JP2016208766A - 制御装置一体型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上しつつ体格を小型化することのできる制御装置一体型回転電機を提供すること。
【解決手段】制御装置一体型回転電機１０は、回転電機１１と、Ｚ方向においてシャフト２１の一端側に配置される制御装置１２を備えている。制御装置は、回転電機側と反対の第２面３３ｄに電子部品３３ｂが実装された回路基板３３と、回路基板を収容する筐体３０を有している。筐体は、Ｚ方向に延設されて制御装置の側面をなすとともに、回転電機と反対側が開口されている。制御装置は、筐体内に配置されて回路基板を封止する封止樹脂体３４と、Ｚ方向において第２面側に配置され、第２面に実装された電子部品の少なくとも１つと熱的に接続される金属製の放熱プレート３５をさらに有している。放熱プレートは、封止樹脂体の接着性により、封止樹脂体に接着固定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機に、該回転電機を制御する制御装置が一体化されてなる制御装置一体型回転電機に関する。

たとえば特許文献１には、制御装置一体型回転電機が開示されている。この制御装置一体型回転電機では、金属製のカバーが、回路基板（制御回路基板）の電子部品と、伝熱性の樹脂シートを介して熱的に接続されている。このため、電子部品の熱を、樹脂シートを介してカバーに伝達させ、カバーから外部に放熱することができる。

特開２００６−３３９８６号公報

特許文献１では、カバーが、電子部品を含む回路基板の熱を放熱せるための放熱プレートとして機能する。この放熱プレート（カバー）は、制御装置の側面をなす筐体（シャーレ状基台の樹脂製部材）に固定されている。具体的には、放熱プレートが筐体に嵌合されている。

このように、放熱プレートが、筐体との嵌合を主として保持される。嵌合のためには、回転電機を構成するシャフトの軸方向に直交する方向において、たとえば放熱プレートと筐体が重なるようにし、一方に突起、他方に溝を設ける必要がある。このように、所定の固定幅が必要となる。嵌合以外にも、ねじ締結や接着による保持が考えられる。しかしながら、ねじ締結の場合も、たとえば筐体の端部にねじ孔を設けるため、所定の固定幅が必要となる。また、接着の場合、接着強度を確保するために、たとえば筐体の端部に溝を設け、溝内に配置した接着材に対して放熱プレート側の突起を挿入するなどの工夫が必要となる。この場合も所定の固定幅が必要となる。したがって、従来の構造では、制御装置一体型回転電機の体格を小型化するのが困難である。

本発明は上記問題点に鑑み、放熱性を向上しつつ体格を小型化することのできる制御装置一体型回転電機を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、ステータ（２０）と、ステータに対して相対回転可能に設けられたロータ（２２）と、ロータとともに回転するシャフト（２１）と、を有する回転電機（１１）と、
回転電機側の第１面（３３ｃ）及び該第１面と反対の第２面（３３ｄ）のうち、少なくとも第２面に電子部品（３３ｂ）が実装されており、回転電機を制御する回路基板（３３）と、回路基板を収容する筐体（３０）と、を有し、シャフトの軸方向においてシャフトの一端側に配置されるとともに回転電機に固定される制御装置（１２）と、
を備える制御装置一体型回転電機であって、
筐体は、軸方向に延設されて制御装置の側面をなすとともに、回転電機と反対側が開口されており、
制御装置は、筐体内に配置されて回路基板を封止する封止樹脂体（３４）と、軸方向において第２面側に配置され、第２面に実装された電子部品の少なくとも１つと熱的に接続される金属製の第１放熱プレート（３５）と、をさらに有し、
第１放熱プレートは、封止樹脂体の接着性により、封止樹脂体に接着固定されていることを特徴とする。

これによれば、電子部品の生じる熱は第１放熱プレートに伝達され、第１放熱プレートから制御装置の外部に放熱される。したがって、放熱性を向上することができる。また、電子部品の熱を含む回路基板の生じる熱は、回路基板を覆う封止樹脂体に拡散する。したがって、従来よりも放熱性を向上することができる。

また、第１放熱プレートは封止樹脂体に接着固定されている。したがって、第１放熱プレートが主として筐体に固定されて保持される構造、たとえば筐体との固定のみにより保持される構造に較べて、制御装置、ひいては制御装置一体型回転電機の軸方向に直交する方向の体格を小型化することができる。

第１実施形態に係る制御装置一体型回転電機の概略構成を示す斜視図である。 制御装置周辺を示すとともに、第１放熱プレートを外した状態を示す斜視図である。 制御装置において、回路基板を外した状態を示す斜視図である。 制御装置一体型回転電機の、図３に示すIV-IV線に対応する断面図である。 電子部品の放熱構造を示す断面図である。 第１変形例を示す断面図であり、図５に対応している。 第２実施形態に係る制御装置一体型回転電機のうち、制御装置において回路基板を外した状態を示す斜視図であり、図３に対応している。 制御装置一体型回転電機の概略構成を示す断面図であり、図７のVIII-VIII線に対応している。 第３実施形態に係る制御装置一体型回転電機の概略構成を示す断面図であり、図４に対応している。 第４実施形態に係る制御装置一体型回転電機の概略構成を示す断面図であり、図４に対応している。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。以下においては、シャフトの軸方向をＺ方向と示す。また、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断りのない限り、ＸＹ平面に沿う形状、換言すればＺ方向から見た形状を平面形状とする。

（第１実施形態）
先ず、図１〜図４に基づき、制御装置一体型回転電機の構成について説明する。

図１に示すように、制御装置一体型回転電機１０は、回転電機１１と、回転電機１１を制御する制御装置１２と、を備えており、制御装置１２が制御対象である回転電機１１と一体化されている。

回転電機１１は、たとえば車両のエンジンにより駆動され、発電する発電機（オルタネータ）としての機能、エンジンを始動させる電動機（スタータモータ）としての機能を有している。このような回転電機１１は、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）とも称される。この回転電機１１は、図４に示すように、ステータ２０と、シャフト２１と、ロータ２２と、を有している。

ステータ２０は円筒状のステータコア２０ａを有し、ステータコア２０ａには、内壁から突出する複数の突極（図示略）が形成されている。そして、それぞれの突極に、三相のステータコイル２０ｂが巻きつけられている。この三相のステータコイル２０ｂに位相がずれた交流電流を流すことにより、ステータ２０は、ロータ２２を回転させる回転磁界を発生する。

シャフト２１は、ロータ２２と一体的に形成され、ロータ２２とともに回転する。図４では、シャフト２１の回転軸をＬと示している。シャフト２１の一端側には、プーリ２３が固定されている。このため、シャフト２１の回転とともにプーリ２３も回転する。プーリ２３には図示しないベルトが係合され、このベルトを介して、たとえばエンジンにシャフト２１の回転運動が伝達される。シャフト２１には、プーリ２３が固定された一端と反対の他端に図示しない磁石が固定されている。この磁石は、回転電機１１の回転角度を検出する回転位置検出部の構成要素である。

ロータ２２は、ステータ２０と同軸の円筒状の部材であり、ステータ２０の内周側に配置されている。そして、ロータ２２の軸を含む、中央の空洞部にシャフト２１が挿入固定されている。ロータ２２は、その内部にロータコイル２２ａを有している。このロータコイル２２ａに流れる電流により形成される磁界と、ステータ２０により形成される回転磁界とが相互作用して、ロータ２２に回転のモーメントが発生する。なお、ロータコイル２２ａの代わりに、ロータ２２に永久磁石を埋め込んだ構成を採用しても良い。

ロータ２２には、冷却用のファン２４が一体的に形成されている。本実施形態では、ファン２４として、ロータ２２におけるプーリ２３側の面に配置されたファン２４ａと、プーリ２３側の面と反対の面、すなわち制御装置１２側の面に配置されたファン２４ｂと、を有している。ファン２４は、ロータ２２とともに回転し、ステータ２０及びロータ２２を冷却する冷却風を発生させる。

ステータ２０とロータ２２は、図１及び図４に示すように、モータケース２５に収容されている。モータケース２５は、プーリ２３側のドライブフレーム２５ａと、制御装置１２側のリアフレーム２５ｂと、を有しており、ステータ２０におけるＺ方向の中央付近は、モータケース２５から露出されている。モータケース２５には、回転軸Ｌに沿ってシャフト２１を挿通するための挿通孔２５ｃが形成されている。挿通孔２５ｃには、シャフト２１を回転可能に支持する軸受２６が配置されている。

ドライブフレーム２５ａは有底筒状をなしており、その底壁部には、ファン２４ａの回転にともなってドライブフレーム２５ａ内（モータケース２５内）に冷却風を吸い込むための吸気孔２５ｄが形成されている。吸気孔２５ｄは、Ｚ方向からの投影視において、ロータ２２と重なる位置に形成されている。また、ドライブフレーム２５ａの側壁部には、吸い込んだ冷却風を排気するための排気孔２５ｅが形成されている。図４の実線矢印は、冷却風の流れを示している。ロータ２２とともにファン２４ａが回転すると、吸気孔２５ｄからドライブフレーム２５ａ内に冷却風が吸い込まれ、吸い込まれた冷却風は排気孔２５ｅから排出される。この冷却風により、ステータ２０及びロータ２２が冷却される。

リアフレーム２５ｂも有底筒状をなしており、その底壁部には、ファン２４ｂの回転にともなってリアフレーム２５ｂ内（モータケース２５内）に冷却風を吸い込むための吸気孔２５ｆが形成されている。吸気孔２５ｆは、Ｚ方向からの投影視において、ロータ２２と重なる位置に形成されている。また、リアフレーム２５ｂの側壁部には、吸い込んだ冷却風を排気するための排気孔２５ｇが形成されている。

シャフト２１におけるプーリ２３と反対側の端部の外周には、図示しないスリップリングが配置されている。そしてスリップリングの周りに、スリップリングと接触可能にブラシ２７が配置されている。

制御装置１２は、図１、図２、及び図４に示すように、Ｚ方向においてシャフト２１の一端側に配置されている。この配置状態で、制御装置１２は、図１及び図２に示すように、ねじ締結部などの固定部１３によって、回転電機１１に固定されている。制御装置１２は複数箇所で回転電機１１に固定されている。詳しくは、制御装置１２が、固定部１３によってリアフレーム２５ｂに固定されている。

この制御装置１２は、図１〜図４に示すように、筐体３０と、電力を変換するためのスイッチング素子３１と、放熱プレート３２と、回路基板３３と、封止樹脂体３４と、放熱プレート３５と、を有している。放熱プレート３２が第２放熱プレートに相当し、放熱プレート３５が第１放熱プレートに相当する。

筐体３０は、樹脂などの電気絶縁性の材料を用いて形成されており、Ｚ方向の一端側が開口する有底筒状をなしている。筐体３０の内部には、電気中継機能を果たす図示しないバスバーがインサートされている。筐体３０は、図３及び図４に示すように、底壁部３０ａと、外壁部３０ｂと、内壁部３０ｃと、を有している。底壁部３０ａには、貫通孔３０ｄが形成されており、貫通孔３０ｄが形成された部分にスイッチング素子３１が配置されている。外壁部３０ｂは筒状をなしており、Ｚ方向に延設されている。そして、外壁部３０ｂの外周面が、制御装置１２の側面をなしている。内壁部３０ｃは、貫通孔３０ｄが形成されることで、外壁部３０ｂに連結されていない底壁部３０ａの端部に連結されており、Ｚ方向において回転電機１１側に延設されている。外壁部３０ｂ及び内壁部３０ｃの回転電機１１側の端部の位置は、Ｚ方向において互いにほぼ同じ位置となっている。

スイッチング素子３１は、電力を変換して回転電機１１に供給、又は、回転電機１１の電力を変換する電力変換器を構成している。本実施形態では、図２に示すように６つのスイッチング素子３１によって、三相インバータが構成されている。三相インバータは、たとえば１２Ｖもしくは４８Ｖの電圧を発生する図示しない車載バッテリに接続されている。なお、車載バッテリから供給される動作電圧の安定化のために、車載バッテリと並列に図示しない平滑コンデンサが接続されている。

スイッチング素子３１としては、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）やＭＯＳＦＥＴを採用することができる。スイッチング素子３１は筐体３０の内部に配置されている。本実施形態では、スイッチング素子３１の生じる熱を効率よく放熱するために、スイッチング素子３１が、回路基板３３と別に設けられるとともに金属製の放熱プレート３２に固定されている。そして、スイッチング素子３１の図示しない端子の一部が、筐体３０のバスバーや回路基板３３に接続されている。

放熱プレート３２は、筐体３０に形成された貫通孔３０ｄを閉塞するように、筐体３０に対して回転電機１１側に配置されている。放熱プレート３２は、基部３２ａと、基部３２ａからＺ方向において回転電機１１側に突出するフィン３２ｂと、を有している。基部３２ａは、Ｚ方向からの投影視において、筐体３０を構成する底壁部３０ａ、外壁部３０ｂ、及び内壁部３０ｃと重なるように設けられるとともに、貫通孔３０ｄとも重なるように設けられている。そして、基部３２ａは、貫通孔３０ｄを閉塞するように、外壁部３０ｂ及び内壁部３０ｃの回転電機１１側の端部に固定されている。固定方法としては、ねじ締結や接着などを採用することができる。

基部３２ａにおける回転電機１１と反対の面には、スイッチング素子３１が接着固定されている。放熱プレート３２は、筐体３０に固定されるとともに、筐体３０の貫通孔３０ｄを閉塞しているため、筐体３０と放熱プレート３２により、スイッチング素子３１及び回路基板３３を収容する有底筒状のケースが構成されているとも言える。

フィン３２ｂは、基部３２ａにおける回転電機１１側の面から突出しており、Ｚ方向からの投影視において、少なくとも一部がスイッチング素子３１と重なるように設けられている。放熱プレート３２は、主として、スイッチング素子３１の生じる熱を筐体３０、ひいては制御装置１２の外部に放熱する役割を果たす。フィン３２ｂを有することで、外気との接触面積が増加し、効率よく放熱することができる。図２及び図３に示すように、放熱プレート３２は複数のフィン３２ｂを有している。

また、放熱プレート３２には、図３に示すように、貫通孔１３ａが形成されており、この貫通孔１３ａを図示しないねじが挿通して固定部１３が形成されている。この貫通孔１３ａは、基部３２ａのうち、ＸＹ平面において外壁部３０ｂよりも外側に延設された部分に形成されている。

回路基板３３は、スイッチング素子３１とともに回転電機１１を制御するものであり、この回路基板３３には、スイッチング素子３１の駆動を制御する回路も形成されている。回路基板３３は、プリント基板３３ａと、該プリント基板３３ａに実装された電子部品３３ｂと、を有している。回路基板３３は筐体３０に収容されており、筐体３０に収容された位置決め状態で、プリント基板３３ａの厚み方向は、Ｚ方向と略一致する。

電子部品３３ｂは、プリント基板３３ａにおける回転電機１１側の第１面３３ｃ及び第１面３３ｃと反対の第２面３３ｄのうち、少なくとも第２面３３ｄに実装されている。回路基板３３における回転電機１１側の面は、プリント基板３３ａの第１面３３ｃと一致し、回路基板３３における回転電機１１と反対側の面は、プリント基板３３ａの第２面３３ｄと一致する。したがって、以下においては、回路基板３３の第１面３３ｃ、第２面３３ｄとも称する。

電子部品３３ｂとしては、スイッチング素子３１用のドライバＩＣ、ドライバＩＣに対して制御信号を出力するなどの各種機能を実行するマイコン（マイクロコンピュータ）、電源ＩＣ、ＡＳＩＣ、ロータコイル２２ａに流れる電流を制御するためのスイッチ（たとえばＭＯＳＦＥＴ）、回転位置検出部の構成要素である磁電変換素子、などを含んでいる。このスイッチは、筐体３０内のバスバーなどを通じてブラシ２７と電気的に接続されている。

回路基板３３は、筐体３０の底壁部３０ａに配置され、ＸＹ平面内の位置が決定されている。たとえば、外壁部３０ｂの内面から突出する支持部によって、回路基板３３の第１面３３ｃの周縁部が支持される構成としてもよい。

封止樹脂体３４は、筐体３０の内部に配置されて、回路基板３３を封止している。本実施形態ではさらに、封止樹脂体３４がスイッチング素子３１も封止している。封止樹脂体３４の材料としては、たとえばエポキシ樹脂を採用することができる。本実施形態では、筐体３０及び放熱プレート３２により形成される収容空間に、封止樹脂体３４が満たされている。封止樹脂体３４は、Ｚ方向において、放熱プレート３２におけるスイッチング素子３１の配置面から、外壁部３０ｂにおける回転電機１１と反対側の端部３０ｅの位置まで配置されている。この端部３０ｅは、筐体３０における開口側の端部である。

放熱プレート３５は、金属材料を用いて形成されており、Ｚ方向において回路基板３３の第２面３３ｄ側に配置されている。そして、第２面３３ｄに配置された電子部品３３ｂのうちの少なくとも１つと熱的に接続されている。本実施形態では、第２面３３ｄに配置された複数の電子部品３３ｂのうち、そのなかでも特に発熱量の大きい電子部品３３ｂと、熱伝導部材３６を介して熱的に接続されている。熱伝導部材３６としては、周知の放熱ゲルや熱伝導性接着材を採用することができる。

また、放熱プレート３５は、封止樹脂体３４の接着性により、封止樹脂体３４に接着固定されている。本実施形態では、エポキシ樹脂を硬化させて封止樹脂体３４を形成する際に、放熱プレート３５が封止樹脂体３４に接着固定される。放熱プレート３５は、基部３５ａと、基部３５ａから回路基板３３側に突出する台座部３５ｂと、を有している。台座部３５ｂは、放熱対象である電子部品３３ｂに対応して形成されている。詳しくは、Ｚ方向からの投影視において、台座部３５ｂが、放熱対象である電子部品３３ｂの少なくとも一部と重なるように形成されている。このような放熱プレート３５は、型内に溶融金属を流すことで形成することができる。一例としてアルミダイカストがある。それ以外にも、金属板をプレスすることによって形成することもできる。

本実施形態では、基部３５ａが平板状とされ、図１及び図４に示すように、Ｚ方向からの投影視において、基部３５ａの周縁部が筐体３０の端部３０ｅと重なるように設けられている。そして、基部３５ａは、筐体３０の端部３０ｅに配置されている。このため、基部３５ａにおける回路基板３３側の面、すなわち基部３５ａの内面は、端部３０ｅとほぼ面一となっており、基部３５ａの内面のうち、台座部３５ｂの形成部分を除く部分が封止樹脂体３４に接着固定されている。台座部３５ｂ及び熱伝導部材３６は、封止樹脂体３４によって封止されている。すなわち、台座部３５ｂも封止樹脂体３４に接着固定されている。

このような放熱プレート３５の接着構造は、たとえば以下のようにして形成される。具体的には、先ず回路基板３３を筐体３０内に配置する。次いで、放熱させたい電子部品３３ｂ上又は台座部３５ｂ上に熱伝導部材３６を配置した状態で、筐体３０の開口側の端部３０ｅ上に放熱プレート３５を配置する。そして、放熱プレート３５の位置がずれないように放熱プレート３５を回路基板３３側に押圧した状態で、放熱プレート３５に形成されたスリット（貫通孔）から筐体３０内にエポキシ樹脂を注入する。より詳しくは、筐体３０と放熱プレート３２による収容空間内に、放熱プレート３５の基部３５ａの内面に接触するまでエポキシ樹脂を注入する。次いで、注入したエポキシ樹脂を硬化させ、封止樹脂体３４を形成する。このとき、封止樹脂体３４の接着性により、放熱プレート３５は封止樹脂体３４に接着固定される。また、筐体３０、スイッチング素子３１、放熱プレート３２の基部３２ａ、及び回路基板３３も封止樹脂体３４に接着固定される。

このように構成される制御装置一体型回転電機１０では、固定部１３によって制御装置１２が回転電機１１に固定された状態で、シャフト２１周りにおいて、回転電機１１と制御装置１２とがＺ方向において離れている。すなわち、回転電機１１と制御装置１２との間に、図４に示す所定の隙間４０を有している。詳しくは、回転電機１１のリアフレーム２５ｂと制御装置１２の筐体３０及び放熱プレート３２との間に隙間４０を有している。この隙間４０は、固定部１３を除く部分において外部に開口している。この開口部分が、外部から隙間４０に冷却風を導入するための吸気口４１として機能する。ロータ２２とともにファン２４ｂが回転すると、吸気口４１から隙間４０に冷却風が吸い込まれ、さらに吸気孔２５ｆを通じてリアフレーム２５ｂ内に流れ込む。そして、冷却風は、排気孔２５ｇから排出される。図４の実線矢印は、冷却風の流れを示している。この冷却風により、放熱プレート３２、ひいてはスイッチング素子３１が冷却される。また、ステータ２０及びロータ２２が冷却される。

次に、制御装置一体型回転電機１０の効果について説明する。

上記したように、回路基板３３は、筐体３０内に配置された封止樹脂体３４によって封止されている。また、回路基板３３の第２面３３ｄに配置された電子部品３３ｂの少なくとも１つが、Ｚ方向において第２面３３ｄ側に配置された放熱プレート３５と熱的に接続されている。

このため、電子部品３３ｂの生じる熱は、図５に示すように放熱プレート３５に伝達され、さらに放熱プレート３５から制御装置１２の外部に放熱される。したがって、電子部品３３ｂの熱を効率よく放熱させることができる。また、電子部品３３ｂの熱を含む回路基板３３の生じる熱は、回路基板３３を覆う封止樹脂体３４に拡散する。したがって、従来よりも放熱性を向上することができる。

ところで、従来のように放熱プレートが筐体との嵌合を主として保持される場合、Ｚ方向に直交する方向において、たとえば放熱プレートと筐体が重なるようにし、一方に突起、他方に溝を設ける必要がある。このように、Ｚ方向に直交する方向において所定の固定幅が必要となる。また、嵌合以外にも、ねじ締結や接着による保持が考えられるが、ねじ締結の場合も、たとえば筐体の端部にねじ孔を設けるため、所定の固定幅が必要となる。接着の場合も、接着強度を確保するために、たとえば筐体の端部に溝を設け、溝内に配置した接着材に対して放熱プレート側の突起を挿入するなどの工夫が必要となる。このように従来の保持構造では、所定の固定幅が必要となる。

これに対し、本実施形態では、放熱プレート３５が封止樹脂体３４に接着固定されている。すなわち、放熱プレート３５が、主として封止樹脂体３４との固定により保持される。このため、放熱プレート３５と筐体３０との間に、従来の嵌合のような固定幅が不要となる。したがって、Ｚ方向に直交する方向において、制御装置１２、ひいては制御装置一体型回転電機１０の体格を小型化することができる。

本実施形態では、放熱プレート３５が筐体３０の端部３０ｅに配置される、すなわち単に置かれる例を示した。しかしながら、放熱プレート３５を筐体３０の端部３０ｅに接着固定してもよい。上記したように、放熱プレート３５が、主として封止樹脂体３４との固定により保持されるため、筐体３０との接着のみによって強度を確保する必要はない。このため、従来のような接着構造が不要となり、基部３５ａの内面と筐体３０の端部３０ｅとの対向部分に、単に接着材が介在するだけの仮止め程度の接着で良い。したがって、放熱プレート３５を筐体３０の端部３０ｅに接着固定する場合でも、その接着構造を従来よりも簡素化でき、制御装置１２、ひいては制御装置一体型回転電機１０の体格を小型化することができる。

本実施形態では、放熱プレート３５の第２面３３ｄ側の面（内面）のうち、電子部品３３ｂとの接続部分を除く部分が、封止樹脂体３４に接着固定されている。このように封止樹脂体３４とにより放熱プレート３５を支持しているため、放熱プレート３５の耐振強度を下げることができる。すなわち、放熱プレート３５の厚みを、封止樹脂体３４を有さない場合に較べて薄くすることができる。これにより、Ｚ方向において、制御装置１２、ひいては制御装置一体型回転電機１０の体格を小型化することもできる。

上記した実施形態では、電子部品３３ｂと放熱プレート３５の間に、放熱ゲルなどの熱伝導部材３６が介在する例を示した。しかしながら、封止樹脂体３４の熱伝導率は、放熱ゲルなどの熱伝導部材３６より劣るものの空気よりは高く、電子部品３３ｂと放熱プレート３５との間の隙間は狭い。その隙間は、たとえば０．５ｍｍ程度である。そこで、図６に示す第１変形例のように、封止樹脂体３４が、放熱プレート３５と電子部品３３ｂとの間に介在する介在部３４ａを有し、この介在部３４ａを介して、電子部品３３ｂの熱が放熱プレート３５に伝達されるようにしてもよい。すなわち、封止樹脂体３４を介して、放熱プレート３５が電子部品３３ｂと熱的に接続されてもよい。これによれば、放熱ゲルなどの熱伝導部材３６をなくすことができ、制御装置一体型回転電機１０の構成を簡素化することができる。

（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した制御装置一体型回転電機１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態では、放熱プレート３５に熱的に接続された電子部品３３ｂが、放熱プレート３２とも熱的に接続されている。

図７及び図８に示すように、放熱プレート３２は、基部３２ａからＺ方向において回路基板３３側に突出する台座部３２ｃを有している。図７では、第２面３３ｄに実装された電子部品３３ｂのうち、ロータコイル２２ａに流れる電流を制御するためのスイッチに対応して、台座部３２ｃが形成されている。詳しくは、Ｚ方向からの投影視において、上記スイッチと少なくとも一部が重なるように台座部３２ｃが設けられている。

台座部３２ｃは、図８に示すように、筐体３０における外壁部３０ｂと内壁部３０ｃとの対向領域に配置されている。そして、回路基板３３の第１面３３ｃと台座部３２ｃとの間に熱伝導部材３６が介在している。プリント基板３３ａ（回路基板３３）における電子部品３３ｂ（スイッチ）に対応する部分には、熱伝達のためにサーマルビア３３ｅが形成されている。

電子部品３３ｂ（スイッチ）の生じる熱は、第１実施形態に示したように、熱伝導部材３６を介して放熱プレート３５に伝達される。さらに本実施形態では、回路基板３３のサーマルビア３３ｅ及び第１面３３ｃ側の熱伝導部材３６を介して、放熱プレート３２にも伝達される。したがって、電子部品３３ｂをＺ方向において挟む２つの放熱プレート３２，３５により、電子部品３３ｂの熱を放熱させることができる。このように電子部品３３ｂの熱を両面放熱させることができるため、より放熱性を向上することができる。なお、第１実施形態同様、電子部品３３ｂの熱を含む回路基板３３の生じる熱は、封止樹脂体３４に拡散する。

本実施形態では、電子部品３３ｂの熱が、熱伝導部材３６を介して放熱プレート３２に伝達される例を示した。しかしながら、上記した第１変形例（図６参照）のように、封止樹脂体３４を介して、電子部品３３ｂの熱が放熱プレート３２に伝達されるようにしてもよい。この場合、回路基板３３の第１面３３ｃと放熱プレート３２の台座部３２ｃの間に、封止樹脂体３４が介在することとなる。

（第３実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した制御装置一体型回転電機１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態では、図９に示すように、放熱プレート３５が、基部３５ａからＺ方向において回転電機１１側に延設された延設部３５ｃをさらに有している。

基部３５ａは、Ｚ方向に直交する方向において、筐体３０の端部３０ｅよりも外側まで延設されている。延設された基部３５ａの端部に延設部３５ｃの一端が連結されている。

上記したように、回転電機１１と制御装置１２との間には隙間４０があり、この隙間４０の端部は、制御装置一体型回転電機１０の側面に、吸気口４１として開口している。そして、ロータ２２とともにファン２４ｂが回転すると、図９に実線矢印で示すように、吸気口４１から隙間４０に冷却風が吸い込まれる。

延設部３５ｃは、板厚方向がＺ方向と略一致するように配置された基部３５ａに対して略９０度の角度を有して屈曲し、その板厚方向がＺ方向に対して略直交している。そして、吸気口４１を通じて隙間４０に吸い込まれる冷却風が当たる位置まで延設されている。ただし、吸気口４１を完全にふさがないように、延設部３５ｃが配置されている。本実施形態では、延設部３５ｃが、Ｚ方向において吸気口４１よりもステータ２０側まで延設されている。延設部３５ｃは、Ｚ方向に直交する方向からの投影視において、吸気口４１の少なくとも一部と重なるように配置されている。

また、延設部３５ｃは、Ｚ方向に直交する方向において、筐体３０（外壁部３０ｂ）、放熱プレート３２、リアフレーム２５ｂと離れて設けられている。たとえば筐体３０の外壁部３０ｂと延設部３５ｃとの間に隙間４２を有している。このように、筐体３０などとの間に隙間４２を有するため、Ｚ方向に直交する方向からの投影視において、吸気口４１の少なくとも一部と重なるように延設部３５ｃが配置されながらも、ファン２４ｂが回転すると、吸気口４１を通じて隙間４０に冷却風が吸い込まれる。

上記構成によれば、ロータ２２とともにファン２４ｂが回転すると、延設部３５ｃを冷やしながら、吸気口４１から隙間４０に冷却風が吸い込まれる。したがって、電子部品３３ｂの生じる熱を、より効率よく放熱させることができる。特に本実施形態では、筐体３０などと延設部３５ｃとの間に隙間４２を有するため、放熱面積を増やして、さらに効率よく冷却させることができる。

なお、延設部３５ｃは、吸気口４１全体に対向するように配置してもよいし、吸気口と対向する部分の少なくとも一部に、貫通孔、切り欠きなど有する構成としてもよい。ファン２３ｂの回転により隙間４０に吸い込まれる冷却風が当たる位置に、延設部３５ｃが配置されればよい。

（第４実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した制御装置一体型回転電機１０と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態では、図１０に示すように、放熱プレート３５の基部３５ａが、Ｚ方向において封止樹脂体３４と離れて配置されている。すなわち、筐体３０の開口から露出する封止樹脂体３４の表面３４ｂと基部３５ａとの間に隙間４３を有している。

上記構成によれば、放熱プレート３５において放熱に寄与する表面積を増やすことができる。換言すれば、Ｚ方向における両面から基部３５ａ（放熱プレート３５）が放熱することができる。したがって、放熱性をより向上することができる。

特に本実施形態では、放熱プレート３５が、回転軸Ｌを含む中央部分に、基部３５ａを貫通する貫通部３５ｄを有している。詳しくは、貫通部３５ｄとして、貫通孔（スリット）を有している。また、基部３５ａは、Ｚ方向において筐体３０の端部３０ｅよりも第２面３３ｄから離れた位置に配置されている。すなわち、基部３５ａは端部３０ｅに配置されておらず、基部３５ａと端部３０ｅとの間には隙間がある。さらには、Ｚ方向からの投影視において、基部３５ａの外周端が、端部３０ｅよりも内側の位置になっている。

上記構成によれば、図１０に実線矢印で示すように、基部３５ａと端部３０ｅとの間の隙間と貫通部３５ｄを通じて、外気（空気）が自然対流する。図１０では、紙面左側を車両において下方、右側を上方となるように、車両に取り付けた場合を例示している。放熱対象である２つの電子部品３３ｂの一方に対しては、基部３５ａと端部３０ｅとの間から空気が隙間４３に入り込み、貫通部３５ｄから抜ける。電子部品３３ｂの他方に対しては、貫通部３５ｄから隙間４３に空気が入り込み、基部３５ａと端部３０ｅとの間から抜ける。外気の対流により、隙間４３が閉鎖空間とされる場合よりも、放熱性を向上することができる。また、外気が対流する際に、放熱プレート３５だけでなく、封止樹脂体３４の表面３４ｂからも熱を奪うため、放熱性をさらに向上することができる。

また、基部３５ａの外周端を、端部３０ｅよりも内側の位置としているため、外気が対流しやすい。さらには、放熱プレート３５の面積が小さくなるため、基部３５ａが封止樹脂体３４に支持されなくても、車両振動に対して共振しないようにすることもできる。

放熱プレート３５の構成は上記例に限定されない。たとえば、第１実施形態に示した構成において、エポキシ樹脂の充填を端部３０ｅよりも低い位置までとし、基部３５ａと封止樹脂体３４の表面３４ｂとの間に隙間４３を有するようにしてもよい。また、この構成において、基部３５ａに複数の貫通部３５ｄ（貫通孔）を設け、隙間４３を通じて外気が対流するようにしてもよい。

また、放熱プレート３５は、筐体３０と非接触でも良いので、放熱プレート３５を複数に分割してもよい。

貫通部３５ｄとしては貫通孔に限定されない。切り欠きも採用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

電力変換用のスイッチング素子３１が放熱プレート３２上に配置される例を示した。しかしながら、他の電子部品３３ｂ同様、回路基板３３（プリント基板３３ａ）への実装も可能である。すなわち、スイッチング素子３１を、電子部品３３ｂの一部としてもよい。この場合、スイッチング素子３１の生じる熱を効率よく放熱させるために、スイッチング素子３１と放熱プレート３５とを熱的に接続するとよい。

放熱プレート３２を有さない構成としてもよい。たとえば、底壁部３０ａに貫通孔３０ｄを有さない筐体３０を採用することも可能である。

回転電機１１はＩＳＧに限定されない。回転電機１１の駆動対象はエンジンに限定されない。

１０…制御装置一体型回転電機、１１…回転電機、１２…制御装置、１３…固定部、１３ａ…貫通孔、２０…ステータ、２０ａ…ステータコア、２０ｂ…ステータコイル、２１…シャフト、２２…ロータ、２２ａ…ロータコイル、２３…プーリ、２４，２４ａ，２４ｂ…ファン、２５…モータケース、２５ａ…ドライブフレーム、２５ｂ…リアフレーム、２５ｃ，２５ｅ…吸気孔、２５ｄ，２５ｆ…排気孔、２６…軸受、２７…ブラシ、３０…筐体、３０ａ…底壁部、３０ｂ…外壁部、３０ｃ…内壁部、３０ｄ…貫通孔、３０ｅ…端部、３１…スイッチング素子、３２…放熱プレート、３２ａ…基部、３２ｂ…フィン、３２ｃ…台座部、３３…回路基板、３３ａ…プリント基板、３３ｂ…電子部品、３３ｃ…第１面、３３ｄ…第２面、３３ｅ…サーマルビア、３４…封止樹脂体、３４ａ…介在部、３４ｂ…表面、３５…放熱プレート、３５ａ…基部、３５ｂ…台座部、３５ｃ…延設部、３５ｄ…貫通部、３６…熱伝導部材、４０，４２，４３…隙間、４１…吸気口

Claims (7)

1. ステータ（２０）と、前記ステータに対して相対回転可能に設けられたロータ（２２）と、前記ロータとともに回転するシャフト（２１）と、を有する回転電機（１１）と、
   前記回転電機側の第１面（３３ｃ）及び該第１面と反対の第２面（３３ｄ）のうち、少なくとも前記第２面に電子部品（３３ｂ）が実装されており、前記回転電機を制御する回路基板（３３）と、前記回路基板を収容する筐体（３０）と、を有し、前記シャフトの軸方向において前記シャフトの一端側に配置されるとともに前記回転電機に固定される制御装置（１２）と、
   を備える制御装置一体型回転電機であって、
   前記筐体は、前記軸方向に延設されて前記制御装置の側面をなすとともに、前記回転電機と反対側が開口されており、
   前記制御装置は、前記筐体内に配置されて前記回路基板を封止する封止樹脂体（３４）と、前記軸方向において前記第２面側に配置され、前記第２面に実装された前記電子部品の少なくとも１つと熱的に接続される金属製の第１放熱プレート（３５）と、をさらに有し、
   前記第１放熱プレートは、前記封止樹脂体の接着性により、前記封止樹脂体に接着固定されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
2. 前記制御装置は、前記軸方向において前記第１面側に配置された金属製の第２放熱プレート（３２）をさらに有し、
   前記第１放熱プレートに熱的に接続された前記電子部品が、前記第２放熱プレートとも熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
3. 前記回転電機は、前記ロータとともに回転するファン（２４ｂ）をさらに有し、
   前記ファンの回転により、前記回転電機と前記制御装置との間の隙間（４０）に冷却風が導入され、
   前記第１放熱プレートは、前記第２面に対向配置された基部（３５ａ）と、前記基部から前記回転電機側に前記冷却風が当たる位置まで延設された延設部（３５ｃ）と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御装置一体型回転電機。
4. 前記軸方向に直交する方向において、前記延設部は、前記筐体と離れて配置されていることを特徴とする請求項３に記載の制御装置一体型回転電機。
5. 前記第１放熱プレートは、前記第２面に対向配置された基部と、前記基部から前記回路基板に向けて突出する台座部（３５ｂ）と、を有し、
   前記台座部は、前記第２面に実装された前記電子部品と熱的に接続されるとともに前記封止樹脂体に接着固定され、
   前記基部は、前記軸方向において前記封止樹脂体と離れて配置されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
6. 前記第１放熱プレートは前記基部を貫通する貫通部（３５ｄ）を有し、
   前記基部は、前記軸方向において前記筐体と離れて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の制御装置一体型回転電機。
7. 前記封止樹脂体を介して、前記電子部品と前記第１放熱プレートとが熱的に接続されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。

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