JP4500300B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
この発明は、エンジンに連結されたベルト駆動式車両用回転電機およびベルト式車両用回転電機を制御する制御装置を備えた車両用回転電機の構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of a vehicular rotating electrical machine provided with a belt-driven vehicular rotating electrical machine connected to an engine and a control device for controlling the belt-driven vehicular rotating electrical machine.
従来、回転電機をインバータ制御するパワー回路部として、上アームおよび下アームのスイッチング素子の両方のドレイン端子が絶縁物を介することなく別々のヒートシンクに接続する構成を有するものがあり、上アームのスイッチング素子のソース端子は渡り部配線層を含む配線板を介して下アームの外側ヒートシンクに接続され、また、固定子の電機子巻線のリード線は交流配線を介して外側ヒートシンクに接続されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a power circuit unit that controls an inverter of a rotating electrical machine, there is one having a configuration in which drain terminals of both switching elements of an upper arm and a lower arm are connected to separate heat sinks without passing through an insulator. The source terminal of the element is connected to the outer heat sink of the lower arm through the wiring board including the crossover wiring layer, and the lead wire of the armature winding of the stator is connected to the outer heat sink through the AC wiring. (For example, refer to Patent Document 1).
従来の回転電機のパワー回路部の接続構成は、上アームのスイッチング素子のソース端子を取り出す配線板が、配線板の一部である渡り部配線層を介して下アームの外側ヒートシンクに接続される構成であるため、配線板の形状が複雑で製造工程が煩雑になることが懸念される。 In the connection configuration of the power circuit unit of the conventional rotating electrical machine, the wiring board for taking out the source terminal of the switching element of the upper arm is connected to the outer heat sink of the lower arm via the transition wiring layer that is a part of the wiring board. Since it is a structure, there exists a concern that the shape of a wiring board is complicated and a manufacturing process becomes complicated.
また、内側ヒートシンクに搭載された上アームのスイッチング素子のソース端子と、下アームのスイッチング素子が搭載された外側ヒートシンクとを、一つの配線板(渡り部配線層を含む)で接続するため、両ヒートシンクを組み付ける際に、配線板に変形が生じ、配線板変形により、上アームのスイッチング素子のソース端子と配線板間の接続部および上アームのスイッチング素子のドレイン端子と内側ヒートシンク間の半田部等の接続部に負荷がかかり応力が発生するため、スイッチング素子が劣化するという問題があった。 In addition, since the source terminal of the switching element of the upper arm mounted on the inner heat sink and the outer heat sink mounted with the switching element of the lower arm are connected by one wiring board (including the transition wiring layer), both When the heat sink is assembled, the wiring board is deformed, and due to the deformation of the wiring board, the connection part between the source terminal of the upper arm switching element and the wiring board, the solder part between the drain terminal of the upper arm switching element and the inner heat sink, etc. Since a load is applied to the connecting portion and stress is generated, the switching element deteriorates.
また、配線板は内側ヒートシンク側から外側ヒートシンク側へ延びる渡り部配線層を含んでおり、細くて長く複雑な形状であるため、回転電機の稼働時に配線板が振動しやすく、振動が生じることによって配線板の断線が生じたり、振動による負荷が各接続部分にかかり、ソース端子の断線、スイッチング素子とヒートシンク間の半田にクラック等が生じる問題があった。 In addition, the wiring board includes a transition wiring layer extending from the inner heat sink side to the outer heat sink side, and is thin and long and has a complicated shape. There is a problem that the wiring board is disconnected or a load due to vibration is applied to each connection portion, the source terminal is disconnected, and the solder between the switching element and the heat sink is cracked.
この発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、パワー回路部の接続構造を簡易化して組立性、生産性を向上させるとともに、パワー回路部の劣化を防ぎ、信頼性の高いコンパクトな回転電機を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and improves the assemblability and productivity by simplifying the connection structure of the power circuit section, and prevents the deterioration of the power circuit section and has high reliability. The object is to obtain a compact rotating electrical machine.
この発明に係る回転電機は、回転軸を有する回転子と回転子を囲むように配設され電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機部と、少なくとも上アームおよび下アームを構成する一対のスイッチング素子を備えてバッテリの電力を制御して上記回転電機部の出力を調整するパワー回路部とを備えた回転電機である。そして、パワー回路部は、上アームを構成するスイッチング素子を搭載しバッテリの正極側に接続された第1のヒートシンクと、上アームを構成するスイッチング素子の負極側電極に接続された略平板状の配線板と、配線板と接続されかつ電機子巻線の端末部であるステータリードと接続される中継部材と、中継部材に接続され、下アームを構成するスイッチング素子を搭載した第2のヒートシンクとを有し、第1のヒートシンク及び第2のヒートシンクの各々設けられたフランジ部と中継部材と配線板とが、第1のヒートシンクのフランジ部が第2のヒートシンクのフランジ部と中継部材と配線板に対して電気的に絶縁された状態で、同軸で固定されているものである。 A rotating electrical machine according to the present invention comprises a rotating electrical machine portion including a rotor having a rotating shaft and a stator having an armature winding disposed so as to surround the rotor, and at least an upper arm and a lower arm. A rotating electrical machine including a pair of switching elements and a power circuit unit that controls the power of the battery and adjusts the output of the rotating electrical machine unit. The power circuit portion includes a first heat sink mounted with a switching element constituting the upper arm and connected to the positive electrode side of the battery, and a substantially flat plate shape connected to the negative electrode side electrode of the switching element constituting the upper arm. A wiring board, a relay member connected to the wiring board and connected to a stator lead that is an end of the armature winding, a second heat sink mounted with a switching element connected to the relay member and constituting the lower arm; have a, a first heat sink and each provided with a flange portion of the second heat sink and the relay member and the wiring board, the flange portion of the first heat sink circuit board and the relay member and the flange portion of the second heat sink It is fixed coaxially in an electrically insulated state .
また、この発明に係る回転電機は、回転軸を有する回転子と回転子を囲むように配設され電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機部と、少なくとも上アームおよび下アームを構成する一対のスイッチング素子を備えてバッテリの電力を制御して上記回転電機部の出力を調整するパワー回路部とを備えた回転電機である。そして、パワー回路部は、上アームを構成するスイッチング素子を搭載しバッテリの正極側に接続された第1のヒートシンクと、上アームを構成するスイッチング素子の負極側電極に接続された略平板状の配線板と、電機子巻線の端末部であるステータリードと接続される中継部材と、中継部材に接続され、下アームを構成するスイッチング素子を搭載した第2のヒートシンクとを有し、配線板と第2のヒートシンクはボルトで固定されることにより接続されている。そして、第1のヒートシンク及び第2のヒートシンクの各々設けられたフランジ部と中継部材とが、第1のヒートシンクのフランジ部が第2のヒートシンクのフランジ部と中継部材に対して電気的に絶縁された状態で、同軸で固定されているものである。 The rotating electrical machine according to the present invention includes a rotating electrical machine unit including a rotor having a rotating shaft and a stator having an armature winding disposed so as to surround the rotor, and at least an upper arm and a lower arm. And a power circuit unit that includes a pair of switching elements and that controls the power of the battery to adjust the output of the rotating electrical machine unit. The power circuit portion includes a first heat sink mounted with a switching element constituting the upper arm and connected to the positive electrode side of the battery, and a substantially flat plate shape connected to the negative electrode side electrode of the switching element constituting the upper arm . A wiring board; a relay member connected to a stator lead that is a terminal portion of an armature winding; and a second heat sink that is connected to the relay member and includes a switching element that constitutes a lower arm. And the second heat sink are connected by being fixed with bolts. Then, with each provided with a flange portion of the first heat sink and second heat sink and the relay member, the flange portion of the first heat sink electrically insulated with the relay member and the flange portion of the second heat sink In this state, it is fixed coaxially.
この発明の回転電機によれば、パワー回路部の接続を、上アームを構成するスイッチング素子の負極側電極と接続される配線板と、電機子巻線の端末部であるステータリードに接続され、かつ下アームを構成するスイッチング素子を搭載した第2のヒートシンクと接続される中継部材とに分けて行うことにより、各部材の形状を簡単にして組立性を高めるとともに、回転電機の組立時および稼働時に生じる各部材の変形や振動を抑え、パワー回路部の各接続部への負荷を低減することができる。 According to the rotating electrical machine of the present invention, the connection of the power circuit portion is connected to the wiring board connected to the negative electrode side electrode of the switching element constituting the upper arm, and the stator lead which is the terminal portion of the armature winding, In addition, by separating the relay member connected to the second heat sink mounted with the switching element constituting the lower arm, the shape of each member is simplified and the assemblability is improved, and the rotating electric machine is assembled and operated. It is possible to suppress deformation and vibration of each member that sometimes occur, and to reduce the load on each connection portion of the power circuit portion.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による回転電機の構造を示す断面図である。図1において、回転電機1は、交流発電電動機(モータジェネレータ)である回転電機部2と、この回転電機部2を駆動制御するための制御部3(図2参照)と、回転電機部2の回転位置を検出する回転位置検出センサ4と、外部接続用のコネクタ5および電源端子6(図4参照)を備えている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a sectional view showing the structure of a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a rotating electrical machine 1 includes a rotating electrical machine unit 2 that is an AC generator motor (motor generator), a control unit 3 (see FIG. 2) for driving and controlling the rotating electrical machine unit 2, and a rotating electrical machine unit 2. A rotation
回転電機部2は、ケースとしてのフロントブラケット20およびリアブラケット21と、上記ケースにベアリング22を介して回転自在に支持されている回転軸23と、上記ケースに固定されると共に電機子巻線24aを有する固定子24と、回転軸23に固定されると共に界磁巻線25aを有する回転子25と、回転子25の軸方向両端面に固定される冷却ファン26と、回転軸23のフロント側の端部に固着されたプーリ27と、回転軸23のリア側外周に位置するようにリアブラケット21に取り付けられたブラシホルダー28と、回転軸23のリア側に装着された一対のスリップリング29に摺接するようにブラシホルダー28内に配置された一対のブラシ28aと、回転軸23のリア側端部に設置された回転位置検出センサ4を備えている。そして、この回転電機部2は、プーリ27およびベルト(図示せず)を介してエンジンの回転軸(図示せず)に連結されている。
The rotating electrical machine unit 2 includes a
制御部3は、直流電力を交流電力、又は交流電力を直流電力に変換するパワー回路部30と、界磁巻線25aに界磁電流を供給する界磁回路部40と、パワー回路部30および界磁回路部40を制御する制御回路部50とからなり、外部接続用コネクタ5および電源端子6を介して外部に接続される。
The control unit 3 includes a
本実施の形態1では、パワー回路部30は、回転電機部2に一体的または近接して設置されている。すなわち、リアブラケット21のリア側に配設したカバー34の内側に、複数のスイッチング素子31aおよび31bと、各スイッチング素子31aおよび31bに電気的に接続される電極部材を兼ねた第1のヒートシンクである内側ヒートシンク32aおよび第2のヒートシンクである外側ヒートシンク32bと、各スイッチング素子の負極側電極であるソース端子などが接続される絶縁樹脂にインサート成形された配線板33a、33bとを備えている。これらパワー回路部のレイアウトについては、後述の図4、図5および図6にて詳述する。
In the first embodiment, the
制御回路部50は、制御回路基板51と、制御回路基板51を収納するケース52を備え、本例では、ケース52内に絶縁樹脂53を充填して制御回路部50の絶縁性と耐環境性を向上させている。また、界磁回路部40は、制御回路部50のケース52に取り付けられている。
The
図2は本実施の形態の回転電機部2の動作を説明するための概略回路図である。図2において制御部3のパワー回路部30は、バッテリ101の正極側に接続した上アーム31Aを構成するスイッチング素子31aおよび並列ダイオードと、バッテリの負極側に接続した下アーム31Bを構成するスイッチング素子31bおよび並列ダイオードとを2組直列に接続したものを1セットとし、当該セットを3個並列に配置することによりインバータを構成している。そして、当該インバータにはコンデンサ102が並列に接続されている。回転電機部2は、固定子24の電機子巻線24aと、回転子25の界磁巻線25aを備え、固定子24の電機子巻線24aは、3相(U相、V相、W相)のコイルにより構成され、電機子巻線24aの各相のコイルのリード線端末部であるステータリード8を介して、上記直列に接続した上アーム31Aのスイッチング素子31aと下アーム31Bのスイッチング素子31bの中間接続点にそれぞれ接続されている。
FIG. 2 is a schematic circuit diagram for explaining the operation of the rotating electrical machine unit 2 of the present embodiment. In FIG. 2, the
制御部3の界磁回路部40は、ブラシ28aとスリップリング29(図1参照)を介して界磁巻線25aを挟んで直列接続される2つの半導体素子41aおよび41bと、シャント抵抗42に並列接続されるフライホイールダイオード43とを備えている。
制御部3の制御回路部50はパワー回路部30の上アーム31Aのスイッチング素子31aと下アーム31Bのスイッチング素子31bのスイッチング動作を制御すると共に、界磁回路部40を制御して回転子25の界磁巻線25aに流す界磁電流を調整する。
The
The
なお、本実施の形態1のパワー回路部30では、スイッチング素子31aおよび31bをMOSFETおよび並列ダイオードで構成しているが、図3(a)に示すような寄生ダイオード付のMOSFETや、図3(b)に示すようなIGBTおよび並列ダイオードで構成してもよい。
In the
次に、図2に基づいて、本実施の形態1の回転電機部2の回路動作の概要を説明する。エンジン始動時に、バッテリ101から直流電力が電源端子6を介してパワー回路部30に給電される。制御回路部50は、パワー回路部30の各スイッチング素子31a、31bをON/OFF制御して、上記直流電力を三相交流電力に変換する。そして、この三相交流電力がステータリード8を介して電機子巻線24aに供給される。これにより、界磁回路部40により界磁電流が供給されている回転子25の界磁巻線25aの周囲に回転磁界が与えられ、回転子25が回転駆動され、プーリ27からベルト(図示せず)を介してエンジンのクランクシャフトへ伝達され、エンジンが始動する。
Next, the outline of the circuit operation of the rotating electrical machine unit 2 of the first embodiment will be described with reference to FIG. When the engine is started, DC power is supplied from the
一方、エンジンが始動されると、エンジンの回転動力がクランクシャフトからベルトを介してプーリ27へ伝達される。この駆動力により、回転電機部2の回転軸23に固定された回転子25が回転駆動されて、電機子巻線24aに三相交流電圧が誘起される。そして、制御回路部50がパワー回路部30の各スイッチング素子31a、31bをON/OFF制御し、電機子巻線24aに誘起された三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ101を充電する。
On the other hand, when the engine is started, the rotational power of the engine is transmitted from the crankshaft to the
一方、図1に戻って、回転子25に固定された冷却ファン26は、回転子25の回転により、カバー34に設けた通風孔から冷却風をカバー34の内部に吸入し、図に示す矢印Fのような冷却風路を形成する。各ヒートシンク32a、32bは回転軸方向の冷却風路F(図1参照)に沿った冷却フィンを備えているため、冷却風が各ヒートシンク32a、32bの冷却フィンの間を通り抜けることにより、各スイッチング素子31a、31bを冷却する。つまり、各ヒートシンクは伝熱経路としての役割を兼ね備え、スイッチング素子31a、31bから発生する熱を効率よく放熱している。
On the other hand, returning to FIG. 1, the cooling
図4は、この発明の実施の形態1による回転電機を回転軸方向から見た時の正面図であり、回転電機のカバー34と制御回路部50のケース52を取り外した状態である。また、図5はスイッチング素子の配置を示すため、さらに配線板33a等を外した状態の回転電機を回転軸方向から見た時の正面図である。
図4、図5において、パワー回路部30を構成するスイッチング素子31a、31bは、U、V、Wの三相の部位に分かれている。各相部位には、内側ヒートシンク32aおよび外側ヒートシンク32bからなる一対のヒートシンクが配設され、内側ヒートシンク32aの一部には電源端子6が設けられている。そして、内側ヒートシンク32aには上アームを構成するスイッチング素子32aが並列に4個ずつ接続され、外側ヒートシンク32bには下アームを構成するスイッチング素子31bが並列に4個ずつ接続されている。
FIG. 4 is a front view of the rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention when viewed from the direction of the rotating shaft, and shows a state where the
4 and 5, the switching
図6は、この発明の実施の形態1によるパワー回路部の組立構造を示す組立構造図であり、図6(a)はパワー回路部の一部の分解図、図6(b)はパワー回路部の一部の組立図を示す。以下、図2に示した回路図および図4、図5に示した正面図を参照しながら図6を説明する。
図6において、内側ヒートシンク32aは正電位を有し、電源端子6(図4参照)を介して図2に示すバッテリ101の正極側端子と接続されている。そして内側ヒートシンク32aに配置される上アームを構成する4個のスイッチング素子31aは、その裏面電極であるドレイン端子が、当該内側ヒートシンク32aに直接半田等により接合されている。一方、下アームを構成するスイッチング素子31b(図1参照)も、図示されていないが、4個のスイッチング素子31bがその裏面電極であるドレイン端子を外側ヒートシンク32bに半田付等することにより直接接合されている。これにより各ヒートシンクはそれぞれが接合されるスイッチング素子のドレイン端子と同一電位を持つこととなる。
6 is an assembly structure diagram showing the assembly structure of the power circuit unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is an exploded view of a part of the power circuit unit, and FIG. 6 (b) is a power circuit. The assembly drawing of a part of part is shown. 6 will be described below with reference to the circuit diagram shown in FIG. 2 and the front views shown in FIGS.
6, the
一方、上アームを構成するスイッチング素子31aの負極側電極であるソース端子は、絶縁樹脂にインサート成形された配線板33aにより内側ヒートシンク32aおよび外側ヒートシンク32bとの間の冷却フィンがない場所に4個共通に取り出される。
配線板33aは中継部材35と接合するための接合部330と、各ヒートシンク32a、32bおよび中継部材35等と共にリアブラケットに固定するための固定穴331を備えている。また、中継部材35は二股に分かれた形状であり、配線板33aと接合するための接合部350およびステータリード8と接合するための接合部351を備えている。さらに、中継部材35は、各ヒートシンク32a、32bおよび配線板33a等と共にリアブラケットに固定するための固定穴352を備えている。
配線板33aにより取り出されたスイッチング素子31aの負極側電極であるソース端子は、配線板33aの接合部330と中継部材35の接合部350が溶接や半田付等により接合され、さらに中継部材35が外側ヒートシンク32bと接続されることにより、外側ヒートシンク32bに搭載されたスイッチング素子31bのドレイン端子と電気的に接続される。また、中継部材35のもう一つの接合部351は電機子巻線24aの各相のコイル(U相、V相、W相)のリード線端末部であるステータリード8と接続され、中継部材35と外側ヒートシンク32bが固定されることにより、ステータリード8と外側ヒートシンク32bのドレイン端子と電気的に接続される。
つまり、上記のような接続構成とすることで、図2で説明したように、電機子巻線24aの各相コイルが、対応する各相部位の内側ヒートシンク32aのスイッチング素子31aと外側ヒートシンク32bのスイッチング素子31bの中間接続点に電気的に接続されたことになる。
また、外側ヒートシンク32bに配置されたスイッチング素子31bの負極側電極であるソース端子は配線板33b(図1参照)により4個共通に取り出され、配線板33bの一端がアース部(リアブラケット21等)に接続されることにより接地される。
On the other hand, four source terminals, which are negative electrodes on the
The
The source terminal, which is the negative electrode of the
That is, with the connection configuration as described above, as described in FIG. 2, each phase coil of the armature winding 24 a is connected to the switching
Also, four source terminals, which are negative electrodes on the
次に、上記パワー回路部の組み立てと回転電機部2への取り付け手順の一例として以下に概略を述べる。まず、上アームのスイッチング素子31aを内側ヒートシンク32aに、下アームのスイッチング素子31bを外側ヒートシンク32bに半田付等により設置する。そして、各配線板33a、33bにより各スイッチング素子31a、31bのソース端子を取り出す。そして、配線板33aの固定穴331、各ヒートシンク32a、32bに設けられたフランジ部36a、36bの固定穴360a、360bおよび中継部材35の固定穴352を介して、図示しないボルト等により、上記各部材を回転電機部2のリアブラケット21に同軸固定する。尚、同軸固定する際には、フランジ部36aと中継部材35が接触せず、中継部材35とフランジ部36bが接触するように固定する必要があるため、本実施の形態1では、フランジ部36aと中継部材35との間に固定穴370を有する絶縁部材37を挟み、リアブラケット21側から、フランジ部36b、中継部材35、絶縁部材37、フランジ部36a、配線板33aの順で各部材の固定穴を介してボルト等により同軸でリアブラケット21に共締め固定している。なお、上述したように、配線板33aは絶縁樹脂によりインサート成形されているため、当然ながら、共締め固定の際には配線板33aとフランジ部36a間は電気的に絶縁されている。そして、ステータリード8と中継部材35の接合部351を溶接等することにより接合し、さらに配線板33aの接合部330と中継部材35の接合部351を溶接等することにより接合する。また、配線板33bの一端を近くのアース部(リアブラケット21等)に接続する。
なお、パワー回路部の組み立ておよび取り付けの手順は、上記例に限られるものではないが、各ヒートシンク32a、32b等の各部材をリアブラケット21に固定した後に、配線板33aの接合部330と中継部材35の接合部350との接合を行う手順とすれば、上記各部材の接続および取付時にずれが生じたとしても、配線板33aと中継部材35との溶接の際に、接合部で該ずれを吸収することができる。
Next, an outline will be described below as an example of a procedure for assembling the power circuit portion and attaching it to the rotating electrical machine portion 2. First, the upper
The procedure for assembling and attaching the power circuit unit is not limited to the above example, but after fixing the respective members such as the
なお、本実施の形態1では、パワー回路部30のリアブラケット21への同軸固定の順を、リアブラケット側から、外側ヒートシンク32bのフランジ部36b、中継部材35、絶縁部材37、内側ヒートシンク32aのフランジ部36a、配線板33aとしているが、フランジ部36aが中継部材35およびフランジ部36bと電気的に絶縁し、中継部材35とフランジ部36bとが同電位になるように接続できればどのような順序で固定してもよく、例えば、フランジ部36bと中継部材35の位置を入れ替えても構わない。
In the first embodiment, the order in which the
一方、本実施の形態1では、各ヒートシンク32a、32bのもう一方の端部についても、それぞれフランジ部38a、38bが設けられており、それぞれのフランジ部38a、38bが絶縁部材39を挟んで、配線板33bとともに、図示しないボルトによりリアブラケット21に同軸固定されている。
また、各相(U相、V相、W相)の内側ヒートシンクは中継板300を介して隣り合う内側ヒートシンクと電気的に接続されている(図4、図6(b)参照)。
On the other hand, in the first embodiment,
Further, the inner heat sink of each phase (U phase, V phase, W phase) is electrically connected to the adjacent inner heat sink via the relay plate 300 (see FIGS. 4 and 6B).
以上のように、本実施の形態1によれば、パワー回路部30の接続を、上アームを構成するスイッチング素子31aの負極側電極と接続される配線板33aと、電機子巻線24aの端末部であるステータリード8に接続され、かつ下アームを構成するスイッチング素子31bを搭載した外側ヒートシンク32bと接続される中継部材35とに分けて行うことにより、各部材の形状を簡単にして組立性を高めるとともに、回転電機の組立時および稼働時に生じる各部材の変形や振動を抑え、パワー回路部30の各接続部への負荷を低減することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
さらに、スイッチング素子31a、31b、配線板33a、33bおよび各ヒートシンク32a、32b等の各部材をリアブラケット21に固定した後で、配線板33aと中継部材35との接合を行うことで、上記各部材の接続および取付時にずれが生じたとしても、配線板33aと中継部材35との溶接の際に接合部で該ずれを吸収することができるため、配線板33aに取付歪みが生じることを防ぐ。従って、配線板33aとスイッチング素子31aのソース端子との接続部や、スイッチング素子31aのドレイン端子と内側ヒートシンク32aとの半田接合部に、取付時の歪みによる負荷が伝達されることはなく、スイッチング素子31aの劣化を防いだ信頼性の高いパワー回路部を得ることができる。
Further, after fixing the members such as the
また、上述の通り配線板33aと中継部材35が分かれているため、回転電機稼働時の中継部材35の振動が配線板33aに伝わることを低減し、配線板33aの断線を防ぐことができるだけでなく、配線板33aに接続されているスイッチング素子31aへの振動伝達も低減することができるため、スイッチング素子31aのソース端子の断線や、スイッチング素子31aのドレイン端子と内側ヒートシンク32aとの半田接合部の半田クラックの発生を防ぐ。
Moreover, since the
また、中継部材35を介して配線板33aおよびステータリード8を外側ヒートシンク32bに接続するので、配線板33aおよびステータリード8を直接外側ヒートシンクに接続する場合と異なり母材間の熱容量の違いを気にする必要がなく、中継部材35の材料は、必要に応じて接合に適したものを選択することができる。そして、この接続を溶接、ろう付、半田付などで接合することにより行う場合に、熱容量の大きなヒートシンクに多量の熱量を奪われることなく簡単かつ短時間で接合を行うことができる。
Further, since the
また、内側ヒートシンク32aと外側ヒートシンク32bが同軸のフランジ部36aおよび36bで、絶縁部材37と中継部材35とを挟んでボルト(図示せず)でリアブラケット21に同軸固定されているため、各ヒートシンク32a、32bを別々にリアブラケット21等に固定する場合に比べて省スペースでパワー回路部を形成することができる。さらに、中継部材35を固定する部品も不要である。また、一箇所で固定することができるため、固定ボルトの本数を減らすことができるだけでなく、空いたスペースに冷却フィンを配設すれば、冷却性能を高めることができる。
In addition, since the
なお、本実施の形態1では、中継部材35と配線板33aは同一材料で構成されており、かつ、その板厚も同一の厚さとしている。上述のように中継部材35および配線板33aの材質や板厚は必要に応じて選択することができるが、本実施の形態1のように、同一材料かつ同一厚さとすることで、中継部材35と配線板33aを溶接等で接合する際に、両部材の熱容量がほぼ等しくなり、どちらかの部材の方へ熱が多量に奪われることがないため、接合部が溶融しやすく、溶接の出力の低減、溶接時間の短縮を図ることができる。
In the first embodiment, the
また、本実施の形態1では、各相毎のステータリード8の本数が4本であるため、あらかじめ2本単位に分けてまとめておいてから、中継部材35に接続している。従って、例えば接合をTIG溶接で行う場合には、TIG溶接時に必要な母材の位置合わせが容易になり、溶接のトーチを動かすことなく一度で2本のステータリードと中継部材とを溶接することができ、また、確実に溶接することができるため、接合部の高信頼性が得られる。なお、本実施の形態1ではステータリードの本数が4本であるが、例えば3本であれば2本と1本、5本であれば2本、2本、1本のように状況に応じてまとめればよい。また、接合方法は、半田付、ろう付等であってもよく、同様の効果が得られる。
また、本実施の形態1では、ステータリード8を2本単位に分けてまとめるとともに、中継部材35のステータリード8との接合部351の先端を2つに分岐している。中継部材35をこのような形状としておくことで、TIG溶接時に必要な母材の位置合わせがさらに容易になり、溶接時の熱が逃げにくく、さらに接合を強固に行うことができる。
In the first embodiment, since the number of stator leads 8 for each phase is four, the stator leads 8 are divided into two units in advance and then connected to the
Further, in the first embodiment, the stator leads 8 are divided into units of two, and the tip of the
また、本実施の形態1では、絶縁部材37により内側ヒートシンク32aのフランジ部36aと中継部材35間の絶縁を行っているが、中継部材35を絶縁樹脂等でモールドする構成としてもよい。中継部材35をこのような構成とすることにより、中継部材35とフランジ部36aの間に絶縁部材37を挟む必要がなく、中継部材35とフランジ部36aを直接重ねて固定することができるので、部品点数を減らすことができる。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2によるパワー回路部の組立構造を示す組立構造図であり、図7(a)はパワー回路部の一部の分解図、図7(b)はパワー回路部の一部の組立図を示す。実施の形態1では中継部材35は二股に分かれた形状であり、一方の接合部350で配線板33aと接合され、もう一方の接合部351でステータリード8と接合されているが、本実施の形態2では図7に示すとおり、中継部材35は二股に分かれておらず、一つの接合部353で配線板33aの接合部332およびステータリード8との接合を行っている。なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されているため説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
7 is an assembly structure diagram showing an assembly structure of a power circuit unit according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 (a) is an exploded view of a part of the power circuit unit, and FIG. 7 (b) is a power circuit. The assembly drawing of a part of part is shown. In the first embodiment, the
以上のように、本実施の形態2によれば、配線板33aおよびステータリード8を中継部材35の接合部353一箇所で接合するため、接合に要する中継部材35の接合部を削減することができる。従って中継部材35の形状も単純化でき中継部材35の成形も容易になる。また、接合箇所が一箇所となるので、例えば溶接、ろう付、半田付などで接合を行う際も溶接の出力を抑え、溶接時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
As described above, according to the second embodiment, since the
実施の形態3.
図8は、この発明の実施の形態3によるパワー回路部の組立構造を示す組立構造図であり、図8(a)はパワー回路部の一部の分解図、図8(b)はパワー回路部の一部の組立図を示す。実施の形態1では、配線板33aが中継部材35と接合され、中継部材35が外側ヒートシンク32bに接続されることによって、配線板33aと外側ヒートシンク32bとの電気的接続を行っていたが、本実施の形態3では図8に示すとおり、配線板33aと中継部材35とが接合されていない。本実施の形態3においては、配線板33aに丸端子部301を形成し、また外側ヒートシンク32bにはネジ穴を有する固定部302を形成し、これらの丸端子部301および固定部302をボルト303で固定することにより、配線板33aと外側ヒートシンク32bとを電気的に接続している。また、本実施の形態3では、配線板33aと中継部材35とを接合する必要がないため、中継部材35の形状は二股に分かれておらず、中継部材35はステータリード8との接合部354のみ有していればよい。なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されているため説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
8 is an assembly structure diagram showing an assembly structure of a power circuit unit according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 8 (a) is an exploded view of a part of the power circuit unit, and FIG. 8 (b) is a power circuit. The assembly drawing of a part of part is shown. In Embodiment 1, the
以上のように、本実施の形態3によれば、配線板33aと外側ヒートシンク32bとの電気的接続を、配線板33aと中継部材35を溶接等により接合し中継部材35を外側ヒートシンク32bで接続することにより行うのではなく、配線板33aと外側ヒートシンク32bをボルト303で固定することにより行うため、被接続部材である配線板33aや外側ヒートシンク32bの材質、熱容量によらず確実に接続することができる。また、溶接、半田付、カシメ等による接続と異なり、容易に取り外しができるため、パワー回路部30に不具合が生じた場合でも、簡単に取り外して内部部品の組み替えなどを行うことができる。また、中継部材35の形状も単純化でき中継部材35の成形も容易になる。
As described above, according to the third embodiment, the electrical connection between the
1 回転電機、2 回転電機部、8 ステータリード、23 回転軸、24 固定子、
24a 電機子巻線、25 回転子、30 パワー回路部、31A 上アーム、
31B 下アーム、31a,31b スイッチング素子、
32a 内側ヒートシンク(第1のヒートシンク)、
32b 外側ヒートシンク(第2のヒートシンク)、33a 配線板、35 中継部材、
36a,36b フランジ部、303 ボルト。
1 rotating electrical machine, 2 rotating electrical machine part, 8 stator lead, 23 rotating shaft, 24 stator,
24a armature winding, 25 rotor, 30 power circuit section, 31A upper arm,
31B Lower arm, 31a, 31b switching element,
32a inner heat sink (first heat sink),
32b outer heat sink (second heat sink), 33a wiring board, 35 relay member,
36a, 36b Flange, 303 bolts.
Claims (6)
上記パワー回路部は、上記上アームを構成するスイッチング素子を搭載し上記バッテリの正極側に接続された第1のヒートシンクと、上記上アームを構成するスイッチング素子の負極側電極に接続された略平板状の配線板と、上記配線板と接続されかつ上記電機子巻線の端末部であるステータリードと接続される中継部材と、上記中継部材に接続され、上記下アームを構成するスイッチング素子を搭載した第2のヒートシンクとを有し、
上記第1のヒートシンク及び上記第2のヒートシンクの各々設けられたフランジ部と上記中継部材と上記配線板とが、上記第1のヒートシンクのフランジ部が上記第2のヒートシンクのフランジ部と上記中継部材と上記配線板に対して電気的に絶縁された状態で、同軸で固定されていることを特徴とする回転電機。 A battery comprising: a rotating electric machine unit including a rotor having a rotating shaft and a stator having an armature winding disposed so as to surround the rotor; and a pair of switching elements constituting at least an upper arm and a lower arm A rotating electrical machine including a power circuit unit that controls the power of the rotating electrical machine unit to adjust the output of the rotating electrical machine unit
The power circuit unit includes a first heat sink mounted with a switching element constituting the upper arm and connected to the positive electrode side of the battery, and a substantially flat plate connected to the negative electrode side electrode of the switching element constituting the upper arm. A wiring board, a relay member connected to the wiring board and connected to a stator lead as a terminal portion of the armature winding, and a switching element connected to the relay member and constituting the lower arm are mounted. A second heat sink,
The flange portion provided on each of the first heat sink and the second heat sink , the relay member, and the wiring board, the flange portion of the first heat sink is the flange portion of the second heat sink, and the relay member. And a rotating electric machine characterized by being fixed coaxially in a state of being electrically insulated from the wiring board .
上記パワー回路部は、上記上アームを構成するスイッチング素子を搭載し上記バッテリの正極側に接続された第1のヒートシンクと、上記上アームを構成するスイッチング素子の負極側電極に接続された略平板状の配線板と、上記電機子巻線の端末部であるステータリードと接続される中継部材と、上記中継部材に接続され、上記下アームを構成するスイッチング素子を搭載した第2のヒートシンクとを有し、
上記配線板と上記第2のヒートシンクはボルトで固定されることにより接続され、
上記第1のヒートシンク及び上記第2のヒートシンクの各々設けられたフランジ部と上記中継部材とが、上記第1のヒートシンクのフランジ部が上記第2のヒートシンクのフランジ部と上記中継部材に対して電気的に絶縁された状態で、同軸で固定されていることを特徴とする回転電機。 A battery comprising: a rotating electric machine unit including a rotor having a rotating shaft and a stator having an armature winding disposed so as to surround the rotor; and a pair of switching elements constituting at least an upper arm and a lower arm A rotating electrical machine including a power circuit unit that controls the power of the rotating electrical machine unit to adjust the output of the rotating electrical machine unit
The power circuit unit includes a first heat sink mounted with a switching element constituting the upper arm and connected to the positive electrode side of the battery, and a substantially flat plate connected to the negative electrode side electrode of the switching element constituting the upper arm. A wiring board, a relay member connected to a stator lead which is a terminal portion of the armature winding, and a second heat sink mounted with a switching element connected to the relay member and constituting the lower arm Have
The wiring board and the second heat sink are connected by being fixed with bolts,
Said a first heat sink and the second heat sink each provided with a flange portion and the intermediate member of the electrical flange portion of the first heat sink to the flange portion and the intermediate member of said second heat sink A rotating electric machine characterized in that it is fixed coaxially in a state of being electrically insulated .
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