(57)【要約】【課題】冷却風による空力騒音を低減することができるモータユニットを提供する。【解決手段】モータユニット１は、モータ３と、モータ３の回転軸９の一端側に取り付けられたファン１１と、モータ３のファン１１側に配置され、モータ３を制御するインバータ４と、モータ３とインバータ４との間に配置され、ファン１１を覆う整流部材２７とを備え、整流部材２７は、ファン１１の回転により発生した冷却風が通り抜ける通気口３１が設けられた本体部２８を有し、本体部２８の裏面２８ａ（モータ３側の面）には、円環の一部の形状を呈する凸状リブ３２が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータの回転軸の一端側に取り付けられたファンと、
前記モータの前記ファン側に配置され、前記モータを制御するインバータと、
前記モータと前記インバータとの間に配置され、前記ファンを覆う整流部材とを備え、
前記整流部材は、前記ファンの回転により発生した冷却風が通り抜ける通気口が設けられた本体部を有し、
前記本体部の前記モータ側の面には、円環または渦巻の少なくとも一部の形状を呈する第１凸状リブが設けられているモータユニット。
【請求項２】
前記本体部の前記インバータ側の面には、第２凸状リブが設けられている請求項１記載のモータユニット。
【請求項３】
前記インバータは、インバータ回路基板と、前記インバータ回路基板からの熱を放散するヒートシンクとを有し、
前記ヒートシンクには、複数の平板状の放熱フィンが設けられており、
前記第２凸状リブは、直線状を呈し、前記放熱フィンと同じ方向に延在していると共に、前記放熱フィンに対してずれた位置に配置されている請求項２記載のモータユニット。
【請求項４】
前記整流部材は、前記本体部と一体的に設けられた排気案内筒部を有し、
前記排気案内筒部の外側面には、第３凸状リブが設けられている請求項２または３記載のモータユニット。
【請求項５】
前記本体部における前記通気口の縁部には、縁リブが設けられている請求項１〜４の何れか一項記載のモータユニット。
【請求項６】
前記縁リブの内壁面は、前記インバータ側から前記モータ側に向けて前記通気口の開口寸法が大きくなるように傾斜している請求項５記載のモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータユニットとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載のモータユニットは、モータと、このモータを駆動制御するインバータと、モータとインバータとを電気的に接続するバスバーと、モータの回転軸の軸方向一端側に回転軸と一体回転可能に固着され、バスバーに冷却風を供給する冷却ファンとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなモータユニットにおいては、インバータの冷却性能を上げるためには、冷却ファンがインバータ側に配置される。この場合には、冷却ファンを覆うと共に冷却ファンの回転により発生する冷却風の流れを整流する整流部材を、モータとインバータとの間に配置することがある。このような構成では、モータユニットの軸方向寸法を小型化する観点から、冷却ファンと整流部材との間の距離を短くすると、冷却風の流れが乱れやすくなるため、空力騒音が大きくなる。
【０００５】
本発明の目的は、冷却風による空力騒音を低減することができるモータユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るモータユニットは、モータと、モータの回転軸の一端側に取り付けられたファンと、モータのファン側に配置され、モータを制御するインバータと、モータとインバータとの間に配置され、ファンを覆う整流部材とを備え、整流部材は、ファンの回転により発生した冷却風が通り抜ける通気口が設けられた本体部を有し、本体部のモータ側の面には、円環または渦巻の少なくとも一部の形状を呈する第１凸状リブが設けられている。
【０００７】
このようなモータユニットにおいては、ファンを回転させると冷却風が発生し、その冷却風がモータユニットの内部をインバータ側からモータ側に流れる。ここで、本体部のモータ側の面に、円環または渦巻の少なくとも一部の形状を呈する第１凸状リブを設けることにより、ファンと整流部材との間の距離を短くした場合でも、第１凸状リブによって冷却風の流れの撹拌が発生する。これにより、冷却風による空力騒音が低減される。また、本体部のモータ側の面に第１凸状リブを設けることにより、整流部材の剛性が高くなる。従って、他部品からの機械振動の入力による整流部材の振動振幅が小さくなるため、振動騒音が低減される。
【０００８】
本体部のインバータ側の面には、第２凸状リブが設けられていてもよい。このような構成では、整流部材の剛性が更に高くなる。従って、他部品からの機械振動の入力による整流部材の振動振幅が更に小さくなるため、振動騒音が一層低減される。
【０００９】
インバータは、インバータ回路基板と、インバータ回路基板からの熱を放散するヒートシンクとを有し、ヒートシンクには、複数の平板状の放熱フィンが設けられており、第２凸状リブは、直線状を呈し、放熱フィンと同じ方向に延在していると共に、放熱フィンに対してずれた位置に配置されていてもよい。このような構成では、整流部材のインバータ側を冷却風が流れる際に、冷却風の流れが第２凸状リブにより阻害されにくくなるため、冷却風による空力騒音の増大が抑制される。
【００１０】
整流部材は、本体部と一体的に設けられた排気案内筒部を有し、排気案内筒部の外側面には、第３凸状リブが設けられていてもよい。このような構成では、整流部材の剛性が更に高くなる。従って、他部品からの機械振動の入力による整流部材の振動振幅が更に小さくなるため、振動騒音がより一層低減される。
【００１１】
本体部における通気口の縁部には、縁リブが設けられていてもよい。このような構成では、整流部材の剛性が更に高くなる。従って、他部品からの機械振動の入力による整流部材の振動振幅が更に小さくなるため、振動騒音が一層低減される。
【００１２】
縁リブの内壁面は、インバータ側からモータ側に向けて通気口の開口寸法が大きくなるように傾斜していてもよい。このような構成では、冷却風が通気口をインバータ側からモータ側に流れやすくなる。これにより、冷却風による空力騒音が一層低減される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷却風による空力騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータユニットを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示されたモータユニットの断面図である。
【図３】図２に示されたヒートシンク及び整流部材の拡大断面図である。
【図４】図１に示された整流部材を表面側から見た斜視図である。
【図５】図１に示された整流部材の裏面図である。
【図６】図１に示された整流部材における通気口を含む部分の拡大断面図である。
【図７】図５に示された整流部材の変形例を示す裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータユニットを示す分解斜視図である。図２は、図１に示されたモータユニットの断面図である。図１及び図２において、本実施形態のモータユニット１は、例えばフォークリフトの油圧駆動装置に搭載されている。モータユニット１は、油圧ポンプ２を回転駆動させるモータ３と、このモータ３を制御するインバータ４とを備えている。モータ３及びインバータ４は、モータ３の軸方向（図示Ａ方向）に配列されている。
【００１７】
モータ３は、ここでは三相交流モータである。モータ３は、モータ本体５と、このモータ本体５の一部を収容するモータブラケット６Ａ，６Ｂとを有している。モータブラケット６Ａは、油圧ポンプ２側に配置されている。モータブラケット６Ｂは、インバータ４側に配置されている。モータブラケット６Ａ，６Ｂは、複数の締結部材Ｎにより締結されている。
【００１８】
モータ本体５は、ロータ７と、このロータ７の周囲に配置されたステータ８とを有している。ロータ７は、回転軸９と一体化されている。回転軸９は、モータブラケット６Ａ，６Ｂに複数の軸受１０を介して回転可能に支持されている。回転軸９の先端部（インバータ４側端部）には、インバータ４を冷却するファン１１が取り付けられている。つまり、ファン１１は、回転軸９の一端側に取り付けられている。このため、回転軸９が回転すると、ファン１１が回転する。ステータ８は、モータブラケット６Ａ，６Ｂに固定されている。ステータ８には、ステータコイル１２が巻回されている。
【００１９】
また、モータ３は、ステータコイル１２から引き出された３本のＬ字型のモータ引出線１３を有している。各モータ引出線１３は、等間隔に並んで配置されている。モータ引出線１３は、ステータコイル１２からインバータ４に向かってモータ３の軸方向に延在している。モータ引出線１３の先端部には、モータ端子１４が取り付けられている。モータ端子１４の先端部には、ネジ部１４ａが形成されている。
【００２０】
モータブラケット６Ｂには、各モータ引出線１３の基端側部分を一括して収容する引出線収容部１５が設けられている。引出線収容部１５は、ファン１１に対してモータ３の径方向（モータ３の軸方向に垂直な方向）外側に配置されている。
【００２１】
また、モータブラケット６Ｂには、複数（ここでは４つ）の締結部１６が設けられている。これらの締結部１６は、ファン１１に対してモータ３の径方向外側に配置されている。締結部１６は、略円柱形状を有している。
【００２２】
インバータ４は、モータ３の先端側（ファン１１側）に配置されている。インバータ４は、バッテリ（図示せず）からの直流電流を交流電流に変換して、モータ３を制御する。インバータ４は、インバータケース１７と、このインバータケース１７を覆うインバータカバー１８とを備えている。
【００２３】
インバータケース１７の内部には、例えばＭＯＳ素子等の半導体素子が実装された半導体基板１９と、コンデンサが実装されたコンデンサ基板２０と、電子制御部品が実装された制御基板２１と、３つのインバータ出力端子２２とが収容されている。半導体基板１９、コンデンサ基板２０及び制御基板２１は、インバータ回路基板を構成している。各インバータ出力端子２２は、半導体基板１９上の半導体素子と各モータ引出線１３とをモータ端子１４を介してそれぞれ電気的に接続するバスバーである。モータ端子１４は、インバータ出力端子２２にナット２３で固定されている。
【００２４】
インバータケース１７には、ボルト（図示せず）によりモータブラケット６の締結部１６と締結される複数（ここでは４つ）の脚部２４が設けられている。脚部２４は、インバータケース１７の角部に配置されている。
【００２５】
インバータケース１７には、ヒートシンク２５が取り付けられている。ヒートシンク２５は、インバータケース１７に対してインバータカバー１８の反対側（モータ３側）に配置されている。また、ヒートシンク２５は、モータ引出線１３に対してモータ３の径方向内側に配置されている。
【００２６】
ヒートシンク２５は、半導体基板１９からの熱を放散する。ヒートシンク２５は、図３に示されるように、ベース部２５ａと、このベース部２５ａからモータ３側に突出するように設けられた複数の平板状の放熱フィン２５ｂとを有している。ベース部２５ａは、例えば半導体基板１９に接触するようにインバータケース１７に取り付けられている。各放熱フィン２５ｂは、モータ引出線１３とヒートシンク２５との配列方向に延在している（図２参照）。
【００２７】
インバータケース１７におけるヒートシンク２５に対してモータ引出線１３の反対側には、外部からの空気（後述）の吸入を遮断する断面Ｕ字状の壁部２６が設けられている。壁部２６は、コンデンサ基板２０に実装されたコンデンサを収容する空間を形成している。
【００２８】
モータ３とインバータ４との間には、整流部材２７が配置されている。整流部材２７は、ファン１１をモータブラケット６の先端側部分と共に覆う。また、整流部材２７は、ファン１１の回転により発生する冷却風の流れを整流するダクトとしての機能を有している。整流部材２７は、例えばポリアミド樹脂等の樹脂で形成されている。
【００２９】
整流部材２７は、図４及び図５に示されるように、本体部２８と、この本体部２８と一体的に設けられた排気案内筒部２９とを有している。排気案内筒部２９は、本体部２８の裏面２８ａ（モータ３側の面）の縁部に突設されている。
【００３０】
本体部２８の表面２８ｂ（インバータ４側の面）には、各モータ引出線１３がそれぞれ挿通される挿通孔３０ａを有する３つの引出線ガイド部３０が突設されている。各引出線ガイド部３０は、本体部２８における排気案内筒部２９が設けられていない側の部分に並んで配置されている。従って、上記のヒートシンク２５は、引出線ガイド部３０に対してモータ３の径方向内側に配置されている。また、ヒートシンク２５の各放熱フィン２５ｂは、引出線ガイド部３０とヒートシンク２５との配列方向に延在している。引出線ガイド部３０は、略円筒形状を有している。
【００３１】
本体部２８には、ファン１１の回転により発生した冷却風が通り抜ける略矩形状の通気口３１が設けられている。通気口３１は、ヒートシンク２５の中心部よりも壁部２６側にずれた位置に配置されている。なお、通気口３１の形状としては、特に略矩形状には限られない。
【００３２】
本体部２８の裏面２８ａには、図５に示されるように、複数の凸状リブ３２（第１凸状リブ）が設けられている。これらの凸状リブ３２は、通気口３１を挟んで径が異なる円環状を呈している。つまり、凸状リブ３２は、通気口３１を挟んで同心円状に形成されている。従って、各凸状リブ３２は、通気口３１によって円環の一部の形状を呈している。具体的には、通気口３１に対して引出線ガイド部３０側に位置する各凸状リブ３２は、略半円環状を呈している。通気口３１に対して引出線ガイド部３０の反対側に位置する各凸状リブ３２は、弓状を呈している。
【００３３】
本体部２８の表面２８ｂには、図４に示されるように、複数の凸状リブ３３（第２凸状リブ）が設けられている。これらの凸状リブ３３は、直線状を呈している。凸状リブ３３は、ヒートシンク２５の放熱フィン２５ｂと同じ方向に延在している。つまり、凸状リブ３３は、引出線ガイド部３０とヒートシンク２５との配列方向に延在している。
【００３４】
各凸状リブ３３は、図３に示されるように、放熱フィン２５ｂに対してずれた位置に配置されている。各凸状リブ３３は、例えば放熱フィン２５ｂに対して１つおきに互い違いに配置されている。
【００３５】
排気案内筒部２９の外側面２９ａには、複数の凸状リブ３４（第３凸状リブ）が設けられている。これらの凸状リブ３４は、直線状を呈している。凸状リブ３４は、モータ３の軸方向に延在している。
【００３６】
通気口３１の縁部には、図４及び図５に示されるように、略矩形環状の縁リブ３５が設けられている。縁リブ３５は、本体部２８の裏面２８ａ及び表面２８ｂから突出している。本体部２８の裏面２８ａ側では、縁リブ３５の高さは、凸状リブ３２の高さと一致している。本体部２８の表面２８ｂ側では、縁リブ３５の高さは、凸状リブ３３の高さと一致している。
【００３７】
縁リブ３５の内壁面３５ａは、図６に示されるように、本体部２８の表面２８ｂ側（インバータ４側）から本体部２８の裏面２８ａ側（モータ３側）に向けて通気口３１の開口寸法が徐々に大きくなるように傾斜している。これにより、ファン１１の回転により発生する冷却風である空気の流路が本体部２８の表面２８ｂ側から裏面２８ａ側に向けて徐々に拡大する。
【００３８】
また、整流部材２７には、モータブラケット６の各締結部１６の先端部分がそれぞれ収容される複数（ここでは４つ）の収容壁３６が設けられている。一部の収容壁３６の外側面３６ａには、上記の凸状リブ３４が設けられている。
【００３９】
以上のように構成されたモータユニット１において、ファン１１を回転させると、冷却風としての空気がモータユニット１の内部を流れる。具体的には、図２に示されるように、モータユニット１の外部から吸入された空気は、整流部材２７の各引出線ガイド部３０間の空間を流れた後、ヒートシンク２５の各放熱フィン２５ｂ間の空間及び各放熱フィン２５ｂと本体部２８との間の空間を流れる。そして、空気は、本体部２８に設けられた通気口３１をインバータ４側からモータ３側に流れ、モータブラケット６における引出線収容部１５を除く領域全体から放射状にモータユニット１の外部に排出される。これにより、インバータ４が冷却される。
【００４０】
以上のように本実施形態にあっては、ファン１１を回転させると冷却風が発生し、その冷却風がモータユニット１の内部をインバータ４側からモータ３側に流れる。ここで、整流部材２７の本体部２８の裏面２８ａに、円環の一部の形状を呈する凸状リブ３２を設けることにより、ファン１１と整流部材２７との間の距離を短くした場合でも、凸状リブ３２によって冷却風の流れの撹拌が発生する。これにより、冷却風による空力騒音が低減される。
【００４１】
本体部２８の裏面２８ａに円環の一部の形状を呈する凸状リブ３２を設けた場合には、凸状リブ３２を設けない場合と比較して、ファン１１と整流部材２７との間の圧力変動の範囲が細かくなり、空力騒音が低減されることが、音響解析によって確認された。音響解析によれば、ファン１１を回転させると、空気の流れの渦が発生するが、凸状リブ３２によって空気の流れの渦構造が細かく分断され、ファン１１と整流部材２７との間の圧力変動の範囲が細かくなる。
【００４２】
また、油圧ポンプ２からの機械振動がモータ３に入力されると、その振動がモータブラケット６Ａ，６Ｂを介して整流部材２７に伝わり、振動騒音が発生する。本実施形態では、本体部２８の裏面２８ａに凸状リブ３２を設けることにより、整流部材２７の剛性が高くなる。従って、油圧ポンプ２からの機械振動の入力による整流部材２７の振動振幅が小さくなるため、振動騒音が低減される。
【００４３】
また、本実施形態では、本体部２８の表面２８ｂには、凸状リブ３３が設けられている。このため、整流部材２７の剛性が更に高くなる。従って、油圧ポンプ２からの機械振動の入力による整流部材２７の振動振幅が更に小さくなるため、振動騒音が一層低減される。
【００４４】
また、本実施形態では、凸状リブ３３は、直線状を呈し、ヒートシンク２５の放熱フィン２５ｂと同じ方向に延在していると共に、放熱フィン２５ｂに対してずれた位置に配置されている。従って、整流部材２７のインバータ４側を冷却風が流れる際に、冷却風の流れが凸状リブ３３により阻害されにくくなるため、冷却風による空力騒音の増大が抑制される。
【００４５】
また、本実施形態では、整流部材２７の排気案内筒部２９の外側面２９ａに凸状リブ３４が設けられている。このため、整流部材２７の剛性が更に高くなる。従って、油圧ポンプ２からの機械振動の入力による整流部材２７の振動振幅が更に小さくなるため、振動騒音がより一層低減される。
【００４６】
また、本実施形態では、本体部２８における通気口３１の縁部に縁リブ３５が設けられている。このため、整流部材２７の剛性が更に高くなる。従って、油圧ポンプ２からの機械振動の入力による整流部材２７の振動振幅が更に小さくなるため、振動騒音がより一層低減される。
【００４７】
また、本実施形態では、縁リブ３５の内壁面３５ａは、インバータ４側からモータ３側に向けて通気口３１の開口寸法が大きくなるように傾斜している。このため、冷却風が通気口３１をインバータ４側からモータ３側に流れやすくなる。これにより、冷却風による空力騒音が一層低減される。
【００４８】
図７は、図５に示された整流部材２７の変形例を示す裏面図である。図７において、整流部材２７の本体部２８の裏面２８ａに設けられる凸状リブ３２は、通気口３１を挟んで渦巻状を呈している。従って、凸状リブ３２は、通気口３１によって渦巻の一部の形状を呈している。凸状リブ３２の向きは、ファン１１の羽根と同じ向きであってもよいし、ファン１１の羽根とは反対の向きであってもよい。
【００４９】
本変形例においても、ファン１１と整流部材２７との間の距離を短くした場合でも、凸状リブ３２によって冷却風の流れの撹拌が発生する。これにより、冷却風による空力騒音が低減される。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、本体部２８の裏面２８ａに設けられる凸状リブ３２は、通気口３１によって円環または渦巻の一部の形状を呈しているが、特にその形態には限られず、例えば通気口３１が本体部２８の端部に設けられている場合には、本体部２８の裏面２８ａに、完全な円環状または完全な渦巻状を呈する凸状リブ３２を通気口３１を避けるように設けてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、凸状リブ３３は、直線状を呈し、ヒートシンク２５の放熱フィン２５ｂと同じ方向に延在していると共に、放熱フィン２５ｂに対してずれた位置に配置されているが、インバータ４にヒートシンク２５が設けられていない場合には、本体部２８の表面２８ｂに突設される凸状リブ３３の形状としては、特に直線状には限られない。
【００５２】
また、上記実施形態では、縁リブ３５の内壁面３５ａは、インバータ４側からモータ３側に向けて通気口３１の開口寸法が大きくなるように傾斜しているが、縁リブ３５の内壁面３５ａとしては、特にそのように傾斜させなくてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態のモータユニット１は、フォークリフトの油圧駆動装置に搭載されているが、本発明は、フォークリフト以外の駆動装置等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…モータユニット、３…モータ、４…インバータ、９…回転軸、１１…ファン、１９…半導体基板（インバータ回路基板）、２０…コンデンサ基板（インバータ回路基板）、２１…制御基板（インバータ回路基板）、２５…ヒートシンク、２５ｂ…放熱フィン、２７…整流部材、２８…本体部、２８ａ…裏面、２８ｂ…表面、２９…排気案内筒部、２９ａ…外側面、３１…通気口、３２…凸状リブ（第１凸状リブ）、３３…凸状リブ（第２凸状リブ）、３４…凸状リブ（第３凸状リブ）、３５…縁リブ、３５ａ…内壁面。
【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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