JP2007189867A - 制御装置一体型回転電機およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子を搭載するヒートシンク自体を回転電機のステータコイルと同極性とし、スイッチング素子とステータコイルとの接続構造の簡易化、合理化を図り、低コストでコンパクトな制御装置一体型回転電機を得ることを目的とする。
【解決手段】複数のヒートシンク９の一部に、上記回転電機のステータリード１７と導通する接続部位４２を取り付けるとともに、上記接続部位４２に上記ステータリード１７の端末部を接続し、上記複数のヒートシンク９の一部を、上記回転電機のステータコイル３と同極性にする。
【選択図】図５

Description

この発明は、回転電機とその出力を制御する制御装置とを一体化した制御装置一体型回転電機およびその製造方法に関するものである。

従来の制御装置一体型回転電機においては、回転電機のステータ電流を調整するスイッチング素子が絶縁基板上に搭載され、この絶縁基板をヒートシンクに半田付してパワーモジュールを形成し、このパワーモジュールのヒートシンクはグリースを介して回転電機のリアブラケットに取り付けられている。そして、スイッチング素子の裏面側の極性と異なる上面電極が、パワーモジュールのヒートシンクに絶縁部材を介して固定されたバスバーにワイヤボンディングにより接続され、バスバーはもう一方のターミナル部で、回転電機のステータリードと接続されるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３１２８５２号公報（段落００２０〜００２６、図３）

上記従来の制御装置一体型回転電機の構成によれば、スイッチング素子の裏面側の極性と異なる上面電極が、パワーモジュールのヒートシンクに絶縁部材を介して固定されたバスバーの一端にワイヤボンディングにより接続され、さらにバスバーの他端が回転電機のステータリードに接続される構成であるため、構造並びに製造工程が複雑かつ煩雑となる問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、スイッチング素子を搭載するヒートシンク自体を回転電機のステータコイルと同極性とし、スイッチング素子とステータコイルとの接続構造の簡易化、合理化を図り、低コストでコンパクトな制御装置一体型回転電機およびその製造方法を得ることを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明にかかる制御装置一体型回転電機は、回転電機と、電源から供給される電力を制御して上記回転電機の出力を調整するスイッチング素子を搭載した複数のヒートシンクを含むパワー部と、を備えた制御装置一体型回転電機において、上記複数のヒートシンクの一部に、上記回転電機のステータリードと導通する接続部位を取り付けるとともに、上記接続部位に上記ステータリードの端末部を接続し、上記複数のヒートシンクの一部を、上記回転電機のステータコイルと同極性にすることを特徴とする特徴とする。

また、この発明にかかる制御装置一体型回転電機の製造方法は、電源から供給される電力を制御して回転電機の出力を制御するスイッチング素子を搭載した複数のヒートシンクを備え、上記複数のヒートシンクの一部はステータコイルと同極性であるとともに、上記回転電機の軸方向であって上記ヒートシンクの外側にケースに収納された制御回路を取り付ける制御装置一体型回転電機の製造方法において、上記ステータコイルと同極性のヒートシンクにステータリードの端末部を接続する接続部位に取り付け、上記ケースに収納された制御回路を取り付けた後に、上記ステータコイルと同極性のヒートシンクの接続部位と上記ステータリードの端末部を接続することを特徴とする。

この発明によれば、ヒートシンクがスイッチング素子と回転電機のステータコイルとの間の導体部を構成し、ステータリードとスイッチング素子との接続が簡易化でき、低コスト並びにコンパクトな制御装置一体型回転電機を提供することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる制御装置一体型回転電機の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による制御装置一体型回転電機の断面模式図を示すものである。この制御装置一体型回転電機は、界磁巻線１を有するロータ２、ステータコイル３が巻かれたステータ４、ロータ軸５、ロータ２の端部に装着されたファン６、およびこれらを囲設するフロントハウジング７とリアハウジング８などから構成される回転電機本体１００を備えており、更に、ヒートシンク９、ヒートシンク９に搭載されるスイッチング素子１０、ターミナル部材１１、ブラシホルダ１２などから成るパワー部１３と、回転電機の動作を制御する制御回路１４、この制御回路１４を収納する例えばアルミ合金からなるケース１５、このケース１５のカバー１６などを備えている。なお、ステータコイル３はステータリード１７によりターミナル部材１１に接続されており、更に、パワー部１３と制御回路１４、この制御回路１４を収納したケース１５などから制御装置２００が構成されている。

図２は、図１に示す制御装置一体型回転電機の回路図を模式的に示した図である。制御装置２００のパワー部１３において、上下６相の極性を持つスイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗ、及び１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗが３相インバータ回路を構成している。なお、スイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗ、及び１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗは、図１におけるスイッチング素子１０に相当し、信号を受けてゲートをＯＮ／ＯＦＦするトランジスタと、ゲートＯＦＦ時のインダクタンスによる電流をバイパスするダイオードの組合せを指すものである。

図２において、上側スイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗは、バッテリ２０の正極とステータコイル３との間にそれぞれ接続され、下側スイッチング素子１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗは、ステータコイル３とバッテリ２０の負極との間にそれぞれ接続されている。即ち、バッテリ２０の正極と上側スイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗの正極側は、ライン（以下、Ｐライン）２１により接続され、バッテリ２０の負極と下側スイッチング素子１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗの負極側は、ライン（以下、Ｎライン）２２により接続されている。また、３相インバータ回路を構成する上側スイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗと、下側スイッチング素子１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗは、それぞれライン（以下、ＡＣライン）２３ｕ，２３ｖ，２３ｗにより接続されている。なお、界磁電流制御装置２４により、ロータ２に巻かれた界磁巻線１８を流れる界磁電流の制御が行なわれることは周知のとおりである。

次に、図３はパワー部１３の拡大断面模式図を示す図であり、ヒートシンク９ｐ，９ａｃは、以下に説明するように放熱と通電路を兼ねるものである。即ち、スイッチング素子１０ｐ，１０ｎの裏面電極３０ｐ，３０ｎが直接半田付けなどの方法により、バッテリ２０（図２参照）の正極と同極性の上側ヒートシンク９ｐと、ステータコイル３と同極性の下側ヒートシンク９ａｃの表面にそれぞれ接合されている。なお、ヒートシンク９ｐ，９ａｃは、図１におけるヒートシンク９に相当するものであり、スイッチング素子１０ｐ，１０ｎは、図２における上側スイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗ、および下側スイッチング素子１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗにそれぞれ相当するものである。

即ち、図２に示すバッテリ２０の正極から上側スイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗに至るＰライン２１が上側ヒートシンク９ｐとなり、ステータコイル３のリード線、即ち、ステータリード１７から下側スイッチング素子１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗに至るＡＣライン２３ｕ，２３ｖ，２３ｗが下側ヒートシンク９ａｃに相当する。なお、少なくともこの下側ヒートシンク９ａｃは、各相に対応して３個で構成されている。

また、ＡＣライン２３ｕ，２３ｖ，２３ｗと、上側スイッチング素子１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗ及び下側スイッチング素子１０ｌｕ，１０ｌｖ，１０ｌｗ、並びにＮライン２２は、図３に示すように、ヒートシンク９ｐ，９ａｃに絶縁部材３１ｐ，３１ｎを介して導電部材３２ｐ，３２ｎが取り付けられたターミナル部材１１ｐ，１１ｎに相当する。

上側ヒートシンク９ｐには、バッテリ２０の正極からのハーネスが繋げられており、この上側ヒートシンク９ｐは、上側ヒートシンク９ｐに直接搭載されたスイッチング素子１０ｐの裏面電極３０ｐから半導体チップを経由してステータリード１７に繋がるリード端子３３ｐに至り、導電部材３２ｐに繋がるように構成されている。また、下側ヒートシンク９ａｃは、ステータリード１７に電気的に繋げられており、この下側ヒートシンク９ａｃは、下側ヒートシンク９ａｃに直接搭載されたスイッチング素子１０ｎの裏面電極３０ｎから半導体チップを経由して図１のステータリード１７に繋がるリード端子３３ｎに至り、導電部材３２ｎを経てアースに繋がるように構成されている。

図４は、制御装置２００のパワー部１３の部分を抽出してロータ軸５のリアハウジング８側からみた模式図である。例えば、ヒートシンク９ｐｕ，９ａｃｕはＵ相の上側および下側ヒートシンクを示し、ヒートシンク９ｐｖ，９ａｃｖはＶ相の上側および下側ヒートシンクを示している。また、ヒートシンク９ｐｗ，９ａｃｗはＷ相の上側および下側ヒートシンクであり、各相のヒートシンク９ｐｕ，９ａｃｕ、９ｐｖ，９ａｃｖ、９ｐｗ，９ａｃｗが図４に示すように、ブラシホルダ１２が入るように略コ字形に配置されている。

各相の上側および下側ヒートシンク９ｐｕ，９ａｃｕ，９ｐｖ，９ａｃｖ，９ｐｗ，９ａｃｗは、フランジ部４０を介してリアハウジング８に固定される。上側ヒートシンク９ｐｕ，９ｐｖ，９ｐｗは、金属バー等で電気的に連結されており、下側ヒートシンク９ａｃｕ，９ａｃｖ，９ａｃｗは、例えば樹脂からなるカラーなどにより上側ヒートシンク９ｐｕ，９ｐｖ，９ｐｗ並びにリアハウジング８と絶縁されている。

各相の上側および下側ヒートシンク９ｐｕ，９ａｃｕ，９ｐｖ，９ａｃｖ，９ｐｗ，９ａｃｗには、フィン４１がロータ軸５の方向に平行に形成されている。また、各相毎にステータリード１７ｕ，１７ｖ，１７ｗがステータコイル３から延伸してきており、接続部位４２ｕ，４２ｖ，４２ｗにおいて、下側ヒートシンク９ａｃｕ，９ａｃｖ，９ａｃｗとステータリード１７ｕ，１７ｖ，１７ｗがそれぞれ直接的に接続されている。

図５は、パワー部１３のヒートシンクの組立構造を図示するものである。本来は、スイッチング素子１０、ターミナル部材１１などが組みつけられるが、便宜上、これらの部材を図示せず、ヒートシンクブロックの組立とステータリード１７との接続のみを示している。

図５（ａ）に示すように、上側ヒートシンク９ｐと下側ヒートシンク９ａｃは、同軸のフランジ部４０ａ、４０ｂ（図４におけるフランジ部４０に相当）で、絶縁部材５０を挟んで図示しないボルトなどで図５（ｂ）のようにリアハウジング８に固定される。この際、下側ヒートシンク９ａｃに設けられたフランジ部４０ｂに接続部位４２を取り付ける。本実施の形態では、接続部位４２は、下側ヒートシンク９ａｃのフランジ部４０ｂと接触するように絶縁部材５０とフランジ部４０ｂで挟み込み、上側ヒートシンク９ｐと下側ヒートシンク９ａｃを固定する際に共締めする。なお、本実施の形態における上側ヒートシンク９ｐ，下側ヒートシンク９ａｃのフィン４１の方向は、図４に示すように、回転電機のロータ軸５に平行に形成されており、図１に示すファン６がロータ２に取り付けられてロータ２とともに回転し、冷却風はロータ軸５の方向に流れてパワー部１３を冷却するように構成されている。

このように構成することによって、ヒートシンク９がスイッチング素子１０とステータコイル３との間の導体部を形成するとともに、ステータリード１７とヒートシンク９の接合を簡易な部材で構成することができ、低コスト並びにコンパクト化が実現できる。

また、接続部の発熱をヒートシンク９で効率よく放熱することができる。さらには、ステータリード１７を介してステータ４の発熱を放熱することができる。また、本実施の形態で説明しているように、接続部位４２をボルトなどの締結部材により、上側ヒートシンク９ｐ，下側ヒートシンク９ａｃと共締めすることにより、接続部位４２を固定する部品が不要となる。

さらに、ステータリード１７を直接的にヒートシンク９に接続することによって、ヒートシンク９から放熱してステータリード１７の温度上昇を低減することができる。
特に、ヒートシンク９をステータリード１７と同極性とすることによって、全相で同一極性のチャネルをもったスイッチング素子１０からインバータ回路が構成でき、直接、ヒートシンク９にステータリード１７を接続する本実施の形態はきわめて合理的な構造である。

また、本実施の形態による制御装置一体型回転電機においては、図４に示すように、バッテリ２０の正極と同極性をもつ上側ヒートシンク９ｐｕ，９ｐｖ，９ｐｗを径方向内側、ステータコイル３と同極性をもつ下側ヒートシンク９ａｃｕ，９ａｃｖ，９ａｃｗを径方向外側に並べて配置し、ファン６の吸い込み口に対して下側ヒートシンク９ａｃｕ，９ａｃｖ，９ａｃｗが上側ヒートシンク９ｐｕ，９ｐｖ，９ｐｗよりも上流に設けられているので、冷却温度が低く、放熱性能を高くすることができ、さらに、径方向寸法が上側、下側のヒートシンクで略同一の場合、周長が大きく、面積が大きくできて熱抵抗を小さくすることができる。なお、下側ヒートシンク９ａｃｕ，９ａｃｖ，９ａｃｗには、ステータリード１７を接続する接続部位４２が発熱することがあるが、冷却性能を高めることによって温度上昇を抑制することができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２を説明するヒートシンク組立構造を示す模式図である。この図６は、実施の形態１の図５に相当する図であるが、図５と異なるのはターミナル部材６０が図示されている点である。図６（ａ）に示すように、ターミナル部材６０には、ステータリード１７と下側ヒートシンク９ａｃとの接続部位４２が、図３に見られるスイッチング素子１０のリード端子３３と接合する導電部材３２ｐ、３２ｎなどとともに、樹脂にインサート成形されている。なお、接続部位４２は、実施の形態１と同様に下側ヒートシンク９ａｃのフランジ部４０ｂに当接されて図６（ｂ）のように組みつけられ、電気的に接続される。なお、その他の構成については実施の形態１と同様であり、その詳細な説明を省略する。

実施の形態２によれば、バッテリ２０（図２参照）の負極側と同極性のバスバー並びにスイッチング素子１０を制御する信号リードといった電気配線部材と接続部位４２を一体化することで、組み付け点数を減少させることが可能となる。また、強固に保持することができ、位置決め部位も付加すれば位置決めしやすい効果を有する。更に、実施の形態１と同様に、接続部位４２は信号リードやバスバーとは別体でインサート成形することができるので、ステータリード１７と同種材など、ヒートシンク９や導電部材３２によらず、接合に適した材料を選択することができる。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３を説明するヒートシンク形状の細部を示す模式図である。本実施の形態においては、接続部位７０が、下側ヒートシンク９ａｃのフランジ部４０ｂの近傍に一体化されて設けられている。そして、ステータリード１７を、図示しないステータコイルからリアハウジング８を貫通してこれも図示しないロータ軸の方向に延伸させるとともに、下側ヒートシンク９ａｃをリアハウジング８に取り付けた状態で接続部位７０の近傍に位置させ、接続部位７０にステータリード１７を接触させて接合する。

実施の形態３によれば、接続部位７０を下側ヒートシンク９ａｃの固定部の近傍に一体化して設けることで、別に接続部位を設ける必要がなくなり、部品点数が削減できるとともに、接続部位７０から下側ヒートシンク９ａｃまでさらに低熱抵抗化できる効果がある。また、下側ヒートシンク９ａｃはダイカスト法などの成形加工で製造することによって、容易に接続部位と一体化したヒートシンクを製造することができる。

実施の形態４．
実施の形態１から実施の形態３で説明した各実施の形態における下側ヒートシンク９ａｃとステータリード１７との接合方法としては、下側ヒートシンク９ａｃあるいはステータリード１７よりも低融点の材料、例えば、半田を用いることができ、半田付は、加熱した半田鏝を接触、あるいは光ビームを接続部位４２あるいは７０に照射するなどの方法で接続部位４２あるいは７０とステータリード１７を加熱し、半田を供給して行う。この接合方法が比較的低温で接合できるため、主として樹脂からなる絶縁部材への熱影響を防止することができる。なお、半田は、予め接続部位４２あるいは７０側かステータリード１７側に予備半田供給しておいても良く、ステータリード１７及び接続部位４２あるいは７０の表面は、アルミ材質であるなど必要に応じてスズメッキ、ニッケルメッキ処理をしておく。

また、接続部位４２あるいは７０とステータリード１７との接合方法としては、超音波接合を用いることもできる。接続部位４２あるいは７０にステータリード１７を押圧するようにホーンで加圧し、ホーンを超音波振動させて接合する。超音波接合を用いることにより、半田付のような加熱作業が不要であるため、熱容量が大きい構造に対しても十分に接合することができる。

一方、溶融接合方法としては、アーク溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接が好ましく、特にアーク溶接、レーザ溶接が比較的簡便に溶接することができる。これらの方法は、接合部に選択的にエネルギーを投入、加熱して溶接することができるため、ヒートシンクのように熱容量が大きな部材に対しても、良好に溶接することができる。また、非接触熱源であるため、立体構造で入り組んだ接合部に対しても容易に接合することができる。

図８は、接続部位とステータリードとの接合方法の他の例を示す図で、図８（ａ）は、ステータリード１７の本数に相当するガイド溝８０を設けた接続部位８１ａの形状を示すものである。この実施の形態によれば、ステータリード１７の各端末部が接続部位８１ａのガイド溝８０に沿って位置決めされるので、安定に接続することができる効果がある。

図８（ｂ）は、Ｃ字型のリング形状の接続部位８１ｂであり、ステータリード１７をリング８２に挿入して、溶接あるいは半田付をする。実施の形態１〜３で説明した平板により構成される接続部位４２あるいは７０とステータリード１７の接合に比べて、リング状になっているので、ステータリード１７の周囲にわたって接合する面積を確保でき、接合部の接合面積を大きくでき、接合強度を向上することができる。また、低抵抗化して接続部位８１ｂとステータリード１７との接合部の発熱を低減し、パワー部１３（図１参照）の損失を低減することができる。さらに、カシメと溶接、はんだ付を併用することもでき、より低熱抵抗で信頼性の高い接続が実現できる。

また、図８（ｂ）において、接続部位８１ｂとステータリード１７をカシメ接続しても良く、この場合、あらかじめ図８（ｃ）のごとく、接続部位８１ｃの先端部をコ字形状体８３とし、このコ字形状体８３にステータリード１７を押し付け、コ字形状体８３を圧接変形してステータリード１７と接続部位８１ｃをカシメ接続する。このカシメ接続法は、機械的に接続する方法であるため、材質、熱容量に依存せず、確実に接続することができ、ねじなどの接続部材が不要となる。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５を説明する接続部の斜視図である。ステータリード１７の端末部には、丸端子９０ａが形成されている。図９（ａ）は、丸端子９０ａが図示しない回転電機の軸方向に平行に延伸されたステータリード１７に対して垂直方向にねじ９１で下側ヒートシンク９ａｃのフランジ部４０ｂに形成されたねじ孔部９２に固定されるようになっており、この場合には、回転電機の側方から工具を用いて固定する。下側ヒートシンク９ａｃの固定方向とは直角方向の関係となる。

一方、図９（ｂ）は、ステータリード１７と同一方向に固定されるように曲げて丸端子９０ｂを形成しており、この場合には、下側ヒートシンク９ａｃの固定方向と同一方向となるため、下側ヒートシンク９ａｃのリアハウジング８（図１参照）への固定と丸端子９０ｂの固定を同一固定箇所、即ち、上側ヒートシンク９ｐのフランジ部４０ａと下側ヒートシンク９ａｃのフランジ部４０ｂを用いて共締めしている。

ねじで固定する方法は、非常に簡便な手段であるので、工業的にはその利用価値が高く、また、機械的接続であって、被接続部材であるヒートシンク９やステータリード１７の材質、熱容量によらず確実に接続することができる。また、半田付、溶接、カシメ接続と異なって、容易に取り外しできるため、パワー部１３（図１参照）の不具合が生じた場合に簡単に組み換えることができるばかりでなく、図１に示す制御装置２００と回転電機本体１００とを容易に分解することができる。

なお、これまでロータ軸５と平行に冷却風が流れるヒートシンク９を例に実施の形態を説明してきたが、冷却風の方向はロータ軸５と直角、即ち、回転電機の径方向であっても良く、これらの組合せであっても良い。特に、冷却風の方向はロータ軸５と直角、即ち、回転電機の径方向である場合には、径方向内側に上側ヒートシンク、径方向外側に下側ヒートシンクを配置すると、ファン吸い込み口に対して下側のヒートシンクが上側のヒートシンクよりも上流にあるので、冷却温度が低く、放熱性能を高くすることができる。さらに、径方向寸法が第１、第２のヒートシンクで略同一の場合、周長が大きい分大きくできるので、熱抵抗を小さくすることができる。

実施の形態６．
図１０は、実施の形態６による制御装置一体型回転電機の断面模式図を示すものである。この制御装置一体型回転電機は、実施の形態１による制御装置一体型回転電機と異なって、スイッチング素子を搭載した複数のヒートシンクが回転電機の回転タ軸方向の離れた位置に配置されている点に特徴を有するものである。即ち、実施の形態６による制御装置一体型回転電機は、スイッチング素子１０ｐｖ，１０ａｃｖがその裏面電極がロータ軸５と直角方向となるようにヒートシンク９ｐｖ，９ａｃｖに搭載され、冷却風が図中矢印Ａのように流れるように構成されている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。

回転電機本体１００より離れた側に設けられたヒートシンク９ｐｖは、電源の正極側と同極性を持つ上側ヒートシンクであり、図２の上アーム側のスイッチング素子１０ｕｕ，１０ｕｖ，１０ｕｗを搭載する。回転電機本体１００に近い側に形成されたヒートシンク９ａｃｖは、ステータコイル３と同極性を持つ下側ヒートシンクで、接続部位を取り付けるとともに、ステータリード１７に接続されている。

実施の形態６による制御装置一体型回転電機によれば、複数のヒートシンク９ｐｖ，９ａｃｖをロータ軸５の方向の離れた位置に配置することで、パワー部１３を径方向に対して小さくすることができる。この場合、回転電機本体１００に近い側に形成されたヒートシンク９ａｃｖは、ステータコイル３と同極性を持つヒートシンクとすることによって、ステータリード１７とヒートシンク９ａｃｖの接続を容易にすることができる。本実施形態で説明した配置は、電源からのハーネスを接続する上側ヒートシンク９ｐｖが最外側に、また、この上側ヒートシンク９ｐｖと接地電位であるリアハウジング８との間に下側ヒートシンク９ａｃｖが配置される構成となっており、電源からステータコイル３を経て接地に至る合理的な配線となる。

実施の形態７．
図１１は、実施の形態７を説明するものである。この図１１は、ヒートシンクとステータリードの取り付け部周辺を示す斜視図であり、ヒートシンク上にケースを取り付ける状態を示している。

即ち、ケース１５には、ヒートシンク９ａｃｕあるいは９ａｃｖのフィン４１と一体化して冷却風路を形成する壁１５ｗが形成され、接続部位周辺の径方向外側は円周方向に亘って開口部１５ｈが形成されている。ケース１５はヒートシンク９ｐｕ，９ａｃｕあるいはヒートシンク９ｐｖ，９ａｃｖに対して図１１（ａ）中の矢印Ａ方向に取り付けられ、ヒートシンク９ｐｕ，９ａｃｕあるいはヒートシンク９ｐｖ，９ａｃｖおよびそれらの接続部位４２の上部を覆うように取り付けられる。この際、ヒートシンク９ａｃｕ，９ａｃｖとステータリード１７の接続部位４２周辺は、回転電機側方から径方向に向かって空間部１５ｋが形成されるように取り付けられる。この場合、ヒートシンク９ａｃｕ，９ａｃｖとステータリード１７の接続は、開口部１５ｈから空間部１５ｋへ、図１１（ｂ）中の矢印Ｂ方向から固定治具を挿入して接続部位４２並びにステータリード１７を固定するとともに、例えば、レーザ光の出射口やアーク溶接電極を回転電機側方からアプローチすることにより加熱して接合する。なお、固定治具と干渉しないように、レーザ光やアークの方向を矢印方向と角度をなすようにしてもよく、また、カシメ治具や超音波ホーンを側方からアプローチして接合することもできる。

このように、ヒートシンク９ａｃｖとステータリード１７を側方から接続することができるので、ロータ軸５の方向からみて接続部位４２を覆うようにケース１５を取り付け、制御回路１４（図１参照）などをケース１５内に収納するスペースを十分に確保することができる。特に、異種金属で接続される場合には、空間部を設けて、接続部に水が溜まらないようにすることで、電食を抑制することができる。

実施の形態８．
次に、この発明に係る制御装置一体型回転電機の製造方法について説明する。この製造方法の説明に当たり、便宜上、図１を用いて説明する。

先ず、スイッチング素子１０を搭載したヒートシンク９をリアハウジング８に積み上げる。その後、ケース１５をヒートシンク９の上に積み上げ、ケース１５とヒートシンク９を同時にリアハウジング８に締結などの方法で強固に固定する。制御回路１４をはじめ所望の部品をケース１５に収納してカバー１６を取り付ける。その後、ステータリード１７とヒートシンク９の接続部位４２（図１１参照）を接合する。接合は、半田付、レーザやアーク熱源を用いた溶接、カシメなどの方法を用いる。接続部位４２は、あらかじめヒートシンク９に一体化して形成しても良く、別部材として取り付けても良い。別部材として取り付ける場合には、ヒートシンク９をリアハウジング８に積み上げる際に同時に組み付ける。

ヒートシンク９は、あらかじめケース１５とともにリアハウジング８に固定され、その後ヒートシンク９とステータリード１７を接続する。したがって、ヒートシンク９を固定する時のストレスが接続部位４２にかかることがなく、これによるダメージを防止することができる。特に、実施の形態７のように回転電機側方から接続部位４２の周辺に空間部１５ｋを設けておくことで、ケース１５でヒートシンク９を固定した後にヒートシンク９とステータリード１７を接続する場合にでも、ケース１５のスペースを削る必要がなく、接続作業も簡単にできる。

以上のように、この発明に係る制御装置一体型回転電機およびその製造方法は、ヒートシンクがスイッチング素子とステータコイルとの間の導体部をなし、ステータリードとスイッチング素子との接続が簡易化でき、低コスト並びにコンパクトな制御装置一体型回転電機が実現するもので、産業上の利用可能性は大なるものである。

この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機の断面模式図を示すものである。 図１に示す制御装置一体型回転電機の回路図を模式的に示した図である。 図１に示す制御装置一体型回転電機のパワー部の拡大断面模式図を示す図である。 図１に示す制御装置一体型回転電機のパワー部の部分を抽出してロータ軸のリアハウジング側からみた上面模式図である。 図１に示す制御装置一体型回転電機のパワー部のヒートシンクの組立構造を図示するものである。 この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機のヒートシンク組立構造を示す模式図である。 この発明の実施の形態３による制御装置一体型回転電機のヒートシンク形状の細部を示す模式図である。 この発明の実施の形態４による制御装置一体型回転電機の接続部位とステータリードとの接合方法を示す図である。 この発明の実施の形態５による制御装置一体型回転電機の接続部位とステータリードとの接続部の斜視図である。 この発明の実施の形態６による制御装置一体型回転電機の断面模式図を示すものである。 この発明の実施の形態７による制御装置一体型回転電機のヒートシンクとステータリードの取り付け部周辺を示す斜視図である。

符号の説明

１ 界磁巻線 ２ ロータ
３ ステータコイル ４ ステータ４
５ ロータ軸 ６ ファン
７ フロントハウジング ８ リアハウジング
９ ヒートシンク １０ スイッチング素子
１１、６０ ターミナル部材 １２ ブラシホルダ
１３ パワー部 １４ 制御回路
１５ ケース １５Ｋ 開口部
１５Ｒ 通風路 １５Ｈ 空間部
１６ カバー １７ ステータリード
１８ 界磁巻線 ２０ バッテリ
２１ 界磁電流制御装置 ２２ Ｐライン
２４ ＡＣライン ３０ スイッチング素子の裏面電極
３３ リード端子 ４０ ヒートシンクのフランジ部
４１ フィン ４２、７０、８１ 接続部位
５０ 絶縁部材 ８０ ガイド溝
８２ リング ８３ コ字形状体
９０ 丸端子 ９１ ねじ
９２ ねじ孔部 １００ 回転電機本体
２００ 制御装置

Claims (11)

1. 回転電機と、電源から供給される電力を制御して上記回転電機の出力を調整するスイッチング素子を搭載した複数のヒートシンクを含むパワー部と、を備えた制御装置一体型回転電機において、
   上記複数のヒートシンクの一部に、上記回転電機のステータリードと導通する接続部位を取り付けるとともに、上記接続部位に上記ステータリードの端末部を接続し、上記複数のヒートシンクの一部を、上記回転電機のステータコイルと同極性にすることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
2. 上記ステータリードの上記接続部位は、上記パワー部の導電部材を樹脂モールドしたターミナル部材に複合化されることを特徴とする請求項１記載の制御装置一体型回転電機。
3. 上記接続部位は上記ステータコイルと同極性を有するヒートシンクと一体化したことを特徴とする請求項１記載の制御装置一体型回転電機。
4. 上記回転電機のロータと一体となって回転するファンを備え、上記複数のヒートシンクの一部を上記電源の正極と同極性を有する第１のヒートシンクとし、上記回転電機のステータコイルと同極性を有するヒートシンクを第２のヒートシンクとし、上記第２のヒートシンクは上記第１のヒートシンクよりも上記回転電機の径方向外側に配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
5. 上記回転電機のロータと一体となって回転するファンを備え、上記複数のヒートシンクの一部を上記電源の正極と同極性を有する第１のヒートシンクとし、上記回転電機のステータコイルと同極性を有するヒートシンクを第２のヒートシンクとし、上記第１のヒートシンクと上記第２のヒートシンクは、上記回転電機の回転軸方向に離して配置されるとともに、上記第２のヒートシンクが上記回転電機のロータ側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
6. 上記第２のヒートシンクと上記ステータリードの端末部をカシメ接続することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
7. 上記第２のヒートシンクと上記ステータリードの端末部とをアークあるいはレーザ熱源によって融接することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
8. 上記接続部位は、ヒートシンクならびにステータリードよりも低融点の材料を含んで接合されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
9. 上記第２のヒートシンクと上記ステータリードの端末部とをねじで接続したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
10. 上記ステータリードの端末部と上記接続部位の周辺に、上記回転電機の径方向外側に開放される空間部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
11. 電源から供給される電力を制御して回転電機の出力を制御するスイッチング素子を搭載した複数のヒートシンクを備え、上記複数のヒートシンクの一部はステータコイルと同極性であるとともに、上記回転電機の軸方向であって上記ヒートシンクの外側にケースに収納された制御回路を取り付ける制御装置一体型回転電機の製造方法において、
    上記ステータコイルと同極性のヒートシンクにステータリードの端末部を接続する接続部位に取り付け、上記ケースに収納された制御回路を取り付けた後に、上記ステータコイルと同極性のヒートシンクの接続部位と上記ステータリードの端末部を接続することを特徴とする制御装置一体型回転電機の製造方法。

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