WO2016185575A1 - 車載駆動装置 - Google Patents

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WO2016185575A1
WO2016185575A1 PCT/JP2015/064425 JP2015064425W WO2016185575A1 WO 2016185575 A1 WO2016185575 A1 WO 2016185575A1 JP 2015064425 W JP2015064425 W JP 2015064425W WO 2016185575 A1 WO2016185575 A1 WO 2016185575A1
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electric motor
drive device
flow path
vehicle drive
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敦明 横山
清水　宏文
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日産自動車株式会社
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
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    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/09—Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means

Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle drive device in which an electric motor and a power conversion unit are integrally formed.
  • Patent Document 1 is disclosed as a rotating electrical machine system having such a structure.
  • the electronic parts such as the sensor, the power module, and the smoothing capacitor are directly fixed to the housing of the motor. Therefore, it is necessary to assemble the electronic parts in the manufacturing process of the motor.
  • the bus bar connection for electrically connecting the electronic components and the harness mounting process must be performed in the manufacturing process of the motor.
  • the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and provides an in-vehicle drive device capable of preventing an increase in the number of steps that require countermeasures against contamination and static electricity in the manufacturing process. For the purpose.
  • an in-vehicle drive device includes an electric motor including a cooling flow path, and electric power conversion that converts electric power from a power source and outputs electric power to be supplied to the electric motor. And a support member that is mounted on the power converter and fixed to the electric motor. And this support member is provided with the cooling flow path connected to the cooling flow path of the electric motor.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of an in-vehicle drive device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the first embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are diagrams showing the structure of the support member of the vehicle-mounted drive device according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is an exploded perspective view and FIG. 3B is a rear view.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing another structure of the support member that constitutes the in-vehicle drive device.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to this embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the in-vehicle drive device according to this embodiment.
  • the in-vehicle drive device 1 according to the present embodiment includes an electric motor 3, a power conversion unit 5, and a support member 7.
  • the electric motor 3 is, for example, a three-phase AC synchronous motor, and an outer shape is mainly formed from the electric motor housing 11, the end plate 13, and the upper surface plate 15.
  • the output shaft of the electric motor 3 is connected to the speed reducer 17.
  • the electric motor housing 11 is formed with an accommodating portion 19 for accommodating the power conversion portion 5 and the support member 7.
  • the housing portion 19 is a box-shaped housing case formed integrally with the motor housing 11 at the upper portion of the motor housing 11.
  • the power conversion portion 5 and the support member 7 are housed inside and sealed by the upper surface plate 15. Is done.
  • a cooling flow path 21 is formed on the outer periphery of the motor housing 11, and the motor 3 is cooled by flowing cooling water.
  • the cooling water flows from the support member 7 through the motor flow path inlet 23, circulates around the entire outer periphery of the motor housing 11, cools the motor 3, and then flows out of the motor 3.
  • the power conversion unit 5 is an inverter formed by a power module 25 and other electronic component groups, such as a current sensor, a smoothing capacitor, a control board, a bus bar and a harness that connect each unit.
  • the power conversion unit 5 converts the power from the power source and outputs the power to be supplied to the electric motor 3. Specifically, a direct current fed from a high-voltage battery for driving the vehicle through a junction box is converted into a three-phase alternating current by a power semiconductor and supplied to the electric motor 3.
  • This three-phase alternating current is a current corresponding to the target torque at a frequency synchronized with the motor rotation speed, and is generated by switching the semiconductor switching element with a PWM signal.
  • this embodiment demonstrates the case where the power module 25 is provided with the cooling flow path among the power conversion parts 5, the power conversion part 5 and the power module 25 do not need to be provided with the cooling flow path.
  • the support member 7 is a member that is mounted on the surface and fixed to the electric motor housing 11 of the electric motor 3, and is, for example, a cast cooler.
  • the support member 7 includes a cooling flow path 27 connected to the cooling flow path 21 of the electric motor 3, and the cooling flow path 27 is formed inside the support member 7.
  • the support member 7 has a flat plate shape, and has a subassembly structure in which the power converter 5 is mounted on the surface. Further, a recessed space is provided on the entire back surface of the support member 7, and the cooling flow path 27 is formed by sealing with the bottom plate 29.
  • the cooling flow path 27 has a shape in which the groove-shaped flow path reciprocates left and right by providing partition plates alternately.
  • the shape of the cooling channel 27 can be freely changed by changing the arrangement of the partition plates, and the partition plates need not be provided.
  • the support member 7 may be composed of a flow path substrate 51 and a support substrate 53 as shown in FIG.
  • the flow path substrate 51 and the support substrate 53 are joined and integrated by welding or the like.
  • a recessed space similar to FIG. 3 is provided on the entire back surface of the flow path substrate 51, and the cooling flow path 27 is formed by sealing with the support substrate 53.
  • the bottom plate 29 shown in FIG. 3 is a thin plate for sealing, but the support substrate 53 of FIG. 11 has a thickness for ensuring strength as well as for sealing. Therefore, the thickness of the support substrate 53 may be, for example, the same as the channel substrate 51 or thicker than the channel substrate 51.
  • the support member 7 shown in FIG. 3 and the support member 7 shown in FIG. 11 have the same overall thickness. Therefore, the strength of the support member 7 shown in FIG. 11 is improved even if the overall thickness is the same.
  • the cooling water flows from the support member flow path inlet 31 and flows while reciprocating the cooling flow path 27 left and right, and flows from the power module flow path inlet 33 to the power module 25 near the center of the support member 7.
  • the cooling water flowing in the power module 25 returns from the power module flow path outlet 35 to the cooling flow path 27, flows again while reciprocating left and right in the cooling flow path 27, and then flows from the support member 7 through the support member flow path outlet 37. leak.
  • the cooling flow path 27 of the support member 7 and the cooling flow path 21 of the electric motor 3 are connected by a connecting pipe 39, and the cooling water flowing out from the support member 7 flows into the electric motor 3 and is used for cooling the electric motor 3.
  • the support member 7 shown in FIG. 11 also has the same structure as the support member 7 shown in FIG. 3, so that the cooling water flows in the same manner to cool the electric motor 3.
  • the power module flow path inlet 33 and the power module flow path outlet 35 of the support member 7 are openings provided in accordance with the positions of the cooling flow paths of the power module 25. Therefore, when the structure of the power module 25 is changed and the position of the cooling flow path is changed, the power module flow path inlet 33 and the power module flow path outlet 35 are matched to the position of the cooling flow path in the changed power module. The position of is also changed. Similarly, when the structure of the motor 3 is changed and the position of the motor flow path inlet 23 is changed, the position of the support member flow path outlet 37 is changed according to the position of the motor flow path inlet 23.
  • the support member 7 may be formed of an elastic body. This is to prevent the heat dissipation performance and water tightness of the connection pipe 39 from being damaged by the deformation of the motor housing 11.
  • the motor housing 11 since the motor housing 11 needs to be strong enough to be mounted on a vehicle, it has high rigidity. Further, when fixing the support member 7 to the electric motor 3, it is necessary to fix it to the electric motor housing 11 by bolting. On the other hand, before fixing the support member 7 to the electric motor 3, there is a step of inserting the stator of the electric motor 3 into the electric motor housing 11 by shrink fitting in consideration of heat resistance of the electronic components. When shrink fitting is performed, the motor housing 11 may be deformed.
  • the support member 7 when the support member 7 is fixed, there is a possibility that a dimensional deviation due to shrink fitting is fixed by fastening. Therefore, the support member 7 is formed of an elastic body so as not to affect the heat transfer and sealing performance of the connection pipe 39 when the support member 7 is fixed, and the deformation of the motor housing 11 is absorbed. Avoid deformation. Thereby, it can prevent that the thermal radiation performance of the connection piping 39, watertightness, etc. are impaired.
  • the elastic body may be disposed by thinning the position of the support member 7 to be fastened by the bolt. That is, the support member 7 is fixed to the electric motor 3 through the elastic body. Thereby, the effect similar to the case where the supporting member 7 is formed with an elastic body can be obtained by a simpler method.
  • the manufacturing process of the vehicle-mounted drive device 1 will be described.
  • the power conversion unit 5 is mounted on the support member 7.
  • a power module 25 and other electronic component groups such as a current sensor, a smoothing capacitor, a control board, and the like are mounted, and a bus bar, a harness, and the like that connect each part are attached.
  • the cooling flow path between the support member 7 and the power module 25 may be connected by a face seal or the like.
  • the connecting pipe 39 may be welded to the support member 7.
  • the process of mounting the electronic component can be manufactured in a room different from the motor manufacturing room, for example, the inverter manufacturing room. Become. Since the inverter manufacturing room has countermeasures against contamination and static electricity in advance, it is not necessary to take new countermeasures, and an increase in the number of processes requiring countermeasures can be prevented.
  • a simple cover may be put on the support member 7 to prevent contamination and static electricity.
  • a specially partitioned small room is prepared in the motor manufacturing chamber, a simple cover is removed in the small room, and the support member 7 is inserted and assembled from above the accommodating portion 19 of the motor housing 11. .
  • the connecting pipe 39 is inserted into the motor flow path inlet 23 and combined.
  • a shaft seal rubber packing or the like is performed to ensure water tightness.
  • an operator may perform positioning and setup so that the shaft seal of the connecting pipe 39 is established, and then perform bolting for fixing the support member 7. And if the upper surface plate 15 is bolted finally, the manufacturing process of the vehicle-mounted drive device 1 which concerns on this embodiment will be completed.
  • the power conversion unit 5 is mounted on the support member 7, and the support member 7 is fixed to the electric motor 3.
  • the support member 7 includes a cooling flow path 27 connected to the cooling flow path 21 of the electric motor 3.
  • the power conversion unit 5 includes a cooling channel
  • the cooling channel 27 of the support member 7 includes the cooling channel 21 of the electric motor 3 and the cooling channel of the power conversion unit 5. Connect.
  • the support member 7 is formed of an elastic body, even if the motor housing 11 is deformed by shrink fitting, the deformation of the motor housing 11 can be absorbed. Thereby, it can prevent that the thermal radiation performance, watertightness, etc. of the connection piping 39 grade
  • the vehicle-mounted drive device 1 which concerns on this embodiment, since the supporting member 7 is fixed to the electric motor 3 via an elastic body, even if the electric motor housing 11 deform
  • the cooling flow path 27 of the support member 7 is formed inside the support member 7.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to this embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the in-vehicle drive device according to this embodiment.
  • the support member flow path outlet 37 of the support member 7 is directly connected to the motor flow path inlet 23 of the electric motor 3 and connected. This is different from the first embodiment.
  • the support member 7 is inserted to the bottom of the accommodating portion 19 and is fastened and fixed by bolting at a position in contact with the outer periphery of the electric motor 3.
  • the support member flow path outlet 37 of the support member 7 is formed at a position facing the motor flow path inlet 23 of the electric motor 3, the support member 7 is fastened and fixed simultaneously with the cooling of the support member 7.
  • the flow path 27 and the cooling flow path 21 of the electric motor 3 are connected.
  • the support member 7 may have the structure shown in FIG.
  • a face seal between the support member flow path outlet 37 and the motor flow path inlet 23 is secured by a face seal.
  • positioning pins having a locating structure are provided around the support member channel outlet 37 and the motor channel inlet 23 to ensure dimensional accuracy in the face seal portion.
  • the support member flow path outlet 37 is connected in direct contact with the motor flow path inlet 23.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the present embodiment.
  • the support member 7 is disposed on the outer periphery of the cylindrical motor 3.
  • the difference between the first and second embodiments is that the support member 7 is fixed to the motor 3 at a position where the distance between the motor 3 and the support member 7 is increased due to the cylindrical shape of the motor 3.
  • the housing portion 19 is not formed in the motor housing 11, and a housing case 63 is provided in the support member 7 instead.
  • the housing case 63 is a box-shaped protective case for housing electronic components such as the power module 25 mounted on the support member 7, and is installed on the support member 7.
  • the motor housing 11 is formed with a fastening and fixing portion 65 for fixing the support member 7 with bolts.
  • the fastening and fixing portion 65 is a pedestal in which a screw hole 67 is formed.
  • connection between the cooling flow path 27 of the support member 7 and the cooling flow path 21 of the electric motor 3 may be a pipe such as the connection pipe 39 of the first embodiment, or will be described in the second embodiment.
  • the cooling channel outlet of the support member 7 and the cooling channel inlet of the electric motor 3 may be connected in direct contact with each other.
  • the support member 7 may have the structure shown in FIG.
  • the electric motor 3 includes a rotor that rotates as a drive shaft and a stator that generates a rotating magnetic field for rotating the rotor, and has an inner rotor structure.
  • the stator is fixed to the motor housing 11 by shrink fitting or the like. Both the rotor and the stator are circular in cross section, and when the support member 7 is arranged on the outer periphery of the electric motor 3, a portion where the distance between the support member 7 and the stator is large and a portion where small are generated. Since the support member 7 has a flat plate structure, the center of the support member 7 has a small distance from the stator, and the outside has a large distance from the stator.
  • the motor housing 11 As a method of fixing the support member 7 to the electric motor housing 11, fastening is mainly used in a vehicle.
  • the motor housing 11 In order to reduce the weight of the vehicle, the motor housing 11 is designed to be thin as long as its strength is not impaired.
  • the motor housing 11 is designed to be thin at a portion between the support member 7 and the stator, where the strength when mounted on the vehicle is relatively not required.
  • the portion between the support member 7 and the stator is designed to be thin.
  • the support member 7 may be arranged with a space between the motor housing 11. That is, by increasing the height of the fastening and fixing portion 65, a space (air layer) is provided between the lower surface of the support member 7 and the upper surface of the electric motor housing 11 so as not to contact.
  • the connection between the cooling flow path 27 of the support member 7 and the cooling flow path 21 of the electric motor 3 may be made using a pipe such as the connection pipe 39 of the first embodiment.
  • the motor 3 generates heat due to iron loss of the rotor, iron loss of the stator core, and copper loss of the exciting coil.
  • the power module 25, the smoothing capacitor, the current sensor, the control board, and the like which are electronic components, change their characteristics depending on the temperature, and have a heat resistant temperature lower than that of the rotor magnet and the exciting coil insulating material. Therefore, the electric motor 3 is water-cooled so that the heat generated by the electric motor 3 does not diffuse to the surroundings.
  • the space in addition to the water cooling of the electric motor 3, the space (air layer) is provided without contacting the upper surface of the motor housing 11 and the lower surface of the support member 7. The heat of the electric motor 3 can be prevented from being transmitted to the support member 7.
  • the support member 7 is disposed on the cylindrical outer periphery of the electric motor 3. Then, the support member 7 is fixed to the electric motor 3 at a position where the interval between the electric motor 3 and the support member 7 is increased due to the cylindrical shape of the electric motor 3. Thereby, the supporting member 7 can be fixed while ensuring the strength reliability of the electric motor 3.
  • the vehicle-mounted drive device 71 since the support member 7 is disposed with a space between the motor 3, it is possible to suppress the heat of the motor 3 from being transmitted to the support member 7. The thermal interference between the electric motor 3 and the electronic component group can be suppressed.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the structure of the in-vehicle drive device according to this embodiment
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the in-vehicle drive device according to this embodiment.
  • the surface of the support member 7 on which the power conversion unit 5 is mounted is fixed toward the electric motor 3 side. This is different from the embodiment.
  • the back surface of the support member 7 serves as a lid for sealing the accommodating portion 19, and the upper surface plate 15 of the first embodiment is omitted. Can do.
  • the cooling flow path 27 of the support member 7 and the cooling flow path 21 of the electric motor 3 are connected by a connecting pipe 83.
  • the connecting pipe 83 is, for example, an extension of a bulge attached to a cooler and a shaft seal attached to the tip thereof.
  • the connecting pipe 83 is disposed outside the housing portion 19 and is disposed between the support member channel outlet 85 and the motor channel inlet 87. Connect.
  • the support member 7 may have the structure shown in FIG.
  • the connecting pipe 83 is inserted into the motor flow path inlet 87 at the same time as the entire assembly. At this time, shaft sealing (rubber packing) is performed to ensure water tightness.
  • an operator may perform positioning and setup so that the shaft seal of the connecting pipe 83 is established, and then perform bolting for fixing the support member 7. As a result, the connecting pipe 83 can be connected simultaneously with the assembly of the support member 7.
  • the surface of the support member 7 on which the power conversion unit 5 is mounted is fixed toward the electric motor 3 side.
  • the number of components can be omitted and the number of components can be reduced.
  • FIG. 10 is a side view showing the structure of the in-vehicle drive device according to the present embodiment.
  • the in-vehicle drive device 91 according to the present embodiment is different from the first to fourth embodiments in that the support member 7 is disposed on the side of the electric motor 3.
  • the support member 7 is fastened and fixed to the side of the end plate 13 of the electric motor 3.
  • the support member 7 is mounted with an electronic component group such as the power module 25 and has a support member flow path outlet on the back surface.
  • the cooling flow path 27 of the support member 7 is connected to the cooling flow path 21 of the motor 3 through the motor flow path inlet of the end plate 13.
  • the cooling flow path between the support member 7 and the end plate 13 may be connected by a face seal.
  • the support member 7 is covered with a housing case 93 together with the mounted power conversion unit 5.
  • the support member 7 is disposed on the outer periphery of the electric motor 3.
  • the electric motor 3 is parallel to the vehicle. . Therefore, the support member 7 arranged on the outer periphery of the electric motor 3 is also arranged above the electric motor 3 in parallel with the vehicle, increasing the height of the apparatus.
  • the output shaft of the electric motor 3 is perpendicular to the drive shaft or propeller shaft of the vehicle. It is also perpendicular to the vehicle. Therefore, if the size of the support member 7 is within the height range of the electric motor 3, the height of the in-vehicle drive device 91 will not increase beyond the height of the electric motor 3, and the height of the in-vehicle drive device 91 will be increased. Can be suppressed.

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Abstract

本発明の車載駆動装置は、冷却流路を備えた電動機と、電源からの電力を変換して電動機に供給するための電力を出力する電力変換部と、電力変換部を搭載して電動機に固定される支持部材とを備え、支持部材は、電動機の冷却流路に接続された冷却流路を備えていることを特徴とする。

Description

車載駆動装置
　本発明は、電動機と電力変換部とを一体に形成した車載駆動装置に関する。
　従来では、電動機の外周に設けられた冷却流路によってパワーモジュールを直接冷却する構造が提案されており、このような構造の回転電機システムとして特許文献１が開示されている。このような構造の場合、センサやパワーモジュール、平滑コンデンサ等の電子部品を電動機のハウジングに直接固定する構造になるので、電動機の製造工程の中で、電子部品の組み付けを行う必要がある。また、電子部品間を電気的に接続するバスバ接続やハーネスの取付け工程も電動機の製造工程の中で行う必要がある。
特開２０１１－１８２４８０号公報
　しかしながら、電子部品を取り扱う場合には、製造室内の管理を機械部品の場合よりも格段に厳しくする必要がある。したがって、上述した従来の回転電機システムを製造する場合には、電動機の製造工程の中でコンタミネーションや静電気の対策を講じる必要のある工程が増加してしまうという問題点があった。
　そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、製造工程の中でコンタミネーションや静電気の対策を講じる必要のある工程の増加を防止することのできる車載駆動装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る車載駆動装置は、冷却流路を備えた電動機と、電源からの電力を変換して電動機に供給するための電力を出力する電力変換部と、電力変換部を搭載して電動機に固定される支持部材とを備えている。そして、この支持部材は、電動機の冷却流路に接続された冷却流路を備えている。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る車載駆動装置の支持部材の構造を示す図であり、図３（ａ）は分解斜視図、図３（ｂ）は裏面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す断面図である。 図６は、本発明の第３実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図である。 図７は、本発明の第３実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図である。 図８は、本発明の第４実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図である。 図９は、本発明の第４実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す断面図である。 図１０は、本発明の第５実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す側面図である。 図１１は、車載駆動装置を構成する支持部材の別の構造を示す図である。
　以下、本発明を適用した第１～第５実施形態について図面を参照して説明する。
　［第１実施形態］
　［車載駆動装置の構成］
　図１は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図であり、図２は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す断面図である。図１、２に示すように、本実施形態に係る車載駆動装置１は、電動機３と、電力変換部５と、支持部材７とを備えている。
　電動機３は、例えば３相交流同期型モータであり、主に電動機ハウジング１１と、エンドプレート１３と、上面プレート１５とから外形形状が形成されている。そして、電動機３の出力軸は減速機１７に接続されている。
　電動機ハウジング１１には、電力変換部５と支持部材７とを収容するための収容部１９が形成されている。この収容部１９は、電動機ハウジング１１の上部に、電動機ハウジング１１と一体に形成された箱状の収容ケースであり、電力変換部５と支持部材７を内部に収容して上面プレート１５で封止される。また、電動機ハウジング１１の外周には冷却流路２１が形成されており、冷却水を流して電動機３を冷却する。冷却水は、支持部材７から電動機流路入口２３を介して流入し、電動機ハウジング１１の外周全体を循環して電動機３を冷却した後に電動機３の外部に流出する。
　電力変換部５は、パワーモジュール２５やその他の電子部品群、例えば電流センサや平滑コンデンサ、制御基板、各部を接続するバスバやハーネス等によって形成されたインバータである。この電力変換部５は、電源からの電力を変換して電動機３に供給するための電力を出力する。具体的には、車両の駆動用高電圧バッテリからジャンクションボックスを介して給電された直流電流を、パワー半導体によって３相交流電流に変換して電動機３に供給する。この３相交流電流は、モータ回転数に同期した周波数で目標トルクに応じた値の電流であり、ＰＷＭ信号によって半導体スイッチング素子をスイッチングすることによって生成される。尚、本実施形態では、電力変換部５のうちパワーモジュール２５が冷却流路を備えている場合について説明するが、電力変換部５やパワーモジュール２５が冷却流路を備えていなくてもよい。
　支持部材７は、電力変換部５を表面に搭載して電動機３の電動機ハウジング１１に固定される部材であり、例えば鋳物の冷却器である。支持部材７は、電動機３の冷却流路２１に接続される冷却流路２７を備えており、この冷却流路２７は支持部材７の内部に形成されている。図３に示すように、支持部材７は平板状の形状をしており、表面上に電力変換部５が搭載されたサブアセンブリ構造をしている。また、支持部材７の裏面には凹んだ空間が裏面全体に設けられ、底板２９で封止することによって冷却流路２７が形成される。冷却流路２７は、仕切板を互い違いに設けることによって、溝状の流路が左右に往復する形状になっている。ただし、冷却流路２７の形状は仕切板の配置を変更することによって自由に変更することが可能であり、また仕切板を設けなくてもよい。さらに、支持部材７は、図１１に示すように流路基板５１と支持基板５３とから構成してもよい。流路基板５１と支持基板５３は溶接等によって接合されて一体化している。流路基板５１の裏面には、図３と同様な凹んだ空間が裏面全体に設けられ、支持基板５３で封止することによって冷却流路２７が形成される。図３に示す底板２９は、封止するための薄板であったが、図１１の支持基板５３は封止するためだけではなく、強度を確保するための厚さを備えている。したがって、支持基板５３の厚さは、例えば流路基板５１と同一か、あるいは流路基板５１よりも厚くすればよい。ただし、図３に示す支持部材７も図１１に示す支持部材７も全体の厚さは同一である。したがって、図１１に示す支持部材７のほうが全体の厚さは同一であっても、その強度は向上している。
　冷却水は、支持部材流路入口３１から流入して冷却流路２７を左右に往復しながら流れ、支持部材７の中央付近でパワーモジュール流路入口３３からパワーモジュール２５へ流入する。パワーモジュール２５内を流れた冷却水は、パワーモジュール流路出口３５から冷却流路２７へ戻り、再び冷却流路２７を左右に往復しながら流れた後に支持部材流路出口３７を通じて支持部材７から流出する。支持部材７の冷却流路２７と電動機３の冷却流路２１は連結配管３９によって接続され、支持部材７から流出した冷却水は電動機３へ流入して電動機３の冷却に利用される。尚、図１１に示す支持部材７の場合も、図３の支持部材７と同様の構造を備えているので、冷却水は同様に流れて電動機３を冷却する。
　ここで、支持部材７のパワーモジュール流路入口３３及びパワーモジュール流路出口３５は、パワーモジュール２５の冷却流路の位置に合わせて設けられた開口部である。したがって、パワーモジュール２５の構造が変更されて冷却流路の位置が変更されると、変更されたパワーモジュール内の冷却流路の位置に合わせてパワーモジュール流路入口３３及びパワーモジュール流路出口３５の位置も変更される。同様に、電動機３の構造が変更されて電動機流路入口２３の位置が変更されると、支持部材流路出口３７の位置が電動機流路入口２３の位置に合わせて変更される。
　従来では、パワーモジュールや電動機の構造が変更されると、それに合わせてパワーモジュールと電動機の冷却流路を接続するために別途配管を設計する必要があり、製造上非常に負担が大きかった。しかし、本実施形態では、パワーモジュールや電動機の構造が変更されても、支持部材７の中に冷却流路２７が形成されているので、支持部材７に開ける穴の位置を変更するだけで冷却流路を接続することができる。したがって、設計負担を軽減することができ、汎用性を非常に高めることができる。例えば、パワーモジュール２５の構造が変更された場合には、パワーモジュール流路入口３３及びパワーモジュール流路出口３５の位置を変更すればよいし、電動機３の構造が変更された場合には支持部材流路出口３７の位置を変更すればよい。
　また、支持部材７は弾性体で形成してもよい。これは、電動機ハウジング１１の変形によって、連結配管３９の放熱性能や水密性が損なわれることを防止するためである。一般に電動機ハウジング１１は車載に耐えうる強度が必要なので剛性が高い。また、支持部材７を電動機３に固定する際には、ボルト締めで電動機ハウジング１１に固定する必要がある。一方、支持部材７を電動機３に固定する前には、電子部品の耐熱性を考慮して電動機３のステータを焼嵌めで電動機ハウジング１１に挿入する工程がある。焼嵌めが行われると、電動機ハウジング１１は変形している可能性があるので、支持部材７の固定では焼嵌めによる寸法ずれを締結で無理に固定する可能性がある。そこで、支持部材７を固定する際に連結配管３９の伝熱やシール性能に影響を与えないように、支持部材７を弾性体で形成して電動機ハウジング１１の変形を吸収し、連結配管３９を変形させないようにする。これにより、連結配管３９の放熱性能や水密性等が損なわれることを防止できる。
　さらに、支持部材７を弾性体で形成するのではなく、支持部材７のボルトで締結される位置を薄肉させて、弾性体を配置してもよい。すなわち、支持部材７が弾性体を介して電動機３に固定されるようにする。これにより、支持部材７を弾性体で形成した場合と同様の効果を、より簡単な方法で得ることができる。
　［車載駆動装置の製造工程］
　次に、本実施形態に係る車載駆動装置１の製造工程を説明する。本実施形態に係る車載駆動装置１の製造工程では、まず支持部材７に電力変換部５を搭載する。支持部材７上には、パワーモジュール２５やその他の電子部品群、例えば電流センサや平滑コンデンサ、制御基板等が搭載され、各部を接続するバスバやハーネス等が取り付けられる。この際、支持部材７とパワーモジュール２５との間の冷却流路の接続は、面シール等で行えばよい。また、連結配管３９は支持部材７に溶接すればよい。
　通常、電子部品を取り扱う場合には、コンタミネーションや静電気を防止するため、室内管理を機械部品より格段に厳しくする必要がある。従来では、電動機に電子部品を直接搭載していたので、電動機の製造室で電子部品を搭載する必要があり、それによって電動機の製造工程の中にコンタミネーションや静電気の対策を講じる必要のある工程が増加していた。
　しかし、本実施形態では、支持部材７に電子部品を搭載しているので、電子部品を搭載する工程を、電動機の製造室とは別の室内、例えばインバータの製造室で製造することが可能となる。インバータの製造室は予めコンタミネーションや静電気の対策が施されているので、新たに対策を講じる必要はなく、対策が必要となる工程の増加を防止することができる。
　この後、インバータの製造室を出る際には、支持部材７に簡易的なカバーをかけてコンタミネーションや静電気を防げばよい。そして、電動機の製造室内では、特別に仕切られた小部屋を用意し、この小部屋内で簡易的なカバーを外して、電動機ハウジング１１の収容部１９の上方から支持部材７を挿入して組み付ける。この際、全体の組み付けと同時に、連結配管３９を電動機流路入口２３に挿入して合体させる。このとき、例えば軸シール（ゴムパッキン）等を行って水密性を確保する。これらの作業は、まず作業者が連結配管３９の軸シールが成り立つように位置決めと段取りを行い、その後に支持部材７を固定するためのボルト締めを行うようにすればよい。そして、最後に上面プレート１５をボルト締めすれば、本実施形態に係る車載駆動装置１の製造工程が完了する。
　［第１実施形態の効果］
　以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車載駆動装置１では、支持部材７に電力変換部５を搭載し、この支持部材７を電動機３に固定する。これにより、電動機３の製造室内では支持部材７を固定する工程のみ行えばよいので、コンタミネーションや静電気の対策が必要な工程の増加を防止することができる。また、支持部材７は電動機３の冷却流路２１に接続された冷却流路２７を備えている。これにより、電動機３の構造が変更された場合でも、支持部材７の冷却流路の接続位置を変更するだけで電動機３と支持部材７の冷却流路を接続することができ、設計負担を軽減できるとともに汎用性を高めることができる。
　また、本実施形態に係る車載駆動装置１では、電力変換部５が冷却流路を備え、支持部材７の冷却流路２７が電動機３の冷却流路２１と電力変換部５の冷却流路とを接続する。これにより、電力変換部５及び電動機３の構造が変更された場合でも、支持部材７の冷却流路の接続位置を変更するだけで電力変換部５と電動機３との間の冷却流路を接続することができる。したがって、設計負担を軽減できるとともに汎用性を高めることができる。
　さらに、本実施形態に係る車載駆動装置１によれば、支持部材７を弾性体で形成するので、焼嵌めによって電動機ハウジング１１が変形しても電動機ハウジング１１の変形を吸収することができる。これにより、連結配管３９等の放熱性能や水密性等が損なわれることを防止できる。
　また、本実施形態に係る車載駆動装置１によれば、支持部材７が弾性体を介して電動機３に固定されるので、焼嵌めによって電動機ハウジング１１が変形しても電動機ハウジング１１の変形を吸収することができる。これにより、連結配管３９等の放熱性能や水密性等が損なわれることを防止できる。
　さらに、本実施形態に係る車載駆動装置１では、支持部材７の冷却流路２７を支持部材７の内部に形成する。これにより、電動機３の構造が変更された場合でも、支持部材７の冷却流路の接続位置を変更するだけで電動機３と支持部材７の冷却流路を接続することができ、設計負担を軽減できるとともに汎用性を高めることができる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る車載駆動装置について図面を参照して説明する。尚、第１実施形態と同一の構成要素には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
　［車載駆動装置の構成］
　図４は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図であり、図５は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す断面図である。図４、５に示すように、本実施形態に係る車載駆動装置４１では、支持部材７の支持部材流路出口３７が電動機３の電動機流路入口２３と直接接触して接続されたことが第１実施形態と相違している。
　具体的に説明すると、本実施形態では、支持部材７を収容部１９内の最も下部まで挿入し、電動機３の外周に接する位置でボルト締めによって締結固定する。このとき、支持部材７の支持部材流路出口３７は、電動機３の電動機流路入口２３に対向する位置に形成されているので、支持部材７を締結固定するのと同時に、支持部材７の冷却流路２７と電動機３の冷却流路２１が接続される。また、支持部材７は、図１１に示した構造としてもよい。
　ここで、支持部材流路出口３７と電動機流路入口２３との間は面シールによって水密性を確保する。また、支持部材流路出口３７と電動機流路入口２３の周辺には、ロケート構造による位置決めピンが設けられており、面シール部における寸法精度を確保している。
　［第２実施形態の効果］
　以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車載駆動装置４１では、支持部材流路出口３７が電動機流路入口２３と直接接触して接続されている。これにより、支持部材７の冷却流路２７と電動機３の冷却流路２１とを接続するための配管をなくすことができるので、構成部品を削減することができる。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る車載駆動装置について図面を参照して説明する。尚、第１及び第２実施形態と同一の構成要素には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
　［車載駆動装置の構成］
　図６は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図である。図６に示すように、本実施形態に係る車載駆動装置６１では、支持部材７を円柱形状の電動機３の外周に配置する。そして、電動機３の円柱形状によって電動機３と支持部材７との間の間隔が大きくなった位置で、支持部材７を電動機３に固定したことが第１及び第２実施形態と相違している。
　本実施形態では、電動機ハウジング１１に収容部１９は形成されておらず、その代わりに支持部材７に収容ケース６３が設けられている。この収容ケース６３は、支持部材７上に搭載されたパワーモジュール２５等の電子部品を収容する箱状の保護ケースであり、支持部材７に設置される。
　また、電動機ハウジング１１には支持部材７をボルト締めで固定するための締結固定部６５が形成されている。この締結固定部６５は、ねじ穴６７の形成された台座である。
　尚、支持部材７の冷却流路２７と電動機３の冷却流路２１との間の接続は、第１実施形態の連結配管３９のような配管を用いてもよいし、第２実施形態で説明したように支持部材７の冷却流路出口と電動機３の冷却流路入口を直接接触させて接続してもよい。また、支持部材７は、図１１に示した構造としてもよい。
　ここで、電動機３は、駆動軸となって回転するロータと、ロータを回転させるための回転磁界を生成するステータとから構成され、インナーロータ構造をしている。ステータは電動機ハウジング１１に焼嵌めなどによって固定される。ロータ、ステータともに断面は円形であり、支持部材７を電動機３の外周に配置すると、支持部材７とステータとの間隔は大きい部分と小さい部分が発生する。支持部材７は平板構造であるので、支持部材７の中央はステータとの間隔が小さく、外側ではステータとの間隔が大きくなる。
　支持部材７を電動機ハウジング１１に固定する方法は、車載では締結を用いることが主流である。車両の軽量化のため、電動機ハウジング１１はその強度を損なわない範囲で薄く設計される。車載時の強度が比較的必要とされない支持部材７とステータとの間の部分は、電動機ハウジング１１を薄く設計することになる。また、車両に搭載したときの装置の高さをできるだけ低く抑えたいという理由もあるので、支持部材７とステータとの間の部分は薄く設計される。
　支持部材７を締結によって電動機ハウジング１１に固定する場合に、製造上、電動機ハウジング１１にネジ穴が設定される。このとき、ステータと支持部材７との間の間隔が小さい部分は電動機ハウジング１１が薄いので、ネジ穴を作ると、その周囲の強度が減少して車載時やステータ焼嵌め時における強度信頼性を損なう恐れがある。しかし、支持部材７の中央部分から外側へ行くにしたがって、ステータとの間隔が大きくなる。したがって、支持部材７の外側で電動機ハウジング１１を厚肉にして締結固定部６５となる台座を形成すれば、支持部材７の締結と電動機ハウジング１１の強度信頼性を両立させることができる。
　また、図７に示すように、支持部材７は、電動機ハウジング１１との間に空間を設けて配置されてもよい。すなわち、締結固定部６５の高さを高くすることによって、支持部材７の下面と電動機ハウジング１１の上面との間に空間（空気層）を設けて、接触しないようにする。支持部材７の冷却流路２７と電動機３の冷却流路２１との間の接続は、第１実施形態の連結配管３９のような配管を用いて接続すればよい。
　ここで、電動機３は、ロータの鉄損、ステータコアの鉄損、励磁コイルの銅損があって発熱する。また、電子部品であるパワーモジュール２５や平滑コンデンサ、電流センサ、制御基板等は温度で特性が変わる上、ロータの磁石や励磁コイルの絶縁材料等よりも低い耐熱温度である。そのため、電動機３の発熱が周囲へ拡散しないように電動機３を水冷している。
　本実施形態では、電動機３の水冷に加え、電動機ハウジング１１の上面と支持部材７の下面とを接触させずに空間（空気層）を設けたことで、空気層の存在によって熱が伝わりにくくなり、電動機３の熱が支持部材７に伝わることを抑制することができる。
　［第３実施形態の効果］
　以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車載駆動装置６１では、支持部材７を電動機３の円柱形状の外周に配置する。そして、電動機３の円柱形状によって電動機３と支持部材７との間の間隔が大きくなった位置で、支持部材７を電動機３に固定する。これにより、電動機３の強度信頼性を確保しながら支持部材７を固定することができる。
　また、本実施形態に係る車載駆動装置７１によれば、支持部材７を電動機３との間に空間を設けて配置するので、電動機３の熱が支持部材７に伝わることを抑制することができ、電動機３と電子部品群との間の熱的干渉を抑制することができる。
　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態に係る車載駆動装置について図面を参照して説明する。尚、第１～第３実施形態と同一の構成要素には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
　［車載駆動装置の構成］
　図８は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す分解斜視図であり、図９は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す断面図である。図８、９に示すように、本実施形態に係る車載駆動装置８１では、支持部材７の電力変換部５を搭載した側の面を電動機３側に向けて固定したことが第１～第３実施形態と相違している。
　本実施形態では、支持部材７の上下を逆にしているので、支持部材７の裏面が収容部１９を封止する蓋の役割をしており、第１実施形態の上面プレート１５を省略することができる。また、支持部材７の冷却流路２７と電動機３の冷却流路２１との間は、連結配管８３によって接続される。連結配管８３は、例えば冷却器に付けたバルジを伸ばして先端に軸シールを装着したものであり、収容部１９の外部に配置され、支持部材流路出口８５と電動機流路入口８７との間を接続する。尚、支持部材７は、図１１に示した構造としてもよい。
　支持部材７の組み付け時には、全体の組み付けと同時に、連結配管８３を電動機流路入口８７に挿入して合体させる。このとき、軸シール（ゴムパッキン）を行って水密性を確保する。これらの作業は、まず作業者が連結配管８３の軸シールが成り立つように位置決めと段取りを行い、その後に支持部材７を固定するためのボルト締めを行うようにすればよい。これにより支持部材７の組み付けと同時に連結配管８３を接続することができる。
　［第４実施形態の効果］
　以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車載駆動装置８１によれば、支持部材７の電力変換部５を搭載した側の面を電動機３側に向けて固定したので、上面プレート１５等の部品を省略して構成部品を削減することができる。
　［第５実施形態］
　次に、本発明の第５実施形態に係る車載駆動装置について図面を参照して説明する。尚、第１～第４実施形態と同一の構成要素には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
　［車載駆動装置の構成］
　図１０は本実施形態に係る車載駆動装置の構造を示す側面図である。図１０に示すように、本実施形態に係る車載駆動装置９１では、支持部材７を電動機３の側方に配置したことが第１～第４実施形態と相違している。
　本実施形態では、支持部材７は、電動機３のエンドプレート１３の側方に締結固定されている。また、上述した実施形態と同様に、支持部材７はパワーモジュール２５等の電子部品群を搭載し、裏面には支持部材流路出口を備えている。支持部材７の冷却流路２７はエンドプレート１３の電動機流路入口を介して、電動機３の冷却流路２１と接続される。支持部材７とエンドプレート１３との間の冷却流路の接続は、面シールによって行えばよい。また、支持部材７は、搭載された電力変換部５とともに収容ケース９３によって覆われている。
　上述した他の実施形態では、支持部材７を電動機３の外周に配置していたが、電動機３の出力軸は車両の駆動軸やプロペラシャフトと平行になるので、電動機３は車両と平行になる。したがって、電動機３の外周に配置された支持部材７も車両と平行になって電動機３の上方に配置され、装置の高さを増加させていた。
　これに対して、本実施形態では、支持部材７を電動機３の側方に配置したので、電動機３の出力軸とは垂直になり、車両の駆動軸又はプロペラシャフトに対して垂直になるので、車両に対しても垂直になる。したがって、支持部材７の大きさが電動機３の高さの範囲内であれば、車載駆動装置９１の高さが電動機３の高さを超えて増加することはなくなり、車載駆動装置９１の高さを抑制することができる。
　［第５実施形態の効果］
　以上詳細に説明したように、本実施形態に係る車載駆動装置９１によれば、支持部材７を電動機３の側方に配置したので、車載駆動装置９１の高さを低減することができる。
　なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
　１、４１、６１、７１、８１、９１　車載駆動装置
　３　電動機
　５　電力変換部
　７　支持部材
　１１　電動機ハウジング
　１３　エンドプレート
　１５　上面プレート
　１７　減速機
　１９　収容部
　２１、２７　冷却流路
　２３、８７　電動機流路入口
　２５　パワーモジュール
　２９　底板
　３１　支持部材流路入口
　３３　パワーモジュール流路入口
　３５　パワーモジュール流路出口
　３７、８５　支持部材流路出口
　３９、８３　連結配管
　５１　流路基板
　５３　支持基板
　６３、９３　収容ケース
　６５　締結固定部

Claims (10)

  1. 　冷却流路を備えた電動機と、
    　電源からの電力を変換して前記電動機に供給するための電力を出力する電力変換部と、
    　前記電力変換部を搭載して前記電動機に固定される支持部材とを備え、
    　前記支持部材は、前記電動機の冷却流路に接続された冷却流路を備えていることを特徴とする車載駆動装置。
  2. 　前記電力変換部は冷却流路を備え、
    　前記支持部材の冷却流路は、前記電動機の冷却流路と前記電力変換部の冷却流路とを接続することを特徴とする請求項１に記載の車載駆動装置。
  3. 　前記支持部材の冷却流路の出口は、前記電動機の冷却流路の入口と直接接触して接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の車載駆動装置。
  4. 　前記電動機は円柱形状をしており、
    　前記支持部材は前記電動機の円柱形状の外周に配置され、
    　前記電動機の円柱形状によって、前記電動機と前記支持部材との間の間隔が大きくなった位置で、前記支持部材を前記電動機に固定することを特徴とする請求項１または２に記載の車載駆動装置。
  5. 　前記支持部材は、前記電動機との間に空間を設けて配置されることを特徴とする請求項４に記載の車載駆動装置。
  6. 　前記支持部材は、前記電力変換部を搭載した側の面を前記電動機側に向けて固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の車載駆動装置。
  7. 　前記支持部材は、弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の車載駆動装置。
  8. 　前記支持部材は、弾性体を介して前記電動機に固定されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の車載駆動装置。
  9. 　前記支持部材は、前記電動機の側方に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の車載駆動装置。
  10. 　前記支持部材の冷却流路は、前記支持部材の内部に形成されていることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の車載駆動装置。
     
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