(57)【要約】【課題】小型化を図ることができるインバータ一体型回転電機を得る。【解決手段】回転軸１０５、回転軸１０５に設けられた回転子１０６および回転子１０６の径方向外側に設けられた固定子１０７を有する回転電機本体１と、回転電機本体１との間で電流の授受を行う電子モジュールと、電子モジュールが取り付けられ、電子モジュールとの間で熱の伝達が行われるヒートシンク２０３と、電子モジュールとの間にヒートシンク２０３が配置されるように設けられ、ヒートシンク２０３との間に冷媒用通路２０８が形成されるヒートシンクカバー２０６とを備え、冷媒用通路２０８は、回転軸１０５の径方向外側に配置されている。【選択図】図１
2017085692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸、前記回転軸に設けられた回転子および前記回転子の径方向外側に設けられた固定子を有する回転電機本体と、
前記回転電機本体との間で電流の授受を行う電子モジュールと、
前記電子モジュールが取り付けられ、前記電子モジュールとの間で熱の伝達が行われるヒートシンクと、
前記電子モジュールとの間に前記ヒートシンクが配置されるように設けられ、前記ヒートシンクとの間に冷媒用通路が形成されるヒートシンクカバーと
を備え、
前記冷媒用通路は、前記回転軸の径方向外側に配置されているインバータ一体型回転電機。
【請求項２】
前記冷媒用通路は、前記回転軸の軸方向に視た場合に前記電子モジュールの少なくとも一部が前記冷媒用通路と重なるように配置されている請求項１に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項３】
前記電子モジュールに電気的に接続される平滑コンデンサをさらに備え、
前記平滑コンデンサは、前記冷媒用通路と周方向に隣り合っている請求項１または請求項２に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項４】
前記ヒートシンクカバーは、前記固定子が内部に設けられるブラケット部の一部から構成されている請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項５】
前記ヒートシンクは、アース回路の一部を構成している請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機本体とインバータ装置とが一体に設けられたインバータ一体型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸、回転軸に設けられた回転子、回転子の径方向外側に設けられた固定子、内部に回転軸、回転子および固定子が収容されたモータケースを有するモータと、回転子の回転子巻線および固定子の固定子巻線のそれぞれとの間で電流の授受を行うインバータおよびインバータが収納され冷媒用通路が形成されたインバータケースを有するインバータ装置とを備えたインバータ一体型モータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、冷媒用通路が回転軸から軸方向について離れて配置されているので、回転軸の軸方向についてのインバータ一体型回転電機の寸法が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は、小型化を図ることができるインバータ一体型回転電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るインバータ一体型回転電機は、回転軸、回転軸に設けられた回転子および回転子の径方向外側に設けられた固定子を有する回転電機本体と、回転電機本体との間で電流の授受を行う電子モジュールと、電子モジュールが取り付けられ、電子モジュールとの間で熱の伝達が行われるヒートシンクと、電子モジュールとの間にヒートシンクが配置されるように設けられ、ヒートシンクとの間に冷媒用通路が形成されるヒートシンクカバーとを備え、冷媒用通路は、回転軸の径方向外側に配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るインバータ一体型回転電機によれば、冷媒用通路が回転軸の径方向外側に配置されているので、回転軸の軸方向についてのインバータ一体型回転電機の寸法を小さくすることができる。これにより、インバータ一体型回転電機の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型回転電機を示す断面図である。
【図２】図１のインバータ一体型回転電機の要部を示す断面図である。
【図３】図１のインバータアセンブリを示す側面図である。
【図４】図１のインバータアセンブリを示す側面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るインバータ一体型回転電機におけるインバータアセンブリを示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るインバータ一体型回転電機を示す断面図である。
【図７】図６のリアブラケットを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るインバータ一体型回転電機を示す断面図である。インバータ一体型回転電機は、回転電機本体１と、回転電機本体１との間で電流の授受を行うインバータアセンブリ２とを備えている。
【００１０】
回転電機本体１は、フロントブラケット１０１と、フロントブラケット１０１に対して固定されるリアブラケット１０２と、フロントブラケット１０１に取り付けられた軸受１０３と、リアブラケット１０２に取り付けられた軸受１０４と、軸受１０３および軸受１０４に渡って設けられた回転軸１０５と、回転軸１０５に設けられた回転子１０６と、回転子１０６の径方向外側に設けられ、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２に固定された固定子１０７と、回転子１０６の磁極位置を検出する磁極位置センサ１０８とを備えている。フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２からブラケット部が構成されている。
【００１１】
また、回転電機本体１は、回転子１０６に設けられた複数のファン１０９と、回転子１０６の一端部に設けられたプーリ１１０と、回転子１０６の他端部に設けられたスリップリング１１１と、スリップリング１１１に接触するブラシ１１２と、ブラシ１１２が内部に収容されるブラシホルダ１１３とを備えている。
【００１２】
回転軸１０５は、軸受１０３および軸受１０４を介して、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２に回転自在に支持されている。回転軸１０５は、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２を貫通している。回転軸１０５の一端部は、フロントブラケット１０１からフロントブラケット１０１の外側に突出している。回転軸１０５の他端部は、リアブラケット１０２からリアブラケット１０２の外側に突出している。
【００１３】
回転子１０６は、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２の内側に収容されている。回転子１０６は、回転軸１０５とともに回転する。回転子１０６は、回転子鉄心１１４と、回転子鉄心１１４に取り付けられた回転子巻線１１５とを有している。この例では、回転子巻線１１５は、界磁巻線となっている。
【００１４】
固定子１０７は、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２の内側に収容されている。固定子１０７は、径方向について回転子１０６に対向するように配置されている。固定子１０７は、固定子鉄心１１６と、固定子鉄心１１６に設けられた固定子巻線１１７とを有している。この例では、固定子巻線１１７は、電機子巻線であり、三相巻線となっている。
【００１５】
磁極位置センサ１０８は、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２の外側に配置されている。また、磁極位置センサ１０８は、軸受１０４とスリップリング１１１との間に配置されている。磁極位置センサ１０８は、回転軸１０５に固定されたセンサロータ１１８と、センサロータ１１８の径方向外側に設けられ、リアブラケット１０２に対して固定されたセンサステータ１１９とを有している。センサステータ１１９は、径方向についてセンサロータ１１８と対向するように配置されている。センサロータ１１８は、鉄心のみから構成されている。回転軸１０５が回転することによって、回転子１０６およびセンサロータ１１８が回転する。センサステータ１１９は、センサロータ１１８の回転方向についての位置の情報を用いて、回転子１０６の磁極位置を検出する。
【００１６】
ファン１０９は、回転子１０６における径方向外側部分であって、回転子１０６の軸方向外側部分に取り付けられている。回転子１０６が回転することによって、ファン１０９が回転して、冷却風が発生する。
【００１７】
プーリ１１０は、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２の外側に配置されている。この例では、プーリ１１０は、回転軸１０５の軸線方向について、リアブラケット１０２とプーリ１１０との間にフロントブラケット１０１が配置されるように配置されている。プーリ１１０には、図示しないベルトが設けられる。プーリ１１０は、ベルトを介して、内燃機関との間で双方向にトルクを授受する。
【００１８】
スリップリング１１１は、フロントブラケット１０１およびリアブラケット１０２の外側に配置されている。この例では、スリップリング１１１は、回転軸１０５の軸線方向について、フロントブラケット１０１とスリップリング１１１との間にリアブラケットが配置されるように配置されている。スリップリング１１１には、回転子巻線に１１５に供給される界磁電流が流れる。
【００１９】
インバータアセンブリ２は、固定子巻線１１７との間で電流の授受を行う複数のパワーモジュール２０１と、回転子巻線１１５との間で電流の授受を行う１個の界磁モジュール２０２と、パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２が面接触するように取り付けられ、パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２から熱が伝達されるヒートシンク２０３と、パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２のそれぞれの電力系の端子と接続される端子を有するケース２０４と、パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２を制御する制御モジュール２０５とを有している。
【００２０】
また、インバータアセンブリ２は、ヒートシンク２０３に取り付けられたヒートシンクカバー２０６と、ヒートシンク２０３に取り付けられた保護カバー２０７とを有している。ヒートシンク２０３とヒートシンクカバー２０６との間には、冷媒が通る冷媒用通路２０８が形成されている。径方向について冷媒用通路２０８と回転軸１０５との間に、磁極位置センサ１０８が配置されている。
【００２１】
パワーモジュール２０１は、回転電機本体１が駆動する場合に固定子巻線１１７に電機子電流を供給し、回転電機本体１が発電する場合に固定子巻線１１７から供給される電機子電流を整流するためのスイッチング素子およびこのスイッチング素子の周辺回路がまとめられたものである。界磁モジュール２０２は、回転子巻線１１５に供給される界磁電流を制御するためのスイッチング素子およびこのスイッチング素子の周辺回路がまとめられたものである。この例では、パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２のそれぞれが電子モジュールを構成する。パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２は、スイッチング素子等を配線用のリードフレームに搭載し、全体を樹脂成型した構造となっている。制御モジュール２０５は、パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２を制御するため制御回路から構成されている。制御モジュール２０５には、センサステータ１１９の信号配線が接続されている。
【００２２】
図２は図１のインバータ一体型回転電機の要部を示す断面図である。インバータアセンブリ２は、リアブラケット１０２に取り付けられたコネクティングボード２０９をさらに有している。コネクティングボード２０９は、固定子１０７のステータ口出線１２０とパワーモジュール２０１とを電気的に接続するための端子２１０がインサート成形されている。コネクティングボード２０９は、リアブラケット１０２にねじ（図示せず）を用いて固定されている。
【００２３】
ステータ口出線１２０は、リアブラケット１０２を貫通している。また、ステータ口出線１２０は、コネクティングボード２０９にインサート成形された端子２１０と溶接等により接合されている。
【００２４】
ケース２０４は、コネクティングボード２０９の端子２１０とねじを用いて固定される端子２１１がインサート成形されている。端子２１１は、ねじを用いて端子２１０に固定されることによって、端子２１０と電気的に接続される。
【００２５】
ケース２０４にインサート成形された端子２１１とパワーモジュール２０１の電力系の端子２１２は、溶接等により接合されている。
【００２６】
図３は図１のインバータアセンブリ２を示す側面図、図４は図１のインバータアセンブリ２を示す側面図である。図３では図１のインバータアセンブリ２を左から視た図を示し、図４では図１のインバータアセンブリ２を右から視た図を示している。ヒートシンク２０３には、６個のパワーモジュール２０１および１個の界磁モジュール２０２が面接触して取り付けられている。また、インバータアセンブリ２は、３個の平滑コンデンサ２１３を有している。
【００２７】
ヒートシンクカバー２０６は、軸方向に視た場合に、パワーモジュール２０１、界磁モジュール２０２および平滑コンデンサ２１３のそれぞれと冷媒用通路２０８とについて、少なくとも一部が重なるように配置されている。
【００２８】
各パワーモジュール２０１のマイナス端子２１４は、ヒートシンク２０３にねじを用いて固定されている。各パワーモジュール２０１のマイナス端子２１４は、ヒートシンク２０３に電気的に接続されている。したがって、ヒートシンク２０３は、アース回路の一部を構成する。平滑コンデンサ２１３は、各パワーモジュール２０１および界磁モジュール２０２のそれぞれにおけるＢ／ＧＮＤ間に電気的に接続されている。
【００２９】
また、インバータアセンブリ２は、ヒートシンクカバー２０６に取り付けられ冷媒用通路２０８に冷媒が進入するためのニップル２１５と、ヒートシンクカバー２０６に取り付けられ、冷媒用通路２０８から冷媒が排出するためのニップル２１６とを有している。
【００３０】
次に、インバータ一体型回転電機の組立方法について説明する。ブラシ１１２およびブラシホルダ１１３を除いて回転電機本体１を組み立て、また、保護カバー２０７を除いてインバータアセンブリ２を組み立てる。
【００３１】
その後、ブラシ１１２およびブラシホルダ１１３をインバータアセンブリ２に組み付けて、最後に、保護カバー２０７をインバータアセンブリ２に取り付ける。以上により、インバータ一体型回転電機の組立が終了する。
【００３２】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係るインバータ一体型回転電機によれば、回転軸１０５、回転軸１０５に設けられた回転子１０６および回転子１０６の径方向外側に設けられた固定子１０７を有する回転電機本体１と、回転電機本体１との間で電流の授受を行う電子モジュールと、電子モジュールが取り付けられ、電子モジュールとの間で熱の伝達が行われるヒートシンク２０３と、電子モジュールとの間にヒートシンク２０３が配置されるように設けられ、ヒートシンク２０３との間に冷媒用通路２０８が形成されるヒートシンクカバー２０６とを備え、冷媒用通路２０８は、回転軸１０５の径方向外側に配置されているので、回転軸１０５の軸方向についてのインバータ一体型回転電機の寸法を小さくすることができる。これにより、インバータ一体型回転電機の小型化を図ることができる。
【００３３】
また、冷媒用通路２０８は、回転軸１０５の軸方向に視た場合に電子モジュールの少なくとも一部が冷媒用通路２０８と重なるように配置されているので、電子モジュールの冷却性を向上させることができる。また、熱源を集中的に冷却するので、インバータ一体型回転電機の小型化を図ることができる。
【００３４】
また、ヒートシンク２０３は、アース回路の一部を構成しているので、アースのためのバスバーの使用を廃止することができる。これにより、インバータ一体型回転電機の部品数を削減することができ、製造コストを低減させることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係るインバータ一体型回転電機におけるインバータアセンブリを示す側面図である。複数の平滑コンデンサ２１３のそれぞれは、冷媒用通路２０８と周方向に隣り合うように配置されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係るインバータ一体型回転電機によれば、電子モジュールに電気的に接続される平滑コンデンサ２１３をさらに備え、平滑コンデンサ２１３は、冷媒用通路２０８と周方向に隣り合っているので、インバータアセンブリ２におけるデッドスペースを削減することができる。これにより、インバータ一体型回転電機のさらなる小型化を図ることができる。
【００３７】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係るインバータ一体型回転電機を示す断面図、図７は図６のリアブラケット１０２を示す側面図である。図７では図６のリアブラケット１０２を左から視た図を示している。ヒートシンクカバー２０６は、リアブラケット１０２と一体に形成されている。つまり、ヒートシンクカバー２０６は、リアブラケット１０２の一部から構成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、実施の形態２に記載のように、平滑コンデンサ２１３が冷媒用通路２０８と周方向に隣り合うように配置されてもよい。
【００３８】
以上説明したように、この発明の実施の形態３に係るインバータ一体型回転電機によれば、ヒートシンクカバー２０６は、固定子１０７が内部に設けられたリアブラケット１０２の一部から構成されているので、インバータ一体型回転電機の部品数を削減することあでき、製造コストを低減させることができ、さらに、インバータ一体型回転電機の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  回転電機本体、２  インバータアセンブリ、１０１  フロントブラケット、１０２  リアブラケット、１０３  軸受、１０４  軸受、１０５  回転軸、１０６  回転子、１０７  固定子、１０８  磁極位置センサ、１０９  ファン、１１０  プーリ、１１１  スリップリング、１１２  ブラシ、１１３  ブラシホルダ、１１４  回転子鉄心、１１５  回転子巻線、１１６  固定子鉄心、１１７  固定子巻線、１１８  センサロータ、１１９  センサステータ、１２０  ステータ口出線、２０１  パワーモジュール、２０２  界磁モジュール、２０３  ヒートシンク、２０４  ケース、２０５  制御モジュール、２０６  ヒートシンクカバー、２０７  保護カバー、２０８  冷媒用通路、２０９  コネクティングボード、２１０  端子、２１１  端子、２１２  端子、２１３  平滑コンデンサ、２１４  マイナス端子、２１５  ニップル、２１６  ニップル。
【図１】
2017085692.tif 000003
【図２】
2017085692.tif 000004
【図３】
2017085692.tif 000005
【図４】
2017085692.tif 000006
【図５】
2017085692.tif 000007
【図６】
2017085692.tif 000008
【図７】
2017085692.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月2日(2016.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係るインバータ一体型回転電機は、回転軸、回転軸に設けられた回転子および回転子の径方向外側に設けられた固定子を有する回転電機本体と、回転電機本体との間で電流の授受を行う電子モジュールと、電子モジュールが取り付けられ、電子モジュールとの間で熱の伝達が行われるヒートシンクと、電子モジュールとの間にヒートシンクが配置されるように設けられ、ヒートシンクとの間に冷媒用通路が形成されるヒートシンクカバーとを備え、冷媒用通路は、回転軸の径方向外側に配置され、回転軸の径方向について冷媒用通路と回転軸との間に、回転子の磁極位置を検出する磁極位置センサが配置されている。
【手続補正２】
【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】
回転軸、前記回転軸に設けられた回転子および前記回転子の径方向外側に設けられた固定子を有する回転電機本体と、
前記回転電機本体との間で電流の授受を行う電子モジュールと、
前記電子モジュールが取り付けられ、前記電子モジュールとの間で熱の伝達が行われるヒートシンクと、
前記電子モジュールとの間に前記ヒートシンクが配置されるように設けられ、前記ヒートシンクとの間に冷媒用通路が形成されるヒートシンクカバーと
を備え、
前記冷媒用通路は、前記回転軸の径方向外側に配置され、
前記回転軸の径方向について前記冷媒用通路と前記回転軸との間に、前記回転子の磁極位置を検出する磁極位置センサが配置されているインバータ一体型回転電機。
【請求項２】
前記冷媒用通路は、前記回転軸の軸方向に視た場合に前記電子モジュールの少なくとも一部が前記冷媒用通路と重なるように配置されている請求項１に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項３】
前記電子モジュールに電気的に接続される平滑コンデンサをさらに備え、
前記平滑コンデンサは、前記冷媒用通路と周方向に隣り合っている請求項１または請求項２に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項４】
前記ヒートシンクカバーは、前記固定子が内部に設けられるブラケット部の一部から構成されている請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
【請求項５】
前記ヒートシンクは、アース回路の一部を構成している請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のインバータ一体型回転電機。