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WO2017208675A1 - モータ装置 - Google Patents

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WO2017208675A1
WO2017208675A1 PCT/JP2017/016086 JP2017016086W WO2017208675A1 WO 2017208675 A1 WO2017208675 A1 WO 2017208675A1 JP 2017016086 W JP2017016086 W JP 2017016086W WO 2017208675 A1 WO2017208675 A1 WO 2017208675A1
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WO
WIPO (PCT)
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motor
control device
cooling
motor control
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/016086
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English (en)
French (fr)
Inventor
櫻井　直樹
博洋 床井
榎本　裕治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to EP17806235.2A priority Critical patent/EP3468011B1/en
Priority to JP2018520719A priority patent/JP6794441B2/ja
Publication of WO2017208675A1 publication Critical patent/WO2017208675A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • 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
    • H02K5/18—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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a motor device in which a motor and a motor control device are integrated.
  • induction motors that have been inexpensive and difficult to break down have been widely used for motors.
  • permanent magnet motors are advantageous in terms of efficiency and miniaturization, permanent magnet motors are now widely used mainly in automobiles and home appliances.
  • the permanent magnet motor does not rotate normally unless the position of the rotating magnetic field of the stator and the position of the rotor are completely matched.
  • a motor control device inverter
  • Patent Documents 1 to 3 the inverter is cooled by cooling fans and cooling fins provided in the inverter housing.
  • a means for cooling the motor is not provided, and a heat insulating material is provided in order not to transmit heat from the motor to the inverter, which is costly.
  • the motor is cooled by a heat pipe, which is also expensive.
  • An object of the present invention is to reduce the cost by sharing the cooling device of the motor and the motor control device by using the cooling air of the cooling fan for cooling the motor control device also for cooling the motor.
  • An example of the “motor device” of the present invention for solving the above problems is a motor device including a motor and a motor control device that controls the motor, and extends on the outer circumference in the direction of the rotation axis of the motor.
  • a motor housing having a plurality of motor housing cooling fins for storing the motor, a motor control device housing for storing the motor control device provided on a non-load side of the motor housing, and the motor control device Motor control device cooling fins provided on the non-load side of the housing, cooling fans provided on the anti-load side of the motor control device cooling fins, and cooling air blown to the motor control device cooling fins
  • a wind tunnel cover for guiding the air to the motor housing cooling fin.
  • a motor device including a motor and a motor control device that controls the motor, and is disposed on the motor and the non-load side of the motor.
  • the case cooling fin provided with a cover and disposed on the outer periphery of the case is a motor device provided from the outside of the motor to the outside of the motor control device.
  • the cooling air of the cooling fan that cools the motor control device can also be used for cooling the motor, and the cost can be reduced by sharing the cooling device of the motor and the motor control device.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 2A. It is a figure which shows the motor apparatus of Example 2 of this invention. It is a figure which shows the motor apparatus of Example 3 of this invention. It is a surface view which shows the inverter cooling fin of the motor apparatus of Example 4 of this invention.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 5A.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 5A. It is a surface view which shows the modification of the inverter cooling fin of the motor apparatus of Example 4 of this invention.
  • It is another block circuit diagram of the control apparatus which receives a three-phase alternating current and drives a three-phase permanent magnet motor. It is a figure which shows the motor apparatus of Example 5 of this invention.
  • FIG. 1 shows an example of a block circuit diagram of a control device (inverter) that receives three-phase alternating current and drives a three-phase permanent magnet motor.
  • the diodes 1a to 1f constitute a three-phase diode bridge.
  • the anode of the diode 1a and the cathode of 1b are connected to a three-phase R-phase input.
  • the anode of the diode 1c and the cathode of 1d are connected to the S-phase input
  • the anode of the diode 1e and the cathode of 1f are connected to the T-phase input.
  • the alternating current is full-wave rectified by a three-phase diode bridge composed of the diodes 1a to 1f, and further, ripple components are removed by the smoothing capacitors 2a and 2b to become direct current.
  • the cathodes of the diodes 4a to 4f are connected to the collectors of the IGBTs 3a to 3f, and the anodes of the diodes 4a to 4f are connected to the emitters of the IGBTs 3a to 3f.
  • the collectors of the IGBTs 3a, 3c and 3e are connected to the diodes 1a, 1c and 1e and the smoothing capacitors 2a and 2b, and the emitters of the IGBTs 3b, 3d and 3f are connected to the diodes 1b, 1d and 1f and the smoothing capacitors 2a and 2b.
  • Gate drive circuits 5a to 5f are connected to the gates of the IGBTs 3a to 3f.
  • the emitter of the IGBT 3 a and the collector of the IGBT 3 b are connected to the W phase of the motor 5.
  • the emitter of IGBT 3c and the collector of IGBT 3d are connected to the V phase of motor 5, and the emitter of IGBT 3e and the collector of IGBT 3f are connected to the U phase of motor 5.
  • the diodes 1a to 1f, the IGBTs 3a to 3f, and the diodes 4a to 4f are stored in one power semiconductor module 30.
  • a current sensor 8a is provided between the W phase of the motor 5, the emitter of the IGBT 3a, and the collector of the IGBT 3b, and a current sensor 8b is provided between the U phase of the motor 5, the emitter of the IGBT 3e, and the collector of the IGBT 3f.
  • the microcomputer 6 generates a PWM signal for driving the IGBTs 3a to 3f based on the torque command value from the outside and the current information of the current sensors 8a and 8b.
  • Photocouplers 7a to 7f are provided between the microcomputer 6 and the gate drive circuits 5a to 5f for insulation.
  • the inverter includes the diodes 1a to 1f, smoothing capacitors 2a and 2b, IGBTs 3a to 3f, diodes 4a to 4f, gate drive circuits 5a to 5f, a microcomputer 6, current sensors 8a and 8b, photocouplers 7a to 7f, and FIG. Although not described, it is composed of a gate drive circuit and a power supply circuit for a microcomputer.
  • 2A to 2D show the motor device according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A is a cross-sectional view of the motor device in the direction of the rotation axis (a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 2B).
  • Wires 21a, b, c, and d are wound around the electromagnetic steel plates 20a and 20b, and the electromagnetic steel plates 20a and 20b and the wires 21a, b, c, and d constitute a stator.
  • Magnets 24a, 24b, 24c, and 24d are accommodated in the cases 23a and 23b, and a rotor is constituted by the cases 23a and 23b and the magnets 24a, 24b, 24c, and 24d.
  • the stator and the rotor are housed in the motor housing 100.
  • Motor housing cooling fins 101 a and 101 b are provided on the surface of the motor housing 100.
  • a plurality of motor housing cooling fins 101 a and 101 b are provided in the direction of the rotation shaft 103 of the motor along the circumference of the motor. Cases 23a and 23b and a motor rotating shaft 103 connected to a load are connected.
  • a bearing 106 b is provided at the motor housing 100 and at the left end portion of the motor in FIG. 2A to support the motor rotating shaft 103.
  • the motor housing 100 is connected to the flange 102 by screws 107a and 107b.
  • the motor rotating shaft 103 is supported by a bearing 106 a connected to the flange 102.
  • the flange 102 is fixed to a device not shown in the figure by bolt holes 108a and 108b.
  • the inverter housing 110 is connected to the motor housing 100 by bolts 111 a and b on the opposite side (the opposite load side) of the motor rotating shaft 103 of the motor housing 100.
  • An inverter cooling fin 112 is connected to the back surface (on the opposite load side) of the inverter housing 110 by bolts 113a and 113b.
  • the inverter cooling fin 112 is provided with a cooling fan 41 via pedestals 40a and 40b.
  • 2B is a surface view of the inverter cooling fin 112 when viewed from the left side of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of the inverter cooling fin 112 in the rotation axis direction.
  • the bases 40a and 40b are attached to the screw holes 114a to 114h.
  • the side opposite to the cooling fan of the inverter cooling fin 112 is flat, and the power semiconductor module 30 is attached via a material having high thermal conductivity and high viscosity such as silicon grease.
  • a printed circuit board 50 is provided on the power semiconductor module 30.
  • the capacitors 2a and 2b, the microcomputer 6, and the current sensors 8a and 8b, the photocouplers 7a to 7f, the gate drive circuit, and the microcomputer are not shown in FIG. 2A. Power supply circuit for is installed.
  • a wind tunnel cover 200 that covers the cooling fan 41, the inverter housing 110, and the motor housing 100 is provided.
  • the wind tunnel cover 200 covers the inverter cooling fins 112 and the inverter casing 110, and extends to the end portions of the motor housing cooling fins 101a and 101b on the opposite side of the motor.
  • the wind tunnel cover 200 may be further extended to cover the motor housing cooling fins 101a and 101b.
  • the vibration of the wind tunnel cover increases and a strong support member is required.
  • the motor can be cooled by the cooling air from the cooling fan and the vibration of the wind tunnel cover can be reduced. It is possible to suppress the wind tunnel cover and simplify the support.
  • This example operates as follows.
  • a current flows through the power semiconductor module 30 and the module 30 generates heat.
  • This heat is transmitted to the inverter cooling fins 112 and is radiated by the cooling air from the cooling fan 41.
  • Cooling air from the cooling fan 41 flows from the inverter cooling fins 112 through the outside of the inverter housing 110 to the motor housing cooling fins 101a and 101b of the motor housing 100 by the wind tunnel cover 200, and the motor stator and rotor. Cool down.
  • the power semiconductor module 30 is less affected by heat from the motor stator and rotor, and the cooling air from the cooling fan 41 is cooled by the inverter.
  • it can be used for cooling the motor, and the cost can be reduced by sharing the cooling device of the motor and the inverter (control device).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a motor device according to a second embodiment of the present invention.
  • the inverter housing 110 is provided with inverter housing cooling fins 115a and 115b.
  • a plurality of inverter housing cooling fins 115a and 115b are provided in the direction of the rotating shaft 103 of the motor along the circumference of the inverter housing.
  • the capacitors 2a and 2b, the microcomputer 6 and other electronic components other than the power semiconductor module 30 also generate heat, although they are 1/100 or less compared to the module 30. Due to the heat, the temperature in the inverter housing 110 rises.
  • the inverter casing cooling fins 115a and 115b the heat can be radiated by the cooling air of the cooling fan 41, and the temperature rise in the inverter housing 110 can be suppressed.
  • the circumferential spacing of the inverter housing cooling fins 115a and 115b and the circumferential spacing of the motor housing cooling fins 101a and 101b are the same, and the cooling air passages of the inverter housing cooling fin and the motor housing cooling fin are aligned. By doing so, the cooling air from the cooling fan 41 is efficiently transmitted from the inverter housing cooling fins 115a, b to the motor housing cooling fins 101a, b, so that the motor can be cooled more efficiently.
  • FIG. 4 is a diagram showing a motor device according to a third embodiment of the present invention.
  • the motor housing and the inverter housing are constituted by a single housing 120.
  • casing cooling fins 121a and 121b that are continuous from the motor portion to the inverter portion are provided.
  • a plurality of housing cooling fins 121a and 121b are provided in the direction of the rotation axis 103 of the motor along the circumference of the motor.
  • the wind tunnel cover 200 covers the inverter cooling fins 112 and extends to the ends of the case cooling fins 121a and 121b on the side opposite to the motor load.
  • the wind tunnel cover 200 may be further extended to cover the casing cooling fins 121a, b, but the length of the wind tunnel cover to be covered is up to the end of the casing cooling fins 121a, b on the non-load side of the motor. Thus, it is possible to easily support the wind tunnel cover while suppressing the vibration of the wind tunnel cover.
  • the motor housing and the inverter housing are made common to form a single housing, so that the housing can be made with one mold, and the connection portion between the motor housing and the inverter housing is eliminated.
  • the casing cooling fins 121a and 121b are connected from the inverter unit to the motor unit, and the cooling air flows between the casing cooling fins 121a and 121b, so that the cooling performance is improved. Furthermore, it is not necessary to provide a wind tunnel cover up to the motor portion, and the cost can be further reduced.
  • 5A to 5C are diagrams showing a motor device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 5A is a surface view of the inverter cooling fin 116 when viewed from the left side of FIG. 4
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 5A
  • FIG. 5C is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG.
  • the fins of the inverter cooling fins 116 are provided in the left-right direction in addition to the vertical direction in the figure.
  • the fins of the inverter cooling fin 112 are provided only in the vertical direction in the figure, and the cooling air flows mainly only in the vertical direction and is bent by the wind tunnel cover 200 to reach the motor housing cooling fins 101a and 101b.
  • the cooling air flows not only in the vertical direction but also in the horizontal direction. Therefore, the amount of air that is bent by the wind tunnel cover 200 and reaches the motor housing cooling fins 101a, 101b can be increased, and the cooling performance can be improved.
  • FIG. 6 shows a modification of the fourth embodiment.
  • the fins of the inverter cooling fins 116 are provided radially from the center toward the outside in the radial direction.
  • the air volume reaching the motor housing cooling fins 101a and 101b can be increased and the cooling performance can be improved as in the fourth embodiment.
  • FIG. 7 shows another block circuit diagram of a control device (inverter) that receives a three-phase alternating current and drives a three-phase permanent magnet motor.
  • the three-phase diode bridge composed of the diodes 1a to 1f is stored in one rectifier diode module 31, and the IGBTs 3a to 3f and the diodes 4a to 4f are stored in one switching semiconductor module (IGBT module) 32. .
  • FIG. 8 is a diagram showing a motor device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the diodes 1a to 1f, the IGBTs 3a to 3f, and the diodes 4a to 4f are stored in one power semiconductor module 30, so that the module is large. There was a problem that it was small and the temperature rise was large.
  • the rectifier diode module 31 and the switching semiconductor module (IGBT module) 32 are provided at the inverter cooling fins 112 or 116 at a distance.
  • the cooling efficiency of the inverter cooling fins 112 or 116 is further improved, and the temperature rise of the diodes 1a to 1f, IGBTs 3a to 3f and the diodes 4a to 4f is suppressed. Can do.
  • the “permanent magnet motor” has been described.
  • the present invention can also be applied to other motors such as an “induction motor”.

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Abstract

モータ制御装置を冷却する冷却ファンの冷却風をモータの冷却にも使うことにより、モータとモータ制御装置の冷却装置の共有化による低コスト化を図る。モータと、前記モータを制御するモータ制御装置を備えるモータ装置であって、外周に、モータの回転軸方向に伸びる複数のモータ筐体冷却フィンを備え、前記モータを格納するモータ筐体と、前記モータ筐体の反負荷側に設けられ、前記モータ制御装置を格納するモータ制御装置筐体と、前記モータ制御装置筐体の反負荷側に設けられたモータ制御装置冷却フィンと、前記モータ制御装置冷却フィンの反負荷側に設けられた冷却ファンと、前記モータ制御装置冷却フィンに吹き付けた前記冷却ファンの冷却風を、前記モータ筐体冷却フィンに導く風洞カバーと、を備える。

Description

モータ装置
　本発明は、モータとモータ制御装置を一体化したモータ装置に関する。
　地球温暖化対策として、二酸化炭素の削減が世界中で強く求められている。二酸化炭素削減のためには、電力の有効活用すなわち電力機器の高効率化が求められている。世界の電力消費量のうちモータは約５０％を占め、モータの高効率化の要求は強く、各国でモータ効率の規制値が導入されている。
　モータには従来安価で故障しにくい誘導電動機が広く使われてきた。一方、効率及び小型化の面では永久磁石モータが有利なため、自動車、家電を中心に現在では永久磁石モータが広く使われている。ところで、永久磁石モータは固定子の回転磁界の位置と回転子の位置が完全に一致しないと正常に回転しないという問題があり、これを解決するためモータ制御装置（インバータ）が必要である。
　インバータとモータの両者を別々に設けると装置が大型化するため、特許文献１～３に示すようにモータの反負荷側にインバータを設ける構造が提案されている。
特開平１０－２７１７６３号公報 特開平１１－１５５２５７号公報 特開平１１－３１３４６５号公報
　特許文献１～３において、インバータは、冷却ファン及びインバータ筺体に設けられた冷却フィンにより冷却される。一方、特許文献１、２ではモータを冷却する手段を設けずに、モータからの熱をインバータに伝えないために断熱材を設けており、コストがかかる。特許文献３では、ヒートパイプでモータを冷却しており、やはりコストがかかる。
　本発明は、モータ制御装置を冷却する冷却ファンの冷却風をモータの冷却にも使うことにより、モータとモータ制御装置の冷却装置の共有化による低コスト化を図ることを目的とする。
　上記課題を解決するための、本発明の「モータ装置」の一例を挙げれば、モータと、前記モータを制御するモータ制御装置を備えるモータ装置であって、外周に、モータの回転軸方向に伸びる複数のモータ筐体冷却フィンを備え、前記モータを格納するモータ筐体と、前記モータ筐体の反負荷側に設けられ、前記モータ制御装置を格納するモータ制御装置筐体と、前記モータ制御装置筐体の反負荷側に設けられたモータ制御装置冷却フィンと、前記モータ制御装置冷却フィンの反負荷側に設けられた冷却ファンと、前記モータ制御装置冷却フィンに吹き付けた前記冷却ファンの冷却風を、前記モータ筐体冷却フィンに導く風洞カバーと、を備えるモータ装置である。
　また、本発明の「モータ装置」の他の一例を挙げれば、モータと、前記モータを制御するモータ制御装置を備えるモータ装置であって、前記モータと、前記モータの反負荷側に配置される前記モータ制御装置とを格納する単一の筐体と、前記筐体の外周に配置され、モータの回転軸方向に伸びる複数の筐体冷却フィンと、前記筐体の反負荷側に設けられたモータ制御装置冷却フィンと、前記モータ制御装置冷却フィンの反負荷側に設けられた冷却ファンと、前記モータ制御装置冷却フィンに吹き付けた前記冷却ファンの冷却風を、前記筐体冷却フィンに導く風洞カバーを備え、前記筐体の外周に配置される筐体冷却フィンは、モータの外側からモータ制御装置の外側に渡って設けられているモータ装置である。
　本発明によれば、モータ制御装置を冷却する冷却ファンの冷却風をモータの冷却にも使うことができ、モータとモータ制御装置の冷却装置の共有化による低コスト化を図ることができる。
３相交流を受電し、３相永久磁石モータを駆動する制御装置のブロック回路図の一例である。 本発明の実施例１のモータ装置を示す図である。 本発明の実施例１のモータ装置のインバータ冷却フィンを示す表面図である。 図２ＢのＢ－Ｂ’断面図である。 図２ＡのＡ－Ａ’断面図である。 本発明の実施例２のモータ装置を示す図である。 本発明の実施例３のモータ装置を示す図である。 本発明の実施例４のモータ装置のインバータ冷却フィンを示す表面図である。 図５ＡのＡ－Ａ’断面図である。 図５ＡのＢ－Ｂ’断面図である。 本発明の実施例４のモータ装置のインバータ冷却フィンの変形例を示す表面図である。 ３相交流を受電し、３相永久磁石モータを駆動する制御装置の他のブロック回路図である。 本発明の実施例５のモータ装置を示す図である。
　以下、本発明の複数の実施例を、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
　実施例の説明に先立ち、本発明のモータ装置に用いられるモータ制御装置を説明する。
  図１に、３相交流を受電し、３相永久磁石モータを駆動する制御装置（インバータ）のブロック回路図の一例を示す。ダイオード１ａ～1ｆは３相のダイオードブリッジを構成している。ダイオード１ａのアノードと、１ｂのカソードは３相のＲ相入力と接続している。同様にダイオード１ｃのアノードと、１ｄのカソードはＳ相入力、ダイオード１ｅのアノードと、１ｆのカソードはＴ相入力と接続している。交流はダイオード１ａ～1ｆで構成される３相のダイオードブリッジにより全波整流され、さらに平滑コンデンサ２ａ、２ｂによりリップル成分が取り除かれ直流となる。
　ＩＧＢＴ３ａ～３ｆのコレクタにはダイオード４ａ～４ｆのカソードが、ＩＧＢＴ３ａ～３ｆのエミッタにはダイオード４ａ～４ｆのアノードが接続されている。ＩＧＢＴ３ａ、３ｃ、３ｅのコレクタはダイオード１ａ、１ｃ、１ｅ及び平滑コンデンサ２ａ、２ｂと接続され、ＩＧＢＴ３ｂ、３ｄ、３ｆのエミッタはダイオード１ｂ、１ｄ、１ｆ及び平滑コンデンサ２ａ、２ｂ接続されている。ＩＧＢＴ３ａ～３ｆのゲートにはゲート駆動回路５ａ～５ｆが接続している。ＩＧＢＴ３ａのエミッタとＩＧＢＴ３ｂのコレクタはモータ５のＷ相と接続している。同様に、ＩＧＢＴ３ｃのエミッタとＩＧＢＴ３ｄのコレクタはモータ５のＶ相、ＩＧＢＴ３ｅのエミッタとＩＧＢＴ３ｆのコレクタはモータ５のＵ相と接続している。
　図１では、ダイオード１ａ～１ｆ、ＩＧＢＴ３ａ～３ｆ及びダイオード４ａ～４ｆは１つのパワー半導体のモジュール３０に格納されている。
　モータ５のＷ相とＩＧＢＴ３ａのエミッタとＩＧＢＴ３ｂのコレクタ間の配線には電流センサ８ａが、モータ５のＵ相とＩＧＢＴ３ｅのエミッタとＩＧＢＴ３ｆのコレクタ間の配線には電流センサ８ｂが設けられている。
　マイコン６は外部からのトルク指令値と電流センサ８ａ、８ｂの電流情報を元にＩＧＢＴ３ａ～３ｆを駆動するＰＷＭ信号を発生する。マイコン６とゲート駆動回路５ａ～５ｆ間には、絶縁のためにフォトカプラ７ａ～７ｆが設けられている。
　インバータは、前記ダイオード１ａ～１ｆ、平滑コンデンサ２ａ、２ｂ、ＩＧＢＴ３ａ～３ｆ、ダイオード４ａ～４ｆ、ゲート駆動回路５ａ～５ｆ、マイコン６、電流センサ８ａ、８ｂ、フォトカプラ７ａ～７ｆ、および図１には記載していないがゲート駆動回路及びマイコン用の電源回路で構成されている。
　図２Ａ～図２Ｄに、本発明の実施例１のモータ装置を示す。図２Ａは、モータ装置の回転軸方向の断面図（図２ＢのＢ－Ｂ’断面図）である。電磁鋼板２０ａ、ｂには配線２１ａ、ｂ、ｃ、ｄが巻かれており電磁鋼板２０ａ、ｂ、配線２１ａ、ｂ、ｃ、ｄで固定子を構成している。ケース２３ａ、２３ｂには磁石２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが納められており、ケース２３ａ、２３ｂ、磁石２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄにより回転子を構成している。固定子及び回転子は、モータ筺体１００に納められている。モータ筺体１００の表面には、モータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂが設けられている。図２ＤのＡ－Ａ’断面図に示すように、モータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂはモータの円周に沿って複数、モータの回転軸１０３方向に設けられている。ケース２３ａ、２３ｂと、負荷につながるモータ回転軸１０３が接続されている。モータ筺体１００と、図２Ａにおいてモータ左端部にはベアリング１０６ｂが設けられ、モータ回転軸１０３を支えている。モータ筺体１００は、フランジ１０２とねじ１０７ａ、ｂにて接続されている。モータ回転軸１０３は、フランジ１０２に接続したベアリング１０６ａにて支持されている。フランジ１０２は、ボルト穴１０８ａ、ｂにより図には記載されていない装置に固定される。
　モータ筺体１００のモータ回転軸１０３の反対側（反負荷側）には、インバータ筺体１１０がボルト１１１ａ、ｂによりモータ筺体１００と接続されている。インバータ筺体１１０の裏面（反負荷側）には、インバータ冷却フィン１１２がボルト１１３ａ、ｂにより接続されている。インバータ冷却フィン１１２には、台座４０ａ、ｂを介して冷却ファン４１が設けられている。図２Ｂはインバータ冷却フィン１１２を図２Ａの左側から見た時の表面図、図２Ｃはインバータ冷却フィン１１２の回転軸方向の断面図である。台座４０ａ、ｂはねじ穴１１４ａ～１１４ｈに取り付けられている。インバータ冷却フィン１１２の冷却ファンと反対側は平らになっており、シリコングリス等の熱伝導性が高く粘度の高い物質を介して、パワー半導体のモジュール３０が取り付けられている。パワー半導体のモジュール３０上にはプリント基板５０が設けられ、コンデンサ２ａ、２ｂ、マイコン６、図２Ａには記載していないが、電流センサ８ａ、８ｂ、フォトカプラ７ａ～７ｆ、ゲート駆動回路及びマイコン用の電源回路が搭載されている。
　冷却ファン４１、インバータ筺体１１０、モータ筺体１００を覆う風洞カバー２００が設けられている。風洞カバー２００は、インバータ冷却フィン１１２及びインバータ筐体１１０を覆い、モータの反負荷側のモータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂの端部まで伸びている。風洞カバー２００を更に伸ばしてモータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂを覆うようにしてもよいが、風洞カバー２００を伸ばすと、風洞カバーの振動が大きくなり、強固な支持部材が必要となる。風洞カバーの覆う長さをモータの反負荷側のモータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂの端部までとすることにより、冷却ファンの冷却風によりモータの冷却も行うことができるとともに、風洞カバーの振動を抑えて風洞カバーの支持を簡易にすることができる。
　本実施例は、次のように動作する。モータ制御をするとパワー半導体のモジュール３０に電流が流れ、モジュール３０が発熱する。この熱をインバータ冷却フィン１１２に伝え、冷却ファン４１からの冷却風により放熱する。冷却ファン４１の冷却風は、風洞カバー２００により、インバータ冷却フィン１１２からインバータ筐体１１０の外側を通ってモータ筺体１００のモータ筐体冷却フィン１０１ａ、ｂにも流れ、モータの固定子および回転子を冷却する。パワー半導体のモジュール３０およびそれを冷却するインバータ冷却フィン１１２をモータから離すことで、モータの固定子及び回転子からの熱の影響を受けにくくなるとともに、冷却ファン４１の冷却風を、インバータの冷却に加えてモータの冷却にも使うことができ、モータとインバータ（制御装置）の冷却装置の共有化による低コスト化を図ることができる。
　図３は、本発明の実施例２のモータ装置を示す図である。インバータ筺体１１０には、インバータ筺体冷却フィン１１５ａ、ｂが設けられている。インバータ筺体冷却フィン１１５ａ、ｂはインバータ筺体の円周に沿って複数、モータの回転軸１０３方向に設けられている。ところで、パワー半導体のモジュール３０以外のコンデンサ２ａ、ｂ、マイコン６他の電子部品も、モジュール３０に比べれば１／１００以下であるが、発熱する。その熱により、インバータ筺体１１０内の温度が上昇する。その熱をインバータ筐体冷却フィン１１５ａ、ｂを設けることで、冷却ファン４１の冷却風により放熱することができ、インバータ筺体１１０内の温度上昇を抑制できる。
　なお、インバータ筺体冷却フィン１１５ａ、ｂの円周方向の間隔と、モータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂの円周方向の間隔を同じにし、インバータ筺体冷却フィンとモータ筺体冷却フィンの冷却風の通路が整列するようにすると、冷却ファン４１からの冷却風が効率よくインバータ筺体冷却フィン１１５ａ、ｂからモータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂへ伝わるため、モータをさらに効率よく冷却することができる。
　図４は、本発明の実施例３のモータ装置を示す図である。モータ筐体およびインバータ筺体は一つの筺体１２０で構成されている。筺体１２０の表面には、モータ部からインバータ部に渡って連続する筐体冷却フィン１２１ａ、ｂが設けられている。筐体冷却フィン１２１ａ、ｂはモータの円周に沿って複数、モータの回転軸１０３方向に設けられている。風洞カバー２００は、インバータ冷却フィン１１２を覆い、モータの反負荷側の筐体冷却フィン１２１ａ、ｂの端部まで延びている。風洞カバー２００を更に伸ばして筐体冷却フィン１２１ａ、ｂを覆うようにしてもよいが、風洞カバーの覆う長さをモータの反負荷側の筐体冷却フィン１２１ａ、ｂの端部までとすることにより、風洞カバーの振動を抑えて風洞カバーの支持を簡易に行うことができる。
　本実施例によれば、モータ筐体およびインバータ筺体を共通化して単一の筐体とすることで、１つの金型で筺体を作ることができ、モータ筐体およびインバータ筺体の接続部が無くなることで、筺体のコストを抑えることができる。また、筐体冷却フィン１２１ａ、ｂはインバータ部からモータ部までつながっており、冷却風は筐体冷却フィン１２１ａ、ｂ間を通って流れるため冷却性能が向上する。さらに、風洞カバーをモータ部まで設ける必要がなくなり、さらに低コスト化を図ることができる。
　図５Ａ～図５Ｃは、本発明の実施例４のモータ装置を示す図である。図５Ａはインバータ冷却フィン１１６を図４の左側から見た時の表面図、図５Ｂは図５ＡのＡ－Ａ’断面図、図５Ｃは図５ＡのＢ－Ｂ’断面図である。図５Ａに示されるように、インバータ冷却フィン１１６のフィンは図の上下方向に加えて左右方向にも設けられている。
　図２Ｂでは、インバータ冷却フィン１１２のフィンは図の上下方向のみに設けられ、冷却風は主に上下方向のみに流れ、風洞カバー２００によって曲げられてモータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂに達する。本実施例では、インバータ冷却フィン１１６のフィンは図の上下方向および左右方向に設けられているため、冷却風は上下方向だけではなく左右方向にも流れる。そのため、風洞カバー２００によって曲げられてモータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂに達する風量を増加し、冷却性能を向上することができる。
　図６に、実施例４の変形例を示す。図に示すように、この変形例では、インバータ冷却フィン１１６のフィンは、中心から半径方向の外側に向かって放射状に設けられている。この変形例においても、実施例４と同様に、モータ筺体冷却フィン１０１ａ、ｂに達する風量を増加し、冷却性能を向上することができる。
　図７に、３相交流を受電し、３相永久磁石モータを駆動する制御装置（インバータ）の他のブロック回路図を示す。図７では、ダイオード１ａ～１ｆから構成される３相のダイオードブリッジは１つの整流ダイオードモジュール３１に、ＩＧＢＴ３ａ～３ｆおよびダイオード４ａ～４ｆは１つのスイッチング半導体モジュール（ＩＧＢＴモジュール）３２に格納されている。
　図８は、本発明の実施例５のモータ装置を示す図である。本発明の実施例１～３ではダイオード１ａ～１ｆ、ＩＧＢＴ３ａ～３ｆ及びダイオード４ａ～４ｆは１つのパワー半導体のモジュール３０に格納されていたため、モジュールが大きく、このためモジュール３０中心部の放熱量が小さく、温度上昇が大きいという問題があった。本実施例では、整流ダイオードモジュール３１とスイッチング半導体モジュール（ＩＧＢＴモジュール）３２は距離を離して、インバータ冷却フィン１１２あるいは１１６に設けられている。このため、モジュールが小型化するとともに放熱が分散されるため、よりインバータ冷却フィン１１２あるいは１１６の冷却効率が向上し、ダイオード１ａ～１ｆ、ＩＧＢＴ３ａ～３ｆ及びダイオード４ａ～４ｆの温度上昇を抑制することができる。
　なお、各実施例では「永久磁石モータ」について説明したが、本発明は、「誘導モータ」など、その他のモータにも適用できる。
１ａ～１ｆ：ダイオード
２ａ、２ｂ：コンデンサ
３ａ～３ｆ：ＩＧＢＴ
４ａ～４ｆ：ダイオード
５：モータ
５ａ～５ｆ：ゲート駆動回路
６：マイコン
７ａ～７ｆ：フォトカプラ
８ａ、８ｂ：電流センサ
２０ａ、ｂ：電磁鋼板
２１ａ、ｂ：配線
２３ａ、２３ｂ:ケース
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ：磁石
３０：パワー半導体のモジュール
３１：整流ダイオードモジュール
３２：スイッチング半導体モジュール
４０ａ、ｂ：台座
４１：冷却ファン
５０：プリント基板
１００：モータ筺体
１０１ａ、ｂ：モータ筺体冷却フィン
１０２：フランジ
１０３：モータ回転軸
１０６ａ、ｂ：ベアリング
１１０：インバータ筺体
１１２：インバータ冷却フィン
１１５ａ、ｂ：インバータ筺体冷却フィン
１１６：インバータ冷却フィン
１２０：筺体
１２１ａ、ｂ：筐体冷却フィン
２００：風洞カバー

Claims (13)

  1. 　モータと、前記モータを制御するモータ制御装置を備えるモータ装置であって、
    　外周に、モータの回転軸方向に伸びる複数のモータ筐体冷却フィンを備え、前記モータを格納するモータ筐体と、
    　前記モータ筐体の反負荷側に設けられ、前記モータ制御装置を格納するモータ制御装置筐体と、
    　前記モータ制御装置筐体の反負荷側に設けられたモータ制御装置冷却フィンと、
    　前記モータ制御装置冷却フィンの反負荷側に設けられた冷却ファンと、
    　前記モータ制御装置冷却フィンに吹き付けた前記冷却ファンの冷却風を、前記モータ筐体冷却フィンに導く風洞カバーと、
    　を備えるモータ装置。
  2. 　請求項１に記載のモータ装置において、
    　前記風洞カバーは、前記モータ筐体冷却フィンの、反負荷側の端部まで配置されているモータ装置。
  3. 　請求項１に記載のモータ装置において、更に、
    　前記モータ制御装置筺体の外周に、モータの回転軸方向に伸びる複数のモータ制御装置筐体冷却フィンを備え、前記風洞カバーが前記モータ制御装置筐体冷却フィンを覆っているモータ装置。
  4. 　請求項３に記載のモータ装置において、
    　前記モータ筺体冷却フィンと、前記モータ制御装置筺体冷却フィンの円周方向の間隔が等しく、前記モータ筺体冷却フィンと前記モータ制御装置筺体冷却フィンの冷却風の通路が整列しているモータ装置。
  5. 　請求項３に記載のモータ装置において、
    　前記モータ筐体と前記モータ制御装置筐体とは一体として１つの筐体で形成され、
    　前記モータ筺体冷却フィンと前記モータ制御装置筺体冷却フィンとは一体に形成されているモータ装置。
  6. 　請求項１から請求項５の何れか１項に記載のモータ装置において、
    　前記モータ制御装置冷却フィンが上下方向および左右方向に設けられているモータ装置。
  7. 　請求項１から請求項５の何れか１項に記載のモータ装置において、
    　前記モータ制御装置冷却フィンが、中心から半径方向の外側に向けて放射状に設けられているモータ装置。
  8. 　請求項１から請求項５の何れか１項に記載のモータ装置において、
    　モータ制御装置を構成するパワー半導体のモジュールが、前記モータ制御装置冷却フィンに取り付けられているモータ装置。
  9. 　請求項８に記載のモータ装置において、
    　前記モータ制御装置を構成するパワー半導体のモジュールが、整流ダイオードモジュールとスイッチング半導体モジュールに分かれて、前記モータ制御装置冷却フィンに取り付けられているモータ装置。
  10. 　モータと、前記モータを制御するモータ制御装置を備えるモータ装置であって、
    　前記モータと、前記モータの反負荷側に配置される前記モータ制御装置とを格納する単一の筐体と、
    　前記筐体の外周に配置され、モータの回転軸方向に伸びる複数の筐体冷却フィンと、
    　前記筐体の反負荷側に設けられたモータ制御装置冷却フィンと、
    　前記モータ制御装置冷却フィンの反負荷側に設けられた冷却ファンと、
    　前記モータ制御装置冷却フィンに吹き付けた前記冷却ファンの冷却風を、前記筐体冷却フィンに導く風洞カバーを備え、
    　前記筐体の外周に配置される筐体冷却フィンは、モータの外側からモータ制御装置の外側に渡って設けられているモータ装置。
  11. 　請求項１０に記載のモータ装置において、
    　前記風洞カバーは、前記筐体冷却フィンの、反負荷側の端部まで配置されているモータ装置。
  12. 　請求項１０に記載のモータ装置において、
    　前記モータ制御装置冷却フィンが上下方向および左右方向に設けられているモータ装置。
  13. 　請求項１０に記載のモータ装置において、
    　前記モータ制御装置を構成するパワー半導体のモジュールが、整流ダイオードモジュールとスイッチング半導体モジュールに分かれて、前記モータ制御装置冷却フィンに取り付けられているモータ装置。
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