JP5649737B2

JP5649737B2 - 機電一体型モジュール

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Publication number: JP5649737B2
Application number: JP2013534639A
Authority: JP
Inventors: 義浩深山; 守田　正夫; 正夫守田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2032-08-10
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Description

この発明は、インバータ装置が回転電機の軸方向の反負荷側に配置された機電一体型モジュールに関し、特に回転電機の回転軸を軸支する反負荷側のエンドフレーム構造に関するものである。

従来のインバータ一体型モータは、多相インバータモジュールをモータ部の軸方向の反負荷側に配置して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３９７４９号公報

従来のインバータ一体型モータでは、モータ部の回転軸の反負荷側を支持するエンドフレームが、円筒状の軸受部が突設された平板により構成されているので、エンドフレームの剛性が小さい。そこで、モータ部のロータの荷重がエンドフレームにかかり、エンドフレームがゆがんで軸ずれを発生するという問題があった。
また、軸ずれの発生を抑えるために、エンドフレームの厚みを厚くして剛性を高めることが考えられるが、エンドフレームの厚みを厚くすることはモータ部の軸長を長くすることにつながる。例えば、従来のインバータ一体型モータを電気自動車などの限られたスペース内に搭載する場合には、モータ部の軸長が長くなると、その分インバータの冷却容積が少なくなり、インバータを十分に冷却できなくなるという新たな問題が生じる。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、回転電機の反負荷側エンドフレームに回転軸の反負荷側端部を軸支する反負荷側軸受部に加えて回転電機のハウジングの周壁部に接する環状の第１フランジ部を突設して、反負荷側エンドフレームを厚くすることなく、反負荷側エンドフレームの剛性を高めて、軸ずれの発生を抑えることができる機電一体型モジュールを得ることを目的とする。

この発明による機電一体型モジュールは、円筒状の周壁部および該周壁部の軸方向両端に配置される負荷側エンドフレームおよび反負荷側エンドフレームを有するハウジング、円環状のステータコアおよび該ステータコアに巻装されたステータコイルを有し、該ステータコアを上記周壁部に内嵌状態に収納されて、上記ハウジングに保持されるステータ、および上記負荷側エンドフレームと上記反負荷側エンドフレームとに軸支されて上記ステータの内周側に回転可能に配設されるロータを備えた回転電機と、インバータ冷却器を介在させて上記回転電機の反負荷側に一体に組み込まれ、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、を備えている。そして、上記反負荷側エンドフレームは、平板状の基部と、上記ロータに面する上記基部の表面の中央側から軸方向に突設され、該ロータの回転軸の反負荷側端部に装着される反負荷側軸受を収納、保持する筒状の反負荷側軸受部と、上記基部の表面の外周縁部から軸方向に突設され、上記周壁部の反負荷側端面に接する環状の第１フランジ部と、上記基部の表面の上記反負荷側軸受部と上記第１フランジ部との間に、それぞれ、所定の突出高さで径方向に延設されて、周方向に１つ以上配設された反負荷側リブと、を備え、上記反負荷側軸受部と上記第１フランジ部の少なくとも一方は、上記ステータコイルと軸方向位置が重なり、かつ上記ステータコイルと非接触状態に配置され、上記反負荷側リブは、上記ステータコイルと軸方向位置が重なり、かつ上記ステータコイルと非接触状態に配置され、上記ステータコイルは、上記ステータコアのティースのそれぞれに巻回された複数の集中巻コイルにより構成され、上記反負荷側リブのそれぞれは、周方向に隣り合う上記集中巻コイル間を通って径方向に延在している。

この発明によれば、筒状の反負荷側軸受部が基部の表面の中央側から軸方向に突設され、かつ環状のフランジ部が基部の表面の外周縁部から軸方向に突設されているので、基部の厚みを厚くすることなく、反負荷側エンドフレームの剛性を高めることができる。そこで、機電一体型モジュールの軸長を増大させることなく、軸ずれの発生を抑えることができる。

この発明の実施の形態１に係る機電一体型モジュールを示す断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。この発明の実施の形態２に係る機電一体型モジュールを示す断面図である。この発明の実施の形態３に係る機電一体型モジュールを示す断面図である。この発明の実施の形態４に係る機電一体型モジュールを示す要部断面図である。この発明の実施の形態５に係る機電一体型モジュールを示す要部断面図である。この発明の実施の形態６に係る機電一体型モジュールを示す断面図である。

以下、本発明による機電一体型モジュールの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る機電一体型モジュールを示す断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

図１乃至図３において、機電一体型モジュール１００は、外部から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置５０と、インバータ装置５０で変換された交流電力が供給されて回転駆動する回転電機としてのモータ１と、を有し、インバータ装置５０がインバータ冷却器４０を介してモータ１の反負荷側に一体に組み込まれて構成されている。

モータ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に回転可能に配設されたロータ２０と、ロータ２０を囲繞するようにハウジング２に取り付けられたステータ３１と、を備えている。

ハウジング２は、円盤状の底部４および底部４の外周縁部から軸方向に延設された円筒部５からなる有底円筒状のフレーム３と、円筒部５内に嵌着されて円筒部５とともにハウジング２の周壁部を構成する円筒部材９と、フレーム３の開口を塞口するようにフレーム３に締結される端板１２と、を備えている。ここで、底部４が負荷側エンドフレームを構成し、端板１２が反負荷側エンドフレームを構成する。フレーム３、円筒部材９および端板１２は、例えば、アルミニウムを用いてダイカストにより製造されるが、材料は良熱伝導金属であればアルミニウムに限定されず、製造方法もダイカストに限定されない。

フレーム３の底部４には、軸挿通孔６が軸心位置を貫通するように形成され、負荷側軸受部７が軸挿通孔６のフレーム３の開口側の孔径を拡張して円環状に形成されている。さらに、負荷側リブ８が、底部４のフレーム３の開口側の面に、それぞれ、所定の延出高さで、径方向に延在して、周方向に所定のピッチで複数配設されている。螺旋溝１０が円筒部材９の外周面に軸方向一端から他端側に螺旋状に凹設されている。

端板１２は、円筒部５と同等の外径を有する平板状の基部１３と、基部１３の一面の中央側に同軸に円筒状に突設された反負荷側軸受部１４と、基部１３の一面の外周縁部に円筒状に突設された第１フランジ部１５と、基部１３の一面の反負荷側軸受部１４と第１フランジ部１５との間に、それぞれ、所定の延出高さで径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで配設された複数の反負荷側リブ１７と、基部１３の他面の外周縁部に円筒状に突設された第２フランジ部１８と、基部１３の他面の中央側に同軸に円筒状に突設され、反負荷側軸受部１４の外径側に位置する第３フランジ部１９と、を備えている。

そして、円筒部材９がその軸方向他端を底部４に向けて円筒部５内に内嵌状態に嵌合され、端板１２が円筒部５の開口を塞口するようにフレーム３にねじなどにより締結される。これにより、端板１２の第１フランジ部１５が円筒部５および円筒部材９からなる周壁部の反負荷側端面に接し、フレーム３の開口側から底部４側に至る螺旋状のモータ側冷媒通路１１が構成される。また、連通溝１６が、モータ側冷媒通路１１の軸方向一端に面するように、第１フランジ部１５に凹設され、後述する連通穴４５とともにモータ側冷媒通路１１の注入口を構成する。また、排水口（図示せず）が、モータ側冷媒通路１１の軸方向他端と外部とを連通するように円筒部５に形成されている。ここで、モータ側冷媒通路１１は、構成部材同士の接触により封止されているが、構成部材間にＯリングなどの封止部材を介装させてもよい。なお、モータ側冷媒通路１１が回転電機側冷媒通路である。

ロータ２０は、電磁鋼板などの磁性薄板を積層して構成された円筒状のロータコア２１と、それぞれ、ロータコア２１を軸方向に貫通するように形成されて、周方向に等角ピッチで配設された２０個の磁石収納穴２３のそれぞれに収納、固着された２０個の永久磁石２２と、回転軸２４と、ロータコア２１を回転軸２４に固定するスパイダ２５およびクランパ２８と、を備えている。永久磁石２２は、径方向外側の極性がＮ極とＳ極とに周方向に交互になるように配設されている。スパイダ２５は、非磁性材料で作製され、円筒部２６と、円筒部２６の軸方向一端の周方向の全周から径方向外方に延在する環状のフランジ部２７と、から構成されている。クランパ２８は、非磁性材料で、スパイダ２５の円筒部２６に外嵌状態に嵌合可能なリング状平板に作製されている。

ロータコア２１は、軸方向他端側から円筒部２６に外嵌状態に嵌合され、軸方向他端側から円筒部２６に外嵌状態に嵌合されたクランパ２８によりフランジ部２７に押圧されてスパイダ２５に固定状態に組み付けられる。そして、回転軸２４がロータコア２１を組み付けたスパイダ２５の軸心位置に圧入、固着されて、ロータ２０が組み立てられる。なお、フランジ部２７およびクランパ２８の外径は、ロータコア２１の外径以下、かつロータコア２１に組み込まれた永久磁石２２の最内径より大きい。

ロータ２０は、回転軸２４の軸方向他端側を負荷側軸受部７に収納された負荷側軸受２９を介して底部４に支持され、回転軸２４の軸方向一端を反負荷側軸受部１４に収納された反負荷側軸受３０を介して端板１２に支持されて、ハウジング２内に回転可能に配設されている。

ステータ３１は、電磁鋼板などの磁性薄板を積層して構成され、円環状のコアバック３３、およびそれぞれコアバック３３の内周面から径方向内方に延在して、周方向に等角ピッチで配列された２４個のティース３４を有するステータコア３２と、絶縁被覆された導体線をティース３４のそれぞれに絶縁材で作製されたインシュレータ３７を介して集中巻きに巻回して作製された２４個の集中巻コイル３６から構成されるステータコイル３５と、を備えている。ここで、例えば、それぞれ、周方向に隣り合う６個の集中巻コイル３６を並列に接続して６つの相コイルが構成され、それぞれ、３つの相コイルをＹ結線して２つの３相交流巻線が構成される。

ステータ３１は、ステータコア３２を円筒部材９に内嵌状態に嵌合させて、ロータコア２１の外周側に回転軸２４と同軸に、ハウジング２に保持されている。このとき、負荷側および反負荷側リブ８，１７のそれぞれは、図３に示されるように、周方向に隣り合う集中巻コイル３６間を通って径方向に延在している。

このように構成されたモータ１は、極数２０、スロット数２４のインナーロータ型の３相モータとして動作する。

インバータ冷却器４０は、端板１２と、リング平板状に作製され、一面をインバータモジュール搭載面とする冷却フレーム４２と、冷却フレーム４２の他面に、それぞれ、所定の延出高さで周方向に延設されて、径方向に３層に配設された流路用リブ４３と、を備えている。そして、冷却フレーム４２が、冷却フレーム４２の外周側と内周側を上述した端板１２の第２フランジ部１８と第３フランジ部１９に接するように端板１２にねじなどにより締結され、環状のインバータ冷却室４１が構成される。そして、第２フランジ部１８および第３フランジ部１９が、それぞれ、インバータ冷却室４１の外周壁および内周壁を構成している。最内層の流路用リブ４３と最外層の流路用リブ４３の端部が、図２に示されるように、折り返し用リブ４７により連結されている。そこで、流路用リブ４３は、端板１２の他面に接し、インバータ冷却室４１内に、注入口４４から流入した冷媒としての冷却水が外周側を周方向に２列になって約３６０度流れた後折り返され、内周側を周方向に２列になって逆方向に約３６０度流れて、連通穴４５から排出されるインバータ側冷媒通路４６を構成している。また、連通穴４５は、端板１２の第１フランジ部１５に形成された連通溝１６に開口し、モータ側冷媒通路１１とインバータ側冷媒通路４６とを連通している。なお、連通穴４５および連通溝１６がモータ側冷媒通路１１とインバータ側冷媒通路４６とを連通する連通路を構成する。

ここで、インバータ側冷媒通路４６は、構成部材同士の接触により封止されているが、構成部材間にＯリングなどの封止部材を介装させてもよい。流路用リブ４３が一体に成形された冷却フレーム４２は、例えば、アルミニウムを用いてダイカストにより製造されるが、材料は良熱伝導金属であればアルミニウムに限定されず、製造方法もダイカストに限定されない。

インバータ装置５０は、冷却フレーム４２のインバータモジュール搭載面に周方向に等間隔で配設された６個のインバータモジュール５１と、インバータモジュール５１の駆動を制御する駆動回路基板５２と、インバータモジュール５１および駆動回路基板５２を覆うように配置されて冷却フレーム４２にねじなどにより締結され、インバータモジュール５１および駆動回路基板５２を保護する保護カバー５３と、を備えている。なお、インバータモジュール５１は、例えば２in１インバータモジュールであり、それぞれ、その交流出力端子が接続導体（図示せず）を介して集中巻コイル３６に接続される。２in１インバータモジュールを構成する上アーム側スイッチング素子および下アーム側スイッチング素子には、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子が用いられる。また、スイッチング素子に使用される半導体材料には、ケイ素、炭化ケイ素、窒化ガリウムなどが用いられる。

このように構成された機電一体型モジュール１００は、外部電源から供給された直流電力がインバータ装置５０により交流電力に変換され、ステータコイル３５に供給される。これにより、ステータ３１に回転磁界が発生される。このステータ３１の回転磁界と永久磁石２２による磁界との相互作用により回転力が発生し、ロータ２０が回転駆動され、その回転トルクが回転軸２４を介して出力される。

そして、冷却水が、注入口４４からインバータ側冷媒通路４６に供給され、インバータ側冷媒通路４６を流通する。インバータ側冷媒通路４６を流通した冷却水は、連通穴４５および連通溝１６を通ってモータ側冷媒通路１１に流入し、モータ側冷媒通路１１を流通し、フレーム３の底部４側から外部に排出される。

インバータモジュール５１のスイッチング素子での発熱は、冷却フレーム４２に伝達され、インバータ側冷媒通路４６を流通する冷却水に放熱され、インバータモジュール５１の温度上昇が抑制される。ステータコイル３５での発熱は、ステータコア３２を介して円筒部材９に伝達され、モータ側冷媒通路１１を流通する冷却水に放熱され、ステータ３１の温度上昇が抑制される。モータ１内部の熱は、負荷側リブ８から底部４を通って円筒部５に伝達され、モータ側冷媒通路１１を流通する冷却水に放熱されるとともに、反負荷側リブ１７から基部１３に伝達され、インバータ側冷媒通路４６を流通する冷却水に放熱され、モータ１内部の温度上昇が抑制される。

この実施の形態１によれば、端板１２が、基部１３の一面中央側に円筒状に突設された反負荷側軸受部１４に加えて、基部１３の一面外周縁部に環状に突設された第１フランジ部１５を備えているので、基部１３の厚みを厚くすることなく、端板１２の剛性を高められる。そこで、端板１２がロータ２０の荷重によりゆがみにくくなり、端板１２のゆがみに起因する軸ずれの発生を抑制することができる。また、基部１３の厚みを厚くする必要がないので、モータ１の軸長が長くならない。そこで、機電一体型モジュール１００を電気自動車などの限られたスペース内に搭載しても、インバータ冷却室４１の容積を十分に確保でき、インバータモジュール５１を十分に冷却できる。

反負荷側リブ１７が、それぞれ、基部１３の一面に所定の延出高さで径方向に延設されて、周方向に複数配設されている。そして、反負荷側リブ１７の延在方向は環状の第１フランジ部１５の延在方向と直交しているので、端板１２のねじれ方向に対する剛性が高められる。そこで、ロータ２０の荷重による端板１２のゆがみの発生が一層抑制される。
反負荷側リブ１７が集中巻コイル３６間を通って径方向に延設されているので、モータ１の軸長を長くすることなく、反負荷側リブ１７の径方向の延設長さを長くでき、端板１２の剛性を一層高めることができる。

第２フランジ部１８および第３フランジ部１９が、基部１３の裏面の外周側および内周側に環状に突設されているので、端板１２の剛性を一層高めることができる。また、第２フランジ部１８および第３フランジ部１９が、インバータ冷却室４１の外周壁および内周壁を構成しているので、インバータ冷却室４１の容積が少なくならず、インバータ冷却器４０の冷却性能を損なうことなく、端板１２の剛性を高めることができる。さらに、端板１２がインバータ冷却器４０の一部を構成しているので、機電一体型モジュール１００の軸長がその分短くなる。

回転軸２４の反負荷側端部が端板１２の基部１３から延出せず、かつ環状の第３フランジ部１９が基部１３の裏面に形成されているので、占有容積の大きなコンデンサや回転角センサなどのセンサ類を第３フランジ部１９の内周側のスペースに設置でき、機電一体型モジュール１００の小型化が図られる。また、第３フランジ部１９の内周側のスペースに設置されたコンデンサや回転角センサなどのセンサ類は、インバータモジュール５１が搭載される冷却フレーム４２と離れているので、インバータモジュール５１での発熱の影響を受けにくい。

流路用リブ４３が、冷却フレーム４２の基部１３と相対する面に、それぞれ、所定の延出高さで周方向に延設されて、径方向に３層に配設され、注入口４４から流入した冷却水がインバータ冷却室４１の外周側を周方向に２列になって約３６０度流れ、折り返されてインバータ冷却室４１の内周側を周方向に２列になって逆方向に約３６０度流れて、連通穴４５から排出されるインバータ側冷媒通路４６を構成している。そこで、冷却水の温度は注入口４４から連通穴４５に向って漸次高くなるが、冷却水は外周側の冷媒通路を周方向に約３６０度流れた後、折り返されてその内周側の冷媒通路を逆向きに周方向に約３６０度流れるので、周方向における冷却水の温度が均一化される。これにより、冷却フレーム４２のインバータ搭載面に周方向に並んで搭載されている６個のインバータモジュール５１の冷却ムラが抑制される。

モータ側冷媒通路１１が周壁部内に反負荷側から負荷側に至るように螺旋状に形成されているので、ステータコイル３５での発熱を効果的に放熱でき、ステータ３１の温度上昇を抑えることができる。また、モータ側冷媒通路１１とインバータ側冷媒通路４６とが連通穴４５および連通溝１６を介して連通されているので、給水ポートおよび排水ポートが１つとなり、配管が容易となる。

ロータコア２１がスパイダ２５を介して回転軸２４に取り付けられている。そこで、スパイダ２５の円筒部２６の反負荷側端部の内周側を切り欠いて、当該切欠部に反負荷側軸受部１４の先端側を収納させることで、モータ１の軸長を短くすることができる。さらに、当該切欠部の内径を大きくすることで、反負荷側軸受部１４の肉厚を厚くすることができ、端板１２の剛性を高めることができる。
負荷側リブ８が、それぞれ、フレーム３の底部４の開口側の面に、所定の延出高さで径方向に延設されて、周方向に複数配設されているので、底部４の剛性が高められ、軸ずれの発生が抑制される。

なお、上記実施の形態１では、インバータ冷却室４１の外周壁および内周壁を構成するフランジ部を端板１２の基部１３に形成するものとしているが、インバータ冷却室４１の外周壁および内周壁を構成するフランジ部を冷却フレーム４２に形成してもよい。
また、上記実施の形態１では、モータ１の極数を２０、スロット数を２４としているが、極数およびスロット数はこれに限定されない。
また、上記実施の形態１では、インバータモジュール５１の個数を６としているが、インバータモジュール５１の個数はこれに限定されない。

また、上記実施の形態１では、冷却水が、インバータ冷却器４０に供給され、インバータ側冷媒通路４６を流れてインバータ装置５０を冷却した後、モータ側冷媒通路１１を流れてモータ１を冷却して排出されるようになっているが、例えば、インバータ装置５０に使われる半導体を炭化ケイ素などの高耐熱素子とし、冷媒が、モータ側冷媒通路１１に供給され、モータ側冷媒通路１１を流れてモータ１を冷却した後、インバータ側冷媒通路４６を流れてインバータ装置５０を冷却して排出されるようにしてもよい。
また、上記実施の形態１では、負荷側および反負荷側リブ８，１７が底部４および基部１３に周方向に複数配設されているものとしているが、少なくとも１つの負荷側および反負荷側リブ８，１７が底部４および基部１３に配設されていれば、底部４および基部１３の剛性が高められる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る機電一体型モジュールを示す断面図である。

図４において、負荷側リブ８Ａが、底部４の開口側の面の反負荷側軸受部１４とステータコイル３５との間に、それぞれ、所定の延出高さで径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで複数配設されている。反負荷側リブ１７Ａが、基部１３の一面の反負荷側軸受部１４とステータコイル３５との間に、それぞれ、所定の延出高さで径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで複数配設されている。第３フランジ部１９が、基部１３の他面の中央側に同軸に円筒状に突設され、反負荷側軸受部１４の内径側に位置している。流路用リブ５５ａが、基部１３の他面の第２フランジ部１８と第３フランジ部１９との間に、それぞれ、所定の延出高さで周方向に延設されて、径方向に５層に配設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２による機電一体型モジュール１０１では、冷却フレーム４２が、冷却フレーム４２の外周側と内周側を端板１２Ａの第３フランジ部１９と第２フランジ部１８に接するように端板１２Ａにねじなどにより締結され、環状のインバータ冷却室４１Ａが構成される。なお、図示されていないが、径方向に５層に配設された流路用リブ５５ａ端部が、折り返し用リブにより連結されている。そこで、流路用リブ５５ａは、冷却フレーム４２の他面に接し、インバータ冷却室４１Ａ内に、注入口４４から流入した冷却水が外周側を周方向に２列になって順方向に約３６０度流れ、折り返されて中央側を周方向に２列になって逆方向に約３６０度流れ、さらに折り返されて内周側を周方向に２列になって順方向に約３６０度流れて、連通穴４５から排出されるインバータ側冷媒通路４６Ａを構成している。したがって、インバータ冷却器４０Ａにおいても、周方向における冷却水の温度が均一化され、冷却フレーム４２のインバータ搭載面に周方向に並んで搭載されている６個のインバータモジュール５１の冷却ムラが抑制される。

インバータ冷却室４１Ａの内周壁を構成する第３フランジ部１９が反負荷側軸受部１４の内径側に位置しているので、反負荷側軸受３０での発熱は反負荷側軸受部１４および基部１３を介してインバータ側冷媒通路４６Ａを流れる冷却水に放熱される。そこで、反負荷側軸受３０が効果的に冷却され、長寿命化が図られる。

インバータ側冷媒通路４６Ａを画成する流路用リブ５５ａが基部１３の他面に形成されているので、端板１２Ａの剛性が高められる。そこで、基部１３の厚みを薄くすることができ、機電一体型モジュール１０１の軸長を短くすることができる。

負荷側リブ８Ａおよび反負荷側リブ１７Ａがステータコイル３５の内周側に位置している。そこで、負荷側リブ８Ａおよび反負荷側リブ１７Ａをステータコイル３５に影響されずに配置できるので、モータ１の軸長を増大することなく、負荷側リブ８Ａおよび反負荷側リブ１７Ａの本数を増やすことができ、底部４および端板１２Ａの剛性が高められる。この構成は、ステータコイルを径方向に横切って負荷側リブ８Ａおよび反負荷側リブ１７Ａを配設できない場合、つまりステータコイルが分布巻き巻線で構成されるような場合や多数の渡り線がステータコイルにある場合に、特に有効である。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る機電一体型モジュールを示す断面図である。

図５において、４つの流路用リブ５５ａと１つの流路用リブ５５ｂとが、基部１３の他面の第２フランジ部１８と第３フランジ部１９との間に、それぞれ、所定の延出高さで周方向に延設されて、径方向に５層に配設されている。流路用リブ５５ｂの厚みは流路用リブ５５ａより厚い。そして、接続導体５６が、電気的絶縁を確保されて流路用リブ５５ｂを貫通し、インバータモジュール５１の交流出力端子と集中巻コイル３６とを接続している。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。

この実施の形態３による機電一体型モジュール１０２では、冷却フレーム４２をねじなどにより厚肉の流路用リブ５５ｂに締結できるので、冷却フレーム４２の取り付けが容易となるとともに、インバータ冷却器４０Ａの強度が高められる。
接続導体５６が、流路用リブ５５ｂを貫通して、インバータモジュール５１の交流出力端子と集中巻コイル３６とを接続しているので、インバータモジュール５１の交流出力端子と集中巻コイル３６との接続が容易となる。さらに、集中巻コイル３６およびインバータモジュール５１での発熱が接続導体５６を介してインバータ側冷媒通路４６Ａを流通する冷却水に放熱され、集中巻コイル３６およびインバータモジュール５１が効果的に冷却される。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係る機電一体型モジュールを示す要部断面図である。

図６において、１つの流路用リブ４３と２つの流路用リブ４３ａが、冷却フレーム４２の他面に、それぞれ、所定の延出高さで周方向に延設されて、径方向に３層に配設されている。流路用リブ４３は基部１３の他面に接する延出高さである。流路用リブ４３ａは流路用リブ４３の径方向両側に配設され、その延出高さは流路用リブ４３より短い。２つの補強用リブ５７が、基部１３の他面に、それぞれ、流路用リブ４３ａと相対するように周方向に延在して形成されている。補強用リブ５７は、相対する流路用リブ４３ａに接する延出高さであり、その厚みは流路用リブ４３ａより厚い。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態４による機電一体型モジュール１０３では、冷却フレーム４２が、冷却フレーム４２の外周側と内周側を端板１２Ｂの第２フランジ部１８と第３フランジ部１９に接するように端板１２Ｂにねじなどにより締結され、環状のインバータ冷却室４１が構成される。そして、流路用リブ４３が基部１３の他面に接し、流路用リブ４３ａが補強用リブ５７の延出端面に接し、インバータ冷却室４１内にインバータ側冷媒通路４６を構成している。
そこで、補強用リブ５７が基部１３の他面に、それぞれ、流路用リブ４３ａと相対するように周方向に延在して形成されているので、インバータ冷却室４１の容積を少なくすることなく、端板１２Ｂの剛性が高められる。

実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５に係る機電一体型モジュールを示す要部断面図である。

図７において、２つの補強用リブ５７ａが、基部１３の他面に、それぞれ、流路用リブ４３ａと相対するように周方向に延在して形成されている。補強用リブ５７ａは、相対する流路用リブ４３ａに接する延出高さである。また、補強用リブ５７ａは、根元側から延出端部に向って漸次細くなる先細り状に形成され、その延出端部の厚みが流路用リブ４３ａの厚みに等しい。
なお、他の構成は上記実施の形態４と同様に構成されている。

この実施の形態５による機電一体型モジュール１０４においても、補強用リブ５７ａが基部１３の他面に、それぞれ、流路用リブ４３ａと相対するように周方向に延在して形成されているので、インバータ冷却室４１の容積を少なくすることなく、端板１２Ｃの剛性が高められる。
また、補強用リブ５７ａが根元側から延出端部に向って漸次細くなる先細り形状に形成され、その延出端部の厚みが流路用リブ４３ａの厚みに等しいので、冷却水の流れ方向と直交する冷媒通路断面において、流路用リブ４３ａが補強用リブ５７ａに滑らかに接続する。そこで、流路用リブ４３ａと補強用リブ５７ａとの接続部での冷却水の乱れの発生が抑制され、補強用リブ５７ａを形成することに起因する冷却能力の低下を抑えることができる。補強用リブ５７ａが延出方向に先細り形状に形成されているので、ダイカストによる端板１２Ｃの作製が容易となる。

実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６に係る機電一体型モジュールを示す断面図である。

図８において、負荷側リブ８Ｂが、底部４のフレーム３の開口側の面に、それぞれ、所定の延出高さで、集中巻コイル３６間を通って径方向に延在して、周方向に所定のピッチで配設されている。さらに、負荷側リブ８Ｂは、円筒部５の内周面に接している。なお、図示されていないが、円筒部材９の軸方向の他端には、負荷側リブ８Ｂを挿通させる切り欠きが形成されている。

内周側リブとしての反負荷側主リブ５８Ａが、基部１３の一面の反負荷側軸受部１４とステータコイル３５との間に、それぞれ、所定の延出高さで径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで配設されている。そして、反負荷側主リブ５８Ａは、反負荷側軸受部１４の外周面に接している。外周側リブとしての反負荷側副リブ５８Ｂが、基部１３の一面のステータコイル３５と第１フランジ部１５との間に、それぞれ、所定の延出高さで径方向に延設されて、周方向に所定のピッチで配設されている。反負荷側副リブ５８Ｂは、それぞれ、反負荷側主リブ５８Ａの径方向外側に位置し、第１フランジ部１５の内周面に接している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態６による機電一体型モジュール１０５では、底部４の開口側の面に形成された負荷側リブ８Ｂが円筒部５の内周面に接しているので、底部４の剛性を高めることができる。

基部１３のロータ２０側の面に形成された反負荷側主リブ５８Ａが反負荷側軸受部１４の外周面に接しているので、端板１２Ｄの剛性を高めることができる。さらに、反負荷側副リブ５８Ｂが第１フランジ部１５の内周面に接しているので、端板１２Ｄの剛性を一層高めることができる。そこで、基部１３の厚みを薄くすることができ、機電一体型モジュール１０５の軸長を短くすることができる。
反負荷側軸受３０での発熱が反負荷側軸受部１４を介して反負荷側主リブ５８Ａに伝達され、反負荷側主リブ５８Ａから放熱されるので、反負荷側軸受３０が効果的に冷却され、反負荷側軸受３０の長寿命化が図られる。

反負荷側主リブ５８Ａと反負荷側副リブ５８Ｂとがステータコイル３５の内径側と外径側とに分かれて配設されているので、反負荷側の集中巻コイル３６間のスペースを利用して、ステータコイル３５の渡り線および結線部を反負荷側に取り出すことができる。

なお、上記実施の形態６では、負荷側リブ８Ｂが、集中巻コイル３６間を通って径方向に延在するように底部４のフレーム３の開口側の面に形成されているものとしているが、負荷側リブは、反負荷側のリブと同様に、ステータコイルの内径側と外径側とに分離して底部の開口側の面に形成してもよい。
また、上記各実施の形態では、回転電機としてモータを用いる場合について説明しているが、回転電機は、交流発電機や交流発電電動機を用いてもよい。

Claims

円筒状の周壁部および該周壁部の軸方向両端に配置される負荷側エンドフレームおよび反負荷側エンドフレームを有するハウジング、円環状のステータコアおよび該ステータコアに巻装されたステータコイルを有し、該ステータコアを上記周壁部に内嵌状態に収納されて、上記ハウジングに保持されるステータ、および上記負荷側エンドフレームと上記反負荷側エンドフレームとに軸支されて上記ステータの内周側に回転可能に配設されるロータを備えた回転電機と、
インバータ冷却器を介在させて上記回転電機の反負荷側に一体に組み込まれ、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、を備え、
上記反負荷側エンドフレームは、平板状の基部と、上記ロータに面する上記基部の表面の中央側から軸方向に突設され、該ロータの回転軸の反負荷側端部に装着される反負荷側軸受を収納、保持する筒状の反負荷側軸受部と、上記基部の表面の外周縁部から軸方向に突設され、上記周壁部の反負荷側端面に接する環状の第１フランジ部と、上記基部の表面の上記反負荷側軸受部と上記第１フランジ部との間に、それぞれ、所定の突出高さで径方向に延設されて、周方向に１つ以上配設された反負荷側リブと、を備え、
上記反負荷側軸受部と上記第１フランジ部の少なくとも一方は、上記ステータコイルと軸方向位置が重なり、かつ上記ステータコイルと非接触状態に配置され、
上記反負荷側リブは、上記ステータコイルと軸方向位置が重なり、かつ上記ステータコイルと非接触状態に配置され、
上記ステータコイルは、上記ステータコアのティースのそれぞれに巻回された複数の集中巻コイルにより構成され、
上記反負荷側リブのそれぞれは、周方向に隣り合う上記集中巻コイル間を通って径方向に延在していることを特徴とする機電一体型モジュール。
円筒状の周壁部および該周壁部の軸方向両端に配置される負荷側エンドフレームおよび反負荷側エンドフレームを有するハウジング、円環状のステータコアおよび該ステータコアに巻装されたステータコイルを有し、該ステータコアを上記周壁部に内嵌状態に収納されて、上記ハウジングに保持されるステータ、および上記負荷側エンドフレームと上記反負荷側エンドフレームとに軸支されて上記ステータの内周側に回転可能に配設されるロータを備えた回転電機と、
インバータ冷却器を介在させて上記回転電機の反負荷側に一体に組み込まれ、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、を備え、
上記反負荷側エンドフレームは、平板状の基部と、上記ロータに面する上記基部の表面の中央側から軸方向に突設され、該ロータの回転軸の反負荷側端部に装着される反負荷側軸受を収納、保持する筒状の反負荷側軸受部と、上記基部の表面の外周縁部から軸方向に突設され、上記周壁部の反負荷側端面に接する環状の第１フランジ部と、上記基部の表面の上記反負荷側軸受部と上記第１フランジ部との間に、それぞれ、所定の突出高さで径方向に延設されて、周方向に１つ以上配設された反負荷側リブと、を備え、
上記反負荷側軸受部と上記第１フランジ部の少なくとも一方は、上記ステータコイルと軸方向位置が重なり、かつ上記ステータコイルと非接触状態に配置され、
上記反負荷側リブは、上記ステータコイルと軸方向位置が重なり、かつ上記ステータコイルと非接触状態に配置され、
上記ステータコイルは、上記ステータコアのティースのそれぞれに巻回された複数の集中巻コイルにより構成され、
上記反負荷側リブは、上記反負荷側軸受部と上記ステータコイルとの間に位置する内周側リブと、上記ステータコイルと上記第１フランジ部との間に位置する外周側リブと、から構成されていることを特徴とする機電一体型モジュール。
円筒状の周壁部および該周壁部の軸方向両端に配置される負荷側エンドフレームおよび反負荷側エンドフレームを有するハウジング、円環状のステータコアおよび該ステータコアに巻装されたステータコイルを有し、該ステータコアを上記周壁部に内嵌状態に収納されて、上記ハウジングに保持されるステータ、および上記負荷側エンドフレームと上記反負荷側エンドフレームとに軸支されて上記ステータの内周側に回転可能に配設されるロータを備えた回転電機と、
インバータ冷却器を介在させて上記回転電機の反負荷側に一体に組み込まれ、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、を備え、
上記反負荷側エンドフレームは、平板状の基部と、上記ロータに面する上記基部の表面の中央側から軸方向に突設され、該ロータの回転軸の反負荷側端部に装着される反負荷側軸受を収納、保持する筒状の反負荷側軸受部と、上記基部の表面の外周縁部から軸方向に突設され、上記周壁部の反負荷側端面に接する環状の第１フランジ部と、を備え、
上記反負荷側軸受部と上記第１フランジ部の少なくとも一方は、上記ステータコイルと軸方向位置が重なり、かつ上記ステータコイルと非接触状態に配置され、
上記インバータ冷却器は、インバータ搭載面を軸方向外方に向けて上記反負荷側エンドフレームに取り付けられ、該反負荷側エンドフレームと協働してインバータ冷却室を形成する冷却フレームと、それぞれ、上記インバータ冷却室内を径方向に分離するように周方向に延設されて、径方向に複数配設され、上記インバータ冷却室内にインバータ側冷媒通路を形成する複数の流路用リブと、を備えていることを特徴とする機電一体型モジュール。
上記反負荷側エンドフレームは、上記基部の裏面の外周縁部から軸方向に突設され、上記インバータ冷却室の外周壁を構成する環状の第２フランジ部を有することを特徴とする請求項３記載の機電一体型モジュール。
上記反負荷側エンドフレームは、上記基部の裏面の内周部から軸方向に突設され、上記インバータ冷却室の内周壁を構成する環状の第３フランジ部を有することを特徴とする請求項４記載の機電一体型モジュール。
上記複数の流路用リブは、それぞれ、上記冷却フレームの上記基部の裏面と相対する面に形成されており、
上記複数の流路用リブの少なくとも１つの流路用リブが、上記基部の裏面と上記冷却フレームの該基部と相対する面との間の距離より低い延出高さに形成され、残る流路用リブが、上記基部の裏面に接する延出高さに形成され
補強用リブが、上記基部の裏面に、上記延出高さの低い流路用リブと相対するように周方向に延設され、該基部の裏面と該延出高さの低い流路用リブとの間の隙間を閉塞していることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の機電一体型モジュール。
上記補強用リブは、相対する上記延出高さの低い流路用リブより厚く形成されていることを特徴とする請求項６記載の機電一体型モジュール。
上記補強用リブは、厚みが相対する上記延出高さの低い流路用リブに向って漸次薄くなり、延出端部の厚みが相対する上記延出高さの低い流路用リブの厚みとなる先細り形状に形成されていることを特徴とする請求項６記載の機電一体型モジュール。
上記複数の流路用リブは、それぞれ、上記基部の裏面に形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の機電一体型モジュール。
上記複数の流路用リブのなかの一つの流路用リブが他の上記流路用リブより厚く形成され、
上記インバータ装置の出力端子と上記ステータコイルとが、上記一つの流路用リブを貫通する接続導体により接続されていることを特徴とする請求項９記載の機電一体型モジュール。
上記周壁部の内部に形成された回転電機側冷媒通路をさらに有し、
連通路が上記インバータ側冷媒通路と上記回転電機側冷媒通路とを連通するように上記基部および第１フランジ部に形成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項１０のいずれか１項に記載の機電一体型モジュール。