專利名稱：逆變器一體型驅動組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及內置了逆變器(inverter)的驅動組件，特別涉及軸承、逆變器組件等的冷卻構造。
背景技術：
在以往的逆變器一體型交流電動機中，具有交流電動機，其固定于旋轉軸上，具有冷卻風扇，從電動機殼體的一端壁吸入冷卻空氣流；控制裝置,其位于電動機殼體的一端壁的軸向外側，固定于電動機殼體上；罩，其以覆蓋控制裝置的方式安裝于電動機殼體上；電刷，其用于使勵磁電流向交流電動機的轉子流動(例如參照專利文獻I)。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特許第4123436號公報
發明內容
發明要解決的課題以往的逆變器一體型交流電動機使用內轉子，因此，由于轉子的構造上的制約，不能增多由轉子產生的磁通量，不能增大每單位長度的轉矩。即，在電動機的外徑為恒定的情況下，與外轉子相比，內轉子與定子相對的表面積變小，產生的磁通量與外轉子相比變少。這樣，為了增大每單位長度的轉矩，優選使用外轉子。在使用外轉子的情況下，與內轉子相比，轉子的直徑變大，轉子的重量變重，因此，用于軸支承轉子的軸承的負擔變大，軸承的發熱量變多。但是，由于內置有逆變器，因此，冷卻風向電動機內流入的流入路受到限制，因此，產生軸承的冷卻不充分、軸承的壽命變短這樣的新的不良。本發明是為了解決上述課題而做成的，其目的在于獲得能利用將逆變器組件冷卻了的冷卻風冷卻軸承、能高效率地冷卻逆變器組件和軸承的逆變器一體型驅動組件。用于解決課題的方案本發明的逆變器一體型驅動組件具有電動機，其由定子、軸承箱和轉子構成，該定子具有以極槽部向外周側開口的方式沿周向排列的圓環狀的定子鐵心及卷繞在該定子鐵心上的定子線圈，該軸承箱由上述定子鐵心通過放射狀肋保持于該定子鐵心的軸心位置，該轉子具有圓筒狀的轉子軛部、從該轉子軛部的一端向內徑側延伸設置的底面部及使N極和S極在該轉子軛部的內周面沿周向交替地排列的多個磁極，該底面部固定在被收納于上述軸承箱內的軸承支承的軸上，該轉子軛部以內包有上述定子鐵心的方式同軸地安裝于上述定子上；風扇，其配設為在上述轉子的軸向一側與上述底面部相對，能與該轉子一起旋轉；逆變器組件，其由降溫裝置和多個逆變器單元構成，該降溫裝置具有平板狀的散熱片座及分別與該散熱片座的背面垂直地立設且向徑向延伸、在周向上排列的多個散熱片，該多個逆變器單元以分別位于該散熱片的配設區域上方的方式安裝在該散熱片座的表面，用于向上述定子線圈供給交流電。而且，上述電動機通過將上述定子鐵心固定于托架的平板狀、的安裝部的一面上而安裝于該托架上，上述逆變器組件通過使上述散熱片朝向上述安裝部的另一面并借助分隔件將上述散熱片座固定于該安裝部而安裝于上述托架上。另外，第I逆變器側通風孔穿設于上述托架的與上述軸承相對的部位，第I轉子側通風孔穿設于上述底面部的與上述軸承相對的部位，構成有由徑向通風路和軸向通風路構成的第I冷卻風通風路，在上述風扇的旋轉驅動的作用下，該徑向通風路形成在相鄰的上述散熱片之間，將上述第I逆變器側通風孔和上述降溫裝置的徑向外方相連通，使冷卻風沿徑向流動，該軸向通風路形成在上述定子鐵心的內部，將上述第I逆變器側通風孔和上述第I轉子側通風孔相連通，使冷卻風沿軸向流動。發明效果采用本發明，逆變器單元和軸承被在第I冷卻風通風路內流動的冷卻風冷卻。因此，在使用外轉子的逆變器一體型驅動組件中，也能抑制逆變器單元及軸承的過度的溫度上升，因此，能謀求逆變器單元及軸承的長壽命化。
圖I是表示本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的分解立體圖。圖2是表示本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的剖視立體圖。圖3是表不構成應用于本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的電動機的轉子的剖視圖。
圖4是表不構成應用于本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的電動機的定子支承構件的立體圖。圖5是從托架的一面側看將本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的定子支承構件安裝于托架上的狀態的主視圖。圖6是用于說明本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的定子和托架的徑向的位置關系的圖。圖7是表示構成應用于本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的逆變器組件的降溫裝置的后視圖。圖8是用于說明本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的逆變器單元和定子線圈之間的電連接方法的主要部分剖視圖。圖9是用于說明本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的冷卻風的流動的剖視立體圖。圖10是用于說明本發明的實施方式2的逆變器一體型驅動組件的定子和逆變器組件的徑向的位置關系的圖。圖11是用于說明本發明的實施方式3的逆變器一體型驅動組件的冷卻風的流動的剖視立體圖。圖12是用于說明本發明的實施方式4的逆變器一體型驅動組件的冷卻風的流動的剖視立體圖。圖13是表示應用于本發明的實施方式5的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。圖14是表示應用于本發明的實施方式6的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。圖15是表示應用于本發明的實施方式7的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。圖16是表示應用于本發明的實施方式8的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。圖17是表示應用于本發明的實施方式9的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。圖18是表示應用于本發明的實施方式10的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。圖19是表不構成應用于本發明的實施方式11的逆變器一體型驅動組件的電動機的定子支承構件的主視圖。 圖20是表不構成應用于本發明的實施方式12的逆變器一體型驅動組件的電動機的定子支承構件的主視圖。圖21是表示本發明的實施方式13的逆變器一體型驅動組件的剖視立體圖。圖22是表示本發明的實施方式14的逆變器一體型驅動組件的剖視立體圖。
具體實施例方式以下，使用
本發明的逆變器一體型驅動組件的優選的實施方式。實施方式I圖I是表示本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的分解立體圖，圖2是表示本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的剖視立體圖，圖3是表示構成應用于本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的電動機的轉子的剖視圖，圖4是表示構成應用于本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的電動機的定子支承構件的立體圖，圖5是從托架的一面側看將本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的定子支承構件安裝于托架上的狀態的主視圖，圖6是用于說明本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的定子和托架的徑向的位置關系的圖，圖7是表示構成應用于本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的逆變器組件的降溫裝置的后視圖，圖8是用于說明本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的逆變器單元和定子線圈之間的電連接方法的主要部分剖視圖，圖9是用于說明本發明的實施方式I的逆變器一體型驅動組件的冷卻風的流動的剖視立體圖。在圖I及圖2中，逆變器一體型驅動組件100具有托架I ;逆變器組件7，其安裝于托架I的一面上，用于將從外部的直流電源(未圖示)供給來的直流電轉換為交流電；電動機14，其以與逆變器組件7相對的方式安裝于托架I的另一面上，被供給由逆變器組件7轉換后的交流電而進行旋轉驅動。托架I例如通過將鋼板彎折為L狀而制作成，具有用于支承逆變器組件7及電動機14的平板狀的安裝部2和用于將逆變器一體型驅動組件100安裝于安裝座(未圖示)上的安裝臂3。而且，在安裝部2上穿設有構成用于冷卻軸承30的通風路的第I逆變器側通風孔4。而且，在安裝部2上，在以第I逆變器側通風孔4的孔中心為中心的同一圓周上，以等角間距穿設有18個構成用于冷卻定子線圈25的通風路的第2逆變器側通風孔5。在此，第I逆變器側通風孔4形成為與后述的定子支承構件26的定子支承部28同等的內徑。第2逆變器側通風孔5形成為分別與由后述的定子軛部22和相鄰的齒部23劃分成的極槽部24相對。另外，如圖5所示，在安裝部2上形成有降溫裝置安裝用的螺紋孔43。逆變器組件7例如具有6個逆變器單元8和由鋁、銅等制作成的降溫裝置9。逆變器單元8例如通過利用絕緣性樹脂密封上臂開關(upper arm switching)元件和下臂開關(lower arm switching)元件而構成。降溫裝置9具有環形平板狀的散熱片座10和分別將徑向作為延伸方向并垂直立設于散熱片座10的背面、以等角間距呈放射狀排列的多張散熱片11，該散熱片座10具有貫通孔10a。而且，6個逆變器單元8與散熱片11的配設區域相對應地以在以貫通孔IOa的孔中心為中心的同一圓周上等角間距地配列的方式安裝在散熱片座1·0的表面上。另外，安裝在散熱片座10的表面上的逆變器單元8的徑向位置與極槽部24的徑向位置大致一致。另夕卜，如圖7所示，在散熱片座10的背面的以分隔位于逆變器單元8之間的散熱片11的組的方式形成的空間，突設有與散熱片11相同高度的分隔件12。另外，降溫裝置安裝用的插通孔IOb以貫通散熱片座10及分隔件12的方式形成，配線插通用的插通孔IOc以貫通散熱片座10的方式形成。另外，分隔件12不限定于與散熱片11相同的高度，也可以形成為比散熱片11高。另外，分隔件12的個數不限定為6個，只要能將降溫裝置9穩定地安裝于托架I的安裝部2的一面上即可。另外，所有的分隔件12不需要為相同形狀。電動機14具有轉子16，其例如通過將鐵等的磁性材料沖壓成形而制作為有底圓筒狀，具有圓筒狀的轉子軛部17及從轉子軛部17的軸向一端向內方延伸的底面部18，在轉子軛部17的軸心位置將底面部18固定于軸15上；永久磁鐵19，其固定于轉子軛部17的內周面而構成磁極；定子20，其例如通過層疊鐵等的磁性鋼板而制作成，具有定子鐵心21及卷繞于齒部23上的定子線圈25，該定子鐵心21具有制作為圓筒狀的定子軛部22及分別從定子軛部22的外周面向徑向外方突設、在周向上以等角間距排列的18個齒部23 ;定子支承構件26，其用于支承定子20，并且軸支承軸15 ;離心風扇31，其安裝于轉子16的底面部18的外周面。如圖3所示，在轉子16的底面部18，在以轉子軛部17的軸心為中心的同一圓周上以等角間距穿設有18個構成用于冷卻軸承30的通風路的第I轉子側通風孔34，在以轉子軛部17的軸心為中心的同一圓周上以等角間距穿設有18個構成用于冷卻定子線圈25的通風路的第2轉子側通風孔35。在此，第I轉子側通風孔34形成為在徑向上位于軸承箱27和定子支承部28之間。另外，第2轉子側通風孔35形成為在徑向上與由定子軛部22和相鄰的齒部23劃分成的極槽部24相對的位置關系。永久磁鐵19是例如燒結稀土類磁鐵。由不銹鋼等的非磁性材料制作成的環狀的分隔件45以與底面部18的內周面接觸的方式嵌合安裝于轉子軛部17。而且，16個永久磁鐵19以與分隔件45相接觸且N極和S極交替地排列的方式在周向上以等角間距排列，通過粘接等固定于轉子軛部17的內周面。另外，由不銹鋼等的非磁性材料制作成的環狀的磁鐵推壓件46以將永久磁鐵19向分隔件45側按壓的方式壓入轉子軛部17，根據需要進行焊接而將磁鐵推壓件46固定于轉子軛部17。由此，永久磁鐵19的軸向的定位完成，能防止永久磁鐵19的脫落。另外，能抑制磁通從永久磁鐵19的軸向端面泄漏。
如圖4所示，定子支承構件26具有圓筒狀的軸承箱27、圓筒狀的定子支承部28及從軸承箱27的外周面沿周向以等角間距呈放射狀且沿軸向延伸、將軸承箱27和定子支承部28連結起來的6根放射狀肋29。離心風扇31具有制作為平板環狀的基部32和在基部32的一面上沿周向排列地配設的葉片33。而且，離心風扇31以基部32的一面朝向底面部18的外周面且確保與底面部18之間具有規定的間隙的方式固定于轉子16上。另外，轉子16例如通過將鐵等的磁性材料沖壓成形而制作成，但底面部18并不一定需要為磁性體。即，轉子16的至少轉子軛部17由磁性材料制作即可。另外，將永久磁鐵19粘接于轉子軛部17的內周面上，若永久磁鐵19和轉子軛部17的接合強度足夠，則也可以省略分隔件45及磁鐵推壓件46。
另外，將永久磁鐵17直接安裝于轉子軛部17的內周面上，但也可以將由鐵等的磁性材料制作成、在同一圓周上以等角間距配列的方式埋入有16個永久磁鐵19而成的環狀體夾持于分隔件45與磁鐵推壓件46之間地壓入轉子軛部17內。下面，說明逆變器一體型驅動組件100的組裝方法。首先，將定子支承部28以內嵌狀態壓入定子軛部22，根據需要進行焊接而將定子20和定子支承構件26 —體化。然后，使軸承30嵌合安裝于軸承箱27。接著，將軸15壓入到固定有離心風扇31的轉子16的底面部18的軸心位置，根據需要進行焊接而將轉子16和軸15 —體化。然后，將軸15壓入軸承30中，以轉子軛部17覆蓋定子20的外周的方式將轉子16組裝于定子20，制作成電動機14。該電動機14是極數16、極槽數18的外轉子型的3相電動機。接著，將6個逆變器單元8與散熱片11的配設區域相對應地以在以貫通孔IOa的孔中心為中心的同一圓周上等角間距地排列的方式安裝于散熱片座10的表面上，制作成逆變器組件7。并且，如圖5所示，使軸承箱27的軸心與第I逆變器側通風孔4的孔中心一致，將螺釘40插通安裝部2而緊固安裝于形成于定子支承構件26上的螺紋孔41，從而將電動機14安裝于托架I的安裝部2的另一面上。此時，如圖6所示，調整定子支承構件26的周向的位置，使極槽部24與第2逆變器側通風孔5相對。并且，使散熱片座10的貫通孔IOa的孔中心與第I逆變器側通風孔4的孔中心一致，將螺釘42穿過插通孔IOb而緊固安裝于形成于托架I的安裝部2的一面上的螺紋孔43，從而將逆變器組件7安裝于托架I的安裝部2的一面上。接著，使用配線36將逆變器單元8的交流輸出端子和定子線圈25的相位線圈連接，組裝成逆變器一體型驅動組件100。如圖8所示，配線36插入在降溫裝置9上開設的插通孔IOc而穿過散熱片11之間，再插入穿設于托架I的安裝部2上的第2逆變器側通風孔5，從而將逆變器單元8的交流輸出端子和定子線圈25的相位線圈連接。這樣構成的逆變器一體型驅動組件100，由控制裝置(未圖示)控制各逆變器單元8的上臂開關元件及下臂開關元件的ON / 0FF，將從外部的電源(未圖示)供給來的直流電轉換為交流電，通過配線36供給到定子線圈25。由此，在定子20產生旋轉磁場。利用該定子20的旋轉磁場和由永久磁鐵19產生的磁場的相互作用產生旋轉力，轉子16被旋轉驅動。而且，離心風扇31與轉子16 —起被旋轉驅動。如圖9中的箭頭所示地構成如下的第I冷卻風通風路利用該離心風扇31的旋轉，冷卻風從降溫裝置9的徑向外方通過散熱片11之間向徑向內方流動，接著，從第I逆變器側通風孔4通過定子支承部28內沿軸向流動，通過第I轉子側通風孔34向轉子16的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。而且，如圖9中的箭頭所示地構成如下的第3冷卻風通風路從降溫裝置9的徑向外方通過散熱片11之間向徑向內方流動的冷卻風的一部分從第2逆變器側通風孔5向定子20側流動，在極槽部24內沿軸向流動，通過第2轉子側通風孔35向轉子16的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。因此，逆變器單元8的上臂開關元件及下臂開關元件的發熱通過散熱片座10傳遞到散熱片11，被在散熱片11之間流通的冷卻風散熱。而且，傳遞到散熱片11的上臂開關元件及下臂開關元件的發熱的一部分傳遞到托架I的安裝部2，從托架I的表面散熱。另外，軸承30的發熱在定子支承部28內通過被沿軸向流動的冷卻風散熱。另外，定子線圈25的發熱被在極槽部24內沿軸向流動的冷卻風散熱。另外，配線36的發熱被在散熱片11之間流動的冷卻風及在第2逆變器側通風孔5中流動的冷卻風散熱。 采用該實施方式1，構成如下的第I冷卻風通風路在旋轉驅動離心風扇31時，冷卻風從降溫裝置9的徑向外方通過散熱片11之間向徑向內方流動，接著從第I逆變器側通風孔4通過定子支承部28內沿軸向流動，通過第I轉子側通風孔34向轉子16的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。因此，逆變器單元8和軸承30被在第I冷卻風通風路內流動的冷卻風冷卻。另外，由于散熱片11與托架I的安裝部2接觸，因此，逆變器單元8的發熱的一部分通過散熱片11傳遞到安裝部2，從托架I的表面散熱。因此，在使用外轉子的逆變器一體型驅動組件100中，也能抑制逆變器單元8及軸承30的過度的溫度上升，因此，能謀求逆變器單元8及軸承30的長壽命化。另外，構成有如下的第3冷卻風通風路從降溫裝置9的徑向外方通過散熱片11之間向徑向內方流動的冷卻風的一部分從第2逆變器側通風孔5向定子20側流動，在極槽部24內沿軸向流動，通過第2轉子側通風孔35向轉子16的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。因此，能抑制定子線圈25的過度的溫度上升，因此，能抑制由溫度上升引起的損失的增加，能提高電動機輸出特性。第2逆變器側通風孔5以分別與極槽部24沿軸向相對的方式穿設于安裝部2，因此，從散熱片11之間通過第2逆變器側通風孔5流入到定子20側的冷卻風順利地流入到極槽部24內。因此，第3冷卻風通風路的通風阻力變小，能確保在第3冷卻風通風路內流通的冷卻風的足夠的流量。第2轉子側通風孔35穿設于底面部18的與極槽部24同等的徑向位置，因此，在極槽部24內沿軸向流動來的冷卻風被迅速地從第2轉子側通風孔35排出。因此，能抑制第3冷卻風通風路的通風阻力的增大，能確保在第3冷卻風通風路內流通的冷卻風的流量。配線36插入在降溫裝置9的散熱片座10上開設的插通孔IOc而通過散熱片11之間，因此，配線36的發熱被在散熱片11之間流通的冷卻風散熱，能抑制配線36的溫度上升。另外，配線36沿軸向貫通散熱片座10和第2逆變器側通風孔5，因此，能縮短配線長度，能謀求配線36的低阻力化。放射狀肋29制作為沿軸向延伸的板狀，因此，放射狀肋29作為散熱片起作用，能高效率地冷卻定子20及軸承30。實施方式2圖10用于說明本發明的實施方式2的逆變器一體型驅動組件的定子和逆變器組件的徑向的位置關系的圖。在圖10中，逆變器單元8以位于第2逆變器側通風孔5的徑向外側的方式安裝在降溫裝置9的散熱片座10的表面上。
另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。因此，在該實施方式2中，也能獲得與上述實施方式I同樣的效果。采用該實施方式2，逆變器單元8以位于第2逆變器側通風孔5的徑向外側的方式安裝在散熱片座10的表面上。因此，在散熱片11之間流通的全部冷卻風都被供于逆變器單元8的冷卻，因此，能高效率地冷卻逆變器單元8。實施方式3圖11是用于說明本發明的實施方式3的逆變器一體型驅動組件的冷卻風的流動的剖視立體圖。在圖11中，托架IA的安裝部2A省略托架I的安裝部2的第2逆變器側通風孔5，穿設有配線插通用的插通孔(未圖示)。轉子16A的轉子軛部17A的軸向長度形成得比轉子16的轉子軛部17的軸向長度短。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。在實施方式3的逆變器一體型驅動組件101中，轉子軛部17A的軸向長度變短，因此，在將電動機14A安裝于托架IA的安裝部2A的另一面上時，在轉子軛部17A和安裝部2A之間形成有間隙。因此，如圖11的箭頭所示，構成如下的第I冷卻風通風路利用離心風扇31的旋轉，冷卻風從降溫裝置9的徑向外方通過散熱片11之間向徑向內方流動，接著從第I逆變器側通風孔4通過定子支承部28內沿軸向流動，通過第I轉子側通風孔34向轉子16A的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。另外，如圖11的箭頭所示，構成如下的第2冷卻風通風路冷卻風從轉子16A的外周側在轉子軛部17A和安裝部2A之間通過間隙向徑向內方流動，接著在極槽部24內沿軸向流動，通過第2轉子側通風孔35向轉子16A的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。采用該實施方式3，從降溫裝置9的徑向外方通過散熱片11之間向徑向內方流動的全部冷卻風都被供于軸承30的冷卻，因此，被供于軸承30的冷卻的冷卻風的風量增大，能高效率地冷卻軸承30。另外，從轉子16A的外周側在轉子軛部17A和安裝部2A之間通過間隙吸入的冷卻風被供于定子線圈25的冷卻，因此，被供于定子線圈25的冷卻的冷卻風的溫度變低，能高效率地冷卻定子線圈25。 另外，由于不需要在安裝部2A上形成第2逆變器側通風孔5，因此，托架IA的加工變得容易。實施方式4圖12是用于說明本發明的實施方式4的逆變器一體型驅動組件的冷卻風的流動的剖視立體圖。在圖12中，轉子16A的轉子軛部17A的軸向長度形成得比轉子16的轉子軛部17的軸向長度短。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。在實施方式4的逆變器一體型驅動組件102中，轉子軛部17A的軸向長度變短，因此，在將電動機14A安裝于托架I的安裝部2的另一面上時，在轉子軛部17A和安裝部2之間形成有間隙。
因此，如圖12的箭頭所示，構成如下的第I冷卻風通風路利用離心風扇31的旋轉，冷卻風從降溫裝置9的徑向外方通過散熱片11之間向徑向內方流動，接著從第I逆變器側通風孔4通過定子支承部28內沿軸向流動，通過第I轉子側通風孔34向轉子16A的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。另外，如圖12的箭頭所示，構成有如下的冷卻風通風路從轉子16A的外周側在轉子軛部17A和安裝部2A之間通過間隙向徑向內方流動的冷卻風，從降溫裝置9的徑向外方在散熱片11之間向徑向內方流動，與從第2逆變器側通風孔5向定子20側流動的冷卻風合流，在極槽部24內沿軸向流動，通過第2轉子側通風孔35向轉子16A的底面部18的外周側流出，在底面部18和基部32之間向徑向外方流動。采用該實施方式4，從轉子16A的外周側在轉子軛部17A和安裝部2之間通過間隙吸入的冷卻風，從降溫裝置9的徑向外方在散熱片11之間向徑向內方流動，與從第2逆變器側通風孔5向定子20側流動的冷卻風合流，被供于定子線圈25的冷卻，因此，被供于定子線圈25的冷卻的冷卻風的風量增大，能高效率地冷卻定子線圈25。實施方式5圖13是表示應用于本發明的實施方式5的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。在圖13中，降溫裝置9A的配線插通用的插通孔IOc穿設于散熱片座10的分隔件12的徑向外方位置。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。采用該實施方式5，配線插通用的插通孔IOc穿設于散熱片座10的分隔件12的徑向外方的位置，因此，配線36通過插通孔IOc沿軸向延伸，不通過散熱片11之間而被向電動機14側引出。因此，冷卻風不被配線36干擾而在散熱片11之間流通，因此，被供于逆變器單元8及軸承30的冷卻的冷卻風的風量增大，能高效率地冷卻逆變器單元8及軸承30。實施方式6圖14是表示應用于本發明的實施方式6的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。在圖14中，降溫裝置9B的配線插通用的插通孔IOc穿設于散熱片座10的分隔件12的徑向內方的位置。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。采用該實施方式6，配線插通用的插通孔IOc穿設于散熱片座10的分隔件12的徑向內方的位置，因此，配線36通過插通孔IOc沿軸向延伸，不通過散熱片11之間而被向電動機14側引出。因此，冷卻風不被配線36干擾而在散熱片11之間流通，因此，被供于逆變器單元8及軸承30的冷卻的冷卻風的風量增大，能高效率地冷卻逆變器單元8及軸承30。實施方式7
圖15是表示應用于本發明的實施方式7的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。在圖15中，降溫裝置9C去掉在周向上相鄰的多根散熱片11的徑向的規定區域，將配線插通用的插通孔IOc穿設于散熱片座10的散熱片11的散熱片除去空間37。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。采用該實施方式7，插通孔IOc穿設于散熱片座10的散熱片除去空間37，因此，能抑制由配線36插通于插通孔IOc引起的通過散熱片11之間向徑向內方流動的冷卻風的通風阻力的增大。因此，能確保被供于逆變器單元8及軸承30的冷卻的冷卻風的風量。另外，被供于配線36的冷卻的冷卻風增大，能高效率地冷卻配線36。實施方式8
圖16是表示應用于本發明的實施方式8的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。在圖16中，降溫裝置9D的除去了徑向的規定區域之外的散熱片11的徑向外側的除去端部朝向插通孔IOc地彎曲。另外，其它的結構為與上述實施方式7同樣的結構。采用該實施方式8，除去了徑向的規定區域的散熱片11的徑向外側的除去端部朝向插通孔IOc地彎曲，因此，冷卻風在散熱片11之間向徑向內方流動，從散熱片11的除去端部朝向插通孔IOc地流入散熱片除去空間37。因此，被供于配線36的冷卻的冷卻風進一步增大，能更高效率地冷卻配線36。實施方式9圖17是表示應用于本發明的實施方式9的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。在圖17中，配線36的絕緣套38形成為截面橢圓形。降溫裝置9E形成為插通孔IOc的截面形狀適合于絕緣套38的截面形狀的橢圓形。而且，插通于插通孔IOc的配線36的絕緣套38的截面橢圓形的長軸朝向徑向，配設于散熱片除去空間37內。另外，其它的結構為與上述實施方式7同樣的結構。采用該實施方式9，截面橢圓形的絕緣套38的截面橢圓形的長軸朝向徑向地配設于散熱片除去空間37內，因此，在散熱片11的散熱片除去空間37內流通的冷卻風被絕緣套38整流。因此，能減小散熱片除去空間37內的由配線36引起的壓損，能確保在散熱片11之間流動的冷卻風的風量，因此，能抑制由插通配線36引起的冷卻逆變器單元8及軸承30的能力的降低。另外，在上述實施方式9中，絕緣套38形成為截面橢圓形，但絕緣套的截面形狀不限定于橢圓形，只要是長軸的前端側及后端側為使短軸方向的寬度朝長軸方向的前端及后端逐漸變窄的曲線的細長形狀即可。實施方式10圖18是表示應用于本發明的實施方式10的逆變器一體型驅動組件的降溫裝置的主要部分后視圖。在圖18中，降溫裝置9F的配線插通用的插通孔IOc穿設于分隔件12。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。
采用該實施方式10，由于插通孔IOc穿設于分隔件12，因此，冷卻風不被配線36干擾而能在散熱片11之間流通，能確保被供于逆變器單元8及軸承30的冷卻的冷卻風的風量。另外，插通于插通孔IOc的配線36的發熱通過分隔件12及散熱片座10傳遞到散熱片11，從散熱片11被冷卻風散熱。實施方式11圖19是表不構成應用于本發明的實施方式11的逆變器一體型驅動組件的電動機的定子支承構件的主視圖。在圖19中，與各放射狀肋29的周向的兩側面成直角地立設多張矩形平板狀的薄板狀散熱片47,且該薄板狀散熱片47沿軸向延伸。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。這樣構成的定子支承構件26A的薄板狀散熱片47形成于各放射狀肋29上，散熱面積得到增大。因此，由定子線圈25產生的熱、由軸承30產生的熱傳遞到定子支承構件·26A，從薄板狀散熱片47被在定子支承構件26A內流動的冷卻風散熱。因此，采用該實施方式11，能抑制定子線圈25、軸承30的過度的溫度上升，能謀求電動機輸出特性的提高及軸承30的長壽命化。實施方式12圖20是表不構成應用于本發明的實施方式12的逆變器一體型驅動組件的電動機的定子支承構件的主視圖。在圖20中，以將在周向上相鄰的放射狀肋29的各對相連結的方式配設多張截面圓弧形的長方形狀的薄板狀散熱片48，且該薄板狀散熱片48沿軸向延伸。由此，由薄板狀散熱片48構成的圓筒從軸向看以同心狀形成有3個。另外，其它的結構為與上述實施方式I同樣的結構。這樣構成的定子支承構件26B的截面圓弧形的長方形狀的薄板狀散熱片48形成為將在周向上相鄰的放射狀肋29之間相連結，散熱面積得到增大。因此，由定子線圈25產生的熱、由軸承30產生的熱被傳遞到定子支承構件26A，從薄板狀散熱片48被在定子支承構件26B內流動的冷卻風散熱。因此，在該實施方式12中，也能抑制定子線圈25、軸承30的過度的溫度上升，能謀求電動機輸出特性的提高及軸承30的長壽命化。在此，在上述實施方式I 12中使用離心風扇31，但風扇不限定于離心風扇31，只要以與轉子16、16A的底面部18的外周面相對地配設而將冷卻風從定子支承部26、26A、26B內、極槽部24內排出的方式進行動作即可，例如可以為軸流風扇。實施方式13圖21是表示本發明的實施方式13的逆變器一體型驅動組件的剖視立體圖。在圖21中，軸流風扇50固定于軸15的從轉子16的底面部18延伸出的延伸部，配設為與底面部18的外周面相對。該軸流風扇50與軸15 —起被旋轉驅動，冷卻風被從第I轉子側通風孔34送入定子支承部38內，并且從第2轉子側通風孔35送入極槽部24內。另外，實施方式13除了代替離心風扇31而使用軸流風扇50這一點之外，為與上述實施方式I同樣的結構。在這樣構成的逆變器一體型驅動組件103中，如圖21的箭頭所示，構成有如下的第I冷卻風通風路利用軸流風扇50的旋轉，冷卻風從第I轉子側通風孔34送入定子支承部38內，在定子支承部38內沿軸向流動，接著從第I逆變器側通風孔4向散熱片11的內徑側流動，在散熱片11之間從內徑側向徑向外方流動而流出到降溫裝置9的徑向外方。另夕卜，構成有如下的第3冷卻風通風路冷卻風從第2轉子側通風孔35送入極槽部24內，在極槽部24內沿軸向流動，接著從第2逆變器側通風孔5進入散熱片11之間，與從內徑側在散熱片11之間向徑向外方流動的冷卻風合流。采用該實施方式13，與上述實施方式I不同，在冷卻風被供于逆變器單元8的冷卻之前被供于軸承30及定子線圈25的冷卻，因此，能高效率地冷卻軸承30及定子線圈25。因此，在使用由SiC等的高耐熱半導體元件制作成的逆變器單元的情況下，由于軸承30、定子線圈25的耐熱溫度比逆變器單元低，因此，采用本結構很有效。實施方式14圖22是表示本發明的實施方式14的逆變器一體型驅動組件的剖視立體圖。 在圖22中，軸流風扇50固定于軸15的從轉子16的底面部18延出的延伸部，配設為與底面部18的外周面相對。另外，實施方式14除了代替離心風扇31而使用軸流風扇50這一點之外，為與上述實施方式3同樣的結構。在這樣構成的逆變器一體型驅動組件104中，如圖22的箭頭所示，構成有如下的第I冷卻風通風路利用軸流風扇50的旋轉，冷卻風被從第I轉子側通風孔34送入定子支承部38內，在定子支承部38內沿軸向流動，接著從第I逆變器側通風孔4向散熱片11的內徑側流動，在散熱片11之間從內徑側向徑向外方流動而流出到降溫裝置9的徑向外方。另夕卜，構成有如下的第3冷卻風通風路冷卻風被從第2轉子側通風孔35送入極槽部24內，在極槽部24內沿軸向流動，接著從轉子16A的外周側通過轉子軛部17A和安裝部2A之間的間隙流出到轉子16A的外周外方。采用該實施方式14，與上述實施方式3不同，冷卻風被供于逆變器單元8的冷卻之前被供于軸承30的冷卻，因此，能高效率地冷卻軸承30。因此，在使用由SiC等的高耐熱半導體元件制作成的逆變器單元的情況下，由于軸承30的耐熱溫度比逆變器單元低，因此，采用本結構很有效。在此，在實施方式13、14中，代替實施方式1、3中的離心風扇31而使用軸流風扇50，但在其它實施方式中，當然也可以代替離心風扇31而使用軸流風扇50。另外，在上述實施方式8中，在代替離心風扇31而使用軸流風扇50的情況下，位于散熱片除去區域37的內徑側的散熱片11的除去區域側的端部朝向插通孔IOc彎曲，這從配線36的冷卻性的觀點出發是優選的。另外,在實施方式13、14中，使用軸流風扇50,但風扇不限定于軸流風扇50,只要以與轉子16、16A的底面部18的外周面相對地配設而使冷卻風流入定子支承部26、26A、26B內、極槽部24內的方式進行動作即可，也可以為例如斜流風扇。另外，在上述各實施方式中，定子鐵心和定子支承構件構成為分別獨立的部件，但定子鐵心和定子支承構件也可以構成為一個部件。另外，在上述各實施方式中，定子支承構件具有6條放射狀肋，也可以增加放射狀肋的條數。由此，放射狀肋的散熱面積增大，定子線圈及軸承的發熱被在定子支承部內流通的冷卻風散熱，能抑制定子及軸承的溫度上升。在該情況下，若減小各放射狀肋的截面積，則能抑制由增加放射狀肋的條數引起的定子支承部內的通風阻力的增大。另外，在上述實施方式I、2、4 一 9、13、14中，配線穿過為了使冷卻風流到極槽部而穿設于托架的安裝部的第2逆變器側通風孔，但也可以在托架的安裝部新形成供配線插通的專用的孔。另外，在上述各實施方式中，逆變器單元由I個上臂開關元件和I個下臂開關元件構成，逆變器單元也可以由并列地相連接的多個上臂開關元件和并列地相連接的多個下臂開關元件構成。另外，在上述各實施方式中，使用6個逆變器單元，但逆變器單元的個數不限定于此，能根據定子線圈的連接形態適當設定。例如，若定子線圈構成為I組的3相交流繞組，則逆變器單元的個數為3個。另外，在上述各實施方式中，分隔件一體地形成在降溫裝置的散熱片座上，但分隔件也可以制作為與散熱片座分別獨立的部件。另外，在上述各實施方式中，第2逆變器側通風孔以分別與極槽部沿軸向相對的方式穿設于安裝部，但第2逆變器側通風孔未必需要設為與所有的極槽部沿軸向相對，第2逆變器側通風孔的個數考慮定子線圈的溫度上升度而適當地設定即可。權利要求
1.一種逆變器一體型驅動組件，其具有 電動機，其由定子、軸承箱和轉子構成，該定子具有以使極槽部向外周側開口的方式沿周向排列的圓環狀的定子鐵心及卷繞在該定子鐵心上的定子線圈，該軸承箱由上述定子鐵心通過放射狀肋保持于該定子鐵心的軸心位置，該轉子具有圓筒狀的轉子軛部、從該轉子軛部的一端向內徑側延伸設置的底面部及使N極和S極在該轉子軛部的內周面沿周向交替地排列的多個磁極，該底面部固定在被收納于上述軸承箱內的軸承支承的軸上，該轉子軛部以內包有上述定子鐵心的方式同軸地安裝于上述定子上； 風扇，其配設為在上述轉子的軸向一側與上述底面部相對，能與該轉子一起旋轉； 逆變器組件，其由降溫裝置和多個逆變器單元構成，該降溫裝置具有平板狀的散熱片座及分別垂直立設于該散熱片座的背面且向徑向延伸、在周向上排列的多個散熱片，該多個逆變器單元以分別位于該散熱片的配設區域上方的方式安裝在該散熱片座的表面，用于向上述定子線圈供給交流電， 該逆變器一體型驅動組件的特征在于， 通過將上述定子鐵心固定于托架的平板狀的安裝部的一面上而將上述電動機安裝于該托架上， 通過使上述散熱片朝向上述安裝部的另一面并借助分隔件將上述散熱片座固定于該安裝部而將上述逆變器組件安裝于上述托架上， 第I逆變器側通風孔穿設于上述托架的與上述軸承相對的部位， 第I轉子側通風孔穿設于上述底面部的與上述軸承相對的部位， 構成有由徑向通風路和軸向通風路構成的第I冷卻風通風路，該徑向通風路形成在相鄰的上述散熱片之間，將上述第I逆變器側通風孔和上述降溫裝置的徑向外方相連通，在上述風扇的旋轉驅動的作用下，使冷卻風沿徑向流動，該軸向通風路形成在上述定子鐵心的內部，將上述第I逆變器側通風孔和上述第I轉子側通風孔相連通，在上述風扇的旋轉驅動的作用下，使冷卻風沿軸向流動。
2.根據權利要求I所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 第2轉子側通風孔穿設于上述底面部的與上述定子鐵心相對的部位， 構成有第2冷卻風通風路，該第2冷卻風通風路形成在上述極槽部的內部，與上述轉子軛部和上述安裝部之間的空隙協作地將上述轉子軛部的徑向外方和上述第2轉子側通風孔相連通，在上述風扇的旋轉驅動的作用下，使冷卻風沿軸向流動。
3.根據權利要求I或2所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 第2逆變器側通風孔穿設于上述安裝部的與上述定子鐵心相對的部位， 第2轉子側通風孔穿設于上述底面部的與上述定子鐵心相對的部位， 構成有第3冷卻風通風路，該第3冷卻風通風路形成在上述極槽部的內部，與上述第2逆變器側通風孔協作地將上述徑向通風路和上述第2轉子側通風孔相連通，在上述風扇的旋轉驅動的作用下，使冷卻風沿軸向流動。
4.根據權利要求3所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 上述第2逆變器側通風孔以沿軸向與上述極槽部相對的方式穿設于上述安裝部上。
5.根據權利要求4所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 上述第2逆變器側通風孔以沿軸向分別與上述極槽部相對的方式穿設于上述安裝部。
6.根據權利要求I 5中任一項所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 在上述放射狀肋上，以沿軸向延伸的方式形成有多個薄板狀散熱片。
7.根據權利要求I 6中任一項所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 將上述逆變器單元和上述定子線圈連接的配線貫通上述散熱片座及上述安裝部。
8.根據權利要求7所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 上述配線以在散熱片除去空間內通過的方式貫通上述散熱片座，該散熱片除去空間是通過除去在周向上相鄰的多根上述散熱片的徑向的一部分而構成的。
9.根據權利要求8所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 上述散熱片的位于上述散熱片除去空間的外徑側或內徑側的端部，以使從上述散熱片之間流入到上述散熱片除去空間內的冷卻風朝向在上述散熱片除去空間內通過的上述配線的方式彎曲。
10.根據權利要求8所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 上述配線的絕緣套的截面形狀為如下的細長形狀長軸方向為徑向，長軸的前端側及后端側為使短軸方向的寬度朝長軸的前端及后端逐漸變窄的曲線。
11.根據權利要求7所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 上述配線以插通上述分隔件的方式貫通上述散熱片座。
12.根據權利要求3 6中任一項所述的逆變器一體型驅動組件，其特征在于， 上述逆變器單元以在徑向上位于上述第2逆變器側通風孔的徑向外側的方式安裝于上述散熱片座的表面。
全文摘要
本發明獲得能利用將逆變器組件冷卻了的冷卻風冷卻軸承、能高效率地冷卻逆變器組件和軸承的逆變器一體型驅動組件。在本發明中，第1逆變器側通風孔(4)穿設于散熱片座(10)的與軸承(30)相對的部位，第1轉子側通風孔(34)穿設于底面部(18)的與軸承(30)相對的部位。因此，構成有如下的第1冷卻風通風路利用離心風扇(31)的旋轉驅動，冷卻風在散熱片(11)之間向徑向內方流動，接著從第1逆變器側通風孔(4)流到安裝部(2)的一面側，在定子鐵心(21)的內部沿軸向流動后，從第1轉子側通風孔(34)流出到底面部(18)和基部(32)之間，然后在底面部(18)和基部(32)之間向徑向外方流動。
文檔編號H02K11/00GK102725943SQ20118000734
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月20日 優先權日2010年1月29日
發明者井上正哉, 北村達也, 大開美子, 枦山盛幸, 深山義浩 申請人:三菱電機株式會社