JP2019205216A

JP2019205216A - 制御装置一体型回転電機

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Publication number: JP2019205216A
Application number: JP2018096835A
Authority: JP
Inventors: 柏原　利昭; Toshiaki Kashiwabara; 利昭柏原; 内海　義信; Yoshinobu Uchiumi; 義信内海; 洋介宇野; Yosuke Uno; 石川　亨; Toru Ishikawa; 石川　　亨
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: JP6647342B2

Abstract

【課題】制御装置一体型回転電機において、複数の平滑コンデンサが電気的に並列に接続される構造部の小型化を図るとともに、電流ラッシュ時のサージ電圧の抑制効果を向上する。【解決手段】制御装置３に搭載され制御装置のパワー回路部１８のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサ２９が、同一平面上に複数列及び複数行に配置され、複数の平滑コンデンサ２９が、正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂとによって電気的に並列に接続され、複数の平滑コンデンサは、各々の正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂが、複数列の列方向および複数行の行方向のいずれにおいても隣り合うように配設され、正極バスバーと負極バスバーとが同一平面上に配設され、同一平面上に複数列及び複数行に配置された複数の平滑コンデンサと、同一平面上に配設された正極バスバーと負極バスバーとが、相対的に平行に配設されている。【選択図】図５

Description

本願は、回転子および固定子を有する回転電機本体、および前記回転電機本体に一体に搭載され前記回転電機本体に給電する制御装置を備えた制御装置一体型回転電機に関するものである。

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。

特許第6272522号公報特開2006-310490号公報

特許文献１に示されるような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。近年では車両室内の拡張に伴い、エンジンルーム内の省スペース化が望まれる。その省スペース部に制御装置一体型回転電機を搭載する場合、できる限り回転電機の固定子の外径より、制御装置を内に収めることが望まれる。

また、車両等に搭載されてバッテリの直流電圧を交流に変換するインバータ回路は、スイッチング素子により電流が遮断される際に電流ラッシュ時のサージ電圧が発生し、これを吸収するコンデンサが直流電源に並列に接続されている。サージ電圧を十分吸収するにはコンデンサは容量の大きなものが必要であり、そのため形状が大型化する課題がある。

一方でコンデンサ等の部品をコンパクトに配置してスペース効率を良くする手段として特許文献２のように、複数のコンデンサが複数の行列に配置されるとともに、互いに隣接する列に属するコンデンサの列方向におけるずれ量が該コンデンサの幅の１／２以下となるように各コンデンサが配置されることで小型化することは可能ではあるが、この特許文献２には複数のコンデンサを並列接続した際の低インダクタンス化の技術思想はなく、複数のコンデンサ端子を並列に接続することで配線インダクタンスが大きくなり、インダクタンスの作用で上記サージ電圧が大きくなる課題がある。

本願は、上記のような実情に鑑みてなされた技術を開示するものであり、回転子および固定子を有する回転電機本体、および前記回転電機本体に一体に搭載され前記回転電機本体に給電する制御装置を備えた制御装置一体型回転電機において、前記制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが電気的に並列に接続される構造部の小型化を図るとともに、電流ラッシュ時のサージ電圧の抑制効果を向上することを目的とするものである。

本願に開示される制御装置一体型回転電機は、
回転子および固定子を有する回転電機本体、および前記回転電機本体に一体に搭載され前記回転電機本体に給電する制御装置を備えた制御装置一体型回転電機であって、
前記制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが、同一平面上に複数列及び複数行に配置され、
前記複数の平滑コンデンサが、正極バスバーと負極バスバーとによって電気的に並列に接続され、
前記複数の平滑コンデンサは、各々の正極端子および負極端子が、前記複数列の列方向および複数行の行方向のいずれにおいても隣り合うように配設され、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが前記複数の平滑コンデンサとは異なる同一平面上に配設され、
前記同一平面上に複数列及び複数行に配置された複数の前記平滑コンデンサと、前記複数の平滑コンデンサとは異なる前記同一平面上に配設された前記正極バスバーおよび前記負極バスバーとが、相対的に平行に配設されている
ものである。

本願に開示される制御装置一体型回転電機では、制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが、同一平面上に複数列及び複数行に配置され、
前記複数の平滑コンデンサが、正極バスバーと負極バスバーとによって電気的に並列に接続され、
前記複数の平滑コンデンサは、各々の正極端子および負極端子が、前記複数列の列方向および複数行の行方向のいずれにおいても隣り合うように配設され、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが前記複数の平滑コンデンサとは異なる同一平面上に配設され、
前記同一平面上に複数列及び複数行に配置された複数の前記平滑コンデンサと、前記複数の平滑コンデンサとは異なる前記同一平面上に配設された前記正極バスバーおよび前記負極バスバーとが、相対的に平行に配設されているので、
制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが電気的に並列に接続される構造部の小型化を図れるとともに、電流ラッシュ時のサージ電圧の抑制効果を向上することが可能となる。

本願の実施の形態１を示す図で、制御装置一体型回転電機の一構造例を示す縦断側面図である。本願の実施の形態１を示す図で、図１に例示の制御装置を、単体の状態でリア側から見た正面図である。本願の実施の形態１を示す図で、図１に例示の制御装置一体型回転電機における電力変換回路の一例を示す回路図である。本願の実施の形態１を示す図で、図１に例示の制御装置一体型回転電機にいて、平滑コンデンサが並列接続された状態の一例を示す正面図である。本願の実施の形態１を示す図で、図４のＶ−Ｖ線における断面を矢印の方向から見た断面図である。本願の実施の形態１を示す図で、図５に例示の平滑コンデンサの単体の事例を示す正面図である。本願の実施の形態１を示す図で、図６Ａに例示の平滑コンデンサの斜視図である。本願の実施の形態１を示す図で、図４および図５に例示の、平滑コンデンサが並列接続された状態の一例、の背面図である。本願の実施の形態１を示す図で、図４および図５に例示の、平滑コンデンサを並列接続するバスバー、を単体の状態で例示する正面図である。本願の実施の形態２を示す図で、図１に例示の制御装置一体型回転電機において、平滑コンデンサが並列接続された状態の他の例を示す背面図である。本願の実施の形態２を示す図で、図９に例示の平滑コンデンサの単体の事例を示す正面図である。本願の実施の形態２を示す図で、図１０Ａに例示の平滑コンデンサの斜視図である。本願の実施の形態３を示す図で、図１に例示の制御装置一体型回転電機において、平滑コンデンサが並列接続された状態の更に他の例を示す背面図である。本願の実施の形態３を示す図で、図１１に例示の、平滑コンデンサを並列接続するバスバー、を単体の状態で例示する正面図である。本願の実施の形態３を示す図で、図１１に例示の平滑コンデンサの単体の事例を示す正面図である。本願の実施の形態３を示す図で、図１３Ａに例示の平滑コンデンサの斜視図である。本願の実施の形態４を示す図で、図１に例示の制御装置一体型回転電機において、平滑コンデンサが並列接続された状態の更に他の例を示す背面図である。本願の実施の形態４を示す図で、図１４に例示の、平滑コンデンサを並列接続するバスバー、を単体の状態で例示する正面図である。

以下、本願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、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、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１から図８に従って、本願の実施の形態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１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は制御装置一体型回転電機の一構造例を示す縦断側面図、図２は図１に例示の制御装置を、単体の状態でリア側から見た正面図、図３は図１に例示の制御装置一体型回転電機における電力変換回路の一例を示す回路図、図４は図１に例示の制御装置一体型回転電機にいて平滑コンデンサが並列接続された状態の一例を示す正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線における断面を矢印の方向から見た断面図、図６Ａは図５に例示の平滑コンデンサの単体の事例を示す正面図、図６Ｂは図６Ａに例示の平滑コンデンサの斜視図、図７は図４および図５に例示の、平滑コンデンサが並列接続された状態の一例、の背面図、および図８は図４および図５に例示の、平滑コンデンサを並列接続するバスバー、を単体の状態で例示する正面図であり、これら図１から図８に、回転電機本体２、制御装置３、回転子軸４、回転子５、回転子巻線６、フロントブラケット７、リアブラケット８、軸受９、軸受１０、固定子巻線１１、固定子１２、プーリー１３、回転位置検出センサ１４、スリップリング１５、ブラシホルダ１６、ブラシ１７、パワー回路部１８、界磁回路部１９、制御回路部２０、ヒートシンク２１、放熱フィン２２、電源配線２３ａ、制御信号配線２３ｂ、固定子巻線配線２３ｃ、グランド配線２３ｄ、電源配線２４ａ、制御信号配線２４ｂ、ブラシプラス配線２４ｃ１、ブラシマイナス配線２４ｃ２、グランド配線２４ｄ、ケース２６、電源配線２６ａ、固定子巻線配線２６ｂ、グランド配線２６ｃ、平滑コンデンサ２９、開口部３０、正極バスバー３１ａ、正極バスバーの歯部３１ａｔ、コンデンサ端子用の挿通孔３１ａＴＨ、負極バスバー３１ｂ、負極バスバーの歯部３１ｂｔ、コンデンサ端子用の挿通孔３１ｂＴＨ、正極バスバーの歯部と負極バスバーの歯部との相対的間隔３１ａｂｒｓ、コンデンサ端子の正極端子３２ａ、コンデンサ端子の負極端子３２ｂ、絶縁材３３、バッテリ５０、および電力変換回路６０、が例示され、それらの位置、配置、あるいは接続も図示のように例示されている。

図１に例示のように、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、パワーモジュールから構成されている。界磁回路部１９は、界磁モジュールから構成されている。また、制御回路部２０は、制御基板上に構成されている。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に固定され且つ保持されている。パワー回路部１８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。換言すれば、パワー回路部１８は、ヒートシンク２１のリア側の面に搭載され、放熱フィン２２はヒートシンク２１のフロント側に設けられている。パワー回路部１８は、図３に例示のように、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。

ヒートシンク２１のパワー回路部１８が搭載されている面と同じ面には、界磁回路部１９が１個搭載されている。界磁回路部１９は、図３に例示のように、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。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。

図３に例示のように、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または図２に示したパワー回路部１８、界磁回路部１９、制御回路部２０、平滑コンデンサ２９等から構成されている。

パワー回路部１８は、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を４個内蔵している。ここで、３個のパワー回路部１８によって、２組の３相インバータ回路が形成されている。制御回路部２０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、すなわちパワー回路部１８の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。

界磁回路部１９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。制御回路部２０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、略円柱状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。

また、図２において、ケース２６の内部に形成されている封止樹脂体によって、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。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。

また、図３において、界磁モジュールである界磁回路部１９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、パワー回路部１８が３個搭載されている。各々のパワー回路部１８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、上記パワー回路部１８が３個搭載される間に配置されている。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本願の実施の形態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、本願の主旨である実施の形態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４は、図１に例示の制御装置一体型回転電機にいて、平滑コンデンサが並列接続された状態の一例を示す正面図である。また、図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面を矢印の方向から見た断面図である。図６Ａは図５に例示の平滑コンデンサの単体の事例を示す正面図、図６Ｂは図６Ａに例示の平滑コンデンサの斜視図である。なお、図５および図６Ｂにおける矢印は、コンデンサの端子に流れる電流の向きを示している。図７は、図４および図５に例示の、平滑コンデンサが並列接続された状態の一例、の背面図である。図８は、図４および図５に例示の、平滑コンデンサを並列接続するバスバー、を取り出して単体の状態で例示する正面図である。

図４、図５、図７、および図８では、８個のコンデンサを正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂによってそれぞれ電気的に並列接続し、８個全てが同一の円柱状のコンデンサ形状としたもので、３列及び２行の配置とし、隣接する複数のコンデンサ端子を上下左右の四方で逆電位のコンデンサ端子になるように、８個全ての平滑コンデンサ２９の正極端子３２ａが下方、負極端子３２bが上方として配列している。そして、上下左右の四方で逆電位のコンデンサ端子間の距離が近接するように、単体の平滑コンデンサ２９の正極端子３２ａと負極端子３２bを結ぶ直線に対して、垂直になる方向に配列している。

さらに、平滑コンデンサ２９の正極端子３２ａと負極端子３２bは、正極バスバーと負極バスバーとコンデンサとの端子間距離ｈが全て同一長として構成している。

また、正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂはともに厚さｔ＝０．８ｍｍの銅板とし、双方のバスバーが互いに重なりあわないようにし、正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂと正極バスバー３１ａおよび負極バスバー３１ｂとを電気的に接続する部位は全て同一平面上で構成し、同一平面上で半田などのろう付け、抵抗溶接などで電気的に接続している。

正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂはインサート成形によって、互いに熱可塑性樹脂なる絶縁材３３を介して連結している。

上下左右の四方で逆電位のコンデンサ端子に配列することによって、電流により生ずる逆方向の磁束の作用により相互インダクタンスを発生させ、コンデンサ端子のインダクタンスを抑え、スイッチング素子により電流が遮断される際に電流ラッシュ時のサージ電圧を抑制できる。さらに、前後左右の四方で逆電位のコンデンサ端子間の距離が近接するように、単体の平滑コンデンサ２９の正極端子３２ａと負極端子３２bを結ぶ直線に対して、垂直になる方向に配列しているので、サージ電圧を抑制できる効果が大きくなる。

また、８個全てが同一の円柱状のコンデンサ形状としているので、生産性効率がよく、安価なもので構成できる。

さらに、平滑コンデンサ２９の正極端子３２ａと負極端子３２ｂは、正極バスバーと負極バスバーとコンデンサとの端子間距離ｈが全て同一長としているので、同一長の範囲で相互インダクタンスを発生し、サージ電圧を抑制できる効果が大きくなる。

正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂはともに厚さｔ＝０．８ｍｍの銅板とし、双方のバスバーが互いに重なりあわないようにすることで、正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂを１枚の板金で打ち抜きすることができ、歩留りが向上するとともに、制御装置一体型回転電機の軸方向寸法を短縮することができる。

また、コンデンサ端子とバスバーの電気的接続部位は全て同一平面上にあるので、半田などのろう付け、抵抗溶接などで容易に接合することができる。

正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂはインサート成形によって、互いに熱可塑性樹脂なる絶縁材を介して連結することで、外部からの浸水による正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂと短絡することができるとともに、耐振性が向上する。

また、正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂの厚みを同一とすることで。インサート成形を行ううえで、熱可塑性樹脂なる絶縁材が流動しやすく、樹脂成形不良を低減し、良好な絶縁性を安定することができる。

本実施の形態１には、図示のように、回転子５および固定子１２を有する回転電機本体２、および前記回転電機本体２に一体に搭載され前記回転電機本体２に給電する制御装置３を備えた制御装置一体型回転電機１であって、前記制御装置３に搭載され前記制御装置３のパワー回路部１８のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサ２９が、同一平面上に複数列及び複数行に配置され、前記複数の平滑コンデンサ２９が、正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂとによって電気的に並列に接続され、前記複数の平滑コンデンサ２９は、各々の正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂが、前記複数列の列方向および複数行の行方向のいずれにおいても隣り合うように配設され、前記正極バスバー３１ａと前記負極バスバー３１ｂとが前記複数の平滑コンデンサ２９とは異なる同一平面上に配設され、前記同一平面上に複数列及び複数行に配置された複数の前記平滑コンデンサ２９と、前記複数の平滑コンデンサ２９とは異なる前記同一平面上に配設された前記正極バスバー３１ａおよび前記負極バスバー３１ｂとが、相対的に平行に配設されている制御装置一体型回転電機が開示されている。

また、図示のように、前記正極バスバー３１ａの厚さと前記負極バスバー３１ｂとの厚さとが同じであり、前記正極バスバー３１ａと前記負極バスバー３１ｂとが同一平面上に隣り合うように配設され、前記複数の平滑コンデンサ２９の各々の、前記正極端子３２ａおよび前記負極端子３２ｂの側の面と前記正極バスバー３１ａとの間の距離と、前記複数の平滑コンデンサ２９の各々の、前記正極端子３２ａおよび前記負極端子３２ｂの側の面と前記負極バスバー３１ｂとの間の距離とが、同じである制御装置一体型回転電機１が開示されている。

また、図示のように、前記正極バスバー３１ａおよび前記負極バスバー３１ｂのいずれも、複数の歯部３１ａｔ，３１ｂｔを有する櫛形状に形成され、前記櫛形状の前記正極バスバー３１ａの前記複数の前記歯部３１ａｔと、前記櫛形状の前記負極バスバー３１ｂの前記複数の前記歯部３１ｂｔとが、互いに向き合うように、前記正極バスバー３１ａおよび前記負極バスバー３１ｂが配設されている制御装置一体型回転電機１が開示されている。

また、図示のように、前記櫛形状の前記正極バスバー３１ａの前記複数の前記歯部３１ａｔおよび前記櫛形状の前記負極バスバー３１ｂの前記複数の前記歯部３１ｂｔの各々に、挿通孔３１ａＴＨ，３１ｂＴＨが、複数列及び複数行に配列されるように設けられ、前記複数列及び前記複数行に配列された複数の前記挿通孔３１ａＴＨ，３１ｂＴＨに、前記複数個の平滑コンデンサ２９の各々の正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂが挿通されることにより、複数個の前記平滑コンデンサ２９が、同一平面上に複数列及び複数行に配置されている制御装置一体型回転電機１が開示されている。また、前記複数列及び前記複数行に配列された複数の前記挿通孔３１ａＴＨ，３１ｂＴＨに、前記複数個の平滑コンデンサ２９の各々の正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂが挿通され、当該挿通部で、半田などのろう付け、抵抗溶接などにより、正極バスバー３１ａと複数個の平滑コンデンサ２９の正極端子３２ａとが電気的に接続され、負極バスバー３１ｂと複数個の平滑コンデンサ２９の負極端子３２ｂとが電気的に接続されている。

また、図示のように、前記正極バスバー３１ａの複数の前記歯部３１ａｔの各々と前記負極バスバー３１ｂの複数の前記歯部３１ｂｔの各々との相対的間隔３１ａｂｒｓが同じである制御装置一体型回転電機１が開示され、また、前記平滑コンデンサ２９の各々の外観形状が実質的に円柱状である制御装置一体型回転電機１が開示され、また、前記正極バスバー３１ａと前記負極バスバー３１ｂとは、絶縁材３３を介して電気的に絶縁され且つ機械的に一体に接続されている制御装置一体型回転電機１が開示されている。

また、図示のように、回転子巻線６および固定子巻線１１を有する回転電機本体２と、回転子巻線６および固定子巻線１１に接続され、パワーモジュール、制御回路部２０である制御基板および平滑コンデンサ２９を有する電力変換回路６０と、回転電機本体２の一端に取り付けられた前記平滑コンデンサ２９は複数の単体の平滑コンデンサ２９を電気的に並列接続して構成され、単体の略同一円柱状の平滑コンデンサ２９を少なくとも複数列及び複数行の配置とし、隣接する複数の平滑コンデンサ２９の端子を上下左右の四方で逆電位の端子配列とするとともに、平滑コンデンサ２９の端子側の面とバスバー３１ａ，３１ｂとの距離ｈを、正極端子３２ａ及び負極端子３２ｂの各部位で全て同一長にした制御装置一体型回転電機１が開示されている。

また、図示のように、複数の平滑コンデンサを電気的に並列接続する正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂは略同一厚さであり、かつ正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂが互いに重なり合わないように構成し、複数の平滑コンデンサ２９と正極バスバー３１ａおよび負極バスバー３１ｂとを接合する平面は全て同一平面で構成した制御装置一体型回転電機１が開示されている。

また、図示のように、前記正極バスバー３１ａと負極バスバー３１ｂはインサート成形によって互いに熱可塑性樹脂なる絶縁材３３を介して連結した制御装置一体型回転電機１が開示されている。

実施の形態２．
次に、実施の形態２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。なお、実施の形態２の説明は、前述の実施の形態１と異なる技術を主体に説明し、前述の実施の形態１と同一または相当する技術については説明を割愛する。図９は、図１に例示の制御装置一体型回転電機において、平滑コンデンサが並列接続された状態の他の例を示す背面図である。図１０Ａは、図９に例示の平滑コンデンサの単体の正面図、図１０Ｂは図１０Ａに例示の平滑コンデンサの斜視図である。

図９、図１０では、実施の形態１に対し、円柱状のコンデンサの側面部のうち、正極端子３２ａ側に２つの凸部３４を形成し、負極端子３２ｂ側に2つの凹部３５を形成したものであり、同一形状の８個のコンデンサが２行３列に配列し、前記凸部３４と凹部３５が噛みあうように係合している。

具体的には、正極端子３２ａと負極端子３２ｂを結ぶ直線に対して、正極端子３２ａ側の２つの凸部３４は６０度の角度θをなすように振り分けられている。同様に負極端子３２ｂ側の２つの凹部３５も６０度の角度θをなすように振り分けられている。

これにより、正極端子３２ａ側の２つの凸部３４と負極端子３２ｂ側の2つの凹部３５が部分的に噛みあうことで、千鳥状の配列となるように位置決めができるとともに、正極端子３２ａと負極端子３２ｂの位置は全てのコンデンサにおいて同一となり、上下左右の四方で逆電位のコンデンサ端子間の距離が近接するように、単体の平滑コンデンサ２９の正極端子３２ａと負極端子３２bを結ぶ直線に対して、垂直になる方向に配列することが容易となる。
なお、実施の形態２の実施例では正極端子３２ａ側に凸部、負極端子３２ｂ側に凹部としたが、正極端子３２ａ側に凹部、負極端子３２ｂ側に凸部としても同様の効果を奏する。

本実施の形態２には、図示のように、前記平滑コンデンサ２９の各々の外周に、前記正極端子３２ａの側に位置する少なくともひとつの凸部３４と、前記負極端子３２ｂの側に位置する少なくともひとつの凹部３５とが設けられており、相隣る前記平滑コンデンサ２９の一方の平滑コンデンサ２９の前記凸部３４と、他方の平滑コンデンサ２９の前記凹部３５とが係合している制御装置一体型回転電機１が開示されている。

また、図示のように、前記平滑コンデンサの２９各々の外周に、前記正極端子３２ａの側に位置する２つの凸部３４と、前記負極端子３２ｂの側に位置する２つの凹部３５とが設けられており、前記２つの凸部３４と前記２つの凹部３５とは、前記正極端子３２ａと前記負極端子３２ｂとを結ぶ直線に対して６０度前後の角度で振り分けられて位置しており、相隣る前記平滑コンデンサ２９の一方の平滑コンデンサ２９の前記凸部３４と、他方の平滑コンデンサ２９の前記凹部３５とが係合している制御装置一体型回転電機１が開示されている。

また、図示のように、複数のコンデンサが隣接する側面部のうち、正極端子側に少なくともひとつの凸部と負極端子側に少なくともひとつの凹部を設け、互いのコンデンサの凹凸部を係合した制御装置一体型回転電機が開示され、また、複数のコンデンサが隣接する側面部のうち、正極端子側に２つの凸部と負極端子側に2つの凹部を設け、前記２つの凸部と凹部は、正極端子と負極端子を結ぶ直線に対して略６０度の角度で振り分けられて、互いのコンデンサの凹凸部を係合した制御装置一体型回転電機が開示されている。

実施の形態３．
次に、実施の形態３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。なお、実施の形態３の説明は、前述の実施の形態１および２と異なる技術を主体に説明し、前述の実施の形態１および２と同一または相当する技術については説明を割愛する。図１１は、図１に例示の制御装置一体型回転電機において、平滑コンデンサが並列接続された状態の更に他の例を示す背面図である。図１２は、図１１に例示の、平滑コンデンサを並列接続するバスバー、を取り出して単体の状態で例示する正面図である。図１３Ａは、図１１に例示の平滑コンデンサの単体の正面図、図１３Ｂは、図１３Ａに例示の平滑コンデンサの斜視図である。

図１１、図１２、図１３では、実施の形態１に対し、楕円柱状のコンデンサとし、同一形状の９個のコンデンサを３行３列に千鳥配列したものである。そして、正極端子３２ａと負極端子３２ｂの行間距離Ｘと正極端子３２ａと負極端子３２bの列間距離Ｙを同一とし、上下左右の四方を同一距離を有して逆電位のコンデンサ端子に配列したものである。

正極端子３２ａと負極端子３２ｂの行間距離Ｘと正極端子３２ａと負極端子３２bの列間距離Ｙを同一とし、上下左右の四方で同一距離を有することで、バランスよく、相互インダクタンスを発生し、サージ電圧を抑制できる。

本実施の形態３には、図示のように、前記平滑コンデンサの各々の外観形状が実質的に楕円柱状である制御装置一体型回転電機が開示され、また、前記正極端子３２ａと前記負極端子３２ｂとの行間距離Ｘと、前記正極端子３２ａと前記負極端子３２ｂとの列間距離Ｙとが、同じである制御装置一体型回転電機が開示され、前記複数の前記平滑コンデンサ２９が、同一平面上に千鳥状に配置されている制御装置一体型回転電機が開示されている。

また、図示のように、回転子巻線６および固定子巻線１１を有する回転電機本体２と、回転子巻線６および固定子巻線１１に接続され、パワーモジュール、制御回路部２０である制御基板および平滑コンデンサ２９を有する電力変換回路６０と、回転電機本体２の一端に取り付けられた前記平滑コンデンサ２９は複数の単体の平滑コンデンサ２９を電気的に並列接続し、略同一楕円状の平滑コンデンサ２９を少なくとも複数列及び複数行の配置とし、隣接する複数の平滑コンデンサ２９の端子を上下左右の四方で逆電位の端子配列とするとともに、平滑コンデンサ２９の端子側の面と３２ａおよび負極バスバー３１ｂとの距離ｈを、正極端子３２ａ及び負極端子３２ｂの全ての部位で同一長にした制御装置一体型回転電機が開示されている。

実施の形態４．
次に、実施の形態４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。なお、実施の形態４の説明は、前述の実施の形態１から３と異なる技術を主体に説明し、前述の実施の形態１から３と同一または相当する技術については説明を割愛する。図１４は、図１に例示の制御装置一体型回転電機において、平滑コンデンサが並列接続された状態の更に他の例を示す背面図である。図１５は、図１４に例示の、平滑コンデンサを並列接続するバスバー、を取り出して単体の状態で例示する正面図である。

図１４、図１５では、実施の形態３に対し、同一形状の９個のコンデンサを３行３列に矩形格子状に配列したものである。そして、正極端子３２ａと負極端子３２ｂの行間距離Ｘと正極端子３２ａと負極端子３２ｂの列間距離Ｙを同一とするとともに、列の左側からの第一列の平滑コンデンサ２９の３個と列の左側からの第三列の平滑コンデンサ２９の３個は、全て正極端子３２ａが下方、負極端子３２ｂが上方として配列している。中間に位置する列の左側からの第二列の平滑コンデンサ２９の３個は上記第一列、第三列と逆になるように、全て正極端子３２ａが上方、負極端子３２ｂが下方として配列している。

正極端子３２ａと負極端子３２ｂの行間距離Ｘと正極端子３２ａと負極端子３２ｂの列間距離Ｙを同一とし、上下左右の四方で同一距離を有することで、バランスよく、相互インダクタンスを発生し、サージ電圧を抑制でき、実施の形態３と同様の効果を奏する。

本実施の形態３には、図示のように、前記複数の前記平滑コンデンサ２９が、同一平面上に矩形格子状に配置されている制御装置一体型回転電機が開示されている。

なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

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、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、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、２６ケース、２６ａ電源配線、２６ｂ固定子巻線配線、２６ｃグランド配線、２９平滑コンデンサ、３０開口部、３１ａ正極バスバー、３１ａｔ正極バスバーの歯部、３１ａＴＨコンデンサ端子用の挿通孔、３１ｂ負極バスバー、３１ｂｔ負極バスバーの歯部、３１ｂＴＨコンデンサ端子用の挿通孔、３１ａｂｒｓ正極バスバーの歯部と負極バスバーの歯部との相対的間隔、３２ａコンデンサ端子の正極端子、３２ｂコンデンサ端子の負極端子、３３絶縁材、３４凸部、３５凹部、５０バッテリ、６０電力変換回路

本願に開示される制御装置一体型回転電機は、
回転子および固定子を有する回転電機本体、および前記回転電機本体に一体に搭載され前記回転電機本体に給電する制御装置を備えた制御装置一体型回転電機であって、
前記制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが、同一平面上に３列及び複数行に配置され、
前記複数の平滑コンデンサが、正極バスバーと負極バスバーとによって電気的に並列に接続され、
前記複数の平滑コンデンサは、各々の正極端子および負極端子が、前記３列の列方向および複数行の行方向のいずれにおいても隣り合うように配設され、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが前記複数の平滑コンデンサとは異なる同一平面上に配設され、
前記同一平面上に３列及び複数行に配置された複数の前記平滑コンデンサと、前記複数の平滑コンデンサとは異なる前記同一平面上に配設された前記正極バスバーおよび前記負極バスバーとが、相対的に平行に配設され、
前記正極バスバーの厚さと前記負極バスバーとの厚さとが同じであり、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが同一平面上に隣り合うように配設され、
前記複数の平滑コンデンサの各々の、前記正極端子および前記負極端子の側の面と前記正極バスバーとの間の距離と、前記複数の平滑コンデンサの各々の、前記正極端子および前記負極端子の側の面と前記負極バスバーとの間の距離とが、同じであり、
前記正極バスバーおよび前記負極バスバーのいずれも、複数の歯部を有する櫛形状に形成され、
前記櫛形状の前記正極バスバーの前記複数の前記歯部と、前記櫛形状の前記負極バスバーの前記複数の前記歯部とが、互いに向き合うように、前記正極バスバーおよび前記負極バスバーが配設され、
前記櫛形状の前記正極バスバーの前記複数の前記歯部および前記櫛形状の前記負極バスバーの前記複数の前記歯部の各々に、挿通孔が、３列及び複数行に配列されるように設けられ、
前記３列及び前記複数行に配列された複数の前記挿通孔に、複数個の前記平滑コンデンサの各々の正極端子および負極端子が挿通されることにより、複数個の前記平滑コンデンサが、同一平面上に３列及び複数行に配置され、
前記正極バスバーの複数の前記歯部の各々と前記負極バスバーの複数の前記歯部の各々との相対的間隔が同じである
ものである。

本願に開示される制御装置一体型回転電機では、回転子および固定子を有する回転電機本体、および前記回転電機本体に一体に搭載され前記回転電機本体に給電する制御装置を備えた制御装置一体型回転電機であって、
前記制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが、同一平面上に３列及び複数行に配置され、
前記複数の平滑コンデンサが、正極バスバーと負極バスバーとによって電気的に並列に接続され、
前記複数の平滑コンデンサは、各々の正極端子および負極端子が、前記３列の列方向および複数行の行方向のいずれにおいても隣り合うように配設され、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが前記複数の平滑コンデンサとは異なる同一平面上に配設され、
前記同一平面上に３列及び複数行に配置された複数の前記平滑コンデンサと、前記複数の平滑コンデンサとは異なる前記同一平面上に配設された前記正極バスバーおよび前記負極バスバーとが、相対的に平行に配設され、
前記正極バスバーの厚さと前記負極バスバーとの厚さとが同じであり、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが同一平面上に隣り合うように配設され、
前記複数の平滑コンデンサの各々の、前記正極端子および前記負極端子の側の面と前記正極バスバーとの間の距離と、前記複数の平滑コンデンサの各々の、前記正極端子および前記負極端子の側の面と前記負極バスバーとの間の距離とが、同じであり、
前記正極バスバーおよび前記負極バスバーのいずれも、複数の歯部を有する櫛形状に形成され、
前記櫛形状の前記正極バスバーの前記複数の前記歯部と、前記櫛形状の前記負極バスバーの前記複数の前記歯部とが、互いに向き合うように、前記正極バスバーおよび前記負極バスバーが配設され、
前記櫛形状の前記正極バスバーの前記複数の前記歯部および前記櫛形状の前記負極バスバーの前記複数の前記歯部の各々に、挿通孔が、３列及び複数行に配列されるように設けられ、
前記３列及び前記複数行に配列された複数の前記挿通孔に、複数個の前記平滑コンデンサの各々の正極端子および負極端子が挿通されることにより、複数個の前記平滑コンデンサが、同一平面上に３列及び複数行に配置され、
前記正極バスバーの複数の前記歯部の各々と前記負極バスバーの複数の前記歯部の各々との相対的間隔が同じであるので、
制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが電気的に並列に接続され、複数の前記平滑コンデンサが同一平面上に少なくとも３列及び複数行に配置された構造とした場合であっても当該構造部の小型化を図れるとともに、複数の前記平滑コンデンサが同一平面上に少なくとも３列及び複数行に配置された構造とした場合であっても電流ラッシュ時のサージ電圧の抑制効果を向上することが可能となる。

Claims

回転子および固定子を有する回転電機本体、および前記回転電機本体に一体に搭載され前記回転電機本体に給電する制御装置を備えた制御装置一体型回転電機であって、
前記制御装置に搭載され前記制御装置のパワー回路部のスイッチング動作によって生じるリップル電流を吸収する複数の平滑コンデンサが、同一平面上に複数列及び複数行に配置され、
前記複数の平滑コンデンサが、正極バスバーと負極バスバーとによって電気的に並列に接続され、
前記複数の平滑コンデンサは、各々の正極端子および負極端子が、前記複数列の列方向および複数行の行方向のいずれにおいても隣り合うように配設され、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが前記複数の平滑コンデンサとは異なる同一平面上に配設され、
前記同一平面上に複数列及び複数行に配置された複数の前記平滑コンデンサと、前記複数の平滑コンデンサとは異なる前記同一平面上に配設された前記正極バスバーおよび前記負極バスバーとが、相対的に平行に配設されている
ことを特徴とする制御装置一体型回転電機。
前記正極バスバーの厚さと前記負極バスバーとの厚さとが同じであり、
前記正極バスバーと前記負極バスバーとが同一平面上に隣り合うように配設され、
前記複数の平滑コンデンサの各々の、前記正極端子および前記負極端子の側の面と前記正極バスバーとの間の距離と、前記複数の平滑コンデンサの各々の、前記正極端子および前記負極端子の側の面と前記負極バスバーとの間の距離とが、同じである
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。
前記正極バスバーおよび前記負極バスバーのいずれも、複数の歯部を有する櫛形状に形成され、
前記櫛形状の前記正極バスバーの前記複数の前記歯部と、前記櫛形状の前記負極バスバーの前記複数の前記歯部とが、互いに向き合うように、前記正極バスバーおよび前記負極バスバーが配設されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置一体型回転電機。
前記櫛形状の前記正極バスバーの前記複数の前記歯部および前記櫛形状の前記負極バスバーの前記複数の前記歯部の各々に、挿通孔が、複数列及び複数行に配列されるように設けられ、
前記複数列及び前記複数行に配列された複数の前記挿通孔に、複数個の前記平滑コンデンサの各々の正極端子および負極端子が挿通されることにより、複数個の前記平滑コンデンサが、同一平面上に複数列及び複数行に配置されている
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。
前記正極バスバーの複数の前記歯部の各々と前記負極バスバーの複数の前記歯部の各々との相対的間隔が同じである
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の制御装置一体型回転電機。
前記平滑コンデンサの各々の外周に、前記正極端子の側に位置する少なくとも一つの凸部と、前記負極端子の側に位置する少なくとも一つの凹部とが設けられており、
相隣る前記平滑コンデンサの一方の平滑コンデンサの前記凸部と、他方の平滑コンデンサの前記凹部とが係合している
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御装置一体型回転電機。
前記平滑コンデンサの各々の外周に、前記正極端子の側に位置する２つの凸部と、前記負極端子の側に位置する２つの凹部とが設けられており、
前記２つの凸部と前記２つの凹部とは、前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ直線に対して６０度前後の角度で振り分けられて位置しており、
相隣る前記平滑コンデンサの一方の平滑コンデンサの前記凸部と、他方の平滑コンデンサの前記凹部とが係合している
ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置一体型回転電機。
前記平滑コンデンサの各々の外観形状が実質的に円柱状である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置一体型回転電機。
前記平滑コンデンサの各々の外観形状が実質的に楕円柱状である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置一体型回転電機。
前記正極端子と前記負極端子との行間距離Ｘと、前記正極端子と前記負極端子との列間距離Ｙとが、同じである
ことを特徴とする請求項９に記載の制御装置一体型回転電機。
前記複数の前記平滑コンデンサが、同一平面上に千鳥状に配置されている
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の制御装置一体型回転電機。
前記複数の前記平滑コンデンサが、同一平面上に矩形格子状に配置されている
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の制御装置一体型回転電機。
前記正極バスバーと前記負極バスバーとは、絶縁材を介して電気的に絶縁され且つ機械的に一体に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の制御装置一体型回転電機。