(57)【要約】【課題】径方向に大型化することなく、電力供給ユニットに於ける平滑コンデンサを効率的に冷却できるようにした回転電機を提供する。【解決手段】回転電機本体と電力供給ユニットが一体に固定され、電力供給ユニットに設けられた平滑化する平滑コンデンサを、回転電機本体のハウジングの外部からハウジングに設けられた吸気口に向かって流れる冷却風により冷却するように配置した。【選択図】図１
2019161923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機本体と電力供給ユニットとを備え、前記回転電機本体と前記電力供給ユニットとが前記回転電機本体の軸方向に並置されて一体に固定された回転電機であって、
前記回転電機本体は、
ハウジングに固定された固定子と、
前記ハウジングに回転自在に支持された回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子とともに回転し、前記ハウジングに設けられた前記軸方向に開口する吸気口から前記ハウジングの内部に冷却風を吸入させ、前記ハウジングの設けられた排気口から前記冷却風を前記ハウジングの外部へ排出させる冷却ファンと、
を備え、
前記電力供給ユニットは、
前記回転電機本体に供給する電力を制御する電力半導体モジュール及び前記回転電機本体の固定子巻線に流れる電流を平滑化する平滑コンデンサを備えたパワー回路部と、
前記パワー回路部を制御する制御回路部を備えた制御基板と、
前記パワー回路部と前記制御基板を搭載する金属筐体と、
を備え、
前記平滑コンデンサは、前記ハウジングの外部から前記吸気口に吸入される前記冷却風により冷却される位置で前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記金属筐体は、中央部に貫通穴を備え、
前記冷却風は、前記金属筐体の前記貫通穴を介して前記ハウジングの前記吸気口に吸入され、
前記平滑コンデンサは、前記貫通穴の周縁部の位置に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記金属筐体の前記貫通穴の内周壁は、回転電機本体側に向かって内径が漸次大きくなるように構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記金属筐体は、少なくとも前記電力半導体モジュールを冷却する金属筐体としての機能を有する、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記金属筐体は、冷媒を流通させる冷媒通路を備えている、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記金属筐体は、反回転電機本体側の壁面に前記反回転電機本体側に突出する突部を備え、
前記電力半導体モジュールは、前記突部に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記吸気口の周縁部に、前記冷却風を前記吸気口に案内する案内壁を備えている、
ことを特徴とする請求項１から６のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記電力半導体モジュールと前記制御基板とを収容するケースを備え、
前記ケースは、前記金属筐体の反回転電機側の壁面に固定されている、
ことを特徴とする請求項１から７のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記ケースは、前記電力半導体モジュールと前記制御基板とを埋没させるポッティング材が充填されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記平滑コンデンサは、前記金属筐体の反回転電機本体側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から９のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記平滑コンデンサは、複数個設けられ、
前記複数個の平滑コンデンサを所定数毎に分けて収納する複数個のコンデンサケースを備え、
前記複数個のコンデンサケースは、前記金属筐体に分散して前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記平滑コンデンサは、前記金属筐体の回転電機本体側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から９のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記平滑コンデンサは、複数個設けられ、
前記複数個の平滑コンデンサを所定数毎に分けて収納する複数個のコンデンサケースを備え、
前記複数個のコンデンサケースは、前記金属筐体に分散して前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記平滑コンデンサを収容するコンデンサケースを備え、
前記コンデンサケースは、前記ハウジングの前記吸気口に隣接する位置で前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の回転電機。
【請求項１５】
前記コンデンサケースは、反回転電機本体側から回転電機本体側に向かって前記回転電機本体の径方向外側に傾斜する傾斜壁を備えている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の回転電機。
【請求項１６】
前記回転子に設けられた界磁巻線に電流を供給するブラシを備え、
前記ブラシは、前記ハウジングの前記吸気口に吸入される前記冷却風の流路に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から１５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、パワー回路部を含む電力供給ユニットと回転電機本体とが一体化された回転電機、特に自動車等の車両に搭載される回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワー回路部を含む電力供給ユニットと回転電機本体とが一体化され、自動車等の車両に搭載される回転電機は、例えば特許文献１に開示されているように従来から知られている。前述のパワー回路部を含む電力供給ユニットは、回転電機が内燃機関を駆動する電動機として動作するときは、車両に搭載されたバッテリ等の直流電源からの直流電力を交流電力に変換して回転電機本体に供給する。又、回転電機が内燃機関により駆動されて発電機として動作するときは、電力供給ユニットは、回転電機本体が発電した交流電力を直流電力に変換して直流電源に供給する。パワー回路部は、周知のように複数の半導体スイッチング素子により構成されている。
【０００３】
前述の電力供給ユニットは、パワー回路部の他に、パワー回路部を構成する半導体スイッチング素子が動作するとき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、回転電機本体の回転子巻線に界磁電流を供給する界磁回路部と、パワー回路部及び界磁回路部を制御する制御回路等を備えている。電力供給ユニットのこれ等の構成要素は、金属筐体とケース等から構成される空間内に収納される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１６−５３７９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の電力供給ユニットに於ける平滑コンデンサは、半導体スイッチング素子が動作するときに生じるリップル電流により発熱するので、冷却される必要がある。しかし、平滑コンデンサを回転電機本体の径方向に流れる冷却風により冷却するためには、平滑コンデンサを回転電機本体の径方向に張り出す必要があり、電力供給ユニットが径方向に大型化し、周囲の他の機器に干渉する、という課題があった。
【０００６】
本願は、従来の回転電機に於ける前述の課題を解決するためになされたもので、径方向に大型化することなく、電力供給ユニットに於ける平滑コンデンサを効率的に冷却できるようにした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】
【０００７】
本願に開示される回転電機は、
回転電機本体と電力供給ユニットとを備え、前記回転電機本体と前記電力供給ユニットとが前記回転電機本体の軸方向に並置されて一体に固定された回転電機であって、
前記回転電機本体は、
ハウジングに固定された固定子と、
前記ハウジングに回転自在に支持された回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子とともに回転し、前記ハウジングに設けられた前記軸方向に開口する吸気口から前記ハウジングの内部に冷却風を吸入させ、前記ハウジングの設けられた排気口から前記冷却風を前記ハウジングの外部へ排出させる冷却ファンと、
を備え、
前記電力供給ユニットは、
前記回転電機本体に供給する電力を制御する電力半導体モジュール及び前記回転電機本体の固定子巻線に流れる電流を平滑化する平滑コンデンサを備えたパワー回路部と、
前記パワー回路部を制御する制御回路部を備えた制御基板と、
前記パワー回路部と前記制御基板を搭載する金属筐体と、
を備え、
前記平滑コンデンサは、前記ハウジングの外部から前記吸気口に吸入される前記冷却風により冷却される位置で前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示される回転電機によれば、前記回転電機本体は、ハウジングに固定された固定子と、前記ハウジングに回転自在に支持された回転子軸に固定された回転子と、前記回転子とともに回転し、前記ハウジングに設けられた前記軸方向に開口する吸気口から前記ハウジングの内部に冷却風を吸入させ、前記ハウジングの設けられた排気口から前記冷却風を前記ハウジングの外部へ排出させる冷却ファンと、を備え、前記電力供給ユニットは、前記回転電機本体に供給する電力を制御する電力半導体モジュール及び前記回転電機本体の固定子巻線に流れる電流を平滑化する平滑コンデンサを備えたパワー回路部と、前記パワー回路部を制御する制御回路部を備えた制御基板と、前記パワー回路部と前記制御基板を搭載する金属筐体と、を備え、前記平滑コンデンサは、前記ハウジングの外部から前記吸気口に吸入される前記冷却風により冷却される位置で前記金属筐体に搭載されているので、平滑コンデンサを軸方向に配置することができるため、径方向の拡大を抑制して小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による回転電機を示す要部断面図である。
【図２】実施の形態１による回転電機の回路図である。
【図３】実施の形態１による回転電機の電力供給ユニットを示す説明図である。
【図４】実施の形態１による回転電機を示す要部断面図である。
【図５】実施の形態２による回転電機を示す要部断面図である。
【図６】実施の形態２による回転電機の電力供給ユニットを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は実施の形態１による回転電機を示す要部断面図であって、図３のＡ−Ａ線に沿う矢印方向の断面を示している。図２は実施の形態１による回転電機の電力供給ユニットを主体とする回路図、図３は実施の形態１による回転電機の電力供給ユニットを示す説明図、図４は実施の形態１による回転電機を示す要部断面図であって、図３のＢ−Ｂ線に沿う矢印方向の断面を示している。
【００１１】
図１、図２、図３、及び図４に於いて、回転電機１０００は、回転電機本体２００と、回転電機本体２００の軸方向に並置されて回転電機本体２００と一体化され、回転電機本体２００に電力を供給する電力供給ユニット３００と、を備える。回転電機本体２００は、内燃機関（図示せず）を駆動する電動機として動作し、或いは内燃機関により駆動されて発電する発電機として動作することができる。実施の形態１による回転電機は、内燃機関の始動用回転電機として構成されている。
【００１２】
回転電機本体２００は、それぞれ、鉄等の金属材料を用いて椀状に形成された負荷側ブラケットとしてのフロントブラケット１と反負荷側ブラケットとしてのリヤブラケット２とからなるハウジング１０と、回転子軸４に固定された回転子６と、回転子６に設けられた界磁巻線５と、固定子３と、を備えている。固定子３は、固定子鉄心３２と、固定子鉄心３２に装着された固定子巻線３１とを有する。
【００１３】
回転子軸４は、フロントブラケット１に設けられたフロント側ベアリング７１と、リヤブラケット２に設けられたリヤ側ベアリング７２とにより、ハウジング１０に回転可能に支持されている。回転子６は、回転子軸４に固定されており、ハウジング１０内に回転可能に配設されている。固定子鉄心３２は、フロントブラケット１の軸方向の一端部とリヤブラケット２の軸方向の他端部により軸方向の両側から挟持されて、ハウジング１０に固定されている。固定子３の内周面は、回転子６の外周面に対して所定のエアギャップを介して径方向に対向している。
【００１４】
フロントブラケット１から反回転電機本体２００側に突出した回転子軸４のフロント側端部には、プーリ９が装着されている。回転電機本体２００は、プーリ９及びプーリ９に巻き掛けられたベルト（図示せず）を介して内燃機関のクランク軸（図示せず）に連結される。
【００１５】
回転子６のフロント側の端面に固定された第１の冷却ファン７３は、回転子６と共に回転する。回転子６のリヤ側の端面に固定された第２の冷却ファン７４は、回転子６と共に回転する。フロントブラケット１の軸方向の端部には、冷却風を回転電機本体２００の内部に吸入する第１の吸気口１１が設けられ、リヤブラケット２の軸方向の端部には、冷却風を回転電機本体２００の内部に吸入する第２の吸気口２１が設けられている。第１の吸気口１１と第２の吸気口２１は、回転子軸４の周囲に複数個設けられている。フロントブラケット１の外周面部には、回転電機本体２００の内部から冷却風を外部へ排出する第１の排気口１２が設けられ、リヤブラケット２の外周面部には、回転電機本体２００の内部から冷却風を外部へ排出す第２の排気口２２が設けられている。
【００１６】
第１の吸気口１１と第１の排気口１２とを連通する第１の通風路Ｒ１は、フロントブラケット１の軸方向の内側端面と回転子６の負荷側の軸方向端面との間に形成されている。第１の冷却ファン７３は、第１の通風路Ｒ１内に配置されている。第２の通風路Ｒ２は、後述する電力供給ユニット３００の内周部と回転子軸４の外周面との間に形成され、回転電機１０００の外部とリヤブラケット２の第２の吸気口２１とを連通する。第２の吸気口２１と第２の排気口２２とを連通する第３の通風路Ｒ３は、リヤブラケット２の軸方向の内側端面と回転子６の反負荷側の軸方向端面との間に形成されている。第２の冷却ファン７４は、第３の通風路Ｒ３内に配置されている。
【００１７】
第１の冷却風Ｗ１は、第１の冷却ファン７３の回転による遠心力により、フロントブラケット１の外部から第１の吸気口１１に吸入され、第１の通風路Ｒ１から第１の排気口１２を介して回転電機本体２００の外部に排出される。第２の冷却風Ｗ２は、第２の冷却ファン７４の回転による遠心力により、回転電機１０００に於ける電力供給ユニット３００の外部から第２の通風路Ｒ２に吸入され、リヤブラケット２の第２の吸気口２１を介して第３の通風路Ｒ３に至り、更に第２の排気口２２を介して回転電機本体２００の外部に排出される。
【００１８】
電力供給ユニット３００は、後述する上アーム電力半導体スイッチング素子と下アーム電力半導体スイッチング素子とシャント抵抗を含む電力半導体モジュール１２１と、平滑コンデンサ１２２と、樹脂製のケース１３１と、樹脂製のカバー１３０と、制御基板１２４と、金属筐体１４０と、ブラシ１００と、回転センサ（図示せず）等により構成されている。電力半導体モジュール１２１と平滑コンデンサ１２２は、パワー回路部を構成している。金属筐体１４０は、ヒートシンクとしての機能を有する。
【００１９】
電力半導体モジュール１２１は、１個が１相分として構成され、回転電機本体２００が３相回転電機である場合には３個設けられ、それぞれ並列接続される。即ち、実施の形態１では回転電機本体２００は３相回転電機本体として構成されているので、図２に示すように、電力半導体モジュール１２１は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕと、Ｖ相電力半導体モジュール１２１Ｖと、Ｗ相電力半導体モジュール１２１Ｗとから構成されている。
【００２０】
Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗは、それぞれ、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２との直列接続体、及び後述するシャント抵抗１１１により構成されている。Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕと、Ｖ相電力半導体モジュール１２１Ｖと、Ｗ相電力半導体モジュール１２１Ｗは、三相ブリッジ回路を構成している。
【００２１】
上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２は、それぞれ、例えばＦＥＴ(Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果型トランジスタ)とダイオードとの並列接続体により構成されている。
【００２２】
Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗに於ける、それぞれの上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２との直列接続部と、Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗに於けるそれぞれの交流端子１７５と、の間には、電流センサとなるシャント抵抗１１１がそれぞれ接続されている。尚、図２では、図の複雑化を避けるため、交流端子の符号１７５は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕの交流端子のみに付してある。
【００２３】
Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗのそれぞれの正極側端子１７３は、電力供給ユニット３００の正極側導体１２５と、電力供給ユニット３００の正極側端子１９０と、正極側ケーブル５０３とを介して、車両に搭載された直流電源としてのバッテリ５００の正極側端子５０１に接続されている。尚、図２では、図の複雑化を避けるため、正極側端子の符号１７３は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕの正極側端子のみに付してある。
【００２４】
Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗの負極側端子１７４は、それぞれ電力供給ユニット３００の負極側導体１２６と、電力供給ユニット３００の負極側端子１９１と、負極側ケーブル５０４を介して、車両に搭載された直流電源としてのバッテリ５００の負極側端子５０２に接続されている。バッテリ５００の負極側端子５０２は、車両の接地電位にある車体７００に接続されている。尚、図２では、図の複雑化を避けるため、負極側端子の符号１７４は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕの負極側端子のみに付してある。
【００２５】
Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗに於けるそれぞれの交流端子１７５は、バスバー２１１を介して回転電機本体２００の固定子巻線３１の各相の巻線端子に接続されている。尚、図２では、図の複雑化を避けるため、バスバーの符号２１１は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕの交流端子１７５と固定子巻線３１とを接続するバスバーのみに付してある。
【００２６】
Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗの各正極側端子１７３は、それぞれ電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接続されている。Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗの各負極側端子１７４は、それぞれ電力供給ユニット３００の負極側導体１２６に接続されている。
【００２７】
更に、Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗは、それぞれ、接続導体１３２、１３３を介して平滑コンデンサ１２２と並列に接続されている。尚、図２では、図の複雑化を避けるため、接続導体の符号１３２、１３３は、Ｗ相電力半導体モジュール１２１Ｗに並列接続される平滑コンデンサ１２２に接続される接続導体のみに付してある。
【００２８】
各平滑コンデンサ１２２の正極側端子１３４は、接続導体１３２を介して電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接続され、各平滑コンデンサ１２２の負極側端子１３５は、接続導体１３３、１２３を介して電力供給ユニット３００の負極側導体１２６に接続されている。尚、図２では、図の複雑化を避けるため、正極側端子の符号１３４と負極側端子の符号１３５は、Ｗ相電力半導体モジュール１２１Ｗに並列接続される平滑コンデンサ１２２の正極側端子と負極側端子のみに付してある。又、接続導体の符号１２３は、図の複雑化を避けるため、Ｖ相電力半導体モジュール１２１Ｖと平滑コンデンサ１２２に接続されている接続導体１２３のみに付してある。
【００２９】
又、Ｕ相電力半導体モジュール１２１ＵとＶ相電力半導体モジュール１２１ＶとＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗに於ける、それぞれの上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の信号端子１７６は、図１に示す制御基板１２４に接続され、制御基板に設けられた制御回路部からの制御信号を受けるように構成されている。尚、図２では、図の複雑化を避けるため、信号端子の符号１７６は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕに於ける下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の信号端子のみに付してある。
【００３０】
電力半導体モジュール１２１は、前述の上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２、シャント抵抗１１１を、銅フレームにはんだ接合し、各フレーム間を銅板及びアルミニューム線で接続し、これらを樹脂封止して構成されている。或いは、電力半導体モジュール１２１は、前述の上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２、シャント抵抗１１１を、絶縁被覆されたアルミニューム、銅等の金属基板若しくはセラミック基板に、はんだ接合して構成される。
【００３１】
電力半導体モジュール１２１は、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２とシャント抵抗１１１が発生する熱を放熱するための放熱面１７７を有している。電力半導体モジュール１２１は、前述の放熱面１７７が金属筐体１４０の反回転電機本体２００側の表面である搭載面に突出して形成された突部１４０１の表面に対向して、金属筐体１４０の突部１４０１に搭載される。
【００３２】
ここで、前述の電力半導体モジュール１２１の放熱面１７７に、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２とシャント抵抗１１１の少なくとも一部分に導電性部材が露出している場合には、放熱面１７７と金属筐体１４０の搭載面との間に所定の距離を確保し、放熱面１７７と金属筐体１４０の搭載面との間に絶縁性を有する伝熱材を介在させるようにして、電力半導体モジュール１２１を金属筐体１４０の突部１４０１に搭載させる。前述の伝熱材としては、粘性及び流動性のあるグリース、ゲル、接着剤、若しくは、流動性のないシート、テープ等を使用することができる。
【００３３】
電力半導体モジュール１２１の放熱面１７７が、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２とシャント抵抗１１１から絶縁されている場合は、前述の伝熱材の他に導電性の伝熱材を使用することができ、放熱面１７７と金属筐体１４０の搭載面との間に距離を確保しなくてもよい。
【００３４】
金属筐体１４０は、冷却機構として、電力半導体モジュール１２１を搭載する突部１４０１に対応した金属筐体１４０の内部の位置に、金属筐体１４０の周方向に沿うように冷媒通路１４７が形成されており、この冷媒通路１４７の内部に冷媒１４８を流通させる。これにより、電力半導体モジュール１２１の上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２とシャント抵抗１１１が発生した熱を、金属筐体１４０に広範囲に効果的に伝熱させて温度上昇を抑制することができる。
【００３５】
尚、図示しないが、金属筐体１４０の突部１４０１が形成された面に対する反対側の面に於ける、電力半導体モジュール１２１の搭載領域と相対する領域に、回転電機本体２００の軸方向に垂直に突出して回転電機本体２００の径方向に延びるように形成された放熱フィンを１個若しくは複数設けるようにしてもよい。
【００３６】
又、図示していないが、半導体スイッチング素子とダイオードを用いてブリッジ回路に構成された界磁回路部が、金属筐体１４０の突部１４０１若しくは突部１４０１以外の搭載面に搭載されている。そして、界磁回路部のブリッジ回路の上アーム側が、バッテリ５００の正極側端子５０１に接続され、下アーム側がバッテリ５００の負極側端子５０２に接続されている。そして、界磁巻線５が界磁回路部のダイオードに並列に接続されている。
【００３７】
制御基板１２４には、図示してないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）等の電子部品が実装され、電力供給ユニット３００に於けるパワー回路部及び界磁回路部の半導体スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路部を備えている。制御基板１２４に設けられた制御回路部は、パワー回路部および界磁回路部のスイッチング素子をオン／オフ制御し、パワー回路部にバッテリ５００の直流電力と固定子巻線３１の交流電力との間の電力変換を行なわせるとともに、界磁回路部に界磁巻線５への界磁電流の制御を行わせる。
【００３８】
前述の電力半導体モジュール１２１、制御基板１２４等が、金属筐体１４０の反回転電機本体２００側の面である搭載面に搭載されている。制御基板１２４は、電力半導体モジュール１２１の反金属筐体１４０側の表面に対して回転電機本体２００の軸方向に間隔を介して、電力半導体モジュール１２１と軸方向に並置されて金属筐体１４０に搭載されている。又、樹脂製のケース１３１が、金属筐体１４０の搭載面に搭載された電力半導体モジュール１２１、及び制御基板１２４を内包するように、金属筐体１４０の搭載面に搭載されている。樹脂製のケース１３１の金属筐体１４０と反対側の開口部は樹脂製のカバー１３０により閉塞されており、金属筐体１４０の搭載面に搭載された電子部品としての電力半導体モジュール１２１及び制御基板１２４を水、粉塵等から保護している。
【００３９】
ここで、制御基板１２４が埋没するまでポッティング材１５０を樹脂製のケース１３１内に充填しているので、防水性及び防塵性を向上させることができるとともに、耐震性及び伝熱性を向上させることができる。更に、カバー１３０をアルミニューム等の金属製にすることで伝熱性及び放熱性を向上し、ノイズの伝播を抑制することができる。尚、場合によっては、樹脂製のケース１３１内にポッテイング材を充填しなくてもよい。
【００４０】
平滑コンデンサ１２２は、コンデンサケース１５１に内包され、樹脂製のカバー１３０の反金属筐体１４０側の表面に搭載されている。電力半導体モジュール１２１に於ける上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２をオン／オフ制御することで、電力供給ユニット３００に流れる電流を高精度に制御して出力の精度を向上させ、効率を向上させることができるが、電力供給ユニット３００の出力電圧が変動し、更に出力電流に電流リップルが生じる。
【００４１】
平滑コンデンサ１２２は、前述の電圧変動及び電流リップルを吸収するためのものであるが、電流リップルが平滑コンデンサ１２２に印加されることで平滑コンデンサ１２２が発熱して温度が上昇する。平滑コンデンサ１２２の温度上昇は、平滑コンデンサ１２２が劣化しその寿命を短くする。そこで、平滑コンデンサ１２２の劣化を抑制するため、平滑コンデンサ１２２を収納したコンデンサケース１５１を外気に触れるように電力供給ユニット３００の外部に露出するように配置している。尚、平滑コンデンサ１２２は、電流リップルの量、温度上昇等を勘案して各相毎に複数個になる場合がある。
【００４２】
ブラシ１００は、リヤブラケット２の反回転子６側、つまり電力供給ユニット３００を搭載している側の外面部で、回転子軸４の周縁部に搭載されている。図示していないが、界磁巻線５と電気的に接続された通電部が回転子軸４に取付けられており、ブラシ１００の摺動部がその通電部と接触することで界磁回路部の出力を界磁巻線５に入力するように構成されている。
【００４３】
図３は、回転電機１０００を反負荷側から見た電力供給ユニットの説明図であり、図１は図３のこのＡ−Ａ線に沿う断面を矢印方向から視た断面図である。電力供給ユニット３００とブラシ１００は、リヤブラケット２の軸方向の外側の端面の実質的に同一の平面上に配置されている。電力供給ユニット３００の内周部とブラシ１００の外周部との間に前述の第２の通風路Ｒ２が形成されている。又、第２の吸気口２１と第２の排気口２２とを連通する前述の第３の通風路Ｒ３が、リヤブラケット２の軸方向の内側端面と回転子６との間に形成されている。
【００４４】
コンデンサケース１５１は、三相の各相に対応して３個設けられており、図３に示すように第２の通風路Ｒ２の両側部にそれぞれ１個づつ配置され、且つ第２の通風路Ｒ２の下側に１個配置されている。この配置により、３個のコンデンサケース１５１を効果的に第２の冷却風Ｗ１により冷却することができる。
【００４５】
回転電機１０００は、フロントブラケット１とリヤブラケット２に設けられた取付部（図示せず）を車両の車体７００若しくは内燃機関に、ボルトで強固に固定される。リヤブラケット２及び車体７００は、固定子鉄心３２とフロントブラケット１を介して電気的に接続される。尚、金属筐体１４０とバッテリ５００の負極側端子５０２とを車体７００を介して電気的に接続することが可能な場合は、負極側ケーブル５０４を省略することができる。
【００４６】
次に、回転電機１０００に於ける電流の流れについて説明する。回転電機１０００を電動機として動作させる場合と発電機として動作させる場合では、電流の流れが異なるが、ここでは、回転電機１０００を電動機として動作させる場合について説明する。
【００４７】
回転電機本体２００の固定子巻線３１に流れる電流は、バッテリ５００の正極側端子５０１から正極側ケーブル５０３、正極側端子１９０を介して電力供給ユニット３００に流れ込み、所定の相の電力半導体モジュール１２１の上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、シャント抵抗１１１を介して、固定子巻線３１に流れた後に、別の相のシャント抵抗１１１、電力半導体モジュール１２１の下アーム電力半導体スイッチング素子１７２を介して金属筐体１４０に流れ、負極側端子１９１、負極側ケーブル５０４を介してバッテリ５００の負極側端子５０２に流れる。
【００４８】
制御基板１２４に搭載されたＣＰＵでは、シャント抵抗１１１により検出した電流値、図示していない回転センサからの回転電機１０００の回転速度及び／又は回転子の回転位置情報、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の温度等の情報から、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、及び下アーム電力半導体スイッチング素子１７２をオン／オフ制御する制御パターンを演算する。制御基板１２４に設けられている制御回路部は、ＣＰＵの演算結果に基づいて制御信号を発生し、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、及び下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の信号端子に与える。
【００４９】
以上のように構成された実施の形態１による回転電機では、バッテリ５００の直流電力が、電力供給ユニット３００で交流電力に変換され、固定子巻線３１に供給される。これにより、固定子鉄心３２に回転磁界が発生し、回転子６が回転する。そして、第１の冷却ファン７３，及び第２の冷却ファン７４が、回転子６の回転に連動して回転する。これにより、回転電機１０００のフロント側では、第１の吸気口１１から給気された第１の冷却風Ｗ１が第１の通風路Ｒ１を流通し、第１の排気口１２から回転電機１０００の外部に排出される。そして、固定子巻線３１のコイルエンドが、第１の通風路Ｒ１を流通する第１の冷却風Ｗ１により冷却される。
【００５０】
一方、回転電機１０００のリヤ側では、第２の冷却風Ｗ２が、電力供給ユニット３００の内周部とブラシ１００の外周部との間に形成されている第２の通風路Ｒ２を、回転電機１０００の軸方向に負荷側に流れ、第２の吸気口２１から回転電機本体２００内に流入し、第３の通風路Ｒ３を流通して、第２の排気口２２から回転電機本体２００の外部に排出される。
【００５１】
第２の通風路Ｒ２は、リヤブラケット２に設けたリヤ側ベアリング７２により内周部が回転電機１０００の径方向外側に屈曲するため、第２の吸気口２１に吸入される前に径方向外側に流れる場合もある。従って、金属筐体１４０の内周部に形成されている貫通穴１４０２の内径は、回転電機１０００の負荷側に向かって漸次拡大されている。これにより、第２の冷却風Ｗ２の流れをスムーズにすることができる。又、リヤブラケット２のベアリング保持部２０１の外径は、回転電機１０００の負荷側に向かって漸次拡大するように形成されており、これにより第２の冷却風Ｗ２の流れを一層スムーズにすることができる。
【００５２】
前述のコンデンサケース１５１、ブラシ１００、金属筐体１４０、リヤブラケット２、回転子６は、第２の冷却風Ｗ２にさらされる。従って、電力半導体モジュール１２１で発生した熱は金属筐体１４０を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、平滑コンデンサ１２２で発生した熱はコンデンサケース１５１内の空気とコンデンサケース１５１を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、リヤ側ベアリング７２の摩擦熱と固定子３で発生した熱はリヤブラケット２を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、界磁巻線５で発生した熱は回転子６を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、これにより、回転電機１０００の各構成部材の温度上昇が抑制される。又、固定子巻線３１のコイルエンドは、第３の通風路Ｒ３を流通する第２の冷却風Ｗ２により冷却される。
【００５３】
尚、図示していないが、平滑コンデンサ１２２とコンデンサケース１５１の内壁との間に伝熱材を介在させることで、平滑コンデンサ１２２からコンデンサケース１５１までの熱抵抗を低減させることができ、平滑コンデンサ１２２の温度をより低減させることができる。又、平滑コンデンサ１２２とコンデンサケース１５１の内壁との間に伝熱材を介在させることで、耐振性を向上させることもできる。
【００５４】
前述の平滑コンデンサ１２２とコンデンサケース１５１の内壁との間に介在させる伝熱材としては、低粘度のグリース、ゲル、若しくは接着剤、シート、テープ等を使用することができ、或いは前述したポッティング材１５０と同一材料を使用することもできる。平滑コンデンサ１２２が複数個設けられている場合は、伝熱材を各平滑コンデンサ間に介在させることで、各平滑コンデンサ間を熱的に接続して各平滑コンデンサ間の温度差を低減させることができる。そのため、各平滑コンデンサ間の温度差により生じる電気抵抗の増減により電気抵抗の低い平滑コンデンサが生じることがなく、特定の平滑コンデンサに電流が流れ過ぎてその寿命が短くなることを防ぐことができる。
【００５５】
又、平滑コンデンサ１２２の外周の全周に渡って伝熱材を配置すれば、伝熱効果が更に高くなるが、平滑コンデンサ１２２の外周の一部分に伝熱材を配置するだけでも、伝熱材が熱伝導率が空気の熱伝導率に対して１桁から２桁以上高いため、平滑コンデンサ１２２に対する温度低減の効果は向上する。コンデンサケース１５１は、樹脂製でもよいが、アルミニューム等の金属製にすることで、伝熱性及び放熱性を更に向上させることができる。
【００５６】
更に、リヤブラケット２の第２の吸気口２１の軸方向の外側に案内壁１４４を設けているので、第２の冷却風Ｗ２を確実に第２の吸気口２１に流入させることができる。リヤブラケット２の回転子軸４の周囲に複数個点在する第２の吸気口２１の全ての外周部にわたって案内壁１４４を配置することで、第２の冷却風Ｗ２を各第２の吸気口２１に案内して確実に回転電機本体２００のリヤブラケット２の内部に流入させることができる。案内壁１４４は、リヤブラケット２と金属筐体１４０のどちら側に設けられてもよい。
【００５７】
案内壁１４４をリヤブラケット２に設けた場合は、金属筐体１４０と案内壁１４４との間の隙間を埋める部材を、金属筐体１４０と案内壁１４４との間に介在させることで、第２の冷却風Ｗ２が案内壁１４４の外への漏れるのを防止することができる。案内壁１４４を金属筐体１４０に設けた場合は、リヤブラケット２と案内壁１４４との間の隙間を埋める部材を、リヤブラケット２と案内壁１４４との間に介在させることで、第２の冷却風Ｗ２が案内壁１４４の外への漏れるのを防止することができる。
【００５８】
又、リヤブラケット２の第２の吸気口２１の内周面から突出する第１の冷却フィン１４３が設けられており、回転電機本体２００の放熱性を向上させることができる。第１の冷却フィン１４３は、第２の吸気口２１の内周面から第２の吸気口２１の空間内に突出する形状であればよく、吸気口２１の径方向外側の内周面から径方向内側に突出するように設けてもよく、或いは第２の吸気口２１の径方向内側の内周面から径方向外側に突出するように設けてもよい。
【００５９】
更に、リヤブラケット２の金属筐体１４０との対向面に第２の冷却フィン１４２を設けており、この第２の冷却フィン１４２によりリヤブラケット２の放熱性を向上させることができるので、回転電機本体２００の温度を低減させることができる。案内壁１４４が設けられているので、第２の冷却フィン１４２は自然空冷に対する放熱性を向上させ、第１の冷却フィン１４３は第２の冷却風Ｗ２に対する放熱性を向上させる。
【００６０】
実施の形態１による回転電機１０００は前述のように構成されているので、径方向の拡大を抑制し、電力半導体モジュール１２１、制御基板１２４、平滑コンデンサ１２２、ブラシ１００、固定子３、界磁巻線５、回転子６、リヤ側ベアリング７２、フロント側ベアリング７１等の発熱を第１の冷却風Ｗ１及び第２の冷却風Ｗ２に放熱することで温度を低減することができる。
【００６１】
更に、金属筐体１４０に冷媒１４８を流すことで、電力供給ユニット３００の冷却性を高めることができる。ここで、冷媒通路１４７は、金属筐体１４０のリヤブラケット２側に図示しない流路カバーを設けることで形成することができ、或いは、銅、アルミニューム、ＳＵＳ等の金属のパイプを金属筐体１４０に接着、かしめ、ろう付け等で接続することで形成することができ、或いは、鋳造時に空洞を形成する等で形成することができる。冷媒通路１４７は、特に発熱量の多い電力半導体モジュール１２１に対応する金属筐体１４０の部位に配置することで高い冷却効果が得られる。前述した案内壁１４４とリヤブラケット２或いは金属筐体１４０の隙間を埋める部材を伝熱材とした場合は、回転電機本体２００の熱も冷媒１４８に放熱して冷却性を向上することができる。
【００６２】
図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面を矢印方向から視た断面図である。図４ではブラシ１００は、その長手方向の断面で示されている。第２の通風路Ｒ２は電力供給ユニット３００の内周部とブラシ１００の外周部との間に設けられるため、第２の冷却風Ｗ２はブラシ１００の外周部の全体にわたって接触するため、ブラシ１００を効果的に冷却することができる。
【００６３】
実施の形態２．
次に、本願の実施の形態２による回転電機について説明する。実施の形態２による回転電機は、前述の実施の形態１の回転電機と同様の機能を備えている。図２の回路図は、実施の形態２にも共通である。図５は、実施の形態２による回転電機を示す要部断面図、図６は、実施の形態２による回転電機の電力供給ユニットを示す説明図である。実施の形態２による回転電機は、内燃機関の始動用回転電機として構成されている。
【００６４】
図５、図６に於いて、電力供給ユニット３００は、電力半導体モジュール１２１、平滑コンデンサ１２２、樹脂製のケース１３１、制御基板１２４、金属筐体１４０、ブラシ１００、回転センサ（図示せず）を備えている。
【００６５】
電力半導体モジュール１２１は、実施の形態１に於ける電力半導体モジュール１２１と同様に構成されており、図示していない上アーム電力半導体スイッチング素子と下アーム電力半導体スイッチング素子とシャント抵抗の発熱を放熱する放熱面１７７を有し、放熱面１７７が金属筐体１４０の突部１４０１に対向して搭載される。これにより、上アーム電力半導体スイッチング素子と下アーム電力半導体スイッチング素子とシャント抵抗の発熱を金属筐体１４０に伝熱して温度上昇を抑制することができる。
【００６６】
前述の電力半導体モジュール１２１、制御基板１２４等が、金属筐体１４０の反回転電機本体２００側の面である搭載面に搭載されている。制御基板１２４は、電力半導体モジュール１２１の反金属筐体１４０側の表面に対して回転電機本体２００の軸方向に間隔を介して、電力半導体モジュール１２１と軸方向に並置されて金属筐体１４０に搭載されている。又、樹脂製のケース１３１が、金属筐体１４０の搭載面に搭載された電力半導体モジュール１２１、及び制御基板１２４を内包するように、金属筐体１４０の搭載面に搭載されている。樹脂製のケース１３１の金属筐体１４０と反対側の開口部は樹脂製のカバー１３０により閉塞されており、金属筐体１４０の搭載面に搭載された電子部品としての電力半導体モジュール１２１及び制御基板１２４を水、粉塵等から保護している。
【００６７】
ここで、制御基板１２４が埋没するまでポッティング材１５０を樹脂製のケース１３１内に充填しているので、防水性及び防塵性を向上させることができるとともに、耐震性及び伝熱性を向上させることができる。更に、カバー１３０をアルミニューム等の金属製にすることで伝熱性及び放熱性を向上し、ノイズの伝播を抑制することができる。尚、場合によっては、樹脂製のケース１３１内にポッテイング材を充填しなくてもよい。
【００６８】
平滑コンデンサ１２２が、コンデンサケース１５１に内包されて金属筐体１４０の回転電機本体２００側の面に搭載されている。平滑コンデンサ１２２を冷却するために、コンデンサケース１５１は金属筐体１４０及び外気である第２の冷却風Ｗ２に触れるように配置されている。コンデンサケース１５１の傾斜壁１５２は、反回転電機本体側から回転電機本体側に向かって回転電機本体の径方向外側に傾斜するように形成されており、又、リヤブラケット２のベアリング保持部２０１の外径は、回転電機本体２００側に向かって漸次拡大するように形成されており、第２の冷却風Ｗ２の流れをスムーズにすることができる。
【００６９】
平滑コンデンサ１２２は、電流リップルの量と温度上昇に応じて、三相の各相毎に複数個設けられる場合があり、金属筐体１４０の内周部に全周に渡って配置されるか、分散して配置され、それぞれのコンデンサケース１５１の傾斜壁１５２は第２の通風路Ｒ２に露出している。コンデンサケース１５１は樹脂製でもよく、或いはアルミニューム等の金属製にすることで伝熱性及び放熱性を向上することができる。又、樹脂製のケース１５１を金属筐体１４０と一体に形成することで、放熱性をさらに向上させることができる。又、平滑コンデンサ１２２が電力供給ユニット３００と回転電機本体２００との間の内部に配置されているので耐振性が向上する。
【００７０】
又、金属筐体１４０とリヤブラケット２との間には冷却要素としての第２の冷却フィン１４２を配置するスペースがあるため、このスペースの一部を利用して平滑コンデンサ１２２を配置することで、回転電機１０００の軸方向の拡大を抑制することができる。
【００７１】
図６は、回転電機１０００の反負荷側から電力供給ユニット３００を視た説明図であり、図５は図６のＡ−Ａ線に沿う断面を矢印方向から視た断面図である。ブラシ１００は、電力供給ユニット３００と略同一平面上に配置され、電力供給ユニット３００の内周部とブラシ１００の外周部との間に第２の通風路Ｒ２が形成される。又、第２の吸気口２１と第２の排気口２２とを連通する第３の通風路Ｒ３が、リヤブラケット２の軸方向の内側端面と回転子６との間に形成されている。
【００７２】
以上のように構成された実施の形態２による回転電機では、バッテリ５００の直流電力が、電力供給ユニット３００で交流電力に変換され、固定子巻線３１に供給される。これにより、固定子鉄心３２に回転磁界が発生し、回転子６が回転する。そして、冷却ファン７３，７４が、回転子６の回転に連動して回転する。これにより、回転電機１０００のフロント側では、第１の吸気口１１から給気された第１の冷却風Ｗ１が第１の通風路Ｒ１を流通し、第１の排気口１２から回転電機１０００の外部に排出される。そして、固定子巻線３１のコイルエンドが、第１の通風路Ｒ１を流通する第１の冷却風Ｗ１により冷却される。
【００７３】
一方、回転電機１０００のリヤ側では、第２の冷却風Ｗ２が、電力供給ユニット３００の内周部とブラシ１００の外周部との間に形成されている第２の通風路Ｒ２を、回転電機１０００の軸方向に負荷側に流れ、第２の吸気口２１から回転電機本体２００内に流入し、第３の通風路Ｒ３を流通して、第２の排気口２２から回転電機１０００外部に排出される。
【００７４】
第２の通風路Ｒ２は、リヤブラケット２に設けたリヤ側ベアリング７２により内周部が回転電機１０００の径方向外側に屈曲するため、第２の吸気口２１に吸入される前に径方向外側に流れる場合もある。しかし、コンデンサケース１５１の傾斜壁１５２は、回転電機本体２００側に向かって漸次径方向に傾斜するように形成されているので、第２の冷却風Ｗ２の流れをスムーズにすることができる。又、リヤブラケット２のベアリング保持部２０１の外径は、回転電機本体２００側に向かって漸次拡大するように形成されており、これにより第２の冷却風Ｗ２の流れを一層スムーズにすることができる。
【００７５】
前述のコンデンサケース１５１、ブラシ１００、金属筐体１４０、リヤブラケット２、回転子６は、第２の冷却風Ｗ２にさらされる。従って、電力半導体モジュール１２１で発生した熱は金属筐体１４０を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、平滑コンデンサ１２２で発生した熱はコンデンサケース１５１内の空気とコンデンサケース１５１を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、リヤ側ベアリング７２の摩擦熱と固定子３で発生した熱はリヤブラケット２を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、界磁巻線５で発生した熱は回転子６を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、これにより、回転電機１０００の各構成部材の温度上昇が抑制される。又、固定子巻線３１のコイルエンドは、第３の通風路Ｒ３を流通する第２の冷却風Ｗ２により冷却される。
【００７６】
尚、コンデンサケース１５１が分散して第２の通風路Ｒ２の周囲に配置されている場合は、第２の通風路Ｒ２に接する金属筐体１４０の貫通穴を、実施の形態１の場合と同様に回転電機本体２００側に向かって径方向に漸次拡大するようにしてもよい。
【００７７】
尚、図示していないが、平滑コンデンサ１２２とコンデンサケース１５１の内壁との間に伝熱材を介在させることで、平滑コンデンサ１２２からコンデンサケース１５１までの熱抵抗を低減させることができ、平滑コンデンサ１２２の温度をより低減させることができる。又、平滑コンデンサ１２２とコンデンサケース１５１の内壁との間に伝熱材を介在させることで、耐振性を向上させることもできる。
【００７８】
前述の平滑コンデンサ１２２とコンデンサケース１５１の内壁との間に介在させる伝熱材としては、低粘度のグリース、ゲル、若しくは接着剤、シート、テープ等を使用することができ、或いは前述したポッティング材１５０と同一材料を使用することもできる。平滑コンデンサ１２２が複数個設けられている場合は、伝熱材を各平滑コンデンサ間に介在させることで、各平滑コンデンサ間を熱的に接続して各平滑コンデンサ間の温度差を低減させることができる。そのため、各平滑コンデンサ間の温度差により生じる電気抵抗の増減により電気抵抗の低い平滑コンデンサが生じることがなく、特定の平滑コンデンサに電流が流れ過ぎてその寿命が短くなることを防ぐことができる。
【００７９】
又、平滑コンデンサ１２２の外周の全周に渡って伝熱材を配置すれば、伝熱効果が更に高くなるが、平滑コンデンサ１２２の外周の一部分に伝熱材を配置するだけでも、伝熱材が熱伝導率が空気の熱伝導率に対して１桁から２桁以上高いため、平滑コンデンサ１２２に対する温度低減の効果は向上する。コンデンサケース１５１は、樹脂製でもよいが、アルミニューム等の金属製にすることで、伝熱性及び放熱性を更に向上させることができる。
【００８０】
更に、リヤブラケット２の第２の吸気口２１の軸方向の外側に案内壁１４４を設けているので、第２の冷却風Ｗ２を確実に第２の吸気口２１に流入させることができる。リヤブラケット２の回転子軸４の周囲に複数個点在する第２の吸気口２１の全ての外周部にわたって案内壁１４４を配置することで、第２の冷却風Ｗ２を各第２の吸気口２１に案内して確実に回転電機本体２００のリヤブラケット２の内部に流入させることができる。案内壁１４４でコンデンサケース１５１とリヤブラケット２が保持されるため、より耐振性を向上することもできる。尚、案内壁１４４は、コンデンサケース１５１に設けられていてもよい。
【００８１】
案内壁１４４をリヤブラケット２に設けた場合は、金属筐体１４０と案内壁１４４との間の隙間を埋める部材を、金属筐体１４０と案内壁１４４との間に介在させることで、第２の冷却風Ｗ２が案内壁１４４の外への漏れるのを防止することができる。案内壁１４４を金属筐体１４０に設けた場合は、リヤブラケット２と案内壁１４４との間の隙間を埋める部材を、リヤブラケット２と案内壁１４４との間に介在させることで、第２の冷却風Ｗ２が案内壁１４４の外への漏れるのを防止することができる。案内壁１４４をコンデンサケース１５１に設けた場合は、リヤブラケット２と案内壁１４４との間の隙間を埋める部材を、リヤブラケット２と案内壁１４４との間に介在させることで、第２の冷却風Ｗ２が案内壁１４４の外への漏れるのを防止することができる。
【００８２】
又、リヤブラケット２の第２の吸気口２１の内周面から突出する第１の冷却フィン１４３が設けられており、回転電機本体２００の放熱性を向上させることができる。第１の冷却フィン１４３は、第２の吸気口２１の内周面から第２の吸気口２１の空間内に突出する形状であればよく、吸気口２１の径方向外側の内周面から径方向内側に突出するように設けてもよく、或いは第２の吸気口２１の径方向内側の内周面から径方向外側に突出するように設けてもよい。
【００８３】
更に、リヤブラケット２の金属筐体１４０との対向面に第２の冷却フィン１４２を設けており、この第２の冷却フィン１４２によりリヤブラケット２の放熱性を向上させることができるので、回転電機本体２００の温度を低減させることができる。案内壁１４４が設けられているので、第２の冷却フィン１４２は自然空冷に対する放熱性を向上させ、第１の冷却フィン１４３は第２の冷却風Ｗ２に対する放熱性を向上させる。
【００８４】
リヤブラケット２の第２の吸気口２１の径方向の外側に案内壁１４４、リヤブラケット２の第２の吸気口２１の内周側に向けて第１の冷却フィン１４３、リヤブラケット２の金属筐体１４０との対向面に第２の冷却フィン１４２を設けることで、放熱性を向上することができる。
【００８５】
実施の形態２による回転電機１０００は前述のように構成されているので、径方向の拡大を抑制し、電力半導体モジュール１２１、制御基板１２４、平滑コンデンサ１２２、ブラシ１００、固定子３、界磁巻線５、回転子６、リヤ側ベアリング７２、フロント側ベアリング７１等の発熱を第１の冷却風Ｗ１及び第２の冷却風Ｗ２に放熱することで温度を低減することができる。
【００８６】
更に、金属筐体１４０に冷媒１４８を流すことで、電力供給ユニット３００の冷却性を高めることができる。ここで、冷媒通路１４７は、金属筐体１４０のリヤブラケット２側に図示しない流路カバーを設けることで形成することができ、或いは、銅、アルミニューム、ＳＵＳ等の金属のパイプを金属筐体１４０に接着、かしめ、ろう付け等で接続することで形成することができ、或いは、鋳造時に空洞を形成する等で形成することができる。冷媒通路１４７は、特に発熱量の多い電力半導体モジュール１２１に対応する金属筐体１４０の部位に配置することで高い冷却効果が得られる。前述した案内壁１４４とリヤブラケット２或いは金属筐体１４０の隙間を埋める部材を伝熱材とした場合は、回転電機本体２００の熱も冷媒１４８に放熱して冷却性を向上することができる。
【００８７】
ここで、金属筐体１４０に冷媒１４８を流すことで、さらに電力供給ユニット３００の冷却性を高めることができる。冷媒１４８から平滑コンデンサ１２２の距離が短くなるため平滑コンデンサ１２２の冷却性をさらに向上することができる。平滑コンデンサ１２２を冷却することで、寿命を増加できる、或いは、流せるリップル電流量を増加できるため、より小さい平滑コンデンサを使用できるか個数を減らすことができるため、回転電機をより小型で軽量にすることができる。
【００８８】
尚、本開示は、前述の実施の形態１及び２による内燃機関指導用の回転電機に限定されるものではなく、更に、実施の形態１及び２に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、更には、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００８９】
１  フロントブラケット、２  リヤブラケット、２０１  ベアリング保持部、３  固定子、４  回転子軸、５  界磁巻線、６  回転子、９  プーリ、１０  ハウジング、１１  第１の吸気口、２１  第２の吸気口、１２  第１の排気口、２２  第２の排気口、３１  固定子巻線、３２  固定子鉄心、７１  フロント側ベアリング、７２  リヤ側ベアリング、７３  第１の冷却ファン、７４  第２の冷却ファン、１００  ブラシ、１１１  シャント抵抗、１２１  電力半導体モジュール、１２１Ｕ  Ｕ相電力半導体モジュール、１２１Ｖ  Ｖ相電力半導体モジュール、１２１Ｗ  Ｗ相電力半導体モジュール、１２２  平滑コンデンサ、１２３  接続導体、１２４  制御基板、１２５  正極側導体、１２６  負極側導体、１３０  カバー、１３１  ケース、１３２、１３３  接続導体、１３４  正極側端子、１３５  負極側端子、１４０  金属筐体、１４０１  突部、１４０２  貫通穴、１４２  第２の冷却フィン、１４３  第１の冷却フィン、１４４  案内壁、１４７  冷媒通路、１４８  冷媒、１５０  ポッティング材、１５１  コンデンサケース、１５２  傾斜壁、１７１  上アーム電力半導体スイッチング素子、１７２  下アーム電力半導体スイッチング素子、１７３  正極側端子、１７４  負極側端子、１７５  交流端子、１７６  信号端子、１７７  放熱面、１９０  正極側端子、１９１  負極側端子、２００  回転電機本体、２１１  バスバー、３００  電力供給ユニット、５００  バッテリ、５０１  正極側端子、５０２  負極側端子、５０３  正極側ケーブル、５０４  負極側ケーブル、７００  車体、１０００  回転電機、Ｒ１  第１の通風路、Ｒ２  第２の通風路、Ｒ３  第３の通風路、Ｗ１  第１の冷却風、Ｗ２  第２の冷却風
【図１】
2019161923.tif 000003
【図２】
2019161923.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月15日(2019.5.15)
【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】
回転電機本体と電力供給ユニットとを備え、前記回転電機本体と前記電力供給ユニットとが前記回転電機本体の軸方向に並置されて一体に固定された回転電機であって、
前記回転電機本体は、
ハウジングに固定された固定子と、
前記ハウジングに回転自在に支持された回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子とともに回転し、前記ハウジングに設けられた前記軸方向に開口する吸気口から前記ハウジングの内部に冷却風を吸入させ、前記ハウジングの設けられた排気口から前記冷却風を前記ハウジングの外部へ排出させる冷却ファンと、
を備え、
前記電力供給ユニットは、
前記回転電機本体に供給する電力を制御する電力半導体モジュール及び前記回転電機本体の固定子巻線に流れる電流を平滑化する平滑コンデンサを備えたパワー回路部と、
前記パワー回路部を制御する制御回路部を備えた制御基板と、
前記パワー回路部と前記制御基板を搭載する金属筐体と、
を備え、
前記平滑コンデンサは、前記ハウジングの外部から前記吸気口に吸入される前記冷却風により冷却される位置で前記金属筐体に搭載され、
前記吸気口の周縁部に、前記冷却風を前記吸気口に案内する案内壁を備え、
前記金属筐体は、前記案内壁を介して前記ハウジングの外部に固定されるとともに、前記案内壁の径方向の外側で前記ハウジングに対して前記軸方向に空間を介して対向するように配置され、
前記空間は、前記案内壁により前記吸気口から分離されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記金属筐体は、中央部に貫通穴を備え、
前記冷却風は、前記金属筐体の前記貫通穴を介して前記ハウジングの前記吸気口に吸入され、
前記平滑コンデンサは、前記貫通穴の周縁部の位置に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記金属筐体の前記貫通穴の内周壁は、回転電機本体側に向かって内径が漸次大きくなるように構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記金属筐体は、少なくとも前記電力半導体モジュールを冷却する金属筐体としての機能を有する、
ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記金属筐体は、冷媒を流通させる冷媒通路を備えている、
ことを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記金属筐体は、反回転電機本体側の壁面に前記反回転電機本体側に突出する突部を備え、
前記電力半導体モジュールは、前記突部に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１から５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ハウジングは、前記空間に突出して前記ハウジングの径方向に延びる冷却フィンを備えている、
ことを特徴とする請求項１から６のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記電力半導体モジュールと前記制御基板とを収容するケースを備え、
前記ケースは、前記金属筐体の反回転電機側の壁面に固定されている、
ことを特徴とする請求項１から７のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記ケースは、前記電力半導体モジュールと前記制御基板とを埋没させるポッティング材が充填されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記平滑コンデンサは、前記金属筐体の反回転電機本体側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から９のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記平滑コンデンサは、複数個設けられ、
前記複数個の平滑コンデンサを所定数毎に分けて収納する複数個のコンデンサケースを備え、
前記複数個のコンデンサケースは、前記金属筐体に分散して前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記平滑コンデンサは、前記金属筐体の回転電機本体側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から９のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記平滑コンデンサは、複数個設けられ、
前記複数個の平滑コンデンサを所定数毎に分けて収納する複数個のコンデンサケースを備え、
前記複数個のコンデンサケースは、前記金属筐体に分散して前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記平滑コンデンサを収容するコンデンサケースを備え、
前記コンデンサケースは、前記ハウジングの前記吸気口に隣接する位置で前記金属筐体に搭載されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の回転電機。
【請求項１５】
前記コンデンサケースは、反回転電機本体側から回転電機本体側に向かって前記回転電機本体の径方向外側に傾斜する傾斜壁を備えている、
ことを特徴とする請求項１４に記載の回転電機。
【請求項１６】
前記回転子に設けられた界磁巻線に電流を供給するブラシを備え、
前記ブラシは、前記ハウジングの前記吸気口に吸入される前記冷却風の流路に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から１５のうちの何れか一項に記載の回転電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本願に開示される回転電機は、
回転電機本体と電力供給ユニットとを備え、前記回転電機本体と前記電力供給ユニットとが前記回転電機本体の軸方向に並置されて一体に固定された回転電機であって、
前記回転電機本体は、
ハウジングに固定された固定子と、
前記ハウジングに回転自在に支持された回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子とともに回転し、前記ハウジングに設けられた前記軸方向に開口する吸気口から前記ハウジングの内部に冷却風を吸入させ、前記ハウジングの設けられた排気口から前記冷却風を前記ハウジングの外部へ排出させる冷却ファンと、
を備え、
前記電力供給ユニットは、
前記回転電機本体に供給する電力を制御する電力半導体モジュール及び前記回転電機本体の固定子巻線に流れる電流を平滑化する平滑コンデンサを備えたパワー回路部と、
前記パワー回路部を制御する制御回路部を備えた制御基板と、
前記パワー回路部と前記制御基板を搭載する金属筐体と、
を備え、
前記平滑コンデンサは、前記ハウジングの外部から前記吸気口に吸入される前記冷却風により冷却される位置で前記金属筐体に搭載され、
前記吸気口の周縁部に、前記冷却風を前記吸気口に案内する案内壁を備え、
前記金属筐体は、前記案内壁を介して前記ハウジングの外部に固定されるとともに、前記案内壁の径方向の外側で前記ハウジングに対して前記軸方向に空間を介して対向するように配置され、
前記空間は、前記案内壁により前記吸気口から分離されている、
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本願に開示される回転電機によれば、前記回転電機本体は、ハウジングに固定された固定子と、前記ハウジングに回転自在に支持された回転子軸に固定された回転子と、前記回転子とともに回転し、前記ハウジングに設けられた前記軸方向に開口する吸気口から前記ハウジングの内部に冷却風を吸入させ、前記ハウジングの設けられた排気口から前記冷却風を前記ハウジングの外部へ排出させる冷却ファンとを備え、前記電力供給ユニットは、前記回転電機本体に供給する電力を制御する電力半導体モジュール及び前記回転電機本体の固定子巻線に流れる電流を平滑化する平滑コンデンサを備えたパワー回路部と、前記パワー回路部を制御する制御回路部を備えた制御基板と、前記パワー回路部と前記制御基板を搭載する金属筐体とを備え、前記平滑コンデンサは、前記ハウジングの外部から前記吸気口に吸入される前記冷却風により冷却される位置で前記金属筐体に搭載され、前記吸気口の周縁部に、前記冷却風を前記吸気口に案内する案内壁を備え、前記金属筐体は、前記案内壁を介して前記ハウジングの外部に固定されるとともに、前記案内壁の径方向の外側で前記ハウジングに対して前記軸方向に空間を介して対向するように配置され、前記空間は、前記案内壁により前記吸気口から分離されているので、平滑コンデンサを軸方向に配置することができるため、径方向の拡大を抑制して小型化することができる。