DE102018217592A1

DE102018217592A1 - Rotierende Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102018217592A1
Application number: DE102018217592.6A
Authority: DE
Inventors: Jun Tahara; Yosuke Uno; Tomoaki SHIMANO
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JP6621491B2; US20190288582A1; JP2019161923A; US11128200B2

Abstract

Es wird eine rotierende elektrische Maschine angegeben, die in der Radialrichtung nicht vergrößert ist und in der ein Glättungskondensator in einer Stromzufuhreinheit wirksam gekühlt werden können. Ein Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine und eine Stromzufuhreinheit sind integral aneinander befestigt; der Glättungskondensator, der in der Stromzufuhreinheit vorgesehen ist, ist derart angeordnet, dass er durch Kühlluft, die von außerhalb eines Gehäuses des Hauptkörpers der rotierenden elektrischen Maschine zu einem Lufteinlass strömt, der in dem Gehäuse vorgesehen ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, bei der ein Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine und eine Stromzufuhreinheit, die eine Stromschaltungseinheit beinhaltet, miteinander integriert sind, und insbesondere eine rotierende elektrische Maschine, die in einem Fahrzeug, z.B. einem Kraftfahrzeug, montiert werden soll.
Beschreibung der verwandten Technik
Wie beispielsweise in Patentdokument 1 offenbart, ist eine rotierende elektrische Maschine bekannt, bei der ein Hauptkörper einer rotierenden elektrischen Maschine und eine Stromzufuhreinheit, die eine Stromschaltungseinheit beinhaltet, miteinander integriert sind, und die in einem Fahrzeug wie z.B. einem Kraftfahrzeug montiert wird. Wenn die rotierende elektrische Maschine als Elektromotor arbeitet, der einen Verbrennungsmotor antreibt, wandelt die vorgenannte Stromzufuhreinheit, die eine Stromschaltungseinheit beinhaltet, einen elektrischen Gleichstrom von einer Gleichstromquelle wie einer Batterie, die in einem Fahrzeug montiert ist, in einen elektrischen Wechselstrom um und führt den elektrischen Wechselstrom dem Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine zu. Wenn die rotierende elektrische Maschine von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, so dass sie als elektrischer Stromgenerator arbeitet, wandelt die Stromzufuhreinheit elektrischen Wechselstrom, der durch den Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird, in elektrischen Gleichstrom um, und führt den elektrischen Gleichstrom der Gleichstromquelle zu. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist die Stromschaltungseinheit aus einer Vielzahl von Halbleiterschaltvorrichtungen gebildet.
Die vorgenannte Stromzufuhreinheit ist zusätzlich zu der Stromschaltungseinheit mit einem Glättungskondensator zur Aufnahme eines Rippelstroms, der entsteht, wenn eine in der Stromschaltungseinheit enthaltene Halbleiterschaltvorrichtung arbeitet, einer Magnetfeld-Schaltungseinheit, die einen Magnetfeldstrom an die Rotorwicklung des Hauptkörpers der rotierenden elektrischen Maschine zuführt, einer Steuerschaltung, die die Stromschaltungseinheit und die Magnetfeld-Schaltungseinheit steuert, und dergleichen, versehen. Diese Bestandteile in der Stromzufuhreinheit sind in einem Raum enthalten, der aus einem Metallgehäuse, einem Gehäuse und dergleichen gebildet wird.
[Bezugnahmen aus dem Stand der Technik]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1] Nationale Veröffentlichung der Internationalen Patentanmeldung Nr. 2016-537959
Der Glättungskondensator in der vorgenannten Stromzufuhreinheit erzeugt Wärme aufgrund eines Rippelstroms, der entsteht, wenn eine Halbleiterschaltvorrichtung arbeitet; daher muss der Glättungskondensator gekühlt werden. Um den Glättungskondensator mit Kühlluft zu kühlen, die in der Radialrichtung des Hauptkörpers der rotierenden elektrischen Maschine strömt, ist es jedoch erforderlich, den Glättungskondensator in der Radialrichtung des Hauptkörpers der rotierenden elektrischen Maschine überstehen zu lassen; deshalb bestand ein Problem dahingehend, dass die Stromzufuhreinheit in der Radialrichtung vergrößert wird und andere Vorrichtungen in ihrer Umgebung beeinträchtigt.
Die vorliegende Anmeldung erfolgte in dem Bestreben, das oben genannte Problem bei einer herkömmlichen rotierenden elektrischen Maschine zu lösen; deshalb besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine rotierende elektrische Maschine anzugeben, die in der Radialrichtung nicht vergrößert ist und bei der der Glättungskondensator in der Stromzufuhreinheit wirksam gekühlt werden kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine in der vorliegenden Anmeldung offenbarte rotierende elektrische Maschine weist einen Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine und eine Stromzufuhreinheit auf; der Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine und die Stromzufuhreinheit sind in einer Achsrichtung des Hauptkörpers der rotierenden elektrischen Maschine parallel zueinander angeordnet, so dass sie integral aneinander befestigt sind; die rotierende elektrische Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass
der Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine einen Stator, der an einem Gehäuse befestigt ist, einen Rotor, der an einer Rotorachse befestigt ist, die schwenkbar durch das Gehäuse gelagert wird, und einen Kühllüfter, der sich zusammen mit dem Rotor dreht und einen Lufteinlass, der in dem Gehäuse vorgesehen ist und eine Öffnung in der Achsrichtung hat, dazu bringt, Kühlluft in das Gehäuse einzusaugen, und einen Luftauslass, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, dazu bringt, die Kühlluft nach außerhalb des Gehäuses auszuleiten, aufweist,
dass die Stromzufuhreinheit eine Stromschaltungseinheit, die mit einem Leistungshalbleitermodul zum Steuern des elektrischen Stroms, der an den Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine zugeführt werden soll, und einem Glättungskondensator zum Glätten eines in der Statorwicklung des Hauptkörpers der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms versehen ist, eine Steuerplatine, die mit einer Steuerkreiseinheit zur Steuerung der Stromschaltungseinheit, und ein Metallgehäuse, an dem die Stromschaltungseinheit und die Steuerplatine montiert sind, aufweist, und
dass der Glättungskondensator an dem Metallgehäuse an einer Position montiert ist, an der der Glättungskondensator durch die Kühlluft, die von außerhalb des Gehäuses in den Lufteinlass eingesaugt wird, gekühlt wird.
Bei einer in der vorliegenden Anmeldung offenbarten rotierenden elektrischen Maschine umfasst der Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine einen Stator, der an einem Gehäuse befestigt ist, einen Rotor, der an einer Rotorachse befestigt ist, die schwenkbar durch das Gehäuse gelagert wird, und einen Kühllüfter, der sich zusammen mit dem Rotor dreht, der einen Lufteinlass, der in dem Gehäuse vorgesehen ist und eine Öffnung in der Achsrichtung hat, dazu bringt, Kühlluft in das Gehäuse einzusaugen, und der einen Luftauslass, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, dazu bringt, die Kühlluft nach außerhalb des Gehäuses auszuleiten; die Stromzufuhreinheit umfasst eine Stromschaltungseinheit, die mit einem Leistungshalbleitermodul zur Steuerung des elektrischen Strom, der an den Hauptkörper einer rotierenden elektrischen Maschine zugeführt werden soll, und einen Glättungskondensator zum Glätten eines elektrischen Stroms, der in einer Statorwicklung des Hauptkörpers der elektrischen Maschine fließt, versehen ist, eine Steuerplatine, die mit einer Steuerkreiseinheit zur Steuerung der Stromschaltungseinheit versehen ist, und ein Metallgehäuse, an dem die Stromschaltungseinheit und die Steuerplatine montiert sind; der Glättungskondensator ist an einer Position an dem Metallgehäuse montiert, wo der Glättungskondensator durch die Kühlluft gekühlt wird, die von außerhalb des Gehäuses in den Lufteinlass angesaugt wird. Im Ergebnis kann der Glättungskondensator in der Achsrichtung angeordnet werden; somit wird vermieden, dass die rotierende elektrische Maschine in der Radialrichtung an Größe zunimmt, weshalb sie hinsichtlich ihrer Größe verkleinert werden kann (Downsizing).
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
2 ist ein Schaltungsdiagramm der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1;
3 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Stromzufuhreinheit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
4 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils, die die rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
5 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht; und
6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Stromzufuhreinheit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht; 1 veranschaulicht den Querschnitt davon, aufgenommen entlang der Linie A-A in 3, wenn die rotierende elektrische Maschine in der Richtung der Pfeile betrachtet wird. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das vor allem die Stromzufuhreinheit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1 beinhaltet; 3 ist eine erläuternde Ansicht, die die Stromzufuhreinheit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht; 4 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils, die die rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 darstellt; 4 veranschaulicht den Querschnitt davon, aufgenommen entlang der Linie B-B in 3, wenn die rotierende elektrische Maschine in der Richtung der Pfeile betrachtet wird.
In den 1, 2, 3 und 4 hat eine rotierende elektrische Maschine 1000 einen Hauptkörper 200 der rotierenden elektrische Maschine, und eine Stromzufuhreinheit 300, die mit dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine integriert ist, welche parallel zu dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine in der Achsrichtung des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist, und die dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine elektrischen Strom zuführt. Der Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine kann als Elektromotor, der einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) antreibt, oder als elektrischer Stromgenerator arbeiten, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird und elektrischen Strom erzeugt. Die rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 1 ist als rotierende elektrische Maschine zum Starten eines Verbrennungsmotors eingerichtet.
Der Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine ist mit einem Gehäuse 10 versehen, das eine vordere Halterung 1 als lastseitige Halterung, die in Form einer Schale ausgebildet ist, unter Verwendung eines Metallmaterials wie etwa Eisen, und eine hintere Halterung 2 als antilastseitige Halterung, einen Rotor 6, der an der Rotorachse 4 befestigt ist, eine Magnetfeldwicklung 5, die in dem Rotor 6 vorgesehen ist, und einen Stator 3 aufweist. Der Stator 3 hat einen Statoreisenkern 32 und eine Statorwicklung 31, die an dem Statoreisenkern 32 montiert ist.
Die Rotorachse 4 wird schwenkbar durch das Gehäuse 10 durch die Verwendung eines vorderseitigen Lagers 71, das in der vorderen Halterung 1 vorgesehen ist, und eines rückseitigen Lagers 72, das in der rückseitigen Halterung 2 vorgesehen ist, gelagert. Der Rotor 6 ist an der Rotorachse 4 befestigt und schwenkbar in dem Gehäuse 10 angeordnet. Der Statoreisenkern 32 ist derart an dem Gehäuse 10 befestigt, dass er sandwichartig zwischen einem Endabschnitt in der Achsrichtung der vorderen Halterung 1 und dem anderen Endabschnitt in der Achsrichtung der hinteren Halterung 2 angeordnet ist. Die Innenumfangsfläche des Stators 3 ist der Außenumfangsfläche des Rotors 6 über einen vorgegebenen Luftspalt radial zugewandt.
Eine Riemenscheibe 9 ist an dem vorderseitigen Endabschnitt der Rotorachse 4 montiert, der von der vorderen Halterung 1 hin zu der Seite gegenüber dem Hauptkörper 200 der elektrischen Maschine vorsteht. Der Hauptkörper 200 der rotierenden elektrische Maschine ist mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors durch Vermittlung der Riemenscheibe 9 und eines Riemens (nicht dargestellt) verbunden, der um die Riemenscheibe 9 gebunden ist.
Ein erster Kühllüfter 73, der an der vorderseitigen Endfläche des Rotors 6 befestigt ist, dreht sich zusammen mit dem Rotor 6. Ein zweiter Kühllüfter 74, der an der rückseitigen Endfläche des Rotors 6 befestigt ist, dreht sich zusammen mit dem Rotor 6. In dem Achsrichtungs-Endabschnitt der vorderen Halterung 1 ist ein erster Lufteinlass 11 vorgesehen, der Kühlluft in den Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine einsaugt; in dem Achsrichtungs-Endabschnitt der hinteren Halterung 2 ist ein zweiter Lufteinlass 21 vorgesehen, der Kühlluft in den Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine einsaugt. Um die Rotorachse 4 ist eine Vielzahl erster Lufteinlässe 11 und eine Vielzahl zweiter Lufteinlässe 21 vorgesehen. In dem Außenumfangs-Flächenabschnitt der vorderen Halterung 1 ist ein erster Luftauslass 12 vorgesehen, der Kühlluft aus dem Inneren des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine nach außen ausleitet; in dem Außenumfangs-Flächenabschnitt der hinteren Halterung 2 ist ein zweiter Luftauslass 22 vorgesehen, der Kühlluft von innerhalb des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine nach außen ausleitet.
Ein erster Lüftungspfad R1, der den ersten Lufteinlass 11 mit dem ersten Luftauslass 12 verbindet, ist zwischen der innenseitigen Achsrichtungs-Endfläche der vorderen Halterung 1 und der Achsrichtungs-Endfläche auf der Lastseite des Rotors 6 gebildet. Der erste Kühllüfter 73 ist in dem ersten Lüftungspfad R1 angeordnet. Ein zweiter Lüftungspfad R2 ist zwischen dem Innenumfangsabschnitt der Stromzufuhreinheit 300, die später beschrieben wird, und der Außenumfangsfläche der Rotorachse 4 ausgebildet, und verbindet das Äußere der rotierenden elektrischen Maschine 1000 mit dem zweiten Lufteinlass 21 der hinteren Halterung 2. Ein dritter Lüftungspfad R3, der den zweiten Lufteinlass 21 mit dem zweiten Luftauslass 22 verbindet, ist zwischen der inneren Achsrichtungs-Endfläche der hinteren Halterung 2 und der Achsrichtungs-Endfläche des Rotors 6 auf der Seite gegenüber der Last ausgebildet. Der zweite Kühllüfter 74 ist in dem dritten Lüftungspfad R3 angeordnet.
Aufgrund einer Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des ersten Kühllüfters 73 entsteht, wird eine erste Kühlluft W1 durch den ersten Lufteinlass 11 von außerhalb der vorderen Halterung 1 eingesaugt und dann von dem ersten Lüftungspfad R1 nach außerhalb des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine durch den ersten Luftauslass 12 ausgeleitet. Aufgrund der Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des zweiten Kühllüfters 74 entsteht, wird eine zweite Kühlluft W2 in den zweiten Lüftungspfad R2 von außerhalb der Stromzufuhreinheit 300 in der rotierenden elektrischen Maschine 1000 eingesaugt, erreicht den dritten Lüftungspfad R3 durch den zweiten Lufteinlass 21 der hinteren Halterung 2, und wird dann nach außerhalb des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine durch den zweiten Luftauslass 22 ausgeleitet.
Die Stromzufuhreinheit 300 ist mit den oben genannten Leistungshalbleitermodulen 121 eingerichtet, welche Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen, Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen, und Strommesswiderstände, Glättungskondensatoren 122, ein Harzgehäuse 131, einen Harzdeckel 131, eine Steuerplatine 124, ein Metallgehäuse 140, eine Bürste 100, einen Drehsensor (nicht dargestellt), und dergleichen umfassen. Die Stromschaltungseinheit umfasst das Leistungshalbleitermodul 121 und den Glättungskondensator 122. Das Metallgehäuse 140 hat eine Funktion als Wärmesenke.
Die Leistungshalbleitermodule 121 sind derart eingerichtet, dass ein einzelnes Leistungshalbleitermodul einer einzelnen Phase entspricht; wenn der Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine eine rotierende elektrische Maschine mit 3 Phasen ist, werden drei Leistungshalbleitermodule 121 bereitgestellt, die zueinander parallelgeschaltet sind. Mit anderen Worten ist in Ausführungsform 1 der Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine 200 als Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine mit 3 Phasen ausgebildet; daher, wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Leistungshalbleitermodul 121 ein U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, ein V-Phasen-Leistungshalbleitermodul 121V, und ein W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W.
Das U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, das V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und das W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W sind jeweils aus einem Reihenanschlusselement gebildet, das aus der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 171 und der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 und einem Strommesswiderstand 111 besteht, der später beschrieben wird. Das U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, das V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und das W-Phasen-Leistungshalbleitermodul 121W bilden eine 3-Phasen-Brückenschaltung.
Die Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 171 und die Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 beinhalten jeweils ein Parallelanschlusselement, das aus einem Feldeffekttransistor (FET) und einer Diode besteht.
Ein Strommesswiderstand 111, bei dem es sich um einen Stromsensor handelt, ist zwischen einem Wechselstrom-Anschluss 175 ist jeweils zwischen das U-Phasen-Leistungshalbleitermodul 121U, das V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und das W-Phasen-Leistungshalbleitermodul 121W und den Reihenverbindungsabschnitt zwischen der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 171 und der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 jeweils in dem U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, dem V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und dem W-Phasen-Leistungshalbleitermodul 121W angeschlossen. In 2 ist zum Zwecke des Vermeidens der Komplexität der Zeichnung das Bezugszeichen 175 des Wechselstromanschlusses lediglich dem Wechselstromanschluss des U-Phasen-Leistungshalbleitermoduls 121U angegeben.
Ein Anschluss positiver Polarität 173 von jeweils dem U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, dem V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W ist mit einem Anschluss positiver Polarität 501 einer Batterie 500 als Gleichstromquelle verbunden, die in einem Fahrzeug montiert ist, mittels einer Leiters positiver Polarität 125 der Stromzufuhreinheit 300, eines Anschlusses positiver Polarität 190 der Stromzufuhreinheit 300, und eines Kabels positiver Polarität 503. In 2 ist, um die Komplexität der Zeichnung zu vermeiden, lediglich der Anschluss positiver Polarität des U-Phasen Leistungshalbleitermoduls 121U mit dem Bezugszeichen 173 des Anschlusses positiver Polarität 173 versehen.
Ein Anschluss negativer Polarität 174 von jeweils dem U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, dem V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W ist mit einem Anschluss 502 negativer Polarität der Batterie 500 als eine Gleichstromquelle verbunden, die in einem Fahrzeug montiert ist, mittels eines Leiters 126 negativer Polarität der Stromzufuhreinheit 300, eines Anschlusses 191 negativer Polarität der Stromzufuhreinheit 300, und eines Kabels 504 negativer Polarität. Der Anschluss 502 negativer Polarität ist mit einer Fahrzeugkarosserie 700 an einem Massepotential des Fahrzeugs verbunden. In 2 ist, um die Komplexität der Zeichnung zu verhindern, lediglich der Anschluss negativer Polarität des U-Phasen Leistungshalbleitermoduls 121U mit dem Bezugszeichen 174 des Anschlusses negativer Polarität versehen.
Der Wechselstromanschluss 175 von jeweils dem U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, dem V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W ist mit dem Wicklungsanschluss der entsprechenden Phase in der Statorwicklung 31 des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine mittels einer Stromschiene 211 verbunden. In 2 ist, um die Komplexität der Zeichnung zu vermeiden, lediglich die Stromschiene mit dem Bezugszeichen 211 der Stromschiene versehen, die den Wechselstromanschluss 175 des U-Phasen Leistungshalbleitermoduls 121U mit der Statorwicklung 31 verbindet.
Der Anschluss positiver Polarität 173 von jeweils dem U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, dem V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W ist mit dem Leiter 125 positiver Polarität der Stromzufuhreinheit 300 verbunden. Der Anschluss 174 negativer Polarität von jeweils dem U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, dem V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W ist mit dem Leiter 126 negativer Polarität der Stromzufuhreinheit 300 verbunden.
Das U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, das V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und das W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W ist jeweils parallel mit dem Glättungskondensator 122 mittels der Verbindungsleiter 132 und 133 verbunden. In 2 sind, um die Komplexität der Zeichnung zu vermeiden, nur die Anschlussleiter mit den Bezugszeichen 132 und 133 der Anschlussleiter versehen, die mit dem Glättungskondensator 122 verbunden sind, der mit dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W parallel verbunden ist.
Der Anschluss 134 positiver Polarität von jedem der Glättungskondensatoren 122 ist mit dem Leiter 125 positiver Polarität der Stromzufuhreinheit 300 mittels des Anschlussleiters 132 verbunden. Der Anschluss 135 negativer Polarität von jedem der Glättungskondensatoren 122 ist mit dem Leiter 126 negativer Polarität der Stromzufuhreinheit 300 mittels des Anschlussleiters 133 und eines Anschlussleiters 123 verbunden. In 2 sind, um die Komplexität der Zeichnung zu vermeiden, lediglich der Anschluss positiver Polarität und der Anschluss negativer Polarität des Glättungskondensators 122, der mit dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W parallel verbunden ist, mit den Bezugszeichen 134 und 135 des Anschlusses positiver Polarität und des Anschlusses negativer Polarität verbunden. Um die Komplexität der Zeichnung zu vermeiden, ist lediglich der Anschlussleiter 123, der mit dem Glättungskondensator 122 und dem V-Phasen-Leistungshalbleitermodul 121V verbunden ist, mit dem Bezugszeichen 123 des Anschlussleiters versehen.
Ein Signalanschluss 176 von jeweils der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 171 und der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 in jeweils dem U-Phasen Leistungshalbleitermodul 121U, dem V-Phasen Leistungshalbleitermodul 121V, und dem W-Phasen Leistungshalbleitermodul 121W ist derart gebildet, dass er mit der Steuerplatine 124, die in 1 veranschaulicht ist, verbunden ist und ein Steuersignal von einer Steuerkreiseinheit empfängt, das an der Steuerplatine vorgesehen ist. In 2 ist, um die Komplexität der Zeichnung zu vermeiden, lediglich der Signalanschluss der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 des U-Phasen Leistungshalbleitermoduls 121U mit dem Bezugszeichen 176 des Signalanschlusses versehen.
Das Leistungshalbleitermodul 121 ist auf folgende Weise eingerichtet - die oben genannten Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 171, der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 172, und die Strommesswiderstände 111 sind an Kupferrahmen gelötet; die Rahmen sind miteinander unter Verwendung von Kupferplatten und Aluminiumdrähten verbunden; dann werden diese Elemente mit Harz versiegelt. Alternativ ist das Leistungshalbleitermodul 121 auf die folgende Weise eingerichtet - die oben genannten Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 171, die Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 172, und die Strommesswiderstände 111 sind an ein Keramiksubstrat gelötet, oder an einem isolierend beschichteten Substrat aus Metall, z.B. Aluminium oder Kupfer.
Das Leistungshalbleitermodul 121 hat eine Wärmeabstrahlungsfläche 177 zum Abstrahlen von Wärme, die durch die Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 171, die Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 172 und die Strommesswiderstände 111 erzeugt wird. Bei dem Leistungshalbleitermodul 121 ist die oben genannte Wärmeabstrahlungsfläche 177 an einem vorstehenden Abschnitt 1401 des Metallgehäuses 140 derart montiert, dass es der Oberfläche des vorstehenden Abschnitts zugewandt ist, der derart ausgebildet ist, dass er von der Montagefläche vorsteht, bei der es sich um eine Fläche des Metallgehäuses 140 auf der Seite gegenüber dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine handelt.
In dieser Situation, wenn an der Wärmeabstrahlungsfläche 177 des oben genannten Leistungshalbleitermoduls 121 leitfähige Materialien in zumindest einem Teil der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 171, der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 172, und den Strommesswiderständen 111 freiliegen, wird ein vorgegebener Abstand zwischen der Wärmestrahlungsfläche 177 und der Montagefläche des Metallgehäuses 140 sichergestellt und ein wärmeleitendes Material mit einer Isolierungseigenschaft wird zwischen die Wärmeabstrahlungsfläche 177 und die Montagefläche des Metallgehäuses 140 eingebracht; dann wird das Leistungshableitermodul 121 an den vorstehenden Abschnitt 1401 des Metallgehäuses 140 montiert. Als das oben genannte wärmeleitende Material kann Fett, Gel, oder ein Haftvermittler mit Viskosität und Fluidität, oder eine Folie, ein Band, oder dergleichen ohne Fluidität verwendet werden.
In dem Fall, bei dem die Wärmeabstrahlungsfläche 177 des Leistungshalbleitermoduls 121 von den Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 171, den Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 172, und den Strommesswiderständen 111 isoliert ist, kann ein elektrisch leitfähiges Material anstelle des oben genannten wärmeleitfähigen Materials verwendet werden, und es ist nicht erforderlich, einen Abstand zwischen der Wärmeabstrahlungsfläche 177 und der Montagefläche des Metallgehäuses 140 sicherzustellen.
In dem Metallgehäuse 140 ist als Kühlungsmechanismus ein Kühlmittelkanal 147 entlang der Umfangsrichtung des Metallgehäuses 140 an einer Position innerhalb des Metallgehäuses 140 ausgebildet, der dem vorstehen Abschnitt 1401 entspricht, an dem das Leistungshalbleitermodul 121 montiert ist; Kühlmittel 148 wird dazu gebracht, in den Kühlmittelkanal 147 zu strömen. Im Ergebnis wird Wärme, die durch die Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 171, die Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 172 und die Strommesswiderstände 111 des Leistungshalbleitermoduls 121 erzeugt wird, weitgehend und effizient an das Metallgehäuse 140 übertragen, so dass ein Temperaturanstieg unterbunden werden kann.
Obgleich dies nicht dargestellt ist, kann es erlaubt sein, dass in dem Bereich, der in einer Oberfläche gegenüber der Fläche liegt, in der der vorstehende Abschnitt 1401 des Metallgehäuses 140 ausgebildet ist, und der gegenüber dem Montagebereich für das Leistungshalbleitermodul 121 ausgebildet ist, eine oder mehr Wärmeabstrahlungsrippen vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, dass sie in einer Richtung senkrecht zu der Achsrichtung des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine vorstehen, und sich in der Radialrichtung des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine erstrecken.
Obgleich dies nicht dargestellt ist, ist eine Magnetfeld-Schaltungseinheit, als Brückenschaltung, die aus Halbleiterschaltvorrichtungen und Dioden gebildet ist, in dem vorstehenden Abschnitt 1401 des Metallgehäuses 140 oder in einer Montagefläche, die nicht der vorstehende Abschnitt 1401 ist, montiert. Der obere Arm der Brückenschaltung in der Magnetfeld-Schaltungseinheit ist mit dem Anschluss 501 positiver Polarität der Batterie 500 verbunden; der untere Arm dieser Brückenschaltung ist mit dem Anschluss 520 negativer Polarität der Batterie 500 verbunden. Die Magnetfeldwicklung 5 ist mit der Diode der Magnetfeld-Schaltungseinheit parallel verbunden.
Nicht dargestellte elektronische Bauteile, wie z.B. eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) und dergleichen, sind an der Steuerplatine 124 montiert; die Steuerplatine 124 ist mit einer Steuerkreiseinheit versehen, die eine Ein/AusSteuerung der Halbleiterschaltvorrichtungen der Stromschaltungseinheit und der Magnetfeld-Schaltungseinheit in der Stromzufuhreinheit 300 durchführt. Die Steuerkreiseinheit, die an der Steuerplatine 124 vorgesehen ist, führt eine An/Aus-Steuerung der Schaltvorrichtungen der Stromschaltungseinheit und der Magnetfeld-Schaltungseinheit durch, so dass die Stromschaltungseinheit eine Umwandlung von elektrischem Strom zwischen dem elektrischen Gleichstrom der Batterie 500 und dem elektrischen Wechselstrom in der Statorwicklung 31 durchführt und dass die Magnetfeld-Schaltungseinheit den Magnetfeldstrom an die Magnetfeldwicklung steuert.
Das oben genannte Leistungshalbleitermodul 121, die Steuerplatine 124, und dergleichen sind an der Montagefläche montiert, bei der es sich um eine Oberfläche des Metallgehäuses 140 auf der Seite gegenüber des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine handelt. Die Steuerplatine 124 ist in dem Metallgehäuse 140 derart montiert, dass sie parallel zu dem Leistungshalbleitermodul 121 in der Achsrichtung des Hauptkörpers 200 der elektrischen Maschine über einen Spalt von der Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls 121 auf der Seite gegenüber dem Metallgehäuse 140 liegt. Das Harzgehäuse 131 ist an der Montagefläche des Metallgehäuses 140 derart montiert, dass es das Leistungshalbleitermodul 121 und die Steuerplatine 124 , die an die Montagefläche des Metallgehäuses 140 montiert sind, enthält. Der Öffnungsabschnitt, auf der Seite gegenüber dem Metallgehäuse 140, des Harzgehäuses 131 ist mit dem Harzdeckel 130 verschlossen, der das Leistungshalbleitermodul 121 und die Steuerplatine 124 als die elektrischen Bauteile, die an der Montagefläche des Metallgehäuses 140 montiert sind, vor Wasser, Staub und dergleichen schützt.
Weil ein Vergussmaterial 150 in das Harzgehäuse 131 gefüllt wird, bis die Steuerplatine 124 eingebettet ist, können nicht nur die wasserfeste Eigenschaft und die Beständigkeit gegen Staub, sondern auch die Beständigkeit gegen Erdbeben und die wärmeleitende Eigenschaft erhöht werden. Ferner, wenn der Deckel 130 aus einem Metall wie Aluminium hergestellt ist, können die wärmeleitfähige Eigenschaft und die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht werden, und Geräusche (Englisch: „noise“; Deutsch auch: „Rauschen“) daran gehindert werden, sich auszubreiten. In manchen Fällen ist es nicht erforderlich, das Harzgehäuse 131 mit dem Vergussmaterial zu füllen.
Die Glättungskondensatoren 122 sind in einem Kondensatorgehäuse 151 enthalten und an der Fläche des Harzdeckels 130 auf der Seite gegenüber dem Metallgehäuse 140 montiert. Wenn die Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 171 und die Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtungen 172 in dem Leistungshalbleitermodul 121 ein bzw. ausgeschaltet werden, wird ermöglicht, dass der in die Stromzufuhreinheit 300 fließende Strom genau gesteuert wird und daher die Genauigkeit der Leistung und die Effizienz erhöht werden; jedoch schwankt nicht nur die Ausgangsspannung der Stromzufuhreinheit 300, sondern es wird auch ein Stromrippel in dem Ausgangsstrom verursacht.
Der Glättungskondensator 122 soll die oben genannte Spannungsschwankung und Stromrippel aufnehmen; wenn der Stromrippel an den Glättungskondensator 122 angelegt wird, erzeugt der Glättungskondensator 122 jedoch Wärme, und die Temperatur des Kondensators steigt an. Der Temperaturanstieg in dem Glättungskondensator 122 verschlechtert den Glättungskondensator 122 und verkürzt dessen Lebensdauer. Um die Verschlechterung des Glättungskondensators 122 zu unterbinden, wird daher das Kondensatorgehäuse 151, das die Glättungskondensatoren 122 enthält, derart angeordnet, dass es nach außerhalb der Stromzufuhreinheit 300 hin freiliegt und in Kontakt mit der Außenluft kommt. In manchen Fällen sind in Anbetracht des Ausmaßes des Stromrippels, des Temperaturanstiegs, etc. zwei oder mehr Glättungskondensatoren 122 für jede Phase vorgesehen.
An dem Außenflächenabschnitt der hinteren Halterung 2 auf der Seite gegenüber dem Rotor 6, also auf der Seite, wo die Stromzufuhreinheit 300 montiert ist, ist die Bürste 100 in dem Umfangsabschnitt der Rotorachse 4 montiert. Obgleich dies nicht veranschaulicht ist, ist eine Bestromungseinheit, die mit der Magnetfeldwicklung 5 verbunden ist, an der Rotorachse 4 montiert; wenn der Gleitabschnitt der Bürste 100 die Bestromungseinheit berührt, wird die Ausgabe der Magnetfeld-Schaltungseinheit der Magnetfeldwicklung 5 eingegeben.
3 ist eine erläuternde Ansicht, die die Stromzufuhreinheit einem Zeitpunkt veranschaulicht, wenn die rotierende elektrische Maschine 1000 von der Seite gegenüber der Last betrachtet wird; 1 ist eine Querschnittsansicht zu einem Zeitpunkt, wenn der Querschnitt entlang der Linie A-A in 3 in der Pfeilrichtung betrachtet wird. Die Stromzufuhreinheit 300 und die Bürste 100 sind an jeweiligen äußeren Achsrichtungs-Endflächen, der hinteren Halterung 2, angeordnet, bei denen es sich um Ebenen handelt, die im Wesentlichen gleich sind. Der oben genannte zweite Lüftungspfad R2 ist zwischen dem Innenumfangsabschnitt der Stromzufuhreinheit 300 und dem Außenumfangsabschnitt der Bürste 100 gebildet. Der oben genannte dritte Lüftungspfad R3, der den zweiten Lufteinlass 21 mit dem zweiten Luftauslass 22 verbindet, ist zwischen der inneren Achsrichtungs-Endfläche der hinteren Halterung 2 und dem Rotor 6 gebildet.
Drei Kondensatorgehäuse 151 entsprechend den drei jeweiligen Phasen sind bereitgestellt; wie in 3 veranschaulicht, ist ein Kondensatorgehäuse 151 auf jeder der beiden Seiten des zweiten Lüftungspfads R2 vorgesehen, und ein Kondensatorgehäuse 151 ist unter dem zweiten Lüftungspfad R2 vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht es, die drei Kondensatorgehäuse 151 mit zweiter Kühlluft W2 wirksam zu kühlen.
An Montageeinheiten (nicht veranschaulicht), die in der vorderen Halterung 1 und der hinteren Halterung 2 vorgesehen sind, ist die rotierende elektrische Maschine 1000 fest mit Bolzen an der Fahrzeugkarosserie 700 des Fahrzeugs oder an dem Verbrennungsmotor befestigt. Die hintere Halterung 2 und die Fahrzeugkarosserie 700 sind miteinander durch den Statoreisenkern 32 und die vordere Halterung 1 elektrisch verbunden. In dem Fall, in dem das Metallgehäuse 140 und der Anschluss 502 negativer Polarität der Batterie 500 elektrisch miteinander durch die Fahrzeugkarosserie 700 verbunden werden können, kann das Kabel 504 negativer Polarität entfallen.
Als nächstes wird der Fluss des Stroms in der rotierenden elektrischen Maschine 1000 erläutert. Der Stromfluss in dem Fall, wo die rotierende elektrische Maschine 1000 als Elektromotor arbeitet, und der Stromfluss in dem Fall, wo die rotierende elektrische Maschine 1000 als elektrischer Stromgenerator arbeitet, unterscheiden sich voneinander; jedoch wird in dieser Ausführungsform der Fall beschrieben, bei dem die rotierende elektrische Maschine 1000 als Elektromotor arbeitet.
Der Strom, der in der Statorwicklung 31 des Hauptkörpers 200 der elektrischen Maschine fließt, fließt von dem Anschluss 501 positiver Polarität der Batterie 500 vermittels des Kabels 503 positiver Polarität und des Anschlusses 190 positiver Polarität in die Stromzufuhreinheit 300; dann fließt der oben genannte Strom vermittels der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 171 und des Strommesswiderstands 111 des Leistungshalbleitermoduls 121 einer vorgegebenen Phase in die Statorwicklung 31; danach fließt der oben genannte Strom vermittels des Strommesswiderstands 111 einer anderen Phase und der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 des Leistungshalbleitermoduls 121 in das Metallgehäuse 140, und fließt dann über den Anschluss 191 negativer Polarität und das Kabel 504 negativer Polarität in den Anschluss 502 negativer Polarität der Batterie 500.
Auf Grundlage eines durch den Strommesswiderstand 111 detektierten Stromwerts, einer Drehzahl der rotieren elektrischen Maschine 1000 und/oder Informationen zu einer Drehposition des Rotors von dem nicht dargestellten Drehsensor, jeweiligen Temperaturen der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 und der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 und dergleichen berechnet die CPU, die an der Steuerplatine 124 montiert ist, ein Steuerungsmuster zur Ein- bzw. Ausschalten der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 171 und der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172. Auf Grundlage der Berechnung durch die CPU erzeugt die an der Steuerplatine 124 vorgesehene Steuerkreiseinheit Steuersignale und stellt die Steuersignale an den jeweiligen Signalanschlüssen der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 171 und der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung 172 zur Verfügung.
Bei der rotierenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1, die in der oben beschriebenen Weise ausgestaltet ist, wandelt die Stromzufuhreinheit 300 den elektrischen Gleichstrom der Batterie 500 in einen elektrischen Wechselstrom um; dann wird der elektrische Wechselstrom der Statorwicklung 31 zugeführt. Aufgrund dessen wird in dem Eisenkren 32 des Stators ein rotierenden Magnetfeld erzeugt; dann dreht sich der Rotor 6. Dann drehen sich der erste Kühllüfter 73 und der zweite Kühllüfter 74 zusammen mit der Drehung des Rotors 6. Entsprechend fließt an der Vorderseite der rotierenden elektrischen Maschine 1000 die erste Kühlluft W1, die durch den ersten Lufteinlass 11 angesaugt wird, durch den ersten Lüftungspfad R1 und wird dann durch den ersten Luftauslass 12 nach außerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 1000 ausgeleitet. Dann kühlt die erste Kühlluft W1, die durch den ersten Lüftungspfad R1 fließt, das Spulenende der Statorwicklung 31.
Hingegen fließt auf der Rückseite der rotierenden elektrischen Maschine 1000 die zweite Kühlluft W2 durch den zweiten Lüftungspfad R2, der zwischen dem Innenumfangsabschnitt der Stromzufuhreinheit 300 und dem Außenumfangsabschnitt der Bürste 100 gebildet ist, hin zu der Last in der Achsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine 1000, und fließt dann durch den zweiten Lufteinlass 21 in den Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine; dann gelangt die zweite Kühlluft W2 durch den dritten Lüftungspfad R3 und wird durch den zweiten Luftauslass 22 nach außerhalb des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine ausgeleitet.
Aufgrund des rückseitigen Lagers 72, das in der hinteren Halterung 2 vorgesehen ist, wird der Innenumfangsabschnitt des zweiten Lüftungspfads R2 hin zu der Außenseite der Achsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine 1000 gebogen; dann, in manchen Fällen, fließt der zweite Lüftungspfad R2 hin zu der Außenseite der Achsrichtung, bevor er durch den zweiten Lufteinlass 21 angesaugt wird. Deshalb verbreitert sich der Innendurchmesser einer Durchgangsöffnung 1402, die in dem Innenumfangsabschnitt des Metallgehäuses 140 gebildet ist, hin zu der Lastseite der rotierenden elektrischen Maschine 1000. Im Ergebnis kann die Strömung der zweiten Kühlluft W2 geglättet werden. Darüber hinaus ist der Außendurchmesser eines Lagerhalteabschnitts 201 in der hinteren Halterung 2 derart ausgebildet, dass er sich hin zu der Lastseite der rotierenden elektrischen Maschine 1000 verbreitert; somit kann die Strömung der zweiten Kühlluft W2 weiter geglättet werden.
Das oben genannte Kondensatorgehäuse 151, die Bürste 100, das Metallgehäuse 140, die hintere Halterung 2, und der Rotor 6 liegen hin zu der zweiten Kühlluft W2 offen. Entsprechend wird Wärme, die in dem Leistungshalbleitermodul 121 erzeugt wird, durch Vermittlung des Metallgehäuses 140 an die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt; Wärme, die in den Glättungskondensatoren 122 erzeugt wird, wird durch Vermittlung der Luft in dem Kondensatorgehäuse 151 und des Kondensatorgehäuses 151 an die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt; Reibungswärme des rückseitigen Lagers 72 und Wärme, die in dem Stator 3 erzeugt wird, wird durch Vermittlung der hinteren Halterung 2 an die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt; Wärme, die in der Magnetfeldwicklung 5 erzeugt wird, wird durch Vermittlung des Rotors 6 an die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt. Im Ergebnis wird ein Temperaturanstieg in jedem der Bestandteile der rotierenden elektrischen Maschine 1000 unterbunden. Die zweite Kühlluft W2, die durch den dritten Lüftungspfad R3 strömt, kühlt das Spulenende der Statorwicklung 31.
Obgleich dies nicht dargestellt ist, kann der thermische Widerstand von dem Glättungskondensator 122 bis zu dem Kondensatorgehäuse 151 verringert sein, wenn ein wärmeleitfähiges Material in den Spalt zwischen dem Glättungskondensator 122 und der Innenwand des Kondensatorgehäuses 151 eingebracht wird; somit kann die Temperatur des Glättungskondensators 122 weiter gesenkt werden. Das Einbringen des wärmeleitfähigen Materials in den Spalt zwischen dem Glättungskondensator 122 und der Innenwand des Kondensatorgehäuses 151 ermöglicht es ebenfalls, die Vibrationsbeständigkeit zu erhöhen.
Als das oben genannte wärmeleitfähige Material, das in den Spalt zwischen dem Glättungskondensator 122 und der Innenwand des Kondensatorgehäuses 151 eingebracht werden soll, kann Fett mit niedriger Viskosität, ein Gel, ein Haftvermittler, eine Folie, ein Band, oder dergleichen verwendet werden; alternativ kann auch ein Material verwendet werden, das das gleiche ist wie jenes des oben genannten Vergussmaterials 150. In dem Fall, in dem zwei oder mehr Glättungskondensatoren 122 vorgesehen sind, wird das wärmeleitfähige Material zwischen den Glättungskondensatoren eingebracht, so dass die Glättungskondensatoren thermisch miteinander verbunden sind und somit die Temperaturdifferenz zwischen den Glättungskondensatoren verringert werden kann. Entsprechend führt die Zunahme oder Abnahme in dem elektrischen Widerstand, der durch die Temperaturdifferenz zwischen den Glättungskondensatoren verursacht wird, nicht dazu, dass ein Glättungskondensator mit geringem elektrischen Widerstand entsteht; somit kann verhindert werden, dass ein zu starker Strom in einen bestimmten Glättungskondensator fließt und deshalb die Lebensdauer dieses Kondensators verringert wird.
Wenn das wärmeleitfähige Material über den gesamten Außenumfang des Glättungskondensators 122 angeordnet ist, wird der Wärmeübertragungseffekt weiter verstärkt; da jedoch die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitfähigen Materials um ein oder zwei Stellen höher ist als jene von Luft, wird der Temperaturverringernde Effekt für den Glättungskondensator 122 verstärkt, selbst wenn das wärmeleitende Material lediglich über einen Teil des Außenumfangs des Glättungskondensators 122 angeordnet ist. Das Kondensatorgehäuse 151 kann aus Harz hergestellt sein; wenn das Kondensatorgehäuse 151 jedoch aus einem Metall wie Aluminium gefertigt ist, können die wärmeleitende Eigenschaft und die Wärmeabstrahlungsleistung weiter erhöht werden.
Darüber hinaus wird es ermöglicht, die zweite Kühlluft W2 sicher in den zweiten Lufteinlass 21 strömen zu lassen, weil eine Führungswand 144 an der Außenseite der hinteren Halterung 2 in der Achsrichtung des zweiten Lufteinlasses 21 vorgesehen ist. Darüber hinaus, wenn die Führungswände 144 über die gesamten Außenumfangsabschnitte der zweiten Lufteinlässe 21 angeordnet sind, bei denen der Umfang, um die Rotorachse 4, der hinteren Halterung 2 gepunktet ist, wird es ermöglicht, die zweite Kühlluft W2 zu den jeweiligen Lufteinlässen 21 zu führen und die zweite Kühlluft W2 dazu zu bringen, sicher in die hintere Halterung 2 des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine zu strömen. Die Führungswand 144 kann entweder in der hinteren Halterung 2 oder in dem Metallgehäuse 140 vorgesehen sein.
Wenn in dem Fall, in dem die Führungswand 144 in der hinteren Halterung 2 vorgesehen ist, ein Material, mit dem der Spalt zwischen dem Metallgehäuse 140 und der Führungswand 144 gefüllt ist, zwischen dem Metallgehäuse 140 und der Führungswand 144 eingebracht wird, kann verhindert werden, dass die zweite Kühlluft W2 nach außerhalb der Führungswand 144 hin austritt. Wenn, in dem Fall, bei dem die Führungswand 144 in dem Metallgehäuse 140 vorgesehen ist, ein Material, mit dem der Spalt zwischen der hinteren Halterung 2 und der Führungswand 144 gefüllt wird, zwischen die hintere Halterung 2 und die Führungswand 144 eingebracht wird, kann verhindert werden, dass die zweite Kühlluft W2 nach außerhalb der Führungswand 144 hin austritt.
Eine erste Kühlrippe 143, die von der Innenumfangsfläche des zweiten Lufteinlasses 21 in der hinteren Halterung 2 übersteht, ist vorgesehen; daher kann die Wärmeabstrahlungsleistung des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine erhöht werden. Die erste Kühlrippe 143 muss lediglich eine Form haben, die von der Innenumfangsfläche des zweiten Lufteinlasses 21 in den Raum des zweiten Lufteinlasses 21 vorsteht; die erste Kühlrippe 143 kann derart vorgesehen sein, dass sie von der Innenumfangsfläche an der Außenseite der Radialrichtung des zweiten Lufteinlasses 21 hin zu der Innenseite der Radialrichtung vorsteht; alternativ kann die erste Kühlrippe 143 derart vorgesehen sein, dass sie von der Innenumfangsfläche auf der Innenseite der Radialrichtung des zweiten Lufteinlasses 21 hin zu der Außenseite der Radialrichtung übersteht.
Darüber hinaus ist eine zweite Kühlrippe 142 in der Oberfläche der hinteren Halterung 2 vorgesehen, die dem Metallgehäuse 140 zugewandt ist; weil die zweite Kühlrippe 142 es ermöglicht, die Wärmeabstrahlungsleistung der hinteren Halterung 2 zu erhöhen, kann die Temperatur des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine gesenkt werden. Weil die Führungswand 144 bereitgestellt ist, erhöht die zweite Kühlrippe 142 die Wärmeabstrahlungsleistung für natürliche Kühlluft, und die erste Kühlrippe 143 erhöht die Wärmeabstrahlungsleistung für die zweite Kühlluft W2.
Weil die rotierende elektrische Maschine 1000 gemäß Ausführungsform 1 wie oben beschrieben ausgebildet ist, kann die Vergrößerung in der Radialrichtung unterbunden werden, und die Wärmeerzeugung in dem Leistungshalbleitermodul 121, der Steuerplatine 124, dem Glättungskondensator 122, der Bürste 100, dem Stator 3, der Magnetfeldwicklung 5, dem Rotor 6, dem rückseitigen Lager 72, dem vorderseitigen Lager 71, und dergleichen wird an die erste Kühlluft W1 und/oder die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt, und somit können die Temperaturen dieser gesenkt werden.
Darüber hinaus wird das Kühlmittel 148 dazu gebracht, in das Metallgehäuse 140 zu fließen, so dass die Kühlbarkeit der Stromzufuhreinheit 300 erhöht werden kann. Der Kühlmittelkanal 147 kann durch Bereitstellen eines nicht dargestellten Strömungskanaldeckels auf der Seite der hinteren Halterung 2 des Metallgehäuses 140 ausgebildet sein; alternativ kann der Kühlmittelkanal 147 durch Verbinden eines Rohrs aus Metall, wie Kupfer, Aluminium, oder SUS, mit dem Metallgehäuse 140 durch Bonden, Crimpen, Löten, oder dergleichen gebildet werden; alternativ kann der Kühlmittelkanal 147 zum Beispiel durch Bilden einer Kavität zum Zeitpunkt des Gießens hergestellt werden. Wenn der Kühlmittelkanal 147 an einem Abschnitt des Metallgehäuses 140 angeordnet ist, der dem Leistungshalbleitermodul 121 entspricht, das eine besonders große Menge an Wärme erzeugt, kann ein hoher Kühleffekt erzielt werden. Wenn das oben genannte Material, mit dem der Spalt zwischen der Führungswand 144 und der hinteren Halterung 2 oder dem Metallgehäuse 140 gefüllt wird, ein wärmeleitfähiges Material ist, wird die Wärme des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine an das Kühlmittel 148 abgestrahlt, und daher kann die Kühlbarkeit dieses Körpers verbessert werden.
4 ist eine Querschnittsansicht zu einem Zeitpunkt, wenn der Querschnitt entlang der Linie B-B in 3 in der Pfeilrichtung betrachtet wird. In 4 ist im Hinblick auf die Bürste 100 der längliche Querschnitt davon veranschaulicht. Der zweite Lüftungspfad R2 ist zwischen dem Innenumfangsabschnitt der Stromzufuhreinheit 300 und dem Außenumfangsabschnitt der Bürste 100 vorgesehen; und somit kann die Bürste 100 wirksam gekühlt werden, weil die zweite Kühlluft W2 mit der Gesamtheit des Außenumfangsabschnitts der Bürste 100 in Kontakt gelangt.
Ausführungsform 2
Als nächstes wird eine rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Anmeldung erläutert. Die rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 hat Funktionen, die jenen der obenstehenden rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 1 gleich sind. Das Schaltungsdiagramm in 2 gilt ebenfalls für Ausführungsform 2. 5 ist eine Hauptteil-Querschnittsansicht, die die rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht; 6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Stromzufuhreinheit der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht. Die rotierende elektrische Maschine gemäß Ausführungsform 2 ist als eine rotierende elektrische Maschine zum Starten eines Verbrennungsmotors eingerichtet.
In den 5 und 6 ist die Stromzufuhreinheit 300 mit dem Leistungshalbleitermodulen 121, den Glättungskondensatoren 122, dem Harzgehäuse 131, der Steuerplatine 124, dem Metallgehäuse 140, der Bürste 100, und dem Drehsensor (nicht veranschaulicht) versehen.
Das Leistungshalbleitermodul 121 ist auf die gleiche Weise wie das Leistungshalbleitermodul 121 in Ausführungsform 1 eingerichtet; das Leistungshalbleitermodul 121 hat eine nicht veranschaulichte Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung, eine nicht veranschaulichte Unterarm-leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung, und die Wärmeabstrahlungsfläche 177 zum Abstrahlen von Wärme, die in einem Strommesswiderstand erzeugt wird; die Wärmeabstrahlungsfläche 177 ist derart montiert, dass sie dem vorstehenden Abschnitt 1401 des Metallgehäuses 140 zugewandt ist. Im Ergebnis wird Wärme, die in der Oberarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung, der Unterarm-Leistungshalbleiter-Schaltvorrichtung, und dem Strommesswiderstand erzeugt wird, an das Metallgehäuse 140 übertragen, so dass verhindert wird, dass deren Temperatur ansteigt.
Das oben genannte Leistungshalbleitermodul 121, die Steuerplatine 124, und dergleichen sind an der Montagefläche montiert, die eine Fläche des Metallgehäuses 140 auf der Seite gegenüber dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine ist. Die Steuerplatine 124 ist in dem Metallgehäuse 140 derart montiert, dass sie zu dem Leistungshalbleitermodul 121 in der Achsrichtung des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine über einen Spalt von der Oberfläche des Leistungshalbleitermoduls auf der Seite gegenüber dem Metallgehäuse 140 parallel angeordnet ist. Das Harzgehäuse 131 ist an der Montagefläche des Metallgehäuses 140 derart montiert, dass es das Leistungshalbleitermodul 121 und die Steuerplatine 124 montiert an der Montagefläche des Metallgehäuses 140 enthält. Der Öffnungsabschnitt des Harzgehäuses 131 auf der Seite gegenüber dem Metallgehäuse 140 ist mit dem Harzdeckel 130 verschlossen, der das Leistungshalbleitermodul 121 und die Steuerplatine 124 als die elektrischen Bauteile, die an der Montagefläche des Metallgehäuses 140 montiert sind, vor Wasser, Staub und dergleichen schützt.
Weil das Vergussmaterial 150 in das Harzgehäuse 131 gefüllt wird, bis die Steuerplatine 124 eingebettet ist, kann nicht nur die wasserfeste Eigenschaft und die Beständigkeit gegen Stäube, sondern auch der Beständigkeit gegen Erdbeben und die Wärmeabstrahlungseigenschaft erhöht werden. Ferner, wenn der Deckel 130 aus einem Metall wie Aluminium hergestellt ist, kann die wärmeleitfähige Eigenschaft und die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht werden, und es kann verhindert werden, dass sich Geräusche ausbreiten. In manchen Fällen ist es nicht erforderlich, das Harzgehäuse 131 mit dem Vergussmaterial zu füllen.
Die Glättungskondensatoren 122 sind in dem Kondensatorgehäuse 151 enthalten und sind an der Fläche des Metallgehäuses 140 auf der Seite des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine montiert. Um die Glättungskondensatoren 122 zu kühlen, ist das Kondensatorgehäuse 151 derart angeordnet, dass es mit dem Metallgehäuse 140 und der zweiten Kühlluft W2, bei der es sich um die äußere Luft handelt, in Berührung kommt. Eine geneigte Wand 152 des Kondensatorgehäuses 151 ist derart ausgebildet, dass sie von der Seite gegenüber dem Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine zu dem Hauptkörper der rotierenden elektrischen Maschine zu der Außenseite der Radialrichtung des Hauptkörpers der rotierenden elektrischen Maschine geneigt ist; darüber hinaus ist der Außendurchmesser des Lagerhalteabschnitts 201 in der hinteren Halterung 2 derart ausgebildet, dass er sich schrittweise hin zu dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine ausweitet; daher kann die Strömung der zweiten Kühlluft W2 geglättet werden.
In manchen Fällen sind gemäß des Ausmaßes der Stromrippel und dem Temperaturanstieg zwei oder mehr Glättungskondensatoren 122 für jede der drei Phasen vorgesehen; die Glättungskondensatoren 122 sind über den gesamten Innenumfang des Metallgehäuses 140, oder auf getrennte Weise, angeordnet. Die geneigte Wand 152 von jedem der Kondensatorgehäuse 151 liegt hin zu dem zweiten Lüftungspfad R2 frei. Das Kondensatorgehäuse 151 kann aus Harz hergestellt sein; alternativ, wenn das Kondensatorgehäuse 151 aus einem Metall wie Aluminium hergestellt ist, können die wärmeleitfähige Eigenschaft und die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht sein. Wenn das Harzgehäuse 151 und das Metallgehäuse 140 miteinander integriert sind, kann die Wärmeabstrahlungsleistung weiter erhöht werden. Weil der Glättungskondensator 122 in einem Raum zwischen der Stromzufuhreinheit 300 und dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist, ist die Vibrationsbeständigkeit erhöht.
Ein Raum zum Anordnen der zweiten Kühlrippe 142, als Kühlelement, besteht zwischen dem Metallgehäuse 140 und der hinteren Halterung 2; somit kann verhindert werden, dass die rotierende elektrische Maschine 1000 sich in Achsrichtung vergrößert, wenn der Glättungskondensator 122 unter Ausnutzung eines Teils dieses Raums angeordnet wird.
6 ist eine erläuternde Ansicht zu einem Zeitpunkt, wenn die Stromversorgungseinheit 300 von der Seite gegenüber der Last der rotierenden elektrischen Maschine 1000 betrachtet wird; 5 ist eine Querschnittsansicht zu einem Zeitpunkt, wenn der Querschnitt entlang der Linie A-A in 6 in der Pfeilrichtung betrachtet wird. Die Bürste 100 ist auf einer Ebene angeordnet, die im Wesentlichen die gleiche Ebene wie die Ebene ist, an der die Stromzufuhreinheit 300 angeordnet ist; der zweite Lüftungspfad R2 ist zwischen dem Innenumfangsabschnitt der Stromzufuhreinheit 300 und dem Außenumfangsabschnitt der Bürste 100 ausgebildet. Der dritte Lüftungspfad R3, der den zweiten Lufteinlass 21 mit dem zweiten Luftauslass 22 verbindet, ist zwischen der Innenendfläche in Achsrichtung der hinteren Halterung 2 und dem Rotor 6 gebildet.
Bei der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsform 2, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wandelt die Stromzufuhreinheit 300 den elektrischen Gleichstrom der Batterie 500 in elektrischen Wechselstrom um; dann wird der elektrische Wechselstrom der Statorwicklung 31 zugeführt. Aufgrund dessen wird in dem Eisenkern 32 des Stators ein rotierendes Magnetfeld erzeugt; dann dreht sich der Rotor. Dann drehen sich die Kühllüfter 73 und 74 zusammen mit der Drehung des Rotors 6. Entsprechend fließt auf der vorderen Seite der rotierenden elektrischen Maschine 1000 die erste Kühlluft W1, die durch den ersten Lufteinlass 11 angesaugt wird, durch den ersten Lüftungspfad R1 und wird dann durch den ersten Luftauslass 12 nach außerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 1000 ausgeleitet. Dann kühlt die erste Kühlluft W1m die durch den ersten Lüftungspfad R1 strömt, das Spulenende der Statorwicklung 31.
Hingegen strömt auf der Rückseite der rotierenden elektrischen Maschine 1000 die zweite Kühlluft W2 durch den zweiten Lüftungspfad R2, der zwischen dem Innenumfangsabschnitt der Stromzufuhreinheit 300 und dem Außenumfangsabschnitt der Bürste 100 gebildet wird, hin zu der Last in der Achsrichtung der rotierenden elektrischen Maschine 1000 und fließt dann durch den zweiten Lufteinlass 21 in den Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine; dann gelangt die zweite Kühlluft W2 durch den dritten Lüftungspfad R3 und wird durch den zweiten Luftauslass 22 nach außerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 1000 ausgeleitet.
Aufgrund des rückseitigen Lagers 72, das in der hinteren Halterung 2 vorgesehen ist, wird der Innenumfangsabschnitt der zweiten Lüftungspfads R2 hin zu der Außenseite der Radialrichtung der rotierenden elektrischen Maschine 1000 gebogen; daher strömt in manchen Fällen die zweite Kühlluft W2 hin zu der Außenseite der Radialrichtung, bevor sie durch den zweiten Lufteinlass 21 angesaugt wird. Jedoch ist die geneigte Wand 152 des Kondensatorgehäuses 151 derart ausgebildet, dass sie schrittweise in der Radialrichtung hin zu dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine geneigt ist; daher kann die Strömung der zweiten Kühlluft W2 geglättet werden. Darüber hinaus ist der Außendurchmesser des Lagerhalteabschnitts 201 in der hinteren Halterung 2 derart ausgebildet, dass er hin zu dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine breiter wird; daher kann die Strömung der zweiten Kühlluft W2 weiter geglättet werden.
Das oben genannte Kondensatorgehäuse 151, die Bürste 100, das Metallgehäuse 140, die hintere Halterung 2, und der Rotor 6 werden der zweiten Kühlluft W2 ausgesetzt. Entsprechend wird Wärme, die in dem Leistungshalbleitermodul 121 erzeugt wird, an die zweite Kühlluft W2 durch die Vermittlung des Metallgehäuses 140 abgestrahlt; Wärme, die in den Glättungskondensatoren 122 erzeugt wird, wird durch die Vermittlung der Luft in dem Kondensatorgehäuse 151 und des Kondensatorgehäuses 151 an die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt; Reibungswärme des rückseitigen Lagers 72 und Wärme, die in dem Stator 3 erzeugt wird, wird durch die Vermittlung der hinteren Halterung 2 an die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt; Wärme, die in der Magnetfeldwicklung 5 erzeugt wird, wird durch die Vermittlung des Rotors 6 an die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt. Im Ergebnis wird der Temperaturanstieg in jedem der Bestandteile der rotierenden elektrischen Maschine 1000 unterbunden. Die zweite Kühlluft W2, die durch den dritten Lüftungspfad R3 strömt, kühlt das Spulenende der Statorwicklung 31.
In dem Fall, in dem die Kondensatorgehäuse 151 getrennt um den zweiten Lüftungspfad R2 angeordnet sind, kann sich die Durchgangsöffnung, in dem Metallgehäuse 140, die mit dem zweiten Lüftungspfad R2 in Kontakt gelangt, schrittweise in der Radialrichtung hin zu dem Hauptkörper 200 der rotierenden elektrischen Maschine verbreitern, wie im Fall der Ausführungsform 1.
Wenn, obgleich dies nicht dargestellt ist, ein wärmeleitfähiges Material in den Spalt zwischen dem Glättungskondensator 122 und der Innenwand des Kondensatorgehäuses 151 eingebracht wird, kann die Wärmebeständigkeit von dem Glättungskondensator 122 zu dem Kondensatorgehäuse 151 verringert sein; daher kann die Temperatur des Glättungskondensators 122 weiter verringert werden. Die Einbringung des wärmeleitfähigen Materials in den Spalt zwischen dem Glättungskondensator 122 und der Innenwand des Kondensatorgehäuses 151 macht es ebenfalls möglich, die Beständigkeit gegen Vibrationen zu erhöhen.
Als das oben genannte wärmeleitende Material, das in den Spalt zwischen dem Glättungskondensator 122 und der Innenwand des Kondensatorgehäuses 151 eingebracht wird, kann Fett mit geringer Viskosität, Gel, Haftvermittler, eine Folie, ein Band, oder dergleichen verwendet werden; alternativ kann ein Material verwendet werden, das das gleiche wie jenes des vorgenannten Vergussmaterials 150 ist. In dem Fall, bei dem zwei oder mehr Glättungskondensatoren vorgesehen sind, wird das wärmeleitfähige Material zwischen die Glättungskondensatoren eingebracht, so dass die Glättungskondensatoren thermisch miteinander verbunden sind und daher die Temperaturdifferenz zwischen den Glättungskondensatoren verringert werden kann. Entsprechend bewirkt die Zunahme oder Abnahme in dem elektrischen Widerstand, der durch die Temperaturdifferenz zwischen den Glättungskondensatoren verursacht wird, nicht, dass ein Kondensator mit geringem Widerstand entsteht; daher kann verhindert werden, dass ein zu starker Strom in einem bestimmten Glättungskondensator fließt, und daher die Lebensdauer dieses Kondensators verkürzt wird.
Wenn das wärmeleitenden Material über den gesamten Außenumfang des Glättungskondensators 122 angeordnet ist, wird der Wärmeübertragungseffekt weiter verstärkt; weil jedoch die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitfähigen Materials um ein oder zwei Stellen höher ist als jene von Luft, wird der Temperaturabnahmeeffekt für den Glättungskondensator 122 verstärkt, selbst wenn das wärmeleitfähige Material nur über einen Teil des Außenumfangs des Glättungskondensators 122 angeordnet ist. Das Kondensatorgehäuse 151 kann aus Harz gefertigt sein; wenn das Kondensatorgehäuse 151 jedoch aus einem Metall wie Aluminium gefertigt ist, kann die wärmeleitende Eigenschaft und die Wärmeabstrahlungsleistung weiter verbessert werden.
Darüber hinaus, weil eine Führungswand 144 an der Außenseite der hinteren Halterung in der Achsrichtung des zweiten Lufteinlasses 21 vorgesehen ist, wird es möglich, die zweite Kühlluft W2 dazu zu bringen, sicher in den zweiten Lufteinlass 21 zu strömen. Darüber hinaus, wenn die Führungswände 144 über die gesamten Außenumfangsabschnitte der zweiten Lufteinlässe 21 angeordnet sind, mit denen der Umfang um die Rotorachse 4 der hinteren Halterung 2 gepunktet ist, wird es möglich, die zweite Kühlluft W2 an die jeweiligen zweite Lufteinlässe 21 zu führen und die zweite Kühlluft W2 dazu zu bringen, sicher in die hintere Halterung 2 des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine zu fließen. Weil die Führungswand 144 das Kondensatorgehäuse 151 und die hintere Halterung 2 hält, wird es möglich, dass die Vibrationsbeständigkeit weiter verbessert wird. Die Führungswand 144 kann in dem Kondensatorgehäuse 151 vorgesehen sein.
Wenn, in dem Fall wo die Führungswand 144 in der hinteren Halterung 2 vorgesehen ist, ein Material, mit dem der Spalt zwischen dem Metallgehäuse 140 und der Führungswand 144 gefüllt wird, zwischen das Metallgehäuse 140 und die Führungswand eingebracht wird, kann verhindert werden, dass die zweite Kühlluft W2 nach außerhalb der Führungswand 144 austritt. Wenn in dem Fall, wo die Führungswand 144 in dem Metallgehäuse 140 vorgesehen ist, ein Material, mit dem der Spalt zwischen der hinteren Halterung 2 und der Führungswand 144 gefüllt wird, zwischen der hinteren Halterung 2 und der Führungswand 144 eingebracht wird, kann verhindert werden, dass die zweite Kühlluft W2 nach außerhalb der Führungswand 144 austritt. Wenn, in dem Fall, wo die Führungswand 144 in dem Kondensatorgehäuse 151 vorgesehen ist, ein Material, mit dem der Spalt zwischen der hinteren Halterung 2 und der Führungswand 144 gefüllt wird, zwischen der hinteren Halterung 2 und der Führungswand 144 eingebracht wird, kann verhindert werden, dass die zweite Kühlluft W2 nach außerhalb der Führungswand 144 austritt.
Eine erste Kühlrippe 143, die von der Innenumfangsfläche des zweiten Lufteinlasses 21 in der hinteren Halterung 2 vorsteht, ist vorgesehen; daher kann die Wärmeabstrahlungsleistung des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine erhöht werden. Die erste Kühlrippe 143 muss lediglich eine Form haben, die über die Innenumfangsfläche des zweiten Lufteinlasses 21 in den Raum des zweiten Lufteinlasses 21 übersteht; die erste Kühlrippe 143 kann derart vorgesehen werden, dass sie von der Innenumfangsfläche an der Außenseite der Radialrichtung des zweiten Lufteinlasses 21 hin zu der Innenseite der Radialrichtung vorsteht; alternativ kann die erste Kühlrippe 143 derart vorgesehen sein, dass sie von der Innenumfangsfläche ab der Innenseite der Radialrichtung des zweiten Lufteinlasses 21 hin zu der Außenseite der Radialrichtung vorsteht.
Darüber hinaus ist eine zweite Kühlrippe 142 in der Fläche, der hinteren Halterung 2, vorgesehen, die dem Metallgehäuse 140 zugewandt ist; weil die zweite Kühlrippe 142 es ermöglicht, die Wärmeabstrahlungsleistung der hinteren Halterung 2 zu erhöhen, kann die Temperatur des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine gesenkt werden. Weil die Führungswand 144 bereitgestellt ist, erhöht die zweite Kühlrippe 142 die Wärmeabstrahlungsleistung zur natürlichen Luftkühlung, und die erste Kühlrippe 143 erhöht die Wärmeabstrahlungsleistung für die zweite Kühlluft W2.
Die Führungswand 144 ist in der hinteren Halterung 2 in der Radialrichtung gesehen außerhalb des zweiten Lufteinlasses 21 vorgesehen; die erste Kühlrippe 143 ist derart vorgesehen, dass sie dem Innenumfang des zweite Lufteinlasses 21 in der hinteren Halterung 2 zugewandt ist; die zweite Kühlrippe 142 ist an der Fläche, der hinteren Halterung 2, vorgesehen, die dem Metallgehäuse 140 zugewandt ist; im Ergebnis kann die Wärmeabstrahlungsleistung erhöht werden.
Da die rotierende elektrische Maschine 1000 gemäß Ausführungsform 2 in der oben-beschriebenen Weise ausgestaltet ist, kann die Vergrößerung in der Radialrichtung unterbunden werden, und eine Erzeugung von Wärme in jeweils dem Leistungshalbleitermodul 121, der Steuerplatine 124, dem Glättungskondensator 122, der Bürste 100, dem Stator 3, der Magnetfeldwicklung 5, dem Rotor 6, dem rückseitigen Lager 72, dem vorderseitigen Lager 71, und dergleichen wird an die erste Kühlluft W1 und/oder die zweite Kühlluft W2 abgestrahlt, und somit können die Temperaturen dieser gesenkt werden.
Hinzu kommt, dass das Kühlmittel veranlasst wird, in dem Metallgehäuse 140 zu strömen, so dass die Kühlbarkeit der Stromzufuhreinheit 300 erhöht werden kann. Der Kühlmittelkanal 147 kann durch Bereitstellen einer (nicht dargestellten) Strömungskanalabdeckung auf der Seite der hinteren Halterund 2 des Metallgehäuses 140 gebildet werden; alternativ kann der Kühlmittelkanal 147 gebildet werden, indem ein aus einem Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium, oder SUS gebildetes Rohr mit dem Metallgehäuse 140 durch Bonden, Crimpen, Löten oder dergleichen verbunden wird; alternativ kann der Kühlmittelkanal 147 dadurch hergestellt werden, dass zum Zeitpunkt des Gießens eine Kavität gebildet wird. Ist der Kühlmittelkanal 147 an einem Abschnitt des Metallgehäuses 140 vorgesehen, der dem Leistungshalbleitermodul 121 entspricht, das eine besonders große Menge an Wärme erzeugt, kann eine starke Kühlwirkung erzielt werden. Wird als das wärmeleitfähige Material das vorgenannte Material genutzt, mit dem der Spalt zwischen der Führungswand 144 und der hinteren Halterung 2 oder dem Metallgehäuse 140 gefüllt wird, wird die Wärme des Hauptkörpers 200 der rotierenden elektrischen Maschine an das Kühlmittel 148 abgestrahlt, und somit kann die Kühlbarkeit der Maschine erhöht werden.
Wenn das Kühlmittel 148 veranlasst wird, in dem Metallgehäuse 140 zu strömen, kann die Kühlbarkeit der Stromversorgungseinheit 300 weiter erhöht werden. Da der Abstand zwischen dem Kühlmittel 148 und dem Glättungskondensator 122 verkürzt wird, kann die Kühlbarkeit des Glättungskondensators 122 weiter erhöht werden. Das Kühlen des Glättungskondensators 122 ermöglicht es, die Lebensdauer desselben zu verlängern, oder die Menge eines Rippelstroms, der dort hindurch fließen darf, zu erhöhen; somit, weil ein kleinerer Glättungskondensator verwendet werden oder die Anzahl von Glättungskondensatoren verringert werden kann, kann die rotierende elektrische Maschine weiter hinsichtlich ihrer Größe verkleinert und leichter gemacht werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die rotierende elektrische Maschine zum Starten eines Verbrennungsmotors gemäß den oben genannten Ausführungsformen 1 bzw. 2 beschränkt; ferner wird angemerkt, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionen, die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben wurden, hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit nicht auf die konkrete Ausführungsform beschränkt sind, mit der sie beschrieben wurden, sondern stattdessen für sich allein oder in verschiedenen Kombinationen auf die Ausführungsform angewendet werden können. Es wird daher angemerkt, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht veranschaulicht wurden, erdacht werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest einer der Bestandteile modifiziert, ergänzt oder weggelassen werden. Zumindest einer der Bestandteile, der in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen erwähnt wurde, kann ausgewählt und mit den Bestandteilen, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform erwähnt wurden, kombiniert werden.

Claims

Rotierende elektrische Maschine (1000), aufweisend: einen Hauptkörper (220) der rotierenden elektrischen Maschine; und eine Stromzufuhreinheit (300), wobei der Hauptkörper (200) der rotierenden elektrischen Maschine und die Stromzufuhreinheit (300) in einer Achsrichtung des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine parallel zueinander angeordnet sind, so dass sie integral aneinander befestigt sind, wobei der Hauptkörper (200) der rotierenden elektrischen Maschine beinhaltet: einen Stator (3), der an einem Gehäuse (10) befestigt ist, einen Rotor (6), der an einer Rotorachse (4) befestigt ist, die schwenkbar durch das Gehäuse (10) gelagert wird, und einen Kühllüfter (73, 74), der sich zusammen mit dem Rotor (6) dreht und einen Lufteinlass (21), der in dem Gehäuse (10) vorgesehen ist und eine Öffnung in der Achsrichtung hat, dazu bringt, Kühlluft in das Gehäuse (10) einzusaugen, und der einen Luftauslass (12, 22), der in dem Gehäuse (10) vorgesehen ist, dazu bringt, die Kühlluft nach außerhalb des Gehäuses (10) auszuleiten, wobei die Stromzufuhreinheit (300) aufweist: eine Stromschaltungseinheit, die mit einem Leistungshalbleitermodul (121) zum Steuern des elektrischen Stroms, der an den Hauptkörper (200) der rotierenden elektrischen Maschine zugeführt werden soll, und einem Glättungskondensator (122) zum Glätten eines in einer Statorwicklung (31) des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms, versehen ist, eine Steuerplatine (124), die mit einer Steuerkreiseinheit zur Steuerung der Stromschaltungseinheit versehen ist, und ein Metallgehäuse (140), an dem die Stromschaltungseinheit und die Steuerplatine (124) montiert sind, und wobei der Glättungskondensator (122) an dem Metallgehäuse (140) an einer Position montiert ist, an der der Glättungskondensator (122) durch die Kühlluft gekühlt wird, die von außerhalb des Gehäuses (10) in den Lufteinlass (21) eingesaugt wird.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach Anspruch 1, wobei das Metallgehäuse (140) eine Durchgangsöffnung (1402) in dem zentralen Abschnitt des Gehäuses hat, wobei der Lufteinlass (21) des Gehäuses (10) die Kühlluft durch die Durchgangsöffnung (1402) in dem Metallgehäuse (140) einsaugt, und wobei der Glättungskondensator (122) an einer Position in einem Umfangsabschnitt der Durchgangsöffnung (1402) montiert ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei der Innendurchmesser der Innenumfangswand der Durchgangsöffnung (1402) in dem Metallgehäuse (140) schrittweise hin zu der Seite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine zunimmt.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Metallgehäuse (140) eine Funktion als Metallgehäuse hat, das zumindest das Leistungshalbleitermodul (121) kühlt.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Metallgehäuse (140) einen Kühlmittelkanal (147) aufweist, um in diesem Kühlmittel fließen zu lassen.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einer Wandfläche davon auf der Seite gegenüber der Seite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine das Metallgehäuse (140) einen vorstehenden Abschnitt (1401) hat, der hin zu der Seite gegenüber der Seite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine vorsteht, und wobei das Leistungshalbleitermodul (121) an dem vorstehenden Abschnitt (1401) montiert ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei an einem Umfangsabschnitt des Lufteinlasses (21) eine Führungswand (144) zur Führung der Kühlluft an den Lufteinlass (21) bereitgestellt ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend ein Gehäuse (131), das das Leistungshalbleitermodul (121) und die Steuerplatine (124) enthält, wobei das Gehäuse (131) an einer Wandfläche des Metallgehäuses (140) auf der Seite gegenüber der Seite der rotierenden elektrischen Maschine (1000) befestigt ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse (131) mit einem Vergussmaterial (150) zum Einbetten des Leistungshalbleitermoduls (121) und der Steuerplatine (124) gefüllt wird.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Glättungskondensator (122) auf der Seite des Metallgehäuses (140) gegenüber der Seite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach Anspruch 10, wobei eine Vielzahl der Glättungskondensatoren (122) vorgesehen ist, wobei eine Vielzahl von Kondensatorgehäusen (151) vorgesehen ist, die jeweils eine vorgegebene Anzahl der Glättungskondensatoren (122) unter der Vielzahl der Glättungskondensatoren (122) enthalten, und wobei die Vielzahl der Kondensator (122)-Gehäuse getrennt an dem Metallgehäuse (140) montiert ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Glättungskondensator (122) auf der Seite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine des Metallgehäuses (140) angeordnet ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach Anspruch 12, wobei eine Vielzahl der Glättungskondensatoren (122) vorgesehen ist, wobei eine Vielzahl von Kondensatorgehäusen (151) vorgesehen ist, die jeweils eine vorgegebene Anzahl der Glättungskondensatoren (122) unter der Vielzahl der Glättungskondensatoren (122) enthalten, und wobei die Vielzahl der Kondensatorgehäuse (151) getrennt an dem Metallgehäuse (140) montiert ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach Anspruch 13, ferner aufweisend ein Kondensatorgehäuse (151), das den Glättungskondensator (122) enthält, wobei das Kondensatorgehäuse (151) an einer Position neben dem Lufteinlass (21) des Gehäuses (10) an dem Metallgehäuse (140) montiert ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach Anspruch 14, wobei das Kondensatorgehäuse (151) eine geneigte Wand (152) hat, die von der Seite gegenüber der Seite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine zu der Radialrichtungs-Außenseite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine hin zu der Seite des Hauptkörpers (200) der rotierenden elektrischen Maschine geneigt ist.
Rotierende elektrische Maschine (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner aufweisend eine Bürste (100) zum Zuführen eines elektrischen Stroms an eine Magnetfeldwicklung (5), die in dem Rotor (6) vorgesehen ist, wobei die Bürste (100) in einem Strömungspfad (R2) der Kühlluft angeordnet ist, die in den Lufteinlass (21) des Gehäuses (10) eingesaugt wird.