(57)【要約】【課題】本発明は、径方向寸法を増大させることなく、制御基板の耐久性を向上させることを目的とするものである。【解決手段】ヒートシンク２１は、回転子の軸方向のリアブラケットとは反対側の面であるモジュール面２１ａを有している。制御基板２５は、パワーモジュール２３を挟んでモジュール面２１ａに対向している。パワーモジュール２３のヒートシンク２１とは反対側の面上には、モジュール側支持体２９が設けられている。制御基板２５は、モジュール側支持体２９に支持されているとともに、ねじ３０によりモジュール側支持体２９に固定されている。【選択図】図２
2018121490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラケットと、
前記ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、
前記固定子の内側に配置されている回転子と、
前記ブラケットに固定されており、かつ前記固定子巻線と電気的に接続されている制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、
前記電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、
前記電力変換回路部を制御する制御基板と
を有しており、
前記ヒートシンクは、前記回転子の軸方向の前記ブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、
前記電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、
前記制御基板は、前記パワーモジュールを挟んで前記モジュール面に対向しており、
前記パワーモジュールの前記ヒートシンクとは反対側の面上には、モジュール側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体に支持されている制御装置一体型回転電機。
【請求項２】
前記モジュール側支持体の少なくとも一部が、封止樹脂によって封止固定されている請求項１記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項３】
前記モジュール側支持体は、前記パワーモジュールに一体に形成されている請求項１又は請求項２に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項４】
前記制御基板と前記モジュール側支持体とがねじで固定されている請求項１から請求項３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５】
前記ねじは、前記モジュール側支持体及び前記パワーモジュールを貫通しており、前記ヒートシンクにねじ込まれている請求項４記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項６】
前記制御基板と前記モジュール側支持体とがはんだで固定されている請求項１から請求項３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】
前記モジュール側支持体は、プレスフィット端子を有しており、
前記制御基板と前記モジュール側支持体とが前記プレスフィット端子で固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３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】
前記制御装置を囲むカバー
をさらに備え、
前記カバーは、前記制御基板の前記パワーモジュールとは反対側の面に対向する基板対向部を有しており、
前記基板対向部には、前記制御基板に向けて突出したカバー側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体との間に挟まれている請求項１から請求項７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９】
前記制御装置を囲むカバー
をさらに備え、
前記カバーは、前記制御基板の前記パワーモジュールとは反対側の面に対向する基板対向部を有しており、
前記基板対向部には、前記制御基板に向けて突出したカバー側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体との間に挟まれており、
前記制御基板と前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体とがねじにより固定されている請求項１から請求項３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１０】
前記ねじは、前記カバー側支持体、前記モジュール側支持体及び前記パワーモジュールを貫通しており、前記ヒートシンクにねじ込まれている請求項９記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１１】
前記制御装置を囲むカバー
をさらに備え、
前記カバーは、前記制御基板の前記パワーモジュールとは反対側の面に対向する基板対向部を有しており、
前記基板対向部には、前記制御基板に向けて突出したカバー側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体との間に挟まれており、
前記カバー側支持体は、プレスフィット端子を有しており、
前記制御基板と前記カバー側支持体とが前記プレスフィット端子により固定されている請求項１から請求項３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１２】
前記カバー側支持体と前記制御基板のグランド配線とが電気的に接続されている請求項８から請求項１１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、回転電機本体を制御する制御装置とが一体化され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】
従来から、回転電機本体とそれを制御する制御装置とが一体化され、車両に搭載される制御装置一体型回転電機は知られており、例えば特許文献１に開示されている。制御装置は、直流電力を交流電力に、又は交流電力を直流電力に変換するパワー回路と、パワー回路を制御する制御回路とを有している。
【０００３】
パワー回路は、モールド成形で形成された複数のパワーモジュールをヒートシンクの上に配置して構成されている。制御回路は、プリント基板で構成されている。また、制御回路は、パワーモジュールのヒートシンクとは反対側に重ねて配置されている。パワーモジュール及び制御回路は、ヒートシンク、ケース及び蓋等により構成された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（段落００２１〜００３８、図１、３、５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような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ため、制御装置には振動に対する耐久性が要求されている。また、エンジンルーム内では、設置できる空間に限りがあるため、回転電機の径方向の寸法の小型化も要求されている。
【０００６】
制御回路を構成するプリント基板の振動に対する耐久性を向上させるには、基板の複数の箇所を柱等の支持体で支持及び固定する必要があるが、パワーモジュール間に複数の支持体を配置するためにパワーモジュールの配置間隔を広げると、回転電機を小型化することができない。逆に、回転電機を小型化するためにパワーモジュールの配置間隔を狭めると、支持体の数が不足して制御基板の耐久性が低下するという問題があった。
【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、径方向寸法を増大させることなく、制御基板の耐久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、ブラケットと、ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、固定子の内側に配置されている回転子と、ブラケットに固定されており、かつ固定子巻線と電気的に接続されている制御装置とを備え、制御装置は、固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、電力変換回路部を制御する制御基板とを有しており、ヒートシンクは、回転子の軸方向のブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、制御基板は、パワーモジュールを挟んでモジュール面に対向しており、パワーモジュールのヒートシンクとは反対側の面上には、モジュール側支持体が設けられており、制御基板は、モジュール側支持体に支持されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の制御装置一体型回転電機は、制御基板がパワーモジュールを挟んでモジュール面に対向しており、パワーモジュールのヒートシンクとは反対側の面上に、モジュール側支持体が設けられており、制御基板がモジュール側支持体に支持されているので、径方向寸法を増大させることなく、制御基板の耐久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による制御装置一体型回転電機の断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態４による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態５による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態６による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態７による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態８による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機の断面図である。本実施の形態では、制御装置一体型回転電機として、車両に搭載され、駆動の補助及び発電に用いられる交流発電電動機を示している。
【００１２】
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とを有している。回転電機本体２は、回転子軸４、回転子５、フロントブラケット７、リアブラケット８、第１の軸受９、第２の軸受１０、及び固定子１２を有している。
【００１３】
回転子５は、回転子軸４に固定されている。回転子５は、回転子巻線６を有している。第１の軸受９及び第２の軸受１０は、回転子軸４の軸方向に互いに間隔をおいて配置されている。回転子軸４は、第１の軸受９及び第２の軸受１０に回転可能に支持されている。
【００１４】
第１の軸受９は、フロントブラケット７に保持されている。第２の軸受１０は、リアブラケット８に保持されている。固定子１２は、フロントブラケット７及びリアブラケット８に保持されている。具体的には、固定子１２は、フロントブラケット７とリアブラケット８との間に挟み込まれて保持されている。
【００１５】
固定子１２は、固定子巻線１１を有している。また、固定子１２は、回転子５を囲むように配置されている。即ち、回転子５は、固定子１２の内側に配置されている。
【００１６】
回転子軸４は、フロントブラケット７側の端部であるフロント端部と、リアブラケット８側の端部であるリア端部とを有している。回転子軸４のフロント端部は、フロントブラケット７から突出している。また、フロント端部には、プーリ１３が取り付けられている。
【００１７】
回転子軸４のリア端部は、リアブラケット８から突出している。また、リア端部には、回転子５の回転状態を検出する回転位置検出センサ１４が設けられている。さらに、リア端部には、一対のスリップリング１５が設けられている。
【００１８】
リア端部の径方向外側には、ブラシホルダ１６が設けられている。ブラシホルダ１６には、１対のブラシ１７が保持されている。各ブラシ１７の先端部は、対応するスリップリング１５に接している。これらのブラシ１７及びスリップリング１５を介して、回転子巻線６に電流が供給される。
【００１９】
制御装置３は、リアブラケット８に固定されている。また、制御装置３は、電力変換回路部であるパワー回路部１８、界磁回路部１９、制御回路部２０、及びヒートシンク２１を有している。
【００２０】
ヒートシンク２１は、リアブラケット８に固定保持されている。また、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で構成されている。さらに、ヒートシンク２１は、回転子５の軸方向のリアブラケット８とは反対側の面であるモジュール面２１ａ（図２）を有している。
【００２１】
さらにまた、ヒートシンク２１のリアブラケット８側の面には、冷却能力を高めるための複数の放熱フィン２２が形成されている。
【００２２】
パワー回路部１８は、固定子巻線１１に電気的に接続されており、固定子巻線１１と外部の直流電力との間の電力変換を行う。また、パワー回路部１８は、６個（図では１個のみ示す）のパワーモジュール２３を有している。これらの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。
【００２３】
各パワーモジュール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、即ちモジュール面２１ａに設けられている。これにより、パワーモジュール２３は、ヒートシンク２１により冷却される。
【００２４】
また、各パワーモジュール２３は、２個のスイッチング素子を絶縁樹脂３１（図２）でモールド成形して構成されている。スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor）が用いられている。絶縁樹脂３１としては、例えばエポキシ樹脂が用いられている。
【００２５】
さらに、各パワーモジュール２３は、電源配線２３ａ、固定子巻線配線（図示せず）、制御信号配線２３ｂ、及びグランド配線２３ｃを有している。
【００２６】
電源配線２３ａは、外部のバッテリー（図示せず）に電気的に接続するための配線である。固定子巻線配線は、固定子巻線１１に電気的に接続するための配線である。制御信号配線２３ｂは、制御回路部２０の制御基板２５に接続するための配線である。グランド配線２３ｃは、ヒートシンク２１と同電位となる配線である。
【００２７】
界磁回路部１９は、回転子巻線６に電気的に接続されている。また、界磁回路部１９は、１個の界磁モジュール２４を有している。界磁モジュール２４は、ヒートシンク２１のモジュール面２１ａに設けられている。
【００２８】
界磁モジュール２４も、パワーモジュール２３と同様に、モールド成形されている。また、界磁モジュール２４は、電源配線２４ａ、ブラシ配線（図示せず）、制御信号配線２４ｂ、及びグランド配線（図示せず）を有している。
【００２９】
電源配線２４ａは、外部のバッテリーに電気的に接続するための配線である。ブラシ配線は、ブラシ１７に通電するための配線である。制御信号配線２４ｂは、制御回路部２０の制御基板２５に接続するための配線である。グランド配線は、ヒートシンク２１と同電位となる配線である。
【００３０】
制御回路部２０は、パワー回路部１８と界磁回路部１９とを制御する。制御回路部２０を構成する制御基板２５は、パワーモジュール２３及び界磁モジュール２４を挟んでモジュール面２１ａに対向している。
【００３１】
制御基板２５の基材としては、電気的特性及び機械的特性の良いガラスエポキシ樹脂が用いられている。また、制御基板２５には、パワー回路部１８と界磁回路部１９とを制御するための実装部品（図示せず）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（図示せず）とが実装されている。
【００３２】
ヒートシンク２１には、ねじ及び接着剤によりケース２６が固定されている。ケース２６は、パワー回路部１８、界磁回路部１９及び制御回路部２０を取り囲んでいる。ケース２６の天井部は、全体的に開口している。ケース２６の底部は、パワーモジュール２３及び界磁モジュール２４に対応する部分が開口している。
【００３３】
ケース２６の材料としては、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）又はＰＢＴ（Poly Butylene Terephthalate）等の熱可塑性樹脂が用いられている。また、ケース２６内には、封止樹脂２７が注入されている。封止樹脂２７としては、エポキシ樹脂が用いられている。パワー回路部１８及び界磁回路部１９は、封止樹脂２７により封止されている。
【００３４】
制御装置３のリアブラケット８とは反対側の面には、制御装置３を囲むカバー２８が設けられている。
【００３５】
次に、動作について説明する。上記のような制御装置一体型回転電機１は、駆動補助としての電動機の機能と、発電機の機能とを有している。
【００３６】
まず、駆動補助として機能する際には、外部バッテリーからパワー回路部１８に直流電力が供給される。供給された直流電力は、パワー回路部１８のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御によって、３相交流電流に変換される。パワー回路部１８からの３相交流電流は、固定子巻線１１に供給される。
【００３７】
また、外部バッテリーから供給される直流電力が、界磁回路部１９で調整されて回転子巻線６に供給されることで、回転子巻線６の周囲に回転磁界が生じる。これにより、回転子軸４及び回転子５が固定子１２に対して回転される。
【００３８】
回転子軸４の回転は、プーリ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。
【００３９】
制御回路部２０は、外部機器及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と界磁回路部１９とを制御する。
【００４０】
一方、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及びプーリ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。
【００４１】
制御回路部２０は、パワー回路部１８のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ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が外部バッテリーに供給され、バッテリーが充電される。
【００４２】
図２は図１の要部を拡大して示す断面図であり、制御基板２５を支持し固定する構造を示している。パワーモジュール２３は、高熱伝導絶縁樹脂３２を介してヒートシンク２１のモジュール面２１ａ上に配置されている。高熱伝導絶縁樹脂３２としては、例えば、熱硬化性の基材にアルミナ製フィラーを含有させたものが用いられる。基材としては、例えば、シリコーン接着剤又はグリスを用いることができる。
【００４３】
ケース２６には、銅製の電源配線２６ａと銅製のグランド配線２６ｂとが一体成形されている。電源配線２６ａには、パワーモジュール２３の電源配線２３ａが溶接により接続されている。グランド配線２６ｂには、パワーモジュール２３のグランド配線２３ｃが溶接により接続されている。
【００４４】
各パワーモジュール２３の絶縁樹脂３１のヒートシンク２１とは反対側の面上には、棒状のモジュール側支持体２９が設けられている。回転子５の軸方向に沿って見ると、モジュール側支持体２９は、パワーモジュール２３に重なっている。
【００４５】
モジュール側支持体２９の材料としては、例えば金属、樹脂又はセラミックスを用いることができる。本実施の形態では、モジュール側支持体２９の材料としてアルミニウム合金が用いられている。
【００４６】
モジュール側支持体２９には、ねじ穴が設けられている。ねじ穴には、ねじ３０がねじ込まれている。ねじ３０は、制御基板２５を貫通している。即ち、制御基板２５は、モジュール側支持体２９に支持されているとともに、ねじ３０によりモジュール側支持体２９に固定されている。また、モジュール側支持体２９の一部は、パワーモジュール２３とともに封止樹脂２７で封止されている。
【００４７】
なお、本実施の形態では、モジュール側支持体２９を制御基板２５に予めねじ３０で締結しておき、制御基板２５とパワーモジュール２３の制御信号配線２３ｂとをはんだ付けで接続した後に、封止樹脂２７をケース２６内に注入して硬化させた。
【００４８】
このような制御装置一体型回転電機１では、制御基板２５がパワーモジュール２３を挟んでモジュール面２１ａに対向しており、パワーモジュール２３のヒートシンク２１とは反対側の面上に、モジュール側支持体２９が設けられており、制御基板２５がモジュール側支持体２９に支持されているので、パワーモジュール２３の間隔を広げることなく、モジュール側支持体２９を配置することができる。このため、回転電機の径方向寸法を増大させることなく、制御基板２５の振動に対する耐久性を向上させることができる。
【００４９】
また、モジュール側支持体２９の一部が封止樹脂２７により封止されているので、モジュール側支持体２９の固定強度を高め、制御基板２５の振動に対する耐久性をさらに向上させることができる。
【００５０】
さらに、制御基板２５とモジュール側支持体２９とがねじ３０により固定されているため、簡単な構成により制御基板２５をモジュール側支持体２９に強固に固定することができる。
【００５１】
さらにまた、パワーモジュール２３がエポキシの封止樹脂２７で封止されているため、温度変化、湿度及び振動に対するパワー回路部１８の耐久性も向上させることができる。
【００５２】
なお、図２では、モジュール側支持体２９がパワーモジュール２３の絶縁樹脂３１に接触しているが、モジュール側支持体２９と絶縁樹脂３１との間に隙間があってもよい。
また、封止樹脂２７としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、又はウレタン樹脂を用いることもできる。
さらに、モジュール側支持体２９の全体を封止樹脂２７により封止してもよい。
【００５３】
実施の形態２．
次に、図３はこの発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。本実施の形態２のモジュール側支持体２９は、はんだ付け用端子３３を有している。はんだ付け用端子３３は、モジュール側支持体２９の樹脂製の本体に一体成形されている。樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ＰＰＳ又はＰＢＴを用いることができる。
【００５４】
制御基板２５とモジュール側支持体２９とは、はんだ３４で固定されている。本実施の形態では、制御基板２５とパワーモジュール２３の制御信号配線２３ｂとをはんだ付けで接続する際、モジュール側支持体２９のはんだ付け用端子３３と制御基板２５とをはんだ付けし、その後、封止樹脂２７をケース２６内に注入して硬化させた。
【００５５】
モジュール側支持体２９は、接着剤３５でパワーモジュール２３の絶縁樹脂３１に接着されている。モジュール側支持体２９の一部には、モジュール側支持体２９の径方向外側へ突出したフランジ部２９ａが設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５６】
このような構成では、制御基板２５とモジュール側支持体２９とをはんだ３４で固定したので、生産性を向上させることができる。
【００５７】
また、モジュール側支持体２９にフランジ部２９ａが設けられており、フランジ部２９ａが封止樹脂２７により封止されているので、封止樹脂２７による固定面積が増大してモジュール側支持体２９をより強固に固定でき、振動に対する耐久性をさらに向上させることができる。
【００５８】
なお、実施の形態１の構成で、ねじ３０の代わりに、はんだ付け用端子３３及びはんだ３４を用いてもよい。
【００５９】
実施の形態３．
次に、図４はこの発明の実施の形態３による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。実施の形態３では、各パワーモジュール２３の絶縁樹脂３１に、２個のモジュール側支持体２９が一体に形成されている。即ち、パワーモジュール２３のモールド成形時に、絶縁樹脂３１でモジュール側支持体２９も成形することにより、パワーモジュール２３とモジュール側支持体２９とが一体化されている。
【００６０】
また、本実施の形態のモジュール側支持体２９は、プレスフィット端子３６を有している。プレスフィット端子３６は、モジュール側支持体２９の樹脂製の本体に、インサート成形されている。制御基板２５とモジュール側支持体２９とは、プレスフィット端子３６で固定されている。
【００６１】
本実施の形態では、制御基板２５のスルーホール（図示せず）に、スルーホールよりも若干幅広のプレスフィット端子３６を圧入した後、制御基板２５とパワーモジュール２３の制御信号配線２３ｂとをはんだ付けで接続し、さらに、封止樹脂２７をケース２６内に注入して硬化させた。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６２】
このような構成では、モジュール側支持体２９をパワーモジュール２３と一体で形成しているため、モジュール側支持体２９を設置する手間が省け、生産性を改善することができる。
【００６３】
また、制御基板２５とモジュール側支持体２９とがプレスフィット端子３６で固定されているため、制御基板２５をモジュール側支持体２９に容易に固定することができる。
【００６４】
なお、実施の形態１の構成で、ねじ３０の代わりに、プレスフィット端子３６を用いてもよい。
また、実施の形態２の構成で、はんだ付け用端子３３及びはんだ３４の代わりに、プレスフィット端子３６を用いてもよい。
さらに、実施の形態３の構成で、プレスフィット端子３６の代わりに、ねじ３０、又ははんだ付け用端子３３及びはんだ３４の組み合わせを用いてもよい。
【００６５】
実施の形態４．
次に、図５はこの発明の実施の形態４による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。実施の形態４では、ねじ３０が、モジュール側支持体２９及びパワーモジュール２３を貫通しており、ヒートシンク２１のねじ孔２１ｂにねじ込まれている。
【００６６】
また、モジュール側支持体２９は、アルミニウム合金で構成されており、接着剤３５でパワーモジュール２３の絶縁樹脂３１に接着されている。封止樹脂２７は、用いられていない。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６７】
このような構成では、パワーモジュール２３がねじ３０によりヒートシンク２１に固定されるため、封止樹脂２７が不要となり、生産性の改善、材料費の低減、及び回転電機全体の軽量化を図ることができる。
【００６８】
なお、実施の形態４では、モジュール側支持体２９がパワーモジュール２３と別体であるが、実施の形態３と同様に、モジュール側支持体２９をパワーモジュール２３に一体で形成してもよい。
【００６９】
実施の形態５．
次に、図６はこの発明の実施の形態５による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。カバー２８は、アルミニウム合金で構成されており、リアブラケット８に固定保持されている。カバー２８は、制御基板２５のパワーモジュール２３とは反対側の面に対向する基板対向部２８ａを有している。
【００７０】
基板対向部２８ａには、制御基板２５に向けて突出したカバー側支持体３７が設けられている。カバー側支持体３７は、カバー２８に一体で形成されている。また、回転子５の軸方向に沿って見て、カバー側支持体３７は、パワーモジュール２３に重なっている。
【００７１】
制御基板２５は、モジュール側支持体２９とカバー側支持体３７との間に挟み込まれて支持されている。そして、制御基板２５は、ねじ３０によりカバー側支持体３７及びモジュール側支持体２９に固定されている。即ち、制御基板２５は、モジュール側支持体２９だけでなく、カバー側支持体３７にも固定されている。
【００７２】
モジュール側支持体２９は、アルミニウム合金により構成されており、接着剤３５でパワーモジュール２３の絶縁樹脂３１に接着されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７３】
このような構成では、制御基板２５が、モジュール側支持体２９に加えてカバー側支持体３７にも支持され固定されているので、振動に対する耐久性をさらに向上させることができる。
【００７４】
実施の形態６．
次に、図７はこの発明の実施の形態６による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。実施の形態６のモジュール側支持体２９は、実施の形態２と同様に、はんだ付け用端子３３を有している。はんだ付け用端子３３は、モジュール側支持体２９の樹脂製の本体に一体成形されている。モジュール側支持体２９の本体は、エポキシ樹脂で形成されている。
【００７５】
モジュール側支持体２９は、接着剤３５でパワーモジュール２３の絶縁樹脂３１に接着されている。制御基板２５とモジュール側支持体２９とは、はんだ３４で固定されている。
【００７６】
制御基板２５は、モジュール側支持体２９とカバー側支持体３７との間に挟まれている。カバー側支持体３７の先端には、はんだ付け用端子３３の制御基板２５への接続部を逃がす凹部が設けられている。他の構成は、実施の形態５と同様である。
【００７７】
このような構成では、制御基板２５が、モジュール側支持体２９に加えてカバー側支持体３７にも支持され固定されているので、振動に対する耐久性をさらに向上させることができる。
【００７８】
また、制御基板２５とモジュール側支持体２９とをはんだ３４で固定したので、生産性を向上させることができる。
【００７９】
実施の形態７．
次に、図８はこの発明の実施の形態７による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。実施の形態７のカバー側支持体３７は、プレスフィット端子３６を有している。プレスフィット端子３６は、カバー側支持体３７の樹脂製の本体に、インサート成形されている。
【００８０】
制御基板２５とカバー側支持体３７とは、プレスフィット端子３６で固定されている。即ち、カバー２８をリアブラケット８に取り付ける際、制御基板２５のスルーホールに、スルーホールよりも若干幅広のプレスフィット端子３６を圧入することにより、制御基板２５がモジュール側支持体２９に押し付けられる。これにより、制御基板２５がモジュール側支持体２９及びカバー側支持体３７に支持され固定されている。
【００８１】
モジュール側支持体２９の先端には、プレスフィット端子３６を逃がす凹部が設けられている。また、モジュール側支持体２９は、パワーモジュール２３に一体に形成されている。パワー回路部１８、界磁回路部１９及び制御回路部２０の絶縁性能の向上のため、ケース２６内にシリコーンゲルを注入してそれらを封止した場合でも、シリコーンゲルの上から制御基板２５のスルーホールにプレスフィット端子３６を挿入し、制御基板２５をモジュール側支持体２９に押しつけて固定することが可能である。
【００８２】
制御基板２５のプレスフィット端子３６を挿入するためのスルーホールは、他の電気配線と接続されていなくてもよい。しかし、スルーホールをグランド配線と接続、即ちカバー側支持体３７と制御基板２５のグランド配線とを電気的に接続してもよい。これにより、カバー２８に、制御装置３の内部の電磁シールドの効果を付加することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、生産性の改善、材料費の低減及び回転電機の軽量化のため、封止樹脂２７を用いていない。他の構成は、実施の形態５と同様である。
【００８４】
このような構成では、制御基板２５が、モジュール側支持体２９に加えてカバー側支持体３７にも支持され固定されているので、振動に対する耐久性をさらに向上させることができる。
【００８５】
また、モジュール側支持体２９をパワーモジュール２３と一体で形成しているため、モジュール側支持体２９を設置する手間が省け、生産性を改善することができる。
【００８６】
さらに、制御基板２５とカバー側支持体３７とがプレスフィット端子３６で固定されているため、制御基板２５をカバー側支持体３７に容易に固定することができる。
【００８７】
実施の形態８．
次に、図９はこの発明の実施の形態８による制御装置一体型回転電機の要部を示す断面図である。ねじ３０は、カバー側支持体３７、モジュール側支持体２９及びパワーモジュール２３を貫通しており、ヒートシンク２１のねじ孔２１ｂにねじ込まれている。封止樹脂２７は、用いられていない。他の構成は、実施の形態５と同様である。
【００８８】
このような構成では、制御基板２５が、モジュール側支持体２９に加えてカバー側支持体３７にも支持され固定されているので、振動に対する耐久性をさらに向上させることができる。
【００８９】
また、パワーモジュール２３がねじ３０によりヒートシンク２１に固定されるため、封止樹脂２７が不要となり、生産性の改善、材料費の低減、及び回転電機全体の軽量化を図ることができる。
【００９０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、組み合わせ、変形、又は省略することができる。
また、実施の形態５、６、８の構成について、カバー側支持体３７と制御基板２５のグランド配線とを電気的に接続してもよい。
さらに、１個のパワーモジュール２３に対して設けられるモジュール側支持体２９の数は特に限定されない。
さらにまた、カバー側支持体３７の数も特に限定されない。
また、制御基板２５は、１つであっても２つ以上に分割されていてもよい。
さらに、この発明は、車両に搭載されない制御装置一体型回転電機にも適用できる。
さらにまた、この発明は、交流発電電動機以外の制御装置一体型回転電機にも適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１  制御装置一体型回転電機、３  制御装置、５  回転子、７  フロントブラケット、８  リアブラケット、１１  固定子巻線、１２  固定子、１８  パワー回路部（電力変換回路部）、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、２５  制御基板、２７  封止樹脂、２８  カバー、２９  モジュール側支持体、３０  ねじ、３４  はんだ、３６  プレスフィット端子、３７  カバー側支持体。
【図１】
2018121490.tif 000003
【図２】
2018121490.tif 000004
【図３】
2018121490.tif 000005
【図４】
2018121490.tif 000006
【図５】
2018121490.tif 000007
【図６】
2018121490.tif 000008
【図７】
2018121490.tif 000009
【図８】
2018121490.tif 000010
【図９】
2018121490.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月22日(2018.1.22)
【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】
ブラケットと、
前記ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、
前記固定子の内側に配置されている回転子と、
前記ブラケットに固定されており、かつ前記固定子巻線と電気的に接続されている制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、
前記電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、
前記電力変換回路部を制御する制御基板と
を有しており、
前記ヒートシンクは、前記回転子の軸方向の前記ブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、
前記電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、
前記制御基板は、前記パワーモジュールを挟んで前記モジュール面に対向しており、
前記パワーモジュールは、前記制御基板に接続された制御信号配線を有しており、
前記パワーモジュールの前記ヒートシンクとは反対側の面上には、前記制御信号配線とは別のモジュール側支持体が設けられており、
前記モジュール側支持体の径は、前記制御信号配線の径よりも大きく、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体に支持されている制御装置一体型回転電機。
【請求項２】
前記モジュール側支持体の少なくとも一部が、封止樹脂によって封止固定されている請求項１記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項３】
ブラケットと、
前記ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、
前記固定子の内側に配置されている回転子と、
前記ブラケットに固定されており、かつ前記固定子巻線と電気的に接続されている制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、
前記電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、
前記電力変換回路部を制御する制御基板と
を有しており、
前記ヒートシンクは、前記回転子の軸方向の前記ブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、
前記電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、
前記制御基板は、前記パワーモジュールを挟んで前記モジュール面に対向しており、
前記パワーモジュールの前記ヒートシンクとは反対側の面上には、モジュール側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体に支持されており、
前記モジュール側支持体は、前記パワーモジュールに一体に形成されている制御装置一体型回転電機。
【請求項４】
ブラケットと、
前記ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、
前記固定子の内側に配置されている回転子と、
前記ブラケットに固定されており、かつ前記固定子巻線と電気的に接続されている制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、
前記電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、
前記電力変換回路部を制御する制御基板と
を有しており、
前記ヒートシンクは、前記回転子の軸方向の前記ブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、
前記電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、
前記制御基板は、前記パワーモジュールを挟んで前記モジュール面に対向しており、
前記パワーモジュールの前記ヒートシンクとは反対側の面上には、モジュール側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体に支持されており、
前記制御基板と前記モジュール側支持体とがねじで固定されている制御装置一体型回転電機。
【請求項５】
前記ねじは、前記モジュール側支持体及び前記パワーモジュールを貫通しており、前記ヒートシンクにねじ込まれている請求項４記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項６】
前記制御基板と前記モジュール側支持体とがはんだで固定されている請求項１から請求項３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】
ブラケットと、
前記ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、
前記固定子の内側に配置されている回転子と、
前記ブラケットに固定されており、かつ前記固定子巻線と電気的に接続されている制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、
前記電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、
前記電力変換回路部を制御する制御基板と
を有しており、
前記ヒートシンクは、前記回転子の軸方向の前記ブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、
前記電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、
前記制御基板は、前記パワーモジュールを挟んで前記モジュール面に対向しており、
前記パワーモジュールの前記ヒートシンクとは反対側の面上には、モジュール側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体に支持されており、
前記モジュール側支持体は、プレスフィット端子を有しており、
前記制御基板と前記モジュール側支持体とが前記プレスフィット端子で固定されている制御装置一体型回転電機。
【請求項８】
前記制御装置を囲むカバー
をさらに備え、
前記カバーは、前記制御基板の前記パワーモジュールとは反対側の面に対向する基板対向部を有しており、
前記基板対向部には、前記制御基板に向けて突出したカバー側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体との間に挟まれている請求項１から請求項７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９】
ブラケットと、
前記ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、
前記固定子の内側に配置されている回転子と、
前記ブラケットに固定されており、かつ前記固定子巻線と電気的に接続されている制御装置と、
前記制御装置を囲むカバーと
を備え、
前記制御装置は、
前記固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、
前記電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、
前記電力変換回路部を制御する制御基板と
を有しており、
前記ヒートシンクは、前記回転子の軸方向の前記ブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、
前記電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、
前記制御基板は、前記パワーモジュールを挟んで前記モジュール面に対向しており、
前記パワーモジュールの前記ヒートシンクとは反対側の面上には、モジュール側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体に支持されており、
前記カバーは、前記制御基板の前記パワーモジュールとは反対側の面に対向する基板対向部を有しており、
前記基板対向部には、前記制御基板に向けて突出したカバー側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体との間に挟まれており、
前記制御基板と前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体とがねじにより固定されている制御装置一体型回転電機。
【請求項１０】
前記ねじは、前記カバー側支持体、前記モジュール側支持体及び前記パワーモジュールを貫通しており、前記ヒートシンクにねじ込まれている請求項９記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項１１】
ブラケットと、
前記ブラケットに保持されており、かつ固定子巻線を有している固定子と、
前記固定子の内側に配置されている回転子と、
前記ブラケットに固定されており、かつ前記固定子巻線と電気的に接続されている制御装置と、
前記制御装置を囲むカバーと
を備え、
前記制御装置は、
前記固定子巻線と外部の直流電力との間の電力変換を行う電力変換回路部と、
前記電力変換回路部を冷却するヒートシンクと、
前記電力変換回路部を制御する制御基板と
を有しており、
前記ヒートシンクは、前記回転子の軸方向の前記ブラケットとは反対側の面であるモジュール面を有しており、
前記電力変換回路部は、モジュール面に設けられているパワーモジュールを有しており、
前記制御基板は、前記パワーモジュールを挟んで前記モジュール面に対向しており、
前記パワーモジュールの前記ヒートシンクとは反対側の面上には、モジュール側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体に支持されており、
前記カバーは、前記制御基板の前記パワーモジュールとは反対側の面に対向する基板対向部を有しており、
前記基板対向部には、前記制御基板に向けて突出したカバー側支持体が設けられており、
前記制御基板は、前記モジュール側支持体と前記カバー側支持体との間に挟まれており、
前記カバー側支持体は、プレスフィット端子を有しており、
前記制御基板と前記カバー側支持体とが前記プレスフィット端子により固定されている制御装置一体型回転電機。
【請求項１２】
前記カバー側支持体と前記制御基板のグランド配線とが電気的に接続されている請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。