JP4229138B2 - 制御装置及び制御装置一体型回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、車両用回転電機の制御装置に係り、特に電気自動車、ハイブリッド車、アイドリングストップ車に搭載される制御装置並びに制御装置一体型回転電機に関する。

従来の制御装置一体型回転電機は、回転電機を覆うリアブラケットの外側に複数のスイッチング素子、単一の絶縁基板、単一のヒートシンクが積層構造に構成されており、積層間は半田により接続されていた。また、ヒートシンクとリアブラケットの間にはグリースが介在し、ネジ止めにより取り付けられていた。更に、リアブラケットの内面には放熱効率向上を目的としたフィンが形成され、端面には冷却窓を備え、ファンを有した回転子が回転することにより、リアブラケットに形成されたフィンに冷却風が流れ、スイッチング素子を冷却していた。（例えば、特許文献１参照）

特開２００４−３１２８５２号公報

特許文献１に係る制御装置一体型回転電機は、スイッチング素子が絶縁基板、ヒートシンク、グリースを介してリアブラケットに取り付けられた構成であった為、特にグリース介在により熱抵抗が大きくなり、放熱性能の向上が困難であった。また、単一の絶縁基板並びに単一のヒートシンクに対し、複数のスイッチング素子が実装された構成であった為、複数のスイッチング素子の間で互いに熱干渉が起こり、冷却性能の向上が困難であった。更に、スイッチング素子、絶縁基板、ヒートシンクが積層構造に構成せれていた為、部品点数が増加し、その結果、装置の小型化、低コスト化を妨げられていた。

本発明は、上述のような課題を解決する為になされたもので、生産効率を損なうことなく、放熱性能の向上、冷却性能の向上、小型化、低コスト化が実現できる制御装置及び制御装置一体型回転電機を得るものである。

本発明に係る制御装置においては、複数のヒートシンクと、ヒートシンクのそれぞれに対し底面部が載置された状態で、ヒートシンクに対し電気的に接合する為の端子部と端子部から垂設された側面部から導出された複数のリード端子部を有したスイッチング素子と、スイッチング素子のリード端子部が接合される接続部を有し、複数のヒートシンクのそれぞれに載置されたスイッチング素子間を電気的に接続する為の接続部材とを具備し、回転電機の軸方向と同一方向に前記リード端子部が導出されるように、回転電機内に収納されるものである。

本発明に係る制御装置においては、スイッチング素子の端子部は、複数のヒートシンクのそれぞれに電気的に接合され、スイッチング素子のリード端子部は、回転電機の軸方向から接続部材に接合される構成である為、スイッチング素子の端子部とヒートシンクの接合工程、スイッチング素子のリード端子部と接続部材の接合工程は独立した工程で行うことが可能となる。よって、流れ作業で生産することができ、生産性が良い。

実施の形態１．
本発明における制御装置一体型回転電機（以下、回転電機という）の実施の形態について、説明する。尚、本発明における回転電機は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車、アイドリングストップ車に搭載され、回転電機に備えられたプーリがベルトを介してエンジンの回転軸に連結され使用されるものである。

図１は、本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機の要部構成を示す縦断面図、図２は、本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機の概略回路図、図３は、図１に示すスイッチング素子の外観斜視図である。図１〜図３において、１は回転電機である。回転電機１は、回転電機部１ａと制御装置１ｂを内部に構成する。

以下、回転電機１における回転電機部１ａの構成部品について説明する。２はフロントブラケット、３はリアブラケットであり、内部に回転電機部１ａの主要構成部品を収納している。５はリアブラケット３に支持されたベアリング４を介して回転自在に配設される回転シャフト、７は回転シャフト５に係合される共に界磁巻線６を有する回転子、９は回転子７を囲むようにフロントブラケット２及びリアブラケット３に支持固定されると共に電機子巻線８を有する固定子、１０ａ及び１０ｂは回転子５の軸方向の両端部に固定された冷却ファン、１１は回転シャフト５のフロントブラケット２側の端部に係合されたプーリ、１２は回転シャフト５のリヤブラケット３の外面側に取り付けられたブラシホルダ、１２ａ及び１２ｂはブラシホルダ１２内に配設された一対のブラシ、１３ａ及び１３ｂは回転シャフト５に係合され、一対のブラシ１２ａ、１２ｂと摺接する一対のスリップリング、１４は回転シャフト５のリヤブラケット３側の端部に配設された回転位置を検出するセンサである。尚、プーリ１１はベルト（図示せず）を介してエンジンの回転軸（図示せず）に連結される。

以下、回転電機１における制御装置１ｂの構成部品について説明する。制御装置１ｂの要部構成は、パワー回路部１５、制御回路基板１６、界磁電流制御回路１７からなる。１８はリアブラケット３と共にパワー回路部１５の収納空間を形成するカバーであり、通風口１８ａ、１８ｂを有す。パワー回路部１５は、複数のヒートシンク２１のそれぞれに載置された複数個のスイッチング素子１９を一部に構成し、スイッチング素子１９間は、接続部材２０が有した接続信号線により電気的に接続される。ヒートシンク２１はリヤブラケット３の外側面に固定される。

スイッチング素子１９は、図３に示す通り、MOSFETを低背型の板状（チップ状）に樹脂成形したディスクリート品である。スイッチング素子１９において、ヒートスプレッダの端子部１９ａはドレイン端子１９Ｄとして機能し、６本のリード端子部１９ｂは５本のソース端子１９Ｓ、制御電極端子である１本のゲート端子１９Ｇで構成され機能する。

本実施の形態１における回転電機１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相を有しており、図１においては、Ｖ相におけるヒートシンク２１、スイッチング素子１９を示している。図１において、上アーム１５ｄ（図２）を構成するヒートシンク２１と下アーム１５ｅ（図２）を構成するヒートシンク２１は、回転電機１の軸方向に平行な平面上に、互いに所定の間隔をもって対向するように配置され、それぞれのヒートシンク２１には、複数のスイッチング素子１９の端子１９ａを有した底面がヒートシンク２１上に接するように載置され、端子１９ａとヒートシンク２１が半田接合される。尚、ヒートシンク２１にはスイッチング素子１９から発せられた熱の放熱効率を高める為のフィン２１ａを、スイッチング素子１９が載置される面と対局する面に突出して設けられている。これにより、ヒートシンク２１に直接半田接合されたスイッチング素子１９から発せられた熱は、ヒートシンク２１を介しフィン２１ａに伝熱される。

回転電機部１ａに備えられた冷却ファン１０ａ、１０ｂは、回転電機部１ａ内を冷却する機能を有している（公知技術）が、本実施の形態１では、更に、冷却ファン１０ａ、１０ｂは、外気をカバー１８に備えた通風口１８ａ、１８ｂから取り込み、破線で示す矢印Ｆの方向に冷却風の風路を形成し、スイッチング素子１９から発せられ、ヒートシンク２１を介しフィン２１ａに伝わった熱を冷却する機能をも有している。制御回路基板１６は環状に突出したカバー１８の内側に配設される。更に、制御回路基板１６及び回転位置検出センサ１４は防水、保護する為の金属カバー２２により密閉される。

以下、回転電機１の回路構成について、図２を用いて説明する。回転電機部１ａは、固定子９の電機子巻線８と、回転子７の界磁巻線６を備えている。電機子巻線８は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３のコイルをスター結線して構成される。

パワー回路部１５は、複数のスッチング素子１９と各スイッチング素子１９に並列に接続されたダイオード２３から構成され、並列にコンデンサ２４が接続される。パワー回路部１５は、電機子巻線８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応したＵ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃを構成する。また、各相は、上アーム１５ｄを構成する複数のスイッチング素子１９及び複数のダイオード２３、下アーム１５ｅを構成する複数のスイッチング素子１９及び複数のダイオード２３の２組を直列に接続したものを１セットとし、当該セットが複数個並列に接続される。尚、本実施の形態１では、スイッチング素子１９はMOSFETを採用しているが、これに限定されるものではなく、例えばIGBTやパワートランジスタ等のスイッチング素子を用いても構わない。

電機子巻線８におけるスター結線の各相の端部は、交流配線２５を介して上アーム１５ｄの各スイッチング素子１９と下アーム１５ｅの各スイッチング素子１９の中間点にそれぞれ電気的に接続される。

２６はバッテリであり、その正極端子は直列配線２７を介し、パワー回路部１５のＵ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃに接続される。ここで、Ｕ相部位１５ａについて説明する。バッテリー２６から直列配線２７を介して流れる電流は、上アーム１５ｄのスイッチング素子１９のドレイン端子１９Ｄ、ソース端子１９Ｓ、下アーム１５ｅのスイッチング素子１９のドレイン端子１９Ｄ、ソース端子１９Ｓへと流れ、接地される。尚、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃも同様である。

尚、パワー回路部１５における各スイッチング素子１９のスイッチング動作は、制御回路基板１６からの指令により制御される。また、制御回路基板１６は、界磁電流制御回路１７を制御し、回転子７の界磁巻線６に流す界磁電流を制御する。

図４（ａ）は、本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機１のカバー１８を除いた側面図である。図４（ｂ）は、本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機１のカバー１８及び接続部材２０を除いた側面図である。即ち、図４（ａ）は、図１に示す回転電機１に対し、回転電機１の軸方向において、制御装置１ａが収納されている側から見た、カバー１８を取り除いた状態を示す側面図であり、図４（ｂ）は、同様に、カバー１８及び接続部材２０を取り除いた状態を示す側面図である。図５は、Ｖ相部位における接続部材２０内の配線図を示す。

図４（ａ）に示す通り、接続部材２０は、Ｕ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃを連結するようにコの字上に形成されている。図４（ａ）及び図５に示す通り、パワー回路部１５はＵ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃを有し、各相ごとに一対（２個）のヒートシンク２１が搭載される。即ち、本実施の形態１における回転電機１は、Ｕ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃの各相にそれぞれ、上アーム１５ｄ、下アーム１５ｅがある。そして、上アーム１５ｄ、下アーム１５ｅのそれぞれのヒートシンク２１の対向する面上には、それぞれ４個のスイッチング素子１９が実装されている。即ち、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示す通り、本実施の形態１における回転電機１は、各相に２個、合計６個のヒートシンク２１を備え、ひとつのヒートシンク２１には、４個のスイッチング素子１９が列状に実装されている。また、一対のヒートシンク２１は、図４（ｂ）に示す通り、各相（Ｕ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃ）それぞれにおいて、両端が回転電機１の軸方向にて重なるフランジ２１ｂを有し、締結ネジ（後述する図６、図７に示すＭ３）によりリアブラケット３に固定される。

上アーム１５ｄ、下アーム１５ｅを構成しているスイッチング素子１９は、相互にそれぞれオン、オフを切り替えられ、これにより、回転子７が回転する。尚、ひとつのヒートシンクに実装されるスイッチング素子の個数は限定されるものではない。

図５は、図４の（ａ）に示すＶ相部位１５ｂを構成する接続部材２０内に形成された配線を透視して示した配線図である。以下、図５を用いて、接続部材２０内に形成された配線について、Ｖ相部位１５ｂにて説明する。尚、Ｕ相部位１５ａ、Ｗ相部位１５ｃにおいても同様である。接続部材２０は上アーム１５ｄにおいてソースターミナル２０ＳＨ、ゲートターミナル２０ＧＨ、ドレインターミナル２０ＤＨが形成され、下アーム１５ｅにおいてソースターミナル２０ＳＬ、ゲートターミナル２０ＧＬが形成される。

Ｖ相部位１５ｂにおいてソースターミナル２０ＳＨは水平方向にネジ固定部位２０ＳＤを導出し、ヒートシンク２１と締結ネジＭ１により接続される。Ｕ相部位１５ａのヒートシンク２１とＶ相部位１５ｂのヒートシンク２１はドレインターミナル２０ＤＨから導出された正極ターミナル２０ＵＶを介して接続され、Ｖ相部位１５ｂのヒートシンク２１とＷ相部位１５ｃのヒートシンク２１は正極ターミナル２０ＶＷを介して接続される。従って、各相は同電位となる。

正極ターミナル２０ＶＷは出力端子用ネジ固定部位２０Ｔを導出し、接続部材２０とカバー１８は、出力端子としての機能を有する締結ネジ（後述する図６、図７に示すＭ２）により接続される。よって、ＶＷ相間、ＵＶ相間共に単一の出力端子を取り出すことができる為、締結ネジＭ２の取り付け位置の設計自由度が高まる。

図６は、本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機１の側面図である。即ち、図１に示す回転電機１に対し、回転電機１の軸方向において、制御装置１ａが収納されている側から見た側面図であり、図４（ａ）との相違点は、カバー１８を取り除いていない点である。図６において、カバー１８には、通風口１８ａ、１８ｂが備えられている。通風口１８ａ、１８ｂの配置に対応し、スイッチング素子１９、ヒートシンク２１は共に、回転電機１の軸方向に平行な平面上に設置され、接続部材２０は、回転電機１の軸方向に垂直な平面上に設置される。よって、上述の通り、回転電機部１ａに備えられた冷却ファン１０ａ、１０ｂは、通風口１８ａ、１８ｂより図１にて破線で示す矢印Ｆの方向に冷却風の風路を形成し、フィン２１ａを冷却することができる。２２は、制御回路基板１６及び回転位置検出センサ１４を防水、保護する為の金属カバーである。

カバー１８には、ソースターミナル１８ＳＨ、ゲートターミナル１８ＧＨ、ドレインターミナル１８ＤＨ、ソースターミナル１８ＳＬ、ゲートターミナル１８ＧＬが形成されている。また、上述の通り、接続部材２０には、ソースターミナル２０ＳＨ、ゲートターミナル２０ＧＨ、ドレインターミナル２０ＤＨ、ソースターミナル２０ＳＬ、ゲートターミナル２０ＧＬが形成されている。即ち、カバー１８の各ターミナルと接続部材２０の各ターミナルは、それぞれ対応したターミナル間が電気的に接続される。

締結ネジＭ２はカバー１８を貫通して導出され、車両側外部ハーネスに接続できるようにしている。また、アース用ネジ固定部位１８ＡＳはカバー１８のソースターミナル１８ＳＬにより導出される。

図７は、図６に示すI−I断面図である。図６及び図７に示す通り、各相においては、一対の負極を構成する締結ネジＭ３を用いて、カバー１８、接続部材２０、ヒートシンク２１を共締めにて、リアブラケット３に固定する。この時、図４（ｂ）に示す通り、上アーム１５ｄ側のヒートシンク２１と下アーム１５ｅ側のヒートシンク２１は、回転電機１の軸方向において互いのフランジ２１ｂが重なりあい、共締めされている。上述した通り、スイッチング素子１９のソース端子１９Ｓとゲート端子１９Ｇはそれぞれ接続部材２０のソースターミナル２０ＳＨ、ゲートターミナル２０ＧＨに半田接合される。ドレインターミナル２０ＤＨはヒートシンク２１のフランジ２１ｂと締結ネジＭ３により接続される。よって、本実施の形態１では、締結ネジにより部品固定及び電気的接合を兼ねている為、部品点数の低減、生産性向上、低コスト化を図れる。

図８は、図７に示すスイッチング素子１９のリード端子部１９ｂと接続部材２０のターミナルの半田接合部の一部拡大断面図である。図８に示す通り、複数のスイッチング素子１９に有したリード端子部１９ｂは、接続部材２０の接続部（スルーホール）２０ａに半田接合される。即ち、接続部材２０は、複数のスイッチング素子１９の側面部から、回転電機１の軸方向と同一方向に導出された複数のリード端子部１９ｂに半田接合される。接続部材２０のソースターミナル２０ＳＨとゲートターミナル２０ＧＨの間には接続部材２０の樹脂により半田ブリッジ防止壁２０ｃが設けられている。これにより、半田接合時にスイッチング素子１９における隣接するソース端子１９Ｓとゲート端子１９Ｇの半田ブリッジを防止する。

尚、接続部材２０に設けられた各接続部２０ａは、それぞれソースターミナル２０ＳＨ、ゲートターミナル２０ＧＨ、ソースターミナル２０ＳＬ、ゲートターミナル２０ＧＬに対応しており、各接続部材２０ａにはそれぞれ対応したスイッチング素子１９のリード端子部１９ｂが貫通して半田接合される。即ち、ソースターミナル２０ＳＨ、２０ＳＬはスイッチング素子１９のリード端子部１９ｂにおけるソース端子１９Ｓに、また、ゲートターミナル２０ＧＨ、２０ＧＬはスイッチング素子１９のリード端子部１９ｂにおけるゲート端子１９Ｇに半田接合される。また、ヒートシンク２１に接続されたドレインターミナル２０ＤＨは接続部材２０内の信号線にて導出される。

図７及び図８に示す通り、接続部材２０は、各ヒートシンク２１に実装されたスイッチング素子１９間を電気的に接続するように、スイッチング素子１９に半田接合により固定される。即ち、接続部材２０は、複数のスイッチング素子１９の側面部から導出された複数のリード端子部１９ｂに半田接合される。その後、カバー１８が、接続部材２０が有したターミナル２０ｂに対し半田接合される。

即ち、本実施の形態１においては、接続部材２０は、回転電機１の軸方向に垂直な平面上に設置され、スイッチング素子１９は、回転電機１の軸方向に平行な平面上にて、ヒートシンク２１に対し実装される。これにより、スイッチング素子１９の端子部１９ａとヒートシンク２１の接合工程、スイッチング素子１９のリード端子部１９ｂと接続部材２０の接合工程は独立した工程で行うことが可能となる。よって、流れ作業で生産することができ、生産性の向上が図れる。尚、スイッチング素子１９をヒートシンク２１に半田接合する工程、複数のスイッチング素子１９のリード端子部１９ｂを接続部材２０に半田接合する工程は、回転電機部１ａ内において、順次行われても良く、また、別工程にて行われ、制御装置をユニットとして組み立てた状態にて、その後、回転電機部１ａ内に設置しても良い。

以上の構造により、Ｕ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃの各相間、更に、各相における上アーム１５ｄと下アーム１５ｅ間において、それぞれ独立したヒートシンク２１を備えている為、絶縁部材等を介在させることなく、ヒートシンク２１に対し、スイッチング素子１９を実装できる。その結果、スイッチング素子１９から発せられた熱のヒートシンク２１への伝熱性の向上が図れる。また、複数のヒートシンク２１に、それぞれスイッチング素子１９が実装される為、各ヒートシンク２１に実装されているスイッチング素子１９が相互に熱干渉を起こすこともなくなり、冷却効率の向上が図れる。

また、リアブラケット３に対しヒートシンク２１を保持する工程、ヒートシンク２１にスイッチング素子１９を載置する工程、端子部１９ａをヒートシンク２１に半田接合する工程を順次処理することにより組み立てることができ、更にその後、回転電機１の軸方向から接続部材２０を組み付ける際に、接続部２０ａに複数のスイッチング素子１９全てのリード端子部１９ｂを挿入し半田接合することができる。よって、工作性が良く、工程数も少なくできる。更に、スイッチング素子１９の端子部１９ａとヒートシンク２１の半田接合工程は、スイッチング素子１９のリード端子部１９ｂと接続部材２０の半田接合工程と別工程で行うことができる為、流れ作業で生産でき、生産性の向上が図れる。また、接続部材２０は信号経路配線を形成する為、部品点数の低減、工作性の向上、低コスト化が図れる。

また、スイッチング素子１９のリード端子部１９ｂは回転電機１の軸方向に導出され、近接した接続部材２０に接続される為、剛性が高く、半田接合面の断線等による不具合の発生を抑止できる。

また、ヒートシンク２１と接続部材２０を分離して、回転電機１の軸方向に配置したことにより、接続部材２０に遮断されることなく、ヒートシンク２１に冷却風を流すことが可能となる。また、スイッチング素子１９は回転電機１の軸方向に平行な平面上に配置した構成としている為、特に図３に示す板状のスイッチング素子を使用する場合は、回転電機１の軸方向に平行な平面上におけるスイッチング素子の実装に必要な空間を低減できる。その結果、ヒートシンク２１のサイズを拡大することができ、冷却性の向上が図れる。

実施の形態２．
図９は、本発明を実施するための実施の形態２における制御装置一体型回転電機１のカバー１８を除いた側面図、図１０は、図９に示すＶ相部位１５ｂを構成する接続部材２０内に形成された配線を透視して示した配線図、図１１は、実施の形態１における図７に対応した実施の形態２における断面図である。尚、実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の図９〜図１０において、実施の形態１と相違点は、図５に示されたネジ固定部位２０ＳＤが削除される点である。

以下、ネジ固定部位２０ＳＤが削除された構成について説明する。実施の形態１では、図４（ａ）、図５に示すように、ネジ固定部位２０ＳＤとヒートシンク２１は締結ネジＭ１にて接続する。一方、実施の形態２では、当該接続を、接続部材２０のソースターミナル２０ＳＨが導出されたターミナル２０ＤＨとヒートシンク２１との締結ネジＭ３にて共用接続する。また、図１１に示す通り、相間ターミナル２０ＴＤの端部は、Ｕ相部位１５ａのヒートシンク２１のフランジ２１ｂに締結ネジＭ３にて導通可能に共締めされ、且つ、図１１における延出した相間ターミナル２０ＴＤの他の端部は、Ｖ相部位１５ｂのヒートシンク２１のフランジ２１ｂに締結ネジＭ３にて導通可能に共締めされる。これにより、Ｕ相部位１５ａとＶ相部位１５ｂの各ヒートシンク２１は導通接続される。尚、Ｖ相部位１５ｂのヒートシンク２１とＷ相部位１５ｃのヒートシンク２１の接続も同様である。

以下、接続部材２０内の配線について、Ｖ相部位１５ｂにて説明する。実施の形態１と同様にスイッチング素子１９のリード端子部１９ｂにおけるソース端子１９Ｓ、ゲート端子１９Ｇは接続部材２０のソースターミナル２０ＳＨ、２０ＳＬ、ゲートターミナル２０ＧＨ、２０ＧＬにそれぞれ接続される。また、接続部材２０のドレインターミナル２０ＤＨは正極ターミナル２０ＶＷにより導出される。また、ソースターミナル２０ＳＨはヒートシンク２１及び正極ターミナル２０ＶＷは、分離したヒートシンク２１のそれぞれのフランジ２１ｂと接続される。

以上の構造により、実施の形態１におけるネジ固定部位２０ＳＤ、締結ネジＭ１を削減するこができ、部品点数の低減、工程の削減により低コスト化が図れる。また、締結ネジＭ１が締結されるネジ固定部位２０ＳＤがなくなる分、フィン２１ａを大きく形成できる為、放熱性の向上が図れる。

実施の形態３．
図１２は、本発明を実施するための実施の形態３における制御装置一体型回転電機１の要部構成を示す縦断面図である。尚、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１２において、実施の形態１との相違点は、カバー１８に設けられた通風孔の位置である。実施の形態１では、図１に示す通り、回転電機１の軸方向における接続部材２０と対向する面に通風口１８ａ、１８ｂを設けているが、実施の形態３では、図１２に示す通り、回転電機１の軸方向に垂直な平面上、即ち、接続部材２０と対向する面と垂直な面に通風孔１８ｃを設けている。また、通風口１８ｃの配置に対応し、接続部材２０、スイッチング素子１９、ヒートシンク２１は共に、回転電機１の軸方向に垂直な平面上に設置される。また、実施の形態１と同様に、冷却ファン１０ａ、１０ｂは、外気をカバー１８に備えた通風口１８ｃから取り込み、破線で示す矢印Ｆの方向に冷却風の風路を形成する為、図１２の紙面上、上下に分離配置されたヒートシンク２１のフィン２１ａのそれぞれに冷却風を送り込むことができる。尚、スイッチング素子１９のリード端子部１９ｂはＬ型形状に形成されて回転電機１の軸方向に延出し、実施の形態１と同様に、回転電機１の軸方向に垂直な平面上に設置された接続部材２０と半田接合される。

図１３は、本発明を実施するための実施の形態３における制御装置一体型回転電機１のカバー１８を除いた側面図である。尚、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１と同様に、パワー回路部はＵ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃに分かれており、それぞれ一対のヒートシンク２１が設置される。ヒートシンク２１には、複数個のスイッチング素子１９の端子部１９ａが並列回路として半田接合される。尚、実施の形態３では、実施の形態１と同様に、ネジ固定部位２０ＳＤを備えた構成であるが、実施の形態２と同様に削除した構成でも良い。

図１４は、本発明を実施するための実施の形態３における制御装置一体型回転電機１の側面図である。尚、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１との相違点は、カバー１８の配線を形成する面に図６に示す通風孔１８ａ、１８ｂがない点である。これにより、配線の引き回しにおける設計自由度が高まる。

以上の構造により、冷却風の風路過程である回転電機１の軸方向に垂直な平面上にスイッチング素子１９を実装したヒートシンク２１を配置した為、効率的にヒートシンク２１を冷却することができる。また、特に図１２に示すスイッチング素子は、図３に示す通り、板状（チップ状）のMOSFETを樹脂成形された低背型の直方体状のディスクリート品であり、このようなスイッチング素子を使用する場合は、回転電機１の軸方向に垂直な平面上におけるスイッチング素子の実装に必要な空間を低減できる。その結果、ヒートシンク２１のサイズを拡大することができ、冷却性の向上が図れる。

実施の形態４．
図１５は、本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機１の要部構成を示す縦断面図である。尚、実施の形態１、実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１との相違点は、実施の形態１、実施の形態２におけるカバー１８と接続部材２０を樹脂にて一体成形することにより、接続部材２０を省略した点である。即ち、カバー１８とヒートシンク２１は、間に接続部材２０を介在させることがない為、隙間なく当接する。従って、図１５における矢印Ｆに示す風路が形成され、通風孔１８ａ、１８ｂより吸い込まれた冷却風により、ヒートシンク２１のフィン２１ａを冷却する。

図１６は、本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機１のカバー１８を除いた側面図である。尚、実施の形態１、実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１と同様に、パワー回路部はＵ相部位１５ａ、Ｖ相部位１５ｂ、Ｗ相部位１５ｃに分かれており、それぞれ一対のヒートシンク２１が設置される。ヒートシンク２１には、複数個のスイッチング素子１９が並列回路として半田接合される。尚、実施の形態４では、実施の形態１と同様に、図５に示すネジ固定部位２０ＳＤに対応したネジ固定部位１８ＳＤを備えた構成であるが、実施の形態２と同様に削除した構成でも良い。

図１７は、本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機１の側面図である。尚、実施の形態１、実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。カバー１８の配線を形成する面にはヒートシンク２１のフィン２１ａを冷却する為の通風孔１８ａ、１８ｂが設けられている。カバー１８に配置したターミナルは、実施の形態１における接続部材２０の接続部２０ａ（図８）と同様のスルーホールが設けられ、スイッチング素子１９のリード端子部１９ｂ（図３）におけるソース端子１９Ｓ、ゲート端子１９Ｇ（図３）が貫通して半田接合される。カバー１８にはソースターミナル１８ＳＨ、ゲートターミナル１８ＧＨ、ドレインターミナル１８ＤＨ、ソースターミナル１８ＳＬ、ゲートターミナル１８ＧＬが樹脂に一体形成されいる。スイッチング素子１９のリード端子部１９ｂにおけるソース端子１９Ｓはソースターミナル１８ＳＨ、１８ＳＬに、ゲート端子１９Ｇ（図３）はゲートターミナル１８ＧＨ、１８ＧＬに半田接合される。

ドレインターミナル１８ＤＨは正極ターミナル１８ＵＶにより導出される。また、ネジ固定部位１８ＳＤはソースターミナル１８ＳＨより水平方向に導出され、ヒートシンク２１と締結ネジＭ１により接続される。更に、正極ターミナル１８ＵＶは出力端子用ネジ固定部位１８Ｔを導出し、カバー１８は、出力端子としての機能を有する締結ネジＭ２により接続される。Ｕ相のヒートシンク２１とＶ相のヒートシンク２１はカバー１８に形成された正極ターミナル１８ＵＶを介して締結ネジＭ３により接続され、Ｖ相のヒートシンク２１とＷ相のヒートシンク２１はカバー１８に形成された正極ターミナル１８ＶＷを介して締結ネジＭ３により接続される。よって、ＶＷ相間、ＵＶ相間共に単一の出力端子を取り出すことができる為、締結ネジＭ２の取り付け位置の設計自由度が高まる。尚、アース用ネジ固定部位１８ＡＳはソースターミナル１８ＳＬから導出される。

図１８は、実施の形態１における図７に対応した実施の形態４における断面図ある。尚、実施の形態１、実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。スイッチング素子１９のリード端子部１９ｂにおけるソース端子１９Ｓとゲート端子１９Ｇはソースターミナル１８ＳＨ、ゲートターミナル１８ＧＨに半田接合される。正極ターミナル１８ＶＷと出力端子用ネジ固定部位１８Ｔは座部が当接接続されるように、締結ネジＭ２で接続固定する。また、アース用ネジ固定部位１８ＡＳをリアブラケット３、カバー１８、分離されたヒートシンク２１のそれぞれのフランジ２１ｂを介して、締結ネジＭ３で接続固定することにより、接地する。

図１９は、本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機１の制御回路基板１６を有する側面図である。制御回路基板１６の収容部にはソースターミナル１８ＳＨ、１８ＳＬ、ゲートターミナル１８ＧＨ、１８ＧＬ、ドレインターミナル１８ＤＨの信号線が導出されており、制御回路基板１６に半田接合される。

以上の構造により、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３と比して、接続部材２０が削除される為、部品点数の削減に伴う工作性の向上が図れ、その結果、低コスト化が実現できる。また、ヒートシンク２１がカバーに当接している為、スイッチング素子の発熱はヒートシンクに熱伝導され、その後、カバー１８を介し、外部空間に放熱されやすくなる為、放熱性の向上が図れる。

本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機の要部構成を示す縦断面図である。 本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機の概略回路図である。 図１に示すスイッチング素子の外観斜視図である。 （ａ）は、本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機のカバーを除いた側面図である。（ｂ）は、本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機のカバー及び接続部材を除いた側面図である。 図４の（ａ）に示すＶ相部位を構成する接続部材内に形成された配線を透視して示した配線図である。 本発明を実施するための実施の形態１における制御装置一体型回転電機の側面図である。 図６に示すI−I断面図である。 図７に示すスイッチング素子のリード端子部と接続部材のターミナルの半田接合部の一部拡大断面図である。 本発明を実施するための実施の形態２における制御装置一体型回転電機のカバーを除いた側面図である。 図９に示すＶ相部位を構成する接続部材内に形成された配線を透視して示した配線図である。 実施の形態１における図７に対応した実施の形態２における断面図である。 本発明を実施するための実施の形態３における制御装置一体型回転電機の要部構成を示す縦断面図である。 本発明を実施するための実施の形態３における制御装置一体型回転電機のカバーを除いた側面図である。 本発明を実施するための実施の形態３における制御装置一体型回転電機の側面図である。 本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機の要部構成を示す縦断面図である。 本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機のカバーを除いた側面図である。 本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機の側面図である。 実施の形態１における図７に対応した実施の形態４における断面図ある。 本発明を実施するための実施の形態４における制御装置一体型回転電機の制御回路基板を有する側面図である。

符号の説明

１ 回転電機
１ａ 回転電機部
１ｂ 制御装置
７ 回転子
９ 固定子
１５ パワー回路部
１８ カバー
１９ スイッチング素子
１９ａ 端子部
１９ｂ リード端子部
２０ 接続部材
２０ａ 接続部
２０ｃ 半田ブリッジ防止壁
２１ ヒートシンク

Claims (7)

1. 複数のヒートシンクと、
   前記ヒートシンクのそれぞれに対し底面部が載置された状態で、前記ヒートシンクに対し電気的に接合するための端子部と前記端子部から垂設された側面部から導出された複数のリード端子部を有した複数のスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の前記リード端子部が接合される接続部を有し、前記複数のヒートシンクのそれぞれに載置された複数の前記スイッチング素子を並列に接続するとともに並列に接続された複数のスイッチング素子を共通のターミナルに接続する接続配線を有する単一の接続部材とを具備し、
   前記接続部材は、回転電機の軸方向に関して、並列に接続された複数のスイッチング素子を前記共通のターミナルを介して制御する制御回路が搭載された基板と前記複数のヒートシンクとの間に位置するように配置されることにより、
   回転電機の軸方向と同一方向かつ前記スイッチング素子の制御回路を搭載した前記基板の方向に前記リード端子部が導出されるように、前記回転電機内に収納されることを特徴とする制御装置。
2. 接続部材はスイッチング端子の隣接するリード端子部の間に介在する半田ブリッジ防止壁を有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 回転子及び固定子を備えた回転電機と、
   複数のヒートシンクと、
   前記ヒートシンクのそれぞれに対し底面部が載置された状態で、前記ヒートシンクに対し電気的に接合するための端子部と前記端子部から垂設された側面部から導出された複数のリード端子部を有した複数のスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子の前記リード端子部が接合される接続部を有し、前記複数のヒートシンクのそれぞれに載置された複数の前記スイッチング素子を並列に接続するとともに並列に接続された複数のスイッチング素子を共通のターミナルに接続する接続配線を有する単一の接続部材とを具備し、
   前記接続部材は、回転電機の軸方向に関して、並列に接続された複数のスイッチング素子を前記共通のターミナルを介して制御する制御回路が搭載された基板と前記複数のヒートシンクとの間に位置するように配置されることにより、
   回転電機の軸方向と同一方向かつ前記スイッチング素子の制御回路を搭載した前記基板の方向に前記リード端子部が導出されるように、前記回転電機内に収納されることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
4. スイッチング素子は直線上に延出するリード端子部を有し、回転電機の軸方向に平行な平面上にて、ヒートシンクに対し載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。
5. スイッチング素子はＬ型に延出するリード端子部を有し、回転電機の軸方向に垂直な平面上にて、ヒートシンクに対し載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。
6. 接続部材はスイッチング端子の隣接するリード端子部の間に介在する半田ブリッジ防止壁を有することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
7. 制御装置を覆うカバーは接続部材と樹脂にて一体成形されていることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。

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