JP2018143020A - 制御装置一体型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から水の浸入を防止することができる制御装置一体型回転電機を得る。【解決手段】回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを有する電力変換回路と、回転電機本体のリア側に取り付けられ、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有する制御装置と、収納部のフロント側に設けられたプレートと、パワーモジュールおよび制御基板を収納するケースと、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納され、収納部は、ケースとの隙間が埋められるとともに、フロント側の面に設けられた貫通孔、および貫通孔の外周にわたってフロント側に形成された凸状を有し、プレートは、凸状の外周にわたってリア側に形成された凸状を有している。【選択図】図６

Description

この発明は、回転電機本体と制御装置とが一体化している制御装置一体型回転電機に関する。

従来から、車両等に搭載され、回転電機本体とこの回転電機本体を制御するための制御装置とが一体化された制御装置一体型回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

制御装置一体型回転電機の制御装置は、直流電力から交流電力、または交流電力から直流電力に変換するパワー回路部と、パワー回路部を構成するスイッチング素子が動作する際に生じるリップル電流を吸収するための平滑コンデンサと、回転電機本体の界磁巻線に界磁電流を供給する界磁回路部と、パワー回路部および界磁回路部を制御する制御回路部とを備えている。なお、パワー回路部、平滑コンデンサ、界磁回路部および制御回路部は、ヒートシンク、ケース等から構成される空間に収納されている。

国際公開第２０１４／１８８８０３号

制御装置一体型回転電機は、エンジンルーム内に設置されて使用されることが多い。ここで、制御装置には、湿度や振動に対する耐久性が要求されているため、ヒートシンク、ケース等から構成される空間に樹脂を注入して制御装置の内部を封止している。そのため、パワー回路部、界磁回路部および制御回路部への水の浸入が防止されることで、制御装置の湿度に対する信頼性が向上する。さらに、各回路部を構成する部品の周囲が樹脂で固定されることで、振動に対する寿命も改善できる。

なお、各回路部を樹脂で固定する場合には、平滑コンデンサの周囲も同時に樹脂で封止される。しかしながら、平滑コンデンサは、使用中に内部の電解性物質からガスを発生し、発生したガスによって内圧が増加すると、やがて平滑コンデンサは破壊に至る。すなわち、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されていると、平滑コンデンサの内部で発生したガスを外部に排出できないので、制御装置の使用寿命が逆に短くなる。そこで、制御装置には、発生したガスを外部に排出できるとともに、水の浸入を防止することができる構造を有することが要求されている。

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、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを内蔵した制御装置を樹脂で封止する際、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されることを防止するとともに、外部から水の浸入を防止することができる制御装置一体型回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを有する電力変換回路と、回転電機本体のリア側に取り付けられ、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有する制御装置と、収納部のフロント側に設けられたプレートと、パワーモジュールおよび制御基板を収納するケースと、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納され、収納部は、ケースとの隙間が埋められるとともに、フロント側の面に設けられた貫通孔、および貫通孔の外周にわたってフロント側に形成された凸状を有し、プレートは、凸状の外周にわたってリア側に形成された凸状を有しているものである。

この発明に係る制御装置一体型回転電機によれば、平滑コンデンサは、制御装置の収納部に収納され、収納部は、ケースとの隙間が埋められるとともに、フロント側の面に設けられた貫通孔、および貫通孔の外周にわたってフロント側に形成された凸状を有し、プレートは、凸状の外周にわたってリア側に形成された凸状を有している。
ここで、収納部は、電力変換回路のパワーモジュールおよび制御基板を樹脂で封止する際に、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されることを防止しているので、平滑コンデンサの周囲は封止されない。また、収納部の穴の凸状とプレートの凸状とで迷宮構造を形成して水の浸入を抑制する。
そのため、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを内蔵した制御装置を樹脂で封止する際、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されることを防止するとともに、外部から水の浸入を防止することができる。

この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における電力変換回路を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における制御装置の外観を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における制御装置の内部構造を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、ケースに平滑コンデンサが接続された状態を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置の貫通孔およびプレートの凸状を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置の貫通孔およびプレートの凸状を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置の貫通孔およびプレートの凸状を示す断面図である。

以下、この発明に係る制御装置一体型回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については、同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、制御装置一体型回転電機の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。

実施の形態１．
以下、図に従って、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機を説明する。この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、エンジンの駆動補助および電力の発電に用いられる交流発電電動機に好適に適用しうる。図１は、車両に搭載される、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す断面図である。図１において、制御装置一体型回転電機１は、回転電機本体２、制御装置３等から構成されている。制御装置一体型回転電機１では、プーリー１３に近い部分がフロント側に該当する。また、回転電機本体２から制御装置３に向かう方向は、リア側と呼ばれている。回転電機本体２は、回転子巻線６および固定子巻線１１を有している。

回転電機本体２の回転子軸４には、回転子５が固定されている。また、回転子５には、回転子巻線６が巻装されている。フロントブラケット７には、軸受９が取り付けられている。また、リアブラケット８には、軸受１０が取り付けられている。回転子軸４は、軸受９と軸受１０によって回転可能に支持されている。固定子巻線１１は、固定子１２に巻装されている。また、固定子１２は、フロントブラケット７とリアブラケット８とによって挟み込まれて保持されている。プーリー１３は、回転子軸４のフロントブラケット７から突出した先端部に取り付けられている。回転子軸４の回転は、プーリー１３から伝動ベルトを介してエンジンに伝達される。

回転子５の回転状態は、回転位置検出センサ１４によって検出される。回転位置検出センサ１４は、回転子軸４のリアブラケット８から突出した後端部に設置されている。また、回転電機本体２には、一対のスリップリング１５と一対のブラシ１７とが取り付けられている。スリップリング１５は、回転子巻線６に電流を供給する。ブラシ１７は、ブラシホルダ１６によって保持されていて、スリップリング１５に摺接する。制御装置３は、固定子巻線１１に電気的に接続されたパワー回路部１８と、回転子巻線６に電気的に接続された界磁回路部１９と、パワー回路部１８および界磁回路部１９を制御する制御回路部２０とを備えている。

パワー回路部１８は、パワーモジュール２３から構成されている。界磁回路部１９は、界磁モジュール２４から構成されている。また、制御回路部２０は、制御基板２５から構成されている。ヒートシンク２１は、安価で熱伝導性が良好なアルミニウム合金等の金属で形成されており、リアブラケット８に固定保持されている。放熱フィン２２は、ヒートシンク２１のリアブラケット側、すなわちフロント側の面に、冷却能力を高めるために形成されている。

ここで、回転子５のフロント側にファン７６が接続され、回転子５の回転とともにファン７６が回転し、制御装置３の外周から放熱フィン２２を通り、リアブラケット８の軸方向を通過して回転子５リア側を通り、リアブラケット８の径方向に抜ける風を生じて制御装置および回転電機本体２を冷却する。また、放熱フィン２２のフロント側の先端には、冷却風が確実に放熱フィン２２を通過するように、プレート７５が接続されている。パワーモジュール２３は、ヒートシンク２１の放熱フィン２２が形成された面とは逆の面に搭載されている。パワーモジュール２３は、電源配線２３ａと、制御信号配線２３ｂと、固定子巻線配線２３ｃと、グランド配線２３ｄとを備えている（図２参照）。

ヒートシンク２１のパワーモジュール２３が搭載さている面と同じ面には、界磁モジュール２４が１個搭載されている。界磁モジュール２４は、電源配線２４ａと、制御信号配線２４ｂと、ブラシプラス配線２４ｃ１と、ブラシマイナス配線２４ｃ２と、グランド配線２４ｄとを備えている（図２参照）。パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０は、ケース２６に収納されている。ケース２６は、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙ Ｂｕｔｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の熱可塑性樹脂で形成され、天井部および底部の一部が開口した形状となっている。制御装置カバー２８は、制御装置３のリアブラケット８とは反対の面に設置されている。ケース２６の内部には、エポキシ樹脂が注入されている。このエポキシ樹脂からなる封止樹脂体２７は、パワー回路部１８、界磁回路部１９および制御回路部２０を封止している。

図２は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における電力変換回路を示す回路図である。図２において、外部のバッテリ５０は、電力変換回路６０に接続されている。電力変換回路６０は、図１に示したパワー回路部１８であるパワーモジュール２３、図１に示した界磁回路部１９である界磁モジュール２４、図１に示した制御回路部２０である制御基板２５、平滑コンデンサ２９等から構成されている。

パワーモジュール２３は、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を２個内蔵している。ここで、６個のパワーモジュール２３によって、２組の３相インバータ回路が形成されている。制御基板２５には、基材として電気的特性と機械的特性のよいガラスエポキシ樹脂が用いられる。平滑コンデンサ２９は、パワー回路部１８を構成するスイッチング素子、すなわちパワーモジュール２３が動作する際に生じるリップル電流を吸収する。

界磁モジュール２４は、モールド成形で形成されている。平滑コンデンサ２９は、電源配線２３ａ、電源配線２４ａ、電源配線２６ａを含む電源配線と、グランド配線２３ｄ、グランド配線２４ｄ、グランド配線２６ｃを含むグランド配線との間に設置される。制御基板２５には、パワー回路部１８および界磁回路部１９を制御するための実装部品と、外部機器との間で信号の送受信を行うための外部接続コネクタとが実装されている。平滑コンデンサ２９には、挿入実装タイプの平滑コンデンサが適用される。電力変換回路６０は、固定子巻線１１と外部のバッテリ５０からの直流電力との間で電力変換を行う。

図３は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における制御装置の外観を示す上面図である。図３では、制御装置３を、制御装置カバー２８が設置される方向、すなわちリア側から示している。図３において、ケース２６の内部に形成されている封止樹脂体２７は、パワー回路部１８であるパワーモジュール２３、界磁回路部１９である界磁モジュール２４および制御回路部２０である制御基板２５を封止している。また、電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃは、ともにケース２６の底面にインサートモールド成形されている。グランド配線２６ｃは、ケース２６をヒートシンク２１に設置した後で、ヒートシンク２１にねじで締結して接続される。制御装置３の領域Ａには、パワー回路部１８を構成するスイッチング素子が動作する際に生じるリップル電流を吸収する平滑コンデンサ２９が配置される。平滑コンデンサ２９には、電解コンデンサ、導電性高分子コンデンサ、導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ等が適用される。

図４は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機における制御装置の内部構造を示す上面図である。図４は、図３に示した制御装置から封止樹脂体２７および制御基板２５を取り除いて示している。また、図４では、制御装置３を、制御装置カバー２８が設置される方向、すなわちリア側から示しており、制御装置３のパワー回路部１８と界磁回路部１９とが示されている。図４において、界磁モジュール２４は、外部のバッテリ５０に電気的に接続するための電源配線２４ａと、制御回路部２０である制御基板２５に接続するための制御信号配線２４ｂと、プラス側のブラシ１７に通電するためのブラシプラス配線２４ｃ１と、マイナス側のブラシ１７に通電するためのブラシマイナス配線２４ｃ２と、ヒートシンク２１と同電位となるグランド配線２４ｄとを備えている。また、ケース２６は、ネジと接着剤によってヒートシンク２１のリア側に固定されている。

制御装置３には、モールド成形されたパワーモジュール２３が６個搭載されている。各々のパワーモジュール２３は、外部のバッテリ５０に電気的に接続するための電源配線２３ａと、制御回路部２０である制御基板２５に接続するための制御信号配線２３ｂと、固定子巻線１１に電気的に接続するための固定子巻線配線２３ｃと、ヒートシンク２１と同電位となるグランド配線２３ｄを備えている。平滑コンデンサ２９は、領域Ａに配置されている。また、銅の配線からなる電源配線２６ａ、固定子巻線配線２６ｂおよびグランド配線２６ｃは、ケース２６の底面にインサートモールド成形されている。ケース２６の領域Ａには、開口部３０が形成されている。

以上のように構成されているこの発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機１は、エンジンに対する駆動補助としての電動機の機能と、発電のための発電機の機能とを備えている。ここで、制御装置一体型回転電機１が、エンジンに対する駆動補助として機能する際には、外部のバッテリ５０からパワー回路部１８に供給された直流電力が、パワー回路部１８のスイッチング素子、すなわちパワーモジュール２３のオンオフ制御によって、３相交流電流に変換されて固定子巻線１１に供給される。

外部のバッテリ５０から供給される直流電力は、界磁回路部１９で調整されて回転子巻線６に供給される。このとき、回転子巻線６の周囲には、回転磁界が生じるので、回転子軸４が回転する。回転子軸４の回転は、プーリー１３から図示しない伝動ベルトを介してエンジンに伝達される。制御回路部２０である制御基板２５は、図示しない外部機器および回転位置検出センサ１４からの情報に基づいて、パワー回路部１８および界磁回路部１９を制御する。

ここで、制御装置一体型回転電機１が、発電機として機能する際には、エンジンの回転力が伝動ベルトおよびプーリー１３を介して回転子軸４に伝達される。これにより、回転子５が回転して、固定子巻線１１に３相交流電力が励起される。制御回路部２０は、パワー回路部１８のスイッチング素子、すなわちパワーモジュール２３のオンオフを制御し、固定子巻線１１に励起された３相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は、外部のバッテリ５０に供給され、外部のバッテリ５０が充電される。

次に、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機１における平滑コンデンサ２９の実装構造を説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、ケースに平滑コンデンサが接続された状態を示す上面図である。また、図５は、図３および図４に示された領域Ａを、ケース２６をヒートシンク２１の方向、すなわちフロント側から見て拡大して示している。図５では、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａが、ケース２６と一体成形された金属配線に接続された状態を示している。

図５において、ケース２６の底面には、ケースと一体成形されている銅の配線からなる陽極金属配線である電源配線２６ａと、陰極金属配線であるグランド配線２６ｃとが形成されている。図５の電源配線２６ａと図２に示した電源配線２６ａとは、互いに同電位となっている。グランド配線２６ｃは、ケース２６をヒートシンク２１に設置した後で、ヒートシンク２１にねじで締結して接続される。

平滑コンデンサ２９は、２本のリード線２９ａを有している。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａは、パワーモジュール２３に内蔵されたスイッチング素子が動作する際のリップル電流を吸収するために接続されており、この実施の形態では、４個のコンデンサが並列に搭載されている。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａには、アルミ電解コンデンサ、導電性高分子コンデンサ、導電性高分子ハイブリッドアルミ電解コンデンサ等を用いることができる。面実装タイプでもリップル電流を吸収する効果があるが、挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａを使用することにより、コンデンサの外径よりも大きい台座を持つ表面実装タイプを使用する場合と比較して、例えば千鳥配置のように密集して配置することができるので、実装面積が縮小でき、制御装置３を小型化することができる。

図６は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置における平滑コンデンサの封止構造を示す断面図である。また、図６は、図５に示した切断線６−６に沿った断面図であり、図５の上側から見た断面を示している。図６において、封止樹脂体２７は、ケース２６に収納されているパワーモジュール２３、界磁モジュール２４および制御基板２５を封止している。ヒートシンク２１には、開口部２１оと収納部２１ｘとが形成されている。ヒートシンク２１の収納部２１ｘは、フロント側に向かって膨らんでいて、ケース２６のパワーモジュール２３が搭載される面の反対方向に延在している。挿入実装タイプの平滑コンデンサ２９Ａは、ヒートシンク２１の収納部２１ｘと、ケース２６の底面とで形成された空間に収納されている。また、電源配線２６ａの穴９０およびグランド配線２６ｃの穴９１に平滑コンデンサ２９Ａのリード線２９ａを挿入し、はんだ７１で接合することで、穴９０および穴９１をはんだ７１で埋める。

このとき、ケース２６の内部に封止樹脂を注入しても、ヒートシンク２１の開口部２１оがケース２６の底面で塞がれており、穴９０および穴９１がはんだ７１で塞がれており、収納部２１ｘのケース２６側に対する隙間を埋めているため、平滑コンデンサ２９が収納されている空間へは封止樹脂が浸入しない。また、平滑コンデンサ２９Ａのリード線と電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃとを溶接等で接続する場合は、穴が埋まらずに別途穴を塞ぐカバー、シール剤等の追加部品が必要になるが、電気的に接続するはんだを浸入防止にも用いることで、部品を追加することなく、大型化や工程の長時間化を防止できる。また、面実装タイプの平滑コンデンサを使用すると、配線に穴を開けることなくはんだ接合できるため、穴埋めのチェック等の工程を省略することができる。

ここで、収納部２１ｘおよびフィン２２の、リアブラケット８側の面にプレート７５を配置し、ヒートシンク２１からリアブラケット８側に突出させた柱７９にねじで締結する。プレート７５は、フィン２２の先端に接している方が、フィン２２同士の間を風が通りやすく、また、フィン２２からプレート７５に熱を伝えてプレート７５からも放熱させることができるため、冷却効率が高まる。プレート７５と柱７９との接続に、抵抗溶接、レーザー溶接、抵抗ろう付け等の金属接合や、高熱伝導率の接着剤を使用すると、支柱７９の熱を効率よくプレートに伝えることができる。さらに、これらの接続方法でプレート７５とフィン２２とを接続することで、フィン２２の熱もプレート７５に効率よく伝えて冷却性能を高めることができる。

グランド配線２６ｃは、ねじ８１でヒートシンク２１に締結される。平滑コンデンサ２９Ａは、自身のもつ抵抗成分と吸収したリップル電流によるジュール熱とで発熱して温度が上昇する。この発熱を、電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃを通じてヒートシンク２１に伝え、フィン２２により放熱する。さらに、冷却風が収納部２１ｘや柱７９の間を通過することで、平滑コンデンサ２９Ａに近い位置で熱伝達率が向上するため、平滑コンデンサ２９Ａの温度を低減できる。平滑コンデンサの温度上昇は、寿命に影響するため、温度を低減することで長寿命化することができる。また、ねじ８１を収納部２１ｘの近傍に配置し、柱７９をねじ８１の直下に配置することで、平滑コンデンサ２９Ａから柱７９までの距離を短くして熱抵抗を小さくでき、また、柱７９と収納部２１ｘとの間が狭くなることで、風速を早めて熱伝達率を向上させ、より冷却性を向上することができる。

ケース２６は、樹脂製の封止剤３１でヒートシンク２１に接着される。ケース２６には、平滑コンデンサ２９の周囲を囲む封止剤の堰堤３１ｘが形成されている。また、ヒートシンク２１の開口部２１оの周囲を囲う堰堤３１ｘにも、ケース２６とヒートシンク２１とを接着する封止剤３１を用いれば、同じ設備で同時に塗布ができる。さらに、部材管理の手間も軽減できるため、生産性が向上する。また、ケース２６の底面に、ヒートシンク２１の開口部２１оの周囲を囲うように堰堤３１ｘを形成することで、収納部２１ｘのケース２６側に対する隙間をより確実に埋めて、平滑コンデンサ２９を収納した空間への封止樹脂体２７の浸入を、より確実に防止することができる。

ヒートシンク２１の収納部２１ｘに貫通孔３２を設けている。ここで、接着剤には、大別して室温放置で硬化するタイプと、加熱して硬化させるタイプとがある。室温硬化タイプは、硬化に時間を要するため、組み立ての途中で用いると、次の工程に投入する時間が遅れて生産性が低下する。

一方、熱硬化タイプは、短時間で硬化可能である。熱硬化タイプの接着剤を使うと、加熱時に平滑コンデンサ２９が収容されている収納部２１ｘの空気が膨張して外部に排出される。このとき、空気が未硬化の堰堤３１ｘを排除して封止剤に貫通孔が形成され、封止樹脂体２７が浸入する可能性が生じる。収納部２１ｘに貫通孔３２を設けておけば、加熱時に封止剤３１に貫通孔が形成されることを防止でき、生産性の良好な熱硬化タイプの接着剤を封止剤３１に用いることができる。

なお、収納部２１ｘに貫通孔３２を設けることで、ヒートシンク２１の収納部２１ｘへの水の浸入が懸念される。この場合、貫通孔３２の外周のリアブラケット８側に、プレート７５に接するように凸状７７を形成し、プレート７５のリア側に、凸状７７の外周にわたって、収納部２１ｘに接するように凸状７６を設けて迷宮構造とすることで、水の浸入に対する抵抗を高めて浸入を抑制することができる。なお、凸状７７は、ヒートシンク２１を成型する際に同時に形成でき、凸状７６は、プレート７５をプレスで成型する際に同時に形成できるため、工程を追加することなく実現することができる。

図７は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。また、図７は、この実施の形態に係るプレート７５の別の実装構造を示しており、図６のプレート７５を、リアブラケット８側から見た上面図である。図７において、貫通孔３２は円形であり、凸状７７が円形の貫通孔３２の外周にそって同心円状に形成され、プレートの凸状７６は、凸状７７の外周に、貫通孔３２と同心円状に形成されている。これにより、水が迫ってきても、貫通孔３２の周囲にわたって抵抗を高めているため、浸入の抑制を向上することができる。

また、貫通孔３２、凸状７７および凸状７６は、多角形でも楕円でも抵抗を高めて浸入を抑制することができ、円形の場合は、どの方向から水が迫ってきても、同様に外周をつたって浸入を防止することができるため、さらに浸入の抑制効果を高めることができる。水の浸入経路は、主に制御装置一体型回転電機１の外径側からであるため、貫通孔３２を収納部２１ｘの制御装置一体型回転電機１の径方向の内側に配置することで、制御装置一体型回転電機１における水の浸入口から貫通孔３２をより遠ざけることができ、水の浸入の抑制効果をさらに高めることができる。

図８は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。また、図８は、この実施の形態に係るプレート７５の別の実装構造を示しており、図７と同様の上面図である。図９は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置の貫通孔およびプレートの凸状を示す断面図である。また、図９は、図８に示した切断線９−９に沿った断面図であり、図８の右側から見た断面を示している。

ここで、貫通孔３２の外周部の凸状７７を切り欠いて開放部７８を設けている。開放部７８を、制御装置一体型回転電機１を車両に設置した状態で底面となる箇所に設けておくことで、図９においてプレート７５と収納部２１ｘとの間を天方向からつたってきた水が、万が一、上側の凸状７６および凸状７７から浸入しても、開放部７８を通過して下側の凸状７６から排出され、貫通孔３２につたっていかないため、水の浸入の抑制効果を向上することができる。

図１０は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。また、図１０は、この実施の形態に係るプレート７５の別の実装構造を示しており、図７と同様の上面図である。図１１は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置の貫通孔およびプレートの凸状を示す断面図である。また、図１１は、図１０に示した切断線１１−１１に沿った断面図であり、図１０の右側から見た断面を示している。

ここで、収納部２１ｘにおいて、貫通孔３２の外周に形成された凸状７７のさらに外周に凸状８２を形成することで、水の浸入の抑制効果を向上することができる。このとき、凸状８２も凸状７７と同様に、ヒートシンク２１を成型する際に同時に形成できるため、工程を追加することなく実現することができる。凸状を複数設けることで、ヒートシンク２１側でもプレート７５側でも同様に、水の浸入の抑制効果を向上することができる。

図１２は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置にプレートが接続された状態を示す上面図である。また、図１２は、この実施の形態に係るプレート７５の別の実装構造を示しており、図７と同様の上面図である。図１３は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機において、制御装置の貫通孔およびプレートの凸状を示す断面図である。また、図１３は、図１２に示した切断線１３−１３に沿った断面図であり、図１２の右側から見た断面を示している。

ここで、プレート７５の凸状７６の外側に、穴８３を配置している。水が制御装置一体型回転電機１の外径側から入り、プレート７５のヒートシンク２１側をつたって貫通孔３２に向かってきた際に、穴８３からプレート７５のリアブラケット８側に抜けさせて、水の浸入の抑制効果をさらに高めることができる。また、穴８３を貫通孔３２よりも制御装置一体型回転電機１の外径側に配置し、円周の４分の３以上開けることで、外径側からの浸入経路の大半をカバーできるため、抑制効果をさらに向上させることができる。穴８３は、プレート７５をプレスで成型する際に同時に形成できるため、工程を追加することなく実現することができる。

なお、この実施の形態では、コンデンサ２９Ａをケース２６にインサートした電源配線２６ａおよびグランド配線２６ｃに接続してケース２６と一体化しているが、別体化させて、ケース２６とは別に設けた図示しない配線構造体に接続してもよい。このとき、配線構造体とケース２６またはヒートシンク２１とを接続して、それぞれの間をシール剤等で接着することで、封止樹脂の収納部２１ｘの浸入を抑制するとともに、加熱時にシール剤に貫通孔が形成されることを防止でき、貫通孔３２への水の浸入を抑制することができる。また、制御装置３の組み立て工程とは別の工程で、複数の平滑コンデンサ２９を配線構造体に接続してモジュール化することで、コンデンサモジュールは複数の平滑コンデンサをケース２６に一括で接続するため、生産性を向上させることができる。さらに、ケース２６への取付け前に、電気検査で不良のコンデンサモジュールを排除できるため、廃却費を低減することもできる。配線構造体は、ケース２６と同様のＰＰＳ、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂に銅の配線とともに一体成形してもよく、ガラスエポキシ樹脂やセラミックスや金属で形成してもよい。

したがって、この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機は、回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、回転子巻線および固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを有する電力変換回路と、回転電機本体のリア側に取り付けられ、回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有する制御装置と、収納部のフロント側に設けられたプレートと、パワーモジュールおよび制御基板を収納するケースと、ケースに収納されたパワーモジュールおよび制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、平滑コンデンサは、収納部に収納され、収納部は、ケースとの隙間が埋められるとともに、フロント側の面に設けられた貫通孔、および貫通孔の外周にわたってフロント側に形成された凸状を有し、プレートは、凸状の外周にわたってリア側に形成された凸状を有しているものである。この実施の形態に係る制御装置一体型回転電機によれば、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを内蔵した制御装置を樹脂で封止する際、平滑コンデンサの周囲が樹脂で封止されることを防止するとともに、外部から水の浸入を防止することができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、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、省略したりすることが可能である。

１ 制御装置一体型回転電機、２ 回転電機本体、３ 制御装置、４ 回転子軸、５ 回転子、６ 回転子巻線、７ フロントブラケット、８ リアブラケット、９ 軸受、１０ 軸受、１１ 固定子巻線、１２ 固定子、１３ プーリー、１４ 回転位置検出センサ、１５ スリップリング、１６ ブラシホルダ、１７ ブラシ、１８ パワー回路部、１９ 界磁回路部、２０ 制御回路部、２１ ヒートシンク、２２ 放熱フィン、２３ パワーモジュール、２３ａ 電源配線、２３ｂ 制御信号配線、２３ｃ 固定子巻線配線、２３ｄ グランド配線、２４ 界磁モジュール、２４ａ 電源配線、２４ｂ 制御信号配線、２４ｃ１ ブラシプラス配線、２４ｃ２ ブラシマイナス配線、２４ｄ グランド配線、２５ 制御基板、２６ ケース、２６ａ 電源配線、２６ｂ 固定子巻線配線、２６ｃ グランド配線、２７ 封止樹脂体、２８ 制御装置カバー、２９ 平滑コンデンサ、２９ａ リード、３０ 開口部、３１ 封止剤、３２ 貫通孔、３３ フィルタ、３４ カバー、３５ コンデンサモジュール、３６ モジュール基板、３６ａ 電源配線、３６ｃ グランド配線、３７ 開口部、３８ 蓋、３９ 開口部、４０ 煙突状構造物、４１ 通気孔、４２ 接着剤、５０ バッテリ、６０ 電力変換回路、７５ プレート、７６ 凸状物、７７ 凸状物、７８ 開放部、７９ 支柱、８０ ねじ、８１ ねじ、８２ 凸状物、８３ 穴。

Claims (6)

1. 回転子巻線および固定子巻線を有する回転電機本体と、
   前記回転子巻線および前記固定子巻線に接続され、パワーモジュール、制御基板および平滑コンデンサを有する電力変換回路と、
   前記回転電機本体のリア側に取り付けられ、前記回転電機本体のフロント側に向かって膨らんでいる収納部を有する制御装置と、
   前記収納部のフロント側に設けられたプレートと、
   前記パワーモジュールおよび前記制御基板を収納するケースと、
   前記ケースに収納された前記パワーモジュールおよび前記制御基板を封止する封止樹脂体と、を備え、
   前記平滑コンデンサは、前記収納部に収納され、
   前記収納部は、前記ケースとの隙間が埋められるとともに、フロント側の面に設けられた貫通孔、および前記貫通孔の外周にわたってフロント側に形成された凸状を有し、
   前記プレートは、前記凸状の外周にわたってリア側に形成された凸状を有している
   制御装置一体型回転電機。
2. 前記制御装置は、グランド配線を備え、
   前記グランド配線は、一方が前記平滑コンデンサに接続されるとともに、他方がヒートシンクに接続され、
   前記グランド配線と前記ヒートシンクとの接続部における前記ヒートシンクのフロント側に突起が形成され、前記プレートが前記突起と接続されている
   請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
3. 前記貫通孔は、前記収納部において、前記回転電機本体の軸の中心側に配置されている
   請求項１または請求項２に記載の制御装置一体型回転電機。
4. 前記貫通孔の外周の凸状は、地方向に開口されている
   請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
5. 前記プレートの凸状の外周に貫通孔が配置されている
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。
6. 前記貫通孔の外周の凸状と、前記プレートの凸状とが同心円状に複数配置されている
   請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の制御装置一体型回転電機。

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