JP5754645B2 - Rotating electric machine for vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用回転電機に関する。 The present invention relates to a vehicular rotating electrical machine mounted on a passenger car, a truck, or the like.
従来から、固定子巻線の各相に対応した複数の電子モジュールを備え、発電動作時に固定子巻線に誘起した交流電流を直流電流に変換する整流動作と、電動動作時にバッテリから供給される直流電流を交流電圧に変換するインバータ動作とを行うようにした電力変換器や、この電力変換器を備える回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この電力変換器に備わったそれぞれの電子モジュールには、固定子巻線の引き出し線との接続用に用いられる接続部位としての位相トラック105(例えば、特許文献1の図1a参照。)が備わっている。この位相トラック105は、両側にフック105crを含む端部105zを有しており、溶接等によって固定子巻線の引出線が端部105zに接続される。 Conventionally, a plurality of electronic modules corresponding to each phase of the stator winding are provided, and a rectifying operation for converting an alternating current induced in the stator winding during a power generation operation into a direct current and a battery supplied during an electric operation 2. Description of the Related Art A power converter that performs an inverter operation that converts a direct current into an alternating voltage and a rotating electrical machine that includes this power converter are known (for example, see Patent Document 1). Each electronic module included in the power converter includes a phase track 105 (see, for example, FIG. 1a of Patent Document 1) as a connection portion used for connection with a lead wire of a stator winding. Yes. The phase track 105 has end portions 105z including hooks 105cr on both sides, and the lead wire of the stator winding is connected to the end portions 105z by welding or the like.
ところで、上述した特許文献1に開示された電子モジュールを備えた回転電機では、直接電子モジュールの端部105zと固定子巻線の引き出し線とが溶接等により接続されるため、動作時に固定子巻線に振動応力が加わったり、繰り返し冷熱ストレスが加わると端部105z(モジュール側の接続部)が破損するおそれがあるという問題があった。
By the way, in the rotating electrical machine provided with the electronic module disclosed in
また、電子モジュールを組み付ける際に端部105zを固定子巻線の引出線の位置に合わせた後に溶接を行うことになるが、実際にこれらの位置を完全に一致させることは難しいため、組み付け時の位置ずれに起因して常に端部105zに応力が加わるおそれがあり、上述した端部105zの破損を助長することになる。 In addition, when the electronic module is assembled, welding is performed after the end portion 105z is aligned with the position of the lead wire of the stator winding. However, it is difficult to actually match these positions completely. There is a possibility that stress is always applied to the end portion 105z due to the displacement of the position, which promotes the damage of the end portion 105z described above.
さらに、電子モジュールに設けられた端部105zは、上面が凹形状を有するとともに、その両端から2本のフック105crが延びているため、単純に2方向から押圧して固定子巻線の引き出し線を圧着して固定することができず、引き出し線との接触面積を十分確保することが難しいため、接続が容易でないという問題もあった。 Further, the end portion 105z provided in the electronic module has a concave shape on the upper surface, and two hooks 105cr extend from both ends thereof. Cannot be fixed by crimping, and it is difficult to secure a sufficient contact area with the lead wire, and there is a problem that connection is not easy.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、モジュール側の接続部に加わる応力を低減して破損を防止することができる車両用回転電機を提供することにある。また、本発明の他の目的は、モジュール側の接続部と他の部品との間の接続を容易かつ確実に行うことができる車両用回転電機を提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a vehicular rotating electrical machine capable of reducing stress applied to a module-side connecting portion and preventing breakage. is there. Another object of the present invention is to provide a vehicular rotating electrical machine capable of easily and reliably connecting between a module-side connecting portion and another component.
上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、界磁巻線への通電によって磁化される回転子と、回転子と対向配置された固定子と、固定子に備わった固定子巻線に誘起される交流電流を直流電流に変換してバッテリに供給、または、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換して固定子巻線に供給する電力変換器とを備える車両用回転電機において、電力変換器は、それぞれがスイッチング素子を有する複数のスイッチングモジュールと、スイッチングモジュールを相互に接続するとともにスイッチングモジ
ュールを他の部品に接続する端子台とを備え、スイッチングモジュールは、他の部品と接続するためのターミナルがモジュール本体から突出しており、ターミナルは、他の部品との接続を行う接続部と、接続部とターミナル本体との間でこれらを連結するとともに長手方向に沿ってS字状に折り曲げられたベンド構造を含む連結部とを有している。スイッチングモジュールのターミナルにベンド構造を設けることにより、ターミナルの接続部に他の部品を接続することにより発生する応力を緩和することができ、振動や冷熱ストレスが加わった際の応力による接続部の破損を防止することができる。
In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention includes a rotor that is magnetized by energization of a field winding, a stator that is disposed so as to face the rotor, and a stator provided in the stator. A vehicle comprising: an alternating current induced in a slave winding converted into a direct current and supplied to a battery; or a power converter that converts a direct current supplied from a battery into an alternating current and supplies the stator winding In the rotating electrical machine for power use, the power converter includes a plurality of switching modules each having a switching element, and a terminal block that connects the switching modules to each other and connects the switching modules to other components. A terminal for connecting to other parts protrudes from the module body, and the terminal has a connection part for connecting with other parts, and a connection part. And a connecting portion including the bend structure which is bent in an S shape along the longitudinal direction as well as linking these to and from the terminal body. By providing a bend structure at the terminal of the switching module, it is possible to relieve stress generated by connecting other parts to the terminal connection, and damage to the connection due to stress when vibration or thermal stress is applied. Can be prevented.
また、上述した接続部は、他の部品から引き出された引き出し部の延在方向に沿った長さよりも、この延在方向と垂直な向きに沿った長さの方が長い幅広形状を有していることが望ましい。特に、上述した延在方向と垂直な向きに沿った接続部の長さは、引き出し部の幅の複数倍よりも長いことが望ましい。これにより、他の部品から複数本の引き出し部が引き出される場合であっても、これらを1つのターミナルに接続することが可能になり、接続構造の簡略化が可能となる。 Further, the connecting portion described above has a wide shape in which the length along the direction perpendicular to the extending direction is longer than the length along the extending direction of the drawn portion drawn out from other parts. It is desirable that In particular, the length of the connecting portion along the direction perpendicular to the extending direction is preferably longer than a plurality of times the width of the drawer portion. As a result, even when a plurality of lead-out portions are pulled out from other parts, it is possible to connect them to one terminal, and the connection structure can be simplified.
また、上述した接続部を長手方向に沿って折り返して引き出し部を挟み込むことが望ましい。ターミナルを折り曲げて他の部品の引き出し部を両側から挟み込むことにより、引き出し部の2面接続による接触抵抗の低減が可能になるとともに、挟み込んで固定することによる接合強度の向上が可能となる。 Moreover, it is desirable to fold back the connecting portion described above along the longitudinal direction and sandwich the drawer portion. By bending the terminal and sandwiching the lead-out portions of other parts from both sides, it is possible to reduce the contact resistance by connecting the two portions of the lead-out portion, and it is possible to improve the bonding strength by pinching and fixing.
また、上述した接続部における他の部品との接続は溶接により行われることが望ましい。ネジ止め用の端子などが不要で直接接続することが可能であり、部品点数や加工工数を低減することができる。 Moreover, it is preferable that the connection with the other components in the connection portion described above is performed by welding. A screw terminal or the like is unnecessary and can be directly connected, and the number of parts and the number of processing steps can be reduced.
また、上述した他の部品は、固定子巻線であり、固定子巻線から引き出される引き出し線と接続部とが直接接続されることが望ましい。これにより、固定子巻線から引き出される引き出し線をスイッチングモジュールに接続する際に、中継ターミナル等の接続部品が不要になり、部品点数の低減によるコスト削減や接続抵抗の低減が可能となる。 Further, the other component described above is a stator winding, and it is desirable that a lead wire drawn out from the stator winding and a connection portion are directly connected. This eliminates the need for connecting parts such as a relay terminal when connecting the lead wires drawn from the stator windings to the switching module, thereby reducing costs and reducing connection resistance by reducing the number of parts.
また、上述した接続部は、引き出し線の延在方向に沿った長さよりも、この延在方向と垂直な向きに沿った長さの方が長い幅広形状を有していることが望ましい。特に、上述した延在方向と垂直な向きに沿った接続部の長さは、引き出し線の幅の複数倍よりも長いことが望ましい。これにより、固定子巻線から各相毎に複数本の引き出し線が引き出される場合であっても、これら複数本を1つのターミナルに接続することが可能になり、接続構造の簡略化が可能となる。 Moreover, it is desirable that the connecting portion described above has a wide shape in which the length along the direction perpendicular to the extending direction is longer than the length along the extending direction of the lead wire. In particular, the length of the connecting portion along the direction perpendicular to the extending direction is preferably longer than a plurality of times the width of the lead line. As a result, even when a plurality of lead wires are drawn out from the stator winding for each phase, it is possible to connect the plurality of lead wires to one terminal, and the connection structure can be simplified. Become.
また、上述した接続部を長手方向に沿って折り返して引き出し線を挟み込むことが望ましい。これにより、ターミナルを折り曲げて固定子巻線の引き出し線を両側から挟み込むことにより、引き出し線の2面接続による接触抵抗の低減が可能になるとともに、挟み込んで固定することによる接合強度の向上が可能となる。 Moreover, it is desirable to fold back the connecting portion described above along the longitudinal direction and sandwich the lead line. This makes it possible to reduce the contact resistance by connecting the lead wires to the two surfaces by bending the terminal and sandwiching the lead wire of the stator winding from both sides, and to improve the joint strength by pinching and fixing. It becomes.
また、上述した接続部における引き出し線との接続は溶接により行われることが望ましい。ネジ止め用の端子などが不要で直接接続することが可能であり、部品点数や加工工数を低減することができる。 Moreover, it is desirable that the connection with the lead wire in the connection portion described above is performed by welding. A screw terminal or the like is unnecessary and can be directly connected, and the number of parts and the number of processing steps can be reduced.
また、通電時に回転子を磁化させる界磁巻線と、界磁巻線の通電状態を制御するとともに固定子巻線の相電圧検出用の検出端子を有する励磁制御回路とをさらに備え、端子台は、少なくとも一のスイッチングモジュールに対応して、引き出し線との接続用にスイッチングモジュールに設けられた接続部に対応する第1の接続端子と、励磁制御回路に設けられた検出端子に対応する第2の接続端子と、固定子巻線から引き出される引き出し線に対応する第3の接続端子を備え、第1、第2および第3の接続端子を端子台の内部で接続することが望ましい。これにより、固定子巻線の引き出し線をスイッチングモジュールと励磁制御回路の両方に接続することが可能となる。また、この場合であっても、固定子巻線接続用のターミナルを含む構造を全てのスイッチングモジュールについて同じにすることができ、部品点数の低減によるコスト低減が可能となる。また、端子台を通して固定子巻線、スイッチングモジュール、励磁制御回路を相互に接続することができ、個別に接続を行う場合に比べて接続工程の簡略化が可能となる。 The terminal block further includes a field winding that magnetizes the rotor when energized, and an excitation control circuit that controls the energization state of the field winding and has a detection terminal for detecting the phase voltage of the stator winding. Corresponds to at least one switching module, a first connection terminal corresponding to a connection portion provided in the switching module for connection to the lead wire, and a detection terminal provided in the excitation control circuit. It is desirable to provide two connection terminals and a third connection terminal corresponding to the lead wire drawn from the stator winding, and to connect the first, second and third connection terminals inside the terminal block. As a result, the lead wire of the stator winding can be connected to both the switching module and the excitation control circuit. Even in this case, the structure including the terminals for connecting the stator windings can be made the same for all the switching modules, and the cost can be reduced by reducing the number of parts. In addition, the stator winding, the switching module, and the excitation control circuit can be connected to each other through the terminal block, and the connection process can be simplified as compared with the case where the connections are made individually.
以下、本発明の車両用回転電機を適用した一実施形態の車両用発電機について、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の車両用発電機1は、2つの固定子巻線2、3、界磁巻線4、2つのスイッチングモジュール群5、6、発電制御装置7、端子台10を含んで構成されている。
Hereinafter, a vehicular generator according to an embodiment to which a vehicular rotating electrical machine of the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle generator according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
一方の固定子巻線2は、多相巻線(例えばX相巻線、Y相巻線、Z相巻線からなる三相巻線)であって、固定子鉄心(図示せず)に巻装されている。同様に、他方の固定子巻線3は、多相巻線(例えばU相巻線、V相巻線、W相巻線からなる三相巻線)であって、上述した固定子鉄心に、固定子巻線2に対して電気角で30度ずらした位置に巻装されている。本実施形態では、これら2つの固定子巻線2、3と固定子鉄心によって固定子20(図3)が構成されている。
One stator winding 2 is a multiphase winding (for example, a three-phase winding composed of an X-phase winding, a Y-phase winding, and a Z-phase winding), and is wound around a stator core (not shown). It is disguised. Similarly, the other stator winding 3 is a multi-phase winding (for example, a three-phase winding composed of a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding). The stator winding 2 is wound at a position shifted by 30 degrees in terms of electrical angle. In the present embodiment, a stator 20 (FIG. 3) is constituted by these two
界磁巻線4は、固定子鉄心の内周側に対向配置された界磁極(図示せず)に巻装されて回転子を構成している。この回転子と固定子20は同心状に対向配置されている。界磁巻線4に励磁電流を流すことにより、界磁極が磁化される。界磁極が磁化されたときに発生する回転磁界によって固定子巻線2、3が交流電圧を発生する。
The field winding 4 is wound around a field pole (not shown) disposed opposite to the inner peripheral side of the stator core to constitute a rotor. The rotor and the
一方のスイッチングモジュール群5は、一方の固定子巻線2に接続されており、全体で三相全波整流回路(ブリッジ回路)が構成され、固定子巻線2に誘起される交流電流を直流電流に変換する。このスイッチングモジュール群5は、固定子巻線2の相数に対応する数(三相巻線の場合には3個)のスイッチングモジュール5X、5Y、5Zを備えている。スイッチングモジュール5Xは、固定子巻線2に含まれるX相巻線に接続されている。スイッチングモジュール5Yは、固定子巻線2に含まれるY相巻線に接続されている。スイッチングモジュール5Zは、固定子巻線2に含まれるZ相巻線に接続されている。
One
他方のスイッチングモジュール群6は、他方の固定子巻線3に接続されており、全体で三相全波整流回路(ブリッジ回路)が構成され、固定子巻線3に誘起される交流電流を直流電流に変換する。このスイッチングモジュール群6は、固定子巻線3の相数に対応する数(三相巻線の場合には3個)のスイッチングモジュール6U、6V、6Wを備えている。スイッチングモジュール6Uは、固定子巻線3に含まれるU相巻線に接続されている。スイッチングモジュール6Vは、固定子巻線3に含まれるV相巻線に接続されている。スイッチングモジュール6Wは、固定子巻線3に含まれるW相巻線に接続されている。
The other switching module group 6 is connected to the other stator winding 3 to form a three-phase full-wave rectifier circuit (bridge circuit) as a whole, and the alternating current induced in the stator winding 3 is converted into direct current. Convert to current. The switching module group 6 includes a number of
発電制御装置7は、F端子を介して接続された界磁巻線4に流す励磁電流を制御する励磁制御回路であって、励磁電流を調整することにより車両用発電機1の出力電圧(各スイッチングモジュールの出力電圧)VB が調整電圧Vreg になるように制御する。例えば、発電制御装置7は、出力電圧VB が調整電圧Vreg よりも高くなったときに界磁巻線4への励磁電流の供給を停止し、出力電圧VB が調整電圧Vreg よりも低くなったときに界磁巻線4に励磁電流の供給を行うことにより、出力電圧VB が調整電圧Vreg になるように制御する。また、発電制御装置7は、P端子(相電圧検出用の検出端子)に接続された固定子巻線のいずれかの相巻線(例えばW相)の電圧に基づいて回転子の回転数を検出し、回転停止を検出したときに界磁巻線4へ供給する励磁電流を停止あるいは低減する。さらに、発電制御装置7は、制御信号端子としてのERR端子および通信線を介してECU8(外部制御装置)と接続されており、ECU8との間で双方向のシリアル通信(例えば、LIN(Local Interconnect Network)プロトコルを用いたLIN通信)を行い、エラー情報等の通信メッセージを送信あるいは受信する。
The power
端子台10は、スイッチングモジュール5X、5Y、5Z相互の接続、スイッチングモジュール6U、6V、6W相互の接続、スイッチングモジュール5X等と他の部品(例えば発電制御装置7)との接続を行うものである。端子台10の具体例については後述する。この端子台10と2つのスイッチングモジュール群5、6によって電力変換器11が構成されている。
The
本実施形態の車両用発電機1はこのような構成を有しており、次に、スイッチングモジュール5X等の詳細について説明する。
The
図2は、スイッチングモジュール5Xの構成を示す図である。なお、他のスイッチングモジュール5Y、5Z、6U、6V、6Wも同じ構成を有している。図2に示すように、スイッチングモジュール5Xは、2つのMOSトランジスタ50、51、制御回路54を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
MOSトランジスタ50は、ソースがP端子を介して固定子巻線2のX相巻線に接続され、ドレインがBATT端子(バッテリ端子)を介して電気負荷18やバッテリ9の正極端子に接続された上アーム(ハイサイド側)のスイッチング素子である。MOSトランジスタ51は、ドレインがP端子を介してX相巻線に接続され、ソースがGND端子を介してバッテリ9の負極端子(アース)に接続された下アーム(ローサイド側)のスイッチング素子である。これら2つのMOSトランジスタ50、51からなる直列回路がバッテリ9の正極端子と負極端子の間に配置され、これら2つのMOSトランジスタ50、51の接続点にX相巻線が接続されている。また、MOSトランジスタ50、51のそれぞれのソース・ドレイン間にはダイオードが並列接続されている。このダイオードはMOSトランジスタ50、51の寄生ダイオード(ボディダイオード)によって実現されるが、別部品としてのダイオードをさらに並列接続するようにしてもよい。なお、上アームおよび下アームの少なくとも一方を、MOSトランジスタ以外のスイッチング素子を用いて構成するようにしてもよい。
The
制御回路54は、整流動作を開始および終了するタイミングの判定動作、整流動作を実施するためのMOSトランジスタ50、51のオン/オフタイミングの設定動作、このオン/オフタイミングに対応したMOSトランジスタ50、51の駆動動作、電圧や電流あるいは温度を監視して異常発生の有無を判定する自己診断動作などを行う。
The
例えば、スイッチングモジュール5Xに設けられた制御信号端子としてのF端子が発電制御装置7のF端子に接続されており、制御回路54は、発電制御装置7のF端子から界磁巻線4に供給されるPWM信号(励磁電流)の有無を監視し、PWM信号の出力が所定時間(例えば30μ秒間)継続したときに、MOSトランジスタ50、51をオン/オフして整流動作を開始する。また、制御回路54は、発電制御装置7のF端子から界磁巻線4に供給されるPWM信号の出力が所定時間(例えば1秒間)中断したときに、MOSトランジスタ50、51をオフして整流動作を終了する。さらに、制御回路54は、異常発生時には、制御信号端子としてのERR端子(エラー端子)から異常発生を知らせる信号を出力する。例えば、各スイッチングモジュール5X等のERR端子は1本の共通の信号線に接続されており、いずれかのスイッチングモジュール5X等からこの信号線に異常発生を知らせる信号が出力されると、発電制御装置7は、異常発生に対応して所定の処理(例えば、ECU8に対する通知)を行う。
For example, the F terminal as a control signal terminal provided in the
次に、車両用発電機1や電力変換器11、スイッチングモジュール5Xの具体的な構造について説明する。なお、スイッチングモジュール5X以外のスイッチングモジュール5Y、5Z、6U、6V、6Wも同じ構造を有しており、詳細な説明は省略する。
Next, specific structures of the
図3は、車両用発電機1をリヤ側斜め後方から見た外観斜視図である。図4は、車両用発電機1をリヤ側から見た図である。図5は、リヤカバーを取り外した車両用発電機1をリヤ側斜め後方から見た外観斜視図である。図6は、リヤカバーを取り外した車両用発電機1をリヤ側から見た図である。図7は、車両用発電機1のリヤ側の部分的な断面図である。
FIG. 3 is an external perspective view of the
これらの図に示すように、車両用発電機1は、固定子20、回転子30(図7)、フロントフレーム22、リヤフレーム24、リヤカバー26、発電制御装置7、電力変換器11、ブラシ装置12を含んで構成されている。
As shown in these figures, the
フロントフレーム22およびリヤフレーム24は、固定子20を両側から挟み込んで固定するとともに、この固定子20の内側に対向配置されている回転子30を回転可能に支持した状態で収容している。ブラシ装置12は、バッテリ9あるいは電力変換器11から回転子30の界磁巻線4に励磁電流を供給する。
The
リヤカバー26は、リヤフレーム24の外側に取り付けられる発電制御装置7、電力変換器11、ブラシ装置12の全体を覆って、これらを保護する。このリヤカバー26には、軸方向端面であって、電力変換器11に対向する位置に放射状かつ同心状に配置された複数の吸気口27が、ブラシ装置12に対応する位置(図4に示す例ではブラシ装置12に隣接する位置であってブラシ装置12と電圧制御装置7の中間位置)に吸気口28が形成されている。
The
また、リヤフレーム24の軸方向端面には、対向面が直接接触した状態で電力変換器11が搭載されており、リヤフレーム24が電力変換器11で発生した熱を放熱する放熱部材として用いられる。このため、リヤフレーム24の軸方向端面は、放熱に適した形状に形成されており、その詳細については後述する。
Further, the
回転子30は、軸方向端面に冷却ファン32を備えている。回転子30とともに冷却ファン32が回転すると、リヤカバー26に設けられた複数の吸気口27およびリヤカバー26とリヤフレーム24の間の隙間から冷却風が取り込まれる。この冷却風は、リヤフレーム24と電力変換器11の間(凹部242)を通った後、凹部242の内径側に形成された吸気口246を介してリヤフレーム24内に導かれ、固定子巻線2、3を冷却した後リヤフレーム24の外部に排出される。なお、回転子30とともに冷却ファン32が回転すると、リヤカバー26に設けられた吸気口28からもリヤカバー26内に冷却風が取り込まれる。この冷却風は、ブラシ装置12や電圧制御装置7の近傍を流れるため、これらを効率よく冷却するとともに、冷却風を利用したブラシ摩耗粉の排出を行う場合にはその排出効果を高めることができる。
The
次に、スイッチングモジュール5X等の構造の詳細について説明する。図8は、スイッチングモジュール5X内部の実装状態を示す平面図である。図9は、スイッチングモジュール5Xの平面図である。図10、図11は、スイッチングモジュール5Xの斜視図である。図12は、スイッチングモジュール5Xの部分的な拡大側面図である。図8〜図12において示されている各端子に付された符号(P、BATT、GND、F、ERR)は、図2において同じ符号が付された各端子に対応している。
Next, details of the structure of the
図8において、ハイサイド側のMOSトランジスタ50およびローサイド側のMOSトランジスタ51のそれぞれは、同一の製造方法で同一のサイズに形成されている。また、これらのMOSトランジスタ50、51や制御回路54のそれぞれはリードフレーム上に搭載されており、発熱量が多いMOSトランジスタ50、51の直下には放熱用のヒートシンク56が備わっている。スイッチングモジュール5Xは、ヒートシンク56以外の構成部品全体がモールド樹脂で封止された半導体パッケージとして形成されており、ヒートシンク56が露出した状態で取り付けられたモジュール本体60からP端子、BATT端子、GND端子、F端子、ERR端子に対応する接続ターミナル58の一部が突出している。この中でGND端子に対応する接続ターミナル58は、ヒートシンク56と同じ端子形状を有しており、ヒートシンク56をリヤフレーム24にネジ固定する際に同時にねじ締めされてリヤフレーム24に対して電気的な接続が行われる。
In FIG. 8, the high-
なお、図10あるいは図11に示すように、モジュール本体60の側面には、接続ターミナル58の他に、複数の電極59が露出している(以後、この電極59を「露出電極」と称する)。接続ターミナル58をインサート成型する際にその位置決めおよび固定用にモジュール本体60から突出する電極が用いられ、樹脂成型終了後に突出部分を切断した跡が一部の露出電極59として残っている。また、スイッチングモジュール5Xを製造した際にその機能試験等を行うためにモジュール本体60から突出する電極が用いられ、試験終了後に突出部分を切断した跡が他の露出電極59として残っている。
As shown in FIG. 10 or FIG. 11, in addition to the
ところで、モジュール本体60から突出するP端子に対応する接続ターミナル58は、固定子巻線2のX相巻線から引き出される引き出し線55を接続することにより発生する応力を緩和する形状を有する。以後、P端子に対応する接続ターミナル58を他の接続ターミナル58と区別するために「接続ターミナル58P」として説明を行う。
Incidentally, the
図9〜図12に示すように、接続ターミナル58Pは、固定子巻線2のX相巻線から引き出される引き出し部としての引き出し線55との接続を行う接続部580と、この接続部580とモジュール本体60との間でこれらを連結する連結部582とを有する。接続部580と連結部582は、モジュール本体60内に埋設された部分を含んで、金属の板材をプレス成型することにより形成される。
As shown in FIGS. 9 to 12, the
接続部580は、引き出し線55の延在方向に沿った長さが、この延在方向と垂直な向きに沿った長さの方が長い幅広の長方形形状を有している。図12において、接続部58の高さ方向を「縦方向」、高さ方向と垂直な方向を「横方向」とすると、引き出し線55の延在方向に沿った向きが縦方向であり、接続部580は、横長の長方形形状を有する。この接続部580の横方向の長さは、引き出し線55の幅の複数倍よりも長い値に設定されている。また、横長の長方形形状を有する平板状の接続部580を長手方向の途中で折り返して引き出し線55を挟み込んだ後に、これらの間が溶接される。
The connecting
連結部582は、接続部580の一部に連結された長方形形状を有しており、長手方向に沿ってS字状に折り曲げられたベンド構造を含んでいる。ベンド構造を備えることにより、主に引き出し線55の延在方向に加わる繰り返し応力を吸収して緩和することが可能となる。
The connecting
なお、上述した引き出し線55を接続ターミナル58Pに溶接する工程は、スイッチングモジュール5X等を端子台10に組み付けて電力変換器11を完成させた後に、電力変換器11をリヤフレーム24に組み付ける際に行われる。
The above-described process of welding the
次に、端子台10の詳細形状および端子台10へスイッチングモジュール5X等を組み付ける具体例について説明する。図13は、端子台10の平面図である。図14は、端子台10の裏面図である。図15は、端子台10の斜視図である。図16は、電力変換器11の裏面図であって、図14に示した端子台10に6個のスイッチングモジュール5X等を組み付けた組立体としての電力変換器11が示されている。
Next, a detailed example of the
端子台10は、6個のスイッチングモジュール5X、5Y、5Z、6U、6V、6Wを組み付けたときにこれらを収容する6個の収納用凹部100を一方の面側(リヤフレーム24に電力変換器11を組み付けたときにリヤフレーム24の軸方向端面に対向する側)に有する。また、端子台10からは、各スイッチングモジュール5X等に対応して、内径側から1本の配線ターミナル102が、収納用凹部100の底面から2本の配線ターミナル104が突出している。
The
上述したように、スイッチングモジュール5X等のモジュール本体60からは、P端子、BATT端子、GND端子、F端子、ERR端子に対応する接続ターミナル58が突出しており、BATT端子に対応する接続ターミナル58が配線ターミナル102に接続され、F端子、ERR端子に対応する接続ターミナル58が2本の配線ターミナル104のそれぞれに接続される。これらの接続は溶接によって行われるが、一部をはんだ付けによって行うようにしてもよい。
As described above, the
ところで、端子台10に対するスイッチングモジュール5X等の組み付けは、各収納用凹部100にモジュール本体60を組み込んだ後に、対応する接続ターミナル58と配線ターミナル102、104を接合し、さらにモジュール本体60の周囲に形成された充填用凹部に熱硬化性の封止材を充填して硬化させることにより行われる。
By the way, the
図14に示すように、端子台10の各収納用凹部100には、この収納用凹部100にスイッチングモジュール5X等のモジュール本体60を組み込んだ際にモジュール本体60の一部が当接する3箇所の位置決め部S1、S2、S3が含まれる。これら3箇所の位置決め部S1、S2、S3がモジュール本体60の一部に当接することにより、収納用凹部100内でのモジュール本体60の位置が拘束されるようになっている。これにより、接合対象となる接続ターミナル58と配線ターミナル102、104の位置合わせが行われ、次工程での溶接等が容易となる。
As shown in FIG. 14, each
また、このようにしてモジュール本体60が収納用凹部100に組み込まれた状態では、図16に示すように、モジュール本体60の側面と収納用凹部100の側面により2箇所に充填用凹部106、108が形成される。これら2箇所の充填用凹部106、108は、端子台10の3箇所の位置決め部S1、S2、S3をモジュール本体60の一部に当接した際に形成されるようになっている。
Further, in the state in which the module
一方の充填用凹部106の内部空間には、モジュール本体60の一の側面から突出するF端子、ERR端子に対応する接続ターミナル58と露出電極59(図11)とが含まれている。この充填用凹部106は、封止材を硬化前に保持可能な閉塞空間がモジュール本体60の側面と収納用凹部100の側面により形成されたものであって、封止材を充填した後に加熱して硬化させることにより、接続ターミナル58と配線ターミナル102、104の接合部を含む露出部分と露出電極59の両方が封止材によって覆われる。
The internal space of one
他方の充填用凹部108には、モジュール本体60の他の側面から突出する露出電極59(図10)が含まれている。この充填用凹部108は、充填用凹部106と同様に、封止材を硬化前に保持可能な閉塞空間がモジュール本体60の側面と収納用凹部100の側面により形成されたものであって、封止材を充填した後に加熱して硬化させることにより、露出電極59が封止材によって覆われる。
The
このようにして6個のスイッチングモジュール5X等を端子台10に組み付けることにより電力変換器11が形成される。この電力変換器11をリヤフレーム24に組み付けた後に、固定子巻線2、3の各相巻線から引き出される引き出し線55が各スイッチングモジュール5X等のP端子に対応する接続ターミナル58に接続される。
In this manner, the
なお、上述した説明では、全てのスイッチングモジュール5X等を同じように配線するものとしたが、実際には、図16に示すように端部に配置されたスイッチングモジュール6WのP端子については特異な接続がなされている。具体的には、端子台10には内部で相互に接続された3つの配線ターミナル101A、101B、101Cが備わっている。この中で、配線ターミナル(第3の接続端子)101Aは、固定子巻線6のW相巻線から引き出される引き出し線55に接続される。また、配線ターミナル(第1の接続端子)101Bは、スイッチングモジュール6WのP端子に対応する接続ターミナル58に対応する位置に配置され、この接続ターミナル58に接続される。さらに、配線ターミナル101C(第2の接続端子)は、発電制御装置7が組み付けられた際に発電制御装置7のP端子に接続される。
In the above description, all the
このような配線ターミナル101A、101B、101Cを用いることにより、固定子巻線6のW相の相電圧をスイッチングモジュール6Wと発電制御装置7の両方に取り込むことができ、しかも、スイッチングモジュール6Wのターミナル形状および配置を他のスイッチングモジュール5X等と同じにすることができ、部品点数の削減が可能となる。
By using
次に、電力変換器11が組み付けられるリヤフレーム24の軸方向端面の放熱に適した形状について説明する。図17は、リヤフレーム24の平面図である。図18は、リヤフレーム24の斜視図である。これらの図に示すように、リヤフレーム24は、周方向に所定の間隔で配置された6箇所の凸部240と、周方向に隣接する2つの凸部240の間に形成された凹部242と、凹部242の底面に形成されたリブ形状部244とを軸方向端面に有する。
Next, the shape suitable for heat dissipation of the axial end surface of the
凸部240は、平坦な上面部分が、電力変換器11を組み付けた際に6個のスイッチングモジュール5X等のヒートシンク56と全面で対向して接触する。また、凹部242は、周方向に隣接する2つのスイッチングモジュール5X等の間に配置されている。この凹部242は、冷却ファン32(図7)によって発生する冷却風の通路として用いられる。この通路内にリブ形状部244を配置することにより、通路内でのリヤフレーム24の表面積を増大させている。上述した凸部240、凹部242およびリブ形状部244は、延在方向が回転子30の回転軸(図7)を中心とした放射状になるように配置されている。凸部240を放射状に配置することにより、回転子30を回転可能に支持する軸受け36を収納するリヤフレーム24の軸受け収納部248を各凸部240を用いて強固に支えている。また、各凸部240は、回転子30の回転軸を中心とした円弧上に均等な間隔で配置されていることが望ましい。
When the
このように、本実施形態の車両用発電機1では、スイッチングモジュール5X等のP端子に対応する接続ターミナル58にベンド構造を設けることにより、この接続ターミナル58の接続部580に固定子巻線2、3の引き出し線55を接続することにより発生する応力を緩和することができ、振動や冷熱ストレスが加わった際の応力による接続部の破損を防止することができる。また、固定子巻線2、3から引き出される引き出し線55をスイッチングモジュール5X等に直接接続しているため、中継ターミナル等の接続部品が不要になり、部品点数の低減によるコスト削減や接続抵抗の低減が可能となる。
As described above, in the
また、接続部580を、引き出し線55の幅の複数倍よりも長い幅を有する幅広形状とすることにより、固定子巻線2、3から複数本の引き出し線55が引き出される場合であっても、これらを1つの接続ターミナル58に接続することが可能になり、接続構造の簡略化が可能となる。
Even when the plurality of
また、横長の長方形形状を有する平板状の接続部580を長手方向の途中で折り返して引き出し線55を挟み込むことにより、引き出し線55の2面接続による接触抵抗の低減が可能になるとともに、挟み込んで固定することによる接合強度の向上が可能となる。
Further, by folding back the flat connecting
また、接続部580と引き出し線55との接続を溶接により行うことにより、ネジ止め用の端子などが不要で直接接続することが可能であり、部品点数や加工工数を低減することができる。
Further, by connecting the connecting
また、端子台10に内部で相互に接続された3つの配線ターミナル101A、101B、101Cを備えることにより、固定子巻線2、3の引き出し線55をスイッチングモジュール6Wと発電制御装置7の両方に接続することが可能となる。また、この場合であっても、このスイッチングモジュール6Wを他のスイッチングモジュール5X等と同じ構造とすることができ、部品点数の低減によるコスト低減が可能となる。また、端子台10を通して固定子巻線2、3、スイッチングモジュール6W、発電制御回路7を相互に接続することができ、個別に接続を行う場合に比べて接続工程の簡略化が可能となる。
Further, by providing the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、2つの固定子巻線2、3と2つのスイッチングモジュール群5、6を備えるようにしたが、一方の固定子巻線2と一方のスイッチングモジュール群5を備える車両用発電機についても本発明を適用することができる。また、上述した実施形態では、2つのスイッチングモジュール群5、6のそれぞれに3つのスイッチングモジュールを含ませるようにしたが、スイッチングモジュールの数は3以外であってもよい。また、上述した実施形態では、Y結線された2つの固定子巻線2、3を備えた車両用発電機1について説明したが、Δ結線された固定子巻線を備える車両用発電機についても本発明を適用することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the two
また、上述した実施形態では、各スイッチングモジュール5X等を用いて整流動作(発電動作)を行う場合について説明したが、MOSトランジスタ50、51のオン/オフタイミングを変更することにより、バッテリ9から印加される直流電流を交流電流に変換して固定子巻線2、3に供給して電動動作を行わせる車両用回転電機に本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the case where the rectifying operation (power generation operation) is performed using each
また、上述した実施形態では、スイッチングモジュール5X等のP端子に対応する接続ターミナル58のみにベンド構造を設けたが、他の端子に対応するターミナル58にベンド構造を設けるようにしてもよい。この場合には、固定子巻線2、3から引き出された引き出し線55に接続される接続ターミナル58だけでなく、他の引き出し部(例えば、配線ターミナル102)に接続される接続ターミナル58にベンド構造を設けるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the bend structure is provided only for the
また、上述した実施形態では、スイッチングモジュール5X等を端子台10に組み付けて組立体としての電力変換器11を形成し、この電力変換器11をリヤフレーム24の軸方向端面に組み付けるようにしたが、スイッチングモジュール5X等の接続ターミナル58に設けられたベンド構造に着目した場合には、電力変換器11とリヤフレーム24との間に放熱板等の他の放熱部材を介在させたり、各スイッチングモジュール5X等のそれぞれを別々にリヤフレーム24の軸方向端面に取り付ける場合にも本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the
上述したように、本発明によれば、スイッチングモジュールのターミナルにベンド構造を設けることにより、ターミナルの接続部に他の部品を接続することにより発生する応力を緩和することができ、振動や冷熱ストレスが加わった際の応力による接続部の破損を防止することができる。 As described above, according to the present invention, by providing a bend structure at the terminal of the switching module, it is possible to relieve stress generated by connecting other components to the connection portion of the terminal, and vibration or thermal stress. It is possible to prevent the connection portion from being damaged due to the stress applied when.
1 車両用発電機
2、3 固定子巻線
4 界磁巻線
5、6 スイッチングモジュール群
5X、5Y、5Z、6U、6V、6W スイッチングモジュール
7 発電制御装置
9 バッテリ
10 端子台
11 電力変換器
12 ブラシ装置
24 リヤフレーム
26 リヤカバー
27、28、246 吸気口
30 回転子
32 冷却ファン
50、51 MOSトランジスタ
54 制御回路
55 引き出し線
56 ヒートシンク
58 接続ターミナル
60 モジュール本体
100 収納用凹部
102、104 配線ターミナル
106、108 充填用凹部
580 接続部
582 連結部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記電力変換器は、それぞれがスイッチング素子を有する複数のスイッチングモジュールと、前記スイッチングモジュールを相互に接続するとともに前記スイッチングモジュールを他の部品に接続する端子台とを備え、
前記スイッチングモジュールは、他の部品と接続するためのターミナルがモジュール本体から突出しており、
前記ターミナルは、前記他の部品との接続を行う接続部と、前記接続部と前記ターミナル本体との間でこれらを連結するとともに長手方向に沿ってS字状に折り曲げられたベンド構造を含む連結部とを有することを特徴とする車両用回転電機。 A rotor magnetized by energization of the field winding, a stator disposed opposite to the rotor, and an alternating current induced in the stator winding provided in the stator is converted into a direct current. In a rotating electrical machine for a vehicle provided with a power converter that is supplied to a battery or converts a direct current supplied from a battery into an alternating current and supplies the alternating current to the stator winding,
The power converter includes a plurality of switching modules each having a switching element, and a terminal block for connecting the switching modules to each other and connecting the switching modules to each other.
The switching module has a terminal protruding from the module body for connecting with other components,
The terminal includes a connection part for connecting to the other parts, a connection part connecting the connection part and the terminal body, and a bend structure bent in an S shape along the longitudinal direction. A rotating electrical machine for a vehicle.
前記接続部は、前記他の部品から引き出された引き出し部の延在方向に沿った長さよりも、この延在方向と垂直な向きに沿った長さの方が長い幅広形状を有していることを特徴とする車両用回転電機。 In claim 1,
The connecting portion has a wide shape in which the length along the direction perpendicular to the extending direction is longer than the length along the extending direction of the drawn portion drawn out from the other component. A vehicular rotating electrical machine characterized by the above.
前記延在方向と垂直な向きに沿った前記接続部の長さは、前記引き出し部の幅の複数倍よりも長いことを特徴とする車両用回転電機。 In claim 2,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein a length of the connecting portion along a direction perpendicular to the extending direction is longer than a plurality of times a width of the drawer portion.
前記接続部を長手方向に沿って折り返して前記引き出し部を挟み込むことを特徴とする車両用回転電機。 In claim 2 or 3,
A rotating electrical machine for a vehicle, wherein the connecting portion is folded back along a longitudinal direction to sandwich the drawer portion.
前記接続部における前記他の部品との接続は溶接により行われることを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 1-4,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the connection part is connected to the other component by welding.
前記他の部品は、前記固定子巻線であり、
前記固定子巻線から引き出される引き出し線と前記接続部とが直接接続されることを特徴とする車両用回転電機。 In claim 1,
The other part is the stator winding,
A vehicular rotating electrical machine characterized in that a lead wire drawn out from the stator winding and the connecting portion are directly connected.
前記接続部は、前記引き出し線の延在方向に沿った長さよりも、この延在方向と垂直な向きに沿った長さの方が長い幅広形状を有していることを特徴とする車両用回転電機。 In claim 6,
The connecting portion has a wide shape in which the length along the direction perpendicular to the extending direction is longer than the length along the extending direction of the lead wire. Rotating electric machine.
前記延在方向と垂直な向きに沿った前記接続部の長さは、前記引き出し線の幅の複数倍よりも長いことを特徴とする車両用回転電機。 In claim 7,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein a length of the connecting portion along a direction perpendicular to the extending direction is longer than a plurality of times of a width of the lead wire.
前記接続部を長手方向に沿って折り返して前記引き出し線を挟み込むことを特徴とする車両用回転電機。 In claim 7 or 8,
A rotating electrical machine for a vehicle, wherein the connecting portion is folded along a longitudinal direction to sandwich the lead wire.
前記接続部における前記引き出し線との接続は溶接により行われることを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 6-9,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the connection portion is connected to the lead wire by welding.
通電時に前記回転子を磁化させる界磁巻線と、前記界磁巻線の通電状態を制御するとともに前記固定子巻線の相電圧検出用の検出端子を有する励磁制御回路とをさらに備え、
前記端子台は、少なくとも一の前記スイッチングモジュールに対応して、前記引き出し線との接続用に前記スイッチングモジュールに設けられた前記接続部に対応する第1の接続端子と、前記励磁制御回路に設けられた前記検出端子に対応する第2の接続端子と、前記固定子巻線から引き出される前記引き出し線に対応する第3の接続端子を備え、
前記第1、第2および第3の接続端子を前記端子台の内部で接続することを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 6-10,
A field winding that magnetizes the rotor when energized, and an excitation control circuit that controls the energization state of the field winding and has a detection terminal for detecting a phase voltage of the stator winding;
The terminal block corresponds to at least one of the switching modules, and is provided in the excitation control circuit and a first connection terminal corresponding to the connection portion provided in the switching module for connection to the lead wire. A second connection terminal corresponding to the detected terminal, and a third connection terminal corresponding to the lead wire drawn from the stator winding,
A rotating electrical machine for a vehicle, wherein the first, second and third connection terminals are connected inside the terminal block.
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