特許 7597268 インバータ装置および回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】インバータ装置および回転機械

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241203BHJP

   H02K 9/02 20060101ALI20241203BHJP

   H02K 9/06 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H02K9/02 B

H02K9/06 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024168449

(22)【出願日】2024-09-27

【審査請求日】2024-09-27

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100224546

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 龍

(72)【発明者】

【氏名】富田 和真

(72)【発明者】

【氏名】山田 達郎

(72)【発明者】

【氏名】村山 隆彦

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－４４９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２２３８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７６７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２４／３４５４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４２９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２７４９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６２３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－６８６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８９０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０２９７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｋ ９／０２

Ｈ０２Ｋ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却風が流入または流出可能な第一インバータ開口、前記第一インバータ開口とは異なる位置に形成されて前記冷却風が流入または流出可能な第二インバータ開口、および、前記第一インバータ開口に繋がる第一内部空間と前記第二インバータ開口に繋がる第二内部空間とを隔てる隔壁を含むインバータ筐体と、
前記第一内部空間に配置され、機能素子、前記機能素子に接続された基板、および前記基板に接続された電力ケーブルを含む回路モジュールと、
前記第二内部空間に配置され、前記隔壁を介して前記機能素子と熱的に接続され、前記機能素子が有する熱を放出可能な放熱部材と、
を備え、
前記隔壁は、前記第一内部空間と前記第二内部空間とを繋ぐ貫通穴を含み、
前記貫通穴は、前記隔壁に沿った第一方向において、前記機能素子を挟んで、前記第一インバータ開口および前記第二インバータ開口が配置される領域とは反対側の領域に配置され、前記第一内部空間と前記第二内部空間との間で前記冷却風を受け渡し可能であり、
前記電力ケーブルは、前記貫通穴を通って前記第一内部空間から前記第二内部空間に引き出されている、インバータ装置。

【請求項2】

前記電力ケーブルは、
前記基板から前記第一方向に沿って延びる第一延在部と、
前記第一方向に交差する第二方向に沿って延び、前記貫通穴を通過して前記第一内部空間から前記第二内部空間に引き出される第二延在部と、
前記第一延在部と前記第二延在部との間に配置され、前記第一延在部と前記第二延在部とを繋ぐように屈曲する屈曲部と、を含む、
請求項１に記載のインバータ装置。

【請求項3】

前記インバータ筐体は、前記貫通穴から前記第二内部空間に引き出された前記電力ケーブルが通過するケーブル挿入口を含み、
前記ケーブル挿入口は、前記第二インバータ開口とは異なる位置に形成されている、
請求項１または２に記載のインバータ装置。

【請求項4】

前記第二内部空間は、前記隔壁と、前記隔壁に交差する第二方向において前記隔壁に対して隙間を空けて対向する側壁と、に囲まれた空間であり、
前記側壁は、
前記第二インバータ開口が開口する第一側壁部と、
前記ケーブル挿入口が開口する第二側壁部と、を含み、
前記第一側壁部は、前記第二側壁部に対して、前記隔壁から離れる方向に窪む段差を形成している、
請求項３に記載のインバータ装置。

【請求項5】

前記第二インバータ開口の断面積は、前記ケーブル挿入口の断面積よりも大きい、
請求項４に記載のインバータ装置。

【請求項6】

請求項１または２に記載のインバータ装置と、
前記インバータ装置から駆動電力が供給されるモータ装置と、
を備え、
前記モータ装置は、
前記電力ケーブルと電気的に接続され、前記電力ケーブルから供給される前記駆動電力を受けてシャフトを回転可能なモータと、
前記シャフトに取り付けられた冷却ファンと、
前記モータおよび前記冷却ファンを収容するモータ筐体と、を含み、
前記モータ筐体の内部は、前記第二インバータ開口を通じて前記第二内部空間に繋がり、
前記冷却ファンは、前記シャフトとともに回転することによって、前記第一インバータ開口または前記第二インバータ開口に前記冷却風を流入させる、
回転機械。

【請求項7】

前記インバータ筐体は、前記モータ筐体に対して、前記第一方向に交差する第二方向に接続され、前記シャフトは、前記第一方向に沿って延びており、
前記モータ筐体は、
前記冷却風とは異なる別の冷却風が流入または流出可能な第一モータ開口と、
前記別の冷却風が流入または流出可能な第二モータ開口と、を更に含み、
前記第二方向に沿って見た場合に、前記第二インバータ開口は、前記第一モータ開口と前記第二モータ開口との前記第一方向の間に配置され、前記モータの少なくとも一部は、前記第一モータ開口と前記第二インバータ開口との前記第一方向の間に配置されている、
請求項６に記載の回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、インバータ装置および回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、大電流の電力を扱う、いわゆるパワー半導体素子に注目が集まっている。パワー半導体素子は、扱う電流の大きさに起因して発熱量が大きい。従って、発生する熱をパワー半導体素子から排出することは、パワー半導体素子を扱う上で重要な課題である。例えば、特許文献１～４は、パワー半導体素子等の発熱源の冷却に関する技術を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－０４４９５３号公報

【文献】特開２０００－２２３８７６号公報

【文献】特開２００４－２９６７４８号公報

【文献】特表２０１２－５０１０４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したようなパワー半導体素子は、例えば、基板および電力ケーブル等の他の部材とともに、インバータ筐体の内部空間に収容される。インバータ筐体の内部空間は、パワー半導体素子、基板および電力ケーブル等が収容されるインバータ空間と、パワー半導体素子の熱を放出するためのヒートシンクが収容される放熱空間とに仕切られる。この構成において、放熱空間に冷却風を送る冷却ファンが設置されることがある。この場合、冷却風がヒートシンクに接触することによって、ヒートシンクを介してパワー半導体素子を冷却できる。

【0005】

しかし、この構成では、大電力が流れて大きな発熱を生じ得る基板および電力ケーブル等の他の部材を十分に冷却することは難しい。これに対し、放熱空間に冷却風を送る冷却ファンに加えて、インバータ空間に冷却風を送る別の冷却ファンが更に設置されることがある。この場合、パワー半導体素子を含めて、基板および電力ケーブル等の他の部材を直接的に冷却できる。しかし、このように複数の冷却ファンを設置すると、装置全体が大型化するおそれがある。

【0006】

本開示は、冷却性能の向上と小型化とを両立できるインバータ装置および回転機械を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一形態に係るインバータ装置は、冷却風が流入または流出可能な第一インバータ開口、第一インバータ開口とは異なる位置に形成されて冷却風が流入または流出可能な第二インバータ開口、および、第一インバータ開口に繋がる第一内部空間と第二インバータ開口に繋がる第二内部空間とを隔てる隔壁を含むインバータ筐体と、第一内部空間に配置され、機能素子、機能素子に接続された基板、および基板に接続された電力ケーブルを含む回路モジュールと、第二内部空間に配置され、隔壁を介して機能素子と熱的に接続され、機能素子が有する熱を放出可能な放熱部材と、を備え、隔壁は、第一内部空間と第二内部空間とを繋ぐ貫通穴を含み、貫通穴は、隔壁に沿った第一方向において、機能素子を挟んで、第一インバータ開口および第二インバータ開口が配置される領域とは反対側の領域に配置され、第一内部空間と第二内部空間との間で冷却風を受け渡し可能であり、電力ケーブルは、貫通穴を通って第一内部空間から第二内部空間に引き出されている。

【0008】

上記のインバータ装置では、第一インバータ開口に繋がる第一内部空間と、第二インバータ開口に繋がる第二内部空間とを隔てる隔壁が、第一内部空間と第二内部空間とを繋ぐ貫通穴を含む。貫通穴は、隔壁に沿う第一方向において、機能素子の位置を挟んで、第一インバータ開口および第二インバータ開口が配置される領域とは反対側の領域に配置されている。そのため、第一インバータ開口から第一内部空間に流入した冷却風は、貫通穴で折り返して第二内部空間に渡され、第二インバータ開口から流出する。あるいは、第二インバータ開口から第二内部空間に流入した冷却風は、貫通穴で折り返して第一内部空間に渡され、第一インバータ開口から流出する。このように、第一内部空間、貫通穴、および第二内部空間は、第一インバータ開口から貫通穴を経由して第二インバータ開口へと折り返す冷却風の流路を形成する。このような折り返し流路が形成される場合、一つの送風源を用いて第一内部空間および第二内部空間の両方に冷却風を送ることができる。従って、上記のインバータ装置では、第一内部空間および第二内部空間の両方に冷却風を送るために複数の送風源を用意しなくても、第一内部空間に配置された回路モジュール、および第二内部空間に配置された放熱部材の両方を十分に冷却できるので、十分な冷却性能を発揮しつつ、装置全体を小型にできる。さらに、上記のインバータ装置では、回路モジュールに含まれる電力ケーブルが、貫通穴を通って第一内部空間から第二内部空間に引き出されている。この場合、インバータ筐体の内部の発熱源の一つである電力ケーブルを冷却風によって効果的に冷却できるので、冷却性能をさらに向上できる。このように、上記のインバータ装置によれば、冷却性能の向上と小型化とを両立できる。

【0009】

いくつかの態様において、電力ケーブルは、基板から第一方向に沿って延びる第一延在部と、第一方向に交差する第二方向に沿って延び、貫通穴を通過して第一内部空間から第二内部空間に引き出される第二延在部と、第一延在部と第二延在部との間に配置され、第一延在部と第二延在部とを繋ぐように屈曲する屈曲部と、を含んでもよい。この場合、冷却風が流れる流路に沿うように電力ケーブルを配置できるので、冷却風によって電力ケーブルをより効果的にこれにより、冷却性能をさらに向上できる。

【0010】

いくつかの態様において、インバータ筐体は、貫通穴から第二内部空間に引き出された電力ケーブルが通過するケーブル挿入口を含み、ケーブル挿入口は、第二インバータ開口とは異なる位置に形成されていてもよい。この場合、電力ケーブルが接続される接続対象物に対して、極力最短経路を辿るように電力ケーブルを這わせることができるので、電力ケーブルが第二インバータ開口から引き出される場合と比べて、電力ケーブルが必要以上に長くなることを回避できる。

【0011】

いくつかの態様において、第二内部空間は、隔壁と、隔壁に交差する第二方向において隔壁に対して隙間を空けて対向する側壁と、に囲まれた空間であり、側壁は、第二インバータ開口が開口する第一側壁部と、ケーブル挿入口が開口する第二側壁部と、を含み、第一側壁部は、第二側壁部に対して、隔壁から離れる方向に窪む段差を形成していてもよい。この場合、隔壁と第一側壁部との間に冷却風の流動スペースを確保して、そのスペースに放熱部材を配置できるので、冷却性能を向上できる。

【0012】

いくつかの態様において、第二インバータ開口の断面積は、ケーブル挿入口の断面積よりも大きくてもよい。この場合、第二インバータ開口を流れる冷却風の流量を十分に確保して、冷却性能の向上を図ることができる。

【0013】

本開示の一形態に係る回転機械は、上述したいずれかのインバータ装置と、インバータ装置から駆動電力が供給されるモータ装置と、を備え、モータ装置は、電力ケーブルと電気的に接続され、電力ケーブルから供給される駆動電力を受けてシャフトを回転可能なモータと、シャフトに取り付けられた冷却ファンと、モータおよび冷却ファンを収容するモータ筐体と、を含み、モータ筐体の内部は、第二インバータ開口を通じて第二内部空間に繋がり、冷却ファンは、シャフトとともに回転することによって、第一インバータ開口または第二インバータ開口に冷却風を流入させる。

【0014】

この回転機械は、上述したいずれかのインバータ装置を備えるので、上述した効果を得ることができる。さらに、この回転機械では、モータ筐体に収容された冷却ファンが、第一インバータ開口または第二インバータ開口に冷却風を流入させる送風源として用いられている。つまり、モータ筐体の内部のモータを冷却するための送風源と、インバータ筐体の内部の回路モジュールを冷却するための送風源と、が共通化されている。この場合、モータを冷却するための送風源と、回路モジュールを冷却するための送風源と、が個別に設けられる場合と比べて、装置全体をより小型にできる。

【0015】

いくつかの態様において、インバータ筐体は、モータ筐体に対して、第一方向に交差する第二方向に接続され、シャフトは、第一方向に沿って延びており、モータ筐体は、冷却風とは異なる別の冷却風が流入または流出可能な第一モータ開口と、別の冷却風が流入または流出可能な第二モータ開口と、を更に含み、第二方向に沿って見た場合に、第二インバータ開口は、第一モータ開口と第二モータ開口との第一方向の間に配置され、モータの少なくとも一部は、第一モータ開口と第二インバータ開口との第一方向の間に配置されていてもよい。この場合、冷却ファンの回転に伴って、第一インバータ開口から流入した冷却風は、回路モジュールおよび放熱部材を通って第二インバータ開口からモータ筐体の内部に流れる。また、冷却ファンの回転に伴って、第一モータ開口から流入した別の冷却風は、モータを通った後に、第二インバータ開口においてインバータ筐体からの冷却風に合流し、その冷却風とともに第二モータ開口からモータ筐体の外部に排出される。あるいは、冷却ファンの回転に伴って、第二モータ開口から流入した冷却風は、第二インバータ開口において、モータ筐体の内部のモータを通る冷却風と、インバータ筐体の内部の回路モジュールおよび放熱部材を通る冷却風とに分岐し、それぞれの冷却風が第一モータ開口および第一インバータ開口から流出する。このように、第二インバータ開口において冷却風が合流または分岐する構成とすれば、回転機械の内部の主な発熱源と熱交換する前の低温の冷却風によって、インバータ筐体の内部の主な発熱源と、モータ筐体の内部の主な発熱源と、を効率良く冷却できる。この場合、例えば、インバータ筐体の内部の発熱源と熱交換した後の冷却風を、そのままモータ筐体の内部の発熱源の冷却に用いる場合と比べて、回転機械の内部の発熱源をより効率的に冷却できる。従って、上記の構成によれば、冷却性能のさらなる向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示のいくつかの態様によれば、冷却性能の向上と小型化とを両立できるインバータ装置および回転機械が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、一実施形態に係る回転機械を示す断面図である。

【図2】図２は、図１の回転機械が備えるインバータ装置を示す断面図である。

【図3】図３は、変形例に係る回転機械を示す断面図である。

【図4】図４（ａ）は、比較例１に係る回転機械を示す断面図である。図４（ｂ）は、比較例２に係る回転機械を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0019】

本実施形態では、回転機械の一例として、遠心送風機１を説明する。遠心送風機１は、例えば、空気を吸い込み所定の圧力で送り出す空冷式の電動ブロアである。遠心送風機１は、インペラが取り付けられたシャフト２を回転させるモータ装置１０と、モータ装置１０に駆動電力を供給するインバータ装置３０と、を備える。モータ装置１０とインバータ装置３０とは一体化されており、互いに電気的に接続されている。

【0020】

［モータ装置］
モータ装置１０は、モータ１１と、冷却ファン１３と、モータ１１および冷却ファン１３を収容するモータ筐体１５と、を備える。

【0021】

［モータ］
モータ１１は、例えばブラシレスの交流モータである。モータ１１は、シャフト２に固定されたロータ１１ａと、ロータ１１ａを取り囲むステータ１１ｂと、を含む。ロータ１１ａは、一または複数のマグネットを含む。ロータ１１ａは、シャフト２と共に回転軸線Ｃの周りに回転可能である。回転軸線Ｃは、シャフト２の回転中心を結ぶ軸線である。ステータ１１ｂは、複数のコイルおよび鉄心を有する。ステータ１１ｂは、ロータ１１ａに対して隙間を空けて対面している。ステータ１１ｂは、シャフト２の周りに磁場を生じさせることによって、ロータ１１ａを回転させる。

【0022】

［冷却ファン］
冷却ファン１３は、回転軸線Ｃが延びる軸方向Ｄ１（第一方向）におけるシャフト２の第一端部２ａに取り付けられており、シャフト２とともに回転軸線Ｃの周りに回転する。冷却ファン１３は、例えば、その中心部から吸入した空気を、回転軸線Ｃから離れる方向に排気する遠心ファンである。第一端部２ａとは反対側に位置するシャフト２の第二端部２ｂは、軸受１４によって回転可能に支持されている。冷却ファン１３と軸受１４との間のシャフト２の中央部に、モータ１１が配置されている。冷却ファン１３は、モータ１１に対して隙間を空けて軸方向Ｄ１に隣り合っている。軸受１４は、モータ１１を挟んで冷却ファン１３とは反対側の位置に配置され、モータ１１に対して隙間を空けて軸方向Ｄ１に隣り合っている。

【0023】

［モータ筐体］
モータ筐体１５は、回転軸線Ｃを中心として軸方向Ｄ１に沿って延びる円筒状の側壁１６と、軸方向Ｄ１における側壁１６の第一端を塞ぐ第一端壁１７と、軸方向Ｄ１における側壁１６の第二端を塞ぐ第二端壁１８と、を含む。側壁１６、第一端壁１７、および第二端壁１８は、モータ１１および冷却ファン１３を収容する内部空間を形成する。モータ筐体１５の内部空間は、モータ１１が収容されるモータ空間Ｖ１１と、冷却ファン１３が収容されるファン空間Ｖ１３と、を有する。

【0024】

モータ空間Ｖ１１とファン空間Ｖ１３とは、モータ筐体１５の内部において軸方向Ｄ１に垂直な垂直方向Ｄ２（第二方向）に沿って延びる仕切壁１９によって仕切られており、仕切壁１９を挟んで軸方向Ｄ１に隣り合っている。仕切壁１９は、モータ空間Ｖ１１とファン空間Ｖ１３とを繋ぐ挿入穴１９ａを含む。挿入穴１９ａには、シャフト２が挿入されている。挿入穴１９ａの内径は、シャフト２よりも大きい。挿入穴１９ａは、シャフト２が挿入された状態において、モータ空間Ｖ１１とファン空間Ｖ１３との間で空気を通過させる。挿入穴１９ａは、冷却ファン１３と軸方向Ｄ１に対向している。

【0025】

第一端壁１７は、冷却ファン１３と軸方向Ｄ１に対向する位置に配置されている。第一端壁１７は、シャフト２の第一端部２ａが通過する挿入穴１９ａを含む。挿入穴１９ａからモータ筐体１５の外部に延び出すシャフト２の第一端の近くには、図示しないインペラが取り付けられている。第二端壁１８は、軸受１４と軸方向Ｄ１に対向する位置に配置されている。第二端壁１８は、外部の空気を冷却風として取り込む吸気口Ａ１１（第一モータ開口）を含む。吸気口Ａ１１は、例えば、第二端壁１８の全体にわたって形成されている。吸気口Ａ１１には、防塵用のエアフィルタ１８ａが設けられている。エアフィルタ１８ａは、例えば、吸気口Ａ１１の全体を覆っている。エアフィルタ１８ａは、塵埃を捕捉しながら外部の空気を吸気口Ａ１１に通過させる。第二端壁１８には、エアフィルタ１８ａを保持する保持部が設けられてもよい。

【0026】

側壁１６は、側壁部１６ａと、側壁部１６ｂ（第一側壁部）と、側壁部１６ｃ（第二側壁部）と、を含む。側壁部１６ａは、側壁１６のうち、軸方向Ｄ１における第一端壁１７と仕切壁１９との間に位置する部分である。側壁部１６ｂは、側壁１６のうち、軸方向Ｄ１における仕切壁１９と軸受１４との間に位置する部分である。側壁部１６ｃは、側壁１６のうち、軸方向Ｄ１における軸受１４と第二端壁１８との間に位置する部分である。側壁部１６ｂ、側壁部１６ｃ、第二端壁１８、および仕切壁１９は、モータ空間Ｖ１１を形成する。側壁部１６ａ、第一端壁１７、および仕切壁１９は、ファン空間Ｖ１３を形成する。

【0027】

側壁部１６ａは、側壁部１６ｂに対して回転軸線Ｃから離れる方向に突出しており、側壁部１６ａに対して段差を形成している。側壁部１６ｂに対する側壁部１６ａの段差部には、排気口Ａ１２（第二モータ開口）が形成されている。排気口Ａ１２は、吸気口Ａ１１から流入した冷却風を排出する。排気口Ａ１２には、上述したエアフィルタ１６ｄと同様の機能を有するエアフィルタ１６ｄが設けられている。側壁部１６ｂは、インバータ装置３０の内部に繋がる排気口Ａ２２（第二インバータ開口）を含む。側壁部１６ｃは、側壁部１６ｂに対して回転軸線Ｃから離れる方向に突出する段差を形成している。側壁部１６ｃは、後述する電力ケーブル４９が通過可能なケーブル挿入口１６ｅを含む。

【0028】

排気口Ａ２２は、吸気口Ａ１１と排気口Ａ１２との間の冷却風Ｇ１の流路の途中に接続されている。垂直方向Ｄ２に沿って見たときに、排気口Ａ２２は、吸気口Ａ１１と排気口Ａ１２との軸方向Ｄ１の間に配置されている。モータ１１および軸受１４は、吸気口Ａ１１と排気口Ａ１２との間の冷却風Ｇ１の流路に配置されている。より具体的には、モータ１１および軸受１４は、排気口Ａ２２と排気口Ａ１２との間の冷却風Ｇ１の流路に配置されている。垂直方向Ｄ２に沿って見たときに、モータ１１および軸受１４は、排気口Ａ２２と排気口Ａ１２との軸方向Ｄ１の間に配置されている。本実施形態では、モータ１１の全体が排気口Ａ２２と排気口Ａ１２との間に配置されているが、モータ１１の一部のみが排気口Ａ２２と排気口Ａ１２との間に配置されていてもよい。

【0029】

［インバータ装置］
インバータ装置３０は、モータ装置１０と垂直方向Ｄ２に並んでいる。インバータ装置３０は、回路モジュール３１と、回路モジュール３１を冷却するための放熱部材３３と、回路モジュール３１および放熱部材３３を収容するインバータ筐体３５と、を備える。

【0030】

［回路モジュール］
回路モジュール３１は、パワー半導体素子４１（機能素子）と、主回路基板４３（基板）と、接続基板４５と、電力ケーブル４７と、電力ケーブル４９と、を含む。回路モジュール３１は、複数のパワー半導体素子４１を含んでもよい。

【0031】

パワー半導体素子４１は、外部からの電気信号を受けて所望の電気的な機能を発揮する。パワー半導体素子４１は、インバータ筐体３５の内部の隔壁５１の表面５１ａに設置され、所望の機能を発揮する電気回路を形成するように主回路基板４３の裏面４３ｂに接続されている。パワー半導体素子４１は、隔壁５１の表面５１ａに接している。パワー半導体素子４１は、例えば、トランジスタまたはダイオードである。図１に示されるパワー半導体素子４１は、電界効果トランジスタに金属酸化膜半導体を組み合わせた、いわゆるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。ＭＯＳＦＥＴは、ゲートとソースとの間の電圧を制御することによって、ソースとドレインとの間を流れる電流を制御する。つまり、ＭＯＳＦＥＴは、スイッチング素子である。パワー半導体素子４１は、遠心送風機１の運転中において大きな熱を発生する主な発熱源である。

【0032】

主回路基板４３は、例えば、大電流が流されるパワー基板である。主回路基板４３は、隔壁５１の表面に対して垂直方向Ｄ２に隙間を空けた状態で、ボルト等によって隔壁５１の表面５１ａに固定されている。主回路基板４３の裏面４３ｂは、パワー半導体素子４１を挟んで隔壁５１の表面５１ａと垂直方向Ｄ２に対面している。従って、パワー半導体素子４１は、主回路基板４３の裏面４３ｂと隔壁５１の表面５１ａとの間に配置されている。パワー半導体素子４１は、例えば、隔壁５１の表面５１ａに接しており、主回路基板４３の裏面４３ｂからは離れている。パワー半導体素子４１は、放熱シート等の伝熱部材を介して、隔壁５１の表面５１ａに接していてもよい。主回路基板４３は、接続線４２を介してパワー半導体素子４１と電気的に接続されている。接続基板４５は、主回路基板４３の表面４３ａに対して垂直方向Ｄ２に隙間を空けた状態で、インバータ筐体３５に固定されている。接続基板４５は、主回路基板４３と電気的に接続されている。

【0033】

電力ケーブル４７は、接続基板４５に接続されている。電力ケーブル４７は、接続基板４５および主回路基板４３を介してパワー半導体素子４１に電気的に接続されている。電力ケーブル４７は、接続基板４５から軸方向Ｄ１に延びてインバータ筐体３５の外部に引き出され、外部の電源に接続されている。電力ケーブル４７は、外部の電源から供給される電力を、接続基板４５および主回路基板４３を介してパワー半導体素子４１に供給する。電力ケーブル４９は、主回路基板４３の表面４３ａに接続されている。電力ケーブル４９は、主回路基板４３を介してパワー半導体素子４１に電気的に接続されている。電力ケーブル４９は、パワー半導体素子４１から供給される電力を伝送する。電力ケーブル４９は、主回路基板４３から延びてインバータ筐体３５の外部に引き出され、モータ装置１０に接続されている。電力ケーブル４９は、パワー半導体素子４１からの電力をモータ装置１０に供給する。

【0034】

このように、電力ケーブル４７、接続基板４５、主回路基板４３、および電力ケーブル４９は、パワー半導体素子４１と直接的または間接的に接続され、大電力を伝送する経路を形成する。そのため、電力ケーブル４７、接続基板４５、主回路基板４３、および電力ケーブル４９も、遠心送風機１の運転中において大きな熱を発生する主な発熱源である。

【0035】

［放熱部材］
放熱部材３３は、パワー半導体素子４１が発生した熱を放出する。放熱部材３３は、例えば、複数のフィンを有するヒートシンクである。放熱部材３３は、放熱機能を有する他の部材であってもよい。放熱部材３３は、インバータ筐体３５の内部の隔壁５１の裏面５１ｂに設置されている。放熱部材３３は、隔壁５１の裏面５１ｂに接している。放熱部材３３は、放熱シート等の伝熱部材を介して、隔壁５１の裏面５１ｂに接していてもよい。放熱部材３３は、隔壁５１を挟んでパワー半導体素子４１と垂直方向Ｄ２に対向する位置に配置されている。つまり、放熱部材３３は、パワー半導体素子４１と垂直方向Ｄ２に重なる位置に配置されている。放熱部材３３は、隔壁５１を介してパワー半導体素子４１と熱的に接続されている。

【0036】

［インバータ筐体］
インバータ筐体３５は、モータ筐体１５と垂直方向Ｄ２に隣り合っており、モータ筐体１５に対して垂直方向Ｄ２に接続されている。インバータ筐体３５は、垂直方向Ｄ２において側壁１６に対してモータ装置１０とは反対側に配置される天壁３６と、軸方向Ｄ１における天壁３６の第一端に配置される第一端壁３７と、軸方向Ｄ１における天壁３６の第二端に配置される第二端壁３８と、を含む。さらに、インバータ筐体３５は、モータ筐体１５の側壁１６を共有する。側壁１６は、インバータ筐体３５の底壁として機能する。側壁１６は、天壁３６、第一端壁３７、および第二端壁３８とともに、インバータ筐体３５を構成する。

【0037】

側壁１６、天壁３６、第一端壁３７、および第二端壁３８は、回路モジュール３１および放熱部材３３を収容する内部空間を形成する。インバータ筐体３５の内部空間は、回路モジュール３１を収容するインバータ空間Ｖ３１（第１内部空間）と、放熱部材３３を収容する放熱空間Ｖ３３（第２内部空間）と、を有する。インバータ空間Ｖ３１と放熱空間Ｖ３３とは、モータ筐体１５の内部において軸方向Ｄ１に沿って延びる隔壁５１によって隔てられており、隔壁５１を挟んで垂直方向Ｄ２に隣り合っている。隔壁５１は、側壁１６と天壁３６との間に配置されている。隔壁５１は、側壁１６と垂直方向Ｄ２に対面する裏面５１ｂと、側壁１６とは反対側を向く表面５１ａと、を含む。さらに、隔壁５１は、表面５１ａから裏面５１ｂまで垂直方向Ｄ２に貫通する貫通穴Ａ２３を含む。貫通穴Ａ２３は、インバータ空間Ｖ３１と放熱空間Ｖ３３とを繋いでいる。

【0038】

第一端壁３７は、第一端壁部３７ａと、第二端壁部３７ｂと、を含む。第一端壁部３７ａは、第一端壁３７のうち、垂直方向Ｄ２における天壁３６と隔壁５１との間に位置する部分である。第二端壁部３７ｂは、第一端壁３７のうち、垂直方向Ｄ２における隔壁５１と側壁１６との間に位置する部分である。第二端壁部３７ｂは、第一端壁部３７ａに対して軸方向Ｄ１の第二端壁３８側に窪む段差を形成している。第二端壁部３７ｂは、第一端壁部３７ａから垂直方向Ｄ２に延びて、側壁１６の側壁部１６ｂに接続されている。第二端壁部３７ｂは、モータ筐体１５の排気口Ａ１２に対して隙間を空けて軸方向Ｄ１に対向している。第二端壁３８は、天壁３６から垂直方向Ｄ２に延びて側壁１６の側壁部１６ｃに接続されている。

【0039】

天壁３６、第一端壁部３７ａ、第二端壁３８、および隔壁５１は、インバータ空間Ｖ３１を形成する。側壁１６、第二端壁部３７ｂ、第二端壁３８、および隔壁５１は、放熱空間Ｖ３３を形成する。電力ケーブル４７は、軸方向Ｄ１において第二端壁３８よりも第一端壁３７に近い位置に配置され、電力ケーブル４９は、軸方向Ｄ１において第一端壁３７よりも第二端壁３８に近い位置に配置されている。パワー半導体素子４１は、軸方向Ｄ１において第一端壁３７と第二端壁３８との間の中央部に配置されている。

【0040】

第一端壁部３７ａは、外部の空気を冷却風Ｇ２として取り込む吸気口Ａ２１（第一インバータ開口）を含む。吸気口Ａ２１は、例えば、第一端壁部３７ａの一部に形成されている。吸気口Ａ２１には、防塵用のエアフィルタ３７ｃが設けられている。エアフィルタ３７ｃは、例えば、吸気口Ａ２１の少なくとも一部を覆っている。エアフィルタ３７ｃは、上述したエアフィルタ１８ｂと同様の機能を有する。吸気口Ａ２１からは、電力ケーブル４７が引き出されている。そのため、エアフィルタ３７ｃは、吸気口Ａ２１のうち電力ケーブル４７が通過する部分を除く他の部分を覆っている。吸気口Ａ２１からインバータ筐体３５の外側へ引き出された電力ケーブル４７は、外部の電源に接続されている。側壁１６の側壁部１６ｂは、上述したように、排気口Ａ２２を含む。排気口Ａ２２は、吸気口Ａ２１から吸入された冷却風Ｇ２を排出する。排気口Ａ２２は、例えば、第二端壁部３７ｂと軸方向Ｄ１に隣り合う位置に形成されている。

【0041】

図２に示されるように、インバータ空間Ｖ３１と放熱空間Ｖ３３とを繋ぐ貫通穴Ａ２３は、軸方向Ｄ１におけるパワー半導体素子４１の位置Ｐを基準にして、吸気口Ａ２１および排気口Ａ２２が位置する領域Ｒ１とは反対側の領域Ｒ２に位置している。パワー半導体素子４１の位置Ｐとは、例えば、軸方向Ｄ１におけるパワー半導体素子４１の中心の位置である。領域Ｒ１は、インバータ筐体３５のうち、軸方向Ｄ１における第一端壁３７から位置Ｐまでの領域である。領域Ｒ２は、インバータ筐体３５のうち、軸方向Ｄ１における第二端壁３８から位置Ｐまでのインバータ筐体３５の領域である。貫通穴Ａ２３は、例えば、領域Ｒ２において主回路基板４３から軸方向Ｄ１に離れた位置に形成されている。一例では、貫通穴Ａ２３は、第二端壁３８に隣り合う位置に形成されている。貫通穴Ａ２３は、垂直方向Ｄ２に沿って見た場合に、軸方向Ｄ１における主回路基板４３と第二端壁３８との間に配置されている。

【0042】

貫通穴Ａ２３は、例えば、隔壁５１を垂直方向Ｄ２に貫通する円形の穴である。貫通穴Ａ２３には、主回路基板４３から延びる電力ケーブル４９が挿入されている。貫通穴Ａ２３の内径は、電力ケーブル４９の外径よりも大きい。つまり、貫通穴Ａ２３の断面積は、電力ケーブル４９の断面積よりも大きい。貫通穴Ａ２３は、電力ケーブル４９が挿入された状態において、インバータ空間Ｖ３１と放熱空間Ｖ３３との間で空気（冷却風Ｇ２）を通過させる。貫通穴Ａ２３の断面積は、貫通穴Ａ２３が延びる垂直方向Ｄ２に直交する平面での貫通穴Ａ２３の面積を意味する。電力ケーブル４９の断面積は、垂直方向Ｄ２に直交する平面での電力ケーブル４９の面積を意味する。

【0043】

電力ケーブル４９は、主回路基板４３に接続された第一延在部４９ａと、貫通穴Ａ２３を通る第二延在部４９ｂと、第一延在部４９ａと第二延在部４９ｂとの間に配置された屈曲部４９ｃと、を含む。第一延在部４９ａは、主回路基板４３から第二端壁３８に向かって軸方向Ｄ１に沿って延びている。第二延在部４９ｂは、主回路基板４３から第二端壁３８側へ軸方向Ｄ１に離れた位置において垂直方向Ｄ２に沿って延びている。屈曲部４９ｃは、屈曲しながら第一延在部４９ａと第二延在部４９ｂとを接続している。

【0044】

貫通穴Ａ２３から放熱空間Ｖ３３に引き出された電力ケーブル４９は、側壁部１６ｃに形成されたケーブル挿入口１６ｅから、インバータ筐体３５の外部に引き出されている。ケーブル挿入口１６ｅは、パワー半導体素子４１の位置Ｐを挟んで、排気口Ａ２２が位置する領域Ｒ１とは反対側の領域Ｒ２に位置している。ケーブル挿入口１６ｅは、例えば、貫通穴Ａ２３と垂直方向Ｄ２に対向する位置に形成されている。つまり、ケーブル挿入口１６ｅは、貫通穴Ａ２３と垂直方向Ｄ２に重なるように配置されている。ケーブル挿入口１６ｅが貫通穴Ａ２３と垂直方向Ｄ２に重なるとは、垂直方向Ｄ２に沿って見たときに、ケーブル挿入口１６ｅの少なくとも一部が、貫通穴Ａ２３の少なくとも一部と重複していることを意味する。

【0045】

ケーブル挿入口１６ｅは、例えば、電力ケーブル４９が通過可能な円形の穴である。ケーブル挿入口１６ｅ断面積は、電力ケーブル４９の断面積と同一である。ケーブル挿入口１６ｅの断面積は、電力ケーブル４９と冷却風Ｇ２とが通過する貫通穴Ａ２３の断面積よりも小さい。また、ケーブル挿入口１６ｅの断面積は、例えば、排気口Ａ２２の断面積よりも小さい。ケーブル挿入口１６ｅが形成される側壁部１６ｃは、上述したように、排気口Ａ２２が形成される側壁部１６ｂに対して、隔壁５１に近づく方向に突出する段差を形成している。言い換えると、側壁部１６ｂは、側壁部１６ｃに対して、隔壁５１から離れる方向に窪む段差を形成している。従って、側壁部１６ｂと隔壁５１の裏面５１ｂとの垂直方向Ｄ２の幅Ｗ１は、側壁部１６ｃと隔壁５１の裏面５１ｂとの垂直方向Ｄ２の幅Ｗ２よりも大きい。

【0046】

貫通穴Ａ２３から垂直方向Ｄ２に延び出す電力ケーブル４９は、そのまま垂直方向Ｄ２に延びてケーブル挿入口１６ｅを通過する。ケーブル挿入口１６ｅを通過した電力ケーブル４９は、モータ筐体１５のモータ空間Ｖ１１に引き出され、ステータ１１ｂに接続される（図１参照）。例えば、ケーブル挿入口１６ｅを通過した電力ケーブル４９は、モータ空間Ｖ１１において軸受１４と吸気口Ａ２１との間に引き出された後、軸受１４と側壁部１６ｂの間を通ってステータ１１ｂに接続される。このように、パワー半導体素子４１は、主回路基板４３および電力ケーブル４９を介して、モータ１１に電気的に接続されている。モータ１１は、電力ケーブル４９によって伝送された電力を受けて回転軸線Ｃの周りにシャフト２を回転させる。

【0047】

［動作］
続いて、図１を参照して、遠心送風機１の動作を説明する。

【0048】

電力ケーブル４９を通じてパワー半導体素子４１からステータ１１ｂに電力が供給されると、ステータ１１ｂとロータ１１ａとの間に回転磁界が生じ、シャフト２が回転する。シャフト２の回転に伴いインペラが回転すると、インペラを収容するインペラ筐体に主流が吸入される。遠心送風機１が吸引のために用いられる場合には、所定の吸引対象物から、空気が吸引される。遠心送風機１が送風のために用いられる場合には、インペラ筐体に吸入された主流は、ディフューザおよびスクロールを経て所定の送風対象物に対して送風される。

【0049】

遠心送風機１の運転中には、シャフト２と一緒に冷却ファン１３も回転する。冷却ファン１３が回転すると、排気口Ａ１２よりモータ筐体１５およびインバータ筐体３５が吸引される。その結果、モータ筐体１５およびインバータ筐体３５が負圧となるので、吸気口Ａ１１を通じてモータ筐体１５に外気が冷却風Ｇ１として吸入され、吸気口Ａ２１を通じてインバータ筐体３５に外気が冷却風Ｇ２として吸入される。

【0050】

吸気口Ａ２１からインバータ筐体３５のインバータ空間Ｖ３１に吸入された冷却風Ｇ２は、電力ケーブル４７、主回路基板４３、接続基板４５、パワー半導体素子４１、および電力ケーブル４９に接触する。これにより、回路モジュール３１が冷却される。その後、冷却風Ｇ２は、貫通穴Ａ２３を通って放熱空間Ｖ３３に流れる。これにより、電力ケーブル４９は、貫通穴Ａ２３においても冷却風Ｇ２によって冷却される。放熱空間Ｖ３３に流れた冷却風Ｇ２は、放熱部材３３に接触する。これにより、パワー半導体素子４１が放熱部材３３を介して更に冷却される。放熱部材３３を通過した冷却風Ｇ２は、排気口Ａ２２からモータ筐体１５の内部に吸入される。

【0051】

インバータ空間Ｖ３１は、吸気口Ａ２１から貫通穴Ａ２３まで軸方向Ｄ１に沿って延びる空間である。インバータ空間Ｖ３１は、吸気口Ａ２１から吸入した冷却風Ｇ２を貫通穴Ａ２３に通過させる第一冷却流路として機能する。貫通穴Ａ２３は、インバータ空間Ｖ３１と放熱空間Ｖ３３との間を垂直方向Ｄ２に沿って延びる空間である。貫通穴Ａ２３は、インバータ空間Ｖ３１を流れる冷却風Ｇ２を放熱空間Ｖ３３に受け渡す第二冷却流路として機能する。放熱空間Ｖ３３は、貫通穴Ａ２３から排気口Ａ２２まで軸方向Ｄ１に沿って延びる空間である。貫通穴Ａ２３は、貫通穴Ａ２３を通過した冷却風Ｇ２を排気口Ａ２２から排出させる第三冷却流路として機能する。インバータ空間Ｖ３１、貫通穴Ａ２３、および放熱空間Ｖ３３は、吸気口Ａ２１から貫通穴Ａ２３を経由して排気口Ａ２２へと折り返す流路を形成する。

【0052】

吸気口Ａ１１からモータ筐体１５のモータ空間Ｖ１１に吸入された冷却風Ｇ１は、電力ケーブル４９、軸受１４、およびモータ１１に接触する。これにより、電力ケーブル４９、軸受１４、およびモータ１１が冷却される。軸受１４を通過した冷却風Ｇ１は、ステータ１１ｂとロータ１１ａとの間を流れて、インバータ筐体３５の内部に繋がる排気口Ａ２２に到達する。冷却風Ｇ１は、排気口Ａ２２において、インバータ筐体３５から排出される冷却風Ｇ２と合流する。合流した冷却風Ｇ３は、冷却ファン１３が取り付けられるシャフト２に向かって流れ、仕切壁１９に形成された挿入穴１９ａを通ってファン空間Ｖ１３に流れる。ファン空間Ｖ１３に流れた冷却風Ｇ３は、冷却ファン１３によって回転軸線Ｃから離れる方向に流され、排気口Ａ１２を通じてモータ筐体１５の外部に排出される。

【0053】

モータ空間Ｖ１１は、吸気口Ａ１１から仕切壁１９まで軸方向Ｄ１に沿って延びる空間である。モータ空間Ｖ１１は、吸気口Ａ１１から吸入した冷却風Ｇ１を排気口Ａ２２に到達させる第四冷却流路として機能する。さらに、モータ空間Ｖ１１は、吸気口Ａ１１から吸入した冷却風Ｇ１を、排気口Ａ２２においてインバータ筐体３５からの冷却風Ｇ２と合流させて、冷却ファン１３を通過させる第五冷却流路として機能する。ファン空間Ｖ１３は、冷却ファン１３を通過した冷却風Ｇ３を排気口Ａ１２から排出させる第六冷却流路として機能する。

【0054】

遠心送風機１の運用中には、モータ１１および軸受１４等も発熱源として発熱するが、モータ１１および軸受１４は、モータ空間Ｖ１１を流れる冷却風Ｇ１によって冷却される。また、上述したように、インバータ装置３０では、パワー半導体素子４１、電力ケーブル４７、接続基板４５、主回路基板４３、および電力ケーブル４９が発熱源となるが、これらは冷却風Ｇ２によって冷却される。また、パワー半導体素子４１は、放熱部材３３を介して冷却風Ｇ２によってさらに冷却される。従って、本実施形態では、上述した発熱源のすべてが、直接または間接的に冷却されている。

【0055】

＜効果＞
以上に説明したインバータ装置３０および遠心送風機１によって得られる効果を、比較例が有する課題と共に説明する。

【0056】

図４（ａ）に示されるインバータ装置１３０は、パワー半導体素子１４１、基板１４３、電力ケーブル１４７、および電力ケーブル１４９を含む回路モジュール１３１と、パワー半導体素子１４１と熱的に接続された放熱部材１３３と、回路モジュール１３１および放熱部材１３３を収容するインバータ筐体１３５と、を備える。インバータ筐体１３５の内部空間は、回路モジュール１３１が収容されるインバータ空間Ｖ１３１と、放熱部材１３３が収容される放熱空間Ｖ１３３とに仕切られている。インバータ筐体１３５は、放熱空間Ｖ１３３に繋がる吸気口Ａ１２１と、吸気口Ａ１２１とは反対側において放熱空間Ｖ１３３に繋がる排気口Ａ１２２と、を含む。吸気口Ａ１２１には、放熱空間Ｖ１３３に冷却風Ｇ１０１を送る冷却ファン１１３が設置されている。この場合、冷却風Ｇ１０１が放熱部材１３３に接触することによって、放熱部材１３３を介してパワー半導体素子１４１を冷却できる。しかし、インバータ装置１３０では、パワー半導体素子１４１の発熱に応じて大きな発熱を生じ得る基板１４３および電力ケーブル１４７，１４９等の他の部材を十分に冷却することは難しい。

【0057】

図４（ｂ）に示されるインバータ装置２３０は、インバータ装置１３０のインバータ筐体１３５に代えて、インバータ筐体２３５を備える。インバータ筐体２３５は、吸気口Ａ１２１および排気口Ａ１２２に加えて、インバータ空間Ｖ１３１に繋がる吸気口Ａ２２１と、吸気口Ａ２２１とは反対側においてインバータ空間Ｖ１３１に繋がる排気口Ｓ２２２と、を含む。さらに、吸気口Ａ２２１には、インバータ空間Ｖ１３１に冷却風Ｇ２０１を送る冷却ファン２１３が設置されている。つまり、インバータ装置２３０では、放熱空間Ｖ１３３に冷却風Ｇ１０１を送る冷却ファン１１３に加えて、インバータ空間Ｖ１３１に冷却風Ｇ２０１を送る別の冷却ファン２１３が更に設置されている。この場合、パワー半導体素子１４１を含めて、基板１４３および電力ケーブル１４７，１４９等の他の部材を直接的に冷却できる。しかし、このように複数の冷却ファン１１３，２１３を設置すると、装置全体が大型化するおそれがある。

【0058】

これに対し、本実施形態に係るインバータ装置３０では、吸気口Ａ２１に繋がるインバータ空間Ｖ３１と、排気口Ａ２２に繋がる放熱空間Ｖ３３とを隔てる隔壁５１が、インバータ空間Ｖ３１と放熱空間Ｖ３３とを繋ぐ貫通穴Ａ２３を含む。貫通穴Ａ２３は、軸方向Ｄ１におけるパワー半導体素子４１を挟んで、吸気口Ａ２１および排気口Ａ２２が配置される領域Ｒ１とは反対側の領域Ｒ２に配置されている。そのため、吸気口Ａ２１からインバータ空間Ｖ３１に流入した冷却風Ｇ２は、貫通穴Ａ２３で折り返して放熱空間Ｖ３３に渡され、排気口Ａ２２から流出する。このように、インバータ空間Ｖ３１、貫通穴Ａ２３、および放熱空間Ｖ３３は、吸気口Ａ２１から貫通穴Ａ２３を経由して排気口Ａ２２へと折り返す冷却風Ｇ２の流路を形成する。このような折り返し流路が形成される場合、一つの送風源を用いて、インバータ空間Ｖ３１および放熱空間Ｖ３３の両方に冷却風Ｇ２を送ることができる。従って、インバータ装置３０では、インバータ空間Ｖ３１および放熱空間Ｖ３３の両方に冷却風Ｇ２を送るために複数の冷却ファンを用意しなくても、インバータ空間Ｖ３１に配置された回路モジュール３１、および放熱空間Ｖ３３に配置された放熱部材３３の両方を十分に冷却できるので、十分な冷却性能を発揮しつつ、装置全体を小型にできる。さらに、インバータ装置３０では、回路モジュール３１に含まれる電力ケーブル４９が、貫通穴Ａ２３を通ってインバータ空間Ｖ３１から放熱空間Ｖ３３に引き出されている。この場合、発熱源の一つである電力ケーブル４９を効果的に冷却できるので、冷却性能をさらに向上できる。このように、本実施形態に係るインバータ装置３０によれば、冷却性能の向上と小型化とを両立できる。

【0059】

本実施形態のように、電力ケーブル４９は、主回路基板４３から軸方向Ｄ１に沿って延びる第一延在部４９ａと、軸方向Ｄ１に交差する垂直方向Ｄ２に沿って延び、貫通穴Ａ２３を通過してインバータ空間Ｖ３１から放熱空間Ｖ３３に引き出される第二延在部４９ｂと、第一延在部４９ａと第二延在部４９ｂとの間に配置され、第一延在部４９ａと第二延在部４９ｂとを繋ぐように屈曲する屈曲部４９ｃと、を含んでもよい。この場合、冷却風Ｇ２が流れる流路に沿うように電力ケーブル４９を配置できるので、冷却風Ｇ２によって電力ケーブル４９をより効果的に冷却できる。これにより、冷却性能をさらに向上できる。

【0060】

本実施形態のように、インバータ筐体３５は、貫通穴Ａ２３から放熱空間Ｖ３３に引き出された電力ケーブル４９が通過するケーブル挿入口１６ｅを含み、ケーブル挿入口１６ｅは、排気口Ａ２２とは異なる位置に形成されていてもよい。この場合、電力ケーブル４９が接続される接続対象物に対して、極力最短経路を辿るように電力ケーブル４９を這わせることができるので、電力ケーブル４９が排気口Ａ２２から引き出される場合と比べて、電力ケーブル４９が必要以上に長くなることを回避できる。

【0061】

本実施形態のように、側壁１６は、排気口Ａ２２が開口する側壁部１６ｂと、ケーブル挿入口１６ｅが開口する側壁部１６ｃと、を含み、側壁部１６ｂは、側壁部１６ｃに対して、隔壁５１から離れる方向に窪む段差を形成していてもよい。この場合、隔壁５１と側壁部１６ｂとの間に冷却風Ｇ２の流動スペースを確保して、そのスペースに放熱部材３３を配置できるので、冷却性能を向上できる。

【0062】

本実施形態のように、排気口Ａ２２の断面積は、ケーブル挿入口１６ｅの断面積よりも大きくてもよい。この場合、排気口Ａ２２を流れる冷却風Ｇ２の流量を十分に確保して、冷却性能の向上を図ることができる。

【0063】

本実施形態に係る遠心送風機１は、インバータ装置３０と、インバータ装置３０から駆動電力が供給されるモータ装置１０と、を備え、モータ装置１０は、電力ケーブル４９と電気的に接続され、電力ケーブル４９から供給される駆動電力を受けてシャフト２を回転可能なモータ１１と、シャフト２に取り付けられた冷却ファン１３と、モータ１１および冷却ファン１３を収容するモータ筐体１５と、を含み、モータ筐体１５の内部は、排気口Ａ２２を通じて放熱空間Ｖ３３に繋がり、冷却ファン１３は、シャフト２とともに回転することによって、排気口Ａ２２を通じて吸気口Ａ２１に冷却風Ｇ２を流入させる。遠心送風機１では、モータ筐体１５に収容された冷却ファン１３が、吸気口Ａ２１に冷却風Ｇ２を流入させる送風源として用いられている。つまり、モータ筐体１５の内部のモータ１１および軸受１４を冷却するための送風源と、インバータ筐体３５の内部の回路モジュール３１および放熱部材３３を冷却するための送風源と、が共通化されている。この場合、モータ１１および軸受１４を冷却するための送風源と、回路モジュール３１および放熱部材３３を冷却するための送風源と、が個別に設けられる場合と比べて、装置全体をより小型にできる。

【0064】

本実施形態のように、インバータ筐体３５は、モータ筐体１５に対して垂直方向Ｄ２に接続され、シャフト２は、軸方向Ｄ１に沿って延びており、モータ筐体１５は、冷却風Ｇ２とは異なる別の冷却風Ｇ１が流入する吸気口Ａ１１と、冷却風Ｇ１が流出する排気口Ａ１２と、を含み、垂直方向Ｄ２に沿って見た場合に、排気口Ａ２２は、吸気口Ａ１１と排気口Ａ１２との軸方向Ｄ１の間に配置され、モータ１１の少なくとも一部は、吸気口Ａ１１と排気口Ａ１２との軸方向Ｄ１の間に配置されていてもよい。この場合、冷却ファン１３の回転に伴って、吸気口Ａ２１から流入した冷却風Ｇ２は、回路モジュール３１および放熱部材３３を通って排気口Ａ２２からモータ筐体１５の内部に流れる。また、冷却ファン１３の回転に伴って、吸気口Ａ１１から流入した冷却風Ｇ１は、モータ１１を通った後に、排気口Ａ２２においてインバータ筐体３５からの冷却風Ｇ２に合流し、その冷却風Ｇ２とともに排気口Ａ１２からモータ筐体１５の外部に排出される。このように、排気口Ａ２２において冷却風Ｇ１，Ｇ２が合流する構成とすれば、遠心送風機１の内部の発熱源と熱交換する前の低温の冷却風Ｇ１，Ｇ２によって、インバータ筐体３５の内部の主な発熱源と、モータ筐体１５の内部の主な発熱源と、を効率良く冷却できる。この場合、例えば、インバータ筐体の内部の発熱源と熱交換した後の冷却風を、そのままモータ筐体の内部の発熱源の冷却に用いる場合と比べて、遠心送風機１の内部の発熱源をより効率的に冷却できる。従って、上記の構成によれば、冷却性能のさらなる向上を図ることができる。

【0065】

本開示は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、実施形態の変形例を構成できる。

【0066】

＜変形例＞
例えば、図３に示す遠心送風機１Ａの内部を流れる冷却風Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の流れ方向は、上述した実施形態に係る遠心送風機１の内部を流れる冷却風Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の流れ方向とは逆向きであってもよい。遠心送風機１Ａでは、モータ装置１０Ａが備えるモータ筐体１５Ａは、上述したモータ筐体１５の排気口Ａ１２に代えて、冷却風Ｇ３を吸入する吸気口Ａ３２（第二モータ開口）を含む。モータ筐体１５Ａは、上述したモータ筐体１５の吸気口Ａ１１に代えて、冷却風Ｇ１を排出する排気口Ａ３１（第一モータ開口）を含む。インバータ装置３０Ａが備えるインバータ筐体３５Ａは、上述したインバータ筐体３５の排気口Ａ２２に代えて、冷却風Ｇ２を吸入する吸気口Ａ４２（第二インバータ開口）を含む。インバータ筐体３５Ａは、上述したインバータ筐体３５の吸気口Ａ２１に代えて、冷却風Ｇ１を排出する排気口Ａ４１（第一インバータ開口）を含む。モータ筐体１５Ａの内部に配置された冷却ファン１３Ａは、例えば、その外周部から吸入した空気を中心部に排気するように構成されている。

【0067】

遠心送風機１Ａでは、冷却ファン１３Ａの回転に伴って、吸気口Ａ３２から流入した冷却風Ｇ３は、吸気口Ａ４２において、モータ筐体１５Ａの内部のモータ１１および軸受１４を通る冷却風Ｇ１と、インバータ筐体３５の内部の回路モジュール３１および放熱部材３３を通る冷却風Ｇ２とに分岐し、それぞれの冷却風Ｇ１，Ｇ２が排気口Ａ４１および排気口Ａ３１から排出される。このように、排気口Ａ２２において冷却風Ｇ１，Ｇ２が分岐する構成であっても、上述した実施形態と同様、遠心送風機１Ａの内部の発熱源と熱交換する前の低温の冷却風Ｇ１，Ｇ２によって、インバータ筐体３５の内部の主な発熱源と、モータ筐体１５の内部の主な発熱源と、を効率良く冷却できる。これにより、冷却性能のさらなる向上を図ることができる。

【0068】

上述した実施形態では、本開示の「回転機械」の例として遠心送風機を説明したが、本開示の「回転機械」は、遠心圧縮機であってもよいし、軸流タイプの送風機または圧縮機であってもよい。上述した実施形態では、本開示の「冷却ファン」の例として、遠心ファを説明したが、「冷却ファン」は、例えば、軸流ファン等の他の形式のファンであってもよい。上述した実施形態では、本開示の「機能素子」の例としてパワー半導体素子を例示したが、本開示の「機能素子」は、ダイオード、抵抗素子、またはコンデンサ等であってもよい。本開示の「放熱部材」は、「機能素子」の熱を放出可能であれば、ヒートシンク以外の部材であってもよい。本開示の「回路モジュール」は、「機能素子」、「基板」、および「電力ケーブル」以外の要素を更に含んでいてもよい。

【0069】

＜付記＞
本開示は、［１］「冷却風が流入または流出可能な第一インバータ開口、前記第一インバータ開口とは異なる位置に形成されて前記冷却風が流入または流出可能な第二インバータ開口、および、前記第一インバータ開口に繋がる第一内部空間と前記第二インバータ開口に繋がる第二内部空間とを隔てる隔壁を含むインバータ筐体と、
前記第一内部空間に配置され、機能素子、前記機能素子に接続された基板、および前記基板に接続された電力ケーブルを含む回路モジュールと、
前記第二内部空間に配置され、前記隔壁を介して前記機能素子と熱的に接続され、前記機能素子が有する熱を放出可能な放熱部材と、
を備え、
前記隔壁は、前記第一内部空間と前記第二内部空間とを繋ぐ貫通穴を含み、
前記貫通穴は、前記隔壁に沿った第一方向において、前記機能素子を挟んで、前記第一インバータ開口および前記第二インバータ開口が配置される領域とは反対側の領域に配置され、前記第一内部空間と前記第二内部空間との間で前記冷却風を受け渡し可能であり、
前記電力ケーブルは、前記貫通穴を通って前記第一内部空間から前記第二内部空間に引き出されている、インバータ装置。」である。

【0070】

本開示は、［２］「前記電力ケーブルは、
前記基板から前記第一方向に沿って延びる第一延在部と、
前記第一方向に交差する第二方向に沿って延び、前記貫通穴を通過して前記第一内部空間から前記第二内部空間に引き出される第二延在部と、
前記第一延在部と前記第二延在部との間に配置され、前記第一延在部と前記第二延在部とを繋ぐように屈曲する屈曲部と、を含む、
［１］に記載のインバータ装置。」である。

【0071】

本開示は、［３］「前記インバータ筐体は、前記貫通穴から前記第二内部空間に引き出された前記電力ケーブルが通過するケーブル挿入口を含み、
前記ケーブル挿入口は、前記第二インバータ開口とは異なる位置に形成されている、
［１］または［２］に記載のインバータ装置。」である。

【0072】

本開示は、［４］「前記第二内部空間は、前記隔壁と、前記隔壁に交差する第二方向において前記隔壁に対して隙間を空けて対向する側壁と、に囲まれた空間であり、
前記側壁は、
前記第二インバータ開口が開口する第一側壁部と、
前記ケーブル挿入口が開口する第二側壁部と、を含み、
前記第一側壁部は、前記第二側壁部に対して、前記隔壁から離れる方向に窪む段差を形成している、
［３］に記載のインバータ装置。」である。

【0073】

本開示は、［５］「前記第二インバータ開口の面積は、前記ケーブル挿入口の面積よりも大きい、
［４］に記載のインバータ装置。」である。

【0074】

本開示は、［６］「［１］～［５］のいずれかに記載のインバータ装置と、
前記インバータ装置から駆動電力が供給されるモータ装置と、
を備え、
前記モータ装置は、
前記電力ケーブルと電気的に接続され、前記電力ケーブルから供給される前記駆動電力を受けてシャフトを回転可能なモータと、
前記シャフトに取り付けられた冷却ファンと、
前記モータおよび前記冷却ファンを収容するモータ筐体と、を含み、
前記モータ筐体の内部は、前記第二インバータ開口を通じて前記第二内部空間に繋がり、
前記冷却ファンは、前記シャフトとともに回転することによって、前記第一インバータ開口または前記第二インバータ開口に前記冷却風を流入させる、
回転機械。」である。

【0075】

本開示は、［７］「前記インバータ筐体は、前記モータ筐体に対して、前記第一方向に交差する第二方向に接続され、前記シャフトは、前記第一方向に沿って延びており、
前記モータ筐体は、
前記冷却風とは異なる別の冷却風が流入または流出可能な第一モータ開口と、
前記別の冷却風が流入または流出可能な第二モータ開口と、を更に含み、
前記第二方向に沿って見た場合に、前記第二インバータ開口は、前記第一モータ開口と前記第二モータ開口との前記第一方向の間に配置され、前記モータの少なくとも一部は、前記第一モータ開口と前記第二インバータ開口との前記第一方向の間に配置されている、
［６］に記載の回転機械。」である。

【符号の説明】

【0076】

１ 遠心送風機（回転機械）
２ シャフト
１０，１０Ａ モータ装置
１１ モータ
１３ 冷却ファン（送風源）
１３Ａ 冷却ファン
１５，１５Ａ モータ筐体
１６ 側壁
１６ｂ 側壁部（第一側壁部）
１６ｃ 側壁部（第二側壁部）
１６ｅ ケーブル挿入口
３０ インバータ装置
３１ 回路モジュール
３３ 放熱部材
３５，３５Ａ インバータ筐体
４１ パワー半導体素子（機能素子）
４３ 主回路基板（基板）
４７，４９ 電力ケーブル
４９ａ 第一延在部
４９ｂ 第二延在部
４９ｃ 屈曲部
５１ 隔壁
１４３ 基板
Ａ１１ 吸気口（第一モータ開口）
Ａ１２ 排気口（第二モータ開口）
Ａ２１ 吸気口（第一インバータ開口）
Ａ２２ 排気口（第二インバータ開口）
Ａ２３ 貫通穴
Ａ３１ 排気口（第一モータ開口）
Ａ３２ 吸気口（第二モータ開口）
Ａ４１ 排気口（第一インバータ開口）
Ａ４２ 吸気口（第二インバータ開口）
Ｄ１ 軸方向（第一方向）
Ｄ２ 垂直方向（第二方向）
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 冷却風
Ｒ１，Ｒ２ 領域
Ｖ３１ インバータ空間（第１内部空間）
Ｖ３３ 放熱空間（第２内部空間）

【要約】

【課題】冷却性能の向上と小型化とを両立する。
【解決手段】インバータ装置は、第一インバータ開口、第二インバータ開口、および、第一インバータ開口に繋がる第一内部空間と第二インバータ開口に繋がる第二内部空間とを隔てる隔壁を含むインバータ筐体と、第一内部空間に配置され、機能素子、機能素子に接続された基板、および基板に接続された電力ケーブルを含む回路モジュールと、第二内部空間に配置され、機能素子が有する熱を放出可能な放熱部材と、を備える。隔壁は、第一内部空間と第二内部空間とを繋ぐ貫通穴を含む。貫通穴は、隔壁に沿った第一方向において、機能素子を挟んで、第一インバータ開口および第二インバータ開口が配置される領域とは反対側の領域に配置されている。電力ケーブルは、貫通穴を通って第一内部空間から第二内部空間に引き出されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】