(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、前記回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、
前記電力変換回路が有する制御基板とパワーモジュールを収納し、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されており、前記ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記ケースに形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記ヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項２】
前記ケースには、前記平滑コンデンサの周囲を囲む樹脂製の堰堤が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項３】
前記ヒートシンクが有する収納部は、底面に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項４】
前記収納部の底面は、傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項５】
前記ヒートシンクが有する収納部は、側面に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項６】
前記貫通孔は、フィルタで塞がれていることを特徴とする請求項３または５に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項７】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、前記回転電機本体のリア側に取り付けられているカバーと、
前記カバーのリア側に固定されていて、前記カバーが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているヒートシンクと、
前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定され、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているケースと、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記ケースに形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記カバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項８】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、前記回転電機本体のリア側に取り付け
られているヒートシンクと、
前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定され、前記ヒートシンクが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているケースと、
外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されていて、前記ケースに形成されている開口部を塞ぐモジュール基板と、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記ヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項９】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、前記回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、
前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定され、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が溝部に形成されているケースと、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記ケースの溝部に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記ヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項１０】
前記ケースの溝部は、蓋で塞がれていることを特徴とする請求項９に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１１】
前記蓋には、前記封止樹脂体を貫通する煙突状の構造物が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１２】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、前記回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、
前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定され、前記ヒートシンクが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているケースと、
鍔部と溝部を有し、この溝部には外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記モジュール基板が有する溝部は、前記ケースに形成されている開口部を挿通し、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記ヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項１３】
前記モジュール基板が有する溝部は、蓋で塞がれていることを特徴とする請求項１２に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１４】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
前記回転電機本体のリア側に取り付けられていて第１の開口部を有するヒートシンクと、前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定され、前記ヒートシンクが有する第１の開口部と同じ位置に第２の開口部が形成されているケースと、
鍔部と収納部を有し、この鍔部は前記ケースまたは前記ヒートシンクに接着されているカバーと、
外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成され前記カバーを覆うモジュール基板と、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記カバーが有する収納部は、前記第１の開口部と前記第２の開口部を挿通し、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記カバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項１５】
前記モジュール基板には、前記封止樹脂体を貫通する煙突状の構造物が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１６】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
前記回転電機本体のリア側に取り付けられていて第１の開口部を有するヒートシンクと、前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定され、前記ヒートシンクが有する第１の開口部と同じ位置に第２の開口部が形成されているケースと、
鍔部と収納部を有し、この鍔部は前記ケースまたは前記ヒートシンクに固定されているカバーと、
鍔部と溝部を有し、この鍔部は前記カバーの有する鍔部に固定されていて、しかも前記溝部には外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記カバーが有する収納部は、前記第１の開口部と前記第２の開口部を挿通し、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記カバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項１７】
前記モジュール基板が有する溝部は、蓋で塞がれていることを特徴とする請求項１６に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１８】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、前記回転電機本体のリア側に取り付けられているカバーと、
前記カバーのリア側に取り付けられていて、前記カバーが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているヒートシンクと、
前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、
前記ケースのフロント側に固定されていて、しかも外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記カバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項１９】
回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線と前記固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、前記回転電機本体のリア側に取り付けられているカバーと、
前記カバーのリア側に取り付けられていて、前記カバーが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているヒートシンクと、
前記制御基板と前記パワーモジュールを収納し、前記ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、
鍔部と溝部を有し、この鍔部は前記ケースのフロント側に固定されていて、しかも前記溝部には外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、
前記ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、
前記電力変換回路が有する平滑コンデンサは、前記モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかも前記カバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関わり、特に、回転電機本体と制御装置が一体化している制御装置一体型回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御装置一体型回転電機は、回転電機本体とこの回転電機本体を制御するための制御装置とが一体化されており、車両などに搭載されてきた（例えば特許文献１を参照）。制御装置一体型回転電機の制御装置は、直流電力を交流電力にまたは交流電力を直流電力に変換するパワー回路部と、パワー回路部を構成するスイッチング素子が動作する時に生じるリップル電流を吸収するための平滑コンデンサと、回転電機本体の界磁巻線に界磁電流を供給する界磁回路部と、パワー回路部および界磁回路部を制御する制御回路部とを備えている。これらのパワー回路部、平滑コンデンサ、界磁回路部および制御回路部は、ヒートシンクとケース等から構成される空間に収納されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１８８８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
制御装置一体型回転電機は、エンジンルーム内に設置されて使用されることが多い。制御装置には湿度や振動に対する耐久性が要求されているため、ヒートシンクとケースとで構成される空間に樹脂を注入して制御装置の内部を封止している。パワー回路部、界磁回路部および制御回路部への水の浸入が防止されることで、制御装置の湿度に対する信頼性が向上する。さらに、各回路部を構成する部品の周囲が樹脂で固定されることで、振動に対する寿命も改善できる。
【０００５】
各回路部を樹脂で固定する場合、平滑コンデンサの周囲も同時に樹脂で封止されている。平滑コンデンサは、使用中に内部の電解性物質からガスを発生する。発生したガスによって内圧が増加すると、やがて平滑コンデンサは破壊に至る。このように、平滑コンデンサの周囲も樹脂で封止されていると、平滑コンデンサの内部で発生したガスを外部に排出できないので、制御装置の使用寿命が逆に短くなる。そこで制御装置には、発生したガスを外部に排出できる構造であることが要求されている。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御装置一体型回転電機において、パワーモジュールと制御基板と平滑コンデンサを内蔵した制御装置（電力変換回路）を樹脂で封止する際、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されることを防ぐことを目的にしている。同時に、制御装置一体型回転電機の湿度や振動に対する信頼性を向上させることも目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、電力変換回路が有する制御基板とパワーモジュールを収納し、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されており、ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、ケースに形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による制御装置一体型回転電機は、回転電機本体と、電力変換回路と、ヒートシンクと、ケースと、封止樹脂体を備えている。回転電機本体は、回転子巻線と固定子巻線を有する。電力変換回路は、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する。ヒートシンクは、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられている。ケースは、電力変換回路が有する制御基板とパワーモジュールを収納し、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されており、ヒートシンクのリア側に固定されている。封止樹脂体は、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する。電力変換回路が有する平滑コンデンサは、ケースに形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもヒートシンクが有する収納部に収納されている。ヒートシンクの収納部は、制御基板を有する電力変換回路を樹脂で封止する際に、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されることを防いでいるため、平滑コンデンサの周囲は封止されない。その結果、制御装置一体型回転電機は、湿度や振動に対する信頼性が改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態に係る制御装置一体型回転電機の構成を説明するための断面図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る電力変換回路の構成を示す電気回路図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る制御装置の外観を示す上面図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る制御装置の内部構造を示す上面図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す図で、ケースに平滑コンデンサが接続された状態を示す上面図である。
【図６】この発明の実施の形態１を示す図で、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１を示す図で、ケースに封止剤が塗布されている状態を示す上面図である。
【図８】この発明の実施の形態１を示す図で、封止剤の堰堤が形成されている状態を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１を示す図で、収納部の底面に貫通孔が形成されている状態を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１を示す図で、収納部の側面に貫通孔が形成されている状態を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１を示す図で、平滑コンデンサがカバーの収納部に収納されている状態を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２を示す図で、ケースに形成されている開口部を示す上面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２を示す図で、モジュール基板の構成を示す上面図である。
【図１４】この発明の実施の形態２を示す図で、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３を示す図で、ケースに平滑コンデンサが接続されている状態を示す上面図である。
【図１６】この発明の実施の形態３を示す図で、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３を示す図で、制御装置における蓋に貫通孔を設けた封止構造を示す断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態４を示す図で、ケースに形成されている開口部を示す上面図である。
【図１９】この発明の実施の形態４を示す図で、モジュール基板の構成を示す上面図である。
【図２０】この発明の実施の形態４を示す図で、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態５を示す図で、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態５を示す図で、制御装置におけるモジュール基板に貫通孔を設けた封止構造を示す断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態５を示す図で、モジュール基板と蓋を設けた平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態６を示す図で、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態６を示す図で、モジュール基板とカバーを設けた平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る制御装置一体型回転電機について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、制御装置一体型回転電機の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
【００１１】
実施の形態１．
以下、図に従って、本発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機を説明する。実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、エンジンの駆動補助および電力の発電に用いられる交流発電電動機に好適に適用しうる。図１は、車両に搭載される、制御装置一体型回転電機の構成を説明するための断面図を示している。制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２と制御装置３などから構成されている。制御装置一体型回転電機１では、プーリー１３に近い部分がフロント側に該当する。回転電機本体２から制御装置３に向かう方向はリア側と呼ばれている。回転電機本体２は、回転子巻線６と固定子巻線１１を有している。
【００１２】
回転電機本体２の回転子軸４には回転子５が固定されている。回転子５には回転子巻線６が巻装されている。フロントブラケット７には軸受９が取り付けられている。リアブラケット８には軸受１０が取り付けられている。回転子軸４は、軸受９と軸受１０によって回転可能に支持されている。固定子巻線１１は、固定子１２に巻装されている。固定子１２は、フロントブラケット７とリアブラケット８によって挟み込まれて保持されている。プーリー１３は、回転子軸４のフロントブラケット７から突出した先端部に取り付けられている。回転子軸４の回転は、プーリー１３から伝動ベルトを介してエンジンに伝達される。
【００１３】
回転子５の回転状態は、回転位置検出センサ１４によって検出する。回転位置検出センサ１４は、回転子軸４のリアブラケット８から突出した後端部に設置されている。回転電機本体２には、一対のスリップリング１５と、一対のブラシ１７とが取り付けられている。スリップリング１５は、回転子巻線６に電流を供給する。ブラシ１７は、ブラシホルダ１６によって保持されていて、スリップリング１５に摺接する。制御装置３は、固定子巻線１１に電気的に接続されたパワー回路部１８と、回転子巻線６に電気的に接続された界磁回路部１９と、パワー回路部１８と界磁回路部１９を制御する制御回路部２０とを備えている。
【００１４】
パワー回路部１８は、パワーモジュール２３から構成されている。界磁回路部１９は、界磁モジュール２４から構成されている。制御回路部２０は制御基板２５から構成されている。ヒートシンク２１は、安価で熱伝導性が良好なアルミニウム合金などの金属で形成されており、リアブラケット８に固定保持されている。放熱フィン２２は、ヒートシンク２１のリアブラケット側（フロント側）の面に冷却能力を高めるために形成されている。パワーモジュール２３は、ヒートシンク２１の放熱フィン２２が形成された面とは逆の面に搭載されている。パワーモジュール２３は、電源配線２３ａと、制御信号配線２３ｂと、固定子巻線配線２３ｃと、グランド配線２３ｄ（図２参照）を備えている。
【００１５】
ヒートシンク２１のパワーモジュール２３が搭載さている面と同じ面に界磁モジュール２４が１個搭載されている。界磁モジュール２４は、電源配線２４ａと、制御信号配線２４ｂと、ブラシプラス配線２４ｃ１（図２参照）と、ブラシマイナス配線２４ｃ２（図２参照）と、グランド配線２４ｄ（図２参照）とを備えている。パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０は、ケース２６に収納されている。ケース２６は、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）、ＰＢＴ（Poly Butylene Terephthalate）等の熱可塑性樹脂で形成され、天井部と底部の一部が開口した形状となっている。制御装置カバー２８は、制御装置３のリアブラケット８とは反対の面に設置されている。ケース２６の内部にはエポキシ樹脂が注入されている。このエポキシ樹脂からなる封止樹脂体２７は、パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０を封止している。
【００１６】
図２は、制御装置一体型回転電機の概略電気回路図を示す図である。外部のバッテリー５０は、電力変換回路６０に接続されている。電力変換回路６０は、パワーモジュール２３（パワー回路部１８）、界磁モジュール２４（界磁回路部１９）、制御基板２５（制御回路部２０）、平滑コンデンサ２９などから構成されている。パワーモジュール２３は、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を２個内蔵している。６個のパワーモジュール２３によって二組の３相インバータ回路が形成されている。制御基板２５には、基材として電気的特性と機械的特性のよいガラスエポキシ樹脂が用いられる。平滑コンデンサ２９は、パワー回路部１８を構成するスイッチング素子（パワーモジュール２３）が動作する時に生じるリップル電流を吸収する。
【００１７】
界磁モジュール２４は、モールド成形で形成されている。平滑コンデンサ２９は、電源配線（電源配線２３ａ，電源配線２４ａ，電源配線２６ａ，電源配線３６ａ）とグランド配線（グランド配線２３ｄ，グランド配線２４ｄ，グランド配線２６ｃ，グランド配線３６ｃ）の間に設置される。制御基板２５には、パワー回路部１８と界磁回路部１９を制御するための実装部品と、外部機器との間で信号の送受信を行うための外部接続コネクタが実装されている。平滑コンデンサ２９には、表面実装タイプの平滑コンデンサと挿入実装タイプの平滑コンデンサが適用される。電力変換回路６０は、固定子巻線１１と外部の直流電力（バッテリー５０）との間の電力変換を行う。
【００１８】
図３は、制御装置３を、制御装置カバー２８が設置される方向（リア側）から見た上面図である。ケース２６の内部に形成されている封止樹脂体２７は、パワー回路部１８（パワーモジュール２３）、界磁回路部１９（界磁モジュール２４）および制御回路部２０（制御基板２５）を封止している。電源配線２６ａとグランド配線２６ｃはともにケース２６の底面にインサートモールド成形されている。グランド配線２６ｃは、ケース２６をヒートシンク２１に設置した後で、ヒートシンク２１にねじで締結して接続される。制御装置３の領域Ａには、パワー回路部１８を構成するスイッチング素子が動作する時に生じるリップル電流を吸収する平滑コンデンサ２９が配置される。平滑コンデンサ２９には、電解コンデンサや導電性高分子コンデンサが適用される。
【００１９】
図４は、制御装置一体型回転電機の制御装置３を示した図であり、封止樹脂体２７と制御基板２５が取り除かれている。同図は、制御装置を制御装置カバー２８が設置される方向（リア側）から見た上面図であり、制御装置のパワー回路部と界磁回路部が示されている。界磁モジュール２４は、外部のバッテリー５０に電気的に接続するための電源配線２４ａと、プラス側のブラシ１７に通電するためのブラシプラス配線２４ｃ１と、マイナス側のブラシ１７に通電するためのブラシマイナス配線２４ｃ２と、制御回路部の制御基板２５に接続するための制御信号配線２４ｂと、ヒートシンク２１と同電位となるグランド配線２４ｄを備えている。ケース２６は、ネジと接着剤によってヒートシンク２１のリア側に固定されている。
【００２０】
制御装置３にはモールド成形されたパワーモジュール２３が６個搭載されている。各々のパワーモジュール２３は、外部のバッテリー５０に電気的に接続するための電源配線２３ａと、固定子巻線１１に電気的に接続するための固定子巻線配線２３ｃと、制御回路部の制御基板２５に接続するための制御信号配線２３ｂと、ヒートシンク２１と同電位となるグランド配線２３ｄを備えている。平滑コンデンサ２９は、領域Ａに配置されている。銅の配線からなる、電源配線２６ａ、固定子巻線配線２６ｂおよびグランド配線２６ｃは、ケース２６の底面にインサートモールド成形されている。ケース２６の領域Ａには開口部３０が形成されている。
【００２１】
以上のように構成されている本発明の実施の形態による制御装置一体型回転電機１は、エンジンに対する駆動補助としての電動機の機能と、発電のための発電機の機能とを備えている。制御装置一体型回転電機１が、エンジンに対する駆動補助として機能する際には、外部のバッテリー５０からパワー回路部１８に供給された直流電力が、パワー回路部１８のスイッチング素子（パワーモジュール２３）のＯＮ/ＯＦ制御によって３相交流電流に変換されて固定子巻線１１に供給される。
【００２２】
外部のバッテリー５０から供給される直流電力は、界磁回路部１９で調整されて回転子巻線６に供給される。回転子巻線６の周囲には、回転磁界が生じるので、回転子軸４が回転する。回転子軸４の回転は、プーリー１３から伝動ベルト（図示せず）を介してエンジン（図示せず）に伝達される。制御回路部２０（制御基板２５）は、外部機器（図示せず）および回転位置検出センサ１４からの情報に基づいて、パワー回路部１８および界磁回路部１９を制御する。
【００２３】
制御装置一体型回転電機１が、発電機として機能する際には、エンジンの回転力が伝動ベルトおよびプーリー１３を介して回転子軸４に伝達される。これにより、回転子５が回転して固定子巻線１１に３相交流電力が励起される。制御回路部２０はパワー回路部１８のスイッチング素子（パワーモジュール２３）のＯＮ/ＯＦを制御し、固定子巻線１１に励起された３相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は外部のバッテリー５０に供給され、外部のバッテリー５０が充電される。
【００２４】
次に本発明の実施の形態１に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を説明する。図５は、図３および図４に示された領域Ａを、ケース２６をヒートシンク２１の方向（フロント側）から見て拡大して示している。同図は、表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａが、ケース２６に一体成形された金属配線に接続された状態を示している。ケース２６の底面には、ケースと一体成形されている銅の配線からなる電源配線２６ａ（陽極金属配線）とグランド配線２６ｃ（陰極金属配線）が形成されている。図５の電源配線２６ａと図２に示した電源配線２６ａは、同電位となっている。グランド配線２６ｃは、ケース２６をヒートシンク２１に設置した後で、ヒートシンク２１にねじで締結して接続される。
【００２５】
平滑コンデンサ２９は、２本のリード２９ａを有している。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａは、パワーモジュール２３に内蔵されたスイッチング素子が動作する際の、リップル電流を吸収するために接続されており、本実施の形態では４個のコンデンサが並列に搭載されている。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａのリード２９ａは、はんだで電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃに接合されている。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａには、アルミ電解コンデンサや導電性高分子コンデンサや導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ等を用いることができる。
【００２６】
図６は、図５に示した切断線６−６における断面図であり、図５の下側から見た方向の断面を示している。封止樹脂体２７は、ケース２６に収納されている制御基板２５とパワーモジュール２３と界磁モジュール２４を封止している。ヒートシンク２１には、開口部２１оと収納部２１ｘとが形成されている。ヒートシンク２１の収納部２１ｘは、フロント側に向かって膨らんでいて、ケース２６のパワーモジュール２３が搭載される面の反対方向に延在している。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａは、ヒートシンク２１の収納部２１ｘと、ケース２６の底面で形成された空間に収納されている。ケース２６の内部に封止樹脂を注入しても、ヒートシンク２１の開口部２１оがケース２６の底面で塞がれているため、平滑コンデンサ２９が収納されている空間へは封止樹脂が浸入しない。
【００２７】
このように、パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０を樹脂で封止しても、平滑コンデンサ２９の周囲は封止されないため、制御装置３の湿度や振動に対する信頼性を改善することができる。この時、制御装置３の平滑コンデンサ２９に収納部が密閉されていることで結露等が発生する場合は、シリカゲル等の乾燥剤を収納部２１ｘの内部に設置しておいてもよい。また、平滑コンデンサ２９を、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフェン樹脂、アクリル樹脂、電気絶縁ワニス等によって防湿コーティングしておいてもよい。
【００２８】
図７は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図である。同図は、図５と同様に、制御装置３の領域Ａを、ケース２６をヒートシンク２１の方向（フロント側）から見て拡大して示している。ケース２６の底面に、ヒートシンク２１の開口部２１оの周囲を囲うように封止剤３１による堰堤３１ｘを設置している。封止剤３１には、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、シアノアクリレート系等の接着剤やオーリングを用いることができる。
【００２９】
図８は、図６と同じく、図７の下側から見た方向の断面を示している。ケース２６は、樹脂製の封止剤３１でヒートシンク２１に接着される。ケース２６には、平滑コンデンサ２９の周囲を囲む封止剤の堰堤３１ｘが形成されている。ヒートシンク２１の開口部２１оの周囲を囲う堰堤３１ｘにも、ケース２６とヒートシンク２１とを接着する封止剤３１を用いれば、同じ設備で同時に塗布ができる。さらに、部材管理の手間も軽減できるため、生産性が向上する。ケース２６の底面に、ヒートシンク２１の開口部２１оの周囲を囲うように堰堤３１ｘを形成することで、平滑コンデンサ２９を収納した空間への封止樹脂体２７の浸入を、より確実に防止することができる。
【００３０】
図９は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図であり、図６と同様の断面図である。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａが収納部２１ｘに収納されている。本実施の形態ではヒートシンク２１の収納部２１ｘに貫通孔３２を設けている。収納部２１ｘの底面２１ｘ１は傾斜している。接着剤には、大別して室温放置で硬化するタイプと、加熱して硬化させるタイプがある。室温硬化タイプは硬化に時間を要するため、組立ての途中で用いると、次の工程に投入する時間が遅れて生産性が低下する。
【００３１】
一方、熱硬化タイプは短時間で硬化可能である。熱硬化タイプの接着剤を使うと、加熱時に平滑コンデンサ２９が収容されている収納部２１ｘの空気が膨張して外部に排出される。空気は未硬化の堰堤３１ｘを排除して封止剤に貫通孔が形成され、封止樹脂体２７が浸入する可能性が生じる。収納部２１ｘの底面２１ｘ１に貫通孔３２を設けておけば、加熱時に封止剤３１に貫通孔が形成されることを防止でき、生産性の良好な熱硬化タイプの接着剤を封止剤３１に用いることが可能となる。
【００３２】
収納部２１ｘに貫通孔３２を設けることで、ヒートシンク２１の収納部２１ｘへの水の浸入が懸念される。この場合、貫通孔３２は、ヒートシンク２１の収納部２１ｘにおいて、制御装置一体型回転電機を車両に設置した状態で底面となる箇所に設けておく。さらに、貫通孔３２が最も低い位置となるように、貫通孔３２を設けた面に傾斜を設けておけば、平滑コンデンサ２９の収納部に浸入した水が排出されやすい。また、平滑コンデンサ２９を、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフェン樹脂、アクリル樹脂、電気絶縁ワニス等で防湿コーティングしておいてもよい。
【００３３】
図１０は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図であり、図６と同様の断面図である。ヒートシンク２１の収納部２１ｘは、側面２１ｘ２に貫通孔３２が形成されている。ヒートシンク２１の貫通孔３２を、ケース２６の樹脂封止が完了した後の工程においてフィルタ３３で塞いでおけば、水の浸入による平滑コンデンサの故障が防止できる。また、例えば最終工程の後で、室温で硬化するタイプの接着剤で塞ぐこともできる。貫通孔３２を４フッ化エチレンの多孔質膜からなる防水性と通気性を有するフィルタ３３で塞げば、水の浸入の防止と同時に、平滑コンデンサ２９の収納部の結露の防止も可能となる。防水通気性を有するフィルタ３３はケース２６の樹脂封止工程の前に設置しておいてもよく、平滑コンデンサ２９の収納部の外側および内側のどちらに設置してもよい。
【００３４】
図１１は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図であり、図６と同様の断面図である。平滑コンデンサ２９を収納する収納部が、ヒートシンク２１とは別部品のカバー３４で構成されている。カバー３４は、フロント側に向かって膨らんでいる収納部３４ｘを有し、回転電機本体２のリア側に取り付けられている。ヒートシンク２１は、カバー３４のリア側に固定されていて、カバー３４の収納部３４ｘに対応する位置に開口部２１оが形成されている。カバー３４は、樹脂封止の後にヒートシンク２１に、鍔部３４ｚを、取付けることができる。封止樹脂体２７が平滑コンデンサ２９の収納部に漏れていないことを確認することが可能となり、不良品の市場流出を防止できる効果がある。カバー３４の鍔部３４ｚは、ねじや接着剤、あるいはその両方でヒートシンク２１に固定される。カバー３４は、ヒートシンク２１と同様にアルミニウム合金等の金属で形成してもよく、また、ＰＰＳやＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で形成してもよい。
【００３５】
従って、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、電力変換回路が有する制御基板とパワーモジュールを収納し、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されており、ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、ケースに形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする。
【００３６】
本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、平滑コンデンサをヒートシンクの収納部に収納し、収納部の開口部をケースの底面で塞ぐことで、制御基板を有する電力変換回路を樹脂で封止する際に、平滑コンデンサの周囲は封止されず、湿度や振動に対する信頼性が改善できる。また、本発明に係る制御装置一体型回転電機において、収納部の底面は、傾斜していることを特徴とする。また、本発明に係る制御装置一体型回転電機において、ケースには、平滑コンデンサの周囲を囲む樹脂製の堰堤が形成されていることを特徴とする。この本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、平滑コンデンサの収納部への封止樹脂の浸入を、より確実に防ぐことができる。また、制御基板を有する電力変換回路を樹脂で封止する際に、ヒートシンクの開口部から封止剤が漏れる可能性を低減することができる。本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、平滑コンデンサを密閉構造とすることで、平滑コンデンサの耐水性も向上できる。
【００３７】
また、本発明に係る制御装置一体型回転電機は、前記ヒートシンクが有する収納部は、底面に貫通孔が形成されていることを特徴とする。封止剤として例えばシリコーン接着剤が使用できる。一方、ケースをヒートシンクに取付ける際にも接着剤を使用するため、両者の接着剤の塗布と硬化は同時に行うことが生産性上望ましい。上記接着剤は、室温放置で硬化するタイプと加熱して硬化させるタイプがある。室温硬化タイプは硬化に時間を要するため、組立ての途中で用いると、次の工程に投入する時間が遅れて生産性が低下する。一方、熱硬化タイプは短時間で硬化可能である。加熱時には平滑コンデンサの収納部の空気が膨張して外部に排出される。空気は未硬化の封止剤を排除して封止剤に貫通孔が形成され、封止樹脂が浸入する傾向が生じる。収納部に通気孔を設けることで、封止剤の貫通孔の形成が防止でき、生産性を向上できる。
【００３８】
また、本発明に係る制御装置一体型回転電機において、ヒートシンクが有する収納部は、側面に貫通孔が形成されていることを特徴とする。また貫通孔は、フィルタで塞がれていることを特徴とする。この本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、収納部の通気孔からの水の浸入による平滑コンデンサの故障が防止できる。この通気孔を塞ぐのは最終工程の後でも可能であるので、室温放置で硬化する接着剤を問題なく用いることができる。また、撥水フィルタ等を貼り付けると収納部内の結露防止の効果も加わる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているカバーと、カバーのリア側に固定されていて、カバーが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているヒートシンクと、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定され、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているケースと、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、ケースに形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもカバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする。この本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、平滑コンデンサの樹脂封止の後で収納部の部品をヒートシンクに取付けられるため、封止樹脂が平滑コンデンサの収納部に漏れていないことを確認することが可能となり、信頼性が増す。
【００４０】
実施の形態２．
図に従って、本発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機を説明する。本実施の形態も実施の形態１と同様、制御装置一体型回転電機を、車両の駆動補助および電力の発電に用いる交流発電電動機へ適用した例である。制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２と制御装置３とを備えている。図１２は、本実施の形態による制御装置の領域Ａを、ケース２６をヒートシンク２１の方向（フロント側）から見て、拡大して示した図である。ケース２６の領域Ａには、開口部３７が形成されている。ケース２６の開口部３７は、モジュール基板で覆われる。モジュール基板には制御装置３の組立て工程とは別の工程で、複数の平滑コンデンサ２９を接続して、モジュール基板と平滑コンデンサをモジュール化しておく。
【００４１】
図１３は、図１２と同じ方向（フロント側）からコンデンサモジュール３５を見た上面図である。同図において、コンデンサモジュール３５のモジュール基板３６は、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂からなり、銅の電源配線３６ａと銅のグランド配線３６ｃとともに一体成形されている。平滑コンデンサ２９は、パワーモジュール２３に内蔵されたスイッチング素子が動作する際の、リップル電流を吸収するために電力変換回路６０に搭載されている。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａのリード２９ａは電源配線３６ａおよびグランド配線３６ｃと、はんだ（図示せず）で接合されている。平滑コンデンサ２９にはアルミ電解コンデンサ、導電性高分子コンデンサ、導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ等が適用できる。
【００４２】
コンデンサモジュール３５は、開口部３７の位置で、ケース２６に、制御装置カバー２８が設置される方向から搭載されるので、開口部３７はモジュール基板３６によって塞がれる。コンデンサモジュール３５に形成されている電源配線３６ａは、ケース２６の電源配線２６ａと接続される。コンデンサモジュール３５に形成されているグランド配線３６ｃは、ケース２６をヒートシンク２１に設置した後に、ヒートシンク２１にねじで締結して接続される。コンデンサモジュール３５のモジュール基板３６は、ガラスエポキシ樹脂やセラミックスや金属で形成してもよい。
【００４３】
図１４は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示す図であり、図６と同様の断面図である。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａは、ヒートシンク２１のパワーモジュール２３が搭載される面の反対方向に延在させた収納部２１ｘと、ケース２６の底面と、コンデンサモジュール３５のモジュール基板３６とで形成された空間に収納されている。ケース２６の内部に封止樹脂体２７を形成しても、ヒートシンク２１の開口部２１оがケース２６の底面とモジュール基板３６で塞がれているため、平滑コンデンサ２９が収納されている空間へは封止樹脂体２７が浸入しない。
【００４４】
このように、本実施の形態でも、パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０を樹脂で封止しても、平滑コンデンサの周囲は封止されないため、制御装置３の湿度や振動に対する信頼性を改善することができる。さらに、本実施の形態では、制御装置３の組立て工程とは別の工程で、複数の平滑コンデンサ２９をモジュール基板３６に接続してモジュール化している。コンデンサモジュールは複数の平滑コンデンサをケース２６に一括で接続するため、生産性が向上する効果が得られる。さらに、ケース２６への取付け前に、電気検査で不良のコンデンサモジュールを排除できるため、廃却費が低減できる効果もある。
【００４５】
従って、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定され、ヒートシンクが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているケースと、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されていて、ケースに形成されている開口部を塞ぐモジュール基板と、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする。
【００４６】
本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、平滑コンデンサを収納する収納部の開口部をモジュール基板で塞ぐため、電力変換回路と制御基板を樹脂で封止する際に平滑コンデンサの周囲は封止されない。さらに、複数の平滑コンデンサをモジュール基板に接続してモジュール化しておき、ケースと一括で接続することで生産性が向上する。さらに、ケースへの取付け前に電気検査で不良コンデンサモジュールを除外できるため、廃却費が低減できる効果もある。
【００４７】
実施の形態３．
図に従って、本発明の実施の形態３による制御装置一体型回転電機を説明する。本実施の形態も実施の形態１、２と同様、制御装置一体型回転電機を車両の駆動補助および電力の発電に用いる交流発電電動機へ適用した例である。制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２と制御装置３とを備えている。図１５は、本実施の形態による領域Ａを、ケース２６を制御装置カバー２８の方向（リア側）から見て、拡大して示した図である。製造上の都合でケース２６の底面の電源配線２６ａとグランド配線２６ｃの周辺には開口部３９が形成されている（同図には蓋３８は示されていない）。
【００４８】
銅で形成された電源配線２６ａとグランド配線２６ｃとをケース２６の底面にインサートモールド成形し、グランド配線２６ｃはケース２６をヒートシンク２１に設置した後に、ヒートシンク２１にねじで締結して接続される。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂは、パワーモジュール２３に内蔵されたスイッチング素子が動作する際の、リップル電流を吸収するため、４個並列で接続されている。平滑コンデンサ２９のリード２９ａと、電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃとは溶接で接続されている。平滑コンデンサ２９にはアルミ電解コンデンサや導電性高分子コンデンサや導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ等を用いることができる。
【００４９】
図１６は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示す図である。同図は、図１５の切断線１６−１６に沿った制御装置３の断面図であり、同図の左側から見た方向の断面を示している。ケース２６の溝部２６ｙには、外部のバッテリー５０に接続する電源配線２６ａとグランド配線２６ｃが形成されている。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂは、ヒートシンク２１のパワーモジュール２３が搭載される面の反対方向に延在させた収納部２１ｘと、ケース２６の底面（溝部２６ｙ）と、蓋３８とで形成された空間に収納されている。ケース２６の内部に封止樹脂体２７を形成しても、ヒートシンク２１の開口部２１оがケース２６の底面および蓋３８で塞がれているため、平滑コンデンサ２９が収納されている空間へは封止樹脂体２７が浸入しない。
【００５０】
このように、パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０を樹脂で封止しても、平滑コンデンサ２９の周囲は封止されないため、制御装置３の湿度や振動に対する信頼性が改善することができる。実施の形態１，２では表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａを使用したのに対し、本実施の形態では挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂを使用している。挿入実装タイプを使用する場合、ケース２６に平滑コンデンサの接続用の電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃを一体成形する際、製造上の都合でケース２６の底面では電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃの周辺に開口部３９が形成される。
【００５１】
そこで、平滑コンデンサ２９が収納されている空間への封止樹脂体２７の浸入を防ぐために、ＰＰＳやＰＢＴ等の熱可塑性樹脂、アルミニウム合金等の金属、あるいはセラミックス等で形成した蓋３８の追加設置が必要となる。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂを使用すると、表面実装タイプを使用する場合に比べて実装面積が縮小でき、制御装置３を小型化できる効果がある。なお、開口部３９の面積が小さい場合は、蓋３８を使用せずに、封止材で開口部３９を塞ぐこともできる。
【００５２】
図１７は本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図であり、図１６と同様の断面図である。実施の形態１の図９に示した形態では、ヒートシンク２１の収納部２１ｘに貫通孔３２を設けた。本実施の形態では、蓋３８に封止樹脂体２７を貫通する煙突状の構造物４０を形成し、その先端を封止樹脂体２７の表面から、制御装置カバー２８の方向へ突出させている。本実施の形態でも、封止剤３１を熱硬化させる場合に、平滑コンデンサ２９の収納部で膨張した空気を通気孔４１から排気できるため、実施の形態１の図９示した形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
従って、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定され、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が溝部に形成されているケースと、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、ケースの溝部に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする。
【００５４】
また、本発明に係る制御装置一体型回転電機において、蓋には、封止樹脂体を貫通する煙突状の構造物が形成されていることを特徴とする。本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、表面実装タイプの平滑コンデンサの代わりに、ここでは挿入実装タイプの平滑コンデンサを用いている。このタイプでは、ケースに平滑コンデンサ接続用の電極を一体成形する際、ケースの底面には電極周辺に開口部を形成しなければならない。平滑コンデンサの収納部を塞ぐには蓋を追加している。その結果、平滑コンデンサの実装面積が縮小でき、制御装置を小型化できる効果がある。
【００５５】
実施の形態４．
図に従って、本発明の実施の形態４による制御装置一体型回転電機を説明する。本形態も実施の形態１〜３と同様、制御装置一体型回転電機を車両の駆動補助および電力の発電に用いる交流発電電動機へ適用した例である。制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２と制御装置３とを備えている。図１８は、本実施の形態による領域Ａを、ケース２６を制御装置カバー２８の方向（リア側）から見て、拡大して示した図である。ケース２６の領域Ａには、開口部３７が形成されている。開口部３７には、本実施の形態に係るコンデンサモジュールが接着固定される。
【００５６】
図１９は、リア側からコンデンサモジュール３５を見た上面図である。同図において、コンデンサモジュール３５のモジュール基板３６は、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂からなり、銅の電源配線３６ａと銅のグランド配線３６ｃとともに一体成形されている。平滑コンデンサ２９は挿入実装タイプのものを採用している。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂのリード２９ａと、電源配線３６ａおよびグランド配線３６ｃとは溶接で接続されている。コンデンサモジュール３５は、開口部３７の位置で、ケース２６に、制御装置カバー２８が設置される方向（リア側）から搭載される。
【００５７】
コンデンサモジュールの電源配線３６ａは、ケース２６の電源配線２６ａと接続される。グランド配線３６ｃは、ケース２６をヒートシンク２１に設置した後に、ヒートシンク２１にねじで締結して接続される。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂとして、アルミ電解コンデンサや導電性高分子コンデンサや導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ等を用いることができる。コンデンサモジュール３５のモジュール基板３６には、ガラスエポキシ樹脂やセラミックスや金属を用いることもできる。
【００５８】
図２０は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示す図であり、図１６と同様の断面図である。モジュール基板３６は、鍔部３６ｚと溝部３６ｙを有する。溝部３６ｙには、電源配線３６ａおよびグランド配線３６ｃが形成されている。蓋３８は、モジュール基板３６が有する鍔部３６ｚに固定されている。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂは、ヒートシンク２１のパワーモジュール２３が搭載される面の反対方向に延在させた収納部２１ｘと、ケース２６の底面と、コンデンサモジュール３５のモジュール基板３６と、蓋３８で形成された空間に収納されている。ケース２６の内部に封止樹脂体２７を形成しても、ヒートシンク２１の開口部２１оがケース２６の底面とモジュール基板３６と蓋３８で塞がれているため、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂが収納されている空間へは封止樹脂体２７が浸入しない。なお、開口部３９の面積が小さい場合は、蓋３８を使用せずに、封止材で開口部３９を塞ぐこともできる。
【００５９】
このように、本実施の形態でも、パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０を樹脂で封止しても、平滑コンデンサの周囲は封止されないため、制御装置の湿度や振動に対する信頼性を改善することができる。さらに、本実施の形態では、複数の平滑コンデンサ２９をモジュール化しているため、制御装置３の生産性を向上し、廃却費を低減できる効果を有する。さらに、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂを使用しているため、実装面積が縮小でき、制御装置３を小型化できる効果も得られる。
【００６０】
従って、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定され、ヒートシンクが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているケースと、鍔部と溝部を有し、この溝部には外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、モジュール基板が有する溝部は、ケースに形成されている開口部を挿通し、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもヒートシンクが有する収納部に収納されていることを特徴とする。本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、挿入タイプの平滑コンデンサを使用し、複数の平滑コンデンサをモジュール化したことで、小型化と生産性の改善の効果を得られる。
【００６１】
実施の形態５．
図に従って、本発明の実施の形態５による制御装置一体型回転電機を説明する。本実施の形態も実施の形態１〜４と同様、制御装置一体型回転電機を車両の駆動補助および電力の発電に用いる交流発電電動機へ適用した例である。制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２と制御装置３とを備えている。図２１は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示す図であり、本実施の形態による領域Ａの断面図である。ヒートシンク２１には、図１１と同様に、開口部２１о（第１の開口部）が形成されている。ケース２６には、図１２と同様に、開口部３７（第２の開口部）が形成されている。開口部２１оと開口部３７は同じ位置に形成されている。モジュール基板３６には、電源配線３６ａおよびグランド配線３６ｃが形成されている。カバー３４は、鍔部３４ｚと収納部３４ｘを有する。鍔部３４ｚはケース２６に接着されている。
【００６２】
モジュール基板３６には、電源配線３６ａおよびグランド配線３６ｃが形成されている。モジュール基板３６は、カバー３４が有する鍔部３４ｚに接着されている。本実施の形態では表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａをモジュール基板３６に接続するとともに、モジュール基板３６にカバー３４を取付けて、カバー付のコンデンサモジュール３５を構成しておく。平滑コンデンサ２９はモジュールの状態で、既にモジュール基板３６とカバー３４で形成された空間（収納部３４ｘ）に収納されている。ケース２６の底面とヒートシンク２１にはカバー３４が貫通する開口部３７と開口部２１оとがあり、それらの開口部はモジュール基板３６とカバー３４で塞がれている。
【００６３】
図２２は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図であり、図２１と同様の断面図である。本実施の形態では、モジュール基板３６の底面に煙突状の構造物４０を形成し、その先端を封止樹脂体２７の表面から、制御装置カバー２８の方向へ突出させている。封止剤３１を熱硬化させる場合に、平滑コンデンサ２９の収納部で膨張した空気を通気孔４１から排気できるため、図１７に示した形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
図２３は、本実施の形態の平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図であり、図２０と同様の断面図である。本実施の形態では、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂを用いて、図２０に示した形態と同様の蓋付きのコンデンサモジュール３５を構成している。平滑コンデンサ２９はモジュールの状態で、既にモジュール基板３６とカバー３４と蓋３８で形成された空間に収納されている。ケース２６の底面とヒートシンク２１にはカバー３４が貫通する開口部３７（第２の開口部）と開口部２１о（第１の開口部）があり、それらの開口部はモジュール基板３６とカバー３４と蓋３８で塞がれている。また、開口部３９の面積が小さい場合は、蓋３８を使用せずに、封止材で開口部３９を塞ぐこともできる。
【００６５】
なお、本実施の形態において、カバー３４は、ＰＰＳやＰＢＴ等の熱可塑性樹脂や、アルミニウム合金等の金属で形成できる。また、モジュール基板３６は、ＰＰＳやＰＢＴ等の熱可塑性樹脂を用いれば、電源配線３６ａ、グランド配線３６ｃと一体成形できる他、ガラスエポキシ樹脂やセラミックスや金属を用いることもできる。さらに、蓋３８は、ＰＰＳやＰＢＴ等の熱可塑性樹脂、アルミニウム合金等の金属、セラミックス等で形成できる。
【００６６】
これら３つの実施の形態では、ケース２６の内部に封止樹脂体２７を形成しても、平滑コンデンサ２９が収納されている空間へは封止樹脂体２７が浸入しないため、制御装置の湿度や振動に対する信頼性を改善することができる。さらに、いずれの実施の形態も、複数の平滑コンデンサ２９をモジュール化しているため、生産性を向上し、廃却費を低減できる効果を有する。なお、図２３の実施の形態は、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂを使用しているため、実装面積が縮小でき、制御装置３を小型化できる効果を得られる。
【００６７】
従って、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、回転電機本体のリア側に取り付けられていて第１の開口部を有するヒートシンクと、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定され、ヒートシンクが有する第１の開口部と同じ位置に第２の開口部が形成されているケースと、鍔部と収納部を有し、この鍔部はケースに接着されているカバーと、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されカバーを覆うモジュール基板と、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、カバーが有する収納部は、第１の開口部と第２の開口部を挿通し、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもカバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする。
また、本発明に係る制御装置一体型回転電機において、モジュール基板には、封止樹脂体を貫通する煙突状の構造物が形成されていることを特徴とする。本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、実施の形態１〜４と同様の効果が得られる。
【００６８】
また、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、回転電機本体のリア側に取り付けられていて第１の開口部を有するヒートシンクと、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定され、ヒートシンクが有する第１の開口部と同じ位置に第２の開口部が形成されているケースと、鍔部と収納部を有し、この鍔部はケースまたはヒートシンクに固定されているカバーと、鍔部と溝部を有し、この鍔部はカバーの有する鍔部に固定されていて、しかも溝部には外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、カバーが有する収納部は、第１の開口部と第２の開口部を挿通し、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもカバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする。本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、実施の形態１〜４と同様の効果が得られる。
【００６９】
実施の形態６．
図に従って、本発明の実施の形態６による制御装置一体型回転電機を説明する。本実施の形態も実施の形態１〜５と同様、制御装置一体型回転電機を車両の駆動補助および電力の発電に用いる交流発電電動機へ適用した例である。制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２と制御装置３とを備えている。図２４は、本実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示す図であり、本実施の形態による領域Ａの断面図である。カバー３４は、フロント側に向かって膨らんでいる収納部３４ｘを有し、回転電機本体２のリア側に取り付けられている。ヒートシンク２１は、カバー３４のリア側に取り付けられていて、カバーが有する収納部３４ｘに対応する位置に開口部２１оが形成されている。ケース２６は、ヒートシンク２１のリア側に固定されている。
【００７０】
モジュール基板３６は、ケース２６に接着されていて、しかもバッテリー５０に接続する電源配線３６ａとグランド配線３６ｃが形成されている。電源配線３６ａは、モジュール基板３６に一体成型されており、ヒートシンク２１の方向に延在させている。表面実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａをモジュール基板３６に接続してコンデンサモジュール３５を構成している。ヒートシンク２１には、開口部２１оが形成されている。開口部２１оを、カバー３４の方向に延在させた電源配線２６ａとグランド配線２６ｃ、およびコンデンサモジュール３５が貫通する。モジュール基板３６は、接着剤４２でケース２６の底面に固定されている。
【００７１】
モジュール基板３６の電源配線３６ａとグランド配線３６ｃは、ヒートシンク２１の方向に延在させたケース２６の電源配線２６ａとグランド配線２６ｃにそれぞれ溶接で接合されている。カバー３４がヒートシンク２１に設置されて、平滑コンデンサ２９が、ケース２６の底面とヒートシンク２１とカバー３４で形成された空間に収納されている。
【００７２】
図２５は本実施の形態の平滑コンデンサ２９の別の実装構造を示す図であり、図２４と同様の断面図である。本実施の形態では、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂを用いてコンデンサモジュール３５を構成している。モジュール基板３６は、鍔部３６ｚと溝部３６ｙを有する。鍔部３６ｚは、ケース２６に接着されていて、しかも溝部３６ｙにはバッテリー５０に接続する電源配線３６ａとグランド配線３６ｃが形成されている。電源配線３６ａは、モジュール基板３６に一体成型されており、ヒートシンク２１の方向に延在させている。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ｂをモジュール基板３６に接続してコンデンサモジュール３５を構成している。ヒートシンク２１には、開口部２１оが形成されている。開口部２１оを、カバー３４の方向に延在させた電源配線２６ａとグランド配線２６ｃ、およびコンデンサモジュール３５が貫通する。モジュール基板３６は、接着剤４２でケース２６の底面に固定されている。
【００７３】
モジュール基板３６の電源配線３６ａとグランド配線３６ｃは、ヒートシンク２１の方向に延在させたケース２６の電源配線２６ａとグランド配線２６ｃにそれぞれ溶接で接合されている。カバー３４がヒートシンク２１に設置されて、平滑コンデンサ２９が、ケース２６の底面とヒートシンク２１とカバー３４で形成された空間に収納されている。
【００７４】
なお、本実施の形態において、モジュール基板３６は、ＰＰＳやＰＢＴ等の熱可塑性樹脂を用いれば電源配線３６ａ、グランド配線３６ｃと一体成形できる他、ガラスエポキシ樹脂やセラミックスや金属を用いることもできる。また、カバー３４は、ＰＰＳやＰＢＴ等の熱可塑性樹脂やアルミニウム合金等の金属で形成でき、ねじ（図示せず）や接着剤（図示せず）、あるいはその両方でヒートシンク２１に固定される。
【００７５】
接着剤として熱硬化タイプを用いる場合は、加熱時にカバー３４の内部の空気が膨張して外部に排出される。空気は未硬化の接着剤を排除して接着部に貫通孔が形成される。使用時には水が浸入して平滑コンデンサ２９の信頼性が低下する可能性が生じるため、平滑コンデンサ２９を、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリオレフェン樹脂、アクリル樹脂、電気絶縁ワニス等で防湿コーティングしておいてもよい。または、あらかじめカバー３４に貫通孔を設け、貫通孔をフッ化エチレンの多孔質膜からなる防水性と通気性を有するフィルタで塞いでおいてもよい。
【００７６】
本実施の形態では、ケース２６に収められたパワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０の樹脂封止が完了した後に、平滑コンデンサ２９を設置することが可能となる。封止樹脂体２７を硬化させる際の加熱による平滑コンデンサ２９の性能劣化、および信頼性の低下を防止することができる。平滑コンデンサ２９の周囲は樹脂で封止されていないため、湿度や振動に対する信頼性を改善することができる。さらに、複数の平滑コンデンサ２９をモジュール化しているため、生産性を向上し、廃却費を低減できる効果を有している。
【００７７】
従って、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているカバーと、カバーのリア側に取り付けられていて、カバーが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているヒートシンクと、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、ケースのフロント側に固定されていて、しかも外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもカバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする。
【００７８】
また、本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているカバーと、カバーのリア側に取り付けられていて、カバーが有する収納部に対応する位置に開口部が形成されているヒートシンク
と、制御基板とパワーモジュールを収納し、ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、バッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されているモジュール基板と、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、モジュール基板に形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもカバーが有する収納部に収納されていることを特徴とする。本実施の形態に係る制御装置一体型回転電機によれば、実施の形態１〜５と同様の効果が得られる。
【００７９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  制御装置一体型回転電機、２  回転電機本体、３  制御装置、４  回転子軸、５  回転子、６  回転子巻線、７  フロントブラケット、８  リアブラケット、９  軸受、１０軸受、１１  固定子巻線、１２  固定子、１３  プーリー、１４  回転位置検出センサ、１５  スリップリング、１６  ブラシホルダ、１７  ブラシ、１８  パワー回路部、１９界磁回路部、２０  制御回路部、２１  ヒートシンク、２２  放熱フィン、２３  パワーモジュール、２３ａ  電源配線、２３ｂ  制御信号配線、２３ｃ  固定子巻線配線、２３ｄグランド配線、２４  界磁モジュール、２４ａ  電源配線、２４ｂ  制御信号配線、２４ｃ１  ブラシプラス配線、２４ｃ２  ブラシマイナス配線、２４ｄ  グランド配線、２５制御基板、２６  ケース、２６ａ  電源配線、２６ｂ  固定子巻線配線、２６ｃ  グランド配線、２７  封止樹脂体、２８  制御装置カバー、２９  平滑コンデンサ、２９ａ  リード、３０  開口部、３１  封止剤、３２  貫通孔、３３  フィルタ、３４  カバー、３５  コンデンサモジュール、３６  モジュール基板、３６ａ  電源配線、３６ｃ  グランド配線、３７  開口部、３８  蓋、３９  開口部、４０  煙突状構造物、４１  通気孔、４２  接着剤、５０  バッテリー、６０  電力変換回路
【要約】
【課題】制御装置一体型回転電機において、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されることを防ぐ。
【解決手段】
制御装置一体型回転電機は、回転子巻線と固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線と固定子巻線に接続され、制御基板とパワーモジュールと平滑コンデンサを有する電力変換回路と、フロント側に向かって膨らんでいる収納部を有し、回転電機本体のリア側に取り付けられているヒートシンクと、電力変換回路が有する制御基板とパワーモジュールを収納し、外部のバッテリーに接続される電源配線とグランド配線が形成されており、ヒートシンクのリア側に固定されているケースと、ケースに収納されている制御基板とパワーモジュールを封止する封止樹脂体と、を備え、電力変換回路が有する平滑コンデンサは、ケースに形成されている電源配線とグランド配線に接合され、しかもヒートシンクが有する収納部に収納されている。
【選択図】図６【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0006053896.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0006053896.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0006053896.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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