WO2019012994A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2019012994A1
WO2019012994A1 PCT/JP2018/024418 JP2018024418W WO2019012994A1 WO 2019012994 A1 WO2019012994 A1 WO 2019012994A1 JP 2018024418 W JP2018024418 W JP 2018024418W WO 2019012994 A1 WO2019012994 A1 WO 2019012994A1
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WO
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armature
heat sink
switching element
disposed
axial direction
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Application number
PCT/JP2018/024418
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English (en)
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Inventor
司 菊地
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air

Definitions

  • the present disclosure relates to a rotating electrical machine including an electric unit and a control unit that controls the electric unit.
  • the inverter circuit of the rotating electrical machine is provided with a plurality of switching elements.
  • the control circuit controls on / off of the switching element to convert the alternating current input from the motor into a direct current and output it to the outside, and converts the direct current input from the outside into an alternating current to output it to the motor .
  • the switching element generates heat because a current flows through the switching element. Therefore, the switching element is fixed to the heat sink, and the heat generated by the switching element is dissipated through the heat sink.
  • Patent No. 4123436 gazette
  • the cooling performance (heat dissipation performance) may be reduced.
  • the cooling performance may be degraded.
  • the fan may not rotate sufficiently, which may reduce the cooling performance.
  • the present disclosure has as its main object to provide a rotating electrical machine capable of suppressing a decrease in cooling performance.
  • an electric motor having an armature winding provided in a stator and a field winding provided in a rotor, and the electric motor integrated with the electric motor,
  • a controller for controlling the electric motor wherein the controller uses the armature switching element for switching between energization and de-energization of the armature winding, and the armature switching element to perform the electric motor
  • the gist is that the heat sink is disposed on the opposite side of the motorized section with the control substrate in between.
  • the heat sink has a flow passage through which the refrigerant flows. For this reason, even if the amount of heat generation of the armature switching element or the like increases, it is possible to dissipate heat without deteriorating the cooling performance by circulating the refrigerant.
  • the heat sink is disposed on the opposite side of the motorized portion with the control substrate interposed therebetween. For this reason, even if current flows in the armature winding provided in the motorized portion, the influence of the heat generation can be suppressed. Thus, even if the situation changes, it is possible to suppress the decrease in the cooling performance, and to stably dissipate the armature switching element.
  • control unit includes a housing case for housing at least the switching element for armature and the control substrate, and the heat sink holds the housing case in the axial direction, the control substrate The point is to be placed on the other side of the
  • the heat sink is disposed with the control substrate and the storage case interposed therebetween, so that the influence of the heat generation of the electric unit can be further suppressed.
  • the armature switching element in contact with a side surface on the control substrate side, and in the storage case, a hole is formed between the control substrate and the heat sink.
  • a gist is that the hole portion is provided at a position overlapping the position where the armature switching element abuts on the heat sink in the axial direction.
  • the cooling effect can be improved, for example, as compared with the case of indirect contact by interposing the storage case or the like. it can.
  • the hole is provided at a position overlapping the position where the armature switching element abuts on the heat sink in the axial direction. Therefore, the heat sink is disposed on the opposite side of the motorized portion with the control substrate and the housing case interposed therebetween except for the portion where the armature switching element abuts, and the influence of heat generation from the motorized portion can be suppressed. As described above, it is possible to suppress the influence of the heat generation of the electric unit while improving the cooling effect.
  • the armature switching element is disposed so as to overlap the position of the flow passage of the heat sink in the axial direction.
  • the distance between the flow passage and the armature switching element is shortened compared to the case where the flow passage and the armature switching element are not overlapped in the axial direction, and the cooling effect can be reduced. It can be improved.
  • the armature switching element is disposed at a position not overlapping the armature winding in the axial direction and overlapping the position of the flow path of the heat sink Make it a gist.
  • the distance between the flow passage and the armature switching element is shortened compared to the case where the flow passage and the armature switching element are not overlapped in the axial direction, and the cooling effect can be reduced. It can be improved. Furthermore, since the armature switching element is disposed at a position not overlapping the armature winding in the axial direction, the distance from the armature winding to which the heat generation amount tends to be large to the armature switching element is increased. be able to. For this reason, it is possible to suppress the influence of heat generation from the armature winding to the armature switching element. In addition, the heat generated in the armature winding is less likely to be transmitted to the heat sink via the hole, and the cooling performance can be suppressed from being degraded.
  • a resin layer covering the control substrate and the switching element for armature is provided in the housing case.
  • control substrate Since the control substrate is covered by the resin layer, it is possible to make the control substrate less susceptible to heat generation from the motorized portion. At the same time, it can be waterproofed, and even if refrigerant etc. leaks from the heat sink, it is possible to suppress failure. Also, a resin layer is formed between the motorized portion and the heat sink. For this reason, the heat sink can be made less susceptible to the heat generation of the electric part.
  • a seventh disclosure is summarized that the flow passage is disposed at a position not overlapping the armature winding in the axial direction.
  • the distance between the armature winding and the flow passage can be increased as compared with the case of being disposed at the overlapping position, and the influence of heat generation from the armature winding can be suppressed.
  • An eighth disclosure is summarized as including a brush which is disposed at a position where at least a part thereof overlaps with the control substrate in the radial direction of the rotation axis and which supplies power to the field winding.
  • the motorized portion includes a magnet at an end portion on the control unit side of both end portions of the rotation shaft, and the control portion is mounted with a rotation sensor facing the magnet, and
  • a gist of the present invention is to provide a rotation sensor substrate which is disposed apart from the armature switching element in the axial direction.
  • the rotation sensor substrate is disposed apart from the armature switching element in the axial direction. Therefore, the influence of heat generation of the armature switching element can be prevented.
  • a tenth disclosure is summarized in that the heat sink has a protrusion that protrudes toward the control substrate in the axial direction, and the control substrate is in contact with the protrusion.
  • control substrate can be dissipated efficiently. Further, even if the armature switching element and the control substrate are disposed apart from each other, the control substrate can be brought into contact with the heat sink by the projecting portion. Therefore, the influence of the heat generation of the armature switching element on the control substrate can be suppressed.
  • a field switching element for switching between energization and de-energization of the field winding is mounted on the control substrate, and the field switching element is in contact with the heat sink.
  • an electrolytic capacitor which smoothes a direct current rectified by the armature switching element, and the electrolytic capacitor is in contact with the heat sink.
  • the electrolytic capacitor can be dissipated efficiently while reducing the influence on the control substrate.
  • a plurality of the armature switching elements and the flow paths are respectively provided, and each of the flow paths is disposed at a position overlapping with any of the armature switching elements in the axial direction.
  • a plurality of flow passages are provided, and each flow passage is disposed at a position overlapping with any one of the armature switching elements in the axial direction. For this reason, for example, unlike the case where all the armature switching elements are disposed on one flow passage, it is possible to reduce the temperature difference between the refrigerant upstream and downstream of the flow passage. That is, it becomes easy to cool each armature switching element equally.
  • an air passage is provided around the flow passage.
  • the refrigerant flowing through the flow passage can be cooled by air. Thereby, the cooling performance of the heat sink can be maintained.
  • the heat sink is provided with an inlet and an outlet of the flow passage, and the refrigerant flowing from the inlet flows in the flow passage and flows out from the outlet. And the outlet is disposed above the inlet and above the flow passage in the vertical direction of the vehicle.
  • the outlet was disposed above the inlet and above the flow passage. Therefore, even if gas (air or the like) is mixed in the flow passage, the gas can be automatically evacuated. Therefore, it is possible to prevent the gas from being accumulated in the flow passage and the cooling performance being lowered.
  • FIG. 1 is an end view of the rotating electrical machine
  • FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of the control device
  • Fig. 3 is a plan view of the rotating electrical machine.
  • FIG. 4 is a plan view of the flow passage
  • FIG. 5 is a plan view of the flow passage in another example
  • FIG. 6 is a plan view of a heat sink in another example
  • FIG. 7 is an end view of a rotating electrical machine in another example.
  • the rotary electric machine shown in FIG. 1 is a generator with a motor function having a motor 10 which is a motorized part and a control device 20 which is a control part which controls the motor 10, and has an integrated machine generator integrated ISG Is configured as.
  • ISG100 integrated machine generator integrated Is configured as.
  • the motor 10 is of a winding field type, and specifically, is a winding field type synchronous machine having a three-phase winding.
  • the ISG 100 has a power generation function that generates power (regenerative power generation) by rotation of a crankshaft or an axle of an engine, and a power running function that applies a driving force (rotational force) to the crankshaft.
  • the motor 10 includes a housing 11, a stator 12 fixed to the housing 11, a rotor 13 rotating with respect to the stator 12, and a rotation shaft 14 to which the rotor 13 is fixed.
  • the axial direction indicates the axial direction of the rotary shaft 14 (indicated by arrow Y1 in the figure), and the radial direction indicates the radial direction of the rotary shaft 14 (arrow in the drawing) Shown by Y2).
  • the housing 11 is formed in a cylindrical shape, and its axis is coaxial with the rotation axis 14.
  • a control device 20 is fixed to the axially outer side (right side in FIG. 1) of the housing 11.
  • the stator 12 and the rotor 13 are accommodated in the housing 11.
  • the stator 12 is cylindrically provided along the inner periphery of the housing 11 at a substantially axial center of the housing 11 and fixed to the housing 11.
  • the stator 12 constitutes a part of a magnetic circuit, and includes a stator core 12a and an armature winding 12b.
  • the stator core 12 a is formed in an annular shape by a magnetic body, and its axis is coaxial with the rotation axis 14.
  • the stator core 12a holds an armature winding 12b.
  • the stator core 12a is provided with a plurality of slots for housing the armature winding 12b, and the armature winding 12b is housed and held in the slot.
  • the armature winding 12 b is configured of two sets of Y-connected three-phase windings.
  • the armature winding 12 b generates a magnetic flux by being supplied with electric power (AC power).
  • the armature winding 12 b generates electric power (AC power) by linking with the magnetic flux generated by the rotor 13.
  • the rotor 13 constitutes a part of a magnetic circuit, and includes a rotor core 13a made of a magnetic material, a field winding 13b held by the rotor core 13a, and a fan provided in the rotor core 13a. 13c is provided.
  • the rotor core 13a is a so-called Landel-type pole core, and is provided with an annular hollow portion, and the field winding 13b is accommodated in the hollow portion.
  • the rotor core 13a is disposed to face the outer peripheral surface of the rotor core 13a in a state of being separated from the inner peripheral surface of the stator core 12a.
  • the rotary shaft 14 is inserted into the rotor core 13 a and fixed to the rotary shaft 14 so as to rotate integrally with the rotary shaft 14.
  • the field winding 13b generates a magnetic flux by being supplied with DC power, and forms a magnetic pole on the outer peripheral surface of the rotor core 13a.
  • the rotor 13 is rotated by interlinking with the magnetic flux generated by the stator 12.
  • AC power is generated in the armature winding 12 b of the stator 12.
  • the fan 13c (shown by a broken line in FIG. 1) is provided at an end (end on the control device 20 side) in the axial direction of the rotor core 13a.
  • the fan 13c is provided so as to extend axially outward from the end of the rotor core 13a.
  • the fan 13 c rotates with the rotor core 13 a and circulates air from the outside to the inside of the motor 10 (or from the inside to the outside).
  • the rotating shaft 14 is rotatably supported by the housing 11 via bearings 11 a and 11 b provided in the housing 11.
  • the rotor 13 is fixed to the rotating shaft 14 at its axially central portion. Further, in the axial direction, both end portions of the rotary shaft 14 project from the housing 11, and the end portion on the opposite side to the control device 20 (left side in FIG. 1) is connected to a crankshaft or axle of the engine .
  • the end of the rotary shaft 14 (the end on the control device 20 side) is inserted into the control device 20.
  • a slip ring 14a is provided which contacts the brush 80 described later and supplies DC power supplied from the brush 80 to the field winding 13b.
  • the slip ring 14a is formed in a cylindrical shape by metal.
  • the slip ring 14 a is fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft 14 via an insulator.
  • the slip ring 14a is connected to the field winding 13b via a wire not shown.
  • control device 20 As described above, the control device 20 is fixed to the axially outer side of the housing 11 of the motor 10.
  • the control device 20 has a function of converting power from the outside (for example, a battery) and supplying the power to the motor 10 to generate a driving force, and a function of converting power from the motor 10 to supply power to the outside.
  • the control apparatus 20 is provided with the storage case 30, the heat sink 40, the power module 50, the electrolytic capacitor 60, the control board 70, the brush 80 grade
  • the housing case 30 is fixed to the end of the housing 11 of the motor 10 in the axial direction.
  • the storage case 30 is made of resin and formed in a bottomed cylindrical shape. Further, the housing case 30 is formed to be larger than at least the outer diameters of the rotor 13 and the stator 12 in the radial direction, and is formed to cover the end of the motor 10 in the axial direction.
  • the housing case 30 is opened to the housing 11 side (motor 10 side), and the power module 50, the electrolytic capacitor 60, the control board 70, the brush 80 and the like are housed in the housing case 30.
  • a convex portion 31 protruding outward in the axial direction (opposite to the motor 10 side) is provided at the center of the storage case 30 .
  • the convex portion 31 is formed with an insertion concave portion 32 into which an end of the rotary shaft 14 is inserted.
  • the insertion recess 32 is open to the motor 10 side, and the end of the rotary shaft 14 is inserted from the opening. That is, the insertion recess 32 is formed to be larger than the diameter of the rotary shaft 14 in the radial direction. Further, the end of the rotating shaft 14 is arranged to be rotatable in the insertion recess 32.
  • the storage case 30 is provided with a partition wall 33 which covers the radially outer side of the rotating shaft 14.
  • the partition wall 33 is provided along the peripheral wall of the insertion recess 32 and is provided so as to extend in the axial direction from the bottom of the storage case 30 to the vicinity of the opening of the storage case 30.
  • the partition wall 33 is provided to partition an area 34 a in which the control substrate 70 is accommodated and an area 34 b in which the rotary shaft 14 is inserted.
  • a magnet 91 is disposed at the end of the rotary shaft 14 (the end on the control device 20 side). Further, at the bottom of the insertion recess 32, a rotation sensor substrate 92 mounted with a rotation sensor facing the magnet 91 disposed at the tip is fixed. That is, the rotation sensor substrate 92 is disposed at a position overlapping the rotation shaft 14 and the magnet 91 in the axial direction, and is disposed outside the tip of the rotation shaft 14 (on the side of the storage case 30). The rotation sensor substrate 92 is configured to be able to detect the rotation angle of the rotation shaft 14 using the rotation sensor and the magnet 91. Information on the detected rotation angle is input to the control board 70. The microcomputer of the control board 70 controls the motor 10 and the like using the information on the rotation angle.
  • the heat sink 40 is fixed to the outside (the opposite side to the motor 10) of the housing case 30 in the axial direction.
  • the heat sink 40 is formed in a flat plate shape that spreads in the radial direction so as to cover the end surface (outer surface) of the accommodation case 30 in the axial direction.
  • the heat sink 40 is smaller than the size of the end surface (outer surface) of the housing case 30.
  • the heat sink 40 is made of metal.
  • the heat sink 40 is the outermost one of the members constituting the ISG 100 in the axial direction, and is exposed to the outside.
  • the heat sink 40 has a base 41 fixed to the housing case 30 and a lid 42 fixed to the base 41 so as to cover the base 41.
  • the heat sink 40 is formed with a flow passage 43 through which a refrigerant (for example, water) flows.
  • a refrigerant for example, water
  • the base 41 is formed with a groove 41 a opening to the lid 42 side, and the opening portion of the groove 41 a is covered with the lid 42 to form the flow passage 43. It is done.
  • a rubber seal member 44 is disposed around the groove 41 a. The seal member 44 prevents the refrigerant from leaking from the gap between the base portion 41 and the lid portion 42.
  • the flow passage 43 is provided in a U-shape around the rotation shaft 14 so as to avoid the rotation shaft 14. Further, as shown in FIG. 1, the flow passage 43 is provided at a position where at least a portion thereof overlaps with the rotation shaft 14 in the radial direction. That is, the flow passage 43 is provided such that the refrigerant flows around the rotation shaft 14. Therefore, the length of the ISG 100 can be shortened in the axial direction.
  • the flow passage 43 is disposed at a position overlapping the rotation sensor substrate 92 in the radial direction.
  • most of the flow passage 43 (more specifically, portions other than the vicinity of the inflow port 43a and the outflow port 43b) is disposed at a position not overlapping the armature winding 12b in the axial direction. That is, most of the flow passage 43 is disposed radially inward of the armature winding 12b.
  • a protrusion 45 is provided which protrudes in the axial direction to the housing case 30 side (control substrate 70 side).
  • the protrusion 45 is inserted into an axially penetrating through hole 30 a provided at the bottom of the housing case 30.
  • the through hole 30 a corresponds to a hole provided between the control substrate 70 and the heat sink 40.
  • the projecting portion 45 is provided so that at least a part of the projecting portion 45 (the tip in the axial direction) protrudes into the housing case 30.
  • the projecting portion 45 is provided at a position overlapping the flow passage 43 in the axial direction.
  • a plurality of through holes 30 a and projecting portions 45 of the storage case 30 are provided.
  • the lid 42 is provided with an inlet 43 a and an outlet 43 b in communication with the flow passage 43.
  • the refrigerant is configured to flow into the flow passage 43 through the inflow port 43a, and the refrigerant is configured to flow out of the flow passage 43 through the outflow port 43b.
  • the refrigerant is, for example, water, and can be circulated in the flow passage 43 by a pump (not shown) or the like.
  • the outlet 43 b is disposed above the passage 43.
  • the outflow port 43b is arrange
  • the power module 50 is an element in which four armature switching elements 51 are integrated.
  • the armature switching element 51 is an element that switches between energization and interruption of the armature winding 12b.
  • a plurality of (three in the present embodiment) power modules 50 constitute an inverter circuit which is a power conversion circuit.
  • the inverter circuit is a circuit for converting DC power supplied from the outside into AC power and supplying AC power to the armature winding 12b, and DC power for AC power supplied from the armature winding 12b It is a circuit which converts it into and supplies it to the outside.
  • An inverter circuit is configured by two sets of three-phase inverters in correspondence with armature winding 12b which is two sets of three-phase windings. Further, the three-phase inverter is configured by six armature switching elements 51. That is, a total of 12 armature switching elements 51 are used, and the power module 50 is configured by integrating four armature switching elements 51.
  • the armature switching element 51 is connected to the armature winding 12b via a wire such as a bus bar (not shown).
  • the power modules 50 are in contact with the heat sink 40. More specifically, the power module 50 is fixed to the heat sink 40 exposed through the through hole 30 a provided at the bottom of the housing case 30. At this time, the power module 50 is fixed to the heat sink 40 via the insulator 52 (insulative and conductive adhesive or thin film insulating film).
  • the protrusion 45 of the heat sink 40 protrudes into the housing case 30 via the through hole 30 a provided at the bottom of the housing case 30.
  • the power module 50 is in contact with the end surface of the protrusion 45. Therefore, the armature switching element 51 constituting the power module 50 is disposed at a position overlapping the flow passage 43 in the axial direction. Further, the through hole 30 a is provided at a position overlapping the position where the armature switching element 51 abuts on the heat sink 40 in the axial direction.
  • the power module 50 is disposed at a position overlapping the rotating shaft 14. That is, the power module 50 is disposed radially outward of the rotating shaft 14. This makes it possible to shorten the axial length of the ISG 100. Also, the power module 50 is disposed in the vicinity of the bottom of the housing case 30 in the axial direction, and is disposed between the motor 10 and the heat sink 40.
  • the electrolytic capacitor 60 is a capacitor that smoothes the DC current converted (rectified) by the inverter circuit based on the AC power of the motor 10.
  • the electrolytic capacitor 60 is fixed to the heat sink 40 in the same manner as the power module 50.
  • the electrolytic capacitor 60 is fixed to (the projecting portion 45 of) the heat sink 40 exposed through the through hole 30 a provided in the bottom of the housing case 30. At this time, the electrolytic capacitor 60 is fixed to the heat sink 40 via the insulator 52. Therefore, the electrolytic capacitor 60 is disposed at a position overlapping the flow passage 43 in the axial direction.
  • the electrolytic capacitor 60 is disposed at a position overlapping the rotating shaft 14. That is, the electrolytic capacitor 60 is disposed radially outside the rotating shaft 14 and the armature switching element 51. This makes it possible to shorten the axial length of the ISG 100.
  • the electrolytic capacitor 60 is disposed at the bottom of the housing case 30 in the axial direction, and is disposed between the motor 10 and the heat sink 40.
  • the control board 70 is an annular flat plate.
  • the control board 70 is housed and held in the housing case 30, and is disposed at a predetermined distance in the axial direction from the bottom of the housing case 30. Further, the control board 70 is housed in the housing case 30 such that the plane thereof is parallel to the bottom surface of the housing case 30, that is, the plane is disposed in the radial direction.
  • a plurality of control elements are mounted on the control board 70.
  • a field switching element 71 is provided which switches supply or cutoff of DC power to the field winding 13b.
  • a microcomputer for controlling various switching elements, a ROM, a RAM and the like are mounted.
  • the control substrate 70 is connected to the armature switching element 51, the electrolytic capacitor 60, and the like through a wire such as a bus bar (not shown).
  • the microcomputer performs energization control of the armature winding 12b using the armature switching element 51.
  • the rotary shaft 14 and the insertion recess 32 of the storage case 30 are disposed on the inner side of the inner periphery of the control substrate 70. That is, the control substrate 70 is disposed radially outside the rotation shaft 14 and the insertion recess 32. At this time, the control substrate 70 is separated from the insertion recess 32 by the partition wall 33. The control substrate 70 is disposed at a position overlapping the rotation shaft 14 in the radial direction.
  • the control board 70 is disposed between the motor 10 and the heat sink 40. That is, in the axial direction, the heat sink 40 is disposed on the opposite side of the motor 10 with the control substrate 70 interposed therebetween. As a result, even when the motor 10 generates heat, the control substrate 70 hardly transmits the generated heat to the heat sink 40, and the cooling performance of the heat sink 40 is prevented from being degraded.
  • the control substrate 70 is disposed at a position overlapping the through hole 30 a of the storage case 30. That is, the control board 70 is disposed to cover the through holes 30a.
  • the through holes 30 a are disposed on the opposite side of the motor 10 with the control board 70 interposed therebetween. Therefore, the heat sink 40 can be inhibited from being directly affected by the heat generated by the motor 10 through the through hole 30a. That is, even when the motor 10 generates heat, the control substrate 70 hardly transmits the heat to the heat sink 40.
  • the heat sink 40 can be in direct contact with the armature switching element 51 via the through hole 30a, and the cooling effect on the armature switching element 51 is improved.
  • the through hole 30a and the armature switching element 51 are disposed at positions not overlapping the armature winding 12b. More specifically, the through hole 30a and the armature switching element 51 in the radial direction are disposed inside the armature winding 12b. As a result, the heat sink 40 can be prevented from being affected by heat generation from the armature winding 12 b having a large heat generation amount via the through hole 30 a. That is, even when the armature winding 12 b generates heat, the heat is not easily transmitted to the heat sink 40 by the control substrate 70.
  • the distance between the through hole 30a and the armature switching element 51 can be increased as compared with the case where the through hole 30a and the armature switching element 51 are disposed at a position overlapping the armature winding 12b. It will be difficult to communicate.
  • the flow passage 43 is disposed at a position not overlapping the armature winding 12 b in the axial direction. For this reason, the distance between the armature winding 12 b and the flow passage 43 is longer as compared with the case where the two are arranged at the overlapping position. Accordingly, the refrigerant flowing in the flow passage 43 can be prevented from being affected by the heat generation from the armature winding 12b.
  • a part of the control element (for example, the field switching element 71 or the microcomputer) mounted on the control board 70 is a part of the projecting part 45 of the heat sink 40 via the projecting part 45 and the insulator 52.
  • the second projection 45 b abuts on the control substrate 70.
  • the second protrusion 45 b abuts on the field switching element 71 of the control board 70.
  • control substrate 70 can be disposed apart from the armature switching element 51 and the electrolytic capacitor 60 by a predetermined distance in the axial direction, and the influence of heat generation by the armature switching element 51 and the like is suppressed. .
  • direct contact of the control board 70 with the heat sink 40 improves the cooling effect.
  • control board 70 is disposed at a position overlapping the armature switching element 51 in the axial direction. Further, in the axial direction, the control substrate 70 is disposed at a position overlapping the electrolytic capacitor 60. Therefore, even when the motor 10 generates heat, the control substrate 70 hardly transmits the generated heat to the armature switching element 51.
  • the insulating resin material is filled in the area 34a (the area in which the control board 70 is accommodated), A resin layer 35 is provided.
  • the resin layer 35 is disposed between the motor 10 and the heat sink 40. Therefore, even when the motor 10 generates heat, the heat generation is less likely to be transmitted to the heat sink 40 by the resin layer 35, and the cooling performance of the heat sink 40 is suppressed from being degraded.
  • the brush 80 is accommodated in the insertion recess 32.
  • the brush 80 includes a brush portion 80a in contact with the outer periphery of the slip ring 14a, and a holder portion 80b for holding the brush portion 80a.
  • the brush portion 80a is fixed by the holder portion 80b so as to be in contact with the outer periphery of the slip ring 14a and to be slidable.
  • the brush 80 is disposed in the housing case 30 such that at least a part of the brush 80 overlaps the control substrate 70 in the radial direction.
  • the brush 80 is connected to the control board 70 via a wire (not shown), and is configured to be supplied with power from the control board 70.
  • the brush 80 is configured to be able to supply the power to the field winding 13b via the slip ring 14a. Thereby, in the radial direction, the length of the wiring between the control substrate 70 and the brush 80 becomes short as compared with the case where at least a part of the brush 80 is disposed at a position not overlapping the control substrate 70. .
  • DC power is supplied to the control board 70 from the outside (such as a battery). Based on this DC power, a microcomputer mounted on the control board 70 is driven, and control is started based on an external command.
  • the field switching element 71 is used to drive the DC power supplied from the outside through the brush 80 and the slip ring 14a to form the field winding 13b.
  • the microcomputer converts the direct current supplied using the armature switching element 51 (that is, the inverter circuit) into alternating current power and supplies it to the armature winding 12b. Thereby, driving of the motor 10 is started.
  • the field switching element 71 is used to direct the DC power supplied from the outside through the brush 80 and the slip ring 14a to the field winding 13b. Supply to Then, when the rotating shaft 14 is rotated by receiving a driving force of an engine or the like, electric power is generated in the armature winding 12 b, and AC electric power is supplied from the armature winding 12 b to the control board 70.
  • the microcomputer converts AC power supplied using the armature switching element 51 (inverter circuit) into DC power and supplies the DC power to the outside.
  • the fan 13 c is rotated together with the rotor 13 by the driving force. Therefore, air circulates between the ISG 100 and the outside and the inside, the armature winding 12 b and the field winding 13 b are cooled, and the temperature rise of the motor 10 is suppressed.
  • the heat sink 40 has a flow passage 43 through which the refrigerant flows. For this reason, even if the heat generation amount of the armature switching element 51 and the like increases and the refrigerant in the heat sink 40 and the flow passage 43 is warmed, the refrigerant can be circulated to dissipate heat without deteriorating the cooling performance. it can.
  • the heat sink 40 is disposed on the opposite side of the motor 10 with the control board 70 interposed therebetween. For this reason, current flows through the armature winding 12b of the motor 10, and even if the motor 10 generates heat, the influence of the heat generation can be suppressed. As described above, even if the situation changes, it is possible to suppress the decrease in the cooling performance, and to stably dissipate the armature switching element 51.
  • the heat sink 40 is disposed on the opposite side of the control substrate 70 across the housing case 30 in the axial direction. Thereby, in the axial direction, the heat sink 40 is disposed with the control substrate 70 and the housing case 30 interposed therebetween, so that the influence of heat generation by the motor 10 can be further suppressed.
  • the armature switching element 51 Since the armature switching element 51 is in contact with the heat sink 40 exposed through the through hole 30a, for example, the armature switching element 51 is cooled as compared with the case of indirect contact by interposing the housing case 30 or the like. The effect can be improved.
  • the control board 70 is interposed between the through hole 30 a and the motor 10 in the axial direction. For this reason, it is possible to suppress the influence of the heat generation of the motor 10 on the heat sink 40 while improving the cooling effect.
  • the armature switching element 51 is in contact with the surface of the heat sink 40 on the motor 10 side, and is disposed at a position overlapping the position of the flow path 43 of the heat sink 40 in the axial direction. As a result, the distance between the flow passage 43 and the armature switching element 51 can be shortened and the cooling effect can be improved, as compared with the case where they are disposed so as not to overlap.
  • the armature switching element 51 and the through hole 30 a are disposed at positions not overlapping the position of the armature winding 12 b in the axial direction. For this reason, the distance from the armature winding 12b having a large amount of heat generation to the through hole 30a can be shortened as compared with the case of being arranged at the overlapping position, and the influence of the heat generation from the armature winding 12b is suppressed. can do.
  • the control substrate 70 is covered with the resin. Therefore, the influence of heat generation from the motor 10 can be made less likely. At the same time, waterproofing can be performed, and even if a refrigerant or the like flowing to the heat sink 40 leaks, failure can be suppressed. In addition, even if the motor 10 generates heat, the resin layer 35 can suppress the transmission of the influence to the heat sink 40, and can suppress the reduction of the cooling performance.
  • the brush 80 for supplying power to the field winding 13 b is disposed at a position where at least a portion thereof overlaps the control substrate 70 in the radial direction of the rotation shaft 14. Thereby, the distance between the control substrate 70 and the brush 80 can be shortened. Therefore, the loss due to the wiring resistance can be reduced and the heat generation can be suppressed. In addition, the axial length can be kept short.
  • the magnet 91 is provided at the end on the control device 20 side, and the rotation sensor substrate 92 on which the rotation sensor facing the magnet 91 is mounted is provided.
  • this rotation sensor for example, a magnetic sensor IC incorporating a Hall element is used. Since the magnetic sensitivity (characteristics) of such a Hall element changes with temperature, the microcomputer generally executes correction processing at predetermined intervals in consideration of the temperature characteristic.
  • the rotation sensor substrate 92 is separated from the armature switching element 51, the rotation sensor substrate 92 is less susceptible to the heat generation by the armature switching element 51. Therefore, the processing load of the microcomputer can be reduced by prolonging the cycle of the temperature characteristic correction process.
  • the control substrate 70 is in contact with the second protrusion 45 b of the heat sink 40. As a result, the control substrate 70 can be dissipated efficiently. Further, even when the armature switching element 51 and the control substrate 70 are disposed apart from each other, the control substrate 70 can be brought into contact with the heat sink 40. For this reason, the influence of the heat generation of the armature switching element 51 on the control substrate 70 can be suppressed.
  • the field switching element 71 of the control board 70 is in contact with the second protrusion 45 b of the heat sink 40. By radiating the field switching element 71 which easily generates heat, it is possible to prevent the entire control board 70 from being affected.
  • the electrolytic capacitor 60 is in contact with the heat sink 40 in the same manner as the armature switching element 51. Thereby, even if the heat sink 40 receives heat from the electrolytic capacitor 60, the cooling performance can be maintained by circulating the refrigerant. Therefore, the electrolytic capacitor 60 can be dissipated efficiently while the influence on the control substrate 70 is reduced.
  • the outlet 43 b When the ISG 100 is disposed in a vehicle, the outlet 43 b is disposed above the passage 43 in the vertical direction of the vehicle. Further, the outlet 43b is disposed above the inlet 43a. Thereby, even if gas (air etc.) mixes in the flow path 43, gas can be extracted. That is, even when a gas is mixed in the refrigerant, it is possible to automatically discharge the expectation from the outlet 43b by its buoyancy, and it is possible to prevent the cooling performance from being lowered by the accumulation of the gas. it can.
  • the rotating shaft 14 is disposed so as to overlap the control substrate 70 and the flow passage 43 in the radial direction. Therefore, the length of the ISG 100 in the axial direction can be shortened.
  • the flow passage 43 is disposed at a position not overlapping the armature winding 12 b. For this reason, the distance from the armature winding 12b to the flow passage 43 can be increased as compared with the case of being disposed at the overlapping position. That is, the flow passage 43 can be suppressed from being affected by the armature winding 12 b having a large amount of heat generation.
  • the configuration of the motor 10 is not limited to this. That is, similar effects can be obtained with a rotating electrical machine in which the control device 20 is integrally fixed to a general motor.
  • the flow passage 43 is disposed to overlap all the power modules 50 in the axial direction.
  • the flow passage 43 may be branched or plural. And each flow passage 43 may be arranged to overlap with any of the power modules 50 in the axial direction.
  • two power modules are disposed in one flow passage 101a as indicated by a broken line, and one in the other flow passage 101b.
  • a power module (armature switching element 102c) may be disposed.
  • the temperature difference between the refrigerant upstream and downstream of the flow passages 101a and 101b can be reduced. . That is, it becomes easy to cool each switching element 51 for armatures equally.
  • the heat sink 40 may be provided with the air passage 201 around the flow passage 43.
  • a ventilation path 201 may be provided so as to penetrate the heat sink 40 and the housing case 30 in the axial direction. That is, a ventilation path 201 is provided between the rotary shaft 14 and the control board 70.
  • the air passage 201 is provided in an arc shape.
  • a plurality of fins 202 are provided upright along the axial direction on the outer surface of the lid portion 42 (the surface on the side opposite to the motor 10 in the axial direction). The fins 202 are disposed at positions overlapping the flow passage 43 in the axial direction, and are formed to extend in the radial direction so that the air flows in the radial direction (the direction of the arrow).
  • air can flow through the air passage 201 and the heat sink 40 can be cooled.
  • the control substrate 70 and the armature switching element 51 can be cooled.
  • the rotation of the fan 13 c together with the rotor 13 allows air to flow through the air passage 201.
  • air can be circulated to pass through the control device 20 along the axial direction.
  • the cooling effect can be improved.
  • air can be circulated around the flow passage 43 by the fins 202 to cool the refrigerant flowing through the heat sink 40 and the flow passage 43, and the cooling effect can be improved.
  • the flow passage 43 may be disposed at a position overlapping the armature winding 12 b.
  • the outlet 43b is arranged above the inlet 43a, but even if the gas remains in the passage 43, the influence on the cooling of the armature switching element 51 is small.
  • it may be disposed below. In this case, it is desirable that the inlet 43 a be disposed above the flow passage 43.
  • the outlet 43 b may be disposed below the flow passage 43 as long as the gas remains in the flow passage 43 and the influence on the cooling of the armature switching element 51 is small.
  • the motor heat sink 301 may be provided to cool the motor 10.
  • an annular motor heat sink 301 that covers the outer periphery in the radial direction of the motor 10 may be provided. Thereby, the motor 10 can be dissipated.
  • the motor heat sink 301 includes a flow passage 302 through which the refrigerant flows.
  • the flow passage 302 is provided to surround the radially outer periphery of the motor 10 (more specifically, the housing 11).
  • the flow passage 302 is provided with an inlet 303 through which the refrigerant flows, and an outlet 304 through which the refrigerant flows out.
  • the outlet 304 is disposed above the inlet 303.
  • the through hole 30 a is provided in the storage case 30 in the above embodiment, it may not be provided.
  • the armature switching element 51 or the like may be brought into contact with the heat sink 40 via the bottom of the housing case 30.
  • the armature switching element 51 is provided so as to overlap with the position of the flow passage 43 in the axial direction, but it may not be the overlapping position. Further, the flow passage 43 may be disposed at a position not to overlap the armature winding 12 b in the axial direction.
  • the protrusion part 45 which protrudes from the base 41 was provided, it is not necessary to provide. Moreover, you may provide only any one among the 1st protrusion part 45a and the 2nd protrusion part 45b.
  • the resin is filled in the housing case 30 and the resin layer 35 is provided.
  • the resin layer 35 may not be provided.
  • the brush 80 is disposed at a position overlapping the control substrate 70 in the radial direction, but may not be disposed at the overlapping position.

Abstract

回転電機（１００）は、固定子（１２）に設けられる電機子巻線（１２ｂ）及び回転子（１３）に設けられる界磁巻線（１３ｂ）を有する電動部（１０）と、電動部に一体化され、電動部を制御する制御部（２０）と、を備える。制御部は、電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子（５１）と、電機子用スイッチング素子を利用して、電機子巻線の通電制御を行う制御基板（７０）と、内部に冷媒が流通する流通路（４３）を有し、電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク（４０）と、を備える。回転子が固定される回転軸（１４）の軸方向において、ヒートシンクは、制御基板を挟んで、電動部の反対側に配置される。

Description

回転電機 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年７月１１日に出願された日本出願番号２０１７－１３５４７７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、電動部と電動部を制御する制御部とを備える回転電機に関するものである。
　従来、モータと、インバータ回路及び制御回路を備えた制御装置とを有する回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　この回転電機のインバータ回路には、複数のスイッチング素子が備えられている。制御回路は、スイッチング素子のオンオフを制御して、モータから入力した交流電流を直流電流に変換して外部に出力し、また、外部から入力した直流電流を交流電流に変換してモータに出力する。その際、スイッチング素子に電流が流れるため、スイッチング素子は発熱する。このため、スイッチング素子はヒートシンクに固定されており、このスイッチング素子で発生した熱を、ヒートシンクを介して放熱させている。
　そして、特許文献１に記載の制御装置一体型回転電機（以下、単に回転電機と示す）では、回転子に設けられたファンにより発生させた冷風により、ヒートシンクを冷却することにより、冷却性能を向上させていた。
特許第４１２３４３６号公報
　ところで、特許文献１に記載の回転電機では、状況によっては、冷却性能（放熱性能）が低下する可能性がある。例えば、ヒートシンクがモータの発熱による影響を受けた場合、冷却性能が低下する可能性がある。また、例えば、回転子が十分に回転していない場合、ファンが十分に回転しないため、冷却性能が低下する可能性がある。
　本開示は、上記実情に鑑み、冷却性能が低下することを抑制できる回転電機を提供することを主たる目的とする。
　上記課題を解決するため、第１の開示は、固定子に設けられる電機子巻線及び回転子に設けられる界磁巻線を有する電動部と、前記電動部に一体化され、前記電動部を制御する制御部と、を備える回転電機において、前記制御部は、前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子と、前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板と、内部に冷媒が流通する流通路を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンクと、を備え、前記回転子が固定される回転軸の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置されることを要旨とする。
　ヒートシンクは、内部に冷媒が流通する流通路を有する。このため、電機子用スイッチング素子等の発熱量が大きくなったとしても、冷媒を流通させることにより冷却性能を低下させることなく、放熱させることができる。
　そして、軸方向において、ヒートシンクは、制御基板を挟んで、電動部の反対側に配置される。このため、電動部が備える電機子巻線に電流が流れていても、その発熱の影響を抑えることができる。このように状況が変化しても、冷却性能が低下することを抑制し、電機子用スイッチング素子を安定的に放熱させることができる。
　第２の開示は、前記制御部は、前記電機子用スイッチング素子と前記制御基板とを少なくとも収容する収容ケースを備え、前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記収容ケースを挟んで、前記制御基板の反対側に配置されることを要旨とする。
　これにより、制御基板及び収容ケースを挟んでヒートシンクが配置されるため、電動部の発熱の影響をより抑えることができる。
　第３の開示は、前記ヒートシンクにおいて、前記制御基板側の側面部に前記電機子用スイッチング素子が当接されており、前記収容ケースには、前記制御基板と前記ヒートシンクとの間に孔部が設けられており、前記孔部は、前記軸方向において、前記電機子用スイッチング素子が前記ヒートシンクに当接される位置と重なる位置に設けられていることを要旨とする。
　電機子用スイッチング素子は、ヒートシンクの制御基板側の側面部に当接されているため、例えば、収容ケース等を介在させて間接的に接触させる場合と比較して、冷却効果を向上させることができる。それと共に、孔部は、軸方向において、電機子用スイッチング素子がヒートシンクに当接される位置と重なる位置に設けられている。このため、電機子用スイッチング素子が当接する部分以外において、ヒートシンクは、制御基板及び収容ケースを挟んで電動部の反対側に配置されることとなり、電動部からの発熱の影響を抑制できる。以上により、冷却効果を向上させつつ、電動部の発熱の影響を抑制することができる。
　第４の開示は、前記電機子用スイッチング素子は、前記軸方向において、前記ヒートシンクの前記流通路の位置と重なるように配置されていることを要旨とする。
　これにより、軸方向において、流通路と電機子用スイッチング素子とが重ならない位置に配置される場合と比較して、流通路と電機子用スイッチング素子との間の距離を短くなり、冷却効果を向上させることができる。
　第５の開示は、前記電機子用スイッチング素子は、前記軸方向において、前記電機子巻線と重ならない位置であって、且つ、前記ヒートシンクの前記流通路の位置と重なる位置に配置されていることを要旨とする。
　これにより、軸方向において、流通路と電機子用スイッチング素子とが重ならない位置に配置される場合と比較して、流通路と電機子用スイッチング素子との間の距離を短くなり、冷却効果を向上させることができる。さらに、軸方向において、電機子用スイッチング素子は、電機子巻線と重ならない位置に配置されているため、発熱量が多くなりやすい電機子巻線から電機子用スイッチング素子までの距離を長くすることができる。このため、電機子巻線から電機子用スイッチング素子への発熱の影響を抑制できる。加えて、電機子巻線における発熱が、孔部を介して、ヒートシンクに伝わりにくくなり、冷却性能が低下することを抑制できる。
　第６の開示は、前記収容ケース内には、前記制御基板及び前記電機子用スイッチング素子を覆う樹脂層が設けられていることを要旨とする。
　制御基板は、樹脂層により覆われるため、電動部からの発熱を受けにくくすることができる。それと同時に、防水することができ、ヒートシンクから冷媒などが漏れたとしても、故障することを抑制できる。また、電動部と、ヒートシンクとの間に樹脂層が形成されることとなる。このため、ヒートシンクは、電動部の発熱による影響を受けにくくすることができる。
　第７の開示は、前記流通路は、前記軸方向において、前記電機子巻線と重ならない位置に配置されていることを要旨とする。
　これにより、重なる位置に配置されている場合と比較して、電機子巻線と流通路との間の距離を長くすることができ、電機子巻線からの発熱の影響を抑えることができる。
　第８の開示は、前記回転軸の径方向において、少なくとも一部分が前記制御基板と重なる位置に配置され、前記界磁巻線に対して給電を行うブラシを備えることを要旨とする。
　これにより、制御基板と、ブラシとの距離を短くすることができる。このため、配線抵抗による損失を少なくし、また、発熱を抑えることができる。
　第９の開示は、前記電動部は、前記回転軸の両端部のうち、前記制御部側の端部に磁石を備え、前記制御部は、当該磁石に対向する回転センサが搭載され、且つ、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子と離間して配置される回転センサ基板を備えることを要旨とする。
　回転センサ基板は、前記軸方向において電機子用スイッチング素子と離間して配置される。このため、電機子用スイッチング素子の発熱の影響を受けることを防止できる。
　第１０の開示は、前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記制御基板側に突出する突出部を有し、前記制御基板は、前記突出部に当接されていることを要旨とする。
　これにより、制御基板を効率的に放熱させることができる。また、電機子用スイッチング素子と制御基板とを離間させて配置したとしても、突出部により制御基板をヒートシンクに当接させることができる。このため、電機子用スイッチング素子の発熱による制御基板への影響を抑えることができる。
　第１１の開示は、前記制御基板には、前記界磁巻線への通電及び通電遮断を切り替える界磁用スイッチング素子が搭載されており、当該界磁用スイッチング素子が前記ヒートシンクに当接されていることを要旨とする。
　制御基板に搭載される素子のうち、発熱しやすい界磁用スイッチング素子を放熱させることにより、制御基板全体への影響を少なくすることができる。
　第１２の開示は、前記電機子用スイッチング素子によって整流された直流電流を平滑する電解コンデンサを備え、前記電解コンデンサは、前記ヒートシンクに当接されていることを要旨とする。
　これにより、ヒートシンクが電解コンデンサから熱を受け取っても、冷媒を流通させることにより、冷却性能を維持することができる。したがって、制御基板への影響を少なくしつつ、電解コンデンサを効率的に放熱できる。
　第１３の開示は、前記電機子用スイッチング素子及び前記流通路は、それぞれ複数設けられ、前記各流通路は、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子のいずれかと重なる位置に配置されていることを要旨とする。
　流通路は、複数設けられており、各流通路は、軸方向において電機子用スイッチング素子のいずれかと重なる位置に配置されている。このため、例えば、１つの流通路上にすべての電機子用スイッチング素子が配置されている場合と異なり、流通路の上流と、下流において冷媒の温度差を小さくすることができる。すなわち、各電機子用スイッチング素子を均等に冷却しやすくなる。
　第１４の開示は、前記ヒートシンクには、前記流通路の周りに通風路が設けられていることを要旨とする。
　流通路を流通する冷媒を空気によって冷やすことができる。これにより、ヒートシンクの冷却性能を維持することができる。
　第１５の開示は、前記ヒートシンクには、前記流通路の流入口及び流出口が設けられており、当該流入口から流入した冷媒が、前記流通路内を流通して、当該流出口から流出されるように構成されており、車両に配置される場合、前記車両の上下方向において前記流出口は、前記流入口よりも上方に配置されるとともに、前記流通路よりも上方に配置されることを要旨とする。
　流出口を、流入口よりも上方であって、且つ、流通路よりも上方に配置した。これにより、流通路内に気体（空気等）が混入しても、自動的に気体を抜くことができる。従って、流通路内に気体が溜まって冷却性能が低下することを防止できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、回転電機の端面図であり、 図２は、制御装置の分解断面図であり、 図３は、回転電機の平面図であり、 図４は、流通路の平面図であり、 図５は、別例における流通路の平面図であり、 図６は、別例におけるヒートシンクの平面図であり、 図７は、別例における回転電機の端面図である。
　以下、実施形態について図面に基づき説明を行う。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。本実施形態に係る回転電機は、車両に搭載されるものである。
　図１に示す回転電機は、電動部であるモータ１０と、モータ１０を制御する制御部である制御装置２０と、を有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。以下、単にＩＳＧ１００と示す。モータ１０は、巻線界磁型のものであり、具体的には３相巻線を有する巻線界磁型同期機である。ＩＳＧ１００は、エンジンのクランク軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、クランク軸に駆動力（回転力）を付与する力行機能とを備えている。
　モータ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１に固定される固定子１２と、固定子１２に対して回転する回転子１３と、回転子１３が固定される回転軸１４と、を備える。以下、本実施形態において、軸方向とは、回転軸１４の軸方向のことを示し（図において矢印Ｙ１で示す）、径方向とは、回転軸１４の径方向のことを示す（図において矢印Ｙ２で示す）。
　ハウジング１１は、円筒形状に形成されており、その軸心が回転軸１４と同軸となっている。ハウジング１１の軸方向外側（図１では、右側）に、制御装置２０が固定されている。その一方で、ハウジング１１内には、固定子１２及び回転子１３等が収容されている。
　固定子１２は、ハウジング１１の軸方向略中央において、ハウジング１１の内周に沿って円筒状に設けられており、ハウジング１１に固定されている。固定子１２は、磁気回路の一部を構成するものであり、固定子コア１２ａと、電機子巻線１２ｂとを備える。
　固定子コア１２ａは、磁性体によって円環状に形成されており、その軸心が回転軸１４と同軸となっている。固定子コア１２ａは、電機子巻線１２ｂを保持する。なお、固定子コア１２ａは、電機子巻線１２ｂを収容する複数のスロットを備えており、電機子巻線１２ｂは、当該スロットに収容され保持されている。
　電機子巻線１２ｂは、２組のＹ結線された３相巻線により構成されている。そして、電機子巻線１２ｂは、電力（交流電力）が供給されることで磁束を発生する。また、電機子巻線１２ｂは、回転子１３が発生する磁束と鎖交することで電力（交流電力）を発生する。
　回転子１３は、磁気回路の一部を構成するものであり、磁性体からなる回転子コア１３ａと、回転子コア１３ａに保持される界磁巻線１３ｂと、回転子コア１３ａに設けられるファン１３ｃを備える。
　回転子コア１３ａは、いわゆるランデル型ポールコアであり、円環状の中空部を備え、当該中空部に界磁巻線１３ｂが収容されている。回転子コア１３ａは、その外周面を、固定子コア１２ａの内周面と離間させた状態で対向するように配置されている。また、回転子コア１３ａには、回転軸１４が挿通され、回転軸１４と一体回転するように回転軸１４に固定されている。
　界磁巻線１３ｂは、直流電力が供給されることで磁束を発生し、回転子コア１３ａの外周面に磁極を形成する。これにより、固定子１２に交流電力が供給されている場合には、固定子１２が発生する磁束と鎖交し、回転子１３が回転することとなる。また、回転子１３が回転することにより、固定子１２の電機子巻線１２ｂに交流電力を発生させることとなる。
　ファン１３ｃ（図１において破線で示す）は、回転子コア１３ａの軸方向において端部（制御装置２０側の端部）に設けられている。ファン１３ｃは、回転子コア１３ａの端部から、軸方向外側に向かって延びるように立設している。ファン１３ｃは、回転子コア１３ａと共に回転し、モータ１０の外部から内部へ（又は内部から外部へ）と空気を流通させる。
　回転軸１４は、ハウジング１１に設けられた軸受１１ａ，１１ｂを介して、ハウジング１１に回転可能に支持されている。回転軸１４には、その軸方向中央部分において回転子１３が固定されている。また、軸方向において、回転軸１４の両端部は、ハウジング１１から突出しており、制御装置２０とは反対側（図１において左側）の端部は、エンジンのクランク軸や車軸等に連結される。
　また、軸方向において、回転軸１４の端部（制御装置２０側の端部）は、制御装置２０内に挿入されている。当該回転軸１４の端部には、後述するブラシ８０と接触し、ブラシ８０から供給される直流電力を界磁巻線１３ｂに供給するスリップリング１４ａが設けられている。スリップリング１４ａは、金属によって円筒状に形成されている。スリップリング１４ａは、回転軸１４の外周面に絶縁体を介して固定される。そして、図示しない配線を介してスリップリング１４ａは、界磁巻線１３ｂに接続されている。
　次に、制御装置２０について説明する。前述したように、制御装置２０は、モータ１０のハウジング１１の軸方向外側に固定されている。
　この制御装置２０は、外部（例えばバッテリ）からの電力を変換し、モータ１０に供給して駆動力を発生させる機能と、モータ１０からの電力を変換して外部に電力を供給する機能を有する。そして、制御装置２０は、収容ケース３０と、ヒートシンク４０と、パワーモジュール５０と、電解コンデンサ６０と、制御基板７０と、ブラシ８０等を備える。
　図１に示すように、収容ケース３０は、軸方向において、モータ１０のハウジング１１の端部に固定されている。収容ケース３０は、樹脂製であり、有底筒状に形成されている。また、収容ケース３０は、径方向において、少なくとも回転子１３や固定子１２の外径よりも大きく形成されており、軸方向におけるモータ１０の端部を覆うように形成されている。
　収容ケース３０は、ハウジング１１側（モータ１０側）に開口しており、その収容ケース３０内にパワーモジュール５０と、電解コンデンサ６０と、制御基板７０と、ブラシ８０などが収容されている。
　図１及び図２に示すように、収容ケース３０の中央には、軸方向外側（反モータ１０側）に突出する凸部３１が設けられている。この凸部３１には、回転軸１４の端部が挿入される挿入凹部３２が形成される。この挿入凹部３２は、モータ１０側に開口しており、その開口部から回転軸１４の端部が挿入されるように構成されている。すなわち、挿入凹部３２は、径方向において、回転軸１４の直径よりも大きく形成されている。また、回転軸１４の端部は、挿入凹部３２内において回転可能となるように配置されている。収容ケース３０には、回転軸１４の径方向外側を覆う仕切り壁３３が設けられている。仕切り壁３３は、当該挿入凹部３２の周壁に沿って設けられており、また、収容ケース３０の底部から収容ケース３０の開口部付近まで軸方向に延びるように設けられている。この仕切り壁３３は、制御基板７０が収容される領域３４ａと、回転軸１４が挿入される領域３４ｂとを仕切るように設けられている。
　回転軸１４の先端部（制御装置２０側の先端部）には、磁石９１が配置されている。また、挿入凹部３２の底部には、先端部に配置された磁石９１と対向する回転センサが搭載された回転センサ基板９２が固定されている。すなわち、回転センサ基板９２は、軸方向において、回転軸１４及び磁石９１と重なる位置に配置されており、また、回転軸１４の先端よりも外側（収容ケース３０側）に配置されている。回転センサ基板９２は、回転センサ及び磁石９１を利用して回転軸１４の回転角を検出可能に構成されている。検出された回転角に関する情報は、制御基板７０に入力される。制御基板７０のマイコンは、この回転角に関する情報を利用して、モータ１０の制御などを行う。
　図１及び図２に示すように、軸方向において、収容ケース３０の外側（反モータ１０側）にヒートシンク４０が固定されている。図３に示すように、ヒートシンク４０は、軸方向における収容ケース３０の端面（外側の面）を覆うように、径方向に広がる平板状に形成されている。このヒートシンク４０は、収容ケース３０の端面（外側の面）の大きさよりも小さい。ヒートシンク４０は、金属製である。また、ヒートシンク４０は、ＩＳＧ１００を構成する部材のうち、軸方向において最も外側に配置されるものであり、外部に露出している。図２に示すように、ヒートシンク４０は、収容ケース３０に固定される基部４１と、基部４１を覆うように基部４１に固定される蓋部４２を有する。
　図１に示すように、ヒートシンク４０には、内部に冷媒（例えば水）が流通する流通路４３が形成されている。詳しく説明すると、図２に示すように、基部４１には、蓋部４２側に開口する溝４１ａが形成されており、溝４１ａの開口部分を蓋部４２により覆うことにより、流通路４３が形成されている。なお、図４に示すように、溝４１ａの周りには、ゴム製のシール部材４４が配置されている。シール部材４４により、冷媒が基部４１と蓋部４２の間の隙間から漏れることを防止する。
　そして、図４に示すように、流通路４３は、回転軸１４の周りにおいて、回転軸１４を避けて、Ｕ字状に設けられている。また、図１に示すように、流通路４３は、径方向において、回転軸１４と少なくとも一部が重なる位置に設けられている。つまり、回転軸１４の周囲において冷媒が流通するように流通路４３が設けられている。このため、軸方向においてＩＳＧ１００の長さを短くすることが可能となる。また、流通路４３は、径方向において回転センサ基板９２と重なる位置に配置されている。また、流通路４３のほとんどの部分（より具体的には、流入口４３ａ及び流出口４３ｂ付近以外の部分）は、軸方向において、電機子巻線１２ｂと重ならない位置に配置されている。すなわち、流通路４３のほとんどの部分は、電機子巻線１２ｂよりも径方向内側に配置されている。
　また、基部４１において収容ケース３０側の面（側面部）には、軸方向に収容ケース３０側（制御基板７０側）に突出する突出部４５が設けられている。ヒートシンク４０が収容ケース３０に固定される際、この突出部４５は、収容ケース３０の底部に設けられた、軸方向に貫通する貫通孔３０ａ内に挿入される。この貫通孔３０ａは、制御基板７０とヒートシンク４０の間に設けられた孔部に相当する。
　そして、突出部４５は、収容ケース３０内に突出部４５の少なくとも一部（軸方向における先端部）が突出するように設けられている。また、突出部４５は、軸方向において、流通路４３と重なる位置に設けられている。また、収容ケース３０の貫通孔３０ａ及び突出部４５は、複数設けられている。
　図３に示すように、蓋部４２には、流通路４３と連通する流入口４３ａ及び流出口４３ｂが設けられている。流入口４３ａを介して冷媒が流通路４３内に流入するように構成されており、流出口４３ｂを介して冷媒が流通路４３から流出するように構成されている。なお、冷媒は、例えば、水などであり、図示しないポンプなどにより、流通路４３内を流通させることが可能に構成されている。また、ＩＳＧ１００が車両に設置された場合、少なくとも流出口４３ｂは、流通路４３よりも上方に配置される。また、ＩＳＧ１００が車両に設置された場合、流出口４３ｂは、流入口４３ａよりも上方に配置される。このため、冷媒に気体（空気など）が混じった場合であっても、流通路４３内に貯まることなく、流出口４３ｂから気体が排出されることとなる。
　パワーモジュール５０は、４個の電機子用スイッチング素子５１が一体化された素子である。電機子用スイッチング素子５１は、電機子巻線１２ｂへの通電及び通電遮断を切り替える素子である。
　本実施形態では、複数（本実施形態では、３つ）のパワーモジュール５０によって、電力変換回路であるインバータ回路が構成される。インバータ回路は、外部から供給された直流電力を交流電力に変換して、電機子巻線１２ｂに交流電力を供給する回路であり、かつ、電機子巻線１２ｂから供給される交流電力を直流電力に変換して、外部に供給する回路である。
　２組の３相巻線である電機子巻線１２ｂに対応させて、２組の３相インバータによってインバータ回路を構成している。また、３相インバータを６個の電機子用スイッチング素子５１により構成している。すなわち、合計１２個の電機子用スイッチング素子５１を使用しており、パワーモジュール５０は、４つの電機子用スイッチング素子５１を一体化されることにより構成されている。そして、電機子用スイッチング素子５１は、図示しないバスバーなどの配線などを介して電機子巻線１２ｂに接続されている。
　これらのパワーモジュール５０は、ヒートシンク４０に当接されている。より詳しくは、収容ケース３０の底部に設けられた貫通孔３０ａを介して露出されているヒートシンク４０に、パワーモジュール５０が固定されている。その際、パワーモジュール５０は、絶縁体５２（絶縁性を有し、且つ、導熱性を有する接着剤や薄膜状の絶縁フィルム）を介してヒートシンク４０に固定されている。
　また、前述したように、ヒートシンク４０の突出部４５は、収容ケース３０の底部に設けられた貫通孔３０ａを介して収容ケース３０内に突出している。パワーモジュール５０は、この突出部４５の先端面に当接されている。したがって、パワーモジュール５０を構成する電機子用スイッチング素子５１は、軸方向において、流通路４３と重なる位置に配置されることとなる。また、貫通孔３０ａは、軸方向において電機子用スイッチング素子５１がヒートシンク４０に当接される位置と重なる位置に設けられていることとなる。
　また、径方向において、パワーモジュール５０は、回転軸１４と重なる位置に配置されている。つまり、パワーモジュール５０は、回転軸１４の径方向外側に配置されている。これにより、ＩＳＧ１００の軸長を短くすることが可能となる。また、パワーモジュール５０は、軸方向において、収容ケース３０の底部付近に配置されており、モータ１０とヒートシンク４０の間に配置されている。
　電解コンデンサ６０は、モータ１０の交流電力に基づき、インバータ回路により変換（整流）された直流電流を平滑するコンデンサである。電解コンデンサ６０は、パワーモジュール５０と同様に、ヒートシンク４０に固定される。
　すなわち、電解コンデンサ６０は、収容ケース３０の底部に設けられた貫通孔３０ａを介して露出されているヒートシンク４０（の突出部４５）に、固定されている。その際、電解コンデンサ６０は、絶縁体５２を介してヒートシンク４０に固定されている。したがって、電解コンデンサ６０は、軸方向において、流通路４３と重なる位置に配置されることとなる。
　また、径方向において、電解コンデンサ６０は、回転軸１４と重なる位置に配置されている。つまり、電解コンデンサ６０は、回転軸１４及び電機子用スイッチング素子５１の径方向外側に配置されている。これにより、ＩＳＧ１００の軸長を短くすることが可能となる。また、電解コンデンサ６０は、軸方向において、収容ケース３０の底部に配置されており、モータ１０とヒートシンク４０の間に配置されている。
　次に、制御基板７０について説明する。制御基板７０は、環状の平板となっている。制御基板７０は、収容ケース３０に収容及び保持されており、収容ケース３０の底部から軸方向に所定距離離れて配置されている。また、制御基板７０は、その平面が、収容ケース３０の底面と平行となるように、すなわち、径方向に沿って平面が配置されるように、収容ケース３０内に収容される。
　この制御基板７０には、複数の制御素子が搭載されている。例えば、界磁巻線１３ｂへの直流電力を供給又は供給遮断を切り替える界磁用スイッチング素子７１が搭載されている。また、各種スイッチング素子を制御するマイコン、ＲＯＭ、ＲＡＭなどが搭載されている。制御基板７０は、図示しないバスバーなどの配線を介して、電機子用スイッチング素子５１や電解コンデンサ６０等と接続されている。マイコンは、電機子用スイッチング素子５１を利用して、電機子巻線１２ｂの通電制御を行う。
　制御基板７０は、その内周よりも内側に、回転軸１４及び収容ケース３０の挿入凹部３２が配置されている。つまり、制御基板７０は、回転軸１４及び挿入凹部３２の径方向外側に配置されている。その際、制御基板７０は、仕切り壁３３により、挿入凹部３２と仕切られている。そして、制御基板７０は、径方向において、回転軸１４と重なる位置に配置されている。
　ところで、モータ１０は、駆動する際、電機子巻線１２ｂや、界磁巻線１３ｂに電流が流れ、それに伴い発熱する。モータ１０の発熱の影響を受けると、ヒートシンク４０が温められ、冷却効果が低下する可能性がある。
　そこで、制御基板７０は、モータ１０とヒートシンク４０との間に配置されるようにした。すなわち、軸方向において、ヒートシンク４０は、制御基板７０を挟んで、モータ１０の反対側に配置されるようにした。これにより、モータ１０が発熱した場合であっても、制御基板７０によりその発熱がヒートシンク４０へ伝わりにくくなり、ヒートシンク４０の冷却性能が低下することが抑制される。
　また、軸方向において、制御基板７０は、収容ケース３０の貫通孔３０ａと重なる位置に配置されている。すなわち、貫通孔３０ａを覆うように制御基板７０が配置されている。これにより、軸方向において、貫通孔３０ａは、制御基板７０を挟んで、モータ１０の反対側に配置されていることとなる。このため、ヒートシンク４０は、貫通孔３０ａを介して、モータ１０による発熱の影響を直接受けることを抑制することができる。つまり、モータ１０が発熱した場合であっても、制御基板７０によりその発熱がヒートシンク４０へ伝わりにくくなる。その一方で、ヒートシンク４０は、貫通孔３０ａを介して、電機子用スイッチング素子５１と直接当接することが可能となり、電機子用スイッチング素子５１に対する冷却効果が向上する。
　さらに言えば、軸方向において、貫通孔３０ａ及び電機子用スイッチング素子５１は、電機子巻線１２ｂと重ならない位置に配置されている。より具体的には、径方向において貫通孔３０ａ及び電機子用スイッチング素子５１は、電機子巻線１２ｂよりも内側に配置されている。これにより、このため、ヒートシンク４０は、貫通孔３０ａを介して、発熱量の多い電機子巻線１２ｂから、発熱の影響を受けることを抑制することができる。つまり、電機子巻線１２ｂが発熱した場合であっても、制御基板７０によりその発熱がヒートシンク４０へ伝わりにくくなる。また、軸方向において、貫通孔３０ａ及び電機子用スイッチング素子５１は、電機子巻線１２ｂと重なる位置に配置される場合と比較して、距離を長くすることができ、発熱がヒートシンク４０へより伝わりにくくなる。
　また、流通路４３のほとんどの部分は、軸方向において、電機子巻線１２ｂと重ならない位置に配置されている。このため、重なる位置に配置されている場合と比較して、電機子巻線１２ｂと流通路４３との間の距離が長くなる。したがって、流通路４３に流れる冷媒が、電機子巻線１２ｂから、その発熱の影響を受けることを抑制することができる。
　また、制御基板７０に搭載されている制御素子の一部（例えば、界磁用スイッチング素子７１やマイコン）は、ヒートシンク４０の突出部４５のうち、一部の突出部４５と絶縁体５２を介して接触するように構成されている。すなわち、突出部４５の中には、電機子用スイッチング素子５１と当接する第１突出部４５ａと比較して、軸方向における長さが長くなっている第２突出部４５ｂが設けられており、当該第２突出部４５ｂが、制御基板７０に当接する。本実施形態では、制御基板７０の界磁用スイッチング素子７１に第２突出部４５ｂが当接する。
　これにより、制御基板７０は、電機子用スイッチング素子５１や電解コンデンサ６０と、軸方向において所定距離離れて配置されることが可能となり、電機子用スイッチング素子５１等による発熱の影響が抑制される。それと共に、制御基板７０をヒートシンク４０に直接当接させることにより、冷却効果が向上する。
　また、制御基板７０は、軸方向において、電機子用スイッチング素子５１と重なる位置に配置されている。また、軸方向において、制御基板７０は、電解コンデンサ６０と重なる位置に配置されている。このため、モータ１０が発熱した場合であっても、制御基板７０によりその発熱が電機子用スイッチング素子５１へ伝わりにくくなる。
　また、収容ケース３０内には、パワーモジュール５０や、制御基板７０などが収容された状態で、絶縁性の樹脂材が領域３４ａ（制御基板７０が収容される領域）に充填されることにより、樹脂層３５が設けられている。この樹脂層３５は、モータ１０と、ヒートシンク４０との間に配置されることとなる。このため、モータ１０が発熱した場合であっても、樹脂層３５によりその発熱がヒートシンク４０へ伝わりにくくなり、ヒートシンク４０の冷却性能が低下することが抑制される。
　次にブラシ８０について説明する。ブラシ８０は、挿入凹部３２内に収容されている。ブラシ８０は、スリップリング１４ａの外周と接触するブラシ部８０ａと、ブラシ部８０ａを保持するホルダ部８０ｂを備える。ブラシ部８０ａは、スリップリング１４ａの外周と接触し、且つ、摺動可能となるようにホルダ部８０ｂにより固定されている。また、ブラシ８０は、径方向において、少なくともその一部が制御基板７０と重なる位置となるように収容ケース３０内において配置される。
　そして、ブラシ８０は、図示しない配線を介して制御基板７０と接続されており、制御基板７０から電力が供給されるように構成されている。そして、ブラシ８０は、スリップリング１４ａを介して当該電力を界磁巻線１３ｂに供給可能に構成されていれる。これにより、ブラシ８０は、径方向において、少なくともその一部が制御基板７０と重ならない位置に配置される場合と比較して、制御基板７０とブラシ８０との間における配線の長さが短くなる。
　次に、モータ１０を駆動させる場合における動作について説明する。
　車両のイグニッションスイッチがオン状態となるなど、電源システムが稼働状態となった場合、外部（バッテリなど）から制御基板７０に直流電力が供給される。この直流電力に基づき、制御基板７０に搭載されたマイコンなどが駆動し、外部からの指令に基づき、制御を開始する。
　そして、制御基板７０のマイコンは、モータ１０を駆動させる場合、界磁用スイッチング素子７１を利用して、外部から供給された直流電力をブラシ８０及びスリップリング１４ａを介して、界磁巻線１３ｂに供給する。それと共に、マイコンは、電機子用スイッチング素子５１（つまり、インバータ回路）を利用して供給された直流電流を交流電力に変換し、電機子巻線１２ｂに供給する。これにより、モータ１０の駆動が開始される。
　モータ１０の開始時において、電機子用スイッチング素子５１等には電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、電機子用スイッチング素子５１等は、ヒートシンク４０によって冷却される。その際、ヒートシンク４０及び流通路４３の冷媒も温められることとなるが、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することが抑制される。なお、回転子１３が十分に回転していない場合であっても、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することが抑制される。
　また、モータ１０の駆動時において、電機子巻線１２ｂ及び界磁巻線１３ｂに、電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、モータ１０とヒートシンク４０の間には、制御基板７０や樹脂層３５が少なくとも介在されている。このため、モータ１０が発熱した場合であっても、ヒートシンク４０においては、その影響が抑制される。
　また、回転子１３が回転する場合、ファン１３ｃにより、空気がＩＳＧ１００と外部と内部の間で循環し、電機子巻線１２ｂ及び界磁巻線１３ｂが冷却され、モータ１０の温度上昇が抑えられる。
　次に、モータ１０により発電が行わる場合について説明する。
　制御基板７０のマイコンは、モータ１０により発電を行わせる場合、界磁用スイッチング素子７１を利用して、外部から供給された直流電力をブラシ８０及びスリップリング１４ａを介して、界磁巻線１３ｂに供給する。そして、エンジンなどの駆動力を受けて回転軸１４が回転されると、電機子巻線１２ｂにおいて電力が発生し、電機子巻線１２ｂから交流電力が制御基板７０に供給される。マイコンは、電機子用スイッチング素子５１（インバータ回路）を利用して供給された交流電力を直流電力に変換し、外部に供給する。
　モータ１０の発電中、電機子用スイッチング素子５１等には電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、電機子用スイッチング素子５１等は、ヒートシンク４０によって冷却される。その際、ヒートシンク４０及び流通路４３の冷媒も温められることとなるが、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することが抑制される。
　また、モータ１０の発電中、電機子巻線１２ｂ及び界磁巻線１３ｂには、電流が流れ、発熱することとなる。しかしながら、モータ１０とヒートシンク４０の間には、制御基板７０や樹脂層３５が少なくとも介在されている。このため、モータ１０が発熱した場合であっても、ヒートシンク４０においては、その影響が抑制される。
　また、駆動力により、回転子１３と共にファン１３ｃが回転する。このため、空気がＩＳＧ１００と外部と内部の間で循環し、電機子巻線１２ｂ及び界磁巻線１３ｂが冷却され、モータ１０の温度上昇が抑えられる。
　以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　ヒートシンク４０は、内部に冷媒が流通する流通路４３を有する。このため、電機子用スイッチング素子５１等の発熱量が大きくなり、ヒートシンク４０及び流通路４３の冷媒が温められたとしても、冷媒を流通させることにより冷却性能を低下させることなく、放熱させることができる。
　そして、軸方向において、ヒートシンク４０は、制御基板７０を挟んで、モータ１０の反対側に配置される。このため、モータ１０が備える電機子巻線１２ｂに電流が流れ、モータ１０が発熱しても、その発熱の影響を抑えることができる。このように状況が変化しても、冷却性能が低下することを抑制し、電機子用スイッチング素子５１を安定的に放熱させることができる。
　ヒートシンク４０は、軸方向において、収容ケース３０を挟んで、制御基板７０の反対側に配置される。これにより、軸方向において、制御基板７０及び収容ケース３０を挟んでヒートシンク４０が配置されるため、モータ１０による発熱の影響をより抑えることができる。
　電機子用スイッチング素子５１は、貫通孔３０ａを介して露出されているヒートシンク４０に当接されているため、例えば、収容ケース３０等を介在させて間接的に接触させる場合と比較して、冷却効果を向上させることができる。それと共に、軸方向において、貫通孔３０ａとモータ１０との間に、制御基板７０を介在させている。このため、冷却効果を向上させつつ、モータ１０の発熱によるヒートシンク４０への影響を抑制することができる。
　電機子用スイッチング素子５１は、ヒートシンク４０のモータ１０側の面に当接されており、且つ、軸方向において、ヒートシンク４０の流通路４３の位置と重なる位置に配置されている。これにより、重ならないように配置する場合と比較して、流通路４３と電機子用スイッチング素子５１との間の距離を短くして、冷却効果を向上させることができる。
　また、電機子用スイッチング素子５１及び貫通孔３０ａは、軸方向において、電機子巻線１２ｂの位置と重ならない位置に配置されている。このため、発熱量の多い電機子巻線１２ｂから貫通孔３０ａまでの距離は、重なる位置に配置される場合と比較して短くすることができ、電機子巻線１２ｂからの発熱の影響を抑制することができる。
　収容ケース３０内において樹脂が充填されることにより、制御基板７０は、樹脂によって覆われる。このため、モータ１０からの発熱の影響を受けにくくすることができる。それと同時に、防水することができ、ヒートシンク４０に流れる冷媒などが漏れたとしても、故障することを抑制できる。また、樹脂層３５により、モータ１０が発熱しても、その影響がヒートシンク４０に伝わることを抑制し、冷却性能が低下することを抑制できる。
　界磁巻線１３ｂに対して給電を行うブラシ８０は、回転軸１４の径方向において、少なくとも一部分が制御基板７０と重なる位置に配置される。これにより、制御基板７０と、ブラシ８０との距離を短くすることができる。このため、配線抵抗による損失を少なくし、発熱を抑えることができる。また、軸長を短く抑えることができる。
　回転軸１４の両端部のうち、制御装置２０側の端部に磁石９１を備えるとともに、当該磁石９１に対向する回転センサが搭載される回転センサ基板９２を備える。この回転センサとしては、例えばホール素子を内蔵した磁気センサＩＣが用いられる。このようなホール素子の磁気感度（特性）は温度によって変化するため、マイコンは温度特性を考慮して所定周期ごとに補正処理を実行することが一般的である。しかしながら、上記構成によれば、回転センサ基板９２が電機子用スイッチング素子５１と離間しているため、回転センサ基板９２は、電機子用スイッチング素子５１による発熱の影響を受けにくくなる。したがって、温度特性の補正処理の周期を長くしてマイコンの処理負荷を低減することができる。
　制御基板７０は、ヒートシンク４０の第２突出部４５ｂに当接されている。これにより、制御基板７０を効率的に放熱できる。また、電機子用スイッチング素子５１と制御基板７０とを離間させて配置したとしても、制御基板７０をヒートシンク４０に当接させることができる。このため、電機子用スイッチング素子５１の発熱による制御基板７０への影響を抑えることができる。
　制御基板７０の界磁用スイッチング素子７１がヒートシンク４０の第２突出部４５ｂに当接されている。発熱しやすい界磁用スイッチング素子７１を放熱させることにより、制御基板７０全体に影響を与えることを防止できる。
　電解コンデンサ６０は、電機子用スイッチング素子５１と同様に、ヒートシンク４０に当接されている。これにより、ヒートシンク４０が電解コンデンサ６０から熱を受け取っても、冷媒を流通させることにより、冷却性能を維持することができる。したがって、制御基板７０への影響を少なくしつつ、電解コンデンサ６０を効率的に放熱できる。
　ＩＳＧ１００が車両に配置される場合、車両の上下方向において流出口４３ｂは、流通路４３よりも上方に配置される。また、流出口４３ｂは、流入口４３ａよりも上方に配置される。これにより、流通路４３内に気体（空気等）が混入しても、気体を抜くことができる。すなわち、冷媒の中に気体が混入した場合であっても、その浮力により、自動的に流出口４３ｂから期待を排出することが可能であり、気体が溜まることにより冷却性能が低下することを防止できる。
　回転軸１４は、径方向において、制御基板７０及び流通路４３と重なるように配置されている。このため、軸方向におけるＩＳＧ１００の長さを短くすることができる。
　軸方向において、流通路４３は、電機子巻線１２ｂと重ならない位置に配置されている。このため、重なる位置に配置される場合と比較して、電機子巻線１２ｂから流通路４３までの距離を長くすることができる。つまり、流通路４３は、発熱量の多い電機子巻線１２ｂからの影響を受けることを抑えることができる。
　（他の実施形態）
　本開示は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
　上記実施形態では、ランデル式回転子に２組の３相Ｙ結線のモータ１０を用いて説明したが、モータ１０の構成はこれに限らない。すなわち、一般的なモータに上記制御装置２０を一体的に固定した回転電機であれば、同様の効果を得ることができる。
　上記実施形態では、流通路４３は、全てのパワーモジュール５０と軸方向において重なるように配置されていた。この別例として流通路４３を分岐、又は複数設けてもよい。そして、各流通路４３は、軸方向において、いずれかのパワーモジュール５０と重なるように配置してもよい。
　例えば、図５に示すように、一方の流通路１０１ａには、破線で示すように２つのパワーモジュール（電機子用スイッチング素子１０２ａ，１０２ｂ）が配置され、他方の流通路１０１ｂには、１つのパワーモジュール（電機子用スイッチング素子１０２ｃ）が配置されるようにしてもよい。この場合、例えば、１つの流通路４３上にすべての電機子用スイッチング素子５１が配置されている場合と異なり、流通路１０１ａ，１０１ｂの上流と、下流において冷媒の温度差を小さくすることができる。すなわち、各電機子用スイッチング素子５１を均等に冷却しやすくなる。
　上記実施形態において、ヒートシンク４０には、流通路４３の周りに通風路２０１が設けられていてもよい。例えば、図６に示すように、軸方向においてヒートシンク４０及び収容ケース３０を貫通するように通風路２０１を設けてもよい。すなわち、回転軸１４と、制御基板７０との間において通風路２０１が設けられている。この通風路２０１は、円弧状に設けられている。また、蓋部４２の外側の面（軸方向において反モータ１０側の面）には、複数のフィン２０２が軸方向に沿って立設されている。フィン２０２は、軸方向において流通路４３と重なる位置に配置されており、空気が径方向（矢印の方向）に沿って流通するように径方向に沿って延びるように形成されている。
　このように通風路２０１をヒートシンク４０に設けることにより、通風路２０１に空気が流れ、ヒートシンク４０を冷却することができる。また、同時に、制御基板７０や電機子用スイッチング素子５１を冷却することが可能となる。また、回転子１３と共にファン１３ｃが回転することにより、通風路２０１を介して空気を流通させることができる。その際、軸方向に沿って制御装置２０内を通過するように空気を流通させることができる。これにより、冷却効果を向上させることができる。さらには、フィン２０２により、流通路４３の周りにおいて空気を流通させて、ヒートシンク４０や流通路４３を流通する冷媒を冷却することができ、冷却効果を向上させることができる。
　上記実施形態において、流通路４３は、電機子巻線１２ｂと重なる位置に配置されていてもよい。
　上記実施形態において、流出口４３ｂを流入口４３ａよりも上方に配置されるように構成したが、流通路４３内に気体が留まったとしても電機子用スイッチング素子５１の冷却に関して影響が少ないのであれば、下方に配置されていてもよい。この場合において、流入口４３ａは、流通路４３よりも上方に配置されることが望ましい。
　上記実施形態において、流通路４３内に気体が留まったとしても電機子用スイッチング素子５１の冷却に関して影響が少ないのであれば、流出口４３ｂが流通路４３よりも下方に配置されていてもよい。
　上記実施形態において、モータ１０を冷却するモータ用ヒートシンク３０１を備えてもよい。例えば、図７に示すように、モータ１０の径方向外周を覆う円環状のモータ用ヒートシンク３０１を備えてもよい。これにより、モータ１０を放熱させることができる。モータ用ヒートシンク３０１は、内部に冷媒が流通する流通路３０２を備えている。この流通路３０２は、モータ１０（より詳しくはハウジング１１）の径方向外周を取り囲むように設けられている。これにより、モータ１０を放熱させる際、モータ用ヒートシンク３０１が温められても、冷媒を流通させることにより、冷却性能が低下することを抑制できる。また、流通路３０２には、冷媒が流入する流入口３０３と、冷媒が流出する流出口３０４が設けられている。車両にＩＳＧ１００が設置された場合、流出口３０４は、流入口３０３よりも上方に配置される。
　上記実施形態において、収容ケース３０に貫通孔３０ａを設けたが、設けなくてもよい。この場合、例えば、収容ケース３０の底部を介してヒートシンク４０に電機子用スイッチング素子５１等を当接させればよい。
　上記実施形態において、電機子用スイッチング素子５１を軸方向において、流通路４３の位置と重なるように設けたが、重なる位置でなくてもよい。また、流通路４３は、軸方向において、電機子巻線１２ｂと全く重ならない位置に配置されていてもよい。
　上記実施形態において、基部４１から突出する突出部４５を設けたが、設けなくてもよい。また、第１突出部４５ａと、第２突出部４５ｂのうちいずれか一方だけ設けてもよい。
　上記実施形態において、収容ケース３０内に樹脂を充填して、樹脂層３５を設けたが設けなくてもよい。
　上記実施形態において、径方向において、ブラシ８０は、制御基板７０と重なる位置に配置されたが、重なる位置に配置されていなくてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (15)

  1. 　固定子（１２）に設けられる電機子巻線（１２ｂ）及び回転子（１３）に設けられる界磁巻線（１３ｂ）を有する電動部（１０）と、前記電動部に一体化され、前記電動部を制御する制御部（２０）と、を備える回転電機（１００）において、
    　前記制御部は、
    　前記電機子巻線への通電及び通電遮断を切り替える電機子用スイッチング素子（５１，１０２ａ～１０２ｃ）と、
    　前記電機子用スイッチング素子を利用して、前記電機子巻線の通電制御を行う制御基板（７０）と、
    　内部に冷媒が流通する流通路（４３，１０１ａ，１０１ｂ）を有し、前記電機子用スイッチング素子を冷却するヒートシンク（４０）と、を備え、
    　前記回転子が固定される回転軸（１４）の軸方向において、前記ヒートシンクは、前記制御基板を挟んで、前記電動部の反対側に配置される回転電機。
  2. 　前記制御部は、前記電機子用スイッチング素子と前記制御基板とを少なくとも収容する収容ケース（３０）を備え、
    　前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記収容ケースを挟んで、前記制御基板の反対側に配置される請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記ヒートシンクにおいて、前記制御基板側の側面部に前記電機子用スイッチング素子が当接されており、
    　前記収容ケースには、前記制御基板と前記ヒートシンクとの間に孔部（３０ａ）が設けられており、
    　前記孔部は、前記軸方向において、前記電機子用スイッチング素子が前記ヒートシンクに当接される位置と重なる位置に設けられている請求項２に記載の回転電機。
  4. 　前記電機子用スイッチング素子は、前記軸方向において、前記ヒートシンクの前記流通路の位置と重なるように配置されている請求項３に記載の回転電機。
  5. 　前記電機子用スイッチング素子は、前記軸方向において、前記電機子巻線と重ならない位置であって、且つ、前記ヒートシンクの前記流通路の位置と重なる位置に配置されている請求項３に記載の回転電機。
  6. 　前記収容ケース内には、前記制御基板及び前記電機子用スイッチング素子を覆う樹脂層（３５）が設けられている請求項２～５のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  7. 　前記流通路は、前記軸方向において、前記電機子巻線と重ならない位置に配置されている請求項１～６のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  8. 　前記回転軸の径方向において、少なくとも一部分が前記制御基板と重なる位置に配置され、前記界磁巻線に対して給電を行うブラシ（８０）を備える請求項１～７のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  9. 　前記電動部は、前記回転軸の両端部のうち、前記制御部側の端部に磁石（９１）を備え、
    　前記制御部は、当該磁石に対向する回転センサが搭載され、且つ、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子と離間して配置される回転センサ基板（９２）を備える請求項１～８のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  10. 　前記ヒートシンクは、前記軸方向において、前記制御基板側に突出する突出部（４５）を有し、
    　前記制御基板は、前記突出部に当接されている請求項１～９のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  11. 　前記制御基板には、前記界磁巻線への通電及び通電遮断を切り替える界磁用スイッチング素子（７１）が搭載されており、当該界磁用スイッチング素子が前記ヒートシンクに当接されている請求項１０に記載の回転電機。
  12. 　前記電機子用スイッチング素子によって整流された直流電流を平滑する電解コンデンサ（６０）を備え、
    　前記電解コンデンサは、前記ヒートシンクに当接されている請求項１～１１のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  13. 　前記電機子用スイッチング素子及び前記流通路は、それぞれ複数設けられ、
    　前記各流通路は、前記軸方向において前記電機子用スイッチング素子のいずれかと重なる位置に配置されている請求項１～１２のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  14. 　前記ヒートシンクには、前記流通路の周りに通風路（２０１）が設けられている請求項１～１３のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  15. 　前記ヒートシンクには、前記流通路の流入口（４３ａ）及び流出口（４３ｂ）が設けられており、当該流入口から流入した冷媒が、前記流通路内を流通して、当該流出口から流出されるように構成されており、
    　車両に配置される場合、前記車両の上下方向において前記流出口は、前記流入口よりも上方に配置されるとともに、前記流通路よりも上方に配置される請求項１～１４のうちいずれか１項に記載の回転電機。
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