FR3015801A1 - ROTATING ELECTRIC MACHINE FOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une machine électrique tournante (1) pour véhicules, qui est pourvue d'un dispositif de conversion de puissance (3) qui peut réduire des dégâts provoqués par une influence thermique sur la portion de résine dans une structure de barre omnibus électroconductrice (31), permettant ainsi de réaliser un soudage de la portion d'assemblage de la structure de barre omnibus électroconductrice de façon satisfaisante. La machine électrique tournante (1) comprend le dispositif de conversion de puissance (3) ayant un module de champ (24), des modules semi-conducteur de puissance (23), et une structure de barre omnibus électroconductrice (31) composée d'un corps moulé en résine dans lequel des barres omnibus électroconductrices (31) sont moulées par insertion, les modules semi-conducteur de puissance (23) étant agencés autour d'un axe de rotation de la machine électrique tournante (1).The invention relates to a rotating electric machine (1) for vehicles, which is provided with a power conversion device (3) which can reduce damage caused by a thermal influence on the resin portion in an electroconductive bus bar structure. (31), thereby making it possible to weld the assembly portion of the electroconductive bus bar structure satisfactorily. The rotating electrical machine (1) comprises the power conversion device (3) having a field module (24), power semiconductor modules (23), and an electroconductive bus bar structure (31) consisting of a resin molded body in which electroconductive bus bars (31) are insert-molded, the power semiconductor modules (23) being arranged around an axis of rotation of the rotating electrical machine (1).
Description
MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE POUR VEHICULES CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de l'invention Cette invention concerne une machine électrique tournante pour véhicules dans laquelle un dispositif de conversion de puissance est monté sur un corps de la machine électrique tournante.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to a rotating electrical machine for vehicles in which a power conversion device is mounted on a body of the rotating electrical machine.
Description de la technique antérieure Dans une machine électrique tournante classique à dispositif de commande intégré pour véhicules, un dispositif de conversion de puissance qui est configuré en agençant, autour d'un axe central de la machine électrique tournante, des modules semi-conducteur de puissance (modules de puissance) fabriqués en soumettant des éléments de commutation à un moulage, est disposé dans le côté arrière de la machine électrique tournante (voir par exemple le document de brevet 1 : demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N° 2011-239542). D'un autre côté, dans des dispositifs de conversion de puissance classiques, se trouve un dispositif dans lequel des bornes P et N (bornes d'entrée) et une borne CA (borne E/S de courant alternatif) qui sont des bornes principales du module semi-conducteur de puissance, s'étendent latéralement à partir d'une face latérale du module semi-conducteur de puissance, et sont connectées par soudage à l'arc ou brasage à une structure de barre omnibus électroconductrice placée de façon adjacente au module semi-conducteur de puissance (voir par exemple le document de brevet 2 : brevet japonais N°4391959). En outre, dans des machines électriques tournantes pour véhicules, se trouve une machine dans laquelle des bornes s'étendant à partir d'une face latérale du module semi-conducteur de puissance sont connectées par fixation par vis (voir par exemple le document de brevet 3 : demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N°2011-188560). RESUME DE L'INVENTION Dans le dispositif de conversion de puissance classique, lorsqu'une portion de borne de la structure (structure de barre omnibus électroconductrice) dans laquelle des barres omnibus électroconductrices sont moulées par insertion par une résine, est soudée par soudage à l'arc, on craint une influence thermique sur la résine en raison d'une augmentation de température d'une portion soumise au soudage. En outre, en plus de la crainte de fusion de la portion de résine de moulage dans la structure de barre omnibus électroconductrice, si le soudage est réalisé avec une suppression d'augmentation de température, la résistance de soudure est affaiblie, de sorte qu'une résistance de joint suffisante ne peut pas être garantie. La présente invention a été réalisée de façon à résoudre les problèmes décrits ci-dessus, et un objectif de celle-ci est de proposer une machine 30 électrique tournante pour véhicules qui est dotée d'un dispositif de conversion de puissance qui peut réduire les dégâts provoqués par une influence thermique sur la portion de résine dans la structure de barre omnibus électroconductrice, permettant ainsi de réaliser un soudage de la portion d'assemblage de la structure de barre omnibus électroconductrice de façon satisfaisante. Une machine électrique tournante pour véhicules selon l'invention comprend un dispositif de conversion de puissance comprenant : un module de champ ayant un élément semi-conducteur pour fournir un courant de champ à un enroulement de rotor d'un rotor qui est placé à l'intérieur d'un stator ayant un enroulement de stator ; des modules semi-conducteur de puissance ayant chacun des portions de borne principale E/S pour un élément semi-conducteur qui fournit un courant de stator à l'enroulement de stator, et des portions de borne de signal de commande ; et une structure de barre omnibus électroconductrice qui comprend un corps moulé en résine dans lequel des barres omnibus électroconductrices ayant des portions de borne pour une connexion entre une source de puissance ou une charge et les portions de borne principale, sont moulées par insertion ; lesdits modules semi-conducteur de puissance étant agencés autour d'un axe de rotation de la machine électrique tournante ; dans laquelle une tête de la portion de borne du module semi-conducteur de puissance et une tête de la portion de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice à assembler à la portion de borne du module semi- conducteur de puissance, sont chacune en forme de protubérance.DESCRIPTION OF THE PRIOR ART In a conventional rotating electrical machine with an integrated control device for vehicles, a power conversion device which is configured by arranging power semiconductor modules around a central axis of the rotary electrical machine. (Power modules) manufactured by subjecting switching elements to a molding, is disposed in the rear side of the rotating electrical machine (see, for example, Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-open No. 2011 -239,542). On the other hand, in conventional power conversion devices, there is a device in which P and N terminals (input terminals) and a CA terminal (AC I / O terminal) which are main terminals. of the power semiconductor module, extend laterally from a side face of the power semiconductor module, and are connected by arc welding or brazing to an electroconductive busbar structure placed adjacent to the power semiconductor module (see, for example, Patent Document 2: Japanese Patent No. 4391959). Furthermore, in rotating electrical machines for vehicles, there is a machine in which terminals extending from a side face of the power semiconductor module are connected by screw fixing (see for example the patent document 3: Japanese Patent Application Laid-open No. 2011-188560). SUMMARY OF THE INVENTION In the conventional power conversion device, when a terminal portion of the structure (electroconductive busbar structure) in which electroconductive busbars are resin-insert molded, is soldered by soldering to the carrier. arc, it is feared a thermal influence on the resin due to an increase in temperature of a portion subjected to welding. Furthermore, in addition to the fear of melting the molding resin portion in the electroconductive busbar structure, if the welding is performed with a temperature increase suppression, the solder resistance is weakened, so that sufficient seal strength can not be guaranteed. The present invention has been made to solve the problems described above, and an object thereof is to provide a rotating electric machine for vehicles which is provided with a power conversion device which can reduce the damage. caused by a thermal influence on the resin portion in the electroconductive busbar structure, thereby making it possible to weld the assembly portion of the electroconductive busbar structure satisfactorily. A rotating electrical machine for vehicles according to the invention comprises a power conversion device comprising: a field module having a semiconductor element for supplying a field current to a rotor winding of a rotor which is placed at the inside a stator having a stator winding; power semiconductor modules each having I / O main terminal portions for a semiconductor element which provides a stator current to the stator winding, and control signal terminal portions; and an electroconductive busbar structure which comprises a resin molded body in which electroconductive busbars having terminal portions for connection between a power source or load and the main terminal portions, are insert molded; said power semiconductor modules being arranged around an axis of rotation of the rotating electrical machine; wherein a head of the terminal portion of the power semiconductor module and a head of the terminal portion of the electroconductive bus bar structure to be connected to the terminal portion of the power semiconductor module, are each shaped protuberance.
Avantageusement la tête en forme de protubérance de la portion de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice est formée en saillie à partir du corps moulé en résine de la structure de barre omnibus électroconductrice. Avantageusement une largeur de la forme de protubérance de chacune des portions de borne du module semi-conducteur de puissance et de la structure de barre omnibus électroconductrice, est rendue identique à une somme d'une épaisseur de la portion de borne du module semi-conducteur de puissance et d'une épaisseur de la portion de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice. Avantageusement la machine électrique tournante 15 pour véhicules de l'invention comprend un dispositif de conversion de puissance comprenant : un module de champ ayant un élément semiconducteur pour fournir un courant de champ à un enroulement de rotor d'un rotor qui est placé à 20 l'intérieur d'un stator ayant un enroulement de stator ; des modules semi-conducteur de puissance ayant chacun des portions de borne principale E/S pour un élément de semi-conducteur qui fournit un courant de stator à l'enroulement de stator, et des portions de 25 borne de signal de commande ; et une structure de barre omnibus électroconductrice qui comprend un corps moulé en résine dans lequel des barres omnibus électroconductrices ayant des portions de borne pour une connexion entre une source de 30 puissance ou une charge et les portions de borne principale, sont moulées par insertion ; lesdits modules semi-conducteur de puissance étant agencés autour d'un axe de rotation de la machine électrique tournante ; dans laquelle les portions de borne principale 5 comprennent une borne P et une borne N à connecter au côté source de puissance, et une borne CA pour réaliser une opération E/S d'un courant alternatif entre elle-même et l'enroulement de stator, qui s'étendent latéralement à partir d'une face latérale du module 10 semi-conducteur de puissance, et sont chacune formées d'une partie faisant saillie dans une direction parallèle à une face de montage du module semiconducteur de puissance et d'une partie courbée dans une direction normale à la face de montage ; 15 dans laquelle les portions de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice font saillies dans une direction parallèle aux parties des portions de borne principale courbées dans la direction normale à la face de montage ; et 20 dans laquelle une portion d'assemblage d'une tête de la portion de borne du module semi-conducteur de puissance et d'une tête de la portion de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice, est en forme de protubérance. 25 Avantageusement une tête de la portion d'assemblage de la portion de borne du module semiconducteur de puissance et de la portion de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice, est formée en saillie à partir du corps moulé en résine de 30 la structure de barre omnibus électroconductrice.Advantageously, the protrusion-shaped head of the terminal portion of the electroconductive busbar structure is protruded from the resin molded body of the electroconductive busbar structure. Advantageously, a width of the protuberance shape of each of the terminal portions of the power semiconductor module and the electroconductive busbar structure is rendered identical to a sum of a thickness of the terminal portion of the semiconductor module. of power and a thickness of the terminal portion of the electroconductive busbar structure. Advantageously, the rotating electrical machine for vehicles of the invention comprises a power conversion device comprising: a field module having a semiconductor element for supplying a field current to a rotor winding of a rotor which is placed at 20 L inside a stator having a stator winding; power semiconductor modules each having I / O main terminal portions for a semiconductor element which provides a stator current to the stator winding, and control signal terminal portions; and an electroconductive busbar structure which comprises a resin molded body in which electroconductive busbars having terminal portions for connection between a power source or load and the main terminal portions, are insert molded; said power semiconductor modules being arranged around an axis of rotation of the rotating electrical machine; wherein the main terminal portions 5 comprise a P terminal and an N terminal to be connected to the power source side, and a CA terminal to perform an I / O operation of an alternating current between itself and the stator winding. , which extend laterally from a side face of the power semiconductor module, and are each formed of a protruding portion in a direction parallel to a mounting face of the power semiconductor module and a curved portion in a normal direction to the mounting face; Wherein the terminal portions of the electroconductive bus bar structure protrude in a direction parallel to the portions of the main terminal portions curved in the direction normal to the mounting face; and wherein an assembly portion of a head of the terminal portion of the power semiconductor module and a head of the terminal portion of the electroconductive busbar structure is protruded. Advantageously, a head of the connecting portion of the terminal portion of the power semiconductor module and the terminal portion of the electroconductive busbar structure, is protruded from the resin molded body of the busbar structure. electroconductive busbar.
Avantageusement une largeur de chacune de la tête de la portion de borne du module semi-conducteur de puissance et de la tête de la portion de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice, est rendue identique à une somme d'une épaisseur de la portion de borne du module semi-conducteur de puissance et d'une épaisseur de la portion de borne de la structure de barre omnibus électroconductrice. Selon le dispositif de conversion de puissance dans la machine électrique tournante pour véhicules selon l'invention, du fait que la tête de la portion de borne de la barre omnibus électroconductrice soit en forme de protubérance, la portion de résine de la structure de barre omnibus électroconductrice est moins susceptible d'être endommagée par une influence thermique, de sorte qu'il devient possible de réaliser facilement un soudage qui confère une résistance de joint plus élevée. Les objectifs, caractéristiques et avantages de la 20 présente invention apparaîtront plus clairement à partir de la description détaillée suivante des modes de réalisation et de l'illustration des dessins. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en coupe longitudinale 25 d'une machine électrique tournante pour véhicules selon le mode de réalisation 1 de l'invention. La figure 2 est un schéma montrant un état d'un dispositif de conversion de puissance dans la machine électrique tournante pour véhicules selon le mode de 30 réalisation 1 de l'invention, vu depuis le côté arrière de la machine, avant d'être monté sur un panneau de commande. La figure 3 est une vue en coupe d'un module semiconducteur de puissance dans la machine électrique 5 tournante pour véhicules selon le mode de réalisation 1 de l'invention. La figure 4 est un schéma montrant une portion de soudage du module semi-conducteur de puissance et une structure de barre omnibus électroconductrice dans le 10 dispositif de conversion de puissance, lorsque la machine électrique tournante pour véhicules selon le mode de réalisation 1 de l'invention est vue dans la direction de la flèche A montrée sur la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 15 Ci-après, un mode de réalisation de cette invention sera décrit en référence aux dessins. Il convient de noter que, dans les figures respectives, les mêmes références numériques représentent les mêmes pièces ou des pièces équivalentes. 20 Mode de réalisation 1 La figure 1 est une vue en coupe d'une machine électrique tournante pour véhicules selon le mode de réalisation 1 de l'invention, et la figure 2 est un 25 schéma d'un dispositif de conversion de puissance dans la machine électrique tournante pour véhicules selon le mode de réalisation 1 de l'invention, vu depuis le côté arrière (un tableau de commande n'est pas représenté). Sur la figure 1, une machine électrique 30 tournante 1 est configurée comme une machine électrique tournante de type machine/électricité d'une seule pièce ayant un corps de machine électrique tournante 2, et un dispositif de conversion de puissance 3 placé sur le corps de machine électrique tournante 2. Dans cet exemple, la machine électrique tournante 1 est un moteur alternateur (moteur-générateur). Le corps de machine électrique tournante 2 comporte un stator cylindrique 4, un rotor 5 qui est placé vers l'intérieur, opposé au stator 4 et est rotatif par rapport au stator 4, et un boîtier (support) 6 qui maintient le stator 4 et le rotor 5. Le boîtier 6 comporte une console avant 7 et une console arrière 8 qui maintiennent le stator 4 enserré entre elles dans la direction de ligne axiale du rotor 5, et une pluralité de boulons de fixation 9 pour une fixation entre la console avant 7 et la console arrière 8. La console avant 7 et la console arrière 8 sont en métal. Le stator 4 comporte un noyau de stator cylindrique 10 arrimé à la console avant 7 et à la console arrière 8, respectivement, et un enroulement de stator (enroulement d'induit) 11 disposé sur le noyau de stator 10. Le rotor 5 comporte un arbre pivotant 12 aligné dans la direction de ligne axiale du rotor 5, un noyau de rotor 13 arrimé sur la portion centrale de l'arbre rotatif 12, et un enroulement de rotor (enroulement de champ) 14 disposé sur le noyau de rotor 13. L'arbre rotatif 12 pénètre à travers la console 30 avant 7 et la console arrière 8. L'arbre rotatif 12 est supporté avec faculté de rotation par la console avant 7 et la console arrière 8 respectives par l'intermédiaire de paliers 15. Une portion circonférentielle externe du noyau de rotor 13 est opposée à la portion circonférentielle interne du stator 4. Sur le noyau de rotor 13, est disposé un ventilateur de refroidissement 16 permettant de souffler de l'air qui doit être mis en rotation solidairement avec le rotor 5. Au niveau d'une portion d'extrémité de l'arbre 10 rotatif 12 du côté console avant 7, une poulie 17 est arrimée. Autour de la poulie 17, une courroie de transmission de puissance (non représentée) qui fonctionne avec un arbre rotatif d'un moteur, est enroulée. En outre, du côté console arrière 8 de 15 l'arbre rotatif 12, un capteur de détection de position de rotation 18 permettant de générer un signal selon la position de rotation de l'arbre rotatif 12, et une pluralité de bagues collectrices 19 connectées électriquement à l'enroulement de rotor 14, sont 20 disposés. La bague collectrice 19 est un organe circulaire électroconducteur qui entoure la circonférence de l'arbre rotatif 12. Avec les bagues collectrices 19, des balais électroconducteurs 20 sont en contact, respectivement, 25 lesquels servent à fournir aux bagues collectrices 19 un courant de champ pour amener le rotor 5 à générer un champ magnétique. Sur la console arrière 8, un porte-balai 21 est disposé, lequel guide les balais 20 dans une direction de départ/d'approche par rapport aux 30 bagues collectrices 19 respectives. Dans le porte-balai 21, des ressorts de poussée 22 sont montés, lesquels appuient les balais 20 respectifs individuellement dans la direction de mise en contact avec les bagues collectrices 19 respectives. Les balais 20 respectifs sont poussés par la force de pression des ressorts de poussée 22 contre les bagues collectrices 19. Lorsque le rotor 5 est mis en rotation, les bagues collectrices 19 sont déplacées de façon coulissante par rapport aux balais 20. Le dispositif de conversion de puissance 3 est 10 supporté par la console arrière 8 et recouvert par un couvercle 39 formé en résine isolante. Le dispositif de conversion de puissance 3 comprend : des modules semi-conducteur de puissance 23 qui sont connectés électriquement à l'enroulement de 15 stator 11 pour fournir un courant de stator à l'enroulement de stator 11 ; un module de champ 24 qui module la puissance provenant d'une batterie (source de puissance en courant continu ; non représentée) et la fournit en tant que courant de champ à l'enroulement de 20 rotor 14 ; un dissipateur de chaleur 29 comportant une ailette de refroidissement 34 sur laquelle ces modules sont placés ; et des panneaux de commande 25 qui commandent, respectivement, une structure de barre omnibus électroconductrice 31 à laquelle ces modules 25 sont connectés, les modules semi-conducteur de puissance 23 et le module de champ 24. Comme le montre la figure 2, un nombre total de six modules semiconducteur de puissance 23, incluant le module semiconducteur de puissance dont la référence numérique est 30 omise ici, ont la même configuration, et deux d'entre eux sont agencés sur le côté gauche, deux d'entre eux sont sur le côté droit, et deux d'entre eux sont sur le côté inférieur. Le module de champ 24 est fabriqué en soumettant à un moulage un élément semi-conducteur pour faire passer 5 le courant de champ ; il comporte une borne de batterie 24a, une borne de terre 24b, et des bornes de connexion d'enroulement de champ 24c, et des bornes de signal 24d ; et est monté sur et arrimé à une surface du dissipateur de chaleur 29 qui est donnée comme 10 partie de montage. Tout comme le module de champ 24, les modules semi-conducteur de puissance 23 sont arrimés au dissipateur de chaleur 29. Le module semi-conducteur de puissance 23 est 15 fabriqué en soumettant à un moulage une paire d'éléments parmi des éléments semi-conducteur connectés en série qui sont donnés comme deux éléments de commutation pour faire passer le courant de champ ; et comporte une borne P 23a, une borne N 23b, une 20 borne CA 23c connectées à l'enroulement de stator et réalisant une opération E/S de courant alternatif qui sont données comme bornes principales, et des bornes de signal 23d. Les bornes de signal 23d comprennent une borne à connecter à un point de connexion entre une 25 source de l'un des éléments semi-conducteur connectés en série et un drain de l'autre élément semi-conducteur, et des bornes à connecter à des électrodes de grille des éléments semi-conducteur respectifs. Le panneau de commande 25 permettant de commander 30 le module semi-conducteur de puissance 23 est placé au-dessus d'une portion plane du module semi-conducteur de puissance 23 qui est placé du côté opposé du dissipateur de chaleur 29. Les bornes de signal 23d du module semi-conducteur de puissance 23, les bornes de signal 24d du module de champ, les bornes de signal 18a du capteur de détection de position de rotation 18, des bornes de signal d'un connecteur de connexion externe 27, et similaires, sont connectées électriquement au panneau de commande 25. La structure de barre omnibus électroconductrice 31 est fabriquée en soumettant à un moulage des barres omnibus électroconductrices d'une borne entrée/sortie (E/S) de puissance 26 auxquelles chaque module semi-conducteur de puissance 23 est connecté, la borne N 28 à laquelle la borne N 23b est connectée, la borne CA 33 à laquelle la borne CA 23c est connectée, et similaires. Comme le montre la figure 2, la borne d'entrée/sortie de puissance 26 est configurée comme un produit moulé en résine dans lequel deux parties (bornes) d'une borne 26a et d'une borne 26b sont conjointement assemblées et moulées par insertion. Ensuite, un fonctionnement du dispositif de conversion de puissance 3 est décrit. Dans le panneau de commande 25, le module de champ 24 et le module semi-conducteur de puissance 23 sont commandés d'après un signal de position de rotation du rotor 5 provenant du capteur de détection de position de rotation 18 et des informations de signal provenant d'un dispositif externe (par exemple, une unité de commande moteur, etc.) par l'intermédiaire du connecteur de connexion externe 27.Advantageously, a width of each of the head of the terminal portion of the power semiconductor module and the head of the terminal portion of the electroconductive busbar structure, is made identical to a sum of a thickness of the portion. terminal of the power semiconductor module and a thickness of the terminal portion of the electroconductive busbar structure. According to the power conversion device in the rotating electrical machine for vehicles according to the invention, since the head of the terminal portion of the electroconductive busbar is protuberance-shaped, the resin portion of the busbar structure Electroconductive is less likely to be damaged by thermal influence, so that it becomes possible to easily achieve a weld that provides higher joint strength. The objectives, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the embodiments and the illustration of the drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a longitudinal sectional view of a rotating electric machine for vehicles according to Embodiment 1 of the invention. Fig. 2 is a diagram showing a state of a power conversion device in the rotating electric machine for vehicles according to Embodiment 1 of the invention, seen from the rear side of the machine, before being mounted on a control panel. Fig. 3 is a sectional view of a power semiconductor module in the rotating electric machine for vehicles according to Embodiment 1 of the invention. Fig. 4 is a diagram showing a soldering portion of the power semiconductor module and an electroconductive bus bar structure in the power conversion device, when the rotating electric machine for vehicles according to Embodiment 1 of the The invention is seen in the direction of arrow A shown in FIG. 2. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of this invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that in the respective figures, the same reference numerals represent the same parts or equivalent parts. Embodiment 1 Fig. 1 is a sectional view of a rotating electric machine for vehicles according to Embodiment 1 of the invention, and Fig. 2 is a diagram of a power conversion device in the rotating electric machine for vehicles according to embodiment 1 of the invention, seen from the rear side (a control panel is not shown). In Fig. 1, a rotating electric machine 1 is configured as a one-piece machine / electric rotating machine having a rotating electric machine body 2, and a power conversion device 3 placed on the body of the machine. rotary electrical machine 2. In this example, the rotating electrical machine 1 is an alternator motor (engine-generator). The rotating electric machine body 2 comprises a cylindrical stator 4, a rotor 5 which is placed inward, opposite to the stator 4 and is rotatable relative to the stator 4, and a housing (support) 6 which holds the stator 4 and the rotor 5. The casing 6 comprises a front console 7 and a rear console 8 which hold the stator 4 sandwiched together in the axial line direction of the rotor 5, and a plurality of fixing bolts 9 for attachment between the front console 7 and the rear console 8. The front console 7 and the rear console 8 are metal. The stator 4 comprises a cylindrical stator core 10 secured to the front console 7 and the rear console 8, respectively, and a stator winding (armature winding) 11 disposed on the stator core 10. The rotor 5 has a pivoting shaft 12 aligned in the axial line direction of the rotor 5, a rotor core 13 secured to the central portion of the rotary shaft 12, and a rotor winding (field winding) 14 disposed on the rotor core 13. The rotary shaft 12 penetrates through the front console 7 and the rear console 8. The rotary shaft 12 is rotatably supported by the front console 7 and the rear console 8 respectively via bearings 15. A outer circumferential portion of the rotor core 13 is opposed to the inner circumferential portion of the stator 4. On the rotor core 13, is disposed a cooling fan 16 for blowing air which must be rotated solidly. With the rotor 5. At an end portion of the rotary shaft 12 of the front console side 7, a pulley 17 is stowed. Around the pulley 17, a power transmission belt (not shown) that operates with a rotating shaft of a motor is wound. Further, on the rear console side 8 of the rotary shaft 12, a rotation position detection sensor 18 for generating a signal according to the rotational position of the rotary shaft 12, and a plurality of slip rings 19 connected. electrically to the rotor winding 14 are arranged. The slip ring 19 is an electrically conductive circular member which surrounds the circumference of the rotating shaft 12. With the slip rings 19, electroconductive brushes 20 are in contact, respectively, which serve to provide the slip rings 19 with a field current for bring the rotor 5 to generate a magnetic field. On the rear console 8, a brush holder 21 is disposed which guides the brushes 20 in a starting / approach direction relative to the respective slip rings 19. In the brush holder 21, push springs 22 are mounted, which support the respective brushes 20 individually in the contacting direction with the respective slip rings 19. The respective brushes 20 are pushed by the pressing force of the pushing springs 22 against the slip rings 19. When the rotor 5 is rotated, the slip rings 19 are slidably displaced relative to the brushes 20. The conversion device 3 is supported by the rear console 8 and covered by a cover 39 formed of insulating resin. The power conversion device 3 comprises: power semiconductor modules 23 which are electrically connected to the stator winding 11 for supplying a stator current to the stator winding 11; a field module 24 which modulates the power from a battery (dc power source, not shown) and supplies it as field current to the rotor winding 14; a heat sink 29 having a cooling fin 34 on which these modules are placed; and control panels 25 which control, respectively, an electroconductive busbar structure 31 to which these modules 25 are connected, the power semiconductor modules 23 and the field module 24. As shown in FIG. A total of six power semiconductor modules 23, including the power semiconductor module, the numerical reference of which is omitted here, have the same configuration, and two of them are arranged on the left side, two of which are on the left. right side, and two of them are on the lower side. The field module 24 is fabricated by molding a semiconductor element to pass the field current; it has a battery terminal 24a, a ground terminal 24b, and field winding connection terminals 24c, and signal terminals 24d; and is mounted on and secured to a surface of the heat sink 29 which is provided as a mounting part. Like the field module 24, the power semiconductor modules 23 are lashed to the heat sink 29. The power semiconductor module 23 is fabricated by molding a pair of elements from semi-conductor elements. series-connected conductors which are given as two switching elements for passing the field current; and has a P terminal 23a, an N terminal 23b, an AC terminal 23c connected to the stator winding and performing an AC I / O operation which are given as the main terminals, and signal terminals 23d. The signal terminals 23d comprise a terminal to be connected to a connection point between a source of one of the semiconductor elements connected in series and a drain of the other semiconductor element, and terminals to be connected to gate electrodes of the respective semiconductor elements. The control panel 25 for controlling the power semiconductor module 23 is placed above a planar portion of the power semiconductor module 23 which is located on the opposite side of the heat sink 29. signal 23d of the power semiconductor module 23, the signal terminals 24d of the field module, the signal terminals 18a of the rotation position detection sensor 18, signal terminals of an external connection connector 27, and The electrically conductive busbar structure 31 is made by electrically conductive busblocking of an input / output (I / O) terminal 26 to which each semiconductor module is molded. power supply 23 is connected, the N terminal 28 to which the N terminal 23b is connected, the CA terminal 33 to which the AC terminal 23c is connected, and the like. As shown in Fig. 2, the power input / output terminal 26 is configured as a resin molded product in which two portions (terminals) of a terminal 26a and a terminal 26b are jointly assembled and insert molded. . Next, operation of the power conversion device 3 is described. In the control panel 25, the field module 24 and the power semiconductor module 23 are controlled according to a rotational position signal of the rotor 5 from the rotational position detecting sensor 18 and signal information. from an external device (for example, a motor control unit, etc.) via the external connection connector 27.
Au moment du démarrage du moteur, une puissance en courant continu provenant de la batterie (non représentée, ci-après identique) est fournie aux modules semi-conducteur de puissance 23 et au module de champ 24 respectifs. Dans le module de champ 24, sous la commande du tableau de commande 25, est réalisée une opération de modulation de la puissance en courant continu provenant de la batterie en courant de champ. Le courant de champ provenant du module de champ 24 est fourni à l'enroulement de rotor 14 par l'intermédiaire des balais 20 et des bagues collectrices 19. Ceci amène le rotor 5 à générer un champ magnétique en courant continu. Par ailleurs, dans le module semi-conducteur de puissance 23, des opérations de commutation sont réalisées sous la commande du tableau de commande 25. Ceci amène la puissance en courant continu provenant de la batterie à être convertie en puissance en courant alternatif. Chaque puissance en courant alternatif convertie par les modules semi-conducteur de puissance 23 est fournie à l'enroulement de stator 11. Ceci amène le stator 4 à générer un champ magnétique tournant, de sorte que le rotor 5 est mis en rotation. Grâce à la rotation du rotor 5, la poulie 17 est mise en rotation, de sorte que le moteur (non représenté) est démarré. Après démarrage du moteur, une puissance de rotation provenant du moteur est transmise à la poulie 17. Ceci amène le rotor 5 à être mis en rotation, de sorte qu'une puissance en courant alternatif soit induite dans l'enroulement de stator 11. A cette occasion, des opérations de commutation sont réalisées dans le module semi-conducteur de puissance 23 sous la commande du tableau de commande 25. Ceci amène la puissance en courant alternatif induite dans l'enroulement de stator 11 à être convertie en puissance en courant continu. Par la suite, chaque puissance en courant continu provenant des modules de semi-conducteur de puissance 23 est chargée dans la batterie non représentée.At the start of the motor, a DC power from the battery (not shown, hereinafter identical) is supplied to the respective power semiconductor modules 23 and field module 24. In the field module 24, under the control of the control panel 25, is carried out a modulation operation of the DC power from the field current battery. The field current from the field module 24 is supplied to the rotor winding 14 via the brushes 20 and the slip rings 19. This causes the rotor 5 to generate a DC magnetic field. On the other hand, in the power semiconductor module 23, switching operations are performed under the control of the control board 25. This causes the DC power from the battery to be converted into AC power. Each AC power converted by the power semiconductor modules 23 is supplied to the stator winding 11. This causes the stator 4 to generate a rotating magnetic field, so that the rotor 5 is rotated. By rotating the rotor 5, the pulley 17 is rotated, so that the motor (not shown) is started. After starting the engine, a rotational power from the engine is transmitted to the pulley 17. This causes the rotor 5 to be rotated, so that AC power is induced in the stator winding 11. on this occasion, switching operations are performed in the power semiconductor module 23 under the control of the control panel 25. This causes the AC power induced in the stator winding 11 to be converted into DC power. . Subsequently, each DC power from the power semiconductor modules 23 is loaded into the battery not shown.
Ensuite, une structure de câblage entre le module semi-conducteur de puissance 23 et la structure de barre omnibus électroconductrice 31 selon le mode de réalisation 1, est décrite à l'aide de la figure 3. La figure 3 est une vue en coupe du module semi-conducteur de puissance 23. La borne P 23a qui est une portion de borne du module semi-conducteur de puissance 23, s'étend latéralement (sur la figure 3, vers le haut) à partir de la face latérale du module semi-conducteur de puissance 23, dans une forme faisant saillie dans une direction parallèle à la face de montage 32 du module semi-conducteur de puissance puis dans une forme courbée dans une direction normale à la face de montage 32 (sur la figure 3, vers la gauche). En outre, la borne N 23b et la borne CA 23c du module semiconducteur de puissance 23 sont formées de la même manière que décrit ci-dessus. Ensuite, une portion d'assemblage entre le module semi-conducteur de puissance 23 selon le mode de 30 réalisation 1 et la borne N 28 et la borne CA 33 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31, est décrite à l'aide de la figure 4. La figure 4 est un schéma de forme de la portion d'assemblage (portion de soudage) vu dans la direction de la flèche A montrée sur la figure 2.Next, a wiring structure between the power semiconductor module 23 and the electroconductive busbar structure 31 according to the embodiment 1, is described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a sectional view of FIG. power semiconductor module 23. The P terminal 23a which is a terminal portion of the power semiconductor module 23, extends laterally (in FIG. 3, upwards) from the lateral face of the semi module. power driver 23, in a shape protruding in a direction parallel to the mounting face 32 of the power semiconductor module and then in a curved shape in a direction normal to the mounting face 32 (in FIG. left). In addition, the N terminal 23b and the AC terminal 23c of the power semiconductor module 23 are formed in the same manner as described above. Next, an assembly portion between the power semiconductor module 23 according to the embodiment 1 and the N terminal 28 and the CA terminal 33 of the electroconductive bus bar structure 31, is described using the FIG. 4 is a schematic diagram of the assembly portion (welding portion) seen in the direction of the arrow A shown in FIG.
La borne N 23b et la borne CA 23c du module semi- conducteur de puissance 23, et la borne N 28 et la borne CA 33 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31, sont chacune formées pour avoir une forme de protubérance (forme convexe) comme le montre la figure 4. Les portions de tête de ces deux bornes respectives sont agencées en se chevauchant l'une l'autre afin de constituer ainsi une portion d'assemblage (portion de soudage) à assembler par soudage TIG.The N terminal 23b and the AC terminal 23c of the power semiconductor module 23, and the N terminal 28 and the AC terminal 33 of the electroconductive bus bar structure 31, are each formed to have a protuberance shape (convex shape) as shown in FIG. 4. The head portions of these two respective terminals are arranged overlapping one another so as to constitute an assembly portion (welding portion) to be assembled by TIG welding.
Selon le mode de réalisation 1, par rapport aux bornes du module semi-conducteur de puissance 23 et à la borne N 28 et la borne CA 33 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31, dans la mesure où les portions en forme de protubérance au niveau de leurs têtes sont utilisées en tant que portion de soudage (portion d'assemblage), la portion de soudage nécessite que des aires plus petites soient soudées, de sorte qu'il devient possible de réduire des dégâts provoqués par la chaleur générée au niveau de la soudure à la résine de moulage de la structure de barre omnibus électroconductrice. En outre, selon le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 4, les têtes de la borne N 23b et de la borne CA 23c du module semi- conducteur de puissance 23, et les têtes de la borne N 28 et de la borne CA 33 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31, sont formées en saillie à partir du moule de résine de la structure de barre omnibus électroconductrice 31. Selon ce mode de réalisation, puisque la portion de soudage est placée à l'écart du moule de résine, il est possible de réaliser un soudage avec une électrode de soudage qui est placée à l'écart de la moulure de résine qui l'entoure, facilitant ainsi le soudage à réaliser.According to the embodiment 1, with respect to the terminals of the power semiconductor module 23 and the N terminal 28 and the terminal CA 33 of the electroconductive busbar structure 31, insofar as the portions in the form of protuberance at Their heads are used as a weld portion (joining portion), the weld portion requires smaller areas to be welded, so that it becomes possible to reduce heat-induced damage to the weld portion. from casting to molding resin of the electroconductive busbar structure. In addition, according to the embodiment of the invention shown in FIG. 4, the heads of the N terminal 23b and the AC terminal 23c of the power semiconductor module 23, and the heads of the N terminal 28 and the terminal CA 33 of the electroconductive busbar structure 31, are formed protruding from the resin mold of the electroconductive busbar structure 31. According to this embodiment, since the welding portion is placed away from the resin mold, it is possible to perform welding with a welding electrode which is placed away from the resin molding that surrounds it, thus facilitating the welding to achieve.
Par ailleurs, par rapport aux formes des têtes de la borne N 23b et de la borne CA 23c du module semiconducteur de puissance 23, et aux têtes de la borne N 28 et de la borne CA 33 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31 selon le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 4, une largeur W de chacune des têtes de la borne N 23b et de la borne CA 23c du module semi-conducteur de puissance 23, et des têtes de la borne N 28 et de la borne CA 33 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31 est rendue quasiment identique à une somme d'une épaisseur Dl de la borne N 23b et de la borne CA 23c du module semi-conducteur de puissance 23 et d'une épaisseur D2 de la borne N 28 et de la borne CA 33 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31. A noter, bien que les signes de référence W, Dl, D2 ne soient donnés qu'à la borne CA 23c et à la borne CA 33, la même relation est appliquée à la borne N 23b et à la borne N 28. Selon ce mode de réalisation, la portion soudée 30 prend une forme uniformément sphérique après le soudage TIG, de sorte qu'une résistance de soudure plus élevée est obtenue. En outre, la structure de barre omnibus électroconductrice 31 représentée sur la figure 4 selon le mode de réalisation de l'invention, est un produit moulé en résine dans lequel deux parties de borne ou plus sont moulées par insertion, et les barres omnibus sont assemblées l'une à l'autre par deux portions d'assemblage ou plus.Moreover, with respect to the shapes of the heads of the N terminal 23b and the AC terminal 23c of the power semiconductor module 23, and the heads of the N terminal 28 and the CA terminal 33 of the electroconductive busbar structure 31 according to the embodiment of the invention shown in FIG. 4, a width W of each of the heads of the N terminal 23b and the AC terminal 23c of the power semiconductor module 23, and the heads of the N terminal 28 and of the terminal CA 33 of the electroconductive busbar structure 31 is made almost identical to a sum of a thickness D1 of the N terminal 23b and the AC terminal 23c of the power semiconductor module 23 and a thickness D2 of the N terminal 28 and the terminal CA 33 of the electroconductive busbar structure 31. Note that although the reference signs W, D1, D2 are only given to the AC terminal 23c and to the CA terminal 33 , the same relation is applied to terminal N 23b and terminal N 28. According to this In this embodiment, the welded portion 30 takes a uniformly spherical shape after the TIG welding, so that a higher solder strength is obtained. Further, the electroconductive bus bar structure 31 shown in Fig. 4 according to the embodiment of the invention is a resin molded product in which two or more terminal parts are insert molded, and the bus bars are assembled. to one another by two or more assembly portions.
Selon ce mode de réalisation, du fait que les bornes de la structure de barre omnibus électroconductrice 31 soient formées de deux parties ou plus, il est possible de fabriquer facilement les bornes, et de traiter facilement le moulage par insertion de la structure de barre omnibus électroconductrice 31. De plus, du fait que les barres omnibus soient mutuellement assemblées par deux portions soudées ou plus, il est possible de rendre les courants passant à travers les portions de joint plus petits que dans le cas contraire, afin de supprimer ainsi une génération de chaleur. De plus, la portion de soudage de la borne P 23a du module semi-conducteur de puissance 23 et la borne d'entrée/sortie de puissance 26 (borne d'insertion) de la structure de barre omnibus électroconductrice 31, selon le mode de réalisation de l'invention, est formée en protubérance de manière similaire à la figure 4. Leurs portions de tête en forme de protubérance sont agencées se chevauchant l'une l'autre, et gérées en tant que portion d'assemblage (portion de soudage) à assembler par soudage TIG.According to this embodiment, since the terminals of the electroconductive busbar structure 31 are formed of two or more parts, it is possible to easily manufacture the terminals, and to easily process the insert molding of the busbar structure. In addition, because the bus bars are mutually assembled by two or more welded portions, it is possible to make the currents passing through the smaller joint portions than in the opposite case, in order to thereby suppress a generation. heat. In addition, the soldering portion of the P 23a terminal of the power semiconductor module 23 and the power input / output terminal 26 (insertion terminal) of the electroconductive bus bar structure 31, depending on the mode of operation. embodiment of the invention, is formed in protuberance in a manner similar to FIG. 4. Their protuberance-shaped head portions are arranged to overlap one another, and managed as an assembly portion (welding portion ) to be assembled by TIG welding.
Selon ce mode de réalisation, du fait que les portions en forme de protubérance soient soudées, l'influence due à la chaleur générée au niveau de la soudure est supprimée, de sorte que la résine de moulage de la structure de barre omnibus électroconductrice 31 est moins susceptible d'être endommagée. De plus, la portion d'assemblage de la borne d'entrée/sortie de puissance 26 (borne d'insertion) de la structure de barre omnibus électroconductrice 31 selon ce mode de réalisation de l'invention, a une forme de soudage dont la largeur est quasiment identique à une somme d'une épaisseur de la borne P 23a du module semi-conducteur de puissance 23 et d'une épaisseur de la borne d'entrée/sortie 26 de la structure de barre omnibus électroconductrice 31, de façon similaire à la figure 4. Selon ce mode de réalisation, puisque la portion soudée devient de forme sphérique après le soudage TIG, on obtient une résistance de soudure plus élevée, et puisque la distance entre la portion de soudage et la résine de moulage de la structure de barre omnibus électroconductrice 31 s'agrandit, il est possible de réduire des dégâts thermiques sur la résine de moulage.According to this embodiment, because the protrusion-shaped portions are welded, the influence due to the heat generated at the weld is removed, so that the molding resin of the electroconductive busbar structure 31 is less likely to be damaged. In addition, the assembly portion of the power input / output terminal 26 (insertion terminal) of the electroconductive busbar structure 31 according to this embodiment of the invention has a welding form whose width is almost identical to a sum of a thickness of the terminal P 23a of the power semiconductor module 23 and a thickness of the input / output terminal 26 of the electroconductive busbar structure 31, similarly In FIG. 4, according to this embodiment, since the welded portion becomes spherical after the TIG welding, a higher welding resistance is obtained, and since the distance between the welding portion and the molding resin of the structure As the electroconductive bus bar 31 becomes larger, it is possible to reduce thermal damage to the molding resin.
Il convient de noter que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus, et que toute modification des modes de réalisation peut être réalisée de manière appropriée sans s'éloigner de la portée de l'invention.It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and any modification of the embodiments can be conveniently carried out without departing from the scope of the invention.
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