JP2014082893A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明はインバータアセンブリの外周部がステータコイルのコイルエンド径よりも外周側にはみ出た場合でも直接接続することが可能な回転電機を提供するものである。
【解決手段】リヤブラケットに取り付けられ、固定子のステータコイルへ通電するためのスイッチング素子を有するパワーモジュールと、回転子の界磁コイルへ通電するためのスイッチング素子を有する界磁モジュールと、スイッチング素子の制御を行う制御回路を有する制御モジュールとからなるインバータアセンブリ、リヤブラケットとインバータアセンブリとの間に配設され、ステータコイルの口出しリード線と接続されるリード線接続部と第１接続部より外周側に位置してインバータアセンブリのケースのターミナルと接続される第２接続部とを有するターミナルがインサート成形されたコネクティングボードを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばモータ部とインバータアセンブリとが連結された制御装置一体型の回転電機に関するものである。

オルタネータなどではステータコイルのコイルエンドと電力変換器であるインバータアセンブリの外周がほぼ一致していたため、ステータコイルのコイルエンドからの口出しリード線を直接電力変換器であるインバータアセンブリに接続することが可能だったが、モータ部とインバータアセンブリとが連結された制御装置一体型の回転電機ではインバータアセンブリ部がステータコイルのコイルエンド径よりも外周側にはみ出すため、直接接続することが困難であった。

従来の回転電機としては、例えば特開２００１−２３１２３３号公報に示すものがある。高位側整流素子と低位側整流素子とは対向配置されており、高位側整流素子のアノードの端部が吸気口に延びている。そのため、＋側放熱フィンと−側放熱フィンとの間隔を狭めることが可能となる。しかも、高位側整流素子のアノードの端部が吸気口に延びているため、高位側整流素子のアノードとフレームとの干渉を避けつつ、さらに発電機本体の小型化を可能としている。

これにより、エンジンルーム内の補機類の過密化に対応した軸方向寸法短縮による発電機本体の小型化を可能とする車両用交流発電機からなる回転電機が開示されており、ステータコイルの口出しリード線と電力変換器であるインバータアセンブリが直接接続されている構造が示されている。

特開２００１−２３１２３３号公報

上述した従来の回転電機において、オルタネータではステータコイルのコイルエンドと電力変換器であるインバータアセンブリの外周がほぼ一致していたので、ステータコイルのコイルエンドからの口出しリード線を直接電力変換器であるインバータアセンブリに接続することが可能だったが、モータ部とインバータアセンブリとが連結された制御装置一体型の回転電機では、本体部位であるモータ部が小型化した場合は、インバータアセンブリ部がステータコイルのコイルエンド径よりも外周側にはみ出すため、直接接続することが困難であるという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インバータアセンブリの外周部がステータコイルのコイルエンド径よりも外周側にはみ出た場合でも直接接続することが可能な回転電機を提供するものである。

この発明に係わる回転電機は、界磁コイルと界磁コアからなる回転子、前記回転子の回りに配置され、ステータコイルとステータコアからなる固定子、一体に結合され、前記回転子および前記固定子を支持するフロントブラケットとリヤブラケットからなるブラケット、前記リヤブラケットに取り付けられるとともに、前記固定子の前記ステータコイルへ
通電するためのスイッチング素子を有するパワーモジュールと、前記回転子の前記界磁コイルへ通電するためのスイッチング素子を有する界磁モジュールと、前記スイッチング素子の制御を行う制御回路を有する制御モジュールと、前記各モジュールの端子と接続されるターミナルを有するケースとからなるインバータアセンブリ、前記リヤブラケットと前記インバータアセンブリとの間に配設され、前記ステータコイルの口出しリード線と接続される第１接続部と前記第１接続部より外周側に位置して前記インバータアセンブリの前記ケースの前記ターミナルと接続される第２接続部とを有するターミナルがインサート成形されたコネクティングボードを備えたものである。

この発明に係わる回転電機によれば、インバータアセンブリの外周部がステータコイルのコイルエンド径よりも外周側にはみ出た場合でも直接接続することが可能な回転電機を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる回転電機におけるインバータアセンブリが装着される前の状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる回転電機におけるインバータアセンブリを示す正面図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機におけるリヤブラケットにコネクティングボードが取り付けられた状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図４のＡ−Ａ線における断面図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図４のＢ−Ｂ線における断面図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図４のＣ−Ｃ線における断面図である。 この発明の実施の形態２に係わる回転電機の要部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係わる回転電機におけるリヤブラケットにコネクティングボードが取り付けられた状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す図９のＤ−Ｄ線における断面図である。 この発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるリヤブラケットにコネクティングボードが取り付けられた状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態４に係わる回転電機インバータアセンブリを示す正面図である。 この発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるカバーが装着される前の状態を示す正面図である。 この発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す図１３のＥ−Ｅ線における断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図７に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機におけるインバータアセンブリが装着される前の状態を示す断面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機におけるインバータアセンブリを示す正面図である。図４はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機におけるリヤブラケットにコネ
クティングボードが取り付けられた状態を示す正面図である。図５はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図４のＡ−Ａ線における断面図である。図６はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図４のＢ−Ｂ線における断面図である。図７はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図４のＣ−Ｃ線における断面図である。

これら各図において、回転電機１は、界磁コイル２ａが界磁コア２ｂに巻着された回転子２と、三相のステータコイル３ａがステータコア３ｂに巻着された固定子３と、回転子２および固定子３を収容する一体に連結されたフロントブラケット４とリヤブラケット５とからなるブラケットと、回転子２の回転状態を検出する磁極位置検出センサー６と、固定子３のステータコイル３ａへ通電するためのスイッチング素子を有するパワーモジュール９と、回転子２の界磁コイル２ａへ通電するためのスイッチング素子を有する界磁モジュール１０と、各スイッチング素子の制御を行う制御回路を有する制御モジュール１７とからなるインバータアセンブリ３０などから構成されている。

そして、回転電機１は、大きな構成部品としてモータ部４０とインバータアセンブリ３０で構成される。まず、モータ部４０について説明する。回転子２は、両端部がそれぞれフロント側軸受７とリヤ側軸受８を介してフロントブラケット４とリヤブラケット５に回転自在に支持された回転軸１１を備えている。回転軸１１の一端部は、フロントブラケット４より突出して、その先端部に図示しない内燃機関と双方向にトルクを授受するためのプーリ１２が取り付けられており、ベルト（図示せず）を介して内燃機関と接続されている。

回転子２の界磁コイル２ａに界磁電流を供給するためのスリップリング１３を持ち、スリップリング１３はリヤブラケット５よりリヤ側に突き出ている。界磁コイル２ａに通電するためのスリップリング１３を摺設するブラシ１６がブラシホルダ１６ａに保持されて設けられている。回転子２の界磁コア２ｂの端面には冷却風を発生させるためのフロント側ファン２０とリヤ側ファン２１が取り付けられている。

磁極位置検出センサー６は、リヤブラケット５の外側でスリップリング１３とリヤ側軸受８の間に回転軸１１と同軸的に配置されて、回転軸１１すなわち回転子２の磁極位置を検出する。磁極位置検出センサー６は、センサーステータ６ａとセンサーロータ６ｂとにより構成され、センサーステータ６ａの内側に鉄心のみのセンサーロータ６ｂが回転自在に設けられている。

次にインバータアセンブリ３０について説明する。インバータアセンブリ３０は、駆動時の電機子電流の供給及び発電時の電機子電流の整流を行うためのスイッチング素子を周辺回路とともにまとめたパワーモジュール９と、界磁電流を制御するためのスイッチング素子を周辺回路とともにまとめた界磁モジュール１０と、パワーモジュール９と界磁モジュール１０が搭載された冷却用ヒートシンク３１と、各モジュールの電力系の端子と接続されるターミナル１４ａを備えたケース１４と、パワーモジュール９と界磁モジュール１０を制御するための制御回路が構成された制御モジュール１７で構成される。磁極位置検出センサー６のセンサーステータ６ａはヒートシンク３１に装着され、信号配線は制御モジュール１７に接続される。

パワーモジュール９や界磁モジュール１０はスイッチング素子等を配線用のリードフレームに搭載し、全体を樹脂成形した構造としている。インバータアセンブリ３０の組立後、リヤブラケット５のリヤ側にインバータアセンブリ３０が装着される。インバータアセンブリ３０の中央の回転軸１１が通る空間に、ブラシホルダ１６が配置され、インバータアセンブリ３０をモータ部４０に固定される。その後保護用カバー１５が搭載される。

次に、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１とインバータアセンブリ３０のパワーモジュール９の電気的な接続構成について説明する。リヤブラケット５とインバータアセンブリ３０との間に、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１と接続される第１接続部１９ａとその第１接続部１９ａより外周側に位置してインバータアセンブリ３０のケース１４のターミナル１４ａと接続される第２接続部１９ｂとを有するターミナル１９がインサート成形されたコネクティングボード１８が配設されている。なお、ケース１４のターミナル１４ａはパワーモジュール９の端子９ａと例えば溶接により接続されている。

コネクティングボード１８はリヤブラケット５のリヤ側にネジ２５で固定される。ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１はリヤブラケット５を軸方向に貫通して、コネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａと例えば溶接により接続される。

その後、インバータアセンブリ３０がリヤブラケット５に組み付けられ、コネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａより外周側に位置する第２接続部１９ｂと、インバータアセンブリ３０のケース１４にインサート成形されたターミナル１４ａとが例えばネジ２２およびナット２３によって固定され電気的に接続される。ケース１４にインサート成形されたターミナル１４ａとパワーモジュール９の端子９ａは例えば溶接等で接続される。インバータアセンブリ３０のマイナス端子１４ｂはヒートシンク３１にネジ２４で固定され電気的に接続される。

以上のように、この実施の形態１によれば、リヤブラケット５とインバータアセンブリ３０との間に、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１と接続される第１接続部１９ａとその第１接続部１９ａより外周側に位置してインバータアセンブリ３０のケース１４にインサート成形されたターミナル１４ａと接続される第２接続部１９ｂとを有するターミナル１９がインサート成形されたコネクティングボード１８を配設したことにより、インバータアセンブリ３０の外周部がステータコイル３ａのコイルエンド径よりも外周側にはみ出た場合でも直接接続することが可能となった。また、ステータコイル３ａはコネクティングボード１８を介して接合されることにより、耐振性が向上され、コイル断線に対して信頼性が向上できる。また、コネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａより外周側に位置する第２接続部１９ｂと、インバータアセンブリ３０のケース１４にインサート成形されたターミナル１４ａとが例えばネジ２２およびナット２３によって固定され電気的に接続されているので、組立・分解が容易にできる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図８に基づいて説明する。図８はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機の要部を示す断面図である。基本的な構成は上述した実施の形態１と同様であるので説明を省く。

コネクティングボード１８をリヤブラケット５に組み付けた後に、リヤブラケット５にステータ３が組み付けられる。コネクティングボード１８のステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１が挿入される挿入穴部には、テーパ形状のコイルエンド誘導部１８ａが設けられており、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１はコイルエンド誘導部１８ａに誘導されて前記挿入穴部を通り抜けた後、コネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａと例えばネジ２２およびナット２３により固定され電気的に接続される。

以上のように、この実施の形態２によれば、コネクティングボード１８のステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１が挿入される挿入穴部に、テーパ形状のコイルエンド誘導部１８ａを設けているので、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１をリヤブラケット５および挿入穴部への挿入時に、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１を傷つけることなく組み付けが可能となり、組み付けの信頼性が向上できる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図９および図１０に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図９はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機におけるリヤブラケットにコネクティングボードが取り付けられた状態を示す正面図である。図１０はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す図９のＤ−Ｄ線における断面図である。基本的な構成は上述した実施の形態１と同様であるので説明を省く。

上述した各実施の形態においては、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１がリヤブラケット５を軸方向に貫通しコネクティングボード１８の挿通穴部を挿通して、コネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａと例えば溶接により接続される場合について述べたが、この実施の形態３においては、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１を軸方向に長く伸長させて配置するのではなく、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１はリヤブラケット５内に位置させ、そのステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１の先に口出しリード線３ａ１の機能を持たせたターミナル３ｃを溶接により接合し、前記ターミナル３ｃはコネクティングボード１８の誘導部１８ａおよび挿入穴部を通り抜けて、リヤブラケット５の外側でコネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａと例えばネジ２６およびナット２７により固定され電気的に接続される。すなわち、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１はターミナル３ｃを介してコネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａと電気的に接続される。

以上のように、この実施の形態３によれば、ステータコイル３ａの口出しリード線３ａ１に溶接されたターミナル３ｃとコネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第１接続部１９ａと例えばネジ２６およびナット２７により固定され電気的に接続されているので、組立・分解が容易にできる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図１１〜図１４に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１１はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるリヤブラケットにコネクティングボードが取り付けられた状態を示す正面図である。図１２はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機インバータアセンブリを示す正面図である。図１３はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機におけるカバーが装着される前の状態を示す正面図である。図１４はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す図１３のＥ−Ｅ線における断面図である。基本的な構成は上述した実施の形態１と同様であるので説明を省く。

上述した各実施の形態においては、コネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第２接続部１９ｂとインバータアセンブリ３０のケース１４にインサート成形されたターミナル１４ａはネジ２２およびナット２３によって固定され電気的に接続された場合について述べたが、この実施の形態４においては、コネクティングボード１８にインサート成形されたターミナル１９の第２接続部１９ｂとインバータアセンブリ３０のケース１４にインサート成形されたターミナル１４ａは溶接により電気的に接続されている場合を示している。なお、インバータアセンブリ３０のケース１４はネジ２８によってリヤブラケット５に取り付けられる。

以上のように、この実施の形態４によれば、ネジ等の部品が削減できるとともにコスト低減できる。また、溶接で接続するので生産性が向上できる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は、インバータアセンブリの外周部がステータコイルのコイルエンド径よりも外周側にはみ出た場合でも直接接続することが可能な回転電機の実現に好適である。

１ 回転電機、２ 回転子、２ａ 界磁コイル、２ｂ 界磁コア、３ 固定子、３ａ ステータコイル、３ａ１ 口出しリード線、３ｂ ステータコア、３ｃ ターミナル、４
フロントブラケット、５ リヤブラケット、９ パワーモジュール、１０ 界磁モジュール、１４ ケース、１４ａ ターミナル、１７ 制御モジュール、１８ コネクティングボード、１８ａ コイルエンド誘導部、１９ ターミナル、１９ａ 第１接続部、１９ｂ 第２接続部、２２ ねじ、２６ ネジ、３０ インバータアセンブリ、３１ ヒートシンク、４０ モータ部。

Claims (7)

1. 界磁コイルと界磁コアからなる回転子、前記回転子の回りに配置され、ステータコイルとステータコアからなる固定子、一体に結合され、前記回転子および前記固定子を支持するフロントブラケットとリヤブラケットからなるブラケット、前記リヤブラケットに取り付けられるとともに、前記固定子の前記ステータコイルへ通電するためのスイッチング素子を有するパワーモジュールと、前記回転子の前記界磁コイルへ通電するためのスイッチング素子を有する界磁モジュールと、前記スイッチング素子の制御を行う制御回路を有する制御モジュールと、前記各モジュールの端子と接続されるターミナルを有するケースとからなるインバータアセンブリ、前記リヤブラケットと前記インバータアセンブリとの間に配設され、前記ステータコイルの口出しリード線と接続される第１接続部と前記第１接続部より外周側に位置して前記インバータアセンブリの前記ケースの前記ターミナルと接続される第２接続部とを有するターミナルがインサート成形されたコネクティングボードを備えたことを特徴とする回転電機。
2. 前記コネクティングボードを先に前記リヤブラケットに組み付けた後、前記ステータを組み付ける構成としたことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
3. 前記ステータコイルの前記口出しリード線と前記コネクティングボードにインサート成形された前記ターミナルは溶接により接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 前記ステータコイルの前記口出しリード線と前記コネクティングボードにインサート成形された前記ターミナルはネジにより接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
5. 前記コネクティングボードには前記ステータコイルの前記口出しリード線の挿通穴部が形成され、前記挿通穴部にテーパ状のコイルエンド誘導部が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記コネクティングボードにインサート成形された前記ターミナルと前記インバータアッセンブリのケースのターミナルはネジにより接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか1項に記載の回転電機。
7. 前記コネクティングボードにインサート成形された前記ターミナルと前記インバータアッセンブリのケースのターミナルは溶接により接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか1項に記載の回転電機。