(57)【要約】【課題】回転位置検出センサの誤作動を防止するとともに、全体の大きさの大型化及び加工コストを抑制することができる制御装置一体型回転電機を提供する。【解決手段】制御装置一体型回転電機１は、回転軸１１に設けられる回転位置検出センサ６と、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって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パワーモジュール９と、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって界磁電流を制御する界磁モジュール１０と、パワーモジュール９及び界磁モジュール１０を搭載するヒートシンク２４と、回転電機本体に対して回転位置検出センサ６を挟んで反対側に設けられるＢラインターミナル２５と、Ｂラインターミナル２５の径方向内側に対向し、Ｂラインターミナル２５と回転位置検出センサ６との間に設けられ、ヒートシンク２４に接地され、導電性材によって形成されるシールド部材２６とを備える。【選択図】図３
2018191428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
軸方向に延び、前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、
前記ハウジングの内部に設けられるとともに、前記回転軸に固定される回転子と前記ハウジングに固定される固定子とを有する回転電機本体と、
前記回転軸に設けられる回転位置検出センサと、
前記回転電機本体に電気的に接続され、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって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パワーモジュールと、
前記回転電機本体に電気的に接続され、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって界磁電流を制御する界磁モジュールと、
前記パワーモジュール及び前記界磁モジュールを制御する制御基板と、
前記パワーモジュール及び前記界磁モジュールを搭載するヒートシンクと、
前記パワーモジュール及び前記界磁モジュールの各々の電力系の端子に電気的に接続されるとともに、前記回転電機本体に対しては前記回転位置検出センサを挟んで前記軸方向の反対側に設けられる電源配線と、
前記電源配線の径方向内側に対向して設けられ、前記電源配線と前記回転位置検出センサとの間に設けられるとともに、前記ヒートシンクに接地され、導電性材によって形成されるシールド部材とを備える、制御装置一体型回転電機。
【請求項２】
前記シールド部材及び前記ヒートシンクは一体的に形成される、請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項３】
前記電源配線を保持する樹脂製のケースを有し、前記ケースには前記電源配線と前記シールド部材との間を遮断する突出部が形成される請求項１又は２に記載の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、回転電機と回転電機を制御するための制御装置とを一体化した制御装置一体型回転電機に関するものである。特に、回転位置検出センサと回転電機の電流を制御するスイッチング素子とを有し、自動車等に搭載される制御装置一体型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される回転電機は、回転電機のステータと、ステータと同軸に回転する回転軸に固定されたロータと、ステータを固定支持しつつ回転軸を回転自在に支持するようにしたブラケットとを有する。また、回転軸の一端側には、ロータの回転位置を検出するセンサである回転位置検出センサが設けられる。
【０００３】
ここで、回転電機の出力は、インバータ回路に内蔵されたスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御によって調整される。すなわち、電流を流すＯＮの時間と電流を流さないＯＦＦの時間の比率（デューティ比）を制御回路を使って自在に調整することによって、回転電機の巻線に流れる電流を制御するのである。
【０００４】
このスイッチング動作の際、直前まで流れていた電流を瞬時に切るため、急激な電流変化が起こり、この電流変化を打ち消すように電流路の周囲に磁界変化が発生する。この磁界変化が他の機器や回路に電磁ノイズとして現れ、誤動作を招く恐れがある。特に、上記特許文献１のような制御装置一体型回転電機においては、スイッチング素子を含むインバータ回路部と回転位置検出センサが近接して配置されることが多い。この場合には、上記のような急峻な電流変化によって発生する磁界変化が、回転位置検出センサの領域にも及ぶ恐れがある。
【０００５】
そこで、特許文献１の回転電機では、回転位置検出センサの固定子の周囲を、導電性を有する非磁性体部及び磁性体部を組み合わせたリング状部材で覆い、磁界を電磁気的に遮蔽するとともに、回転位置検出センサのノイズの低減を図っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６２８４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の回転電機においては、リング状部材の設置により回転位置検出センサのノイズを効果的に低減できるものの、回転位置検出センサの固定子外周部にリング状部材を設置するため、回転位置検出センサが大型化してしまう。そのため、回転電機内への回転位置検出センサの搭載スペースが大きくなり、結果として回転電機が大型化し、車両の搭載スペース内に回転電機が収まらなくなるといった問題があった。
【０００８】
また、回転位置検出センサの検出精度を確保するためには、回転電機の軸に設置された回転位置検出センサの回転子と固定子との中心ズレを小さくする必要がある。しかしながら、特許文献１のように、回転位置検出センサの固定子の外周にリング状部材を設置すると、リング状部材を介して固定子の中心を回転子の中心と合わせなければならない。そのため、回転位置検出センサの検出精度を確保するために、リング状部材の内外径精度だけでなく、固定子の外形部やリヤ側ブラケットの突出固定部の位置精度を向上させる必要があり、加工コストが上がり、高コスト化となる懸念があった。
【０００９】
この発明は、このような問題を解決するためになされ、回転位置検出センサの誤作動を防止するとともに、全体の大きさの大型化及び加工コストを抑制することができる制御装置一体型回転電機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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明に係る制御装置一体型回転電機は、ハウジングと、軸方向に延び、ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、ハウジングの内部に設けられるとともに、回転軸に固定される回転子とハウジングに固定される固定子とを有する回転電機本体と、回転軸に設けられる回転位置検出センサと、回転電機本体に電気的に接続され、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって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パワーモジュールと、回転電機本体に電気的に接続され、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって界磁電流を制御する界磁モジュールと、パワーモジュール及び界磁モジュールを制御する制御基板と、パワーモジュール及び界磁モジュールを搭載するヒートシンクと、パワーモジュール及び界磁モジュールの各々の電力系の端子に電気的に接続されるとともに、回転電機本体に対しては回転位置検出センサを挟んで軸方向の反対側に設けられる電源配線と、電源配線の径方向内側に対向して設けられ、電源配線と回転位置検出センサとの間に設けられるとともに、ヒートシンクに接地され、導電性材によって形成されるシールド部材とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、各スイッチング回路で発生する急峻な電流変化に対して、ヒートシンクと接地した導電性材からなるシールド部材をリターンパスとして作用させる。ここで、リターンパスとは、Ｂラインターミナル（電源配線）から各スイッチング回路を経由してＧＮＤ接地されているヒートシンクに流れる電流経路内のスイッチング回路とヒートシンク(グラウンド)間に配置したシールド部材にＢラインターミナルに流れる電流と反対の方向の電流を流し、磁界の変化を打ち消し合うように作用させることである。そのため、回転位置検出センサに発生するノイズを低減することが可能となり、回転位置検出センサの誤作動が防止される。
また、シールド部材を設けたことで、回転位置検出センサの固定子の外周へのリング部材設置が不要となることから、回転位置検出センサの大型化を抑制することが可能となる。
さらに、シールド部材をＢラインターミナル（電源配線）の径方向内側に配置することにより、厳しい部品加工精度や組立精度が必要なく、加工コストを抑制することが可能となる。
すなわち、本発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、回転位置検出センサの誤作動を防止するとともに、全体の大きさの大型化及び加工コストを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置一体型回転電機の断面図である。
【図２】図１に示す制御装置一体型回転電機からリヤカバーを取り外した様子をリヤ側から見た図である。
【図３】図１に示す制御装置一体型回転電機のシールド部材周辺の拡大断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に係る制御装置一体型回転電機のシールド部材周辺の拡大断面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係る制御装置一体型回転電機のシールド部材周辺の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
まず、図１に示すように、制御装置一体型回転電機１は、界磁巻線２ａが界磁鉄心２ｂに巻かれた回転子２と、三相固定子巻線３ａが巻かれた固定子３と、回転子２および固定子３を収容するフロントブラケット４及びリヤブラケット５とを有する。またさらに、制御装置一体型回転電機１は、回転子２の回転状態を検出する回転位置検出センサ６と、電力を供給するためのパワーモジュール９及び界磁モジュール１０と、それらを制御する制御基板１８とを有する。
なお、回転子２及び固定子３は回転電機本体を構成する。また、フロントブラケット４及びリヤブラケット５はハウジングを構成する。すなわち、回転電機本体はハウジングの内部に設けられている。
【００１４】
また、制御装置一体型回転電機１は、大きく分けて駆動部２７とインバータアセンブリ２８とから構成される。駆動部２７は、上述の回転子２、固定子３、フロントブラケット４、リヤブラケット５及び回転位置検出センサ６を有する。また、インバータアセンブリ２８は、上述のパワーモジュール９、界磁モジュール１０及び制御基板１８を有する。
なお、以下の説明において、制御装置一体型回転電機１に駆動部２７が設けられている側をフロント側Ｆとし、インバータアセンブリ２８が設けられている側をリヤ側Ｒとする。
【００１５】
駆動部２７について詳細に説明する。
図１に示すように、フロントブラケット４及びリヤブラケット５には、回転軸１１が軸受７，８を介して回転自在に支持される。ここで、回転軸１１が延長する方向をＸとする。回転軸１１のフロント側Ｆの一端部は、フロントブラケット４よりも突出する。そして、その先端部には、図示しない内燃機関と双方向にトルクを授受するためのプーリ１２が取り付けられている。プーリ１２は、図示しないベルトを介して内燃機関と接続されている。さらに、回転子２の界磁鉄心２ｂのリヤ側Ｒの端面には冷却風を発生させるためのファン２０、２１が取り付けられている。
【００１６】
回転位置検出センサ６は、リヤブラケット５と回転軸１１との間に、回転軸１１と同軸になるように配置されて設けられる。また、軸方向Ｘにおいて、回転位置検出センサ６はスリップリング１３と軸受８との間に配置されている。回転位置検出センサ６は、センサ固定子６ａとセンサ回転子６ｂとを有する。回転位置検出センサ６のセンサ固定子６ａはリヤブラケット５に固定されており、回転位置検出センサ６のセンサ回転子６ｂは回転軸１１に固定される。また、回転位置検出センサ６のセンサ固定子６ａの周りにはセンサ巻線６ｃが設けられる。
【００１７】
次に、図１及び２に示すインバータアセンブリ２８について、詳細に説明する。
インバータアセンブリ２８のパワーモジュール９は、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周辺回路とともにまとめものである。また、インバータアセンブリ２８の界磁モジュール１０は、界磁電流を制御するためのスイッチング素子を周辺回路とともにまとめたものである。パワーモジュール９は、回転子２及び固定子３に電気的に接続され、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって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。また、界磁モジュール１０は、回転子２及び固定子３に電気的に接続され、ＯＮ／ＯＦＦの切替えによって界磁電流を制御する。さらに、パワーモジュール９及び界磁モジュール１０は、冷却用のヒートシンク２４に搭載される。また、インバータアセンブリ２８には、パワーモジュール９及び界磁モジュール１０を制御するための制御回路を有する制御基板１８が設けられる。制御基板１８には、各モジュール、コネクタ２９及び回転位置検出センサ６が電気的に接続され、樹脂によって封止される。また、インバータアセンブリ２８のパワーモジュール９、界磁モジュール１０、制御基板１８及びヒートシンク２４は、制御装置一体型回転電機１のリヤ側Ｒに設けられるリヤカバー１５によって被覆され、保護、絶縁されている。なお、リヤカバー１５は、内側に設けられた凸部である係合部１５ａや図示しないネジによって、リヤブラケット５に対して位置を固定されている。
【００１８】
ここで、回転軸１１のリヤ側Ｒの端部には、リヤカバー１５の内側において、回転子２の界磁巻線２ａに界磁電流を供給するためのスリップリング１３が設けられている。なお、スリップリング１３は、軸方向Ｘにおいてリヤブラケット５よりもリヤ側Ｒに取付けられている。また、リヤカバー１５の内側には、スリップリング１３に摺動するブラシ１７及びブラシ１７を保持するブラシホルダ１６が設けられている。
【００１９】
また、リヤカバー１５の内側において、ヒートシンク２４のリヤ側Ｒには、制御装置一体型回転電機１の入力側の端子であるＢラインターミナル２５が設けられている。Ｂラインターミナル２５は、パワーモジュール９及び界磁モジュール１０の各々の電力系の端子に電気的に接続される。また、Ｂラインターミナル２５は、回転電機本体の回転子２に対しては回転位置検出センサ６を挟んで軸方向Ｘの反対側に設けられている。すなわち、ヒートシンク２４は、Ｂラインターミナル２５と回転位置検出センサ６との間に設けられる。なお、パワーモジュール９及び界磁モジュール１０のＯＮ／ＯＦＦの切替えの際には、Ｂラインターミナル２５には急激な電流変化が生じるものとする。
【００２０】
図３に示すように、Ｂラインターミナル２５の径方向内側には、略Ｌ字形状の断面を有する導電性のシールド部材２６がＢラインターミナル２５と対向して設けられる。また、シールド部材２６は、Ｂラインターミナル２５と回転位置検出センサ６との間に設けられている。さらに、シールド部材２６は、ヒートシンク２４に接地した状態でネジ２３を介して固定されている。また、図２に示すように、ブラシホルダ１６、Ｂラインターミナル２５及びシールド部材２６は略長方形状の枠体であるケース１４の内側に保持される。
【００２１】
以上より、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機１は、電源配線であるＢラインターミナル２５の径方向内側に対向して設けられ、Ｂラインターミナル２５と回転位置検出センサ６との間に設けられるシールド部材２６を有する。シールド部材２６はヒートシンク２４に接地され、導電性材によって形成される。これにより、パワーモジュール９及び界磁モジュール１０のＯＮ／ＯＦＦの切替えによってＢラインターミナル２５に流れる電流の方向と反対方向にシールド部材２６に電流が流れるため、Ｂラインターミナル２５に急激な電流変化が発生した場合には、シールド部材２６にＢラインターミナル２５と反対方向の急激な電流変化が発生する。従って、急激な電流変化によって生じる磁界変化が低減され、回転位置検出センサ６のノイズが低減されるとともに、回転位置検出センサ６の誤作動が防止される。
また、シールド部材２６は、Ｂラインターミナル２５の径方向内側に配置されているため、シールド部材２６の設置に余分なスペースをとる必要がなく、制御装置一体型回転電機１の全体の大きさを小型化することができる。また、回転位置検出センサ６の外周に、ノイズ低減のためのリング状部材を設ける必要がないため、回転位置検出センサ６の軸合わせのための加工が容易になり、加工コストを低減させることができる。
【００２２】
また、この実施の形態に限定されず、図４に示すように、ケース１４にはＢラインターミナル２５とシールド部材２６との間を遮断する突出部１４ａが形成されていてもよい。突出部１４ａは略Ｃ字形状の断面を有し、シールド部材２６の端部を被覆することにより、Ｂラインターミナル２５とシールド部材２６との間を遮断している。これにより、Ｂラインターミナル２５とシールド部材２６との間に異物等が入り、地絡することが防止される。
【００２３】
また、シールド部材及びヒートシンクは一般的にアルミ材等により形成されるため、シールド部材とヒートシンクとは別部品である場合に限定されず、図５に示すシールド部材１２６及びヒートシンク１２４のように、一体的に形成されてもよい。このようにシールド部材１２６とヒートシンク１２４とを一体的に形成することにより、部品点数、組立工数の削減が可能となり、製造コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  制御装置一体型回転電機、２  回転子（回転電機本体）、３  固定子（回転電機本体）、４  フロントブラケット（ハウジング）、５  リヤブラケット（ハウジング）、６  回転位置検出センサ、９  パワーモジュール、１０  界磁モジュール、１１  回転軸、１４  ケース、１４ａ  突出部、１８  制御基板、２４，１２４  ヒートシンク、２５  Ｂラインターミナル（電源配線）、２６，１２６  シールド部材、Ｘ  軸方向。
【図１】
2018191428.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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