JPH09252563A - 制御装置一体型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体の小形化と、モータ制御装置に設けられ
た回路素子の放熱性能の向上とを同時に実現すること。 【解決手段】 モータ１の反負荷側の軸受ブラケット５
は、アルミニウムをダイカスト成形したもので、その外
面側には、複数の放熱フィン５ａが、軸受筒部５ｂの周
りに環状配置された状態で一体に突出形成される。回転
軸９ａの反負荷側の突出端部には冷却ファン１２が取り
付けられる。全体として円環状に形成されたインバータ
装置１５のパワーユニット１６は、動作状態で発熱する
半導体スイッチング素子１９を放熱板１６ａ上に伝熱的
に配設した構成となっている。インバータ装置１５は、
放熱板１６ａを放熱フィン５ａ群上に伝熱的な配置状態
でねじ止めすることにより、軸受ブラケット５の外側面
に固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放熱が必要な回路
素子を備えたモータ制御装置を一体的に備えた制御装置
一体型モータに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年では、モータと、
そのモータを可変速駆動するためのインバータ装置とを
一体化することによって、全体の小形化や誤配線の防止
などを図るようにした制御装置一体型モータが普及して
いる。この場合、上記インバータ装置は、放熱が必要な
電力用半導体スイッチング素子を備えた構成となってい
るため、特にモータ出力が比較的大きい場合には、放熱
フィンを備えたヒートシンクを含んだ状態とされるのが
一般的である。

【０００３】しかしながら、上記のような制御装置一体
型モータにおいては、ヒートシンクが別途に必要となる
分だけ全体の小形化が困難になるという問題点があり、
かといってヒートシンクを安易に小形化した場合には放
熱性能の低下を招くという不具合が出てくる。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、全体の小形化と、モータ制御装置に
設けられた回路素子の放熱性能の向上とを同時に実現で
きるようになる制御装置一体型モータを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
両側に軸受ブラケットを備えたモータケースに対し、放
熱が必要な回路素子を備えたモータ制御装置を取り付け
るようにした制御装置一体型モータにおいて、前記モー
タケースの反負荷側の軸受ブラケットを放熱性が良好な
材料により形成すると共に、その外側面に複数の放熱フ
ィンを一体的に突出形成し、前記放熱フィン群上に、前
記回路素子配設用の放熱板を伝熱的に固定する構成とし
たものである。

【０００６】この構成によれば、回路素子で発生した熱
は、当該回路素子を配設するための放熱板、放熱フィン
群及び軸受ブラケットを通じて放散されるようになる。
この場合、上記放熱フィン群及び軸受ブラケットは放熱
性が良好な材料により形成されているから、上記のよう
な放熱が効果的に行われる。

【０００７】放熱フィンは軸受ブラケットと一体的に形
成されたものであるから、比較的広い範囲に多数の放熱
フィンを設けることにより放熱性能の向上を図った場合
でも、必要となるスペースの増大を極力抑制できるよう
になる。また、放熱板は単純な板形状のもので良いか
ら、その占有スペースを小さくできる。この結果、回路
素子の放熱性能の向上を図りながら全体の小形化を促進
できるようになる。

【０００８】請求項２記載の発明は、前記モータの回転
軸における反負荷側の突出端部にモータケースを冷却す
るための冷却ファンを備えた上で、前記放熱フィンを、
前記冷却ファンによる送風方向に沿った方向へ延びる形
状に形成する構成としたものである。

【０００９】この構成によれば、モータが駆動された状
態では、冷却ファンが回転軸を通じて回転されるから、
これに伴う冷却ファンからの風が放熱フィンに沿って流
れるようになる。このため、放熱フィンと流通空気との
間の熱交換が促進されるようになって、良好な放熱性能
が得られるようになると共に、放熱フィンの小形化を図
り得るようになる。

【００１０】請求項３記載の発明は、前記冷却ファンの
周囲にこれを包囲するように配置され、当該冷却ファン
からの風を放熱フィン方向へ案内する円筒形の導風部材
を備えた構成としたものである。

【００１１】この構成によれば、冷却ファンからの風
が、導風部材によって放熱フィン方向へ効率良く流れる
ようになるから、その放熱フィンによる放熱性能を高め
得るものである。

【００１２】請求項４記載の発明は、前記導風部材を、
放熱性が良好な材料より成る前記放熱板と一体に形成し
たものであり、この構成によれば、放熱性能の向上を、
部品点数の増加を伴うことなく実現できるようになる。

【００１３】請求項５記載の発明は、前記導風部材に、
前記モータ制御装置を覆うカバー部を一体的に形成する
構成としたものである。この構成によれば、モータ制御
装置を構成する部品の破損や汚れをカバー部により確実
に防止できるから、信頼性が向上するものであり、ま
た、部品点数が増加する虞もないものである。

【００１４】請求項６記載の発明は、前記導風部材の内
周面に前記冷却ファンの送風方向へ指向した複数枚のガ
イド板を配置する構成としたものであり、この構成によ
れば、冷却ファンからの風が、ガイド板及び導風部材に
よって放熱フィン方向へ効率良く流れるようになるか
ら、その放熱フィンによる放熱性能を一段と高め得るこ
とになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て図１〜図４を参照しながら説明する。図１において、
モータ１（例えば誘導電動機）のモータケース２は、フ
レーム３の両側に、軸受ブラケット４、５を締付ボルト
６及びナット７により固定した構造となっている。フレ
ーム３の内周面には、コイル８ａを備えたステータ８が
固定されている。また、モータケース２内には、ロータ
９が軸受ブラケット４、５に設けられた軸受１０、１１
を介して支持されている。

【００１６】回転軸９ａの反負荷側の突出端部には冷却
ファン１２が取り付けられており、軸受ブラケット５に
は、図示しない吸気口を備えたファンカバー１３が上記
冷却ファン１２を覆うようにして取り付けられている。
尚、図１には示されていないが、ファンカバー１３の周
縁部と軸受ブラケット５の周縁部との間には所定の通風
用空隙が存する構成となっている。

【００１７】反負荷側の軸受ブラケット５は、例えばア
ルミニウムのような放熱性が良好な材料をダイカスト成
形したもので、その外面側には、図２にも示すように、
複数の放熱フィン５ａが軸受筒部５ｂの周りに位置する
ようにして一体に突出形成されている。

【００１８】この場合、上記各放熱フィン５ａは、断面
が翼面形状とされた長尺な台状に形成されており、それ
ぞれが軸受ブラケット５の径方向へ延びた状態、つまり
前記冷却ファン１２による送風方向に沿った方向へ延び
た状態で放射状に配置されている。

【００１９】尚、軸受ブラケット５の周縁部には、前記
締付ボルト６が挿通される合計３個の受座部５ｃが径方
向へ突出するように一体に形成されており、対向する軸
受ブラケット４の周縁部にも受座部４ａが同様に形成さ
れている。また、このように軸受ブラケット５をアルミ
ニウムにより形成する場合には、軸受１１から作用する
荷重によるクリープ変形を防止することが望ましく、そ
のために軸受１１の外輪に例えば鋼鉄製のリング１４を
嵌め込むようにしている。

【００２０】軸受ブラケット５の外側面には、モータ１
を可変速運転するためのインバータ装置１５（本発明で
いうモータ制御装置）が取り付けられる。このインバー
タ装置１５は、全体として円環状に形成され、前記回転
軸９ａの周りにこれと同心状に配置される。

【００２１】上記インバータ装置１５は、図３に示すよ
うな例えばアルミニウム製の円環状放熱板１６ａを備え
たパワーユニット１６と、図４に示すようなプリント配
線基板をより成る円環状回路基板１７ａを備えた制御回
路ユニット１７とを有し、それら放熱板１６ａ及び回路
基板１７ａは、例えばスペーサ兼用のステー１８により
互いに所定間隔を存した状態で一体化されている。

【００２２】パワーユニット１６は、インバータ主回路
や電源回路を構成するための複数の半導体スイッチング
素子１９（本発明でいう放熱が必要な回路素子に相当）
を備えており、それらの半導体スイッチング素子１９を
放熱板１６ａ上に伝熱的に配設した構成となっている。
また、制御回路ユニット１７は、上記半導体スイッチン
グ素子１９を所定のモードでオンオフさせるための制御
回路用素子群（図示せず）を搭載したものである。

【００２３】インバータ装置１５は、その放熱板１６ａ
を前記放熱フィン５ａ群上に伝熱的に配置すると共に、
この配置状態で当該放熱フィン５ａにねじ止めすること
により、軸受ブラケット５の外側面に固定されている。
尚、上記ねじ止めは、放熱板１６ａが放熱フィン５ａ群
の全体と伝熱的に接触した状態となるように例えば３箇
所程度で行えば良い。

【００２４】上記した本実施例の構成によれば、モータ
１が駆動された状態では、冷却ファン１２が回転軸９ａ
を通じて回転されるから、これに伴う冷却ファン１２か
らの風が、放熱性が良好な材料より成る軸受ブラケット
５及び放熱フィン５ａに沿って流れるようになる。この
ため、上記のような送風に伴う流通空気と放熱フィン５
ａ群及び軸受ブラケット５との間の熱交換が効果的に行
われるようになる。従って、半導体スイッチング素子１
９で発生した熱は、放熱板１６ａ、放熱フィン５ａ群及
び軸受ブラケット５を通じて効率良く放散されることに
なる。

【００２５】この場合、上記放熱フィン５ａは、軸受ブ
ラケット５と一体的に形成された状態となっているか
ら、比較的広い範囲に多数の放熱フィン５ａを設けるこ
とにより放熱性能の向上を図った場合でも、必要となる
スペースの増大を極力抑制できるようになる。

【００２６】また、放熱板１６ａは単純な板形状のもの
で良いから、その占有スペースを小さくできる。この結
果、半導体スイッチング素子１９の放熱性能の向上を図
りながら全体の小形化を促進できるようになる。しか
も、冷却ファン１２により強制的な熱交換が行われる構
成となっているから、放熱性能の向上と同時に放熱フィ
ンの小形化を図り得るようになる。

【００２７】図５及び図６には本発明の第２実施例が示
されており、以下これについて前記第１実施例と異なる
部分のみ説明する。この実施例では、図５に示すよう
に、冷却ファン１２の周囲にこれを包囲するようにして
円筒形の導風筒２０（本発明でいう導風部材に相当）を
配置した点に特徴を有する。このような導風筒２０を設
けることにより、冷却ファン１２からの風が当該導風筒
２０によって放熱フィン５ａ方向へ案内されるようにな
る。尚、導風筒２０は、図６に示すように円筒部２０ａ
の一方の端面に取付用フランジ部２０ｂを一体に形成し
た形状となっており、そのフランジ部２０ｂを放熱フィ
ン５ａ群上に配置した状態でねじ止めすることにより固
定される。

【００２８】このような構成によれば、冷却ファン１２
からの風が、導風筒２０により案内されて放熱フィン５
ａ方向へ効率良く流れるようになるから、その流通空気
と放熱フィン５ａとの間の熱交換量が増大することにな
り、これにより放熱フィン５ａの放熱性能の向上を図り
得るようになる。

【００２９】図７及び図８には、上記第２実施例に改良
を加えた本発明の第３実施例が示されており、以下これ
について説明する。即ち、この第３実施例は、図７及び
図８に示すように、冷却ファン１２の周囲にこれを包囲
するように配置される円筒形の導風筒２０′と、インバ
ータ装置１５が有する放熱板１６ａ′とを、放熱性が良
好な材料（例えばアルミニウム）により一体に形成した
点に特徴を有する。

【００３０】この構成によれば、放熱板１６ａ′と導風
筒２０′とを一つの部品として取り扱うことができるか
ら、放熱性能の向上を、部品点数の増加を伴うことなく
実現できると共に、組み立て時におけるねじ止め作業の
工数を減らし得るようになる。また、導風筒２０′での
放熱効果も期待できるから、放熱性能が一段と向上する
ようになる。

【００３１】図９及び図１０には本発明の第４実施例が
示されており、以下これについて前記第１実施例と異な
る部分のみ説明する。この実施例では、図９に示すよう
に、冷却ファン１２の周囲にこれを包囲するようにして
導風ユニット２１を配置した点に特徴を有する。この場
合、上記導風ユニット２１は、図１０にも示すように、
冷却ファン１２を包囲するように位置される円筒形の導
風部材２１ａと、インバータ装置１５を覆うカバー部２
１ｂを一体的に形成した構成となっている。尚、導風ユ
ニット２１は、導風部材２１ａの内周面に複数個の取付
用突片２１ｃを一体に形成した形状となっており、その
突片２１ｃを放熱フィン５ａにねじ止めすることにより
固定される。

【００３２】この構成によっても、冷却ファン１２から
の風が導風部材２１ａによって放熱フィン５ａ方向へ案
内されるようになるから、放熱フィン５ａの放熱性能の
向上を図り得るようになる。また、インバータ装置１５
を構成する部品の破損や汚れをカバー部２１ｂにより確
実に防止できるから信頼性が向上するものであり、しか
も、上記カバー部２１ｂは導風部材２１ａと一体的に設
けられているから、部品点数が増加する虞もないもので
ある。

【００３３】図１１には、上記第４実施例に改良を加え
た本発明の第５実施例が示されており、以下これについ
て説明する。即ち、この第５実施例は、図１１に示すよ
うに、導風ユニット２１を構成する導風部材２１ａの内
周面に、冷却ファン１２の送風方向（この場合、モータ
の軸心方向と平行した方向）へ指向した複数枚のガイド
板２１ｄを一体的に設ける構成としたものである。

【００３４】この構成によれば、冷却ファン１２からの
風が、ガイド板２１ｄ及び導風部材２１ａによって放熱
フィン５ａ（図９参照）方向へ効率良く流れるようにな
るから、その放熱フィン５ａによる放熱性能を一段と高
め得ることになる。

【００３５】尚、この実施例ではガイド板２１ｄを導風
部材２１ａと一体的に設ける構成としたが、冷却ファン
１２の送風方向へ指向した複数枚のガイド板を備えた円
筒部材を別途に設け、この円筒部材を導風部材２１ａ内
に挿入する構成としても良いものである。

【００３６】その他、本発明は上記実施例にのみ限定さ
れるものではなく、次のような変形また拡張が可能であ
る。軸受ブラケット５をアルミニウムにより形成した
が、放熱性がある程度良好な材料であれば、鋳鉄など他
の材料でも良い。放熱板１６ａを円環状に形成したが、
半円環形状など他の形状でも良い。

【００３７】軸受ブラケット５の径方向へ延びた状態の
放熱フィン５ａを形成する構成としたが、その径方向に
対し所定角度傾斜した方向へ延びた状態の放熱フィンを
形成する構成としても良い。この構成によれば、放熱フ
ィンを長尺な形状に形成可能となってその熱交換面積を
大きくできるから、放熱効率の向上を図り得るようにな
る。

【００３８】放熱板１６或いは１６′を放熱フィン５ａ
に対しねじ止めにより固定する構成としたが、伝熱性を
備えた接着剤（例えばアルミニウム粉を混入したエポキ
シ樹脂）により固定する構成としても良い。モータ制御
装置としてインバータ装置１５を利用する例を挙げた
が、位相制御装置や、サイクロコンバータなどをモータ
制御装置として利用する構成であっても良い。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、以上の説明によって明
らかなように、軸受ブラケットを放熱性が良好な材料に
より形成すると共に、その外側面に複数の放熱フィンを
一体的に突出形成し、それらの放熱フィンを利用してモ
ータ制御装置が有する回路素子の放熱を行う構成とした
から、全体の小形化と、モータ制御装置に設けられた回
路素子の放熱性能の向上とを同時に実現できるという有
益な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるモータを上半部断
面状態で示す側面図

【図２】軸受ブラケットの斜視図

【図３】インバータ装置のパワーユニット部分の概略的
な斜視図

【図４】インバータ装置の制御回路ユニット部分の概略
的な斜視図

【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図６】導風筒の斜視図

【図７】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図８】放熱板及び導風筒の斜視図

【図９】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図１０】導風ユニットの斜視図

【図１１】本発明の第５実施例を示す導風ユニットの斜
視図

【符号の説明】

１はモータ、４、５は軸受ブラケット、５ａは放熱フィ
ン、９ａは回転軸、１２は冷却ファン、１５はインバー
タ装置（モータ制御装置）、１６はパワーユニット、１
６ａ、１６ａ′は放熱板、１７は制御回路ユニット、１
７ａは回路基板、１９は半導体スイッチング素子（回路
素子）、２０、２０′は導風筒（導風部材）、２１は導
風ユニット、２１ａは導風部材、２１ｂはカバー部、２
１ｄはガイド板を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側に軸受ブラケットを備えたモータケ
   ースに対し、放熱が必要な回路素子を備えたモータ制御
   装置を取り付けるようにした制御装置一体型モータにお
   いて、 前記モータケースの反負荷側の軸受ブラケットを放熱性
   が良好な材料により形成すると共に、その外側面に複数
   の放熱フィンを一体的に突出形成し、 前記放熱フィン群上に、前記回路素子配設用の放熱板を
   伝熱的に固定したことを特徴とする制御装置一体型モー
   タ。
2. 【請求項２】 前記モータの回転軸における反負荷側の
   突出端部にモータケースを冷却するための冷却ファンを
   備え、 前記放熱フィンは、前記冷却ファンによる送風方向に沿
   った方向へ延びる形状に形成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の制御装置一体型モータ。
3. 【請求項３】 前記冷却ファンの周囲にこれを包囲する
   ように配置され、当該冷却ファンからの風を放熱フィン
   方向へ案内する円筒形の導風部材を備えたことを特徴と
   する請求項２記載の制御装置一体型モータ。
4. 【請求項４】 前記導風部材を、放熱性が良好な材料よ
   り成る前記放熱板と一体に形成したことを特徴とする請
   求項３記載の制御装置一体型モータ。
5. 【請求項５】 前記導風部材に、前記モータ制御装置を
   覆うカバー部を一体的に形成したことを特徴とする請求
   項３記載の制御装置一体型モータ。
6. 【請求項６】 前記導風部材の内周面に前記冷却ファン
   の送風方向へ指向した複数枚のガイド板を配置したこと
   を特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の制御装置
   一体型モータ。