CN112005485A - 逆变器单元以及马达单元 - Google Patents

Abstract

逆变器单元具有：逆变器；以及壳体，其收纳逆变器。壳体具有：底部，其沿着水平平面延伸；以及侧壁部，其从底部的外缘向上侧突出。在底部设置有：主凹部，其向上侧开口；第1凹部和第2凹部，它们从主凹部的底面向下侧凹陷；第1流路，其在底部的内部沿着水平平面延伸，在第1凹部和壳体的外侧面开口；以及第2流路，其在底部的内部沿着水平平面延伸，将第2凹部和壳体的外侧面连接。主凹部的开口被逆变器的一部分覆盖。第1流路和第2流路在壳体的外侧面的开口分别连接有供制冷剂流动的配管。第2流路的一部分在从上下方向观察时与所述主凹部重叠。

Description

逆变器单元以及马达单元

技术领域

本发明涉及逆变器单元以及马达单元。本申请基于2018年4月25日提交的日本专利申请第2018-084460号。本申请相对于该申请主张优先权的利益。其全部内容以参照的方式引入本申请。

背景技术

近年来，作为混合动力车辆等的马达或发生器的控制单元，开发了具有逆变器的逆变器单元。在逆变器单元的逆变器中，由于包含发热部件，因此要求对它们适当地进行冷却。在日本公开公报2003-199363号公报中，记载了具有壳体的逆变器单元，该壳体设置有冷却发热部件的制冷剂流路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开公报2003-199363号

发明内容

发明要解决的课题

在现有的逆变器单元中，存在为了提高冷却效率而使制冷剂流路复杂化、壳体的制造成本提高的问题。

鉴于上述情况，本发明的目的之一在于提供能够廉价地制造且能够提高冷却效率的逆变器单元以及具有逆变器单元的马达单元。

用于解决课题的手段

本发明的逆变器单元的一个方式具有：逆变器；以及壳体，其收纳所述逆变器。所述壳体具有：底部，其沿着水平平面延伸；以及侧壁部，其从所述底部的外缘向上侧突出。在底部设置有：主凹部，其向上侧开口；第1凹部和第2凹部，它们从主凹部的底面向下侧凹陷；第1流路，其在所述底部的内部沿着水平平面延伸，在所述第1凹部和所述壳体的外侧面开口；以及第2流路，其在所述底部的内部沿着水平平面延伸，将所述第2凹部和所述壳体的外侧面连接。主凹部的开口被所述逆变器的一部分覆盖。所述第1流路和所述第2流路在所述壳体的外侧面的开口分别连接有供制冷剂流动的配管。所述第2流路的一部分在从上下方向观察时与所述主凹部重叠。

本发明的马达单元的一个方式具有上述逆变器单元和被从上述逆变器单元供给交流电流的所述马达。

发明效果

根据本发明的一个方式，提供能够廉价地制造且能够提高冷却效率的逆变器单元以及具有逆变器单元的马达单元。

附图说明

图1是一个实施方式的马达单元的俯视图。

图2是一个实施方式的逆变器单元的剖面示意图。

图3是一个实施方式的逆变器单元的壳体的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的逆变器单元1以及马达单元3进行说明。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使实际的结构和各结构中的比例尺、数量等不同。

在以下的说明中，基于马达单元3搭载在位于水平路面上的车辆上时的位置关系，规定重力方向来进行说明。另外，本说明书中的马达单元3以及逆变器单元1的姿势只是一个例子，并不限定实际安装马达单元3以及逆变器单元1的姿势。

在附图中，适当示出XYZ坐标系作为三维垂直坐标系。在XYZ坐标系中，Z轴方向表示铅直方向(即上下方向)，+Z方向为上侧(重力方向的相反侧)，-Z方向为下侧(重力方向)。另外，X轴方向是与Z轴方向垂直的方向，表示搭载逆变器单元1的车辆的前后方向。Y轴方向是与X轴方向和Z轴方向双方垂直的方向，表示车辆的宽度方向(左右方向)。

以下，根据附图对本发明的例示的一个实施方式的逆变器单元1以及具有逆变器单元1的马达单元3进行说明。

<马达单元>

图1是马达单元3的俯视图。

马达单元3具有逆变器单元1、马达2、外壳4、减速装置5。

本实施方式的马达单元3搭载在混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHV)、电动汽车(EV)等以马达为动力源的车辆上，作为其动力源使用。

外壳4在内部设置有收纳马达2以及减速装置5的收纳空间。在外壳4的外侧面固定有逆变器单元1。马达2从逆变器单元1被供给交流电流。马达2由逆变器单元1控制。马达2具有以沿水平方向延伸的马达轴线J为中心旋转的转子和位于转子的径向外侧的定子。定子的线圈线与逆变器单元1连接。减速装置5与马达2的转子连接。减速装置5对马达2的旋转进行减速并输出。

<逆变器单元>

图2是逆变器单元1的剖面示意图。

逆变器单元1具有壳体10、盖部11、控制基板21和逆变器25。

(控制基板)

控制基板21与马达2连接而控制马达2。例如，在马达单元3具有旋转变压器等编码器的情况下，控制基板21基于由编码器测定的马达2的转速，对马达2的转速进行反馈控制。

(逆变器)

逆变器25具有电源基板22、电容器23和开关元件24。本实施方式的开关元件是绝缘栅双极晶体管(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)。电容器23和开关元件24分别与电源基板22连接。逆变器25与外部电源装置连接。外部电源装置例如是搭载在车辆上的二次电池。逆变器25将从外部电源装置9供给的直流电流转换为交流电流，向马达2供给。

(壳体)

壳体10例如由铝合金构成。壳体10通过压铸等铸造而成型。

壳体10向上侧开口。壳体10的上侧的开口被盖部11覆盖。在壳体10的内部设置有收纳空间13。控制基板21和逆变器25收纳在收纳空间13中。控制基板21和逆变器25在收纳空间13的内部被固定在壳体10上。

壳体10具有沿着水平平面延伸的底部15和从底部15的外缘向上侧突出的侧壁部16。收纳空间13是由底部15、侧壁部16和盖部11包围的空间。底部15从上下方向观察时为大致矩形状。底部15位于收纳空间13的下侧。侧壁部16从水平方向包围收纳空间13。在侧壁部16的上端面固定有盖部11。

在底部15的上表面15a设置有向上侧突出的台座部17。即，底部15具有台座部17。台座部17具有上表面17a。台座部17的上表面17a是底部15的上表面15a的一部分。

在台座部17的上表面17a设置有连接成环状的凹槽18。在凹槽18中收纳有衬垫(止水部件)19。另外，在台座部17的上表面17a上固定有开关元件24。衬垫19被夹在台座部17和开关元件24之间。

在底部15设置有制冷剂流路30。在制冷剂流路30的两端部分别连接有配管6。即，在逆变器单元1上连接有一对配管6。在配管6中流过由省略图示的散热器冷却后的制冷剂。制冷剂从配管6流入制冷剂流路30的一个端部，在流过制冷剂流路30的过程中，冷却逆变器25。另外，制冷剂从制冷剂流路30的另一个端部流出到配管6，经由配管6被输送到散热器。

在底部15设置有主凹部35、第1凹部31、第2凹部32、第1流路36、第2流路37。主凹部35、第1凹部31、第2凹部32、第1流路36以及第2流路37构成制冷剂流路30。

(主凹部)

图3是壳体10的俯视图。主凹部35设置在底部15的上表面15a上。更详细地说，主凹部35设置在台座部17的上表面17a上。主凹部35向上侧开口。从上下方向观察时，主凹部35是以水平平面内的一个方向(在本实施方式中为Y轴方向)为长度方向的大致矩形。从上下方向观察时，主凹部35被衬垫19以及供衬垫19嵌入的凹槽18包围。

如图2所示，主凹部35的开口被开关元件24覆盖。即，主凹部35的开口被逆变器25的一部分覆盖。主凹部35的底面35a在上下方向上与开关元件24的下表面24b对置。由开关元件24的下表面24b和主凹部35的内壁面围成的空间构成制冷剂流路30的一部分。在开关元件24的下表面24b上设置有多个散热销24a。开关元件24的下表面24b以及多个散热销24a与在制冷剂流路30中流动的制冷剂接触。

根据本实施方式，逆变器25的表面的一部分(在本实施方式中为开关元件24的下表面24b以及散热销24a的表面)构成制冷剂流路30的内壁面的一部分。因此，能够使在制冷剂流路30中流动的制冷剂直接冷却逆变器25。由此，能够提高制冷剂对逆变器25的冷却效率。

(第1凹部以及第2凹部)

第1凹部31以及第2凹部32从主凹部35的底面35a向下侧凹陷。第1凹部31和第2凹部32向上侧开口。第1凹部31以及第2凹部32在主凹部35的底面35a沿Y轴方向排列。即，第1凹部31以及第2凹部32在主凹部35的长度方向上排列。第1凹部31和第2凹部32分别位于主凹部35的长度方向两端部。

主凹部35、第1凹部31以及第2凹部32全部向上侧开口。即，主凹部35、第1凹部31以及第2凹部32的开口方向与壳体10的开口方向一致。因此，在通过压铸等铸造来成型壳体10的情况下，能够通过模具的形状来成型主凹部35、第1凹部31以及第2凹部32。在本实施方式的主凹部35、第1凹部31以及第2凹部32的形成中，不需要切削等后续加工。

(第1流路)

如图3所示，第1流路36在底部15的内部沿着水平平面延伸。第1流路36具有第1开口36a和第2开口36b。第1流路36在第1开口36a中向壳体10的外侧面开口。另外，第1流路36在第2开口36b中向第1凹部31开口。即，第1流路36在第1凹部31和壳体10的外侧面开口。在第1开口36a上连接有配管6。

第1流路36在全长范围内呈直线状地延伸。在本实施方式中，第1流路36沿Y轴方向延伸。根据本实施方式，第1流路36在全长范围内为直线状，因此能够通过使用钻头等切削工具对底部15进行切削加工而容易地形成。

(第2流路)

第2流路37在底部15的内部沿着水平平面延伸。第2流路37具有第3开口37a和第4开口37b。第2流路37在第3开口37a处在壳体10的外侧面开口。另外，第2流路37在第4开口37b处在第2凹部32开口。即，第2流路37在第2凹部32和壳体10的外侧面开口。在第3开口37a上连接有配管6。第3开口37a朝向与第1开口36a相同的方向。另外，在本说明书中，所谓“两个开口朝向相同方向”，除了各个开口的中心轴线彼此严格地平行的情况以外，还包含各个开口的中心轴线彼此相互在±45°以下的范围内倾斜的情况。

第2流路37具有第1直线部38和第2直线部39。第1直线部38和第2直线部39相互连接。第1直线部38以及第2直线部39分别以直线状延伸。在本实施方式中，第1直线部38沿Y轴方向延伸。另外，第2直线部39相对于Y轴方向朝向X轴方向倾斜地延伸。即，第2直线部39相对于第1直线部38的延伸方向倾斜地延伸。因此，第2流路37是在第1直线部38和第2直线部39的连接部弯折的流路。

根据本实施方式，第2流路37由相互连接的两个直线部(第1直线部38和第2直线部39)构成。因此，第2流路37通过使用钻头等切削工具在底部15加工第1直线部38以及第2直线部39而形成。

第1直线部38具有第1端部38a和第1端部38a的相反侧的第2端部38b。第1端部38a位于主凹部35的正下方。即，第1端部38a位于主凹部35的下侧，从上下方向观察时与主凹部35重叠。如图2所示，第2端部38b在壳体10的外侧面开口。即，第1直线部38在第2端部38b处在壳体10的外侧面开口。在第2端部38b的开口安装有帽部8，并被帽部8封闭。例如，在第2端部38b的内周面形成有螺旋状的螺纹槽。另外，帽部8例如是螺栓，通过与第2端部38b螺合而固定于第2端部38b的开口。通过使用螺栓，能够以简单的结构防止制冷剂从第2端部38b的开口泄漏。进而，也可以在第2端部38b的内周面与帽部8之间涂敷液体衬垫。在第2端部38b与帽部8之间涂敷液体衬垫的情况下，能够可靠地防止制冷剂的泄漏。

第2凹部32位于第1端部38a与第2端部38b之间。因此，第1直线部38贯通第2凹部32。第1直线部38具有从第1端部38a到第2凹部32的区域和从第2凹部32到第2端部38b的区域。即，第1直线部38的一部分(从第2凹部32到第1端部38a的区域)从第2凹部32以直线状延伸并到达第1端部38a。另外，从第2凹部32到第1端部38a的区域是依赖于形成第2流路37的切削加工而设置的区域，成为制冷剂滞留在内部的状态。

第2直线部39具有第3端部39a和第3端部39a的相反侧的第4端部39b。第3端部39a与第1直线部38的第1端部38a相连。因此，第3端部39a位于主凹部35的正下方。在第4端部39b设置有第3开口37a。即，第4端部39b在壳体10的外侧面开口。即，第2直线部39从第1端部38a延伸至壳体10的外侧面。

(总结)

接着，对在制冷剂流路30内流动的制冷剂的路径进行说明。制冷剂从与第1开口36a连接的配管6流入制冷剂流路30。流入制冷剂流路30的制冷剂通过第1流路36，在第2开口36b流入第1凹部31，进而到达主凹部35的内部。到达主凹部35的制冷剂在通过由主凹部35的内壁面和开关元件24的下表面24b包围的空间的过程中，冷却开关元件24。主凹部35内的制冷剂经由第2凹部32流入第2流路37。第2流路37内的制冷剂从第2凹部32流向第3开口37a侧，流出到与第3开口37a连接的配管6。

本实施方式的第2流路37的一部分位于主凹部35的正下方。即，第2流路37的一部分位于主凹部35的下侧，从上下方向观察时与主凹部35重叠。换言之，本实施方式的制冷剂流路30立体地构成，从上下方向观察时，一部分交叉。通过立体地构成制冷剂流路30，与平面地构成制冷剂流路的情况相比，能够使制冷剂流路30在水平方向上小型化。

根据本实施方式，由于第2流路37的一部分位于主凹部35的正下方，因此由主凹部35和第2流路37夹着的底部15的一个区域被通过第2流路37的制冷剂冷却。因此，主凹部35的内部的制冷剂通过逆变器25的冷却而被有效地利用，能够提高主凹部35的内部的制冷剂对逆变器25的冷却效率。

根据本实施方式，在主凹部35内，逆变器25直接与制冷剂接触，因此无需设置复杂的流路就能够有效地冷却逆变器25。即，根据本实施方式，能够廉价地制造逆变器单元1，并且能够提高逆变器25的冷却效率。

根据本实施方式，第1开口36a和第3开口37a彼此朝向相同方向。因此，根据本实施方式，能够将分别与第1开口36a以及第3开口37a连接的配管6向相同方向引绕，能够容易地与省略图示的散热器连接。

在逆变器单元1的设置空间中，在配管6延伸的方向上，需要用于配置配管6的足够的空间。在采用一对配管向不同方向延伸的结构的情况下，在逆变器单元1的周围，不能在各个配管延伸的方向上配置其他部件。根据本实施方式，通过使第1开口36a和第3开口37a朝向相同方向，能够将一对配管6向相同方向引出。由此，在逆变器单元1的周围的设置空间中，能够提高其他部件的设置场所的自由度。

在本实施方式中，制冷剂流路30的第1开口36a与上游侧的配管6连接，第3开口37a与下游侧的配管6连接。因此，制冷剂流路30内的制冷剂从第1开口36a经由主凹部35流向第3开口37a。在本实施方式的制冷剂流路30中，从主凹部35到第1开口36a的路径比从主凹部35到第3开口37a的路径短。因此，通过在第1开口36a上连接上游侧的配管6，能够将更低温的制冷剂供给到主凹部35内，能够提高逆变器25的冷却效率。

<第2流路的变形例>

对能够在本实施方式的逆变器单元1中采用的变形例的第2流路137进行说明。本变形例的第2流路137在图3中表示为假想线(双点划线)。本变形例的第2流路137与上述实施方式的第2流路37相比，在全长范围内为直线状这一点不同。

本变形例的第2流路137从第2凹部32呈直线状地延伸至壳体10的外侧面。第2流路137相对于Y轴方向朝向X轴方向倾斜地延伸。第2流路137在第2凹部32和壳体10的外侧面开口。在第2流路137的壳体10的外侧面的开口连接有配管6。根据本变形例，由于第2流路137在全长范围内为直线状，因此能够通过加工一个直线状的孔而形成。因此，根据本变形例，与上述实施方式的第2流路37相比，能够简化制冷剂流路30的加工工序，实现制造成本的削减。

以上，说明了本发明的实施方式以及其变形例，但实施方式中的各结构以及其组合等只是一个例子，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。另外，本发明并不受实施方式的限定。

例如，在上述实施方式中，对上游侧的配管6与制冷剂流路30的第1开口36a连接、下游侧的配管6与第3开口37a连接的情况进行了说明。但是，也可以在制冷剂流路30的第1开口36a上连接下游侧的配管6，在第3开口37a上连接上游侧的配管6。

例如，也可以使上述实施方式的逆变器单元1上下反转而搭载于马达单元3。

标号说明

1：逆变器单元；2：马达；3：马达单元；6：配管；8：帽部；10：壳体；15：底部；16：侧壁部；25：逆变器；31：第1凹部；32：第2凹部；35：主凹部；35a：底面；36：第1流路；37、137：第2流路；38：第1直线部；38a：第1端部；38b：第2端部；39：第2直线部。

Claims (6)

1.一种逆变器单元，其具有：

逆变器；以及

壳体，其收纳所述逆变器，

所述壳体具有：

底部，其沿着水平平面延伸；以及

侧壁部，其从所述底部的外缘向上侧突出，

在底部设置有：

主凹部，其向上侧开口；

第1凹部和第2凹部，它们从主凹部的底面向下侧凹陷；

第1流路，其在所述底部的内部沿着水平平面延伸，在所述第1凹部和所述壳体的外侧面开口；以及

第2流路，其在所述底部的内部沿着水平平面延伸，将所述第2凹部和所述壳体的外侧面连接，

主凹部的开口被所述逆变器的一部分覆盖，

所述第1流路和所述第2流路在所述壳体的外侧面的开口分别连接有供制冷剂流动的配管，

所述第2流路的一部分在从上下方向观察时与所述主凹部重叠。

2.根据权利要求1所述的逆变器单元，其中，

所述第1流路相对于所述壳体的外侧面的开口和所述第2流路相对于所述壳体的外侧面的开口彼此朝向相同方向。

3.根据权利要求1或2所述的逆变器单元，其中，

所述第1流路在全长范围内呈直线状延伸，

第2流路具有：

第1直线部，其从所述第2凹部呈直线状延伸并到达位于所述主凹部的正下方的第1端部；以及

第2直线部，其从所述第1端部呈直线状延伸到所述壳体的外侧面，

所述第2直线部相对于所述第1直线部所延伸的方向倾斜地延伸。

4.根据权利要求3所述的逆变器单元，其中，

第1直线部贯通所述第2凹部，并且在所述第1端部的相反侧的第2端部处在所述壳体的外侧面开口，

所述第2端部的开口被帽部封闭。

5.根据权利要求1或2所述的逆变器单元，其中，

所述第1流路和所述第2流路分别在全长范围内呈直线状延伸。

6.一种马达单元，其具有：

权利要求1～5中的任意一项所述的逆变器单元；以及

所述马达，其被所述逆变器单元供给交流电流。

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