JP2007202253A - Rotating electric machine integrated with control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、制御装置一体型回転電機、特に、インバータパワー回路部および制御基板が搭載された制御装置一体型回転電機の冷却に関するものである。 The present invention relates to cooling of a controller-integrated rotating electrical machine, and more particularly, cooling of a controller-integrated rotating electrical machine on which an inverter power circuit unit and a control board are mounted.
従来技術において、制御装置一体型回転電機の構成は既に提示されている(例えば、特許文献1参照)。
この制御装置一体型回転電機では、円筒状のハウジング234の後端外壁にその径方向へ延在する円盤状のヒートシンク223上に直接固定されたインバータ回路部としてのMOSトランジスタ220からなるインバータ用スイッチング素子や、ヒートシンク223上に固定されたプリント配線層を持つ制御基板225を有し、この制御基板225上に制御IC226等を装着している。
しかしながら、発熱素子であるスイッチング素子を固定するヒートシンク223の近傍に制御基板225を配置した場合、制御基板225上の制御IC226等の耐熱温度の低い電子部品が熱損傷を起す問題がある。
加えて、樹脂で一体的に封止されるため、スイッチング素子の熱が樹脂を伝導して制御基板225上の電子部品の温度を上昇される恐れもあった。
さらに、遠心ファン216により流入される冷却空気の流れも、樹脂カバー229の空気吸入孔2291から入った冷却空気が略円盤状のヒートシンク223の上を中心に向かってブラケット内に流入し、径方向に向かってブラケットから吹出すため、冷却空気の圧力損失や冷却風路の曲りによる損失が大きく、冷却効率が悪いものであった。
In the prior art, the configuration of the controller-integrated rotating electrical machine has already been presented (see, for example, Patent Document 1).
In this controller-integrated rotating electrical machine, switching for an inverter comprising a MOS transistor 220 as an inverter circuit portion directly fixed on a disk-shaped heat sink 223 extending in the radial direction on the outer wall of the rear end of the cylindrical housing 234. A control board 225 having a printed wiring layer fixed on the element and the heat sink 223 is provided, and a control IC 226 and the like are mounted on the control board 225.
However, when the control board 225 is disposed in the vicinity of the heat sink 223 that fixes the switching element, which is a heating element, there is a problem in that electronic components having a low heat-resistant temperature such as the control IC 226 on the control board 225 cause thermal damage.
In addition, since the resin is integrally sealed with the resin, the heat of the switching element may be conducted through the resin to raise the temperature of the electronic component on the control board 225.
Furthermore, the flow of cooling air flowing in by the centrifugal fan 216 also flows from the air suction hole 2291 of the resin cover 229 into the bracket toward the center on the substantially disk-shaped heat sink 223, and the radial direction Since the air was blown out from the bracket, the cooling air pressure loss and the loss due to the bending of the cooling air passage were large, and the cooling efficiency was poor.
上記のような欠点を除去するため、制御基板とインバータパワー回路部とを分離し制御基板をインバータパワー回路部の軸方向後方へ配置し、すなわち、インバータパワー回路部の回転子側と反対方向へ配置し冷却風の上流側へ径方向に延在して配設することも考えられるが、このような制御装置一体型回転電機においては、制御基板がインバータパワー回路部およびブラシの軸方向後方に配置されているため、樹脂ケースの通風孔の大きさが制限され、インバータパワー回路部の冷却性を阻害することになる。
また、冷却風の通風路が制御基板によって制限されるために、冷却風の圧損が大きくなり、冷却風の流量が減少し、ファンの能力を十分に発揮することが出来ず、インバータパワー回路部、ブラシ、ブラケット、回転子、固定子等各部品の冷却を向上することが困難となる。
さらに、制御基板はブラシの回転軸後方に配置されているため、ブラシ部に冷却風を通風することができなくなっており、ブラシの温度上昇につながり、ブラシ磨耗が促進される問題がある。
そして、ブラケットの通風孔を通過する冷却風も周方向全体にバランスよく流入されにくく、回転子、固定子の周方向各部の温度上昇にばらつきが生じる。
In order to eliminate the above drawbacks, the control board and the inverter power circuit unit are separated and the control board is disposed axially rearward of the inverter power circuit unit, that is, in the direction opposite to the rotor side of the inverter power circuit unit. Although it is possible to arrange and extend the upstream of the cooling air in the radial direction, in such a controller-integrated rotating electrical machine, the control board is located behind the inverter power circuit portion and the brush in the axial direction. Since it is arrange | positioned, the magnitude | size of the ventilation hole of a resin case is restrict | limited, and the cooling property of an inverter power circuit part will be inhibited.
In addition, because the cooling air flow path is limited by the control board, the pressure loss of the cooling air increases, the flow rate of the cooling air decreases, and the capacity of the fan cannot be fully demonstrated. It becomes difficult to improve the cooling of each component such as a brush, a bracket, a rotor, and a stator.
Furthermore, since the control board is disposed behind the rotation axis of the brush, cooling air cannot be blown through the brush portion, leading to a rise in the temperature of the brush and a problem of promoting brush wear.
And the cooling air which passes the ventilation hole of a bracket is also difficult to flow into the whole circumferential direction with sufficient balance, and dispersion | variation arises in the temperature rise of each circumferential direction part of a rotor and a stator.
この発明は、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ようとするものである。 The present invention seeks to obtain a controller-integrated rotating electrical machine with a small axial dimension that can reduce the pressure loss of cooling air and improve the cooling performance in each part of the rotating electrical machine.
この発明に係る制御装置一体型回転電機では、固定子巻線を有する固定子、回転子巻線を有し回転子軸を軸心として回転自在に支承される回転子、前記回転子軸に設けられた冷却ファン、前記回転子の径方向に延在して配設され前記回転子巻線を付勢するための電気的接続を行うブラシ、前記ブラシを保持するブラシ保持部材、ブラシ保持部材と同一軸方向位置において異なる周方向位置に配設され固定子巻線を付勢するパワー回路部、前記パワー回路部を制御するための制御回路要素が搭載された制御基板を備え、前記制御基板は前記ブラシ保持部材の径方向外側に前記ブラシと略垂直に配置されているものである。 In the controller-integrated rotating electrical machine according to the present invention, a stator having a stator winding, a rotor having a rotor winding and rotatably supported about the rotor shaft as an axis, and provided on the rotor shaft A cooling fan, a brush extending in the radial direction of the rotor and making an electrical connection for energizing the rotor winding, a brush holding member for holding the brush, a brush holding member, A power circuit unit disposed at different circumferential positions in the same axial position and energizing a stator winding; a control board on which a control circuit element for controlling the power circuit unit is mounted; The brush holding member is disposed substantially perpendicular to the brush outside in the radial direction.
この発明によれば、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a controller-integrated rotating electrical machine with a small axial dimension that can reduce the pressure loss of cooling air and improve the cooling performance in each part of the rotating electrical machine.
実施の形態1.
この発明による実施の形態1を図1から図3までについて説明する。図1は実施の形態1に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図2は実施の形態1に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。図3は図1のIII−III線における断面図である。
Embodiment 1 FIG.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a control device-integrated rotating electrical machine according to the first embodiment. FIG. 2 is an end view showing the configuration of the controller-integrated rotating electrical machine according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
この実施の形態1では、リアブラケット1およびフロントブラケット2に支持され固定子巻線3Bおよび固定子鉄心3Cを設けた固定子3および回転子4を有し、前記回転子4は起磁力を発生させるための界磁巻線5とスリップリング6と冷却ファン7を有している。リアブラケット1は固定子3を回転子4よりも軸方向後方側(図1の左側)で支持し、フロントブラケット2は固定子3を回転子4よりも軸方向前方側(図1の右側)で支持する。
ブラケット1の後方側には前記スリップリングに接触するブラシ8を有するブラシホルダ9および固定子巻線3Bに交流電力を供給するためのインバータパワー回路部20が搭載されており、ブラケット1に圧入されたボルト(図示せず)とナット100によりブラケット1に固定されている。
インバータパワー回路部20は、電機子巻線に供給する交流電力を制御するためのスイッチング素子のうち、バッテリの正端子側のスイッチング素子21が、電極をなすヒートシンク23に搭載されている上アームと、バッテリの負端子側のスイッチング素子22が、電極をなすヒートシンク24に搭載されている下アームとスイッチング素子を駆動するあるいは、素子内部のセンシング出力を引き出すための信号端子25がインサート成形された樹脂成形部26を備えている。
また、インバータパワー回路部20は、上アームと下アームが各相に対して1対からなり、ヒートシンク23,24のスイッチング素子21,22が搭載される面が上アームと下アームで対向するように構成され、ヒートシンク23,24のフィン23B,24Bの通風路が回転軸と水平となるように配置されている。スイッチング素子21,22はヒートシンク23,24に複数配置されている。
The first embodiment includes a
A
Of the switching elements for controlling the AC power supplied to the armature winding, the inverter
The inverter
インバータパワー回路部20とブラシホルダ9は軸方向で重なるように配置されており、インバータパワー回路部20は回転機軸中心周囲において略扇状に配置され、ブラシホルダ9は略扇状に配置されたインバータパワー回路部20の略扇状を円から除いた部分に配置されている。インバータパワー回路部20とブラシホルダ9の軸方向後方側には樹脂ケース30が配置されており、前記ケース30は、前記インバータパワー回路部20の軸方向後方側に空気通風孔31を有している。空気通風孔31はヒートシンク23,24のフィン23B,24Bと対向する個所に配置されている。また、ケース30はインバータパワー回路部20の外周側ヒートシンク24Bの外周側を覆うように形成されている。
インバータパワー回路部20を制御するための制御回路が搭載された制御基板40は、外部から保護するために、ケース30内に配置され、インバータパワー回路部20の外周に配置されておらず、前記ブラシ8の径方向外側で、前記ブラシ8と略垂直方向になるように配置されている。また、制御基板はシャフト10の回転軸方向後端部より前方になるように配置されている。
制御基板40の保護のために、金属カバー101が装着されている。また、車両と回転電機の信号の受け渡しをするコネクタ102が制御基板40およびケース30に取り付けられている。
The inverter
The
A
この実施の形態1の構造では、回転子4が回転駆動されるとファン7が駆動され、図1の矢印に示されるように、冷却風60がケース30に設けられた空気通風孔31からインバータパワー回路部20のヒートシンク23,24へ流れ、スイッチング素子21,22を冷却する。そして、スイッチング素子21,22を冷却した冷却風はブラケット1に設けられた通風孔32を通過し、遠心方向に曲げられ、固定子巻線3Bおよびブラケット1を冷やしながらブラケット1に設けられた排気孔33から排出される冷却風の流れが形成される。冷却風60は通風孔31からインバータパワー回路部20を経由して、通風孔32に直線的に流れる。
In the structure of the first embodiment, when the rotor 4 is driven to rotate, the fan 7 is driven, and as shown by the arrow in FIG. 1, the
このように構成することにより、特に車載用回転電機をはじめとする高温環境下において使用される制御装置一体型回転電機において、制御基板40をブラシ8の径方向外側でブラシ8と垂直に配置することで、インバータパワー回路部20の軸方向後方に配置されたケース30の空気通風孔31を大きくとれることができ、空気通風孔31の通風抵抗が減少し、風量が増加するため、インバータパワー回路部20の冷却性や固定子3の冷却性が向上する。
また、制御基板40がインバータパワー回路部20の外周側に配置されず、ブラシ8の径方向外側でブラシ8と略垂直となる場所に配置されていることにより、制御基板40の発熱によりインバータパワー回路部20周辺の空気を温めることがないので、インバータパワー回路部20の冷却性が向上する。
また、制御基板40部分が回転軸10の延在方向にないため、軸長が短縮され、車両との回転軸方向における干渉を回避しやすくなる。このとき、制御基板40が径方向に飛び出る場合があり、車両との径方向干渉が懸念されるが、回転電機が略円筒状であるため、回転電機全体を周方向に回転させ、飛び出た部分を車両の隙間に配置することができ、軸方向の干渉よりも回避しやすく、問題が小さくなる。
With this configuration, the
Further, since the
Moreover, since the
(1A)この発明による実施の形態1によれば、リアブラケット1およびフロントブラケット2に支持され固定子巻線3Bを有する固定子3、起磁力を発生させるための界磁巻線としての回転子巻線5を有し回転子軸10を軸心として回転自在に支承される回転子4、前記回転子軸10に設けられた冷却ファン7、リアブラケット1の軸方向後方側に設けられ前記回転子4の径方向に延在して配設され前記界磁巻線としての回転子巻線3Bを付勢するための電気的接続を行うブラシ8、前記ブラシ8を保持するブラシホルダ9からなるブラシ保持部材、前記ブラシホルダ9からなるブラシ保持部材と同一軸方向位置において異なる周方向位置に配設され固定子巻線3Bを付勢するパワー回路部20、前記パワー回路部20を制御するための制御回路要素が搭載された制御基板40を備え、前記インバータパワー回路部20を制御するための制御回路要素が搭載された制御基板40が、インバータパワー回路部20の径方向外側に配置されず、前記ブラシホルダ9からなるブラシ保持部材の径方向外側にブラシと略垂直に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、制御基板40がケース30の軸方向後方に配置されている場合、制御基板40によりケース30の通風孔の大きさが制限されていたが、制御基板40が前記ブラシホルダ9の径方向外側で、ブラシ8と略垂直に配置されていることにより、インバータパワー回路部20の軸方向後方におけるケース30の通風路を大きくとることができるため、通風抵抗が減り、風量が増加するためインバータパワー回路部20の冷却性が向上する。 また、インバータパワー回路部20の外周部に制御基板40を配置していないため、インバータパワー回路部20の冷却を阻害することはない。
さらに、制御基板40部分の長さだけ、軸長を短縮することができ、車両との軸方向の干渉を回避しやすくなる。
このとき、制御基板40が径方向に飛び出る場合があり、車両との干渉が懸念されるが、回転電機が略円筒状であるため周方向に回して飛び出た部分を車両の隙間に持ってくることができ、軸方向の干渉よりも回避しやすく、問題が小さい。
(1A) According to the first embodiment of the present invention, the
That is, when the
Further, the axial length can be shortened by the length of the
At this time, the
(1B)この発明による実施の形態1によれば、前記(1A)項の構成において、前記ブラシホルダ9からなるブラシ保持部材およびインバータパワー回路部20を収納するケース30を備え、前記ケース30に前記インバータパワー回路部20と対向して設けられた通風孔31からなる通風口を設け、前記冷却ファン7により前記通風孔31からなる通風口を介して冷却風60を流通し前記インバータパワー回路部20を冷却するようにしたので、冷却風80の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能特にインバータパワー回路部20における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
(1B) According to the first embodiment of the present invention, in the configuration of the item (1A), the
実施の形態2.
この発明による実施の形態2を図4および図5について説明する。図4は実施の形態2に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図5は実施の形態2に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a side sectional view showing the configuration of the control apparatus-integrated rotating electrical machine according to the second embodiment. FIG. 5 is an end view showing the configuration of the controller-integrated rotating electrical machine according to the second embodiment.
In the second embodiment, the configuration other than the specific configuration described here has the same configuration contents as the configuration described in the first embodiment and has the same effect. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
この実施の形態2では、インバータパワー回路部20およびブラシホルダ9の回転軸軸方向後方に配置される樹脂ケース30には、インバータパワー回路部20およびブラシホルダ9の軸方向後方にも通風孔31Bが形成されている。
また、ケース30に収納された制御基板40は固定子3の固定子鉄心3Cよりも軸方向後方に配置されている。
さらに、制御基板40はブラシと略垂直方向に制御基板40と40Bの2層となってケース30内に収納されている。
In the second embodiment, the
Further, the
Further, the
この実施の形態2の構成では、インバータパワー回路部20およびブラシホルダ9の回転軸軸方向後方の通風孔31,31Bから流入する冷却風60,60Bはインバータパワー回路部20およびブラシホルダ9部近辺を通り、ブラケット1に設けられた通風孔32,32Bよりブラケット内部に流入し、ブラケット1に設けられた排気孔33から排出される。
In the configuration of the second embodiment, the cooling winds 60 and 60B flowing from the ventilation holes 31 and 31B at the rear of the inverter
このように構成することにより、ケース30にブラシホルダ9に対向する個所にも通風孔が配置されているため、ブラシ8を冷却風60Bで冷却することができ、ブラシ8の温度上昇が抑制され、ブラシ8の磨耗を軽減することができる。
また、通風抵抗がさらに低減し、風量が増え、さらに冷却性が増す。
さらに、発熱量の多い固定子3よりも軸方向後方に制御基板40を配置することにより、制御基板40が固定子3から受ける受熱を軽減でき、制御基板40の温度上昇を抑制することができる。
そして、制御基板40が1層では制御基板40の面積が大きく、回転軸軸方向後方に突出してしまい、車両に干渉物があって、基板およびケースが配置できない場合などは、制御基板40,40Bとして2層にし、回転軸方向の寸法を抑制し、径方向に拡大することで軸方向での干渉を生じることなく車両への取付けが可能となる。
By configuring in this way, since the ventilation holes are also arranged in the
Further, the ventilation resistance is further reduced, the air volume is increased, and the cooling performance is further increased.
Furthermore, by disposing the
If the
(2A)この発明による実施の形態2によれば、実施の形態1における(1A)項の構成において、前記ブラシホルダ9からなるブラシ保持部材およびインバータパワー回路部20を収納するケース30を備え、前記ケース30に前記ブラシホルダ9からなるブラシ保持部材と対向して通風孔31Bからなる通風口を設け、前記冷却ファン7により前記通風孔31Bからなる通風口を介して冷却風60Bを流通し前記ブラシホルダ9からなるブラシ保持部材を冷却するようにしたので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能特にブラシホルダ9からなるブラシ保持部材における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
(2A) According to the second embodiment of the present invention, in the configuration of the item (1A) in the first embodiment, the brush holding member comprising the
(2B)この発明による実施の形態2によれば、実施の形態1における(1A)および(1B)項ならびに前記(2A)項のいずれかの構成において、前記制御基板40が前記固定子3に設けられた固定子鉄心3Cよりも軸方向後方に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき固定子3の発熱による影響を除去できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、固定子の発熱は大きく、温度上昇も激しいため、制御基板40を固定子鉄心3Cより後方に配置することにより、制御基板40の温度上昇を低減することができるものである。
(2B) According to
That is, since the stator generates a large amount of heat and the temperature rises rapidly, the temperature rise of the
(2C)この発明による実施の形態2によれば、実施の形態1における(1A)および(1B)項ならびに前記(2A)項および(2B)項のいずれかの構成において、前記制御基板40,40Bが前記ブラシ8と略垂直方向に複数層を形成して配設されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき固定子3の発熱による影響を除去できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、制御基板40,40Bを2層以上にすることで軸方向の寸法を抑制できるので、ケース30のある電動発電機を構成する回転電機の外形部における軸後方部に干渉物があってケース30が正常に構成できない場合などは、2層にして径方向に拡大することで軸方向干渉物に対して車両への取付けが可能となる。
(2C) According to the second embodiment of the present invention, in the configuration of any one of the items (1A) and (1B) and the items (2A) and (2B) in the first embodiment, the
That is, since the dimension in the axial direction can be suppressed by making the
実施の形態3.
この発明による実施の形態3を図6から図8までについて説明する。図6は実施の形態3に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図7は実施の形態3に係る制御装置一体型回転電機の要部構成を示す端面図である。図8に実施の形態3に係る制御装置一体型回転電機の界磁回路構成を示す回路図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1または実施の形態2における構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a side sectional view showing the configuration of the control device-integrated rotating electrical machine according to the third embodiment. FIG. 7 is an end view showing a main configuration of the controller-integrated rotating electrical machine according to the third embodiment. FIG. 8 is a circuit diagram showing a field circuit configuration of the controller-integrated rotating electrical machine according to the third embodiment.
In the third embodiment, the configuration other than the specific configuration described here has the same configuration contents as the configuration in the first embodiment or the second embodiment described above and exhibits the same operation. is there. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
この実施の形態3では、実施の形態2と同様に、インバータパワー回路部20およびブラシホルダ9の回転軸軸方向後方に配置されるケース30には、インバータパワー回路部20およびブラシホルダ9の回転軸軸方向後方にも通風孔31Bが形成されている。
また、界磁電流を制御する界磁回路FCの中で、界磁電流が流れる経路上に配置される半導体素子であるスイッチング素子70,フライホイルダイオード71,界磁電流値を検出するためのシャント抵抗72が、制御基板40を収納するケース30内でブラシ8と制御基板40の間に配置され(制御基板40からみてブラシ8側に配置され)、制御基板40と水平状態で平行になるように設けられている。
また、ブラケット1の外周には、制御基板40が配置されている方向にも排気孔33Bが設けられており、ケース30に収納されている制御基板40およびケース30はブラケット1の排気孔33Bよりも回転軸軸方向後方に配置されている。
この実施の形態の構成では、ブラシホルダ9の回転軸軸方向後方の通風孔31,31Bより流入する冷却風60,60Bはブラシホルダ9部近辺を通り、ブラケット1に設けられた通風孔32,32Bよりブラケット1の内部に流入し、ブラケット1に設けられた排気孔33,33Bから排出される。
In the third embodiment, as in the second embodiment, the rotation of the inverter
Further, in the field circuit FC that controls the field current, the switching
Further, an
In the configuration of this embodiment, the cooling
このように構成することにより、界磁電流が流れる経路上に配置されるスイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72は発熱量が大きいため、スイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72をブラシ8の回転軸軸方向後方の通風孔31Bから流入する冷却風で冷却することができるため、スイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72の温度上昇を抑制できる。また制御基板40の温度上昇も抑制できる。また、界磁回路FCを制御する信号線が短くてよく、配線を合理化できる。
また、冷却風はパワー回路部20および固定子3等の各部品を冷却するため、ブラケット1の冷却風排気孔33,33Bから排出される冷却風60.60Bは温度が高くなっているため、制御基板40と周方向および軸方向が重なっているところに排気孔33Bを構成すると、制御基板40の温度上昇につながる。また、冷却風の排出を阻害してしまい、固定子の温度上昇にもつながる。
そのため、ブラケット1の排気孔33Bより回転軸軸方向後方に、制御基板40や制御基板40を収納するケース30を配置することで、固定子3の冷却性が向上するとともに、制御基板40周辺のブラケット1の温度上昇も低減でき、制御基板40の温度上昇を抑制することができる。
さらに、周方向全体に冷却風がバランス良く流れるため、インバータパワー回路部20やブラシだけでなく、ブラケット1や固定子3もバランスよく冷やせ、固定子3の冷却性が向上するとともに温度上昇のばらつきも減少する。
そして、制御基板40が地面方向に配置された場合にも、制御基板40や制御基板40を収納するケース30の回転軸前方にブラケット1の排気孔33Bが存在するため、ブラケット1内部に入った泥水も排気孔33Bから排水することができ、回転電機の信頼性が向上される。
With this configuration, the switching
Further, since the cooling air cools each component such as the
Therefore, by arranging the
Furthermore, since the cooling air flows in a well-balanced manner in the entire circumferential direction, not only the inverter
Even when the
(3A)この発明による実施の形態3によれば、前記実施の形態1または実施の形態2における構成において、前記回転子巻線5を付勢する界磁電流を制御する界磁回路FCを構成し、界磁電流が流れるスイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72からなる界磁回路要素の少なくとも一部が前記ブラシ8の径方向外側に設けられているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき発熱源である界磁回路要素を効率的に冷却できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、発熱源である界磁電流が流れる経路における界磁回路部品が制御基板40上になく、基板の冷却性を向上することができる。
また、ブラシ8の軸方向後方に通風孔32Bがあるため、界磁回路部品をブラシ8と同様に冷却することができる。
さらに、界磁電流の流れる経路の配線が合理化できる。
(3A) According to the third embodiment of the present invention, the field circuit FC for controlling the field current for energizing the rotor winding 5 is configured in the configuration in the first or second embodiment. In addition, since at least a part of the field circuit elements including the switching
That is, there is no field circuit component on the
Further, since the
Furthermore, the wiring of the path through which the field current flows can be rationalized.
(3B)この発明による実施の形態4によれば、前記実施の形態1または実施の形態2における構成において、前記回転子巻線5を付勢する界磁電流を制御する界磁回路FCを構成し、界磁電流が流れるスイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72からなる界磁回路要素の少なくとも一部が、前記制御基板40を収納するケース30内で、前記制御基板40からみてブラシ8側に配置され、前記制御基板と平行して配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき発熱源である界磁回路要素を効率的に冷却できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、発熱源である、界磁電流が流れる経路の界磁回路部品が制御基板40上になく、制御基板40の冷却性を向上することができる。
また、ブラシ8の軸方向後方に通風孔31Bがあるので、ブラシ8から径方向外周にある界磁回路FCも冷却することができる。
さらに、界磁回路部品と制御基板40が近く、界磁回路部品を制御するための信号線を短くでき合理化ができる。
(3B) According to the fourth embodiment of the present invention, in the configuration in the first or second embodiment, the field circuit FC for controlling the field current for energizing the rotor winding 5 is configured. At least a part of the field circuit elements including the switching
That is, there is no field circuit component on the path through which the field current flows, which is a heat generation source, on the
Further, since the
Further, since the field circuit component and the
(3C)この発明による実施の形態3によれば、前記実施の形態1および前記実施の形態2ならびに前記(3A)項および前記(3B)項のいずれかの構成において、前記制御基板40が前記固定子3を回転子4よりも軸方向後方で支持するリアブラケット1の通風孔33Bからなる冷却風排気口より軸方向後方に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき制御基板40の温度上昇を抑制できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、冷却風はインバータパワー回路部20,ブラシ8,ブラケット1、固定子3等の各部品を冷却するため、ブラケット1の冷却風排気孔33Bから排出される冷却風は温度が高くなっている。そのため、冷却風排気孔33Bより回転軸軸方向後方に配設することにより、制御基板40の温度上昇を抑えることができる。
また、制御基板40およびブラシ8が配設されている部分のブラケット1に排水口や排気孔が形成できる。制御基板40およびブラシ8付近の空気ならびにブラケット1および固定子3を冷却できるので、さらに冷却性が向上する。
さらに、塩泥水に対する対環境性の信頼性も向上する。
(3C) According to
That is, since the cooling air cools each component such as the inverter
Further, a drain outlet and an exhaust hole can be formed in the bracket 1 where the
Furthermore, the reliability of the environment against salt mud water is also improved.
実施の形態4.
この発明による実施の形態4を図9および図10について説明する。図9は実施の形態4に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図10は実施の形態4に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。
この実施の形態4において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1から実施の形態3までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Embodiment 4 FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a side sectional view showing a configuration of a control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 4. FIG. 10 is an end view showing the configuration of the controller-integrated dynamoelectric machine according to the fourth embodiment.
In the fourth embodiment, the configuration other than the specific configuration described here has the same configuration contents as those in any of the first to third embodiments described above, and has the same function. It plays. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
この実施の形態4では、実施の形態2および実施の形態3と同様に、インバータパワー回路部20およびブラシホルダ9の回転軸軸方向後方に配置されるケース30には、インバータパワー回路部20およびブラシホルダ9の回転軸軸方向後方にも通風孔31,31Bが形成されている。
また、界磁電流を制御する界磁回路FCの中で、界磁電流が流れる経路上に配置される半導体素子であるスイッチング素子70,フライホイルダイオード71,界磁電流値を検出するためのシャント抵抗72が配線パターンを形成したセラミック基板や金属基板73上に配置され、ブラシホルダ9上に配置されている。またブラシホルダ9上に配置されたセラミック基板や金属基板73にヒートシンク74が取り付けられており、ヒートシンク74はケース30のブラシホルダ9の回転軸後方に配置された通風孔31Bに対向する位置に配置されている。
この実施の形態4の制御基板40の回路はASIC化(カスタムIC化)などにより小型化されており、制御基板40はブラシホルダ9とブラケット外周との間に配置されている。また、この実施の形態4では制御基板40はブラシホルダ9やケース30と別体のケース30B内に収納されている。
In the fourth embodiment, as in the second and third embodiments, the inverter
Further, in the field circuit FC that controls the field current, the switching
The circuit of the
界磁電流が流れる経路上に配置されるスイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72は発熱量が大きいため、スイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72を、ブラシ8と同様にブラシ8の回転軸軸方向後方の通風孔31Bから流入する冷却風60Bで冷却することができるため、スイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72の温度上昇を抑制できる。
また、ヒートシンク74を設け、ケース39の通風孔31Bと対向するように配置することにより、スイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72の温度上昇をさらに抑えることができる。
さらに、ブラシホルダ9上に界磁電流が流れる経路上に配置されるスイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72を配置したため、界磁電流を流れる経路の配線を短くすることができ、合理化できる。
そして、制御基板40はブラシホルダ9上に搭載しないことで、ブラシ8からの放熱を制御基板40が受けることがなく、制御基板40の温度上昇を抑制できる。
さらにまた、制御基板40がブラケット1外周の内部にあることにより、周方向においてもエンジン等外部の物に干渉することが少なくなり、車両搭載性が向上する。
Since the switching
Further, by providing the
Further, since the switching
Since the
Furthermore, since the
なお、ここに記載の実施形態はインバータパワー回路部20のスイッチング素子やヒートシンクおよびヒートシンクフィンの通風路が回転軸と略水平に配置した構成となっているが、インバータパワー回路部20のスイッチング素子やヒートシンクおよびヒートシンクフィンの通風路がブラシと略水平に配置した制御装置一体型回転電機にも適用される。
In addition, although embodiment described here has the structure which the ventilation path of the switching element of the inverter
(4A)この発明による実施の形態4によれば、実施の形態1から実施の形態3までのいずれかの構成において、前記スイッチング素子70,フライホイルダイオード71,シャント抵抗72からなる界磁回路要素にヒートシンク74が取り付けられており、前記ヒートシンク74はブラシ8の軸方向後方のケース30に設けられた通風孔31Bからなる通風口に対応して配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき発熱源である界磁回路要素をさらに効率的に冷却できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
(4A) According to the fourth embodiment of the present invention, in any configuration from the first to third embodiments, a field circuit element including the switching
(4B)この発明による実施の形態4によれば、実施の形態1から実施の形態3までならびに前記(4A)項のいずれかの構成において、前記制御基板40が前記ブラシ8と前記固定子3を支持するブラケット1の最外周との間に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき突出による外部との干渉の可能性を低減できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
(4B) According to the fourth embodiment of the present invention, in the configuration from the first to third embodiments and any one of the items (4A), the
1 リアブラケット、2 フロントブラケット、3 固定子、4 回転子、5 界磁巻線、6 スリップリング、7 冷却ファン、8 ブラシ、9 ブラシホルダ、10 シャフト、11 回転センサ、20 インバータパワー回路部、21,22 インバータパワー回路部20のスイッチング素子、23,24 ヒートシンク、25 信号端子、26 樹脂成型部、30 樹脂ケース、31,31B,32,32B 通風孔、33 排気孔、40 制御基板、60 冷却風、70 スイッチング素子、71 フライホイルダイオード、72 シャント抵抗、73 界磁回路の基板、74 ヒートシンク、100 ナット、101 金属カバー、102 コネクタ。
1 rear bracket, 2 front bracket, 3 stator, 4 rotor, 5 field winding, 6 slip ring, 7 cooling fan, 8 brush, 9 brush holder, 10 shaft, 11 rotation sensor, 20 inverter power circuit section, 21, 22 Switching element of inverter
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