CN107710563B - 机电一体型的旋转电机装置 - Google Patents

Abstract

一种机电一体型的旋转电机装置，其具有：旋转电机(8)；电力变换装置(9)，其与旋转电机(8)连接；壳体(1)，其将旋转电机(8)以及电力变换装置(9)收容为一体；以及安装部件(15)，其安装于壳体(1)，电力变换装置(9)安装于该安装部件(15)的与旋转电机(8)的相反侧。与构成电力变换装置(9)的电子元件(13)连接的导电连接部件(19)，以相对于安装部件(15)电绝缘的状态安装于安装部件(15)的与旋转电机(8)的相反侧。在安装部件(15)的旋转电机(8)侧设置有对电子元件(13)以及导电连接部件(19)进行冷却的冷却部(33)。

Description

机电一体型的旋转电机装置

技术领域

本发明涉及将旋转电机以及电力变换装置一体地收容于壳体的机电一体型的旋转电机装置。

背景技术

在将作为旋转电机的电机和作为电力变换装置的逆变器一体地收容于壳体时，已知在设置于壳体的安装座的上方安装有逆变器的结构(参照专利文献1)。为了抑制逆变器的高温化，在专利文献1的技术中，利用压缩机运转时的低温气体制冷剂对壳体进行冷却，利用该冷热对安装座上的逆变器进行冷却。

专利文献1：日本特开2005-36773号公报

发明内容

在专利文献1的技术中，利用壳体被冷却时的冷热对安装座上的逆变器进行冷却，但逆变器有可能因在电机的线圈产生的热进行传递而变得高温化。

因此，本发明的目的在于，抑制因在旋转电机产生的热而引起的电力变换装置的高温化。

本发明是机电一体型的旋转电机装置，其具有：旋转电机；电力变换装置；以及壳体，其将旋转电机以及电力变换装置一体地收容，该旋转电机装置具有安装部件，电力变换装置安装于该安装部件的与旋转电机的相反侧。对于该电力变换装置，在安装部件的与旋转电机的相反侧将与构成电力变换装置的电子元件连接的导电连接部件设置为相对于安装部件电绝缘的状态，在此基础上，在安装部件的旋转电机侧具有对电子元件以及导电连接部件进行冷却的冷却部。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的旋转电机装置的斜视图。

图2是在图1的旋转电机装置中使用的逆变器模块的斜视图。

图3是相对于图2而省略了电子元件的斜视图。

图4是从图3的下部侧观察的斜视图。

图5是图3的具有汇流条的部分的示意性剖面图。

图6是本发明的第3实施方式所涉及的与图2相对应的斜视图。

图7是第3实施方式所涉及的与图5相对应的示意性剖面图。

图8是本发明的第5实施方式所涉及的具有汇流条的部分的分解斜视图。

图9是第5实施方式的包含带分隔壁绝缘片材的汇流条的剖面图。

图10是本发明的第6实施方式所涉及的逆变器模块的侧视图。

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。

图1是本发明的第1实施方式所涉及的机电一体型的旋转电机装置的斜视图。旋转电机装置的壳体1具有：大致圆筒形状的电机部3；大致长方体形状的逆变器部5，其一体地设置于电机部3的圆筒形状部分的图1中的上部侧；以及罩7，其将逆变器部5的上部覆盖。

在电机部3内收容有作为旋转电机的三相交流电机(下面，简称为电机)8。在逆变器部5上的被罩7覆盖的部分，收容有作为电力变换装置的逆变器9。即，壳体1将电机8以及逆变器9一体地收容。

逆变器9具有平滑电容器11、功率模块13等作为电子部件，该功率模块13具有功率半导体元件。逆变器9安装于作为安装部件的托盘15的与电机8相反侧的上表面。在壳体1的逆变器部5设置有用于对托盘15进行载置固定的长方形形状的底壁。

托盘15由长方形的板状部件构成。托盘15的材质为由导电性部件构成的金属、由非导电性部件构成的树脂、陶瓷等。将多个作为逆变器部件的上述电子元件搭载于托盘15，由此构成如图2所示的逆变器模块17。

在托盘15上，在与平滑电容器11相反侧的位置，安装有作为导电连接部件的三个汇流条19。三个汇流条19构成对电机8供给电力的电力供给端子，与电机8的U、V、W的各相相对应地设置。

在汇流条19的与功率模块13接近的位置设置有电流传感器21。如相对于图2而省略了电子元件的图3所示，在汇流条19的电流传感器21侧的端部，以朝向上方凸出的方式设置有传感器连接端子23。电流传感器21经由传感器连接端子23而与汇流条19连接。

电流传感器21与从功率模块13引出的三个端子25连接。由此，电流传感器21对从功率模块13的端子25向汇流条19流动的电流进行检测。

这里的托盘15设为由导电性部件构成的金属制的。因此，在金属制的托盘15与汇流条19之间，为了实现电绝缘而设置有绝缘纸等作为电绝缘部件的绝缘片材27。绝缘片材27形成为包含三个汇流条19的整体在内的近似正方形形状，例如通过粘接而分别固定于托盘15以及汇流条19。

在汇流条19的与电流传感器21相反侧的端部，形成有供未图示的端子部件连接固定的端子孔19a。未图示的端子部件与电机8侧连接。如图4所示，与端子孔19a相对应的位置处的托盘15形成有充分大于端子孔19a的开口孔15a。由此，与电机8侧连接的未图示的端子部件和金属制的托盘15以非接触的状态而分离。在绝缘片材27也与端子孔19a相对应地形成有与开口孔15a大致相同直径的开口孔。

由长方体形状示出的平滑电容器11安装于图3所示的长方形形状的导电板29上，在导电板29与托盘15之间设置有成为电绝缘部件的绝缘片材31。绝缘片材31以外周缘部向导电板29的外周缘部的外侧凸出的方式，整体形成为比导电板29略大的长方形形状。绝缘片材31例如通过粘接而分别固定于托盘15以及导电板29。

如图2所示，导电板29以及绝缘片材31的从平滑电容器11向功率模块13侧凸出的一部分位于功率模块13的一部分的下部。由此，经由导电板29而将平滑电容器11和功率模块13电连接。

在通过树脂模塑而使得开关元件等成型的状态下，通过紧固连结件、粘接等而将功率模块13固定于托盘15上。功率模块13在与导电板29相对应的部分未形成树脂模塑部，通过未形成树脂模塑部的部分而与平滑电容器11电连接。

如图4所示，在托盘15的电机8侧接合固定有水路形成部件33。水路形成部件33具有与托盘15相对的侧开口的开口部，通过将开口部接合固定于托盘15的表面(背面)而与托盘15之间形成托盘冷却水通路35。通过在水路形成部件33与托盘15之间形成托盘冷却水通路35而构成作为冷却部的冷却器36。

水路形成部件33具有沿长方形状的托盘15的短边部而平行地形成的第1主通路形成部33a、第2主通路形成部33b、第3主通路形成部33c。第1主通路形成部33a和第2主通路形成部33b各自的一侧的端部彼此由第1联络通路形成部33d连接。第2主通路形成部33b和第3主通路形成部33c的与第1联络通路形成部33d相反侧的端部彼此由第2联络通路形成部33e连接。

因此，水路形成部件33形成为弯曲状。托盘冷却水通路35也与水路形成部件33的形状相对应地形成为弯曲状。在弯曲状的水路形成部件33的周缘，遍布整周地形成有凸缘33f。通过粘接等而以密闭状态将凸缘33f接合固定于托盘15。

在第1主通路形成部33a的与第1联络通路形成部33d相反侧的端部附近连接有冷却水入口配管37。另一方面，在第3主通路形成部33c的与第2联络通路形成部33e相反侧的端部附近连接有冷却水出口配管39。

冷却水被未图示的冷却水泵从外部向冷却水入口配管37供给而在托盘冷却水通路35流动。作为冷却介质的冷却水在托盘冷却水通路35中从第1主通路形成部33a朝向第3主通路形成部33c流动，并从冷却水出口配管39向冷却器36的外部排出。

排出至冷却器36的外部的冷却水从在壳体1的电机部3的壁部内设置的未图示的冷却水通路通过而对电机8进行冷却。对电机8进行冷却后的冷却水向壳体1的外部排出。

可以利用层叠薄膜将包含安装有平滑电容器11、功率模块13以及电流传感器21之前的状态的水路形成部件33的托盘15整体覆盖。此时，关于汇流条19以及导电板29，层叠薄膜将除了电导通部以外的部位覆盖。并且，关于水路形成部件33，层叠薄膜将除了冷却水入口配管37以及冷却水出口配管39以外的部位覆盖。

图5是包含上述层叠薄膜的结构的具有图3的汇流条19的部分的示意性剖面图。在该情况下，在上下的层叠薄膜41a、41b彼此之间，从下部的层叠薄膜41b起按顺序存在水路形成部件33、冷却水43、托盘15、绝缘片材27、汇流条19。

在本实施方式中，如图5所示，冷却水43直接接触托盘15的与汇流条19相反侧的背面而更高效地对托盘15整体进行冷却。通过对托盘15进行冷却，还有效地将托盘15上的汇流条19、具有平滑电容器11、功率模块13等电子元件的逆变器9也冷却。

另外，在电机8的线圈所产生的热有时会通过汇流条19而传递至逆变器9(功率模块13)。在该情况下，以上述方式对托盘15进行冷却而经由绝缘片材27将汇流条19冷却，因此能够抑制在电机8侧所产生的热向逆变器9(功率模块13)传递。由此，能抑制逆变器9(功率模块13)的高温化。

汇流条19被冷却而能够抑制高温化，因此与汇流条19连接的电流传感器21能够抑制由高温化引起的检测误差，输出变得稳定并提高了电流检测精度。另外，通过抑制高温化而能够将汇流条19通电时的电阻抑制得较低，能够提高可靠性。

在本实施方式中，托盘15由作为导电性部件的金属构成，在托盘15与汇流条19之间设置有绝缘片材27。因此，能够利用绝缘片材27而使托盘15和汇流条19之间电绝缘，并能够确保汇流条19的冷却。将托盘15设为由热阻较小的金属制成，因此能够经由托盘15而高效地将汇流条19的热向冷却器36释放。另外，利用绝缘片材27而使得托盘15与汇流条19之间电绝缘，由此还能够容易地使托盘15与逆变器9(功率模块13)之间电绝缘。

另外，在本实施方式中，水路形成部件33具有与托盘15相对的侧开口的开口部，将开口部接合固定于托盘15的表面(背面)。在开口部的内侧形成有对制冷剂进行收容的制冷剂收容空间。由此，在水路形成部件33内的制冷剂收容空间流动的制冷剂直接将托盘15冷却，因此能够有效地将托盘15冷却。

另外，在上述说明中，作为本实施方式的绝缘片材27、31而举例示出了绝缘纸，但未必局限于此，只要使得托盘15、与汇流条19或导电板29电绝缘即可。

作为本发明的第2实施方式，对托盘15是由非导电性部件构成的树脂、陶瓷等的情况进行说明。在该情况下，在图5中不需要绝缘片材27。还不需要平滑电容器11侧的绝缘片材31。

因此，在第2实施方式中，不需要绝缘片材27、31，与此相应地，能够削减部件件数，在此基础上，还提高了针对汇流条19、导电板29的冷却效果，能够更进一步抑制汇流条19、逆变器9的温度升高。汇流条19的冷却效果提高，从而能够更进一步抑制汇流条19的温度升高，还更进一步提高了电流传感器21的电流检测精度。

图6是本发明的第3实施方式所涉及的与图2相对应的斜视图。在第3实施方式中，在汇流条19的与托盘15相反侧的上部，以电绝缘的状态设置有作为散热部件的金属部件45。具体而言，使得实施电绝缘的绝缘纸等绝缘片材47介于由导电性部件构成的金属部件45与汇流条19之间。例如利用粘接剂将绝缘片材47、与金属部件45以及汇流条19之间固定。

金属部件45沿三个汇流条19的并列配置方向延伸，在两端部具有向下方凸出的凸出部45a。凸出部45a的下端与托盘15的表面接触，例如利用粘接剂进行固定。

图7是第3实施方式所涉及的与图5相对应的示意性剖面图，且是从托盘15的汇流条19的端子孔19a侧观察金属部件45时的剖面图。在该情况下，形成为如下构造，即，相对于图5，在汇流条19与上部的层叠薄膜41a之间追加有金属部件45以及绝缘片材47。此外，绝缘片材47可以与绝缘片材27一体地构成。

在第3实施方式中，经由被冷却水43冷却的托盘15而对金属部件45进行冷却。此时，汇流条19的热经由绝缘片材47而向金属部件45释放。因此，汇流条19从托盘15经由绝缘片材27而被冷却，除此之外，汇流条19还从与托盘15相反侧的面被金属部件45冷却。因此，能够进一步提高汇流条19的冷却效果，能够进一步抑制汇流条19的温度升高，还能进一步提高电流传感器21的电流检测精度。

在第3实施方式中，金属部件45由导电性部件构成，在金属部件45与汇流条19之间设置有绝缘片材47。因此，能够利用绝缘片材47而使金属部件45与汇流条19之间电绝缘，并且能够确保汇流条19的冷却。

作为本发明的第4实施方式，还可以使用由非导电性部件构成的树脂、陶瓷等而取代作为散热部件的金属部件45。在该情况下，在图7中，不需要绝缘片材47。由此，进一步提高了部件件数的削减以及汇流条19的冷却效果。

此外，可以使金属部件45的凸出部45a形成为不与托盘15接触而是分离的状态。在该情况下，可以利用未图示的其他冷却部件对金属部件45进行冷却，而不是经由托盘15对金属部件45进行冷却。另外，可以使金属部件45向外侧延伸而不与托盘15接触，由此实现利用金属部件45的周围的气氛进行冷却的所谓的空冷。

另外，可以在托盘15与金属部件45的凸出部45a之间、金属部件45与绝缘片材47之间、绝缘片材47与汇流条19之间分别涂敷散热润滑脂。散热润滑脂是散热性优异的导热性润滑脂，将其涂敷于导热面，由此能够降低热阻而进一步提高散热效果。

图8、图9示出了第5实施方式。在第5实施方式中，取代图3所示的第1实施方式中的绝缘片材27而使用带分隔壁绝缘片材49。其他结构与第1实施方式相同。

带分隔壁绝缘片材49在平板状的平面部49a上具有纵壁49b。纵壁49b具有：外壁49a1，其将三个汇流条19整体的周围包围；以及分隔壁49b2，其位于彼此相邻的汇流条19彼此间、且将汇流条19彼此分隔。如图9所示，外壁49a1以及分隔壁49b2距平面部49a的高度与汇流条19的板厚大致相等。

将三个汇流条19分别收容于被外壁49a1以及分隔壁49b2包围的三个区域。由此，能够将三个汇流条19设置为相对于带分隔壁绝缘片材49被定位的状态，并且利用分隔壁49b2使得彼此相邻的部件彼此电绝缘。

在第5实施方式中，设置有多个汇流条19，在多个汇流条19彼此间设置有成为电绝缘部件的分隔壁49b2。由此，能更可靠地实现多个汇流条19彼此的电绝缘。

能够利用分隔壁49b2使彼此相邻的汇流条19彼此电绝缘，因此能够以更接近的状态将其设置于托盘15上。由此，能够进一步减小托盘15中的汇流条19的设置区域，能够实现逆变器模块17整体的小型化，进而能够实现作为旋转电机装置的电机装置整体的小型化。

汇流条19使得周围的侧面与纵壁49b接触，与如图3所示仅使底面与绝缘片材27接触的情况相比，与带分隔壁绝缘片材49的接触面积增大。由此，能够经由带分隔壁绝缘片材49而更有效地使汇流条19的热向托盘15释放。另外，能够将汇流条19收容为定位于被外壁49a1和分隔壁49b2包围的三个区域的状态，因此针对托盘15的设置作业变得容易。

图10示出了第6实施方式。在第6实施方式中，取代图4中的具有水路形成部件33的冷却器36而将热管51安装于托盘15的背面侧。热管51将与平滑电容器11相对应的一侧设为冷凝部51a，将与特别需要冷却的汇流条19、功率模块13相对应的一侧设为蒸发部51b。

通过向热管51的蒸发部51b散热而与设置有冷却器36的情况同样地将功率模块13、汇流条19冷却。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式不过是为了容易理解本发明而记载的简单的示例而已，本发明并不限定于这些实施方式。本发明的技术范围并不局限于上述实施方式中公开的具体的技术事项，还包含能够由此容易地导出的各种变形、变更、替代技术等。

例如，在托盘15是由导电性部件构成的金属制的情况下，可以由电绝缘部件仅构成与汇流条19接触的部位。

另外，作为电力变换装置并不局限于逆变器9，可以将本发明应用于DC-DC转换器，作为旋转电机并不局限于电机8，还可以将本发明应用于发电机。另外，可以使用帕尔帖元件作为冷却部。

工业实用性

本发明应用于将旋转电机以及电力变换装置一体地收容于壳体的机电一体型的旋转电机装置。

标号的说明

1 壳体

8 电机(旋转电机)

9 逆变器(电力变换装置)

13 功率模块(电子元件)

15 托盘(安装部件)

19 汇流条(导电连接部件)

27、47 绝缘片材(电绝缘部件)

36 冷却器(冷却部)

45 金属部件(散热部件)

49b2 带分隔壁绝缘片材的分隔壁(电绝缘部件)

51 热管(冷却部)

Claims (8)

1.一种机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，具有：

旋转电机；

电力变换装置，其与旋转电机连接；

壳体，其将所述旋转电机以及所述电力变换装置一体地收容；

安装部件，其安装于所述壳体，所述电力变换装置安装于该安装部件的与所述旋转电机的相反侧；

导电连接部件，其以相对于安装部件电绝缘的状态安装于所述安装部件的与所述旋转电机的相反侧，与构成所述电力变换装置的电子元件和所述旋转电机连接；以及

冷却部，其安装于所述安装部件的所述旋转电机侧，对所述电子元件以及导电连接部件进行冷却。

2.根据权利要求1所述的机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，

所述冷却部在所述安装部件侧的至少一部分处设置有开口部，

所述安装部件设置于所述开口部。

3.根据权利要求1或2所述的机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，

所述安装部件由导电性部件构成，

在所述安装部件与所述导电连接部件之间设置有电绝缘部件。

4.根据权利要求1或2所述的机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，

所述安装部件由非导电性部件构成。

5.根据权利要求1或2所述的机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，

散热部件以电绝缘的状态设置于所述导电连接部件的与所述安装部件的相反侧。

6.根据权利要求5所述的机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，

所述散热部件由导电性部件构成，

在所述散热部件与所述导电连接部件之间设置有电绝缘部件。

7.根据权利要求5所述的机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，

所述散热部件由非导电性部件构成。

8.根据权利要求1或2所述的机电一体型的旋转电机装置，其特征在于，

设置有多个所述导电连接部件，

在多个所述导电连接部件彼此间设置有电绝缘部件。

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