JP4116644B2

JP4116644B2 - 制御装置一体型回転電機

Info

Publication number: JP4116644B2
Application number: JP2006015760A
Authority: JP
Inventors: 仁志磯田; 淑人浅尾; 裕北村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: FR2896634B1; FR2896634A1; JP2007202253A

Description

この発明は、制御装置一体型回転電機、特に、インバータパワー回路部および制御基板が搭載された制御装置一体型回転電機の冷却に関するものである。

従来技術において、制御装置一体型回転電機の構成は既に提示されている（例えば、特許文献１参照）。
この制御装置一体型回転電機では、円筒状のハウジング２３４の後端外壁にその径方向へ延在する円盤状のヒートシンク２２３上に直接固定されたインバータ回路部としてのＭＯＳトランジスタ２２０からなるインバータ用スイッチング素子や、ヒートシンク２２３上に固定されたプリント配線層を持つ制御基板２２５を有し、この制御基板２２５上に制御ＩＣ２２６等を装着している。
しかしながら、発熱素子であるスイッチング素子を固定するヒートシンク２２３の近傍に制御基板２２５を配置した場合、制御基板２２５上の制御ＩＣ２２６等の耐熱温度の低い電子部品が熱損傷を起す問題がある。
加えて、樹脂で一体的に封止されるため、スイッチング素子の熱が樹脂を伝導して制御基板２２５上の電子部品の温度を上昇される恐れもあった。
さらに、遠心ファン２１６により流入される冷却空気の流れも、樹脂カバー２２９の空気吸入孔２２９１から入った冷却空気が略円盤状のヒートシンク２２３の上を中心に向かってブラケット内に流入し、径方向に向かってブラケットから吹出すため、冷却空気の圧力損失や冷却風路の曲りによる損失が大きく、冷却効率が悪いものであった。

特開２００４−１５６５８９号公報（第１３頁、図９−１１）

上記のような欠点を除去するため、制御基板とインバータパワー回路部とを分離し制御基板をインバータパワー回路部の軸方向後方へ配置し、すなわち、インバータパワー回路部の回転子側と反対方向へ配置し冷却風の上流側へ径方向に延在して配設することも考えられるが、このような制御装置一体型回転電機においては、制御基板がインバータパワー回路部およびブラシの軸方向後方に配置されているため、樹脂ケースの通風孔の大きさが制限され、インバータパワー回路部の冷却性を阻害することになる。
また、冷却風の通風路が制御基板によって制限されるために、冷却風の圧損が大きくなり、冷却風の流量が減少し、ファンの能力を十分に発揮することが出来ず、インバータパワー回路部、ブラシ、ブラケット、回転子、固定子等各部品の冷却を向上することが困難となる。
さらに、制御基板はブラシの回転軸後方に配置されているため、ブラシ部に冷却風を通風することができなくなっており、ブラシの温度上昇につながり、ブラシ磨耗が促進される問題がある。
そして、ブラケットの通風孔を通過する冷却風も周方向全体にバランスよく流入されにくく、回転子、固定子の周方向各部の温度上昇にばらつきが生じる。

この発明は、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ようとするものである。

この発明に係る制御装置一体型回転電機では、固定子巻線を有する固定子、回転子巻線を有し回転子軸を軸心として回転自在に支承される回転子、前記回転子軸に設けられた冷却ファン、前記回転子の径方向に延在して配設され前記回転子巻線を付勢するための電気的接続を行うブラシ、前記ブラシを保持するブラシ保持部材、ブラシ保持部材と同一軸方向位置において異なる周方向位置に配設され固定子巻線を付勢するパワー回路部、前記パワー回路部を制御するための制御回路要素が搭載された制御基板、前記ブラシ保持部材およびパワー回路部を収納するケース部材を備え、前記ケース部材に通風口を設け、前記冷却ファンにより前記通風口を介して冷却風を流通し前記ケース部材の内部を冷却するよう構成されるとともに、前記制御基板は前記冷却風の流通経路外で前記ブラシ保持部材の径方向外側に前記ブラシと略垂直に配置されているものである。

この発明によれば、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図３までについて説明する。図１は実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図２は実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。図３は図１のIII−III線における断面図である。

この実施の形態１では、リアブラケット１およびフロントブラケット２に支持され固定子巻線３Ｂおよび固定子鉄心３Ｃを設けた固定子３および回転子４を有し、前記回転子４は起磁力を発生させるための界磁巻線５とスリップリング６と冷却ファン７を有している。リアブラケット１は固定子３を回転子４よりも軸方向後方側（図１の左側）で支持し、フロントブラケット２は固定子３を回転子４よりも軸方向前方側（図１の右側）で支持する。
ブラケット１の後方側には前記スリップリングに接触するブラシ８を有するブラシホルダ９および固定子巻線３Ｂに交流電力を供給するためのインバータパワー回路部２０が搭載されており、ブラケット１に圧入されたボルト（図示せず）とナット１００によりブラケット１に固定されている。
インバータパワー回路部２０は、電機子巻線に供給する交流電力を制御するためのスイッチング素子のうち、バッテリの正端子側のスイッチング素子２１が、電極をなすヒートシンク２３に搭載されている上アームと、バッテリの負端子側のスイッチング素子２２が、電極をなすヒートシンク２４に搭載されている下アームとスイッチング素子を駆動するあるいは、素子内部のセンシング出力を引き出すための信号端子２５がインサート成形された樹脂成形部２６を備えている。
また、インバータパワー回路部２０は、上アームと下アームが各相に対して１対からなり、ヒートシンク２３，２４のスイッチング素子２１，２２が搭載される面が上アームと下アームで対向するように構成され、ヒートシンク２３，２４のフィン２３Ｂ，２４Ｂの通風路が回転軸と水平となるように配置されている。スイッチング素子２１，２２はヒートシンク２３，２４に複数配置されている。

インバータパワー回路部２０とブラシホルダ９は軸方向で重なるように配置されており、インバータパワー回路部２０は回転機軸中心周囲において略扇状に配置され、ブラシホルダ９は略扇状に配置されたインバータパワー回路部２０の略扇状を円から除いた部分に配置されている。インバータパワー回路部２０とブラシホルダ９の軸方向後方側には樹脂ケース３０が配置されており、前記ケース３０は、前記インバータパワー回路部２０の軸方向後方側に空気通風孔３１を有している。空気通風孔３１はヒートシンク２３，２４のフィン２３Ｂ，２４Ｂと対向する個所に配置されている。また、ケース３０はインバータパワー回路部２０の外周側ヒートシンク２４Ｂの外周側を覆うように形成されている。
インバータパワー回路部２０を制御するための制御回路が搭載された制御基板４０は、外部から保護するために、ケース３０内に配置され、インバータパワー回路部２０の外周に配置されておらず、前記ブラシ８の径方向外側で、前記ブラシ８と略垂直方向になるように配置されている。また、制御基板はシャフト１０の回転軸方向後端部より前方になるように配置されている。
制御基板４０の保護のために、金属カバー１０１が装着されている。また、車両と回転電機の信号の受け渡しをするコネクタ１０２が制御基板４０およびケース３０に取り付けられている。

この実施の形態１の構造では、回転子４が回転駆動されるとファン７が駆動され、図１の矢印に示されるように、冷却風６０がケース３０に設けられた空気通風孔３１からインバータパワー回路部２０のヒートシンク２３，２４へ流れ、スイッチング素子２１，２２を冷却する。そして、スイッチング素子２１，２２を冷却した冷却風はブラケット１に設けられた通風孔３２を通過し、遠心方向に曲げられ、固定子巻線３Ｂおよびブラケット１を冷やしながらブラケット１に設けられた排気孔３３から排出される冷却風の流れが形成される。冷却風６０は通風孔３１からインバータパワー回路部２０を経由して、通風孔３２に直線的に流れる。

このように構成することにより、特に車載用回転電機をはじめとする高温環境下において使用される制御装置一体型回転電機において、制御基板４０をブラシ８の径方向外側でブラシ８と垂直に配置することで、インバータパワー回路部２０の軸方向後方に配置されたケース３０の空気通風孔３１を大きくとれることができ、空気通風孔３１の通風抵抗が減少し、風量が増加するため、インバータパワー回路部２０の冷却性や固定子３の冷却性が向上する。
また、制御基板４０がインバータパワー回路部２０の外周側に配置されず、ブラシ８の径方向外側でブラシ８と略垂直となる場所に配置されていることにより、制御基板４０の発熱によりインバータパワー回路部２０周辺の空気を温めることがないので、インバータパワー回路部２０の冷却性が向上する。
また、制御基板４０部分が回転軸１０の延在方向にないため、軸長が短縮され、車両との回転軸方向における干渉を回避しやすくなる。このとき、制御基板４０が径方向に飛び出る場合があり、車両との径方向干渉が懸念されるが、回転電機が略円筒状であるため、回転電機全体を周方向に回転させ、飛び出た部分を車両の隙間に配置することができ、軸方向の干渉よりも回避しやすく、問題が小さくなる。

（１Ａ）この発明による実施の形態１によれば、リアブラケット１およびフロントブラケット２に支持され固定子巻線３Ｂを有する固定子３、起磁力を発生させるための界磁巻線としての回転子巻線５を有し回転子軸１０を軸心として回転自在に支承される回転子４、前記回転子軸１０に設けられた冷却ファン７、リアブラケット１の軸方向後方側に設けられ前記回転子４の径方向に延在して配設され前記界磁巻線としての回転子巻線３Ｂを付勢するための電気的接続を行うブラシ８、前記ブラシ８を保持するブラシホルダ９からなるブラシ保持部材、前記ブラシホルダ９からなるブラシ保持部材と同一軸方向位置において異なる周方向位置に配設され固定子巻線３Ｂを付勢するパワー回路部２０、前記パワー回路部２０を制御するための制御回路要素が搭載された制御基板４０を備え、前記インバータパワー回路部２０を制御するための制御回路要素が搭載された制御基板４０が、インバータパワー回路部２０の径方向外側に配置されず、前記ブラシホルダ９からなるブラシ保持部材の径方向外側にブラシと略垂直に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、制御基板４０がケース３０の軸方向後方に配置されている場合、制御基板４０によりケース３０の通風孔の大きさが制限されていたが、制御基板４０が前記ブラシホルダ９の径方向外側で、ブラシ８と略垂直に配置されていることにより、インバータパワー回路部２０の軸方向後方におけるケース３０の通風路を大きくとることができるため、通風抵抗が減り、風量が増加するためインバータパワー回路部２０の冷却性が向上する。また、インバータパワー回路部２０の外周部に制御基板４０を配置していないため、インバータパワー回路部２０の冷却を阻害することはない。
さらに、制御基板４０部分の長さだけ、軸長を短縮することができ、車両との軸方向の干渉を回避しやすくなる。
このとき、制御基板４０が径方向に飛び出る場合があり、車両との干渉が懸念されるが、回転電機が略円筒状であるため周方向に回して飛び出た部分を車両の隙間に持ってくることができ、軸方向の干渉よりも回避しやすく、問題が小さい。

（１Ｂ）この発明による実施の形態１によれば、前記（１Ａ）項の構成において、前記ブラシホルダ９からなるブラシ保持部材およびインバータパワー回路部２０を収納するケース３０を備え、前記ケース３０に前記インバータパワー回路部２０と対向して設けられた通風孔３１からなる通風口を設け、前記冷却ファン７により前記通風孔３１からなる通風口を介して冷却風６０を流通し前記インバータパワー回路部２０を冷却するようにしたので、冷却風８０の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能特にインバータパワー回路部２０における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図４および図５について説明する。図４は実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図５は実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この実施の形態２では、インバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９の回転軸軸方向後方に配置される樹脂ケース３０には、インバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９の軸方向後方にも通風孔３１Ｂが形成されている。
また、ケース３０に収納された制御基板４０は固定子３の固定子鉄心３Ｃよりも軸方向後方に配置されている。
さらに、制御基板４０はブラシと略垂直方向に制御基板４０と４０Ｂの２層となってケース３０内に収納されている。

この実施の形態２の構成では、インバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９の回転軸軸方向後方の通風孔３１，３１Ｂから流入する冷却風６０，６０Ｂはインバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９部近辺を通り、ブラケット１に設けられた通風孔３２，３２Ｂよりブラケット内部に流入し、ブラケット１に設けられた排気孔３３から排出される。

このように構成することにより、ケース３０にブラシホルダ９に対向する個所にも通風孔が配置されているため、ブラシ８を冷却風６０Ｂで冷却することができ、ブラシ８の温度上昇が抑制され、ブラシ８の磨耗を軽減することができる。
また、通風抵抗がさらに低減し、風量が増え、さらに冷却性が増す。
さらに、発熱量の多い固定子３よりも軸方向後方に制御基板４０を配置することにより、制御基板４０が固定子３から受ける受熱を軽減でき、制御基板４０の温度上昇を抑制することができる。
そして、制御基板４０が１層では制御基板４０の面積が大きく、回転軸軸方向後方に突出してしまい、車両に干渉物があって、基板およびケースが配置できない場合などは、制御基板４０，４０Ｂとして２層にし、回転軸方向の寸法を抑制し、径方向に拡大することで軸方向での干渉を生じることなく車両への取付けが可能となる。

（２Ａ）この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における（１Ａ）項の構成において、前記ブラシホルダ９からなるブラシ保持部材およびインバータパワー回路部２０を収納するケース３０を備え、前記ケース３０に前記ブラシホルダ９からなるブラシ保持部材と対向して通風孔３１Ｂからなる通風口を設け、前記冷却ファン７により前記通風孔３１Ｂからなる通風口を介して冷却風６０Ｂを流通し前記ブラシホルダ９からなるブラシ保持部材を冷却するようにしたので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能特にブラシホルダ９からなるブラシ保持部材における冷却性能を向上できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。

（２Ｂ）この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における（１Ａ）および（１Ｂ）項ならびに前記（２Ａ）項のいずれかの構成において、前記制御基板４０が前記固定子３に設けられた固定子鉄心３Ｃよりも軸方向後方に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき固定子３の発熱による影響を除去できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、固定子の発熱は大きく、温度上昇も激しいため、制御基板４０を固定子鉄心３Ｃより後方に配置することにより、制御基板４０の温度上昇を低減することができるものである。

（２Ｃ）この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における（１Ａ）および（１Ｂ）項ならびに前記（２Ａ）項および（２Ｂ）項のいずれかの構成において、前記制御基板４０，４０Ｂが前記ブラシ８と略垂直方向に複数層を形成して配設されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき固定子３の発熱による影響を除去できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、制御基板４０，４０Ｂを２層以上にすることで軸方向の寸法を抑制できるので、ケース３０のある電動発電機を構成する回転電機の外形部における軸後方部に干渉物があってケース３０が正常に構成できない場合などは、２層にして径方向に拡大することで軸方向干渉物に対して車両への取付けが可能となる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図６から図８までについて説明する。図６は実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図７は実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機の要部構成を示す端面図である。図８に実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機の界磁回路構成を示す回路図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この実施の形態３では、実施の形態２と同様に、インバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９の回転軸軸方向後方に配置されるケース３０には、インバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９の回転軸軸方向後方にも通風孔３１Ｂが形成されている。
また、界磁電流を制御する界磁回路ＦＣの中で、界磁電流が流れる経路上に配置される半導体素子であるスイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，界磁電流値を検出するためのシャント抵抗７２が、制御基板４０を収納するケース３０内でブラシ８と制御基板４０の間に配置され（制御基板４０からみてブラシ８側に配置され）、制御基板４０と水平状態で平行になるように設けられている。
また、ブラケット１の外周には、制御基板４０が配置されている方向にも排気孔３３Ｂが設けられており、ケース３０に収納されている制御基板４０およびケース３０はブラケット１の排気孔３３Ｂよりも回転軸軸方向後方に配置されている。
この実施の形態の構成では、ブラシホルダ９の回転軸軸方向後方の通風孔３１，３１Ｂより流入する冷却風６０，６０Ｂはブラシホルダ９部近辺を通り、ブラケット１に設けられた通風孔３２，３２Ｂよりブラケット１の内部に流入し、ブラケット１に設けられた排気孔３３，３３Ｂから排出される。

このように構成することにより、界磁電流が流れる経路上に配置されるスイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２は発熱量が大きいため、スイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２をブラシ８の回転軸軸方向後方の通風孔３１Ｂから流入する冷却風で冷却することができるため、スイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２の温度上昇を抑制できる。また制御基板４０の温度上昇も抑制できる。また、界磁回路ＦＣを制御する信号線が短くてよく、配線を合理化できる。
また、冷却風はパワー回路部２０および固定子３等の各部品を冷却するため、ブラケット１の冷却風排気孔３３，３３Ｂから排出される冷却風６０．６０Ｂは温度が高くなっているため、制御基板４０と周方向および軸方向が重なっているところに排気孔３３Ｂを構成すると、制御基板４０の温度上昇につながる。また、冷却風の排出を阻害してしまい、固定子の温度上昇にもつながる。
そのため、ブラケット１の排気孔３３Ｂより回転軸軸方向後方に、制御基板４０や制御基板４０を収納するケース３０を配置することで、固定子３の冷却性が向上するとともに、制御基板４０周辺のブラケット１の温度上昇も低減でき、制御基板４０の温度上昇を抑制することができる。
さらに、周方向全体に冷却風がバランス良く流れるため、インバータパワー回路部２０やブラシだけでなく、ブラケット１や固定子３もバランスよく冷やせ、固定子３の冷却性が向上するとともに温度上昇のばらつきも減少する。
そして、制御基板４０が地面方向に配置された場合にも、制御基板４０や制御基板４０を収納するケース３０の回転軸前方にブラケット１の排気孔３３Ｂが存在するため、ブラケット１内部に入った泥水も排気孔３３Ｂから排水することができ、回転電機の信頼性が向上される。

（３Ａ）この発明による実施の形態３によれば、前記実施の形態１または実施の形態２における構成において、前記回転子巻線５を付勢する界磁電流を制御する界磁回路ＦＣを構成し、界磁電流が流れるスイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２からなる界磁回路要素の少なくとも一部が前記ブラシ８の径方向外側に設けられているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき発熱源である界磁回路要素を効率的に冷却できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、発熱源である界磁電流が流れる経路における界磁回路部品が制御基板４０上になく、基板の冷却性を向上することができる。
また、ブラシ８の軸方向後方に通風孔３２Ｂがあるため、界磁回路部品をブラシ８と同様に冷却することができる。
さらに、界磁電流の流れる経路の配線が合理化できる。

（３Ｂ）この発明による実施の形態４によれば、前記実施の形態１または実施の形態２における構成において、前記回転子巻線５を付勢する界磁電流を制御する界磁回路ＦＣを構成し、界磁電流が流れるスイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２からなる界磁回路要素の少なくとも一部が、前記制御基板４０を収納するケース３０内で、前記制御基板４０からみてブラシ８側に配置され、前記制御基板と平行して配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき発熱源である界磁回路要素を効率的に冷却できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、発熱源である、界磁電流が流れる経路の界磁回路部品が制御基板４０上になく、制御基板４０の冷却性を向上することができる。
また、ブラシ８の軸方向後方に通風孔３１Ｂがあるので、ブラシ８から径方向外周にある界磁回路ＦＣも冷却することができる。
さらに、界磁回路部品と制御基板４０が近く、界磁回路部品を制御するための信号線を短くでき合理化ができる。

（３Ｃ）この発明による実施の形態３によれば、前記実施の形態１および前記実施の形態２ならびに前記（３Ａ）項および前記（３Ｂ）項のいずれかの構成において、前記制御基板４０が前記固定子３を回転子４よりも軸方向後方で支持するリアブラケット１の通風孔３３Ｂからなる冷却風排気口より軸方向後方に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき制御基板４０の温度上昇を抑制できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。
すなわち、冷却風はインバータパワー回路部２０，ブラシ８，ブラケット１、固定子３等の各部品を冷却するため、ブラケット１の冷却風排気孔３３Ｂから排出される冷却風は温度が高くなっている。そのため、冷却風排気孔３３Ｂより回転軸軸方向後方に配設することにより、制御基板４０の温度上昇を抑えることができる。
また、制御基板４０およびブラシ８が配設されている部分のブラケット１に排水口や排気孔が形成できる。制御基板４０およびブラシ８付近の空気ならびにブラケット１および固定子３を冷却できるので、さらに冷却性が向上する。
さらに、塩泥水に対する対環境性の信頼性も向上する。

実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図９および図１０について説明する。図９は実施の形態４に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。図１０は実施の形態４に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この実施の形態４では、実施の形態２および実施の形態３と同様に、インバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９の回転軸軸方向後方に配置されるケース３０には、インバータパワー回路部２０およびブラシホルダ９の回転軸軸方向後方にも通風孔３１，３１Ｂが形成されている。
また、界磁電流を制御する界磁回路ＦＣの中で、界磁電流が流れる経路上に配置される半導体素子であるスイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，界磁電流値を検出するためのシャント抵抗７２が配線パターンを形成したセラミック基板や金属基板７３上に配置され、ブラシホルダ９上に配置されている。またブラシホルダ９上に配置されたセラミック基板や金属基板７３にヒートシンク７４が取り付けられており、ヒートシンク７４はケース３０のブラシホルダ９の回転軸後方に配置された通風孔３１Ｂに対向する位置に配置されている。
この実施の形態４の制御基板４０の回路はＡＳＩＣ化（カスタムＩＣ化）などにより小型化されており、制御基板４０はブラシホルダ９とブラケット外周との間に配置されている。また、この実施の形態４では制御基板４０はブラシホルダ９やケース３０と別体のケース３０Ｂ内に収納されている。

界磁電流が流れる経路上に配置されるスイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２は発熱量が大きいため、スイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２を、ブラシ８と同様にブラシ８の回転軸軸方向後方の通風孔３１Ｂから流入する冷却風６０Ｂで冷却することができるため、スイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２の温度上昇を抑制できる。
また、ヒートシンク７４を設け、ケース３９の通風孔３１Ｂと対向するように配置することにより、スイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２の温度上昇をさらに抑えることができる。
さらに、ブラシホルダ９上に界磁電流が流れる経路上に配置されるスイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２を配置したため、界磁電流を流れる経路の配線を短くすることができ、合理化できる。
そして、制御基板４０はブラシホルダ９上に搭載しないことで、ブラシ８からの放熱を制御基板４０が受けることがなく、制御基板４０の温度上昇を抑制できる。
さらにまた、制御基板４０がブラケット１外周の内部にあることにより、周方向においてもエンジン等外部の物に干渉することが少なくなり、車両搭載性が向上する。

なお、ここに記載の実施形態はインバータパワー回路部２０のスイッチング素子やヒートシンクおよびヒートシンクフィンの通風路が回転軸と略水平に配置した構成となっているが、インバータパワー回路部２０のスイッチング素子やヒートシンクおよびヒートシンクフィンの通風路がブラシと略水平に配置した制御装置一体型回転電機にも適用される。

（４Ａ）この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３までのいずれかの構成において、前記スイッチング素子７０，フライホイルダイオード７１，シャント抵抗７２からなる界磁回路要素にヒートシンク７４が取り付けられており、前記ヒートシンク７４はブラシ８の軸方向後方のケース３０に設けられた通風孔３１Ｂからなる通風口に対応して配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき発熱源である界磁回路要素をさらに効率的に冷却できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。

（４Ｂ）この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３までならびに前記（４Ａ）項のいずれかの構成において、前記制御基板４０が前記ブラシ８と前記固定子３を支持するブラケット１の最外周との間に配置されているので、冷却風の圧力損失を低減し回転電機各部における冷却性能を向上でき突出による外部との干渉の可能性を低減できる軸方向寸法の小さな制御装置一体型回転電機を得ることができる。

この発明による実施形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。この発明による実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。図１のIII−III線における断面図である。この発明による実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。この発明による実施の形態２に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。この発明による実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。この発明による実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機の要部構成を示す端面図である。この発明による実施の形態３に係る制御装置一体型回転電機の界磁回路構成を示す回路図である。この発明による実施の形態４に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す側断面図である。この発明による実施の形態４に係る制御装置一体型回転電機の構成を示す端面図である。

符号の説明

１リアブラケット、２フロントブラケット、３固定子、４回転子、５界磁巻線、６スリップリング、７冷却ファン、８ブラシ、９ブラシホルダ、１０シャフト、１１回転センサ、２０インバータパワー回路部、２１，２２インバータパワー回路部２０のスイッチング素子、２３，２４ヒートシンク、２５信号端子、２６樹脂成型部、３０樹脂ケース、３１，３１Ｂ，３２，３２Ｂ通風孔、３３排気孔、４０制御基板、６０冷却風、７０スイッチング素子、７１フライホイルダイオード、７２シャント抵抗、７３界磁回路の基板、７４ヒートシンク、１００ナット、１０１金属カバー、１０２コネクタ。

Claims

固定子巻線を有する固定子、回転子巻線を有し回転子軸を軸心として回転自在に支承される回転子、前記回転子軸に設けられた冷却ファン、前記回転子の径方向に延在して配設され前記回転子巻線を付勢するための電気的接続を行うブラシ、前記ブラシを保持するブラシ保持部材、ブラシ保持部材と同一軸方向位置において異なる周方向位置に配設され固定子巻線を付勢するパワー回路部、前記パワー回路部を制御するための制御回路要素が搭載された制御基板、前記ブラシ保持部材およびパワー回路部を収納するケース部材を備え、前記ケース部材に通風口を設け、前記冷却ファンにより前記通風口を介して冷却風を流通し前記ケース部材の内部を冷却するよう構成されるとともに、前記制御基板は前記冷却風の流通経路外で前記ブラシ保持部材の径方向外側に前記ブラシと略垂直に配置されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
前記ケース部材に前記パワー回路部と対向して設けられた通風口を設け、前記冷却ファンにより前記通風口を介して冷却風を流通し前記パワー回路部を冷却す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。
前記ケース部材に前記ブラシ保持部材と対向して通風口を設け、前記冷却ファンにより前記通風口を介して冷却風を流通し前記ブラシ保持部材を冷却す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。
前記回転子巻線を付勢する界磁電流を制御する界磁回路を構成し界磁電流が流れる界磁回路要素の少なくとも一部が前記ブラシの径方向外側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
前記回転子巻線を付勢する界磁電流を制御する界磁回路を構成し、界磁電流が流れる界磁回路要素の少なくとも一部が、前記制御基板からみてブラシ側に配置され、前記制御基板と平行して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
前記界磁回路要素にヒートシンクが取り付けられており、前記ヒートシンクはブラシの軸方向後方に設けられた通風口に対応して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
前記制御基板が前記ブラシと前記固定子を支持するブラケット最外周との間に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
前記制御基板が前記固定子に設けられた固定子鉄心よりも軸方向後方に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
前記制御基板が前記固定子を回転子よりも軸方向後方で支持するブラケットの冷却風排気口より軸方向後方に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
前記制御基板が前記ブラシと略垂直方向に複数層を形成して配設されていることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。