JP2020137240A - モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータを収容するハウジングの上に電力変換装置が固定されているモータユニットに関し、ガスケットへの水の付着を防ぐとともに、電力変換装置から滴る水がハウジングの低耐水範囲に落下することを防止する。【解決手段】モータユニットの上に固定されている電力変換装置は、その筐体の下部に設けられている冷媒流路と、冷媒流路を囲むように配置されたガスケットを挟んで筐体の下面に取り付けられているカバーと、リブを備えている。リブは、筐体の下面にＵ字状に設けられている。リブは、Ｕ字の両端がＵ字の湾曲部よりも、前下がりに傾斜している下面の前方に位置するとともにＵ字がガスケットの前記筐体後方側を囲むように設けられている。ハウジングの上面に、高耐水範囲と、耐水性が高耐水範囲よりも低い低耐水範囲が定められている。電力変換装置は、鉛直方向からみて、リブのＵ字の両端が高耐水範囲に位置するように配置されている。【選択図】図６

Description

本明細書が開示する技術は、走行用のモータを収容しているハウジングの上に、電源の電力をモータの駆動電力に変換する電力変換装置が、ハウジングの上面との間に隙間が確保された状態で前下がりの姿勢で固定されているモータユニットに関する。

電気自動車は、バッテリなどの電源の電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換装置を搭載している。特許文献１に、電力変換装置がモータを収容するハウジングの上に固定されているモータユニットが開示されている。ハウジングの上面は前下がりに傾斜しており、電力変換装置も前下がりの姿勢でハウジングの上に保持されている。また、電力変換装置は、フロントブラケットとリアブラケットにより、ハウジングの上面との間に隙間が確保された状態でハウジングに固定されている。

一方、電力変換装置は、大電力を扱うため、液体冷媒を使った冷却器を備える。また、車載される電力変換装置には、水滴が付着する可能性があり、その筐体には耐水性が求められる。

特許文献２には、筐体の下部に冷媒流路が設けられている電力変換装置が開示されている。冷媒流路の周囲を囲むように筐体の下面にガスケットが配置され、冷媒流路を塞ぐように、ガスケットを挟んでカバーが下面に取り付けられている。

特許文献３に開示されている電力変換装置では、冷媒流路から漏れた水が筐体内部の電気部品に付着しないように、冷媒流路よりも低い位置に配置されている電気部品と冷媒流路の間に、漏水を導く溝が設けられている。

特開２０１８−０８５２０８号公報 特開２０１６−１１１２５０号公報 特開２０１６−０７６５１１号公報

特許文献２に開示されている電力変換装置は、冷媒流路を塞ぐカバーがガスケットを挟んで筐体下面に取り付けられている。筐体下面とカバーの間でガスケットがわずかに露出している。筐体側面を伝う水（あるいは塩水）が筐体下面も伝ってガスケットに付着すると、そこからガスケットやカバーの腐食が進行するおそれがある。本明細書は、冷媒流路を塞ぐカバーがガスケットを挟んで筐体下面に取り付けられている電力変換装置において、ガスケットへの水の付着を防ぐ技術を提供する。さらに、モータのハウジングにも、コネクタやハウジングの部品の連結部など水の付着を避けたい箇所（低耐水範囲）がある。本明細書は、モータを収容するハウジングの上に電力変換装置が固定されているモータユニットに関し、ガスケットへの水の付着を防ぐとともに、電力変換装置から滴る水がハウジングの低耐水範囲に落下することを防止する技術を提供する。

本明細書が開示するモータユニットは、走行用のモータを収容しているハウジングの上に、電源の電力をモータの駆動電力に変換する電力変換装置が固定されているユニットである。電力変換装置は、ハウジングの上面との間に隙間が確保された状態で、前下がりの姿勢で固定されている。

電力変換装置は、冷媒流路と、冷媒流路を塞ぐカバーと、リブを備えている。冷媒流路は、電力変換装置の筐体の下部に設けられている。筐体の冷媒流路は下方が開放されているため、カバーで塞がれる。カバーは、冷媒流路を囲むように配置されたガスケットを挟んで筐体の下面に取り付けられている。リブは、筐体の下面にＵ字状に設けられている。リブは、Ｕ字の両端がＵ字の湾曲部よりも、前下がりに傾斜している筐体の下面の前方に位置するとともにＵ字がガスケットの筐体後方側を囲むように設けられている。さらに、ハウジングの上面に、高耐水範囲と、耐水性が高耐水範囲よりも低い低耐水範囲が定められている。電力変換装置は、鉛直方向からみて、リブのＵ字の両端が高耐水範囲に位置するように配置されている。

筐体の後面から下面へ伝ってくる水は、Ｕ字形状でガスケットを囲んでいるリブに沿って移動し、ガスケットには達しない。また、リブに沿って移動した水は、Ｕ字の両端から落下するが、Ｕ字の両端の下方には、ハウジングの高耐水範囲が位置している。水滴は高耐水範囲に落下し、低耐水範囲に水が落ちることはない。低耐水範囲の典型は、部品の継ぎ目が存在する範囲であり、高耐水範囲の典型は部品の継ぎ目のない範囲である。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のモータユニットが搭載されているフロントコンパートメントの平面図である。 電力変換装置の斜視図である。 電力変換装置を斜め下からみた斜視図である。 図２のIV−IV線に沿った断面図である。 図４の範囲Ｖの拡大図である。 実施例のモータユニットの側面図である。 モータユニットの平面図である。 変形例の電力変換装置の拡大断面図である。

図面を参照して実施例のモータユニット２を説明する。モータユニット２は、走行用のモータ４１を収容したハウジング４０の上に、電力変換装置１０が固定されているユニットである。電力変換装置１０は、バッテリや燃料電池などの車載の電源の電力を、モータ４１の駆動電力に変換するデバイスである。モータユニット２は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメントに搭載される。図１に、モータユニット２を含むフロントコンパートメント８０の平面図を示す。図中の座標系Ｆｒｏｎｔ／Ｕｐ／Ｓｉｄｅは、車両のＦｒｏｎｔ／Ｕｐ／Ｓｉｄｅを意味する。フロントコンパートメント８０は、キャビンとフロントコンパートメント８０を仕切るカウルパネル８７よりも前の空間を意味する。

電力変換装置１０は、ハウジング４０の上に固定されている。ハウジング４０には、走行用モータ４１とギアセット４２が収容されている。

ハウジング４０の横にエンジン８２が連結されている。ハウジング４０とエンジン８２は、フロントコンパートメント８０の下側を車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ８１に懸架されている。エンジン８２とハウジング４０の車幅方向の外側には、フロントタイヤ（不図示）を覆うフェンダーエプロン８４とサスペンションタワー８５が配置されている。エンジン８２とハウジング４０の後方には、一対のサイドメンバ８１を連結するクロスメンバ８６が配置されている。

ハイブリッド車１００は走行中、フロントタイヤが跳ねた水の多くはフェンダーエプロン８４で遮断されるが、一部はクロスメンバ８６やサイドメンバ８１の横からフロントコンパートメント８０の中へ跳ね上がる。矢印Ｗが侵入した水の経路を模式的に示している。図の矢印Ｗが示すように、フロントコンパートメント８０に侵入した水は、後方から電力変換装置１０へ向かう。電力変換装置１０の筐体１１の後面や側面に付着した水は、下面へと伝わる。

詳しくは後述するが、筐体１１の下部には冷媒流路が設けられており、筐体１１の下面には冷媒流路を塞ぐカバーが取り付けられている。筐体１１の下面とカバーの間にはガスケット１４が挟まれている。筐体１１の下面には、Ｕ字形状にガスケット１４を囲むようにリブ１５が設けられている。図１では、理解を助けるため、ガスケット１４を破線で示してある。リブ１５は筐体１１の下面に設けられており、図１の平面図では実際には見えないが、理解を助けるために図１ではリブ１５を太線で示してある。

リブ１５は、筐体１１の下面の外縁とガスケット１４の間に設けられている。また、リブ１５は、ガスケット１４の後部の外側に沿って延びている。上記の通りに配置されたリブ１５は、後方から筐体１１に付着した水がガスケット１４に到達することを防止する。

筐体１１に設けられたリブ１５について詳しく説明する。図２に、電力変換装置１０の斜視図を示す。図３に、電力変換装置１０を斜め下からみた斜視図を示す。図３は、ロアカバー１６を外した図である。図２、図３では、電力変換装置１０の筐体１１を簡略化して単純な直方体で描いてある。電力変換装置１０は、ハイブリッド車１００に搭載され、走行用のモータ４１に駆動電力を供給するデバイスである。図３では、図中の下向きがＵｐの向きであることに留意されたい。

電力変換装置１０の筐体１１は、その下部に冷媒が流れる流路（冷媒流路１２）を備えている（図３参照）。冷媒流路１２は、筐体１１の外側の下面１１５に設けられている。冷媒流路１２は、仕切板１３によって、横方向（Ｓｉｄｅ方向）で、供給路１２１と排出路１２２に二分されている。供給路１２１は、筐体１１の前面１１２に設けられている供給口１８ａと連通しており、排出路１２２は、前面１１２に設けられている排出口１８ｂと連通している。仕切板１３は、前方から後方へ向けて延びており、途中で終わっている。供給路１２１と排出路１２２は、冷媒流路１２の後部のＵターン部１２３でつながっている。供給口１８ａと排出口１８ｂには、不図示の冷媒循環装置が接続され、冷媒は供給口１８ａから供給される。供給口１８ａから供給された冷媒は、供給路１２１、Ｕターン部１２３、排出路１２２を通り、排出口１８ｂから排出される。冷媒は、水、または、不凍液などの液体である。筐体１１の内部で冷媒流路１２と対向するように発熱量の大きい電気部品（例えばパワーモジュールやリアクトルなど）が配置される。電気部品の熱は、冷媒流路１２を通る冷媒に吸収される。

筐体１１の下部（下面１１５）に設けられた冷媒流路１２は、下側（冷媒流路１２の底）が開放されている。筐体１１の下面１１５には、冷媒流路１２を囲むようにガスケット１４が配置される。冷媒流路１２の解放されている底面は、ロアカバー１６で覆われる。ロアカバー１６は、ガスケット１４を挟んで筐体１１の下面１１５に取り付けられる。ロアカバー１６は、複数のボルト２８で下面１１５に取り付けられる。筐体１１の下面１１５には、ボルト２８と螺合する複数のボルト孔２９が、冷媒流路１２とガスケット１４を囲むように設けられている。

ガスケット１４は、金属ガスケットでもよいし、ゴムガスケットでもよい。あるいは、ガスケット１４は、ＦＩＰＧ（Formed In Place Gasket）でもよい。

筐体１１の下面１１５には、ガスケット１４の外側を沿うようにＵ字形状に延びるリブ１５が設けられている。リブ１５は、下面１１５の後部の外縁１１５ａとガスケット１４との間に位置している。また、リブ１５は、車両前後方向における筐体１１の後方側に設けられている。別言すれば、Ｕ字形状に延びるリブ１５は、下面１１５において、Ｕ字形状がガスケット１４の筐体後方側を囲むように設けられている。

図４に、図２のIV−IV線に沿った断面図を示す。図４の断面図は、図中の座標系のＦｒｏｎｔ軸とＵｐ軸を含む平面であって供給口１８ａを通る平面でカットした断面図である。先に述べたように、筐体１１の内部には、冷媒流路１２と対向するように電気部品９０が配置されている。電気部品９０は、例えば、リアクトルやコンデンサである。また、先に述べたように、筐体１１の下面１１５にはリブ１５が設けられており、リブ１５は、ガスケット１４の筐体後部側を囲むように、下面１１５の後部の外縁１１５ａとガスケット１４の間に配置されている。以下、後部の外縁１１５ａを単純に外縁１１５ａと称する。

リブ１５の機能を説明する。電力変換装置１０は、車両のフロントコンパートメントに搭載される。走行中に跳ねた水（あるいは塩水）がフロントコンパートメントに侵入してくることがある。下面と１１５とロアカバー１６の間に挟まれているガスケット１４に多くの水（または塩水）が付着して溜まると、ガスケット１４やその周囲の腐食が進行するおそれがある。それゆえ、ガスケット１４への水（または塩水）の付着は防止することが望ましい。図４において破線Ｖで示した範囲の拡大図を図５に示す。例えば、筐体１１の後面１１３に付着した水滴は、後面１１３から下面１１５へと伝わる。しかし下面１１５に到達した水滴は、リブ１５に阻まれて落下する。リブに到達した水の一部は、ガスケット１４を避けるようにリブ１５に沿って流れる。図５において太矢印線Ｒが水滴の経路を模式的に表している。下面１１５へ達した水滴はリブ１５に阻まれて落下するので、ガスケット１４には到達しない。リブ１５は、後面１１３または側面から下面１１５へ伝わった水滴がガスケット１４に到達することを防止する。

図６に、モータユニット２の側面図を示す。電力変換装置１０は、走行用のモータ４１とギアセット４２を収容しているハウジング４０の上に、ブラケット４３、４５を介して固定されている。電力変換装置１０は、ハウジング４０の上面４０１との間に隙間ＳＰを隔てて固定されている。電力変換装置１０がハウジング４０に直接に接触していないのは、電力変換装置１０に伝わるハウジング４０の振動を低減するためである。ブラケット４３と電力変換装置１０の筐体１１との間には防振ブッシュ４４が挟まれており、ブラケット４５と筐体１１の間には防振ブッシュ４６が挟まれている。防振ブッシュ４４、４６が、筐体１１に伝わる振動を減衰させる。

電力変換装置１０とハウジング４０は、６本のパワーケーブル４７で電気的に接続されている。６本のパワーケーブル４７は、ハウジング４０に収容されているモータ４１へ、駆動電力を供給するケーブルである。なお、ハウジング４０には、２個の三相交流モータが収容されており、６本のパワーケーブル４７は、２セットの三相交流を伝送する。

ハウジング４０の上面４０１に、パワーケーブル４７が接続されるコネクタ４９が設けられている。コネクタ４９は、電力変換装置１０の前部の下方に位置している。コネクタ４９よりも車両後方側にはリブ４８が設けられている。リブ４８は、車両の側方（図中の座標系のＳｉｄｅ方向）からみて、コネクタ４９と、筐体の下面１１５のリブ１５との間に位置する。

先に述べたように、電力変換装置１０の筐体１１の下面にはロアカバー１６が取り付けられており、下面１１５とロアカバー１６の間にはガスケットが挟まれている。ガスケットの筐体後部側を囲むようにリブ１５が設けられている。図１で示したように、リブ１５はＵ字形状をなしており、Ｕ字の両先端がＵ字の湾曲部分よりも車両前側に位置する。

ハウジング４０の上面４０１は、角度Ａで前下がりに傾斜している。角度Ａは、１０−３０度の範囲である。上面４０１が前下がりに傾斜しているので、上面４０１の上方に支持されている電力変換装置１０の筐体１１も、前下がりに傾斜している。そして、筐体１１と上面４０１との間には隙間ＳＰが確保されているため、後方からの水がガスケット１４に付着しやすい。電力変換装置１０の筐体１１には、ガスケット１４の後方部分の外側を沿うようにリブ１５が設けられている。後方から筐体１１に付着して下面に伝わる水滴（または塩水）は、リブ１５によって、ガスケット１４に到達することが防止される。

先に述べたように、リブ１５は筐体１１の下面１１５に沿ってＵ字形状に延びており、Ｕ字の両先端がＵ字の湾曲部分よりも車両前側に位置する。筐体１１（下面１１５）が前下がりの姿勢で固定されているので、リブ１５の両先端がＵ字の湾曲部分よりも鉛直下方に位置する。リブ１５に到達した水の一部は、リブ１５に沿って移動し、鉛直方向で最も低いＵ字の両先端から落下する。

図７に、モータユニット２の平面図を示す。図７では、理解を助けるため、筐体１１の下面に設けられているリブ１５は破線で示してある。また、電力変換装置１０が備えているガスケット１４とロアカバー１６も破線で示してある。さらに、ハウジング４０の上面に設けられているコネクタ４９も破線で描いてある。ハウジング４０の上面のコネクタ４９よりも車両後方側にはリブ４８が設けられている。ハウジング４０の上面のリブ４８は、鉛直上方（すなわち図中の座標系のＵｐ方向）からみて、コネクタ４９と筐体１１のリブ１５の間に位置している。

ハウジング４０は、２個のブロックが組み合わされて作られており、符号５１が示す破線が、ハウジング４０の分割境界を示している。分割境界５１は、別言すれば、ハウジング４０を構成している２個のブロックの連結面である。なお、上記したコネクタ４９も、ハウジング４０の上面に取り付けられている部品の一つである。

２個のブロックの連結境界や、コネクタ４９が取り付けられている範囲は、他の範囲と比較して耐水性が低い。逆に言えば、ハウジング４０の表面において、ブロックの境界やコネクタ４９の取り付け箇所のように、なんらかの部品が取り付けられている範囲は、部品が取り付けられていない範囲よりも耐水性が低い。ハウジング４０の表面において、なんらかの部品が取り付けられている範囲を低耐水範囲と称し、部品が取り付けられていない範囲を高耐水範囲と称する。図７では、グレーで示した範囲Ｒ１、Ｒ２が低耐水範囲であり、低耐水範囲Ｒ１、Ｒ２以外の範囲が高耐水範囲である。

図７に示されているように、ハウジング４０の上面に設けられているリブ４８は、低耐水範囲Ｒ１とリブ１５の両端との間に位置する。それゆえ、リブ１５の両端から落下した水滴は、前下がりになっているハウジング４０の上面に沿って前方へ流れるが、リブ４８によって遮られ、低耐水範囲Ｒ１へ到達することはない。

先に述べたように、筐体１１の下面１１５に設けられたリブ１５に沿って流れる水は、最も低いリブ１５の両端（図７における先端Ｐ１とＰ２）から下方へ落下する。電力変換装置１０は、鉛直方向からみて、リブ１５のＵ字の両端が、ハウジング４０の高耐水範囲に位置するように配置されている。それゆえ、リブ１５の両端から落下した水滴は、低耐水範囲Ｒ１、Ｒ２には到達しない。実施例のモータユニット２は、ガスケット１４への水の付着を防ぐとともに、電力変換装置１０のリブ１５の両端から滴る水がハウジング４０の低耐水範囲Ｒ１、Ｒ２に落下することを防止する。

（変形例）図８に変形例の電力変換装置１０ａの筐体１１ａの拡大断面図を示す。図８は、図５の断面に対応する。筐体１１ａの下面１１５には、先のリブ１５よりも幅の太いリブ１５ａが設けられている。幅の太いリブ１５ａを採用することで、筐体１１ａの下部後方の強度を高めることができる。

モータユニット２に関する技術的な留意点について説明する。ガスケット１４を下面１１５の後部の外縁１１５ａに近い側へ配置することで、冷媒流路１２を大きくすることができる。逆に、ガスケット１４の位置を外縁１１５ａから遠ざけることで、電力変換装置の筐体を小型化することができる。

電力変換装置の筐体は、鋳型に溶融金属を流し込んで作られる。ガスケット１４の近傍で筐体を薄肉化することで、筐体を鋳造するときの鋳巣不良を低減することができる。また、鋳型の分割面がリブに位置するよう鋳型を分割することで、筐体の分割面に生じるバリの除去が容易になる。

本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車のほか、電気自動車、燃料電池車に適用することも好適である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：モータユニット
１０、１０ａ：電力変換装置
１１、１１ａ：筐体
１２：冷媒流路
１３：仕切
１４：ガスケット
１５、１５ａ：リブ
１６：ロアカバー
４０：ハウジング
４１：モータ
４３、４５：ブラケット
８０：フロントコンパートメント
８１：サイドメンバ
８２：エンジン
８４：フェンダーエプロン
８５：サスペンションタワー
８６：クロスメンバ
８７：カウルパネル
９０：電気部品
１００：ハイブリッド車

Claims (2)

1. 走行用のモータを収容しているハウジングの上に、電源の電力を前記モータの駆動電力に変換する電力変換装置が、前記ハウジングの上面との間に隙間が確保された状態で前下がりの姿勢で固定されているモータユニットであり、
   前記電力変換装置は、
   当該電力変換装置の筐体の下部に設けられている冷媒流路と、
   前記冷媒流路を囲むように配置されたガスケットを挟んで前記筐体の下面に取り付けられており、前記冷媒流路を塞ぐカバーと、
   前記下面にＵ字状に設けられているリブであって、Ｕ字の両端がＵ字の湾曲部よりも、前下がりに傾斜している前記下面の前方に位置するとともにＵ字が前記ガスケットの前記筐体後方側を囲むように設けられているリブと、
   を備えており、
   前記ハウジングの上面に、高耐水範囲と、耐水性が前記高耐水範囲よりも低い低耐水範囲が定められており、
   前記電力変換装置は、鉛直方向からみて、前記リブのＵ字の両端が前記高耐水範囲に位置するように配置されている、モータユニット。
2. 前記高耐水範囲は、部品の継ぎ目のない範囲である、請求項１に記載のモータユニット。

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