(57)【要約】【課題】電解コンデンサの長寿命化を図ることができるインバータユニットを提供する。【解決手段】インバータユニット３は、インバータ要素４１と、基板４２と、インバータ取り付け部材２３と、電解コンデンサ４１Ａとインバータ取り付け部材２３の内面２３ａとの間に配置された熱電変換素子５０と、熱電変換素子５０に電気的に接続され、熱電変換素子５０に電力を供給する電源装置５１と、電源装置５１に電気的に接続され、電源装置５１の動作を制御する制御装置５５とを備える。熱電変換素子５０は、電解コンデンサ４１Ａに接触する一方の面５０ａと、一方の面５０ａの反対側に位置し、インバータ取り付け部材２３の内面２３ａに接触する反対側の面５０ｂとを有している。制御装置５５は、電源装置５１から熱電変換素子５０に電力を供給させて、電解コンデンサ４１Ａの熱をインバータ取り付け部材２３に伝達させる。【選択図】図１
2019146396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサを含むインバータ要素と、
前記インバータ要素が実装された基板と、
前記基板が取り付けられたインバータ取り付け部材と、
前記電解コンデンサと前記インバータ取り付け部材の内面との間に配置された熱電変換素子と、
前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、
前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記インバータ取り付け部材の内面に接触する反対側の面とを有しており、
前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させることを特徴とするインバータユニット。
【請求項２】
前記インバータユニットは、前記電解コンデンサに隣接して配置された温度センサを備えており、
前記制御装置は、
前記温度センサによって検出された温度を監視し、
前記温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させることを特徴とする請求項１に記載のインバータユニット。
【請求項３】
前記インバータユニットは、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させる第１電流方向と前記インバータ取り付け部材の熱を前記電解コンデンサに伝達させる第２電流方向との間で切り替えるスイッチ部を備えており、
前記制御装置は、
前記温度が前記冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第１電流方向に切り替え、
前記温度が前記冷却開始しきい値よりも小さな加熱開始しきい値以下である場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第２電流方向に切り替えることを特徴とする請求項２に記載のインバータユニット。
【請求項４】
前記基板は、前記インバータ取り付け部材の内面と平行に配置されており、かつ前記電解コンデンサが挿入可能な大きさを有する挿入孔を有しており、
前記電解コンデンサは、前記電解コンデンサの底面が前記熱電変換素子を介して前記インバータ取り付け部材の内面と対向するように、前記挿入孔に挿入されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインバータユニット。
【請求項５】
電解コンデンサを含むインバータ要素と、
前記インバータ要素が実装された基板と、
前記基板が取り付けられたインバータ取り付け部材と、
前記インバータ取り付け部材の内面に接触し、前記電解コンデンサを収容するコンデンサケースと、
前記コンデンサケースの内面に貼り付けられた熱電変換素子と、
前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、
前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記コンデンサケースの内面に接触する反対側の面とを有しており、
前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させることを特徴とするインバータユニット。
【請求項６】
前記インバータユニットは、前記コンデンサケースに隣接して配置された温度センサを備えており、
前記制御装置は、
前記温度センサによって検出された温度を監視し、
前記温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させることを特徴とする請求項５に記載のインバータユニット。
【請求項７】
前記インバータユニットは、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させる第１電流方向と前記コンデンサケースの熱を前記電解コンデンサに伝達させる第２電流方向との間で切り替えるスイッチ部を備えており、
前記制御装置は、
前記温度が前記冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第１電流方向に切り替え、
前記温度が前記冷却開始しきい値よりも小さな加熱開始しきい値以下である場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第２電流方向に切り替えることを特徴とする請求項６に記載のインバータユニット。
【請求項８】
前記基板は、前記インバータ取り付け部材の内面と平行に配置されており、かつ前記コンデンサケースが挿入可能な大きさを有する挿入孔を有しており、
前記コンデンサケースは、前記電解コンデンサの底面が前記コンデンサケースを介して前記インバータ取り付け部材の内面と対向するように、前記挿入孔に挿入されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のインバータユニット。
【請求項９】
駆動軸と、
前記駆動軸を回転させる回転子および固定子を備えるモータと、
前記モータを収容するモータケーシングと、
前記モータの回転速度を制御するためのインバータユニットとを備え、
前記インバータユニットは、
電解コンデンサを含むインバータ要素と、
前記インバータ要素が実装された基板と、
前記モータケーシングに接続されたインバータフレームの開口端を閉じ、かつ前記基板が取り付けられるインバータ取り付け部材と、
前記電解コンデンサと前記インバータ取り付け部材の内面との間に配置された熱電変換素子と、
前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、
前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備えており、
前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記インバータ取り付け部材の内面に接触する反対側の面とを有しており、
前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させることを特徴とする電動機組立体。
【請求項１０】
駆動軸と、
前記駆動軸を回転させる回転子および固定子を備えるモータと、
前記モータを収容するモータケーシングと、
前記モータの回転速度を制御するためのインバータユニットとを備え、
前記インバータユニットは、
電解コンデンサを含むインバータ要素と、
前記インバータ要素が実装された基板と、
前記モータケーシングに接続されたインバータフレームの開口端を閉じ、かつ前記基板が取り付けられるインバータ取り付け部材と、
前記インバータ取り付け部材の内面に接触し、前記電解コンデンサを収容するコンデンサケースと、
前記コンデンサケースの内面に貼り付けられた熱電変換素子と、
前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、
前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備えており、
前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記コンデンサケースの内面に接触する反対側の面とを有しており、
前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させることを特徴とする電動機組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータユニットおよび該インバータユニットを備えた電動機組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転速度を制御するインバータが知られている。インバータは、パワー素子（例えば、ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および電解コンデンサなどの多数の要素から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９８３８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１９４０１号公報
【特許文献３】特開平９−８４３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータのインバータ駆動の際に動作するパワー素子およびパワー素子とともに動作する電解コンデンサは発熱源であるため、インバータが駆動されると、パワー素子の温度および電解コンデンサの温度は高くなる。一般的に、電解コンデンサには、電解コンデンサの温度が１０℃低下すると、電解コンデンサの寿命が２倍となる法則（１０℃２倍則）、所謂、アレニウスの法則が適用される。したがって、電解コンデンサの温度が低下されれば、電解コンデンサの長寿命が期待される。
【０００５】
そこで、本発明は、電解コンデンサの長寿命化を図ることができるインバータユニットを提供することを目的とする。本発明は、該インバータユニットを備えた電動機組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様は、電解コンデンサを含むインバータ要素と、前記インバータ要素が実装された基板と、前記基板が取り付けられたインバータ取り付け部材と、前記電解コンデンサと前記インバータ取り付け部材の内面との間に配置された熱電変換素子と、前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記インバータ取り付け部材の内面に接触する反対側の面とを有しており、前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させることを特徴とするインバータユニットである。
【０００７】
好ましい態様は、前記インバータユニットは、前記電解コンデンサに隣接して配置された温度センサを備えており、前記制御装置は、前記温度センサによって検出された温度を監視し、前記温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記インバータユニットは、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させる第１電流方向と前記インバータ取り付け部材の熱を前記電解コンデンサに伝達させる第２電流方向との間で切り替えるスイッチ部を備えており、前記制御装置は、前記温度が前記冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第１電流方向に切り替え、前記温度が前記冷却開始しきい値よりも小さな加熱開始しきい値以下である場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第２電流方向に切り替えることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板は、前記インバータ取り付け部材の内面と平行に配置されており、かつ前記電解コンデンサが挿入可能な大きさを有する挿入孔を有しており、前記電解コンデンサは、前記電解コンデンサの底面が前記熱電変換素子を介して前記インバータ取り付け部材の内面と対向するように、前記挿入孔に挿入されていることを特徴とする。
【０００８】
他の態様は、電解コンデンサを含むインバータ要素と、前記インバータ要素が実装された基板と、前記基板が取り付けられたインバータ取り付け部材と、前記インバータ取り付け部材の内面に接触し、前記電解コンデンサを収容するコンデンサケースと、前記コンデンサケースの内面に貼り付けられた熱電変換素子と、前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記コンデンサケースの内面に接触する反対側の面とを有しており、前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させることを特徴とするインバータユニットである。
【０００９】
好ましい態様は、前記インバータユニットは、前記コンデンサケースに隣接して配置された温度センサを備えており、前記制御装置は、前記温度センサによって検出された温度を監視し、前記温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記インバータユニットは、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させる第１電流方向と前記コンデンサケースの熱を前記電解コンデンサに伝達させる第２電流方向との間で切り替えるスイッチ部を備えており、前記制御装置は、前記温度が前記冷却開始しきい値まで上昇した場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第１電流方向に切り替え、前記温度が前記冷却開始しきい値よりも小さな加熱開始しきい値以下である場合、前記スイッチ部を動作させて、前記熱電変換素子に流れる電流の方向を前記第２電流方向に切り替えることを特徴とする。
好ましい態様は、前記基板は、前記インバータ取り付け部材の内面と平行に配置されており、かつ前記コンデンサケースが挿入可能な大きさを有する挿入孔を有しており、前記コンデンサケースは、前記電解コンデンサの底面が前記コンデンサケースを介して前記インバータ取り付け部材の内面と対向するように、前記挿入孔に挿入されていることを特徴とする。
【００１０】
さらに他の態様は、駆動軸と、前記駆動軸を回転させる回転子および固定子を備えるモータと、前記モータを収容するモータケーシングと、前記モータの回転速度を制御するためのインバータユニットとを備え、前記インバータユニットは、電解コンデンサを含むインバータ要素と、前記インバータ要素が実装された基板と、前記モータケーシングに接続されたインバータフレームの開口端を閉じ、かつ前記基板が取り付けられるインバータ取り付け部材と、前記電解コンデンサと前記インバータ取り付け部材の内面との間に配置された熱電変換素子と、前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備えており、前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記インバータ取り付け部材の内面に接触する反対側の面とを有しており、前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記インバータ取り付け部材に伝達させることを特徴とする電動機組立体である。
【００１１】
さらに他の態様は、駆動軸と、前記駆動軸を回転させる回転子および固定子を備えるモータと、前記モータを収容するモータケーシングと、前記モータの回転速度を制御するためのインバータユニットとを備え、前記インバータユニットは、電解コンデンサを含むインバータ要素と、前記インバータ要素が実装された基板と、前記モータケーシングに接続されたインバータフレームの開口端を閉じ、かつ前記基板が取り付けられるインバータ取り付け部材と、前記インバータ取り付け部材の内面に接触し、前記電解コンデンサを収容するコンデンサケースと、前記コンデンサケースの内面に貼り付けられた熱電変換素子と、前記熱電変換素子に電気的に接続され、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、前記電源装置に電気的に接続され、前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備えており、前記熱電変換素子は、前記電解コンデンサに接触する一方の面と、該一方の面の反対側に位置し、前記コンデンサケースの内面に接触する反対側の面とを有しており、前記制御装置は、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記電解コンデンサの熱を前記コンデンサケースに伝達させることを特徴とする電動機組立体である。
【発明の効果】
【００１２】
制御装置は、電源装置から熱電変換素子に電力を供給させて、電解コンデンサの熱をインバータ取り付け部材に伝達させる。このようにして、制御装置は、熱電変換素子を介して電解コンデンサを冷却することができるため、アレニウスの法則によって電解コンデンサの長寿命化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】インバータユニットの一実施形態を示す図である。
【図２】電解コンデンサおよび熱電変換素子の拡大図である。
【図３】図３（ａ）は図２のＡ線方向から見た図（電解コンデンサが配置されていない状態）であり、図３（ｂ）は図２のＡ線方向から見た図（電解コンデンサが配置された状態）である。
【図４】制御装置を含むインバータユニットの制御システムの一実施形態を示す図である。
【図５】制御装置の処理フローを示す図である。
【図６】スイッチ部を示す図である。
【図７】熱電変換素子に流れる電流の方向を説明するための図である。
【図８】熱電変換素子に流れる電流の方向を説明するための図である。
【図９】制御装置の処理フローを示す図である。
【図１０】インバータユニットの他の実施形態を示す図である。
【図１１】電解コンデンサがコンデンサケースに収容される様子を示す図である。
【図１２】インバータユニットを備えた電動機組立体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下で説明する複数の実施形態において、特に説明しない一実施形態の構成は、他の実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００１５】
図１はインバータユニット３の一実施形態を示す図である。インバータユニット３は、太陽光パネルを用いた太陽光発電システム、またはポンプなどの回転機械を回転させる電動機組立体などの機械装置に適用することができる。後述する実施形態では、インバータユニット３を備えた電動機組立体１の構造について説明する。
【００１６】
図１に示すように、インバータユニット３は、図示しない整流器によって整流された電力を平滑化するとともに静電容量により電荷を蓄積する電解コンデンサ４１Ａを含むインバータ要素４１と、インバータ要素４１が実装された基板４２と、基板４２に隣接するインバータ取り付け部材２３とを備えている。インバータ要素４１は、電解コンデンサ４１Ａの他、ＩＧＢＴなどのパワー素子４１Ｂおよびパワー素子４１Ｂを駆動するドライバ回路（図示しない）などの電子部品を備えている。インバータ要素４１および基板４２はインバータ２０を構成している。以下、インバータ要素４１および基板４２を総称してインバータ２０と呼ぶことがある。インバータ２０はインバータユニット３が適用される機械装置を動作させるために必要な構成要素である。なお、図１では、単一の電解コンデンサ４１Ａおよび単一のパワー素子４１Ｂが描かれているが、インバータユニット３は、複数の電解コンデンサ４１Ａおよび複数のパワー素子４１Ｂを備えてもよい。
【００１７】
基板４２はインバータ取り付け部材２３に取り付けられている。インバータ２０はインバータ取り付け部材２３上に載置されており、基板４２はインバータ取り付け部材２３の内面２３ａと平行に配置されている。インバータ取り付け部材２３は、その内面２３ａとは反対側に位置する外面２３ｂを有しており、インバータ取り付け部材２３の外面２３ｂには、複数のフィン３６が形成されている。これらフィン３６は、インバータ取り付け部材２３の外面２３ｂから外側に向かって延びている。
【００１８】
インバータ取り付け部材２３の形状は図１に示す実施形態には限定されない。インバータ取り付け部材２３の形状はインバータユニット３が適用される機械装置の構造に応じて変更されてもよい。
【００１９】
インバータ取り付け部材２３（およびフィン３６）は、ヒートシンクとしての役割を果たすため、比較的高い放熱性能を有する材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）などの熱伝導性に優れた金属）から、基本的に構成されている。基板４２は、インバータ要素４１が実装される実装面４２ａと、実装面４２ａの反対側に位置する裏面４２ｂとを有している。パワー素子４１Ｂは、基板４２の裏面４２ｂ側、すなわち、基板４２とインバータ取り付け部材２３の内面２３ａとの間に配置されている。
【００２０】
パワー素子４１Ｂは、絶対最大定格温度としてのジャンクション温度（例えば、１５０℃）以下という条件下で使用される必要がある。本実施形態では、発熱源であるパワー素子４１Ｂはインバータ取り付け部材２３の内面２３ａに接触しており、ヒートシンクとしてのインバータ取り付け部材２３はパワー素子４１Ｂの熱を吸収するために十分な大きさを有している。したがって、パワー素子４１Ｂから発せられた熱は、インバータ取り付け部材２３およびフィン３６を通じて外部に放出され、結果として、パワー素子４１Ｂは冷却される。したがって、パワー素子４１Ｂは、ジャンクション温度以下の条件下で使用される。
【００２１】
電解コンデンサ４１Ａもパワー素子４１Ｂと同様に発熱源であり、電解コンデンサ４１Ａは、リプル電流および等価直列抵抗による損失などの影響により発熱する。上述したように、電解コンデンサ４１Ａには、電解コンデンサ４１Ａの温度が１０℃低下すると、電解コンデンサ４１Ａの寿命が２倍となる法則（所謂、アレニウスの法則）が適用される。したがって、電解コンデンサ４１Ａの温度が低下されれば、電解コンデンサ４１Ａの長寿命が実現される。以下、電解コンデンサ４１Ａの長寿命化を図ることができるインバータユニット３の構成について説明する。
【００２２】
インバータユニット３は、電解コンデンサ４１Ａとインバータ取り付け部材２３の内面２３ａとの間に配置された熱電変換素子５０と、熱電変換素子５０に電気的に接続され、熱電変換素子５０に電力を供給する電源装置５１と、電源装置５１に電気的に接続され、電源装置５１の動作を制御する制御装置５５とを備えている。
【００２３】
図２は電解コンデンサ４１Ａおよび熱電変換素子５０の拡大図である。図２に示すように、熱電変換素子５０は、電解コンデンサ４１Ａに接触する一方の面（電解コンデンサ側接触面）５０ａと、一方の面５０ａの反対側に位置し、インバータ取り付け部材２３の内面２３ａに接触する反対側の面（インバータ取り付け部材側接触面）５０ｂとを有している。
【００２４】
熱電変換素子５０は、電源装置５１から供給された電力によってペルチェ効果を発揮する公知のペルチェ素子であり、Ｐ型半導体およびＮ型半導体が交互に配列された板状の構造を有している。熱電変換素子５０は、電源装置５１から供給された電力によって、熱電変換素子５０の両面（すなわち、一方の面５０ａおよび反対側の面５０ｂ）の間に熱流が発生する構造を有している。
【００２５】
一実施形態では、熱電変換素子５０は、電源装置５１から供給された電力により発生したスピン流を熱流に変換する構造を有してもよい。このような構造を有する熱電変換素子５０は、スピン変換技術が用いられた素子であり、特許文献１（特開２０１６−９８３８号公報）に記載された薄膜形状を有するテープ状の熱電変換素子と同様の熱電変換構造を有している。
【００２６】
スピン変換とは、角運動量保存の法則に基づく物理量（例えば、熱、電気など）の相互変換の総称である。スピン流（ｓｐｉｎ  ｃｕｒｒｅｎｔ）は電子のスピン角運動量の流れである。電流とスピン流と熱流との間には相互作用が存在する。したがって、熱電変換素子５０に電力が供給されると、すなわち、電流が流れると、熱電変換素子５０には、スピン流が発生する。このような現象は、スピンホール効果（ｓｐｉｎ  Ｈａｌｌ  ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれる。熱電変換素子５０にスピン流が流れると、熱電変換素子５０には、熱流が発生する。このような現象は、スピンペルチェ効果（ｓｐｉｎ  Ｐｅｌｔｉｅｒ  ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれる。
【００２７】
スピンペルチェ効果とは逆に、熱電変換素子５０に熱流が流れると、熱電変換素子５０には、スピン流が発生する。このような現象は、スピンゼーベック効果（ｓｐｉｎ  Ｓｅｅｂｅｃｋ  ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれる。スピンホール効果とは逆に、熱電変換素子５０にスピン流が流れると、熱電変換素子５０には、起電力が発生する。このような現象は、逆スピンホール効果（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｓｐｉｎ  Ｈａｌｌ  ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれる。本実施形態における熱電変換素子５０は、スピンホール効果およびスピンペルチェ効果を利用することにより、スピンを介して電力を熱流に変換することができる。
【００２８】
図２に示すように、電解コンデンサ４１Ａは、図示しないコンデンサ素子が内部に収容された本体部６０と、本体部６０の一端に接続された２つの端子６１とを備えている。２つの端子６１のそれぞれには、２つのリード線６２のそれぞれが接続されており、これらリード線６２は、基板４２の実装面４２ａに接続されている。本実施形態では、電解コンデンサ４１Ａおよび基板４２はインバータ取り付け部材２３上に載置されており、端子６１は基板４２の実装面４２ａの直ぐ上方に位置している。したがって、端子６１と基板４２の実装面４２ａとの間の距離は比較的短い。このような構成により、端子６１と基板４２の実装面４２ａとを接続するリード線６２の長さを比較的短くすることができる。
【００２９】
本体部６０は、端子６１が接続された端子面６０ａと、端子面６０ａの反対側に位置する底面６０ｂと、端子面６０ａと底面６０ｂとの間に延びる外周面６０ｃとを有している。熱電変換素子５０の一方の面５０ａ（電解コンデンサ側接触面）は電解コンデンサ４１Ａの本体部６０の底面６０ｂに接触している。
【００３０】
図３（ａ）は図２のＡ線方向から見た図（電解コンデンサが配置されていない状態）であり、図３（ｂ）は図２のＡ線方向から見た図（電解コンデンサが配置された状態）である。本実施形態では、電解コンデンサ４１Ａの本体部６０は円柱形状を有しており、熱電変換素子５０の幅方向の大きさ（より具体的には、熱電変換素子５０の直径）は電解コンデンサ４１Ａの本体部６０の幅方向の大きさ（より具体的には、外周面６０ｃの直径）と同じである。熱電変換素子５０の幅方向とは、熱電変換素子５０の厚さ方向とは垂直な方向を意味する。本体部６０の幅方向とは、本体部６０の高さ方向とは垂直な方向を意味する。このように、本実施形態では、熱電変換素子５０は電解コンデンサ４１Ａの外形形状に合わせた形状を有している。
【００３１】
図２に示すように、電解コンデンサ４１Ａは、その本体部６０の底面６０ｂが熱電変換素子５０を介してインバータ取り付け部材２３の内面２３ａに対向するように配置されている。言い換えれば、電解コンデンサ４１Ａは、熱電変換素子５０を介してインバータ取り付け部材２３上に載置されている。したがって、熱電変換素子５０は、電解コンデンサ４１Ａの底面６０ｂおよびインバータ取り付け部材２３の内面２３ａの両方に接触する。
【００３２】
図２および図３（図３（ａ）および図３（ｂ））に示すように、基板４２は、電解コンデンサ４１Ａが挿入可能な大きさを有する挿入孔４２ｃを有しており、挿入孔４２ｃの直径は電解コンデンサ４１Ａの本体部６０の外周面６０ｃの直径よりも大きい。図３では、挿入孔４２ｃの大きさは誇張して描かれている。挿入孔４２ｃは基板４２の実装面４２ａおよび裏面４２ｂの両方で開口する貫通孔である。挿入孔４２ｃの数は電解コンデンサ４１Ａの数に対応しており、本実施形態では、単一の電解コンデンサ４１Ａに対して単一の挿入孔４２ｃが設けられている。一実施形態では、挿入孔４２ｃを設ける代わりに、基板４２の外周面から内側に向かって延びる切り欠きが設けられてもよい。基板４２の外周面は、基板４２の実装面４２ａと裏面４２ｂとの間に延びる基板４２の最も外側の面である。
【００３３】
本実施形態では、電解コンデンサ４１Ａは、電解コンデンサ４１Ａの底面６０ｂがインバータ取り付け部材２３の内面２３ａと対向するように、挿入孔４２ｃに挿入されている。電解コンデンサ４１Ａを挿入孔４２ｃに挿入することにより、電解コンデンサ４１Ａは直立姿勢を維持することができる。電解コンデンサ４１Ａは、電解コンデンサ４１Ａの外周面６０ｃに取り付けられた電解コンデンサ固定用バンド（図示しない）を用いてインバータ取り付け部材２３の内面２３ａに固定されてもよい。
【００３４】
インバータ取り付け部材２３が電解コンデンサ４１Ａおよびパワー素子４１Ｂを含むインバータ要素４１の全体を冷却するための十分な大きさを有している場合、インバータ取り付け部材２３の大きさは、インバータユニット３が適用される機械装置の全体の大きさに影響を与えてしまう。つまり、機械装置の全体の大きさはインバータ取り付け部材２３の大きさに応じて決定される場合があるため、インバータ取り付け部材２３の大きさを大きくすれば、機械装置の全体の大きさも大きくなってしまう。
【００３５】
本実施形態では、熱電変換素子５０は電解コンデンサ４１Ａとインバータ取り付け部材２３との間に介在しており、インバータ取り付け部材２３と基板４２との間の隙間に配置されている。電源装置５１は制御装置５５の指令に基づいて熱電変換素子５０に電力を供給し、熱電変換素子５０は、そのペルチェ効果により電解コンデンサ４１Ａの熱をインバータ取り付け部材２３に伝達させる。結果として、電解コンデンサ４１Ａは冷却される。
【００３６】
本実施形態によれば、熱電変換素子５０は、そのペルチェ効果により電解コンデンサ４１Ａをインバータ取り付け部材２３に積極的に放熱することができるため、インバータ取り付け部材２３の大きさはパワー素子４１Ｂを冷却するために十分な大きさに抑えられる。電解コンデンサ４１Ａの放熱は熱電変換素子５０によって行われるため、インバータユニット３の省スペース化が実現される。
【００３７】
制御装置５５は、熱電変換素子５０を介して電解コンデンサ４１Ａを冷却することができるため、アレニウスの法則によって電解コンデンサ４１Ａの長寿命化を図ることができる。電解コンデンサ４１Ａの寿命が延びれば、インバータユニット３のメンテナンスの頻度を低減することができ、インバータユニット３のメンテナンスフリーを実現することも可能である。さらに、電解コンデンサ４１Ａの寿命を延ばすことにより、電解コンデンサ４１Ａの交換に要するコストを低減することができる。
【００３８】
図１に示すように、インバータユニット３は、電解コンデンサ４１Ａの温度を検出する温度センサ７０をさらに備えてもよい。図１に示す実施形態では、温度センサ７０は、基板４２の実装面４２ａ上に配置されているが、電解コンデンサ４１Ａに直接取り付けられてもよい。電解コンデンサ４１Ａに隣接して配置された温度センサ７０は制御装置５５に電気的に接続されており、温度センサ７０によって検出された温度は制御装置５５に送られる。
【００３９】
図４は制御装置５５を含むインバータユニット３の制御システムの一実施形態を示す図である。図４に示すように、制御装置５５は、温度センサ７０によって検出された温度、すなわち、電解コンデンサ４１Ａの温度（より具体的には、電解コンデンサ４１Ａの周囲の温度）を監視する監視部３０と、上記温度と所定のしきい値（冷却開始しきい値）とを比較して、上記温度が冷却開始しきい値まで上昇したか否かを判定する判定部３１とを備えている。
【００４０】
冷却開始しきい値は、電解コンデンサ４１Ａの冷却を開始すべき温度の値であり、制御装置５５の記憶部（図示しない）に記憶されている。一実施形態では、冷却開始しきい値は、アレニウスの法則（電解コンデンサ４１Ａの温度と電解コンデンサ４１Ａの推定寿命との間の相関関係）に基づいて、電解コンデンサ４１Ａの長寿命化の実現が最も期待することができる値に決定されてもよい。例えば、冷却開始しきい値は４０［℃］であってもよい。
【００４１】
制御装置５５は、電解コンデンサ４１Ａの温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合、電源装置５１を動作させて、電源装置５１から熱電変換素子５０への電力の供給を実行する動作制御部３２をさらに備えている。図４に示すように、監視部３０は判定部３１に接続されており、判定部３１は動作制御部３２に接続されている。
【００４２】
本実施形態では、インバータユニット３は温度センサ７０を備えているため、制御装置５５は、温度センサ７０によって検出された温度に基づいて電源装置５１の動作を制御することができる。制御装置５５は、記憶部（図示しない）に電気的に記憶（格納）されたプログラムに従って動作する。
【００４３】
図５は制御装置５５の処理フローを示す図である。図５に示すように、制御装置５５の監視部３０は、温度センサ７０によって検出された温度に基づいて電解コンデンサ４１Ａの温度を監視する（図５のステップＳ１０１参照）。制御装置５５の判定部３１は、この温度と制御装置５５の記憶部に記憶された冷却開始しきい値とを比較し（図５のステップＳ１０２参照）、電解コンデンサ４１Ａの温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合（図５のステップＳ１０２の「ＹＥＳ」参照）、その結果を示す信号を動作制御部３２に送る。電解コンデンサ４１Ａの温度が冷却開始しきい値に達していない場合（図５のステップＳ１０２の「ＮＯ」参照）、監視部３０は電解コンデンサ４１Ａの温度の監視を継続する。
【００４４】
動作制御部３２は、判定部３１からの信号（電解コンデンサ４１Ａの温度が冷却開始しきい値まで上昇したことを示す信号）を受けると、電源装置５１を動作させて、電源装置５１から熱電変換素子５０への電力の供給を開始する（図５のステップＳ１０３参照）。電源装置５１から熱電変換素子５０への電力の供給により、熱電変換素子５０の両面（すなわち、一方の面５０ａおよび反対側の面５０ｂ）には熱流が発生し、電解コンデンサ４１Ａの熱は熱電変換素子５０を介してヒートシンクとしてのインバータ取り付け部材２３に伝達される。インバータ取り付け部材２３に伝達された熱はインバータ取り付け部材２３の外面２３ｂおよびフィン３６を通じて外部に放出され、結果として、電解コンデンサ４１Ａは冷却される。制御装置５５は、電解コンデンサ４１Ａの温度が許容温度を超えないように、電解コンデンサ４１Ａの温度を制御することができるため、電解コンデンサ４１Ａは、その寿命が最も期待される温度で使用される。
【００４５】
制御装置５５の記憶部には、電源装置５１から熱電変換素子５０への電力の供給を停止するための給電停止しきい値が記憶されてもよい。給電停止しきい値は冷却開始しきい値よりも小さい値であり、任意に決定されてもよい。給電停止しきい値は、例えば、１０［℃］である。
【００４６】
給電停止しきい値が設けられている場合、図５のステップＳ１０４に示すように、判定部３１は、温度センサ７０によって検出された電解コンデンサ４１Ａの温度と給電停止しきい値とを比較する。判定部３１は、電解コンデンサ４１Ａの温度が給電停止しきい値まで低下した場合（図５のステップＳ１０４の「ＹＥＳ」参照）、その結果を示す信号を動作制御部３２に送る。電解コンデンサ４１Ａの温度が給電停止しきい値まで低下していない場合（図５のステップＳ１０４の「ＮＯ」参照）、監視部３０は電解コンデンサ４１Ａの温度の監視を継続する。
【００４７】
動作制御部３２は、判定部３１からの信号を受けると、電源装置５１を動作させて、電源装置５１から熱電変換素子５０への電力の供給を停止する（図５のステップＳ１０５参照）。電源装置５１から熱電変換素子５０への電力の供給の停止により、電解コンデンサ４１Ａの熱はインバータ取り付け部材２３には伝達されず、結果として、電解コンデンサ４１Ａの温度は徐々に上昇する。監視部３０は、インバータユニット３の起動時、またはインバータユニット３の起動直後に、電解コンデンサ４１Ａの温度の監視を開始する。監視部３０による電解コンデンサ４１Ａの温度の監視は、インバータユニット３が駆動している間、継続される。したがって、制御装置５５は、電解コンデンサ４１Ａの温度が再び冷却開始しきい値まで上昇した場合、図５のステップＳ１０３と同様の動作を実行する。
【００４８】
図１および図４に示すように、インバータユニット３は、熱電変換素子５０に流れる電流の方向を、電解コンデンサ４１Ａの熱をインバータ取り付け部材２３に伝達させる第１電流方向とインバータ取り付け部材２３の熱を電解コンデンサ４１Ａに伝達させる第２電流方向との間で切り替えるスイッチ部５６をさらに備えてもよい。
【００４９】
図６はスイッチ部５６を示す図である。図６に示すように、制御装置５５は、電源装置５１およびスイッチ部５６の両方に電気的に接続されており、これら電源装置５１の動作およびスイッチ部５６の動作を独立して制御可能である。スイッチ部５６は、２つのスイッチ６５を備えている。これらスイッチ６５の一方は電源接続線６６によって電源装置５１の陽極側に接続されており、スイッチ６５の他方は電源接続線６６によって電源装置５１の陰極側に接続されている。
【００５０】
スイッチ部５６および熱電変換素子５０は２つの素子接続線６７によって互いに接続されている。より具体的には、各素子接続線６７の一端は熱電変換素子５０に接続されており、他端は各スイッチ６５を介して各電源接続線６６に接続可能である。２つの素子接続線６７のそれぞれには、２つの分岐線６８のそれぞれが接続されており、各分岐線６８は各素子接続線６７の途中から分岐している。各分岐線６８の一端は各素子接続線６７に接続されており、他端は各スイッチ６５を介して各電源接続線６６に接続可能である。
【００５１】
一実施形態では、複数の電解コンデンサ４１Ａが設けられる場合、熱電変換素子５０の数および温度センサ７０の数は電解コンデンサ４１Ａの数に対応しており、各温度センサ７０は各電解コンデンサ４１Ａに隣接して配置される。スイッチ部５６の数および電源装置５１の数も電解コンデンサ４１Ａの数に対応してもよく、各スイッチ部５６、各電源装置５１、および各熱電変換素子５０の接続構造は図６に示す実施形態と同様である。つまり、制御システムは、熱電変換素子５０が電源装置５１およびスイッチ部５６に並列的に接続された構造を有している。
【００５２】
図４に示すように、制御装置５５は、スイッチ部５６に電気的に接続され、かつスイッチ部５６のスイッチ６５を切り替えるスイッチ切り替え部３３を備えており、スイッチ切り替え部３３は動作制御部３２に接続されている。動作制御部３２がスイッチ切り替え部３３を動作させると、スイッチ切り替え部３３はスイッチ部５６のスイッチ６５を切り替える。より具体的には、動作制御部３２がスイッチ切り替え部３３を動作（第１動作）させると、熱電変換素子５０および電源装置５１は、電源接続線６６、分岐線６８、および素子接続線６７を介して接続される。動作制御部３２がスイッチ切り替え部３３を動作（第２動作）させると、熱電変換素子５０および電源装置５１は、電源接続線６６および素子接続線６７を介して接続される。
【００５３】
図７および図８は熱電変換素子５０に流れる電流の方向を説明するための図である。図７は、熱電変換素子５０に流れる電流の方向が第１電流方向（つまり、電解コンデンサ４１Ａの熱をインバータ取り付け部材２３に伝達させる方向）であるときの電流の流れを示している。図８は、熱電変換素子５０に流れる電流の方向が第２電流方向（つまり、インバータ取り付け部材２３の熱を電解コンデンサ４１Ａに伝達させる方向）であるときの電流の流れを示している。
【００５４】
図７に示すように、スイッチ切り替え部３３の第１動作により、電源接続線６６および分岐線６８はスイッチ６５を介して接続される。電源装置５１が電力を熱電変換素子５０に供給すると、電流は、電源接続線６６、分岐線６８、および素子接続線６７を通じて熱電変換素子５０に流れる。この第１電流方向に流れる電流によって、熱電変換素子５０には、その一方の面（電解コンデンサ側接触面）５０ａから反対側の面（インバータ取り付け部材側接触面）５０ｂに向かって移動する熱流が発生し、結果として、電解コンデンサ４１Ａは冷却される。
【００５５】
図８に示すように、スイッチ切り替え部３３の第２動作により、電源接続線６６および素子接続線６７はスイッチ６５を介して接続される。電源装置５１が電力を熱電変換素子５０に供給すると、電流は、電源接続線６６および素子接続線６７を通じて熱電変換素子５０に流れる。この第２電流方向に流れる電流によって、熱電変換素子５０には、反対側の面（インバータ取り付け部材側接触面）５０ｂから一方の面（電解コンデンサ側接触面）５０ａに向かって移動する熱流が発生し、結果として、電解コンデンサ４１Ａは加熱される。
【００５６】
電解コンデンサ４１Ａを加熱する理由は次の通りである。インバータユニット３は寒冷地などの極寒の環境下で使用される場合がある。この場合、電解コンデンサ４１Ａの周囲温度が低いと、電解コンデンサ４１Ａの温度も低くなり、電解コンデンサ４１Ａの静電容量が低下することがある。この場合、電解コンデンサ４１Ａを積極的に加熱して電解コンデンサ４１Ａの静電容量の低下を防ぐことで、インバータユニット３の電力変換性能を安定させることが望ましい。本実施形態では、制御装置５５は、スイッチ部５６の動作の制御により、熱電変換素子５０を介して熱電変換素子５０を加熱することができるため、電解コンデンサ４１Ａの周囲温度が低くても電解コンデンサ４１Ａの静電容量の低下を防止することができる。
【００５７】
制御装置５５の記憶部には、電解コンデンサ４１Ａの加熱を開始すべき温度の値である加熱開始しきい値が記憶されてもよい。加熱開始しきい値は冷却開始しきい値および給電停止しきい値よりも小さい値であり、任意に決定されてもよい。加熱開始しきい値は、例えば０［℃］である。
【００５８】
図９は制御装置５５の処理フローを示す図である。温度センサ７０は、インバータユニット３の起動時またはインバータユニット３の起動直後に、電解コンデンサ４１Ａの温度（より具体的には、電解コンデンサ４１Ａの周囲温度）を検出し、監視部３０は電解コンデンサ４１Ａの温度の監視を開始する（図９のステップＳ２０１参照）。判定部３１は、温度センサ７０によって検出された電解コンデンサ４１Ａの温度と加熱開始しきい値とを比較する（図９のステップＳ２０２参照）。電解コンデンサ４１Ａの温度が加熱開始しきい値以下である場合（図９のステップＳ２０２の「ＹＥＳ」参照）、判定部３１は、その結果を示す信号を動作制御部３２に送る。動作制御部３２が判定部３１からの信号を受けると、動作制御部３２はスイッチ切り替え部３３に対してスイッチ部５６を動作させるように指令を出す。
【００５９】
スイッチ切り替え部３３は、スイッチ部５６を動作させて、熱電変換素子５０に流れる電流の方向を第２電流方向に切り替える（図８参照）。動作制御部３２は、電力が熱電変換素子５０に供給されるように電源装置５１を動作させる。電源装置５１が電力を熱電変換素子５０に供給すると、電流は第２電流方向に流れる。結果として、インバータ取り付け部材２３の熱は電解コンデンサ４１Ａに伝達され、電解コンデンサ４１Ａは加熱される（図９のステップＳ２０３参照）。その後、判定部３１は、電解コンデンサ４１Ａの温度が給電停止しきい値まで上昇したか否かを判定する（図９のステップＳ２０４参照）。
【００６０】
電解コンデンサ４１Ａの温度が加熱開始しきい値以下でない場合、すなわち、電解コンデンサ４１Ａの温度が加熱開始しきい値よりも高い場合（図９のステップＳ２０２の「ＮＯ」参照）、制御装置５５は、電解コンデンサ４１Ａの加熱が不要であると判断して、電解コンデンサ４１Ａの加熱動作を実行しない。
【００６１】
電解コンデンサ４１Ａの温度が給電停止しきい値まで上昇した場合（図９のステップＳ２０４の「ＹＥＳ」参照）、判定部３１は、その結果を示す信号を動作制御部３２に送る。動作制御部３２が判定部３１からの信号を受けると、動作制御部３２は、電源装置５１を動作させて、電源装置５１から熱電変換素子５０への電力の供給を停止させる（図９のステップＳ２０５参照）。電解コンデンサ４１Ａの温度が給電停止しきい値まで上昇していない場合（図９のステップＳ２０４の「ＮＯ」参照）、監視部３０は電解コンデンサ４１Ａの温度の監視を継続する。
【００６２】
図９のステップＳ２０５の後、制御装置５５は図５に示す処理フロー（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５）を実行する。より具体的には、判定部３１が電解コンデンサ４１Ａの温度が冷却開始しきい値まで上昇したと判断した場合（図５のステップＳ１０２の「ＹＥＳ」参照）、動作制御部３２は、判定部３１からの判定結果を示す信号に基づいて、スイッチ切り替え部３３に対してスイッチ部５６を動作させるように指令を出す。
【００６３】
スイッチ切り替え部３３は、スイッチ部５６を動作させて、熱電変換素子５０に流れる電流の方向を第１電流方向に切り替える（図７参照）。動作制御部３２は、電力が熱電変換素子５０に供給されるように電源装置５１を動作させる。電源装置５１が電力を熱電変換素子５０に供給すると、電流は第１電流方向に流れる。結果として、電解コンデンサ４１Ａの熱はインバータ取り付け部材２３に伝達され、電解コンデンサ４１Ａは冷却される（図５のステップＳ１０３参照）。なお、判定部３１が電解コンデンサ４１Ａの温度が冷却開始しきい値まで上昇したと判断しない場合（図５のステップＳ１０２の「ＮＯ」参照）、監視部３０は電解コンデンサ４１Ａの温度の監視を継続する。
【００６４】
本実施形態によれば、電源装置５１に接続されたスイッチ部５６を設けることにより、制御装置５５は、スイッチ部５６を介して熱電変換素子５０に入力される電流の方向を第１電流方向と第２電流方向との間で切り替えることができる。このような構成により、制御装置５５は、電解コンデンサ４１Ａの温度がある一定の範囲内となるように、電解コンデンサ４１Ａの温度を精度よく制御することができる。
【００６５】
図１０はインバータユニット３の他の実施形態を示す図である。図１１は電解コンデンサ４１Ａがコンデンサケース７５に収容される様子を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１０および図１１に示すように、インバータユニット３は、インバータ取り付け部材２３の内面２３ａに接触し、電解コンデンサ４１Ａを収容するコンデンサケース７５を備えてもよい。
【００６６】
コンデンサケース７５は、筒状の壁部７６と、壁部７６に接続され、壁部７６の一端を閉じる底部７７とを備える収容部材であり、電解コンデンサ４１Ａを収容可能な大きさを有している。壁部７６の他端は開口しており、電解コンデンサ４１Ａはこの開口を通じてコンデンサケース７５に挿入される。
【００６７】
図１０および図１１に示すように、熱電変換素子５０はコンデンサケース７５の内面に貼り付けられている。電解コンデンサ４１Ａがコンデンサケース７５に収容されたとき、熱電変換素子５０の一方の面（電解コンデンサ側接触面）５０ａは電解コンデンサ４１Ａに接触し、熱電変換素子５０の反対側の面（コンデンサケース側接触面）５０ｂはコンデンサケース７５の内面に接触する。
【００６８】
図１０および図１１に示す実施形態では、熱電変換素子５０は、コンデンサケース７５の内面の全体に貼り付けられている。より具体的には、熱電変換素子５０は、コンデンサケース７５の壁部７６の内壁面（内周面）および底部７７の内面に貼り付けられている。一実施形態では、熱電変換素子５０は、コンデンサケース７５の内面の一部に貼り付けられてもよい。
【００６９】
本実施形態では、熱電変換素子５０は、特許文献１（特開２０１６−９８３８号公報）に記載された薄膜形状を有するテープ状の熱電変換素子と同様の熱電変換構造を有している。このようなシート形状を有する熱電変換素子５０は、その配置箇所が制限されることなく、コンデンサケース７５の内面に貼り付けられる。
【００７０】
基板４２の挿入孔４２ｃはコンデンサケース７５が挿入可能な大きさを有しており、挿入孔４２ｃの直径はコンデンサケース７５の壁部７６の外径よりも大きい。一実施形態では、挿入孔４２ｃを設ける代わりに、基板４２の外周面から内側に向かって延びる切り欠きが設けられてもよい。コンデンサケース７５は、電解コンデンサ４１Ａの本体部６０の底面６０ｂがコンデンサケース７５を介してインバータ取り付け部材２３の内面２３ａと対向するように、挿入孔４２ｃに挿入されている。コンデンサケース７５が基板４２の挿入孔４２ｃに挿入されると、コンデンサケース７５の底部７７の外面はインバータ取り付け部材２３の内面２３ａに接触する。底部７７の外面は、コンデンサケース７５の内面の一部を構成する底部７７の内面とは反対側の面である。
【００７１】
温度センサ７０はコンデンサケース７５に隣接して配置されている。本実施形態では、温度センサ７０は基板４２の実装面４２ａ上に配置されているが、コンデンサケース７５に直接取り付けられてもよい。制御装置５５は、温度センサ７０によって検出された温度を監視し、この温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合、電源装置５１から熱電変換素子５０に電力を供給させて、電解コンデンサ４１Ａの熱をコンデンサケース７５に伝達させる。コンデンサケース７５に伝達された熱はインバータ取り付け部材２３に伝達され、結果として、電解コンデンサ４１Ａはコンデンサケース７５を介して放熱される。
【００７２】
コンデンサケース７５は、アルミニウム（Ａｌ）などの熱伝導性に優れた材料（金属）から構成されていることが好ましい。本実施形態によれば、コンデンサケース７５は、電解コンデンサ４１Ａと熱電変換素子５０との接触面積を大きくすることができるため、熱電変換素子５０の冷却性能を向上させることができる。熱電変換素子５０を加熱する場合も同様に、コンデンサケース７５は、熱電変換素子５０の加熱性能を向上させることができる。
【００７３】
本実施形態においても、制御装置５５の記憶部には、冷却開始しきい値、給電停止しきい値、および加熱開始しきい値が記憶されていてもよい。制御装置５５は、上述した実施形態と同様に、これら冷却開始しきい値、給電停止しきい値、および加熱開始しきい値に基づいて、電源装置５１（およびスイッチ部５６）の動作を制御してもよい。
【００７４】
スイッチ部５６は、熱電変換素子５０に流れる電流の方向を、電解コンデンサ４１Ａの熱をコンデンサケース７５に伝達させる第１電流方向とコンデンサケース７５の熱を電解コンデンサ４１Ａに伝達させる第２電流方向との間で切り替える。制御装置５５は、温度センサ７０によって検出された温度が冷却開始しきい値まで上昇した場合、スイッチ部５６を動作させて、熱電変換素子５０に流れる電流の方向を第１電流方向に切り替える。この状態で、電源装置５１が熱電変換素子５０に電力を供給すると、電解コンデンサ４１Ａの熱はコンデンサケース７５を介してインバータ取り付け部材２３に伝達される。
【００７５】
制御装置５５は、上記温度が加熱開始しきい値以下である場合、スイッチ部５６を動作させて、熱電変換素子５０に流れる電流の方向を第２電流方向に切り替える。この状態で、電源装置５１が熱電変換素子５０に電力を供給すると、インバータ取り付け部材２３の熱はコンデンサケース７５を介して電解コンデンサ４１Ａに伝達される。
【００７６】
以下、インバータユニット３が適用可能な機械装置の一例について図面を参照しつつ説明する。図１２はインバータユニット３を備えた電動機組立体１を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００７７】
電動機組立体１は、インバータ２０が内蔵された一体型構造を有する機械装置である。図１２に示すように、電動機組立体１は、モータ部２と、インバータ部としてのインバータユニット３とを備えている。電動機組立体１は、駆動軸５と、駆動軸５を回転させる回転子（ロータ）６および固定子（ステータ）７を備えるモータ（回転要素）８と、モータ８を収容するモータケーシング１０と、モータ８に隣接して配置され、モータ８の動作（回転速度）を制御するインバータ２０と、インバータ２０を収容し、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に沿ってモータケーシング１０に直列的に配置されたインバータケース２１とを備えている。
【００７８】
モータケーシング１０およびインバータケース２１は駆動軸５と同心状に配置されている。本実施形態では、モータケーシング１０およびインバータケース２１は、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に直列的に配置されているため、電動機組立体１はコンパクトな構造を有することができる。
【００７９】
モータケーシング１０の内部には、モータ８が配置されている。モータ８は、駆動軸５に固定された回転子６と、回転子６を囲んで、外部（図示しない）からの電力を巻線（コイル）７ｂが受けて回転磁界を形成する固定子（ステータ）７とを備えている。固定子７は、ステータコア７ａと、ステータコア７ａに巻かれた複数の巻線７ｂとを備えている。回転子６は、回転子６と固定子７との間に形成される回転磁界によって回転し、回転子６が固定された駆動軸５は回転子６とともに回転する。
【００８０】
図１２において、モータ８は模式的に描かれている。モータ８は、例えば、ロータに永久磁石を用いた永久磁石型モータである。しかしながら、モータ８は、永久磁石型モータに限定されず、誘導モータやＳＲモータなど、様々な種類のモータであってもよい。
【００８１】
モータケーシング１０は、固定子７が固定された筒状のモータフレーム１１と、モータフレーム１１の一方の開口端を閉じ、かつ駆動軸５が貫通する貫通孔２９が形成されたエンドカバー１２と、モータフレーム１１の他方の開口端を閉じるブラケット１３とを備えている。エンドカバー１２およびブラケット１３は、モータ８を挟んで互いに対向している。駆動軸５は、エンドカバー１２の軸受支持部２５に支持された軸受２７およびブラケット１３の軸受支持部２６に支持された軸受２８によって回転自在に支持されている。
【００８２】
モータフレーム１１の外面には、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びる複数のフィン３５が配置されている。これらフィン３５は、モータフレーム１１の外面から外側に向かって延びており、モータフレーム１１の周方向に沿って等間隔に配置されている。モータフレーム１１の外面は固定子７が固定されたモータフレーム１１の内面とは反対側の面である。
【００８３】
インバータケース２１は、インバータ２０を取り囲む筒状のインバータフレーム２２と、インバータフレーム２２の開口端を閉じるインバータ取り付け部材２３とを備えている。インバータ取り付け部材２３はカバー部材とも呼ばれてもよい。インバータフレーム２２の外面には、駆動軸５の軸線ＣＬ方向に延びる複数のフィン３７が配置されている。これらフィン３７は、インバータフレーム２２の外面から外側に向かって延びており、インバータフレーム２２の周方向に沿って等間隔に配置されている。インバータフレーム２２の外面はインバータ２０の周囲に配置されたインバータフレーム２２の内面とは反対側の面である。
【００８４】
インバータフレーム２２のインバータ取り付け部材２３側の面およびインバータ取り付け部材２３のインバータフレーム２２側の面は、それぞれ嵌め合い構造を有しており、これらインバータフレーム２２およびインバータ取り付け部材２３は、嵌め合いによって互いに接続されている。
【００８５】
インバータフレーム２２のブラケット１３側の面およびブラケット１３のインバータフレーム２２側の面は、それぞれ嵌め合い構造を有しており、これらインバータフレーム２２およびブラケット１３は、嵌め合いによって互いに接続されている。
【００８６】
図１２に示すように、電動機組立体１は密閉構造を有しており、インバータ２０、すなわち、インバータ要素４１および基板４２はインバータケース２１およびブラケット１３によって形成された密閉空間に配置されている。発熱源であるインバータ２０がこのような密閉空間で駆動されると、電解コンデンサ４１Ａの周囲温度は比較的高くなりやすく、電解コンデンサ４１Ａの寿命が短くなるおそれがある。したがって、このような密閉構造を有する電動機組立体１では、電解コンデンサ４１Ａを積極的に冷却して電解コンデンサ４１Ａの長寿命化を図る必要性がより高い。
【００８７】
電解コンデンサ４１Ａを放熱するために、インバータ２０が配置される密閉空間の大きさを大きくしたり、ヒートシンクとしてのインバータ取り付け部材２３の大きさを大きくすることが考えられる。しかしながら、これらのような構成では、電動機組立体１の全体の大きさが大きくなってしまう。
【００８８】
本実施形態によれば、熱電変換素子５０は、そのペルチェ効果により電解コンデンサ４１Ａをインバータ取り付け部材２３に積極的に放熱することができるため、電解コンデンサ４１Ａを放熱するための大きなスペースは不要である。したがって、インバータ２０が配置された密閉空間の大きさを比較的小さくすることができ、さらに、インバータ取り付け部材２３の大きさも比較的小さくすることができる。結果として、電動機組立体１は、そのサイズを全体的に小さくすることができる。なお、図示しないが、コンデンサケース７５（図１０および図１１参照）を備えたインバータユニット３の構成も電動機組立体１に適用することができる。
【００８９】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００９０】
１      電動機組立体
２      モータ部
３      インバータユニット（インバータ部）
５      駆動軸
６      回転子
７      固定子
７ａ      ステータコア
７ｂ      巻線
８      モータ
１０      モータケーシング
１１      モータフレーム
１２      エンドカバー
１３      ブラケット
２０      インバータ
２１      インバータケース
２２      インバータフレーム
２３      インバータ取り付け部材
２３ａ    内面
２３ｂ    外面
２５      軸受支持部
２６      軸受支持部
２７      軸受
２８      軸受
２９      貫通孔
３０      監視部
３１      判定部
３２      動作制御部
３３      スイッチ切り替え部
３５，３６，３７      フィン
４１      インバータ要素
４１Ａ    電解コンデンサ
４１Ｂ    パワー素子
４２      基板
４２ａ    実装面
４２ｂ    裏面
４２ｃ    挿入孔
５０      熱電変換素子
５０ａ    一方の面
５０ｂ    反対側の面
５１      電源装置
５５      制御装置
５６      スイッチ部
６０      本体部
６０ａ    端子面
６０ｂ    底面
６０ｃ    外周面
６１      端子
６２      リード線
６５      スイッチ
６６      電源接続線
６７      素子接続線
６８      分岐線
７０      温度センサ
７５      コンデンサケース
７６      壁部
７７      底部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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