以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第9、12、13、15実施形態は欠番とする。
(第1実施形態)
最初に、電動パワーステアリング(以下「EPS」という)の電気的構成を、図1に基づいて説明する。ここで示す電気的構成は、以下の実施形態にも共通する。
電子回路内蔵型モータ1は、モータ30、パワー部50、及び、制御部70を備えている。図1に示すように、電子回路内蔵型モータ1は、車両のステアリング91の回転軸たるコラム軸92に取り付けられたギア93を介しコラム軸92に回転トルクを発生させ、ステアリング91による操舵をアシストする。具体的には、ステアリング91が運転者によって操作されると、当該操作によってコラム軸92に生じる操舵トルクをトルクセンサ94によって検出し、また、車速情報をCAN(Controller Area Network)から取得して(不図示)、運転者のステアリング91による操舵をアシストする。もちろん、このような機構を利用すれば、制御手法によっては、操舵のアシストのみでなく、高速道路における車線キープ、駐車場における駐車スペースへの誘導など、ステアリング91の操作を自動制御することも可能である。
モータ30は、上記ギア93を正逆回転させるブラシレスモータである。このモータ30へ電力供給を行うのがパワー部50である。パワー部50は、電源51からの電源ラインに介在するチョークコイル52、シャント抵抗53、及び、二組のインバータ60,68を有している。
一方のインバータ60は、電界効果トランジスタの一種である7つのMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor )61、62、63、64、65、66、67で構成されている。これらMOSFET61〜67は、スイッチング素子である。具体的には、ゲートの電位により、ソース−ドレイン間がON(導通)またはOFF(遮断)される。なお、他方のインバータ68も、一方のインバータ60と同様の構成となっているため、以下、インバータ60についてのみ説明する。
以下、MOSFET61〜67を、単に、FET61〜67と記述する。なお、シャント抵抗53に最も近いFET67は、逆接保護のためのものである。すなわち、このFET67は、電源の誤接続がなされた場合に、逆向きの電流が流れないようにする。
ここで、残りの6つのFET61〜66の接続について説明しておく。
3つのFET61〜63のドレインが、電源ライン側に接続されている。また、FET61〜63のソースがそれぞれ、残り3つのFET64〜66のドレインに接続されている。さらにまた、これらのFET64〜66のソースがグランドに接続されている。また、6つのFET61〜66のゲートは、後述するプリドライバ71の6つの出力端子に接続されている。そして、図1中で上下ペアとなるFET61〜66同士の接続点がそれぞれ、モータ30のU相コイル、V相コイル、W相コイルに接続されている。
なお、FET61〜66を区別する必要があるときは、図1中の記号を用い、FET(Su+)61、FET(Sv+)62、FET(Sw+)63、FET(Su−)64、FET(Sv−)65、FET(Sw−)66と記述する。
また、FET(Su+)61の電源ラインとFET(Su−)64のグランドとの間には、アルミ電解コンデンサ54が並列に接続されている。同様に、FET(Sv+)62の電源ラインとFET(Sv−)65のグランドとの間にはアルミ電解コンデンサ55が並列に接続されており、FET(Sw+)63の電源ラインとFET(Sw−)66のグランドとの間にはアルミ電解コンデンサ56が並列に接続されている。以下、「アルミ電解コンデンサ」を単に「コンデンサ」と記述する。
制御部70は、上記プリドライバ71、カスタムIC72、位置センサ73、及び、マイコン74を備えている。カスタムIC72は、機能ブロックとして、レギュレータ部75、位置センサ信号増幅部76、及び、検出電圧増幅部77を含む。
レギュレータ部75は、電源を安定化する安定化回路である。このレギュレータ部75は、各部へ供給される電源の安定化を行う。例えばマイコン74は、このレギュレータ部75により、安定した所定電源電圧(例えば5V)で動作することになる。
位置センサ信号増幅部76には、位置センサ73からの信号が入力される。位置センサ73は、後述するように、モータ30の回転位置信号を出力する。位置センサ信号増幅部76は、この回転位置信号を増幅してマイコン74へ出力する。
検出電圧増幅部77は、パワー部50に設けられたシャント抵抗53の両端電圧を検出し、当該両端電圧を増幅してマイコン74へ出力する。
したがって、マイコン74には、モータ30の回転位置信号、及び、シャント抵抗53の両端電圧が入力される。また、マイコン74には、コラム軸92に取り付けられたトルクセンサ94から操舵トルク信号が入力される。さらにまた、マイコン74には、CANを経由して車速情報が入力される。
これにより、マイコン74は、操舵トルク信号及び車速情報が入力されるとステアリング91による操舵を車速に応じてアシストするように、回転位置信号に合わせ、プリドライバ71を介し、インバータ60を制御する。インバータ60の制御は、具体的には、プリドライバ71を介したFET61〜66のON/OFFによって行う。つまり、6つのFET61〜66のゲートはプリドライバ71の6つの出力端子に接続されているため、プリドライバ71により、ゲート電位が変化させられる。
また、マイコン74は、検出電圧増幅部77から入力されるシャント抵抗53の両端電圧に基づき、モータ30へ供給する電流を正弦波に近づけるべくインバータ60を制御する。
このようなインバータ60の制御に際し、チョークコイル52は、電源51によるノイズを低減する。また、コンデンサ54〜56は、電荷を蓄えることで、FET61〜66への電力供給を補助したり、サージ電圧などのノイズ成分を抑制したりする。なお、逆接保護用のFET67が設けられているため、電源の誤接続があっても、コンデンサ54〜56が損傷することはない。
ところで、このようにモータ30の駆動制御のためにはパワー部50及び制御部70が必要となる。これらのパワー部50及び制御部70が、いわゆるコントロールユニット(ECU)として構成されるのであるが、電子回路内蔵型モータ1は、このECUの内蔵構成に特徴を有する。
なお、EPSに用いられるモータ30の出力は200W〜500W程度であり、電子回路内蔵型モータ1全体に占めるパワー部50及び制御部70の領域は、20〜40%程度となる。また、モータ30の出力が大きいため、パワー部50が大型化する傾向にあり、パワー部50及び制御部70の占める領域のうちの70%以上がパワー部50の占める領域となる。
パワー部50を構成する部品で大きなものは、チョークコイル52、コンデンサ54〜56、そして、FET61〜67である。FET61〜67は、半導体モジュールとして構成される。
本形態では、FET(Su+)61、及び、FET(Su−)64が半導体チップとして構成されており、当該半導体チップが樹脂モールドされて一つの半導体モジュールとなっている。
また、FET(Sv+)62、及び、FET(Sv−)65が半導体チップとして構成されており、当該半導体チップが樹脂モールドされて一つの半導体モジュールとなっている。
さらにまた、FET(Sw+)63、及び、FET(Sw−)66が半導体チップとして構成されており、当該半導体チップが樹脂モールドされて一つの半導体モジュールとなっている。
なお、逆接保護用のFET67については後述する。
つまり、図1のインバータ60は、3つの半導体モジュールで構成される。本形態では、図1に示すように、計二組のインバータ60,68を備えている。これにより、一つのインバータ60,68に流れる電流を半分に減らしている。このように二組のインバータ60,68を備えることから、本形態では、6つの半導体モジュール、及び、6つのコンデンサを有することとなる。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ1の構造について説明する。図2は電子回路内蔵型モータ1の平面図であり、図3は図2の矢印K方向に見た側面図であり、図4は図3のIV−IV線断面図であり、図5は斜視図であり、図6は分解斜視図である。
最初に、図4に基づいて、電子回路内蔵型モータ1の可動部分の構造を説明しておく。
電子回路内蔵型モータ1は、その外郭として、円筒状のモータケース101と、モータケース101に対し出力端側に螺着されるフレームエンド102と、電子回路部分を覆う有底円筒状のカバー103とを備えている。
ここでモータ30は、モータケース101と、モータケース101の径方向内側に配置されたステータ201と、ステータ201の径方向内側に配置されたロータ301と、ロータ301と共に回転するシャフト401とを有している。
ステータ201は、モータケース101の径内方向に突出する12個の突極202を有している。この突極202は、モータケース101の周方向に所定間隔で設けられている。突極202は、磁性材料の薄板を積層してなる積層鉄心203と、積層鉄心203の軸方向外側に嵌合するインシュレータ204とを有している。このインシュレータ204には、巻線205が巻回されている。巻線205へ電流を供給するための取出線206は、巻線205の6箇所から引き出されている。巻線205は、取出線206への電流供給の態様によって、U相、V相、及び、W相の三相巻線として機能する。この意味で、巻線205が、U相、V相、及び、W相の三相巻線を構成している。取出線206は、モータケース101の軸方向端部に設けられた6つの穴から電子回路側へ引き出されている。
ロータ301は、例えば鉄等の磁性体から筒状に形成されている。ロータ301は、ロータコア302と、当該ロータコア302の径方向外側に設けられた永久磁石303とを有している。永久磁石303は、N極とS極とを周方向に交互に有している。
シャフト401は、ロータコア302の軸中心に形成された軸穴304に固定されている。また、シャフト401は、モータケース101の軸受け104と、フレームエンド102に設けられた軸受け105とによって、回転可能に軸支されている。これにより、シャフト401は、ステータ201に対し、ロータ301と共に回転可能となっている。なお、軸受け104が設けられる部分は、電子回路(駆動制御部)とモータ(可動部)との境界であり、以下では、この境界壁部分を、モータケース101の端部106と称する。さらにまた、シャフト401は、端部106から電子回路側へ延び、電子回路側の先端に、回転位置を検出するためのマグネット402を有している。シャフト401の電子回路側の先端付近には、樹脂製のプリント基板801が配置される。このプリント基板801は、その中央に、位置センサ73(図4中には不図示、図1参照)を有している。これにより、マグネット402の回転位置、すなわちシャフト401の回転位置が、位置センサ73によって検出される。
次に、図2〜図6を参照しつつ、電子回路の構造を説明する。なお、図2、図3及び図5では、カバー103及びプリント基板801を省略して示している。また、ここでは、最初にパワー部50の構成について説明し、次に、制御部70の構成について説明する。
パワー部50のインバータ60を構成する7つのFET61〜67(図1参照)が3つの半導体モジュールとして構成されることは既に述べた。そして、本形態の電子回路内蔵型モータ1は、インバータ60を二組備えているため、6つの半導体モジュールを備えていることも既に述べた通りである。
すなわち、図2に示すように、電子回路内蔵型モータ1は、6つの半導体モジュール501、502、503、504、505、506を備えている。これら半導体モジュール501〜506を区別する場合、図2中の記号を用い、U1半導体モジュール501、V1半導体モジュール502、W1半導体モジュール503、U2半導体モジュール504、V2半導体モジュール505、W2半導体モジュール506と記述することとする。
図1との対応関係について言及すれば、U1半導体モジュール501が、U相に対応するFET61、64を有している。また、V1半導体モジュール502が、V相に対応するFET62、65を有している。さらにまた、W1半導体モジュールが、W相に対応するFET63、66及び逆接保護用のFET67を有している。同様に、U2半導体モジュール504がU相に対応するFET61、64及び逆接保護用のFET67を有し、V2半導体モジュール505がV相に対応するFET62、65を有し、W2半導体モジュール506がW相に対応するFET63、66を有している。すなわち、U1、V1、W1の3つの半導体モジュール501〜503によって一組のインバータ60が構成されており、U2、V2、W2の3つの半導体モジュール504〜506によってもう一組のインバータ60が構成されている。
これらインバータ60を構成するU1〜W1の3つの半導体モジュール501〜503、及び、U2〜W2の3つの半導体モジュール504〜506は、バスバー507で連結されてモジュールユニットを形成している。バスバー507は、連結機能を有すると共に、モータケース101に対し遠い側のバスバー507aがグランドを兼ね、モータケース101に近い側のバスバー507bが電源ラインを兼ねる(図5参照)。すなわち、バスバー507を経由して半導体モジュール501〜506へ電力が供給される。
なお、図2〜図6は、半導体モジュール501〜506等の組み付け構造を示すものであり、電力供給構造については図示していない。この点、実際には、カバー103にコネクタが取り付けられ、そのコネクタを経由してバスバー507へ電力が供給される。
次に、半導体モジュール501〜506の配置について説明する。
半導体モジュール501〜506は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク601に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク601について説明しておく。
ヒートシンク601は、図2に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略台形状の2つの柱状部材がシャフト401の中心線を挟むよう並べられ、さらに、中心に円柱形状の空間が形成されるように所定半径部分を切り欠いた形状となっている。言い換えれば、ヒートシンク601は、全体として見ると、厚肉の軸方向視八角形状の筒形状とも言える。もちろん、八角形状には限定されず、例えば軸方向視六角形状としてもよい。ヒートシンク601は軸方向断面視略台形状の柱状部材を構成する側壁602を有し、この側壁602には、不連続部分を構成する切り欠き部603、604が設けられている。ここで、ヒートシンク601は、モータケース101と一体成形されている。
また、ヒートシンク601の側壁602は、径外方向へ向く側面のうち切り欠き部603、604に隣接する側面よりも幅広に形成された側壁面605を有している。側壁面605は、円周方向に計6つ形成されている。各側壁面605の径内方向には、中心の円柱形状の空間に開口する収容部606が形成されている。この収容部606は、コンデンサの外形に合わせた円弧面を有している。また、収容部606は、側壁面605に対応する位置に形成されている。ヒートシンク601において、収容部606が形成された部位は薄肉となっているが、収容部606からモータケース101の端部106までの間は、収容部606が設けられていない部分と同様に肉厚の厚肉部107となっている(図4参照)。
以上のように形成されたヒートシンク601に対し、半導体モジュール501〜506は、径外方向を向く側壁面605に一つずつ配置されている。半導体モジュール501〜506は、モールドされた半導体チップの面の方向に広がる板状であり、相対的に面積の大きな面の一方が放熱面となっている(以下の形態でも同様)。例えば、放熱面には、銅などの金属が露出しているという具合である。半導体モジュール501〜506は、その放熱面が側壁面605に接触するように配置されている。このとき、側壁面605は平面で構成されており、これに合わせて、半導体モジュール501〜506の放熱面も平面となっている。なお、半導体モジュール501〜506の放熱面とヒートシンク601の側壁面605との間に絶縁シートを介在させる構成であってもよい。この点については、以下の形態でも同様である。
半導体モジュール501〜506は、上述のごとくヒートシンク601の側壁面605に配置されることで、半導体チップ面の垂線がシャフト401の中心線に垂直となっている(図5参照)。すなわち、本形態において半導体モジュール501〜506は、縦配置されている。
半導体モジュール501〜506は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している(図3等参照)。この巻線用端子508は、径方向外側へ折り曲げられて形成されている。巻線205へ電流を供給するための取出線206がモータケース101の端部106に設けられた6つの穴から電子回路側へ引き出されていることは上述したが、この取出線206は、半導体モジュール501〜506の径方向外側の空間に引き出されている。これにより、取出線206と巻線用端子508とは、半導体モジュール501〜506の径方向外側の空間において、取出線206が巻線用端子508に挟持されるようにして、電気的に接続されている。
また、半導体モジュール501〜506は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している。制御用端子509は、プリント基板801(図4参照)のスルーホールに挿通した状態で半田付けされる。これにより、半導体モジュール501〜506が、制御部70(図1参照)に電気的に接続される。一方、コンデンサ用端子510はそれぞれ、半導体モジュール501〜506の内部で電源ライン及びグランドから分岐している。そして、いずれのコンデンサ用端子510も、径内方向へ折り曲げられている。このようにプリント基板801は、ヒートシンク601の先端部とカバー103との間にできる離間スペースに配置される。
図2等に示すように、半導体モジュール501〜506に対し、ヒートシンク601と同じ側に、つまり径方向内側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。これらコンデンサ701〜706を区別するため、図2中の記号を用い、U1コンデンサ701、V1コンデンサ702、W1コンデンサ703、U2コンデンサ704、V2コンデンサ705、W2コンデンサ706と記述する。
図1との対応関係について言及すれば、U1コンデンサ701がコンデンサ54に対応する。また、V1コンデンサ702がコンデンサ55に対応する。さらにまた、W1コンデンサ703がコンデンサ56に対応する。同様に、U2コンデンサ704がコンデンサ54に対応し、V2コンデンサ705がコンデンサ55に対応し、W2コンデンサ706がコンデンサ56に対応する。
コンデンサ701〜706は、ヒートシンク601の収容部606に収容されて半導体モジュール501〜506に対して一つずつ、半導体モジュール501〜506の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている(図5参照)。また、半導体モジュール501〜506の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている。
また、シャフト401が電子回路側へ延びていることは既に述べたが、図4等に示すように、このシャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている。チョークコイル52は、ヒートシンク601の中心に形成された円柱形状の空間に配置されている。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなり、コイル端は、ヒートシンク601の一方の切り欠き部603を通って、径外方向へ引き出されている(図2参照)。
なお、チョークコイル52のコイル端は電源ラインに介在するように接続されるが(図1参照)、図2〜図6は、チョークコイル52に対する電力供給構造については、図示していない。
このように、径方向外側から径方向内側へ向かって、巻線用端子508と取出線206との接続部、半導体モジュール501〜506、ヒートシンク601、コンデンサ701〜706、チョークコイル52の順で配置され、径方向の空間が有効に活用されている。
次に、制御部70について説明する。制御部70は、図4等に示すプリント基板801上に形成される。すなわち、プリント基板801には、エッチング処理等により配線パターンが形成され、ここに制御部70を構成するICなどが実装される(IC等の部品は不図示)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ1が発揮する効果について説明する。なお、以下では種々の効果を羅列するため、項番をつけて記載する。
(1)本形態の電子回路内蔵型モータ1では、半導体モジュール501〜506がシャフト401の中心線方向に配置されている。これにより、径方向の体格を小さくすることができる。また、半導体モジュール501〜506を縦配置とし、ヒートシンク601の側壁面605に接触させて配置した。さらにまた、ヒートシンク601に収容部606を設け、径方向に6つのコンデンサ701〜706を配置した。すなわち、6つの半導体モジュール501〜506の径内方向にヒートシンク601及びコンデンサ701〜706を配置した。これによって、従来の構成と異なり、軸方向の体格をも小さくすることができる。その結果、電子回路内蔵型モータ1の体格を可及的に小さくすることができる。
EPSに用いられるモータは、図7に示すように発展してきている。すなわち、モータとECUとが別体である「機電別体」の当初の構成から、配線等の取り回しをなくした「機電合体」が主流となっている。しかし、この「機電合体」は、ECUが直方体形状のケースに入れられており、モータケースの外側にECUを装着した形式であった。これをなるべくモータシルエット内に収めるという思想が「機電一体」の思想であるが、この場合、軸方向の体格が大きくなってしまうという問題があった。この点、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、半導体モジュール501〜506を縦配置とするだけでなく、これによって確保されるスペースを利用することにより、コンデンサ701〜706との配置関係を工夫している。つまり、本形態の電子回路内蔵型モータ1は、各部品の配置関係の連関をその思想とする点において、「機電一体」を超える「機電融合」と言い得る。
(2)また、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、半導体モジュール501〜506の半導体チップ面の垂線がシャフト401の中心線に垂直となっている。これにより、径方向のスペース確保に一層寄与する。
(3)さらにまた、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、コンデンサ701〜706が半導体モジュール501〜506の近傍に配置されている。しかも、半導体モジュール501〜506がコンデンサ用の専用端子であるコンデンサ用端子510を有しており、コンデンサ701〜706は、その端子がコンデンサ用端子510に、基板を介することなく直接接続されている。これにより、基板を介して半導体モジュール501〜506とコンデンサ701〜706とを接続する場合と比較して、半導体モジュール501〜506とコンデンサ701〜706との配線を極力短くすることができ、コンデンサ701〜706の機能を十分に発揮させることができる。また、各半導体モジュール501〜506に対し一つずつコンデンサ701〜706を配置する構成であるため、各コンデンサ701〜706の容量を比較的小さくすることができ、コンデンサ701〜706自体の体格を抑えることができる。
(4)また、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、シャフト401の中心線方向と同方向へモータケース101の端部106から延設されたヒートシンク601を有している。半導体モジュール501〜506は、このヒートシンク601の側壁602に配置される。これにより、半導体モジュール501〜506からの放熱が促進され、モータ30に大電流が流れるような電動アシスト装置へも容易に適用することができる。
(5)さらにまた、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、半導体モジュール501〜506に対しヒートシンク601と同じ側にコンデンサ701〜706が配置されている。具体的には、ヒートシンク601に形成された収容部606にコンデンサ701〜706が収容されている。これにより、半導体モジュール501〜506の径外方向にスペースが確保できる。結果として、配線の取り回しなどが容易になる。
(6)また、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、半導体モジュール501〜506の放熱面がヒートシンク601の側壁面605に接触するように配置されている。これにより、半導体モジュール501〜506からの放熱を一層促進させることができる。
(7)また、側壁面605が平面であるため、半導体モジュール501〜506の放熱面も平面となっている。この点、半導体モジュール501〜506側の平面加工の容易性という観点から有利である。
(8)さらにまた、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、ヒートシンク601が、シャフト401の中心線の周りに側壁602を有している。そして、チョークコイル52が、側壁602の径方向内側に配置されている。これにより、体格の比較的大きなチョークコイル52を使用する場合でも、電子回路内蔵型モータ1の体格を可及的に小さくすることができる。
(9)また、側壁602には、不連続部分を構成する2つの切り欠き部603、604が設けられている。そして、一方の切り欠き部603を利用して、チョークコイル52のコイル端が径外方向へ取り出される。これにより、チョークコイル52の配線の取り回しが容易になっている。
(10)また、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、半導体モジュール501〜506とプリント基板801とが軸方向に並べて配置されている。半導体モジュール501〜506は制御用端子509を備えており、これらの制御用端子509がプリント基板801に半田付けされる。これにより、制御部70が半導体モジュール501〜506から配置上独立する構成であっても、電気的な接続は制御用端子509によって行えるため、構成が複雑になることがない。
(11)さらにまた、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、半導体モジュール501〜506がプリント基板801とは反対側の他端側に巻線用端子508を有している。そして、巻線用端子508が、取出線206に電気的に接続される。これにより、ステータ201の巻線205への電気的な接続を比較的容易に実現できる。
(12)また、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、シャフト401の先端にマグネット402が設けられており、このマグネット402の回転位置をプリント基板801上の位置センサ73が検出することでシャフト401の回転位置が検出される。これにより、比較的簡単にモータ30の回転位置検出を行うことができる。
(13)また、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、W1及びU2の半導体モジュール503、504が逆接保護用のFET67を有している。これにより、電源の誤接続があった場合でも、コンデンサ701〜706の損傷を防止することができる。
(14)さらにまた、本形態の電子回路内蔵型モータ1では、U相、V相、W相の三相のそれぞれに半導体モジュール501〜506が対応している。具体的に、U相に対してはU1及びU2の半導体モジュール501、504が対応し、V相に対してはV1及びV2の半導体モジュール502、505が対応し、W相に対してはW1及びW2の半導体モジュール503、506が対応している。さらに、U1〜W1の半導体モジュール501〜503及びU2〜W2の半導体モジュール504〜506がそれぞれ、バスバー507で連結されてモジュールユニットを構成している。このように半導体モジュール501〜506が機能単位でモジュール化されているため、インバータ60の構成が簡単になる。
なお、本形態の電子回路内蔵型モータ1が[特許請求の範囲]の「駆動装置」を構成し、モータ30が「モータ」を構成し、パワー部50及び制御部70が「電子回路」を構成し、プリント基板801が「基板」を構成する。また、モータケース101が「モータケース」を構成し、ステータ201が「ステータ」を構成し、ロータ301が「ロータ」を構成し、シャフト401が「シャフト」を構成し、チョークコイル52が「チョークコイル」を構成する。また、マグネット402が「マグネット」を構成し、位置センサ73が「位置センサ」を構成する。これらの対応関係は、以下の形態でも同様である。
本形態では、特に、半導体モジュール501〜506が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク601が「ヒートシンク」を構成し、側壁602が「側壁」を構成し、側壁面605が「側壁面」を構成する。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の電子回路内蔵型モータ2について説明する。なお、上述したように電気的な構成は、上記形態と同様である。また、図4を用いて説明したモータ30の構成も上記形態と同様である。したがって、以下では、パワー部50の構成を中心に説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図8は電子回路内蔵型モータ2の平面図であり、図9は図8の矢印K方向に見た側面図であり、図10は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図8に示すように、電子回路内蔵型モータ2は、6つの半導体モジュール501、502、503、504、505、506を備えている。これら半導体モジュール501〜506を区別する場合、図8中の記号を用い、U1半導体モジュール501、V1半導体モジュール502、W1半導体モジュール503、U2半導体モジュール504、V2半導体モジュール505、W2半導体モジュール506と記述することとする。
ここで、U1〜W1の3つの半導体モジュール501〜503、及び、U2〜W2の3つの半導体モジュール504〜506は、バスバー507で連結されてモジュールユニットを形成している。バスバー507が連結機能を有すると共に電源ラインを兼ねることは、上記形態と同様である。
次に、半導体モジュール501〜506の配置について説明する。
半導体モジュール501〜506は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク611に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク611について説明しておく。
ヒートシンク611は、図8に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が円筒形状であり、内部には、角柱形状の空間が形成されている。言い換えれば、ヒートシンク611は、シャフト401の中心線の周りに側壁612を有している。この場合、ヒートシンク611の外壁面が、電子回路内蔵型モータ2の外郭の一部を形成している(図9、図10参照)。すなわち、ステータ201が収容された部位のモータケース103の外径とヒートシンク611の外径とが同一になっている。
また、ヒートシンク611の側壁612は、径内方向へ向く側壁面615を有している。側壁面615は、円周方向に計6つ形成されている。
以上のように形成されたヒートシンク611に対し、半導体モジュール501〜506は、径内方向を向く側壁面615に一つずつ配置されている。ここで、半導体モジュール501〜506は、その放熱面が側壁面615に接触するように配置されている。このとき、側壁面615は平面で構成されており、これに合わせて、半導体モジュール501〜506の放熱面も平面となっている。
半導体モジュール501〜506は、上述のごとくヒートシンク611の側壁面615に配置されることで、ちょうど半導体チップ面の垂線がシャフト401の中心線に垂直となっている(図10参照)。
半導体モジュール501〜506は、モータケース101側の端部に、巻線用端子(不図示)を有している。また、半導体モジュール501〜506は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図9、図10参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図8等に示すように、半導体モジュール501〜506に対し、ヒートシンク611の反対側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール501〜506に対して一つずつ、半導体モジュール501〜506の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール501〜506の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図10参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。
このように、径方向外側から径方向内側へ向かって、ヒートシンク611及び、半導体モジュール501〜506、コンデンサ701〜706、チョークコイル52が順に配置されている。これにより、径方向の空間が有効に活用されている。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ2が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ2によっても、上記形態で説明した効果(1)〜(4)、(6)〜(8)、(10)〜(14)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ2では、半導体モジュール501〜506に対しヒートシンク611の反対側にコンデンサ701〜706が配置されている。これにより、コンデンサ701〜706用のスペースをヒートシンク611に形成する必要がない。
なお、本形態では特に、半導体モジュール501〜506が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク611が「ヒートシンク」を構成し、側壁612が「側壁」を構成し、側壁面615が「側壁面」を構成する。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の電子回路内蔵型モータ3について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心に説明する。また、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図11は電子回路内蔵型モータ3の平面図であり、図12は図11の矢印K方向に見た側面図であり、図13は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図11に示すように、電子回路内蔵型モータ3は、6つの半導体モジュール511、512、513、514、515、516を備えている。これら半導体モジュール511〜516を区別する場合、図11中の記号を用い、U1半導体モジュール511、V1半導体モジュール512、W1半導体モジュール513、U2半導体モジュール514、V2半導体モジュール515、W2半導体モジュール516と記述することとする。
U1〜W1の3つの半導体モジュール511〜513、及び、U2〜W2の3つの半導体モジュール514〜516は、バスバー507で連結されてモジュールユニットを形成している。バスバー507が連結機能を有すると共に電源ラインを兼ねることは、上記形態と同様である。
次に、半導体モジュール511〜516の配置について説明する。
半導体モジュール511〜516は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク621に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク621について説明しておく。
ヒートシンク621は、図11に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略半円形状の2つの柱状部材がシャフト401の中心線を挟むよう並べられ、さらに、中心に円柱形状の空間が形成されるように所定半径部分を切り欠いた形状となっている。言い換えれば、ヒートシンク621は、全体として見ると、肉厚の円筒形状とも言え、シャフト401の中心線の周りに側壁622を有している。側壁622には、不連続部分を構成する2つの切り欠き部623、624が設けられている。
また、ヒートシンク621の側壁622は、径外方向へ向く側壁面625を有している。側壁面625は、円柱外周面である。側壁面625の径内方向には、中心の円柱形状の空間に開口する収容部626が形成されている。
以上のように形成されたヒートシンク621に対し、半導体モジュール511〜516は、径外方向を向く側壁面625に配置されている。ここで、半導体モジュール511〜516は、その放熱面が側壁面625に接触するように配置されている。このとき、側壁面625は円柱外周面であり、凸曲面で構成されている。これに合わせて、半導体モジュール511〜516の放熱面は凹曲面となっている。
また、半導体モジュール511〜516は、上述のごとくヒートシンク621の側壁面625に配置されることで、ちょうど半導体チップ面の垂線がシャフト401の中心線に垂直となっている。
さらにまた、半導体モジュール511〜516は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している。また、半導体モジュール511〜516は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図12、図13参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図11等に示すように、半導体モジュール511〜516に対し、ヒートシンク621と同じ側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。具体的には、ヒートシンク621の収容部626に配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール511〜516に対して一つずつ、半導体モジュール511〜516の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール511〜516の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図13参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。チョークコイル52のコイル端は、ヒートシンク621の一方の切り欠き部623から径外方向へ引き出されている(図11参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ3が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ3によっても、上記形態の効果(1)〜(6)、(8)〜(14)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ3では、ヒートシンク621の側壁面625が円柱外周面となっており、ヒートシンク621自体が略円筒状となっている。これにより、ヒートシンク621の形成が容易になる。
なお、本形態では、半導体モジュール511〜516が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク621が「ヒートシンク」を構成し、側壁622が「側壁」を構成し、側壁面625が「側壁面」を構成する。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の電子回路内蔵型モータ4について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心に説明する。また、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図14は電子回路内蔵型モータ4の平面図であり、図15は図14の矢印K方向に見た側面図であり、図16は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図14に示すように、電子回路内蔵型モータ4は、6つの半導体モジュール521、522、523、524、525、526を備えている。これら半導体モジュール521〜526を区別する場合、図14中の記号を用い、U1半導体モジュール521、V1半導体モジュール522、W1半導体モジュール523、U2半導体モジュール524、V2半導体モジュール525、W2半導体モジュール526と記述することとする。
U1〜W1の3つの半導体モジュール521〜523、及び、U2〜W2の3つの半導体モジュール524〜526は、バスバー507で連結されてモジュールユニットを形成している。バスバー507が連結機能を有すると共に電源ラインを兼ねることは、上記形態と同様である。
次に、半導体モジュール521〜526の配置について説明する。
半導体モジュール521〜526は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク631に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク631について説明しておく。
ヒートシンク631は、図14に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が円筒形状であり、内部には、円柱形状の空間が形成されている。言い換えれば、ヒートシンク631は、シャフト401の中心線の周りに側壁632を有している。この場合、ヒートシンク631の外壁面が、電子回路内蔵型モータ4の外郭の一部を形成している(図15、図16参照)。
また、ヒートシンク631の側壁632は、径内方向へ向く側壁面635を有している。側壁面635は、円筒内周面である。
以上のように形成されたヒートシンク631に対し、半導体モジュール521〜526は、径内方向を向く側壁面635に配置されている。半導体モジュール521〜526は、その放熱面が側壁面635に接触するように配置されている。このとき、側壁面635が凹曲面であるため、これに合わせて、半導体モジュール521〜526の放熱面は凸曲面となっている。
半導体モジュール521〜526は、上述のごとくヒートシンク631の側壁面635に配置されることで、ちょうど半導体チップ面の垂線がシャフト401の中心線に垂直となっている。
半導体モジュール521〜526は、モータケース101側の端部に、巻線用端子(不図示)を有している。また、半導体モジュール521〜526は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図15、図16参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図14等に示すように、半導体モジュール521〜526に対し、ヒートシンク631の反対側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール521〜526に対して一つずつ、半導体モジュール521〜526の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール521〜526の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図16参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。
本形態の電子回路内蔵型モータ4によっても、上記形態の効果(1)〜(4)、(6)、(8)、(10)〜(14)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ4では、半導体モジュール521〜526に対しヒートシンク631の反対側にコンデンサ701〜706が配置されている。これにより、コンデンサ701〜706用のスペースをヒートシンク631に形成する必要がない。
また、電子回路内蔵型モータ4では、ヒートシンク631の側壁面635が円筒内周面となっており、ヒートシンク631自体が円筒状となっている。これにより、ヒートシンク631の形成が容易になる。
なお、本形態では特に、半導体モジュール521〜526が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク631が「ヒートシンク」を構成し、側壁632が「側壁」を構成し、側壁面635が「側壁面」を構成する。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態の電子回路内蔵型モータ5について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。また、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図17は電子回路内蔵型モータ5の平面図であり、図18は図17の矢印K方向に見た側面図であり、図19は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図17に示すように、電子回路内蔵型モータ5は、6つの半導体モジュール531、532、533、534、535、536を備えている。
半導体モジュール531〜536は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク641に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク641について説明しておく。
ヒートシンク641は、図17に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略台形状の2つの柱状部材がシャフト401の中心線を挟むよう並べられ、さらに、中心に円柱形状の空間が形成されるように所定半径部分を切り欠いた形状となっている。このとき、上記形態のヒートシンク601(図2参照)との違いは、径方向外側の壁面がモータケース101から離れるに従ってシャフト401の中心線へ近づくように傾斜していることである。言い換えれば、ヒートシンク641は、全体として見ると、底面がモータケース101側に位置する角錐台のような形状である。ヒートシンク641は、シャフト401の中心線の周りに側壁642を有している。側壁642には、不連続部分を構成する2つの切り欠き部643、644が設けられている。
また、ヒートシンク641の側壁642は、径外方向へ向く6つの側壁面645を有している。側壁面645は、平面であって傾斜している。各側壁面645の径内方向には、中心の円柱形状の空間に開口する収容部646が形成されている。
以上のように形成されたヒートシンク641に対し、半導体モジュール531〜536は、径外方向を向く側壁面645に配置されている。半導体モジュール531〜536は、その放熱面が側壁面645に接触するように配置されている。このとき、側壁面645は平面であり、これに合わせて、半導体モジュール531〜536の放熱面も平面となっている。
また、半導体モジュール531〜536は、上述のごとくヒートシンク641の側壁面645に配置されることで、シャフト401の中心線に対し傾斜して配置されている。
さらにまた、半導体モジュール531〜536は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している。また、半導体モジュール531〜536は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図18、図19参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図17等に示すように、半導体モジュール531〜536に対し、ヒートシンク641と同じ側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。具体的には、ヒートシンク641の収容部646に配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール531〜536に対して一つずつ、半導体モジュール531〜536の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール531〜536の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている(図19参照)。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図19参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。チョークコイル52のコイル端は、ヒートシンク641の一方の切り欠き部643から径外方向へ引き出されている(図17参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ5が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ5によっても、上記形態で説明した効果(1)、(3)〜(13)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ5では、半導体モジュール531〜536が傾斜して配置されているため、軸方向の体格を一層小さくすることができる。
また、モータケース101の端部106から離間するに連れてシャフト401の中心線に近づくように側壁面645が傾斜しているため、ヒートシンク641を鋳造加工により形成する場合、当該加工が比較的容易になる。
なお、本形態では、半導体モジュール531〜536が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク641が「ヒートシンク」を構成し、側壁642が「側壁」を構成し、側壁面645が「側壁面」を構成する。
(第6実施形態)
次に、第6実施形態の電子回路内蔵型モータ6について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図20は電子回路内蔵型モータ6の平面図であり、図21は図20の矢印K方向に見た側面図であり、図22は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図20に示すように、電子回路内蔵型モータ6は、6つの半導体モジュール531、532、533、534、535、536を備えている。
半導体モジュール531〜536は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク651に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク651について説明しておく。
ヒートシンク651は、図20に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が円筒形状であり、内部には、角錐台形状の空間が形成されている。ヒートシンク651は、シャフト401の中心線の周りに側壁652を有している。この場合、ヒートシンク651の外壁面が、電子回路内蔵型モータ6の外郭の一部を形成している(図21、図22参照)。
また、ヒートシンク651の側壁652は、径内方向へ向く側壁面655を有している。側壁面655は、円周方向に計6つ形成されている。上記形態のヒートシンク611(図8参照)と違うのは、側壁面655が傾斜していることである。具体的に、側壁面655は、モータケース101の端部106から離間するほどシャフト401の中心線から離れるように傾斜している。
以上のように形成されたヒートシンク651に対し、半導体モジュール531〜536は、径内方向を向く側壁面655に一つずつ配置されている。半導体モジュール531〜536は、その放熱面が側壁面655に接触するように配置されている。このとき、側壁面655は平面で構成されており、これに合わせて、半導体モジュール531〜536の放熱面も平面となっている。
半導体モジュール531〜536は、上述のごとくヒートシンク651の側壁面655に配置されることで、シャフト401の中心線に対し傾斜して配置されている。
また、半導体モジュール531〜536は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している(図20参照)。さらにまた、半導体モジュール531〜536は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図21、図22参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図20等に示すように、半導体モジュール531〜536に対し、ヒートシンク651の反対側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール531〜536に対して一つずつ、半導体モジュール531〜536の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、半導体モジュールに沿って傾斜している。また、半導体モジュール531〜536の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図22参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ6が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ6によっても、上記形態の効果(1)、(3)、(4)、(6)〜(8)、(10)〜(13)の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ6では、半導体モジュール531〜536に対しヒートシンク651の反対側にコンデンサ701〜706が配置されている。これにより、コンデンサ701〜706用の収容部をヒートシンク651に形成する必要がない。
また、本形態の電子回路内蔵型モータ6では、半導体モジュール531〜536が傾斜して配置されているため、軸方向の体格を一層小さくすることができる。
さらにまた、モータケース101の端部106から離間するに連れてシャフト401の中心線から遠ざかるように側壁面655が傾斜しているため、ヒートシンク651を鋳造加工により形成する場合、当該加工が比較的容易になる。
なお、本形態では特に、半導体モジュール531〜536が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク651が「ヒートシンク」を構成し、側壁652が「側壁」を構成し、側壁面655が「側壁面」を構成する。
(第7実施形態)
次に、第7実施形態の電子回路内蔵型モータ7について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図23は電子回路内蔵型モータ7の平面図であり、図24は図23の矢印K方向に見た側面図であり、図25は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図23に示すように、電子回路内蔵型モータ7は、6つの半導体モジュール541、542、543、544、545、546を備えている。
半導体モジュール541〜546は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク661に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク661について説明しておく。
ヒートシンク661は、図23に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略半円形状の2つの柱状部材がシャフト401の中心線を挟むよう並べられ、さらに、中心に円柱形状の空間が形成されるように所定半径部分を切り欠いた形状となっている。このとき、上記形態のヒートシンク621(図11)との違いは、径方向外側の壁面がモータケース101から離れるに従ってシャフト401の中心線へ近づくように傾斜していることである。言い換えれば、ヒートシンク661は、全体として見ると、底面がモータケース101側に位置する円錐台のような形状である。ヒートシンク661は、シャフト401の中心線の周りに側壁662を有している。側壁662には、不連続部分を構成する2つの切り欠き部663、664が設けられている。
また、ヒートシンク661の側壁662は、径外方向へ向く側壁面665を有している。側壁面665は、円錐外周面であって傾斜している。側壁面665の径内方向には、中心の円柱形状の空間に開口する収容部666が形成されている。
以上のように形成されたヒートシンク661に対し、半導体モジュール541〜546は、径外方向を向く側壁面665に配置されている。半導体モジュール541〜546は、その放熱面が側壁面665に接触するように配置されている。このとき、側壁面665は凸曲面であり、これに合わせて、半導体モジュール531〜536の放熱面は凹曲面となっている。
また、半導体モジュール541〜546は、上述のごとくヒートシンク661の側壁面665に配置されることで、シャフト401の中心線に対し傾斜している。
さらにまた、半導体モジュール541〜546は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している。また、半導体モジュール541〜546は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図24、図25参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図23等に示すように、半導体モジュール541〜546に対し、ヒートシンク661と同じ側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。具体的には、ヒートシンク661の収容部666に配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール541〜546に対して一つずつ、半導体モジュール541〜546の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール541〜546の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている(図25参照)。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図25参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。チョークコイル52のコイル端は、ヒートシンク661の一方の切り欠き部663から径外方向へ引き出されている(図23参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ7が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ7によっても、上記形態で説明した効果(1)、(3)〜(6)、(8)〜(13)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ7では、半導体モジュール541〜546が傾斜して配置されているため、軸方向の体格を一層小さくすることができる。
また、ヒートシンク661が全体として見ると円錐台形状であり、また、モータケース101の端部106から離間するに連れてシャフト401の中心線に近づくように側壁面665が傾斜しているため、ヒートシンク661を鋳造加工により形成する場合、当該加工が比較的容易になる。
なお、本形態では、半導体モジュール541〜546が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク661が「ヒートシンク」を構成し、側壁662が「側壁」を構成し、側壁面665が「側壁面」を構成する。
(第8実施形態)
次に、第8実施形態の電子回路内蔵型モータ8について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図26は電子回路内蔵型モータ8の平面図であり、図27は図26の矢印K方向に見た側面図であり、図28は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図26に示すように、電子回路内蔵型モータ8は、6つの半導体モジュール531、532、533、534、535、536を備えている。
半導体モジュール531〜536は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク671に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク671について説明しておく。
ヒートシンク671は、図26に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略台形状の2つの柱状部材がシャフト401の中心線を挟むよう並べられ、さらに、中心に円柱形状の空間が形成されるように所定半径部分を切り欠いた形状となっている。このとき、上記形態のヒートシンク601(図2参照)との違いは、径方向外側の壁面がモータケース101から離れるに従ってシャフト401の中心線から遠ざかるように傾斜していることである。言い換えれば、ヒートシンク671は、全体として見ると、底面に平行な面である頂面がモータケース101側に位置する角錐台のような形状となっている。ヒートシンク671は、シャフト401の中心線の周りに側壁672を有している。側壁672には、不連続部分を構成する2つの切り欠き部673、674が設けられている。
また、ヒートシンク671の側壁672は、径外方向へ向く6つの側壁面675を有している。側壁面675は、傾斜している。
以上のように形成されたヒートシンク671に対し、半導体モジュール531〜536は、径外方向を向く側壁面675に配置されている。半導体モジュール531〜536は、その放熱面が側壁面675に接触するように配置されている。このとき、側壁面675は平面であり、これに合わせて、半導体モジュール531〜536の放熱面も平面となっている。
また、半導体モジュール531〜536は、上述のごとくヒートシンク671の側壁面675に配置されることで、シャフト401の中心線に対し傾斜して配置されている。
さらにまた、半導体モジュール531〜536は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している(図27、図28参照)。また、半導体モジュール531〜536は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図27、図28参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図26等に示すように、半導体モジュール531〜536に対し、ヒートシンク671の反対側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール531〜536に対して一つずつ、半導体モジュール531〜536の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、半導体モジュール531〜536に沿って傾斜している。また、半導体モジュール531〜536の有するコンデンサ用端子510が径外方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている(図28参照)。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図28参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。チョークコイル52のコイル端は、ヒートシンク671の一方の切り欠き部673から径外方向へ引き出されている。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ8が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ8によっても、上記形態で説明した効果(1)、(3)、(4)、(6)〜(13)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ8では、半導体モジュール531〜536が傾斜して配置されているため、軸方向の体格を一層小さくすることができる。
また、モータケース101の端部106から離間するに連れてシャフト401の中心線から遠ざかるようにヒートシンク671の側壁面675が傾斜しているため、モータケース101の端部106に、スペースを確保することができる。
さらにまた、本形態の電子回路内蔵型モータ8では、半導体モジュール531〜536に対しヒートシンク671の反対側にコンデンサ701〜706が配置されている。これにより、コンデンサ701〜706用の収容部をヒートシンク671に形成する必要がない。
なお、本形態では、半導体モジュール531〜536が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク671が「ヒートシンク」を構成し、側壁672が「側壁」を構成し、側壁面675が「側壁面」を構成する。
(第10実施形態)
次に、第10実施形態の電子回路内蔵型モータ10について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図29は電子回路内蔵型モータ10の平面図であり、図30は図29の矢印K方向に見た側面図であり、図31は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図29に示すように、電子回路内蔵型モータ10は、6つの半導体モジュール531、532、533、534、535、536を備えている。半導体モジュール531〜536は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク691に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク691について説明しておく。
ヒートシンク691は、図29に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が長方形状の2つの柱状部材がシャフト401の中心線を挟むよう並べられた形状となっている。ヒートシンク691は、シャフト401の中心線の周りに側壁692を有している。
また、ヒートシンク691の側壁692は、シャフト401の中心線に垂直で、相互に平行な4つの側壁面695を有している。
このようなヒートシンク691の側壁面695に、上記6つの半導体モジュール531〜536が配置されている。具体的には、4つの側壁面695のうち、内側の2つの側壁面695にそれぞれ2つずつ計4つが配置され、外側の2つの側壁面695にそれぞれ1つずつ計2つが配置されている。
半導体モジュール531〜536は、その放熱面が側壁面695に接触するように配置されている。このとき、側壁面695は平面であり、これに合わせて、半導体モジュール531〜536の放熱面も平面となっている。また、放熱面同士が側壁692を挟んで完全には対向しないように、半導体モジュール531〜536は、側壁692の外側と内側とでずらして配置されている。
また、半導体モジュール531〜536は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している(図30、図31参照)。また、半導体モジュール531〜536は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図29参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図29等に示すように、半導体モジュール531〜536に対し、ヒートシンク641の反対側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール531〜536に対して一つずつ、半導体モジュール531〜536の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール531〜536の有するコンデンサ用端子510が側壁面695の反対側へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ10が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ10によっても、上記形態で説明した効果(1)〜(4)、(6)、(7)、(10)〜(13)と同様の効果が奏される。
なお、本形態では、半導体モジュール531〜536が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク691が「ヒートシンク」を構成し、側壁692が「側壁」を構成し、側壁面695が「側壁面」を構成する。
(第11実施形態)
次に、第11実施形態の電子回路内蔵型モータ11について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図32は電子回路内蔵型モータ11の平面図であり、図33は図32の矢印K方向に見た側面図であり、図34は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図32に示すように、電子回路内蔵型モータ11は、6つの半導体モジュール531、532、533、534、535、536を備えている。半導体モジュール531〜536は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク901に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク901について説明しておく。
ヒートシンク901は、図32に示すように、中心から120度の間隔で放射状に延びる側壁902を有している。放射状に延びる側壁902は、その両側に、2つの側壁面905を有している。これにより、計6つの側壁面905が形成されている。
このようなヒートシンク901の側壁面905に、上記6つの半導体モジュール531〜536がそれぞれ配置されている。
半導体モジュール531〜536は、その放熱面が側壁面905に接触するように配置されている。このとき、側壁面905は平面であり、これに合わせて、半導体モジュール531〜536の放熱面も平面となっている。
また、半導体モジュール531〜536は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している。また、半導体モジュール531〜536は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図34参照)。これらの点については、上記形態と同様である。
図32等に示すように、半導体モジュール531〜536に対し、ヒートシンク641の反対側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール531〜536に対して一つずつ、半導体モジュール531〜536の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール531〜536の有するコンデンサ用端子510が側壁面905の反対側へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている(図34参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ11が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ11によっても、上記形態で説明した効果(1)〜(4)、(6)、(7)、(10)〜(13)と同様の効果が奏される。
なお、本形態では、半導体モジュール531〜536が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク901が「ヒートシンク」を構成し、側壁902が「側壁」を構成し、側壁面905が「側壁面」を構成する。
(第14実施形態)
次に、第14実施形態の電子回路内蔵型モータ14について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図35は電子回路内蔵型モータ14の平面図であり、図36は図35の矢印K方向に見た側面図であり、図37は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図35に示すように、電子回路内蔵型モータ14は、上記形態の電子回路内蔵型モータ1(図2〜図6参照)とほぼ同様の構成となっている。すなわち、6つの半導体モジュール561、562、563、564、565、566を備え、半導体モジュール561〜566は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク601に対し取り付けられている。また、半導体モジュール561〜566に対し、ヒートシンク601と同じ側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図37参照)。
上記形態の電子回路内蔵型モータ1と異なる部分は、半導体モジュール561〜566の構成である。本形態では、半導体モジュール561〜566は、図37に示すように、IC567等が金属基板568に実装されて構成されている。IC567は、半導体チップが樹脂でモールドされて形成されている。
ここでは、半導体モジュール561〜566が、モータケース101側に巻線用端子508を有し、反モータケース101側に6本の制御用端子509を有している(図35、図37参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ14が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ14によっても、上記形態で説明した効果(1)〜(13)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ14では、金属基板568を用いているため、放熱性に優れたものとなる。
なお、本形態では、半導体モジュール561〜566が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク601が「ヒートシンク」を構成する。
(第16実施形態)
次に、第16実施形態の電子回路内蔵型モータ16について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図38は電子回路内蔵型モータ16の平面図であり、図39は図38の矢印K方向に見た側面図であり、図40は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
本形態は、図1に示したインバータ60を一組だけ備える構成である。したがって、図38に示すように、電子回路内蔵型モータ16は、3つの半導体モジュール571、572、573を備えている。これら3つの半導体モジュール571〜573は、バスバー507で連結されて、モジュールユニットを構成している。
半導体モジュール571〜573は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク921に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク921について説明しておく。
ヒートシンク921は、図38に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略台形状の1つの柱状部材がシャフト401の中心線の片側に形成されている。また、シャフト401の中心から所定半径部分を切り欠いた形状となっている。このヒートシンク921は、側壁922を有している。
側壁922は、径外方向へ向く側壁面925を有している。側壁面925は、平面であり、周方向に径外向きに3つ形成されている。各側壁面925の径内方向には、収容部926が形成されている。
以上のように形成されたヒートシンク921に対し、半導体モジュール571〜573は、径外方向を向く側壁面925に配置されている。半導体モジュール571〜573は、その放熱面が側壁面925に接触するように配置されている。このとき、側壁面925は平面であり、これに合わせて、半導体モジュール571〜573の放熱面も平面となっている。
また、半導体モジュール571〜573は、上述のごとくヒートシンク921の側壁面925に配置されることで、その半導体チップ面がシャフト401の中心線に対し垂直となっている。
さらにまた、半導体モジュール571〜573は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している。これらの巻線用端子508は、モータケース101の端部106の3箇所から取り出された取出線207を挟持するようにして当該取出線207に対し電気的に接続される(図38、図39参照)。また、半導体モジュール571〜573は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、2本のコンデンサ用端子510とを有している(図40参照)。
図38等に示すように、半導体モジュール571〜573に対し、ヒートシンク921と同じ側に、3つのコンデンサ711、712、713が配置されている。具体的には、ヒートシンク921の収容部926に配置されている。
コンデンサ711〜713は、半導体モジュール571〜573に対して一つずつ、半導体モジュール571〜573の近傍に配置されている。コンデンサ711〜713は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール571〜573の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ711〜713の端子が、直接的に接続されている。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図40参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ16が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ16によっても、上記形態で説明した効果(1)〜(14)と同様の効果が奏される。
なお、本形態では、半導体モジュール571〜573が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ711〜713が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク921が「ヒートシンク」を構成し、側壁922が「側壁」を構成し、側壁面925が「側壁面」を構成する。
(第17実施形態)
次に、第17実施形態の電子回路内蔵型モータ17について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図41は電子回路内蔵型モータ17の平面図であり、図42は図41の矢印K方向に見た側面図であり、図43は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図41に示すように、電子回路内蔵型モータ17は、上記形態の電子回路内蔵型モータ1(図2〜図6参照)とほぼ同様の構成となっている。すなわち、6つの半導体モジュール581、582、583、584、585、586を備え、半導体モジュール581〜586は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク931に対し取り付けられている。また、半導体モジュール581〜586に対し、ヒートシンク931と同じ側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。
上記形態の電子回路内蔵型モータ1と異なる部分は、コンデンサ701〜706の軸が、シャフト401の中心線に垂直となっている点である。簡単に言えば、円筒形状のコンデンサ701〜706は「横置き」されている。したがって、ヒートシンク931は、軸方向の端部に、軸方向に垂直な断面における形状が長方形状の収容部936を備えている。この場合、コンデンサ701〜706の端子は、電源ラインを兼ねるバスバー507に直接接続されている。また、半導体モジュール581〜586の反モータケース側には、コンデンサ用端子が設けられておらず、6本の制御用端子509のみが設けられている(図43参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ17が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ17によっても、上記形態で説明した効果(1)、(2)、(4)〜(14)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ17では、コンデンサ701〜706が半導体モジュール501〜506の近傍に「横置き」されている。これにより、ヒートシンク931には収容部936が形成されているが、収容部936の形成にあたっては、上記形態の収容部606と比べ(図2参照)、軸方向に深く掘り下げる必要がない。したがって、ヒートシンク931の放熱性能の低下を抑制することができる。また、コンデンサ701〜706は、その端子が半導体モジュール581〜586のバスバー507に直接接続されている。これにより、半導体モジュール581〜586とコンデンサ701〜706との配線を極力短くすることができ、コンデンサ701〜706の機能を十分に発揮させることができる。また、各半導体モジュール581〜586に対し一つずつコンデンサ701〜706を配置する構成であるため、各コンデンサ701〜706の容量を比較的小さくすることができ、コンデンサ701〜706自体の体格を抑えることができる。
なお、本形態では、半導体モジュール581〜586が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク931が「ヒートシンク」を構成する。
(第18実施形態)
次に、第18実施形態の電子回路内蔵型モータ18について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図44は電子回路内蔵型モータ18の平面図であり、図45は図44の矢印K方向に見た側面図であり、図46は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図44に示すように、電子回路内蔵型モータ18は、上記形態の電子回路内蔵型モータ17(図41〜図43参照)とほぼ同様の構成となっている。すなわち、6つの半導体モジュール581、582、583、584、585、586を備え、半導体モジュール581〜586は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク941に対し取り付けられている。また、半導体モジュール581〜586に対し、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が「横置き」されている。
上記形態の電子回路内蔵型モータ17と異なる部分は、コンデンサ701〜706がヒートシンク941の反対側に配置されている点である。すなわち、コンデンサ701〜706は、半導体モジュール581〜586の径方向外側に配置されている。この場合、コンデンサ701〜706の端子は、電源ラインを兼ねるバスバー507に直接接続されている。また、半導体モジュール581〜586の反モータケース側には、コンデンサ用端子が設けられておらず、6本の制御用端子509のみが設けられている(図46参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ18が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ18によっても、上記形態で説明した効果(1)、(2)、(4)〜(14)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ18では、コンデンサ701〜706が半導体モジュール581〜586の近傍に「横置き」されている。また、半導体モジュール581〜586の径方向外側に配置されている。これにより、ヒートシンク941には収容部を形成する必要がない。また、コンデンサ701〜706は、その端子が半導体モジュール581〜586のバスバー507に直接接続されている。これにより、半導体モジュール581〜586とコンデンサ701〜706との配線を極力短くすることができ、コンデンサ701〜706の機能を十分に発揮させることができる。また、各半導体モジュール581〜586に対し一つずつコンデンサ701〜706を配置する構成であるため、コンデンサ701〜706の容量を比較的小さくすることができ、コンデンサ701〜706自体の体格を抑えることができる。
なお、本形態では、半導体モジュール581〜586が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク941が「ヒートシンク」を構成する。
(第19実施形態)
次に、第19実施形態の電子回路内蔵型モータ19について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。さらにまた、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図47は電子回路内蔵型モータ19の平面図であり、図48は図47の矢印K方向に見た側面図であり、図49は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図47に示すように、電子回路内蔵型モータ19は、6つの半導体モジュール591、592、593、594、595、596を備えている。これら半導体モジュール591〜596を区別する場合、図47中の記号を用い、U1半導体モジュール591、V1半導体モジュール592、W1半導体モジュール593、U2半導体モジュール594、V2半導体モジュール595、W2半導体モジュール596と記述することとする。
ここで、U1〜W1の3つの半導体モジュール591〜593、及び、U2〜W2の3つの半導体モジュール594〜596は、バスバー507で連結されてモジュールユニットを形成している。バスバー507が連結機能を有すると共に電源ラインを兼ねることは、上記形態と同様である。
次に、半導体モジュール591〜596の配置について説明する。
半導体モジュール591〜596は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク951に対し取り付けられている。
そこでヒートシンク951について説明しておく。
ヒートシンク951は、図47に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略六角柱形状であり、内部には、円柱形状の空間が形成されている。ヒートシンク951の側壁952には、不連続部分を形成する切り欠き部953が形成されている。また、側壁952は、軸方向に垂直な断面における形状が略六角柱形状であることから、径外方向へ向く側壁面955を、円周方向に計6つ有している。
以上のように形成されたヒートシンク951に対し、半導体モジュール591〜596は、径外方向を向く側壁面955に一つずつ配置されている。ここで、半導体モジュール591〜596は、その放熱面が側壁面955に接触するように配置されている。このとき、側壁面955は平面で構成されており、これに合わせて、半導体モジュール591〜596の放熱面も平面となっている。
半導体モジュール591〜596は、上述のごとくヒートシンク951の側壁面955に配置されることで、ちょうど半導体チップ面の垂線がシャフト401の中心線に垂直となっている。
半導体モジュール591〜596は、モータケース101側の端部に、コンデンサ用端子510を有している。また、半導体モジュール591〜596は、反モータケース101側の端部に、9本の端子509を有している(図49参照)。
図47等に示すように、半導体モジュール591〜596に対し、ヒートシンク951の反対側に、6つのコンデンサ701、702、703、704、705、706が配置されている。すなわち、コンデンサ701〜706は、半導体モジュール591〜596の径方向外側に配置されている。これらコンデンサ701〜706は、専用の取り付け金具721を用いて取り付けられている。
コンデンサ701〜706は、半導体モジュール591〜596に対して一つずつ、半導体モジュール591〜596の近傍に配置されている。コンデンサ701〜706は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。また、半導体モジュール591〜596の有するコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ701〜706の端子が、直接的に接続されている。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。ここで、チョークコイル52のコイル端は、ヒートシンク951の一方の切り欠き部953から径外方向へ引き出されている(図47参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ19が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ19によっても、上記形態で説明した効果(1)〜(4)、(6)〜(14)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ19では、半導体モジュール591〜596に対し半導体モジュール591〜596の径方向外側にコンデンサ701〜706が配置されている。これにより、コンデンサ701〜706用の収容部をヒートシンク951に形成する必要がない。
なお、本形態では特に、半導体モジュール591〜596が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ701〜706が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク951が「ヒートシンク」を構成し、側壁952が「側壁」を構成し、側壁面955が「側壁面」を構成する。
(第20実施形態)
次に、第20実施形態の電子回路内蔵型モータ20について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。また、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図50は電子回路内蔵型モータ20の平面図であり、図51は図50の矢印K方向に見た側面図であり、図52は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
本形態は、上記形態の電子回路内蔵型モータ16(図38〜図40)と同様に、図1に示したインバータ60を一組だけ備える構成である。したがって、図50に示すように、電子回路内蔵型モータ16は、3つの半導体モジュール1001、1002、1003を備えている。これら3つの半導体モジュール1001〜1003は、バスバー507で連結されて、モジュールユニットを構成している。
上記形態の電子回路内蔵型モータ16と異なる部分は、コンデンサ711、712、713が半導体モジュール1001〜1003の径方向外側に「横置き」されている点である。したがって、ヒートシンク961の側壁962には、コンデンサ711〜713を収容するための収容部が形成されていない。また、コンデンサ711〜713の端子は、半導体モジュール1001〜1003を連結するバスバー507に直接接続されている。そのため、半導体モジュール1001〜1003は、コンデンサ用端子を有していない。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ20が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ20によっても、上記形態で説明した効果(1)〜(14)と同様の効果が奏される。
なお、本形態では、半導体モジュール1001〜1003が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ711〜713が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク961が「ヒートシンク」を構成し、側壁962が「側壁」を構成する。
(第21実施形態)
次に、第21実施形態の電子回路内蔵型モータ21について説明する。なお、上記形態と同様、パワー部50の構成を中心として説明する。また、煩雑になることを避けるため、流用できる符号は、上記形態のものを流用する。
図53は電子回路内蔵型モータ21の平面図であり、図54は図53の矢印K方向に見た側面図であり、図55は斜視図である。なお、図中では、カバー及びプリント基板を省略した。
図53に示すように、電子回路内蔵型モータ21は、6つの半導体モジュール1101、1102、1103、1104、1105、1106を備えている。これら半導体モジュール1101〜1106を区別する場合、図53中の記号を用い、U1半導体モジュール1101、V1半導体モジュール1102、W1半導体モジュール1103、U2半導体モジュール1104、V2半導体モジュール1105、W2半導体モジュール1106と記述することとする。
次に、半導体モジュール1101〜1106の配置について説明する。
半導体モジュール1101〜1106は、モータケース101の端部106からシャフト401の中心線方向と同方向へ延設されたヒートシンク971に取り付けられている。
そこでヒートシンク971について説明しておく。
ヒートシンク971は、図53に示すように、軸方向に垂直な断面における形状が略台形状の2つの柱状部材がシャフト401の中心線を挟むよう並べられ、さらに、中心に円柱形状の空間が形成されるように所定半径部分を切り欠いた形状となっている。ヒートシンク971は、シャフト401の中心線の周りに側壁972を有している。側壁972には、不連続部分を構成する2つの切り欠き部973、974が設けられている。
また、ヒートシンク971の側壁972は、径外方向へ向く側壁面975を有している。側壁面975は、平面である。また、側壁面975の径内方向には、中心の円柱形状の空間に開口する4つの収容部976、977、978、979が形成されている。具体的には、ヒートシンク971の側壁972は、軸方向に垂直な断面における形状が台形形状の2つの柱状部材である。ここで、一方の柱状部材に2つの収容部976、977が形成されており、他方の柱状部材に残り2つの収容部978、979が形成されている。収容部976〜979は、その円弧状の内側面が、隣り合う側壁面975の境界に対応する位置に形成されている。
以上のように形成されたヒートシンク971に対し、半導体モジュール1101〜1106は、径外方向を向く側壁面975に配置されている。ここで、半導体モジュール1101〜1106は、その放熱面が側壁面975に接触するように配置されている。このとき、側壁面975は平面であり、これに合わせて、半導体モジュール1101〜1106の放熱面も平面となっている。
また、半導体モジュール1101〜1106は、上述のごとくヒートシンク971の側壁面975に配置されることで、シャフト401の中心線に対しその半導体チップ面が垂直になっている。
さらにまた、半導体モジュール1101〜1106は、モータケース101側の端部に、巻線用端子508を有している。また、半導体モジュール1101〜1106は、反モータケース101側の端部に、6本の制御用端子509と、コンデンサ用端子510とを有している(図55参照)。ここで、U1、U2、W1及びW2の半導体モジュール1101、1102、1105、1106は、コンデンサ用端子510を1本だけ有している。一方、V1及びV2の半導体モジュール1103、1104は、2本のコンデンサ用端子510を有している。
図53等に示すように、半導体モジュール1101〜1106に対し、ヒートシンク971と同じ側に、4つのコンデンサ721、722、723、724が配置されている。具体的には、ヒートシンク971の収容部976〜979に配置されている。
コンデンサ721〜724は、半導体モジュール1101〜1106の近傍に配置されている。コンデンサ721〜724は円柱形状を呈し、その軸がシャフト401の中心線に平行となるように配置されている。コンデンサ721〜724は、半導体モジュール1101〜1106のうち隣り合うものから等しい位置に配置されている。また、半導体モジュール1101〜1106の有するコンデンサ用端子510が径内方向へ折り曲げられていることで、この折り曲げられたコンデンサ用端子510に対し、コンデンサ721〜724の端子が、直接的に接続されている。具体的には、バスバーにて連結された3つの半導体モジュール1101〜1106のうちの真ん中の半導体モジュール1102、1105には、幅方向の両側に2本のコンデンサ用端子510が設けられており、コンデンサ用端子510の間に制御用端子509が設けられている。また、3つの半導体モジュール1101〜1106のうち両側に位置する半導体モジュール1101、1103、1104、1106には、幅方向の片側(隣のモジュールに近い側)に1本のコンデンサ用端子510が設けられている。
本形態では、電気的な構成が他の実施形態と異なっている。具体的には、図1に示すインバータ60が、3つの半導体モジュールと2つのコンデンサで構成されている。コンデンサは、半導体モジュールの電源ラインとグランドとの間に並列に接続すればよいため、容量の調整は必要となるものの、2つのコンデンサで構成することも可能である。もちろん、1つのコンデンサで構成してもよい。
また、シャフト401が貫通した状態で、チョークコイル52が配置されている(図55参照)。チョークコイル52はドーナツ状の鉄心にコイル線が巻回されてなる。チョークコイル52のコイル端は、ヒートシンク971の一方の切り欠き部973から径外方向へ引き出されている(図53参照)。
次に、本形態の電子回路内蔵型モータ21が発揮する効果について説明する。
本形態の電子回路内蔵型モータ21によっても、上記形態で説明した効果(1)、(2)(4)〜(14)と同様の効果が奏される。
特に本形態の電子回路内蔵型モータ21では、4つのコンデンサ721〜724で構成したため、ヒートシンク971に4つの収容部976を形成するだけで足り、ヒートシンク971の放熱性能の低下を抑制することができる。
なお、本形態では、半導体モジュール1101〜1106が「半導体モジュール」を構成し、コンデンサ721〜724が「コンデンサ」を構成し、ヒートシンク971が「ヒートシンク」を構成し、側壁972が「側壁」を構成し、側壁面975が「側壁面」を構成する。
以上、本発明は、上記形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(イ)上記形態はEPSに採用されるものとして説明したが、同様の構成の電子回路内蔵型モータを、他の分野へ適用することはもちろん可能である。
(ロ)上記形態では、ヒートシンクの有する複数の側壁面に半導体モジュールを配置しているが、ヒートシンクの単一の側壁面に、半導体モジュールを配置するようにしてもよい。
(ハ)上記形態では、ドーナツ状のチョークコイル52をシャフト401に挿通させるようにして配置しているが、チョークコイルはドーナツ状には限定されない。また、シャフト401に挿通させず、その周囲に配置してもよい。このとき、コイルを縦置きにしてもよいし、横置きにしてもよい。
(ニ)上記形態ではプリント基板801の基板面がシャフト401の中心線に対し垂直となっているが、垂直に配置することには限定されない。
(ホ)上記形態では、カバー103を備えるものとしたが、カバーを備えない構成であってもよい。
(ヘ)上記形態では、半導体モジュールの軸方向における端部から、巻線用端子508及び、制御用端子509、コンデンサ用端子510が突出している。これに対し、半導体モジュールの軸方向以外の端部からこれらの端子508、509、510が突出する構成であってもよい。
(ト)上記形態ではシャフト401に取り付けられたマグネット402とプリント基板801に取り付けられた位置センサ73によって回転位置を検出していたが、他の方法で回転位置を検出してもよい。
(チ)上記形態ではヒートシンクがモータケースと一体成形されていたが、ヒートシンクを、モータケースとは別部材で形成してもよい。
(リ)上記形態ではコンデンサを半導体モジュールの近傍に配置していたが、軸方向の配置範囲の一部が重なるような配置であればよい。また、円柱形状のアルミ電界コンデンサを採用しているが、それほどの容量を必要としないのであれば、別のタイプのコンデンサを採用してもよい。