(57)【要約】【課題】電源装置を回転電機の放熱から保護し、電源装置の動作温度の余裕を増大させる。【解決手段】電源装置１０と回転電機２０との間に隔室部５０を設け、隔室部５０の側面に開口部５１と排気ファン５２を備えた構成により、回転電機２０から上昇する熱い空気ｈが、隔室部５０の開口部５１から吸引又は排出されて、電源装置１０の吸気スリット１３から吸引されなくなる。従って、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された電力により回転軸を駆動する回転電機と、
前記回転電機の上方に配置され、前記電力を供給するための電源装置と、
前記電源装置の側壁に形成された吸気スリット部と、
前記側壁における前記吸気スリット部とは異なる部分に設けられた排気ファン装置と
を備えた機械システムであって、
前記電源装置と前記回転電機とを隔離するように両者の間に設けられた隔室部と、
前記吸気スリット部の下方に位置するように前記隔室部の側壁に形成された開口部と、
前記隔室部の側壁における前記開口部とは異なる部分に設けられた通風装置と
を備えたことを特徴とする機械システム。
【請求項２】
請求項１に記載の機械システムにおいて、
前記隔室部の下部に配置された断熱材を備えたことを特徴とする機械システム。
【請求項３】
請求項１に記載の機械システムにおいて、
前記開口部に沿って前記開口部の上部に設けられた庇を備えたことを特徴とする機械システム。
【請求項４】
請求項１に記載の機械システムにおいて、
前記隔室部の内部に設けられ、通気孔が形成されたリブを備えたことを特徴とする機械システム。
【請求項５】
供給された電力により回転軸を駆動する回転電機と、
前記回転電機の上方に配置され、前記電力を供給するための電源装置と、
前記電源装置の側壁に形成された吸気スリット部と、
前記側壁における前記吸気スリット部とは異なる部分に設けられた排気ファン装置と
を備えた機械システムであって、
前記回転電機の側壁の上隅部に設けられ、前記吸気スリット部の下方に通風状態を生じさせるための通風装置を備えたことを特徴とする機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の上部に電源装置を配置した機械システムに係り、例えば、電源装置を回転電機の放熱から保護でき、電源装置の動作温度の余裕を増大し得る機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源装置により回転電機に電力を供給し、この回転電機がファンやポンプ等の流体機械を駆動する方式の機械システムが知られている。
【０００３】
図６（ａ）はこの種の機械システムの典型的な構成を模式的に示す側面図であり、図６（ｂ）は同システムの正面図である。この機械システム１においては、電源装置１０、回転電機２０及び流体機械３０を備えている。
【０００４】
電源装置１０は、回転電機２０の上部に積載され、筐体１１内に収容したパワー半導体素子（図示せず）などにより電力を発生する。このとき、電源装置１０は、パワー半導体素子から発生した熱を奪うために、互いに対向する筐体壁面１２ａに形成された吸気スリット１３と、この吸気スリット１３とは直交する側の筐体壁面１２ｂに配置された排気ファン１４とを備えている。なお、吸気スリット１３は、回転電機２０の回転軸２１に略平行な長手方向を有している。
【０００５】
すなわち、電源装置１０は、吸気スリット１３から筐体１１内に空気を吸引してパワー半導体素子を冷却し、この空気を排気ファン１４で排出しながら、電力を発生している。発生した電力は、電源装置１０から導線１５、コネクタ４０及び導線２２を介して回転電機２０に供給される。
【０００６】
回転電機２０は、供給された電力により回転軸２１を回転駆動し、この回転軸２１の駆動力を流体機械３０に伝達してファンやポンプ等である流体機械３０を駆動する。
【０００７】
しかしながら、回転電機２０においても熱が発生する。この熱は、自然対流によって回転電機２０の回転軸２１に沿った側壁２３ａから放出され、側壁２３ａ周囲の空気を熱くする。熱くなった空気ｈは、上昇して電源装置１０の近傍に至る。
【０００８】
従って、この熱い空気ｈは、筐体壁面１２ａの吸気スリット１３から筐体１１内に流入する。これにより、筐体１１内のパワー半導体素子などは、通常の冷却空気よりもかなり熱い空気ｈで冷却される。よって、パワー半導体素子の動作温度が上昇して温度許容値に対する余裕が大幅に減少してしまう。
【０００９】
なお、上述した機械システムの他の例としては、電源装置の全てではなく、電源装置の一部（パワーモジュール以外の電子部品）を回転電機上に積載する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２２９７３号公報、段落［００３４］及び図３等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上説明したように、従来の機械システムにおいては、回転電機２０の放熱によって熱くなった空気ｈが電源装置１０内に吸引されることにより、電源装置１０の動作温度が上昇して温度許容値に対する余裕が大幅に減少してしまう。
【００１１】
また、特許文献１記載の技術は、特に問題は無いが、本発明者の検討によれば、電源装置の動作温度の余裕を増大させる余地があると考えられる。
【００１２】
本発明は上記実情を考慮してなされたもので、電源装置を回転電機の放熱から保護でき、電源装置の動作温度の余裕を増大し得る機械システム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】
【００１３】
第１の発明は、供給された電力により回転軸を駆動する回転電機と、前記回転電機の上方に配置され、前記電力を供給するための電源装置と、前記電源装置の側壁に形成された吸気スリット部と、前記側壁における前記吸気スリット部とは異なる部分に設けられた排気ファン装置とを備えた機械システムであって、前記電源装置と前記回転電機とを隔離するように両者の間に設けられた隔室部と、前記吸気スリット部の下方に位置するように前記隔室部の側壁に形成された開口部と、前記隔室部の側壁における前記開口部とは異なる部分に設けられた通風装置とを備えた機械システムである。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記隔室部の下部に配置された断熱材を備えた機械システムである。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明において、前記開口部に沿って前記開口部の上部に設けられた庇を備えた機械システムである。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明において、前記隔室部の内部に設けられ、通気孔が形成されたリブを備えた機械システムである。
【００１７】
第５の発明は、供給された電力により回転軸を駆動する回転電機と、前記回転電機の上方に配置され、前記電力を供給するための電源装置と、前記電源装置の側壁に形成された吸気スリット部と、前記側壁における前記吸気スリット部とは異なる部分に設けられた排気ファン装置とを備えた機械システムであって、前記回転電機の側壁の上隅部に設けられ、前記吸気スリット部の下方に通風状態を生じさせるための通風装置を備えた機械システムである。
【００１８】
（作用）
第１の発明では、電源装置と回転電機との間に隔室部を設け、隔室部の側面に開口部と通風装置を備えた構成により、回転電機から上昇する熱い空気が、隔室部の開口部から吸引又は排出されて、電源装置の吸気スリット部から吸引されなくなる。
【００１９】
従って、電源装置を回転電機の放熱から保護でき、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００２０】
第２の発明では、隔室部の下部に断熱材を配置した構成により、第１の発明の作用に加え、回転電機から隔室部への熱伝導が減少するので、より一層、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００２１】
第３の発明では、隔室部の側壁における開口部の上部に庇を設けた構成により、第１の発明の作用に加え、熱くなった空気が開口部に流入又は排出され易くなるため、より一層、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００２２】
第４の発明では、通気孔を有するリブを隔室部に設けた構成により、隔室部７の強度を向上でき、また、隔室部内の空気の淀みが発生せず、隔室部内の空気の平均温度を低くできるため、第１の発明と同様に、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００２３】
第５の発明では、電源装置の吸気スリット部の下方に通風状態を生じさせる通風装置を備えた構成により、回転電機から上昇する熱い空気が、通風装置による通風状態により流されて、電源装置の吸気スリット部から吸引されなくなる。
【００２４】
従って、電源装置を回転電機の放熱から保護でき、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、電源装置を回転電機の放熱から保護でき、電源装置の動作温度の余裕を増大できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。  
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図であり、図１（ｂ）は同システムの正面図であって、図６と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００２７】
すなわち、本実施形態は、電源装置１０を回転電機２０の放熱から保護可能であり、電源装置１０の動作温度の余裕を増大し得るものであって、具体的には、電源装置１０と回転電機２０とを隔離するように両者の間に設けられた隔室部５０と、電源装置１０の吸気スリット１３の下方に位置するように隔室部５０の側壁に形成され、吸気スリット１３に略平行な長手方向を有する開口部５１と、隔室部５０の側壁における開口部５１とは異なる部分に設けられた排気ファン（通風装置）５２とを備えている。
【００２８】
ここで、隔室部５０は、電源装置１０の導線１５を通すための通路５３が隔室天井板５４に形成されている。また、隔室部５０には、通路５３を通った導線１５と回転電機２０の導線２２とを接続するコネクタ４０が収容されている。
【００２９】
開口部５１は、熱い空気ｈを吸気スリット１３に到達させない観点から、吸気スリット１３の長さと同等の長さが使用可能となっている。なお、開口部５１の長さは、排気ファン５２による吸引力が強い場合、吸気スリット１３の長さより若干短くてもよい。但し、開口部５１の長さは、上述した観点からは、吸気スリット１３の長さよりも長い方が好ましい。
【００３０】
次に、以上のように構成された機械システムの作用を説明する。
【００３１】
いま、回転電機２０で発生した熱の一部はその側壁２３ａから自然対流によって放熱され、側壁２３ａ周囲の空気を熱くする。熱くなった空気ｈは、側壁２３ａから上昇する。
【００３２】
一方、隔室部５０においては、排気ファン５２の稼動により、隔室部５０内の空気が排出されると共に、開口部５１から空気が吸引されている。
【００３３】
このため、側壁２３ａから上昇した熱い空気ｈは、開口部５１に吸引されて隔室部５０を通過して排気ファン５２から排気されるので、電源装置１０の吸気スリット１３に至らない。
【００３４】
これにより、電源装置１０の吸気スリット１３の周囲には、常温の比較的冷たい空気が漂うことになる。よって、電源装置１０においては、排気ファン１４により、筐体１１の空気が排出されると共に、吸気スリット１３から周囲の冷たい空気が吸引される。
【００３５】
従って、電源装置１０においては、内部のパワー半導体素子などの電子部品が周囲の冷たい空気で冷却され、電子部品の動作温度が低下する。このため、電子部品の動作温度に関し、動作温度の温度許容値に対する余裕を増大させることができる。言い換えると、電子部品の温度上昇値をその温度許容値に対し十分低くすることができる。
【００３６】
上述したように本実施形態によれば、電源装置１０と回転電機２０との間に隔室部５０を設け、隔室部５０の側面に開口部５１と排気ファン５２を備えた構成により、回転電機２０から上昇する熱い空気ｈが、隔室部５０の開口部５１から吸引されて、電源装置１０の吸気スリット１３から吸引されなくなる。従って、電源装置を回転電機の放熱から保護し、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態は、隔室部５０の排気ファン５２を逆回転させることにより、吸気ファンとしてもよい。この場合、隔室部５０においては、吸気ファン５２により、内部に空気が導入されると共に、導入された空気が開口部５１から排出される。従って、側壁２３ａを上昇する熱い空気ｈは、開口部５１から排出される空気と共に流されるので、電源装置１０の吸気スリット１３に至らない。従って前述同様に、電源装置１０の吸気スリット１３から周囲の冷たい空気が吸引されるので、電源装置を回転電機の放熱から保護し、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図２（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図であり、図２（ｂ）は同システムの正面図である。
【００３９】
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、より一層、電源装置の動作温度の増大を図るものであって、具体的には、隔室部５０の下部に配置された断熱材５５を備えている。
【００４０】
従って、以上のような構成によれば、第１の実施形態に比べ、回転電機２０から隔室部５０への熱伝導による入熱が少なくなり、隔室部５０内の空気の温度が下がる。これにより、隔室部５０から電源装置１０へ熱が侵入しにくくなる。よって、電源装置１０内のパワー半導体素子などの電子部品は、隔室部５０からの熱的影響を受けにくくなる。このため、より一層、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００４１】
上述したように本実施形態によれば、隔室部５０の下部に断熱材５５を配置した構成により、第１の実施形態の効果に加え、回転電機２０から隔室部５０への熱伝導が減少するので、より一層、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図３（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は同システムの正面図である。
【００４３】
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、より一層、電源装置の動作温度の増大を図るものであって、具体的には、隔室部５０の側壁における開口部５１の上部に庇５６を備えている。
【００４４】
ここで、庇５６は、隔室部５０における開口部５１の長手方向に沿って、開口部５１の上部に設けられている。なお、庇５６は、図３（ｂ）に示すように、先端５６ａが基端５６ｂよりも低い位置にあるが、これに限らず、先端５６ａと基端５６ｂとが互いに水平の位置にあってもよい。また、庇５６は、任意の寸法が適用可能であるが、熱い空気ｈを導く観点から、先端５６ａと基端５６ｂとの間の長さが、例えば熱い空気ｈの横方向の拡散長程度あることが好ましく、少なくとも１０ｃｍ〜２０ｃｍあることが好ましい。また、庇５６の長手方向の長さは、開口部５１の長さと同じであれば良いが、開口部５１の長さよりも長いことが好ましい。同様に、庇５６の長手方向の長さは、吸気スリット１３の長さよりも長いことが好ましい。
【００４５】
従って、以上のような構成によれば、回転電機２０の放熱により上昇する熱い空気ｈは、第１の実施形態に比べ、隔室部５０の開口部５１に流入し易くなる反面、電源装置１０にほとんど流入しなくなる。従って、第１の実施形態に比べ、電源装置１０の吸気スリット１３にはより一層、周囲の冷たい空気が吸引されるようになる。
【００４６】
上述したように本実施形態によれば、隔室部５０の側壁における開口部５１の上部に庇５６を設けた構成により、第１の実施形態の効果に加え、熱くなった空気が開口部５１に流入し易くなるため、より一層、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、隔室部５０の排気ファン５２を逆回転させることにより、吸気ファン５２としてもよいことは言うまでもない。
【００４８】
（第４の実施形態）
図４（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は同システムの正面図である。図４（ｃ）は同システムにおける隔室部の構成を平面方向から模式的に示す断面図である。
【００４９】
本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、隔室部５０の強度の向上を図るものであって、具体的には、通気孔の無いリブ５７を隔室部５０の中央に設け、通気孔５８ａを有するリブ５８を、中央のリブ５７と隔室部５０の端部との中間に設けている。これに伴い、隔室部５０の排気ファン５２を逆回転させ、吸気ファン５２としている。但し、吸気ファン５２にせず、排気ファン５２のままで用いることも可能である。
【００５０】
ここで、リブ５７，５８は、隔室部５０の高さと同じ幅を有する板状部材を当該幅を高さとするように立てて設けたものであり、例えば板状部材の長手方向を吸気ファン５２の回転軸と直交する方向に沿うように配置している。すなわち、この例では、リブ５７，５８は、開口部５１の長手方向と直交する方向に沿って配置されている。但し、リブ５７，５８は、開口部５１の長手方向と直交する方向に限らず、任意の方向に沿って配置可能となっている。
【００５１】
また、通気孔５８ａの形状、大きさ、個数は任意であるが、ここでは、吸気ファン５２の直径の２／３程度の直径を有する円形の３個の通気孔５８ａがリブ５８の長手方向に沿って等間隔に形成されている。
【００５２】
なお、隔室部５０内で空気を円滑に流す観点から、１つのリブ５８における全ての通気孔５８ａの面積を合計した値は、吸気ファン５２の通気孔の面積の値よりも、大きい値であることが好ましい。同様の観点から、１つのリブ５８における全ての通気孔５８ａの面積を合計した値は、開口部５１の面積の値よりも、大きい値であることが好ましい。
【００５３】
また、リブ５８は、板状部材に限らず、例えば、枠材でもよく、あるいは、枠材内に複数の支柱を立設した梯子状部材又は格子状部材であってもよい。同様にリブ５８は、２本の棒状部材の間に複数の支柱を立設した梯子状部材であってもよい。また、リブ５８は、空気の淀みｓを無くすように、例えば吸気ファン５２との対向部（隔室部５０の中央側）で厚く、開口部５１側で薄いといった流線型の形状を有していてもよい。なお、このような流線型の形状でもよいことは、通気孔の無いリブ１７でも同様である。
【００５４】
すなわち、通気孔を有するリブ５８は、通気孔５８ａを有し且つ隔室部５０を支える構造であれば、枠材、梯子状部材、格子状部材、流線型の形状などといった任意の構造が使用可能となっている。また、通気孔の無いリブ５７は、隔室部５０を支える構造であれば、流線型の形状などといった任意の構造が使用可能となっている。
【００５５】
従って、以上のような構成によれば、隔室部５０にリブ５７，５８を設けたので、第１の実施形態の作用に加え、隔室部５０の強度を向上させることができる。
【００５６】
また、仮に全てのリブ５７，５８に通気孔５８ａが無い場合には、隔室部５０内の空気の淀みｓが発生し、導線１５，２２及びコネクタ４０の温度上昇が増大する弊害が生じる。
【００５７】
しかしながら、本実施形態では、通気孔５８ａを有するリブ５８を設けたので、隔室部５０内の空気の淀みｓを無くすことができ、隔室部５０内の空気の平均温度を低くでき、導線１５，２２及びコネクタ４０の温度も下げることができる。すなわち、リブ５７，５８を設けたことによる空気淀みｓ等の弊害は無い。
【００５８】
上述したように本実施形態によれば、通気孔５８ａを有するリブ５８を隔室部５０に設けた構成により、第１の実施形態の効果に加え、隔室部５０の強度を向上させることができる。
【００５９】
また、隔室部５０内の空気の淀みｓが発生せず、隔室部５０内の空気の平均温度を低くできるため、第１の実施形態と同様に、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００６０】
（第５の実施形態）
図５（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図であり、図５（ｂ）は同システムの正面図である。
【００６１】
本実施形態は、電源装置１０を回転電機２０の放熱から保護可能であり、電源装置１０の動作温度の余裕を増大し得るものであって、具体的には、回転電機２０の側壁２３ａの上隅部に設けられ、吸気スリット１３の下方に通風状態を生じさせるための通風装置２４を備えている。
【００６２】
ここで、通風装置２４は、例えば軸流ファンであり、回転電機２０の側面に沿って略水平方向に熱い空気ｈを流出させる向き（押し出す向き）に配置されている。
【００６３】
従って、以上のような構成によれば、通風装置２４は、図示しないファンの回転により、回転電機２０の側壁２３ａを上昇する熱い空気ｈを軸方向に流出させる。これにより、熱い空気ｈは電源装置１０に至らなくなり、吸気スリット１３からは周囲の冷たい空気が流入する。
【００６４】
よって、前述同様に、電源装置１０においては、内部のパワー半導体素子などの電子部品が周囲の冷たい空気で冷却されて動作温度が低下するので、温度許容値に対する余裕を増大させることができる。
【００６５】
上述したように本実施形態によれば、電源装置１０の吸気スリット１３の下方に通風状態を生じさせる通風装置２４を備えた構成により、回転電機２０から上昇する熱い空気ｈが、通風装置２４による通風状態により流されて、電源装置１０の吸気スリット１３から吸引されなくなる。
【００６６】
従って、電源装置を回転電機の放熱から保護でき、電源装置の動作温度の余裕を増大させることができる。
【００６７】
なお、本願発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図及び正面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図及び正面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図及び正面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図、正面図及び平面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る機械システムの構成を模式的に示す側面図及び正面図である。
【図６】従来の機械システムの構成を模式的に示す側面図及び正面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…機械システム、１０…電源装置、１１…筐体、１２ａ，１２ｂ…筐体壁面、１３…吸気スリット、１４，５２…排気ファン、１５，２２…導線、２０…回転電機、２１…回転軸、２３ａ…側壁、３０…流体機械、４０…コネクタ、５０…隔室部、５１…開口部、５３…通路、５４…隔室天井板、５５…断熱材、５６…庇、５７，５８…リブ、５８ａ…通気穴、２４…通風装置、ｓ…淀み。
【図１】
2007259585.tif 000003
【図２】
2007259585.tif 000004
【図３】
2007259585.tif 000005
【図４】
2007259585.tif 000006
【図５】
2007259585.tif 000007
【図６】
2007259585.tif 000008