JP2004135447A - Motor integrated with inverter - Google Patents

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JP2004135447A
JP2004135447A JP2002298632A JP2002298632A JP2004135447A JP 2004135447 A JP2004135447 A JP 2004135447A JP 2002298632 A JP2002298632 A JP 2002298632A JP 2002298632 A JP2002298632 A JP 2002298632A JP 2004135447 A JP2004135447 A JP 2004135447A
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JP
Japan
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inverter
electric motor
substrate
housing
switching element
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Application number
JP2002298632A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Saka
坂 賢二
Hiroshi Ishiyama
石山 弘
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor integrated with an inverter that allows the motor and the inverter efficiently to cool by a single cooling member. <P>SOLUTION: The motor 15 comprises a cylindrical housing 20 with its one end open, a stator 18 and a rotor 27 that are housed in the housing, the single cooling member 30 installed on a rotating shaft 26 in the vicinity of the opening of the housing, and a lid member 20 that covers the cooling member and closes the opening of the housing. The inverter 35 includes substrates 36, 44 that are arranged in a plane orthogonal to the rotating shaft and fixed to the lid member, a switching element 37 and a smoothing capacitor 38 that are installed on the substrates, and a protection cover 50 that covers the substrates. The single cooling member 30 cools the switching element 37 or the like and the stator 18 or the like, thus improving cooling efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータと電動機とが一体化されたインバータ一体型電動機に関する。
【0002】
【従来の技術】
直流電力をインバータで交流電力に変換し、電動機を駆動することがある。例えば、電気自動車において車載バッテリの直流電力をインバータで交流電力に変換して電動機を駆動する場合である。
【0003】
電気自動車における一般的な電気システムを図5に示す。直流電源70から直流電源配線71を介してインバータ(電力変換器)73に直流電力を供給し、インバータ73のスイッチング素子75で所定周波数の交流電力に電力変換する。交流電力は三相交流配線77を介して電動機78に供給される。インバータ73はスイッチング素子等の発熱源を冷却手段74で冷却し、電動機78はロータ等の発熱源を冷却手段79で冷却している。
【0004】
インバータ及び電動機を冷却する冷却手段を簡素化するために、従来のインバータ一体型電動機(特許文献1参照)では、図6に示すように、インバータ81と電動機85とを一体にし、電動機85内に設けた1つの冷却ファン88により両者を冷却している。
【0005】
詳述すると、ステータ及びロータ(不図示)を持つハウジング86の上に、スイッチング素子(不図示)を内蔵し下面に冷却フィン82を備えたケーシング83を載置している。そして、電動機85から延びた短い配線(不図示)をインバータ81に接続している。また、電動機85の出力軸87に冷却ファン88を取り付け、後方(右方)に空気を送って(矢印x参照)冷却フィン82を冷却している。冷却ファン88により後方に送られる空気(矢印y参照)はまた、電動機85とインバータ81との間の隙間を流れる際冷却フィン82に衝突し、インバータ81内のコンデンサ等を冷却する。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−30547号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来例では第1に、インバータ81における冷却効率が十分とは言い難い。基板に搭載されたスイッチング素子等は、電動機85とインバータ81との隙間内において空気を冷却フィン82に衝突させることにより冷却される。この放熱作用は冷却ファン82を介してスイッチング素子から伝達されるに過ぎず、間接的である。
【0008】
第2に、インバータ81と電動機85とをそれぞれが基本的構成要素を持ったまま一体化している。そのため、部品点数が多く構造が複雑で、しかも寸法が大きくなっている。
【0009】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、1つの冷却部材により電動機及びインバータが効率よく冷却でき、しかも構造が簡素化されるとともに寸法の増大が抑制された、インバータ一体型電動機を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、電動機及びインバータの寸法を増加させることなく、基板に搭載されたスイッチング素子等を電動機の冷却部材により直接冷却する方策について鋭意研究した。その結果、インバータと電動機とを一体化する際、電動機のハウジングの開口を覆う蓋部材にインバータを取り付けることを思い付いて、本発明を完成した。
【0011】
本願の第1発明のインバータ一体型電動機は、請求項1に記載したように、一端が開口した円筒形状のハウジングと、ハウジング内に収納されたステータ及びロータと、ハウジングの開口付近でロータの回転軸上に取り付けられた1つの冷却部材と、冷却部材を覆いハウジングの開口を塞ぐ蓋部材と、を含む電動機と;回転軸と交差する平面内に配置され蓋部材に固定された基板と、基板上に搭載されたスイッチング素子及び平滑コンデンサと、基板を覆う保護カバーとを含むインバータと;から成ることを特徴とする。
【0012】
このインバータ一体型電動機では、電動機内の冷却部材を覆う蓋部材上に基板等が固定され、基板上のスイッチング素子等は冷却部材に近接している。よって、1つの冷却部材により、電動機内のステータ等に加えて、インバータ内のスイッチング素子等が直接冷却される。
【0013】
請求項2のインバータ一体型電動機は、請求項1において、蓋部材は通気孔が形成された底部と、冷却部材と覆う外周壁部とを含み、底部に基板が固定されている。請求項3のインバータ一体型電動機は、請求項1において、基板はその中心に回転軸が貫通する貫通孔を持ち、貫通孔の周りにスイッチング素子及び平滑用コンデンサが搭載されている。請求項4のインバータ一体型電動機は、請求項1において、保護カバーは通気孔が形成された底部と、基板を覆う外周壁とを含む。請求項5のインバータ一体型電動機は、請求項1において、冷却部材は、外部の空気をインバータから電動機に向かって流通させる。請求項6のインバータ一体型電動機は、請求項1において、基板は回転軸の軸線と直交する平面内に配置されている。
【0014】
【発明の実施の形態】
<電動機>
電動機は、電気自動車又はハイブリッド自動車において、モータジェネレータ(MG)として機能する。MGはモータの機能とオルタネータと機能とを持ち、三相交流で駆動され、エンジンの起動、車両のスムーズな発進及び停止を補助する。また、エンジンの出力や車軸の回転エネルギを電気エネルギに変換して直流電源に貯える。
【0015】
ロータ及びステータを収納したハウジングの一端が開口し、ロータの回転軸上の開口近傍に冷却ファン等の1つの冷却部材が取り付けられ、ロータとともに回転する。蓋部材は底部と円周壁部とを含んで容器形状を持つことができ、円周壁部が冷却部材を覆い、底部はハウジングの開口を塞ぐ。また、スイッチング素子等からステータ等への空気の流通を許容する通気孔が形成されている。尚、電動機は三相交流入出力部を備えている。
<インバータ>
インバータは直流電源の直流を3相交流等の交流に変換するもので、基板と、該基板の上に搭載されたスイッチング素子、平滑用コンデンサ及び制御回路と、保護カバーとを含む。
【0016】
基板はロータの回転軸と直交する平面(垂直面)内に配置され、固定部材によって上記蓋部材に固定されている。基板は回転軸との直交を可能とするために、中央部に電動機の回転軸が貫通するため貫通孔を持ち、その周囲にスイッチング素子や平滑用コンデンサ等が近接して搭載されている。よって、インバータは全体的に縦方向に長い形状を持つ。基板は1枚でも2枚以上の複数枚でも良い。複数枚の場合、各基板の大きさは同じでも異なっても良い。
【0017】
保護カバーは底部と円周壁部とを含んで容器形状を持つことができ、開口部が上記蓋部材に密着されている。よって、保護カバーにはその開口を覆う蓋部材は不要である。
【0018】
基板と該基板を覆う円周壁部との間には空気流通隙間が形成され、底部には空気を導入するための通気孔が形成されている。尚、インバータは三相電力入出力部を持つ。
<インバータと電動機との関係>
電動機の蓋部材の底部は、ハウジングの開口を覆い、インバータの基板の被固定部材となり、更に保護カバーの蓋部材となっている。また、電動機の冷却部材は、保護カバー側から取り込んだ空気を底部側に向かって流通させ、それに伴いインバータのスイッチング素子等及び電動機のステータ等を冷却する。さらに、インバータの三相交流入出力部と電動機の三相交流入出力部とは端子同士、又は短い配線により接続される。
【0019】
尚、発明の名称がどうあれ(インバータ一体型電動機、電動機一体型インバータ装置)、上記電動機及びインバータの構成と、上記インバータと電動機との関係を満たすものは本発明に含まれる。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を基にして説明する。
<実施例>
(構成)
図3及び図4にハイブリッド自動車の電気システムを示す。電気システムは直流電源61、インバータ一体型電動機10、変速機62及びガソリンエンジン63から成る。
【0021】
図1及び図2に示すように、インバータ一体型電動機10は電動機(MG)15とインバータ35とを含む。MG15はハウジング16、ステータ18、ハウジングの開口を覆う蓋部材20、回転軸26、及び回転軸26に固定されたロータ27及び冷却ファン30を含む。このうち、ハウジング16は他端(左端)が閉鎖し一端(右端)が開口した有底円筒形状を持つ。蓋部材20は、円形状の底部21とその周縁から直角に立ち上がった円周壁部22とを含み、円周壁部22が後述する冷却ファン30を覆い、底部21がハウジング16の開口を塞いでいる。底部21には複数の通気孔21aが形成されている。
【0022】
ステータ18はハウジング16の内周面に固定されている。回転軸26はその両端をハウジング16及び蓋部材20により回転可能に支持され、回転軸26に固体されたロータ27がステータ18に対向している。回転軸26上にはロータ27と蓋部材20との間に、冷却ファン30が固定され、ロータ27とともに回転するようになっている。
【0023】
インバータ35は2枚の基板36及び44と、それらの上に搭載されたスイッチング素子37等と、上記保護カバー50とから成る。蓋部材20の底部21に固定部材34により固定された円板形状の第1の基板36は、その中心部に貫通孔36aがあけられ、その回りにスイッチング素子37、平滑コンデンサ38及び制御回路39が搭載されている。
【0024】
円板形状の第1基板36は回転軸26と直交する平面内に配置され、その貫通孔36a内を上記回転軸26が貫通している。回転軸26と貫通孔36aの内周縁との間には空気流通隙間が形成されている。
【0025】
固定部材34により第1基板36及び蓋部材20に固定され円板形状の第2の基板44も、その中心部に貫通孔44aがあけられ、その回りにスイッチング素子46が搭載されている。第1基板36と平行に配置され、その貫通孔44a内を回転軸26が貫通しいる。回転軸26と貫通孔44aの内周縁との間には空気流通隙間が形成されている。
【0026】
保護カバー50は円形状の底部51とその周縁から直角に立ち上がった外周壁部52とを含む。外周壁部52の開口が蓋部材20の底部21に密着し、外周壁部52及び底部51が基板36及び44を覆っている。底部51には複数の通気口51aが形成され、第1基板36の外周縁36b及び第2基板44の外周縁44bと外周壁部52との間には空気流通隙間が形成されている。
【0027】
インバータ35の三相交流入出力部(不図示)が上記MG15の三相交流入出力部(不図示)に短い配線(不図示)で接続されている。また、インバータ15と直流電源とは直流電源配線71(図5参照)で接続されている。
(作用効果)
図3及び図4において、車両の発進時、発進後エンジン63が始動するまでの間、MG15が車両を駆動する。通常走行時、エンジン63が変速機62を介して車輪64を駆動するとともにMG15を駆動する。MG15で発電された電力はインバータ35を介して直流電源61に充電される。回生制動時、MG15は車輪64により駆動され、発電された回生エネルギは直流電源61に貯えられる。
【0028】
停車時、エンジン63を自動停止(アイドルストップ)する。アイドルストップした後エンジン63を再始動する際、直流電源61の直流電力がインバータ15により交流電力に変換され、MG15が回転する。
【0029】
本実施例によれば、以下の効果が得られる。
【0030】
図1及び図2において、第1に、冷却ファン30がインバータ35のスイッチング素子37、46、及びMG15内のステータ18を効果的に冷却する。冷却ファン30は保護カバー50の外側の空気を底部51の通気孔51aから取り込み、インバータ35内において基板36及び44と外周壁部52との間の空気流通隙間を軸方向に流通させる。その際、基板36及び44に搭載されたスイッチング素子37及び46等はインバータ35内を流通する空気により直接冷却される。よって、スイッチング素子37、46の冷却効率が良い。
【0031】
インバータ35内を流通した空気は、蓋部材20の底部21の通気孔21aを通りMG15内に流入してその内部を軸方向に流通する。その際、ステータ18及びロータ27が流通する空気により直接冷却される。よって、ステータ18等の冷却効率が良い。
【0032】
第2に、インバータ35の構造が簡単になり、厚さが薄くなる。MG15の蓋部材20の底部21がインバータ35の基板36,44の被取付部材及び保護カバー50の蓋部材を兼ねている。その結果インバータ35に基板36,44の固定部材を設けることが不要で部品点数が減り、また保護カバー50に専用の蓋部材を設けることが不要で厚さが減少する。
【0033】
第3に、基板36,44が回転軸26の軸線と直交する平面内に配置されているので、インバータ35の厚さが薄くできる。基板36,44を回転軸26に直交しない位置、例えば回転軸26の右端から右方に外れた位置に設けると、その分インバータ35の厚さが増加する。
【0034】
第4に、インバータ35とMG15とを接続する三相交流配線の長さが短いので、周辺の機器に与えるノイズ等の悪影響が小さくなる。また、インバータ35において、平滑コンデンサ38をスイッチング素子37の近傍に配置したので、スイッチング素子37のスイッチング動作により発生するサージが発生源の近傍で吸収され、ノイズの放射を防止できる。更に、制御回路39をスイッチング素子37の近傍に配置したので、スイッチング素子までの配線長が短くなりスイッチング素子37を駆動する制御信号に乗るノイズを防止できる。
【0035】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、電動機のハウジングの開口付近に冷却部材を設け、開口を覆う蓋部材内にインバータの基板等を固定している。その結果、基板が冷却部材に近接し、基板上のスイッチング素子等及びステータ等が冷却部材により効率的に冷却されるとともに、インバータの軸方向寸法の増加が抑制できる。
【0036】
請求項2によれば、蓋部材は冷却部材の覆い手段及び基板の被固定手段として機能することができる。請求項3によれば、インバータの軸方向寸法を増大することなく、基板を冷却部材に近接させることができる。請求項4によれば、電動機内の1つの冷却部材が空気をインバータから電動機に流通させ、スイッチング素子等及びステータを効率良く冷却する。
【0037】
請求項5によれば、基板等が保護されるとともに、保護カバーの軸方向寸法が小さくできる。請求項6によれば、インバータの厚さの増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す正面断面図である。
【図2】上記実施例の基板を示す斜視図である。
【図3】上記実施例を含む電気システムの説明図である。
【図4】図3における要部説明図である。
【図5】従来の電気システムの説明図である。
【図6】従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
10:インバータ体型電動機     15:MG
16:ハウジング          18:ステータ
20:蓋部材            21:底部
22:円周壁部           26:回転軸
27:ロータ            30:冷却ファン
35:インバータ          36、44:基板
37、46:スイッチング素子    38:平滑用コンデンサ
50:保護カバー          51:底部
52:円周壁部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter-integrated electric motor in which an inverter and an electric motor are integrated.
[0002]
[Prior art]
In some cases, DC power is converted into AC power by an inverter to drive an electric motor. For example, in an electric vehicle, a DC power of a vehicle-mounted battery is converted into AC power by an inverter to drive an electric motor.
[0003]
FIG. 5 shows a general electric system in an electric vehicle. DC power is supplied from the DC power supply 70 to the inverter (power converter) 73 via the DC power supply wiring 71, and the switching element 75 of the inverter 73 converts the power to AC power of a predetermined frequency. The AC power is supplied to the electric motor 78 via the three-phase AC wiring 77. The inverter 73 cools a heat source such as a switching element by a cooling means 74, and the electric motor 78 cools a heat source such as a rotor by a cooling means 79.
[0004]
In order to simplify the cooling means for cooling the inverter and the electric motor, in a conventional inverter-integrated electric motor (see Patent Document 1), as shown in FIG. Both are cooled by one cooling fan 88 provided.
[0005]
Specifically, on a housing 86 having a stator and a rotor (not shown), a casing 83 having a built-in switching element (not shown) and provided with cooling fins 82 on its lower surface is mounted. Then, a short wiring (not shown) extending from the electric motor 85 is connected to the inverter 81. Further, a cooling fan 88 is attached to an output shaft 87 of the electric motor 85, and air is sent rearward (rightward) (see arrow x) to cool the cooling fins 82. The air (see arrow y) sent rearward by the cooling fan 88 also collides with the cooling fins 82 when flowing through the gap between the electric motor 85 and the inverter 81, and cools the capacitors and the like in the inverter 81.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-30547
[Problems to be solved by the invention]
However, first, in the conventional example, it is difficult to say that the cooling efficiency of the inverter 81 is sufficient. The switching elements and the like mounted on the board are cooled by causing air to collide with the cooling fins 82 in the gap between the electric motor 85 and the inverter 81. This heat radiation action is merely transmitted from the switching element via the cooling fan 82 and is indirect.
[0008]
Second, the inverter 81 and the electric motor 85 are integrated while each having basic components. Therefore, the number of parts is large, the structure is complicated, and the dimensions are large.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an inverter-integrated electric motor in which an electric motor and an inverter can be efficiently cooled by one cooling member, and the structure is simplified and an increase in size is suppressed. The purpose is to:
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present application has earnestly studied a method of directly cooling a switching element or the like mounted on a substrate by a cooling member of the motor without increasing the dimensions of the motor and the inverter. As a result, when integrating the inverter and the electric motor, the present invention was completed by thinking of attaching the inverter to a lid member that covers an opening of the housing of the electric motor.
[0011]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter-integrated motor according to the first aspect of the present invention, wherein a cylindrical housing having one end opened, a stator and a rotor housed in the housing, and rotation of the rotor near the opening of the housing. An electric motor including one cooling member mounted on the shaft, a lid member covering the cooling member and closing an opening of the housing; a substrate disposed in a plane intersecting the rotation axis and fixed to the lid member; An inverter including a switching element and a smoothing capacitor mounted thereon, and a protective cover for covering the substrate.
[0012]
In this inverter-integrated electric motor, a substrate or the like is fixed on a lid member that covers a cooling member in the motor, and a switching element or the like on the substrate is close to the cooling member. Therefore, the switching element and the like in the inverter are directly cooled by one cooling member in addition to the stator and the like in the electric motor.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an inverter-integrated electric motor according to the first aspect, wherein the lid member includes a bottom portion having a ventilation hole, and an outer peripheral wall portion covering the cooling member, and the substrate is fixed to the bottom portion. According to a third aspect of the present invention, there is provided an inverter-integrated motor according to the first aspect, wherein the substrate has a through-hole at the center of which the rotation shaft passes therethrough, and the switching element and the smoothing capacitor are mounted around the through-hole. According to a fourth aspect of the present invention, in the inverter integrated type electric motor according to the first aspect, the protective cover includes a bottom portion having a ventilation hole, and an outer peripheral wall covering the substrate. According to a fifth aspect of the present invention, in the inverter integrated motor of the first aspect, the cooling member circulates external air from the inverter to the electric motor. According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the substrate is disposed in a plane orthogonal to the axis of the rotating shaft.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Electric motor>
The electric motor functions as a motor generator (MG) in an electric vehicle or a hybrid vehicle. The MG has a motor function, an alternator and a function, is driven by three-phase alternating current, and assists in starting the engine and smoothly starting and stopping the vehicle. Also, the output of the engine and the rotational energy of the axle are converted into electric energy and stored in a DC power supply.
[0015]
One end of the housing that houses the rotor and the stator is open, and one cooling member such as a cooling fan is attached near the opening on the rotation axis of the rotor, and rotates with the rotor. The lid member may have a container shape including a bottom portion and a circumferential wall portion, the circumferential wall portion covering the cooling member, and the bottom portion closing an opening of the housing. In addition, a ventilation hole that allows air to flow from the switching element or the like to the stator or the like is formed. The motor has a three-phase AC input / output unit.
<Inverter>
The inverter converts a direct current of a direct current power supply into an alternating current such as a three-phase alternating current, and includes a substrate, a switching element mounted on the substrate, a smoothing capacitor and a control circuit, and a protective cover.
[0016]
The substrate is arranged in a plane (vertical plane) orthogonal to the rotation axis of the rotor, and is fixed to the lid member by a fixing member. The substrate has a through hole at the center for allowing the rotating shaft of the electric motor to penetrate therethrough in order to enable the substrate to be orthogonal to the rotating shaft, and a switching element, a smoothing capacitor, and the like are mounted in the vicinity of the through hole. Therefore, the inverter has a vertically long shape as a whole. The number of substrates may be one or two or more. In the case of a plurality of substrates, the size of each substrate may be the same or different.
[0017]
The protective cover may have a container shape including a bottom portion and a circumferential wall portion, and an opening is closely attached to the lid member. Therefore, the protective cover does not require a lid member that covers the opening.
[0018]
An air flow gap is formed between the substrate and a circumferential wall that covers the substrate, and a vent hole for introducing air is formed at the bottom. The inverter has a three-phase power input / output unit.
<Relationship between inverter and motor>
The bottom portion of the cover member of the electric motor covers the opening of the housing, serves as a fixed member of the inverter substrate, and further serves as a cover member of the protective cover. In addition, the cooling member of the electric motor circulates the air taken in from the protective cover side toward the bottom side, thereby cooling the switching elements of the inverter and the stator of the electric motor. Furthermore, the three-phase AC input / output unit of the inverter and the three-phase AC input / output unit of the electric motor are connected to each other by terminals or by short wiring.
[0019]
Regardless of the name of the invention (inverter-integrated electric motor, electric motor-integrated inverter device), the present invention includes those that satisfy the relationship between the configuration of the electric motor and the inverter and the relation between the inverter and the electric motor.
[0020]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<Example>
(Constitution)
3 and 4 show the electric system of the hybrid vehicle. The electric system includes a DC power supply 61, an inverter-integrated electric motor 10, a transmission 62, and a gasoline engine 63.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the inverter-integrated electric motor 10 includes an electric motor (MG) 15 and an inverter 35. The MG 15 includes a housing 16, a stator 18, a cover member 20 covering an opening of the housing, a rotating shaft 26, a rotor 27 fixed to the rotating shaft 26, and a cooling fan 30. The housing 16 has a closed-end cylindrical shape with the other end (left end) closed and one end (right end) opened. The lid member 20 includes a circular bottom portion 21 and a circumferential wall portion 22 rising at right angles from the periphery thereof. The circumferential wall portion 22 covers a cooling fan 30 described later, and the bottom portion 21 covers an opening of the housing 16. . A plurality of ventilation holes 21a are formed in the bottom 21.
[0022]
Stator 18 is fixed to the inner peripheral surface of housing 16. The rotating shaft 26 is rotatably supported at both ends by the housing 16 and the cover member 20, and a rotor 27 fixed to the rotating shaft 26 faces the stator 18. A cooling fan 30 is fixed on the rotation shaft 26 between the rotor 27 and the lid member 20, and rotates with the rotor 27.
[0023]
The inverter 35 includes two substrates 36 and 44, a switching element 37 mounted thereon, and the like, and the protective cover 50. The disc-shaped first substrate 36 fixed to the bottom 21 of the lid member 20 by the fixing member 34 has a through hole 36a formed in the center thereof, and a switching element 37, a smoothing capacitor 38, and a control circuit 39 are formed therearound. Is installed.
[0024]
The disk-shaped first substrate 36 is disposed in a plane orthogonal to the rotation shaft 26, and the rotation shaft 26 passes through the through hole 36a. An air flow gap is formed between the rotation shaft 26 and the inner peripheral edge of the through hole 36a.
[0025]
The disk-shaped second substrate 44 fixed to the first substrate 36 and the lid member 20 by the fixing member 34 also has a through-hole 44a at the center thereof, and a switching element 46 is mounted around the through-hole 44a. The rotating shaft 26 is arranged in parallel with the first substrate 36 and passes through the through hole 44a. An air gap is formed between the rotation shaft 26 and the inner peripheral edge of the through hole 44a.
[0026]
The protective cover 50 includes a circular bottom portion 51 and an outer peripheral wall portion 52 that rises at a right angle from a peripheral edge thereof. The opening of the outer peripheral wall 52 is in close contact with the bottom 21 of the lid member 20, and the outer peripheral wall 52 and the bottom 51 cover the substrates 36 and 44. A plurality of ventilation holes 51 a are formed in the bottom portion 51, and an air flow gap is formed between the outer peripheral edge 36 b of the first substrate 36 and the outer peripheral edge 44 b of the second substrate 44 and the outer peripheral wall portion 52.
[0027]
A three-phase AC input / output unit (not shown) of the inverter 35 is connected to the three-phase AC input / output unit (not shown) of the MG 15 via short wiring (not shown). The inverter 15 and the DC power supply are connected by a DC power supply wiring 71 (see FIG. 5).
(Effect)
3 and 4, the MG 15 drives the vehicle at the start of the vehicle and before the engine 63 starts after the vehicle starts. During normal running, the engine 63 drives the wheels 64 via the transmission 62 and also drives the MG 15. The power generated by MG 15 is charged to DC power supply 61 via inverter 35. During regenerative braking, MG 15 is driven by wheels 64, and the generated regenerative energy is stored in DC power supply 61.
[0028]
When the vehicle is stopped, the engine 63 is automatically stopped (idle stop). When the engine 63 is restarted after the idle stop, the DC power of the DC power supply 61 is converted into AC power by the inverter 15, and the MG 15 rotates.
[0029]
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
[0030]
1 and 2, first, the cooling fan 30 effectively cools the switching elements 37 and 46 of the inverter 35 and the stator 18 in the MG 15. The cooling fan 30 takes in the air outside the protective cover 50 from the vent hole 51 a of the bottom 51, and circulates the air flow gap between the substrates 36 and 44 and the outer peripheral wall 52 in the inverter 35 in the axial direction. At that time, the switching elements 37 and 46 mounted on the substrates 36 and 44 are directly cooled by the air flowing through the inverter 35. Therefore, the cooling efficiency of the switching elements 37 and 46 is good.
[0031]
The air that has flowed in the inverter 35 flows into the MG 15 through the ventilation hole 21a in the bottom 21 of the lid member 20, and flows in the MG 15 in the axial direction. At this time, the stator 18 and the rotor 27 are directly cooled by the flowing air. Therefore, the cooling efficiency of the stator 18 and the like is good.
[0032]
Second, the structure of the inverter 35 is simplified and the thickness is reduced. The bottom portion 21 of the cover member 20 of the MG 15 also functions as a member to be attached to the substrates 36 and 44 of the inverter 35 and a cover member of the protective cover 50. As a result, it is not necessary to provide fixing members for the boards 36 and 44 in the inverter 35, and the number of components is reduced. In addition, it is unnecessary to provide a dedicated cover member for the protective cover 50, and the thickness is reduced.
[0033]
Third, since the substrates 36 and 44 are arranged in a plane orthogonal to the axis of the rotating shaft 26, the thickness of the inverter 35 can be reduced. When the substrates 36 and 44 are provided at positions not orthogonal to the rotation shaft 26, for example, at positions deviated to the right from the right end of the rotation shaft 26, the thickness of the inverter 35 increases accordingly.
[0034]
Fourth, since the length of the three-phase AC wiring connecting the inverter 35 and the MG 15 is short, adverse effects such as noise on peripheral devices are reduced. Further, in the inverter 35, since the smoothing capacitor 38 is arranged near the switching element 37, the surge generated by the switching operation of the switching element 37 is absorbed near the generation source, and radiation of noise can be prevented. Further, since the control circuit 39 is arranged near the switching element 37, the wiring length to the switching element is shortened, and noise on the control signal for driving the switching element 37 can be prevented.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the cooling member is provided near the opening of the housing of the electric motor, and the inverter board and the like are fixed in the lid member covering the opening. As a result, the substrate approaches the cooling member, the switching elements and the stator on the substrate are efficiently cooled by the cooling member, and an increase in the axial dimension of the inverter can be suppressed.
[0036]
According to the second aspect, the lid member can function as a covering means for the cooling member and a means for fixing the substrate. According to the third aspect, the substrate can be brought close to the cooling member without increasing the axial dimension of the inverter. According to the fourth aspect, one cooling member in the electric motor allows air to flow from the inverter to the electric motor, thereby efficiently cooling the switching element and the like and the stator.
[0037]
According to the fifth aspect, the substrate and the like are protected, and the dimension of the protective cover in the axial direction can be reduced. According to claim 6, an increase in the thickness of the inverter can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a substrate of the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an electric system including the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a main part in FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional electric system.
FIG. 6 is a front view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
10: Inverter type electric motor 15: MG
16: Housing 18: Stator 20: Lid 21: Bottom 22: Circular wall 26: Rotating shaft 27: Rotor 30: Cooling fan 35: Inverter 36, 44: Substrate 37, 46: Switching element 38: Smoothing capacitor 50: Protective cover 51: bottom 52: circumferential wall

Claims (6)

一端が開口した円筒形状のハウジングと、該ハウジング内に収納されたステータ及びロータと、該ハウジングの開口付近で該ロータの回転軸上に取り付けられた1つの冷却部材と、該冷却部材を覆い該ハウジングの開口を塞ぐ蓋部材と、を含む電動機と、
前記回転軸と交差する平面内に配置され前記蓋部材に固定された基板と、該基板上に搭載されたスイッチング素子及び平滑コンデンサと、該基板を覆う保護カバーと、を含むインバータと、
から成ることを特徴とするインバータ一体型電動機。
A cylindrical housing having one end opened, a stator and a rotor housed in the housing, one cooling member mounted on the rotation shaft of the rotor near the opening of the housing, and An electric motor including a lid member closing an opening of the housing,
An inverter including a substrate disposed in a plane intersecting the rotation axis and fixed to the lid member, a switching element and a smoothing capacitor mounted on the substrate, and a protective cover covering the substrate;
An inverter-integrated electric motor characterized by comprising:
前記蓋部材は通気孔が形成された底部と、前記冷却部材と覆う外周壁部とを含み、該底部に前記基板が固定されている請求項1に記載のインバータ一体型電動機。2. The inverter-integrated electric motor according to claim 1, wherein the lid member includes a bottom having a ventilation hole, and an outer peripheral wall that covers the cooling member, and the substrate is fixed to the bottom. 3. 前記基板はその中心に前記回転軸が貫通する貫通孔を持ち、該貫通孔の周りに前記スイッチング素子及び平滑用コンデンサが搭載されている請求項1に記載のインバータ一体型電動機。2. The inverter-integrated electric motor according to claim 1, wherein the substrate has a through hole through which the rotating shaft passes at the center thereof, and the switching element and the smoothing capacitor are mounted around the through hole. 3. 前記保護カバーは通気孔が形成された底部と、前記基板を覆う外周壁とを含む請求項1に記載のインバータ一体型電動機。2. The inverter-integrated electric motor according to claim 1, wherein the protective cover includes a bottom portion having a vent hole, and an outer peripheral wall that covers the substrate. 3. 前記冷却部材は、外部の空気を前記インバータから前記電動機に向かって流通させる請求項1に記載のインバータ一体型電動機。The inverter-integrated electric motor according to claim 1, wherein the cooling member allows external air to flow from the inverter toward the electric motor. 前記基板は前記回転軸の軸線と直交する平面内に配置されている請求項1に記載のインバータ一体型電動機。2. The inverter-integrated electric motor according to claim 1, wherein the substrate is disposed in a plane orthogonal to an axis of the rotation shaft.
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