电驱动单元的制作方法

本公开的技术涉及包括电动机和逆变器的面向车载的电驱动单元。

背景技术：

1、近年来，混合动力汽车、电动汽车等用电行驶的汽车显著普及。在该种汽车上安装有驱动电动机和电池。并且，用逆变器将从该电池供给的直流电转换为交流，一边控制该交流电一边将该交流电供向驱动电动机。汽车利用由此产生的旋转动力行驶。

2、该种逆变器处理大功率的电力，因此被施加高电压而有大电流流过。因此，工作时的发热量大，需要进行冷却。还会产生大的浪涌电压。因此，构成逆变器的各个电子部件也变大，重量也容易变重。因此，现有的逆变器成为妨碍燃油效率和电能效率提高的主要原因。

3、并且，通常为了缩短输电距离，逆变器被配置在驱动电动机附近。但是，在汽车的情况下，要设置的装置很多，能够布置逆变器的空间有限。还需要考虑车身的平衡问题。因此，大型且重量大的逆变器难以适当地布置在汽车上。

4、针对该问题，迄今为止提出过将逆变器与电动机一体化从而使逆变器小型轻量化的技术(例如专利文献1)。

5、在专利文献1中，通过对逆变器壳体的结构进行改良，提高了空气冷却对开关元件的冷却性能。

6、专利文献1：日本公开专利公报特开2004－274992号公报

技术实现思路

1、－发明要解决的技术问题－

2、逆变器包括含有开关元件的功率模块、平滑电容器等。如上所述，在为与高电压电源相对应的逆变器的情况下，这些电子部件通常大型且重量大。

3、连接它们的电子部件即金属部件(汇流条)中也有大电流流过，因此也大型且重量大。如果汇流条的布线长度(相当于电流流动的距离)变长，则电阻也相应地变大，在通电时产生铜损。汇流条的发热量也变多。并且，在逆变器中，利用开关控制来高速地接通和切断大电流，伴随于此，在汇流条中产生大幅度的磁变化。

4、这样一来，在逆变器工作时，汇流条由于磁变化而产生噪音、振动、电磁干扰等。这些会成为能量损失，对汽车的性能造成各种负面影响。因此，需要应对这些问题。汇流条的形状越复杂，其影响越显著。

5、在专利文献1所公开的逆变器的情况下，即使通过将逆变器与电动机一体化而能够实现小型化，电子部件也与现有的相同。因此，在电子部件的形状、布置情况等方面还有改善的余地。

6、于是，在所公开的技术中，通过对构成逆变器的主要电子部件的形状、布置情况等进行改良，从而能够实现小型轻量化且性能也提高的电驱动单元。

7、－用于解决技术问题的技术方案－

8、所公开的技术涉及一种逆变器与电动机的旋转轴方向上的一端相邻而设的电驱动单元。

9、所述逆变器包括多个功率模块、平滑电容器、汇流条和薄型壳体，多个所述功率模块中的每个包括至少一个开关元件，并构成将直流电转换为交流电的逆变电路，所述平滑电容器与多个所述功率模块一起构成所述逆变电路，所述汇流条将所述功率模块中的每个与所述平滑电容器连接起来，所述薄型壳体收纳所述功率模块、所述平滑电容器和所述汇流条，所述薄型壳体的所述旋转轴方向上的厚度小。

10、并且，所述开关元件由碳化硅场效应晶体管构成，所述平滑电容器和所述功率模块中的每个以排列在与所述旋转轴方向正交的同一平面上的方式布置在所述薄型壳体的内部。

11、根据该电驱动单元，逆变器包括旋转轴方向上的厚度小的薄型壳体，并与电动机的旋转轴方向上的一端相邻而设。因此，能够实现电驱动单元的小型轻量化。

12、电动机与逆变器之间需要用多个汇流条(输出侧汇流条)连接，但通过与电动机的旋转轴方向上的一端相邻地布置逆变器，能够缩短其布线长度，能够降低输出侧汇流条的电感。另外，由于电动机与逆变器同轴布置，因此通过按照电动机来布置输出侧汇流条，能够使它们的布线长度更均匀化。因此，能够使各输出侧汇流条的电感平均化，能够提高电动机的可控性。

13、此外，在该电驱动单元中，通过对作为构成逆变电路的主要电子部件的功率模块、平滑电容器和汇流条的形状和布置情况进行改良，从而能够将这些部件收纳在以往难以收纳进去的上述薄型壳体中。

14、也就是说，各功率模块所包括的开关元件由碳化硅场效应晶体管构成。碳化硅场效应晶体管与通常作为这种开关元件的绝缘栅双极型晶体管和功率场效应晶体管相比，电阻更低，耐热性更优异。因此，能够减少由开关元件引起的能量损失。电驱动单元的性能提高。

15、此外，在相同性能下进行比较的情况下，碳化硅场效应晶体管与绝缘栅双极型晶体管和功率场效应晶体管相比，能够使芯片尺寸小型化。因此，能够使包括开关元件的各功率模块小型化。由于有多个功率模块，因此能够促进逆变器的小型轻量化。

16、并且，由于平滑电容器和功率模块中的每个以排列在与旋转轴方向正交的同一平面上的方式布置，因此即使这些电子部件的个数很多，也能够沿与旋转轴方向正交的方向布置，即能够布置在薄型壳体的面积大的区域。由于这些电子部件全都排列在同一平面上，因此能够将距该平面的高度抑制为最小限度。因此，即使是旋转轴方向上的厚度小的薄型壳体，也能够收纳这些多个电子部件。

17、所述电驱动单元也可以构成为：所述平滑电容器和所述功率模块中的每个形成为在单面上具有平坦的设置面的扁平形状，所述平滑电容器和所述功率模块中的每个经由所述设置面而被载放在能够冷却的共同的支承面上。

18、如果平滑电容器和功率模块中的每个形成为扁平形状，且经由设置在其单面的设置面而载放在共同的支承面(相当于同一平面)上，则能够进一步缩小逆变器的厚度。

19、由于面积大的这些电子部件的设置面被载放在能够冷却的支承面上，因此能够有效地冷却这些电子部件。由于呈扁平形状，因此这些电子部件的位于设置面的相反侧的表面也有良好的散热性。因此，能够有效地冷却在工作时发热量多的这些电子部件，能够提高电驱动单元的性能。

20、所述电驱动单元也可以构成为：所述功率模块中的每个具有正极和负极的各端子，并且包括以将两个所述开关元件串联连接的状态连接在所述正极和负极的各端子之间的半桥电路，且还具有连接在两个所述开关元件之间的输出端子。

21、这样，通过组装这些功率模块中的每个，能够构成与电动机的各相对应地设置在逆变电路中的多个电路。其结果是，逆变器内部的电子部件的布局设计变得容易。能够促进逆变器的小型轻量化。

22、特别是，在该功率模块的情况下，两个开关元件以串联连接的状态内置。因此，通过使用能够使芯片尺寸小型化的碳化硅场效应晶体管作为开关元件，从而能够有效地使功率模块小型化。能够促进逆变器的小型轻量化。

23、所述电驱动单元也可以构成为：多个所述功率模块以沿着所述平滑电容器的周围排列的方式布置，所述汇流条包括板状的第一汇流条，所述第一汇流条在所述功率模块中的每个与所述平滑电容器之间沿着所述功率模块中的每个与所述平滑电容器延伸，所述第一汇流条的位于外侧的外侧缘部与所述功率模块中的每个的正极和负极中的任一者的端子相连接，所述第一汇流条的位于内侧的内侧缘部与所述平滑电容器的对应的端子相连接。

24、根据该电驱动单元，由于多个功率模块以沿着相互共用的平滑电容器的周围排列的方式布置，因此能够高效地布置这些电子部件，能够缩小设置空间。各功率模块沿着平滑电容器排列，因此它们之间的距离短。并且，连接各功率模块与平滑电容器的汇流条包括在它们之间沿着它们延伸的板状的第一汇流条。

25、因此，第一汇流条的布线长度短，且与布线长度正交的汇流条的宽度大。这样一来，能够有效地降低第一汇流条的电感。由于第一汇流条呈板状，因此能够设置在狭窄的空间中，能够促进逆变器的小型轻量化。

26、所述电驱动单元也可以构成为：所述汇流条包括板状的第二汇流条，所述第二汇流条与所述功率模块中的每个的正极和负极中的另一者的端子、以及所述平滑电容器的对应的端子相连接，并且沿着所述功率模块中的每个的表面扩展，所述第一汇流条和所述第二汇流条的长度和宽度被调整为所述第一汇流条的电感与所述第二汇流条的电感大致相同。

27、另外，所述电驱动单元也可以构成为：代替所述第二汇流条，所述汇流条包括板状的第三汇流条，所述第一汇流条和所述第三汇流条的长度和宽度被调整为所述第一汇流条的电感与所述第三汇流条的电感大致相同。

28、由于第二汇流条或第三汇流条是沿着功率模块中的每个的表面扩展的板状，因此表面积大，散热性优异，能够提高对各功率模块的冷却性能。由于第二汇流条或第三汇流条的横向宽度也大，因此电感低。由于第二汇流条或第三汇流条是板状，因此能够促进逆变器的小型轻量化。

29、此外，本来，大小不同的第一汇流条和第二汇流条或第三汇流条的电感是不同的。相对于此，在该电驱动单元中，基于本技术发明人等的见解，第一汇流条和第二汇流条或第三汇流条的长度和宽度被调整为第一汇流条的电感与第二汇流条或第三汇流条的电感大致相同。因此，正负两极间的汇流条的电感被平均化，能够提高电动机的可控性。

30、所述电驱动单元也可以构成为：所述汇流条中的任一者以与所述平滑电容器以及所述功率模块中的每个一起排列在与所述旋转轴方向正交的同一平面上的方式布置在所述薄型壳体的内部。

31、这样一来，除了平滑电容器和功率模块中的每个以外，任意一个汇流条也以排列在与旋转轴方向正交的同一平面上的方式布置，因此能够布置在薄型壳体的面积大的区域。尽管正极和负极的各汇流条需要避免相互接触，但如果将其中一者布置成与电子部件排列在同一平面上，则即使高度受到限制，另一者的汇流条的布置自由度也会提高。因此，能够有效地将这些电子部件收纳在旋转轴方向上的厚度小的薄型壳体中。

32、所述电驱动单元也可以构成为：所述平滑电容器是通过将多个元件电容器并联连接而构成的，与所述多个功率模块相对排列的多个所述元件电容器以沿着所述多个功率模块的排列的方式布置。

33、为了应对高电压，平滑电容器需要具有大容量。相对于此，在该电驱动单元中，根据所需要的容量来选择元件电容器的个数即可，因此设计自由度很高。而且，平滑电容器的外形能够通过改变这些元件电容器的布置情况来自由设定。如果将它们并排布置，则能够促进逆变器的薄型化。

34、此外，如果将与多个功率模块相对排列的多个元件电容器以沿着多个功率模块的排列的方式布置，则能够缩短这些元件电容器与功率模块中的每个之间的距离，能够促进电感的降低和平均化。

35、所述电驱动单元也可以构成为：所述电动机具有以其旋转轴为中心的圆柱状外形，并且所述薄型壳体具有与所述电动机对应的圆盘状外形，所述薄型壳体与所述电动机构成为一体。

36、这样，能够实现小型轻量化的电驱动单元。汽车的设计自由度大幅提高，能够实现高性能的汽车。也适用于轮毂电动机等。对于电驱动单元，只需要连接来自电池的正负两极的两条布线即可，能够提高组装作业效率。

37、－发明的效果－

38、根据使用了所公开的技术的电驱动单元，能够实现小型轻量化且性能提高。因此，如果安装在汽车上，能够提高燃油效率和电能效率，汽车的设计自由度也变高。也能够抑制噪音等，因此能够实现高性能的汽车。