JP6081021B2 - 機電一体型モータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、同一のベースフレーム内にモータユニットとインバータユニットとが収納されている機電一体型モータ装置に関するものである。

従来のパワーアンプでは、センタスリーブの外周面に複数のヒートシンクが取り付けられている。また、センタスリーブ内には、複数の基板が収容されている。ヒートシンクの基部には、パワートランジスタが取り付けられている。パワートランジスタの端子は、基板に接続されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のエンジン用電動ターボチャージャの冷却構造では、インバータの回路部品が、ｕ、ｖ、ｗの各相に対応して分割されており、相毎に別個の基板に収容されている。また、基板は、３面以上の良伝熱性面（ヒートシンク）を有する筒の内面に取り付けられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１３５９６２号公報 特開２００９−１６２０９１号公報

特許文献１に示されたパワーアンプの構造を機電一体型モータ装置に適用しようとすると、モータで発生した熱がインバータに伝わり、パワーモジュールの冷却性能が低下する。

また、特許文献２に示された冷却構造を機電一体型モータ装置に適用しようとすると、筒状のフレームの内壁面にインバータ装置を取り付ける際、フレームの内側からフレーム内周面に対して垂直にねじ止め作業を行う必要があり、作業スペースが狭く、組み付け作業が難しい。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、インバータユニットの組立性の改善と、インバータユニットの冷却性能の改善とを同時に達成することができる機電一体型モータ装置を得ることを目的とする。

この発明に係る機電一体型モータ装置は、モータユニット収納部とインバータユニット収納部とを有する筒状のベースフレーム、モータユニット収納部に収納されているモータユニット、制御基板と、制御基板に設けられているパワーモジュールとを有しており、インバータユニット収納部に収納されているインバータユニット、及びパワーモジュールを冷却する複数のヒートシンクを備え、インバータユニット収納部には、周方向に互いに間隔をおいて複数の開口が設けられており、互いに隣り合う開口の間には、リブ部が形成されており、ヒートシンクは、開口を覆うようにベースフレームに取り付けられており、パワーモジュール及び制御基板は、ヒートシンクの内側に配置されている。

この発明の機電一体型モータ装置は、インバータユニット収納部に、周方向に互いに間隔をおいて複数の開口が設けられており、互いに隣り合う開口の間にリブ部が形成されており、ヒートシンクが、開口を覆うようにベースフレームに取り付けられており、パワーモジュール及び制御基板が、ヒートシンクの内側に配置されているので、インバータユニットの組立性の改善と、インバータユニットの冷却性能の改善とを同時に達成することができる。

この発明の実施の形態１による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図である。 図１のフレームユニットを、反負荷側を上にして示す分解斜視図である。 図１のフレームユニットを、負荷側を上にして示す分解斜視図である。 図１のモータユニット及び結線板ユニットを示す分解斜視図である。 図５のステータユニットに結線板ユニットを装着した状態を示す斜視図である。 図１の機電一体型モータ装置の組立方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図である。 図８の機電一体型モータ装置の概略の断面図である。 この発明の実施の形態４による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態７による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図であり、実施の形態１の機電一体型モータ装置は、二群三相モータとそれを駆動するインバータ装置とを組み合わせたものである。

図１において、機電一体型モータ装置は、フレームユニット１１０と、フレームユニット１１０内に収納されているインバータユニット１２０及びモータユニット１３０と、フレームユニット１１０内でインバータユニット１２０とモータユニット１３０との間に配置されている円板状の結線板ユニット１４０とを有している。

フレームユニット１１０は、筒状のベースフレーム１０と、ベースフレーム１０の外周面に周方向に互いに間隔をおいて取り付けられている複数（ここでは６枚）のヒートシンク１１と、負荷側の蓋であるエンドプレート２と、反負荷側の蓋であるフロントプレート３とを有している。

インバータユニット１２０は、モータユニット１３０の出力軸６３の反負荷側に配置されている。また、インバータユニット１２０は、外部の直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換してモータユニット１３０に供給する。結線板ユニット１４０は、フレームユニット１１０の内周面との間に隙間がないようにフレームユニット１１０内に嵌め合わされている。

図２は図１のフレームユニット１１０を、反負荷側を上にして示す分解斜視図、図３は図１のフレームユニット１１０を、負荷側を上にして示す分解斜視図である。ベースフレーム１０は、モータユニット１３０が収納されるモータユニット収納部１７と、インバータユニット１２０が収納されるインバータユニット収納部１６とを有している。フレームユニット１１０内の空間は、結線板ユニット１４０によりモータユニット収納部１７とインバータユニット収納部１６とに仕切られている。

ベースフレーム１０のインバータユニット収納部１６には、周方向に互いに等間隔をおいて複数の開口（孔）１４が設けられている。インバータユニット収納部１６の外周面は、略六角形となっており、六角形の各面に開口１４が設けられている。実施の形態１の開口１４は、同じ大きさの四角形（長方形）である。

互いに隣り合う開口１４の間には、ベースフレーム１０の軸方向に平行なリブ部２９が形成されている。ヒートシンク１１は、開口１４を覆うようにベースフレーム１０に取り付けられている。各開口１４の周縁部は、平坦になっている。そして、各開口１４の周縁部には、ヒートシンク１１を取り付けるための複数のねじ穴１８が設けられている。

インバータユニット１２０は、単相（１レグ）分のパワーモジュール３０と単相のパワーモジュール３０を制御する制御基板３１とで構成される６組のモジュールユニット１２１と、コンデンサなどの複数の電気部品（図示せず）とを有している。

各ヒートシンク１１は、円弧状の放熱面１２と、平坦に加工されたパワーモジュール取り付け面１３とを有している。また、ヒートシンク１１のそれぞれは、径方向外側に複数の放熱フィン２４を有している。即ち、放熱面１２には、周方向に沿って複数の溝が設けられており、これにより放熱フィン２４が形成されている。また、各ヒートシンク１１には、ねじ穴１８に対応する複数のねじ挿入穴２３が設けられている。各ヒートシンク１１は、放熱面１２が径方向外側を向くように、複数のねじによりベースフレーム１０に締結され固定されている。

さらに、ヒートシンク１１は、ベースフレーム１０の周方向に互いに等間隔をおいて配置されている。各ヒートシンク１１のパワーモジュール取り付け面１３には、熱伝導性の良いゲル（例：放熱シリコーンゲル）を介して、１つのパワーモジュール３０が密着され固定されている。これにより、ヒートシンク１１は、パワーモジュール３０を冷却する。

制御基板３１は、パワーモジュール３０とともにヒートシンク１１に取り付けられている。即ち、パワーモジュール３０及び制御基板３１は、ヒートシンク１１の内側に配置されている。このように、各開口１４には、各ヒートシンク１１に対応するパワーモジュール３０と制御基板３１とが取り付けられてなるヒートシンク組立体が嵌め合わされている。

インバータユニット収納部１６の中心から開口１４を見たときのパワーモジュール３０及び制御基板３１の面積は、開口１４の面積よりも小さくなっている。また、ベースフレーム１０の軸方向に直角な断面について、リブ部２９の断面積の合計は、モータユニット収納部１７の断面積よりも小さくなっている。

モータユニット収納部１７の外周面の断面形状は円形である。また、モータユニット収納部１７の外周面には、モータ駆動時に発生する熱を外部に効果的に放熱するために、周方向に沿って複数の溝が設けられており、これにより複数の放熱フィン２１が形成されている。
なお、図２の冷却流路９０のように、周方向に冷却流路を設ける場合は周方向に沿って放熱フィン２１，２４を設けるが、冷却流路が軸方向である場合は、軸方向に沿って放熱フィン２１，２４を設ける。

ベースフレーム１０の反負荷側の端面２７には、複数のねじ穴２８が設けられている。フロントプレート３には、ねじ穴２８に対応する複数のねじ挿入穴６が設けられている。フロントプレート３は、複数のねじによりベースフレーム１０に締結され固定されている。

また、フロントプレート３には、パワーモジュール３０に電力を供給するＤＣ線と、制御基板３１に電気信号を送るための信号線とを通すための切欠４が設けられている。

ベースフレーム１０の負荷側端面２５には、複数のねじ穴２６が設けられている。エンドプレート２には、ねじ穴２６に対応する複数のねじ挿入穴７が設けられている。エンドプレート２は、複数のねじによりベースフレーム１０に締結され固定されている。

また、エンドプレート２には、出力軸６３を通すための軸挿入穴８が設けられている。軸挿入穴８には、負荷側軸受（図示せず）が嵌め合わされている。

なお、フレームユニット１１０は、アルミニウムなどの良熱伝導材料で作られていることが望ましく、冷却効果を高めることができる。また、ヒートシンク１１の材料を、熱伝導性が特に優れた材料（例えば銅）にすることで、パワーモジュール３０の冷却性能を向上させることができる。

図４は図１のモータユニット１３０及び結線板ユニット１４０を示す分解斜視図である。モータユニット１３０は、円筒状のステータユニット５０と、ステータユニット５０内に挿入されているロータユニット６０とを有している。

ステータユニット５０は、ステータコア５１と巻線５３とを有している。モータユニット収納部１７の内周面の断面形状は円形であり、ステータコア５１は、モータユニット収納部１７の内側に嵌め合わされて固定されている。

ステータコア５１は、環状のヨーク部５６と、ヨーク部５６から径方向内側へ突出した１２個のティース部５２とを有している。巻線５３は、ステータコア５１の内側からティース部５２に装着されている。また、巻線５３の端部は、反負荷側に引き出されている。

ロータユニット６０は、ロータコア６１と２０個の永久磁石６５とを有している。ロータコア６１には、周方向に沿って２０個の磁石挿入穴６６が設けられている。永久磁石６５は、極がＮ→Ｎ→Ｓ→Ｓと２極ずつ交互に径方向外側を向くように磁石挿入穴６６に挿入されている。

ロータユニット６０の内径に取り付けられた出力軸６３は、上記の負荷側軸受と、結線板ユニット１４０に支持されている反負荷側軸受（図示せず）とにより回転自在に支持されている。

図５は図４のステータユニット５０に結線板ユニット１４０を装着した状態を示す斜視図である。結線板ユニット１４０では、巻線５３の端部が相毎に結線されており、パワーモジュール３０の出力端子と接続するための複数の接続端子５５が構成されている。

次に、図６のフローチャートを用いて、実施の形態１の機電一体型モータ装置の組立方法について説明する。図６の方法では、まず、ステータコア５１に巻線５３を装着する（ステップＳ１）。そして、ステータユニット５０に結線板ユニット１４０を装着し、各相の巻線５３からの引出線５４を結線板ユニット１４０で結線する（ステップＳ２）。

この後、ステータユニット５０及び結線板ユニット１４０をベースフレーム１０のモータユニット収納部１７に圧入又は焼き嵌めして固定する（ステップＳ３）。続いて、ステータユニット５０にロータユニット６０を挿入する（ステップＳ４）。このとき、出力軸６３を反負荷側軸受に挿入する。

次に、エンドプレート２をベースフレーム１０に固定し、ベースフレーム１０の負荷側に蓋をする（ステップＳ５）。このとき、出力軸６３を負荷側軸受に挿入する。これにより、モータユニット１３０及び結線板ユニット１４０のベースフレーム１０への取り付けが完了する。

続いて、制御基板３１をパワーモジュール３０に取り付けるとともに、パワーモジュール３０に接続される制御線（図示せず）を配線してモジュールユニット１２１を組み立てる。そして、ベースフレーム１０の外部で、モジュールユニット１２１をヒートシンク１１に取り付ける（ステップＳ６）。このとき、パワーモジュール３０の放熱面をヒートシンク１１に密着させる。

次に、モジュールユニット１２１が取り付けられたヒートシンク１１、即ちヒートシンク組立体を、ベースフレーム１０のインバータユニット収納部１６の外壁面に取り付ける（ステップＳ７）。

この後、パワーモジュール３０の出力端子と、結線板ユニット１４０の６相分の接続端子５５とを結線する（ステップＳ８）。そして、インバータユニット１２０の電気部品間の電気的接続を行う。最後に、フロントプレート３をベースフレーム１０の反負荷側端部に固定する（ステップＳ９）。これにより、全ての組立作業が完了する。

上記のような機電一体型モータ装置では、インバータユニット収納部１６に、周方向に互いに間隔をおいて開口１４が設けられており、互いに隣り合う開口１４の間にリブ部２９が形成されており、ヒートシンク１１が、開口１４を覆うようにベースフレーム１０に取り付けられており、パワーモジュール３０及び制御基板３１が、ヒートシンク１１の内側に配置されているので、インバータユニット１２０の組立性の改善と、インバータユニット１２０の冷却性能の改善とを同時に達成することができる。

具体的には、フレームユニット１１０は、開口１４が設けられたベースフレーム１０とヒートシンク１１とに分かれているため、パワーモジュール３０及び制御基板３１をベースフレーム１０外部でヒートシンク１１に取り付けることが可能である。従来は、ベースフレーム１０の径方向内側からモジュールユニット１２１を取り付ける必要があったが、実施の形態１では、ベースフレーム１０の径方向外側からヒートシンク１１を取り付けても、従来通りフレーム内壁面にモジュールユニット１２１が配置される構造となっており、モジュールユニット１２１の取り付け性が改善される。

また、インバータユニット収納部１６が骨状のリブ部２９により構成されているため、インバータユニット収納部１６の熱抵抗をモータユニット収納部１７よりも大きくすることができる。これにより、モータ駆動時に発生した熱がインバータユニット１２０に伝達しにくくなり、インバータユニット１２０の冷却性能が改善される。

ベースフレーム１０の軸方向に直角な断面について、リブ部２９の断面積の合計が、モータユニット収納部１７の断面積よりも小さくなっているので、インバータユニット収納部１６の熱抵抗をより確実にモータユニット収納部１７よりも大きくすることができる。さらに、ベースフレーム１０とヒートシンク１１との間に、スペーサを設けて密着させない、もしくは、比較的熱伝導率の低いプラスチック又はエポキシ樹脂などの物質を介して固定することで、インバータユニット１２０の冷却性能が改善される。

さらにまた、インバータユニット収納部１６の中心から開口１４を見たときのパワーモジュール３０及び制御基板３１の面積が開口１４の面積よりも小さいので、制御基板３１もベースフレーム１０の外側でヒートシンク１１に取り付け、ベースフレーム１０の外側から組み付けることが可能になり、組立性をさらに改善することができる。また、大型化することなく、ヒートシンク１１とベースフレーム１０とを分離することができる。

また、制御基板３１をパワーモジュール３０のできるだけ近くに配置することができるため、制御基板３１からパワーモジュール３０に接続される信号線の浮遊容量により、パワーモジュール３０のスイッチング動作が遅れることがない。

さらに、インバータユニット収納部１６に開口１４が設けられていることで、パワーモジュール３０の出力端子をベースフレーム１０から離すことができ、ベースフレーム１０で生じる渦電流損失を低減することができる。

さらにまた、モジュールユニット１２１をヒートシンク１１に埋め込む必要がなく、ヒートシンク１１を比較的薄く形成することができ、フレームユニット１１０内部の有効体積を増加させることができる。
また、インバータユニット１２０がモータユニット１３０の軸方向に配置されるため、モータユニット１３０からの引出線５４をインバータユニット１２０への配線が容易になる。
さらに、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とを結合する部材が必要なくなり、より小型化が可能となる。
さらにまた、インバータユニット収納部16とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、駆動装置全体としての剛性が高くなる。
なお、ヒートシンク１１の数は、図１に示す６枚に限らず、２個以上の複数あればよい。開口１４の数は、ヒートシンク１１の数と等しい。

実施の形態２．
次に、図７はこの発明の実施の形態２による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。実施の形態２では、各ヒートシンク１１の周縁部にフランジ部１５が設けられており、フランジ部１５がインバータユニット収納部１６の内壁面にねじ止めされている。組立においては、ベースフレーム１０の外部でヒートシンク１１にモジュールユニット１２１を取り付け、ヒートシンク１１をベースフレーム１０の反負荷側から挿入し、開口１４の周囲のベースフレーム１０内壁面にフランジ部１５を固定する。他の構成及び組立方法は、実施の形態１と同様である。

このように、ヒートシンク１１をベースフレーム１０の内壁面に固定してもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、図８はこの発明の実施の形態３による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図、図９は図８の機電一体型モータ装置の概略の断面図であり、図９ではインバータユニット収納部１６内の構成等を省略している。実施の形態３では、ベースフレーム１０及び６個のヒートシンク１１により、インナフレーム１１２が構成されている。インナフレーム１１２の径方向外側には、筒状のアウタフレーム１１３が嵌め合わされている。これにより、インナフレーム１１２とアウタフレーム１１３との間には、冷却液流路７０が形成されている。液冷フレーム１１１は、インナフレーム１１２及びアウタフレーム１１３により構成されている。

アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂには、冷却液を供給するための入口側ニップル５ａと、排出するための出口側ニップル５ｂとが取り付けられている。入口側ニップル５ａから供給された冷却液は、冷却液流路７０内を周方向に循環して出口側ニップル５ｂから排出される。

インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａとアウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａとの間、及びインナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂとアウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂとの間には、それぞれシール構造（水密構造）が設けられている。

具体的には、インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａは、径方向外側に延長された構造となっている。また、インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａには、円環状の溝が設けられており、その溝内には円環状のシール部材７２ａが嵌め込まれている。シール部材７２ａには、アウタフレーム１１３の負荷側の端面が当たっている。

インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａには、複数のねじ挿入穴７３ａが設けられている。ねじ挿入穴７３ａは、シール部材７２ａよりも径方向外側に配置されている。アウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａには、ねじ挿入穴７３ａに対応する複数のねじ穴７４ａが設けられている。

インナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂには、円環状の溝が設けられており、その溝内には円環状のシール部材７２ｂが嵌め込まれている。アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂは、シール部材７２ｂを覆うように径方向内側に延長されており、シール部材７２ｂに当たっている。

インナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂには、複数のねじ穴７３ｂが設けられている。ねじ穴７３ｂは、シール部材７２ｂよりも径方向内側に配置されている。アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂには、ねじ穴７３ｂに対応する複数のねじ挿入穴７４ｂが設けられている。

アウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａのシール部材７２ａに接触する面は、シール部材７２ａに均等に圧力がかかるように平坦に形成されている。アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂのシール部材７２ｂに接触する面は、シール部材７２ｂに均等に圧力がかかるよう平坦に形成されている。

なお、インナフレーム１１２及びアウタフレーム１１３間の負荷側のシール構造と反負荷側のシール構造とを入れ替えてもよい。

エンドプレート２のねじ挿入穴７は、ねじ挿入穴７３ａに対応して配置されている。そして、エンドプレート２は、インナフレーム１１２とともにアウタフレーム１１３にねじ止めされ固定されている。

フロントプレート３のねじ挿入穴６は、ねじ挿入穴７４ｂに対応して配置されている。そして、フロントプレート３は、アウタフレーム１１３とともにインナフレーム１１２にねじ止めされ固定されている。

ベースフレーム１０の各開口１４の周囲には、略四角形の溝が設けられており、その溝内にはシール部材８０が嵌め込まれている。各ヒートシンク１１とベースフレーム１０との間には、シール部材８０が介在している。ヒートシンク１１のパワーモジュール取り付け面１３は、平坦であり、シール部材８０を覆うように形成されている。

ヒートシンク１１をベースフレーム１０に固定するためのねじ穴１８（図２）は、シール部材８０の外側に配置されている。また、ねじ穴１８は、ベースフレーム１０を貫通しないように形成されている。他の構成及び組立方法は、実施の形態１と同様である。

このような機電一体型モータ装置では、インナフレーム１１２の径方向外側にアウタフレーム１１３が嵌め合わされており、各ヒートシンク１１とベースフレーム１０との間にはシール部材８０が介在しているので、ベースフレーム１０内への液漏れを防止しつつ、インナフレーム１１２とアウタフレーム１１３との間に冷却液流路７０を形成することができる。さらに、ベースフレーム１０とヒートシンク１１とがシール部材８０を介して接触しているため、モータユニット１３０からベースフレーム１０へ伝わった熱が、ヒートシンク１１に取り付けられているパワーモジュール３０へ伝わることを妨げるため、インバータユニット１２０の冷却性能が向上する。

そして、ポンプ等を用いて、冷却液流路７０内に熱伝導率の高い流体（例えば水）を流入させることで、モータユニット１３０及びインバータユニット１２０の冷却性能を向上させることができる。これにより、インバータユニット１２０の最大出力密度及びトルク密度を増大させることができる。

また、インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａとアウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａとの間、及びインナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂとアウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂとの間には、それぞれシール構造が設けられているため、液漏れを防止することができる。

さらに、ねじ穴１８はベースフレーム１０を貫通しないように形成されているため、ねじ穴１８を通じて冷却液流路７０からベースフレーム１０内に液漏れが生じることもない。
また、インバータユニット１２０がモータユニット１３０の軸方向に配置されるため、モータユニット１３０からの引出線５４をインバータユニット１２０への配線が容易になる。
さらに、モータユニット１３０及びインバータユニット１２０を同じ液路７０で冷却できるため、複数の冷却流路を構成して配管する必要がなく、配管性に優れ、流路の圧力損失も低減される。
さらに、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とを結合する部材が必要なくなり、より小型化が可能となる。
さらにまた、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とをシール構造する部材が必要なくなり、部品点数を削減でき、水密性を向上できる。
また、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、駆動装置全体としての剛性が高くなる。

実施の形態４．
次に、図１０はこの発明の実施の形態４による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。実施の形態４は、実施の形態３と実施の形態２とを組み合わせたものである。即ち、ヒートシンク１１のフランジ部１５には溝が形成されており、その溝内にシール部材８４が嵌め込まれている。

フランジ部１５は、インバータユニット収納部１６の内壁面にねじ止めされている。シール部材８４は、フランジ部１５とベースフレーム１０の内壁面との間に介在している。また、シール部材８４は、ねじ挿入穴２３の外側に配置されている。他の構成及び組立方法は、実施の形態３と同様である。

このように、ベースフレーム１０の内壁面で水密を確保してもよく、実施の形態３と同様の効果が得られる。

実施の形態５．
次に、図１１はこの発明の実施の形態５による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。実施の形態５では、ベースフレーム１０のモータユニット収納部１７に２つの開口１４があり、開口１４を覆うように２枚のヒートシンク１１が組み付けられている。各ヒートシンク１１には、３つの単相（１レグ）分のパワーモジュール３０が周方向に等間隔で取り付けられている。

また、各ヒートシンク１１には、三相分のパワーモジュール３０を駆動するための制御基板（図示せず）が取り付けられている。各制御基板は、パワーモジュール３０と信号線（図示せず）で結線されており、三相インバータ装置を構成している。他の構成及び組立方法は、実施の形態１、２、３又は４と同様である。

このように、１つのヒートシンク１１に２つ以上のパワーモジュール３０を取り付けることにより、パワーモジュール３０の数が多いインバータユニット１２０でも、ヒートシンク１１の数を削減できる。即ち、多群多相モータを用いる場合であっても、パワーモジュール３０と同数のヒートシンク１１を用意する必要がなく、部品点数を削減することができ、組立性も改善される。

また、インバータユニット１２０がＮ相駆動インバータ装置（Ｎは２以上の整数）であるとき、各ヒートシンク１１にＮ相分のパワーモジュール３０を取り付けることにより、多群巻線構造のモータユニット１３０を用いる場合に、ベースフレーム１０の外部で各群のパワーモジュール３０と制御基板のＤＣ線及び制御信号線の結線が可能になるので、組立性がさらに改善される。また、各群のパワーモジュール３０の制御基板を１つにすることが可能である。さらに、実施の形態３、４と同様にシール構造を設けることで、液冷も可能である。
さらに、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とをシール構造する部材が必要なくなり、部品点数を削減でき、水密性を向上できる。

実施の形態６．
次に、図１２はこの発明の実施の形態６による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図であり、図中の矢印は冷却液の流れる方向を示している。実施の形態６では、冷却液流路７０の始端のヒートシンク１１ａにおける放熱面１２の面積よりも終端のヒートシンク１１ｆにおける放熱面１２の面積の方が大きく形成されている。

具体的には、始端から終端へ向けて放熱面１２の面積が周方向に徐々に大きくなっている。即ち、冷却液流路７０の始端側のヒートシンク１１における周方向幅よりも終端側のヒートシンク１１における周方向幅の方が大きくなっている。これにより、冷却液流路７０（図９）の始端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積よりも終端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積の方が大きくなっている。他の構成及び組立方法は、実施の形態３又は４と同様である。

このような機電一体型モータ装置では、冷却液流路７０の終端で冷却液の温度が始端よりも高くなっていても、冷却液流路７０の終端部のヒートシンク１１による冷却性能が落ちず、周方向に配置されたパワーモジュール３０の冷却性能を均等に確保することができる。

実施の形態７．
次に、図１３はこの発明の実施の形態７による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図であり、図中の矢印は冷却液の流れる方向を示している。実施の形態７では、冷却液流路７０の始端側のヒートシンク１１ａにおける放熱フィン２４の数よりも終端側のヒートシンク１１ｆにおける放熱フィン２４の数の方が多くなっている。

具体的には、冷却液流路７０の始端のヒートシンク１１ａの放熱フィン２４の数が６本で、冷却液流路７０の終端のヒートシンク１１ｆの放熱フィン２４の数が９本である。これにより、冷却液流路７０（図９）の始端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積よりも終端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積の方が大きくなっている。他の構成及び組立方法は、実施の形態３又は４と同様である。

このような構成によっても、周方向に配置されたパワーモジュール３０の冷却性能を均等に確保することができる。

１０ ベースフレーム、１１ ヒートシンク、１４ 開口、１６ インバータユニット収納部、１７ モータユニット収納部、２９ リブ部、３０ パワーモジュール、３１ 制御基板、７０ 冷却液流路、８０，８４ シール部材、１１２ インナフレーム、１１３ アウタフレーム、１２０ インバータユニット、１３０ モータユニット。

Claims (10)

1. モータユニット収納部とインバータユニット収納部とを有する筒状のベースフレーム、
   上記モータユニット収納部に収納されているモータユニット、
   制御基板と、上記制御基板に設けられているパワーモジュールとを有しており、上記インバータユニット収納部に収納されているインバータユニット、及び
   上記パワーモジュールを冷却する複数のヒートシンク
   を備え、
   上記インバータユニット収納部には、周方向に互いに間隔をおいて複数の開口が設けられており、
   互いに隣り合う開口の間には、リブ部が形成されており、
   上記ヒートシンクは、上記開口を覆うように上記ベースフレームに取り付けられており、
   上記パワーモジュール及び上記制御基板は、上記ヒートシンクの内側に配置されている機電一体型モータ装置。
2. 上記ベースフレームの軸方向に直角な断面について、上記リブ部の断面積の合計は、上記モータユニット収納部の断面積よりも小さくなっている請求項１記載の機電一体型モータ装置。
3. 各上記開口には、各上記ヒートシンクに少なくとも１つの上記パワーモジュールと少なくとも１枚の上記制御基板とが取り付けられてなるヒートシンク組立体が嵌め合わされている請求項１又は請求項２に記載の機電一体型モータ装置。
4. 上記インバータユニット収納部の中心から上記開口を見たときの上記パワーモジュール及び上記制御基板の面積が上記開口の面積よりも小さい請求項３記載の機電一体型モータ装置。
5. 上記ベースフレーム及び上記ヒートシンクにより構成されるインナフレームの径方向外側に嵌め合わされている筒状のアウタフレームをさらに備え、
   各上記ヒートシンクと上記ベースフレームとの間には、シール部材が介在している請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
6. 少なくとも１つの上記ヒートシンクには、２つ以上の上記パワーモジュールが取り付けられている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
7. Ｎが２以上の整数であり、上記インバータユニットがＮ相駆動インバータ装置であるとき、各上記ヒートシンクにＮ相分の上記パワーモジュールが取り付けられている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
8. 上記インバータユニット収納部の径方向外側には、上記ヒートシンクを冷却するための冷却液が流される冷却液流路が形成されており、
   上記冷却液流路の始端側の上記ヒートシンクにおける冷却液と接触する面積よりも終端側の上記ヒートシンクにおける冷却液と接触する面積の方が大きくなっている請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
9. 上記冷却液流路の上記始端側の上記ヒートシンクにおける周方向幅よりも上記終端側の上記ヒートシンクにおける周方向幅の方が大きくなっている請求項８記載の機電一体型モータ装置。
10. 上記ヒートシンクのそれぞれは、径方向外側に放熱フィンを有し、
    上記冷却液流路の上記始端側の上記ヒートシンクにおける上記放熱フィンの数よりも上記終端側の上記ヒートシンクにおける上記放熱フィンの数の方が多くなっている請求項８記載の機電一体型モータ装置。

Images