DE112014006362T5

DE112014006362T5 - Rotierende elektrische maschine mit einer eingebauten steuerungseinrichtung, elektrisches servounterstützungs-lenksystem und verfahren zum herstellen der rotierenden elektrischen maschine mit einer eingebauten steuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE112014006362T5
Application number: DE112014006362.2T
Authority: DE
Inventors: Yu HIROTANI; Masatsugu Nakano; Hiroyuki Waku; Hiroyuki Akita; Koji Kise; Hiroyasu Iwabuki; Kosuke Nakano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2034-11-19
Also published as: CN105993115A; US10236750B2; JP6184531B2; US20170008554A1; CN105993115B; JPWO2015122069A1; WO2015122069A1; DE112014006362B4

Abstract

In einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung ist eine Verkleinerung der Maschine angestrebt. Die rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung weist Folgendes auf: einen Rotor mit einem Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor, der an der Rückseite einer Rotorwelle vorgesehen ist, ein Vorderseite-Gehäuse, das an einem ersten Lager befestigt ist, das eine Vorderseite der Rotorwelle hält, einen Motorrahmen, der einen Rotor und einen Stator enthält, einen Kühlkörper, der an einem zweiten Lager befestigt ist, das die Rückseite der Rotorwelle hält, ein Steuerungssubstrat, das einen Rotationssensor, einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung montiert. Der Mikrocomputer steuert die Treiberschaltung auf der Basis eines Signals von dem Rotationssensor und treibt die Mehrzahl von Schaltelementen. Zumindest einer von Glättungskondensator und Störungs-Verringerungsspule, die mit den Schaltelementen verbunden sind, ist an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung, ein elektrisches Servounterstützungs-Lenksystem und ein Verfahren zum Herstellen der rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung. Sie betrifft insbesondere die Verkleinerung von rotierenden elektrischen Maschinen mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung.
Hintergrund
Ein elektrisches Servounterstützungs-Lenksystem für ein Fahrzeug mit Rädern beinhaltet eine rotierende elektrische Maschine, welche mit einer Steuerungseinrichtung kombiniert wird (siehe als Referenz die Patentdokumente 1 bis 15). Normalerweise ist die Steuerungseinrichtung an einer Nicht-Ausgangswellenseite der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet (siehe als Referenz das Patentdokument 1). Bei der Steuerungseinrichtung ist ein Leistungsmodul zum Zuführen von Antriebsstrom und ein Kühlkörper zum Absorbieren der von dem Leistungsmodul erzeugten Wärme vorgesehen.
Das Leistungsmodul und der Kühlkörper sind an der Außenseite eines Gehäuses der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet. Der Kühlkörper ist mit dem umgebenden Teil des Gehäuses der rotierenden elektrischen Maschine mittels eines Zwischenelements verbunden, wobei sich der Kühlkörper innerhalb des Gehäuses am äußeren Durchmesser befindet. An einem Motorrahmen ist ein Lager montiert, welches die Nicht-Ausgangswellenseite der rotierenden elektrischen Maschine hält.
Wie bei einer rotierenden elektrischen Maschine, die mit einer Steuerungseinrichtung kombiniert ist, sind ein Steuerungssubstrat und ein Kühlkörper in der Steuerungseinrichtung angeordnet (siehe zur Referenz das Patentdokument 2). Ein Rotationssensor zum Detektieren des Drehwinkels eines Rotors ist entlang der Wellenrichtung angeordnet und einem Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor zugewandt.
Der Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor wird am Endbereich der Nicht-Ausgangswellenseite der rotierenden elektrischen Maschine gehalten. Der Kühlkörper ist in Kontakt mit den Schaltelementen einer Treiberschaltung für die rotierende elektrische Maschine. Ein Lager der Nicht-Ausgangswellenseite ist an dem Kühlkörper angeordnet. Die kleine Größe der Länge der Welle und die Verringerung der Anzahl von Komponenten werden berücksichtigt.
Bei der oben erwähnten Konfiguration ist ein Lager der Nicht-Ausgangswellenseite in einem Kühlkörper angeordnet. Man hat Anstrengungen gemacht, die Länge der Welle zu verkürzen und die Anzahl von Komponenten zu verringern. Störungs-Verringerungsspulen, Kondensatoren und andere sind zwischen dem Kühlkörper und dem Steuerungssubstrat angeordnet. Dadurch ist der Abstand vom Lager der Nicht-Ausgangswellenseite zum Steuerungssubstrat groß. Die rotierende elektrische Maschine kann in ihrer Größe und ihrem Gewicht vergrößert werden, wenn die Länge der Welle der rotierenden elektrischen Maschine groß ist.
Ferner sind die Störungs-Verringerungsspulen, die Kondensatoren und andere an einem Kühlkörper angeordnet, und zwar auf eine solche Weise, dass sie in dem Kühlkörper eingebettet sind. Demzufolge wird das Volumen des Kühlkörpers verringert, und die Wärmekapazität des Kühlkörpers wird herabgesetzt. Außerdem wird der Abstand zwischen dem Kühlkörper und dem Steuerungssubstrat groß, wenn der Kühlkörper die Schaltelemente des Steuerungssubstrats berührt und die erzeugte Wärme absorbiert. Demzufolge wird die Länge eines Vorsprungbereichs groß, und die elektrische Rotationsmaschine kann eine größere Größe und ein größeres Gewicht haben.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP 2011-229 227 A
Patentdokument 2: JP 2011-200 022 A
Patentdokument 3: JP 2002-345 211 A
Patentdokument 4: JP 2008-174 097 A
Patentdokument 5: JP 2004-512 462 W
Patentdokument 6: WO 2013/132584 A
Patentdokument 7: WO 2013/111365 A
Patentdokument 8: JP 2013-153 580A
Patentdokument 9: JP 2008-219 994 A
Patentdokument 10: JP 2003-199 295 A
Patentdokument 11: JP H07-312 493 A
Patentdokument 12: JP 2003-299 317 A
Patentdokument 13: JP 2003-324 914 A
Patentdokument 14: JP 2014-043 122 A
Patentdokument 15: JP 2014-075 866 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung die Größe der Maschine zu verringern.
Lösung des Problems
Eine rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf:
einen Rotor mit einem Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor, wobei der Magnet an der Rückseite einer Rotorwelle befestigt ist;
einen Stator mit einem Statorkern und einer Ankerwicklung; ein Vorderseite-Gehäuse mit einem ersten Lager, wobei das Lager an dem Gehäuse befestigt ist und die Vorderseite der Rotorwelle hält;
einen Motorrahmen, der den Rotor und den Stator enthält, wobei der Rahmen mit dem Vorderseite-Gehäuse gekoppelt ist;
einen Kühlkörper, der ein zweites Lager hat und eine Mehrzahl von Schaltelementen montiert, wobei das Lager an dem Kühlkörper befestigt ist und die Rückseite der Rotorwelle hält;
ein Steuerungssubstrat, das an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers angeordnet ist und daran montiert einen Rotationssensor, einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung aufweist;
einen Glättungskondensator, der mit der Mehrzahl von Schaltelementen verbunden ist; und
eine Störungs-Verringerungsspule, die mit der Mehrzahl von Schaltelementen verbunden ist, wobei der Rotationssensor dem Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor zugewandt ist, wobei der Mikrocomputer die Treiberschaltung auf der Basis eines Signals von dem Rotationssensor steuert und die Mehrzahl von Schaltelementen treibt, und wobei zumindest einer von Glättungskondensator und Störungs-Verringerungsspule an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat der Kühlkörper die weitere Eigenschaft als ein Gehäuse der Rückseite. Dadurch können eine Abnahme der Komponentenanzahl, eine Verringerung der Kosten und eine Verkürzung der Größe in Richtung der Wellenrichtung erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Servounterstützungs-Lenksystems.
2 ist eine schematische Ansicht einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1.
3A ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines ersten Beispiels eines Wellen-Haltebereichs,
3B ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines zweiten Beispiels des Wellen-Haltebereichs, und
3C ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines dritten Beispiels des Wellen-Haltebereichs.
4 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines schematischen Schaltungsdiagramms der Steuerungseinrichtung.
5A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines Kühlkörpers, und
5B ist eine Draufsicht zur Darstellung des Kühlkörpers.
6A ist eine Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus von Schaltelementen,
6B ist eine Draufsicht zur Darstellung einer ersten Anordnung der Schaltelemente, und
6C ist eine Draufsicht zur Darstellung einer zweiten Anordnung der Schaltelemente.
7A ist eine erste Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus von Leistungsmodulen;
7B ist eine Draufsicht zur Darstellung einer ersten Anordnung der Leistungsmodule,
7C ist eine Draufsicht zur Darstellung einer zweiten Anordnung der Leistungsmodule;
7D ist eine zweite Schnittansicht zur Darstellung des Aufbaus der Leistungsmodule;
7E ist eine Draufsicht zur Darstellung einer dritten Anordnung der Leistungsmodule; und
7F ist eine Draufsicht zur Darstellung einer vierten Anordnung der Leistungsmodule;
8A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines ersten Schaltungs-Leitungselements, und
8B ist eine Draufsicht zur Darstellung des ersten Schaltungs-Leitungselements.
9A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines Steuerungssubstrats, und
9B ist eine Draufsicht zur Darstellung des Steuerungssubstrats.
10 ist eine schematische Zeichnung eines zweiten Schaltungs-Leitungselements.
11 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts zum Zusammenbauen eines Kühlkörpers.
12 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem ein Motorrahmen an einem Kühlkörper befestigt wird.
13 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem ein Rotorkern in eine Rotorwelle (eine Welle) pressgepasst wird.
14 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem Permanentmagneten mit einem Klebstoff an einen Rotorkern geklebt werden.
15 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem der äußere Ring eines Vorderseiten-Lagers an dem Wellen-Durchgangsloch eines Gehäuses befestigt wird.
16 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem ein Kühlkörper in den Rotor eingeführt wird.
17 ist eine schematische Zeichnung zum Befestigen einer Riemenscheibe.
18 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem ein Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor an einer Welle befestigt wird.
19 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem ein erstes Schaltungs-Leitungselement an einem Steuerungssubstrat montiert wird.
20 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung eines Schritts, in welchem ein zweites Schaltungs-Leitungselement an einem Steuerungseinrichtung-Gehäuse befestigt wird.
21A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines Kühlkörpers gemäß Ausführungsform 2, und
21B ist eine Draufsicht zur Darstellung des Kühlkörpers gemäß Ausführungsform 2.
22 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 3.
23A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines ersten Schaltungs-Leitungselements gemäß Ausführungsform 4, und
23B ist eine Draufsicht zur Darstellung des ersten Schaltungs-Leitungselements gemäß Ausführungsform 4.
24 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 5.
25 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 6.
26 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 7.
27 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 8.
28 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 9.
29 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 10.
30A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines Kühlkörpers gemäß Ausführungsform 11, und
30B ist eine Draufsicht zur Darstellung des Kühlkörpers gemäß Ausführungsform 11.
31A ist eine Schnittansicht zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 12, und
31B ist eine Draufsicht zur Darstellung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 12.
32A ist eine Schnittansicht zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 13, und
32B ist eine Draufsicht zur Darstellung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 13.
33A ist eine Schnittansicht zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 14, und
33B ist eine Draufsicht zur Darstellung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 14.
34 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 15.
35 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 16.
36A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines ersten Schaltungs-Leitungselements, und
36B ist eine Draufsicht zur Darstellung des ersten Schaltungs-Leitungselements.
37A ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines Steuerungssubstrats, und
37B ist eine Draufsicht zur Darstellung des Steuerungssubstrats.
38 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 17.
39 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 18.
40 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 19.
41 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 20.
42 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 21.
43 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 22.
44 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 23.
45 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 24.
46 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 25.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend erfolgt eine detailliertere Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, und zwar von Ausführungsformen einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung und einem elektrischen Servounterstützungs-Lenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehenden Ausführungen beschränkt ist, und dass sie angemessen innerhalb des Umfangs modifiziert werden kann, solange nicht von dem Kern der Erfindung abgewichen wird. In den Zeichnungen bezeichnen solche Aufbauelemente, welchen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen sind, die gleichen oder korrespondierende Aufbauelemente.
Ausführungsform 1.
1 ist eine erläuternde Zeichnung des elektrischen Servounterstützungs-Lenksystems 100 für ein Automobil gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine Steuerungseinrichtung 4 und eine Motoreinheit 5 sind miteinander kombiniert, um eine rotierende elektrische Maschine 10 aufzubauen. Elektrische Energie von einer Batterie oder einer Lichtmaschine bzw. einem Generator wird über einen Verbinder 3a der Steuerungseinrichtung 4 der rotierenden elektrischen Maschine 10 zugeführt.
Die Motoreinheit 5 der rotierenden elektrischen Maschine 10 weist einen Stator 15 und einen Rotor 16 auf. Wenn ein Fahrer ein Lenkrad 1a dreht, wird ein Drehmoment übertragen, und zwar über eine Lenkwelle 1b an eine Welle 1c. Ein Drehmoment-Sensor 2 detektiert das Drehmoment (ein Drehmoment-Signal) und wandelt es in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird über einen Verbinder 3b an die Steuerungseinrichtung 4 der rotierenden elektrischen Maschine 10 übertragen. Automobilinformationen, wie etwa die Fahrzeuggeschwindigkeit und andere, werden wiederum in elektrische Signale umgewandelt und über einen Verbinder 3c an die Steuerungseinrichtung 4 der rotierenden elektrischen Maschine 10 übertragen.
Die rotierende elektrische Maschine 10 ist entlang einer Richtung parallel zu den Schaltrichtungen einer Zahnstange angeordnet (siehe die Richtung des in der Zeichnung gezeigten Pfeils). Die Steuerungseinrichtung 4 berechnet das notwendige Unterstützungs-Drehmoment aus dem Drehmoment-Signal und den Automobilinformationen und der Motoreinheit 5 führt elektrischen Strom zu.
Das Drehmoment, das von der rotierenden elektrischen Maschine 10 erzeugt wird, wird drehzahlmäßig mittels eines Getriebes 6 verringert, das einen Zahnriemen und eine Kugelspindel aufweist, und es erzeugt eine Vorschubkraft zum Bewegen einer Zahnstange 7a, die innerhalb eines Zahnstangengehäuses 7 angeordnet ist, und zwar in der Richtung, die mit einem Pfeil angezeigt ist. Dadurch bewegt sich eine Lenkstange 8, und die Richtung der Reifen wird geändert, um zu bewirken, dass das Fahrzeug wendet.
Die Lenkstange ist eine Stange oder ein Balken, welche ein Lenkgetriebe mit einem Lenkhebel des Fahrzeugs verbindet, um die gelenkten Räder (in vielen Fällen die Vorderräder) nach rechts oder nach links zu drehen, und zwar gemäß der Bewegung eines Lenkrads. Die rotierende elektrische Maschine 10 erzeugt ein Drehmoment zum Unterstützen der Lenkkraft, und ein Fahrer kann das Fahrzeug mit einer verringerten Lenkkraft wenden. Ein Zahnstangen-Balg 9 ist installiert, um zu verhindern, dass Fremdkörper in das System gelangen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nachstehend detailliert die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die rotierende elektrische Maschine 10 hat eine integrierte Struktur, bei welcher eine Steuerungseinrichtung 4 und eine Motoreinheit 5 miteinander kombiniert sind. Eine Riemenscheibe 14 und ein Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor sind an einer Rotorwelle 16b der rotierenden elektrischen Maschine 10 befestigt. Nachstehend wird, was die Rotorwelle 16b der rotierenden elektrischen Maschine 10 anbelangt, ein Ende der Rotorwelle 16b, das mit der Riemenscheibe 14 verbunden ist, als eine Vorderseite der rotierenden elektrischen Maschine 10 bezeichnet.
Ferner wird das andere Ende der Rotorwelle 16b, das mit dem Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor verbunden ist, als Rückseite (oder als Nicht-Ausgangswellenseite) der rotierenden elektrischen Maschine 10 bezeichnet. Die Steuerungseinrichtung 4 ist auf der Rückseite (oder auf der Nicht-Ausgangswellenseite) der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet. Die rotierende elektrische Maschine 10 und die Steuerungseinrichtung 4 sind in etwa rund, wenn die Betrachtung aus Richtung der Welle erfolgt.
Ein Stator 15 der rotierenden elektrischen Maschine 10 ist aus einem Statorkern 15a, der aus laminierten magnetischen Stahlblechen gebildet ist, und einer Ankerwicklung 15b gebildet, die in dem Statorkern 15a verstaut ist. Der Statorkern 15a ist an einem Motorrahmen 22a befestigt. Ein Vorderseite-Gehäuse 22b ist an einem Vorderbereich der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet. Der Motorrahmen 22a und das Vorderseite-Gehäuse 22b sind mit Bolzen 17e befestigt. Ein Lager 17a auf der Vorderseite (ein erstes Lager) ist am Vorderseite-Gehäuse 22b vorgesehen. Das Lager 17a auf der Vorderseite und das Lager 17b auf der Rückseite (ein zweites Lager) halten beide eine Rotorwelle 16b auf drehbare Weise.
Die Zähne des Statorkerns 15a sind über einen Isolator mit Ankerwicklungen 15b von dreiphasigen Verbindungen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) bewickelt. Jede der Ankerwicklungen ist wechselseitig verbunden, um eine dreiphasige Verbindung zu bilden. Jeder Anschluss der dreiphasigen Verbindung ist jeweils mit drei Motoranschlüssen 21 mit einer Gesamtzahl verbunden. Einige Motoranschlüsse sind in der Form von Leitern, die elektrisch mit den Ankerwicklungen des Motors verbunden sind, und andere sind in der Form von Verbindungsplatten-Anschlüssen ausgebildet, die mit der Ankerwicklung des Motors elektrisch verbunden sind.
Ströme zur Energiebeaufschlagung der rotierenden elektrischen Maschine 10 fließen durch die Ankerwicklung 15b. Dadurch wird Wärme in der Ankerwicklung 15b erzeugt. Demzufolge bieten der Motorrahmen 22a und andere Komponenten eine Struktur zur Wärmeabfuhr und zur Kühlung. Die rotierende elektrische Maschine 10 kann eine Struktur annehmen, bei welcher ein Permanentmagnet in den Rotorkern 16a eingebettet ist, oder sie kann eine Induktionsmaschine oder einen Reluktanzmotor verwenden, welche keinen Permanentmagneten verwenden.
Der Rotor 16 der rotierenden elektrischen Maschine 10 ist aus einem Rotorkern 16a, einer Rotorwelle 16b, einem Permanentmagneten 16c und dergleichen gebildet. Der Rotorkern 16a ist in die Rotorwelle 16b hinein pressgepasst. Der Permanentmagnet 16c ist an der Fläche des Rotorkerns 16a befestigt. An dem rückseitigen Endbereich der Rotorwelle 16b ist direkt ein Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor angebracht. Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor steht von dem Kühlkörper 20 in Richtung der Rückseite vor.
Die Länge der Rotorwelle 16b ist in Wellenrichtung verringert, und dann kann der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor einen exzentrischen Fehler an dem Rotationssensor 24 in geringerem Ausmaß erzeugen. Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor erzeugt magnetische Flüsse auf der Rückseite. Ein nichtmagnetischer Halter ist bevorzugt zwischen der Rotorwelle 16b und dem Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor angeordnet, um den magnetischen Leckfluss zu verringern, der in der Rückseite des Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor erzeugt wird.
Eine Treiberschaltung für die rotierende elektrische Maschine, welche Schaltelemente 12 aufweist, ist an der Steuerungseinrichtung 4 montiert, um die rotierende elektrische Maschine 10 anzutreiben. Die Schaltelemente 12 beinhalten MOS-FETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) und dergleichen. An der Steuerungseinrichtung 4 sind ein Verbinder 3a zur Verwendung als Energiezufuhr, ein Verbinder 3b zum Empfangen eines Signals (eines Drehmoment-Signals) von einem Drehmoment-Sensor 2 und ein Verbinder 3c zum Empfangen von Automobilinformationen, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und anderen vorgesehen.
Die Steuerungseinrichtung 4 weist Folgendes auf: ein Steuerungssubstrat 13, ein Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18, ein Schaltungs-Leitungselement 26a (ein erstes Schaltungs-Leitungselement oder Nr.-1-Schaltungs-Leitungselement) und ein Schaltungs-Leitungselement 26b (ein zweites Leitungselement oder Nr.-2-Schaltungs-Leitungselement).
Das Schaltungs-Leitungselement 26a ist an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers 20 und zusätzlich an einer Position der fernen Vorderseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Das Schaltungs-Leitungselement 26b ist an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Das Steuerungssubstrat 13, das Schwachstromkomponenten darauf montiert hat, ist entlang einer Fläche senkrecht zu der Rotorwelle 16b der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet.
An der Steuerungseinrichtung 4 sind ein Glättungskondensator 19, eine Gleichtakt-Spule 11a, eine Gegentakt-Spule 11b und andere angeordnet, zusätzlich zu dem Schaltelement 12. Die Gleichtakt-Spule 11a und die Gegentakt-Spule 11b sind vorgesehen, um Störungen zu verringern, und sie sind an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Ähnlich ist der Glättungskondensator 19, der zum Glätten von Strömen vorgesehen ist, an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet.
Die Steuerungseinrichtung 4 ist mit einem Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 bedeckt. Das Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 kann aus Kunststoff, einem Metall, wie etwa Aluminium oder einer Kombination aus Kunststoff und einem Metall, wie etwa Aluminium gebildet sein. Das Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 stellt eine Struktur zur Verfügung, bei welcher das Gehäuse den Glättungskondensator 19 nicht berührt. Die Struktur führt eine Wärmeabstrahlung und eine Kühlung des Gehäuses durch.
Der Glättungskondensator 19, die Gleichtakt-Spule 11a und die Gegentakt-Spule 11b sind elektrisch mittels einer Sammelschiene miteinander verbunden. Die Störungs-Verringerungsspulen 11 und der Glättungskondensator 19 sollen an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet sein. Ähnliche Wirkungen zeigen sich für den Fall, dass zumindest eine Komponente von den Störungs-Verringerungsspulen 11 und dem Glättungskondensator 19 an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist.
Wie oben erwähnt, gilt Folgendes: Da zumindest eine von Störungs-Verringerungsspulen 11 und dem Glättungskondensator 19 an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist, ist es möglich, zu verhindern, dass zumindest eine der Störungs-Verringerungsspulen 11 und des Glättungskondensators 19 innerhalb des Kühlkörpers angeordnet ist. Demzufolge gewährleistet der Kühlkörper ein Volumen pro Länge der Welle. Außerdem kann der Kühlkörper eine verbesserte Wärmekapazität haben, während die Größe des Kühlkörpers in Richtung der Welle kleiner wird.
Da zumindest eine von Störungs-Verringerungsspulen 11 und dem Glättungskondensator 19 nicht zwischen dem Lager 17b auf der Rückseite und dem Steuerungssubstrat 13 angeordnet ist, wird der Abstand zwischen dem 17b auf der Rückseite und dem Steuerungssubstrat 13 kleiner. Demzufolge kann die Größe der rotierenden elektrischen Maschine 10 verringert werden, und außerdem kann das Gewicht der rotierenden elektrischen Maschine 10 leichter werden.
Der Glättungskondensator 19 erzielt eine Wärmeabstrahlung und eine Kühlung, indem er die Umgebung des Kondensators in direkten Kontakt oder durch Kunststoff oder dergleichen in indirekten Kontakt mit dem Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 bringt. Demzufolge wird der Temperaturanstieg des Glättungskondensators 19 beschränkt, und die Zuverlässigkeit des Glättungskondensators 19 verbessert sich. Ferner ist ein Zwischenraum zwischen der Endebene des Glättungskondensators 19 und dem Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 vorgesehen.
Wenn der Innendruck des Glättungskondensators 19 steigt, dann stellt das Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 kein Hindernis dar. Der Körper des Glättungskondensators 19 kann anschwellen, und dadurch ergibt sich die Wirkung, dass der Innendruck des Glättungskondensators gesenkt wird. Es ist nicht notwendig, den Glättungskondensator 19 und das Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 miteinander in Berührung zu bringen.
Unter Bezugnahme auf 3A bis 3C wird die Struktur einer Rotorwelle 16b der rotierenden elektrischen Maschine 10 beschrieben. Ein Wellen-Haltebereich 16d ist an beiden Enden der Rotorwelle 16b angeordnet, und es wird ein dahingehende Konfiguration erhalten, dass die Rotorwelle 16b von beiden Enden aus befestigt werden kann. Wie in 3A dargestellt, stellt der Wellen-Haltebereich 16b beispielsweise einen Nutbereich dar, der konzentrisch an der Welle angeordnet ist und am Mittelbereich der Welle vorgesehen ist. Wenn die oben erwähnte Konfiguration angenommen wird, kann die Welle von beiden Seiten aus befestigt werden, und zwar zu der Zeit, wenn die Welle zusammengebaut wird.
Es wird auch ermöglicht, dass ein Rotor und ein Stator es vermeiden, miteinander in Berührung zu kommen, wenn der Rotor und der Stator zusammengebaut werden. Wie in 3B gezeigt, stellt der Wellen-Haltebereich ferner einen Wellen-Vorsprungbereich dar, der konzentrisch an der Welle angeordnet ist und am Mittelbereich der Welle vorgesehen ist. Ferner kann der Wellen-Haltebereich ein Schnittbereich sein, der teilweise an einem Wellen-Ende vorgesehen ist, wie in 3C gezeigt. In jedem der Fälle ergeben sich ähnliche Wirkungen. Eine Riemenscheibe 14 ist in einen der Endbereiche der Rotorwelle 16b hinein pressgepasst, d. h. in die Vorderseite der Welle. Die Riemenscheibe 14 überträgt die Antriebskraft auf den Riemen ds elektrischen Servounterstützungs-Lenksystems.
4 zeigt ein Beispiel des Schaltungsdiagramms in einer Steuerungseinrichtung. An der Steuerungseinrichtung 4 sind ein Verbinder 3A zur Zufuhr von elektrischer Energie, ein Verbinder 3B zum Empfangen eines Drehmoment-Signals von dem Drehmoment-Sensor 2 und ein Verbinder 3C zum Empfangen von Automobilinformationen, wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit und anderen vorgesehen. Eine Ankerwicklung 15b des Rotors 15 ist in Sternschaltung verschaltet. Drei Schaltelemente 12 sind vorgesehen, so dass sie mit der jeweiligen Phase der dreiphasigen Verbindung korrespondieren. Jedes der Schaltelemente 12 weist einen MOS-FET 12a, einen MOS-FET 12b, einen MOS-FET 12c und einen Nebenschlusswiderstand 12d auf, die darauf montiert sind.
In der U-Phase der dreiphasigen Brückenschaltung bildet der MOS-FET 12a einen plusseitigen Zweig der U-Phase, und der der MOS-FET 12b bildet einen minusseitigen Zweig. Das eine Ende des MOS-FETs 12a ist mit einem Glättungskondensator 19 zur Stromglättung und einer Störungs-Verringerungsspule 11 (insbesondere einer Gegentakt-Spule) versehen. Das eine Ende des MOS-FETs 12b ist mit einem Erdungs-Massebereich des Fahrzeugs mittels des Nebenschlusswiderstands 12d verbunden.
Ein Verbindungspunkt des MOS-FETs 12a und des MOS-FETs 12b bezeichnet einen Anschluss der U-Phase auf der AC-Seite der dreiphasigen Brückenschaltung. Das eine Ende des MOS-FETs 12c ist mit dem Anschluss der U-Phase auf der AC-Seite verbunden, und das andere Ende des MOS-FETs 12c ist mit einem Anschluss der U-Phase der Ankerwicklung 15b verbunden. Das Schaltelement 12 der W-Phase und das Schaltelement 12 der V-Phase sind jeweils auf eine ähnliche Weise ausgebildet.
Ein MOS-FET 30a und ein MOS-FET 30b sind in einem Leistungsrelais 30 montiert, und alle Ende der Transistoren sind miteinander verbunden. Das andere Ende des MOS-FETs 30a ist mit dem plusseitigen DC-Anschluss der dreiphasigen Brückenschaltung mittels einer Störungs-Verringerungsspule 11 verbunden. Das andere Ende des MOS-FETs 30b ist mit einer Batterie 31 verbunden, die in einem Fahrzeug installiert ist, und zwar mittels eines Verbinders 3a.
Eine FET-Treiberschaltung 13b ist auf dem Steuerungssubstrat 13 montiert, und die Ausgangsanschlüsse der Treiberschaltung sind mit den Gates der MOS-FETs 12a–12c verbunden. Die FET-Treiberschaltung 13b gibt an diese jeweiligen Gates der Transistoren ein Gate-Treibersignal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt aus.
Ein Mikrocomputer 13a ist auf einem Steuerungssubstrat 13 montiert, und Drehmoment-Signale und die Automobilinformationen werden an den Mikrocomputer mittels des Verbinders 3b bzw. des Verbinders 3c übertragen. Der Mikrocomputer 13a steuert das Ausgangs-Timing der Gate-Treibersignale, welche von der FET-Treiberschaltung 13b ausgegeben werden, auf der Basis der Rotations-Detektionssignale von deinem Rotationssensor 24. Verschiedene Kondensatoren und Spulen sind an der Steuerungseinrichtung montiert.
Unter diesen Spulen ist eine Gleichtakt-Spule 11a oder eine Gegentakt-Spule 11b die größte bzw. die zweitgrößte. Außerdem ist unter diesen Kondensatoren ein Glättungskondensator der größte. Die Glättungskondensatoren 19 sind dazu angeordnet, die Ströme zu glätten, und sie haben die größte Kapazität unter den Kondensatoren. Es ist offensichtlich, dass mehrere Glättungskondensatoren vorgesehen werden können (z. B. drei).
Unter Bezugnahme auf 5A und 5B wird ein Kühlkörper beschrieben. Wie in 5A gezeigt, ist der Kühlkörper 20 mit einem Kühlkörper-Vorsprungbereich 20a versehen, welcher zur Montage an einem Motorrahmen 22a geeignet ist. Wenn ein Kühlkörper 20 mit einem Kühlkörper-Vorsprungbereich 20a vorgesehen wird, wird der Wärmewiderstand zwischen dem Kühlkörper 20 und dem Motorrahmen 22a verringert. Der Kühlkörper 20 kann mehr Wärme von der Senke zu dem Motorrahmen 22a abführen. Dann kann der Kühlkörper 20 eine verbesserte Wärmekapazität haben, und das Kühlvermögen des Schaltelements 12 wird verbessert.
Wenn ferner das gleiche Material bei dem Kühlkörper 20 und dem Motorrahmen 22a verwendet wird, haben beide Teile den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Die Fixierungsfestigkeit zwischen dem Motorrahmen 22a und dem Kühlkörper 20 wird verbessert, wenn sich die Temperatur der Motoreinheit 5 verändert. Wenn Aluminium oder eine Aluminiumlegierung an dem Kühlkörper 20 und dem Motorrahmen 22a verwendet wird, wird es ermöglicht, dass der Motorrahmen 22a und der Kühlkörper 20 eine Gewichtsreduktion und einen Anstieg der thermischen Leitfähigkeit zeigen.
Der Kühlkörper 20 ist an dem Motorrahmen 22a befestigt, und zwar mittels thermischen Einsetzens, Presspassens oder Schraubens unter Verwendung des Kühlkörper-Vorsprungbereichs 20a. Bei der Ausführungsform ist der Kühlkörper 20 an dem Motorrahmen 22a der rotierenden elektrischen Maschine 10 mittels thermischen Einsetzens befestigt. Die Wärme von dem Kühlkörper 20 kann wirkungsvoll an den Motorrahmen 22a geleitet werden, indem der Kühlkörper 20 an dem Motorrahmen 22a befestigt wird, wie oben erwähnt.
Insbesondere, wenn das thermische Einsetzen oder das Presspassen verwendet wird, nimmt der thermische Widerstand zwischen dem Kühlkörper 20 und dem Motorrahmen 22a in großem Ausmaß ab, und die in dem Kühlkörper 20 erzeugte Wärme wird auf den Motorrahmen 22a in größerem Ausmaß übertragen. Die Wärmekapazität des Kühlkörpers 20 wird verbessert, und dadurch kann das Kühlvermögen des Schaltelements 12 verbessert werden.
Der Kühlkörper 20 hat fast eine runde Form, wenn die Betrachtung des Kühlkörpers aus der Richtung der Welle erfolgt, um das Volumen des Kühlkörpers zu erhöhen. Wie in 5B gezeigt, sind drei Schaltelement-Anordnungsbereiche 20c und ein Schaltelement-Anordnungsbereiche 20h auf der Rückseiten-Fläche des Kühlkörpers 20 angeordnet. Ferner sind auch drei Durchgangslöcher 20d für eine elektrische Verdrahtung vorgesehen, welche den Kühlkörper 20 durchdringen. Die Schaltelement-Anordnungsbereiche 20c korrespondieren jeweils zu den Schaltelementen der dreiphasigen Verbindung.
Der Schaltelement-Anordnungsbereich 20h korrespondiert zu dem Leistungsrelais 30. Jeder der drei Motoranschlüsse 21 durchdringt ein korrespondierendes Durchgangsloch 20d für elektrische Verdrahtung. Demzufolge kann jedes Durchgangsloch für elektrische Verdrahtung so klein wie möglich gemacht werden, und der Kühlkörper kann ein größeres Volumen haben. Dadurch wird die Wärmekapazität des Kühlkörpers verbessert, und die Schaltelemente haben ein verbessertes Kühlvermögen.
Der äußere Durchmesser eines Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor ist größer als der Minimalbereich des Wellen-Durchgangslochs 20b des Kühlkörpers 20 im äußeren Durchmesser. Dann kann das Wellen-Durchgangsloch 20b des Kühlkörpers 20 klein gemacht werden. Während die Wärmekapazität des Kühlkörpers 20 verbessert wird, kann ein Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor mit einem großen äußeren Durchmesser verwendet werden. Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor erzeugt flachere elektrische Felder, und das Präzisionsniveau des Rotationssensors 24 wird verbessert.
Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor steht von dem Kühlkörper 20 in Richtung der Rückseite vor. Demzufolge wird ein Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor, der einen äußeren Durchmesser hat, der größer ist als der Minimalbereich des Wellen-Durchgangslochs 20b im äußeren Durchmesser, von der Verwendung an der Innenseite des Kühlkörpers 20 befreit. Der Kühlkörper 20 kann ein größeres Volumen haben.
Ferner kann der Kühlkörper eine verbesserte Wärmekapazität haben, und die verbesserte Wärmekapazität wird das Kühlvermögen der Schaltelemente 12 verbessern. Ferner kann der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor und dem Steuerungssubstrat 13 kleiner gemacht werden. Magnetische Felder, die von dem Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor erzeugt werden, werden flach, und das Präzisionsniveau des Rotationssensors 24 wird verbessert.
Unter Bezugnahme auf 6A und 6B werden ergänzende Beschreibungen zu dem Schaltelementen gemacht. Die Steuerungseinrichtung ist mit einer Treiberschaltung für die rotierende elektrische Maschine ausgestattet, um die rotierende elektrische Maschine anzutreiben. Die Treiberschaltung für die rotierende elektrische Maschine besitzt die Schaltelemente 12, welche MOS-FETs und andere beinhalten. Die Schaltelemente 12 ermöglichen es, dass Strom zum Antreiben der rotierenden elektrischen Maschine hindurchfließt, und sie erzeugen daher Wärme.
Bei der Ausführungsform sind die Schaltelemente in Kontakt mit den Schaltelement-Anordnungsbereichen 20c des Kühlkörpers 20 mittels eines Klebstoffs, eines isolierenden Flächenkörpers oder dergleichen. Dadurch wird die Wärmeabstrahlung zum Kühlen an den Schaltelementen ausgeführt. In 6B sind die Schaltelemente 12, die in Kontakt mit dem Kühlkörper 20 sind, in einer Struktur, in welcher Trägerchips (Bearchips) der Schaltelemente auf DBC-Substraten 12s (Direct Bonded Copper, direktgebondetes Kupfer) montiert sind.
Die Schaltelemente 12 umgeben ein Leistungsrelais 30 und sind auf einem Kreis mit etwa 90° Beabstandung angeordnet. Jeder von dem MOS-FET 30a und dem MOS-FET 30b hat einen Trägerchip am Leistungsrelais 30. Das Schaltelement 12 der dreiphasigen Verbindung hat einen MOS-FET 12a, einen MOS-FET 12b, einen MOS-FET 12c und einen Nebenschlusswiderstand 12d. Ein Anschluss 12t des Schaltelements soll elektrisch mit den Endbereichen von drei Motoranschlüssen verbunden werden, welche durch eine Verdrahtung von der Seite der rotierende elektrische Maschine zur Seite der Steuerungseinrichtung eine Verbindung vornehmen, und zwar durch Schweißen, Presspassen, Löten oder dergleichen.
Bei der Ausführungsform ist eines der Schaltelemente dazu gedacht, die rotierende elektrische Maschine bei einer Notwendigkeit elektrisch zu trennen, oder anders ausgedrückt: es agiert als Motorrelais. Die Schaltelemente sind hier in einer dreiphasigen Verbindung. Die Schaltelemente können in einer anderen Phasen-Verbindung sein, wie z. B. in einer zweiphasigen Verbindung, in einer fünfphasigen Verbindung oder einer sechsphasigen Verbindung. Die Anzahl an Schaltelementen kann eine von drei verschiedene Anzahl sein.
Der Anschluss 12t des Schaltelements soll elektrisch mit den Endbereichen von drei Motoranschlüssen verbunden werden, welche von der rotierenden elektrischen Maschine aus zur Seite der Steuerungseinrichtung verbunden werden, und zwar mittels Schweißens, Presspassens oder Lötens. Der Anschluss 12t des Schaltelements kann ferner elektrisch mit einem Motoranschluss mittels Schweißens, Presspassens, Lötens oder dergleichen verbunden sein, während der Anschluss 12t elektrisch mit einem Schaltungs-Leitungselement durch Schweißen, Presspassen, Löten oder dergleichen verbunden ist.
Außerdem zeigt 6C den Fall, in welchem ein Leistungsrelais nicht an einem Steuerungssubstrat vorgesehen ist. Für den Fall, dass das Leistungsrelais nicht vorgesehen ist, sind die Schaltelemente auf einem Kreis mit etwa 120° Beabstandung angeordnet. Diese Anordnung stellt einen großen Bereich für die Schaltelemente sicher und kann die Wärme, die in den Schaltelementen erzeugt wird, wirkungsvoll an Schaltelement-Anordnungsbereiche übertragen.
Demzufolge zeigt sich eine dahingehende Wirkung, dass der Anstieg der Temperatur in den Schaltelementen herabgesetzt wird. Ferner sind in der Zeichnung die Verbindungsbereiche, wie z. B. Bonddrähte und andere zur elektrischen Verbindung der Trägerchips und der Nebenschlusswiderstände 12d nicht gezeigt. Die Schaltelemente 12 der dreiphasigen Verbindung sind in üblichem Design. Daher kann die rotierende elektrische Maschine in Bezug auf die Kosten konkurrenzfähig sein.
Unter Bezugnahme auf 7A, 7B und 7C werden ergänzende Beschreibungen zu dem Schaltelementen gemacht. In der vorigen Zeichnung nimmt eine Ausführungsform die Konfiguration an, in welcher ein Trägerchip der Schaltelemente auf einem DBC-Substrat montiert ist. Die Schaltelemente 12 können ein Leistungsmodul verwenden, in welchem die Trägerchips der Schaltelemente mit Kunststoff vergossen sind.
Wenn die Trägerchips der Schaltelemente mit Kunststoff vergossen werden, kann die in den Schaltelementen 12m erzeugte Wärme wirkungsvoll an die Schaltelement-Anordnungsbereiche übertragen werden. Demzufolge zeigt sich eine dahingehende Wirkung, dass der Anstieg der Temperatur in den Schaltelementen herabgesetzt wird. Wie in 7D, 7E und 7F gezeigt, wird es ferner ermöglicht, dass Leitungsanschlüsse auf den Schaltelementen 12 eingerichtet werden.
8A und 8B zeigen ein Beispiel eines Schaltungs-Leitungselements. The Schaltungs-Leitungselement 26 weist Folgendes auf: ein Schaltungs-Leitungselement 26a, das an einer Rückseite des Kühlkörpers 20 und ferner einer Vorderseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist, und ein Schaltungs-Leitungselement 26b, das an einer Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist. Das Schaltungs-Leitungselement 26a ist aus einer Sammelschiene 26c, einem Rahmen 26d, einem Positionierungsbereich 26e, einem Leistungsanschluss 27a, einem Leitungsanschluss 27b und anderen gebildet.
Der Rahmen 26d ist aus einem Isoliermaterial, wie z. B. Kunststoff gebildet, und er hält die Sammelschiene 26c und andere. Der Rahmen 26d kann integral mit der Sammelschiene 26c geformt sein. Die Sammelschiene 26c des Schaltungs-Leitungselements 26a ist mit dem Leistungsanschluss 27a verbunden. Der Leistungsanschluss 27a soll mit einem Verbinder 3a für die Energiezufuhr verbunden werden.
Die Sammelschiene 26c soll mit einem Schaltelement 12 verbunden werden. Genauer gesagt: Elektrische Energie, die durch den Verbinder 3a zugeführt wird, ist so konfiguriert, dass sie den Schaltelementen 12 zugeführt wird. Hierbei kann der Leitungsanschluss 27b auf dem Schaltelement eingerichtet werden, anstatt auf dem Schaltungs-Leitungselement eingerichtet zu werden. Diese Situation erlaubt es nicht, dass ein Leitungsanschluss auf dem Schaltungs-Leitungselement eingerichtet wird.
9A ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines Steuerungssubstrats. 9B ist eine Zeichnung des Steuerungssubstrats bei Betrachtung von der Vorderseite. In den Zeichnungen sind die Details der Schaltung nicht gezeigt, und es ist nur ein Teil der kleinen Stromelemente gezeichnet. Das Steuerungssubstrat 13 ist wie eine dünne Platte, und es ist fast in einer runden Form, wenn die Betrachtung aus der Richtung der Welle erfolgt, um genug Platz zur Anordnung der Teile und Verdrahtungsmuster sicherzustellen. Das Steuerungssubstrat 13 überträgt ein Steuerungssignal an das Schaltelement 12, um eine rotierende elektrische Maschine moderat anzutreiben, und zwar auf der Basis der Informationen, die von Eingangsanschlüssen des Verbinders 3a und der Verbinders 3b empfangen werden.
Hierbei führen unter den kleinen Stromteilen des Steuerungssubstrats 13 ein Mikrocomputer 13a, eine FET-Treiberschaltung 13b und andere elektrischen Strom, und sie erzeugen dann mehr Wärme als verschiedene Teile. Jeder der Leitungsanschlüsse 27b durchdringt ein jeweiliges Durchgangsloch 13e und erstreckt sich zum Schaltungs-Leitungselement 26b. Die Leitungsanschlüsse 27b sind mit einem Glättungskondensator 19 und einer Störungs-Verringerungsspule 11 verbunden.
Steuerungssignale werden durch Leitungsanschlüsse 27b gesendet, welche elektrisch das Steuerungssubstrat 13 und das Schaltungs-Leitungselement 26a, das Steuerungssubstrat 13 und das Schaltungs-Leitungselement 26b sowie das Steuerungssubstrat 13 und die Schaltelemente 12 verbinden. Die Leitungsanschlüsse 27b sollen an dem Steuerungssubstrat, den Schaltungs-Leitungselementen und den Schaltelementen befestigt werden, und zwar durch Drahtbonden, Presspassen oder Löten und dergleichen.
Das Steuerungssubstrat 13 hat Durchgangslöcher 13d, durch welche Leistungsanschlüsse 27a durchgehen, Durchgangslöcher 13e, durch welche die Leitungsanschlüsse 27b durchgehen, sowie Positionierungsbereiche 13c. Die Leitungsanschlüsse 27b gehen durch die Durchgangslöcher 13e und sollen mit dem Steuerungssubstrat verbunden werden. Obwohl hier angenommen wird, dass der Mikrocomputer 13a und die FET-Treiberschaltung 13b und dergleichen auf der Vorderseite angeordnet sind, ist es offensichtlich, dass sie auch auf der Rückseite angeordnet werden können.
Ein Rotationssensor 24 ist auf der Vorderseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Der Rotationssensor 24 ist koaxial mit und ferner an einer Position nahe einem Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor angeordnet. Der Rotationssensor 24 detektiert ein magnetisches Feld, das von dem Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor erzeugt wird, und er detektiert den Rotationswinkel des Rotors 16, da er die Richtung des Magnetfelds kennt. Der Mikrocomputer 13a berechnet einen moderaten Treiberstrom auf der Basis des Rotationswinkels, und er steuert die FET-Treiberschaltung 13b.
Der Rotationssensor 24 ist an dem Steuerungssubstrat 13 angeordnet. Demzufolge wird die Länge der Verdrahtung des Rotationssensors 24 und des Steuerungssubstrats 13 kurz, und es ergibt sich eine große Toleranz für Störungen, die in den Rotationssensor 23 von außen hinein fließen. Ferner kann eine Einrichtung zum Halten des Rotationssensors 24 weggelassen werden, und somit kann die Anzahl von Teilen für die rotierende elektrische Maschine verringert werden.
Positionierungsbereiche 13c sind an dem Steuerungssubstrat 13 vorgesehen. Die Positionierung des Steuerungssubstrats 13 ist zwischen dem Positionierungsbereich des Steuerungssubstrats und dem Positionierungsbereich des Kühlkörpers 20 oder zwischen dem Positionierungsbereich des Steuerungssubstrats und dem Positionierungsbereich des Schaltungs-Leitungselements 26 vorgesehen. Der Kühlkörper und das Steuerungssubstrat werden hinsichtlich ihrer relativen Positionierung gesichert.
Ein vereinfachtes Zusammenbauen des Kühlkörpers und des Steuerungssubstrats vermeidet die Anpassung des Rotationssensors 24 und verbessert das Präzisionsniveau des Rotationssensors 24. Hier wird ein Fall angegeben, in welchem der Rotationssensor 24 auf dem Steuerungssubstrat montiert ist. Der Rotationssensor 24 kann auf einem Substrat angeordnet sein, das von dem Steuerungssubstrat verschieden ist, oder er kann mittels anderer Teile gehalten werden.
10 ist eine Seitenansicht eines Schaltungs-Leitungselements 26b. Das Schaltungs-Leitungselement 26b ist an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Eine Sammelschiene 26c, eine Gleichtakt-Spule 11a, eine Gegentakt-Spule 11b, ein Glättungskondensator 19, ein Leitungsanschluss (oder Eingangsanschlüsse) 27b und andere sind elektrisch mit dem Schaltungs-Leitungselement 26b verbunden, und zwar durch Schweißen, Presspassen, Löten und dergleichen.
Die Störungs-Verringerungsspulen 11, der Glättungskondensator 19 und das Schaltungs-Leitungselement 26 sind an einer Position der fernen Rückseite des Einsetzbereichs eines Lagers 17b angeordnet. Demzufolge wird es verhindert, dass Fehler in der rotierenden elektrischen Maschine auftreten, wenn diese Komponenten in das Innere der rotierenden elektrischen Maschine fallen.
Ferner sind die Schaltungs-Leitungselemente 26a, 26b zwischen Schaltelementen, welche nicht in Kontakt mit dem Kühlkörper 20 sind, und den Störungs-Verringerungsspulen 11 angeordnet. Die Störungen der Schaltelemente 12 werden durch die Sammelschiene 26c des Schaltungs-Leitungselements abgeschirmt, und dadurch kann die magnetische Kopplung zwischen den Schaltelementen und den Störungs-Verringerungsspulen 11 verringert werden.
Das elektrische Servounterstützungs-Lenksystem 100 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist auf die oben beschriebene Weise konstruiert. Wenn ein Fahrer das Lenkrad 1a betätigt, wird ein Lenk-Drehmoment auf eine Lenkwelle 1b übertragen. Der Drehmoment-Sensor 2 detektiert das Lenk-Drehmoment und sendet ein Drehmoment-Signal an einen Mikrocomputer 13a. Ein Rotationssensor 24 detektiert einen Lenkrotationswert, welcher mit einem Rotations-Detektionssignal korrespondiert. Die Rotations-Detektionssignale werden auch zu dem Mikrocomputer 13a gesendet.
Der Mikrocomputer 13a berechnet ein Unterstützungs-Drehmoment auf der Basis von dem empfangenen Lenk-Drehmoment, dem Lenkrotationswert, Geschwindigkeitssignalen eines Fahrzeugs und dergleichen. Die FET-Treiberschaltung 13b steuert eine Treiberschaltung für die rotierende elektrische Maschine (eine dreiphasige Brückenschaltung) und erzeugt das Unterstützungs-Drehmoment in der rotierenden elektrischen Maschine 10. Das Unterstützungs-Drehmoment wird mittels einer Geschwindigkeits-Verringerungseinheit zur Lenkwelle 1b hinzugefügt.
Die FET-Treiberschaltung 13b erzeugt ein Gate-Treibersignal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf der Basis einer Anweisung von dem Mikrocomputer 13, und sie führt die Einschalt-/Ausschaltsteuerung der MOS-FETs in einer dreiphasigen Brückenschaltung durch. Im Ergebnis erzeugt die dreiphasige Brückenschaltung einen dreiphasigen Wechselstrom mit gegebener Größe und führt den dreiphasigen Wechselstrom der Ankerwicklung 15b des Stators 15 zu.
Dann wird die rotierende elektrische Maschine 10 aktiviert, und das Drehmoment, das von der rotierenden elektrischen Maschine 10 erzeugt wird, wird der Lenkwelle 1b als Unterstützungs-Drehmoment mittels einer Geschwindigkeits-Verringerungseinheit hinzugefügt. Dadurch kann ein Fahrer das Lenkrad (eine Handhabe) 1a mit einer verringerten Lenkkraft betätigen.
Hier wird ein Fall angegeben, in welchem eine Ankerwicklung 15b in Sternschaltung verschaltet ist. Es ist offensichtlich, dass die Ankerwicklung 15b auch in einer Dreieckschaltung verschaltet sein kann. Hier wird auch ein Fall angegeben, in welchem die Schaltelement in dreiphasiger Verbindung sind. Die Schaltelemente können auch in einer anderen Phasen-Verbindung sein, wie z. B. in einer doppeltphasigen Verbindung, in einer fünfphasigen Verbindung, einer sechsphasigen Verbindung oder anderen.
Die Anordnung von zumindest einem von Störungs-Verringerungsspulen und einem Kondensator wird im Inneren des Kühlkörpers und zwischen einem rückseitigen Lager und einem Steuerungssubstrat ausgeschlossen. Der Kühlkörper kann ein größeres Volumen und eine verbesserte Wärmekapazität haben, während die Länge der Welle klein gehalten wird. Außerdem wird der Abstand zwischen dem rückseitigen Lager und dem Steuerungssubstrat kleiner, und dann kann die rotierende elektrische Maschine eine Verringerung der Größe und des Gewichts erfahren.
Nachfolgend wird eine Prozedur zum Zusammenbauen einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1 beschrieben, welche auf die obige Weise konfiguriert ist. Zunächst muss eine Motoreinheit der rotierenden elektrischen Maschine zusammengebaut werden. Um einen Motorrahmen 22a zusammenzubauen, werden jede von U-Phasenwicklungen, V-Phasenwicklungen und W-Phasenwicklungen um die Zähne des Statorkerns gewickelt, wobei Isolatoren dazwischen angeordnet sind, um eine Ankerwicklung in dreiphasiger Verbindung zu bilden. Jeder Startbereich der U-Phasenwicklungen ist mit jedem Endbereich der U-Phasenwicklungen verbunden, um die Ankerwicklung der U-Phase zu vervollständigen.
Auf ähnliche Weise müssen eine Ankerwicklung der V-Phase und eine Ankerwicklung der W-Phase geschaffen werden. Ferner sind die Startbereiche und die Endbereiche der U-Phasenwicklungen, der V-Phasenwicklungen und der W-Phasenwicklungen miteinander verbunden, um eine dreiphasige Verbindung zu schaffen. Jeder Anschluss der dreiphasigen Verbindung soll mit einem jeweiligen Motoranschluss 21 verbunden werden. Dann soll ein Statorkern in einen Motorrahmen pressgepasst werden.
Nachfolgend wird eine Prozedur zum Zusammenbauen eines Kühlkörpers unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Ein Prozess zum Befestigen der Schaltelemente 12 am Kühlkörper 20 ist hier enthalten. In dem Kühlkörper 20 ist ein Wellen-Durchgangsloch 20b mit einem Durchmesser, der kleiner als der äußere Durchmesser des Lagers 17b und größer als der innere Durchmesser des Lagers 17b ist, an einer Position der fernen Rückseite des Lagers 17b ausgebildet.
Die Schaltelemente 12 inklusive MOS-FETs, Trägerchips, Nebenschlusswiderständen und anderen werden befestigend mit den Schaltelement-Anordnungsbereichen 20c des Kühlkörpers 20 verklebt, und zwar mittels eines hochwärmeleitenden Klebstoffs. Auf ähnliche Weise wird ein Leistungsrelais 30 befestigend mit dem Schaltelement-Anordnungsbereich 20h der Kühlkörpers 20 verklebt, und zwar mittels eines hochwärmeleitenden Klebstoffs. Danach wird der äußere Ring des rückseitigen Lagers 17b an dem Wellen-Durchgangsloch 20b des Kühlkörpers befestigt.
In einem nächsten Schritt wird, wie in 12 gezeigt, ein Motorrahmen 22a eines Stators an einem Kühlkörper 20 befestigt, und zwar mittels thermischen Passens, Presspassens, Schraubens oder dergleichen. Zu diesem Zeitpunkt sollen Motoranschlüsse 21, die mit den Anschlüssen der dreiphasigen Verbindung verbunden sind, in die Durchgangslöcher 20d für elektrische Verdrahtung eingeführt werden, die an dem Kühlkörper 20 vorgesehen sind.
Zu diesem Zeitpunkt stehen die Motoranschlüsse 21 von dem Kühlkörper 20 in Richtung der Rückseite vor. Dann sollen die Motoranschlüsse 21 und die Schaltelemente elektrisch durch Schweißen, Presspassen, Löten und dergleichen verbunden werden. Dieser Schritt kann beseitigt werden, vorausgesetzt, dass die Motoranschlüsse 21 und die Schaltelemente integriert sind.
Im Folgenden wird ein Montage-Verfahren eines Rotors 16 unter Bezugnahme auf 13 bis 15 beschrieben. Wie in 13 gezeigt, ist jedes Wellen-Haltegestell 16h an einem Wellen-Haltebereich 16d befestigt, der an einem der beiden Enden einer Rotorwelle 16b angeordnet ist. Die Rotorwelle 16b wird dann von beiden Enden aus befestigt. Danach wird ein Rotorkern 16a in die Rotorwelle 16b hinein pressgepasst. Wie in 14 gezeigt, sind ferner Permanentmagneten 16c befestigend auf dem Rotorkern 16a mittels eines Klebstoffs aufgeklebt. Die Permanentmagneten 16c können vor dem Verkleben mittels des Klebstoffs magnetisiert werden, oder sie können mit einem Magnetisierer magnetisiert werden, nachdem sie mittels des Klebstoffs verklebt worden sind.
In einem nächsten Schritt, wie in 15 gezeigt, wird der äußere Ring eines Vorderseiten-Lagers 17a an dem Wellen-Durchgangsloch 22d des Vorderseite-Gehäuses 22b befestigt. Ein Monteur lässt das Wellen-Haltegestell 16h durch das Wellen-Durchgangsloch 22d des Vorderseite-Gehäuses 22b gehen. Ferner wird ein Vorderseiten-Lager 17a des Gehäuses in eine vorbestimmte Position hinein pressgepasst.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 16 ein Schritt zum Einführen eines Kühlkörpers in den Rotor beschrieben. Zunächst wird ein Wellen-Haltegestell 16h in das Wellen-Durchgangsloch 20b des Kühlkörpers 20 eingeführt. Die Drehwelle 16b des Rotors 16, die von den Wellen-Haltegestellen 16h gehalten wird, wird dann in ein Lager 17b der Rückseite eingeführt. Das Lager 17b auf der Rückseite des Kühlkörpers wird in eine Position hinein pressgepasst, in welcher der Motorrahmen 22a einen Kontakt mit dem Vorderseite-Gehäuse 22b eingehen kann.
Nachfolgend wird ein Schritt zum Befestigen einer Riemenscheibe unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Nach dem Schritt des Presspassens werden das Vorderseite-Gehäuse 22b und der Motorrahmen 22a mittels Bolzen (oder Schrauben) 17e oder dergleichen befestigt. Die Wellen-Haltegestelle 16, die an den beiden Enden der Drehwelle 16b vorgesehen sind, werden weggenommen. Eine Riemenscheibe 14 ist an dem vorderseitigen Ende der Drehwelle (einer Welle) 16b befestigt. Die obigen Beschreibungen betreffen den Montage-Prozess der Motoreinheit der rotierenden elektrischen Maschine 10.
In den folgenden Sätzen wird die Montage einer Steuerungseinrichtung 4 beschrieben. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 18 das Befestigen eines Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor an einer Drehwelle 16b beschrieben. Ein magnetisierter Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor wird an dem rückseitigen Ende der Drehwelle 16b von deren Rückseite aus befestigt. Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor kann mittels eines Magnetisierers magnetisiert werden, nachdem der Magnet an der Drehwelle 16b befestigt worden ist.
In den folgenden Sätzen wird das Verfahren zum Zusammenbauen eines Schaltungs-Leitungselements 26a und eines Steuerungssubstrats 13 unter Bezugnahme auf 19 beschrieben. Das Schaltungs-Leitungselement 26a, das mit einer Sammelschiene 26c, einem Leistungsanschluss 27a, Leitungsanschlüssen 27b und anderen integral harzgeformt ist, wird an der Rückseite des Kühlkörpers 20 befestigt, indem ein Klebstoff, Schrauben oder dergleichen verwendet werden. Die Schaltelemente 12 und die Sammelschiene 26c des Schaltungs-Leitungselements 26a werden elektrisch verbunden, und zwar durch Schweißen, Presspassen, Löten oder dergleichen.
Nachdem Lötpaste auf das Steuerungssubstrat 13 aufgetragen worden ist, werden ein Mikrocomputer 13a, eine FET-Treiberschaltung 13b, ein Rotationssensor 24 und andere Schwachstromelemente, wie z. B. periphere Schaltungselemente auf dem Steuerungssubstrat 13 montiert. Danach wird die Lötpaste in einem Aufschmelzsystem oder Reflow-System aufgelöst, und diese Teile werden damit verlötet.
Ferner muss das Steuerungssubstrat 13 in einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers 20 und des Schaltungs-Leitungselements 26a angeordnet werden. Die Positionierung des Rotationssensors 24, der auf dem Steuerungssubstrat 13 angeordnet ist, und des Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor, der an einem Endbereich der Drehwelle angeordnet ist, wird erzielt, indem die Positionierungsbereiche 13c des Steuerungssubstrats 13 mit den Positionierungsbereichen, die an dem Schaltungs-Leitungselement 26a angeordnet sind, gepasst werden. Gleichzeitig wird die Verbindung des Steuerungssubstrats 13, des Schaltungs-Leitungselements 26a und der Leitungsanschlüsse 27b elektrisch mittels Drahtbondens, Presspassens, Lötens oder dergleichen hergestellt.
In den folgenden Sätzen wird das Verfahren zum Befestigen eines Schaltungs-Leitungselements 26b beschrieben, das an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet werden soll, und zwar unter Bezugnahme auf 20. Das Schaltungs-Leitungselement 26b hat eine Sammelschiene, die integral mit einem Harz geformt ist. Eine Gleichtakt-Spule 11a, eine Gegentakt-Spule 11b und ein Glättungskondensator 19 sind auf dem Schaltungs-Leitungselement 26b montiert.
Das Schaltungs-Leitungselement 26b ist auf der Rückseite des Steuerungssubstrat 13 angeordnet. Verdrahtungen (Leistungsanschlüsse 27a, Leitungsanschlüsse 27b und andere), die sich in Richtung der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 von dem Schaltungs-Leitungselement 26a aus erstrecken, und Verdrahtungen (Leitungsanschlüsse 27b), die sich in Richtung der Rückseite von dem Steuerungssubstrat 13 aus erstrecken, werden elektrisch mit dem Schaltungs-Leitungselement 26b verbunden, das auf der Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet ist, und zwar durch Schweißen, Presspassen, Löten oder dergleichen.
Im nächsten Schritt wird ein Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 von der Rückseite aus angebracht und an dem Kühlkörper 20 mit einem Klebstoff, Schrauben und anderen befestigt. Durch alle diese Schritte wird alles zum Zusammenbauen der Steuerungseinrichtung 4 und der rotierenden elektrischen Maschine 10 getätigt.
Wie oben beschrieben, wird ein Prozess zum Befestigen eines Motorrahmens an einem Kühlkörper nach einem Prozess zum Befestigen von Schaltelementen an dem Kühlkörper angegeben. Die Motoranschlüsse stehen nicht von dem Kühlkörper während des Befestigungsvorgangs der Schaltelemente vor. Demzufolge zeigt sich eine vorteilhafte Wirkung, dass die Montage der Teile wirkungsvoller erreicht wird. Ein Prozess zum Befestigen eines Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor an der Welle wird nach dem Prozess des Zusammenbaus der rotierenden elektrischen Maschine erzielt. Es wird ermöglicht, dass ein Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor mit einem Durchmesser, der größer ist als ein Minimalbereich des Wellen-Durchgangslochs des Kühlkörpers, an der Rückseite befestigt wird.
Dann wird das Magnetfeld des Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor gleichmäßig, und das Präzisionsniveau des Rotorsensors 24 wird verbessert. Insbesondere ist dies klar ersichtlich, wenn der Durchmesser des Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor größer ist als der äußere Durchmesser der Rotorwelle. Ferner wird ein Prozess zum Montieren des Steuerungssubstrats nach dem Prozess zur Montage der rotierenden elektrischen Maschine erzielt. Der Zusammenbau des Motorrahmens, des Kühlkörpers, des Gehäuses und anderer kann getätigt werden, während die Welle von deren beiden Enden aus befestigt ist. Zum Zeitpunkt des Zusammenbaus eines Stators und eines Rotors kann der Kontakt des Stators mit dem Rotor vermieden werden.
Ausführungsform 2.
21A und 21B sind schematische Zeichnungen der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur eines Kühlkörpers ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1.
Wie in der Zeichnung gezeigt, nimmt der Kühlkörper eine Konfiguration an, in welcher drei Motoranschlüsse 21 durch ein einzelnes Durchgangsloch 20d für elektrische Verdrahtung hindurchgehen. Ein Steuerungssubstrat 13, das Teile zur Schwachstromverwendung auf der Rückseite hat, ist nahe einem Kühlkörper 20 vorgesehen. Der Kühlkörper hat eine kleinere Anzahl von Löchern, und damit ist das Volumen des Kühlkörpers vergrößert. Demzufolge ist die Wärmekapazität des Kühlkörpers verbessert, und die Schaltelemente haben ein verbessertes Kühlvermögen.
Dadurch wird hier ein Fall angegeben, in welchem die Motoranschlüsse durch das Durchgangsloch für elektrische Verdrahtung hindurchgehen. Elektrische Verdrahtungen, wie z. B. andere Signalleitungen, Kabel und dergleichen, welche eine Verbindung zwischen der rotierenden elektrischen Maschine und der Steuerungseinrichtung herstellen, können durch das Durchgangsloch für elektrische Verdrahtung hindurchgehen. Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen selbst in diesem Fall ergeben.
Ausführungsform 3.
22 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige der Ausführungsform 1. Wie in der Zeichnung gezeigt, nimmt die rotierende elektrische Maschine eine Konfiguration an, in welcher dreiphasige Verbindungen einer Ankerwicklung mit Motoranschlüssen 21 mittels einer ringartigen Verbindungsplatte 25 verbunden sind. In der Ankerwicklung des Rotorkerns 15a sind Wicklungen miteinander verbunden und bilden eine dreiphasige Verbindung. Die Verbindungsplatte 25 ist zwischen den Motoranschlüssen 21 und der Ankerwicklung 15b angeordnet.
Ausführungsform 4.
23A und 23B sind schematische Zeichnungen der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Wie in den Zeichnungen gezeigt, nimmt die Ausführungsform eine Konfiguration an, bei welcher Schaltelemente 12 mit einem Schaltungs-Leitungselement 26a integriert sind. Das Schaltungs-Leitungselement 26a ist aus Sammelschienen 26c, einem Rahmen 26d, Leistungsanschlüssen 27a, Leistungsanschlüssen 27b und anderen gebildet. Der Rahmen 26d ist aus einem Isoliermaterial, wie z. B. Kunststoff gebildet, und er hält die Sammelschienen 26c und dergleichen. Die Sammelschienen 26c des Schaltungs-Leitungselements 26a sind mit den Leistungsanschlüssen 27a verbunden.
Ausführungsform 5.
24 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Da die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1 ist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine ergänzende Beschreibung eines Permanentmagneten 23 zur Verwendung als Sensor vorgenommen. Es wird ein Fall angegeben, in welchem ein Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor von einem Kühlkörper in Richtung einer Rückseite vorsteht.
Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor kann zumindest teilweise in einen Kühlkörper einsinken, um darin verborgen zu werden. In diesem Fall ergeben sich ähnliche Wirkungen. Hier wird ein konkaver Bereich 20j auf der Rückseite in dem Kühlkörper 20 ausgebildet. Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor wird in den konkaven Bereich 20j auf der Rückseite niedergedrückt und wird darin verborgen.
Ausführungsform 6.
25 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. Da die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1 ist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine ergänzende Beschreibung eines Gehäuses vorgenommen. Ein Motorrahmen 22a ist mit einem Vorderseite-Gehäuse 22b integriert, das in dem vorderen Bereich der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist.
Demzufolge wird der Wärmewiderstand zwischen dem Gehäuse und dem Motorrahmen verringert, und das Kühlvermögen des Motorrahmens wird verbessert. Ferner ist der Motorrahmen koaxial mit einer Rotorwelle auf einem angehobenen Niveau angeordnet, und dadurch kann die rotierende elektrische Maschine verringerte Vibrationen haben.
Ausführungsform 7.
26 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. Da die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1, ist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine ergänzende Beschreibung eines Motorrahmens vorgenommen.
Ein Motorrahmen 22a ist mit einem Kühlkörper 20 integriert. Der Wärmewiderstand zwischen dem Kühlkörper 20 und dem Motorrahmen 22a wird verringert, und dann ist das Kühlvermögen der Schaltelemente 12 verbessert. Ferner ist der Motorrahmen 22 koaxial mit einer Rotorwelle 16 auf einem angehobenen Niveau angeordnet, und dadurch kann die rotierende elektrische Maschine 10 verringerte Vibrationen haben.
Ausführungsform 8.
27 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Hier wird ein Fall angegeben, in welchem ein Störungs-Abschirmungselement 33 in der Umgebung der Störungs-Verringerungsspulen 11 angeordnet ist. In der Zeichnung ist ein Beispiel gezeigt, in welchem ein Störungs-Abschirmungselement 33 zwischen einer Gleichtakt-Spule 11a und einer Gegentakt-Spule 11b eingefügt ist.
Durch die Anordnung des Störungs-Abschirmungselements 33 kann die magnetische Kopplung der nahe zueinander angeordneten Gleichtakt-Spule 11a und der Gegentakt-Spule 11b verringert werden. Eine Fehlfunktion der Steuerungseinrichtung wird vermieden. Die rotierende elektrische Maschine 10 kann sanft betrieben werden und verringerte Vibrationen und Störungen aufweisen. Ein Störungs-Abschirmungselement ist beispielsweise eine Metallplatte und dergleichen.
Es wird angenommen, dass die Störungs-Verringerungsspulen 11 und ein Glättungskondensator 19 an der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet sind. Es ist offensichtlich, dass die rotierende elektrische Maschine ähnliche Wirkungen selbst in dem Fall zeigt, in welchem zumindest eine von Störungs-Verringerungsspulen 11 und Glättungskondensator 19 an einer Position der ferneren Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist.
Ausführungsform 9.
28 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige der Ausführungsform 1. Wie in der Zeichnung gezeigt, sind ein Glättungskondensator 19 und eine Gleichtakt-Spule 11a an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Eine Gegentakt-Spule 11b ist an einem Schaltungs-Leitungselement 26a angeordnet und belegt teilweise den Bereich des Steuerungssubstrats 13 in Richtung der Welle.
Hier wird ein Fall angegeben, in welchem die Gegentakt-Spule 11b teilweise einen Bereich des Steuerungssubstrats 13 in Richtung der Welle belegt. Es ist offensichtlich, dass der Glättungskondensator 19 oder die Gleichtakt-Spule 11a als eine Komponente verwendet werden können, welche teilweise einen Bereich des Steuerungssubstrats 13 in Richtung der Welle belegt. Ferner bilden eine Gleichtakt-Spule 11a und eine Gegentakt-Spule 11b hier die Störungs-Verringerungsspulen 11. Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen selbst in dem Fall ergeben, wenn die Störungs-Verringerungsspule 11 aus nur einer dieser Spulen gebildet ist.
Ausführungsform 10.
29 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Wie in der Zeichnung gezeigt, hat ein Kühlkörper 20 einen Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite, welcher zum Steuerungssubstrat 13 hin vorsteht.
Der Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite ist ringartig oder säulenartig, und er ist in Kontakt mit zumindest einer der wärmeerzeugenden Komponenten (einem Mikrocomputer 13a, FET-Treiberschaltungen 13b und anderen) des Steuerungssubstrats 13 mittels eines Schmiermittels und dergleichen, oder er ist nahe bei den wärmeerzeugenden Komponenten angeordnet. Demzufolge können das Wärmeabstrahlungsvermögen und das Kühlvermögen der wärmeerzeugenden Komponenten des Steuerungssubstrats 13 verbessert werden. Außerdem sind die Störungs-Verringerungsspulen 11 und der Glättungskondensator 19 an einer Position der fernen Rückseite des Schaltungs-Leitungselements 26b angeordnet. Der Abstand zwischen einem Lager 17b auf der Rückseite und einem Steuerungssubstrat 13 wird kleiner. Im Ergebnis kann die Länge des Vorsprungbereichs 20e auf der Rückseite kurz sein, und die rotierende elektrische Maschine kann eine verringerte Größe und ein verringertes Gewicht haben.
Der Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite des Kühlkörpers kann als ein Bauteil zum Positionieren des Kühlkörpers 20b und des Steuerungssubstrats 13 verwendet werden. Der Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite bestimmt die relative Position zwischen dem Kühlkörper 20b und einem Steuerungssubstrat 13. Der Montage-Prozess wird vereinfacht, und Anpassungen zwischen dem Kühlkörper und dem Steuerungssubstrat werden ausgeschlossen.
Das Präzisionsniveau des Rotorsensors 24 des Steuerungssubstrats kann verbessert werden. Dadurch wird angenommen, dass der Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite in Kontakt mit den wärmeerzeugenden Komponenten des Steuerungssubstrats mittels eines Schmiermittels ist. Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen ergeben, wenn der Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite in Kontakt mit dem Steuerungssubstrat mittels eines Schmiermittels ist, und außerdem die wärmeerzeugenden Komponenten des Steuerungssubstrats nahe dem Kontaktbereich des Steuerungssubstrats und des Vorsprungs angeordnet sind.
Hier wird ferner ein Fall angegeben, in welchem der Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite in Kontakt mit dem Steuerungssubstrat mittels eines Schmiermittels oder dergleichen ist. Ähnliche Wirkungen zeigen sich selbst dann, wenn der Vorsprungbereich 20e auf der Rückseite in direkten Kontakt mit den wärmeerzeugenden Komponenten gebracht wird oder nahe bei diesen Komponenten angeordnet ist.
Ausführungsform 11.
30A und 30B sind schematische Zeichnungen der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige der Ausführungsform 1. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist ein Isolierteil 20f zwischen einem Lager 17a auf der Rückseite und einem Kühlkörper 20 angeordnet. Wenn die hier beschriebene Anordnung verwendet wird, kann der Temperaturanstieg im Lager 17 auf der Rückseite klein gehalten werden, wenn die Temperatur des Kühlkörpers infolge der von den Schaltelementen 12 erzeugten Wärme ansteigt.
Demzufolge wird verhindert, dass sich die Schmierung und dergleichen verschlechtern, und die Lager können eine längere Lebensdauer haben. Ferner nimmt die Ausführungsform eine Struktur an, welche einen hohen thermischen Widerstand mit dem Kühlkörper 20 hat. Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen in der Struktur selbst dann zeigen, wenn das Isolierteil 20f nicht eingeführt ist.
Ausführungsform 12.
31A und 31B sind schematische Zeichnungen der rotierenden elektrischen Maschine der Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur einer rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige der Ausführungsform 1. Wie in der Zeichnung gezeigt, hat ein Kühlkörper 20 einen Vorsprungbereich 20g auf der Vorderseite, welcher in Richtung der Vorderseite zu einer Position hin vorsteht, wo eine Verbindungsplatte 25 einen Bereich des Kühlkörpers in Richtung der Welle belegt. Dann hat der Kühlkörper eine verbesserte Wärmekapazität, und das Kühlvermögen der Schaltelemente wird verbessert.
Ferner ist ein Lager auf der Rückseite am Vorsprungbereich 20g auf der Vorderseite angeordnet. Damit wird der Abstand von dem Lager auf der Rückseite zu dem Steuerungssubstrat kleiner, und die rotierende elektrische Maschine hat verringerte Vibrationen. Somit hat der Kühlkörper einen ringartigen konkaven Bereich 20i auf der Vorderseite, welcher eine Verbindungsplatte 25 enthält, die zu einer Rückseiten-Richtung der rotierenden elektrischen Maschine hin vorstehen. Demzufolge kann die rotierende elektrische Maschine eine verringerte Größe und ein verringertes Gewicht haben.
Ausführungsform 13.
32A und 32B sind schematische Zeichnungen der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Wie in der Zeichnung gezeigt, hat der Kühlkörper 20 einen Vorsprungbereich 20g auf der Vorderseite, welcher in Richtung der Vorderseite an einer Position vorsteht, wo die Spulenenden auf der Rückseite der Ankerwicklung einen Bereich des Kühlkörpers in Richtung der Welle belegt. Damit hat der Kühlkörper eine verbesserte Wärmekapazität, und das Kühlvermögen der Schaltelemente wird verbessert. Ferner ist ein Lager auf der Rückseite am Vorsprungbereich 20g auf der Vorderseite angeordnet.
Damit wird der Abstand von dem Lager auf der Rückseite zu dem Steuerungssubstrat kleiner, und die rotierende elektrische Maschine kann verringerte Vibrationen haben. Ferner stehen Spulenenden der Ankerwicklung in Richtung der Rückseite der rotierenden elektrischen Maschine vor, und der Kühlkörper beinhaltet einen ringartigen konkaven Bereich 20i auf der Vorderseite, welcher die Spulenenden der Ankerwicklung enthält. Demzufolge kann die rotierende elektrische Maschine eine verringerte Größe und ein verringertes Gewicht haben.
Ausführungsform 14.
33A und 33B sind schematische Zeichnungen der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Wie in den Zeichnungen gezeigt, ist der Kühlkörper 20 mit einem Vorsprungbereich 20k versehen, welcher in Richtung der Vorderseite an einer Position vorsteht, wo der Vorsprungbereich 20k mit einem konkaven Bereich 16g des Rotorkerns in Richtung der Welle überlappt. Somit hat der Kühlkörper eine verbesserte Wärmekapazität, und das Kühlvermögen der Schaltelemente wird verbessert. Ferner ist ein Lager 17b auf der Rückseite am Vorsprungbereich 20k angeordnet.
Daher wird der Abstand von dem Lager auf der Rückseite zu dem Steuerungssubstrat noch kleiner, und die rotierende elektrische Maschine kann verringerte Vibrationen haben. Ferner stehen Spulenenden der Ankerwicklung in Richtung der Rückseite der rotierenden elektrischen Maschine vor, und der Kühlkörper hat einen ringartigen konkaven Bereich 20i auf der Vorderseite, welcher die Spulenenden der Ankerwicklung enthält. Demzufolge kann die rotierende elektrische Maschine eine verringerte Größe und ein verringertes Gewicht haben.
Ausführungsform 15.
34 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. Da die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1 ist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine ergänzende Beschreibung eines Kühlkörpers vorgenommen.
Die Schaltelemente 12 sind mit einem Klebstoff an dem Kühlkörper 20 festgeklebt. Ein Lager 17b auf der Rückseite wird von einem Gehäuse 34 auf der Rückseite gehalten. Auf diese Weise ist das Gehäuse 34 auf der Rückseite hier vorgesehen, und dadurch kann ein Temperaturanstieg im Lager 17b auf der Rückseite unterbunden werden. Obwohl die Anzahl von Komponenten zunimmt, kann die rotierende elektrische Maschine eine längere Lebensdauer haben.
Ausführungsform 16.
35 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung. Ein Schaltungs-Leitungselement 26a ist ein Element, welches an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers 20 und auch an einer Position der fernen Vorderseite eines Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist. Sammelschienen 26c, eine Gleichtakt-Spule 11a, eine Gegentakt-Spule 11b, ein Glättungskondensator 19, Leitungsanschlüsse (Eingangsanschlüsse) 27b und andere sind elektrisch mit dem Schaltungs-Leitungselement 26b verbunden, und zwar durch Schweißen, Presspassen, Löten und dergleichen. Die Störungs-Verringerungsspulen 11, der Glättungskondensator 19 und das Schaltungs-Leitungselement 26 sind an einer Position der fernen Rückseite angeordnet, wo ein Lager 17b eingeführt wird.
Damit kann verhindert werden, dass ein Fehlverhalten der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, wenn diese Komponenten in das Innere der rotierenden elektrischen Maschine fallen. Das Schaltungs-Leitungselement 26a ist zwischen den Schaltelementen 12 angeordnet, die auf dem Steuerungssubstrat 20 montiert sind, und den Störungs-Verringerungsspulen 11. Die Störungen der Schaltelemente 12 werden durch die Sammelschienen 26c des Schaltungs-Leitungselements 26a abgeschirmt, und die magnetische Kopplung zwischen den Schaltelementen und den Störungs-Verringerungsspulen 11 kann verringert werden.
36A und 36B zeigen ein Beispiel des Schaltungs-Leitungselements 26a. Leitungsanschlüsse 27f sollen mit einer Gegentakt-Spule 11b verbunden werden. Leitungsanschlüsse 27g sollen mit einem Glättungskondensator 19 verbunden werden. Leitungsanschlüsse 27h sollen mit einer Gleichtakt-Spule 11a verbunden werden. 37A ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines Steuerungssubstrats. 37B ist ein Musterdiagramm eines Steuerungssubstrats bei Betrachtung von der Vorderseite des Steuerungssubstrats. Die Leitungsanschlüsse 27f sind zum Verbinden mit der Gegentakt-Spule 11b vorgesehen und gehen durch die Durchgangslöcher 13f.
Die Leitungsanschlüsse 27g sind zum Verbinden mit dem Glättungskondensator 19 vorgesehen und gehen durch die Durchgangslöcher 13g. Die Leitungsanschlüsse 27h sind zum Verbinden mit der Gleichtakt-Spule 11a vorgesehen und gehen durch die Durchgangslöcher 13h. Jeder der Leitungsanschlüsse 27b geht durch ein jeweiliges Durchgangsloch 13e und verläuft zu der Rückseite des Steuerungssubstrats 13. Der Glättungskondensator 19 und die Störungs-Verringerungsspulen 11 sind mit der Mehrzahl von Leitungsanschlüssen 27b verbunden.
Ausführungsform 17.
38 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 17 der vorliegenden Erfindung. Ein Schaltungs-Leitungselement 26b ist an einer Position der fernen Rückseite eines Kühlkörpers 20 und eines Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Das Schaltungs-Leitungselement 26b ist elektrisch mit Sammelschienen 26c, einer Gleichtakt-Spule 11a, einer Gegentakt-Spule 11b, einem Glättungskondensator 19, Leistungsanschlüssen 27a, Leitungsanschlüssen (Eingangsanschlüssen) 27b und anderen durch Schweißen, Presspassen, Löten oder dergleichen verbunden. Auf der fernen Rückseite einer Position, wo ein Lager 17b eingeführt wird, ist das Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet, das mit den Störungs-Verringerungsspulen 11 und einem Glättungskondensator 19 beladen ist.
Es kann verhindert werden, dass ein Fehlverhalten der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, wenn diese Komponenten in das Innere der rotierenden elektrischen Maschine fallen. Ein Schaltungs-Leitungselement ist nicht zwischen den Schaltelementen 12 und dem Steuerungssubstrat 13 angeordnet. Demzufolge sichert der Kühlkörper ein Volumen pro Länge der Welle. Außerdem wird die Wärmekapazität des Kühlkörpers verbessert, obwohl der Kühlkörper in Richtung der Welle eine kleinere Größe hat. Außerdem ist ein Schaltungs-Leitungselement nicht zwischen dem Lager 17b auf der Rückseite und dem Steuerungssubstrat 13 angeordnet. Dadurch wird der Abstand zwischen dem Lager 17b auf der Rückseite und dem Steuerungssubstrat 13 kleiner.
Demzufolge kann wird die Größe der rotierenden elektrischen Maschine 10 klein, und außerdem kann das Gewicht der rotierenden elektrischen Maschine 10 verringert werden. Eine Mehrzahl von Leitungsanschlüssen 27b verläuft zu dem Schaltungs-Leitungselement 26b, und sie sind mit dem Glättungskondensator 19 und den Störungs-Verringerungsspulen 11 verbunden.
Ein Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor ist direkt an dem rückseitigen Endbereich einer Rotorwelle 16 angebracht. Der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor steht von dem Kühlkörper 20 in Richtung einer Rückseite vor. Die Länge der Rotorwelle 16 wird in Richtung der Welle verringert. Demzufolge kann die rotierende elektrische Maschine eine verringerte Größe und ein verringertes Gewicht haben. Außerdem erzeugt der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor einen kleineren exzentrischen Fehler für den Rotationssensor 24.
Da zumindest eine von Störungs-Verringerungsspulen 11 und dem Glättungskondensator 19 nicht zwischen dem Lager 17b auf der Rückseite und dem Steuerungssubstrat 13, angeordnet ist, wird außerdem der Abstand zwischen dem 17b auf der Rückseite und dem Steuerungssubstrat 13 kleiner. Demzufolge kann die Größe der rotierenden elektrischen Maschine 10 in Richtung der Welle klein werden, und außerdem wird ihr Gewicht verringert.
Der Glättungskondensator 19 vollführt eine Wärmeabstrahlung und eine Kühlung, indem er die Umgebung des Kondensators in direkten Kontakt oder durch Kunststoff oder dergleichen in indirekten Kontakt mit dem Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 bringt. Demzufolge wird der Temperaturanstieg des Glättungskondensators 19 unterbunden, und die Zuverlässigkeit des Glättungskondensators 19 verbessert sich. Wenn das Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 aus einem Metall, wie z. B. Aluminium oder anderen gebildet ist, dann ist der Glättungskondensator 19 in Kontakt mit einem Metallelement mit hoher thermischer Leitfähigkeit.
Der Glättungskondensator 19 kann mehr Wärme an die Umgebung der rotierenden elektrischen Maschine abgeben. Demzufolge wird der Temperaturanstieg des Glättungskondensators 19 unterbunden, und die Zuverlässigkeit des Glättungskondensators 19 verbessert sich. Ein Fehlverhalten tritt in einem Glättungskondensator 19 auf, wenn die Temperatur des Glättungskondensators hoch wird. Es ist notwendig, den Strom zur Versorgung der rotierenden elektrischen Maschine zu verringern, um zu verhindern, dass ein Fehlverhalten auftritt.
Die Verringerung des Stroms führt zu einer Verringerung des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine. Wenn das Steuerungseinrichtung-Gehäuse und der Glättungskondensator in Kontakt miteinander gebracht werden, wird ein Temperaturanstieg des Glättungskondensators unterbunden, und die Verringerung des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine wird ferner unterbunden. Es ist offensichtlich, dass der Glättungskondensator in Mehrzahl angeordnet werden kann, z. B. mit einer Anzahl von drei.
Die rotierende elektrische Maschine nimmt die Konfiguration an, bei welcher Glättungskondensatoren, mehr als vier an der Zahl, angeordnet sind. Die Glättungskondensatoren haben eine verbesserte Wärmekapazität, und der Temperaturanstieg des Glättungskondensators kann weiter unterbunden werden. Demzufolge wird die Zuverlässigkeit der Glättungskondensatoren weiter verbessert, und die Verringerung des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine wird weiter unterbunden.
Ausführungsform 18.
39 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung. Ein Glättungskondensator 19A ist in Kontakt mit einem Steuerungseinrichtung-Gehäuse, und nur ein Teil des Gehäuses kann aus Metall, wie z. B. Aluminium und anderen gebildet sein. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist bei dieser Ausführungsform das Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 aus einem Gehäuseteil 18a (einem ersten Gehäuseteil) gebildet, welcher aus einem Isoliermaterial mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit gebildet ist und mit dem Kühlkörper 20 verbunden ist, sowie einem Gehäuseteil 18b (einem zweiten Gehäuseteil), der aus Metall, wie z. B. Aluminium und anderen gebildet ist.
Der Glättungskondensator ist in Kontakt mit dem Gehäuseteil 18b. Die Wärmeübertragungsrate zwischen dem Kühlkörper 20 und dem Gehäuseteil 18b wird herabgesetzt, und dann kann die Wärmeübertragung von dem Kühlkörper 20 auf das Steuerungseinrichtung-Gehäuse 18 verringert werden. Demzufolge kann der Temperaturanstieg des Glättungskondensators 19 beschränkt werden. Der Glättungskondensator kann eine noch weiter verbesserte Zuverlässigkeit haben, und es wird eine weitere Verringerung des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine unterbunden.
Der Glättungskondensator 19 und sowie die Störungs-Verringerungsspulen 11 sind an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Es ist offensichtlich, dass die Ausführungsform eine Konfiguration annimmt, bei welcher zumindest einer von Glättungskondensator 19 und Störungs-Verringerungsspulen 11 an der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist. Wenn sowohl der Glättungskondensator 19, als auch die Störungs-Verringerungsspulen 11 an der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet sind, ist es möglich, es zu vermeiden, den Glättungskondensator 19 und die Störungs-Verringerungsspulen 11 innerhalb des Kühlkörpers 20 anzuordnen. Der Kühlkörper gewährleistet ein größeres Volumen pro Länge der Welle. Außerdem wird die Wärmekapazität des Kühlkörpers verbessert, während die Größe des Kühlkörpers in Richtung der Welle noch kleiner wird.
Der Abstand zwischen einem Lager 17b auf der Rückseite und einem Steuerungssubstrat 13 wird kleiner, da der Glättungskondensator 19 und die Störungs-Verringerungsspulen 11 nicht zwischen dem Lager 17b auf der Rückseite und dem Steuerungssubstrat 13 angeordnet sind. Demzufolge wird die Größe der rotierenden elektrischen Maschine in Richtung der Welle verringert, und das Gewicht der rotierenden elektrischen Maschine wird verringert.
Die Rotorwelle 16b hat eine kürzere Länge in Richtung der Welle, und dann kann die Größe und das Gewicht der rotierenden elektrischen Maschine verringert werden. Außerdem kann der Permanentmagnet 23 zur Verwendung als Sensor einen kleineren exzentrischen Fehler für den Rotationssensor 24 erzeugen.
Eine Ankerwicklung 15b, Schaltelemente 12 und andere der rotierenden elektrischen Maschine 10 erzeugen Wärme, wenn ihnen Strom zugeführt wird. Der Kühlkörper 20 ist in Kontakt mit den Schaltelementen 12 und absorbiert die erzeugte Wärme. Die Ankerwicklung 15b, die Schaltelemente 12 und der Kühlkörper 20 vergrößern die Temperatur des nahegelegenen Glättungskondensators 19 und der Störungs-Verringerungsspulen 11. Unter dem Gesichtspunkt, zu verhindern, dass ein Fehlverhalten des Glättungskondensators, der Störungs-Verringerungsspulen und dergleichen auftritt, ist es notwendig, den Strom zu verringern, der in die rotierende elektrische Maschine eingespeist wird. Der Temperaturanstieg verringert das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine, und ferner verringert er die Zuverlässigkeit des Glättungskondensators 19.
Wenn eine Konfiguration angenommen wird, bei welcher der Glättungskondensator sowie die Störungs-Verringerungsspulen auf der Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet sind, werden der Glättungskondensator und die Störungs-Verringerungsspulen an einem Ort angeordnet, der sich entfernt von der Ankerwicklung, den Schaltelementen, dem Kühlkörper und anderen der rotierenden elektrischen Maschine befindet. Demzufolge kann der Temperaturanstieg des Glättungskondensators und der Störungs-Verringerungsspulen unterbunden werden.
Das Steuerungssubstrat 13 und das Schaltungs-Leitungselement 26 sind zwischen den Glättungskondensator, die Störungs-Verringerungsspule und die Ankerwicklung, die Schaltelemente, den Kühlkörper eingesetzt. Das Steuerungssubstrat 13, das Schaltungs-Leitungselement 26 und andere haben eine wärmeisolierende Wirkung, und dadurch kann ein Temperaturanstieg des Glättungskondensators und der Störungs-Verringerungsspulen unterbunden werden. Wie oben erwähnt, werden solche Wirkungen erzeugt, dass die rotierende elektrische Maschine an der Verringerung des Drehmoments festhalten kann, oder die Zuverlässigkeit des Glättungskondensators wird verbessert und dergleichen.
Ein leitfähiger Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolytkondensator kann angeordnet werden und als Glättungskondensator verwendet werden. Obwohl die Wärmekapazität des Kondensators vom Hybridtyp klein ist, ist seine Größe im Vergleich mit Elektrolytkondensatoren und anderen kleiner. Da der Temperaturanstieg des Glättungskondensators verringert wird, kann die rotierende elektrische Maschine in der Größe verkleinert werden, indem der Kondensator vom Hybridtyp als ein Glättungskondensator verwendet wird.
Ausführungsform 19.
40 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 19 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Der Glättungskondensator 19 sowie die Störungs-Verringerungsspulen 11 sind auf der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Die Ankerwicklung 15b und die Schaltelemente 12 der rotierenden elektrischen Maschine 10 erzeugen Wärme, wenn ihnen Strom zugeführt wird.
Der Kühlkörper 20 ist in Kontakt mit den Schaltelementen 12 und absorbiert dann die erzeugte Wärme. Gemäß der vorliegenden Ausführungsformen ist ein plattenartiges Isolierteil 35 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet, und zwar auf eine solche Weise, dass das Isolierteil annähernd parallel zum Steuerungssubstrat 13 angeordnet ist. Die Ankerwicklung 15b, die Schaltelemente 12, der Kühlkörper 20 und andere vergrößern die Temperatur des nahegelegenen Glättungskondensators 19 und der Störungs-Verringerungsspulen 11.
Unter dem Gesichtspunkt, zu verhindern, dass eine Funktionsstörung des Glättungskondensators und der Störungs-Verringerungsspulen auftritt, ist es notwendig, den Strom zu verringern, der in die rotierende elektrische Maschine eingespeist wird. Der Temperaturanstieg verringert das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine. Ferner wird die Zuverlässigkeit des Glättungskondensators 19 verringert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind sowohl der Glättungskondensator 19, als auch die Störungs-Verringerungsspulen 11 an einem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet, das an der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist. Ein Isolierteil 35 ist zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet, und zwar auf eine solche Weise, dass das Isolierteil annähernd parallel zum Steuerungssubstrat 13 angeordnet ist. Wärme, die von der Ankerwicklung 15b, den Schaltelementen 12, dem Kühlkörper 20 und anderen an den Glättungskondensators 19 und die Störungs-Verringerungsspulen 11 übertragen wird, wird verringert. Demzufolge kann der Temperaturanstieg des Glättungskondensators 19 und der Störungs-Verringerungsspulen 11 unterbunden werden.
Ferner wird eine Verringerung des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine unterbunden, und die Zuverlässigkeit der Glättungskondensatoren 19 wird verbessert. Das Isolierteil 35 ist zwischen dem Steuerungssubstrat 26b und dem Schaltungs-Leitungselement 13b angeordnet, und zwar auf eine solche Weise, dass das Isolierteil annähernd parallel zum Steuerungssubstrat 13 angeordnet ist. Demzufolge hat die rotierende elektrische Maschine keine größere Dimension in Richtung der Welle. Die Verringerung des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine wird unterbunden, und die Zuverlässigkeit der Glättungskondensatoren kann verbessert werden.
Ausführungsform 20.
41 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung. Bei der vorstehenden Ausführungsform war ein Isolierteil 35 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein plattenartiges Isolierteil 35 an einer Position der fernen Rückseite des Schaltungs-Leitungselements 26b angeordnet. Das Isolierteil 35 ist an einem Beinraum des Glättungskondensators 19 und der Störungs-Verringerungsspulen 11 angeordnet, und dann ergeben sich ähnliche Wirkungen wie diejenigen der vorstehenden Ausführungsformen.
Das Isolierteil 35 kann in Kontakt mit dem Schaltungs-Leitungselement 26b sein. Ein Isolierbereich, der an dem Steuerungssubstrat 13 oder dem Schaltungs-Leitungselement 26b montiert ist, kann als Isolierteil 35 verwendet werden. Es zeigen sich solche vorteilhaften Wirkungen, dass die Anzahl der Komponenten verringert wird oder der Platz in Richtung der Welle verringert wird, dass die Größe der rotierenden elektrischen Maschine in Richtung der Welle verringert wird und dergleichen.
Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen ergeben, wenn ein Isolierbereich angeordnet wird, und zwar nahezu parallel zum Steuerungssubstrat zwischen dem Steuerungssubstrat und dem Glättungskondensator/den Störungs-Verringerungsspulen, selbst in dem Fall, in welchem die Größe oder die Position des Isolierbereichs verschieden ist.
Ausführungsform 21.
42 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 21 der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Konfiguration vorgesehen, bei welcher ein plattenartiges Isolierteil 35 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Glättungskondensator/den Störungs-Verringerungsspulen angeordnet ist. Es ist offensichtlich, dass demzufolge die Ausführungsform ähnliche Wirkungen erzeugt. Das Schaltungs-Leitungselement 26a bildet ein Element, welches an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers 20 und auch an einer Position der fernen Vorderseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist.
Das Isolierteil 35 kann in Kontakt mit dem Steuerungssubstrat 13 sein. Ein Isolierbereich, der an dem Steuerungssubstrat 13 oder dem Schaltungs-Leitungselement 26a montiert ist, kann als Isolierteil 35. verwendet werden. Es zeigen sich solche vorteilhaften Wirkungen, dass die Anzahl der Komponenten verringert wird oder der Platz in Richtung der Welle verringert wird, dass die Größe der rotierenden elektrischen Maschine in Richtung der Welle verringert wird und dergleichen.
Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen ergeben, wenn ein Isolierbereich zwischen dem Steuerungssubstrat und dem Glättungskondensator/den Störungs-Verringerungsspulen angeordnet wird, und zwar auf solche Weise, dass er nahezu parallel zum Steuerungssubstrat ist, selbst in dem Fall, in welchem die Größe oder die Position des Isolierbereichs verschieden ist.
Ausführungsform 22.
43 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 22 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Ein Glättungskondensator 19 und Störungs-Verringerungsspulen 11 sind jeweils auf der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein plattenartiges Störungs-Abschirmungselement 33 vorgesehen, und zwar nahezu parallel zu dem Steuerungssubstrat 13 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Schaltungs-Leitungselement 26b. Der Glättungskondensator 19 und die Störungs-Verringerungsspulen 11 werden mit Strom gespeist und erzeugen dadurch magnetische Störungen in deren Umgebung.
Die magnetischen Flüsse verbinden sich mit einem nahegelegenen Rotationssensor 24, und der Winkelfehler des Rotationssensors 24 nimmt zu. Außerdem verbinden sich die magnetischen Flüsse mit dem Steuerungssubstrat 13 und bewirken eine Fehlfunktion einer Steuerungseinrichtung. Unter diesen Umständen erzeugt die rotierende elektrische Maschine Vibrationen und Störungen in größerem Ausmaß. Das Störungs-Abschirmungselement 33 kann beispielsweise eine Metallplatte verwenden.
Der Glättungskondensator 19 und die Störungs-Verringerungsspulen 11 sind jeweils an einem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet. Das Schaltungs-Leitungselement 26b ist an der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet. Außerdem ist ein Störungs-Abschirmungselement 33 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet, und zwar auf eine solche Weise, dass das Störungs-Abschirmungselement 33 nahezu parallel zu dem Steuerungssubstrat 13 verläuft.
Demzufolge verknüpfen sich die magnetischen Flüsse von dem Glättungskondensator 19 und den Störungs-Verringerungsspulen 11 in kleinerem Ausmaß mit dem Rotationssensor 24, dem Steuerungssubstrat 13 und anderen. Es werden dadurch solche Wirkungen erzeugt, dass der Winkelfehler des Rotationssensors 24 abnimmt, ungewollte Betätigungen in der rotierenden elektrischen Maschine verhindert werden, Vibrationen und Störungen der rotierenden elektrischen Maschine in verringertem Ausmaß erzeugt werden und dergleichen.
Ferner ist das Störungs-Abschirmungselement 33 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet, und zwar auf eine solche Weise, dass das Störungs-Abschirmungselement 33 parallel zu dem Steuerungssubstrat 13 verläuft. Der Winkelfehler des Rotationssensors 24 kann verringert werden, während die rotierende elektrische Maschine auf keiner größeren Größe in Richtung der Welle gehalten wird. Demzufolge werden ungewollte Betätigungen der Steuerungseinrichtung verhindert, und die Vibrationen und Störungen der rotierenden elektrischen Maschine werden verringert.
Ausführungsform 23.
44 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 23 der vorliegenden Erfindung. Bei der vorstehenden Ausführungsform ist das Störungs-Abschirmungselement 33 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Schaltungs-Leitungselement 26b angeordnet. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist es offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen ergeben, wenn das Störungs-Abschirmungselement 33 auf der Rückseite des Schaltungs-Leitungselements 26b vorgesehen ist. Das Störungs-Abschirmungselement 33 kann in Kontakt mit dem Steuerungssubstrat 13 oder dem Schaltungs-Leitungselement 26b sein.
Ferner kann das Störungs-Abschirmungselement 33 ein Teil zur Störungsabschirmung verwenden, welches an dem Steuerungssubstrat 13 oder dem Schaltungs-Leitungselement 26b vorgesehen ist. Es zeigen sich solche vorteilhaften Wirkungen, dass die Anzahl der Komponenten verringert wird, die Größe der rotierenden elektrischen Maschine in Richtung der Welle verringert wird und dergleichen.
Ausführungsform 24.
45 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 24 der vorliegenden Erfindung. Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen zeigen, wenn eine Konfiguration angenommen wird, bei welcher das Störungs-Abschirmungselement 33 zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Glättungskondensator 19/den Störungs-Verringerungsspulen 11 angeordnet ist. Wie in der Zeichnung gezeigt, gilt Folgendes: Das Schaltungs-Leitungselement 26a bildet ein Element, welches an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers 20 und auch an einer Position der fernen Vorderseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet ist.
Ähnliche Wirkungen ergeben sich, wenn ein Störungs-Abschirmungselement zwischen dem Steuerungssubstrat 13 und dem Glättungskondensator 19/den Störungs-Verringerungsspulen 11 angeordnet wird, und zwar auf solche Weise, dass das Störungs-Abschirmungselement nahezu parallel zu dem Steuerungssubstrat angeordnet wird, selbst in dem Fall, in welchem die Größe oder die Position des Störungs-Abschirmungselements verschieden ist.
46 ist eine schematische Zeichnung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 25 der vorliegenden Erfindung. Die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Ein Glättungskondensator 19 sowie Störungs-Verringerungsspulen 11 sind hier jeweils auf der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 sowie des Schaltungs-Leitungselements 26b angeordnet. In der Umgebung der Störungs-Verringerungsspulen 11 ist ein Störungs-Abschirmungselement 33 angeordnet. Die magnetische Kopplung zwischen einem Glättungskondensator 19 und einer Gegentakt-Spule 11b wird erzeugt, wenn der Glättungskondensator 19 und die Störungs-Verringerungsspulen 11 sämtlich auf der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist zwischen dem Glättungskondensator 19 und dem Gleichtakt-Kondensator 11b ein Störungs-Abschirmungselement 33 eingefügt. Durch die Anordnung des Störungs-Abschirmungselements 33 kann die magnetische Kopplung von Glättungskondensator 19 nahe dazu angeordneter Gegentakt-Spule 11b verringert werden. Demzufolge werden ungewollte Betätigungen in der rotierenden elektrischen Maschine verhindert, und die rotierende elektrische Maschine wird auf sanfte Weise angetrieben und erzeugt Vibrationen und Störungen in verringertem Ausmaß.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Störungs-Verringerungsspulen 11 und der Glättungskondensator 19 auf der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet sind. Es ist offensichtlich, dass sich ähnliche Wirkungen zeigen, wenn zumindest eine von Störungs-Verringerungsspulen 11 und Glättungskondensator 19 auf der Rückseite des Steuerungssubstrats 13 angeordnet sind.
Hier wird ferner ein Fall angegeben, in welchem das Störungs-Abschirmungselement 33 zwischen dem Glättungskondensator 19 und dem Gleichtakt-Kondensator 11 eingefügt ist. Es ergeben sich ähnliche Wirkungen selbst in einem Fall, in welchem ein Störungs-Abschirmungselement 33 zwischen einem Glättungskondensator 19 und einem Gleichtakt-Kondensator 11a eingefügt sind. Eine magnetische Kopplung kann zwischen dem Glättungskondensator 19 und der Gleichtakt-Spule 11a verringert werden, welche nahe beieinander angeordnet sind.
Es sei angemerkt, dass bei der vorliegenden Erfindung die Ausführungsformen jeweils frei miteinander kombiniert werden können, und/oder dass jede der Ausführungsformen angemessen abgewandelt oder modifiziert werden kann, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1a: Lenkrad
1b: Lenkwelle
1c: Welle
2: Drehmoment-Sensor
3a: Verbinder
3b: Verbinder
3c: Verbinder
4: Steuerungseinrichtung
5: Motoreinheit
6: Getriebe
7: Zahnstangengehäuse
7a: Zahnstange
8: Lenkstange
9: Zahnstangen-Balg
10: rotierende elektrische Maschine
11: Störungs-Verringerungsspule
11a: Gleichtakt-Spule
11b: Gegentakt-Spule
12: Schaltelement
12d: Nebenschlusswiderstand
12m: Schaltelement
12s: DBC-Substrat
12t: Anschluss
13: Steuerungssubstrat
13a: Mikrocomputer
13b: FET-Treiberschaltung
13c: Positionierungsbereich
13d: Durchgangsloch
13e: Durchgangsloch
13f: Durchgangsloch
13g: Durchgangsloch
13h: Durchgangsloch
14: Riemenscheibe
15: Stator
15a: Statorkern
15b: Ankerwicklung
16: Rotor
16a: Rotorkern
16b: Rotorwelle
16c: Permanentmagnet
16d: Wellen-Haltebereich
16g: konkaver Rotorkern-Bereich
16h: Wellen-Haltegestell
17a: Lager
17b: Lager
17e: Bolzen
18: Steuerungseinrichtung-Gehäuse
19: Glättungskondensator
20: Kühlkörper
20a: Kühlkörper-Vorsprungbereich
20b: Wellen-Durchgangsloch
20c: Schaltelement-Anordnungsbereich
20d: Durchgangsloch für elektrische Verdrahtung
20e: Vorsprungbereich auf der Rückseite
20f: Isolierteil
20g: Vorsprungbereich auf der Vorderseite
20h: Schaltelement-Anordnungsbereich
20i: ringartiger konkaver Bereich auf der Vorderseite
20j: konkaver Bereich auf der Rückseite
20k: Vorsprungbereich
21: Motoranschluss
22a: Motorrahmen
22b: Vorderseite-Gehäuse
22d: Wellen-Durchgangsloch
23: Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor
24: Rotationssensor
25: Verbindungsplatte
26: Schaltungs-Leitungselement
26a: Schaltungs-Leitungselement
26b: Schaltungs-Leitungselement
26c: Sammelschiene
26d: Rahmen
26e: Positionierungsbereich
27a: Leistungsanschluss
27b: Leitungsanschluss
27f: Leitungsanschluss
27g: Leitungsanschluss
27h: Leitungsanschluss
30: Leistungsrelais
31: Batterie
33: Störungs-Abschirmungselement
34: Rückseiten-Gehäuse
35: Isolierteil
100: elektrisches Servounterstützungs-Lenksystem

Claims

Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung, wobei die Maschine Folgendes aufweist: – einen Rotor mit einem Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor, wobei der Magnet an der Rückseite einer Rotorwelle befestigt ist; – einen Stator mit einem Statorkern und einer Ankerwicklung; – ein Vorderseite-Gehäuse mit einem ersten Lager, wobei das Lager an dem Gehäuse befestigt ist und die Vorderseite der Rotorwelle hält; – einen Motorrahmen, der den Rotor und den Stator enthält, wobei der Rahmen mit dem Vorderseite-Gehäuse gekoppelt ist; – einen Kühlkörper, der ein zweites Lager hat und eine Mehrzahl von Schaltelementen trägt, wobei das Lager an dem Kühlkörper befestigt ist und die Rückseite der Rotorwelle hält; – ein Steuerungssubstrat, das an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers angeordnet ist und daran montiert einen Rotationssensor, einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung aufweist; – einen Glättungskondensator, der mit der Mehrzahl von Schaltelementen verbunden ist, und – eine Störungs-Verringerungsspule, die mit der Mehrzahl von Schaltelementen verbunden ist, wobei der Rotationssensor dem Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor zugewandt ist, wobei der Mikrocomputer die Treiberschaltung auf der Basis eines Signals von dem Rotationssensor steuert und die Mehrzahl von Schaltelementen treibt, und wobei zumindest einer von Glättungskondensator und Störungs-Verringerungsspule an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung, wobei die Maschine Folgendes aufweist: – einen Rotor mit einem Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor, wobei der Magnet an der Rückseite einer Rotorwelle befestigt ist; – einen Stator, der eine Ankerwicklung und eine Mehrzahl von Motoranschlüssen hat, wobei die Ankerwicklung mit den Motoranschlüssen verbunden ist, – ein Vorderseite-Gehäuse mit einem ersten Lager, wobei das Lager an dem Gehäuse befestigt ist und die Vorderseite der Rotorwelle hält; – einen Motorrahmen, der den Rotor und den Stator enthält, wobei der Rahmen mit dem Vorderseite-Gehäuse gekoppelt ist; – einen Kühlkörper, der an einem zweiten Lager befestigt ist, das eine Rückseite der Rotorwelle hält, die aus einem ersten Durchgangsloch gebildet ist, durch welches Motoranschlüsse hindurchgehen und ferner eine Mehrzahl von Schaltelementen trägt, ein erstes Schaltungs-Leitungselement, das an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers angeordnet ist, das eine Mehrzahl von Leitungsanschlüssen daran montiert aufweist, und das an dessen Mitte ein zweites Durchgangsloch aufweist, durch welches die Rotorwelle hindurchgeht, – ein Steuerungssubstrat mit einer Mehrzahl von dritten Durchgangslöchern, das an einer Position der fernen Rückseite des ersten Schaltungs-Leitungselements angeordnet ist und das daran montiert einen Rotationssensor, einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung hat aufweist, – ein zweites Schaltungs-Leitungselement, das an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet ist und einen Glättungskondensator und eine Störungs-Verringerungsspule hat, die daran montiert sind, und – ein Steuerungseinrichtung-Gehäuse, das das erste Schaltungs-Leitungselement, das Steuerungssubstrat und das zweite Schaltungs-Leitungselement enthält, wobei der Rotationssensor dem Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor zugewandt ist, wobei der Mikrocomputer die Treiberschaltung auf der Basis eines Signals von dem Rotationssensor steuert und die Mehrzahl von Schaltelementen treibt, und wobei jeder der Mehrzahl von Leitungsanschlüssen jeweils durch ein drittes Durchgangsloch hindurchgeht, zu dem zweiten Schaltungs-Leitungselement verläuft und mit dem Glättungskondensator und der Störungs-Verringerungsspule verbunden ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung, wobei die Maschine Folgendes aufweist: – einen Rotor mit einem Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor, wobei der Magnet an der Rückseite einer Rotorwelle befestigt ist; – einen Stator, der eine Ankerwicklung und eine Mehrzahl von Motoranschlüssen hat, wobei die Ankerwicklung mit den Motoranschlüssen verbunden ist, – ein Vorderseite-Gehäuse, das an einem ersten Lager befestigt ist, das eine Vorderseite der Rotorwelle hält, – einen Motorrahmen, der den Rotor und den Stator enthält, wobei der Rahmen mit dem Vorderseite-Gehäuse gekoppelt ist; – einen Kühlkörper, der an einem zweiten Lager befestigt ist, das eine Rückseite der Rotorwelle hält, die aus einem ersten Durchgangsloch gebildet ist, durch welches Motoranschlüsse hindurchgehen und ferner eine Mehrzahl von Schaltelementen montiert, – ein Schaltungs-Leitungselement, das an einer Position der fernen Rückseite des Kühlkörpers angeordnet ist, das eine Mehrzahl von Leitungsanschlüssen daran montiert aufweist, und das in seiner Mitte ein zweites Durchgangsloch aufweist, durch welches die Rotorwelle hindurchgeht, – ein Steuerungssubstrat mit einer Mehrzahl von dritten Durchgangslöchern, das an einer Position der fernen Rückseite des Schaltungs-Leitungselements angeordnet ist und das daran montiert einen Rotationssensor, einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung hat, und – ein Steuerungseinrichtung-Gehäuse, das das Schaltungs-Leitungselement und das Steuerungssubstrat enthält, wobei der Rotationssensor dem Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor zugewandt ist, wobei der Mikrocomputer die Treiberschaltung auf der Basis eines Signals von dem Rotationssensor steuert und die Mehrzahl von Schaltelementen treibt, und wobei jeder der Mehrzahl von Leitungsanschlüssen jeweils durch ein drittes Durchgangsloch hindurchgeht, zu dem einer Rückseite des Schaltungs-Leitungselements Schaltungs-Leitungselement verläuft und mit dem Glättungskondensator und der Störungs-Verringerungsspule verbunden ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kühlkörper mit dem Motorrahmen pressgepasst ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Durchgangsloch in einer Mehrzahl ausgebildet ist, und wobei jeder von der Mehrzahl von Motorrahmen jeweils durch ein erstes Durchgangsloch hindurchgeht.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Durchgangsloch in einer Einzahl ausgebildet ist, und wobei die Mehrzahl von Motorrahmen durch das einzelne erste Durchgangsloch hindurchgehen.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Maschine ferner eine ringartige Verbindungsplatte aufweist, die als Verdrahtung zwischen der Mehrzahl von Motoranschlüssen und dem ersten Schaltungs-Leitungselement dient.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Schaltelementen in nahem Kontakt mit dem ersten Schaltungs-Leitungselement ausgebildet ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kühlkörper einen konkaven Bereich auf seiner Rückseite ausgebildet hat.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motorrahmen mit dem Vorderseite-Gehäuse integriert ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motorrahmen mit dem Kühlkörper integriert ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Störungs-Abschirmungselement in der Peripherie der Störungs-Verringerungsspule vorgesehen ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Gegentakt-Spule an dem ersten Schaltungs-Leitungselement vorgesehen ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kühlkörper einen Vorsprungbereich auf einer Rückseite hat.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Lager an dem Kühlkörper mit einer Isolierung dazwischen befestigt ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Kühlkörper einen ringartigen konkaven Bereich hat, der an seiner Rückseite ausgebildet ist, und wobei die ringartige Verbindungsplatte dem ringartigen konkaven Bereich zugewandt ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kühlkörper einen ringartigen konkaven Bereich hat, der an dessen Rückseite ausgebildet ist, und wobei die Ankerwicklung des Stators dem ringartigen konkaven Bereich zugewandt ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kühlkörper einen Vorsprungbereich hat, der an seiner Vorderseite ausgebildet ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 18, wobei der Rotor einen konkaven Bereich auf einer Rückseite des Rotorkerns hat, und wobei der Vorsprungbereich des Kühlkörpers in dem konkaven Bereich des Rotors enthalten ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kühlkörper größer ist als das zweite Lager im äußeren Durchmesser, und wobei ein Wellen-Durchgangsloch, das größer ist als das zweite Lager im inneren Durchmesser, an einer Position der fernen Rückseite des zweiten Lagers ausgebildet ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rotorwelle einen Wellen-Haltebereich an jedem von deren Enden hat.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motorrahmen und der Kühlkörper aus dem gleichen Metallmaterial hergestellt sind.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 22, wobei der Motorrahmen und der Kühlkörper aus Aluminium gebildet sind.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der äußere Durchmesser des Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor größer ist als der äußere Durchmesser der Rotorwelle.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung, wobei die Maschine Folgendes aufweist: – einen Rotor mit einem Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor, wobei der Magnet an der Rückseite einer Rotorwelle befestigt ist; – einen Stator, der eine Ankerwicklung und eine Mehrzahl von Motoranschlüssen hat, wobei die Ankerwicklung mit den Motoranschlüssen verbunden ist, – ein Vorderseite-Gehäuse, das an einem ersten Lager befestigt ist, das eine Vorderseite der Rotorwelle hält, – einen Motorrahmen, der den Rotor und den Stator enthält, wobei der Rahmen mit dem Vorderseite-Gehäuse gekoppelt ist; – einen Kühlkörper, der an einem zweiten Lager befestigt ist, das eine Rückseite der Rotorwelle hält, die aus einem Durchgangsloch gebildet ist, durch welches Motoranschlüsse hindurchgehen und ferner eine Mehrzahl von Schaltelementen trägt, – ein Steuerungssubstrat, das eine Mehrzahl von Leitungsanschlüssen hat, die daran montiert sind, das an einer Positon der fernen Rückseite des Kühlkörpers angeordnet ist, und das daran montiert einen Rotationssensor, einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung hat, – ein Schaltungs-Leitungselement, das an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet ist und einen Glättungskondensator und eine Störungs-Verringerungsspule hat, die daran montiert sind, und – ein Steuerungseinrichtung-Gehäuse, das das Schaltungs-Leitungselement und das Steuerungssubstrat enthält, wobei der Rotationssensor dem Permanentmagneten zur Verwendung als Sensor zugewandt ist, wobei der Mikrocomputer die Treiberschaltung auf der Basis eines Signals von dem Rotationssensor steuert und die Mehrzahl von Schaltelementen treibt, und wobei die Mehrzahl von Leitungsanschlüssen zu dem Schaltungs-Leitungselement verlaufen und mit dem Glättungskondensator und der Störungs-Verringerungsspule verbunden sind.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 und 25, wobei das Steuerungseinrichtung-Gehäuse eine isolierendes erstes Gehäuseteil hat, das mit dem Kühlkörper verbunden ist, und ein metallenes zweites Gehäuseteil hat, das an einer Position der fernen Rückseite des ersten Gehäuseteils angeordnet ist, und wobei der Glättungskondensator in Kontakt mit dem zweiten Gehäuseteil ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 und 25, wobei die Maschine ferner einen Isolierbereich oder ein Störungs-Abschirmungselement aufweist, der bzw. das an einer Position der fernen Rückseite des Steuerungssubstrats angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Maschine ferner einen Isolierbereich oder ein Störungs-Abschirmungselement aufweist, der bzw. das zwischen dem Steuerungssubstrat und dem zweiten Schaltungs-Leitungselement angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Isolierteil eines Störungs-Abschirmungselements an einer Position der fernen Rückseite des Schaltungs-Leitungselements vorgesehen ist.
Rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 25, wobei die Maschine ein Störungs-Abschirmungselement aufweist, das zwischen dem Glättungskondensator und der Störungs-Verringerungsspule vorgesehen ist.
Elektrisches Servounterstützungs-Lenksystem, das Folgendes aufweist: – eine Lenkwelle, die mit einem Lenkrad verbunden ist, – eine rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, – ein Getriebe, das das Drehmoment, das in der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird, herabsetzt, mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung, und – einen Drehmoment-Sensor, der das Drehmoment detektiert, das auf die Lenkwelle übertragen wird, wobei ein Signal, das von dem Drehmoment-Sensor detektiert wird, in die rotierende elektrische Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung eingegeben wird.
Verfahren zum Herstellen einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: – einen ersten Schritt, in welchem eine Rotorwelle in einen Rotorkern hinein pressgepasst wird, – einen zweiten Schritt, in welchem ein Vorderseite-Gehäuse in die Rotorwelle des Rotorkerns hinein pressgepasst wird, wobei das Vorderseite-Gehäuse an einem ersten Lager befestigt wird, – einen dritten Schritt, in welchem ein zweites Lager und eine Mehrzahl von Schaltelementen an einem Kühlkörper befestigt wird, – einen vierten Schritt, in welchem ein Motorrahmen an dem Kühlkörper befestigt wird, wobei der Rahmen einen Stator hat, – einen fünften Schritt, in welchem ein zweites Lager in eine Rückseite der Rotorwelle eingeführt wird, – einen sechsten Schritt, in welchem der Motorrahmen an dem Vorderseite-Gehäuse befestigt wird, – einen siebten Schritt, in welchem ein Permanentmagnet zur Verwendung als Sensor an einer Rückseite der Rotorwelle befestigt wird, und – einen achten Schritt, in welchem ein Steuerungssubstrat befestigt wird, das daran montiert einen Rotationssensor, einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung aufweist, wobei der siebte Schritt oder der achte Schritt ausgeführt wird, nachdem der erste bis sechste Schritt ausgeführt worden ist.
Verfahren zum Herstellen einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 32, wobei der achte Schritt ausgeführt wird, nachdem der siebte Schritt ausgeführt worden ist.
Verfahren zum Herstellen einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 32, wobei der siebte Schritt ausgeführt wird, nachdem der achte Schritt ausgeführt worden sind.
Verfahren zum Herstellen einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer eingebauten Steuerungseinrichtung nach Anspruch 32, wobei der dritte Schritt ausgeführt wird, nachdem der vierte Schritt ausgeführt worden ist.