JP5508778B2 - Inverter unit-integrated rotating electrical machine - Google Patents
Inverter unit-integrated rotating electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP5508778B2 JP5508778B2 JP2009177188A JP2009177188A JP5508778B2 JP 5508778 B2 JP5508778 B2 JP 5508778B2 JP 2009177188 A JP2009177188 A JP 2009177188A JP 2009177188 A JP2009177188 A JP 2009177188A JP 5508778 B2 JP5508778 B2 JP 5508778B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrical machine
- rotating electrical
- inverter
- housing
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Description
本発明はインバータ装置一体型回転電機装置に関し、特に、車両走行時(エンジン動作時)には発電機として動作し、エンジン停止時には始動機として動作する装置に関する。 The present invention relates to an inverter device-integrated rotating electrical machine device, and more particularly to a device that operates as a generator when a vehicle travels (when an engine is operating) and operates as a starter when the engine is stopped.
近年、地球温暖化防止のため車両の二酸化炭素排出量低減が進められており、その対策として車両停止時におけるエンジン停止(アイドリングストップ)が検討されている。アイドリングストップ機構として様々な方式が考えられており、そのなかで従来の車両用発電機でエンジン始動を行う方式が提案されている。この車両用発電機を電動機として駆動するためにはインバータ装置が必要となり、これを車両用発電機と一体化させることで小型,軽量の車両用発電機兼エンジン始動装置となる。 In recent years, reduction of carbon dioxide emissions from vehicles has been promoted to prevent global warming, and as a countermeasure, engine stop (idling stop) when the vehicle is stopped is being studied. Various systems are considered as an idling stop mechanism, and among them, a system for starting an engine with a conventional vehicle generator has been proposed. In order to drive the vehicular generator as an electric motor, an inverter device is required. By integrating this with the vehicular generator, a small and light vehicular generator / engine starter is obtained.
従来の車両用発電機を電動機として駆動する方法では、駆動のためにバッテリの直流電力を交流電力に変換するインバータ装置が必要になる。しかし、このインバータ装置は他の部品と比べて熱に弱いため、車両用発電機と一体化させて小型にした場合、インバータ装置の温度上昇が高くなり、インバータ装置の耐熱温度を超える恐れがあった。従来では特開2004−274992号公報に記載のようにインバータ装置の軸方向より冷却風を吸入しインバータ装置を通過後、電動機のハウジング内に流入するような構造となっており、冷却効率を上げるためには多数の放熱フィンを配置する必要があり、装置全体の軸方向の寸法が大きくなる、放熱フィンの配置によるコストがかかるなどの問題があった。 In the conventional method of driving a vehicular generator as an electric motor, an inverter device that converts the DC power of the battery into AC power is required for driving. However, since this inverter device is less susceptible to heat than other components, when it is integrated with a vehicle generator and made smaller, the temperature rise of the inverter device increases and there is a risk of exceeding the heat resistance temperature of the inverter device. It was. Conventionally, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-294992, cooling air is sucked from the axial direction of the inverter device, passes through the inverter device, and then flows into the housing of the motor, thereby increasing the cooling efficiency. Therefore, it is necessary to arrange a large number of radiating fins, and there are problems such as an increase in the axial dimension of the entire apparatus and a cost due to the arrangement of the radiating fins.
本発明が解決しようとする課題は、コスト増大を抑制、又は装置の大型化の抑制を図るとともに、冷却性能の向上をさせることである。 The problem to be solved by the present invention is to suppress the increase in cost or to suppress the enlargement of the apparatus and to improve the cooling performance.
上記の目的を達成するために、回転電機のリア側ハウジングとインバータ装置のケースの結合部分に設けられた空気吸入孔と、リア側ハウジングの軸方向壁面に設けられた通風孔と、リア側ハウジングの径方向壁面に設けられた排出孔とで形成される冷却風通路に、冷却風をスムーズに通過させることで冷却性能を向上させる。 In order to achieve the above object, an air suction hole provided in a joint portion between a rear housing of a rotating electrical machine and a case of an inverter device, a ventilation hole provided in an axial wall surface of the rear housing, and a rear housing The cooling performance is improved by allowing the cooling air to smoothly pass through the cooling air passage formed by the discharge hole provided in the radial wall surface.
本発明によれば、コスト増大を抑制、又は装置の大型化の抑制を図るとともに、冷却性能の向上をさせることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing a cost increase or suppression of the enlargement of an apparatus, a cooling performance can be improved.
次に本発明の一実施例であるインバータ装置一体型回転電機の構造について説明する。 Next, the structure of an inverter apparatus-integrated dynamoelectric machine according to an embodiment of the present invention will be described.
図1は本発明の一実施例のインバータ装置一体型回転電機の断面図である。この回転電機100の固定子1はフロント側ハウジング2とリア側ハウジング3の収納空間に収納され、固定子1の外周はフロント側ハウジング2に覆われた構造になっている。固定子1の外周とフロント側ハウジング2の間の熱伝導を向上させるために、固定子1の外周とフロント側ハウジング2の間に、熱伝導率のよい樹脂などを入れても良い。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an inverter unit-integrated dynamoelectric machine according to an embodiment of the present invention. The
回転子4はルンデル型のロータコア5を用いており、ブラシ,スリップリングを介して界磁電流を界磁コイルに通電することで発電や駆動に必要な界磁磁束を出力する。この界磁電流は、インバータ装置内の制御装置から供給されており、発電や駆動に最適な界磁電流を出力している。ロータコア間に磁石を挿入することで界磁磁束の出力を向上させることもできる。
The rotor 4 uses a Rundel-
回転子4のロータコア5はシャフトに固定されており、当該シャフトは、フロント側ハウジング2,リア側ハウジング3に取り付けられているベアリングによって支持されている。シャフト先端にはプーリが固定されており、エンジンのクランクシャフトプーリに掛けられているベルトによって連れ回されることによって回転電機100は発電機として動作する。
The
また、回転電機100を始動機として動作する場合は、ベルトを介してエンジンのクランクシャフトプーリを駆動し、エンジンを始動させる。インバータ装置は樹脂製のケース7内に制御装置や電力制御用スイッチング半導体素子8をモールドした構造となっている。インバータ装置90のケース7のリア側には、ブラシやヒートシンクを保護するためにカバー9を付けている。ここで回転電機100とインバータ装置はリア側ハウジング3とケース7で結合され一体となっている。
When the rotating
フロント側ハウジング2には径方向壁面にフロント側吸入孔10a、軸方向壁面にはフロント側排出孔12aが設置されている。またリア側ハウジング3とケース7の結合部分にはリア側吸入孔10bとなる間隙が設けられており、リア側ハウジング3の径方向壁面には通風孔11となる穴が、軸方向壁面には排出孔12bが設置されている。リア側ハウジング3とケース7の間にはリア側吸入孔10bを介して冷却風が通過できる構造となっている。
なお、リア側吸入孔10bは、リア側ハウジング3の外壁とケース7の外壁が対向することによって形成される。これらリア側ハウジング3の外壁とケース7の外壁は、少なくとも一方が、好ましくは双方の対向表面が平坦であることが望ましい。なお、ケース7の軸方向壁面と対向する面は、当該対向する面の端部から開口部11までが、平坦となるように形成されるようにしてもよい。これにより、後述の図2に示されるように、回転電機100内に流入空気の流入損失を小さくすることができるので、流入空気を多くすることができ、冷却効率を向上させることができる。
The rear-
なお、リア側吸入孔10bを形成する間隙の軸方向の断面積は、開口部の開口面積よりも大きいことが望ましい。これにより、リア側ハウジング3の外壁とケース7の外壁によって形成される空間に、流入空気が滞留してしまうことを防止できる。
The axial cross-sectional area of the gap forming the
また、ケース7とリア側ハウジング3の軸方向空隙dは、リア側ハウジング3の径Rと前記開口部の開口面積をAとしたときに、A/(2×π×R)<d<10mmの範囲内に収まることが望ましい。これにより、流入空気の流速を、冷却のために最適化することができる。
The axial gap d between the
回転子4のロータコア5端面にはファン6が取り付けられており、回転電機100が発電機として動作している場合はファン6が回転することにより、冷却風をリア側吸入孔10bより取り込み、リア側ハウジング3とケース7の間隙を通過し半導体素子8を冷却しつつ、通風孔11へと導き回転電機内に流入させる。
A
通風孔11から回転電機内に流入した冷却風は固定子1を冷却しながら排出孔12bより回転電機外に排出される。また、吸入孔10bと排出孔12bの間にはエアガイド13が取り付けられている。エアガイド13はリア側ハウジング3と一体化としているが、インバータ装置90やカバー9などの部品と一体化しても良い。
Cooling air flowing into the rotating electrical machine from the
図2はエアガイド13が設置されている回転電機のファンによる冷却風の流れを表している。エアガイド13が取り付けられていることにより排出孔12bより排出された排出空気を吸入孔10bより遠ざかるように導くことができるので、熱せられた排出空気は再び吸入孔10bにから吸入されることが防止され、冷却効率を向上させることができる。なお、前記エアガイドは、排出孔12b側に屈曲する屈曲部13aを有している。これにより、熱せられた排出空気は再び吸入孔10bにから吸入されることがさらに防止することができる。
FIG. 2 shows the flow of cooling air by the fan of the rotating electrical machine where the
なお、図3に、エアガイド13が設置されていない回転電機のファンによる冷却風の流れを示す。エアガイド13が取り付けられていない場合、排出孔12bから排出された高温の空気が吸入孔10bより吸入され、回転子1およびインバータ装置の冷却が十分に行えない。
FIG. 3 shows the flow of cooling air by the fan of the rotating electrical machine where the
図4はエアガイドの取り付けの有無による半導体素子温度の変化を表している。エアガイド無しの場合に比べエアガイドを取り付けた場合の方が、半導体素子温度の上昇が抑えられており効率的に冷却を行うことができている。 FIG. 4 shows changes in the semiconductor element temperature depending on whether or not the air guide is attached. When the air guide is attached compared to the case without the air guide, the increase in the temperature of the semiconductor element is suppressed and cooling can be performed efficiently.
インバータ装置90には、電力制御用スイッチング半導体素子8が設けられている。電力制御用スイッチング半導体素子8には、例えばMOS−FETが用いられる。本実施形態では、駆動時の大電流を通電するために、アーム毎に電力制御用スイッチング半導体素子8を複数個を並列に接続して電流容量を増やしている。
The
また、発電時には、電力制御用スイッチング半導体素子8のスイッチングタイミングを制御して同期整流を行うことで、従来のダイオード整流方式に比べ損失を低減している。電力制御用スイッチング半導体素子8は、アルミ製の冷却板に取り付けられており、回転子4に取り付けられているファン6により外部から冷却風を取込むことで冷却される。
Further, during power generation, the loss is reduced as compared with the conventional diode rectification method by controlling the switching timing of the power control switching semiconductor element 8 to perform synchronous rectification. The power control switching semiconductor element 8 is attached to an aluminum cooling plate, and is cooled by taking in cooling air from the outside by a
図5は、従来の車両用発電装置の代わりに本実施の形態のインバータ装置一体型回転電機装置を用いた車両のブロック図である。回転電機装置21のプーリとエンジン22のクランクシャフトプーリ221との間には、回転駆動用のベルト222が架け回されている。
FIG. 5 is a block diagram of a vehicle in which the inverter unit-integrated dynamoelectric device of the present embodiment is used instead of the conventional vehicle power generation device. Between the pulley of the rotating
キーによるエンジン始動時には、従来の車両用始動機(スタータモータ)23によってエンジン22は始動される。車両が暖気状態となった後のアイドリングストップ状態にあっては、回転電機装置21が始動機として動作することでエンジン22を再始動する。回転電機装置21を用いてエンジンを再始動する場合は、ベルト222を介してエンジンのクランクシャフトプーリ221を駆動し、エンジン21が完爆する回転数まで駆動する。
When the engine is started by the key, the
エンジン22が再始動すると、クランクシャフトプーリ221の回転によりプーリも連れ回され、回転電機装置21は通常の発電機として動作し、バッテリ24と車両側電装品に電力を供給する。アイドリングストップの動作は、車両側制御器25と回転電機装置のインバータ装置90に内蔵されている制御器とにより制御される。このように回転電機装置21により、車両停止時には自動的にアイドリングストップを行うことで、従来の車両より燃費を向上させることができる。
When the
本実施例は発電,エンジン始動用の回転電機に適する方法であるが、エンジンの振動を低減する手段や、車両加速時の駆動力をアシストするような手段にも適用できる。 The present embodiment is a method suitable for a rotating electrical machine for power generation and engine starting, but can also be applied to means for reducing engine vibration and means for assisting driving force during vehicle acceleration.
1 固定子
2 フロント側ハウジング
3 リア側ハウジング
4 回転子
5 ロータコア
6 ファン
7 ケース
8 電力制御用スイッチング半導体素子
9 カバー
10a フロント側吸入孔
10b リア側吸入孔
11 通風孔
12a フロント側排出孔
12b リア側排出孔
13 エアガイド
21 回転電機装置
22 エンジン
23 車両用始動機
24 バッテリ
25 車両側制御器
90 インバータ装置
100 回転電機
221 クランクシャフトプーリ
222 ベルト
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回転電機の駆動および前記回転電機の出力電力を制御するインバータ回路と、当該インバータ回路を収納するインバータ側ハウジングと、を備えるインバータ装置と、を有し、
前記回転電機側ハウジングは、前記回転子の回転軸を支持する支持部が形成された径方向壁面に、開口部が形成され、
前記インバータ装置は、前記インバータ側ハウジングが前記軸方向壁面と空間を介して対向するように、かつ当該インバータ側ハウジングと前記回転電機側ハウジングによって当該空間と繋がる空気吸入孔を設けるように、前記回転電機装置に固定され、
冷却空気は、前記ファンが回転することによって、前記空気吸入孔から前記空間及び前記開口部を介して前記回転電機側ハウジング内に流入され、
前記回転電機側ハウジングは、前記回転軸の軸方向と略平行に形成された軸方向壁面を有し、
前記軸方向壁面は、前記開口部から流入した冷却空気を排出するための空気排出孔が形成され、
さらに前記軸方向壁面は、当該径方向壁面から突出しかつ前記冷却空気を前記空気吸入孔に導くエアガイドを有し、
前記エアガイドは、前記軸方向壁面から突出し、かつ、前記空気排出孔側に向かって屈曲する屈曲部を有するインバータ装置一体型回転電機装置。 A rotor, a stator disposed opposite to the rotor via a rotation gap, a fan fitted to a rotation shaft of the rotor, and the rotating electrical machine side housing the rotor, the stator, and the fan A rotating electrical machine device comprising a housing;
An inverter circuit comprising: an inverter circuit that controls driving of the rotating electrical machine and output power of the rotating electrical machine; and an inverter-side housing that houses the inverter circuit,
The rotating electrical machine housing is, in the radial wall surface of the support portion for supporting is formed a rotary shaft of said rotor, an opening is formed,
In the inverter device, the rotation is performed so that the inverter-side housing faces the axial wall surface through a space and an air suction hole connected to the space by the inverter-side housing and the rotating electrical machine-side housing is provided. Fixed to the electrical equipment,
Cooling air flows into the rotating electrical machine side housing from the air suction hole through the space and the opening as the fan rotates,
The rotating electrical machine housing has an axial and axial wall surface substantially in parallel to the formation of the rotary shaft,
Before Symbol axial wall surface, air discharge hole for discharging the cooling air flowing in from the opening is formed,
Further prior Symbol axial wall surface has an air guide for guiding projecting from those該径direction wall and the cooling air to the air suction hole,
The air guide, the axial wall or al projects, and an inverter-integrated rotating electric machine having a bent portion that is bent toward the front Symbol air discharge hole side.
前記径方向壁面の前記インバータ側ハウジングと対向する面は、当該対向する面の端部から前記開口部までが、平坦となるように形成されるインバータ装置一体型回転電機装置。 The inverter device-integrated dynamoelectric device according to claim 1,
Before the inverter housing and the opposing surfaces of Ki径direction wall surfaces, the end of the opposing surfaces to said opening, an inverter-integrated rotating electric machine system which is formed to be flat.
前記インバータ装置の前記インバータ回路は、MOS−FET型トランジスタで構成され、前記回転電機装置が発電動作時は同期整流を行うインバータ装置一体型回転電機装置。 The inverter device-integrated dynamoelectric device according to claim 1 or 2,
The inverter circuit of the inverter device includes a MOS-FET type transistor, and is an inverter device-integrated rotating electrical machine device that performs synchronous rectification when the rotating electrical machine device performs a power generation operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009177188A JP5508778B2 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Inverter unit-integrated rotating electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009177188A JP5508778B2 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Inverter unit-integrated rotating electrical machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011035961A JP2011035961A (en) | 2011-02-17 |
JP5508778B2 true JP5508778B2 (en) | 2014-06-04 |
Family
ID=43764483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009177188A Active JP5508778B2 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Inverter unit-integrated rotating electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5508778B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6079957B2 (en) * | 2012-12-10 | 2017-02-15 | 日本電産株式会社 | Motor and fan |
DE102015204025A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | Continental Automotive Gmbh | Electric machine with a heat sink |
DE102015215009A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-09 | Continental Automotive Gmbh | Air-cooled electric motor with a parallel connection of two fan wheels |
KR102393128B1 (en) * | 2015-08-18 | 2022-05-02 | 한온시스템 주식회사 | Drive unit and cooling apparatus comprising the same |
WO2018185799A1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-10-11 | 三菱電機株式会社 | Vehicle alternating current generator |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2622127B2 (en) * | 1987-10-19 | 1997-06-18 | 三菱電機株式会社 | AC generator for vehicles |
JP2004312852A (en) * | 2003-04-04 | 2004-11-04 | Hitachi Ltd | Rotary electric machine for vehicle |
JP4156542B2 (en) * | 2004-03-03 | 2008-09-24 | 三菱電機株式会社 | Rotating electrical machine for vehicle |
JP2009142084A (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Hitachi Ltd | Rotary electric machine |
-
2009
- 2009-07-30 JP JP2009177188A patent/JP5508778B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011035961A (en) | 2011-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4156542B2 (en) | Rotating electrical machine for vehicle | |
JP4523240B2 (en) | Motor generator for vehicle | |
CN101263642B (en) | Electrical machine having permanent magnets | |
JP2539221B2 (en) | Engine start charging device | |
JP3985760B2 (en) | Rotating electrical machine system | |
JP4161081B2 (en) | Controller-integrated generator motor | |
JP4113848B2 (en) | Motor generator control device | |
EP2962901B1 (en) | Blower apparatus and method for controlling blower apparatus in vehicle | |
US20080080975A1 (en) | Centrifugal pump | |
JP5508778B2 (en) | Inverter unit-integrated rotating electrical machine | |
JP4339832B2 (en) | Rotating electric machine for vehicles | |
JP4889517B2 (en) | Rotating electrical machine equipment | |
JP6104225B2 (en) | Rotating electric machine control device and engine control system equipped with rotating electric machine controlled by the control device | |
JP2004135447A (en) | Motor integrated with inverter | |
JP3974080B2 (en) | Inverter-integrated motor generator | |
JPH03270659A (en) | Vehicle alternator | |
EP3035502A1 (en) | Driver apparatus of vehicle | |
JP2013150468A (en) | Rotary electric machine for vehicle | |
JP2014173461A (en) | Engine cooling device | |
JP2004173343A (en) | Engine generator | |
JP6890651B1 (en) | Rotating machine | |
JP4349113B2 (en) | Electric generator for vehicle | |
JP3974637B2 (en) | Engine complex power unit | |
JP2004312960A (en) | Motor integrating inverter | |
JP2004060569A (en) | Engine generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110518 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110518 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130326 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130515 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131015 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140324 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Ref document number: 5508778 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |