WO2015178087A1 - 機電一体型モータ装置 - Google Patents

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WO2015178087A1
WO2015178087A1 PCT/JP2015/058258 JP2015058258W WO2015178087A1 WO 2015178087 A1 WO2015178087 A1 WO 2015178087A1 JP 2015058258 W JP2015058258 W JP 2015058258W WO 2015178087 A1 WO2015178087 A1 WO 2015178087A1
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WO
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heat sink
base frame
inverter unit
unit
power module
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Application number
PCT/JP2015/058258
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔太 埴岡
義浩 深山
渡辺　教弘
大穀　晃裕
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to CN201580020648.8A priority patent/CN106233589B/zh
Priority to US15/125,243 priority patent/US10211698B2/en
Priority to DE112015002343.7T priority patent/DE112015002343B4/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/18—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with ribs or fins for improving heat transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles

Definitions

  • the present invention relates to an electromechanical integrated motor device in which a motor unit and an inverter unit are housed in the same base frame.
  • a plurality of heat sinks are attached to the outer peripheral surface of the center sleeve.
  • a plurality of substrates are accommodated in the center sleeve.
  • a power transistor is attached to the base of the heat sink. The terminal of the power transistor is connected to the substrate (see, for example, Patent Document 1).
  • the circuit components of the inverter are divided corresponding to the phases u, v, and w, and each phase is accommodated on a separate substrate.
  • substrate is attached to the inner surface of the cylinder which has a 3 or more surface highly heat-conductive surface (heat sink) (for example, refer patent document 2).
  • Patent Document 1 If the structure of the power amplifier shown in Patent Document 1 is applied to an electromechanically integrated motor device, the heat generated by the motor is transmitted to the inverter, and the cooling performance of the power module is reduced.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides an electromechanically integrated motor device capable of simultaneously improving the assembly performance of the inverter unit and the cooling performance of the inverter unit.
  • the purpose is to obtain.
  • An electromechanically integrated motor device includes a cylindrical base frame having a motor unit storage portion and an inverter unit storage portion, a motor unit stored in the motor unit storage portion, a plurality of control boards, and a control board.
  • a cylindrical base frame having a motor unit storage portion and an inverter unit storage portion, a motor unit stored in the motor unit storage portion, a plurality of control boards, and a control board.
  • an inverter unit housed in the inverter unit housing section and a plurality of heat sinks for cooling the power module.
  • a plurality of openings are provided at intervals, rib portions are formed between adjacent openings, and a heat sink is attached to the base frame so as to cover the openings, and the power module and control
  • the substrate is disposed inside the heat sink.
  • the inverter unit housing portion is provided with a plurality of openings at intervals in the circumferential direction, rib portions are formed between the openings adjacent to each other, and a heat sink is provided. Since the power module and the control board are installed inside the heat sink so as to cover the opening, the improvement of the assembling of the inverter unit and the improvement of the cooling performance of the inverter unit are simultaneously performed. Can be achieved.
  • FIG. 1 It is a disassembled perspective view which shows the electromechanical integrated motor apparatus by Embodiment 1 of this invention. It is a disassembled perspective view which shows the frame unit of FIG.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the frame unit of FIG. 1 with the load side facing up.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a connection plate unit is mounted on the stator unit of FIG. 5.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an electromechanical integrated motor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the electromechanical integrated motor device of Embodiment 1 includes a two-group three-phase motor and an inverter device that drives the motor. It is a combination.
  • the electromechanically integrated motor device includes a frame unit 110, an inverter unit 120 and a motor unit 130 housed in the frame unit 110, and the inverter unit 120 and the motor unit 130 in the frame unit 110. It has the disc-shaped connection board unit 140 arrange
  • the frame unit 110 includes a cylindrical base frame 10, a plurality of (six in this case) heat sinks 11 attached to the outer peripheral surface of the base frame 10 at intervals in the circumferential direction, and a load-side lid. It has an end plate 2 and a front plate 3 which is a cover on the side opposite to the load.
  • the inverter unit 120 is disposed on the non-load side of the output shaft 63 of the motor unit 130.
  • the inverter unit 120 converts DC power supplied from an external DC power source into AC power and supplies the AC power to the motor unit 130.
  • the connection plate unit 140 is fitted into the frame unit 110 so that there is no gap between the connection plate unit 140 and the inner peripheral surface of the frame unit 110.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the frame unit 110 of FIG. 1 with the anti-load side facing up
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the frame unit 110 of FIG. 1 with the load side facing up.
  • the base frame 10 includes a motor unit storage portion 17 in which the motor unit 130 is stored, and an inverter unit storage portion 16 in which the inverter unit 120 is stored.
  • a space in the frame unit 110 is partitioned into a motor unit storage portion 17 and an inverter unit storage portion 16 by a connection plate unit 140.
  • a plurality of openings (holes) 14 are provided in the inverter unit storage portion 16 of the base frame 10 at equal intervals in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the inverter unit housing portion 16 is substantially hexagonal, and an opening 14 is provided on each hexagonal surface.
  • the opening 14 of the first embodiment is a quadrangle (rectangle) having the same size.
  • a rib portion 29 parallel to the axial direction of the base frame 10 is formed between the openings 14 adjacent to each other.
  • the heat sink 11 is attached to the base frame 10 so as to cover the opening 14.
  • the peripheral edge of each opening 14 is flat.
  • a plurality of screw holes 18 for attaching the heat sink 11 are provided on the peripheral edge of each opening 14.
  • the inverter unit 120 includes six sets of module units 121 including a single-phase (one leg) power module 30 and a control board 31 that controls the single-phase power module 30, and a plurality of electrical components (such as capacitors). (Not shown).
  • Each heat sink 11 has an arc-shaped heat radiation surface 12 and a power module mounting surface 13 processed flat.
  • Each of the heat sinks 11 has a plurality of heat radiation fins 24 on the radially outer side. That is, the heat radiating surface 12 is provided with a plurality of grooves along the circumferential direction, thereby forming heat radiating fins 24.
  • Each heat sink 11 is provided with a plurality of screw insertion holes 23 corresponding to the screw holes 18.
  • Each heat sink 11 is fastened and fixed to the base frame 10 with a plurality of screws so that the heat radiating surface 12 faces radially outward.
  • the heat sinks 11 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the base frame 10.
  • One power module 30 is closely attached and fixed to the power module mounting surface 13 of each heat sink 11 via a gel with good thermal conductivity (for example, heat dissipation silicone gel). Thereby, the heat sink 11 cools the power module 30.
  • the control board 31 is attached to the heat sink 11 together with the power module 30. That is, the power module 30 and the control board 31 are disposed inside the heat sink 11. Thus, each opening 14 is fitted with a heat sink assembly in which the power module 30 and the control board 31 corresponding to each heat sink 11 are attached.
  • the area of the power module 30 and the control board 31 when the opening 14 is viewed from the center of the inverter unit housing portion 16 is smaller than the area of the opening 14. Further, regarding the cross section perpendicular to the axial direction of the base frame 10, the total cross sectional area of the rib portions 29 is smaller than the cross sectional area of the motor unit housing portion 17.
  • the cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the motor unit storage portion 17 is circular.
  • the outer peripheral surface of the motor unit housing portion 17 is provided with a plurality of grooves along the circumferential direction in order to effectively dissipate heat generated when the motor is driven to the outside. 21 is formed. 2, when the cooling channel is provided in the circumferential direction, the radiating fins 21 and 24 are provided along the circumferential direction. However, when the cooling channel is in the axial direction, the axial direction Radiating fins 21 and 24 are provided along the line.
  • a plurality of screw holes 28 are provided on the end face 27 on the non-load side of the base frame 10.
  • the front plate 3 is provided with a plurality of screw insertion holes 6 corresponding to the screw holes 28.
  • the front plate 3 is fastened and fixed to the base frame 10 with a plurality of screws.
  • the front plate 3 is provided with a notch 4 for passing a DC line for supplying power to the power module 30 and a signal line for sending an electric signal to the control board 31.
  • a plurality of screw holes 26 are provided in the load side end face 25 of the base frame 10.
  • the end plate 2 is provided with a plurality of screw insertion holes 7 corresponding to the screw holes 26.
  • the end plate 2 is fastened and fixed to the base frame 10 by a plurality of screws.
  • the end plate 2 is provided with a shaft insertion hole 8 through which the output shaft 63 is passed.
  • a load-side bearing (not shown) is fitted in the shaft insertion hole 8.
  • the frame unit 110 is preferably made of a good heat conductive material such as aluminum, and can enhance the cooling effect. Moreover, the cooling performance of the power module 30 can be improved by making the material of the heat sink 11 into a material (for example, copper) with especially excellent thermal conductivity.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the motor unit 130 and the connection plate unit 140 of FIG.
  • the motor unit 130 has a cylindrical stator unit 50 and a rotor unit 60 inserted into the stator unit 50.
  • the stator unit 50 has a stator core 51 and a winding 53.
  • the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the motor unit housing portion 17 is circular, and the stator core 51 is fitted and fixed inside the motor unit housing portion 17.
  • the stator core 51 has an annular yoke portion 56 and twelve teeth portions 52 that protrude radially inward from the yoke portion 56.
  • the winding 53 is attached to the tooth portion 52 from the inside of the stator core 51. Further, the end of the winding 53 is drawn out to the anti-load side.
  • the rotor unit 60 has a rotor core 61 and 20 permanent magnets 65.
  • the rotor core 61 is provided with 20 magnet insertion holes 66 along the circumferential direction.
  • the permanent magnet 65 is inserted into the magnet insertion hole 66 so that the poles are alternately directed to the outside in the radial direction by N ⁇ N ⁇ S ⁇ S.
  • the output shaft 63 attached to the inner diameter of the rotor unit 60 is rotatably supported by the load side bearing described above and an anti-load side bearing (not shown) supported by the connection plate unit 140.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state where the connection plate unit 140 is mounted on the stator unit 50 of FIG. In the connection plate unit 140, the ends of the windings 53 are connected for each phase, and a plurality of connection terminals 55 for connecting to the output terminals of the power module 30 are configured.
  • step S2 the winding 53 is mounted on the stator core 51.
  • step S2 the connection plate unit 140 is mounted on the stator unit 50, and the lead wires 54 from the windings 53 of each phase are connected by the connection plate unit 140.
  • stator unit 50 and the connecting plate unit 140 are fixed by press-fitting or shrink-fitting into the motor unit housing portion 17 of the base frame 10 (step S3).
  • the rotor unit 60 is inserted into the stator unit 50 (step S4).
  • the output shaft 63 is inserted into the anti-load side bearing.
  • step S5 the end plate 2 is fixed to the base frame 10, and the load side of the base frame 10 is covered (step S5).
  • the output shaft 63 is inserted into the load side bearing. Thereby, the attachment to the base frame 10 of the motor unit 130 and the connection board unit 140 is completed.
  • control board 31 is attached to the power module 30 and a control line (not shown) connected to the power module 30 is wired to assemble the module unit 121.
  • the module unit 121 is attached to the heat sink 11 outside the base frame 10 (step S6). At this time, the heat radiation surface of the power module 30 is brought into close contact with the heat sink 11.
  • the heat sink 11 to which the module unit 121 is attached is attached to the outer wall surface of the inverter unit housing portion 16 of the base frame 10 (step S7).
  • step S8 the output terminal of the power module 30 and the connection terminals 55 for the six phases of the connection plate unit 140 are connected (step S8). And the electrical connection between the electrical components of the inverter unit 120 is performed. Finally, the front plate 3 is fixed to the opposite end portion of the base frame 10 (step S9). This completes all assembly operations.
  • the inverter unit housing portion 16 is provided with the openings 14 at intervals in the circumferential direction, and the rib portion 29 is formed between the openings 14 adjacent to each other.
  • the heat sink 11 is attached to the base frame 10 so as to cover the opening 14, and the power module 30 and the control board 31 are disposed inside the heat sink 11. Improvement of the cooling performance of the inverter unit 120 can be achieved at the same time.
  • the frame unit 110 is divided into the base frame 10 provided with the opening 14 and the heat sink 11, the power module 30 and the control board 31 can be attached to the heat sink 11 outside the base frame 10.
  • the module unit 121 has to be attached from the inside in the radial direction of the base frame 10, but in the first embodiment, even if the heat sink 11 is attached from the outside in the radial direction of the base frame 10, the module is attached to the inner wall surface of the frame as before.
  • the unit 121 is arranged, and the mounting property of the module unit 121 is improved.
  • the inverter unit storage portion 16 is constituted by the bone-shaped rib portion 29, the thermal resistance of the inverter unit storage portion 16 can be made larger than that of the motor unit storage portion 17. Thereby, the heat generated when the motor is driven is hardly transmitted to the inverter unit 120, and the cooling performance of the inverter unit 120 is improved.
  • the total cross-sectional area of the rib portion 29 is smaller than the cross-sectional area of the motor unit storage portion 17, so the thermal resistance of the inverter unit storage portion 16 can be more reliably It can be made larger than the motor unit storage portion 17.
  • the cooling performance of the inverter unit 120 can be achieved by providing a spacer between the base frame 10 and the heat sink 11 so as not to be in close contact with each other, or by fixing a material having a relatively low thermal conductivity such as plastic or epoxy resin. Is improved.
  • the control board 31 is also attached to the heat sink 11 outside the base frame 10. It becomes possible to attach and assemble from the outside of the base frame 10, and the assemblability can be further improved. Further, the heat sink 11 and the base frame 10 can be separated without increasing the size.
  • control board 31 can be arranged as close as possible to the power module 30, the switching operation of the power module 30 is not delayed by the stray capacitance of the signal line connected from the control board 31 to the power module 30.
  • the inverter unit housing portion 16 is provided with the opening 14, the output terminal of the power module 30 can be separated from the base frame 10, and eddy current loss generated in the base frame 10 can be reduced.
  • the heat sink 11 can be formed relatively thin, and the effective volume inside the frame unit 110 can be increased.
  • the inverter unit 120 is disposed in the axial direction of the motor unit 130, the lead wire 54 from the motor unit 130 can be easily wired to the inverter unit 120.
  • the base frame 10 is formed by integrating the inverter unit storage portion 16 and the motor unit storage portion, a member for connecting the inverter unit storage portion 16 and the motor unit storage portion is not required, and the size is further reduced. Is possible.
  • the base unit 10 is formed by integrating the inverter unit storage unit 16 and the motor unit storage unit, the rigidity of the entire drive device is increased.
  • the number of heat sinks 11 is not limited to six as shown in FIG.
  • the number of openings 14 is equal to the number of heat sinks 11.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a main part of an electromechanical integrated motor device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the flange portion 15 is provided at the peripheral edge of each heat sink 11, and the flange portion 15 is screwed to the inner wall surface of the inverter unit storage portion 16.
  • the module unit 121 is attached to the heat sink 11 outside the base frame 10, the heat sink 11 is inserted from the side opposite to the load of the base frame 10, and the flange portion 15 is fixed to the inner wall surface of the base frame 10 around the opening 14.
  • Other configurations and assembly methods are the same as those in the first embodiment.
  • the heat sink 11 may be fixed to the inner wall surface of the base frame 10, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing an electromechanical integrated motor device according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of the electromechanical integrated motor device of FIG. 8, and FIG.
  • the configuration in the part 16 is omitted.
  • the inner frame 112 is configured by the base frame 10 and the six heat sinks 11.
  • a cylindrical outer frame 113 is fitted on the radially outer side of the inner frame 112.
  • a coolant flow path 70 is formed between the inner frame 112 and the outer frame 113.
  • the liquid cooling frame 111 includes an inner frame 112 and an outer frame 113.
  • an inlet nipple 5a for supplying a coolant and an outlet nipple 5b for discharging are attached.
  • the coolant supplied from the inlet side nipple 5a circulates in the coolant flow path 70 in the circumferential direction and is discharged from the outlet side nipple 5b.
  • Each has a seal structure (watertight structure).
  • the load side end 112a of the inner frame 112 has a structure extending radially outward.
  • An annular groove is provided in the load side end 112a of the inner frame 112, and an annular seal member 72a is fitted in the groove.
  • the end surface on the load side of the outer frame 113 is in contact with the seal member 72a.
  • the load side end 112a of the inner frame 112 is provided with a plurality of screw insertion holes 73a.
  • the screw insertion hole 73a is disposed on the outer side in the radial direction than the seal member 72a.
  • the load side end 113a of the outer frame 113 is provided with a plurality of screw holes 74a corresponding to the screw insertion holes 73a.
  • An annular groove is provided on the opposite end 112b of the inner frame 112, and an annular seal member 72b is fitted in the groove.
  • the anti-load side end 113b of the outer frame 113 is extended radially inward so as to cover the seal member 72b, and is in contact with the seal member 72b.
  • a plurality of screw holes 73b are provided on the end 112b of the inner frame 112 opposite to the load.
  • the screw hole 73b is disposed radially inward of the seal member 72b.
  • a plurality of screw insertion holes 74b corresponding to the screw holes 73b are provided on the opposite end 113b of the outer frame 113.
  • the surface of the outer frame 113 that contacts the seal member 72a of the load side end 113a is formed flat so that pressure is evenly applied to the seal member 72a.
  • the surface of the outer frame 113 that contacts the seal member 72b of the non-load side end 113b is formed flat so that pressure is evenly applied to the seal member 72b.
  • load-side seal structure and the anti-load-side seal structure between the inner frame 112 and the outer frame 113 may be interchanged.
  • the screw insertion hole 7 of the end plate 2 is arranged corresponding to the screw insertion hole 73a.
  • the end plate 2 is screwed and fixed to the outer frame 113 together with the inner frame 112.
  • the screw insertion hole 6 of the front plate 3 is arranged corresponding to the screw insertion hole 74b.
  • the front plate 3 is screwed and fixed to the inner frame 112 together with the outer frame 113.
  • a substantially rectangular groove is provided around each opening 14 of the base frame 10, and a seal member 80 is fitted in the groove.
  • a seal member 80 is interposed between each heat sink 11 and the base frame 10.
  • the power module mounting surface 13 of the heat sink 11 is flat and is formed so as to cover the seal member 80.
  • a screw hole 18 (FIG. 2) for fixing the heat sink 11 to the base frame 10 is disposed outside the seal member 80. Further, the screw hole 18 is formed so as not to penetrate the base frame 10. Other configurations and assembly methods are the same as those in the first embodiment.
  • the outer frame 113 is fitted to the outer side of the inner frame 112 in the radial direction, and the seal member 80 is interposed between each heat sink 11 and the base frame 10.
  • the coolant flow path 70 can be formed between the inner frame 112 and the outer frame 113 while preventing liquid leakage into the frame 10. Further, since the base frame 10 and the heat sink 11 are in contact with each other via the seal member 80, the heat transferred from the motor unit 130 to the base frame 10 is prevented from being transferred to the power module 30 attached to the heat sink 11. Therefore, the cooling performance of the inverter unit 120 is improved.
  • the cooling performance of the motor unit 130 and the inverter unit 120 can be improved by allowing a fluid (for example, water) having high thermal conductivity to flow into the coolant flow path 70 using a pump or the like. Thereby, the maximum output density and torque density of the inverter unit 120 can be increased.
  • a fluid for example, water
  • the screw hole 18 is formed so as not to penetrate the base frame 10, liquid leakage does not occur in the base frame 10 from the coolant flow path 70 through the screw hole 18.
  • the inverter unit 120 is disposed in the axial direction of the motor unit 130, the lead wire 54 from the motor unit 130 can be easily wired to the inverter unit 120.
  • the motor unit 130 and the inverter unit 120 can be cooled by the same liquid passage 70, there is no need to configure a plurality of cooling flow paths, and piping is excellent, and the pressure loss of the flow paths is reduced.
  • the base frame 10 is formed by integrating the inverter unit storage portion 16 and the motor unit storage portion, a member for connecting the inverter unit storage portion 16 and the motor unit storage portion is not required, and the size is further reduced. Is possible. Furthermore, since the base unit 10 is formed by integrating the inverter unit storage portion 16 and the motor unit storage portion, a member for sealing the inverter unit storage portion 16 and the motor unit storage portion is not necessary, and the parts Points can be reduced and water tightness can be improved. Moreover, since the inverter unit storage part 16 and the motor unit storage part are united and the base frame 10 is formed, the rigidity as the whole drive device becomes high.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a main part of an electromechanical integrated motor device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the fourth embodiment is a combination of the third embodiment and the second embodiment. That is, a groove is formed in the flange portion 15 of the heat sink 11, and the seal member 84 is fitted in the groove.
  • the flange portion 15 is screwed to the inner wall surface of the inverter unit housing portion 16.
  • the seal member 84 is interposed between the flange portion 15 and the inner wall surface of the base frame 10. Further, the seal member 84 is disposed outside the screw insertion hole 23.
  • Other configurations and assembly methods are the same as those in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a main part of an electromechanical integrated motor device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the motor unit housing portion 17 of the base frame 10 has two openings 14, and the two heat sinks 11 are assembled so as to cover the openings 14.
  • power modules 30 for three single phases (one leg) are attached at equal intervals in the circumferential direction.
  • control board for driving the power module 30 for three phases is attached to each heat sink 11.
  • Each control board is connected to the power module 30 by a signal line (not shown) and constitutes a three-phase inverter device.
  • Other configurations and assembly methods are the same as those in the first, second, third, or fourth embodiment.
  • the number of heat sinks 11 can be reduced even in the inverter unit 120 having a large number of power modules 30. That is, even when a multi-group multi-phase motor is used, it is not necessary to prepare the same number of heat sinks 11 as the power modules 30, the number of parts can be reduced, and the assemblability is also improved.
  • the motor unit 130 having a multi-group winding structure is used by attaching the N-phase power module 30 to each heat sink 11.
  • the power module 30 of each group can be connected to the DC line and the control signal line of the control board outside the base frame 10, so that the assemblability is further improved.
  • liquid cooling is also possible by providing a seal structure as in the third and fourth embodiments.
  • the base unit 10 is formed by integrating the inverter unit storage unit 16 and the motor unit storage unit, a member for sealing the inverter unit storage unit 16 and the motor unit storage unit is not required, and the number of parts is reduced. And water tightness can be improved.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a main part of an electromechanical integrated motor device according to Embodiment 6 of the present invention, and an arrow in the figure indicates a direction in which a coolant flows.
  • the area of the heat radiating surface 12 in the heat sink 11f at the end is formed larger than the area of the heat radiating surface 12 in the heat sink 11a at the start end of the coolant flow path 70.
  • the area of the heat radiating surface 12 gradually increases in the circumferential direction from the start to the end. That is, the circumferential width of the heat sink 11 on the end side is larger than the circumferential width of the heat sink 11 on the start end side of the coolant channel 70. As a result, the area in contact with the coolant in the heat sink 11 on the end side is larger than the area in contact with the coolant in the heat sink 11 on the start end side of the coolant channel 70 (FIG. 9).
  • Other configurations and assembling methods are the same as those in the third or fourth embodiment.
  • the cooling performance by the heat sink 11 at the end portion of the coolant flow path 70 does not deteriorate even when the temperature of the coolant is higher than the start end at the end of the coolant flow path 70.
  • the cooling performance of the power module 30 arranged in the circumferential direction can be ensured evenly.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a main part of an electromechanical integrated motor device according to Embodiment 7 of the present invention, and an arrow in the figure indicates a direction in which a coolant flows.
  • the number of radiating fins 24 in the heat sink 11f on the end side is larger than the number of radiating fins 24 in the heat sink 11a on the starting end side of the coolant channel 70.
  • the number of the heat radiation fins 24 of the heat sink 11a at the start end of the coolant flow path 70 is six, and the number of the heat radiation fins 24 of the heat sink 11f at the end of the coolant flow path 70 is nine.
  • the area in contact with the coolant in the heat sink 11 on the end side is larger than the area in contact with the coolant in the heat sink 11 on the start end side of the coolant channel 70 (FIG. 9).
  • Other configurations and assembling methods are the same as those in the third or fourth embodiment.

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Abstract

　機電一体型モータ装置において、筒状のベースフレームは、インバータユニット収納部を有している。インバータユニットは、複数の制御基板と、制御基板に設けられている複数のパワーモジュールとを有している。インバータユニット収納部には、周方向に互いに間隔をおいて複数の開口が設けられている。互いに隣り合う開口の間には、リブ部が形成されている。開口は、複数のヒートシンクにより覆われている。パワーモジュール及び制御基板は、ヒートシンクの内側に配置されている。

Description

機電一体型モータ装置
　この発明は、同一のベースフレーム内にモータユニットとインバータユニットとが収納されている機電一体型モータ装置に関するものである。
　従来のパワーアンプでは、センタスリーブの外周面に複数のヒートシンクが取り付けられている。また、センタスリーブ内には、複数の基板が収容されている。ヒートシンクの基部には、パワートランジスタが取り付けられている。パワートランジスタの端子は、基板に接続されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、従来のエンジン用電動ターボチャージャの冷却構造では、インバータの回路部品が、ｕ、ｖ、ｗの各相に対応して分割されており、相毎に別個の基板に収容されている。また、基板は、３面以上の良伝熱性面（ヒートシンク）を有する筒の内面に取り付けられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１－１３５９６２号公報 特開２００９－１６２０９１号公報
　特許文献１に示されたパワーアンプの構造を機電一体型モータ装置に適用しようとすると、モータで発生した熱がインバータに伝わり、パワーモジュールの冷却性能が低下する。
　また、特許文献２に示された冷却構造を機電一体型モータ装置に適用しようとすると、筒状のフレームの内壁面にインバータ装置を取り付ける際、フレームの内側からフレーム内周面に対して垂直にねじ止め作業を行う必要があり、作業スペースが狭く、組み付け作業が難しい。
　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、インバータユニットの組立性の改善と、インバータユニットの冷却性能の改善とを同時に達成することができる機電一体型モータ装置を得ることを目的とする。
　この発明に係る機電一体型モータ装置は、モータユニット収納部とインバータユニット収納部とを有する筒状のベースフレーム、モータユニット収納部に収納されているモータユニット、複数の制御基板と、制御基板に設けられている複数のパワーモジュールとを有しており、インバータユニット収納部に収納されているインバータユニット、及びパワーモジュールを冷却する複数のヒートシンクを備え、インバータユニット収納部には、周方向に互いに間隔をおいて複数の開口が設けられており、互いに隣り合う開口の間には、リブ部が形成されており、ヒートシンクは、開口を覆うようにベースフレームに取り付けられており、パワーモジュール及び制御基板は、ヒートシンクの内側に配置されている。
　この発明の機電一体型モータ装置は、インバータユニット収納部に、周方向に互いに間隔をおいて複数の開口が設けられており、互いに隣り合う開口の間にリブ部が形成されており、ヒートシンクが、開口を覆うようにベースフレームに取り付けられており、パワーモジュール及び制御基板が、ヒートシンクの内側に配置されているので、インバータユニットの組立性の改善と、インバータユニットの冷却性能の改善とを同時に達成することができる。
この発明の実施の形態１による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図である。 図１のフレームユニットを、反負荷側を上にして示す分解斜視図である。 図１のフレームユニットを、負荷側を上にして示す分解斜視図である。 図１のモータユニット及び結線板ユニットを示す分解斜視図である。 図５のステータユニットに結線板ユニットを装着した状態を示す斜視図である。 図１の機電一体型モータ装置の組立方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図である。 図８の機電一体型モータ装置の概略の断面図である。 この発明の実施の形態４による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。 この発明の実施の形態７による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。
　以下、この発明を実施するための形態について、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による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図であり、実施の形態１の機電一体型モータ装置は、二群三相モータとそれを駆動するインバータ装置とを組み合わせたものである。
　図１において、機電一体型モータ装置は、フレームユニット１１０と、フレームユニット１１０内に収納されているインバータユニット１２０及びモータユニット１３０と、フレームユニット１１０内でインバータユニット１２０とモータユニット１３０との間に配置されている円板状の結線板ユニット１４０とを有している。
　フレームユニット１１０は、筒状のベースフレーム１０と、ベースフレーム１０の外周面に周方向に互いに間隔をおいて取り付けられている複数（ここでは６枚）のヒートシンク１１と、負荷側の蓋であるエンドプレート２と、反負荷側の蓋であるフロントプレート３とを有している。
　インバータユニット１２０は、モータユニット１３０の出力軸６３の反負荷側に配置されている。また、インバータユニット１２０は、外部の直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換してモータユニット１３０に供給する。結線板ユニット１４０は、フレームユニット１１０の内周面との間に隙間がないようにフレームユニット１１０内に嵌め合わされている。
　図２は図１のフレームユニット１１０を、反負荷側を上にして示す分解斜視図、図３は図１のフレームユニット１１０を、負荷側を上にして示す分解斜視図である。ベースフレーム１０は、モータユニット１３０が収納されるモータユニット収納部１７と、インバータユニット１２０が収納されるインバータユニット収納部１６とを有している。フレームユニット１１０内の空間は、結線板ユニット１４０によりモータユニット収納部１７とインバータユニット収納部１６とに仕切られている。
　ベースフレーム１０のインバータユニット収納部１６には、周方向に互いに等間隔をおいて複数の開口（孔）１４が設けられている。インバータユニット収納部１６の外周面は、略六角形となっており、六角形の各面に開口１４が設けられている。実施の形態１の開口１４は、同じ大きさの四角形（長方形）である。
　互いに隣り合う開口１４の間には、ベースフレーム１０の軸方向に平行なリブ部２９が形成されている。ヒートシンク１１は、開口１４を覆うようにベースフレーム１０に取り付けられている。各開口１４の周縁部は、平坦になっている。そして、各開口１４の周縁部には、ヒートシンク１１を取り付けるための複数のねじ穴１８が設けられている。
　インバータユニット１２０は、単相（１レグ）分のパワーモジュール３０と単相のパワーモジュール３０を制御する制御基板３１とで構成される６組のモジュールユニット１２１と、コンデンサなどの複数の電気部品（図示せず）とを有している。
　各ヒートシンク１１は、円弧状の放熱面１２と、平坦に加工されたパワーモジュール取り付け面１３とを有している。また、ヒートシンク１１のそれぞれは、径方向外側に複数の放熱フィン２４を有している。即ち、放熱面１２には、周方向に沿って複数の溝が設けられており、これにより放熱フィン２４が形成されている。また、各ヒートシンク１１には、ねじ穴１８に対応する複数のねじ挿入穴２３が設けられている。各ヒートシンク１１は、放熱面１２が径方向外側を向くように、複数のねじによりベースフレーム１０に締結され固定されている。
　さらに、ヒートシンク１１は、ベースフレーム１０の周方向に互いに等間隔をおいて配置されている。各ヒートシンク１１のパワーモジュール取り付け面１３には、熱伝導性の良いゲル（例：放熱シリコーンゲル）を介して、１つのパワーモジュール３０が密着され固定されている。これにより、ヒートシンク１１は、パワーモジュール３０を冷却する。
　制御基板３１は、パワーモジュール３０とともにヒートシンク１１に取り付けられている。即ち、パワーモジュール３０及び制御基板３１は、ヒートシンク１１の内側に配置されている。このように、各開口１４には、各ヒートシンク１１に対応するパワーモジュール３０と制御基板３１とが取り付けられてなるヒートシンク組立体が嵌め合わされている。
　インバータユニット収納部１６の中心から開口１４を見たときのパワーモジュール３０及び制御基板３１の面積は、開口１４の面積よりも小さくなっている。また、ベースフレーム１０の軸方向に直角な断面について、リブ部２９の断面積の合計は、モータユニット収納部１７の断面積よりも小さくなっている。
　モータユニット収納部１７の外周面の断面形状は円形である。また、モータユニット収納部１７の外周面には、モータ駆動時に発生する熱を外部に効果的に放熱するために、周方向に沿って複数の溝が設けられており、これにより複数の放熱フィン２１が形成されている。
　なお、図２の冷却流路９０のように、周方向に冷却流路を設ける場合は周方向に沿って放熱フィン２１，２４を設けるが、冷却流路が軸方向である場合は、軸方向に沿って放熱フィン２１，２４を設ける。
　ベースフレーム１０の反負荷側の端面２７には、複数のねじ穴２８が設けられている。フロントプレート３には、ねじ穴２８に対応する複数のねじ挿入穴６が設けられている。フロントプレート３は、複数のねじによりベースフレーム１０に締結され固定されている。
　また、フロントプレート３には、パワーモジュール３０に電力を供給するＤＣ線と、制御基板３１に電気信号を送るための信号線とを通すための切欠４が設けられている。
　ベースフレーム１０の負荷側端面２５には、複数のねじ穴２６が設けられている。エンドプレート２には、ねじ穴２６に対応する複数のねじ挿入穴７が設けられている。エンドプレート２は、複数のねじによりベースフレーム１０に締結され固定されている。
　また、エンドプレート２には、出力軸６３を通すための軸挿入穴８が設けられている。軸挿入穴８には、負荷側軸受（図示せず）が嵌め合わされている。
　なお、フレームユニット１１０は、アルミニウムなどの良熱伝導材料で作られていることが望ましく、冷却効果を高めることができる。また、ヒートシンク１１の材料を、熱伝導性が特に優れた材料（例えば銅）にすることで、パワーモジュール３０の冷却性能を向上させることができる。
　図４は図１のモータユニット１３０及び結線板ユニット１４０を示す分解斜視図である。モータユニット１３０は、円筒状のステータユニット５０と、ステータユニット５０内に挿入されているロータユニット６０とを有している。
　ステータユニット５０は、ステータコア５１と巻線５３とを有している。モータユニット収納部１７の内周面の断面形状は円形であり、ステータコア５１は、モータユニット収納部１７の内側に嵌め合わされて固定されている。
　ステータコア５１は、環状のヨーク部５６と、ヨーク部５６から径方向内側へ突出した１２個のティース部５２とを有している。巻線５３は、ステータコア５１の内側からティース部５２に装着されている。また、巻線５３の端部は、反負荷側に引き出されている。
　ロータユニット６０は、ロータコア６１と２０個の永久磁石６５とを有している。ロータコア６１には、周方向に沿って２０個の磁石挿入穴６６が設けられている。永久磁石６５は、極がＮ→Ｎ→Ｓ→Ｓと２極ずつ交互に径方向外側を向くように磁石挿入穴６６に挿入されている。
　ロータユニット６０の内径に取り付けられた出力軸６３は、上記の負荷側軸受と、結線板ユニット１４０に支持されている反負荷側軸受（図示せず）とにより回転自在に支持されている。
　図５は図４のステータユニット５０に結線板ユニット１４０を装着した状態を示す斜視図である。結線板ユニット１４０では、巻線５３の端部が相毎に結線されており、パワーモジュール３０の出力端子と接続するための複数の接続端子５５が構成されている。
　次に、図６のフローチャートを用いて、実施の形態１の機電一体型モータ装置の組立方法について説明する。図６の方法では、まず、ステータコア５１に巻線５３を装着する（ステップＳ１）。そして、ステータユニット５０に結線板ユニット１４０を装着し、各相の巻線５３からの引出線５４を結線板ユニット１４０で結線する（ステップＳ２）。
　この後、ステータユニット５０及び結線板ユニット１４０をベースフレーム１０のモータユニット収納部１７に圧入又は焼き嵌めして固定する（ステップＳ３）。続いて、ステータユニット５０にロータユニット６０を挿入する（ステップＳ４）。このとき、出力軸６３を反負荷側軸受に挿入する。
　次に、エンドプレート２をベースフレーム１０に固定し、ベースフレーム１０の負荷側に蓋をする（ステップＳ５）。このとき、出力軸６３を負荷側軸受に挿入する。これにより、モータユニット１３０及び結線板ユニット１４０のベースフレーム１０への取り付けが完了する。
　続いて、制御基板３１をパワーモジュール３０に取り付けるとともに、パワーモジュール３０に接続される制御線（図示せず）を配線してモジュールユニット１２１を組み立てる。そして、ベースフレーム１０の外部で、モジュールユニット１２１をヒートシンク１１に取り付ける（ステップＳ６）。このとき、パワーモジュール３０の放熱面をヒートシンク１１に密着させる。
　次に、モジュールユニット１２１が取り付けられたヒートシンク１１、即ちヒートシンク組立体を、ベースフレーム１０のインバータユニット収納部１６の外壁面に取り付ける（ステップＳ７）。
　この後、パワーモジュール３０の出力端子と、結線板ユニット１４０の６相分の接続端子５５とを結線する（ステップＳ８）。そして、インバータユニット１２０の電気部品間の電気的接続を行う。最後に、フロントプレート３をベースフレーム１０の反負荷側端部に固定する（ステップＳ９）。これにより、全ての組立作業が完了する。
　上記のような機電一体型モータ装置では、インバータユニット収納部１６に、周方向に互いに間隔をおいて開口１４が設けられており、互いに隣り合う開口１４の間にリブ部２９が形成されており、ヒートシンク１１が、開口１４を覆うようにベースフレーム１０に取り付けられており、パワーモジュール３０及び制御基板３１が、ヒートシンク１１の内側に配置されているので、インバータユニット１２０の組立性の改善と、インバータユニット１２０の冷却性能の改善とを同時に達成することができる。
　具体的には、フレームユニット１１０は、開口１４が設けられたベースフレーム１０とヒートシンク１１とに分かれているため、パワーモジュール３０及び制御基板３１をベースフレーム１０外部でヒートシンク１１に取り付けることが可能である。従来は、ベースフレーム１０の径方向内側からモジュールユニット１２１を取り付ける必要があったが、実施の形態１では、ベースフレーム１０の径方向外側からヒートシンク１１を取り付けても、従来通りフレーム内壁面にモジュールユニット１２１が配置される構造となっており、モジュールユニット１２１の取り付け性が改善される。
　また、インバータユニット収納部１６が骨状のリブ部２９により構成されているため、インバータユニット収納部１６の熱抵抗をモータユニット収納部１７よりも大きくすることができる。これにより、モータ駆動時に発生した熱がインバータユニット１２０に伝達しにくくなり、インバータユニット１２０の冷却性能が改善される。
　ベースフレーム１０の軸方向に直角な断面について、リブ部２９の断面積の合計が、モータユニット収納部１７の断面積よりも小さくなっているので、インバータユニット収納部１６の熱抵抗をより確実にモータユニット収納部１７よりも大きくすることができる。さらに、ベースフレーム１０とヒートシンク１１との間に、スペーサを設けて密着させない、もしくは、比較的熱伝導率の低いプラスチック又はエポキシ樹脂などの物質を介して固定することで、インバータユニット１２０の冷却性能が改善される。
　さらにまた、インバータユニット収納部１６の中心から開口１４を見たときのパワーモジュール３０及び制御基板３１の面積が開口１４の面積よりも小さいので、制御基板３１もベースフレーム１０の外側でヒートシンク１１に取り付け、ベースフレーム１０の外側から組み付けることが可能になり、組立性をさらに改善することができる。また、大型化することなく、ヒートシンク１１とベースフレーム１０とを分離することができる。
　また、制御基板３１をパワーモジュール３０のできるだけ近くに配置することができるため、制御基板３１からパワーモジュール３０に接続される信号線の浮遊容量により、パワーモジュール３０のスイッチング動作が遅れることがない。
　さらに、インバータユニット収納部１６に開口１４が設けられていることで、パワーモジュール３０の出力端子をベースフレーム１０から離すことができ、ベースフレーム１０で生じる渦電流損失を低減することができる。
　さらにまた、モジュールユニット１２１をヒートシンク１１に埋め込む必要がなく、ヒートシンク１１を比較的薄く形成することができ、フレームユニット１１０内部の有効体積を増加させることができる。
　また、インバータユニット１２０がモータユニット１３０の軸方向に配置されるため、モータユニット１３０からの引出線５４をインバータユニット１２０への配線が容易になる。
　さらに、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とを結合する部材が必要なくなり、より小型化が可能となる。
　さらにまた、インバータユニット収納部16とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、駆動装置全体としての剛性が高くなる。
　なお、ヒートシンク１１の数は、図１に示す６枚に限らず、２個以上の複数あればよい。開口１４の数は、ヒートシンク１１の数と等しい。
　実施の形態２．
　次に、図７はこの発明の実施の形態２による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。実施の形態２では、各ヒートシンク１１の周縁部にフランジ部１５が設けられており、フランジ部１５がインバータユニット収納部１６の内壁面にねじ止めされている。組立においては、ベースフレーム１０の外部でヒートシンク１１にモジュールユニット１２１を取り付け、ヒートシンク１１をベースフレーム１０の反負荷側から挿入し、開口１４の周囲のベースフレーム１０内壁面にフランジ部１５を固定する。他の構成及び組立方法は、実施の形態１と同様である。
　このように、ヒートシンク１１をベースフレーム１０の内壁面に固定してもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　実施の形態３．
　次に、図８はこの発明の実施の形態３による機電一体型モータ装置を示す分解斜視図、図９は図８の機電一体型モータ装置の概略の断面図であり、図９ではインバータユニット収納部１６内の構成等を省略している。実施の形態３では、ベースフレーム１０及び６個のヒートシンク１１により、インナフレーム１１２が構成されている。インナフレーム１１２の径方向外側には、筒状のアウタフレーム１１３が嵌め合わされている。これにより、インナフレーム１１２とアウタフレーム１１３との間には、冷却液流路７０が形成されている。液冷フレーム１１１は、インナフレーム１１２及びアウタフレーム１１３により構成されている。
　アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂには、冷却液を供給するための入口側ニップル５ａと、排出するための出口側ニップル５ｂとが取り付けられている。入口側ニップル５ａから供給された冷却液は、冷却液流路７０内を周方向に循環して出口側ニップル５ｂから排出される。
　インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａとアウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａとの間、及びインナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂとアウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂとの間には、それぞれシール構造（水密構造）が設けられている。
　具体的には、インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａは、径方向外側に延長された構造となっている。また、インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａには、円環状の溝が設けられており、その溝内には円環状のシール部材７２ａが嵌め込まれている。シール部材７２ａには、アウタフレーム１１３の負荷側の端面が当たっている。
　インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａには、複数のねじ挿入穴７３ａが設けられている。ねじ挿入穴７３ａは、シール部材７２ａよりも径方向外側に配置されている。アウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａには、ねじ挿入穴７３ａに対応する複数のねじ穴７４ａが設けられている。
　インナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂには、円環状の溝が設けられており、その溝内には円環状のシール部材７２ｂが嵌め込まれている。アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂは、シール部材７２ｂを覆うように径方向内側に延長されており、シール部材７２ｂに当たっている。
　インナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂには、複数のねじ穴７３ｂが設けられている。ねじ穴７３ｂは、シール部材７２ｂよりも径方向内側に配置されている。アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂには、ねじ穴７３ｂに対応する複数のねじ挿入穴７４ｂが設けられている。
　アウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａのシール部材７２ａに接触する面は、シール部材７２ａに均等に圧力がかかるように平坦に形成されている。アウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂのシール部材７２ｂに接触する面は、シール部材７２ｂに均等に圧力がかかるよう平坦に形成されている。
　なお、インナフレーム１１２及びアウタフレーム１１３間の負荷側のシール構造と反負荷側のシール構造とを入れ替えてもよい。
　エンドプレート２のねじ挿入穴７は、ねじ挿入穴７３ａに対応して配置されている。そして、エンドプレート２は、インナフレーム１１２とともにアウタフレーム１１３にねじ止めされ固定されている。
　フロントプレート３のねじ挿入穴６は、ねじ挿入穴７４ｂに対応して配置されている。そして、フロントプレート３は、アウタフレーム１１３とともにインナフレーム１１２にねじ止めされ固定されている。
　ベースフレーム１０の各開口１４の周囲には、略四角形の溝が設けられており、その溝内にはシール部材８０が嵌め込まれている。各ヒートシンク１１とベースフレーム１０との間には、シール部材８０が介在している。ヒートシンク１１のパワーモジュール取り付け面１３は、平坦であり、シール部材８０を覆うように形成されている。
　ヒートシンク１１をベースフレーム１０に固定するためのねじ穴１８（図２）は、シール部材８０の外側に配置されている。また、ねじ穴１８は、ベースフレーム１０を貫通しないように形成されている。他の構成及び組立方法は、実施の形態１と同様である。
　このような機電一体型モータ装置では、インナフレーム１１２の径方向外側にアウタフレーム１１３が嵌め合わされており、各ヒートシンク１１とベースフレーム１０との間にはシール部材８０が介在しているので、ベースフレーム１０内への液漏れを防止しつつ、インナフレーム１１２とアウタフレーム１１３との間に冷却液流路７０を形成することができる。さらに、ベースフレーム１０とヒートシンク１１とがシール部材８０を介して接触しているため、モータユニット１３０からベースフレーム１０へ伝わった熱が、ヒートシンク１１に取り付けられているパワーモジュール３０へ伝わることを妨げるため、インバータユニット１２０の冷却性能が向上する。
　そして、ポンプ等を用いて、冷却液流路７０内に熱伝導率の高い流体（例えば水）を流入させることで、モータユニット１３０及びインバータユニット１２０の冷却性能を向上させることができる。これにより、インバータユニット１２０の最大出力密度及びトルク密度を増大させることができる。
　また、インナフレーム１１２の負荷側端部１１２ａとアウタフレーム１１３の負荷側端部１１３ａとの間、及びインナフレーム１１２の反負荷側端部１１２ｂとアウタフレーム１１３の反負荷側端部１１３ｂとの間には、それぞれシール構造が設けられているため、液漏れを防止することができる。
　さらに、ねじ穴１８はベースフレーム１０を貫通しないように形成されているため、ねじ穴１８を通じて冷却液流路７０からベースフレーム１０内に液漏れが生じることもない。
　また、インバータユニット１２０がモータユニット１３０の軸方向に配置されるため、モータユニット１３０からの引出線５４をインバータユニット１２０への配線が容易になる。
　さらに、モータユニット１３０及びインバータユニット１２０を同じ液路７０で冷却できるため、複数の冷却流路を構成して配管する必要がなく、配管性に優れ、流路の圧力損失も低減される。
　さらに、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とを結合する部材が必要なくなり、より小型化が可能となる。
　さらにまた、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とをシール構造する部材が必要なくなり、部品点数を削減でき、水密性を向上できる。
　また、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、駆動装置全体としての剛性が高くなる。
　実施の形態４．
　次に、図１０はこの発明の実施の形態４による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。実施の形態４は、実施の形態３と実施の形態２とを組み合わせたものである。即ち、ヒートシンク１１のフランジ部１５には溝が形成されており、その溝内にシール部材８４が嵌め込まれている。
　フランジ部１５は、インバータユニット収納部１６の内壁面にねじ止めされている。シール部材８４は、フランジ部１５とベースフレーム１０の内壁面との間に介在している。また、シール部材８４は、ねじ挿入穴２３の外側に配置されている。他の構成及び組立方法は、実施の形態３と同様である。
　このように、ベースフレーム１０の内壁面で水密を確保してもよく、実施の形態３と同様の効果が得られる。
　実施の形態５．
　次に、図１１はこの発明の実施の形態５による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図である。実施の形態５では、ベースフレーム１０のモータユニット収納部１７に２つの開口１４があり、開口１４を覆うように２枚のヒートシンク１１が組み付けられている。各ヒートシンク１１には、３つの単相（１レグ）分のパワーモジュール３０が周方向に等間隔で取り付けられている。
　また、各ヒートシンク１１には、三相分のパワーモジュール３０を駆動するための制御基板（図示せず）が取り付けられている。各制御基板は、パワーモジュール３０と信号線（図示せず）で結線されており、三相インバータ装置を構成している。他の構成及び組立方法は、実施の形態１、２、３又は４と同様である。
　このように、１つのヒートシンク１１に２つ以上のパワーモジュール３０を取り付けることにより、パワーモジュール３０の数が多いインバータユニット１２０でも、ヒートシンク１１の数を削減できる。即ち、多群多相モータを用いる場合であっても、パワーモジュール３０と同数のヒートシンク１１を用意する必要がなく、部品点数を削減することができ、組立性も改善される。
　また、インバータユニット１２０がＮ相駆動インバータ装置（Ｎは２以上の整数）であるとき、各ヒートシンク１１にＮ相分のパワーモジュール３０を取り付けることにより、多群巻線構造のモータユニット１３０を用いる場合に、ベースフレーム１０の外部で各群のパワーモジュール３０と制御基板のＤＣ線及び制御信号線の結線が可能になるので、組立性がさらに改善される。また、各群のパワーモジュール３０の制御基板を１つにすることが可能である。さらに、実施の形態３、４と同様にシール構造を設けることで、液冷も可能である。
　さらに、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とが一体となってベースフレーム１０が形成されているため、インバータユニット収納部１６とモータユニット収納部とをシール構造する部材が必要なくなり、部品点数を削減でき、水密性を向上できる。
　実施の形態６．
　次に、図１２はこの発明の実施の形態６による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図であり、図中の矢印は冷却液の流れる方向を示している。実施の形態６では、冷却液流路７０の始端のヒートシンク１１ａにおける放熱面１２の面積よりも終端のヒートシンク１１ｆにおける放熱面１２の面積の方が大きく形成されている。
　具体的には、始端から終端へ向けて放熱面１２の面積が周方向に徐々に大きくなっている。即ち、冷却液流路７０の始端側のヒートシンク１１における周方向幅よりも終端側のヒートシンク１１における周方向幅の方が大きくなっている。これにより、冷却液流路７０（図９）の始端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積よりも終端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積の方が大きくなっている。他の構成及び組立方法は、実施の形態３又は４と同様である。
　このような機電一体型モータ装置では、冷却液流路７０の終端で冷却液の温度が始端よりも高くなっていても、冷却液流路７０の終端部のヒートシンク１１による冷却性能が落ちず、周方向に配置されたパワーモジュール３０の冷却性能を均等に確保することができる。
　実施の形態７．
　次に、図１３はこの発明の実施の形態７による機電一体型モータ装置の要部を示す斜視図であり、図中の矢印は冷却液の流れる方向を示している。実施の形態７では、冷却液流路７０の始端側のヒートシンク１１ａにおける放熱フィン２４の数よりも終端側のヒートシンク１１ｆにおける放熱フィン２４の数の方が多くなっている。
　具体的には、冷却液流路７０の始端のヒートシンク１１ａの放熱フィン２４の数が６本で、冷却液流路７０の終端のヒートシンク１１ｆの放熱フィン２４の数が９本である。これにより、冷却液流路７０（図９）の始端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積よりも終端側のヒートシンク１１における冷却液と接触する面積の方が大きくなっている。他の構成及び組立方法は、実施の形態３又は４と同様である。
　このような構成によっても、周方向に配置されたパワーモジュール３０の冷却性能を均等に確保することができる。
　１０　ベースフレーム、１１　ヒートシンク、１４　開口、１６　インバータユニット収納部、１７　モータユニット収納部、２９　リブ部、３０　パワーモジュール、３１　制御基板、７０　冷却液流路、８０，８４　シール部材、１１２　インナフレーム、１１３　アウタフレーム、１２０　インバータユニット、１３０　モータユニット。

Claims (10)

  1. 　モータユニット収納部とインバータユニット収納部とを有する筒状のベースフレーム、
    　上記モータユニット収納部に収納されているモータユニット、
    　複数の制御基板と、上記制御基板に設けられている複数のパワーモジュールとを有しており、上記インバータユニット収納部に収納されているインバータユニット、及び
    　上記パワーモジュールを冷却する複数のヒートシンク
    　を備え、
    　上記インバータユニット収納部には、周方向に互いに間隔をおいて複数の開口が設けられており、
    　互いに隣り合う開口の間には、リブ部が形成されており、
    　上記ヒートシンクは、上記開口を覆うように上記ベースフレームに取り付けられており、
    　上記パワーモジュール及び上記制御基板は、上記ヒートシンクの内側に配置されている機電一体型モータ装置。
  2. 　上記ベースフレームの軸方向に直角な断面について、上記リブ部の断面積の合計は、上記モータユニット収納部の断面積よりも小さくなっている請求項１記載の機電一体型モータ装置。
  3. 　各上記開口には、各上記ヒートシンクに少なくとも１つの上記パワーモジュールと少なくとも１枚の上記制御基板とが取り付けられてなるヒートシンク組立体が嵌め合わされている請求項１又は請求項２に記載の機電一体型モータ装置。
  4. 　上記インバータユニット収納部の中心から上記開口を見たときの上記パワーモジュール及び上記制御基板の面積が上記開口の面積よりも小さい請求項３記載の機電一体型モータ装置。
  5. 　上記ベースフレーム及び上記ヒートシンクにより構成されるインナフレームの径方向外側に嵌め合わされている筒状のアウタフレームをさらに備え、
    　各上記ヒートシンクと上記ベースフレームとの間には、シール部材が介在している請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
  6. 　少なくとも１つの上記ヒートシンクには、２つ以上の上記パワーモジュールが取り付けられている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
  7. 　Ｎが２以上の整数であり、上記インバータユニットがＮ相駆動インバータ装置であるとき、各上記ヒートシンクにＮ相分の上記パワーモジュールが取り付けられている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
  8. 　上記インバータユニット収納部の径方向外側には、上記ヒートシンクを冷却するための冷却液が流される冷却液流路が形成されており、
    　上記冷却液流路の始端側の上記ヒートシンクにおける冷却液と接触する面積よりも終端側の上記ヒートシンクにおける冷却液と接触する面積の方が大きくなっている請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の機電一体型モータ装置。
  9. 　上記冷却液流路の上記始端側の上記ヒートシンクにおける周方向幅よりも上記終端側の上記ヒートシンクにおける周方向幅の方が大きくなっている請求項８記載の機電一体型モータ装置。
  10. 　上記ヒートシンクのそれぞれは、径方向外側に放熱フィンを有し、
    　上記冷却液流路の上記始端側の上記ヒートシンクにおける上記放熱フィンの数よりも上記終端側の上記ヒートシンクにおける上記放熱フィンの数の方が多くなっている請求項８記載の機電一体型モータ装置。
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