および取付面１２ｄを介して平板状の部分１２ｃに伝達された熱を、容易に、冷却フィン１２ｅを介して平板状の部分１２ｃの取付面１２ｄとは反対側（矢印Ｙ１方向側）に放熱することができる。また、巻線切替部４と取付面１２ｄとを熱伝導部材を介して面接触させることによって、巻線切替部４から発生する熱を取付面１２ｄに容易に伝達させることができる。これらの結果、冷却フィン１２ｅによる巻線切替部４の冷却効果をより向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第２ケース部１２の外表面に一体的に設けた冷却フィン１２ｅによって巻線切替部４を冷却する。これにより、第２ケース部１２とは別個に設けた冷却手段によって巻線切替部４を冷却する場合と異なり、部品点数を削減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、モータ３とインバータ部１との間に挟まれるように１つの冷却管１３を配置する。これにより、モータ３およびインバータ部１（２つの発熱体）を、１つの冷却管１３によって効率よく冷却することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１ケース部１１に収容されたモータ３と第２ケース部１２に収容された巻線切替部４との間に、回転軸３１と直交する方向（Ｘ方向（左右方向）およびＺ方向（上下方向））に延びる隔壁１４を配置する。これにより、隔壁１４によって、モータ３から発生した熱が巻線切替部４側に直接伝達されるのを抑制することができる。その結果、巻線切替部４がモータ３からの熱によって悪影響を受けるのをより抑制することができるので、巻線切替部４をより良好に動作させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、隔壁１４に、モータ３と巻線切替部４とを電気的に接続するための接続端子部６４および６５を通過させる切欠部１４ｃを設ける。これにより、モータ３と巻線切替部４との間に隔壁１４が配置されている場合でも、モータ３と巻線切替部４との接続作業を切欠部１４ｃを介して容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、接続端子部６４および６５に対応する第１ケース部１１の部分（第２ケース部１２側（矢印Ｙ１方向側）で、かつ、左右方向（Ｘ方向）の両側の部分）に第１開口部１１ｅを設け、第１開口部１１ｅを覆う開閉可能な第１蓋部１５を設ける。これにより、接続端子部６４および６５の接続作業およびメンテナンス作業を、第１開口部１１ｅを介して容易に行うことができる。また、第１開口部１１ｅを第１蓋部１５によって覆うことにより、第１開口部１１ｅを介して異物が侵入するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、モータ３が配置される第１領域Ｒ１を第１ケース部１１の中央部に設けるとともに、インバータ部１が配置される第２領域Ｒ２を第１領域Ｒ１に対して回転軸３１と直交する方向（矢印Ｚ１方向）に設ける。これにより、モータ３およびインバータ部１を、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２にそれぞれ配置することによって、容易に、インバータ部１をモータ３に対して回転軸３１と直交する方向（矢印Ｚ１方向）に配置することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１ケース部１１を、モータ３の回転軸３１に沿って延びる円筒状の部分１１ａを含むように構成する。そして、円筒状の部分１１ａの内側面側に第１領域Ｒ１を配置し、円筒状の部分１１ａの外側面側に第２領域Ｒ２を配置する。これにより、円筒状の部分１１ａの内側面側の領域を利用して、容易に、第１領域Ｒ１を第１ケース部１１の中央部に設けることができる。また、円筒状の部分１１ａの外側面側の領域を利用して、容易に、第２領域Ｒ２を第１ケース部１１の第１領域Ｒ１に対して回転軸３１と直交する方向（矢印Ｚ１方向）に設けることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１ケース部１１の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応する部分に、第２開口部１１ｆおよび第３開口部１１ｇをそれぞれ設ける。これにより、組立作業時やメンテナンス作業時において、第１領域Ｒ１に配置されたモータ３、および、第２領域Ｒ２に配置されたインバータ部１のそれぞれに対するアクセス（作業）を、第２開口部１１ｆおよび第３開口部１１ｇを介して容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、第２開口部１１ｆを第２ケース部１２によって開閉可能に覆うとともに、第３開口部１１ｇを第２蓋部１６によって開閉可能に覆う。これにより、第２ケース部１２および第２蓋部１６によって、第２開口部１１ｆおよび第３開口部１１ｇを介して異物が侵入するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、インバータ部１に入力される電力を平滑化する平滑コンデンサ２を、インバータ部１が配置される第２領域Ｒ２に配置する。これにより、平滑コンデンサ２とインバータ部１とを互いに近傍に配置することができるので、平滑コンデンサ２とインバータ部１との電気的な接続を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、巻線切替部４およびインバータ部１の制御を行う制御部５を、第１ケース部１１の第３開口部１１ｇを覆う第２蓋部１６の第３領域Ｒ３に配置する。これにより、制御部５を収容するための専用のケース部を第２蓋部１６とは別個に設ける場合と異なり、部品点数を削減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第２蓋部１６の制御部５が配置される第３領域Ｒ３に対応する部分に第４開口部１６ｂを設けるとともに、第４開口部１６ｂを覆う開閉可能な第３蓋部１７を設ける。これにより、組立作業時やメンテナンス作業時において、第２蓋部１６の第３領域Ｒ３に配置された制御部５に対するアクセス（作業）を、第４開口部１６ｂを介して容易に行うことができる。また、第３蓋部１７によって、第４開口部１６ｂを介して異物が侵入するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、巻線切替部４の高速巻線切替スイッチＳＷ１および低速巻線切替スイッチＳＷ２と、インバータ部１のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６を、それぞれ、ＳｉＣからなる半導体により構成する。これにより、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６と、高速巻線切替スイッチＳＷ１および低速巻線切替スイッチＳＷ２とが耐熱性に優れたＳｉＣからなる半導体により構成されるので、インバータ部１および巻線切替部４が発熱体（たとえば、モータ３）の近傍に配置された場合でも、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６と、高速巻線切替スイッチＳＷ１および低速巻線切替スイッチＳＷ２とを良好に動作させることができる。

なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

たとえば、上記実施形態では、モータ駆動部（モータ駆動装置）を車両に搭載する例を示したが、車両以外の船舶などに搭載してもよい。

また、上記実施形態では、モータとインバータ部とを単一のケース部（第１ケース部）に収容する例を示したが、モータとインバータ部とをそれぞれ別々のケース部に収容してもよい。

また、上記実施形態では、モータおよびインバータ部を水冷により冷却するとともに、巻線切替部を空冷により冷却する例を示したが、モータおよびインバータ部を空冷により冷却してもよいし、巻線切替部を水冷により冷却してもよい。また、モータ、インバータ部および巻線切替部を冷却素子により冷却してもよい。

また、上記実施形態では、巻線切替部を空冷により冷却する場合の一例として、第２ケース部に一体的に設けた冷却フィンによって巻線切替部を冷却する例を示したが、第２ケース部とは別個に設けた冷却ファンによって巻線切替部を冷却してもよい。

また、上記実施形態では、モータおよびインバータ部を水冷により冷却する場合の一例として、モータおよびインバータ部を同一の冷却水路（１つの冷却管）によって冷却する例を示したが、モータおよびインバータ部をそれぞれ別々の冷却管によって冷却してもよい。

また、上記実施形態では、モータと巻線切替部との間に配置した隔壁に、モータと巻線切替部とを電気的に接続するための接続端子部を通過させる切欠部を設ける例を示したが、切欠部ではなく、穴部を設けてもよい。

また、上記実施形態では、モータの接続端子部と巻線切替部の接続端子部との接続作業を、第１ケース部に設けた第１開口部を介して行う例を示したが、この第１開口部は、第２ケース部に設けてもよいし、第１ケース部および第２ケース部の両方に設けてもよい。

また、上記実施形態では、円筒状の部分の内側面側および外側面側に互いに別個に設けられた２つの領域（第１領域および第２領域）内にモータおよびインバータ部をそれぞれ配置する例を示したが、単一のケース部の内側に形成される１つの領域内にモータおよびインバータ部を配置してもよい。

また、上記実施形態では、第１ケース部を円筒状の部分を含むように構成し、円筒状の部分の内側面側にモータを配置するとともに、円筒状の部分の外側面側にインバータ部を配置する例を示したが、第１ケース部を矩形形状の筒状部分を含むように構成し、矩形形状の筒状部分の内側面側にモータを配置するとともに、矩形形状の筒状部分の外側面側にインバータ部を配置してもよい。

また、上記実施形態では、インバータ部が配置された第２領域に平滑コンデンサを配置する例を示したが、インバータ部と平滑コンデンサとをそれぞれ別々の領域に配置してもよい。

また、上記実施形態では、制御部を収容するためのケース部（第３ケース部）を、第２蓋部と一体的に設ける例を示したが、第２蓋部とは別個に設けてもよい。

また、上記実施形態では、インバータ部のスイッチ素子と、巻線切替部の高速巻線切替スイッチおよび低速巻線切替スイッチとを、それぞれ、ＳｉＣからなる半導体により構成する例を示したが、ＳｉＣ以外のたとえばＳｉからなる半導体により構成してもよいし、半導体を含むスイッチ素子以外のスイッチ素子により構成してもよい。

また、上記実施形態では、第１ケース部と第２ケース部とをねじ部材により互いに締結することによって結合する例を示したが、ねじ部材以外のたとえばカシメ部材などの締結部材によって締結することによって結合してもよいし、締結部材を用いずに、たとえば接着剤によって接着することにより結合してもよい。

１ インバータ部（電力変換部）
２ 平滑コンデンサ
３ モータ
３ａ 巻線（高速駆動用巻線）
３ｂ 巻線（低速駆動用巻線）
４ 巻線切替部
５ 制御部
１０ モータ駆動部（モータ駆動装置）
１１ 第１ケース部（ケース部）
１１ａ 円筒状の部分（筒状部分）
１１ｅ 第１開口部
１１ｆ 第２開口部
１１ｇ 第３開口部
１２ 第２ケース部
１２ｃ 平板状の部分
１２ｄ 取付面
１２ｅ 冷却フィン（第２冷却部）
１３ 冷却管（第１冷却部）
１４ 隔壁
１４ｃ 切欠部
１５ 第１蓋部
１６ 第２蓋部
１６ｂ 第４開口部
１７ 第３蓋部
６４、６５ 接続端子部
１００ 車両
１０１ 車両本体部
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｒ３ 第３領域
ＳＷ１ 高速巻線切替スイッチ（スイッチ素子）
ＳＷ２ 低速巻線切替スイッチ（スイッチ素子）
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６ スイッチ素子

Claims (21)

1. 高速駆動用巻線および低速駆動用巻線を含むモータと、
   前記モータに対して前記モータの回転軸に沿った方向に配置され、前記モータの前記高速駆動用巻線および前記低速駆動用巻線の接続状態の切り替えを行う巻線切替部と、
   前記モータに対して前記回転軸と交差する方向に配置され、前記モータに接続される電力変換部と、
   少なくとも前記モータ、前記巻線切替部および前記電力変換部が収容される複数のケース部とを備え、
   前記複数のケース部は、互いに結合されている、モータ駆動装置。
2. 前記複数のケース部は、
   少なくとも前記モータおよび前記電力変換部が収容される第１ケース部と、
   前記巻線切替部が収容される第２ケース部とを含む、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記第１ケース部には、前記モータおよび前記電力変換部を冷却するための水冷式の第１冷却部が設けられており、
   前記第２ケース部には、前記巻線切替部を冷却するための空冷式の第２冷却部が設けられている、請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記第２冷却部は、前記第２ケース部の前記第１ケース部とは反対側に配置されている、請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 前記第２ケース部は、前記巻線切替部が取り付けられる取付面を有する平板状の部分を含み、
   前記第２冷却部は、前記平板状の部分の前記取付面とは反対側の面に配置されており、
   前記巻線切替部は、前記平板状の部分の前記取付面に熱伝導部材を介して面接触した状態で取り付けられている、請求項３または４に記載のモータ駆動装置。
6. 前記第２冷却部は、前記第２ケース部の外表面に一体的に設けられた冷却フィンを含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
7. 前記第１冷却部は、前記モータと前記電力変換部との間に挟まれるように配置されている、請求項２〜６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
8. 前記第１ケース部に収容された前記モータと前記第２ケース部に収容された前記巻線切替部との間で前記回転軸と交差する方向に延びるように配置された隔壁をさらに備える、請求項２〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
9. 前記隔壁には、前記モータと前記巻線切替部とを電気的に接続するための接続端子部を通過させる切欠部または穴部が設けられている、請求項８に記載のモータ駆動装置。
10. 前記第１ケース部および前記第２ケース部の少なくとも一方の前記接続端子部に対応する部分には、第１開口部が設けられており、
    前記第１開口部を覆う開閉可能な第１蓋部をさらに備える、請求項９に記載のモータ駆動装置。
11. 前記第１ケース部は、
    前記第１ケース部の中央部に設けられ、前記モータが配置される第１領域と、
    前記第１領域に対して前記回転軸と交差する方向に設けられ、前記電力変換部が配置される第２領域とを含む、請求項２〜１０のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
12. 前記第１ケース部は、前記回転軸に沿って延びる筒状部分を含み、
    前記第１領域は、前記筒状部分の内側面側に配置されており、
    前記第２領域は、前記筒状部分の外側面側に配置されている、請求項１１に記載のモータ駆動装置。
13. 前記第１ケース部の前記第１領域および前記第２領域に対応する部分には、それぞれ、第２開口部および第３開口部が設けられている、請求項１１または１２に記載のモータ駆動装置。
14. 前記第２開口部は、前記第２ケース部によって開閉可能に覆われており、
    前記第３開口部を覆う開閉可能な第２蓋部をさらに備える、請求項１３に記載のモータ駆動装置。
15. 前記電力変換部に入力される電力を平滑化する平滑コンデンサをさらに備え、
    前記平滑コンデンサは、前記第１ケース部の前記電力変換部が配置された前記第２領域に配置されている、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
16. 前記巻線切替部および前記電力変換部の制御を行う制御部をさらに備え、
    前記複数のケース部は、
    前記第１ケース部の前記第２領域の前記回転軸と交差する方向の外側に隣接するように配置され、前記制御部を収容するための第３ケース部をさらに含む、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
17. 前記第１ケース部の前記第２領域に対応する部分には、第３開口部が設けられており、
    前記第３開口部を覆う開閉可能な第２蓋部をさらに備え、
    前記第３ケース部は、前記第２蓋部と一体的に設けられている、請求項１６に記載のモータ駆動装置。
18. 前記第３ケース部は、前記制御部が配置される第３領域を含み、
    前記第３ケース部の前記第３領域に対応する部分には、第４開口部が設けられており、
    前記第４開口部を覆う開閉可能な第３蓋部をさらに備える、請求項１６または１７に記載のモータ駆動装置。
19. 前記巻線切替部および前記電力変換部は、スイッチ素子を含み、
    前記スイッチ素子は、ＳｉＣからなる半導体により構成されている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
20. 前記電力変換部は、直流電力を交流電力に変換するインバータ部を含む、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
21. 車両本体部と、
    前記車両本体部の内部に設置されるモータ駆動部とを備え、
    前記モータ駆動部は、
    高速駆動用巻線および低速駆動用巻線を含むモータと、
    前記モータに対して前記モータの回転軸に沿った方向に配置され、前記モータの前記高速駆動用巻線および前記低速駆動用巻線の接続状態の切り替えを行う巻線切替部と、
    前記モータに対して前記回転軸と交差する方向に配置され、前記モータに接続される電力変換部と、
    少なくとも前記モータ、前記巻線切替部および前記電力変換部が収容される複数のケース部とを備え、
    前記複数のケース部は、互いに結合されている、車両。

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