(57)【要約】  この発明に係わる回転電機は、フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記パワーモジュールが搭載され、前記パワーモジュールを冷却するためのヒートシンクと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記パワーモジュールは前記ヒートシンクのベース面に相対して装着された一対のパワーモジュールで構成され、前記ヒートシンクは冷却のためのフィンが複数配置されて構成されたものである。
2013061404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記パワーモジュールが搭載され、前記パワーモジュールを冷却するためのヒートシンクと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記パワーモジュールは前記ヒートシンクのベース面に相対して装着された一対のパワーモジュールで構成され、前記ヒートシンクは冷却のためのフィンが複数配置されて構成されたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュール固定部に対して前記回転電機の略径方向に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
【請求項３】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュール固定部に対して周方向に両側に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記パワーモジュールが搭載され、前記パワーモジュールを冷却するためのヒートシンクと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記パワーモジュールは一対のパワーモジュールで構成され、前記ヒートシンクは一対のヒートシンクで構成され、前記パワーモジュールの一方側が前記ヒートシンクの一方側のベース面に装着され、前記パワーモジュールの他方側が前記ヒートシンクの他方側のベース面に装着され、前記ヒートシンクは冷却のためのフィンが複数配置され、前記ヒートシンクのそれぞれのベース面同士を重ね合わせたヒートシンクアセンブリを構成したことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュール固定部に対して前記回転電機の略径方向に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュール固定部に対して周方向に両側に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ヒートシンクのベース面間に前記パワーモジュールへの信号配線を内蔵した信号部材を挟設したことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンに接続された回転電機の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機において、ヒートシンクのベース面からフィンを突出させ、フィンの反対側のベース面に電機子電流を制御するスイッチング素子を有するモジュールを固定し、回転電機に搭載することが提案されている。（例えば、特許文献１、２参照）。【０００３】
また特許文献３では１相分のスイッチング素子をモジュール化した半導体モジュールをそれぞれヒートシンクに貼り付け、モータに一体化した駆動装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４７３１９号公報
【特許文献２】特表２００８−５４３２６３号公報
【特許文献３】特開２０１１−３０４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の特許文献１に記載された回転電機において、ヒートシンクの受熱部にスイッチング素子を内蔵したパワー回路モジュールや界磁回路モジュールを搭載するときの各モジュールと受熱部の間隔を一定に保つため、モジュールのヒートシンク側の面を凸形状にすることが提案されている。【０００６】
特許文献２に記載された回転電機では、電子部品を搭載する頂面とフィンが構成された裏面を持ち、回転電機の後部ハウジングと電子部品との間にフィンを配置し、径方向からの吸気を用いて電子部品の冷却を行うことが提案されている。【０００７】
一方で、特許文献１、特許文献２では、径方向から冷却風を吸入してモジュールを冷却するとしているが、これらの回転電機においては、冷却風の発生源として回転電機の回転子に取り付けられたファンを用いており、冷却風は回転子の回転軸から外周方向へと排気される。回転子の外周には固定子が配置されており、回転子のファンから排出される冷却風は固定子のコイルを冷やした後、径方向に回転電機の外部に排出されるため、高温となる。前述のとおり、特許文献１、特許文献２では径方向から吸気を行うため、回転電機から径方向へ排出される高温の排気を再度吸気してしまい、十分な冷却能力を得ることができないという問題があった。【０００８】
また、径方向から吸気し、径方向に排気するため、冷却風の流れの方向を約１８０度変える必要があるため、抵抗が大きく冷却風の流量を十分確保できない問題もある。【０００９】
さらに、特許文献１では、平面状のヒートシンクのベース面にステータ６相分のパワーモジュールと、界磁モジュールを配置しているが、ほぼベース面全体にモジュールが配置されており、他の部分には部品を同じ軸方向位置に配置することが困難であり、回転電機全体の軸方向長さが長くなってしまうか、回転電機の固定子の外周からはみ出してしまうことが考えられ、エンジンへの取付けが問題となってしまう。【００１０】
特許文献３に記載された駆動装置では、車両の電動アシスト装置として使用する場合に、駆動装置の体格を小さくし、半導体モジュールの放熱性を向上するため、各半田導体モジュールをヒートシンクに縦に配置し、小型化や隣接する半導体モジュールからの受熱を少なくすることが提案されている。【００１１】
特許文献３では、車両用の電動アシスト装置用のモータについての発明のため、この種のモータはドライバがハンドルを切るときにトルクをアシストする製品であり、モータの回転子は低速でしか回転しないため、回転子にファンを取り付けて冷却効果を得ることが期待できない。【００１２】
このため冷却風を発せさせるファンやヒートシンクのフィンを持たない構造としており、熱容量の大きなヒートシンクに半導体モジュールを固定し、主にヒートシンクからハウジングへ伝熱させることで冷却を行う構造となっている。このため、常時動作し、発電駆動を行う回転電機においては特許文献３の構造では冷却能力の不足が懸念される。【００１３】
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、その目的は、十分な冷却能力を得ることができる回転電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係わる回転電機は、フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記パワーモジュールが搭載され、前記パワーモジュールを冷却するためのヒートシンクと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記パワーモジュールは前記ヒートシンクのベース面に相対して装着された一対のパワーモジュールで構成され、前記ヒートシンクは冷却のためのフィンが複数配置されて構成されたものである。【００１５】
また、この発明に係わる回転電機は、フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記パワーモジュールが搭載され、前記パワーモジュールを冷却するためのヒートシンクと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記パワーモジュールは一対のパワーモジュールで構成され、前記ヒートシンクは一対のヒートシンクで構成され、前記パワーモジュールの一方側が前記ヒートシンクの一方側のベース面に装着され、前記パワーモジュールの他方側が前記ヒートシンクの他方側のベース面に装着され、前記ヒートシンクは冷却のためのフィンが複数配置され、前記ヒートシンクのそれぞれのベース面同士を重ね合わせたヒートシンクアセンブリを構成したものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る回転電機によれば、パワーモジュールはヒートシンクのベース面に相対して装着された一対のパワーモジュールで構成され、ヒートシンクは冷却のためのフィンが複数配置されて構成されたことにより、回転電機の冷却性が向上する。【００１７】
また、この発明に係る回転電機によれば、パワーモジュールは一対のパワーモジュールで構成され、ヒートシンクは一対のヒートシンクで構成され、パワーモジュールの一方側がヒートシンクの一方側のベース面に装着され、パワーモジュールの他方側がヒートシンクの他方側のベース面に装着され、ヒートシンクは冷却のためのフィンが複数配置され、ヒートシンクのそれぞれのベース面同士を重ね合わせたヒートシンクアセンブリを構成したことにより、回転電機の冷却性が向上するとともに、パワーモジュールをヒートシンクのベース面の片側にそれぞれ固定するため、工作性が容易になり、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す電気回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係わる回転電機にヒートシンクアセンブリを搭載した状態を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係わる回転電機にヒートシンクアセンブリを搭載した状態を示す平面図である。
【００１９】
【図６】この発明の実施の形態３に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１ないし図４に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す電気回路図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機にヒートシンクアセンブリを搭載した状態を示す平面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す断面図である。
【００２１】
以下の実施の形態では、電動機として使用することで接続されたエンジンの再始動を行い、発電機として使用することで車両への電力供給や、バッテリへの充電を行うことができる回転電機を例として説明する。
【００２２】
図１において、この実施の形態１における回転電機１は、例えばアルミニウム製のフロント側ハウジング２及びリヤ側ハウジング３から構成されたケース４と、このケース４内に設けられ一端部にプーリ５が取り付けられたシャフト６と、このシャフト６に取り付けられた回転子７と、この回転子７の側ハウジング２側に冷却風を発生させるために取り付けられた例えば遠心ファンからなるフロントファン８と、回転子７のリヤ側ハウジング３側に冷却風を発生させるために取り付けられた例えば遠心ファンからなるリヤファン９と、ケース４内の内壁面でフロント側ハウジング２及びリヤ側ハウジング３に固定された固定子１０と、シャフト６の他端部に固定され回転子７に界磁電流を供給するためのスリップリング１１と、このスリップリング１１に摺動する一対のブラシ１２と、リヤ側ハウジング３側に固定されブラシ１２を収納したブラシホルダ１３とを備えている。
【００２３】
なお、プーリ５は図示しない内燃機関と双方向に出力を授受するために、ベルトを介して内燃機関と接続されている。また、回転子７にはスリップリング１１を持ち、リヤ側ハウジング３側に固定されたブラシホルダ１３からブラシ１２を解して界磁電流が供給される。
【００２４】
回転子７は、導線が券回されて形成され、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１４と、この界磁巻線１４を覆って設けられその磁束によって磁極が形成される界磁鉄心１５とを備えている。
【００２５】
界磁鉄心１５は、一対の交互に噛み合った第１のポールコア体１６及び第２のポールコア体１７とから構成されている。第１のポールコア体１６及び第２のポールコア体１７は鉄製で、かつ爪形状の爪状磁極１８、１９をそれぞれ有している。隣り合う各爪状磁極１８、１９は、両爪状磁極間で磁束が漏れないよう、また、界磁巻線１４を冷却するための冷却風通路となるよう、ある一定の磁極間隙間が形成されるように配設されている。
【００２６】
固定子１０は、固定子鉄心２０と、この固定子鉄心２０のスロット（図示せず）に導線が巻回され、回転子７の回転に伴い、界磁巻線１４の磁束の変化で交流が生じる電機子巻線２１とを備えている。この電機子巻線２１は例えば３個の巻線部（図示せず）を３相Ｙ形結線あるいは３相△形結線した３相交流巻線により構成されている。
【００２７】
フロント側ハウジング２とリヤ側ハウジング３とは締結ボルトにより結合され、フロント側ハウジング２とリヤ側ハウジング３とが固定子鉄心２０を挟持している。
【００２８】
回転センサ２２はシャフト６のブラシホルダ１３側に取り付けられている。回転電機１には界磁回路部やスイッチング回路を制御するための制御回路部２３が例えばブラシホルダ１３の外周側に備えられている。制御回路部２３からの指示により界磁電流を流す界磁回路モジュール２４が備えられ、界磁電流は界磁回路部で電流値を要求される発生トルクや発電量を出力できるように調整されており、界磁回路部は界磁回路モジュール２４として、１つにパッケージングされて回転電機１に搭載される。
【００２９】
駆動時の電機子電流の供給及び発電時の電機子電流の整流を行うためのスイッチング素子を１相分のスイッチング素子と周辺回路をまとめたパワーモジュール２５として備えられ、図３に示すように３相分間隔を置いて配置されている。パワーモジュール２５は冷却のためのヒートシンク２６に搭載されてリヤ側ハウジング３に固定されている。
【００３０】
パワーモジュール２５は冷却のためのヒートシンク２６のベース面２７の所定の場所に接着等で固定されており、ヒートシンク２６のベース面２７を挟むようにパワーモジュール２５が配置されて1つのヒートシンクアセンブリ２８を構成している。
【００３１】
回転電機１のリヤ側にはパワーモジュール２５、界磁回路モジュール２４、制御回路部２３等を保護するためにこれらを覆うようにカバー２９が取り付けられている。なお、図２の３０はバッテリを示している。
【００３２】
この発明の実施の形態１に係わる回転電機の動作について説明する。電動機として動作する場合には、制御回路部２３から界磁回路モジュール２４に界磁電流を流すように指示を行い、界磁巻線１４が励磁される。次に、パワーモジュール２５に三相交流波形を流すことで回転子７が回転し、トルクを出力する。
【００３３】
一方で、発電機として動作する場合は、外部コントローラから必要な発電電流の指示を受け、制御回路部２３が要求された発電電流に応じた界磁電流を流すように界磁回路モジュール２４の界磁回路部に指示を出す。
【００３４】
また、制御回路部２３が相電圧を測定し、出力電圧を超えた場合にスイッチング素子を切り替えるようにパワーモジュール２５に指示することで電機子巻線２１に発生する交流電流を直流電流へ整流を行う。
【００３５】
図４はこの発明の実施の形態１におけるヒートシンクアセンブリ２８の断面図である。この発明の実施の形態１では、固定子１０が複数の組の三相の電機子巻線２１をもち、それぞれの相に対してパワーモジュール２５を備えている。
【００３６】
パワーモジュール２５は冷却のためのヒートシンク２６のベース面２７の所定の場所に接着等で固定されており、ヒートシンク２６のベース面２７を挟むようにパワーモジュール２５が配置されて1つのヒートシンクアセンブリ２８を構成している。
【００３７】
ヒートシンクアセンブリ２８はパワーモジュール２５が搭載されるヒートシンク２６のベース面２７が回転電機１のシャフト６と直角になるように、回転電機１に搭載されている。ヒートシンク２６のベース面２７の周囲にはパワーモジュール２５への配線等がインサートされたケース３１が配置され、パワーモジュール２５の端子が接続される。
【００３８】
ヒートシンク２６はベース面２７から回転電機１の径方向内周方向へフィン３２が張り出しており、図１に示すカバー２９にはフィン３２に回転軸方向からの吸気が行えるように吸気口３３が形成されている。
【００３９】
また、カバー２９は径方向からの吸気を防止するように回転電機１のリヤ側端面からリヤ側ハウジング３まで側壁を設けている。また、ケース３１のヒートシンク２６のベース面２７の反対側の開口部にはパワーモジュール２５を保護するための保護カバー３４で塞がれている。図４に示すように、リヤ側の開口部の保護カバー３５に制御回路部２３と接続するための信号線や出力配線を内蔵しても良い。
【００４０】
この実施の形態の効果を説明する。ヒートシンク２６のベース面２７を挟むようにパワーモジュール２５を２個配置するため、回転電機１での径方向断面でのパワーモジュール２５の配置面積を減らすことができ、回転電機１の小型化や、余剰部分にヒートシンク２６のフィン３２を配置することによる冷却能力の強化を行うことができる。
【００４１】
また、フィン３２を径方向の内周側に伸ばすことで、十分な長さのフィン３２を確保でき、冷却能力を上げることができる。また、軸方向から冷却風を吸気し、径方向からの吸気を防止することでより効率的に冷却を行うことができる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態１によれば、パワーモジュール２５をヒートシンク２６のベース面２７を挟んで配置することにより、回転電機１の径方向断面におけるパワーモジュール２５が配置される面積を縮小し、その分ヒートシンク２５のフィン３２が配置される面積を多くすることができるため、冷却性が向上する。また、ヒートシンク２６のフィン３２を回転軸６に平行な冷却風で冷却するように構成することにより、回転電機１の径方向からの排気の吸入を防止すると共に、冷却風の通過の際の抵抗を減少させることで、回転電機１の冷却性が向上する。
【００４３】
また、径方向にヒートシンク２６のフィン３２を出すように構成したことにより、ヒートシンク２６のフィン３２の面積をより大きく取ることができる。さらに、回転子７のリヤ側ファン９は回転軸方向から吸気し、外周方向へ排気する構成のため、フィン３２を内周側方向に伸ばすことで、冷却風が効率よくフィン３２に沿って流れるようになり、結果として、回転電機１の冷却性がさらに向上する。
【００４４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図５に基づいて説明する。図５はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機にヒートシンクアセンブリを搭載した状態を示す平面図である。
【００４５】
基本的な構造や動作は上述した実施の形態１と共通である。この実施の形態２では、上述した実施の形態１と同様に２つのパワーモジュール２５をヒートシンク２６のベース面２７を挟み込むように搭載し、ヒートシンク２６のベース面２７から回転電機１に搭載した状態で略周方向にフィン３６を突出させる。ヒートシンク２６のベース面２７の周囲にはパワーモジュールへの配線等がインサートされたケース３１が配置され、パワーモジュール２５の端子が接続される。
【００４６】
パワーモジュール２５は電機子巻線２１へ接続する必要があるため周方向に並べて配置する方が両者の接続が容易となる。この実施の形態２のように、パワーモジュール２５をヒートシンク２６のベース面２７を挟むように配置する場合には、周方向のスペースをフィン３６のスペースとして確保しやすく、冷却効果が高くなるように効率よくフィン３６を配置することができる。
【００４７】
一方で、内外周側に信号配線や出力配線等を配置することができ、スペースを有効に使用することができるため、回転電機の小型化を行うことができる。
【００４８】
この実施の形態２によれば、ヒートシンク２６を回転電機１に搭載したときにフィン３６がヒートシンク２６のベース面２７から周方向に伸びるように配置している。特に上述した特許文献１のように複数の３相巻線の組を持つ回転電機では、径方向の面いっぱいにパワーモジュールが配置されてしまい、軸方向からの冷却風の吸気が困難となる。しかし、この実施の形態２のように、パワーモジュール２５をヒートシンク２６のベース面２７を挟むように配置することで、パワーモジュール２５を配置するスペースを削減できる。その分周方向にフィン３６を張り出すように配置することができ、軸方向から冷却風を取り込むようになるため、より低温の空気を吸入でき、また、風路の抵抗も下げることができるため、より効率よくパワーモジュール２５の冷却を行うことができる。
【００４９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図６および図７に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図６はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。図７はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。
【００５０】
この実施の形態３のヒートシンクアセンブリ３７は、ヒートシンク２６のベース面２７にパワーモジュール２５を搭載し、ベース面２７の周囲にはパワーモジュール２５への配線等がインサートされたケース３１が配置され、パワーモジュール２５の端子が接続される。すなわち、図６（ｂ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３５が設けられたものと、図６（ｃ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３４が設けられたものとに分割され、両者を図６（ａ）に示すように、一体化してヒートシンクアセンブリ３７が構成されている。
【００５１】
次に、２つのヒートシンク２６のベース面２７のパワーモジュール２５の非搭載面同士を合わせた状態で固定して構成される。ヒートシンク２６同士の固定はベース面２７間に接着剤等で行うことや、ベース面２７間には伝熱グリース等を塗布し、固定は別の部分でネジ等により機械的に行うこともできる。
【００５２】
この実施の形態３では、ヒートシンク２６のベース面２７から、フィン３２を回転電機１の内周方向に延びる様に構成する。このようなヒートシンクアセンブリ３７の構造とすることで、回転電機１での径方向断面でのパワーモジュール２５の配置面積を減らすことができ、回転電機１の小型化や、余剰部分にヒートシンク２６のフィン３２を配置することによる冷却能力の強化を行うことができる。
【００５３】
また、フィン３２を径方向の内周側に伸ばすことで、十分な長さのフィン３２を確保でき、冷却能力を上げることができる。また、軸方向から冷却風を吸気し、径方向からの吸気を防止することでより効率的に冷却を行うことができる。また、ヒートシンク２６に配置されるパワーモジュール２５をヒートシンク２６のベース面２７の片側１個とすることで、ヒートシンク２６へパワーモジュール２５を固定する工程が上下面に配置する場合よりも簡略化することができる。
【００５４】
図６では、ヒートシンクアセンブリ３７で組み合わされるヒートシンク２６のフィン３２を軸方向に分割し、両者のフィン３２の面積がほぼ同じになるようにしている。これにより上面と下面に配置されるヒートシンク２６の冷却能力を同等にすることができる。当然、エンジンへの回転電機１の取り付け等で各ヒートシンク２６の冷却能力に差がある場合は同等になるように分割位置を変更しても良い。
【００５５】
また、図６では、フィン３２の軸方向の形状がＬ状であるが長方形の場合は特に中央で分割することで、上下のヒートシンク２６を同じ物とすることができコスト低減が実施できる。
【００５６】
図７はこの発明の実施の形態３のヒートシンクアセンブリ３７のフィン３２の形状の別の例を示すヒートシンクアセンブリ３７の側面図である。図７のヒートシンクアセンブリ３７ではヒートシンク２６をフィン３２を左右に分割したものを組み合わせてヒートシンクアセンブリ３７を構成する。このような構成とすることで、２つのヒートシンク２６で冷却風の上流から下流まで同じように冷却されるため、２つのヒートシンク２６を均等に冷却することができる。
【００５７】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１とフィン３２が設けられたものと、図７（ｃ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１とフィン３２が設けられたものとに分割され、両者を図７（ａ）に示すように、一体化してヒートシンクアセンブリ３７が構成されている。
【００５８】
この実施の形態３によれば、電機子電流を通電するためのスイッチング素子を内蔵したパワーモジュール２５を、ヒートシンク２６のベース面２７に固定し、ヒートシンク２６のベース面２７同士を、パワーモジュール２５の位置が同じになるように重ね合わせて固定して作成したヒートシンクアセンブリ３７を複数個、回転電機１に搭載するように構成したことにより、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができると共に、パワーモジュール２５をヒートシンク２６のベース面２７の片側に固定するため、工作性が容易になり、製造コストを低減することができる。
【００５９】
また、この実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様に径方向にヒートシンク２６のフィン３２を出すように構成したことにより、ヒートシンク２６のフィン３２の面積をより大きく取ることができる。さらに、回転子７のリヤ側ファン９は回転軸方向から吸気し、外周方向へ排気する構成のため、フィン３２を内周側方向に伸ばすことで、冷却風が効率よくファンに沿って流れるようになり、結果として、回転電機の冷却性が向上する。
【００６０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図８ないし図１０に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図８はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。図９はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。図１０はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す軸方向断面図である。
【００６１】
この実施の形態４のヒートシンクアセンブリ３８は、上述した実施の形態３と同様に、ヒートシンク２６のベース面２７にパワーモジュール２５を搭載し、２つのヒートシンク２６のベース面２７のパワーモジュール２５の非搭載面同士を合わせた状態で固定して構成される。ヒートシンク２６のベース面２７から突出するフィン３６は回転電機１の周方向に張り出すように構成されている。
【００６２】
図８で示すヒートシンクアセンブリ３８は、ヒートシンク２６のフィン３６を軸方向長さが概略半分のところで分割して構成し、組み合わせる形状を示す。これによって、ヒートシンク２６は組み合わせたときの軸方向の上下に関わらず共通のものを使用することができ、コストを低減することができる。また、軸方向上下でヒートシンク２６の冷却能力に差がある場合は分割位置を変更し、冷却能力を同等とするようにしても良い。
【００６３】
すなわち、図８（ｂ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３４およびフィン３６が設けられたものと、図８（ｃ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３４およびフィン３６が設けられたものとに分割され、両者を図８（ａ）に示すように、一体化してヒートシンクアセンブリ３８が構成されている。
【００６４】
図９はこの発明の実施の形態４のヒートシンクアセンブリ３８のフィン３６の形状の別の例を示すヒートシンクアセンブリ３８の側面図である。図９に示すように、２つのヒートシンク２６を組み合わせたときフィン３６が互い違いに並ぶようにする。このような構成とすることで、２つのヒートシンク２６で冷却風の上流から下流まで同じように冷却されるため、２つのヒートシンク２６を均等に冷却することができる。
【００６５】
すなわち、図９（ｂ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１とフィン３６が設けられたものと、図９（ｃ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１とフィン３６が設けられたものとに分割され、両者を図９（ａ）に示すように、一体化してヒートシンクアセンブリ３８が構成されている。
【００６６】
図１０はこの発明の実施の形態４のヒートシンクアセンブリ３８のフィン３６の形状の別の例を示すヒートシンクアセンブリ３８の断面図である。図１０に示すように、ヒートシンクアセンブリ３８の周方向両側に張り出すフィン３６を、ヒートシンク２６の１つに１方向のフィン３６を構成し、組み合わせたヒートシンクアセンブリ３８で２方向のフィンを構成する。ヒートシンク２６のフィン３６を１方向にすることで、ヒートシンク２６の製造性を向上することができる。
【００６７】
すなわち、図１０（ｂ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３４および一方側のフィン３６が設けられたものと、図１０（ｃ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３４および他方側のフィン３６が設けられたものとに分割され、両者を図１０（ａ）に示すように、一体化してヒートシンクアセンブリ３８が構成されている。
【００６８】
この実施の形態４によれば、上述した実施の形態２と同様に周方向にヒートシンク２６のフィン３６を出すように構成したことにより、ヒートシンク２６のフィン３６の面積をより大きく取ることができる。さらに、回転子７のリヤファン９は回転軸方向から吸気し、外周方向へ排気する構成のため、フィン３６を内周側方向に伸ばすことで、冷却風が効率よくファンに沿って流れるようになり、結果として、回転電機の冷却性が向上する。その上で上述した実施の形態３と同様に工作性を向上させることができ、製造コストを低減することができる。
【００６９】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５を図１１に基づいて説明する。図１１はこの発明の実施の形態５に係わる回転電機におけるヒートシンクアッセンブリを示す断面図である。
【００７０】
ヒートシンク２６のベース面２７にパワーモジュール２５を固定し、ベース面２７のパワーモジュール２５の周囲にはパワーモジュール２５への配線等がインサートされたケース３１が配置され、パワーモジュール２５の端子が接続される。以上のように、ヒートシンク２６、パワーモジュール２５、ケース３１、フィン３２、保護カバー３４で構成されたヒートシンクアセンブリ３９とする。なお、この実施の形態５においては、ヒートシンク２６に設けたフィン３２は径方向内周方向へ張り出している。また、ヒートシンク２６のベース面２７間には各パワーモジュール２５と制御回路部２３の信号を伝達する信号部材４０が配設されている。
【００７１】
すなわち、図１１（ｂ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３４およびフィン３２が設けられたものと、図１１（ｃ）に示すように、１つのパワーモジュール２５が１つのヒートシンク２６のベース面２７に取り付けられ、ケース３１と保護カバー３４およびフィン３２が設けられたものとに分割され、両者のヒートシンク２６のベース面２７間に信号部材４０を挟み込んで図１１（ａ）に示すように一体化してヒートシンクアセンブリ３９が構成されている。
【００７２】
次に、各パワーモジュール２５と制御回路部２３の信号を伝達する信号部材４０に対して、２つのパワーモジュール２５の径方向の位置が重なるようにして、信号部材４０をヒートシンクアセンブリ３９のヒートシンク２６のベース面２７間で挟むように配置し、この組み合せを周方向に並べる。
【００７３】
この実施の形態５によれば、ヒートシンク２６へパワーモジュール２５を取り付けた後、２つのヒートシンク２６をパワーモジュール２５が重なるように組み合わせる際に、ヒートシンク２６のベース面２７間にパワーモジュール２５を制御するための信号線を内蔵した信号部材４０を配置したことにより、信号線を保護することができる。また、回転電機１への搭載性も向上させることができる。
【００７４】
以上のようなヒートシンクアセンブリ３９を構成した後に、回転電機１のハウジングに搭載する。ヒートシンク２６にはヒートシンクアセンブリ３９だけでなく、界磁回路モジュール２４や、制御回路部２３を固定してもよい。
【００７５】
また、各パワーモジュール２５等を接続するグラウンド配線を備えた部材をリヤ側ハウジング３に、出力配線を備えた部材を回転電機１のリヤ側端面あるいはカバー２９に構成してしても良い。
【００７６】
このようなパワーアセンブリを構成すると、別の工程でパワーアセンブリの製造と試験を行った後に回転電機にまとめて搭載でき工作性が向上する。
【００７７】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各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。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
この発明は、十分な冷却能力を得ることができる回転電機の実現に好適である。
【図１】
2013061404.tif 000003
【図２】
2013061404.tif 000004
【図３】
2013061404.tif 000005
【図４】
2013061404.tif 000006
【図５】
2013061404.tif 000007
【図６】
2013061404.tif 000008
【図７】
2013061404.tif 000009
【図８】
2013061404.tif 000010
【図９】
2013061404.tif 000011
【図１０】
2013061404.tif 000012
【図１１】
2013061404.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月25日(2014.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記回転子の軸方向と平行な基部を有するとともに前記基部より直交して前記回転子の外方側に延在する前記パワーモジュールが搭載されるベース面を有し、前記基部の反ベース面側に前記パワーモジュールを冷却するための複数配置されたフィンを有するヒートシンクを設け、前記パワーモジュールは前記ヒートシンクの前記ベース面の両面に相対して一対に配置されたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュールの固定部に対して前記回転電機の略径方向に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
【請求項３】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュールの固定部に対して周方向に両側に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記回転子の軸方向と平行な基部をそれぞれ有するとともに前記基部のそれぞれより直交して前記回転子の外方側に延在する前記パワーモジュールが搭載されるベース面をそれぞれ有し、前記基部の反ベース面側に前記パワーモジュールを冷却するための複数配置されたフィンをそれぞれ有する分割された一対のヒートシンクを設け、前記ヒートシンクの一方側の前記ベース面と前記ヒートシンクの他方側の前記ベース面とを合わせて一体化されたヒートシンクアセンブリを構成し、前記パワーモジュールは前記ヒートシンクの一方側の前記ベース面と前記ヒートシンクの他方側の前記ベース面の両面に相対して一対に配置されたことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュールの固定部に対して前記回転電機の略径方向に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記ヒートシンクは回転電機に固定したときに前記パワーモジュールの固定部に対して周方向に両側に突き出したフィンを備えていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ヒートシンクのベース面間に前記パワーモジュールへの信号配線を内蔵した信号部材を挟設したことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係わる回転電機は、フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記回転子の軸方向と平行な基部を有するとともに前記基部より直交して前記回転子の外方側に延在する前記パワーモジュールが搭載されるベース面を有し、前記基部の反ベース面側に前記パワーモジュールを冷却するための複数配置されたフィンを有するヒートシンクを設け、前記パワーモジュールは前記ヒートシンクの前記ベース面の両面に相対して一対に配置されたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、この発明に係わる回転電機は、フロント側ハウジングおよびリヤ側ハウジングから構成されたケースと、前記ケース内に配置された界磁巻線を有する回転子と、前記ケース内に配置された電機子巻線を有する固定子と、前記電機子巻線に流れる電機子電流を通電するパワーモジュールと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁回路モジュールと、前記パワーモジュールと前記界磁回路モジュールの動作を制御する制御回路部とを備えた回転電機であって、前記回転子の軸方向と平行な基部をそれぞれ有するとともに前記基部のそれぞれより直交して前記回転子の外方側に延在する前記パワーモジュールが搭載されるベース面をそれぞれ有し、前記基部の反ベース面側に前記パワーモジュールを冷却するための複数配置されたフィンをそれぞれ有する分割された一対のヒートシンクを設け、前記ヒートシンクの一方側の前記ベース面と前記ヒートシンクの他方側の前記ベース面とを合わせて一体化されたヒートシンクアセンブリを構成し、前記パワーモジュールは前記ヒートシンクの一方側の前記ベース面と前記ヒートシンクの他方側の前記ベース面の両面に相対して一対に配置されたものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図１において、この実施の形態１における回転電機１は、例えばアルミニウム製のフロント側ハウジング２及びリヤ側ハウジング３から構成されたケース４と、このケース４内に設けられ一端部にプーリ５が取り付けられたシャフト６と、このシャフト６に取り付けられた回転子７と、この回転子７のフロント側ハウジング２側に冷却風を発生させるために取り付けられた例えば遠心ファンからなるフロントファン８と、回転子７のリヤ側ハウジング３側に冷却風を発生させるために取り付けられた例えば遠心ファンからなるリヤファン９と、ケース４内の内壁面でフロント側ハウジング２及びリヤ側ハウジング３に固定された固定子１０と、シャフト６の他端部に固定され回転子７に界磁電流を供給するためのスリップリング１１と、このスリップリング１１に摺動する一対のブラシ１２と、リヤ側ハウジング３側に固定されブラシ１２を収納したブラシホルダ１３とを備えている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
なお、プーリ５は図示しない内燃機関と双方向に出力を授受するために、ベルトを介して内燃機関と接続されている。また、回転子７にはスリップリング１１を持ち、リヤ側ハウジング３側に固定されたブラシホルダ１３からブラシ１２を介して界磁電流が供給される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
以上のように、この実施の形態１によれば、パワーモジュール２５をヒートシンク２６のベース面２７を挟んで配置することにより、回転電機１の径方向断面におけるパワーモジュール２５が配置される面積を縮小し、その分ヒートシンク２６のフィン３２が配置される面積を多くすることができるため、冷却性が向上する。また、ヒートシンク２６のフィン３２を回転軸６に平行な冷却風で冷却するように構成することにより、回転電機１の径方向からの排気の吸入を防止すると共に、冷却風の通過の際の抵抗を減少させることで、回転電機１の冷却性が向上する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
また、この実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様に径方向にヒートシンク２６のフィン３２を出すように構成したことにより、ヒートシンク２６のフィン３２の面積をより大きく取ることができる。さらに、回転子７のリヤ側ファン９は回転軸方向から吸気し、外周方向へ排気する構成のため、フィン３２を内周側方向に伸ばすことで、冷却風が効率よくフィンに沿って流れるようになり、結果として、回転電機の冷却性が向上する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
この実施の形態４によれば、上述した実施の形態２と同様に周方向にヒートシンク２６のフィン３６を出すように構成したことにより、ヒートシンク２６のフィン３６の面積をより大きく取ることができる。さらに、回転子７のリヤファン９は回転軸方向から吸気し、外周方向へ排気する構成のため、フィン３６を内周側方向に伸ばすことで、冷却風が効率よくフィンに沿って流れるようになり、結果として、回転電機の冷却性が向上する。その上で上述した実施の形態３と同様に工作性を向上させることができ、製造コストを低減することができる。
【国際調査報告】
2013061404.tif 000014
2013061404.tif 000015
2013061404.tif 000016
2013061404.tif 000017