JP2017011783A - 制御装置一体型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を用いることなく、電子部品を収容するケース部材の内部に充填される充填部材の漏れを防止することができる制御装置一体型回転電機を提供する。【解決手段】パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃ、電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃ、固定子配線部材１１３ｄ、回転子配線部材１１３ｅ及び外部通信用配線部材１１３ｆは、ケース部材１１１ａにインサート成形されている。ケース部材とヒートシンクを接着剤によって接着する必要がない。そのため、接着剤を用いることなく、充填部材１１４の漏れを防止することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機と、制御装置とを備えた制御装置一体型回転電機に関する。

従来、回転電機と、制御装置とを備えた制御装置一体型回転電機として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている制御装置一体型回転電機がある。

この制御装置一体型回転電機は、回転電機と、制御装置とを備えている。制御装置は、パワーモジュールと、ヒートシンクと、接続ターミナルと、バスバーと、絶縁体とを備えている。パワーモジュールは、熱伝導性及び絶縁性を有する接着剤を介してヒートシンクに接着されている。接続ターミナル及びバスバーは、内壁部、外壁部及び平壁部を有し、ケース部材を構成する絶縁体にインサート成形されている。絶縁体は、接着剤を介してヒートシンクに接着され、絶縁体とヒートシンクによって構成される凹部にパワーモジュールが収容されている。パワーモジュールの端子は、接続ターミナル及びバスバーに接続されている。絶縁体とヒートシンクによって形成される凹部には、絶縁性を有する充填材が充填されている。

特許第５２２２９７６号公報

ところで、前述した制御装置一体型回転電機では、絶縁体とヒートシンクの間に介在する接着剤によって充填材の漏れを防止している。接着剤の量が少な過ぎると、充填剤の漏れを防止することができなくってしまう可能性がある。一方、接着剤の量が多過ぎると、はみ出した余分な接着剤が他の部分に付着し、その部分の組付けを阻害したり、その部分を劣化させたりしてしまう可能性がある。従って、接着剤の量を厳密に管理しなければならない。また、経年変化によって接着剤の特性が劣化し、充填材の漏れを防止することができなくなってしまう可能性がある。さらに、接着剤との密着性をよくするため、絶縁体とヒートシンクの間の隙間を高精度に加工しなければならない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接着剤を用いることなく、電子部品を収容するケース部材の内部に充填される充填部材の漏れを防止することが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。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の制御装置一体型回転電機は、回転電機と、回転電機の制御回路を構成する電子部品と、樹脂からなり、電子部品を収容するケース部材と、電子部品の発生した熱をケース部材の外部に放熱する放熱部材と、電子部品をケース部材の外部に配線するための外部配線部材と、ケース部材の内部に充填される樹脂からなる充填部材とを有し、回転電機に固定される制御装置と、を備えた制御装置一体型回転電機において、放熱部材及び外部配線部材は、ケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。

この構成によれば、ケース部材と放熱部材を接着剤で接着する必要がない。そのため、接着剤を用いることなく、電子部品を収容するケース部材の内部に充填される充填部材の漏れを防止することができる。従って、接着剤を用いることに伴う、接着剤の量の厳密な管理、経年変化による接着剤の特性劣化、接着剤の密着性をよくするための加工精度等の問題を解決することができる。

請求項２に記載の制御装置一体型回転電機は、電子部品は、発熱量の低い低発熱電子部品と、低発熱電子部品より発熱量の高い高発熱電子部品と、を有し、放熱部材は、低発熱電子部品の発生した熱を放熱するための低発熱用放熱部材と、高発熱電子部品の発生した熱を放熱するための高発熱用放熱部材と、を有し、低発熱用放熱部材と高発熱用放熱部材は、離れた状態でケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。この構成によれば、高発熱用放熱部材から低発熱用放熱部材に熱が伝わり、低発熱電子部品の温度が上昇するような事態を抑えることができる。

請求項３に記載の制御装置一体型回転電機は、低発熱用放熱部材と高発熱用放熱部材は、ケース部材をなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。この構成によれば、低発熱用放熱部材と高発熱用放熱部材の間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられ、高発熱用放熱部材から低発熱用放熱部材に熱が伝わり、低発熱電子部品の温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。

請求項４記載の制御装置一体型回転電機は、高発熱用放熱部材は、電気的に絶縁されていることを特徴とする。絶縁性を有する熱伝導部材を介して高発熱電子部品を高発熱用放熱部材に接触させた場合、高発熱用放熱部材が制御回路の所定点に電気的に接続されていると、高発熱電子部品の絶縁検査をすることができない。しかし、この構成によれば、高発熱用放熱部材は、電気的に絶縁されている。そのため、絶縁性を有する熱伝導部材を介して高発熱電子部品を高発熱用放熱部材に接触させた場合にも、高発熱電子部品の絶縁検査をすることができる。

請求項５に記載の制御装置一体型回転電機は、高発熱用放熱部材は、少なくとも高発熱電子部品との接触面がアルマイト加工されていることを特徴とする。この構成によれば、高発熱電子部品との間に介在する絶縁性を有する熱伝導部材が破損しても、高発熱電子部品との絶縁性を確保することができる。

請求項６に記載の制御装置一体型回転電機は、放熱部材は、金属からなり、ケース部材の回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材の回転電機取付け面側から見たケース部材の輪郭によって囲まれた面積より小さくなるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、金属からなる放熱部材の割合を抑えることができる。そのため、制御装置を軽量化することができる。

請求項７に記載の制御装置一体型回転電機は、制御装置は、放熱部材から離れた状態でケース部材にインサート成形され、ケース部材を回転電機に固定するための金属からなる固定部材を有することを特徴とする。この構成によれば、固定部材を用いてケース部材を回転電機に確実に固定することができる。しかも、回転電機から固定部材を経て放熱部材に熱が伝わり、電子部品の温度が上昇するような事態を抑えることができる。

請求項８に記載の制御装置一体型回転電機は、固定部材と放熱部材は、ケース部材をなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。この構成によれば、固定部材と放熱部材の間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられ、回転電機から固定部材を経て放熱部材に熱が伝わり、電子部品の温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。

請求項９に記載の制御装置一体型回転電機は、固定部材は、ケース部材の回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材の回転電機取付け面側から見た放熱部材の総面積より小さくなるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、固定部材の割合を抑えることができる。そのため、回転電機から固定部材を経て放熱部材に熱が伝わり、電子部品の温度が上昇するような事態をより確実に抑えることができる。

請求項１０に記載の制御装置一体型回転電機は、固定部材は、フィン部を有することを特徴とする。この構成によれば、回転電機から伝わる熱を放熱することができる。従って、回転電機から固定部材を経て放熱部材に伝わる熱を抑えることができる。

請求項１１に記載の制御装置一体型回転電機は、回転電機及びケース部材は、嵌合部を有し、制御装置は、ケース部材の嵌合部を回転電機の嵌合部に嵌合させた状態で固定されていることを特徴とする。制御装置は、ケース部材の内部に充填部材が充填されており、重量が重くなる。回転電機に対する制御装置のがたつきが大きい場合、回転電機等の振動によって制御装置ががたつき、回転電機と制御装置の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルトが緩んだり、固定用のボルトに直接せん断荷重が加わってボルトが破断したりする可能性がある。しかし、この構成によれば、制御装置は、ケース部材の嵌合部を回転電機の嵌合部に嵌合させた状態で固定されている。そのため、回転電機に対する制御装置のがたつきを抑えることができる。従って、回転電機等の振動によって制御装置ががたつき、回転電機と制御装置の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルトが緩んだり、固定用のボルトに直接せん断荷重が加わってボルトが破断したりするような事態を抑えることができる。

反回転電機側から見た制御装置一体型回転電機の平面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 反回転電機側から見たケース部材の平面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。 回転電機取付け面側から見たケース部材の平面図である。 反回転電機側から見た固定部材の平面図である。 固定部材の側面図である。 回転電機取付け面側から見た固定部材の平面図である。 反回転電機側から見た別の固定部材の平面図である。 別の固定部材の側面図である。 回転電機取付け面側から見た別の固定部材の平面図である。 反回転電機側から見たパワーモジュール用ヒートシンクの平面図である。 パワーモジュール用ヒートシンクの側面図である。 回転電機取付け面側から見たパワーモジュール用ヒートシンクの平面図である。 反回転電機側から見た界磁回路ＩＣ用ヒートシンクの平面図である。 界磁回路ＩＣ用ヒートシンクの側面図である。 回転電機取付け面側から見た界磁回路ＩＣ用ヒートシンクの平面図である。 反回転電機側から見たマイクロコンピュータ用ヒートシンクの平面図である。 マイクロコンピュータ用ヒートシンクの側面図である。 回転電機取付け面側から見たマイクロコンピュータ用ヒートシンクの平面図である。 反回転電機側から見た、パワーモジュールが配置された状態におけるケース部材の平面図である。 図２１におけるＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ矢視断面図である。 反回転電機側から見た、配線基板が配置された状態におけるケース部材の平面図である。 図２３におけるＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ矢視断面図である。 配線基板に実装された界磁回路ＩＣ及び界磁回路ＩＣ用ヒートシンク周辺の断面図である。 配線基板に実装されたマイクロコンピュータ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク周辺の断面図である。 充電部材が充填された状態における制御装置の断面図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る制御装置一体型回転電機を、車両に搭載される制御装置一体型回転電機に適用した例を示す。

まず、図１〜図２７を参照して本実施形態の制御装置一体型回転電機の構成について説明する。

図１及び図２に示す制御装置一体型回転電機１は、車両に搭載され、バッテリ（図略）から電力が供給されることで、車両を駆動するための駆動力を発生する装置である。また、車両のエンジンから駆動力が供給されることで、バッテリを充電するための電力を発生する装置でもある。制御装置一体型回転電機１は、回転電機１０と、制御装置１１とを備えている。

回転電機１０は、電力が供給されることで、車両を駆動するための駆動力を発生する機器である。また、エンジンから駆動力が供給されることで、バッテリを充電するための電力を発生する機器でもある。回転電機１０は、ハウジング１００と、固定子１０１と、回転子１０２と、スリップリング１０３と、ブラシ１０４と、回転角度検出用磁石１０５とを備えている。

ハウジング１００は、固定子１０１及び回転子１０２を収容するとともに、回転子１０２を回転可能に支持する部材である。また、制御装置１１が固定される部材でもある。ハウジング１００は、制御装置１１が固定される際に制御装置１１と嵌合する、円弧板状の嵌合部１００ａを備えている。

固定子１０１は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子１０１は、固定子コア１０１ａと、固定子巻線１０１ｂとを備えている。

回転子１０２は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで磁極を形成する部材である。回転子１０２は、回転軸１０２ａと、回転子コア１０２ｂと、回転子巻線１０２ｃとを備えている。

スリップリング１０３及びブラシ１０４は、回転子巻線１０２ｃに直流を供給する部材である。スリップリング１０３は、絶縁部材１０３ａを介して回転軸１０２ａの外周面に固定されている。ブラシ１０４は、バネ１０４ａによって回転軸１０２ａ側に押圧され、端面をスリップリング１０３の外周面に接触させた状態でブラシホルダ１０４ｂに保持されている。

回転角度検出用磁石１０５は、回転子１０２の回転角度を検出するための磁界を発生する部材である。回転角度検出用磁石１０５は、磁石ホルダ１０５ａに保持された状態で、回転軸１０２ａの軸方向端部に固定されている。

制御装置１１は、回転電機１０に駆動力を発生させるために、バッテリから回転電機１０に供給される電力を制御する装置である。また、バッテリを充電するために、回転電機１０の発生した電力を変換してバッテリに供給する装置でもある。図２、図３及び図２３に示すように、制御装置１１は、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａと、パワーモジュール１１０ｂと、界磁回路ＩＣ１１０ｃと、マイクロコンピュータ１１０ｄと、ケース部材１１１ａと、固定部材１１１ｂ、１１１ｃと、蓋部材１１１ｄと、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａと、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂと、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃと、配線基板１１３ａと、電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃと、固定子配線部材１１３ｄと、回転子配線部材１１３ｅ、外部通信用配線部材１１３ｆと、充填部材１１４とを備えている。

図２及び図２３に示す回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、図２に示す回転角度検出用磁石１０５の発生した磁界から回転子１０２の回転角度を検出するための回路を構成する電子部品である。

図２及び図２３に示すパワーモジュール１１０ｂは、インバータ回路を構成する電子部品である。パワーモジュール１１０ｂは、スイッチング素子と、ダイオードとを備えている。パワーモジュール１１０ｂは、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御され、所定タイミングでスイッチング素子をスイッチングさせることで、バッテリから供給される直流を３相交流に変換して固定子巻線１０１ｂに供給する。また、スイッチング素子のスイッチングを停止させることで、ダイオードによって固定子巻線１０１ｂから供給される３相交流を直流に変換してバッテリに供給する。

図２３に示す界磁回路ＩＣ１１０ｃは、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御され、図２に示す回転子巻線１０２ｃに直流を供給するための回路を構成する電子部品である。

図２３に示すマイクロコンピュータ１１０ｄは、外部から入力される指令、及び、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａの検出結果に基づいて、パワーモジュール１１０ｂ及び界磁回路ＩＣ１１０ｃを制御する電子部品である。マイクロコンピュータ１１０ｄは、予め記憶されているプログラムに従って動作し、パワーモジュール１１０ｂ及び界磁回路ＩＣ１１０ｃを制御する。

特に、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄは、動作中に発熱する。界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄは、発熱量が低い低発熱電子部品である。一方、パワーモジュール１１０ｂは、界磁回路ＩＣ１１０ｃやマイクロコンピュータ１１０ｄより発熱量が高い高発熱電子部品である。

図２〜図５、図２１〜図２６に示すケース部材１１１ａは、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄを収容する樹脂からなる部材である。ケース部材１１１ａは、底部１１１ｅと、周壁部１１１ｆと、開口部１１１ｇと、嵌合部１１１ｈとを備えている。底部１１１ｅは、板状の部位である。周壁部１１１ｆは、底部１１１ｅの一面側に形成される筒状の部位である。開口部１１１ｇは、周壁部１１１ｆの反底部側に形成される開口した部位である。嵌合部１１１ｈは、底部１１１ｅの他面側に形成され、回転電機１０に固定される際にハウジング１００の嵌合部１００ａと嵌合する、円弧板状の部位である。

図３及び図５に示す固定部材１１１ｂ、１１１ｃは、ケース部材１１１ａを図２に示すハウジング１００に固定するための金属からなる部材である。また、回転電機１０の発生した熱を放熱する部材でもある。例えばアルミニウムからなる部材である。図６〜図８に示すように、固定部材１１１ｂは、本体部１１１ｉ、と、フィン部１１１ｊと、孔部１１１ｋとを備えている。図９〜図１１に示すように、固定部材１１１ｃは、本体部１１１ｌと、フィン部１１１ｍと、孔部１１１ｎとを備えている。本体部１１１ｉ、１１１ｌは、板状の部位である。フィン部１１１ｊ、１１１ｍは、本体部１１１ｉ、１１１ｌの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。孔部１１１ｋ、１１１ｎは、本体部１１１ｉ、１１１ｌに形成される、ケース部材１１１ａをハウジング１００に固定するためのボルトが挿通する部位である。図５に示すように、固定部材１１１ｂ、１１１ｃは、フィン部１１１ｊ、１１１ｍ及び孔部１１１ｋ、１１１ｎを、回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露出させた状態で、ケース部材１１１ａにインサート成形されている。

図２に示す蓋部１１１ｄは、開口部１１１ｇを覆うための樹脂からなる板状の部材である。

図３〜図５に示すパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、パワーモジュール１１０ｂの発生した熱をケース部材１１１ａの外部に放熱するための金属からなる高発熱用放熱部材である。例えばアルミニウムからなる部材である。図１２〜図１４に示すように、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、本体部１１２ｄと、フィン部１１２ｅとを備えている。本体部１１２ｄは、板状の部位である。フィン部１１２ｅは、本体部１１２ｄの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、表面がアルマイト加工されている。図３〜図５に示すように、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、本体部１１２ｄの他面をケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、フィン部１１２ｅを回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部１１１ｅにインサート成形されている。

界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂは、界磁回路ＩＣ１１０ｃの発生した熱をケース部材１１１ａの外部に放熱するための金属からなる低発熱用放熱部材である。例えばアルミニウムからなる部材である。図１５〜図１７に示すように、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂは、本体部１１２ｆと、フィン部１１２ｇとを備えている。本体部１１２ｆは、板状の部位である。フィン部１１２ｇは、本体部１１２ｆの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。図３及び図５に示すように、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂは、本体部１１２ｆをケース部材１１１ａの内部に突出させるとともに、フィン部１１２ｇを回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部１１１ｅにインサート成形されている。

マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、マイクロコンピュータ１１０ｄの発生した熱をケース部材１１１ａの外部に放熱するための金属からなる低発熱用放熱部材部材である。例えばアルミニウムからなる部材である。図１８〜図２０に示すように、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、本体部１１２ｈと、フィン部１１２ｉとを備えている。本体部１１２ｈは、板状の部位である。フィン部１１２ｉは、本体部１１２ｈの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。図３及び図５に示すように、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、本体部１１２ｈをケース部材１１１ａの内部に突出させるとともに、フィン部１１２ｉを回転電機１０側のケース部材１１１ａの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部１１１ｅにインサート成形されている。

固定部材１１１ｂ、１１１ｃ、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、互いに離れ、ケース部材１１１ａをなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。図５に示すように、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見たケース部材１１１ａの輪郭によって囲まれた面積より小さくなるように設定されている。固定部材１１１ｂ、１１１ｃは、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見たパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃの総面積より小さくなるように設定されている。

図２及び図２３に示す配線基板１１３ａは、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄの間を配線するための板状の内部配線部材である。配線基板１１３ａは、表面及び内層に配線パターンが形成されている。

図３及び図４に示す電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃは、図２及び図２３に示す配線基板１１３ａの電源接続部及びパワーモジュール１１０ｂの電源端子を、ケース部材１１１ａの外部に設けられたバッテリに配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃは、配線基板１１３ａとの接続部１１３ｇ、１１３ｈ及びパワーモジュール１１０ｂとの接続部１１３ｉ、１１３ｊをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、バッテリとの接続部１１３ｋ、１１３ｌをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。

図３〜図５に示す固定子配線部材１１３ｄは、パワーモジュール１１０ｂの出力端子を、ケース部材１１１ａの外部に設けられた固定子巻線１０１ｂに配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。固定子配線部材１１３ｄは、パワーモジュール１１０ｂとの接続部１１３ｍをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、固定子巻線１０１ｂとの接続部１１３ｎをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。

回転子配線部材１１３ｅは、配線基板１１３ａの回転子巻線接続部を、ケース部材１１１ａの外部に設けられた回転子巻線１０２ｃに、ブラシ１０４及びスリップリング１０３を介して配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。回転子配線部材１１３ｅは、配線基板１１３ａとの接続部１１３ｏをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、ブラシ１０４との接続部１１３ｐをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。

図３に示す外部通信用配線部材１１３ｆは、図２３に示す配線基板１１３ａの外部通信用接続部を、ケース部材１１１ａの外部に設けられた外部装置に配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。外部通信用配線部材１１３ｆは、配線基板１１３ａとの接続部１１３ｑをケース部材１１１ａの内部に露出させるとともに、外部装置との接続部１１３ｒをケース部材１１１ａの外部に露出させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。

図２１及び図２２に示すように、パワーモジュール１１０ｂは、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａの本体部１１２ｄの他面に、絶縁性を有する薄板状の熱伝導部材１１０ｅを介して接触した状態で配置されている。パワーモジュール１１０ｂの電源端子は電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃの接続部１１３ｉ、１１３ｊに、出力端子は固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｍにそれぞれ接続されている。

図２３に示すように、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、配線基板１１３ａの裏面に実装されている。界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄは、配線基板１１３ａの表面に実装されている。配線基板１１３ａは、ケース部材１１１ａの内部に固定され、図２３及び図２４に示すように、パワーモジュール１１０ｂの信号端子に接続されている。

回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、回転角度検出用磁石１０５と軸方向に対向する位置に配置されている。図２５に示すように、界磁回路ＩＣ１１０ｃは、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂの本体部１１２ｆの他面に、配線基板１１３ａを介して接触した状態で配置されている。図２６に示すように、マイクロコンピュータ１１０ｄは、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃの本体部１１２ｈの他面に配線基板１１３ａを介して接触した状態で配置されている。

図２７に示す充填部材１１４は、ケース部材１１１ａの内部に収容された回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄ等を防水するためにケース部材１１１ａの内部に充填される絶縁性を有する樹脂からなる部材である。例えばゲル状の部材である。充填部材１１４は、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄがケース部材１１１ａの内部に収容されるとともに、配線基板１１３ａ、電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃ、固定子配線部材１１３ｄ、回転子配線部材１１３ｅ及び外部通信用配線部材１１３ｆによって配線された状態でケース部材１１１ａの内部に充填される。ケース部材１１１ａの開口部１１１ｇは、蓋部材に１１１ｄよって覆われている。

図２に示すように、制御装置１１は、ケース部材１１１ａの嵌合部１１１ｈを回転電機１０の嵌合部１００ａに嵌合させた状態で、図１に示すように、固定部材１１１ｂ、１１１ｃの孔部に挿通させたボルト１１１ｏによってハウジング１００に固定されている。図３に示す電源配線部材１１３ｂの接続部１１３ｋには、図１及び図２に示すように、バッテリの正極端子と接続するための端子部材１１３ｕが接続されている。図３に示す電源配線部材１１３ｃの接続部１１３ｌは、図１及び図２に示すように、車両の車体を介してバッテリの負極端子に接続されたハウジング１００に接続されている。図３に示す固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｎは、図１及び図２に示すように、配線部材１１３ｓを介して固定子巻線１０１ｂに接続されている。図３に示す回転子配線部材１１３ｅの接続部１１３ｐは、図１及び図２に示すように、配線部材１１３ｔを介してブラシ１０４に接続されている。

次に、図２、図３及び図２３を参照して制御装置一体型回転電機の動作について説明する。まず、車両を駆動するための駆動力を発生する際の動作について説明する。

バッテリの負極端子は、車両に接続され、図２に示すハウジング１００を介して電源配線部材１１３ｃの接続部１１３ｌに接続されている。車両のイグニッションスイッチ（図略）がオン状態になると、バッテリの正極端子が、端子部材１１３ｕを介して、図３に示す電源配線部材１１３ｂの接続部１１３ｋに接続される。その結果、図３及び図２３に示すように、電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃの接続部１１３ｉ、１１３ｊを介してパワーモジュール１１０ｂの電源端子に直流が供給される。また、電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃの接続部１１３ｇ、１１３ｈを介して配線基板１１３ａに直流が供給され、配線基板１１３ａの配線パターンを介して回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄに直流が供給される。

直流が供給されることで、図２３に示す回転角度検出回路ＩＣ１１０ａ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄは、動作を開始する。

回転角度検出回路ＩＣ１１０ａは、図２に示す回転角度検出用磁石１０５の発生した磁界から回転子１０２の回転角度を検出する。

図２３に示すマイクロコンピュータ１１０ｄは、図３及び図２３に示すように、外部通信用配線部材１１３ｆ及び配線基板１１３ａの配線パターンを介して外部から入力される指令、並びに、回転角度検出回路ＩＣ１１０ａの検出結果に基づいて、パワーモジュール１１０ｂ及び界磁回路ＩＣ１１０ｃを制御する。

図３に示す配線基板１１３ａは、図３及び図２３に示すように、回転子配線部材１１３ｅの接続部１１３ｏに接続されている。回転子配線部材１１３ｅの接続部１１３ｐは、図２に示すように、配線部材１１３ｔを介してブラシ１０４に接続されている。図２３に示す界磁回路ＩＣ１１０ｃは、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御され、図２、図３及び図２３に示すように、配線基板１１３ａの配線パターン、回転子配線部材１１３ｅ、配線部材１１３ｔ、ブラシ１０４及びスリップリング１０３を介して回転子巻線１０２ｃに直流を供給する。

図３に示す配線基板１１３ａは、パワーモジュール１１０ｂの信号端子に接続されている。パワーモジュール１１０ｂの出力端子は、固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｍに接続されている。図２に示すように、固定子配線部材１１３ｄの接続部１１３ｎは、配線部材１１３ｓを介して固定子巻線１０１ｂに接続されている。図２３に示すパワーモジュール１１０ｂは、マイクロコンピュータ１１０ｄによって制御され、図２、図３及び図２３に示すように、電源端子に供給された直流を３相交流に変換して、固定子配線部材１１３ｄ及び配線部材１１３ｓを介して固定子巻線１０１ｂに供給する。その結果、回転電機１０は、車両を駆動するため駆動力を発生する。

次に、バッテリを充電するための電力を発生する際の動作について説明する。

エンジンから駆動力が供給されることで、図２に示す固定子巻線１０１ｂは、３相交流を発生する。図２３に示すマイクロコンピュータ１１０ｄは、パワーモジュール１１０ｂのスイッチング素子のスイッチングを停止させる。パワーモジュール１１０ｂのダイオードは、図２、図３及び図２３に示すように、固定子巻線１０１ｂから配線部材１１３ｓ及び固定子配線部材１１３ｄを介して供給される３相交流を直流に変換し、電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃ及び端子部材１１３ｕを介してバッテリに供給する。その結果、バッテリは、回転電機１０の発生した電力によって充電される。

次に、本実施形態の制御装置一体型回転電機の効果について説明する。

本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ、マイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃ、電源配線部材１１３ｂ、１１３ｃ、固定子配線部材１１３ｄ、回転子配線部材１１３ｅ及び外部通信用配線部材１１３ｆは、ケース部材１１１ａにインサート成形されている。ケース部材とヒートシンクを接着剤によって接着する必要がない。そのため、接着剤を用いることなく、充填部材１１４の漏れを防止することができる。従って、接着剤を用いることに伴う、接着剤の量の厳密な管理、経年変化による接着剤の特性劣化、接着剤の密着性をよくするための加工精度等の問題を解決することができる。

本実施形態によれば、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄは、発熱量が低い低発熱電子部品である。パワーモジュール１１０ｂは、界磁回路ＩＣ１１０ｃやマイクロコンピュータ１１０ｄより発熱量が高い高発熱電子部品である。界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄの発生した熱を放熱するための低発熱用放熱部材である。パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、パワーモジュール１１０ｂの発生した熱を放熱するための高発熱用放熱部材である。界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃとパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、離れた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。そのため、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａから界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃに熱が伝わり、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄの温度が上昇するような事態を抑えることができる。

本実施形態によれば、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃと、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、ケース部材１１１ａをなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。そのため、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃと、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａの間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられる。従って、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａから界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃに熱が伝わり、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄの温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。

絶縁性を有する熱伝導部材１１０ｅを介してパワーモジュール１１０ｂをパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａに接触させた場合、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａが制御回路の所定点に電気的に接続されていると、パワーモジュール１１０ｂの絶縁検査をすることができない。しかし、本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、電気的に絶縁されている。そのため、絶縁性を有する熱伝導部材１１０ｅを介してパワーモジュール１１０ｂをパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａに接触させた場合にも、パワーモジュール１１０ｂの絶縁検査をすることができる。

本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、表面がアルマイト加工されている。そのため、パワーモジュール１１０ｂとの間に介在する絶縁性を有する熱伝導部材１１０ｅが破損しても、パワーモジュール１１０ｂとの絶縁性を確保することができる。

本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、金属からなり、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見たケース部材１１１ａの輪郭によって囲まれた面積より小さくなるように設定されている。そのため、金属からなるパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃの割合を抑えることができる。従って、制御装置１１を軽量化することができる。

本実施形態によれば、制御装置１１は、ケース部材１１１ａを回転電機１０に固定するための金属からなる固定部材１１１ｂ、１１１ｃを備えている。固定部材１１１ｂ、１１１ｃは、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃから離れた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。そのため、固定部材１１１ｂ、１１１ｃを用いてケース部材１１１ａを回転電機１０に確実に固定することができる。しかも、回転電機１０から固定部材１１１ｂ、１１１ｃを経てパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃに熱が伝わり、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄの温度が上昇するような事態を抑えることができる。

本実施形態によれば、固定部材１１１ｂ、１１１ｃと、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃは、ケース部材１１１ａをなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材１１１ａにインサート成形されている。そのため、固定部材１１１ｂ、１１１ｃと、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃの間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられる。従って、回転電機１０から固定部材１１１ｂ、１１１ｃを経てパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃに熱が伝わり、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄの温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。

本実施形態によれば、固定部材１１１ｂ、１１１ｃは、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材１１１ａの回転電機取付け面側から見たパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃの総面積より小さくなるように設定されている。そのため、固定部材１１１ｂ、１１１ｃの割合を抑えることができる。従って、回転電機１０から固定部材１１１ｂ、１１１ｃを経てパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃに熱が伝わり、パワーモジュール１１０ｂ、界磁回路ＩＣ１１０ｃ及びマイクロコンピュータ１１０ｄの温度が上昇するような事態をより確実に抑えることができる。

本実施形態によれば、固定部材１１１ｂ、１１１ｃは、フィン部１１１ｊ、１１１ｍを有している。そのため、回転電機１０から伝わる熱を確実に放熱することができる。従って、回転電機１０から固定部材１１１ｂ、１１１ｃを経てパワーモジュール用ヒートシンク１１２ａ、界磁回路ＩＣ用ヒートシンク１１２ｂ及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク１１２ｃに伝わる熱を抑えることができる。

制御装置１１は、ケース部材１１１ａの内部に充填部材１１４が充填されており、重量が重くなる。回転電機１０に対する制御装置１１のがたつきが大きい場合、回転電機１０等の振動によって制御装置１１ががたつき、回転電機１０と制御装置１１の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルト１１１ｏが緩んだり、固定用のボルト１１１ｏに直接せん断荷重が加わってボルト１１１ｏが破断したりする可能性がある。しかし、本実施形態によれば、回転電機１０及びケース部材１１１ａは、嵌合部１００ａ、１１１ｈを有している。制御装置１１は、ケース部材１１１ａの嵌合部１１１ｈを回転電機１０の嵌合部１００ａに嵌合させた状態で固定されている。そのため、回転電機１０に対する制御装置１１のがたつきを抑えることができる。従って、回転電機１０等の振動によって制御装置１１ががたつき、回転電機１０と制御装置１１の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルト１１１ｏが緩んだり、固定用のボルト１１１ｏに直接せん断荷重が加わってボルト１１１ｏが破断したりするような事態を抑えることができる。

なお、本実施形態では、パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａの表面がアルマイト加工されている例を挙げているが、これに限られるものではない。パワーモジュール用ヒートシンク１１２ａは、少なくともパワーモジュール１１０ｂとの接触面がアルマイト加工されていればよい。

本実施形態では、回転電機１０の回転子１０２が、電流が流れることで磁極を形成する回転子巻線１０２ｃを備えている例を挙げているが、これに限られるものではない。回転子巻線１０２ｃの代わりに、磁石を備えていてもよい。この場合、スリップリング１０３及びブラシ１０４が不要になる。それに伴い、制御装置１１の界磁回路ＩＣ１１０ｃも不要になる。

１・・・制御装置一体型回転電機、１０・・・回転電機、１１・・・制御装置、１１０ｂ・・・パワーモジュール、１１０ｃ・・・界磁回路ＩＣ、１１０ｄ・・・マイクロコンピュータ、１１１ａ・・・ケース部材、１１１ｂ、１１１ｃ・・・固定部材、１１２ａ・・・パワーモジュール用ヒートシンク、１１２ｂ・・・界磁回路ＩＣ用ヒートシンク、１１２ｃ・・・マイクロコンピュータ用ヒートシンク、１１３ｂ、１１３ｃ・・・電源配線部材、１１３ｄ・・・固定子配線部材、１１３ｅ・・・回転子配線部材、１１３ｆ・・・外部通信用配線部材、１１４・・・充填部材

Claims (11)

1. 回転電機（１０）と、
   前記回転電機の制御回路を構成する電子部品（１１０ｂ〜１１０ｄ）と、樹脂からなり、前記電子部品を収容するケース部材（１１１ａ）と、前記電子部品の発生した熱を前記ケース部材の外部に放熱する放熱部材（１１２ａ〜１１２ｃ）と、前記電子部品を前記ケース部材の外部に配線するための外部配線部材（１１３ｂ〜１１３ｆ）と、前記ケース部材の内部に充填される樹脂からなる充填部材（１１４）とを有し、前記回転電機に固定される制御装置（１１）と、
   を備えた制御装置一体型回転電機において、
   前記放熱部材及び前記外部配線部材は、前記ケース部材にインサート成形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. 前記電子部品は、
   発熱量の低い低発熱電子部品（１１０ｃ、１１０ｄ）と、
   前記低発熱電子部品より発熱量の高い高発熱電子部品（１１０ｂ）と、
   を有し、
   前記放熱部材は、
   前記低発熱電子部品の発生した熱を放熱するための低発熱用放熱部材（１１２ｂ、１１２ｃ）と、
   前記高発熱電子部品の発生した熱を放熱するための高発熱用放熱部材（１１２ａ）と、
   を有し、
   前記低発熱用放熱部材と前記高発熱用放熱部材は、離れた状態で前記ケース部材にインサート成形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. 前記低発熱用放熱部材と前記高発熱用放熱部材は、前記ケース部材をなす樹脂を間に介在させた状態で前記ケース部材にインサート成形されていることを特徴とする請求項２に記載の制御装置一体型回転電機。
4. 前記高発熱用放熱部材は、電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置一体型回転電機。
5. 前記高発熱用放熱部材は、少なくとも前記高発熱電子部品との接触面がアルマイト加工されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
6. 前記放熱部材は、金属からなり、前記ケース部材の回転電機取付け面側から見た総面積が、前記ケース部材の回転電機取付け面側から見た前記ケース部材の輪郭によって囲まれた面積より小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
7. 前記制御装置は、前記放熱部材から離れた状態で前記ケース部材にインサート成形され、前記ケース部材を前記回転電機に固定するための金属からなる固定部材（１１１ｂ、１１１ｃ）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
8. 前記固定部材と前記放熱部材は、前記ケース部材をなす樹脂を間に介在させた状態で前記ケース部材にインサート成形されていることを特徴とする請求項７に記載の制御装置一体型回転電機。
9. 前記固定部材は、前記ケース部材の回転電機取付け面側から見た総面積が、前記ケース部材の回転電機取付け面側から見た前記放熱部材の総面積より小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の制御装置一体型回転電機。
10. 前記固定部材は、フィン部（１１１ｊ、１１１ｍ）を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
11. 前記回転電機及び前記ケース部材は、嵌合部（１００ａ、１１１ｈ）を有し、
    前記制御装置は、前記ケース部材の前記嵌合部（１１１ｈ）を前記回転電機の前記嵌合部（１００ａ）に嵌合させた状態で固定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。

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