JP2008187889A - 関連する変速装置の直径の周りに取り付けられたａｃモータ用の電力コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車両を駆動するために使用され、関連する変速装置の直径の周りに取り付けられたＡＣモータ用の電力コンデンサを提供すること。
【解決手段】ＡＣモータ用の電力コンデンサは、関連する変速装置の直径の周りに取り付けられる。電力コンデンサは、1つの実施形態では環状であり、別の実施形態では弓形である。変速装置ハウジングの直径の周りに取り付けられた電力コンデンサをもつことによって、電力コンデンサの冷却は、空気と液体冷却の両方で容易になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、関連する変速装置の直径の周りに取り付けられたＡＣモータ用の電力コンデンサを対象とする。より詳細には、本発明は、自動車両を駆動するために使用され、関連する変速装置の直径の周りに取り付けられたＡＣモータ用の電力コンデンサに関する。

自動車両を構成するとき、スペースの効率的な使用は重要な考慮点である。これは、自動車両の様々な構成要素が車両の本体によって画定される包絡線の内部のスペースに関してしばしば競合するからである。スペースの賢明な使用は、自動車両の組み立ての間だけでなく、車両の保守の間も考慮点である。さらに、本質的な自動車の構成要素用により少ないスペースに消費することは、設計者が、任意選択の構成要素用、および運転席の容量用のスペースを増やすことを可能にする。１つの構成要素のスペース消費を調整しまたは削減することには、実質的な設計効果があるようにみえないが、いくつかの構成要素の累積的なスペース調整および削減されたスペースの消費は、車両内部の全体スペースのより効率的な使用および強化された設計の柔軟性をもたらすことができる。

電圧源インバータ装置では、コンデンサは、比較的滑らかな直流リンク電圧を維持するために、電力バッファを提供するエネルギ蓄積装置として使用される。一般に、コンデンサの体積は、電圧源インバータのパッケージ化によって必要とされる全体の体積の相当の部分を占める。そのようなコンデンサは、しばしば、電解またはフィルムコンデンサである。これらのコンデンサは、フィルムの全体表面積の量を増加するために、薄いフィルムを巻くことによって製造される。従来技術では、通常、そのようなコンデンサは、様々な高さおよび直径の囲まれた、または固体の円筒を作るために、その中心の周りに固く巻かれる。

電気装置（インバータおよびコンデンサ）と電気モータとの間の電力の伝送から起こる損失および電磁干渉を低減させるために、電気装置と電気モータとの間の伝送距離を最小に抑えることがしばしば望ましい。距離を最小に抑えるために、電気装置をモータと共通のパッケージに一体化することができる。多くのハイブリッド車両では、１つまたは複数のモータは、車両の機械的変速装置（ギアボックス）に一体化される。したがって、システムの１つのそのような実施形態は、変速装置ハウジングの外側に取り付けられた容器内にインバータを統合することができ、したがって、それは電気モータに極めて接近して配置される。

囲まれた容器内の電気装置を、変速装置の外側に取り付けることの欠点は、スペースおよび割り当てられた形状因子の中に、インバータの体積をパッケージ化するのが難しいことである。電気装置によって必要とされるコンデンサは、電気装置の相当の体積を含むので、コンデンサを再配置することは、残りの駆動構成要素の体積を低減させ、したがって、システムをパッケージ化することを、非常に簡単にする。

交流電気モータ駆動アセンブリは、変速装置に結合された出力シャフトを備えるＡＣ電気モータを含み、変速装置は、その直径の周りに取り付けられ、かつモータの巻線に電気的に接続された電力コンデンサをもつ。

駆動アセンブリの１つの態様では、電力コンデンサは環状である。
駆動アセンブリの別の態様では、電力コンデンサは、電力コンデンサの端部の間にギャップを備える弓形である。

駆動アセンブリの別の態様では、モータは、自動車両用の走行モータである。
さらに別の態様では、電力コンデンサは、電力コンデンサからラジエータに熱を伝達する循環液体によって冷却され、または電力コンデンサの上を流れる空気によって冷却される。

本発明の様々な他の特徴および関連する利点は、同様の参照記号がいくつかの図にわたって同じまたは類似した部分を示す添付の図面に関連して考えられるとき、同一のものがより十分にわかるので、さらに完全に理解されるであろう。

次に図１に関して、内燃機関１４を含むハイブリッド駆動１２と、交流（ＡＣ）モータ１６とを含む車両１０が示される。内燃機関１４およびＡＣモータ１６は、ＡＣモータと一体である変速装置２０を介して、車輪１８を駆動する。シャフト２３を介して内燃機関１４に連結された動力分配機２２は、内燃機関１４が作動しているとき、電池２６（電池の列として構成することができる）を充電するために、発電機２４を駆動する。発電機２４は、選択された状況下で、内燃機関１４と同時に作動するために、電気モータ１６に電力を供給することができる。電池２６および発電機２４は、ＡＣモータ１６に軸方向に取り付けられそれと一体であるように図示されたインバータ３０にＤＣ電流を供給する。本発明によれば、電力コンデンサ３２は、変速装置２０上に取り付けられる。好ましくは、電力コンデンサ３２は、変速装置２０の直径の周りに取り付けられて、ＡＣモータ１６と、変速装置２０と、インバータ３０と、コンデンサ３２とからなる駆動アセンブリ３３を形成する。用語「直径の周りに取り付けられた」は、変速装置の直径の周りに取り付けられたことを意味する。電力コンデンサ３２を変速装置２０上の直径の周りに配置することによって、電力コンデンサは、空気冷却または内燃機関１４を冷却する車両ラジエータ３５に結合された熱交換機３４を使用する水／グリコール冷却のために利用できる。別の実施形態では、モータ１６は発電機としても働く。

次に図２を参照すると、図２は、車両１０’は、電池２６を充電しかつ駆動アセンブリ３３’のインバータ３０にも直流電流を提供する燃料電池４０によって電力が供給されることを除いて、図１と同様である。駆動アセンブリ３３’は、軸方向に取り付けられたインバータ３０が燃料電池４０からの直流電流をＡＣに変換し、かつ電力コンデンサ３２’が変速装置２０の直径の周りに取り付けられる、図１の駆動アセンブリ３３と同じように構成される。モータ１６は、好ましくは、変速装置２０と一体であり、変速装置を囲むハウジングの内部に配置される。図１のように、電力コンデンサ３２は空気または液体冷却される。

次に、本発明の第１実施形態が示される図３から６を参照すると、電力コンデンサ３２は、変速装置２０のハウジング５０の周りに取り付けられる環状コンデンサが構成される。好ましくは、環状電力コンデンサ３２は、モータ１６に軸方向に隣接した関係にある第１段５２である。図５に見られるように、環状電力コンデンサ３２’を、変速装置ハウジング５０の任意の都合のよい直径の周りに取り付けることができる。図６に見られるように、コンデンサ３２’は、変速装置２０と同じ長さでよく、また図示されていない別の実施形態では、コンデンサ３２’は、変速装置の軸方向の長さの任意の部分を占めてもよく、または、それが変速装置２０より長いように、コンデンサ３２’をパッケージ化することができる。

コンデンサの第２実施形態３２’’’が示される図７および８に見られるように、ギャップ６４によって分離された端部６０および６２をもつコンデンサ３２’’’は弓形である。好ましくは、この実施形態では、コンデンサ３２’’’は、ギャップ６４が変速装置ハウジング５０の底部にあるように向けられるが、別の実施形態では、ギャップ６４を、変速装置ハウジング５０の上部に、または変速装置ハウジングに対して横に向けることができる。示された構成では電力コンデンサ３２’’’は、２７０度の弓形範囲をもつが、他の弓形範囲をもつこともできる。コンデンサ３２’’は、単一の円形範囲で示されているが、コンデンサを複数の弓形セクションに分割することもできる。

図３から８に示されるように、コンデンサ３２、３２’、３２’’および３２’’’をパッケージ化することによって、利用できる大きな表面積の結果として、静電容量を増加させることができる。したがって、全体の駆動システム３３から３３’’’の信頼性が増加する。コンデンサ３２から３２’’’の電圧は、実質的に直流であるので、コンデンサ自体が、望ましくない電磁干渉に対する遮蔽として働くことができる。

コンデンサ３２から３２’’’を、変速装置ハウジングの内面ではなく、変速装置ハウジング５０の外面に配置することは、空気冷却装置によって、または、図１および２に示すように、ラジエータ３５または熱交換機３４を通って直接循環される水／グリコールによる冷却によってコンデンサの冷却を容易にする。

変速装置２０の内部温度は、コンデンサの定格を越えることができる。コンデンサ３２から３２’’’を示したように配置することによって、コンデンサは、コンデンサがより容易に熱を排除しかつより低温の環境で動作することを可能にする大きな表面積対体積比をもつ。より低温のコンデンサの温度は、温度による静電容量の定格低下を少なくする。さらに、変速装置ハウジング５０の直径の周りに、電力コンデンサを配置することによって、改良された電磁干渉遮蔽が生じることができる。

コンデンサ３２から３２’’’を変速装置ハウジング５０の外径の上に配置することは、コンデンサの内部に非常に大きな表面積を提供し、その結果、大きな静電容量値をもたらす。図３から８の装置によって与えられるような、大きなバルク静電容量をもつインバータとＡＣモータのシステムは、増強された信頼性をもち、他のフィルタ構成要素の必要を減らし、その結果、コストおよびスペースの節約をもたらす。

図３から８に示されるようにコンデンサ３２から３２’’’を配置することによって、車両本体の内部の利用できるスペースをより効率的に使用することができ、インバータ３０などの他の構成要素を車両内により容易にパッケージ化することができる。
前の説明から、当分野の技術者は、本発明の本質的な特徴を簡単に確かめることができ、その趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の様々な変更および修正を加え、それを様々な使用および状況に適合することができる。

関連する変速装置の直径の周りに取り付けられた電力コンデンサをもつＡＣ電気走行モータを使用するハイブリッド自動車両の概略図である。 その直径の周りに取り付けられた電力コンデンサをもつ変速装置を介して車両を駆動するＡＣ電気走行モータをもつ燃料電池式車両の概略図である。 本発明の第１実施形態による、その直径の周りに取り付けられた環状電力コンデンサを備える、図１および２のモータと変速装置の組み合わせの側面図である。 図３の正面図である。 変速装置上の別な位置にコンデンサをもつモータと変速装置の組み合わせの側面図である。 その直径の周りに取り付けられた拡大された軸方向の長さのコンデンサをもつモータと変速装置の組み合わせの側面図である。 その直径の周りに取り付けられた弓形の電力コンデンサを備える、本発明の別の実施形態による変速装置の側面図である。 図７の正面図である。

符号の説明

１０、１０’ 車両
１２ ハイブリッド駆動
１４ 内燃機関
１６ 交流（ＡＣ）モータ
１８ 駆動輪
２０ 変速装置
２２ 動力分配機
２３ シャフト
２４ 発電機
２６ 電池
３０ インバータ
３２、３２'、３２’’、３２’’’ 電力コンデンサ
３３、３３’、３３’’、３３’’’ 駆動アセンブリ
３４ 熱交換機
３５ 車両ラジエータ
４０ 燃料電池
５０ ハウジング
５２ 第１段
６０、６２ 端部
６４ ギャップ

Claims (11)

1. 車両用の駆動アセンブリであって、
   近位端と遠位端とをもつハウジングの内部に入れられた変速装置に結合されたＡＣモータと、
   前記変速装置の前記ハウジングの直径の周りに取り付けられ、かつ前記ＡＣモータの前記電気駆動ユニットに電気的に接続される電力コンデンサとを備える駆動アセンブリ。
2. 前記電力コンデンサが環状である請求項１に記載の駆動アセンブリ。
3. 前記電力コンデンサが、前記ＡＣモータに隣接した前記変速装置ハウジングの前記近位端に配置される請求項２に記載の駆動アセンブリ。
4. 前記電力コンデンサが、前記変速装置の前記近位端から前記遠位端まで少なくとも延びる請求項２に記載の駆動アセンブリ。
5. 前記電力コンデンサが、前記変速装置の軸方向長さより長い軸方向長さをもつ請求項２に記載の駆動アセンブリ。
6. 前記電力コンデンサが、前記変速装置軸方向長さより短い軸方向長さをもつ請求項２に記載の駆動アセンブリ。
7. 前記電力コンデンサが弓形であり、ギャップで分離された第１および第２端部をもつ請求項１に記載の駆動アセンブリ。
8. 前記電力コンデンサが、前記ギャップが下向きに向かって前記ハウジング上に配置される請求項７に記載の駆動アセンブリ。
9. 前記電力コンデンサが、約２７０度の弓形の長さをもつ請求項６に記載の駆動アセンブリ。
10. 前記電力コンデンサが、空気冷却される請求項１に記載の駆動アセンブリ。
11. 前記電力コンデンサが液体冷却され、前記コンデンサを冷却する液体から熱を除去するために、前記コンデンサに連結された熱交換機をさらに含む請求項１に記載の駆動アセンブリ。

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