驱动装置

1、一种驱动装置，在包括电动机(1)、收容该电动机的驱动装置壳 体(2)、控制电动机的逆变器(3)的驱动装置中，其特征在于，   所述逆变器安装在驱动装置壳体上，在与该逆变器的基板一体化形成 的散热器(5)与驱动装置壳体的相向部分上借助于周壁形成空间(R)；
所述空间，通过隔离装置(8)被分隔成面向散热器侧的第1室(R1) 和面向驱动装置壳体侧的第2室(R2)，并与冷却剂的流路连通；
所述散热器具有延伸到第1室内的与隔离装置隔开的散热器侧翼片 (56)。
2、根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置壳 体具有延伸到第2室内的驱动装置侧翼片(22)。
3、根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置侧 翼片与隔离装置隔开。
4、根据权利要求1、2或3所述的驱动装置，其特征在于，所述隔离 装置为热传导性低的材质构成的低热传导性部件(6)。
5、根据权利要求1、2或3所述的驱动装置，其特征在于，所述隔离 装置包括隔离部件和在该隔离部件上添加设置的由热传导性低的材质构成 的低热传导性部件。
6、根据权利要求1、2或3所述的驱动装置，其特征在于，所述隔离 装置由中间夹有低热传导性部分的隔离部件构成。

技术领域\n本发明涉及一种作为动力源采用电动机的驱动装置，特别涉及电动汽 车用驱动装置或混合驱动装置的冷却技术。\n背景技术\n电动机作为车辆的驱动源时，需要控制电动机的控制装置(交流电动 机时需要逆变器)。由于这种逆变器等的控制装置通过电源电缆与电动机 连接，从而可以与电动机分离开来设置在合适的位置，但从车载的方便性 出发，也有将电动机内置在驱动装置内一体化配置的情况。\n但是，现在的技术中，控制装置的耐热温度低于电动机的耐热温度。 因此当如上所述，将电动机内置在驱动装置内一体化配置时，必须利用某 种方式遮断从电动机直接传导到控制装置的热量，以保护控制装置。还有， 控制装置由于自身的元件的发热而出现温度上升，需要将其冷却到耐热温 度以下。\n过去作为改善上述问题的技术，有美国专利第5491370号说明书所记 载的技术。在该技术中，电动机的圆筒状的内体(壳体)的外周形成有流 动冷却流体的冷却通路(螺旋通路)，在覆盖该通路的开放面侧的外套(套 管)的一部分上形成有冷却鞍座，该冷却鞍座上安装有收容IGBT模块(逆 变器组件)的控制外壳。在该结构中，控制外壳与冷却鞍座的相向部分被 隔成冷却空间，从水泵送出来的冷却流体经过该冷却空间流到螺旋通路， 通过热交换器回到水泵，构成冷却流体的循环。\n另外，作为其他的技术，还有特开平5-292703号公报的专利发明。 在该发明中，马达主体通过散热器与控制器构成一体化，在散热器内部流 过冷却剂以冷却控制器，流通后的冷却剂再供给马达主体，对马达主体进 行冷却。\n但是，上述前者的过去技术中，逆变器组件的底座相对于控制框体处 于上浮配置状态，圆筒状内体与逆变器组件之间的绝热非常好，但冷却流 体对逆变器组件的冷却效果却不好。还有，在该技术中，形成圆筒状内体 的螺旋通路的壁的先端与外套直接接触，因此向与逆变器组件隔成冷却空 间的鞍座部分的热传导很多，从冷却效率角度来看是不合算的。\n另一方面，上述后者的技术中，控制器与散热器直接接触，因此冷却 液对控制器的冷却效果很好，而且由于设有用于减少散热器与马达主体的 直接接触面积的间隙，也可利用该间隙部分的冷却液的冷却效果，但是因 为由冷却液构成的绝热层同时与马达主体和散热器接触，如果为了保护控 制器而使冷却液的温度下降到其耐热温度，则需要大容量的冷却剂循环系 统，此时，从冷却效率角度来看也是不合算的。\n发明内容\n本发明的目的在于考虑到这些过去技术，在电动机与逆变器一体化的 驱动装置中，一边抑制从电动机向逆变器的热传导，一边在冷却电动机的 冷却剂和冷却逆变器的冷却剂之间维持温度差，以适应二者的耐热温度， 利用较少的冷却剂的流动，进行有效的冷却。\n为达到上述目的，本发明的特征，是在包括电动机、收容该电动机的 驱动装置壳体、控制电动机的逆变器的驱动装置中，上述逆变器安装在驱 动装置壳体上，在与其基板一体化形成的散热器与驱动装置壳体的相向部 分上借助于周壁形成空间；上述空间，通过隔离装置被分隔成面向散热器 侧的第1室和面向驱动装置壳体侧的第2室，并与冷却剂的流路连通；上 述散热器具有延伸到第1室内的与隔离装置隔开的散热器侧翼片。\n在该结构中，散热器与驱动装置壳体之间形成的空间通过流过其中的 冷却剂起着绝热层的作用，遮断了从驱动装置壳体向散热器传导的热量， 从而可以保护因与驱动装置一体化而处于不利的耐热温度的逆变器不受高 温影响。还有，由于空间被隔离装置隔成第1室和第2室两层，可以在两 层之间形成温度梯度，与利用冷却剂将一层空间整体冷却到逆变器的耐热 温度的情况相比，可以利用更少的冷却剂有效地冷却散热器和驱动装置壳 体。还有，由于散热器侧翼片与驱动装置壳体不发生接触，从第2室通过 隔离装置向第1室的热传导变少，可以有效地利用两层的两室的绝热效 果。\n在上述结构中，上述驱动装置壳体可以具有延伸到第2室内的驱动装 置侧翼片。在该结构中，通过提高面向驱动装置壳体侧的第2室的冷却效 果，可以减少通过隔离装置向面向散热器侧的第1室侧传导的热量，从而 提高第1室侧的冷却效果。\n这时，上述驱动装置侧翼片优选与隔离装置隔开。在该结构中，由于 配置了驱动装置壳体侧壳体翼片，提高了面向驱动装置壳体侧的第2室侧 的冷却效果，同时在第2室内，可以减少从驱动装置壳体向隔离装置传导 的热量。\n上述隔离装置也可以是热传导性低的材质构成的低热传导性部件。此 时，上述驱动装置侧翼片也可以与隔离装置接触。在该结构中，由于分隔 第1室和第2室的隔离装置起着绝热层的作用，在驱动装置壳体与散热器 之间的2层冷却剂、和1层低热传导性部件组成的3层绝热层则进一步提 高了绝热效果。\n再有，上述隔离装置可以包括隔离部件和在该隔离部件上添加设置的 由热传导性低的材质构成的低热传导性部件。在该结构中，由于低热传导 性部件可以受到隔离部件的支持，作为低热传导性部件可以在更广泛的材 料中进行选择。\n或者，上述隔离装置可以由中间夹有低热传导性部分的隔离部件构 成。在该结构中，通过将被隔离部件夹持的中间部分作为低热传导性部分， 隔离部件自身并不一定需要具有绝热性，作为隔离部件可以在更广泛的材 料中进行选择。\n附图说明\n图1为表示本发明的驱动装置的冷却系的系统结构图。\n图2为表示第一实施方式的驱动装置的轴方向的纵截面概图。\n图3为表示销钉状翼片排列图案的平面示意图。\n图4为表示肋状翼片排列图案的平面示意图。\n图5为表示第一实施方式的驱动装置的具体化实施例的部分截面图。\n图6为表示第二实施方式的驱动装置的轴方向的纵截面示意图。\n图7为表示将散热器和驱动装置壳体的相向面排列在同一平面的情况 下，第二实施方式的翼片排列图案的平面示意图。\n图8为表示第二实施方式的另一翼片排列图案与散热器和驱动装置壳 体的相向面在同一平面排列时的平面示意图。\n图9为表示第二实施方式的驱动装置的具体化实施例的部分截面图。\n图10为表示第三实施方式的驱动装置的轴方向的纵截面示意图。\n具体实施方式\n以下就本发明实施方式，结合附图进行说明。首先，图1表示适用本 发明的驱动装置的冷却系的概念示意图。该装置具有图中未画出的电动 机、收容该电动机的驱动装置壳体2、控制电动机的逆变器3、冷却逆变 器的冷却剂的流路4。本说明书所说的逆变器为由利用开关作用将电池电 源的直流转变为交流(电动机为3相交流电动机时为3相交流)的开关晶 体管或附加的电路元件、以及装备这些元件的电路基板所组成的功率模 块。这种方式的驱动装置为电动汽车或者混合车用的驱动装置，驱动装置 壳体2中收容有图中未画出的作为电动机的马达或者发电机或者该二者、 差动装置、反转齿轮机构等附属机构。逆变器3安装在驱动装置壳体2上， 其基板自身或将另外部件安装在基板上而与基板一体化的散热器5将与驱 动装置壳体2相向的部分形成空间。上述空间与冷却剂的流路4连通。在 本实施方式中，冷却剂的流路4为通过散热器5的空间使冷却剂循环的冷 却剂循环路。\n通过散热器5使作为冷却剂的冷却水进行循环的冷却剂循环路由作为 压送源的水泵41、作为热交换器的辐射器42、连接这些的流路43、44、 45所组成。还有，图中省略了水泵41的驱动马达等附属设备。作为冷却 剂循环路的起点的水泵41的吐出侧流路43与散热器5的入口侧的通道51 连接，散热器5的出口侧的通道52经过返回流路44与辐射器42的入口 421侧连接，辐射器42的出口422与水泵41的吸入侧流路45连接。因此， 在该冷却剂循环路中，作为冷却剂的冷却水从水泵41送出来后流过散热 器5内的空间时，吸收来自构成逆变器3的模块的热量和来自驱动装置壳 体2的热量而被加热。经过返回流路44送入辐射器42向空气放热而被冷 却，然后回到水泵41结束一个循环，这种循环周而复始进行。还有，该 冷却剂循环路也可以在半途、例如返回流路44的部分处为了获得进一步 的冷却而通过驱动装置壳体2内的流路。\n接着，图2为表示第一实施方式的驱动装置的轴方向纵截面示意图。 符号1表示电动机，11表示其转子轴，12表示转子铁芯，13表示定子铁 芯。如图所示，散热器5与驱动装置壳体2相向部分形成的空间R通过隔 离装置8被分隔成面向散热器侧的第1室R1和面向驱动装置壳体侧的第 2室R2，与上述冷却剂的流路连通。散热器5为了确保热交换面积而向第 1室R1内延伸，具有许多与隔离装置8相隔开的散热器侧翼片(fan)56。 还有，在包括表示后述实施方式的附图在内的所有附图中，各翼片相对于 空间R均放大了尺寸，为了避免图面的繁杂，其数量也少于实际配置的数 量。\n接着，图3为散热器侧翼片56的排列图案的平面示意图。为了使第1 室R1内的流动不受翼片的阻碍而形成自然流动，散热器侧翼片56为在第 1室R1按照规定的间距排列的许多圆柱形状的销钉状翼片。采用这种销 钉状翼片的好处在于可以最大限度地减少在第1室R1内流动的冷却剂的 压损。\n该翼片(fan)56的排列图案也可采用其他形式。图4为散热器侧翼 片56的排列图案的变形例与图3相同的平面视图。此时，散热器侧翼片 56在入口侧的通道51和出口侧的通道52之间平行延伸，相互之间等间距 配置，成为板形状的肋状翼片，其长度方向的两端与周壁55之间保持给 定间隙，以使各翼片56之间的空间与入口侧的通道51和出口侧的通道52 相通。通过这种翼片56的配置，在第1室R1隔成两端与入口侧的通道 51和出口侧的通道52相通、中途被翼片56隔离的平行流路。\n图5表示将上述第一实施方式的结构应用于具有2个电动机的混合车 用驱动装置的实施例。在该例中，从轴线方向看，作为第1电动机的马达 1A配置在上部，只表示了轴位置的差动装置大致配置在其下方，作为第2 电动机的发电机1B配置在中间位置，在车辆搭载状态下配置在它们的前 方。   驱动装置壳体2的上部与散热器5的安装部20一体化形成。散热器5 的安装部20向壳体上部倾斜，以便与2个电动机收容部的外周接触，形 成实质上与散热器5的平面外形相符合的平面外形的台阶状。安装部20 的与散热器5对峙的面侧形成有凹部，该凹部构成第2室(与图2的第2 室R2相对应)。\n在本实施方式中，散热器5为具有为不同于逆变器3的基板的其他部 件、从其底壁53向上延伸的外形围成框状的俯视为矩形的周壁54的壳体 形状，其内部为逆变器3的容纳空间。构成逆变器3的马达用以及发电机 用的2个模块通过合适的方法紧密安装在经过磨平加工的散热器5的底壁 53上，以防止产生热传导的阻力。然后，散热器5的上侧开放部加有盖子 7，以防止雨水或尘埃进入内部的逆变器3。散热器5的底壁53上设有向 下延伸的外形围成框状的俯视为矩形的周壁55，通过该周壁55围成空间 R的第1室(与图2的第1室R1相对应)。\n这种结构的散热器5隔着与作为散热器5和驱动装置壳体2的相向部 分、即驱动装置壳体2的安装部20的外形的散热器5的平面外形相符合 的外形尺寸的板状的隔离装置8，在驱动装置壳体2的安装面上与周壁55 接触，必要时利用O形圈等密封部件9(参照图2)进行防漏处理，利用 螺栓等固定装置固定在一起。\n依据这种第一实施方式的结构，散热器5与驱动装置壳体2之间形成 的空间R通过流过其中的冷却剂起着绝热层的作用，遮断了从驱动装置壳 体2向散热器5传导的热量，从而可以保护因与驱动装置一体化而处于不 利的耐热温度的逆变器3不受高温影响。还有，由于空间R被隔离装置8 隔成第1室R1和第2室R2两层(参照图2)，可以在两层之间形成温度 梯度，与利用冷却剂将一层空间整体冷却到逆变器3的耐热温度的情况相 比，可以利用更少的冷却剂有效地冷却散热器5和驱动装置壳体2。还有， 通过使散热器侧翼片56与驱动装置壳体2不接触，可以减少从第2室R2 通过隔离装置8向第1室R1传导的热量，从而提高利用2层的两室的绝 热效果。\n图6为表示与上述第一实施方式的基本结构相同的第二实施方式。在 本实施方式中，在散热器5具有向第1室R1内延伸的散热器侧翼片56这 一点上，与第一实施方式相同，但在该实施方式中，在驱动装置壳体2侧 也形成有向第2室R2内延伸的驱动装置侧翼片22。该驱动装置侧翼片22 也与隔离装置8隔离开来。其他结构均与上述第一实施方式相同，相同的 部件采用相同的符号进行说明。这一点在后述实施方式中亦相同。\n这样，散热器5侧和驱动装置壳体2侧均形成有翼片56、22时，这 两翼片可以采用与前面图3或图4所示的第一实施方式和其变形方式一样 的销钉状或肋状翼片结构，也可以采用如下面图7所示的翼片结构。图7 为将实际上隔着隔离装置8处于相向关系的散热器5的底面和驱动装置壳 体2侧的安装面并排放在同一平面上表示散热器侧翼片56和驱动装置侧 翼片22，在本实施方式可采用的翼片排列图案。此时，延伸到第1室R1 的散热器侧翼片56为销钉状翼片，以减小流路的压损。驱动装置壳体侧 翼片22采用流动均匀性好的肋状翼片。\n这里说明第一实施方式中未能说明的冷却剂循环路与空间R的连接 关系。当采用本发明的分隔空间R的结构时，各自的室R1、R2相对冷却 剂循环路的连接关系存在问题，但在图7所示的例中，单纯地将各自室 R1、R2的入口通道51a、51b与吐出侧流路43(该流路与冷却剂循环路的 关系参照图1)连接，出口通道52a、52b与返回流路44(同样参照图1) 连接，两室相互对于冷却剂流路为并列连接。\n采用这种翼片排列图案和流路连接结构时，第1室R1侧的流动阻力 小于第2室R2侧，因此第1室R1侧的流量相对多些，从而提高了散热器 5侧的冷却能力，针对逆变器3的耐热温度低的情况，在两室R1、R2间 建立温度梯度，可以利用较小的流量有效地冷却逆变器3和驱动装置壳体 2。\n图8采用与前面图7相同的方法改变翼片排列图案和冷却剂流路连接 关系。此时，延伸到第1室R1的散热器侧翼片56和延伸到第2室R2的 驱动装置壳体侧翼片22均为肋状翼片，散热器侧翼片56的排列间隔小于 驱动装置壳体侧翼片22。还有，本例中，第1室R1的入口通道51a与吐 出侧流路43连接，出口通道52a通过连接流路46与第2室R2的入口通 道51b连接，第2室R2的出口通道51b与返回流路44连接，两室相互对 于冷却剂流路为串联连接。\n采用这种翼片排列图案和流路连接结构时，两室R1、R2的厚度即使 相同，由于第1室R1侧的冷却面积(与冷却剂接触的翼片表面积)大于 第2室R2侧，因此第1室R1侧的冷却效果相对要大。因此，利用这一特 点，从而提高了散热器5侧的冷却能力，针对逆变器3的耐热温度低的情 况，在两室间建立温度梯度，与上述一样，可以利用较小的流量有效地冷 却逆变器3和驱动装置壳体2。\n这样，对于翼片排列图案，不管是同种同数的翼片，还是异种翼片的 组合，或是同种但不同数量的翼片排列，都可以针对作为其目的的冷却效 果来进行合适的选择。还有，两室R1、R2与冷却剂循环路的连接也可以 随着与采用所需目的的冷却效果的翼片排列图案来进行合适的选择。\n图9为表示将上述第二实施方式的驱动装置更加具体化的实施例。在 该例中，逆变器的基板与散热器的一体化，这与将前面的第一实施方式具 体化的实施例不同，散热器由模块基板自身构成。在该例中，散热器5伴 随着逆变器3侧，散热器5固定在与其不同的部件组成的逆变器壳体50 上，并通过逆变器壳体50安装在驱动装置壳体2上。因此，本例的驱动 装置壳体2，其上部的安装部20为逆变器壳体50的安装部20，实质结构 与前面的实施例一样。即逆变器壳体50的安装部20形成实质上与逆变器 壳体50的平面外形相符合的平面外形的台状。安装部20的与散热器5对 峙的面侧形成有凹部，该凹部构成第2室(与图6的第2室R2相对应)。\n逆变器壳体50的相当于前例的底壁53(参照图5)的部分除了周围 的棚状部分57外构成开口部，棚状部分57为散热器5的固定支持部。这 样，由于逆变器壳体50为不同于散热器5的部件，散热器5周围的对于 棚状部分57的固定部上插入图中未画出的合适的密封装置，以防止逆变 器壳体50与散热器5之间发生泄漏。除了这点以外，实质上与前面的实 施例相同，相同的部分采用相同的符号进行说明，省略其余说明。在本例 中，散热器5的下面和逆变器壳体50的棚状部分57的下侧的矩形周壁55 围成空间R的第1室(对应于图6的第1室R1)。\n上述两个实施方式中均没有考虑隔离装置8的热传导性，只是利用冷 却剂作为绝热层，但如果隔离装置8采用热传导性低的材质构成的低热传 导性部件6、即绝热材料时，或者构成隔离装置8的金属材料等的部件作 为背底、添加设置热传导性低的材质构成的薄膜状等的低热传导性部件 时，至少驱动装置侧翼片22可以与构成隔离装置8的低热传导性部件6 或者在其上面添加设置的部件直接接触。图10所示的第三实施方式采用 这种结构。还有，这里所说的低热传导性部件6并不一定是单一材质的部 件，也可以包括含有涂布剂等的多种异种材料叠层而成的部件。\n在该第三实施方式中，隔离装置8为热传导性低的材质构成的低热传 导性部件6，驱动装置侧翼片22的先端与低热传导性部件6接触。这种结 构中，由于隔离装置8为低热传导性部件6，不一定要特别考虑隔离装置 8与驱动装置侧翼片22的先端的接触面积，但如果驱动装置侧翼片22的 排列图案采用销钉状翼片，则对于减少低热传导性部件6的接触面积很有 效。\n采用这种结构时，由于分隔第1室R1和第2室R2的隔离装置8起着 绝热层的作用，在驱动装置壳体2与散热器5之间的2层冷却剂、和1层 低热传导性部件6组成的3层绝热层，则进一步提高了绝热效果。还有， 如果在与驱动装置侧翼片22相接触的一侧配置薄膜状等的低热传导性部 件，由于驱动装置侧翼片22的先端支持着低热传导性部件，不需采用粘 接等特殊粘合方法就可以防止低热传导性部件从隔离装置8上浮离开来。\n上面通过本发明的3个实施方式对本发明进行了详细说明。本发明并 不局限这些实施方式，可以在权利要求范围所述事项的范围内进行各种具 体结构的变更。例如，关于隔离装置，在第一和第二实施方式中，举例为 单层部件，但也可以采用多层部件或结构。此时，隔离装置为例如中间夹 有低热传导性部件的多个隔离部件所组成，低热传导性部分可以为例如中 间实心的绝热材料、或者与第1室R1或第2室R2一样的冷却剂的流动空 间。\n还有第三实施方式的低热传导性部件6为自身没有刚性的薄膜状材料 或涂布剂时，也可以在金属材料、陶瓷材料、橡胶等适当的材料构成的隔 离装置8上添加设置或夹持低热传导性部件。此时的低热传导性部件6可 以添加设置到隔离装置8的一面上，也可以添加设置到两面上。\n还有，举例中的冷却剂为水，但自然也可采用其他的合适的冷却剂。 还有，也可以构成流过第1室R1和第2室R2的冷却剂的其他系统的冷却 剂循环路。\n本发明除了电动汽车用驱动装置或混合驱动装置，也可以广泛应用于 将电动机与逆变器一体化形成的装置上。