JP7018298B2 - 電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機に関するものである。

電動機の冷却方法の有効な手段として、外扇ファンを用いて、電動機フレームを冷却することが知られている。ところが近年、永久磁石型電動機（以下、これをＰＭモータと呼ぶことがある）の登場により電動機は小型化し、電動機フレームの表面積が小さくなり、電動機の冷却に対する課題が目立ってきている。一方、ＰＭモータは専用駆動用インバータ（以下、これを単にインバータと呼ぶことがある）を必要とし、インバータも独自の冷却構造を有している。

特開２０１６－６３６８０号公報 特開平１０－２７１７６３号公報 特開平８－２８９５０５号公報

このような状況の中、近年は更なる製品のコンパクト化を目指し、電動機部分とインバータ部分を一体に構成したインバータ一体型ＰＭモータが登場している。上述したように、電動機とインバータにはそれぞれ冷却が必須となっており、安価でコンパクトで効率的な冷却構造を提案することが求められている。

従来の誘導型電動機は、外扇ファンを電動機の反負荷側に取り付け、周辺大気を対流させて電動機フレームを冷却する。ＰＭモータの登場によりコンパクト化した電動機フレームに対しても、従来の誘導機と同様の冷却方法で対応している。このような状況の中で、インバータをＰＭモータに取り付けて、電動機を構成する場合の冷却構造の改善が課題となる。

そこで、本発明は、冷却効果の高い構造を有する電動機を提供することを目的とする。

一態様は、モータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたモータケーシングと、前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、インバータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたインバータケースと、前記モータケーシングに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第１冷却ファンと、前記インバータケースに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第２冷却ファンと、前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンを収容するファンハウジングと、前記ファンハウジングの内部に配置され、前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンを隔離する隔壁とを備え、前記ファンハウジングは、前記第１冷却ファンの回転によって前記モータケーシングを冷却する空気流れを形成する第１空気流れ形成部と、前記第２冷却ファンの回転によって前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する第２空気流れ形成部とを備えていることを特徴とする電動機である。

好ましい態様は、前記第１空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接し、空気が通過可能な第１モータケーシング側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第２モータケーシング側空気通過部とを備えており、前記第２空気流れ形成部は、前記インバータケースに隣接し、空気が通過可能な第１インバータケース側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第２インバータケース側空気通過部とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１モータケーシング側空気通過部および前記第２モータケーシング側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのモータケーシング側部位に形成されており、前記第１インバータケース側空気通過部および前記第２インバータケース側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのインバータケース側部位に形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記ファンハウジングは、前記モータケーシングの外側まで延びる第１ファンカバーと、前記インバータケースの外側まで延びる第２ファンカバーとを備えており、前記第１モータケーシング側空気通過部は、前記第１ファンカバーと前記モータケーシングとの間に形成されており、前記第１インバータケース側空気通過部は、前記第２ファンカバーと前記インバータケースとの間に形成されていることを特徴とする。

好ましい態様は、前記隔壁のモータケーシング側の面には、前記モータケーシングを冷却する空気流れを第１方向に変える複数の案内羽根が形成されており、前記隔壁のインバータケース側の面には、前記インバータケースを冷却する空気流れを前記第１方向に変える複数の案内羽根が形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記モータケーシングは、その外面に形成されたモータケーシング側冷却フィンを備えており、前記モータケーシング側冷却フィンは、前記駆動軸の軸線方向に延びていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記インバータケースは、前記第２冷却ファンに向かって延びるインバータケース側冷却フィンを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンの翼形状および／または翼枚数は、異なることを特徴とする。

他の態様は、モータを収容する閉じられた空間が形成されたモータケーシングと、前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、インバータを収容する閉じられた空間が形成されたインバータケースと、前記モータケーシングおよび前記インバータケースの両方に隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた両面ファンと、前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記両面ファンを収容するファンハウジングとを備え、前記ファンハウジングは、前記両面ファンの回転によって前記モータケーシングおよび前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する空気流れ形成部を備えていることを特徴とする電動機である。

好ましい態様は、前記空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側開口と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側開口とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記両面ファンは、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側の翼と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側の翼とを備えており、前記モータケーシング側の翼および前記インバータケース側の翼の形状および／または枚数は、異なることを特徴とする。

ファンハウジングは、モータケーシングを冷却する空気流れを形成する第１空気流れ形成部と、インバータケースを冷却する空気流れを形成する第２空気流れ形成部とを有している。したがって、空気は、モータケーシングおよびインバータケースのそれぞれの発熱の影響を受けずにモータケーシングおよびインバータケースのそれぞれを冷却することができる。結果として、電動機の発熱体であるモータおよびインバータを効果的に冷却することができる。

電動機の一実施形態を示す断面図である。 モータケーシングを冷却する空気の流れと、インバータケースを冷却する空気の流れとを説明するための図である。 隔壁に形成された複数の案内羽根を示す図である。 図３に示す隔壁の正面図である。 複数の案内羽根の他の実施形態を示す図である。 ファンハウジングの断面の一部を示す斜視図である。 隔壁をファンハウジングに接続する様子を示す図である。 隔壁のファンハウジングへの接続構造の他の実施形態を示す図である。 図８のＡ線方向から見た図である。 図８のＢ線方向から見た図である。 電動機の他の実施形態を示す図である。 隔壁のファンハウジングへの接続構造のさらに他の実施形態を示す図である。 案内羽根とファンハウジングとを互いに接続する様子を示す図である。 電動機のさらに他の実施形態を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、電動機の一実施形態を示す断面図である。本実施形態に係る電動機は、インバータが搭載されたインバータ一体型電動機であり、永久磁石型電動機である。このような永久磁石型電動機はＰＭモータとも呼ばれる。

図１に示すように、電動機は、モータ１を収容する閉じられた空間２が内部に形成されたモータケーシング３と、モータケーシング３を貫通して延びる駆動軸４と、インバータ１０を収容する閉じられた空間１１が内部に形成されたインバータケース１２と、モータケーシング３に隣接して配置され、かつ駆動軸４に取り付けられた第１冷却ファン１３と、インバータケース１２に隣接して配置され、かつ駆動軸４に取り付けられた第２冷却ファン１４と、モータケーシング３とインバータケース１２との間に配置され、第１冷却ファン１３および第２冷却ファン１４を収容するファンハウジング１５と、ファンハウジング１５の内部に配置され、第１冷却ファン１３および第２冷却ファン１４を隔離する隔壁２０とを備えている。

モータケーシング３は、筒状のモータフレーム３ａと、モータフレーム３ａの開口端を閉じるエンドカバー３ｂおよびブラケット３ｃとを備えている。モータフレーム３ａの外面には、駆動軸４の軸線ＣＬ方向に延びるモータケーシング側冷却フィン６が形成されている。本実施形態では、２つの冷却フィン６が描かれているが、冷却フィン６の数は本実施形態には限定されない。複数の冷却フィン６が設けられる場合、これら複数の冷却フィン６はモータフレーム３ａの周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。

発熱体であるモータ１はモータケーシング３の内部に配置されている。モータ１は、駆動軸４に固定された回転子（ロータ）３０と、回転子３０を囲んで回転磁界を形成する固定子（ステータ）３１とを備えている。固定子３１は、モータフレーム３ａの内面に固定されている。回転子３０は、回転子３０と固定子３１との間に形成される回転磁界によって回転し、回転子３０が固定された駆動軸４は回転子３０とともに回転する。

駆動軸４は、エンドカバー３ｂおよびブラケット３ｃを貫通している。駆動軸４とエンドカバー３ｂとの間には、軸受３５が配置されており、駆動軸４とブラケット３ｃとの間には、軸受３６が配置されている。これら軸受３５，３６は駆動軸４を回転自在に支持している。本実施形態では、軸受３５，３６は転がり軸受である。

第１冷却ファン１３は、空気の流れをモータケーシング３の表面に形成して、モータケーシング３の表面を冷却することができる。モータ１はモータケーシング３を介して冷却される。したがって、第１冷却ファン１３はモータ用冷却ファンとも呼ぶことができる。第２冷却ファン１４は、空気の流れをインバータケース１２の表面に形成して、インバータケース１２の表面を冷却することができる。インバータ１０はインバータケース１２を介して冷却される。したがって、第２冷却ファン１４はインバータ用冷却ファンとも呼ぶことができる。

冷却ファン１３，１４は、モータケーシング３の外側の位置およびインバータケース１２の外側の位置において、駆動軸４と同心状に配置されている。本実施形態では、冷却ファン１３，１４は、隔壁２０を中心として対称的に、より具体的には、隔壁２０と平行に延びる線分（駆動軸４の軸線ＣＬと垂直な線分）を中心として線対称になるように、駆動軸４（より具体的には、電動機の反負荷側）に取り付けられている。

冷却ファン１３は、駆動軸４をモータ１側から見たときに駆動軸４が時計回り方向に回転する場合（言い換えれば、駆動軸４をインバータ１０側から見たときに駆動軸４が反時計回り方向に回転する場合）、空気が隔壁２０、モータケーシング３、およびファンハウジング１５によって形成されたモータケーシング側空間５０の内部（外部）から外部（内部）に流れるような形状を有している。

同様に、冷却ファン１４は、駆動軸４をモータ１側から見たときに駆動軸４が時計回り方向に回転する場合、空気が隔壁２０、インバータケース１２、およびファンハウジング１５によって形成されたインバータケース側空間５１の内部（外部）から外部（内部）に流れるような形状を有している。

モータ１およびインバータ１０は、駆動軸４の軸線ＣＬ方向に沿って直列的に配置されている。モータ１の発熱量とインバータ１０の発熱量は異なることがあるため、モータ１を間接的に冷却する空気の風量およびインバータ１０を間接的に冷却する空気の風量が、それぞれ、最適になるように、冷却ファン１３，１４の翼形状および／または翼枚数は異なることが好ましい。

ファンハウジング１５の一端はモータケーシング３（より具体的には、ブラケット３ｃ）に接続されており、他端はインバータケース１２に接続されている。ファンハウジング１５は、モータケーシング３（より具体的には、ブラケット３ｃ）に隣接するモータケーシング側部位１５ａと、インバータケース１２に隣接するインバータケース側部位１５ｂとを備えている。一実施形態では、これら部位１５ａ，１５ｂは一体的に形成されてもよい。他の実施形態では、これら部位１５ａ，１５ｂは別部材から構成されてもよい。この場合、モータケーシング側部位１５ａはモータケーシング側部材１５ａと呼んでもよく、インバータケース側部位１５ｂはインバータケース側部材１５ｂと呼んでもよい。

モータケーシング側部位１５ａは、第１冷却ファン１３の回転によってモータケーシング３を冷却する空気流れを形成する第１空気流れ形成部（モータケーシング側空気流れ形成部）４０を有しており、インバータケース側部位１５ｂは、第２冷却ファン１４の回転によってインバータケース１２を冷却する空気流れを形成する第２空気流れ形成部（インバータケース側空気流れ形成部）４１を有している。

第１空気流れ形成部４０は、モータケーシング３に隣接し、空気が通過可能な複数の第１モータケーシング側空気通過部４０ａと、隔壁２０に隣接し、空気が通過可能な複数の第２モータケーシング側空気通過部４０ｂとを有している。第２空気流れ形成部４１は、インバータケース１２に隣接し、空気が通過可能な複数の第１インバータケース側空気通過部４１ａと、隔壁２０に隣接し、空気が通過可能な複数の第２インバータケース側空気通過部４１ｂとを有している。

モータケーシング側空気通過部４０ａ，４０ｂのそれぞれは、モータケーシング側部位１５ａに形成されており、インバータケース側空気通過部４１ａ，４１ｂのそれぞれは、インバータケース側部位１５ｂに形成されている。本実施形態では、各空気通過部４０ａは、ファンハウジング１５のモータケーシング側部位１５ａに形成された独立のスリット（孔）であり、各空気通過部４１ａは、ファンハウジング１５のインバータケース側部位１５ｂに形成された独立のスリット（孔）である。空気通過部４０ａ，４１ａは、ファンハウジング１５の周方向に沿って等間隔に配置されている。空気通過部４０ｂ，４１ｂは、共通のスリット（孔）であり、ファンハウジング１５の周方向に沿って等間隔に配置されている。空気通過部４０ｂ，４１ｂを構成するスリットは、空気通過部４０ａ，４１ａを構成するスリットの間に配置されている。

隔壁２０は、駆動軸４と同心状に配置されており、駆動軸４の軸線ＣＬ方向と垂直な方向に延びている。隔壁２０はファンハウジング１５に固定されている。より具体的には、隔壁２０は、空気通過部４０ｂ，４１ｂを構成するスリットの両端部の間に配置されるようにファンハウジング１５に固定されており、空気通過部４０ｂ，４１ｂを区画している。隔壁２０の中心には、駆動軸４が貫通する貫通孔２０ａが形成されており、この貫通孔２０ａの直径は、駆動軸４の直径よりも大きい。したがって、貫通孔２０ａと駆動軸４との間には僅かな隙間が形成されており、隔壁２０は、駆動軸４とともに回転しない。貫通孔２０ａは隔壁２０の内面によって形成されている。

インバータケース１２は、発熱体であるインバータ１０が取り付けられたベース１６と、インバータ１０を覆い、かつベース１６が接続されたインバータカバー１７とを備えている。インバータカバー１７はファンハウジング１５のインバータケース側部位１５ｂに接続されている。一実施形態では、インバータカバー１７とファンハウジング１５とは別部材であってもよく、他の実施形態では、インバータカバー１７とファンハウジング１５とは一体成形部材であってもよい。

インバータ１０が湿度の高い外気に接触すると、インバータ１０は漏電などの原因によって破損するおそれがある。本実施形態では、インバータ１０は、インバータケース１２によって閉じられた空間１１に配置されているため、湿度の高い外気のインバータ１０への接触が防止される。したがって、インバータケース１２はインバータ１０の故障を防止することができる。

インバータケース１２は、ベース１６から第２冷却ファン１４に向かって延びるインバータケース側冷却フィン１８を備えている。この冷却フィン１８はベース１６に接続されており、これらベース１６および冷却フィン１８の組み合わせはヒートシンクである。冷却フィン１８の数は複数であってもよい。

空気通過部４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂのそれぞれは、冷却ファン１３，１４の半径方向外側に向かって延びている。より具体的には、空気通過部４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂのそれぞれは、隔壁２０と平行な方向、すなわち、駆動軸４の軸線ＣＬ方向と垂直な方向に延びており、ファンハウジング１５の内面および外面で開口している。

第１冷却ファン１３は、隔壁２０、モータケーシング側部位１５ａ、およびモータケーシング３（より具体的には、ブラケット３ｃ）によって形成されたモータケーシング側空間５０に配置されている。第２冷却ファン１４は、隔壁２０、インバータケース側部位１５ｂ、およびインバータケース１２（より具体的には、ベース１６）によって形成されたインバータケース側空間５１に配置されている。

空間５０は、互いに離間する空気通過部４０ａ，４０ｂによって電動機の外部空間と連通する空間である。第１冷却ファン１３は、その回転によって、モータケーシング３を冷却する空気の流れを形成することができる。空間５１は、互いに離間する空気通過部４１ａ，４１ｂによって電動機の外部空間と連通する空間である。第２冷却ファン１４は、その回転によって、インバータケース１２を冷却する空気の流れを形成することができる。

図２は、モータケーシング３を冷却する空気の流れと、インバータケース１２を冷却する空気の流れとを説明するための図である。まず、モータケーシング３を冷却する空気の流れについて説明する。第１冷却ファン１３が駆動軸４の回転によって一方向に回転すると、モータ１の発熱によって熱せられたモータケーシング３の周囲の空気は、モータケーシング３に隣接する空気通過部４０ａを通過して、空間５０に流入する。空気通過部４０ａはモータケーシング３に隣接しているため、第１冷却ファン１３は、モータケーシング３の周囲の空気を直接的に、かつ積極的に空間５０に取り込むことができる。

モータケーシング３の熱を奪いつつ空間５０に流入した空気は、その流れによって徐々に冷却され、隔壁２０に隣接する空気通過部４０ｂを通過して、電動機の外部に流出する。このように、第１冷却ファン１３は、その回転によって、空気通過部４０ａから流入し、空気通過部４０ｂから流出する空気の流れを形成することができ、モータケーシング３の熱を効率的に奪うことができる。結果として、第１冷却ファン１３は、モータケーシング３を介してモータ１を間接的に冷却することができる。

モータ１はモータケーシング３によって閉じられた空間２に配置されているため、モータケーシング３を冷却する空気流れが形成されても、微細な金属などの異物はモータ１には接触しない。本実施形態では、モータ１は、その構成要素としての永久磁石を有している。したがって、仮にモータケーシング３が開放された構造を有しており、モータ１が外部空間に露出していると、第１冷却ファン１３の回転によってモータケーシング３の内部を流れる空気が形成されてしまい、空気とともに流れる異物がモータ１に接触してしまうおそれがある。最悪の場合、モータ１は、異物との接触によって破損するおそれがある。本実施形態によれば、第１冷却ファン１３は、モータケーシング３を介してモータ１を間接的に冷却することができるため、モータ１の破損が防止される。

次に、インバータケース１２を冷却する空気の流れについて説明する。第２冷却ファン１４が駆動軸４の回転によって一方向に回転すると、インバータ１０の発熱によって熱せられたインバータケース１２の周囲の空気は、インバータケース１２に隣接する空気通過部４１ａを通過して、空間５１に流入する。空気通過部４１ａはインバータケース１２に隣接しているため、第２冷却ファン１４は、インバータケース１２の周囲の空気を直接的に、かつ積極的に空間５１に取り込むことができる。

空気通過部４１ａは、冷却フィン１８の外側に配置されており、冷却フィン１８に隣接している。したがって、空気は、冷却フィン１８に接触しながら空間５１に流入することができ、インバータ１０から冷却フィン１８に伝達した熱を奪うことができる。

インバータケース１２の熱を奪いつつ空間５１に流入した空気は、その流れによって徐々に冷却され、隔壁２０に隣接する空気通過部４１ｂを通過して、電動機の外部に流出する。このように、第２冷却ファン１４は、その回転によって、空気通過部４１ａから流入し、空気通過部４１ｂから流出する空気の流れを形成することができ、インバータケース１２の熱を効率的に奪うことができる。結果として、第２冷却ファン１４は、インバータケース１２を介してインバータ１０を間接的に冷却することができる。

さらに、冷却ファン１３，１４の間に配置された隔壁２０も空間５０，５１で形成される空気の流れによって冷却されるため、モータ１とインバータ１０との間で熱の授受が行われにくく、モータ１およびインバータ１０の双方の熱影響を懸念する必要はない。

インバータ１０はインバータケース１２によって閉じられた空間１１に配置されているため、インバータケース１２を冷却する空気流れが形成されても、微細な金属などの異物はインバータ１０には接触しない。したがって、インバータ１０の破損が防止される。

駆動軸４が反対方向に回転すると、この駆動軸４の反対方向の回転によって、冷却ファン１３，１４も反対方向に回転し、モータケーシング３およびインバータケース１２を冷却する空気は図２の矢印に示す方向と反対方向に流れる。より具体的には、第１冷却ファン１３が反対方向に回転すると、電動機の外部の空気は、空気通過部４０ｂを通過して空間５０に流入する。この空気は、空気通過部４０ａを通過してモータケーシング３に接触する。空気は、モータケーシング３に接触することによって、モータ１からモータケーシング３および冷却フィン６に伝達した熱を奪い、結果として、モータケーシング３を介してモータ１を間接的に冷却することができる。

第２冷却ファン１４が反対方向に回転すると、電動機の外部の空気は、空気通過部４１ｂを通過して、空間５１に流入する。この空気は、空気通過部４１ａを通過してインバータケース１２に接触する。このとき、空気は、冷却フィン１８に接触するため、インバータケース１２は効果的に冷却される。このようにして、空気は、インバータ１０からインバータケース１２および冷却フィン１８に伝達した熱を奪い、結果として、インバータケース１２を介してインバータ１０を間接的に冷却することができる。

本実施形態に係る電動機と比較例に係る電動機との違いについて説明する。従来の誘導型電動機と同様の冷却構造のまま、インバータを駆動軸の延長線上に配置し、インバータとモータとの間にファンを取り付けた場合、ファンはインバータ側を通過して温められた空気をモータ側に対流させる。または、ファンはモータ側を通過して温められた空気をインバータ側に対流させる。この場合、一度温められた空気を使用した対流によって熱交換が行われるため、十分な冷却効果を得ることができない。

本実施形態によれば、モータ１を冷却するための第１冷却ファン１３と、インバータ１０を冷却するための第２冷却ファン１４との間には、隔壁２０が配置されている。ファンハウジング１５は、隔壁２０を基準としてインバータケース１２側に配置された第１空気流れ形成部４０と、隔壁２０を基準としてモータケーシング３側に配置された第２空気流れ形成部４１とを備えている。このような構成により、空気は、モータケーシング３およびインバータケース１２のそれぞれの発熱の影響を受けずにモータケーシング３およびインバータケース１２のそれぞれを冷却することができるため、発熱体であるモータ１およびインバータ１０を効果的に冷却することができる。

図３は、隔壁２０に形成された複数の案内羽根２１，２２を示す図である。図４は、図３に示す隔壁２０の正面図である。図５は、複数の案内羽根２１，２２の他の実施形態を示す図である。隔壁２０は、貫通孔２０ａを有する環状形状を有している。

図３乃至図５に示すように、隔壁２０には、冷却ファン１３，１４のそれぞれの回転による空気の旋回流れの方向を変更する案内羽根２１，２２が形成されていてもよい。図４および図５では、それぞれ、隔壁２０のモータケーシング側の面２０ｂをモータ１側から見たときの案内羽根２１と、隔壁２０のインバータケース側の面２０ｃをインバータ１０側から見たときの案内羽根２２とが描かれている。本実施形態では、案内羽根２１，２２は、隔壁２０を中心として対称的に、より具体的には、隔壁２０と平行に延びる線分（駆動軸４の軸線ＣＬと垂直な線分）を中心として線対称になるように、配置されている。

隔壁２０のモータケーシング側の面２０ｂには、モータケーシング３を冷却する空気流れを第１方向に変える複数の案内羽根２１が形成されている。隔壁２０のインバータケース側の面２０ｃには、インバータケース１２を冷却する空気流れを第１方向に変える複数の案内羽根２２が形成されている。複数（本実施形態では、６つ）の案内羽根２１，２２は、隔壁２０の周方向に沿って等間隔に配置されている。案内羽根２１，２２の数は本実施形態には限定されない。

図４に示すように、各案内羽根２１，２２は、隔壁２０の中心側から外側に向かって円弧状に湾曲する形状を有している。言い換えれば、複数の案内羽根２１，２２は隔壁２０の中心側から外側に向かって放射状に延びている。各案内羽根２１，２２は、円弧状に盛り上がった曲面（膨らみ面）と、円弧状に窪んだ曲面（窪み面）とを備えている。

本実施形態では、隔壁２０には、その両面２０ｂ，２０ｃに形成された互いに対称的な複数の案内羽根２１，２２が形成されている。案内羽根２１は第１冷却ファン１３の回転によって空気の流れを第１方向に変えることができ、案内羽根２２は第２冷却ファン１４の回転によって空気の流れを第１方向に変えることができる。

第１冷却ファン１３の回転によって流れる空気は駆動軸４の回転方向と同一方向に旋回しながら空間５０から流出し、ファンハウジング１５の外面に沿うように旋回しながら流れる。第２冷却ファン１４の回転によって流れる空気は駆動軸４の回転方向と同一方向に旋回しながら空間５１から流出し、ファンハウジング１５の外面に沿うように旋回しながら流れる。結果として、モータ１側の熱およびインバータ１０側の熱はファンハウジング１５の外面に沿って電動機の外部に放出される。

図５に示すように、案内羽根２１は、図４に示す各案内羽根２１，２２の膨らみ面および窪み面の位置が逆さまになったような湾曲形状を有してもよい。図５に示す実施形態では、案内羽根２１は第１冷却ファン１３の回転によって形成された空気の流れを第１方向とは異なる第２方向に変えることができ、案内羽根２２は第２冷却ファン１４の回転によって形成された空気の流れを第２方向に変えることができる。

図３に示す電動機における隔壁２０のファンハウジング１５への接続構造について、図６および図７を参照しつつ説明する。図６は、ファンハウジング１５の断面の一部を示す斜視図である。図７は、隔壁２０をファンハウジング１５に接続する様子を示す図である。本実施形態では、ファンハウジング１５は筒状の一体構造を有している。

ファンハウジング１５の内面には、ファンハウジング１５の半径方向内側、すなわち、駆動軸４に向かって延びるストッパー９０が形成されている。ストッパー９０は、ファンハウジング１５の内面に沿って延びる環状形状を有しており、隔壁２０のインバータケース１２側への移動を制限している。隔壁２０の外径はファンハウジング１５の内径よりも小さく、案内羽根２１，２２が形成された隔壁２０はファンハウジング１５内に挿入可能である。図７に示すように、隔壁２０は、モータケーシング３側からファンハウジング１５内に挿入され、案内羽根２２がストッパー９０に接触するまで、インバータケース１２側に移動される。このようにして、隔壁２０はファンハウジング１５に接続される。

図６および図７に示す実施形態では、ストッパー９０は、インバータケース側部位１５ｂに設けられており、空気通過部４１ｂを構成するスリットに接続されている。一実施形態では、ストッパー９０はモータケーシング側部位１５ａに設けられてもよい。この場合、隔壁２０はインバータケース１２側からモータケーシング３側に向かって移動される。

図８は、隔壁２０のファンハウジング１５への接続構造の他の実施形態を示す図である。図９は、図８のＡ線方向から見た図である。図１０は、図８のＢ線方向から見た図である。図１０では、隔壁２０は点線で示されており、案内羽根２２は断面で示されており、案内羽根２１の図示は省略されている。ファンハウジング１５の内面には、凹部９１ａを有する回り止め部９１が形成されている。案内羽根２２の外側端部には、凹部９１ａに挿入可能な凸部２２ａが形成されており、凸部２２ａを凹部９１ａに挿入することにより、隔壁２０の回転方向への移動が制限される。案内羽根２２の外側端部は隔壁２０の外面に接続された案内羽根２２の部位である。図８乃至図１０に示す実施形態では、回り止め部９１は、インバータケース側部位１５ｂに設けられているが、モータケーシング側部位１５ａに設けられてもよい。この場合、案内羽根２１の外側端部に凸部２２ａに相当する凸部が設けられる。

図１１は、電動機の他の実施形態を示す図である。図１１では、隔壁２０には案内羽根２１，２２が形成されている。図１１に示すように、ファンハウジング１５は、モータケーシング側部位１５ａに接続され、モータケーシング３の外側まで延びる第１ファンカバー６０を備えている。ファンハウジング１５は、インバータケース側部位１５ｂに接続され、インバータケース１２の外側まで延びる第２ファンカバー６１を備えている。本実施形態では、隔壁２０の外径はファンハウジング１５の外径よりも大きく、隔壁２０はファンハウジング１５からはみ出している。

第１ファンカバー６０とモータケーシング３（より具体的には、モータフレーム３ａ）との間には、第１モータケーシング側空気通過部６２が形成されている。本実施形態では、第１ファンカバー６０の内径はモータケーシング３の外径よりも大きい。空気通過部６２は第１ファンカバー６０とモータケーシング３との間に形成された環状の隙間（開口）であり、モータケーシング３に隣接している。第２モータケーシング側空気通過部４０ｂは、隔壁２０に隣接するように、モータケーシング側部位１５ａに形成されている。

第２ファンカバー６１とインバータケース１２（より具体的には、インバータカバー１７）との間には、第１インバータケース側空気通過部６３が形成されている。本実施形態では、第２ファンカバー６１の内径はインバータケース１２の外径よりも大きい。空気通過部６３は第２ファンカバー６１とインバータケース１２との間に形成された環状の隙間（開口）であり、インバータケース１２に隣接している。第２インバータケース側空気通過部４１ｂは、隔壁２０に隣接するように、インバータケース側部位１５ｂに形成されている。

第１ファンカバー６０は、モータケーシング３の一部を取り囲むように配置されており、冷却フィン６の全体は第１ファンカバー６０に覆われている。一実施形態では、第１ファンカバー６０はモータケーシング３の全体を取り囲むように配置されてもよい。第２ファンカバー６１はインバータケース１２の全体を取り囲むように配置されている。

第１ファンカバー６０は、モータケーシング３を積極的に冷却する空気流れを形成するためのカバー部材であり、モータケーシング３を冷却する空気流れは第１ファンカバー６０とモータケーシング３との間に形成される。第２ファンカバー６１は、インバータケース１２を積極的に冷却する空気流れを形成するためのカバー部材であり、インバータケース１２を冷却する空気流れは第２ファンカバー６１とインバータケース１２との間に形成される。

第１冷却ファン１３の一方向の回転によって、モータケーシング３に接触する空気は、第１ファンカバー６０の内面とモータケーシング３の外面との間の隙間（空気通過部６２）を流れる。第１ファンカバー６０は冷却フィン６を覆っているため、空気は、積極的に冷却フィン６に接触しつつ、すなわち、モータケーシング３の熱を積極的に奪いつつ、モータケーシング３の外面に沿うように流れることができる。結果として、モータケーシング３はより効果的に冷却される。空間５０に流入した空気は、空気通過部４０ｂを通過して電動機の外部に流出する。

第１冷却ファン１３の反対方向の回転によって、空気は、空気通過部４０ｂを通過して空間５０に流入する。さらに、空気は、モータケーシング３および冷却フィン６に伝達した熱を奪いつつ、第１ファンカバー６０の内面とモータケーシング３の外面との間の隙間（空気通過部６２）を流れ、電動機の外部に流出する。

第２冷却ファン１４によって形成される空気の流れは、第１冷却ファン１３によって形成される空気の流れと同様であるため、その詳細な説明は省略する。第２冷却ファン１４は、その両方向の回転によって第２ファンカバー６１の内面とインバータケース１２の外面との間の隙間（空気通過部６３）に空気流れを形成することができるため、インバータケース１２を積極的に冷却することができる。この空気流れはインバータケース１２の外面に沿うような流れである。

図１１に示す電動機における隔壁２０のファンハウジング１５への接続構造について、図１２および図１３を参照しつつ説明する。図１２は、隔壁２０のファンハウジング１５への接続構造のさらに他の実施形態を示す図である。図１３は、案内羽根２１，２２とファンハウジング１５とを互いに接続する様子を示す図である。

本実施形態では、ファンハウジング１５は筒状の分割構造（２つ割り構造）を有している。したがって、以下、モータケーシング側部位１５ａをモータケーシング側部材１５ａと呼び、インバータケース側部位１５ｂをインバータケース側部材１５ｂと呼ぶ。

図１２および図１３に示すように、モータケーシング側部材１５ａの端面には、案内羽根２１の厚さよりも大きな幅を有する切り欠き９５が形成されており、案内羽根２１の外側端部と内側端部との間の面には、モータケーシング側部材１５ａの厚さよりも大きな幅を有する切り欠き９６が形成されている。案内羽根２１の内側端部は隔壁２０の貫通孔２０ａに隣接する案内羽根２１の部位である。

図１３に示すように、インバータケース側部材１５ｂの端面には、案内羽根２２の厚さよりも大きな幅を有する切り欠き９７が形成されており、案内羽根２２の外側端部と内側端部との間の面には、インバータケース側部材１５ｂの厚さよりも大きな幅を有する切り欠き９８が形成されている。モータケーシング側部材１５ａの切り欠き９５と案内羽根２１の切り欠き９６とが互いに向き合った状態で、モータケーシング側部材１５ａが案内羽根２１に押し込まれると、案内羽根２１およびモータケーシング側部材１５ａは、切り欠き９５，９６を介して互いに連結される。

同様に、インバータケース側部材１５ｂの切り欠き９７と案内羽根２２の切り欠き９８とが互いに向き合った状態で、インバータケース側部材１５ｂが案内羽根２２に押し込まれると、案内羽根２２およびインバータケース側部材１５ｂは、切り欠き９７，９８を介して互いに連結される。このような構成により、隔壁２０の回転方向への移動は制限される。

図１４は、電動機のさらに他の実施形態を模式的に示す断面図である。図１４に示すように、電動機は、隔壁２０を備えておらず、冷却ファン１３，１４を一体とした両面ファン７０を備えている。両面ファン７０は模式的に描かれている。両面ファン７０は、モータケーシング３およびインバータケース１２の両方に隣接して配置され、かつ駆動軸４に取り付けられている。両面ファン７０は、モータケーシング３に隣接するモータケーシング側の翼７０ａと、インバータケース１２に隣接するインバータケース側の翼７０ｂとを備えている。

両面ファン７０は、ファンハウジング１５に収容されており、ファンハウジング１５の空間８０に配置されている。この空間８０は、上述した実施形態で示した空間５０，５１を一体とした空間である。

両面ファン７０は軽量で断熱性に優れている材質から構成されていることが好ましい。両面ファン７０は、生産数による製造コストおよび／または生産体制に合わせて選定される（例えば、樹脂、プレス板、ダイキャスト、鋳物、加工等）。

ファンハウジング１５は、両面ファン７０の回転によってモータケーシング３およびインバータケース１２を冷却する空気流れを形成する空気流れ形成部７１を備えている。空気流れ形成部７１は、モータケーシング３に隣接する複数のモータケーシング側開口７２と、インバータケース１２に隣接する複数のインバータケース側開口７３を備えている。各モータケーシング側開口７２はモータケーシング側部位１５ａに形成されており、各インバータケース側開口７３はインバータケース側部位１５ｂに形成されている。これら開口７２，７３は、それぞれ、両面ファン７０の半径方向外側、言い換えれば、両面ファン７０と平行に延びており、ファンハウジング１５の内面および外面で開口している。

モータケーシング側開口７２の数は本実施形態には限定されない。複数のモータケーシング側開口７２はファンハウジング１５の周方向に沿って等間隔に配置されている。同様に、インバータケース側開口７３の数は本実施形態には限定されない。複数のインバータケース側開口７３はファンハウジング１５の周方向に沿って等間隔に配置されている。

両面ファン７０は、両側吸い込み（または両側吐き出し）の両面羽根構造を有している。したがって、２つのファンを設ける必要はなく、かつ隔壁２０を省略することができるため、電動機の全体のサイズをコンパクトにすることができ、かつ電動機のコストを低減することができる。

両面ファン７０は、その一方向の回転により、モータケーシング３と、インバータケース１２、より具体的には、冷却フィン１８（図１参照）に相当する冷却フィン（図示しない）とを通過させる空気流れを形成することができる。モータケーシング３およびインバータケース１２への接触によって温度が上昇した空間８０の空気は、両面ファン７０の回転によって開口７２，７３を通過して電動機の外部に流出される。両面ファン７０は、その反対方向の回転により、電動機の外部の空気を空間８０に取り込み、この空気をモータケーシング３およびインバータケース１２に接触させてもよい。

モータ１の発熱量とインバータ１０の発熱量は異なることがあるため、モータ１を間接的に冷却する空気の風量およびインバータ１０を間接的に冷却する空気の風量が、それぞれ、最適になるように、両面ファン７０の翼形状および／または翼枚数を変化させることが好ましい。より具体的には、翼７０ａ，７０ｂの形状および／または枚数は異なることが好ましい。

さらに、翼７０ａ，７０ｂの形状によっては、インバータケース側の翼７０ｂを吸い込みファン構造とし、モータケーシング側の翼７０ａを吐き出しファン構造としてもよい。逆に、インバータケース側の翼７０ｂを吐き出しファン構造とし、モータケーシング側の翼７０ａを吸い込みファン構造としてもよい。電動機の周辺の空気流れを形成する構成は、電動機の周辺機器の状況（電動機から放出される熱、すなわち排熱に対する耐性が乏しい機器がある場合）および電動機の設置環境（もともと自然な空気の流れ方向がある場合）を含む要素によって決定される。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ モータ
２ 空間
３ モータケーシング
３ａ モータフレーム
３ｂ エンドカバー
３ｃ ブラケット
４ 駆動軸
６ モータケーシング側冷却フィン
１０ インバータ
１１ 空間
１２ インバータケース
１３ 第１冷却ファン
１４ 第２冷却ファン
１５ ファンハウジング
１５ａ モータケーシング側部位
１５ｂ インバータケース側部位
１６ ベース
１７ インバータカバー
１８ インバータケース側冷却フィン
２０ 隔壁
２０ａ 貫通孔
２０ｂ モータケーシング側の面
２０ｃ インバータケース側の面
２１，２２ 案内羽根
２２ａ 凸部
３０ 回転子
３１ 固定子
３５，３６ 軸受
４０ 第１空気流れ形成部
４０ａ 第１モータケーシング側空気通過部
４０ｂ 第２モータケーシング側空気通過部
４１ 第２空気流れ形成部
４１ａ 第１インバータケース側空気通過部
４１ｂ 第２インバータケース側空気通過部
５０ モータケーシング側空間
５１ インバータケース側空間
６０ 第１ファンカバー
６１ 第２ファンカバー
６２ 第１モータケーシング側空気通過部
６３ 第１インバータケース側空気通過部
７０ 両面ファン
７０ａ モータケーシング側の翼
７０ｂ インバータケース側の翼
７１ 空気流れ形成部
７２ モータケーシング側開口
７３ インバータケース側開口
８０ 空間
９０ ストッパー
９１ 回り止め部
９１ａ 凹部
９５，９６，９７，９８ 切り欠き

Claims (11)

1. モータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたモータケーシングと、
   前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、
   インバータを収容する閉じられた空間が内部に形成されたインバータケースと、
   前記モータケーシングに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第１冷却ファンと、
   前記インバータケースに隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた第２冷却ファンと、
   前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンを収容するファンハウジングと、
   前記ファンハウジングの内部に配置され、前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンを隔離する隔壁とを備え、
   前記ファンハウジングは、前記第１冷却ファンの回転によって前記モータケーシングを冷却する空気流れを形成する第１空気流れ形成部と、前記第２冷却ファンの回転によって前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する第２空気流れ形成部とを備えていることを特徴とする電動機。
2. 前記第１空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接し、空気が通過可能な第１モータケーシング側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第２モータケーシング側空気通過部とを備えており、
   前記第２空気流れ形成部は、前記インバータケースに隣接し、空気が通過可能な第１インバータケース側空気通過部と、前記隔壁に隣接し、空気が通過可能な第２インバータケース側空気通過部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記第１モータケーシング側空気通過部および前記第２モータケーシング側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのモータケーシング側部位に形成されており、
   前記第１インバータケース側空気通過部および前記第２インバータケース側空気通過部のそれぞれは、前記ファンハウジングのインバータケース側部位に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
4. 前記ファンハウジングは、前記モータケーシングの外側まで延びる第１ファンカバーと、前記インバータケースの外側まで延びる第２ファンカバーとを備えており、
   前記第１モータケーシング側空気通過部は、前記第１ファンカバーと前記モータケーシングとの間に形成されており、
   前記第１インバータケース側空気通過部は、前記第２ファンカバーと前記インバータケースとの間に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
5. 前記隔壁のモータケーシング側の面には、前記モータケーシングを冷却する空気流れを第１方向に変える複数の案内羽根が形成されており、
   前記隔壁のインバータケース側の面には、前記インバータケースを冷却する空気流れを前記第１方向に変える複数の案内羽根が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動機。
6. 前記モータケーシングは、その外面に形成されたモータケーシング側冷却フィンを備えており、
   前記モータケーシング側冷却フィンは、前記駆動軸の軸線方向に延びていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動機。
7. 前記インバータケースは、前記第２冷却ファンに向かって延びるインバータケース側冷却フィンを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電動機。
8. 前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンの翼形状および／または翼枚数は、異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電動機。
9. モータを収容する閉じられた空間が形成されたモータケーシングと、
   前記モータケーシングを貫通して延びる駆動軸と、
   インバータを収容する閉じられた空間が形成されたインバータケースと、
   前記モータケーシングおよび前記インバータケースの両方に隣接して配置され、かつ前記駆動軸に取り付けられた両面ファンと、
   前記モータケーシングと前記インバータケースとの間に配置され、前記両面ファンを収容するファンハウジングとを備え、
   前記ファンハウジングは、前記両面ファンの回転によって前記モータケーシングおよび前記インバータケースを冷却する空気流れを形成する空気流れ形成部を備えており、
   前記空気流れ形成部は、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側開口と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側開口とを備えており、
   前記モータケーシング側開口および前記インバータケース側開口は、それぞれ、前記両面ファンの半径方向外側で開口していることを特徴とする電動機。
10. 前記両面ファンは、前記モータケーシングに隣接するモータケーシング側の翼と、前記インバータケースに隣接するインバータケース側の翼とを備えており、
    前記モータケーシング側の翼および前記インバータケース側の翼の形状および／または枚数は、異なることを特徴とする請求項９に記載の電動機。
11. 前記モータケーシング側の翼は、吸い込みファン構造または吐き出しファン構造を有しており、
    前記インバータケース側の翼は、前記モータケーシング側の翼とは異なるファン構造を有していることを特徴とする請求項１０に記載の電動機。

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