JP2010004598A - Controller integrated dynamo-electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、インバータパワー回路部、界磁回路部及び制御回路部を搭載した制御装置一体型回転電機の構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of a controller-integrated rotating electrical machine equipped with an inverter power circuit section, a field circuit section, and a control circuit section.
従来、特許文献1には、ケースと、このケースに回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトに固着されて該ケース内に配設され、電流が流されて磁束を発生する回転子コイルおよび該回転子コイルに発生する磁束により着磁される複数の磁極を有する回転子と、この回転子の外周側を覆うように上記ケースに取り付けられ、該回転子による回転磁界によって起電力を発生する固定子巻線を有する固定子と、上記シャフトの一端部に軸心方向に離間して、かつ、該シャフトと共に回転可能に配設され、上記回転子コイルを介して電気的に直列に接続される一対の給電部材と、上記一対の給電部材の径方向外側に位置するように上記ケース内に配設されたブラシ保持装置とを備え、上記ブラシ保持装置は、上記シャフトの軸心と直交する穴方向とする一対のブラシ挿入穴が上記シャフトの軸心方向に離間して穿設されたブラシホルダ部と、このブラシホルダ部の頭部に着脱可能に装着されて上記一対のブラシ挿入穴を塞口する蓋と、上記各ブラシ挿入穴内に穴方向に移動自在に収納された一対のブラシと、上記ブラシの入出力端子となる一対のブラシターミナルと、一端を上記ブラシの一端部に連結され、他端を上記ブラシターミナルに連結された一対のリードワイヤと、上記各ブラシ挿入穴内に配設され、上記各ブラシの他端側を上記シャフト側に付勢して上記給電部材に弾接させる導電性の弾性部材と、上記一対のブラシ挿入穴の少なくとも一方に配設され、上記ブラシが所定量摩耗したときに上記弾性部材と接する接点を有する摩耗検出ターミナルとを有し、開口が上記ブラシホルダ部の径方向外側に上記蓋を露出させるように上記ケースに設けられている車両用交流発電機が開示されている。そして、この車両用交流発電機によれば、発電不良やバッテリの充電不良の発生前にブラシ摩耗を検知でき、さらに発電機を分解することなくブラシ交換ができるとされている。 Conventionally, Patent Document 1 discloses a case, a shaft that is rotatably supported by the case, a rotor coil that is fixed to the shaft and disposed in the case, and a current is passed to generate magnetic flux. A rotor having a plurality of magnetic poles magnetized by magnetic flux generated in the rotor coil, and attached to the case so as to cover the outer peripheral side of the rotor, generate an electromotive force by the rotating magnetic field generated by the rotor. A stator having a stator winding, and an axially spaced one end portion of the shaft, and rotatably arranged with the shaft, are electrically connected in series via the rotor coil. A pair of power supply members and a brush holding device disposed in the case so as to be located radially outside the pair of power supply members, the brush holding device being orthogonal to the axis of the shaft hole A pair of brush insertion holes facing each other in the axial direction of the shaft, and a brush holder portion detachably attached to the head of the brush holder portion to close the pair of brush insertion holes. A lid to be opened, a pair of brushes movably accommodated in the respective brush insertion holes, a pair of brush terminals serving as input / output terminals of the brush, and one end connected to one end of the brush, A pair of lead wires having the other end connected to the brush terminal and a conductive member disposed in each brush insertion hole and biasing the other end of each brush toward the shaft side to elastically contact the power supply member And a wear detecting terminal that is disposed in at least one of the pair of brush insertion holes and has a contact point that contacts the elastic member when the brush is worn by a predetermined amount. Vehicle radially outward of the Shihoruda portion is provided in the case so as to expose the lid alternator is disclosed. According to this vehicle alternator, brush wear can be detected before the occurrence of power generation failure or battery charging failure, and further, brush replacement can be performed without disassembling the generator.
一方、近年、アイドリングストップの推進が取り上げられ、発電機としてだけでなく再始動時にエンジンを始動させるための駆動機能を備えた回転電機が開発されている。例えば、特許文献2では、発電機能だけでなくエンジンを始動させるための駆動機能を備えるために、インバータパワー回路、界磁回路及びそれらの制御回路を搭載した制御装置一体型回転電機が示されている。この特許文献2の制御装置一体型回転電機は、回転子に界磁巻線を備え、スリップリングとブラシを介して界磁巻線に界磁電流を供給する界磁回路を備えた構成が示されている。また、インバータ回路部がブラケット後方に配置され、略扇状に配置され、扇状の残りの部分にブラシが配置されており、界磁回路部、制御回路部はブラシおよびインバータ回路部の後方に配置されている構成が示されている。また、リヤベアリング後方にスリップリングが配置され、その後方に磁極位置検出センサが配置されている構成が示されている。
On the other hand, in recent years, promotion of idling stop has been taken up, and a rotating electrical machine having a drive function for starting an engine at the time of restarting as well as a generator has been developed. For example,
上記特許文献2で示される駆動及び発電が可能な制御装置一体型回転電機においては、駆動時における始動の際にはバッテリハーネス、固定子巻線等に大電流が流れ、車両のバッテリ電圧が低下するため、界磁巻線の巻数を少なくし、界磁巻線の抵抗を下げ、界磁巻線に通電する電流を大きくすることにより、回転電機に必要な起磁力を得る必要がある。このため、特許文献1に示されるような同体格の車両用交流発電機と同一の発電出力を得るためには、発電時の界磁電流も通常のオルタネータよりも大きくなり、ブラシ部の温度上昇が大きく、ブラシ磨耗粉も多くなり、ブラシ寿命が短くなるという問題点があった。また、界磁電流が大きくなるためブラシの発熱が伝熱により界磁回路部に伝わり、界磁回路部の温度上昇の一因となっていた。
In the controller-integrated rotating electrical machine capable of driving and generating as shown in
また、回転軸を保持するリヤベアリングの後方にスリップリングが配置され、さらにその後方に、駆動時の回転子の磁極位置を検出するための磁極位置検出センサが配置されている。このため、リヤベアリングから磁極位置検出センサの距離が遠くなり、回転軸の振れが大きくなるため、磁極位置検出センサの精度の悪化につながるという問題点があった。さらに、ブラシのジャンピングによる磁気ノイズ、スリップリング及びブラシを流れる界磁電流による磁気ノイズにより磁極位置検出センサの精度が悪化するという問題点があった。また、ブラシの後部に磁極位置検出センサが配置され、ブラシと磁極位置検出センサの間は空気層でつながっているため、ブラシ磨耗粉が磁極位置検出センサにかかってしまう場合には、ブラシ磨耗粉により磁極位置検出センサの精度が悪化する可能性があった。 Further, a slip ring is disposed behind the rear bearing that holds the rotating shaft, and further, a magnetic pole position detection sensor for detecting the magnetic pole position of the rotor during driving is disposed behind the slip ring. For this reason, the distance from the rear bearing to the magnetic pole position detection sensor is increased, and the swing of the rotating shaft is increased, leading to a problem in that the accuracy of the magnetic pole position detection sensor is deteriorated. Further, there is a problem that the accuracy of the magnetic pole position detection sensor deteriorates due to magnetic noise due to brush jumping, magnetic noise due to slip ring and field current flowing through the brush. In addition, since the magnetic pole position detection sensor is disposed at the rear of the brush and the brush and the magnetic pole position detection sensor are connected by an air layer, the brush wear powder is applied to the magnetic pole position detection sensor. As a result, the accuracy of the magnetic pole position detection sensor may deteriorate.
この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、インバータパワー回路部、界磁回路部、及び制御回路部を搭載した制御装置一体型回転電機において、ブラシ部の温度上昇及びブラシ磨耗粉の発生を無くし、界磁回路部の温度上昇を抑制すると共に、駆動及び発電能力の高い回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems as described above. In the controller-integrated rotating electrical machine equipped with the inverter power circuit unit, the field circuit unit, and the control circuit unit, the temperature of the brush unit is reduced. An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine having high drive and power generation capability while eliminating the rise and generation of brush wear powder, suppressing the temperature rise of the field circuit section.
この発明に係る制御装置一体型回転電機は、ハウジングに支持され固定子巻線が巻回された固定子と、ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、回転軸に固定された回転子コア及びこの回転子コアの外周部に形成され固定子と空隙を介して対向配置される一対の爪状磁極を備えた回転子と、リヤ側ハウジングに固定され、回転子コア及び爪状磁極に対して空隙を介して配置され、界磁巻線が装着されている界磁コアと、リヤ側ハウジングの軸方向後方に設置され界磁巻線に界磁電流を供給する界磁回路部と、リヤ側のハウジングの軸方向後方に設置され固定子巻線に多相固定子電流を供給するインバータパワー回路部と、リヤ側のハウジングの軸方向後方に設置され界磁回路部及びインバータパワー回路部を制御する制御回路部とを備えたものである。 A controller-integrated rotating electrical machine according to the present invention includes a stator supported by a housing and wound with a stator winding, a rotating shaft rotatably supported by the housing, and a rotor core fixed to the rotating shaft. And a rotor having a pair of claw-shaped magnetic poles formed on the outer periphery of the rotor core and arranged opposite to the stator via a gap, and fixed to the rear housing, with respect to the rotor core and the claw-shaped magnetic poles A field core that is disposed through the air gap and on which the field winding is mounted, a field circuit section that is installed on the rear side in the axial direction of the rear housing and supplies a field current to the field winding, and a rear An inverter power circuit section that is installed on the rear side of the housing in the axial direction and supplies a multi-phase stator current to the stator winding; and a field circuit section and an inverter power circuit section that are installed on the rear side of the housing in the axial direction. Control circuit part to control It is intended.
この発明によれば、インバータパワー回路部、界磁回路部、及び制御回路部を搭載した制御装置一体型回転電機において、ブラシ及びスリップリングを介さずに界磁回路部から界磁巻線に電流を供給するようにしたので、ブラシ部の温度上昇及びブラシ磨耗粉の発生を無くすことができ、界磁回路部の温度上昇を抑制すると共に、駆動及び発電能力の高い回転電機を提供することができる。 According to the present invention, in a controller-integrated rotating electrical machine equipped with an inverter power circuit unit, a field circuit unit, and a control circuit unit, a current is passed from the field circuit unit to the field winding without using a brush and a slip ring. Therefore, it is possible to eliminate the temperature rise of the brush portion and the generation of brush wear powder, to suppress the temperature rise of the field circuit portion, and to provide a rotating electrical machine with high driving and power generation capability. it can.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による制御装置一体型回転電機の構造を示す断面図である。図2及び図3は図1の制御装置一体型回転電機をリヤ側から見た図であり、図2はリヤケースを取り外した状態、図3はリヤケースを取り付けた状態を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing the structure of a control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. 2 and 3 are views of the controller-integrated rotating electrical machine of FIG. 1 as viewed from the rear side, FIG. 2 is a view showing a state where the rear case is removed, and FIG. 3 is a view showing a state where the rear case is attached.
図において、制御装置一体型回転電機100は、ハウジングとしてのフロントブラケット1及びリヤブラケット2に支持された固定子3と、フロントブラケット1のフロントベアリング4及びリヤブラケット2のリヤベアリング5に回転自在に支持された回転軸7に固定された回転子6を有している。固定子3には電機子巻線3Bが巻回されている。回転子6は、回転軸7に固定された回転子コア8と、この回転子コア8の外周部に形成された一対の爪状磁極8A及び8Bを備える。爪状磁極8A及び8Bは、固定子3および後述する界磁コア11に所定の空隙を介して対向して配置される。また、爪状磁極8A及び8Bは、非磁性材料により形成されたリング19によって、それぞれの磁極が円周方向に交互に並ぶように連結されている。回転軸7のフロント側の端部には、プーリ9が固着されており、プーリ9に掛けられたベルト(図示せず)を介してエンジンの回転軸(図示せず)に連結している。
In the figure, a controller-integrated rotating
また、回転子コア8の軸方向前端部にフロントファン16が配設されており、このフロントファン16付近のフロントブラケット1に、冷却風60が吸入する吸入孔1aと、冷却風60が排出される排出孔1bが設けられている。回転子コア8の軸方向後端部にもリヤファン17が配設されており、このリヤファン17付近のリヤブラケット2に、冷却風61が通風する通風孔2aと冷却風61が排出される排出孔2bが設けられている。
A
リヤブラケット2の軸方向フロント側には界磁コア11がボルト(図示せず)により固定されており、界磁コア11には界磁巻線10が巻装された樹脂性のボビン12が取り付けられている。そして、リヤブラケット2の軸方向リヤ側に、起磁力を発生させるための界磁巻線10に界磁電流を通電する界磁回路部20と、固定子巻線3Bに多相固定子電流を通電するインバータパワー回路部30と、界磁回路部20およびインバータパワー回路部30を制御する制御回路部40が搭載されている。また、インバータパワー回路部30および制御回路部40の軸方向リヤ側に、インバータパワー回路30および制御回路部40を覆う樹脂製のリヤカバー45が配設されている。なお、本明細書及び特許請求の範囲では、回転子10を中心として、プーリ9が取り付けられている側をフロント側又は前方側、界磁コア11が取り付けられている側をリヤ側又は後方側と呼ぶ。
A field core 11 is fixed by bolts (not shown) on the front side in the axial direction of the
また、リヤベアリング5の軸方向リヤ側には、爪状磁極8A及び8Bの磁極位置を検出するための磁極位置検出センサ15がリヤベアリング5に近接して配置されている。本例の磁極位置検出センサ15は、ステータ部15a及びロータ部15bで構成されている。磁極位置検出センサ15のステータ部15aは、リヤベアリング5の軸方向リヤ側に配置され、リヤブラケット2のベアリング収納部からリヤ側に円筒状に突出した円筒部2cに固定される。磁極位置検出センサ15のロータ部15bは回転軸7の略後端部7aに配設されており、リヤベアリング5と磁極位置検出センサ15の間には空間Aが存在している。
A magnetic pole
本実施の形態では、界磁巻線10が装着された界磁コア11はリヤブラケット2に固定されており、界磁巻線10の巻線端部10aは、スリップリング及びブラシを介さずにターミナルモールド14にインサートされたターミナル13を介して、界磁回路部20のターミナル26に接続されている。そのため、磁極位置検出センサ15とリヤベアリング5の間には、空間Aのみが存在しブラシ及びスリップリングが存在しないので、ブラシ及びスリップリングを介した界磁電流が流れる経路が存在しない。
In the present embodiment, the field core 11 to which the field winding 10 is attached is fixed to the
駆動及び発電が可能な制御装置一体型の回転電機においては、駆動時にバッテリハーネス、固定子等に大電流が流れ、車両のバッテリ電圧が低下する。このため、駆動及び発電が可能な制御装置一体型の回転電機においては、界磁巻線の巻数を少なくし、界磁巻線の抵抗を下げて界磁電流を大きくすることにより、回転電機に必要な起磁力を得る必要がある。このため、ブラシ及びスリップリングを備えた制御装置一体型回転電機が、従来の同体格の車両用交流発電機と同一の発電出力を得るためには、発電時の界磁電流も従来の車両用交流発電機よりも大きくなり、ブラシの温度上昇が大きく、ブラシ排出粉も多くなり、ブラシ寿命が短くなるという問題点あった。 In a controller-integrated rotating electrical machine capable of driving and generating power, a large current flows through a battery harness, a stator, and the like during driving, and the battery voltage of the vehicle decreases. Therefore, in a controller-integrated rotating electrical machine capable of driving and generating power, the number of turns of the field winding is reduced, and the field current is increased by lowering the resistance of the field winding, thereby making the rotating electrical machine It is necessary to obtain the required magnetomotive force. For this reason, in order for the controller-integrated rotating electrical machine equipped with the brush and the slip ring to obtain the same power generation output as that of the conventional vehicle AC generator, the field current during power generation is There is a problem that it becomes larger than the AC generator, the temperature rise of the brush is large, the powder discharged from the brush is increased, and the brush life is shortened.
しかしながら、本実施の形態のように、駆動及び発電が可能な制御装置一体型の回転電機において、ブラシ及びスリップリングを介さずに界磁回路部20と界磁巻線10を接続することにより、従来のようなブラシ排出粉、ブラシ寿命の問題を解決することができる。また、界磁電流が大きくなるためブラシの発熱が伝熱により界磁回路部20の温度上昇の一部となっていたが、ブラシの発熱がなくなるため、界磁回路部20の温度上昇を低減することができ、信頼性及び耐久性が向上する。
However, in the controller-integrated rotating electrical machine capable of driving and generating electricity as in the present embodiment, by connecting the
さらに、制御装置一体型回転電機においてブラシおよびスリップリングを用いることがないため、ブラシ磨耗粉が磁極位置検出センサ15にかかり、磁極位置検出センサ15の検出精度が悪化することがなく、磁極位置検出センサ15の信頼性を向上することができる。
Further, since the brush and slip ring are not used in the controller-integrated rotating electric machine, the brush wear powder is applied to the magnetic pole
さらに、制御装置一体型回転電機においてブラシおよびスリップリングを用いることがないため、リヤベアリング5と磁極位置センサ15の軸方向距離を小さくすることができ、回転軸7の磁極位置センサ15を取付けている後端部7aの振れによる磁極位置センサ15の検出精度の悪化を抑えることができ、磁極位置センサ15の検出精度を向上することができる。
Further, since the brush and slip ring are not used in the controller-integrated rotating electric machine, the axial distance between the
さらに、制御装置一体型回転電機においてブラシおよびスリップリングを用いることがないため、リヤベアリング5と磁極位置センサ15の間に界磁電流を流れる経路が構成されないので、界磁電流によって生じる磁極位置センサ15への電磁ノイズを低減することができ、磁極位置センサ15の検出精度を向上することができる。
Further, since a brush and slip ring are not used in the controller-integrated rotating electric machine, a path through which a field current flows is not formed between the
図4は本実施の形態の制御装置一体型回転電機100の制御回路図である。図において、制御装置一体型回転電機100は、固定子3の電機子巻線3Bと、界磁コア11の界磁巻線10を備え、固定子3の電機子巻線3Bは、3相(U相、V相、W相)のコイルにより構成されている。インバータパワー回路部30では、上アーム31Aを構成するスイッチング素子(パワートランジスタ、MOSFET、IGBT等)31及び並列ダイオードと、下アーム32Bを構成するスイッチング素子32及び並列ダイオードとを2組直列に接続したものを1セットとし、当該セットを3個並列に配置することによりインバータを構成している。そして、当該インバータにはコンデンサ102が並列に接続されている。電機子巻線3Bの各相の端部は、交流配線を介して上記直列に接続した上アーム31Aのスイッチング素子31と下アーム32Bのスイッチング素子32の中間接続点にそれぞれ接続されている。また、バッテリ101の正極端子及び負極端子が、直列配線を介して上記インバータパワー回路部30の正極側及び負極側に接続されている。
FIG. 4 is a control circuit diagram of the controller-integrated
界磁回路部20は、ターミナル26、ターミナル13及び界磁巻線10の巻線端部10a(図1参照)を介して界磁巻線10に界磁電流を供給する。制御回路部40は、インバータパワー回路部30の上アーム31Aのスイッチング素子31と下アーム32Bのスイッチング素子32のスイッチング動作を制御すると共に、界磁回路部20を制御して界磁巻線10に流す界磁電流を調整する。
The
次に、図4に基づいて、本実施の形態の制御装置一体型回転電機100の制御動作の概要を簡単に説明する。エンジン始動時に、バッテリ101から直流電力がインバータパワー回路部30に給電される。制御回路部40は、インバータパワー回路部30の各スイッチング素子31、32をON/OFF制御して、上記直流電力を三相交流電力に変換する。そして、この三相交流電力が回転電機100の電機子巻線3Bに供給される。一方、制御回路部40からの指令に基づき、界磁回路部20は界磁巻線10に界磁電流を供給する。界磁巻線10の周囲に発生する磁束と、固定子3の電機子巻線3Bに流れる電流とが鎖交することで、駆動トルクが発生する。この駆動トルクにより、回転子6が回転駆動され、プーリ9からベルト(図示せず)を介してエンジンのクランクシャフトへと伝達され、エンジンが始動する。
Next, based on FIG. 4, the outline of the control operation of the controller-integrated
一方、エンジン運転状態では、エンジンの回転動力がクランクシャフトからベルト(図示せず)を介してプーリ9へ伝達される。この駆動力により、回転軸7に固定された回転子6が回転する。これにより、界磁巻線10の発生する磁束が、固定子3の電機子巻線3Bと鎖交するため、電機子巻線3Bに三相交流電圧が誘起される。そして、制御回路部40がインバータパワー回路部30の各スイッチング素子31、32をON/OFF制御し、電機子巻線3Bに誘起された三相交流電力を直流電力に変換して、バッテリ101を充電する。
On the other hand, in the engine operating state, the rotational power of the engine is transmitted from the crankshaft to the pulley 9 via a belt (not shown). With this driving force, the rotor 6 fixed to the rotating shaft 7 rotates. Thereby, since the magnetic flux generated by the field winding 10 is linked to the armature winding 3B of the
次に、リヤブラケット2の後方に配設されたインバータパワー回路部30、界磁回路部20、制御回路部40の配置関係を説明する。制御回路部40は、界磁回路部20と軸方向から見て重なるように配設され、インバータパワー回路部30と、界磁回路部20及び制御回路部40が、軸方向から見て回転軸7を囲むように略円環状に配置されており、インバータパワー回路部30は、リヤブラケット2の略円筒状外径2dより内側に配置されている。
Next, the arrangement relationship of the inverter
本実施の形態の回転電機は3相の回転電機の例であり、インバータパワー回路部30は3相それぞれ独立したインバータパワー回路30U、30V、30Wを備えている。電機子巻線3Bに電流を供給するためのインバータパワー回路用の半導体スイッチング素子のうち、バッテリの正端子側のスイッチング素子31が、インバータパワー回路冷却用ヒートシンク33に搭載されている上アームとして、バッテリの負端子側のスイッチング素子32が、インバータパワー回路冷却用ヒートシンク34に搭載されている下アームとして構成されている。また、インバータパワー回路部30は、上アームと下アームが各相に対して1対からなり、インバータパワー回路冷却用ヒートシンク33、34の、スイッチング素子31、32が搭載される面が上アームと下アームで対向するように構成され、それぞれインバータパワー回路30U、30V、30Wを構成している。インバータパワー回路用のスイッチング素子31、32は各アームに複数個搭載されている。インバータパワー回路冷却用ヒートシンク33、34のフィン33a、34a間の通風路は回転軸の軸方向と略同方向となるように配置されている。
The rotating electric machine of the present embodiment is an example of a three-phase rotating electric machine, and the inverter
また、樹脂製のリヤカバー45が、インバータパワー回路部30、界磁回路部20、制御回路部40のリヤ側及び外周側を覆うように構成されており、インバータパワー回路冷却用ヒートシンク33、34のフィン33a、34aの軸方向後方部に、ヒートシンク33、34のフィン33a、34aに対向するように空気通風孔50、51が設けられている。
Further, a resin
界磁回路部20は、界磁巻線10に電流を供給するための界磁回路用の半導体スイッチング素子21が界磁冷却用ヒートシンク22に搭載され、外部との信号の入出力用のコネクタ23を有する樹脂ケース24、カバー25に内包されており、制御回路部40も同じく樹脂ケース24、カバー25に内包されている。界磁回路冷却用ヒートシンク22のフィン22a間の通風路は回転軸7の径方向とほぼ平行になるように構成されており、前述のケース45には、界磁冷却用ヒートシンク22のフィン22aの径方向外側に空気通風孔52が設けられている。
In the
回転子コア8の軸方向前端部に取り付けられたフロントファン16による冷却風60は、フロントブラケット1の前面に形成された吸入孔1aより吸入され、固定子巻線3Bを冷却し、フロントブラケット1の側面に形成された排出孔1bから排出される。一方、回転子コア8の軸方向後端部に取り付けられたリヤファン17による冷却風61は、ケース45に構成された通風路50、51、52から吸入され、インバータパワー回路冷却用ヒートシンク33、34のフィン33a、33b間および界磁回路冷却用ヒートシンク22のフィン22a間を通ることによりインバータパワー回路部30および界磁回路部20を冷却し、リヤブラケット2の後面に形成された通風孔2aを通り、固定子巻線3Bを冷却し、リヤブラケット2の側面に設けられた排出孔2bから排出される。
Cooling
このように、回転子コア8の軸方向前端部及び軸方向後端部にファン16、17を配置し、従来のブラシ及びブラシホルダが搭載されていた空間に界磁回路部20、制御回路部40を搭載することにより、固定子巻線3B、インバータパワー回路部30、界磁回路部20の温度上昇の悪化を招くことなく、制御装置一体型回転電機の軸方向寸法の小型化が可能となり、車両等への搭載性が向上される。
As described above, the
また、本実施の形態では、爪状磁極8A及び8Bの間に磁石18が配設されている。本実施の形態の構成では、固定子3と爪状磁極8A、8B間の空隙だけでなく、爪状磁極8A、8Bと界磁コア11間の空隙が存在するため、同じ体格の回転電機と比較して駆動及び発電の出力が低下するが、爪状磁極8A及び8B間に磁石18を配置することにより、駆動・発電の出力低下を抑制することが可能となる。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による制御装置一体型回転電機の構造を示す一部断面図、図6及び図7は図5の制御装置一体型回転電機をリヤ側から見た図であり、図6はカバー及び制御回路部を取り外した状態、図7はカバーを取り外した状態を示す図である。
5 is a partial cross-sectional view showing the structure of a controller-integrated rotating electrical machine according to
本実施の形態では、インバータパワー回路部30の半導体スイッチング素子31及び32と、界磁回路部20の半導体スイッチング素子21を同一の金属基板35に搭載する。この金属基板35は、回転軸の軸方向と略垂直な向きに略同一平面状になるように形成され、インバータパワー回路部30と界磁回路部20を搭載している。
In the present embodiment, the
インバータパワー回路部30は、各相それぞれ独立したインバータパワー回路30U、30V、30Wを備えている。各インバータパワー回路30U、30V、30W及び界磁回路部20は回転軸7を囲むように略円環状に配置されており、かつインバータパワー回路部30及び界磁回路部20は、リヤブラケット2の略円筒状外径2dより内側に配置されている。そして、制御回路部40の基板がインバータパワー回路部30および界磁回路部20の軸方向リヤ側に配置されている。制御回路部40の基板は、回転軸7の軸方向と略垂直な向きに配置され、インバータパワー回路30U、30V、30W及び界磁回路部20を覆う広い制御素子搭載面積を有する。
The inverter
金属基板35には、インバータパワー回路部30および界磁回路部20を冷却するためのヒートシンク36が金属基板35の軸方向フロント側に取り付けられ、インバータパワー回路部30、界磁回路部20及び制御回路部40は、前記ヒートシンク36と、外部との信号の入出力用のコネクタ23を有する樹脂ケース70および金属カバー71に内包されている。
A
インバータパワー回路部30および界磁回路部20を冷却するヒートシンク36のフィン36a間に形成される通風路は、回転軸7の径方向と略同方向になるように設置されている。回転子コア8の後端部に取り付けられたリヤファン17による冷却風61は、冷却用ヒートシンク36の径方向外側から吸入され、冷却用ヒートシンク36のフィン36a間を通ることによりインバータパワー回路部30および界磁回路部20を冷却し、リヤブラケット2のリヤ面に構成された通風孔2aを通り、固定子巻線3Bを冷却し、リヤブラケット2の側面に設けられた排出孔2bから排出される。
The ventilation path formed between the
以上のように本実施の形態によれば、インバータパワー回路部30及び界磁回路部20を回転軸7の軸方向と略垂直な向きの金属基板35に搭載すると共に、制御回路部40の基板をインバータパワー回路部30および界磁回路部20の軸方向リヤ側に配置しているので、制御回路部40の基板の制御素子搭載面積を大きくすることができ、制御回路規模が大きい場合においても、制御回路部40がインバータパワー回路部30および界磁回路部20の冷却性を阻害することがなく、インバータパワー回路部30および界磁回路部20の温度上昇を低減することが可能となる。また、同時に回転電機100の小型化が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the inverter
また、制御回路部40が回転電機100の中でも発熱量が大きい固定子巻線3B及び界磁巻線10から離して構成することができるので、固定子巻線3Bおよび界磁巻線10から制御回路部40への伝熱の影響が少なくなり、制御回路部40の温度上昇も抑えることが可能となり、信頼性及び耐久性が向上する。
Further, since the
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3による制御装置一体型回転電機の構造を示す一部断面図、図9及び図10は図8の制御装置一体型回転電機をリヤ側から見た図であり、図9はカバーを取り外した状態、図10はカバーを取り付けた状態を示す図である。
8 is a partial cross-sectional view showing the structure of a controller-integrated rotating electrical machine according to
本実施の形態では、インバータパワー回路部30は、各相毎のインバータパワー回路30U、30V、30Wで構成されている。そして、各インバータパワー回路30U、30V、30Wは、回転軸7を囲むように略円環状に配置されており、インバータパワー回路部30はリヤブラケット2の略円筒状外径2dより内側に配置されている。
In the present embodiment, the inverter
実施の形態1と同様に、インバータパワー回路用半導体スイッチング素子31、32はインバータパワー回路冷却用ヒートシンク33、34に搭載されており、インバータパワー回路冷却用ヒートシンク33、34のフィン33a、33b間の通風路は回転軸の軸方向と略同方向となるように配置されている。
As in the first embodiment, the inverter power circuit
樹脂ケース80が、インバータパワー回路部30の外周側及びリヤ側を覆うように構成されている。この樹脂ケース80には、インバータパワー回路冷却用のヒートシンク33、34のフィン33a、34aの軸方向リヤ側に、ヒートシンク33、34のフィン33a、34aに対向するように空気通風孔50、51が設けられている。
A
界磁回路部20はインバータパワー回路部30の径方向外側に配置され、制御回路部40は界磁回路部20の径方向外側に配置されている。界磁回路部20及び制御回路部40は、外部との信号の入出力用のコネクタ23を有する前記樹脂ケース80と金属カバー81に内包されている。
The
以上のように本実施の形態によれば、インバータパワー回路部30を回転軸7を囲むように略円環状に配置し、界磁回路20および制御回路部40をインバータパワー回路部30の径方向外側に配置したので、インバータパワー回路部30のスイッチング素子31、32を搭載する面積を大きくすることができ、スイッチング素子数の増加やスイッチング素子間の距離を長くすることが可能となる。また、インバータパワー回路冷却用のヒートシンク33、34の面積を大きくすることが可能となり、インバータパワー回路部30の温度上昇を低減することが可能となり、信頼性及び耐久性が向上する。
As described above, according to the present embodiment, the inverter
また、界磁回路20および制御回路部40をインバータパワー回路部30の径方向外側に配置したので、界磁回路部20及び制御回路部40が、インバータパワー回路部30の冷却性を阻害することがなく、インバータパワー回路部30の温度上昇を低減することが可能となる。さらに、回転電機100の軸方向の長さを短くすることが可能となり、小型化が図れると共に車両の搭載性が向上される。
Further, since the
1 フロントブラケット、2 リヤブラケット、3 固定子、
4 フロントベアリング、5 リヤベアリング、6 回転子、7 回転軸、
8 回転子コア、8A,8B 爪状磁極、10 界磁巻線、11 界磁コア、
12 ボビン、15 磁極位置検出センサ、16,17 ファン、20 界磁回路部、
40 制御回路部、100 制御装置一体型回転電機。
1 Front bracket, 2 Rear bracket, 3 Stator,
4 Front bearing, 5 Rear bearing, 6 Rotor, 7 Rotating shaft,
8 rotor core, 8A, 8B claw-shaped magnetic pole, 10 field winding, 11 field core,
12 bobbins, 15 magnetic pole position detection sensors, 16, 17 fans, 20 field circuit sections,
40 Control circuit unit, 100 Controller-integrated rotating electrical machine.
Claims (13)
上記ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、
上記回転軸に固定された回転子コア及びこの回転子コアの外周部に形成され上記固定子と空隙を介して対向配置される一対の爪状磁極を備えた回転子と、
上記リヤ側ハウジングに固定され、上記回転子コア及び上記爪状磁極に対して空隙を介して配置され、界磁巻線が装着されている界磁コアと、
上記リヤ側ハウジングの軸方向後方に設置され上記界磁巻線に界磁電流を供給する界磁回路部と、
上記リヤ側のハウジングの軸方向後方に設置され上記固定子巻線に多相固定子電流を供給するインバータパワー回路部と、
上記リヤ側のハウジングの軸方向後方に設置され上記界磁回路部及び上記インバータパワー回路部を制御する制御回路部とを備えた制御装置一体型回転電機。 A stator supported by a housing and wound with a stator winding;
A rotating shaft rotatably supported by the housing;
A rotor core fixed to the rotating shaft, and a rotor having a pair of claw-shaped magnetic poles formed on an outer peripheral portion of the rotor core and arranged to face the stator via a gap;
A field core fixed to the rear side housing, arranged with a gap with respect to the rotor core and the claw-shaped magnetic pole, and having a field winding mounted thereon;
A field circuit unit installed behind the rear housing in the axial direction and supplying a field current to the field winding;
An inverter power circuit unit installed behind the rear housing in the axial direction and supplying a multiphase stator current to the stator winding;
A controller-integrated dynamoelectric machine comprising a control circuit unit that is installed on the rear side in the axial direction of the rear housing and controls the field circuit unit and the inverter power circuit unit.
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---|---|
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011166948A (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | Power supply unit integrated dynamo electric machine |
JP2011234513A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | Control unit-integrated rotary electric machine |
JP2013236417A (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine |
FR3009906A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | ROTARY ELECTRIC MACHINE WITH INTEGRATED CONTROL ORDER |
JP2016140150A (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 株式会社デンソー | Rotary electric machine |
CN113141088A (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 三菱电机株式会社 | Rotating electrical machine |
CN115842430A (en) * | 2023-03-01 | 2023-03-24 | 广州市瑞宝电器有限公司 | High-strength impact-resistant outer rotor direct-current brushless motor |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6419948A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Changing generator for car |
JP2004312852A (en) * | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Hitachi Ltd | Electric rotating machine for vehicles |
JP2005328690A (en) * | 2004-04-12 | 2005-11-24 | Hitachi Ltd | Rotating electric machine for vehicles |
JP2007006638A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Mitsubishi Electric Corp | Alternating-current rotary electric machine |
JP2007202253A (en) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | Rotating electric machine integrated with control device |
JP2007228641A (en) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Controller integrated dynamo-electric machine |
JP2008005676A (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine integrated with controller |
-
2008
- 2008-06-18 JP JP2008158908A patent/JP2010004598A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6419948A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Changing generator for car |
JP2004312852A (en) * | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Hitachi Ltd | Electric rotating machine for vehicles |
JP2005328690A (en) * | 2004-04-12 | 2005-11-24 | Hitachi Ltd | Rotating electric machine for vehicles |
JP2007006638A (en) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Mitsubishi Electric Corp | Alternating-current rotary electric machine |
JP2007202253A (en) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | Rotating electric machine integrated with control device |
JP2007228641A (en) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Controller integrated dynamo-electric machine |
JP2008005676A (en) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine integrated with controller |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011166948A (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Mitsubishi Electric Corp | Power supply unit integrated dynamo electric machine |
US8461733B2 (en) | 2010-02-10 | 2013-06-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Power supply unit-integrated dynamoelectric machine |
JP2011234513A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Mitsubishi Electric Corp | Control unit-integrated rotary electric machine |
JP2013236417A (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | Rotary electric machine |
FR3009906A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | ROTARY ELECTRIC MACHINE WITH INTEGRATED CONTROL ORDER |
JP2016140150A (en) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 株式会社デンソー | Rotary electric machine |
US10211705B2 (en) | 2015-01-26 | 2019-02-19 | Denso Corporation | Rotating electrical machine |
CN113141088A (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-20 | 三菱电机株式会社 | Rotating electrical machine |
CN115842430A (en) * | 2023-03-01 | 2023-03-24 | 广州市瑞宝电器有限公司 | High-strength impact-resistant outer rotor direct-current brushless motor |
CN115842430B (en) * | 2023-03-01 | 2023-04-18 | 广州市瑞宝电器有限公司 | High-strength impact-resistant outer rotor direct-current brushless motor |
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