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JP2010004598A - Controller integrated dynamo-electric machine - Google Patents

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JP2010004598A
JP2010004598A JP2008158908A JP2008158908A JP2010004598A JP 2010004598 A JP2010004598 A JP 2010004598A JP 2008158908 A JP2008158908 A JP 2008158908A JP 2008158908 A JP2008158908 A JP 2008158908A JP 2010004598 A JP2010004598 A JP 2010004598A
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Japan
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inverter power
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cooling air
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Application number
JP2008158908A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Isoda
仁志 磯田
Nobuhiko Fujita
暢彦 藤田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller integrated dynamo-electric machine, having high driving and power generation capabilities, by eliminating temperature rise in a brush portion and a generation of worn brush powders and suppresses temperature rise in a field circuit portion. <P>SOLUTION: The controller integrated dynamo-electric machine comprises: a stator 3 wound with a stator winding 3B; a rotor 6 provided with a rotor core 8 fixed to a rotary shaft 7 and with a pair of claw-shaped magnetic poles 8A, 8B arranged via a space, opposite to the stator 3 formed, at the outer circumferential portion of the rotor core 8; a field core 11 fixed to a rear-side housing 2 and arranged relative to the rotor core 8 and the claw-shaped magnetic poles 8A, 8B via a space; a field circuit portion 20, arranged at the axially rearward position of the rear-side housing 2 for supplying a field current to a field winding 10; an inverter power circuit portion 30, arranged at the axially rearward position of the rear side housing 2 for supplying a poly-phase stator current to the stator winding 3B; and a control circuit portion 40, arranged at the axially rearward position of the rear-side housing 2 for controlling the field circuit portion 20 and the inverter power circuit potion 30. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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, Patent Document 2 discloses an inverter power circuit, a field circuit, and a controller-integrated rotating electrical machine equipped with these control circuits in order to provide not only a power generation function but also a drive function for starting an engine. Yes. The controller-integrated rotating electrical machine disclosed in Patent Document 2 has a configuration in which a rotor is provided with a field winding and a field circuit that supplies a field current to the field winding via a slip ring and a brush. Has been. In addition, the inverter circuit unit is arranged behind the bracket, is arranged in a substantially fan shape, the brush is arranged in the remaining fan-shaped part, and the field circuit unit and the control circuit unit are arranged behind the brush and the inverter circuit unit. The configuration that is shown is shown. In addition, a configuration is shown in which a slip ring is disposed behind the rear bearing and a magnetic pole position detection sensor is disposed behind the slip ring.

特開2003−189555号公報JP 2003-189555 A 特開2007−228641号公報JP 2007-228641 A

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 Patent Document 2, a large current flows through the battery harness, the stator winding, and the like at the start of driving, and the battery voltage of the vehicle decreases. Therefore, it is necessary to obtain the magnetomotive force necessary for the rotating electrical machine by reducing the number of turns of the field winding, reducing the resistance of the field winding, and increasing the current supplied to the field winding. For this reason, in order to obtain the same power generation output as that of the vehicle AC generator of the same size as shown in Patent Document 1, the field current during power generation is also larger than that of a normal alternator, and the temperature of the brush portion increases. However, there is a problem that brush wear powder increases and brush life is shortened. In addition, since the field current is increased, the heat generated by the brush is transmitted to the field circuit portion by heat transfer, which causes a rise in temperature of the field circuit portion.

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 electrical machine 100 is rotatable to a stator 3 supported by a front bracket 1 and a rear bracket 2 as housings, a front bearing 4 of the front bracket 1 and a rear bearing 5 of the rear bracket 2. It has a rotor 6 fixed to a supported rotating shaft 7. An armature winding 3B is wound around the stator 3. The rotor 6 includes a rotor core 8 fixed to the rotating shaft 7 and a pair of claw-shaped magnetic poles 8A and 8B formed on the outer peripheral portion of the rotor core 8. The claw-shaped magnetic poles 8A and 8B are arranged to face the stator 3 and a field core 11 described later with a predetermined gap. The claw-shaped magnetic poles 8A and 8B are connected by a ring 19 formed of a nonmagnetic material so that the magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction. A pulley 9 is fixed to the front end of the rotating shaft 7 and is connected to a rotating shaft (not shown) of the engine via a belt (not shown) hung on the pulley 9.

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 front fan 16 is disposed at the front end of the rotor core 8 in the axial direction, and a suction hole 1a through which the cooling air 60 is sucked into the front bracket 1 near the front fan 16 and the cooling air 60 are discharged. A discharge hole 1b is provided. A rear fan 17 is also disposed at the rear end of the rotor core 8 in the axial direction, and a ventilation hole 2a through which the cooling air 61 is passed through the rear bracket 2 near the rear fan 17 and an exhaust hole through which the cooling air 61 is discharged. 2b is provided.

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 rear bracket 2, and a resin bobbin 12 around which a field winding 10 is wound is attached to the field core 11. It has been. Then, on the rear side in the axial direction of the rear bracket 2, a field circuit unit 20 for supplying a field current to the field winding 10 for generating a magnetomotive force, and a multiphase stator current for the stator winding 3B are provided. An inverter power circuit unit 30 to be energized and a control circuit unit 40 for controlling the field circuit unit 20 and the inverter power circuit unit 30 are mounted. A resin rear cover 45 that covers the inverter power circuit 30 and the control circuit unit 40 is disposed on the rear side in the axial direction of the inverter power circuit unit 30 and the control circuit unit 40. In the present specification and claims, with respect to the rotor 10, the side on which the pulley 9 is attached is the front side or the front side, and the side on which the field core 11 is attached is the rear side or the rear side. Call it.

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 position detection sensor 15 for detecting the magnetic pole positions of the claw-shaped magnetic poles 8A and 8B is disposed in the vicinity of the rear bearing 5 on the rear side of the rear bearing 5 in the axial direction. The magnetic pole position detection sensor 15 of this example includes a stator portion 15a and a rotor portion 15b. The stator portion 15a of the magnetic pole position detection sensor 15 is disposed on the rear side in the axial direction of the rear bearing 5, and is fixed to a cylindrical portion 2c that protrudes in a cylindrical shape from the bearing housing portion of the rear bracket 2 to the rear side. The rotor portion 15 b of the magnetic pole position detection sensor 15 is disposed at a substantially rear end portion 7 a of the rotating shaft 7, and a space A exists between the rear bearing 5 and the magnetic pole position detection sensor 15.

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 rear bracket 2, and the winding end portion 10a of the field winding 10 does not go through a slip ring and a brush. It is connected to the terminal 26 of the field circuit section 20 through the terminal 13 inserted in the terminal mold 14. For this reason, only the space A exists between the magnetic pole position detection sensor 15 and the rear bearing 5, and there is no brush and slip ring. Therefore, there is no path through which the field current flows through the brush and slip ring.

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 field circuit unit 20 and the field winding 10 without using a brush and a slip ring, The conventional brush discharge powder and the problem of brush life can be solved. In addition, since the field current is increased, the heat generation of the brush becomes a part of the temperature rise of the field circuit unit 20 due to heat transfer, but the heat generation of the brush is eliminated, so the temperature rise of the field circuit unit 20 is reduced. Reliability and durability can be improved.

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 position detection sensor 15, and the detection accuracy of the magnetic pole position detection sensor 15 is not deteriorated. The reliability of the sensor 15 can be improved.

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 rear bearing 5 and the magnetic pole position sensor 15 can be reduced, and the magnetic pole position sensor 15 of the rotary shaft 7 is attached. The deterioration of the detection accuracy of the magnetic pole position sensor 15 due to the shake of the rear end portion 7a can be suppressed, and the detection accuracy of the magnetic pole position sensor 15 can be improved.

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 rear bearing 5 and the magnetic pole position sensor 15, so that the magnetic pole position sensor generated by the field current is not formed. 15 can be reduced, and the detection accuracy of the magnetic pole position sensor 15 can be improved.

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 dynamoelectric machine 100 of the present embodiment. In the figure, the controller-integrated rotating electrical machine 100 includes an armature winding 3B of a stator 3 and a field winding 10 of a field core 11, and the armature winding 3B of the stator 3 has three phases ( (U-phase, V-phase, W-phase) coils. In the inverter power circuit unit 30, two sets of switching elements (power transistors, MOSFETs, IGBTs, etc.) 31 and parallel diodes constituting the upper arm 31A and two switching elements 32 and parallel diodes constituting the lower arm 32B are connected in series. An inverter is configured by arranging one set in parallel and arranging three sets in parallel. A capacitor 102 is connected to the inverter in parallel. The end of each phase of the armature winding 3B is connected to an intermediate connection point between the switching element 31 of the upper arm 31A and the switching element 32 of the lower arm 32B connected in series via the AC wiring. Moreover, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery 101 are connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the inverter power circuit unit 30 through a series wiring.

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 field circuit unit 20 supplies a field current to the field winding 10 via the terminal 26, the terminal 13, and the winding end 10 a of the field winding 10 (see FIG. 1). The control circuit unit 40 controls the switching operation of the switching element 31 of the upper arm 31A and the switching element 32 of the lower arm 32B of the inverter power circuit unit 30 and controls the field circuit unit 20 to the field winding 10. Adjust the flowing field current.

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 dynamoelectric machine 100 of the present embodiment will be briefly described. When the engine is started, DC power is supplied from the battery 101 to the inverter power circuit unit 30. The control circuit unit 40 performs ON / OFF control of the switching elements 31 and 32 of the inverter power circuit unit 30 to convert the DC power into three-phase AC power. Then, this three-phase AC power is supplied to the armature winding 3 </ b> B of the rotary electric machine 100. On the other hand, the field circuit unit 20 supplies a field current to the field winding 10 based on a command from the control circuit unit 40. Drive torque is generated by the linkage between the magnetic flux generated around the field winding 10 and the current flowing through the armature winding 3B of the stator 3. Due to this driving torque, the rotor 6 is rotationally driven and transmitted from the pulley 9 via a belt (not shown) to the crankshaft of the engine, and the engine is started.

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 stator 3, a three-phase AC voltage is induced in the armature winding 3B. Then, the control circuit unit 40 performs ON / OFF control of the switching elements 31 and 32 of the inverter power circuit unit 30, converts the three-phase AC power induced in the armature winding 3B into DC power, Charge.

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 power circuit unit 30, the field circuit unit 20, and the control circuit unit 40 disposed behind the rear bracket 2 will be described. The control circuit unit 40 is disposed so as to overlap with the field circuit unit 20 when viewed from the axial direction, and the inverter power circuit unit 30, the field circuit unit 20 and the control circuit unit 40 are rotated with respect to the axis direction. 7, the inverter power circuit unit 30 is disposed inside the substantially cylindrical outer diameter 2 d of the rear bracket 2.

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 power circuit unit 30 includes inverter power circuits 30U, 30V, and 30W that are independent of each other. Of the semiconductor switching elements for the inverter power circuit for supplying current to the armature winding 3B, the switching element 31 on the positive terminal side of the battery is an upper arm mounted on the heat sink 33 for cooling the inverter power circuit, The switching element 32 on the negative terminal side of the battery is configured as a lower arm mounted on the inverter power circuit cooling heat sink 34. The inverter power circuit unit 30 has a pair of upper arm and lower arm for each phase, and the surface on which the switching elements 31, 32 of the inverter power circuit cooling heat sinks 33, 34 are mounted is the upper arm. It is comprised so that it may oppose with a lower arm, and the inverter power circuits 30U, 30V, and 30W are comprised, respectively. A plurality of switching elements 31 and 32 for the inverter power circuit are mounted on each arm. The ventilation path between the fins 33a and 34a of the inverter power circuit cooling heat sinks 33 and 34 is arranged so as to be substantially in the same direction as the axial direction of the rotating shaft.

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 rear cover 45 is configured to cover the rear side and the outer peripheral side of the inverter power circuit unit 30, the field circuit unit 20, and the control circuit unit 40. Air ventilation holes 50 and 51 are provided at the rear portions in the axial direction of the fins 33a and 34a so as to face the fins 33a and 34a of the heat sinks 33 and 34, respectively.

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 field circuit section 20, a field circuit semiconductor switching element 21 for supplying a current to the field winding 10 is mounted on a field cooling heat sink 22, and a connector 23 for inputting / outputting signals from / to the outside. The resin case 24 and the cover 25 are included, and the control circuit unit 40 is also included in the resin case 24 and the cover 25. The ventilation path between the fins 22a of the field circuit cooling heat sink 22 is configured to be substantially parallel to the radial direction of the rotary shaft 7. The case 45 has the fin 22a of the field cooling heat sink 22 in the above-described case 45. Air vent holes 52 are provided on the radially outer side.

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 air 60 from the front fan 16 attached to the front end of the rotor core 8 in the axial direction is sucked from a suction hole 1a formed in the front surface of the front bracket 1 to cool the stator winding 3B. It discharges from the discharge hole 1b formed in the side surface. On the other hand, the cooling air 61 by the rear fan 17 attached to the axial rear end of the rotor core 8 is sucked from the ventilation passages 50, 51, 52 formed in the case 45, and the inverter power circuit cooling heat sinks 33, 34. The inverter power circuit section 30 and the field circuit section 20 are cooled by passing between the fins 33a and 33b and between the fins 22a of the field circuit cooling heat sink 22, and through the ventilation holes 2a formed on the rear surface of the rear bracket 2. As a result, the stator winding 3B is cooled and discharged from the discharge hole 2b provided on the side surface of the rear bracket 2.

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 fans 16 and 17 are disposed at the axial front end and the axial rear end of the rotor core 8, and the field circuit unit 20 and the control circuit unit are installed in the space where the conventional brush and brush holder are mounted. By mounting 40, the axial dimension of the controller-integrated rotating electrical machine can be reduced without deteriorating the temperature rise of the stator winding 3B, the inverter power circuit unit 30, and the field circuit unit 20. In addition, the mountability to a vehicle or the like is improved.

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 magnet 18 is disposed between the claw-shaped magnetic poles 8A and 8B. In the configuration of the present embodiment, not only the gap between the stator 3 and the claw-shaped magnetic poles 8A and 8B but also the gap between the claw-shaped magnetic poles 8A and 8B and the field core 11 exists. In comparison, the output of drive and power generation is reduced, but by arranging the magnet 18 between the claw-shaped magnetic poles 8A and 8B, it is possible to suppress the decrease in output of drive and power generation.

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。
Embodiment 2. FIG.
5 is a partial cross-sectional view showing the structure of a controller-integrated rotating electrical machine according to Embodiment 2 of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are views of the controller-integrated rotating electrical machine of FIG. 5 as viewed from the rear side. 6 is a view showing a state in which the cover and the control circuit unit are removed, and FIG. 7 is a view showing a state in which the cover is removed.

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 semiconductor switching elements 31 and 32 of the inverter power circuit unit 30 and the semiconductor switching element 21 of the field circuit unit 20 are mounted on the same metal substrate 35. The metal substrate 35 is formed to be substantially coplanar in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the rotating shaft, and is mounted with the inverter power circuit unit 30 and the field circuit unit 20.

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 power circuit unit 30 includes inverter power circuits 30U, 30V, and 30W that are independent of each other. The inverter power circuits 30U, 30V, 30W and the field circuit unit 20 are arranged in a substantially annular shape so as to surround the rotating shaft 7, and the inverter power circuit unit 30 and the field circuit unit 20 are arranged on the rear bracket 2. It is arranged inside the substantially cylindrical outer diameter 2d. The substrate of the control circuit unit 40 is disposed on the rear side in the axial direction of the inverter power circuit unit 30 and the field circuit unit 20. The substrate of the control circuit unit 40 is disposed in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 7 and has a wide control element mounting area that covers the inverter power circuits 30U, 30V, 30W and the field circuit unit 20.

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 heat sink 36 for cooling the inverter power circuit unit 30 and the field circuit unit 20 is attached to the metal substrate 35 on the front side in the axial direction of the metal substrate 35. The inverter power circuit unit 30, the field circuit unit 20 and the control The circuit unit 40 is included in a resin case 70 and a metal cover 71 having the heat sink 36 and a connector 23 for inputting / outputting signals to / from the outside.

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 fins 36 a of the heat sink 36 that cools the inverter power circuit unit 30 and the field circuit unit 20 is installed so as to be substantially in the same direction as the radial direction of the rotating shaft 7. The cooling air 61 by the rear fan 17 attached to the rear end portion of the rotor core 8 is sucked from the outside in the radial direction of the cooling heat sink 36 and passes between the fins 36a of the cooling heat sink 36, thereby causing the inverter power circuit portion 30 and The field circuit portion 20 is cooled, passes through the ventilation holes 2a formed on the rear surface of the rear bracket 2, cools the stator winding 3B, and is discharged from the discharge holes 2b provided on the side surface of the rear bracket 2. .

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 power circuit unit 30 and the field circuit unit 20 are mounted on the metal substrate 35 oriented substantially perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 7 and the substrate of the control circuit unit 40. Is arranged on the rear side in the axial direction of the inverter power circuit section 30 and the field circuit section 20, so that the control element mounting area of the substrate of the control circuit section 40 can be increased, and even when the control circuit scale is large Thus, the control circuit unit 40 does not hinder the cooling performance of the inverter power circuit unit 30 and the field circuit unit 20, and the temperature rise of the inverter power circuit unit 30 and the field circuit unit 20 can be reduced. At the same time, the rotating electrical machine 100 can be downsized.

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 control circuit unit 40 can be configured to be separated from the stator winding 3B and the field winding 10 that generate a large amount of heat in the rotating electrical machine 100, the control circuit unit 40 is controlled from the stator winding 3B and the field winding 10. The influence of heat transfer to the circuit unit 40 is reduced, and the temperature rise of the control circuit unit 40 can be suppressed, and the reliability and durability are improved.

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。
Embodiment 3 FIG.
8 is a partial cross-sectional view showing the structure of a controller-integrated rotating electrical machine according to Embodiment 3 of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are views of the controller-integrated rotating electrical machine of FIG. 8 as viewed from the rear side. 9 is a view showing a state where the cover is removed, and FIG. 10 is a view showing a state where the cover is attached.

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 power circuit unit 30 includes inverter power circuits 30U, 30V, and 30W for each phase. The inverter power circuits 30U, 30V, 30W are arranged in a substantially annular shape so as to surround the rotating shaft 7, and the inverter power circuit unit 30 is arranged inside the substantially cylindrical outer diameter 2d of the rear bracket 2. ing.

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 semiconductor switching elements 31 and 32 are mounted on the inverter power circuit cooling heat sinks 33 and 34, and between the fins 33a and 33b of the inverter power circuit cooling heat sinks 33 and 34. The ventilation path is arrange | positioned so that it may become substantially the same direction as the axial direction of a rotating shaft.

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 resin case 80 is configured to cover the outer peripheral side and the rear side of the inverter power circuit unit 30. The resin case 80 has air vent holes 50, 51 on the rear side in the axial direction of the fins 33a, 34a of the heat sinks 33, 34 for cooling the inverter power circuit so as to face the fins 33a, 34a of the heat sinks 33, 34. Is provided.

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 field circuit unit 20 is disposed on the radially outer side of the inverter power circuit unit 30, and the control circuit unit 40 is disposed on the radially outer side of the field circuit unit 20. The field circuit unit 20 and the control circuit unit 40 are enclosed in the resin case 80 having a connector 23 for inputting / outputting signals from / to the outside and a metal cover 81.

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 power circuit unit 30 is arranged in a substantially annular shape so as to surround the rotating shaft 7, and the field circuit 20 and the control circuit unit 40 are arranged in the radial direction of the inverter power circuit unit 30. Since it arrange | positions on the outer side, the area which mounts the switching elements 31 and 32 of the inverter power circuit part 30 can be enlarged, and it becomes possible to increase the number of switching elements and to lengthen the distance between switching elements. Further, the area of the heat sinks 33 and 34 for cooling the inverter power circuit can be increased, the temperature rise of the inverter power circuit unit 30 can be reduced, and the reliability and durability are improved.

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 field circuit 20 and the control circuit unit 40 are arranged on the radially outer side of the inverter power circuit unit 30, the field circuit unit 20 and the control circuit unit 40 impede the cooling performance of the inverter power circuit unit 30. Therefore, the temperature rise of the inverter power circuit unit 30 can be reduced. Furthermore, the axial length of the rotating electrical machine 100 can be shortened, so that the size can be reduced and the mountability of the vehicle is improved.

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。It is sectional drawing which shows the structure of the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. 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をリヤ側から見た図である。It is the figure which looked at the control apparatus integrated rotating electrical machine by Embodiment 1 of this invention from the rear side. 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をリヤ側から見た図である。It is the figure which looked at the control apparatus integrated rotating electrical machine by Embodiment 1 of this invention from the rear side. この発明の実施の形態1の制御装置一体型回転電機の制御回路図である。FIG. 3 is a control circuit diagram of the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. 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である。It is a partial cross section figure which shows the structure of the rotary electric machine with an integrated control apparatus by Embodiment 2 of this invention. 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をリヤ側から見た図である。It is the figure which looked at the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 2 of this invention from the rear side. 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をリヤ側から見た図である。It is the figure which looked at the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 2 of this invention from the rear side. 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である。It is a partial cross section figure which shows the structure of the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 3 of this invention. 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をリヤ側から見た図である。It is the figure which looked at the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 3 of this invention from the rear side. 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をリヤ側から見た図である。It is the figure which looked at the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 3 of this invention from the rear side.

符号の説明Explanation of symbols

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)

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、
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.
上記回転軸は上記ハウジングにフロントベアリング及びリヤベアリングを介して回転自在に支持され、上記爪状磁極の磁極位置を検出するための磁極位置検出センサを、上記回転軸の上記リヤベアリングの軸方向後方位置に設置したことを特徴とする請求項1に記載の制御装置一体型回転電機。 The rotating shaft is rotatably supported by the housing via a front bearing and a rear bearing, and a magnetic pole position detection sensor for detecting the magnetic pole position of the claw-shaped magnetic pole is provided at the rear of the rotating shaft in the axial direction of the rear bearing. The control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to claim 1, wherein the control apparatus-integrated dynamoelectric machine is installed at a position. 上記一対の爪状磁極の間に磁石が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の制御装置一体型回転電機。 The controller-integrated rotating electrical machine according to claim 1, wherein a magnet is provided between the pair of claw-shaped magnetic poles. 上記回転子コアの前端部にフロントファンが設けられ、上記フロント側ハウジングの上記フロントファンに対応する位置に冷却風を吸入する通風孔と冷却風を排出する排出孔が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 A front fan is provided at a front end portion of the rotor core, and a ventilation hole for sucking cooling air and a discharge hole for discharging cooling air are provided at a position corresponding to the front fan of the front housing. The control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to any one of claims 1 to 3. 上記回転子コアの後端部にリヤファンが設けられ、上記リヤ側ハウジングの上記リヤファンに対応する位置に冷却風を吸入する通風孔と冷却風を排出する排出孔が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 A rear fan is provided at a rear end portion of the rotor core, and a ventilation hole for sucking cooling air and a discharge hole for discharging cooling air are provided at a position corresponding to the rear fan of the rear housing. The control device-integrated dynamoelectric machine according to any one of claims 1 to 4. 上記リヤ側ハウジングの軸方向後方に設置された上記インバータパワー回路部及び上記界磁回路部が、上記回転軸を囲むように略円環状に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 2. The inverter power circuit portion and the field circuit portion, which are installed on the rear side in the axial direction of the rear housing, are arranged in a substantially annular shape so as to surround the rotating shaft. The control device-integrated dynamoelectric machine according to any one of items 5 to 6. 上記制御回路部が、上記界磁回路部に対して上記回転軸の軸方向後方に重なるように配設され、上記インバータパワー回路部、上記界磁回路部、及び上記制御回路部が上記回転軸を囲むように略円環状に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の制御装置一体型回転電機。 The control circuit unit is disposed so as to overlap the field circuit unit on the rear side in the axial direction of the rotating shaft, and the inverter power circuit unit, the field circuit unit, and the control circuit unit are configured to be the rotating shaft. The control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to claim 6, wherein the controller-integrated dynamoelectric machine is arranged in a substantially annular shape so as to surround the control unit. 上記回転子コアの後端部にリヤファンが設けられると共に上記リヤ側ハウジングの上記リヤファンに対応する位置に冷却風を吸入する通風孔が設けられ、上記界磁回路部の冷却用ヒートシンクのフィンが上記回転軸の径方向に延設され、冷却風が上記フィンの上記回転軸の径方向外側から流入し上記リヤハウジングの上記通風孔に吸入されるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 A rear fan is provided at the rear end portion of the rotor core, and a ventilation hole for sucking cooling air is provided at a position corresponding to the rear fan of the rear housing, and the fins of the cooling heat sink of the field circuit portion are 2. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling air is extended in a radial direction of the rotary shaft so that cooling air flows in from the radially outer side of the rotary shaft of the fin and is sucked into the ventilation hole of the rear housing. The control device-integrated dynamoelectric machine according to any one of items 7 to 9. 上記回転子コアの後端部にリヤファンが設けられると共に上記リヤ側ハウジングの上記リヤファンに対応する位置に冷却風を吸入する通風孔が設けられ、上記インバータパワー回路部の冷却用ヒートシンクのフィンが上記回転軸の軸方向に延設され、冷却風が上記フィンの上記回転軸の軸方向後方から流入し上記リヤハウジングの上記通風孔に吸入されるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 A rear fan is provided at the rear end portion of the rotor core, and a ventilation hole for sucking cooling air is provided at a position corresponding to the rear fan of the rear housing, and a fin of the cooling heat sink of the inverter power circuit portion 2. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling air is extended in the axial direction of the rotary shaft so that the cooling air flows in from the axial rear side of the rotary shaft of the fin and is sucked into the ventilation hole of the rear housing. The control device-integrated dynamoelectric machine according to any one of items 8 to 9. 上記インバータパワー回路部と上記界磁回路部が上記回転軸の軸方向に垂直な略同一平面状の基板に配置され、上記制御回路部が上記インバータパワー回路部および上記界磁回路部を備えた上記基板の上記回転軸の軸方向後方に配置されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 The inverter power circuit unit and the field circuit unit are disposed on a substantially coplanar substrate perpendicular to the axial direction of the rotation shaft, and the control circuit unit includes the inverter power circuit unit and the field circuit unit. The control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the controller-integrated dynamoelectric machine is disposed rearward in the axial direction of the rotation shaft of the substrate. 上記回転子コアの後端部にリヤファンが設けられると共に上記リヤ側ハウジングの上記リヤファンに対応する位置に冷却風を吸入する通風孔が設けられ、上記インバータパワー回路部および上記界磁回路部の冷却用ヒートシンクのフィンが上記回転軸の径方向に延設され、冷却風が上記フィンの上記回転軸の径方向外側から流入し上記リヤハウジングの上記通風孔に吸入されるようにしたことを特徴とする請求項10に記載の制御装置一体型回転電機。 A rear fan is provided at a rear end portion of the rotor core, and a ventilation hole for sucking cooling air is provided at a position corresponding to the rear fan of the rear housing, and cooling of the inverter power circuit unit and the field circuit unit is performed. The fin of the heat sink is extended in the radial direction of the rotary shaft, and cooling air flows from the radial outer side of the rotary shaft of the fin and is sucked into the ventilation hole of the rear housing. The control device-integrated dynamoelectric machine according to claim 10. 上記インバータパワー回路部が上記回転軸を囲むように略円環状に配置され、上記界磁回路および上記制御回路部が上記インバータパワー回路部の径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に制御装置一体型回転電機。 The inverter power circuit unit is arranged in a substantially annular shape so as to surround the rotating shaft, and the field circuit and the control circuit unit are arranged radially outside the inverter power circuit unit. The control device-integrated dynamoelectric machine according to any one of claims 1 to 5. 上記回転子コアの後端部にリヤファンが設けられると共に上記リヤ側ハウジングの上記リヤファンに対応する位置に冷却風を吸入する通風孔が設けられ、上記インバータパワー回路部の冷却用ヒートシンクのフィンが上記回転軸の軸方向に延設され、冷却風が上記フィンの上記回転軸の軸方向後方から流入し上記リヤハウジングの上記通風孔に吸入されるようにしたことを特徴とする請求項12に記載の制御装置一体型回転電機。 A rear fan is provided at the rear end portion of the rotor core, and a ventilation hole for sucking cooling air is provided at a position corresponding to the rear fan of the rear housing, and a fin of the cooling heat sink of the inverter power circuit portion 13. The cooling device according to claim 12, wherein the cooling air is extended in an axial direction of the rotary shaft, and cooling air flows in from the axial rear side of the rotary shaft of the fin and is sucked into the ventilation hole of the rear housing. Control device-integrated rotary electric machine.
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