JP2015109733A - Motor unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータ回路を有したモータ駆動装置を具備し、当該モータ駆動装置から出力される所望の交流電力によってモータが駆動するモータユニットに関するものである。 The present invention relates to a motor unit that includes a motor drive device having an inverter circuit and is driven by desired AC power output from the motor drive device.
インバータ回路を有したモータ駆動装置を具備し、当該モータ駆動装置から出力される所望の交流電力によってモータ(回転子と固定子とを有したモータ)が駆動するモータユニットにおいては、単に小型化を図って適用対象(例えば電気自動車)への設置スペースを抑えるのではなく、当該モータユニットを効率良く設置してデッドスペースを少なくすることが求められている。例えば、インバータ回路に適用される一般的なコンデンサ(例えば電解コンデンサ)においては、比較的高さがありデッドスペースを形成し易い電気部品であるため、モータに近接して一体化させた構成(以下、一体化構成)等により設置スペースを抑えることが検討されている。 In a motor unit having a motor drive device having an inverter circuit and driven by a motor (motor having a rotor and a stator) by a desired AC power output from the motor drive device, the motor unit is simply reduced in size. Instead of reducing the installation space for the application target (for example, an electric vehicle), it is required to efficiently install the motor unit to reduce the dead space. For example, a general capacitor (for example, an electrolytic capacitor) applied to an inverter circuit is an electrical component that has a relatively high height and easily forms a dead space. In other words, it is considered to reduce the installation space by an integrated configuration.
特許文献1の場合、円筒状のコンデンサと当該コンデンサ内側の中空部に内設可能なモータとを併用した構成により、モータとコンデンサとに起因するデッドスペースを少なくした一体化構成が開示されているが、コンデンサがモータ外装壁の全周に亘って延在しインバータ回路が拡張されてしまうため、却ってユニット全体が占める設置スペースを大きくさせてしまう虞がある。一方、特許文献2では、モータ外装壁の外周面の一部にモータ駆動装置が突設され、そのモータ駆動装置内において円柱状のコンデンサがモータ外装壁の外周面に沿って複数個並列(各コンデンサの中心軸が互いに平行でかつモータ軸と平行となるように配置)した一体化構成であり、特許文献1と比較すると、インバータ回路を集約(モータ外装壁の外周面のうち一部側に集約)しながらデッドスペースを少なくすることができ、ユニット全体が占める設置スペースを抑え易くなっている。
In the case of Patent Document 1, an integrated configuration is disclosed in which a dead space caused by a motor and a capacitor is reduced by using a configuration in which a cylindrical capacitor and a motor that can be installed in a hollow portion inside the capacitor are used together. However, since the capacitor extends over the entire circumference of the motor exterior wall and the inverter circuit is expanded, the installation space occupied by the entire unit may be increased. On the other hand, in
また、コンデンサは、インバータ回路の動作状況に応じて発熱し、温度上昇するとコンデンサの電気的特性が変化してしまうことがあるため、その温度上昇を抑制できるようなモータユニットを構成することが望ましい。特許文献2の場合には、円柱状のコンデンサ複数個とモータ外装壁との間に弾性シートを介在させ、その弾性シートを介して各コンデンサの熱を放熱し温度上昇を抑制することが開示されている。
In addition, the capacitor generates heat according to the operation state of the inverter circuit, and the electrical characteristics of the capacitor may change when the temperature rises. Therefore, it is desirable to configure a motor unit that can suppress the temperature rise. . In the case of
しかしながら、前記の弾性シートと円柱状のコンデンサとの接触(あるいは近接)面積は小さく、コンデンサの熱を十分放熱することができず、温度上昇を抑制できない虞がある。例えば発熱量の小さいコンデンサ(小型のコンデンサ等)を適用して温度上昇を抑制する構成も考えられるが、モータを駆動するために必要なコンデンサの個数が増加してしまい、ユニット全体が占める設置スペースを大きくさせてしまう虞がある。 However, the contact (or proximity) area between the elastic sheet and the columnar capacitor is small, and the heat of the capacitor cannot be sufficiently dissipated, and there is a possibility that the temperature rise cannot be suppressed. For example, a configuration that suppresses the rise in temperature by applying a capacitor (such as a small capacitor) that generates a small amount of heat can be considered, but the number of capacitors required to drive the motor increases, and the installation space occupied by the entire unit May be increased.
本発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたものであって、コンデンサの温度上昇を十分抑制できるようにし、ユニット全体としての設置スペースを抑えながらデッドスペースを小さくできるようにしたモータ駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such technical problems, and provides a motor drive device that can sufficiently suppress a rise in the temperature of a capacitor and can reduce a dead space while suppressing an installation space as a whole unit. It is to provide.
この発明に係る電子制御装置は、前記の課題を解決できる創作であり、その一態様は、筒状のモータ外装壁と、回転子および固定子を有しモータ外装壁の内周側に設けられて当該固定子がモータ外装壁の軸心方向に延在したモータと、モータ外装壁の外周面とモータとの間に位置する冷媒循環路と、を備え、前記モータが、インバータ回路を有したモータ駆動装置から出力される交流電力によって駆動するモータユニットであって、前記インバータ回路は、前記冷媒循環路の外周側方向に位置するモータ外装壁の外周面の一部を被覆する箱状のコンデンサを有し、前記コンデンサのモータ外装壁側の形状が、当該コンデンサにより被覆されるモータ外装壁の外周面に沿って延在した形状であることを特徴とする。 The electronic control device according to the present invention is a creation that can solve the above-described problems. One aspect of the electronic control device includes a cylindrical motor exterior wall, a rotor and a stator, and is provided on the inner peripheral side of the motor exterior wall. The stator extending in the axial direction of the motor exterior wall, and a refrigerant circulation path positioned between the outer peripheral surface of the motor exterior wall and the motor, the motor having an inverter circuit A motor unit driven by AC power output from a motor driving device, wherein the inverter circuit covers a part of an outer peripheral surface of a motor outer wall located in an outer peripheral side direction of the refrigerant circulation path And the shape of the capacitor on the motor exterior wall side is a shape extending along the outer peripheral surface of the motor exterior wall covered with the capacitor.
前記冷媒循環路は、筒状であってモータ外装壁と同軸状に設けられたものでも良い。また、前記冷媒循環路は、モータ外装壁の軸心を軸にしてコイル状に延在したものでも良い。さらに、前記モータ外装壁の外周面とコンデンサのモータ外装壁側との間に熱伝導性を有するシート状弾性材を介在させても良い。 The refrigerant circulation path may be cylindrical and provided coaxially with the motor exterior wall. The refrigerant circulation path may extend in a coil shape with the axis of the motor exterior wall as an axis. Furthermore, a sheet-like elastic material having thermal conductivity may be interposed between the outer peripheral surface of the motor exterior wall and the motor exterior wall side of the capacitor.
以上示したように本発明によれば、コンデンサの温度上昇を十分抑制できるようにし、ユニット全体としての設置スペースを抑えながらデッドスペースを小さくすることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the temperature rise of the capacitor can be sufficiently suppressed, and the dead space can be reduced while suppressing the installation space of the entire unit.
本発明の実施形態のモータユニットは、モータ外装壁の外周面とモータとの間に冷媒循環路が備えられたものであり、モータ駆動装置のインバータ回路において、単なる円柱状のコンデンサを適用するのではなく、冷媒循環路の外周側方向に位置するモータ外装壁の外周面の一部を被覆するように突設された箱状のコンデンサを適用したものである。この本実施形態のコンデンサにおけるモータ外装壁側の形状は、当該コンデンサにより被覆されるモータ外装壁の外周面(以下、被覆された箇所の外周面を被覆面)に沿って延在した形状となっている。 In the motor unit of the embodiment of the present invention, a refrigerant circulation path is provided between the outer peripheral surface of the motor outer wall and the motor, and a simple cylindrical capacitor is applied in the inverter circuit of the motor drive device. Instead, a box-like capacitor is used that projects so as to cover a part of the outer peripheral surface of the motor exterior wall located in the outer peripheral side direction of the refrigerant circulation path. The shape of the motor exterior wall side in the capacitor of this embodiment is a shape that extends along the outer peripheral surface of the motor exterior wall that is covered by the capacitor (hereinafter, the outer peripheral surface of the coated portion is the coated surface). ing.
このような本実施形態のモータユニットによれば、モータ外装壁の被覆面側にインバータ回路が集約(例えば特許文献1よりも集約)され易く、ユニット全体として小型化を図って設置スペースを抑えることができ、デッドスペースを少なくすることも可能となる。 According to such a motor unit of the present embodiment, the inverter circuits are easily aggregated (eg, aggregated from Patent Document 1) on the covering surface side of the motor exterior wall, and the entire unit is reduced in size and the installation space is suppressed. It is possible to reduce the dead space.
また、コンデンサのモータ外装壁側と当該モータ外装壁の被覆面との両者間において、従来のモータユニットよりも接触(あるいは近接)面積を大きくし易くなり、当該両者間における熱交換効率が高められることになる。これにより、例えばインバータ回路の動作状況に応じて発熱し得るコンデンサの熱が、モータ外装壁の外周面とモータとの間に位置する冷媒循環路によって除熱され易くなり、コンデンサにおいて温度上昇を十分抑制して所望の電気的特性を発揮することが可能となる。このようにコンデンサの電気的特性を十分発揮することができれば、コンデンサの小型化(あるいは、複数個適用している場合には個数の削減)等にもつながり、モータユニットについて一層の小型化や軽量化等に貢献できる可能性がある。 Further, the contact (or proximity) area between the motor exterior wall side of the capacitor and the covering surface of the motor exterior wall can be made larger than that of the conventional motor unit, and the heat exchange efficiency between the two can be improved. It will be. As a result, for example, the heat of the condenser that can generate heat according to the operating state of the inverter circuit is easily removed by the refrigerant circulation path located between the outer peripheral surface of the motor exterior wall and the motor, and the temperature rise in the condenser is sufficient. It is possible to suppress and exert desired electrical characteristics. If the electrical characteristics of the capacitor can be exhibited sufficiently in this way, it will lead to a reduction in the size of the capacitor (or reduction in the number when multiple capacitors are applied), and the motor unit will be further reduced in size and weight. There is a possibility that it can contribute to conversion.
本実施形態に係るモータユニットは、前述のような箱状形態のコンデンサを適用したものであれば良く、例えばモータ分野,冷媒循環路分野,インバータ回路分野等の種々の分野で一般的に知られている技術を適用して適宜変更することが可能であり、その一例として以下に示す具体例が挙げられる。 The motor unit according to the present embodiment only needs to be applied with the box-shaped capacitor as described above, and is generally known in various fields such as the motor field, the refrigerant circuit field, and the inverter circuit field. It is possible to make appropriate changes by applying the technology, and specific examples shown below are given as an example.
<モータユニットの一例>
図1(A;概略横断面図),(B;概略縦断面図)に示すモータユニット10は、本実施形態の一例であって、主に、筒状のモータ外装壁1と、モータ外装壁1の内周側に設けられたモータ2と、モータ外装壁1の外周面1aとモータ2との間に位置する冷媒循環路3と、を備え、冷媒循環路3の外周側方向に位置するモータ外装壁1の外周面1aの一部には、モータ駆動装置4のインバータ回路41の一部を構成するコンデンサ5が突設されている。
<Example of motor unit>
A
モータ外装壁1は、当該モータ外装壁1の外周面1aよりも内周側に目的とするモータ2や冷媒循環路3等を包覆して収容可能なものであれば、種々の形態のものを適用することが可能であり、例えばステンレス鋼板等を筒状に成形し所望の特性(機械的強度,耐腐食性等)を付与した外装壁を適用することが挙げられる。具体例としては、図1(A)に示すように横断面環状に成形されたモータ外装壁1が挙げられるが、前述のように目的とするモータ2等を収容可能な形態であれば、横断面が矩形状や楕円状等に成形されたものであっても良い。
The motor outer wall 1 may be of various forms as long as it can cover and accommodate the
モータ2は、回転子(例えば永久磁石等を用いて成り回転磁界によって回転する回転子)2aおよび固定子(例えばステータコイル)2bを有しモータ外装壁1の内周側に配置されるものであって、モータ駆動装置4のインバータ回路41によって出力される交流電力により回転子2aが回転駆動するものであれば、種々の形態のもの適用することが可能であり、例えば電気自動車やエレベータ等の各種分野で適用されている形態のものが挙げられる。具体例としては、図1に示すように、永久磁石等を用いて成るものであって回転自在に支持(例えば図外の軸受等を介して支持)された円柱状の回転子2aと、回転子2aの一端側において当該回転子2aの軸心方向に突出した回転出力軸2cと、ステータコイル等を用いて成るものであって回転子2aの外周側を包覆するように配置された固定子2bと、を具備したモータ2が挙げられる。
The
冷媒循環路3は、モータ2の駆動を阻害しないようにモータ外装壁1の外周面1aとモータ2との間に設けられた循環路であって、冷却水等の冷媒が循環してモータ2を冷却(モータ2の熱を除熱)することが可能なものであれば、種々の形態のものを適用することが可能であり、例えば一般的な水冷式モータユニットに適用されている水冷ジャケット(例えば特開平8−298750号公報の水冷ジャケット20)のような循環路が挙げられる。具体例としては、図1に示すように、モータ外装壁1の内周側において当該モータ外装壁1と同軸状に設けられた筒状の冷媒循環路3が挙げられる。その他には、例えば長尺線状の循環路を成形して成るものであって、モータ外装壁1の外周面1aとモータ2との間において当該モータ外装壁1の一端側から他端側方向に向かってスパイラル状に延在する形態のもの挙げられる。また、冷媒循環路3は、モータ外装壁1と別体に形成されたものでも良く、当該モータ外装壁1と一体化して形成(例えばモータ外装壁1の外周面1aと内周面1bとの間に埋没するように一体化して形成)したものであっても良い。冷媒循環路3に冷媒を循環させる手段としては特に限定されるものではないが、例えば図1に示すように冷媒循環路3に冷媒導入口3a,冷媒排出口3bを形成し、図外のポンプ等を介して冷媒を冷媒循環路3に循環させる方法が挙げられる。冷媒循環路3の大きさや冷媒の循環量等は、冷却目的のモータ2やコンデンサ5等を十分冷却できるように適宜設定することが挙げられる。
The
モータ駆動装置4は、コンデンサ5を含む種々の電気部品と接続するインバータ回路41を備えたものであって、そのインバータ回路41を介してモータ2に対し所望の交流電力を出力できるものであれば、種々の形態のものを適用することが可能であり、例えば図2に示すようなインバータ回路41を備えモータ外装壁1の外周側に設置できるものが挙げられる。図2のインバータ回路41の場合においては、入力電源42とモータ2との間に配置されるものであり、主に、複数個(図2中では6個)のスイッチング素子43a等から成る三相ブリッジ回路43bの交流入力側が入力電源42の出力側に接続された構成の順変換部43と、その順変換部43の直流出力側に並列接続されたコンデンサ5と、複数個(図2中では6個)のスイッチング素子44a等から成る三相ブリッジ回路44bの直流側がコンデンサ5の出力側に接続され当該三相ブリッジ回路44bの交流出力側がモータ2に接続された逆変換部44と、が具備されている。また、入力電源42と順変換部43との間、および逆変換部44とモータ2との間には、それぞれフィルタリアクトル45,フィルタコンデンサ46が接続されている。
The motor driving device 4 includes an
コンデンサ5は、図2に示したようにインバータ回路41を構成する各種電気部品のうちの一つとして機能し所望の電気容量を有するものであって、図1に示したように冷媒循環路3の外周側方向に位置するモータ外装壁1の外周面1aの一部(被覆面)を被覆するように突設された箱状のものであれば、種々の形態のものを適用することが可能であり、例えば互いに対向配置された2つの導体間に間隙または誘電体(例えばマイカ等)が介在し所望の電気容量を有したものが挙げられる。図1に示すコンデンサ5の場合、箱状に成形されたものであって、モータ外装壁1側の形状が、モータ外装壁1の外周面1aのうちコンデンサ5により被覆される被覆面に沿って延在した形状、すなわちモータ外装壁1の外周面1aの周方向に沿って延在した形状(例えば図1(A)に示すように横断面円弧状となる形状)となっている。このようなコンデンサ5を形成する手法としては、例えば2つのシート状導体間にシート状マイカを介在させた積層構造フィルムを例えば葛折状やロール状に束ねて箱状のコンデンサ本体5bを作成し、そのコンデンサ本体5bを箱状のコンデンサ保護壁5aで包覆する手法が挙げられる。コンデンサ保護壁5aにおいては、例えば絶縁性や熱伝導性を有する樹脂等の材料を成形して成る薄壁の箱状保護壁を適用することが挙げられるが、特に限定されるものではない。
The
モータ外装壁1とコンデンサ5との間には、例えば熱伝導性を有するシート状弾性材(図示省略)を介在させても良い。このようにシート状弾性材を介在させることにより、モータ外装壁1とコンデンサ5との間において十分な熱交換効率を確保しながら、密着性や耐振動・衝撃性(例えばモータ2の駆動等に起因する振動や衝撃に対する耐久性)の向上に貢献できる可能性がある。
For example, a sheet-like elastic material (not shown) having thermal conductivity may be interposed between the motor exterior wall 1 and the
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. It is natural that such changes and the like belong to the scope of the claims.
例えば本実施形態では、インバータ回路41のコンデンサ5をモータ外装壁1に突設した構造を具体的に説明したが、モータユニットに係る他の電気部品(例えば、インバータ回路41のフィルタコンデンサ46)においても、コンデンサ5と同様に設計(例えば図1に示すコンデンサ5のような箱状に設計)してモータ外装壁1に突設させることにより、当該他の電気部品の温度上昇を十分抑制できるようにしたり、ユニット全体としての設置スペースを抑えながらデッドスペースを小さくすることに貢献できる可能性がある。
For example, in this embodiment, the structure in which the
1…モータ外装壁
10…モータユニット
2…モータ
2a…回転子
2b…固定子
2c…回転出力軸
3…冷媒循環路
4…モータ駆動装置
41…インバータ回路
5…コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
前記モータが、インバータ回路を有したモータ駆動装置から出力される交流電力によって駆動するモータユニットであって、
前記インバータ回路は、前記冷媒循環路の外周側方向に位置するモータ外装壁の外周面の一部を被覆する箱状のコンデンサを有し、
前記コンデンサのモータ外装壁側の形状が、当該コンデンサにより被覆されるモータ外装壁の外周面に沿って延在した形状であることを特徴とするモータユニット。 A cylindrical motor exterior wall, a motor having a rotor and a stator, provided on the inner peripheral side of the motor exterior wall, the stator extending in the axial direction of the motor exterior wall, and an outer periphery of the motor exterior wall A refrigerant circulation path located between the surface and the motor,
The motor is a motor unit that is driven by AC power output from a motor driving device having an inverter circuit,
The inverter circuit has a box-shaped capacitor that covers a part of the outer peripheral surface of the motor exterior wall located in the outer peripheral side direction of the refrigerant circuit,
The motor unit characterized in that the shape of the capacitor on the side of the motor outer wall extends along the outer peripheral surface of the motor outer wall covered by the capacitor.
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