JP2021164378A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給ユニットに設けられた各部の冷却性能を確保しつつ、回転電機が径方向に大型化することを抑制できる回転電機を提供する。
【解決手段】パワーモジュール１２０と冷却器１１０とを有するパワー回路部１２６と、制御回路部１０４と、電源端子とパワーモジュール１２０とを接続する電力配線導体を有する電力配線部１３４と、を備え、ブラケットよりも軸方向の一方側Ｚ２において、軸方向の一方側Ｚ２に、電力配線部１３４、パワー回路部１２６、制御回路部１０４の順に配置され、パワー回路部１２６の冷却器１１０は、制御回路部１０４及び電力配線部１３４の一方又は双方と熱的に接続されている回転電機。
【選択図】図１

Description

本願は、回転電機に関するものである。

車両用の回転電機は、回転電機本体と、回転電機本体に電力を供給するパワーモジュール及び制御回路などを有する電力供給ユニットと、を備えている。省スペース性と搭載性の容易さ、また、回転電機本体と電力供給ユニットとを接続する配線ハーネスの縮小化などから、回転電機本体と電力供給ユニットとを一体化させた機電一体型の回転電機が開発されている。

例えば、特許文献１、特許文献２に記載の回転電機において、電力供給ユニットは回転電機本体の一端に取り付けられている。電力供給ユニットのヒートシンクにはフィンが形成されており、ロータの端部に装着されたファンにより発生した冷却風がフィンを通過することで電力供給ユニットを冷却している。

特許第５３７３９３６号 特許第６５５４４７２号

特許文献１において、電動機に電流を入出力するための電力バスバーは、回転子の回転軸の周りに配置されている。そのため、電力バスバーの熱が、制御回路等の他の部品へ伝達されやすく、熱的な信頼性が低下するおそれがある。電力バスバーの発熱を抑えるためには、電力バスバーの断面積を増やしたり、専用の冷却器を回転軸に向けて設置したりする必要がある。しかし、これらは電力供給ユニットのサイズを大きくするという課題がある。

特許文献２において、制御ブロックに使われている部品の発熱により、プリント回路基板（ＰＣＢ）の温度上昇の問題が指摘されている。その対策として、冷却部材を設置することが示されている。しかし、冷却部材を設置することで、電力供給ユニットの体積が大きくなるという課題がある。

また、特に、自動車のエンジンルームに回転電機を搭載する場合、限られた空間に設置できることが求められている。スペースが僅かしか確保できない車種においては、部品が干渉する問題が生じたり、外部機器との接続コネクタ又は固定用のねじを取り付けるための作業空間を確保できない問題が生じたり、仕様に合わず設置できない問題が生じたりする。このようにエンジンルーム内のレイアウトの制約によって、回転電機のサイズが制約される問題があった。

そこで、本願は、電力供給ユニットに設けられた各部の冷却性能を確保しつつ、回転電機が径方向に大型化することを抑制できる回転電機を提供することを目的とする。

本願に係る回転電機は、
複数相の巻線を備えた固定子と、
前記固定子の径方向内側に配置された回転子と、
前記回転子と一体回転する回転軸と、
前記固定子及び前記回転子を収容すると共に、前記回転軸を回転可能に支持するブラケットと、
直流電源から前記巻線への電力供給をオンオフする電力用半導体素子を設けたパワーモジュールと前記パワーモジュールに熱的に接続された冷却器とを有するパワー回路部と、
前記電力用半導体素子を制御する制御回路を有する制御回路部と、
前記直流電源に接続される電源端子と前記パワーモジュールとを接続する電力配線導体を有する電力配線部と、を備え、
前記ブラケットよりも前記回転軸の軸方向の一方側において、前記軸方向の一方側に、前記電力配線部、前記パワー回路部、前記制御回路部の順に配置され、
前記パワー回路部の前記冷却器は、前記制御回路部及び前記電力配線部の一方又は双方と熱的に接続されているものである。

本願に係る回転電機によれば、パワーモジュールを冷却する冷却器により、制御回路部及び電力配線部の一方又は双方も同時に冷却させることができ、専用の冷却器を設ける必要がなく、装置が大型化することを抑制できる。また、軸方向の一方側に、電力配線部、パワー回路部、制御回路部の順に配置されるので、装置が径方向に大型化することを抑制できる。

電力配線部を、ブラケットよりも軸方向の一方側であって、パワー回路部よりも軸方向の他方側に配置するので、特許文献１のように、回転軸の周りに配置する場合よりも、制御回路部等の他の部品への伝熱を低減して、熱的な信頼性の低下を抑制することができる。なお、電力配線部の熱が、軸方向の他方側のブラケットに伝達されても、熱的な信頼性が高い部品であるため大きな問題にならない。また、電力配線部の熱が、軸方向の一方側のパワー回路部に伝達されても、冷却器により冷却されるため、問題にならない。よって、電力供給ユニットに設けられた各部の冷却性能を確保しつつ、回転電機が径方向に大型化することを抑制できる。

実施の形態１に係る回転電機を、回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。 実施の形態１に係るパワーモジュールの平面図である。 実施の形態１に係るパワーモジュールに設けられた電力用半導体素子の回路図である。 実施の形態１に係るパワーモジュール、冷却器、電力配線部の回転軸周りの配置を説明するための模式図である。 実施の形態２に係る回転電機を、回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。 実施の形態３に係る回転電機を、回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。 実施の形態４に係る回転電機を、回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。 実施の形態５に係る回転電機を、回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。 実施の形態５に係るパワーモジュール及び冷却器を有するパワー回路部の斜視図である。 実施の形態５に係るパワー回路部の側面図である。 実施の形態５に係る回転電機の斜視図である。 実施の形態５に係る２つのパワー回路部の側面図である。 実施の形態５に係る回転電機を、回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。 実施の形態６に係る回転電機を、回転軸の軸心を通る平面で切断した断面図である。

以下、本願に係る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。各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、各図間の図示では、対応する各構成部のサイズ及び縮尺は、それぞれ独立している。

１．実施の形態１
実施の形態１に係る回転電機について図面を参照して説明する。図１は、回転電機を、回転軸４の軸心Ｃを通る平面で切断した模式的な断面図である。図２は、パワーモジュール１２０の平面図である。

本願において、回転軸４の軸心Ｃに平行な方向を軸方向Ｚと定義し、軸方向の一方側Ｚ２を軸方向のリヤ側Ｚ２と称し、軸方向の一方側Ｚ２とは反対側である軸方向の他方側Ｚ１を軸方向のフロント側Ｚ１と称し、径方向Ｙ及び周方向Ｘは、回転軸４の軸心Ｃについての径方向及び周方向である。

＜回転電機本体部２００＞
回転電機は、回転電機本体部２００を備えている。回転電機本体部２００は、複数相の巻線を備えた固定子３と、固定子３の径方向内側Ｙ１に配置された回転子６と、回転子６と一体回転する回転軸４と、固定子３及び回転子６を収容すると共に、回転軸４を回転可能に支持するブラケットと、を備えている。

本実施の形態では、ブラケットは、軸方向のフロント側Ｚ１のフロント側ブラケット１及び軸方向のリヤ側Ｚ２のリヤ側ブラケット２から構成されている。フロント側ブラケット１は、円筒状の外周壁と、外周壁の軸方向のフロント側Ｚ１端部から径方向内側Ｙ１に延びた円板状の側壁とを有しており、側壁の中心部に回転軸４が貫通し、フロント側ベアリング７１が固定される貫通孔が設けられている。リヤ側ブラケット２は、円筒状の外周壁と、外周壁の軸方向のリヤ側Ｚ２端部から径方向内側Ｙ１に延びた円板状の側壁とを有しており、側壁の中心部に回転軸４が貫通し、リヤ側ベアリング７２が固定される貫通孔が設けられている。フロント側ブラケット１とリヤ側ブラケット２は、軸方向Ｚに延びたボルト（不図示）によって連結されている。

回転軸４の軸方向のフロント側Ｚ１の端部は、フロント側ブラケット１の貫通孔を貫通して、フロント側ブラケット１よりも軸方向のフロント側Ｚ１に突出しており、この突出部にプーリ９が固定されている。プーリ９と、エンジンのクランクシャフトに固定されたプーリ９との間にベルトが掛け渡され（不図示）、回転電機とエンジンとの間で、回転駆動力の伝達を行う。

回転軸４の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部は、リヤ側ブラケット２の貫通孔を貫通して、リヤ側ブラケット２よりも軸方向のリヤ側Ｚ２に突出しており、この突出部に一対のスリップリング９０が設けられている。一対のスリップリング９０は、回転子６の界磁巻線６２に接続されている。

回転子６は、界磁巻線６２と界磁鉄心６１とを備えている。回転子６は、ランデル型（クローポール型ともいう）とされている。界磁鉄心６１は、円筒状の中心部と、中心部の軸方向のフロント側Ｚ１の端部から中心部の径方向外側Ｙ２まで延びたフロント側の爪部と、中心部の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部から中心部の径方向外側Ｙ２まで延びたリヤ側の爪部と、を備えている。界磁巻線６２の絶縁処理された銅線は、界磁鉄心６１の中心部の外周面に同心状に巻回されている。フロント側の爪部とリヤ側の爪部とは、周方向Ｘに交互に設けられており、互いに異なる磁極となる。例えば、フロント側の爪部とリヤ側の爪部は、それぞれ６個又は８個設けられる。

固定子３は、微小な隙間をあけて回転子６を取り囲むよう配設され、スロットを設けた円筒状の固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１のスロットに巻装された複数相の巻線３２と、を備えている。複数相の巻線３２は、例えば、１組の３相巻線、２組の３相巻線、又は１組の５相巻線等とされ、回転電機の種類に応じて設定される。

複数相の巻線３２は、固定子鉄心３１から軸方向のフロント側Ｚ１に突出したフロント側コイルエンド部、固定子鉄心３１から軸方向のリヤ側Ｚ２に突出したリヤ側コイルエンド部を有している。複数相の巻線３２のリード線は、リヤ側ブラケット２を貫通して、軸方向のリヤ側Ｚ２に延びている（不図示）。

フロント側ブラケット１とリヤ側ブラケット２とは、軸方向Ｚに間隔を空けて設けられている。固定子鉄心３１は、フロント側ブラケット１の軸方向のリヤ側Ｚ２の開口端部とリヤ側ブラケット２の軸方向のフロント側Ｚ１の開口端部とにより軸方向両端から挟持されている。

固定子３（界磁鉄心６１）の軸方向のフロント側Ｚ１の端部には、複数のブレードを有するフロント側送風ファン８１が固定され、固定子３（界磁鉄心６１）の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部には、複数のブレードを有するリヤ側送風ファン８２が取り付けられ、それらは、回転子６と一体回転する。フロント側送風ファン８１及びリヤ側送風ファン８２は、それぞれ、径方向外側Ｙ２に送風し、径方向外側Ｙ２に配置されたフロント側コイルエンド部及びリヤ側コイルエンド部等を冷却する。

フロント側ブラケット１は、フロント側送風ファン８１の径方向外側Ｙ２の部分に、周方向に分散して複数の開口部１２（以下、排気開口部１２と称す）を設けており、軸方向のフロント側Ｚ１の部分に、周方向に分散して複数の開口部１１（以下、吸気開口部１１と称す）を設けている。矢印Ｗ１で示すように、吸気開口部１１を通って、外側から空気（冷却風）が吸引され、フロント側送風ファン８１により径方向外側Ｙ２に送られ、排気開口部１２を通って外側に排出される。

リヤ側ブラケット２は、リヤ側送風ファン８２の径方向外側Ｙ２の部分に、周方向に分散して複数の開口部２２（以下、排気開口部２２と称す）を設けており、軸方向のリヤ側Ｚ２の端部に、周方向に分散して複数の開口部２１（以下、吸気開口部２１と称す）を設けている。矢印Ｗ２で示すように、吸気開口部２１を通って、後述する電力供給ユニット３００側から空気（冷却風）が吸引され、リヤ側送風ファン８２により径方向外側Ｙ２に送られ、排気開口部２２を通って外側に排出される。

＜電力供給ユニット３００＞
回転電機は、回転電機本体部２００に電力を供給する電力供給ユニット３００を備えている。電力供給ユニット３００は、回転電機本体部２００の軸方向のリヤ側Ｚ２に配置され、回転電機本体部２００に固定されている。

電力供給ユニット３００は、直流電源から巻線への電力供給をオンオフする電力用半導体素子を設けたパワーモジュール１２０とパワーモジュール１２０に熱的に接続された冷却器１１０とを有するパワー回路部１２６と、電力用半導体素子をオンオフ制御する制御回路１７０を有する制御回路部１０４と、直流電源に接続される電源端子とパワーモジュール１２０とを接続する電力配線導体を有する電力配線部１３４とを、備えている。

本実施の形態では、複数のパワーモジュール１２０により、直流電源と固定子３に設けられた複数相の巻線３２との間で、直流交流電力変換を行うインバータが構成されている。また、単数又は複数のパワーモジュール１２０により、直流電源と回転子６に設けられた界磁巻線６２との間で、直流直流電力変換を行うコンバータが構成されている。

電力供給ユニット３００は、リヤ側ブラケット２から軸方向のリヤ側Ｚ２に突出した回転軸４の突出部に設けられた一対のスリップリング９０に接触する一対のブラシ（不図示）を備えている。また、回転軸４の軸方向のリヤ側Ｚ２の突出部には、回転軸４の回転情報を検出する回転センサ９２が備えられている。回転センサ９２には、ホール素子、レゾルバ、センサＩＣが用いられる。回転センサ９２は磁気誘導又は電磁誘導によって回転軸４の回転情報を検出している。

電力供給ユニット３００は、カバー１０１を備えている。カバー１０１は、制御回路部１０４、パワー回路部１２６、及び電力配線部１３４等の電力供給ユニット３００の構成要素の軸方向のリヤ側Ｚ２及び径方向外側Ｙ２を覆っている。カバー１０１は、軸方向のフロント側Ｚ１に開口する有底筒状に形成されている。後述する実施の形態５の図１１に示されているように、カバー１０１の外周部には、パワーモジュール１２０を外部の直流電源に接続するための正極側の電源端子１５１及び負極側の電源端子１５２、並びに制御回路１７０を外部の制御装置に接続するための制御用コネクタ１５３が設けられている。

カバー１０１の外周壁１０１ｂには、カバー開口部１０１ｃが設けられており、外側に開口している。軸方向のリヤ側Ｚ２を覆うカバー１０１のリヤ側底壁１０１ａには、開口部が設けられていない。カバー１０１の軸方向のフロント側Ｚ１は開口しており、開口部は、回転電機本体部２００（リヤ側ブラケット２）により覆われている。カバー１０１は、樹脂、金属、セラミック等で構成される。

制御回路１７０は、電子部品（不図示）と、電子部品が実装された板状（本例では、円板状）の制御基板１０３と、を備えている。制御基板１０３は、プリント基板、セラミック基板、金属基板等により構成されている。制御基板１０３は、リヤ側ブラケット２よりも軸方向のリヤ側Ｚ２に間隔を空けて配置されている。制御基板１０３は、径方向Ｙ及び周方向Ｘに延在している。特に、車載機器においては高い振動耐久性が必要なため、制御基板１０３は、制御回路ケース１０２に、ねじ、熱加締め、リベット、接着等により固定されている。固定点は、例えば５０〜６０ｍｍ間隔で配置されている。この間隔は一例であり、振動条件及び製品形状に合わせて変えられてもよい。

制御回路部１０４は、制御回路１７０（本例では、制御基板１０３）の軸方向のフロント側Ｚ１を覆う制御回路ケース１０２を備えている。制御回路ケース１０２は、リヤ側ブラケット２よりも軸方向のリヤ側Ｚ２に間隔を空けて配置されている。制御回路ケース１０２は、径方向Ｙ及び周方向Ｘに延在している。パワー回路部１２６（パワーモジュール１２０及び冷却器１１０）、電力配線部１３４、ブラシ、及び回転センサ９２等は、軸方向Ｚにおける制御回路ケース１０２（制御回路部１０４）とリヤ側ブラケット２との間の空間に配置されている。

本実施の形態では、制御回路ケース１０２の軸方向のフロント側Ｚ１の面は、軸方向Ｚに直交している。なお、制御回路ケース１０２の軸方向のフロント側Ｚ１の面は、軸方向Ｚに直交する平面に対して、例えば、３０度以内の角度で傾いていてもよい。制御回路ケース１０２は、制御基板１０３の外周側を覆う周壁を備えている。制御基板１０３の軸方向のリヤ側Ｚ２は、カバー１０１のリヤ側底壁１０１ａにより覆われている。

制御回路ケース１０２は、後述するパワーモジュール１２０の制御用接続部材１２４が貫通する開口部（不図示）が設けられている。制御用接続部材１２４は、制御基板１０３に接続される。

回転軸４は、リヤ側ブラケット２から制御回路ケース１０２の前まで、軸方向のリヤ側Ｚ２に延出している。よって、回転軸４は、制御回路ケース１０２及び制御基板１０３を貫通しておらず、制御回路ケース１０２の軸方向のフロント側Ｚ１に隙間を空けて配置されている。この構成によれば、制御回路ケース１０２及び制御基板１０３に、回転軸４をよけるための開口部を設ける必要がなくなる。よって、制御基板１０３の外径を減少させ、パワーモジュール１２０の外径を小型化、低コスト化することができる。

なお、リヤ側ブラケット２と軸方向Ｚに見て重複する範囲内に電子部品を配置できれば、制御基板１０３に回転軸４が貫通する貫通孔が設けられてもよい。また、制御基板１０３は、リヤ側ブラケット２と軸方向Ｚに見て重複する範囲内に収まれば、円板状でなくてもよく、２枚以上の回路基板により構成されてもよく、それぞれの回路基板の材料が異なっていてもよい。

＜パワーモジュール１２０＞
電力供給ユニット３００は、固定子３の１つの相の巻線に対して、図３に示すような、正極側の電源端子１５１に接続される正極側の電力用半導体素子１２７Ｈと、負極側の電源端子１５２に接続される負極側の電力用半導体素子１２７Ｌとが直列接続された直列回路を１セット設けている。正極側の電力用半導体素子１２７Ｈと負極側の電力用半導体素子１２７Ｌとが直列接続されている接続点が、対応する相の巻線に接続される。例えば、１組の３相の巻線が設けられる場合は、３セットの直列回路が設けられ、２組の３相の巻線が設けられる場合は、６セットの直列回路が設けられる。

電力供給ユニット３００は、界磁巻線６２用に、１つ以上の電力用半導体素子を設けたコンバータを備えている。例えば、コンバータは、２つの電力用半導体素子が直列接続された直列回路を２セット設けたり、３つの電力用半導体素子が直列接続された直列回路を設けたりする。コンバータは、正極側の電源端子１５１、負極側の電源端子１５２、界磁巻線６２に接続される。

電力用半導体素子には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のスイッチング素子が用いられる。これらは、モータなどの機器を駆動するインバータに用いられるもので、数アンペアから数百アンペアの定格電流を制御するものである。電力用半導体素子の材料として、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）などが用いられてもよい。

本実施の形態では、固定子巻線用の１つのパワーモジュール１２０は、正極側の電力用半導体素子１２７Ｈと負極側の電力用半導体素子１２７Ｌとの１つの直列回路を設けている。図２及び図３に示すように、パワーモジュール１２０は、正極側の電力用半導体素子１２７Ｈのコレクタ端子に接続された正極側接続部材１２１と、負極側の電力用半導体素子１２７Ｌのエミッタ端子に接続された負極側接続部材１２２と、正極側の電力用半導体素子１２７Ｈのエミッタ端子と負極側の電力用半導体素子１２７Ｌのコレクタ端子との接続点に接続された巻線接続部材１２３と、正極側及び負極側の電力用半導体素子１２７Ｈ、１２７Ｌのゲート端子等に接続された制御用接続部材１２４と、を備えている。

界磁巻線用の１つのパワーモジュール１２０は、正極側接続部材１２１、負極側接続部材１２２、巻線接続部材１２３、及び制御用接続部材１２４を備えている（不図示）。

正極側接続部材１２１、負極側接続部材１２２、巻線接続部材１２３、制御用接続部材１２４には、導電性が良好で熱伝導率の高い銅または銅合金などの金属を用いてもよく、表面はＡｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどの金属材料でめっきされていてもよい。また、各端子の金属及びめっきの材質は、２種類以上で構成されてもよい。

なお、１つのパワーモジュール１２０には、１つの電力用半導体素子が設けられてもよく、或いは３つ以上の電力用半導体素子が設けられてもよい。電力用半導体素子の数に合わせて、接続部材等の構成が変更される。

正極側接続部材１２１は、後述する電力配線部１３４の正極側のバスバー１３１に接続され、負極側接続部材１２２は、後述する電力配線部１３４の負極側のバスバー１３２に接続され、巻線接続部材１２３は、後述する巻線配線部材に接続され、制御用接続部材１２４は、制御回路１７０に接続される。

電力用半導体素子は、金属基板又はセラミック基板の配線パターン、バスバー等に、はんだ、銀ペースト等の導電性材料で接合されている。金属基板は、アルミ、銅等のベース材料で構成される。セラミック基板は、アルミナ、窒化アルミ、窒化ケイ素等で構成される。バスバーは、鉄、アルミ、銅等で構成される。配線パターン及びバスバーを合わせてリードと称す。

パワーモジュール１２０は、冷却器１１０が熱的に接続される冷却器接続面１２８を有している。本実施の形態では、電力用半導体素子は、金属基板、セラミック基板、バスバー等の一方側の面に固定され、金属基板、セラミック基板、バスバー等の他方側の面は、冷却器接続面１２８を構成している。なお、電力用半導体素子が固定される金属基板、セラミック基板、バスバー等の面と同じ側に、冷却器接続面１２８が設けられてもよい。また、互いに反対側になるパワーモジュール１２０の２つの面が、冷却器接続面１２８とされてもよく、それぞれの面に、冷却器１１０が接続されてもよい。

本実施の形態では、冷却器接続面１２８と冷却器１１０と間の接続には、接触熱抵抗を低減するため、伝熱材が介在している。金属基板、セラミック基板の場合は、伝熱材には、例えばグリース、接着剤、シート、ゲル等の絶縁性を有する材料、又ははんだ、銀ペースト等の導電性部材が用いられる。冷却器１１０との絶縁が必要なリードの場合は、伝熱材には、絶縁性を有する材料が用いられる。これらにより、パワーモジュール１２０と冷却器１１０が伝熱材を介して熱的に接続されるため、部材及び接合工程を削減し熱抵抗を低減できる。

リードと冷却器１１０が同電位の場合は、はんだ等の導電性部材で接続してもよく、或いは、電力用半導体素子に接合されたリードを、ばね又はねじ等により冷却器１１０に機械的に押圧させてもよい。接合から機械的な押圧に変えることで、熱抵抗を低減しつつ、温度サイクル及び高温での劣化が軽減され、長期信頼性が向上する。また、冷却器１１０は、パワーモジュール１２０と一体的にモジュール化されていてもよい。

パワーモジュール１２０は、樹脂１２５を備えている。樹脂１２５は、電力用半導体素子、正極側接続部材１２１、負極側接続部材１２２、巻線接続部材１２３、制御用接続部材１２４、及びその他の構成部品を封止する。樹脂１２５には、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等のポッティング樹脂、フッ素樹脂等の電力用半導体素子の表面のコーティング材料、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ＡＢＳ)等の成形材料が用いられる。樹脂１２５によって電力用半導体素子等の構成部品を覆うことで、例えば、異物が混入した場合、塩、泥等が入った水等がかかった場合でも絶縁性を確保することができる。また、エポキシ樹脂等の硬度が高い材料を使うことで、部品を固定でき耐振性を向上できる。なお、樹脂１２５以外の方法でパワーモジュール１２０を絶縁し固定できれば、樹脂１２５はなくてもよい。

本実施の形態では、パワーモジュール１２０は、直方体状に形成されており、各接続部材１２１〜１２４が、直方体状の部分から突出している。冷却器接続面１２８は、直方体の１つの面とされている。なお、パワーモジュール１２０は、直方体状以外の形状に形成されてもよい。

＜冷却器１１０＞
冷却器１１０は、パワーモジュール１２０（冷却器接続面１２８）に熱的に接続される。冷却器１１０は、電力用半導体素子、及び導通経路に電流が流れるときに発生する熱を外部に放熱する役割を有している。

本実施の形態では、冷却器１１０を流れる冷媒は、回転子６の回転によって生じる冷却風である。すなわち、冷却器１１０は、空冷式の冷却器であり、ヒートシンクとされている。冷却器１１０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属、セラミック、樹脂等の５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料を用いて構成される。

冷却器１１０は、パワーモジュール１２０（冷却器接続面１２８）に熱的に接続される基礎部１１０ｃと、基礎部１１０ｃからパワーモジュール１２０とは反対側に突出した複数の突出部１１０ｄとを備えている。複数の突出部１１０ｄを設けることより、放熱面積を増やすことができる。本実施の形態では、基礎部１１０ｃは、平板状に形成され、複数の突出部１１０ｄは、互いに間隔を空けて並べられた複数の平板状に形成されている。なお、複数の突出部１１０ｄは、複数の平板状でなくてもよく、複数の柱状であってもよく、１つ以上の凹又は凸が形成されていればよい。また、基礎部１１０ｃは、平板状でなくてもよく、厚みが一定でなくてもよく、各面が湾曲してもよく、凹凸を有してもよい。また、放熱性を確保できれば、冷却器１１０に、複数の突出部１１０ｄが設けられなくてもよい。ヒートシンク１１０は、押し出し加工、かしめ、圧入、切削、ダイキャスト、鋳造、鍛造、切おこし、ろう付け、摩擦撹拌接合などによって製造される。

また、互いに反対側になるパワーモジュール１２０の２つの面が、冷却器接続面１２８とされ、それぞれの面に、ヒートシンク１１０が接続されてもよい。つまり、電力半導体素子の発熱を外気へ伝えることができれば、ヒートシンク１１０の取り付け位置、個数、形状などは任意でよい。

＜電力配線部１３４＞
電力配線部１３４は、直流電源に接続される電源端子とパワーモジュール１２０とを接続する電力配線導体を有している。本実施の形態では、電力配線部１３４は、電力配線導体として、１つ又は複数の板状のバスバーを有し、１つ又は複数のバスバーは、樹脂１３３により一体成形されている。

電力配線部１３４は、電力配線導体として、正極側の電源端子１５１に接続される板状の正極側のバスバー１３１と負極側の電源端子１５２に接続される板状の負極側のバスバー１３２とを有し、正極側のバスバー１３１と負極側のバスバー１３２とは、間隔を空けて対向した状態で、樹脂１３３により一体成形されている。

正極側のバスバー１３１及び負極側のバスバー１３２の板面は、軸方向Ｚに直交しており、正極側のバスバー１３１と負極側のバスバー１３２とは、軸方向Ｚに間隔を空けて配置されており、正極側のバスバー１３１と負極側のバスバー１３２との間には、樹脂１３３が配置されている。電力配線部１３４は、全体として平板状に形成されており、板面が軸方向Ｚに直交している。なお、正極側のバスバー１３１と負極側のバスバー１３２との配置が反対であってもよい。

正極側のバスバー１３１は、樹脂封止された部分から、パワーモジュール１２０側（本例では、軸方向のリヤ側Ｚ２）に突出した複数の突出部（不図示）を有しており、各突出部が各パワーモジュール１２０の正極側接続部材１２１に接続される。負極側のバスバー１３２は、樹脂封止された部分から、パワーモジュール１２０側（本例では、軸方向のリヤ側Ｚ２）に突出した複数の突出部（不図示）を有しており、各突出部が各パワーモジュール１２０の負極側接続部材１２２に接続される。

樹脂１３３には、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等のポッティング樹脂、フッ素樹脂等の電力用半導体素子の表面のコーティング材料、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ＡＢＳ)等の成形材料が用いられる。バスバーは、鉄、アルミ、銅等で構成される。

なお、電力配線部１３４には、パワーモジュール１２０の巻線接続部材１２３と固定子巻線又は界磁巻線とを接続する電力配線導体（例えば、板状のバスバー）が設けられてもよく、樹脂により一体成形されてもよい。

＜各部の配置構成＞
ブラケット（本例では、リヤ側ブラケット２）よりも軸方向のリヤ側Ｚ２（軸方向の一方側）において、軸方向のリヤ側Ｚ２に、電力配線部１３４、パワー回路部１２６（パワーモジュール１２０及び冷却器１１０）、制御回路部１０４の順に配置されている。そして、パワー回路部１２６の冷却器１１０は、電力配線部１３４と熱的に接続されている。

電力配線部１３４の電力配線導体は、パワーモジュール１２０に流れる電流に比例した大電流が流れるため、発熱量が大きくなる。パワーモジュール１２０を冷却する冷却器１１０により、電力配線部１３４も同時に冷却させることができ、専用の冷却器を設ける必要がなく、装置が大型化することを抑制できる。また、発熱量が概ね比例関係になるパワーモジュール１２０と電力配線導体とを同じ冷却器１１０により冷却するので、冷却器１１０の冷却性能を設計するだけで、双方の冷却性を確保することができる。

また、電力配線部１３４を、リヤ側ブラケット２の軸方向のリヤ側Ｚ２であって、パワー回路部１２６のフロント側Ｚ１に配置するので、特許文献１のように、回転軸４の周りに配置する場合よりも、制御回路部１０４等の他の部品への伝熱を低減して、熱的な信頼性の低下を抑制することができる。なお、電力配線部１３４の熱が、リヤ側ブラケット２に伝達されても、熱的な信頼性が高い部品であるため大きな問題にならない。また、上述したように、電力配線部１３４の熱が、パワー回路部１２６に伝達されても、冷却器１１０により冷却されるため、問題にならない。

本実施の形態では、パワーモジュール１２０は、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤが、軸方向Ｚに沿うように配置されている。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０の軸方向のフロント側Ｚ１（軸方向の他方側）に配置されている。パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤは、パワーモジュール１２０の厚さが最も薄くなる厚さの方向である。本実施の形態では、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤは、軸方向Ｚに平行になるように配置されている。なお、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤは、軸方向Ｚに対して傾いていてもよい（例えば、数度から数十度）。

この構成によれば、パワー回路部１２６の軸方向Ｚの幅が増加することを抑制し、回転電機が軸方向Ｚに大型化することを抑制できる。また、冷却器１１０の軸方向のフロント側Ｚ１に電力配線部１３４を配置して、電力配線部１３４の熱を効率よく冷却器１１０に伝達することができる。

上述したように、電力配線部１３４は、板状の正極側のバスバー１３１と板状の負極側のバスバー１３２とを有し、正極側のバスバー１３１と負極側のバスバー１３２とは、間隔を空けて対向した状態で、樹脂１３３により一体成形されている。この構成によれば、正極側のバスバー１３１により生じる磁界と負極側のバスバー１３２により生じる磁界とを打ち消し合わせることができる。

また、正極側のバスバー１３１及び負極側のバスバー１３２の板面は、軸方向Ｚに直交しており、正極側のバスバー１３１と負極側のバスバー１３２とは、軸方向Ｚに間隔を空けて配置されており、正極側のバスバー１３１と負極側のバスバー１３２との間には、樹脂１３３が配置されている。電力配線部１３４は、全体として平板状に形成されており、板面が軸方向Ｚに直交している。この構成によれば、パワー回路部１２６の軸方向のフロント側Ｚ１の空間において、電力配線部１３４を径方向Ｙ及び周方向Ｘに延在させ、軸方向Ｚの厚さを薄くすることができ、回転電機が軸方向Ｚに大型化することを抑制できる。

冷却器１１０の軸方向のフロント側Ｚ１の端部が、電力配線部１３４の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部に熱的に接続されている。冷却器１１０と電力配線部１３４とは、上述したような伝熱材を介して熱的に接続されてもよいし、直接接して熱的に接続されてもよい。

パワー回路部１２６及び電力配線部１３４は、樹脂で一体成形されていてもよい。例えば、電力配線部１３４の樹脂１３３に、ヒートシンクの突出部１１０ｄの先端部が埋め込まれ、一体成型される。この構成によれば、パワー回路部１２６と電力配線部１３４の熱伝導を向上させ、冷却性を向上させることができる。

冷却器１１０の複数の板状の突出部１１０ｄは、互いに周方向Ｘに間隔を空け、径方向Ｙに延びている。なお、冷却器１１０には、径方向Ｙに冷媒が流れる流路が形成されていればよく、突出部１１０ｄは柱状であってもよく、或いは、冷却器１１０に径方向Ｙに貫通する単数又は複数の貫通孔が形成されていてもよい。

冷却器１１０の径方向外側Ｙ２のカバー１０１の部分には、カバー開口部１０１ｃが設けられている。図１に矢印Ｗ１で示すように、冷媒としての空気が、カバー開口部１０１ｃを通って外部から吸引された後、冷却器１１０（本例では、突出部１１０ｄ）を径方向内側Ｙ１に流れ、冷却器１１０を冷却する。冷却器１１０から径方向内側Ｙ１に排出された空気は、リヤ側ブラケット２の軸方向のリヤ側Ｚ２の吸気開口部２１を通って軸方向のフロント側Ｚ１に流れる。その後、空気は、リヤ側送風ファン８２により径方向外側Ｙ２に送風され、リヤ側コイルエンド部等を冷却した後、リヤ側ブラケット２の径方向外側Ｙ２に設けられた排気開口部２２から外部に排出される。このように、リヤ側送風ファン８２により吸引される冷却風を、冷却器１１０に流し、冷却させることができる。

また、冷却風は、パワーモジュール１２０、制御回路ケース１０２、及び電力配線部１３４の周囲を径方向内側Ｙ１に流れ、これらを冷却する。制御回路ケース１０２の軸方向のフロント側Ｚ１の面に凹凸が設けられ、制御回路１７０の冷却性が高められてもよい。制御回路ケース１０２は、ヒートシンクと同様に、アルミニウム等の５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料を用いて構成されてもよい。

また、軸方向Ｚにおけるリヤ側ブラケット２と電力配線部１３４との間に、冷却風が流れる冷媒通路が形成されてもよい。例えば、リヤ側ブラケット２と電力配線部１３４とが軸方向Ｚに離間して配置されることにより、冷媒通路が設けられてもよい。或いは、リヤ側ブラケット２の軸方向のリヤ側Ｚ２の面又は電力配線部１３４の軸方向のフロント側Ｚ１の面に、凹凸が設けられて、凹凸の隙間が冷媒通路とされてもよい。

図１に示す例では、軸方向Ｚにおけるパワーモジュール１２０と制御回路ケース１０２（制御回路部１０４）との間には、隙間が設けられているが、パワーモジュール１２０と制御回路ケース１０２とが当接し、熱的に接続されてもよい。制御回路ケース１０２により、パワーモジュール１２０を冷却することができる、又は冷却器１１０により、制御回路部１０４を冷却することができる。或いは、パワーモジュール１２０と制御回路ケース１０２とを当接させても、積極的に熱を伝達させなくてもよい。

本実施の形態では、図４に模式図を示すように、パワー回路部１２６は、複数のパワーモジュール１２０を有し、複数のパワーモジュール１２０は、回転軸４の周りの円弧状の領域に、周方向Ｘに並んで配置されている。電力配線部１３４は、複数のパワーモジュール１２０の軸方向のフロント側Ｚ１（軸方向の他方側）における、回転軸４の周りの円弧状の領域を周方向Ｘに延びている。

この構成によれば、制御回路部１０４とリヤ側ブラケット２との間の、回転軸４の周囲の円筒状の空間を利用して、パワー回路部１２６及び電力配線部１３４を円弧状に配置することができ、回転電機が軸方向Ｚに大型化することを抑制できる。また、周方向Ｘに延びた電力配線部１３４により、周方向に配置された複数のパワーモジュール１２０に直流電源の電力を分配することができる。

複数のパワーモジュール１２０には、固定子巻線用の複数のパワーモジュール１２０（図４には、３つ）が含まれ、界磁巻線用の単数又は複数のパワーモジュール１２０（図４には、１つ）が含まれる。

冷却器１１０は、図４に示すように、複数のパワーモジュール１２０に共通化され、周方向Ｘに延びた円弧状に形成されてもよく、或いは、２つ以上に周方向Ｘに分割されてもよい。

２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る回転電機について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、パワー回路部１２６の配置などが実施の形態１と異なる。図５は、本実施の形態に係る回転電機を、回転軸４の軸心Ｃを通る平面で切断した模式的な断面図である。

実施の形態１と同様に、ブラケット（リヤ側ブラケット２）よりも軸方向のリヤ側Ｚ２（軸方向の一方側）において、軸方向のリヤ側Ｚ２に、電力配線部１３４、パワー回路部１２６（パワーモジュール１２０及び冷却器１１０）、制御回路部１０４の順に配置されている。

本実施の形態では、実施の形態１と異なり、パワー回路部１２６の冷却器１１０は、制御回路部１０４と熱的に接続されている。この構成によれば、パワーモジュール１２０を冷却する冷却器１１０により、制御回路部１０４も同時に冷却させることができ、専用の冷却器を設ける必要がなく、装置が大型化することを抑制できる。

本実施の形態では、パワーモジュール１２０は、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤが、軸方向Ｚに沿うように配置されている。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０の軸方向のリヤ側Ｚ２（軸方向の一方側）に配置されている。パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤは、軸方向Ｚに平行になるように配置されている。なお、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤは、軸方向Ｚに対して傾いていてもよい（例えば、数度から数十度）。すなわち、パワー回路部１２６は、実施の形態１と比べ、軸方向のフロント側Ｚ１とリヤ側Ｚ２とが反転されている。

この構成によれば、パワー回路部１２６の軸方向Ｚの幅が増加することを抑制し、回転電機が軸方向Ｚに大型化することを抑制できる。また、冷却器１１０の軸方向のリヤ側Ｚ２に制御回路部１０４を配置して、制御回路部１０４の熱を効率よく冷却器１１０に伝達することができる。

冷却器１１０の突出部１１０ｄは、基礎部１１０ｃから軸方向のリヤ側Ｚ２に突出している。冷却器１１０の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部が、制御回路部１０４の軸方向のフロント側Ｚ１の部分（本例では、制御回路ケース１０２）に熱的に接続されている。冷却器１１０と制御回路部１０４とは、上述したような伝熱材を介して熱的に接続されてもよいし、直接接して熱的に接続されてもよい。制御回路ケース１０２は、ヒートシンクと同様に、アルミニウム等の５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する材料を用いて構成されてもよい。

パワー回路部１２６及び制御回路部１０４は、樹脂で一体成形されていてもよい。例えば、制御回路ケース１０２が樹脂で構成され、この樹脂に、ヒートシンクの突出部１１０ｄの先端部が埋め込まれ、一体成型される。この構成によれば、パワー回路部１２６と制御回路部１０４の熱伝導を向上させ、冷却性を向上させることができる。

実施の形態１と同様に、冷却器１１０の複数の板状の突出部１１０ｄは、互いに周方向Ｘに間隔を空け、径方向Ｙに延びている。なお、冷却器１１０は、径方向Ｙに冷媒が流れる流路が形成されていればよく、突出部１１０ｄは柱状であってもよく、或いは、冷却器１１０に径方向Ｙに貫通する単数又は複数の貫通孔が形成されていてもよい。

冷却器１１０の径方向外側Ｙ２のカバー１０１の部分には、カバー開口部１０１ｃが設けられている。図５に矢印Ｗ１で示すように、冷媒としての空気が、カバー開口部１０１ｃを通って外部から吸引された後、冷却器１１０（突出部１１０ｄ）を径方向内側Ｙ１に流れ、冷却器１１０を冷却する。

また、冷却風は、パワーモジュール１２０、制御回路ケース１０２、及び電力配線部１３４の周囲を径方向内側Ｙ１に流れ、これらを冷却する。電力配線部１３４の軸方向のリヤ側Ｚ２の面に凹凸が設けられ、電力配線部１３４の冷却性が高められてもよい。

また、軸方向Ｚにおけるリヤ側ブラケット２と電力配線部１３４との間に、冷却風が流れる冷媒通路が形成されてもよい。

軸方向Ｚにおけるパワーモジュール１２０と電力配線部１３４との間には、隙間が設けられているが、パワーモジュール１２０と電力配線部１３４とが当接し、熱的に接続されてもよい。パワーモジュール１２０を介して、冷却器１１０により、電力配線部１３４を冷却することができる。

実施の形態１と同様に、パワー回路部１２６は、複数のパワーモジュール１２０を有し、複数のパワーモジュール１２０は、回転軸４の周りの円弧状の領域に、周方向Ｘに並んで配置されている。電力配線部１３４は、複数のパワーモジュール１２０の軸方向のフロント側Ｚ１（軸方向の他方側）における、回転軸４の周りの円弧状の領域を周方向Ｘに延びている。

３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係る回転電機について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、連結部材１４０が設けられている点が実施の形態１と異なる。図６は、本実施の形態に係る回転電機を、回転軸４の軸心Ｃを通る平面で切断した模式的な断面図である。

電力供給ユニット３００は、電力配線部１３４と制御回路部１０４とを相互に連結する軸方向Ｚに延びた連結部材１４０を備えている。連結部材１４０の軸方向Ｚの引っ張り力により、パワー回路部１２６が、電力配線部１３４と制御回路部１０４との間に挟み込まれている。

この構成によれば、冷却器１１０と電力配線部１３４との間の接触熱抵抗が下がるため、電力配線部１３４の熱が冷却器１１０に伝達され易くなり、冷却効率を向上させることができる。また、パワーモジュール１２０と制御回路ケース１０２との間の接触熱抵抗を下げて、制御回路ケース１０２によるパワーモジュール１２０の冷却性能又は冷却器１１０による制御回路部１０４の冷却性能を向上させることができる。なお、パワーモジュール１２０と制御回路ケース１０２との間で、積極的に熱を伝達させなくてもよい。

本実施の形態では、連結部材１４０は、軸方向Ｚに延びるボルトとナットとにより構成されている。ボルトの軸方向のフロント側Ｚ１の端部が、電力配線部１３４の樹脂１３３に埋め込まれて固定されている。ボルトの軸方向のリヤ側Ｚ２の端部が、制御回路ケース１０２を貫通し、ナットがリヤ側Ｚ２から螺合されることにより、制御回路ケース１０２と電力配線部１３４とが軸方向Ｚに互いに引っ張られている。連結部材１４０は、周方向Ｘの複数個所に設けられている。

なお、実施の形態２の構成において、連結部材１４０が設けられ、連結部材１４０の軸方向Ｚの引っ張り力により、パワー回路部１２６が、電力配線部１３４と制御回路部１０４との間に挟み込まれてもよい。

４．実施の形態４
次に、実施の形態４に係る回転電機について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、冷却器１１０の冷媒が液体である点が実施の形態１から３と異なる。図７は、本実施の形態に係る回転電機を、回転軸４の軸心Ｃを通る平面で切断した模式的な断面図である。

本実施の形態では、冷却器１１０を流れる冷媒は、液体である。よって、冷却器１１０は、液体が流れる流路を有する冷却器本体部１４１と、冷却器本体部１４１に液体を流出入する２つのパイプ部１４２と、を有している。冷却器本体部１４１は、中空のタンク状に形成されている。例えば、冷却器本体部１４１は、２つの有底筒状の金属製の部品を、シール剤で接合して成形されたり、グラビティ鋳造によって成形した中空の金属部品とされたりする。冷却器１１０に流出入する液体は、冷却水とされ、ラジエータにより冷却される。熱容量の大きく、温度の低い液体を用いることにより、冷却性能を向上させることができる。

図７には、実施の形態１の空気冷却式の冷却器１１０を、液体冷却式の冷却器１１０に置き換えた例を示しているが、実施の形態２又は３の空気冷却式の冷却器１１０を、液体冷却式の冷却器１１０に置き換えてもよい。冷却器１１０、電力配線部１３４、及び制御回路部１０４等の配置関係等は、実施の形態１から３と同様である。

５．実施の形態５
次に、実施の形態５に係る回転電機について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、パワー回路部１２６の向きが実施の形態１と異なる。図８は、本実施の形態に係る回転電機を、回転軸４の軸心Ｃを通る平面で切断した模式的な断面図である。図９は、パワー回路部１２６の斜視図であり、図１０は、パワー回路部１２６の側面図である。

パワーモジュール１２０は、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤが、軸方向Ｚに直交する方向に沿うように配置されている。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤの一方側又は他方側に配置されている。本実施の形態では、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤが、周方向Ｘに沿うように配置されている。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０の周方向Ｘの一方側又は他方側に配置されている。

パワーモジュール１２０は、直方体状に形成されており、各接続部材１２１〜１２４が、直方体状の部分から突出している。直方体の各辺は、軸方向Ｚに平行又は直交するように配置されている。パワーモジュール１２０の周方向Ｘの幅は、径方向Ｙの幅及び軸方向Ｚの幅よりも短くなっており、厚み方向ＴＤの幅となっている。

冷却器１１０は、実施の形態１と同様の空気冷却式である。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０に熱的に接続される基礎部１１０ｃと、基礎部１１０ｃからパワーモジュール１２０とは反対側の周方向Ｘの一方側又は他方側に突出した複数の突出部１１０ｄとを備えている。冷却器１１０は、外形が直方体状に形成されており、直方体の各辺は、軸方向Ｚに平行又は直交するように配置されている。なお、冷却器１１０は、実施の形態４と同様の液体冷却式であってもよい。

冷却器１１０の軸方向のフロント側Ｚ１の端部が、電力配線部１３４の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部に、熱的に接続されている。冷却器１１０と電力配線部１３４とは、上述したような伝熱材を介して熱的に接続されてもよいし、直接接して熱的に接続されてもよい。

冷却器１１０の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部が、制御回路部１０４（本例では、制御回路ケース１０２）の軸方向のフロント側Ｚ１の端部に、熱的に接続されている。冷却器１１０と制御回路ケース１０２とは、上述したような伝熱材を介して熱的に接続されてもよいし、直接接して熱的に接続されてもよい。

このように、冷却器１１０は、電力配線部１３４及び制御回路部１０４の双方に熱的に接続されている。よって、パワーモジュール１２０を冷却する冷却器１１０によって、電力配線部１３４及び制御回路部１０４の双方を同時に冷却させることができ、専用の冷却器を設ける必要がなく、装置が大型化することを抑制できる。

本実施の形態では、複数の板状の突出部１１０ｄは、互いに軸方向Ｚに間隔を空け、径方向Ｙに延びている。なお、冷却器１１０は、径方向Ｙに冷媒が流れる流路が形成されていればよく、突出部１１０ｄは柱状であってもよく、或いは、冷却器１１０に径方向Ｙに貫通する単数又は複数の貫通孔が形成されていてもよい。

図１１の斜視図に示すように、冷却器１１０の径方向外側Ｙ２のカバー１０１の部分には、カバー開口部１０１ｃが設けられている。図８に矢印Ｗ１で示すように、冷媒としての空気が、カバー開口部１０１ｃを通って外部から吸引された後、冷却器１１０（突出部１１０ｄ）を径方向内側Ｙ１に流れ、冷却器１１０を冷却する。

また、冷却風は、パワーモジュール１２０、制御回路ケース１０２、及び電力配線部１３４の周囲を径方向内側Ｙ１に流れ、これらを冷却する。

また、軸方向Ｚにおけるリヤ側ブラケット２と電力配線部１３４との間に、冷却風が流れる冷媒通路が形成されてもよい。

実施の形態１と同様に、パワー回路部１２６は、複数のパワーモジュール１２０を有し、複数のパワーモジュール１２０は、回転軸４の周りの円弧状の領域に、周方向Ｘに並んで配置されている。電力配線部１３４は、複数のパワーモジュール１２０の軸方向のフロント側Ｚ１（軸方向の他方側）における、回転軸４の周りの円弧状の領域を周方向Ｘに延びている。

２つのパワーモジュール１２０が、それぞれに熱的に接続された冷却器１１０を互いに向い合せるように配置されてもよい。本実施の形態では、図１２に側面図を示すように、周方向の一方側Ｘ１に配置されたパワーモジュール１２０の周方向の他方側Ｘ２の冷却器接続面１２８に冷却器１１０が熱的に接続され、周方向の他方側Ｘ２に配置されたパワーモジュール１２０の周方向の一方側Ｘ１の冷却器接続面１２８に冷却器１１０が熱的に接続され、２つの冷却器１１０が周方向Ｘに互いに向い合せるように配置されてもよい。

また、図１３に示すように、実施の形態３と同様に、電力配線部１３４と制御回路部１０４とを相互に連結する軸方向Ｚに延びた連結部材１４０が備えられてもよい。連結部材１４０の軸方向Ｚの引っ張り力により、冷却器１１０を、電力配線部１３４と制御回路部１０４との間に挟み込ませてもよい。冷却器１１０と電力配線部１３４及び制御回路部１０４との間の接触熱抵抗を下げることができ、冷却効率を向上させることができる。

６．実施の形態６
次に、実施の形態６に係る回転電機について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、パワー回路部１２６の向き及び制御回路部１０４等の形状が実施の形態１と異なる。図１４は、本実施の形態に係る回転電機を、回転軸４の軸心Ｃを通る平面で切断した模式的な断面図である。

パワーモジュール１２０は、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤが、軸方向Ｚに直交する方向に沿うように配置されている。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤの一方側に配置されている。本実施の形態では、パワーモジュール１２０の厚み方向ＴＤが、径方向Ｙに沿うように配置されている。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０の径方向の内側Ｙ１に配置されている。

パワーモジュール１２０は、直方体状に形成されており、各接続部材１２１〜１２４が、直方体状の部分から突出している。直方体の各辺は、軸方向Ｚに平行又は直交するように配置されている。パワーモジュール１２０の径方向Ｙの幅は、周方向Ｘの幅及び軸方向Ｚの幅よりも短くなっており、厚み方向ＴＤの幅となっている。

冷却器１１０は、実施の形態１と同様の空気冷却式である。冷却器１１０は、パワーモジュール１２０に熱的に接続される基礎部１１０ｃと、基礎部１１０ｃからパワーモジュール１２０とは反対側の径方向の内側Ｙ１に突出した複数の突出部１１０ｄとを備えている。冷却器１１０は、外形が直方体状に形成されており、直方体の各辺は、軸方向Ｚに平行又は直交するように配置されている。

実施の形態５と同様に、冷却器１１０の軸方向のフロント側Ｚ１の端部が、電力配線部１３４の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部に、熱的に接続されている。冷却器１１０と電力配線部１３４とは、上述したような伝熱材を介して熱的に接続されてもよいし、直接接して熱的に接続されてもよい。

冷却器１１０の軸方向のリヤ側Ｚ２の端部が、制御回路部１０４（本例では、制御回路ケース１０２）の軸方向のフロント側Ｚ１の端部に、熱的に接続されている。冷却器１１０と制御回路ケース１０２とは、上述したような伝熱材を介して熱的に接続されてもよいし、直接接して熱的に接続されてもよい。

このように、冷却器１１０は、電力配線部１３４及び制御回路部１０４の双方に熱的に接続されている。よって、パワーモジュール１２０を冷却する冷却器１１０によって、電力配線部１３４及び制御回路部１０４の双方を同時に冷却させることができ、専用の冷却器を設ける必要がなく、装置が大型化することを抑制できる。

本実施の形態では、複数の板状の突出部１１０ｄは、互いに周方向Ｘに間隔を空け、軸方向Ｚに延びている。なお、冷却器１１０は、軸方向Ｚに冷媒が流れる流路が形成されていればよく、突出部１１０ｄは柱状であってもよく、或いは、冷却器１１０に軸方向Ｚに貫通する単数又は複数の貫通孔が形成されていてもよい。

カバー１０１及び制御回路部１０４の軸心Ｃ付近には、軸方向Ｚに貫通する開口部１０５が設けられている。図１４に矢印Ｗ１で示すように、冷媒としての空気が、外部から開口部１０５を通って軸方向のフロント側Ｚ１に吸引された後、冷却器１１０（突出部１１０ｄ）を軸方向のフロント側Ｚ１に流れ、冷却器１１０を冷却する。その後、リヤ側ブラケット２の軸方向のリヤ側Ｚ２の吸気開口部２１を通って軸方向のフロント側Ｚ１に流れる。実施の形態１から３、５よりも、冷却風の向きが曲げられる回数が減るので損失が少なくなり、より効率的に冷却することができる。

実施の形態１と同様に、パワー回路部１２６は、複数のパワーモジュール１２０を有し、複数のパワーモジュール１２０は、回転軸４の周りの円弧状の領域に、周方向Ｘに並んで配置されている。電力配線部１３４は、複数のパワーモジュール１２０の軸方向のフロント側Ｚ１（軸方向の他方側）における、回転軸４の周りの円弧状の領域を周方向Ｘに延びている。

また、図１３と同様に、電力配線部１３４と制御回路部１０４とを相互に連結する軸方向Ｚに延びた連結部材１４０が備えられてもよい。連結部材１４０の軸方向Ｚの引っ張り力により、冷却器１１０を、電力配線部１３４と制御回路部１０４との間に挟み込ませてもよい。冷却器１１０と電力配線部１３４及び制御回路部１０４との間の接触熱抵抗を下げることができ、冷却効率を向上させることができる。

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、本願明細書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、２ ブラケット、３ 固定子、４ 回転軸、６ 回転子、３２ 巻線、１０４ 制御回路部、１１０ 冷却器、１２０ パワーモジュール、１２５ 樹脂、１２６ パワー回路部、１３１ 正極側のバスバー、１３２ 負極側のバスバー、１３３ 樹脂、１３４ 電力配線部、１４０ 連結部材、１７０ 制御回路、ＴＤ 厚み方向、Ｘ 周方向、Ｙ 径方向、Ｚ 軸方向、Ｚ１ 軸方向の他方側（フロント側）、Ｚ２ 軸方向の一方側（リヤ側）

本願に係る回転電機は、
複数相の巻線を備えた固定子と、
前記固定子の径方向内側に配置された回転子と、
前記回転子と一体回転する回転軸と、
前記固定子及び前記回転子を収容すると共に、前記回転軸を回転可能に支持するブラケットと、
直流電源から前記巻線への電力供給をオンオフする電力用半導体素子を設けたパワーモジュールと前記パワーモジュールに熱的に接続された冷却器とを有するパワー回路部と、
前記電力用半導体素子を制御する制御回路を有する制御回路部と、
前記直流電源に接続される電源端子と前記パワーモジュールとを接続する電力配線導体を有する電力配線部と、を備え、
前記ブラケットよりも前記回転軸の軸方向の一方側において、前記軸方向の一方側に、前記電力配線部、前記パワー回路部、前記制御回路部の順に配置され、
前記パワー回路部の前記冷却器は、前記制御回路部及び前記電力配線部の一方又は双方と熱的に接続され、
前記電力配線部は、前記電力配線導体として、正極側の前記電源端子に接続される板状の正極側のバスバーと負極側の前記電源端子に接続される板状の負極側のバスバーとを有しているものである。

Claims (15)

1. 複数相の巻線を備えた固定子と、
   前記固定子の径方向内側に配置された回転子と、
   前記回転子と一体回転する回転軸と、
   前記固定子及び前記回転子を収容すると共に、前記回転軸を回転可能に支持するブラケットと、
   直流電源から前記巻線への電力供給をオンオフする電力用半導体素子を設けたパワーモジュールと前記パワーモジュールに熱的に接続された冷却器とを有するパワー回路部と、
   前記電力用半導体素子を制御する制御回路を有する制御回路部と、
   前記直流電源に接続される電源端子と前記パワーモジュールとを接続する電力配線導体を有する電力配線部と、を備え、
   前記ブラケットよりも前記回転軸の軸方向の一方側において、前記軸方向の一方側に、前記電力配線部、前記パワー回路部、前記制御回路部の順に配置され、
   前記パワー回路部の前記冷却器は、前記制御回路部及び前記電力配線部の一方又は双方と熱的に接続されている回転電機。
2. 前記電力配線部と前記制御回路部とを相互に連結する前記軸方向に延びた連結部材を有し、前記連結部材の前記軸方向の引っ張り力により、前記パワー回路部が、前記電力配線部と前記制御回路部との間に挟み込まれている請求項１に記載の回転電機。
3. 前記パワーモジュールは、前記パワーモジュールの厚み方向が、前記軸方向に沿うように配置され、前記冷却器は、前記パワーモジュールの前記軸方向の一方側又は他方側に配置されている請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記パワーモジュールは、前記パワーモジュールの厚み方向が、前記軸方向に直交する方向に沿うように配置され、前記冷却器は、前記パワーモジュールの前記厚み方向の一方側又は他方側に配置されている請求項１又は２に記載の回転電機。
5. 前記パワー回路部は、複数の前記パワーモジュールを有し、前記複数の前記パワーモジュールは、前記回転軸の周りの円弧状の領域に、周方向に並んで配置されており、
   前記電力配線部は、前記複数の前記パワーモジュールの前記軸方向の他方側における、前記回転軸の周りの円弧状の領域を周方向に延びている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。
6. 前記冷却器は、２つ以上に周方向に分割されている請求項５に記載の回転電機。
7. 前記パワー回路部は、複数設けられ、
   ２つの前記パワーモジュールが、それぞれに熱的に接続された前記冷却器を互いに向か合わせるように配置されている請求項４に記載の回転電機。
8. 前記冷却器を流れる冷媒は、前記回転子の回転によって生じる冷却風である請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電機。
9. 前記冷却器を流れる冷媒は、液体である請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。
10. 前記軸方向における前記ブラケットと前記電力配線部との間に、前記回転子の回転によって生じる冷却風が流れる冷媒通路が形成されている請求項１から９のいずれか一項に記載の回転電機。
11. 前記電力配線部は、前記電力配線導体として、１つ又は複数の板状のバスバーを有し、前記１つ又は２つのバスバーは、樹脂により一体成形されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機。
12. 前記電力配線部は、前記電力配線導体として、正極側の前記電源端子に接続される板状の正極側のバスバーと負極側の前記電源端子に接続される板状の負極側のバスバーとを有し、前記正極側のバスバーと前記負極側のバスバーとは、間隔を空けて対向した状態で、樹脂により一体成形されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の回転電機。
13. 前記正極側のバスバー及び前記負極側のバスバーの板面は、前記軸方向に直交しており、前記正極側のバスバーと前記負極側のバスバーとは、前記軸方向に間隔を空けて配置されており、前記正極側のバスバーと前記負極側のバスバーとの間には、前記樹脂が配置されている請求項１２に記載の回転電機。
14. 前記パワー回路部及び前記電力配線部は、樹脂で一体成形されている請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機。
15. 前記パワー回路部及び前記制御回路部は、樹脂で一体成形されている請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機。

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