CN113316524A - 轮驱动装置以及具备轮驱动装置的电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种能够抑制马达及电力变换装置的温度上升，抑制电气构件的故障发生的轮驱动装置。该轮驱动装置具备：马达，其具有定子(60)和转子(40)；定子保持部(80)，其保持定子(60)；电力变换装置(100)，其变换向马达供给的电力；以及轮，其在内周侧收纳马达、定子保持部(80)以及电力变换装置(100)。定子保持部(80)具备制冷剂流动的流路(90)。流路(90)配置在定子(60)和电力变换装置(100)之间。

Description

轮驱动装置以及具备轮驱动装置的电动车辆
技术领域
本发明涉及一种在轮内装载了马达的轮驱动装置以及具备该轮驱动装置的电动车辆。
背景技术
为了扩大车厢空间，混合动力汽车、电动汽车的电驱动系统需要安装在轮内。对于该需求，提出了在轮内装载马达和电力变换装置的技术。作为像这样的技术，例如有专利文献1。
在专利文献1中，由设置在轮部内的定子和转子来构成马达。轮部内具备逆变器，其供给旋转机的电力。定子和转子形成为圆环状，并且在其内侧形成的空间部中设置有所述逆变器装置。逆变器装置具备散热板，由逆变器装置产生的热量经由散热板释放到外部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-213622号公报
发明内容
发明要解决的问题
在轮部内设有马达和逆变器装置的情况下，不仅逆变器装置发热，而且马达也发热，因此除逆变器装置外，还需要马达的冷却。如果不能充分进行马达的冷却，由马达产生的热量会使逆变器装置的温度上升，有可能导致电气构件的寿命缩短或故障。在专利文献1记载的技术中，通过散热板的气冷方法来冷却逆变器装置，但是对于包含了马达的冷却在内的发热量的冷却性能不足，有可能导致电气构件的寿命缩短或故障。
本发明的目的在于提供一种能够抑制马达以及电力变换装置的温度上升并抑制电气构件的故障发生的轮驱动装置。
解决问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明的特征在于一种轮驱动装置，其具备：马达，其具有定子和转子；定子保持部，其保持所述定子；电力变换装置，其变换向所述马达供给的电力；以及轮，其在内周侧收纳所述马达、所述定子保持部以及所述电力变换装置，该轮驱动装置中，所述定子保持部具备制冷剂流动的流路，所述流路配置在所述定子与所述电力变换装置之间。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种抑制马达以及电力变换装置的温度上升并抑制电气构件的故障发生的轮驱动装置。
附图说明
图1为表示本发明的第1实施例的轮驱动装置的概况的图。
图2为表示本发明的第2实施例的轮驱动装置的概况的图。
图3为表示本发明的第3实施例的轮驱动装置的概况的图。
图4为表示本发明的第4实施例的轮驱动装置的概况的图。
图5为表示本发明的第5实施例的轮驱动装置的概况的图。
图6为表示本发明的第6实施例的装载了轮驱动装置的电动车辆的概况的图。
具体实施方式
下面，将参照附图说明本发明的实施例。但是，本发明不限定解释为以下实施例，也可以是组合已知的其他要素来实现本发明的技术思想。另外，各个图中相同要素用同一符号来记述，省略重复说明。在各个实施例中，轴向是指与旋转轴30相同的方向，径向是指与旋转轴30正交的方向。
实施例1
使用图1来说明本发明的第1实施例。图1为表示本发明的第1实施例的轮驱动装置的概况的图。在图1中，马达配置在轮20的内周侧(径向内侧)并且如下构成：旋转轴30；转子40，其固定在旋转轴30上；轴承50，其可旋转地支承旋转轴30的两侧；定子60，其配置在转子40的外周侧；线圈70，其卷绕在定子60的槽中；以及定子保持部80，其保持定子60，构成马达的外轮廓。由这些结构来构成轮驱动装置200。
轮20的径向外侧(外周侧)装有轮胎10。轮20通过螺栓和螺母等固定在旋转轴30的旋转轴向侧面。
旋转轴30由轴承50支承而沿周向旋转。在旋转轴30的径向上装有由电磁钢板等磁性材料构成的转子40，并以同心圆状配置有定子60。
定子60由定子保持部80保持。通过在定子60的齿部卷绕铜线等导体来形成线圈70。
在定子保持部80上装有电力变换装置100，电力变换装置100的输出端子连接到线圈70的端子。
电力变换装置100的输入端子连接到未图示的电池，由电池供给马达的驱动所需要的电能。电力变换装置100将由电池供给的电力从直流变换为交流，将该变换后的电力供给马达。马达通过未图示的控制装置来控制流过线圈70的电流，通过由定子60发生旋转磁场而使转子40发生旋转扭矩。
定子保持部80经由未图示的转向节等固定在车辆上。定子保持部80由导热性好的铝等金属来形成，在定子60与电力变换装置100之间设有圆筒状的流路90。
流路90装满水(冷却剂)或油等制冷剂，制冷剂通过未图示的泵而循环。为使制冷剂的温度变得比定子60或电力变换装置100低，通过未图示的散热器等来冷却。
在第1实施例中，在定子60与电力变换装置100之间设有制冷剂流动的流路。根据第1实施例，由于在定子60或线圈70中产生的热量在经由定子保持部80传递到电力变换装置100之前被在流路90中流动的制冷剂冷却，因此能够抑制马达的冷却和电力变换装置的温度上升。
实施例2
接下来，将使用图2来说明本发明的第2实施例。图2为表示本发明的第2实施例的轮驱动装置的概况的图。对于与第1实施例相同的构成赋予同一符号，省略其详细说明。在第2实施例的轮驱动装置200中，流路90a形成在定子保持部80a的周向表面。在定子保持部80a的外周上形成有在周向上几乎一周、从外周面向径向内侧凹陷的凹部81，在该凹部81的径向外侧(外周侧)配置有电力变换装置100a。电力变换装置100a的外周覆盖有壳体。覆盖电力变换装置100a的壳体从轴向看到的形状呈环状，环状的壳体的内周侧(径向内侧)以堵塞凹部81的开口的方式被配置，形成流路90a。即，流路90a由定子保持部80a的凹部81和电力变换装置100a的壳体形成。然后，流路90a以电力变换装置100a的冷却面与制冷剂直接接触的方式来配置。电力变换装置100a不是配置在整个壳体内，而是被分割为1个或多个，适当地配置在壳体中。定子保持部80a与电力变换装置100a的壳体接触的端部通过O型圈等密封材料密封，以防止制冷剂泄漏。
根据第2实施例，由于电子变换装置100a的冷却面与冷却剂直接接触，因此对于电力变换装置100a能够得到更好的冷却效果。
实施例3
接下来，将使用图3来说明本发明的第3实施例。图3为表示本发明的第3实施例的轮驱动装置的概况的图。对于与第1实施例相同的构成赋予同一符号，省略其详细说明。在第3实施例的轮驱动装置200中，电力变换装置100b具有多个冷却面，其2个以上的冷却面与冷却剂直接接触。
在定子保持部80b形成有从定子保持部80b的轴向端部85向轴向内部凹陷的凹部82。凹部82以旋转轴30为中心形成为圆环状。在凹部82中插入有由壳体覆盖的电力变换装置100b。凹部82的轴向的长度(深度)形成为比电力变换装置100b更长(深)。
在电力变换装置100b装有比定子保持部80b的轴向端部85的凹部82的开口面积更大的盖构件101。盖构件101以旋转轴30为中心形成为圆环状。当电力变换装置100b插入凹部82时，成为电力变换装置100b的端子面的盖构件101与定子保持部80b的轴向端部85接触，堵塞凹部82的开口。定子保持部80b与盖构件101的接触的端部通过O型圈等密封材料密封，以防止制冷剂泄漏。流路90b由定子保持部80b的凹部82和盖构件101形成。电力变换装置100b被淹没在流路90b内，电力变换装置100b的冷却面周围被流路90b覆盖。
由壳体覆盖的电力变换装置100b被分割为1个或多个，收纳在凹部82内。由壳体覆盖的电力变换装置100b具有多个冷却面。壳体在例如形成为方筒状的情况下，周向的4个面、轴向的1个面等共5个面成为与制冷剂直接接触的冷却面。在圆筒状的情况下，周向的1个面、轴向的1个面共2个面成为与制冷剂直接接触的冷却面。因此，电力变换装置100b的至少2个以上的冷却面与制冷剂直接接触。
根据第3实施例，由于定子保持部80b与电力变换装置100b的接触的面减少，因此能够进一步降低经由定子保持部80向电力变换装置100b传递的热量。并且，由于电力变换装置100b与制冷剂的接触的面增加，因此电力变换装置100b能够得到更好的冷却效果。
实施例4
接下来，将使用图4说明本发明的第4实施例。图4为表示本发明的第4实施例的轮驱动装置的概况的图。在第1实施例到第3实施例中，举例说明了内转子型，但在第4实施例中举例说明外转子型。在第4实施例中，配置在定子保持部80c的定子60c以与定子保持部80c的径向外侧的外周面接触的方式被配置。在轮20c的内侧固定有转子40c其与定子60c相对。在轮20c上固定有旋转轴30c，其经由轴承50保持在定子保持部80c上。
在定子保持部80c上形成有从定子保持部80c的轴向端部86向轴向内部凹陷的凹部83。凹部83以旋转轴30为中心形成为圆环状。凹部83设置在定子60c的内周侧(径向内侧)。在凹部83中插入有由壳体覆盖的电力变换装置100c。凹部83的轴向的长度(深度)形成为比电力变换装置100c更长(深)。
在电力变换装置100c上装有比定子保持部80c的轴向端部86中的凹部83的开口面积更大的盖构件102。盖构件102以旋转轴30为中心形成为圆环状。当电力变换设备100c插入凹部83时，成为电力转换设备100c的端子面的盖构件102与定子保持部80c的轴向端部86接触，堵塞凹部83的开口。定子保持部80c与盖构件102接触的端部通过O型圈等密封材料密封，以防止制冷剂泄漏。流路90c由定子保持部80c的凹部83和盖构件102形成。电力变换装置100c被淹没在流路90c内，电力变换装置100c的冷却面周围被流路90c覆盖。
由壳体覆盖的电力变换装置100c被分割为1个或多个，收纳在凹部83内。由壳体覆盖的电力变换装置100c具有多个冷却面。壳体在例如形成为方筒状的情况下，周向的4个面、轴向的1个面等共5个面成为与制冷剂直接接触的冷却面。在圆筒状的情况下，周向的1个面、轴向的1个面共2个面成为与制冷剂直接接触的冷却面。因此，电力变换装置100c的至少2个以上的冷却面与制冷剂直接接触。
在第4实施例中，由于容纳电力变换装置100c的流路90c配置在定子60c的内周侧(径向内侧)，与配置在定子的径向外侧(外周侧)相比，流路长度变短。
根据第4实施例，在电力变换装置100c的周围构成的流路90c的圆周长度缩短，由于整体的流路长度缩短，因此能够谋求制冷剂量的减少。
另外，在转子40c的内周侧设有为了防止水或粉尘侵入而覆盖转子40c的转子保持部，也可以经由转子保持部使转子40c保持在旋转轴30c或轮20c上。
实施例5
接下来，将使用图5来说明本发明的第5实施例。图5为表示本发明的第5实施例的轮驱动装置的概况的图。图5左侧的图是从轴向看到的马达以及电力变换装置的图。在第5实施例中，与第4实施例相同，举例说明外转子型。在第5实施例中，配置在定子保持部80d的定子60d以与定子保持部80d的径向外侧的外周面相接的方式来配置。在轮20d的内周侧固定有转子40d，在转子40d的内周侧配置有定子60d和电力变换装置100d。固定在轮20d的内周侧的转子40d与固定在定子保持部80d的定子60d隔开间隙相对。在轮20d上固定有旋转轴30d，其经由轴承50保持在定子保持部80d上。
在定子保持部80d上形成有从定子保持部80d的轴向端部87向轴向内部凹陷的凹部84。凹部84以旋转轴30为中心形成为圆环状。凹部84设置在定子60d的内周侧(径向内侧)。在凹部84中插入有由壳体覆盖的电力变换装置100d。凹部84的轴向的长度(深度)形成为比电力变换装置100d更长(深)。
在电力变换装置100d上装有比定子保持部80d的轴向端部87的凹部84的开口面积更大的盖构件103。盖构件103以旋转轴30为中心形成为圆环状。当电力变换设备100d插入凹部84时，成为电力转换设备100d的端子面的盖构件103与定子保持部80d的轴向端部87接触，堵塞凹部84的开口。定子保持部80d与盖构件103的接触的端部通过O型圈等密封材料密封，以防止制冷剂泄漏。第1流路91d由定子保持部80d的凹部84和盖构件103形成。电力变换装置100d被淹没在第1流路91d内，电力变换装置100d的冷却面周围被第1流路91d覆盖。
由壳体覆盖的电力变换装置100d被分割为1个或多个，收纳在凹部84内。由壳体覆盖的电力变换装置100d具有多个冷却面。壳体在例如形成为方筒状的情况下，周向的4个面、轴向的1个面等共5个面成为与制冷剂直接接触的冷却面。在圆筒状的情况下，周向的1个面、轴向的1个面共2个面成为与制冷剂直接接触的冷却面。因此，电力变换装置100d的至少2个以上的冷却面与制冷剂直接接触。
此外，在第5实施例中，除了在电力转换设备100d周围形成的第1流路91d之外，还在线圈70c周围设有第2流路92d。
在第1流路91d和第2流路92d中流动的制冷剂通过未图示的泵，首先向第1流路91d供给，然后流出到第2流路92d。
为了冷却安装在定子保持部80d的所有电力变换装置100d，在电力变换装置100d以转子40d的旋转轴30d为中心同心圆状地配置的情况下，第1流路91d形成为圆筒状。
第2流路92d与第1流路91d的终端部连接，为了冷却定子60d和线圈70d而形成为圆筒状。制冷剂沿圆周方向流动，但是内周侧流路与外周侧流路之间是在线圈70d的绕线间或在中继流路93d中流动。
根据第5实施例，在冷却电力变换装置100d的第1流路91d中流动比冷却定子60d和线圈70d的第2流路92温度更低的制冷剂，因此能够进一步抑制电力变换装置100d的温度上升。
另外，在图5中，在转子40d、定子60d以及电力变换装置100d中的任意一个的旋转轴方向上配置有电池110，并固定在定子保持部80d上。
电池110连接到电力变换装置100d，从电池110供给马达的驱动所需要的电能。另外，在轮20d的内周侧(径向内侧)装载电池110的空间不足的情况下，也可以在车身侧装载电池，通过未图示的电力电缆向电池110供给电能。
根据第五实施例，由于电力变换装置100d的热量通过第一流路91c散发，定子60d和线圈70d的热量通过第二流路92c散发，因此能够抑制电池的温度上升，可以在轮内部配置耐热温度比电力变换装置100d或马达低的电池。其结果是，在车身侧不需要装载电池，实现了车厢空间的扩大。在第5实施例中，在车身侧装载电池，通过电力电缆向电池110供给电能的情况下，在电力电缆断线的情况下也能够继续马达的运转。
并且在第5实施例中，在轮20d的内周侧(径向内侧)具备风扇120。当轮20d旋转时风扇120向定子保持部80d产生风，冷却电池110或马达。该风可以通过轮20d的旋转而产生，也可以引导车辆的行驶风而产生。此外，风扇120可以固定在转子40d上，也可以固定在覆盖转子的转子保持部上。
根据第5实施例，由于轮20d的内周侧(径向内侧)具备风扇120，因此在电池110或马达有风流动，电池110或马达能够获得更好的冷却效果。
实施例6
接下来，将使用图6来说明本发明的第6实施例。图6为表示本发明的第6实施例的装载了轮驱动装置的电动车辆的概况的图。在第6实施例中，说明将在第1实施例到第5实施例中说明的轮驱动装置装载在电动车辆上的例子。
轮驱动装置200装载在车辆300的前方2个车轮、或后方2个车轮、或全部4个车轮上。在车辆300上装载有控制车辆的车辆控制装置400。从车辆控制装置400经由各个通信线410向轮驱动装置200提供驱动力指令信号。轮驱动装置200由该驱动力指令信号控制。轮驱动装置200将装载在车辆300上的大容量电池210作为电源而驱动。从电池210向各个轮驱动装置200的电力供给经由电力线420来进行。另外，如在第4实施例中所述，也可以装载在轮内。
根据第6实施例，能够提供一种能够抑制马达的冷却和电力变换装置的温度上升的电动车辆。
如上所述，根据各实施例，通过保持定子的定子保持部具有制冷剂流动的流路，流路构成在定子和电力变换装置之间，能够兼顾马达的冷却和电力变换装置的温度上升的抑制，得到电力变换装置的寿命提高的效果。
符号说明
10…轮胎
20，20c，20d…轮
30，30c，30d…旋转轴
40，40c，40c，40d…转子
50…轴承
60，60c，60d…定子
70，70c，70d…线圈
80，80a，80b，80c，80d…定子保持部
81，82，83，84…凹部
85，86，87…轴向端部
90，90a，90b，90c…流路
91d…第1流路
92d…第2流路
93d…中继流路
100，100a，100b，100c，100d…电力变换装置
101，102，103…盖构件
110，210…电池
120…风扇
200…轮驱动装置
300…车辆
400…车辆控制装置
410…通信线
420…电力线。

Claims (8)

1.一种轮驱动装置，具备：
马达，其具有定子和转子；
定子保持部，其保持所述定子；
电力变换装置，其变换向所述马达供给的电力；以及
轮，其在内周侧收纳所述马达、所述定子保持部以及所述电力变换装置，
该轮驱动装置的特征在于，
所述定子保持部具备制冷剂流动的流路，
所述流路配置在所述定子与所述电力变换装置之间。
2.根据权利要求1所述的轮驱动装置，其特征在于，
所述流路配置成所述电力变换装置的冷却面与所述制冷剂直接接触。
3.根据权利要求1所述的轮驱动装置，其特征在于，
所述电力变换装置具有多个冷却面，所述多个冷却面中的2个以上的冷却面与所述制冷剂接触。
4.根据权利要求1所述的轮驱动装置，其特征在于，
在所述轮的内周侧固定有所述转子，
在所述转子的内周侧配置有所述定子以及所述电力变换装置。
5.根据权利要求1所述的轮驱动装置，其特征在于，
所述流路具有冷却所述电力变换装置的第1流路和冷却所述定子的第2流路，制冷剂以从所述第1流路到所述第2流路的顺序流动。
6.根据权利要求1所述的轮驱动装置，其特征在于，
在所述转子、所述定子以及所述电力变换装置中的任意一个的旋转轴方向上配置有电池。
7.根据权利要求6所述的轮驱动装置，其特征在于，
所述轮的内周侧具备产生用于冷却所述电池或所述马达的风的风扇。
8.一种电动车辆，其特征在于，具备：
所述权利要求1至7中的任一项记载的轮驱动装置。
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