CN104137397A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

通过模塑树脂(37)将多个开关元件(36)与多个导线框(41、42、43、44)一体地进行模塑来构成功率模块(30)，并将所述功率模块(30)通过绝缘构件(31)固接于散热器(32)，将功率模块(30)与散热器(32)固定于功率模块结构体(23)的外壳(33)，并通过所述外壳(33)将功率模块结构体(23)固定于旋转电机(1)的壳体(6)。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及一种装载有对旋转电机进行控制的控制装置的旋转电机。
背景技术
以往，将对旋转电机进行控制的控制装置装载于旋转电机主体的旋转电机是公知的。这种现有的旋转电机中的控制装置配置在旋转电机主体的后支架上，其包括：电力转换电路部，该电力转换电路部进行直流电与交流电之间的电力转换；励磁电路部，该励磁电路部对旋转电机的励磁绕组供给励磁电流；以及控制电路部，该控制电路部对电力转换电路部和励磁电路部进行控制。
例如，专利文献1记载的旋转电机包括配置在后支架的轴向的端面上的控制装置。该控制装置包括：第一功率模块，该第一功率模块将构成电力转换电路的上桥臂的多个开关元件模块化而成；第一散热器，该第一散热器装载有上述第一功率模块，并与蓄电池的正极侧端子连接；第二功率模块，该第二功率模块将构成电力转换电路的下桥臂的多个开关元件模块化而成；第二散热器，该第二散热器装载有上述第二功率模块；配线板，该配线板与构成上述上桥臂的多个开关元件的负极侧电极连接；以及中继构件，该中继构件连接在上述配线板与旋转电机的电枢绕组的末端部即定子导线之间。
此外，专利文献2所示的现有的旋转电机包括配置在后支架的轴向的端面上的控制装置。该控制装置在定子的每个相上设有利用树脂将构成上桥臂和下桥臂的一对开关元件封固的各相对应的模块。上述模块以导线框在与散热器相对的面上露出的方式构成，并隔着绝缘构件固定在凸状部上，该凸状部在固定于后支架的散热器的表面上形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2008－136273号公报
专利文献2：日本专利特表2011－147319号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
众所周知，由于装载在汽车的配置有内燃机的机舱内的旋转电机配置于局限的空间，因此，使旋转电机小型化便成为结构上的必要条件。因而，在像上述现有的旋转电机那样通过不同的模块来构成逆变器的各相的上下桥臂的情况下，不仅会使将各模块装载于构成旋转电机壳体的支架而需要的投影面积增加，而且装载于支架的模块的数量也增加，因此，存在安装各模块时的组装工时数变多这样的技术问题。
此外，在像上述现有的旋转电机那样使散热器与蓄电池的正极侧连接而具有蓄电池的正极侧的电位的结构的情况下，由于上述散热器需要在与构成旋转电机外壳的支架或其它部件之间确保爬电距离，因此，除了对散热器的形状及尺寸施加限制之外，还由于使散热器具有上述电位，而存在需要采取防止散热器电腐蚀的措施这样的技术问题。
此外，在使装载有上述模块的散热器与支架接触并固定的情况下，来自定子的热容易经由支架传递到散热器，并使散热器的温度上升，其结果是，存在设置在模块上的开关元件的温度上升，并对开关元件带来不良影响等这样的技术问题。
本发明为解决现有旋转电机中的上述那样的技术问题而作，其目的在于获得一种包括组装容易且可靠性高的控制装置的旋转电机。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的旋转电机包括：转子，该转子固定在转子轴上；定子，该定子与上述转子相对配置，并具有定子绕组；壳体，该壳体将上述转子轴支承成能自由转动，并对上述定子进行保持；以及控制装置，该控制装置固定于上述壳体，并具有功率模块结构体及控制电路部，其中，上述功率模块结构体设置有进行上述定子绕组与外部的直流电源间的电力转换的电力转换电路，上述控制电路部对上述电力转换电路进行控制，其特征是，通过上述控制电路部对设于上述功率模块结构体的上述电力转换电路进行控制，以将来自外部的直流电源的直流电转换为交流电后供给到上述定子绕组，或是将在上述定子绕组中产生的交流电转换为直流电后供给到上述直流电源，上述功率模块结构体包括：功率模块，该功率模块具有构成上述电力转换电路的开关元件；外壳，该外壳将上述功率模块收纳在内部；以及散热器，该散热器固定于上述外壳，并对上述功率模块进行冷却，上述功率模块包括：第一导线框，该第一导线框与上述开关元件的第一电极连接；第二导线框，该第二导线框与上述开关元件的第二电极连接；第三导线框，该第三导线框与上述开关元件的第三电极连接；以及模塑树脂，该模塑树脂将上述开关元件、上述第一导线框、上述第二导线框及上述第三导线框一体地模塑，并且将上述第一导线框、上述第二导线框及上述第三导线框相互绝缘，上述散热器经由绝缘构件固接有上述功率模块。
发明效果
根据本发明的旋转电机，由于上述功率模块结构体包括：功率模块，该功率模块具有构成上述电力转换电路的开关元件；外壳，该外壳将上述功率模块收纳在内部；以及散热器，该散热器固定于上述外壳，并对上述功率模块进行冷却，上述功率模块包括：第一导线框，该第一导线框与上述开关元件的第一电极连接；第二导线框，该第二导线框与上述开关元件的第二电极连接；第三导线框，该第三导线框与上述开关元件的第三电极连接；以及模塑树脂，该模塑树脂将上述开关元件、上述第一导线框、上述第二导线框及上述第三导线框一体地模塑，并且将上述第一导线框、上述第二导线框及上述第三导线框相互绝缘，上述散热器经由绝缘构件固接有上述功率模块，因此，能获得一种包括组装容易、不需要以往那样的防止散热器电腐蚀的措施等且可靠性高的控制装置的旋转电机。
附图说明
图1是本发明实施方式1的旋转电机的剖视图，其示出了从箭头方向沿着图2的A－A线观察的剖面。
图2是本发明实施方式1的旋转电机的主视图，其示出了将控制装置的盖拆下后的状态。
图3是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图。
图4是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的分解剖视图。
图5是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的主视图。
图6是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的内部结构图。
具体实施方式
实施方式1
以下，基于附图，对本发明实施方式1的旋转电机进行详细说明。图1是本发明实施方式1的旋转电机的剖视图，其示出了从箭头方向沿着图2的A－A线观察的剖面。图2是本发明实施方式1的旋转电机的主视图，其示出了将控制装置的盖拆下后的状态。在图1及图2中，旋转电机1是具有旋转电机主体2和装载于旋转电机主体2的控制装置3的控制装置一体型旋转电机，上述旋转电机1例如装载于通过内燃机驱动的车辆。在本实施方式1中，旋转电机1构成为带电刷的交流发电电动机(AC电动发动机)。另外，在以下说明中，对各图中相同或相当部分标注相同符号来进行说明。
旋转电机主体2具有：筒状的定子4；转子5，该转子5配置在定子4的内侧空间部，并能相对于定子4旋转；以及壳体6，该壳体6对定子4及转子5进行支承。壳体6具有：前支架7及后支架8，上述前支架7及后支架8在定子4的轴向两端部对定子4进行夹持；以及多个紧固螺栓9，这些紧固螺栓9架设在上述前支架7与后支架8之间，并将前支架7和后支架8朝相互靠近的方向旋紧。前支架7和后支架8是金属制的。在大致碗状的前支架7及后支架8的底部，分别形成有多个吸气孔，同样地，在前支架7及后支架8的外周两肩部形成有多个排气孔。
定子4具有：筒状的定子铁心10，该定子铁心10夹持在前支架7与后支架8之间，并通过上述紧固螺栓9旋紧；以及作为电枢绕组的定子绕组11，该定子绕组11设置在上述定子铁心10上。在本实施方式1中，定子绕组11构成旋转电机1的电枢绕组。定子绕组11由两个三相交流绕组构成，这两个三相交流绕组分别通过星形接线而构成。
转子5具有：转子轴12，该转子轴12配置在转子5的轴线上；一对转子铁心13，这一对转子铁心13固定在上述转子轴12的轴向的中间部；以及作为励磁绕组的转子绕组14，该转子绕组14被上述转子铁心13包围。一对转子铁心13构成所谓的爪极型磁极。上述一对转子铁心13是铁制的，其分别在外周缘沿周向以等角度间隔朝转子轴10的轴向突出设置有例如八个爪状磁极，且一对转子铁心13以使爪状磁极相互啮合的方式相对地固定于转子轴10。转子绕组14被一对磁极铁心包围。
转子轴12贯穿前支架7及后支架8，并通过分别设于前支架7及后支架8的一对轴承15而支承成能自由旋转。转子铁心13的外周部与定子4的内周部隔着规定的间隙相对。此外，在转子铁心13的轴向两端部，设置有与转子5一体旋转的送风用的一对冷却风扇16。
在转子轴12的靠前支架7一侧的轴向端部，固定有带轮17。带轮17挂绕有与装载于车辆的内燃机(未图示)的转轴连动的传送带(未图示)，并经由该传送带而在旋转电机1与内燃机之间进行动力的传输。此外，在转子轴12的靠后支架8一侧的轴向端部附近，设置有旋转位置检测传感器18和一对集电环19，其中，上述旋转位置检测传感器18产生与转子轴12的旋转相应的信号，上述一对集电环19与转子绕组14电连接。上述集电环19由包围转子轴12外周部的环状的导电构件构成。
由导电材料构成的一对电刷20被固定于后支架8的刷握21保持，并被一对按压弹簧22分别朝与各集电环19接触的方向施力。电刷20和集电环19伴随着转子5的旋转而滑动接触，并将励磁电流经由电刷19和集电环19而供给到定子绕组14。
控制装置3具有：两个功率模块结构体23，这两个功率模块结构体23与定子绕组11电连接；一个励磁电路部24，该励磁电路部24对来自作为直流电源的车载蓄电池(未图示)的直流电进行调节，并将其作为励磁电流供给到转子绕组14；一个控制电路部25，该控制电路部25对功率模块结构体23和励磁电路部24进行控制；以及信号中继装置26，该信号中继装置26用于在功率模块结构体23、励磁电路部24及控制电路部25之间进行控制信号的传输。如后所述，控制装置3固定在后支架8的轴向端部，并通过由绝缘树脂构成的盖38覆盖。此外，在控制电路部25中设置有外部连接用的连接器27，该连接器27用于在控制电路部25与外部设备(例如内燃机控制单元等)之间进行信号的传输。
控制电路部25包括具有控制电路的控制基板251，该控制基板251被树脂252保护。在上述控制电路部25中，通过信号中继装置26发送有来自旋转位置检测传感器18的信号，并且经由连接器27发送有来自内燃机控制单元等外部设备的信号。控制电路部25基于发送来的上述信号中的信息，对分别设于励磁电路部24及功率模块结构体23的开关元件进行开关控制。
励磁电路部24由通过模塑树脂模塑化后的开关元件等电子元器件构成，通过控制电路部25对开关元件进行开关控制，并对朝转子绕组14供给的励磁电流进行调节。在励磁电路部24上，设置有包括冷却翅片241的散热器。通过励磁电路部24调节的励磁电流被供给到转子绕组14，而在转子绕组14中产生直流磁场。在转子绕组14中产生的直流磁场所形成的磁通在转子5的周面上从一方的转子铁心13流至另一方的转子铁心13，在其间与定子绕组11交链。
相同结构的两个功率模块结构体23分别包括后述的功率模块30，该功率模块30包括构成电力转换电路的六个开关元件。由这些开关元件构成的电力转换电路以将来自蓄电池(未图示)的直流电转换为交流电后供给到定子绕组11的逆变器电路的方式动作，或是以将来自定子绕组11的交流电转换为直流电来对蓄电池进行充电并对车载设备供给直流电的转换器电路的方式动作。构成电力转换电路的开关元件36例如由功率晶体管、MOSFET、IGBT等半导体开关元件构成。两个功率模块结构体23构成与两组电枢绕组一一对应的三相电力转换电路。
信号中继装置26具有：信号中继用构件28，该信号中继用构件28分别与功率模块结构体23和励磁电路部24电连接；以及信号中继用连接部29，该信号中继用连接部29设于上述信号中继用构件28，并与控制电路部25连接。功率模块结构体23及励磁电路部24与控制电路部25间的信号的传输通过如上所述构成的信号中继装置26进行。
接着，对功率模块结构体23进行说明。图3是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图，图4是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的分解剖视图。在图3及图4中，功率模块结构体23由功率模块30、散热器32、外壳33、三个电力连接构件54、三个交流端子55及多个信号连接构件56构成，其中，上述功率模块30的构成方式如后所述，上述散热器32隔着绝缘构件31对功率模块30进行固接，上述三个电力连接构件54一体地模塑在上述外壳33上，上述三个交流端子55与上述电力连接构件54分别电连接。
外壳33由绝缘树脂构成，其包括第一开口部331、第二开口部332及端子固定部333，其中，上述端子固定部333对上述电力连接构件54、交流端子55及信号连接构件56各自的一部分进行模塑来加以固定。
散热器32以将外壳33的第一开口部331封闭的方式与上述第一开口部331嵌合，通过粘接剂将散热器32的周缘部固接于第一开口部331的内壁部。载置在散热器32的第一平面部321上的功率模块30被收纳在外壳33的内部空间内，并被填充到外壳33的内部空间内的、由硅酮或环氧树脂等凝胶材料构成的保护凝胶34保护。在散热器32的第二平面部322上形成有多个冷却翅片323。较为理想的是，散热器32通过对例如铝件进行拉拔而形成。
图5是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的主视图。图6是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的内部结构图。图5及图6所示的一个功率模块30构成作为三相电力转换电路的三相电桥电路。在图5及图6中，功率模块30包括：六个开关元件36，这六个开关元件36分别构成电力转换电路的各相的上桥臂及下桥臂；两个作为第一导线框的正极侧导线框41，这两个正极侧导线框41经由连接导体394分别与上述开关元件36的作为第一电极的正极侧电极连接；两个作为第二导线框的负极侧导线框42，这两个负极侧导线框42经由连接导体394分别与各开关元件36的作为第二电极的负极侧电极电连接；三个交流侧导线框43，这三个交流侧导线框43经由连接导体394与构成各相的上桥臂和下桥臂的一对开关元件36的串联连接部电连接；以及六个作为第三导线框的控制用导线框44，这六个控制用导线框44经由导线395分别与各开关元件36的作为第三电极的控制电极电连接。
如图3、图4、图6所示，各导线框41、42、43、44在同一平面上隔着间隔并排设置。此外，上述导线框41、42、43、44的底面在功率模块的底面上露出。
两个正极侧导线框41与蓄电池的正极侧端子连接，两个负极侧导线框42与蓄电池的负极侧端子。此外，三个交流侧导线框43经由设于上述外壳33的三个交流连接部54及交流端子55而与定子绕组11的绕组端111连接(参照图1)。
此外，功率模块30包括与对开关元件36的温度进行测定的温度传感器(未图示)连接的五个温度传感器用导线框45，与其它结构要素同样地通过模塑树脂37而被一体地模塑。
如图6所示，两个正极侧导线框41、两个负极侧导线框42、三个交流侧导线框43、六个控制用导线框44、五个温度传感器用导线框45彼此隔着间隔地配置。在上述导线框之间的间隔内填充模塑树脂37，以对各导线框之间进行绝缘。如上所述，六个开关元件36的各电极通过焊接等方式与对应的各导线框41、42、43、44电连接，并在通过模塑树脂37一体地模塑后被一体地固定。
上述六个控制用导线框44及五个温度传感器用导线框45的一部分从呈长方形的模塑树脂37的一方的侧面部导出，且该导出的部分如图3及图4所示呈L字形弯曲。此外，上述两个正极侧导线框41、两个负极侧导线框42、三个交流侧导线框43各自的一部分从模塑树脂37的另一方的侧面部导出，且该导出的部分如图3及图4所示呈L字形弯曲。
如图3、图4所示，各导线框41、42、43、44在功率模块30的、与散热器32相对的面上露出。此外，模塑树脂37比各导线框41、42、43、44更朝散热器32一侧突出，但也可以使模塑树脂37的与散热器32相对的面形成为与各导线框41、42、43、44的面处于大致相同平面。
散热器32以在其第一平面部321上通过绝缘构件31将功率模块30固接的状态与外壳33的第一开口部331嵌合，而固接于外壳33。在此，由于绝缘构件31不仅起到散热器32与功率模块30间的绝缘的作用，还需要起到将散热器32与功率模块30相互固接的作用和功率模块30与散热器32间的导热的作用，因此，较为理想的是，绝缘构件31由具有粘接性能且导热率高的材料构成。
如上所述构成的两个功率模块结构体23、上述一个励磁电路部24、上述一个控制电路部25如图2所示以包围转子轴12周围的方式配置，从而固定在后支架6的轴向端部。在此，两个功率模块结构体23利用形成于其外壳33的一对凸缘部51而通过螺钉(未图示)固定于后支架。凸缘部51包括与转子轴12正交的方向的安装面，并构成为能从后支架8侧将螺钉紧固在凸缘部51上。
两个功率模块结构体23以包围转子轴12的图2中的下半部的方式配置成V字形。此外，各功率模块结构体23中的散热器32的多个冷却翅片323从散热器32的第二平面部322朝向转子轴12垂直地延伸。
励磁电路部24以将转子轴12的图2中的上半部封闭的方式配置，并经由设于励磁电路部24的一对凸缘部241，利用螺栓(未图示)而被固定于后支架6。设于励磁电路部24的散热器的冷却翅片242朝向转子轴12垂直地延伸。
控制电路部25相对于励磁电路部24配置在旋转电机1的半径方向的外侧，且以长度方向沿着励磁电路部24的长度方向的方式配置，从而固定于后支架6。
在旋转电机1中，由于定子4在动作时处于高温，因此，与定子4接触的后支架8的温度因来自定子4的传热而上升，因而，对于与后支架8接触的部件等来说，也会受到来自定子4的传热的影响而使温度上升。根据本发明的实施方式1，功率模块结构体23使用外壳33的凸缘部51固定于后支架8，功率模块结构体23与后支架8经由凸缘部51接触，但散热器32与后支架8不直接接触。由于从功率模块结构体23到散热器32的热阻很大、且散热器32与后支架8不直接接触，因此，能降低向散热器32的传热。
这样，根据本发明实施方式1的旋转电机，由于功率模块结构体23利用外壳33的凸缘部51固定于后支架8，因此，能消除从处于高温的定子经由后支架8向散热器32的直接的传热路径，因而能降低散热器32的温度上升。此外，通过减少散热器32的温度上升，从而能降低经由绝缘构件31固定于散热器32的功率模块30的开关元件36的温度上升。
在本发明实施方式1的旋转电机中，如上所述，功率模块结构体23的开关元件及励磁电路部24的开关元件被基于分别来自旋转位置检测传感器18及外部设备的信息，由控制电路部25进行开关控制。
即，在内燃机启动时，来自蓄电池的直流电被分别供给到功率模块结构体23及励磁电路部24。在励磁电路部24中，通过利用控制电路部25对开关元件进行的开关控制等，来进行将来自蓄电池的直流电调节为励磁电流的动作。来自励磁电路部24的励磁电流经由电刷20及集电环19供给到转子绕组14，藉此，在转子5上产生直流磁场。
另一方面，设于功率模块结构体23的电力转换电路通过利用控制电路部25对开关元件36进行的开关控制，而以逆变器的方式动作，将来自蓄电池的直流电转换为交流电后供给到定子绕组11。藉此，在定子4上产生旋转磁场而使转子5旋转，并经由带轮17及传送带而使内燃机启动。
在内燃机启动后，来自内燃机的旋转动力经由传送带而传递到带轮17。藉此，转子5发生旋转，而在定子绕组11中感应有交流电。此时，功率模块结构体23中的电力转换电路通过利用控制电路部25对开关元件36进行的开关控制，而以转换器的方式动作，将在定子绕组11中感应出的交流电转换为直流电后对蓄电池进行充电，并且根据需要供给到车载电子设备。
实施方式2
本发明实施方式2的旋转电机使用硅酮类的粘接件，来作为用于将功率模块30与散热器32粘接的绝缘构件31。其它的结构与实施方式1相同。
装载在汽车上使用的旋转电机1所使用的电压的大小一般来说不能为100(V)以上。因而，若绝缘构件31所需要的厚度为20(μm)左右，便可确保半导体模块30与散热器32间的绝缘。因而，即便绝缘构件31不使用高价的绝缘片等材料，也可以使用硅酮类的粘接剂等来确保绝缘耐压。
由于安装有旋转电机1的内燃机附近的空间处于高温，因此，在功率模块30的导线框41、42、43、44由铜或铜合金形成，散热器32由铝形成的情况下，铜的线膨胀率为17×10－6(1/℃)，而铝的线膨胀率为24×10－6(1/℃)，两者间存在差异，因而伴随着功率模块23的温度上升，在绝缘构件31上会作用有热应力。但是，作为绝缘构件31使用的硅酮类的材料与环氧类的材料(例如绝缘片等)相比，弹性率较低、伸缩性较大，因此，能缓和热应力的影响。
根据实施方式2，通过使用硅酮类的粘接剂作为绝缘构件31，由于材料的弹性率低且为具有伸缩性的材料，因此，能缓和由热应力带来的影响。
根据本发明实施方式1及实施方式2的旋转电机，通过将构成电力转换电路的上下桥臂中的多个组一体化成一个功率模块，从而能使导线框的功率配线实现通用，因此，能实现半导体模块的小型化。
此外，功率模块包括多组构成电力转换电路的上下桥臂的开关元件，在功率模块的底面上露出具有与电力转换电路的各桥臂相对应的电位的导线框，但由于功率模块经由绝缘构件固接于散热器，因此，散热器能在不具有电位的情况下应对电腐蚀，并能减少散热器与其它部件间的绝缘所需要的距离，且能提高散热器的形状及配置的自由度。
另外，通过将电力转换电路的多个桥臂形成一个功率模块，从而与单独进行模块化的情况相比，能减少固定于支架的数量，因此，使得制造时的工时数减少。
此外，由于包括功率模块的功率模块结构体经由凸缘而固定于支架，因此，能减少从定子向散热器的传热路径，因而，能降低功率模块、特别是其开关元件的温度上升。
此外，通过由弹性率较低的例如硅酮类的材料来构成将功率模块固定于散热器的绝缘构件，从而与环氧类的材料、例如绝缘片等相比，弹性率低，且材料的伸缩性增加。因而，能吸收导线框与散热器间的热应力对绝缘构件的影响，并能增加长期可靠性。
如上所述的本发明的实施方式1及实施方式2的旋转电机包括以下特征。
(1)一种旋转电机，包括：转子，该转子固定在转子轴上；定子，该定子与上述转子相对配置，并具有定子绕组；壳体，该壳体将上述转子轴支承成能自由转动，并对上述定子进行保持；以及控制装置，该控制装置固定于上述壳体，并具有功率模块结构体及控制电路部，其中，上述功率模块结构体设置有进行上述定子绕组与外部的直流电源间的电力转换的电力转换电路，上述控制电路部对上述电力转换电路进行控制，其特征是，通过上述控制电路部对设于上述功率模块结构体的上述电力转换电路进行控制，以将来自外部的直流电源的直流电转换为交流电后供给到上述定子绕组，或是将在上述定子绕组中产生的交流电转换为直流电后供给到上述直流电源，上述功率模块结构体包括：功率模块，该功率模块具有构成上述电力转换电路的开关元件；外壳，该外壳将上述功率模块收纳在内部；以及散热器，该散热器固定于上述外壳，并对上述功率模块进行冷却，上述功率模块包括：第一导线框，该第一导线框与上述开关元件的第一电极连接；第二导线框，该第二导线框与上述开关元件的第二电极连接；第三导线框，该第三导线框与上述开关元件的第三电极连接；以及模塑树脂，该模塑树脂将上述开关元件、上述第一导线框、上述第二导线框及上述第三导线框一体地模塑，并且将上述第一导线框、上述第二导线框及上述第三导线框相互绝缘，上述散热器经由绝缘构件固接有上述功率模块。
根据如上所述构成的旋转电机，能获得一种包括组装容易、不需要以往那样的防止散热器电腐蚀的措施等且可靠性高的控制装置的旋转电机。
(2)上述旋转电机的特征是，通过将上述外壳固定于上述壳体，从而将上述功率模块结构体装载于上述旋转电机。
通过如上所述构成，由于能减少从定子向散热器的传热路径，因此，能降低功率模块、特别是开关元件的温度。
(3)上述旋转电机的特征是，通过上述模塑树脂进行模塑后的上述第一导线框、上述第二导线框及上述第三导线框在同一平面上并排设置。
根据上述结构，能容易进行各导线框的配置，且能容易地进行各导线框彼此间的绝缘。此外，能减小功率模块的厚度。
(4)上述旋转电机的特征是，上述第一导线框与上述第二导线框从上述模塑树脂的一方的侧面部导出到上述模塑树脂的外部，上述第三导线框从上述模塑树脂的、与上述一方的侧部相对的另一方的侧部导出到上述模塑树脂的外部。
根据上述结构，能将功率模块结构体的功率配线集成在旋转电机主体侧，并将信号配线集成在与旋转电机主体相反一侧，能在旋转电机主体侧和其相反侧使用连接导体等厚度不同的构件，并能提高用于将功率模块结构体的外壳安装于旋转电机的壳体的操作性。
(5)上述旋转电机的特征是，上述功率模块结构体的外壳包括具有开口部的内部空间，固接于上述散热器的上述功率模块被插入上述外壳的上述内部空间，上述散热器以将上述外壳的上述开口部封闭的方式固接于上述外壳，在插入有上述功率模块的上述外壳的内部空间内填充有树脂。
根据上述结构，能紧凑且牢固地构成功率模块结构体。
(6)上述旋转电机的特征是，上述定子绕组由三相电枢绕组构成，上述电力转换电路由三相电桥电路构成，上述开关元件分别与上述三相电桥电路的各相的上桥臂和下桥臂连接，上述功率模块是将上述三相电桥电路的所有的上述开关元件一体化而成的。
根据上述结构，能实现因削减功率模块的功率端子而带来的小型化及安装面积的减少。
(7)上述旋转电机的特征是，上述绝缘构件由弹性率低的材料构成。
因而，通过在绝缘构件中使用弹性率低的例如硅酮类的材料，从而与环氧类的材料(例如绝缘片等)相比，弹性率低且材料的伸缩性提高。因而，能吸收导线框与散热器间的热应力对绝缘构件的影响，并能增加长期可靠性。
(8)上述旋转电机的特征是，包括：励磁绕组，该励磁绕组固定在上述转子上；以及励磁电路部，该励磁电路部具有开关元件，上述励磁电路部通过控制电路部对上述开关元件进行开关控制，来对在上述励磁绕组中流动的励磁电流进行控制。
因而，通过将旋转电机设定为带电刷的电动机，只要性能相同，就能实现定子、转子的尺寸小型化。
(9)上述旋转电机的特征是，所述励磁电路部的开关元件通过模塑树脂进行模塑。
根据上述结构，能减少励磁电路部从定子受到的热。
另外，以上对车用交流发电电动机进行了说明，但不局限于此，车用交流发电机等车用旋转电机一般来说由于使用环境严苛，因此，耐振性的要求也严格，此外，由于发动机舱内的布局问题，对于车用旋转电机的小型化的要求也较强，因此，能将本发明应用于任何车用旋转电机。另外，即便应用于在其它用途中使用的交流发电电动机、交流发电机等旋转电机中，也能获得相同的效果。
工业上的可利用性
本发明能利用于旋转电机的领域，特别是，能利用于装载于汽车等车辆来使内燃机启动或是通过内燃机驱动而进行发电的发电电动机等旋转电机的领域。
(符号说明)
1   旋转电机
2   旋转电机主体
3   控制装置
4   定子
5   转子
6   壳体
7   前支架
8   后支架
9   紧固螺栓
10  定子铁心
11  定子绕组
111 定子绕组的绕组端
12  转子轴
13  转子铁心
14  转子绕组
15  轴承
16  冷却风扇
17  带轮
18  旋转位置检测传感器
19  集电环
20  电刷
21  刷握
22  按压弹簧
23  功率模块结构体
30  功率模块
31  绝缘构件
32  散热器
323、242 冷却翅片
33  外壳
36  开关元件
37  模塑树脂
394 连接导体
395 导线
41  正极侧导线框
42  负极侧导线框
43  交流侧导线框
44  控制用导线框
45  温度传感器用导线框
54  交流连接部
55  交流端子
51、241  凸缘部

Claims (9)

1.一种旋转电机，包括：
转子，该转子固定在转子轴上；
定子，该定子与所述转子相对配置，并具有定子绕组；
壳体，该壳体将所述转子轴支承成能自由转动，并对所述定子进行保持；以及
控制装置，该控制装置固定于所述壳体，并具有功率模块结构体及控制电路部，其中，所述功率模块结构体设置有进行所述定子绕组与外部的直流电源间的电力转换的电力转换电路，所述控制电路部对所述电力转换电路进行控制，
其特征在于，
通过所述控制电路部对设于所述功率模块结构体的所述电力转换电路进行控制，以将来自外部的直流电源的直流电转换为交流电后供给到所述定子绕组，或是将在所述定子绕组中产生的交流电转换为直流电后供给到所述直流电源，
所述功率模块结构体包括：
功率模块，该功率模块具有构成所述电力转换电路的开关元件；
外壳，该外壳将所述功率模块收纳在内部；以及
散热器，该散热器固定于所述外壳，并对所述功率模块进行冷却，
所述功率模块包括：
第一导线框，该第一导线框与所述开关元件的第一电极连接；
第二导线框，该第二导线框与所述开关元件的第二电极连接；
第三导线框，该第三导线框与所述开关元件的第三电极连接；以及
模塑树脂，该模塑树脂将所述开关元件、所述第一导线框、所述第二导线框及所述第三导线框一体地模塑，并且将所述第一导线框、所述第二导线框及所述第三导线框相互绝缘，
所述散热器经由绝缘构件固接有所述功率模块。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
通过将所述外壳固定于所述壳体，从而将所述功率模块结构体装载于所述旋转电机。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
通过所述模塑树脂进行模塑后的所述第一导线框、所述第二导线框及所述第三导线框在同一平面上隔着间隔并排设置。
4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述第一导线框与所述第二导线框从所述模塑树脂的一方的侧面部导出到所述模塑树脂的外部，
所述第三导线框从所述模塑树脂的、与所述一方的侧面部相对的另一方的侧面部导出到所述模塑树脂的外部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述功率模块结构体的外壳包括具有开口部的内部空间，
固接于所述散热器的所述功率模块被插入所述外壳的所述内部空间，
所述散热器以将所述外壳的所述开口部封闭的方式固接于所述外壳，
在插入有所述功率模块的所述外壳的内部空间内填充有树脂。
6.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述定子绕组由三相电枢绕组构成，
所述电力转换电路由三相电桥电路构成，
所述开关元件分别与所述三相电桥电路的各相的上桥臂和下桥臂连接，
所述功率模块是将所述三相电桥电路的所有的所述开关元件一体化而成的。
7.如权利要求1至6中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述绝缘构件由弹性率低的材料构成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，包括：
励磁绕组，该励磁绕组固定在所述转子上；以及
励磁电路部，该励磁电路部具有开关元件，
所述励磁电路部通过控制电路部对所述开关元件进行开关控制，来对在所述励磁绕组中流动的励磁电流进行控制。
9.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其特征在于，
所述励磁电路部的开关元件通过模塑树脂进行模塑。
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