JP2017163771A

JP2017163771A - 回転電機

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Publication number: JP2017163771A
Application number: JP2016047934A
Authority: JP
Inventors: 潤田原; Jun Tawara; 政紀加藤; Masaki Kato; 藤田　暢彦; Nobuhiko Fujita; 暢彦藤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: DE102016219938A1; US10263495B2; JP6312093B2; US20170264167A1

Abstract

【課題】本発明は、電圧変動を抑制しつつ電力供給ユニットの小型化を図ることを目的とするものである。【解決手段】平滑コンデンサ部１２２は、電圧変動の要因である電力半導体部品１２１との間に低インダクタンスで配置することが望ましいため、環状に配置された電力半導体部品１２１と同じく、環状に配置されている。しかも、３つの電力半導体部品１２１及び３つの平滑コンデンサ部１２２は、回転軸４に直角な平面上で、即ち回転軸４の軸方向に沿って見たとき、交互に配置されており、かつ回転軸４を中心として円環状に配置されている。【選択図】図３

Description

この発明は、例えば自動車等に搭載され、パワー回路を含む電力供給ユニットと電動機とが一体化されている回転電機に関するものである。

従来の電力変換装置は、パワー回路、コンデンサ、界磁回路、及び制御回路を有しており、これらはヒートシンク及びケース等から構成される空間に収納されている。パワー回路は、直流電力を交流電力に、又は交流電力を直流電力に変換する。コンデンサは、パワー回路を構成する半導体素子が動作するときに生じるリップル電流を吸収する。界磁回路は、回転電機の回転子巻線に界磁電流を供給する。制御回路は、パワー回路及び界磁回路を制御する（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／１８８８０３号

特許文献１では明示されていないが、複数の電力半導体部品に対してコンデンサを相関性のない１箇所に配置すると、コンデンサから遠い電力半導体部品に対する配線距離が長くなり、インダクタンスが増加するため、電圧変動が増大する。電圧変動が増大すると、当該装置の性能が低下する恐れがあるため、電圧変動を抑制するためにコンデンサ容量を増加させる必要があり、装置が大型化する。

また、各電力半導体部品とコンデンサとの距離が異なると、それぞれのインピーダンスが異なるため、リプルにばらつきが生じ、性能が低下する恐れがある。このため、各電力半導体部品からコンデンサまでの距離を揃える必要があるが、コンデンサから近い電力半導体部品に対しても配線を長くしてインダクタンスを増加させることになり、電圧変動が増大する。

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、電圧変動を抑制しつつ電力供給ユニットの小型化を図ることができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、回転軸を有する電動機本体、及び金属筐体と、金属筐体に搭載されているパワー回路部と、パワー回路部の動作を制御する制御基板とを有しており、電動機本体に電力を供給する電力供給ユニットを備え、パワー回路部は、複数の電力半導体部品とコンデンサ部とを有しており、複数の電力半導体部品及びコンデンサ部は、回転軸に直角な平面上に交互に配置されている。

この発明の回転電機は、複数の電力半導体部品及びコンデンサ部は、回転軸に直角な平面上に交互に配置されているので、電圧変動を抑制しつつ電力供給ユニットの小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１による回転電機の要部断面図である。図１の回転電機の電気的接続図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図１の回転電機における冷却風の流れを示す断面図である。図３の回転電機の平滑コンデンサ部を含む部分の断面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機の要部断面図、図２は図１の回転電機の電気的接続図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図１の回転電機における冷却風の流れを示す断面図、図５は図３の回転電機の平滑コンデンサ部を含む部分の断面図である。

図において、回転電機は、電動機本体２００と、電動機本体２００の軸方向に並んで電動機本体２００と一体化され、電動機本体２００に電力を供給する電力供給ユニット３００とを有している。

電動機本体２００は、ハウジング１０、固定子３、回転軸４及び回転子６を有している。ハウジング１０は、負荷側ブラケットである椀状のフロントブラケット１と、反負荷側ブラケットである椀状のリヤブラケット２とを有している。フロントブラケット１及びリヤブラケット２は、それぞれ鉄などの金属材料により構成されている。

固定子３は、固定子鉄心３２及び固定子巻線３１を有している。また、固定子３は、フロントブラケット１とリヤブラケット２とによって、軸方向の両側から挟み込まれて保持されている。さらに、固定子３は、回転子６を囲繞するように、回転子６の径方向外側に配置されている。

回転軸４は、フロントブラケット１に設けられたフロント側ベアリング７１とリヤブラケット２に設けられたリヤ側ベアリング７２とに回転可能に支持されている。回転子６は、界磁巻線５を有しており、ハウジング１０内に配置されている。また、回転子６は、回転軸４に固定されており、回転軸４を中心として回転軸４と一体に回転可能である。

フロントブラケット１から軸方向外側に突出する回転軸４のフロント側端部には、プーリ９が装着されている。電動機本体２００は、プーリ９及びベルト（図示せず）を介してエンジンのクランク軸（図示せず）に連結されている。

回転子６のフロント側の端面には、フロント側冷却ファン７３が固定されている。回転子６のリヤ側の端面には、リヤ側冷却ファン７４が固定されている。フロント側冷却ファン７３及びリヤ側冷却ファン７４は、回転子６と一体に回転する。

フロントブラケット１の端面には、冷却風のフロント側吸気口１１が設けられている。フロントブラケット１の外周側面には、冷却風のフロント側排気口１２が設けられている。リヤブラケット２の端面には、冷却風のリヤ側吸気口２１が設けられている。リヤブラケット２の外周側面には、冷却風のリヤ側排気口２２が設けられている。

フロントブラケット１の軸方向の内側端面と回転子６との間には、フロント側吸気口１１とフロント側排気口１２とを連通する通風路Ｒ１が形成されている。リヤブラケット２の軸方向の外側端面と金属筐体であるヒートシンク１４０との間には、外部とリヤ側吸気口２１とを連通する通風路Ｒ２が形成されている。リヤブラケット２の軸方向の内側端面と回転子６との間には、リヤ側吸気口２１とリヤ側排気口２２とを連通する通風路Ｒ３が形成されている。

電力供給ユニット３００は、ヒートシンク１４０、ヒートシンク１４０に搭載されているパワー回路部１２０、パワー回路部１２０の動作を制御する制御基板１２４、樹脂ケース１２６、ブラシ（図示せず）、及び回転センサ（図示せず）等を有している。パワー回路部１２０は、複数の電力半導体部品１２１、及びコンデンサ部としての複数の平滑コンデンサ部１２２を有している。

電力半導体部品１２１は、１つで１相分を構成する。実施の形態１の電動機本体２００は３相であり、電力供給ユニット３００は３つの電力半導体部品１２１を有している。また、電力半導体部品１２１は、互いに並列に接続されている。

各電力半導体部品１２１は、上アーム１７１及び下アーム１７２を有している。各上アーム１７１及び下アーム１７２では、電力半導体素子として例えばＭＯＳＦＥＴが用いられており、スイッチング素子及びダイオードが並列に接続されている。

また、上アーム１７１のスイッチング素子と下アーム１７２のスイッチング素子とは、直列に接続されている。さらに、上アーム１７１と下アーム１７２との接続部、即ち交流端子部には、電流センサとなるシャント抵抗１１１が接続されている。シャント抵抗１１１を備えることで、電流をフィードバックして指令に対する追従性を向上している。

各電力半導体部品１２１の正極端子１７３は、バッテリ５００の正極端子５０１に接続されている。各電力半導体部品１２１の負極端子１７４は、バッテリ５００の負極端子５０２に接続される。各電力半導体部品１２１の交流端子１７５は、第２バスバー２１１を介して固定子巻線３１に接続されている。

また、各電力半導体部品１２１には、制御基板１２４と接続されている複数の信号端子１７６が設けられている。信号端子１７６には、上アーム１７１及び下アーム１７２のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする制御信号が入力される。

各電力半導体部品１２１は、電力半導体素子及びシャント抵抗１１１を銅フレームにはんだ接合し、各フレーム間を銅板又はアルミニウム線で接続し、これらを樹脂封止して構成される。若しくは、各電力半導体部品１２１は、電力半導体素子及びシャント抵抗１１１を、絶縁被覆されたアルミニウム又は銅などの金属基板、又はセラミック基板にはんだ接合して構成される。

また、各電力半導体部品１２１は、電力半導体素子及びシャント抵抗１１１の発熱を放熱する放熱面１７７を有している。さらに、各電力半導体部品１２１は、ヒートシンク１４０の電動機本体２００とは反対側の面である搭載面に放熱面１７７が接するように、ヒートシンク１４０に搭載されている。

但し、放熱面１７７が電力半導体素子及びシャント抵抗１１１に対して導電性を有している場合、電力半導体部品１２１は、ヒートシンク１４０との距離を確保し、電気絶縁性の伝熱材を介してヒートシンク１４０に搭載される。この場合、伝熱材として、粘性及び流動性のあるグリース、ゲル、又は接着剤、若しくは流動性のないシート又はテープが使用される。

放熱面１７７が電力半導体素子及びシャント抵抗１１１に対して電気的に絶縁されていれば、上記のような伝熱材以外に、導電性の伝熱材を使用することもでき、ヒートシンク１４０との距離を確保しなくてもよい。

ヒートシンク１４０の搭載面とは反対側の面には、複数の放熱フィン１４１が形成されている。放熱フィン１４１は、電力半導体部品１２１の搭載領域と相対する領域に形成されている。また、放熱フィン１４１は、ヒートシンク１４０の搭載面とは反対側の面に対して垂直に突出しており、かつ回転軸４を中心として放射状に形成されている。このような構成により、電力半導体素子及びシャント抵抗１１１の発熱がヒートシンク１４０に伝熱され、電力半導体部品１２１の温度上昇が抑制される。

なお、ヒートシンク１４０の搭載面には、スイッチング素子及びダイオードを用いてブリッジ回路に構成された界磁回路部（図示せず）も搭載されている。そして、界磁回路部のブリッジ回路の上アーム側が、バッテリ５００の正極端子５０１に接続され、下アーム側がバッテリ５００の負極端子５０２に接続されている。そして、界磁巻線５がダイオードに並列に接続されている。

制御基板１２４には、ＣＰＵなどの電子部品（図示せず）が実装されており、パワー回路部１２０及び界磁回路部のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路が構成されている。制御基板１２４は、パワー回路部１２０及び界磁回路部のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御し、バッテリ５００の直流電力と、固定子巻線３１の交流電力及び界磁巻線５の直流電力との授受を行う。

ヒートシンク１４０の搭載面側には、電力半導体部品１２１、平滑コンデンサ部１２２及び制御基板１２４などが搭載されている。また、ヒートシンク１４０の搭載面には、樹脂ケース１２６が実装されている。樹脂ケース１２６は、ヒートシンク１４０の搭載面に実装された電子部品を内包している。

さらに、樹脂ケース１２６のヒートシンク１４０とは反対側の開口は、樹脂カバー１３０により塞がされている。これにより、ヒートシンク１４０の搭載面に実装された電子部品が水及び粉塵から保護されている。なお、制御基板１２４が隠れるまで樹脂ケース１２６内にポッティン材（図示せず）を充填すれば、防水性及び防塵性を向上させることができるとともに、耐振動性を向上させることができる。

樹脂ケース１２６の内周部には、直流電力送電用の配線部材である第１バスバー１２５がインサート成形又はアウトサート成形されている。第１バスバー１２５は、第６バスバー１２８に接続されている。第６バスバー１２８には、正極用ケーブル端子１９０が設けられている。

正極用ケーブル端子１９０には、正極用ケーブル５０３が接続されている。正極用ケーブル端子１９０は、第６バスバー１２８に圧入されている。第１バスバー１２５は、第６バスバー１２８及び正極用ケーブル５０３を介して、バッテリ５００の正極端子５０１に接続されている。

各電力半導体部品１２１の正極端子１７３は、第１バスバー１２５に接続されている。各電力半導体部品１２１の交流端子１７５は、対応する第２バスバー２１１に接続されている。各第２バスバー２１１は、固定子巻線３１の対応する口出し線に接続されている。また、第２バスバー２１１は、耐振動性及び絶縁性を向上させるために、それぞれ樹脂体２１２で覆われている。

ヒートシンク１４０には、負極用ケーブル端子１９１が圧入されている。負極用ケーブル端子１９１には、負極用ケーブル５０４が接続されている。ヒートシンク１４０は、負極用ケーブル５０４を介して、バッテリ５００の負極端子５０２に接続されている。これにより、ヒートシンク１４０は負極電位となっている。また、ヒートシンク１４０と正極電位及び交流電位との絶縁は、空間及び樹脂ケース１２６によってなされている。

各電力半導体部品１２１の負極端子１７４は、対応する第３バスバー１２３に接続されている。各第３バスバー１２３は、ねじ８０によりヒートシンク１４０に締結されている。

３つの電力半導体部品１２１は、回転軸４に直角な同一の平面上で、回転軸４を中心とする円環上に配置されている。これにより、電力供給ユニット３００の軸方向寸法及び径方向寸法が縮小されている。

第１バスバー１２５は、全ての電力半導体部品１２１の内周側に連続して配置されている。この例では、第１バスバー１２５は、全ての電力半導体部品１２１の内周側に一箇所が欠けた環状に配置されている。

各電力半導体部品１２１の正極端子１７３は、電力半導体部品１２１の内周側に配置された第１バスバー１２５に接続するため、電力半導体部品１２１の内周側に配置されている。各電力半導体部品１２１の負極端子１７４は、電力半導体部品１２１の外周側に配置された第３バスバー１２３に接続するため、電力半導体部品１２１の外周側に配置されている。

各電力半導体部品１２１の交流端子１７５は、電力半導体部品１２１の外周側に配置された第２バスバー２１１に接続するため、電力半導体部品１２１の外周側に配置されている。このように、各電力半導体部品１２１の内周側に１端子、外周側に２端子を配置することで、３つの電力半導体部品１２１を、内周側を密にして環状に配置することができ、電力供給ユニット３００の径方向寸法を効率的に縮小することができる。

各平滑コンデンサ部１２２の正極端子１３４は、第４バスバー１３２を介して第１バスバー１２５に接続されている。各平滑コンデンサ部１２２の負極端子１３５は、第５バスバー１３３を介して第３バスバー１２３に接続されている。

これにより、平滑コンデンサ部１２２は、電力半導体部品１２１の正極端子１７３と負極端子１７４との間、かつバッテリ５００の正極端子５０１と負極端子５０２との間に挿入され、電流リプルを吸収し、電圧変動を抑制する。

また、平滑コンデンサ部１２２は、電圧変動の要因である電力半導体部品１２１との間に低インダクタンスで配置することが望ましいため、環状に配置された電力半導体部品１２１と同じく、環状に配置されている。しかも、３つの電力半導体部品１２１及び３つの平滑コンデンサ部１２２は、回転軸４に直角な平面上で、即ち回転軸４の軸方向に沿って見て、交互に配置されており、かつ回転軸４を中心として円環状に配置されている。

さらに、電力半導体部品１２１は、内周側に位置する第１側面と、外周側に位置し第１側面に対向する第２側面とを有しており、第１側面に正極端子１７３が設けられており、第２側面に負極端子１７４が設けられている。そして、平滑コンデンサ部１２２の正極端子１３４は、電力半導体部品１２１の正極端子１７３と同じ側、即ち内周側に設けられている。また、平滑コンデンサ部１２２の負極端子１３５は、電力半導体部品１２１の負極端子１７４と同じ側、即ち外周側に設けられている。

このように、電力半導体部品１２１の正極端子１７３が内周側に、負極端子１７４が外周側に配置されているのに対して、平滑コンデンサ部１２２も同様に、正極端子１３４が内周側に、負極端子１３５が外周側に配置されている。

正極端子１３４と負極端子１３５とを、電力半導体部品１２１と同様に、各平滑コンデンサ部１２２の両側に振り分けて配置することで、電力半導体部品１２１と平滑コンデンサ部１２２とを円環状に並べて配置し、しかも配線を短くして低インダクタンス化を図ることができる。

また、電力半導体部品１２１及び平滑コンデンサ部１２２が環状に配置されており、第１バスバー１２５が内周側に配置されているため、電力半導体部品１２１の正極端子１７３と平滑コンデンサ部１２２の正極端子１３４とを近付けることができ、低インダクタンス化を図ることができる。

さらに、この例においては、電力半導体部品１２１と平滑コンデンサ部１２２とが一対であり、電力半導体部品１２１の負極端子１７４が、対応する平滑コンデンサ部１２２側に配置されているので、電力半導体部品１２１の負極端子１７４と平滑コンデンサ部１２２の負極端子１３５とを近付けることができ、第３バスバー１２３も短く構成しやすく、低インダクタンス化を図ることができる。

平滑コンデンサ部１２２は、電力半導体部品１２１に対して１：１で用いることが望ましいが、２つの電力半導体部品１２１に対して１つの平滑コンデンサ部１２２を用いてもよい。この場合も、電力半導体部品１２１と平滑コンデンサ部１２２とを環状かつ交互に配置することによって、各々の電力半導体部品１２１と平滑コンデンサ部１２２との距離を同等に配線しやすくなるため、各インピーダンスを同等にして、リプルのばらつきを抑制できる。

さらにまた、この例では、１つの平滑コンデンサ部１２２に複数のコンデンサ素子１２２ａが含まれている。各平滑コンデンサ部１２２において、コンデンサ素子１２２ａは、回転軸４を中心とした放射線上に並べて配置されている。各コンデンサ素子１２２ａにおいて、正極端子は内周側に配置されており、負極端子は外周側に配置されている。

このように、各平滑コンデンサ部１２２におけるコンデンサ素子１２２ａの数を増やして容量を増加させる場合、電力供給ユニット３００の径方向への各コンデンサ素子１２２ａの大きさが、同方向への電力半導体部品１２１の大きさの半分以下であれば、コンデンサ素子１２２ａを放射状に配置することで、各電力半導体部品１２１の正極端子１７３及び負極端子１７４と、平滑コンデンサ部１２２の正極端子１３４及び負極端子１３５との距離をそれぞれ近付けることができ、第４バスバー１３２及び第５バスバー１３３を短くしてインダクタンスを低減できる。また、径方向の拡大を抑制することができ、小型な回転電機を構成することができる。
なお、平滑コンデンサ部１２２は、回路パターンが形成されたプリント基板、金属基板、又はセラミック基板で構成することもできる。

また、ヒートシンク１４０には、搭載面とは反対側、即ち電動機本体２００側へ突出した凹部である複数のコンデンサ収容部１４２が設けられている。電力半導体部品１２１をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、電流を高精度に制御して出力の精度を向上させたり、効率を向上させたりすることができるが、電圧が変動し、電流リプルが生じる。この変動を吸収する平滑コンデンサ部１２２は、電流リプルが印加されることで発熱し、温度が上昇する。この平滑コンデンサ部１２２の温度上昇は、平滑コンデンサ部１２２の寿命を短くすることから、平滑コンデンサ部１２２は、それぞれコンデンサ収容部１４２内に収容されている。

第４バスバー１３２及び第５バスバー１３３は、耐振動性及び絶縁性を向上させるために、それぞれ樹脂１２７で覆われている。樹脂１２７はヒートシンク１４０に接しており、これにより各平滑コンデンサ部１２２の軸方向の位置決めが行われている。

また、樹脂１２７の外形に沿ってヒートシンク１４０に座繰りを設けたり、樹脂１２７のヒートシンク１４０側に２か所以上の突起を設けて、それらの突起をヒートシンク１４０の穴に挿入したりすることで、各平滑コンデンサ部１２２の径方向の位置決めが行われている。

このように、平滑コンデンサ部１２２をヒートシンク１４０の放熱フィン１４１配置面に搭載することで、回転電機の軸長を長くすることなく平滑コンデンサ部１２２を搭載することができる。

正極用ケーブル５０３は、ねじ又はボルトなどを用いて正極用ケーブル端子１９０に接続されている。負極用ケーブル５０４は、ねじ又はボルトなどを用いて負極用ケーブル端子１９１に接続されている。バッテリ５００の負極端子５０２は、車体７００に接続されている。

フロントブラケット１及びリヤブラケット２には、取付部（図示せず）が設けられている。取付部は、ボルトにより車体７００のボディ又はエンジンに強固に固定される。リヤブラケット２及び車体７００は、固定子鉄心３２及びフロントブラケット１を介して電気的に接続されている。なお、ヒートシンク１４０とバッテリ５００の負極端子５０２とが、車体７００を介して電気的に接続可能な場合、負極用ケーブル５０４を省略することもできる。

次に、実施の形態１の回転電機における電流の流れ及び冷却風の流れを説明する。回転電機を電動機として動作する場合と発電機として動作する場合とでは、電流の流れが異なるが、ここでは、回転電機を電動機として動作する場合について説明する。

電流は、バッテリ５００の正極端子５０１から正極用ケーブル５０３、正極用ケーブル端子１９０を通じて電力供給ユニット３００に流れ込み、ある相の電力半導体部品１２１の上アーム１７１、シャント抵抗１１１を介して固定子巻線３１に流れた後、別の相のシャント抵抗１１１、電力半導体部品の下アーム１７２を介してヒートシンク１４０に流れ、負極用ケーブル端子１９１及び負極用ケーブル５０４を通じてバッテリ５００の負極端子５０２に戻る。

制御基板１２４では、シャント抵抗１１１、回転センサ及び電力半導体素子の温度などの情報から、電力半導体素子のスイッチングをＯＮ／ＯＦＦ制御するパターンを計算する。

このようにして、バッテリ５００の直流電力が、電力供給ユニット３００で交流電力に変換され、固定子巻線３１に供給される。これにより、固定子鉄心３２に回転磁界が発生し、回転子６が回転し、冷却ファン７３，７４も回転する。これにより、フロント側では、フロント側吸気口１１から給気された冷却風Ｗ１が、通風路Ｒ１を流通し、フロント側排気口１２から外部へ排出される。そして、固定子巻線３１のコイルエンドが、通風路Ｒ１を流通する冷却風Ｗ１により冷却される。

一方、リヤ側では、冷却風Ｗ２が、外部からリヤブラケット２とヒートシンク１４０との間の通風路Ｒ２を径方向内側へ流れ、リヤ側吸気口２１から電動機本体２００内に流入し、通風路Ｒ３を流通して、リヤ側排気口２２から外部へ排出される。

このとき、放熱フィン１４１が、通風路Ｒ２内に突出しているため、通風路Ｒ２内を流通する冷却風Ｗ２にさらされる。これにより、電力半導体部品１２１で発生した熱は、放熱フィン１４１を介して冷却風Ｗ２に放熱され、電力半導体部品１２１の温度上昇が抑制される。

また、コンデンサ収容部１４２が、通風路Ｒ２内に突出しているため、通風路Ｒ２内を流通する冷却風Ｗ２にさらされる。これにより、平滑コンデンサ部１２２で発生した熱は、コンデンサ収容部１４２を介して冷却風Ｗ２に放熱され、平滑コンデンサ部１２２の温度上昇が抑制される。

また、平滑コンデンサ部１２２の熱は、第５バスバー１３３及び第３バスバー１２３を通じてヒートシンク１４０に伝熱され、冷却される。

さらに、コンデンサ収容部１４２内には伝熱材１６０が充填されており、平滑コンデンサ部１２２とヒートシンク１４０との間に伝熱材１６０が介在している。伝熱材１６０としては、低粘度のグリース又はゲル、接着剤、シート、テープ、若しくは前述したポッティング材を使用することができる。

平滑コンデンサ部１２２とヒートシンク１４０との間に伝熱材１６０を介在させることにより、平滑コンデンサ部１２２からヒートシンク１４０までの熱抵抗が低減され、平滑コンデンサ部１２２の温度をより低減することができる。また、各平滑コンデンサ部１２２間を熱的に接続して温度差を低減することができる。このため、温度差により生じる電気抵抗の増減で、電気抵抗の低い平滑コンデンサ部１２２に電流が流れ過ぎて特定の平滑コンデンサ部１２２の寿命が短くなることを防ぐことができる。

なお、平滑コンデンサ部１２２の外周の全周に渡って伝熱材１６０を配置すると、伝熱効果が高いが、外周の一部に伝熱材１６０を配置することでも、伝熱材１６０の熱伝導率が空気に対して１桁〜２桁以上高いため、温度低減の効果がある。

また、平滑コンデンサ部１２２が防爆弁を有する場合は、コンデンサ収容部１４２の防爆弁の部分に凹部１４６を設け、平滑コンデンサ部１２２の底面とコンデンサ収容部１４２の底面とを合わせて、伝熱材１６０が凹部１４６に入らないようにしておく。

次に、ヒートシンク１４０に対する冷却風Ｗ２の詳細な流れについて、図４を用いて説明する。図４はリヤブラケット２側からヒートシンク１４０を見た断面図である。冷却風Ｗ２は、冷却風Ｗ２０、冷却風Ｗ２１及び冷却風Ｗ２２などに分流する。

冷却風Ｗ２０は、放熱フィン１４１同士の間とヒートシンク１４０のリヤブラケット２側の面とにより形成された風路Ｒ２０を通る冷却風である。冷却風Ｗ２１は、コンデンサ収容部１４２とリヤブラケット２とで形成された風路Ｒ２１を通る冷却風である。冷却風Ｗ２２は、放熱フィン１４１とコンデンサ収容部１４２の側壁との間と、ヒートシンク１４０のリヤブラケット２側の面とにより形成された風路Ｒ２２を通る冷却風である。

リヤ側冷却ファン７４によって軸中心へ向かって流れる冷却風Ｗ２に対して、電力半導体部品１２１及び平滑コンデンサ部１２２を放射状に配置することで、放熱フィン１４１及びコンデンサ収容部１４２を冷却風Ｗ２の流れに沿って放射状に配置することができる。このため、通風路Ｒ２の圧力損失の増加が抑制され、放熱フィン１４１及びコンデンサ収容部１４２をヒートシンク１４０に配置しても冷却風の流量を損なうことなく冷却能力を向上させることができる。

これにより、平滑コンデンサ部１２２で発生した熱を、第５バスバー１３３及び第３バスバー１２３を介してヒートシンク１４０に伝え、また、空気及び伝熱材１６０を介してコンデンサ収容部１４２に伝え、そこに流れる冷却風により、平滑コンデンサ部１２２の温度をより低減することができ、平滑コンデンサ部１２２を長寿命化することができる。

また、圧力損失の増加が抑制されるため、電力半導体部品１２１の温度上昇も低減することができ、性能を向上させることができる。さらに、固定子巻線３１のコイルエンドは、通風路Ｒ３を流通する冷却風Ｗ２により冷却される。

なお、ここではヒートシンク１４０を空冷する例を示したが、上記と同様の風路に冷却水を流すことで、冷却性をより高めることができる。この場合、ヒートシンク１４０のリヤブラケット２側に流路カバーを設けることで、冷却水は、放熱フィン１４１同士の間とヒートシンク１４０のリヤブラケット側の面とにより形成された流路を通り、放熱フィン１４１とコンデンサ収容部１４２との間とヒートシンク１４０のリヤブラケット側の面とにより形成された流路を通り、コンデンサ収容部１４２及び流路カバーで形成された流路などに分流する。

また、各バスバー同士は、はんだ又は溶接により接続するのが省スペースの面では好適であるが、ねじ止めも可能である。

さらに、実施の形態１では、３相電動機と、１相あたり１個の電力半導体部品１２１を想定して３個の電力半導体部品１２１を用いる例を示したが、ｎ個の電力半導体部品１２１に対し、ｎ−１個の平滑コンデンサ部１２２を配置することで、同様の効果を得ることができる。複数相分の電力半導体素子を備えた電力半導体部品１２１についても、平滑コンデンサ部１２２と交互に配置することで同様の効果がある。
さらにまた、この発明の回転電機は、発電機としても使用できる。

４回転軸、１２０パワー回路部、１２１電力半導体部品、１２２平滑コンデンサ部（コンデンサ部）、１２２ａコンデンサ素子、１２４制御基板、１３４平滑コンデンサ部の正極端子、１３５平滑コンデンサ部の負極端子、１４０ヒートシンク（金属筐体）、１４１放熱フィン、１４２コンデンサ収容部、１７３電力半導体部品の正極端子、１７４電力半導体部品の負極端子、２００電動機本体、３００電力供給ユニット。

Claims

回転軸を有する電動機本体、及び
金属筐体と、前記金属筐体に搭載されているパワー回路部と、前記パワー回路部の動作を制御する制御基板とを有しており、前記電動機本体に電力を供給する電力供給ユニット
を備え、
前記パワー回路部は、複数の電力半導体部品とコンデンサ部とを有しており、
前記複数の電力半導体部品及び前記コンデンサ部は、前記回転軸に直角な平面上に交互に配置されている回転電機。
前記複数の電力半導体部品及び前記コンデンサ部は、前記回転軸を中心として円環状に配置されている請求項１記載の回転電機。
前記コンデンサ部は、前記回転軸を中心とした放射線上に並べて配置された複数のコンデンサ素子を含んでいる請求項２記載の回転電機。
前記電力半導体部品は、第１側面と、前記第１側面に対向する第２側面とを有しており、
前記第１側面に正極端子が設けられており、
前記第２側面に負極端子が設けられており、
前記コンデンサ部の正極端子は、前記電力半導体部品の前記正極端子と同じ側に設けられており、
前記コンデンサ部の負極端子は、前記電力半導体部品の前記負極端子と同じ側に設けられている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転電機。
前記金属筐体は、流体により冷却されるヒートシンクであり、
前記電力半導体部品は、前記ヒートシンクの前記電動機本体とは反対側の面である搭載面に搭載されており、
前記ヒートシンクには、前記搭載面とは反対側へ突出した凹部であるコンデンサ収容部が設けられており、
前記コンデンサ部は、前記コンデンサ収容部内に収容されている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転電機。
前記ヒートシンクの前記搭載面とは反対側の面には、複数の放熱フィンが形成されており、
前記放熱フィンと前記コンデンサ収容部の側壁との間と、前記ヒートシンクの前記搭載面とは反対側の面とにより前記流体の流路が形成されている請求項５記載の回転電機。