JPH0947035A

JPH0947035A - インバータ装置

Info

Publication number: JPH0947035A
Application number: JP7189481A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hotta; 豊堀田; Akira Suzuki; 明鈴木; Hiromichi Yasugata; ▲廣▼通安形; Kimiya Maki; 公也牧
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】各トランジスタごとに発熱量が異なったり、モ
ータを滑らかに回転させることができなくなったりしな
いようにする。【構成】ヒートシンクと、それぞれ一対のトランジスタ
から成り、正極側端子ａ、負極側端子ｂ及び出力端子ｃ
を備えた３個のトランジスタモジュール２１〜２３と、
各トランジスタモジュール２１〜２３に接続されたバス
パネル１２と、該バスパネル１２とパワーケーブルとの
間に接続され、トランジスタに電圧を印加する２個のケ
ーブルアッセンブリ２７、２８と、２個のコンデンサ１
３、１４と、トランジスタをオン・オフさせるスイッチ
ング手段とを有する。各トランジスタモジュール２１〜
２３、各ケーブルアッセンブリ２７、２８、及び各コン
デンサ１３、１４は中央のトランジスタモジュール２２
を中心にして左右対称に配設される。トランジスタごと
のインダクタンスのばらつきがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動車両においては、バッテリを
搭載し、該バッテリから供給された電流によってモータ
を駆動するようにしている。該モータはロータ及びステ
ータコイルによって構成される。そして、３相の正弦波
信号を発生させ、該正弦波信号に電流指令値を乗じてパ
ルス幅変調信号を発生させるとともに、該パルス幅変調
信号によって６個のトランジスタを選択的にオン・オフ
させることによって３相の相電流を発生させるようにし
ている。

【０００３】ところで、前記６個のトランジスタは、一
対ずつ組み合わさせてトランジスタモジュールを構成
し、該各トランジスタモジュール、平滑用のコンデン
サ、パワーケーブル等はバスパネルを介して互いに電気
的に接続されるようになっている。この場合、各トラン
ジスタをオン・オフさせるときに、コレクタ・エミッタ
間に過電圧ΔＶ ΔＶ＝Ｌｄｉ／ｄｔＬ：配線のインダクタンス成分ｉ：相電流が発生させられる。そして、該過電圧ΔＶは、トランジ
スタの素子を破壊したり、損失を多くしたり、外部への
ノイズ源になったりしてしまう。

【０００４】そこで、正極側及び負極側の各バスバーを
幅広とし、各バスバー間に絶縁体を挟むことによって配
線のインダクタンスを小さくし、過電圧ΔＶが発生する
のを防止するようにしている。図２は従来のインバータ
装置の斜視図である。図において、１１は制御基板、１
２は正極側及び負極側の各バスバー間に絶縁体を挟むこ
とによって形成されたバスパネル、１３、１４は平滑用
のコンデンサ、１５はヒートシンクである。前記コンデ
ンサ１３、１４は容量を大きくするために並列に接続さ
れる。また、前記バスパネル１２とヒートシンク１５と
の間には、図示しない３個のトランジスタモジュールが
挟まれ、該トランジスタモジュールの各トランジスタに
バスパネル１２を介して電圧が印加される。そして、各
トランジスタがオン・オフすることによって生じた熱
は、ヒートシンク１５によって放出される。

【０００５】図３は従来のインバータ装置の概念図であ
る。図において、１２はバスパネル、１３、１４は平滑
用のコンデンサ、２１〜２３はトランジスタモジュール
である。該各トランジスタモジュール２１〜２３は一対
のトランジスタから成り、それぞれ正極側端子ａ、負極
側端子ｂ及び出力端子ｃを有する。

【０００６】そして、各トランジスタモジュール２１〜
２３の出力端子ｃには、出力側のバスバー２５が接続さ
れ、該バスバー２５にモータ接続用ケーブルアッセンブ
リ２６が接続される。なお、２７、２８は図示しないパ
ワーケーブルを接続するためのケーブルアッセンブリで
あり、該ケーブルアッセンブリ２７、２８と図示しない
電源とを前記パワーケーブルによって接続することがで
きる。

【０００７】図４は従来の他のインバータ装置の概念図
である。図において、１２はバスパネル、１３はコンデ
ンサ、２１〜２３はトランジスタモジュールである。該
各トランジスタモジュール２１〜２３は一対のトランジ
スタから成り、それぞれ正極側端子ａ、負極側端子ｂ及
び出力端子ｃを有する。前記コンデンサ１３の奥側に
は、図示しないコンデンサが配設される。

【０００８】そして、前記各トランジスタモジュール２
１〜２３の出力端子ｃには、出力側のバスバー２５が接
続され、該バスバー２５にモータ接続用ケーブルアッセ
ンブリ２６が接続される。なお、２７、２８は図示しな
いパワーケーブルを接続するためのケーブルアッセンブ
リであり、該ケーブルアッセンブリ２７、２８と図示し
ない電源とを前記パワーケーブルによって接続すること
ができる。

【０００９】この場合、コンデンサ１３を図示しないイ
ンバータ装置ケース内に収容することが可能になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のインバータ装置においては、各トランジスタごとの
インダクタンスにばらつきがあるので、各トランジスタ
ごとに過電圧ΔＶが異なり、損失にばらつきが生じてし
まう。その結果、各トランジスタごとに発熱量が異なっ
たり、モータを滑らかに回転させることができなくなっ
てしまう。

【００１１】さらに、２個以上のコンデンサ１３、１４
を使用する場合、該コンデンサ１３、１４の配線上のバ
ランスが悪いと、リップル電流のバランスが悪くなり、
一方のコンデンサだけの発熱量が多くなってしまうこと
がある。本発明は、前記従来のインバータ装置の問題点
を解決して、各トランジスタごとに発熱量が異なった
り、モータを滑らかに回転させることができなくなった
り、２個以上のコンデンサを使用する場合において、一
方のコンデンサだけの発熱量が多くなってしまうことが
ないインバータ装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明のイ
ンバータ装置においては、ヒートシンクと、該ヒートシ
ンクに搭載され、それぞれ一対のトランジスタから成
り、正極側端子、負極側端子及び出力端子を備えた３個
のトランジスタモジュールと、該各トランジスタモジュ
ールに接続されたバスパネルと、該バスパネルとパワー
ケーブルとの間に接続され、バスパネルを介して前記ト
ランジスタに電圧を印加する２個のケーブルアッセンブ
リと、該ケーブルアッセンブリに接続され、前記トラン
ジスタに印加される電圧を平滑化する２個のコンデンサ
と、前記トランジスタに接続され、トランジスタをオン
・オフさせるスイッチング手段とを有する。

【００１３】そして、前記各トランジスタモジュール、
各ケーブルアッセンブリ及び各コンデンサは、中央のト
ランジスタモジュールを中心にして左右対称に配設され
る。本発明の他のインバータ装置においては、さらに、
前記コンデンサはケーブルアッセンブリに隣接させて配
設される。本発明の更に他のインバータ装置において
は、さらに、前記バスパネルは「Ｌ」字型に折り曲げら
れるとともに、前記コンデンサが前記ヒートシンクに対
して平行に配設される。

【００１４】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、前記のように
インバータ装置においては、ヒートシンクと、該ヒート
シンクに搭載され、それぞれ一対のトランジスタから成
り、正極側端子、負極側端子及び出力端子を備えた３個
のトランジスタモジュールと、該各トランジスタモジュ
ールに接続されたバスパネルと、該バスパネルとパワー
ケーブルとの間に接続され、バスパネルを介して前記ト
ランジスタに電圧を印加する２個のケーブルアッセンブ
リと、該ケーブルアッセンブリに接続され、前記トラン
ジスタに印加される電圧を平滑化する２個のコンデンサ
と、前記トランジスタに接続され、トランジスタをオン
・オフさせるスイッチング手段とを有する。

【００１５】この場合、該スイッチング手段によって前
記トランジスタを選択的にオン・オフさせると、各トラ
ンジスタモジュールにおいて相電流が発生させられ、モ
ータに供給される。また、前記各トランジスタモジュー
ル、各ケーブルアッセンブリ及び各コンデンサは、中央
のトランジスタモジュールを中心にして左右対称に配設
される。

【００１６】したがって、各トランジスタごとのインダ
クタンスのばらつきがなくなり、ケーブルアッセンブリ
からトランジスタモジュールまで直流電流の流れを等し
くすることができる。その結果、各トランジスタごとの
過電圧が等しくなり、損失にばらつきが生じることがな
くなる。また、各トランジスタごとの発熱量が等しくな
るので、モータを滑らかに回転させることができる。

【００１７】さらに、ケーブルアッセンブリから各コン
デンサまでの直流電流の流れを等しくすることができる
ので、各コンデンサの配線上のバランスがよくなる。し
たがって、リップル電流のバランスがよくなり、両コン
デンサの発熱量を等しくすることができる。本発明の他
のインバータ装置においては、さらに、前記コンデンサ
はケーブルアッセンブリに隣接させて配設される。

【００１８】この場合、ケーブルアッセンブリから各コ
ンデンサまでの直流電流の流れを短くすることができる
ので、各コンデンサの配線上のバランスがよくなる。本
発明の更に他のインバータ装置においては、さらに、前
記バスパネルは「Ｌ」字型に折り曲げられるとともに、
前記コンデンサが前記ヒートシンクに対して平行に配設
される。

【００１９】この場合、コンデンサは前記ヒートシンク
に対して平行に配設されるので、コンデンサの全体をイ
ンバータ装置ケース内に収容することが可能になる。そ
の結果、コンデンサがヒートシンクを貫通することがな
くなるので、コンデンサとヒートシンクとの間の気密性
を高くする必要がなくなる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図５は本発明の第１の実施例に
おける電動車両の駆動装置を示す図である。図におい
て、３１はモータであり、該モータ３１は電動車両の４
輪の各駆動輪内に配設され、直流電源３３から供給され
た電流によって駆動される。前記モータ３１は、６極の
永久磁石から成る図示しないロータと、３相の巻線から
成る図示しないステータコイルとを備えている。

【００２１】前記モータ３１のロータシャフト３４に
は、レゾルバ３５の回転子が同軸的に結合されていて、
モータ３１のロータの磁極位置を検出することができる
ようになっている。また、前記レゾルバ３５にはレゾル
バ回路３６が接続されていて、該レゾルバ回路３６は、
前記レゾルバ３５に交流電圧ｘ（＝Ｅ_msin ωｔ）、ｙ
（＝Ｅ_mcos ωｔ）を印加するとともに、レゾルバ３５
から交流電圧ｘ、ｙのレゾルバ信号ａ（＝Ｅ_msin(ωｔ
＋θ) ）を受けて前記ロータの磁極位置を検出し、電流
波形制御回路３７に対して磁極位置信号ｂを出力する。

【００２２】前記電流波形制御回路３７は、電流指令値
に対応したデューティ比を有するＵ相、Ｖ相、Ｗ相から
成る３相のパルス幅変調信号ｄを発生させ、該パルス幅
変調信号ｄをベースドライブ回路３８に対して出力す
る。該ベースドライブ回路３８は、前記電流波形制御回
路３７から出力されたパルス幅変調信号ｄを受けて、６
個の各トランジスタＴｒを駆動するためのトランジスタ
駆動信号ｃを発生させ、インバータ４０に対して出力す
る。なお、前記電流波形制御回路３７及びベースドライ
ブ回路３８によってスイッチング手段が構成される。

【００２３】そして、前記モータ３１の前記ステータコ
イルは、インバータ４０によって励磁される。該インバ
ータ４０は、前記６個のトランジスタＴｒ、３個のスナ
バ回路４１及び平滑用のコンデンサ１３、１４から成
り、各トランジスタＴｒのベースに前記トランジスタ駆
動信号ｃが入力される。そして、一対のトランジスタＴ
ｒを直列に接続してトランジスタモジュール２１〜２３
が形成され、該トランジスタモジュール２１〜２３を並
列に接続することによって前記インバータ４０が形成さ
れるようになっている。

【００２４】また、４９はメインコンピュータ、５１は
前記モータ３１に供給される相電流を検出する電流セン
サ、５３は前記直流電源３３に接続された電源回路であ
り、該電源回路５３は前記インバータ４０に対して駆動
電圧ｑを印加するとともに、電流波形制御回路３７等に
対して制御電源電圧ｒを印加する。ところで、前記各ト
ランジスタＴｒごとのインダクタンスにばらつきがある
と、各トランジスタＴｒごとに過電圧ΔＶが異なり、損
失にばらつきが生じてしまう。その結果、各トランジス
タＴｒごとに発熱量が異なったり、モータ３１を滑らか
に回転させることができなくなってしまう。

【００２５】さらに、２個以上のコンデンサ１３、１４
を使用する場合、該コンデンサ１３、１４の配線上のバ
ランスが悪いと、リップル電流のバランスが悪くなり、
一方のコンデンサだけの発熱量が多くなってしまう。そ
こで、各トランジスタＴｒのインダクタンスのばらつき
をなくすために、直流電源３３から供給される直流電
流、及びインバータ４０からモータ３１に供給される相
電流の流れを、直流電源３３、正極側及び負極側のケー
ブルアッセンブリ２７、２８（図３参照）、コンデンサ
１３、１４、インバータ４０、モータ３１の順にし、ケ
ーブルアッセンブリ２７、２８から各トランジスタモジ
ュール２１〜２３まで、すなわち、ケーブルアッセンブ
リ２７、２８から各トランジスタＴｒまでの配線上の長
さをできる限り短く、そして等しくする。そのために、
トランジスタモジュール２１〜２３、ケーブルアッセン
ブリ２７、２８、コンデンサ１３、１４等の各部品を中
央のトランジスタモジュール２２に対して左右対象に配
設するようにしている。

【００２６】図１は本発明の第１の実施例におけるイン
バータ装置の概念図、図６は本発明の第１の実施例にお
けるインバータ装置の断面図である。図において、１２
は正極側及び負極側の各バスバー間に絶縁体を挟むこと
によって形成されたバスパネル、１３、１４は平滑用の
コンデンサ、１５はヒートシンクである。前記バスパネ
ル１２とヒートシンク１５との間には、トランジスタモ
ジュール２１〜２３が挟まれ、該各トランジスタモジュ
ール２１〜２３の各トランジスタＴｒ（図５）にバスパ
ネル１２を介して電圧が印加される。そして、各トラン
ジスタＴｒがオン・オフすることによって生じた熱は、
ヒートシンク１５によって放出される。

【００２７】前記各トランジスタモジュール２１〜２３
は、それぞれ正極側端子ａ、負極側端子ｂ及び出力端子
ｃを有し、前記正極側端子ａにはバスパネル１２の図示
しない正極側のバスバーが、負極側端子ｂにはバスパネ
ル１２の図示しない負極側のバスバーが、出力端子ｃに
は出力側のバスバー２５がそれぞれ接続され、該バスバ
ー２５にモータ接続用ケーブルアッセンブリ２６が接続
される。該モータ接続用ケーブルアッセンブリ２６はパ
ワーケーブル６３を介してモータ３１に接続される。な
お、２７、２８はパワーケーブル６４を接続するための
ケーブルアッセンブリであり、該ケーブルアッセンブリ
２７、２８と直流電源３３とを前記パワーケーブル６４
によって接続することができる。

【００２８】そして、前記ヒートシンク１５の表側の面
に前記バスパネル１２及び各トランジスタモジュール２
１〜２３が搭載され、前記バスパネル１２及び各トラン
ジスタモジュール２１〜２３がインバータ装置ケース６
１によって包囲され防水構造が形成される。また、前記
ヒートシンク１５の裏側の面には放熱用のフィン６５が
形成され、前記トランジスタモジュール２１〜２３の各
トランジスタＴｒがオン・オフすることによって生じた
熱を放出することができるようになっている。

【００２９】この場合、ヒートシンク１５の表側から裏
側にかけてモータ接続用ケーブルアッセンブリ２６、及
びケーブルアッセンブリ２７、２８を貫通させ、裏側の
面においてモータ接続用ケーブルアッセンブリ２６とパ
ワーケーブル６４とを、ケーブルアッセンブリ２７、２
８とパワーケーブル６３とを接続するようにしている。

【００３０】前記バスパネル１２は、２枚の銅の平板の
間に絶縁体を挟むことによって形成される。前記バスパ
ネル１２は大きな平板になるので、トランジスタモジュ
ール２１〜２３、コンデンサ１３、１４等は、バスパネ
ル１２の下方から図示しないボルトによって固定され
る。そして、トランジスタモジュール２１〜２３の中心
のトランジスタモジュール２２の前方に一対のケーブル
アッセンブリ２７、２８を左右対称に配設し、該ケーブ
ルアッセンブリ２７、２８の両側にコンデンサ１３、１
４を配設する。

【００３１】したがって、各トランジスタＴｒごとのイ
ンダクタンスのばらつきがなくなり、ケーブルアッセン
ブリ２７、２８からトランジスタモジュール２１〜２３
まで直流電流の流れを等しくすることができる。その結
果、各トランジスタＴｒごとの過電圧ΔＶが等しくな
り、損失にばらつきが生じることがなくなる。また、各
トランジスタＴｒごとの発熱量が等しくなるので、モー
タ３１を滑らかに回転させることができる。

【００３２】さらに、ケーブルアッセンブリ２７、２８
からコンデンサ１３、１４までの直流電流の流れを等し
くすることができるので、各コンデンサ１３、１４の配
線上のバランスがよくなる。したがって、リップル電流
のバランスがよくなり、両コンデンサ１３、１４の発熱
量が等しくなる。次に、ケーブルアッセンブリ２７につ
いて説明する。なお、ケーブルアッセンブリ２８も同様
な構造を有するので説明を省略する。

【００３３】図７は本発明の第１の実施例におけるケー
ブルアッセンブリの断面図、図８は本発明の第１の実施
例におけるケーブルアッセンブリの正面図である。図に
おいて、２７はケーブルアッセンブリ、６３はパワーケ
ーブル、６７はブッシュ、６８は該ブッシュ６７の周囲
に配設され、ヒートシンク１５（図６）との間を密封す
るＯリング、６９は前記ブッシュ６７をヒートシンク１
５に固定するための図示しないボルトの貫通穴、７０は
バスパネル１２とアダプタ７１とを連結するためのボル
ト、７２はブッシュカバー、７４は充填（てん）材であ
る。

【００３４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図９は本発明の第２の実施例におけるインバータ
装置の概念図、図１０は本発明の第２の実施例における
インバータ装置の断面図、図１１は本発明の第２の実施
例におけるケーブルアッセンブリのアダプタを示す図で
ある。図において、１２はバスパネル、１３、１４は平
滑用のコンデンサ、２１〜２３はトランジスタモジュー
ルである。該各トランジスタモジュール２１〜２３は図
示しない一対のトランジスタから成り、それぞれ正極側
端子ａ、負極側端子ｂ及び出力端子ｃを有する。

【００３５】そして、前記各トランジスタモジュール２
１〜２３の出力端子ｃには、出力側のバスバー２５が接
続され、該バスバー２５にモータ接続用ケーブルアッセ
ンブリ２６が接続される。なお、ケーブルアッセンブリ
２７、２８（図４参照）と図示しない電源とを前記パワ
ーケーブル６４によって接続することができる。また、
７０はバスパネル１２とケーブルアッセンブリ２７のア
ダプタ２７ａとを連結するためのボルトである。

【００３６】この場合、バスパネル１２は「Ｌ」字型に
折り曲げられるとともに、前記コンデンサ１３、１４が
前記ヒートシンク１５に対して直角の方向に立ち上がる
立上壁部１２ａに固定される。したがって、該コンデン
サ１３、１４は前記ヒートシンク１５に対して平行に配
設されるので、コンデンサ１３、１４の全体をインバー
タ装置ケース６１内に収容することが可能になる。その
結果、コンデンサ１３、１４がヒートシンク１５を貫通
することがなくなるので、コンデンサ１３、１４とヒー
トシンク１５との間の気密性を高くする必要がなくな
る。

【００３７】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させるこ
とが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するも
のではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるインバータ装置
の概念図である。

【図２】従来のインバータ装置の斜視図である。

【図３】従来のインバータ装置の概念図である。

【図４】従来の他のインバータ装置の概念図である。

【図５】本発明の第１の実施例における電動車両の駆動
装置を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施例におけるインバータ装置
の断面図である。

【図７】本発明の第１の実施例におけるケーブルアッセ
ンブリの断面図である。

【図８】本発明の第１の実施例におけるケーブルアッセ
ンブリの正面図である。

【図９】本発明の第２の実施例におけるインバータ装置
の概念図である。

【図１０】本発明の第２の実施例におけるインバータ装
置の断面図である。

【図１１】本発明の第２の実施例におけるケーブルアッ
センブリのアダプタを示す図である。

【符号の説明】

１２バスパネル１３、１４コンデンサ１５ヒートシンク２１〜２３トランジスタモジュール２７、２８ケーブルアッセンブリ３７電流波形制御回路３８ベースドライブ回路６３パワーケーブルＴｒトランジスタａ正極側端子ｂ負極側端子ｃ出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧公也愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・エィ・ダブリュ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートシンクと、該ヒートシンクに搭載
され、それぞれ一対のトランジスタから成り、正極側端
子、負極側端子及び出力端子を備えた３個のトランジス
タモジュールと、該各トランジスタモジュールに接続さ
れたバスパネルと、該バスパネルとパワーケーブルとの
間に接続され、バスパネルを介して前記トランジスタに
電圧を印加する２個のケーブルアッセンブリと、該ケー
ブルアッセンブリに接続され、前記トランジスタに印加
される電圧を平滑化する２個のコンデンサと、前記トラ
ンジスタに接続され、トランジスタをオン・オフさせる
スイッチング手段とを有するとともに、前記各トランジ
スタモジュール、各ケーブルアッセンブリ及び各コンデ
ンサは、中央のトランジスタモジュールを中心にして左
右対称に配設されることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】前記コンデンサはケーブルアッセンブリ
に隣接させて配設された請求項１に記載のインバータ装
置。
【請求項３】前記バスパネルは「Ｌ」字型に折り曲げ
られるとともに、前記コンデンサが前記ヒートシンクに
対して平行に配設された請求項１に記載のインバータ装
置。