JP2014006116A

JP2014006116A - インバータ

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Publication number: JP2014006116A
Application number: JP2012141121A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Seo; 祐介瀬尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: JP5699993B2

Abstract

【課題】３相交流電流出力用の３本のバスバに加えて第４のバスバを備えたインバータにおいて、出力バスバの電流センサからの漏れ磁束による第４のバスバの電流センサへの影響を低減する。
【解決手段】本明細書が開示するインバータでは、モータを駆動するためのＵＶＷ３相の出力電流をモータへ伝達する３本の出力バスバと、第４のバスバが平行に並んでいる。３本の出力バスバのうちの少なくとも２本の出力バスバと第４のバスバに電流センサが備えられている。電流センサは、バスバを囲むＣ字型の磁性体と、磁性体のＣ字のギャップに配置された感磁素子を備える。出力バスバに備えられた電流センサのうち、第４のバスバに備えられた電流センサから遠い方の電流センサ５ａのギャップ長ｇａが、近い方の電流センサ５ｃのギャップ長ｇｃよりも大きい。
【選択図】図５

Description

本発明は、インバータに関する。特に、出力電流を計測する電流センサを備えたインバータに関する。

電流制御を行うインバータの場合、出力電流を計測する電流センサを備える。よく用いられる電流センサは、計測対象の導体（リード線やバスバと呼ばれる細長金属棒）を囲むＣ字型の磁性体と、その磁性体のギャップ（Ｃの字の両先端の間の空隙）に感磁素子を備える。感磁素子としては、典型的にはホール素子が用いられる。Ｃ字型の磁性体は一般にコアと呼ばれる。この電流センサは、導体に流れる電流が誘起する磁界（誘導磁界）の強さを感磁素子で計測する。誘導磁界の強さから電流を求める。Ｃ字状のコアは、誘導磁界の磁束線を集め（磁束密度を高め）、感磁素子を通る磁界の強さを強めることによって、電流センサの感度を高める。なお、「Ｃ字型の磁性体」とは、導体を囲む磁性体の一部にギャップが設けられていればよく、厳密な「Ｃ」のカーブを描く形状でなくともよい。

電気自動車は、３相交流モータを駆動するためのインバータを備える。インバータはＵＶＷ３相の交流を出力する。そして、モータを電流制御するために、３相出力の少なくとも２相の電流を計測する電流センサを備える（残りの１相の電流の大きさは、計測した２相の電流から求められる）。なお、電気自動車では大電流を扱うため、インバータの出力電流を伝達する導体としてバスバ（細長金属棒）が用いられる。そして、電流センサは、バスバに備えられることが多い。

電気自動車では全てのデバイスにコンパクト性が求められ、電流センサやそれを含むインバータも例外ではない。特許文献１、２は、インバータのバスバに適用する電流センサの小型化技術を開示している。いずれの文献が開示する技術も、電流センサ用の回路を実装した基板の形状、あるいは、基板とコアと感磁素子の取付構造を改善して電流センサ全体を小型化するものである。

前述したように、インバータでは、ＵＶＷ３相を出力する３本のバスバのうち、少なくとも２本には電流センサが備えられる。複数の電流センサを備える場合、インバータ／電流センサを小型化しようとすると、隣接するバスバの間隔が小さくなり、隣接するコア同士の距離が短くなる。そうすると、一方のコアからの漏れ磁束が他方の電流センサの感磁素子に影響を与え、これにより電流計測精度が低下する虞がある。

隣接する電流センサの相互干渉を低減する技術が例えば特許文献３に開示されている。その技術は、所定のスペースに２個の電流センサを配置する場合、感磁素子同士ができるだけ離れるようにコアを配置する、というものである。

特開２００７−１４７５６５号公報特開２０１１−２３２０８６号公報特開２０１１−１９１１６８号公報

インバータでは、３相電流出力用のバスバ（出力バスバ）のほかにも電流を計測するバスバを備えることがある。例えば、インバータが６個のスイッチング素子で構成される主回路の他に電圧変換回路を含む場合、その電圧変換回路を流れる電流計測用にも電流センサを備えることがある。あるいは、インバータの主回路に供給される電流を計測するために電流センサを備える場合がある。さらには、一つのインバータで２個のモータを駆動する場合、２個の主回路を備える場合がある。その場合、インバータは、ＵＶＷ３相用の３本の出力バスバを２セット備える。本明細書は、３相交流電流出力用の３本のバスバ（出力バスバ）に加えて第４のバスバを備えたインバータにおいて、その構成の特徴を利用し、出力バスバの電流センサからの漏れ磁束による第４のバスバの電流センサへの影響を低減する技術を提供する。なお、「第４のバスバ」の典型例は、前述したように、電圧変換回路のバスバ、あるいは、２個のインバータ回路を備える場合の他方のインバータ回路の出力バスバである。

インバータのＵＶＷ３相の出力電流の合計は常にゼロである。即ち、３本の出力バスバを流れる電流の合計は常にゼロである。さらに、電気自動車用のインバータでは、出力用バスバと第４のバスバが平行に延びており、それぞれのバスバに電流センサが備えられていることが多い。即ち、電流センサも並んで配置される。本明細書が開示する技術は、これらの状況を利用して第４のバスバに備えられた電流センサの計測精度の低下を防止する。

計測精度低下を防止する技術の原理を説明する。説明を簡単にするために、３本の出力バスバの夫々に電流センサが備えられていると仮定する。それらの電流センサを出力電流センサと称する。３本の出力バスバに隣接して第４のバスバが配置されており、その第４のバスバにも電流センサが備えられている。その電流センサをターゲット電流センサと称する。

３本の出力バスバの夫々を流れる電流をＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗとすると、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０である。また、電流センサのコアから漏れる漏れ磁束Ｆは流れる電流に比例するので、各出力電流センサからの漏れ磁束Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗは、Ｆｕ＝ｃｕ・Ｉｕ、Ｆｖ＝ｃｖ・Ｉｖ、Ｆｗ＝ｃｗ・Ｉｗとなる。ここで、ｃｕ、ｃｖ、ｃｗは比例係数である。なお、漏れ磁束の大きさは、ギャップ長に概ね比例する。ギャップ長は、Ｃ字型のコアの両端の間の距離である。従って、ギャップ長を大きくすれば、比例係数（ｃｕ、ｃｖ、あるいは、ｃｗ）が大きくなる。

他方、ターゲット電流センサの位置における、各出力電流センサの漏れ磁束の強さは距離の二乗に反比例する。３個の出力電流センサが発する漏れ磁束のターゲット電流センサの位置における総和Ｆａは、Ｆａ＝ｄｕ・Ｆｕ＋ｄｖ・Ｆｖ＋ｄｗ・Ｆｗとなる。ここで、ｄｕ、ｄｖ、ｄｗは比例係数であり、ターゲット電流センサからの距離が大きいほど、小さくなる。なお、出力電流センサとターゲット電流センサの間の距離をＬとすると、例えばｄｕ＝ｋ／（Ｌ^２）となる（ｋは比例定数）。

３個の出力電流センサが生じる漏れ磁束のターゲット電流センサの位置における総和Ｆａを３相の各電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗで表すと、Ｆａ＝ｄｕ・Ｆｕ＋ｄｖ・Ｆｖ＋ｄｗ・Ｆｗ＝ｄｕ・ｃｕ・Ｉｕ＋ｄｖ・ｃｖ・Ｉｖ＋ｄｗ・ｃｗ・Ｉｗとなる。ここで、もし、ｄｕ・ｃｕ＝ｄｖ・ｃｖ＝ｄｗ・ｃｗ＝ｋ（一定）であれば、Ｆａ＝ｋ・（Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ）＝０となり、ターゲット電流センサ位置での漏れ磁束の総和Ｆａはゼロとなる。すなわち、出力電流センサが発する漏れ磁束のターゲット電流センサに与える影響をゼロにすることができる。前述したように、比例係数ｄｕ、ｄｖ、ｄｗは、ターゲット電流センサからの距離が大きいほど小さくなる。それゆえ、ターゲット電流センサからの距離が大きいほど比例係数の値が大きくなるようにｃｕ、ｃｖ、ｃｗの値を設定することによって、ｄｕ・ｃｕ＝ｄｖ・ｃｖ＝ｄｗ・ｃｗ＝ｋ（一定）を実現することができる。比例係数ｃｕ、ｃｖ、ｃｗはギャップ長に比例することから、ターゲット電流センサからの距離が遠いほど、ギャップ長を大きくすれば、ｄｕ・ｃｕ＝ｄｖ・ｃｖ＝ｄｗ・ｃｗ＝ｋ（一定）を実現することができる。

なお、ｄｕ・ｃｕ＝ｄｖ・ｃｖ＝ｄｗ・ｃｗ＝ｋ（一定）を厳密に実現できなくとも、ｄｕ・ｃｕとｄｖ・ｃｖとｄｗ・ｃｗが概ね近い値となれば、各相の電流センサの漏れ磁束はターゲット電流センサ位置で部分的に相殺し合うため、漏れ磁束の総和Ｆａを小さくすることができる。出力電流センサからの漏れ磁束がターゲット電流センサに与える影響を小さくすることができ、ターゲット電流センサの計測精度の低下を抑制できる。

また、３本の出力バスバの全てに電流センサを備えずとも、少なくとも２本の出力バスバに電流を備える場合であっても、上記の原理を適用することができる。即ち、ターゲット電流センサから遠い方に配置された出力電流センサのギャップ長を、近い方に配置された出力電流センサのギャップ長よりも大きくすればよい。

上記の原理に基づき、本明細書が開示するインバータの一つの実施態様は次の構成を有する。モータを駆動するためのＵＶＷ３相の出力電流をモータに伝達する３本の出力バスバと、第４のバスバが平行に並んでいる。３本の出力バスバのうちの少なくとも２本の出力バスバと第４のバスバに電流センサが備えられている。電流センサは、バスバを囲むＣ字型の磁性体（コア）と、コアのＣ字のギャップに配置された感磁素子を備えている。そして、出力バスバに備えられた電流センサのうち、第４のバスバに備えられた電流センサに遠い方の電流センサのギャップ長が、近い方の電流センサのギャップ長よりも大きくなっている。なお、好ましくは、３本の出力バスバの夫々に電流センサが備えられており、３本の出力バスバの電流センサの夫々から発する漏れ磁束の総和が、第４のバスバの電流センサの位置にてゼロとなるように、ギャップ長が定められているとよい。前述したように、漏れ磁束の総和は、厳密にゼロにならずとも、ゼロに近い値となれば、漏れ磁束の影響を低減することができる。

前述したように、第４のバスバは、典型的には、インバータが備える他の回路（例えば電圧コンバータ）のバスバ、あるいは、インバータが２個のモータの出力電流を生成する２個の主回路を備えている場合には、他方の主回路の出力バスバである。後者の場合、即ち、インバータが、ＵＶＷ３相出力電流を夫々のモータに供給する３本の出力バスバを２組備えている場合であって、２組のバスバの夫々に電流センサが備えられている場合には、２組のバスバ群が相互に、上記した漏れ磁束の影響を低減するように構成されているとよい。具体的には次の構成を備えているとよい。即ち、第１モータ用の３本の出力バスバと第２モータ用の３本の出力バスバが平行に並んでいる。第１モータ用の３本の出力バスバの少なくとも２本の出力バスバと、第２モータ用の３本の出力バスバの少なくとも２本の出力バスバに電流センサが備えられている。第１モータ用の出力バスバに備えられた電流センサのうち、第２モータ用の出力バスバの電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長さが近い方の電流センサのギャップ長よりも大きく、第２モータ用の出力バスバに備えられた電流センサのうち、第１モータ用の出力バスバの電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長が近い方の電流センサのギャップ長よりも大きくなっている。

一般に、隣接する電流センサにおいて一方の電流センサの漏れ磁束の他方の電流センサへの影響を小さくするには、ギャップ長をできるだけ小さくし、漏れ磁束そのものを抑制することを考える。しかし本明細書が開示する技術は、モータ駆動用の３相出力の電流の総和がゼロであることを利用し、複数の電流センサの漏れ磁束が別の電流センサに与える影響を抑制するため、その複数の電流センサにおいてギャップ長を異ならしめるという技術的思想に基づいている。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

インバータの回路のブロック図である。インバータを構成する半導体積層ユニットと端子台の斜視図である。バスバとコアの相対的配置を示す斜視図である。電流センサの配置を示す平面図である。電流センサのコアのギャップ長の相違を説明する図である。変形例のインバータにおける電流センサのコアのギャップ長の相違を説明する図である。

図面を参照して実施例のインバータ２を説明する。まず、インバータ２の回路構成を説明する。図１は、インバータ２の回路構成を示すブロック図である。インバータ２は、走行用に２つのモータ（Ｍ１及びＭ２）を備える電気自動車のためのデバイスである。インバータ２は、バッテリ９１の直流電流を所望の周波数の交流電流に変換する主回路を２セット備えている（主回路９３ａ、９３ｂ）。なお、符号９２が示すコンデンサは、主回路に入力される電流を平滑化するために備えられている。

３相交流電流を生成するインバータの主回路９３ａ、９３ｂは、良く知られているように、２個のスイッチング素子（ＩＧＢＴなど）の直列接続回路が３セット並列に接続された回路構成を有している。直列に接続された２個のスイッチング素子の中間点から交流電流が出力される。それゆえ、２個のスイッチング回路の直列接続回路が３セットでＵＶＷ３相の交流電流が出力できる。３相の出力交流は相互に１２０度の位相差を有しているため、３相の出力電流の和は常にゼロとなる。

インバータ２は、ＵＶＷ３相の夫々の出力電流を計測する電流センサを備えている。なお、図１では、３相夫々の出力電流を計測する３個の電流センサをまとめて符号５で示している。インバータ２は、主回路を２セット備えるので、合計６個の電流センサ５を備えている。後述するが、夫々の電流センサは符号５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆで識別される。夫々のスイッチング素子には、逆方向への電流の流れを許容する還流ダイオードが逆並列に接続されている。

電流センサ５の信号は、コントローラ９４に送られる。また、コントローラ９４は、上位のコンピュータ（不図示）から目標出力の指令を受ける。コントローラ９４は、モータの出力が目標出力に一致するように、電流センサ５のセンサデータを使ってモータをフィードバック制御する。具体的には、コントローラ９４は、目標出力の指令と電流センサ５のセンサデータから所定のＰＷＭ信号を生成し、主回路９３ａ、９３ｂに与える。

次に、インバータ２のハードウエア構成の中で、本明細書が開示する技術に特に関連する部品について説明する。実施例のインバータ２では、直列接続される２個のスイッチング素子（例えば図１中のトランジスタＴ１とＴ２）、及び、それらのスイッチング素子に付随する還流ダイオード（例えば図１中のダイオードＤ１とＤ２）を樹脂のモールドでパッケージしている。そのパッケージを半導体モジュール１２と称する。図１の例では、３個の半導体モジュール１２ａ、１２ｂ、１２ｃが１つの主回路９３ａを構成し、別の３個の半導体モジュール１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが他の１つの主回路９３ｂを構成する。以下では、６個の半導体モジュール１２ａ〜１２ｆの任意の１つを示す場合には「半導体モジュール１２」と称することがある。

図２に、半導体モジュール１２を集積したユニット（半導体積層ユニット２０）と、端子台５０（後述）の斜視図を示す。前述したように、１つの半導体モジュール（例えば図２の上方に示す半導体モジュール１２ｆ）には、直列接続される２個のスイッチング素子（例えば、トランジスタＴ１とＴ２）と、還流ダイオード（例えば、Ｄ１とＤ２）が樹脂でモールドされる。半導体モジュール１２ｆは平板状であり、その下面から３本の平板状の接続端子１３ａ〜１３ｃが延びており、上面からは信号線Ｓが延びている。端子１３ｂと１３ｃは、それぞれ、２個のスイッチング素子（トランジスタＴ１とＴ２）の直列接続回路の高電圧側と低電圧側に繋がっており、直列接続回路に直流電圧を供給するための端子である。端子１３ａは、２個のスイッチング素子の直列接続回路の中間点から延びている。端子１３ａが、主回路の交流出力端に相当する。信号線Ｓは、スイッチング素子のゲートに印加する駆動信号（ＰＷＭ信号）を供給するための線である。駆動信号は数十ボルトの低電圧であるので信号線Ｓには細いリード線が用いられるが、端子１３ａ〜１３ｃには大電流が流れるため、平板金属が用いられる。なお、図２では、半導体モジュール１２ａ〜１２ｅの信号線Ｓは図示を省略している。

図２に示すように、半導体積層ユニット２０は、複数の半導体モジュール１２と、内部を冷媒が通る複数の冷却プレート２１を交互に積層した構造体である。積層に際して、夫々の半導体モジュール１２の両面にはセラミック製の絶縁板２３が取り付けられる。

端子台５０は、半導体モジュール１２から延びているバスバ９ａ〜９ｆ（後述）を、モータから延びているパワーケーブル（不図示）と接続するための中継器である。端子台５０は、インバータの筐体内部にて、半導体積層ユニット２０に隣接して配置される。以下では、バスバ９ａ〜９ｆの中の任意の１本を示す場合には「バスバ９」と称することがある。バスバ９は、その一端が半導体モジュール１２の端子１３ａ（即ち、２個のスイッチング素子の直列接続の中間点である交流出力端）に接続しており、他端は、端子台５０にて、モータのパワーケーブルと接続される。インバータの筐体の図示は省略するが、端子台５０の一面５１ａがインバータの筐体に設けられた開口に向いており、バスバ９の端部がその面５１ａの表面にて筐体外部に露出する。なお、半導体モジュール１２の他の端子１３ｂ、１３ｃにも別のバスバが接続されるが、その図示は省略している。さらに、信号線Ｓは、半導体積層ユニット２０の上方に配置される制御基板（不図示）に接続される。

端子台５０の本体５１は樹脂製であり、バスバ９がインサート成形される。また、本体５１には、６本のバスバ９の夫々を流れる電流を計測するための６個の電流センサ５（後述）が取り付けられている。特に、バスバ９とともに、電流センサのコア４（後述）が、本体５１にインサート成形される。後述するが、電流センサのプローブ（計測位置に配置されるセンサ本体）はコア４とホール素子３で構成される。また、ホール素子３と接続され、ホール素子３に電圧を供給するとともにホール素子３の出力を処理する回路基板１５は、本体５１の上面に固定される。回路基板１５からは、センサ出力をインバータのコントローラ（インバータの制御回路を実装した基板）に伝達するための信号線１６が上方に向けて延びている。

図３は、端子台５０において、本体５１の図示を省略してバスバ９とコア４の相対的配置を表した図である。Ｃ字状のコア４（４ａ〜４ｆ）は、バスバ９（９ａ〜９ｆ）を囲むように配置される。なお、図３では、一つの半導体モジュール１２ａのみを示しており、他の半導体モジュール１２ｂ〜１２ｆの図示を省略しているが、バスバ９ａ〜９ｆの夫々は、半導体モジュール１２ａと同様に、半導体モジュール１２ａ〜１２ｆの夫々の端子１３ａに接続していることに留意されたい。バスバ９ａ、９ｂ、及び、９ｃが、一つのインバータ主回路９３ａのＵＶＷ３相の出力電流を伝達し、バスバ９ｄ、９ｅ、９ｆが他の一つのインバータ主回路９３ｂのＵＶＷ３相の出力電流を伝達する。一端が端子１３ａに接続しているバスバ９の他端は、端子台５０の端面５１ａに相当する位置で直角に折れ曲がり、その端部に、モータのパワーケーブルを固定するための孔が設けられている。

図３では省略しているが、コア４のギャップ、即ち、Ｃ字の両端の間の空隙にホール素子３が配置される。なお、後述するが、コア４のギャップ長さは夫々異なるが、図３では図を簡略化し、全てのコアのギャップ長を同じ長さで描いていることに留意されたい。

図４に、バスバの延設方向からみた電流センサ５ａ〜５ｂの平面図を示す（ただし、バスバは断面を描いてある）。ホール素子３ａ〜３ｆは、それぞれ、コア４ａ〜４ｆのギャップに配置される。ホール素子３ａ〜３ｆは、回路基板１５と接続され、回路基板１５から電力の供給を受けるとともに、センサ信号を回路基板１５へ送る。

図３、４からよく理解されるように、６本のバスバ９は平行に並んでいる。そして、主回路９３ａのＵＶＷ３相の出力電流をモータＭ１へ伝達する３本のバスバ９ａ、９ｂ、９ｃと、他の主回路９３ｂのＵＶＷ３相の出力電流をモータＭ２へ伝達する３本のバスバ９ｄ、９ｅ、９ｆが隣接して並んでいる。また、６個のコア４ａ〜４ｆは、２列に並んでいる。

本実施例のインバータ２では、複数のコアのギャップ長が相違する。図５は、ホール素子３の図示を省略してバスバ９とコア４とそのギャップ長の関係を示す図である。前述したように、電流センサ５のプローブは、バスバ９を囲むＣ字型のコア４と、コアのギャップに配置されたホール素子３で構成される。電流センサ５ａのコア４ａのギャップ長を符号ｇａで表す。同様に、コア４ｂ〜４ｆの夫々のギャップ長をｇｂ〜ｇｆで表す。ギャップ長の大小関係は、ｇａ＝ｇｆ＞ｇｂ＝ｇｅ＞ｇｃ＝ｇｄである。別言すると、モータＭ１用の３本のバスバ９ａ〜９ｃに備えられた電流センサのうち、モータＭ２用のバスバ（３本のバスバ９ｄ〜９ｆのいずれでもよい）に備えられた電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長が、近い方の電流センサのギャップ長よりも大きくなっている。

「発明の概要」で述べたように、ギャップ長ｇａ、ｇｂ、ｇｃ（ＵＶＷ３相の出力電流を計測する３個の電流センサのコアのギャップ長）を適宜に選定すれば、モータＭ１に駆動電流を供給する３本のバスバ９ａ〜９ｃに備えられた電流センサ５ａ〜５ｃの漏れ磁束の総和Ｆａが、位置Ｐ１（電流センサ５ｅのホール素子３ｅの配置位置）においてゼロとすることができる。あるいは、ゼロでなくとも、漏れ磁束の総和Ｆａを小さくすることができる。漏れ磁束の大きさは、ギャップ長に比例し、漏れ磁束を発生する位置（電流センサ５ａ、５ｂ、５ｃのギャップ位置）から位置Ｐ１までの距離（図５における符号Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃが示す距離）の二乗に反比例する。それゆえ、具体的には、３個の電流センサ５ａ、５ｂ、５ｃの漏れ磁束による位置Ｐ１における総和ＦＰ１は、ＦＰ１＝ｋ・（ｇａ／Ｌａ^２）・Ｉａ＋ｋ・（ｇｂ／Ｌｂ^２）・Ｉｂ＋ｋ・（ｇｃ／Ｌｃ^２）・Ｉｃで表すことができる。ここで、係数ｋは、比例定数である。また、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは、それぞれ、バスバ９ａ、９ｂ、９ｃを流れる電流を示す。なお、バスバ９ａ、９ｂ、９ｃは、ＵＶＷ３相の出力電流を伝達するバスバであるから、Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝０である。従って、理想的に、（ｇａ／Ｌａ^２）＝（ｇｂ／Ｌｂ^２）＝（ｇｃ／Ｌｃ^２）となれば、位置Ｐ１における漏れ磁束の総和ＦＰ１はゼロとなる。なお、位置Ｐ１は、電流センサ５ｅのギャップｇｅの位置であるので、モータＭ２用の他の電流センサ５ｄ、５ｆのギャップの位置（図５にて符号Ｐ２、Ｐ３が示す位置）では、漏れ磁束の総和はゼロにはならない。それでも、電流センサ５ｄ、５ｆのギャップの位置において、モータＭ１用の電流センサ５ａ〜５ｃが発する漏れ磁束は、一部が相殺し合い、その総和は小さくなる。

同様に、モータＭ２用の３本のバスバ９ｄ〜９ｆに備えられた電流センサのうち、モータＭ１用のバスバ（３本のバスバ９ａ〜９ｃのいずれでもよい）に備えられた電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長が、近い方の電流センサのギャップ長よりも大きくなっている。即ち、ギャップ長ｇｄ、ｇｅ、ｇｆの間には、ｇｄ＜ｇｅ＜ｇｆの関係が成立する。従って、モータＭ２の出力電流を計測する３個の電流センサ５ｄ〜５ｆのギャップから漏れる漏れ磁束がモータＭ１用の電流センサに与える影響も抑制できる。

図６を参照して、本明細書が開示する技術の変形例を示す。図６に示すインバータ２ａは、一つのモータにＵＶＷ３相交流出力を伝達するためのバスバ１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと、夫々のバスバの電流を計測する電流センサ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのほか、インバータの主回路に電流を供給する第４バスバ１０９ｄと、第４バスバ１０９ｄを流れる電流を計測するための電流センサ１０５ｄを備える。なお、インバータ全体の構成は前述のインバータ２と類似であるので図示を説明は省略する。また、各電流センサはコア４ａ〜４ｄのみを示しており、コアのギャップに配置されるホール素子の図示は省略している。

図６のインバータ２ａでは、モータ出力用の３本のバスバ１０９ａ〜１０９ｃと、第４バスバ１０９ｄが平行に並んでおり、各々のバスバに流れる電流を計測する電流センサ１０５ａ〜１０５ｄが一列に並んでいる。第４バスバ１０９ｄの電流を計測する電流センサ１０５ｄのギャップ位置Ｐ４から他の電流センサ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのギャップまでの距離は、夫々、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃである。ここで、図６から明らかなとおり、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃである。そこで、コア４ａ〜４ｃのギャップｇａ、ｇｂ、ｇｃを、ｇａ＞ｇｂ＞ｇｃとなるように設定することによって、電流センサ１０５ａ〜１０５ｃの漏れ磁束が、図６の位置Ｐ２に配置されるホール素子（即ち、第４バスバ１０９ｄの電流を計測する電流センサ１０５ｄ）に与える影響を小さくすることができる。

実施例の技術に関する留意点を説明する。ホール素子３ａ〜３ｆが、感磁素子の一例に相当する。バスバ９ａ〜９ｆ、及び、１０９ａ〜１０９ｃが出力バスバに相当する。なお、主回路９３ａの３本のバスバ（９ａ〜９ｃ）が他のバスバに与える影響に着目する場合は、別の主回路９３ｂのバスバ（９ｄ〜９ｆ）はいずれも、第４のバスバの一例に相当する。逆に、主回路９３ｂの３本のバスバ（９ｄ〜９ｆ）が他のバスバに与える影響に着目する場合は、主回路９３ａのバスバ（９ａ〜９ｃ）はいずれも、第４のバスバの一例に相当する。

実施例ではいずれの出力バスバにも電流センサが取り付けられる。本明細書が開示する技術は、ＵＶＷ３相交流を出力する３本の出力バスバのうち、２本のバスバにだけ電流センサが備えられているインバータに適用することも好適である。その場合であっても、出力バスバに備えられた電流センサのうち、第４のバスバに備えられた電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長が、近い方の電流センサのギャップ長よりも大きければよい。

「Ｃ字型のコア」とは、バスバを囲む磁性体の一部にギャップが設けられていればよく、厳密な「Ｃ」の形状を有しなくともよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ：インバータ
３ａ〜３ｆ：ホール素子（感磁素子）
４ａ〜４ｆ、１０４ａ〜１０４ｄ：コア（磁性体）
５ａ〜５ｆ、１０５ａ〜１０５ｄ：電流センサ
９ａ〜９ｆ、１０９ａ〜１０９ｄ：バスバ
１２ａ〜１２ｆ：半導体モジュール
１３ａ〜１３ｃ：接続端子
１５：回路基板
１６：リード線
２０：半導体積層ユニット
２１：冷却プレート
２３：絶縁板
５０：端子台
５１：本体
９１：バッテリ
９２：平滑化コンデンサ
９３ａ、９３ｂ：主回路
Ｍ１、Ｍ２：モータ

Claims

モータを駆動するためのＵＶＷ３相の出力電流をモータへ伝達する３本の出力バスバと、第４のバスバが平行に並んでおり、
３本の出力バスバのうちの少なくとも２本の出力バスバと第４のバスバに電流センサが備えられており、
電流センサは、バスバを囲むＣ字型の磁性体と、磁性体のＣ字のギャップに配置された感磁素子を備えており、
出力バスバに備えられた電流センサのうち、第４のバスバに備えられた電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長が、近い方の電流センサのギャップ長よりも大きいことを特徴とするインバータ。
３本の出力バスバの夫々に電流センサが備えられており、
３本の出力バスバの電流センサの夫々から発する漏れ磁束の総和が、第４のバスバの電流センサの位置にてゼロとなるように、ギャップ長が定められていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ。
前記インバータは、２個のモータの夫々に対する出力電流を生成する２個のインバータ回路を備えているとともに、ＵＶＷ３相出力電流を伝達する３本の出力バスバを２組備えており、
第１モータ用の３本の出力バスバと第２モータ用の３本の出力バスバが平行に並んでおり、
第１モータ用の３本の出力バスバの少なくとも２本の出力バスバと、第２モータ用の３本の出力バスバの少なくとも２本の出力バスバに電流センサが備えられており、
第１モータ用の出力バスバに備えられた電流センサのうち、第２モータ用の出力バスバの電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長が近い方の電流センサのギャップ長よりも大きく、
第２モータ用の出力バスバに備えられた電流センサのうち、第１モータ用の出力バスバの電流センサから遠い方の電流センサのギャップ長が近い方の電流センサのギャップ長よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインバータ。