JP5774207B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子と対向して配置され、固定子巻線を備えた固定子と、
前記回転子軸を回動自在に支持するとともに、前記固定子を保持するケースと、
前記ケースに固定され、前記固定子巻線と外部の直流電源との間の電力変換を行う電力変換回路を設けたパワーモジュール構成体及び前記電力変換回路を制御する制御回路部を有する制御装置と、
を備えた回転電機であって、
前記パワーモジュール構成体に設けられた前記電力変換回路は、
外部の直流電源からの直流電力を交流電力に変換して前記固定子巻線に供給し、又は、前記固定子巻線に発生した交流電力を直流電力に変換して前記直流電源に供給するように、前記制御回路部により制御され、
前記パワーモジュール構成体は、
前記電力変換回路を構成するスイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
前記パワーモジュールを内部に収納したハウジングと、
前記ハウジングに固定され、前記パワーモジュールを冷却するヒートシンクと、
を備え、
前記パワーモジュールは、
前記スイッチング素子の第1の電極に接続された第1のリードフレームと、
前記スイッチング素子の第2の電極に接続された第2のリードフレームと、
前記スイッチング素子の第3の電極に接続された第3のリードフレームと、
前記スイッチング素子と、前記第1のリードフレームと、前記第2のリードフレームと、前記第3のリードフレームとを一体にモールドすると共に、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームと前記第3のリードフレームとを相互に絶縁するモールド樹脂と、
を備え、
前記パワーモジュール構成体のハウジングは、開口部を備えた内部空間を備え、
前記ヒートシンクは、絶縁部材を介して前記パワーモジュールを固着しており、前記ハウジングの前記開口部を閉塞して前記ハウジングに固着され、
前記ヒートシンクに固着された前記パワーモジュールは、前記ハウジングの前記内部空間に挿入され、
前記パワーモジュールが挿入された前記ハウジングの内部空間には、樹脂が充填されている、
ことを特徴とするものである。
以下、この発明の実施の形態1による回転電機を、図の基づいて詳細に説明する。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、図2のA−A線に沿って矢印の方向から視た断面を示している。図2は、この発明の実施の形態1による回転電機の正面図であり、制御装置のカバーを取り外した状態で示している。図1及び図2に於いて、回転電機1は、回転電機本体2と、回転電機本体2に搭載された制御装置3とを有する制御装置一体型回転電機であり、例えば、内燃機関により駆動される車両に搭載される。この実施の形態1では、回転電機1は、ブラシ付の交流発電電動機(ACモータジェネレータ)として構成されている。尚、以下の説明では、各図において、同一または相当部分には同一符号を付して説明する。
この発明の実施の形態2による回転電機は、パワーモジュール30とヒートシンク32との接着に用いる絶縁部材31として、シリコーン系の接着材を用いるようにしたものである。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
(1)回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子と対向して配置され、固定子巻線を備えた固定子と、
前記回転子軸を回動自在に支持するとともに、前記固定子を保持するケースと、
前記ケースに固定され、前記固定子巻線と外部の直流電源との間の電力変換を行う電力変換回路を設けたパワーモジュール構成体及び前記電力変換回路を制御する制御回路部を有する制御装置と、
を備えた回転電機であって、
前記パワーモジュール構成体に設けられた前記電力変換回路は、
外部の直流電源からの直流電力を交流電力に変換して前記固定子巻線に供給し、又は、前記固定子巻線に発生した交流電力を直流電力に変換して前記直流電源に供給するように、前記制御回路部により制御され、
前記パワーモジュール構成体は、
前記電力変換回路を構成するスイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
前記パワーモジュールを内部に収納したハウジングと、
前記ハウジングに固定され、前記パワーモジュールを冷却するヒートシンクと、
を備え、
前記パワーモジュールは、
前記スイッチング素子の第1の電極に接続された第1のリードフレームと、
前記スイッチング素子の第2の電極に接続された第2のリードフレームと、
前記スイッチング素子の第3の電極に接続された第3のリードフレームと、
前記スイッチング素子と、前記第1のリードフレームと、前記第2のリードフレームと、前記第3のリードフレームとを一体にモールドすると共に、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームと前記第3のリードフレームとを相互に絶縁するモールド樹脂と、
を備え、
前記パワーモジュール構成体のハウジングは、開口部を備えた内部空間を備え、
前記ヒートシンクは、絶縁部材を介して前記パワーモジュールを固着しており、前記ハウジングの前記開口部を閉塞して前記ハウジングに固着され、
前記ヒートシンクに固着された前記パワーモジュールは、前記ハウジングの前記内部空間に挿入され、
前記パワーモジュールが挿入された前記ハウジングの内部空間には、樹脂が充填されている、
ことを特徴とする。
このように構成した回転電機によれば、組み立てが容易で、且つ従来のようなヒートシンクの電触対策等を必要としない信頼性の高い制御装置を備えた回転電機を得ることができる。又、この構成により、パワーモジュール構成体をコンパクトで且つ強固に構成することができる。
このように構成することにより、固定子からヒートシンクへの伝熱経路を低減することができるため、パワーモジュール、特にスイッチング素子の温度を低減することができる。
この構成により、各リードフレームの配置が容易であり、且つ各リードフレーム相互間の絶縁を容易に行うことができる。又、パワーモジュールの厚みを少なくすることができる。
この構成により、パワーモジュール構成体のパワー配線を回転電機本体側に集約し、信号配線を回転電機本体とは反対側に集約することができ、回転電機本体側とその反対側とで接続導体等の厚さの異なる部材を使用することができ、パワーモジュール構成体のハウジングを回転電機のケースに取り付けるための作業性を向上させることが可能である。
この構成により、パワーモジュールのパワー端子の削減による小型化、実装面積の低減を図ることができる。
従って、絶縁部材に弾性率の低い、例えばシリコーン系の材料を用いることで、エポキシ系の材料(例えば絶縁シート等)にくらべて、弾性率が低く、又、材料の伸びが増加する。そのため、絶縁部材に加わるリードフレーム−ヒートシンク間の熱応力の影響を吸収することができ、長期信頼性を増やすことができる。
従って、回転電機をブラシ付きモータとすることで、性能が同じであれば固定子、回転子のサイズを小型化することが可能である。
この構成により、界磁回路部に対する固定子から受熱を低減することが可能である。
Claims (8)
- 回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子と対向して配置され、固定子巻線を備えた固定子と、
前記回転子軸を回動自在に支持するとともに、前記固定子を保持するケースと、
前記ケースに固定され、前記固定子巻線と外部の直流電源との間の電力変換を行う電力変換回路を設けたパワーモジュール構成体及び前記電力変換回路を制御する制御回路部を有する制御装置と、
を備えた回転電機であって、
前記パワーモジュール構成体に設けられた前記電力変換回路は、
外部の直流電源からの直流電力を交流電力に変換して前記固定子巻線に供給し、又は、前記固定子巻線に発生した交流電力を直流電力に変換して前記直流電源に供給するように、前記制御回路部により制御され、
前記パワーモジュール構成体は、
前記電力変換回路を構成するスイッチング素子を備えたパワーモジュールと、
前記パワーモジュールを内部に収納したハウジングと、
前記ハウジングに固定され、前記パワーモジュールを冷却するヒートシンクと、
を備え、
前記パワーモジュールは、
前記スイッチング素子の第1の電極に接続された第1のリードフレームと、
前記スイッチング素子の第2の電極に接続された第2のリードフレームと、
前記スイッチング素子の第3の電極に接続された第3のリードフレームと、
前記スイッチング素子と、前記第1のリードフレームと、前記第2のリードフレームと、前記第3のリードフレームとを一体にモールドすると共に、前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームと前記第3のリードフレームとを相互に絶縁するモールド樹脂と、
を備え、
前記パワーモジュール構成体のハウジングは、開口部を備えた内部空間を備え、
前記ヒートシンクは、絶縁部材を介して前記パワーモジュールを固着しており、前記ハウジングの前記開口部を閉塞して前記ハウジングに固着され、
前記ヒートシンクに固着された前記パワーモジュールは、前記ハウジングの前記内部空間に挿入され、
前記パワーモジュールが挿入された前記ハウジングの内部空間には、樹脂が充填されている、
ことを特徴とする回転電機。 - 前記パワーモジュール構成体は、前記ハウジングが前記ケースに固定されることにより前記回転電機に搭載される、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記モールド樹脂によりモールドされた前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームと前記第3のリードフレームは、同一平面上に間隔を介して並置されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の回転電機。 - 前記第1のリードフレームと前記第2のリードフレームは、前記モールド樹脂の一方の側面部から前記モールド樹脂の外部に導出されており、
前記第3のリードフレームは、前記モールド樹脂の前記一方の側部に対向する他方の側部から前記モールド樹脂の外部に導出されている、
ことを特徴とする請求項1から3のうちの何れか一項に記載の回転電機。 - 前記固定子巻線は、3相電機子巻線により構成され、
前記電力変換回路は、3相ブリッジ回路により構成され、
前記スイッチング素子は、前記3相ブリッジ回路の各相の上アームと下アームにそれぞれ接続され、
前記パワーモジュールは、前記3相ブリッジ回路の全ての前記スイッチング素子を一体化したものである、
ことを特徴とする請求項1から4のうちの何れか一項に記載の回転電機。 - 前記絶縁部材は、弾性率の低い材料により構成されている、
ことを特徴とする請求項1から5のうちの何れか一項に記載の回転電機。 - 前記回転子に固定された界磁巻線と、
スイッチング素子を備えた界磁回路部と、
を備え、
前記界磁回路部は、前記スイッチング素子が制御回路部によりスイッチング制御されて前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する、
ことを特徴とする請求項1から6のうちの何れか一項に記載の回転電機。 - 前記界磁回路部のスイッチング素子は、モールド樹脂によりモールドされている、
ことを特徴とする請求項7に記載の回転電機。
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