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JP5602786B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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JP5602786B2
JP5602786B2 JP2012105603A JP2012105603A JP5602786B2 JP 5602786 B2 JP5602786 B2 JP 5602786B2 JP 2012105603 A JP2012105603 A JP 2012105603A JP 2012105603 A JP2012105603 A JP 2012105603A JP 5602786 B2 JP5602786 B2 JP 5602786B2
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達也 深瀬
暢彦 藤田
仁志 磯田
泰 中島
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Description

この発明は、回転電機、特に、回転電機自身を制御する制御装置を搭載した回転電機に関するものである。   The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine equipped with a control device that controls the rotating electrical machine itself.

近年、地球温暖化を背景とした輸送機器への燃費改善要求が高まっている。これにともない、車両電装品で消費される電力の供給や、車バッテリへの充電を行う界磁巻線式回転電機においても、小型軽量化が急務になっている。しかしながら、近年、電装品の数とこれによる消費電力は増加傾向にあり、車両用回転電機には、より発電量が大きく、効率の高い発電性能を求められている。このため、これらの要求に対応すべく、低損失ダイオードを搭載したオルタネータや、MOS−FETなどのパワー半導体素子で構成された電力変換装置としてのパワー回路部を搭載したモータジェネレータなどの車両用回転電機の開発が行われている。   In recent years, there has been an increasing demand for improvement in fuel consumption of transportation equipment against the background of global warming. As a result, there is an urgent need to reduce the size and weight of field winding type rotating electrical machines that supply electric power consumed by vehicle electrical components and charge the vehicle battery. However, in recent years, the number of electrical components and the resulting power consumption are increasing, and vehicular rotating electrical machines are required to have a larger power generation amount and higher power generation performance. Therefore, in order to meet these demands, rotation for vehicles such as an alternator equipped with a low-loss diode and a motor generator equipped with a power circuit unit as a power conversion device composed of power semiconductor elements such as MOS-FETs. Electric is being developed.

車両用回転電機の発熱量は、大量の電流が流れる固定子の巻線部や回転子の巻線部の銅損と、発電時に生じる鉄損に大部分を占められている。このとき、車両用回転電機に一体に備えられた整流器やインバータ部などの電力変換装置としてのパワー回路部は、前述の銅損と鉄損に起因した熱を、固定子、回転子、パワー回路部を保持するハウジングを介して受熱する。これらの熱は、パワー回路部に備えられたヒートシンクから、パワー回路部で生じた熱とともに排出される。   The amount of heat generated by a vehicular rotating electrical machine is largely occupied by the copper loss of the stator winding and the rotor winding through which a large amount of current flows, and the iron loss generated during power generation. At this time, the power circuit unit as a power conversion device such as a rectifier and an inverter unit integrally provided in the vehicular rotating electrical machine is configured to transfer the heat caused by the copper loss and the iron loss to the stator, the rotor, and the power circuit. Heat is received through a housing that holds the part. These heats are discharged together with the heat generated in the power circuit unit from the heat sink provided in the power circuit unit.

図12は、従来の回転電機における、パワー回路部とリヤブラケットとの固定を説明する説明図であり、(a)は斜視図、(b)は平面図である。図12において、パワー回路部30に設けられたヒートシンク301は、パワー回路部30内に設けられているパワー半導体素子を内蔵したパワー半導体モジュール(図示せず)の金属製の端子に対して電気的に絶縁されている。ターミナル302は、パワー半導体モジュールの金属製の端子に溶接もしくは半田付けにより電気的に接続されている。パワー半導体素子と電気的に接続されたターミナル302は、回転電機のリヤブラケット7に設けられたパワー回路部固定用ボス71に、ボルトなどにより締め付けられて機械的に固定されるとともに電気的に接続されている。ターミナル302は、パワー回路部30をリヤブラケット7に固定する固定部としての機能も有する。   12A and 12B are explanatory views for explaining the fixing of the power circuit portion and the rear bracket in the conventional rotating electric machine, where FIG. 12A is a perspective view and FIG. 12B is a plan view. In FIG. 12, a heat sink 301 provided in the power circuit unit 30 is electrically connected to a metal terminal of a power semiconductor module (not shown) incorporating a power semiconductor element provided in the power circuit unit 30. Is insulated. The terminal 302 is electrically connected to a metal terminal of the power semiconductor module by welding or soldering. A terminal 302 electrically connected to the power semiconductor element is mechanically fixed and electrically connected to a power circuit portion fixing boss 71 provided on the rear bracket 7 of the rotating electrical machine by bolts or the like. Has been. The terminal 302 also has a function as a fixing portion that fixes the power circuit portion 30 to the rear bracket 7.

リヤブラケット7にパワー回路部30のターミナル302が固定されることで、パワー回路部30のパワー半導体素子により構成されている電力変換回路の下アーム側の端子は、直接、リヤブラケット7に接するように配置される。このため、パワー回路部30は、回転電機のリヤブラケット7とターミナル302の接触部であるパワー回路部固定用ボス71からパワー回路部30の内部に、数[W]から数十[W]の熱量を受ける。   By fixing the terminal 302 of the power circuit unit 30 to the rear bracket 7, the terminal on the lower arm side of the power conversion circuit configured by the power semiconductor element of the power circuit unit 30 is in direct contact with the rear bracket 7. Placed in. For this reason, the power circuit section 30 has several [W] to several tens [W] from the power circuit section fixing boss 71 that is a contact section between the rear bracket 7 of the rotating electrical machine and the terminal 302 to the inside of the power circuit section 30. Receive heat.

リヤブラケット7と直接接するパワー回路部30のターミナル302は、パワー回路部30の上面まで金属部材で接続されており、かつリヤブラケット7が良熱伝導性のアルミニウムで構成されているため、リヤブラケット7から受熱した熱量の多くをパワー回路部30に伝熱する。この結果、パワー回路部30の近傍は、パワー半導体素子の通電損失による発熱とリヤブラケット7からの受熱によって、熱が集中する。   The terminal 302 of the power circuit unit 30 that is in direct contact with the rear bracket 7 is connected to the upper surface of the power circuit unit 30 with a metal member, and the rear bracket 7 is made of aluminum having good heat conductivity. Most of the heat received from the heat 7 is transferred to the power circuit unit 30. As a result, heat is concentrated in the vicinity of the power circuit unit 30 due to heat generation due to power loss of the power semiconductor element and heat reception from the rear bracket 7.

したがって、パワー回路部30には、パワー半導体素子の温度を許容温度内に収めるために、高い放熱性能をもつヒートシンク301を設置する必要がある。この性能を満たすため、ヒートシンク301は、大型化もしくは放熱フィンが高密度化され、パワー回路部30のサイズ増大や空気流路抵抗の増加による冷却風量低下に起因した放熱性低下が問題となる。   Therefore, it is necessary to install a heat sink 301 having high heat dissipation performance in the power circuit unit 30 in order to keep the temperature of the power semiconductor element within an allowable temperature. In order to satisfy this performance, the heat sink 301 is increased in size or the density of the heat dissipating fins, and there is a problem of a decrease in heat dissipation due to a decrease in the amount of cooling air due to an increase in the size of the power circuit unit 30 or an increase in air flow path resistance.

このように、パワー回路部30に設けられたヒートシンク301は、現状として、パワー回路部30で生じた熱のみを放出するのではなく、パワー回路部30以外の部分で生じた熱を排出している。この結果、車両用回転電機のパワー回路部30に設けられたヒートシンク301は、パワー回路部30の発熱とハウジングであるリヤブラケット7からの受熱を放熱し、パワー回路部30に於けるパワー半導体素子を許容温度以下にできる放熱能力を備える必要がある。このような問題により、ヒートシンク301のサイズを縮小することは難しく、これが、パワー回路部30の小型化の弊害の一つとなっている。   As described above, the heat sink 301 provided in the power circuit unit 30 does not release only the heat generated in the power circuit unit 30 but discharges the heat generated in a part other than the power circuit unit 30 as the present situation. Yes. As a result, the heat sink 301 provided in the power circuit unit 30 of the vehicular rotating electrical machine dissipates heat generated from the power circuit unit 30 and heat received from the rear bracket 7 which is a housing, and the power semiconductor element in the power circuit unit 30 It is necessary to have a heat dissipation capability that can reduce the temperature below the allowable temperature. Due to such a problem, it is difficult to reduce the size of the heat sink 301, which is one of the adverse effects of downsizing the power circuit unit 30.

特に、モータジェネレータのような、パワー回路部やこのパワー回路部を制御する制御回路部を備える回転電機は、オルタネータなどと比較して部品点数が多く、回転電機の小型化、軽量化などの要求が厳しい。また、設定できるヒートシンクのサイズに制限がある場合は、ハウジングから多量の熱量を受けるパワー回路部に搭載されたパワー半導体素子の温度上昇が大きくなり、故障の原因となる。   In particular, a rotating electrical machine having a power circuit unit and a control circuit unit for controlling the power circuit unit, such as a motor generator, has a larger number of parts than an alternator and the like, and requires a reduction in size and weight of the rotating electrical machine. Is severe. In addition, when the size of the heat sink that can be set is limited, the temperature rise of the power semiconductor element mounted on the power circuit unit that receives a large amount of heat from the housing becomes large, causing a failure.

例えば、特許文献1に示された制御装置一体型回転電機は、パワー回路部が導電スタッドを介して回転電機のリヤブラケットと接続されているが、導電スタッドは、パワー回路部とリヤブラケットとの間に空間を設けるように設置される。これにより、固定子で生じた熱がパワー回路部へ流入するのを防止し、冷却風も容易に通風できるためパワー回路部の温度上昇を低減するようにしている。   For example, in the controller-integrated rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1, the power circuit portion is connected to the rear bracket of the rotating electrical machine via a conductive stud, but the conductive stud is connected to the power circuit portion and the rear bracket. It is installed so as to provide a space between them. Accordingly, heat generated in the stator is prevented from flowing into the power circuit unit, and the cooling air can be easily ventilated, so that the temperature rise of the power circuit unit is reduced.

特許第4351592号公報Japanese Patent No. 4351592

しかしながら、特許文献1に示された従来の回転電機では、パワー回路部と回転電機のハウジングとの間に空間を設ける必要があり、製品サイズの増大(特に軸方向の長さの増大)につながる。また、パワー回路部の放熱性能は、パワー回路部の発熱のみではなく、回転電機の他の部材で発生した熱も排出する機能を担っている。このため、パワー回路部以外の部材の固定子や回転子で生じた熱の排熱部が減少するため、パワー回路部以外の部材の温度が上昇する。この結果、他の発熱部でも放熱対策などが必要性となり、部材追加によるコスト増大や製品サイズアップが生じるという課題がある。   However, in the conventional rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a space between the power circuit unit and the housing of the rotating electrical machine, leading to an increase in product size (particularly an increase in axial length). . Moreover, the heat dissipation performance of the power circuit unit has a function of discharging not only the heat generation of the power circuit unit but also the heat generated by other members of the rotating electrical machine. For this reason, since the heat exhaustion part of the heat | fever which generate | occur | produced in the stator and rotor of members other than a power circuit part reduces, the temperature of members other than a power circuit part rises. As a result, it is necessary to take measures for heat dissipation in other heat generating portions, and there is a problem in that cost increases due to addition of members and product size increases.

この発明は、従来の回転電機における前述のような課題を解消するためになされたもので、パワー回路部の受熱量を低減し、製品サイズの小型化やパワー回路部の過度の温度上昇を防止するとともに、高い生産性を有する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 above-mentioned problems in conventional rotating electrical machines, and reduces the amount of heat received by the power circuit section, thereby preventing the product size from being reduced and excessive temperature rise of the power circuit section. In addition, an object is to provide a rotating electrical machine having high productivity.

この発明による回転電機は、
ハウジングに回転自在に支持されている回転子軸と、
前記ハウジングに固定されると共に電機子巻線を有する固定子と、
前記回転子軸に固定されると共に界磁鉄心及び界磁巻線を有する回転子と、
前記電機子巻線と外部の直流電源との間の電力変換を行うインバータとして作用するMOS−FETで構成されたパワー回路部と、
前記パワー回路部に設けられた配線部材と、
前記パワー回路部に設けられた放熱用のヒートシンクと、
を備え、
前記ヒートシンクもしくは前記配線部材を前記ハウジングに固定することにより、前記パワー回路部を前記ハウジングに搭載するようにした回転電機であって、
前記ヒートシンクもしくは前記配線部材と、前記ハウジングとの間に挿入された放熱プレートを備え
前記放熱プレートと前記ヒートシンクもしくは前記配線部材との間は、前記放熱プレートと前記ハウジングとの間の熱抵抗よりも大きな熱抵抗を備えるように構成されている、
ことを特徴とするものである。
The rotating electrical machine according to the present invention is:
A rotor shaft rotatably supported by the housing;
A stator fixed to the housing and having an armature winding;
A rotor fixed to the rotor shaft and having a field core and a field winding;
A power circuit section composed of a MOS-FET acting as an inverter that performs power conversion between the armature winding and an external DC power source;
A wiring member provided in the power circuit section;
A heat sink for heat dissipation provided in the power circuit section;
With
A rotating electrical machine in which the power circuit portion is mounted on the housing by fixing the heat sink or the wiring member to the housing,
A heat dissipation plate inserted between the heat sink or the wiring member and the housing ,
Between the heat radiating plate and the heat sink or the wiring member, it is configured to have a thermal resistance larger than the thermal resistance between the radiating plate and the housing.
It is characterized by this.

この発明による回転電機によれば、ヒートシンクもしくは配線部材とハウジングとの間に挿入された放熱プレートを備えているので、パワー回路部の受熱量を低減し、製品サイズの小型化やパワー回路部の過度の温度上昇を防止するとともに、高い生産性を有する回転電機を提供することができる。   According to the rotating electrical machine of the present invention, since the heat sink or the heat sink plate inserted between the wiring member and the housing is provided, the amount of heat received by the power circuit unit is reduced, the product size is reduced, and the power circuit unit An excessively high temperature rise can be prevented and a rotating electrical machine having high productivity can be provided.

この発明の実施の形態1による回転電機の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による回転電機におけるリヤブラケットの斜視図であって、パワー回路部を搭載した状態で示している。It is a perspective view of the rear bracket in the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention, Comprising: It has shown in the state which mounted the power circuit part. この発明の実施の形態1による回転電機の回路図である。It is a circuit diagram of the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による回転電機における、パワー回路部とリヤブラケットとの固定部を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the fixing | fixed part of a power circuit part and a rear bracket in the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による回転電機における放熱プレートの変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the heat sink in the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による回転電機における放熱プレートの別の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another modification of the thermal radiation plate in the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による回転電機における放熱プレートのさらに別の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another modification of the heat radiating plate in the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による回転電機における放熱プレートを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the heat radiating plate in the rotary electric machine by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による回転電機における放熱プレートを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the thermal radiation plate in the rotary electric machine by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による回転電機における放熱プレートを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the heat radiating plate in the rotary electric machine by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4による回転電機における放熱プレートの変形例とパワー回路部の固定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the modification of the heat sink in the rotary electric machine by Embodiment 4 of this invention, and fixation of a power circuit part. 従来の回転電機における、パワー回路部とリヤブラケットとの固定を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining fixation with a power circuit part and a rear bracket in the conventional rotary electric machine.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による回転電機を図に基づいて説明する。図1は、この発明の実施の形態1による回転電機の断面図、図2は、この発明の実施の形態1による回転電機におけるリヤブラケットの斜視図であって、パワー回路部を搭載した状態を示している。この実施の形態1で説明する回転電機は、車両用の交流発電電動機(モータジェネレータ)を示しているが、車両用の交流発電機でも適用可能である。
Embodiment 1 FIG.
A rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a rear bracket in the rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention, showing a state in which a power circuit portion is mounted. Show. The rotating electrical machine described in the first embodiment is an AC generator motor (motor generator) for a vehicle, but can be applied to an AC generator for a vehicle.

図1および図2において、回転電機100は、ハウジングとしてのフロントブラケット6及びハウジングとしてのリヤブラケット7と、フロントブラケット6に固定されたベアリング19aと、リヤブラケット7に固定されたベアリング19bと、これらのベアリング19a、19bに回転自在に支持されている回転子軸1と、フロントブラケット6及びリヤブラケット7に挟持されて固定された固定子5と、固定子5に装着された電機子巻線51と、回転子軸1に固定されると共に界磁鉄心2及び界磁巻線3を有する回転子10と、回転子軸1のフロント側の端部に固着されたプーリ20を備えている。回転電機100は、プーリ20に掛けられたベルト(図示せず)を介して、エンジンの回転子軸(図示せず)に連結される。   1 and 2, the rotating electrical machine 100 includes a front bracket 6 as a housing and a rear bracket 7 as a housing, a bearing 19a fixed to the front bracket 6, a bearing 19b fixed to the rear bracket 7, The rotor shaft 1 is rotatably supported by the bearings 19a and 19b, the stator 5 sandwiched and fixed between the front bracket 6 and the rear bracket 7, and the armature winding 51 mounted on the stator 5. A rotor 10 fixed to the rotor shaft 1 and having a field core 2 and a field winding 3, and a pulley 20 fixed to the front end of the rotor shaft 1. The rotating electrical machine 100 is connected to an engine rotor shaft (not shown) via a belt (not shown) hung on the pulley 20.

なお、以下の説明において、回転子軸1の軸方向の中心部からみて、フロントブラケット6が設置されている側を回転電機100のフロント側、リヤブラケット7が設置されている側を回転電機100のリア側と称する。また、フロントブラケット6とリヤブラケット7は、それぞれハウジングと称する場合がある。   In the following description, the side where the front bracket 6 is installed is the front side of the rotating electrical machine 100 and the side where the rear bracket 7 is installed is the rotating electrical machine 100 when viewed from the axial center of the rotor shaft 1. This is called the rear side. Further, the front bracket 6 and the rear bracket 7 may be referred to as housings, respectively.

回転電機100の駆動の際の発熱により、回転子10や固定子5の温度が上昇するため、回転子10の軸方向両端面には冷却ファン12、13が設けられている。フロントブラケット6およびリヤブラケット7は、軽量化と生産性の観点からアルミダイカスト成形により製作されている。回転子軸1のリア側に装着された一対のスリップリング4と、回転子軸1のリア側外周に位置するようにリヤブラケット7に取り付けられたブラシホルダ80と、一対のスリップリング4に摺接するようにブラシホルダ80内に配置された一対のブラシ8を備えている。後述する界磁回路部31からの界磁電流は、一対のブラシ8と一対のスリップリング4を介して界磁巻線3に供給される。   Since the temperature of the rotor 10 and the stator 5 rises due to heat generated when the rotary electric machine 100 is driven, cooling fans 12 and 13 are provided on both end surfaces in the axial direction of the rotor 10. The front bracket 6 and the rear bracket 7 are manufactured by aluminum die casting from the viewpoint of weight reduction and productivity. A pair of slip rings 4 mounted on the rear side of the rotor shaft 1, a brush holder 80 attached to the rear bracket 7 so as to be positioned on the rear side outer periphery of the rotor shaft 1, and a pair of slip rings 4 A pair of brushes 8 disposed in the brush holder 80 is provided so as to be in contact with each other. A field current from a field circuit unit 31 to be described later is supplied to the field winding 3 via the pair of brushes 8 and the pair of slip rings 4.

回転電機100のリヤブラケット7の軸方向外側端部には、外部の直流電源としての車載バッテリ(図示せず)からの直流電力を交流電力に変換し、または電機子巻線51からの交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を備えた2組のパワー回路部30と、回転子10の界磁巻線3に界磁電流を供給する界磁回路部31と、パワー回路部30及び界磁回路部31を制御する制御回路部32が搭載されている。制御装置200は、2組のパワー回路部30と、界磁回路部31と、制御回路部32と、これらを覆う制御装置カバー201により構成される。回転電機100は、リヤブラケット7の軸方向外側端部に制御装置200を搭載した、いわゆる制御装置一体型回転電機である。   At the axially outer end of the rear bracket 7 of the rotating electrical machine 100, DC power from an in-vehicle battery (not shown) as an external DC power source is converted into AC power, or AC power from the armature winding 51 2 sets of power circuit units 30 having a power conversion circuit for converting DC power to DC power, a field circuit unit 31 for supplying a field current to the field winding 3 of the rotor 10, a power circuit unit 30 and a field circuit A control circuit unit 32 that controls the magnetic circuit unit 31 is mounted. The control device 200 includes two sets of a power circuit unit 30, a field circuit unit 31, a control circuit unit 32, and a control device cover 201 that covers them. The rotating electrical machine 100 is a so-called controller-integrated rotating electrical machine in which a control device 200 is mounted on the outer end of the rear bracket 7 in the axial direction.

回転電機100の電機子巻線51は、例えば位相が30度ずれた2組の3相電機子巻線により構成されており、これらの3相電機子巻線は、3相電力変換回路を備えた2組のパワー回路部30により、それぞれ独立して制御され得るように構成されている。   The armature winding 51 of the rotary electric machine 100 is configured by, for example, two sets of three-phase armature windings whose phases are shifted by 30 degrees, and these three-phase armature windings include a three-phase power conversion circuit. The two power circuit units 30 can be controlled independently of each other.

図3は、この発明の実施の形態1による回転電機の回路図であり、前述の2組の3相電機子巻線のうちの1組のみを示している。図3において、Y結線された3相の電機子巻線51の各相の端子は、パワー回路部30における6個のパワー半導体素子30aにより構成された電力変換回路の交流側端子に接続されている。パワー回路部30における電力変換回路の直流側端子は、車載バッテリBと平滑コンデンサCに接続されている。界磁回路部31は、2個の半導体素子3aを介して車載バッテリBおよび平滑コンデンサCに接続されている。   FIG. 3 is a circuit diagram of the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention, and shows only one of the two sets of three-phase armature windings described above. In FIG. 3, the terminals of each phase of the Y-connected three-phase armature winding 51 are connected to the AC side terminals of the power conversion circuit configured by the six power semiconductor elements 30 a in the power circuit unit 30. Yes. The DC side terminal of the power conversion circuit in the power circuit unit 30 is connected to the in-vehicle battery B and the smoothing capacitor C. The field circuit unit 31 is connected to the in-vehicle battery B and the smoothing capacitor C through the two semiconductor elements 3a.

回転電機100を電動機として動作せるときは、パワー回路部30の電力変換回路がインバータとして動作するように、制御回路部32によりパワー半導体素子30aがスイッチング制御される。これにより、車載バッテリBからの直流電力は、電力変換回路により交流電力に変換されて電機子巻線51に供給され、電機子巻線51は回転磁界を発生して界磁巻線3が発生する直流磁束と協働して、回転子10を回転させる。このとき、界磁巻線3に流れる界磁電流は、制御回路部32による半導体素子3aのスイッチング制御により必要に応じて調節される。   When the rotary electric machine 100 is operated as an electric motor, the power semiconductor element 30a is switching-controlled by the control circuit unit 32 so that the power conversion circuit of the power circuit unit 30 operates as an inverter. As a result, the DC power from the in-vehicle battery B is converted into AC power by the power conversion circuit and supplied to the armature winding 51, and the armature winding 51 generates a rotating magnetic field to generate the field winding 3. The rotor 10 is rotated in cooperation with the direct current magnetic flux. At this time, the field current flowing in the field winding 3 is adjusted as necessary by the switching control of the semiconductor element 3 a by the control circuit unit 32.

一方、回転電機100を発電機として動作せるときは、パワー回路部30の電力変換回路がコンバータとして動作するように、制御回路部32によりパワー半導体素子30aがスイッチング制御される。これにより、回転している回転子10の界磁巻線3による直流
磁界により電機子巻線51に発生した交流電力は、電力変換回路により直流電力に変換されて車載バッテリBに供給される。このとき、界磁巻線3に流れる界磁電流は、制御回路部32による半導体素子3aのスイッチング制御により必要に応じて調節される。
On the other hand, when the rotating electrical machine 100 is operated as a generator, the power semiconductor element 30a is switching-controlled by the control circuit unit 32 so that the power conversion circuit of the power circuit unit 30 operates as a converter. As a result, the AC power generated in the armature winding 51 by the DC magnetic field generated by the field winding 3 of the rotating rotor 10 is converted into DC power by the power conversion circuit and supplied to the in-vehicle battery B. At this time, the field current flowing in the field winding 3 is adjusted as necessary by the switching control of the semiconductor element 3 a by the control circuit unit 32.

図1および図2に戻り、後述のように構成された2組のパワー回路部30は、前述の複数のパワー半導体素子30aと、パワー半導体素子30aに対して電気的に絶縁されたヒートシンク301を備えている。各パワー半導体素子30aは、樹脂にインサート成形されて相互に電気的に接続されている。また、各パワー回路部30の信号線接続端子304は、制御回路部32における制御回路基板321に設けられている制御回路に、信号線接続部材(図示せず)を介して接続されている。また、パワー回路部30の各相の交流側端子312は、電機子巻線51の各相の端子に接続されている。制御回路部32の制御回路基板321に設けられた制御回路は、リード線接続部322を介してエンジン制御装置ECU(図示せず)からのリード線(図示せず)に接続される。   Returning to FIG. 1 and FIG. 2, two sets of power circuit units 30 configured as described below include a plurality of the power semiconductor elements 30a described above and a heat sink 301 electrically insulated from the power semiconductor elements 30a. I have. Each power semiconductor element 30a is insert-molded in resin and electrically connected to each other. Further, the signal line connection terminal 304 of each power circuit unit 30 is connected to a control circuit provided on the control circuit board 321 in the control circuit unit 32 via a signal line connection member (not shown). Further, the AC side terminal 312 of each phase of the power circuit unit 30 is connected to the terminal of each phase of the armature winding 51. A control circuit provided on the control circuit board 321 of the control circuit unit 32 is connected to a lead wire (not shown) from the engine control unit ECU (not shown) via a lead wire connection unit 322.

制御回路部32は、制御回路基板321と、制御回路基板321を収納するための樹脂製のケース323を備えている。ケース323は、内部に収納された制御回路基板321への塩泥水の浸入を防ぐために、防水カバー(図示せず)などにより密封された防水構造を有している。界磁回路部31は、前述の制御回路基板321と同一基板上に実装することも可能であるが、この実施の形態1では制御回路基板321とは分離して構成されている。界磁回路部31は、樹脂製のケース311と、このケース311内に収納された半導体素子3aと、ケース311の開口部を閉塞するヒートシンク313とを備えている。ヒートシンク313は、複数の冷却フィンを備えている。   The control circuit unit 32 includes a control circuit board 321 and a resin case 323 for housing the control circuit board 321. The case 323 has a waterproof structure sealed with a waterproof cover (not shown) or the like in order to prevent salt mud water from entering the control circuit board 321 housed inside. The field circuit unit 31 can be mounted on the same substrate as the control circuit board 321 described above, but is configured separately from the control circuit board 321 in the first embodiment. The field circuit unit 31 includes a resin case 311, a semiconductor element 3 a housed in the case 311, and a heat sink 313 that closes an opening of the case 311. The heat sink 313 includes a plurality of cooling fins.

パワー回路部30は、樹脂製のケース303と、このケース303内に収納されたパワー半導体素子30aを内蔵したパワー半導体モジュールの金属製の端子に溶接もしくは半田付けにより電気的に接続されたターミナル302と、ケース303の開口部を閉塞してケース303に固定されたヒートシンク301とを備えている。パワー半導体素子30aは、樹脂にインサート成形されており、ヒートシンク301に搭載されている。このパワー半導体素子30aは、ヒートシンク301とは電気的に絶縁されている。ヒートシンク301は、パワー回路部30に設けられたパワー半導体素子30aは通電時に発熱をともなうため、パワー回路部30のパワー半導体素子30aの放熱用として設けられており、複数枚の冷却フィンが設けられている。パワー回路部30の配線部材としてのターミナル302は、パワー回路部30をリヤブラケット7に固定するための固定部の機能を備える。   The power circuit section 30 includes a resin case 303 and a terminal 302 electrically connected to a metal terminal of a power semiconductor module containing the power semiconductor element 30a housed in the case 303 by welding or soldering. And a heat sink 301 fixed to the case 303 by closing the opening of the case 303. The power semiconductor element 30 a is insert-molded in resin and mounted on the heat sink 301. The power semiconductor element 30a is electrically insulated from the heat sink 301. The heat sink 301 is provided for heat dissipation of the power semiconductor element 30a of the power circuit unit 30 because the power semiconductor element 30a provided in the power circuit unit 30 generates heat when energized, and is provided with a plurality of cooling fins. ing. The terminal 302 as a wiring member of the power circuit unit 30 has a function of a fixing unit for fixing the power circuit unit 30 to the rear bracket 7.

モータジェネレータなどの回転電機では、内部に発電電流の整流機能およびインバータなどの電力変換機能を併せ持つパワー回路部30を備える。パワー回路部30を構成するパワー半導体素子30aは、MOS−FETなどのスイッチング可能なパワー半導体素子により構成され、配線部材もしくは放熱部材などと一括にトランスファー成形されたものや、樹脂性のケースもしくは囲いに覆われ、シリコーンゲルなどでポッティングされるなどしてパワーモジュール化されている。このパワーモジュール化されたパワー半導体素子30aは、前述したようにヒートシンク301に搭載されている。   A rotating electrical machine such as a motor generator includes a power circuit unit 30 that has both a rectification function of a generated current and a power conversion function such as an inverter. The power semiconductor element 30a constituting the power circuit unit 30 is constituted by a switchable power semiconductor element such as a MOS-FET and is formed by transfer molding together with a wiring member or a heat radiating member, or a resin case or enclosure. It is covered with and is made into a power module by potting with silicone gel. The power semiconductor element 30a formed into a power module is mounted on the heat sink 301 as described above.

図2に示すように、2組のパワー回路部30は、放熱プレート305を介して、回転電機100のリヤブラケット7の軸方向外側端部に設けられたパワー回路部固定用ボス71(図1、図2には図示されていない)に固定されている。パワー回路部30のターミナル302とリヤブラケット7との間に挿入された金属製の放熱プレート305は、回転電機100の固定子などで発生しリヤブラケット7を通じてパワー回路部30のターミナル302へ流入する熱を、雰囲気に放熱させるものであり、パワー回路部30がリヤブラケット7などの他部材から受ける熱量を低減し、小型軽量で生産性が高い回転電機を供給することを可能とする。   As shown in FIG. 2, the two sets of power circuit portions 30 are provided with power circuit portion fixing bosses 71 (FIG. 1) provided at the axially outer end of the rear bracket 7 of the rotating electrical machine 100 via the heat dissipation plate 305. (Not shown in FIG. 2). A metal heat radiating plate 305 inserted between the terminal 302 of the power circuit unit 30 and the rear bracket 7 is generated by a stator or the like of the rotating electrical machine 100 and flows into the terminal 302 of the power circuit unit 30 through the rear bracket 7. The heat is dissipated to the atmosphere, and the amount of heat received by the power circuit unit 30 from other members such as the rear bracket 7 is reduced, so that it is possible to supply a rotating electrical machine that is small and light and has high productivity.

この発明の実施の形態1による回転電機によれば、パワー回路部30のターミナル302とリヤブラケット7に設けられたパワー回路部固定用ボス71との間に挿入された金属製の放熱プレート305により、固定子5などで生じリヤブラケット7を通じてパワー回路部30に流入しようとする熱が雰囲気に放熱されるので、パワー回路部30の受熱量を低減することができる。これによって、パワー回路部30に搭載されるヒートシンク301に必要とされる放熱性能を下げることが可能となる。この結果、パワー回路部30のヒートシンク301の小型化、ヒートシンク301の放熱フィン枚数低減およびフィンピッチの拡大、などが可能となる。これにより、パワー回路部30の小型化による回転電機のサイズ低減や、冷却風の流路抵抗低減による回転電機の放熱性向上が可能となる。   According to the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention, the metal heat dissipation plate 305 is inserted between the terminal 302 of the power circuit unit 30 and the power circuit unit fixing boss 71 provided on the rear bracket 7. Since the heat generated in the stator 5 or the like and flowing into the power circuit unit 30 through the rear bracket 7 is radiated to the atmosphere, the amount of heat received by the power circuit unit 30 can be reduced. As a result, the heat dissipation performance required for the heat sink 301 mounted on the power circuit unit 30 can be lowered. As a result, the heat sink 301 of the power circuit unit 30 can be reduced in size, the number of radiating fins of the heat sink 301 can be reduced, and the fin pitch can be increased. As a result, the size of the rotating electrical machine can be reduced by reducing the size of the power circuit unit 30, and the heat dissipation of the rotating electrical machine can be improved by reducing the flow resistance of the cooling air.

図4は、この発明の実施の形態1による回転電機における、パワー回路部とリヤブラケットとの固定部を説明する説明図である。図4において、回転電機100のリヤブラケット7の軸方向外側端部に設置されるパワー回路部30と、リヤブラケット7に設けられたパワー回路部固定用ボス71との間に、金属製の放熱プレート305が挿入される。これにより、回転電機100の固定子5などで生じ、リヤブラケット7を通じてパワー回路部30のターミナル302へ流入しようとする熱は、放熱プレート305を通ってパワー回路部30に伝わるようになり、パワー回路部30への受熱量が軽減される。   FIG. 4 is an explanatory view illustrating a fixing portion between the power circuit portion and the rear bracket in the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 4, metal heat dissipation is provided between the power circuit portion 30 installed at the axially outer end of the rear bracket 7 of the rotating electrical machine 100 and the power circuit portion fixing boss 71 provided on the rear bracket 7. Plate 305 is inserted. As a result, heat generated in the stator 5 of the rotating electrical machine 100 and going to flow into the terminal 302 of the power circuit unit 30 through the rear bracket 7 is transmitted to the power circuit unit 30 through the heat radiating plate 305, The amount of heat received by the circuit unit 30 is reduced.

放熱プレート305とパワー回路部30は、リヤブラケット7のパワー回路部固定用ボス71に、ねじ、ボルト、リベット、かしめ、などで固定される。ここで、リヤブラケット7に近い側から放熱プレート305、パワー回路部30のターミナル302の順にリヤブラケット7に重ねられて一体に固定される。   The heat radiating plate 305 and the power circuit unit 30 are fixed to the power circuit unit fixing boss 71 of the rear bracket 7 with screws, bolts, rivets, caulking, and the like. Here, the heat dissipating plate 305 and the terminal 302 of the power circuit unit 30 are stacked on the rear bracket 7 in this order from the side close to the rear bracket 7 and fixed integrally.

放熱プレート305と、パワー回路部30の固定部であるターミナル302と、リヤブラケット7のパワー回路部固定用ボス71とが接触する面は、前述のいずれかの固定方法により、面同士が加圧された状態で固定される。前述のようにして固定された放熱プレート305には、リヤブラケット7からパワー回路部30に流入しようとする熱量の一部が流入する。この放熱プレート305は、回転子10に固定された冷却ファン13が回転子10の回転によって生じる冷却風の流れ方向に対して、垂直方法に最大面積を持つ面が対面するように設置される。   The surfaces where the heat radiating plate 305, the terminal 302, which is the fixing portion of the power circuit portion 30, and the power circuit portion fixing boss 71 of the rear bracket 7 are in contact with each other by any of the fixing methods described above. It is fixed in the state that was done. Part of the amount of heat that flows from the rear bracket 7 to the power circuit portion 30 flows into the heat radiating plate 305 fixed as described above. The heat dissipating plate 305 is installed such that the surface having the largest area in the vertical direction faces the cooling air flow direction generated by the rotation of the rotor 10 by the cooling fan 13 fixed to the rotor 10.

また、放熱プレート305は、図4に示すように、パワー回路部30のターミナル302の平面形状とほぼ同様の平面形状をなした平板状に形成されており、1個のパワー回路部30を固定すべきリヤブラケット7の一対のパワー回路部固定用ボス71に跨って配置される。この放熱プレート305は、一対のパワー回路部固定用ボス71に接する固定部以外の部分に、複数の貫通穴305aが形成されている。これにより、放熱プレート305の固定部以外の部分の表面は、雰囲気空気が流通しこの雰囲気空気にさらされることになり、リヤブラケット7から受けた熱は、その一部が雰囲気空気へ容易に放出される。   As shown in FIG. 4, the heat radiating plate 305 is formed in a flat plate shape having a plane shape substantially the same as the plane shape of the terminal 302 of the power circuit unit 30, and fixes one power circuit unit 30. The rear bracket 7 is to be disposed across the pair of power circuit portion fixing bosses 71. The heat radiating plate 305 has a plurality of through holes 305 a formed at portions other than the fixing portion that contacts the pair of power circuit portion fixing bosses 71. As a result, the ambient air flows through the surface of the portion other than the fixed portion of the heat radiating plate 305 and is exposed to the ambient air, and a part of the heat received from the rear bracket 7 is easily released to the ambient air. Is done.

図5は、この発明の実施の形態1による回転電機における放熱プレートの変形例を示す説明図で、(a)は放熱プレートをリヤブラケットに取り付けた状態を示す平面図、(b)は放熱プレートの斜視図である。図5において、放熱プレート306は、複数個の貫通穴306aを備える。放熱プレート306に形成された貫通穴306aの開口面は、回転子10が回転する際に、回転子10に設けられた冷却ファン13の生じる冷却風の流れ方向に対して、略垂直に設置されている。これにより、放熱プレート306を設置することによる冷却風の流路抵抗の増大を最小限に抑えることが可能である。   5A and 5B are explanatory views showing a modification of the heat dissipation plate in the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5A is a plan view showing a state in which the heat dissipation plate is attached to the rear bracket, and FIG. FIG. In FIG. 5, the heat dissipation plate 306 includes a plurality of through holes 306a. The opening surface of the through hole 306a formed in the heat radiating plate 306 is installed substantially perpendicular to the flow direction of the cooling air generated by the cooling fan 13 provided in the rotor 10 when the rotor 10 rotates. ing. Thereby, it is possible to minimize the increase in the flow resistance of the cooling air due to the installation of the heat radiating plate 306.

また、放熱プレート306は、貫通穴306aの形成時に同時に切り起こしのフィン部306bを備える。これにより、放熱プレート306は、雰囲気への放熱面積が増大に起因した放熱能力向上により、リヤブラケット7から伝わる熱を効率よく雰囲気に放出できるようなる。また、切り起こしのフィン部306bや、貫通穴306aが設けられていることで、放熱プレート306に外力が作用した際の変形に対する強度耐性を向上できる。   Further, the heat radiating plate 306 includes fin portions 306b that are cut and raised at the same time as the through holes 306a are formed. Thereby, the heat radiating plate 306 can efficiently release the heat transmitted from the rear bracket 7 to the atmosphere by improving the heat radiating capability due to the increase in the heat radiating area to the atmosphere. Further, by providing the cut-and-raised fin portions 306b and the through holes 306a, it is possible to improve strength resistance against deformation when an external force is applied to the heat dissipation plate 306.

図6は、この発明の実施の形態1による回転電機における放熱プレートの別の変形例を示す説明図である。図6において、放熱プレート307は、パワー回路部30を搭載するヒートシンク301もしくはパワー回路部30のターミナル302との接触面に、低熱伝導領域としての四角断面形状のライン上の凹凸部307bを備えたものである。また、放熱プレート307は、前述と同様の貫通穴307aを備えている。このように構成した放熱プレート307によれば、放熱プレート307とパワー回路部30のヒートシンク301とターミナル302との接触面積を制限することができる。   FIG. 6 is an explanatory view showing another modification of the heat dissipation plate in the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 6, the heat radiating plate 307 is provided with a concavo-convex portion 307 b on a line having a square cross-sectional shape as a low heat conduction region on the contact surface with the heat sink 301 on which the power circuit portion 30 is mounted or the terminal 302 of the power circuit portion 30. Is. Moreover, the heat radiating plate 307 is provided with the same through hole 307a as described above. According to the heat dissipation plate 307 configured as described above, the contact area between the heat dissipation plate 307, the heat sink 301 of the power circuit unit 30, and the terminal 302 can be limited.

このように、放熱プレート307の表面に凹凸部307bを備えることで、放熱プレート307とパワー回路部30との接触部の熱抵抗を増大させ、リヤブラケット7から流入する熱量をパワー回路部30側に伝わり難くする効果がある。前述の凹凸部307bは、放熱プレート307を板金加工や鋳造によって成形する際に、同時に成形することが可能であり、製造コストの増大を回避できる。   In this way, by providing the uneven portion 307b on the surface of the heat radiating plate 307, the thermal resistance of the contact portion between the heat radiating plate 307 and the power circuit portion 30 is increased, and the amount of heat flowing from the rear bracket 7 is reduced to the power circuit portion 30 side. It has the effect of making it difficult to communicate. The aforementioned concavo-convex portion 307b can be simultaneously formed when the heat radiating plate 307 is formed by sheet metal processing or casting, and an increase in manufacturing cost can be avoided.

なお、放熱プレート307における凹凸部307bの形状は、四角形断面である必要はなく、三角形や四角形以上の多角形でもよい。また凹凸部307bは、ライン状である必要は無く、ラインが交差した格子状であっても、複雑な不規則形状でも良い。   Note that the shape of the concavo-convex portion 307b in the heat radiating plate 307 does not have to be a square cross section, and may be a triangle or a polygon more than a square. The uneven portion 307b does not need to be in a line shape, and may be a lattice shape in which lines intersect or a complicated irregular shape.

図7は、この発明の実施の形態1による回転電機における放熱プレートのさらに別の変形例を示す説明図であり、(a)は放熱プレートの斜視図、(b)は放熱プレートの取り付け状態を説明する説明図である。図7の(a)に示すように、放熱プレート308は、リヤブラケット7の一対のパワー回路部固定用ボス71に対応する位置に設けられた貫通穴の周縁部に、低熱伝導領域としての環状突起308bを一対備えている。また、放熱プレート308は、前述と同様の貫通穴308aを備えている。   7A and 7B are explanatory views showing still another modified example of the heat dissipation plate in the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7A is a perspective view of the heat dissipation plate, and FIG. It is explanatory drawing demonstrated. As shown in FIG. 7A, the heat radiating plate 308 has an annular shape as a low heat conduction region at the peripheral edge portion of the through hole provided at a position corresponding to the pair of power circuit portion fixing bosses 71 of the rear bracket 7. A pair of protrusions 308b are provided. Further, the heat radiating plate 308 is provided with the same through-hole 308a as described above.

放熱プレート308は、図7の(b)に示すように、一対の環状突起308bがパワー回路部30側となるようにリヤブラケット7の一対のパワー回路部固定用ボス71に載置される。パワー回路部30のターミナル302は、放熱プレート308の一対の環状突起308bの軸方向端面に載置され、ボルトなどにより放熱プレート308と一体にリヤブラケット7の軸方向外側端部に固定される。   As shown in FIG. 7B, the heat dissipating plate 308 is placed on the pair of power circuit unit fixing bosses 71 of the rear bracket 7 so that the pair of annular protrusions 308b are on the power circuit unit 30 side. The terminal 302 of the power circuit unit 30 is placed on the axial end surfaces of the pair of annular protrusions 308b of the heat radiating plate 308, and is fixed to the axially outer end of the rear bracket 7 together with the heat radiating plate 308 by bolts or the like.

このように構成された放熱プレート308により、放熱プレート308とパワー回路部30との接触部の熱抵抗を増大させ、リヤブラケット7から流入する熱量をパワー回路部30側に伝わりにくくする効果がある。前述の一対の円形の環状突起308bは、放熱プレート308を板金加工や鋳造によって成形する際に、同時に成形することが可能であり、製造コストの増大を回避できる。   The heat radiating plate 308 configured in this manner has an effect of increasing the thermal resistance of the contact portion between the heat radiating plate 308 and the power circuit unit 30 and making it difficult to transfer the amount of heat flowing from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30 side. . The pair of circular annular protrusions 308b can be formed simultaneously when the heat dissipation plate 308 is formed by sheet metal processing or casting, and an increase in manufacturing cost can be avoided.

なお、放熱プレート308の低熱伝導領域として、円形の環状突起308bで構成したが、放熱プレートのリヤブラケット7との接触部から、パワー回路部との接触部までの間で伝熱面積が縮小するようにした低熱伝導領域であれば、他の構成であってもよい。例えば、放熱プレート308の環状突起308bは、円形の環状である必要はなく、直線状であったり、点状であったりしてもよい。   The low heat conduction region of the heat radiating plate 308 is configured by a circular annular protrusion 308b. However, the heat transfer area is reduced from the contact portion between the heat radiating plate and the rear bracket 7 to the contact portion with the power circuit portion. Any other configuration may be used as long as it is a low heat conduction region. For example, the annular protrusion 308b of the heat radiating plate 308 does not need to be circular, and may be linear or dot-like.

図6および図7に示す放熱プレートは、前述のように低熱伝導領域を備えていることで、パワー回路部30と放熱プレートの接触部は、水はけのよい状態で固定される。この結果、パワー回路部の放熱プレートとの接触面と、放熱プレートの接触面に露出する金属材料とが、異種金属の組み合わせになる場合、回転電機100に水などの異種金属接触腐食を生じさせる異物が進入した場合でも、異物がすぐに除去される。この結果、異種金属接触腐食の進行を防止することができる。   The heat radiating plate shown in FIGS. 6 and 7 is provided with the low heat conduction region as described above, so that the contact portion between the power circuit portion 30 and the heat radiating plate is fixed in a well-drained state. As a result, when the contact surface of the power circuit unit with the heat dissipation plate and the metal material exposed on the contact surface of the heat dissipation plate are a combination of different metals, the rotating electrical machine 100 is subjected to contact corrosion of different metals such as water. Even if a foreign object enters, the foreign object is immediately removed. As a result, it is possible to prevent the progress of different metal contact corrosion.

前述の放熱プレート305、306、307、308は、リヤブラケット7のパワー回路部固定用ボス71から受けた熱を放熱プレート305、306、307、308中に効率よく熱拡散し、広い面積で雰囲気空気に熱交換されるように、銅、アルミニウム、もしくは銅系やアルミニウム系の合金とすることが好ましい。また、図4では、放熱プレート305は、薄い平板状の形状をなしているが、厚みを持つブロック状や面方向で厚みのことなる異厚形状でも良い。放熱プレート305、306、307、308をこのような構造とすることで、他部材からリヤブラケット7を通じてパワー回路部30に流入する熱量をさらに低減することができ、パワー回路部30の温度上昇低減と、これに起因したパワー回路部30の小型化、パワー回路部30の放熱用のヒートシンク301の小型化、パワー回路部30の半導体モジュールなどのチップサイズの縮小が可能となる。   The heat dissipation plates 305, 306, 307, and 308 described above efficiently diffuse the heat received from the power circuit portion fixing boss 71 of the rear bracket 7 into the heat dissipation plates 305, 306, 307, and 308, and have a wide area. It is preferable to use copper, aluminum, or a copper-based or aluminum-based alloy so that heat is exchanged with air. In FIG. 4, the heat radiating plate 305 has a thin flat plate shape, but may have a block shape having a thickness or a different thickness shape having a different thickness in the surface direction. By making the heat dissipating plates 305, 306, 307, and 308 in such a structure, it is possible to further reduce the amount of heat flowing into the power circuit unit 30 from other members through the rear bracket 7, and to reduce the temperature rise of the power circuit unit 30. As a result, the power circuit unit 30 can be downsized, the heat sink 301 for heat dissipation of the power circuit unit 30 can be downsized, and the chip size of the semiconductor module of the power circuit unit 30 can be reduced.

その結果、回転電機100の小型軽量化や材料コストの削減が可能となる。また、放熱プレート305を設置することで回転電機全体に占める放熱面積が増加し、固定子5などのパワー回路部30以外の部材の温度を低減する効果もある。さらに、リヤブラケット7におけるパワー回路部30と対抗する面と、パワー回路部30との間に放熱プレート305が設置されることで、リヤブラケット7の表面の輻射熱がパワー回路部30に伝わるのを回避して放熱プレート305、306、307、308で外部雰囲気に排熱することができる。   As a result, the rotating electrical machine 100 can be reduced in size and weight and the material cost can be reduced. Further, the installation of the heat radiating plate 305 increases the heat radiating area occupying the entire rotating electric machine, and has the effect of reducing the temperature of members other than the power circuit unit 30 such as the stator 5. Furthermore, the radiation plate 305 is installed between the surface of the rear bracket 7 that faces the power circuit unit 30 and the power circuit unit 30, so that the radiant heat on the surface of the rear bracket 7 is transmitted to the power circuit unit 30. By avoiding this, the heat radiation plates 305, 306, 307, and 308 can exhaust heat to the outside atmosphere.

また、パワー回路部30が必要とするヒートシンク301の放熱性能も抑えられるため、ヒートシンク301の必要な冷却フィンの枚数を削減することが可能となる。これにより回転電機内部への冷却風流入時の風路抵抗が小さくなり、回転電機内部への冷却風量を増やすことが可能になる。その結果、固定子5や回転子10の発熱を効率よく外部に排出可能となり、回転電機全体の温度上昇抑制効果が得られる。   In addition, since the heat dissipation performance of the heat sink 301 required by the power circuit unit 30 can be suppressed, the number of cooling fins necessary for the heat sink 301 can be reduced. As a result, the air path resistance when cooling air flows into the rotating electrical machine is reduced, and the amount of cooling air flowing into the rotating electrical machine can be increased. As a result, the heat generation of the stator 5 and the rotor 10 can be efficiently discharged to the outside, and the temperature rise suppression effect of the entire rotating electrical machine can be obtained.

さらに、ヒートシンク301の冷却フィンの数を少なくすることができる結果、フィンピッチを拡大することができ、外部からの粉塵、異物などの堆積による冷却フィンの目詰まりによる不具合を回避できる。さらに、パワー回路部30のスイッチングノイズや制御回路部32のスイッチングノイズ、回転子10の界磁巻線3に界磁電流を供給するブラシ8やスリップリング4に界磁電流が通電した際のノイズなどが生じた際に、ノイズによって誤動作を生じやすい制御ICやセンサー類を、放熱プレート305、306、307、308のパワー回路部30を固定している面に対する反対側の面に固定することで、ノイズの悪影響を低減することができる。   Furthermore, as a result of reducing the number of cooling fins of the heat sink 301, the fin pitch can be increased, and problems due to clogging of the cooling fins due to accumulation of dust, foreign matter, etc. from the outside can be avoided. Further, switching noise of the power circuit unit 30, switching noise of the control circuit unit 32, noise when a field current is applied to the brush 8 or the slip ring 4 that supplies a field current to the field winding 3 of the rotor 10. By fixing control ICs and sensors that are likely to malfunction due to noise to the surface opposite to the surface on which the power circuit unit 30 of the heat radiation plates 305, 306, 307, and 308 is fixed. , The adverse effects of noise can be reduced.

また、パワー回路部30などをリア側から覆う制御装置カバー201を金属もしくは導電性の樹脂などで作製し、放熱プレート305、306、307、308と接触するように配置することで、パワー回路部30およびその付近に配置される部材は、グランド電位の部材で覆われることになるため、回転電機100が車両に搭載されて固定された際に、接続される外部配線部材などによるノイズによる影響が低減される。   Further, the control circuit cover 201 that covers the power circuit unit 30 and the like from the rear side is made of metal or conductive resin, and disposed so as to be in contact with the heat radiation plates 305, 306, 307, and 308. 30 and the members disposed in the vicinity thereof are covered with a member having a ground potential. Therefore, when the rotating electric machine 100 is mounted and fixed on a vehicle, there is an influence of noise caused by an external wiring member to be connected. Reduced.

さらに、放熱プレート305、306、307、308とパワー回路部30とを固定するリヤブラケット7のパワー回路部固定用ボス71を、回転子軸1を支持するベアリング19a、19b、回転センサーなどの部材の近くに設置することで、ベアリング19a、19bや回転センサーの温度低減や温度上昇抑制効果が得られる。   Further, the power circuit portion fixing boss 71 of the rear bracket 7 that fixes the heat radiation plates 305, 306, 307, and 308 and the power circuit portion 30, members such as bearings 19 a and 19 b that support the rotor shaft 1, and a rotation sensor. By installing in the vicinity, the temperature of the bearings 19a and 19b and the rotation sensor can be reduced and the temperature rise can be suppressed.

なお、この発明の実施の形態1による回転電機における放熱プレート305、306、307、308は、図面には平板形状を示したが、平板形状に限定されるものではなく、段差を持つ折れ曲がった形状や、湾曲した形状でも同様の効果がある。また、放熱プレート305、306、307、308が回転電機100の回転子軸1に対して垂直に設置されるため、冷却13ファンによって排気されようとする冷却風が排出経路中やその近傍にあるリヤブラケット7や、制御装置カバー201などに当たって、回転電機100の内部を還流した場合でも、還流した空気がパワー回路部30に到達するのを防止する。   In addition, although the heat dissipation plates 305, 306, 307, and 308 in the rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention have a flat plate shape in the drawing, they are not limited to the flat plate shape, but are bent shapes having steps. A curved shape has the same effect. Further, since the heat radiating plates 305, 306, 307, and 308 are installed perpendicular to the rotor shaft 1 of the rotating electrical machine 100, the cooling air to be exhausted by the cooling 13 fan is in or near the discharge path. Even when the interior of the rotating electrical machine 100 is recirculated by hitting the rear bracket 7 or the control device cover 201, the recirculated air is prevented from reaching the power circuit unit 30.

回転電機100の内部を還流する空気は、冷却風路中で各部材から受熱し、雰囲気温度よりも高温となる。この内部に還流する空気がパワー回路部30に到達すると、パワー回路部30は擬似的に、より高温の雰囲気に設置されているのと同じ状態となり、回転電機100外部の雰囲気温度から見たときの温度上昇は大きくなる。そこで回転電機内部に還流する空気を、冷却13が回転電機外部に冷却風を排出する経路に導くことで、高温な空気が回転電機100の内部で停滞するのを防止でき、パワー回路部30の温度上昇を防止することができる。   The air that circulates inside the rotating electrical machine 100 receives heat from each member in the cooling air passage, and becomes higher than the ambient temperature. When the air that circulates inside reaches the power circuit unit 30, the power circuit unit 30 is simulated to be in the same state as that installed in a higher temperature atmosphere, when viewed from the ambient temperature outside the rotating electrical machine 100 The temperature rise of becomes large. Therefore, by introducing the air returning to the inside of the rotating electrical machine to the path through which the cooling 13 discharges the cooling air to the outside of the rotating electrical machine, it is possible to prevent the hot air from stagnating inside the rotating electrical machine 100, and Temperature rise can be prevented.

車載用の回転電機の中でも、高効率オルタネータやモータジェネレータのような車載用回転電機では、パワー半導体素子として低損失ダイオードやMOS−FETを使用する。これらの素子は、オルタネータのレクチファイアに搭載されるダイオードと比較して発熱量が小さいため、同などの発電量で比較すると自己発熱による素子の温度上昇が小さい。このような場合、パワー回路部30とリヤブラケット7との間に前述の放熱プレート305、306、307、308を配置し、パワー回路部30の受熱量を小さくすることで、パワー半導体素子の温度上昇を大きく低減することが可能となる。   Among in-vehicle rotating electrical machines, in-vehicle rotating electrical machines such as high-efficiency alternators and motor generators use low-loss diodes and MOS-FETs as power semiconductor elements. Since these elements generate a small amount of heat as compared with the diode mounted on the rectifier of the alternator, the temperature rise of the element due to self-heating is small when compared with the same amount of power generation. In such a case, the above-described heat radiation plates 305, 306, 307, and 308 are disposed between the power circuit unit 30 and the rear bracket 7 to reduce the amount of heat received by the power circuit unit 30, thereby reducing the temperature of the power semiconductor element. The rise can be greatly reduced.

実施の形態2.
図8は、この発明の実施の形態2による回転電機における放熱プレートを示す説明図であり、(a)は放熱プレートの斜視図、(b)は放熱プレートの取り付け状態を説明する説明図である。図8において、2組のパワー回路部30とリヤブラケット7との間に設置されるそれぞれの放熱プレート309は、連結部309cにより一体に連結されている。連結されたそれぞれの放熱プレート309は、実施の形態1の場合と同様に、複数の貫通穴309aを備える。放熱プレート309は、この例では1枚の金属板をプレス加工により成形することで一体に連結した構成とされている。又、一体に連結された放熱プレート309は、前述の図7の場合と同様の目的で、それぞれ肉厚部としての一対の環状突起309bを備えている。この環状突起309bの形状は円形でなくともよいことは、前述の実施の形態1の場合と同様である。
Embodiment 2. FIG.
8A and 8B are explanatory views showing a heat radiating plate in a rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 8A is a perspective view of the heat radiating plate, and FIG. . In FIG. 8, the heat radiating plates 309 installed between the two sets of power circuit portions 30 and the rear bracket 7 are integrally connected by a connecting portion 309c. Each of the connected heat radiating plates 309 includes a plurality of through holes 309a as in the case of the first embodiment. In this example, the heat radiating plate 309 is configured to be integrally connected by molding a single metal plate by press working. The integrally connected heat dissipating plate 309 is provided with a pair of annular protrusions 309b as thick portions for the same purpose as in FIG. The shape of the annular protrusion 309b is not necessarily circular, as in the case of the first embodiment.

各放熱プレート309が一体に連結されていることで、放熱プレート309の表面積が増加し、放熱プレート309の放熱性能が向上するとともに、リヤブラケット7の軸方向外側端部に搭載される各部材とリヤブラケット7との間の輻射熱のシールドとして作用する面積が増加し、パワー回路部30およびその付近に搭載される他の部材の受熱を低減することができる。また、放熱プレート309およびパワー回路部30の耐振性や構造強度も向上する。   Since each heat radiating plate 309 is integrally connected, the surface area of the heat radiating plate 309 is increased, the heat radiating performance of the heat radiating plate 309 is improved, and each member mounted on the axially outer end of the rear bracket 7 The area acting as a radiant heat shield with the rear bracket 7 is increased, and the heat receiving of the power circuit 30 and other members mounted in the vicinity thereof can be reduced. Further, vibration resistance and structural strength of the heat radiating plate 309 and the power circuit unit 30 are also improved.

なお、相互に連結されたそれぞれの放熱プレート309は、一枚の金属からプレス加工で成形することで一体に連結する代わりに、別々に成形した放熱プレート309を溶接により連結したり、それぞれの放熱プレート309をインサート材として樹脂により一括にインサート成形したり、鋳造によって連結された形状に成形したり、ねじ、ボルト、リベット、かしめ、などによって連結することができる。図8に示すように、放熱プレート309に環状突起309bを備えることで、リヤブラケット7と放熱プレート309間に隙間を形成することができ、パワー回路部30への熱の遮断性能をさらに向上させることができる。   In addition, each radiating plate 309 connected mutually can be connected by welding the separately formed radiating plate 309 by welding, instead of being integrally connected by molding from a single piece of metal. The plate 309 can be insert-molded collectively with resin as an insert material, formed into a connected shape by casting, or connected by screws, bolts, rivets, caulking, or the like. As shown in FIG. 8, by providing the heat radiating plate 309 with the annular protrusion 309b, a gap can be formed between the rear bracket 7 and the heat radiating plate 309, and the heat blocking performance to the power circuit unit 30 is further improved. be able to.

なお、環状突起309bに代えて、プレス加工により垂直壁面部を形成することで構成してもよい。そのとき、垂直壁面部をパワー回路部30側とすることで、放熱プレート309とパワー回路部30間の熱抵抗を大きくすることができ、熱の遮断性が向上する。すなわち、熱抵抗は、放熱プレート309の厚み/断面積/熱伝導率に基づくものであるため、放熱プレート309とパワー回路部30間の熱抵抗を大きくし、リヤブラケット7と放熱プレート309間の熱抵抗を小さくすることが、熱の遮断性に対して有効であるが、リヤブラケット7のパワー回路部固定用ボス71と放熱プレート309との接触を面接触とし、その面接触部とパワー回路部30との間に、厚みが例えば放熱プレート30と同じ厚みの板を垂直に立ち上げた加工により突起部を形成すれば、その垂直壁面部の断面積を小さくできる。   Instead of the annular protrusion 309b, a vertical wall surface portion may be formed by pressing. At that time, by setting the vertical wall surface portion to the power circuit portion 30 side, the thermal resistance between the heat radiating plate 309 and the power circuit portion 30 can be increased, and the heat shielding property is improved. That is, since the thermal resistance is based on the thickness / cross-sectional area / thermal conductivity of the heat radiating plate 309, the thermal resistance between the heat radiating plate 309 and the power circuit unit 30 is increased, and the space between the rear bracket 7 and the heat radiating plate 309 is increased. Reducing the thermal resistance is effective for heat insulation, but the contact between the power circuit portion fixing boss 71 of the rear bracket 7 and the heat radiating plate 309 is a surface contact, and the surface contact portion and the power circuit If the protrusion is formed between the portion 30 by a process in which, for example, a plate having the same thickness as the heat radiating plate 30 is vertically raised, the cross-sectional area of the vertical wall surface portion can be reduced.

この場合、垂直壁面部の厚みつまり高さを、少なくとも放熱プレート309の板材の厚さより大きくし、かつ垂直壁面部の断面積は厚みがその板厚程度と小さくすることができることになり、熱抵抗を大きくすることができる。   In this case, the thickness, that is, the height of the vertical wall surface portion is made larger than at least the thickness of the plate material of the heat radiating plate 309, and the cross-sectional area of the vertical wall surface portion can be made as small as the plate thickness. Can be increased.

また、放熱プレート309に肉厚部を形成する別の方法として、平面とは別のドーナツ状の部材を放熱プレート309に一体に固定するようにしてもよい。その場合、このドーナツ状の部材は、熱伝導率が悪い材質で構成すると、更に熱の遮断性を増すことができる。例えば、ドーナツ状の部材をアルミ材で形成すれば、100〜200[W/mk]の熱伝導率となるが、鉄系の材質の部材とすれば、熱伝導率が10〜20[W/mK]程度の材質のものが入手可能である。この他に、高温での圧縮耐久性の高いいわゆるエンジニアリングプラスチックを用いても良い。また、放熱プレート309の固定部以外のパワー回路部30側に前述のドーナツ状の部材を配置してもよい。   Further, as another method of forming the thick portion in the heat radiating plate 309, a donut-shaped member different from the plane may be integrally fixed to the heat radiating plate 309. In this case, if the donut-shaped member is made of a material having poor thermal conductivity, the heat blocking property can be further increased. For example, if the donut-shaped member is formed of an aluminum material, the thermal conductivity is 100 to 200 [W / mk]. However, if the member is made of an iron-based material, the thermal conductivity is 10 to 20 [W / m]. mK] grade materials are available. In addition, so-called engineering plastics having high compression durability at high temperatures may be used. Moreover, you may arrange | position the above-mentioned donut-shaped member in the power circuit part 30 side other than the fixing | fixed part of the thermal radiation plate 309. FIG.

さらに、放熱プレート309を、図8に示すような形状をとする場合、放熱プレート309の上に、パワー回路部30以外の部材も同時に搭載することが可能になるため、製品製造時にパワー回路部30もしくはパワー回路部30の周辺の部材を放熱プレート309上に組上げたあとに、回転電機と合体させることで、生産性が向上する。   Further, when the heat dissipation plate 309 has a shape as shown in FIG. 8, it is possible to simultaneously mount members other than the power circuit portion 30 on the heat dissipation plate 309. 30 or the members around the power circuit unit 30 are assembled on the heat dissipation plate 309, and then combined with the rotating electric machine, the productivity is improved.

実施の形態3.
実施の形態3では、放熱プレートを複数枚重ねて、パワー回路部とリヤブラケットのパワー回路部固定用ボスとの間に設置するようにしたものである。図9は、この発明の実施の形態3による回転電機における放熱プレートを示す説明図であり、(a)は放熱プレートの斜視図、(b)は放熱プレートの取り付け状態を説明する説明図である。図9は、2枚の放熱プレート3101、3111を重ねた状態を示している。図9の(a)、(b)において、図の上部にある放熱プレート3101は、複数の貫通穴3101aと、貫通穴3101aの形成時に同時に切り起こしの複数のフィン部3101bを貫通穴3101aの図に於ける左側部に備える。図の下部にある放熱プレート3111は、複数の貫通穴3111aと、貫通穴3111aの形成時に同時に切り起こしの複数のフィン部3111bを貫通穴3111aの図に於ける右側部に備える。放熱プレート3101、3111の貫通穴3101a、3101bの大きさ、及びその設けられた位置は、同一である。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a plurality of heat dissipation plates are stacked and installed between the power circuit portion and the power bracket fixing boss of the rear bracket. FIG. 9 is an explanatory view showing a heat radiating plate in a rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention, wherein (a) is a perspective view of the heat radiating plate, and (b) is an explanatory view explaining an attached state of the heat radiating plate. . FIG. 9 shows a state in which two heat radiation plates 3101 and 3111 are stacked. 9A and 9B, a heat radiating plate 3101 in the upper part of the drawing includes a plurality of through holes 3101a and a plurality of fin portions 3101b cut and raised at the same time when the through holes 3101a are formed. Prepare for the left side. The heat radiating plate 3111 at the bottom of the figure includes a plurality of through holes 3111a and a plurality of fin portions 3111b that are cut and raised at the same time when the through holes 3111a are formed on the right side of the through hole 3111a. The sizes of the through holes 3101a and 3101b of the heat radiating plates 3101 and 3111 and the positions where they are provided are the same.

前述のように形成された放熱プレート3101、3111は、図9の(a)に示すように重ねられる。その結果、放熱プレート3101のフィン部3101bは、放熱プレート3111の貫通穴3111aを貫通して放熱プレート3111の図における下方に突出することになる。その結果、放熱プレート3111の貫通穴3111aの図における左右の側縁部に、フィン部3101b、3111bが交互に配置されることとなる。   The heat dissipating plates 3101 and 3111 formed as described above are overlaid as shown in FIG. As a result, the fin portion 3101 b of the heat radiating plate 3101 penetrates the through hole 3111 a of the heat radiating plate 3111 and protrudes downward in the figure of the heat radiating plate 3111. As a result, the fin portions 3101b and 3111b are alternately arranged on the left and right side edge portions in the drawing of the through hole 3111a of the heat radiating plate 3111.

図9の(b)に示すように、放熱プレート3101と放熱プレート3111は、放熱プレート3111がリヤブラケット7側となるように重ねられて、リヤブラケット7のパワー回路部固定用ボス71に載置され、放熱プレート3101の上にパワー回路部30のターミナル302が搭載される。そして、他の実施の形態と同様に、ボルトなどによりこれ等が一体にリヤブラケット7のパワー回路部固定用ボス71に固定される。   As shown in FIG. 9B, the heat radiating plate 3101 and the heat radiating plate 3111 are placed on the power circuit portion fixing boss 71 of the rear bracket 7 so that the heat radiating plate 3111 is placed on the rear bracket 7 side. Then, the terminal 302 of the power circuit unit 30 is mounted on the heat dissipation plate 3101. As in the other embodiments, these are integrally fixed to the power circuit portion fixing boss 71 of the rear bracket 7 by bolts or the like.

この実施の形態3によれば、リヤブラケット7からパワー回路部30へ流入しようとする熱は、複数枚の放熱プレート3101、3111に分散され放熱されるため、パワー回路部30の受熱量をさらに低減することが可能となる。   According to the third embodiment, the heat that is about to flow into the power circuit unit 30 from the rear bracket 7 is dispersed and radiated to the plurality of heat radiation plates 3101 and 3111, so that the amount of heat received by the power circuit unit 30 is further increased. It becomes possible to reduce.

なお、重ねられる放熱プレート同士が当接するそれぞれの面の少なくとも一方には、低熱伝導領域をそれぞれ設けてもよい。この場合、複数枚の放熱プレート間に通風可能な空間ができ、放熱面積をさらに大きくとることが可能になるとともに、リヤブラケット7からパワー回路部30への伝熱経路の熱抵抗がさらに大きくなるため、パワー回路部30の受熱量がさらに低減される。また、回転電機全体にしめる放熱面積も拡大されるため、回転電機全体の放熱の能力が向上する。   In addition, you may each provide a low heat conductive area | region in at least one of each surface where the heat-radiation plates accumulated contact | abut. In this case, a space allowing ventilation is created between the plurality of heat radiating plates, and the heat radiating area can be further increased, and the thermal resistance of the heat transfer path from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30 is further increased. Therefore, the amount of heat received by the power circuit unit 30 is further reduced. In addition, since the heat radiation area that can be accommodated in the entire rotating electrical machine is expanded, the heat dissipation capability of the entire rotating electrical machine is improved.

実施の形態4.
図10は、この発明の実施の形態4による回転電機における放熱プレートを示す説明図である。図10において、2組のパワー回路部30とリヤブラケット7との間に設置されるそれぞれの放熱プレート3121は、図8に示す前述の実施の形態2と同様に、連結部3121cにより一体に連結されている。連結されたそれぞれの放熱プレート3121は、実施の形態2の場合と同様に、複数の貫通穴3121aを備える。放熱プレート3121は、この例では1枚の金属板をプレス加工により成形することで一体に連結した構成とされている。又、一体に連結された放熱プレート3121は、前述の図7の場合と同様の目的で、それぞれ肉厚部としての一対の環状突起3121bを備えている。この環状突起3121bの形状は円形でなくともよいことは、前述の実施の形態1の場合と同様である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 10 is an explanatory view showing a heat radiating plate in a rotary electric machine according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 10, each of the heat radiating plates 3121 installed between the two sets of power circuit portions 30 and the rear bracket 7 is integrally connected by a connecting portion 3121c as in the second embodiment shown in FIG. Has been. Each of the connected heat radiating plates 3121 includes a plurality of through holes 3121a as in the case of the second embodiment. In this example, the heat radiating plate 3121 is configured to be integrally connected by molding a single metal plate by press working. Further, the integrally connected heat radiating plate 3121 includes a pair of annular protrusions 3121b as thick portions for the same purpose as in the case of FIG. The shape of the annular protrusion 3121b does not have to be circular, as in the case of the first embodiment.

この実施の形態4では、放熱プレート312の環状突起3121bと、パワー回路部30のヒートシンク301もしくはパワー回路部30のターミナル302との間に、低熱伝導部材3131を配置するとともに、放熱プレート3121とリヤブラケット7との間に熱良導部材314を配置することを特徴とする。   In the fourth embodiment, a low heat conductive member 3131 is disposed between the annular protrusion 3121b of the heat radiating plate 312 and the heat sink 301 of the power circuit unit 30 or the terminal 302 of the power circuit unit 30, and the heat radiating plate 3121 and the rear A heat conducting member 314 is disposed between the bracket 7 and the bracket 7.

リヤブラケット7からパワー回路部30に伝わる熱量中の、パワー回路部30に伝わる熱量と放熱プレート3121に伝わる熱量の割合は、リヤブラケット7から放熱プレート3121の放熱面までの熱抵抗と、リヤブラケット7からパワー回路部30の放熱面までの熱抵抗の割合に大きく影響を受ける。すなわち、リヤブラケット7から放熱プレート3121の放熱面までの熱抵抗を小さくし、リヤブラケット7からパワー回路部30の放熱面までの熱抵抗を大きくすることで、パワー回路部30への熱流量を小さくすることが可能である。パワー回路部30と放熱プレート3121との間に、低熱伝導部材3131を設けることで、リヤブラケット7からパワー回路部30への熱抵抗が、リヤブラケット7から放熱プレート3121への熱抵抗と比較して大幅に大きくなる。このため、パワー回路部30のパワー半導体素子が受ける熱量をさらに低減することが可能となる。   Of the amount of heat transmitted from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30, the ratio of the amount of heat transmitted to the power circuit unit 30 and the amount of heat transmitted to the heat radiating plate 3121 depends on the thermal resistance from the rear bracket 7 to the heat radiating surface of the heat radiating plate 3121, and the rear bracket. 7 is greatly influenced by the ratio of thermal resistance from the heat dissipation surface of the power circuit unit 30 to the power circuit unit 30. That is, by reducing the thermal resistance from the rear bracket 7 to the heat radiating surface of the heat radiating plate 3121 and increasing the thermal resistance from the rear bracket 7 to the heat radiating surface of the power circuit portion 30, the heat flow to the power circuit portion 30 is reduced. It can be made smaller. By providing the low thermal conductive member 3131 between the power circuit unit 30 and the heat radiating plate 3121, the thermal resistance from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30 is compared with the thermal resistance from the rear bracket 7 to the heat radiating plate 3121. Greatly increased. For this reason, it is possible to further reduce the amount of heat received by the power semiconductor element of the power circuit unit 30.

この低熱伝導部材3131は、PPSやPBT等の樹脂系材料や、ステンレス鋼などの熱伝導率が小さい金属材料からなる。また樹脂系材料を使用する場合、パワー回路部30を構成する部材の帯電防止や、回路上グランド電位となるリヤブラケット7とパワー回路部30のターミナル302などが接続される必要がある場合などは、導電性のポリマーや導電性コンパウンドを内包する樹脂を使用したり、金属カラーなどの金属製インサート部材を一体成形たりして、パワー回路部30とリヤブラケット7との導電パスを形成する。   The low thermal conductive member 3131 is made of a resin material such as PPS or PBT, or a metal material having a low thermal conductivity such as stainless steel. In addition, when using a resin-based material, it is necessary to prevent charging of the members constituting the power circuit unit 30 or to connect the rear bracket 7 that is a ground potential on the circuit to the terminal 302 of the power circuit unit 30 or the like. The conductive path between the power circuit portion 30 and the rear bracket 7 is formed by using a resin containing a conductive polymer or conductive compound, or by integrally forming a metal insert member such as a metal collar.

また、放熱プレート3121とリヤブラケット7との間に、熱良導部材314が配置される。この熱良導部材314は、硬度が低い金属や、高放熱フィラーや高放熱ポリマーと樹脂などからなるシート、高熱伝導コンパウンドを含むグリスなどにより形成する。このように、放熱プレート3121とパワー回路部30との間に低熱伝導部材3131を配置し、放熱プレート3121とリヤブラケット7との間に熱良導部材314を配置することで、リヤブラケット7から放熱プレート3121との間の熱抵抗は小さくなると共に、放熱プレート3121とパワー回路部30との間の熱抵抗は大きくなる。   In addition, a heat conducting member 314 is disposed between the heat dissipation plate 3121 and the rear bracket 7. The heat conducting member 314 is formed of a metal having low hardness, a sheet made of a high heat dissipation filler, a high heat dissipation polymer and a resin, grease containing a high heat conductive compound, or the like. As described above, the low heat conductive member 3131 is disposed between the heat dissipation plate 3121 and the power circuit unit 30, and the heat conducting member 314 is disposed between the heat dissipation plate 3121 and the rear bracket 7. The thermal resistance between the heat radiating plate 3121 decreases and the thermal resistance between the heat radiating plate 3121 and the power circuit unit 30 increases.

その結果、リヤブラケット7の熱を放熱プレート3121に効率よく引き込み、パワー回路部30への伝熱量を小さくすることができる。また、放熱プレート3121とリヤブラケット7およびパワー回路部30と接触する部分に熱良導部材314と低熱伝導部材3131を配置することで、水などの異物が浸入した際に生じる異種金属腐食の発生を防止でき、信頼性が向上する。また、この熱良導部材314は、パワー回路部30と放熱プレート3121がリヤブラケット7に固定される際に適度に変形し、放熱プレート3121とリヤブラケット7との真接触面積を向上する。   As a result, the heat of the rear bracket 7 can be efficiently drawn into the heat radiating plate 3121 and the amount of heat transferred to the power circuit unit 30 can be reduced. In addition, by disposing the heat conducting member 314 and the low heat conducting member 3131 in a portion where the heat radiating plate 3121, the rear bracket 7 and the power circuit unit 30 are in contact with each other, generation of foreign metal corrosion that occurs when foreign matters such as water enter. Can be prevented and reliability is improved. The heat conducting member 314 is appropriately deformed when the power circuit unit 30 and the heat radiating plate 3121 are fixed to the rear bracket 7, and the true contact area between the heat radiating plate 3121 and the rear bracket 7 is improved.

図11は、この発明の実施の形態4による回転電機における放熱プレートの変形例とパワー回路部の固定を説明する説明図である。図11において、放熱プレート315は、パワー回路部30への一対の固定部315dと、放熱プレート315とリヤブラケット(図示せず)との一対の固定部315eが、別々に設けられている。この放熱プレート315は、2組のパワー回路部30(一方のパワー回路部のみしか図示せず)とリヤブラケット7との間に設置されるそれぞれの放熱プレート(一方の放熱プレートのみしか図示せず)が図8に示す前述の実施の形態2と同様に、連結部315cにより一体に連結されている。連結されたそれぞれの放熱プレート315は、実施の形態2の場合と同様に、複数の貫通穴315aを備える。放熱プレート315は、この例では1枚の金属板をプレス加工により成形することで一体に連結した構成とされている。   FIG. 11 is an explanatory view for explaining a modification of the heat radiating plate and the fixing of the power circuit portion in the rotary electric machine according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 11, the heat radiating plate 315 is provided with a pair of fixing portions 315d to the power circuit portion 30 and a pair of fixing portions 315e of the heat radiating plate 315 and a rear bracket (not shown). This heat radiating plate 315 is a heat radiating plate (only one heat radiating plate is shown) installed between two sets of power circuit portions 30 (only one power circuit portion is shown) and the rear bracket 7. ) Are integrally connected by the connecting portion 315c as in the second embodiment shown in FIG. Each of the connected heat radiating plates 315 includes a plurality of through holes 315a as in the case of the second embodiment. In this example, the heat dissipating plate 315 is configured to be integrally connected by molding a single metal plate by press working.

なお、図示していないが、図10の場合と同様に、パワー回路部30と放熱プレート315の固定部315dとの間に前述と同様の低熱伝導部材3131が挿入され、放熱プレート315の固定部315eとリヤブラケット7との間に前述と同様の熱良導部材314が挿入される。   Although not shown, as in the case of FIG. 10, a low heat conduction member 3131 similar to the above is inserted between the power circuit unit 30 and the fixing part 315 d of the heat radiating plate 315, and the fixing part of the radiating plate 315 is fixed. A heat conducting member 314 similar to that described above is inserted between 315e and the rear bracket 7.

放熱プレート315に、パワー回路部30への一対の固定部315dと、放熱プレート315とリヤブラケット(図示せず)との一対の固定部315eを別々に設けることで、リヤブラケット7からパワー回路部30への熱抵抗をさらに大きく取ることができると共に、リヤブラケット7から放熱プレート315までの熱抵抗を小さいままに保つことができる。   By separately providing the heat radiating plate 315 with a pair of fixing portions 315d to the power circuit portion 30 and a pair of fixing portions 315e with the heat radiating plate 315 and a rear bracket (not shown), the power circuit portion is separated from the rear bracket 7. The thermal resistance to 30 can be further increased, and the thermal resistance from the rear bracket 7 to the heat radiating plate 315 can be kept small.

すなわち、リヤブラケット7からパワー回路部30への熱抵抗と、リヤブラケット7から放熱プレート315への熱抵抗との差が大きくなり、パワー回路部30の受熱量がさらに小さくなる。またこの構造では、リヤブラケット7からパワー回路部30までの熱抵抗の中で、リヤブラケット7からパワー回路部30までの熱抵抗が最大であり、リヤブラケット7から放熱プレート315までの熱抵抗および放熱プレート315からパワー回路部30までの熱抵抗は、リヤブラケット7からパワー回路部30までの熱抵抗に比べて小さくなる。   That is, the difference between the thermal resistance from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30 and the thermal resistance from the rear bracket 7 to the heat radiating plate 315 is increased, and the amount of heat received by the power circuit unit 30 is further decreased. In this structure, the thermal resistance from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30 is the largest among the thermal resistances from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30, and the thermal resistance from the rear bracket 7 to the heat radiation plate 315 and The thermal resistance from the heat radiation plate 315 to the power circuit unit 30 is smaller than the thermal resistance from the rear bracket 7 to the power circuit unit 30.

モータジェネレータのような、始動や回生を行う回転電機では、パワー回路部30に数十[A]の電流が通電し、大きな発熱が生じる。この際、前述の構造をとることで、パワー回路部30はリヤブラケット7からの受熱を防ぎつつ、パワー回路部30の発熱を放熱プレート315に逃がし、パワー半導体素子の温度上昇を低減する効果がある。前述のように放熱プレート315とパワー回路部30との間に低熱伝導部材3131を設けることで、さらにパワー回路部30への受熱を防止できる。また、前述のように放熱プレート315とリヤブラケット7との間に、熱良導部材314を設けることで、リヤブラケット7から放熱プレート315への受熱量が増えた場合でもパワー回路部30の温度上昇を抑えるとともに、回転電機全体の放熱性能を向上することができる。   In a rotating electrical machine that starts and regenerates, such as a motor generator, a current of several tens [A] is supplied to the power circuit unit 30 and large heat is generated. At this time, by adopting the above-described structure, the power circuit unit 30 prevents heat from being received from the rear bracket 7 and releases heat generated by the power circuit unit 30 to the heat radiating plate 315, thereby reducing the temperature rise of the power semiconductor element. is there. By providing the low heat conductive member 3131 between the heat dissipation plate 315 and the power circuit unit 30 as described above, it is possible to further prevent the power circuit unit 30 from receiving heat. Further, by providing the heat conducting member 314 between the heat radiating plate 315 and the rear bracket 7 as described above, even when the amount of heat received from the rear bracket 7 to the heat radiating plate 315 increases, the temperature of the power circuit unit 30 is increased. While suppressing the rise, the heat dissipation performance of the entire rotating electrical machine can be improved.

なお、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, and the embodiments can be appropriately modified or omitted.

100 回転電機 1 回転子軸
2 界磁鉄心 3 界磁巻線
4 スリップリング 5 固定子
6 フロントブラケット 7 リヤブラケット
8 ブラシ 80 ブラシホルダ
10 回転子 12、13 冷却ファン
19a、19b ベアリング 20 プーリ
30 パワー回路部 31 界磁回路部
32 制御回路部 51 電機子巻線
200 制御装置 201 制御装置カバー
30a パワー半導体素子 3a 半導体素子
304 信号線接続端子 321 制御回路基板
312 交流側端子 322 リード線接続部
323 ケース 311 ケース
313 ヒートシンク 302 ターミナル
303 ケース
305、306、307、308、309、3101 放熱プレート
3111、3121、315 放熱プレート
305a、306a、307a、308a、309a 貫通穴
3101a、3111a、3121a、315a 貫通穴
306b、3101b フィン部 307b 凹凸部
308b、309b、312b 環状突起
309c 連結部 3131 低熱伝導部材
314 熱良導部材
315d、315e 固定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Rotating electrical machine 1 Rotor shaft 2 Field iron core 3 Field winding 4 Slip ring 5 Stator 6 Front bracket 7 Rear bracket 8 Brush 80 Brush holder 10 Rotor 12, 13 Cooling fans 19a, 19b Bearing 20 Pulley 30 Power circuit Part 31 Field circuit part 32 Control circuit part 51 Armature winding 200 Controller 201 Controller cover 30a Power semiconductor element 3a Semiconductor element 304 Signal line connection terminal 321 Control circuit board 312 AC side terminal 322 Lead wire connection part 323 Case 311 Case 313 Heat sink 302 Terminal 303 Case
305, 306, 307, 308, 309, 3101 Heat radiation plate 3111, 3121, 315 Heat radiation plate 305a, 306a, 307a, 308a, 309a Through hole 3101a, 3111a, 3121a, 315a 309b, 312b Annular projection 309c Connecting portion 3131 Low heat conducting member 314 Thermally conducting member 315d, 315e Fixed portion

Claims (8)

ハウジングに回転自在に支持されている回転子軸と、
前記ハウジングに固定されると共に電機子巻線を有する固定子と、
前記回転子軸に固定されると共に界磁鉄心及び界磁巻線を有する回転子と、
前記電機子巻線と外部の直流電源との間の電力変換を行うインバータとして作用するMOS−FETで構成されたパワー回路部と、
前記パワー回路部に設けられた配線部材と、
前記パワー回路部に設けられた放熱用のヒートシンクと、
を備え、
前記ヒートシンクもしくは前記配線部材を前記ハウジングに固定することにより、前記パワー回路部を前記ハウジングに搭載するようにした回転電機であって、
前記ヒートシンクもしくは前記配線部材と、前記ハウジングとの間に挿入された放熱プレートを備え
前記放熱プレートと前記ヒートシンクもしくは前記配線部材との間は、前記放熱プレートと前記ハウジングとの間の熱抵抗よりも大きな熱抵抗を備えるように構成されている、
ことを特徴とする回転電機。
A rotor shaft rotatably supported by the housing;
A stator fixed to the housing and having an armature winding;
A rotor fixed to the rotor shaft and having a field core and a field winding;
A power circuit section composed of a MOS-FET acting as an inverter that performs power conversion between the armature winding and an external DC power source;
A wiring member provided in the power circuit section;
A heat sink for heat dissipation provided in the power circuit section;
With
A rotating electrical machine in which the power circuit portion is mounted on the housing by fixing the heat sink or the wiring member to the housing,
A heat dissipation plate inserted between the heat sink or the wiring member and the housing ,
Between the heat radiating plate and the heat sink or the wiring member, it is configured to have a thermal resistance larger than the thermal resistance between the radiating plate and the housing.
Rotating electric machine characterized by that.
前記放熱プレートは、貫通穴と前記貫通穴の形成時に切り起こされたフィン部を備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
The heat radiating plate includes a fin portion cut and raised at the time of forming the through hole and the through hole,
The rotating electrical machine according to claim 1.
前記放熱プレートは、前記ヒートシンクもしくは前記配線部材に対向する側の面に低熱伝導領域を備えている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の回転電機。
The heat dissipation plate has a low heat conduction region on the surface facing the heat sink or the wiring member.
The rotating electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that
前記配線部材と前記ヒートシンクを備えた前記パワー回路部は、複数設けられ、
前記放熱プレートは、前記複数のパワー回路部に個別に対応する複数の放熱プレートを連結して構成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちの何れか一項に記載の回転電機。
A plurality of the power circuit portions including the wiring member and the heat sink are provided,
The heat dissipation plate is configured by connecting a plurality of heat dissipation plates individually corresponding to the plurality of power circuit portions,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記放熱プレートは、
複数の放熱プレートを重ねて構成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか一項に記載の回転電機。
The heat dissipation plate is
Consists of multiple heat dissipation plates,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotating electrical machine is provided.
前記ヒートシンクもしくは前記配線部材と、前記放熱プレートとの間に挿入された熱伝導率の低い低熱伝導部材を備えている、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちの何れか一項に記載の回転電機。
A low thermal conductivity member having a low thermal conductivity inserted between the heat sink or the wiring member and the heat dissipation plate,
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記ハウジングと前記放熱プレートとの間に挿入された熱伝導率の高い熱良導部材を備えている、
ことを特徴とする請求項1乃至6のうちの何れか一項に記載の回転電機。
A heat conducting member having a high thermal conductivity inserted between the housing and the heat dissipation plate;
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記放熱プレートは、
前記ヒートシンクもしくは前記配線部材に固定される固定部と、
前記固定部とは異なる位置に設けられ、前記ハウジングに固定される固定部と、
を備えている、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか一項に記載の回転電機。
The heat dissipation plate is
A fixing portion fixed to the heat sink or the wiring member;
A fixing portion provided at a position different from the fixing portion and fixed to the housing;
With
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 7, wherein
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