机电一体型马达装置的制作方法

本发明涉及在同一基座框架内收纳马达单元和变换器单元的机电一体型马达装置。

背景技术：

在以往的功率放大器中，在中央套筒的外周面安装多个散热片。另外，在中央套筒内收容多个基板。在散热片的基部安装功率晶体管。功率晶体管的端子被连接在基板(例如参照专利文献1)。

另外，在以往的发动机用电动涡轮增压机的冷却构造中，变换器的电路零件与u、v、w的各相对应地被分割，按每相被个别地收容在基板。另外，基板被安装在具有3面以上的良传热性面(散热片)的筒的内面(例如参照专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2001-135962号公报

专利文献2:日本特开2009-162091号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

若欲将专利文献1所示的功率放大器的构造应用在机电一体型马达装置，则由马达产生的热向变换器传递，电源模块的冷却性能降低。

另外，若欲将专利文献2所示的冷却构造应用在机电一体型马达装置，则在将变换器装置向筒状的框架的内壁面安装时，有必要从框架内侧相对于框架内周面垂直地进行螺钉拧紧作业，作业空间变窄，难以进行装配作业。

本发明是为解决上述那样的课题做出的发明，以得到一种能够同时改善变换器单元的组装性以及改善变换器单元的冷却性能的机电一体型马达装置为目的。

用于解决课题的手段

有关本发明的一种机电一体型马达装置，具备筒状的基座框架、马达单元、变换器单元以及多个散热片，基座框架具有马达单元收纳部和变换器单元收纳部，马达单元被收纳在马达单元收纳部，变换器单元具有多个控制基板和被设置在控制基板的多个电源模块，变换器单元被收纳在变换器单元收纳部，多个散热片冷却电源模块，在变换器单元收纳部在周向相互空开间隔地设有多个开口，在相互相邻的开口之间形成有肋部，散热片以覆盖开口的方式被安装在基座框架，电源模块以及控制基板被配置在散热片的内侧。

发明的效果

本发明的机电一体型马达装置，因为在变换器单元收纳部在周向相互空开间隔地设置多个开口，在相互相邻的开口之间形成肋部，散热片被安装在基座框架而将开口覆盖，电源模块以及控制基板被配置在散热片的内侧，所以，能够同时改善变换器单元的组装性以及改善变换器单元的冷却性能。

附图说明

图1是表示基于本发明的实施方式1的机电一体型马达装置的分解立体图。

图2是以负荷相反侧为上表示图1的框架单元的分解立体图。

图3是以负荷侧为上表示图1的框架单元的分解立体图。

图4是表示图1的马达单元以及结线板单元的分解立体图。

图5是表示将结线板单元装在图5的定子单元的状态的立体图。

图6是表示图1的机电一体型马达装置的组装方法的流程图。

图7是表示基于本发明的实施方式2的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。

图8是表示基于本发明的实施方式3的机电一体型马达装置的分解立体图。

图9是图8的机电一体型马达装置的概略的剖视图。

图10是表示基于本发明的实施方式4的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。

图11是表示基于本发明的实施方式5的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。

图12是表示基于本发明的实施方式6的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。

图13是表示基于本发明的实施方式7的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1.

图1是表示基于本发明的实施方式1的机电一体型马达装置的分解立体图，实施方式1的机电一体型马达装置是将二组三相马达和驱动它的变换器装置组合的机电一体型马达装置。

在图1中，机电一体型马达装置具有框架单元110、被收纳在框架单元110内的变换器单元120以及马达单元130、在框架单元110内被配置在变换器单元120与马达单元130之间的圆板状的结线板单元140。

框架单元110具有筒状的基座框架10、在周向相互空开间隔被安装在基座框架10的外周面的多个(这里为6片)散热片11、作为负荷侧的盖的端板2和作为负荷相反侧的盖的前板3。

变换器单元120被配置在马达单元130的输出轴63的负荷相反侧。另外，变换器单元120将从外部的直流电源供给的直流电力转换为交流电力，向马达单元130供给。结线板单元140在与框架单元110的内周面之间无间隙地被嵌合在框架单元110内。

图2是以负荷相反侧为上表示图1的框架单元110的分解立体图，图3是以负荷侧为上表示图1的框架单元110的分解立体图。基座框架10具有收纳马达单元130的马达单元收纳部17和收纳变换器单元120的变换器单元收纳部16。框架单元110内的空间被结线板单元140分隔为马达单元收纳部17和变换器单元收纳部16。

在基座框架10的变换器单元收纳部16，在周向相互空开等间隔地设置多个开口(孔)14。变换器单元收纳部16的外周面成为大致六边形，在六边形的各面设置开口14。实施方式1的开口14是相同大小的四边形(长方形)。

在相互相邻的开口14之间形成与基座框架10的轴向平行的肋部29。散热片11被安装在基座框架10而将开口14覆盖。各开口14的周缘部做成平坦。而且，在各开口14的周缘部设置用于安装散热片11的多个螺纹孔18。

变换器单元120具有由单相(1芯柱)的量的电源模块30及控制单相的电源模块30的控制基板31构成的6组模块单元121、电容器等多个电气零件(未图示出)。

各散热片11具有圆弧状的散热面12和被平坦地加工的电源模块安装面13。另外，散热片11的每一个在径向外侧具有多个散热翅片24。即，在散热面12沿周向设置多个槽，据此，形成散热翅片24。另外，在各散热片11设置与螺纹孔18对应的多个螺钉插入孔23。各散热片11由多个螺钉紧固并固定在基座框架10，使散热面12朝向径向外侧。

再有，散热片11在基座框架10的周向相互空开等间隔被配置。在各散热片11的电源模块安装面13经热传导性好的凝胶(例：散热硅酮凝胶)紧贴并固定着1个电源模块30。据此，散热片11冷却电源模块30。

控制基板31与电源模块30一起被安装在散热片11。即，电源模块30以及控制基板31被配置在散热片11的内侧。像这样，通过安装与各散热片11对应的电源模块30和控制基板31而成的散热片组装体被嵌合在各开口14。

从变换器单元收纳部16的中心看开口14时的电源模块30以及控制基板31的面积比开口14的面积小。另外，就与基座框架10的轴向呈直角的截面而言，肋部29的截面积的总和比马达单元收纳部17的截面积小。

马达单元收纳部17的外周面的截面形状为圆形。另外，为将马达驱动时产生的热有效地向外部散热，在马达单元收纳部17的外周面沿周向设置多个槽，据此，形成多个散热翅片21。

另外，虽然在像图2的冷却流路90那样，在周向设置冷却流路的情况下，沿周向设置散热翅片21、24，但是，在冷却流路为轴向的情况下，沿轴向设置散热翅片21、24。

在基座框架10的负荷相反侧的端面27设置多个螺纹孔28。在前板3设置与螺纹孔28对应的多个螺钉插入孔6。前板3由多个螺钉紧固并固定在基座框架10。

另外，在前板3设置用于使向电源模块30供给电力的DC线和向控制基板31输送电气信号的信号线穿过的切口4。

在基座框架10的负荷侧端面25设置多个螺纹孔26。在端板2设置与螺纹孔26对应的多个螺钉插入孔7。端板2由多个螺钉紧固并固定在基座框架10。

另外，在端板2设置用于使输出轴63穿过的轴插入孔8。负荷侧轴承(未图示出)被嵌合在轴插入孔8。

另外，希望框架单元110由铝等良热传导材料制作，能够提高冷却效果。另外，通过使散热片11的材料为热传导性特别优异的材料(例如铜)，能够提高电源模块30的冷却性能。

图4是表示图1的马达单元130以及结线板单元140的分解立体图。马达单元130具有圆筒状的定子单元50和被插入定子单元50内的转子单元60。

定子单元50具有定子芯51和绕组53。马达单元收纳部17的内周面的截面形状为圆形，定子芯51被嵌合并固定在马达单元收纳部17的内侧。

定子芯51具有环状的轭铁部56和从轭铁部56向径向内侧突出的12个齿部52。绕组53从定子芯51的内侧被安装在齿部52。另外，绕组53的端部向负荷相反侧引出。

转子单元60具有转子芯61和20个永久磁铁65。在转子芯61沿周向设置20个磁铁插入孔66。永久磁铁65按磁极为N→N→S→S这样每2极交替地被朝向径向外侧被插入磁铁插入孔66。

被安装在转子单元60的内径的输出轴63由上述负荷侧轴承和被结线板单元140支撑的负荷相反侧轴承(未图示出)旋转自由地进行支撑。

图5是表示将结线板单元140安装在图4的定子单元50的状态的立体图。在结线板单元140中，绕组53的端部按每相结线，构成用于与电源模块30的输出端子连接的多个连接端子55。

接着，使用图6的流程图，对实施方式1的机电一体型马达装置的组装方法进行说明。在图6的方法中，首先，将绕组53安装在定子芯51(步骤S1)。而且，将结线板单元140安装在定子单元50，在结线板单元140将来自各相的绕组53的引出线54结线(步骤S2)。

此后，将定子单元50以及结线板单元140压入或热套在基座框架10的马达单元收纳部17，进行固定(步骤S3)。接着，将转子单元60插入定子单元50(步骤S4)。此时，将输出轴63插入负荷相反侧轴承。

接着，将端板2固定在基座框架10，盖住基座框架10的负荷侧(步骤S5)。此时，将输出轴63插入负荷侧轴承。据此，完成马达单元130以及结线板单元140向基座框架10的安装。

接着，将控制基板31安装在电源模块30，且对与电源模块30连接的控制线(未图示出)进行布线，组装模块单元121。而且，在基座框架10的外部，将模块单元121安装在散热片11(步骤S6)。此时，使电源模块30的散热面紧贴散热片11。

接着，将安装有模块单元121的散热片11，即散热片组装体安装在基座框架10的变换器单元收纳部16的外壁面(步骤S7)。

此后，将电源模块30的输出端子和结线板单元140的6相的量的连接端子55结线(步骤S8)。而且，进行变换器单元120的电气零件之间的电连接。最后，将前板3固定在基座框架10的负荷相反侧端部(步骤S9)。据此，完成全部的组装作业。

在上述那样的机电一体型马达装置中，因为在变换器单元收纳部16在周向相互空开间隔地设置开口14，在相互相邻的开口14之间形成肋部29，散热片11被安装在基座框架10而将开口14覆盖，电源模块30以及控制基板31被配置在散热片11的内侧，所以，能够同时改善变换器单元120的组装性以及改善变换器单元120的冷却性能。

具体地说，由于框架单元110被分为设置有开口14的基座框架10和散热片11，所以，可将电源模块30以及控制基板31在基座框架10外部安装在散热片11。以往，需要从基座框架10的径向内侧安装模块单元121，但是，在实施方式1中，成为即使从基座框架10的径向外侧安装散热片11也会像以往那样在框架内壁面配置模块单元121的构造，模块单元121的安装性得到改善。

另外，由于变换器单元收纳部16由骨状的肋部29构成，所以，能够使变换器单元收纳部16的热阻比马达单元收纳部17大。据此，马达驱动时产生的热难以向变换器单元120传递，变换器单元120的冷却性能得到改善。

因为就与基座框架10的轴向呈直角的截面而言，肋部29的截面积总和比马达单元收纳部17的截面积小，所以，能够更可靠地使变换器单元收纳部16的热阻比马达单元收纳部17大。再有，通过在基座框架10和散热片11之间设置垫片不使之紧贴，或经由热传导率比较低的塑料或环氧树脂等物质固定，变换器单元120的冷却性能得到改善。

另外还有，因为从变换器单元收纳部16的中心看开口14时的电源模块30以及控制基板31的面积比开口14的面积小，所以，控制基板31也在基座框架10的外侧安装在散热片11，可从基座框架10的外侧装配，能够进一步改善组装性。另外，没有大型化，能够将散热片11和基座框架10分离。

另外，由于能够将控制基板31配置在尽量靠近电源模块30的部位，所以，不存在由于从控制基板31连接到电源模块30的信号线的寄生电容而使得电源模块30的开关动作延迟的情况。

再有，通过在变换器单元收纳部16设置开口14，能够使电源模块30的输出端子离开基座框架10，能够降低在基座框架10产生的涡电流损失。

另外还有，没有必要将模块单元121埋入散热片11，能够将散热片11形成得比较薄，能够使框架单元110内部的有效体积增加。

另外，由于变换器单元120被配置在马达单元130的轴向，所以，容易进行来自马达单元130的引出线54向变换器单元120的布线。

再有，由于变换器单元收纳部16和马达单元收纳部成为一体，形成基座框架10，所以，不需要用于将变换器单元收纳部16和马达单元收纳部结合的部件，可进一步小型化。

另外还有，由于变换器单元收纳部16和马达单元收纳部成为一体，形成基座框架10，所以，作为驱动装置整体的刚性变高。

另外，散热片11的数量并不限于图1所示的6片，只要是2个以上的多个即可。开口14的数量与散热片11的数量相等。

实施方式2.

接着，图7是表示基于本发明的实施方式2的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。在实施方式2中，在各散热片11的周缘部设置法兰部15，法兰部15被螺钉拧紧在变换器单元收纳部16的内壁面。在组装中，在基座框架10的外部，将模块单元121安装在散热片11，将散热片11从基座框架10的负荷相反侧插入，将法兰部15固定在开口14的周围的基座框架10内壁面。其它的结构以及组装方法与实施方式1相同。

也可以像这样将散热片11固定在基座框架10的内壁面，能够得到与实施方式1同样的效果。

实施方式3.

接着，图8是表示基于本发明的实施方式3的机电一体型马达装置的分解立体图，图9是图8的机电一体型马达装置的概略的剖视图，在图9中省略了变换器单元收纳部16内的结构等。在实施方式3中，由基座框架10以及6个散热片11构成内框架112。筒状的外框架113嵌合在内框架112的径向外侧。据此，在内框架112和外框架113之间形成冷却液流路70。液冷框架111由内框架112以及外框架113构成。

在外框架113的负荷相反侧端部113b安装用于供给冷却液的入口侧管接头5a和用于排出的出口侧管接头5b。由入口侧管接头5a供给的冷却液在冷却液流路70内在周向循环，从出口侧管接头5b被排出。

在内框架112的负荷侧端部112a和外框架113的负荷侧端部113a之间以及内框架112的负荷相反侧端部112b和外框架113的负荷相反侧端部113b之间分别设置密封构造(水密构造)。

具体地说，内框架112的负荷侧端部112a成为向径向外侧延长的构造。另外，在内框架112的负荷侧端部112a设置圆环状的槽，圆环状的密封部件72a被嵌入该槽内。外框架113的负荷侧的端面抵碰在密封部件72a上。

在内框架112的负荷侧端部112a设置多个螺钉插入孔73a。螺钉插入孔73a与密封部件72a相比被配置在径向外侧。在外框架113的负荷侧端部113a设置与螺钉插入孔73a对应的多个螺纹孔74a。

在内框架112的负荷相反侧端部112b设置圆环状的槽，圆环状的密封部件72b被嵌入该槽内。外框架113的负荷相反侧端部113b向径向内侧延长而将密封部件72b覆盖，抵碰在密封部件72b。

在内框架112的负荷相反侧端部112b设置多个螺纹孔73b。螺纹孔73b与密封部件72b相比被配置在径向内侧。在外框架113的负荷相反侧端部113b设置与螺纹孔73b对应的多个螺钉插入孔74b。

外框架113的负荷侧端部113a的与密封部件72a接触的面被形成为平坦，以便向密封部件72a均匀地施加压力。外框架113的负荷相反侧端部113b的与密封部件72b接触的面被形成为平坦，以便向密封部件72b均匀地施加压力。

另外，也可以将内框架112以及外框架113之间的负荷侧的密封构造和负荷相反侧的密封构造置换。

端板2的螺钉插入孔7与螺钉插入孔73a对应地配置。而且，端板2与内框架112一起被螺钉拧紧并固定在外框架113。

前板3的螺钉插入孔6与螺钉插入孔74b对应地配置。而且，前板3与外框架113一起被螺钉拧紧并固定在内框架112。

在基座框架10的各开口14的周围设置大致四边形的槽，密封部件80被嵌入该槽内。密封部件80夹设在各散热片11和基座框架10之间。散热片11的电源模块安装面13平坦，被形成为将密封部件80覆盖。

用于将散热片11固定在基座框架10的螺纹孔18(图2)被配置在密封部件80的外侧。另外，螺纹孔18被形成为没有将基座框架10贯通。其它的结构以及组装方法与实施方式1相同。

在这样的机电一体型马达装置中，因为外框架113被嵌合在内框架112的径向外侧，密封部件80夹设在各散热片11和基座框架10之间，所以，能够防止液体向基座框架10内泄漏，且在内框架112和外框架113之间形成冷却液流路70。再有，由于基座框架10和散热片11经密封部件80接触，所以，妨碍从马达单元130传递到基座框架10的热向被安装在散热片11的电源模块30传递，因此，变换器单元120的冷却性能提高。

而且，使用泵等，使热传导率高的流体(例如水)流入冷却液流路70内，据此，能够提高马达单元130以及变换器单元120的冷却性能。据此，能够使变换器单元120的最大输出密度以及扭矩密度增大。

另外，由于在内框架112的负荷侧端部112a和外框架113的负荷侧端部113a之间以及内框架112的负荷相反侧端部112b和外框架113的负荷相反侧端部113b之间分别设置密封构造，所以，能够防止液体泄漏。

再有，由于螺纹孔18被形成为没有将基座框架10贯通，所以，也不存在产生液体在螺纹孔18穿过从冷却液流路70向基座框架10内泄漏的情况。

另外，由于变换器单元120被配置在马达单元130的轴向，所以，容易将来自马达单元130的引出线54向变换器单元120布线。

再有，由于能够以相同的液路70冷却马达单元130以及变换器单元120，所以，没有必要构成多个冷却流路地进行布管，布管性优异，流路的压力损失也降低。

再有，因为变换器单元收纳部16和马达单元收纳部成为一体，形成基座框架10，所以，不需要将变换器单元收纳部16和马达单元收纳部结合的部件，可进一步小型化。

另外还有，由于变换器单元收纳部16和马达单元收纳部成为一体，形成基座框架10，所以，不需要将变换器单元收纳部16和马达单元收纳部做成密封构造的部件，能够削减零件数量，能够提高水密性。

另外，由于变换器单元收纳部16和马达单元收纳部成为一体，形成基座框架10，所以，作为驱动装置整体的刚性变高。

实施方式4.

接着，图10是表示基于本发明的实施方式4的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。实施方式4是将实施方式3和实施方式2组合的实施方式。即，在散热片11的法兰部15形成槽，密封部件84被嵌入该槽内。

法兰部15被螺钉拧紧在变换器单元收纳部16的内壁面。密封部件84夹设在法兰部15和基座框架10的内壁面之间。另外，密封部件84被配置在螺钉插入孔23的外侧。其它的结构以及组装方法与实施方式3相同。

这样，也可以由基座框架10的内壁面确保水密，能够得到与实施方式3相同的效果。

实施方式5.

接着，图11是表示基于本发明的实施方式5的机电一体型马达装置的主要部分的立体图。在实施方式5中，在基座框架10的马达单元收纳部17具有2个开口14，2片散热片11被装配成将开口14覆盖。在各散热片11，在周向等间隔地安装3个单相(1芯柱)的量的电源模块30。

另外，在各散热片11安装用于驱动三相的量的电源模块30的控制基板(未图示出)。各控制基板由信号线(未图示出)与电源模块30结线，构成三相变换器装置。其它的结构以及组装方法与实施方式1、2、3或4相同。

这样，通过在1个散热片11安装2个以上的电源模块30，即使是电源模块30的数量多的变换器单元120，也能够削减散热片11的数量。即，即使在使用多组多相马达的情况下，也没有必要准备数量与电源模块30相同的散热片11，能够削减零件数量，组装性也得到改善。

另外，因为在变换器单元120为N相驱动变换器装置(N为2以上的整数)时，通过在各散热片11安装N相的量的电源模块30，在使用多组绕组构造的马达单元130的情况下，可在基座框架10的外部进行各组电源模块30和控制基板的DC线以及控制信号线的结线，所以，组装性进一步得到改善。另外，可使各组电源模块30的控制基板为1个。再有，与实施方式3、4同样，通过设置密封构造，还可进行液冷。

再有，由于变换器单元收纳部16和马达单元收纳部成为一体，形成基座框架10，所以，不需要将变换器单元收纳部16和马达单元收纳部做成密封构造的部件，能够削减零件数量，能够提高水密性。

实施方式6.

接着，图12是表示基于本发明的实施方式6的机电一体型马达装置的主要部分的立体图，图中的箭头表示冷却液流动的方向。在实施方式6中，与冷却液流路70的始端的散热片11a中的散热面12的面积相比，终端的散热片11f中的散热面12的面积被形成得大。

具体地说，从始端去向终端，散热面12的面积在周向逐渐变大。即，与冷却液流路70的始端侧的散热片11中的周向宽度相比，终端侧的散热片11中的周向宽度大。据此，与冷却液流路70(图9)的始端侧的散热片11中的与冷却液接触的面积相比，终端侧的散热片11中的与冷却液接触的面积大。其它的结构以及组装方法与实施方式3或4相同。

在这样的机电一体型马达装置中，即使在冷却液流路70的终端，冷却液的温度比始端高，由冷却液流路70的终端部的散热片11产生的冷却性能也没有下降，能够均匀地确保被配置在周向的电源模块30的冷却性能。

实施方式7.

接着，图13是表示基于本发明的实施方式7的机电一体型马达装置的主要部分的立体图，图中的箭头表示冷却液流动的方向。在实施方式7中，与冷却液流路70的始端侧的散热片11a中的散热翅片24的数量相比，终端侧的散热片11f中的散热翅片24的数量多。

具体地说，冷却液流路70的始端的散热片11a的散热翅片24的数量为6根，冷却液流路70的终端的散热片11f的散热翅片24的数量为9根。据此，与冷却液流路70(图9)的始端侧的散热片11中的与冷却液接触的面积相比，终端侧的散热片11中的与冷却液接触的面积大。其它的结构以及组装方法与实施方式3或4相同。

根据这样的结构，也能够均匀地确保被配置在周向的电源模块30的冷却性能。

符号说明

10：基座框架；11：散热片；14：开口；16：变换器单元收纳部；17：马达单元收纳部；29：肋部；30：电源模块；31：控制基板；70：冷却液流路；80、84：密封部件；112：内框架；113：外框架；120：变换器单元；130：马达单元。