(57)【要約】【課題】インバータ部品の冷却性を低下させることなく、小型化を実現すること。【解決手段】回転電機１０の軸方向に位置するハウジング１１の端壁１１ａの外側に、インバータ部品を収容したインバータケース１９を固定する。そして、インバータケース１９の底板部２１におけるインバータケース１９の外側には冷却フィン２８を配置する。一方で、底板部２１におけるインバータケース１９の内側には、ハウジング１１の端壁１１ａの方向に凹み、インバータ部品としてコンデンサ２６を収容する収容凹部２５を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機と、前記回転電機の軸方向に位置するハウジングの端壁の外側に固定されるとともにインバータ部品が収容されるインバータケースと、を備えたインバータ一体型回転電機であって、
前記インバータケースは、前記ハウジングの前記端壁に対向するとともに前記インバータ部品を冷却するヒートシンクを構成する金属板部を有し、
前記金属板部における前記インバータケースの外側には冷却フィンが配置されている一方で、前記金属板部における前記インバータケースの内側には前記ハウジングの前記端壁の方向に凹み、前記インバータ部品としてコンデンサを収容する収容凹部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】
前記冷却フィンは、前記回転電機の回転軸中心から離れた偏心位置を中心として放射状に延びている請求項１に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項３】
前記金属板部の外側には、内側に前記収容凹部が位置するとともに前記端壁の方向に突出する突出部を有する請求項２に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項４】
各冷却フィンは、前記偏心位置から最も離間した端部に向かって延びる方向が前記突出部と交差しないように延びている請求項３に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項５】
前記突出部において前記ハウジングの前記端壁に対向する壁部には冷却フィンが配置されている請求項３に記載のインバータ一体型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のハウジングにインバータ装置を収容したインバータケースを固定したインバータ一体型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ一体型回転電機としては、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１のインバータ一体型回転電機では、回転電機の軸方向にインバータ装置を収容したインバータケースが固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、インバータケースは、収容するインバータ部品の体格によってサイズが決まることから、体格の大きいインバータ部品を収容する場合には大型化してしまう。その結果、回転電機の軸方向にインバータケースを固定する場合には、インバータ一体型回転電機の体格も大型化してしまう。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、インバータ部品の冷却性を低下させることなく、小型化を実現でき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】
上記課題を解決するインバータ一体型回転電機は、回転電機と、前記回転電機の軸方向に位置するハウジングの端壁の外側に固定されるとともにインバータ部品が収容されるインバータケースと、を備えたインバータ一体型回転電機であって、前記インバータケースは、前記ハウジングの前記端壁に対向するとともに前記インバータ部品を冷却するヒートシンクを構成する金属板部を有し、前記金属板部における前記インバータケースの外側には冷却フィンが配置されている一方で、前記金属板部における前記インバータケースの内側には前記ハウジングの前記端壁の方向に凹み、前記インバータ部品としてコンデンサを収容する収容凹部を有する。
【０００７】
これによれば、インバータケースを構成する金属板部の内側に収容凹部を有することで、インバータケースの収納スペースをハウジングから離間する方向へ拡張することなく、インバータ部品を収容させることができる。そして、収容凹部にはインバータ部品の中でも比較的発熱量が少ないコンデンサを収容することで、金属板部による冷却性を低下させることがない。したがって、インバータ部品の冷却性を低下させることなく、小型化を実現できる。
【０００８】
上記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中心から離れた偏心位置を中心として放射状に延びていることが好ましい。これによれば、金属板部の収容凹部によって冷却フィンの間を流れる冷媒の流れを阻害させることがなく、インバータ部品の冷却性を低下させることがない。
【０００９】
上記インバータ一体型回転電機において、前記金属板部の外側には、内側に前記収容凹部が位置するとともに前記端壁の方向に突出する突出部を有している。これによれば、突出部によって冷却フィンにおける冷媒の導入部分を閉塞したり、導入部分を小さくしたりしてしまうことがない。このため、インバータ部品の冷却性を低下させることがない。
【００１０】
上記インバータ一体型回転電機において、各冷却フィンは、前記偏心位置から最も離間した端部に向かって延びる方向が前記突出部と交差しないように延びていることが好ましい。これによれば、金属板部の収容凹部によって冷却フィンの間を流れる冷媒の流れを阻害させることがなく、インバータ部品の冷却性を低下させることがない。
【００１１】
上記インバータ一体型回転電機において、前記突出部において前記ハウジングの前記端壁に対向する壁部には冷却フィンが配置されていても良い。これによれば、インバータ部品の冷却性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インバータ部品の冷却性を低下させることなく、小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】インバータ一体型回転電機を示す一部破断断面図。
【図２】インバータケースの底板部を示す正面図。
【図３】比較例の底板部を示す正面図。
【図４】別例の底板部を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、インバータ一体型回転電機を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、インバータ一体型回転電機の回転電機１０は、ハウジング１１の内周面に固着された固定子１２と、ハウジング１１の軸支部１３に軸受１４を介して回転可能に支持された回転軸１５と、回転軸１５の外周面に固着された回転子１６と、を有する。また、回転子１６の軸方向の端面１６ａには、ファン１７が固着されている。ファン１７は、回転軸１５の回転により、回転子１６と一体回転する。
【００１５】
回転電機１０の軸方向に位置するハウジング１１の端壁１１ａの外側には、各種のインバータ部品を収容するインバータケース１９が固定されている。インバータケース１９は、金属製の蓋板部２０と、インバータ部品を冷却するヒートシンクを構成する金属板部としての金属製の底板部２１と、を有する。インバータケース１９は、底板部２１の外側をハウジング１１の端壁１１ａに対向させた状態でハウジング１１に固定されている。そして、底板部２１は、インバータケース１９に収容されたインバータ部品を冷却する冷却器として機能する。
【００１６】
底板部２１の内側には、スイッチング素子などの電子部品を実装した基板２２などの比較的発熱量が多いインバータ部品を取り付ける第１取付部２３と、第１取付部２３に連設されるとともにインバータケース１９の外側に向かって凹んだ第２取付部２４と、を有する。そして、インバータケース１９の内部には、第２取付部２４によってインバータ部品の収容凹部２５が形成されている。収容凹部２５は、ハウジング１１の端壁１１ａの方向に凹んでいる。収容凹部２５には、インバータ部品として比較的発熱量が少ないコンデンサ２６が収容されている。
【００１７】
底板部２１の外側には、内側に収容凹部２５が位置するとともに、ハウジング１１の端壁１１ａの方向に突出する突出部２７を有する。また、底板部２１の外側には、第１取付部２３に対応する位置に冷却フィン２８を有する。この実施形態において冷却フィン２８は、ストレートフィンである。そして、冷却フィン２８は、インバータケース１９に収容されるインバータ部品を冷却するヒートシンクとして機能する底板部２１の表面積を大きくしている。また、ハウジング１１の端壁１１ａには、ハウジング１１の内部に冷媒である外気を取り込む取込口２９が形成されている。取込口２９は、冷却フィン２８において底板部２１の外縁に位置する端部２８ａとは反対側の端部２８ｂの近傍に位置している。
【００１８】
上記構成により、この実施形態のインバータ一体型回転電機は、回転軸１５の軸方向に沿って回転電機１０とインバータ部品を収容したインバータケース１９とが並列されており、回転電機１０とインバータケース１９との間に冷却フィン２８が配置されている。
【００１９】
図２に示すように、突出部２７は、収容凹部２５の底に位置する平坦壁２７ａと、底板部２１の外縁の一部に沿って立設した外側壁２７ｂと、外側壁２７ｂに連接されるとともに回転電機１０の回転軸１５の径方向に沿って延びる内側壁２７ｃを有する。平坦壁２７ａは、インバータケース１９をハウジング１１に固定した状態において、端壁１１ａに対向する壁部である。底板部２１の外側において突出部２７の占有面積は、その他の領域の面積に比して小さく、かつ底板部２１を２等分した領域の面積よりも小さい。
【００２０】
また、底板部２１の外側には、突出部２７を除く領域に複数の冷却フィン２８が配置されている。この実施形態において冷却フィン２８は、回転電機１０の回転軸中心３０から離れた偏心位置３１を中心として放射状に延びている。偏心位置３１は、図２に示すように底板部２１を、回転軸中心３０を通り直交する２本の仮想中心線Ｌ１，Ｌ２で４等分したときに、突出部２７の内側壁２７ｃと交差する仮想中心線Ｌ２上に位置する。また、この実施形態において偏心位置３１は、突出部２７の内側壁２７ｃと仮想中心線Ｌ２の交差点に位置する。つまり、偏心位置３１は、回転軸１５の径方向に沿って内側壁２７ｃを２等分したときの内側壁２７ｃの中心に位置している。
【００２１】
放射状に延びる各冷却フィン２８は、これらの冷却フィン２８の延びる方向に沿う仮想直線Ｌ３が偏心位置３１に収束する。また、各冷却フィン２８において偏心位置３１から最も離間した端部２８ａは、底板部２１の外縁に位置している。そして、各冷却フィン２８は、偏心位置３１から端部２８ａに向かって延びる方向が突出部２７に交差しないように延びている。これにより、各冷却フィン２８は、その端部２８ａが突出部２７の内側壁２７ｃに干渉していない。
【００２２】
また、各冷却フィン２８は、回転軸１５の周方向に所定の間隔をあけて配置されている。そして、各冷却フィン２８は、偏心位置３１を中心としていることにより、隣り合う冷却フィン２８間の距離が、端部２８ａから偏心位置３１に最も近い端部２８ｂとの間において同程度とされる。つまり、隣り合う冷却フィン２８の間の距離は、幅狭する割合が小さくなっている。
【００２３】
次に、インバータ一体型回転電機の作用を説明する。
この実施形態では、インバータケース１９の底板部２１の一部に収容凹部２５を形成し、その収容凹部２５にインバータ部品の中でも体格が大きいコンデンサ２６を収容している。このため、底板部２１の内側全面を例えば平坦な面としてコンデンサ２６などのインバータ部品を取り付ける場合に比して、ハウジング１１の方向へインバータケース１９の収容スペースを配置できる。その結果、インバータケース１９の収容スペースを回転電機１０の軸方向に沿ってハウジング１１から離間する方向へ拡張することなく、インバータ部品を収容できる。
【００２４】
また、コンデンサ２６は、スイッチング素子などの電子部品に比べて発熱量が少ないので、突出部２７の平坦壁２７ａに冷却フィン２８が配置されていなくても、底板部２１によって十分な冷却性が得られる。一方、スイッチング素子などの電子部品が配置されている部位には、冷却フィン２８が配置されているので、底板部２１と冷却フィン２８によって十分な冷却性が得られる。
【００２５】
そして、回転電機１０は、回転子１６の回転に伴ってファン１７が回転駆動されることによってハウジング１１内が負圧になる。このため、ハウジング１１内には、図１に実線の矢印で示すように、取込口２９を介して外気が取り込まれる。外気は、各冷却フィン２８の端部２８ａの間に位置する導入部分としての開口から流入し、冷却フィン２８に沿って取込口２９に導かれる。このとき、インバータケース１９に収容されたインバータ部品からヒートシンクとして機能する底板部２１及び各冷却フィン２８に伝達された熱が外気に放熱される結果、インバータ部品が冷却される。また、取込口２９を介してハウジング１１内に取り込まれた外気は、ハウジング１１の図示しない排気口からハウジング１１外へ排気される。
【００２６】
図３は、底板部２１の外側に、回転軸中心３０を中心として冷却フィン２８を放射状に延ばした構成を例示している。この場合、図中に二点鎖線で囲んだ領域３２，３３に位置する冷却フィン２８は、回転軸中心３０から端部２８ａに向かって延びる方向が突出部２７に交差するように延びている。このため、領域３２，３３に位置する冷却フィン２８は、隣り合う冷却フィン２８の端部２８ａの間の開口が小さい、又は突出部２７の内側壁２７ｃで閉塞されてしまう。これにより、外気の取り込み量が少なくなり、冷却性が低下する。
【００２７】
しかし、この実施形態において冷却フィン２８は、図２に示すように、偏心位置３１を中心として放射状に延びている。このため、隣り合う冷却フィン２８の端部２８ａの間の開口は、十分に広く、突出部２７の内側壁２７ｃで閉塞されることがない。これにより、外気の取り込み量を十分に確保できる。
【００２８】
なお、実施形態のインバータ一体型回転電機は、回転電機１０を電動機として機能させても良い。この場合、外部供給される直流電力をインバータで交流電力に変換し、その交流電力で回転子１６を回転駆動させることによって回転軸１５に連結された装置に動力を与えても良い。また、実施形態のインバータ一体型回転電機は、回転電機１０を発電機として機能させても良い。この場合、回転軸１５に連結された装置からの動力を受けて回転子１６が回転駆動されることによって交流電圧を誘起させ、発電した交流電力をインバータで直流電力に変換してバッテリなどの蓄電装置に充電させても良い。そして、このようなインバータ一体型回転電機は、例えばハイブリッド自動車などの車両に搭載しても良い。
【００２９】
したがって、この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）底板部２１の内側に収容凹部２５を有することで、インバータケース１９の収容スペースをハウジング１１から離間する方向へ拡張することなく、インバータ部品を収容させることができる。その結果、インバータ一体型回転電機の小型化を実現できる。
【００３０】
（２）そして、収容凹部２５には、コンデンサ２６を収容することで、収容凹部２５に対応する底板部２１の外側に冷却フィン２８を配置していなくても、冷却性を低下させることがない。したがって、インバータ部品の冷却性を低下させない。
【００３１】
（３）偏心位置３１を中心として冷却フィン２８を放射状に延ばしているので、底板部２１の収容凹部２５によって冷却フィン２８の間を流れる冷媒としての外気の流れを阻害させることがなく、インバータ部品の冷却性を低下させることがない。
【００３２】
（４）また、偏心位置３１を中心として冷却フィン２８を放射状に延ばしているので、突出部２７によって冷却フィン２８における外気の導入部分を閉塞したり、導入部分を小さくしたりしてしまうことがない。このため、インバータ部品の冷却性を低下させることがない。
【００３３】
（５）また、偏心位置３１から冷却フィン２８の端部２８ａに向かって延びる方向を突出部２７に交差させないように冷却フィン２８を配置している。これにより、突出部２７によって冷却フィン２８の間を流れる外気の流れを阻害させることがなく、インバータ部品の冷却性を低下させることがない。
【００３４】
（６）偏心位置３１を中心として冷却フィン２８を放射状に延ばしているので、隣り合う冷却フィン２８間の距離が、端部２８ａ，２８ｂとの間において同程度とされる。このため、冷却フィン２８の間を流通する外気の圧力損失が少なく、インバータ部品の冷却性を低下させることがない。
【００３５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図４に示すように、突出部２７の平坦壁２７ａにも冷却フィン３４を配置しても良い。この場合の冷却フィン３４は、実施形態の冷却フィン２８と同様に、偏心位置３１を中心として放射状に延びている。この構成によれば、収容凹部２５に対応する位置の冷却性を向上させることができる。
【００３６】
○  冷却フィン２８や冷却フィン３４は、波状のフィンでも良い。このような波状のフィンでも、これらのフィンは偏心位置３１を中心として放射状に延びていることになる。また、仮想直線Ｌ３も偏心位置３１に収束する。この構成によれば、底板部２１の表面積をストレートフィンよりも大きくすることができ、冷却性を向上させることができる。
【００３７】
○  また、底板部２１に配置する冷却フィンとして、ストレートフィンと波状のフィンを混在させても良い。例えば、特に発熱量が多いインバータ部品の配置部位には波状フィンを配置させても良い。
【００３８】
○  冷却フィン２８，３４の隣り合う冷却フィンの間隔は、適宜変更できる。均等な間隔でも良いし、不均等な間隔でも良い。
○  偏心位置３１を変更しても良い。例えば、偏心位置３１は、実施形態の偏心位置３１よりも回転軸中心３０寄りに位置しても良いし、回転軸中心３０から離間させて位置しても良い。なお、偏心位置３１を回転軸中心３０寄りに位置した場合でも、隣り合う冷却フィン２８の端部２８ａの間の開口が突出部２７によって閉塞されず、十分な開口面積を確保できれば良い。
【符号の説明】
【００３９】
１０…回転電機、１１…ハウジング、１１ａ…端壁、１９…インバータケース、２０…蓋板部、２１…底板部、２２…基板、２５…収容凹部、２６…コンデンサ、２７…突出部、２８，３４…冷却フィン、２８ａ…端部、２７ａ…平坦壁、３０…回転軸中心、３１…偏心位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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