CN103026598A - 电动驱动单元 - Google Patents

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Abstract

电动驱动单元具备逆变器、接受来自逆变器的交流电流形成磁场的定子、通过定子形成的磁场而旋转的转子、向转子轴向的一方及另一方突出并与转子一体转动的轴、以电绝缘的状态收纳逆变器的逆变器壳体、电动机壳体。电动机壳体以电绝缘的状态收纳定子及转子,并且经由第一轴承可旋转地支承轴的一端,经由第二轴承可旋转地支承轴的另一端。逆变器及逆变器壳体配置于两轴承的内侧。

Description

电动驱动单元
技术领域
本发明涉及电动驱动单元。
背景技术
目前,具有利用逆变器驱动电动机的电动驱动单元(参照JP2004-260898A)。
在JP2004-260898A的技术中,在电动机与逆变器之间具有保持转子的轴承,因此,在某频带,经由轴和轴承的电流路径的阻抗比没有经由轴和轴承的电流路径的阻抗低。因此,利用通过逆变器转换生成的共态电压,经由轴承在轴上流过高频的电流,具有向外部放射电磁干扰这种问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种即使是逆变器驱动的电动机,也能够抑制放射电磁干扰的电动驱动单元。
本发明的某方式的电动驱动单元具备逆变器、接受来自逆变器的交流电流而形成磁场的定子、通过该定子形成的磁场而旋转的转子、向该转子轴向的一方及另一方突出与转子一体转动的轴、以电绝缘的状态收纳逆变器的逆变器壳体、以电绝缘的状态收纳定子及转子并且经由第一轴承可旋转地支承轴的一端且经由第二轴承可旋转地支承轴的另一端的电动机壳体。而且,在两轴承的内侧配置逆变器及逆变器壳体。
对于本发明的实施方式、本发明的优点,下面与附图一起详细地说明。
附图说明
图1A是第一实施方式的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图1B是图1A中记入高频电流通过的两条线路的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图2是第一实施方式的两条线路的阻抗的频率特性图;
图3A是现有的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图3B是在图3A记入高频电流通过的两线路的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图4是现有的两条线路的阻抗的频率特性图;
图5是记入寄生电容等的电动驱动单元的概略回路图;
图6A是第二实施方式的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图6B是在图6A记入两条线路的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图7是第二实施方式的两个线路的阻抗的频率特性图;
图8A是第三实施方式的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图8B是在图8A记入两个线路的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图9A是第四实施方式的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图9B是在图9A记入两条线路的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图10A是第五实施方式的电动驱动单元的概略纵剖面图;
图10B是在图10A记入两条线路的电动驱动单元的概略纵剖面图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1A是本发明的第一实施方式的电动驱动单元1的概略纵剖面图。电动机壳体2由圆筒状的周向保持部件3、设置于该周向保持部件3的左右的轴承保持盖4、5构成。在周向保持部件3的内周壁固定有作为整体为圆筒状(或多边筒形状)的定子铁芯7。
定子6具有定子铁芯7和线圈8。线圈8圈绕于定子铁芯7上。
在定子铁芯7的中心形成的空间内隔开规定的间隙配置有圆柱状的转子9。沿左右方向贯通转子9的轴心设置有轴10。
位于周向保持部件3的右方的第一轴承保持盖4由覆盖轴10并向右方向延伸的第一筒状部件4a、从第一筒状部件4a的左端朝向轴10的径向外侧延伸的第一突缘状部件4b构成。第一突缘状部件4b的外周端固定于电动机壳体2的周向保持部件3的右端。在第一筒状部件4a的右端内周壁设置有第一轴承15。轴10通过第一轴承15和后述的第二轴承16被旋转支承。
位于周向保持部件3的左方的第二轴承保持盖5的构成与位于轴10的右方的第一轴承保持盖4的构成相同。即,第二轴承保持盖5由覆盖轴10并向左方向延伸的第二筒状部件5a、从第二筒状部件5a的右端朝向轴10的径向外侧延伸的第二突缘状部件5b构成。第二突缘状部件5b的外周端固定于电动机壳体2的周向保持部件3的左端。在第二筒状部件5a的左端内周壁设置有第二轴承16。
具备这样构成的定子6、转子9的电动机是径向间隙内转子型电动机。但是,本发明不限于径向间隙内转子型的电动机。径向间隙外转子型电动机的详细内容使用第五实施方式的图10A及图10B后述。虽然未图示,但轴向间隙型电动机中也可以应用本发明。并没有特定感应电动机、同步电动机这样的电动机类型,只要是AC电动机,对于任何种类的电动机也可以应用本发明。作为一例,列举出永久磁铁型AC同步电动机。
在比旋转支承轴10的左侧的第二轴承16更靠定子铁芯7的位置配置有箱状的逆变器壳体21。在逆变器壳体21的内部收纳有逆变器电路部22(逆变器)。逆变器电路部22与逆变器壳体21电绝缘。
逆变器电路部22的输出侧通过贯通逆变器壳体21及第二突缘状部件5b的交流电缆23与线圈8连接。逆变器壳体21和第二突缘状部件5b之间的交流电缆23由电磁屏蔽线24覆盖。在逆变器电路部22经由贯通逆变器壳体21的直流电缆25供给直流电流。
未图示的旋转位置检测器、及多根信号线也与轴10及电动机壳体2连接。轴10的右端经由未图示的减速器等与车轮连接,通过轴10的旋转驱动车轮。
上述的逆变器壳体21及电动机壳体2(周向保持部件3及两个轴承保持盖4、5)由铝合金及铁等构成。
图3A是现有的电动驱动单元1的概略纵剖面图。在与图1A相同的部分附加相同的符号。比较图3A和图1A可知,与现有的电动驱动单元1不同,在第一实施方式的电动驱动单元1中,在两个轴承15、16之间配置逆变器壳体21。
但是,本发明可以适用于例如配置于车身上或轮毂内的电动汽车用的电动机及逆变器单元中。为了确保乘坐者的空间,强烈要求电动车用的电动机及逆变器小型化。为了使逆变器小型化,需要提高冷却,为了提高电气安全上绝缘的逆变器的冷却,必须减薄热传导率低的绝缘层。另外,为了使电动机小型化,需要提高电动机构造内的占空率。因此,在确保绝缘的同时,必须高密度地配置定子铁芯部件和线圈。
通过进行上述的小型化,逆变器和具有冷却通道的逆变器壳体之间、或线圈和定子铁芯之间的绝缘层的面积扩大,厚度减薄。因此,与接地电位同等的逆变器壳体及定子铁芯、和逆变器电路部及电动机线圈部的强电部之间的寄生电容增大。由此,通过逆变器转换而产生的对地电压,在定子铁芯、转子、轴承、轴或与轴连接的所谓零件上感应高频的电流,从而产生电磁干扰向外部放射这种现象。
对于该现象,基于图3B、图5详细地进行说明。图3B是与图3A对应,在高频电流通过的两线路上用记号记入电阻、电感、电容(寄生电容)的电动驱动单元1的概略纵剖面图。另外,图5是在高频电流通过的线路上用记号记入电阻、电感、电容(寄生电容)的电动驱动单元1的概略回路图。另外,图5记载有电阻,而图3B未记载电阻,但这些只是简单地省略,不是说没有电阻。
如图3B、图5所示,逆变器电路部22为了与逆变器壳体21电绝缘,在逆变器电路部22和逆变器壳体21之间寄生静电容(电容)31。同样,在线圈8和定子铁芯7之间也寄生静电容32。另外,在电动机的气隙部也寄生静电容33,在两个轴承15、16上,在旋转中生成的油膜部分寄生静电容34、35。逆变器壳体21及电动机壳体2的周向保持部件3、左右两个轴承保持盖4、5(两个突缘状部件4b、5b)由金属构成,因此,具有导电性。因此,如图5所示,存在与其材料特性和形状对应的电感36a、36b和电阻37a、37b。轴10也具有电感36c和电阻37c。
例如,在使用PWM的逆变器中,具有与其转换对应的高频成分的共态电压施加在电动机中性点和接地(图3B参照)之间,经由各静电容31、32、33、34、35及电感36a、36b、36c,高频电流通过。图3B表示高频电流通过的代表性的两个电流路径(称为“线路”)。
一线路在从逆变器电路部22达到线圈8后,从线圈8朝向下方,通过静电容32、周向保持部件3、第二轴承保持盖5(第二突缘状部件5b)、静电容31(即不通过轴10、第二轴承16),返回到逆变器电路部22。将该高频电流的线路命名为“定子线路”。
另一线路在从逆变器电路部22到达线圈8后,从线圈8朝向上方,通过静电容33、轴10、第二轴承16(静电容35)、第二轴承保持盖5(第二突缘状部件5b)、静电容31,返回到逆变器电路部22。将该高频电流的线路命名为“轴承线路”。
对于定子线路和轴承线路的两线路,图4表示显示高频电流易通过的阻抗的频率特性。图4中,上侧的频率特性是图3B所示的定子线路的阻抗Z1的特性,下侧的频率特性是图3B所示的轴承线路的阻抗Z2的特性。如图3A、图3B所示,是在逆变器壳体21和第二轴承保持盖5(第二突缘状部件5b)之间配置有第二轴承16的构造,如图4所示,在某频率范围内变为Z1>Z2。通过使用PWM的逆变器产生的共态电压包含宽带域的频率成分。因此,在Z1>Z2的频带中,高频电流大量在轴10通过,通过轴10的电位振动,向外部放射大量的电磁干扰。
本发明中,因电动机及逆变器的小型化,对于通过不可以回避的接地系的高频电流,通过对包含电动机、逆变器的电动驱动单元的构造进行研究,在难以向外部放射电磁干扰的路径(线路)导通高频电流。由此,可以降低向外部的放射电磁干扰。
下面,对于本发明的基本的思想进行说明。根据R-L-C串联回路近似高频电流通过的线路(回路)时,R-L-C串联回路的阻抗Z为如下。
Z={(R^2+(ωL-1/ωC)^2}^(1/2)
其中,“^”表示乘方。因此,在定子线路的阻抗Z1′和轴承线路的阻抗Z2′之间为了使Z1′<Z2′成立,只要执行(a)、(b)中的至少一方即可。
(a)使轴承线路的电阻R及电感L比定子线路的电阻R及电感L大。
(b)使轴承线路的静电容C比定子线路的静电容C小。
作为上述(a)的方法,再考虑下面的(a1)、(a2)的两个方式。
(a1)定子线路的电阻R及电感L按现有的电动驱动单元那样保持不变,使轴承线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元大。
(a2)使定子线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元小,使轴承线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元大。
实际上,上述(b)的方法并不是现实的方法,因此,采用上述(a1)及(a2)的方法。
在此,只要使高频电流通过的线路比现有的电动驱动单元长,则电阻R及电感L就比现有的电动驱动单元大。因此,在上述(a1)的情况下,即定子线路的电阻R及电感L按现有的电动驱动单元那样保持不变,为了使轴承线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元大,只要使定子线路的长度按现有的电动驱动单元那样保持不变,使轴承线路的长度比现有的电动驱动单元的轴承线路长即可。
另一方面,在上述(a2)的情况下,即为了使定子线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元小,且使轴承线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元大,只要使定子线路的长度比现有的电动驱动单元的定子线路的长度短,且使轴承线路的长度比现有的电动驱动单元的轴承线路的长度长即可。
下面,更具体地说明。图1A所示的第一实施方式的电动驱动单元1在上述(a1)的情况下,即定子线路的电阻R及电感L按现有的电动驱动单元1那样保持不变,使轴承线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元1大。图1B与图1A对应,记入定子线路和轴承线路。对于现有的电动驱动单元1,比较记入定子线路和轴承线路的图3B可知,在第一实施方式的电动驱动单元1中,通过在两个轴承保持盖4、5上追加设计筒状部件4a、5a,轴承线路的长度比现有的电动驱动单元1短。另一方面,第一实施方式的电动驱动单元1的定子线路的长度与现有的电动驱动单元1的定子线路的长度相同。在第一实施方式的电动驱动单元1中轴承线路的长度比现有的电动驱动单元1的轴承线路的长度长时,轴承线路的电阻R及电感L相应地比现有的电动驱动单元1大。
图2是对于第一实施方式的电动驱动单元1重叠表示定子线路的阻抗Z1′的频率特性和轴承线路的阻抗Z2′的频率特性的图。和与现有的电动驱动单元1对应的频率特性的图4不同,在第一实施方式的电动驱动单元1,对于定子线路的阻抗Z1′、轴承线路的阻抗Z2′,在所有的频带中,Z1′<Z2′成立。另外,Z1′、Z2′的极小点的频率非常接近。在Z1′<Z2′的关系成立的情况下,经由轴10及第二轴承16通过的高频电流减少,因此,能够抑制轴10的电位变动,降低向外部的电磁干扰放射。
另外,高频电流通过在第二轴承16存在的油(油膜)时,油会劣化,缩短第二轴承16的寿命。但是,根据第一实施方式,通过第二轴承16的高频电流比现有的电动驱动单元1小,因此,可以相应地延长第二轴承16的寿命。
这样,本实施方式的电动驱动单元具备逆变器电路部22(逆变器)、接受来自逆变器电路部22的交流电流而形成磁场的定子6、通过定子6所形成的磁场而旋转的转子9、向转子9的轴向的一方及另一方突出与转子9一体转动的轴10、以电绝缘的状态收纳逆变器22的逆变器壳体21、电动机壳体2。电动机壳体2以电绝缘的状态收纳定子6及转子9,并且经由第一轴承15可旋转地支承轴10的一端,经由第二轴承16可旋转地支承轴10的另一端。逆变器电路部22及逆变器壳体21配置于两个轴承(15、16)的内侧。通过这样的构成,经由轴10及第二轴承16(接近逆变器壳体21侧的轴承)的电流路径即轴承线路比现有的电动驱动单元1的轴承线路长。即,经由轴10及第二轴承16的电流路径即轴承线路的阻抗Z2′比不经由轴10及第二轴承16的电流路径即定子线路的阻抗Z1′高。由此,在轴10通过的高频电流成分减少,可以抑制放射电磁干扰。
图6A、图8A、图9A、图10A分别是第二、第三、第四、第五的实施方式的电动驱动单元1的概略纵剖面图。在与第一实施方式的图3A相同的部分附加相同的符号。第二~第五实施方式在上述(a2)的情况下,即,使定子线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元1的定子线路的电阻R及电感L小,且使轴承线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元1的轴承线路的电阻R及电感L大。下面,分别进行说明。
另外,与第一实施方式不同,在第二~第五实施方式中未设有筒状部件4a、5a。即在第二~第五实施方式中,第一轴承保持盖4和第一突缘状部件4b相同,第二保持盖5和第二突缘状部件5b相同。因此,下面,用第一突缘状部件4b、第二突缘状部件5b进行说明。
图6A所示的第二实施方式的电动驱动单元1以图3A所示的现有的电动驱动单元1为前提,使左侧的第二突缘状部件5b沿轴10的轴向(左侧)错开设有空间,在该空间组装入逆变器壳体21及逆变器电路部22。即设有从电动机壳体2的周向保持部件3的左端向轴10的径向内侧延伸的突缘41。另一方面,利用和电动机壳体2的周向保持部件3同径的圆筒状的周向保持部件42构成逆变器壳体21。将该逆变器壳体21的周向保持部件42配置于电动机壳体2的周向保持部件3的左邻。
设有从逆变器壳体21的周向保持部件42的右端向轴10的径向内侧延伸的突缘43。对于对置的两个突缘41、43,使至轴10的径向内侧端的长度相同。另外,将两个突缘41、43对置的面41a、43a经由导电性部件44抵接,利用多个螺栓45、46、47、48等对两突缘41、43加压固定。
在逆变器壳体21的周向保持部件42的内周壁电绝缘固定作为整体形成为圆环状的逆变器电路部22。在逆变器壳体21的周向保持部件42的左端固定电动机壳体2的第二突缘状部件5b。
逆变器电路部22的输出侧利用贯通两突缘41、43的交流电缆23与线圈8连接。另一方面,经由贯通第二突缘状部件5b的直流电缆25,向逆变器电路部22供给电流。
与第一实施方式相同,旋转位置检测器、多根信号线(未图示)也与轴10及电动机壳体2连接。在左侧的第二突缘状部件5b设置有覆盖轴10的左端的金属制的帽49。可以在该帽49的内壁安装旋转位置检测器。轴10的右端经由减速器(未图示)等与车轮连接,通过轴10的旋转驱动车轮。
图6B是相对于图6A记入定子线路、轴承线路的两线路的电动驱动单元1的概略纵剖面图。在与现有的电动驱动单元1中记入定子线路、轴承线路的图3B比较时,在第二实施方式的电动驱动单元1中可知如下。即,使左侧的第二突缘状部件5b沿轴10的轴向(左侧)错开设有空间,通过在该空间组装入逆变器壳体21及逆变器电路部22,使轴承线路的长度比现有的电动驱动单元1的轴承线路的长度长。
另外,在电动机壳体2的周向保持部件3的左邻增设逆变器壳体21的周向保持部件42,扩大设置于逆变器壳体21的周向保持部件42的突缘43和设置于电动机壳体2的周向保持部件3的突缘41的抵接面(41a、43a)。另外,经由导电性部件44,固定有设置于逆变器壳体21的周向保持部件42的突缘43和设置于电动机壳体2的周向保持部件3的突缘41。通过形成这样的构成,电动机壳体2的周向保持部件3和逆变器壳体21的周向保持部件42之间的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元1小。即,定子线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元1小。
图7是对第二实施方式的电动驱动单元1重叠表示定子线路的阻抗Z1′的频率特性和轴承线路的阻抗Z2′的频率特性的图。与现有的电动驱动单元1对应的频率特性即图4不同,在第二实施方式的电动驱动单元1中,对于定子线路的阻抗Z1′、轴承线路的阻抗Z2′,在所有频带Z1′<Z2′成立。在Z1′<Z2′的关系成立的情况下,经由轴10及第二轴承16(接近于逆变器壳体21侧的轴承)通过的高频电流减少。由此,抑制轴10的电位变动,能够降低向外部的电磁干扰的放射,并且可以延长第二轴承16的寿命。
这样,在第二实施方式中,经由导电性部件44固定电动机壳体2和逆变器壳体21。根据第二实施方式,通过介装导电性部件44,以低阻抗连接逆变器壳体21和电动机壳体2的周向保持部件3。因此,经由轴10和第二轴承16(接近于逆变器壳体21侧的轴承)的电流路径即轴承线路的阻抗Z2′比未经由导电性部件44连接逆变器壳体21和电动机壳体2的周向保持部件3的情况的轴承线路的阻抗更高。由此,未经由轴10和第二轴承16的电流路径即定子线路的阻抗Z1′在所有的频带比轴承线路的阻抗Z2′低。因此,通过轴10的高频电流成分减少,可以减少放射电磁干扰。
另外,第二实施方式中,使电动机壳体2的周向保持部件3和逆变器壳体21通过至少一个面(41a、43a)抵接。根据第二实施方式,经由轴10和第二轴承16的电流路径即轴承线路的阻抗Z2′比使电动机壳体2的周向保持部件3和逆变器壳体21不通过至少一个面抵接的情况高。另外,未经由轴10和第二轴承16的电流路径即定子线路的阻抗Z1′在所有的频带中,比轴承线路的阻抗Z2′低。由此,在轴10通过的高频电流成分减少,由此,可以减少放射电磁干扰。
图8A所示的第三实施方式的电动驱动单元1是以图3A所示的电动驱动单元1为前提,使电动机壳体2的周向保持部件3(或多边筒形状部件)向轴10的径向外侧错开而设有圆筒状的空间,并在该圆筒状的空间组装入逆变器壳体21及逆变器电路部22的结构。第二实施方式的电动驱动单元1中沿轴10的轴向并列配置电动机(6、9)和逆变器(22)。与之相对,在第三实施方式的电动驱动单元1中,沿轴10的径向重叠配置电动机(6、9)和逆变器(22)。即利用比电动机壳体2的周向保持部件3小径的圆筒状的周向保持部件51构成逆变器壳体21。另外,将逆变器壳体21的周向保持部件51配置在现有的电动驱动单元1中有电动机壳体2的周向保持部件3的位置。
逆变器壳体21的周向保持部件51的右端固定于右侧的第一突缘状部件4b。另外,逆变器壳体21的周向保持部件51的左端固定于左侧的第二突缘状部件5b。
在逆变器壳体21的周向保持部件51的外周壁固定有作为整体形成为圆环状的逆变器电路部22,在逆变器壳体21的周向保持部件51的内周壁电绝缘固定定子铁芯7。即在第三实施方式的电动驱动单元1中,逆变器壳体21的周向保持部件51兼作定子铁芯7的保持功能。另一方面,位于最外周的电动机壳体2的周向保持部件3兼作逆变器壳体的一部分。电动机壳体2的周向保持部件3兼作逆变器壳体的一部分是指电动机壳体2的周向保持部件3和逆变器壳体的抵接面积扩大之意。
实际上,在制造电动驱动单元1的情况下,使用热装等。此时,位于电动机壳体2的周向保持部件3的内周壁侧的逆变器电路部22、逆变器壳体21的周向保持部件51及定子6通过电动机壳体2的周向保持部件3紧固在轴10的径向内侧。因此,成为对逆变器壳体21的周向保持部件51及定子6作用压力的状态即加压状态。在使金属的部件间抵接(接触)的情况下,根据施加到抵接面(接触面)的压力,抵接部(接触部)的电阻及电感变化。施加的压力越大,抵接部(接触部)的电阻及电感越小。
另外,在第三实施方式中,在左右两个突缘状部件4b、5b设有多个槽52、53。通过设置多个槽52、53,与没有设计槽52、53的情况相比,左右两个突缘状部件4b、5b的电阻R及电感L大。由此,特别是左侧的第二突缘状部件5b的阻抗变大。
在第三实施方式中,电动驱动单元1大致左右对称。图8A表示用帽49覆盖轴10的右端,轴10的左端经由减速器(未图示)等与车轮连接的情况。
图8B是相对于图8A记入定子线路、轴承线路两个线路的电动驱动单元1的概略纵剖面图。与相对于现有的电动驱动单元1记入定子线路、轴承线路的图3B比较时,在第三实施方式的电动驱动单元1中可知如下。即、定子线路的长度比现有的电动驱动单元1的定子线路的长度短,定子线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元1的定子线路的电阻R及电感L小。另外,轴承线路的电阻R及电感L比现有的电动驱动单元1的轴承线路的电阻R及电感L大。
即使在第三实施方式的电动驱动单元1中,叠加定子线路的阻抗Z1′的频率特性和轴承线路的阻抗Z2′的频率特性的图也与图2、图7相同。即,在全频带,在定子线路的阻抗Z1′和轴承线路的阻抗Z2′之间Z1′<Z2′的关系成立。由此,可以降低向外部的电磁干扰的放射,并且可以延长第二轴承16的寿命。
这样,在第三实施方式中电动机壳体2具有以电绝缘的状态收纳定子6及转子9的外周的圆筒状的周向保持部件3、第一突缘状部件4b、第二突缘状部件5b。第一突缘状部件4b在内周侧具备第一轴承15,并朝向轴10的径向外侧延伸。第二突缘状部件5b在内周侧具备第二轴承16,并朝向轴10的径向外侧延伸。在电动机壳体2的周向保持部件3的内周侧配置有比周向保持部件3小径的圆筒状的周向保持部件51作为逆变器壳体21的周向保持部件51。将逆变器壳体21的周向保持部件51的轴向的两端固定在第一、第二突缘状部件4b、5b,并且在逆变器壳体21的周向保持部件51和电动机壳体2的周向保持部件3之间的空间收纳逆变器电路部22(逆变器)。
根据第三实施方式,逆变器壳体21和电动机壳体2的周向保持部件3的抵接面积(接触面积)扩大。另外,通过随着使用热装等的加压,比逆变器壳体21和电动机壳体2的周向保持部件3不是加压状态的情况,以低电阻且低电感连接。不经由轴10和第二轴承16(接近逆变器壳体21侧的轴承)的电流路径即定子线路的阻抗Z1′在所有的频带,比经由轴10和第二轴承16的电流路径的轴承线路的阻抗Z2′低。由此,在轴10通过的高频电流成分减少,由此,可以减少放射电磁干扰。
在第三实施方式中,两个突缘状部件4b、5b具有多个槽52、53。根据第三实施方式,两个突缘状部件4b、5b的电阻及电感比两个突缘状部件4b、5b没有多个槽52、53的情况高。由此,不经由轴10和第二轴承16的电流路径的定子线路的阻抗Z1′在所有频带,比经由轴10和第二轴承16的电流路径即轴承线路的阻抗Z2′低。因此,在轴10通过的高频电流成分减少,放射电磁干扰减少。
图9A所示的第四实施方式的电动驱动单元1是以图3A所示的现有的电动驱动单元1为前提,使电动机壳体2的周向保持部件3(或多边筒形状部件)向轴10的径向外侧错开设有圆筒状的空间,并在该圆筒状的空间组装入逆变器壳体21及逆变器电路部22的结构。该构成与第三实施方式的电动驱动单元1相同。
但是,与第三实施方式的电动驱动单元1不同,在电动机壳体2的周向保持部件3的内周侧不配置逆变器壳体21的周向保持部件51,电动机壳体2的周向保持部件3兼有逆变器壳体21的周向保持部件51的功能。即在电动机壳体2的周向保持部件3的内周壁电绝缘固定有作为整体形成为圆环状的逆变器电路部22,在逆变器电路部22的内周壁电绝缘固定有定子铁芯7。
另外,在第四实施方式的电动驱动单元1中,左右两个突缘状部件4b、5b的轴截面为阶梯状的形状。通过将两个突缘状部件4b、5b的轴截面形成阶梯状的形状,两个突缘状部件4b、5b的电阻R及电感L比不将突缘状部件4b、5b形成阶梯状的形状的情况大。
图9B是相对于图9A记入定子线路、轴承线路两个线路的电动驱动单元1的概略纵剖面图。在第四实施方式的电动驱动单元1中,逆变器电路部22和定子铁芯7直接连接,因此,定子线路的长度比第三实施方式的电动驱动单元1的定子线路的长度还短。由此,定子线路的阻抗Z1′比第三实施方式的电动驱动单元1的定子线路的阻抗小。另外,两个突缘状部件4b、5b是阻抗比现有的电动驱动单元1的突缘状部件4b、5b高的构造,因此,轴承线路的阻抗Z2′比现有的电动驱动单元1的轴承线路的阻抗Z2大。
即使在第四实施方式的电动驱动单元1中,重叠定子线路的阻抗Z1′的频率特性和轴承线路的阻抗Z2′的频率特性的图也与图2、图7相同。即在全频带,定子线路的阻抗Z1′和轴承线路的阻抗Z2′之间Z1′<Z2′的关系成立。由此,可以降低向外部的电磁干扰放射,并且可以延长第二轴承16的寿命。
这样,在第四实施方式中,电动机壳体2具有以电绝缘的状态收纳定子6及转子9的外周的周向保持部件3、第一突缘状部件4b、第二突缘状部件5b。第一突缘状部件4b在内周侧具有第一轴承15,并朝向轴10的径向外侧延伸。第二突缘状部件5b在内周侧具备第二轴承16,并朝向轴10的径向外侧延伸。在电动机壳体2的周向保持部件3的内周壁固定有作为整体形成为圆环状的逆变器电路部22(逆变器),在形成为圆环状的逆变器电路部22的内周壁固定有定子6。根据第四实施方式,将逆变器壳体21和电动机壳体2的周向保持部件3作为相同的部件,因此,可以消减零件数量。另外,逆变器壳体21和电动机壳体2的周向保持部件3之间的电阻及电感不存在,因此,未经由轴10和第二轴承16的电流路径即定子线路的阻抗Z1′在全部频带比经由轴10和第二轴承16的电流路径即轴承线路的阻抗Z2′低。由此,在轴10通过的高频电流成分减少,由此,可以减少放射电磁干扰。
在第四实施方式中,两个突缘状部件4b、5b的轴截面为阶梯状。根据第四实施方式,两个突缘状部件4b、5b的电阻及电感比两个突缘状部件4b、5b的轴截面不是阶梯状的情况高。因此,未经由轴10和第二轴承16的电流路径即定子线路的阻抗Z1′在所有频带比经由轴10和第二轴承16的电流路径即轴承线路的阻抗Z2′低。由此,在轴10通过的高频电流成分减少,放射电磁干扰减少。
图10A所示的第五实施方式的电动驱动单元1与第一~第四实施方式的电动驱动单元1不同,以径向间隙外转子型电动机为对象。
在第五实施方式的电动驱动单元1中,逆变器壳体21具有定子保持功能和外转子保持功能,经由两个轴承15、16保持左右两个突缘状部件4b、5b。即,逆变器壳体21作为由圆盘状部件61和设置于圆盘状部件61的轴心位置的轴状部件62构成的支承部件而构成。在轴状部件62的外周壁固定定子6,在电动机壳体2的周向保持部件3的内周壁固定转子9。
电动机壳体2的周向保持部件3为圆筒状。在周向保持部件3的右端固定第一突缘状部件4b,在周向保持部件3的左端固定第二突缘状部件5b。第一突缘状部件4b经由第一轴承15旋转支承于逆变器壳体21的轴状部件62(支承部件)。第二突缘状部件5b经由第二轴承16旋转支承于逆变器壳体21的圆盘状部件61(支承部件)。
在定子铁芯7的内部绝缘配置有作为整体形成为圆环状的逆变器电路部22。这是因为,通过使逆变器电路部22和定子铁芯7以大面积直接抵接,使定子线路的阻抗Z1′比现有的电动驱动单元1的定子线路的阻抗Z1小。
在这样构成的径向间隙外转子型电动机中,左右两个突缘状部件4b、5b和电动机壳体2的周向保持部件3与转子9一体旋转。
图10B是相对于图10A记入定子线路、轴承线路两条线路的电动驱动单元1的概略纵剖面图。在第五实施方式的电动驱动单元1中,通过使逆变器电路部22和定子铁芯7以大面积直接抵接,定子线路的阻抗Z1′比现有的电动驱动单元1的定子线路的阻抗Z1小。另外,轴承线路的阻抗Z1′比现有的电动驱动单元1的轴承线路的阻抗Z2大。由此,即使在第五实施方式的电动驱动单元1中,重叠定子线路的阻抗的频率特性和轴承线路的阻抗的频率特性的图与图2、图7相同。即在全频带,在定子线路的阻抗Z1′和轴承线路的阻抗Z2′之间Z1′<Z2′的关系成立。由此,可以降低向外部的电磁干扰放射,并且可以延长第二轴承16的寿命。
这样,在第五实施方式中,电动机壳体2具有以电绝缘的状态收纳定子6及转子9的外周的周向保持部件3、第一突缘状部件4b、第二突缘状部件5b。第一突缘状部件4b在内周侧具备第一轴承15,并朝向轴10的径向外侧延伸。第二突缘状部件5b在内周侧具备第二轴承16,并朝向轴10的径向外侧延伸。逆变器壳体21通过由圆盘状部件61、设置于圆盘状部件61的轴心位置的轴状部件62构成的支承部件而构成。在轴状部件62的外周壁固定定子6,在周向保持部件3的内周壁固定转子9。另外,第一突缘状部件4b经由第一轴承15旋转支承于支承部件(61、62),第二突缘状部件5b经由第二轴承16旋转支承于支承部件(61、62)。逆变器电路部22(逆变器)直接固定于定子6上。根据第五实施方式,利用逆变器壳体21与定子6直接连接的构造,逆变器壳体21和定子6之间的阻抗降低。因此,未经由轴10和第二轴承16的电流路径即定子线路的阻抗在所有频带比经由轴10和第二轴承16的电流路径即轴承线路的阻抗低。由此,在轴10通过的高频电流成分减少,由此,可以降低放射电磁干扰。
以上,参照附图详细说明了本发明,但本发明不限定于这样的具体构成,也包含添加的本发明请求范围的宗旨内的各种变更及同等的构成。
上述的各实施方式的电动驱动单元中,构成为,从逆变器22产生的高频电流通过的多条路径中,经由定子6的路径(定子线路)的长度比经由轴10的路径(轴承线路)的长度短。但是,定子线路的长度和轴承线路的长度即使相等的情况,也具有上述的效果。因此,只要构成为经由定子6的路径(定子线路)的长度为经由轴10的路径(轴承线路)的长度以下即可。
在第三实施方式中,在两个突缘状部件4b、5b设有多个槽52、53,但是,在第四实施方式中,也可以在两个突缘状部件4b、5b设有多个槽52、53。另外,在第四实施方式中,两个突缘状部件4b、5b的轴截面为阶梯状,但是,在第三实施方式中,两个突缘状部件4b、5b的轴截面也可以为阶梯状。
本申请基于2010年7月26日在日本专利厅申请的特愿2010-166851主张优先权,该申请的全部的内容通过参照编入本说明书中。

Claims (9)

1.一种电动驱动单元,其具备:
逆变器(22);
定子(6),其接受来自所述逆变器(22)的交流电流而形成磁场;
转子(9),其通过所述定子(6)形成的磁场而旋转;
轴(10),其向所述转子(9)的轴向的一方及另一方突出,与所述转子(9)一体转动;
逆变器壳体(21),其以电绝缘的状态收纳所述逆变器(22);
电动机壳体(2),其以电绝缘的状态收纳所述定子(6)及所述转子(9),并且经由第一轴承可旋转地支承所述轴(10)的一端,经由第二轴承可旋转地支承所述轴(10)的另一端,
在所述第一轴承及所述第二轴承的两轴承的内侧配置所述逆变器(22)及所述逆变器壳体(21)。
2.如权利要求1所述的电动驱动单元,其中,
经由导电性部件固定所述电动机壳体(2)和所述逆变器壳体(21)。
3.如权利要求1所述的电动驱动单元,其中,
使所述电动机壳体(2)和所述逆变器壳体(21)通过至少一个面抵接。
4.如权利要求1所述的电动驱动单元,其中,
所述电动机壳体(2)具有:
圆筒状的周向保持部件(3),其以电绝缘的状态收纳所述定子(6)及所述转子(9)的外周;
第一突缘状部件(4b),其在内周侧具备所述第一轴承,并朝向所述轴(10)的径向外侧延伸;
第二突缘状部件(5b),其在内周侧具备所述第二轴承,并朝向所述轴的径向外侧延伸,
将比所述周向保持部件(3)更小径的圆筒状的周向保持部件(51)作为所述逆变器壳体(21)的周向保持部件配置于所述电动机壳体(2)的周向保持部件(3)的内周侧,
将所述逆变器壳体(21)的周向保持部件的轴向的两端固定在所述第一突缘状部件(4b)及第二突缘状部件(5b),并且,
在所述逆变器壳体(21)的周向保持部件(51)与所述电动机壳体的周向保持部件(3)之间的空间收纳所述逆变器(22)。
5.如权利要求1所述的电动驱动单元,其中,
所述电动机壳体(2)具有:
周向保持部件(3),其以电绝缘的状态收纳所述定子(6)及所述转子(9)的外周;
第一突缘状部件(4b),其在内周侧具备所述第一轴承,并朝向所述轴(10)的径向外侧延伸;
第二突缘状部件(5b),其在内周侧具备所述第二轴承,并朝向所述轴(10)的径向外侧延伸,
在所述电动机壳体(2)的周向保持部件(3)的内周壁固定有作为整体形成为圆环状的逆变器(22),
在形成为所述圆环状的逆变器(22)的内周壁固定所述定子(6)。
6.如权利要求1所述的电动驱动单元,其中,
所述电动机壳体(2)具有:
周向保持部件(3),其以电绝缘的状态收纳所述定子(6)及所述转子(9)的外周;
第一突缘状部件(4b),其在内周侧具备所述第一轴承,并朝向所述轴(10)的径向外侧延伸;
第二突缘状部件(5b),其在内周侧具备所述第二轴承,并朝向所述轴(10)的径向外侧延伸,
所述逆变器壳体(21)通过由圆盘状部件(61)、设置于该圆盘状部件(61)的轴心位置的轴状部件(62)构成的支承部件而构成,
在所述轴状部件(62)的外周壁固定所述定子(6),在所述周向保持部件(3)的内周壁固定所述转子(9),
所述第一突缘状部件(4b)经由所述第一轴承旋转支承于所述支承部件,所述第二突缘状部件(5b)经由所述第二轴承旋转支承于所述支承部件,
所述逆变器(22)直接固定于所述定子(6)。
7.如权利要求4或5所述的电动驱动单元,其中,
所述第一突缘状部件(4b)及所述第二突缘状部件(5b)具有多个槽。
8.如权利要求4或5所述的电动驱动单元,其中,
所述第一突缘状部件(4b)及所述第二突缘状部件(5b)的轴截面为阶梯状。
9.一种电动驱动单元,其具备:
逆变器(22);
定子(6),其接受来自所述逆变器(22)的交流电流而形成磁场;
转子(9),其通过所述定子(6)形成的磁场而旋转;
轴(10),其向所述转子(9)的轴向的一方及另一方突出,与所述转子(9)一体转动,
从所述逆变器(22)产生的高频电流流经的多个路径中经由所述定子(6)的路径的长度为,经由所述轴(10)的路径的长度以下。
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