JP2016174500A - Rotary electric machine structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機と電力変換装置とを備える回転電機構造に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine structure including a rotating electrical machine and a power converter.
下記特許文献1には、回転電機を有するモータ部と電力変換装置を有するインバータ部とが、一つのハウジングを共有することで一体化された技術が開示されている。インバータ部は、インバータ部品として、パワー半導体素子を収容するパワーモジュール、平滑コンデンサ、モータ制御基板などを備えている。ハウジングには、モータ部とインバータ部とを冷却する共有の冷却用水路が設けられている。
特許文献1では、共有の冷却用水路によって、モータ部とインバータ部との双方を冷却している。この場合、冷却用水路からハウジング内への冷却水の漏れに関しては高い信頼性が必要となる。
In
そこで、本発明は、回転電機構造のハウジング内への冷却媒体の漏れを抑制することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to suppress the leakage of the cooling medium into the housing of the rotating electrical machine structure.
本発明は、ハウジングの電力変換装置収容部と、電力変換装置が取り付けられる取付部材との接合部に、シール部材が設けられている。シール部材は、取付部材における電力変換装置が位置する領域と、ハウジングの第1冷却媒体通路と取付部材の第2冷却媒体通路とを接続する第3冷却媒体通路と、の間に設けられている。 In the present invention, a seal member is provided at a joint portion between a power converter housing portion of the housing and an attachment member to which the power converter is attached. The seal member is provided between a region of the mounting member where the power conversion device is located and a third cooling medium passage that connects the first cooling medium passage of the housing and the second cooling medium passage of the mounting member. .
本発明によれば、シール部材によって、電力変換装置が設けられる領域と第3冷却媒体通路との間がシールされる。これにより、ハウジングの第1冷却媒体通路と取付部材の第2冷却媒体通路との間を、第3冷却媒体通路を通して流れる冷却媒体のハウジング内への漏れを抑制できる。 According to the present invention, the seal member seals between the region where the power conversion device is provided and the third cooling medium passage. Thereby, the leakage of the cooling medium flowing through the third cooling medium passage between the first cooling medium passage of the housing and the second cooling medium passage of the mounting member into the housing can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる回転電機構造の斜視図で、図2は図1とは反対の紙面裏側から見た斜視図である。回転電機構造のハウジング1は、大略円筒形状のモータ部3と、モータ部3の円筒形状部分の図1中で上部側の側部に一体的に設けられて大略直方体形状のインバータ部5とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view of a rotating electrical machine structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view as viewed from the back side of the paper, opposite to FIG. A
モータ部3内には、回転電機としてのモータ7が収容され、インバータ部5内には、電力変換装置としてのインバータ9が収容される。したがって、モータ部3は回転電機収容部を構成し、インバータ部5は電力変換装置収容部を構成する。モータ部3とインバータ部5との間のハウジング1内には、図示しない隔壁が設けられ、当該隔壁にモータ7とインバータ9とを電気的に接続する配線の通し孔を設けている。なお、図2では、モータ7やインバータ9は図示省略している。
A motor 7 as a rotating electrical machine is accommodated in the
インバータ9は、電子部品として、平滑コンデンサ、パワー半導体素子を備えるパワーモジュール、ドライバ基板などを備え、取付部材としてのトレー11のモータ部3側に対応する下面に取り付けられる。トレー11は、長方形の板状部材で構成され、材質としては、金属、樹脂、セラミックなどが挙げられる。トレー11に、インバータ部品である電子部品を複数搭載することでインバータモジュールを構成する。
The
インバータ部5は、図3に示すように、モータ部3と反対側の上部が長方形状に開口しており、この開口部に対し、トレー11が覆うようにして図示しないボルトなどを使用して取り付けられる。その際、ボルトの内側のトレー11の周縁とインバータ部5の周縁との間の接合部に、シール部材13を設ける。
As shown in FIG. 3, the
トレー11の上面、すなわちインバータ9が取り付けられる面と反対側には、水路形成部材15を接合固定している。水路形成部材15は、トレー11に対向する側が開口し、開口側をトレー11の表面に接合固定することで、トレー11との間にトレー冷却水通路17が形成される。トレー冷却水通路17は、冷却媒体が流れる第2冷却媒体通路を構成する。
A water
水路形成部材15は、長方形状のトレー11における短辺部に沿って平行に形成される第1主通路形成部15a、第2主通路形成部15b、第3主通路形成部15cを備える。第1主通路形成部15aと第2主通路形成部15bとは、それぞれの一方側の端部同士が第1連絡通路形成部15dで接続される。第2主通路形成部15bと第3主通路形成部15cとは、第1連絡通路形成部15dと反対側の端部同士が第2連絡通路形成部15eで接続される。
The water
したがって、水路形成部材15は蛇行状に形成される。水路形成部材15の形状に対応してトレー冷却水通路17も蛇行状となる。
Therefore, the water
第1主通路形成部15aの第1連絡通路形成部15dと反対側の端部は、インバータ部5の外側に突出する出口通路突出部15a1を備える。出口通路突出部15a1に対応してトレー11にも、図4に示すようにトレー出口突出部11aが形成される。トレー出口突出部11aの出口通路突出部15a1と反対側の下面には、直管状の出口連結管19が接合される。出口連結管19とトレー11とは、両者が金属の場合には溶接やろう付けにより接合する。出口連結管19とトレー11とを樹脂で一体化してもよい。
The end of the first main
出口連結管19に対応してインバータ部5の外側の壁部には、インバータ部5の開口側の端部からモータ部3にわたってボス部21が形成されている。ボス部21内には、図3に示すように第3冷却媒体通路としてのボス部冷却水通路21aが形成される。ボス部冷却水通路21a内に出口連結管19が挿入されて、トレー冷却水通路17とボス部冷却水通路21aとが連通接続される。出口連結管19の外面とボス部21の内面との間には、Oリングなどのシール材を設けて水密性を確保する。
A
モータ部3の壁部内には、第1冷却媒体通路としてのハウジング冷却水通路23を設けている。ハウジング冷却水通路23と、ボス部冷却水通路21aのトレー冷却水通路17と反対側の下端とは互いに連通している。したがって、第3冷却媒体通路であるボス部冷却水通路21aは、第1冷却媒体通路であるハウジング冷却水通路23と、第2冷却媒体通路であるトレー冷却水通路17とを接続している。
A housing
ハウジング冷却水通路23は、円筒形状のモータ部3の壁部内を、壁部のほぼ全域にわたって形成されている。ハウジング冷却水通路23のボス部冷却水通路21aと反対側の端部は、図示していないが、モータ部3の外部に開口して冷却媒体である冷却水の出口部となる。
The housing
水路形成部材15における第3主通路形成部15cの第2連絡通路形成部15eと反対側の端部は、インバータ部5の外側に突出する入口通路突出部15c1を備える。入口通路突出部15c1に対応してトレー11にも、図4に示すようにトレー入口突出部11bが形成される。トレー入口突出部11bの入口通路突出部15c1と反対側の下面には、L字管状の入口連結管25が接合される。入口連結管25とトレー11とは、両者が金属の場合には溶接やろう付けにより接合する。入口連結管25とトレー11とを樹脂で一体化してもよい。
The end of the water
入口連結管25は、外部の図示しない冷却水ポンプに接続される。すなわち、冷却水ポンプから送られる冷却水が、入口連結管25を経てトレー冷却水通路17に流入する。
The
トレー冷却水通路17では、流入した冷却水が、第3主通路形成部15c、第2連絡通路形成部15e、第2主通路形成部15b、第1連絡通路形成部15d、第1主通路形成部15aの順に流れ、その後ボス部冷却水通路21aに流入する。トレー冷却水通路17を流れる冷却水によって、インバータ9の各種電子部品が冷却される。
In the tray
ボス部冷却水通路21a内の冷却水はハウジング冷却水通路23に流入し、ハウジング冷却水通路23を流れる過程でモータ7を冷却する。モータ7を冷却した冷却水は、ハウジング冷却水通路23のモータ部3の外部に開口している出口部から外部に排出される。外部に排出された冷却水は、ラジエータなどの熱交換器で冷却された後、冷却水ポンプに戻される。
The cooling water in the boss portion cooling
図5は、トレー11と、ハウジング1のインバータ部5との接合面に対応する部分の模式的な平面図である。トレー11とインバータ部5との間に設けたシール部材13は、インバータ9が位置する斜線で示す領域Aを囲むように、当該領域Aの外側に設置している。さらに、シール部材13の外側、すなわちシール部材13を間にして領域Aと反対側に、出口連結管19及び入口連結管25が位置している。
FIG. 5 is a schematic plan view of a portion corresponding to the joint surface between the
このように、シール部材13は、トレー11におけるインバータ9が位置する領域Aと、出口連結管19及び入口連結管25との間に設けられている。このため、出口連結管19周辺の配管接続部や入口連結管25周辺の配管接続部から、冷却水が例え漏れたとしても、ハウジング1内の電子部品などが収容されている領域への冷却水の流入を抑えることができ、インバータ9やモータ7を冷却水から保護することができる。
Thus, the
本実施形態は、出口連結管19及びボス部冷却水通路21aは、トレー11におけるインバータ9が位置する領域Aの外側に設けられている。このため、出口連結管19及びボス部冷却水通路21aを、ハウジング1の外側に設けるという簡素な構造で、冷却水のハウジング1内への流入を抑制できる。
In the present embodiment, the
図6は、本発明の第2の実施形態を示す、図3に対応する斜視図である。第2の実施形態は、第1の実施形態の図1、図3に示すボス部21に代えて、ハウジング1におけるインバータ部5Aの内部に内部ボス部21Aを設けている。内部ボス部21Aに対応する位置のトレーの下面には、図4の出口連結管19に代わる出口連結管19A(図7参照)を設けている。
FIG. 6 is a perspective view corresponding to FIG. 3, showing a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, instead of the
内部ボス部21Aの内部には、モータ部3Aのハウジング冷却水通路23Aに下端が連通する連通管27を設けている。連通管27は、内部に第3冷却媒体通路としての連通管冷却水通路27aを備える。連通管27と内部ボス部21Aとの間には、環状の隙間29が形成される。
A
隙間29に図4の出口連結管19に代わる出口連結管19Aを挿入して接続する。このとき、内部ボス部21Aの端面21Aaとトレーとの間に、シール部材としての内側シール部材31を設ける。
An
図7は、第2の実施形態による図5に対応する模式的な平面図である。図7のトレー11におけるインバータ9が位置する領域Aは、シール部材13と内側シール部材31との間に位置する。内側シール部材31は、インバータ9が位置する領域Aと出口連結管19Aとの間に設けられている。すなわち、出口連結管19A及び連通管冷却水通路27aは、インバータ9が位置する領域Aに周囲を囲まれた位置に設けられている。さらに、図7のシール部材13は、インバータ9が位置する領域Aと入口連結管25との間に設けられている。
FIG. 7 is a schematic plan view corresponding to FIG. 5 according to the second embodiment. A region A in which the
このように、内側シール部材31は、トレー11におけるインバータ9が位置する領域Aと、出口連結管19Aとの間に設けられている。このため、出口連結管19Aと連通管27との接続部周辺から、冷却水が例え漏れたとしても、内側シール部材31によってハウジング1内の電子部品などが収容されている領域への冷却水の流入を抑えることができる。よって、インバータ9やモータ7を冷却水から保護することができる。
Thus, the
さらに、シール部材13は、トレー11におけるインバータ9が位置する領域Aと、入口連結管25との間に設けられている。このため、入口連結管25と外部の配管との接続部周辺から、冷却水が例え漏れたとしても、シール部材13によってハウジング1内の電子部品などが収容されている領域への冷却水の流入を抑えることができる。
Further, the
インバータ部品をトレー11によりモジュール化してインバータモジュールとした利点は、以下のとおりである。
(1)インバータモジュール内の電子部品を含むインバータ部品の変更、交換が容易となる。このとき、ハウジング1の形状などの変更は不要であり、部品変更、交換のみの小変更で済み。コスト低下に寄与できる。
(2)回転電機構造におけるインバータに対するメンテナンス時に、ユニット単位(インバータモジュール)での交換が可能となり、メンテナンス作業が容易となる。
(3)インバータモジュールを単体のインバータとして利用することができる。この場合、一種類のインバータモジュールを複数の機器に適用することもでき、利便性が向上する。
Advantages obtained by modularizing the inverter parts with the
(1) It is easy to change and replace inverter components including electronic components in the inverter module. At this time, it is not necessary to change the shape of the
(2) During maintenance on the inverter in the rotating electrical machine structure, replacement in units (inverter modules) is possible, and maintenance work is facilitated.
(3) The inverter module can be used as a single inverter. In this case, one type of inverter module can be applied to a plurality of devices, and convenience is improved.
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含む。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment is only the illustration described in order to make an understanding of this invention easy, and this invention is not limited to the said embodiment. The technical scope of the present invention is not limited to the specific technical matters disclosed in the above embodiment, but includes various modifications, changes, alternative techniques, and the like that can be easily derived therefrom.
例えば、電力変換装置としてインバータに限らず、DC−DCコンバータにも本発明を適用でき、回転電機としてモータに限らず発電機にも本発明を適用できる。 For example, the present invention can be applied not only to an inverter as a power converter, but also to a DC-DC converter, and the present invention can be applied to a generator as well as a motor as a rotating electrical machine.
1 ハウジング
3,3A モータ部(回転電機収容部)
5,5A インバータ部(電力変換装置収容部)
7 モータ(回転電機)
9 インバータ(電力変換装置)
11 トレー(取付部材)
13 シール部材
17 トレー冷却水通路(第2冷却媒体通路)
21a ボス部冷却水通路(第3冷却媒体通路)
23,23A ハウジング冷却水通路(第1冷却媒体通路)
27a 連通管冷却水通路(第3冷却媒体通路)
31 内側シール部材(シール部材)
1
5,5A Inverter part (power converter housing part)
7 Motor (Rotating electric machine)
9 Inverter (Power converter)
11 Tray (Mounting member)
13
21a Boss part cooling water passage (third cooling medium passage)
23, 23A Housing cooling water passage (first cooling medium passage)
27a Communication pipe cooling water passage (third cooling medium passage)
31 Inner seal member (seal member)
Claims (3)
前記ハウジングの電力変換装置収容部に配置され、前記電力変換装置が前記回転電機収容部側に取り付けられる取付部材と、
前記ハウジングの前記回転電機収容部に設けられ、冷却媒体が流れる第1冷却媒体通路と、
前記取付部材に設けられ、前記冷却媒体が流れる第2冷却媒体通路と、
前記第1冷却媒体通路と前記第2冷却媒体通路とを接続する第3冷却媒体通路と、
前記ハウジングの前記電力変換装置収容部と前記取付部材との接合部に設けられるシール部材と、を有し、
前記シール部材は、前記取付部材における前記電力変換装置が位置する領域と前記第3冷却媒体通路との間に設けられていることを特徴とする回転電機構造。 A rotating electrical machine housing portion that houses the rotating electrical machine, and a housing that includes a power conversion device housing portion that houses the power conversion device, and
An attachment member that is disposed in the power converter housing portion of the housing, and the power converter is attached to the rotating electrical machine housing portion;
A first cooling medium passage provided in the rotating electrical machine housing portion of the housing and through which a cooling medium flows;
A second cooling medium passage provided in the mounting member and through which the cooling medium flows;
A third cooling medium passage connecting the first cooling medium passage and the second cooling medium passage;
A seal member provided at a joint portion between the power conversion device housing portion of the housing and the mounting member;
The rotating electrical machine structure, wherein the seal member is provided between a region of the mounting member where the power conversion device is located and the third cooling medium passage.
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