JP6279050B2 - Vehicle system - Google Patents

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Description

この発明は、例えば、回転電機を有する車両システムに関し、特に、発生する熱を冷却する冷却構造を有する車両システムに関するものである。   The present invention relates to a vehicle system having, for example, a rotating electric machine, and more particularly to a vehicle system having a cooling structure for cooling generated heat.

従来から回転電機と制御装置を一体とした制御装置一体型回転電機について、特に、制御装置と回転電機の冷却構造が提案されている(例えば、特許文献1、2、3)。
特許文献1においては、制御装置であるインバータアセンブリのヒートシンクからハウジングに向けて突出した冷却フィンの端面に冷却風路を構成するためのプレートを備えた回転電機が提案されている。特許文献1の回転電機は、プレートを取り付けることでハウジングからの受熱を防ぐとともに、インバータアセンブリとの間に通風路を構成し冷却性を向上させることが提案されている。
特許文献2の駆動装置においては、電動機のハウジングと制御装置としてのインバータと一体化されたヒートシンクが、対向する部分に冷媒を通す冷却空間を構成し、両者の間を断熱素材の分離壁で分割する構造が示されている。また、この分離壁には、電動機側とインバータ側に流れる冷媒の流量を調整する流量日調整手段を設け、電動機側とインバータ側の流路が並列になるように構成されている。これにより、特許文献2は、発熱量に応じて適切に冷却をおこなうことが提案されている。
Conventionally, a control device-integrated rotating electrical machine in which the rotating electrical machine and the control device are integrated has been proposed, in particular, a cooling structure for the control device and the rotating electrical machine (for example, Patent Documents 1, 2, and 3).
Patent Document 1 proposes a rotating electrical machine including a plate for forming a cooling air passage on an end face of a cooling fin protruding from a heat sink of an inverter assembly as a control device toward a housing. In the rotating electrical machine of Patent Document 1, it is proposed that a plate is attached to prevent heat reception from the housing, and an air passage is formed between the rotating assembly and the inverter assembly to improve cooling performance.
In the drive device of Patent Document 2, a heat sink integrated with an electric motor housing and an inverter as a control device constitutes a cooling space through which a refrigerant is passed to an opposing portion, and a space between them is divided by a separation wall made of a heat insulating material. The structure to be shown is shown. The separation wall is provided with a flow rate date adjusting means for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing on the motor side and the inverter side, and the flow paths on the motor side and the inverter side are arranged in parallel. Thus, Patent Document 2 proposes that cooling is appropriately performed according to the amount of heat generation.

また、特許文献3のインバータ一体型電動機ユニットにおいては、インバータに構成された冷却通路と、電動機に構成された冷却通路を連通して一体化する構造が提案されている。このとき、インバータ側から冷媒を通すようにする。さらに、電動機の後端に冷却通路を挟んでインバータを取り付けることにより、インバータから電動機の発熱の影響を回避することができる。さらに許容温度の低いインバータ部を先に冷却するように配置することで、より低温の冷媒でインバータを冷却でき、インバータ一体型電動機全体の耐熱性能を向上することを提案している。   In addition, in the inverter-integrated electric motor unit of Patent Document 3, a structure has been proposed in which the cooling passage configured in the inverter and the cooling passage configured in the electric motor are connected and integrated. At this time, the refrigerant is passed from the inverter side. Furthermore, the influence of the heat generation of the motor from the inverter can be avoided by attaching the inverter with the cooling passage interposed at the rear end of the motor. Furthermore, it has been proposed that the inverter part having a lower allowable temperature is arranged to be cooled first, whereby the inverter can be cooled with a lower temperature refrigerant, and the heat resistance performance of the entire inverter-integrated electric motor is improved.

特開2014−143833号公報JP 2014-143833 A 特開2005−20881号公報JP 2005-20881 A 特開2006−197781号公報JP 2006-197781 A

近年、回転電機に対して高出力化や長時間の運転、高温環境下での動作等の要求があり、回転電機の熱環境が厳しくなっている。
しかしながら、特許文献1では、空冷の回転電機として、インバータアセンブリのヒートシンクとプレートで構成された冷却風路に回転子のファンで発生させた冷却風を通し、インバータと固定子や回転子を冷却しており、高温環境下では通風を効率化しても冷却風の吸気温度自体が上昇するため、冷却性能に限界があった。
また、特許文献2および特許文献3においては、インバータ側と電動機側に冷却通路を設け、それを接続する構成となっている。インバータの耐熱温度は搭載する電子部品や基板材料によって決定され、一般的に125℃程度が上限温度となる。一方で回転電機や電動機を構成する回転子や固定子は基本的に鉄心に銅のコイルを巻いた構成となっており、熱的に弱い部分としてはコイルと周囲との絶縁を行うためのコイル被膜や絶縁用部材であり、190℃から240℃程度が上限温度となる。このため、インバータと回転電機の上限温度差は100℃前後となる。
In recent years, there has been a demand for high output, long-time operation, operation in a high temperature environment, and the like for a rotating electrical machine, and the thermal environment of the rotating electrical machine has become severe.
However, in Patent Document 1, as an air-cooled rotating electrical machine, cooling air generated by a rotor fan is passed through a cooling air passage composed of a heat sink and a plate of an inverter assembly to cool the inverter, the stator and the rotor. In a high temperature environment, even if ventilation is made efficient, the cooling air intake temperature itself rises, so the cooling performance is limited.
Moreover, in patent document 2 and patent document 3, it is the structure which provides a cooling channel | path in the inverter side and the electric motor side, and connects it. The heat-resistant temperature of the inverter is determined by the electronic components and board material to be mounted, and generally about 125 ° C. is the upper limit temperature. On the other hand, the rotor and stator constituting the rotating electric machine and the electric motor basically have a structure in which a copper coil is wound around an iron core, and a coil for insulating the coil from the surroundings as a thermally weak portion. It is a film or an insulating member, and the upper limit temperature is about 190 ° C to 240 ° C. For this reason, the upper limit temperature difference between the inverter and the rotating electrical machine is around 100 ° C.

インバータ一体型電動機において、特許文献2では冷媒の流路にインバータ冷却用流路と電動機冷却用流路を並列に接続する構造を提案し、特許文献3ではインバータ冷却用流路と電動機冷却用流路を直列に接続する構造が提案されているが、いずれも同じ流路を使用して、インバータと電動機を冷却する構造である。上述のように電動機の構成部品は耐熱性が高い部品を使用することが可能であり、電動機とインバータを同じ冷却用流路を使用することは、電動機にとっては必要以上に冷却することになり、冷却用流路を構成するためのコストが増大する。また、インバータと電動機の両方に冷媒を供給するため、冷媒を流すためのポンプの出力を上げる必要があり、コストが上がる要因となる。   In an inverter-integrated electric motor, Patent Document 2 proposes a structure in which an inverter cooling flow path and an electric motor cooling flow path are connected in parallel to a refrigerant flow path, and Patent Document 3 proposes an inverter cooling flow path and an electric motor cooling flow. Although the structure which connects a path | route in series is proposed, all are the structures which cool an inverter and an electric motor using the same flow path. As described above, it is possible to use components having high heat resistance as components of the electric motor, and using the same cooling flow path for the electric motor and the inverter cools the electric motor more than necessary. The cost for configuring the cooling flow path increases. Further, since the refrigerant is supplied to both the inverter and the electric motor, it is necessary to increase the output of the pump for flowing the refrigerant, which increases the cost.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高温雰囲気でも十分な冷却能力を有すると共に、冷却コストを低減した車両システムを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a vehicle system that has sufficient cooling capability even in a high-temperature atmosphere and has reduced cooling costs.

この発明に係わる車両システムは、外周に通気口を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、固定子巻線を有する固定子と、前記固定子に対向して配置され、軸受によって回転自在に支持された回転子と、前記回転子と一体に回転されるファンとを有するモータ部、前記ハウジングの外側に配置され、前記固定子巻線へ通電する電力モジュールと、前記電力モジュールを冷却するヒートシンクとを有する制御装置、前記制御装置に設けられたセンサ、前記回転子とプーリを介してトルクを授受する車両のエンジン、前記エンジンを冷却するための冷却回路、を備え、前記モータ部と前記制御装置により回転電機が構成され、前記制御装置と前記モータ部との間には、前記ファンによって発生する冷却風を通すための風路が構成されており、前記ヒートシンクは、前記風路に面するように設けられ、前記制御装置を冷却する冷媒を流すための冷媒用通路と、前記冷媒用通路の外周から前記風路に突出させたフィンが形成されており、前記冷媒用通路は、前記冷却回路に接続されており、前記制御装置の温度を前記センサにより測定し、前記制御装置の前記温度が閾値以下の場合には前記制御装置への前記冷却回路からの前記冷媒の流入を停止し、前記制御装置の前記温度が閾値以上の場合には前記冷媒を流すことを特徴とするものである。   A vehicle system according to the present invention includes a housing having a vent on the outer periphery, a stator disposed in the housing and having a stator winding, and opposed to the stator, and rotatably supported by a bearing. A motor unit having a rotor and a fan that rotates integrally with the rotor, a power module that is disposed outside the housing and energizes the stator winding, and a heat sink that cools the power module A controller provided with the control device, a sensor provided in the control device, an engine of a vehicle that transmits and receives torque via the rotor and a pulley, a cooling circuit for cooling the engine, and the motor unit and the control device The rotating electrical machine is configured by the above, and an air path for passing the cooling air generated by the fan is configured between the control device and the motor unit. The heat sink is provided so as to face the air passage, and a refrigerant passage for flowing a refrigerant for cooling the control device, and a fin protruding from the outer periphery of the refrigerant passage to the air passage are formed. The refrigerant passage is connected to the cooling circuit, the temperature of the control device is measured by the sensor, and when the temperature of the control device is less than or equal to a threshold value, the control device is connected to the control device. Inflow of the refrigerant from the cooling circuit is stopped, and the refrigerant is caused to flow when the temperature of the control device is equal to or higher than a threshold value.

この発明による車両システムによれば、回転電機の温度が低い場合に、制御装置への冷媒を止めることで、冷却回路全体の流量を減らすことができ、車両システムの効率を上げることができる。また、回転子のファンによる冷却風で、制御装置も冷却することが可能であり、所定の範囲であれば回転電機の運転は可能であり、制御装置の温度が閾値以上になった場合のみ、冷媒を流すことで、常時流す場合よりも、流すための損失を低減することができ、車両の燃費を向上させることができる。   According to the vehicle system of the present invention, when the temperature of the rotating electrical machine is low, the flow rate of the entire cooling circuit can be reduced by stopping the refrigerant to the control device, and the efficiency of the vehicle system can be increased. Also, the control device can be cooled with cooling air from the rotor fan, and the rotating electrical machine can be operated within a predetermined range, and only when the temperature of the control device exceeds a threshold value, By flowing the refrigerant, it is possible to reduce the loss for flowing compared to the case of always flowing, and to improve the fuel efficiency of the vehicle.

この発明の実施の形態1における回転電機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rotary electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における回転電機を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the rotary electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における回転電機を搭載した車両システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the vehicle system carrying the rotary electric machine in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2における回転電機の冷媒用通路部材を示す平面図である。It is a top view which shows the channel | path member for refrigerant | coolants of the rotary electric machine in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における回転電機のモジュール搭載部材を示す平面図である。It is a top view which shows the module mounting member of the rotary electric machine in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における回転電機のモジュール搭載部材の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the module mounting member of the rotary electric machine in Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態1について説明する。
図1は、この発明の実施の形態1における回転電機を示す断面図である。また、図2は、この発明の実施の形態1における回転電機を示す電気回路図である。さらにまた、図3は、この発明の実施の形態1における回転電機を搭載した車両システムを示すブロック図であり、車両システムの一部を抜粋した図である。
図1に示すように、この発明の実施の形態1では、巻線界磁式の制御装置一体型回転電機を例に説明する。図1において、回転電機1は、モータ部130と制御装置131を備えている。回転電機1のモータ部130は、2種類のハウジング8、ハウジング9と、界磁巻線2と界磁巻線2を覆う界磁鉄心3とを備え回転軸となるシャフト4を持ち、ハウジング8およびハウジング9に回転自在に保持される回転子5とを備えている。また、回転電機1は、回転子5の外周側に固定子巻線6を保持する固定子7を備えている。そして、回転子5および固定子7は、ハウジング8、9に固定されている。回転子5の片側端部には、エンジンと双方向にトルクを授受するためにプーリ13が取り付けられている。プーリ13は、ベルトを介してエンジンと接続されている(以下プーリ13側をフロント側、
プーリ13の反対側をリヤ側と呼ぶ)。よって、ハウジング8はフロントブラケットであ
り、フロントベアリング23によりシャフト4を保持している。また、ハウジング9はリヤブラケットであり、リヤベアリング24によりシャフト4を保持している。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an electric circuit diagram showing the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a vehicle system on which the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention is mounted, and is a diagram excerpting a part of the vehicle system.
As shown in FIG. 1, Embodiment 1 of the present invention will be described by taking a winding field type controller-integrated rotating electrical machine as an example. In FIG. 1, the rotating electrical machine 1 includes a motor unit 130 and a control device 131. The motor unit 130 of the rotating electrical machine 1 has a shaft 4 that includes two types of housings 8 and 9, a field winding 2 and a field core 3 that covers the field winding 2, and serves as a rotating shaft. And a rotor 5 rotatably held by the housing 9. In addition, the rotating electrical machine 1 includes a stator 7 that holds the stator winding 6 on the outer peripheral side of the rotor 5. The rotor 5 and the stator 7 are fixed to the housings 8 and 9. A pulley 13 is attached to one end portion of the rotor 5 in order to transfer torque to and from the engine in both directions. The pulley 13 is connected to the engine via a belt (hereinafter, the pulley 13 side is referred to as the front side,
The opposite side of the pulley 13 is called the rear side). Therefore, the housing 8 is a front bracket, and the shaft 4 is held by the front bearing 23. The housing 9 is a rear bracket, and the shaft 4 is held by a rear bearing 24.

回転子5は、界磁電流を供給するためのスリップリング14を持ち、スリップリング14はハウジング9であるリヤブラケットよりリヤ側に突出している。回転子5の界磁鉄心3の端面には、冷却風32を発生させるためのファン20およびファン21が取り付けられている。また、回転子5の回転位相を検知するための回転センサロータ16が、スリップリング14とリヤベアリング24の間に搭載されている。回転センサロータ16は、回転センサ保護カバー25で覆われて、シャフト4に搭載されている。
ハウジング9であるリヤブラケットのさらにリヤ側には、制御装置131とブラシホルダ15と保護カバー22が搭載されている。制御装置131は、外部の電源に接続され、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電力モジュール10を備えている。また、制御装置131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界磁モジュール12を備えている。
The rotor 5 has a slip ring 14 for supplying a field current, and the slip ring 14 protrudes rearward from the rear bracket as the housing 9. A fan 20 and a fan 21 for generating cooling air 32 are attached to the end face of the field core 3 of the rotor 5. A rotation sensor rotor 16 for detecting the rotation phase of the rotor 5 is mounted between the slip ring 14 and the rear bearing 24. The rotation sensor rotor 16 is covered with a rotation sensor protective cover 25 and mounted on the shaft 4.
A control device 131, a brush holder 15, and a protective cover 22 are mounted on the rear side of the rear bracket that is the housing 9. The control device 131 is connected to an external power supply, and includes a power module 10 in which switching elements for supplying armature current during driving and rectification of armature current during power generation are collected together with peripheral circuits. The control device 131 includes a field module 12 in which switching elements for controlling the field current are gathered together with peripheral circuits.

さらにまた、制御装置131は、電力モジュール10と界磁モジュール12が搭載された冷却用のヒートシンク18と、各モジュールの電力系の端子と接続されるターミナルを有するケース19を備えている。また、制御装置131は、電力モジュール10と界磁モジュール12を制御するための制御回路が構成された制御基板11を備えている。電力モジュール10と界磁モジュール12は、スイッチング素子等を配線用のリードフレームに搭載し、全体を樹脂成型した構造としている。制御装置131の中央には、シャフト4が通る空間があり、界磁巻線2に通電するためのブラシホルダ15が配置され、制御装置131に固定される。ブラシホルダ15とハウジング9であるリヤブラケットの間には、回転センサステータ17が配置され、回転センサの信号配線が制御装置131に接続される。制御装置131の外周には、制御装置131等を保護するための保護カバー22が搭載され、保護カバー22には、冷却風を吸入するための吸入口が設けられている。   Further, the control device 131 includes a case 19 having a cooling heat sink 18 on which the power module 10 and the field module 12 are mounted, and a terminal connected to a power system terminal of each module. The control device 131 includes a control board 11 on which a control circuit for controlling the power module 10 and the field module 12 is configured. The power module 10 and the field module 12 have a structure in which a switching element or the like is mounted on a lead frame for wiring and the whole is resin-molded. In the center of the control device 131, there is a space through which the shaft 4 passes, and a brush holder 15 for energizing the field winding 2 is arranged and fixed to the control device 131. A rotation sensor stator 17 is arranged between the brush holder 15 and the rear bracket as the housing 9, and a signal wiring of the rotation sensor is connected to the control device 131. A protective cover 22 for protecting the control device 131 and the like is mounted on the outer periphery of the control device 131, and the protective cover 22 is provided with a suction port for sucking cooling air.

制御装置131のヒートシンク18は、電力モジュール10または界磁モジュール12を搭載する略板状のモジュール搭載部材26とそのモジュール搭載部材26と組み合わせることで冷媒用通路31を構成する冷媒用通路部材27からなっている。ヒートシンク18は、ハウジング9であるリヤブラケットや風路構成用プレート30との間に冷却風路を構成し、回転子5に搭載したファン21で発生した冷却風32を流す様に構成されている。また、この発明の実施の形態1では、冷媒用通路部材27から風路に向けて、フィン28を突出させている。
この発明の実施の形態1は、制御装置131とモータ部130との間には、ファン21によって発生する冷却風32を通すための風路が構成されており、ヒートシンク18が、風路に面するように設けられている。また、ヒートシンク18が、制御装置131を冷却する冷媒を流すための冷媒用通路31と、冷媒用通路31の外周から風路に突出させたフィン28を有する構成としたので、電力モジュール10を冷媒によってより効果的に冷却できる。
The heat sink 18 of the control device 131 includes a substantially plate-like module mounting member 26 on which the power module 10 or the field module 12 is mounted and a refrigerant passage member 27 that constitutes the refrigerant passage 31 by combining the module mounting member 26. It has become. The heat sink 18 is configured to form a cooling air path between the rear bracket as the housing 9 and the air path configuration plate 30 so as to flow the cooling air 32 generated by the fan 21 mounted on the rotor 5. . In Embodiment 1 of the present invention, the fins 28 are projected from the refrigerant passage member 27 toward the air passage.
In the first embodiment of the present invention, an air path for passing the cooling air 32 generated by the fan 21 is formed between the control device 131 and the motor unit 130, and the heat sink 18 faces the air path. It is provided to do. In addition, since the heat sink 18 includes the refrigerant passage 31 for flowing the refrigerant that cools the control device 131 and the fins 28 that protrude from the outer periphery of the refrigerant passage 31 to the air passage, the power module 10 is provided with the refrigerant. Can be cooled more effectively.

また、雰囲気温度が高い場合、冷却風32が、冷却風32の吸気側に設けられた冷媒用通路31から突出したフィン28の間を通ることで冷却風32の温度を下げることができ、モータ部130を効率的に冷却することが可能となる。つまり、冷媒用通路31の外周からモータ部130の冷却用の風路にフィン28を突出させることで、冷却風32からフィン28に熱を吸収させ、冷却風32の温度を安定させて、モータ部130を効率的に冷却することができる。このため、モータ部130内に冷媒用通路を構成する必要が無く、構造が簡略化でき、回転電機1の重量やコストを低減することができる。
また、雰囲気温度が低い場合には、冷媒を止めても冷却風32により冷却することができ、制御装置131を適切な温度に保つことができる。したがって、冷媒を止めることができるため、冷媒による冷却回路の負荷を減らすことができ、車両の燃費を向上することが可能となる。
In addition, when the ambient temperature is high, the cooling air 32 can be lowered between the fins 28 protruding from the refrigerant passage 31 provided on the intake side of the cooling air 32, thereby reducing the temperature of the cooling air 32. The part 130 can be efficiently cooled. That is, by causing the fins 28 to protrude from the outer periphery of the refrigerant passage 31 to the cooling air passage of the motor unit 130, heat is absorbed from the cooling air 32 to the fins 28, and the temperature of the cooling air 32 is stabilized. The part 130 can be efficiently cooled. For this reason, it is not necessary to configure the refrigerant passage in the motor unit 130, the structure can be simplified, and the weight and cost of the rotating electrical machine 1 can be reduced.
Further, when the ambient temperature is low, the cooling air 32 can be used for cooling even if the refrigerant is stopped, and the control device 131 can be maintained at an appropriate temperature. Therefore, since the refrigerant can be stopped, the load on the cooling circuit by the refrigerant can be reduced, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved.

さらにまた、この発明の実施の形態1においては、制御装置131のヒートシンク18は、電力モジュール10を搭載するモジュール搭載部材26と、このモジュール搭載部材26と組み合わせることで冷媒用通路31を構成する冷媒用通路部材27により構成されている。これら2つの部材を組み合わせることで簡易な構成で確実に水冷である冷媒を封止でき、冷媒用通路31を構成することができる。   Furthermore, in the first embodiment of the present invention, the heat sink 18 of the control device 131 includes the module mounting member 26 on which the power module 10 is mounted and the refrigerant constituting the refrigerant passage 31 by combining with the module mounting member 26. The passage member 27 is used. By combining these two members, the coolant that is water-cooled can be reliably sealed with a simple configuration, and the coolant passage 31 can be configured.

次に、図2および図3を参照して、この発明の実施の形態1の回転電機の電気回路の構成および動作について説明する。実施の形態1では、三相の固定子巻線6を2組備えている。この発明の実施の形態1の回転電機1は、エンジンである内燃機関100からトルクを受けて電力を発電する発電機の機能と、エンジンである内燃機関100へトルクを出力し、エンジンの始動またはエンジンのアシストを行う電動機の機能を備えている。発電動作時は、ECU(Electronic control unit:電子制御ユニット)110からの指令を受け、所定の界磁電流を回転子5に流して回転子5を磁化するとともに、固定子巻線6に発生した電圧が所定値を超えた場合に、固定子巻線6に接続された電力モジュール10のスイッチング素子をオンすることで発生した交流電流を直流電流に変換して出力する。
また、この発明の実施の形態1の回転電機1が電動機として動作する場合、ECU110からの指令を受け、所定の界磁電流を回転子5に流して回転子5を磁化するとともに、電力モジュール10をオンオフすることで、固定子7に電流を流して回転子5との間に磁気吸引力を発生させて、トルクを発生させる。
Next, the configuration and operation of the electric circuit of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, two sets of three-phase stator windings 6 are provided. A rotating electrical machine 1 according to Embodiment 1 of the present invention has a function of a generator that generates torque by receiving torque from an internal combustion engine 100 that is an engine, and outputs torque to the internal combustion engine 100 that is an engine to start or It has a motor function to assist the engine. During power generation operation, a command from an ECU (Electronic Control Unit) 110 is received, and a predetermined field current is passed through the rotor 5 to magnetize the rotor 5 and is generated in the stator winding 6. When the voltage exceeds a predetermined value, the alternating current generated by turning on the switching element of the power module 10 connected to the stator winding 6 is converted into a direct current and output.
When rotating electric machine 1 according to the first embodiment of the present invention operates as an electric motor, it receives a command from ECU 110, passes a predetermined field current through rotor 5, magnetizes rotor 5, and power module 10 By turning on and off, a current is passed through the stator 7 to generate a magnetic attraction force with the rotor 5 to generate torque.

また、図3を参照して、この発明の実施の形態1の回転電機を搭載した車両システムについて説明する。なお、図3は、車両システムの一部を抜粋した図である。図3に示すように、車両システムにおいて、ラジエータ140とエンジンである内燃機関100との間、ラジエータ140と回転電機1との間において、冷却水がホースを経由して循環されている。エンジンである内燃機関100内で熱くなった冷却水は、ウォータポンプ141によってラジエータ140に送り出される。また、冷却水は、バルブ142により流量が調整される。これによりエンジンである内燃機関100は冷却される。また、エンジンである内燃機関100には、エンジンを始動するためのスタータ120が備えられている。   A vehicle system equipped with the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 3 is the figure which extracted a part of vehicle system. As shown in FIG. 3, in the vehicle system, cooling water is circulated through the hose between the radiator 140 and the internal combustion engine 100 that is the engine, and between the radiator 140 and the rotating electrical machine 1. Cooling water that has become hot in the internal combustion engine 100, which is an engine, is sent out to the radiator 140 by the water pump 141. Further, the flow rate of the cooling water is adjusted by the valve 142. Thereby, the internal combustion engine 100 which is an engine is cooled. The internal combustion engine 100, which is an engine, is provided with a starter 120 for starting the engine.

図3に示すように、実施の形態1の回転電機1を備えた車両システムにおいては、制御装置131内にセンサ(図示なし)を有しており、制御装置131の温度をセンサにより測定し、制御装置の温度が所定の閾値以下の場合には制御装置131への冷媒の流入を停止し、制御装置131の温度が所定の閾値以上の場合には冷媒を流す。制御装置131の温度は、例えば、電力モジュール10などのモジュール内の一部に例えばスイッチング素子などの温度測定センサを設けて、これにより測定してもよい。また、制御基板11の中に搭載されるセンサにより測定してもよい。これにより、回転電機1の温度が低い場合に、制御装置131への冷媒を止めることで、冷却回路全体の流量を減らすことができ、車両システムの効率を上げることができる。この場合においても、回転子5のファン21による冷却風32で、制御装置131も冷却することが可能であり、所定の範囲であれば回転電機1の運転は可能である。実施の形態1の回転電機1を有する車両システムにおいては、制御装置131の温度が閾値以上になった場合のみ、冷媒を流すことで、常時流す場合よりも、流すための損失を低減することができ、燃費が向上する。   As shown in FIG. 3, the vehicle system including the rotating electrical machine 1 according to the first embodiment has a sensor (not shown) in the control device 131, and the temperature of the control device 131 is measured by the sensor, When the temperature of the control device is equal to or lower than the predetermined threshold, the refrigerant flow into the control device 131 is stopped, and when the temperature of the control device 131 is equal to or higher than the predetermined threshold, the refrigerant is allowed to flow. For example, the temperature of the control device 131 may be measured by providing a temperature measurement sensor such as a switching element in a part of the module such as the power module 10. Further, the measurement may be performed by a sensor mounted in the control board 11. Thereby, when the temperature of the rotary electric machine 1 is low, by stopping the refrigerant to the control device 131, the flow rate of the entire cooling circuit can be reduced, and the efficiency of the vehicle system can be increased. Even in this case, the control device 131 can also be cooled by the cooling air 32 from the fan 21 of the rotor 5, and the rotating electrical machine 1 can be operated within a predetermined range. In the vehicle system having the rotating electrical machine 1 according to the first embodiment, only when the temperature of the control device 131 is equal to or higher than the threshold value, the refrigerant is allowed to flow, thereby reducing the loss for flowing compared to the case where the temperature is constantly flowing. This improves fuel economy.

また、実施の形態1の回転電機1を備えた車両システムにおいては、回転電機1の回転子5とプーリ13を介してトルクを授受するエンジンである内燃機関100と、エンジンである内燃機関100と回転電機1のそれぞれを制御し、車両の運転状態をコントロールするECU(電子制御ユニット)110とを備えている。回転電機1は、エンジンからのトルクを受けて電力を発電する発電動作と、エンジンへトルクを出力し、エンジンを始動またはエンジンをアシストする電動動作の機能を有している。そして、回転電機1の制御装置131内の温度と車両の運転状態の監視をおこない、運転状態が停止から始動、始動から加速へ切り替わることで制御装置131の温度上昇が予想される場合には、冷媒用通路31に冷媒を流し始める。   Further, in the vehicle system including the rotating electrical machine 1 according to the first embodiment, the internal combustion engine 100 that is an engine that transmits and receives torque via the rotor 5 and the pulley 13 of the rotating electrical machine 1, and the internal combustion engine 100 that is the engine An ECU (electronic control unit) 110 that controls each of the rotating electrical machines 1 and controls the driving state of the vehicle is provided. The rotating electrical machine 1 has a function of generating electric power by receiving torque from the engine and generating electric power, and outputting electric torque to the engine to start the engine or assist the engine. Then, the temperature in the control device 131 of the rotating electrical machine 1 and the driving state of the vehicle are monitored, and when the driving state is switched from stop to start and from start to acceleration, an increase in the temperature of the control device 131 is expected. The refrigerant begins to flow through the refrigerant passage 31.

このように、実施の形態1における車両システムによれば、回転電機1の制御装置131の温度と車両システムの運転状態をモニタリングし、車両の運転状態が例えば停止から始動へ、または始動から加速へと切り替わることで、制御装置131の温度が上昇することが予想される場合に、先行して制御装置131の冷媒用通路31へ冷媒を流し始める。これにより、制御装置131の温度上昇を抑制でき、制御装置131の故障を防止することができる。また、制御装置131の温度が、所定の閾値以上になった場合のみ、冷媒を流すことで、常時流す場合よりも、流すための損失を低減することができ、燃費が向上する。また、あらかじめ制御装置131の温度上昇が見込まれる場合に冷媒を流しておくことにより温度上昇を抑制でき、制御装置131の故障を防止することができる。
実施の形態1においては、ECU110にて回転電機1を動作させる際に、次の動作で回転電機1が高温となると予測される場合、供給を停止していた冷媒を予め供給するように制御してもよい。このように制御することで、より確実に回転電機1の過熱を防止することができ、回転電機1の寿命を延ばすことができる。
Thus, according to the vehicle system in the first embodiment, the temperature of the control device 131 of the rotating electrical machine 1 and the operation state of the vehicle system are monitored, and the operation state of the vehicle is, for example, from stop to start or from start to acceleration. When the temperature of the control device 131 is expected to rise, the refrigerant begins to flow through the refrigerant passage 31 of the control device 131 in advance. Thereby, the temperature rise of the control apparatus 131 can be suppressed and the failure of the control apparatus 131 can be prevented. Further, by flowing the refrigerant only when the temperature of the control device 131 is equal to or higher than a predetermined threshold, it is possible to reduce the loss for flowing compared to the case of always flowing, and the fuel efficiency is improved. Moreover, when the temperature rise of the control apparatus 131 is anticipated beforehand, a temperature rise can be suppressed by flowing a refrigerant | coolant, and failure of the control apparatus 131 can be prevented.
In the first embodiment, when the rotating electrical machine 1 is operated by the ECU 110, if it is predicted that the rotating electrical machine 1 will become high in the next operation, control is performed so that the refrigerant that has been stopped is supplied in advance. May be. By controlling in this way, overheating of the rotating electrical machine 1 can be prevented more reliably, and the life of the rotating electrical machine 1 can be extended.

実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2における回転電機の冷媒用通路部材を示す平面図であり、冷媒用通路部材27をリヤ側から見た平面図である。また、図5は、この発明の実施の形態2における回転電機のモジュール搭載部材を示す平面図であり、モジュール搭載部材26のフロント側から見た平面図である。実施の形態2において、実施の形態1と同一の符号については、実施の形態1と同一の構成であるので説明を省略する。この発明の実施の形態2においては、図4に示すように、冷媒用通路部材27における斜線部が、冷媒用通路31となっており、図5に示すように、モジュール搭載部材26から冷媒用通路31に向けて流路内フィン29を流路の壁となるように突出させている。つまり、流路内フィン29は、冷媒の流路を遮る方向に設けられている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a plan view showing a refrigerant passage member of a rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention, and is a plan view of the refrigerant passage member 27 as seen from the rear side. FIG. 5 is a plan view showing the module mounting member of the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention, and is a plan view seen from the front side of the module mounting member 26. In the second embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the hatched portion in the refrigerant passage member 27 is the refrigerant passage 31, and as shown in FIG. The fins 29 in the flow path are projected toward the passage 31 so as to become walls of the flow path. That is, the fins 29 in the flow path are provided in a direction that blocks the flow path of the refrigerant.

図5において、破線部分は、冷媒用通路31の範囲を示している。冷媒用通路31における冷媒の壁をモジュール搭載部材26から突出させた流路内フィン29で構成することで、流路内フィン29に沿った冷媒の流れを作ることができ、効果的に冷却することができる。
また、流路内フィン29をモジュール搭載部材26の裏面から優先的に突出させる。これによって、流路内フィン29に対して、電力モジュール10からの熱を受けたモジュール搭載部材26の熱を効率よく冷媒へと伝えることが可能となり、制御装置131の冷却性が向上する。
In FIG. 5, the broken line portion indicates the range of the refrigerant passage 31. By configuring the refrigerant wall in the refrigerant passage 31 with the fins 29 in the flow path protruding from the module mounting member 26, the flow of the refrigerant along the fins 29 in the flow path can be created and effectively cooled. be able to.
Further, the fins 29 in the flow path are preferentially projected from the back surface of the module mounting member 26. Accordingly, the heat of the module mounting member 26 that has received heat from the power module 10 can be efficiently transmitted to the refrigerant in the flow path fins 29, and the cooling performance of the control device 131 is improved.

また、図6は、この発明の実施の形態2における回転電機のモジュール搭載部材の変形例を示す平面図であり、モジュール搭載部材26のフロント側から見た平面図である。図6において、図5と同様に、破線部分は冷媒用通路31の範囲を示している。この発明の実施の形態2における変形例では、冷媒の流路に沿った方向に流路内フィン29を設けている。このように流路内フィン29を配置することで、流路の抵抗を下げ、冷媒を効率よく循環させることができる。
実施の形態1および実施の形態2においては、電力モジュール10の温度上昇が顕著であるため、主として、電力モジュール10を搭載したヒートシンク18について説明をおこなったが、界磁モジュール12を搭載したヒートシンク18においても同様の構成を備えている。この発明の実施の形態1および実施の形態2においては、電力モジュール10および界磁モジュール12を含むパワーモジュールに対して適用が可能である。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
FIG. 6 is a plan view showing a modification of the module mounting member of the rotating electrical machine according to Embodiment 2 of the present invention, and is a plan view seen from the front side of the module mounting member 26. In FIG. 6, similarly to FIG. 5, the broken line portion indicates the range of the refrigerant passage 31. In the modification in the second embodiment of the present invention, the in-channel fins 29 are provided in the direction along the coolant channel. By arranging the fins 29 in the flow path in this way, the resistance of the flow path can be lowered and the refrigerant can be circulated efficiently.
In Embodiment 1 and Embodiment 2, since the temperature rise of the power module 10 is significant, the heat sink 18 on which the power module 10 is mounted has been mainly described. However, the heat sink 18 on which the field module 12 is mounted. Has the same configuration. The first and second embodiments of the present invention can be applied to a power module including the power module 10 and the field module 12.
It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.

1 回転電機、2 界磁巻線、3 界磁鉄心、4 シャフト、5 回転子、6 固定子巻線、7 固定子、8 ハウジング、9 ハウジング、10 電力モジュール、11 制御基板、12 界磁モジュール、13 プーリ、14 スリップリング、15 ブラシホルダ、16 回転センサロータ、17 回転センサステータ、18 ヒートシンク、19
ケース、20 ファン、21 ファン、22 保護カバー、23 フロントベアリング、24 リヤベアリング、25 回転センサ保護カバー、26 モジュール搭載部材、27 冷媒用通路部材、28 フィン、29 流路内フィン、30 風路構成用プレート、31 冷媒用通路、32 冷却風、100 内燃機関、110 ECU、120 スタータ、130 モータ部、131 制御装置、140 ラジエータ、141 ウォータポンプ、142 バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating electric machine, 2 Field winding, 3 Field iron core, 4 Shaft, 5 Rotor, 6 Stator winding, 7 Stator, 8 Housing, 9 Housing, 10 Power module, 11 Control board, 12 Field module , 13 pulley, 14 slip ring, 15 brush holder, 16 rotation sensor rotor, 17 rotation sensor stator, 18 heat sink, 19
Case, 20 fan, 21 fan, 22 protective cover, 23 front bearing, 24 rear bearing, 25 rotation sensor protective cover, 26 module mounting member, 27 passage member for refrigerant, 28 fin, 29 fin in channel, 30 air path configuration Plate, 31 Refrigerant passage, 32 Cooling air, 100 Internal combustion engine, 110 ECU, 120 Starter, 130 Motor unit, 131 Controller, 140 Radiator, 141 Water pump, 142 Valve

Claims (2)

外周に通気口を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、固定子巻線を有する固定子と、前記固定子に対向して配置され、軸受によって回転自在に支持された回転子と、前記回転子と一体に回転されるファンとを有するモータ部、
前記ハウジングの外側に配置され、前記固定子巻線へ通電する電力モジュールと、前記電力モジュールを冷却するヒートシンクとを有する制御装置、
前記制御装置に設けられたセンサ、
前記回転子とプーリを介してトルクを授受する車両のエンジン、
前記エンジンを冷却するための冷却回路、を備え、
前記モータ部と前記制御装置により回転電機が構成され、前記制御装置と前記モータ部との間には、前記ファンによって発生する冷却風を通すための風路が構成されており、
前記ヒートシンクは、前記風路に面するように設けられ、前記制御装置を冷却する冷媒を流すための冷媒用通路と、前記冷媒用通路の外周から前記風路に突出させたフィンが形成されており、
前記冷媒用通路は、前記冷却回路に接続されており、
前記制御装置の温度を前記センサにより測定し、前記制御装置の前記温度が閾値以下の場合には前記制御装置への前記冷却回路からの前記冷媒の流入を停止し、前記制御装置の前記温度が閾値以上の場合には前記冷媒を流すことを特徴とする車両システム。
A housing having a vent on the outer periphery; a stator disposed in the housing and having a stator winding; a rotor disposed opposite the stator and rotatably supported by a bearing; and the rotation A motor unit having a fan rotated integrally with the child,
A control device disposed outside the housing and having a power module for energizing the stator winding; and a heat sink for cooling the power module;
A sensor provided in the control device;
A vehicle engine for transmitting and receiving torque via the rotor and pulley;
A cooling circuit for cooling the engine,
A rotating electrical machine is configured by the motor unit and the control unit, and an air path for passing cooling air generated by the fan is configured between the control unit and the motor unit,
The heat sink is provided so as to face the air passage, and is formed with a refrigerant passage for flowing a refrigerant for cooling the control device, and a fin protruding from the outer periphery of the refrigerant passage to the air passage. And
The refrigerant passage is connected to the cooling circuit,
The temperature of the control device is measured by the sensor, and when the temperature of the control device is less than or equal to a threshold value, the flow of the refrigerant from the cooling circuit to the control device is stopped, and the temperature of the control device is A vehicle system, wherein the refrigerant is allowed to flow when a threshold value is exceeded.
前記エンジンと前記回転電機のそれぞれを制御し、前記車両の運転状態をコントロールする電子制御ユニットを有しており、
前記回転電機は、前記エンジンからの前記トルクを受けて電力を発電する発電動作と、前記エンジンへ前記トルクを出力し、前記エンジンを始動または前記エンジンをアシストする電動動作の機能を有しており、
前記回転電機の前記制御装置内の温度と前記運転状態の監視をおこない、前記運転状態が停止から始動、始動から加速へ切り替わることで前記制御装置の温度上昇が予想される場合には、前記冷媒を流し始めることを特徴とする請求項1に記載の車両システム。
An electronic control unit that controls each of the engine and the rotating electrical machine and controls a driving state of the vehicle;
The rotating electrical machine has a power generation operation that generates electric power by receiving the torque from the engine, and an electric operation function that outputs the torque to the engine and starts the engine or assists the engine. ,
The temperature in the control device of the rotating electrical machine and the operation state are monitored, and when the operation state is expected to increase from the stop to start and from start to acceleration, the temperature of the control device is expected. The vehicle system according to claim 1, wherein the vehicle system starts to flow.
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