(57)【要約】【課題】  パワー素子ユニットを回転電機に一体化または近接するにあたって、パワー素子の放熱性を充分に確保するとともに、装置全体が大型化しないようにする。【解決手段】  界磁巻線１４を有する回転子１５と、この回転子１５を囲むように配設され電機子巻線１６ａを有する固定子１６とを備えた回転電機部と、回転電機部に一体的または近接して設けられるとともに、少なくとも上アームおよび下アームを構成する一対のスイッチング素子４１を備えて回転電機部のスイッチング制御を行うスイッチング回路部を備え、スイッチング回路部の上アームおよび下アームのスイッチング素子４１の両方のドレイン端子が絶縁物を介することなく別々のヒートシンク５０、５１に接続する。【選択図】        図１
2005348494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に配設された回転子と、前記回転子を囲むように配設され電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機部と、
前記回転電機部に一体的または近接して設けられるとともに、少なくとも上アームおよび下アームを構成する一対のスイッチング素子を備えて前記回転電機部のスイッチング制御を行うスイッチング回路部とを備え、
前記スイッチング回路部の上アームおよび下アームのスイッチング素子の両方のドレイン端子が絶縁物を介することなく別々のヒートシンクに接続されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記別々のヒートシンクは、バッテリの正極側電位を有するとともに前記上アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続される第１のヒートシンクと、前記電機子巻線の各相電位を有するとともに前記下アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続される第２のヒートシンクであ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】
回転自在に配設された回転子と、前記回転子を囲むように配設され電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機部と、
前記回転電機部に一体的または近接して設けられるとともに、少なくとも上アームおよび下アームを構成する一対のスイッチング素子を備えて前記回転電機部のスイッチング制御を行うスイッチング回路部とを備え、
前記スイッチング回路部の上アームまたは下アームのスイッチング素子のいずれかのドレイン端子が絶縁物を介することなくヒートシンクに接続されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
前記ヒートシンクは、バッテリの正極側電位を有するとともに前記上アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続されるヒートシンクであることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記ヒートシンクに接続されるスイッチング素子は、複数個のスイッチング素子を並列接続して構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
複数相の電機子巻線に対応して設置された前記上アームのスイッチング素子のドレイン端子が、同一のヒートシンクに接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記回転電機のブラケットをバッテリのアースと同電位とし、前記下アームのスイッチング素子のソース端子を近傍のブラケットと接続したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子はディスクリートタイプであり、別体であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記回転子の端面にファンが搭載され、前記ファンの回転により、前記スイッチング回路部および前記ヒートシンクを冷却することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記ヒートシンクに放熱フィンを搭載したことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記ヒートシンクにスイッチング素子を接続した面と前記放熱フィンの方向は、冷却風の流れに沿う方向に配置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】
前記スイッチング回路の制御を行う制御回路を備え、前記制御回路の位置は前記スイッチング回路よりも軸方向に外周側の冷却風の上流に配置していることを特徴とする請求項９に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記上アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続される第１のヒートシンクと、前記下アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続される第２のヒートシンクとを、回転電機の回転軸を中心とした内周側と外周側とに対向して配置したことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記内周側と外周側とに配置された一対のヒートシンクを、各相毎に略コの字形状に配置し、前記ヒートシンクの空いた空間に前記スイッチング回路の制御を行う制御回路を配置したことを特徴とする請求項１３に記載の回転電機。
【請求項１５】
前記回転子は界磁巻線を有し、前記内周側と外周側とに配置された一対のヒートシンクを、各相毎に略コの字形状に配置し、前記ヒートシンクの空いた空間に前記界磁巻線に接続されるブラシユニットを配置したことを特徴とする請求項１３に記載の回転電機。
【請求項１６】
電源電圧が１００Ｖ未満であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１７】
前記回転電機は車載用モータジェネレータであることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータ制御等を行うパワー素子ユニットを搭載した回転電機、例えば車両用回転電機の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に、回転電機をインバータ制御等するパワー素子ユニットは、当該回転電機から離して設置されていた。そのため、パワー素子ユニットと回転電機との間を電気的に接続する交流配線の長さが長くなり、配線抵抗が高くなって電圧降下が増加するので、回転電機のトルクが低下したり、回転速度が低下するという問題があった。特に、１２Ｖや３６Ｖの低電圧を電源とする車両用回転電機においては電圧低下の影響が大きく、例えば０．５Ｖの電圧降下があったとすると約４％の電源電圧のロスとなる。また、電圧降下を抑制するために配線を太くするという処置が考えられるが、配線の重量が増加し、またコストが増加する問題がある。
【０００３】
また、低電圧電源の回転電機でなくても、パワー素子ユニットと回転電機が離れて配置されると、その間を長い配線により接続する必要があり、製品のレイアウトの制約になるだけでなく、配線の部品コストや取り付けコストが増加する。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１のように、インバータユニットを車両用回転電機に一体的に取付けられるものがあった。そこでは、インバータユニットをリヤブラケットに一体的に取付けることにより、接続するハーネス類を短くでき、電圧降下を抑制して回転電機のトルク特性、回転数特性を改善する効果を奏する。また、ハーネスの重量軽減や耐外乱ノイズ性の向上が図られる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２５０００号公報（請求項５、段落番号［００３９］、図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１等に示すように、インバータユニットを回転電機の近傍に配置するにあたって、パワー素子の放熱性を確保する必要があった。また、回転電機自体が発熱するのでその周囲の温度環境は厳しく、発熱体であるパワー素子を含む制御回路を回転電機付近に配置することでさらに温度が上昇し、パワー素子や制御素子を破壊するという問題があった。さらに、回転電機のスペースにパワー素子ユニットを追加して設置するために装置全体が大型化する問題があった。
【０００７】
この発明は、前記のような課題を解消するためになされたものであり、インバータユニット等のパワー素子ユニットを回転電機に近接するにあたって、パワー素子の放熱性を充分に確保することを目的とする。
【０００８】
また、回転電機のスペースにパワー素子ユニットを追加して設置しても、装置全体が大型化しないようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る回転電機は、回転自在に配設された回転子と、この回転子を囲むように配設され電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機部と、回転電機部に一体的または近接して設けられるとともに、少なくとも上アームおよび下アームを構成する一対のスイッチング素子を備えて回転電機部のスイッチング制御を行うスイッチング回路部（パワー素子ユニット部）とを備え、スイッチング回路部の上アームおよび下アームのスイッチング素子の両方のドレイン端子が絶縁物を介することなく別々のヒートシンクに接続されていることを特徴とする。
【００１０】
特に、これら別々のヒートシンクは、バッテリの正極側電位に接続されるとともに上アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続される第１のヒートシンク（内側ヒートシンク）と、電機子巻線の各相電位に接続されるとともに下アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続される第２のヒートシンク（外側ヒートシンク）とする。
【００１１】
また、この発明に係る回転電機は、回転自在に配設された回転子と、この回転子を囲むように配設され電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機部と、回転電機部に一体的または近接して設けられるとともに、少なくとも上アームおよび下アームを構成する一対のスイッチング素子を備えて回転電機部のスイッチング制御を行うスイッチング回路部（パワー素子ユニット部）とを備え、スイッチング回路部の上アームまたは下アームのスイッチング素子のいずれかのドレイン端子が絶縁物を介することなくヒートシンクに接続されていることを特徴とする。
【００１２】
特に、このヒートシンクは、バッテリの正極側電位に接続されるとともに上アームのスイッチング素子のドレイン端子が接続されるヒートシンクである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る回転電機によれば、パワー素子であるスイッチング素子とヒートシンクの間の絶縁層が不要となるので熱伝導率を向上することができる。その結果、スイッチング素子の放熱量が向上し、パワー素子ユニットの冷却性が向上する。
【００１４】
ヒートシンクを配線として使用することができるので、配線部品の部品点数を少なくでき、また、配線基板自体も小型化することができ、装置全体の小型化が図れる。
【００１５】
パワー素子ユニット部の小型化により、風路が確保され有効な冷却が実施されるので全体の冷却性を確保できる。また、制御回路等と一体にすることができ、接続のケーブル機器が省略できるので、システムとして安価にすることができ、また、故障確率を低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機の構造を示す断面図であり、当該回転電機に一体的または近接してパワー素子ユニットを配置している。
【００１８】
図１において、回転電機１０は、フロントブラケット（図示せず）及びリヤブラケット１１からなるケースと、当該ケースに支持用ベアリング１２を介して回転自在に配設されているシャフト１３と、このシャフト１３に固定されると共に界磁巻線１４を有する回転子１５と、前記ケースに固定されて回転子１５を囲むように配設されると共に電機子巻線１６ａを有する固定子１６と、回転子１５の軸方向の両端面に固定されたファン１７と、シャフト１３のフロント側の端部に固着されたプーリ１８と、シャフト１３のリヤ側外周に位置するようにリヤブラケット１１に取り付けられたブラシホルダ１９と、シャフト１３のリヤ側に装着された一対のスリップリング２１に摺接するようにブラシホルダ１９内に配設された一対のブラシ２０と、シャフト１３のリヤ側端部に配設された回転位置検出センサ（レゾルバ等）２２を備えている。そして、この回転電機１０はプーリ１８及びベルト（図示せず）を介してエンジンの回転軸（図示せず）に連結されている。
【００１９】
本実施の形態では、回転電機１０に一体的または近接してパワー素子ユニット４が設置されている。すなわち、リヤブラケット１１のリヤ側に配設したカバー３０の内側に、パワー素子ユニット４を構成する複数のパワー素子（後述するスイッチング素子）４１と、各パワー素子４１に接続された内側ヒートシンク５０及び外側ヒートシンク５１が設置されている。これらパワー素子４１、内側ヒートシンク５０、外側ヒートシンク５１のレイアウトについては、後述の図３および図４により詳述する。また、カバー３０の内側には、後述する制御回路４４を搭載した制御回路基板４４ａと、電機子巻線１６ａの配線を外側ヒートシンク５１に接続すると共にパワー素子ユニット４の端子をアースに接続するための結線板５５が配設されている。さらに、カバー３０およびリヤブラケット１１には通風孔３０ａ、１１ａが設けられ、回転子１５のファン１７の回転により、図示矢印Ｆのような風がカバー３０内部を通り抜け、パワー素子４１、内側ヒートシンク５０、外側ヒートシンク５１、制御回路４４、結線板５５を冷却する。
【００２０】
図２はパワー素子ユニットを備えた回転電機の動作を説明するための概略回路図である。図２において、回転電機１０は、固定子１６の電機子巻線１６ａと、回転子１５の界磁巻線１４を備え、回転子１５に連結されたプーリ１８がエンジン（図示せず）の回転軸とベルトにより連結されている。ここで、電機子巻線１６ａは、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルをＹ結線（スター結線）して構成されている。パワー素子ユニット４は、複数のパワー素子であるスイッチング素子（パワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等）４１と各スイッチング素子４１に並列に接続されたダイオード４２からなるインバータモジュール４０と、このインバータモジュール４０に並列に接続されたコンデンサ４３とを備えている。インバータモジュール４０は、上アーム４６を構成するスイッチング素子４１およびダイオード４２と、下アーム４７を構成するスイッチング素子４１およびダイオード４２とを２組直列に接続したものを１セットとし、当該セットが３個並列に配置されている。
【００２１】
電機子巻線１６ａのＹ結線の各相の端部は、交流配線９を介して前記直列に配置した上アーム４６のスイッチング素子４１と下アーム４７のスイッチング素子４１の中間点にそれぞれ電気的に接続されている。また、バッテリ５の正極側端子および負極側端子が、直列配線８を介してインバータモジュール４０の正極側および負極側にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
インバータモジュール４０において、それぞれのスイッチング素子４１のスイッチング動作は、制御回路４４の指令により制御される。また、制御回路４４は、界磁電流制御回路４５を制御して回転子の界磁巻線１４に流す界磁電流を調整する。
【００２３】
前記のようなパワー素子ユニット４を備えた回転電機１０において、エンジンの始動時に、バッテリ５から直流配線８を介して直流電力がパワー素子ユニット４に給電される。そして、制御回路４４がインバータモジュール４０の各スイッチング素子４１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、直流電力が三相交流電力に変換される。そして、この三相交流電力が交流配線９を介して回転電機１０の電機子巻線１６ａに供給される。これにより、界磁電流制御回路４５により界磁電流が供給されている回転子の界磁巻線１４の周囲に回転磁界が与えられ、回転子１５が回転駆動され、回転電機用プーリ、ベルト、クランクプーリ、クラッチ（ＯＮ）を介してエンジンが始動される。
【００２４】
一方、エンジンが始動されると、エンジンの回転動力がクランクプーリ、ベルト、回転電機用プーリを介して回転電機１０に伝達される。これにより、回転子１５が回転駆動されて電機子巻線１６ａに三相交流電圧が誘起される。そこで、制御回路４４が各スイッチング素子４１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、電機子巻線１６ａに誘起された三相交流電力を直流電力に変換して、バッテリ５を充電する。
【００２５】
図３は、図１の回転電機をＡ−Ａ線から観た平面図であり、パワー素子ユニット４のレイアウトを示す図である。なお、図１で示したブラシホルダ１９および回転位置検出センサ２２は省略している。
【００２６】
図において、パワー素子ユニット４（インバータモジュール４０）を構成するパワー素子（スイッチング素子）４１は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相の部位（Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０）に分かれて配置されている。各部位には、それぞれ一対のヒートシンクである内側ヒートシンク５０および外側ヒートシンク５１が搭載されている。そして、各ヒートシンク５０、５１にはディスクリートタイプのパワー素子であるスイッチング素子４１が並列に４個ずつ接続されている。
【００２７】
例えば、Ｕ相部位６０について説明すると、内側ヒートシンク５０には、Ｕ相に対応する上アーム４６のスイッチング素子４１（図示白抜き）が４個接続されている。また、外側ヒートシンク５１には、Ｕ相に対応する下アーム４７のスイッチング素子４１（図示斜線）が４個接続されている。なお、前記４個のスイッチング素子４０は回路的に並列に接続している。このように複数個のスイッチング素子４１を並列接続することで１個のスイッチング素子当たりの通電容量を小さくすることができ、安価に構成できる。また、１個のスイッチング素子４１が小型化できるので、横一列に並べたり、正方形状に配置するというように配置の自由度が向上し、コンパクトな空間でのレイアウトに好都合となる。
【００２８】
パワー素子であるスイッチング素子４１とヒートシンク５０、５１の接続部分を拡大したものを図４に示す。図において、内側ヒートシンク５０は正電位を有し、図２に示すバッテリー５の正極側端子と接続される。内側ヒートシンク５０に配置される４個のパワー素子４１は、図２に示す上アーム４６のスイッチング素子４１に相当し、そのドレイン端子Ｄとなるベース板が当該ヒートシンク５０に直接半田等により接続される。また、当該スイッチング素子４１のソース端子Ｓは配線板９０に接続され、この配線板９０は外側ヒートシンク５１と接続されている。外側ヒートシンク５１は前記配線板９０を介してＵ相の電機子巻線のリード線Ｒと接続され、Ｕ相の電位を有する。外側ヒートシンク５１に配置される４個のパワー素子４１は、図２に示す下アーム４７のスイッチング素子４１に相当し、そのドレイン端子Ｄとなるベース板が当該ヒートシンク５１に直接半田等により接続される。また、当該スイッチング素子４１のソース端子Ｓは配線板９１を介して、図１に示す結線板５５に接続されアースされる。
【００２９】
Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０のパワー素子ユニットのレイアウトもＵ相部位６０と同様に構成される。３つの部位（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相部位）の内側ヒートシンク５０は同電位（バッテリ５の正極側電位）となるので、それぞれの内側ヒートシンク５０にバッテリ５に接続する端子を設けずに、内側ヒートシンク５０同士を電気的に接続することで、バッテリ接続端子の数を減らすことができる。Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０の外側ヒートシンク５１に配置されたパワー素子（スイッチング素子）４１のソース端子と接続した配線板（図４の配線板９１に相当する配線板）は、バッテリ５の負極側電位となるので、それぞれを連結して同電位としてアースに接続している。または、それぞれの配線板をそれぞれ近くのアース部（例えばブラケット）と接続することで配線板を小型化することができる。
【００３０】
Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０の外側ヒートシンク５１は、それぞれ固定子の電機子巻線１６ａのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のリード線とそれぞれ接続され、それらの間は絶縁されている。
【００３１】
図５は、本実施の形態とは異なる、パワー素子ユニットにおけるパワー素子の搭載例を示す図である。上アーム４６を構成するスイッチング素子４１ａと下アーム４７を構成するスイッチング素子４１ｂは、半田１０１、ヒートスプレッダ１０２を介して金属基板１０３に接続され、さらに絶縁樹脂１０４、放熱グリス１０５を介してヒートシンク１０６に接続されている。２つのスイッチング素子４１ａ、４１ｂの金属基板１０３は、それぞれドレイン端子を兼ねており、それぞれ異なる電位を有するので絶縁樹脂１０４により絶縁されている。パワー素子であるスイッチング素子４１ａ、４１ｂの熱は絶縁樹脂１０４を介してヒートシンク１０６に伝熱され、空気中に放熱される。パワー素子の電熱経路は発熱体であるチップ４１ａ、４１ｂ、外部との接続体となるヒートスプレッダ１０２、それらを接続する半田１０１であり、それぞれの熱伝導率は０．０２５４Ｗ／ｍ・Ｋ、０．０２９３Ｗ／ｍ・Ｋ、０．０１６５Ｗ／ｍ・Ｋである。一方、絶縁樹脂１０４の熱伝導率は０．０７〜０．０９Ｗ／ｍ・Ｋであり、絶縁物が伝熱経路に介在することで放熱性を大きく損なっている。
【００３２】
本実施の形態では、前記図５で説明したように、上アーム４６と下アーム４７のパワー素子（スイッチング素子）４１を並べて基板上に配置し、それぞれを絶縁しておいてから当該絶縁物を介して導電性材料のヒートシンクを搭載するのでなく、上アーム４６と下アーム４７のパワー素子（スイッチング素子）４１にそれぞれ別のヒートシンク（内側ヒートシンク５０、外側ヒートシンク６０）を直接接続している。そして、別々のヒートシンク（内側ヒートシンク５０、外側ヒートシンク６０）間を絶縁しており、パワー素子（スイッチング素子）４１とヒートシンク５０、６０の間に絶縁物を介在しなくてよい。すなわち、パワー素子（スイッチング素子）４１のベース部（ドレイン）とヒートシンク５０、５１は同電位であるので絶縁物を介さず直接半田づけ等により接続することができる。このように、熱抵抗の大きな絶縁物を介する必要がないので、熱抵抗を低下することができ放熱性を向上することができる。
【００３３】
また、前記図５では、上アーム４６と下アーム４７のパワー素子（スイッチング素子）４１の電気的接続のために、配線を必要としたが、本実施の形態によれば、ヒートシンク５０、５１が配線を兼ねている。例えば、Ｕ相の上アーム４６は４つのスイッチング素子４１を搭載しているが、これら４つのドレイン端子を並列接続するのに銅線などの配線を用いるのではなく、４つのスイッチング素子４１をヒートシンクに直接接続することで、並列的な電気的接続が成立している。下アーム４７のパワー素子（スイッチング素子）４１のドレイン端子の並列接続も同様である。また、Ｖ相、Ｗ相のパワー素子（スイッチング素子）についても同様である。すなわち、ヒートシンク５０、５１が配線を兼ねることで銅線等の配線を少なくすることができ、パワー素子ユニット自体のサイズを小さくすることができる。
【００３４】
また、回転子１５の軸方向の両端面にはファン１７が搭載されており、回転子１５の回転により、カバー３０に設けた通風孔３０ａから冷却風をカバー３０の内部に吸入し、パワー素子ユニット４を構成するパワー素子４１、内側ヒートシンク５０、外側ヒートシンク５１、制御回路４４、結線板５５を冷却する。さらに、リヤブラケット１１の通風孔１１ａから回転電機１０の本体に軸方向に冷却風を通すことにより、装置全体の冷却性を高めることができる。
【００３５】
また、内側ヒートシンク５０、外側ヒートシンク５１にはそれぞれ放熱フィンを設置している。さらに、ヒートシンク５０、５１の放熱フィンの面積の広い側の面を、概略回転子１５の軸方向に向いて配置している。このようなヒートシンクのフィン構造であれば、フィンの放熱面が風の流れに沿う向きとなるので、圧力損失を増加させにくく、冷却のための風量を確保するのに好都合である。また、ヒートシンク５０、５１に搭載されるパワー素子４１は回転子１５の径方向に並列に配設されているので、パワー素子４１が接続されている面が効率よく冷却される。
【００３６】
さらに、耐熱性の低い制御回路４４を、パワー素子ユニット４よりも軸方向に上流の外周側に配置している。回転子１５のファン１７により発生する風の流れは外周側から吸入されるので、制御回路４４を冷却風の上流に配置することにより、より低温の流体で制御回路４４を冷却することができ、制御回路４４の冷却性を高めることができる。
【００３７】
また、図３に示すように、Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０を構成する各パワー素子４１、内側ヒートシンク５０、外側ヒートシンク５１は、それぞれ略９０度の角度を有するように配置されており、全体としてコの字状を形成している。そして、Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０でない（パワー素子ユニット４の配置されていない）１辺には回転子１５の界磁巻線１４に給電するためのブラシユニット１９が配置されている。このように、パワー素子ユニット４とブラシユニット１９を同じ平面に位相を分け合って配置することで、装置全体としての軸長を短くすることができる。
【００３８】
なお、前記では、回転子１５に界磁巻線１４、ブラシホルダ１９を配設した回転電機１０について説明したが、界磁巻線１４、ブラシホルダ１９を備えていない回転電機１０に適用することも可能である。また、前記Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０の配設されていない１辺に、ブラシホルダ１９の代わりに制御回路４４を搭載した基板を配置してもよい。
【００３９】
前記において、内側ヒートシンク５０は、Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０の３部品から構成されるものを示したが、これを連結して１部品とし、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アーム４６のパワー素子（スイッチング素子）４１を同一のヒートシンクに搭載することにより、配線組立をさらに合理化することができる。
【００４０】
また、本実施の形態による回転電機を、電源電圧が１００Ｖ未満である回転電機や、車載用モータジェネレータに適用すると、特に放熱性の向上や、装置の小型化の点で効果を発揮する。
【００４１】
実施の形態２．
前記実施の形態１では、上アームおよび下アームのスイッチング素子のドレイン端子が絶縁物を介することなく別々のヒートシンクに接続されている例について説明したが、本実施の形態では、スイッチング回路部の上アームまたは下アームのスイッチング素子のいずれかのドレイン端子が絶縁物を介することなくヒートシンクに接続されている例について説明する。
【００４２】
図６は、この発明の実施の形態２による回転電機のパワー素子ユニットの配置例を示す平面図であり、図１のＡ−Ａ線から観た平面図である。なお、図１で示したブラシホルダ１９および回転位置検出センサ２２は省略している。
【００４３】
図において、パワー素子ユニット４（インバータモジュール４０）を構成するパワー素子（スイッチング素子）４１ａ、４１ｂは、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相の部位（Ｕ相部位６０、Ｖ相部位７０、Ｗ相部位８０）に分かれて配置されている。各部位には、それぞれ１個のヒートシンク５２が設置されている。そして、各ヒートシンク５２にはディスクリートタイプのパワー素子であるスイッチング素子４１ａ、４１ｂがそれぞれ並列に２個ずつ接続されている。
【００４４】
例えば、Ｕ相部位６０について説明すると、当該ヒートシンク５２には、Ｕ相に対応する上アーム４６のスイッチング素子４１ａ（図示白抜き）が２個接続されている。また、当該ヒートシンク５２には、Ｕ相に対応する下アーム４７のスイッチング素子４１ｂ（図示斜線）が２個接続されている。なお、各スイッチング素子４１ａ、４１ｂはそれぞれ回路的に並列に接続している。
【００４５】
図７はこの発明の実施の形態２による回転電機のパワー素子ユニットの搭載例を示す図である。上アーム４６を構成するスイッチング素子４１ａのベース板（ドレイン端子）は半田１０１、ヒートスプレッダ１０２を介してヒートシンク５２に直接接続している。ヒートシンク５２はバッテリ５の正極側電位に接続されている。下アーム４７を構成するスイッチング素子４１ｂは、半田１０１、ヒートスプレッダ１０２を介して金属基板１０３に接続され、さらに絶縁樹脂１０４、放熱グリス１０５を介してヒートシンク５２に接続されている。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、パワー素子であるスイッチング素子とヒートシンクの間の絶縁層が一部不要となるので熱伝導率を向上することができる。その結果、スイッチング素子の放熱量が向上し、パワー素子ユニットの冷却性が向上する。
【００４７】
また、ヒートシンクを配線として使用することができるので、配線部品の部品点数を少なくでき、また、配線基板自体も小型化することができ、装置全体の小型化が図れる。
【００４８】
また、パワー素子ユニット部の小型化により、風路が確保され有効な冷却が実施されるので全体の冷却性を確保できる。また、制御回路等と一体にすることができ、接続のケーブル機器が省略できるので、システムとして安価にすることができ、また、故障確率を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機の構造を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による回転電機の動作を説明するための概略回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１による回転電機のパワー素子ユニットの配置例を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるパワー素子であるスイッチング素子とヒートシンクの接続部分を示す拡大図である。
【図５】回転電機のパワー素子ユニットにおけるパワー素子の搭載例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２による回転電機のパワー素子ユニットの配置例を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態２による回転電機のパワー素子ユニットの搭載例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
４  パワー回路ユニット、１０  回転電機、１４  界磁巻線、１５  回転子、
１６  固定子、１６ａ  電機子巻線、１７  ファン、
４１  スイッチング素子（パワー素子）、４４  制御回路、４６  上アーム、
４７  下アーム、５０  内側ヒートシンク、５１  外側ヒートシンク、
５２  ヒートシンク、６０  Ｕ相部位、７０  Ｖ相部位、８０  Ｗ相部位。
【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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