WO2019208064A1 - インバータユニットおよびモータユニット - Google Patents
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- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Definitions
- the present invention relates to an inverter unit and a motor unit.
- This application is based on Japanese Patent Application No. 2018-084460 filed on Apr. 25, 2018. This application claims the benefit of priority to that application. The entire contents of which are hereby incorporated by reference.
- inverter units equipped with inverters have been developed as control units for motors and generators of hybrid vehicles and the like. Since the inverter of the inverter unit includes heat generating parts, it is required to cool them appropriately.
- Japanese Laid-Open Publication No. 2003-199363 discloses an inverter unit having a case provided with a refrigerant flow path for cooling a heat generating component.
- the conventional inverter unit has a problem that the refrigerant flow path is complicated in order to increase the cooling efficiency, and the manufacturing cost of the case is increased.
- an object of the present invention is to provide an inverter unit that can be manufactured at low cost and can improve cooling efficiency and a motor unit including the inverter unit.
- the inverter unit of the present invention includes an inverter and a case that houses the inverter.
- the case includes a bottom portion extending along a horizontal plane, and a side wall portion protruding upward from an outer edge of the bottom portion.
- the bottom includes a main recess opening upward, a first recess and a second recess recessed downward from the bottom surface of the main recess, and the first recess extending along the horizontal plane inside the bottom.
- the opening of the main recess is covered with a part of the inverter. Pipings through which refrigerant flows are respectively connected to the openings on the outer surfaces of the cases of the first flow path and the second flow path. A part of the second flow path overlaps with the main concave portion when viewed from the vertical direction.
- One aspect of the motor unit of the present invention includes the inverter unit described above and the motor supplied with an alternating current from the inverter unit.
- an inverter unit that can be manufactured at low cost and that can improve cooling efficiency and a motor unit including the inverter unit are provided.
- FIG. 1 is a plan view of a motor unit according to an embodiment.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an inverter unit according to an embodiment.
- FIG. 3 is a plan view of the case of the inverter unit according to the embodiment.
- position of the motor unit 3 and the inverter unit 1 in this specification is an example, Comprising: The attitude
- an XYZ coordinate system is appropriately shown as a three-dimensional orthogonal coordinate system.
- the Z-axis direction indicates the vertical direction (that is, the vertical direction)
- the + Z direction is the upper side (opposite to the gravity direction)
- the ⁇ Z direction is the lower side (gravity direction).
- the X-axis direction is a direction orthogonal to the Z-axis direction and indicates the front-rear direction of the vehicle on which the inverter unit 1 is mounted.
- the Y-axis direction is a direction orthogonal to both the X-axis direction and the Z-axis direction, and indicates the width direction (left-right direction) of the vehicle.
- FIG. 1 is a plan view of the motor unit 3.
- the motor unit 3 includes an inverter unit 1, a motor 2, a housing 4, and a reduction gear 5.
- the motor unit 3 is mounted on a vehicle using a motor as a power source, such as a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), or an electric vehicle (EV), and is used as the power source.
- a motor such as a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), or an electric vehicle (EV)
- HEV hybrid vehicle
- HEV plug-in hybrid vehicle
- EV electric vehicle
- the housing 4 is provided with a housing space for housing the motor 2 and the speed reducer 5 therein.
- the inverter unit 1 is fixed to the outer surface of the housing 4.
- the motor 2 is supplied with an alternating current from the inverter unit 1.
- the motor 2 is controlled by the inverter unit 1.
- the motor 2 includes a rotor that rotates about a motor axis J that extends in the horizontal direction, and a stator that is positioned radially outward of the rotor.
- the coil wire of the stator is connected to the inverter unit 1.
- the reduction gear 5 is connected to the rotor of the motor 2.
- the reduction gear 5 decelerates and outputs the rotation of the motor 2.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the inverter unit 1.
- the inverter unit 1 includes a case 10, a lid 11, a control board 21, and an inverter 25.
- the control board 21 is connected to the motor 2 and controls the motor 2.
- the control board 21 feedback-controls the rotational speed of the motor 2 based on the rotational speed of the motor 2 measured by the encoder.
- the inverter 25 includes a power board 22, a capacitor 23, and a switching element 24.
- the switching element of this embodiment is an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
- Capacitor 23 and switching element 24 are each connected to power board 22.
- Inverter 25 is connected to an external power supply device.
- the external power supply device is, for example, a secondary battery mounted on a vehicle.
- the inverter 25 converts the direct current supplied from the external power supply device 9 into an alternating current and supplies it to the motor 2.
- the case 10 is made of, for example, an aluminum alloy.
- the case 10 is formed by casting such as die casting.
- Case 10 opens upward.
- the upper opening of the case 10 is covered with the lid 11.
- An accommodation space 13 is provided inside the case 10.
- the control board 21 and the inverter 25 are accommodated.
- the control board 21 and the inverter 25 are fixed to the case 10 inside the accommodation space 13.
- the case 10 has a bottom portion 15 extending along a horizontal plane and a side wall portion 16 protruding upward from the outer edge of the bottom portion 15.
- the accommodation space 13 is a space surrounded by the bottom portion 15, the side wall portion 16, and the lid portion 11.
- the bottom portion 15 has a substantially rectangular shape when viewed from the vertical direction.
- the bottom 15 is located below the accommodation space 13.
- the side wall 16 surrounds the accommodation space 13 from the horizontal direction.
- the lid portion 11 is fixed to the upper end surface of the side wall portion 16.
- a pedestal portion 17 protruding upward is provided on the upper surface 15a of the bottom portion 15. That is, the bottom portion 15 has a pedestal portion 17.
- the pedestal portion 17 has an upper surface 17a.
- the upper surface 17 a of the pedestal portion 17 is a part of the upper surface 15 a of the bottom portion 15.
- the upper surface 17a of the pedestal portion 17 is provided with a concave groove 18 connected in an annular shape.
- a packing (water blocking member) 19 is accommodated in the concave groove 18.
- the switching element 24 is fixed to the upper surface 17a of the pedestal portion 17.
- the packing 19 is sandwiched between the pedestal 17 and the switching element 24.
- a coolant channel 30 is provided at the bottom 15.
- Pipes 6 are connected to both ends of the refrigerant flow path 30, respectively. That is, a pair of pipes 6 are connected to the inverter unit 1.
- a refrigerant cooled by a radiator (not shown) flows through the pipe 6.
- the refrigerant flows from the pipe 6 into one end of the refrigerant flow path 30 and cools the inverter 25 in the process of flowing through the refrigerant flow path 30.
- the refrigerant flows out from the other end of the refrigerant flow path 30 to the pipe 6 and is sent to the radiator via the pipe 6.
- the bottom 15 is provided with a main recess 35, a first recess 31, a second recess 32, a first flow path 36, and a second flow path 37.
- the main recess 35, the first recess 31, the second recess 32, the first flow path 36 and the second flow path 37 constitute the refrigerant flow path 30.
- FIG. 3 is a plan view of the case 10.
- the main recess 35 is provided on the upper surface 15 a of the bottom 15. More specifically, the main concave portion 35 is provided on the upper surface 17 a of the pedestal portion 17.
- the main recess 35 opens upward.
- the main concave portion 35 is a substantially rectangular shape having one direction in the horizontal plane (Y-axis direction in the present embodiment) as the longitudinal direction when viewed from the vertical direction.
- the main recessed portion 35 is surrounded by the packing 19 and the recessed groove 18 into which the packing 19 is fitted when viewed from the up-down direction.
- the opening of the main recess 35 is covered with the switching element 24. That is, the opening of the main recess 35 is covered with a part of the inverter 25.
- the bottom surface 35a of the main recess 35 faces the lower surface 24b of the switching element 24 in the vertical direction.
- a space surrounded by the lower surface 24 b of the switching element 24 and the inner wall surface of the main recess 35 constitutes a part of the refrigerant flow path 30.
- a plurality of heat radiation pins 24 a are provided on the lower surface 24 b of the switching element 24.
- the lower surface 24 b of the switching element 24 and the plurality of heat dissipation pins 24 a are in contact with the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 30.
- a part of the surface of the inverter 25 (in the present embodiment, the lower surface 24b of the switching element 24 and the surface of the heat radiation pin 24a) constitutes a part of the inner wall surface of the refrigerant flow path 30. Therefore, the inverter 25 can be directly cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 30. Thereby, the cooling efficiency of the inverter 25 by a refrigerant
- coolant can be improved.
- the first recess 31 and the second recess 32 are recessed downward from the bottom surface 35 a of the main recess 35.
- the first recess 31 and the second recess 32 open upward.
- the first recess 31 and the second recess 32 are arranged in the Y-axis direction on the bottom surface 35 a of the main recess 35. That is, the first recess 31 and the second recess 32 are arranged in the longitudinal direction of the main recess 35.
- the first recess 31 and the second recess 32 are located at both ends in the longitudinal direction of the main recess 35, respectively.
- the main recess 35, the first recess 31 and the second recess 32 are all opened upward. That is, the opening direction of the main recess 35, the first recess 31, and the second recess 32 coincides with the opening direction of the case 10. For this reason, when the case 10 is molded by die casting or the like, the main recess 35, the first recess 31 and the second 32 can be molded according to the shape of the mold. For the formation of the main recess 35, the first recess 31 and the second 32 of the present embodiment, post-processing such as cutting is not required.
- the first flow path 36 extends inside the bottom portion 15 along a horizontal plane.
- the first flow path 36 has a first opening 36a and a second opening 36b.
- the first flow path 36 opens to the outer surface of the case 10 at the first opening 36a.
- the first flow path 36 opens into the first recess 31 in the second opening 36b. That is, the first flow path 36 opens to the first recess 31 and the outer surface of the case 10.
- the pipe 6 is connected to the first opening 36a.
- the first flow path 36 extends linearly over the entire length.
- the first flow path 36 extends in the Y-axis direction. According to the present embodiment, since the first flow path 36 is linear over the entire length, it can be easily formed by cutting the bottom portion 15 using a cutting tool such as a drill.
- the second flow path 37 extends inside the bottom portion 15 along a horizontal plane.
- the second flow path 37 has a third opening 37a and a fourth opening 37b.
- the second flow path 37 opens to the outer surface of the case 10 at the third opening 37a.
- the second flow path 37 opens into the second recess 32 at the fourth opening 37b. That is, the second flow path 37 opens to the second recess 32 and the outer surface of the case 10.
- the pipe 6 is connected to the third opening 37a.
- the third opening 37a faces in the same direction as the first opening 36a.
- two openings are directed in the same direction means that the central axes of the openings are ⁇ 45 ° from each other in addition to the case where the central axes of the openings are strictly parallel to each other. Including the case of tilting within the following range.
- the second flow path 37 has a first straight part 38 and a second straight part 39.
- the first straight part 38 and the second straight part 39 are connected to each other.
- the first straight part 38 and the second straight part 39 each extend in a straight line.
- the first straight portion 38 extends in the Y-axis direction.
- the second straight line portion 39 extends while being inclined in the X-axis direction with respect to the Y-axis direction. That is, the second straight portion 39 extends with an inclination with respect to the direction in which the first straight portion 38 extends. Therefore, the second flow path 37 is a flow path that is bent at the connection portion between the first straight portion 38 and the second straight portion 39.
- the second flow path 37 is composed of two straight portions (a first straight portion 38 and a second straight portion 39) that are connected to each other.
- the 2nd flow path 37 is formed by processing the 1st linear part 38 and the 2nd linear part 39 in the bottom part 15 using cutting tools, such as a drill.
- the first straight part 38 has a first end 38a and a second end 38b opposite to the first end 38a.
- the first end 38 a is located immediately below the main recess 35. That is, the first end portion 38a is located below the main recess 35 and overlaps with the main recess 35 when viewed from the vertical direction.
- the second end 38 b opens on the outer surface of the case 10. That is, the first straight portion 38 opens to the outer surface of the case 10 at the second end portion 38b.
- a cap 8 is attached to the opening of the second end 38 b and is closed by the cap 8. For example, a spiral thread groove is formed on the inner peripheral surface of the second end portion 38b.
- the cap 8 is a bolt, for example, and is fixed to the opening of the second end 38b by screwing with the second end 38b. By using the bolt, it is possible to prevent the refrigerant from leaking from the opening of the second end portion 38b with a simple configuration. Further, a liquid gasket may be applied between the inner peripheral surface of the second end portion 38 b and the cap 8. When a liquid gasket is applied between the second end portion 38b and the cap 8, it is possible to reliably prevent the refrigerant from leaking.
- the second recess 32 is located between the first end 38a and the second end 38b. Therefore, the first straight portion 38 passes through the second recess 32.
- the first straight portion 38 has a region extending from the first end 38a to the second recess 32 and a region extending from the second recess 32 to the second end 38b. That is, a part of the first straight portion 38 (region extending from the second concave portion 32 to the first end portion 38a) extends linearly from the second concave portion 32 and reaches the first end portion 38a.
- region from the 2nd recessed part 32 to the 1st edge part 38a is an area
- the second straight line portion 39 has a third end portion 39a and a fourth end portion 39b opposite to the third end portion 39a.
- the third end portion 39 a is connected to the first end portion 38 a of the first straight portion 38. Therefore, the third end 39a is located directly below the main recess 35.
- the fourth end 39b is provided with a third opening 37a. That is, the fourth end 39 b opens on the outer surface of the case 10. That is, the second straight portion 39 extends from the first end portion 38 a to the outer surface of the case 10.
- the refrigerant flows into the refrigerant flow path 30 from the pipe 6 connected to the first opening 36a.
- the refrigerant that has flowed into the refrigerant flow path 30 passes through the first flow path 36, flows into the first recess 31 through the second opening 36 b, and further reaches the inside of the main recess 35.
- the refrigerant that has reached the main recess 35 cools the switching element 24 in the process of passing through a space surrounded by the inner wall surface of the main recess 35 and the lower surface 24 b of the switching element 24.
- the refrigerant in the main recess 35 flows into the second flow path 37 via the second recess 32.
- the refrigerant in the second flow path 37 flows from the second recess 32 toward the third opening 37a, and flows out to the pipe 6 connected to the third opening 37a.
- a part of the second flow path 37 of the present embodiment is located immediately below the main recess 35. That is, a part of the second flow path 37 is located below the main recess 35 and overlaps with the main recess 35 when viewed from the vertical direction.
- the refrigerant flow path 30 of the present embodiment is configured three-dimensionally and partly intersects when viewed from the vertical direction.
- the refrigerant inside the main recess 35 is efficiently used by cooling the inverter 25, and the cooling efficiency of the inverter 25 by the refrigerant inside the main recess 35 can be increased.
- the inverter 25 since the inverter 25 directly contacts the refrigerant in the main recess 35, the inverter 25 can be efficiently cooled without providing a complicated flow path. That is, according to this embodiment, the inverter unit 1 can be manufactured at low cost, and the cooling efficiency of the inverter 25 can be increased.
- the first opening 36a and the third opening 37a face in the same direction.
- the pipes 6 respectively connected to the first opening 36a and the third opening 37a can be routed in the same direction, and can be easily connected to a radiator (not shown).
- a sufficient space for surrounding the pipe 6 is required in the direction in which the pipe 6 extends.
- other members cannot be arranged around the inverter unit 1 in the direction in which each pipe extends.
- a pair of piping 6 can be pulled out in the same direction because the 1st opening 36a and the 3rd opening 37a face the same direction. Thereby, the freedom degree of the installation place of other components can be raised in the installation space around the inverter unit 1.
- the upstream pipe 6 is connected to the first opening 36a of the refrigerant flow path 30, and the downstream pipe 6 is connected to the third opening 37a. Therefore, the refrigerant in the refrigerant flow path 30 flows from the first opening 36a through the main recess 35 toward the third opening 37a.
- the path from the main recess 35 to the first opening 36a is shorter than the path from the main recess 35 to the third opening 37a. Therefore, by connecting the upstream pipe 6 to the first opening 36a, a cooler refrigerant can be supplied into the main recess 35, and the cooling efficiency of the inverter 25 can be increased.
- a modified second flow path 137 that can be employed in the inverter unit 1 of the present embodiment will be described.
- the second flow path 137 of this modification is shown as a virtual line (two-dot chain line) in FIG.
- the second flow path 137 of the present modification is different from the second flow path 37 of the above-described embodiment in that the second flow path 137 is linear over the entire length.
- the second flow path 137 of this modification extends linearly from the second recess 32 to the outer surface of the case 10.
- the second flow path 137 extends while inclining in the X-axis direction with respect to the Y-axis direction.
- the second flow path 137 opens to the second recess 32 and the outer surface of the case 10.
- a pipe 6 is connected to the opening on the outer surface of the case 10 of the second flow path 137.
- the upstream pipe 6 is connected to the first opening 36a of the refrigerant flow path 30 and the downstream pipe 6 is connected to the third opening 37a has been described.
- the downstream pipe 6 may be connected to the first opening 36a of the refrigerant flow path 30, and the upstream pipe 6 may be connected to the third opening 37a.
- the inverter unit 1 of the above-described embodiment may be inverted and mounted on the motor unit 3.
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Abstract
インバータと、インバータを収容するケースと、を備える。ケースは、水平平面に沿って延びる底部と、底部の外縁から、上側に突出する側壁部と、を有する。底部には、上側に開口する主凹部と、主凹部の底面から下側に凹む第1の凹部および第2の凹部と、底部の内部を水平平面に沿って延びて第1の凹部とケースの外側面とに開口する第1の流路と、底部の内部を水平平面に沿って延びて第2の凹部とケースの外側面とを繋ぐ第2の流路と、が設けられる。主凹部の開口は、インバータの一部により覆われる。第1の流路および第2の流路のケースの外側面の開口には、それぞれ冷媒が流れる配管が接続される。第2の流路の一部が、上下方向から見て主凹部と重なる。
Description
本発明は、インバータユニットおよびモータユニットに関する。本出願は、2018年4月25日に提出された日本特許出願第2018-084460号に基づいている。本出願は、当該出願に対して優先権の利益を主張するものである。その内容全体は、参照されることによって本出願に援用される。
近年、ハイブリッド車両等のモータやジェネレータの制御ユニットとして、インバータを備えたインバータユニットが開発されている。インバータユニットのインバータには、発熱部品が含まれるため、これらを適切に冷却することが求められる。日本国公開公報2003-199363号公報には、発熱部品を冷却する冷媒流路が設けられたケースを有するインバータユニットが記載されている。
従来のインバータユニットでは、冷却効率を高めるために冷媒流路が複雑化し、ケースの製造コストが高まるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みて、安価に製造することができ、かつ冷却効率を高めることができるインバータユニットおよびインバータユニットを備えるモータユニットの提供を目的の一つとする。
本発明のインバータユニットの一つの態様は、インバータと、前記インバータを収容するケースと、を備える。前記ケースは、水平平面に沿って延びる底部と、前記底部の外縁から、上側に突出する側壁部と、を有する。底部には、上側に開口する主凹部と、主凹部の底面から下側に凹む第1の凹部および第2の凹部と、前記底部の内部を水平平面に沿って延びて前記第1の凹部と前記ケースの外側面とに開口する第1の流路と、前記底部の内部を水平平面に沿って延びて前記第2の凹部と前記ケースの外側面とを繋ぐ第2の流路と、が設けられる。主凹部の開口は、前記インバータの一部により覆われる。前記第1の流路および前記第2の流路の前記ケースの外側面の開口には、それぞれ冷媒が流れる配管が接続される。前記第2の流路の一部が、上下方向から見て前記主凹部と重なる。
本発明のモータユニットの一つの態様は、上述のインバータユニットと、前記インバータユニットから交流電流を供給される前記モータと、を備える。
本発明の一つの態様によれば、安価に製造することができ、かつ冷却効率を高めることができるインバータユニットおよびインバータユニットを備えるモータユニットが提供される。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るインバータユニット1およびモータユニット3について説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
以下の説明では、モータユニット3が水平な路面上に位置する車両に搭載された場合の位置関係を基に、重力方向を規定して説明する。なお、本明細書におけるモータユニット3およびインバータユニット1の姿勢は一例であって、実際にモータユニット3およびインバータユニット1が取り付けられる姿勢を限定するものではない。
図面には、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、鉛直方向(すなわち上下方向)を示し、+Z方向が上側(重力方向の反対側)であり、-Z方向が下側(重力方向)である。また、X軸方向は、Z軸方向と直交する方向であってインバータユニット1が搭載される車両の前後方向を示す。Y軸方向は、X軸方向とZ軸方向との両方と直交する方向であって、車両の幅方向(左右方向)を示す。
以下、図面を基に本発明の例示的な一実施形態に係るインバータユニット1およびインバータユニット1を備えるモータユニット3について説明する。
<モータユニット>
図1は、モータユニット3の平面図である。
モータユニット3は、インバータユニット1と、モータ2と、ハウジング4と、減速装置5と、を有する。
図1は、モータユニット3の平面図である。
モータユニット3は、インバータユニット1と、モータ2と、ハウジング4と、減速装置5と、を有する。
本実施形態のモータユニット3は、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、電気自動車(EV)等、モータを動力源とする車両に搭載され、その動力源として使用される。
ハウジング4は、内部にモータ2および減速装置5を収容する収容空間が設けられる。ハウジング4の外側面には、インバータユニット1が固定される。 モータ2は、インバータユニット1から交流電流を供給される。モータ2は、インバータユニット1により、制御される。モータ2は、水平方向に延びるモータ軸Jを中心として回転するロータと、ロータの径方向外側に位置するステータと、を備える。ステータのコイル線は、インバータユニット1に接続される。 減速装置5は、モータ2のロータに接続される。減速装置5は、モータ2の回転を減速し出力する。
<インバータユニット>
図2は、インバータユニット1の断面模式図である。
インバータユニット1は、ケース10と、蓋部11と、制御基板21と、インバータ25と、を備える。
図2は、インバータユニット1の断面模式図である。
インバータユニット1は、ケース10と、蓋部11と、制御基板21と、インバータ25と、を備える。
(制御基板)
制御基板21は、モータ2に接続されてモータ2を制御する。例えば、モータユニット3が、レゾルバ等のエンコーダを有する場合に、制御基板21は、エンコーダにより測定されるモータ2の回転数を基に、モータ2の回転数をフィードバック制御する。
制御基板21は、モータ2に接続されてモータ2を制御する。例えば、モータユニット3が、レゾルバ等のエンコーダを有する場合に、制御基板21は、エンコーダにより測定されるモータ2の回転数を基に、モータ2の回転数をフィードバック制御する。
(インバータ)
インバータ25は、パワー基板22と、コンデンサ23と、スイッチング素子24と、を有する。本実施形態のスイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)である。コンデンサ23およびスイッチング素子24は、それぞれパワー基板22に接続される。インバータ25は、外部電源装置に接続される。外部電源装置は、例えば車両に搭載された二次電池である。インバータ25は、外部電源装置9から供給された直流電流を交流電流に変換して、モータ2に供給する。
インバータ25は、パワー基板22と、コンデンサ23と、スイッチング素子24と、を有する。本実施形態のスイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)である。コンデンサ23およびスイッチング素子24は、それぞれパワー基板22に接続される。インバータ25は、外部電源装置に接続される。外部電源装置は、例えば車両に搭載された二次電池である。インバータ25は、外部電源装置9から供給された直流電流を交流電流に変換して、モータ2に供給する。
(ケース)
ケース10は、例えばアルミニウム合金から構成される。ケース10は、ダイカスト等の鋳造により成形される。
ケース10は、例えばアルミニウム合金から構成される。ケース10は、ダイカスト等の鋳造により成形される。
ケース10は、上側に開口する。ケース10の上側の開口は、蓋部11により覆われる。ケース10の内部には、収容空間13が設けられる。収容空間13には、制御基板21およびインバータ25が収容される。制御基板21およびインバータ25は、収容空間13の内部において、ケース10に固定される。
ケース10は、水平平面に沿って延びる底部15と、底部15の外縁から上側に突出する側壁部16と、を有する。収容空間13は、底部15と側壁部16と蓋部11とに囲まれた空間である。底部15は、上下方向から見て略矩形状である。底部15は、収容空間13の下側に位置する。側壁部16は、収容空間13を水平方向から囲む。側壁部16の上端面には、蓋部11が固定される。
底部15の上面15aには、上側に突出する台座部17が設けられる。すなわち、底部15は、台座部17を有する。台座部17は、上面17aを有する。台座部17の上面17aは、底部15の上面15aの一部である。
台座部17の上面17aには、環状に繋がる凹溝18が設けられる。凹溝18には、パッキン(止水部材)19が収容される。また、台座部17の上面に17aは、スイッチング素子24が固定される。パッキン19は、台座部17とスイッチング素子24との間に挟み込まれる。
底部15には、冷媒流路30が設けられる。冷媒流路30の両端部には、それぞれ配管6が接続される。すなわち、インバータユニット1には、一対の配管6が接続される。配管6には、図示略のラジエーターで冷却された冷媒が流される。冷媒は、配管6から冷媒流路30の一方の端部に流入し、冷媒流路30を流れる過程で、インバータ25を冷却する。また、冷媒は、冷媒流路30の他方の端部から配管6に流出し、配管6を介してラジエーターに送られる。
底部15には、主凹部35と、第1の凹部31と、第2の凹部32と、第1の流路36と、第2の流路37と、が設けられる。主凹部35、第1の凹部31、第2の凹部32、第1の流路36および第2の流路37は、冷媒流路30を構成する。
(主凹部)
図3は、ケース10の平面図である。 主凹部35は、底部15の上面15aに設けられる。より詳細には、主凹部35は、台座部17の上面17aに設けられる。主凹部35は、上側に開口する。主凹部35は、上下方向から見て、水平平面内の一方向(本実施形態においてY軸方向)を長手方向とする略矩形である。主凹部35は、上下方向から見て、パッキン19およびパッキン19が嵌る凹溝18に囲まれる。
図3は、ケース10の平面図である。 主凹部35は、底部15の上面15aに設けられる。より詳細には、主凹部35は、台座部17の上面17aに設けられる。主凹部35は、上側に開口する。主凹部35は、上下方向から見て、水平平面内の一方向(本実施形態においてY軸方向)を長手方向とする略矩形である。主凹部35は、上下方向から見て、パッキン19およびパッキン19が嵌る凹溝18に囲まれる。
図2に示すように、主凹部35の開口は、スイッチング素子24により覆われる。すなわち、主凹部35の開口は、インバータ25の一部に覆われる。主凹部35の底面35aは、スイッチング素子24の下面24bと上下方向に対向する。スイッチング素子24の下面24bと、主凹部35の内壁面とで囲まれた空間は、冷媒流路30の一部を構成する。スイッチング素子24の下面24bには、複数の放熱ピン24aが設けられる。スイッチング素子24の下面24bおよび複数の放熱ピン24aは、冷媒流路30を流れる冷媒に接触する。
本実施形態によれば、インバータ25の表面の一部(本実施形態においてスイッチング素子24の下面24bおよび放熱ピン24aの表面)が、冷媒流路30の内壁面の一部を構成する。したがって、冷媒流路30を流れる冷媒に、インバータ25を直接的に冷却させることができる。これにより、冷媒によるインバータ25の冷却効率を高めることができる。
(第1の凹部および第2の凹部)
第1の凹部31および第2の凹部32は、主凹部35の底面35aから下側に凹む。第1の凹部31および第2の凹部32は、上側に開口する。第1の凹部31および第2の凹部32は、主凹部35の底面35aにおいて、Y軸方向に並ぶ。すなわち、第1の凹部31および第2の凹部32は、主凹部35の長手方向に並ぶ。第1の凹部31および第2の凹部32は、それぞれ主凹部35の長手方向両端部に位置する。
第1の凹部31および第2の凹部32は、主凹部35の底面35aから下側に凹む。第1の凹部31および第2の凹部32は、上側に開口する。第1の凹部31および第2の凹部32は、主凹部35の底面35aにおいて、Y軸方向に並ぶ。すなわち、第1の凹部31および第2の凹部32は、主凹部35の長手方向に並ぶ。第1の凹部31および第2の凹部32は、それぞれ主凹部35の長手方向両端部に位置する。
主凹部35、第1の凹部31および第2の凹部32は、全て上側に開口する。すなわち、主凹部35、第1の凹部31および第2の凹部32の開口方向は、ケース10の開口方向と一致する。このため、ケース10をダイカスト等の鋳造により成形する場合に、主凹部35、第1の凹部31および第2の32を金型の形状によって成形することができる。本実施形態の主凹部35、第1の凹部31および第2の32の形成には、切削等の後加工を必要としない。
(第1の流路)
図3に示すように、第1の流路36は、底部15の内部を水平平面に沿って延びる。第1の流路36は、第1開口36aと第2開口36bとを有する。第1の流路36は、第1開口36aにおいてケース10の外側面に開口する。また、第1の流路36は、第2開口36bにおいて第1の凹部31に開口する。すなわち、第1の流路36は、第1の凹部31とケース10の外側面とに開口する。第1開口36aには、配管6が接続される。
図3に示すように、第1の流路36は、底部15の内部を水平平面に沿って延びる。第1の流路36は、第1開口36aと第2開口36bとを有する。第1の流路36は、第1開口36aにおいてケース10の外側面に開口する。また、第1の流路36は、第2開口36bにおいて第1の凹部31に開口する。すなわち、第1の流路36は、第1の凹部31とケース10の外側面とに開口する。第1開口36aには、配管6が接続される。
第1の流路36は、全長に亘って直線状に延びる。本実施形態において、第1の流路36は、Y軸方向に延びる。本実施形態によれば、第1の流路36は、全長に亘って直線状であるため、ドリル等の切削工具を用いて底部15を切削加工することで容易に形成できる。
(第2の流路)
第2の流路37は、底部15の内部を水平平面に沿って延びる。第2の流路37は、第3開口37aと第4開口37bとを有する。第2の流路37は、第3開口37aにおいてケース10の外側面に開口する。また、第2の流路37は、第4開口37bにおいて第2の凹部32に開口する。すなわち、第2の流路37は、第2の凹部32とケース10の外側面とに開口する。第3開口37aには、配管6が接続される。第3開口37aは、第1開口36aと同方向を向く。 なお、本明細書において、「2つの開口が同方向を向く」とは、それぞれの開口の中心軸同士が厳密に平行な場合に加えて、それぞれの開口の中心軸同士が、互いに±45°以下の範囲で傾いている場合を含む。
第2の流路37は、底部15の内部を水平平面に沿って延びる。第2の流路37は、第3開口37aと第4開口37bとを有する。第2の流路37は、第3開口37aにおいてケース10の外側面に開口する。また、第2の流路37は、第4開口37bにおいて第2の凹部32に開口する。すなわち、第2の流路37は、第2の凹部32とケース10の外側面とに開口する。第3開口37aには、配管6が接続される。第3開口37aは、第1開口36aと同方向を向く。 なお、本明細書において、「2つの開口が同方向を向く」とは、それぞれの開口の中心軸同士が厳密に平行な場合に加えて、それぞれの開口の中心軸同士が、互いに±45°以下の範囲で傾いている場合を含む。
第2の流路37は、第1直線部38と第2直線部39とを有する。第1直線部38と第2直線部39は、互いに繋がっている。第1直線部38および第2直線部39は、それぞれ直線状に延びる。本実施形態において、第1直線部38は、Y軸方向に延びる。また、第2直線部39は、Y軸方向に対してX軸方向に傾斜して延びる。すなわち、第2直線部39は、第1直線部38の延びる方向に対して傾斜して延びる。したがって、第2の流路37は、第1直線部38と第2直線部39との接続部で折れ曲がった流路である。
本実施形態によれば、第2の流路37は、互いに繋がる2つの直線部(第1直線部38および第2直線部39)から構成される。このため、第2の流路37は、ドリル等の切削工具を用いて底部15に第1直線部38および第2直線部39を加工することで形成される。
第1直線部38は、第1端部38aと、第1端部38aの反対側の第2端部38bと、を有する。第1端部38aは、主凹部35の直下に位置する。すなわち、第1端部38aは、主凹部35の下側に位置し、上下方向から見て主凹部35と重なる。図2に示すように、第2端部38bは、ケース10の外側面に開口する。すなわち、第1直線部38は、第2端部38bにおいてケース10の外側面に開口する。第2端部38bの開口には、キャップ8が取り付けられ、キャップ8により塞がれる。例えば、第2端部38bの内周面には、螺旋状のねじ溝が形成される。また、キャップ8は例えばボルトであり、第2端部38bと螺合することにより、第2端部38bの開口に固定される。ボルトを使用することで、簡易な構成で第2端部38bの開口から冷媒が漏れる事を防止することができる。更に、第2端部38bの内周面とキャップ8との間に液体ガスケットを塗布してもよい。第2端部38bとキャップ8との間に液体ガスケットを塗布した場合、確実に冷媒の漏れを防止する事ができる。
第1端部38aと第2端部38bとの間には、第2の凹部32が位置する。したがって、第1直線部38は、第2の凹部32を貫通する。第1直線部38は、第1端部38aから第2の凹部32に至る領域と、第2の凹部32から第2端部38bに至る領域とを、有する。すなわち、第1直線部38の一部(第2の凹部32から第1端部38aに至る領域)は、第2の凹部32から直線状に延び第1端部38aに達する。なお、第2の凹部32から第1端部38aに至る領域は、第2の流路37を形成する切削加工に依存して設けられる領域であり、内部には冷媒が滞留した状態となる。
第2直線部39は、第3端部39aと、第3端部39aの反対側の第4端部39bとを有する。第3端部39aは、第1直線部38の第1端部38aに繋がる。したがって、第3端部39aは、主凹部35の直下に位置する。第4端部39bには、第3開口37aが設けられる。すなわち、第4端部39bは、ケース10の外側面に開口する。すなわち、第2直線部39は、第1端部38aからケース10の外側面まで延びる。
(まとめ)
次に、冷媒流路30内を流れる冷媒の経路について説明する。 冷媒は、第1開口36aに接続された配管6から冷媒流路30に流入する。冷媒流路30に流入した冷媒は、第1の流路36を通過して、第2開口36bにおいて第1の凹部31に流入し、さらに主凹部35の内部に達する。主凹部35に達した冷媒は、主凹部35の内壁面とスイッチング素子24の下面24bとに囲まれた空間を通過する過程で、スイッチング素子24を冷却する。主凹部35内の冷媒は、第2の凹部32を介して、第2の流路37に流入する。第2の流路37内の冷媒は、第2の凹部32から第3開口37a側に流れ、第3開口37aに接続された配管6に流出する。
次に、冷媒流路30内を流れる冷媒の経路について説明する。 冷媒は、第1開口36aに接続された配管6から冷媒流路30に流入する。冷媒流路30に流入した冷媒は、第1の流路36を通過して、第2開口36bにおいて第1の凹部31に流入し、さらに主凹部35の内部に達する。主凹部35に達した冷媒は、主凹部35の内壁面とスイッチング素子24の下面24bとに囲まれた空間を通過する過程で、スイッチング素子24を冷却する。主凹部35内の冷媒は、第2の凹部32を介して、第2の流路37に流入する。第2の流路37内の冷媒は、第2の凹部32から第3開口37a側に流れ、第3開口37aに接続された配管6に流出する。
本実施形態の第2の流路37の一部は、主凹部35の直下に位置する。すなわち、第2の流路37の一部は、主凹部35の下側に位置し、上下方向から見て主凹部35と重なる。言い換えると、本実施形態の冷媒流路30は、立体的に構成され上下方向から見て一部が交差する。冷媒流路30を立体的に構成することで、冷媒流路を平面的に構成する場合と比較して、冷媒流路30を水平方向に小型化することができる。
本実施形態によれば、第2の流路37の一部が主凹部35の直下に位置するため、主凹部35と第2の流路37とで挟まれた底部15の一領域が、第2の流路37を通過する冷媒によって冷却される。このため、主凹部35の内部の冷媒が、インバータ25の冷却により効率的に利用され、主凹部35の内部の冷媒によるインバータ25の冷却効率を高めることができる。
本実施形態によれば、主凹部35内において、インバータ25が直接的に冷媒に接触するため、複雑な流路を設けることなく、効率的にインバータ25を冷却できる。すなわち本実施形態によれば、インバータユニット1を安価に製造することができ、かつインバータ25の冷却効率を高めることができる。
本実施形態によれば、第1開口36aと、第3開口37aと、が互いに同方向を向く。このため、本実施形態によれば、第1開口36aおよび第3開口37aにそれぞれ接続される配管6を同方向に引き回すことができ、図示略のラジエーターへの接続を容易とすることができる。
インバータユニット1の設置空間において、配管6が延びる方向には、配管6を取りまわすための十分なスペースが必要となる。一対の配管が異なる方向に延び出る構造とする場合には、インバータユニット1の周囲において、それぞれの配管が延び出る方向に他の部材を配置することができない。本実施形態によれば、第1開口36aと第3開口37aとが同方向を向くことで、一対の配管6を同方向に引き出すことができる。これにより、インバータユニット1の周囲の設置空間において、他の部品の設置場所の自由度を高めることができる。
本実施形態では、冷媒流路30の第1開口36aに上流側の配管6が接続され、第3開口37aに下流側の配管6が接続される。したがって、冷媒流路30内の冷媒は、第1開口36aから主凹部35を経て第3開口37aに向かって流れる。本実施形態の冷媒流路30において、主凹部35から第1開口36aまでの経路は、主凹部35から第3開口37aまでの経路より短い。したがって、第1開口36aに上流側の配管6を接続することで、より低温の冷媒を主凹部35内に供給することができ、インバータ25の冷却効率を高めることができる。
<第2の流路の変形例>
本実施形態のインバータユニット1に採用可能な、変形例の第2の流路137説明する。本変形例の第2の流路137は、図3に仮想線(二点鎖線)として示される。本変形例の第2の流路137は、上述の実施形態の第2の流路37と比較して、全長に亘って直線状である点が異なる。
本実施形態のインバータユニット1に採用可能な、変形例の第2の流路137説明する。本変形例の第2の流路137は、図3に仮想線(二点鎖線)として示される。本変形例の第2の流路137は、上述の実施形態の第2の流路37と比較して、全長に亘って直線状である点が異なる。
本変形例の第2の流路137は、第2の凹部32からケース10の外側面まで直線状に延びる。第2の流路137は、Y軸方向に対してX軸方向に傾斜して延びる。第2の流路137は、第2の凹部32とケース10の外側面とに開口する。第2の流路137のケース10の外側面の開口には、配管6が接続される。本変形例によれば、第2の流路137は、全長に亘って直線状であるため、1つの直線状の孔を加工することで形成することができる。したがって、本変形例によれば、上述の実施形態の第2の流路37と比較して、冷媒流路30の加工工程を簡素化して製造コストの削減を図ることができる。
以上に、本発明の実施形態およびその変形例を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述の実施形態では、冷媒流路30の第1開口36aに上流側の配管6が接続され、第3開口37aに下流側の配管6が接続される場合について説明した。しかしながら、冷媒流路30の第1開口36aに下流側の配管6が接続され、第3開口37aに上流側の配管6が接続されていてもよい。
例えば、上記の実施形態のインバータユニット1を上下反転させてモータユニット3に搭載してもよい。
例えば、上記の実施形態のインバータユニット1を上下反転させてモータユニット3に搭載してもよい。
1…インバータユニット、2…モータ、3…モータユニット、6…配管、8…キャップ、10…ケース、15…底部、16…側壁部、25…インバータ、31…第1の凹部、32…第2の凹部、35…主凹部、35a…底面、36…第1の流路、37,137…第2の流路、38…第1直線部、38a…第1端部、38b…第2端部、39…第2直線部
Claims (6)
- インバータと、
前記インバータを収容するケースと、を備え、
前記ケースは、
水平平面に沿って延びる底部と、
前記底部の外縁から、上側に突出する側壁部と、を有し、
底部には、
上側に開口する主凹部と、
主凹部の底面から下側に凹む第1の凹部および第2の凹部と、
前記底部の内部を水平平面に沿って延びて前記第1の凹部と前記ケースの外側面とに開口する第1の流路と、
前記底部の内部を水平平面に沿って延びて前記第2の凹部と前記ケースの外側面とを繋ぐ第2の流路と、が設けられ、
主凹部の開口は、前記インバータの一部により覆われ、
前記第1の流路および前記第2の流路の前記ケースの外側面の開口には、それぞれ冷媒が流れる配管が接続され、
前記第2の流路の一部が、上下方向から見て前記主凹部と重なる、
インバータユニット。 - 前記第1の流路の前記ケースの外側面に対する開口と、前記第2の流路の前記ケースの外側面に対する開口と、が互いに同方向を向く、
請求項1に記載のインバータユニット。 - 前記第1の流路は、全長に亘って直線状に延び、
第2の流路は、
前記第2の凹部から直線状に延び前記主凹部の直下に位置する第1端部に達する第1直線部と、
前記第1端部から前記ケースの外側面まで直線状に延びる第2直線部と、を有し、
前記第2直線部は、前記第1直線部の延びる方向に対して傾斜して延びる、
請求項1又は2に記載のインバータユニット。 - 第1直線部は、前記第2の凹部を貫通し、前記第1端部の反対側の第2端部において前記ケースの外側面に開口し、
前記第2端部の開口はキャップにより塞がれる、
請求項3に記載のインバータユニット。 - 前記第1の流路および前記第2の流路は、それぞれ全長に亘って直線状に延びる、
請求項1又は2に記載のインバータユニット。 - 請求項1~5の何れか一項に記載のインバータユニットと、
前記インバータユニットから交流電流を供給される前記モータと、を備える、
モータユニット。
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