JP2019170077A - モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】効率的な冷却や装置の小型化といった要求の実現に適した各構成の配置に特徴を有するモータを提供すること。【解決手段】複数の発熱素子は、一定方向に対して平行にハウジングに固定され、ハウジングは、冷媒が流れる冷却流路360と、複数の発熱素子をハウジングに固定する複数の固定部と、を有し、複数の発熱素子は、第1の発熱素子230と、第2の発熱素子235と、を有し、複数の固定部は、第1の発熱素子の一端に配置された第1の固定部230aと、第1の発熱素子の他端に配置された第2の固定部230bと、第2の発熱素子の一端に配置された第3の固定部235aと、第2の発熱素子の他端に配置された第4の固定部235bと、を有し、第2の固定部は、第3の固定部と隣接し、冷却流路は、第2の固定部と第3の固定部との間以外に配置された。【選択図】図11
Description
本発明は、モータに関する。
近年、モータにおいて高効率化や高出力化の要求が高まっている。モータの高効率化や高出力化を実現するためには、高電流を流す必要があり、また、タイミングを最適化する制御を行う必要がある。このようにモータを高電流で駆動する場合、モータ及びその駆動に係る構成の発熱の影響が無視できない。特に、モータの駆動に係る構成は、発熱が大きなスイッチング素子を含むモータを有するため、効率的に冷却することが重要である。
これに対し、特許文献1には、電動機付き自動車の動作モードに応じて必要な機器のみを重点的に冷却し、冷却用ポンプの効率を改善する技術が開示されている。
また、モータ及びその駆動に係る構成においては、モータの高効率化や高出力化の要求に伴い、各構成が大型化する傾向にある。こうなると各構成の配置位置などによって装置の全体的なサイズを小型化することが、より重要になってくる。
しかしながら、特許文献1では、各構成を冷却すること自体の記載はあるものの、装置の小型化については何ら考慮していないし、効率的な冷却や装置の小型化といった要求の実現に適した各構成の配置については何ら考慮していないという問題があった。
本発明の目的は、各構成の配置に特徴を有するモータを提供することである。
本願の例示的な第1発明は、軸方向に延びる中心軸に沿って配置されるモータシャフトを有するロータと、前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、バッテリーから前記ステータに電力を供給するモータ駆動用インバータ部と、前記バッテリーを充電する充電器用インバータ部を有する充電器と、複数の発熱素子と、前記ステータと前記モータ駆動用インバータ部と前記充電器とを収容するハウジングと、を有し、前記複数の発熱素子は、一定方向に対して平行に前記ハウジングに固定され、前記ハウジングは、冷媒が流れる冷却流路と、前記複数の発熱素子を前記ハウジングに固定する複数の固定部と、を有し、前記複数の発熱素子は、第1の発熱素子と、第2の発熱素子と、を有し、前記複数の固定部は、前記第1の発熱素子の一端に配置された第1の固定部と、前記第1の発熱素子の他端に配置された第2の固定部と、前記第2の発熱素子の一端に配置された第3の固定部と、前記第2の発熱素子の他端に配置された第4の固定部と、を有し、前記第2の固定部は、前記第3の固定部と隣接し、前記冷却流路は、前記第2の固定部と前記第3の固定部との間以外に配置された、モータである。
本願の例示的な第1発明によれば、各構成の配置に特徴を有するモータを提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。本実施形態では、車両を走行させるトラクションモータの駆動を行うモータについて説明するが、本発明は、これに限られるものではなく、如何なるモータにも適用可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。
また、図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、図1に示すように正の側を上側とし、負の側を下側とする鉛直方向Zである。また、鉛直方向Zの正の側を、「鉛直方向一方側」と呼び、鉛直方向Zの負の側を、「鉛直方向他方側」と呼ぶ。Y軸方向は、図1に示す一方向に延びる中心軸Jと平行な方向であり、鉛直方向Zと直交する方向である。以下の説明においては、中心軸Jと平行な方向、すなわちY軸方向を「軸方向Y」と呼ぶ。また、軸方向Yの正の側を、「軸方向一方側」と呼び、軸方向Yの負の側を、「軸方向他方側」と呼ぶ。X軸方向は、軸方向Y及び鉛直方向Zの両方と直交する方向である。以下の説明においては、X軸方向を「幅方向X」と呼ぶ。また、幅方向Xの正の側を「幅方向一方側」と呼び、幅方向Xの負の側を「幅方向他方側」と呼ぶ。本実施形態において、鉛直方向Zは、所定方向に相当する。
また、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向を単に「周方向θ」と呼ぶ。また、周方向θにおいて、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって視て、時計回りに進む側、すなわち図において周方向θを示す矢印の進む側を「周方向一方側」と呼び、反時計回りに進む側、すなわち図において周方向θを示す矢印の進む側と逆側を「周方向他方側」と呼ぶ。
なお、鉛直方向、上側及び下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。また、本明細書において、前後左右上下などの向きは、図面において見た向きを示すものであり、本発明に係る装置を使用する際の向きを限定するものではない。
なお、本明細書において、X軸方向、Y軸方向またはZ軸方向に延びる、とは、厳密にX軸方向、Y軸方向またはZ軸方向に延びる場合に加えて、X軸方向、Y軸方向またはZ軸方向に対して、45°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。
[第1実施形態]
<全体構成>
図1は、第1実施形態に係るモータの斜視図である。図2は、図1におけるII−II矢視に相当するモータ1の断面図である。図1及び図2に示すように、本実施形態のモータ1は、ハウジング10と、蓋部11と、カバー部材12と、センサカバー13と、中心軸Jに沿って配置されるモータシャフト21を有するロータ20と、ステータ30と、モータ駆動装置131と、充電器136と、回転検出部70と、コネクタ部18と、を有する。
<全体構成>
図1は、第1実施形態に係るモータの斜視図である。図2は、図1におけるII−II矢視に相当するモータ1の断面図である。図1及び図2に示すように、本実施形態のモータ1は、ハウジング10と、蓋部11と、カバー部材12と、センサカバー13と、中心軸Jに沿って配置されるモータシャフト21を有するロータ20と、ステータ30と、モータ駆動装置131と、充電器136と、回転検出部70と、コネクタ部18と、を有する。
<ハウジング10>
図2に示すように、ハウジング10は、ロータ20とステータ30と回転検出部70とモータ駆動装置131と充電器136とを収容する。ハウジング10は、単一の部材である。ハウジング10は、例えば、砂型鋳造で作製される。ハウジング10は、周壁部10bと、底壁部10aと、ベアリング保持部10cと、角筒部10eと、を有する。
図2に示すように、ハウジング10は、ロータ20とステータ30と回転検出部70とモータ駆動装置131と充電器136とを収容する。ハウジング10は、単一の部材である。ハウジング10は、例えば、砂型鋳造で作製される。ハウジング10は、周壁部10bと、底壁部10aと、ベアリング保持部10cと、角筒部10eと、を有する。
<周壁部10b>
周壁部10bは、ロータ20及びステータ30の径方向外側においてロータ20及びステータ30を囲む筒状である。本実施形態において周壁部10bは、中心軸Jを中心とする円筒形状である。周壁部10bは、軸方向一方側に開口する。周壁部10bは、ステータ30、モータ駆動装置131及び充電器136を冷却する冷却部60を有する。冷却部60は、冷媒が流れる冷却流路である。
周壁部10bは、ロータ20及びステータ30の径方向外側においてロータ20及びステータ30を囲む筒状である。本実施形態において周壁部10bは、中心軸Jを中心とする円筒形状である。周壁部10bは、軸方向一方側に開口する。周壁部10bは、ステータ30、モータ駆動装置131及び充電器136を冷却する冷却部60を有する。冷却部60は、冷媒が流れる冷却流路である。
<底壁部10a>
底壁部10aは、周壁部10bの軸方向他方側の端部に設けられる。底壁部10aは、周壁部10bの軸方向他方側を塞ぐ。底壁部10aは、底壁部10aをY軸方向に貫通するセンサ収容部10gを有する。センサ収容部10gは、Y軸方向に沿って視て、例えば、中心軸Jを中心とする円形状である。底壁部10aと周壁部10bとによって、ステータ収容部14が構成される。すなわち、ハウジング10は、周壁部10bと底壁部10aとを有する有底筒状のステータ収容部14を有する。
底壁部10aは、周壁部10bの軸方向他方側の端部に設けられる。底壁部10aは、周壁部10bの軸方向他方側を塞ぐ。底壁部10aは、底壁部10aをY軸方向に貫通するセンサ収容部10gを有する。センサ収容部10gは、Y軸方向に沿って視て、例えば、中心軸Jを中心とする円形状である。底壁部10aと周壁部10bとによって、ステータ収容部14が構成される。すなわち、ハウジング10は、周壁部10bと底壁部10aとを有する有底筒状のステータ収容部14を有する。
<ベアリング保持部10c>
ベアリング保持部10cは、底壁部10aの軸方向一方側の面におけるセンサ収容部10gの周縁部から軸方向一方側に突出する円筒状である。ベアリング保持部10cは、後述するロータコア22よりも軸方向他方側において、中心軸Jを回転軸としてモータシャフト21を回転可能に支持するベアリング10qを保持する。
ベアリング保持部10cは、底壁部10aの軸方向一方側の面におけるセンサ収容部10gの周縁部から軸方向一方側に突出する円筒状である。ベアリング保持部10cは、後述するロータコア22よりも軸方向他方側において、中心軸Jを回転軸としてモータシャフト21を回転可能に支持するベアリング10qを保持する。
<角筒部10e>
角筒部10eは、周壁部10bから上側に延びる角筒状である。角筒部10eは、上側に開口する。本実施形態において角筒部10eは、例えば、正方形筒状である。図2に示すように、角筒部10eを構成する壁部のうち軸方向他方側の壁部は、底壁部10aの上端部に繋がる。角筒部10eは、角筒部10eを構成する壁部のうち軸方向一方側の壁部を軸方向Yに貫通する貫通孔10fを有する。貫通孔10fの下端部は、周壁部10bの軸方向一方側の開口と繋がる。角筒部10eと周壁部10bとによって、インバータ収容部107eが構成される。すなわち、ハウジング10は、インバータ収容部107eを有する。また、角筒部10eと周壁部10bとによって、充電器収容部107fが構成される。すなわち、ハウジング10は、充電器収容部107fを有する。インバータ収容部107eと充電器収容部107fとの間には、仕切りを設けていない。
角筒部10eは、周壁部10bから上側に延びる角筒状である。角筒部10eは、上側に開口する。本実施形態において角筒部10eは、例えば、正方形筒状である。図2に示すように、角筒部10eを構成する壁部のうち軸方向他方側の壁部は、底壁部10aの上端部に繋がる。角筒部10eは、角筒部10eを構成する壁部のうち軸方向一方側の壁部を軸方向Yに貫通する貫通孔10fを有する。貫通孔10fの下端部は、周壁部10bの軸方向一方側の開口と繋がる。角筒部10eと周壁部10bとによって、インバータ収容部107eが構成される。すなわち、ハウジング10は、インバータ収容部107eを有する。また、角筒部10eと周壁部10bとによって、充電器収容部107fが構成される。すなわち、ハウジング10は、充電器収容部107fを有する。インバータ収容部107eと充電器収容部107fとの間には、仕切りを設けていない。
<インバータ収容部107e>
インバータ収容部107eは、ステータ収容部14の径方向外側に位置する。本実施形態においてインバータ収容部107eは、軸方向Yと直交する鉛直方向Zにおいて、ステータ収容部14の上側に位置する。ステータ収容部14とインバータ収容部107eとは、仕切り壁部10dによって鉛直方向Zに仕切られる。仕切り壁部10dは、周壁部10bの上側の部分である。すなわち、周壁部10bは、ステータ収容部14とインバータ収容部107eとを仕切る仕切り壁部10dを有する。インバータ収容部107eは、モータ駆動装置131を収容する。なお、周壁部10bの周方向他方側の端部とは、仕切り壁部10dの幅方向一方側の端部と繋がる箇所を指す。また、周壁部10bの周方向一方側の端部とは、仕切り壁部10dの幅方向他方側の端部と繋がる箇所を指す。
インバータ収容部107eは、ステータ収容部14の径方向外側に位置する。本実施形態においてインバータ収容部107eは、軸方向Yと直交する鉛直方向Zにおいて、ステータ収容部14の上側に位置する。ステータ収容部14とインバータ収容部107eとは、仕切り壁部10dによって鉛直方向Zに仕切られる。仕切り壁部10dは、周壁部10bの上側の部分である。すなわち、周壁部10bは、ステータ収容部14とインバータ収容部107eとを仕切る仕切り壁部10dを有する。インバータ収容部107eは、モータ駆動装置131を収容する。なお、周壁部10bの周方向他方側の端部とは、仕切り壁部10dの幅方向一方側の端部と繋がる箇所を指す。また、周壁部10bの周方向一方側の端部とは、仕切り壁部10dの幅方向他方側の端部と繋がる箇所を指す。
<充電器収容部107f>
充電器収容部107fは、ステータ収容部14の径方向外側に位置する。本実施形態において充電器収容部107fは、軸方向Yと直交する鉛直方向Zにおいて、ステータ収容部14の上側に位置する。ステータ収容部14と充電器収容部107fとは、仕切り壁部10dによって鉛直方向Zに仕切られる。仕切り壁部10dは、周壁部10bの上側の部分である。すなわち、周壁部10bは、ステータ収容部14と充電器収容部107fとを仕切る仕切り壁部10dを有する。充電器収容部107fは、充電器136を収容する。
充電器収容部107fは、ステータ収容部14の径方向外側に位置する。本実施形態において充電器収容部107fは、軸方向Yと直交する鉛直方向Zにおいて、ステータ収容部14の上側に位置する。ステータ収容部14と充電器収容部107fとは、仕切り壁部10dによって鉛直方向Zに仕切られる。仕切り壁部10dは、周壁部10bの上側の部分である。すなわち、周壁部10bは、ステータ収容部14と充電器収容部107fとを仕切る仕切り壁部10dを有する。充電器収容部107fは、充電器136を収容する。
<蓋部11>
蓋部11は、板面が鉛直方向Zと直交する板状である。蓋部11は、角筒部10eの上端部に固定される。蓋部11は、角筒部10eの上側の開口を閉塞する。
蓋部11は、板面が鉛直方向Zと直交する板状である。蓋部11は、角筒部10eの上端部に固定される。蓋部11は、角筒部10eの上側の開口を閉塞する。
<カバー部材12>
カバー部材12は、板面が軸方向Yと直交する板状である。カバー部材12は、周壁部10bおよび角筒部10eの軸方向一方側の面に固定される。カバー部材12は、周壁部10bの軸方向一方側の開口及び貫通孔10fを閉塞する。カバー部材12は、カバー部材12を軸方向Yに貫通する出力軸孔12aを有する。出力軸孔12aは、例えば、中心軸Jを通る円形状である。カバー部材12は、カバー部材12の軸方向他方側の面における出力軸孔12aの周縁部から軸方向他方側に突出するベアリング保持部12bを有する。ベアリング保持部12bは、ロータコア22よりも軸方向一方側においてモータシャフト21を支持するベアリング10pを保持する。
カバー部材12は、板面が軸方向Yと直交する板状である。カバー部材12は、周壁部10bおよび角筒部10eの軸方向一方側の面に固定される。カバー部材12は、周壁部10bの軸方向一方側の開口及び貫通孔10fを閉塞する。カバー部材12は、カバー部材12を軸方向Yに貫通する出力軸孔12aを有する。出力軸孔12aは、例えば、中心軸Jを通る円形状である。カバー部材12は、カバー部材12の軸方向他方側の面における出力軸孔12aの周縁部から軸方向他方側に突出するベアリング保持部12bを有する。ベアリング保持部12bは、ロータコア22よりも軸方向一方側においてモータシャフト21を支持するベアリング10pを保持する。
<センサカバー13>
センサカバー13は、底壁部10aの軸方向他方側の面に固定される。センサカバー13は、センサ収容部10gの軸方向他方側の開口を覆い、閉塞する。センサカバー13は、回転検出部70を軸方向他方側から覆う。
センサカバー13は、底壁部10aの軸方向他方側の面に固定される。センサカバー13は、センサ収容部10gの軸方向他方側の開口を覆い、閉塞する。センサカバー13は、回転検出部70を軸方向他方側から覆う。
<ロータ20>
ロータ20は、モータシャフト21と、ロータコア22と、マグネット23と、第1エンドプレート24と、第2エンドプレート25と、を有する。
ロータ20は、モータシャフト21と、ロータコア22と、マグネット23と、第1エンドプレート24と、第2エンドプレート25と、を有する。
<モータシャフト21>
モータシャフト21は、軸方向両側の部分をそれぞれベアリングによって回転自在に支持される。モータシャフト21の軸方向一方側の端部は、周壁部10bの軸方向一方側の開口から軸方向一方側へ向けて突出する。モータシャフト21の軸方向一方側の端部は、出力軸孔12aを通り、カバー部材12よりも軸方向一方側に突出する。モータシャフト21の軸方向他方側の端部は、センサ収容部10gに挿入される。
モータシャフト21は、軸方向両側の部分をそれぞれベアリングによって回転自在に支持される。モータシャフト21の軸方向一方側の端部は、周壁部10bの軸方向一方側の開口から軸方向一方側へ向けて突出する。モータシャフト21の軸方向一方側の端部は、出力軸孔12aを通り、カバー部材12よりも軸方向一方側に突出する。モータシャフト21の軸方向他方側の端部は、センサ収容部10gに挿入される。
<ロータコア22>
ロータコア22は、モータシャフト21の外周面に固定される。
ロータコア22は、モータシャフト21の外周面に固定される。
<マグネット23>
マグネット23は、ロータコア22に設けられたロータコア22を軸方向Yに貫通する孔部に挿入される。
マグネット23は、ロータコア22に設けられたロータコア22を軸方向Yに貫通する孔部に挿入される。
<第1エンドプレート24及び第2エンドプレート25>
第1エンドプレート24及び第2エンドプレート25は、径方向に拡がる円環板状である。第1エンドプレート24と第2エンドプレート25とは、ロータコア22と接触した状態で、ロータコア22を軸方向Yに挟む。第1エンドプレート24と第2エンドプレート25とは、ロータコア22の孔部に挿入されたマグネット23を軸方向両側から押さえる。
第1エンドプレート24及び第2エンドプレート25は、径方向に拡がる円環板状である。第1エンドプレート24と第2エンドプレート25とは、ロータコア22と接触した状態で、ロータコア22を軸方向Yに挟む。第1エンドプレート24と第2エンドプレート25とは、ロータコア22の孔部に挿入されたマグネット23を軸方向両側から押さえる。
<ステータ30>
ステータ30は、ロータ20と径方向に隙間を介して対向する。ステータ30は、ステータコア31と、ステータコア31に装着される複数のコイル32と、を有する。ステータコア31は、中心軸Jを中心とした円環状である。ステータコア31の外周面は、周壁部10bの内周面に固定される。ステータコア31は、ロータコア22の径方向外側に隙間を介して対向する。
ステータ30は、ロータ20と径方向に隙間を介して対向する。ステータ30は、ステータコア31と、ステータコア31に装着される複数のコイル32と、を有する。ステータコア31は、中心軸Jを中心とした円環状である。ステータコア31の外周面は、周壁部10bの内周面に固定される。ステータコア31は、ロータコア22の径方向外側に隙間を介して対向する。
<回転検出部70>
回転検出部70は、ロータ20の回転を検出する。本実施形態において回転検出部70は、例えば、VR(Variable Reluctance)型レゾルバである。図2に示すように、回転検出部70は、センサ収容部10gに収容される。すなわち、回転検出部70は、底壁部10aに配置される。回転検出部70は、レゾルバ用ロータ71と、レゾルバ用ステータ72と、を有する。
回転検出部70は、ロータ20の回転を検出する。本実施形態において回転検出部70は、例えば、VR(Variable Reluctance)型レゾルバである。図2に示すように、回転検出部70は、センサ収容部10gに収容される。すなわち、回転検出部70は、底壁部10aに配置される。回転検出部70は、レゾルバ用ロータ71と、レゾルバ用ステータ72と、を有する。
レゾルバ用ロータ71は、周方向θに延びる環状である。レゾルバ用ロータ71は、モータシャフト21に嵌め合わされて固定される。レゾルバ用ロータ71は、磁性体である。レゾルバ用ステータ72は、レゾルバ用ロータ71の径方向外側を囲む環状である。レゾルバ用ステータ72は、センサ収容部10gに嵌め合わされる。レゾルバ用ステータ72は、センサカバー13によって軸方向他方側から支持される。すなわち、センサカバー13は、回転検出部70を軸方向他方側から支持する。レゾルバ用ステータ72は、周方向θに沿って複数のコイルを有する。
モータシャフト21とともにレゾルバ用ロータ71が回転することによって、レゾルバ用ステータ72のコイルには、レゾルバ用ロータ71の周方向位置に応じた誘起電圧が生じる。レゾルバ用ステータ72は、誘起電圧を検出することで、レゾルバ用ロータ71の回転を検出する。これにより、回転検出部70は、モータシャフト21の回転を検出して、ロータ20の回転を検出する。回転検出部70が検出したロータ20の回転情報は、センサ配線(不図示)を介してモータ駆動装置131に送られる。
<コネクタ部18>
図1に示すように、コネクタ部18は、角筒部10eの幅方向他方側の面に設けられる。コネクタ部18は、バッテリー805(図6参照)が接続される第1の端子18aと、外部電源900(図6参照)が接続される第2の端子18bとを有する。モータ1の充電器収容部107fに収容された充電器136は、第2の端子18bに接続された外部電源900によって、第1の端子18aに接続されたバッテリー805を充電する。また、モータ1のインバータ収容部107eに収容されたモータ駆動装置131は、第1の端子18aに接続されたバッテリー805を電源として、ステータ30に電力供給する。なお、各構成を接続する配線の図示は省略している。
図1に示すように、コネクタ部18は、角筒部10eの幅方向他方側の面に設けられる。コネクタ部18は、バッテリー805(図6参照)が接続される第1の端子18aと、外部電源900(図6参照)が接続される第2の端子18bとを有する。モータ1の充電器収容部107fに収容された充電器136は、第2の端子18bに接続された外部電源900によって、第1の端子18aに接続されたバッテリー805を充電する。また、モータ1のインバータ収容部107eに収容されたモータ駆動装置131は、第1の端子18aに接続されたバッテリー805を電源として、ステータ30に電力供給する。なお、各構成を接続する配線の図示は省略している。
<インバータ収容部107e及び充電器収容部107f>
図3は、図2におけるIII−III矢視に相当するモータ1の断面図である。図4は、図1のモータ1を、蓋部11を外して上から見た平面図である。図3及び4に示すように、インバータ収容部107e及び充電器収容部107fは、仕切り壁部10dの上面(鉛直方向一方側の面)において、角筒部10eで囲まれて設けられる。図4に示すように、仕切り壁部10dの上面(鉛直方向一方側の面)には、リアクトル140、コンデンサ141及びDC−DC変換用インバータ部142が配置される。ここで、仕切り壁部10dから鉛直方向一方側に延びる角筒部10eの壁のうち、軸方向Yと平行な壁であって、幅方向他方側の壁を側壁部40と呼ぶ。側壁部40の幅方向一方側の面のうち軸方向一方側には、モータ駆動装置131のモータ駆動用インバータ部132が配置される。側壁部40の幅方向一方側の面のうち軸方向他方側には、充電器136の充電器用インバータ部137が配置される。側壁部40のうちモータ駆動用インバータ部132が配置された壁部を第1の側壁部と呼ぶ。側壁部40のうち充電器用インバータ部137が配置された壁部を第2の側壁部と呼ぶ。第1の側壁部及び第2の側壁部は、単一の部材である。仕切り壁部10dの上面は、仕切り壁部10dの面のうち径方向外側の面である。側壁部40の幅方向一方側の面は、径方向内側の面である。
図3は、図2におけるIII−III矢視に相当するモータ1の断面図である。図4は、図1のモータ1を、蓋部11を外して上から見た平面図である。図3及び4に示すように、インバータ収容部107e及び充電器収容部107fは、仕切り壁部10dの上面(鉛直方向一方側の面)において、角筒部10eで囲まれて設けられる。図4に示すように、仕切り壁部10dの上面(鉛直方向一方側の面)には、リアクトル140、コンデンサ141及びDC−DC変換用インバータ部142が配置される。ここで、仕切り壁部10dから鉛直方向一方側に延びる角筒部10eの壁のうち、軸方向Yと平行な壁であって、幅方向他方側の壁を側壁部40と呼ぶ。側壁部40の幅方向一方側の面のうち軸方向一方側には、モータ駆動装置131のモータ駆動用インバータ部132が配置される。側壁部40の幅方向一方側の面のうち軸方向他方側には、充電器136の充電器用インバータ部137が配置される。側壁部40のうちモータ駆動用インバータ部132が配置された壁部を第1の側壁部と呼ぶ。側壁部40のうち充電器用インバータ部137が配置された壁部を第2の側壁部と呼ぶ。第1の側壁部及び第2の側壁部は、単一の部材である。仕切り壁部10dの上面は、仕切り壁部10dの面のうち径方向外側の面である。側壁部40の幅方向一方側の面は、径方向内側の面である。
<モータ駆動装置131>
図4に示すようにモータ駆動装置131は、インバータ収容部107eに収容される。モータ駆動装置131は、バッテリー805からステータ30に電力を供給するモータ駆動用インバータ部132を有する。モータ駆動用インバータ部132は、不図示の回路基板と、発熱するモータ駆動用発熱素子130と、を有する。モータ駆動用発熱素子130は、例えば、複数のスイッチング素子が筐体に収容されて成る。モータ駆動用発熱素子130の複数のスイッチング素子のそれぞれは、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。モータ駆動用発熱素子130は、FETなどの他のスイッチング素子を含むものであってもよい。モータ駆動用発熱素子130は、単独のスイッチング素子でもよい。モータ駆動用発熱素子130は、スイッチング素子以外の発熱素子でもよい。モータ駆動用インバータ部132は、モータ駆動用発熱素子130のスイッチング制御によりDC/AC変換を行う。
図4に示すようにモータ駆動装置131は、インバータ収容部107eに収容される。モータ駆動装置131は、バッテリー805からステータ30に電力を供給するモータ駆動用インバータ部132を有する。モータ駆動用インバータ部132は、不図示の回路基板と、発熱するモータ駆動用発熱素子130と、を有する。モータ駆動用発熱素子130は、例えば、複数のスイッチング素子が筐体に収容されて成る。モータ駆動用発熱素子130の複数のスイッチング素子のそれぞれは、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。モータ駆動用発熱素子130は、FETなどの他のスイッチング素子を含むものであってもよい。モータ駆動用発熱素子130は、単独のスイッチング素子でもよい。モータ駆動用発熱素子130は、スイッチング素子以外の発熱素子でもよい。モータ駆動用インバータ部132は、モータ駆動用発熱素子130のスイッチング制御によりDC/AC変換を行う。
<充電器136>
図4に示すように充電器136は、充電器収容部107fに収容される。充電器136は、外部電源900を電源としてバッテリー805を充電する充電器用インバータ部137を有する。充電器用インバータ部137は、不図示の回路基板と、発熱する充電器用発熱素子135と、を有する。充電器用発熱素子135は、例えば、複数のスイッチング素子が筐体に収容されて成る。充電器用発熱素子135の複数のスイッチング素子のそれぞれは、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。充電器用発熱素子135は、FETなどの他のスイッチング素子を含むものであってもよい。充電器用発熱素子135は、単独のスイッチング素子でもよい。充電器用発熱素子135は、スイッチング素子以外の発熱素子でもよい。充電器用インバータ部137は、充電器用発熱素子135のスイッチング制御によりAC/DC変換を行う。
図4に示すように充電器136は、充電器収容部107fに収容される。充電器136は、外部電源900を電源としてバッテリー805を充電する充電器用インバータ部137を有する。充電器用インバータ部137は、不図示の回路基板と、発熱する充電器用発熱素子135と、を有する。充電器用発熱素子135は、例えば、複数のスイッチング素子が筐体に収容されて成る。充電器用発熱素子135の複数のスイッチング素子のそれぞれは、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。充電器用発熱素子135は、FETなどの他のスイッチング素子を含むものであってもよい。充電器用発熱素子135は、単独のスイッチング素子でもよい。充電器用発熱素子135は、スイッチング素子以外の発熱素子でもよい。充電器用インバータ部137は、充電器用発熱素子135のスイッチング制御によりAC/DC変換を行う。
<DC−DC変換部146>
DC−DC変換部146は、例えば、モータ駆動用インバータ部132とバッテリー805との間で電圧の昇圧及び降圧を行う。DC−DC変換用インバータ部142は、DC−DC変換部146において、DC/AC変換を行う。DC−DC変換用インバータ部142によるDC/AC変換後にAC/DC変換する構成については説明を省略する。DC−DC変換用インバータ部142は、不図示の回路基板と、発熱するDC−DC変換用発熱素子143と、を有する。DC−DC変換用発熱素子143は、例えば、複数のスイッチング素子が筐体に収容されて成る。DC−DC変換用発熱素子143の複数のスイッチング素子のそれぞれは、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。DC−DC変換用発熱素子143は、FETなどの他のスイッチング素子を含むものであってもよい。DC−DC変換用発熱素子143は、単独のスイッチング素子でもよい。DC−DC変換用発熱素子143は、スイッチング素子以外の発熱素子でもよい。DC−DC変換用インバータ部142は、DC−DC変換用発熱素子143のスイッチング制御によりDC/AC変換を行う。
DC−DC変換部146は、例えば、モータ駆動用インバータ部132とバッテリー805との間で電圧の昇圧及び降圧を行う。DC−DC変換用インバータ部142は、DC−DC変換部146において、DC/AC変換を行う。DC−DC変換用インバータ部142によるDC/AC変換後にAC/DC変換する構成については説明を省略する。DC−DC変換用インバータ部142は、不図示の回路基板と、発熱するDC−DC変換用発熱素子143と、を有する。DC−DC変換用発熱素子143は、例えば、複数のスイッチング素子が筐体に収容されて成る。DC−DC変換用発熱素子143の複数のスイッチング素子のそれぞれは、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。DC−DC変換用発熱素子143は、FETなどの他のスイッチング素子を含むものであってもよい。DC−DC変換用発熱素子143は、単独のスイッチング素子でもよい。DC−DC変換用発熱素子143は、スイッチング素子以外の発熱素子でもよい。DC−DC変換用インバータ部142は、DC−DC変換用発熱素子143のスイッチング制御によりDC/AC変換を行う。
<リアクトル140及びコンデンサ141>
リアクトル140及びコンデンサ141は、モータ駆動装置131、充電器136及びDC−DC変換用インバータ部142の各構成において、力率改善や電圧の安定などを行う。リアクトル140は、例えば、バッテリー805に接続される電圧を平滑する。コンデンサ141は、例えば、バッテリー805に接続される電圧を平滑する。
リアクトル140及びコンデンサ141は、モータ駆動装置131、充電器136及びDC−DC変換用インバータ部142の各構成において、力率改善や電圧の安定などを行う。リアクトル140は、例えば、バッテリー805に接続される電圧を平滑する。コンデンサ141は、例えば、バッテリー805に接続される電圧を平滑する。
<冷却部60>
図5は、図1のモータ1における冷却部60を示す斜視図である。なお、図5においては、冷却部60の内部空間を立体形状として示す。図5に示すように、冷却部60は、複数の冷却流路としての上流側冷却流路61及び下流側冷却流路62と、接続流路部63と、を有する。図4に示すように、側壁部40の幅方向他方側の面は、冷却部60を流れる冷媒が流入する流入口16と、冷却部60を流れた冷媒が流出する流出口17と、を有する。なお、側壁部40の幅方向他方側の面は、径方向外側の面である。流入口16は、側壁部40の第1の側壁部の径方向外側の面に配置されている。流出口17は、側壁部40の第2の側壁部の径方向外側の面に配置されている。流入口16は、冷却部60の流入部61dに繋がっている。流出口17は、冷却部60の流出部62dに繋がっている。冷却部60を流れる冷媒は、モータ1を冷却可能な流体ならば、特に限定されない。冷媒は、不凍液であってもよいし、不凍液以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。
図5は、図1のモータ1における冷却部60を示す斜視図である。なお、図5においては、冷却部60の内部空間を立体形状として示す。図5に示すように、冷却部60は、複数の冷却流路としての上流側冷却流路61及び下流側冷却流路62と、接続流路部63と、を有する。図4に示すように、側壁部40の幅方向他方側の面は、冷却部60を流れる冷媒が流入する流入口16と、冷却部60を流れた冷媒が流出する流出口17と、を有する。なお、側壁部40の幅方向他方側の面は、径方向外側の面である。流入口16は、側壁部40の第1の側壁部の径方向外側の面に配置されている。流出口17は、側壁部40の第2の側壁部の径方向外側の面に配置されている。流入口16は、冷却部60の流入部61dに繋がっている。流出口17は、冷却部60の流出部62dに繋がっている。冷却部60を流れる冷媒は、モータ1を冷却可能な流体ならば、特に限定されない。冷媒は、不凍液であってもよいし、不凍液以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。
冷却部60は、側壁部40の第1の側壁部内を、流入口16から仕切り壁部10dの径方向一方側の端部(図5では幅方向他方側の端部)に至る第1の冷却流路61aを有する。流入口16に繋がる流入部61dは、冷却流路61aに繋がる。冷却部60は、仕切り壁部10d内を、仕切り壁部10dの径方向一方側の端部の第1の冷却流路61aから仕切り壁部10dの径方向他方側の端部(図5では幅方向一方側の端部)に至る第2の冷却流路61bを有する。冷却部60は、周壁部10b内を、仕切り壁部10dの径方向他方側の端部の第2の冷却流路61bから、周方向一方側に延び、周壁部10bの周方向一方側の端部に至る第3の冷却流路61cを有する。冷却部60は、周壁部10b内を、周壁部10bの周方向一方側の端部の第3の冷却流路61cから、軸方向他方側に延び、周壁部10bの周方向一方側の端部であって軸方向における流出口17の位置に至る第4の冷却流路としての、接続流路部63を有する。冷却部60は、周壁部10b内を、周壁部10bの周方向一方側の端部であって軸方向における流出口17の位置の第4の冷却流路としての、接続流路部63から、周方向他方側に延び、周壁部10bの周方向他方側の端部に至る第5の冷却流路62cを有する。冷却部60は、仕切り壁部10d内を、周壁部10bの周方向他方側の端部の第5の冷却流路62cから仕切り壁部10dの径方向一方側の端部に至る第6の冷却流路62bを有する。冷却部60は、側壁部40の第2の側壁部内を、仕切り壁部10dの径方向一方側の端部の第6の冷却流路62bから流出口17に至る第7の冷却流路62aを有する。流出口17に繋がる流出部62dは、冷却流路62bに繋がる。
上流側冷却流路61は、第1の冷却流路61a、第2の冷却流路61b及び第3の冷却流路61cを有する。下流側冷却流路62は、第5の冷却流路62c、第6の冷却流路62b及び第7の冷却流路62aを有する。流入口16から冷却部60内に流入した冷媒は、第1の冷却流路61a、第2の冷却流路61b、第3の冷却流路61c、第4の冷却流路としての接続流路部63、第5の冷却流路62c、第6の冷却流路62b及び第7の冷却流路62aの順に流れた後、流出口17から流出される。モータ駆動用発熱素子130、DC−DC変換用発熱素子143、リアクトル140、コンデンサ141及び充電器用発熱素子135は、冷却部60に沿って、冷却部60の上流から、モータ駆動用発熱素子130、DC−DC変換用発熱素子143、リアクトル140、コンデンサ141、充電器用発熱素子135の順番で配置される。
本実施形態において冷却部60は、ハウジング10が砂型鋳造によって作製される際に、冷却部60の形状を有する砂型の部分によって成形される。図1および図2に示すように、ハウジング10は、冷却部60を成形する砂型を排出するための複数の排出孔部19を有する。砂型鋳造によってハウジング10を製造した後、排出孔部19から冷却部60を成形する砂型を排出する。排出孔部19は、冷却部60と繋がる。排出孔部19には栓体80が圧入される。栓体80によって排出孔部19が閉塞され、冷却部60内の冷媒がハウジング10の外部に漏れることを抑制できる。
<モータ駆動用発熱素子130及び充電器用発熱素子135の配置>
モータ駆動用発熱素子130は第1の冷却流路61aに対向して配置される。充電器用発熱素子135は第7の冷却流路62aに対向して配置される。このため、モータ駆動用発熱素子130は、充電器用発熱素子135の配置位置よりも、流入口16側に配置されている。すなわち、モータ駆動用インバータ部132は、充電器用インバータ部137の配置位置よりも、流入口16側に配置されている。このため、冷却部60の上流側のモータ駆動用発熱素子130をより冷やすことができ、モータ駆動中に発熱するモータ駆動用発熱素子130の効率的な冷却を行うことができる。また、充電時にはモータが停止しておりモータ駆動用発熱素子130が発熱しないので、このときに発熱する充電器用発熱素子135は、冷却部60の下流側に配置されていても十分に冷却することができる。また、モータ駆動用発熱素子130、充電器用発熱素子135及び冷却部60の配置スペースの有効活用により装置を小型化することができる。
モータ駆動用発熱素子130は第1の冷却流路61aに対向して配置される。充電器用発熱素子135は第7の冷却流路62aに対向して配置される。このため、モータ駆動用発熱素子130は、充電器用発熱素子135の配置位置よりも、流入口16側に配置されている。すなわち、モータ駆動用インバータ部132は、充電器用インバータ部137の配置位置よりも、流入口16側に配置されている。このため、冷却部60の上流側のモータ駆動用発熱素子130をより冷やすことができ、モータ駆動中に発熱するモータ駆動用発熱素子130の効率的な冷却を行うことができる。また、充電時にはモータが停止しておりモータ駆動用発熱素子130が発熱しないので、このときに発熱する充電器用発熱素子135は、冷却部60の下流側に配置されていても十分に冷却することができる。また、モータ駆動用発熱素子130、充電器用発熱素子135及び冷却部60の配置スペースの有効活用により装置を小型化することができる。
<DC−DC変換用発熱素子143、リアクトル140及びコンデンサ141の配置>
DC−DC変換用発熱素子143は第2の冷却流路61bに対向して配置される。リアクトル140は、第2の冷却流路61b及び第6の冷却流路62bに対向して配置される。コンデンサ141は、第6の冷却流路62bに対向して配置される。
DC−DC変換用発熱素子143は第2の冷却流路61bに対向して配置される。リアクトル140は、第2の冷却流路61b及び第6の冷却流路62bに対向して配置される。コンデンサ141は、第6の冷却流路62bに対向して配置される。
<車両>
図6は、図1のモータが車両に搭載された状態を示すブロック図である。車両800は、左前輪801と、右前輪802と、左後輪803と、右後輪804と、図1に示したモータ1と、バッテリー805と、トランスミッション807と、デファレンシャルギア808と、アクスルシャフト809と、を有する。車両800は、左前輪801、右前輪802、左後輪803及び右後輪804の四輪で走行する。
図6は、図1のモータが車両に搭載された状態を示すブロック図である。車両800は、左前輪801と、右前輪802と、左後輪803と、右後輪804と、図1に示したモータ1と、バッテリー805と、トランスミッション807と、デファレンシャルギア808と、アクスルシャフト809と、を有する。車両800は、左前輪801、右前輪802、左後輪803及び右後輪804の四輪で走行する。
バッテリー805による直流電圧は、モータ1のモータ駆動装置131によって三相交流電圧に変換されてステータ30に供給され、これによりロータ20が回転する。左後輪803及び右後輪804には、トランスミッション807、デファレンシャルギア808及びアクスルシャフト809を介して、ロータ20の回転が伝達される。図6では、後輪駆動の例を示しているが、車両800は、前輪駆動でもよいし四輪駆動でもよい。
外部電源900は例えば充電スタンドである。例えば車両800の停車時に、モータ1を外部電源900に接続することで、モータ1の充電器136を介し、外部電源900による電圧でバッテリー805を充電する。
図6に示した各構成は、車両800に搭載された不図示のECU(Electronic Control Unit)によって制御されて動作する。
[第1変形例]
以下、上述の実施形態における冷却部60の形状の変形例について説明する。図7は、本発明の第1変形例を説明する図であって、冷却部60の一部を示す斜視図である。図7において、図中の矢印は、冷媒が流れる方向を示す。図7に示すように、第1変形例では、冷却部60の位置Cにおける断面積CCと、位置Dにおける断面積DDとが等しい。すなわち、冷却部60の冷媒が流れる方向と直交する面の断面積が、冷却部60のある箇所と別の箇所とで一定である。このため、冷却部60における冷媒の流れに生じる圧損を低減することができる。
以下、上述の実施形態における冷却部60の形状の変形例について説明する。図7は、本発明の第1変形例を説明する図であって、冷却部60の一部を示す斜視図である。図7において、図中の矢印は、冷媒が流れる方向を示す。図7に示すように、第1変形例では、冷却部60の位置Cにおける断面積CCと、位置Dにおける断面積DDとが等しい。すなわち、冷却部60の冷媒が流れる方向と直交する面の断面積が、冷却部60のある箇所と別の箇所とで一定である。このため、冷却部60における冷媒の流れに生じる圧損を低減することができる。
[第2変形例]
図8は、本発明の第2変形例を説明する図であって、冷却部60の一部を示す斜視図である。図8において、図中の矢印は、冷媒が流れる方向を示す。図7に示すように、第2変形例では、冷却部60の位置Eにおける断面積EEと、位置Fにおける断面積FFとが等しい。また、位置Eでは、断面の形状は円形であるが、位置Fでは、断面の形状は四角形である。すなわち、冷却部60のある箇所と別の箇所とで、冷媒が流れる方向と直交する面の断面の形状は異なり、断面の面積は一定である。このため、断面の形状が異なる冷却部60において、冷媒の流れに生じる圧損を低減することができる。
図8は、本発明の第2変形例を説明する図であって、冷却部60の一部を示す斜視図である。図8において、図中の矢印は、冷媒が流れる方向を示す。図7に示すように、第2変形例では、冷却部60の位置Eにおける断面積EEと、位置Fにおける断面積FFとが等しい。また、位置Eでは、断面の形状は円形であるが、位置Fでは、断面の形状は四角形である。すなわち、冷却部60のある箇所と別の箇所とで、冷媒が流れる方向と直交する面の断面の形状は異なり、断面の面積は一定である。このため、断面の形状が異なる冷却部60において、冷媒の流れに生じる圧損を低減することができる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態において、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いる。第2実施形態では、モータ201は、第1実施形態のハウジング10に代えて、ハウジング210を有する。第2実施形態において、第1実施形態における構成の代わりの構成は、特に断らない限り、第1実施形態における構成と同じである。
本発明の第2実施形態において、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いる。第2実施形態では、モータ201は、第1実施形態のハウジング10に代えて、ハウジング210を有する。第2実施形態において、第1実施形態における構成の代わりの構成は、特に断らない限り、第1実施形態における構成と同じである。
図9は、第1実施形態の図3に相当する、本発明の第2実施形態のモータ201の断面図である。ハウジング210は、ステータ30を収容するステータ収容部214と、モータ駆動装置131のモータ駆動用インバータ部132を収容するインバータ収容部207eと、充電器136の充電器用インバータ部137を収容する充電器収容部207fと、を有する。ハウジング210は、単一の部材である。インバータ収容部207eは、ステータ収容部214の径方向外側に配置されている。充電器収容部207fは、ステータ収容部214の径方向外側に配置されている。インバータ収容部207eと充電器収容部207fとは、仕切り中壁部42で仕切られている。モータ駆動用インバータ部132は、ドライバ基板144と、制御基板145と、を有する。ドライバ基板144及び制御基板145は、インバータ収容部207eに収容される。DC−DC変換部146のDC−DC変換用インバータ部142は、充電器収容部207fに収容される。モータ駆動用インバータ部132は、モータ駆動用発熱素子130を有する。充電器用インバータ部137は、充電器用発熱素子135を有する。DC−DC変換用インバータ部142は、DC−DC変換用発熱素子143を有する。
ハウジング210は、第1の端壁部41と、仕切り中壁部42と、第2の端壁部43と、仕切り壁部210dと、を有する。仕切り壁部210dは、ステータ収容部214とインバータ収容部207e及び充電器収容部207fとを仕切る。第1の端壁部41は、仕切り壁部210dの径方向一方の端部(図9では幅方向他方側の端部)から径方向外側(図9では鉛直方向一方側)且つ仕切り壁部210dの面と直交する方向に延びる。第2の端壁部43は、仕切り壁部210dの径方向他方の端部(図9では幅方向一方側の端部)から径方向外側(図9では鉛直方向一方側)且つ仕切り壁部210dの面と直交する方向に延びる。仕切り中壁部42は、第1の端壁部41と第2の端壁部43との間に配置され、仕切り壁部210dの面から径方向外側(図9では鉛直方向一方側)且つ仕切り壁部210dの面と直交する方向に延びる。第1の端壁部41、第2の端壁部43及び仕切り中壁部42は、軸方向Yと平行な板状である。インバータ収容部207eは、第1の端壁部41と仕切り壁部210dと仕切り中壁部42とに囲まれている。充電器収容部207fは、第2の端壁部43と仕切り壁部21dと仕切り中壁部42とに囲まれている。第1の端壁部41の幅方向他方側の面には、流入口216を配置している。第2の端壁部43の幅方向一方側の面には、流入口216を配置している。
ハウジング210は、冷却部260を有する。図10は、図9のモータ201の冷却部260を示す斜視図である。冷却部260を流れる冷媒は、流入口216から流入される。冷却部260を流れた冷媒は、流出口217から流出される。図10に示すように、冷却部260は、流入口216から第1の端壁部41へと延びる。また、冷却部260は、第1の端壁部41から仕切り壁部210dを介して仕切り中壁部42へと延びる。また、冷却部260は、仕切り中壁部42から仕切り壁部210dを介して第2の端壁部43へと延びる。第1の端壁部41は、冷却流路である冷却部260を有する。仕切り中壁部42は、冷却流路である冷却部260を有する。第2の端壁部43は、冷却流路である冷却部260を有する。仕切り壁部210dは、冷却流路である冷却部260を有する。なお、図10では冷却部260として線状の流路を示しているが、冷却部260は、第1の端壁部41、仕切り壁部210d、仕切り中壁部42及び第2の端壁部43のそれぞれの面に沿って広がる形状であるのが望ましく、この形状によれば冷却効果をより高めることができる。
ドライバ基板144は、第1の端壁部41の面のうち幅方向一方側の面に配置される。ドライバ基板144は、第1の端壁部41と接触して配置される。このとき、ドライバ基板144と第1の端壁部41との間には絶縁性のある放熱ゲル等を配置して絶縁を確保している。モータ駆動用インバータ部132は、仕切り中壁部42の面のうち幅方向他方側の面に配置される。制御基板145は、ドライバ基板144とモータ駆動用インバータ部132との間に、ドライバ基板144及びモータ駆動用インバータ部132から距離をおいて配置される。
充電器用インバータ部137は、仕切り中壁部42の面のうち幅方向一方側の面に配置される。DC−DC変換用インバータ部142は、第2の端壁部43の面のうち幅方向他方側の面に配置される。
ドライバ基板144は、ドライバ基板144の面が第1の端壁部41と平行な向きで配置される。制御基板145は、制御基板145の面が第1の端壁部41と平行な向きで配置される。このため、モータ201のサイズを、仕切り壁部と平行な向きで小型化することができる。また、ドライバ基板144及び制御基板145を、第1の端壁部41及び仕切り中壁部42と平行な向き(縦置き)で配置した。このため、第1の端壁部41と仕切り中壁部42との間のインバータ収容部207eの収容空間を有効利用することで、機電一体型モータであるモータ201の小型化が実現できる。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第3実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図11は、本発明の第3実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図11では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路360を配置した構成において、冷却流路360に対向して第1の発熱素子230及び第2の発熱素子235を配置する例について説明する。
本発明の第3実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第3実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図11は、本発明の第3実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図11では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路360を配置した構成において、冷却流路360に対向して第1の発熱素子230及び第2の発熱素子235を配置する例について説明する。
第1の発熱素子230は、仕切り壁部10dの面のうち鉛直方向一方側の面に配置される。第1の発熱素子230は、第1の固定部230a及び第2の固定部230bによって仕切り壁部10dに固定される。第1の固定部230a及び第2の固定部230bは、例えばボルトである。図11では、3個の第1の固定部230a及び3個の第2の固定部230bによって、第1の発熱素子230を仕切り壁部10dに固定しているが、第1の固定部230a及び第2の固定部230bの数は、これ以外であってもよい。第1の発熱素子230が一定方向に対して平行であるとは、複数の第1の固定部230a同士を結ぶ線及び複数の第2の固定部230b同士を結ぶ線が、一定方向と平行であることを指す。一定方向は軸方向Yである。第1の発熱素子230は、軸方向Y(一定方向)に対して平行に配置されている。
第2の発熱素子235は、仕切り壁部10dの面のうち鉛直方向一方側の面に配置される。第2の発熱素子235は、第3の固定部235a及び第4の固定部235bによって仕切り壁部10dに固定される。第3の固定部235a及び第4の固定部235bは、例えばボルトである。図11では、3個の第3の固定部235a及び3個の第4の固定部235bによって、第2の発熱素子235を仕切り壁部10dに固定しているが、第3の固定部235a及び第4の固定部235bの数は、これ以外であってもよい。第2の発熱素子235が一定方向に対して平行であるとは、複数の第3の固定部235a同士を結ぶ線及び複数の第4の固定部235b同士を結ぶ線が、一定方向と平行であることを指す。第2の発熱素子235は、軸方向Y(一定方向)に対して平行に配置されている。
冷却流路360は、第1の固定部230aと第2の固定部230bとの間に配置されている。冷却流路360は、第3の固定部235aと第4の固定部235bとの間に配置されている。冷却流路360は、第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間に配置されていない。
図11に示すように、冷却流路360は、隣接する第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間以外に配置されている。このため、冷却流路360は、第1の発熱素子230と第2の発熱素子235との間の冷却対象が存在しないことが明白である位置を通らず、効率の良い冷却を行うことができる。また、冷却流路360の配置スペースの有効活用によりモータ1を小型化することができる。
また、第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間に、冷却流路360がないことにより、ボルト等の固定部を使用する際にボルト穴の深さを確保しやすい。また、ボルト深さを確保する際に、ボルト穴が冷却流路360に重ならない位置にあるため、第1の発熱素子230及び第2の発熱素子235を配置する箇所のハウジング10の厚さを抑制することができる。
冷却流路360は、冷媒が軸方向Y(一定方向)と平行な方向に流れる平行方向流路を有する。第1の発熱素子230及び第2の発熱素子235は、平行方向流路に対向して配置されている。冷却流路360は、冷媒が軸方向Y(一定方向)と直交する方向に流れる直交方向流路を有する。冷却流路360は、複数の平行方向流路を有する。
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第4実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図12は、本発明の第4実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図12では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路460を配置した構成において、冷却流路460に対向して第1の発熱素子230及び第2の発熱素子235を配置する例について説明する。第3の実施形態と同じ点については、説明を省略する。
本発明の第4実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第4実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図12は、本発明の第4実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図12では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路460を配置した構成において、冷却流路460に対向して第1の発熱素子230及び第2の発熱素子235を配置する例について説明する。第3の実施形態と同じ点については、説明を省略する。
第4実施形態では、一定方向は軸方向Yと直交する方向である。第1の発熱素子230は、軸方向Yと直交する方向(一定方向)に対して平行に配置されている。第2の発熱素子235は、軸方向Yと直交する方向(一定方向)に対して平行に配置されている。
冷却流路460は、第1の固定部230aと第2の固定部230bとの間に配置されている。冷却流路460は、第3の固定部235aと第4の固定部235bとの間に配置されている。冷却流路460は、第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間に配置されていない。
冷却流路460は、冷媒が軸方向Yと直交する方向(一定方向)と平行な方向に流れる平行方向流路を有する。第1の発熱素子230及び第2の発熱素子235は、平行方向流路に対向して配置されている。冷却流路460は、冷媒が軸方向Yと直交する方向(一定方向)と直交する方向に流れる直交方向流路を有する。冷却流路460は、複数の平行方向流路を有する。
[第5実施形態]
本発明の第5実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第5実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図13は、本発明の第5実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図13では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路560を配置した構成において、冷却流路560に対向して第1の発熱素子230、第2の発熱素子235及び第3の発熱素子240を配置する例について説明する。第3の実施形態と同じ点については、説明を省略する。
本発明の第5実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第5実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図13は、本発明の第5実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図13では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路560を配置した構成において、冷却流路560に対向して第1の発熱素子230、第2の発熱素子235及び第3の発熱素子240を配置する例について説明する。第3の実施形態と同じ点については、説明を省略する。
第3の発熱素子240は、仕切り壁部10dの面のうち鉛直方向一方側の面に配置される。第3の発熱素子240は、第5の固定部240a及び第6の固定部240bによって仕切り壁部10dに固定される。第5の固定部240a及び第6の固定部240bは、例えばボルトである。図13では、3個の第5の固定部240a及び3個の第6の固定部240bによって、第3の発熱素子240を仕切り壁部10dに固定しているが、第5の固定部240a及び第6の固定部240bの数は、これ以外であってもよい。第5実施形態では、一定方向は軸方向Yである。第3の発熱素子240は、軸方向Y(一定方向)に対して平行に配置されている。
冷却流路560は、第1の固定部230aと第2の固定部230bとの間に配置されている。冷却流路560は、第3の固定部235aと第4の固定部235bとの間に配置されている。冷却流路560は、第5の固定部240aと第6の固定部240bとの間に配置されている。冷却流路560は、第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間に配置されていない。冷却流路560は、第4の固定部235bと第5の固定部240aとの間に配置されていない。
冷却流路560は、冷媒が軸方向Y(一定方向)と平行な方向に流れる平行方向流路を有する。第1の発熱素子230、第2の発熱素子235及び第3の発熱素子240は、平行方向流路に対向して配置されている。冷却流路560は、冷媒が軸方向Y(一定方向)と直交する方向に流れる直交方向流路を有する。冷却流路560は、複数の平行方向流路を有する。冷却流路560は、複数の直交方向流路を有する。冷却流路560は、軸方向Y(一定方向)と直交する方向に対して、複数回折り返す蛇腹状に配置されている。冷却流路560は、軸方向Y(一定方向)に対して、複数回折り返す蛇腹状に配置されていてもよい。
[第6実施形態]
本発明の第6実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第6実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図14は、本発明の第6実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図14では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路660を配置した構成において、冷却流路660に対向して第1の発熱素子230、第2の発熱素子235及び第3の発熱素子240を配置する例について説明する。第5の実施形態と同じ点については、説明を省略する。
本発明の第6実施形態では、各発熱素子と冷却流路との配置について説明する。第6実施形態で説明する発熱素子は、上述の各実施形態におけるいずれの発熱素子であってもよい。図14は、本発明の第6実施形態における発熱素子の配置について示す平面図である。図14では、図4に示した仕切り壁部10dに、冷却部60に代えて冷却流路660を配置した構成において、冷却流路660に対向して第1の発熱素子230、第2の発熱素子235及び第3の発熱素子240を配置する例について説明する。第5の実施形態と同じ点については、説明を省略する。
第6実施形態では、一定方向は軸方向Yである。第1の発熱素子230、第2の発熱素子235及び第3の発熱素子240は、軸方向Y(一定方向)に対して平行に配置されている。冷却流路660は、第1の固定部230aと第2の固定部230bとの間で往復して配置されている。冷却流路660は、第3の固定部235aと第4の固定部235bとの間で往復して配置されている。冷却流路660は、第5の固定部240aと第6の固定部240bとの間で往復して配置されている。冷却流路660は、第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間に配置されていない。冷却流路660は、第4の固定部235bと第5の固定部240aとの間に配置されていない。
冷却流路660は、冷媒が軸方向Y(一定方向)と平行な方向に流れる平行方向流路を有する。第1の発熱素子230、第2の発熱素子235及び第3の発熱素子240は、平行方向流路に対向して配置されている。冷却流路660は、冷媒が軸方向Y(一定方向)と直交する方向に流れる直交方向流路を有する。冷却流路660は、複数の平行方向流路を有する。冷却流路660は、複数の直交方向流路を有する。冷却流路660は、軸方向Y(一定方向)と直交する方向に対して、複数回折り返す蛇腹状に配置されている。冷却流路660は、軸方向Y(一定方向)に対して、複数回折り返す蛇腹状に配置されていてもよい。
<モータ1の作用・効果>
次に、モータ1の作用・効果について説明する。
次に、モータ1の作用・効果について説明する。
(1)上述の実施形態に係る発明においては、冷却流路360は、隣接する第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間以外に配置された。このため、冷却流路360は、第1の発熱素子230と第2の発熱素子235との間の冷却対象が存在しないことが明白である位置を通らず、効率の良い冷却を行うことができる。また、冷却流路360の配置スペースの有効活用によりモータ1を小型化することができる。また、各構成の配置に特徴を有するモータ1を提供することができる。
(2)また、一定方向を軸方向Yと直交する方向とした場合、冷却流路360は、冷媒が一定方向と直交する方向に流れる直交方向流路を有する。このため、複数の発熱素子(第1の発熱素子230、第2の発熱素子235)の一定方向と直交する方向の長さを網羅して複数の発熱素子を冷却することができ、効率の良い冷却を行うことができる。
(3)また、一定方向を軸方向Yと直交する方向とした場合、冷却流路360は、冷媒が一定方向と直交する方向に流れる複数の直交方向流路を有する。このため、複数の直交方向流路のそれぞれにより複数の発熱素子(第1の発熱素子230、第2の発熱素子235)のそれぞれを冷却することができ、効率の良い冷却を行うことができる。
(4)また、一定方向を軸方向Yと直交する方向とした場合、冷却流路560は、冷媒が一定方向と平行な方向に流れる複数の平行方向流路を有する。このため、複数の平行方向流路により複数の直交方向流路同士を接続することができ、連続した冷媒の流れで、複数の発熱素子を冷却することができ、効率の良い冷却を行うことができる。
(5)また、一定方向を軸方向Yと直交する方向とした場合、冷却流路560は、一定方向に対して蛇腹状に配置された。このため、蛇腹状の冷却流路560により複数の発熱素子を冷却することができ、効率の良い冷却を行うことができる。また、冷却流路560の配置スペースの有効活用によりモータ1を小型化することができる。
(6)また、冷却部60の上流側にモータ駆動用発熱素子130を固定した。このため、上流側の、より低温の冷媒によってモータ駆動用発熱素子130を冷却することができ、効率の良い冷却を行うことができる。
(7)また、モータ駆動用発熱素子130は複数のスイッチング素子を有し、充電器用発熱素子135は複数のスイッチング素子を有する。このため、冷却部60によってスイッチング素子を効率的に冷却できるとともに、スイッチング素子及び冷却部60の配置スペースの有効活用によりモータ1を小型化することができる。
(8)また、モータ駆動用発熱素子130と充電器用発熱素子135の複数のスイッチング素子はIGBTである。このため、冷却部60によってIGBTを効率的に冷却できるとともに、IGBT及び冷却部60の配置スペースの有効活用によりモータ1を小型化することができる。
(9)また、一定方向は軸方向Yである。このため、複数の発熱素子が軸方向Yに対して平行に固定され、発熱素子の数に依存した、軸方向Yと直交する方向におけるモータ1のサイズの大型化を防ぐことができる。
(10)また、一定方向は軸方向Yと直交する方向である。このため、複数の発熱素子が軸方向と直交する方向に対して平行に固定され、発熱素子の数に依存した、軸方向Yにおけるモータ1のサイズの大型化を防ぐことができる。
(11)また、ステータ収容部214、インバータ収容部207e、充電器収容部207fを有するハウジング210は、単一の部材である。このため、機電一体でモータ201を小型化することができる。
(12)また、冷却部260の冷媒が流れる方向と直交する面の断面積が、冷却部260のある箇所と別の箇所とで一定である。このため、冷媒が冷却部260を流れる際に受ける圧損を低減することができ、発熱素子の冷却を効率的に行うことができる。
(13)また、車両において、冷却流路360は、隣接する第2の固定部230bと第3の固定部235aとの間以外に配置された。このため、冷却流路360は、第1の発熱素子230と第2の発熱素子235との間の冷却対象が存在しないことが明白である位置を通らず、効率の良い冷却を行うことができる。また、冷却流路360の配置スペースの有効活用によりモータ1を小型化することができる。
上述した実施形態のモータの用途は、特に限定されない。上述した実施形態のモータは、例えば、車両に搭載される。また、上述した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲及び要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 モータ
10 ハウジング
20 ロータ
30 ステータ
60 冷却部
136 充電器
131 モータ駆動装置
10 ハウジング
20 ロータ
30 ステータ
60 冷却部
136 充電器
131 モータ駆動装置
Claims (13)
- 軸方向に延びる中心軸に沿って配置されるモータシャフトを有するロータと、
前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、
バッテリーから前記ステータに電力を供給するモータ駆動用インバータ部と、
前記バッテリーを充電する充電器用インバータ部を有する充電器と、
複数の発熱素子と、
前記ステータと前記モータ駆動用インバータ部と前記充電器とを収容するハウジングと、
を有し、
前記複数の発熱素子は、一定方向に対して平行に前記ハウジングに固定され、
前記ハウジングは、
冷媒が流れる冷却流路と、
前記複数の発熱素子を前記ハウジングに固定する複数の固定部と、
を有し、
前記複数の発熱素子は、
第1の発熱素子と、
第2の発熱素子と、
を有し、
前記複数の固定部は、
前記第1の発熱素子の一端に配置された第1の固定部と、
前記第1の発熱素子の他端に配置された第2の固定部と、
前記第2の発熱素子の一端に配置された第3の固定部と、
前記第2の発熱素子の他端に配置された第4の固定部と、
を有し、
前記第2の固定部は、前記第3の固定部と隣接し、
前記冷却流路は、前記第2の固定部と前記第3の固定部との間以外に配置された、
モータ。 - 前記冷却流路は、冷媒が前記一定方向と直交する方向に流れる直交方向流路を有する、
請求項1に記載のモータ。 - 前記冷却流路は、冷媒が前記一定方向と直交する方向に流れる複数の直交方向流路を有する、
請求項1に記載のモータ。 - 前記冷却流路は、冷媒が前記一定方向と平行な方向に流れる複数の平行方向流路を有する、
請求項3に記載のモータ。 - 前記冷却流路は、前記一定方向に対して蛇腹状に配置された、
請求項1から4のいずれか一項に記載のモータ。 - 第1の発熱素子は、モータ駆動用発熱素子であり、
第2の発熱素子は、充電器用発熱素子であり、
前記モータ駆動用発熱素子及び前記充電器用発熱素子は、前記冷却流路に沿った位置に固定され、
前記モータ駆動用発熱素子の固定位置は、前記充電器用発熱素子の固定位置よりも前記冷却流路の流れの上流側である、
請求項1から5のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記モータ駆動用発熱素子は、複数のスイッチング素子を有し、
前記充電器用発熱素子は、複数のスイッチング素子を有する、
請求項6に記載のモータ。 - 前記モータ駆動用発熱素子と前記充電器用発熱素子の前記複数のスイッチング素子は複数のIGBTである、
請求項7に記載のモータ。 - 前記一定方向は、軸方向である、
請求項1から8のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記一定方向は、軸方向と直交する方向である、
請求項1から8のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記ハウジングは、
前記ステータを収容するステータ収容部と、
前記ステータ収容部の径方向外側に位置し、前記モータ駆動用インバータ部を収容するインバータ収容部と、
前記ステータ収容部の径方向外側に位置し、前記充電器を収容する充電器収容部と、
を有し、
前記ステータ収容部、前記インバータ収容部及び前記充電器収容部を有する前記ハウジングは、単一の部材である、
請求項1から10のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記冷却流路内を前記冷媒が流れる方向で、前記冷媒が流れる方向と直交する方向での前記冷却流路の断面の面積が一定である、
請求項1から11のいずれか一項に記載のモータ。 - 軸方向に延びる中心軸に沿って配置されるモータシャフトを有するロータと、
前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、
バッテリーと、
前記バッテリーから前記ステータに電力を供給するモータ駆動用インバータ部と、
前記バッテリーを充電する充電器用インバータ部を有する充電器と、
複数の発熱素子と、
前記ステータと前記モータ駆動用インバータ部と前記充電器とを収容するハウジングと、
を有し、
前記モータの回転によって走行する車両において、
前記複数の発熱素子は、一定方向に対して平行に前記ハウジングに固定され、
前記ハウジングは、
冷媒が流れる冷却流路と、
前記複数の発熱素子を前記ハウジングに固定する複数の固定部と、
を有し、
前記複数の発熱素子は、
第1の発熱素子と、
第2の発熱素子と、
を有し、
前記複数の固定部は、
前記第1の発熱素子の一端に配置された第1の固定部と、
前記第1の発熱素子の他端に配置された第2の固定部と、
前記第2の発熱素子の一端に配置された第3の固定部と、
前記第2の発熱素子の他端に配置された第4の固定部と、
を有し、
前記第2の固定部は、前記第3の固定部と隣接し、
前記冷却流路は、前記第2の固定部と前記第3の固定部との間以外に配置された、
車両。
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