JPWO2004025807A1 - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

駆動装置は、電動機と、電動機を収容する駆動装置ケース２と、電動機を制御するインバータ３と、インバータを冷却する冷媒の流路とを備える。インバータは、その基板と一体のヒートシンク５を間に空間Ｒを画成して駆動装置ケースに取付けられ、空間は、冷媒の流路に連通されている。ヒートシンクは、空間Ｒを横断するフィン５６を有し、低熱伝導状態で駆動装置ケースに当接している。これにより、ヒートシンクは広い面積での冷却媒体との熱交換により有効に冷却される。また、フィンが断熱材を介する等の低熱伝導状態で駆動装置ケースに接することで、直接の熱伝達が回避され、インバータと電動機の耐熱温度に応じた温度勾配を保った効率のよい冷却が可能となる。

Description

本発明は、動力源として電動機を用いる駆動装置に関し、特に、電気自動車用駆動装置やハイブリッド駆動装置における冷却技術に関する。

電動機を車両の駆動源とする場合、電動機はその制御のための制御装置（交流電動機の場合はインバータ）を必要とする。こうしたインバータ等の制御装置は、電動機に対してパワーケーブルで接続されるものであるため、電動機とは分離させて適宜の位置に配設可能であるが、車載上の便宜性から、電動機を内蔵する駆動装置と一体化させる配置が採られる場合がある。
ところで、現状の技術では、制御装置の耐熱温度は電動機の耐熱温度に対して低い。そこで、上記のように制御装置を電動機を内蔵する駆動装置と一体化させる場合、制御装置を保護すべく、電動機から制御装置への直接的な熱伝達を遮断する何らかの手段が必要である。また、制御装置は、自身の素子による発熱で温度上昇するため、耐熱温度以下に保つために冷却を必要とする。
こうした事情から、従来、電動機のステータボディの外周に溝を形成し、この溝の開放面側を制御装置のモジュールを取付けた底板で塞いで冷却路を設けた制御装置一体化電動機が国際公開第９８／２８８３３号パンフレットにおいて提案されている。この技術では、底板側の溝内に延び出す冷却フランジが形成されている。
また、同様の技術として、米国特許第５４９１３７０号明細書に記載の技術もある。この技術では、電動機のハウジングの外周に冷却流体を流す螺旋通路を形成し、この通路の開放面側を覆うようにハウジングに外装したスリーブにＩＧＢＴモジュール（インバータコンポーネント）を取付けた構成が採られている。
ところで、上記前者の従来技術の構成では、冷却フランジの形成によりモジュールを取付けた底板側の熱交換面積が拡大されているため、モジュール側の冷却が促進されるものの、ステータボディ側の冷却は溝底面の面積を熱交換面積とするため、必ずしも十分ではない。したがって、こうした構成による場合、ステータボディ側の熱が冷却フランジを介してモジュール側に伝わるのを防ぐ意味で、冷却フランジの先端は、ステータボディの溝底面からある程度離して、その間の隙間で冷却流体による断熱効果を確保する必要がある。そして、このように隙間を広く取った場合、冷却フランジの流路ガイドとしての効果は低下する。
一方、前記後者の技術では、スリーブが冷却流体と接する面積を十分に確保することが困難なため、インバータコンポーネントを十分に冷却するには、螺旋通路に流す冷却流体の流量を多くする必要があるが、この場合、冷却流体の循環のためのポンプ等が大型化し、その駆動のためのエネルギを大きくなる。また、この技術では、螺旋通路を画成する壁の先端がスリーブと直接接触するため、この接触部分での熱伝達が生じることから、インバータコンポーネントを耐熱温度以下に保つには、電動機のハウジングの温度を実質上その温度まで下げる冷却を必要とし、冷却能率の面からも非能率である。
本発明は、こうした従来技術を踏まえて案出されたものであり、電動機にインバータを一体化させた駆動装置において、電動機からインバータへの熱伝達を抑えながら、限られた冷却空間内で冷媒に対する最大限の放熱面積を確保することを主たる目的とする。次に、本発明は、冷却空間内の放熱手段により冷媒の流れを促進して、冷却性能を向上することを更なる目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、電動機と、該電動機を収容する駆動装置ケースと、電動機を制御するインバータと、該インバータを冷却する冷媒の流路とを備える駆動装置において、前記インバータは、その基板と一体化されたヒートシンクが駆動装置ケースと対向する部分に空間を画成して駆動装置ケースに取付けられ、前記空間は、冷媒の流路に連通され，前記ヒートシンクは、駆動装置ケースに向けて空間内に延び出すヒートシンク側フィンを有し、該ヒートシンク側フィンと駆動装置ケースは、低熱伝導状態で接触していることを第１の特徴とする。
この構成では、ヒートシンク側フィンが駆動装置ケースに接する位置まで延びることで、ヒートシンクに空間を流れる冷媒との十分な伝熱面積が確保されるため、広い面積での冷却媒体との熱交換による冷却の促進により、駆動装置に一体化されて耐熱温度的に不利なインバータを有効に冷却することができる。また、ヒートシンク側フィンが駆動装置ケースに低熱伝導状態で接することで、駆動装置ケースからヒートシンクへの直接の熱伝達が回避されるため、駆動装置ケース側の温度をヒートシンク側のインバータの耐熱温度まで下げる必要がなく、両者間の温度勾配を保った効率のよい冷却が可能となる。これにより電動機とインバータとの一体化によるインバータの温度上昇を少ない冷媒流量で効率よく防ぐことができる。
次に、本発明は、電動機と、該電動機を収容する駆動装置ケースと、電動機を制御するインバータと、該インバータを冷却する冷媒の流路とを備える駆動装置において、前記インバータは、その基板と一体化されたヒートシンクが駆動装置ケースと対向する部分に空間を画成して駆動装置ケースに取付けられ、前記空間は、冷媒の流路に連通され、前記ヒートシンクは、駆動装置ケースに向けて空間内に延び出すヒートシンク側フィンを備え、前記空間に、熱伝導を妨げる離隔手段が介在され、前記ヒートシンク側フィンと駆動装置ケースは、共に離隔手段に直接接触していることを第２の特徴とする。
この構成では、ヒートシンク側フィンが離隔手段に接する位置まで駆動装置ケース方向に延びることで、ヒートシンクに空間を流れる冷媒との十分な伝熱面積が確保されるため、広い面積での冷却媒体との熱交換による冷却の促進により、駆動装置に一体化されて耐熱温度的に不利なインバータを有効に冷却することができる。また、ヒートシンク側フィンが駆動装置ケースに熱伝導を妨げる離隔手段を介して接することで、駆動装置ケースからヒートシンクへの直接の熱伝達が回避されるため、駆動装置ケース側の温度をヒートシンク側のインバータの耐熱温度まで下げる必要がなく、両者間の温度勾配を保った効率のよい冷却が可能となる。これにより電動機とインバータとの一体化によるインバータの温度上昇を少ない冷媒流量で効率よく防ぐことができる。
前記第２の特徴に従う場合、前記離隔手段は、低熱伝導性部材で構成することができる。この構成では、離隔手段の介在による厚さ分の空間容積の減少を最小限に止めることができる。
また、前記離隔手段は、間に空間を挟む複数の離隔部材で構成することもできる。この構成では、離隔部材間の空間を断熱に利用することができるため、離隔手段を構成する部材自体に高い断熱性が要求されないことで、離隔部材の材質の選択幅が広がる。
あるいは、前記離隔手段は、離隔部材に低熱伝導性部材を積層した積層部材で構成してもよい。この構成では、前記のような電動機とインバータとの一体化によるインバータの温度上昇を少ない冷媒流量で効率よく防ぐことができる効果に加えて、ヒートシンク側フィンと駆動装置ケースとを隔てる低熱伝導性部材が離隔部材により裏打ちされて形状保持可能となることで、低熱伝導性部材として、より熱遮断性に優れた幅広い材料の選択が可能となる効果が得られる。
また、前記駆動装置ケースは、ヒートシンクに向けて空間内に延び出す駆動装置ケース側フィンを備える構成とすることができる。この構成では、駆動装置ケース側についても空間を流れる冷媒との広い伝熱面積が確保されるため、ヒートシンクと駆動装置ケース双方を一層有効に冷却することができる。
この場合、前記離隔手段は、空間を前記ヒートシンク側に面する第１の室と駆動装置ケース側に面する第２の室とに分離するものであることが望ましい。この構成では、離隔手段を挟んでヒートシンクと駆動装置ケース間の空間を第１の室と第２の室とに分離しているため、両室が断熱状態で対峙することになり、両室間の温度勾配を一層確実に保った効率のよい冷却が可能となる。
前記いずれの構成に従う場合も、前記インバータは、それとは別部材からなるインバータケース内に該インバータケースの底壁に基板を固定して収容され、インバータケースの底壁が基板と一体化されたヒートシンクを構成するようにすることができる。あるいは、前記インバータは、それとは別部材からなるインバータケース内に、基板と一体化されたヒートシンクと共に収容された構成とすることもできる。
また、前記ヒートシンク側フィンと駆動装置ケース側フィンは、協働して共通の冷媒流れパターンを空間内に生じさせるものとすることができる。この構成では、フィンを利用した共通の冷媒の流れが空間内のヒートシンク側、駆動装置ケース側共に生じるため、空間内に冷媒流れの干渉による澱みが生じるのを防ぐことができる。
また、前記低熱伝導性部材は、ヒートシンク側フィンと駆動装置ケース側フィンの接触部に沿った形状とされた構成とすることもできる。この構成では、低熱伝導性部材の介在による厚さ分の空間容積の減少を最小限に止めることができるため、空間容積を有効に冷却媒体の流動空間とする装置のコンパクト化が可能となる。

図１は本発明の駆動装置の冷却系のシステム構成図、図２は第１実施形態の駆動装置の軸方向概略縦断面図、図３は第１実施形態の駆動装置を軸端方向から見た一部断面概略側面図、図４はリブ状フィン配列パターンを示す模式平面図、図５は流路形成フィン配列パターンを示す模式平面図、図６は第２実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図、図７はピン状フィン配列パターンを示す模式平面図、図８は第３実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図、図９は第４実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図、図１０は第５実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図、図１１は第６実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図、図１２は第７実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図、図１３は第８実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図、図１４は第８実施形態のフィン配列パターンをヒートシンクと駆動装置ケースとの対向面を同一平面上に並べて示す模式平面図、図１５は第８実施形態の他のフィン配列パターンをヒートシンクと駆動装置ケースとの対向面を同一平面上に並べて示す模式平面図、図１６は第９実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図であり、図１７は第１０実施形態の駆動装置の軸方向縦断面図である。

以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。まず図１は、本発明を適用した駆動装置の冷却系を模式化して概念的に示す。この装置は、図示を省略する電動機と、該電動機を収容する駆動装置ケース２と、電動機を制御するインバータ３と、インバータ３を冷却する冷媒の流路４とを備える。本明細書いうインバータとは、バッテリ電源の直流をスイッチング作用で交流（電動機が３相交流電動機の場合は３相交流）に変換するスイッチングトランジスタや付随の回路素子と、それらを配した回路基板からなるパワーモジュールを意味する。この形態における駆動装置は、電気自動車又はハイブリッド車用の駆動装置を構成するもので、駆動装置ケース２は、図示しない電動機としてのモータ又はジェネレータ若しくはそれら両方と、ディファレンシャル装置、カウンタギヤ機構等の付属機構を収容している。インバータ３は、その基板自体又は別部材を基板に取付けることで基板と一体化されたヒートシンク５３が駆動装置ケース２と対向する部分に空間を画成して駆動装置ケース２に取付けられ、前記空間は、冷媒の流路４に連通されている。この形態における、冷媒の流路４は、ヒートシンク５３と駆動装置ケース２との間の空間を通して単一の冷媒を循環させる冷媒循環路とされている。
冷媒循環路は、圧送源としてのウォーターポンプ４１と、熱交換器としてのラジエータ４２と、それらをつなぐ流路４３，４４，４５とから構成されている。なお、ウォーターポンプ４１の駆動モータ等の付属設備については、図示を省略されている。冷媒循環路の起点としてのウォーターポンプ４１の吐出側流路４３は、ヒートシンク５３の入口側のポート５１に接続され、ヒートシンク５３の出口側のポート５２は、戻り流路４４を経てラジエータ４２の入口４２１側に接続され、ラジエータ４２の出口４２２側がウォーターポンプ４１の吸込側流路４５に接続されている。したがって、この冷媒循環路において、冷媒としての冷却水は、ウォーターポンプ４１から送り出された後、ヒートシンク５３内の空間を流れる際にインバータ３を構成するモジュールからの熱と駆動装置ケース２の熱を吸収して加熱され、戻り流路４４を経由でラジエータ４２に送り込まれて空気への放熱により冷却され、ウォーターポンプ４１に戻されて一巡のサイクルを終わる循環を繰り返すことになる。なお、この冷媒循環路は、途中、例えば戻り流路４４の部分で、更なる冷却のために駆動装置ケース２内を通る流路とすることもできる。
次に示す図２及び図３は、第１実施形態の駆動装置の軸方向縦断面及び軸端方向から見た側面（一部断面）を簡略化して示すもので、図２において、符号１は電動機を示し、１１はそのロータ軸、１２はロータコア、１３はステータコアを示し、図３において、破線で示す円は電動機１の外径、最大径の一点鎖線で示す円はディファレンシャル装置のリングギヤの噛合ピッチ径、最小径と中間径の一点鎖線で示す各円は、ロータ軸１１とディファレンシャル装置のリングギヤとの間で動力を伝達するカウンタギヤ機構の各ギヤの噛合ピッチ径を示す。
この形態におけるインバータ３は、それとは別部材からなるインバータケース５内に該インバータケースの底壁５３に基板を固定して収容され、インバータケース５の底壁５３が基板と一体化されたヒートシンクを構成する。駆動装置ケース２には、その上部にインバータケース５の取付部２０が一体形成されている。インバータケース５の取付部２０は、電動機収容部の外周に接するようにケース上部に突出する形態で設けられ、インバータケース５の平面外形と実質上符合する平面外形の台状とされている。
インバータケース５は、その底壁５３から外形を枠状に囲うように上方に延びる平面視で矩形の周壁５４を備えるケース状とされ、その内部がインバータ３の収容空間とされている。そして、インバータ３を構成する単一又は複数のモジュールは、それを伝熱抵抗を生じさせないように密接取付けすべく平坦に仕上げ加工されたインバータケース５の底壁５３に適宜の手段で緊密に固定されている。そして、インバータケース５の上側開放部は、内部のインバータ３を雨水や埃から保護すべくカバー７で蓋されている。インバータケース５の底壁５３には、その外形を枠状に囲うように下方に延びる平面視で矩形の周壁５５が設けられ、それにより囲われて空間Ｒが画成されている。
このように構成されたインバータケース５は、駆動装置ケース２の取付け面に周壁５５の端面を当接させ、必要に応じてＯリング等のシール材９により漏れ止めされ、ボルト締め等の適宜の固定手段で固定一体化されている。この当接部は、図示の例では、直接接触する配置とされているが、取付部での冷媒漏れと熱伝達を防ぐように、インバータケース５と駆動装置ケース２の合せ面間にシール機能又は断熱機能若しくはそれら両方の機能を持つ適宜の中間部材を介挿する配置とすることもできる。この中間部材は、断熱材又は断熱シール材とする場合は、図示のようなシール材９の配設に代えて、合せ面間に介挿する配置となるが、断熱材とシール材を別部材とする場合は、シール材９については、インバータケース５と駆動装置ケース２それぞれの合せ面に溝を形成してその中に配置し、合せ面間に介挿した断熱材との当接面間を密封する構成とすることもできる。
本発明の特徴に従い、ヒートシンク５３は、熱交換面積確保のために駆動装置ケース２に向けて空間Ｒ内に延び出し、空間Ｒをその厚さ方向に実質上横断する多数のヒートシンク側フィン５６を有し、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース２は、低熱伝導状態で接触している。この低熱伝導状態での接触は、本形態では、フィン５６の先端に丸みを持たせ、駆動装置ケース２との接触が実質上線接触となり、接触部の伝熱抵抗が大きくなるようにすることで実現されている。なお、後に説明する実施形態を示す図面を含む全ての図において、各フィンは、空間Ｒに対する大きさを拡大誇張して示されており、それらの数も、図面の錯綜を避ける意味で、実際の配置個数より減じて示されている。
次に示す図４は、ヒートシンク側フィン５６の配列パターンを平面視で模式化して示す。ヒートシンク側フィン５６は、入口側のポート５１と出口側のポート５２との間で並行に延び、互いに等間隔で配置されており、それらの長手方向両端は、各フィン５６間の空間を入口側のポート５１と出口側のポート５２に通じさせるべく、周壁５５との間に所定の間隙を保って終端している。こうしたフィン５６配列により、空間Ｒには、両端が入口側のポート５１と出口側のポート５２に通じ、途中がフィン５６により隔てられた並行流路が隔成されている。
このフィン５６の配列パターンは、他の形態を採ることもできる。次に示す図５は、ヒートシンク側フィン５６の配列パターンの変形例を図４と同様の平面視で示す。この場合、ヒートシンク側フィン５６は、入口側のポート５１と出口側のポート５２との間の空間Ｒ内に蛇行した１条の流路を隔成する壁を構成している。こうしたフィン配列は、先の並行流路を構成するリブ状フィン配列に対して圧損は大きくなるが、ヒートシンク上に耐熱温度が異なる複数のモジュールを並べて配置する場合に、モジュールの配設位置に応じてヒートシンク底壁５３各部の温度を流れパターンの選択により微細に調節可能である点で有効である。
次に示す図６は、前記第１実施形態と基本構成を同じくする第２実施形態を示す。この形態において、ヒートシンク５３は、駆動装置ケース２に向けて空間Ｒ内に延び出すヒートシンク側フィン５６を備える点は、第１実施形態と同様であるが、この形態では、空間Ｒに、熱伝導性の低い材質からなる離隔手段として低熱伝導性部材６１、すなわち断熱材が介在され、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース２は、共に低熱伝導性部材６１に直接接触している。この低熱伝導性部材６１の介在により、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース２の取付け部２０との間の低熱伝導状態が実現されている。この場合の低熱伝導性部材６１は板状で、駆動装置ケース２の取付け部２０の空間Ｒに面する部分の全面を覆う外形寸法とされ、駆動装置ケース２の取付け部２０に添設配置されている。その余の構成は、図示を省略する合せ面部分のシール構成を含めて、前記第１実施形態と同様であるので、相当する部材に同様の符号を付して説明に代える。この点は、後続の他の実施形態についても同様とする。
この形態では、低熱伝導性部材６１の介在により低熱伝導状態が実現されていることから、ヒートシンク側フィン５６の先端は、先の実施形態とは異なり低熱伝導性部材６１に当接する平面とされている。ヒートシンク側フィン５６の配列については、先の実施形態において図４又は図５を参照して説明した配列パターンと同様のリブ状又は流路構成壁配列を採ることができるが、空間Ｒ内の流れをフィンにより規制することなく自然の流れを生じさせる場合、次の図７に同様の模式化した平面視で示すように、ヒートシンク側フィン５６を所定ピッチで縦横に配列した多数のピン状フィンとすることもできる。こうしたピン状フィンの採用による利点は、空間Ｒ内での冷媒流れの圧損を極めて小さくすることができる点にある。
次に図８を参照して示す第３実施形態も、基本構成は先の各実施形態と同様である。この形態では、低熱伝導性部材６１は板状で、駆動装置ケース２の取付け面２０をインバータケース５との合せ面も含めて覆う外形寸法とされ、駆動装置ケース２の取付け面２０全体に添設配置されている。こうした構成を採る場合、駆動装置ケース２とインバータケース５との合せ面、すなわち、駆動装置ケース２の取付け面２０とインバータケース周壁５５の端面との当接部の熱伝達も低熱伝導性部材６により遮断されるため、駆動装置ケース２とヒートシンク５３との間の熱遮断効果は一層向上する。なお、この低熱伝導性部材６１は、先に略説したように、シール機能と断熱機能を持つ適宜の部材とすることができる。また、低熱伝導性部材６１がシール機能の劣る部材である場合は、第１実施形態について説明したと同様のシール構成による合せ面間の密封がなされる。
次の図９に示す第４実施形態も、先の第２、第３実施形態と基本構成は同様である。この形態では、ヒートシンク５３は、駆動装置ケース２に向けて空間Ｒ内に延び出すヒートシンク側フィン５６を備え、空間Ｒに、熱伝導性の低い材質からなる低熱伝導性部材６１が介在され、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース２は、共に低熱伝導性部材６１に直接接触している点は、第２実施形態と同様であるが、低熱伝導性部材６１は、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース２の接触部に沿った形状とされている。この構成は、フィン５６をピン状フィンとする場合には適さないが、図４又は図５を参照して先に説明した配列パターンと同様のリブ状又は流路構成壁配列のフィンには適している。この場合、低熱伝導性部材６１は、フィンの先端形状に沿うものとなるので、フィンの先端に接着剤により固定するのが駆動装置ケース２へのインバータケース５の組付け上は有効である。
次に図１０に示す第５実施形態は、先の第２実施形態に対する第３実施形態の関係と同様に、第４実施形態に対して、低熱伝導性部材６１を駆動装置ケース２の外面とインバータケース５との合せ面にも添設配置したものである。こうした構成を採る場合も、駆動装置ケース２の取付け面２０とインバータケース周壁５５の端面との当接部の熱伝達も低熱伝導性部材６１により遮断されるため、駆動装置ケース２とヒートシンク５３との間の熱遮断効果は一層向上する。なお、この低熱伝導性部材６１についても、先に略説したように、シール機能と断熱機能を持つ適宜の部材とすることができる。また、低熱伝導性部材６１をシール機能が十分でない部材とする場合、先に述べたシール構成を採ることができる。
次の図１１に示す第６実施形態は、これまでの各実施形態とは異なり、駆動装置ケース２にも、ヒートシンク５３に向けて空間Ｒ内に延び出す駆動装置ケース側フィン２２を設けたものである。この形態におけるヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース側フィン２２は、協働して共通の冷媒流れパターンを空間Ｒ内に生じさせるべく、共に低熱伝導性部材６１に直接接触している。この場合の低熱伝導性部材６１は、先の第４実施形態と同様、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース側フィン２２の接触部に沿った形状とされている。そして、両フィンの形状は、先に説明したリブ状又は流路構成壁配列のフィンとされる。
このように駆動装置ケース２にもフィン２２を設けた場合、駆動装置ケース２側についても冷媒流れに対する接触面積を広く取ることができるため、駆動装置ケース２の冷却効果も向上させることができる。また、この構成では、低熱伝導性部材６１を介して接する両フィン５６，２２により空間Ｒ内に共通の冷媒流れパターンが生じるため、冷媒流れの干渉による澱みが生じるのを防ぐことができる。
次の図１２に示す第７実施形態は、先の第２実施形態と第３実施形態との関係と同様に、第６実施形態を変更したものである。この場合、低熱伝導性部材６１は、駆動装置ケース２の取付け面２０とインバータケース５との合せ面にも添設配置されている。こうした構成を採る場合も、駆動装置ケース２の取付け面２０とインバータケース周壁５５の端面との当接部の熱伝達も低熱伝導性部材６１により遮断されるため、駆動装置ケース２とヒートシンク５３との間の熱遮断効果は一層向上する。なお、この低熱伝導性部材６１についても、先に略説したように、シール機能と断熱機能を持つ適宜の部材とすることができる。また、低熱伝導性部材６１がシール機能の不十分な部材である場合は、先に述べたシール構成が適用される。
次の図１３に示す第８実施形態は、先の第７実施形態と同様に、駆動装置ケース２にも、ヒートシンク５に向けて空間Ｒ内に延び出す駆動装置ケース側フィン２２を設けたものにおいて、低熱伝導性部材６１が離隔部材６０と共に、空間Ｒをヒートシンク５側に面する第１の室Ｒ１と駆動装置ケース２側に面する第２の室Ｒ２とに分離する構成が採られている。この場合の低熱伝導性部材６１は、図８を参照して先に説明した第３実施形態のもののように、板状で、それ自身で形状保持が可能な場合には、同様に単独で配置可能であり、そうした構成の採用も当然に可能であるが、この形態では、自身で形状保持が不可能なフィルム状又は塗布剤を想定することから、形状保持のための裏打ち部材としての板状の離隔部材６０併設した構成とされている。
この形態における低熱伝導性部材６１と離隔部材６０は、駆動装置ケース２側について、取付け部２０の合せ面も第２の室Ｒ２と共に覆い、ヒートシンク５側について周壁５５の端面も第１の室Ｒ１と共に覆う外形寸法とされ、駆動装置ケース２とインバータケース５の対向する部分に介装されている。図面上で低熱伝導性部材６１は、離隔部材６０の一方の面のみに添設されているが、離隔部材６０の両面に添設する構成も当然に可能である。
この形態の場合も、駆動装置ケース２とインバータケース５との合せ面、すなわち、駆動装置ケース２の取付け面２０とインバータケース周壁５５の端面との当接部の熱伝達も低熱伝導性部材６１により遮断されるため、駆動装置ケース２とヒートシンク５３との間の熱遮断効果は一層向上する。なお、この低熱伝導性部材６１と離隔部材６０は、先に略説したように、シール機能と断熱機能を持つ適宜の部材とすることができる。また、低熱伝導性部材６１と離隔部材６０がシール機能の劣る部材である場合は、先に述べたシール構成が適用される。
このように、空間Ｒをヒートシンク５側に面する第１の室Ｒ１と駆動装置ケース２側に面する第２の室Ｒ２とに分離する構成を採る場合、これら両室Ｒ１，Ｒ２を流れる冷媒流れの干渉を考慮する必要がないため、この形態の場合の冷媒流れパターンは、別異のものとすることもできる。
次に示す図１４は、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース側フィン２２の配列パターンを、実際には向い合う関係にあるヒートシンク５の底面と駆動装置ケース２側の取付面を同一平面に並べて表記し、この形態に採用可能なフィン配列パターンを模式平面で示す。この場合、第１の室Ｒ１に延び出すヒートシンク側フィン５６については、流路の圧損が小さくなるようにピン状フィンとし、駆動装置ケース側フィン２２については、リブ状フィンとされている。また、このように空間Ｒを分離する構成を採る場合、それぞれの室の冷媒循環路に対する接続関係が問題となるが、この例では、単純にそれぞれの室の入口ポート５１ａ，５１ｂを吐出側流路４３に接続し、出口ポート５２ａ，５２ｂを戻り流路４４に接続して、両室が互いに冷媒循環路に対して並列の関係に接続されている。
こうしたフィン配列パターンと流路への接続構成を採った場合、第２の室Ｒ２側より第１の室Ｒ１側の流動抵抗が少なくなるため、相対的に第１の室Ｒ１側の流量が多くなり、ヒートシンク５３側の冷却能力を上げて、インバータ３の耐熱温度が低いのに合せて両室間に温度勾配を持たせ、より少ない流量でインバータ３と駆動装置ケース２の冷却を能率よく行なうことができる。
次に示す図１５は、フィン配列パターンと冷媒循環路に対する接続関係を更に変更した変形例を先の図１４と同様の手法で示す。この場合、第１の室Ｒ１に延び出すヒートシンク側フィン５６と第２の室Ｒ２に延び出す駆動装置ケース側フィン２２を共にリブ状フィンとしているが、ヒートシンク側フィン５６については、駆動装置ケース側フィン２２より配列間隔を狭めた配置としている。また、この例では、第１の室Ｒ１の入口ポート５１ａを吐出側流路４３に接続し、出口ポート５２ａを接続流路４６を介して第２の室Ｒ２の入口ポート５１ｂに接続し、第２の室Ｒ２の出口ポートを５１ｂを戻り流路４４に接続して、両室が互いに冷媒循環路に対して直列の関係に接続されている。
こうしたフィン配列パターンと流路への接続構成を採った場合、両室Ｒ１，Ｒ２の厚さを同じとしても、第２の室Ｒ２側より第１の室Ｒ１側の冷却面積が大きくなるため、相対的に第１の室Ｒ１側の冷却効果が大きくなる。したがって、これを利用して、ヒートシンク５３側の冷却能力を上げ、インバータ３の耐熱温度が低いのに合せて両室間に温度勾配を持たせ、先の場合と同様に少ない流量でインバータ３と駆動装置ケース２の冷却を能率よく行なうことができる。
次の図１６に示す第９実施形態は、先の第８実施形態と同様に、駆動装置ケース２にも、ヒートシンク５に向けて空間Ｒ内に延び出す駆動装置ケース側フィン２２を設けたものにおいて、空間に、空間をヒートシンク５３側に面する第１の室Ｒ１と、駆動装置ケース２側に面する第２の室Ｒ２と、それら両室の間の空間としての第３の室Ｒ３に分離する２層の離隔手段６ａ，６ｂを介在させ、ヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース側フィン２２を、共に各離隔手段６ａ，６ｂに直接接触させたものである。この形態の場合、離隔手段６ａ，６ｂは、先の各実施形態の離隔部材６０でも、低熱伝導性部材６１でも、それらの積層体でもよい。また、この形態の場合、少なくとも第１の室Ｒ１と第２の室Ｒ２は、冷媒の流路に連通させる必要があるが、第３の室Ｒ３については、冷媒の流路に連通しない単なる閉鎖空間又は大気開放空間としてもよい。
この形態において採り得るフィンの配列や冷媒の流れについては、第３の室Ｒ３を単なる空間とする場合は、先の第８実施形態において図１４及び図１５を参照して述べたと同様の構成とすることができる。また、第３の室Ｒ３も冷媒の流路に連通させる場合は、同じく図１４を参照して述べた並列接続構成から類推されるように、各室を全て並列に流路に接続してもよいし、温度勾配を考慮して、同じく図１５を参照して述べた直列接続構成から類推されるように、第１の室Ｒ１、第２の室Ｒ２、第３の室Ｒ３の順に冷媒が流れるように直列に接続してもよい。
最後の図１７に示す第１０実施形態は、これまでの各実施形態とは異なり、インバータ３がヒートシンク３３と一体化され、あるいはインバータ３の基板自体がヒートシンク３３を構成するインバータモジュールとして構成されるものである場合を想定している。この形態におけるインバータ３は、それとは別部材からなるインバータケース５内に、基板と一体化されたヒートシンク３３と共に収容し、固定した構成が採用されている。そして、このようにヒートシンク３３とインバータケース５が別体であるため、それらの間は、図示を省略する適宜のシール手段で密封されている。
以上、本発明を１０の実施形態に基づき詳説したが、本発明はこれらの実施形態に限るものではなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構成を変更して実施することができる。例えば、第８実施形態を除く低熱伝導性部材６について、自身である程度の剛性を持つ部材を想定した構成としているが、低熱伝導性部材６１が自身で剛性を持たないフィルム状の部材や塗布剤である場合、金属材、セラミック材、ゴム等の適宜の材質からなる離隔手段に低熱伝導性部材が添設された構成を採ることもできる。この場合の低熱伝導性部材６１は、離隔手段の一方の面に添設されてもよいし、両面に添設されてもよい。また、低熱伝導性部材６１をヒートシンク側フィン５６と駆動装置ケース側フィン２２の接触部に沿った形状とする場合、低熱伝導性部材６１は必ずしも自己剛性を必要としないので、フィルム状の部材や塗布剤とすることもできる。また、冷媒を専ら冷却水として例示したが、他の適宜の冷媒を用いることも当然に可能である。

本発明は、電気自動車用駆動装置やハイブリッド駆動装置のほかに、電動機とインバータを一体化させた装置に幅広く適用可能なものである。

Claims (11)

1. 電動機（１）と、
   該電動機を収容する駆動装置ケース（２）と、
   電動機を制御するインバータ（３）と、
   該インバータを冷却する冷媒の流路（４）とを備える駆動装置において、
   前記インバータは、その基板と一体化されたヒートシンク（５３）が駆動装置ケースと対向する部分に空間（Ｒ）を画成して駆動装置ケースに取付けられ、
   前記空間は、冷媒の流路に連通され，
   前記ヒートシンクは、駆動装置ケースに向けて空間内に延び出すヒートシンク側フィン（５６）を有し、
   該ヒートシンク側フィンと駆動装置ケースは、低熱伝導状態で接触していることを特徴とする駆動装置。
2. 電動機と、
   該電動機を収容する駆動装置ケースと、
   電動機を制御するインバータと、
   該インバータを冷却する冷媒の流路とを備える駆動装置において、
   前記インバータは、その基板と一体化されたヒートシンクが駆動装置ケースと対向する部分に空間を画成して駆動装置ケースに取付けられ、
   前記空間は、冷媒の流路に連通され、
   前記ヒートシンクは、駆動装置ケースに向けて空間内に延び出すヒートシンク側フィンを備え、
   前記空間に、熱伝導を妨げる離隔手段（６）が介在され、
   前記ヒートシンク側フィンと駆動装置ケースは、共に離隔手段に直接接触していることを特徴とする駆動装置。
3. 前記離隔手段は、低熱伝導性部材（６１）で構成される、請求項２記載の駆動装置。
4. 前記離隔手段は、間に空間（Ｒ３）を挟む複数の離隔部材（６０）で構成される、請求項２記載の駆動装置。
5. 前記離隔手段は、離隔部材に低熱伝導性部材を積層した積層部材で構成される、請求項２記載の駆動装置。
6. 前記駆動装置ケースは、ヒートシンクに向けて空間内に延び出す駆動装置ケース側フィン（２２）を備える、請求項１〜５のいずれか１項記載の駆動装置。
7. 前記離隔手段は、空間を前記ヒートシンク側に面する第１の室（Ｒ１）と駆動装置ケース側に面する第２の室（Ｒ２）とに分離するものである、請求項６記載の駆動装置。
8. 前記インバータは、それとは別部材からなるインバータケース（５）内に該インバータケースの底壁に基板を固定して収容され、インバータケースの底壁が基板と一体化されたヒートシンクを構成する、請求項１〜７のいずれか１項記載の駆動装置。
9. 前記インバータは、それとは別部材からなるインバータケース内に、基板と一体化されたヒートシンク（３３）と共に収容された、請求項１〜７のいずれか１項記載の駆動装置。
10. 前記ヒートシンク側フィンと駆動装置ケース側フィンは、協働して共通の冷媒流れパターンを空間内に生じさせるものである、請求項７記載の駆動装置。
11. 前記低熱伝導性部材は、ヒートシンク側フィンと駆動装置ケース側フィンの接触部に沿った形状とされた、請求項３、６、８〜１０のいずれか１項記載の駆動装置。

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