CN116529993A - 逆变器一体型电机 - Google Patents

Abstract

一种逆变器一体型电机，在电机的旋转轴方向的端部具有逆变器单元，电机具有与逆变器单元电连接的导电部件，逆变器单元具有与导电部件连接而对电机的驱动进行控制的控制部件，导电部件从电机的端部以与旋转轴相邻的状态沿旋转轴延伸设置，控制部件配置为比导电部件更靠径向外侧。

Description

逆变器一体型电机

技术领域

本发明涉及一种逆变器一体型电机。

背景技术

已知电机和逆变器构成为一体的逆变器一体型电机。

在JP2015-089298A中公开了如下逆变器一体型电机，即，逆变器设置于电机的附近，电机壳体与逆变器壳体在轴心方向上相邻配置。

发明内容

在现有技术中，将电机与逆变器电连接的电机线圈线(母线)配置于逆变器的外周侧，逆变器的构成部件配置于母线的内侧。根据这种结构，对逆变器的构成部件的尺寸的限制增大。例如，如果为了电机的高输出化而使得逆变器实现高输出化、高耐压化，则构成部件变得大型化，但因母线的存在而使得构成部件无法在径向上扩大，而是在旋转轴方向上扩大。因此，存在如下问题，即，在使电机实现高输出化的情况下，难以实现旋转轴方向上的小型化。

本发明就是鉴于这种问题而提出的，其目的在于提供一种逆变器一体型电机，在使电机实现高输出化的情况下也能够实现旋转轴方向上的小型化。

本发明的一个实施方式应用于在电机的旋转轴方向的端部具有逆变器单元的逆变器一体型电机。电机具有与逆变器单元电连接的导电部件。逆变器单元具有与导电部件连接而对电机的驱动进行控制的控制部件。导电部件从电机的端部以与旋转轴相邻的状态沿旋转轴延伸设置，控制部件配置为比导电部件更靠径向外侧。

发明的效果

根据本发明，将电机和逆变器连接的导电部件与旋转轴相邻地配置，逆变器单元的控制部件配置于其径向外侧，由此能够使控制部件向径向外侧扩大。例如即使为了电机的高输出化使控制部件实现高输出化、高耐压化而扩大了控制部件的尺寸，也是在径向上扩大，由此能够抑制旋转轴方向上的扩大。由此，在使得电机实现高输出化的情况下，也能够实现旋转轴方向上的小型化。

附图说明

图1是本发明的实施方式的逆变器一体型电机的说明图。

图2是图1的II-II剖面图。

图3是本实施方式的变形例的逆变器一体型电机的说明图。

图4是其他变形例的逆变器一体型电机的说明图。

图5是另一其他变形例的逆变器一体型电机的说明图。

图6是又一其他变形例的逆变器一体型电机的剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图等对本发明的实施方式进行说明。

图1及图2是本发明的实施方式的逆变器一体型电机1的说明图。图1是旋转轴方向的剖面图，图2是图1的II-II剖面图。

逆变器一体型电机1由电机3、以及配置于电机3的轴向的端部(线圈末端)的逆变器单元2构成。逆变器一体型电机1例如搭载于车辆，通过电机3的旋转而对车辆进行驱动。

电机3具有旋转轴11、以及未图示的转子和定子。电机3被从逆变器单元2供给电力而使转子旋转，由此对旋转轴11进行旋转驱动。

在电机3的轴向的端部，将逆变器单元2与电机3电连接的母线30在轴向上立起且延伸设置。

逆变器单元2将从未图示的电池供给的直流电力变换为交流电力并供给至电机3，由此对电机3进行驱动。另外，在车辆减速时，利用电机3的再生电力对电池充电。逆变器单元2由壳体20、以及收容于壳体20的控制部件(平滑电容器21、功率组件22、控制基板23、电流传感器24等)构成。

逆变器单元2的壳体20为其外周沿着电机3的外周的圆筒形状。电机3的旋转轴11在壳体20的内周侧贯通。因此，壳体20形成为圆环状(面包圈形状)。

平滑电容器21对向功率组件22供给的直流电流的噪声、脉动实施平滑化。平滑电容器21构成为，收容有例如由薄膜电容器构成的多个电容器元件。

功率组件22将从电池供给的直流电力变换为U、V、W的三相高频电力，经由母线30而供给至电机3。功率组件22构成为具有与三相分别对应的多个开关元件。在功率组件22具有用于开关元件的冷却的散热风扇等冷却器。

功率组件22具有电机侧母线221以及电容器侧母线222。电机侧母线221通过螺栓固定、焊接等而与电机3的母线30结合，并向母线30输出交流电力。电容器侧母线222通过螺栓固定等、焊接而与平滑电容器21的端子结合。电容器侧母线222还与未图示的电池连接而被供给直流电力。

控制基板23接收来自未图示的车辆控制单元的指示，对功率组件22的动作进行控制并调整向电机3供给的电力。控制基板23与功率组件22及电流传感器24电连接。控制基板23获取电流传感器24获取到的母线30的电流值，对功率组件22的开关元件输出控制信号。在控制基板23上安装微机、各种电气部件。

在母线30具有电流传感器24，该电流传感器24获取向电机3供给的电流值，将与获取到的电流值对应的信号向控制基板23输出。电流传感器24例如由对电流进行检测的霍尔元件构成，该霍尔元件对母线30中流通的电流值进行检测。

接下来，对这样构成的逆变器一体型电机1的控制部件的配置进行说明。

当前的逆变器一体型电机从电机的端部的外周附近沿轴向延伸设置有母线，在该母线具有电流传感器。关于这种结构，例如在使得电机实现高输出化的情况下，为了逆变器单元的高耐压化、高输出化而控制部件变得大型化，但由于配置于外周侧的母线及电流传感器，控制部件在径向上扩大受到限制，不得不在旋转轴方向上扩大。

因此，当前，因使电机实现高输出化而无法避免逆变器一体型电机的旋转轴方向上的大型化。

另一方面，在本实施方式中，根据下面说明的结构，构成为即使使电机3实现高输出化，也能够使其在旋转轴方向上实现小型化。

如图1所示，电机3在轴向的端部、即配置有逆变器单元2一侧，立起地配置有母线30。如图2所示，母线30由与U、V、W的三相对应的3根母线30构成，接近旋转轴11的周围且等间隔地配置，从电机3的端部沿着旋转轴11在轴向上延伸设置。

如图1所示，在母线30的从电机3引出的部分附近分别具有电流传感器24。电流传感器24以将母线30包围的方式沿母线30的延伸设置方向配置，对母线30中流通的电流的电流值进行检测。利用束线等将电流传感器24与控制基板23连接，将表示电流值的信号向控制基板23输出。

在母线30及电流传感器24的外周侧配置平滑电容器21。如图2所示，平滑电容器21形成为从轴向观察的剖面为近似圆环状。功率组件22、控制基板23也同样形成为圆环状。

如图1所示，逆变器单元2从电机3的端部起按照平滑电容器21、功率组件22以及控制基板23的顺序层叠配置。

从电机3的端部延伸设置的母线30、以及沿母线30配置的电流传感器24位于平滑电容器21、功率组件22以及控制基板23的内周的中空部分。

根据这种结构，关于作为逆变器单元2的控制部件的平滑电容器21、功率组件22以及控制基板23，对其外周侧的尺寸的限制减小。即，能够扩大至收容于壳体20内的程度的尺寸(电机3的外径程度)。

这样，能够在径向上增大控制部件的尺寸，从而对于平滑电容器21能够增大收纳于其内部的电容器元件的数量、尺寸。关于功率组件22，能够增大开关元件的尺寸，能够增大与功率元件连接的配线。并且，能够增大对开关元件进行冷却的冷却器的尺寸。关于控制基板23，也能够增大所安装的元件、配线。

由此，在与电机3的高输出化对应地使逆变器单元2的控制部件实现大型化的情况下，也能够在外径方向上扩大其尺寸，能够尽量不在旋转轴方向上扩大。

以上说明的本发明的实施方式，应用于在电机3的旋转轴11方向的端部具有逆变器单元2的逆变器一体型电机1。电机3具有作为与逆变器单元2电连接的导电部件的母线30。逆变器单元2具有与母线30连接并对电机3的驱动进行控制的控制部件，母线30在旋转轴11的周围与旋转轴11相邻地沿旋转轴11延伸设置，控制部件配置为比母线30更靠径向外侧。

由此，在为了电机3的高输出化使逆变器单元2的控制部件实现高耐压化、高输出化而变得大型化的情况下，也能够在径向上使控制部件扩大，因此能够抑制旋转轴方向上的扩大。因此，在使得电机3实现了高输出化的情况下，也能够实现逆变器一体型电机1的旋转轴方向上的小型化。

另外，在本实施方式中，在母线30配置有电流传感器24，控制部件由如下部件构成：功率组件22，其对电机3供给电力；平滑电容器21，其对功率组件22的电流实施平滑化；以及控制基板23，其对功率组件22的动作进行控制，该控制部件配置于母线30以及电流传感器24的周围。

由此，作为逆变器单元2的控制部件的功率组件22、平滑电容器21以及控制基板23配置于母线30以及电流传感器24的外侧，因此能够在径向侧扩大上述控制部件。

另外，在本实施方式中，控制部件从电机3的端部侧起按照平滑电容器21、功率组件22以及控制基板23的顺序层叠配置。

根据这种结构，能够配置为使得配置于母线30的电流传感器24与功率组件22的电机侧母线221不发生干涉，因此能够在径向侧扩大上述控制部件。

接下来，对本发明的变形例进行说明。

图3是本发明的变形例的逆变器一体型电机1的说明图，且是旋转轴方向的剖面图。

在图3所示的变形例中，与图1中说明的结构相比，逆变器单元2的控制部件的层叠顺序不同。此外，其他结构与图1相同，因此标注相同的标号并且省略其说明。

如图3所示，逆变器单元2从电机3的端部起按照控制基板23、功率组件22以及平滑电容器21的顺序层叠配置。

在这样构成的情况下，也与前述的图1的结构相同地，母线30配置于逆变器单元2的内周，在为了电机3的高输出化使逆变器单元2的控制部件实现高耐压化、高输出化而变得大型化的情况下，能够在径向上扩大控制部件。

特别地，在平滑电容器21配置于与电机3分离一侧的情况下，能够避免在平滑电容器21的内周与母线30的干涉，因此还能够在内周侧扩大平滑电容器21的形状。

此外，如图3所示，在使得控制基板23接近电机3的情况下，有可能受到因电机3的驱动引起的噪声的影响。为了防止该情况，优选在控制基板23与电机3之间具有屏蔽电磁波等的屏蔽部件。

图4是本发明的其他变形例的逆变器一体型电机1的说明图，且是旋转轴方向的剖面图。

在图4所示的变形例中，与图1中说明的结构相比，逆变器单元2的控制部件的层叠顺序不同。此外，其他结构与图1相同，因此标注相同的标号并且省略其说明。

如图4所示，电流传感器24安装于控制基板23上。更具体而言，电流传感器24构成为对电流进行检测的霍尔元件内置于壳体。从霍尔元件延伸的端子固定于控制基板23上。即，控制基板23配置为比对电流进行检测的霍尔元件更靠径向外侧。

根据这种结构，在前述图1的结构的效果的基础上，无需将电流传感器24与控制基板23连接的束线等，能够削减部件件数以及制造工时，因此能够削减逆变器一体型电机1的制造成本。

图5是本发明的另一其他变形例的逆变器一体型电机1的说明图，且是旋转轴方向的剖面图。

在图5所示的变形例中，与图1中说明的结构相比，逆变器单元2的控制部件的层叠顺序不同。此外，其他结构与图1相同，因此标注相同的标号并且省略其说明。

如图5所示，逆变器单元2从电机3的端部起按照功率组件22、控制基板23以及平滑电容器21的顺序层叠配置。

在这样构成的情况下，也与前述图1的结构相同地，在为了电机3的高输出化使逆变器单元2的控制部件实现高耐压化、高输出化而变得大型化的情况下，也能够在径向上扩大控制部件。

特别地，在使功率组件22接近电机3的端部的情况下，能够与电机3的冷却共享功率组件22的冷却。具体而言，电机3的外壳(或者线圈末端)形成有供制冷剂流通的制冷剂流路3a。因此，使功率组件22与存在于电机3的端部侧的制冷剂流路3a接近，从而能够构成为，利用该制冷剂流路3a的制冷剂对功率组件22的开关元件进行冷却。

由此，能够提高功率组件22的冷却效率，因此能够使得功率组件22进一步实现高耐压化。

图6是本发明的又一其他变形例的逆变器一体型电机1的说明图，且是与图2的II-II剖面图对应的图。

在图6所示的变形例是图1至图5中说明的结构的变形例，从电机3凸出的母线30的结构不同。此外，其他结构与图2相同，因此标注相同的标号并且省略其说明。

如图6所示，电机3具有六根母线30。关于上述母线30，U、V、W相分别由两根母线30构成。在各母线30具有电流传感器24。这样，可以与电机3的结构相应地任意地构成母线30。

在这样构成的情况下，也与前述的图2的结构相同地，母线30配置于逆变器单元2的内周，在为了电机3的高输出化使逆变器单元2的控制部件实现高耐压化、高输出化而变得大型化的情况下，也能够在径向上扩大控制部件。

如上所述，本发明的实施方式、上述实施方式以及变形例不过示出了本发明的应用例的一部分，其主旨并非将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

在本实施方式中，在电机3的端部附近将电流传感器24配置于母线30，但并不局限于此。例如可以将电流传感器24在与电机3分离的位置配置于母线30，由使得平滑电容器21(或者其他控制部件)的内周侧在比电流传感器24更靠电机3的端部侧处以接近母线30的形状构成。

本实施方式的逆变器一体型电机1可以搭载于电动汽车，该电动汽车是利用搭载于车辆的电池的电力对逆变器一体型电机1进行驱动而行驶的，也可以搭载于串联混合动力式的汽车，该汽车具有发动机，利用发动机发电所得的电力对逆变器一体型电机1进行驱动。或者，可以用于其他驱动力源。

另外，在本实施方式中，作为逆变器单元2的控制部件的平滑电容器21、功率组件22以及控制基板23构成为呈圆环状，但并不局限于此。只要母线30以及电流传感器24能够配置于径向内侧，可以是任何形状，可以是多边形，也可以是曲面与多边形的组合。只要是与构成各部件的元件、配线等的形状对应的适当的形状即可。

Claims (6)

1.一种逆变器一体型电机，其在电机的旋转轴方向的端部具有逆变器单元，其中，

所述电机具有与所述逆变器单元电连接的导电部件，

所述逆变器单元具有与所述导电部件连接而对所述电机的驱动进行控制的控制部件，

所述导电部件从所述电机的端部起，以与所述电机的旋转轴相邻的状态沿所述旋转轴延伸设置，

所述控制部件配置为比所述导电部件更靠径向外侧。

2.根据权利要求1所述的逆变器一体型电机，其中，

在所述导电部件配置电流传感器，

所述控制部件由如下部件构成：功率组件，其对所述电机供给电力；平滑电容器，其对所述功率组件的电流实施平滑化；以及控制基板，其对所述功率组件的动作进行控制，所述控制部件配置于所述导电部件以及所述电流传感器的周围。

3.根据权利要求2所述的逆变器一体型电机，其中，

所述控制部件从所述电机的所述端部侧起，按照所述平滑电容器、所述功率组件以及所述控制基板的顺序层叠配置。

4.根据权利要求2所述的逆变器一体型电机，其中，

所述控制部件从所述电机的所述端部侧起，按照所述控制基板、所述功率组件以及所述平滑电容器的顺序层叠配置。

5.根据权利要求4所述的逆变器一体型电机，其中，

所述电流传感器安装于所述控制基板上。

6.根据权利要求2所述的逆变器一体型电机，其中，

所述控制部件从所述电机的所述端部侧起按照所述功率组件、所述平滑电容器以及所述控制基板的顺序层叠配置，

在所述电机，供制冷剂流通的制冷剂流路设置于与所述功率组件相邻的位置。