機電一體型驅動裝置及其制造方法

機電一體型驅動裝置及其制造方法
【專利摘要】在機電一體型驅動裝置中，在框架單元的壁部內設置有用于冷卻馬達單元以及變換器單元的共同的制冷劑流路。動力模塊與框架單元的內壁面緊貼。與框架單元分體的托架嵌合于框架單元內。框架單元內的空間被托架分割為收納馬達單元的空間和收納變換器單元的空間。
【專利說明】
機電一體型驅動裝置及其制造方法
技術領域
[0001]本發明涉及用于例如電動車輛或者混合動力車輛等的驅動裝置，特別涉及內置有變換器(inverter)的機電一體型驅動裝置及其制造方法。
【背景技術】
[0002]在以往的智能馬達中，具有控制馬達的驅動的功能的驅動單元被組裝到馬達的機殼內。并且，驅動單元通過連接電纜與馬達的繞組連接(例如，參照專利文獻I)。
[0003]在先技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平5-252688號公報(第二欄第38至45行，圖1)

【發明內容】

[0006]發明所要解決的課題
[0007]—般地，在NC機床或者機器人等中，每個軸都需要伺服馬達，每個伺服馬達也都需要驅動單元，因此系統整體的配線變得復雜。對此，在上述那樣的以往的智能馬達中，由于在機殼內組裝有驅動單元，因此能夠解決配線復雜的問題。
[0008]但是，專利文獻I的智能馬達沒有利用水等制冷劑積極地冷卻，因此在應用于例如電動車輛的驅動馬達或者混合動力車輛的驅動馬達等輸出高且發熱量大的馬達的情況下，存在冷卻不充分、繞組熔化、作為驅動單元的變換器單元的動力模塊發熱并損壞的風險。
[0009]本發明是為了解決上述的課題而提出的，其目的是獲得一種也能夠應用于輸出高且發熱量大的用途的機電一體型驅動裝置以及其制造方法。
[0010]用于解決課題的方案
[0011]本發明所涉及的機電一體型驅動裝置具有:圓筒狀的框架單元;馬達單元，所述馬達單元具有定子鐵芯、裝配于定子鐵芯的多個繞組以及插入定子鐵芯的轉子單元，且所述馬達單元收納于框架單元；以及變換器單元，所述變換器單元具有向所述馬達單元供給電力的動力模塊以及驅動動力模塊的動力模塊驅動基板，且所述變換器單元收納于框架單元，在框架單元的壁部內設置有用于對馬達單元以及變換器單元進行冷卻的共同的制冷劑流路，動力模塊與框架單元的內壁面緊貼，與框架單元分體的托架嵌合于框架單元內，框架單元內的空間被托架分割為收納馬達單元的空間和收納變換器單元的空間。
[0012]并且，本發明所涉及的機電一體型驅動裝置的制造方法包括:將托架覆蓋于裝配有多個繞組的定子鐵芯的端部的工序;通過模制將定子鐵芯、繞組以及托架一體化的工序；通過壓入或者熱壓配合將包括定子鐵芯、繞組以及托架的組裝體固定于在壁部內設置有制冷劑流路的圓筒狀的框架單元內的工序;將轉子單元插入定子鐵芯內，并利用軸承將轉子單元的軸保持為旋轉自如的工序；以及將動力模塊以其散熱面與框架單元的內壁面緊貼的方式固定于框架單元的工序。
[0013]發明效果
[0014]根據本發明的機電一體型驅動裝置及其制造方法，能夠有效地冷卻馬達單元以及動力模塊，從而也能夠應用于輸出高且發熱量大的用途。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發明的實施方式一所涉及的機電一體型驅動裝置的立體圖。
[0016]圖2是表示拆掉圖1的框架單元的一部分而使框架單元內露出的狀態的立體圖。
[0017]圖3是沿著圖1的機電一體型驅動裝置的軸線的剖視圖。
[0018]圖4是放大表示圖3的主要部分的剖視圖。
[0019]圖5是表示圖3的轉子單元的立體圖。
[0020]圖6是表示圖3的定子單元在模制前的狀態的立體圖。
[0021 ]圖7是圖3的變換器單元的部分的與軸線正交的剖視圖。
[0022]圖8是圖3的馬達單元的部分的與軸線正交的剖視圖。
[0023]圖9是表示圖3的馬達單元以及其附帶的零件的立體圖。
[0024]圖10是表示拆卸圖9的外側托架和裝設于外側托架的零件的狀態的立體圖。
[0025]圖11是表示圖9的外側托架的立體圖。
[0026]圖12是表示圖9的接線座的立體圖。
[0027]圖13是表示圖9的接線機構、引出線以及連接端子的連接狀態的立體圖。
[0028]圖14是表示圖9的接線機構、引出線以及連接端子的連接狀態的俯視圖。
[0029]圖15是表示圖1的框架單元的立體圖。
[0030]圖16是拆掉圖15的外框架的一部分而表示的立體圖。
[0031]圖17是表示圖1的機電一體型驅動裝置的制造方法的流程圖。
[0032]圖18是表示圖3的定子單元在制造過程中的狀態的剖視圖。
[0033]圖19是表示圖18的后段的狀態的立體圖。
[0034]圖20是沿著本發明的實施方式二所涉及的機電一體型驅動裝置的軸線的剖視圖。
[0035]圖21是表示圖20的定子單元在模制前的狀態的立體圖。
[0036]圖22是表示圖20的機電一體型驅動裝置的制造方法的流程圖。
[0037]圖23是表示本發明的實施方式三所涉及的機電一體型驅動裝置的定子單元的立體圖。
[0038]圖24是沿著圖23的定子單元的軸線的剖視圖。
[0039]圖25是表示從定子單元拆卸圖23的托架的狀態的分解立體圖。
[0040]圖26是表示圖23的定子單元的側視圖。
[0041 ]圖27是表示圖24的第一突起的詳細形狀的立體圖。
[0042]圖28是表示圖27的第一突起與第一銷卡合的狀態的立體圖。
[0043]圖29是表示圖27的第一突起與第一槽及第一銷的關系的主視圖。
【具體實施方式】
[0044]以下，參照附圖對用于實施本發明的方式進行說明。
[0045]實施方式一
[0046]圖1是表示本發明的實施方式一所涉及的機電一體型驅動裝置的立體圖。在圓筒狀的框架單元200的第一軸向端部(圖1的上端部)覆蓋有作為入口側的蓋的前板2。并且，在框架單元200的第二軸向端部(圖1的下端部)覆蓋有作為出口側的蓋的尾板3。
[0047]輸出軸4從尾板3的中央朝向框架單元200外突出。并且，輸出軸4與框架單元200同軸地配置。
[0048]在框架單元200的前板2側的端面安裝有:用于向框架單元200供給冷卻液(制冷劑)的入口側接頭5a;以及用于從框架單元200排出冷卻液的出口側接頭5b。
[0049]圖2是表示拆掉圖1的框架單元200的一部分而使框架單元200內露出的狀態的立體圖。在框架單元200內主要收納有:馬達單元300、變換器單元400以及圓板狀的變換器控制基板17。
[0050]變換器控制基板17配置于比變換器單元400靠框架單元200的第一軸向端部側的位置。馬達單元300配置于比變換器單元400靠框架單元200的第二軸向端部側的位置。即，變換器單元400配置于馬達單元300與變換器控制基板17之間。
[0051 ]在馬達單元300產生的旋轉力通過輸出軸4傳遞到外部。框架單元200內的空間被圓盤狀的外側托架11分割成收納馬達單元300的空間和收納變換器單元400的空間。
[0052]外側托架11嵌合于框架單元200內。并且，外側托架11的外周面與框架單元200的內周面無間隙地接觸。
[0053]變換器單元400由呈圓環狀配置的六個模塊單元50構成。各模塊單元50主要具有:向馬達單元300供給電力的動力模塊14 ；對動力模塊14進行驅動的動力模塊驅動基板15;以及將動力模塊驅動基板15與框架單元200之間絕緣的第一以及第二絕緣工具16a、16b。
[0054]絕緣工具16a、16b的材料使用例如沒有加入碳的絕緣性的塑料、環氧玻璃或者陶咨絕
bL.0
[0055]在框架單元200的壁部內設置有供冷卻液流動的制冷劑流路18。制冷劑流路18被設置于框架單元200的周向的一部分的分隔板19分隔。
[0056]從入口側接頭5a供給來的冷卻液被分隔板19分隔，在框架單元200的制冷劑流路18內向周向循環并從出口側接頭5b排出。如此，通過使冷卻液在制冷劑流路18中循環，馬達單元300以及變換器單元400同時被冷卻。
[0057]接下來，對包含馬達單元300與變換器單元400的電連接在內的機電一體型驅動裝置的詳細結構進行說明。圖3是沿著圖1的機電一體型驅動裝置的軸線的剖視圖(縱向剖視圖)。
[0058]框架單元200是具有外框架Ia和組裝到外框架Ia的內側的內框架Ib的兩重結構。外框架Ia以及內框架Ib均是在軸向上沒有接縫的結構。即，外框架Ia由在軸向上連續的一個部件構成，內框架Ib也由在軸向上連續的一個部件構成。
[0059]內框架Ib嵌合在外框架Ia的內側。由此，內框架Ib的外周面與外框架Ia的內周面緊貼。變換器控制基板17固定于外框架Ia的入口附近，即第一軸向端部(圖3的上端部)附近。
[0060]馬達單元300以及變換器單元400保持在內框架Ib內。制冷劑流路18通過在內框架Ib的外周面設置槽而形成。并且，制冷劑流路18具有:用于冷卻動力模塊14的變換器側制冷劑流路18a;以及用于冷卻馬達單元300的馬達側制冷劑流路18b。
[0061]變換器側制冷劑流路18a以圍繞動力模塊14的方式配置。并且，馬達側制冷劑流路18b以圍繞馬達單元300的方式配置。并且，馬達側制冷劑流路18b與變換器側制冷劑流路18a在框架單元200的軸向上隔著間隔形成。
[0062]前板2螺紋緊固于外框架Ia的第一軸向端面。尾板3螺紋緊固于內框架Ib的第二軸向端面。
[0063]馬達單元300具有:圓筒狀的定子單元70;以及插入定子單元70內的轉子單元60。定子單元70具有:圓筒狀的定子鐵芯6;裝配于定子鐵芯6的多個繞組7;以及將定子鐵芯6和繞組7模制的樹脂材料13。定子鐵芯6由電磁鋼板等鐵類的材料構成。
[0064]在轉子單元60的中心壓入有輸出軸4。轉子單元60以輸出軸4為中心與輸出軸4一體旋轉。
[0065]定子鐵芯6的第一軸向端面(上表面)與外側托架11抵接。圓盤狀的內側托架12無間隙地嵌合于外側托架11的內側。
[0066]第一軸承1a嵌合于內側托架12并保持于內側托架12。第二軸承1b嵌合于尾板3并保持于尾板3b。輸出軸4被第一以及第二軸承10a、10b旋轉自如地保持。
[0067]并且，內框架Ib內的空間被外側托架11、內側托架12、第一軸承1a以及輸出軸4分割為兩個部分，收納馬達單元300的空間和收納變換器單元400的空間被物理地隔斷。
[0068]圖4是放大表示圖3的主要部分的剖視圖。在外側托架11設置有多個引出線插入孔
20。來自繞組7的引出線21插入到引出線插入孔20。引出線21貫通引出線插入孔20。
[0069]在外側托架11的靠變換器單元400側的端部固定有接線座29。在接線座29裝配有用于連接動力模塊14與繞組7的接線機構80。接線機構80具有插入接線座29的多個接線導體(接線板)22。
[0070]在各引出線21的頂端部呈U字狀彎折并連接有接線導體22。并且，在各接線導體22設置有連接端子23。各連接端子23的靠變換器單元400側的端部通過螺栓25以及螺母26緊固于對應的動力模塊14的輸出端子24。
[0071]圖5是表示圖3的轉子單元60的立體圖。轉子單元60具有:設置有多個磁鐵插入孔的圓筒狀的轉子鐵芯8;插入到磁鐵插入孔的多個磁鐵28;以及將輸出軸4與轉子鐵芯8結合的墊圈9。
[0072]圖6是表示圖3的定子單元70在模制前的狀態的立體圖。來自繞組7的引出線21a至211貫通外側托架11并引出。在該狀態下，引出線21a至211的頂端沒有被彎折。并且，在外側托架11設置有用于在模制時注入樹脂材料13(圖3)的四個樹脂注入孔30a至30d。
[0073]接下來，對與實施方式一的機電一體型驅動裝置的軸線正交的剖面的結構進行說明。圖7是表示圖3的變換器單元400的部分的與軸線正交的剖視圖(橫向剖視圖)。在圖7中，六個模塊單元50每隔60度配置成圓環狀。動力模塊14的散熱面14a與加工成大致六邊形的內框架Ib的內壁面緊貼并固定于內框架Ib的內壁面。
[0074]在內框架Ib的外周形成有多個變換器側散熱片27a。變換器側散熱片27a配置于內框架Ib的緊貼有散熱面14a的部分的外側(里側)。來自散熱面14a的熱量傳遞至變換器側散熱片27a，并被在變換器側制冷劑流路18a中沿圓周方向流動的冷卻液吸收。由此，動力模塊14被有效地冷卻。
[0075]圖8是圖3的馬達單元300的部分的與軸線正交的剖視圖(橫向剖視圖)。繞組7從內周側裝配于定子鐵芯6的齒6a。通過壓入或者熱壓配合將外側托架11固定于內框架Ib的內偵Ij，由此將定子鐵芯6固定于內框架lb。
[0076]在內框架Ib的外周形成有多個馬達側散熱片27b。馬達側散熱片27b是與內框架Ib的軸向的馬達側制冷劑流路18b對應的部分，且設置于內框架Ib的周向的與變換器側散熱片27a相同的范圍。在馬達單元300產生的熱量傳遞至馬達側散熱片27b，并被在馬達側制冷劑流路18b中沿圓周方向流動的冷卻液吸收。由此，馬達單元300被有效地冷卻。
[0077]接下來，對外側托架11以及接線機構80的詳細結構進行說明。圖9是表示圖3的馬達單元300以及其附帶的零件的立體圖，圖10是表示拆卸圖9的外側托架11和裝設于外側托架11的零件的狀態的立體圖。
[0078]如圖9所示，在馬達單元300覆蓋有外側托架11。在外側托架11的軸向端面固定有接線座29。接線導體22由接線座29保持。并且，從繞組7引出的引出線21的頂端與接線導體22連接。
[0079]并且，如圖10所示，在定子鐵芯6裝配有十二個繞組7a至Π。
[0080]圖11是表示圖9的外側托架11的立體圖。在外側托架11的與變換器單元400相向的端部設置有圓形的第一凹部(臺階部)lla。并且，在第一凹部的中央設置有圓形的第二凹部(臺階部)llb。在第二凹部Ilb的中央設置有圓形的開口。
[0081 ] 樹脂注入孔30a至30d配置于比外側托架11的第一凹部I Ia靠徑向外側的部分的位置。在第一凹部Ila設置有相當于圖4所示的引出線插入孔20的引出線插入孔20a至20i。圖6所示的引出線21a至201穿過引出線插入孔20a至20i。
[0082]并且，接線座29的外周嵌合于第一凹部11a。即，第一凹部Ila是接線座嵌合部。
[0083]內側托架12的外周嵌合于第二凹部lib。即，第二凹部Ilb是內側托架嵌合部。通過將內側托架12嵌合于第二凹部11b，內側托架12與外側托架11在同軸上被定位。
[0084]圖12是表示圖9的接線座29的立體圖。在接線座29形成有同心圓狀的五根槽29a至29e。根據圖4也可知，在內周側兩根槽29a、29b與外周側兩根槽29d、29e插入有接線導體22。通過將接線導體22插入到接線座29，防止了接線機構80的位置偏移。
[0085]在正中間的一根槽29c設置有與外側托架11的引出線插入孔20a至20i連接的多個孔(未圖示)。引出線21穿過這些孔。
[0086]接線座29由例如環氧玻璃或者不含碳的塑料等絕緣材料構成。由此，確保了接線導體22之間的絕緣以及接線機構80與外側托架11之間的絕緣。
[0087]圖13是表示圖9的接線機構80、引出線21以及連接端子23的連接狀態的立體圖，圖14是表示圖9的接線機構80、引出線21以及連接端子23的連接狀態的俯視圖。
[0088]圖13以及圖14所示的導體中除了來自繞組7a至Π的十二根引出線21a至211之外的部分是接線機構80。即，接線機構80由呈同心圓狀配置的圓弧狀的六根接線導體22a至22f構成。并且，在接線機構80設置有分別從接線導體22a至22f立起的六個連接端子23a至23f0
[0089]連接端子23a從接線導體22a立起。并且，引出線21a、21b的頂端部呈逆U字狀彎折并與接線導體22a的上表面接合。
[0090]連接端子23b從接線導體22b立起。并且，引出線21c、21d的頂端部呈逆U字狀彎折并與接線導體22b的上表面接合。
[0091]連接端子23c從接線導體22c立起。并且，引出線21e、21f的頂端部呈逆U字狀彎折并與接線導體22c的上表面接合。
[0092]連接端子23d從接線導體22d立起。并且，引出線21g、21h的頂端部呈逆U字狀彎折并與接線導體22d的上表面接合。
[0093]連接端子23e從接線導體22e立起。并且，引出線211、21 j的頂端部呈逆U字狀彎折并與接線導體22e的上表面接合。
[0094]連接端子23f從接線導體22f立起。并且，引出線21k、211的頂端部呈逆U字狀彎折并與接線導體22f的上表面接合。
[0095]如圖14所示，連接端子23a至23f沿外側托架11的周向每隔60度均等地配置。并且，例如以連接端子23b的從接線導體22b立起的位置以及角度與圖7所示的動力模塊14的輸出端子24的位置對齊的方式進行調整。關于這一點，其他五個連接端子23a、23c至23f也同樣。
[0096]如此，例如來自偏離180度相向配置的繞組7c、7d(圖10)的引出線21c、21d與接線導體22b連接，并利用連接端子23b與動力模塊14的輸出端子24結合。關于其他接線導體22a、22c至22f，將來自兩個繞組7的引出線21集中為一個并通過連接端子23與動力模塊14連接的結構是相同的。
[0097]在此，接線導體22a至22f—共有六根，圖12示出的接線座29的槽29a至29e是五根，其中插入有接線導體22a至22f的槽只有除了29c之外的四根。
[0098]對此，在圖14中，例如接線導體22 b在12點的位置向外周側彎折，圓弧的半徑在中途變化。由此，避免了接線導體22b與接線導體22c干涉。同樣地，接線導體22c、22d、22e也通過在中途使圓弧的半徑變化，避免接線導體22彼此干涉。
[0099]另外，引出線21a至211與接線導體22a至22f的接合方法既可以是錫焊，也可是釬焊還可以是焊接。并且，在通過錫焊等不能夠確保機械的接合強度的情況下，也可以在用金屬絲等捆綁后再進行錫焊。并且，在不是通過頂端抵接而是通過面對面的方式接合的情況下，也可以在焊接后向對合面注入錫焊來使電連接更加可靠。
[0100]并且，接線機構80也可以不是配置在外側托架11上，而是配置在內側托架12上。在這種情況下，以內側托架12的外徑比接線座29的外徑大，外側托架11的內徑與內側托架12的外徑嵌合的方式進行放大。此外，設置于外側托架11的引出線插入孔20a至20i設置于內側托架12。
[0101]接下來，對框架單元200的結構進行說明。圖15是表示圖1的框架單元200的立體圖，圖16是拆掉圖15的外框架Ia的一部分而表不的立體圖。
[0102]在內框架Ib的內表面形成有:供圖2所示的第一絕緣工具16a嵌入的第一锪孔部31a;以及供第二絕緣工具16b嵌入的第二锪孔部31b。在外框架Ia的入口側設置有接受變換器控制基板17的階梯31c。
[0103]外框架Ia以及內框架Ib在入口側接合部33a與出口側接合部33b沿周向連續地焊接。由此，保證了以冷卻液不泄漏的方式密封制冷劑流路18。
[0104]在圖16中，變換器側散熱片27a形成于緊貼有動力模塊14的散熱面14a的部位的里偵U。并且，馬達側散熱片27b與變換器側散熱片27a形成在相同的周向位置上。變換器側制冷劑流路18a與馬達側制冷劑流路18b通過作為空間部的頭部34相連。由此，在制冷劑流路18a、18b中循環相同的冷卻液。
[0105]頭部34與變換器側制冷劑流路18a和馬達側冷卻流路18b相連。并且，頭部34被圖2所示的分隔板19分為第一室以及第二室兩部分。從入口側接頭5a進入的冷卻液進入頭部34的第一室，被沿軸線方向引導。接下來，冷卻液在變換器側制冷劑流路18a以及馬達側冷卻液流路18b中繞周向流動，并返回到頭部34的第二室。然后，返回到第二室的冷卻液從出口側接頭5b排出。
[0106]接下來，對實施方式一的機電一體型驅動裝置的動作進行說明。從未圖示的直流電源或者電池向變換器單元400的動力模塊14供給電力，按照來自未圖示的微型計算機或者個人計算機的指令，變換器控制基板17控制動力模塊14的輸出。在圖4中，從動力模塊14經由輸出端子24、連接端子23、接線導體22以及引出線21向馬達單元300的繞組7供給電力。
[0107]在本實施方式一中，假定馬達單元300具有兩組的三相接線，如圖7所示，六個模塊單元50呈圓環狀配置，在一個動力模塊14連接有兩個繞組7。若將此作為Ul相，則通過U1、Vl、W1的六個繞組7構成第一組的三相接線，通過剩下的六個繞組7構成U2相、V2相、W2相的第二組的三相接線。
[0108]并且，通過裝設于變換器控制基板17的控制電路切換六個動力模塊14的勵磁時機，通過一共十二個繞組7產生旋轉磁場。并且，通過轉子鐵芯8以及組裝到轉子單元60的磁鐵28的相互作用，使轉子單元60以及作為轉子單元60的旋轉軸的輸出軸4旋轉。
[0109]接下來，對實施方式一的機電一體型驅動裝置的制造方法進行說明。圖17是表示圖1的機電一體型驅動裝置的制造方法的流程圖。首先，如圖8所示，將繞組7裝配于定子鐵芯6的齒6a(步驟SI)。接下來，將裝配有繞組7的定子鐵芯6放入圖18所示的模制工具中(步驟 S2)。
[0110]模制工具由外筒31、內筒32以及底板33構成。內筒32在將定子鐵芯6放入外筒31內后插入定子鐵芯6的內周(步驟S3)。
[0111]接下來，將外側托架11覆蓋在定子鐵芯6之上，成為圖6所示的狀態。此時，將引出線21a至211的頂端插入圖11所示的引出線插入孔20a至20i。此時，在橫向寬度較寬的引出線插入孔20a、20d、20g分別各插入兩根引出線。
[0112]接下來，從樹脂注入孔30a至30d注入作為填縫劑的樹脂材料13，如果需要的話，提高溫度，使樹脂材料13硬化。由此，定子鐵芯6、繞組7、引出線21的一部分以及外側托架11被模制并一體化(步驟S4)。
[0113]在模制結束后拆卸模制工具，將接線座29固定在外側托架11上(步驟S5)。然后，將接線導體22插入接線座29的槽29a、29b、29c、29d(圖12)，使接線機構80保持于接線座29(步驟 S6)。
[0114]然后，將引出線21的頂端部呈逆U字彎折并與接線導體22的上表面接合(步驟S7)。這樣，成為圖19所示的狀態。
[0115]接下來，在將第一軸承1a裝配于內側托架12后，將內側托架12安裝于外側托架11的內周(步驟S8)。然后，將定子單元70、外側托架11、接線座29、接線機構80、內側托架12以及第一軸承1a的組裝體從框架單元200的出口側(圖3的下側)壓入框架單元200內(步驟S9)。此時，如果需要也可以進行熱壓配合。
[0116]接下來，將轉子單元60插入定子鐵芯6的內周，將輸出軸4的頂端保持于第一軸承1a(步驟S10)。然后，將第二軸承1b裝配于尾板3，將輸出軸4插入第二軸承10b，并將尾板3固定于框架單元200的出口側端面(步驟SI I)。
[0117]由此，輸出軸4被第一以及第二軸承10a、1b旋轉自如地保持。由此，馬達單元300向框架單元200的組裝結束，圖3的下半部分的組裝結束。
[0118]接下來，如圖3所示，以散熱面14a與內框架Ib的內壁面緊貼的方式將圖2所示的模塊單元50固定(步驟SI2)。接下來，如圖4所示，利用螺栓25以及螺母26將來自動力模塊14的輸出端子24和來自接線機構80的連接端子23緊固(步驟S13)。
[0119]接下來，將變換器單元400的變換器控制基板17固定于框架單元200的入口側(圖3的上側)(步驟S14)。然后，進行變換器控制基板17與模塊單元50的接線以及其他未圖示的零件之間的電連接(步驟S15)。最后，將前板2固定于框架單元200的入口側端面(步驟S16)。由此，所有的組裝結束，成為圖1至圖3所示的完成狀態。
[0120]另外，在將接線機構80配置在內側托架12上的情況下，圖17的流程圖的步驟S4變更為“將外側托架覆蓋在定子鐵芯，安裝內側托架后進行模制”，刪除步驟8ο并且，步驟5變更為“將接線座固定在內側托架上”。
[0121]如上所述，在實施方式一的機電一體型驅動裝置中，利用框架單元200冷卻馬達單元300以及變換器單元400，所述框架單元200通過冷卻液在共同的制冷劑流路18中流動而冷卻，因此冷卻效果高，能夠防止馬達單元300的繞組熔化，并且能夠防止動力模塊14的溫度上升而損壞。因此，能夠應用于例如電動車輛的驅動馬達或者混合動力車輛的驅動馬達等輸出高、發熱量大的用途。
[0122]并且，在將定子單元70以及外側托架11通過模制而一體化(組件化)后壓入或者熱壓配合于框架單元200，因此與個別組裝定子單元70的零件的情況相比，組裝變得容易。
[0123]并且，由于在將定子單元70組裝到框架單元200前進行繞組7的引出線21與接線機構80的連接，因此連接作業容易進行。
[0124]并且，在專利文獻I所示的以往的智能馬達中，由于在機殼內的較深的位置通過連接電纜進行伺服馬達與驅動單元的連接，因此連接非常困難。與此相對，在實施方式一的機電一體型驅動裝置中，由于能夠在框架單元200的外部進行引出線21與接線機構80的連接作業，因此不僅能夠利用錫焊或者釬焊進行接合，還能夠利用需要空間的焊接進行接合。
[0125]并且，將從外側托架11的上部朝向變換器單元400側突出的連接端子23與動力模塊14的輸出端子24連接，因此即使在框架單元200的內部也比較容易進行連接作業，能夠簡單地進行變換器單元400與馬達單元300的電連接。
[0126]并且，由于在框架單元200沒有接縫，因此不存在冷卻液從接縫泄漏的風險。
[0127]并且，由于框架單元200在軸向上沒有被分割而是一體化，因此作為驅動裝置整體的剛性較高。
[0128]并且，由于將框架單元200分割成外框架Ia和內框架lb，因此在通過切削以及鑄造進行制作時容易制作。
[0129]并且，通過利用包含外側托架11的一系列的零件將馬達單元300與變換器單元400隔開，馬達單元300側的熱量以及電磁噪音不易傳遞至變換器單元400側。同時，變換器單元400側的熱量以及電磁噪音不易傳遞至馬達單元300側。
[0130]并且，能夠防止在馬達單元300側產生的垃圾進入變換器單元400側。同時，能夠防止變換器單元400側的垃圾以及零件被卷進馬達單元300側。
[0131]并且，由于利用內側托架12保持第一軸承10a，因此不必另外設置保持第一軸承1a的零件，能夠減少零件個數。
[0132]并且，由于第一軸承1a的熱量經由內側托架12以及外側托架11向框架單元200散熱，因此能夠防止軸承I Oa變為高溫。
[0133]并且，通過使內側托架12與框架單元200分體，能夠對內側托架12與軸承1a的嵌合部位進行精密加工，因此能夠高精度地嵌合對輸出軸4進行支承的第一軸承1a并保持。
[0134]并且，通過使內側托架12與外側托架11分體，能夠在將轉子單元60插入到定子單元70后，將第一軸承1a嵌入輸出軸4，并利用內側托架12進行保持。由此，能夠簡單地進行轉子單元60的組裝以及分解。并且，由于能夠拆卸內側托架12，因此能夠容易地進行模制后的內部的清掃、除去在馬達單元300內產生的垃圾以及內部的檢查。
[0135]并且，由于利用樹脂材料13模制定子鐵芯6、繞組7以及外側托架11，因此在繞組7產生的熱量經由定子鐵芯6和外側托架11傳遞至內框架lb，被在馬達側制冷劑流路18b內流動的冷卻液積極地冷卻。因此，能夠抑制繞組7的溫度上升。
[0136]并且，由于繞組7的引出線21也作為定子單元70的一部分被模制，因此能夠將引出線21的熱量釋放到框架單元200，引出線21也被有效地冷卻。
[0137]另一方面，在變換器單元400中，動力模塊14的散熱面14a與內框架Ib的內壁緊貼，因此利用在變換器側制冷劑流路18a內流動的冷卻液積極地冷卻動力模塊14。
[0138]并且，由于在外側托架11設置供繞組7的引出線21穿過的引出線插入孔20，因此能夠使引出線21不貫通框架單元200的制冷劑流路18，而從馬達單元300引出，能夠防止冷卻液的泄漏。
[0139]并且，由于將引出線21引出到馬達單元300的外部，因此引出線21與變換器單元400的接線變得容易。
[0140]并且，由于不使用線材進行從繞組7至動力模塊14的連接，因此連接不會變得復雜，能夠更加可靠地將繞組7與動力模塊14連接，電連接的可靠性提高。
[0141]并且，在圖6中，以外側托架11的外徑尺寸比定子鐵芯6的外徑尺寸大，且外側托架11的外周無間隙地嵌合于框架單元200的內周的方式構成。如此，通過使外側托架11的外徑尺寸比定子鐵芯6的外徑尺寸大，在將定子單元70插入框架單元200時，不會出現定子鐵芯6卡住不易進入的情況。
[0142]并且，由于定子鐵芯6的外徑尺寸比外側托架11的外徑尺寸小，定子鐵芯6具有間隙地插入框架單元200，因此與將定子鐵芯6壓入框架單元200的情況相比，能夠降低定子鐵芯6的外徑尺寸的精度。由此，公差管理變得容易，能夠實現降低成本。
[0143]另外，關于外側托架11的外徑尺寸與定子鐵芯6的外徑尺寸的關系，只要滿足外側托架11的最小公差下的外徑尺寸大于定子鐵芯6的最大公差下的外徑尺寸即可，在觀察時也可以大致相同。在這種情況下，定子鐵芯6被輕輕地壓入框架單元200，定子鐵芯6的外徑尺寸小于外側托架的外徑尺寸這一點沒有改變，因此不會出現定子鐵芯6卡住不易進入的情況。
[0144]并且，在外側托架11以及內側托架12的材料使用與作為定子鐵芯6的材料通常使用的電磁鋼板等鐵類材料相比導熱率高且比重小的材料，例如鋁合金或者鎂合金等的情況下，能夠將來自馬達單元300的發熱有效地傳遞至框架單元200。另外，由于外側托架11以及內側托架12的重量變輕，因此能夠實現整體的輕量化。
[0145]并且，由于沒有將散熱片27a、27b設置于整個制冷劑流路18，而是局部地設置，因此不會出現因散熱片27a、27b導致流路阻力增加的問題。
[0146]并且，從引出線21a至211的從繞組7a至Π的引出位置至配置有動力模塊14的位置，能夠借助接線導體22a至22f使連接位置沿周向偏移，因此連接不會變得復雜且不會出現錯誤。
[0147]并且，由于利用接線導體22a至22f將來自繞組7a至7f的十二根引出線21a至211集中為六根之后，利用連接端子23a至23f與動力模塊14連接，因此能夠將連接零件的數量減少至一半。
[0148]并且，由于以彼此不干涉的方式彎折接線機構80的接線導體22a至22f，因此將本來需要七根接線座29的槽減少為五根，從而能夠減小接線機構80所占的面積。
[0149]實施方式二
[0150]接下來，圖20是沿著本發明的實施方式二所涉及的機電一體型驅動裝置的軸線的剖視圖，圖21是表示圖20的定子單元70在模制前的狀態的立體圖。在實施方式二中，使用將實施方式一所示的外側托架11與內側托架12集中為一個的托架35。
[0151]并且，在實施方式二中，以定子鐵芯6的外徑尺寸大于托架35的外徑尺寸，且定子鐵芯6的外周無間隙地嵌合于框架單元200的內周的方式構成。
[0152]并且，在實施方式二中，如圖20所示，通過樹脂材料36模制接線導體22、接線座29以及引出線21。其他結構以及動作與實施方式一相同。
[0153]接下來，對實施方式二的機電一體型驅動裝置的制造方法進行說明。圖22是表示圖20的機電一體型驅動裝置的制造方法的流程圖。與表示實施方式一的制造方法的圖17的不同之處在于:將“外側托架”變為“托架”(步驟S21、S22)、刪除圖17的步驟S8的“將內側托架安裝于外側托架”工序、以及追加圖22的步驟S23的“模制接線機構、接線座以及引出線”工序，其他制造方法與實施方式一相同。
[0154]在這樣的機電一體型驅動裝置中，由于使用一體型的托架35，因此在組裝轉子單元60時必須先將第一軸承1a裝配于托架35，因此難以將輸出軸4嵌合于第一軸承10a。并且，在將定子單元70壓入框架單元200后，不能拆卸托架35，因此不能夠除去在馬達單元300內產生的垃圾以及檢查的內部。但是其他效果與實施方式一所記載的效果相同。
[0155]并且，由于使用一體型的托架35，因此能夠減少零件個數，實現降低成本。
[0156]并且，由于托架35自身的剛性提高，因此能夠更加可靠地保持轉子單元60，能夠減少振動以及噪首且能夠提尚可靠性。
[0157]并且，由于在托架35沒有接縫，因此能夠將馬達單元300產生的熱量有效地傳遞至框架單元200。
[0158]并且，由于定子鐵芯6無間隙地嵌合于框架單元200，因此與將托架35嵌合于框架單元200的情況相比，能夠延長軸向的嵌合長度，即使在驅動時施加旋轉轉矩，也不會出現定子鐵芯6偏移或者旋轉的情況。
[0159]并且，由于定子鐵芯6無間隙地嵌合于框架單元200，因此能夠將繞組7產生的熱量經由接觸面積大的定子鐵芯6傳遞至框架單元200，從而能夠更加有效地抑制繞組7的溫度上升。
[0160]并且，由于通過樹脂材料36模制接線導體22、接線座29以及引出線21，因此接線導體22與接線座29—體化，接線機構80被牢固地保持，防止接線機構80的位置偏移。
[0161]并且，通過模制將接線座29與引出線21—體化，由此能夠將從繞組7經由引出線21傳遞至接線機構80的熱量有效地傳遞至托架35以及框架單元200，從而能夠有效地冷卻繞組7。
[0162]并且，通過模制，接線導體22以及引出線21不露出于表面，因此不會出現因金屬片與線導體22以及引出線21接觸而導致短路或者附著垃圾的情況。
[0163]并且，在組裝變換器單元400時，能夠防止因零件和工具碰撞導致接線導體22以及引出線21的涂層以及導體表面損傷。
[0164]實施方式三
[0165]接下來，圖23是表示本發明的實施方式三所涉及的機電一體型驅動裝置的定子單元70的立體圖，圖24是沿著圖23的定子單元70的軸線的剖視圖。在實施方式三中，使用一體型的托架37。在托架37的外周部的靠定子鐵芯6側的端部設置有相對定子鐵芯6側突出的第一以及第二突起(鉤)38、39。第一以及第二突起38、39沿托架37的周向偏離180度地相向配置。
[0166]在定子鐵芯6的外周設置有:供第一突起38插入的第一突起插入槽40;以及供第二突起39插入的第二突起插入槽41。在第一突起插入槽40內，供第一突起38的頂端部卡合的第一銷42沿徑向壓入并固定。在第二突起插入槽41內，供第二突起39的末端部卡合的第二銷43沿徑向壓入并固定。第一以及第二銷42、43相對定子鐵芯6的徑向外側突出。
[0167]圖25是表示從定子單元70拆卸圖23的托架37拆卸的狀態的分解立體圖，圖26是表示圖23的定子單元70的側視圖，圖27是表示圖24的第一突起38的詳細形狀的立體圖，圖28是表示圖27的第一突起38與第一銷42卡合的狀態的立體圖，圖29是表示圖27的第一突起
38、第一突起插入槽40以及第一銷42的關系的主視圖。另外，第二突起39的形狀、第二突起
39、第二突起插入槽41以及第二銷43的關系也與圖27至圖29相同。
[0168]在圖27中，在第一突起38(第二突起39)的頂端設置有鉤爪部，在鉤爪部上設置有相對托架37的軸向傾斜的軸向錐形部38b(39b)和相對周向傾斜的周向錐形部38c(39c)。
[0169]并且，第一突起38(第二突起39)的周向錐形部38c(39c)的錐度較高的側面成為進行托架37的周向定位的周向定位面38a( 39a)。
[0170]在從圖25所示的狀態將托架37覆蓋于定子鐵芯6時，分別將第一以及第二突起38、39插入第一以及第二突起插入槽40、41。若強烈地按壓托架37，則設置于第一以及第二突起38、39的頂端的軸向錐形部38b、39b越過第一以及第二銷42、43的頂端，如圖28所示，第一以及第二突起38、39的周向錐形部38c、39c與第一以及第二銷42、43的外周面卡合，成為圖26的狀態。
[0171]此時，如圖29所示，由于周向錐形部38c、39c被第一以及第二銷42、43向右方按壓，因此第一以及第二突起38、39的周向定位面38a、39a與第一以及第二突起插入槽40、41的抵接面40a、41a抵接，進行托架37與定子鐵芯6的周向定位。
[0172]并且，在第一突起38與第一突起插入槽40之間存在第一間隙40b，在第二突起39與第二突起插入槽41之間存在第二間隙41b。并且，通過第一以及第二突起38、39分別與第一以及第二銷42、43卡合，托架37相對定子鐵芯6方向拉伸，因此托架37的下側的端面被相對定子鐵芯6的上表面按壓，進行托架37與定子鐵芯6的軸向定位。
[0173]另外，也可以在第一以及第二銷42、43的頂端形成C面或者R面，以使第一以及第二突起38、39的軸向錐形部38b、39b容易越過。其他結構以及動作與實施方式二相同。
[0174]接下來，對實施方式三的機電一體型驅動裝置的制造方法進行說明。與實施方式二同樣，只要通過樹脂材料36模制接線導體22等，實施方式三的機電一體型驅動裝置的制造方法與圖22所示的制造方法幾乎相同。與實施方式二的不同點是:由于在將托架37覆蓋于定子鐵芯6時，由于第一以及第二突起38、39分別越過第一以及第二銷42、43，因此稍微向外側擴展，所以需要在圖18所示的模制用工具的外筒31的內壁面設置容納第一以及第二突起38、39的槽。由于其他制造方法與實施方式二相同，因此能夠獲得與實施方式二記載的制造方法相同的效果。
[0175]如上所述，在實施方式三的機電一體型驅動裝置中，只將托架37相對定子鐵芯6按壓，就能夠簡單地進行托架37與定子鐵芯6的周向以及軸向定位。并且，由于第一以及第二突起38、39分別與第一以及第二銷42、43卡合，因此還可以同時進行托架37向定子鐵芯6的固定。其他效果與實施方式二所示的機電一體型驅動裝置的效果相同。
[0176]另外，本發明的機電一體型驅動裝置的用途不限定于電動車輛或者混合動力車輛。
【主權項】
1.一種機電一體型驅動裝置，其特征在于，具有: 圓筒狀的框架單元； 馬達單元，所述馬達單元具有定子鐵芯、裝配于所述定子鐵芯的多個繞組以及插入到所述定子鐵芯的轉子單元，且所述馬達單元收納于所述框架單元；以及 變換器單元，所述變換器單元具有向所述馬達單元供給電力的動力模塊以及驅動所述動力模塊的動力模塊驅動基板，且所述變換器單元收納于所述框架單元， 在所述框架單元的壁部內設置有用于對所述馬達單元以及所述變換器單元進行冷卻的共同的制冷劑流路， 所述動力模塊與所述框架單元的內壁面緊貼， 與所述框架單元分體的托架嵌合于所述框架單元內， 所述框架單元內的空間被所述托架分割為收納所述馬達單元的空間和收納所述變換器單元的空間。2.根據權利要求1所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 在所述托架設置有多個引出線插入孔， 來自所述繞組的引出線貫通所述引出線插入孔， 所述定子鐵芯、所述繞組、所述引出線以及所述托架通過模制而一體化。3.根據權利要求1或2所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 在所述托架的靠所述變換器單元側的端部配置有用于連接所述動力模塊與所述繞組的接線機構， 所述接線機構具有供來自所述繞組的引出線連接的多個接線導體， 在各所述接線導體上設置有在配置有所述動力模塊的位置立起的連接端子。4.根據權利要求3所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述接線導體呈同心圓狀配置，且在圓弧的中途彎折，圓弧的半徑在中途變化。5.根據權利要求3或4所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 在所述托架的靠所述變換器單元側的端部固定有絕緣材料制的接線座， 在所述接線座上形成有多個槽， 所述接線導體插入到所述槽。6.根據權利要求5所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述接線導體、所述接線座以及所述引出線通過模制而一體化。7.根據權利要求3至6中任一項所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 在所述托架上保持有軸承，所述軸承旋轉自如地對所述轉子單元的軸進行保持。8.根據權利要求7所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述托架具有圓盤狀的外側托架和嵌合于所述外側托架的內側的內側托架， 在所述內側托架上保持有所述軸承， 在所述外側托架上配置有所述接線機構。9.根據權利要求1至8中任一項所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 在所述托架的靠所述定子鐵芯側的端部設置有相對所述定子鐵芯側突出的突起， 在所述突起的頂端設置有鉤爪部， 在所述鉤爪部上設置有朝向所述托架的軸向傾斜的軸向錐形部和向周向傾斜的周向錐形部， 在所述定子鐵芯的外周設置有供所述突起插入的槽， 在所述槽中設置有相對所述定子鐵芯的徑向外側突出的銷， 所述周向錐形部與所述銷的外周面卡合。10.根據權利要求1至9中任一項所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述托架的外徑尺寸大于所述定子鐵芯的外徑尺寸，所述托架的外周無間隙地嵌合于所述框架單元的內周。11.根據權利要求1至9中任一項所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述定子鐵芯的外徑尺寸大于所述托架的外徑尺寸，所述定子鐵芯的外周無間隙地嵌合于所述框架單元的內周。12.根據權利要求1至11中任一項所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述托架的材料是與作為所述定子鐵芯的材料的鐵類材料相比導熱率高且比重小的材料。13.根據權利要求1至12中任一項所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述框架單元是具有外框架和組裝到所述外框架的內側的內框架的兩重結構， 在所述內框架的緊貼有所述動力模塊的部位的里側設置有散熱片。14.根據權利要求1至13中任一項所述的機電一體型驅動裝置，其特征在于， 所述框架單元是在軸向上沒有接縫的結構。15.一種機電一體型驅動裝置的制造方法，其特征在于，包括: 將托架覆蓋于裝配有多個繞組的定子鐵芯的端部的工序； 通過模制將所述定子鐵芯、所述繞組以及所述托架一體化的工序； 通過壓入或者熱壓配合將包括所述定子鐵芯、所述繞組以及所述托架在內的組裝體固定于在壁部內設置有制冷劑流路的圓筒狀的框架單元內的工序； 將轉子單元插入到所述定子鐵芯內，并利用軸承對所述轉子單元的軸旋轉自如地進行保持的工序；以及 將動力模塊以其散熱面與所述框架單元的內壁面緊貼的方式固定于所述框架單元的工序。
【文檔編號】H02K9/19GK105830314SQ201480068775
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月20日
【發明人】相澤淳, 相澤淳一, 深山義浩, 大谷晃裕, 渡邊教弘, 有田秀哲, 埴岡翔太, 法師茂俊, 一法師茂俊
【申請人】三菱電機株式會社