逆变器单元、马达单元的制作方法

本发明涉及逆变器单元、马达单元。

背景技术：

以往，公知有具有用于控制马达的逆变器和收纳逆变器的壳体的逆变器单元。在日本公开公报特开2003-199363号公报中，公开了考虑到紧凑性、组装性、制造性以及抗震性等而按照各部件的大小的顺序层叠固定的电动驱动装置单元(逆变器单元)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开公报特开2003-199363号

技术实现要素：

发明要解决的课题

逆变器单元的逆变器以及电容器被收纳在具有底壁的筒状的壳体中。在该结构中，若要对配置在壳体的底壁附近的部件连接汇流条或布线，则需要通过壳体与部件的狭窄的间隙来操作连接部分，存在组装作业的效率降低的问题。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方式，提供一种逆变器单元，其能够安装于马达，其中，该逆变器单元具有：电源部，其包含逆变器电路；逆变器箱体，其收纳所述电源部；以及外部连接汇流条，其与所述电源部电连接，所述逆变器箱体具有下侧壳体，该下侧壳体具有底壁和从所述底壁的周缘向上侧延伸的筒状的侧壁，所述外部连接汇流条配置为将所述下侧壳体的所述底壁或所述侧壁内外贯通，所述电源部与所述外部连接汇流条在比所述下侧壳体的所述侧壁的上端面靠上侧的汇流条连接部中连接。

发明效果

根据本发明的一个方式，提供能够高效地实施组装作业的逆变器单元、以及具有上述逆变器单元的马达单元。

附图说明

图1是从上侧观察本实施方式的逆变器单元的立体图。

图2是从下侧观察本实施方式的逆变器单元的立体图。

图3是本实施方式的逆变器单元的局部剖视图。

图4是示出本实施方式的逆变器单元的内部构造的俯视图。

图5是示出本实施方式的逆变器单元的内部构造的立体图。

图6是示出外部连接汇流条周边的连接构造的分解立体图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

在以下的说明中，基于逆变器单元1搭载在位于水平路面上的车辆上时的位置关系，规定重力方向进行说明。另外，在附图中，作为三维直角坐标系，适当地示出了xyz坐标系。在xyz坐标系中，z轴方向表示铅直方向(即上下方向)，+z方向为上侧(重力方向的相反侧)，-z方向为下侧(重力方向)。另外，x轴方向是与z轴方向垂直的方向，在本实施方式中表示沿着逆变器单元1的短边的方向。y轴方向是与x轴方向和z轴方向两者垂直的方向，在本实施方式中表示沿着逆变器单元1的长边的方向。

如图3所示，逆变器单元1设置在马达单元3上。马达单元3具有逆变器单元1和马达2。逆变器单元1设置在马达2的上表面。因此，逆变器单元1的下表面是与马达2连接的马达连接部10a。马达连接部10a是将逆变器单元1和马达2机械地连接的部位。作为逆变器单元1与马达2的连接构造，可以使用螺栓紧固。如果不需要装卸逆变器单元1和马达2，则也可以使用铆钉紧固或焊接。也可以在马达连接部10a上安装托架，经由上述托架连接逆变器单元1和马达2。

马达2被逆变器单元1供给交流电流。马达2由逆变器单元1控制。逆变器单元1与马达2的定子的线圈线连接。

本实施方式的马达单元3搭载于混合动力汽车(hev)、插电式混合动力汽车(phv)、电动汽车(ev)等以马达为动力源的车辆，作为其动力源使用。马达单元3也可以具有对马达2的旋转进行减速的减速装置(省略图示)。

逆变器单元1将直流电流转换为交流电流并提供给马达2。如图1至图4所示，逆变器单元1具有逆变器箱体10、控制基板20、包含逆变器电路的电源部30、电容器40、多个外部连接汇流条50。

逆变器箱体10具有下侧壳体11和安装在下侧壳体11的开口部的罩部件12。下侧壳体11具有底壁11a和从底壁11a的周缘向上侧延伸的筒状的侧壁11b。罩部件12具有顶壁12a和从顶壁12a的周缘向下侧延伸的筒状的侧壁12b。下侧壳体11和罩部件12在使侧壁11b的上端面11c和侧壁12b的下端面12c对置的状态下被螺栓紧固。

下侧壳体11具有被底壁11a和侧壁11b包围的收纳室13。从上侧观察，在收纳室13的内侧配置有控制基板20、电源部30、电容器40以及外部连接汇流条50。

收纳室13包含在水平方向上分隔的第1收纳室13a和第2收纳室13b。即，逆变器箱体10具有第1收纳室13a和第2收纳室13b。电源部30和外部连接汇流条50配置在第1收纳室13a内。控制基板20和电容器40配置在第2收纳室13b内。

如图4所示，第1收纳室13a俯视为大致矩形状。如图2所示，在第1收纳室13a的底部设置有冷却部60。冷却部60具有制冷剂流路11d。制冷剂流路11d是在底壁11a的上表面侧开口的凹部。制冷剂流路11d俯视为大致矩形状。制冷剂流路11d经由贯通底壁11a的管状流路与下侧壳体11侧面的配管连接端子14、15连接。配管连接端子14、15与外部的制冷剂配管连接。电源部分30固定在制冷剂流路11d上。

如图4所示，第2收纳室13b是比第1收纳室13a在x轴方向上细长的大致矩形状。在第2收纳室13b的底部固定有电容器40。在电容器40的上表面固定有控制基板20。

控制基板20经由电源部30向马达2供给驱动信号，控制马达2。控制基板20与设置在马达单元3上的旋转变压器等编码器电连接。控制基板20基于从编码器输出的马达2的旋转信息，通过马达2的转速和电流对转速和扭矩进行反馈控制。

如图1以及图4所示，电容器40经由布线9a与外部电源装置9连接。布线9a经由设置在布线9a的终端的布线端子9b与电容器40的电容器输入端子41连接。外部电源装置9例如是安装在车辆上的二次电池。逆变器单元1将从外部电源装置9供给的直流电流转换为交流电流，经由外部连接汇流条50供给到马达2。

电源部30具有电源基板31和位于电源基板31的下侧的半导体模块32。在本实施方式的情况下，电源基板31以及半导体模块32均为平板状。

半导体模块32在壳体内内置具有6个igbt(绝缘栅双极晶体管)的三相逆变器。如图3所示，半导体模块32具有散热器32a，该散热器32a由从半导体模块32的下表面向下侧延伸的多个柱状体构成。半导体模块32以从上侧覆盖制冷剂流路11d的状态固定在底壁11a上。散热器32a配置在制冷剂流路11d内。围绕制冷剂流路11d的周围配置有环状的密封部件33。制冷剂流路11d被夹在底壁11a的上表面与半导体模块32之间的密封部件33密封。

在半导体模块32的上表面配置有驱动半导体模块32的电源基板31。电源基板31和半导体模块32经由从半导体模块32向上侧延伸的多个连接销34电连接。

如图4所示，半导体模块32在与电容器40对置的侧面具有6个逆变器输入端子35。逆变器输入端子35与从电容器40延伸的未图示的6个电容器输出端子连接。半导体模块32在与电容器40相反一侧的侧面具有3个输出端子36u、36v、36w。即，电源部30具有输出端子36u、36v、36w。

输出端子36u、36v、36w分别与中继汇流条57u、57v、57w连接。在以下的说明中，有时将电源部30的输出端子36u、36v、36w总称为输出端子36。另外，有时将中继汇流条57u、57v、57w总称为中继汇流条57。

如图4至图6所示，中继汇流条57是带状的金属板。两根中继汇流条57u、57w从上侧观察为l形，另一根中继汇流条57u从上侧观察为直线状。中继汇流条57u、57v、57w从与输出端子36u、36v、36w的连接部向水平方向延伸，在外部连接汇流条50的附近向上侧弯曲。中继汇流条57u、57v、57w的前端部位于比下侧壳体11的上端面11c靠上侧的位置。

中继汇流条57在位于电源部30的侧方的中继连接部70中与输出端子36连接。如图3以及图6所示，中继连接部70具有从下侧支承电源部30的输出端子36和中继汇流条57的中继部支承台71、以及连接电源部30的输出端子36u、36v、36w和中继汇流条57的螺栓72。

螺栓72是中继连接部70的中继部固定部件。螺栓72沿上下方向贯通中继汇流条57，并拧入电源部30的输出端子36的螺纹孔中。根据该结构，能够容易且牢固地固定中继汇流条57和输出端子36。

如图5以及图6所示，中继部支承台71是沿着电源部30的侧面在x轴方向上延伸的棒状的部件。中继部支承台71具有沿着长度方向(y轴方向)相互隔开间隔配置的3个部位的端子支承部71a。即，中继部支承台71具有在与上下方向交叉的方向上排列的多个端子支承部71a。在相邻的端子支承部71a之间设置有在上下方向上延伸的中继部分隔壁71b。根据该结构，能够通过中继部分隔壁71b使输出端子36相互绝缘。

中继部支承台71在三处端子支承部71a中具有从端子支承部71a的与电源部30相反侧的端部向上侧延伸的第1定位壁71c。

中继部支承台71具有从上表面向上侧延伸的3根圆柱状的定位销71d。两根定位销71d从中继部分隔壁71b的上表面向上侧延伸。另一根定位销71d从位于中央的第1定位壁71c的上端面向上侧延伸。

中继部支承台71具有从两处中继部分隔壁71b的上表面的中央部侧的端部分别向上侧延伸的第2定位壁71e。第2定位壁71e还作为使相邻配置的中继汇流条57彼此绝缘的分隔壁发挥作用。

中继部支承台71在长度方向的两端部各具有一个凸缘部71f。凸缘部71f具有沿上下方向贯通凸缘部71f的贯通孔。如图3所示，中继部支承台71通过穿过凸缘部71f的贯通孔的螺栓73紧固在下侧壳体11的底壁11a上。

电源部30的输出端子36和中继汇流条57紧固在中继部支承台71的端子支承部71a上。如图6所示，在端子支承部71a的上表面配置有输出端子36。输出端子36的上表面和中继部分隔壁71b的上表面为大致相同的高度。在中继部支承台71上配置有3根中继汇流条57。

俯视为l形的中继汇流条57u配置在输出端子36u以及中继部分隔壁71b的上表面。定位销71d通过中继汇流条57u的贯通孔。中继汇流条57u的侧面由第1定位壁71c和第2定位壁71e定位。螺栓72通过中继汇流条57u的螺栓插入孔，并拧入输出端子36u的螺纹孔，由此，对中继汇流条57u和输出端子36u进行螺栓紧固。

中继汇流条57v配置在输出端子36v和第1定位壁71c上。定位销71d通过中继汇流条57v的贯通孔。中继汇流条57v的朝向x轴方向的两个侧面由第2定位壁71e定位。螺栓72通过中继汇流条57v的螺栓插入孔，并拧入输出端子36v的螺纹孔，由此，对中继汇流条57v和输出端子36v进行螺栓紧固。

中继汇流条57w与中继汇流条57u同样，以定位在输出端子36w以及中继部分隔壁71b上的状态配置，使用螺栓72紧固。

在本实施方式的逆变器单元1中，通过具有中继部支承台71，在紧固输出端子36和中继汇流条57时，能够在从下侧支承输出端子36的状态下拧入螺栓72。由此，在拧入螺栓72时，能够抑制对电源部30施加弯曲应力。

另外，利用中继部支承台71的第1定位壁71c、定位销71d以及第2定位壁71e对中继汇流条57进行定位。由此，容易进行中继连接部70的组装作业。

另外，也可以使用将中继部支承台71和中继汇流条57一体化的部件。根据该结构，能够提高将中继汇流条57安装到外部连接汇流条50时的作业性。

中继汇流条57u、57v、57w在汇流条连接部55中分别与外部连接汇流条50u、50v、50w连接。在以下的说明中，有时将外部连接汇流条50u、50v、50w总称为外部连接汇流条50。

如图4至图6所示，外部连接汇流条50是带状金属板。外部连接汇流条50u、50v、50w均具有沿上下方向延伸的直线形状。外部连接汇流条50u、50v、50w的前端部比下侧壳体11的上端面11c靠上侧。

外部连接汇流条50保持在图6所示的汇流条保持架52上。在本实施方式的情况下，外部连接汇流条50嵌件成型在树脂制的汇流条保持架52上。汇流条保持架52具有保持三根外部连接汇流条50的主体部52a、从主体部52a的上表面向上侧延伸的四根分隔壁52b、以及从主体部52a的外周面的下端部向水平方向扩展的凸缘部52c。

外部连接汇流条50u、50v、50w在使各自的板面朝向电源部30侧的状态下，在下侧壳体11的短边方向(x轴方向)上排列配置。外部连接汇流条50u、50v、50w分别位于两个分隔壁52b之间。分隔壁52b使在x轴方向上相邻的外部连接汇流条50彼此绝缘。

如图2以及图3所示，汇流条保持架52从下侧壳体11的下表面侧插入沿上下方向贯通下侧壳体11的底壁11a的壳体贯通孔11e。通过凸缘部52c的上表面与下侧壳体11的下表面抵接，汇流条保持架52在上下方向上被定位。汇流条保持架52通过穿过凸缘部52c的贯通孔的螺栓被紧固在下侧壳体11的底壁11a上。根据该结构，外部连接汇流条50配置为将下侧壳体11的底壁11a内外贯通。

在汇流条保持架52固定于下侧壳体11的状态下，外部连接汇流条50u、50v、50w的上端部配置在与中继汇流条57u、57v、57w的上端部大致相同的高度。中继汇流条57u和外部连接汇流条50u在彼此的板面重合的状态下，通过沿水平方向延伸的螺栓54紧固。对于中继汇流条57v和外部连接汇流条50v、中继汇流条57w和外部连接汇流条50w，也是，在彼此的板面重合的状态下，通过螺栓54紧固。

即，使用沿与上下方向交叉的方向延伸的螺栓54紧固中继汇流条57和外部连接汇流条50。

基于螺栓54的中继汇流条57与外部连接汇流条50的连接部是逆变器单元1中的汇流条连接部55。

在本实施方式中，如图3以及图5所示，汇流条连接部55位于比下侧壳体11的上端面11c靠上侧的位置。即，在拆下罩部件12的状态下，汇流条连接部55位于下侧壳体11的收纳室13的外侧。根据该结构，在中继汇流条57与外部连接汇流条50的连接作业中，下侧壳体11的侧壁11b不会成为障碍，能够高效地实施组装作业。

在本实施方式中，在汇流条连接部55中，使用沿与上下方向交叉的方向延伸的螺栓54紧固中继汇流条57和外部连接汇流条50。由于汇流条连接部55比下侧壳体11的上端面11c靠上侧，因此也能够容易地进行相对于上下方向沿横向延伸的螺栓54所实现的紧固作业。另外，由于无论何种方向的螺栓紧固都能够容易地紧固，因此能够在逆变器箱体10的内部高效地配置部件。其结果是，也能够实现逆变器单元1的小型化。

在本实施方式中，在汇流条连接部55中，中继汇流条57和外部连接汇流条50以各自的板面重合的状态被紧固，因此能够减小汇流条连接部55的占有空间。

本实施方式的逆变器单元1具有连接电源部30和外部连接汇流条50的中继汇流条57。通过使用中继汇流条57，能够不变更电源部30的输出端子36的位置地将汇流条连接部55配置为比下侧壳体11的上端面11c靠上侧。根据该结构，中继汇流条57向外部连接汇流条50的螺纹固定作业变得容易。

在上述实施方式中，对经由中继汇流条57连接电源部30和外部连接汇流条50的结构进行了说明，但不限于该结构。

例如，电源部30的输出端子36u、36v、36w也可以是从半导体模块32向上侧延伸的形状。根据该结构，在汇流条连接部55中，不使用中继汇流条57就能够直接连接电源部30和外部连接汇流条50。在该情况下，在比下侧壳体11的上端面11c靠上侧的汇流条连接部55中，通过沿水平方向延伸的螺栓54紧固电源部30和外部连接汇流条50，从而能够容易地组装逆变器单元1。

另外，在上述实施方式中，外部连接汇流条50是配置为将底壁11a内外贯通的结构，但外部连接汇流条50也可以配置为将侧壁11b内外贯通。在该情况下，也能够得到通过汇流条连接部55配置在比下侧壳体11的上端面11c靠上侧的位置而得到的作业性提高效果。

如图3所示，也可以在汇流条连接部55配置覆盖中继汇流条57与外部连接汇流条50的紧固部的保护罩55a。保护罩55a是具有顶壁的方筒状的绝缘部件。保护罩55a覆盖基于螺栓54的紧固部的上侧以及侧面。通过设置保护罩55a，能够使汇流条连接部55和罩部件12绝缘。

标号说明

1：逆变器单元；2：马达；3：马达单元；10：逆变器箱体；11：下侧壳体；11a：底壁；11b、12b：侧壁；11c：上端面；30：电源部；36、36u、36v、36w：输出端子；50、50u、50v、50w：外部连接汇流条；52b：分隔壁；54、72、73：螺栓；55：汇流条连接部；57、57u、57v、57w：中继汇流条；70：中继连接部；71：中继部支承台；71a：端子支承部；71b：中继部分隔壁。