(57)【要約】【課題】平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されない制御装置一体型回転電機を得る。【解決手段】回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するヒートシンクと、ヒートシンクのリア側に取り付けられ、パワーモジュールおよび制御基板を収納するとともに、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたケースと、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、ケースに形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている。【選択図】図６
2018143021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線および前記固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、前記回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクのリア側に取り付けられ、前記パワーモジュールおよび前記制御基板を収納するとともに、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたケースと、
前記ケースに収納された前記パワーモジュールおよび前記制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、
前記平滑コンデンサは、前記収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、前記リード線は、前記ケースに形成された前記電源配線の穴および前記グランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている
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
請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項３】
前記収納部は、底面に貫通孔が形成されている
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
請求項３に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項５】
前記収納部は、側面に貫通孔が形成されている
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
請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項７】
前記ケースには、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
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項８】
回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線および前記固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、前記回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するカバーと、
前記カバーのリア側に取り付けられ、前記収納部に対応する位置に開口部が形成されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクのリア側に取り付けられ、前記パワーモジュールおよび前記制御基板を収納するとともに、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたケースと、
前記ケースに収納された前記パワーモジュールおよび前記制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、
前記平滑コンデンサは、前記収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、前記リード線は、前記ケースに形成された前記電源配線の穴および前記グランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている
制御装置一体型回転電機。
【請求項９】
回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線および前記固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、前記回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクのリア側に取り付けられ、前記パワーモジュールおよび前記制御基板を収納するとともに、前記収納部に対応する位置に開口部が形成されたケースと、
外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成され、前記開口部を塞ぐモジュール基板と、
前記ケースに収納された前記パワーモジュールおよび前記制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、
前記平滑コンデンサは、前記収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、前記リード線は、前記モジュール基板に形成された前記電源配線の穴および前記グランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている
制御装置一体型回転電機。
【請求項１０】
回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線および前記固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、第１開口部が形成されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクのリア側に取り付けられ、前記パワーモジュールおよび前記制御基板を収納するとともに、前記第１開口部に対応する位置に第２開口部が形成されたケースと、
鍔部および収納部を有し、前記鍔部が前記ヒートシンクまたは前記ケースに接着されたカバーと、
外部のバッテリに接続される電源配線および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た前記パワーモジュールおよび前記制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、
前記収納部は、前記第１開口部および前記第２開口部を挿通し、
前記平滑コンデンサは、前記収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、前記リード線は、前記モジュール基板に形成された前記電源配線の穴および前記グランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている
制御装置一体型回転電機。
【請求項１１】
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
請求項１０に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１２】
回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、
前記回転子巻線および前記固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、前記回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するカバーと、
前記カバーのリア側に取り付けられ、前記収納部に対応する位置に開口部が形成されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクのリア側に取り付けられ、前記パワーモジュールおよび前記制御基板を収納するケースと、
前記ケースのフロント側に取り付けられ、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたモジュール基板と、
前記ケースに収納された前記パワーモジュールおよび前記制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、
前記平滑コンデンサは、前記収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、前記リード線は、前記モジュール基板に形成された前記電源配線の穴および前記グランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている
制御装置一体型回転電機。
【請求項１３】
前記穴を有する前記電源配線および前記グランド配線は、樹脂に覆われており、前記リード線を挿入する穴の周囲の樹脂を除去して開口部を設けている
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１４】
前記穴を有する前記電源配線および前記グランド配線を覆う樹脂は、前記平滑コンデンサの２本のリード線の間に、２本のリード線を結ぶ線を遮るような凸状を有する
請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１５】
前記穴を有する前記電源配線および前記グランド配線を覆う樹脂は、前記平滑コンデンサのリード線を突出させる側の面に配置されている
請求項１から請求項１４までのいずれか１項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】
この発明は、回転電機本体と制御装置とが一体化している制御装置一体型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両等に搭載され、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た制御装置一体型回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
制御装置一体型回転電機の制御装置は、直流電力から交流電力、または交流電力から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際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。なお、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、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】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１８８８０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。ここで、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、ケース等から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。そのため、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。
【０００６】
なお、各回路部を樹脂で固定する場合には、平滑コンデンサの周囲も同時に樹脂で封止される。しかしながら、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し、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。すなわち、平滑コンデンサの周囲が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を有することが要求されている。
【０００７】
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、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを内蔵した制御装置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止するとともに、湿度や振動に対する信頼性を向上させることができる制御装置一体型回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するヒートシンクと、ヒートシンクのリア側に取り付けられ、パワーモジュールおよび制御基板を収納するとともに、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたケースと、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、ケースに形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、平滑コンデンサは、ヒートシンクの収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、ケースに形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている。
ここで、収納部は、電力変換回路のパワーモジュールおよび制御基板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止しているので、平滑コンデンサの周囲は封止されない。
そのため、パワーモジュールと制御基板と平滑コンデンサとを内蔵した制御装置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止するとともに、湿度や振動に対する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における電力変換回路を示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機におけ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１に係る制御装置一体型回転電機におけ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に係る制御装置一体型回転電機において、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に係る制御装置一体型回転電機において、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に係る制御装置一体型回転電機において、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に係る制御装置一体型回転電機において、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に係る制御装置一体型回転電機において、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に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置におけるケースに貫通孔を設けた封止構造を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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１２】この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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１３】この発明の実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機において、ケースに形成されている開口部を示す上面図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機におけるモジュール基板の構成を示す上面図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機において、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１６】この発明の実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機において、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１７】この発明の実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機において、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１８】この発明の実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機において、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１９】この発明の実施の形態４に係る制御装置一体型回転電機において、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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る制御装置一体型回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。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。
【００１２】
実施の形態１．
以下、図に従って、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機を説明する。この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、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す断面図である。図１において、制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２、制御装置３等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。また、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および固定子巻線１１を有している。
【００１３】
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。また、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。また、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。また、固定子１２は、フロントブラケット７とリアブラケット８と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。
【００１４】
回転子５の回転状態は、回転位置検出センサ１４によって検出される。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。また、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および界磁回路部１９を制御する制御回路部２０とを備えている。
【００１５】
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。また、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等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、すなわちフロント側の面に、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とを備えている（図２参照）。
【００１６】
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は、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と、ブラシマイナス配線２４ｃ２と、グランド配線２４ｄとを備えている（図２参照）。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、天井部および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。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における電力変換回路を示す回路図である。図２において、外部のバッテリ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、図１に示したパワー回路部１８であるパワーモジュール２３、図１に示した界磁回路部１９である界磁モジュール２４、図１に示した制御回路部２０である制御基板２５、平滑コンデンサ２９等から構成されている。
【００１８】
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。ここで、６個のパワーモジュール２３によって、２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、すなわちパワーモジュール２３が動作する際に生じるリップル電流を吸収する。
【００１９】
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２３ａ、電源配線２４ａ、電源配線２６ａを含む電源配線と、グランド配線２３ｄ、グランド配線２４ｄ、グランド配線２６ｃを含むグランド配線との間に設置される。制御基板２５には、パワー回路部１８および界磁回路部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とが実装されている。平滑コンデンサ２９には、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と外部のバッテリ５０からの直流電力との間で電力変換を行う。
【００２０】
図３は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における制御装置の外観を示す上面図である。図３では、制御装置３を、制御装置カバー２８が設置される方向、すなわちリア側から示している。図３において、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であるパワーモジュール２３、界磁回路部１９である界磁モジュール２４および制御回路部２０である制御基板２５を封止している。また、電源配線２６ａおよびグランド配線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際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、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される。
【００２１】
図４は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における制御装置の内部構造を示す上面図である。図４は、図３に示した制御装置から封止樹脂体２７および制御基板２５を取り除いて示している。また、図４では、制御装置３を、制御装置カバー２８が設置される方向、すなわちリア側から示しており、制御装置３のパワー回路部１８と界磁回路部１９とが示されている。図４において、界磁モジュール２４は、外部のバッテリ５０に電気的に接続するための電源配線２４ａと、制御回路部２０である制御基板２５に接続するための制御信号配線２４ｂ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、ヒートシンク２１と同電位となるグランド配線２４ｄとを備えている。また、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。
【００２２】
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５０に電気的に接続するための電源配線２３ａと、制御回路部２０である制御基板２５に接続するための制御信号配線２３ｂ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、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。また、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。
【００２３】
以上のように構成されているこの発明の実施の形態１に係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。ここで、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、すなわちパワーモジュール２３のオンオフ制御によって、３相交流電流に変換されて固定子巻線１１に供給される。
【００２４】
外部のバッテリ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。このとき、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から図示しない伝動ベルトを介してエンジンに伝達される。制御回路部２０である制御基板２５は、図示しない外部機器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。
【００２５】
ここで、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、すなわちパワーモジュール２３のオンオフを制御し、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５０に供給され、外部のバッテリ５０が充電される。
【００２６】
次に、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機１における平滑コンデンサ２９の実装構造を説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、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、すなわちフロント側から見て拡大して示している。図５では、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａが、ケース２６と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。
【００２７】
図５において、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陽極金属配線である電源配線２６ａと、陰極金属配線であるグランド配線２６ｃとが形成されている。図５の電源配線２６ａと図２に示した電源配線２６ａとは、互いに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。
【００２８】
平滑コンデンサ２９は、２本のリード線２９ａを有している。挿入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、この実施の形態では、６個のコンデンサが並列に搭載されている。挿入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、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を用いることができる。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａを使用することにより、コンデンサの外径よりも大きい台座を持つ表面実装タイプを使用する場合と比較して、例えば千鳥配置のように密集して配置することができるので、実装面積が縮小でき、制御装置３を小型化することができる。
【００２９】
図６は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図６は、図５に示した切断線６−６に沿った断面図であり、図５の左側から見た断面を示している。図６において、封止樹脂体２７は、ケース２６に収納されているパワーモジュール２３、界磁モジュール２４および制御基板２５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。挿入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の底面とで形成された空間に収納されている。また、電源配線２６ａの穴９０およびグランド配線２６ｃの穴９１に平滑コンデンサ２９Ａのリード線２９ａを挿入し、はんだ７１で接合することで、穴９０および穴９１をはんだ７１で埋める。
【００３０】
このとき、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の底面で塞がれており、穴９０および穴９１がはんだ７１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。また、平滑コンデンサ２９Ａのリード線と電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃとを溶接等で接続する場合は、穴が埋まらずに別途穴を塞ぐカバー、シール剤等の追加部品が必要になるが、電気的に接続するはんだを浸入防止にも用いることで、部品を追加することなく、大型化や工程の長時間化を防止できる。
【００３１】
平滑コンデンサ２９Ａを複数個並列に配置する場合、同電位のリード線をコンデンサ同士の内側に集めることで、電源配線２６ａまたはグランド配線２６ｃのどちらかを１本にまとめることができる。これにより、配線を太くできるため、電気抵抗が小さくなって発熱が小さくなるだけでなく、平滑コンデンサの熱を伝えやすくなる。特に、グランド配線２６ｃは、温度の低いヒートシンク２１にねじで締結されるため、平滑コンデンサ２９Ａから配線２６ｃ、ヒートシンク２１までの熱抵抗を小さくして、平滑コンデンサ２９Ａの温度を低減することができる。また、電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃを覆うモールドは、穴９０および穴９１の周囲に開口部７２を設けることで、はんだ７１の流れだしを抑制して、確実に穴９０および穴９１を埋めることができる。また、この開口部７２は、円形でも多角形でも同様の効果を得ることができる。
【００３２】
平滑コンデンサ２９Ａのリード線２９ａと電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃとのはんだ接合は、噴流はんだ接合、レーザーはんだ接合等のはんだ接合工法により実現できる。ここで、電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃをインサートしているモールドにおいて、平滑コンデンサ２９Ａの、電位の異なる２本のリード線２９ａの間を遮るように凸状７３を設けることで、はんだ接合時に２本のリード線２９ａの間をはんだがブリッジして短絡することを防止することができる。この凸状７３は、少なくとも開口部７２の外径以上の大きさで、平滑コンデンサ２９Ａが複数個配置されている場合は、複数個に渡って配置されていてもよい。
【００３３】
また、電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃをインサートしているモールドにおいて、電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃの、リード線２９ａを突出させる側にモールドを配置して開口部７２および凸状７３を設け、平滑コンデンサ２９Ａの本体側は、少なくとも平滑コンデンサ２９Ａの外径サイズ以上とし、ヒートシンク２１との接合面においては、モールドの面を配線と同一、または配線よりもリード線２９ａの突出側にすることで、軸方向の大型化を抑制することができる。ここで、平滑コンデンサ２９Ａは、ガスの排出のためにケース２６に対して空間を設ける必要があり、平滑コンデンサ２９Ａに設けられた突起またはモールドを平滑コンデンサ２９Ａの本体側に凸状にすることで、空間を設けることができ、このモールドの凸状においては、平滑コンデンサ２９Ａの外径サイズ内であるが、面が配線よりもコンデンサ側に突出する。
【００３４】
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。このとき、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。
【００３５】
図７は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図７は、この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しており、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、すなわちフロント側から見て拡大して示している。図７において、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。
【００３６】
図８は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図８は、図６と同じく、図７の下側から見た断面を示している。図８において、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。また、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。
【００３７】
図９は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図９は、この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しており、図６と同様の断面図である。図９において、挿入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。この実施の形態では、ヒートシンク２１の収納部２１ｘに貫通孔３２を設けている。また、収納部２１ｘの底面２１ｘ１は傾斜している。ここで、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とがある。室温硬化タイプは、硬化に時間を要するため、組み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。
【００３８】
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。このとき、空気が未硬化の堰堤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に用いることができる。
【００３９】
なお、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１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。
【００４０】
図１０は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置におけるケースに貫通孔を設けた封止構造を示す断面図である。また、図１０は、この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しており、図６と同様の断面図である。ここで、図９では、ヒートシンク２１の収納部２１ｘに貫通孔３２を設けたが、この実施の形態では、図１０において、ケース２６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。この実施の形態でも、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、図６に示した形態と同様の効果が得られる。
【００４１】
図１１は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図１１は、この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しており、図６と同様の断面図である。図１１において、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。また、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２９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。また、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および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。なお、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。
【００４２】
図１２は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図１２は、この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しており、図６と同様の断面図である。図１２において、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。また、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、樹脂封止後のヒートシンク２１に、鍔部３４ｚを取付けることができる。これにより、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することができる。また、カバー３４の鍔部３４ｚは、ねじおよび接着剤の少なくとも一方でヒートシンク２１に固定される。また、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、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で形成してもよい。
【００４３】
したがって、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するヒートシンクと、ヒートシンクのリア側に取り付けられ、パワーモジュールおよび制御基板を収納するとともに、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたケースと、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、ケースに形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されているものである。
【００４４】
この実施の形態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とはんだとで塞ぐことにより、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、この実施の形態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。また、この実施の形態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。また、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機において、ケースには、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。この実施の形態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、より確実に防止することができる。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。また、この実施の形態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。
【００４５】
また、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機において、収納部は、底面に貫通孔が形成されている。封止剤としては、例えばシリコーン接着剤が使用できる。ここで、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および硬化は同時に行うことが生産性上望ましい。なお、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とがある。室温硬化タイプは、硬化に時間を要するため、組み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。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の収納部の空気が膨張して外部に排出される。このとき、空気が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可能性が生じる。そこで、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。
【００４６】
また、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機において、収納部は、側面に貫通孔が形成されている。また、貫通孔は、フィルタで塞がれている。この実施の形態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、収納部内の結露の防止も可能となる。
【００４７】
また、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するカバーと、カバーのリア側に取り付けられ、収納部に対応する位置に開口部が形成されたヒートシンクと、ヒートシンクのリア側に取り付けられ、パワーモジュールおよび制御基板を収納するとともに、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたケースと、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、ケースに形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている。この実施の形態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、信頼性を向上させることができる。
【００４８】
また、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機において、穴を有する電源配線およびグランド配線は、樹脂に覆われており、リード線を挿入する穴の周囲の樹脂を除去して開口部を設けている。この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機によれば、はんだの流れだしを抑制して確実に穴を埋めることができ、カバー等の部品を追加することなく封止樹脂の浸入を防止できる。また、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機において、穴を有する電源配線およびグランド配線を覆う樹脂は、平滑コンデンサの２本のリード線の間に、２本のリード線を結ぶ線を遮るような凸状を有する。この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機によれば、はんだ接合時のはんだブリッジを抑制できる。また、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機において、穴を有する電源配線およびグランド配線を覆う樹脂は、平滑コンデンサのリード線を突出させる側の面に配置されている。この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機によれば、装置の大型化を抑制できる。
【００４９】
実施の形態２．
図に従って、この発明の実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機を説明する。この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。
【００５０】
図１３は、この発明の実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機において、ケースに形成されている開口部を示す上面図である。また、図１３は、この実施の形態に係る制御装置３の領域Ａを、ケース２６をヒートシンク２１の方向、すなわちフロント側から見て拡大して示している。図１３において、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の組み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、モジュール基板および平滑コンデンサをモジュール化しておく。
【００５１】
図１４は、この発明の実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機におけるモジュール基板の構成を示す上面図である。また、図１４は、図１３と同じ方向、すなわち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。図１４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および銅のグランド配線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。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。
【００５２】
コンデンサモジュール３５は、開口部３７の位置で、ケース２６によって、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。また、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。
【００５３】
図１５は、この発明の実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図１５は、この実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示しており、図６と同様の断面図である。図１５において、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａのリード線２９ａは、電源配線３６ａおよびグランド配線３６ｃと、はんだ７１で接合されている。また、挿入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、はんだ７１とで形成された空間に収納されている。ここで、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、はんだ７１と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。
【００５４】
このように、この実施の形態でも、実施の形態１と同様に、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。さらに、この実施の形態では、制御装置３の組み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、生産性を向上できる。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、廃却費を低減することもできる。
【００５５】
したがって、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するヒートシンクと、ヒートシンクのリア側に取り付けられ、パワーモジュールおよび制御基板を収納するとともに、収納部に対応する位置に開口部が形成されたケースと、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成され、開口部を塞ぐモジュール基板と、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、モジュール基板に形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている。
【００５６】
この実施の形態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とはんだとで塞ぐため、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ない。また、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、廃却費を低減することもできる。
【００５７】
実施の形態３．
図に従って、この発明の実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機を説明する。この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１６は、この発明の実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図１６は、この実施の形態に係る制御装置３の領域Ａを、ケース２６を制御装置カバー２８の方向、すなわちリア側から見て拡大して示している。
【００５８】
図１７は、この発明の実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図１７は、この実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示している。また、図１７は、図１６に示した切断線１７−１７に沿った制御装置３の断面図であり、同１６の下側から見た断面を示している。図１７において、ヒートシンク２１には、図１２と同様に、第１開口部である開口部２１оが形成されている。また、ケース２６には、図１５と同様に、第２開口部である開口部３７が形成されている。ここで、開口部２１оと開口部３７とは、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。また、鍔部３４ｚは、ケース２６に接着されている。
【００５９】
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。この実施の形態では、挿入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とで形成された空間である収納部３４ｘに収納されている。ケース２６の底面およびヒートシンク２１には、カバー３４が貫通する開口部３７および開口部２１оがあり、それらの開口部は、モジュール基板３６およびカバー３４で塞がれている。
【００６０】
図１８は、この発明の実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図１８は、この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しており、図１７と同様の断面図である。図１８において、この実施の形態では、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１０に示した形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
図１７および図１８に示した形態では、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、廃却費を低減することができる。
【００６２】
したがって、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、第１開口部が形成されたヒートシンクと、ヒートシンクのリア側に取り付けられ、パワーモジュールおよび制御基板を収納するとともに、第１開口部に対応する位置に第２開口部が形成されたケースと、鍔部および収納部を有し、鍔部がヒートシンクまたはケースに接着されたカバーと、外部のバッテリに接続される電源配線および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、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、収納部は、第１開口部および第２開口部を挿通し、平滑コンデンサは、収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、モジュール基板に形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている。また、この実施の形態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。この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１〜２と同様の効果が得られる。
【００６３】
実施の形態４．
図に従って、この発明の実施の形態４に係る制御装置一体型回転電機を説明する。この実施の形態も実施の形態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。
【００６４】
図１９は、この発明の実施の形態４に係る制御装置一体型回転電機において、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。また、図１９は、この実施の形態に係る平滑コンデンサ２９の実装構造を示しており、この実施の形態に係る制御装置３の領域Ａの断面図である。図１９において、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。また、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。
【００６５】
モジュール基板３６は、ケース２６に接着されるとともに、バッテリ５０に接続する電源配線３６ａおよびグランド配線３６ｃが形成されている。ケース２６は、リード線２９ａ部分に凸状の空間を有し、リード線２９ａをかわしている。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。また、挿入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。また、開口部２１оを、カバー３４の方向に延在させた電源配線２６ａ、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。
【００６６】
モジュール基板３６の電源配線３６ａおよびグランド配線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およびグランド配線２６ｃにそれぞれ溶接で接合されている。また、カバー３４がヒートシンク２１に設置され、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とで形成された空間に収納されている。
【００６７】
なお、この実施の形態において、モジュール基板３６として、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂を用いれば、電源配線３６ａおよびグランド配線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、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、図示しないねじや接着剤、またはその両方でヒートシンク２１に固定される。
【００６８】
ここで、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。このとき、空気が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。また、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、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および通気性を有するフィルタで塞いでおいてもよい。
【００６９】
この実施の形態では、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。そのため、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。また、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、廃却費を低減することができる。
【００７０】
したがって、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および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、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有するカバーと、カバーのリア側に取り付けられ、収納部に対応する位置に開口部が形成されたヒートシンクと、ヒートシンクのリア側に取り付けられ、パワーモジュールおよび制御基板を収納するケースと、ケースのフロント側に取り付けられ、外部のバッテリに接続される電源配線およびグランド配線が形成されたモジュール基板と、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納されるとともに、２本のリード線を有し、リード線は、モジュール基板に形成された電源配線の穴およびグランド配線の穴にそれぞれ挿入され、はんだ接合されている。この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１〜３と同様の効果が得られる。
【００７１】
なお、この発明は、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、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
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  リード線、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、６０  電力変換回路、７１  はんだ、７２  開口部、７３  凸状物。
【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】
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【図１９】
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