(57)【要約】【課題】ファンからの冷却風が無い場合でも、インバータ装置の温度を低減できる回転電機装置を提供することにある。【解決手段】回転電機本体４０は、ファンを備えた回転子４と、固定子１と、ハウジング２，３を備える。インバータ装置３０は、ケース１４、複数の電力制御用スイッチング半導体素子１５を備える。回転電機本体４０およびインバータ装置３０は、ケース１４がハウジング３に結合されることによって一体化されているとともに、ファン１２ａの回転によって流通する冷却空気がインバータ装置３０を冷却した後、ハウジング内に流入する。ケース１４の一部は、回転電機本体４０と電力制御用スイッチング半導体素子１５との間に配置され、回転電機本体４０から放射（または照射）される輻射熱が電力制御用スイッチング半導体素子１５に到達を抑制する。【選択図】図１
2009142084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに機械的に連結され、冷却空気を流通させるためのファンを備えた回転子、該回転子に回転空隙を介して対向配置された固定子、および前記固定子とを収納して固定するハウジングを備え、前記エンジンの作動時には前記エンジンの回転動力により前記回転子が回転して前記固定子に電力が発生し、前記エンジンの始動時には前記固定子との磁気的な作用により前記回転子が回転して前記エンジンに回転動力を与える回転電機本体と、
ケース、および該ケースの中に収納された複数の電力制御用スイッチング半導体素子を備え、前記回転電機本体の作動および前記回転電機本体の出力電力を制御するインバータ装置と、を有し、
前記回転電機本体および前記インバータ装置は、前記ケースが前記ハウジングに結合されることによって一体化されているとともに、前記ファンの回転によって流通する冷却空気が前記インバータ装置を冷却した後、前記ハウジング内に流入するように連通しており、
前記回転電機本体と前記電力制御用スイッチング半導体素子との間に設けられ、前記回転電機本体から放射（または照射）される輻射熱が前記電力制御用スイッチング半導体素子に到達を抑制する抑制手段を備える、
ことを特徴とする回転電機装置。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記電力制御用スイッチング半導体素子の熱を放熱するとともに、前記電力制御用スイッチング半導体素子に対して、前記抑制手段が備えられた側と反対側に配置された放熱手段を備えることを特徴とする回転電機装置。
【請求項３】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記抑制手段は、樹脂製の前記ケースの一部であり、前記電力制御用スイッチング半導体素子は、前記樹脂製のケースにモールドされていることを特徴とする回転電機装置。
【請求項４】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記電力制御用スイッチング半導体素子は、前記ケースに固定された基板の上に取り付けられ、
前記抑制手段は、前記ケースと前記基板とによって前記電力制御用スイッチング半導体素子が取付られる側に形成される凹部に充填されたゲル若しくは樹脂であることを特徴とする回転電機装置。
【請求項５】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記抑制手段の表面側であって、前記回転電機本体の側に設けられ、前記回転電機本体からの輻射熱を反射する反射手段を備えることを特徴とする回転電機装置。
【請求項６】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記回転電機本体側から前記インバータ装置側を見た際に、前記電力制御用スイッチング半導体素子は陰の位置に配置されていることを特徴とする回転電機装置。
【請求項７】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記回転電機本体側の前記ファンを覆う樹脂材を備えることを特徴とする回転電機装置。
【請求項８】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記インバータ装置内の前記電力制御用スイッチング半導体素子の発熱量は、発電時より駆動時の方が大きいことを特徴とする回転電機装置。
【請求項９】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記ケースは、前記回転電機本体の前記ファンからの冷却風が通る孔を有し、
前記孔の前記回転電機本体とは反対側において、前記孔の周囲に突出して形成された縁を備えることを特徴とする回転電機装置。
【請求項１０】
請求項１記載の回転電機装置において、
前記インバータ装置の前記電力制御用スイッチング半導体素子はＭＯＳ−ＦＥＴ型トランジスタであり、前記回転電機本体の発電動作時は同期整流を行うことを特徴とする回転電機装置。
【請求項１１】
エンジンに機械的に連結され、冷却空気を流通させるためのファンを備えた回転子、該回転子に回転空隙を介して対向配置された固定子、および前記固定子とを収納して固定するハウジングを備え、前記エンジンの作動時には前記エンジンの回転動力により前記回転子が回転して前記固定子に電力が発生し、前記エンジンの始動時には前記固定子との磁気的な作用により前記回転子が回転して前記エンジンに回転動力を与える回転電機本体と、
ケース、および該ケースの中に収納された複数の電力制御用スイッチング半導体素子を備え、前記回転電機本体の作動および前記回転電機本体の出力電力を制御するインバータ装置と、を有し、
前記回転電機本体および前記インバータ装置は、前記ケースが前記ハウジングに結合されることによって一体化されているとともに、前記ファンの回転によって流通する冷却空気が前記インバータ装置を冷却した後、前記ハウジング内に流入するように連通しており、
前記エンジンの停止によって前記ファンの作動が停止したときに前記回転電機本体から放射（または照射）される輻射熱が前記電力制御用スイッチング半導体素子に至るまでの経路上には、前記電力制御用スイッチング半導体素子に対する前記輻射熱の到達を抑制するための抑制手段が施されている、
ことを特徴とする回転電機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機装置に係り、特に、車両走行時（エンジン動作時）には発電機として動作し、エンジン停止時には始動機として動作する発電機兼エンジン始動装置として用いるに好適な回転電機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のため車両の二酸化炭素排出量低減が進められており、その対策として車両停止時におけるエンジン停止（アイドリングストップ）が検討されている。アイドリングストップ機構として様々な方式が考えられており、そのなかで従来の車両用発電機でエンジン始動を行う方式が提案されている。この車両用発電機を電動機として駆動するためにはインバータ装置が必要となり、これを車両用発電機と一体化させることで小型、軽量の車両用発電機兼エンジン始動装置とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、インバータ装置は他の部品と比べて熱に弱いため、車両用発電機と一体化させて小型にした場合、インバータ装置の温度上昇が高くなり、インバータ装置の耐熱温度を超える恐れがあった。そのため、従来、回転電機に取り付けたファンからの冷却風が電力制御用スイッチング半導体素子に良く当るような構造とするものが知られていた（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００４】
また、車両用発電機に対して、インバータ装置を隙間を設けた装着するものも知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許３５９８５８６号明細書
【特許文献２】特開２００４−２７４９９２号公報
【特許文献３】特表２００６−５０４３８６号公報
【特許文献４】特開２００６−３３９８６号公報
【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２，３記載のものでは、ファンの回転によって生じる冷却風でインバータ装置を冷却するようにしているため、車両の走行が停止しており、車両用発電機の回転が停止している状態では、ファンも回転してないため、インバータ装置の温度が上昇するという問題があった。
【０００７】
また、特許文献４記載のものでは、車両用発電機とインバータ装置に間に隙間，すなわち、空気層を介するため、車両用発電機の回転が停止している状態における車両用発電機からの輻射熱の影響は、特許文献２，３記載のものよりは低減できるが、それでも、取付用のスペーサ部からの伝熱の影響を無視することができないという問題があった。また、放熱フィンが、車両用発電機の側に位置しているため、車両用発電機からの輻射熱を放熱フィンで受けやすいという問題もある。
【０００８】
本発明の目的は、ファンからの冷却風が無い場合でも、インバータ装置の温度を低減できる回転電機装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンに機械的に連結され、冷却空気を流通させるためのファンを備えた回転子、該回転子に回転空隙を介して対向配置された固定子、および前記固定子とを収納して固定するハウジングを備え、前記エンジンの作動時には前記エンジンの回転動力により前記回転子が回転して前記固定子に電力が発生し、前記エンジンの始動時には前記固定子との磁気的な作用により前記回転子が回転して前記エンジンに回転動力を与える回転電機本体と、ケース、および該ケースの中に収納された複数の電力制御用スイッチング半導体素子を備え、前記回転電機本体の作動および前記回転電機本体の出力電力を制御するインバータ装置と、を有し、前記回転電機本体および前記インバータ装置は、前記ケースが前記ハウジングに結合されることによって一体化されているとともに、前記ファンの回転によって流通する冷却空気が前記インバータ装置を冷却した後、前記ハウジング内に流入するように連通しており、前記回転電機本体と前記電力制御用スイッチング半導体素子との間に設けられ、前記回転電機本体から放射（または照射）される輻射熱が前記電力制御用スイッチング半導体素子に到達を抑制する抑制手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、ファンからの冷却風が無い場合でも、インバータ装置の温度を低減できるものとなる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記電力制御用スイッチング半導体素子の熱を放熱するとともに、前記電力制御用スイッチング半導体素子に対して、前記抑制手段が備えられた側と反対側に配置された放熱手段を備えるようにしたものである。
【００１１】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記抑制手段は、樹脂製の前記ケースの一部であり、前記電力制御用スイッチング半導体素子は、前記樹脂製のケースにモールドされているものである。
【００１２】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記電力制御用スイッチング半導体素子は、前記ケースに固定された基板の上に取り付けられ、前記抑制手段は、前記ケースと前記基板とによって前記電力制御用スイッチング半導体素子が取付られる側に形成される凹部に充填されたゲル若しくは樹脂である。
【００１３】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記抑制手段の表面側であって、前記回転電機本体の側に設けられ、前記回転電機本体からの輻射熱を反射する反射手段を備えるようにしたものである。
【００１４】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記回転電機本体側から前記インバータ装置側を見た際に、前記電力制御用スイッチング半導体素子は陰の位置に配置されているものである。
【００１５】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記回転電機本体側の前記ファンを覆う樹脂材を備えるようにしたものである。
【００１６】
（８）上記（１）において、好ましくは、前記インバータ装置内の前記電力制御用スイッチング半導体素子の発熱量は、発電時より駆動時の方が大きいものである。
【００１７】
（９）上記（１）において、好ましくは、前記ケースは、前記回転電機本体の前記ファンからの冷却風が通る孔を有し、前記孔の前記回転電機本体とは反対側において、前記孔の周囲に突出して形成された縁を備えるようにしたものである。
【００１８】
（１０）上記（１）において、好ましくは、前記インバータ装置の前記電力制御用スイッチング半導体素子はＭＯＳ−ＦＥＴ型トランジスタであり、前記回転電機本体の発電動作時は同期整流を行うようにしたものである。
【００１９】
（１１）また、上記目的を達成するために、本発明は、エンジンに機械的に連結され、冷却空気を流通させるためのファンを備えた回転子、該回転子に回転空隙を介して対向配置された固定子、および前記固定子とを収納して固定するハウジングを備え、前記エンジンの作動時には前記エンジンの回転動力により前記回転子が回転して前記固定子に電力が発生し、前記エンジンの始動時には前記固定子との磁気的な作用により前記回転子が回転して前記エンジンに回転動力を与える回転電機本体と、ケース、および該ケースの中に収納された複数の電力制御用スイッチング半導体素子を備え、前記回転電機本体の作動および前記回転電機本体の出力電力を制御するインバータ装置と、を有し、前記回転電機本体および前記インバータ装置は、前記ケースが前記ハウジングに結合されることによって一体化されているとともに、前記ファンの回転によって流通する冷却空気が前記インバータ装置を冷却した後、前記ハウジング内に流入するように連通しており、前記エンジンの停止によって前記ファンの作動が停止したときに前記回転電機本体から放射（または照射）される輻射熱が前記電力制御用スイッチング半導体素子に至るまでの経路上には、前記電力制御用スイッチング半導体素子に対する前記輻射熱の到達を抑制するための抑制手段が施されているものである。  
かかる構成により、ファンからの冷却風が無い場合でも、インバータ装置の温度を低減できるものとなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ファンからの冷却風が無い場合でも、インバータ装置の温度を低減できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図１〜図１０を用いて、本発明の一実施形態による回転電機装置の構成について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による回転電機装置の全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による回転電機装置の全体構成を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態の回転電機装置は、回転電機本体４０と、インバータ装置３０とからなる。本実施形態の回転電機装置に用いる回転電機本体４０は、クローポール型の回転子を有する３相同期回転電機であり、発電機兼エンジン始動装置である。回転電機本体４０の側面には、バッテリー等の直流電力を３相交流電力に変換するインバータ装置３０が、一体化された構成を有する。
【００２３】
回転電機本体４０は、エンジンの作動時にはエンジンの回転動力により回転子４が回転して固定子３に電力が発生し、エンジンの始動には固定子３との磁気的な作用により回転子４が回転してエンジンに回転動力を与えるものである。インバータ装置３０は、回転電機本体４０の作動および回転電機本体４０の出力電力を制御するために備えられる。回転電機本体４０およびインバータ装置３０は、インバータ装置３０のケース１４が回転電機本体４０のハウジング３に結合されることによって一体化されている。
【００２４】
以下、本実施形態の回転電機装置の詳細構成について説明する。
【００２５】
回転電機本体４０の固定子１は、固定子鉄心のスロットに波巻きされた３相分の固定子コイル１３を備えている。回転電機本体４０の固定子１は、フロント側ハウジング２とリア側ハウジング３によって挟み込まれおり、固定子１の外周はフロント側ハウジング２に覆われた構造になっている。なお、固定子１の外周とフロント側ハウジング２の間の熱伝導を向上させるために、熱伝導率のよい樹脂などを入れてもよいものである。
【００２６】
フロント側ハウジング２には、外部から冷却空気を導入するための、複数の孔２ａ，２ｂが設けられている。孔２ａは、ハウジング２の端面に設けられ、冷却空気を回転電機本体４０の内部に導入する。孔２ｂは、ハウジング２の外周面に設けられ、回転電機本体４０の内部の空気を導出するために用いられる。また、リア側ハウジング３には、外部から冷却空気を導入するための、複数の孔３ａ，３ｂが設けられている。孔３ａは、ハウジング３の端面に設けられ、カバー１６の孔１６ａから導入された冷却空気を回転電機本体４０の内部に導入する。孔３ｂは、ハウジング３の外周面に設けられ、回転電機本体４０の内部の空気を導出するために用いられる。
回転子４は、固定子３の内周側に、回転空隙を介して対向配置されている。回転子４は、第１の爪形磁極５Ａと、第２の爪形磁極５Ｂとからなるルンデル型のロータコア５を備えている。ロータコア５は、シャフト９に固定されている。ロータコア５の内周には、界磁コイル８が巻回されている。界磁コイル８には、ブラシ６及びスリップリング７を介して界磁電流が供給される。界磁コイル８に通電される界磁電流によって、発電や駆動に必要な界磁磁束が発生する。なお、第１の爪形磁極５Ａと第２の爪形磁極５Ｂの間に磁石を挿入することで、界磁磁束の出力を向上させることもできる。
【００２７】
ロータコア５は、フロント側ハウジング２及びリア側ハウジング３に取付けられているベアリング１０によって回転可能に支持されている。シャフト９の一方の端部には、プーリ１１が固定されている。プーリー１１は、エンジンのクランクシャフトプーリに掛けられているベルトによって連れ回されることによって回転電機は発電機として動作する。回転電機が始動機として動作する時は、シャフト９に発生した駆動力は、プーリー１１を介して、エンジンに伝達され、エンジンを始動するのに用いられる。
【００２８】
また、回転子４のロータコア５の両端面には、ファン１２ａ，１２ｂが取付けられている。
【００２９】
回転電機本体４０の反プーリー側端面には、樹脂製ケース１４が取り付けられる。樹脂製ケース１４には、インバータ装置３０が保持されている。インバータ装置３０には、複数の電力制御用スイッチング半導体素子１５が取り付けられている。電力制御用スイッチング半導体素子１５としては、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いている。直流電力を交流電力に変換するためには、少なくとも、６個の電力制御用スイッチング半導体素子１５が用いられる。第１の電力制御用スイッチング半導体素子１５と第２の電力制御用スイッチング半導体素子１５が直列接続され、Ｕ相上下アームを構成する。第３の電力制御用スイッチング半導体素子１５と第４の電力制御用スイッチング半導体素子１５が直列接続され、Ｖ相上下アームを構成する。第５の電力制御用スイッチング半導体素子１５と第６の電力制御用スイッチング半導体素子１５が直列接続され、Ｗ相上下アームを構成する。Ｕ相上下アームと、Ｖ相上下アームと、Ｗ相上下アームとは、並列接続されている。
【００３０】
回転電機が始動機として動作する場合には、バッテリ等の外部の直流電源からの直流電力は、インバータ装置３０によって３相交流電力に変換され、３相分の固定子コイル１３の各相のコイルに固定子電流として供給される。回転電機が発電機として動作する場合には、固定子コイル１３に発生した固定子電流は、インバータ装置３０によって同期整流され、発生した直流電力は、外部のバッテリ等に蓄電される。
【００３１】
また、樹脂製ケース１４に取り付けられたインバータ装置３０には、界磁電流制御用の半導体スイッチング素子（図示せず）が取り付けられている。ブラシ６は、ブラシホルダに収納されている。ブラシホルダは、樹脂製ケース１４に取り付けられる。界磁電流制御用の半導体スイッチング素子によってデューティ制御された界磁電流は、ブラシ６及びスリップリング７を介して界磁コイル８に供給される。
【００３２】
さらに、インバータ装置３０は、電力制御用スイッチング半導体素子１５の発熱を放熱するための放熱手段であるヒートシンク１７を備えている。ヒートシンク１７は、電力制御用スイッチング半導体素子１５に対して、反回転電機本体側に設けているので、回転電機本体４０からの輻射熱の影響を受けにくく、効果的に放熱を行える位置に配置している。
【００３３】
インバータ装置３０は、樹脂製のケース１４の内部に、制御装置や電力制御用スイッチング半導体素子１５をモールドした構造となっている。なお、インバータ装置３０の近傍の詳細構造については、図２を用いて後述する。
【００３４】
インバータ装置のケース１４のリア側には、ブラシ６やヒートシンク１７を保護するために樹脂製のカバー１６が取付られている。
【００３５】
また、樹脂製のケース１４には、図４を用いて後述するように、冷却空気を流通させるための孔１４ａが設けられている。また、カバー１６には、外部から冷却空気を導入するための孔１６ａが設けられている。
【００３６】
次に、図２を用いて、本実施形態による回転電機装置に用いるインバータ装置３０の近傍の構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による回転電機装置に用いるインバータ装置３０の近傍の構成を示す拡大断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３７】
図２により、インバータ装置３０の取付け構造の詳細について説明する。アルミ製のヒートシンク１７は、接着剤１８により基板であるアルミ板１９に固定されている。アルミ板１９の上には、絶縁樹脂２０、銅板による配線パターン２１が形成されている。銅板による配線パターン２１の上には、電力制御用スイッチング半導体素子１５が取付けられている。電力制御用スイッチング半導体素子１５は、インバータ装置３０のケース１４の内部にモールドした構造となっている。したがって、電力制御用スイッチング半導体素子１５は、ダストの付着の影響を受けないような構造としている。また、電力制御用スイッチング半導体素子１５と配線パターン２１の接続には、ワイヤーボンディングが用いられるが、ボンディング用のワイヤーは、ケース１４の樹脂により保持固定されているため、振動などの機械的影響を受けないような構造となっている。
【００３８】
ケース１４の回転電機本体４０側には、回転電機本体４０からの輻射熱（赤外線）を反射する反射手段である金属箔２５を取付けている。なお、金属箔２５に変えて、回転電機本体４０からの輻射熱を反射するような塗装やめっきなどでもよいものである。塗装としては、高反射率顔料入りの塗料が用いられる。高反射率の顔料は、輻射熱である赤外線を反射する。また、めっきとしては、金属材料を無電解めっきする方法が用いられる。
【００３９】
輻射熱以外の熱は空気の対流などによってインバータ装置３０に伝達するが、電力制御用スイッチング半導体素子１５は熱伝導率の低い樹脂で覆われているので温度上昇は低減される。
【００４０】
次に、図３〜図５を用いて、本実施形態による回転電機装置における冷却空気の流れについて説明する。  
図３は、本発明の一実施形態による回転電機装置の全体構成を示す断面図である。図４は、本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる樹脂製のケースの平面図である。図５は、本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる樹脂製のケースの要部の断面である。なお、図３〜図５において、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００４１】
図１にて説明したように、回転子４のロータコア５の端面にはファン１２ａ，１２ｂが取付けられている。回転電機が発電機として動作している場合、図３に示すように、冷却風２２は、フロント側ハウジング２の孔２ａから回転電機本体４０の内部に流入し、孔２ｂから流出する。その過程において、固定子コイル１３を冷却する。また、冷却風２２は、カバー１６の孔１６ａからリア側ハウジング３の孔３ａを経て回転電機本体４０の内部に流入し、孔３ｂから流出する。その過程において、固定子コイル１３を冷却する。
【００４２】
図４に示すように、樹脂製のケース１４には、複数の孔１４ａが設けられている。従って、カバー１６の孔１６ａから流入した冷却空気は、図５に示すように、孔１４ａを経て、リア側ハウジング３の孔３ａから、回転電機本体の内部に流入する。
【００４３】
図４に示すように、アルミ製のヒートシンク１７は、３個備えられている。各ヒートシンク１７の奥の方に、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の上下アームを構成する電力制御用スイッチング半導体素子１５が位置している。
【００４４】
次に、図６〜図９を用いて、本実施形態による回転電機装置における輻射熱について説明する。  
図６〜図９は、本発明の一実施形態による回転電機装置における輻射熱の説明図である。
【００４５】
回転電機装置を始動機として用いる場合には、固定子コイル１３には、例えば、３００Ａの大電流が流される。また、回転電機装置を発電機として用いる場合には、固定子コイル１３には、例えば、１００Ａの大電流が流れる。したがって、電力制御用スイッチング半導体素子１５の発熱量は、発電時より駆動時の方が大きくなっている。それに対して、界磁コイル８に流れる電流は、例えば、５〜１０Ａと小さいものである。従って、固定子コイル１３の発熱が最も大きいものである。
【００４６】
固定子コイル１３の熱は、固定子鉄心に伝導される。また、固定子１の温度が上昇すると、回転子４の温度も上昇する。ここで、固定子１は、ハウジングを介して外部と接触する構成であるため、固定子１の熱は比較的放熱されやすい。一方、回転子４は、固定子１の内部に収納された構造であるため、回転子４の熱は放熱しにくいものである。その結果、輻射熱の熱源としては、回転子４が大きくなる。
【００４７】
図６に示すように、回転電機本体４０，特に、回転子４から放射される輻射熱２３は、第１には、外周のハウジングの外周面から放熱される。また、輻射熱２３は、第２には、フロント側ハウジング２の端面から外部に放熱される。一方、リア側ハウジング３の端面には、インバータ装置３０を取り付けるための樹脂製のケース１４や樹脂製のカバー１６が取り付けられている。
【００４８】
従って、輻射熱２３は、図７や図９に示すように、第３には、リア側ハウジング３の端面から、インバータ装置３０の冷却風の導入孔（孔１４ａ）を通過する。ここで、孔１４ａの反回転電機本体側には、その外周に沿って、孔１４ａの軸方向に突出した突起状の縁１４ｂが設けられている。この縁１４ｂによって、孔１４ａからの輻射熱がインバータ装置３０の放熱部品に回り込みにくくなっている。
【００４９】
一方、図８に示すように、回転電機本体４０の側からインバータ装置３０を見た際に、電力制御用スイッチング半導体素子１５は陰の位置に配置されている。すなわち、電力制御用スイッチング半導体素子１５は、樹脂製のケース１４で覆われた構成となっており、直接照射しない構造となっている。樹脂製のケース１４が電力制御用スイッチング半導体素子１５を覆っており、輻射熱２３は、樹脂製のケース１４を伝導して、電力制御用スイッチング半導体素子１５に至ることになるが、樹脂製のケース１４の熱伝導率は、金属等に比べて低いものである。例えば、エポキシ樹脂の熱伝導率は、０．３Ｗ／ｍ・Ｋであり、シリコン樹脂の熱伝導率は、０．１６Ｗ／ｍ・Ｋであり、金属，例えば、アルミの熱伝導率（２３６Ｗ／ｍ・Ｋ）に比べて遙かに小さいものである。また、図２にて説明したように、ケース１４の回転電機本体４０側には、回転電機本体４０からの輻射熱を反射するように金属箔２５を取付けているので、輻射熱２３は、金属箔２５により反射されるので、さらに、伝熱される量が低減できる。
【００５０】
また、図７に示すように、ケース１４の孔１４ａは、ヒートシンク１７の取付位置とは異なる位置に設けられている。従って、孔１４ａを通過した輻射熱２３は、ヒートシンク１７に直接照射しない構造となっている。
【００５１】
なお、ファン１２ａ，１２ｂを樹脂などの熱伝導率の低い材料とすることで回転電機からの伝熱を低減することができる。
【００５２】
次に、図１０を用いて、本実施形態による回転電機装置における温度上昇について説明する。  
図１０は、本発明の一実施形態による回転電機装置における温度上昇の説明図である。
【００５３】
図４において、横軸は時間を示している。動作モードとしては、始動モード（ＳＴＡＲＴ），発電モード（ＧＥＮ），停止モード（ＳＴＯＰ）がある。アイドルストップを実施する場合には、交差点などで車両が停止すると、エンジンを停止し、回転電機の回転動作も停止する。車両の発進時には、始動モード（ＳＴＡＲＴ）となり、回転電機装置を始動装置として用いてエンジンを始動する。車両の走行が開始されると、発電モード（ＧＥＮ）となり、回転電機装置を発電機として用いて発電を開始する。そして、交差点などで車両が停止すると、エンジンを停止し、回転電機の回転動作も停止することを繰り返す。
【００５４】
図４の縦軸は、温度を示している。破線Ｔｍは、回転電機本体４０の温度を示している。実線Ｔｉｎｖは、本実施形態による回転電機装置の構成とした場合の、インバータ装置３０の温度を示している。一点鎖線Ｔｉｎｖ−ｐｒは、従来構成による回転電機装置のインバータ装置３０の温度を示している。
【００５５】
エンジン停止時に始動モード（ＳＴＡＲＴ）としてエンジンを始動させると、電力制御用スイッチング半導体素子１５には発電電流以上の駆動電流が流れるため、インバータ装置３０の温度Ｔｉｎｖは、急激に上昇する。但し、始動モードは数秒程度であり、エンジン始動後はすぐに発電モードとなることからインバータ装置３０の温度Ｔｉｎｖは急激に低下する。
【００５６】
一方、固定子コイル１３には大電流が流れるため、回転電機の温度Ｔｍは、次第に上昇する。
【００５７】
次に、発電モード（ＧＥＮ）となると、インバータ装置３０の温度Ｔｉｎｖの温度は、ほぼ一定となる。これは、本例では、発電電流を整流する方式として、電力制御用スイッチング半導体素子１５としてＭＯＳ−ＦＥＴを用いた同期整流方式を採用しており、通常のダイオード整流方式より発熱量が低減されていることによる。また、発電モード時は、回転電機のロータコア５に取り付けたファン１２ａからの冷却風で冷却されるので温度は一定となる。
【００５８】
車両の停止モード（ＳＴＯＰ）（アイドリングストップ中）は、エンジンも停止するため、回転電機からの冷却風がなくなる。
【００５９】
そのため、従来の回転電機装置においては、インバータ装置３０の温度Ｔｉｎｖ−ｐｒは、発電モード中に発熱していた回転電機からの輻射熱によって炙られることになり、車両停止中にもかかわらず温度が上昇する。この状態でエンジンを再始動するために始動モードになると、インバータ装置３０の温度Ｔｉｎｖ−ｐｒは、電力制御用スイッチング半導体素子１５の耐熱温度Ｔｌｍｔ以上になり、破壊される恐れがあった。
【００６０】
それに対して、本実施形態では、電力制御用スイッチング半導体素子１５やヒートシンク１７は輻射熱の影響を受けないような構造としているので、インバータ装置３０の温度Ｔｉｎｖは、下がっている。この状態であれば、エンジン始動を繰返した場合でも、電力制御用スイッチング半導体素子１５の温度を耐熱温度以下にすることができる。
【００６１】
次に、図１１を用いて、本発明の他の実施形態による回転電機装置の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。  
図１１は、本発明の他の実施形態による回転電機装置に用いるインバータ装置３０の近傍の構成を示す拡大断面図である。なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００６２】
インバータ装置３０のアルミ板１９は、樹脂製のケース１４Ａの内部にモールドした構造となっている。但し、図２と異なるのは、電力制御用スイッチング半導体素子１５が取付られる側には、凹部が形成され、ケース１４Ａ自体では覆われてない構成となっている。
【００６３】
アルミ製のヒートシンク１７は、接着剤１８によりアルミ板１９に固定されている。アルミ板１９の上には、絶縁樹脂２０、銅板による配線パターン２１が形成されている。銅板による配線パターン２１の上には、電力制御用スイッチング半導体素子１５が取付けられている。
【００６４】
電力制御用スイッチング半導体素子１５が取付られる側に形成されたケース１４Ａの凹部には、シリコンゲルなどのゲル３１が充填されている。従って、電力制御用スイッチング半導体素子１５は、ゲル３１で覆われた構造となっている。したがって、電力制御用スイッチング半導体素子１５は、ダストの付着の影響を受けないような構造としている。また、電力制御用スイッチング半導体素子１５と配線パターン２１の接続には、ワイヤーボンディングが用いられるが、ボンディング用のワイヤーは、ゲル３１により保持されているため、振動などの機械的影響を受けないような構造となっている。なお、ゲル３１に代えて、硬化させた樹脂を用いることもできる。
【００６５】
ケース１４の回転電機本体４０側であって、ゲル３１の表面には、回転電機本体４０からの輻射熱を反射するように金属箔２５を取付けている。なお、金属箔２５に変えて、回転電機本体４０からの輻射熱を反射するような塗装やめっきなどでもよいものである。塗装としては、高反射率顔料入りの塗料が用いられる。高反射率の顔料は、輻射熱である赤外線を反射する。また、めっきとしては、金属材料を無電解めっきする方法が用いられる。
【００６６】
輻射熱以外の熱は空気の対流などによってインバータ装置３０に伝達するが、電力制御用スイッチング半導体素子１５は熱伝導率の低いゲル３１で覆われているので温度上昇は低減される。
【００６７】
なお、本発明は、アイドリングストップ用の回転電機に適する方法であるが、エンジンの振動を低減する手段や、車両加速時にエンジントルクをアシストするような手段にも適用できる。
【００６８】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、車両停止直後に回転電機からの輻射熱によってインバータ装置３０が炙られても、電力制御用スイッチング半導体素子１５の温度上昇を低減することができるため、エンジン始動可能な駆動電流を回転電機に通電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態による回転電機装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による回転電機装置に用いるインバータ装置の近傍の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による回転電機装置の全体構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる樹脂製のケースの平面図である。
【図５】本発明の一実施形態による回転電機装置に用いる樹脂製のケースの要部の断面である。
【図６】本発明の一実施形態による回転電機装置における輻射熱の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態による回転電機装置における輻射熱の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態による回転電機装置における輻射熱の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による回転電機装置における輻射熱の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態による回転電機装置における温度上昇の説明図である。
【図１１】本発明の他の実施形態による回転電機装置に用いるインバータ装置の近傍の構成を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…固定子
２…フロント側ハウジング
３…リア側ハウジング
４…回転子
５…ロータコア
６…ブラシ
７…スリップリング
８…界磁コイル
９…シャフト
１０…ベアリング
１１…プーリ
１２ａ，１２ｂ…ファン
１３…固定子コイル
１４…ケース
１５…電力制御用スイッチング半導体素子
１６…カバー
１７…ヒートシンク
１８…接着剤
１９…アルミ板
２０…絶縁樹脂
２５…金属箔
２２…冷却風
２３…輻射熱
３０…インバータ装置
３１…ゲル
４０…回転電機本体
【図１】
2009142084.tif 000003
【図２】
2009142084.tif 000004
【図３】
2009142084.tif 000005
【図４】
2009142084.tif 000006
【図５】
2009142084.tif 000007
【図６】
2009142084.tif 000008
【図７】
2009142084.tif 000009
【図８】
2009142084.tif 000010
【図９】
2009142084.tif 000011
【図１０】
2009142084.tif 000012
【図１１】
2009142084.tif 000013