JP2011166948A - 電力供給ユニット一体型回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リヤブラケット4A及びフロントブラケット4Bからなるハウジング3、回転子10、固定子15、及びファン18aを備える回転電機本体2と、回転電機本体2に一体に取り付けられる電力供給ユニット40Aと、を備え、電力供給ユニット40Aは、ファン18aとリヤブラケット4Aの底部5Aとの間に配置され、リヤブラケット4Aは、ファン18aの径方向外側に位置する部位に形成された排気口6b、及び電力供給ユニット40A,40Bより底部5A側に開口する吸気口6aを有し、電力供給ユニット40Aとファン18aとの間に配設され、吸気口6aから排気口6bに至る通風路を構成するための仕切り部材51を備えている。
【選択図】図1
Description
この場合、制御部品、固定子、及び回転子の熱を奪い、暖められて排気部から排出される空気が、十分に冷やされないまま吸入部から再び通風路に吸い込まれてしまい、制御部品、固定子、及び回転子が、十分に冷却されないという問題があった。
図1はこの発明の実施の形態1に係る電力供給ユニット一体型回転電機の断面図、図2は図1のII−II矢視断面図、図3はこの発明の実施の形態1に係る電力供給ユニット一体型回転電機のリヤブラケットの斜視図、図4は図1のIV−IV矢視断面図である。
また、複数の吸気口6aが、筒状部6Aの軸方向の一端側に周方向に略等角ピッチで形成され、排気口6bが、筒状部6Aの軸方向の他端側に周方向に吸気口6aと同じピッチで形成されている。
吸気口6a及び排気口6bは、長手方向が筒状部6Aの軸方向に一致する長穴形状に形成されている。また、吸気口6aの長手方向の一端は、筒状部6Aから底部5Aの外縁を含む部位に至るように形成されている。
そして、リヤブラケット4A及びフロントブラケット4Bは、それぞれの開口部を相対させて配置され、図示しないボルトにより連結されてハウジング3を構成している。
以上のように回転電機本体2が構成されている。
このとき、延出長さの短い複数の第1放熱フィン43aのうち、配列方向の両端に位置する第1放熱フィン43a間の間隔が、おおよそブラシホルダ22の幅に対応している。
具体的には、第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bは、第1リード端子46が延出される封止体48の側面が、第1リード端子46の配列方向に位置するように、同一平面上に放熱伝導部を載置して並べたときに、封止体48が、第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bの配列方向の中間部の両側で鏡面対称になるように構成されている。
仕切り部材51は、仕切り板52及びブラシ24が装着されたブラシホルダ22により構成されている。
仕切り板52は、図4に示されるようにC字形の平板形状に作製され、C字の両端部間に形成される空間の幅は、ブラシホルダ22の幅に対応している。
界磁回路モジュール45cは、長さの短い第1放熱フィン43aに対応するモジュール取付部42aの表面に取り付けられている。さらに、第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bが、残りのモジュール取付部42aの表面にモジュール取付部42aの周方向に、第1パワー回路モジュール45aと第2パワー回路モジュール45bが交互に配列されるように取り付けられて電力供給ユニット40Aが構成される。
そして、図1の矢印付きの一点鎖線で示されるように、吸気口6aから排気口6bに至る第1通風路が、ベースプレート42A、通風路形成手段50A、回転子10、及び固定子15によってリヤブラケット4A内に構成される。
さらに、中継基板70が、第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bと界磁回路モジュール45cの第1リード端子46に取り付けられ、制御基板62と中継基板70とが図示しないコネクタを介して連結されている。中継基板70は、各第1リード端子46が連結される部位とコネクタが連結される部位とを接続する配線パターンを有している。
以上のように回転電機本体2と制御装置30とが一体化されて電力供給ユニット一体型回転電機1Aが構成されている。
電力供給ユニット一体型回転電機1Aでは、詳細には図示しないが、計6つの第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bのうちの3つずつのパワー回路モジュールが、インバータユニットを構成している。また、制御基板62の制御回路部は、第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bと界磁回路モジュール45cのスイッチング素子のON/OFFを制御可能に接続されている。
に接続されている。
また、バッテリ、界磁巻線11、及び界磁回路モジュール45cが、界磁巻線11への電力供給制御を、界磁回路モジュール45cのスイッチング素子のON/OFF制御により行うことが可能なように接続されている。
電力供給ユニット一体型回転電機1Aは、電動機及び発電機の両方の機能を併せ持ち、例えば、エンジンの停止と始動が頻繁に行われるアイドリングストップ車などに用いられる。
このとき、第1ガイド部42bが、吸気口6aから吸入された空気を、モジュール取付部42aの裏面と仕切り部材51の間に案内する。
そして、ファン18aの負圧部に導かれた空気は、仕切り部材51と回転子10との間を通って排気口6bに送られて、リヤブラケット4Aの外側に排出される。
エンジンが始動されると、エンジンの回転力が図示しないクランク軸、ベルト及びプーリ8を介して回転軸20に伝達される。これにより、回転子10が回転され、電機子巻線17の3相交流巻線に3相交流電圧が誘起される。そこで、制御基板62に実装された制御回路部がインバータユニットのスイッチング素子をON/OFF制御し、3相交流巻線に誘起された3相交流電力を直流電力に変換し、この直流電力によりバッテリが充電される。
つまり、自動車に衝撃が加わって、リヤブラケット4Aがある程度変形し、ヒートシンク41Aに接触してしまうと、ヒートシンク41Aとリヤブラケット4Aが短絡し、大きな電流が流れてしまう。この問題に対応するため、ヒートシンク41Aとリヤブラケット4Aとの間の隙間を広くして、リヤブラケット4Aが変形してもヒートシンク41Aに接触させないようにする対策が取られる。この場合、ヒートシンク41Aが小型化されるので、第1放熱フィン43aの放熱面積の縮小してしまう。
このため、第1放熱フィン43aの放熱面積を拡大することができるので、ヒートシンク41Aの放熱性能が向上する。
但し、第1ガイド部42bを設けることで、吸気口6aから吸入された空気を、モジュール取付部42aの裏面側にスムーズに案内する役割を果たすので、ファン18aの回転時に第1通風路を流れる空気の乱れを抑えることができる。
また、排気口6bは、筒状部6Aの開口端から離れた位置に開口を有するようにリヤブラケット4Aに形成されるものとして説明したが、排気口は、筒状部6Aの開口側端部に開口する切り欠きにより形成されていてもよい。
これに対し、排気口が、筒状部の開口側端部に開口する切り欠きで形成されていれば、リヤブラケットの筒状部の軸方向にスライドさせる金型のみでリヤブラケットを作製可能となるので、リヤブラケットを低コストで作製することができる。
図5はこの発明の実施の形態2に係る電力供給ユニット一体型回転電機の断面図である。
なお、図5において、上記実施の形態1と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
また、第2ガイド部42cに突設された第2放熱フィン43bは、第2通風路に延在される。
また、第2ガイド部42cが、モジュール取付部42aの内周部から底部5A側に延在するように設けられ、第2放熱フィン43bが、第2通風路内に延在するように第2ガイド部42cに突設されている。
このため、第1通風路との合流部まで第2通風路を流れていきた空気は、ファン18aの負圧部の手前まで第1通風路を流れてきた空気を、ファン18aの負圧部までスムーズに導く。これにより、ファン18aの手前で空気が滞留することが抑制される。従って、吸気口6aから吸入された空気が、第1通風路及び第2通風路内で滞留することなく流れるので、第1と第2パワー回路モジュール45a,45b、界磁回路モジュール45c、固定子15、及び回転子10を一層効果的に冷却することができる。
但し、第2ガイド部42cを設けることで、モジュール取付部42aの表面側からモジュール取付部42aの内周部を経由して回転子10側に向かう空気の流れが安定するので、ファン18aの負圧部の手前での空気の滞留防止効果を高めることできる。
図6はこの発明の実施の形態3に係る電力供給ユニット一体型回転電機の要部断面図である。
なお、図6において上記実施の形態1,2と同一及び相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
そして、通風路形成手段50Cが、仕切り部材51、及び第2ガイド部42cにより構成される。
撓み防止部材80は、長手方向を筒状部6Aの軸方向に一致させ、筒状部6Aの内周面から筒状部6Aの径方向内側に延出されるように固定されている。
図7は撓み防止部材が取り付けられていない電力供給ユニット一体型回転電機のリヤブラケット側を模式的に示す要部断面図であり、図7の(a)は、リヤブラケットの通常時の状態を示し、図7の(b)は自動車の走行による振動によってリヤブラケットが撓んだ状態を示している。
そして、自動車が走行して振動すると、図7の(b)のように、筒状部6Aは、軸心が撓むように変形することがある。
また、撓み防止部材80は、リヤブラケット4Aの筒状部6Aの内周面に取り付けられるものに限定されず、外周面に取り付けられていてもよい。
図8はこの発明の実施の形態4に係る電力供給ユニット一体型回転電機の断面図、図9は図8のIX−IX矢視断面図、図10はこの発明の実施の形態4に係る電力供給ユニット一体型回転電機のリヤブラケットの斜視図である。
なお、図8〜図10において上記実施の形態と同一及び相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
また、取付用突出部4aが、フロントブラケット4Bの外周面に突出部7と相対するように設けられ、取付用突出部4aには、第2取付用孔が、第1取付用孔に同軸に形成されている。
複数の第3放熱フィン43cは、放熱面をモジュール取付部42aに直交する方向に平行にして、おおよそモジュール取付部42aの周方向に配列されている。
また、電力供給ユニット一体型回転電機1Dでは、第1通風路及び第2通風路が、電力供給ユニット一体型回転電機1Bの第1及び第2通風路と同様の経路をとるように形成され、第3放熱フィン43cが第1通風路内に配置される。
従って、第1と第2パワー回路モジュール45a,45b、界磁回路モジュール45c、固定子15、及び回転子10の冷却を一層効果的に行うことができる。さらに、新たに第3放熱フィン43cが、第1通風路内に延在されるように設けられたので、第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bと界磁回路モジュール45cで発生される熱の放熱性が一層向上し、第1及び第2パワー回路モジュール45a,45bと界磁回路モジュール45cをさらに効果的に冷却することができる。
図11はこの発明の実施の形態5に係る電力供給ユニット一体型回転電機の要部断面図である。
なお、図11において上記実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
各分割ヒートシンク41aには、第1パワー回路モジュール45a、及び界磁回路モジュール45cのいずれかが取り付けられる。そして、第1分割ユニット40aが、第1パワー回路モジュール45a、及び第1パワー回路モジュール45aが取り付けられる分割ヒートシンク41aにより構成され、図示しない第2分割ユニットが界磁回路モジュール45c、及び界磁回路モジュール45cが取り付けられる分割ヒートシンク41aにより構成される。
同様に、界磁回路モジュール45cが分割ヒートシンク41aのモジュール取付部42dに取り付けられている。
そして、電力供給ユニット40Bは、ファン18aとリヤブラケット4Aの底部5Aとの間に配置されている。このとき、リヤブラケット4Aには、排気口6bが、ファン18aの径方向外側に位置する部位に形成され、吸気口6aが電力供給ユニット40Bより底部5A側に開口するように形成されている。
複数の分割ヒートシンク41aは、モジュール取付部42dを回転軸20の軸方向に平行に、かつ第5放熱フィン43eを第3通風路内に延在させて配列されている。
モジュール取付部42gの外周部を構成する7面のそれぞれが、パワー回路モジュール45a,45b及び界磁回路モジュール45cのいずれかを取り付けるための取付面42fを構成している。また、第6放熱フィン43fは、モジュール取付部42gの内周部に突設されている。第6放熱フィン43fは、モジュール取付部42gの長手方向の全域に亘って、互いに間隔をあけてモジュール取付部42gの内周部に垂直に突設されている。
また、モジュール取付部42gの外周部に取付面42fが構成され、内周部に第6放熱フィン43fが突設されるものとして説明したが、モジュール取付部42gの内周部に取付面42fが構成され、外周部に第6放熱フィン43fが突設されるものでもよい。
Claims (11)
- それぞれ、有底円筒状に形成され、開口部を相対させて連結されるリヤブラケット及びフロントブラケットからなるハウジング、一端側及び他端側を上記リヤブラケット及び上記フロントブラケットに回転可能に支持された回転軸に同軸に固定される回転子、上記回転子を囲繞するように配置され、上記リヤブラケット及び上記フロントブラケットの開口端部に挟持される固定子、及び上記回転子の一端部に取り付けられるファンを備える回転電機本体と、
上記固定子と上記回転子に電力を供給するパワー回路モジュールと界磁回路モジュール、及び上記パワー回路モジュールと上記界磁回路モジュールが取り付けられるヒートシンクを有し、上記回転電機本体に一体に取り付けられる電力供給ユニットと、
を備える電力供給ユニット一体型回転電機であって、
上記電力供給ユニットは、上記ファンと上記リヤブラケットの底部との間に配置され、
上記リヤブラケットは、上記ファンの径方向外側に位置する部位に形成された排気口、及び上記電力供給ユニットより上記底部側に開口する吸気口を有し、
上記電力供給ユニットと上記ファンとの間に、内径側を連通させるように配設され、上記ファンの回転時、上記ファンの内径側に発生する負圧によって上記吸気口から吸いこまれる空気を、上記ファンの負圧部に導いた後に上記排気口に送る通風路を構成する仕切り部材を備え、
上記ヒートシンクは、上記パワー回路モジュールと上記界磁回路モジュールが表面に取り付けられる板状のモジュール取付部、及び上記モジュール取付部の裏面に突設された第1放熱フィンを有し、上記第1放熱フィンを上記通風路内に延在させるように配置されていることを特徴とする電力供給ユニット一体型回転電機。 - 上記モジュール取付部は、平板リング形状に作製され、
上記ヒートシンクは、上記第1放熱フィンを上記ファンに向け、かつ、上記モジュール取付部が上記回転軸を囲繞して上記回転軸の軸方向に直交するように配置され、
上記仕切り部材は、上記ファンの外周側と上記第1放熱フィンとの間に配置され、
上記通風路は、上記吸気口から上記モジュール取付部の外周部を通って、上記モジュール取付部の裏面と上記仕切り部材との間を内径側に流れて上記ファンの負圧部を経由し、さらに上記仕切り部材と上記回転子との間を通って上記排気口に至る第1通風路と、上記吸気口から上記モジュール取付部の表面側を内径側に流れ、上記モジュール取付部の表面側から上記モジュール取付部の内周部を経由して上記回転子側に流れて上記第1通風路に合流する第2通風路と、を有することを特徴とする請求項1記載の電力供給ユニット一体型回転電機。 - 上記モジュール取付部の外周部から上記リヤブラケットとの間に間隔をあけて上記底部側に延在し、上記吸気口から吸気される空気を上記モジュール取付部の裏面と上記仕切り部材との間に案内する第1ガイド部4を備えていることを特徴とする請求項2に記載の電力供給ユニット一体型回転電機。
- 上記モジュール取付部の内周部から上記底部側に延在し、上記モジュール取付部の表面側を内周部まで導かれた空気を上記モジュール取付部の裏面側に案内する第2ガイド部を備えていることを特徴とする請求項2または請求項3記載の電力供給ユニット一体型回転電機。
- 上記第2ガイド部は、上記モジュール取付部に一体に作製され、第2放熱フィンが上記第2通風路内に延在するように上記第2ガイド部に突設されていることを特徴とする請求項4記載の電力供給ユニット一体型回転電機。
- 上記第1ガイド部は、上記モジュール取付部に一体に作製され、第3放熱フィンが上記第1通風路内に延在するように上記第1ガイド部に突設されていることを特徴とする請求項3記載の電力供給ユニット一体型回転電機。
- それぞれ、有底円筒状に形成され、開口部を相対させて連結されるリヤブラケット及びフロントブラケットからなるハウジング、一端側及び他端側を上記リヤブラケット及び上記フロントブラケットに回転可能に支持された回転軸に同軸に固定される回転子、上記回転子を囲繞するように配置され、上記リヤブラケット及び上記フロントブラケットの開口端部に挟持される固定子、及び上記回転子の一端部に取り付けられるファンを備える回転電機本体と、
上記固定子と上記回転子に電力を供給するパワー回路モジュールと界磁回路モジュール、及び上記パワー回路モジュールと上記界磁回路モジュールが取り付けられるヒートシンクを有し、上記回転電機本体に一体に取り付けられる電力供給ユニットと、
を備える電力供給ユニット一体型回転電機であって、
上記電力供給ユニットは、上記ファンと上記リヤブラケットの底部との間に配置され、
上記リヤブラケットは、上記ファンの径方向外側に位置する部位に形成された排気口、及び上記電力供給ユニットより上記底部側に開口する吸気口を有し、
上記電力供給ユニットと上記ファンとの間に、内径側を連通させるように配設され、上記ファンの回転時、上記ファンの内径側に発生する負圧によって上記吸気口から吸いこまれる空気を、上記ファンの負圧部に導いた後に上記排気口に送る通風路を構成する仕切り部材を備え、
上記ヒートシンクは、断面C状、あるいは筒状に形成され、上記パワー回路モジュール及び上記界磁回路モジュールのそれぞれが、それぞれ取り付けられる取付面が、内周部及び外周部の一方に形成されるモジュール取付部、及び上記取付面の裏側に位置する上記モジュール取付部の内周部及び外周部の他方の部位に突設される放熱フィンを有し、上記取付面を上記回転軸の軸方向に平行に、かつ上記放熱フィンを上記通風路内に延在させて配置されていることを特徴とする電力供給ユニット一体型回転電機。 - 上記パワー回路モジュール及び上記界磁回路モジュールは上記ヒートシンクと電気的に絶縁され、上記ヒートシンクと上記リヤブラケットとが同電位にされていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の電力供給ユニット一体型回転電機。
- それぞれ、有底円筒状に形成され、開口部を相対させて連結されるリヤブラケット及びフロントブラケットからなるハウジング、一端側及び他端側を上記リヤブラケット及び上記フロントブラケットに回転可能に支持された回転軸に同軸に固定される回転子、上記回転子を囲繞するように配置され、上記リヤブラケット及び上記フロントブラケットの開口端部に挟持される固定子、及び上記回転子の一端部に取り付けられるファンを備える回転電機本体と、
上記固定子と上記回転子に電力を供給するパワー回路モジュールと界磁回路モジュール、及び上記パワー回路モジュールと上記界磁回路モジュールのそれぞれが、それぞれ取り付けられる複数の分割ヒートシンクを有し、上記回転電機本体に一体に取り付けられる電力供給ユニットと、
を備える電力供給ユニット一体型回転電機であって、
上記電力供給ユニットは、上記ファンと上記リヤブラケットの底部との間に配置され、
上記リヤブラケットは、上記ファンの径方向外側に位置する部位に形成された排気口、及び上記電力供給ユニットより上記底部側に開口する吸気口を有し、
上記電力供給ユニットと上記ファンとの間に、内径側を連通させるように配設され、上記ファンの回転時、上記ファンの内径側に発生する負圧によって上記吸気口から吸いこまれる空気を、上記ファンの負圧部に導いた後に上記排気口に送る通風路を構成する仕切り部材を備え、
上記分割ヒートシンクは、それぞれ、表面に上記パワー回路モジュール及び界磁回路モジュールのいずれかが取り付けられる板状のモジュール取付部、及び上記モジュール取付部の裏面に突設される放熱フィンを備え、
複数の上記分割ヒートシンクは、上記モジュール取付部を上記回転軸の軸方向に平行に、かつ上記放熱フィンを上記通風路内に延在させて配列されていることを特徴とする電力供給ユニット一体型回転電機。 - 撓み防止部材が、剛性を有する部材により作製され、上記回転軸の軸方向に延在するように上記リヤブラケットの壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の電力供給ユニット一体型回転電機。
- 突出部が、上記吸気口と上記排気口との間の上記リヤブラケットの外周部に、周方向に延在するように突設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の電力供給ユニット一体型回転電機。
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