JP6402264B1 - 回転電機ユニット - Google Patents

Abstract

回転電機ユニットは、ステータ及びロータを有する回転電機と、回転電機の動作を制御するコントロールユニットと、コントロールユニットから突出して設けられ、コントロールユニットを外部機器に接続するコネクタと、ロータと共に回転することで空気を径方向において内側から外側に流す円筒状の遠心ファンと、径方向において遠心ファンの外側を囲むケーシングと、ケーシングの周方向の一部からケーシングの外側に延びて形成され、遠心ファンの回転に伴って遠心ファンの外側に流れ出た空気をケーシングの外側に流すダクトと、を備える。コントロールユニットは、径方向において遠心ファンの内側に間隔をあけて配される。コネクタは、径方向においてコントロールユニットの外側に突出すると共に、周方向においてダクトと異なる方向に突出している。

Description

この発明は、回転電機ユニットに関する。

車両等に設けられるエンジンの回転軸（例えばクランクシャフト）には、エンジンの回転軸を電力によって回転駆動するスタータモータや、エンジンの回転軸の回転によって発電する発電機を構成する回転電機が接続されている。この種の回転電機の動作は、コントロールユニットによって制御される。例えば、回転電機によってエンジンを始動する際には、コントロールユニットから回転電機に電力が供給される。また、回転電機において発電する際には、回転電機からコントロールユニットに電力が供給される。

一般に、コントロールユニットは熱に弱い電子部品を有する。このため、従来では、回転電機はエンジンの近くに配されるが、コントロールユニットはエンジンから離れた位置に配される。
特許文献１には、エンジンにおいて生じる熱やコントロールユニットの自己発熱による熱気の影響を抑制できるように、エンジンルーム内にコントロールユニットを配置する構成が開示されている。

特開２０１０−１９５１４６号公報

しかしながら、従来のようにコントロールユニットが回転電機から離れた位置に配されると、コントロールユニットと回転電機とを接続する配線が長くなってしまい、配線における電圧損失が大きくなってしまう、という問題がある。例えば、回転電機によってエンジンを始動する際には、電力をより高い電圧でコントロールユニットから回転電機に供給する必要があるため、エンジンの始動に要する消費電力が大きくなってしまう。また、回転電機において発電された電力が、コントロールユニットに到達するまでに無駄に消費され、実質的な発電量が減少してしまう。一方、上記配線を短くするためには、コントロールユニットも回転電機と同様にエンジンの近くに配する必要があるが、この場合には、コントロールユニットをファン等により積極的に冷却する必要がある。

また、コントロールユニットには、これをバッテリー等の外部機器に接続するためのコネクタを設ける必要がある。コネクタは、コントロールユニットから突出するように設けられる。しかしながら、コネクタをコントロールユニットに対して無作為に設けると、コネクタがファンによって誘起される空気の流れを阻害する可能性がある。この場合、コントロールユニットの冷却が不十分となる可能性がある。

本発明の一態様は、回転電機とコントロールユニットとの間における電圧損失を抑制できると共に、コントロールユニットを十分に冷却することが可能な回転電機ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一態様としての回転電機ユニットは、ステータ、及び、該ステータに対して回転自在に設けられるロータを有する回転電機と、前記回転電機の動作を制御するコントロールユニットと、前記コントロールユニットから突出して設けられ、前記コントロールユニットを外部機器に接続するためのコネクタと、円筒状に形成され、前記ロータと共に回転することで空気を径方向において内側から外側に流す遠心ファンと、前記径方向において前記遠心ファンの外側を囲むケーシングと、前記ケーシングの周方向の一部から前記径方向において前記ケーシングの外側に延びて形成され、前記遠心ファンの回転に伴って前記径方向において前記遠心ファンの外側に流れ出た空気を前記ケーシングの外側に流すダクトと、を備え、前記コントロールユニットは、前記遠心ファンの軸方向から見て、前記径方向において前記遠心ファンの内側に間隔をあけて配され、前記コネクタは、前記径方向において前記コントロールユニットの外側に突出すると共に、前記ケーシングの周方向において前記ダクトと異なる方向に突出している。

本発明の一態様によれば、遠心ファンが回転することで、径方向において遠心ファンよりも内側に位置するコントロールユニットの周囲に空気が流れるため、コントロールユニットを積極的に冷却できる。これにより、コントロールユニットを回転電機と共にエンジンの近くに配置し、回転電機とコントロールユニットとの間における電圧損失を抑制することができる。

また、本発明の一態様によれば、コントロールユニットに対するコネクタの突出方向が、ケーシングの周方向においてダクトが延びる方向と異なるため、遠心ファンの吸気効率が低下することを抑制できる。すなわち、遠心ファンによって誘起される空気の流れが、コネクタによって阻害されることを抑制できる。これにより、コントロールユニットの冷却が不十分となることを好適に抑制できる。

本発明の第一実施形態に係る回転電機ユニットを遠心ファンの軸方向から見た概略平面図である。 図１のII−II矢視断面図である。 図１，２の回転電機ユニットを構成するコントロールユニットのケース及びステーを示す概略斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る回転電機ユニットを示す概略断面図である。

〔第一実施形態〕
以下、図１〜３を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１，２に示すように、本実施形態に係る回転電機ユニット１は、回転電機２、コントロールユニット３、コネクタ４、遠心ファン５、ケーシング６及びダクト７を備える。

図２に示すように、回転電機２は、ステータ１１、及び、ステータ１１に対して回転自在に設けられるロータ１２を備える。
ステータ１１は、鉄心部１３に複数のコイル１４を取り付けて構成されている。鉄心部１３は、後述するロータ本体１５の周方向（以下、単に周方向とも呼ぶ。）に配列された複数のティース部（不図示）を備える。複数のコイル１４は、各ティース部に巻き付けられている。すなわち、複数のコイル１４は周方向に配列されている。

ロータ１２は、有底円筒状に形成されたロータ本体１５と、ロータ本体１５の周方向に配列されるようにロータ本体１５に固定される複数の永久磁石１６と、を備える。複数の永久磁石１６は、例えば、ロータ本体１５の径方向（以下、単に径方向とも呼ぶ。）に向く面の磁極がロータ本体１５の周方向に交互に現れるように配列される。本実施形態において、複数の永久磁石１６はロータ本体１５の内周面に固定されている。
ステータ１１は、複数の永久磁石１６がロータ本体１５の径方向において複数のコイル１４に対向するように、ロータ１２内に収容されている。すなわち、本実施形態において、ステータ１１はインナーステータであり、ロータ１２はアウターロータである。

本実施形態のロータ１２は、エンジン１００の回転軸１０２（例えばクランクシャフト）と共に回転するように設けられる。ロータ１２は、例えば無端ベルトやギヤ（いずれも不図示）を介して回転軸１０２に連結されてもよいが、本実施形態では、ロータ１２（回転電機２）の軸線が回転軸１０２の軸線Ｌ１と一致するように、回転軸１０２に直接取り付けられる。具体的に、ロータ１２は、回転軸１０２のうちエンジン１００の本体部１０１（例えばエンジンブロック）から突出する部位に取り付けられる。

本実施形態の回転電機２は、エンジン１００の回転軸１０２を電力によって回転駆動するスタータモータとして構成される。また、回転電機２は、エンジン１００の回転軸１０２の回転によって発電する発電機として構成される。

コントロールユニット３は、回転電機２の動作を制御する。コントロールユニット３は、不図示の配線によって回転電機２（特にコイル１４）に電気接続される。コントロールユニット３は、例えば回転電機２をスタータモータとして機能させる際に、回転電機２に供給する電力を制御する。また、コントロールユニット３は、例えば回転電機２が発電機として機能する際に、回転電機２において発電された電力の電圧や電流を適宜調整した上で、発電電力をバッテリー（不図示）に充電したり、各種電気部品（不図示）に直接供給したりする。

本実施形態のコントロールユニット３は、通電による発熱量が大きい第一電子部品２５と、通電による発熱量が第一電子部品２５よりも小さい第二電子部品２６と、を備える。これら電子部品２５，２６は、回転電機２の動作を制御するための制御回路部２１を構成する。第一電子部品２５は、例えばパワー系部品である。

すなわち、本実施形態のコントロールユニット３は、回転電機２の動作を制御するための制御回路部２１を備える。さらに、本実施形態のコントロールユニット３は、図１，２に示すように、制御回路部２１を収容するケース２２と、制御回路部２１をケース２２内において封止する封止樹脂２３と、を備える。

本実施形態の制御回路部２１は、上記の電子部品２５，２６の他に、電子部品を搭載する基板２４を含む。また、制御回路部２１は、電子部品２５，２６と同様に基板２４に搭載されるコンデンサ２７も含む。

制御回路部２１を構成する基板２４の数は、任意であってよいが、本実施形態では二つである。各基板２４（２４Ａ，２４Ｂ）の態様は任意であってよい。本実施形態において、第一基板２４Ａは、平板状のリジッド基板である。また、第二基板２４Ｂは、少なくとも一部が可撓性を有するフレキシブル基板又はリジッドフレキシブル基板である。第一基板２４Ａには、前述した第一電子部品２５やコンデンサ２７が搭載されている。第二基板２４Ｂには、第二電子部品２６が搭載されている。第一基板２４Ａと第二基板２４Ｂとは、ピン端子（不図示）等によって互いに電気接続されている。

コントロールユニット３のケース２２は、コントロールユニット３の外観をなす。ケース２２は、コントロールユニット３の厚さ方向の一方に開口する有底筒状に形成されている。ケース２２の開口側から見たケース２２の形状は、図１に例示する多角形に限らず、円形など任意であってよい。

第一電子部品２５、コンデンサ２７及び第一基板２４Ａは、ケース２２の底部に配されている。第二電子部品２６及び第二基板２４Ｂは、第一基板２４Ａの上方に配されている。特に、第二電子部品２６は、ケース２２の深さ方向（図２の上下方向）において第一電子部品２５から最も離れて位置するように、ケース２２の開口近傍に配されている。

コネクタ４は、コントロールユニット３をバッテリーや各種電気部品等の外部機器に接続するためのものである。コネクタ４は、コントロールユニット３から突出して設けられている。本実施形態において、コネクタ４は、コントロールユニット３のケース２２の周壁部からケース２２の側方に突出している。
コネクタ４をコントロールユニット３に取り付ける態様は任意であってよい。本実施形態において、コネクタ４は、図３に示すように、ケース２２の周壁部に形成された切欠部２８に挿入することで、ケース２２に取り付けられる。

図１，２に示すように、コネクタ４は、コントロールユニット３を外部機器に接続するための配線を抜き差しできるように構成されている。本実施形態のコネクタ４は、端子３１と、筒状部３２と、を備える。端子３１は、コントロールユニット３の制御回路部２１に接続されている。端子３１は、コントロールユニット３（ケース２２）の側方に突出している。筒状部３２は、コントロールユニット３から突出した端子３１を覆う。筒状部３２は、端子３１と同様に、コントロールユニット３（ケース２２）の側方に突出している。コントロールユニット３に対する端子３１及び筒状部３２の突出方向は、互いに一致している。

本実施形態の回転電機ユニット１は、コネクタ４を複数備える。本実施形態において、一部のコネクタ４（第一コネクタ４Ａ、第二コネクタ４Ｂ）は、コントロールユニット３に対して同じ方向に突出している。また、別のコネクタ４（第三コネクタ４Ｃ）は、コントロールユニット３に対して第一、第二コネクタ４Ａ，４Ｂと異なる方向に突出している。

遠心ファン５は、円筒状に形成され、ロータ１２と共に回転することで空気を遠心ファン５の径方向において遠心ファン５の内側から外側に流す。遠心ファン５は、上記のように空気を流すための複数の羽根４１を遠心ファン５の周方向に配列することで構成されている。図１における符号Ｒ１は、本実施形態における遠心ファンの回転方向を示している。

図２に示すように、本実施形態の遠心ファン５は、前述したロータ１２と同様に、エンジン１００の回転軸１０２と共に回転するように設けられる。遠心ファン５は、例えば、無端ベルト（不図示）やギヤ（不図示）を介して回転軸１０２に連結されたり、回転軸１０２に直接取り付けられたりしてもよい。本実施形態の遠心ファン５は、ロータ１２を介してエンジン１００の回転軸１０２に取り付けられている。

本実施形態において、遠心ファン５及びロータ１２は、これらの軸方向に並べられて一体に固定されている。より具体的に説明すれば、遠心ファン５とロータ１２のロータ本体１５とが同じ径寸法の円筒状に形成された上で、遠心ファン５及びロータ本体１５が軸方向に並べられて一体に形成されている。このため、遠心ファン５及びロータ１２の軸線が、互いに一致する。また、遠心ファン５の軸線がエンジン１００の回転軸１０２の軸線Ｌ１と一致する。また、回転電機２と遠心ファン５とが、軸方向においてエンジン１００の本体部１０１から離れる方向に順番に並んでいる。

図１，２に示すように、前述したコントロールユニット３は、遠心ファン５の軸方向から見て、径方向において遠心ファン５の内側に間隔をあけて配されている。これにより、遠心ファン５の軸方向から見て、コントロールユニット３の外側と遠心ファン５の内側との間には、遠心ファン５の周方向に延びる環状の隙間が形成されている。
環状の隙間は、遠心ファン５が回転している状態で、空気を遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５の外側から内側に吸い込む吸気口Ｐ１である。本実施形態において、吸気口Ｐ１は、後述するステー９の腕部６２により、遠心ファン５の周方向に複数に分割されている。

また、コントロールユニット３は、遠心ファン５の軸方向においてロータ本体１５と接続される遠心ファン５の第一端部５Ａと逆側に位置する遠心ファン５の第二端部５Ｂ側（図２において遠心ファン５の上側）に配されている。軸方向における遠心ファン５の第二端部５Ｂには、前述した吸気口Ｐ１が位置する。
上記により、本実施形態の回転電機ユニット１では、回転電機２と遠心ファン５とコントロールユニット３とが、エンジン１００の本体部１０１から離れる方向に順番に並んでいる。

コントロールユニット３は、例えばその全体が軸方向において遠心ファン５の外側又は内側に配されてもよい。すなわち、コントロールユニット３全体が、遠心ファン５の内側に収容されてもよいし、収容されなくてもよい。本実施形態では、コントロールユニット３の一部が軸方向において遠心ファン５の内側に配され、コントロールユニット３の残部が軸方向において遠心ファン５の外側に配されている。すなわち、コントロールユニット３の一部が遠心ファン５の内側に収容されている。

また、軸方向において遠心ファン５の内側に配されるコントロールユニット３の部分には、コントロールユニット３の第一電子部品２５が含まれている。すなわち、第一電子部品２５は、軸方向において遠心ファン５の内側に配されている。また、軸方向において遠心ファン５の外側に配されるコントロールユニット３の部分には、コントロールユニット３の第二電子部品２６が含まれている。すなわち、第二電子部品２６は、軸方向において遠心ファン５の外側に配されている。

また、コントロールユニット３は、回転電機２のステータ１１に取り付けられている。コントロールユニット３は、例えばステータ１１に直接取り付けられてもよい。本実施形態において、コントロールユニット３は、遠心ファン５の軸方向に延びる柱状の接続部（突起部）２９を介して、回転電機２のステータ１１に取り付けられている。接続部２９は、例えばコントロールユニット３のケース２２と一体に形成されてもよいし、別個に形成されてもよい。

ケーシング６は、遠心ファン５の径方向において遠心ファン５の外側を囲む。また、本実施形態のケーシング６は、遠心ファン５の径方向において回転電機２の外側も囲む。ケーシング６は、遠心ファン５の径方向において遠心ファン５や回転電機２の外周と間隔をあけて位置している。
ケーシング６は、例えばエンジン１００の本体部１０１と別個に形成されて本体部１０１に取り付けられてもよいが、本実施形態では本体部１０１と一体に形成されている。

本実施形態では、ケーシング６が円筒状に形成されているが、これに限ることはなく、少なくとも筒状に形成されていればよい。また、本実施形態では、軸方向から見て、遠心ファン５の中心Ｃ１（軸線Ｌ１）及びケーシング６の中心（軸線）が互いにずれて位置し、径方向における遠心ファン５の外周とケーシング６との間隔が遠心ファン５の周方向において変化しているが、これに限ることはない。

ダクト７は、ケーシング６の周方向の一部から遠心ファン５の径方向においてケーシング６の外側に延びて形成されている。ダクト７は、遠心ファン５の回転に伴って遠心ファン５の径方向において遠心ファン５の外側に流れ出た空気をケーシング６の外側に向けて流す。以下、本実施形態のダクト７について具体的に説明する。

本実施形態のダクト７は、ケーシング６の周方向の一部において、ケーシング６の径方向に貫通して形成された貫通孔５１を含む。貫通孔５１は、ケーシング６の内周面のうち遠心ファン５の羽根４１が対向する領域にのみ開口し、回転電機２が対向する領域には開口しない。

また、ダクト７は、貫通孔５１を通してケーシング６の外側に流れ出た空気を遠心ファン５やケーシング６から離れる所定の方向に流す流路部５２を含む。ケーシング６側に位置する流路部５２の端部は、ケーシング６の外周面のうちケーシング６の周方向において貫通孔５１が開口する領域全体を覆うように位置している。流路部５２は、ケーシング６から任意の方向に延びていてよいが、本実施形態ではケーシング６の径方向に延びている。

流路部５２の具体的な構成は任意であってよい。本実施形態では流路部５２の一部がエンジン１００の本体部１０１によって構成されている。このため、貫通孔５１を通してケーシング６の外側に流れ出た空気によってエンジン１００の本体部１０１を冷却することができる。図１において流路部５２はケーシング６から離れるにしたがって細くなっているが、これに限ることはない。

そして、本実施形態の回転電機ユニット１では、前述のコネクタ４が、遠心ファン５の径方向においてコントロールユニット３の外側に突出している。これにより、コネクタ４は、遠心ファン５の軸方向から見て、コントロールユニット３と遠心ファン５との間の吸気口Ｐ１のうち、遠心ファン５の周方向における一部を覆っている。また、コネクタ４の突出方向の先端部は、遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５と間隔をあけて位置している。

また、コネクタ４は、ケーシング６の周方向においてダクト７と異なる方向に突出している。このため、コントロールユニット３と遠心ファン５との間の吸気口Ｐ１のうち周方向においてダクト７の形成領域に対応する領域（第一領域Ｐ１Ａ）は、コネクタ４によって覆われない。コネクタ４は、吸気口Ｐ１のうち周方向においてダクト７の形成領域に対応しない領域（第二領域Ｐ１Ｂ）を覆っている。

コネクタ４は、例えば吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂ全体を覆ってもよいが、本実施形態では第二領域Ｐ１Ｂの一部のみ覆っている。具体的に、コネクタ４は、遠心ファン５の周方向に延びる第二領域Ｐ１Ｂのうち、第一領域Ｐ１Ａに対して遠心ファン５の回転方向Ｒ１の前側に隣り合う部分を覆っている。コネクタ４は、第二領域Ｐ１Ｂのうち、第一領域Ｐ１Ａに対して遠心ファン５の回転方向Ｒ１の後側に隣り合う部分を覆っていない。

コネクタ４は、少なくとも遠心ファン５やケーシング６、後述するカバー部８に干渉しないように、コントロールユニット３から突出すればよい。
本実施形態では、第一、第二コネクタ４Ａ，４Ｂの突出方向が、遠心ファン５の径方向に対して傾斜している。具体的に、第一、第二コネクタ４Ａ，４Ｂは、コントロールユニット３から、遠心ファン５の径方向においてコントロールユニット３の外側に向かうにしたがって、遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５から離れる方向に傾斜するように、突出している。
また、本実施形態では、第三コネクタ４Ｃの突出方向が、遠心ファン５の径方向に一致している。

回転電機ユニット１において、遠心ファン５の径方向における吸気口Ｐ１の寸法（幅寸法）は、例えば吸気口Ｐ１の第一領域Ｐ１Ａと第二領域Ｐ１Ｂとの間で互いに同等であってもよい。この場合、遠心ファン５の軸方向から見て、コントロールユニット３の中心Ｃ２を、例えば遠心ファン５の中心Ｃ１と一致させればよい。

本実施形態では、遠心ファン５の軸方向から見て、コントロールユニット３の中心Ｃ２が、遠心ファン５の中心Ｃ１に対して、ダクト７から離れる方向にずれて位置している。このため、遠心ファン５の径方向における吸気口Ｐ１の第一領域Ｐ１Ａの幅寸法が、吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂの幅寸法よりも大きくなっている。

また、本実施形態では、遠心ファン５の軸方向から見て、コントロールユニット３の中心Ｃ２が、遠心ファン５の中心Ｃ１に対して、コントロールユニット３の周方向においてコネクタ４を設けた部分に向けてずらして位置している。このため、遠心ファン５の径方向における吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂの幅寸法は、吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂのうちコネクタ４によって覆われる部分よりも、コネクタ４によって覆われない部分の方が大きい。

さらに、本実施形態の回転電機ユニット１は、カバー部８を備える。カバー部８は、例えばケーシング６の周方向に延びる弧状（例えばＣ字状）に形成されてもよいが、本実施形態ではリング状に形成されている。カバー部８は、ケーシング６の軸方向におけるケーシング６の端部に固定される。また、カバー部８は、遠心ファン５の軸方向における遠心ファン５の端部を覆う。

具体的に、カバー部８は、エンジン１００の本体部１０１から延びるケーシング６の先端部に固定されている。また、カバー部８は、軸方向においてケーシング６の先端部と同じ側に位置する遠心ファン５の第二端部５Ｂを覆っている。これにより、カバー部８は、遠心ファン５の軸方向から見て、遠心ファン５とケーシング６との隙間を覆っている。

本実施形態において、カバー部８は、遠心ファン５の軸方向から見て、遠心ファン５の径方向においてコントロールユニット３の外側に間隔をあけて位置している。また、遠心ファン５の軸方向から見て、カバー部８の内縁には、コントロールユニット３と遠心ファン５との間の吸気口Ｐ１が隣り合せて位置している。すなわち、カバー部８は吸気口Ｐ１を覆わない。

本実施形態において、上記したカバー部８には、遠心ファン５の径方向においてコントロールユニット３の外側に突出するコネクタ４の先端部が、遠心ファン５の軸方向において間隔をあけて位置している。
本実施形態において、カバー部８は遠心ファン５の軸方向を板厚方向とする板状に形成されているが、これに限ることはない。

また、本実施形態の回転電機ユニット１は、図１−３に示すように、コントロールユニット３をケーシング６に固定するためのステー９を備える。ステー９は、ケーシング６に固定されるステー本体６１と、ステー本体６１からコントロールユニット３のケース２２まで延びる複数の腕部６２と、を備える。

ステー本体６１は、前述したカバー部８を構成している。ステー本体６１は、例えばケーシング６の周方向に延びるリング状に形成されてもよい。すなわち、ステー本体６１はカバー部８全体を構成してもよい。本実施形態のステー本体６１はケーシング６の周方向に延びる弧状に形成されている。すなわち、本実施形態のステー本体６１は、カバー部８の一部を構成している。本実施形態において、カバー部８の残部は、ステー本体６１とは別個に形成された弧状のカバー構成体６３によって構成されている。

ステー本体６１は、これをケーシング６に固定するための複数の固定部６４を含む。複数の固定部６４は、ステー本体６１の周方向に互いに間隔をあけて配列されている。固定部６４は任意に構成されてよいが、本実施形態ではステー本体６１の軸方向に延びる筒状に形成されている。筒状の固定部６４は、ネジ止めによりステー本体６１をケーシング６に固定するために利用される。

ステー９の各腕部６２は、ステー本体６１の径方向においてステー本体６１の内縁から内側に突出し、ケース２２に到達している。これにより、遠心ファン５の軸方向から見て、コントロールユニット３と遠心ファン５との間の吸気口Ｐ１は、ステー９の複数の腕部６２によって遠心ファン５の周方向に複数に分割されている。

各腕部６２は、例えばコントロールユニット３のケース２２と別個に形成された上でケース２２に固定されてもよい。本実施形態の各腕部６２は、コントロールユニット３のケース２２と一体に形成されている。
また、各腕部６２は、ステー本体６１の軸方向に延びる板状に形成されている。各腕部６２は、ステー本体６１のうち軸方向において遠心ファン５の外側に向く面（図２において上側に向く面）に配されている。各腕部６２のうちステー本体６１側の端部には、前述した固定部６４が設けられている。

上記したステー９及びステー９と一体に形成されるコントロールユニット３のケース２２は、例えばアルミニウムなど熱伝導率の高い材料によって構成されてよい。

以上のように構成される本実施形態の回転電機ユニット１において、遠心ファン５がエンジン１００あるいは回転電機２から駆動力を得て回転している状態では、空気がコントロールユニット３と遠心ファン５との間の吸気口Ｐ１から遠心ファン５の内側に流れ込む。この際、径方向において遠心ファン５よりも内側に位置するコントロールユニット３の周囲に空気が流れる。

具体的には、コントロールユニット３のうち、遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５の外側に向く面（図２において上側の面）や、コントロールユニット３の外周面（遠心ファン５の周方向に延びる面）に沿って空気が流れる。これにより、コントロールユニット３は、遠心ファン５の回転によって発生した空気の流れによって積極的に冷却される。

また、遠心ファン５が回転している状態において、吸気口Ｐ１のうちコネクタ４によって覆われてない領域（例えば第一領域Ｐ１Ａ）を通る空気は、例えば矢印Ｆ１で示すように、単純に遠心ファン５の外側から内側まで遠心ファン５の軸方向に流れる。すなわち、吸気口Ｐ１のうちコネクタ４によって覆われてない領域を通る空気については、空気が流れる方向の変化が無い又は小さい。

一方、吸気口Ｐ１のうちコネクタ４によって覆われている領域（例えば第二領域Ｐ１Ｂ）を通る空気は、例えば矢印Ｆ２で示すように、遠心ファン５の外側からコネクタ４の突出方向の先端部とカバー部８（遠心ファン５）との隙間、及び、吸気口Ｐ１を順番に通って遠心ファン５の内側に流れる。このため、吸気口Ｐ１のうちコネクタ４によって覆われている領域を通る空気については、コネクタ４によって覆われていない領域を通る空気よりも、空気が流れる方向の変化が大きい。

以上のことから、遠心ファン５の回転に伴って吸気口Ｐ１から遠心ファン５の内側に流れ込む空気の吸気効率（以下、遠心ファン５の吸気効率と呼ぶ。）は、吸気口Ｐ１のうちコネクタ４によって覆われてない領域において高く、コネクタ４によって覆われている領域において低い。

遠心ファン５の内側に流れ込んだ空気は、遠心ファン５の径方向において遠心ファン５の内側から遠心ファン５の外側とケーシング６の内側との隙間に流れ出し、さらに矢印Ｆ３で示すようにケーシング６に形成された貫通孔５１を通じてダクト７に流れ出す。本実施形態では、空気がダクト７においてエンジン１００の本体部１０１に沿って流れるため、本体部１０１を積極的に冷却することができる。

以上説明したように、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、遠心ファン５が回転することで、コントロールユニット３を積極的に冷却できる。これにより、コントロールユニット３を回転電機２と共にエンジン１００の近くに配置し、回転電機２とコントロールユニット３とを接続する配線を短くして、回転電機２とコントロールユニット３との間における電圧損失を抑制することができる。これにより、回転電機２における発電量を増加したり、小さい消費電力で効率よくエンジンを始動したりすることができる。

また、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、コネクタ４の突出方向が、ケーシング６の周方向においてダクト７が延びる方向と異なる。これにより、遠心ファン５の吸気効率が低下することを抑制できる。以下、この点について具体的に説明する。

遠心ファン５の吸気効率は、吸気口Ｐ１のうち、ケーシング６の周方向においてダクト７の形成領域に対応する第一領域Ｐ１Ａにおいて高く、ダクト７の形成領域に対応しない第二領域Ｐ１Ｂにおいて低い。すなわち、遠心ファン５の外側の空気は、吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂよりも第一領域Ｐ１Ａにおいて効率よく遠心ファン５の内側に導入される。
ここで、本実施形態の回転電機ユニット１では、コネクタ４が、ケーシング６の周方向においてダクト７が延びる方向と異なる方向に突出していることで、吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂを覆う。このため、コネクタ４が吸気口Ｐ１の一部を覆っても、遠心ファン５の吸気効率が低下することを抑制できる。

そして、コネクタ４が吸気口Ｐ１の一部を覆うことに基づく遠心ファン５の吸気効率の低下を抑制できることで、コントロールユニット３の周囲における空気の流れの低下を抑制できる。したがって、コントロールユニット３の冷却が不十分となることを好適に抑制できる。

また、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、コネクタ４がコントロールユニット３から遠心ファン５の径方向に突出するため、コネクタ４がコントロールユニット３から遠心ファン５の軸方向に突出する場合と比較して、軸方向における回転電機ユニット１の寸法を小さく抑えることができる。すなわち、回転電機ユニット１の小型化を図ることができる。

また、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、コネクタ４の突出方向が、遠心ファン５の径方向においてコントロールユニット３の外側に向かうにしたがって、遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５やカバー部８から離れる方向に傾斜している。このため、遠心ファン５の軸方向において、コネクタ４の突出方向の先端部と遠心ファン５との隙間を広げることができる。これにより、吸気口Ｐ１のうちコネクタ４によって覆われている領域における遠心ファン５の吸気効率の向上を図ることができる。

また、コネクタ４の突出方向が遠心ファン５の径方向に対して傾斜していることで、コネクタ４の突出方向が遠心ファン５の径方向に一致する場合と比較して、遠心ファン５の径方向におけるコネクタ４の長さを実質的に短くできる。これにより、回転電機ユニット１の小型化をさらに図ることができる。

さらに、コネクタ４の突出方向が遠心ファン５の径方向に対して傾斜していることで、コントロールユニット３の一部が遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５の内側に配されていても、コネクタ４が遠心ファン５やケーシング６、カバー部８に干渉することを防止できる。

また、コネクタ４の突出方向が遠心ファン５の径方向に対して傾斜していることで、コネクタ４の突出方向が遠心ファン５の径方向に一致する場合と比較して、コントロールユニット３を外部機器に接続するための配線をコネクタ４に対して容易に抜き差しすることができる。すなわち、コントロールユニット３と外部機器とを接続したり接続解除したりする際の作業性向上を図ることができる。

また、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、遠心ファン５の軸方向から見て、コントロールユニット３の中心Ｃ２が、遠心ファン５の中心Ｃ１に対してダクト７から離れる方向にずれて位置している。このため、吸気口Ｐ１のうち、ケーシング６の周方向においてダクト７の形成領域に対応する第一領域Ｐ１Ａを、ダクト７の形成領域に対応しない第二領域Ｐ１Ｂよりも広く形成できる。これにより、吸気口Ｐ１の第一領域Ｐ１Ａにおける遠心ファン５の吸気効率をさらに向上して、コントロールユニット３をさらに効率よく冷却することが可能となる。
また、吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂがより小さく形成されるため、コネクタ４が吸気口Ｐ１の第二領域Ｐ１Ｂを覆うことに基づく、遠心ファン５の吸気効率の低下をさらに小さく抑えることができる。

また、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、遠心ファン５の軸方向において、コントロールユニット３のうち発熱量の大きい第一電子部品２５が遠心ファン５の内側に配されている。遠心ファン５の内側における空気の流れは、遠心ファン５の外側よりも速いため、第一電子部品２５を効率よく冷却できる。

さらに、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、第一電子部品２５が遠心ファン５の内側に配されると共に、第一電子部品２５よりも発熱量の小さい第二電子部品２６が遠心ファン５の外側に配されている。言い換えれば、コントロールユニット３の第一電子部品２５と第二電子部品２６とは、遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５の外側から内側に向かう空気の流れ方向に順番に並んでいる。このため、第一電子部品２５の熱がコントロールユニット３の周囲を流れる空気を介して第二電子部品２６に到達することを防止できる。すなわち、第二電子部品２６が第一電子部品２５において生じる熱によって加熱されることを防止でき、第二電子部品２６の保護を図ることができる。

また、本実施形態の回転電機ユニット１によれば、コントロールユニット３のケース２２がステー９と一体に形成されている。このため、コントロールユニット３の制御回路部２１において生じた熱を、ケース２２からステー９に効率よく逃がし、ステー９から空気中に効率よく放散できる。したがって、コントロールユニット３を効率よく冷却できる。

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について、図４を参照して第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態に係る回転電機ユニット１Ｄは、第一実施形態と同様の回転電機２、コントロールユニット３、コネクタ４、遠心ファン５、ケーシング６及びダクト７を備える。また、本実施形態の回転電機ユニット１Ｄは、第一実施形態と同様に、軸方向におけるケーシング６の端部（先端部）に固定され、遠心ファン５の端部（第二端部５Ｂ）を覆うカバー部８Ｄを備える。カバー部８Ｄは、ケーシング６の周方向に延びる弧状又はリング状に形成されてよい。

本実施形態の回転電機ユニット１Ｄでは、カバー部８Ｄのうち遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５の外側に向く面（図２において上側に向く面）が、傾斜面６５Ｄを有する。傾斜面６５Ｄは、遠心ファン５の径方向においてカバー部８Ｄの外縁側から内縁に向かうにしたがって遠心ファン５の軸方向において遠心ファン５に近づく方向に傾斜している。

カバー部８Ｄの傾斜面６５Ｄは、少なくとも径方向においてカバー部８Ｄの内縁に到達していればよい。傾斜面６５Ｄは、図４のように径方向においてカバー部８Ｄの外縁に到達してもよいが、例えばカバー部８Ｄの外縁に到達しなくてもよい。

カバー部８Ｄの傾斜面６５Ｄは、例えば、カバー部８Ｄの周方向全体に形成されてもよいし、カバー部８Ｄの周方向の一部に形成されてもよい。本実施形態において、傾斜面６５Ｄは、軸方向においてコネクタ４の先端部に対向するカバー部８Ｄの部位に形成されている。また、傾斜面６５Ｄは、径方向においてコネクタ４の先端部よりも外側に延長して形成されている。

遠心ファン５の径方向に対する傾斜面６５Ｄの傾斜角度は、任意であってよい。本実施形態において、傾斜面６５Ｄの傾斜角度は、傾斜面６５Ｄが遠心ファン５の径方向に対して傾斜するコネクタ４の突出方向と平行するように設定されている。

本実施形態の回転電機ユニット１Ｄでは、遠心ファン５が回転している状態において、第一実施形態の場合と同様に空気が流れる。
また、本実施形態の回転電機ユニット１Ｄにおいて、遠心ファン５が回転している状態では、軸方向において遠心ファン５の外側から内側に向けて流れる空気の一部が、例えば矢印Ｆ１０で示すように、カバー部８Ｄの傾斜面６５Ｄに到達し、傾斜面６５Ｄに沿って径方向における傾斜面６５Ｄの外縁側から内縁に向けて流れた上で、吸気口Ｐ１から遠心ファン５の内側に流れ込む。

また、本実施形態の回転電機ユニット１Ｄにおいて、遠心ファン５が回転している状態では、遠心ファン５の外側においてカバー部８Ｄの傾斜面６５Ｄに到達した空気の一部が、例えば矢印Ｆ１１で示すように、傾斜面６５Ｄとコネクタ４との隙間を通った上で、吸気口Ｐ１から遠心ファン５の内側に流れ込む。

本実施形態の回転電機ユニット１Ｄによれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態の回転電機ユニット１Ｄによれば、遠心ファン５が回転している状態において、遠心ファン５の外側から内側に向けて流れる空気の一部が、カバー部８Ｄの傾斜面６５Ｄに沿って流れた上で、吸気口Ｐ１から遠心ファン５の内側に流れ込む。このため、カバー部８Ｄが傾斜面６５Ｄを有さない場合と比較して、遠心ファン５の外側の空気をスムーズに遠心ファン５の内側に導入することができる。したがって、遠心ファン５の吸気効率の向上をさらに図ることができる。

また、本実施形態の回転電機ユニット１Ｄによれば、傾斜面６５Ｄの傾斜方向がコネクタ４の突出方向と平行している。このため、傾斜面６５Ｄとコネクタ４との隙間において空気をスムーズに流すことができる。したがって、遠心ファン５の吸気効率の向上を図ることができる。

以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

本発明の回転電機ユニットにおいて、ダクトに流れ出た空気は、エンジンの本体部を冷却することに限らず、例えばエンジンを水冷で冷却するためのラジエータ等を冷却してもよい。

また、本発明の回転電機ユニットにおいて、回転電機は、径方向においてステータとロータとが対向するように配置されたラジアルギャップ型回転電機に限らず、例えば軸方向においてステータとロータとが対向するように配置されたアキシャルギャップ型回転電機であってもよい。

また、本発明の回転電機ユニットにおいて、回転電機は、例えば、スタータモータのみを構成してもよいし、発電機のみを構成してもよい。

１，１Ｄ 回転電機ユニット
２ 回転電機
３ コントロールユニット
４ コネクタ
５ 遠心ファン
６ ケーシング
７ ダクト
８，８Ｄ カバー部
１１ ステータ
１２ ロータ
２５ 第一電子部品
２６ 第二電子部品
６５Ｄ 傾斜面
Ｃ１ 遠心ファン５の中心
Ｃ２ コントロールユニット３の中心
Ｌ１ 軸線

Claims (5)

1. ステータ、及び、該ステータに対して回転自在に設けられるロータを有する回転電機と、
   前記回転電機の動作を制御するコントロールユニットと、
   前記コントロールユニットから突出して設けられ、前記コントロールユニットを外部機器に接続するためのコネクタと、
   円筒状に形成され、前記ロータと共に回転することで空気を径方向において内側から外側に流す遠心ファンと、
   前記径方向において前記遠心ファンの外側を囲むケーシングと、
   前記ケーシングの周方向の一部から前記径方向において前記ケーシングの外側に延びて形成され、前記遠心ファンの回転に伴って前記径方向において前記遠心ファンの外側に流れ出た空気を前記ケーシングの外側に流すダクトと、
   を備え、
   前記コントロールユニットは、前記遠心ファンの軸方向から見て、前記径方向において前記遠心ファンの内側に間隔をあけて配され、
   前記コネクタは、前記径方向において前記コントロールユニットの外側に突出すると共に、前記ケーシングの周方向において前記ダクトと異なる方向に突出している回転電機ユニット。
2. 前記コネクタは、前記コントロールユニットから、前記径方向において前記コントロールユニットの外側に向かうにしたがって前記軸方向において前記遠心ファンから離れる方向に傾斜するように、突出している請求項１に記載の回転電機ユニット。
3. 前記軸方向から見て、前記コントロールユニットの中心は、前記遠心ファンの中心に対して、前記ダクトから離れる方向にずれて位置している請求項１又は請求項２に記載の回転電機ユニット。
4. 前記ケーシングの周方向に延びる弧状又はリング状に形成され、前記軸方向における前記ケーシングの端部に固定されると共に、前記軸方向における前記遠心ファンの端部を覆うカバー部、を備え、
   前記カバー部のうち前記軸方向において前記遠心ファンの外側に向く面が、前記径方向において前記カバー部の外縁側から内縁に向かうにしたがって前記軸方向において前記遠心ファンに近づく方向に傾斜する傾斜面を有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転電機ユニット。
5. 前記コントロールユニットは、通電による発熱量が大きい第一電子部品と、通電による発熱量が前記第一電子部品よりも小さい第二電子部品と、を備え、
   前記第一電子部品が、前記軸方向において前記遠心ファンの内側に配され、
   前記第二電子部品が、前記軸方向において前記遠心ファンの外側に配されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転電機ユニット。

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