JP2019162017A - 電動機組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの温度を低減することができる電動機組立体を提供する。【解決手段】電動機組立体１は、駆動軸５と、モータ８と、モータケーシング１０と、インバータ２０と、インバータケース２１と、冷却ファン２５と、駆動軸５の周囲を覆うようにインバータケース２１の内部に配置され、冷却ファン２５の回転によって流れる空気の流路を形成する筒状壁５０と、モータケーシング１０とインバータケース２１との間に介在し、空気の流路８０と外部空間とを連通する連通空間８１をモータケーシング１０とインバータケース２１との間に形成するスペーサ７０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機組立体に関するものである。

インバータ部とモータ部とを備えた電動機組立体が知られている。このような電動機組立体において、インバータ部は、インバータと、インバータを収容するインバータケースとを備えている。モータ部は、駆動軸を回転させる回転子および固定子を備えるモータと、モータを収容するモータケーシングとを備えている。

インバータおよびモータは発熱源であるため、電動機組立体が運転されると、インバータの熱はインバータケースに伝達され、インバータケースは高温になる。同様に、モータの熱はモータケーシングに伝達され、モータケーシングは高温になる。結果として、電動機組立体は、その全体として非常に高温になる。したがって、電動機組立体は、駆動軸に固定されたファンを備えている。ファンは、駆動軸の回転とともに回転し、インバータケースの外面およびモータケーシングの外面を冷却する（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２０１６−２０１９９８号公報 特開平８−２８９５０５号公報 特開平１１−２７９０３号公報

しかしながら、ファンは、その回転によってインバータケースの外面およびモータケーシングの外面に空気を送ることはできるが、発熱源であるインバータが配置された空間、すなわち、インバータケースの内部空間に空気を送ることはできない。したがって、インバータケースの内部空間は十分に冷却されない場合がある。結果として、この内部空間は非常に高温になる場合がある。

インバータの構成要素は、インバータケースの内部空間の温度に依存して多大な影響を受けるため、インバータケースの内部空間が高温であると、インバータの構成要素が破損したり、インバータの構成要素の寿命が短くなることがある。したがって、インバータケースの内部空間の温度を低くしてインバータを冷却することは重要である。

インバータの冷却方法として、外部空間の空気をインバータケースの内部空間に直接的に送る方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、インバータケースの内部空間に粉塵または水滴などの異物が侵入するおそれがある。インバータは電気部品であるため、このような異物がインバータに付着すると、インバータが故障してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、インバータの温度を低減することができる電動機組立体を提供することを目的とする。

一態様は、駆動軸と、前記駆動軸を回転させるモータと、内部に前記モータが配置されたモータケーシングと、前記モータの動作を制御するインバータと、内部に前記インバータが配置され、前記駆動軸が貫通するインバータケースと、前記インバータケースに隣接して配置され、前記駆動軸の端部に固定された冷却ファンと、前記駆動軸の周囲を覆うように前記インバータケースの内部に配置され、前記冷却ファンの回転によって流れる空気の流路を形成する筒状壁と、前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に介在し、前記空気の流路と外部空間とを連通する連通空間を前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に形成するスペーサとを備えることを特徴とする電動機組立体である。

好ましい態様は、前記インバータケースは、前記冷却ファンに隣接し、前記駆動軸が貫通する第１貫通孔を有する冷却ファン側カバー部材と、前記モータケーシングに隣接し、前記駆動軸が貫通する第２貫通孔を有するモータケーシング側カバー部材とを備えており、前記筒状壁は、前記冷却ファン側カバー部材の前記第１貫通孔に接続された一端部と、前記モータケーシング側カバー部材の前記第２貫通孔に接続された他端部とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記モータケーシングは、前記モータケーシング側カバー部材に隣接するモータ側板を備えており、前記スペーサは、前記モータケーシング側カバー部材と前記モータ側板との間に配置され、かつ前記モータ側板の周方向に沿って等間隔に配置された複数の突起部材を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記モータケーシングは、前記モータケーシング側カバー部材に隣接するモータ側板を備えており、前記スペーサは、前記モータケーシング側カバー部材と前記モータ側板との間に配置され、内部に前記連通空間が形成されたリング部材を備えており、前記リング部材は、前記連通空間の一部を構成する空気孔を有していることを特徴とする。

好ましい態様は、前記筒状壁、前記冷却ファン側カバー部材、および前記モータケーシング側カバー部材は、別部材であり、前記筒状壁の一端部と前記冷却ファン側カバー部材の前記第１貫通孔との間には、第１シール部材が配置されており、前記筒状壁の他端部と前記モータケーシング側カバー部材の前記第２貫通孔との間には、第２シール部材が配置されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記筒状壁は、前記冷却ファン側カバー部材および前記モータケーシング側カバー部材のうちのいずれか１つと一体成形部材であり、前記筒状壁と前記冷却ファン側カバー部材とが一体成形部材である場合、前記筒状壁の他端部と前記モータケーシング側カバー部材の前記第２貫通孔との間には、シール部材が配置されており、前記筒状壁と前記モータケーシング側カバー部材とが一体成形部材である場合、前記筒状壁の一端部と前記冷却ファン側カバー部材の前記第１貫通孔との間には、シール部材が配置されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記空気の流路は、前記駆動軸と平行であり、前記連通空間は、前記空気の流路に対して垂直であることを特徴とする。
好ましい態様は、前記筒状壁の内周面には、放熱フィンが形成されていることを特徴とする。

好ましい態様は、前記電動機組立体は、前記冷却ファンを覆うファンカバーを備えており、前記ファンカバーは、前記インバータケースおよび前記モータケーシングを覆っており、かつ前記駆動軸の軸線方向に沿って延びていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記ファンカバーは、前記モータケーシングの少なくとも一部を覆う筒部と、前記筒部と一体的に構成されたファンケース部とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記ファンカバーは、前記モータケーシングの少なくとも一部を覆うファンフレームと、前記ファンフレームと別個に構成されたファンハウジングとを備えていることを特徴とする。

電動機組立体は、空気の流路を形成する筒状壁と、連通空間を形成するスペーサを備えているため、インバータが配置された空間を積極的に冷却することができる。したがって、電動機組立体は、この空間の冷却を介してインバータの温度を効果的に低減することができる。

電動機組立体の一実施形態を示す断面図である。 空気の流路および筒状壁のインバータケースへの接続構造を示す図である。 一体的に構成された冷却ファン側カバー部材および筒状壁を示す図である。 一体的に構成されたモータケーシング側カバー部材および筒状壁を示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 電動機組立体の一部の斜視図である。 冷却ファンの回転によって送られる空気の流れを示す図である。 スペーサの他の実施形態を示す斜視図である。 電動機組立体の他の実施形態を示す断面図である。 図９に示す実施形態に係るファンカバーの効果を説明するための図である。 電動機組立体のさらに他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下で説明する複数の実施形態において、特に説明しない一実施形態の構成は、他の実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図１は電動機組立体１の一実施形態を示す断面図である。電動機組立体１は、インバータ２０が内蔵された一体型構造を有する機械装置である。図１に示すように、電動機組立体１は、モータ部２と、インバータ部３とを備えている。電動機組立体１は、駆動軸５と、駆動軸５を回転させる回転子（ロータ）６および固定子（ステータ）７を備えるモータ（回転要素）８と、回転子６および固定子７を収容するモータケーシング１０と、回転子６および固定子７に隣接して配置され、モータ８の動作（回転速度）を制御するインバータ２０と、インバータ２０を収容し、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に沿ってモータケーシング１０に直列的に配置されたインバータケース２１とを備えている。

駆動軸５は、モータケーシング１０およびインバータケース２１を貫通して延びており、モータケーシング１０およびインバータケース２１は駆動軸５と同心状に配置されている。本実施形態では、モータケーシング１０およびインバータケース２１は、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に直列的に配置されているため、電動機組立体１はコンパクトな構造を有することができる。駆動軸５の端部（すなわち、駆動軸５の反負荷側）には、駆動軸５と同心状に配置された冷却ファン２５が固定されている。冷却ファン２５は、インバータケース２１の外側に配置されており、インバータケース２１に隣接している。

モータケーシング１０の内部には、発熱源であるモータ８が配置されている。モータ８は、駆動軸５に固定された回転子６と、回転子６を囲んで、外部（図示しない）からの電力を巻線（コイル）７ｂが受けて回転磁界を形成する固定子（ステータ）７とを備えている。固定子７は、ステータコア７ａと、ステータコア７ａに巻かれた複数の巻線７ｂとを備えている。回転子６は、回転子６と固定子７との間に形成される回転磁界によって回転し、回転子６が固定された駆動軸５は回転子６とともに回転する。

図１において、モータ８は模式的に描かれている。モータ８は、例えば、ロータに永久磁石を用いた永久磁石型モータである。しかしながら、モータ８は、永久磁石型モータに限定されず、誘導モータやＳＲモータなど、様々な種類のモータであってもよい。

モータケーシング１０は、固定子７が固定されたモータフレーム１１と、モータフレーム１１の一方の開口端を閉じ、かつ駆動軸５が貫通する貫通孔３０が形成されたエンドカバー１２と、モータフレーム１１の他方の開口端を閉じ、かつ駆動軸５が貫通する貫通孔３１が形成されたモータ側板（インバータケース側ブラケット）１３とを備えている。エンドカバー１２およびモータ側板１３は、モータ８を挟んで互いに対向している。駆動軸５は、エンドカバー１２の軸受支持部３２に支持された軸受２７およびモータ側板１３の軸受支持部３３に支持された軸受２８によって回転自在に支持されている。

インバータケース２１は、インバータ２０を取り囲み、言い換えれば、インバータ２０の周囲に配置されたインバータフレーム２２と、インバータフレーム２２の一方の開口端を閉じる冷却ファン側カバー部材（冷却ファン側ブラケット）２３と、インバータフレーム２２の他方の開口端を閉じるモータケーシング側カバー部材（モータケーシング側ブラケット）２４とを備えている。冷却ファン側カバー部材２３は、冷却ファン２５に隣接しており、駆動軸５が貫通する貫通孔３９を有している。モータケーシング側カバー部材２４は、モータケーシング１０、より具体的には、モータ側板１３に隣接しており、駆動軸５が貫通する貫通孔４０を有している。インバータフレーム２２は、冷却ファン側カバー部材２３およびモータケーシング側カバー部材２４に挟まれており、これら冷却ファン側カバー部材２３およびモータケーシング側カバー部材２４の両方に接続されている。

インバータフレーム２２と冷却ファン側カバー部材２３との接続構造、およびインバータフレーム２２とモータケーシング側カバー部材２４との接続構造は特に限定されない。一実施形態では、インバータフレーム２２および冷却ファン側カバー部材２３は、互いに嵌め合い構造を有してもよい。インバータフレーム２２およびモータケーシング側カバー部材２４も同様に、互いに嵌め合い構造を有してもよい。

インバータフレーム２２の外面には、外側に向かって延びる複数の冷却フィン５６が形成されている。これら複数の冷却フィン５６は駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びている。インバータケース２１（より具体的には、インバータフレーム２２）は、冷却ファン２５の回転によって送られる空気の冷却フィン５６への接触によって冷却され、インバータ２０はインバータケース２１を介して冷却される。

モータフレーム１１の外面には、外側に向かって延びる複数の冷却フィン５７が形成されている。これら複数の冷却フィン５７は駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びている。モータケーシング１０（より具体的には、モータフレーム１１）は、冷却ファン２５によって送られる空気の冷却フィン５７への接触によって冷却され、モータ８はモータケーシング１０を介して冷却される。

電動機組立体１は、冷却ファン２５を覆うようにインバータケース２１、より具体的には、冷却ファン側カバー部材２３に接続されたファンカバー５１を備えている。ファンカバー５１は、人間の指の冷却ファン２５への接触を防止しつつ、冷却ファン２５の回転によって送られる空気を案内するための部材である。ファンカバー５１は、冷却ファン側カバー部材２３を覆うように配置されており、冷却ファン側カバー部材２３に固定されている。ファンカバー５１は、冷却ファン２５に対向するファンカバー５１の面に形成された開口５１ａを有している。

ファンカバー５１は、冷却ファン側カバー部材２３が固定される筒部５２と、筒部５２に接続されたテーパー部（すなわち、ファンケース部）５３とを備えている。本実施形態では、筒部５２およびテーパー部５３は、一体的に構成された一体成形部材である。筒部５２の一端部は冷却ファン側カバー部材２３に固定されている。筒部５２の一端部は、筒部５２のインバータケース２１側の部位である。テーパー部５３は、筒部５２の他端部に接続されている。筒部５２の他端部は筒部５２の一端部とは反対側の部位である。テーパー部５３は、その直径が筒部５２から離れるに従って徐々に小さくなる形状を有している。テーパー部５３の端面には、開口５１ａが形成されている。一実施形態では、テーパー部５３は、テーパー形状を有していなくてもよい。

冷却ファン側カバー部材２３の外面には、複数のフィン３６が形成されている。これらフィン３６は、冷却ファン２５に隣接しており、冷却ファン側カバー部材２３の外面から冷却ファン２５に向かって延びている。冷却ファン側カバー部材２３およびモータケーシング側カバー部材２４は駆動軸５と同心状に配置されている。貫通孔３９は冷却ファン側カバー部材２３の中央に形成されており、貫通孔４０はモータケーシング側カバー部材２４の中央に形成されている。駆動軸５は、これら貫通孔３９，４０を通って冷却ファン側カバー部材２３の外部まで延びている。

インバータケース２１の内部には、インバータ２０が配置されている。インバータ２０は、スイッチング素子やコンデンサなどの要素を含むインバータ要素４１と、このインバータ要素４１が実装された基板４２とを備えている。基板４２は冷却ファン側カバー部材２３の内面に固定されている。冷却ファン側カバー部材２３の内面は、フィン３６が形成された冷却ファン側カバー部材２３の外面とは反対側の面である。冷却ファン側カバー部材２３は基板４２が載置される受け皿形状を有している。このような構造により、冷却ファン側カバー部材２３には、基板４２の放熱用および表面保護用の樹脂を充填することができる。

本実施形態では、モータケーシング１０およびインバータケース２１は別部材から構成されている。モータ側板１３およびモータフレーム１１は別部材であり、モータ側板１３はモータフレーム１１から取り外し可能である。したがって、作業者は、回転子６をエンドカバー１２側から引き抜くことなく、軸受２８を容易に交換することができる。つまり、このような構造により、電動機組立体１のメンテナンス性を向上することができる。

本実施形態では、モータケーシング１０の構成要素（すなわち、モータフレーム１１、エンドカバー１２、およびモータ側板１３）およびインバータケース２１の構成要素（すなわち、インバータフレーム２２、冷却ファン側カバー部材２３、およびモータケーシング側カバー部材２４）は、それぞれ別部材から構成されている。したがって、モータケーシング１０の構成要素およびインバータケース２１の構成要素のそれぞれに対して、目的に応じた材質を適用することができる。

モータ８およびインバータ２０のそれぞれは発熱源である。したがって、例えば、これらモータ８およびインバータ２０の放熱性を考慮した場合、モータフレーム１１の材質およびインバータフレーム２２の材質として、熱伝導率の高いアルミニウム（Ａｌ）を適用することが好ましい。しかしながら、モータフレーム１１およびインバータフレーム２２の強度不足を回避するために、モータフレーム１１の厚さおよびインバータフレーム２２の厚さは厚くなりやすい。結果として、モータ８およびインバータ２０の収容空間が小さくなるおそれがある。

その一方で、モータフレーム１１の材質およびインバータフレーム２２の材質が鉄材である場合、モータフレーム１１の材質およびインバータフレーム２２の材質をアルミニウム材とするのに比べて、モータフレーム１１の厚さおよびインバータフレーム２２の厚さを薄くすることができる。しかしながら、鉄はアルミニウムよりも熱伝導率が低いため、発熱源の放熱性が劣るおそれがある。そこで、モータ８の収容空間を必要とするモータフレーム１１の材質およびインバータ２０の収容空間を必要とするインバータフレーム２２の材質を鉄材としてもよい。

電動機組立体１は、駆動軸５の周囲を覆うように、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びる筒状壁５０をさらに備えている。この筒状壁５０は、駆動軸５とインバータ２０とを隔離しつつ、冷却ファン２５の回転によって流れる空気の流路８０を形成する部材であり、インバータケース２１の内部に配置されている。筒状壁５０は、円筒形状を有しており、駆動軸５と同心状に配置されている。筒状壁５０の形状は特に限定されない。一実施形態では、筒状壁５０は多角筒形状を有してもよい。インバータ２０（すなわち、インバータ要素４１および基板４２）およびインバータ２０と固定子７の巻線７ｂとを電気的に接続する接続線（図示しない）は、筒状壁５０とインバータケース２１との間の隔離空間に配置されている。

基板４２は、駆動軸５および筒状壁５０が貫通する環状形状を有しており、駆動軸５と同心状に配置されている。筒状壁５０を設けることにより、上記接続線の駆動軸５への巻き込み、およびインバータ要素４１の駆動軸５との接触を防止することができる。結果として、インバータ２０の故障を確実に防止することができる。

図２は空気の流路８０および筒状壁５０のインバータケース２１への接続構造を示す図である。空気の流路８０は、筒状壁５０の内部に形成された軸通孔であり、冷却ファン２５に隣接している。筒状壁５０は、冷却ファン側カバー部材２３の貫通孔３９に接続された一端部５０ａと、モータケーシング側カバー部材２４の貫通孔４０に接続された他端部５０ｂと、一端部５０ａおよび他端部５０ｂに接続され、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びる本体部５０ｃとを備えている。筒状壁５０の一端部５０ａは、筒状壁５０の冷却ファン２５側の開口端面と、該開口端面に接続された筒状壁５０の周面（外周面および内周面）とを含む部位である。筒状壁５０の他端部５０ｂは、筒状壁５０のモータ側板１３側の開口端面と、該開口端面に接続された筒状壁５０の周面（外周面および内周面）とを含む部位である。

図２に示す実施形態では、筒状壁５０、冷却ファン側カバー部材２３、およびモータケーシング側カバー部材２４は別部材である。したがって、筒状壁５０の一端部５０ａと冷却ファン側カバー部材２３の貫通孔３９との間には、環状のシール部材５８が配置されている。筒状壁５０の他端部５０ｂとモータケーシング側カバー部材２４の貫通孔４０との間には、環状のシール部材５９が配置されている。これらシール部材５８，５９は、例えば、Ｏリングである。

図２に示すように、冷却ファン側カバー部材２３の貫通孔３９には、シール部材５８が装着される環状溝３９ａが形成されており、モータケーシング側カバー部材２４の貫通孔４０には、シール部材５９が装着される環状溝４０ａが形成されている。筒状壁５０は、シール部材５８，５９のそれぞれが環状溝３９ａ，４０ａのそれぞれに装着された状態で、冷却ファン側カバー部材２３およびモータケーシング側カバー部材２４に接続される。

シール部材５８は冷却ファン側カバー部材２３と筒状壁５０との間の隙間を封止し、シール部材５９はモータケーシング側カバー部材２４と筒状壁５０との間の隙間を封止する。シール部材５８，５９は、インバータ２０が配置された空間への粉塵または水滴などの異物の侵入を防止することができ、結果として、異物のインバータ２０への付着に起因するインバータ２０の故障を防止することができる。

一実施形態では、筒状壁５０は、その一方の開口端面が冷却ファン側カバー部材２３の内面に密着し、その他方の開口端面がモータケーシング側カバー部材２４の内面に密着するように、冷却ファン側カバー部材２３およびモータケーシング側カバー部材２４に接続されてもよい。モータケーシング側カバー部材２４の内面は、モータ側板１３に対向するモータケーシング側カバー部材２４の外面とは反対側の面である。この実施形態でも、筒状壁５０の一端部５０ａは冷却ファン側カバー部材２３の貫通孔３９に接続されており、筒状壁５０の他端部５０ｂはモータケーシング側カバー部材２４の貫通孔４０に接続されている。シール部材５８は筒状壁５０の一方の開口端面と冷却ファン側カバー部材２３の内面との間に配置され、シール部材５９は筒状壁５０の他方の開口端面とモータケーシング側カバー部材２４の内面との間に配置される。

図示しないが、エンドカバー１２の貫通孔３０と駆動軸５との間の隙間およびモータ側板１３の貫通孔３１と駆動軸５との間の隙間のそれぞれには、封止部材が配置されている。これら封止部材のそれぞれは、モータ８が配置された空間への異物の侵入を防止することができ、結果として、異物のモータ８への付着に起因するモータ８の故障を防止することができる。

一実施形態では、筒状壁５０は、冷却ファン側カバー部材２３およびモータケーシング側カバー部材２４のうちのいずれか１つと一体成形部材であってもよい。図３は一体的に構成された冷却ファン側カバー部材２３および筒状壁５０を示す図である。図４は一体的に構成されたモータケーシング側カバー部材２４および筒状壁５０を示す図である。

図３に示すように、冷却ファン側カバー部材２３と筒状壁５０とが一体成形部材である場合、シール部材５８は設けられておらず、筒状壁５０とモータケーシング側カバー部材２４との間にシール部材５９が設けられている。図４に示すように、筒状壁５０とモータケーシング側カバー部材２４とが一体成形部材である場合、シール部材５９は設けられておらず、筒状壁５０と冷却ファン側カバー部材２３との間にシール部材５８が設けられている。図３および図４に示す実施形態では、シール部材５８，５９のうちのいずれか１つが不要となるため、電動機組立体１の構成部品の部品点数が削減され、かつ作業者による電動機組立体１の組立工程数が削減される。

図１に示すように、電動機組立体１は、冷却ファン側カバー部材２３、インバータフレーム２２、モータケーシング側カバー部材２４、後述するスペーサ７０、モータ側板１３、モータフレーム１１、およびエンドカバー１２がこの順に配列された状態で組み立てられる。一実施形態では、電動機組立体１は、通しボルトとナットとの組み合わせである締結具によって組み立てられてもよい。

例えば、冷却ファン側カバー部材２３の周縁部、モータ側板１３の周縁部、およびエンドカバー１２の周縁部のそれぞれには、通しボルトが挿入される挿通孔が形成されている。作業者は、これら挿通孔に挿入された通しボルトにナットを螺合させ、冷却ファン側カバー部材２３とエンドカバー１２とを互いに近接する方向に締結具を締め付けてもよい。

このようにして、電動機組立体１の構成要素（冷却ファン側カバー部材２３、インバータフレーム２２、モータケーシング側カバー部材２４、スペーサ７０、モータ側板１３、モータフレーム１１、およびエンドカバー１２）が締結具によって強固に締結されると、インバータ２０が配置された隔離空間の密閉性およびモータ８が配置された隔離空間の密閉性が向上される。インバータ２０が配置された隔離空間は、筒状壁５０、冷却ファン側カバー部材２３、モータケーシング側カバー部材２４、およびインバータフレーム２２によって囲まれた空間である。モータ８が配置された隔離空間は、モータ側板１３、モータフレーム１１、およびエンドカバー１２によって囲まれた空間である。

図１に示すように、電動機組立体１は、モータケーシング１０とインバータケース２１との間に介在するスペーサ７０を備えている。スペーサ７０は、モータケーシング側カバー部材２４とモータ側板１３との間に配置され、かつモータ側板１３（またはモータケーシング側カバー部材２４）の周方向に沿って等間隔に配置された複数の突起部材６０を備えている。これら複数の突起部材６０は、空気の流路８０と電動機組立体１の外部空間とを連通する環状の連通空間８１をモータケーシング１０（より具体的には、モータ側板１３）とインバータケース２１（より具体的には、モータケーシング側カバー部材２４）との間に形成する。

各突起部材６０は、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びており、モータケーシング側カバー部材２４およびモータ側板１３の両方に接続されている。突起部材６０の接続構造は、特に限定されない。一実施形態では、突起部材６０とモータケーシング側カバー部材２４およびモータ側板１３のうちの少なくとも１つとは、接着剤、溶接、嵌め合いなどの手段によって接続されてもよい。他の実施形態では、突起部材６０とモータケーシング側カバー部材２４およびモータ側板１３のうちのいずれか１つとは一体成形部材であってもよい。

作業者が複数の突起部材６０をモータケーシング側カバー部材２４およびモータ側板１３の両方に接触させた状態で電動機組立体１を組み立てると、各突起部材６０は、モータケーシング側カバー部材２４およびモータ側板１３の両方に密着する。結果として、これらモータケーシング側カバー部材２４およびモータ側板１３の間には、駆動軸５の軸線ＣＬ方向、すなわち、駆動軸５と平行に延びる流路８０に対して垂直な連通空間８１が形成される。モータケーシング側カバー部材２４とモータ側板１３との間の距離は突起部材６０の厚さ（すなわち、突起部材６０の軸線ＣＬ方向の長さ）に相当する。

図５は図１のＡ−Ａ線断面図である。図６は電動機組立体１の一部の斜視図である。図５および図６では、冷却フィン５６の図示は省略されている。図６では、モータ側板１３を除くモータ部２の要素の図示は省略されており、電動機組立体１の構成要素は模式的に描かれている。

複数の突起部材６０は、駆動軸５（または筒状壁５０）、言い換えれば、モータ側板１３（またはモータケーシング側カバー部材２４）の周方向に沿って等間隔に配置されている。本実施形態では、４つの突起部材６０が設けられている。しかしながら、突起部材６０の数は、連通空間８１が電動機組立体１の外部空間と連通することができれば、本実施形態には限定されない。

図１乃至図５に示すように、駆動軸５の外周面と筒状壁５０の内周面との間に形成された空気の流路８０は連通空間８１と連通している。流路８０は冷却ファン２５が配置された外部空間（第１外部空間）と連通しており、連通空間８１はその半径方向外側に位置する外部空間（第２外部空間）と連通している。したがって、第１外部空間と第２外部空間とは、流路８０および連通空間８１を介して互いに連通している。

図７は冷却ファン２５の回転によって送られる空気の流れを示す図である。図７に示すように、駆動軸５の回転とともに冷却ファン２５が回転すると、ファンカバー５１の開口５１ａの周囲の空気は開口５１ａを通過してファンカバー５１の内部に吸い込まれる。ファンカバー５１の内部に流入した空気の一部はファンカバー５１の内面に衝突し、その方向が転換され、インバータフレーム２２の外面およびモータフレーム１１の外面に沿うようにして流れる。この空気は、インバータフレーム２２の外面および冷却フィン５６に接触し、インバータ２０から発生した熱を奪い、さらには、モータフレーム１１の外面および冷却フィン５７に接触し、モータ８から発生した熱を奪う。

筒状壁５０は冷却ファン２５が配置された空間（第１外部空間）および連通空間８１で開口している。ファンカバー５１の内部に流入した空気の他の部分は、冷却ファン側カバー部材２３のフィン３６に接触してインバータ２０を間接的に冷却するとともに、筒状壁５０の開口を通じて筒状壁５０の内部に流入する。筒状壁５０内の空気は、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に沿うように流路８０を流れる。

一実施形態では、筒状壁５０は熱伝導率の高い材質から構成されていることが好ましい。熱伝導率の高い材質の一例として、銅（Ｃｕ）またはアルミニウムが挙げられる。この場合、筒状壁５０は、インバータ２０が配置された隔離空間の空気に接触しているため、インバータ２０から発生した熱は筒状壁５０に伝達され、筒状壁５０は高温となる。筒状壁５０内の流路８０を流れる空気はインバータ２０から発生した熱を奪うことができるため、インバータ２０は筒状壁５０を介して間接的に冷却される。

一実施形態では、筒状壁５０の内周面には、放熱フィンが形成されていてもよい。放熱フィンの数は単数でもよく、または複数でもよい。流路８０を流れる空気は、筒状壁５０の内周面および放熱フィンに接触して、インバータ２０から発生した熱を奪うことができる。放熱フィンは駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びていてもよい。軸線ＣＬ方向に延びる放熱フィンは流路８０の空気の流れをスムーズに案内することができる。

冷却ファン２５として、軸流ファンまたは遠心ファンが採用される。冷却ファン２５が遠心ファンである場合、冷却ファン２５の羽根は、冷却ファン２５の回転によって送られる空気の一部が筒状壁５０の内部に流入するように、傾いた形状を有してもよい。冷却ファン２５は、異なる種類のファンの組み合わせ、または同一の種類のファンの組み合わせであってもよい。

流路８０および連通空間８１は互いに接続されているため、流路８０を通過した空気は、連通空間８１に流入し、互いに隣接する突起部材６０の間の隙間を通って外部空間に流れる。突起部材６０の間の隙間は連通空間８１の一部を構成している。

本実施形態では、モータケーシング側カバー部材２４は熱伝導率の高い材質から構成されている。モータケーシング側カバー部材２４はインバータ２０が配置された隔離空間の空気に接触しているため、インバータ２０の熱はモータケーシング側カバー部材２４に伝達され、モータケーシング側カバー部材２４は高温となる。連通空間８１に流入した空気は、モータケーシング側カバー部材２４に接触して、インバータ２０から発生した熱を奪いつつ、外部空間に流れる。

インバータケース２１は、冷却ファン側カバー部材２３およびインバータフレーム２２のみならずモータケーシング側カバー部材２４をも備えている。モータケーシング側カバー部材２４とモータ側板１３との間に介在する複数の突起部材６０は、連通空間８１を形成している。したがって、冷却ファン２５は、その周囲の空気を流路８０および連通空間８１を介して電動機組立体１の外部空間に送ることができる。冷却ファン２５の回転によって流れる空気は、冷却ファン側カバー部材２３の外面およびインバータフレーム２２の外面への接触によってインバータ２０の熱を奪うのみならず、モータケーシング側カバー部材２４の外面への接触によってもインバータ２０の熱を奪うことができる。本実施形態によれば、電動機組立体１は、空気の流路８０を形成する筒状壁５０と、連通空間８１を形成するスペーサ７０とを備えているため、インバータ２０が配置された空間を積極的に冷却することができる。したがって、電動機組立体１は、この空間の冷却を介してインバータ２０の温度を効果的に低減することができる。本実施形態では、電動機組立体１は、インバータケース２１の空気との接触面積を大きくすることができる。したがって、電動機組立体１は、インバータ２０の温度を効果的に低減することができる。

突起部材６０の材質およびモータ側板１３の材質として、熱伝導率の高い材質または熱伝導率の低い材質が選択される。熱伝導率の低い材質の一例として、鉄、ステンレス鋼、または樹脂を挙げることができる。

一実施形態では、突起部材６０およびモータ側板１３のいずれも熱伝導率の高い材質から構成されてもよい。このような構成により、モータ８の熱は、モータ側板１３に伝達され、さらに、突起部材６０を介してモータケーシング側カバー部材２４に伝達される。したがって、モータ側板１３の温度およびモータケーシング側カバー部材２４の温度は均一になる。

軸受２８はモータ側板１３の軸受支持部３３に支持されており、駆動軸５の回転によって軸受２８には摩擦熱が発生する。したがって、モータ側板１３が熱伝導率の高い材質から構成されている場合、モータ側板１３には、軸受２８の熱も伝達される。流路８０を通過して連通空間８１に流入した空気は、モータケーシング側カバー部材２４のみならずモータ側板１３にも接触する。モータ側板１３の温度およびモータケーシング側カバー部材２４の温度は突起部材６０を介して均一であるため、冷却ファン２５は、連通空間８１を流れる空気によってモータ側板１３およびモータケーシング側カバー部材２４を均一に冷却することができる。

他の実施形態では、突起部材６０は熱伝導率の高い材質から構成されており、モータ側板１３は熱伝導率の低い材質から構成されている。さらに他の実施形態では、突起部材６０およびモータ側板１３のいずれも熱伝導率の低い材質から構成されている。このような構成により、モータ８の熱はモータ側板１３には伝達されず、結果として、インバータ２０はモータ８の熱の影響を受けない。

さらに他の実施形態では、突起部材６０は熱伝導率の低い材質から構成されており、モータ側板１３は熱伝導率の高い材質から構成されている。このような構成により、断熱材として機能する突起部材６０は、モータ側板１３の熱の影響を受けず、モータ側板１３の熱はモータケーシング側カバー部材２４には伝達されない。したがって、インバータ２０はモータ８の熱の影響を受けない。モータ側板１３は熱伝導率の高い材質から構成されているため、冷却ファン２５は、連通空間８１を流れる空気によってモータ側板１３を冷却することができる。

図８はスペーサ７０の他の実施形態を示す斜視図である。スペーサ７０は、モータケーシング側カバー部材２４とモータ側板１３との間に配置され、内部に連通空間８１が形成されたリング部材６５を備えている。リング部材６５は、中空形状を有しており、連通空間８１の一部を構成する空気孔６６を有している。

図８に示すように、リング部材６５の中心には、駆動軸５が貫通する貫通孔６７が形成されており、駆動軸５はこの貫通孔６７を通っている。リング部材６５は、駆動軸５と垂直に配置されており、モータケーシング１０、インバータケース２１、および駆動軸５と同心状に配置されている。リング部材６５の貫通孔６７は駆動軸５の外周面よりも大きく、駆動軸５には接触していないため、リング部材６５は駆動軸５とともに回転しない。

リング部材６５は、駆動軸５と垂直な両端面６５ａ，６５ｂと、これら両端面６５ａ，６５ｂの間に延びる外周端面６５ｃとを備えている。外周端面６５ｃは駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びている。複数の空気孔６６はリング部材６５の外周端面６５ｃに形成されている。空気孔６６の数は本実施形態には限定されない。一実施形態では、空気孔６６の数は少なくとも１であってもよい。図８に示すように、複数の空気孔６６はリング部材６５の周方向に沿って等間隔に配置されている。空気孔６６は連通空間８１の一部を構成しているため、流路８０を通過した空気は、空気孔６６を通って外部空間に流れる。

図９は、電動機組立体１の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図９に示す実施形態では、ファンカバー５１は、インバータケース２１（より具体的には、インバータフレーム２２）およびモータケーシング１０（より具体的には、モータフレーム１１）を覆っている。図１４に示す実施形態では、ファンカバー５１は、筒形状ファンカバーと呼ばれてもよい。

図９に示すように、ファンカバー５１の筒部５２は、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に沿って、モータ部２まで延びている。筒部５２は、モータケーシング１０（本実施形態では、モータフレーム１１）の少なくとも一部を覆ってもよい。図９に示す実施形態では、筒部５２は、インバータフレーム２２の全体を覆っており、筒部５２の一端部は、エンドカバー１２に隣接している。一実施形態では、筒部５２は、モータフレーム１１のみならず、エンドカバー１２をも覆ってもよい。

図９に示す実施形態によれば、ファンカバー５１は、モータケーシング１０の端部（すなわち、負荷側）まで空気の流路を確保することができ、冷却ファン２５の回転によって流れる空気は、より確実に直線的に流れる（図９の矢印Ａ参照）。したがって、モータ８およびインバータ２０は、より効果的に、冷却される。

さらに、図９に示す実施形態によれば、直線的に流れる空気によって、上記流路は負圧状態になる。ファンカバー５１は、この負圧に伴って生じるエゼクタ効果を発揮することができる。したがって、連通空間８１を流れる空気（図９の矢印Ｂ参照）の流速は、エゼクタ効果により、上昇し、結果として、モータ８およびインバータ２０は、より効果的に、冷却される。

図１０は、図９に示す実施形態に係るファンカバーの効果を説明するための図である。図１０に示すように、ファンカバー５１の筒部５２は、スペーサ７０の周囲に配置されており、スペーサ７０を覆っている。連通空間８１は、ファンカバー５１の筒部５２に取り囲まれているため、ファンカバー５１は、異物の連通空間８１への侵入を防止することができる。

図１１は、電動機組立体１のさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１１に示す実施形態では、ファンカバー５１は、筒部５２およびテーパー部５３の組み合わせであるファンハウジング８４と、ファンハウジング８４（より具体的には、筒部５２）に接続されたファンフレーム８５とを備えている。

ファンフレーム８５は、駆動軸５の軸線ＣＬ方向と平行に延びる筒状の部材であり、ファンハウジング８４とは別個の部材である。このような構造により、ファンハウジング８４およびファンフレーム８５は、互いに異なる材質から構成されてもよい。

例えば、ファンハウジング８４は、熱伝導率の高い金属（例えば、アルミニウム、鉄、または銅）から構成されてもよく、ファンフレーム８５は、樹脂から構成されてもよい。このような組み合わせにより、ファンカバー５１は、その全体のコストを低減することができ、かつ軽量化を図ることができる。ファンハウジング８４の材質およびファンフレーム８５の材質の組み合わせは、上述した実施形態には限定されない。ファンハウジング８４およびファンフレーム８５の材質として、任意の材質が選択されてもよい。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ 電動機組立体
２ モータ部
３ インバータ部
５ 駆動軸
６ 回転子
７ 固定子
７ａ ステータコア
７ｂ 巻線
８ モータ
１０ モータケーシング
１１ モータフレーム
１２ エンドカバー
１３ モータ側板
２０ インバータ
２１ インバータケース
２２ インバータフレーム
２３ 冷却ファン側カバー部材
２４ モータケーシング側カバー部材
２５ 冷却ファン
２７，２８ 軸受
３０，３１ 貫通孔
３２，３３ 軸受支持部
３６ フィン
３９，４０ 貫通孔
３９ａ，４０ａ 環状溝
４１ インバータ要素
４２ 基板
５０ 筒状壁
５０ａ 一端部
５０ｂ 他端部
５０ｃ 本体部
５１ ファンカバー
５１ａ 開口
５２ 筒部
５３ テーパー部（ファンケース部）
５６，５７ 冷却フィン
５８，５９ シール部材
６０ 突起部材
６５ リング部材
６５ａ，６５ｂ 両端面
６５ｃ 外周端面
６６ 空気孔
６７ 貫通孔
７０ スペーサ
８０ 流路
８１ 連通空間
８４ ファンハウジング
８５ ファンフレーム

Claims (11)

1. 駆動軸と、
   前記駆動軸を回転させるモータと、
   内部に前記モータが配置されたモータケーシングと、
   前記モータの動作を制御するインバータと、
   内部に前記インバータが配置され、前記駆動軸が貫通するインバータケースと、
   前記インバータケースに隣接して配置され、前記駆動軸の端部に固定された冷却ファンと、
   前記駆動軸の周囲を覆うように前記インバータケースの内部に配置され、前記冷却ファンの回転によって流れる空気の流路を形成する筒状壁と、
   前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に介在し、前記空気の流路と外部空間とを連通する連通空間を前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に形成するスペーサとを備えることを特徴とする電動機組立体。
2. 前記インバータケースは、
   前記冷却ファンに隣接し、前記駆動軸が貫通する第１貫通孔を有する冷却ファン側カバー部材と、
   前記モータケーシングに隣接し、前記駆動軸が貫通する第２貫通孔を有するモータケーシング側カバー部材とを備えており、
   前記筒状壁は、
   前記冷却ファン側カバー部材の前記第１貫通孔に接続された一端部と、
   前記モータケーシング側カバー部材の前記第２貫通孔に接続された他端部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動機組立体。
3. 前記モータケーシングは、前記モータケーシング側カバー部材に隣接するモータ側板を備えており、
   前記スペーサは、前記モータケーシング側カバー部材と前記モータ側板との間に配置され、かつ前記モータ側板の周方向に沿って等間隔に配置された複数の突起部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載の電動機組立体。
4. 前記モータケーシングは、前記モータケーシング側カバー部材に隣接するモータ側板を備えており、
   前記スペーサは、前記モータケーシング側カバー部材と前記モータ側板との間に配置され、内部に前記連通空間が形成されたリング部材を備えており、
   前記リング部材は、前記連通空間の一部を構成する空気孔を有していることを特徴とする請求項２に記載の電動機組立体。
5. 前記筒状壁、前記冷却ファン側カバー部材、および前記モータケーシング側カバー部材は、別部材であり、
   前記筒状壁の一端部と前記冷却ファン側カバー部材の前記第１貫通孔との間には、第１シール部材が配置されており、
   前記筒状壁の他端部と前記モータケーシング側カバー部材の前記第２貫通孔との間には、第２シール部材が配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電動機組立体。
6. 前記筒状壁は、前記冷却ファン側カバー部材および前記モータケーシング側カバー部材のうちのいずれか１つと一体成形部材であり、
   前記筒状壁と前記冷却ファン側カバー部材とが一体成形部材である場合、前記筒状壁の他端部と前記モータケーシング側カバー部材の前記第２貫通孔との間には、シール部材が配置されており、
   前記筒状壁と前記モータケーシング側カバー部材とが一体成形部材である場合、前記筒状壁の一端部と前記冷却ファン側カバー部材の前記第１貫通孔との間には、シール部材が配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電動機組立体。
7. 前記空気の流路は、前記駆動軸と平行であり、
   前記連通空間は、前記空気の流路に対して垂直であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電動機組立体。
8. 前記筒状壁の内周面には、放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電動機組立体。
9. 前記電動機組立体は、前記冷却ファンを覆うファンカバーを備えており、
   前記ファンカバーは、前記インバータケースおよび前記モータケーシングを覆っており、かつ前記駆動軸の軸線方向に沿って延びていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電動機組立体。
10. 前記ファンカバーは、
    前記モータケーシングの少なくとも一部を覆う筒部と、
    前記筒部と一体的に構成されたファンケース部とを備えていることを特徴とする請求項９に記載の電動機組立体。
11. 前記ファンカバーは、
    前記モータケーシングの少なくとも一部を覆うファンフレームと、
    前記ファンフレームと別個に構成されたファンハウジングとを備えていることを特徴とする請求項９に記載の電動機組立体。

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