(57)【要約】【課題】モータにかかる負荷の軽減と効率的な冷却を実現する電動機組立体を提供する。【解決手段】電動機組立体１は、モータ３と、モータケーシング４と、モータケーシング４の内面に貼り付けられた帯状の熱電変換素子５と、冷却ファン８と、熱電変換素子５に電力を供給する電源装置２１と、電源装置２１を動作させて熱電変換素子５に電力を供給させる制御装置２０とを備える。熱電変換素子５は、熱電変換素子５の両面の間の温度差により発生したスピン流を起電力に変換して冷却ファン８を回転させる第１スピン変換と、電源装置２１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してモータ３の熱をモータケーシング４の外部に放出する第２スピン変換とが行われる構造を有している。【選択図】図１
2019129570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸を回転させるモータと、
前記モータを収容するモータケーシングと、
前記モータケーシングの内面に貼り付けられた帯状の熱電変換素子と、
前記駆動軸とは独立して配置され、前記モータケーシングに隣接して配置され、かつ前記熱電変換素子に電気的に接続可能な冷却ファンと、
前記熱電変換素子に電気的に接続可能であり、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、
前記電源装置を動作させて前記熱電変換素子に電力を供給させる制御装置とを備え、
前記熱電変換素子は、前記熱電変換素子の両面の間の温度差により発生したスピン流を起電力に変換して前記冷却ファンを回転させる第１スピン変換と、前記電源装置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して前記モータの熱を前記モータケーシングの外部に放出する第２スピン変換とが行われる構造を有していることを特徴とする電動機組立体。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記温度差を連続的に監視し、
前記温度差が所定のしきい値よりも大きくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させることを特徴とする請求項１に記載の電動機組立体。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度差を断続的に監視し、
前記温度差が前記しきい値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項２に記載の電動機組立体。
【請求項４】
前記しきい値は、第１のしきい値と、前記第１のしきい値よりも大きな第２のしきい値とを備えており、
前記制御装置は、前記温度差が前記第２のしきい値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする請求項２または３に記載の電動機組立体。
【請求項５】
前記制御装置は、前記モータケーシングに隣接して配置されており、
前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記制御装置の周囲の温度を監視し、前記温度が所定の許容値よりも大きくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記熱電変換素子に電力を供給させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動機組立体。
【請求項６】
前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度を監視し、前記温度が前記許容値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項５に記載の電動機組立体。
【請求項７】
前記許容値は、第１の許容値と、前記第１の許容値よりも大きな第２の許容値とを備えており、
前記制御装置は、前記温度が前記第２の許容値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする請求項５または６に記載の電動機組立体。
【請求項８】
前記電動機組立体は、前記モータとは独立して配置されたインバータ装置をさらに備えており、
前記インバータ装置は、前記制御装置と、前記電源装置とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電動機組立体。
【請求項９】
前記モータケーシングは、
前記モータを取り囲むモータフレームと、
前記モータフレームの一方の開口端を閉じ、かつ前記駆動軸が貫通する貫通孔が形成された第１エンドカバーと、
前記モータフレームの他方の開口端を閉じ、前記第１エンドカバーの反対側に配置された第２エンドカバーとを備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電動機組立体。
【請求項１０】
前記第１エンドカバーは、前記モータに隣接する第１モータ隣接面を有しており、
前記第２エンドカバーは、前記モータに隣接する第２モータ隣接面を有しており、
前記熱電変換素子は、
前記第１モータ隣接面に貼り付けられた第１エンドカバー側素子と、
前記第２モータ隣接面に貼り付けられた第２エンドカバー側素子とを備えていることを特徴とする請求項９に記載の電動機組立体。
【請求項１１】
前記第１エンドカバー側素子は、
前記第１モータ隣接面の内周側部位に貼り付けられた第１内側素子と、
前記第１モータ隣接面の外周側部位に貼り付けられた第１外側素子とを備えており、
前記第２エンドカバー側素子は、
前記第２モータ隣接面の内周側部位に貼り付けられた第２内側素子と、
前記第２モータ隣接面の外周側部位に貼り付けられた第２外側素子とを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の電動機組立体。
【請求項１２】
前記熱電変換素子は、前記モータフレームの内面に貼り付けられたモータフレーム側素子を備えていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の電動機組立体。
【請求項１３】
前記モータフレーム側素子は、前記モータフレームの長手方向に延び、かつ互いに隣接する複数のフレーム素子を備えており、
前記複数のフレーム素子は、前記モータフレームの円周方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の電動機組立体。
【請求項１４】
温度差により発生したスピン流を起電力に変換する第１スピン変換と、電力の供給により発生したスピン流を熱流に変換する第２スピン変換とが行われる構造を有する帯状の熱電変換素子に電気的に接続された制御装置であって、
前記制御装置は、
モータを収容するモータケーシングの内面に貼り付けられた前記熱電変換素子を介して前記熱電変換素子の両面の間の温度差を監視し、
前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記温度差と所定のしきい値とを比較して、前記温度差が前記しきい値よりも大きいか否かを判定し、
前記温度差が前記しきい値よりも大きくなった場合、前記熱電変換素子に電気的に接続された電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記モータの熱を前記モータケーシングの外部に放出させる前記第２スピン変換を前記熱電変換素子に行わせることを特徴とする制御装置。
【請求項１５】
前記制御装置は、
前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度差と前記しきい値とを比較して、前記温度差が前記しきい値よりも大きいか否かを判定し、
前記温度差が前記しきい値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１４に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記しきい値は、第１のしきい値と、前記第１のしきい値よりも大きな第２のしきい値とを備えており、
前記制御装置は、前記温度差が前記第２のしきい値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記モータケーシングに隣接して配置された冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする請求項１４または１５に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記制御装置は、前記モータケーシングに隣接して配置されており、
前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記制御装置の周囲の温度を監視し、前記温度が所定の許容値よりも大きくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記熱電変換素子に電力を供給させることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１８】
前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度を監視し、前記温度が前記許容値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１７に記載の制御装置。
【請求項１９】
前記許容値は、第１の許容値と、前記第１の許容値よりも大きな第２の許容値とを備えており、
前記制御装置は、前記温度が前記第２の許容値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記モータケーシングに隣接して配置された冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする請求項１７または１８に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機組立体および制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機（以下、これをモータと呼ぶ）の小型化が進んでいる。しかしながら、モータの小型化が進んでも、モータの効率として、以前のモータの効率と同等か、またはそれよりも高い効率が要求されているため、小型化されたモータの電気的損失は、以前のモータの電気的損失と変わらない。したがって、小型化されたモータでは、モータを収容するケーシングの表面積および／または体積が減少することにより、モータの温度上昇は大きくなる。このような事情からモータの効率的な冷却に対する課題が目立っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３６６７０号公報
【特許文献２】特開２０１６−９８３８号公報
【特許文献３】特開２０１６−６３６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータの冷却方式として、駆動軸に冷却ファンを固定し、駆動軸の回転とともにモータを冷却する空気の流れを発生させる方式が存在する。しかしながら、モータには、その駆動による負荷と冷却ファンの回転による負荷とがかかるという問題がある。
【０００５】
ケーシングの内部に熱電素子と冷却水路とが設けられた水冷式回転電気機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような回転電気機械の構造は複雑であり、また、冷却水が必要になるという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、モータにかかる負荷の軽減と効率的な冷却を実現する電動機組立体を提供することを目的とする。本発明は、モータにかかる負荷の軽減と効率的な冷却を実現する制御装置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】
【０００７】
一態様は、駆動軸を回転させるモータと、前記モータを収容するモータケーシングと、前記モータケーシングの内面に貼り付けられた帯状の熱電変換素子と、前記駆動軸とは独立して配置され、前記モータケーシングに隣接して配置され、かつ前記熱電変換素子に電気的に接続可能な冷却ファンと、前記熱電変換素子に電気的に接続可能であり、前記熱電変換素子に電力を供給する電源装置と、前記電源装置を動作させて前記熱電変換素子に電力を供給させる制御装置とを備え、前記熱電変換素子は、前記熱電変換素子の両面の間の温度差により発生したスピン流を起電力に変換して前記冷却ファンを回転させる第１スピン変換と、前記電源装置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して前記モータの熱を前記モータケーシングの外部に放出する第２スピン変換とが行われる構造を有していることを特徴とする電動機組立体である。
【０００８】
好ましい態様は、前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記温度差を連続的に監視し、前記温度差が所定のしきい値よりも大きくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度差を断続的に監視し、前記温度差が前記しきい値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記しきい値は、第１のしきい値と、前記第１のしきい値よりも大きな第２のしきい値とを備えており、前記制御装置は、前記温度差が前記第２のしきい値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする。
【０００９】
好ましい態様は、前記制御装置は、前記モータケーシングに隣接して配置されており、前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記制御装置の周囲の温度を監視し、前記温度が所定の許容値よりも大きくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記熱電変換素子に電力を供給させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度を監視し、前記温度が前記許容値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記許容値は、第１の許容値と、前記第１の許容値よりも大きな第２の許容値とを備えており、前記制御装置は、前記温度が前記第２の許容値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする。
【００１０】
好ましい態様は、前記電動機組立体は、前記モータとは独立して配置されたインバータ装置をさらに備えており、前記インバータ装置は、前記制御装置と、前記電源装置とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記モータケーシングは、前記モータを取り囲むモータフレームと、前記モータフレームの一方の開口端を閉じ、かつ前記駆動軸が貫通する貫通孔が形成された第１エンドカバーと、前記モータフレームの他方の開口端を閉じ、前記第１エンドカバーの反対側に配置された第２エンドカバーとを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記第１エンドカバーは、前記モータに隣接する第１モータ隣接面を有しており、前記第２エンドカバーは、前記モータに隣接する第２モータ隣接面を有しており、前記熱電変換素子は、前記第１モータ隣接面に貼り付けられた第１エンドカバー側素子と、前記第２モータ隣接面に貼り付けられた第２エンドカバー側素子とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
好ましい態様は、前記第１エンドカバー側素子は、前記第１モータ隣接面の内周側部位に貼り付けられた第１内側素子と、前記第１モータ隣接面の外周側部位に貼り付けられた第１外側素子とを備えており、前記第２エンドカバー側素子は、前記第２モータ隣接面の内周側部位に貼り付けられた第２内側素子と、前記第２モータ隣接面の外周側部位に貼り付けられた第２外側素子とを備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記熱電変換素子は、前記モータフレームの内面に貼り付けられたモータフレーム側素子を備えていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記モータフレーム側素子は、前記モータフレームの長手方向に延び、かつ互いに隣接する複数のフレーム素子を備えており、前記複数のフレーム素子は、前記モータフレームの円周方向に沿って配置されていることを特徴とする。
【００１２】
他の態様は、温度差により発生したスピン流を起電力に変換する第１スピン変換と、電力の供給により発生したスピン流を熱流に変換する第２スピン変換とが行われる構造を有する帯状の熱電変換素子に電気的に接続された制御装置であって、前記制御装置は、モータを収容するモータケーシングの内面に貼り付けられた前記熱電変換素子を介して前記熱電変換素子の両面の間の温度差を監視し、前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記温度差と所定のしきい値とを比較して、前記温度差が前記しきい値よりも大きいか否かを判定し、前記温度差が前記しきい値よりも大きくなった場合、前記熱電変換素子に電気的に接続された電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させて、前記モータの熱を前記モータケーシングの外部に放出させる前記第２スピン変換を前記熱電変換素子に行わせることを特徴とする。
【００１３】
好ましい態様は、前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度差と前記しきい値とを比較して、前記温度差が前記しきい値よりも大きいか否かを判定し、前記温度差が前記しきい値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記しきい値は、第１のしきい値と、前記第１のしきい値よりも大きな第２のしきい値とを備えており、前記制御装置は、前記温度差が前記第２のしきい値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記モータケーシングに隣接して配置された冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記制御装置は、前記モータケーシングに隣接して配置されており、前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第１スピン変換が行われているとき、前記制御装置の周囲の温度を監視し、前記温度が所定の許容値よりも大きくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記熱電変換素子に電力を供給させることを特徴とする。
【００１４】
好ましい態様は、前記制御装置は、前記熱電変換素子によって前記第２スピン変換が行われているとき、前記温度を監視し、前記温度が前記許容値よりも小さくなった場合、前記電源装置を動作させて、前記電源装置から前記熱電変換素子への電力の供給を停止させることを特徴とする。
好ましい態様は、前記許容値は、第１の許容値と、前記第１の許容値よりも大きな第２の許容値とを備えており、前記制御装置は、前記温度が前記第２の許容値よりも大きくなった場合には、前記電源装置から前記熱電変換素子に電力を供給させ、かつ前記電源装置から前記モータケーシングに隣接して配置された冷却ファンに電力を供給させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
電動機組立体はモータの排熱を利用して熱電変換素子に接続された冷却ファンを回転させることができる。電動機組立体は熱電変換素子への電力の供給によりモータの熱を積極的に放出することができる。結果として、電動機組立体は、効率的な冷却を実現することができる。さらに、冷却ファンはモータの排熱を利用した熱電変換素子の第１スピン変換によって回転されるため、冷却ファンを駆動軸に接続する必要はなく、電動機組立体はモータにかかる負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電動機組立体の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】電動機組立体の冷却システムの一部を示す模式図である。
【図４】電動機組立体の冷却システムを示す図である。
【図５】制御装置を含む制御システムの一実施形態を示す図である。
【図６】制御装置の処理フローを示す図である。
【図７】制御装置を含む制御システムの他の実施形態を示す図である。
【図８】制御装置によるスイッチの動作を説明するための図である。
【図９】制御装置によるスイッチの動作を説明するための図である。
【図１０】制御装置の温度モニターを示す図である。
【図１１】第１エンドカバーの第１モータ隣接面に貼り付けられた第１エンドカバー側素子および第２エンドカバーの第２モータ隣接面に貼り付けられた第２エンドカバー側素子を示す図である。
【図１２】第１エンドカバーの第１モータ隣接面に貼り付けられた第１エンドカバー側素子の正面図である。
【図１３】第２エンドカバーの第２モータ隣接面に貼り付けられた第２エンドカバー側素子の正面図である。
【図１４】制御装置を含む制御システムの他の実施形態を示す図である。
【図１５】制御装置を含む制御システムのさらに他の実施形態を示す図である。
【図１６】図１６（ａ）は第１モータ隣接面の内周側部位および外周側部位を示す図であり、図１６（ｂ）は内周側部位に貼り付けられた第１内側素子および外周側部位に貼り付けられた第１外側素子を示す図である。
【図１７】図１７（ａ）は第２モータ隣接面の内周側部位および外周側部位を示す図であり、図１７（ｂ）は内周側部位に貼り付けられた第２内側素子および外周側部位に貼り付けられた第２外側素子を示す図である。
【図１８】モータフレーム側素子の一実施形態を示す図である。
【図１９】図１８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２０】モータフレーム側素子の他の実施形態を示す図である。
【図２１】モータフレーム側素子の他の実施形態を示す図である。
【図２２】図２１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２３】電動機組立体の他の実施形態を示す模式図である。
【図２４】本実施形態に係る電動機組立体に対する比較例を説明するための模式図である。
【図２５】電動機組立体のさらに他の実施形態を示す図である。
【図２６】図２５のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２７】図２７（ａ）はモータ隣接面の内周側部位および外周側部位を示す図であり、図２７（ｂ）は内周側部位に貼り付けられた内側素子および外周側部位に貼り付けられた外側素子を示す図である。
【図２８】モータケーシングのモータフレームの内面の全体に貼り付けられたモータフレーム側素子と、インバータケースのインバータカバーの内面の全体に貼り付けられたインバータカバー側素子とを示す図である。
【図２９】カバープレートのカバープレート側インバータ隣接面に貼り付けられたカバープレート側素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面において、同一また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。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。
【００１８】
図１は電動機組立体１の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、電動機組立体１は、駆動軸２と、駆動軸２を回転させるモータ（電動機）３と、モータ３を収容するモータケーシング４と、モータケーシング４の内面に貼り付けられた帯状の（テープ状の）熱電変換素子５と、駆動軸２とは独立して配置され、モータケーシング４に隣接して配置され、かつ熱電変換素子５に電気的に接続可能な冷却ファン８と、熱電変換素子５に電気的に接続可能であり、熱電変換素子５に電力を供給する電源装置２１と、熱電変換素子５と電源装置２１とを電気的に接続した状態で、電源装置２１を動作させて熱電変換素子５に電力を供給させる制御装置２０とを備えている。制御装置２０は電源装置２１に電気的に接続されている。
【００１９】
モータ３およびモータケーシング４はモータ部を構成している。モータケーシング４は駆動軸２と同心状に配置されている。モータケーシング４は、モータ３を取り囲むモータフレーム４ａと、モータフレーム４ａの一方の開口端を閉じ、かつ駆動軸２が貫通する貫通孔１０が形成された第１エンドカバー４ｂと、モータフレーム４ａの他方の開口端を閉じ、第１エンドカバー４ｂの反対側に配置された第２エンドカバー４ｃとを備えている。駆動軸２は、貫通孔１０を貫通して延びており、第１エンドカバー４ｂの軸受支持部４０に支持された第１軸受１７および第２エンドカバー４ｃの軸受支持部４１に支持された第２軸受１８に回転自在に支持されている。
【００２０】
第１エンドカバー４ｂはモータ３に隣接する第１モータ隣接面１１を有しており、第２エンドカバー４ｃはモータ３に隣接する第２モータ隣接面１２を有している。モータ隣接面１１は第１エンドカバー４ｂの内面であり、この内面の反対側の面は第１エンドカバー４ｂの外面である。同様に、モータ隣接面１２は第２エンドカバー４ｃの内面であり、この内面の反対側の面は第２エンドカバー４ｃの外面である。
【００２１】
図１に示す実施形態では、モータ３はモータフレーム４ａの内側に配置されている。回転要素としてのモータ３は、駆動軸２に固定された回転子（ロータ）１５と、回転子１５を囲んで、外部（図示しない）からの電力を巻線（コイル）１６ｂが受けて回転磁界を形成する固定子（ステータ）１６とを備えている。回転子１５および固定子１６は回転要素を構成している。固定子１６は、ステータコア１６ａと、ステータコア１６ａに巻かれた複数の巻線１６ｂとを備えている。固定子１６は、熱電変換素子５を介してモータフレーム４ａに固定されている。回転子１５は、回転子１５と固定子１６との間に形成される回転磁界によって回転し、回転子１５が固定された駆動軸２は回転子１５とともに回転する。
【００２２】
図１では、モータ３は模式的に描かれている。モータ３は、例えば、ロータに永久磁石を用いた永久磁石型同期モータ（ＰＭモータ）である。しかしながら、モータ３は、永久磁石型同期モータに限定されず、誘導モータや直流モータなど、様々な種類のモータであってもよい。
【００２３】
図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図２では、モータフレーム側素子５Ａおよびモータケーシング４以外の要素の図示は省略されている。図２に示すように、熱電変換素子５はモータフレーム側素子５Ａを備えている。モータフレーム側素子５Ａは、１枚のシート状の素子であり、モータフレーム４ａの内面に貼り付けられている。図１では、モータフレーム側素子５Ａは部分的に描かれている。
【００２４】
一実施形態では、モータフレーム側素子５Ａはモータフレーム４ａの内面の全体に貼り付けられてもよい。他の実施形態では、モータフレーム側素子５Ａはモータフレーム４ａの内面の一部に貼り付けられてもよい。他の実施形態の場合、固定子１６は、発熱の大部分を占める複数の巻線１６ｂを備えているため、モータフレーム側素子５Ａは、固定子１６（より具体的には、ステータコア１６ａ）に接触する位置において、モータフレーム４ａの内面に貼り付けられることが好ましい。
【００２５】
熱電変換素子５は、モータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差、より具体的には、熱電変換素子５の両面の間の温度差（温度勾配）により発生したスピン流を起電力に変換して冷却ファン８を回転させる第１スピン変換と、電源装置２１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してモータ３の熱をモータケーシング４の外部に放出する第２スピン変換が行われる構造を有している。熱電変換素子５の両面は、モータ３に隣接する熱電変換素子５の面、およびモータケーシング４の内面に隣接する熱電変換素子５の面である。
【００２６】
熱電変換素子５はスピン変換技術が用いられた素子であり、特許文献２（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。
【００２７】
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５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５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５にスピン流が流れると、熱電変換素子５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。
【００２８】
スピンペルチェ効果とは逆に、熱電変換素子５に熱流が流れると、熱電変換素子５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５にスピン流が流れると、熱電変換素子５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５は、スピンゼーベック効果および逆スピンホール効果を利用することにより、スピンを介して熱流を起電力に変換（すなわち、第１スピン変換）することができる。熱電変換素子５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（すなわち、第２スピン変換）することができる。
【００２９】
一般的な熱電変換素子（所謂、ゼーベック素子）では、熱流と電流とが平行に、かつ、同じ部分を流れる。したがって、熱を受ける面および熱を放出する面と、電力を受けて発電する面とは同一の面である。結果として、熱電変換素子に電力端子を設ける構造は複雑である。これに対し、上述した熱電変換素子５、所謂、スピンゼーベック素子は、スピンを用いるので、熱流と電流とが直交し、かつ異なる部分を流れる。したがって、熱を受ける面および熱を放出する面と、電力を受けて発電する面とは異なる面であるため、熱電変換素子５に電力端子を設ける構造は簡単である。結果として、電力端子を容易に設けることができ、その配線も非常に容易となる。
【００３０】
図３は電動機組立体１の冷却システムの一部を示す模式図である。図３に示すように、熱電変換素子５（本実施形態では、モータフレーム側素子５Ａ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５を介して冷却ファン（ＤＣファン）８に接続されている。以下、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５を単にコンバータ２５と呼ぶことがある。発熱体としてのモータ３は、その駆動によって発熱し、モータケーシング４の内部、すなわち、モータ３が配置された空間と、モータケーシング４の外部との間に温度差が生じる。
【００３１】
図１に示すように、モータフレーム側素子５Ａは、モータ３を取り囲むようにモータケーシング４の内面に貼り付けられており、モータ３とモータケーシング４との間に配置されている。したがって、モータフレーム側素子５Ａには、モータ３の熱による流れ（熱流）が発生し、モータフレーム側素子５Ａに起電力が発生する。モータフレーム側素子５Ａに発生した起電力の電圧はコンバータ２５によって上昇され、冷却ファン８はモータフレーム側素子５Ａの起電力を電力源とした電力により回転する。冷却ファン８は、その周囲の空気をモータケーシング４に送り、空気の流れをモータケーシング４の表面に形成する。結果として、モータケーシング４は冷却され、モータ３はモータケーシング４を介して冷却される。
【００３２】
本実施形態によれば、冷却ファン８は、モータフレーム側素子５Ａの第１スピン変換によって生じた起電力を電力源とした電力によって回転することができるため、冷却ファン８を駆動軸２に固定する必要はない。このような構成により、モータ３には、冷却ファン８の回転による負荷がかからないため、モータ３の負荷を軽減することができる。
【００３３】
図４は電動機組立体１の冷却システムを示す図である。制御装置２０および電源装置２１は熱電変換素子５（本実施形態では、モータフレーム側素子５Ａ）に接続されている。したがって、制御装置２０は電源装置２１を動作させて電源装置２１から熱電変換素子５に電力を供給すると、熱電変換素子５には、電気による流れ（電流）が発生し、熱電変換素子５に熱流が発生する。したがって、モータ３から発せられた熱は、熱電変換素子５の第２スピン変換によって生じた熱流によってモータ３からモータケーシング４に移動し、モータケーシング４の外部に放出される。結果として、モータ３は冷却される。
【００３４】
図４に示すように、モータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間に温度差が生じると、熱電変換素子５には起電力が発生する。制御装置２０はコンバータ２５に接続されており、コンバータ２５の出力電圧制御を行う。冷却ファン８を回転させるための熱電変換素子５による起電力が不十分である場合、制御装置２０を介して電源装置２１から熱電変換素子５に電力を供給してもよい。
【００３５】
図５は制御装置２０を含む制御システムの一実施形態を示す図である。図５に示すように、制御装置２０は、モータケーシング４の内面に貼り付けられた熱電変換素子５（本実施形態では、モータフレーム側素子５Ａ）を介してモータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差（より具体的には、モータフレーム側素子５Ａの両面の間の温度差）を監視する監視部３０を備えている。モータフレーム側素子５Ａの両面は、モータ３に隣接するモータフレーム側素子５Ａの面、およびモータフレーム４ａの内面に隣接するモータフレーム側素子５Ａの面である。
【００３６】
制御装置２０は、モータケーシング４の内部と外部との間の温度差と所定のしきい値とを比較して、温度差がしきい値よりも大きいか否かを判定する判定部３１を備えている。制御装置２０は、温度差がしきい値よりも大きくなった場合、熱電変換素子５に電気的に接続された電源装置２１を動作させて、電源装置２１から熱電変換素子５に電力を供給させる動作制御部３２を備えている。動作制御部３２は、電源装置２１から熱電変換素子５への電力の供給により、モータ３の熱をモータケーシング４の外部に放出させる第２スピン変換を熱電変換素子５に行わせる。
【００３７】
図５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。熱電変換素子５には、複数の（本実施形態では、２本の）電線３６が接続されており、電線３６には２つのスイッチ３５が接続されている。スイッチ３５はスイッチ部３４を構成している。
【００３８】
監視部３０には、電線３６に対応する数の（本実施形態では、２本の）電線３７が接続されており、電線３６，３７は２つのスイッチ３５によって接続可能である。コンバータ２５には、複数の（本実施形態では、２本の）電線３９が接続されており、これら電線３９のそれぞれは電線３７に接続されている。
【００３９】
電源装置２１には、複数の（本実施形態では、２本の）電線３８が接続されており、スイッチ３５の切り替えにより電線３６，３８は接続可能である。したがって、熱電変換素子５は、スイッチ３５の切り替えにより制御装置２０の監視部３０または電源装置２１に電気的に接続可能である。
【００４０】
制御装置２０は、スイッチ部３４に電気的に接続され、かつスイッチ部３４のスイッチ３５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、熱電変換素子５と監視部３０とはスイッチ３５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を動作させると、熱電変換素子５と監視部３０との接続が遮断され、熱電変換素子５と電源装置２１とはスイッチ３５を介して接続される。
【００４１】
制御装置２０は、記憶部（図示しない）に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。図６は制御装置２０の処理フローを示す図である。図６に示すように、制御装置２０の監視部３０は、熱電変換素子５によって第１スピン変換が行われているとき、より具体的には、熱電変換素子５の第１スピン変換によって冷却ファン８が回転しているとき、モータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差（より具体的には、熱電変換素子５の両面の間の温度差）を連続的に監視する（図６のステップＳ１０１参照）。
【００４２】
制御装置２０の判定部３１は、この温度差と制御装置２０の記憶部に記憶されたしきい値とを比較し（図６のステップＳ１０２参照）、温度差がしきい値よりも大きくなった場合（図６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。温度差がしきい値よりも小さい場合、監視部３０は温度差の監視を継続する（図６のステップＳ１０２の「ＮＯ」参照）。
【００４３】
動作制御部３２は、判定部３１からの信号を受けると、スイッチ切り替え部３３を動作させて、熱電変換素子５と電源装置２１とを接続する。動作制御部３２は、電源装置２１を動作させて、電源装置２１から熱電変換素子５に電力を供給させる。電源装置２１からの電力の供給により、熱電変換素子５の第２スピン変換が行われ、より具体的には、熱電変換素子５に熱流が発生し、モータ３の熱はモータケーシング４を介して電動機組立体１の外部に放出される。
【００４４】
その後、監視部３０は、熱電変換素子５によって第２スピン変換が行われているとき、断続的にモータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差（より具体的には、熱電変換素子５の両面の間の温度差）を監視する（図６のステップＳ１０３参照）。より具体的には、動作制御部３２は、スイッチ３５と監視部３０とが一定時間の間隔で接続されるように、スイッチ切り替え部３３を動作させる。監視部３０は、スイッチ３５と監視部３０とが接続されたとき、熱電変換素子５を介してモータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差を監視する。
【００４５】
一実施形態では、電動機組立体１は、熱電変換素子５の両面の間の温度差を特定する構成として、熱電変換素子５の両面のそれぞれに温度センサ（図示しない）を取り付ける構成を有してもよい。この場合、熱電変換素子５の両面に取り付けられた温度センサは監視部３０に接続される。監視部３０は、熱電変換素子５の両面のそれぞれの温度センサによって検出された温度を取得し、取得した温度の差分を熱電変換素子５の両面の間の温度差として算出してもよい。このようにして、監視部３０は、熱電変換素子５の両面の間の温度差を特定することができる。この実施形態によれば、スイッチ切り替え部３３は、その動作によって断続的に監視部３０と熱電変換素子５とを接続する必要はないため、制御装置２０は、断続的に監視部３０と熱電変換素子５とを接続するスイッチ３５の動作を省略することができる。なお、温度センサとして、測温抵抗体、熱電対、または測温抵抗体素子など既存の技術が適用された検出器が採用されてもよい。
【００４６】
判定部３１は、この温度差がしきい値よりも小さくなった場合、すなわち、モータ３が熱電変換素子５の第２スピン変換によって許容温度まで冷却された場合、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は、判定部３１からの信号を受けると、スイッチ切り替え部３３を動作させて、熱電変換素子５と監視部３０とを接続する。動作制御部３２は、電源装置２１を動作させて電源装置２１から熱電変換素子５への電力の供給を停止させる。
【００４７】
このように、制御装置２０は、モータケーシング４の外部とモータケーシング４の内部との温度差が所定のしきい値よりも小さい場合には、熱電変換素子５の第１スピン変換によって冷却ファン８を回転させて、モータ３を冷却する。制御装置２０は、この温度差が所定のしきい値よりも大きい場合には、冷却ファン８の駆動から熱電変換素子５の第２スピン変換によるモータ３の放熱に切り替える。
【００４８】
本実施形態によれば、熱電変換素子５はモータケーシング４の内面に貼り付けられているため、電動機組立体１は、モータ３の排熱を利用して熱電変換素子５に接続された冷却ファン８を回転させることができ、熱電変換素子５への電力の供給によりモータ３を積極的に放熱することができる。結果として、電動機組立体１は、効率的な冷却を実現することができる。さらに、冷却ファン８はモータ３の排熱を利用した熱電変換素子５の第１スピン変換によって回転されるため、冷却ファン８を駆動軸２に接続する必要はなく、モータ３にかかる負荷を軽減することができる。
【００４９】
本実施形態では、電動機組立体１は単一の冷却ファン８を備えているが、冷却ファン８の数は本実施形態には限定されない。電動機組立体１は複数の冷却ファン８を備えてもよい。上述したように、冷却ファン８を駆動軸２に接続する必要はないため、冷却ファン８の配置は特に限定されない。したがって、一実施形態では、モータ３の特に冷却したい部分（例えば、固定子１６の複数の巻線１６ｂ）が冷却されるように、複数の冷却ファン８をそれぞれモータケーシング４に隣接することができるため、モータ３の冷却効果をより高めることができる。
【００５０】
図７は制御装置２０を含む制御システムの他の実施形態を示す図である。図８および図９は制御装置２０によるスイッチ３５，４９の動作を説明するための図である。上述した実施形態では、コンバータ２５が接続された電線３９のそれぞれは監視部３０が接続された電線３７のそれぞれに接続されている。図７、図８、および図９に示す実施形態では、電線３９は、２つのスイッチ４９に接続されている。本実施形態では、スイッチ部３４は、スイッチ３５およびスイッチ４９を備えている。電線３７，３９は２つのスイッチ４９によって接続可能であり、電線３８，３９は２つのスイッチ４９によって接続可能である。したがって、冷却ファン８（より具体的には、コンバータ２５）は、スイッチ４９の切り替えにより制御装置２０の監視部３０または電源装置２１に電気的に接続可能である。
【００５１】
スイッチ切り替え部３３はスイッチ３５およびスイッチ４９をそれぞれ切り替えることができる。図７に示すように、動作制御部３２がスイッチ切り替え部３３を動作させると、コンバータ２５と監視部３０とはスイッチ４９を介して接続され、熱電変換素子５と監視部３０とはスイッチ３５を介して接続される。この場合、冷却ファン８は熱電変換素子５の第１スピン変換によって動作され、監視部３０はモータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差を連続的に監視する。
【００５２】
図８に示すように、動作制御部３２がスイッチ切り替え部３３を動作させると、コンバータ２５と監視部３０との接続が遮断され、熱電変換素子５と電源装置２１とはスイッチ３５を介して接続される。この場合、コンバータ２５は、監視部３０および電源装置２１の両方に電気的に接続されず、結果として、冷却ファン８は動作しない。電源装置２１から電力が供給されると、モータ３は熱電変換素子５の第２スピン変換によって放熱される。監視部３０は、熱電変換素子５によって第２スピン変換が行われているとき、断続的にモータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差を監視する（図８の点線参照）。
【００５３】
図９に示すように、動作制御部３２がスイッチ切り替え部３３を動作させると、コンバータ２５と電源装置２１とがスイッチ４９を介して接続され、熱電変換素子５と電源装置２１とがスイッチ３５を介して接続される。この場合、電源装置２１から電力が供給されると、モータ３は熱電変換素子５の第２スピン変換によって放熱され、これと同時に、冷却ファン８は回転する。監視部３０は、冷却ファン８が電源装置２１によって回転しているとき、断続的にモータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差を監視する（図９の点線参照）。
【００５４】
制御装置２０は、熱電変換素子５の第１スピン変換によって冷却ファン８を回転させる動作（第１冷却動作）と、熱電変換素子５の第２スピン変換によってモータ３を放熱させる動作（第２冷却動作）と、電源装置２１から供給される電力によって冷却ファン８を回転させつつ、熱電変換素子５の第２スピン変換によってモータ３を放熱させる動作（第３冷却動作）を実行することができる。制御装置２０は、スイッチ切り替え部３３を動作させることによって、これら第１冷却動作、第２冷却動作、および第３冷却動作を選択的に実行することができる。
【００５５】
一実施形態では、しきい値は、第１のしきい値と、第１のしきい値よりも大きな第２のしきい値とを備えてもよい。これら第１のしきい値および第２のしきい値は制御装置２０の記憶部に記憶されている。判定部３１は、熱電変換素子５の両面の間の温度差が第２のしきい値よりも大きくなった場合には、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は、判定部３１からの信号を受けると、スイッチ切り替え部３３を動作させて、熱電変換素子５と電源装置２１とをスイッチ３５を介して接続し、かつ冷却ファン８と電源装置２１とをスイッチ４９を介して接続する（図９参照）。動作制御部３２が電源装置２１を動作させると、電源装置２１からの電力の供給により、熱電変換素子５の第２スピン変換が行われ、モータ３の熱はモータケーシング４を介して電動機組立体１の外部に放出される。同時に、冷却ファン８は、電源装置２１からの電力の供給により回転する。
【００５６】
このように、制御装置２０は、温度差が第２のしきい値よりも大きくなった場合、すなわち、モータ３を緊急的に冷却する必要が生じた場合には、第２スピン変換によってモータ３を放熱しつつ、冷却ファン８を回転させることができるため、モータ３をより効果的に冷却することができる。第２のしきい値は、例えば、モータ３を緊急的に冷却すべき値に決定される。
【００５７】
上述した実施形態では、判定部３１は、モータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差と所定のしきい値とを比較して、温度差がしきい値よりも大きいか否かを判定するように構成されているが、判定部３１の構成は上述した実施形態には限定されない。図１０は制御装置２０の温度モニター６０を示す図である。図１０に示すように、制御装置２０は、その周囲の温度を監視する温度モニター６０を備えてもよい。温度モニター６０は、制御装置２０に内蔵されており、温度センサと同様の機能を含んでいる。
【００５８】
制御装置２０は、発熱体としてのモータ３の近傍、より具体的には、モータケーシング４に隣接して配置可能である。したがって、制御装置２０がモータケーシング４に隣接して配置される場合、温度モニター６０によって監視される温度はモータ３の温度上昇とともに上昇する。温度モニター６０は、熱電変換素子５によって第１スピン変換が行われているとき、制御装置２０の周囲の温度を監視する。判定部３１は、温度モニター６０によって監視された温度と記憶部（図示しない）に記憶された所定の許容値とを比較し、この温度が許容値よりも大きくなった場合、動作制御部３２は、電源装置２１を通じてモータフレーム側素子５Ａに電力を供給してもよい。このような構成により、監視部３０は熱電変換素子５の両面の間の温度差を監視する必要はないため、制御装置２０による制御は容易になる。
【００５９】
さらに、温度モニター６０は、熱電変換素子５（モータフレーム側素子５Ａ）によって第２スピン変換が行われているとき、モータ３の温度に依存する制御装置２０の周囲の温度を監視する。判定部３１は、この温度と許容値とを比較し、この温度が許容値よりも小さくなった場合、動作制御部３２は、電源装置２１からモータフレーム側素子５Ａへの電力の供給を停止させる。温度の監視は、温度モニター６０、測温抵抗体、熱電対、または測温抵抗体素子などの要素に代えて、制御装置２０が備える制御用ＩＣ（集積回路）に内蔵された温度センサによって行われてもよい。
【００６０】
温度モニター６０によって監視される温度との比較対象である許容値は、熱電変換素子５（本実施形態では、モータフレーム側素子５Ａ）の両面の間の温度差との比較対象であるしきい値とは異なる。したがって、制御装置２０の記憶部は、温度との比較対象である許容値と、温度差との比較対象であるしきい値とを記憶（格納）している。
【００６１】
一実施形態では、熱電変換素子５のゼーベック特性が特定されている場合は、制御装置２０の記憶部は基準接点補償値を記憶してもよい。基準接点補償値は熱電変換素子５を構成する異なる金属の組み合わせによって決定される基準接点補償に必要な値である。制御装置２０は、監視部３０によって監視された熱電変換素子５の起電力および基準接点補償値に基づいて、熱電変換素子５が貼り付けられた部分の温度を計測することができる。判定部３１は、この計測された温度と熱電変換素子５が貼り付けられた部分の許容値とを比較する。動作制御部３２は、判定部３１によって比較された比較結果に基づいて、電源装置２１による上述した動作を実行することができる。この実施形態では、制御装置２０がモータケーシング４から離間して配置された場合であっても、制御装置２０は熱電変換素子５が貼り付けられた部分の温度を計測することができる。
【００６２】
制御装置２０を含む制御システムが図７に示す構成を有している場合、許容値は、第１の許容値と第１の許容値よりも大きな第２の許容値とを備えてもよい。これら第１の許容値および第２の許容値は制御装置２０の記憶部に記憶されている。判定部３１は、制御装置２０の周囲の温度が第２の許容値よりも大きくなった場合には、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は、判定部３１からの信号を受けると、スイッチ切り替え部３３を動作させて、熱電変換素子５と電源装置２１とをスイッチ３５を介して接続し、かつ冷却ファン８と電源装置２１とをスイッチ４９を介して接続する（図９参照）。
【００６３】
このように、制御装置２０は、温度が第２の許容値よりも大きくなった場合、すなわち、モータ３を緊急的に冷却する必要が生じた場合には、第２スピン変換によってモータ３を放熱しつつ、冷却ファン８を回転させることができるため、モータ３をより効果的に冷却することができる。したがって、第２の許容値は、例えば、モータ３を緊急的に冷却すべき値に決定される。
【００６４】
制御装置２０は、第１のしきい値および第２のしきい値と、第１の許容値および第２の許容値とに基づいて、モータ３の冷却動作（第１冷却動作、第２冷却動作、および第３冷却動作）を実行してもよい。例えば、制御装置２０が第３冷却動作を実行する場合、モータ３の運転中において、監視部３０は熱電変換素子５の両面の間の温度差を監視し、かつ温度モニター６０はモータ３の温度を監視する。判定部３１は、監視部３０によって監視された温度差と記憶部に記憶された第１のしきい値および第２のしきい値とを比較する。同時に、判定部３１は、温度モニター６０によって監視された温度と記憶部に記憶された第１の許容値および第２の許容値とを比較する。動作制御部３２は、熱電変換素子５の両面の間の温度差が第２のしきい値よりも大きくなった場合、および／または制御装置２０の周囲の温度が第２の許容値よりも大きくなった場合、電源装置２１を通じて熱電変換素子５および冷却ファン８に電力を供給させる。
【００６５】
上述したように、本実施形態における熱電変換素子５はテープ形状を有しているため、固定子１６の巻線１６ｂの形状および／または回転子１５の位置を変更する必要はない。したがって、本実施形態の構成は、ＰＭモータのみならず、ＰＭモータ以外のすべてのモータに適用することができる。さらに、本実施形態における電動機組立体１は、熱電変換素子５を既存のモータケーシング４に貼り付けるだけの簡単な構造を有しているため、モータケーシング４の構造を変更する必要はない。
【００６６】
熱電変換素子５のモータケーシング４の内面への貼り付け箇所は特に制限されず、熱電変換素子５の配置によっては、より効率的なモータ３の排熱利用および／またはより高いモータ３の冷却効果を実現することができる。そこで、以下に示す実施形態では、熱電変換素子５の配置について図面を参照しつつ説明する。
【００６７】
本実施形態において、上述した実施形態と同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。図１１は第１エンドカバー４ｂの第１モータ隣接面１１に貼り付けられた第１エンドカバー側素子５Ｂおよび第２エンドカバー４ｃの第２モータ隣接面１２に貼り付けられた第２エンドカバー側素子５Ｃを示す図である。図１１では、駆動軸２、モータ３、モータケーシング４、およびエンドカバー側素子５Ｂ，５Ｃ以外の要素の図示は省略されている。図１２は第１エンドカバー４ｂの第１モータ隣接面１１に貼り付けられた第１エンドカバー側素子５Ｂの正面図である。図１３は第２エンドカバー４ｂの第２モータ隣接面１２に貼り付けられた第２エンドカバー側素子５Ｃの正面図である。
【００６８】
本実施形態では、熱電変換素子５は第１エンドカバー側素子５Ｂおよび第２エンドカバー側素子５Ｃを備えている。第１エンドカバー側素子５Ｂは環状形状を有しており、第２エンドカバー側素子５Ｃは円形状を有している。図１に示すように、第１エンドカバー４ｂが軸受支持部４０を有している場合、第１エンドカバー側素子５Ｂは駆動軸２および軸受支持部４０を避けるようにして配置される。第２エンドカバー４ｃが軸受支持部４１を有している場合、第２エンドカバー側素子５Ｃは環状形状を有しており、軸受支持部４１を避けるようにして配置される。他の実施形態では、軸受１７，１８のそれぞれが第１エンドカバー４ｂおよび第２エンドカバー４ｃのそれぞれから離間して配置された独立の軸受支持部によって支持されてもよい。この場合、第１エンドカバー側素子５Ｂの形状は図１２に示す形状であってもよく、第２エンドカバー側素子５Ｃの形状は図１３に示す形状であってもよい。
【００６９】
図１４は制御装置２０を含む制御システムのさらに他の実施形態を示す図である。図１４に示すように、本実施形態の制御システムは、エンドカバー側素子５Ｂ，５Ｃが冷却ファン８、制御装置２０、および電源装置２１に並列的に接続された構成を有している。第１エンドカバー側素子５Ｂには、２本の電線３６Ａが接続されており、第２エンドカバー側素子５Ｃには、２本の電線３６Ｂが接続されている。電線３６Ａには２つのスイッチ３５Ａが接続されており、電線３６Ｂには２つのスイッチ３５Ｂが接続されている。スイッチ３５Ａ，３５Ｂはスイッチ部３４を構成している。監視部３０には、電線３６Ａ，３６Ｂに対応する数の（本実施形態では、４本の）電線３７が接続されている。コンバータ２５には、４本の電線３９が接続されており、これら電線３９のそれぞれは電線３７に接続されている。
【００７０】
電源装置２１には、４本の電線３８が接続されており、電線３６Ａ，３６Ｂおよび電線３８はスイッチ３５Ａ，３５Ｂの切り替えにより接続可能である。スイッチ切り替え部３３は、動作制御部３２の指令によりスイッチ３５Ａ，３５Ｂをそれぞれ独立に制御可能である。したがって、第１エンドカバー側素子５Ｂは、スイッチ３５Ａの切り替えにより監視部３０または電源装置２１に電気的に接続可能であり、第２エンドカバー側素子５Ｃは、スイッチ３５Ｂの切り替えにより監視部３０または電源装置２１に電気的に接続可能である。
【００７１】
本実施形態によれば、エンドカバー側素子５Ｂ，５Ｃのそれぞれは独立した素子であるため、制御装置２０は、エンドカバー側素子５Ｂ，５Ｃのそれぞれに対応して冷却ファン８の回転およびモータ３の放熱をそれぞれ独立して制御することができる。例えば、第１エンドカバー側素子５Ｂが貼り付けられた第１エンドカバー４ｂの内部と第１エンドカバー４ｂの外部との間の温度差（より具体的には、第１エンドカバー側素子５Ｂの両面の間の温度差）が所定のしきい値よりも小さい場合、動作制御部３２は、スイッチ切り替え部３３の動作によって冷却ファン８と第１エンドカバー側素子５Ｂとをスイッチ３５Ａを介して電気的に接続し、冷却ファン８を回転させることができる。第１エンドカバー側素子５Ｂの両面は、モータ３に隣接する第１エンドカバー側素子５Ｂの面、および第１エンドカバー４ｂのモータ隣接面１１に隣接する第１エンドカバー側素子５Ｂの面である。
【００７２】
第２エンドカバー側素子５Ｃが貼り付けられた第２エンドカバー４ｃの内部と第２エンドカバー４ｃの外部との間の温度差（より具体的には、第２エンドカバー側素子５Ｃの両面の間の温度差）が所定のしきい値よりも大きい場合、動作制御部３２は、スイッチ切り替え部３３の動作によって第２エンドカバー側素子５Ｃと電源装置２１とをスイッチ３５Ｂを介して電気的に接続し、モータ３を放熱することができる。このようにして、制御装置２０は、冷却ファン８の駆動によるモータ３の冷却とモータ３の放熱によるモータ３の冷却とを同時に行うことができる。第２エンドカバー側素子５Ｃの両面は、モータ３に隣接する第２エンドカバー側素子５Ｃの面、および第２エンドカバー４ｃのモータ隣接面１２に隣接する第２エンドカバー側素子５Ｃの面である。
【００７３】
一実施形態では、電動機組立体１は複数の冷却ファン８を備えており、これら複数の冷却ファン８のそれぞれをエンドカバー側素子５Ｂ，５Ｃのそれぞれに電気的に接続してもよい。
【００７４】
図１４に示す制御システムの構成と図７に示す制御システムの構成とを組み合わせてもよい。図１５は制御装置２０を含む制御システムのさらに他の実施形態を示す図である。図１５に示す実施形態では、４本の電線３９のそれぞれは、４つのスイッチ４９のそれぞれに接続されており、これら４つのスイッチ４９、２つのスイッチ３５Ａ、および２つのスイッチ３５Ｂはスイッチ部３４を構成している。図１５に示す実施形態においても、制御装置２０は、第１冷却動作、第２冷却動作、および第３冷却動作を選択的に実行することができる。
【００７５】
図１６（ａ）は第１モータ隣接面１１の内周側部位（内側部位）１１ａおよび外周側部位（外側部位）１１ｂを示す図であり、図１６（ｂ）は内周側部位１１ａに貼り付けられた第１内側素子５Ｂ−１および外周側部位１１ｂに貼り付けられた第１外側素子５Ｂ−２を示す図である。図１６（ａ）に示すように、第１エンドカバー４ｂの第１モータ隣接面１１は、駆動軸２に隣接する内周側部位１１ａと、内周側部位１１ａに接続された外周側部位１１ｂとを備えている。本実施形態では、第１エンドカバー側素子５Ｂは、内周側部位１１ａに貼り付けられた環状の第１内側素子５Ｂ−１と、外周側部位１１ｂに貼り付けられた環状の第１外側素子５Ｂ−２とを備えている。
【００７６】
図１７（ａ）は第２モータ隣接面１２の内周側部位（内側部位）１２ａおよび外周側部位（外側部位）１２ｂを示す図であり、図１７（ｂ）は内周側部位１２ａに貼り付けられた第２内側素子５Ｃ−１および外周側部位１２ｂに貼り付けられた第２外側素子５Ｃ−２を示す図である。図１７（ａ）に示すように、第２エンドカバー４ｃの第２モータ隣接面１２は、その中央部分に位置する内周側部位１２ａと、内周側部位１２ａに接続された外周側部位１２ｂとを備えている。本実施形態では、第２エンドカバー側素子５Ｃは、内周側部位１２ａに貼り付けられた円形状の第２内側素子５Ｃ−１と、外周側部位１２ｂに貼り付けられた環状の第２外側素子５Ｃ−２とを備えている。
【００７７】
図１６（ｂ）および図１７（ｂ）に示すように、熱電変換素子５は、４つの素子（すなわち、内側素子５Ｂ−１，５Ｃ−１および外側素子５Ｂ−２，５Ｃ−２）を備えている。これら素子５Ｂ−１〜５Ｃ−２のそれぞれは、素子５Ｂ−１〜５Ｃ−２のそれぞれに接続されたスイッチ３５を介して制御装置２０および電源装置２１に電気的に接続可能であり、制御装置２０は、内側素子５Ｂ−１，５Ｂ−２および内側素子５Ｃ−１，５Ｃ−２のそれぞれに対応して冷却ファン８の回転およびモータ３の放熱をそれぞれ独立して制御することができる。本実施形態の制御システムは、素子５Ｂ−１〜５Ｃ−２が冷却ファン８、制御装置２０、および電源装置２１に並列的に接続された構成を有している。以下の実施形態においても熱電変換素子５の接続構成は同様であるため、その詳細な説明を省略する。このような構成により、制御装置２０はモータ３をより効果的に冷却することができる。一実施形態では、電動機組立体１は、素子５Ｂ−１〜５Ｃ−２に対応する数（本実施形態では、４つ）の冷却ファン８を備えてもよい。
【００７８】
図１８はモータフレーム側素子５Ａの一実施形態を示す図である。図１９は図１８のＢ−Ｂ線断面図である。図１８および図１９では、モータフレーム側素子５Ａおよびモータケーシング４以外の要素の図示は省略されている。
【００７９】
上述したように、熱電変換素子５は、モータフレーム４ａの内面に貼り付けられたモータフレーム側素子５Ａを備えている。モータフレーム側素子５Ａは、モータフレーム４ａの長手方向、すなわち、駆動軸２の軸線ＣＬ方向に延び、かつ互いに隣接するフレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−８を備えている。これらフレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−８は、この順にモータフレーム４ａの円周方向に沿って配置されている。モータフレーム側素子５Ａ−１〜５Ａ−８は、モータフレーム４ａの内面の全体に貼り付けられている。
【００８０】
より具体的には、フレーム素子５Ａ−１はフレーム素子５Ａ−８とフレーム素子５Ａ−２との間に配置されている。フレーム素子５Ａ−３はフレーム素子５Ａ−２とフレーム素子５Ａ−４との間に配置されている。フレーム素子５Ａ−５はフレーム素子５Ａ−４とフレーム素子５Ａ−６との間に配置されている。フレーム素子５Ａ−７はフレーム素子５Ａ−６とフレーム素子５Ａ−８との間に配置されている。
【００８１】
図１８および図１９では、８つのフレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−８が設けられているが、フレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−８の数は本実施形態には限定されない。図１８および図１９に示す実施形態では、フレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−８の両端は、モータ隣接面１１，１２まで延びている。図１８および図１９に示す実施形態においても、制御システムは、フレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−８が冷却ファン８、制御装置２０、および電源装置２１に並列的に接続された構成を有している（図１４および図１５参照）。
【００８２】
図２０はモータフレーム側素子５Ａの他の実施形態を示す図である。図２０では、モータフレーム側素子５Ａは、６つのフレーム素子、すなわち、フレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−６を備えている。例えば、モータフレーム４ａには、固定子１６の巻線１６ｂの近傍など、局所的に高温になる部分が存在する。図２０に示すように、モータフレーム側素子５Ａは、巻線１６ｂに隣接して配置されたフレーム素子５Ａ−１、フレーム素子５Ａ−３、およびフレーム素子５Ａ−５と、フレーム素子５Ａ−１とフレーム素子５Ａ−３との間に配置されたフレーム素子５Ａ−２、フレーム素子５Ａ−３とフレーム素子５Ａ−５との間に配置されたフレーム素子５Ａ−４、およびフレーム素子５Ａ−５とフレーム素子５Ａ−１との間に配置されたフレーム素子５Ａ−６とを備えている。
【００８３】
これらフレーム素子５Ａ−１〜５Ａ−６は、この順にモータフレーム４ａの円周方向に沿って配置されている。フレーム素子５Ａ−１，５Ａ−３，５Ａ−５のモータフレーム４ａの円周方向における長さは、フレーム素子５Ａ−２，５Ａ−４，５Ａ−６のモータフレーム４ａの円周方向における長さよりも長い。フレーム素子５Ａ−１，５Ａ−３，５Ａ−５のそれぞれは、複数の（図２０では、３つ）巻線１６ｂのそれぞれに隣接して配置されており、フレーム素子５Ａ−２，５Ａ−４，５Ａ−６のそれぞれは、複数の巻線１６ｂのそれぞれから離間して配置されている。
【００８４】
図２０に示す実施形態では、フレーム素子５Ａ−１，５Ａ−３，５Ａ−５は、モータフレーム４ａの局所的に高温になる部分に配置されており、フレーム素子５Ａ−２，５Ａ−４，５Ａ−６は、モータフレーム４ａのその他の部分に配置されている。したがって、制御装置２０は、フレーム素子５Ａ−１，５Ａ−３，５Ａ−５のそれぞれに対して第２スピン変換を実行させることができる。さらに、制御装置２０は、フレーム素子５Ａ−２，５Ａ−４，５Ａ−６のそれぞれに対して第１スピン変換を実行させることができる。図２０による構成によれば、モータ３をより効果的に冷却することができる。
【００８５】
図２１はモータフレーム側素子５Ａの他の実施形態を示す図である。図２２は図２１のＣ−Ｃ線断面図である。図２１では、モータフレーム側素子５Ａおよびモータケーシング４以外の要素の図示は省略されている。図２１および図２２に示す実施形態では、フレーム素子５Ａ−９は、フレーム素子５Ａ−１０〜５Ａ−１４の大部分を囲むように折れ曲がった形状を有している。モータフレーム５Ａ−９の屈曲部のそれぞれは、モータ隣接面１１，１２のいずれかに近接している。
【００８６】
フレーム素子５Ａ−９を介して互いに隣接するフレーム素子５Ａ−１０〜５Ａ−１４のそれぞれの長さは第１モータ隣接面１１から第２モータ隣接面１２までの距離よりも短い。例えば、図２１において、モータフレーム４ａの上側のフレーム素子５Ａ−１０の一端は第２モータ隣接面１２まで延びており、他端は第１モータ隣接面１１から離間している。モータフレーム４ａの下側のフレーム素子５Ａ−１１の一端は第１モータ隣接面１１まで延びており、他端は第２モータ隣接面１２から離間している。このように、フレーム素子５Ａ−１０〜５Ａ−１４のそれぞれは、モータ隣接面１１，１２のいずれかに近接するように、モータフレーム４ａの円周方向に沿って交互に配置され、かつモータフレーム４ａの円周方向に沿って等間隔に配置されている。図２１および図２２に示す実施形態においても、制御システムは、フレーム素子５Ａ−９〜５Ａ−１４が冷却ファン８、制御装置２０、および電源装置２１に並列的に接続された構成を有している（図１４および図１５参照）。
【００８７】
一実施形態では、熱電変換素子５は、フレーム素子５Ａ−９〜５Ａ−１４の他、内側素子５Ｂ−１，５Ｃ−１および外側素子５Ｂ−２，５Ｃ−２を備えてもよい（図１６（ｂ）および図１７（ｂ）参照）。
【００８８】
熱電変換素子５はテープ形状を有しているため、熱電変換素子５のモータケーシング４の内面への貼り付け箇所は特に制限されない。したがって、図１、図１１、図１６、図１７、図１８、図２１に示す実施形態はそれぞれ組み合わせてもよい。言い換えれば、熱電変換素子５は、モータケーシング４の内面の全体（モータフレーム４ａの内面、第１エンドカバー４ｂのモータ隣接面１１、および第２エンドカバー４ｃのモータ隣接面１２）に貼り付けられてもよい。一実施形態では、熱電変換素子５は、モータケーシング４の外面に貼り付けられてもよい。
【００８９】
図２３は電動機組立体１の他の実施形態を示す模式図である。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２３では、熱電変換素子５のモータフレーム側素子５Ａが部分的に描かれている。電動機組立体１は、モータ３とは独立して配置され、モータ３の回転速度を制御するインバータ装置５０をさらに備えてもよい。インバータ装置５０は、制御装置２０と、電源装置２１と、コンバータ２５と、スイッチ部３４とを備えている。
【００９０】
図２３に示すように、モータケーシング４の内部とモータケーシング４の外部との間の温度差に起因する熱電変換素子５の第１スピン変換が行われると、熱電変換素子５に起電力が発生し、この起電力を電力源とする電力はインバータ装置５０を介して冷却ファン８に供給される（図２３の点線で表された矢印参照）。インバータ装置５０からの電力の供給に起因する熱電変換素子５の第２スピン変換が行われると（図２３の実線で表された矢印参照）、モータ３の熱はモータケーシング４の外部に放出される。
【００９１】
以下の実施形態では、モータ３およびインバータ装置５０が直列的に配置されたインバータ一体型構造を有する電動機組立体１の構成について説明する。図２４は本実施形態に係る電動機組立体１に対する比較例を説明するための模式図である。図２４に示すように、モータ部に隣接してインバータ部が配置されており、駆動軸はこれらモータ部およびインバータ部を貫通して延びている。駆動軸には、冷却ファンが固定されており、冷却ファンは、その回転によって空気をインバータ部およびモータ部に送る。
【００９２】
しかしながら、モータ部およびインバータ部の両方は発熱体であるため、モータ部の冷却のみならず、インバータ装置の冷却も課題として存在する。このように、モータ部とインバータ部のそれぞれを冷却する必要があるため、これらモータ部およびインバータ部の両方のより効率的な冷却方法を提案することが求められている。
【００９３】
しかしながら、モータ部とインバータ部との温度差は高いため、駆動軸の回転とともに冷却ファンを回転させる方式では、冷却ファンによって送られる空気はインバータ部で温められてしまう。この温められた空気がモータ部に送られるため、モータ部を十分に冷却することはできない。また、駆動軸に固定された冷却ファンの回転による負荷がモータ部にかかるという問題がある。
【００９４】
そこで、以下の実施形態では、モータ３にかかる負荷の軽減と効率的な冷却を実現することができる電動機組立体１の構成について説明する。図２５は電動機組立体１のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態において、上述した実施形態と同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。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。本実施形態に係る電動機組立体１のモータ３は、例えば、小型の電動機としての永久磁石同期電動機（すなわち、ＰＭモータ）である。図２５では、駆動軸２を支持する軸受１８は描かれていないが、ブラケット５２は軸受１８を支持する軸受支持部６１を有してもよい（後述する図２８参照）。一実施形態では、軸受１８はブラケット５２から離間して配置された独立の軸受支持部によって支持されてもよい。
【００９５】
インバータ装置５０は、モータ３に隣接して配置されており、駆動軸２の軸線ＣＬ方向に沿ってモータケーシング４に直列的に接続されたインバータケース５１に収容されている。インバータ装置５０およびインバータケース５１はインバータ部を構成している。インバータケース５１は、モータケーシング４のモータフレーム４ａと同心状に配置されたインバータカバー５１ａと、ブラケット５２の反対側に配置され、インバータカバー５１ａの開口端を閉じるカバープレート５１ｂとを備えている。インバータカバー５１ａは駆動軸２の軸線ＣＬ方向に延びている。カバープレート５１ｂは、インバータ装置５０に隣接するカバープレート側インバータ隣接面５６を備えている。カバープレート側インバータ隣接面５６はカバープレート５１ｂの内面であり、この内面の反対側の面はカバープレート５１ｂの外面である。
【００９６】
カバープレート５１ｂのカバープレート側インバータ隣接面５６の上にはインバータ装置５０が載置されている。本実施形態では、インバータカバー５１ａおよびカバープレート５１ｂは別部材であるが、これらインバータカバー５１ａおよびカバープレート５１ｂは一体成形部材であってもよい。
【００９７】
インバータケース５１は、インバータカバー５１ａとモータフレーム４ａとの間に配置されたブラケット５２を介してモータケーシング４に直列的に接続されている。ブラケット５２はモータケーシング４とインバータケース５１との間に配置されている。モータケーシング４、インバータケース５１、およびブラケット５２は組立ケーシング５５を構成している。本実施形態では、熱電変換素子５は組立ケーシング５５に貼り付けられている。
【００９８】
駆動軸２はブラケット５２を貫通しておらず、駆動軸２の端部はモータケーシング４内に位置している。このように、駆動軸２はインバータ装置５０を貫通していないため、インバータ装置５０のインバータ素子が実装される基板に貫通孔を設ける必要はなく、インバータ素子のレイアウトの最適化を図ることができる。
【００９９】
インバータケース５１およびブラケット５２によって閉じられた空間が形成されており、インバータ装置５０はこの閉じられた空間に配置されている。冷却ファン８は、駆動軸２とは独立して配置され、組立ケーシング５５、本実施形態では、インバータケース５１に隣接して配置され、かつ、インバータ装置５０を介して熱電変換素子５に電気的に接続されている。
【０１００】
本実施形態では、モータ３、インバータ装置５０、および冷却ファン８は、この順に配置されている。冷却ファン８は、その回転によって空気の流れをインバータケース５１の表面およびモータケーシング４の表面に形成し、これらインバータケース５１およびモータケーシング４を冷却する。インバータ装置５０はインバータケース５１を介して冷却され、モータ３はモータケーシング４を介して冷却される。
【０１０１】
ブラケット５２は、モータ３に隣接するモータ隣接面５３と、インバータ装置５０に隣接するブラケット側インバータ隣接面５４とを備えている。本実施形態では、熱電変換素子５はブラケット５２のモータ隣接面５３の全体に貼り付けられたブラケット側素子５Ｄを備えている。ブラケット５２には、インバータ装置５０とブラケット側素子５Ｄとを接続する電線（図示しない）が通過する通過孔５２ａが形成されている。図示しないが、インバータケース５１にもインバータ装置５０と冷却ファン８とを接続する電線が通過する通過孔が形成されている。一実施形態では、ブラケット側素子５Ｄは、ブラケット５２のブラケット側インバータ隣接面５４に貼り付けられてもよい。この場合、通過孔５２ａは設けられていなくてもよい。
【０１０２】
図２６は図２５のＤ−Ｄ線断面図である。図２６では、モータフレーム４ａの図示は省略されている。図２６に示すように、ブラケット側素子５Ｄは１枚のシート状の素子であり、通過孔５２ａを避けるようにしてモータ隣接面５３に貼り付けられている。一実施形態では、ブラケット側素子５Ｄは、ブラケット５２のブラケット側インバータ隣接面５４に貼り付けられてもよい。
【０１０３】
一実施形態では、ブラケット５２が軸受支持部６１を有している場合、ブラケット側素子５Ｄは軸受支持部６１を避けるようにして配置される。この場合、ブラケット側素子５Ｄは環状形状を有する。他の実施形態では、軸受１８がブラケット５２から離間して配置された独立の軸受支持部によって支持されている場合、ブラケット側素子５Ｄの形状は図２６に示す形状であってもよい。
【０１０４】
本実施形態に係る熱電変換素子５は上述した実施形態に係る熱電変換素子５と同様の構造を有している。すなわち、熱電変換素子５は、熱電変換素子５の両面の間の温度差により発生したスピン流を電力に変換して冷却ファン８を回転させる第１スピン変換と、インバータ装置５０に設けられた電源装置２１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してモータ３の熱を放出する第２スピン変換とが行われる構造を有している。
【０１０５】
本実施形態では、熱電変換素子５はブラケット側素子５Ｄを備えている。したがって、モータケーシング４の内部空間とインバータケース５１の内部空間との間に温度差が生じると、ブラケット側素子５Ｄには起電力が発生する。モータ３の発熱量とインバータ装置５０の発熱量とは異なるため、モータ３とインバータ装置５０との間に温度差が生じると、冷却ファン８はブラケット側素子５Ｄに発生した起電力を電力源とする電力により回転する。
【０１０６】
インバータ装置５０は上述した実施形態と同様の構造を有している。すなわち、インバータ装置５０は、制御装置２０と、電源装置２１と、コンバータ２５と、スイッチ部３４とを備えている（図５、図７、図１４、および図１５参照）。したがって、インバータ装置５０の詳細な説明を省略する。
【０１０７】
本実施形態においても、制御装置２０は、図６に示すステップを実行することができる。すなわち、監視部３０は、熱電変換素子５（本実施形態では、ブラケット側素子５Ｄ）の第１スピン変換によって冷却ファン８が回転しているとき、ブラケット側素子５Ｄの両面の間の温度差を連続的に監視するステップ（図６のステップＳ１０１参照）を実行する。ブラケット側素子５Ｄの両面は、モータ３に隣接するブラケット側素子５Ｄの面、およびブラケット５２のモータ隣接面５３に隣接するブラケット側素子５Ｄの面である。判定部３１は、この温度差と制御装置２０の記憶部に記憶されたしきい値とを比較し、温度差がしきい値よりも大きくなった場合、その結果を示す信号を動作制御部３２に送るステップ（図６のステップＳ１０２参照）を実行する。動作制御部３２は、判定部３１からの信号に基づいてスイッチ切り替え部３３および電源装置２１を動作させる。電力が電源装置２１からブラケット側素子５Ｄに供給されると、ブラケット側素子５Ｄの第２スピン変換が行われる。その後、監視部３０は、ブラケット側素子５Ｄによって第２スピン変換が行われているとき、断続的に熱電変換素子５の両面の間の温度差を監視するステップ（図６のステップＳ１０３参照）を実行する。
【０１０８】
本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、しきい値は、第１のしきい値と第１のしきい値よりも大きな第２のしきい値とを備えてもよい。したがって、制御装置２０は、熱電変換素子５（本実施形態では、ブラケット側素子５Ｄ）の両面の間の温度差が第２のしきい値よりも大きくなった場合には、ブラケット側素子５Ｄと電源装置２１とをスイッチ３５を介して接続し、かつ冷却ファン８と電源装置２１とをスイッチ４９を介して接続してもよい。言い換えれば、制御装置２０は、第３冷却動作を実行してもよい。
【０１０９】
制御装置２０は、熱電変換素子５（本実施形態では、ブラケット側素子５Ｄ）の両面の間の温度差が所定のしきい値よりも大きい場合には、冷却ファン８の回転からブラケット側素子５Ｄの第２スピン変換によるモータ３の放熱に切り替える。ブラケット側素子５Ｄに熱流が発生すると、モータ３の熱はインバータ装置５０側に移動し、または、インバータ装置５０の熱はモータ３側に移動し、結果として、発熱体であるモータ３およびインバータ装置５０のうち、高温の発熱体の温度を下げることができる。
【０１１０】
本実施形態では、制御装置２０はインバータ装置５０に設けられているため、インバータ装置５０のインバータ素子の発熱に依存して制御装置２０の温度も上昇する。したがって、制御装置２０は、その周囲の温度を監視する温度モニター６０を備えてもよい（図１０参照）。温度モニター６０によって監視される温度はインバータ装置５０のインバータ素子の温度上昇とともに上昇する。温度の監視は、温度モニター６０、測温抵抗体、熱電対、または測温抵抗体素子などの要素に代えて、制御装置２０が備える制御用ＩＣ（集積回路）に内蔵された温度センサによって行われてもよい。
【０１１１】
温度モニター６０は、熱電変換素子５（ブラケット側素子５Ｄ）によって第１スピン変換が行われているとき、制御装置２０の周囲の温度（より具体的には、インバータ装置５０のインバータ素子の温度）を監視する。判定部３１は、温度モニター６０によって監視された温度と記憶部（図示しない）に記憶された所定の許容値とを比較し、この温度が許容値よりも大きくなった場合、動作制御部３２は、電源装置２１を通じてブラケット側素子５Ｄに電力を供給してもよい。
【０１１２】
さらに、温度モニター６０は、熱電変換素子５（ブラケット側素子５Ｄ）によって第２スピン変換が行われているとき、制御装置２０の周囲の温度を監視する。判定部３１は、この温度と許容値とを比較し、この温度が許容値よりも小さくなった場合、動作制御部３２は、電源装置２１からブラケット側素子５Ｄへの電力の供給を停止させる。
【０１１３】
温度モニター６０によって監視される温度との比較対象である許容値は、熱電変換素子５（本実施形態では、ブラケット側素子５Ｄ）の両面の間の温度差との比較対象であるしきい値とは異なる。したがって、制御装置２０の記憶部は、温度との比較対象である許容値と、温度差との比較対象であるしきい値とを記憶（格納）している。
【０１１４】
一実施形態では、熱電変換素子５のゼーベック特性が特定されている場合は、制御装置２０の記憶部は基準接点補償値を記憶してもよい。基準接点補償値は熱電変換素子５を構成する異なる金属の組み合わせによって決定される基準接点補償に必要な値である。制御装置２０は、監視部３０によって監視された熱電変換素子５の起電力および基準接点補償値に基づいて、熱電変換素子５が貼り付けられた部分の温度を計測することができる。判定部３１は、この計測された温度と熱電変換素子５が貼り付けられた部分の許容値とを比較する。動作制御部３２は、判定部３１によって比較された比較結果に基づいて、電源装置２１による上述した動作を実行することができる。
【０１１５】
本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、許容値は、第１の許容値および第２の許容値を備えてもよい。この場合、制御装置２０は、インバータ装置５０のインバータ素子の温度が第２の許容値よりも大きくなった場合には、ブラケット側素子５Ｄと電源装置２１とをスイッチ３５を介して接続し、かつ冷却ファン８と電源装置２１とをスイッチ４９を介して接続してもよい。
【０１１６】
図２７（ａ）はモータ隣接面５３の内周側部位（内側部位）５３ａおよび外周側部位（外側部位）５３ｂを示す図であり、図２７（ｂ）は内周側部位５３ａに貼り付けられた内側素子５Ｄ−１および外周側部位５３ｂに貼り付けられた外側素子５Ｄ−２を示す図である。図２７（ａ）に示すように、ブラケット５２のモータ隣接面５３は、その中央部分に位置する内周側部位５３ａと、内周側部位５３ａに接続された外周側部位５３ｂとを備えている。本実施形態では、ブラケット側素子５Ｄは、内周側部位５３ａに貼り付けられた内側素子５Ｄ−１と、外周側部位５３ｂに貼り付けられた環状の外側素子５Ｄ−２とを備えている。
【０１１７】
これら素子５Ｄ−１，５Ｄ−２のそれぞれは、図１６（ｂ）および図１７（ｂ）に示す実施形態と同様に、素子５Ｄ−１，５Ｄ−２にそれぞれ接続されたスイッチ３５を介して制御装置２０および電源装置２１に電気的に接続可能である。したがって、制御装置２０は、素子５Ｄ−１，５Ｄ−２のそれぞれに対応して冷却ファン８の回転と、モータ３またはインバータ装置５０の放熱とをそれぞれ独立して制御することができる。
【０１１８】
本実施形態によれば、モータ３またはインバータ装置５０を放熱することで、モータ３の温度とインバータ装置５０の温度とを互いに近づけつつ、冷却ファン８の回転によるモータ３およびインバータ装置５０の冷却を行うことができる。
【０１１９】
図２８はモータケーシング４のモータフレーム４ａの内面の全体に貼り付けられたモータフレーム側素子５Ａと、インバータケース５１のインバータカバー５１ａの内面の全体に貼り付けられたインバータカバー側素子５Ｅとを示す図である。図２８では、モータフレーム側素子５Ａおよびインバータカバー側素子５Ｅは部分的に描かれている。
【０１２０】
図２８に示す実施形態では、熱電変換素子５は、モータフレーム側素子５Ａおよびインバータカバー側素子５Ｅを備えている。これら素子５Ａ，５Ｅのそれぞれは、図２に示す構成と同様に、モータフレーム４ａの内面およびインバータカバー５１ａの内面のそれぞれに貼り付けられている。したがって、モータフレーム側素子５Ａには、モータフレーム４ａの内部と外部との間の温度差（より具体的には、モータフレーム側素子５Ａの両面の間の温度差）により起電力が発生し、この起電力を電力源とする電力により冷却ファン８は回転する。制御装置２０が電源装置２１を通じてモータフレーム側素子５Ａに電力を供給すると、モータフレーム側素子５Ａには熱流が発生し、モータ３は放熱される。
【０１２１】
インバータカバー側素子５Ｅには、インバータカバー５１ａの内部と外部との間の温度差（より具体的には、インバータカバー側素子５Ｅの両面の間の温度差）により起電力が発生し、この起電力を電力源とする電力により冷却ファン８は回転する。インバータカバー側素子５Ｅの両面は、インバータ装置５０に隣接するインバータカバー側素子５Ｅの面、およびインバータカバー５１ａの内面に隣接するインバータカバー側素子５Ｅの面である。制御装置２０が電源装置２１を通じてインバータカバー側素子５Ｅに電力を供給すると、インバータカバー側素子５Ｅには熱流が発生し、インバータ装置５０は放熱される。インバータ装置５０の熱エネルギーの一部は第１スピン変換によって起電力に変換されるため、インバータ装置５０から放出される放熱量は下がる。したがって、インバータケース５１の表面に接触する空気の温度上昇は低減される。結果として、モータケーシング４に送られる空気は、インバータケース５１で十分に温められることなく、モータケーシング４に送られ、モータケーシング４を十分に冷却することができる。このように、冷却ファン８は、その回転により、より効果的に組立ケーシング５５を冷却することができる。
【０１２２】
図２８に示す実施形態においても、制御システムの構成は、図１４または図１５に示す構成と同様であるため、冷却ファン８は、インバータ装置５０の排熱またはモータ３の排熱によって回転することができる。また、インバータケース５１（より具体的には、インバータカバー５１ａ）の内部と外部との間の温度差が所定のしきい値よりも小さく、かつモータケーシング４（より具体的には、モータフレーム４ａ）の内部と外部との間の温度差が所定のしきい値よりも小さい場合には、素子５Ａ，５Ｅの接続方法として並列接続または直列接続を選択することにより、電圧および電流のいずれかを上昇させるという選択が可能となる。
【０１２３】
本実施形態においても、モータフレーム側素子５Ａは、モータフレーム４ａの長手方向に延び、かつ互いに隣接する複数のフレーム素子（図１８および図２１参照）を備えてもよく、同様に、インバータカバー側素子５Ｅは、インバータカバー５１ａの長手方向、すなわち、駆動軸２の軸方向に延び、かつ互いに隣接する複数のカバー素子（図示しない）を備えてもよい。複数のカバー素子も、図１８および図２１に示す構成と同様に、それぞれ、インバータカバー５１ａの円周方向に沿って配置されてもよい。
【０１２４】
一実施形態では、複数のカバー素子の両端は、図１８に示す構成と同様に、それぞれ、ブラケット５２のブラケット側インバータ隣接面５４およびカバープレート側インバータ隣接面５６まで延びている。他の実施形態では、複数のカバー素子のうち、１つのカバー素子は、図２１に示す構成と同様に、他のカバー素子の大部分を囲むように折れ曲がった形状を有している。この長いカバー素子の屈曲部のそれぞれは、ブラケット側インバータ隣接面５４およびカバープレート側インバータ隣接面５６のいずれかに近接している。互いに隣接する他のカバー素子のそれぞれは、ブラケット側インバータ隣接面５４およびカバープレート側インバータ隣接面５６のいずれかに近接するようにインバータカバー５１ａの円周方向に沿って交互に配置されている。このような図１８および図２１に示す構成は、図２５に示すブラケット側素子５Ｄにも適用することができる。
【０１２５】
さらに他の実施形態では、モータフレーム側素子５Ａは、モータフレーム４ａの内面の上半分に貼り付けられた上側フレーム素子と、モータフレーム４ａの下半分に貼り付けられた下側フレーム素子とを備えてもよい。同様に、インバータカバー側素子５Ｅは、インバータカバー５１ａの上半分に貼り付けられた上側カバー素子と、インバータカバー５１ａの下半分に貼り付けられた下側カバー素子とを備えてもよい。
【０１２６】
モータフレーム側素子５Ａはモータフレーム４ａの内面の全体に貼り付けられてもよく、またはモータフレーム４ａの内面の一部に貼り付けられてもよい。同様に、インバータカバー側素子５Ｅはインバータカバー５１ａの内面の全体に貼り付けられてもよく、またはインバータカバー５１ａの内面の一部に貼り付けられてもよい。
【０１２７】
本実施形態では、例えば、組立ケーシング５５の下側の内部と外部との間の温度差が所定のしきい値よりも大きくなった場合、下側フレーム素子および下側カバー素子によって第２スピン変換が行われ、モータ３およびインバータ装置５０の下側が積極的に放熱される。組立ケーシング５５の上側の内部と外部との間の温度差が所定のしきい値よりも小さい場合には、上側フレーム素子および上側カバー素子によって第１スピン変換が行われ、冷却ファン８から送られる空気によって組立ケーシング５５は冷却される。
【０１２８】
図２９はカバープレート５１ｂのカバープレート側インバータ隣接面５６に貼り付けられたカバープレート側素子５Ｆを示す図である。一実施形態では、熱電変換素子５は、カバープレート５１ｂのカバープレート側インバータ隣接面５６に貼り付けられたカバープレート側素子５Ｆを備えてもよい。本実施形態においても、カバープレート側素子５Ｆは、カバープレート側素子５Ｆの両面の間の温度差により発生したスピン流を起電力に変換する第１スピン変換と、電源装置２１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第２スピン変換が行われる構造を有している。カバープレート側素子５Ｆの両面は、インバータ装置５０に隣接するカバープレート側素子５Ｆの面、およびカバープレート５１ｂのカバープレート側インバータ隣接面５６に隣接するカバープレート側素子５Ｆの面である。
【０１２９】
上述した実施形態（図１、図１１、図１６乃至図１８、図２０、図２１、および図２５乃至図２９に示す実施形態を含む）はそれぞれ組み合わせてもよい。例えば、熱電変換素子５は、インバータケース５１の内面の全体（インバータカバー５１ａの内面、カバープレート５１ｂのカバープレート側インバータ隣接面５６、およびブラケット５２のブラケット側インバータ隣接面５４）に貼り付けられてもよい。一実施形態では、熱電変換素子５は、インバータケース５１の外面に貼り付けられてもよい。
【０１３０】
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】
【０１３１】
１      電動機組立体
２      駆動軸
３      モータ
４      モータケーシング
４ａ      モータフレーム
４ｂ      第１エンドカバー
４ｃ      第２エンドカバー
５      熱電変換素子
５Ａ      モータフレーム側素子
５Ａ−１〜５Ａ−１４      フレーム素子
５Ｂ      第１エンドカバー側素子
５Ｂ−１      第１内側素子
５Ｂ−２      第１外側素子
５Ｃ      第２エンドカバー側素子
５Ｃ−１      第２内側素子
５Ｃ−２      第２外側素子
５Ｄ      ブラケット側素子
５Ｄ−１      内側素子
５Ｄ−２      外側素子
５Ｅ      インバータカバー側素子
５Ｆ      カバープレート側素子
８      冷却ファン
１０      貫通孔
１１      第１モータ隣接面
１１ａ    内周側部位
１１ｂ    外周側部位
１２      第２モータ隣接面
１２ａ    内周側部位
１２ｂ    外周側部位
１５      回転子
１６      固定子
１６ａ    ステータコア
１６ｂ    巻線
１７      軸受
１８      軸受
２０      制御装置
２１      電源装置
２５      ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０      監視部
３１      判定部
３２      動作制御部
３３      スイッチ切り替え部
３４      スイッチ部
３５，３５Ａ，３５Ｂ      スイッチ
３６，３６Ａ，３６Ｂ，３７，３８，３９      電線
４０      軸受支持部
４１      軸受支持部
４９      スイッチ
５０      インバータ装置
５１      インバータケース
５１ａ    インバータカバー
５１ｂ    カバープレート
５２      ブラケット
５２ａ    通過孔
５３      モータ隣接面
５３ａ    内周側部位
５３ｂ    外周側部位
５４      ブラケット側インバータ隣接面
５５      組立ケーシング
５６      カバープレート側インバータ隣接面
６０      温度モニター
６１      軸受支持部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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