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CN110718997B - 驱动单元 - Google Patents

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CN110718997B
CN110718997B CN201910617780.7A CN201910617780A CN110718997B CN 110718997 B CN110718997 B CN 110718997B CN 201910617780 A CN201910617780 A CN 201910617780A CN 110718997 B CN110718997 B CN 110718997B
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inverter
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日高祐一
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

本发明提供在将马达与逆变器一体化的结构中，能够抑制结构的复杂化且能够抑制马达与逆变器之间的传热的驱动单元。驱动单元具备马达、控制单元及分隔构件。控制单元具备与马达进行电力的授受的逆变器和收容逆变器的外壳。分隔构件配置于马达与逆变器之间。分隔构件具备：第一热传导构件；第二热传导构件，其配置在第一热传导构件的厚度方向的第一侧，并且与第一热传导构件相比热传导率低；以及第三热传导构件，其配置于所述第一热传导构件的厚度方向的第二侧，并且与所述第一热传导构件相比热传导率低。第一热传导构件与外壳结合。

Description

驱动单元
技术领域
本申请基于2018年7月13日申请的日本国专利申请第2018-133565号而主张优先权、其内容援引于此。
本发明涉及驱动单元。
背景技术
以往，已知有将收容马达的第一壳和收容与马达连接的电力转换器的第二壳一体化而得到的驱动装置(例如参照日本国特开2015-107030号)。在这样的驱动装置中，在第一壳的突条部与第二壳的突条部之间配置有潜热蓄热件，由此抑制马达与电力转换器之间的传热，从而能够独立地进行马达及电力转换器各自的温度管理。
另外，在上述这样的驱动装置中，由于在第一壳的突条部与第二壳的突条部之间收容潜热蓄热件，因此导致结构复杂化。在这样的一体化的驱动装置中，对于将第一壳的内部空间与第二壳的内部空间之间分隔的构件，希望通过简易的结构来抑制马达与电力转换器之间的传热。
发明内容
本发明的方案的目的在于提供在将马达与逆变器一体化的结构中，能够抑制结构的复杂化且抑制马达与逆变器之间的传热的驱动单元。
本发明采用了以下的方案。
(1)本发明的一方案的驱动单元具备：马达；逆变器，其与所述马达进行电力的授受；壳体，其收容所述马达及所述逆变器；以及分隔构件，其配置于所述马达与所述逆变器之间，所述分隔构件具备：第一热传导构件；第二热传导构件，其配置于所述第一热传导构件的厚度方向的第一侧，并且与所述第一热传导构件相比热传导率低；以及第三热传导构件，其配置于所述第一热传导构件的厚度方向的第二侧，并且与所述第一热传导构件相比热传导率低，所述第一热传导构件与所述逆变器侧的所述壳体及散热器中的至少任一方结合。
(2)在上述(1)记载的驱动单元中，也可以是，所述第一热传导构件的一部分从所述第二热传导构件露出并与所述逆变器侧的所述壳体及所述散热器中的至少任一方接触。
(3)在上述(1)或(2)记载的驱动单元中，也可以是，所述马达侧的所述壳体与所述逆变器侧的所述壳体经由与所述壳体相比热传导率低的密封构件而结合。
(4)在上述(1)至(3)中任一项记载的驱动单元中，也可以是，所述分隔构件构成所述逆变器的罩。
(5)在上述(1)至(4)中任一项记载的驱动单元中，也可以是，所述分隔构件的外形形成为具有凹部的形状或形成为平板状。
(6)在上述(1)至(5)中任一项记载的驱动单元中，也可以是，在所述第二热传导构件和所述第三热传导构件中，接近所述马达地配置的一方形成为比另一方厚。
根据上述(1)，能够通过与第一热传导构件相比热传导率低的第二热传导构件和第三热传导构件来抑制马达与逆变器之间的传热。第二热传导构件能够抑制相对高温的马达侧的气氛温度向逆变器侧传热。另外，第一热传导构件与逆变器侧的壳体及散热器中的至少任一方结合，因此促进传递到第一热传导构件的热量向逆变器侧的壳体或散热器放出。由此，能够抑制逆变器侧的气氛温度因马达侧的气氛温度而上升。
在上述(2)的情况下，能够促进第一热传导构件与逆变器侧的壳体或散热器之间的热传导，促进传递到第一热传导构件的热量的放出。
在上述(3)的情况下，能够抑制马达侧的壳体与逆变器侧的壳体之间的传热。
在上述(4)的情况下，能够抑制油等异物从马达侧向逆变器侧混入。
在上述(5)的情况下，能够提高与分隔构件的形状相关的通用性。
在上述(6)的情况下，马达侧的第二热传导构件能够抑制逆变器侧的气氛温度因相对高温的马达侧的气氛温度而上升。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的驱动单元的结构的分解立体图。
图2是表示本发明的实施方式中的驱动单元的结构的剖视图。
图3是将本发明的实施方式中的驱动单元的分隔构件的一部分放大地示出的剖视图。
图4是将本发明的实施方式中的驱动单元的分隔构件的一部分剖切地示出的立体图。
图5是表示搭载本发明的实施方式的驱动单元的车辆的一部分的结构的图。
图6是表示本发明的实施方式的第一变形例中的驱动单元的结构的剖视图。
图7是表示本发明的实施方式的第二变形例中的驱动单元的结构的剖视图。
图8是表示本发明的实施方式的第三变形例中的驱动单元的结构的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的驱动单元的一实施方式。
图1是表示本发明的实施方式中的驱动单元10的分解立体图。图2是表示本发明的实施方式中的驱动单元10的结构的剖视图。图3是将本发明的实施方式中的驱动单元10的分隔构件15的一部分放大地示出的剖视图。图4是将本发明的实施方式中的驱动单元10的分隔构件15的一部分剖切地示出的立体图。
驱动单元10例如搭载于车辆1。如图1所示，驱动单元10具备马达11、一体地固定于马达11的控制单元13、以及配置于马达11与控制单元13之间的分隔构件15。
马达11例如是三相交流的无刷DC马达。三相是U相、V相及W相。马达11具备：转子21，其具有励磁用的永久磁铁；定子23，其具有用于产生使转子21旋转的旋转磁场的三相的定子绕组；以及马达壳25。例如，马达11是在定子23的内侧配置转子21的内转子型马达。
马达11连结于变速器。变速器例如收容在固定于马达壳25的变速器箱27内。马达11的转子21的旋转轴21a贯穿变速器箱27并连结于变速器。
马达壳25的外形例如形成为有底圆筒状。马达壳25除了收容转子21及定子23之外，还收容作为冷却介质的工作油28。在马达11的运转中，工作油28与转子21及定子23进行热交换，并且在马达壳25内飞散。由此，在马达11的运转中的马达壳25内的气氛温度变高。
马达壳25具备配置控制单元13的搭载台29。搭载台29的外形例如形成为矩形筒状，搭载台29设于马达壳25的外周面上。
控制单元13具备与马达11进行电力授受的逆变器31和外壳33。逆变器31与马达11的三相的定子绕组连接。
需要说明的是，控制单元13除了具备逆变器31之外，也可以具备升压电路、控制基板及电流传感器等。
外壳33的外形例如形成为箱型。外壳33收容逆变器31。如图2及图3所示，马达壳25与外壳33例如经由与马达壳25及外壳33相比热传导率低的密封构件35而结合。
密封构件35例如是纸密封件等绝热性的构件。密封构件35的外形例如形成为矩形的环板状。密封构件35例如配置于马达壳25中的搭载台29的顶端29a与外壳33的周缘的开口端33a之间。密封构件35抑制马达壳25与外壳33之间的直接的传热。
分隔构件15的外形例如形成为具有向马达11侧成为凹形状的凹部15a的浴缸状。如图3及图4所示，分隔构件15具备第一热传导构件41和与第一热传导构件41相比热传导率低的一对第二热传导构件42。一对第二热传导构件42将第一热传导构件41从厚度方向的两侧夹入而层叠于第一热传导构件41。一对第二热传导构件42中的配置于马达11侧的马达侧热传导构件(第二热传导构件)42a的厚度形成为比配置于逆变器31侧的逆变器侧热传导构件(第三热传导构件)42b的厚度厚。
第一热传导构件41例如由钢、铜或铝等金属材料形成。第二热传导构件42例如由聚酰胺等树脂材料形成。需要说明的是，第二热传导构件42也可以由绝热性的材料形成。
分隔构件15与控制单元13的外壳33结合。例如，在分隔构件15的周缘部处从一对第二热传导构件42露出的第一热传导构件41的端部41a与外壳33的开口端33a直接接触。第一热传导构件41的端部41a例如具有通过将逆变器侧热传导构件42b的一部分切除等而在外壳33侧从第二热传导构件42露出的露出部41b。第一热传导构件41在马达壳25侧不从第二热传导构件42露出，不与马达壳25直接接触。
以下，说明搭载本实施方式的驱动单元10的车辆1的一例。图5是表示搭载本实施方式的驱动单元10的车辆1的一部分的结构的图。
如图5所示，车辆1具备蓄电池51(BATT)、行驶驱动用的马达11(MOT)及控制单元13。
蓄电池51例如是作为车辆1的动力源的高压的蓄电池。蓄电池51具备蓄电池外壳和收容于蓄电池外壳内的多个蓄电池模块。蓄电池模块具备串联连接的多个蓄电池单元。蓄电池51具备与控制单元13的直流连接器13a连接的正极端子PB及负极端子NB。正极端子PB及负极端子NB与在蓄电池外壳内串联连接的多个蓄电池模块的正极端及负极端连接。
马达11通过从蓄电池51供给的电力来产生旋转驱动力(动力运行动作)。马达11也可以通过输入到旋转轴的旋转驱动力来产生发电电力。对于马达11，也可以构成为能够传递内燃机的旋转动力。
控制单元13具备构成逆变器31的功率模块52及电容器单元53、电阻器54、第一电流传感器55、第二电流传感器56、电子控制单元57(MOTECU)及栅极驱动单元58(G/D)。
功率模块52例如通过三相连接器13b而连接于马达11的三相的定子绕组。功率模块52将从蓄电池51输入的直流电力转换成三相交流电力。功率模块52也可以将从马达11输入的三相交流电力转换成直流电力。由功率模块52转换而得到的直流电力能够向蓄电池51供给。
功率模块52具备由电桥连接的多个开关元件形成的电桥电路。例如，开关元件是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或MOSFET(MetalOxide Semi-conductorField Effect Transistor)等晶体管。例如，在电桥电路中，成对的高侧臂U相晶体管UH及低侧臂U相晶体管UL、成对的高侧臂V相晶体管VH及低侧臂V相晶体管VL、成对的高侧臂W相晶体管WH及低侧臂W相晶体管WL分别电桥连接。
高侧臂的各晶体管UH、VH、WH通过集电极连接于正极汇流排PI而构成高侧臂。在各相中高侧臂的各正极汇流排PI连接于电容器单元53的正极汇流排53p。
低侧臂的各晶体管UL、VL、WL通过发射极连接于负极汇流排NI而构成低侧臂。在各相中，低侧臂的各负极汇流排NI连接于电容器单元53的负极汇流排53n。
需要说明的是，对于各正极汇流排PI、53p彼此的连接及各负极汇流排NI、53n彼此的连接，例如比螺栓紧固连结小型，并且采用基于激光焊接或线夹的连接等以便抑制绝缘部位的热损伤。
在各相中，高侧臂的各晶体管UH、VH、WH的发射极在连接点TI处连接于低侧臂的各晶体管UL、VL、WL的集电极。
在功率模块52的各相中形成连接点TI的输入输出汇流排59连接于输入输出端子Q1。输入输出端子Q1连接于三相连接器13b。功率模块52的各相的连接点TI经由输入输出汇流排59、输入输出端子Q1及三相连接器13b而连接于马达11的各相的定子绕组。
电桥电路在各晶体管UH、UL、VH、VL、WH、WL的集电极-发射极间具备以从发射极朝向集电极而成为顺向的方式连接的二极管。
功率模块52基于从栅极驱动单元58向各晶体管UH、VH、WH、UL、VL、WL的栅极输入的开关指令即栅极信号，对各相的晶体管对的接通(导通)/断开(截止)进行切换。功率模块52通过将从蓄电池51输入的直流电力转换为三相交流电力，使向马达11的三相的定子绕组的通电依次换流，从而向三相的定子绕组通入交流的U相电流、V相电流及W相电流。功率模块52也可以通过与马达11的旋转取得了同步的各相的晶体管对的接通(导通)/断开(截止)驱动来将从马达11的三相的定子绕组输出的三相交流电力转换为直流电力。
电容器单元53具备平滑电容器53a和噪声滤波器53b。
平滑电容器53a经由正极汇流排53p及负极汇流排53n而连接在功率模块52的多个正极汇流排PI及负极汇流排NI之间。
平滑电容器53a将伴随功率模块52的各晶体管UH、UL、VH、VL、WH、WL的接通/断开的切换动作而产生的电压变动平滑化。
噪声滤波器53b经由正极汇流排53p及负极汇流排53n而连接在功率模块52的多个正极汇流排PI及负极汇流排NI之间。
噪声滤波器53b具备串联连接的两个电容器。两个电容器的连接点连接于车辆1的车身地面等。
电阻器54经由正极汇流排53p及负极汇流排53n而连接在功率模块52的正极汇流排PI及负极汇流排NI之间。
第一电流传感器55配置于构成功率模块52的各相的连接点TI且与输入输出端子Q1连接的输入输出汇流排59，用于检测U相、V相及W相各自的电流。第二电流传感器56配置于电阻器54与直流连接器13a之间，用于检测蓄电池51的输出电流。
第一电流传感器55及第二电流传感器56分别通过信号线连接于电子控制单元57。
电子控制单元57控制马达11的各动作。例如，电子控制单元57是通过由CPU(Central Processing Unit)等处理器执行规定的程序而发挥功能的软件功能部。软件功能部是具备CPU等处理器、保存程序的ROM(ReadOnly Memory)、暂时存储数据的RAM(RandomAccess Memory)、以及计时器等电子电路的ECU(Electronic Control Unit)。需要说明的是，电子控制单元57的至少一部分也可以是LSI(Large Scale Integration)等集成电路。例如，电子控制单元57执行使用第一电流传感器55的电流检测值和与对马达11发出的转矩指令值对应的电流目标值的电流的反馈控制等，生成向栅极驱动单元58输入的控制信号。例如，电子控制单元57也可以执行使用第一电流传感器55的电流检测值和与对马达11发出的再生指令值对应的电流目标值的电流的反馈控制等，生成向栅极驱动单元58输入的控制信号。控制信号是表示对功率模块52的各晶体管UH、VH、WH、UL、VL、WL进行接通(导通)/断开(截止)驱动的时机的信号。例如，控制信号是脉冲宽度调制后的信号等。
栅极驱动单元58基于从电子控制单元57接收的控制信号，生成用于对功率模块52的各晶体管UH、VH、WH、UL、VL、WL实际进行接通(导通)/断开(截止)驱动的栅极信号。例如，栅极驱动单元58执行控制信号的放大及电平移位等，来生成栅极信号。
如上所述，根据本实施方式的驱动单元10，能够由分隔构件15抑制马达11与逆变器31之间的传热，并且对于马达11及逆变器31的发热能够促进放热。通过将第一热传导构件41夹入的一对第二热传导构件42(马达侧热传导构件(第二热传导构件)42a及逆变器侧热传导构件(第三热传导构件)42b)而能够抑制马达11与逆变器31之间的传热。马达侧热传导构件42a能够抑制相对高温的马达11侧的气氛温度向逆变器31侧传热。
并且，与一对第二热传导构件42相比热传导率高的第一热传导构件41与控制单元13的外壳33直接接触而结合，因此促进传递到第一热传导构件41的热量向外壳33放出。由此，能够抑制逆变器31侧的气氛温度因马达11侧的气氛温度而上升。
另外，马达壳25与外壳33经由密封构件35而结合，并不直接接触，因此能够抑制马达壳25与外壳33之间的传热。
另外，马达侧热传导构件42a形成为比逆变器侧热传导构件42b厚，因此能够抑制从与逆变器31侧相比相对高温的马达11侧向逆变器31侧传热。
以下，说明实施方式的变形例。
图6是表示本发明的实施方式的第一变形例的驱动单元10的结构的剖视图。在上述的实施方式中，分隔构件15的外形形成为具有凹部15a的浴缸状，但不限定于此。分隔构件15的外形也可以形成为其他形状。在图6所示的第一变形例中，分隔构件15的外形形成为平板状。
根据该第一变形例，能够提高与分隔构件15的形状相关的通用性。
图7是表示本发明的实施方式的第二变形例中的驱动单元10的结构的剖视图。如图7所示的第二变形例那样，在上述的实施方式中，控制单元13也可以具备搭载逆变器31的冷却构件61。冷却构件61例如是散热器及水套等。
根据该第二变形例，能够促进传递到第一热传导构件41的热量的放出。
图8是表示本发明的实施方式的第三变形例中的驱动单元10的结构的剖视图。在上述的实施方式中，分隔构件15也可以构成逆变器31的罩。在图8所示的第三变形例中，控制单元13具备板状的壳62而代替箱型的外壳33。分隔构件15以覆盖逆变器31的方式与壳62结合。
根据该第三变形例，能够抑制油等异物从马达11侧向逆变器31侧混入。
作为例子提示了本发明的实施方式，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种的形态进行实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种的省略、替换及变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨，同样地这些实施方式、其变形是记载于技术方案的发明和包含于其均等的范围的发明。

Claims (6)

1.一种驱动单元，其中，
所述驱动单元具备：
马达；
逆变器，其与所述马达进行电力的授受；
壳体，其收容所述马达及所述逆变器；以及
分隔构件，其配置于所述马达与所述逆变器之间，
所述分隔构件具备：第一热传导构件；第二热传导构件，其配置于所述第一热传导构件的厚度方向的第一侧，并且与所述第一热传导构件相比热传导率低；以及第三热传导构件，其配置于所述第一热传导构件的厚度方向的第二侧，并且与所述第一热传导构件相比热传导率低，
所述第一热传导构件与所述逆变器侧的所述壳体及散热器中的至少任一方结合，
所述第一热传导构件的一部分从所述第三热传导构件露出并与所述逆变器侧的所述壳体及所述散热器中的至少任一方接触，不与所述马达侧的所述壳体直接接触。
2.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，
所述第一热传导构件在所述马达侧不从所述第二热传导构件露出。
3.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，
所述马达侧的所述壳体与所述逆变器侧的所述壳体经由与所述壳体相比热传导率低的密封构件而结合。
4.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，
所述分隔构件构成所述逆变器的罩。
5.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，
所述分隔构件的外形形成为具有凹部的形状或形成为平板状。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动单元，其中，
在所述第二热传导构件和所述第三热传导构件中，接近所述马达地配置的一方形成为比另一方厚。
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