WO2012144029A1

WO2012144029A1 - 回転電機

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Publication number: WO2012144029A1
Application number: PCT/JP2011/059717
Authority: WO
Inventors: 阿久津　悟; 園田　功; 浅尾　淑人
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-26
Also published as: CN103339838A; EP2701287A1; JP5611452B2; EP2701287B1; EP2701287A4; JPWO2012144029A1; US20130257185A1; CN103339838B; US9252638B2

Abstract

　この発明に係わる回転電機は、パワー回路が搭載されたヒートシンクと、内蔵部品を収容するハウジングと、回転子および固定子鉄心を収容するフレームとを有し、ヒートシンク、ハウジンク、フレームが同軸上に一体的に構成された回転電機であって、パワー回路に接続されたリードフレームと、リードフレームに接続されるとともに外部に接続するためのコネクタ部とを備え、ヒートシンクが金属で構成され、ハウジングが樹脂で構成されたものである。

Description

回転電機

　この発明は、例えば電動パワーステアリング装置などに適用され、駆動装置と一体型の回転電機に関するものである。

　従来の例えば電動パワーステアリング装置などに適用され、駆動装置と一体型の回転電機においては、リードフレームとコネクタを一体で樹脂で構成し、金属製のハウジングとヒートシンクを直接結合する構成としている。（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７７４６２４号公報（１頁、図２）

　上述した特許文献１に示した従来の回転電機においては、リードフレーム（特許文献１では「回路ケース」）とコネクタ部（特許文献１では「第１コネクタ」および「第２コネクタ」）を樹脂で一体に構成し、金属製のハウジングとヒートシンクを直接結合する構成としているので、軸方向にヒートシンク、リードフレーム、ハウジング、回転電機（特許文献１では「電動機」）の４部構成となっているため、重量が重くなる、組立性が良くない、回転電機の振動がハウジングを通じて相手側部材（減速機構）に伝わり共振する可能性があると言う問題点があった。

　この発明は、かかる問題点を解決し、軽量で、組立が容易で、部品点数が削減できるとともに、回転電機の振動が相手側部材に伝達するのを抑制できる回転電機を得ることを目的としている。

　この発明に係わる回転電機においては、パワー回路が搭載されたヒートシンクと、内蔵部品を収容するハウジングと、回転子および固定子鉄心を収容するフレームとを有し、前記ヒートシンク、前記ハウジンク、前記フレームが同軸上に一体的に構成された回転電機であって、前記パワー回路に接続されたリードフレームと、前記リードフレームに接続されるとともに外部に接続するためのコネクタ部とを備え、前記ヒートシンクが金属で構成され、前記ハウジングが樹脂で構成されたものである。

　この発明によれば、パワー回路の放熱性を確保しつつ、軽量で、組立が容易で、部品点数が削減できるとともに、モータの振動が相手側部材に伝達するのを抑制できる回転電機を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す減速機構を含んだ断面図である。この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す側面図である。この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す上面図である。この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す正面図である。この発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す背面図である。

この発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す側面図である。この発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す側面図である。この発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す側面図である。この発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す側面図である。

この発明の実施の形態６に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態６に係わる回転電機を示す側面図である。この発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す側面図である。この発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。この発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す側面図である。

実施の形態１．
　この発明の実施の形態１を図１ないし図６に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す減速機構を含んだ断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す側面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す上面図である。図５はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す正面図である。図６はこの発明の実施の形態１に係わる回転電機を示す背面図である。

　図１～図６において、回転電機２は永久磁石同期モータであって、電磁鋼板を積層して形成された固定子鉄心３には樹脂製のインシュレータ４を介して３相の固定子巻線５が巻回されている。各相の巻線は樹脂製のターミナルホルダ６に収められた巻線ターミナル７によってＹまたはΔ結線されている。

　前記巻線ターミナル７には駆動装置８と電気的に接続するためのモータターミナル９が取り付けられている。固定子鉄心３は鉄製のフレーム１０に圧入され、モータの固定子１１をなしている。前記フレーム１０の一端部には底部があり、底部の中央部には回転子１２の一端を支持するためのリアベアリング１３を収納するリアベアリングボックス部１４が形成されている。

　前記回転子１２のシャフト１５の外周部には、界磁を発生させる磁石１６が取り付けられている。前記フレーム１０の他方の端部は開口しており、駆動装置８のハウジング１７と連結するためのインロー部１８が形成されている。前記ハウジング１７は樹脂成形品によって形成されており、一端で駆動装置８のヒートシンク１９と接合されている。

　ここで、ハウジング１７とヒートシンク１９の結合は、フレーム１０との共締めにより行われている。前記ヒートシンク１９はアルミ合金のダイキャスト成形品によって形成されており、ヒートシンクの中央部には回転子の一端を支持するためのフロントベアリング２０を収納するフロントベアリングボックス部２１が形成されている。前記ハウジング１７と前記ヒートシンク１９により駆動装置収納部２２を構成している。

　前記ヒートシンク１９の他端部には、減速機構２３に取り付けるための取り付けインロー部２４が設けられている。前記ヒートシンク１９のフロント側の中央部には回転センサ２５であるレゾルバが取り付けられている。前記シャフト１５のフロント側端部には、減速機構２３と連結するためのカップリングであるボス２６が取り付けられている。

　駆動装置８はマイクロコンピュータ２７およびＦＥＴ駆動回路２８が搭載されたガラスエポキシ製の制御基板２９とパワーＭＯＳＦＥＴ等のパワー素子が搭載されたパワー回路３０を有しており、前記制御基板２９と前記パワー回路３０との間には前記パワー回路３０に電力を供給する図示しない銅製のターミナルおよび、パワー回路３０同士、パワー回路３０と図示しないコンデンサ、図示しないコイルを接続する銅製のターミナルを樹脂にインサート成形して一体的に形成されたリードフレーム３１が設けられている。

　前記リードフレーム３１には、コネクタ部３４と制御基板２９および、パワー回路３０とを接続する図示しない銅製のターミナルもインサート成型されている。前記パワー回路３０はヒートシンク１９の内側の壁に密着するように取り付けられており、パワー素子の発熱をヒートシンク１９に伝熱する構成としている。

　前記パワー回路３０にはパワー回路信号ターミナル３２およびパワー回路モータターミナル３３が設けられており、前記パワー回路信号ターミナル３２は前記制御基板２９に、前記パワー回路モータターミナル３３はモータターミナル９に接続されている。

　前記ヒートシンク１９には回転電機２に流れる電流のリップルを吸収する図示しないコンデンサが収納されており、図示しないターミナルを介してパワー回路３０と接続されている。また、前記ヒートシンク１９にはノイズを吸収する図示しないコイルも収納されており、図示しないターミナルを介してコネクタ部３４と接続されている。前記コネクタ部３４には電源コネクタ３５および信号コネクタ３６が設けられている。

　このように構成された駆動装置同軸一体型回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、ハウジング１７、フレーム１０の３部分の積み重ねで駆動装置同軸一体型回転電機を構成することができ、従来に比べて部品点数が減少し、組立が容易になると共に、部品の樹脂化により軽量化が図れる。

　また、パワー回路３０がヒートシンク１９に直接取り付けられているため、ヒートシンク１９から減速機構２３への伝熱効果と相まって、良好な放熱性を確保できる。さらに、回転電機２のフレーム１０が樹脂製のハウジング１７を介してヒートシンク１９に取り付けられているため、樹脂材料の振動減衰効果により回転電機２の振動が減速機構２３に伝達するのを抑制することができ、減速機構２３さらには減速機構が取付けられた部材との共振による騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態２．
　この発明の実施の形態２を図７および図８に基づいて説明する。図７この発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図８はこの発明の実施の形態２に係わる回転電機を示す側面図である。この実施の形態２における回転電機は、上述した実施の形態１と比較して、コネクタ部３４とリードフレーム３１とが樹脂成型品で一体に構成され、コネクタ部一体リードフレーム３７としている点が異なっているものである。

　このように構成された回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、ハウジング１７、フレーム１０の３部分の積み重ねで回転電機を構成することができ、さらにリードフレーム３１とコネクタ部３４を一体にしてコネクタ部一体リードフレーム３７としたことにより、上述した従来のものに比べて部品点数がより減少し、組立が容易になると共に、部品の樹脂化により軽量化が図れる。

実施の形態３．
　この発明の実施の形態３を図９および図１０に基づいて説明する。図９はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図１０はこの発明の実施の形態３に係わる回転電機を示す側面図である。この実施の形態３における回転電機は、上述した実施の形態１と比較して、ハウジング１７とフレーム１０とが樹脂成型品で一体に構成され、ハウジング一体フレーム３８としている点が異なっているものである。

　このように構成された回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、ハウジング一体フレーム３８の２部分の積み重ねで回転電機を構成することができ、さらにハウジング１７とフレーム１０とを一体にしてハウジング一体フレーム３８としたことにより、上述した従来のものに比べて部品点数がより減少し、組立が容易になると共に、ハウジング１７に加えフレーム１０も樹脂化したため、より軽量化が図れる。

　また、パワー回路３０がヒートシンク１９に直接取り付けられているため、ヒートシンク１９から減速機構２３への伝熱効果と相まって、良好な放熱性を確保できる。さらに、回転電機２のフレーム１０を樹脂製としてハウジング１７と一体化してハウジング一体フレーム３８としたことにより、フレームの剛性が向上し回転電機２の振動がより抑制できる。

　さらに、回転電機２が樹脂製のハウジング一体フレーム３８を介してヒートシンク１９に取り付けられているため、樹脂材料の振動減衰効果により回転電機２の振動が減速機構２３に伝達するのを抑制することができ、減速機構２３さらには減速機構が取付けられた部材との共振による騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態４．
　この発明の実施の形態４を図１１および図１２に基づいて説明する。図１１はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図１２はこの発明の実施の形態４に係わる回転電機を示す側面図である。この実施の形態４における回転電機は、上述した実施の形態１と比較して、リードフレーム３１とハウジング１７とが樹脂成型品で一体に構成され、リードフレーム一体ハウジング３９としている点が異なっているものである。

　このように構成された回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、リードフレーム一体ハウジング３９、フレーム１０の３部分の積み重ねで回転電機を構成することができ、さらにリードフレーム３１とハウジング１７とを一体にしてリードフレーム一体ハウジング３９としたことにより、上述した従来のものに比べて部品点数がより減少し、組立が容易になると共に、部品の樹脂化により軽量化が図れる。

　また、パワー回路３０がヒートシンク１９に直接取り付けられているため、ヒートシンク１９から減速機構２３への伝熱効果と相まって、良好な放熱性を確保できる。さらに、回転電機２のフレーム１０が樹脂製のリードフレーム一体ハウジング３９を介してヒートシンク１９に取り付けられているため、樹脂材料の振動減衰効果により回転電機２の振動が減速機構２３に伝達するのを抑制することができ、減速機構２３さらには減速機構が取付けられた部材との共振による騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態５．
　この発明の実施の形態５を図１３および図１４に基づいて説明する。図１３はこの発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図１４はこの発明の実施の形態５に係わる回転電機を示す側面図である。この実施の形態５における回転電機は、上述した実施の形態１と比較して、コネクタ部３４とハウジング１７とが樹脂成型品で一体に構成され、コネクタ部一体ハウジング４０としている点が異なっているものである。

　このように構成された回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、コネクタ部一体ハウジング４０、フレーム１０の３部分の積み重ねで回転電機を構成することができ、さらにコネクタ部３４とハウジング１７とを一体にしてコネクタ部一体ハウジング４０としたことにより、上述した従来のものに比べて部品点数がより減少し、組立が容易になると共に、部品の樹脂化により軽量化が図れる。

　また、パワー回路３０がヒートシンク１９に直接取り付けられているため、ヒートシンク１９から減速機構２３への伝熱効果と相まって、良好な放熱性を確保できる。さらに、回転電機２のフレーム１０が樹脂製のコネクタ部一体ハウジング４０を介してヒートシンク１９に取り付けられているため、樹脂材料の振動減衰効果により回転電機２の振動が減速機構２３に伝達するのを抑制することができ、減速機構２３さらには減速機構が取付けられた部材との共振による騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態６．
　この発明の実施の形態６を図１５および図１６に基づいて説明する。図１５はこの発明の実施の形態６に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図１６はこの発明の実施の形態６に係わる回転電機を示す側面図である。この実施の形態６における回転電機は、上述した実施の形態２と比較して、コネクタ部３４とリードフレーム３１とが樹脂成型品で一体に構成され、コネクタ部一体リードフレーム３７としたものに加え、ハウジング１７とフレーム１０が樹脂成型品で一体に構成され、ハウジング一体フレーム３８としている点が異なっているものである。

　このように構成された回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、ハウジング一体フレーム３８の２部分の積み重ねで回転電機を構成することができ、さらにコネクタ部３４とリードフレーム３１とを一体にしてコネクタ部一体リードフレーム３７としたことに加え、ハウジング１７とフレーム１０とを一体にしてハウジング一体フレーム３８としたことにより、上述した従来のものに比べて部品点数がより減少し、組立が容易になると共に、ハウジングに加えフレームも樹脂化したため、より軽量化が図れる。

　また、パワー回路３０がヒートシンク１９に直接取り付けられているため、ヒートシンク１９から減速機構２３への伝熱効果と相まって、良好な放熱性を確保できる。さらに、回転電機２のフレームを樹脂製としてハウジングと一体化してハウジング一体フレーム３８としたことにより、フレームの剛性が向上し回転電機２の振動がより抑制できる。

実施の形態７．
　この発明の実施の形態７を図１７および図１８に基づいて説明する。図１７はこの発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図１８はこの発明の実施の形態７に係わる回転電機を示す側面図である。この実施の形態７における回転電機は、上述した実施の形態２と比較して、コネクタ部３４とリードフレーム３１とに加え、さらにハウジング１７とが樹脂成型品で一体に構成され、コネクタ部リードフレーム一体ハウジング４１としている点が異なっているものである。

　このように構成された回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、コネクタリードフレーム一体ハウジング４１、フレーム１０の３部分の積み重ねで回転電機を構成することができ、さらに、コネクタ部３４とリードフレーム３１とに加え、さらにハウジング１７とを一体にしてコネクタ部リードフレーム一体ハウジング４１としたことにより、上述した従来のものに比べて部品点数がより減少し、組立が容易になると共に、部品の樹脂化により軽量化が図れる。

　また、パワー回路３０がヒートシンク１９に直接取り付けられているため、ヒートシンク１９から減速機構２３への伝熱効果と相まって、良好な放熱性を確保できる。さらに、回転電機２のフレーム１０が樹脂製のコネクタリードフレーム一体ハウジング４１を介してヒートシンク１９に取り付けられているため、樹脂材料の振動減衰効果により回転電機２の振動が減速機構２３に伝達するのを抑制することができ、減速機構２３さらには減速機構が取付けられた部材との共振による騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態８．
　この発明の実施の形態８を図１９および図２０に基づいて説明する。図１９はこの発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す軸方向断面図である。図２０はこの発明の実施の形態８に係わる回転電機を示す側面図である。この実施の形態８における回転電機は、上述した実施の形態３と比較して、ハウジング１７とフレーム１０とに加え、さらにコネクタ部３４とが樹脂成型品で一体に構成され、コネクタ部ハウジング一体フレーム４２としている点が異なっているものである。

　このように構成された回転電機においては、軸方向にヒートシンク１９、コネクタハウジング一体フレーム４２の２部分の積み重ねで回転電機を構成することができ、さらに、ハウジング１７とフレーム１０とに加え、さらにコネクタ部３４とを一体にしてコネクタ部ハウジング一体フレーム４２としたことにより、上述した従来のものに比べて部品点数がより減少し、組立が容易になると共に、ハウジングに加えフレームも樹脂化したため、より軽量化が図れる。

　また、パワー回路３０がヒートシンク１９に直接取り付けられているため、ヒートシンク１９から減速機構２３への伝熱効果と相まって、良好な放熱性を確保できる。さらに、回転電機２のフレームを樹脂製としてハウジングと一体化してコネクタ部ハウジング一体フレーム４２としたことにより、フレームの剛性が向上し回転電機２の振動がより抑制できる。

　さらに、回転電機２が樹脂製のコネクタ部ハウジング一体フレーム４２を介してヒートシンク１９に取り付けられているため、樹脂材料の振動減衰効果により回転電機２の振動が減速機構２３に伝達するのを抑制することができ、減速機構２３さらには減速機構が取付けられた部材との共振による騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態９．
　この実施の形態９は上述した実施の形態１乃至実施の形態８のいずれかの回転電機を電動パワーステアリング装置に適用したものである。

以上のように構成された回転電機においては、回転電機２の振動が減速機構２３に伝達するのを抑制することができ、減速機構２３さらには減速機構が取付けられた車体との共振による騒音の発生を抑制することができ、車両の静粛性を向上させることができる。さらに、回転電機が軽量になり、ひいては車両の軽量化が図れるため、車両の燃費が向上し、二酸化炭素の排出量を削減できる効果がある。

　この発明は、パワー回路の放熱性を確保しつつ、軽量で、組立が容易で、部品点数が削減できるとともに、モータの振動が相手側部材に伝達するのを抑制できる回転電機の実現に好適である。

Claims

　パワー回路が搭載されたヒートシンクと、内蔵部品を収容するハウジングと、回転子および固定子鉄心を収容するフレームとを有し、前記ヒートシンク、前記ハウジンク、前記フレームが同軸上に一体的に構成された回転電機であって、前記パワー回路に接続されたリードフレームと、前記リードフレームに接続されるとともに外部に接続するためのコネクタ部とを備え、前記ヒートシンクが金属で構成され、前記ハウジングが樹脂で構成されたことを特徴とする回転電機。
　前記リードフレームと前記コネクタ部とが樹脂成型により一体に構成され、コネクタ部一体リードフレームとしたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記ハウジングと前記フレームとが樹脂成型により一体に構成され、ハウジング一体フレームとしたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記リードフレームと前記ハウジングとが樹脂成型により一体に構成され、リードフレーム一体ハウジングとしたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記コネクタ部と前記ハウジングとが樹脂成型により一体に構成され、コネクタ部一体ハウジングとしたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記ハウジングと前記フレームとが樹脂成型により一体に構成され、ハウジング一体フレームとしたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
　前記コネクタ部と前記リードフレームとに加え、さらに前記ハウジングとが樹脂成型により一体に構成され、コネクタ部リードフレーム一体ハウジングとしたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
　前記ハウジングと前記フレームとに加え、さらに前記コネクタ部とが樹脂成型により一体に構成され、コネクタ部ハウジング一体フレームとしたことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
　電動パワーステアリング装置用に適用されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。