(57)【要約】【課題】冷却効率と作業効率を向上させることができるインバータ一体型回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１０９と、回転電機１０９のハウジング１２８の外周に配置され制御基板１０４を有するインバータ１１０と、制御基板１０４とハウジング１２８の間に設けられた冷却フィン１０２と、冷却フィン１０２の回転軸ＡＸ方向側において回転電機１０９の径方向に延伸し制御基板１０４を回転電機１０９に電気的に接続する導電体（インバータ側バスバー１０６とモータ用バスバー１０８）と、を有する。【選択図】図１
2020162390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機と、
前記回転電機のハウジングの外周に配置され、制御基板を有するインバータと、
前記制御基板と前記ハウジングの間に設けられた冷却フィンと、
前記冷却フィンの軸方向端部側において前記回転電機の径方向に延伸し前記制御基板を前記回転電機に電気的に接続する導電体と、を有する、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記回転電機が、アキシャルギャップ形回転電機である、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記導電体が、
前記制御基板に電気的に接続されたインバータ側バスバーと、
前記ハウジングの外周から突出し、前記回転電機に電気的に接続されたモータ側バスバーを、有し、
前記インバータ側バスバーと前記モータ側バスバーは電機的に接続されている、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記導電体を覆うカバーをさらに備える、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項５】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記冷却フィンは、前記回転電機の回転軸と平行で、前記ハウジングの周方向に所定の間隔で配列された複数の板により形成され、
前記複数の板により挟まれた空間は、前記回転軸方向に開口を有する流通経路を形成し、
前記開口が形成された前記冷却フィンの側面と前記導電体が対向する、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記導電体を覆うカバーをさらに備え、
前記カバーは、前記開口が形成された前記冷却フィンの前記側面を覆い、
前記冷却フィンの前記側面と対向する前記カバーの対向面が通気性部材により形成されている、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項７】
請求項６に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記カバーは、前記冷却フィンの前記側面と対向する冷却ファンを備える、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項８】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記制御基板に実装される電子部品は、前記制御基板と前記導電体の接続部からの距離が近いほど発熱量が多い、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項９】
請求項３に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記カバーの前記回転電機の方向に開口部が設けられ、
前記導電体は前記開口部を介して前記回転電機に電気的に接続されている、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項１０】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記回転電機が流体機械を駆動する、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項１１】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機において、
前記回転電機の出力軸の反負荷側に冷却ファンが設けられている、
ことを特徴とするインバータ一体型回転電機。
【請求項１２】
請求項１に記載のインバータ一体型回転電機によって駆動される、
ことを特徴とする流体機械。
【請求項１３】
請求項１２に記載の流体機械において、
前記インバータ一体型回転電機と一体化された、
ことを特徴とする流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ一体型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器や自動車向けコンプレッサ等の負荷機械の駆動に回転電機が広く使用されている。特に近年では、回転電機の駆動にインバータを用いることが一般的になってきている。インバータによってモータを制御することにより、回転電機の可変速運転を実現でき、回転電機を効率よく稼働できる。また、これに伴って、小型化のためにモータとインバータを一体化した、インバータ一体型回転電機が開発されている。例えば、特許文献１では、モータの側部にインバータを固定したインバータ一体型モータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７８８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のインバータ一体型モータでは、インバータケースとモータのハウジングの間に熱がこもらないように、インバータケースにおけるハウジング側に冷却フィンが取り付けられている。この冷却フィンには、インバータとモータを接続する配線を引き回すための貫通孔が設けられている。この貫通孔により冷却フィンの面積が減少し冷却機能を低下させている。冷却性能を向上させようとすると冷却フィンを大型化させたり、別の冷却部材を設けなければならず、モータとインバータを一体化して小型化する上では避けられない課題となる。
【０００５】
本発明の目的は、冷却性能を向上させ、小型化を可能とするインバータ一体型回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のインバータ一体型モータは、回転電機と、前記回転電機のハウジングの外周に配置され制御基板を有するインバータと、前記制御基板と前記ハウジングの間に設けられた冷却フィンと、前記冷却フィンの軸方向端部において前記回転電機の径方向に延伸し前記回転電機と前記制御基板を電気的に接続する導電体と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却フィンの軸方向端部から導体を伸ばすことにより冷却フィンの面積を確保でき、冷却効率を向上させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインバータ一体型回転電機を左側（−ｙ側）から見た断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインバータ一体型回転電機を前側（＋ｘ側）から見た概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るインバータの斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る風路形成カバーの斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るインバータ一体型回転電機の左側（−ｙ側）から見た断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る風路形成カバーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明の第１〜第３の実施形態によるインバータ一体型回転電機の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。また、各図面は、互いに直交するｘｙｚ軸により方向を特定し、＋ｘを「前」、−ｘを「後」、＋ｙを「右」、−ｙを「左」、＋ｚを「上」、−ｚを「下」と規定する。
【００１０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るインバータ一体型回転電機を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るインバータ一体型回転電機１００を左側（−ｙ側）から見た断面図である。なお、方向を特定するｘ軸はモータ１０９の回転軸（回転軸心）ＡＸと平行であり、ｙ軸及びｚ軸はそれぞれｘ軸（回転軸方向）と直交している。
【００１１】
図１に示すように、インバータ一体型回転電機１００は、インバータと一体化された回転電機であって、モータ１０９と、モータ１０９のハウジング１２８の外周に配置され、制御基板１０４を有するインバータ１１０と、制御基板１０４とハウジング１２８の間に設けられた冷却フィン１０２と、冷却フィン１０２の外側で制御基板１０４からモータ１０９の回転軸ＡＸ方向に沿って延びて制御基板１０４をモータ１０９に電気的に接続する導電体（インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８）と、を有している。
【００１２】
モータ１０９は、回転軸ＡＸを中心に回転する円盤状のロータ（回転子）１２１と、回転軸ＡＸの軸方向に所定のエアギャップを介してロータ１２１と対向して配置された円環状のステータ（固定子）１２０を、備えたアキシャルギャップ型回転電機である。モータ１０９には、コイル１３０が巻かれたコアメンバ１２２を複数有するステータ１２０と、２つのロータ１２１と、２つのロータ１２１に連結され回転軸ＡＸを中心に回転するシャフト１２５と、ステータ１２０とロータ１２１を収納しステータ１２０を固定するハウジング１２８と、回転軸ＡＸの軸方向におけるハウジング１２８の両端に結合され軸受け１２６を介してシャフト１２５を支持する２つのブラケット１２７が備わっている。
【００１３】
ステータ１２０には、複数のコアメンバ１２２がシャフト１２５を中心として環状に配列されている。各コアメンバ１２２は、回転軸ＡＸの軸方向における両端面が概略台形の柱体であるコア１２９と、コア１２９の側面を被覆する筒状のボビン（図示せず）と、ボビンを介してコア１２９の側面に巻き回されたコイル１３０とを備える。各ロータ１２１は、円盤状のヨーク１２４と、ステータ１２０と対向するヨーク１２４の円盤面上にヨーク１２４の周方向に沿って環状に配置された複数の永久磁石１２３と、を有している。
【００１４】
シャフト１２５は、ブラケット１２７に結合された軸受１２６に回転自在に支持されている。また、ブラケット１２７は、回転軸ＡＸの軸方向におけるハウジング１２８の両端に固定されている。ハウジング１２８の外周面には、コイル１３０と電気的に接続される電力入力端子（図示せず）を備えインバータ１１０を支持する端子台２０１が設けられている。電力入力端子には後述するモータ側バスバー１０８が電気的に接続され端子台２０１に固定されている。
【００１５】
次に、インバータ１１０について説明する。本実施形態に係るインバータ１１０は、インバータ本体１１０ａと風路形成カバー１０７とモータ側バスバー１０８を備え、インバータ本体１１０ａは、インバータケース１０１と、冷却フィン１０２と、パワーモジュール１０３と、制御基板１０４と、交流出力端子１０５と、インバータ側バスバー１０６とで構成される。
【００１６】
インバータ本体１１０ａを構成するパワーモジュール１０３は、電力の変換と制御を行うスイッチング素子をパッケージングした装置である。例えば、三相交流電源等の外部電源（図示せず）から供給される電力の変換を行い、変換電力をモータ１０９に供給する。パワーモジュール１０３内部には、少なくとも上アームを構成する１以上のスイッチング素子と、下アームを構成する１以上のスイッチング素子が配置されている。パワーモジュール１０３に含まれるスイッチング素子からは、スイッチング損失や導通損失による熱が発生する。この発熱量がインバータ１１０ａ内の他の部品よりもが大きいため、パワーモジュール１０３は冷却フィン１０２に近い側の制御基板１０４に実装される。本実施形態においては、インバータケース１０１を介して冷却フィン１０２と接するように配置されている。
【００１７】
制御基板１０４は、パワーモジュール１０３を制御するためのドライバ装置（図示せず）や交流出力端子１０５等が実装された電子基板である。本実施形態では、パワーモジュール１０３によって制御された三相交流が、交流出力端子１０５からモータ１０９に出力される。
【００１８】
交流出力端子１０５は制御基板１０４からモータ１０９へ電力を取り出す端子であり、モータ１０９の電力入力端子（モータ側バスバー１０８がハウジング１２８の端子台２０１に取り付けられた部分）に最も近い制御基板１０４の端部に実装されている。この交流出力端子１０５によって、インバータ側バスバー１０６を固定し制御基板１０４と電気的に接続させている。本実施形態において、制御基板１０４から出力される電力は三相交流であるため、交流出力端子１０５は、３つの端子１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗ（図示せず）により構成されている。交流出力端子１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗのそれぞれには、対応するインバータ側バスバー１０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗが固着具によって固定されている。
【００１９】
図２を用いてバスバー１０６、１０８について説明する。図２は本実施形態に係るインバータ一体型回転電機１００を前側（＋ｘ側）から見た概略図であり、説明のため風路形成カバー１０７は省略している。インバータ側バスバー１０６は板状導体をＬ字状に折り曲げた３個の端子（インバータ側バスバー１０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗ）である。インバータ側バスバー１０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗの一方の端部は、上記のとおり対応する交流出力端子１０５ｕ、１０５ｖ、１０５ｗに固着具により固定されている。そして、他方の端部は、インバータケース１０１の前方（＋ｘ方向）の側面に形成された交流出力端子側開口部１１２ｕ、１１２ｖ、１１２ｗから、前方（＋ｘ方向）に突出した後に、下方（−ｚ方向）に折れ曲げられ、略Ｌ字形状を形成している。
【００２０】
モータ側バスバー１０８は、３個の板状導体の端子（モータ側バスバー１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗ）である。モータ側バスバー１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗは、ハウジング１２８の外周から上方向（＋ｚ軸方向）に突出するように端子台２０１に固定されており、その一方の端部は上述のとおりハウジング１２８の電力入力端子と電気的に接続されている。そして、モータ側バスバー１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗの他方の端部には、ネジ穴２０３ｕ、２０３ｖ、２０３ｗが設けられ、上記のとおり三相交流のそれぞれに対応するインバータ側バスバー１０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗとネジにより電気的かつ機械的に接続されている。したがって、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８は、冷却フィン１０２の回転軸ＡＸ方向端部側においてモータ１０９の径方向に延伸し制御基板１０４をモータ１０９に電気的に接続する。
【００２１】
なお、本実施形態ではモータの固定子巻線とモータ側バスバーとの接続に端子台を用いているが接続方法はこれに限られるものではない。
【００２２】
また、モータ側バスバー１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗは冷却フィン１０２の開口１０２ｄの前方に固定される。そのことにより、モータ側バスバー１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗには、冷却フィン１０２の流通経路を通過して開口１０２ｄを出入りする気体が接触し、モータ側バスバー１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗを冷却することができる。
【００２３】
なお、交流出力端子側開口部１１２ｕ−１１２ｗとインバータ側バスバー１０６ｕ−１０６ｗの間には短絡防止のため隙間を設けることが好ましい。この隙間を樹脂等の絶縁部材によって埋めることによりインバータケース１０１内の密閉性を向上させることができる。
【００２４】
また、バスバー１０６は一定の幅を持った導体であるため、制御基板内の熱はバスバー１０６から空気中へ放熱される。そのため、制御基板１０４に実装された電子部品（図示せず）のうち、バスバー１０６が固定される交流出力端子１０５に近い電子部品ほど冷却の影響が大きい。従って本実施形態では、発熱量の大きな電子部品が交流出力端子１０５により近く配置されるように制御基板１０４上に実装している。このことにより、発熱の大きな電子部品ほどバスバー１０６を介して放熱され、制御基板１０４上に実装された電子部品の発熱を均等化することができ、システムの高信頼化が期待できる。また、パワースイッチング素子１０３で発生する熱の一部は、バスバー１０６を介して放熱することが可能となる。
【００２５】
上述したインバータ本体１１０ａが格納されるインバータケース１０１は、冷却フィン１０２を介してハウジング１２８に固定される。冷却フィン１０２は、制御基板１０４が収容されるインバータケース１０１とハウジング１２８の間に配置され、インバータケース１０１を介してパワーモジュール１０３と制御基板１０４を冷却する。
【００２６】
図３に本実施形態に係るインバータ１１０の斜視図を示す。なお、図３はインバータ１１０の構成する風路形成カバー１０７とモータ側バスバー１０８を省略している。図に示すように、本実施形態に係る冷却フィン１０２は、ｘｙ面と略平行な平板である平板部１０２ａと、平板部１０２ａから下側（−ｚ側）に突出するとともに前後（ｘ軸方向）に延伸する複数の板状の突起が左右方向（ｙ軸方向）に沿って均等の間隔で整列する板状突起部１０２ｂと、板状突起部１０２ｂにおける各突起の先端と接触し板状突起部１０２ｂの下側（−ｚ側）の開口を塞ぐ板状部材である冷却フィン用風路形成カバー１０２ｃとを有する。冷却フィン１０２は、上下（ｚ軸方向）が平板部１０２ａと冷却フィン用風路形成カバー１０２ｃによって、左右（ｙ軸方向）が板状突起部１０２ｂによってそれぞれ塞がれ、前後（ｘ軸方向）は前後方向の両端に位置する開口１０２ｄにより開放される。よって冷却フィン１０２には前後（ｘ軸方向）に流通経路が形成されることとなる。開口１０２ｄが形成された冷却フィン１０２の側面１０２ｅと、導電体（インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８）が対向するように構成されている。インバータ側バスバー１０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗの他方の端部の先端にはネジ穴２０２ｕ、２０２ｖ、２０２ｗがそれぞれ形成され、そのネジ穴２０２ｕ、２０２ｖ、２０２ｗに挿入されるネジ（図示せず）によりモータ側バスバー１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗとインバータ側バスバー１０６ｕ、１０６ｖ、１０６ｗは電気的かつ機械的に接続される。
【００２７】
これらのインバータケース１０１と、冷却フィン１０２と、パワーモジュール１０３と、制御基板１０４と、交流出力端子１０５と、インバータ側バスバー１０６とを組み立てることによりインバータ本体１１０ａが作製される。そして、インバータ本体１１０ａは、モータ側バスバー１０８がハウジング１２８の電力入力端子と電気的に接続し端子台２０１に固定されたバスバー付モータ１０９ａ（図１参照）に取り付けられる。したがって、モータ１０９に組み付ける前にインバータ本体１１０ａを組み立てることができ、インバータ一体回転電機の組立作業効率を向上することができる。
【００２８】
図４に風路形成カバー１０７の斜視図を示す。風路形成カバー１０７は、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８を覆うカバーである。風路形成カバー１０７は、図４に示すように、一方の開口が通気性部材５０２により覆われた角筒状の筐体で、天板１０７ａと、底板１０７ｂと、２枚の側板１０７ｃと、通気性部材５０２により覆われた通気性端面１０７ｄと、開口面１０７ｅと、を有する。底板１０７ｂの開口面１０７ｅ側には、配線用開口部３０１が形成されている。また、通気性端面１０７ｄを覆う通気性部材５０２としては塵埃の混入を防止するためにメッシュフィルタを用いることが好ましい。
【００２９】
そして、風路形成カバー１０７は、交流出力端子側開口部１１２ｕ、１１２ｖ、１１２ｗが形成されたインバータケース１０１の側面（図３参照）と、冷却フィン１０２の開口１０２ｄと、インバータ側バスバー１０６と、モータ側バスバー１０８と、を覆うように、インバータケース１０１と、冷却フィン１０２と、ハウジング１２８の端子台２０１とに、固着具（図示せず）により固定される。
【００３０】
なお、風路形成カバー１０７を端子台２０１に固定した時に、モータ側バスバー１０８は、風路形成カバー１０７の底板１０７ｂに形成された配線用開口部３０１内に位置する。即ち、モータ側バスバー１０８は、配線用開口部３０１を介してハウジング１２８の電力入力端子と電気的に接続する。そのため、風路形成カバー１０７は、モータ側バスバー１０８に接触することなく、インバータ本体１１０ａとバスバー付きモータ１０９ａに取り付けることができる。
【００３１】
また、冷却フィン１０２の開口１０２ｄが形成された側面１０２ｅと、風路形成カバー１０７の通気性部材５０２により覆われた通気性端面１０７ｄとが対向するように、風路形成カバー１０７は固定されている。そのため、風路形成カバー１０７内に導入した流体を冷却フィン１０２の板状突起部１０２ｂが形成する流路に容易に流通させることができる。
【００３２】
次にインバータ一体型回転電機１００の動作について説明する。電気ケーブル（図示せず）により三相交流電源（図示せず）と接続されたインバータ１１０には電力が供給され、パワーモジュール１０３及び制御基板１０４により電力の変換と制御が行われる。インバータ１１０で変換と制御が行われた電力は、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８からなる導電体から、ハウジング１２８の電力入力端子に供給され、モータ１０９を駆動させる。インバータ１１０により電力を変換し制御することで、モータ１０９の回転数とトルクが制御される。そして、シャフト１２５に接続された負荷機械がモータ１０９により駆動される。なお、負荷機械には、スクロール圧縮機やスクリュー圧縮機、送風機、ポンプ等の流体機械が含まれる。
【００３３】
また、シャフト１２５の反負荷側（シャフト１２５におけて負荷機械が接続された端部とは反対側の端部）に、シロッコファン等の冷却ファン（図示せず）が結合させても良い。この冷却ファンがモータ１０９の駆動にともなって回転することで気流が発生するため、冷却フィン１０２の流通経路と風路形成カバー１０７の通気性端面１０７ｄを当該気流が通過するように誘導することにより、冷却フィン１０２とインバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８を冷却することができる。
【００３４】
なお、本実施形態において、インバータ１１０とモータ１０９との電気的接続に、冷却性能を高めるため表面積が大きく熱伝導率の高いバスバーを用いているが、これに限定せず、撚り線（電線）など他の導電体を用いても良い。また、本実施形態において、インバータ１１０を構成する電子部品としてパワーモジュール１０３を用いているが、これに限定せず、１つの機能のみを備えている単純な半導体であるディスクリート素子を用いても良い。
【００３５】
以上のように構成した本実施形態のインバータ一体型モータ１００においては、制御基板１０４と接続するインバータ側バスバー１０６と、モータ１０９の電力入力端子と電気的に接続するモータ側バスバー１０８が、冷却フィン１０２の軸方向端部側においてモータ１０９の径方向にそれぞれが延伸して接続され、モータ１０９とインバータ１１０を電気的に接続している。そのため、インバータ１１０とモータ１０９を繋ぐ配線を引き回すための貫通孔を冷却フィン１０２に設ける必要がなく、冷却フィン１０２は削減されない。したがって、冷却効率を向上させることができる。特に本実施形態で例示したアキシャルギャップ型（アキシャル型）回転電機のように扁平なモータではその回転軸方向の長さがラジアル型回転電機に比して非常に短く冷却フィンの設置可能領域が限定されるため、特許文献１のような貫通孔による冷却フィンの減少がモータ性能に与える影響が大きい傾向があるが、本実施形態の構成によれば冷却フィンの設置可能領域を有効利用でき、貫通孔により冷却フィンの冷却性能が低下することを防止できる。また、インバータ１１０とモータ１０９を繋ぐ配線を貫通孔に引き回す作業が不要になるのでモータ１０９に対するインバータ１１０の据え付け作業が容易になり作業効率を飛躍的に向上できる。したがって、本実施形態によればインバータ一体型回転電機の冷却効率と作業効率の双方を向上させることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、インバータ１１０とモータ１０９を電気的に接続するに際して、制御基板１０４に電気的に接続されたインバータ側バスバー１０６と、モータ１０９に電気的に接続されたモータ側バスバー１０８とを利用している。一般的な導線（配線）に比して表面積が大きく熱伝導率の高いバスバー１０６，１０８をインバータ１１０とモータ１０９の接続に用いるため、外気による直接的な冷却が難しい複数の電子部品を搭載したインバータケース１０１内の制御基板１０４及び基板に実装された部品(パワーモジュール１０３等)を効率良く冷却できる。また同様にモータ１０９をバスバー１０６，１０８により冷却することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８をネジにより接続するだけでモータ１０９とインバータ１１０を電気的に接続することができる。そのため、インバータ１１０とモータ１０９を繋ぐ配線の引き回し作業や接続作業の効率を向上させることができる。また、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８のネジ穴２０３同士の位置を合わせるだけでモータ１０９（ハウジング１２８）に対するインバータ１１０の位置合わせ作業（即ち前後方向及び左右方向における位置合わせ）が容易になるため、この観点からも作業効率を向上できる。したがって、本実施形態によればインバータ一体型モータ１００を組み立てる作業効率を向上させることができる。
【００３８】
また、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８は風路形成カバー１０７により覆われている。したがって、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８は露出が防止され、安全性を確保できる。また、風路形成カバー１０７にはモータ１０９側に配線用開口部３０１が設けられ、モータ側バスバー１０８をハウジング１２８の端子台２０１に固定したときに、モータ側バスバー１０８は、風路形成カバー１０７の底板１０７ｂに形成された配線用開口部３０１内に位置する。即ちモータ側バスバー１０８は、配線用開口部３０１を介してハウジング１２８の電力入力端子と電気的に接続している。そのため、風路形成カバー１０７はモータ側バスバー１０８に接触することがなく、安全性を確保できる。また、風路形成カバー１０７の通気性端面１０７ｄが通気部材５０２により形成されている。そのため、風路形成カバー１０７により覆われている冷却フィン１０２とインバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８に送風することができる。したがって、冷却効率を向上させることができる。
【００３９】
また、冷却フィン１０２の流通経路の開口１０２ｄが形成された側面１０２ｅと、制御基板１０４と接続するインバータ側バスバー１０６及びモータ１０９の電力入力端子と電気的に接続するモータ側バスバー１０８が、対向するように配置されている。そのため、冷却フィン１０２の流通経路を通過し開口１０２ｄを出入りする気流により、インバータ側バスバー１０６及びモータ側バスバー１０８を冷却することができる。
【００４０】
また、制御基板１０４に実装された電子部品は、インバータ側バスバー１０６と接続する交流出力端子１０５に近いほど発熱量が多くなっている。そのため、発熱の大きな電子部品ほど交流出力端子１０５を介してインバータ側バスバー１０６により冷却され、制御基板１０４に実装された電子部品の発熱を均等化することができ、システムの高信頼化が期待できる。
【００４１】
また、モータ１０９は流体機械を駆動する。そのため、流体機械により発生する流体の作動を冷却フィン１０２やインバータ側バスバー１０６、モータ側バスバー１０８等の冷却構造に活用でき、冷却効率を向上させることができる。また、シャフト１２５の反負荷側に、シロッコファン等の冷却ファンが設けられている。そのため、モータ１０９が駆動すると冷却ファンが回転して気流が発生するため、冷却フィン１０２の流通経路と風路形成カバー１０７の通気性端面１０７ｄを当該気流が通過するように誘導することにより、冷却フィン１０２とインバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８を冷却することができる。したがって、冷却効率を向上させることができる。
【００４２】
次に、本実施形態のインバータ一体型回転電機１００の組立方法について説明する。即ち、本実施形態のインバータ一体型回転電機１００の組立方法は、インバータ１１０の制御基板１０４とモータ１０９のハウジング１２８の間に冷却フィン１０２が位置するようにインバータ１１０をハウジング１２８の外周に取り付け、制御基板１０４に電機的に接続され冷却フィン１０２の回転軸ＡＸ方向端部側においてモータ１０９の径方向に延伸するインバータ側バスバー１０６と、ハウジング１２８から突出しモータ１０９に電機的に接続されたモータ側バスバー１０８とを電機的に接続し、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８を覆う風路形成カバー１０７を取り付ける、ことを特徴とする。
【００４３】
具体的には、インバータ一体型回転電機１００を組み立てる前に、モータ側バスバー１０８をモータ１０９のハウジング１２８の外周側面に備わる電力入力端子と電気的に接続し端子台２０１に固定して、バスバー付きモータ１０９ａを作製する。また、インバータケース１０１と、冷却フィン１０２と、パワーモジュール１０３と、制御基板１０４と、交流出力端子１０５と、インバータ側バスバー１０６と、を組み立てて、インバータ本体１１０ａを作製する。なお、インバータ本体１１０ａはインバータ１１０から風路形成カバー１０７とモータ側バスバー１０８を取り除いた部品である。
【００４４】
そして、バスバー付きモータ１０９ａの端子台２０１にインバータ本体１１０ａを取り付けた後に、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８を接続する。インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８の接続方法には、インバータ側バスバー１０６ｕのネジ穴２０２ｕとモータ側バスバー１０８ｕのネジ穴２０３ｕにネジにより接続し、インバータ側バスバー１０６ｖのネジ穴２０２ｖとモータ側バスバー１０８ｖのネジ穴２０３ｖにネジにより接続し、インバータ側バスバー１０６ｗのネジ穴２０２ｗとモータ側バスバー１０８ｗのネジ穴２０３ｗにネジにより接続する方法が用いられる。そして、風路形成カバー１０７をバスバー付きモータ１０９ａとインバータ本体１１０ａに取り付けることにより、インバータ一体型回転電機１００を組み立てることができる。
【００４５】
本実施形態のインバータ一体型回転電機１００の組立方法によれば、インバータ１１０とモータ１０９を繋ぐ配線を貫通孔に引き回す作業をすることなくモータ１０９とインバータ１１０を接続することができる。また、インバータ一体型回転電機１００を組み立てる前に、バスバー付きモータ１０９ａとインバータ本体１１０ａのそれぞれを組立ておくことができる。そのため、インバータ一体型回転電機１００の組立作業は、インバータ本体１１０ａとバスバー付きモータ１０９ａの取り付け作業と、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８をネジにより接続する作業と、風路形成カバー１０７の取り付け作業となり、作業性を向上することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るインバータ一体型回転電機を説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態に係るインバータ一体型回転電機の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
図５は、第２の実施形態に係るインバータ一体型回転電機の左側（−ｙ側）から見た断面図である。本発明の第２実施形態に係るインバータ一体型回転電機２００は、風路形成カバー２０７が冷却ファン６０１を備えている点で第１実施形態に係るインバータ一体型回転電機１００と異なる。
【００４８】
冷却ファン６０１は、開口１０２ｄ（図３参照）が形成された冷却フィン１０２の側面１０２ｅと対向するように、風路形成カバー２０７のインバータ１１０と反対側となる前方（＋ｘ方向）に配置され、冷却フィン１０２の流通経路に気流が流れるように動作する。冷却ファン６０１を駆動する電力は、インバータケース１０１に設けた交流出力端子側開口部１１２から冷却ファン６０１用の電線を引き出してインバータ１１０から供給される。なお、冷却ファン６０１を駆動する電力は、外部から供給されても良く、例えば、冷却ファン６０１にＡＣファンを使用してＡＣ電源から電力を供給しても良い。
【００４９】
図６は、第２実施形態に係るインバータ一体型回転電機２００の風路形成カバー２０７の斜視図である。図６に示すように、冷却ファン６０１は、風路形成カバー２０７の底板２０７ｂの左右方向（ｙ軸方向）の中央で前後方向（ｘ軸方向）が通気性端面１０７ｄ側に配置され、配線用開口部３０１から冷却ファン６０１がはみ出ていないように構成されている。そのため、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８に冷却ファン６０１が干渉しない構造となっている。また、インバータ一体回転電機２００の組立前に冷却ファン６０１を風路形成カバー２０７に取り付けておくことで、インバータ一体回転電機２００の組立時の作業の工数は増加しない。
【００５０】
また、冷却ファン６０１により冷却フィン１０２の開口１０２ｄへ効率よく送風できるように、インバータケース１０１と冷却フィン１０２に風路形成カバー２０７を隙間無く取り付けられることが好ましい。なお、図６において、冷却ファン６０１が１個の構成例を示したがこれに限定せず、２個以上の構成としても良い。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、冷却ファン６０１によって冷却フィン１０２の流通経路に送風することにより、パワーモジュール１０３の冷却効率を向上できる。また、インバータ側バスバー１０６とモータ側バスバー１０８の正面に冷却ファン６０１を配置できるため、制御基板１０４に実装される電子部品とモータ１０９の冷却効率を向上できる。
【００５２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るインバータ一体型回転電機を説明する。本実施形態係るインバータ一体型回転電機３００は、スクロール圧縮機と一体化されている。スクロール圧縮機には圧縮した空気を冷却するための冷却ファンが備わっている。この冷却ファンをインバータ１１０の冷却に活用することによって、冷却効率を向上させ、製造コストを低下させることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、スクロール圧縮機と一体化させる実施形態を示したが、スクリュー圧縮機等の他の流体機械と一体化してもよい。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、インバータ一体型回転電機を流体機械と一体化し、小型化や低コスト化が可能となる。
【００５５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００５６】
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
【００５７】
モータ１０９に２つのロータを備える所謂ダブルロータ型のアキシャルギャップ型回転電機を用いた例を示したが、他の形態に係るモータを用いてもよい。例えば、１つのロータを備える所謂シングルロータ型アキシャルギャップ型回転電機を用いてもよく、ラジアルギャップ型モータを用いてもよい。また、モータ以外の発電機に適用することもできる。
【００５８】
また、インバータケース１０１と冷却フィン１０２が別体である例を示したが、インバータケース１０１と冷却フィン１０２が一体化されていても良い。また、インバータケース１０１は下側（−ｚ側）だけでなく上側（＋ｚ側）、後側（−ｘ側）、右側（＋ｙ側）や左側（−ｙ側）に冷却フィンを備えても良い。また、外部電源に三相交流電源を用いた例を示したが、異なる位相数の交流電源を用いても良い。また、インバータ一体型回転電機を駆動する電力が三相交流である例を示したが、異なる位相数の電力により駆動されるインバータ一体型回転電機に用いても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００…回転電機、１０１…インバータケース、１０２…冷却フィン、１０３…パワーモジュール、１０４…制御基板、１０５…交流出力端子、１０６…インバータ側バスバー、１０７、２０７…風路形成カバー、１０８…モータ側バスバー、１０９…モータ、１１０…インバータ、１１２…交流出力端子側開口部、１２８…ハウジング、２０１…モータ端子台、２０２、２０３…ネジ穴、３０１…配線用開口部、６０１…冷却ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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