JP6477241B2 - 機電一体型モータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、機電一体型モータ装置に関する。

従来から、モータとインバータ（電力変換装置）とをハウジングに収容することにより、モータとインバータとを一体に設けた車両用インバータ一体型電動コンプレッサが公知である（特許文献１等を参照）。

この特許文献１に記載された電動コンプレッサにおいては、ハウジングの上側にインバータ装置を設けている。このインバータ装置は、スイッチング素子、バスバーアッセンブリーおよびプリント基板を有しており、これらを上側から蓋板で封止している。なお、スイッチング素子は、直流電力を多相交流電力に変換する。

特開２００５−０３６７７３号公報

しかしながら、前述の特許文献１に記載された電動コンプレッサでは、ハウジングの上側に設けたインバータ装置を蓋板で封止しているため、モータで発生した熱がインバータ装置の内部に篭ってしまい、インバータ装置の温度が上昇するおそれがあった。

そこで、本発明は、ハウジングに設けた電力変換装置の温度上昇を抑制する機電一体型モータ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る機電一体型モータ装置においては、モータを収容するハウジングにトレーを設け、トレーに電力変換装置を搭載し、電力変換装置をカバーで覆っている。そして、ハウジングとトレーとの間、および、トレーとカバーとの間の双方に断熱材をそれぞれ設けている。

本発明に係る機電一体型モータ装置では、ハウジングとトレーとの間、および、前記トレーとカバーとの間の双方に断熱材をそれぞれ設けた。従って、モータから発生した熱がハウジングに伝わったあとに、ハウジングからカバーまでの間で断熱材によって熱伝導が遮断される。よって、電力変換装置の温度上昇を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る機電一体型モータ装置を示す断面図である。 図１のＡ部を拡大した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る機電一体型モータ装置を示す断面図である。 図３のＢ部を拡大した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る機電一体型モータ装置を示す断面図である。 図５のＣ部を拡大した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るトレーを示す斜視図であり、第４のシール材を組み付ける前の状態を示す。 本発明の第３の実施形態に係るトレーを示す斜視図であり、第４のシール材を組み付けた後の状態を示す。 本発明の第４の実施形態に係る機電一体型モータ装置を示す断面図である。 図９のＤ部を拡大した断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る機電一体型モータ装置を示す断面図である。 図１１のＥ部を拡大した断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る機電一体型モータ装置を示す断面図である。 図１３のＦ部を拡大した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面とともに詳述する。

[第１実施形態]
図１〜図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る機電一体型モータ装置１を説明する。

第１実施形態に係る機電一体型モータ装置１は、モータとインバータ３（電力変換装置）とを一体に設けている。具体的には、モータを収容するハウジング５と、前記インバータ３が搭載されると共に、ハウジング５の上側（外側）に配設されるトレー７と、前記トレー７の上側（外側）に配設され、前記インバータ３を覆うカバー９と、を備えている。

ハウジング５は、中心軸ＣＬに沿って横方向（トレー７の面内方向）に沿って延在しており、ハウジング５の内部には、回転軸が中心軸ＣＬに沿って配置された図外のモータが収容されている。ハウジング５の上部には、周縁に沿って外周壁１１が形成されており、この外周壁１１は上方に向けて突出する凸部１３に形成されている。従って、図１に示すように、ハウジング５の上部は、前記中心軸方向に沿った中央部が下方に凹む凹部１５に形成され、中心軸に沿った端部が上方に突出する凸部１３に形成されている。

トレー７は、平面板に形成されており、上面７ａにインバータ３（電力変換装置）が搭載されている。また、トレー７の下面７ｂには、断面ハット状の水路構成部材１７が接合されている。これによって、水路構成部材１７とトレー７との間に中空部が形成され、この中空部に冷却水を流すと水路１９が形成される。なお、水路構成部材１７は下方に向けて凸状に形成され、水路構成部材１７がハウジング５の上部の凹部１５に収容される。

インバータ３は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であり、電流が流れることによって発熱する。さらに、本発明に係る電力変換装置は、インバータ３以外にも、コンデンサ等の電流が流れることによって発熱する部品や装置を含む。

カバー９は、蓋状に形成され、トレー７上のインバータ３を覆うように配設される。具体的には、トレー７に沿って平面状に延在する上壁２１と、上壁２１の周縁で屈曲して下方に延びる側壁２３と、から断面Ｕ字状に形成され、カバー９の下側が開口される。

ここで、ハウジング５の外周壁１１の上面１１ａは、平面状に形成され、トレー７の周縁部の下面７ｂも平面状に形成されている。図２に詳細に示すように、ハウジング５の外周壁１１の上面とトレー７の周縁部の下面７ｂとの間に、ゴム製の第１のシール材２５が挟持されている。この第１のシール材２５は、ハウジング５の上部の凹部と外気とを遮断するシール性能を有すると共に、ハウジング５からの熱をトレー７に伝達することを抑制する断熱材としての機能も有する。また、第１のシール材２５は、断面が矩形状に形成されており、平面視ではハウジング５の外周壁に沿って環状に形成されている。

また、カバー９の側壁２３の下面２３ａとトレー７の周縁部の上面７ａとの間に、ゴム製の第２のシール材２７が挟持されている。この第２のシール材２７も、カバー９の内部と外部とを遮断するシール性能を有すると共に、トレー７からの熱をカバー９に伝達することを抑制する断熱材としての機能も有する。この第１のシール材２５も、断面が矩形状に形成されており、平面視ではハウジング５の外周壁１１に沿って環状に形成されている。

このように、本実施形態では、ハウジング５とトレー７との間、および、トレー７とカバー９との間、の双方に断熱材である第１のシール材２５および第２のシール材２７をそれぞれ設けた。なお、前記カバー９は、図外の締結部材を用いて、ハウジング５に締結されているため、この締結力によって、第１のシール材２５および第２のシール材２７は、弾性変形して厚さが縮小している。

以下に、第１実施形態による作用効果を説明する。
（１）本実施形態に係る機電一体型モータ装置１は、モータとインバータ３（電力変換装置）とを一体に設けた機電一体型モータ装置１において、モータを収容するハウジング５と、インバータ３が搭載されると共に、ハウジング５の外側に配設されるトレー７と、トレー７の外側に配設され、インバータ３を覆うカバー９と、を備えている。ハウジング５とトレー７との間、および、トレー７とカバー９との間の少なくともいずれかに第１のシール材２５、第２のシール材２７（断熱材）を設けた。

ハウジング５とトレー７との間、および、トレー７とカバー９との間、の少なくともいずれかに第１のシール材２５、第２のシール材２７を設けた。従って、モータから発生した熱がハウジング５を伝わったあとに、ハウジング５からカバー９までの間で第１のシール材２５、第２のシール材２７によって熱伝導が遮断される。よって、インバータ３（電力変換装置）の温度上昇を抑制することができる。
（２）ハウジング５とトレー７との間、および、トレー７とカバー９との間、の双方に第１のシール材２５および第２のシール材２７（断熱材）をそれぞれ設けた。

ハウジング５とトレー７との間、および、トレー７とカバー９との間、の双方に第１のシール材２５および第２のシール材２７（断熱材）を設けた。従って、モータから発生した熱がハウジング５を伝わるが、ハウジング５からトレー７への熱伝導およびトレー７からカバー９への熱伝導がそれぞれの第１のシール材２５および第２のシール材２７によって遮断される。よって、インバータ３（電力変換装置）の温度上昇をさらに抑制することができる。

[第２実施形態]
次に、図３〜図４を用いて、本発明の第２実施形態に係る機電一体型モータ装置について説明するが、前述した第１実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、説明を省略する。

第１実施形態では、断熱材である第１のシール材２５と第２のシール材２７とを別体に２つ設けたが、第２実施形態に係る機電一体型モータ装置１０１では、断熱材を一体に１つで構成している。

具体的には、図４に示すように、第３のシール材１２５（断熱材）は、断面Ｕ字状に形成されたゴム製の断熱材である。詳細には、下側に配置された下側部１３１と、上側に配置された上側部１３３と、これらの上側部１３３および下側部１３１を繋ぐ連結部１３５と、から一体に形成されている。上側部１３３における外側方向（矢印を参照）の端部と下側部１３１における外側方向（矢印を参照）の端部とを連結部１３５を介して上下方向に繋いでいる。このように、連結部１３５は、トレー７の周縁部を外側から覆うように配設されている。下側部１３１は、第１実施形態における第１のシール材２５と同じであり、ハウジング５の外周壁１１の上面１１ａとトレー７の周縁部の下面７ｂとの間に挟持されている。上側部１３３は、第１実施形態における第２のシール材２７と同じであり、トレー７の周縁部の上面７ａとカバー９の側壁２３の下面２３ａとの間に挟持されている。

以下に、第２実施形態による作用効果を説明する。
（１）ハウジング５とトレー７との間、および、トレー７とカバー９との間の双方に設けられた第３のシール材１２５（断熱材）は、一体に結合されている。

ハウジング５とトレー７との間、トレー７とカバー９との間、に配置された下側部１３１と上側部１３３とを連結部１３５を介して一体に結合した。従って、第３のシール材１２５をトレー７の周縁部に組み付けるだけで第３のシール材１２５を取り付けることができ、モータ装置の生産における断熱材の取付工程が簡素化するため、モータ装置の生産性が向上する。

[第３実施形態]
次に、図５〜図８を用いて、本発明の第３実施形態に係る機電一体型モータ装置について説明するが、前述した第１および第２実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、説明を省略する。

第２実施形態では、前述したように、第３のシール材１２５における上側部１３３における外側方向（矢印を参照）の端部と下側部１３１における外側方向（矢印を参照）の端部とを連結部１３５を介して上下方向に繋ぐことにより、断面Ｕ字状に形成した。しかし、第３実施形態に係る機電一体型モータ装置２０１では、断熱材である第４のシール材２２５をゴム製の断面Ｉ字状に形成した。

具体的には、図６に示すように、第４のシール材２２５（断熱材）は、下側に配置された下側部２３１と、上側に配置された上側部２３３と、これらの上側部２３３の横方向（カバー９の側壁部２３の板厚方向）の中央部および下側部２３１の横方向の中央部を上下方向に沿って繋ぐ連結部２３５と、から一体に形成されている。下側部２３１は、第１実施形態における第１のシール材２５と同じであり、ハウジング５の外周壁１１の上面１１ａとトレー７の周縁部の下面７ｂとの間に挟持されている。上側部２３３は、第１実施形態における第２のシール材２７と同じであり、トレー７の周縁部の上面７ａとカバー９の側壁２３の下面２３ａとの間に挟持されている。なお、トレー７の周縁部には、後述するように、貫通口２３７が形成され、この貫通口２３７に前記連結部２３５がモールドされている。

次に、トレー７に第４のシール材２２５を取り付ける手順を簡単に説明する。

図７に示すように、トレー７は、平面視が矩形状に形成されている。トレー７の周縁部７ｃには、端縁７ｄに沿って所定距離だけ直線状に延びる貫通口２３７が所定間隔をおいて複数配置されている。そして、図示しない金型内にトレー７を収容し、型締めをしたのち、トレー７の上面、下面および貫通口２３７に溶融ゴムを流し込む。溶融ゴムが冷却されて固化したら型を開けて、トレー７を取り出すと、第４のシール材２２５をモールドしたトレー７が完成する。

以下に、第３実施形態による作用効果を説明する。
（１）ハウジング５とトレー７との間、および、トレー７とカバー９との間の双方に設けられた第４のシール材２２５（断熱材）は、一体に結合されている。

ハウジング５とトレー７との間、トレー７とカバー９との間、に配置された下側部２３１と上側部２３３とを連結部２３５を介して一体に結合した。従って、モータ装置の生産における第４のシール材２２５（断熱材）の取付工程が簡素化するため、モータ装置の生産性が向上する。

[第４実施形態]
次に、図９〜図１０を用いて、本発明の第４実施形態に係る機電一体型モータ装置について説明するが、前述した第１〜第３実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、説明を省略する。

第４実施形態に係る機電一体型モータ装置３０１においては、カバー９の側壁２３の下面２３ａに第１の溝３０３を形成している。具体的には、図１０に示すように、カバー９の側壁２３の下面２３ａには、側壁２３の板厚方向の中央部に、上方に向けてへこむ断面矩形状の第１の溝３０３が形成されている。また、断熱材は、第１実施形態と同じものを用いている。このように、第４実施形態では、断熱材である第２のシール材２７と接触するカバー９の側壁２３の下面２３ａ（当接面）に溝を形成している。

以下に、第４実施形態による作用効果を説明する。
（１）ハウジング５、トレー７、およびカバー９の少なくとも１つは、第２のシール材２７（断熱材）と接触するカバー９の側壁２３の下面２３ａ（当接面）に第１の溝３０３（溝）を有する。

第１の溝３０３（溝）により、カバー９の側壁と断熱材である第２シール材２７との接触面積が減少するため、トレー７からカバー９に伝わる熱をさらに抑制することができる。

[第５実施形態]
次に、図１１〜図１２を用いて、本発明の第５実施形態に係る機電一体型モータ装置について説明するが、前述した第１〜第４実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、説明を省略する。

第５実施形態に係る機電一体型モータ装置４０１においては、トレー７の上面７ａの周縁部に第２の溝４０３を形成している。具体的には、図１２に示すように、トレー７の周縁部の上面７ａには、カバー９の側壁２３の板厚方向の中央部に対応する部位に、下方（トレー７の板厚方向）に向けてへこむ断面矩形状の第２の溝４０３が形成されている。また、断熱材は、第１実施形態と同じものを用いている。このように、第５実施形態では、断熱材である第２のシール材２７と接触するトレー７の上面の周縁部に第２の溝４０３を形成している。

以下に、第４実施形態による作用効果を説明する。
（１）ハウジング５、トレー７、およびカバー９の少なくとも１つは、第２のシール材２７（断熱材）と接触するトレー７の上面７ａの周縁部（当接面）に第２の溝４０３（溝）を有する。

第２の溝４０３により、トレー７と断熱材である第２のシール材２７との接触面積が減少するため、トレー７からカバー９に伝わる熱をさらに抑制することができる。

[第６実施形態]
次に、図１３〜図１４を用いて、本発明の第６実施形態に係る機電一体型モータ装置について説明するが、前述した第１〜第５実施形態と同一構成部位には同一符号を付けて、説明を省略する。

第６実施形態に係る機電一体型モータ装置５０１においては、トレー７の端部を延長して、前記第１のシール材２５および第２のシール材２７（断熱材）よりも外側に配置される延出部５１０を形成した。具体的には、図１４に示すように、延出部５１０は、トレー７の端部からトレー７の面内方向に延びる平面部５１１と、平面部５１１の端縁５１１ａで屈曲して下方に延びる屈曲部５１３とから、断面Ｌ字状の延出部５１０が形成されている。この延出部５１０は、第１のシール材２５および第２のシール材２７で挟持された部位よりもカバー９の外側に突出して延びている。

以下に、第６実施形態による作用効果を説明する。
（１）延出部５１０は、大気に晒され、大気によりトレー７を冷却できるようになるため、効率的にトレー７が冷却される。従って、インバータ３（電力変換装置）の温度上昇をさらに抑制することができる。

ところで、本発明の機電一体型モータ装置は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

例えば、第４および第５実施形態では、前記トレー７およびカバー９に溝を形成したが、ハウジング５に溝を形成してもよい。また、前記トレー７の下面７ｂに溝を設けてもよい。さらに、溝の形状も断面矩形状に限定されず、断面半円状や断面円弧状でもよい。

１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ 機電一体型モータ装置
３ インバータ（電力変換装置）
５ ハウジング
７ トレー
９ カバー
２５ 第１のシール材（断熱材）
２７ 第２のシール材（断熱材）
１２５ 第３のシール材（断熱材）
２２５ 第４のシール材（断熱材）
２３ａ 側壁の下面（当接面）
３０３ 第１の溝（溝）
４０３ 第２の溝（溝）
５１０ 延出部

Claims (4)

1. モータと電力変換装置とを一体に設けた機電一体型モータ装置において、
   前記モータを内部に収容するハウジングと、
   前記電力変換装置が搭載されると共に、前記ハウジングの外側周壁に配設されるトレーと、
   前記トレーの前記ハウジングと反対側に配設され、前記電力変換装置を覆うカバーと、を備え、
   前記ハウジングとトレーとの間、および、前記トレーとカバーとの間の双方に断熱材をそれぞれ設けたことを特徴とする機電一体型モータ装置。
2. モータと電力変換装置とを一体に設けた機電一体型モータ装置において、
   前記モータを内部に収容するハウジングと、
   前記電力変換装置が搭載されると共に、前記ハウジングの外側周壁に配設されるトレーと、
   前記トレーの前記ハウジングと反対側に配設され、前記電力変換装置を覆うカバーと、を備え、
   前記ハウジングとトレーとの間、および、前記トレーとカバーとの間の少なくともいずれかに断熱材を設け、
   前記トレーの端部を延長して、前記断熱材よりも外側に配置される延出部を形成したことを特徴とする機電一体型モータ装置。
3. 前記ハウジングとトレーとの間、および、前記トレーとカバーとの間の双方に設けられた各々の前記断熱材は、一体に結合されたことを特徴とする請求項１に記載の機電一体型モータ装置。
4. 前記ハウジング、前記トレー、および前記カバーの少なくとも1つは、前記断熱材と接触する当接面に溝を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。

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