JP2011234590A - 駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動機と駆動回路とを電気的に接続するバスバーの冷却液による冷却性を高める。
【解決手段】モータとインバータとを電気的に接続するバスバーのうち鉛直方向に延在する鉛直延在部53に、潤滑油の供給配管の供給口に対向する一部位よりも鉛直方向下方で供給口に対向する方向に鉛直延在部53を貫通する貫通孔56を設ける。また、貫通孔56に代えて又は加えて、供給配管の供給口に対向する一部位よりも鉛直方向下方で供給口に対向する一面から突出する凸部を設けたり、同じく一面から窪んだ凹部を設ける。これにより、貫通孔や凸部,凹部を設けないバスバーに比して、バスバーにおいて潤滑液との熱交換が行なわれる表面積を大きくすると共に熱交換が行なわれる時間を長くすることができる。
【選択図】図4

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、電動機と、電動機の鉛直方向上方に配置され電動機を駆動する駆動回路と、略鉛直方向に延在する鉛直延在部を有し電動機と駆動回路とを電気的に接続するバスバーと、を備える駆動装置に関する。
従来、この種の駆動装置としては、車両駆動用のモータジェネレータと、このモータジェネレータを駆動するインバータと、一方端にモータジェネレータの一相のステータコイルからのバスバーが接続されると共に他方端にインバータの対応する相のアームからのバスバーが接続された導電部材により構成された端子台と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、車両のディファレンシャルギヤにより掻き上げられた潤滑油の通路空間内に端子台を配置することにより、モータジェネレータで発生した熱を受けた端子台から潤滑油への放熱を可能な構成とし、端子台を冷却している。
特開2007−166803号公報
上述のような駆動装置では、装置構成の単純化を図り、車両への搭載性を向上させるなどのため、モータジェネレータの鉛直上方のできるだけ近い位置にインバータを配置することにより、端子台を用いずに、モータジェネレータとインバータとを鉛直方向に延在する比較的短いバスバーを用いて接続することが考えられる。この場合、モータジェネレータで発生した熱がバスバーを介してインバータに伝達されやすくなるため、インバータのスイッチング素子が過熱することのないよう、バスバーの冷却構造を複雑にすることなく潤滑油によるバスバーの冷却性を高めることが望まれる。
本発明の駆動装置は、略鉛直方向に延在する鉛直延在部を有し電動機と駆動回路とを電気的に接続するバスバーを備えるものにおいて、冷却液によるバスバーの冷却性を高めることを主目的とする。
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の第1の駆動装置は、
電動機と、前記電動機の鉛直方向上方に配置され前記電動機を駆動する駆動回路と、略鉛直方向に延在する鉛直延在部を有し前記電動機と前記駆動回路とを電気的に接続するバスバーと、を備える駆動装置であって、
前記バスバーの鉛直延在部における鉛直方向上部の所定部位に対向するように開口して該鉛直延在部に向けて冷却液を供給する供給口を有する冷却液供給装置
を備え、
前記バスバーの鉛直延在部は、少なくとも前記所定部位より鉛直方向下方の部位に、前記供給口に対向する方向に前記鉛直延在部を貫通する1つ以上の貫通孔と、前記供給口に対向する表面で該表面から突出する1つ以上の凸部と、前記供給口に対向する表面で該表面から窪んだ1つ以上の凹部と、のうち少なくともいずれかが形成されてなる、
ことを要旨とする。
この本発明の第1の駆動装置では、バスバーの鉛直延在部における鉛直方向上部の所定部位に対向するように開口して鉛直延在部に向けて冷却液を供給する供給口を有する冷却液供給装置を備え、バスバーの鉛直延在部は、少なくとも供給口の開口に対向する所定部位より鉛直方向下方の部位に、供給口に対向する方向に鉛直延在部を貫通する1つ以上の貫通孔と、供給口に対向する表面で該表面から突出する1つ以上の凸部と、供給口に対向する表面で該表面から窪んだ1つ以上の凹部と、のうち少なくともいずれかが形成されてなる。したがって、鉛直延在部に形成された貫通孔や凸部,凹部には冷却液供給装置の供給口から冷却液が供給されるが、貫通孔が形成された鉛直延在部を有するバスバーでは、貫通孔が形成されていないものに比して、冷却液が貫通孔を通じて供給口に対向する表面とは反対側の面に到達しやすくなり、バスバーにおいて冷却液との熱交換が行なわれる表面積を大きくすると共に熱交換が行なわれる時間を長くすることができる。また、凸部や凹部が形成された鉛直延在部を有するバスバーでは、それぞれ凸部や凹部が形成されてないものに比して、バスバーにおいて冷却液との熱交換が行なわれる表面積を大きくすると共に熱交換が行なわれる時間を長くすることができる。この結果、バスバーを冷却液の通路内に配置したりすることなく、バスバーの鉛直延在部に貫通孔や凸部,凹部を形成することによって、冷却液によるバスバーの冷却性を高めることができる。
こうした本発明の第1の駆動装置において、前記バスバーの鉛直延在部は、略鉛直方向を長手方向とする矩形状で一面が前記供給口に対向する板状に形成された形状に、前記貫通孔と前記凸部と前記凹部とのうち少なくともいずれかが形成されてなる、ものとすることもできる。
本発明の第2の駆動装置は、
電動機と、前記電動機の鉛直方向上方に配置され前記電動機を駆動する駆動回路と、円柱の中心軸方向としての略鉛直方向に延在する略円柱状の鉛直延在部を有し前記電動機と前記駆動回路とを電気的に接続するバスバーと、を備える駆動装置であって、
前記バスバーの鉛直延在部における鉛直方向上部の所定部位に対向するように開口して該鉛直延在部に向けて冷却液を供給する供給口を有する冷却液供給装置
を備え、
前記バスバーの鉛直延在部は、少なくとも前記所定部位より鉛直方向下方で円柱の表面を螺旋状とする溝部が形成されてなる、
ことを要旨とする。
この本発明の第2の駆動装置では、バスバーの鉛直延在部における鉛直方向上部の所定部位に対向するように開口して鉛直延在部に向けて冷却液を供給する供給口を有する冷却液供給装置を備え、バスバーの鉛直延在部は、少なくとも供給口の開口に対向する所定部位より鉛直方向下方で円柱の表面を螺旋状とする溝部が形成されてなる。したがって、鉛直延在部の螺旋状の部分に冷却液供給装置の供給口から冷却液が供給されるが、円柱の表面を螺旋状とする溝部が形成された鉛直延在部を有するバスバーでは、表面が螺旋状でないものに比して、冷却液が螺旋状の部分を周回しやすくなり、バスバーにおいて冷却液との熱交換が行なわれる表面積を大きくすると共に熱交換が行なわれる時間を長くすることができる。この結果、バスバーを冷却液の通路内に配置したりすることなく、電動機と駆動回路とを電気的に接続するためのバスバーの冷却液による冷却性を高めることができる。
また、本発明の第1または第2の駆動装置において、前記電動機は、第1のケースに収納され、前記駆動回路は、前記第1のケースの鉛直方向上部に配置された第2のケースに収納され、前記バスバーの鉛直延在部は、前記バスバーのうち前記第2のケース内の部分である、ものとすることもできる。
本発明の一実施例としての駆動装置40を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。 駆動装置40の構成の概略を模式的に示す説明図である。 モータ42や接続部材50,供給配管64を図2のA方向から視た様子を拡大して示す説明図である。 実施例のバスバー50Uの鉛直延在部53の外観の一例を示す外観斜視図である。 変形例のバスバーの鉛直延在部153の外観を例示する外観斜視図である。 変形例のバスバーの鉛直延在部253の外観を例示する外観斜視図である。 変形例のバスバーの鉛直延在部353の外観を例示する外観斜視図である。 変形例のバスバーの鉛直延在部453の外観を例示する外観斜視図である。 変形例のバスバーの鉛直延在部553の外観を例示する外観斜視図である。 変形例のバスバーの鉛直延在部653の外観を例示する外観図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としての駆動装置40を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、内燃機関として構成されたエンジン22と、エンジン22を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット(図中、エンジンECU)24と、エンジン22のクランクシャフト26にダンパ27を介してキャリアが接続されると共に、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38及びギヤ機構36を介して連結された駆動軸32にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータ41と、同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸32に接続されたモータ42と、モータ41,42を駆動するためのインバータ43,44と、インバータ43,44の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ41,42を駆動制御するモータ用電子制御ユニット(図中、モータECU)46と、リチウムイオン電池などの二次電池として構成されたバッテリ28と、エンジンECU24やモータECU46と通信して車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(図中、HVECU)70と、を備える。
図2は、ハイブリッド自動車20に搭載された実施例の駆動装置40の構成の概略を模式的に示す説明図である。図示するように、実施例の駆動装置40は、モータ41,42と、インバータ43,44と、モータ42とインバータ44とを電気的に接続する接続部材50およびモータ41とインバータ43とを電気的に接続する接続部材51と、プラネタリギヤ30やギヤ機構36を潤滑油を用いて潤滑すると共にこの潤滑油を用いて接続部材50,51やモータ41,42を冷却する潤滑システム60と、を備える。モータ41,42は、プラネタリギヤ30(図2では省略)やギヤ機構36,潤滑システム60と共にケース71内に収納され、インバータ41,42は、モータ用電子制御ユニット46(図2では省略)と共にケース72内に収納されており、ケース72は、ケース71の鉛直方向上部に積載されている。潤滑システム60は、ケース71の底部に配置されギヤ機構36などのギヤの一部が浸漬される潤滑油を貯留するオイルパン62と、潤滑油を接続部材50,51に向けて供給すると共にモータ41,42にその上方から供給する供給配管64と、オイルパン62の潤滑油を供給配管64に圧送するポンプ66とを有し、接続部材50,51やモータ41,42を冷却した潤滑油はオイルパン62に落下することにより潤滑システム60内を循環している。
図3は、モータ42や接続部材50,供給配管64を図2のA方向から視た様子を拡大して示す説明図である。図中、バスバー50Uは、接続部材50を構成する導電性材料(例えば銅)による三相(U相,V相,W相)のバスバーのうちU相に対応するものであり、モータ42のステータコア42aから回転軸方向に突出したコイルエンド42bに接続された略Z字状で板状のバスバー部材59と、固定部材58によりこのバスバー部材59に固定され略矩形状で板状のバスバー部材52と、このバスバー部材52に固定されると共にインバータ44に接続された図示しないバスバー部材と、により構成されている。バスバー部材52は、矩形の長手方向が鉛直方向となると共にケース71とケース72とを貫通しており、実施例では、バスバー部材52のうちケース71内で鉛直方向に延在する略矩形状で板状の部分を鉛直延在部53と称する。潤滑システム60の供給配管64は、図示するように、この鉛直延在部53における鉛直方向上部の一方の面側の一部位に水平方向で対向するように開口する供給口65が設けられており、バスバー50Uの鉛直延在部53は、図中に矢印で示すように、供給配管64の供給口65から供給された潤滑油が上方から下方へ流しかけられて冷却することができるようになっている。
図4は、バスバー50Uの鉛直延在部53の外観の一例を示す外観斜視図である。図中、取付孔54は、固定部材58を取り付けるためのものである。図示するように、鉛直延在部53は、供給配管64の供給口65に水平方向で対向する一部位よりも鉛直方向下方に、この鉛直延在部53を一方から他方の面へ貫通する3つの貫通孔56が設けられている。また、接続部材50の残り2つのバスバーおよび接続部材51の3つのバスバーも、同様に貫通孔が設けられた鉛直延在部に相当する部分を有している。実施例の駆動装置40では、モータ41,42を収納するケース71の鉛直方向上部にインバータ41,42を収納するケース72を積載し、モータ41とインバータ41およびモータ42とインバータ42とをそれぞれ鉛直方向に延在する部分を有する3つのバスバーによって電気的に接続するため、バスバーの長さを比較的短くすることができるが、モータ41,42からの熱がインバータ41,42のスイッチング素子に伝達されやすい。そこで、例えばモータ42のU相について、バスバー50Uの鉛直延在部53に3つの貫通孔56を設けることにより、貫通孔56を設けないものに比して、供給口65からの潤滑油を供給口65に対向する面とは反対側の面まで到達させやすくすることができ、バスバー50Uにおいて潤滑液との熱交換が行なわれる表面積を大きくすると共に熱交換が行なわれる時間を長くすることができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20に搭載された駆動装置40によれば、例えばモータ42のU相について、モータ42とインバータ44とを接続するバスバー50Uの鉛直延在部53に、潤滑油の供給配管64の供給口65に対向する一部位よりも鉛直方向下方で供給口65に対向する方向に鉛直延在部53を貫通する貫通孔56を設けるから、バスバーを潤滑液の通路内に配置したりして装置を複雑にすることなく、バスバー50Uの潤滑液による冷却性を高めることができる。
実施例の駆動装置40では、バスバー50Uの鉛直延在部53に貫通孔56を設けると共に他のバスバーについても同様に貫通孔を設けるものとしたが、図5の変形例のバスバーの鉛直延在部153や図6の変形例のバスバーの鉛直延在部253に例示するように、供給配管64の供給口65に対向する一部位よりも鉛直方向下方で供給口65に対向する一面から突出する複数の凸部156を設けたり、同じく一面から窪んだ凹部256を設けるものとしてもよい。こうしたバスバーによっても、凸部や凹部を設けないものに比して、バスバーにおいて潤滑液との熱交換が行なわれる表面積を大きくすると共に熱交換が行なわれる時間を長くすることができる。なお、貫通孔56の数は1つであっても4つ以上であってもよく、凸部156の数と凹部256の数とについても1つであるものとしてもよいし4つ以上であるものとしても構わない。
実施例の駆動装置40では、バスバー50Uの鉛直延在部53に貫通する面が円形の貫通孔56を設けると共に他のバスバーについても同様に貫通孔を設けるものとしたが、図7の変形例のバスバーの鉛直延在部353に例示するように、貫通する面が矩形の貫通孔356を設けるものとしてもよい。この場合、図示するように、貫通孔356を形成する矩形部分の下辺を除く三辺を切り込んでからこの矩形部分を供給口65に対向する一方の面側に押し出すことにより、潤滑液を上方から受け入れて貫通孔356に導入可能な導入部357を貫通孔356毎に設けるものとしてもよい。
実施例の駆動装置40では、バスバー50Uの鉛直延在部53に貫通孔56を設けると共に他のバスバーについても同様に貫通孔を設けるものとしたが、図4で例示した貫通孔56と図5で例示した凸部156と図6で例示した凹部256とのうちいずれか2つまたは3つを組み合わせたものをバスバーの鉛直延在部に設けるものとしてもよく、例えば、図8の変形例のバスバーの鉛直延在部453に例示するように、1つの貫通孔56の鉛直方向下方に複数の凸部156を設けるなどとしてもよい。
実施例の駆動装置40では、接続部材50を構成するバスバー部材52は略矩形状で板状に形成され、このバスバー部材52のうちケース71内の部分を鉛直延在部53と称するものとしたが、接続部材を構成するバスバー部材は円柱の中心軸方向を長手方向として延在する略円柱状に形成されてなり、この略円柱状のバスバー部材のうちモータ41,42を収納するケース71内で鉛直方向に延在する部分を鉛直延在部と称するものとしてもよい。この場合、略円柱状のバスバーの鉛直延在部に、図4で例示したような貫通孔と図5で例示したような凸部と図6で例示したような凹部とのうちいずれか1つまたは2つ若しくは3つを組み合わせたものを設けるものとしてもよい。例えば、図9の変形例のバスバー550の鉛直延在部553に例示するように、接続部材50,51に代えて略円柱状のバスバー部材からなる三相分のバスバーにより構成された接続部材を用いて、この接続部材の各バスバー550の鉛直延在部に3つの貫通孔556を設けるなどとしてもよい。
実施例の駆動装置40では、接続部材50を構成するバスバー部材52は略矩形状で板状に形成され、このバスバー部材52のうちケース71内の部分を鉛直延在部53と称するものとしたが、接続部材を構成するバスバー部材は円柱の中心軸方向を長手方向として延在する略円柱状に形成されてなり、この略円柱状のバスバー部材のうちモータ41,42を収納するケース71内で鉛直方向に延在する部分を鉛直延在部と称するものとしてもよい。この場合、モータ42とインバータ44とを接続する三相全てのバスバーおよびモータ41とインバータ43とを接続する三相全てのバスバーについて、図10の変形例のバスバー650の鉛直延在部653に例示するように、接続部材50,51に代えて略円柱状のバスバー部材からなるバスバーにより構成された接続部材を用いて、この接続部材の各バスバー650の鉛直延在部に、潤滑油の供給配管64の供給口65に対向する一部位よりも鉛直方向下方で円柱の表面を螺旋状とするねじ山655とねじ溝656とが形成されるものとしてもよい。こうすれば、略円柱状のバスバーでその表面が螺旋状でないものに比して、潤滑液が螺旋状の部分を周回しやすくなり、バスバーにおいて潤滑液との熱交換が行なわれる表面積を大きくすると共に熱交換が行なわれる時間を長くすることができる。
実施例では、駆動装置40はハイブリッド自動車20に搭載されたものとして説明したが、自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた駆動装置の形態としても構わない。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、以下、本発明の第1の駆動装置について、モータ42が「電動機」に相当し、インバータ44が「駆動回路」に相当し、鉛直延在部53が「鉛直延在部」に相当し、バスバー50Uが「バスバー」に相当し、潤滑システム60が「冷却液供給装置」に相当する。さらに、モータ41も「電動機」に相当し、インバータ43も「駆動回路」に相当し、鉛直延在部153,253,353,453,553も「鉛直延在部」に相当し、バスバー550も「バスバー」に相当する。また、以下、本発明の第2の駆動装置について、モータ42が「電動機」に相当し、インバータ44が「駆動回路」に相当し、鉛直延在部653が「鉛直延在部」に相当し、バスバー650が「バスバー」に相当し、潤滑システム60が「冷却液供給装置」に相当する。さらに、モータ41も「電動機」に相当し、インバータ41も「駆動回路」に相当する。
ここで、以下、本発明の第1および第2の駆動装置について、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータ41,42に限定されるものではなく、誘導電動機など、他のタイプの電動機であっても構わない。「駆動回路」としては、ケース72に収納されたインバータ43,44に限定されるものではなく、電動機と同一のケースに収納されたものなど、電動機の鉛直方向上方に配置され電動機を駆動するものであれば如何なるものとしても構わない。「冷却液供給装置」としては、潤滑液の供給口65を有する潤滑システム60に限定されるものではなく、バスバーの鉛直延在部における鉛直方向上部の所定部位に対向するように開口して鉛直延在部に向けて冷却液を供給する供給口を有するものであれば如何なるものとしても構わない。また、以下、本発明の第1の駆動装置について、「バスバー」としては、バスバー50U,550に限定されるものではなく、略鉛直方向に延在する鉛直延在部を有し電動機と駆動回路とを電気的に接続するバスバーであれば如何なるものとしても構わない。「鉛直延在部」としては、鉛直延在部53,153,253,353,453,553に限定されるものではなく、少なくとも所定部位より鉛直方向下方の部位に、供給口に対向する方向に鉛直延在部を貫通する1つ以上の貫通孔と、供給口に対向する表面で表面から突出する1つ以上の凸部と、供給口に対向する表面で表面から窪んだ1つ以上の凹部と、のうち少なくともいずれかが形成されてなるものであれば如何なるものとしても構わない。さらに、以下、本発明の第2の駆動装置について、「バスバー」としては、バスバー650に限定されるものではなく、円柱の中心軸方向としての略鉛直方向に延在する略円柱状の鉛直延在部を有し電動機と駆動回路とを電気的に接続するバスバーであれば如何なるものとしても構わない。「鉛直延在部」としては、鉛直延在部653に限定されるものではなく、円柱の中心軸方向としての略鉛直方向に延在する略円柱状のものであれば如何なるものとしても構わない。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、27 ダンパ、28 バッテリ、30 プラネタリギヤ、32 駆動軸、36 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 駆動装置、41,42 モータ、42a ステータコア、42b コイルエンド、43,44 インバータ、46 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、50,51 接続部材、50U,550,650 バスバー、52,59 バスバー部材、53,153,253,353,453,553,653 鉛直延在部、54 取付孔、56,356,556 貫通孔、60 潤滑システム、62 オイルパン、64 供給配管、65 供給口、66 ポンプ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、71,72 ケース、156 凸部、256 凹部、357 導入部、655 ねじ山、656 ねじ溝。

Claims (3)

  1. 電動機と、前記電動機の鉛直方向上方に配置され前記電動機を駆動する駆動回路と、略鉛直方向に延在する鉛直延在部を有し前記電動機と前記駆動回路とを電気的に接続するバスバーと、を備える駆動装置であって、
    前記バスバーの鉛直延在部における鉛直方向上部の所定部位に対向するように開口して該鉛直延在部に向けて冷却液を供給する供給口を有する冷却液供給装置
    を備え、
    前記バスバーの鉛直延在部は、少なくとも前記所定部位より鉛直方向下方の部位に、前記供給口に対向する方向に前記鉛直延在部を貫通する1つ以上の貫通孔と、前記供給口に対向する表面で該表面から突出する1つ以上の凸部と、前記供給口に対向する表面で該表面から窪んだ1つ以上の凹部と、のうち少なくともいずれかが形成されてなる、
    駆動装置。
  2. 請求項1記載の駆動装置であって、
    前記バスバーの鉛直延在部は、略鉛直方向を長手方向とする矩形状で一面が前記供給口に対向する板状に形成された形状に、前記貫通孔と前記凸部と前記凹部とのうち少なくともいずれかが形成されてなる、
    駆動装置。
  3. 電動機と、前記電動機の鉛直方向上方に配置され前記電動機を駆動する駆動回路と、円柱の中心軸方向としての略鉛直方向に延在する略円柱状の鉛直延在部を有し前記電動機と前記駆動回路とを電気的に接続するバスバーと、を備える駆動装置であって、
    前記バスバーの鉛直延在部における鉛直方向上部の所定部位に対向するように開口して該鉛直延在部に向けて冷却液を供給する供給口を有する冷却液供給装置
    を備え、
    前記バスバーの鉛直延在部は、少なくとも前記所定部位より鉛直方向下方で円柱の表面を螺旋状とする溝部が形成されてなる、
    駆動装置。
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