JP2024041397A - motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータに係り、更に詳細には、小型化可能なインバータ一体型のモータに関する。 The present invention relates to a motor, and more particularly to an inverter-integrated motor that can be miniaturized.
モータのコイルに電圧を印加するインバータとモータと一体化したインバータ一体型モータが知られている。 2. Description of the Related Art Inverter-integrated motors are known in which an inverter that applies voltage to a motor coil is integrated with a motor.
特許文献1には、モータの回転軸に冷却ファンを設け、ハウジングに設けた開口部から冷却空気を吸入し、インバータを冷却した冷却空気流をモータ側に流すインバータ一体型モータは、スイッチング素子の冷却性を確保しながら、小型化が可能である旨が開示されている。
しかしながら、インバータ一体型モータは、モータとインバータ部品とが、軸方向に並んで配置されているため、軸方向にスペースを要する。 However, the inverter-integrated motor requires space in the axial direction because the motor and the inverter components are arranged side by side in the axial direction.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータ軸方向の長さを短縮可能なインバータ一体型のモータを提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an inverter-integrated motor that can shorten the length of the motor in the axial direction.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、モータのコイルに電力を供給するインバータの電子部品を、モータの径方向外側かつハウジングに設けた冷却路の内側に配置することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive studies to achieve the above object, the inventor of the present invention has discovered that the electronic components of the inverter that supplies power to the coils of the motor are arranged radially outside the motor and inside the cooling path provided in the housing. The inventors have discovered that the above problems can be solved, and have completed the present invention.
即ち、本発明のモータは、軸中心に回転可能なロータと、ステータコアのスロットにコイルを有し、上記ロータを回転させるステータと、上記ステータを覆い固定するハウジングと、を備える。
そして、上記ハウジングが、少なくとも上記ステータの外周面を覆う部分に冷却路を有し、インバータの電子部品が、上記ステータの径方向外側かつ上記冷却路よりも内側に配置されていることを特徴とする。
That is, the motor of the present invention includes a rotor that is rotatable about its axis, a stator that has a coil in a slot of a stator core and rotates the rotor, and a housing that covers and fixes the stator.
The housing has a cooling passage at least in a portion covering the outer peripheral surface of the stator, and the electronic components of the inverter are arranged radially outside the stator and inside the cooling passage. do.
本発明によれば、インバータの電子部品を、モータの径方向外側かつハウジングに設けた冷却路の内側に配置することとしたため、モータと電子部品とを同時に冷却することができ、モータ軸方向の長さを短縮し、小型化できるインバータ一体型のモータを提供することができる。 According to the present invention, since the electronic components of the inverter are arranged radially outside the motor and inside the cooling path provided in the housing, the motor and electronic components can be cooled at the same time. It is possible to provide an inverter-integrated motor that can be shortened in length and downsized.
本発明のモータについて詳細に説明する。
図1に本発明のモータを軸と直交する方向で切った断面図を示す。
なお、図1では、コイル及び基板を省略して示している。
The motor of the present invention will be explained in detail.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the motor of the present invention taken in a direction perpendicular to the shaft.
Note that in FIG. 1, the coil and the substrate are omitted.
本発明のモータは、図1に示すように、軸中心に回転可能なロータ1と、ステータコア21のスロットにコイル22を有し、上記ロータ1を回転させるステータ2と、上記コイル22に供給する電力の周波数を制御し、モータの回転速度を制御するインバータ3とが、1つのハウジング4内に収められたインバータ一体型のモータである。
As shown in FIG. 1, the motor of the present invention includes a
ステータ2とロータ1から成るモータ部は、銅損や鉄損などの損失により発熱するので、連続運転を行う車両用モータなどでは、モータの外へ抜熱する構造が不可欠である。
Since the motor section consisting of the
本発明の上記ハウジング4は、ステータ2をその外周側から覆い、ハウジング4の内周面がステータ2の外周面に当接してステータ2を固定しており、少なくともステータ2の外周面を覆う部分に冷却路41を有し、冷却路41を流れる冷却水などにモータ部の熱を伝えて抜熱する。
The
また、インバータは温度が上昇すると寿命が低下し易いので、一般的には熱の影響を受けないよう、モータ部から離れた箇所に設置される。 Furthermore, since the life of the inverter tends to decrease as the temperature rises, the inverter is generally installed at a location away from the motor section so as not to be affected by heat.
本発明のモータは、インバータの電子部品31を上記ステータ2の径方向外側かつ上記冷却路41よりも内側に配置し、上記電子部品31を冷却路41に近接させることで、上記電子部品31からの抜熱効率を高めている。
In the motor of the present invention, the
したがって、インバータの電子部品31がモータ部の熱の影響を受けないように、インバータの電子部品31とモータ部とを離間させ、軸方向に並べて配置する必要がないので、インバータ電子部品31を発熱するステータ2の径方向外側近傍に配置することが可能であり、モータ軸方向の長さを短縮可能である。
Therefore, in order to prevent the inverter's
さらに、インバータの電子部品31とモータ部とを同時に冷却できるので、冷却路41の長さを短くすることができ、モータ全体の大きさを小型化できるだけでなく、冷却路41を流れる流体の圧損をも低減することができ、冷却に要する電力をも低減することができる。
Furthermore, since the
上記ハウジング4の冷却路41は、熱伝導性が高い材料で形成され、熱伝導性が高い材料としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などを挙げることができる。
The
また、図1に示すように、ステータ2の外周面に凹部23を形成し、この凹部23が形成された部位にインバータの電子部品31を配置することが好ましい。
Furthermore, as shown in FIG. 1, it is preferable that a
ステータコア21のスロットに設けられたコイル22から生じる磁界は、右ネジの法則によりコイル22が巻かれた軸方向に発生するので、ステータ2の径方向外側にインバータの電子部品31を配置すると、磁界の影響を受けてインバータの電子部品31の正常動作が妨げられることがある。
The magnetic field generated from the
ステータコア21を形成する電磁鋼板は透磁率が高く、空気は透磁率が低いので、ステータコア21の外周面に凹部23を形成すると、ステータ2の外周面に形成した凹部23では、図2に示すように、空気により磁束が通り難くなって磁束が疎になり、ステータコアの外周面に磁束が密な部分と疎な部分とを形成することができる。
The electromagnetic steel plate forming the
この磁束が疎になった領域にインバータの電子部品31を配置することで、磁界の影響を受け難くなり、インバータの正常動作が妨げられることを防止することができる。
上記コイル22の巻き方は、集中巻き、分布巻きのいずれであってもよい。
By arranging the
The
また、ステータ2の凹部23が形成された部位であれば、コイル22からの磁界の影響を受け難い。上記電子部品31はステータ2の外周面に形成した凹部23内に配置してもよいが、図1に示すように、ステータ2の外周面に当接したハウジングの内周面上でステータ2の外周面に形成した凹部23内に配置しても良い。このハウジング4面上に配置すると上記電子部品31が冷却路41に接することができるので好ましい。どちらに配置するかは、電子部品31の抜熱の要否等で判断する。
Furthermore, the portion of the
ハウジング4に形成した凹部内にインバータの電子部品31を配置することで、ステータ2の外周面とインバータの電子部品31との間に隙間が形成され、磁界の影響を受け難くなるだけでなく、ステータ2からの熱が伝わりにくくなると共にインバータの電子部品31が冷却路41に近くなるので、抜熱効率が向上する。
By arranging the inverter's
上記ステータ2の凹部23の形状は、インバータの電子部品31の形状に合わせて、上記電子部品31が磁界の影響を受け難くできる形状・大きさであればよいが、軸方向に延びる溝であることが好ましい。
The shape of the
ステータコア21は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成するので、ステータ2の凹部23の形状が軸方向に延びる溝であると、凹部23を形成するために形状が異なる複数種の電磁鋼板を用いる必要がなく、形状が同じ1種類の電磁鋼板を積層し、凹部23を有するステータコア21を形成できるので、低コスト化が可能である。
The
上記ステータ2外周面の磁束が疎になった領域に配置する電子部品31は、ディスクリート部品であることが好ましい。
It is preferable that the
ディスクリート部品は、単一の機能を持った電子部品であり、このディスクリート部品を複数組み合わせて、目的とする機能を実現する電子回路を形成するものである。 A discrete component is an electronic component that has a single function, and a plurality of these discrete components are combined to form an electronic circuit that achieves a desired function.
磁束が疎になった領域に配置する電子部品31が、電子回路全体が一体化されたモジュールでなく、大きさが小さいディスクリート部品であることで、ステータ2に形成する凹部23を小さくすることができ、磁気回路設計への影響を最小限にすることができる。
Since the
ディスクリート部品の中でも、電気エネルギーの制御や供給を行うパワー半導体は、磁界の影響を受け易いので、これを優先して上記磁束が疎になった領域に配置することが好ましい。 Among the discrete components, power semiconductors that control and supply electrical energy are easily affected by magnetic fields, so it is preferable to prioritize them and place them in the region where the magnetic flux is sparse.
上記パワー半導体としては、例えば、絶縁ゲート型バイポーラートランジスタ(IGBT)やダイオードなどを挙げることができ、これらのパワー半導体は、ステータコア21のスロットに巻かれたコイル22との距離が均等になるよう、図1に示すように、ステータの外周面に均等に分布して配置されていることが好ましい。
Examples of the power semiconductor include an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a diode, and these power semiconductors are arranged so that the distance from the
上記ディスクリート部品を複数組み合わせてインバータ回路を形成する基板32は、図3に示すように、ロータシャフト12を避けるように、ステータ2の外径と外径がほぼ同径のドーナツ形とし、その主面を軸と直交する方向に向けてステータ2の軸方向端部に配置することができる。
As shown in FIG. 3, the
ドーナツ形の基板32を上記のように配置することで、磁束が疎になった領域に配置したディスクリート部品と基板32との距離を短くすることができ、複数のディスクリート部品同士やコイル22とを電気的に接続可能にしてインバータ回路を形成することができる。
By arranging the donut-
本発明のモータは、軸方向の長さを短縮できるので、モータを車両に横置きしたとき、に、車両衝突時に変形したサイドメンバが干渉し、モータの損傷を回避することができる。加えて、モータの端部に設けられる変速機からの出力を車輪に伝える軸の長さを左右略均等にすることができ、上記左右の軸の長さが異なることにより生じるねじり量の差に対する補正が容易である。 Since the motor of the present invention can be shortened in length in the axial direction, when the motor is placed horizontally in a vehicle, it is possible to avoid damage to the motor due to interference from side members deformed during a vehicle collision. In addition, the length of the shaft that transmits the output from the transmission provided at the end of the motor to the wheels can be made approximately equal on the left and right sides, which helps to compensate for the difference in torsion caused by the difference in the length of the left and right shafts. Easy to correct.
1 ロータ
11 ロータコア
12 ロータシャフト
2 ステータ
21 ステータコア
22 コイル
23 凹部
3 インバータ
31 電子部品(ディスクリート部品)
32 基板
33 平滑コンデンサ
34 PNコネクタ
4 ハウジング
41 冷却路
1
32
Claims (5)
ステータコアのスロットにコイルを有し、上記ロータを回転させるステータと、
上記ステータを覆い固定するハウジングと、を備えるモータであって、
上記ハウジングが、少なくとも上記ステータの外周面を覆う部分に冷却路を有し、
インバータの電子部品が、上記ステータの径方向外側かつ上記冷却路よりも内側に配置されていることを特徴とするモータ。 A rotor rotatable about an axis;
a stator having coils in slots of a stator core for rotating the rotor;
a housing that covers and fixes the stator,
the housing has a cooling passage at least in a portion covering an outer circumferential surface of the stator,
A motor, characterized in that electronic components of an inverter are arranged radially outside the stator and inside the cooling path.
上記電子部品が、上記凹部が形成された部位に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。 The stator has a recess in a part of an outer circumferential surface as viewed in the axial direction,
2. The motor according to claim 1, wherein the electronic component is disposed in the portion where the recess is formed.
上記基板は、その主面が軸と直交する方向に配置されており、
上記ディスクリート部品の端子と上記コイルのコイルエンドとが上記基板に固定され、
上記ディスクリート部品と上記コイルとが電気的に接続可能であることを特徴とする請求項4に記載のモータ。 having a substrate at an axial end of the stator;
The above-mentioned substrate is arranged with its main surface in a direction perpendicular to the axis,
A terminal of the discrete component and a coil end of the coil are fixed to the board,
The motor according to claim 4, wherein the discrete component and the coil are electrically connectable.
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