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公開番号2019205314
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191128
出願番号2018100582
出願日20180525
発明の名称電動パワーユニット
出願人日産自動車株式会社
代理人弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
主分類H02K 9/19 20060101AFI20191101BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】上下方向寸法を抑えつつ、強電接続部材の冷却が可能な電動パワーユニットの提供。
【解決手段】回転電機としてのモータ10と、モータに第1の強電接続部材としてのバスバ61,62,63を介して接続されて電力供給を行う電力制御部としてのインバータ20と、モータ10の内部に冷媒としてのオイルを循環させる冷媒循環機構30と、モータ10の下部に設けられ、モータ10を通過したオイルを貯留するオイル貯留部12と、を備え、バスバ61,62,63が、オイル貯留部12を通って配索されている。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項1】
回転電機と、
前記回転電機に第1の強電接続部材を介して接続されて電力供給を行う電力制御部と、
前記回転電機の内部に冷媒を循環させる冷媒循環機構と、
前記回転電機の下部に設けられ、前記回転電機を通過した前記冷媒を貯留する貯留部と、
を備え、
前記第1の強電接続部材が、前記貯留部を通って配索されている電動パワーユニット。
続きを表示(約 790 文字)【請求項2】
請求項1に記載の電動パワーユニットにおいて、
前記回転電機には、前記回転電機の回転を外部に伝達する動力伝達機構が接続され、
前記動力伝達機構は、前記冷媒を共用する電動パワーユニット。
【請求項3】
請求項2に記載の電動パワーユニットにおいて、
前記回転電機の筐体と前記動力伝達機構の筐体との少なくとも一方と、前記電力制御部の筐体とが一体に形成されている電動パワーユニット。
【請求項4】
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電動パワーユニットにおいて、
前記電力制御部は、電源に接続された第2の強電接続部材を有し、
前記第2の強電接続部材も、前記貯留部を通って配索されている電動パワーユニット。
【請求項5】
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電動パワーユニットにおいて、
前記第1の強電接続部材は、前記回転電機のコイルエンドと、前記電力制御部とを接続するバスバである電動パワーユニット。
【請求項6】
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の電動パワーユニットにおいて、
前記第1の強電接続部材は、前記貯留部と前記電力制御部の筐体の内部の制御部室とを区画する隔壁を貫通して前記電力制御部に接続され、
前記隔壁に開口されて前記第1の強電接続部材が貫通する貫通穴をシールし、かつ、前記第1の強電接続部材の接続部をシールするシール接続部材が設けられ、
前記シール接続部材が、前記貯留部の底部を形成する蓋材に支持されている電動パワーユニット。
【請求項7】
請求項6に記載の電動パワーユニットにおいて、
前記蓋材と前記シール接続部材とが、絶縁材により一体に形成されている電動パワーユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、電動パワーユニットに関する。
続きを表示(約 9,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、モータの駆動を制御するインバータとモータとを接続するバスバを、モータの冷却用のオイルで冷却するようにした車両用駆動装置の冷却構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された冷却構造は、回転電機の上方に設けられたキャッチタンクに貯留したオイルを、バスバのオイル案内部に滴下してバスバを冷却し、このオイルを、回転電機に滴下して回収するようにしている。これにより、回転電機の熱が、バスバを介してインバータに伝達されるのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2012−60785号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の従来技術では、インバータは、モータの上方位置に設けたキャッチタンクと同程度、もしくはそれよりも上方に筐体を配置する必要がある。このため、モータおよびインバータを備えた電動パワーユニットは、モータ上部にインバータおよびキャッチタンクを設置することになり、電動パワーユニットの上下方向寸法が大きくなる。
【0005】
本発明は、上記問題に着目して成されたもので、上下方向寸法を抑えつつ、バスバなどの強電接続部材の冷却が可能な電動パワーユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の目的を達成するため、本開示の電動パワーユニットは、電力制御部と回転電機との間で電力供給を行う強電部材を、オイル貯留部に配索した。
【発明の効果】
【0007】
本開示の電動パワーユニットは、上下方向寸法を抑えつつ、強電接続部材の冷却が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
実施の形態1の電動パワーユニットの全体の概略を示す断面図であって、電動パワーユニットの正面方向から見た図である。
実施の形態1の電動パワーユニットの概略を示す側面図である。
実施の形態1の電動パワーユニットの要部(バスバ)を示す図であり、図1Bの矢印YCの方向から見上げた矢視図である。
実施の形態1の電動パワーユニットの減速機構の構造説明図である。
実施の形態1の電動パワーユニットの要部の斜視図である。
実施の形態3電動パワーユニットの要部を示す断面図である。
実施の形態4の電動パワーユニットの全体の概略を示す断面図であって、電動パワーユニットの正面方向から見た図である。
実施の形態4の電動パワーユニットの概略を示す側面図である。
実施の形態4の電動パワーユニットの要部(バスバ)を下方から見上げた図である。
実施の形態5の電動パワーユニットの全体の概略を示す断面図であって、電動パワーユニットの正面方向から見た図である。
実施の形態5の電動パワーユニットの要部(バスバ)を下方から見上げた図である。
実施の形態6の電動パワーユニットの全体の概略を示す断面図であって、電動パワーユニットの正面方向から見た図である。
実施の形態6の電動パワーユニットの概略を示す側面図である。
実施の形態6の電動パワーユニットの要部(バスバ)を下方から見上げた図である。
実施の形態7の電動パワーユニットの全体の概略を示す断面図であって、電動パワーユニットの正面方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、図1A,図1B、図1Cに基づいて、実施の形態1の電動パワーユニットについて説明する。なお、図1A、は実施の形態1の電動パワーユニットの全体の概略を示す図であって、電動パワーユニットの正面図である。図1Bは、実施の形態1の電動パワーユニットの概略を示す側面図である。図1Cは電動パワーユニットの要部(バスバ)を示す図であり、図1Bの矢印YCの方向から見上げた矢視図である。
【0010】
図1Aに示すように、電動パワーユニットは、モータ(回転電機)10と、電力制御部としてのインバータ20と、冷媒循環機構30と、減速機構40(図1B参照)と、を備える。なお、この電動パワーユニットは、一例として、車両の駆動源として搭載されたものを示す。
【0011】
モータ10は、外周がモータハウジング11に覆われている。そして、モータ10の下部には、後述する冷却および潤滑用であり、かつ、絶縁性を有したオイルを貯留するオイル貯留部12を有する。
【0012】
オイル貯留部12は、モータハウジング11の底部に設けられ、モータハウジング11の下面を凹状の蓋材13により覆うことで形成されている。
なお、モータ10は、ステータ(不図示)およびロータ(不図示)を備え、ロータと一体の回転軸14(図2参照)を回転させる周知のもので、また、3相の交流モータである。
【0013】
この回転軸14は、図2に示す減速機構40に接続されている。
減速機構40は、回転軸14の回転を減速して、クランクシャフト(不図示)に伝達するもので、図2に示すような複数のギヤ41a,41b,41c,41dおよびハウジング42を備える。なお、図において矢印は、モータ10からドライブシャフトDSへの回転の伝達経路を示す。
【0014】
この減速機構40およびモータ10は、冷媒としてのオイルを共用しており、オイルは、図1Aに示す冷媒循環機構30により循環される。この冷媒循環機構30は、オイルポンプ31および熱交換器32を有している。オイルポンプ31は、モータ10の下部のオイル貯留部12のオイルを吸入し、モータ10のロータ(不図示)の内部に供給し、オイル貯留部12に落下させることでオイルを循環させる。また、熱交換器32は、オイルの熱を外気に放熱する。なお、冷媒循環機構30は、このようにオイルポンプ31を有するものに限定されず、モータ10のロータ(不図示)の回転や各ギヤ41a〜41dの回転でオイルを掻き上げて循環させる構造のものを用いてもよい。
【0015】
インバータ20は、周知のように、電源としてのバッテリ50から強電線60を介して入力される直流電力を、交流電力に変換してモータ10に出力するものである。また、インバータ20は、インバータハウジング21の内側のインバータ室22に、周知の平滑コンデンサ23および半導体モジュール24を備える。なお、インバータハウジング21は、モータハウジング11と一体成形することで、部品点数の削減を図っている。
【0016】
半導体モジュール24とモータ10のコイルエンド15とが、強電接続部材としてのU相、V相、W相の3本のバスバ61,62,63により接続されている。なお、バスバ61,62,63とコイルエンド15との接続は、モータ10に設けられた端子台16を介して行われている。
【0017】
これらのバスバ61,62,63は、インバータ側バスバ61a,62a,63a(図1B参照)と、モータ側バスバ61b,62b,63b(図1A,図1C参照)とを接続して形成されている。
【0018】
インバータ側バスバ61a,62a,63aは、図1Bに示すように、インバータ20の半導体モジュール24から下方に垂下され、インバータハウジング21内のインバータ室22とオイル貯留部12とを区画する隔壁25を貫通して設けられている。
【0019】
モータ側バスバ61b,62b,63bは、図1Aに示すように、インバータ側バスバ61a,62a,63aの下端に接続され、かつ、水平方向にL字状に延在され、かつ、モータ10のコイルエンド15向けて立ち上げられている(図3参照)。
【0020】
また、インバータ側バスバ61a,62a,63aとモータ側バスバ61b,62b,63bとの接続箇所には、シール接続部材64が設けられている。
このシール接続部材64は、蓋材13と同一の絶縁性を有した樹脂材料により一体成形され、かつ、バスバ61,62,63をインサート成形し、バスバ61〜63とも一体に形成されている。
【0021】
シール接続部材64は、オイル貯留部12のオイルに対し、インバータ側バスバ61a,62a,63aとモータ側バスバ61b,62b,63bとの接続部分をシールしている。さらに、シール接続部材64は、隔壁25に開口されてインバータ側バスバ61a,62a,63aが貫通する貫通穴25a(図1B参照)の内周との接触部に沿ってシール材64aが設けられ、この貫通穴をシールしている。
【0022】
なお、蓋材13は、シール接続部材64と一体に形成されることにより、シール接続部材64およびバスバ61,62,63を支持している。
【0023】
そして、バスバ61,62,63は、インバータ側バスバ61a,62a,63aの下端部およびモータ側バスバ61b、62b、63bがオイル貯留部12のオイルに浸漬されている。
【0024】
さらに、バッテリ50とインバータ20とを接続する強電線60の一部を形成するバスバ(第2の強電部材)65が、オイル貯留部12に配索されている。すなわち、バスバ65は、図1Aに示すように、略L字状に形成され、蓋材13の側壁に設けられたシール部材66と、隔壁25に設けられたシール部材67を通ってインバータ室22に配索されている。なお、各シール部材66,67は、オイル貯留部12のオイルに対して、外部およびインバータ室22をシールする。
【0025】
(実施の形態1の作用)
次に、実施の形態1の作用を説明する。
冷媒循環機構30は、オイル貯留部12のオイルをモータ10および減速機構40に供給し、潤滑および冷却を行う。また、モータ10および減速機構40に供給されたオイルは、オイル貯留部12に落下し、冷媒循環機構30によりモータ10および減速機構40に供給され、循環する。
【0026】
また、強電接続部材であるバスバ61,62,63およびバスバ65は、オイル貯留部12のオイルに浸漬されているため、オイルにより冷却され、温度上昇が抑制される。このように、バスバ61〜63,65の冷却をオイルへの浸漬により行うため、モータ10の駆動状態によりオイルの供給状態が変化することが無く、低回転数・高トルク領域であっても、冷却性能を損なうことが無い。
【0027】
ちなみに、特許文献1に記載のものでは、モータが低回転数・高トルクで駆動している場合、オイルの掻き上げ量が減少し、モータ上部に配置されたバスバへのオイルの供給量が減少し、冷却性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【0028】
(実施の形態1の効果)
以下に、実施の形態1の電動パワーユニットの効果を列挙する。
(1) 実施の形態1の電動パワーユニットは、
回転電機としてのモータ10と、
モータに第1の強電接続部材としてのバスバ61,62,63を介して接続されて電力供給を行う電力制御部としてのインバータ20と、
モータ10の内部に冷媒としてのオイルを循環させる冷媒循環機構30と、
モータ10の下部に設けられ、モータ10を通過したオイルを貯留するオイル貯留部12と、
を備え、
バスバ61,62,63が、オイル貯留部12を通って配索されている。
このように、オイルがもともと貯留されているオイル貯留部12に溜まっているところにバスバ61,62,63を配索しているため、電動パワーユニットの上部に、冷媒のキャッチタンクや、インバータ20を配置する必要が無い。
このため、電動パワートユニットの上下方向寸法を抑え、コンパクトに形成することが可能となり、車載に有利となる。
加えて、モータ10の駆動状態に関わらず、常時、バスバ61,62,63がオイルに浸漬されてその冷却を行うことができ、低回転数・高トルク領域でオイルの供給量が減少することなく、安定した冷却性能を得ることができる。
【0029】
(2) 実施の形態1の電動パワーユニットは、
モータ10には、モータ10の回転を外部に伝達する動力伝達機構としての減速機構40が接続され、減速機構40は、オイルを共用する。
したがって、バスバ61,62,63は、モータ10および減速機構40において潤滑、冷却に用いるオイルを利用して冷却することができ、これらの冷却を個別に行うものと比較して、構造の簡略化を図り、コンパクト化が可能である。
【0030】
(3) 実施の形態1の電動パワーユニットは、
モータハウジング11とインバータハウジング21とが一体に形成されている。
したがって、モータハウジング11とインバータハウジング21とを別体としたものと比較して、小型、軽量、低コスト化を図ることができる。特に、インバータハウジング21をオイル貯留部12を有するモータハウジング11と一体とすることにより、バスバ61,62,63の長さを抑え、損失低減による発熱量低減が可能となる。
【0031】
(4) 実施の形態1の電動パワーユニットは、
インバータ20は、電源としてのバッテリ50に接続された第2の強電接続部材としてのバスバ65を有し、
バスバ65も、オイル貯留部12を通って配索されている。
したがって、バスバ65の冷却も行うことができる。よって、インバータ20の入力側、出力側の両方のバスバ61〜63,65の冷却が可能となる。また、このバスバ65の冷却を行うのにあたり、上記の(1)で記載した効果を得ることができる。
【0032】
(5) 実施の形態1の電動パワーユニットは、
バスバ61,62,63は、モータ10のコイルエンド15と、インバータ20とを接続する。
したがって、モータ10のコイルエンド15と、インバータ20とを接続するバスバ61,62,63を、コンパクトに冷却することが可能となる。
【0033】
(6) 実施の形態1の電動パワーユニットは、
バスバ61,62,63は、オイル貯留部12と、インバータハウジング21の内部の制御部室としてのインバータ室22とを区画する隔壁25を貫通してインバータ20に接続され、
隔壁25に開口されてバスバ61,62,63が貫通する貫通穴25aをシールし、かつ、バスバ61,62,63の接続部をシールするシール接続部材64が設けられ、
シール接続部材64が、オイル貯留部12の底部を形成する蓋材13に支持されている。
オイル貯留部12の蓋材13が、シール接続部材64を介してバスバ61,62,63を支持するため、バスバ61,62,63を固定する部品を削減し、小型化、軽量化、低コスト化が可能となる。
しかも、シール接続部材64は、貫通穴25aのシールも行うため、さらに部品点数を削減でき、さらに小型化、軽量化、低コスト化が可能となる。
【0034】
(7) 実施の形態1の電動パワーユニットは、
蓋材13とシール接続部材64とが、絶縁材により一体に形成されている。
したがって、さらに部品点数を削減し、さらに小型化、軽量化、低コスト化が可能となる。加えて、本実施の形態1では、蓋材13とシール接続部材64を樹脂により形成しているため、さらなる軽量化が可能となる。
【0035】
(他の実施の形態)
以下に、他の実施の形態の電動パワーユニットについて説明する。なお、他の実施の形態の電動パワーユニットについて説明するのにあたり、共通するものには共通する符号を付けて説明を省略する。
【0036】
(実施の形態2)
実施の形態2は、実施の形態1の変形例であり、蓋材13とシール接続部材64との素材を異ならせた例であり、構成上の差異が少ないため、図示は省略する。
【0037】
例えば、蓋材13として金属や樹脂など絶縁性は問わない素材を用い、シール接続部材64として、絶縁性を有した樹脂などを用いることができる。なお、シール接続部材64は、接着剤や溶着などを用いて、蓋材13に一体的に固定されているものとする。
したがって、実施の形態2にあっても、実施の形態1で述べたのと同様の理由により上記(6)を除く(1)〜(5)の効果を奏する。
【0038】
(実施の形態3)
図4に基づいて、実施の形態3の電動パワーユニットについて説明する。
この実施の形態3は、実施の形態1の変形例であり、インバータ320の配置および第1の強電接続部材としてのバスバ361,362,363の構造および第2の強電接続部材としての強電線360の構造が異なる。
【0039】
インバータ320は、モータハウジング11と離れて配置され、インバータハウジング321は、モータハウジング11とは別体に形成されている。
【0040】
バッテリ50は、強電線360を介してインバータ320と接続されている。
強電線360は、オイル貯留部312を横断するバスバ360bを備える。そして、強電線360は、バッテリ50とバスバ360bとを接続する強電線部360aと、バスバ360bとインバータ320とを接続する強電線部360cとを備える。なお、バスバ360bの両端部は、蓋材313を貫通する部位がシール材360d,360eによりシールされている。
【0041】
また、インバータ320とモータ10の端子台16との接続は、バスバ361,362,363および強電線365により成されている。なお、強電線365は、図示は省略するが、各バスバ361,362,363に独立して接続されたものが並列に設けられている。
【0042】
各バスバ361,362,363は、実施の形態1で示したモータ側バスバ61b,62b,63bに相当し、蓋材313を貫通する部位がシール材366によりシールされている。
【0043】
なお、図4では、図示の上で、バスバ360bは、バスバ361,362,363と重ならないよう下方に配置して表示しているが、これは図示上の都合であり、両者は水平方向に同じ高さに配置することができる。したがって、オイル貯留部312は、図示の上で実施の形態1で示したオイル貯留部12よりも深く表示しているが、実際には同様の深さであるものとする。
【0044】
以上説明した実施の形態3にあっても、実施の形態1で述べたのと同様の理由により実施の形態1で述べた(1)(2)(4)(5)の効果を奏する。
【0045】
(実施の形態4)
図5A,図5B,図5Cに基づいて、実施の形態4の電動パワーユニットについて説明する。なお、図5Aは、実施の形態4の電動パワーユニットの全体の概略を示す断面図であって、電動パワーユニットの正面方向から見た図である。図5Bは、実施の形態4の電動パワーユニットの概略を示す側面図である。図5Cは、実施の形態4の電動パワーユニットの要部(バスバ)を下方から見上げた図である。
【0046】
この実施の形態4は、第1の強電接続部材としての3相のバスバ461,462,463をオイル貯留部12に配索し、第2の強電接続部材としての強電線460は、オイル貯留部12の外部に配索した例である。
【0047】
図5Bに示すように、バッテリ50とインバータ20とを接続する強電線460は、オイル貯留部12の外部を配索されてインバータ20に設けられた強電接続部464に接続されている。
【0048】
また、バスバ461,462,463は、図5Aに示すように、インバータハウジング21の側面に設けられたシール接続部材465からオイル貯留部12に達するまで下方に延在されている。また、バスバ461,462,463は、オイル貯留部12において、実施の形態1のモータ側バスバ61b,62b,63bと同様に水平方向に延在されて、端子台16に向かって立ち上げられている。
【0049】
以上説明した実施の形態4の電動パワーユニットにあっても、実施の形態1で述べたのと同様の理由により実施の形態1で述べた(1)(2)(3)(5)の効果を奏する。
【0050】
(実施の形態5)
次に、実施の形態5の電動パワーユニットについて説明する。この実施の形態5は、実施の形態4の変形例であり、実施の形態4との相違点のみ説明する。
図6Aは、実施の形態5の電動パワーユニットの全体の概略を示す断面図であって、電動パワーユニットの正面方向から見た図である。また、図6Bは、バスバ561,562,563を下方から見上げた図である。
(【0051】以降は省略されています)

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