-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Technisches Gebiet
-
Diese Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug, wobei eine Antriebseinheit und eine Wechselrichteranordnung, die ein Leistungsmodul aufweist, integriert bzw. eingebaut sind und ein Kondensator, der ein Druckentlastungsventil hat, angebracht ist.
-
Verwandter Stand der Technik
-
In einem Leistungsmodul einer rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug wird ein Kondensator verwendet, um Rauschen zu eliminieren oder zu reduzieren, das erzeugt wird, wenn ein Schaltelement des Leistungsmoduls ein- und ausschaltet. Der Kondensator ist mit einem Druckentlastungsventil vorgesehen, um Erhöhungen des Innendrucks aufgrund von der Erzeugung von Gas in dem Inneren des Kondensators zu verhindern, also Folge der Erzeugung von Wärme durch den Strom, die Verdampfung der Elektrolytlösung oder die Elektrolyse des Elektrolytlösung zu verhindern.
-
In der rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug, das in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-163046 offenbart ist, ist ein Kondensator an einem Sitz vorgesehen, wobei dessen Anschluss von der unteren Oberfläche einer zylindrischen Form vorsteht. Ferner weist der Kondensator ein Druckentlastungsventil an der oberen Oberfläche auf und es befindet sich ein Raum oberhalb des Druckentlastungsventils. In der rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug, das in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-61408 offenbart ist, ist ein Kondensator an einem Rahmen befestigt, wobei dessen Anschluss von der unteren Oberfläche einer zylindrischen Form vorsteht. Ferner weist der Kondensator ein Druckentlastungsventil an der oberen Oberfläche auf und es befindet sich ein Raum oberhalb des Druckentlastungsventils.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Jedoch sind die rotierenden elektrischen Maschinen für ein Fahrzeug, die in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-163046 und der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-61408 offenbart sind, großen Vibrationen ausgesetzt, die in vielen Richtungen auftreten. Daher wird in einem Kondensator, der eine bestimmte Länge hat, wenn der Kondensator eine einzelne Stützstruktur aufweist, in der nur ein Ende des Kondensators fixiert ist, eine große Last auf den verbundenen Anschluss aufgebracht und es besteht die Gefahr, dass der Anschluss bricht.
-
Diese Erfindung wurde entwickelt, um das oben genannte Problem zu lösen, wobei deren Aufgabe darin besteht, eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug zu erhalten, bei der kein Bruch oder eine Trennung in dem Anschluss eines Kondensators auftritt.
-
Die rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen mit: einem Stator, einem Rotor, der dem Stator zugewandt vorgesehen ist und sich koaxial mit dem bzw. zu dem Stator dreht, einem Leistungsmodul, das mit dem Stator verbunden ist, einem Kondensator, der ein Schaltrauschen (engl. switching noise) in dem Leistungsmodul eliminiert oder reduziert und ein Druckentlastungsventil aufweist, einer Leiterplatte (engl. circuit board), an welcher der Kondensator angebracht ist, und einer Wärmesenke, die den Kondensator umgibt, wobei ein semi-geschlossenzelliges Schaumdichtungsmaterial (engl. semi-closed cell foam material) in Kontakt bzw. Berührung mit dem Druckentlastungsventil vorgesehen ist, und der Kondensator an einem Anschlussbefestigungsabschnitt der Leiterplatte befestigt ist, und ferner an einer Innenseite der Wärmesenke durch eine Antivibrationsverbindung in einem Abschnitt befestigt ist, der verschieden von dem Anschlussbefestigungsabschnitt ist.
-
Gemäß der rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug dieser Erfindung weist der Kondensator eine doppelte Stützstruktur auf, und es werden keine großen Lasten auf den verbundenen Anschluss und den Befestigungsabschnitt aufgebracht.
-
Demzufolge tritt kein Bruch oder eine Trennung in dem Anschluss des Kondensators auf.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Querschnittsansicht einer rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine hintere Oberflächenansicht eines Zustands, in dem die Abdeckung in der rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug in 1 entfernt worden ist;
- 3 ist eine Querschnittsansicht eines Kondensatoranbringungsabschnitts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 4 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Kondensatoranbringungsabschnitts gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß dieser Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Abschnitte, die in den Zeichnungen gleich oder äquivalent sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine wiederholte Beschreibung davon wird hierin weggelassen.
-
Erste Ausführungsform
-
Nachfolgend wird eine rotierende elektrische Maschine 1 für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
-
1 ist eine Querschnittsansicht einer rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine hintere Oberflächenansicht eines Zustands, in dem die Abdeckung in 1 wurde entfernt.
-
Wie in 1 dargestellt ist, ist die rotierende elektrische Maschine 1 für ein Fahrzeug durch eine Antriebseinheit 29 und eine Wechselrichteranordnung 30 gebildet.
-
Zunächst wird die Antriebseinheit 29 beschrieben.
-
Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Stator 3 innerhalb der vorderen Halterung 4 (engl. front bracket) und der hinteren Halterung 5 (engl. rear bracket) vorgesehen. In dem Stator 3 ist eine dreiphasige Statorspule 3a um einen Statoreisenkern 3b gewickelt. Ein Rotor 2 ist an der Innenseite vorgesehen, so dass er dem Stator 3 gegenüberliegt. Der Rotor 2 dreht sich koaxial mit dem Stator 3 und ist an der Drehwelle 11 befestigt. Die Drehwelle 11 ist über das Lager 7 drehbar an der vorderen Halterung 4 gelagert. Ferner ist die Drehwelle 11 über das Lager 8 drehbar an der hinteren Halterung 5 gelagert. Ein Ende der Drehwelle 11 steht von der vorderen Halterung 4 vor und ein Riemenrad 12 ist daran befestigt. Das Riemenrad 12 ist über einen Riemen (nicht dargestellt) mit einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) verbunden.
-
Ferner ist in dem Rotor 2 eine Feldspule 2a um den Magnetkern 2b gewickelt. An der Feldspule 2a ist ein Schleifring 13 zur Versorgung eines Feldstroms vorgesehen. Der Schleifring 13 steht von der hinteren Halterung 5 zur Rückseite vor. Eine Bürste 16a, die den Schleifring 13 mit Strom versorgt, ist in Gleitkontakt mit dem Schleifring 13 vorgesehen. Die Bürste 16a wird von einem Bürstenhalter 16 gehalten. Ferner sind Ventilatoren 20 und 21 zur Erzeugung eines Kühlluftstroms an den Stirnflächen des Feldkerns 2b angebracht.
-
Ein Magnetpol-Positionserfassungssensor 6, der die Position der Drehung des Rotors 2 und der Drehwelle 11 erfasst, ist zwischen dem Lager 8 und dem Bürstenhalter 16 vorgesehen. Ein Sensorrotor 6b des Magnetpol-Positionserfassungssensors 6 ist an der Drehwelle 11 befestigt. Ein Sensorstator 6a ist gegenüber des Sensorrotors 6b an der Außenseite in der radialen Richtung der Drehwelle 11 vorgesehen.
-
Als nächstes wird die Wechselrichteranordnung 30 beschrieben.
-
Die Wechselrichteranordnung 30 ist an einer hinteren Halterung 5 der Antriebseinheit 29 befestigt, an der eine Verbindungsplatte 18 installiert bzw. angebracht ist. Die Wechselrichteranordnung 30 und der Bürstenhalter 16 sind durch eine Abdeckung 15 geschützt. Die Abdeckung 15 ist an der hinteren Halterung 5 durch Schrauben 32 in dem Kupplungsabschnitt 15a der Abdeckung 15 befestigt. Das Gehäuse 14 ist an der Innenseite der Abdeckung 15 vorgesehen.
-
Wie in 2 veranschaulicht ist, sind ein Reglermodul 9, ein Feldmodul 10, ein Steuermodul 17, zylindrische Kondensatoren 19 und eine Wärmesenke 28 in einem Bereich vorgesehen, der peripher bzw. umfangsseitig zu dem Bereich des Gehäuses 14 ist, durch den die Drehwelle 11 geführt ist. Ein Schaltelement zur Versorgung des Ankerstroms während des Betriebs und zur Regelung des Ankerstroms während der Stromerzeugung ist zusammen mit peripheren Schaltungen in dem Reglermodul 9 vorgesehen. Das Reglermodul 9 ist mit dem Stator 3 verbunden. Ein Schaltelement zur Steuerung des Feldstroms ist zusammen mit der Peripherieschaltung in dem Feldmodul 10 vorgesehen. Das Steuermodul 17 steuert das Reglermodul 9 und das Feldmodul 10. Die Kondensatoren 19 eliminieren oder reduzieren das durch das Schaltelement des Reglermoduls 9 erzeugte Schaltrauschen. Die Wärmesenke 28 kühlt das Reglermodul 9, das Feldmodul 10, die Kondensatoren 19 und den Stecker 26. Das Reglermodul 9 bildet ein Leistungsmodul.
-
Wie in 1 veranschaulicht, sind die Kondensatoren 19 an einer Anschlussplatte 27 bzw. Klemmenbrett angebracht, das eine Leiterplatte ist, die in dem Gehäuse 14 vorgesehen ist. Die Kondensatoren 19 sind elektrisch verbunden und an dem Anschluss 27a der Anschlussplatte 27 befestigt. Der äußere Umfangsabschnitt des Anschlusses 27a ist durch eine Antivibrationsverbindung 23a mit dem Gehäuse 14 verbunden und befestigt. Ferner ist die Wärmesenke 28 mit dem Gehäuse 14 durch die Antivibrationsverbindung 23a integriert. Der Anschluss 27a bildet einen Anschlussbefestigungsabschnitt.
-
In den Kondensatoren 19 sind auf der oberen Oberfläche Druckentlastungsventile 19a, die an der gegenüberliegenden Seite des Anschlusses 27a liegen, vorgesehen. Die Kondensatoren 19 sind an der inneren Oberfläche der Wärmesenke 28 durch eine andere Antivibrationsverbindung 23b am Umfang der Druckentlastungsventile 19a befestigt. In diesem Fall ist zwischen den Kondensatoren 19 und der Wärmesenke 28 ein Raum 31 ausgebildet, und der Raum 31 ist nicht mit Harz versiegelt.
-
Ein semi-geschlossenzelliges Schaumdichtungsmaterial 24 ist in Kontakt bzw. Berührung mit den Druckentlastungsventilen 19a vorgesehen. Wenn das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24 mit den Druckentlastungsventilen 19a in Kontakt tritt, kann das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24 entweder mit den Kondensatoren 19 oder der Wärmesenke 28 verbunden sein.
-
Auf diese Weise ist in der rotierenden elektrischen Maschine 1 für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24 in Kontakt mit den Druckentlastungsventilen 19a vorgesehen, und die Kondensatoren 19 sind an dem Anschluss 27a der Anschlussplatte 27 befestigt. Zusätzlich dazu sind die Kondensatoren 19 an der Innenseite der Wärmesenke 28 durch die Antivibrationsverbindung 23b um den Umfang der Druckentlastungsventile 19a befestigt, die an der oberen Oberfläche in einem Abschnitt vorgesehen sind, der sich von dem Anschluss 27a unterscheidet und sich auf der gegenüberliegenden Seite des Anschlusses 27a befindet. Daher haben die Kondensatoren 19 eine doppelte Stützstruktur auf und es wird keine große Last auf den verbundenen Anschluss und den Befestigungsabschnitt aufgebracht. Demzufolge tritt kein Bruch oder eine Trennung in dem Anschluss der Kondensatoren 19 auf.
-
Die Kondensatoren 19 sind zusammen mit der Anschlussplatte 27 von der Außenseite der Wärmesenke 28 durch die Wärmesenke 28 abgesperrt. Folglich tritt keine Korrosion durch Regenwasser oder dergleichen, das von der Außenseite der Wärmesenke 28 aufgenommen wird, auf.
-
Zwischen den Kondensatoren 19 und der Wärmesenke 28 ist ein Raum 31 ausgebildet. Folglich wird auch dann, wenn sich die Druckentlastungsventile 19a öffnen und Gas innerhalb der Kondensatoren 19 in die Wärmesenke 28 ausströmt, ein Anstieg in dem Druck in dem Inneren der Wärmesenke 28 unterdrückt und es ist möglich, eine Beschädigung der Wärmesenke 28 und der Anschlussplatte 27 zu verhindern.
-
Das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24, das mit den Druckentlastungsventilen 19a der Kondensatoren 19 verbunden ist, ist so abgedichtet, dass die Antivibrationsverbindung 23b nicht in die Druckentlastungsventile eindringt oder an den Druckentlastungsventilen 19a anhaftet. Ferner weist das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24 eine Struktur auf, die ähnlich einem Schwamm ist, der Blasen enthält, und ist ein Element, das sich leicht verformt, so dass sich die Druckentlastungsventile 19a öffnen, wenn es eine Abnormalität in den Kondensatoren 19 gibt. Folglich dient das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24 als Stoßdämpfer zwischen den Druckentlastungsventilen 19a und der Wärmesenke 28 und schützt die innere Oberfläche der Wärmesenke 28 vor Beschädigung durch die Druckentlastungsventile 19a, wenn sie geöffnet sind.
-
Zweite Ausführungsform
-
Als nächstes wird eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform ist die Form des semi-geschlossenzelligen Schaumdichtungsmaterials anders als in der ersten Ausführungsform.
-
3 ist eine Querschnittsansicht eines Kondensatoranbringungsabschnitts gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und zeigt einen Querschnitt entlang der Linie III-III in 1.
-
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein semi-geschlossenzelliges Schaumdichtungsmaterial 241 mit der oberen Oberfläche der Kondensatoren 19 verbunden. Das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 241 ist ringförmig und ist in Kontakt mit den Druckentlastungsventilen 19a. Auch bei dieser Ausgestaltung ist das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 241 in Kontakt mit den Druckentlastungsventilen 19a, und daher verformt sich, wenn sich die Druckentlastungsventile 19a öffnen, das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 241 leicht und dessen Funktion als Stoßdämpfer zwischen den Druckentlastungsventilen 19a und der Wärmesenke 28 wird aufrecht erhalten.
-
Ferner ist es dann möglich, da das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 241 ringförmig ist, Ressourcen zu sparen im Vergleich zu einem Fall, in dem das Dichtungsmaterial eine flache Plattenform hat. Außerdem wird dann, da der Innenabschnitt des semi-geschlossenzelligen Schaumdichtungsmaterials 241 ein Raum 31 ist, das Volumen des Raums 31 zwischen den Kondensatoren 19 und der Wärmesenke 28 erhöht und eine vorteilhafte Wirkung wird dadurch erreicht, dass eine Erhöhung in dem Druck, wenn sich die Druckentlastungsventile 19a öffnen, unterdrückt wird.
-
Ferner, als ein Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform, muss das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24 aufgrund der Viskosität usw. der Antivibrationsverbindung 23b nicht notwendigerweise in einer integrierten Weise gestaltet bzw. konfiguriert sein, unter der Bedingung, dass das semi-geschlossenzellige Schaumdichtungsmaterial 24 mit den Druckentlastungsventilen 19a in Kontakt ist.
-
Dritte Ausführungsform
-
Nachfolgend wird eine rotierende elektrische Maschine für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In der dritten Ausführungsform unterscheidet sich die Form der Wärmesenke von der ersten Ausführungsform.
-
4 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Kondensatoranbringungsabschnitts in einer Wechselrichteranordnung einer rotierenden elektrischen Maschine für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Die Kondensatoren 19 sind von einer Wärmesenke 281 und einer Anschlussplatte 27 umgeben. Die Kondensatoren 19 sind an dem Anschluss 27a der Anschlussplatte 27 befestigt. Ferner sind Druckentlastungsventile 19a in den Kondensatoren 19 an der oberen Oberfläche, die auf der Seite gegenüber des Anschlusses 27a liegt, vorgesehen. Die Kondensatoren 19 sind an der Innenseite der Wärmesenke 281 um den Umfang der Druckentlastungsventile 19a durch die Antivibrationsverbindung 23b befestigt.
-
Ein semi-geschlossenzelliges Schaumdichtungsmaterial 24 ist in Kontakt mit den Druckentlastungsventilen 19a vorgesehen. Ein Luftloch 281a, das durch die Wärmesenke 281 hindurchgeht, ist in dem Abschnitt der Wärmesenke 281 ausgebildet, der dem semi-geschlossenzelligen Schaumdichtungsmaterial 24 gegenüberliegt.
-
Auf diese Weise sind die Kondensatoren 19 an dem Anschluss 27a und der Wärmesenke 281 befestigt und haben daher eine doppelte Stützstruktur und es werden keine großen Lasten auf den verbundenen Anschluss und den Befestigungsabschnitt aufgebracht. Demzufolge tritt kein Bruch oder eine Trennung in dem Anschluss der Kondensatoren 19 auf.
-
Ferner erhöht sich, wenn sich die Druckentlastungsventile 19a der Kondensatoren 19 öffnen, der Innendruck der Wärmesenke 281, die die Kondensatoren 19 umgibt, kurzzeitig und es besteht die Gefahr einer Beschädigung der in der Wärmesenke 281 und an der Anschlussplatte 27 vorgesehenen Schaltungskomponenten (engl. circuit components). Wenn jedoch auf diese Weise ein Luftloch 281a in der Wärmesenke 281 vorgesehen ist, ist es möglich, eine Erhöhung des Innendrucks der Wärmesenke 281 zu unterdrücken, und die Wärmesenke 281 und Schaltungskomponenten werden nicht beschädigt.
-
Ferner wird das Luftloch 281a von dem semi-geschlossenzelligen Schaumdichtungsmaterial 24 verschlossen, und daher treten Fremdkörper nicht leicht in die Wärmesenke 281 ein.
-
In der ersten bis dritten Ausführungsform kann die Antivibrationsverbindung 23b eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Durch die Verwendung dieser Konfiguration wird die von den Kondensatoren 19 erzeugte Wärme leicht auf die Wärmesenke 28 oder 281 übertragen, und demzufolge werden die Kondensatoren 19 schnell abgekühlt und die Lebensdauer der Kondensatoren 19 wird verbessert.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2015163046 [0003, 0004]
- JP 2015061408 [0003, 0004]
