JP7435176B2 - 駆動装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の駆動装置1の概略の構成を示す斜視図である。図2は、駆動装置1の概念図である。なお、図2は、あくまでも概念図であり、各部の配置および寸法は、実際の駆動装置1と同じであるとは限らない。駆動装置1は、モータ2と、インバータユニット3と、ハウジング4と、を有する。
モータ2は、後述するモータハウジング41の内部に収容される。モータ2は、ロータ21と、ステータ25と、を有する。
ハウジング4は、モータハウジング41と、インバータハウジング42と、を有する。
モータハウジング41は、モータ2を収容する。モータハウジング41は、軸方向一方側(+Y方向側)に開口部41bを有する。開口部41bの開口径は、モータ2の外径よりも小さく、モータシャフト22の外径よりも大きい。
インバータハウジング42は、インバータユニット3の一部を収容する。例えば、図1および図2に示すように、インバータハウジング42は、IGBTモジュール31およびコンデンサモジュール32を収容する。このとき、IGBTモジュール31およびコンデンサモジュール32が固定される基台33の全ては、インバータハウジング42の内部には位置しない。つまり、基台33は、IGBTモジュール31およびコンデンサモジュール32がインバータハウジング42内に位置する状態で、インバータハウジング42で支持される。なお、IGBTモジュール31、コンデンサモジュール32および基台33の詳細については後述する。
インバータユニット3は、モータ2と電気的に接続され、モータ2に電力を供給してモータ2を駆動する。また、インバータユニット3は、モータ2に供給する電流を制御することにより、モータ2の動作を制御する。
IGBTモジュール31は、モータ2に供給される電力を制御するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を制御素子として有する。コンデンサモジュール32を第1電子モジュールM1としたとき、IGBTモジュール31は第2電子モジュールM2を構成する。上述のIGBTモジュール31は、Z軸方向において、基台33とコンデンサモジュール32の後述する第1本体部321との間に位置する。すなわち、複数の電子モジュールMは、基台33とコンデンサモジュール32との間に位置するIGBTモジュール31を有する。
コンデンサモジュール32は、電荷を一旦蓄積してバッテリー5からの電力を平滑化してIGBTモジュール31に供給する。
基台33には、IGBTモジュール31およびコンデンサモジュール32が固定される。より具体的には、コンデンサモジュール32はIGBTモジュール31と例えばビス止めによって固定される。IGBTモジュール31は、基台33側の面に設けられたボス(図示略)を基台33の凹部(図示略)に挿入することにより、基台33に固定される。これにより、IGBTモジュール31およびコンデンサモジュール32は、基台33側からこの順で積層される。
端子台34は、第1端子台34aを含む。第1端子台34aは、例えばコンデンサモジュール32に埋め込まれるナットで構成される。第1端子台34aは、DCケーブル6と導通する端子61と電気的に接続される。すなわち、端子台34は、DCケーブル6の端子61と接続される第1端子台34aを含む。なお、DCケーブル6の詳細については後述する。
DCケーブル6は、インバータハウジング42の外部で引き回される配線Wの1つである。DCケーブル6の上記した端子61は、例えば丸型端子で構成される。丸形端子とは、円形の孔61aを有する輪帯状の平らな端子のことである。両端にコネクタが取り付けられたDCケーブルは一般的に高価である。本実施形態では、端子61として片側に丸型端子が取り付けられたDCケーブル6を用いる。これにより、コスト低減が図られる。
固定部材7は、DCケーブル6の外径と同等の内径を有する挿入孔7aを2つ有する。各挿入孔7aに各DCケーブル6を挿入した状態で、固定部材7をインバータハウジング42の側壁部42bにビス7bで固定することにより、各DCケーブル6がインバータハウジング42に保持される。また、ビス7bによる固定を解除して固定部材7をインバータハウジング42から取り外すことにより、各DCケーブル6をインバータハウジング42から取り出すことも可能となる。すなわち、DCケーブル6は、インバータハウジング42に対して着脱される固定部材7を介して、インバータハウジング42に保持される。
基台33は、開口部330を有する。開口部330は、第1開口部330aを有する。第1開口部330aは、DCケーブル6の端子61と、端子台34の第1端子台34aとを接続するための作業窓となる開口である。基台33は、Z軸方向から見て、第1端子台34aと重なる位置に第1開口部330aを有する。すなわち、開口部330は、DCケーブル6の端子61と第1端子台34aとを接続するための作業窓となる第1開口部330aを含み、第1開口部330aが、第1方向から見て、第1端子台34aと重なる。
図7は、インバータユニット3およびインバータハウジング42の他の構成を模式的に示す断面図である。基台33に開口部330を設ける代わりに、インバータハウジング42に開口部330を設けてもよい。つまり、インバータハウジング42の底部42aは、Z軸方向から見て第1端子台34aと重なる位置に、第1開口部330aを有していてもよい。なお、この場合、DCケーブル6の端子61に対して+Z方向側に(第1開口部330aとは反対側に)第1端子台34aが位置するように、コンデンサモジュール32に第1端子台34aを設ける必要がある。
図9は、天板331を除去した状態でのインバータユニット3およびインバータハウジング42の概略の構成であって、バスバー81とインバータユニット3との接続箇所付近の構成を模式的に示す断面図である。上述した外部の配線Wは、モータ2の引き出し線8を含む。引き出し線8の一方の端部はモータ2と接続され、他方の端部はバスバー81を介してインバータユニット3と接続される。すなわち、配線Wは、インバータユニット3とモータ2とを接続するための引き出し線8を含み、引き出し線8は、インバータユニット3と接続されるバスバー81を含む。
次に、上記した構成の駆動装置1の製造方法について説明する。図12は、駆動装置1の製造工程の流れを示すフローチャートである。駆動装置1の製造方法は、モータ取付工程(S1)と、モジュール取付工程(S2)と、インバータユニット固定工程(S3)と、挿入工程(S4)と、接続工程(S5)と、天板固定工程(S6)と、を含む。なお、図12において、Sはスタートを示し、Eはエンドを示す。なお、S1のモータ取付工程と、S2のモジュール取付工程は、順序が逆であってもよいし、並行して行われてもよい。
モータ取付工程では、モータハウジング41にモータ2を取り付ける。より詳しくは、モータハウジング41の開口部41cを介して、モータハウジング41の内部にモータ2を挿入する。
モジュール取付工程では、インバータユニット3の複数の電子モジュールMを、インバータユニット3の基台33に取り付ける。より詳しくは、第2電子モジュールM2としてのIGBTモジュール31を基台33に取り付ける。例えば、上述したように、IGBTモジュール41の+Z方向側の面に設けたボス(図示略)を、基台33の凹部(図示略)に挿入することにより、IGBTモジュール41を基台33に取り付ける。
インバータユニット固定工程では、インバータユニット3をインバータハウジング42に固定する。例えば、インバータハウジング42の側壁部42bの+Z方向側の面に、インバータユニット3の基台33をビス止めによって固定する。基台33をインバータハウジング42に固定することにより、基台33に取り付けられた複数の電子モジュールMは、インバータハウジング42の内部に収容される。
挿入工程では、配線WとしてのDCケーブル6を、固定部材7の挿入孔7aおよびインバータハウジング42の貫通孔42cを介して内部に挿入する。なお、DCケーブル6の挿入方向は、モータ2の回転軸J1の軸方向に沿ったY軸方向(-Y方向)である。そして、DCケーブル6の端子61を、コンデンサモジュール32の第1端子台34aの直上(+Z方向側)に位置させる。
接続工程では、基台33の第1開口部330aを介して、DCケーブル6とインバータユニット3のコンデンサモジュール32とを接続する。より詳しくは、コンデンサモジュール32の第1端子台34aの直上に位置する端子61の孔61aに、第1開口部330aを介してビス35を挿入し、ドライバーでビス35を回転させて、第1端子台34aを構成するナットに嵌め込む。これにより、端子61が第1端子台34aに締結され、DCケーブル6とコンデンサモジュール32とが電気的に接続される。なお、DCケーブル6の反対側の端子(コネクタ)は、バッテリー5と接続される。
図13および図14は、それぞれ、天板331をインバータユニット3の基台33に固定した状態での、インバータユニット3およびインバータハウジング42の概略の構成を示す断面図である。上記の接続工程の後、図13に示すように、基台33に対して第1開口部330aを+Z方向側から覆うように、シール部材332を介して第1天板331aを固定する。なお、第1天板331aは、天板331の1つである。第1天板331aは基台33に対して例えばビス333によって固定される。
以上のように、本実施形態の駆動装置1において、インバータハウジング42、およびインバータユニット3の基台33の少なくとも一方は、開口部330を有する。
(第3端子台および第3開口部)
図15は、天板331(第1天板331a)を除去した状態でのインバータユニット3およびインバータハウジング42の概略の構成であって、IGBTモジュール31とコンデンサモジュール32との接続箇所付近の構成を模式的に示す断面図である。第1電子モジュールM1としてのコンデンサモジュール32は、第3端子台37を有していてもよい。
図16は、第1電子モジュールM1としてのコンデンサモジュール32と、第2電子モジュールM2としてのIGBTモジュール31との大きさの関係の一例を模式的に示す断面図である。なお、図16では、上記のビス38および第3端子台37の図示を便宜的に省略する。IGBTモジュール31のモジュール端子31bはコンデンサモジュール32上に位置し、かつ、IGBTモジュール31はコンデンサモジュール32上からX軸方向に張り出す形状であってもよい。
図18は、インバータユニット3の主要部を拡大して示す平面図である。なお、同図では、便宜上、DCケーブル6の端子61およびIGBTモジュール31のモジュール端子31bの図示を省略する。
図18に示すように、上述した第1開口部330aは、基台33において、複数の第1端子台34aをZ軸方向から見て囲むように位置する。つまり、複数の第1端子台34aは、Z軸方向から見て、第1開口部330aの内側に位置する。同様に、上述した第3開口部330cは、基台33において、複数の第3端子台37をZ軸方向から見て囲むように位置する。つまり、複数の第3端子台37は、Z軸方向から見て、第3開口部330cの内側に位置する。このとき、第1開口部330aは、第3開口部330cと離れて位置する。
なお、インバータユニット3の全体をインバータハウジング42で収容する構成では、インバータハウジング42に固定される蓋部43に上述した開口部330を設けてもよい。
2 モータ
3 インバータユニット
31 IGBTモジュール
32 コンデンサモジュール
33 基台
33a 水路
330 開口部
330a 第1開口部
330b 第2開口部
330c 第3開口部
331 天板
332 シール部材
334 シール部材
34 端子台
34a 第1端子台
34b 第2端子台
37 第3端子台
4 ハウジング
41 モータハウジング
42 インバータハウジング
42a 底部
42b 側壁部
5 バッテリー
6 DCケーブル
61 端子
7 固定部材
8 引き出し線
81 バスバー
82 バスバーホルダー
M 電子モジュール
M1 第1電子モジュール
M2 第2電子モジュール
R 領域
W 配線
Claims (15)
- モータと、
前記モータを駆動するインバータユニットと、
ハウジングと、を有し、
前記ハウジングは、
前記モータを収容するモータハウジングと、
前記インバータユニットの少なくとも一部を収容するインバータハウジングと、を有し、
前記インバータハウジングは、
第1方向と交差して拡がる底部と、
前記底部から前記第1方向に延び、前記インバータユニットの前記一部を、前記第1方向から見て囲む側壁部と、を有し、
前記インバータユニットは、
複数に分割される電子モジュールと、
前記複数の電子モジュールが固定される基台と、を有し、
前記複数の電子モジュールの少なくともいずれかのモジュール、および前記インバータハウジングに固定されるホルダーの少なくとも一方は、前記インバータハウジングの外部の配線と接続される端子台を有し、
前記第1方向のうち、前記底部に近づく方向を第1方向一方側とし、前記底部から遠ざかる方向を第1方向他方側としたとき、
前記インバータハウジングにおいて、前記インバータユニットの前記複数の電子モジュールは、前記基台に対して第1方向一方側に位置し、
前記インバータハウジング、および前記インバータユニットの前記基台の少なくとも一方は、前記端子台と重なる位置に配置される開口部を有し、
前記基台が前記開口部を有する、駆動装置。 - 前記配線は、前記インバータユニットとバッテリーとを接続するためのDCケーブルを含み、
前記端子台は、前記DCケーブルの端子と接続される第1端子台を含み、
前記開口部は、前記DCケーブルの端子と前記第1端子台とを接続するための作業窓となる第1開口部を含み、
前記第1開口部が、前記第1方向から見て、前記第1端子台と重なる、請求項1に記載の駆動装置。 - 前記DCケーブルは、前記インバータハウジングに対して着脱される固定部材を介して、前記インバータハウジングに保持される、請求項2に記載の駆動装置。
- 前記複数の電子モジュールは、
前記第1端子台を有する第1電子モジュールと、
前記基台と前記第1電子モジュールとの間に位置する第2電子モジュールと、を有し、
前記第1端子台は、前記第1電子モジュールにおいて、前記第1方向から見て、前記第2電子モジュールと重なる領域の外側に位置する、請求項2または3に記載の駆動装置。 - 前記第1電子モジュールは、コンデンサモジュールであり、
前記コンデンサモジュールが、前記第1端子台を有する、請求項4に記載の駆動装置。 - 前記第2電子モジュールは、IGBTモジュールであり、
前記IGBTモジュールは、前記基台と前記コンデンサモジュールとの間に位置し、
前記第1端子台は、前記コンデンサモジュールにおいて、前記第1方向から見て、前記IGBTモジュールと重なる領域の外側に位置する、請求項5に記載の駆動装置。 - 前記基台は、前記第2電子モジュールと前記第1方向から見て重なる位置に冷却媒体が流れる水路を有する、請求項4から6のいずれかに記載の駆動装置。
- 前記配線は、前記インバータユニットと前記モータとを接続するための引き出し線を含み、
前記引き出し線は、前記インバータユニットと接続されるバスバーを含み、
前記ホルダーは、前記インバータハウジングに対して着脱されるバスバーホルダーであり、
前記バスバーホルダーは、前記バスバーを保持し、
前記端子台は、前記バスバーと前記インバータユニットとを相互に接続するための第2端子台を有し、
前記第2端子台は、前記バスバーホルダーまたは前記インバータユニットに保持され、
前記開口部は、前記バスバーと前記インバータユニットとを接続するための作業窓となる第2開口部を含み、
前記第2開口部は、前記第1方向から見て、前記第2端子台と重なる、請求項1から7のいずれかに記載の駆動装置。 - 前記第1電子モジュールは、前記第2電子モジュールと接続される第3端子台を有し、
前記開口部は、前記第2電子モジュールと前記第3端子台とを接続するための作業窓となる第3開口部を含み、
前記第3開口部は、前記第1方向から見て、前記第3端子台と重なる、請求項4に記載の駆動装置。 - 前記コンデンサモジュールは、前記IGBTモジュールと接続される第3端子台を有し、
前記開口部は、前記IGBTモジュールと前記第3端子台とを接続するための作業窓となる第3開口部を含み、
前記第3開口部は、前記第1方向から見て、前記第3端子台と重なる、請求項6に記載の駆動装置。 - 前記基台が有する前記開口部を覆う天板と、
前記基台と前記天板との間に位置するシール部材と、をさらに含む、請求項1から10のいずれかに記載の駆動装置。 - モータと、
前記モータを駆動するインバータユニットと、
ハウジングと、を有し、
前記ハウジングは、
前記モータを収容するモータハウジングと、
前記インバータユニットの少なくとも一部を収容するインバータハウジングと、を有し、
前記インバータハウジングは、
第1方向と交差して拡がる底部と、
前記底部から前記第1方向に延び、前記インバータユニットの前記一部を、前記第1方向から見て囲む側壁部と、を有し、
前記インバータユニットは、
複数に分割される電子モジュールと、
前記複数の電子モジュールが固定される基台と、を有し、
前記複数の電子モジュールの少なくともいずれかのモジュール、および前記インバータハウジングに固定されるホルダーの少なくとも一方は、前記インバータハウジングの外部の配線と接続される端子台を有し、
前記第1方向のうち、前記底部に近づく方向を第1方向一方側とし、前記底部から遠ざかる方向を第1方向他方側としたとき、
前記インバータハウジングにおいて、前記インバータユニットの前記複数の電子モジュールは、前記基台に対して第1方向一方側に位置し、
前記インバータハウジング、および前記インバータユニットの前記基台の少なくとも一方は、前記端子台と重なる位置に配置される開口部を有し、
前記配線は、前記インバータユニットと前記モータとを接続するための引き出し線を含み、
前記引き出し線は、前記インバータユニットと接続されるバスバーを含み、
前記ホルダーは、前記インバータハウジングに対して着脱されるバスバーホルダーであり、
前記バスバーホルダーは、前記バスバーを保持し、
前記端子台は、前記バスバーと前記インバータユニットとを相互に接続するための第2端子台を有し、
前記第2端子台は、前記バスバーホルダーまたは前記インバータユニットに保持され、
前記開口部は、前記バスバーと前記インバータユニットとを接続するための作業窓となる第2開口部を含み、
前記第2開口部は、前記第1方向から見て、前記第2端子台と重なる、駆動装置。 - モータと、
前記モータを駆動するインバータユニットと、
ハウジングと、を有し、
前記ハウジングは、
前記モータを収容するモータハウジングと、
前記インバータユニットの少なくとも一部を収容するインバータハウジングと、を有し、
前記インバータハウジングは、
第1方向と交差して拡がる底部と、
前記底部から前記第1方向に延び、前記インバータユニットの前記一部を、前記第1方向から見て囲む側壁部と、を有し、
前記インバータユニットは、
複数に分割される電子モジュールと、
前記複数の電子モジュールが固定される基台と、を有し、
前記複数の電子モジュールの少なくともいずれかのモジュール、および前記インバータハウジングに固定されるホルダーの少なくとも一方は、前記インバータハウジングの外部の配線と接続される端子台を有し、
前記第1方向のうち、前記底部に近づく方向を第1方向一方側とし、前記底部から遠ざかる方向を第1方向他方側としたとき、
前記インバータハウジングにおいて、前記インバータユニットの前記複数の電子モジュールは、前記基台に対して第1方向一方側に位置し、
前記インバータハウジング、および前記インバータユニットの前記基台の少なくとも一方は、前記端子台と重なる位置に配置される開口部を有し、
前記配線は、前記インバータユニットとバッテリーとを接続するためのDCケーブルを含み、
前記端子台は、前記DCケーブルの端子と接続される第1端子台を含み、
前記開口部は、前記DCケーブルの端子と前記第1端子台とを接続するための作業窓となる第1開口部を含み、
前記第1開口部が、前記第1方向から見て、前記第1端子台と重なり、
前記複数の電子モジュールは、
前記第1端子台を有する第1電子モジュールと、
前記基台と前記第1電子モジュールとの間に位置する第2電子モジュールと、を有し、
前記第1端子台は、前記第1電子モジュールにおいて、前記第1方向から見て、前記第2電子モジュールと重なる領域の外側に位置し、
前記第1電子モジュールは、前記第2電子モジュールと接続される第3端子台を有し、
前記開口部は、前記第2電子モジュールと前記第3端子台とを接続するための作業窓となる第3開口部を含み、
前記第3開口部は、前記第1方向から見て、前記第3端子台と重なる、駆動装置。 - モータと、
前記モータを駆動するインバータユニットと、
ハウジングと、を有し、
前記ハウジングは、
前記モータを収容するモータハウジングと、
前記インバータユニットの少なくとも一部を収容するインバータハウジングと、を有し、
前記インバータハウジングは、
第1方向と交差して拡がる底部と、
前記底部から前記第1方向に延び、前記インバータユニットの前記一部を、前記第1方向から見て囲む側壁部と、を有し、
前記インバータユニットは、
複数に分割される電子モジュールと、
前記複数の電子モジュールが固定される基台と、を有し、
前記複数の電子モジュールの少なくともいずれかのモジュール、および前記インバータハウジングに固定されるホルダーの少なくとも一方は、前記インバータハウジングの外部の配線と接続される端子台を有し、
前記第1方向のうち、前記底部に近づく方向を第1方向一方側とし、前記底部から遠ざかる方向を第1方向他方側としたとき、
前記インバータハウジングにおいて、前記インバータユニットの前記複数の電子モジュールは、前記基台に対して第1方向一方側に位置し、
前記インバータハウジング、および前記インバータユニットの前記基台の少なくとも一方は、前記端子台と重なる位置に配置される開口部を有し、
前記配線は、前記インバータユニットとバッテリーとを接続するためのDCケーブルを含み、
前記端子台は、前記DCケーブルの端子と接続される第1端子台を含み、
前記開口部は、前記DCケーブルの端子と前記第1端子台とを接続するための作業窓となる第1開口部を含み、
前記第1開口部が、前記第1方向から見て、前記第1端子台と重なり、
前記複数の電子モジュールは、
前記第1端子台を有する第1電子モジュールと、
前記基台と前記第1電子モジュールとの間に位置する第2電子モジュールと、を有し、
前記第1端子台は、前記第1電子モジュールにおいて、前記第1方向から見て、前記第2電子モジュールと重なる領域の外側に位置し、
前記第1電子モジュールは、コンデンサモジュールであり、
前記コンデンサモジュールが、前記第1端子台を有し、
前記第2電子モジュールは、IGBTモジュールであり、
前記IGBTモジュールは、前記基台と前記コンデンサモジュールとの間に位置し、
前記第1端子台は、前記コンデンサモジュールにおいて、前記第1方向から見て、前記IGBTモジュールと重なる領域の外側に位置し、
前記コンデンサモジュールは、前記IGBTモジュールと接続される第3端子台を有し、
前記開口部は、前記IGBTモジュールと前記第3端子台とを接続するための作業窓となる第3開口部を含み、
前記第3開口部は、前記第1方向から見て、前記第3端子台と重なる、駆動装置。 - モータハウジングにモータを取り付けるモータ取付工程と、
前記モータを駆動するインバータユニットの複数の電子モジュールを、前記インバータユニットの基台に取り付けるモジュール取付工程と、
インバータハウジングに、前記インバータユニットを固定するインバータユニット固定工程と、
前記インバータハウジングの外部の配線を、前記インバータハウジングの貫通孔を介して内部に挿入する挿入工程と、
前記インバータハウジング、および前記インバータユニットの前記基台の少なくとも一方に設けられる開口部を介して、前記配線と前記インバータユニットとを接続する接続工程と、を含み、
前記インバータハウジングは、第1方向と交差して拡がる底部と、前記底部から前記第1方向に延び、前記インバータユニットの一部を、前記第1方向から見て囲む側壁部と、を有し、
前記複数の電子モジュールの少なくともいずれかのモジュール、および前記インバータハウジングに固定されるホルダーの少なくとも一方は、前記インバータハウジングの外部の配線と接続される端子台を有し、
前記第1方向のうち、前記底部に近づく方向を第1方向一方側とし、前記底部から遠ざかる方向を第1方向他方側としたとき、
前記インバータユニット固定工程では、前記インバータユニットを前記インバータハウジングに固定することにより、前記複数の電子モジュールを前記基台に対して第1方向一方側に位置させ、
前記接続工程では、前記端子台と重なる位置に配置される前記開口部を介して、前記配線と前記インバータユニットとを接続し、
前記基台が前記開口部を有する、駆動装置の製造方法。
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