KR20170140320A - 구동 장치 - Google Patents

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KR20170140320A
KR20170140320A KR1020177033924A KR20177033924A KR20170140320A KR 20170140320 A KR20170140320 A KR 20170140320A KR 1020177033924 A KR1020177033924 A KR 1020177033924A KR 20177033924 A KR20177033924 A KR 20177033924A KR 20170140320 A KR20170140320 A KR 20170140320A
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노부아키 요코야마
히로후미 시미즈
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 차량 탑재 구동 장치는, 냉각 유로를 구비한 전동기와, 전원으로부터의 전력을 변환하여 전동기에 공급하기 위한 전력을 출력하는 전력 변환부와, 전력 변환부를 탑재하여 전동기에 고정되는 지지 부재를 구비하고, 지지 부재는, 전동기의 냉각 유로에 접속된 냉각 유로를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 탑재 구동 장치
본 발명은, 전동기와 전력 변환부를 일체로 형성한 차량 탑재 구동 장치에 관한 것이다.
종래에는, 전동기의 외주에 설치된 냉각 유로에 의해 파워 모듈을 직접 냉각하는 구조가 제안되어 있고, 이러한 구조의 회전 전기 기기 시스템으로서 특허문헌 1이 개시되어 있다. 이러한 구조의 경우, 센서나 파워 모듈, 평활 콘덴서 등의 전자 부품을 전동기의 하우징에 직접 고정하는 구조로 되기 때문에, 전동기의 제조 공정 중에서, 전자 부품의 조립을 행할 필요가 있다. 또한, 전자 부품 사이를 전기적으로 접속하는 버스바 접속이나 하니스의 설치 공정도 전동기의 제조 공정 중에서 행할 필요가 있다.
일본 특허 공개 제2011-182480호 공보
그러나, 전자 부품을 취급하는 경우에는, 제조실 내의 관리를 기계 부품의 경우보다 현저히 엄격하게 할 필요가 있다. 따라서, 상술한 종래의 회전 전기 기기 시스템을 제조하는 경우에는, 전동기의 제조 공정 중에서 콘타미네이션이나 정전기의 대책을 강구할 필요가 있는 공정이 증가해 버린다고 하는 문제점이 있었다.
그래서, 본 발명은, 상술한 실정에 비추어 제안된 것이며, 제조 공정 중에서 콘타미네이션이나 정전기의 대책을 강구할 필요가 있는 공정의 증가를 방지할 수 있는 차량 탑재 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 관한 차량 탑재 구동 장치는, 냉각 유로를 구비한 전동기와, 전원으로부터의 전력을 변환하여 전동기에 공급하기 위한 전력을 출력하는 전력 변환부와, 전력 변환부를 탑재하여 전동기에 고정되는 지지 부재를 구비하고 있다. 그리고, 이 지지 부재는, 전동기의 냉각 유로에 접속된 냉각 유로를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 지지 부재의 구조를 나타내는 도면이며, 도 3의 (a)는 분해 사시도, 도 3의 (b)는 이면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 11은 차량 탑재 구동 장치를 구성하는 지지 부재의 다른 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 적용한 제1 내지 제5 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시 형태]
[차량 탑재 구동 장치의 구성]
도 1은 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)는, 전동기(3)와, 전력 변환부(5)와, 지지 부재(7)를 구비하고 있다.
전동기(3)는, 예를 들어 3상 교류 동기형 모터이며, 주로 전동기 하우징(11)과, 엔드 플레이트(13)와, 상면 플레이트(15)로 외형 형상이 형성되어 있다. 그리고, 전동기(3)의 출력축은 감속기(17)에 접속되어 있다.
전동기 하우징(11)에는, 전력 변환부(5)와 지지 부재(7)를 수용하기 위한 수용부(19)가 형성되어 있다. 이 수용부(19)는, 전동기 하우징(11)의 상부에, 전동기 하우징(11)과 일체로 형성된 상자 형상의 수용 케이스이며, 전력 변환부(5)와 지지 부재(7)를 내부에 수용하여 상면 플레이트(15)로 밀봉된다. 또한, 전동기 하우징(11)의 외주에는 냉각 유로(21)가 형성되어 있고, 냉각수를 흘려 전동기(3)를 냉각한다. 냉각수는, 지지 부재(7)로부터 전동기 유로 입구(23)를 통해 유입되고, 전동기 하우징(11)의 외주 전체를 순환하여 전동기(3)를 냉각한 후에 전동기(3)의 외부로 유출된다.
전력 변환부(5)는, 파워 모듈(25)이나 그 밖의 전자 부품 군, 예를 들어 전류 센서나 평활 콘덴서, 제어 기판, 각 부를 접속하는 버스바나 하니스 등에 의해 형성된 인버터이다. 이 전력 변환부(5)는, 전원으로부터의 전력을 변환하여 전동기(3)에 공급하기 위한 전력을 출력한다. 구체적으로는, 차량의 구동용 고전압 배터리로부터 정션 박스를 통해 급전된 직류 전류를, 파워 반도체에 의해 3상 교류 전류로 변환하여 전동기(3)에 공급한다. 이 3상 교류 전류는, 모터 회전수에 동기한 주파수로 목표 토크에 따른 값의 전류이며, PWM 신호에 의해 반도체 스위칭 소자를 스위칭함으로써 생성된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 전력 변환부(5) 중 파워 모듈(25)이 냉각 유로를 구비하고 있는 경우에 대해 설명하지만, 전력 변환부(5)나 파워 모듈(25)이 냉각 유로를 구비하고 있지 않아도 된다.
지지 부재(7)는, 전력 변환부(5)를 표면에 탑재하여 전동기(3)의 전동기 하우징(11)에 고정되는 부재이며, 예를 들어 주물의 냉각기이다. 지지 부재(7)는, 전동기(3)의 냉각 유로(21)에 접속되는 냉각 유로(27)를 구비하고 있고, 이 냉각 유로(27)는 지지 부재(7)의 내부에 형성되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 지지 부재(7)는 평판형의 형상을 하고 있고, 표면 상에 전력 변환부(5)가 탑재된 서브 어셈블리 구조를 하고 있다. 또한, 지지 부재(7)의 이면에는 오목한 공간이 이면 전체에 형성되고, 저판(29)으로 밀봉함으로써 냉각 유로(27)가 형성된다. 냉각 유로(27)는, 구획판을 번갈아 설치함으로써, 홈 형상의 유로가 좌우로 왕복하는 형상으로 되어 있다. 단, 냉각 유로(27)의 형상은 구획판의 배치를 변경함으로써 자유롭게 변경하는 것이 가능하고, 또한 구획판을 설치하지 않아도 된다. 또한, 지지 부재(7)는, 도 11에 나타낸 바와 같이 유로 기판(51)과 지지 기판(53)으로 구성해도 된다. 유로 기판(51)과 지지 기판(53)은, 용접 등에 의해 접합되어 일체화되어 있다. 유로 기판(51)의 이면에는, 도 3과 마찬가지의 오목한 공간이 이면 전체에 형성되고, 지지 기판(53)으로 밀봉함으로써 냉각 유로(27)가 형성된다. 도 3에 나타낸 저판(29)은 밀봉하기 위한 박판이었지만, 도 11의 지지 기판(53)은 밀봉하기 위해서뿐만 아니라, 강도를 확보하기 위한 두께를 구비하고 있다. 따라서, 지지 기판(53)의 두께는, 예를 들어 유로 기판(51)과 동일하거나, 혹은 유로 기판(51)보다 두껍게 하면 된다. 단, 도 3에 나타낸 지지 부재(7)도, 도 11에 나타낸 지지 부재(7)도 전체의 두께는 동일하다. 따라서, 도 11에 나타낸 지지 부재(7)의 쪽이 전체의 두께는 동일해도, 그 강도는 향상되어 있다.
냉각수는, 지지 부재 유로 입구(31)로부터 유입되어 냉각 유로(27)를 좌우로 왕복하면서 흘러, 지지 부재(7)의 중앙 부근에서 파워 모듈 유로 입구(33)로부터 파워 모듈(25)로 유입된다. 파워 모듈(25) 내를 흐른 냉각수는, 파워 모듈 유로 출구(35)로부터 냉각 유로(27)로 되돌아가고, 다시 냉각 유로(27)를 좌우로 왕복하면서 흐른 후에 지지 부재 유로 출구(37)를 통해 지지 부재(7)로부터 유출된다. 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)와 전동기(3)의 냉각 유로(21)는 연결 배관(39)에 의해 접속되고, 지지 부재(7)로부터 유출된 냉각수는 전동기(3)로 유입되어 전동기(3)의 냉각에 이용된다. 또한, 도 11에 나타낸 지지 부재(7)의 경우도, 도 3의 지지 부재(7)와 마찬가지의 구조를 구비하고 있으므로, 냉각수는 마찬가지로 흘러 전동기(3)를 냉각한다.
여기서, 지지 부재(7)의 파워 모듈 유로 입구(33) 및 파워 모듈 유로 출구(35)는, 파워 모듈(25)의 냉각 유로의 위치에 맞추어 형성된 개구부이다. 따라서, 파워 모듈(25)의 구조가 변경되어 냉각 유로의 위치가 변경되면, 변경된 파워 모듈 내의 냉각 유로의 위치에 맞추어 파워 모듈 유로 입구(33) 및 파워 모듈 유로 출구(35)의 위치도 변경된다. 마찬가지로, 전동기(3)의 구조가 변경되어 전동기 유로 입구(23)의 위치가 변경되면, 지지 부재 유로 출구(37)의 위치가 전동기 유로 입구(23)의 위치에 맞추어 변경된다.
종래에는, 파워 모듈이나 전동기의 구조가 변경되면, 그것에 맞추어 파워 모듈과 전동기의 냉각 유로를 접속하기 위해 별도 배관을 설계할 필요가 있어, 제조상 매우 부담이 컸다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 파워 모듈이나 전동기의 구조가 변경되어도, 지지 부재(7) 내에 냉각 유로(27)가 형성되어 있기 때문에, 지지 부재(7)에 형성하는 구멍의 위치를 변경하기만 하면 냉각 유로를 접속할 수 있다. 따라서, 설계 부담을 경감시킬 수 있어, 범용성을 매우 높일 수 있다. 예를 들어, 파워 모듈(25)의 구조가 변경된 경우에는, 파워 모듈 유로 입구(33) 및 파워 모듈 유로 출구(35)의 위치를 변경하면 되고, 전동기(3)의 구조가 변경된 경우에는 지지 부재 유로 출구(37)의 위치를 변경하면 된다.
또한, 지지 부재(7)는 탄성체로 형성해도 된다. 이것은, 전동기 하우징(11)의 변형에 의해, 연결 배관(39)의 방열 성능이나 수밀성이 저하되는 것을 방지하기 위해서이다. 일반적으로 전동기 하우징(11)은 차량 탑재에 견딜 수 있는 강도가 필요하기 때문에 강성이 높다. 또한, 지지 부재(7)를 전동기(3)에 고정할 때에는, 볼트 체결로 전동기 하우징(11)에 고정할 필요가 있다. 한편, 지지 부재(7)를 전동기(3)에 고정하기 전에는, 전자 부품의 내열성을 고려하여 전동기(3)의 스테이터를 수축 끼워 맞춤으로 전동기 하우징(11)에 삽입하는 공정이 있다. 수축 끼워 맞춤이 행해지면, 전동기 하우징(11)은 변형되어 있을 가능성이 있기 때문에, 지지 부재(7)의 고정에서는 수축 끼워 맞춤에 의한 치수 어긋남을 체결에 의해 무리하게 고정할 가능성이 있다. 그래서, 지지 부재(7)를 고정할 때에 연결 배관(39)의 전열이나 시일 성능에 영향을 미치지 않도록, 지지 부재(7)를 탄성체로 형성하여 전동기 하우징(11)의 변형을 흡수하고, 연결 배관(39)을 변형시키지 않도록 한다. 이에 의해, 연결 배관(39)의 방열 성능이나 수밀성 등이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지지 부재(7)를 탄성체로 형성하는 것이 아니라, 지지 부재(7)의 볼트에 의해 체결되는 위치를 얇게 하여, 탄성체를 배치해도 된다. 즉, 지지 부재(7)가 탄성체를 통해 전동기(3)에 고정되도록 한다. 이에 의해, 지지 부재(7)를 탄성체로 형성한 경우와 마찬가지의 효과를, 보다 간단한 방법에 의해 얻을 수 있다.
[차량 탑재 구동 장치의 제조 공정]
다음으로, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)의 제조 공정을 설명한다. 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)의 제조 공정에서는, 먼저 지지 부재(7)에 전력 변환부(5)를 탑재한다. 지지 부재(7) 상에는, 파워 모듈(25)이나 그 밖의 전자 부품 군, 예를 들어 전류 센서나 평활 콘덴서, 제어 기판 등이 탑재되고, 각 부를 접속하는 버스바나 하니스 등이 설치된다. 이때, 지지 부재(7)와 파워 모듈(25) 사이의 냉각 유로의 접속은, 면 시일 등으로 행하면 된다. 또한, 연결 배관(39)은 지지 부재(7)에 용접하면 된다.
통상, 전자 부품을 취급하는 경우에는, 콘타미네이션이나 정전기를 방지하기 위해, 실내 관리를 기계 부품보다 현저히 엄격하게 할 필요가 있다. 종래에는, 전동기에 전자 부품을 직접 탑재하고 있었기 때문에, 전동기의 제조실에서 전자 부품을 탑재할 필요가 있고, 그것에 의해 전동기의 제조 공정 중에 콘타미네이션이나 정전기의 대책을 강구할 필요가 있는 공정이 증가하고 있었다.
그러나, 본 실시 형태에서는, 지지 부재(7)에 전자 부품을 탑재하고 있기 때문에, 전자 부품을 탑재하는 공정을, 전동기의 제조실과는 별도의 실내, 예를 들어 인버터의 제조실에서 제조하는 것이 가능해진다. 인버터의 제조실은 미리 콘타미네이션이나 정전기의 대책이 실시되어 있으므로, 새롭게 대책을 강구할 필요는 없어, 대책이 필요한 공정의 증가를 방지할 수 있다.
이후, 인버터의 제조실을 나갈 때에는, 지지 부재(7)에 간이적인 커버를 씌워 콘타미네이션이나 정전기를 방지하면 된다. 그리고, 전동기의 제조실 내에서는, 특별히 구획된 작은 룸을 준비하고, 이 작은 룸 내에서 간이적인 커버를 제거하고, 전동기 하우징(11)의 수용부(19)의 상방으로부터 지지 부재(7)를 삽입하여 조립한다. 이때, 전체의 조립과 동시에, 연결 배관(39)을 전동기 유로 입구(23)에 삽입하여 합체시킨다. 이때, 예를 들어 축 시일(고무 패킹) 등을 행하여 수밀성을 확보한다. 이들 작업은, 먼저 작업자가 연결 배관(39)의 축 시일이 성립되도록 위치 결정과 준비 작업을 행하고, 그 후에 지지 부재(7)를 고정하기 위한 볼트 체결을 행하도록 하면 된다. 그리고, 마지막으로 상면 플레이트(15)를 볼트 체결하면, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)의 제조 공정이 완료된다.
[제1 실시 형태의 효과]
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)에서는, 지지 부재(7)에 전력 변환부(5)를 탑재하고, 이 지지 부재(7)를 전동기(3)에 고정한다. 이에 의해, 전동기(3)의 제조실 내에서는 지지 부재(7)를 고정하는 공정만 행하면 되므로, 콘타미네이션이나 정전기의 대책이 필요한 공정의 증가를 방지할 수 있다. 또한, 지지 부재(7)는 전동기(3)의 냉각 유로(21)에 접속된 냉각 유로(27)를 구비하고 있다. 이에 의해, 전동기(3)의 구조가 변경된 경우라도, 지지 부재(7)의 냉각 유로의 접속 위치를 변경하기만 하면 전동기(3)와 지지 부재(7)의 냉각 유로를 접속할 수 있어, 설계 부담을 경감시킬 수 있음과 함께 범용성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)에서는, 전력 변환부(5)가 냉각 유로를 구비하고, 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)가 전동기(3)의 냉각 유로(21)와 전력 변환부(5)의 냉각 유로를 접속한다. 이에 의해, 전력 변환부(5) 및 전동기(3)의 구조가 변경된 경우라도, 지지 부재(7)의 냉각 유로의 접속 위치를 변경하기만 하면 전력 변환부(5)와 전동기(3) 사이의 냉각 유로를 접속할 수 있다. 따라서, 설계 부담을 경감시킬 수 있음과 함께 범용성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)에 의하면, 지지 부재(7)를 탄성체로 형성하기 때문에, 수축 끼워 맞춤에 의해 전동기 하우징(11)이 변형되어도 전동기 하우징(11)의 변형을 흡수할 수 있다. 이에 의해, 연결 배관(39) 등의 방열 성능이나 수밀성 등이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)에 의하면, 지지 부재(7)가 탄성체를 통해 전동기(3)에 고정되기 때문에, 수축 끼워 맞춤에 의해 전동기 하우징(11)이 변형되어도 전동기 하우징(11)의 변형을 흡수할 수 있다. 이에 의해, 연결 배관(39) 등의 방열 성능이나 수밀성 등이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(1)에서는, 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)를 지지 부재(7)의 내부에 형성한다. 이에 의해, 전동기(3)의 구조가 변경된 경우라도, 지지 부재(7)의 냉각 유로의 접속 위치를 변경하기만 하면 전동기(3)와 지지 부재(7)의 냉각 유로를 접속할 수 있어, 설계 부담을 경감시킬 수 있음과 함께 범용성을 높일 수 있다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
[차량 탑재 구동 장치의 구성]
도 4는 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(41)에서는, 지지 부재(7)의 지지 부재 유로 출구(37)가 전동기(3)의 전동기 유로 입구(23)와 직접 접촉하여 접속된 것이 제1 실시 형태와 상이하다.
구체적으로 설명하면, 본 실시 형태에서는, 지지 부재(7)를 수용부(19) 내의 가장 하부까지 삽입하고, 전동기(3)의 외주에 접하는 위치에서 볼트 체결에 의해 체결 고정한다. 이때, 지지 부재(7)의 지지 부재 유로 출구(37)는, 전동기(3)의 전동기 유로 입구(23)에 대향하는 위치에 형성되어 있으므로, 지지 부재(7)를 체결 고정하는 것과 동시에, 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)와 전동기(3)의 냉각 유로(21)가 접속된다. 또한, 지지 부재(7)는 도 11에 나타낸 구조로 해도 된다.
여기서, 지지 부재 유로 출구(37)와 전동기 유로 입구(23) 사이는 면 시일에 의해 수밀성을 확보한다. 또한, 지지 부재 유로 출구(37)와 전동기 유로 입구(23)의 주변에는, 로켓 구조에 의한 위치 결정 핀이 설치되어 있고, 면 시일부에 있어서의 치수 정밀도를 확보하고 있다.
[제2 실시 형태의 효과]
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(41)에서는, 지지 부재 유로 출구(37)가 전동기 유로 입구(23)와 직접 접촉하여 접속되어 있다. 이에 의해, 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)와 전동기(3)의 냉각 유로(21)를 접속하기 위한 배관을 없앨 수 있으므로, 구성 부품을 삭감할 수 있다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 제1 및 제 2 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
[차량 탑재 구동 장치의 구성]
도 6은 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(61)에서는, 지지 부재(7)를 원기둥 형상의 전동기(3)의 외주에 배치한다. 그리고, 전동기(3)의 원기둥 형상에 의해 전동기(3)와 지지 부재(7) 사이의 간격이 커진 위치에서, 지지 부재(7)를 전동기(3)에 고정한 것이 제1 및 제2 실시 형태와 상이하다.
본 실시 형태에서는, 전동기 하우징(11)에 수용부(19)는 형성되어 있지 않고, 그 대신에 지지 부재(7)에 수용 케이스(63)가 설치되어 있다. 이 수용 케이스(63)는, 지지 부재(7) 상에 탑재된 파워 모듈(25) 등의 전자 부품을 수용하는 상자 형상의 보호 케이스이며, 지지 부재(7)에 설치된다.
또한, 전동기 하우징(11)에는 지지 부재(7)를 볼트 체결로 고정하기 위한 체결 고정부(65)가 형성되어 있다. 이 체결 고정부(65)는, 나사 구멍(67)이 형성된 받침대이다.
또한, 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)와 전동기(3)의 냉각 유로(21) 사이의 접속은, 제1 실시 형태의 연결 배관(39)과 같은 배관을 사용해도 되고, 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같이 지지 부재(7)의 냉각 유로 출구와 전동기(3)의 냉각 유로 입구를 직접 접촉시켜 접속해도 된다. 또한, 지지 부재(7)는 도 11에 나타낸 구조로 해도 된다.
여기서, 전동기(3)는, 구동축으로 되어 회전하는 로터와, 로터를 회전시키기 위한 회전 자계를 생성하는 스테이터로 구성되고, 이너 로터 구조를 하고 있다. 스테이터는 전동기 하우징(11)에 수축 끼워 맞춤 등에 의해 고정된다. 로터, 스테이터 모두 단면은 원형이며, 지지 부재(7)를 전동기(3)의 외주에 배치하면, 지지 부재(7)와 스테이터의 간격은 큰 부분과 작은 부분이 발생한다. 지지 부재(7)는 평판 구조이므로, 지지 부재(7)의 중앙은 스테이터와의 간격이 작고, 외측에서는 스테이터와의 간격이 커진다.
지지 부재(7)를 전동기 하우징(11)에 고정하는 방법은, 차량 탑재에서는 체결을 사용하는 것이 주류이다. 차량의 경량화를 위해, 전동기 하우징(11)은 그 강도를 저하시키지 않는 범위에서 얇게 설계된다. 차량 탑재 시의 강도가 비교적 필요하지 않은 지지 부재(7)와 스테이터 사이의 부분은, 전동기 하우징(11)을 얇게 설계하게 된다. 또한, 차량에 탑재하였을 때의 장치의 높이를 가능한 한 낮게 억제하고 싶다고 하는 이유도 있기 때문에, 지지 부재(7)와 스테이터 사이의 부분은 얇게 설계된다.
지지 부재(7)를 체결에 의해 전동기 하우징(11)에 고정하는 경우에, 제조상, 전동기 하우징(11)에 나사 구멍이 설정된다. 이때, 스테이터와 지지 부재(7) 사이의 간격이 작은 부분은 전동기 하우징(11)이 얇기 때문에, 나사 구멍을 만들면, 그 주위의 강도가 감소되어 차량 탑재 시나 스테이터 수축 끼워 맞춤 시에 있어서의 강도 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 그러나, 지지 부재(7)의 중앙 부분으로부터 외측으로 감에 따라서, 스테이터와의 간격이 커진다. 따라서, 지지 부재(7)의 외측에서 전동기 하우징(11)을 두껍게 하여 체결 고정부(65)로 되는 받침대를 형성하면, 지지 부재(7)의 체결과 전동기 하우징(11)의 강도 신뢰성을 양립시킬 수 있다.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 지지 부재(7)는, 전동기 하우징(11)과의 사이에 공간을 형성하여 배치되어도 된다. 즉, 체결 고정부(65)의 높이를 높임으로써, 지지 부재(7)의 하면과 전동기 하우징(11)의 상면 사이에 공간(공기층)을 형성하여, 접촉하지 않도록 한다. 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)와 전동기(3)의 냉각 유로(21) 사이의 접속은, 제1 실시 형태의 연결 배관(39)과 같은 배관을 사용하여 접속하면 된다.
여기서, 전동기(3)는, 로터의 철손, 스테이터 코어의 철손, 여자 코일의 동손이 있어 발열한다. 또한, 전자 부품인 파워 모듈(25)이나 평활 콘덴서, 전류 센서, 제어 기판 등은 온도에 의해 특성이 변화되고, 로터의 자석이나 여자 코일의 절연 재료 등보다도 낮은 내열 온도이다. 그 때문에, 전동기(3)의 발열이 주위로 확산되지 않도록 전동기(3)를 수랭하고 있다.
본 실시 형태에서는, 전동기(3)의 수랭 외에도, 전동기 하우징(11)의 상면과 지지 부재(7)의 하면을 접촉시키지 않고 공간(공기층)을 형성함으로써, 공기층의 존재에 의해 열이 전달되기 어려워져, 전동기(3)의 열이 지지 부재(7)에 전달되는 것을 억제할 수 있다.
[제3 실시 형태의 효과]
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(61)에서는, 지지 부재(7)를 전동기(3)의 원기둥 형상의 외주에 배치한다. 그리고, 전동기(3)의 원기둥 형상에 의해 전동기(3)와 지지 부재(7) 사이의 간격이 커진 위치에서, 지지 부재(7)를 전동기(3)에 고정한다. 이에 의해, 전동기(3)의 강도 신뢰성을 확보하면서 지지 부재(7)를 고정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(71)에 의하면, 지지 부재(7)를 전동기(3)와의 사이에 공간을 형성하여 배치하기 때문에, 전동기(3)의 열이 지지 부재(7)에 전달되는 것을 억제할 수 있어, 전동기(3)와 전자 부품 군 사이의 열적 간섭을 억제할 수 있다.
[제4 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 제1 내지 제3 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
[차량 탑재 구동 장치의 구성]
도 8은 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이고, 도 9는 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 8, 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(81)에서는, 지지 부재(7)의 전력 변환부(5)를 탑재한 측의 면을 전동기(3)측을 향하게 하여 고정한 것이 제1 내지 제3 실시 형태와 상이하다.
본 실시 형태에서는, 지지 부재(7)의 상하를 반대로 하고 있기 때문에, 지지 부재(7)의 이면이 수용부(19)를 밀봉하는 덮개의 역할을 하고 있어, 제1 실시 형태의 상면 플레이트(15)를 생략할 수 있다. 또한, 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)와 전동기(3)의 냉각 유로(21) 사이는, 연결 배관(83)에 의해 접속된다. 연결 배관(83)은, 예를 들어 냉각기에 형성된 벌지를 늘여 선단에 축 시일을 장착한 것이며, 수용부(19)의 외부에 배치되고, 지지 부재 유로 출구(85)와 전동기 유로 입구(87) 사이를 접속한다. 또한, 지지 부재(7)는, 도 11에 나타낸 구조로 해도 된다.
지지 부재(7)의 조립 시에는, 전체의 조립과 동시에, 연결 배관(83)을 전동기 유로 입구(87)에 삽입하여 합체시킨다. 이때, 축 시일(고무 패킹)을 행하여 수밀성을 확보한다. 이들 작업은, 먼저 작업자가 연결 배관(83)의 축 시일이 성립되도록 위치 결정과 준비 작업을 행하고, 그 후에 지지 부재(7)를 고정하기 위한 볼트 체결을 행하도록 하면 된다. 이에 의해 지지 부재(7)의 조립과 동시에 연결 배관(83)을 접속할 수 있다.
[제4 실시 형태의 효과]
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(81)에 의하면, 지지 부재(7)의 전력 변환부(5)를 탑재한 측의 면을 전동기(3)측을 향하게 하여 고정하였기 때문에, 상면 플레이트(15) 등의 부품을 생략하여 구성 부품을 삭감할 수 있다.
[제5 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 제1 내지 제4 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
[차량 탑재 구동 장치의 구성]
도 10은 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치의 구조를 나타내는 측면도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(91)에서는, 지지 부재(7)를 전동기(3)의 측방에 배치한 것이 제1 내지 제4 실시 형태와 상이하다.
본 실시 형태에서는, 지지 부재(7)는, 전동기(3)의 엔드 플레이트(13)의 측방에 체결 고정되어 있다. 또한, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 지지 부재(7)는 파워 모듈(25) 등의 전자 부품 군을 탑재하고, 이면에는 지지 부재 유로 출구를 구비하고 있다. 지지 부재(7)의 냉각 유로(27)는, 엔드 플레이트(13)의 전동기 유로 입구를 통해, 전동기(3)의 냉각 유로(21)와 접속된다. 지지 부재(7)와 엔드 플레이트(13) 사이의 냉각 유로의 접속은, 면 시일에 의해 행하면 된다. 또한, 지지 부재(7)는, 탑재된 전력 변환부(5)와 함께 수용 케이스(93)에 의해 덮여 있다.
상술한 다른 실시 형태에서는, 지지 부재(7)를 전동기(3)의 외주에 배치하고 있었지만, 전동기(3)의 출력축은 차량의 구동축이나 프로펠러 샤프트와 평행이 되기 때문에, 전동기(3)는 차량과 평행이 된다. 따라서, 전동기(3)의 외주에 배치된 지지 부재(7)도 차량과 평행이 되어 전동기(3)의 상방에 배치되고, 장치의 높이를 증가시키고 있었다.
이에 비해, 본 실시 형태에서는, 지지 부재(7)를 전동기(3)의 측방에 배치하였기 때문에, 전동기(3)의 출력축과는 수직이 되고, 차량의 구동축 또는 프로펠러 샤프트에 대해 수직이 되므로, 차량에 대해서도 수직이 된다. 따라서, 지지 부재(7)의 크기가 전동기(3)의 높이의 범위 내이면, 차량 탑재 구동 장치(91)의 높이가 전동기(3)의 높이를 초과하여 증가하는 일은 없어져, 차량 탑재 구동 장치(91)의 높이를 억제할 수 있다.
[제5 실시 형태의 효과]
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 탑재 구동 장치(91)에 의하면, 지지 부재(7)를 전동기(3)의 측방에 배치하였기 때문에, 차량 탑재 구동 장치(91)의 높이를 저감할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태는 본 발명의 일례이다. 이 때문에, 본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 이 실시 형태 이외의 형태라도, 본 발명에 관한 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위이면, 설계 등에 따라서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.
1, 41, 61, 71, 81, 91 : 차량 탑재 구동 장치
3 : 전동기
5 : 전력 변환부
7 : 지지 부재
11 : 전동기 하우징
13 : 엔드 플레이트
15 : 상면 플레이트
17 : 감속기
19 : 수용부
21, 27 : 냉각 유로
23, 87 : 전동기 유로 입구
25 : 파워 모듈
29 : 저판
31 : 지지 부재 유로 입구
33 : 파워 모듈 유로 입구
35 : 파워 모듈 유로 출구
37, 85 : 지지 부재 유로 출구
39, 83 : 연결 배관
51 : 유로 기판
53 : 지지 기판
63, 93 : 수용 케이스
65 : 체결 고정부

Claims (10)

  1. 냉각 유로를 구비한 전동기와,
    전원으로부터의 전력을 변환하여 상기 전동기에 공급하기 위한 전력을 출력하는 전력 변환부와,
    상기 전력 변환부를 탑재하여 상기 전동기에 고정되는 지지 부재를 구비하고,
    상기 지지 부재는, 상기 전동기의 냉각 유로에 접속된 냉각 유로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환부는 냉각 유로를 구비하고,
    상기 지지 부재의 냉각 유로는, 상기 전동기의 냉각 유로와 상기 전력 변환부의 냉각 유로를 접속하는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 부재의 냉각 유로의 출구는, 상기 전동기의 냉각 유로의 입구와 직접 접촉하여 접속되는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전동기는 원기둥 형상을 하고 있고,
    상기 지지 부재는 상기 전동기의 원기둥 형상의 외주에 배치되고,
    상기 전동기의 원기둥 형상에 의해, 상기 전동기와 상기 지지 부재 사이의 간격이 커진 위치에서, 상기 지지 부재를 상기 전동기에 고정하는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 전동기와의 사이에 공간을 형성하여 배치되는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 전력 변환부를 탑재한 측의 면을 상기 전동기측을 향하게 하여 고정되는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 탄성체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 탄성체를 통해 상기 전동기에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 전동기의 측방에 배치되는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 냉각 유로는, 상기 지지 부재의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 차량 탑재 구동 장치.
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