JP6217357B2 - 機電一体型駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は機電一体型駆動装置に関し、詳しくは回転機と電力変換器とを一体化して備える機電一体型の駆動装置に関する。

従来、モータなどのアクチュエータに制御部が取り付けられた機電一体型の駆動装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、車両用冷凍サイクル装置に適用されるインバータ一体型モータについて開示されている。特許文献１に記載のインバータ一体型モータでは、モータハウジングの内部を、エバポレータから排出又は導入される前の低圧冷媒ガスが流れる構成となっており、これによりモータハウジングを冷却している。また、インバータのスイッチング素子及びコンデンサをモータハウジングの周壁外周面に固定してハウジングの周壁をヒートシンクとして機能させる構成としている。

特開２００３−３２４９０３号公報

しかしながら、機電一体型駆動装置の用途によっては、冷却媒体によるモータの冷却機構を設けることができない場合がある。例えば、機電一体構造をエンジン始動用のスタータ装置に適用した場合では、スタータ装置は一般に車両下部に取り付けられるため冷却配管を延ばすことが難しく、冷却機構によってアクチュエータを冷却することは実現性が低い。また、スタータ装置のようにモータを短時間駆動させる場合、その短時間駆動に伴い一時的な発熱が生じるが、ヒートシンクだけではその一時的な発熱による温度上昇に対応し切れず、半導体素子を熱から十分に保護できないことが考えられる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電力変換器が有する発熱素子の温度上昇を抑制することができる機電一体型駆動装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明は、回転機（２０）と、基板（４１）及びその基板面に実装された発熱素子（４２，４３）を有し前記回転機に接続される電力変換器（４０）と、前記回転機を収容する第１ハウジング（３０）と、前記電力変換器を収容する第２ハウジング（５０，１５０）とを備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが一体化された機電一体型駆動装置（１０，１００）に関する。第１の構成は、前記電力変換器に隣接する位置に、前記基板面と同じ方向に延びる収容部（６０）が設けられており、該収容部に潜熱蓄熱材（６１）が収容されていることを特徴とする。

上記構成では、回転機と電力変換器とが一体化された機電一体型駆動装置において、電力変換器に隣接する位置に潜熱蓄熱材を配置し、潜熱蓄熱材が固相から液相への相変化に伴う潜熱により蓄熱することを利用して電力変換器を冷却する構成とした。こうした構成によれば、駆動装置の駆動に伴い電力変換器と回転機で一時的な発熱が生じ、電力変換器の温度上昇が生じる状況において、その一時的な発熱を潜熱蓄熱材で蓄えることができ、その結果、発熱素子の温度上昇を抑制することができる。また、潜熱蓄熱材に蓄えられた熱については、第１ハウジング及び第２ハウジングを利用して外気環境へ放熱させることができる。

駆動装置の概略構成を示す断面図。 駆動装置の主要な構成を分解して示す断面図。 潜熱蓄熱材における温度と吸熱量との関係を示す図。 潜熱蓄熱材が固体である場合の駆動装置を示す図。 モータハウジングとインバータハウジングとを組み付け方法を説明する図。 駆動装置を使用する前の初期状態を示す図。 第２実施形態の駆動装置の概略構成を示す断面図。 他の実施形態の駆動装置を示す断面図。 他の実施形態の駆動装置を示す断面図。（ａ）は潜熱蓄熱材が固体となっている場合、（ｂ）は潜熱蓄熱材が液体となっている場合を示す。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、モータにインバータが取り付けられたインバータ一体型モータに具体化しており、特に車載エンジン始動用のスタータ装置に具体化した場合を想定している。本実施形態の機電一体型駆動装置の構成について図１及び図２を用いて以下説明する。

機電一体型の駆動装置１０は、図１に示すように、回転機としてのモータ２０と、モータ２０に電気的に接続される電力変換器としてのインバータ４０と、を備えている。なお、以下の説明では便宜上、駆動装置１０を、モータ２０を下、インバータ４０を上にして配置した状態である図１を基準に駆動装置１０の上下方向を規定することとしている。

モータ２０は、例えば三相式の交流モータであり、ステータコア２１及びコイル２２を有するステータ２３と、ロータコア２４、磁石２５及び回転軸としてのシャフト２６を有するロータ２７とを備えている。これらステータ２３及びロータ２７はモータハウジング３０内に収容されている。

モータハウジング３０は、モータ２０を囲んだ状態で収容するモータ収容部材であり、例えばアルミニウム等の高熱伝導材料で形成されている。モータハウジング３０は、筒状の周壁部３１と、インバータ４０の収容部材であるインバータハウジング５０との接合部３２とを有しており、これらが一体成形されている。周壁部３１の内側にはステータ２３が配置されており、ステータ２３の径方向内側には、ロータ２７がステータ２３に対して相対回転可能に配置されている。ロータ２７はエンジンの出力軸（図示略）に接続されており、ロータ２７が回転駆動することでエンジンの出力軸に回転力が付与されるようになっている。

接合部３２は、図２に示すように、周壁部３１の外周縁部から上方に（インバータ４０の方向に）向かって突出し、その上面が平坦状となっている台座部３３と、台座部３３の上面から突出し、シャフト２６の軸方向に延びる突条部３４とを有しており、これらが周壁部３１とともに一体成形されている。突条部３４は例えば矩形状断面を有しており、所定間隔を隔てて複数配置されている。また、台座部３３には図示しない貫通穴が設けられており、ステータ２３のコイル２２から延びるコイル口出し線（図示略）がその貫通穴を貫通してインバータ４０に向かって延びている。

インバータ４０は、直流電力を交流電力に変換する電力変換器であり、回路基板４１と、回路基板４１に実装された各種電子部品とを備えている。電子部品には、スイッチング素子４２やコンデンサ４３、コイルなどの発熱素子が含まれている。本実施形態では、これら電子部品がバスバーにより回路基板４１に接続されている。インバータ４０は、例えばアルミニウム等の高熱伝導材料で形成された収容部材であるインバータハウジング５０内に収容されている。

インバータハウジング５０は、図１及び図２に示すように、底板部５１と、底板部５１から起立して設けられる外周板部５２と、外周板部５２において底板部５１とは反対側の端部５１ａに設けられた蓋部５３とを備えている。インバータハウジング５０において、底板部５１と外周板部５２とは一体成形されており、外周板部５２の端部には、例えばＯリングなどの封止部材５４を介して蓋部５３が固定されている。底板部５１、外周板部５２及び蓋部５３によって囲まれた空間部Ｐ１にはインバータ４０が配置されている。

インバータ収容部としての空間部Ｐ１の内部には、モータ２０のコイル２２から延びるコイル口出し線が延びており、そのコイル口出し線の先端部であるコイル端子がスイッチング素子４２の出力端子に接続されている。また、空間部Ｐ１内において、回路基板４１に実装された発熱素子４２，４３は、回路基板４１とは反対側の面（天板面）を当たり面として、熱伝導性シート４４を挟んで底板部５１に当接されている。熱伝導性シート４４は、高熱伝導性の絶縁材料で形成されており、例えばシリコーン系又はアクリル系などの材料で形成されている。これにより、スイッチング素子４２やコンデンサ４３などの発熱素子の熱が熱伝導性シート４４を介してインバータハウジング５０に伝達され、更にインバータハウジング５０から外部に放出されるようになっている。

底板部５１には、モータハウジング３０に向かう方向に突出し、シャフト２６の軸方向に延びる突条部５５が設けられており、この突条部５５が底板部５１とともに一体成形されている。突条部５５は例えば矩形状断面を有しており、所定間隔を隔てて複数配置されている。本実施形態において突条部５５は、モータハウジング３０の接合部３２に設けられた突条部３４と略同じ数で設けられている。そして、モータハウジング３０の接合部３２と底板部５１とを対向配置させた状態では、インバータハウジング５０の突条部５５と、接合部３２の突条部３４とが互い違いに配置されるようになっている。

図１及び図２に示すように、外周板部５２において蓋部５３とは反対側の端部５２ｂは、底板部５１よりも下方に突出している。これにより、インバータハウジング５０におけるモータハウジング３０との対向面に、インバータ４０に向かう方向にくぼむ凹み部が形成されている。また、外周板部５２の端部５２ｂは、インバータハウジング５０に形成された凹み部をモータハウジング３０の接合部３２に対向させた状態で、封止部材５６を介して接合部３２に固定されている。これにより、図１に示すように、インバータハウジング５０とモータハウジング３０が一体化された状態となっている。この一体化された状態では、モータハウジング３０とインバータハウジング５０との間の境界部分に、回路基板４１の基板面に沿って延びる収容部６０が形成されており、この収容部６０に潜熱蓄熱材６１が収容されている。

潜熱蓄熱材６１は、物質の相変化を利用して熱エネルギを貯蔵可能な材料であり、物質の固相から液相への相変化に伴う潜熱により蓄熱する。すなわち、図３に示すように、潜熱蓄熱材６１が熱を吸収すると、その吸収した熱量に応じて固相から液相へと変化する。この固相から液相への変化の際には、吸収した熱が物質の相変化に費やされることにより、潜熱蓄熱材６１の温度が融点Ｔｍで一定となったまま吸熱が行われる。つまり、潜熱蓄熱材６１には、融解熱ΔＱに相当する量の熱を吸収しきるまで温度が上昇しない期間が存在する。

ここで、モータ２０とインバータ４０を一体とした機電一体構造では、モータ２０及びインバータ４０は共に発熱体であり、モータ２０で発生した熱がインバータ４０に伝達されることが想定される。また、モータ２０の熱がインバータ４０に伝わることで、インバータ４０の回路基板４１に実装された半導体素子で温度が上昇しやすくなるおそれがある。特に、本実施形態のように機電一体構造をスタータ装置に適用した場合、高出力化を図るべくモータ２０の発熱が多くなる。一方、半導体素子は一般に熱に弱く、熱保護を図る必要性が高い。

そこで本実施形態では、図１に示すように、インバータ４０に隣接する位置に、インバータ４０の回路基板４１の基板面と同じ方向に延びる収容部６０を設け、この収容部６０に潜熱蓄熱材６１を封入している。これにより、潜熱蓄熱材６１で一時的に熱を蓄えるようにしている。特に本実施形態では、図１に示すように、モータ２０とインバータ４０との境界部に収容部６０を配置することとしている。これにより、モータ２０で発生した熱がインバータ４０に伝達されるのを抑制するとともに、インバータ４０で発生した熱については、インバータハウジング５０から潜熱蓄熱材６１に伝達させて潜熱蓄熱材６１で一時的に蓄えるようにしている。また、潜熱蓄熱材６１に一時的に蓄えられた熱は、インバータハウジング５０だけでなくモータハウジング３０も合わせた表面積で外気環境へ放熱させることができ、冷却時間の短縮を図るようにしている。

潜熱蓄熱材６１としては、その融点Ｔｍが、モータ２０が使用される環境温度Ｔａよりも高く、かつインバータ４０に使用される半導体部品（例えばスイッチング素子４２）の使用限界温度Ｔｊよりも低い材料を用いている。潜熱蓄熱材６１の融点Ｔｍが環境温度Ｔａよりも低いと、環境温度Ｔａのみで潜熱を奪いきってしまうため、インバータ４０の発熱時において吸熱効果が得られにくくなる。また、潜熱蓄熱材６１の融点Ｔｍが使用限界温度Ｔｊ以上であると、使用限界温度Ｔｊに達しても潜熱蓄熱材６１が融解しないため吸熱効果が十分に得られず、インバータ４０の過昇温を招くおそれがあるからである。具体的には、潜熱蓄熱材６１として融点Ｔｍが８０〜１６０℃の低温はんだを採用しており、例えばスズ（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）を主成分とする合金を用いている。

なお、本実施形態では、突条部３４，５５を同じ大きさとし、かつ同じ個数を配置しており、これによりインバータハウジング５０が潜熱蓄熱材６１に接触する面積と、モータハウジング３０が潜熱蓄熱材６１に接触する面積とを略同じにしている。

次に、モータ２０及びインバータ４０で発熱が生じた場合の潜熱蓄熱材６１の相変化及び発熱時の熱の動きについて図４を用いて説明する。

図４は、潜熱蓄熱材６１が固体の状態の駆動装置１０を示している。潜熱蓄熱材６１が固体のときには、図４に示すように、収容部６０の容積よりも潜熱蓄熱材６１が占める体積の方が小さく、収容部６０に膨張吸収部６３としての空気層が形成される。こうした空気層が形成されることにより、潜熱蓄熱材６１が固相から液相に相変化した時の体積膨張分が吸収されるようになっている。

本実施形態では、インバータハウジング５０の底板部５１に複数の突条部５５が設けられており、それら突条部５５は、モータ２０を下、インバータ４０を上に配置した状態において重力方向に向かって突出している。ここで、潜熱蓄熱材６１が固体のときに収容部６０内に空気層が形成されるようにした場合、潜熱蓄熱材６１が融解する前の固体の状態では潜熱蓄熱材６１が重力方向に偏在し、図４に示すように、インバータハウジング５０の底板部５１と潜熱蓄熱材６１とが非接触になる。本実施形態の駆動装置１０では、底板部５１においてモータハウジング３０に向かう方向に複数の突条部５５を設けることで、潜熱蓄熱材６１が固相及び液相のいずれであっても突条部５５の少なくとも先端部が潜熱蓄熱材６１に接触することにより、インバータハウジング５０と潜熱蓄熱材６１とが接触した状態が保持される。

例えば、エンジンの始動要求が生じたことに伴い、スタータ装置としての駆動装置１０によるクランキングが開始されると、インバータ４０及びモータ２０で発熱が生じる。このとき、スイッチング素子４２などの発熱素子で発生した熱は、図４に矢印で示すように、熱伝導性シート４４を介してインバータハウジング５０の底板部５１に伝わり、突条部５５を介して潜熱蓄熱材６１に吸収される。また、モータ２０で発生した熱は、モータハウジング３０から突条部３４を介して潜熱蓄熱材６１に吸収される。これにより、モータ２０で発生した熱がインバータハウジング５０へ伝達されることが抑制される。

潜熱蓄熱材６１が熱によって液相に変化すると潜熱蓄熱材６１の体積膨張が生じるが、この体積膨張分は膨張吸収部６３によって吸収され、図１に示すように、収容部６０内が潜熱蓄熱材６１で充填された状態になる。そして、駆動装置１０への通電が停止されると、モータハウジング３０及びインバータハウジング５０の全体から放熱が行われ、潜熱蓄熱材６１に一時的に蓄えられた熱はハウジング３０，５０の表面から外部に放出される。こうした放熱に伴い潜熱蓄熱材６１は液相から固相に再び戻る。

特に、スタータ装置としての駆動装置１０は短時間（例えば１回の駆動につき数秒）の駆動に用いられ、モータ２０及びインバータ４０では、その短時間の駆動に伴い一時的な温度上昇が生じる。このとき、モータハウジング３０及びインバータハウジング５０を介した外部への熱放出のみでは、その一時的な温度上昇を十分に緩和しきれないおそれがある。また、スタータ装置は、通常エンジンルーム内に配置されており、熱のこもりが生じやすい環境下に搭載されている。そのため、一時的な温度上昇によって発熱素子の温度上昇が生じやすい。この点、図１に示すように、ハウジング３０，５０の内部に潜熱蓄熱材６１を配置することにより、潜熱蓄熱材６１が融点Ｔｍで温度一定になる期間を利用して潜熱蓄熱材６１に一時的に熱を蓄えることができる。これにより、駆動装置１０の一時的な発熱に好適に対処できる。

図２に示すように、収容部６０の内壁面にはコーティング層６２が形成されている。コーティング層６２は、インバータハウジング５０及びモータハウジング３０を形成する材料（例えばアルミニウム）よりも潜熱蓄熱材６１に対する濡れ性（親和性）が高い材料で形成されている。このようなコーティング層６２を形成する材料としては、更に、ハウジング３０，５０を形成する材料と熱伝導性が同等か、又はそれよりも高い材料とすることが好ましい。例えば、潜熱蓄熱材６１を低温はんだとし、コーティング層６２を銅とする組み合わせなどがその一例として挙げられる。こうした濡れ性の高い材料で形成したコーティング層６２を設けることにより、潜熱蓄熱材６１が液相になった際の表面張力を低減させることができる。また、表面張力が低減されることにより、潜熱蓄熱材６１とハウジング３０，５０との間の接触熱抵抗の上昇を抑制することが可能になる。

次に、駆動装置１０の組み付け方法、特にモータハウジング３０とインバータハウジング５０との組み付け方法について図５及び図６を用いて説明する。組み付けに際しては、モータハウジング３０とインバータハウジング５０とを一体化する前に、まず図５に示すように、インバータハウジング５０におけるモータハウジング３０との対向面に潜熱蓄熱材６１を接着させる。具体的には、インバータハウジング５０の底板部５１における突条部５５間の凹んだ部分に、固相の潜熱蓄熱材６１を入れて加熱し成形することにより、底板部５１及び突条部５５の表面に潜熱蓄熱材６１を接着させる。続いて、インバータハウジング５０に潜熱蓄熱材６１が接着された状態で、モータハウジング３０とインバータハウジング５０とを連結させる。これにより、収容部６０内に潜熱蓄熱材６１が収容される。駆動装置１０の使用が開始される前の初期状態では、図６に示すように、潜熱蓄熱材６１はインバータハウジング５０の底板部５１及び突条部５５に張り付いた状態となっている。なお、図６では便宜上、コーティング層６２を省略している。こうした組み付け方法を採用することにより、潜熱蓄熱材６１の収容部６０内への封止を比較的簡単な作業によって行うことが可能となる。

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

インバータ一体型モータである駆動装置１０において、インバータ４０に隣接する位置に潜熱蓄熱材６１を配置し、潜熱蓄熱材６１が固相から液相への相変化に伴う潜熱により蓄熱することを利用してインバータ４０を冷却する構成とした。こうした構成によれば、駆動装置１０の駆動に伴いインバータ４０とモータ２０で一時的な発熱が生じた場合にも、その一時的な発熱を潜熱蓄熱材６１で蓄えることができ、その結果、発熱素子４２，４３の温度上昇を抑制することができる。また、潜熱蓄熱材６１に蓄えられた熱については、モータハウジング３０及びインバータハウジング５０を利用して放熱させることができる。

特に本実施形態では、モータ２０とインバータ４０との間に収容部６０を設ける構成とした。こうした構成によれば、モータ２０で発生した熱がインバータ４０に伝達されるのを抑制することができるとともに、インバータ４０で発生した熱を、インバータハウジング５０から潜熱蓄熱材６１に伝達させて潜熱蓄熱材６１で一時的に蓄えられるようにすることができる。また、潜熱蓄熱材６１に一時的に蓄えられた熱は、インバータハウジング５０だけでなくモータハウジング３０も合わせた表面積で放出することができ、冷却時間の短縮を図ることができる。

インバータハウジング５０の外周部に凹み部を設け、その凹み部をモータハウジング３０に向けた状態でモータハウジング３０とインバータハウジング５０とを連結することにより駆動装置１０の組付けを行う構成とした。こうした構成によれば、モータハウジング３０とインバータハウジング５０との境界部分に、潜熱蓄熱材６１を収容するための収容部６０を設けることができる。したがって、潜熱蓄熱材６１を収容するための専用の部材が不要であり、少ない部品数で収容部を形成することができる。また、モータハウジング３０とインバータハウジング５０とを連結するといった作業だけで潜熱蓄熱材６１を収容するスペースを確保することができる。

インバータハウジング５０においてモータハウジング３０との対向部、より具体的には、底板部５１における突条部５５が設けられている側面部に対して潜熱蓄熱材６１を接着させ、その接着させた状態のインバータハウジング５０とモータハウジング３０とを連結させることにより潜熱蓄熱材６１を収容部６０に収容させる構成とした。こうした構成とすることにより、潜熱蓄熱材の封止を簡単に行うことができる。また、駆動装置１０の使用開始時においてインバータハウジング５０の熱を最初に蓄えさせるようにすることができる。

インバータハウジング５０及びモータハウジング３０において収容部６０に面する部分に複数の突条部３４，５５を設ける構成とした。これにより、潜熱蓄熱材６１との接触面積を増やすことができ、放熱を促進させることができる。また、底板部５１においてモータハウジング３０に向かう方向に複数の突条部５５を設けることによって、潜熱蓄熱材６１が固相及び液相のいずれの場合にも、突条部５５の少なくとも先端部を潜熱蓄熱材６１に接触させておくことができる。これにより、インバータハウジング５０と潜熱蓄熱材６１とが接触した状態を常に保持させることができる。

潜熱蓄熱材６１が固相から液相に相変化すると潜熱蓄熱材６１の体積膨張が生じることを考慮し、その体積膨張を吸収する膨張吸収部６３を収容部６０に設ける構成とした。こうした構成とすることにより、潜熱蓄熱材６１の膨れによる収容部６０の変形を抑制することができる。

収容部６０の内壁面６４に、インバータハウジング５０よりも潜熱蓄熱材６１に対する濡れ性が高い材料で形成されたコーティング層６２を設ける構成とした。こうした構成とすることにより、潜熱蓄熱材６１が液相になったときの表面張力を低減させることができる。また、表面張力が低減されることにより、潜熱蓄熱材６１とハウジング３０，５０との間の接触熱抵抗の上昇を抑制することができ、潜熱蓄熱材６１による吸熱を好適に行わせることができる。

スイッチング素子４２やコンデンサ４３などの発熱素子は、インバータハウジング５０及び熱伝導性シート４４を挟んで潜熱蓄熱材６１の反対側に設けられるとともに、インバータハウジング５０に当接させる構成とした。こうした構成とすることにより、発熱素子４２，４３で発生した熱を、インバータハウジング５０を介して潜熱蓄熱材６１に速やかに伝えることができる。

特に、エンジン始動用のスタータ装置は数秒程度の短時間駆動に用いられ、モータ２０及びインバータ４０では、その短時間駆動に伴い瞬時に発熱する。このように瞬時に発生した熱は、放熱抵抗などによってハウジングを介した外部への熱の放散に遅れが生じ、冷却が間に合わなくなるおそれがある。また、スタータ装置はエンジンルーム内に配置されており、ルーム内における熱のこもりに伴い一時的な温度上昇が生じやすい環境下に置かれている。こうした点を考慮し、機電一体構造のスタータ装置において潜熱蓄熱材６１をハウジング内部に配置し、潜熱蓄熱材６１の潜熱による蓄熱を利用して潜熱蓄熱材６１に一時的に熱を蓄えさせることにより、駆動装置１０の一時的な発熱に十分に対処することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、潜熱蓄熱材６１を収容する収容部６０をモータ２０とインバータ４０との間に設けることにより、収容部６０をインバータ４０に隣接する位置に設ける構成とした。これに対し、本実施形態では、インバータ４０とモータ２０とを互いに隣接するように配置するとともに、収容部６０を、インバータ４０を挟んでモータ２０とは反対側に設けることにより、収容部６０をインバータ４０に隣接した位置に設ける構成としている。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図７は、本実施形態の駆動装置１００の全体概略図である。本実施形態の駆動装置１０についてもエンジン始動用のスタータ装置に適用される場合を想定している。

図７の駆動装置１００において、モータハウジング３０は、接合部３２に突部（突条部３４）が設けられていない点以外は上記第１実施形態と同じ構成である。インバータハウジング１５０は、接合部３２の台座部３３の上面と同じ方向に延びる対向板部１５１と、対向板部１５１の外縁部を取り囲む外周板部１５２とを備えている。外周板部１５２では、その上端部１５２ａ及び下端部１５２ｂが対向板部１５１からそれぞれ突出しており、下端部１５２ｂが、封止部材５６を介して接合部３２の台座部３３に固定されている。これにより、図７に示すように、インバータハウジング１５０とモータハウジング３０とが一体化された状態となっている。この一体化された状態では、モータハウジング３０とインバータハウジング１５０との間に空間部Ｐ１が形成されており、その空間部Ｐ１にインバータ４０が配置されている。

インバータ４０の回路基板４１は、その基板面が対向板部１５１と同じ方向に延びた状態で空間部Ｐ１内に配置されており、回路基板４１の基板面に発熱素子４２，４３が実装されている。これら発熱素子４２，４３は、絶縁性の熱伝導性シート４４を挟んで対向板部１５１に当接されている。

インバータハウジング１５０の外周板部１５２の上端部１５２ａには、封止部材５４を介して蓋部１５３が取り付けられている。また、対向板部１５１、外周板部１５２及び蓋部１５３に取り囲まれる空間部により、回路基板４１の基板面と同じ方向に延びる収容部６０が形成されており、この収容部６０に潜熱蓄熱材６１が収容されている。駆動装置１００では、インバータ４０に隣接した位置に潜熱蓄熱材６１を配置することで、発熱素子４２，４３の熱を潜熱蓄熱材６１で一時的に蓄え、この蓄えた熱を、インバータハウジング１５０を介して外部に放出させている。特に本実施形態の駆動装置１００では、潜熱蓄熱材６１は蓋部１５３の最大面に接触しており、蓋部１５３はその最大面に対向する面全体が外部と接触している。これにより、潜熱蓄熱材６１に蓄えられた熱を蓋部１５３の全体から外部に放出させるようにしている。

なお、本実施形態の駆動装置１００においても、潜熱蓄熱材６１が固相から液相に相変化した時の体積膨張を吸収可能な膨張吸収部を収容部６０に設けることが好ましい。膨張吸収部を設けることにより、潜熱蓄熱材６１が固相から液相へ変化した際に蓋部１５３などの部材が変形することを抑制することができる。

以上詳述した第２実施形態によれば、潜熱蓄熱材６１が収容された収容部６０をインバータ４０に隣接した位置に設ける構成とすることにより、インバータ４０の発熱素子４２，４３の発熱及びモータ２０から発熱素子４２，４３に伝達された熱を一時的に蓄えることができる。これにより、機電一体構造のスタータ装置において発熱素子４２，４３の温度上昇を抑制することができ、熱保護を好適に図ることができる。

潜熱蓄熱材６１は蓋部１５３の一側面と接触しており、更に蓋部１５３において潜熱蓄熱材６１と接触する面に対向する面全体を外部と接触させる構成とした。これにより、潜熱蓄熱材６１に蓄えられた熱を蓋部１５３の全体から外気環境に放出させることができ、潜熱蓄熱材６１の冷却を速やかに行うことができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・上記第１実施形態では、インバータハウジング５０が潜熱蓄熱材６１に接触する面積と、モータハウジング３０が潜熱蓄熱材６１に接触する面積とを略同じにしたが、本実施形態では、モータハウジング３０が潜熱蓄熱材６１に接触する面積よりも、インバータハウジング５０が潜熱蓄熱材６１に接触する面積を大きくする構成とする。潜熱蓄熱材６１で吸熱可能な熱量には上限があり、ある程度の熱を吸収すると潜熱蓄熱材６１は液相に変わり、温度が再び上昇する（図３参照）。この点を考慮し、インバータハウジング５０における潜熱蓄熱材６１との接触面積をより大きくすることにより、インバータハウジング５０から潜熱蓄熱材６１への熱の伝達速度をより速くすることができる。これにより、インバータハウジング５０から潜熱蓄熱材６１への熱伝達性がより良好となり、発熱素子４２，４３の温度上昇の抑制効果を高めることができる。また、モータ停止時では、潜熱蓄熱材６１に蓄えられた熱をインバータハウジング５０及びモータハウジング３０の両方の表面から放出させることができる。

インバータハウジング５０における潜熱蓄熱材６１との接触面積をより大きくする構成としては、例えば図８に示すように、インバータハウジング５０に設けられた突条部５５の個数をモータハウジング３０に設けられた突条部３４の個数よりも多くする構成が挙げられる。あるいは、インバータハウジング５０の突条部５５の高さ又は長尺方向の長さをモータハウジング３０の突条部３４よりも大きくする構成としてもよい。また、突条部５５の個数や大きさを変える代わりに、収容部６０における２つの対向面の形状の相違によって、モータハウジング３０よりもインバータハウジング５０の方が潜熱蓄熱材６１との接触面積が大きくなるようにしてもよい。

・上記第２実施形態において、対向板部１５１の外周面のうち収容部６０との対向面に放熱フィンを設ける構成としてもよい。こうすることにより、潜熱蓄熱材６１との接触面積を増やすことができ、潜熱蓄熱材６１による吸熱を促進させることができる。また、インバータハウジング１５０の蓋部１５３の外周面のうち収容部６０との対向面及び外部との対向面の少なくともいずれかに放熱フィンを設ける構成としてもよい。

・上記第１実施形態では、インバータハウジング５０におけるモータハウジング３０との対向面に凹み部を形成し、その凹み部をモータハウジング３０に向けた状態でモータハウジング３０とインバータハウジング５０とを連結することによりモータハウジング３０とインバータハウジング５０との間に収容部６０を形成したが、収容部６０を形成する方法はこれに限定しない。例えば、モータハウジング３０におけるインバータハウジング５０との対向面（接合部３２）に凹み部を形成し、その凹み部をインバータハウジング５０に向けた状態でモータハウジング３０とインバータハウジング５０とを連結することによりモータハウジング３０とインバータハウジング５０との間に収容部６０を形成する構成としてもよい。あるいは、モータハウジング３０及びインバータハウジング５０の両方に凹み部を形成し、それら凹み部を互いに合わせることにより収容部６０を形成してもよい。

・モータハウジング３０及びインバータハウジング５０の少なくともいずれかに形成した凹み部を利用して収容部６０を設ける構成に代えて、潜熱蓄熱材６１を収容する収容部を備える別部材として第３ハウジングを設ける構成としてもよい。この場合、第３ハウジングは、例えばアルミニウムなどの高熱伝導性材料を用いることが好ましい。

・上記第１実施形態では、インバータハウジング５０に潜熱蓄熱材６１を接着させ、この接着された状態のインバータハウジング５０とモータハウジング３０とを連結させることにより駆動装置１０の組み付けを行う構成とした。駆動装置１０の組み付け方法はこれに限定せず、例えばモータハウジング３０に潜熱蓄熱材６１を接着させ、その状態のモータハウジング３０とインバータハウジング５０とを連結させることにより駆動装置１０の組み付けを行う構成としてもよい。また、インバータハウジング５０とモータハウジング３０とを連結した後、収容部６０に設けた外部との連通孔から潜熱蓄熱材６１を注入し、その後連通孔を封止することにより組み付けを行う構成としてもよい。

・上記第１実施形態では、収容部６０に膨張吸収部６３を設けることで潜熱蓄熱材６１の固相から液相への変化時における体積膨張を吸収するとともに、収容部６０の内壁面６４に複数の突条部５５を設けることにより、インバータハウジング５０と潜熱蓄熱材６１とが接触した状態を保持する構成とした。これを変更し、本実施形態では図９に示すように、収容部６０内をインバータ側とモータ側とに仕切る板状の弾性部材である変形板部６５を収容部６０内に配置する。そして、変形板部６５によって仕切られた２つの空間のうち、インバータ側に潜熱蓄熱材６１を収容する。潜熱蓄熱材６１が固体のときには、図９（ａ）に示すように、変形板部６５によって潜熱蓄熱材６１がインバータ側に偏在されており、これにより膨張吸収部６３としての空間部が形成されている。そして、モータ駆動に伴い潜熱蓄熱材６１が熱を蓄え、固相から液相に変化すると、図９（ｂ）に示すように、変形板部６５がモータ２０に向かう方向に撓む。このとき、膨張吸収部６３が潜熱蓄熱材６１の体積膨張分を吸収することで、相変化に伴う収容部６０の膨れを抑制することができる。また、こうした構成によれば、潜熱蓄熱材６１とインバータハウジング５０とを常時接触させておくことができる。

・上記第１実施形態では、収容部６０の内壁部に突条部３４，５５を設けたが、突部の形状はこれ限定せず、例えば針状、円弧状などの形状としてもよい。

・上記第１実施形態及び第２実施形態では、インバータ４０の回路基板４１の基板面が延びる方向とモータ２０のシャフト２６の軸方向とが同じ方向になるようにモータ２０を配置する構成としたが、インバータ４０の回路基板４１の基板面とモータ２０のシャフト２６の軸方向とが交わるようにモータ２０を配置する構成としてもよい。

・上記第１実施形態及び第２実施形態では、エンジン始動用のスタータ装置に適用される駆動装置について説明したが、スタータ装置に限らず、その他の用途の回転機にも適用することができる。例えば、電動コンプレッサとインバータとが一体化された冷凍サイクル用のインバータ一体型電動コンプレッサに適用してもよいし、車両用の電動パワーステアリング装置に適用してもよい。あるいは、回転機として交流発電機を備え、電力変換器として交流電力を直流電力に変換する変換器（コンバータ）を備える機電一体型駆動装置（例えばオルタネータなど）に本発明を適用してもよい。

１０，１００…駆動装置（機電一体型駆動装置）、２０…モータ（回転機）、２３…ステータ、２７…ロータ、３０…モータハウジング（第１ハウジング）、３２…接合部、３３…台座部、３４…突条部（突部）、４０…インバータ（電力変換器）、４１…回路基板、４２…スイッチング素子（発熱素子）、４３…コンデンサ（発熱素子）、４４…熱伝導性シート、５０，１５０…インバータハウジング（第２ハウジング）、５５…突条部（突部）、６０…収容部、６１…潜熱蓄熱材、６２…コーティング層、６３…膨張吸収部、６４…内壁面、６５…変形板部。

Claims (8)

1. 回転機（２０）と、基板（４１）及びその基板面に実装された発熱素子（４２，４３）を有し前記回転機に接続される電力変換器（４０）と、前記回転機を収容する第１ハウジング（３０）と、前記電力変換器を収容する第２ハウジング（５０，１５０）とを備え、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが一体化された機電一体型駆動装置（１０，１００）であって、
   前記回転機と前記電力変換器との間に、前記基板面と同じ方向に延びる収容部（６０）が設けられており、該収容部に潜熱蓄熱材（６１）が収容されており、
   前記収容部の内壁面（６４）のうち少なくとも前記電力変換器が配置されている側に、前記内壁面から突出する複数の突部（５５）が設けられており、
   前記潜熱蓄熱材が固相のときに前記収容部に空気層が形成され、
   前記潜熱蓄熱材が固相及び液相のいずれの状態でも前記突部が前記潜熱蓄熱材に接触されていることを特徴とする機電一体型駆動装置。
2. 前記収容部は、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングのそれぞれに面しており、
   前記第１ハウジングが前記潜熱蓄熱材に接触する面積よりも、前記第２ハウジングが前記潜熱蓄熱材に接触する面積の方が大きくなっている請求項１に記載の機電一体型駆動装置。
3. 前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの少なくともいずれかは、外周部に凹み部を有しており、
   前記収容部は、前記凹み部を他方のハウジングに向けた状態で前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが連結されることにより、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの境界部に形成されている請求項１又は２に記載の機電一体型駆動装置。
4. 前記第２ハウジングにおいて前記第１ハウジングとの対向部に前記潜熱蓄熱材が接着された状態で前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとが連結されることにより前記潜熱蓄熱材が前記収容部に収容される請求項３に記載の機電一体型駆動装置。
5. 前記収容部の内壁面（６４）に、該収容部を形成する材料よりも前記潜熱蓄熱材に対する濡れ性が高い材料で形成されたコーティング層（６２）が設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の機電一体型駆動装置。
6. 前記潜熱蓄熱材は、融点が８０〜１６０℃の低温はんだである請求項１〜５のいずれか一項に記載の機電一体型駆動装置。
7. 前記発熱素子は、前記第２ハウジングを挟んで前記潜熱蓄熱材の反対側に設けられ、前記第２ハウジングに当接されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の機電一体型駆動装置。
8. エンジン始動用のスタータ装置である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の機電一体型駆動装置。

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