特許 7412243 回転電機装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】回転電機装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/24 20060101AFI20240104BHJP

【ＦＩ】

H02K5/24 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020058964

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021158860

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川村 智樹

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１５４４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１５２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３５９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６０８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１９９２１９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ５／００－５／２６

１１／００－１１／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機を収容するハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられるとともに前記回転電機に接続された電力変換装置と、
前記電力変換装置を覆うように前記ハウジングに取り付けられる筐体と、を含む回転電機装置であって、
前記筐体は、
前記ハウジングに前記筐体を固定するための複数の固定部と、
前記電力変換装置に対して部品の取り付け作業を行うための開口部と、前記開口部の周囲に配置され、前記開口部を閉止するための蓋部を締結するための複数の締結部と、を含む第１天板部と、
平面視で前記第１天板部と重なる位置から離間した位置に配置され前記第１天板部と高さが異なる第２天板部と、
前記第１天板部と前記第２天板部とを接続する段差部と、
を含み、
複数の前記固定部は、
前記筐体の一方の側壁と、前記一方の側壁に対向する他方の側壁に設けられるとともに互いに対向する一対の前記固定部を含み、
前記締結部は、
平面視で前記筐体において前記一対の前記固定部の間に挟まれる領域に複数配置され、
前記段差部は、平面視で前記領域の内側に配置されている
回転電機装置。

【請求項2】

前記固定部は、前記側壁から突出するとともに前記ハウジングに固定される突出部と、前記側壁から突出して前記突出部に接続するリブ部と、を含む請求項１に記載の回転電機装置。

【請求項3】

前記領域は、前記一対の前記固定部を互いに結ぶ方向を長手方向とし、
前記締結部は、前記長手方向に沿って複数配列されている請求項１または２に記載の回転電機装置。

【請求項4】

前記筐体は、前記開口部及び前記締結部を含むとともに前記筐体の天板から突出するように配置されたボス部を含み、
前記ボス部の少なくとも一部が平面視で前記領域に含まれる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、モータを収容するハウジングと、ハウジングを取り付けられるとともにモータに接続するインバータと、インバータを覆うようにハウジングに取り付けられる筐体を備える回転電機装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／１９９２１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に示す回転電機装置では、起振源であるモータからの振動が筐体に伝播し、筐体で異音が発生し得る。

【0005】

そこで、本発明は、モータを収容するハウジングに取り付けられた筐体で発生し得る異音を低減する回転電機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】

【0006】

本発明の一態様における回転電機装置は、回転電機を収容するハウジングと、ハウジングに取り付けられるとともに回転電機に接続された電力変換装置と、電力変換装置を覆うようにハウジングに取り付けられる筐体と、を含む回転電機装置である。筐体は、ハウジングに筐体を固定するための複数の固定部と、電力変換装置に対して部品の取り付け作業を行うための開口部と、開口部の周囲に配置され、開口部を閉止するための蓋部を締結するための複数の締結部と、を含む第１天板部と、平面視で第１天板部と重なる位置から離間した位置に配置され第１天板部と高さが異なる第２天板部と、第１天板部と第２天板部とを接続する段差部と、を含み、複数の固定部は、筐体の一方の側壁と、一方の側壁に対向する他方の側壁に設けられるとともに互いに対向する一対の固定部を含み、締結部は、平面視で筐体において一対の固定部の間に挟まれる領域に複数配置され、段差部は、平面視で領域の内側に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

上記態様であれば、固定部は、ハウジング（モータ）から最初に振動が伝播する部分となるが、筐体において平面視で一対の固定部に挟まれる領域の剛性が締結部により向上するので、筐体（特に天板）で発生し得る異音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態の回転電機装置の斜視図である。

【図2】図２は、本実施形態の回転電機装置の斜視図（図１の斜視図をＸＹ面内で９０度程度回転させたもの）である。

【図3】図３は、本実施形態の回転電機装置を構成する筐体の斜視図である。

【図4】図４は、本実施形態の回転電機装置を構成するインバータの模式図である。

【図5】図５は、本実施形態の回転電機装置を構成する筐体の平面図である。

【図6】図６は、本実施形態の回転電機装置を構成する筐体の底面図である。

【図7】図７は、図５のＡ－Ａ線断面図である。

【図8】図８は、図５のＢ－Ｂ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0010】

［本実施形態の基本構成］
図１は、本実施形態の回転電機装置１００の斜視図である。図２は、本実施形態の回転電機装置１００の斜視図（図１の斜視図をＸＹ面内で９０度程度回転させたもの）である。図３は、本実施形態の回転電機装置１００を構成する筐体３の斜視図である。なお、図においてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直行するものとする。

【0011】

図１、図２に示すように、回転電機装置１００は、三相交流のモータ（回転電機、不図示）を収容するハウジング１と、ハウジング１に取り付けられたインバータ２（電力変換装置、図４参照）と、インバータ２を覆うようにハウジング１に取り付けられる箱型の筐体３と、を含み、機電一体型の構造を有している。

【0012】

ハウジング１は、前記のようにモータ（不図示）を収容するが、モータ（不図示）を構成するロータシャフト９がハウジング１から露出している。図に示すように、ロータシャフト９はＸ軸方向を軸方向としている。

【0013】

図１乃至図３に示すように、筐体３は、例えば金属で形成され、Ｘ軸方向を長辺方向とし、Ｙ軸方向を短辺方向とする矩形の箱型形状を有し、－Ｚ軸方向の端部が開放されている（図６参照）。また、筐体３は、締結ボルト６によりハウジング１に固定されている。

【0014】

筐体３の、－Ｙ軸側（長辺）の側壁、＋Ｙ軸側（長辺）の側壁には、それぞれ固定部３１（固定部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ）が配置されている。固定部３１Ａは、－Ｙ軸側（長辺）の側壁において中央から＋Ｘ軸側に偏った位置に配置され、固定部３１Ｂは、－Ｙ軸側（長辺）の側壁において中央から－Ｘ軸側に偏った位置に配置されている。固定部３１Ｃは、＋Ｙ軸側（長辺）の側壁において中央から＋Ｘ軸側に偏った位置に配置され、固定部３１Ｄは、＋Ｙ軸側（長辺）の側壁において中央から－Ｘ軸側に偏った位置に配置されている。

【0015】

また、固定部３１Ａと固定部３１Ｃは、筐体３を挟んでＹ軸方向で互いに対向し、固定部３１Ｂと固定部３１Ｄは、筐体３を挟んでＹ軸方向で互いに対向している。なお、固定部３１Ａ，３１Ｃは、筐体３の側壁の＋Ｘ軸方向の端部に配置してもよく、固定部３１Ｂ，３１Ｄは、筐体３の側壁の－Ｘ軸方向の端部に配置してもよい。

【0016】

固定部３１（固定部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ）は、突出部３１１（図３参照）とリブ部３１３を備える。突出部３１１は、筐体３の側壁の－Ｚ軸方向の端部からＹ軸方向に延出する部材であり、その中央部には、締結ボルト６を挿通する挿通孔３１２（図５等参照）が配置されている。

【0017】

リブ部３１３は、突出部３１１と筐体３の側壁との間の剛性を高めるために形成されており、例えば突出部３１１に対して一対で配置されている。

【0018】

リブ部３１３は、筐体３の側壁であって、平面視で突出部３１１をＸ軸方向から挟む位置からＹ軸方向に延出し、－Ｚ軸方向の端部が突出部３１１に接続している。またリブ部３１３は、Ｚ軸方向に延びる部材であるが、＋Ｚ軸方向に向かうにつれてＹ軸方向に延出する長さが短くなるテーパー形状を有している。

【0019】

筐体３の＋Ｘ軸側の側壁には、挿通孔３２Ａ，３２Ｂが形成されている。挿通孔３２Ａには、インバータ２に接続するバスバー４Ｎ（図４参照）が挿通され、挿通孔３２Ｂにはインバータ２に接続するバスバー４Ｐ（図４参照）が挿通される。

【0020】

筐体３の上部（天板）には、挿通孔３２Ａ，３２Ｂに隣接する第１天板部３３と、第１天板部３３よりも－Ｘ軸方向側に配置された第２天板部３８が配置されている。第１天板部３３には、２つの開口部３５Ａ，３５Ｂ（図３）が形成され、さらに当該開口部３５Ａ，３５Ｂを閉止する蓋部５が取り付けられている。

【0021】

図３に示すように、蓋部５には、締結ボルト７を挿通する挿通孔５１（本実施形態では８個）と、開口部３５Ａ，３５Ｂの周囲に配置された位置決め用の突起３４１を挿通する挿通孔５２が形成されている。また、第１天板部３３には締結ボルト７が螺合するネジ穴３６と、蓋部５の位置決めを行うための突起３４１が配置されているが、これらについては後述する。

【0022】

図４は、本実施形態の回転電機装置１００を構成するインバータ２の模式図である。図４に示すように、インバータ２（電力変換装置）は、基板２１上にパワーモジュール２２と平滑コンデンサ２５が配置されたものである。

【0023】

パワーモジュール２２は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワートランジスタや帰還ダイオードにより構成され、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、直流電流を交流電流に変換し、また交流電流を直流電流に変換するものである。パワーモジュール２２は、モータ側に接続する端子として、バスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗを有し、平滑コンデンサ２５側に接続する端子として、バスバーＰ（不図示）、バスバーＮ（不図示）を有する。

【0024】

平滑コンデンサ２５は、パワーモジュール２２から出力される直流電流（直流電圧）を平滑化するものであり、パワーモジュール２２のバスバーＰ（不図示）に接続するバスバー２６Ｐと、パワーモジュール２２のバスバーＮ（不図示）に接続するバスバー２６Ｎと、外部（バッテリ）に電気的に接続するバスバー２７Ｐ，２７Ｎを備える。

【0025】

基板２１には、バスバー２７Ｐとバスバー４Ｐ、及びバスバー２７Ｎとバスバー４Ｎを固定するための端子台２８が配置されている。端子台２８には、締結ボルト２９と螺合するネジ穴（不図示）が形成されている。またバスバー２７Ｐ，２７Ｎ、バスバー４Ｐ，４Ｎの先端には締結ボルト２９を挿通する挿通孔（不図示）が形成されている。

【0026】

本実施形態の回転電機装置１００の組み立て工程としては、まずハウジング１にインバータ２を取り付ける。その際、基板２１をハウジング１に取り付けるとともに、インバータ２のバスバー２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗをモータ側に接続する。次に、筐体３をハウジング１に取り付ける。その際、固定部３１（突出部３１１）に締結ボルト６（図１、図２）を挿通し、ハウジング１に形成されたネジ穴（不図示）に締結ボルト６を螺合させることで、筐体３をハウジング１に固定する。

【0027】

上記のように、ハウジング１にインバータ２及び筐体３を取り付けると、図４に示すように、端子台２８（締結ボルト２９）が平面視で視認できるように筐体３の開口部３５Ａ，３５Ｂ（破線で表示）が配置される。また、バッテリ（不図示）に電気的に接続するバスバー４Ｐ，４Ｎは、前記の筐体３に形成された挿通孔３２Ａ，３２Ｂ（図１－３，８参照）からそれぞれ挿通して端子台２８にアクセスすることができる。よって、開口部３５Ａ，３５Ｂから締結ボルト２９を締結するための工具を挿入して締結作業を行うことができる。

【0028】

したがって、バスバー２７Ｐの挿通孔とバスバー４Ｐの挿通孔を端子台２８の一方のネジ穴（不図示）に連通させ、バスバー２７Ｎの挿通孔とバスバー４Ｎの挿通孔を端子台２８の他方のネジ穴（不図示）に連通させた状態で、締結ボルト２９を端子台２８の２つのネジ穴（不図示）に螺合させる。これにより、バスバー２７Ｐとバスバー４Ｐとを互いに固定させ、バスバー２７Ｎとバスバー４Ｎとを互いに固定させ、パワーモジュール２２（及び平滑コンデンサ２５）と外部のバッテリ（不図示）とを互いに電気的に接続させることができる。

【0029】

締結作業後は、蓋部５で開口部３５Ａ，３４Ｂを閉止し、締結ボルト７（締結部）を用いて蓋部５を筐体３に固定する。これにより、組み立て工程は終了する。なお、開口部３５Ａ，３５Ｂを用いる他の作業としては、例えば、インバータ２にヒューズ（不図示）が搭載されている場合に、当該ヒューズを交換する作業がある。

【0030】

ところで、モータを駆動させると、回転による振動がハウジング１を介して筐体３に伝播するが、その際に筐体３から異音が発生する場合がある。しかし、本実施形態では、以下に説明するように、その異音を低減する構成を有している。

【0031】

図５は、本実施形態の回転電機装置１００を構成する筐体３の平面図である。図６は、本実施形態の回転電機装置１００を構成する筐体３の底面図である。図７は、図５のＡ－Ａ線断面図である。図８は、図５のＢ－Ｂ線断面図である。

【0032】

図５に示すように、第１天板部３３は、ボス部３４と接続部３７を含む。ボス部３４は、前記の開口部３５Ａ，３５Ｂの周囲に配置されたネジ穴３６（締結部）と、突起３４１を包含する。開口部３５Ａ，３５Ｂは、それぞれ例えばＹ軸方向を長手方向とする長円形を有しており、Ｙ軸方向に並んで配置されている。ネジ穴３６は、開口部３５Ａ及び開口部３５Ｂの周囲をそれぞれ周回するように複数（図では８個）配置されている。突起３４１は、開口部３５Ａに隣接する位置と、開口部３５Ｂに隣接する位置に配置されている。

【0033】

本実施形態では、筐体３の側壁であって＋Ｘ軸側に配置された一対の固定部３１Ａ，３１Ｃに平面視で挟まれた筐体３上の特定領域８（領域）にネジ穴３６（締結部）が複数（図５等では４個）配置されている。

【0034】

モータで発生する振動はハウジング１と筐体３の固定箇所、すなわち固定部３１に伝播し、これが側壁を伝って筐体３の天板（第１天板部３３、第２天板部３８）に伝播し、天板において振動に起因する異音が発生し得る。特に、平面視で筐体３において前記の一対の固定部３１Ａ，３１Ｃの間となる特定領域８に伝播した振動の成分により、第２天板部３８（若しくは第１天板部３３）における異音が顕著になる虞がある。

【0035】

しかし、本実施形態では、特定領域８にネジ穴３６（締結部）が形成されている。このネジ穴３６には締結ボルト７（締結部）と蓋部５が固定される。したがって、一対の固定部３１Ａ，３１Ｃの間となる特定領域８の剛性（例えば、天板のＺ方向の振幅の振動に対する剛性）が向上するので、異音の発生を抑制することができる。特に、ネジ穴３６（締結部）をＹ軸方向（特定領域８の長手方向）に並ぶように配置することで、特定領域８の剛性が向上し、異音の発生をさらに抑制することができる。

【0036】

ここで、特定領域８とは、例えば、図５－図８に示すように筐体３において一点鎖線で囲まれた矩形若しくは直方体の内側部分に該当する。また、特定領域８としては、一対の固定部３１Ａ，３１Ｃ（リブ部３１３）の＋Ｘ軸方向の端部から－Ｘ軸方向の端部までの位置を短辺としてＹ軸方向に長手方向を有する領域とすることもできるが、当該短辺の長さをさらに一定の割合（例えば２０％）でＸ軸方向に拡張してもよい。

【0037】

特定領域８を図５に示す矩形として考えた場合は、平面視で特定領域８にネジ穴３６（締結部）が配置されていることが要件となる。また特定領域８を図５－図８に示す直方体として考えた場合は、ネジ穴３６が実際に特定領域８の内側に配置されていることが要件となる。

【0038】

図７、図８に示すように、第１天板部３３と第２天板部３８の間には段差部３９が配置され、当該段差部３９と第１天板部３３の接続部３７が接続している。ここで、段差部３９は、ネジ穴３６（締結部）と同様に特定領域８に含まれるように配置される。また、第２天板部３８は第１天板部３３（接続部３７）よりも高くなるように配置されており、段差部３９は、その主面が＋Ｘ軸側に対向している。

【0039】

ボス部３４は、少なくとも一部（図５では、開口部３５Ａ，３５Ｂよりも－Ｘ軸側であってネジ穴３６を含む領域）が特定領域８に含まれるように配置される。またボス部３４は、接続部３７よりも高くなるように配置されている。

【0040】

これにより、図中の特定領域８において、筐体３の天板にＹ軸方向に延びる段差部３９（折り目）が形成され、筐体３の剛性が天板に折り目がない場合よりも向上するので、筐体３で発生し得る異音を低減できる。また、特定領域８においてボス部３４が配置された部分の剛性が向上し、これにより筐体３で発生し得る異音を低減できる。

【0041】

なお、本実施形態では、段差部３９、及びボス部３４のいずれか一方を形成する構成、また両方とも形成しない構成でもよい。また、第２天板部３８の高さが第１天板部３３の高さよりも低くなってもよい。この場合、段差部３９は、その主面が－Ｘ軸側に対向する。

【0042】

さらに、図６－図８に示すように、特定領域８であって筐体３の内側（天板の裏側）には、Ｙ軸方向（特定領域８の長手方向に沿った方向）に延びる内部リブ３９１が形成されている。この内部リブ３９１によっても特定領域８の剛性を向上させ、異音の発生を抑制することができる。

【0043】

［本実施形態の効果］
本実施形態の回転電機装置１００によれば、回転電機（モータ）を収容するハウジング１と、ハウジング１に取り付けられるとともに回転電機（モータ）に接続された電力変換装置（インバータ２）と、電力変換装置（インバータ２）を覆うようにハウジング１に取り付けられる筐体３と、を含む回転電機装置１００であって、筐体３には、電力変換装置（インバータ２）に対して部品（バスバー４Ｐ，４Ｎ、ヒューズ）の取り付け作業を行うための開口部３５Ａ，３５Ｂが形成されるとともに、ハウジング１に筐体３を固定するための複数の固定部３１と、開口部３５Ａ，３５Ｂの周囲に配置され、開口部３５Ａ，３５Ｂを閉止するための蓋部５を締結するための複数の締結部（ネジ穴３６）と、を含み、複数の固定部３１は、筐体３の一方の側壁と、一方の側壁に対向する他方の側壁に設けられるとともに互いに対向する一対の固定部３１Ａ，３１Ｃを含み、締結部（ネジ穴３６）は、平面視で筐体３において一対の固定部３１Ａ，３１Ｃの間に挟まれる領域（特定領域８）に複数配置されている。

【0044】

上記構成により、固定部３１（固定部３１Ａ，３１Ｃ）は、ハウジング１（モータ）から最初に振動が伝播する部分となるが、筐体３において平面視で一対の固定部３１Ａ，３１Ｃに挟まれる領域（特定領域８）の剛性が締結部（ネジ穴３６）により向上するので、筐体３（特に天板）で発生し得る異音を低減できる。

【0045】

本実施形態において、固定部３１は、側壁から突出するとともにハウジング１に固定される突出部３１１と、側壁から突出して突出部３１１に接続するリブ部３１３と、を含む。これにより、固定部３１と筐体３の側壁との間の剛性を向上させ、筐体３で発生し得る異音を低減できる。

【0046】

本実施形態において、領域（特定領域８）は、一対の固定部３１Ａ，３１Ｃを互いに結ぶ方向（Ｙ軸方向）を長手方向とし、締結部（ネジ穴３６）は、長手方向に沿って複数配列されている。これにより、固定部３１Ａ，３１Ｃを介して伝播してくる振動が集中する領域（特定領域８）の剛性を効果的に向上させ、筐体３で発生し得る異音を低減できる。

【0047】

本実施形態において、筐体３は、開口部３５Ａ，３５Ｂ及び締結部（ネジ穴３６）を包含する第１天板部３３と、第１天板部３３と高さが異なる第２天板部３８と、第１天板部３３と第２天板部３８とを接続する段差部３９を含み、段差部３９は、平面視で領域（特定領域８）の内側に配置される。これにより、領域（特定領域８）において筐体３の天板にＹ軸方向に延びる段差部３９（折り目）が形成され、筐体３の剛性が天板に折り目がない場合よりも向上するので、筐体３で発生し得る異音を低減できる。

【0048】

本実施形態において、筐体３は、開口部３５Ａ，３５Ｂ及び締結部（ネジ穴３６）を含むとともに筐体３の天板（第１天板部３３）から突出するように配置されたボス部３４を含み、ボス部３４の少なくとも一部が平面視で領域（特定領域８）に含まれる。これにより、領域（特定領域８）においてボス部３４が配置された部分の剛性が向上し、これにより筐体３で発生し得る異音を低減できる。

【符号の説明】

【0049】

１ ハウジング
２ インバータ
３ 筐体
３１ 固定部
３１Ａ 固定部
３１Ｃ 固定部
３６ ネジ穴
４Ｐ バスバー
４Ｎ バスバー
５ 蓋部
８ 特定領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】