JP5769848B1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、振動によるカバーの外れをより確実に防止しつつ、カバーの内側の部品への異物の付着を低減することを目的とするものである。【解決手段】カバー２８は、複数の結合部（スナップフィット部）２９でコネクティングボードに結合されている。各結合部２９は、コネクティングボード２７に設けられている爪部と、カバー２８に設けられているフックとを有している。フックを爪部に掛けることにより、カバー２８はコネクティングボード２７に結合され固定されている。カバー２８は、インバータアセンブリ２の外周形状に沿うような直方体状の形状のカバー本体２８ｂと、カバー本体２８ｂの外周の平面部（直線部）から外側へ突出した複数の凸部２８ｃとを有している。各凸部２８ｃには、一対の曲線部（Ｒ部）が設けられており、これらの曲線部にフックが形成されている。【選択図】図２

Description

この発明は、例えばオルタネータ又はモータジェネレータなどの回転電機に関し、特に発熱部品を覆うカバーを有する回転電機に関するものである。

例えば、オルタネータ及びモータジェネレータなどの回転電機では、効率的な冷却を行うために、整流回路及びブラシ等の発熱部品が、ロータを保持するリヤブラケットの外側に配置されている場合がある。このような場合、リヤブラケットの外側に配置された部品の保護及び電気的絶縁のためのリヤカバーが、リヤブラケットに固定されている。

また、従来の回転電機のリヤカバーは、円筒状の側壁部と、側壁部の一方の開口を覆う円板部とを有している。側壁部は、第１の円筒部と、第１の部分よりも小径の第２の円筒部とを有している。これにより、第１の円筒部と第２の円筒部との間には、径方向の段差部が設けられている。段差部には、周方向に互いに間隔をおいて複数の固定用開口部が設けられている。リヤブラケットには、固定用開口部に挿入される複数の爪部が設けられている。また、リヤカバーの側壁部及び円板部には、多数の給気口が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／０６１２８１号明細書

上記のような従来の回転電機では、リヤカバーの側壁部が円筒状であるため、リヤカバーの内側に直方体状の部品を配置した場合、リヤカバーと直方体状の部品との間に大きな隙間が生じ、給気口から侵入した異物が部品に付着し、冷却性能が低下する問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、振動によるカバーの外れをより確実に防止しつつ、カバーの内側の電子部品への異物の付着を低減することができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、回転子と、固定子と、回転子及び固定子を保持するハウジングとを有している駆動部、駆動部に固定されており、かつ複数の電子部品を有しているインバータアセンブリ、及びインバータアセンブリを保護するカバーを備え、駆動部に設けられた部材に複数の爪部が設けられており、カバーには、爪部に掛けられる複数のフックが設けられており、カバーは、フックを爪部に掛けることにより、駆動部に結合されており、カバーは、外周に少なくとも１つの平面部が設けられているカバー本体と、カバー本体の外周から外側へ部分的に突出した凸部とを有しており、凸部の先端には、複数の曲線部が設けられており、フックは、曲線部に設けられている。

この発明の回転電機は、カバー本体の外周に平面部が設けられているため、電子部品を直方体状に構成した場合でも、電子部品を平面部に沿って配置することができ、これにより、カバーの外周と電子部品との間の隙間を小さくすることができ、カバーの内側の電子部品への異物の付着を低減することができる。また、カバーに凸部を形成し、凸部の曲線部にフックを設けたので、振動に対してフックが爪部から外れにくく、振動によるカバーの外れをより確実に防止することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機の断面図である。 図１の回転電機を示す背面図である。 図２の回転電機にカバーを装着する前の状態を示す背面図である。 図１のカバーをインバータアセンブリ側から見た正面図である。 図２のカバーに振動が加わった際のフック及び爪部の関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による回転電機を示す背面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 この発明の実施の形態３による回転電機を示す背面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機の断面図であり、この例では自動車に搭載される車両用回転電機を示している。図において、回転電機は、大きく分けて、駆動部１及びインバータアセンブリ２を有している。

駆動部１は、主として、回転子３、固定子４、ハウジングの一部であるフロントブラケット（フロントハウジング）５、ハウジングの一部であるリヤブラケット（リヤハウジング）６、第１の軸受７、第２の軸受８及びプーリ９を有している。回転子３及び固定子４は、フロントブラケット５及びリヤブラケット６の内側に収容されている。第１の軸受７は、フロントブラケット５に保持されている。第２の軸受８は、リヤブラケット６に保持されている。第２の軸受８のサイズは、第１の軸受７のサイズよりも小さい。

回転子３は、第１及び第２の軸受７，８により回転自在に支持された回転軸１０、回転軸１０に固定された界磁鉄心１１、及び回転軸１０に巻かれた界磁巻線１２を有している。回転軸１０の第１の軸方向端部（図１の右端部）は、フロントブラケット５外へ突出しいる。

プーリ９は、回転軸１０の第１の軸方向端部に固定されている。プーリ９は、ベルト（図示せず）を介して内燃機関（図示せず）に接続されており、内燃機関と双方向にトルクを授受する。

回転子３の第２の軸方向端部（図１の左端部）は、リヤブラケット６外へ突出している。回転子３の第２の軸方向端部には、界磁巻線１２に界磁電流を供給するためのスリップリング１３が設けられている。

リヤブラケット６の界磁鉄心１１とは反対側には、ブラシホルダ１４が配置されている。ブラシホルダ１４は、インバータアセンブリ２に固定されている。ブラシホルダ１４には、ブラシ１５が保持されている。ブラシ１５の先端は、スリップリング１３の外周面に接している。

界磁鉄心１１のプーリ９側の端面には、第１の遠心ファン１６が固定されている。界磁鉄心１１のインバータアセンブリ２側の端面には、第２の遠心ファン１７が固定されている。第１及び第２の遠心ファン１６，１７は、回転子３の回転により冷却風を発生させる。

固定子４は、固定子鉄心１８、及び固定子鉄心１８に巻かれた三相固定子巻線１９を有している。

インバータアセンブリ２は、主として、整流器モジュール（パワーモジュール）２１、界磁モジュール２２、冷却用ヒートシンク２３、ケース２４、及び制御モジュール２５を有している。

整流器モジュール２１は、駆動時の電機子電流の供給及び発電時の電機子電流の整流を行うためのスイッチング素子を周辺回路とともにまとめたものである。即ち、整流器モジュール２１は、固定子４に通電するためのスイッチング素子を電気的な配線を行うリードフレーム上に配置し樹脂材でモールドした電子部品である。

界磁モジュール２２は、界磁電流を制御するためのスイッチング素子を周辺回路とともにまとめたものである。即ち、界磁モジュール２２は、界磁電流を供給するためのスイッチング素子を電気的な配線を行うリードフレーム上に配置し樹脂材でモールドした電子部品である。

整流器モジュール２１及び界磁モジュール２２は、これらを冷却するための冷却用ヒートシンク２３に搭載されている。

ケース２４は、整流器モジュール２１及び界磁モジュール２２の電力系の端子と接続されるターミナルを有している。制御モジュール２５は、整流器モジュール２１及び界磁モジュール２２を制御するための制御回路を有する電子部品である。

リヤブラケット６の外側でスリップリング１３と第２の軸受８との間には、回転子３の回転状態を検出する磁極位置検出センサ２６が設けられている。磁極位置検出センサ２６は、回転軸１０と同軸に配置されており、回転子３の磁極位置を検出する。また、磁極位置検出センサ２６は、センサステータ２６ａと、鉄心のみで構成されたセンサロータ２６ｂとを有している。

センサステータ２６ａは、冷却用ヒートシンク２３に装着されている。また、センサステータ２６ａからの信号配線は、制御モジュール２５に接続されている。センサロータ２６ｂは、回転軸１０に固定されており、かつセンサステータ２６ａの内側に配置されている。

リヤブラケット６のリヤ側には、インバータアセンブリ２を取り付けるための複数のボス６ａが形成されている。また、駆動部１のインバータアセンブリ２側の端部には、コネクティングボード２７が装着され固定されている。

さらに、インバータアセンブリ２には、インバータアセンブリ２及びブラシ１５等を保護し電気的に絶縁するためのカバー２８が被せられている。カバー２８は、複数（図１では１箇所のみ示す）の結合部（スナップフィット部）２９で駆動部１に結合されている。

各結合部２９は、爪部２７ａと、カバー２８に設けられている弾性変形可能なフック２８ａとを有している。爪部２７ａは、駆動部１に設けられた部材（駆動部１に含まれる部材又は駆動部１に固定された部材）、ここではコネクティングボード２７に設けられている。フック２８ａを爪部２７ａに掛けることにより、カバー２８はコネクティングボード２７、即ち駆動部１に結合され固定されている。

図２は図１の回転電機を示す背面図であり、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。また、図３は図２の回転電機にカバー２８を装着する前の状態を示す背面図、図４は図１のカバー２８をインバータアセンブリ２側から見た正面図である。

各モジュール２１，２２，２５の外形は、直方体状である。冷却用ヒートシンク２３の平面形状、即ちインバータアセンブリ２の平面形状は、各モジュール２１，２２，２５の搭載性を向上させるとともに周辺回路の構成を簡易にするため、矩形となっている。また、冷却用ヒートシンク２３及びケース２４は、各モジュール２１，２２，２５を搭載して樹脂等により封止した構造となっている。これにより、インバータアセンブリ２の外形は、直方体状となっている。

インバータアセンブリ２は、駆動部１にコネクティングボード２７を装着した後、リヤブラケット６のボス６ａに複数のネジ３１により固定される。この後、ブラシホルダ１４が、インバータアセンブリ２の中央の回転軸１０が通る空間に配置され、インバータアセンブリ２に固定される。そして、カバー２８が結合部２９によって取り付けられる。

カバー２８は、インバータアセンブリ２の外周形状に沿うような直方体状の形状のカバー本体２８ｂと、カバー本体２８ｂの外周の平面部（直線部）から外側へ突出した複数（この例では３つ）の凸部２８ｃとを有している。凸部２８ｃは、カバー本体２８ｂの３つの平面部、即ち３つの側面から部分的に突出している。各凸部２８ｃの先端の幅方向両端には、一対の曲線部（Ｒ部）が設けられており、これらの曲線部にフック２８ａが形成されている。

各結合部２９は、第１及び第２の遠心ファン１６，１７よりも回転電機の径方向外側に配置されている。カバー本体２８ｂの中央部には、複数の外気導入孔２８ｄが設けられている。これらの外気導入孔２８ｄは、内蔵される電子部品（ここでは、整流器モジュール２１及び界磁モジュール２２）よりも回転電機の径方向内側に配置されている。また、外気導入孔２８ｄは、第１及び第２の遠心ファン１６，１７よりも回転電機の径方向内側に配置されている。

このような回転電機では、カバー本体２８ｂの外周に平面部が設けられているため、整流器モジュール２１、界磁モジュール２２及び制御モジュール２５を平面部に沿って配置することができ、これにより、カバー２８の外周とモジュール２１，２２，２５との間の隙間を小さくすることができ、モジュール２１，２２，２５及びブラシ１５への異物の付着を低減することができる。

また、カバー２８に凸部２８ｃを形成し、凸部２８ｃの曲線部にフック２８ａを設けたので、振動に対してフックが爪部から外れにくく、振動によるカバーの外れをより確実に防止することができる。

即ち、車両からの振動は、カバー２８の直線部（平面部）に垂直受け易くなるが、図５に示すように、フック２８ａがカバー２８の直線部に対して垂直方向に振動を受けたとしても、フック２８ａの掛かりがＲ形状となっている分だけ、フック２８ａが爪部２７ａから外れにくく、周方向の振動に強い構造となっている。

さらに、結合部２９がフック２８ａを爪部２７ａに掛けるスナップフィット構造であるため、簡単な構成により、振動に対してカバー２８を外れにくくすることができる。

さらにまた、モジュール２１，２２，２５の外形が直方体状であり、カバー本体２８ｂの外形も、インバータアセンブリ２の外周形状に沿うような直方体状であるため、全てのモジュール２１，２２，２５とカバー２８との間の隙間を小さくすることができ、モジュール２１，２２，２５の配置等が容易になる。また、モジュール２１，２２，２５を簡単な形状にできるため、開発期間を短縮するとともに、生産性を向上させることができる。

また、結合部２９は、遠心ファン１６，１７よりも径方向外側に配置されているので、外気を導入する際に結合部２９が邪魔にならず、外気をカバー２８内にスムーズに導入することができ、カバー２８内に内蔵される電子部品を効率よく冷却することができる。

さらに、外気導入孔２８ｄが遠心ファン１６，１７よりも径方向内側に配置されているので、これによっても外気をカバー２８内にスムーズに導入することができ、カバー２８内に内蔵される電子部品を効率よく冷却することができる。

実施の形態２．
次に、図６はこの発明の実施の形態２による回転電機を示す背面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。カバー２８は、結合部２９にてコネクティングボード２７に固定された後、ボルト（締結具）３２によりインバータアセンブリ２の冷却用ヒートシンク２３とともにボス６ａに共締めされ固定される。また、カバー２８が樹脂成型品の場合の熱による枯れの対策として、カバー２８にプレート３３がインサート成形されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような構成によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、万一結合部２９が外れた場合でも、カバー２８が脱落するのを防止することができるという効果が得られる。

なお、実施の形態２では、ボルト３２による固定箇所を１箇所としたが、２箇所以上であってもよい。

実施の形態３．
次に、図８はこの発明の実施の形態３による回転電機を示す背面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。カバー２８は、結合部２９にてコネクティングボード２７に固定された後、カバー２８を貫通する出力端子部（Ｂ端子）３４に、車両側ハーネス回り止め３５とともにナット（締結具）３６により共締めされ固定される。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような構成によれば、実施の形態２と同様の効果に加えて、車両側ハーネス回り止め３５をカバー２８の抜け止めと兼用することができ、実施の形態２で用いたボルト３２を省略することができ、部品点数を削減してコストを低減することができる。

なお、実施の形態２、３を組み合わせて実施してもよい。
また、実施の形態１〜３では、直方体状のカバー本体２８ｂを示したが、少なくとも１つの平面部が設けられた形状であれば、直方体状でなくてもよい。
さらに、実施の形態１〜３では、コネクティングボード２７に爪部２７ａを設けたが、駆動部１に設けられた他の部材に爪部を設けてもよい。

１ 駆動部、２ インバータアセンブリ、３ 回転子、４ 固定子、５ フロントブラケット（ハウジング）、６ リヤブラケット（ハウジング）、１６ 第１の遠心ファン、１７ 第２の遠心ファン、２１ 整流器モジュール、２２ 界磁モジュール、２５ 制御モジュール、２７ コネクティングボード（駆動部に設けられた部材）、２７ａ 爪部、２８ カバー、２８ａ フック、２８ｂ カバー本体、２８ｃ 凸部、２８ｄ 外気導入孔、３２ ボルト（締結具）、３４ 出力端子部、３５ 車両側ハーネス回り止め、３６ ナット（締結具）。

Claims (5)

1. 回転子と、固定子と、前記回転子及び前記固定子を保持するハウジングとを有している駆動部、
   前記駆動部に固定されており、かつ複数の電子部品を有しているインバータアセンブリ、及び
   前記インバータアセンブリを保護するカバー
   を備え、
   前記駆動部に設けられた部材に複数の爪部が設けられており、
   前記カバーには、前記爪部に掛けられる複数のフックが設けられており、
   前記カバーは、前記フックを前記爪部に掛けることにより、前記駆動部に結合されており、
   前記カバーは、外周に少なくとも１つの平面部が設けられているカバー本体と、前記カバー本体の外周から外側へ部分的に突出した凸部とを有しており、
   前記電子部品の外形及び前記インバータアセンブリの外形は直方体状であり、
   前記カバー本体の外形は、前記インバータアセンブリの外周形状に沿うような直方体状であり、
   前記凸部の先端には、複数の曲線部が設けられており、
   前記フックは、前記曲線部に設けられている回転電機。
2. 前記回転子に設けられており、前記回転子の回転により冷却風を発生させる遠心ファン
   をさらに備え、
   前記爪部及び前記フックは、前記遠心ファンよりも径方向外側に配置されている請求項１記載の回転電機。
3. 前記カバー本体には、複数の外気導入孔が設けられており、
   前記外気導入孔は、前記遠心ファンよりも径方向内側に配置されている請求項２記載の回転電機。
4. 前記カバーは、前記フックによる固定に加えて、締結具により前記インバータアセンブリとともに前記ハウジングに共締めされ固定されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記カバーは、前記フックによる固定に加えて、締結具によりハーネス回り止めとともに出力端子部に共締めされ固定されている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転電機。

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