JP2005192364A

JP2005192364A - 駆動回路一体型モータ

Info

Publication number: JP2005192364A
Application number: JP2003433135A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Tsuji; 正伸辻
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】駆動時の温度上昇を抑制し、耐環境性能を確保しながら小型化を達成できる駆動回路一体型モータを提供することを目的とするものである。
【解決手段】モータ部８と駆動回路部７の間に冷却用のファン１を配置するとともに、前記モータ部８と駆動回路部７を構造的に接続する支柱６を、冷却風を導くエアガイド２による流れの中に配置する駆動回路一体型モータとしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、インバータ等の駆動回路部を、ブラシレスモータ、インダンクションモータその他のモータよりなるモータ部に一体化した駆動回路一体型モータの冷却構造に関するものである。

従来の駆動回路一体型モータの冷却構造としては、モータケース内にロータとステータを配置し、これらロータおよびステータの少なくとも一方に冷却風を導くモータ冷却風路をモータケースに形成するとともに、モータケースのロータ回転軸方向一側に駆動回路が設けられたホルダ部材を組み付け、このホルダ部材の駆動回路に冷却風を導く回路冷却風路を形成し、この回路冷却風路と前記モータ冷却風路を連通させ、これら冷却風路の連通部にロータと一体的に回転して各冷却風路に冷却風を生じさせるファンを配置したものである。

この冷却構造は、ホルダ部材をモータケースの回転軸方向一側に設け、モータ冷却風路と回路冷却風路とを回転軸方向に隔離させるため、全体として径方向への大型化が防止でき、また、電動機と駆動回路との熱的な干渉が防止できる。さらに、これら冷却風路の連通部に設けたファンで両冷却風路に冷却風を生じさせることができる。（例えば、特許文献１参照。）。

また、他の例として、パワー部回路と制御回路を一体化したインバータ装置は回路基板の中心部に軸を貫通させる穴を設ており、全閉外扇形回転電機のフレームの内側で外扇側端側に取り付け、回転電機の外扇にて回転電機と共に冷却するように構成している（例えば、特許文献２参照。）。
特開平５−１０３４４３号公報特開平８−２８９５０５号公報

しかしながら、上記第一の従来例ではモータ内部および駆動回路部に直接冷却風をあてる必要があり、開放型となってしまうため、風雨にさらされる屋外や、工作機械等の近傍で油・ほこり・湿気などの使用環境の厳しい産業用途では使用が制限される場合がある。

また、第二の従来例では、モータ部の近傍に駆動回路部を配置することになるが、一般に駆動回路部の損失よりもモータ部の損失のほうが大きく、また許容温度もモータ部の方が高いため、駆動回路部はモータ部からの熱の影響を大きく受けることになり、駆動回路部の放熱フィンを大きくしたり、モータのサイズを大きくしてモータの効率を上げて発熱を押えるなどの手を打たなければならない。加えて基板の中心に軸が貫通する穴を設ける必要があり、絶縁距離等を考慮しながら電子部品を実装する上で不利となるばかりでなく、特に水分などに弱い駆動回路部が外扇に通じる軸穴の近傍に配置されることになり、オイルシールなどで進入を防止するにしても、その耐久性・信頼性について十分に考慮する必要がある。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、駆動時の温度上昇を抑制し、耐環境性能を確保しながら小型化を達成できる駆動回路一体型モータを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、モータ部と駆動回路部の間に冷却用のファンを配置するとともに、前記モータ部と駆動回路部を構造的に接続する支柱を、冷却風を導くエアガイドによる流れの中に配置する駆動回路一体型モータとしたものである。

本願の発明によれば、モータ部と駆動回路部の間に回転軸に取り付けられたファンを設け、そこに冷却風を通過させることで、駆動時の温度上昇を抑制することができる小型の駆動回路一体型モータを得ることができる。

また、モータ部および駆動回路部を、防水性、防塵性その他の対環境性能を確保するために密閉構造とした場合においても上記有利な効果を実現できる。

本願の請求項１に係る発明は、モータ部と、該モータの反出力軸側に設置され、前記モータを駆動するパワー素子を内蔵する駆動回路部と、前記モータの反出力側に出した回転軸に、前記駆動回路部と前記モータ部の間に配置されるように取り付けられたファンと、前記ファンへ冷却風を導くための風流入路と、前記ファンから出る冷却風を前記モータ部の側面に導くためのエアガイドと、前記エアガイドによる冷却風の流れの中に配置され、前記モータ部と駆動回路部を構造的に接続する支柱とを備えたことを特徴とする駆動回路一体型モータであり、モータ部と駆動回路部の熱的な絶縁を図るとともに、別体としたモータ部と駆動回路部の構造的接続のための支柱をエアガイドによる冷却風の流れの中に配置することで、モータ部から発生する熱の駆動回路部への影響を小さくすることが可能となり、前記熱的な絶縁性能を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、駆動回路部およびモータ部は防水性や防塵性を持つ密閉構造であることを特徴とする請求項１記載の駆動回路一体型モータであり、冷却性能を損なうことなく防止することができる。

請求項３に係る発明は、駆動回路部に内蔵されたパワー素子は、駆動回路部のファン側に配置された放熱体に取り付けられており、前記放熱体は風流入路から流れ込む冷却風により冷却されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動回路一体型モータである。

請求項４に係る発明は、放熱体は、その風流入路側の表面が凹凸であることを特徴とする請求項３に記載の駆動回路一体型モータであり、風流入路を流れる冷却風による冷却効果をあげることができる。

請求項５に係る発明は、放熱体は、風流入路となる複数の穴を持つことを特徴とする請求項３に記載の駆動回路一体型モータであり、ファン取付け部分への異物の進入を防ぐことができる。

以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施例の断面図、図２は本発明の実施例の斜視図である。図１において、８はモータ部で、ステータコア９、ステータコア９に巻線されたコイル１０、ロータコア１１、ロータコア１１に取り付けられたマグネット１２、ロータコア１１が取り付けられた回転軸１５、回転軸１５を保持する負荷側および反負荷側の玉軸受け１３ａ、１３ｂ、回転軸の負荷側および反負荷側に配置されたオイルシール１４ａ、１４ｂ、ステータコ
ア９を固定するモータフレーム１６、負荷側のモータブラケット１７、反負荷側のモータブラケット１８より構成されている。また７は駆動回路部で、コイル１０に通電してモータを駆動するパワー素子４を内蔵し、回路ケース１９および回路蓋２０で構成される筐体を持っている。また１はモータ部８の反負荷側に出した回転軸１５に取り付けられたファン、２はファン１から出た冷却風をモータフレーム１６の側面に導くためのエアガイドで回路ケース１９と一体に生成されている。３はファン１へ外部から冷却風を導くための風流入路で図２に示すように複数の孔を有する構成とされている。５はパワー素子４が取り付けられた放熱体で、回路ケース１９と一体に生成されている。６はモータ部８と駆動回路部７を構造的に接続する支柱で、ファン１からの冷却風が当たる構造となっている。なお、パワー素子４が取り付けられた放熱体５の冷却効果を大きくするためには、放熱体５の風流入路側表面を凹凸形状とすれば好適である。

次にこの発明の動作、作用について説明する。

パワー素子４によりコイル１０が通電され、モータが運転されると回転軸１５に取り付けられたファン１が回転し、風流入路３からファン１を通り、エアガイド２、支柱６を通る冷却風が流れる。モータ部１は運転されることにより銅損や鉄損、機械損などの損失を生じ、これが熱となって発生する。また駆動回路部もスイッチング損失などによる損失を生じ、熱となって発生する。例えば７５０Ｗのモータの場合、定格出力運転時モータ部の損失は約８５Ｗとなり、駆動回路部の損失は約４５Ｗとなる。モータ部の許容温度は耐熱クラスがＥの場合１２５℃までとなるが、駆動回路部の許容温度は半田の信頼性を考慮すると９５℃以下に抑える必要がある。モータ部から発生する熱は冷却風によりモータフレーム側面で冷却されるとともに、支柱を通って駆動回路部へ流れる熱は、支柱に当たる冷却風によって冷却され、発熱量の大きなモータ部から駆動回路部への熱の流れが抑えられる。加えて駆動回路部のパワー素子はそれが取り付けられた放熱体が風流入路を流れる冷却風により冷却されるため、さらに駆動回路部の温度上昇を下げることができる。従ってモータの許容温度限界までの設計を行っても、駆動回路部の温度上昇を許容温度内に抑えることが可能となっている。さらにモータ部８および駆動回路部７は、完全に密閉することができ、特に環境に弱い駆動回路部はオイルシールなどの摺動部分も持たないため、油やほこりなどの環境の悪い雰囲気でも使用できるものである。

なお、上記において、風流入路３の入口となる孔の向きを水平より下向きにとすることで、ファン部への異物の進入を防止することができる。

本発明の実施例を示す駆動回路一体型モータの断面図本発明の実施例を示す駆動回路一体型モータの斜視図

符号の説明

１ファン
２エアガイド
３風流入路
４パワー素子
５放熱体
６支柱
７駆動回路部
８モータ部

Claims

モータフレームとその両端に配されたモータブラケット内に収納されるモータからなるモータ部と、該モータの反出力軸側に設置され、前記モータを駆動するパワー素子を有する回路を回路ケースに内蔵する駆動回路部と、前記モータの反出力側に出した回転軸に、前記駆動回路部と前記モータ部の間に配置されるように取り付けられたファンと、前記ファンへ冷却風を導くための風流入路と、前記ファンから出る冷却風を前記モータ部の側面に導くためのエアガイドと、前記エアガイドによる冷却風の流れの中に配置され、前記モータ部と駆動回路部を構造的に接続する支柱とを備えたことを特徴とする駆動回路一体型モータ。
駆動回路部およびモータ部は防水性や防塵性を持つ密閉構造であることを特徴とする請求項１記載の駆動回路一体型モータ。
駆動回路部に内蔵されたパワー素子は、駆動回路部のファン側に配置された放熱体に取り付けられており、前記放熱体は風流入路から流れ込む冷却風により冷却されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動回路一体型モータ。
放熱体は、その風流入路側の表面が凹凸であることを特徴とする請求項３に記載の駆動回路一体型モータ。
放熱体は、風流入路となる複数の穴を持つことを特徴とする請求項３に記載の駆動回路一体型モータ。