JP2007037262A

JP2007037262A - インバータ一体型回転電機

Info

Publication number: JP2007037262A
Application number: JP2005215736A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kitamura; 裕北村; Yoshito Asao; 淑人浅尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-02-08
Also published as: CN1913295A; FR2893774A1; FR2893774B1; US20070023421A1; DE102006033683A1; DE102006033683B4; US7397223B2; CN1913295B

Abstract

【課題】インバータの各スイッチング素子やそれらを接続する電力配線や制御配線を電気的、機械的に良好に保護しつつ、スイッチング素子の冷却性を向上することが可能なインバータ一体型回転電機を提供する。
【解決手段】インバータケース８の端壁８０の冷却空気流吸入孔８０ａ，８０ｂから導入された冷たい冷却空気流が、径方向内側と径方向外側の冷却空気流吸入孔８０ａ，８０ｂから同時に並行して流れ込み、外周側板部７２ａとインバータケース８の内周とによって形成される外周冷却空気流通路Ｐ１及び、内周側板部７２ｂと回転軸３１を囲繞するカバー９０との間に形成される内周冷却空気流通路Ｐ２を通じて、インバータ装置７を軸方向に貫通し、ハウジング４の冷却空気流吸入孔４２からモータハウジング４内に導かれる。
【選択図】図１

Description

この発明は、インバータ一体型回転電機に関する。

従来、直流電源と多相交流回転電機の電機子巻線との間に電力授受可能に介設されて、この電機子巻線に多相交流電圧を印加するインバータを多相交流回転電機と一体化することにより、小型軽量化や配線損失の低減を図ったインバータ一体型車両用回転電機が提案されている。

このインバータは、多数のパワートランジスタ（スイッチング素子）やそれを駆動制御するインバータ制御回路を複雑に配線してなる回路装置であるため、電気的、機械的に保護される必要がある。このため、従来のインバータ一体型車両用回転電機において、インバータは、金属製又は樹脂製の密閉箱すなわちケースに封入されて回転電機のハウジングの周壁又は端壁に固定されていた。以下、インバータを周壁に固定する方式を周壁固定方式、インバータを端壁に固定する方式を端壁固定方式と呼ぶものとする。

しかしながら、インバータのスイッチング素子は回転電機を電動駆動する際においてそのスイッチング時及び導通時に大きな電力損失を発生するため、インバータを構成する各スイッチング素子の冷却が特に重要な課題となっており、従来、インバータを冷却空気により冷却する空冷方式、インバータを冷却水により冷却する水冷方式が知られている。
たとえば特許文献１に記載される空冷端壁固定方式は、径方向断面において回転軸をＵ字状あるいは馬蹄形状に形成したインバータを開示している。この空冷端壁固定方式のインバータは、モータ径の小型化及び冷却機構の簡素化を期待できるため、体格縮小、小型軽量化の実現に有利であり、界磁コイル型同期モータに装備される場合にはブラシと軸方向に重なり周方向に異なる部位にインバータを配置することができるので、特に好適である。
しかしながら、上記した空冷端壁固定方式のインバータ一体型車両用回転電機では、インバータの各スイッチング素子を電気的、機械的に良好に保護しかつその良好な冷却を維持しつつインバータの小型化を実現することが容易ではなかった。

これに対して特許文献２に示されるように、インバータのスイッチング素子等を良好に電気的、機械的に保護しつつ、スイッチング素子の冷却性を確保しながら、その小型化を実現可能なインバータ一体型車両用回転電機の技術が提案されている。

特開平７−２３１６７２号公報特開２００４−２７４９９２号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示された空冷端壁固定方式のインバータ一体型車両用回転電機では、インバータの各スイッチング素子を電気的、機械的に良好に保護しつつ、さらなる冷却の向上を図ることが難しかった。
更に詳しく説明すると、インバータの各スイッチング素子やそれらを接続する電力配線や制御配線を電気的、機械的に良好に保護するためにはそれらをケース内に絶縁樹脂等により十分に密閉、固定しなければならないが、このように絶縁樹脂等により密閉性を高め、かつケースの小型化を図ると、冷却用ヒートシンク部の表面積が大幅に縮減されたり、冷却空気流通路の構成が適切でなくなったりして、スイッチング素子などの冷却性が悪化してしまうという問題があった。

この発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、インバータの各スイッチング素子やそれらを接続する電力配線や制御配線を電気的、機械的に良好に保護しつつ、スイッチング素子の冷却性を向上することが可能なインバータ一体型回転電機を提供することをその目的としている。

この発明のインバータ一体型回転電機は、回転軸に固定された冷却ファンを有してハウジングの一端壁から冷却空気流を吸入する回転電機と、前記ハウジングの前記一端壁の軸方向外側に位置して前記ハウジングに固定されるインバータ装置を有し、前記インバータ装置は、少なくとも、入力直流電力を交流電力に変換して前記回転電機のステータコイルに給電するインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子と、前記インバータ回路を制御する制御回路と、前記スイッチング素子及び制御回路を囲覆して収容するとともに前記スイッチング素子及び制御回路を接続する配線を収容するヒートシンクケースと、前記ヒートシンクケースを一体に固定、収容するインバータケースとを備え、前記ヒートシンクケースは、略径方向に延設される輪板状の底板部と、前記底板部から前記回転軸を囲繞するカバーに対して所定スペースを確保しつつ前記ハウジングの一端壁に向けて一体に延設する小径筒状の内周側板部と、前記底板部から前記ハウジングの前記一端壁に向けて一体に延設する大径筒状の外周側板部と、前記ハウジングの前記一端壁に向けて開口するリング状の開口部とを有し、これら前記底板部と前記内周側板部と前記外周側板部は冷却用ヒートシンクとしての良熱伝導金属材から成るとともに、前記外周側板部と前記インバータケースとの間の外周冷却空気流通路と、前記カバーと前記内周側板部との間の内周冷却空気流通路とを構成し、前記インバータケースの端壁に形成された冷却空気流吸入孔から導入された冷却空気流は、前記外周冷却空気流通路及び内周冷却空気流通路に沿って軸方向へ流れた後、前記ハウジング内へ流入するようにしたものである。

この発明のインバータ一体型回転電機によれば、インバータ装置の底板部と内周側板部と外周側板部は一体形状を成し、かつ全て冷却用ヒートシンクとしての良熱伝導金属材から成るので、冷却用表面積を広く確保できると共に、内周側板部と外周側板部に沿って軸方向にそれぞれ冷却空気流通路を構成したので、通風抵抗が小さく、冷却空気流量を多く確保でき、インバータ装置のスイッチング素子等やそれらを接続する電力配線や制御配線を電気的、機械的に良好に保護しつつ、発熱量が大きいスイッチング素子等を効率的に冷却できる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図、図２は図１のインバータ一体型回転電機を含むシステム回路の概念図である。
図１において、車両用回転電機１は、ステータ２、ロータ３、ハウジング４、プーリ５、ブラシ６、インバータ装置７を備えている。
ハウジング４の周壁内周面には、ステータコイル２１が巻装されたステータコア２２からなるステータ２が固定されている。２３はステータコイル２１を覆う絶縁シートである。ステータ２の径方向内側にはロータ３が収容され、ロータ３は、ハウジング４の両端壁４ａ，４ｂに回転自在に支持されてプーリ５が一端側に固定された回転軸３１と、回転軸３１に嵌着、固定されたランデル型のロータコア３２、その端面に固定された冷却ファン３３、それに巻装された界磁コイル３４からなる。
ハウジング４の周壁両側には冷却空気流吹き出し孔４１が、その両端壁４ａ，４ｂには冷却空気流吸入孔４２が形成されている。冷却空気流吸入孔４２から吸入された冷却空気流（風）は、両冷却ファン３３により付勢されてステータコイル２１のコイルエンドを冷却して冷却空気流吹き出し孔４１から外部に吹き出される。
ハウジング４の後端壁４ｂから突出する回転軸３１の他端側には一対のスリップリングが設けられ、これらスリップリングに接して一対のブラシ６が樹脂製のブラシホルダ６０に収容されている。
上記したランデル型回転電機自体の構造と動作は既に周知であるので、これ以上の説明は省略する。

次に、この実施の形態の特徴をなすインバータ装置７について説明する。
インバータ装置７は、一端面が開口しているドーナツ形状のヒートシンクケース７０を有しており、７１はその輪盤状の底板部、７２ａは底板部７１の外周縁からハウジング４側に突出するリング状の外周側板部、７２ｂは底板部７１の内周縁からハウジング４側に突出するリング状の内周側板部であり、ヒートシンクケース７０は、これら底板部７１、外周側板部７２ａ、内周側板部７２ｂが連続的に一体結合された冷却用ヒートシンクとしての良熱伝導金属材から成り、ハウジング４の後端壁４ｂに向けて開口する開口部７２ｃを有している。
インバータ回路を構成するスイッチング素子７３は、図１では図示しない界磁電流制御用トランジスタとともにヒートシンクケース７０の底板部７１に固定されている。
これらインバータ装置７の回路素子がヒートシンクケース７０の底板部７１に固定され、電気接続された後、回路素子や接続部分を埋設するためにヒートシンクケース７０内に樹脂７４が充填されている。
そして前記ヒートシンクケース７０は、樹脂材からなる有底筒状のインバータケース８に収容して一体に固定されている。インバータケース８の端壁８０には、ヒートシンクケース７０の底板部７１が一体に固定され、更にヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａ、内周側板部７２ｂに対応する位置に冷却空気吸入孔８０ａ，８０ｂが形成されている。
このインバータケース８は後述する＋バスバーを兼ねるヒートシンクケース７０を外部から絶縁すると共に、機械的に保護している。又、インバータケース８はバッテリ９の＋端子に配線接続される＋Ｂ端子（図１、２のＢ記号）を外周に絶縁して構成したり、外部からの信号を入力するためのコネクタ（図示しない）等を収納して構成している。
その他、図１において、２１ｃは、ステータコイル２１の各相巻線の引き出し線であり、図示しないインバータ装置７の各相の交流バスバーに接合されている。

インバータ装置７の回路構成を図２に示す。
インバータ装置７は、は６つのＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子７３をバスバーにより接続して構成されているインバータ回路７３０と、界磁電流制御用トランジスタ７７、フライホイルダイオード７８、制御回路７９を含んでいる。界磁コイル３４に給電される界磁電流は、界磁電流制御用トランジスタ７７により制御され、各スイッチング素子７３及び界磁電流制御トランジスタ７７はＩＣからなる制御回路７９により制御される。実際には、インバ−タ回路７３０の各部と制御回路７９とはインバ−タ回路７３０の各部の電位、電流を検出するため、及びスイッチング素子７３のゲート電位を制御するための多数の小電流配線を有しており、この実施の形態ではこれら小電流配線はヒートシンクケース７０の内部に固定されたターミナルボード７６に構成されているが、これら小電流配線は細いので、ターミナルボード７６に一体成形せず、樹脂７４にて被覆してもよい。
７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗは、インバ−タ回路７３０の交流配線を構成する交流バスバー（交流板部）であり、−バスバー（直流板部）７５ａとともに、インバ−タ回路７３０の大電流配線としてターミナルボード７６に樹脂一体成形により埋設されている。

インバータ装置７において、ヒートシンクケース７０の底板部７１には、上アームのスイッチング素子７３のドレイン側であるベース板が、はんだ付け等で直接電気的に接合されているので、ヒートシンクケース７０は＋バスバー７５ｂをも兼ねており、その為、ハウジング４の後壁に絶縁材８１を介して締結されている。一方、下アームのスイッチング素子７３のドレイン側であるベース板はヒートシンク（図示せず）に電気的に接合され、そのヒートシンクは電気絶縁フィルムを介して底板部７１に固定されている。そして、インバータ装置７は、このヒートシンクを−バスバー７５ａに接続し、この−バスバー７５ａを通じてハウジング４に接地される。

しかして、ロータ２が回転駆動されると、冷却ファン３３，３３により、図１に示すように、冷却空気流がインバータケース８の内部に導入される。この冷却空気流は、径方向外径と径方向内側の冷却空気流吸入孔８０ａ，８０ｂから同時に並行して流れ込み、外周側板部７２ａとインバータケース８の内周とによって形成される外周冷却空気流通路Ｐ１及び、内周側板部７２ｂと回転軸３１を囲繞するカバー９０との間に形成される内周冷却空気流通路Ｐ２を通じて、図の矢印Ｘ、Ｙに示すようにインバータ装置７を軸方向に貫通し、ハウジング４の冷却空気流吸入孔４２からモータハウジング４内に導かれ、そして冷却ファン３３によって径方向外側に偏向されて、ハウジング４の外周の冷却空気流吹き出し孔４１から外部に排出される。

このようにしてインバータケース８の端壁８０の冷却空気流吸入孔８０ａ，８０ｂから導入された冷たい冷却空気流が、ヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａの表面と内周側板部７２ｂの表面に沿ってそれぞれ流れるので、内部のスイッチング素子７３等を冷却するためのヒートシンクケース７０の冷却表面積（ここでは外周側板部７２ａの表面積と内周側板部７２ｂの表面積の和）が広く確保できる。
また、冷却空気流通路を外周冷却空気流通路と内周冷却空気流通路の２ヶ所並行して形成しているので通風抵抗が大きくならず、従って、冷却空気流量が低下しないので、ヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａと内周側板部７２ｂを介して、内部のスイッチング素子等を効率的に冷却することができる。

以上のように、インバータ装置７のスイッチング素子７３等やそれらを接続する電力配線や制御配線を電気的、機械的に良好に保護しつつ、発熱量が大きいスイッチング素子等を効率的に冷却できる効果がある。
また、樹脂材からなるインバータケース８にはあらかじめ前記ヒートシンクケース７０を収納して一体に固定し、バッテリ９の＋端子に配線接続される＋Ｂ端子（図１、２のＢ記号）を外周に絶縁して構成し、外部からの信号を入力するためのコネクタ（図示しない）等も収納して構成しておくことが可能なので、組立性が向上するという効果もある。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図であり、図１の実施の形態１に対して、インバータ装置７のヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａと内周側板部７２ｂの外側表面にそれぞれ冷却フィン７２１、７２２を追加構成したことのみが異なり、その他の構成は図１の実施の形態１と同じ構成になっている。

図３において、この発明の実施の形態２のインバータ一体型回転電機は、図１の実施の形態１に対して、ヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａにその外側表面から略径方向外側に向けて突出する外周冷却フィン７２１を略軸方向に沿って設け、また、内周側板部７２ｂにその外側表面から略径方向中心に向けて突出する内周冷却フィン７２２を略軸方向に沿って設けられている。
また、前記外周冷却フィン７２１と内周冷却フィン７２２の厚さとフィンピッチはそこを通る冷却空気流の通風抵抗が大きくならないような最適な構成になっている。

このように構成された実施の形態２においては、インバータケース８の端壁８０の冷却空気流吸入孔８０ａ，８０ｂから導入された冷たい冷却空気流が、ヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａの表面に設けられた外周冷却フィン７２１と内周側板部７２ｂの表面に設けられた内周冷却フィン７２２の表面に沿ってそれぞれ流れるので、内部のスイッチング素子７３等を冷却するためのヒートシンクケース７０の冷却表面積（ここでは外周側板部７２ａの外周冷却フィン７２１の表面積と内周側板部７２ｂの内周冷却フィンの表面積の和）が広く確保できる。
また、冷却空気流通路を外周冷却空気流通路Ｐ１と内周冷却空気流通路Ｐ２の２ヶ所並行して形成し、前記外周冷却フィン７２１と内周冷却フィン７２２の厚さとフィンピッチはそこを通る冷却空気流の通風抵抗が大きくならないような最適な構成になっているので、通風抵抗が大きくならず、従って、冷却空気流量が低下しないので、ヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａと内周側板部７２ｂを介して、内部のスイッチング素子７３等を効率的に冷却することができる。

以上のように、インバータ装置のスイッチング素子７３等やそれらを接続する電力配線や制御配線を電気的、機械的に良好に保護しつつ、発熱量が大きいスイッチング素子等をさらに効率的に冷却できる効果がある。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図であり、図１の実施の形態１に対して、インバータ装置７のヒートシンクケース７０の底板部７１に冷却フィン７１１を追加構成したことのみが異なり、その他の構成は図１の実施の形態１と同じ構成になっている。

図４において、この発明の実施の形態３のインバータ一体型回転電機は、図１の実施の形態１に対して、ヒートシンクケース７０の底板部７１の外側底面から前記インバータケース８に向けて突出して一体に固着される冷却フィン７１１が設けられており、底板部７１とインバータケース８の端壁８０との間には底板部冷却空気流通路Ｐ０が構成され、また、この底板部冷却空気流通路Ｐ０に連通するように、冷却フィン７１１に対面してインバータケース８の端壁８０には冷却空気流吸入孔８０ｃが形成されている。
また、前記冷却フィン７１１の厚さとフィン間距離はそこを通る冷却空気流の通風抵抗が大きくならず、かつ表面積が広く確保できるような最適な構成になっている。

このように構成された実施の形態３において、端壁８０の冷却空気流吸入孔８０ｃから導入された冷たい冷却空気流が、まず、底板部７１の冷却フィン７１１を冷却し、そして底板部７１の底面に衝突し、底板部冷却空気流通路Ｐ０を通って径方向外側と径方向中心に分かれて偏向され、径方向外側の流れは外周側板部７２ａとインバータケース８の内周とによって形成される外周冷却空気流通路Ｐ１を通じて図の矢印Ｘに示すようにインバータ装置７を軸方向に貫通し、また径方向中心に向かう流れは内周側板部７２ｂと回転軸３１を囲繞するカバー９０との間に形成される内周冷却空気流通路Ｐ２を通じて図の矢印Ｙに示すようにインバータ装置７を軸方向に貫通して、ハウジング４の冷却空気流吸入孔４２からモータハウジング４内に導かれ、そして冷却ファン３３によって径方向外側に偏向されて、ハウジング４の外周の冷却空気流吹き出し孔４１から外部に排出される。

このようにして端壁８０の冷却空気流吸入孔８０ｃから導入された冷たい冷却空気流が、まずヒートシンクケース７０の底板部７１に設けた冷却フィン７１１を冷却し、次に外周側板部７２ａの表面と内周側板部７２ｂの表面に沿ってそれぞれ流れるので、内部のスイッチング素子７３等を冷却するためのヒートシンクケース７０の冷却表面積（ここでは底板部７１に設けた冷却フィン７１１の表面積と外周側板部７２ａの表面積と内周側板部７２ｂ表面積の和）が広く確保でき、ヒートシンクケース７０の底板部７１の冷却フィン７１１と外周側板部７２ａと内周側板部７２ｂを介して、内部のスイッチング素子７３等を効率的に冷却することができる。

実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図であり、図４の実施の形態３に対して、インバータ装置７のヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａと内周側板部７２ｂの外側表面にそれぞれ冷却フィン７２１、７２２を追加構成したことのみが異なり、その他の構成は図４の実施の形態３と同じ構成になっている。

図５において、この発明の実施の形態４のインバータ一体型回転電機は、図４の実施の形態３に対して、ヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａにその外側表面から略径方向外側に向けて突出する外周冷却フィン７２１を略軸方向に沿って設け、また、内周側板部７２ｂにその外側表面から略径方向中心に向けて突出する内周冷却フィン７２２を略軸方向に沿って設けられている。
また、前記外周冷却フィン７２１と内周冷却フィン７２２の厚さとフィンピッチはそこを通る冷却空気流の通風抵抗が大きくならないような最適な構成になっている。

このように構成された実施の形態４においては、インバータケース８の端壁８０の冷却空気流吸入孔８０ｃから導入された冷たい冷却空気流が、まずヒートシンクケース７０の底板部７１に設けた冷却フィン７１１を冷却し、次に外周側板部７２ａの表面に設けられた外周冷却フィン７２１と、内周側板部７２ｂの表面に設けられた内周冷却フィン７２２に沿ってそれぞれ流れ、内部のスイッチング素子７３等を冷却するためのヒートシンクケース７０の冷却表面積（ここでは底板部７１に設けた冷却フィン７１１の表面積と、外周側板部７２ａの外周冷却フィン７２１の表面積と、内周側板部７２ｂの内周冷却フィン７２２の表面積の和）が広く確保でき、ヒートシンクケース７０の底板部７１の冷却フィン７１１と、外周側板部７２ａの外周冷却フィン７２１と、内周側板部７２ｂの内周冷却フィン７２２を介して、内部のスイッチング素子等を効率的に冷却することができる。

実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図であり、図１の実施の形態１に対して、インバータ装置７のヒートシンクケース７０の内周側板部７２ｂの外側表面にのみ冷却フィン７２２を追加構成したものであり、その他の構成は図１の実施の形態１と同じ構成になっている。

実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図であり、図１の実施の形態１に対して、インバータ装置７のヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａの外側表面にのみ冷却フィン７２１を追加構成したものであり、その他の構成は図１の実施の形態１と同じ構成になっている。

実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図であり、図３の実施の形態２に対して、インバータ装置７のヒートシンクケース７０の内周側板部７２ｂの外側表面にのみ冷却フィン７２２を追加構成したものであり、その他の構成は図３の実施の形態２と同じ構成になっている。

実施の形態８．
図９はこの発明の実施の形態８に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図であり、図３の実施の形態２に対して、インバータ装置７のヒートシンクケース７０の外周側板部７２ａの外側表面にのみ冷却フィン７２１を追加構成したものであり、その他の構成は図３の実施の形態２と同じ構成になっている。

尚、実施の形態１から実施の形態８までの説明及び図では、いずれもスイッチング素子７３がヒートシンクケース７０の底板部７１に接続固定される構造について示したが、このスイッチング素子７３は外周側板部７２ａまたは内周側板部７２ｂに接続固定された場合でも同様な効果が生じることは言うまでもない。
また、図３に示すように、ヒートシンクケース７０の開口部７０ａに密封用の蓋８２を設けても良く、この蓋８２を設けることによって耐水性や耐塩水性などを向上することができる。この蓋８２を樹脂で形成することによって、回転電機側からヒートシンクケース７０への輻射熱を良好に遮断することができる。

この発明の実施の形態１に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。図１のインバータ一体型回転電機を含むシステム回路の概念図である。この発明の実施の形態２に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。この発明の実施の形態３に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。この発明の実施の形態４に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。この発明の実施の形態５に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。この発明の実施の形態６に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。この発明の実施の形態７に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。この発明の実施の形態８に係わるインバータ一体型回転電機の構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１車両用回転電機、２ステータ、３ロータ、４ハウジング、４ａ，４ｂ端壁、５プーリ、６ブラシ、７インバータ装置、８インバータケース、９バッテリ、２１ステータコイル、２１ｃ引き出し線、２２ステータコア、２３絶縁シート、３１回転軸、３２ロータコア、３３冷却ファン、３４界磁コイル、４１冷却空気流吹き出し孔、４２冷却空気流吸入孔、６０ブラシホルダ、７０ヒートシンクケース、７０ａ開口部、７１底板部、７２ａ外周側板部、７２ｂ内周側板部、７２ｃ開口部、７３スイッチング素子、７４樹脂、７５ａ −バスバー（直流板部）、７５ｂ＋バスバー、７６ターミナルボード
７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗ交流バスバー（交流板部）、７７界磁電流制御用トランジスタ、７８フライホイルダイオード、７９制御回路、８０端壁，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ冷却空気流吸入孔、８１絶縁材、８２蓋、９０カバー、７１０ヒートシンク、７２１、７２２冷却フィン、７３０インバータ回路、Ｐ１外周冷却空気流通路、Ｐ２内周冷却空気流通路、Ｐ０底板部冷却空気流通路、Ｂ＋Ｂ端子

Claims

回転軸に固定された冷却ファンを有してハウジングの一端壁から冷却空気流を吸入する回転電機と、前記ハウジングの前記一端壁の軸方向外側に位置して前記ハウジングに固定されるインバータ装置を有し、
前記インバータ装置は、少なくとも、入力直流電力を交流電力に変換して前記回転電機のステータコイルに給電するインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子と、前記インバータ回路を制御する制御回路と、前記スイッチング素子及び制御回路を囲覆して収容するとともに前記スイッチング素子及び制御回路を接続する配線を収容するヒートシンクケースと、前記ヒートシンクケースを一体に固定、収容するインバータケースとを備え、
前記ヒートシンクケースは、略径方向に延設される輪板状の底板部と、前記底板部から前記回転軸を囲繞するカバーに対して所定スペースを確保しつつ前記ハウジングの一端壁に向けて一体に延設する小径筒状の内周側板部と、前記底板部から前記ハウジングの前記一端壁に向けて一体に延設する大径筒状の外周側板部と、前記ハウジングの前記一端壁に向けて開口するリング状の開口部とを有し、これら前記底板部と前記内周側板部と前記外周側板部は冷却用ヒートシンクとしての良熱伝導金属材から成るとともに、前記外周側板部と前記インバータケースとの間の外周冷却空気流通路と、前記カバーと前記内周側板部との間の内周冷却空気流通路とを構成し、
前記インバータケースの端壁に形成された冷却空気流吸入孔から導入された冷却空気流は、前記外周冷却空気流通路及び内周冷却空気流通路に沿って軸方向へ流れた後、前記ハウジング内へ流入することを特徴とするインバータ一体型回転電機。
回転軸に固定された冷却ファンを有してハウジングの一端壁から冷却空気流を吸入する回転電機と、前記ハウジングの前記一端壁の軸方向外側に位置して前記ハウジングに固定されるインバータ装置を有し、
前記インバータ装置は、少なくとも、入力直流電力を交流電力に変換して前記回転電機のステータコイルに給電するインバータ回路を構成する複数のスイッチング素子と、前記インバータ回路を制御する制御回路と、前記スイッチング素子及び制御回路を囲覆して収容するとともに前記スイッチング素子及び制御回路を接続する配線を収容するヒートシンクケースと、前記ヒートシンクケースを一体に固定、収容するインバータケースとを備え、
前記ヒートシンクケースは、略径方向に延設される輪板状の底板部と、前記底板部から前記回転軸を囲繞するカバーに対して所定スペースを確保しつつ前記ハウジングの一端壁に向けて一体に延設する小径筒状の内周側板部と、前記底板部から前記ハウジングの前記一端壁に向けて一体に延設する大径筒状の外周側板部と、前記ハウジングの前記一端壁に向けて開口するリング状の開口部とを有し、これら前記底板部と前記内周側板部と前記外周側板部は冷却用ヒートシンクとしての良熱伝導金属材から成るとともに、前記底板部の外側底面から前記インバータケースに向けて突出して一体に固着される冷却フィンによって少なくとも径方向に形成される底板部冷却空気流通路と、前記外周側板部と前記インバータケースとの間の外周冷却空気流通路と、前記カバーと前記内周側板部との間の内周冷却空気流通路とを構成し、
前記インバータケースの端壁に形成された冷却空気流吸入孔から前記底板部冷却空気流通路に導入された冷却空気流は径方向に偏向され、偏向後、前記外周冷却空気流通路及び内周冷却空気流通路に沿って軸方向へ流れた後、前記ハウジング内へ流入することを特徴とする請求項１記載のインバータ一体型回転電機。
前記ヒートシンクケースは、前記ハウジングの前記一端壁に向けて開口するリング状の開口部を有する概略断面形状が凹状を呈するドーナツ形状であることを特徴とする請求項１または２記載のインバータ一体型回転電機。
前記冷却フィンは、径方向に略放射状に形成されている請求項２または３に記載のインバータ一体型回転電機。
前記内周側板部は、前記内周側板部の外側表面から略径方向中心に向けて突出する内周冷却フィンを有し、前記内周冷却空気流通路は、前記内周冷却フィンを冷却しつつ少なくとも軸方向に形成される請求項１ないし４のいずれか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
前記外周側板部は、前記外周側板部の外側表面から略径方向外側に向けて突出する外周冷却フィンを有し、前記外周冷却空気流通路は、前記外周冷却フィンを冷却しつつ少なくとも軸方向に形成される請求項１ないし５のいずれか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
前記底板部または前記内周側板部または前記外周側板部のいずれかに、少なくとも前記スイッチング素子が電気的に接合されるか、または固定される請求項１ないし６のいずれか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
前記各スイッチング素子及び前記制御回路は、前記ヒートシンクケースに充填される樹脂により小電流配線とともに被覆される請求項１ないし７のいずれか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
前記ヒートシンクケースは、前記開口部を遮蔽する蓋を有する請求項１ないし８のいずれか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
前記蓋は、樹脂により形成されている請求項９記載のインバータ一体型回転電機。
前記インバータ回路の−ライン又は＋ラインをなすバスバーは、前記ヒートシンクをなす底板部または内周側板部または外周側板部のいずれか一方と一体に形成されるか電気的に接続される請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のインバータ一体型回転電機。
前記ヒートシンクケース内において、少なくとも前記インバータ回路の−ライン又は＋ラインをなすバスバーが樹脂で一体に形成されてなるターミナルボードを有する請求項１１記載のインバータ一体型回転電機。