DE60032665T2

DE60032665T2 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE60032665T2
Application number: DE60032665T
Authority: DE
Inventors: c/o AISIN AW Co. Takeshi Anjo-shi Aichi-ken Hara; c/o AISIN AW Co. Yutaka Anjo-shi Aichi-ken Hotta; c/o AISIN AW Co. Masayuki Anjo-shi Aichi-ken Takenaka; c/o AISIN AW Co. Hiromichi Anjo-shi Aichi-ken Agata; c/o AISIN AW Co. Kozo Anjo-shi Aichi-ken Yamaguchi; c/o AISIN AW Co. Takahiro Anjo-shi Aichi-ken Kido; c/o AISIN AW Co. Naruhiko Anjo-shi Aichi-ken Kutsuna
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: DE60032665D1; EP1049235A3; JP2001238405A; US6201365B1; JP3886696B2; EP1049235A2; EP1049235B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit, in der ein Elektromotor als eine Energiequelle verwendet wird, und insbesondere auf eine Kühltechnologie in einer Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug oder eine Hybridantriebseinheit.
ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
Wenn als eine Antriebsquelle für ein Fahrzeug ein Elektromotor verwendet wird, dann variiert die an dem Elektromotor anliegende Last gemäß den Fahrzuständen beträchtlich. Dementsprechend ist zum Bewerkstelligen der durch eine schwere Last erzeugten Wärme eine Kühlung nötig. Zudem benötigt ein Elektromotor ein Steuergerät für seine Steuerung (im Fall eines Wechselstromelektromotors einen Stromrichter). Da ein Steuergerät, etwa ein Stromrichter, über ein Stromkabel an einem Elektromotor angeschlossen ist, kann es von dem Elektromotor getrennt und an einer geeigneten Stelle positioniert werden. Jedoch können zur Montagebequemlichkeit in einem Fahrzeug auch Anordnungen verwendet werden, in denen es mit dem Elektromotor integriert ist.
Wenn auf diese Weise das Steuergerät mit dem Elektromotor integriert ist, steigt nicht nur die Temperatur des Steuergerätes in Folge der durch seine eigenen Elemente erzeugten Wärme an, sondern es wird auch durch die Wärme des Elektromotors durch ein Antriebseinheitsgehäuse beeinträchtigt und benötigt daher eine Kühlung. Daher gibt es herkömmlicher Weise einen Elektromotor, der einen integrierten Stromrichter hat, in dem eine Wärmesenke zum Montieren des Stromrichters an einem Antriebseinheitsgehäuse angebracht ist, und in dem ein Kühlwasserkanal zwischen der Wärmesenke und dem Antriebseinheitsgehäuse ausgebildet ist, um gleichzeitig den Motor und den Stromrichter zu kühlen (siehe Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-288949).
Da jedoch gemäß der herkömmlichen und wie vorstehend beschriebenen Konstruktion das gleiche Kühlwasser gleichzeitig den Stromrichter und den Elektromotor kühlt, besteht ein Problem in der Wärme, die von dem Elektromotor über das Kühlwasser und das Gehäuse zu dem Stromrichter übertragen wird.
Ferner ist in der US 5 585 681 eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 gezeigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu verhindern, dass in einer Antriebseinheit, in der der Elektromotor und der Stromrichter mit einem gemeinsamen Kühlmittel gekühlt werden, die Wärme des Elektromotors auf den Stromrichter übertragen wird.
Erfindungsgemäß wird die vorstehende Aufgabe mit einer Antriebseinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Bei der vorgenannten Konstruktion ist es wirkungsvoll, eine Konstruktion anzunehmen, bei der der Raum zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer durch eine unabhängige Isoliereinrichtung getrennt ist, die an der Seite der Trennwand angeordnet ist.
Bei der vorgenannten Konstruktion ist es wirkungsvoll, eine Konstruktion anzunehmen, bei der die erste Kammer und die zweite Kammer über einen Verbindungsdurchlass miteinander in Verbindung sind und mit dem Strömungsdurchlass für das Kühlmittel in Reihe in Verbindung sind, wobei die erste Kammer stromaufwärts angeordnet ist.
Alternativ kann bei der vorgenannten Konstruktion die Konstruktion so sein, dass die erste Kammer und die zweite Kammer mittels des Strömungsdurchlasses für das Kühlmittel parallel zueinander in Verbindung sind.
Ferner ist es wirkungsvoll, eine Konstruktion anzunehmen, bei der die Isoliereinrichtung aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist.
Ferner kann bei der vorgenannten Konstruktion eine Konstruktion angenommen werden, bei der die erste Kammer und die zweite Kammer durch die Isoliereinrichtung getrennt sind, die näher an dem Stromrichter als an der Anlagefläche der Trennwand mit dem Antriebseinheitsgehäuse angeordnet ist.
Da bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion der Kühlmittelströmungsdurchlass zwischen dem Elektromotor und dem Stromrichter in zwei Lagen ausgebildet ist, nämlich an der Seite des Motors und an der Seite des Stromrichters, wirkt das darin strömende Kühlmittel als zwei wärmeisolierende Lagen und es ist möglich, die Wärme an der Seite des Motors, welche heißer als die Seite des Stromrichters wird, zu blockieren, indem sie in zwei Schritten auf halbem Weg in dem Strömungsdurchlass durch das Kühlmittel absorbiert wird. Dementsprechend ist es möglich, der Wärme die Übertragung von dem Motor zu dem Stromrichter zu erschweren und dadurch den Temperaturanstieg des Stromrichters infolge der Integration des Motors und des Stromrichters zu verhindern.
Da ferner die Isoliereinrichtung an der Seite der Trennwand angeordnet ist, wird ein Wärmeübertragungswiderstand erzeugt, wenn die Wärme von dem Elektromotor zu der Isoliereinrichtung übertragen wird, und es ist möglich, der Wärme die Übertragung von dem Elektromotor zu dem Kühlmittel zu erschweren, welches in der ersten Kammer an der Seite des Stromrichters strömt.
Ferner ist es möglich, die Wärmeübertragung von dem Elektromotor zu dem Stromrichter über das Kühlmittel zu verhindern, da das Kühlmittel dazu strömt, den Elektromotor nach dem Kühlen des Stromrichters zu kühlen.
Ferner ist es möglich die Wärmeübertragung von dem Elektromotor zu dem Stromrichter über das Kühlmittel zu verhindern, da das Kühlmittel unabhängig zu der ersten Kammer bzw. der zweiten Kammer strömt.
Da die Wärmeübertragung von der zweiten Kammer zu der ersten Kammer ferner durch den Wärmeübertragungswiderstand der Isoliereinrichtung blockiert ist, ist es möglich, die Kühlleistung weiter zu verbessern.
Da es ferner möglich ist, den Kühlmittelströmungsdurchlass hauptsächlich an der Seite der Trennwand auszubilden, kann die Struktur des Antriebseinheitsgehäuses so einfach gehalten sein, dass der Stromrichter und der Motor mit einer einfachen Struktur gekühlt werden können. Da außerdem die Isoliereinrichtung an der Trennwand ausgebildet ist, wird der Wärmeübertragungswiderstand erzeugt, wenn die Wärme von dem Motor zu der Isoliereinrichtung übertragen wird, so dass es möglich ist, der Wärme die Übertragung von dem Motor zu dem Kühlmittel, welches durch die erste Kammer an der Seite des Stromrichters strömt, zu erschweren.
Da ferner die Isoliereinrichtung mit Bezug auf den Anlageabschnitt des Antriebseinheitsgehäuses mit der Trennwand an der Seite des Stromrichters vorgesehen ist, ist die Struktur so, dass sich die Trennwand von der Isoliereinrichtung so zu der Seite des Antriebseinheitsgehäuses erstreckt, dass die thermische Kapazität der Trennwand durch diesen Betrag erhöht wird, und es ist möglich, einen Temperaturanstieg auf der Seite des Stromrichters zu unterdrücken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Systemschaubild eines nicht zu der Erfindung gehörigen Erläuterungsbeispiels einer Hybridantriebseinheit.
2 ist eine Seitenansicht, die die Achspositionsbeziehung der Antriebseinheit des nicht zu der Erfindung gehörigen Erläuterungsbeispiels zeigt.
3 ist ein Schaltungsdiagramm, welches ein hydraulisches System der Antriebseinheit des nicht zu der Erfindung gehörigen Erläuterungsbeispiels zeigt.
4 ist eine Perspektivansicht, die das Erscheinungsbild der Antriebseinheit mit einem integrierten Stromrichter des nicht zu der Erfindung gehörigen Erläuterungsbeispiels zeigt.
5 ist ein schematisches Schaubild, welches das Konzept eines Kühlsystems des nicht zu der Erfindung gehörigen Erläuterungsbeispiels zeigt.
6 ist eine Explosionsansicht, die die ausführliche Konstruktion des nicht zu der Erfindung gehörigen Erläuterungsbeispiels zeigt.
7 ist eine Explosionsansicht, die einen Teil der in 6 dargestellten Konstruktionselemente von unten gesehen zeigt.
8 ist eine Schnittansicht, die die detaillierte Konstruktion des nicht zu der Erfindung gehörigen Erläuterungsbeispiels zeigt.
9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I aus 8.
10 ist ein schematisches Schaubild, das das Konzept eines Kühlsystems gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein schematisches Schaubild, das das Konzept eines Kühlsystems eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Schnittansicht, die ein nicht zu der Erfindung gehöriges Erläuterungsbeispiel zeigt.
13 ist eine Schnittansicht, die ein nicht zu der Erfindung gehöriges Erläuterungsbeispiel zeigt.
14 ist ein schematisches Schaubild, das ein Konzept eines Kühlsystems eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Strömungsdurchlasses des dritten Ausführungsbeispiels zeigt.
16 ist ein schematisches Schaubild, das das Konzept eines Kühlsystems eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein schematisches Schaubild, das das Konzept eines Kühlsystems eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im weiteren Verlauf werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie Erläuterungsbeispiele beschrieben. Zunächst zeigt 1 einen Systemaufbau einer Hybridantriebseinheit. Diese Einheit hat als Hauptkonstruktionselemente eine Brennkraftmaschine (im Weiteren als Kraftmaschine bezeichnet) E/G, einen Elektromotor (im Weiteren als Motor bezeichnet) M, einen Elektrogenerator (im Weiteren als Generator bezeichnet) G, und ein Differentialgetriebe D mit einem Planetengetriebesatz P aus einer Konstruktion mit einem einzelnen Ritzel und einem dazwischen angeordneten Vorgelegegetriebemechanismus T. Ferner sind eine Einwegkupplung O und eine Bremse B vorgesehen.
Wie durch die tatsächliche Positionsbeziehung der Achsen in 2 dargestellt ist, ist die Antriebseinheit eine vierachsige Konstruktion, in der sich die Kraftmaschine E/G und der Generator G an einer ersten Achse X₁ befinden, sich der Motor M an einer zweiten Achse X₂ befindet, sich der Vorgelegegetriebemechanismus T an einer dritten Achse X₃ befindet bzw. sich das Differentialgetriebe D an einer vierten Achse X₄ befindet. Außerdem sind die Kraftmaschine E/G und der Generator G durch den Planetengetriebesatz P und den Vorgelegegetriebemechanismus T mit dem Differentialgetriebe D verbunden. Der Motor M ist über den Vorgelegegetriebemechanismus T mit dem Differentialgetriebe D verbunden.
Der Motor M ist mit dem Vorgelegegetriebemechanismus T verbunden, indem ein an einer Rotorwelle 21 des Motors M befestigtes Vorgelegeantriebsrad 42 mit einem Vorgelegeabtriebsrad 44 in kämmendem Eingriff ist. Die Kraftmaschine E/G ist mit dem Generator G und dem Vorgelegegetriebemechanismus T verbunden, indem dessen Ausgabewelle 71 mit einem Träger 62 des Planetengetriebesatzes P verbunden ist. Der Generator G ist mit der Kraftmaschine E/G und dem Vorgelegegetriebemechanismus T verbunden, indem dessen Rotorwelle 31 mit einem Sonnenrad 61 des Planetengetriebesatzes P verbunden ist. Ein Hohlrad 63 des Planetengetriebesatzes P ist mit einem Vorgelegeantriebszahnrad 43 an der ersten Achse X₁ verbunden, das mit dem Vorgelegeabtriebszahnrad 44 des Vorgelegegetriebemechanismus T in kämmendem Eingriff ist. Der Vorgelegegetriebemechanismus T hat einen Aufbau mit einem an einer Vorgelegewelle 41 befestigten Vorgelegeabtriebszahnrad 44 und einem Differentialantriebsritzelzahnrad 45. Das Differentialantriebsritzelzahnrad 45 ist mit einem an einem Differentialgehäuse 53 des Differentialgetriebes D befestigten Differentialhohlrad 52 in kämmendem Eingriff. Das Differentialgetriebe ist auf bekannte Weise mit den (nicht gezeigten) Rädern verbunden.
Die Einwegkupplung 0 ist so angeordnet, dass ihr innerer Laufring an dem Träger 62 angeschlossen ist und dass ihr äußerer Laufring an dem Antriebseinheitsgehäuse 10 angeschlossen ist, um eine Umkehrdrehung des Trägers 62 durch eine Reaktionskraft mit dem Antriebseinheitsgehäuse 10 zu verhindern. Außerdem ist die Bremse B so vorgesehen, dass sie die Rotorwelle 31 des Generators G mit dem Antriebseinheitsgehäuse 10 sichert, wenn es nötig ist, einen Antriebsverlust infolgedessen zu verhindern, dass sie durch das Reaktionsdrehmoment gedreht wird, wenn eine Erzeugung elektrischen Stroms nicht nötig ist. Die Bremse B ist so angeordnet, dass eine Bremsnabe mit der Rotorwelle 31 verbunden ist und ein Reibeingriffselement mit der Bremsnabe und dem Antriebseinheitsgehäuse 10 in Eingriff ist.
Obwohl bei der Antriebseinheit dieser Bauweise eine Drehzahluntersetzung durch ein Getriebeverhältnisabschnitt durch den Vorgelegegetriebemechanismus T zwischen dem Motor M und den Rädern vorgesehen ist, sind diese in Hinsicht auf die Bewegungskraftübertragung direkt angeschlossen. Im Gegensatz dazu sind die Kraftmaschine E/G und der Generator G in Hinsicht auf die Bewegungskraftübertragung über den Planetengetriebesatz P und den Vorgelegegetriebemechanismus T indirekt miteinander verbunden. Als ein Ergebnis wird es möglich, durch Einstellen der Erzeugungslast des Generators G mit Bezug auf das Hohlrad 63, welches die Fahrzeuglauflast über das Differentialgetriebe D und den Vorgelegegetriebemechanismus T aufrechterhält, mit einem auf geeignete Weise eingestellten Verhältnis (Übersetzung) unter Verwendung der Kraftmaschinenausgabe für die Antriebskraft und die Energieerzeugung (Batterie laden) zu fahren. Da außerdem die auf den Träger 62 aufgebrachte Reaktionskraft durch Antreiben des Generators G als ein Motor umgekehrt wird, dient die Kraft als ein Reaktionskraftelement zum Halten des Trägers 62 mit dem Antriebseinheitsgehäuse 10 durch die Einwegkupplung O zu diesem Zeitpunkt, so dass die Ausgabe des Generators G auf das Hohlrad 63 übertragen werden kann, wodurch es möglich gemacht wird, die Antriebskraft beim Losfahren des Fahrzeugs durch gleichzeitige Ausgabe des Motors M und des Generators G (Fahren im Parallelmodus) zu kräftigen.
Als nächstes zeigt 3 eine Konstruktion eines hydraulischen Kreislaufs der Hybridantriebseinheit. Dieser Kreislauf ist als Hauptelemente versehen mit einem Ölsumpf 90, der den Boden des Antriebseinheitsgehäuses 10 verwendet, einer elektrischen Ölpumpe O/P, die das Öl von dem Ölsumpf 90 durch einen Abscheider 91 saugt und die es in den Kreislauf auslässt, einem Regulierventil 92, welches den Kreislaufleitungsdruck erzeugt, einem Bremsventil 93 zum Steuern des Eingriffs-/Lösezustandes der Bremse B, und einem Solenoidventil 94 zum Steuern des Umschaltens des Bremsventils 93. Somit ist dieser Kreislauf als ein Steuerkreislauf zum Fördern von Öl zu dem Zirkulationsdurchlasszuführöldurchlass L₂ als ein Kühlmittel zum Kühlen des Motors M und des Generators G und als ein Schmiermittel und zum Steuern der Verbindung eines hydraulischen Servoölzuführdurchlasses L₃ der Bremse B mit dem Leitungsdrucköldurchlass L₁ und der Ablaufverbindung konstruiert.
Der Leitungsdrucköldurchlass L₁ an der Auslassseite der Ölpumpe O/P ist abgezweigt, wobei eine Abzweigung über das Druckreglerventil 92 an dem Zuführöldurchlass L₂ des Zirkulationsdurchlasses angeschlossen ist und wobei die andere Abzweigung über das Bremsventil 93 an dem Zuführöldurchlass L₃ der hydraulischen Servoeinrichtung der Bremse B angeschlossen ist. Der Leitungsdrucköldurchlass L₁ und der Zuführöldurchlass L₂ sind zusammen über eine Drossel R₁ angeschlossen. Der Zuführöldurchlass L₂ des Zirkulationsdurchlasses ist abgezweigt, wobei die jeweiligen Abzweigungen die Drosseln R₂, R₃ passieren. Eine Abzweigung ist durch einen Öldurchlass L₄ in dem durch die strichlierte Linie gezeigten Gehäuse an dem Öldurchlass in der Rotorwelle 31 des Generators G angeschlossen und in diesem Gehäuse ist die andere Abzweigung ferner an einem Öldurchlass L₅ abgezweigt und sie sind an einem Ölbehälter C₁ für den Motor M und an einem Ölbehälter C₂ für den Generator G, die in dem oberen Teil des Antriebseinheitsgehäuses vorgesehen sind, jeweils durch Drosseln R₄, R₅ angeschlossen.
Beim Kühlen des Motors M passiert ein zu einem Öldurchlass L₇ in der Rotorwelle 21 ausgelassenes Öl von dem Kühlbehälter C₁ durch einen Öldurchlass L₆ in dem Gehäuse durch einen Öldurchlass L₈ in dem Rotor 22, deren genaue Öldurchlassstruktur unter Bezugnahme auf die Schnittstruktur später beschrieben wird, und wird durch die durch die Drehung des Rotors 22 erzeugte Zentrifugalkraft von dem Ende des Öldurchlasses zu einem Spulenende 20a des Stators 20 ausgelassen. Auf diese Weise wird die Seite des Rotors gekühlt, indem der Öldurchlass in dem Rotor 22 passiert wird. Ferner wird ein Kühlen erreicht, indem das von beiden Enden des Rotors 22 ausgelassene Öl auf das Spulenende 20a an beiden Enden des Stators 20 geblasen wird, und indem das direkt von dem Kühlmittelbehälter C₁ ausgelassene Öl auf einen Statorkern 20b und das Spulenende 20a geblasen wird. Auf die gleiche Weise wird das Kühlen des Generators G durchgeführt, indem das durch die Zentrifugalkraft von dem Öldurchlass in der Rotorwelle 31 des Generators G durch das sich in Radialrichtung erstreckende Ölloch ausgelassene Öl auf das Spulenende 30a an beiden Enden des Stators 30 geblasen wird und indem das von dem Kühlmittelbehälter C₂ ausgelassene Öl auf den Statorkern 30b und das Spulenende 30a geblasen wird. Auf diese Weise tropft das Öl, welches den Motor M und den Generator G somit gekühlt hat und dessen Temperatur infolge des Wärmeaustauschs angestiegen ist, in den Bodenteil des Antriebseinheitsgehäuses oder es läuft entlang der Gehäusewand herunter, so dass es in dem sich unterhalb der Antriebseinheit befindlichen Ölsumpf 90 zurückgewonnen wird.
4 zeigt das Erscheinungsbild der Antriebseinheit als Perspektivansicht. Es wird eine Konstruktion verwendet, bei der eine große Anzahl von Wärmeabstrahlrippen 10f einstückig mit dem Gehäuse 10 an der Außenwand der Außenseite des Ölsumpfes des aus Aluminiummaterial oder dergleichen ausgebildeten Antriebseinheitsgehäuses 10 ausgebildet sind, so dass das in dem Ölsumpf wiedergewonnene Öl mittels des Luftstroms in dem Kraftmaschinenraum luftgekühlt wird. In 4 bezeichnet Bezugszeichen 10a einen Motoraufnahmeabschnitt in dem Antriebseinheitsgehäuse, 10b bezeichnet einen Generatoraufnahmeabschnitt und 10c bezeichnet einen Differentialgetriebeaufnahmeabschnitt. Ein Stromrichter U (im Weiteren als Stromrichter bezeichnet, welches ein allgemeiner Ausdruck für einen Stromrichter für einen Motor und einen Stromrichter für einen Generator ist) zum Steuern des Motors und des Generators ist, wie in 4 zu sehen ist, an dem oberen Teil des Antriebseinheitsgehäuses 10 montiert und an dem Antriebseinheitsgehäuse 10 integriert.
In der vorliegenden Patentbeschreibung bedeutet der Ausdruck Stromrichter ein Leistungsmodul, welches einen Schalttransistor sowie begleitende Schaltelemente zum Umwandeln des Gleichstroms einer Batteriestromquelle in einen Wechselstrom (Dreiphasenwechselstrom, wenn der Motor ein Dreiphasen-A/C-Motor ist) und einen Schaltungsträger aufweist, auf dem diese Elemente angeordnet sind.
5 zeigt das Kühlsystem der Antriebseinheit schematisch und als Konzept einschließlich der oberen und unteren Positionsbeziehung. Dieses Kühlsystem ist durch einen Zirkulationsdurchlass L (in der Fig. durch breite schraffierte Pfeile dargestellt), der ein Öl als das erste Kühlmittel verwendet, und einen zweiten Strömungsdurchlass F (in der Fig. mit dünnen weißen Pfeilen dargestellt) ausgebildet, der Kühlwasser als das zweite Kühlmittel verwendet. Der Strömungsdurchlass verwendet dieses Kühlwasser als das Kühlmittel.
Das als das erste Kühlmittel dienende Öl wird durch die Ölpumpe O/P durch den Abscheider 91 von dem Ölsumpf 90 angesogen und kühlt den Generator G und den Motor M in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge, wonach es in dem Boden des Generatoraufnahmeabschnitts und dem Boden des Motoraufnahmeabschnitts des Antriebseinheitsgehäuses 10 gespeichert wird, um ein bestimmtes Ölniveau beizubehalten, welches mit dem untersten Teil der Rotoren 22 und 32 nicht in Kontakt kommt, und dann wird der überströmende Teil zu dem Ölsumpf 90 zurückgeführt, wodurch ein Zirkulationszyklus endet.
Im Gegensatz dazu bildet das als zweites Kühlmittel dienende Kühlwasser ein Kühlsystem zum Kühlen des als das erste Kühlmittel dienenden Öls unter Verwendung des Raumes zwischen der Trennwand 11, die aus einem Aluminiummaterial oder dergleichen mit einer guten Wärmeleitfähigkeit ähnlich zu der des Antriebseinheitsgehäuses 10 ausgebildet ist und die einen Anbringabschnitt des Antriebseinheitsgehäuses 10 und des Stromrichters U als unabhängige Konstruktion bildet, und der Wärmeübertragungswand 13 in dem Ölzirkulationsdurchlass L innerhalb des Antriebseinheitsgehäuses 10 als ein Strömungsdurchlass F. Bei diesem Erläuterungsbeispiel wird eine Konstruktion verwendet, bei der eine wandförmige Isoliereinrichtung 12 zwischen der Trennwand 11 und der Wärmeübertragungswand 13 angeordnet ist und der Strömungsdurchlass F für das Kühlwasser kühlt den Stromrichter U durch Wärmeaustausch über die Trennwand 11 während es zwischen der Trennwand 11 und der Isoliereinrichtung 12 strömt, und kühlt das Öl durch Wärmeaustausch mit dem Öl durch die Wärmeübertragungswand 13, während es zwischen der Isoliereinrichtung 12 und der Wärmeübertragungswand 13 strömt.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Verbindungsstruktur des Antriebseinheitsgehäuses 10 und des den Stromrichter U bildenden Leistungsmoduls ausführlich zeigt und 7 zeigt die gleiche Struktur aus einem anderen Blickwinkel. 8 und 9 zeigen die gleiche Struktur in unterschiedlichen Schnitten. Bei diesem Erläuterungsbeispiel sind die Kühlmittelbehälter C₁ und C₂ an dem oberen Teil des Motoraufnahmeabschnitts in dem Antriebseinheitsgehäuse 10 vorgesehen. Der Kühlmittelbehälter ist in den Kühlmittelbehälter C₁ für den Motor und den Kühlmittelbehälter C₂ für den Generator aufgeteilt. Auf halbem Weg des Strömungsdurchlasses L₅ (siehe 3) für das erste Kühlmittel, der zu beiden dieser Kühlmittelbehälter C₁ und C₂ führt, sind Drosseln R₄ und R₅ vorgesehen, die unterschiedliche Öffnungen haben, welche die Ölzuführverteilmengen zu beiden Kühlmittelbehältern C₁ und C₂ gemäß der thermischen Lasten des Motors M und des Generators G verteilen und diese Öldurchlässe sind an Einlässen 10d und 10e an den Seiten der Kühlmittelbehälter offen. An Stellen in der Nähe der Auslassseiten der beiden Kühlmittelbehälter sind Wehre 10i und 10j vorgesehen. Ferner sind stromabwärts der Wehre 10i und 10j der beiden Kühlmittelbehälter Ölauslässe 10g und 10h ausgebildet, die zu den Bodenflächen dieser Kühlmittelbehälter offen sind und die durch Festlegen der Öffnungen als Drosseln zum Einstellen des Auslassstroms dienen.
Wie durch den nachfolgenden Verlauf des Durchlasses des ersten Kühlmittels in 9 dargestellt ist, ist der Ölauslass 10g an dem Wellenende der Statorwelle 21 des Motors M an dem achsinternen Öldurchlass L₇ angeschlossen, wobei der in dem Antriebseinheitsgehäuse ausgebildete gehäuseinterne Öldurchlass L₆ als der Strömungsdurchlass verwendet wird. Der achsinterne Öldurchlass L₇ ist durch das sich in Radialrichtung erstreckende Ölloch mit der Umfangsnut in Verbindung, die in einer beide Enden eines Kerns 22a des Motors M stützenden Endplatte 22b ausgebildet ist, passiert eine Vielzahl von rotorinternen Öldurchlässen L₈, deren beiden Enden mit der Umfangsnut in Verbindung sind und die in dem Kern 22a in der Achsrichtung ausgebildet sind, und endet an einem in der Endplatte 22b ausgebildeten Auslassloch 22c. In der Zeichnung sind beide Enden des rotorinternen Öldurchlasses L₈ so dargestellt, dass sie zu dem Auslassloch 22c führen, aber im Detail ist die Konstruktion so, dass lediglich ein Ende des rotorinternen Öldurchlasses L₈ alternierend zu dem Auslassloch 22c der linken und rechten Endplatten ausmündet, wodurch eine Unausgewogenheit des in jedem Rotoröldurchlass L₈ laufenden Öls verhindert wird. Zudem mündet der Ölauslass 10h oberhalb des Stators des Generators G durch den gehäuseinternen Öldurchlass aus, wie in 8 gezeigt ist.
Die Wärmeübertragungswand 13, die die oberen Öffnungen der Kühlmittelbehälter C₁ und C₂ blockiert, ist an ihrer oberen Fläche und ihrer unteren Fläche mit einer großen Anzahl von Kühlrippen 13a, 13b versehen und sie ist aus einem Aluminiummaterial oder dergleichen konstruiert, das eine ähnlich gute Wärmeleitfähigkeit wie das Antriebseinheitsgehäuse 10 hat. Bei diesem Erläuterungsbeispiel ist es für die Bequemlichkeit bei der spanabhebenden Bearbeitung ein von der Antriebseinheit 10 unabhängiges Element und ist mit Schrauben oder dergleichen an dem Antriebseinheitsgehäuse 10 fixiert. Die Ölkühlrippen 13b an der Seite der unteren Fläche der Wärmeübertragungswand 13 ändern sich in ihrer Höhe, um der Gestalt des Bodenteils der Kühlmittelbehälter C₁ und C₂ zu folgen, wie in 2 gezeigt ist. Die Anordnung ist derart, dass die Rippen an dem gesamten Bereich des Kühlmittelbehälters C₁ positioniert sind, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
Die Trennwand 11, an der ein den Stromrichter U bildendes Leistungsmodul fixiert ist, bildet einen Kühlabschnitt des Stromrichters U und ist in dem Ausführungsbeispiel so konstruiert, dass es eine Wärmesenke zum Verbessern der Wärmeaustauscheffizienz aufnimmt, und, wie in 7 gezeigt ist, ist es mit zwei parallelen, engen Strömungsdurchlässen versehen, die die Trennwand 11 hin- und herkehrend passieren. Ferner ist eine Isoliereinrichtung 12 an der unteren Fläche der Trennwand 11 anliegend vorgesehen, um das als das zweite Kühlmittel dienende Kühlwasser entlang dieses Strömungsdurchlasses laufen zu lassen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Isoliereinrichtung 12 eine von dem Gehäuse und der Trennwand unabhängige Konstruktion, da für die Isoliereinrichtung 12 ein Material mit einer guten Isoliereigenschaft verwendet wird. Wenn jedoch das gleiche Material verwendet wird, ist es möglich, eine mit einem der Elemente integrierte Konstruktion zu erhalten.
Dementsprechend sind, wie in 5 gezeigt ist, die der Seite der Trennwand 11 zugewandte erste Kammer C₃ und die der Seite des Antriebseinheitsgehäuses 10 zugewandte zweite Kammer C₄ durch die Isoliereinrichtung 12 zwischen der Trennwand 11 und dem Antriebseinheitsgehäuse 10 definiert und getrennt, und es ist ein Strömungsdurchlass konstruiert, in dem beide Kammern C₃ und C₄ durch den Verbindungsdurchlass 12b verbunden sind.
In der Einheit einer solchen Konstruktion wird das von den jeweiligen Einlässen 10d, 10e zu den Kühlmittelbehältern C₁, C₂ geführte Öl durch die jeweiligen Wehre 10i, 10j blockiert und für eine bestimmte Zeitspanne gespeichert, wonach es in Kontakt mit den Ölkühlrippen 13b an der Seite der unteren Fläche der Wärmeübertragungswand 13 strömt, so dass es einen ausreichenden Wärmeaustausch beeinträchtigt. Dann werden die Teile, die über die Wehre 10i, 10j gelaufen sind, entsprechend der für den Motor M und den Generator G erforderlichen Ölmenge eingestellt, und werden von den Auslässen 10g, 10h ausgelassen. Währenddessen passiert das Kühlwasser ein Loch 12a der Isoliereinrichtung 12 von einem an der oberen Fläche des Antriebseinheitsgehäuses 10 offenen Einlass 10k in die Wärmesenke der Trennwand 11, also in die erste Kammer C₄, und der Wärmeaustausch wird durch den Durchlass darin zufrieden stellend durchgeführt. Dann mündet das Kühlwasser zwischen der Wärmeübertragungswand 13 und der Isoliereinrichtung 12 durch den Verbindungsdurchlass 12b ein, der ein Loch bildet, das in diesem Erläuterungsbeispiel in der Isoliereinrichtung 12 ausgebildet ist, wo es über die Wärmeübertragungswand 13 läuft, während es mit den Wasserkühlrippen 13a an der Seite der oberen Fläche der Wärmeübertragungswand 13 in Kontakt kommt. Das Kühlwasser wird dann von einem in der Umgebungswand um die Öffnung des Kühlmittelbehälters ausgebildeten Kühlmittelauslass 101 zu der Außenseite des Antriebseinheitsgehäuses 10 herausgeleitet. Das von dem Antriebseinheitsgehäuse 10 ausgelassene Kühlwasser wird durch den Radiator zum Kühlen der Kraftmaschine oder durch eine Kühleinrichtung für diesen exklusiven Gebrauch gekühlt und dann wieder in Umlauf gebracht.
Da gemäß dem vorstehend beschriebenen Erläuterungsbeispiel der Strömungsdurchlass für das Kühlmittel zwischen dem Motor M und dem Stromrichter U in zwei Lagen ausgebildet ist, nämlich an der Seite des Motors M und an der Seite des Stromrichters U, wirkt somit das darin strömende Kühlwasser als zwei wärmeisolierende Lagen und es wird möglich, die Wärme an der Seite des Motors M zu blockieren, die heißer als die Seite des Stromrichters U wird, indem sie in zwei Schritten durch das Kühlwasser auf halbem Weg in dem Strömungsdurchlass absorbiert wird, so dass es möglich ist, der Wärme die Übertragung von dem Motor M zu dem Stromrichter U zu erschweren. Als ein Ergebnis ist es möglich, den Temperaturanstieg des Stromrichters U infolge der Integration des Motors M mit dem Stromrichter U zu verhindern. Da ferner die Isoliereinrichtung 12 an der Seite der Trennwand 11 angeordnet ist, wird ein Wärmeübertragungswiderstand erzeugt, wenn die Wärme von dem Motor M zu der Isoliereinrichtung 12 übertragen wird, um der Wärme dadurch die Übertragung von dem Motor M zu dem durch die erste Kammer C₃ an der Seite des Stromrichters U strömenden Kühlwassers zu erschweren.
Da ferner die Reihenfolge so ist, dass das Kühlwasser zuerst das den Stromrichter U bildende Leistungsmodul durch die Trennwand 11 kühlt und dann den Motor M und den Generator G über das Öl kühlt, führt das Kühlwasser keinen direkten Wärmeaustausch mit dem Motor M und dem Generator G oder gleichzeitig mit dem Stromrichter U aus. Daher kann verhindert werden, dass die Kühlwassertemperatur auf über die Wärmewiderstandstemperatur des Stromrichters U ansteigt. Dementsprechend ist es möglich, den Stromrichter U, den Motor M und den Generator G effizient zu kühlen und die Kühlleistung zu verbessern. Zudem ist der Strömungsdurchlass des Kühlwassers in dem Raum zwischen dem integrierten Stromrichter U und dem Antriebseinheitsgehäuse 10 ausgebildet, es kann eine komplizierte Konstruktion wie jene der herkömmlichen Technologie verhindert werden, in der ein exklusiver Kühlkanal um das Antriebseinheitsgehäuse vorgesehen ist, was zu einer Verbesserung hinsichtlich der Raumeffizienz und der Kostenverringerung führt. Ferner wird es durch Teilen des Kühlmittelbehälters in einen Kühlmittelbehälter C₁ für den Motor und einen Kühlmittelbehälter C₂ für den Generator möglich, die Menge des zu dem Motor M und dem Generator G von dem Kühlmittelbehälter zuzuführenden Öls jeweils individuell einzustellen. Dementsprechend können durch Einstellen des Strömungsverhältnisses mittels der Drosseln R₄, R₅, die unterschiedliche Öffnungen haben und die die geeignete Ölmenge zu dem Motor M und dem Generator G zuführen, die jeweiligen Gegenstände effizient gemäß ihrer Temperaturanforderungen gekühlt werden. Da das Öl ferner nach dem Wärmeaustausch in den Kühlmittelbehältern C₁, C₂ zu der Rotorseite des Motors M und des Generators G ausgelassen wird und zudem zum Kühlen von der Innenumfangsseite durch Verwenden des von dem Rotor durch die Zentrifugalkraft ausgelassenen Öls verwendet wird, wird es auch möglich, ferner die Statoren 20, 30 zu kühlen, so dass durch Verwendung der Ölzirkulation eine äußerst effiziente Motorkühlung zum äußersten Ausmaß durchgeführt werden kann.
In diesem Erläuterungsbeispiel ist der Strom des als zweites Kühlmittel dienenden Kühlwassers ein Strom mit einer Beziehung aus einem oberen und einem unteren Strom, der von der ersten Kammer C₃ an der Seite des Stromrichters U zu der Seite der zweiten Kammer C₄ an der Seite des Kühlmittelbehälters zurückkehrt, wie dies am deutlichsten in 5 dargestellt ist, so dass dieser Strom ein Parallelstrom ist. 10 zeigt diese Art des ersten Ausführungsbeispiels mittels eines schematischen Schaubildes, das ähnlich zu jenem von 5 ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die der Seite der Trennwand 11 zugewandte erste Kammer C₃, die durch die Isoliereinrichtung 12 in obere und untere Bereiche geteilt ist, und die der Seite des Zirkulationsdurchlasses L für das erste Kühlmittel des Antriebseinheitsgehäuses 10, d.h. der Wärmeübertragungswand 13 zugewandte zweite Kammer C₄ Strömungsdurchlässe, die parallel mit dem Zirkulationsdurchlass für das zweite Kühlmittel verbunden sind. Da der Rest der Konstruktion im Wesentlichen gleich der des vorstehend beschriebenen Erläuterungsbeispiels ist, sind alle entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und anstelle beschrieben zu werden, werden sie ersetzt (diesbezüglich sind alle folgenden Ausführungsbeispiel gleich).
Wenn diese Art von Ausführungsbeispiel angenommen wird, kann verhindert werden, dass die Wärme des Motors M über das Kühlwasser zu dem Stromrichter U übertragen wird, da das Kühlwasser jeweils und unabhängig in die erste Kammer C₃ und in die zweite Kammer C₄ strömt. Da es außerdem möglich ist, Kühlwasser bei einer niedrigeren Temperatur zu der der Wärmeübertragungswand 13 des Kühlmittelbehälters zugewandten Seite der zweiten Kammer C₄ laufen zu lassen, kann die Kühleffizienz des Motors M und des Generators G weiter verbessert werden.
Als nächstes zeigt 11 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Beziehung der oberen und unteren Ströme in der ersten Kammer C₃ an der Seite des Stromrichters U und in der zweiten Kammer C₄ an der Seite des Kühlmittelbehälters umgekehrt sind. In diesem Ausführungsbeispiel strömt das als das zweite Kühlmittel dienende Kühlwasser zuerst an der Seite der zweiten Kammer C₄, die der Seite des Zirkulationsdurchlasses L für das erste Kühlmittel des Antriebseinheitsgehäuses 10, d.h. der Wärmeübertragungswand 13 zugewandt ist, um das Öl über die Wärmeübertragungswand 13 zu kühlen. Dann strömt es in der der Seite der Trennwand 11 zugewandten ersten Kammer C₃, die durch die Isoliereinrichtung 12 in obere und untere Teile geteilt ist, um das Leistungsmodul des Stromrichters U zu kühlen.
Wenn diese Art von Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird die Kühlmittelstruktur derart, dass das als zweites Kühlmittel dienende Kühlwasser nicht direkt den Motor M und den Generator G kühlt, sondern dass es das Öl kühlt, welches zirkuliert und welches diese und den Stromrichter U sequentiell kühlt. Daher wird die Wärme im Gegensatz zu einer direkten Wärmeübertragung von dem Motor M und dem Generator G durch Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser über das Öl verringert, so dass ein Vorteil darin erhalten wird, dass es möglich ist, den Anstieg der Temperatur des Kühlwassers auf über die Wärmewiderstandstemperatur des Stromrichters U zu verhindern.
Als nächstes zeigt 12 ein Erläuterungsbeispiel, bei dem die Struktur der den Strömungsdurchlass bildenden Elemente mit Bezug auf ein Element modifiziert wurde, welches eine Strömungsdurchlassstruktur für das zweite Kühlmittel annimmt, die ähnlich zu dem ersten Beispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel ist. In diesem Beispiel wird eine Konstruktion verwendet, bei der zwischen dem Antriebseinheitsgehäuse 10 und der Trennwand 11 ein unabhängiges Umgebungswandelement 14 zwischengeordnet ist und bei der ferner die unabhängige Isoliereinrichtung 12 zwischen der Trennwand 11 und dem Umgebungswandelement 14 zwischengeordnet ist. In diesem Fall kann das Umgebungswandelement 14 ebenso aus einem Aluminiummaterial oder dergleichen des selben Typs wie das Material des Antriebseinheitsgehäuses 10 und der Trennwand 11 ausgebildet sein, oder es kann aus einem Material ausgebildet sein, das eine gute wärmeisolierende Eigenschaft von der Art der Isoliereinrichtung 12 aufweist. Ferner sind bei diesem Beispiel als ein Modifikationspunkt der Struktur seitens des Antriebseinheitsgehäuses 10 der erste und der zweite Kühlmittelbehälter C₁, C₂ an dem oberen Teil des Motors M bzw. des Generators G vorgesehen.
Wenn diese Konstruktionsweise verwendet wird, dann wird zwischen der Isoliereinrichtung 12 und dem Gehäuse 10 oder der Trennwand 11 ein Wärmeübertragungswiderstand erzeugt, da sich die Isoliereinrichtung 12, die ein unabhängiges Element ist, zwischen dem Antriebseinheitsgehäuse 10 und der Trennwand 11 befindet, so dass ein Effekt verstärkt werden kann, gemäß dem die von dem Antriebseinheitsgehäuse 10 zu der Trennwand 11 durch deren Kontaktabschnitte direkt übertragene Wärme reduziert werden kann.
13 zeigt auf ähnliche Weise ein Erläuterungsbeispiel, bei dem die Struktur der den Strömungsdurchlass bildenden Elemente mit Bezug auf ein Element modifiziert wurde, welches einen Strömungsdurchlassaufbau für das zweite Kühlmittel ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel oder dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet. Bei diesem Beispiel wird eine Struktur verwendet, bei der zwischen der Trennwand 11 und dem Antriebseinheitsgehäuse 10 eine unabhängige Isoliereinrichtung 12 zwischengeordnet ist. Die Isoliereinrichtung 12 in diesem Gehäuse hat eine derartige Struktur, dass sie einstückig dort herum mit einem Umgebungswandteil 12c vorgesehen ist, welches ein Verbindungsteil zwischen dem Antriebseinheitsgehäuse 10 und der Trennwand 11 bildet.
Auch wenn diese Bauweise verwendet wird, dann wird zwischen der Isoliereinrichtung 12 und dem Gehäuse 10 oder der Trennwand 11 ein Wärmeübertragungswiderstand erzeugt, da die stark wärmeisolierende Isoliervorrichtung 12 zwischen dem Antriebseinheitsgehäuse 10 und der Trennwand 11 angeordnet ist, so dass ein Effekt verstärkt wird, gemäß dem die von dem Antriebseinheitsgehäuse 10 zu der Trennwand 11 über deren Kontaktteile direkt übertragene Wärme verringert werden kann.
Obwohl in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Erläuterungsbeispiele ein Kühlsystem verwendet wird, bei dem Öl als ein Kühlmittel zum direkten Kühlen der Seite des Motors M und des Generators G verwendet wird und ein sekundäres Kühlen des Öls mittels als zweites Kühlmittel dienenden Kühlwassers zum Kühlen des Stromrichter U durchgeführt wird, kann die vorliegende Erfindung zudem durch ein System zum Kühlen des Motors M, des Generators G und des Stromrichters U mit einem einzigen Kühlmittel ausgeführt werden. 14 und 15 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem diese Art von Kühlsystem verwendet wird. Wie durch die in 14 schematisch gezeigte Strömungsdurchlasskonstruktion veranschaulicht ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel die stromabwärtige Seite des Strömungsdurchlasses, der die erste und zweite Kammer C₃, C₄ passiert, mit dem Strömungsdurchlass in dem Antriebseinheitsgehäuse 10 zum Kühlen des Motors M und des Generators G in Verbindung.
Wie durch die Schnittansicht in 15 veranschaulicht ist, ist die Trennwand 11 von diesem Ausführungsbeispiel in Gestalt eines Deckels konstruiert, der das Antriebseinheitsgehäuse 10 bedeckt und der die erste Kammer C₃ und die zweite Kammer C₄ enthält, d.h. in einer Gestalt, die eine Umgebungswand 11' um sich herum hat, und die Isoliereinrichtung 12 zum Trennen der ersten Kammer C₃ und der zweiten Kammer C₄ ist an der Seite der Trennwand 11 angeordnet. Die Isoliereinrichtung 12 in diesem Gehäuse kann ein von der Trennwand 11 unabhängiges Element sein, wie in der Fig. dargestellt ist, oder kann mit der Trennwand 11 integriert sein. Gemäß dieser Konstruktion sind die erste Kammer C₃ und die zweite Kammer C₄ durch die Isoliereinrichtung 12 geteilt, die sich bezüglich der Verbindungsfläche der Trennwand 11 und des Antriebseinheitsgehäuses 10 näher an dem Stromrichter U befindet. Die stromabwärtige Seite des die erste und die zweite Kammer C₃, C₄ passierenden Strömungsdurchlasses ist mit dem Strömungsdurchlass in der Antriebseinheitsgehäusewand in Verbindung, wo er zuerst einen entlang des Außenumfangs des Stators 20 des Generators G ausgebildeten Strömungsdurchlass F_G passiert und dann einen entlang des Außenumfangs des Stators 30 des Motors M in der Umfangswand des Antriebseinheitsgehäuses 10 auf gleiche Weise ausgebildeten Strömungsdurchlass F_M passiert, und mündet schließlich an einer der Trennwand 11 des Antriebseinheitsgehäuses 10 angrenzenden Stelle, wo er an einer darin ausgebildeten Auslassöffnung endet.
Wenn diese Art von Ausführungsbeispiel verwendet wird, dann kann der Strömungsdurchlass für das Kühlwasser zwischen dem Antriebseinheitsgehäuse 10 und der Trennwand 11 hauptsächlich an der Seite der Trennwand 11 konstruiert sein, so dass die Struktur des Antriebseinheitsgehäuses 10 vereinfacht werden kann und der Stromrichter U, der Motor M und der Generator G durch eine einfache Struktur gekühlt werden können. Da sich zudem die Isoliereinrichtung 12 an der Seite der Trennwand 11 befindet, wird ein Wärmewiderstand erzeugt, wenn die Wärme von dem Motor M und dem Generator G zu der Isoliereinrichtung 12 übertragen wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Übertragung der Wärme von dem Motor M und dem Generator G zu dem durch die erste Kammer C₃ an der Seite des Stromrichters U strömenden Kühlmittel erschwert wird. Da sich außerdem die Isoliereinrichtung 12 bezüglich der Verbindungsfläche des Antriebseinheitsgehäuses 10 und der Trennwand 11 an der Seite des Stromrichters U befindet, erstreckt sich die Trennwand 11 in Richtung der Seite des Motors M und des Generators G weiter als die Isoliereinrichtung 12, so dass die Wärmekapazität der Trennwand 11 um diesen Betrag erhöht werden kann.
Auf diese Weise kann ebenso in dem System, bei dem der Motor M, der Generator G und der Stromrichter U mit einem einzigen Kühlmittel gekühlt werden, die Beziehung des die erste und die zweite Kammer C₃, C₄ passierenden Strömungsdurchlasses wie vorstehend beschrieben modifiziert werden. 16 zeigt schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem die der Seite der Trennwand 11 zugewandte erste Kammer C₃ und die der Seite des Antriebseinheitsgehäuses 10 zugewandte zweite Kammer C₄ in zwei Lagen ausgebildet sind und zusammen mit dem Strömungsdurchlass für das Kühlmittel parallel in Verbindung sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel, ein Strömungsdurchlass in der Wand des Antriebseinheitsgehäuses ausgebildet und dieser Strömungsdurchlass ist mit dem Strömungsdurchlass für das Kühlmittel in einer parallelen Beziehung mit dem die erste und die zweite Kammer C₃, C₄ passierenden Strömungsdurchlass in Verbindung.
Schließlich zeigt 17 ein fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem die Beziehung der oberen und unteren Ströme der ersten Kammer C₃ an der Seite des Stromrichters U und der zweiten Kammer C₄ an der Seite des Kühlmittelbehälters umgekehrt sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist ebenso, ähnlich wie bei dem vorstehend erwähnten dritten Ausführungsbeispiel, ein Strömungsdurchlass in der Wand des Antriebseinheitsgehäuses ausgebildet und dieser Strömungsdurchlass ist in Reihe mit der stromaufwärtigen Seite des die erste und die zweite Kammer C₃, C₄ passierenden Strömungsdurchlasses in Verbindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel führt das als ein Kühlmittel dienende Kühlwasser zuerst einen Wärmeaustausch mit dem Motor M und dem Generator G über die Wand des Antriebseinheitsgehäuses 10 durch, wenn es durch den Strömungsdurchlass in die Wand des Gehäuses 10 strömt. Dann führt es einen Wärmeaustausch mit dem Motor M und dem Generator G über die Wärmeübertragungswand aus, wenn es durch die zweite Kammer C₄ strömt, und dann führt es einen Wärmeaustausch mit dem Leistungsmodul des Stromrichters U über die Trennwand 11 aus, wenn es durch die erste Kammer C₃ strömt. In diesem Fall wird die Wärme des Motors M und des Generators G ebenso durch das Kühlwasser reduziert.
Die vorstehende Beschreibung wurde ausführlich anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann mit verschiedenen Modifikationen der besonderen Konstruktionen innerhalb des in den Ansprüchen beschriebenen Schutzbereichs implementiert werden. Beispielsweise wird in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele das zweite Kühlmittel als Kühlwasser beschrieben, jedoch kann natürlich jedes andere geeignete Kühlmittel verwendet werden.
In einer Antriebseinheit, die einen Elektromotor als eine Antriebsquelle verwendet und die einen integrierten Stromrichter hat, werden der Elektromotor und der Stromrichter effizient gekühlt. Die Antriebseinheit hat ein Antriebseinheitsgehäuse, einen Elektromotor und einen an dem Antriebseinheitsgehäuse befestigten Stromrichter und ist mit einem Kühlmittelströmungsdurchlass für diese zwischen dem Antriebseinheitsgehäuse und dem Stromrichter versehen. Der Stromrichter ist über eine Trennwand an dem Antriebseinheitsgehäuse fixiert und Kammern, die einen zweilagigen Kühlmittelströmungsdurchlass bilden, sind zwischen der Trennwand und dem Antriebseinheitsgehäuse ausgebildet. Als ein Ergebnis wirkt das durch den Kühlmittelströmungsdurchlass strömende Kühlmittel als eine zweistufige Abschirmeinrichtung gegen die von dem Elektromotor zu dem Stromrichter übertragene Wärme.

Claims

Antriebseinheit mit: einem Elektromotor (M); einem aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigten Antriebseinheitsgehäuse (10) zum Aufnehmen des Elektromotors (M); einem an der Außenseite des Antriebseinheitsgehäuses (10) befestigten Umrichter (U) zum Steuern des Elektromotors (M); und einem Strömungsdurchlass (F) für ein Kühlmittel zum Kühlen des Elektromotors (M), wobei der Umrichter (U) über eine Trennwand (11) an dem Antriebseinheitsgehäuse (10) befestigt ist; eine der Seite der Trennwand (11) zugewandte erste Kammer (C3) und eine der Seite des Antriebseinheitsgehäuses (10) zugewandte zweite Kammer (C4) in zwei Lagen zwischen der Trennwand (11) und dem Antriebseinheitsgehäuse (10) ausgebildet sind, wobei die Kammern (C3, C4) einen Teil des Strömungsdurchlasses (F) für das Kühlmittel bilden, wobei an der Seite der Trennwand (11) eine Isoliereinrichtung (12) zum Trennen der ersten Kammer (C3) und der zweiten Kammer (C4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (11) in einer Deckelform konstruiert ist, die die erste Kammer (C3) und die zweite Kammer (C4) enthält und die das Antriebseinheitsgehäuse (10) bedeckt.
Antriebseinheit gemäß Anspruch 1, wobei der Raum zwischen der ersten Kammer (C3) und der zweiten Kammer (C4) durch eine an der Seite der Trennwand angeordnete unabhängige Isoliereinrichtung (12) getrennt ist.
Antriebseinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kammer (C3) und die zweite Kammer (C4) über einen Verbindungsdurchlass (12b) miteinander in Verbindung sind, und wobei sie in Reihe miteinander in Verbindung sind, wobei die Seite der ersten Kammer (C3) stromaufwärts angeordnet ist.
Antriebseinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kammer (C3) und die zweite Kammer (C4) zusammen mit dem Strömungsdurchlass für das Kühlmittel parallel in Verbindung sind.
Antriebseinheit gemäß Anspruch 1 oder 4, wobei die Isoliereinrichtung (12) ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Antriebseinheit gemäß Anspruch 1, wobei die erste Kammer (C3) und die zweite Kammer (C4) durch die Isoliereinrichtung (12) getrennt sind, die näher an dem Umrichter (U) als an der Anlagefläche der Trennwand (11) und des Antriebseinheitsgehäuses (10) angeordnet ist.