JP6026063B1

JP6026063B1 - モータ装置

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Publication number: JP6026063B1
Application number: JP2016540701A
Authority: JP
Inventors: 加藤　健次; 健次加藤; 一法師　茂俊; 茂俊一法師; 一喜渡部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2036-01-08
Also published as: JPWO2017026128A1

Abstract

この発明は、小型化を図ることができるとともに、制御装置の筐体内の制御部品の温度上昇を抑制することができるモータ装置を得ることを目的とする。モータ２に設けられている制御装置３は、第１基板１８及び第２基板１９を含む制御部品群１６と、開口部１１が設けられ、制御部品群１６を収容する筐体１３と、筐体１３よりも熱伝導率の低い低熱伝導部４２を含み、筐体１３に接触した状態で開口部１１を塞ぐ蓋１４とを有している。第１基板１８は、蓋１４に取り付けられている。第２基板１９は、第１基板１８の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子２０を有し、蓋１４から離れた状態で筐体１３内に収容されている。電力変換素子２０は、モータ２の軸線に沿った方向について第１基板１８から離して配置されている。第２基板１９の一部は、モータ２の軸線と直交する方向について第１基板１８と並んでいる。

Description

この発明は、モータに制御装置が取り付けられているモータ装置に関するものである。

従来、制御装置を収納する収納部をモータのブラケット部材に設け、収納部の外面に冷却フィンを設けることにより、制御装置が発生した熱を外部に放出できるようにしたブラシレスモータが知られている。このような従来のブラシレスモータでは、モータと制御装置とを一体化し、モータを制御するパワー基板と制御基板とを制御装置の１つの収納部内に搭載することでコンパクトにした構成も見られる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−９４０２５号公報

しかし、従来のブラシレスモータでは、収納部の設置方向が変更されると、冷却フィンの放熱性能が低下し、制御装置の温度が上昇してしまう。

また一般的に、パワー基板には制御基板と比べて発熱量の大きい電力変換素子が設けられており、制御基板には電力変換素子と比べて許容温度が低い電子部品が設けられている。発熱量が大きい電力変換素子を設けたパワー基板と、許容温度が電力変換素子よりも低い電子部品を設けた制御基板とを同一の収納部内に搭載した状況では、放熱性低下によって制御装置の温度が上昇した場合に制御基板の電子部品が故障しないように、制御基板に設けた電子部品の許容温度に基づいてパワー基板に設けた電力変換素子の発熱を制限する必要がある。そのため、モータの出力（例えばトルク又は回転数等）の上限が制限されてしまう。

特許文献１に示されている従来のブラシレスモータでは、モータ出力の上限を上げるために、制御装置の収納部の外側に冷却フィンを設けてパワー基板からの発熱の影響を低減しているが、収納部の設置方向に依存する放熱性能低下を抑制してモータ出力上限を更に向上することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型化を図ることができるとともに、制御装置の筐体内の制御部品の温度上昇を抑制することができるモータ装置を得ることを目的とする。

この発明によるモータ装置は、モータと、モータに設けられ、モータの動作を制御する制御装置とを備えている。制御装置は、第１基板及び第２基板を含む制御部品群と、開口部が設けられ、制御部品群を収容する筐体と、筐体よりも熱伝導率の低い低熱伝導部を含み、筐体に接触した状態で開口部を塞ぐ蓋とを有している。第１基板は、蓋に取り付けられている。第２基板は、第１基板の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子を有している。電力変換素子は、モータの軸線に沿った方向について第１基板から離して配置されている。第２基板の一部は、モータの軸線と直交する方向について第１基板と並ぶ位置にある。

この発明によるモータ装置によれば、筐体からの熱を第１基板に伝わりにくくすることができる。また、電力変換素子がモータの軸線に沿った方向について第１基板から離して配置されているので、第１基板が電力変換素子の発熱の影響を受けにくくすることができる。これにより、制御装置の設置方向に依存せずに制御部品である第１基板の温度上昇を抑制することができ、第１基板を故障しにくくすることができる。また、電力変換素子で発生した熱を筐体に拡散させることができる。これにより、第２基板及びモータ装置全体の温度上昇も効果的に抑制することができる。さらに、第２基板の一部がモータの軸線と直交する方向について第１基板と並ぶ位置にあるので、第１基板及び第２基板の全体の配置スペースをモータの軸線に沿った方向について小さくすることができ、モータ装置の小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１によるモータ装置を示す斜視図である。図１のモータ装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態２によるモータ装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態３によるモータ装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態４によるモータ装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態５によるモータ装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態６によるモータ装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態７によるモータ装置を示す部分断面図である。図８の上部蓋を示す上面図である。この発明の実施の形態８によるモータ装置を示す部分断面図である。この発明の実施の形態９によるモータ装置を示す部分断面図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるモータ装置を示す斜視図である。また、図２は、図１のモータ装置１を示す部分断面図である。図において、モータ装置１は、モータ２と、モータ２に設けられ、モータ２の動作を制御する制御装置３とを有している。

モータ２は、モータ本体と、モータ本体を支持するモータハウジング４とを有している。

モータ本体は、シャフト５と、シャフト５の周囲を囲む筒状のステータと、シャフト５に固定され、ステータの内側に配置されているロータとを有している。この例では、ステータがステータコイルを有し、ロータが永久磁石を有している。シャフト５、ステータ及びロータは、モータ２の軸線と同軸に配置されている。ロータ及びシャフト５は、ステータコイルへの給電により、モータ２の軸線を中心としてステータに対して一体に回転する。

モータハウジング４は、ステータを囲む筒状のモータフレーム６と、例えば複数のボルト等によりモータフレーム６に固定されている一対の板状のブラケットである前方ブラケット７及び後方ブラケット８とを有している。

モータフレーム６の内面には、モータ本体のステータが固定されている。また、モータフレーム６の軸線方向一端部には前方ブラケット７が固定され、モータフレーム６の軸線方向他端部には後方ブラケット８が固定されている。これにより、ステータ、前方ブラケット７及び後方ブラケット８は、モータフレーム６に接触している。

シャフト５は、前方ブラケット７及び後方ブラケット８を貫通している。また、シャフト５は、ベアリング９を介して前方ブラケット７及び後方ブラケット８に回転自在に支持されている。後方ブラケット８には、シャフト５の回転に応じた信号を発生する回転検出器であるエンコーダ１０が設けられている。

制御装置３は、図２に示すように、上部開口部１１及び下部開口部１２が設けられている筐体１３と、上部開口部１１を塞ぐ板状の上部蓋１４と、下部開口部１２を塞ぐ板状の下部蓋１５と、筐体１３内に設けられている制御部品群１６とを有している。

筐体１３は、前方ブラケット７と一体になっている。この例では、一体成形により形成された単一材が、筐体１３及び前方ブラケット７からなるブラケット一体型筐体を構成している。即ち、この例では、一体成形により形成されている単一材のうち、一部が前方ブラケット７になっているとともに、残りの部分が筐体１３になっている。前方ブラケット７及び筐体１３からなるブラケット一体型筐体は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属により構成されている。また、この例では、前方ブラケット７の厚さが筐体１３の壁の厚さよりも厚くなっている。

上部開口部１１は筐体１３の上面に設けられ、下部開口部１２は筐体１３の下面に設けられている。この例では、下部開口部１２が上部開口部１１よりも大きくなっている。筐体１３は、下部開口部１２をモータ２に向けて配置されている。

上部蓋１４は、上部蓋１４の外周部を筐体１３に接触させて、複数のねじ１７で筐体１３に取り付けられている。また、上部蓋１４は、筐体１３よりも熱伝導率の低い材料で構成された低熱伝導部になっている。この例では、上部蓋１４が樹脂で構成されている。上部蓋１４を構成する材料として、例えばプラスチック又はゴム等を用いてもよい。

下部蓋１５は、下部蓋１５の外周部を筐体１３に接触させて、図示しない複数のねじで筐体１３に取り付けられている。この例では、下部蓋１５が樹脂又は金属で構成されている。

制御部品群１６は、上部蓋１４に取り付けられている第１の制御部品である制御基板（即ち、第１基板）１８と、上部蓋１４から離して筐体１３内に設けられている第２の制御部品であるパワー基板（即ち、第２基板）１９とを有している。制御基板１８及びパワー基板１９は、共通の筐体１３内に収容されている。また、制御基板１８及びパワー基板１９は、モータ２の軸線に沿って互いに平行に配置されている。

パワー基板１９は、上部蓋１４及び下部蓋１５から離れた状態で筐体１３内に収容されている。また、パワー基板１９は、基板と、基板に実装されている複数の電子部品とを有している。パワー基板１９の大きさは、制御基板１８の大きさよりも大きくなっている。パワー基板１９の一部は、モータ２の軸線と直交する方向について制御基板１８と並んでいる。即ち、パワー基板１９は、モータ２の軸線と直交する方向についてパワー基板１９の基板の一部を制御基板１８と対向させた状態で、筐体１３内に収容されている。パワー基板１９の複数の電子部品には、制御基板１８の総発熱量よりも発熱量が大きい発熱部品である電力変換素子２０が含まれている。

電力変換素子２０は、モータ２のステータコイルに電流を供給する素子である。制御部品群１６は、電力変換素子２０からの電流を制御することにより、モータ２のシャフト５の回転数及びトルクを制御する。

パワー基板１９は、電力変換素子２０を筐体１３の内面に取り付けた状態で筐体１３内に配置されている。この例では、筐体１３の上部開口部１１が形成されている壁に電力変換素子２０が取り付けられている。即ち、この例では、筐体１３が、モータ２の軸線と直交する方向についてパワー基板１９よりもモータ２から離れた位置に配置されている素子取付壁を有し、電力変換素子２０が筐体１３の素子取付壁に取り付けられている。従って、この例では、パワー基板１９の基板が、電力変換素子２０よりもモータ２に近い位置に配置されている。筐体１３の素子取付壁の内面と電力変換素子２０との間には、筐体１３と電力変換素子２０との間で熱を伝えるための熱伝導材２１が介在している。熱伝導材２１は、筐体１３の素子取付壁の内面及び電力変換素子２０のそれぞれに密着している。

電力変換素子２０は、モータ２の軸線に沿った方向について制御基板１８から離して配置されている。また、電力変換素子２０は、モータ２の軸線に沿った方向について前方ブラケット７と制御基板１８との間に配置されている。即ち、電力変換素子２０は、モータ２の軸線に沿った方向について制御基板１８よりも前方ブラケット７に近い位置に配置されている。モータ２の軸線に沿った方向についての電力変換素子２０の位置では、モータ２の軸線と直交する方向について、モータ２、下部蓋１５、パワー基板１９の基板、電力変換素子２０、筐体１３の素子取付壁の順に並んでいる。

制御基板１８は、基板と、基板に実装されている複数の電子部品とを有している。制御基板１８の複数の電子部品には、パワー基板１９の電子部品よりも許容温度の低い部品、即ち熱に弱い部品が含まれている。

制御基板１８の電子部品は、電力変換素子２０へ制御信号を送ることにより電力変換素子２０の制御を行う。従って、制御基板１８への電流供給量は電力変換素子２０への電流供給量に比べて少なく、制御基板１８の総発熱量は電力変換素子２０の発熱量よりも少ない。一般的なモータ装置１では、制御基板１８の各電子部品の発熱量の合計値が、電力変換素子２０の発熱量の１０分の１以下である。

制御基板１８は、制御基板１８の複数の電子部品を上部蓋１４に向けて上部蓋１４に取り付けられている。制御基板１８と上部蓋１４との間には、制御基板１８と上部蓋１４との間で熱を伝えるための熱伝導材２２が介在している。熱伝導材２２は、制御基板１８及び上部蓋１４のそれぞれに密着している。熱伝導材２１，２２としては、例えばサーマルシート又はサーマルグリース等が用いられている。

制御基板１８は、上部蓋１４よりもモータ２に近い位置に配置されている。モータ２の軸線に沿った方向についての制御基板１８の位置では、モータ２の軸線と直交する方向について、モータ２、下部蓋１５、制御基板１８、上部蓋１４の順に並んでいる。

筐体１３の内側面には、複数の固定台２３が固定されている。制御基板１８は、ワッシャ２４を介して各固定台２３に重ねて載せられている。上部蓋１４を筐体１３に取り付ける各ねじ１７は、筐体１３外から、上部蓋１４、制御基板１８及びワッシャ２４を貫通して固定台２３に取り付けられている。各ねじ１７が各固定台２３に対して締め付けられることにより、制御基板１８が上部蓋１４に固定されるとともに、上部蓋１４が筐体１３に固定される。ワッシャ２４は、筐体１３よりも熱伝導率が低く、かつ筐体１３よりも電気絶縁性の高い材料で構成されている。この例では、ワッシャ２４が樹脂で構成されている。ワッシャ２４を構成する材料として、例えばプラスチック又はゴム等を用いてもよい。

次に、モータ装置１での熱の伝わり方について説明する。電力変換素子２０で発生した熱は、筐体１３及び前方ブラケット７からなるブラケット一体型筐体が単一材になっているため、熱伝導材２１を介してブラケット一体型筐体全体に伝わり、ブラケット一体型筐体全体から自然対流及び輻射によってモータ装置１外へ放出される。

例えば、モータフレーム６の温度が電力変換素子２０の温度よりも高いときには、モータ本体で発生した熱が、モータフレーム６を介してブラケット一体型筐体全体に伝わり、モータ装置１外へ放出される。逆に、電力変換素子２０の温度がモータフレーム６の温度よりも高いときには、電力変換素子２０で発生した熱が、ブラケット一体型筐体全体を介してモータフレーム６に伝わり、モータ装置１外へ放出される。

制御基板１８は、モータ２の軸線に沿った方向について電力変換素子２０から離れて配置されている。また、制御基板１８は、モータ２の軸線に沿った方向について、電力変換素子２０よりも前方ブラケット７から離れた位置に配置されている。そのため、制御基板１８では、電力変換素子２０及びモータ２のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。

また、筐体１３の上部開口部１１を塞いでいる上部蓋１４は、筐体１３よりも熱伝導率の低い材料で構成された低熱伝導部を有している。さらに、制御基板１８は、上部蓋１４に取り付けられている。そのため、筐体１３からの熱は、低熱伝導部によって上部蓋１４の面方向に伝わりにくくなり、制御基板１８では、電力変換素子２０及びモータ２のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。言い換えると、筐体１３から制御基板１８への熱は、上部蓋１４によって伝わりにくくなる。これにより、制御基板１８の温度上昇が抑制される。

さらに、制御基板１８の熱は、上部蓋１４を介して筺体１３外へ放熱されるため、筐体１３から伝わる熱に起因した制御基板１８の温度上昇が抑制されるだけでなく、制御基板１８自身の温度が積極的に低減される。

また、電力変換素子２０は、パワー基板１９よりもモータ２から離れた位置に配置されている筐体１３の素子取付壁に取り付けられ、上部蓋１４に取り付けられている制御基板１８は、上部蓋１４よりもモータ２に近い位置に配置されている。そのため、電力変換素子２０及び制御基板１８では、モータ２側と反対側の位置で放熱されることになり、ステータコイルの発熱で高温となったモータ２の温度上昇に起因した制御基板１８の温度上昇が抑制される。

このようなモータ装置１では、上部蓋１４が低熱伝導部になっているので、筐体１３からの熱を制御基板１８に上部蓋１４によって伝わりにくくすることができる。また、電力変換素子２０がモータ２の軸線に沿った方向について制御基板１８から離して配置されているので、電力変換素子２０からの熱を制御基板１８に伝わりにくくすることができる。これにより、制御基板１８の温度上昇を抑制することができ、制御基板１８を故障しにくくすることができる。従って、発熱部品である電力変換素子２０を含むパワー基板１９と、熱に弱い部品を含む制御基板１８とを共通の筐体１３内の空間に配置することができる。さらに、パワー基板１９の一部がモータ２の軸線と直交する方向について制御基板１８と並んでいるので、制御基板１８及びパワー基板１９の配置スペースをモータ２の軸線に沿った方向について小さくすることができる。これにより、モータ装置１の小型化を図ることもできる。また、制御装置３の小型化によって、振動するモータ２に対する制御装置３の耐振性の向上も図ることができる。

また、制御基板１８及びパワー基板１９は、モータ２の軸線に沿って互いに平行に配置されているので、制御装置３の高さ寸法を小さくすることができる。これにより、モータ装置１の小型化、及びモータ２に対する制御装置３の耐振性の向上をさらに図ることができる。

また、電力変換素子２０は、モータ２の軸線に沿った方向について前方ブラケット７と制御基板１８との間に配置されているので、前方ブラケット７から制御基板１８を遠ざけることができ、モータ２から前方ブラケット７を介して筐体１３に伝わる熱が制御基板１８に達することを抑制することができる。これにより、制御基板１８の温度上昇をさらに抑制することができる。

また、筐体１３は、モータ２の軸線と直交する方向についてパワー基板１９よりもモータ２から離れた位置に配置されている素子取付壁を有し、電力変換素子２０が筐体１３の素子取付壁に取り付けられており、制御基板１８が上部蓋１４よりもモータ２に近い位置に配置されているので、電力変換素子２０及び制御基板１８のモータ２側とは反対側の位置で電力変換素子２０及び制御基板１８のそれぞれの放熱を行うことができ、モータ２が温度上昇した場合でも電力変換素子２０及び制御基板１８の放熱を効果的に行うことができる。これにより、制御基板１８の温度上昇をさらに抑制することができる。

また、制御基板１８と上部蓋１４との間には、熱伝導材２２が介在しているので、制御基板１８で発生した熱を上部蓋１４へ伝えやすくすることができる。これにより、制御基板１８の温度を積極的に低減させることができる。

また、筐体１３及び前方ブラケット７からなるブラケット一体型筐体が、一体成形により形成された単一材になっているので、筐体１３及び前方ブラケット７間の熱伝導状態を格段に向上させることができ、熱を拡散させやすくすることができる。これにより、電力変換素子２０及びモータフレーム６からの熱をブラケット一体型筐体全体でモータ装置１外へ放出させることができ、パワー基板１９及びモータ装置１全体の温度上昇を効果的に抑制することができる。

また、制御基板１８は、筐体１３よりも熱伝導率の低いワッシャ２４を介して固定台２３に重なっているので、例えば電力変換素子２０からの熱により固定台２３が高温になった場合であっても、固定台２３からの熱を制御基板１８にワッシャ２４によって伝わりにくくすることができる。これにより、制御基板１８の温度上昇をさらに抑制することができる。

また、前方ブラケット７の厚さは、筐体１３の壁の厚さよりも厚くなっているので、前方ブラケット７で熱が拡散しやすくなり、モータ装置１での放熱効果をさらに向上させることができる。

以上のように、許容温度は高いが発熱量が大きい電力変換素子２０を有するパワー基板１９と、発熱量は小さいが許容温度は低い電子部品を有する制御基板１８とを１つの筺体１３内に収容しても、電力変換素子２０の発熱は筺体１３全体で冷却しつつ、発熱量が大きい電力変換素子２０及び筺体１３の温度上昇が制御基板１８の温度上昇に与える影響を最小限にすることができる。これにより、２つの基板が共存する制御装置３の冷却を効率良く行うことができ、モータ２の出力の上限を向上させることができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるモータ装置を示す部分断面図である。前方ブラケット７は、板状のブラケット本体７１と、ブラケット本体７１から突出する板状のブラケット突出部７２とを有している。

ブラケット本体７１には、シャフト５が貫通しており、ベアリング９を介してシャフト５が回転自在に支持されている。ブラケット突出部７２は、ブラケット本体７１の端部から後方ブラケット８に向かってシャフト５に沿って突出している。これにより、前方ブラケット７の断面形状は、ブラケット本体７１及びブラケット突出部７２によってＬ字状になっている。前方ブラケット７は、一体成形により形成された単一材になっている。

筐体１３は、前方ブラケット７と別部材になっている。筐体１３の端部は、前方ブラケット７のブラケット本体７１とブラケット突出部７２との境界部分に取付ねじ３１により取り付けられている。これにより、筐体１３が前方ブラケット７と一体になっている。また、筐体１３の端部は、前方ブラケット７に接触している。さらに、筐体１３の下部開口部１２のうち、一部がブラケット突出部７２により塞がっており、残りの部分が下部蓋１５により塞がっている。筐体１３内には、ブラケット突出部７２の上面が露出している。

パワー基板１９の電力変換素子２０は、ブラケット突出部７２の筐体１３内に露出した面に取り付けられている。パワー基板１９は、電力変換素子２０をブラケット突出部７２に取り付けた状態で、制御基板１８、上部蓋１４及び下部蓋１５のそれぞれから離して筐体１３内に配置されている。これにより、電力変換素子２０は、モータ２の軸線と直交する方向についてパワー基板１９の基板よりもモータ２に近い位置に配置されている。

ブラケット突出部７２の筐体１３内に露出した面と電力変換素子２０との間には、実施の形態１と同様の熱伝導材２１が介在している。熱伝導材２１は、ブラケット突出部７２及び電力変換素子２０のそれぞれに密着している。他の構成は実施の形態１と同様である。

次に、モータ装置１での熱の伝わり方について説明する。電力変換素子２０で発生した熱は、熱伝導材２１を介してブラケット突出部７２に伝わり、ブラケット突出部７２から筐体１３、ブラケット本体７１及びモータフレーム６に伝わる。筐体１３、ブラケット本体７１及びモータフレーム６に伝わった熱は、筐体１３、ブラケット本体７１及びモータフレーム６のそれぞれの表面から自然対流及び輻射によってモータ装置１外へ放出される。

例えば、モータフレーム６の温度が電力変換素子２０の温度よりも高いときには、モータ本体で発生した熱が、モータフレーム６を介して前方ブラケット７及び筐体１３に伝わり、モータ装置１外へ放出される。逆に、電力変換素子２０の温度がモータフレーム６の温度よりも高いときには、電力変換素子２０で発生した熱が、前方ブラケット７を介して筐体１３及びモータフレーム６に伝わり、モータ装置１外へ放出される。

制御基板１８は、モータ２の軸線に沿った方向について電力変換素子２０から離れて配置されており、かつ、モータ２の軸線に沿った方向について、電力変換素子２０よりも前方ブラケット７から離れた位置に配置されている。そのため、制御基板１８では、電力変換素子２０及びモータ２のそれぞれの温度上昇に依存した温度上昇が抑制される。

このようなモータ装置１では、筐体１３が前方ブラケット７と別部材になっており、発熱部品である電力変換素子２０が前方ブラケット７のブラケット突出部７２に取り付けられているので、電力変換素子２０で発生した熱を、ブラケット突出部７２を介して筐体１３、ブラケット本体７１及びモータフレーム６に伝えることができる。また、モータ本体で発生した熱も、モータフレーム６、ブラケット本体７１及び筐体１３に伝えることができる。これにより、電力変換素子２０及びモータ本体からの熱をモータフレーム６、ブラケット本体７１及び筐体１３のそれぞれの表面からモータ装置１外へ放出させることができ、制御基板１８、パワー基板１９及びモータ装置１全体の温度上昇を効果的に抑制することができる。また、筐体１３が前方ブラケット７と別部材になっているので、前方ブラケット７をモータフレーム６に取り付けた状態で、パワー基板１９を前方ブラケット７に取り付けることができる。従って、パワー基板１９を取り付けるときの作業スペースを広く確保することができ、モータ装置１の製造を容易にすることができる。

また、前方ブラケット７の厚さを筐体１３の壁の厚さよりも厚くすることにより、前方ブラケット７で熱が拡散しやすくなり、モータ装置１での放熱効果をさらに向上させることができる。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３によるモータ装置を示す部分断面図である。筐体１３は、板状の前方ブラケット７と別部材になっている。筐体１３の端部は、前方ブラケット７の端部（図４では、前方ブラケット７の上端部）に取付ねじ３１により取り付けられている。これにより、筐体１３は、前方ブラケット７と一体になっている。また、筐体１３の端部は、前方ブラケット７の端部に接触している。他の構成は実施の形態１と同様である。

電力変換素子２０で発生した熱は、熱伝導材２１を介して筐体１３に伝わり、筐体１３から前方ブラケット７及びモータフレーム６に伝わる。筐体１３、前方ブラケット７及びモータフレーム６に伝わった熱は、筐体１３、前方ブラケット７及びモータフレーム６のそれぞれの表面から自然対流及び輻射によってモータ装置１外へ放出される。

このようなモータ装置１では、筐体１３が前方ブラケット７と別部材になっているので、別々に作製したモータ２及び制御装置３を互いに組み合わせることができ、モータ装置１の製造を容易にすることができる。また、制御装置３をモータ２から容易に取り外すことができ、例えば制御装置３が故障した場合の修理等の作業を容易にすることができる。また、前方ブラケット７の厚さを筐体１３の壁の厚さよりも厚くすることにより、前方ブラケット７で熱が拡散しやすくなり、モータ装置１での放熱効果をさらに向上させることができる。

実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４によるモータ装置を示す部分断面図である。制御基板１８の筐体１３内に露出する面には、制御基板１８と筐体１３との間での熱移動を抑制する断熱材３２が重なっている。断熱材３２の熱伝導率は、筐体１３の熱伝導率よりも低くなっている。この例では、制御基板１８の筐体１３内に露出する面の全面に断熱材３２が重なっている。各固定台２３には、断熱材３２を介して制御基板１８が重ねて載せられている。他の構成は実施の形態１と同様である。

このようなモータ装置１では、制御基板１８の筐体１３内に露出する面に断熱材３２が重なっているので、例えば電力変換素子２０からの輻射熱等により筐体１３内の温度が上昇した場合であっても、筐体１３内からの熱が断熱材３２によって制御基板１８に伝わりにくくすることができる。これにより、制御基板１８の温度上昇をさらに抑制することができる。

なお、上記の例では、制御基板１８の筐体１３内に露出する面に断熱材３２を重ねる構成が実施の形態１のモータ装置１に適用されているが、制御基板１８の筐体１３内に露出する面に断熱材３２を重ねる構成を実施の形態２及び３のモータ装置１に適用してもよい。

実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５によるモータ装置を示す部分断面図である。制御基板１８は、上部蓋１４から下方へ離して配置されている。これにより、制御基板１８と上部蓋１４との間には、空間である隙間が存在している。各固定台２３には、制御基板１８が断熱材３２を介して自重で載せられている。他の構成は実施の形態４と同様である。

このようなモータ装置１では、制御基板１８が上部蓋１４から離して配置されているので、制御基板１８と上部蓋１４との間に介在させる熱伝導材をなくすことができ、コストの低減化を図ることができる。また、製造工程数も減らすことができるので、モータ装置１の製造も容易にすることができる。

なお、上記の例では、制御基板１８を上部蓋１４から離して配置する構成が実施の形態４のモータ装置１に適用されているが、制御基板１８を上部蓋１４から離して配置する構成を実施の形態１〜３のモータ装置１に適用してもよい。

実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６によるモータ装置を示す部分断面図である。上部蓋１４は、金属製の蓋本体４１と、蓋本体４１と筐体１３との間に介在する低熱伝導部４２とを有している。

蓋本体４１は、上部開口部１１の全体を覆っている。また、蓋本体４１は、低熱伝導部４２によって筐体１３から離して配置されている。低熱伝導部４２は、上部開口部１１の外周部に沿って蓋本体４１に設けられている。また、低熱伝導部４２は、筐体１３に接触している。蓋本体４１は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウム又は銅等で構成された高熱伝導部になっている。なお、蓋本体４１を構成する材料として、熱伝導率の高いセラミック（例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等）又はグラファイト複合材料等を用いてもよい。低熱伝導部４２の熱伝導率は、筐体１３及び蓋本体４１の熱伝導率よりも低くなっている。これにより、筐体１３からの熱が蓋本体４１に伝わりにくくなっている。

制御基板１８と蓋本体４１との間には、制御基板１８及び蓋本体４１のそれぞれに密着する熱伝導材２２が介在している。この例では、熱伝導材２２が電気絶縁性を持つ材料で構成されている。他の構成は実施の形態１と同様である。

このようなモータ装置１では、金属製の蓋本体４１と筐体１３との間に低熱伝導部４２が介在しており、制御基板１８及び蓋本体４１のそれぞれに密着する熱伝導材２２が制御基板１８と蓋本体４１との間に介在しているので、制御基板１８に含まれる部品の中に発熱密度の高い部品がある場合であっても、熱伝導率の高い蓋本体４１で制御基板１８からの熱を拡散させて熱の集中を緩和させることができる。これにより、制御基板１８の温度上昇を抑制することができる。また、蓋本体４１と筐体１３との間に低熱伝導部４２が介在しているので、電力変換素子２０の発熱で高温となった筐体１３から蓋本体４１へ熱が伝わりにくくなり、制御基板１８の温度上昇をさらに抑制することができる。

なお、上記の例では、上部蓋１４が蓋本体４１及び低熱伝導部４２を含む構成が実施の形態１のモータ装置１の上部蓋１４に適用されているが、上部蓋１４が蓋本体４１及び低熱伝導部４２を含む構成を実施の形態２〜４のモータ装置１の上部蓋１４に適用してもよい。

実施の形態７．
図８は、この発明の実施の形態７によるモータ装置を示す部分断面図である。また、図９は、図８の上部蓋１４を示す上面図である。上部蓋１４は、金属板４５と、金属板４５と一体になっている樹脂製の低熱伝導部４６とを有している。低熱伝導部４６は、金属板４５と接触した状態で金属板４５と一体になっている。

金属板４５は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウム又は銅等で構成された高熱伝導部になっている。低熱伝導部４２の熱伝導率は、筐体１３及び金属板４５の熱伝導率よりも低くなっている。上部蓋１４は、金属板４５及び低熱伝導部４６のそれぞれを筐体１３に接触させた状態で筐体１３に取り付けられている。上部蓋１４を筐体１３に取り付ける複数のねじ１７は、すべて低熱伝導部４６を貫通している。

この例では、低熱伝導部４６が、図９に示すように、Ｕ字状の板になっている。また、この例では、金属板４５が低熱伝導部４６のＵ字状の内側の空間に固定されている。従って、この例では、矩形状の上部開口部１１の４辺のうち、３辺に低熱伝導部４６を接触させ、残りの１辺に金属板４５を接触させた状態で上部蓋１４が筐体１３に取り付けられている。また、この例では、上部開口部１１の４辺のうち、電力変換素子２０の位置から最も離れた１辺に金属板４５が接触している。

金属板４５及び低熱伝導部４６のそれぞれと制御基板１８との間には、熱伝導材２２が介在している。熱伝導材２２は、金属板４５及び低熱伝導部４６のそれぞれに密着している。この例では、熱伝導材２２が電気絶縁性を持つ材料で構成されている。他の構成は実施の形態１と同様である。

このようなモータ装置１では、上部蓋１４が、金属板４５及び低熱伝導部４６のそれぞれを筐体１３に接触させた状態で筐体１３に取り付けられ、制御基板１８及び金属板４５のそれぞれに密着する熱伝導材２２が制御基板１８と金属板４５との間に介在しているので、制御基板１８に含まれる部品の中に発熱密度の高い部品がある場合であっても、熱伝導率の高い金属板４５で制御基板１８からの熱を拡散させて熱の集中を緩和させることができ、制御基板１８の温度上昇を抑制することができる。また、低熱伝導部４６が筐体１３に接触しているので、筐体１３から金属板４５まで熱が伝わりにくくなり、制御基板１８の温度上昇をさらに抑制することができる。

なお、上記の例では、上部蓋１４が金属板４５及び低熱伝導部４６を含む構成が実施の形態１のモータ装置１の上部蓋１４に適用されているが、上部蓋１４が金属板４５及び低熱伝導部４６を含む構成を実施の形態２〜４のモータ装置１の上部蓋１４に適用してもよい。

また、上記の例では、金属板４５が上部蓋１４の高熱伝導部になっているが、熱伝導率の高いセラミック（例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等）又はグラファイト複合材料等で構成した板を上部蓋１４の高熱伝導部にしてもよい。

実施の形態８．
図１０は、この発明の実施の形態８によるモータ装置を示す部分断面図である。上部蓋１４には、低熱伝導部４６よりも熱伝導率の高い放熱板５１が筐体１３外で取り付けられている。

放熱板５１は、金属板４５及び低熱伝導部４６のそれぞれに接触した状態で上部蓋１４に重なっている。また、放熱板５１は、上部蓋１４を筐体１３に取り付ける複数のねじ１７によって上部蓋１４に取り付けられている。放熱板５１の長さは、上部蓋１４の長さよりも長くなっている。これにより、放熱板５１の表面積が上部蓋１４の表面積よりも大きくなっている。放熱板５１は、金属板４５の端部から上部蓋１４の外側へ延びている。また、放熱板５１は、例えばアルミニウム又は銅等で構成されている。他の構成は実施の形態７と同様である。

このようなモータ装置１では、低熱伝導部４６よりも熱伝導率の高い放熱板５１が筐体１３外で上部蓋１４に取り付けられているので、上部蓋１４の熱を放熱板５１から効果的に放出することができ、制御基板１８の温度上昇をさらに抑制することができる。例えば、制御基板１８に含まれる部品の中に発熱密度の高い部品がある場合であっても、上部蓋１４の熱を筐体１３外へ効果的に放出することができ、制御基板１８の温度上昇を抑制することができる。

なお、上記の例では、放熱板５１を上部蓋１４に取り付ける構成が実施の形態７のモータ装置１に適用されているが、放熱板５１を上部蓋１４に取り付ける構成を実施の形態１〜６のモータ装置１に適用してもよい。

実施の形態９．
図１１は、この発明の実施の形態９によるモータ装置を示す部分断面図である。上部蓋１４と筐体１３との間には、シール材であるゴム製のＯリング５５が介在している。また、下部蓋１５と筐体１３との間にも、シール材であるゴム製のＯリング５６が介在している。他の構成は実施の形態１と同様である。

このようなモータ装置１では、上部蓋１４及び下部蓋１５のそれぞれと筐体１３との間にシール材であるＯリング５５，５６が介在しているので、筐体１３内を外気から遮断して密閉することができ、例えば水、粉塵又は工場内のオイルミスト等の異物の筐体１３内への侵入を防止することができる。これにより、制御装置３を故障しにくくすることができる。

なお、上記の例では、上部蓋１４及び下部蓋１５のそれぞれと筐体１３との間にシール材を介在させる構成が実施の形態１のモータ装置１に適用されているが、上部蓋１４及び下部蓋１５のそれぞれと筐体１３との間にシール材を介在させる構成を実施の形態２〜８のモータ装置１に適用してもよい。

この発明は各上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の基本的技術的思想及び教示に基づいて種々変更して実施することができる。

１モータ装置、２モータ、３制御装置、４モータハウジング、７前方ブラケット、１１上部開口部、１３筐体、１４上部蓋、１６制御部品群、１８制御基板（第１基板）、１９パワー基板（第２基板）、２０電力変換素子、３２断熱材、４１蓋本体、４２低熱伝導部、４５金属板（高熱伝導部）、４６低熱伝導部、５１放熱板、５５Ｏリング（シール材）、７１ブラケット本体、７２ブラケット突出部。

Claims

モータと、
前記モータに設けられ、前記モータの動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
第１基板及び第２基板を含む制御部品群と、
開口部が設けられ、前記制御部品群を収容する筐体と、
前記筐体よりも熱伝導率の低い低熱伝導部を含み、前記筐体に接触した状態で前記低熱伝導部が前記開口部を塞ぐ蓋と
を有し、
前記第１基板は、前記蓋に取り付けられており、
前記第２基板は、前記蓋から離れた状態で前記筐体内に収容されており、
前記第２基板は、前記第１基板の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子を有し、
前記電力変換素子は、前記モータの軸線に沿った方向について前記第１基板から離して配置され、
前記第２基板の一部は、前記モータの軸線と直交する方向について前記第１基板と並んでいる
モータ装置。
モータと、
前記モータに設けられ、前記モータの動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
第１基板及び第２基板を含む制御部品群と、
開口部が設けられ、前記制御部品群を収容する筐体と、
前記筐体よりも熱伝導率の低い低熱伝導部を含み、前記筐体に接触した状態で前記開口部を塞ぐ蓋と
を有し、
前記第１基板は、前記蓋に取り付けられており、
前記第２基板は、前記蓋から離れた状態で前記筐体内に収容されており、
前記第２基板は、前記第１基板の総発熱量よりも発熱量が大きい電力変換素子を有し、
前記電力変換素子は、前記モータの軸線に沿った方向について前記第１基板から離して配置され、
前記第２基板の一部は、前記モータの軸線と直交する方向について前記第１基板と並んでおり、
前記モータは、モータ本体と、前記モータ本体を支持するモータハウジングとを有し、
前記モータハウジングは、前記筐体と一体になっているブラケットを有し、
前記電力変換素子は、前記モータの軸線に沿った方向について前記ブラケットと前記第１基板との間に配置されているモータ装置。
前記筐体は、前記ブラケットと別部材である
請求項２に記載のモータ装置。
前記ブラケットは、前記モータ本体を支持するブラケット本体と、前記ブラケット本体から前記モータの軸線に沿った方向へ突出するブラケット突出部とを有し、
前記電力変換素子は、前記ブラケット突出部に取り付けられている
請求項２又は請求項３に記載のモータ装置。
前記筐体は、前記モータの軸線と直交する方向について前記第２基板よりも前記モータから離れた位置に配置されている素子取付壁を有し、
前記電力変換素子は、前記素子取付壁に取り付けられており、
前記第１基板は、前記蓋よりも前記モータに近い位置に配置されている
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のモータ装置。
前記第１基板には、前記第１基板と前記筐体との間での熱移動を抑制する断熱材が重なっている
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のモータ装置。
前記蓋は、前記第１基板が取り付けられている蓋本体を有し、
前記蓋本体と前記筐体との間には、前記低熱伝導部が介在しており、
前記蓋本体の熱伝導率は、前記低熱伝導部の熱伝導率よりも高くなっている
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のモータ装置。
前記蓋は、前記低熱伝導部と接触している高熱伝導部を有し、
前記高熱伝導部の熱伝導率は、前記低熱伝導部の熱伝導率よりも高くなっている
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のモータ装置。
前記蓋には、前記低熱伝導部よりも熱伝導率の高い放熱板が前記筐体外で取り付けられている
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のモータ装置。
前記蓋と前記筐体との間には、シール材が介在している
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のモータ装置。