JP2015192474A - 回転電機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機と電力制御装置とを有する回転電機装置に関し、電力制御装置に対する熱の影響を低減し得る回転電機装置を提供する。
【解決手段】回転電機装置１は、ハウジング６０内に収容された回転電機１０と、回転電機１０に対する電力制御を行うインバータユニット８０を有している。ハウジング６０のインバータユニット８０側を構成するリアカバー６６は、ハウジング６０を構成するステータ固定部６１、フロントカバー６３よりも熱伝導性が低く構成され、ハウジング６０内の熱がインバータユニット８０側に伝達することを抑制する。回転軸３０は、リアカバー６６とインバータユニット８０の間の空間と連通する吸気口３２と、フロントカバー６３より前方の空間と連通した排気口３３を有しており、吸気口３２と排気口３３をつなぐ通気路３１内部には、ファン部材４０が固設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータやジェネレータ等の回転電機と、当該回転電機に係る電力制御を行う電力制御装置と、を有する回転電機装置に関する。

従来、回転電機装置は、モータやジェネレータ等の回転電機と、当該回転電機に係る電力制御を行うインバータ装置等の電力制御装置と、を有して構成されている。これらの回転電機装置において、インバータ装置等の電力制御装置は、他の装置に比べて熱に弱い為、回転電機装置としては、回転電機によって生じる熱が電力制御装置に対して及ぼす影響を考慮する必要がある。

この点に鑑みてなされた発明として、例えば、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載の回転電機装置は、回転電機本体と、インバータ装置により構成されており、回転電機本体のハウジングに対して、インバータ装置を直接接触させて一体化して構成されている。回転電機本体は、ファンを備えた回転子と、固定子とを、ハウジング内部に収容して構成されており、インバータ装置は、ケース内部に配設された複数の電力制御用スイッチング半導体素子によって、回転電機本体に対する電力制御を行うように構成されている。特許文献１記載の回転電機装置においては、ハウジングのインバータ装置側端面に形成された孔を介して、回転子と共に回転するファンによって生じた冷却風をインバータ装置に吹き付けることによって、当該インバータ装置の温度上昇の抑制を図っている。

特開２００９−１４２０８４号公報

上述したように、特許文献１記載の回転電機装置においては、インバータ装置のカバーが、回転電機本体のハウジングに対して直接取り付けられている為、回転電機の動作に伴い発生した熱は、回転電機本体のハウジングを介して、インバータ装置に伝達し、伝達した熱によりインバータ装置の動作に制限がかかってしまう虞がある。

又、これらの回転電機装置において、インバータ装置自体も、その動作に伴い発熱するので、インバータ装置の周囲を暖めてしまう。インバータ装置の周囲が暖められた状態では、インバータ装置の冷却や放熱を妨げる要因となる。従って、インバータ装置に対する熱の影響を考慮する上では、インバータ装置の周囲の温度環境にも配慮する必要がある。

本発明は、モータやジェネレータ等の回転電機と、当該回転電機に係る電力制御を行う電力制御装置と、を有する回転電機装置に関し、電力制御装置に対する熱の影響を低減し得る回転電機装置を提供する。

本発明の一側面に係る回転電機装置は、回転可能に配設された回転軸に対して固設され、前記回転軸とともに回転するロータと、前記ロータの径方向外側に配設されたステータコア及び、前記ステータコアに巻装され導線により構成されるコイルとを有するステータと、前記ロータと前記ステータとを内部に収容するハウジングと、を有する回転電機と、前記ハウジングに対して前記軸方向の一方側に配設され、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置と、を有する回転電機装置であって、前記回転軸は、当該回転軸に沿った軸方向の一方側に位置する前記ハウジングの軸方向端面よりも一方側であり、前記電力制御装置との間となる部分に形成された吸入口と、前記軸方向他方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも他方側に形成された排出口とを連通する冷媒通路を、内部に有し、前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に、ファンを有し、前記ハウジングは、当該ハウジングを構成する他の部分よりも熱伝導性が低く形成された第１カバーを、前記電力制御装置側に有することを特徴とする。

当該回転電機装置は、回転軸に固設されたロータ及び当該ロータの径方向外側に配設されたステータを、ハウジング内部に収容して構成された回転電機と、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置と、を有している。ここで、回転電機は、ロータを回転軸と共に回転させて駆動すると、それに伴い熱を発生する。当該回転電機装置によれば、ハウジングにおける電力制御装置側に、第１カバーを有しており、当該第１カバーは、当該ハウジングを構成する他の部分よりも熱伝導性が低く形成されている。従って、当該回転電機装置によれば、ハウジングの他の部分よりも熱伝導性の低い第１カバーを電力制御装置側に配置することによって、ハウジング内部で回転電機の動作に伴って生じた熱が電力制御装置に対して伝達することを抑制することができる。
又、前記回転軸は、軸方向の一方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも一方側であり、前記電力制御装置との間となる部分に吸入口を有し、前記軸方向他方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも他方側に排出口を有している。更に、当該回転軸は、吸入口と排出口とを連通する冷媒通路を有しており、冷媒通路内部における吸入口と排出口の間に、ファンを有している。従って、当該回転電機装置によれば、回転電機の動作に伴いロータ及び回転軸の回転により、ファンが、冷媒通路内部において回転軸と共に回転する為、冷媒通路内部の冷媒に流れを生じさせることができ、軸方向一方側におけるハウジングと電力制御装置の間に位置する冷媒を、吸入口を介して、冷媒通路内部に導入し、排出口を介して、ハウジングの他方側に排出することができる。即ち、当該回転電機装置によれば、電力制御装置の周囲に位置する冷媒を循環させることができ、電力制御装置に対する熱の影響を低減することができる。

そして、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項１記載の回転電機装置であって、前記第１カバーは、前記ロータ及び前記ステータの前記電力制御装置側を遮蔽するように配設されていることを特徴とする。

当該回転電機装置において、前記第１カバーは、前記ロータ及び前記ステータの前記電力制御装置側を遮蔽するように配設されている。従って、当該回転電機装置によれば、軸方向一方側において、回転電機のハウジング内部と、電力制御装置周囲との間における冷媒の移動を遮ることができるので、ハウジング内部で回転電機の動作に伴って生じた熱が電力制御装置に対して伝達することを、より抑制することができる。

又、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項１又は請求項２記載の回転電機装置であって、前記第１カバーは、前記ステータと対向する面に、熱移動を低減する断熱材を有していることを特徴とする。

当該回転電機装置によれば、前記第１カバーは、前記ステータと対向する面に、熱移動を低減する断熱材を有している為、回転電機における熱の発生源の一つであるステータからの熱移動を、断熱材によって低減することができるので、ハウジング内部で回転電機の動作に伴って生じた熱が電力制御装置に対して伝達することを、より抑制し得る。

そして、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の回転電機装置であって、前記ハウジングは、前記第１カバーを除く他の部分の外表面に、突起状に形成されたフィンを有していることを特徴とする。

当該回転電機装置において、前記ハウジングは、前記第１カバーを除く他の部分の外表面に、突起状に形成されたフィンを有しており、当該フィンによって、当該ハウジングの外部に位置する冷媒との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置によれば、ハウジングにおける第１カバーを除く他の部分に形成されたフィンによって、ハウジング内部のロータ、ステータで生じた熱を、電力制御装置とは異なる方向へ、より効率よく放熱することができ、もって、電力制御装置に対する熱の影響を低減することができる。

又、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の回転電機装置であって、前記ハウジングは、前記軸方向他方側に配設され、前記第１カバーよりも熱伝導性が高く形成された第２カバーを有し、前記第２カバーは、軸方向他方側に位置する面を軸方向に沿って貫通する貫通孔を有し、前記回転軸には、前記軸方向他方側における前記ハウジング内において、前記ロータのロータコアの軸方向端面よりも端部側に、外付ファン部材が固設されており、当該外付ファン部材は、前記回転軸と共に回転することで、前記軸方向他方側に向かう冷媒の流れを発生させることを特徴とする。

当該回転電機装置においては、ハウジングの軸方向他方側に、貫通孔を有する第２カバーを有しており、ハウジング内部における軸方向他方側の回転軸には、外付ファン部材が固設されている。従って、回転電機の動作により回転軸が回転すると、外付ファン部材も回転し、前記軸方向他方側に向かう冷媒の流れを発生させることができる。この冷媒の流れは、第２カバーの貫通孔を介して、ハウジングの内部から外部へ向かって流れるので、ハウジング内部の熱を外部へ放出することができる。又、貫通孔を通過する際に、第２カバーと冷媒との間で熱交換が行われるので、当該回転電機装置によれば、第２カバーを用いた回転電機の放熱を促進することができる。

又、本発明の他の側面に係る回転電機装置は、請求項５記載の回転電機装置であって、前記第２カバーの貫通孔は、当該貫通孔の内面に、前記軸方向に沿って伸びる突条に形成された孔内フィンを有していることを特徴とする。

当該回転電機装置によれば、第２カバーの貫通孔の内面には、孔内フィンが、軸方向に沿って伸びる突条に形成されているので、貫通孔内を流れる冷媒との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置によれば、貫通孔を通過する際に、第２カバーと冷媒との間で熱交換を効率よく行うことができ、第２カバーを用いた回転電機の放熱を更に促進することができる。

本実施形態に係る回転電機装置の概略構成を示す断面図である。 本実施形態に係る回転電機装置における回転軸に対するファン部材の配置を示す説明図である。 本実施形態におけるファン部材の外観斜視図である。 本実施形態におけるファン部材の正面図である。 本実施形態に係るフロントカバーの正面図である。 本実施形態に係るインバータユニットの正面図である。 回転電機装置におけるリアカバーの他の構成例を示す説明図である。

以下、本発明に係る回転電機装置を、回転電機装置１に具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の説明においては、回転電機装置１を構成する回転電機１０の回転軸３０が載置面に対して平行となるように配置した場合に、当該回転軸３０の軸方向を、回転電機装置１の前後方向とする。そして、この状態の回転電機装置１を基準として、回転電機装置１の上下方向及び左右方向を定義して説明する。

先ず、本実施形態に係る回転電機装置１は、回転電機１０と、インバータユニット８０とを有して構成されており、インバータユニット８０は、回転電機１０のハウジング６０後部に対して、取付部材８５を介して一体化されている。そして、当該回転電機装置１において、回転電機１０は、例えば、車両の駆動機器を構成し、動力伝達部（図示せず）と、インバータユニット８０との間に配設されたハウジング６０内部に、ロータ２０、ステータ５０を収納して構成されている。そして、インバータユニット８０は、回転電機１０の動作及び回転電機１０の出力電力を制御するために配設されている。尚、上述の動力伝達部は、例えば、ギアボックスであったり、ギア、プーリといった回転力を伝達する機構である。

図１に示すように、回転電機１０は、かご型三相誘導電動機であり、かご型回転子として構成されたロータ２０と、三相交流電流によって回転磁束を発生させるステータ５０とを、ハウジング６０内部に収容することにより構成されている。当該回転電機１０は、後述するステータ５０から発生する回転磁束と、かご型回転子として構成されたロータ２０の二次導体２２に発生する誘導電流とが鎖交することにより、ロータ２０を回転軸３０と共に回転させ得る。

当該回転電機１０のロータ２０は、かご型回転子として構成されており、回転軸３０の軸芯周りに回転可能に固設されている。図１に示すように、ロータ２０は、円筒形状のロータコア２１と、ロータコア２１の周方向に分散配置された複数の二次導体２２と、二次導体２２の軸方向両端部と接合するエンドリング２３と、を有している。

ロータコア２１は、複数の電磁鋼板製のプレートを積層することによって、回転軸３０を取り囲むように円筒形状に構成されており、回転軸３０に対して固定されている。又、当該ロータコア２１の外周面は、ステータ５０の内周面（回転軸３０側の面）と間隔を隔てた状態で対向している。

複数の二次導体２２は、導電材によって中実の棒状に形成されており、ロータコア２１の周方向に沿って、等間隔で分散配置されている。図１に示すように、各二次導体２２は、ロータコア２１の軸方向に沿って一直線状に延びるように配設されている。又、各二次導体２２の長さ寸法は、ロータコア２１の軸方向寸法とほぼ等しく形成されている。

エンドリング２３は、端絡環又は短絡環と呼ばれる部材であり、二次導体２２と同様に導電材によって、円環状に形成されている。当該エンドリング２３は、回転軸３０の軸方向におけるロータコア２１の両端面に沿って配設されており、各二次導体２２の端部に接合されている。これにより、各二次導体２２は、一対のエンドリング２３と接合されることにより、短絡されている。

そして、回転軸３０は、ハウジング６０に配設されたベアリング７０を介して、ハウジング６０内に回転可能に支持されており、ロータ２０の回転中心として機能する（図１参照）。回転軸３０は、回転電機１０の鉛直断面におけるステータ５０の中心において、前後方向に延びている。

図１に示すように、回転軸３０は、中空状に形成された軸部材であり、冷媒通路としての通気路３１と、吸入口としての吸気口３２と、排出口としての排気口３３とを有している。通気路３１は、回転軸３０の軸方向に沿って延びており、吸気口３２と排気口３３との間を連結している。

図１に示すように、吸気口３２は、インバータユニット８０側のハウジング６０の軸方向端面（即ち、リアカバー６６）よりもインバータユニット８０側に形成されており、ハウジング６０の軸方向端面と、インバータユニット８０との間の空間と連通している。本実施形態において、吸気口３２は、回転軸３０におけるインバータユニット８０側において、回転軸３０の軸方向端面と、回転軸３０の外周面の複数個所に形成されている。当該吸気口３２は、ハウジング６０の軸方向端面と、インバータユニット８０との間に位置する冷媒としての空気を、通気路３１内部に吸気する開口部として機能する。

尚、本実施形態において、吸気口３２は、前記ハウジング６０の軸方向端面よりも一方側（即ち、インバータユニット８０側）に位置する回転軸３０の端面、及び回転軸３０の外周面における複数個所に形成されているが、この位置に限定されるものではない。ハウジング６０の軸方向端面よりもインバータユニット８０側であり、インバータユニット８０との間であれば、吸気口３２は、回転軸３０における種々の箇所に形成することができる。

そして、排気口３３は、図１に示すように、インバータユニット８０側の逆側（即ち、回転電機装置１の前方側、動力伝達部側）において、ハウジング６０におけるフロントカバー６３の軸方向端面よりも前方側に形成されている。本実施形態において、排気口３３は、回転軸３０における前方側の端面に形成されており、例えば、ギアやプーリが接続されていれば、ギアやプーリを貫通した回転軸３０の端面に形成されている。そして、排気口３３は、通気路３１内部の空気を、回転電機装置１における前方側へ排気する開口部として機能する。

尚、本実施形態においては、排気口３３は、前記ロータ２０の軸方向端面よりも他方側（即ち、回転電機装置１の前方側、動力伝達部側）に位置する回転軸３０の端面に形成されているが、この位置に限定されるものではない。フロントカバー６３の軸方向端面よりも前方側であれば、排気口３３は、回転軸３０における種々の箇所に形成することができる。

図１、図２に示すように、回転軸３０の通気路３１内部には、ファン部材４０が、吸気口３２と排気口３３の間に、焼き嵌めにより固設されている。ファン部材４０は、円筒部材の内部に、当該ファン部材４０の軸方向に従って螺旋を描く複数（本実施形態においては、８枚）の羽根部４１を有しており（図３、図４参照）、当該ファン部材４０を回転させることで、軸方向へ向かう気流を発生させる。

図１に示すように、ステータ５０は、ハウジング６０内部において固定されており、略円筒形状のステータコア５１と、ステータコア５１に巻装されたステータコイルと、を備えている。ステータコア５１は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成された略円筒形状をなす。又、ステータコア５１は、周方向に分散配置されて軸方向に延びる複数のティース及びスロット（図示せず）を有している。各スロットは、夫々、２つのティースの周方向の間に形成されている。

ステータコイルは、導体で構成されており、ステータコア５１に形成された各スロットを通ってティースに巻装されている。上述したように、当該ステータ５０は、三相交流で駆動される誘導電動機のステータである為、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相のステータコイルを備え、各相の交流電流が供給されることによって、回転磁束を発生させる。そして、各相のステータコイルは、ステータコア５１の軸方向端面にかぶさるように、ステータコア５１に形成された複数のスロットを跨って巻装されている。従って、ステータコア５１の軸方向両側には、コイルエンド部５２が、当該ステータ５０におけるステータコイルの一部として、ステータコア５１の軸方向端面から突出するように形成されている。

ハウジング６０は、ロータ２０と、ステータ５０とを収容するケースであり、ステータ固定部６１と、フロントカバー６３と、リアカバー６６とを有している（図１参照）。ステータ固定部６１は、フロントカバー６３とリアカバー６６との間に位置する筒状の筐体であり、筒状の筐体における内径に対して、ステータコア５１が圧入されることにより、ハウジング６０内部の所定位置に、ステータ５０を固定している。そして、当該ステータ固定部６１は、ハウジング６０を構成するリアカバー６６よりも熱伝導性が高く形成されており、例えば、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することにより、リアカバー６６よりも熱伝導性が高くなるように形成されている。

ステータ固定部６１の外表面には、複数の外部フィン６２が形成されている。各外部フィン６２は、ステータ固定部６１の外側方向に突出した突条として形成されており、ステータ固定部６１の周囲に位置する空気との接触面積を増大させている。これにより、ステータ固定部６１は、回転電機１０の駆動に伴って生じ、ステータ固定部６１に伝達した熱の放熱を、当該複数の外部フィン６２によって促進させることができる。

フロントカバー６３は、ハウジング６０における前方側（動力伝達部側）の部分を構成し、回転電機装置１の前方側におけるロータ２０及びステータ５０を覆っている。フロントカバー６３は、その前方側の側面に、ベアリング７０を有しており、当該ベアリング７０によって、回転軸３０を回転可能に支持している。当該フロントカバー６３は、ステータ固定部６１と同様に、ハウジング６０を構成するリアカバー６６よりも熱伝導性が高く形成されており、例えば、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することにより、リアカバー６６よりも熱伝導性が高くなるように形成されている。

図１、図５に示すように、フロントカバー６３の外表面には、複数の外部フィン６４が形成されている。各外部フィン６４は、フロントカバー６３の外側方向に突出した突条として形成されており、フロントカバー６３の周囲に位置する空気との接触面積を増大させている。これにより、フロントカバー６３は、回転電機１０の駆動に伴って生じ、ステータ固定部６１に伝達した熱の放熱を、当該複数の外部フィン６４によって促進させることができる。

そして、フロントカバー６３は、回転電機装置１の前方側端面を構成する側面に、複数の通気孔６５を有している。図５に示すように、複数の通気孔６５は、回転電機装置１の前方側端面を構成する側面において、回転軸３０の周囲に一定の間隔を隔てた３カ所に形成されている。当該通気孔６５は、夫々、ハウジング６０の内部と回転電機装置１の外部を連通するように、フロントカバー６３の側面を貫通している。従って、当該回転電機装置１によれば、フロントカバー６３の各通気孔６５を介して、ハウジング６０内部の気体を、回転電機装置１の前方側（即ち、インバータユニット８０とが逆側）に排出することができる。

又、各通気孔６５の内面には、複数の孔内フィン６５Ａが、夫々、軸方向に沿って伸びる突条として形成されている（図５参照）。各孔内フィン６５Ａは、夫々、通気孔６５内を通過する基体との接触面積を増やすことができるので、当該気体との間の熱交換を促進することができ、もって、回転電機装置１における放熱効率を更に向上させ得る。

そして、リアカバー６６は、ハウジング６０後方側（インバータユニット８０）の部分を構成し、インバータユニット８０側におけるロータ２０、ステータ５０を覆っている。リアカバー６６は、インバータユニット８０側の面に、フロントカバー６３と同様に、ベアリング７０を有しており、当該ベアリング７０によって、回転軸３０を回転可能に支持している。当該リアカバー６６は、ハウジング６０を構成するステータ固定部６１、外部フィン６４よりも熱伝導性が低く形成されており、例えば、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することにより、ステータ固定部６１、外部フィン６４よりも熱伝導性が低くなるように形成されている。

又、リアカバー６６の内側には、断熱材６７が配設されている。断熱材６７は、リアカバー６６の構成材料よりも更に熱伝導性の低い樹脂により形成されており、ハウジング６０内部においてステータ５０と対向する面（即ち、ハウジング６０の内側面）に配設されている。従って、回転電機１０の駆動に伴う熱の発生源であるステータ５０のコイルエンド部５２からの熱の伝達を、当該断熱材６７によって抑制することができる。

図１に示すように、当該ハウジング６０内部には、外付ファン部材７５が、回転軸３０に対して固設されている。外付ファン部材７５は、ロータ２０のロータコア２１の軸方向端面よりも回転電機装置１の前方側に配設されており、回転軸３０と共に回転するように構成されている。従って、当該外付ファン部材７５は、回転軸３０と共に回転することで、前記ロータ２０の軸方向（ロータ２０やステータ５０）に向かう気流を発生させ得る。これにより、当該回転電機１０は、回転電機１０の駆動に伴い暖められたハウジング６０内部の空気を、フロントカバー６３に形成された複数の通気孔６５を介して、外付ファン部材７５により生じる気流としてハウジング６０外部（回転電機装置１の前方側）に排出することができる。

続いて、本実施形態に係る回転電機装置１のインバータユニット８０について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、インバータユニット８０は、回転電機装置１において、回転電機１０の後方に配置されており、複数の取付部材８５を介して、ハウジング６０のリアカバー６６と一体化されている。インバータユニット８０は、回転電機１０の動作及び回転電機１０の出力電力を制御するために配設されており、ケース内部に、制御装置や複数の電力制御用スイッチング半導体素子をモールドして構成されている。即ち、インバータユニット８０は、回転電機１０がモータとして動作する場合には、バッテリ等の外部の直流電源からの直流電力を、３相交流電力に変換し、３相分のステータコイルの各相のコイルにステータ電流として供給する。回転電機１０が発電機として動作する場合は、インバータユニット８０は、ステータ５０のステータコイルに発生したステータ電流を同期整流し、発生した直流電力を外部のバッテリ等に蓄電する。当該インバータユニット８０は、直流電力を交流電力に変換する為に、少なくとも６個の電力制御用スイッチング半導体素子を有しており、各電力制御用スイッチング半導体素子として、ＭＯＳ−ＦＥＴが用いられている。

図１、図６に示すように、インバータユニット８０は、複数の板状フィン８１と、複数のピン状フィン８２を、回転電機１０と対向する面（即ち、インバータユニット８０の前面）に有している。板状フィン８１は、インバータユニット８０のケース表面に対して立設されており、回転軸３０を中心とした放射状に延びる板状に形成されている。そして、複数のピン状フィン８２は、インバータユニット８０のケース表面において、回転軸３０の周囲に配置されており、当該ケース表面に立設されている。各板状フィン８１及び各ピン状フィン８２は、インバータユニット８０のケースと一体に成形されており、インバータユニット８０の駆動に伴って、複数の電力制御用スイッチング半導体素子に生じた熱の放熱を促進する。

上述した構成を有する回転電機装置１における熱の移動について説明する。回転電機装置１において、回転電機１０の駆動によって、回転軸３０と共にロータ２０が回転すると、ステータ５０のコイルエンド部５２等が発熱し、ハウジング６０内部に熱が発生する。又、回転電機１０の駆動に際して、インバータユニット８０による電力制御が行われる為、インバータユニット８０にも、熱が生じる。

ハウジング６０内部のロータ２０やステータ５０に生じた熱は、ハウジング６０に対して伝達されることになる。ここで、ハウジング６０において、インバータユニット８０側に位置するリアカバー６６は、ステータ固定部６１、フロントカバー６３よりも熱伝導性が低く形成されており、且つ、ハウジング６０内面側に、断熱材６７を有している。従って、ハウジング６０内部のロータ２０、ステータ５０等に生じた熱が、リアカバー６６側に伝導することを抑制することができ、もって、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減することができる。

そして、ハウジング６０に対して伝達された熱は、ハウジング６０を構成する部材の内、リアカバー６６ではなく、熱伝導性の高いステータ固定部６１、フロントカバー６３側に伝達されている。ステータ固定部６１、フロントカバー６３に伝達された熱は、夫々、外部フィン６２や、外部フィン６４を介して、ハウジング６０の周囲に放熱される。図１からもわかるように、ハウジング６０におけるステータ固定部６１、フロントカバー６３は、回転電機装置１におけるインバータユニット８０から離れた位置に配置されているので、当該回転電機装置１によれば、ステータ固定部６１、フロントカバー６３から放熱された熱がインバータユニット８０に与える影響を小さくすることができる。

又、ハウジング６０内部に生じた熱は、ハウジング６０内部の気体を暖め、ハウジング６０を含む回転電機１０の温度上昇の要因となる。この点、回転電機装置１の前方側において、外付ファン部材７５が回転軸３０に対して固設されており、ハウジング６０の前方側に位置するフロントカバー６３に複数の通気孔６５を有している（図１参照）。従って、回転電機１０の駆動に伴い暖められたハウジング６０内部の空気は、回転電機１０の駆動に伴う外付ファン部材７５の回転により生じる気流によって、各通気孔６５を介して、ハウジング６０の外部である回転電機装置１の前方側に排気される。これにより、ハウジング６０内部に暖められた気体を、ハウジング６０外部に排出することができるので、当該回転電機装置１によれば、回転電機１０の温度上昇を抑制することができ、もって、インバータユニット８０に対する熱の影響を抑制することができる。

そして、フロントカバー６３の各通気孔６５内面には、図５に示すように、複数の孔内フィン６５Ａが形成されており、通気孔６５内を通過する気流との接触面積を増大している。従って、フロントカバー６３に伝達された熱と、通気孔６５内を通過する気流との熱交換を促進させることができるので、当該回転電機装置１によれば、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減させることができる。

上述したように、インバータユニット８０においては、回転電機１０に対する電力制御に伴って熱が生じ、当該熱は、複数の板状フィン８１及び複数のピン状フィン８２を介して、インバータユニット８０の周囲に放熱される。図１に示すように、板状フィン８１及びピン状フィン８２は、インバータユニット８０における回転電機１０側（即ち、リアカバー６６側）の面に形成されている。従って、当該回転電機装置１においては、回転電機１０のリアカバー６６と、インバータユニット８０との間に位置する気体が、インバータユニット８０から放熱された熱によって暖められる。

図１に示すように、本実施形態に係る回転電機１０においては、回転軸３０の吸気口３２は、リアカバー６６とインバータユニット８０の間の空間と連通しており、回転軸３０の排気口３３は、フロントカバー６３よりも前方側の空間と連通している。更に、当該回転軸３０は、吸気口３２と排気口３３とを連通する通気路３１を有しており、通気路３１内部における吸気口３２と排気口３３の間に、ファン部材４０を有している。当該回転電機１０によれば、ロータ２０及び回転軸３０の回転により、ファン部材４０が、通気路３１内部において回転軸３０と共に回転する為、通気路３１内部に、吸気口３２から排気口３３へと向かう気流を生じさせ得る。

これにより、リアカバー６６とインバータユニット８０との間の空気を、吸気口３２を介して、通気路３１内部に導入し、排気口３３を介して、回転電機１０を介して、インバータユニット８０と逆側の空間に排出することができる。従って、当該回転電機装置１によれば、インバータユニット８０の駆動に伴う熱によって暖められたリアカバー６６とインバータユニット８０の間に位置する空気を、インバータユニット８０から移動させることができるので、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減することができる。

このように、本実施形態に係る回転電機装置１によれば、ハウジング６０のリアカバー６６の熱伝導性や、ステータ固定部６１、フロントカバー６３の構成、外付ファン部材７５によって、回転電機１０の駆動に伴って生じた熱のインバータユニット８０に対する影響を低減すると同時に、回転軸３０の通気路３１を介して気体の移動によって、インバータユニット８０の駆動に伴い生じた熱がインバータユニット８０自体に及ぼす影響を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る回転電機装置１は、回転軸３０に固設されたロータ２０及び当該ロータ２０の径方向外側に配設されたステータ５０を、ハウジング６０内部に収容して構成された回転電機１０と、前記回転電機１０の動作及び前記回転電機１０の出力電力を制御するインバータユニット８０と、を有している（図１参照）。ここで、回転電機１０は、ロータ２０を回転軸３０と共に回転させて駆動すると、それに伴い熱を発生する。当該回転電機装置１によれば、ハウジング６０におけるインバータユニット８０側に、リアカバー６６を有しており、当該リアカバー６６は、当該ハウジング６０を構成する他の部分（即ち、ステータ固定部６１、フロントカバー６３）よりも熱伝導性が低く形成されている。従って、当該回転電機装置１によれば、ハウジング６０の他の部分（ステータ固定部６１、フロントカバー６３）よりも熱伝導性の低いリアカバー６６をインバータユニット８０側に配置することによって、ハウジング６０内部で回転電機１０の動作に伴って生じた熱がインバータユニット８０に対して伝達することを抑制することができる。

又、前記回転軸３０は、軸方向の一方側にあたる前記リアカバー６６の軸方向端面よりも一方側であり、前記インバータユニット８０との間となる部分に吸気口３２を有し、と、前記軸方向他方側にあたるフロントカバー６３の軸方向端面よりも他方側に排気口３３を有している。更に、当該回転軸３０は、吸気口３２と排気口３３とを連通する通気路３１を有しており、通気路３１内部における吸気口３２と排気口３３の間に、ファン部材４０を有している。従って、当該回転電機装置１によれば、回転電機１０の動作に伴いロータ２０及び回転軸３０の回転により、ファン部材４０が、通気路３１内部において回転軸３０と共に回転する為、通気路３１内部の気体に流れを生じさせることができ、リアカバー６６とインバータユニット８０の間に位置する気体を、吸気口３２を介して、通気路３１内部に導入し、排気口３３を介して、フロントカバー６３の前方側に排出することができる。即ち、当該回転電機装置１によれば、インバータユニット８０の周囲に位置する気体を循環させることができ、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減することができる。

図１に示すように、リアカバー６６は、前記ロータ２０及び前記ステータ５０の前記インバータユニット８０を遮蔽するように配設されているので、当該回転電機装置１によれば、回転電機装置１の後方側において、回転電機１０のハウジング６０内部と、インバータユニット８０周囲との間における気体の移動を遮ることができるので、ハウジング６０内部で回転電機１０の動作に伴って生じた熱がインバータユニット８０に対して伝達することを、より抑制することができる。

更に、前記リアカバー６６は、前記ステータ５０と対向する内面側に、熱移動を低減する断熱材６７を有している為、回転電機１０における熱の発生源の一つであるステータ５０からの熱移動を、断熱材６７によって低減することができ、もって、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減し得る。

当該回転電機装置において、前記ハウジング６０は、前記リアカバー６６を除く他の部分（即ち、ステータ固定部６１、フロントカバー６３）の外表面に、突起状に形成された外部フィン６２、外部フィン６４を複数有しており、当該外部フィン６２、外部フィン６４によって、当該ハウジング６０の外部に位置する気体との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置１によれば、ハウジング６０のステータ固定部６１に形成された外部フィン６２、フロントカバー６３に形成された外部フィン６４によって、ハウジング６０内部のロータ２０、ステータ５０で生じた熱を、インバータユニット８０から離れた位置へ、より効率よく放熱することができ、もって、インバータユニット８０に対する熱の影響を低減することができる。

当該回転電機装置１において、ハウジング６０の前方側に、複数の通気孔６５を有するフロントカバー６３を有しており、ハウジング６０内部における軸方向前方側の回転軸３０には、外付ファン部材７５が固設されている。従って、回転電機１０の動作により回転軸３０が回転すると、外付ファン部材７５も回転し、前方側に向かう気流を発生させることができる。この気流は、フロントカバー６３の複数の通気孔６５を介して、ハウジング６０の内部から外部へ向かって流れるので、ハウジング６０内部の熱を外部へ放出することができる。又、通気孔６５を通過する際に、フロントカバー６３と気流媒との間で熱交換が行われるので、当該回転電機装置１によれば、フロントカバー６３を用いた回転電機１０の放熱を促進することができる。

更に、図５に示すように、フロントカバー６３の各通気孔６５の内面には、複数の孔内フィン６５Ａが、軸方向に沿って伸びる突条に形成されているので、通気孔６５内を流れる気体との接触面積を大きくすることができる。これにより、当該回転電機装置１によれば、各通気孔６５を通過する際に、フロントカバー６３と気体との間で熱交換を効率よく行うことができ、フロントカバー６３を用いた回転電機１０の放熱を更に促進することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、本発明における回転電機を、かご型三相誘導電動機に適応していたが、この態様に限定されるものではなく、回転電機であれば、本発明を適応することができる。具体的には、例えば、本発明に係る回転電機を、ＩＰＭモータに適応することができる。

上述した実施形態においては、ハウジング６０を構成するステータ固定部６１、フロントカバー６３、リアカバー６６の熱伝導性は、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整したものを用いること、及び、リアカバー６６内面に断熱材６７を配設することによって、リアカバー６６の熱伝導性が他の構成部品より低くなるように構成していたが、この態様に限定されるものではない。即ち、ハウジング６０を構成する構成部品の内、インバータユニット８０側に位置するリアカバー６６が、ステータ固定部６１、フロントカバー６３と比較して熱伝導性が低く形成されていればよく、その実現方法は問わない。

例えば、図７に示すように、リアカバー６６の厚み方向に関して、鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金等の金属層と、樹脂等の断熱材層とを交互に積層して構成することで、ステータ固定部６１、フロントカバー６３よりも、リアカバー６６の熱伝導性を低くする構成であってもよい。

又、リアカバー６６の構造によって、ハウジング６０を構成するステータ固定部６１、フロントカバー６３よりも熱伝導性を低くしてもよい。例えば、リアカバー６６の壁部分に中空部分を形成し、当該中空部分内の空気を断熱材として機能させる構成であってもよい。

又、リアカバー６６に対して断熱材６７を必ず配設する必要はなく、リアカバー６６の熱伝導性がステータ固定部６１、フロントカバー６３よりも低く構成されていれば、夫々の構成材料を選択することのみで実現してもよい。例えば、ハウジング６０の構成材料としての鉄鋼、アルミ合金、マグネシウム合金の構成比率を調整することで実現してもよい。例えば、ステータ固定部６１、フロントカバー６３の構成材料としては、マグネシウム合金「ＡＺ９１Ｂ」を用い、リアカバー６６の構成材料として、アルミニウム合金「ＡＣ４Ｃ」を用いる構成であってもよい。
又、取付部材８５も、リアカバー６６と同様に、ステータ固定部６１、フロントカバー６３と比較して熱伝導性が低く形成されていることが望ましい。

又、上述した実施形態においては、冷媒として空気（気体）を用いていたが、水や油を用いた液冷式としてもよい。
又、排出口としての排気口３３を、回転電機装置１の前方側における回転軸３０の端部に設けたが、ハウジング６０の軸方向端面よりも前方側に設ければよく、回転軸３０の外周面に設けても良い。

１ 回転電機装置
１０ 回転電機
２０ ロータ
３０ 回転軸
３１ 通気路
３２ 吸気口
３３ 排気口
４０ ファン部材
５０ ステータ
６０ ハウジング
６１ ステータ固定部
６２ 外部フィン
６３ フロントカバー
６４ 外部フィン
６５ 通気孔
６５Ａ 孔内フィン
６６ リアカバー
６７ 断熱材
７５ 外付ファン部材
８０ インバータユニット

Claims (6)

1. 回転可能に配設された回転軸に対して固設され、前記回転軸とともに回転するロータと、前記ロータの径方向外側に配設されたステータコア及び、前記ステータコアに巻装され導線により構成されるコイルとを有するステータと、前記ロータと前記ステータとを内部に収容するハウジングと、を有する回転電機と、
   前記ハウジングに対して前記軸方向の一方側に配設され、前記回転電機の動作及び前記回転電機の出力電力を制御する電力制御装置と、を有する回転電機装置であって、
   前記回転軸は、
   当該回転軸に沿った軸方向の一方側に位置する前記ハウジングの軸方向端面よりも一方側であり、前記電力制御装置との間となる部分に形成された吸入口と、前記軸方向他方側にあたる前記ハウジングの軸方向端面よりも他方側に形成された排出口とを連通する冷媒通路を、内部に有し、
   前記冷媒通路の内部であって、前記吸入口と前記排出口との間となる位置に、ファンを有し、
   前記ハウジングは、
   当該ハウジングを構成する他の部分よりも熱伝導性が低く形成された第１カバーを、前記電力制御装置側に有する
   ことを特徴とする回転電機装置。
2. 請求項１記載の回転電機装置であって、
   前記第１カバーは、
   前記ロータ及び前記ステータの前記電力制御装置側を遮蔽するように配設されている
   ことを特徴とする回転電機装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の回転電機装置であって、
   前記第１カバーは、
   前記ステータと対向する面に、熱移動を低減する断熱材を有している
   ことを特徴とする回転電機装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の回転電機装置であって、
   前記ハウジングは、
   前記第１カバーを除く他の部分の外表面に、突起状に形成されたフィンを有している
   ことを特徴とする回転電機装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の回転電機装置であって、
   前記ハウジングは、
   前記軸方向他方側に配設され、前記第１カバーよりも熱伝導性が高く形成された第２カバーを有し、
   前記第２カバーは、
   軸方向他方側に位置する面を軸方向に沿って貫通する貫通孔を有し、
   前記回転軸には、
   前記軸方向他方側における前記ハウジング内において、前記ロータのロータコアの軸方向端面よりも端部側に、外付ファン部材が固設されており、
   当該外付ファン部材は、
   前記回転軸と共に回転することで、前記軸方向他方側に向かう冷媒の流れを発生させる
   ことを特徴とする回転電機装置。
6. 請求項５記載の回転電機装置であって、
   前記第２カバーの貫通孔は、
   当該貫通孔の内面に、前記軸方向に沿って伸びる突条に形成された孔内フィンを有している
   ことを特徴とする回転電機装置。

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