专利名称：与电机一体地容纳在电机的壳体内部的逆变器以及电容器的冷却构造、具有该冷却构造 ...的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及与电机一体地容纳在电机的壳体内部的逆变器和电容器的 冷却技术，特别涉及抑制从电机传递到逆变器以及电容器的热量的技术。
背景技术：
以往被公知有逆变器一体型电机，这种电机通过一体地设计逆变器和 电机来能够实现构造的简单化和小型化的。近年来，在以由逆变器转换的 交流电流来驱动电机行驶的车辆(电动车或混合动力汽车等)上搭载逆变 器一体型电机成为趋势，因此希望能实现逆变器一体型电机的小型化。因 此，也希望能实现电机和逆变器的冷却机构的小型化。例如，在日本专利
文献特开2003-324903号公报中公开了关于对这种逆变器一体型电机的冷 却机构进行小型化的技术。
日本专利文献特开2003-324903号公报中公开的车辆用逆变器一体型 电机包括容纳在壳体部内的电机部、固定在壳体部并将直流电力转换成 交流电力提供给电机部的逆变器电路部。逆变器电路部包括构成三相逆 变器电路的各桥臂的电力开关元件、连接在三相逆变器电路的一对直流输 入端子之间的平滑电容器、控制电力开关元件的控制电路、开关元件、连 接平滑电容器和控制电路的配线部。壳体部上设有低压制冷气体流入孔和 低压制冷气体流出孔。
根据日本专利文献特开2003-324903号公报中公开的车辆用逆变器一 体型电机，容纳电机的壳体部被低压制冷气体冷却。作为逆变器部的构成 要素的电力开关元件、平滑电容器固定在壳体部。因此，对于电机、电力 开关元件以及平滑电容器，不用分别设置冷却机构，而是能够通过被低压 制冷气体冷却的壳体部来进行冷却。由此，能够实现冷却机构的小型化。但是，在日本专利文献特开2003-324903号公报中公开的车辆用逆变 器一体型电机中，对于设置低压制冷气体的流路的具体位置没有进行任何 说明。因此，例如在电机和电力开关元件之间的壳体部上无法设置冷却剂 的流路的情况下，来自电机的热量不能被冷却剂吸收，经由壳体部被传递 到电力开关元件。同样地，在电机和平滑电容器之间的壳体部上无法设置 冷却剂流路的情况下，来自电机的热量经由壳体部被传递到平滑电容器。 由此，有可能降低电子开关元件或平滑电容器的功能。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供一种冷却构 造、具有该冷却构造的电机单元及其壳体部，所述冷却构造是与电机一体 地容纳在所述电机的壳体部的内部的逆变器和电容器的冷却构造，并且是 能够阻断从电机传递到逆变器以及电容器的热量的冷却构造。
本发明的冷却构造是一种与电机一体地容纳在所述电机的壳体部的内
部的逆变器和电容器的冷却构造。该冷却构造包括流路，被设置在电机
和逆变器之间，并使冷却剂在该流路中流通；连通通路，被设置在电机和 电容器之间，连通流路和壳体的外部以使冷却剂在流路和壳体的外部之间 流通。
根据此发明，逆变器被在流路中的流通冷却剂冷却。该流路设置在电 机和逆变器之间。因此，能够通过流路积极地阻断从电机传递到逆变器的 热量。冷却剂在连通着流路和壳体外部的连通通路内流通，并且在例如设 置在壳体外部的散热器等中放热。该连通通路设置在电机和电容器之间。 因此，能够通过连通通路积极地阻断从电机传递到电容器的热量。其结 果，能够提供一种冷却构造，该冷却构造是与电机一体地容纳在电机的壳 体的内部的逆变器和电容器的冷却构造，并且是能够阻断从电机传递到逆 变器以及电容器的热量的冷却构造。
优选的是，冷却剂为液体冷却剂。连通通路设置在流路的上方，并连 通流路和比流路靠上方的壳体的外部。
根据此发明，流路以及连通通路中流通着液体冷却剂。流路通过连通通路与比流路靠上方的壳体的外部连通。由此，能够使流入流路内的空气 沿着连通通路上升并排出到壳体的外部。因此，能够抑制由于空气留在流 路或连通通路中引起的冷却性能的恶化。
更加优选的是，流路倾斜地设置在所述电机的下方。连通通路设置在 电机的侧方，并连通流路的上端部和壳体的外部。
根据此发明，由于流路倾斜着，因此流入流路的空气上升到上端部。 上升到流路的上端部的空气，进一步在连通通路中上升被排出到壳体的外 部。因此，能够更加可靠地印制空气留在流路中。
更加优选的是，流路还包括设置在流路的下端部并排出冷却剂的排出□。
根据此发明，冷却剂的排出口设置在流路的下游端。因此，通过打开 排水口，被填充在流路以及连通通路内的液体冷却剂由于自重被排出。由 此，当进行冷却剂的交换时，能够抑制交换前的冷却剂残留在流路内以及 连通通路内。
更加优选的是，连通通路包括第一连通通路，使冷却剂从壳体的外 部流入流路；第二连通通路，设置在比第一连通通路更靠近电机侧，使冷 却剂从流路向壳体的外部流出。
根据此发明，使吸收了逆变器以及电机的热量的流路中的冷却剂流出 到壳体的外部的第二连通通路设置在比使壳体外部的冷却剂流入流路的第 一连通通路靠电机侧。由此，电机的热量不经由第二连通通路和第一连通 通路就无法传递到电容器。因此，能够更加可靠地阻断从电机传递到电容 器的热量。并且，吸收了逆变器以及电容器的热量的冷却剂不流过设置在 电容器侧的第一连通通路。由此，能够抑制逆变器以及电机的热量经由冷 却剂传递到电容器。
更加优选的是，流路包括以与逆变器接触的方式设置的第一流路和比 第一流路更靠下游侧、并设置在比第一流路更靠电机侧的第二流路。
根据此发明，以与逆变器接触的方式设置的第一流路的下游侧的第二 流路设置在比第一流路更靠电机侧。由此，电机的热量不经由第二流路和 第一流路就无法传递到逆变器。因此，能够更加可靠地阻断从电机传递到
6逆变器的热量。并且，与逆变器接触的第一流路比第二流路位于上游侧。 因此，使流过与逆变器接触的第一流路的冷却剂的温度比流过第二流路的 冷却剂低，能够更加有效地对逆变器进行冷却。
本发明的电机单元具有一体地容纳逆变器以及电容器的壳体。该电机 单元包括流路，设置在电机和逆变器之间，并使冷却剂流通；连通通 路，设置在电机和电容器之间，连通流路和壳体的外部以使冷却剂在流路 和壳体的外部之间流通。
根据此发明，逆变器被在流路中流通的冷却剂冷却。该流路设置在电 机和逆变器之间。因此，能够通过流路积极地阻断从电机传递到逆变器的 热量。冷却剂在连通流路和壳体的外部的连通通路中流通，在例如设置在 壳体外部的散热器等中放热。该连通通路被设置在电机和电容器之间。因 此，能够通过连通通路积极地阻断从电机传递到电容器的热量。其结果， 能够提供一种具有一体地容纳逆变器以及电容器的壳体、并能够阻断从电 机传递到逆变器以及电容器的热量的电机单元。
本发明的壳体一体地容纳电机、逆变器以及电容器。该壳体包括电 机容纳部，容纳电机；逆变器容纳部，容纳逆变器；电容器容纳部，容纳 电容器；流路，被设置在电机和逆变器之间，并使冷却剂在该流路中流 通；连通通路，被设置在电机和电容器之间，连通流路和壳体的外部以使 冷却剂在流路和壳体的外部之间流通。
根据此发明，逆变器被在流路中流通的冷却剂冷却。该流路设置在电 机和逆变器之间。因此，能够通过流路积极地阻断从电机传递到逆变器的 热量。冷却剂在连通流路和壳体的外部的连通通路中流通，在例如设置在 壳体外部的散热器等中放热。该连通通路设置在电机和电容器之间。因 此，能够通过连通通路积极地阻断从电机传递到电容器的热量。其结果， 能够提供一种一体地容纳逆变器以及电容器、并能够阻断从电机传递到逆 变器以及电容器的热量的壳体。
图1是示出搭载有具有本发明第一实施例的冷却构造的电机单元的车辆的构造的图2 、图3是透视本发明的第一实施例的冷却构造的冷却器和连通通 路的图4是示出在本发明第一实施例的冷却构造中的热量的流向的图5是示出搭载有具有本发明第二实施例的冷却构造的电机单元的车 辆的构造的图6、图7是透视本发明的第二实施例的冷却构造的冷却器和连通通 路的图8是示出在本发明第二实施例的冷却构造中的热量的流向的图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在下面的说明中对同 一个部件标注有同一个标号。其名称和功能也相同。因此，对其不重复进 行详细的说明。
参照图1，对搭载有具有本实施例的冷却构造的电机单元IO的车辆的 构成进行说明。在本实施例中，虽然将车辆作为仅靠电机单元10的驱动 力行驶的电动车来进行说明，但是搭载有本发明的电容器的冷却构造的车 辆并不限于电动车，也可以是其他的混合动力车。并且，电机单元10也 不限于车辆驱动用。
该车辆包括由电池(没有图示)提供的电力输出驱动力的电机单元 10、散热器600。电机单元10包括电动发电机(MG) 100、 IPM (Intelligent Power Module,智能功率模块)200、平滑电容器300、冷却 器400、第一连通通路500、第二连通通路550、容纳这些的壳体IIO。
MG 100是三相交流电机并且也是当车辆再生制动时发电的发电机。 MG IOO容纳在设置在壳体IIO内部的电机容纳部112内。MG 100的旋转 轴最终连接在车辆的传动轴(没有图示)上。车辆由来自MG 100的驱动 力行驶。MG100当作为电机或发电机来驱动时发热。
IPM 200近似为立方体形状，包括构成逆变器的多个IGBT (InsulatedGate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)、实际安装用于控制各 IGBT的栅极的导通/截止(通电/切断)的电子部件的控制基板(都没有图 示)。IPM 200基于来自ECU (没有图示)的控制信号使MG 100作为电 机或发电机发挥功能。IPM200由于各IGBT的栅极的导通/截止而发热。
IPM 200被容纳在MG 100的内部中设置在电机容纳部112的下方的 逆变器容纳部114内。在壳体IIO被固定在车辆上的状态下，逆变器容纳 部114以在车辆前侧方向变高的方式倾斜设置。逆变器容纳部114的下方 被开口，并通过盖120被密封。
平滑电容器300近似为立方体形状，用电极线310连接在IPM 200 上，为了对来自电池的电力进行平滑并提供给IPM 200，或者对来自IPM 200的电力进行平滑并提供给电池，而暂时储蓄电荷。由此，防止产生突 然流入IPM 200的电流。
平滑电容器300被容纳在电容器容纳部116内，所述电容器容纳部 116在壳体110的侧面方向上设置在比电机容纳部112靠车辆前侧方向。 由此，IPM 200和平滑电容器300设置成近似正交。并且，IPM 200的上 方和平滑电容器300的下方相邻接，电容器容纳部116的下方与逆变器容 纳部114的车辆前侧连通。电容器容纳部116的下方也与逆变器容纳部 114同样地被开口，并通过盖120被密封。
冷却器400是在MG 100和IPM 200之间以与IPM 200的上表面接触 的方式倾斜地设置的金属板。冷却器400的内部设置有用于使冷却液(下 面也记载成LLC (Long Life Coolant,长效冷却剂))流通的LLC流路。
在冷却器400的上端部上连接有第一连通通路500和第二连通通路 550。并且，在冷却器400的下端部设有排出口 402。
第一连通通路500和第二连通通路550以与平滑电容器300的侧面接 触的方式设置在MG 100和平滑电容器300之间，连通冷却器400和壳体 110的外部。第一连通通路500中流动着从壳体110的外部流入冷却器400 的内部的LLC。第二连通通路550中流动着从冷却器400的内部向壳体 110的外部流出的LLC。
排出口 402的下方的端部具有帽404。对于填充在冷却器400、第一连通通路500以及第二连通通路550内的LLC,在进行LLC的交换时通 过打开帽404来由于自重向壳体110的外部排出。
散热器600是向外部大气放出LLC的热量的放热器。散热器600设置 在比电机单元IO靠上方并且靠车辆前侧方向。散热器600通过循环路610 与第一连通通路500连接，通过循环路620与第二连通通路550连接。 LLC通过电动水泵(没有图示)经由循环路610、 620在散热器600和冷 却器400之间循环。
参照图2和图3，对冷却器400、第一连通通路500以及第二连通通 路550进行说明。图2是从上方以与IPM 200的上表面垂直的方向透视冷 却器400、第一连通通路500以及第二连通通路550的图。图3是从车辆 前侧方向以与IPM 200的上表面平行的方向透视冷却器400、第一连通通 路500以及第二连通通路550的图。
第一连通通路500由流入口 502、流入路510、 512、连接口 520、 522 构成。
流入口 502设置在第一连通通路500的上端部，并与循环路610连 接。被散热器600冷却的LLC从循环路610流入流入口 502。第一连通通 路500的上端部向壳体110的外部突出，为了縮短与散热器600的距离来 縮短循环路610的长度，而设置在壳体110的车辆前侧的上表面上。
第一连通通路500从流入口 502朝向下游侧被分为流入路510和流入 路512。流入路510和流入路512以分别设在其下端部的连接口 520、 522 与冷却器400的上端部连接。
第二连通通路550相对于第二连通通路550设置在车辆的右侧，由流 出口 552、流出路560、 562、连接口 570、 572构成。
流出路560和流出路562以分别设在其下端部的连接口 570、 572与冷 却器400的上端部连接。流出路560和流出路562以在到达流出口 552的 途中合流的方式连接。
流出口 552设置在第二连通通路550的上端部，并与循环路620连 接。流通在冷却器400的LLC从流出口 552流入循环路620。第二连通通 路550的上端部向壳体110的外部突出，为了縮短与散热器600的距离来縮短循环路620的长度，而设置在壳体110的车辆前侧的上表面上。
冷却器400的内部形成有使从连接口 520、 522流入的LLC循环并将 其向连接口 570、 572排出的流路。
基于上述的构造，对本实施例的冷却构造的作用进行说明。 一旦驱动 了 MG 100，就会从MG 100和IPM 200产生热量。
流通着LLC的冷却器400以与IPM 200的上表面接触的方式设置在 MG 100和IPM200之间。因此，如图4所示，IPM 200的热量被在冷却器 400内部循环的LLC吸收，IPM 200被冷却。并且，如图4所示，在MG 100产生的热量经由壳体110被传递到冷却器400。因此，能够通过冷却 器400积极地阻断从MG 100传递到IPM 2Q0的热量。
冷却器邻0内部的LLC经由第一连通通路500以及第二连通通路550 在冷却器400和散热器600之间循环。该第一连通通路500和第二连通通 路550设置在MG 100和平滑电容器300之间。因此，如图4所示，传递 到壳体110的MG 100的热量的一部分被在第一连通通路500和第二连通 通路550中流通的LLC吸收。由此，能够通过第一连通通路500和第二连 通通路550积极地阻断从MG 100传递到平滑电容器300的热量。
并且，冷却器400以与IPM 200的上表面接触的方式倾斜地设置，并 冷却器400的上端部与第一连通通路500和第二连通通路550连接。因 此，即使在有空气进入了冷却器400的情况下，空气经由连接口 520、 522、 570、 572逃逸到第一连通通路500和第二连通通路550。逃逸到第 一连通通路500和第二连通通路550的空气进一步上升从流入口 502和流 出口 552逃逸到壳体110的外部。由此，能够可靠地抑制空气留在冷却器 400或第一连通通路500和第二连通通路550内。因此，能够抑制冷却器 400的冷却性能的恶化，并且能够有效地阻断从MG 100传递到IPM 200 以及平滑电容器300的热量。
如上所述，根据本实施例的冷却构造，流通着LLC的冷却器设置在电 动发电机和IPM之间。并且，当冷却器内部的LLC在与散热器之间循环 时所流通的连通通路设置在电动发电机和平滑电容器之间。因此，通过冷 却器以及连通通路能够积极地阻断从电动发电机传递到IPM以及平滑电容器的热量。
参照图5对具有本实施例的冷却构造的电机单元1010进行说明。与
上述第一实施例的电机单元IO的构成相比，本实施例的电机单元1010的 不同点在于以冷却器1400、第一连通通路1500和第二连通通路1550代 替了冷却器400、第一连通通路500和第二连通通路550。此外的构成与 上述第一实施例中的车辆的构成相同。对于相同的构成标注了相同的标 号。其功能也相同。从而，对其不重复进行详细的说明。
冷却器1400是以与IPM 200的上表面接触的方式倾斜地设置在MG 100和IPM 200之间的金属板。冷却器1400的内部设置有用于使LLC流 通的第一流路1410和第二流路1420。第一流路1410以与IPM 200的上表 面接触的方式设置。第二流路1420设置在第一流路1410的下游侧，并在 比第一流路1410靠近MG 100的侧沿着第一流路1410的上表面设置。
第一连通通路1500以与平滑电容器300的侧面接触的方式设置，并 上端部连接在循环路610，下端部连接在第一流路1410。
第二连通通路1550在比第一流路1410靠近MG 100的侧沿着第一流 路1410的上表面设置，并上端部连接在循环路620、下端部连接在第二流 路1420。
参照图6和图7，对第一连通通路1500和第二连通通路1550进行说 明。图6是从上方以与IPM 200的上表面垂直的方向透视冷却器1400、第 一连通通路1500以及第二连通通路1550的图。图7是从车辆前侧方向以 与IPM 200的上表面平行的方向透视冷却器1400、第一连通通路1500以 及第二连通通路1550的图。
第一连通通路1500以设置在其上端部的流入口 1502与循环路610连 接，以设置在其下端部的连接口 1520与第一流路1410的上端部连接。第 一连通通路1500以如下方式形成沿着从流入口 1502朝向作为其下游侧 的连接口 1520的方向，与平滑电容器300侧面的接触面积逐渐扩大。
第二连通通路1550以设置在其上端部的流出口 1552与循环路620连 接，以设置在其下端部的连接口 1570与第二流路1420的上端部连接。第
12二连通通路1550以与第一连通通路1500的侧面相匹配的方式形成。
基于上述的构造，对本实施例冷却构造的作用进行说明。冷却器1400 设置在MG 100和IPM200之间。并且，第一连通通路1500和第二连通通 路1550设置在MG 100和平滑电容器300之间。因此，能够与第一实施例 同样地积极地阻断从MG 100传递到IPM 200以及平滑电容器300的热
并且，第二连通通路1550设置在比第一连通通路1500更靠近MG 100侧。由此，MG 100的热量不经由第二连通通路1550和第一连通通路 1500就无法传递到平滑电容器300。因此，能够更加可靠地阻断从MG IOO传递到平滑电容器300的热量。并且，如图8所示，由于吸收了 IPM 200和MG 100的热量的LLC流过第二连通通路1550流出到壳体110的外 部，因此不流经与平滑电容器300接触的第一连通通路1500。因此，能够 抑制IPM 200和MG 100的热量经由LLC传递到平滑电容器300。
并且，冷却器1400的内部被分为第一流路1410和第二流路1420，设 在第一流路1410下游侧的第二流路1420设置在比第一流路1410更靠近 MG 100侧。由此，MG 100的热量不经由第二流路1420和第一流路1410 就无法传递到IPM 200。因此，能够更加可靠地阻断从MG 100传递到 IPM 200的热量。并且，如图8所示，与IPM 200接触的第一流路1410比 第二流路1420设置在上游侧。因此，能够使流经第一流路1410的LLC的 温度比流经第二流路1420的LLC的温度低，能够更加有效地对IPM 200 进行冷却。
并且，第一连通通路1500以如下方式形成从流入口 1502朝向作为 其下游侧，与平滑电容器300侧面的接触面积逐渐扩大。因此，能够更多 地阻断从MG 100传递到平滑电容器300的热量。
如上所述，根据本实施例的冷却构造，冷却器设置在电动发电机和 IPM之间，连通通路设置在电动发电机和平滑电容器之间。因此，与第一 实施例同样地，能够积极地阻断从电动发电机传递到IPM以及平滑电容器 的热量。
并且，冷却器内下游侧的流路比上游侧的流路设置在更靠近电动发电机侧，第二连通通路比第一连通通路设置在更靠近电动发电机侧。由此， 能够更加可靠地阻断从电动发电机传递到IPM以及平滑电容器的热量。
此次公开的实施例应该理解成在所有的方面都仅为示例而不是限制。 本发明的范围并不由上述的说明示出，而是由权利要求的范围示出，包括 与权利要求的范围等同的思想及其范围内的所有的变更。
权利要求
1.一种冷却构造，所述冷却构造是与电机一体地被容纳在所述电机的壳体的内部的逆变器和电容器的冷却构造，该冷却构造包括流路，被设置在所述电机和所述逆变器之间，使冷却剂在该流路中流通；和连通通路，被设置在所述电机和所述电容器之间，连通所述流路和所述壳体的外部以使冷却剂在所述流路和所述壳体的外部之间流通。
2. 如权利要求1所述的冷却构造，其中， 所述冷却剂为液体冷却剂，所述连通通路被设置在比所述流路更靠上的上方，连通所述流路和比 所述流路靠上方的所述壳体的外部。
3. 如权利要求2所述的冷却构造，其中， 所述流路被倾斜地设置在所述电机的下方，所述连通通路被设置在所述电机的侧方，连通所述流路的上端部和所 述壳体的外部。
4. 如权利要求3所述的冷却构造，其中，所述流路还包括设置在所述流路的下端部并排出冷却剂的排出口 。
5. 如权利要求1所述的冷却构造，其中， 所述连通通路包括第一连通通路，使所述冷却剂从所述壳体的外部流入所述流路；和第二连通通路，被设置成比所述第一连通通路更靠近所述电机侧，使 所述冷却剂从所述流路向所述壳体的外部流出。
6. 如权利要求1所述的冷却构造，其中，所述流路包括第一流路，被设置成与所述逆变器相接触；和第二流路，处于比所述第一流路更靠下的下游侧，并被设置成比所述 第一流路更靠所述电机侧。
7. —种电机单元，所述电机单元具有一体地容纳电机、逆变器以及电容器的壳体，该电机单元包括流路，被设置在所述电机和所述逆变器之间，使冷却剂在该流路中流 通；和连通通路，被设置在所述电机和所述电容器之间，连通所述流路和所 述壳体的外部以使冷却剂在所述流路和所述壳体的外部之间流通。
8. —种壳体，所述壳体一体地容纳电机、逆变器以及电容器，该壳体 包括电机容纳部，容纳所述电机； 逆变器容纳部，容纳所述逆变器； 电容器容纳部，容纳所述电容器；流路，被设置在所述电机容纳部和所述逆变器容纳部之间，使冷却剂 在该流路中流通；以及连通通路，被设置在所述电机容纳部和所述电容器容纳部之间，连通 所述流路和所述壳体的外部以使冷却剂在所述流路和所述壳体的外部之间 流通。
全文摘要
壳体(110)的内部设置有电动发电机(MG)(100)、IPM(200)、平滑电容器(300)。在MG(100)和IPM(200)之间以与IPM(200)的上表面接触的方式倾斜地设置有使冷却液在其内部流通的冷却器(400)。在MG(100)和平滑电容器(300)之间设置有以与平滑电容器(300)的侧面接触的方式设置的、流通着从壳体(110)的外部流入冷却器(400)的内部的LLC的第一连通通路(500)和流通着从冷却器(400)的内部向壳体(110)的外部流出的LLC的第二连通通路(550)。
文档编号H02K9/19GK101553972SQ200780042758
公开日2009年10月7日 申请日期2007年10月30日 优先权日2006年11月16日
发明者吉田忠史, 吉野征树, 堀田丰 申请人:丰田自动车株式会社;爱信艾达株式会社