逆变器一体型电动机的制作方法

1.本发明涉及逆变器一体型电动机。

背景技术：

2.在电动机和逆变器一体化的逆变器一体型电动机中，随着电动汽车(ev)的车内空间和续航距离的扩大，对小型化、薄型化的要求进一步增加。此时，由于装置的小型化使得发热密度上升，所以谋求耐热度低的逆变器部件的冷却。另外，装置的薄型化使得逆变器的电动机搭载性成为课题，要求对于推进小型化的电动机配置凹凸少的逆变器的结构。
3.作为本技术发明的背景技术，已知有下述的专利文献1。在专利文献1中，公开了通过在旋转电机1的中间构件3中埋设电流传感器304，能够抑制整体大型化的电路装置。现有技术文献专利文献
4.专利文献1:日本特开2011-250645号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题
5.在专利文献1的技术中，如果没有电流传感器304的冷却机构而收容在电动机壳体内，则在电流传感器304内产生传感误差，产生可靠性差的问题。鉴于此，本发明的课题在于，在考虑电流传感器的冷却的同时，还实现逆变器一体型电动机的小型化。解决问题的技术手段
6.本发明的逆变器一体型电动机具备：功率模块，其将直流电流变换为交流电流；流路形成体，其以在所述功率模块中流过制冷剂且覆盖所述功率模块的方式形成；逆变器，其在内部设置所述功率模块和所述流路形成体；电流传感器，其检测所述交流电流；电动机，其具有定子和转子；以及电动机壳体，其收纳所述定子和所述转子，所述功率模块配置在隔着所述定子和所述转子与所述电动机的旋转轴相对的位置，从所述旋转轴的垂直方向观察时，所述电流传感器配置在所述流路形成体和所述定子的线圈端部之间，且所述电流传感器的至少一部分收纳在所述电动机壳体内。发明的效果
7.根据本发明，能够提供一种兼顾电流传感器的冷却性能的提高和装置整体的小型化的逆变器一体型电动机。
附图说明
8.图1是本发明的一个实施方式的逆变器一体型电动机的整体立体图。图2是图1的分解图。图3是说明现有的逆变器的内部结构的图。图4是说明本发明的逆变器的内部结构的图。
图5是图1的b-b剖面图。图6是图1的a-a剖面图。图7是说明图6的逆变器与电动机的接合部分的图。
具体实施方式
9.以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，实施方式是用于说明本发明的示例，为了使说明明确，适当省略和简化。本发明可以以各种其它形式实施。只要没有特别限定，各构成要素可以是单数也可以是复数。另外，为了容易理解发明，图中所示的各构成要素的位置、大小、形状、范围等有时不表示实际的位置、大小、形状、范围等。因此，本发明不限于附图中公开的位置、尺寸、形状、范围等。
10.(逆变器一体型电动机的构成)图1是本发明的一个实施方式的逆变器一体型电动机的整体立体图。另外,b-b断线在图5的说明中使用,a-a断线在图6的说明中使用。
11.逆变器一体型电动机100由电动机1、逆变器2和齿轮箱3构成。
12.逆变器一体型电动机100具有如下结构：电动机1的旋转轴与齿轮箱3的输入侧的轴机械连接，电动机1的旋转速度被减速，从齿轮箱3的输出侧的轴向车辆的车轴传递转矩。另外，此时的减速比由内置于齿轮箱3的多个齿轮的齿数决定，一般取8～18左右的值。
13.图2是图1的逆变器一体型电动机100的分解图。
14.在电动机壳体8的表面形成有电动机流路入口6和电动机流路出口7。电动机流路入口6和电动机流路出口7成为流入电动机壳体8的内部的制冷剂的出入口。
15.通过设置在电动机壳体8上的组装用的固定部5，逆变器2以与电动机1的逆变器搭载面24接触的方式紧固。同样地，齿轮箱3也通过设置在电动机壳体8上的组装用的固定部5紧固在电动机1上。在逆变器2内产生的热通过该紧固而向在电动机1的内部流动的制冷剂散热。
16.电动机壳体8具有电流传感器收纳部4，该电流传感器收纳部4用于在使逆变器2和电动机1成为一体时收纳安装在逆变器框体23上的电流传感器13(后述)。详细情况在后面叙述。
17.图3是说明现有的逆变器2a的内部结构的图。
18.逆变器2a具有：功率模块14(后述)，其安装并内置有用于将直流电力变换为交流电力的igbt或二极管这样的功率半导体开关；流路形成体12，其用于使制冷剂流过功率模块14而进行冷却；电容器19，其使在电力变换时在直流电压中产生的直流纹波电压平滑化；电流传感器13a，其检测交流电流；ac母线15a；控制基板及emc滤波器(无符号)。这些逆变器2a的构成部件内置于逆变器框体23a中而形成三相逆变器的主电路。另外，流路形成体12以覆盖功率模块14的方式形成。
19.逆变器2a为了使电容器19和功率模块14与上述电动机1电连接,而具有三相ac母线15a,ac母线15a从逆变器框体23a向外部输出。三相ac母线15a分别具有电流传感器13a。另外，除了ac母线15a以外，直流连接器(无符号)也从逆变器框体23a输出。
20.为了进行矢量控制，电流传感器13a分别检测电动机1的三相的交流电流值，反馈到电动机控制器(未图示)。另外,由于电流传感器13a具有规定的耐热容许温度的阈值,因
此当电流传感器13a在超过该温度的阈值的高温环境下动作时,产生检测误差。另外，规定的耐热容许温度例如为125℃。
21.图4是说明本发明的一实施方式的逆变器2的内部结构的图。
22.电流传感器13形成为在圆周方向上围绕ac母线15，并且在电流传感器13和ac母线15之间设置绝缘树脂。由此，电流传感器13成为不与ac母线15接触的非接触型的电流传感器13。
23.与以往的逆变器2a相比，逆变器2不是使ac母线15沿着逆变器2延伸，而是向逆变器2的下部方向(纸面里侧)即电动机1方向延伸。因此,逆变器框体23的体积与以往的逆变器框体23a相比,由于没有延伸ac母线15,所以体积变小。
24.另外，与此相伴，电流传感器13也可以不设置在流路形成体12的上部(纸面跟前侧)，而与ac母线15的延伸方向相应地设置在逆变器2和电动机1之间。更具体而言，在逆变器框体23中，电流传感器13隔着流路形成体12的设置面而设置在相反侧的面上。因此，能够实现逆变器2的小型化和薄型化。
25.图5是图1的逆变器一体型电动机100的b-b剖面图。
26.电动机1是将转子10和定子(定子铁心)17收纳在电动机壳体8中的构成。转子10具有旋转轴11，与齿轮箱3的输入侧的轴连接而传递转矩。转子10在定子铁心17的内侧旋转，通过在定子铁心17的轴方向周围形成的线圈，向电动机1供给电力。
27.在形成于定子铁心17的线圈上形成有作为线圈的端部的线圈端部9。从线圈端部9输出用于与逆变器2连接的电动机电缆16。
28.在电动机壳体8内，利用除转子10、定子17和旋转轴11以外的空间来设置电流传感器收纳部4。逆变器2在与电动机1结合时，以电流传感器13的安装部分与设置在电动机1上的电流传感器收纳部4嵌合的方式固定。由此，电流传感器收纳部4将电流传感器13收纳在电动机1的电动机壳体8内。
29.在此，电流传感器13需要被功率模块14的流路形成体12冷却，因此，配置在电动机壳体8内的线圈端部9与流路形成体12之间所夹的位置。由此，电流传感器13的至少一部分被收纳在电动机壳体8内，能够高密度安装、提高固定性。
30.功率模块14和流路形成体12成为中间夹着电流传感器13而与电动机旋转轴11相对的位置关系。通过这样做，作为电动机1和逆变器2之间的交流布线的上述ac母线15的布线的长度变短。由此，实现逆变器一体型电动机100的小型化、薄型化。
31.综上所述，功率模块14配置在隔着定子17及转子10而与电动机1的旋转轴11相对的位置。另外，从旋转轴11的垂直方向观察时，电流传感器13配置在流路形成体12和定子17的线圈端部9之间。由此，电流传感器13的至少一部分被收纳在电动机壳体8内。
32.对电动机1的流路进行说明。电动机1使用于冷却装置整体的制冷剂从上述的电动机流路入口6流入，使制冷剂在作为一个连续的流路的流路形成体12及电动机流路18中流动。即，在电动机流路18内流动的制冷剂也在用于冷却内置于逆变器2的功率模块14的流路形成体12中流动，在电动机1和逆变器2共用制冷剂。在流路形成体12和电动机流路18中流动的制冷剂从上述的电动机流路出口7向逆变器一体型电动机100的外部排出。通过这样的制冷剂流通结构，能够对电动机1和逆变器2进行冷却。
33.通过冷却功率模块14的流路形成体12，能够冷却电流传感器13和其周边空间的空
气层，从而冷却电流传感器13。因此,即使电动机壳体8内是电流传感器13的耐热温度以上的高温环境,所配置的电流传感器13也被在电动机流路18内流动的制冷剂冷却,能够将电流传感器13的温度维持在比规定的容许耐热温度低的温度。由此，能够降低电流传感器13的检测误差和提高可靠性。另外，制冷剂的温度例如为70℃以下。
34.另外，通过上述构成，配置在逆变器2中的电容器19也不仅具有来自流路形成体12的冷却效果，而且通过逆变器框体23从电动机壳体8间接地冷却，由此提高冷却性能。由此，逆变器一体型电动机100能够高精度、高可靠性地动作。
35.由此，逆变器2不必使逆变器框体23延伸而配置电流传感器13和ac母线15。另外，由于电流传感器收纳部4的内壁与逆变器2的流路形成体12或电动机流路18接近，所以电流传感器收纳部4是能够相对于周围的内壁进行热移动的结构。因此，不仅能够实现逆变器2的小型化，而且能够实现提高了冷却性能的逆变器一体电动机100。
36.图6是图1的逆变器一体型电动机100的a-a剖面图。
37.ac母线15贯通在中央部分形成有孔的电流传感器13，贯通部分隔着绝缘性的树脂。由此，电流传感器13成为非接触型的传感器。另外,在逆变器2与电动机1一体化时,在电流传感器13被收纳在电流传感器收纳部4中时,ac母线15与电动机1所具有的电动机电缆16连接。由此,电流传感器收纳部4提高了电流传感器13和交流母线15的定位性。
38.此时，电动机流路18和流路形成体12的流路也被连接，如上所述，在各个流路的内部流动的制冷剂被共用。由此，能够降低电流传感器13和流路形成体12之间的热阻。
39.通过这样的构成，能够大幅度缩短由逆变器2的ac母线15和电动机电缆16构成连接的连接配线长度，也能够削减逆变器2的体积。另外，不仅通过流路形成体12的表面还通过电动机流路18冷却电流传感器13，即使在高温环境的电动机壳体8的内部，也能够高精度、高可靠性地动作，能够确保传感精度和可靠性。
40.图7是说明图4的逆变器2和电动机1的接合部分的图。
41.电流传感器13的与ac母线15对应的三相电流部分安装在电流传感器安装部20上,电流传感器13的至少一部分与电流传感器冷却面21接触及固定。由此，电流传感器13被流路形成体12冷却，能够将电流传感器13的温度保持在规定的容许温度以下。
42.电流传感器安装部20设置在逆变器框体23中的与流路形成体12相反的面上，安装有电流传感器13。另外，为了提高电流传感器的固定性，利用盖体22密封电流传感器安装部20。
43.与功率模块连接的ac母线15贯穿盖体22，ac母线15与电动机连接。另外，如上所述，在使逆变器2和电动机1为一体时，电流传感器安装部20与形成在电动机壳体8上的用于收纳电流传感器13的收纳部4嵌合。
44.通过这样的构成，对电流传感器13进行热保护以使其不受电动机1内部的高温环境、齿轮箱3内的齿轮的油的影响。另外，电流传感器13也可以使用无芯型的传感器。在这种情况下，需要冷却感应ic和屏蔽罩构件。该无芯传感器也基本上是非接触型的传感器，与逆变器2的ac母线15协作配置。
45.根据以上说明的本发明的第一实施方式，起到以下的作用效果。
46.(1)逆变器一体型电动机100具有：功率模块14，其将直流电流变换为交流电流；流路形成体12，其以在功率模块14中流过制冷剂且覆盖功率模块14的方式形成；逆变器2，其
在内部设置功率模块14和流路形成体12；电流传感器13，其检测交流电流；以及电动机1，由收纳定子17和转子10的电动机壳体8构成，其中，功率模块14配置在隔着定子17和转子10与电动机1的旋转轴11相对的位置，从旋转轴11的垂直方向观察时，电流传感器13配置在流路形成体12和定子17的线圈端部9之间，且电流传感器13的至少一部分收纳在电动机壳体8内。这样，能够提供兼顾逆变器2的冷却性能和小型化的逆变器一体型电动机100。
47.(2)逆变器一体型电动机100的电流传感器13在逆变器2的框体23中，隔着流路形成体12的设置面设置在相反侧的面上。由此使逆变器2小型化。
48.(3)逆变器一体型电动机100的电流传感器13设置在安装部20上，该安装部20形成于逆变器2的框体23，用于安装电流传感器13的，在使逆变器2和电动机1成为一体时，安装部20与形成于电动机壳体8的、用于收纳电流传感器的收纳部4嵌合。因此，在提高电流传感器13的固定性的同时，有助于逆变器一体型电动机100的小型化。
49.(4)逆变器一体型电动机100的安装部20被盖体22密封，与功率模块14连接的交流母线15贯通盖体22而与电动机1连接。这样，提高了电流传感器13的固定性。
50.(5)逆变器一体型电动机100的电流传感器13不与交流母线15接触。这样，在采用非接触型的同时，能够削减配置电流传感器13所需的空间。
51.(6)逆变器一体型电动机100的电流传感器13是无芯电流传感器。这样，即使采用电流传感器的其他类型，也能够得到同样的效果。
52.另外，以上的说明只是一个例子，在解释发明时，对上述实施方式的记载事项和权利要求书的记载事项的对应关系没有任何限定或约束。另外，在不脱离发明的技术思想的范围内，可以进行删除、其他构成的置换、其他构成的追加，其方式也包含在本发明的范围内。符号的说明
53.100
…
逆变器一体型电动机，1
…
电动机，2
…
逆变器，3
…
齿轮箱，4
…
电流传感器收纳部，5
…
固定部，6
…
电动机流路入口，7
…
电动机流路出口，8
…
电动机壳体，9
…
线圈端部，10
…
转子，11
…
旋转轴，12
…
流路形成体，13、13a
…
电流传感器，14
…
功率模块，15、15a
…
ac(交流)母线，16
…
电动机电缆，17
…
定子(定子铁芯)，18
…
电动机流路，19
…
电容器，20
…
电流传感器安装部，21
…
电流传感器冷却面，22
…
电流传感器收纳室的盖体，23、23a
…
逆变器框体，24
…
逆变器搭载面。

技术特征：

1.一种逆变器一体型电动机，其特征在于，具备：功率模块，其将直流电流变换为交流电流；流路形成体，其以在所述功率模块中流过制冷剂且覆盖所述功率模块的方式形成；逆变器，其在内部设置所述功率模块和所述流路形成体；电流传感器，其检测所述交流电流；电动机，其具有定子和转子；以及电动机壳体，其收纳所述定子和所述转子，所述功率模块配置在隔着所述定子和所述转子与所述电动机的旋转轴相对的位置，从所述旋转轴的垂直方向观察时，所述电流传感器配置在所述流路形成体和所述定子的线圈端部之间，且所述电流传感器的至少一部分收纳在所述电动机壳体内。2.根据权利要求1所述的逆变器一体型电动机，其特征在于，在所述逆变器的框体中，所述电流传感器隔着所述流路形成体的设置面设置在相反侧的面上。3.根据权利要求2所述的逆变器一体型电动机,其特征在于，所述电流传感器设置在形成于所述逆变器的框体的安装部上，在使所述逆变器与所述电动机成为一体时，所述安装部与形成于所述电动机壳体的、用于收纳电流传感器的收纳部嵌合。4.根据权利要求3所述的逆变器一体型电动机,其特征在于，所述安装部被盖体密封，与所述功率模块连接的交流母线贯通所述盖体而与所述电动机连接。5.根据权利要求4所述的逆变器一体型电动机,其特征在于，所述电流传感器不与所述交流母线接触。6.根据权利要求5所述的逆变器一体型电动机,其特征在于，所述电流传感器是无芯电流传感器。

技术总结

本发明的课题在于提供一种兼顾电流传感器的冷却性能的提高和装置整体的小型化的逆变器一体型电动机。逆变器一体型电动机具备：功率模块，其将直流电流变换为交流电流；流路形成体，其以在功率模块中流过制冷剂并覆盖功率模块的方式形成；逆变器，其在内部设置功率模块和流路形成体；电流传感器，其检测交流电流；电动机，其收纳定子和转子，功率模块配置在隔着定子和转子与电动机的旋转轴相对的位置，从旋转轴的垂直方向观察时，电流传感器(13)配置在流路形成体和定子的线圈端部之间，且电流传感器的至少一部分收纳在电动机壳体内。传感器的至少一部分收纳在电动机壳体内。传感器的至少一部分收纳在电动机壳体内。