JP4954271B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
この発明は回転電機に関するものであり、特に制御装置一体型の回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to a rotating electrical machine integrated with a control device.
例えば車両用の制御装置一体型回転電機においては、界磁電流スイッチング回路部および固定子電流スイッチング回路部と制御回路部とを接続するために、組み立て作業および交換作業が容易で信頼性が高くなるように、様々な工夫がなされている。従来の電気機器のコネクタ構造においては、プリント基板が収容されたケースにコネクタハウジングを一体成形し、コネクタハウジングに構成された端子保持部に端子を基板と反対側から基板のスルーホールにまで挿入し、端子には応力緩和部を設けることが提案されている。この提案によれば、基板を収容するケースにコネクタハウジングを一体成形し、外側から応力緩和部を持つ端子を挿入可能な貫通孔を形成し、端子を差し込んで基板のスルーホールに挿入することで、ターミナルのスルーホールへの挿入と、固定を1度の動作で行うことができることが示されている(例えば特許文献1参照)。 For example, in a control device-integrated rotating electrical machine for a vehicle, since the field current switching circuit unit and the stator current switching circuit unit are connected to the control circuit unit, assembly work and replacement work are easy and reliable. As such, various ideas have been made. In a conventional connector structure for electrical equipment, a connector housing is integrally formed in a case that accommodates a printed circuit board, and a terminal is inserted into a terminal holding portion configured in the connector housing from the opposite side of the board to a through hole of the board. It has been proposed that the terminal is provided with a stress relaxation portion. According to this proposal, a connector housing is formed integrally with a case that accommodates a board, a through hole into which a terminal having a stress relaxation portion can be inserted from the outside, and the terminal is inserted into a through hole of the board. It has been shown that the terminal can be inserted into the through hole and fixed in one operation (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の接続構造を例えば自動車用の回転電機に適用する場合には、端子導体を通して外部に延ばすために基板収納ケースに貫通穴が設けられるため、基板部を保護するための樹脂が貫通穴から外部に漏れるのを防ぐことが困難であった。また、互いに接続したコネクタ間への水の侵入を防ぐことはできない。さらに特許文献1には、特に車両用の回転電機において、比較的大型の基板に分散して配置された固定子電流スイッチング回路部および界磁電流スイッチング回路部と制御回路部とを高い信頼性をもって着脱容易に接続するための構成は全く開示されていない。 However, when such a conventional connection structure is applied to, for example, a rotating electrical machine for automobiles, a through hole is provided in the substrate storage case to extend to the outside through the terminal conductor, so that the resin for protecting the substrate portion It was difficult to prevent the leakage from the through hole to the outside. Further, it is impossible to prevent water from entering between the connectors connected to each other. Further, Patent Document 1 discloses that a stator current switching circuit unit, a field current switching circuit unit, and a control circuit unit, which are arranged dispersed on a relatively large substrate, particularly in a rotating electrical machine for a vehicle, have high reliability. A configuration for easily connecting and disconnecting is not disclosed at all.
従ってこの発明の目的は、回路部の組立作業および交換作業が容易で信頼性の高い回転電機を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that is easy to assemble and replace a circuit part and has high reliability.
従って、この発明の回転電機は、回転子および固定子を保持するブラケットと、上記ブラケット内に設けられたヒートシンクと、上記ヒートシンク上に設けられて上記固定子に固定子電流を通電する固定子回路部と、上記ヒートシンク上に設けられて上記回転子に界磁電流を通電する界磁回路部と、上記ブラケットに取り付けられて上記固定子回路部および上記界磁回路部を制御する制御回路部と、上記ヒートシンク上に設けられて、一端で上記固定子回路部および上記界磁回路部に接続され、他端で上記制御回路部に着脱可能に接続されるコネクタに接続された配線を有する中継基板とを備えていることを特徴とするものである。 Therefore, the rotating electrical machine of the present invention includes a bracket for holding the rotor and the stator, a heat sink provided in the bracket, and a stator circuit provided on the heat sink and energizing the stator with the stator current. A field circuit unit that is provided on the heat sink and supplies a field current to the rotor; a control circuit unit that is attached to the bracket and controls the stator circuit unit and the field circuit unit; A relay board having a wiring provided on the heat sink and connected to a connector connected at one end to the stator circuit portion and the field circuit portion and detachably connected to the control circuit portion at the other end It is characterized by having.
この発明によれば、回転電機の回路部の組立作業および交換作業が容易になり、信頼性が高くなる。 According to the present invention, the assembling and exchanging operations of the circuit portion of the rotating electrical machine are facilitated, and the reliability is increased.
以下、この発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
実施の形態1.
図1〜6には、この発明の回転電機の一実施形態としての制御装置一体型回転電機を示してある。回転電機は、回転軸1上に設けられて界磁巻線2が巻かれた回転子3と、回転子3の周囲に設けられて固定子巻線4が巻かれた固定子5と、固定子5を内周に支持し、回転軸1の一端を軸受6によって回転可能に支持するフロントブラケット7と、フロントブラケット7と組み合わされて回転軸1を軸受8によって回転可能に支持し、内部にパワー回路部である固定子回路部9および界磁回路部10等の電気回路部を収容したリヤブラケット11と、リヤブラケット11の端壁の外側に取り付けられ、固定子回路部9および界磁回路部10等の電気回路部を制御する制御回路部12とを備えている。回転軸1の制御回路部12側には、回転軸1と共に回転するロータ13と、ロータ13を囲んで設けられたステータ14とを備えて、回転子3の回転状態を検出する磁極位置検出センサ15が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
1 to 6 show a control device-integrated rotating electrical machine as an embodiment of the rotating electrical machine of the present invention. The rotating electrical machine includes a
回転軸1のフロントブラケット7から突出した側の端部には回転電機に対して入出力を行うためのプーリ16が設けられていて、リヤブラケット11の軸受8と回転子3との間の部分には、2個のスリップリング17が組付けられており、リヤブラケット11の内側には、ブラシホルダ18によって保持されてスリップリング17に摺接するブラシ19が設けられている。
A
リヤブラケット11は、図1および図2に示されているように、フロントブラケット7に組み合わされる円筒形の周壁20と、周壁20の一端を閉じる端壁21と、端壁の中央から内側に向かって同軸に延びて内側に軸受8を支持する中空の円筒壁22とを備えていて、この円筒壁22と周壁20との間にはほぼ環状の空間が形成されている。この環状空間内にはほぼ穴あき円板状あるいは円環板状で、回転子側の面に放熱フィン23を持つヒートシンク24が設けられている。ヒートシンク24の他方の面すなわち制御回路部12の側の面には、固定子回路部9および界磁回路部10等が設けられていて、配線部材26によってこれらの電気回路部と界磁巻線2および固定子巻線4との間が電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3には、固定子回路部9および界磁回路部10等が設けられたヒートシンク24の制御回路部側の面の上に、ケース25を接着剤等により取り付けてケース25側から見た状態を示してある。すなわち、固定子巻線4に交流電力を供給するための固定子回路部9および界磁巻線2に電流を供給するための界磁回路部10はヒートシンク24の制御回路部側の面に接合されている。ヒートシンク24のこの面の大部分は平板状のケース25の平板部分によって覆われていて、固定子回路部9および界磁回路部10はケース25に設けられた開口部27内に収容されて露出している。開口部27の周囲にはケース25から低い位置に彫り込まれて薄くされた中間平面部28によって囲まれている。ケース25には固定子回路部9および界磁回路部10を相互間のあるいは他の回路との接続をするための信号端子29がインサートモールドによって設けられていて、これらの信号端子29はケース25の開口部27内でワイヤボンディング等によってそれぞれの回路部9あるいは10に接続されている。
FIG. 3 shows a state where the
このようにして固定子回路部9および界磁回路部10とケース25の信号端子29との間が結線された図3に示すような組立体の上には、図4に示すようにケース25の低くされた中間平面部28に位置決めされて載せられ、制御回路部12に接続するためのコネクタ30を備えた中継基板31が嵌合させられて設けられている。中継基板31にはインサートモールド、プリント配線等によって、固定子回路部9および界磁回路部10が結線されたケース25の信号端子29を受け入れて容易に結線できるようにする端子32と、端子32からの信号を制御回路部12に伝達するための配線33(図4には数本の破線によって模式的に示してある)と、これら配線33をコネクタ30内に集約して制御回路部12に接続するための端子導体34とが形成されている。
As shown in FIG. 4, the
このようにしてコネクタ30を持つ中継基板31を配置して結線した状態で、ケース25の開口部27に封止樹脂35を注入し、また中継基板31を覆うようにケース25の中間平面部28にも封止樹脂35を注入することにより、電子回路が樹脂封止された状態とされている。
With the
固定子回路部9と界磁回路部10を同一のヒートシンク24上に分散配置して接合することで、制御用の信号端子29の数が増える。また、信号端子29はリヤブラケット11の外部にある制御回路部12に接続する必要があるが、ヒートシンク24上で信号端子29の位置が散らばって配置されているため、そのままでは制御回路部12との接続が困難である。そこで、図3のように、中継基板31を用いることで、ヒートシンク24上で分散配置されている信号端子29を配線33によってコネクタ30に集約して、制御回路部12に容易に接続することができる。
The number of
リヤブラケット11の後方側、図示の例ではリヤブラケット11の端壁21上には、樹脂ケース36と、樹脂ケース36内に収納されてモータを制御するマイコンが搭載された制御基板37と、中継基板31のコネクタ30に接続される中継コネクタ38と、車両との外部回路と回転電機の信号の受け渡しをするための外部コネクタ39とを備え、樹脂40により樹脂封止された制御回路部12が設けられている。中継コネクタ38の端子導体41は樹脂ケース36にインサートモールドにより設けられている。
On the rear side of the
端子導体41は、図5および6に示すようにプリモールド42および43を積み重ねて樹脂ケース36にインサート成形されている。プリモールド43には凸部44と相手側プリモールド42には凹部45が設けられ、積み重ねて固定された状態でインサート成形される。中継基板31のコネクタ30と中継コネクタ38とは、リヤブラケット11に設けられた穴部を通して、リヤブラケット11を挟んで接続される。コネクタ30と中継コネクタ38との間にはパッキン46が設けられていて、コネクタ防水構造となっている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
磁極位置検出センサ15のステータ14は制御回路部12の樹脂ケース36に嵌合によりあるいはインサートモールドされて一体的に装着されている。またステータ14の信号線は樹脂ケース36にインサートモールドされている端子導体41と溶接または半田付けされて制御基板37に接続されている。制御基板37およびステータ14を組付た後に樹脂ケース36内に樹脂40が充填され、樹脂ケース36の後方にはケース内保護のための金属カバー47が装着されている。
The
以上のようにこの発明の回転電機によれば、固定子回路部9と界磁回路部10とケース25をコネクタで接続することで組立が容易となる。また、制御回路部12の故障時の交換作業が容易となる。また、パワー回路部とケース内に樹脂を充填することで、回路部の防水性を確保し、またコネクタの勘合部に防水構造を持たせることで、コネクタ部からの水の浸入を防ぐことができる。
As described above, according to the rotating electrical machine of the present invention, assembly is facilitated by connecting the
実施の形態2.
図7は本発明の実施の形態2を示すコネクタ部断面の拡大図、図8は、ケース25のコネクタ部を制御回路部12側から見た正面図である。制御装置一体型回転電機の機能については実施の形態1記載の制御装置一体型回転電機と同じであるので省略する。
7 is an enlarged view of a cross section of the connector
ケース25に設けられた中継コネクタ38の端子導体41に、ベンディング部48が設けられている。端子導体41の基板スルーホールのハンダ付け部49は、端子導体41の熱伸縮による応力が緩和され疲労破壊が防止される。
A bending
また、端子導体34、41は黄銅で製作されていて、線膨張係数は、17〜18×10^−6/℃であり、コネクタ30、36のハウジングの樹脂材料を、ターミナルの線膨張係数と同等の材料で製作したことを特徴する。例えばPA66:線膨張係数(19〜23×10−6/℃)など。その他の構成は実施の形態1において説明したものと同様である。
The
このような構成によれば、線膨張係数を同等にしたことにより、温度変化によるハウジング30、36の伸縮と端子導体34、41の伸縮が同等となり、雄/雌の端子導体接触部のフレッティング磨耗を防ぐことができる。
According to such a configuration, since the linear expansion coefficients are made equal, the expansion and contraction of the
実施の形態3.
図9は本発明の実施の形態3を示すコネクタ部断面の拡大図である。制御装置一体型回転電機の機能については実施の形態1記載の制御装置一体型回転電機と同じであるので省略する。
FIG. 9 is an enlarged view of the cross section of the connector
図9のように、中継基板31に設けられたコネクタ30の端子導体34に、ベンディング部50が設けられている。ベンディング部50を設けたことにより、端子導体34の基板スルーホールのハンダ付け部51は、端子導体の熱伸縮による応力が緩和され疲労破壊が防止される。また端子導体の嵌合部の応力もベンディング部50に吸収され、雄/雌の端子導体の接触部のフレッティング磨耗を防ぐことができる。その他の構成は実施の形態1において説明したものと同様である。
As shown in FIG. 9, the bending
以上の説明から明らかな通り、この発明の回転電機は、回転子3および固定子5を保持するブラケット7、11と、ブラケット7、11内に設けられたヒートシンク24と、ヒートシンク24上に設けられて固定子5に固定子電流を通電する固定子回路部9と、ヒートシンク24上に設けられて回転子3に界磁電流を通電する界磁回路部10と、ブラケット7、11に取り付けられて固定子回路部9および界磁回路部10を制御する制御回路部12と、ヒートシンク24上に設けられて、一端で固定子回路部9および界磁回路部10に接続され、他端で制御回路部12に着脱可能に接続されるコネクタ30に接続された配線33を有する中継基板31とを備えていることを特徴とするものである。
As is apparent from the above description, the rotating electrical machine of the present invention is provided on the
また、中継基板31は、ヒートシンク24上に設けられて、ヒートシンク24上に分散配置された固定子回路部9および界磁回路部10をそれぞれ独立して囲み、固定子回路部9および界磁回路部10にそれぞれ結線された信号端子29を持つケース25内に樹脂封止されていてもよい。中継基板31の配線33はケース25の信号端子29に接続される端子32を持っていてもよい。制御回路部12が中継基板31のコネクタ30に防水式に着脱可能に接続される中継コネクタ38を備えていてもよい。中継基板31のコネクタ30は、コネクタ30にインサートモールドされている端子導体34を持っていてもよい。中継基板31のコネクタ30および制御回路部12の中継コネクタ38は、少なくとも一方が、応力吸収ベンディング部を有する端子導体34、41を持っていてもよい。さらに、コネクタ30および中継コネクタ38は、コネクタハウジングの材料の線膨張係数を端子導体34、41の材料の線膨張係数と同じにされていてもよい。
Further, the
以上に図示して説明した装置は単なる例であって様々な変形が可能であり、またそれぞれの具体例の特徴を全てあるいは選択的に組み合わせて用いることもできる。 The apparatus illustrated and described above is merely an example, and various modifications are possible, and the features of each specific example can be used altogether or selectively combined.
この発明は回転電機、特に車両用の制御装置一体型回転電機に利用できるものである。 The present invention can be used for a rotating electrical machine, particularly, a controller-integrated rotating electrical machine for a vehicle.
1回転軸、2 界磁巻線、3 回転子、4 固定子巻線、5 固定子、6 軸受、7 フロントブラケット、8 軸受、9 固定子回路部、10 界磁回路部、11 リヤブラケット、12 制御回路部、13 ロータ、14 ステータ、15 磁極位置検出センサ、16 プーリ、17 スリップリング、18 ブラシホルダ、19 ブラシ、20 周壁、21 端壁、22 円筒壁、23 放熱フィン、24 ヒートシンク、25 ケース、26 配線部材、27 開口部、28 中間平面部、29 信号端子、30 コネクタ、31 中継基板、32 端子、33 配線、34 端子導体、35 封止樹脂、36 樹脂ケース、37 制御基板、38 中継コネクタ、39 外部コネクタ、40 樹脂、41 端子導体、42 プリモールド、43 プリモールド、44 凸部、45 凹部、46 パッキン、47 金属カバー、48 ベンディング部、49 ハンダ付け部、50 ベンディング部、51 ハンダ付け部。
1 rotation shaft, 2 field windings, 3 rotors, 4 stator windings, 5 stators, 6 bearings, 7 front brackets, 8 bearings, 9 stator circuit sections, 10 field circuit sections, 11 rear brackets, DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記ブラケット内に設けられたヒートシンクと、
上記ヒートシンク上に設けられて上記固定子に固定子電流を通電する固定子回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて上記回転子に界磁電流を通電する界磁回路部と、
上記ブラケットに取り付けられて上記固定子回路部および上記界磁回路部を制御する制御回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて、一端で上記固定子回路部および上記界磁回路部に接続され、他端で上記制御回路部に着脱可能に接続されるコネクタに接続された配線を有する中継基板とを備え、
上記中継基板は、上記ヒートシンク上に設けられて、ヒートシンク上に分散配置された上記固定子回路部および上記界磁回路部をそれぞれ独立して囲み、上記固定子回路部および上記界磁回路部にそれぞれ結線された信号端子を持つケース内に樹脂封止されていることを特徴とする回転電機。 A bracket for holding the rotor and stator;
A heat sink provided in the bracket;
A stator circuit portion provided on the heat sink and energizing a stator current to the stator;
A field circuit portion provided on the heat sink and energizing a field current to the rotor;
A control circuit unit that is attached to the bracket and controls the stator circuit unit and the field circuit unit;
A relay board provided on the heat sink, having a wiring connected to a connector connected to the stator circuit part and the field circuit part at one end and detachably connected to the control circuit part at the other end; equipped with a,
The relay board is provided on the heat sink and surrounds the stator circuit portion and the field circuit portion distributed on the heat sink independently, and the stator circuit portion and the field circuit portion A rotating electrical machine characterized in that a resin is sealed in a case having signal terminals connected to each other .
上記ブラケット内に設けられたヒートシンクと、
上記ヒートシンク上に設けられて上記固定子に固定子電流を通電する固定子回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて上記回転子に界磁電流を通電する界磁回路部と、
上記ブラケットに取り付けられて上記固定子回路部および上記界磁回路部を制御する制御回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて、一端で上記固定子回路部および上記界磁回路部に接続され、他端で上記制御回路部に着脱可能に接続されるコネクタに接続された配線を有し、
上記中継基板の上記コネクタは、上記コネクタにインサートモールドされている端子導体を持っていることを特徴とする回転電機。 A bracket for holding the rotor and stator;
A heat sink provided in the bracket;
A stator circuit portion provided on the heat sink and energizing a stator current to the stator;
A field circuit portion provided on the heat sink and energizing a field current to the rotor;
A control circuit unit that is attached to the bracket and controls the stator circuit unit and the field circuit unit;
Provided on the heat sink, connected to the stator circuit and the field circuit portion at one end, have a detachably connected wires connected to the connector is in the control circuit section at the other end,
The rotating electrical machine characterized in that the connector of the relay board has a terminal conductor that is insert-molded to the connector .
上記中継基板の上記コネクタおよび上記制御回路部の上記中継コネクタは、少なくとも一方が、応力吸収ベンディング部を有する端子導体を持っていることを特徴とする請求項2又は3に記載の回転電機。 The control circuit unit includes a relay connector that is detachably connected to the connector of the relay board in a waterproof manner,
4. The rotating electrical machine according to claim 2 , wherein at least one of the connector of the relay board and the relay connector of the control circuit section has a terminal conductor having a stress absorbing bending section .
上記コネクタおよび上記中継コネクタは、コネクタハウジングの材料の線膨張係数を端子導体の材料の線膨張係数と同じにしたことを特徴とする請求項2又は3に記載の回転電機。 The control circuit unit includes a relay connector that is detachably connected to the connector of the relay board in a waterproof manner,
4. The rotating electrical machine according to claim 2 , wherein the connector and the relay connector have the same coefficient of linear expansion of the material of the connector housing as that of the material of the terminal conductor .
上記ブラケット内に設けられたヒートシンクと、
上記ヒートシンク上に設けられて上記固定子に固定子電流を通電する固定子回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて上記回転子に界磁電流を通電する界磁回路部と、
上記ブラケットに取り付けられて上記固定子回路部および上記界磁回路部を制御する制御回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて、一端で上記固定子回路部および上記界磁回路部に接続され、他端で上記制御回路部に着脱可能に接続されるコネクタに接続された配線を有する中継基板とを備え、
上記制御回路部が上記中継基板の上記コネクタに防水式に着脱可能に接続される中継コネクタを備えており、
上記中継基板の上記コネクタおよび上記制御回路部の上記中継コネクタは、少なくとも一方が、応力吸収ベンディング部を有する端子導体を持っていることを特徴とする回転電機。 A bracket for holding the rotor and stator;
A heat sink provided in the bracket;
A stator circuit portion provided on the heat sink and energizing a stator current to the stator;
A field circuit portion provided on the heat sink and energizing a field current to the rotor;
A control circuit unit that is attached to the bracket and controls the stator circuit unit and the field circuit unit;
A relay board provided on the heat sink, having a wiring connected to a connector connected to the stator circuit part and the field circuit part at one end and detachably connected to the control circuit part at the other end; equipped with a,
The control circuit unit includes a relay connector that is detachably connected to the connector of the relay board in a waterproof manner,
At least one of the connector of the relay board and the relay connector of the control circuit section has a terminal conductor having a stress absorbing bending section .
上記ブラケット内に設けられたヒートシンクと、
上記ヒートシンク上に設けられて上記固定子に固定子電流を通電する固定子回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて上記回転子に界磁電流を通電する界磁回路部と、
上記ブラケットに取り付けられて上記固定子回路部および上記界磁回路部を制御する制御回路部と、
上記ヒートシンク上に設けられて、一端で上記固定子回路部および上記界磁回路部に接続され、他端で上記制御回路部に着脱可能に接続されるコネクタに接続された配線を有する中継基板とを備え、
上記制御回路部が上記中継基板の上記コネクタに防水式に着脱可能に接続される中継コネクタを備えており、
上記コネクタおよび上記中継コネクタは、コネクタハウジングの材料の線膨張係数を端子導体の材料の線膨張係数と同じにしたことを特徴とする回転電機。 A bracket for holding the rotor and stator;
A heat sink provided in the bracket;
A stator circuit portion provided on the heat sink and energizing a stator current to the stator;
A field circuit portion provided on the heat sink and energizing a field current to the rotor;
A control circuit unit that is attached to the bracket and controls the stator circuit unit and the field circuit unit;
A relay board provided on the heat sink, having a wiring connected to a connector connected to the stator circuit part and the field circuit part at one end and detachably connected to the control circuit part at the other end; equipped with a,
The control circuit unit includes a relay connector that is detachably connected to the connector of the relay board in a waterproof manner,
In the rotating electrical machine, the connector and the relay connector have the same coefficient of linear expansion of the material of the connector housing as that of the material of the terminal conductor .
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