JP2022001002A

JP2022001002A - Rotary electric machine

Info

Publication number: JP2022001002A
Application number: JP2020105869A
Authority: JP
Inventors: 潤田原; Jun Tawara; 浩之東野; Hiroyuki Tono; 洋介宇野; Yosuke Uno
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2040-06-19
Also published as: JP6934985B1

Abstract

To provide a power supply unit capable of being constituted without elongating wiring.SOLUTION: The power supply unit comprises: a power circuit part supplying control power to a rotary electric machine body; a control circuit part controlling the power circuit part; and a single conductor connecting a positive electrode side terminal of a battery with positive electrode side terminals of an electronic component at the power circuit part and the control circuit part.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本願は、電力供給ユニットおよび回転電機に関するものである。 The present application relates to a power supply unit and a rotary electric machine.

パワー回路部を含む電力供給ユニットと回転電機本体とが一体化され、自動車などの車両に搭載される回転電機は、例えば特許文献１に開示されているように、従来から知られている。このような電力供給ユニットは、回転電機が内燃機関を駆動する電動機として動作するときには、車両に搭載されたバッテリなどの直流電源からの直流電力を交流電力に変換して回転電機本体に供給し、回転電機が内燃機関により駆動されて発電機として動作するときには、回転電機本体が発電した交流電力を直流電力に変換して直流電源に供給する。電力供給ユニットにおけるパワー回路部は、複数の半導体スイッチング素子、コイルおよびコンデンサからなるフィルタ回路などにより構成されている。 As disclosed in Patent Document 1, for example, a rotary electric machine in which a power supply unit including a power circuit unit and a rotary electric machine main body are integrated and mounted on a vehicle such as an automobile has been conventionally known. When the rotary electric machine operates as an electric motor for driving an internal combustion engine, such a power supply unit converts DC power from a DC power source such as a battery mounted on a vehicle into AC power and supplies it to the rotary electric machine main body. When the rotary electric machine is driven by the internal combustion engine and operates as a generator, the AC power generated by the rotary electric machine main body is converted into DC power and supplied to the DC power supply. The power circuit section of the power supply unit is composed of a filter circuit including a plurality of semiconductor switching elements, coils, and capacitors.

上述のパワー回路部を構成する半導体スイッチング素子およびコンデンサは、バッテリの正極側であるＢ電位および負極側であるＥ電位に接続され、コイルは、Ｂ電位中あるいはＥ電位中に配置される。 The semiconductor switching element and the capacitor constituting the power circuit unit described above are connected to the B potential on the positive electrode side and the E potential on the negative electrode side of the battery, and the coil is arranged in the B potential or the E potential.

米国特許公開第２０１７／３１８６５６号U.S. Patent Publication No. 2017/318656

しかしながら、特許文献１に記載された従来のパワー回路部は、コイルをＢ電位の途中に配置するために、Ｂ電位のバスバーを分断して接続しなければならず、接続のために配線が長くなって大型化するだけでなく、インダクタンスが増大し、ノイズが増大するという問題があった。また、接続点数が増えるため、製造工程が増えるという問題も生じていた。さらに、コイル以外のパワー回路部を構成する電気部品を導体間に配置することが想定され、この場合も同様の課題が生じていた。
本願は、上述のような課題を解決するための技術を開示するものであり、配線を長くすることなく構成できるようにした電力供給ユニットを提供することを目的とする。 However, in the conventional power circuit unit described in Patent Document 1, in order to arrange the coil in the middle of the B potential, the bus bar of the B potential must be divided and connected, and the wiring is long for the connection. In addition to increasing the size, there is a problem that the inductance increases and the noise increases. In addition, since the number of connection points increases, there is also a problem that the number of manufacturing processes increases. Further, it is assumed that the electric components constituting the power circuit portion other than the coil are arranged between the conductors, and the same problem has arisen in this case as well.
The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and an object of the present application is to provide a power supply unit that can be configured without lengthening the wiring.

本願に開示される電力供給ユニットは、バッテリから回転電機本体に供給する制御電力を出力するものであって、バッテリから回転電機本体に供給する制御電力を出力する電力供給ユニットであって、前記回転電機本体に制御電力を供給するパワー回路部と、前記パワー回路部を制御する制御回路部と、前記バッテリの正極側端子と前記パワー回路部および前記制御回路部における電子部品の正極側端子とを接続する単一の導体とを備えたことを特徴とするものである。 The power supply unit disclosed in the present application is a power supply unit that outputs the control power supplied from the battery to the rotary electric machine main body and outputs the control power supplied from the battery to the rotary electric machine main body, and is the rotation. A power circuit unit that supplies control power to the main body of an electric machine, a control circuit unit that controls the power circuit unit, a positive terminal on the positive side of the battery, a power circuit unit, and a positive terminal on an electronic component in the control circuit unit. It is characterized by having a single conductor to be connected.

本願に開示される電力供給ユニットによれば、配線を長くすることなく構成できる電力供給ユニットおよび回転電機を提供することができる。 According to the power supply unit disclosed in the present application, it is possible to provide a power supply unit and a rotary electric machine that can be configured without lengthening the wiring.

実施の形態１に係る電力供給ユニットを搭載した回転電機の主要部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the main part structure of the rotary electric machine which mounted the power supply unit which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る回転電機の電気系統を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric system of the rotary electric machine which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る電力供給ユニットの構造を説明する要部平面図である。It is a main part plan view explaining the structure of the power supply unit which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る電力供給ユニットのフィルタコイルを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the filter coil of the power supply unit which concerns on Embodiment 1. FIG.

実施の形態１．
以下、本願に係る電力供給ユニットを搭載した回転電機の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において、同一又は相当部分については同一符号を付している。
図１は、実施の形態１に係る電力供給ユニットを搭載した回転電機の主要部構造を示す断面図、図２は、実施の形態１に係る回転電機の電気系統を示す回路図、図３は、実施の形態１に係る電力供給ユニットの構造を説明する要部平面図、図４は、実施の形態１に係る電力供給ユニットに用いられるフィルタコイルを説明する斜視図である。なお、以下の説明で、単に軸方向と記載している場合は、回転電機あるいは回転電機本体の軸方向を意味し、径方向と記載している場合は、回転電機あるいは回転電機本体の径方向を意味している。 Embodiment 1.
Hereinafter, embodiments of a rotary electric machine equipped with a power supply unit according to the present application will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main structure of a rotary electric machine equipped with a power supply unit according to the first embodiment, FIG. 2 is a circuit diagram showing an electric system of the rotary electric machine according to the first embodiment, and FIG. 3 is a circuit diagram. , A plan view of a main part for explaining the structure of the power supply unit according to the first embodiment, and FIG. 4 is a perspective view for explaining a filter coil used for the power supply unit according to the first embodiment. In the following description, when it is simply described as the axial direction, it means the axial direction of the rotary electric machine or the rotary electric machine main body, and when it is described as the radial direction, it means the radial direction of the rotary electric machine or the rotary electric machine main body. Means.

まず、図１を用いて、回転電機の主要部構造を説明する。
図において、回転電機１０００は、回転電機本体２００と、回転電機本体２００の軸方向に並置されて回転電機本体２００と一体化され、回転電機本体２００に電力を供給する電力供給ユニット３００を備えている。この回転電機本体２００は、内燃機関（図示せず）を駆動する電動機として動作し、あるいは内燃機関により駆動されて発電する発電機として動作するものである。実施の形態１における回転電機１０００は、内燃機関の始動用回転電機として構成されている。 First, the structure of the main part of the rotary electric machine will be described with reference to FIG.
In the figure, the rotary electric machine 1000 includes a rotary electric machine main body 200 and a power supply unit 300 that is juxtaposed in the axial direction of the rotary electric machine main body 200 and integrated with the rotary electric machine main body 200 to supply electric power to the rotary electric machine main body 200. There is. The rotary electric machine main body 200 operates as an electric motor for driving an internal combustion engine (not shown), or operates as a generator driven by an internal combustion engine to generate electric power. The rotary electric machine 1000 in the first embodiment is configured as a rotary electric machine for starting an internal combustion engine.

回転電機本体２００は、それぞれ鉄などの金属材料を用いて椀状に形成された負荷側のフロントブラケット１および反負荷側のリヤブラケット２からなるハウジング１０と、このハウジング１０に固定された固定子３と、この固定子３に所定のエアギャップをもって対向して配置され、回転子軸４に固定された回転子６とを備えている。また、固定子３は、フロントブラケット１の軸方向の一端部とリヤブラケット２の軸方向の一端部により軸方向の両側から挟持され、ハウジング１０に固定された固定子鉄心３２と、固定子鉄心３２に装着された固定子巻線３１とを備えている。 The rotary electric machine main body 200 has a housing 10 composed of a load-side front bracket 1 and a counter-load-side rear bracket 2 formed in a bowl shape using a metal material such as iron, and a stator fixed to the housing 10. 3 and a rotor 6 arranged to face the stator 3 with a predetermined air gap and fixed to the rotor shaft 4 are provided. Further, the stator 3 is sandwiched from both sides in the axial direction by one end in the axial direction of the front bracket 1 and one end in the axial direction of the rear bracket 2, and is fixed to the housing 10 with the stator core 32 and the stator core. It is provided with a stator winding 31 mounted on the 32.

一方、回転子軸４は、フロントブラケット１に設けられたフロント側ベアリング７１と、リヤブラケット２に設けられたリヤ側ベアリング７２によりハウジング１０に回転可能に支持されている。
また、フロントブラケット１から反回転電機本体２００側に突出した回転子軸４のフロント側端部には、プーリ９が装着され、このプーリ９に巻き掛けられたベルトを介して内燃機関のクランク軸（いずれも図示せず）に連結されることになる。 On the other hand, the rotor shaft 4 is rotatably supported by the housing 10 by the front bearing 71 provided on the front bracket 1 and the rear bearing 72 provided on the rear bracket 2.
Further, a pulley 9 is attached to the front end of the rotor shaft 4 protruding from the front bracket 1 to the counter-rotating electric machine main body 200 side, and the crank shaft of the internal combustion engine is mounted via a belt wound around the pulley 9. (Neither is shown) will be connected.

さらに、回転子６には、界磁巻線５が設けられるとともに、フロント側端面に固定された第１の冷却ファン７３およびリヤ側端面に固定された第２の冷却ファン７４が設けられており、回転子６と共に回転する。また、フロントブラケット１の軸方向の端部には、冷却風を回転電機本体２００の内部に吸入する第１の吸気口１１が設けられ、リヤブラケット２の軸方向の端部には、冷却風を回転電機本体２００の内部に吸入する第２の吸気口２１が設けられている。これら第１の吸気口１１と第２の吸気口２１は、回転子軸４の周囲に複数個設けられている。さらに、フロントブラケット１の外周面部には、回転電機本体２００の内部から冷却風を外部へ排出する第１の排気口１２が設けられ、リヤブラケット２の外周面部には、回転電機本体２００の内部から冷却風を外部へ排出す第２の排気口２２が設けられている。 Further, the rotor 6 is provided with a field winding 5, a first cooling fan 73 fixed to the front end face, and a second cooling fan 74 fixed to the rear end face. , Rotates with the rotor 6. Further, a first intake port 11 for sucking cooling air into the rotary electric machine main body 200 is provided at the axial end of the front bracket 1, and cooling air is provided at the axial end of the rear bracket 2. A second intake port 21 is provided inside the rotary electric machine main body 200. A plurality of the first intake port 11 and the second intake port 21 are provided around the rotor shaft 4. Further, a first exhaust port 12 for discharging cooling air from the inside of the rotary electric machine main body 200 to the outside is provided on the outer peripheral surface portion of the front bracket 1, and the inside of the rotary electric machine main body 200 is provided on the outer peripheral surface portion of the rear bracket 2. A second exhaust port 22 is provided to discharge the cooling air from the air to the outside.

ここで、第１の吸気口１１と第１の排気口１２とを連通する第１の通風路Ｒ１は、フロントブラケット１の軸方向の内側端面と回転子６の負荷側の軸方向端面との間に形成され、第１の通風路Ｒ１内に第１の冷却ファン７３が配置されている。また、第２の通風路Ｒ２は、後述する電力供給ユニット３００とリヤブラケット２との間に形成され、回転電機１０００の外部とリヤブラケット２の第２の吸気口２１とを連通する。さらに、第２の吸気口２１と第２の排気口２２とを連通する第３の通風路Ｒ３は、リヤブラケット２の軸方向の内側端面と回転子６の反負荷側の軸方向端面との間に形成され、第３の通風路Ｒ３の内部に第２の冷却ファン７４が配置されている。 Here, the first ventilation passage R1 that communicates the first intake port 11 and the first exhaust port 12 has an axial inner end surface of the front bracket 1 and an axial end surface of the rotor 6 on the load side. A first cooling fan 73 is arranged in the first ventilation passage R1 formed between them. Further, the second ventilation passage R2 is formed between the power supply unit 300 and the rear bracket 2, which will be described later, and communicates the outside of the rotary electric machine 1000 with the second intake port 21 of the rear bracket 2. Further, the third ventilation passage R3 that communicates the second intake port 21 and the second exhaust port 22 has an axial inner end surface of the rear bracket 2 and an axial end surface on the counterload side of the rotor 6. A second cooling fan 74 is arranged inside the third ventilation passage R3, which is formed between the two.

したがって、第１の冷却ファン７３の回転による遠心力により、フロントブラケット１の外部から第１の吸気口１１に第１の冷却風Ｗ１が吸入され、第１の通風路Ｒ１から第１の排気口１２を介して回転電機本体２００の外部に排出される。また、第２の冷却ファン７４の回転による遠心力により、第２の冷却風Ｗ２は、電力供給ユニット３００の外部から第２の通風路Ｒ２に吸入され、リヤブラケット２の第２の吸気口２１を介して第３の通風路Ｒ３に至り、第２の排気口２２を介して回転電機本体２００の外部に排出されることになる。
なお、固定子巻線３１へ電力を供給するバスバー２１１を収納した配線部材１５３がリヤブラケット２の外周面に固定されている。 Therefore, the first cooling air W1 is sucked into the first intake port 11 from the outside of the front bracket 1 by the centrifugal force due to the rotation of the first cooling fan 73, and the first ventilation port R1 to the first exhaust port. It is discharged to the outside of the rotary electric machine main body 200 via 12. Further, the second cooling air W2 is sucked into the second ventilation passage R2 from the outside of the power supply unit 300 by the centrifugal force due to the rotation of the second cooling fan 74, and the second intake port 21 of the rear bracket 2 is sucked. It reaches the third ventilation passage R3 via the second exhaust port 22 and is discharged to the outside of the rotary electric machine main body 200 through the second exhaust port 22.
The wiring member 153 that houses the bus bar 211 that supplies electric power to the stator winding 31 is fixed to the outer peripheral surface of the rear bracket 2.

電力供給ユニット３００は、バッテリ５００から回転電機本体２００に供給する制御電力を出力するものであって、後述する界磁巻線５への電力供給を制御する上アーム電力半導体スイッチング素子および下アーム電力半導体スイッチング素子を含む界磁用電力半導体モジュール１２０と、固定子巻線３１への電力供給を制御する上アーム電力半導体スイッチング素子および下アーム電力半導体スイッチング素子を含む固定子用電力半導体モジュール１２１と、固定子巻線３１に流れる電流を平滑化する平滑コンデンサ１２２と、固定子用電力半導体モジュール１２１の正極側端子１７３および平滑コンデンサ１２２の正極側端子１９５を接続する正極側の導体１２５と、制御回路部を形成する制御基板１２４とを備え、これらの電子部品を樹脂製のカバー１３０、樹脂製のケース１３１および放熱機能を有する金属筐体１４０からなる筐体によって収納し、ポッティング材１５０を充填して構成されている。
ここで、界磁用電力半導体モジュール１２０と、固定子用電力半導体モジュール１２１と、平滑コンデンサ１２２とによりバッテリ５００の電力を回転電機本体２００に供給するパワー回路部を形成している。 The power supply unit 300 outputs the control power supplied from the battery 500 to the rotary electric machine main body 200, and controls the power supply to the field winding 5 described later. Upper arm power semiconductor switching element and lower arm power. A field power semiconductor module 120 including a semiconductor switching element, a capacitor power semiconductor module 121 including an upper arm power semiconductor switching element and a lower arm power semiconductor switching element for controlling power supply to the stator winding 31, and a capacitor power semiconductor module 121. A smoothing capacitor 122 that smoothes the current flowing through the stator winding 31, a conductor 125 on the positive side that connects the positive side terminal 173 of the power semiconductor module 121 for the stator and the positive side terminal 195 of the smoothing capacitor 122, and a control circuit. A control board 124 forming a portion is provided, and these electronic components are housed by a housing including a resin cover 130, a resin case 131, and a metal housing 140 having a heat dissipation function, and filled with a potting material 150. It is composed of.
Here, the field power semiconductor module 120, the stator power semiconductor module 121, and the smoothing capacitor 122 form a power circuit unit that supplies the power of the battery 500 to the rotary electric machine main body 200.

また、金属筐体１４０の外周には、回転子６に電力を供給するブラシ１００、および回転子６の回転を検出する回転センサ１１０が取り付けられている。なお、金属筐体１４０の内側突部１４３の上に電力半導体モジュール１２１の放熱面１７７を対向させて電力半導体モジュール１２１が載置されており、第２の冷却通路Ｒ２側に突出したフィン１４１が形成されている。 Further, a brush 100 for supplying electric power to the rotor 6 and a rotation sensor 110 for detecting the rotation of the rotor 6 are attached to the outer periphery of the metal housing 140. The power semiconductor module 121 is mounted on the inner protrusion 143 of the metal housing 140 with the heat dissipation surface 177 of the power semiconductor module 121 facing each other, and the fins 141 protruding toward the second cooling passage R2 are provided. It is formed.

次に、このような構成の回転電機１０００の電気系統について図２を用いて説明する。
また、電力供給ユニット３００の構造について図３を用いて併せて説明する。
図において、回転電機本体２００は、３相回転電機として構成されており、電力半導体モジュール１２１は、３相回転電機本体として構成された回転電機本体２００に対し、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗから構成され、それぞれ並列に接続されている。なお、相数が増える場合には、例えば６相の場合は、電力半導体モジュール１２１が６個設けられる。また、１つの電力半導体モジュールに２相分の電力半導体スイッチング素子を含む場合は、電力半導体モジュールが３個となり、１つの電力半導体モジュールに３相分の電力半導体スイッチング素子を含む場合は、電力半導体モジュールが２個で構成されることになる。 Next, the electric system of the rotary electric machine 1000 having such a configuration will be described with reference to FIG.
Further, the structure of the power supply unit 300 will be described with reference to FIG.
In the figure, the rotary electric machine main body 200 is configured as a three-phase rotary electric machine, and the power semiconductor module 121 has a U-phase power semiconductor module 121U and a V-phase with respect to the rotary electric machine main body 200 configured as a three-phase rotary electric machine main body. It is composed of a power semiconductor module 121V and a W-phase power semiconductor module 121W, each of which is connected in parallel. When the number of phases increases, for example, in the case of 6 phases, 6 power semiconductor modules 121 are provided. When one power semiconductor module includes two phases of power semiconductor switching elements, the number of power semiconductor modules is three, and when one power semiconductor module includes three phases of power semiconductor switching elements, the power semiconductor is used. The module will consist of two.

ここで、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗは、それぞれ上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２との直列接続体により構成されており、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗは、三相ブリッジ回路を形成している。 Here, the U-phase power semiconductor module 121U, the V-phase power semiconductor module 121V, and the W-phase power semiconductor module 121W are each composed of a series connector of an upper arm power semiconductor switching element 171 and a lower arm power semiconductor switching element 172. The U-phase power semiconductor module 121U, the V-phase power semiconductor module 121V, and the W-phase power semiconductor module 121W form a three-phase bridge circuit.

なお、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２は、それぞれ例えばＦＥＴ(Field Effect Transistor：電界効果型トランジスタ)とダイオードとの並列接続体により構成されている。 The upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172 are each composed of, for example, a parallel connection body of a FET (Field Effect Transistor) and a diode.

Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗにおける、それぞれの上アーム電力半導体スイッチング素子１７１および下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の直列接続部と、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗには、それぞれ交流端子１７５が設けられている。なお、図の複雑化を避けるため、交流端子１７５は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕの交流端子のみに符号を付してある。 In the U-phase power semiconductor module 121U, V-phase power semiconductor module 121V, and W-phase power semiconductor module 121W, the series connection portion of the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172, respectively, and the U-phase power semiconductor module. The 121U, the V-phase power semiconductor module 121V, and the W-phase power semiconductor module 121W are each provided with an AC terminal 175. In order to avoid complication of the figure, the AC terminal 175 is designated only with the AC terminal of the U-phase power semiconductor module 121U.

Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗの正極側端子１７３、界磁用電力半導体モジュール１２０の正極側端子１８３、フィルタコンデンサ１２６の正極側端子１９２は、それぞれ電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接続され、電力供給ユニット３００の正極側端子１９０および正極側ケーブル５０３を介して、車両に搭載された直流電源としてのバッテリ５００の正極側端子５０１に接続されている。 The positive electrode side terminal 173 of the U-phase power semiconductor module 121U, the V-phase power semiconductor module 121V and the W-phase power semiconductor module 121W, the positive electrode side terminal 183 of the field power semiconductor module 120, and the positive electrode side terminal 192 of the filter capacitor 126 are respectively. It is connected to the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300, and is connected to the positive electrode side terminal 501 of the battery 500 as a DC power source mounted on the vehicle via the positive electrode side terminal 190 and the positive electrode side cable 503 of the power supply unit 300. ing.

また、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗの負極側端子１７４、界磁用電力半導体モジュール１２０の負極側端子１８４、フィルタコンデンサ１２６の負極側端子１９４は、それぞれ金属筐体１４０に接続され、電力供給ユニット３００の負極側端子１９１および負極側ケーブル５０４を介して、バッテリ５００の負極側端子５０２に接続されている。バッテリ５００の負極側端子５０２は、車両の接地電位にある車体に接続されている。 Further, the negative electrode side terminal 174 of the U-phase power semiconductor module 121U, the V-phase power semiconductor module 121V and the W-phase power semiconductor module 121W, the negative electrode side terminal 184 of the field power semiconductor module 120, and the negative electrode side terminal 194 of the filter capacitor 126 are Each is connected to the metal housing 140, and is connected to the negative electrode side terminal 502 of the battery 500 via the negative electrode side terminal 191 of the power supply unit 300 and the negative electrode side cable 504. The negative electrode side terminal 502 of the battery 500 is connected to the vehicle body at the ground potential of the vehicle.

さらに、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗにおける、それぞれの交流端子１７５は、バスバー２１１を介して回転電機本体２００の固定子巻線３１における各相の巻線端子に接続されている。
なお、図の複雑化を避けるため、バスバー２１１は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕの交流端子１７５と固定子巻線３１とを接続するバスバーのみに符号を付してある。 Further, in the U-phase power semiconductor module 121U, the V-phase power semiconductor module 121V, and the W-phase power semiconductor module 121W, the respective AC terminals 175 are of each phase in the stator winding 31 of the rotary electric machine main body 200 via the bus bar 211. It is connected to the winding terminal.
In order to avoid complication of the figure, the bus bar 211 is designated only by the bus bar connecting the AC terminal 175 of the U-phase power semiconductor module 121U and the stator winding 31.

また、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗの各正極側端子１７３は、それぞれ電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接続され、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗの各負極側端子１７４は、それぞれ第１のねじ１７９（図３）によって金属筐体１４０に接続されている。 Further, each positive electrode side terminal 173 of the U-phase power semiconductor module 121U, the V-phase power semiconductor module 121V, and the W-phase power semiconductor module 121W is connected to the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300, respectively, and the U-phase power semiconductor module 121U. The negative electrode side terminals 174 of the V-phase power semiconductor module 121V and the W-phase power semiconductor module 121W are each connected to the metal housing 140 by the first screw 179 (FIG. 3).

さらに、界磁用電力半導体モジュール１２０は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果型トランジスタ)などの電力半導体スイッチング素子を用いてフルブリッジ回路を構成し、巻線側の正極側端子１８５と巻線側の負極側端子１８６がそれぞれ界磁巻線５の端子に接続されている。界磁用電力半導体モジュール１２０の正極側端子１８３は、電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接続され、界磁用電力半導体モジュール１２０の負極側端子１８４は、第２のねじ１８９(図３)によって金属筐体１４０に接続されている。
なお、界磁巻線５および界磁用電力半導体モジュール１２０は、出力を得る場合に有効であり、出力を必要としない場合は、界磁巻線の代わりに磁石を用いることもあり、その際は、界磁用電力半導体モジュール１２０が不要になることもある。 Further, the field effect power semiconductor module 120 constitutes a full bridge circuit by using a power semiconductor switching element such as a FET (Field Effect Transistor), and is wound with a positive electrode side terminal 185 on the winding side. The negative electrode side terminals 186 on the side are connected to the terminals of the field winding 5 respectively. The positive electrode side terminal 183 of the field power semiconductor module 120 is connected to the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300, and the negative electrode side terminal 184 of the field power semiconductor module 120 is a second screw 189 (FIG. 3). Is connected to the metal housing 140 by.
The field winding 5 and the field power semiconductor module 120 are effective in obtaining an output, and when an output is not required, a magnet may be used instead of the field winding. May eliminate the need for the field power semiconductor module 120.

各平滑コンデンサ１２２の正極側端子１９５は、電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接続され、各平滑コンデンサ１２２の負極側端子１９６は、第３のねじ１７８(図３)で金属筐体１４０に接続されている。平滑コンデンサ１２２は、各相に設けた方がスイッチングノイズの低減に有効である。また、構成を簡易にするために図３（ａ）に示すように１つのブロックにまとめて収納してもよい。
また、各相の電力半導体モジュール１２１と平滑コンデンサ１２２との配線距離は、短い方が低インダクタンスに効果的であるため、平滑コンデンサ１２２の正極側端子１９５は、各相の電力半導体モジュール１２１の正極側端子１７３の近くに、平滑コンデンサ１２２の負極側端子１９６は、各相の電力半導体モジュール１２１の負極側端子１７４の近くに配置される。 The positive electrode side terminal 195 of each smoothing capacitor 122 is connected to the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300, and the negative electrode side terminal 196 of each smoothing capacitor 122 is attached to the metal housing 140 with a third screw 178 (FIG. 3). It is connected. It is more effective to provide the smoothing capacitor 122 in each phase to reduce switching noise. Further, in order to simplify the configuration, they may be stored together in one block as shown in FIG. 3A.
Further, since the shorter the wiring distance between the power semiconductor module 121 and the smoothing capacitor 122 of each phase is effective for low inductance, the positive electrode side terminal 195 of the smoothing capacitor 122 is the positive electrode of the power semiconductor module 121 of each phase. Near the side terminal 173, the negative electrode side terminal 196 of the smoothing capacitor 122 is arranged near the negative electrode side terminal 174 of the power semiconductor module 121 of each phase.

フィルタコンデンサ１２６の正極側端子１９２は、電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接続され、フィルタコンデンサ１２６の負極側端子１９４は、第４のねじ１９７で金属筐体１４０に接続されている。
ここで、正極側導体１２５は、図３（ａ）に示すように、平板状のバスバーで形成され、平面部が金属筐体１４０と対向するように配置されている。これにより、正極側導体１２５の正極と負極を並行にしてインダクタンスを低減し、ノイズあるいはスイッチング損失を抑制することができる。また、平板状のバスバーであることから、溶接部などの折り返しがなく、対向部を連続して形成できるため、よりインダクタンスを低減することができる。 The positive electrode side terminal 192 of the filter capacitor 126 is connected to the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300, and the negative electrode side terminal 194 of the filter capacitor 126 is connected to the metal housing 140 by the fourth screw 197.
Here, as shown in FIG. 3A, the positive electrode side conductor 125 is formed of a flat plate-shaped bus bar, and the flat surface portion is arranged so as to face the metal housing 140. As a result, the inductance can be reduced by paralleling the positive electrode and the negative electrode of the positive electrode side conductor 125, and noise or switching loss can be suppressed. Further, since the bus bar has a flat plate shape, there is no folding back of the welded portion and the facing portion can be continuously formed, so that the inductance can be further reduced.

また、フィルタコンデンサ１２６の正極側端子１９２と平滑コンデンサ１２２の正極側端子１９５との間にはフィルタコイル１２７が設けられており、このフィルタコイル１２７は、図４に示すように、フィルタコア１２３に電力供給ユニット３００の正極側導体１２５を貫通させて構成する。すなわち、フィルタコア１２３を２分割して上側のＵ字状のコア１２３Ａと下側のＵ字状のコア１２３Ｂとして形成し、コア１２３Ａおよびコア１２３Ｂを組み合わせて正極側導体１２５の一部を包囲するように構成したものであり、これによって、正極側導体１２５を分断することなく単一の部材で組付けることができる。しかも、フィルタコア１２３の内周部の正極側導体１２５に生じる磁束をフィルタコア１２３により吸収することが可能となり、正極側導体１２５を介するノイズを抑制することができる。
なお、フィルタコア１２３は、Ｕ字状のコア部材とＩ字状のコア部材を組み合わせてもよく、さらに２つのＬ字状のコア部材を組み合わせてもよい。
また、フィルタコイル１２７は、電圧が４８Ｖ以上の場合にノイズが過大となるために必要となる場合が多いが、ノイズの抑制を必要としない場合にはフィルタコンデンサ１２６、フィルタコイル１２７を省略することも可能である。 Further, a filter coil 127 is provided between the positive electrode side terminal 192 of the filter capacitor 126 and the positive electrode side terminal 195 of the smoothing capacitor 122, and the filter coil 127 is attached to the filter core 123 as shown in FIG. It is configured by penetrating the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300. That is, the filter core 123 is divided into two to form an upper U-shaped core 123A and a lower U-shaped core 123B, and the core 123A and the core 123B are combined to surround a part of the positive electrode side conductor 125. As a result, the positive electrode side conductor 125 can be assembled with a single member without being divided. Moreover, the magnetic flux generated in the positive electrode side conductor 125 at the inner peripheral portion of the filter core 123 can be absorbed by the filter core 123, and noise through the positive electrode side conductor 125 can be suppressed.
The filter core 123 may be a combination of a U-shaped core member and an I-shaped core member, or may be a combination of two L-shaped core members.
Further, the filter coil 127 is often required because the noise becomes excessive when the voltage is 48 V or more, but when the noise suppression is not required, the filter capacitor 126 and the filter coil 127 are omitted. Is also possible.

さらに、制御基板１２４には、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）などの電子部品が実装され、電力供給ユニット３００におけるパワー回路部および界磁回路部の半導体スイッチング素子をオン／オフ制御する制御回路部を備えており、パワー回路部にバッテリ５００の直流電力と固定子巻線３１の交流電力との間の電力変換を行なわせると共に、界磁回路部に界磁巻線５への界磁電流の供給を制御する。
また、制御基板１２４は、図３（ｂ）に示すように、制御基板１２４内の正極パターン（図示せず）に、電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に設けられたピン１８７により接続され、さらに、制御基板１２４内の負極パターン（図示せず）と、第５のねじ１９８で金属筐体１４０に設けられた支柱１８８に接続され、制御に必要な電源が供給される。この制御基板１２４をプリント基板で構成することによって、信号端子１７６およびピン１８７と制御基板１２４とを噴流はんだ付けにより一度に接合することができ、製造工程数を少なくすることができる。 Further, electronic components such as a CPU (Central Processing Unit) (not shown) are mounted on the control board 124, and the semiconductor switching elements of the power circuit section and the field circuit section of the power supply unit 300 are turned on / off. A control circuit unit for controlling is provided, the power circuit unit is made to perform power conversion between the DC power of the battery 500 and the AC power of the stator winding 31, and the field circuit unit is connected to the field winding 5. Controls the supply of field current.
Further, as shown in FIG. 3B, the control board 124 is connected to the positive electrode pattern (not shown) in the control board 124 by a pin 187 provided on the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300. Further, the negative electrode pattern (not shown) in the control board 124 is connected to the support column 188 provided in the metal housing 140 by the fifth screw 198, and the power required for control is supplied. By forming the control board 124 with a printed circuit board, the signal terminals 176 and pins 187 and the control board 124 can be joined at once by jet soldering, and the number of manufacturing steps can be reduced.

固定子用電力半導体モジュール１２１または界磁用電力半導体モジュール１２０が、例えば半導体スイッチング素子が短絡した場合に保護するために、固定子用電力半導体モジュール１２１および界磁用電力半導体モジュール１２０のそれぞれの正極側端子の電力供給ユニット３００の正極側導体１２５側にはヒューズ１３６が設けられており、このヒューズ１３６は、正極側導体１２５の一部の断面積を狭くし、温度を上昇し易くして、短絡電流が通電された場合に溶断するように構成されている。なお、ここではヒューズ１３６を半導体モジュールの近傍に配置したが、電力供給ユニット３００の正極側端子１９０の近傍に配置することによって、ヒューズを１つにすることができる。 The positive electrode of the stator power semiconductor module 121 or the field power semiconductor module 120, for example, to protect the stator power semiconductor module 121 or the field power semiconductor module 120 when the semiconductor switching element is short-circuited. A fuse 136 is provided on the positive side conductor 125 side of the power supply unit 300 of the side terminal, and this fuse 136 narrows the cross-sectional area of a part of the positive side conductor 125 to facilitate the temperature rise. It is configured to blow when a short-circuit current is applied. Although the fuse 136 is arranged in the vicinity of the semiconductor module here, the fuse can be unified by arranging the fuse 136 in the vicinity of the positive electrode side terminal 190 of the power supply unit 300.

バッテリ５００に接続されたケーブル５０３の正極側端子１９０は、電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に圧入するか、金属筐体１４０と絶縁されたアルミ材に圧入して電力供給ユニット３００の正極側導体１２５に接触させることによって構成され、バッテリ５００の負極側端子１９１は、金属筐体１４０に圧入されて接続されている。 The positive electrode side terminal 190 of the cable 503 connected to the battery 500 is press-fitted into the positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300 or press-fitted into an aluminum material insulated from the metal housing 140 to the positive electrode side of the power supply unit 300. It is configured by contacting with the conductor 125, and the negative electrode side terminal 191 of the battery 500 is press-fitted and connected to the metal housing 140.

このように構成することによって、電力供給ユニットに必要な部品である、電力供給ユニット３００の正極側端子１９０、フィルタコンデンサ１２６、固定子用電力半導体モジュール１２１、界磁用電力半導体モジュール１２０、平滑コンデンサ１２２および制御基板１２４それぞれの接続と、フィルタコイル１２７およびヒューズ１３６の構成を電力供給ユニット３００の単一の正極側導体１２５によって構成することができる。
また、電力供給ユニット３００の負極側端子１９１、フィルタコンデンサ１２６、固定子用電力半導体モジュール１２１、界磁用電力半導体モジュール１２０、平滑コンデンサ１２２および制御基板１２４それぞれの接続を単一の金属筐体１４０で構成することができる。これにより、配線を追加することなく、また、接続工数を増加することがないため、小型で低インダクタンスである電力供給ユニット３００を構成することができる。 With this configuration, the positive electrode side terminal 190 of the power supply unit 300, the filter capacitor 126, the power semiconductor module 121 for the stator, the field power semiconductor module 120, and the smoothing capacitor, which are necessary parts for the power supply unit, are used. The connection of each of 122 and the control board 124 and the configuration of the filter coil 127 and the fuse 136 can be configured by a single positive electrode side conductor 125 of the power supply unit 300.
Further, the negative electrode side terminal 191 of the power supply unit 300, the filter capacitor 126, the power semiconductor module 121 for the stator, the power semiconductor module 120 for the field, the smoothing capacitor 122, and the control board 124 are connected to each other in a single metal housing 140. Can be configured with. As a result, it is possible to configure the power supply unit 300 which is small and has low inductance because it does not add wiring and does not increase the connection man-hours.

また、電力供給ユニット３００の正極側端子１９０と、フィルタコンデンサ１２６の正極側端子１９２、固定子用電力半導体モジュール１２１の正極側端子１７３、界磁用電力半導体モジュール１２０の正極側端子１８３および平滑コンデンサ１２２の正極側端子１９５をそれぞれ例えばＴＩＧなどにより統一して溶接することによって、同じ設備を用いて製造することができる。 Further, the positive electrode side terminal 190 of the power supply unit 300, the positive electrode side terminal 192 of the filter capacitor 126, the positive electrode side terminal 173 of the power semiconductor module 121 for a stator, the positive electrode side terminal 183 of the field power semiconductor module 120, and the smoothing capacitor. By unifying and welding each of the positive electrode side terminals 195 of 122 by, for example, TIG, the same equipment can be used for manufacturing.

なお、ここでは電力供給ユニット３００の負極側の導体として金属筐体１４０を使用することで、部品数を削減しているが、単一の負極側の導体を別途用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。この場合、各部品と負極側導体との接続には、ＴＩＧなどの溶接が効果的である。また、フィルタコイル１２７を負極側の導体に巻き付けることもできるため、フィルタ回路の構成パターンを増やすことができる。さらに、制御基板１２４との接続を噴流はんだ付けにより行うことができるため、ピン１８７などと同時に接続することが可能となる。 Here, the number of parts is reduced by using the metal housing 140 as the conductor on the negative electrode side of the power supply unit 300, but the same effect can be obtained even when a single conductor on the negative electrode side is used separately. Can be obtained. In this case, welding such as TIG is effective for connecting each component to the negative electrode side conductor. Further, since the filter coil 127 can be wound around the conductor on the negative electrode side, the configuration pattern of the filter circuit can be increased. Further, since the connection with the control board 124 can be performed by jet soldering, it is possible to connect at the same time as the pin 187 and the like.

また、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕ、Ｖ相電力半導体モジュール１２１ＶおよびＷ相電力半導体モジュール１２１Ｗにおける、それぞれの上アーム電力半導体スイッチング素子１７１と下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の信号端子１７６は、図１に示す制御基板１２４に接続され、制御基板１２４に設けられた制御回路部からの制御信号を受けるように構成されている。なお、図２では、図の複雑化を避けるため、信号端子１７６の符号は、Ｕ相電力半導体モジュール１２１Ｕにおける下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の信号端子のみに付してある。 Further, in FIG. 1, the signal terminals 176 of the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172 in the U-phase power semiconductor module 121U, the V-phase power semiconductor module 121V, and the W-phase power semiconductor module 121W are shown in FIG. It is connected to the control board 124 shown and is configured to receive a control signal from a control circuit unit provided on the control board 124. In FIG. 2, in order to avoid complication of the figure, the reference numeral of the signal terminal 176 is attached only to the signal terminal of the lower arm power semiconductor switching element 172 in the U-phase power semiconductor module 121U.

電力半導体モジュール１２１は、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２を銅フレームにはんだ付けし、各フレーム間を銅板およびアルミニューム線で接続し、これらを樹脂封止して構成されている。あるいは、電力半導体モジュール１２１は、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２を絶縁被覆されたアルミニューム、銅などの金属基板もしくはセラミック基板にはんだ付けして構成される。 The power semiconductor module 121 is configured by soldering an upper arm power semiconductor switching element 171 and a lower arm power semiconductor switching element 172 to a copper frame, connecting each frame with a copper plate and an aluminum wire, and sealing them with a resin. Has been done. Alternatively, the power semiconductor module 121 is configured by soldering an upper arm power semiconductor switching element 171 and a lower arm power semiconductor switching element 172 to an insulatingly coated metal substrate such as aluminum or copper or a ceramic substrate.

電力半導体モジュール１２１は、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２が発生する熱を放熱する放熱面１７７を有している。電力半導体モジュール１２１は、放熱面１７７が金属筐体１４０の反回転電機本体２００側の表面である搭載面に突出して形成された突部１４３の表面に対向して、金属筐体１４０の突部１４３に搭載される。 The power semiconductor module 121 has a heat dissipation surface 177 that dissipates heat generated by the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172. In the power semiconductor module 121, the heat dissipation surface 177 faces the surface of the protrusion 143 formed so as to project from the mounting surface which is the surface of the metal housing 140 on the side of the anti-rotating electric machine main body 200, and the protrusion of the metal housing 140 is formed. It is mounted on the 143.

ここで、電力半導体モジュール１２１の放熱面１７７に、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の少なくとも一部分に導電性部材が露出している場合には、放熱面１７７と金属筐体１４０の搭載面との間に所定の距離を確保し、放熱面１７７と金属筐体１４０の搭載面との間に絶縁性を有する伝熱材を介在させて、電力半導体モジュール１２１を金属筐体１４０の突部１４３に搭載させる。前記伝熱材としては、粘性および流動性のあるグリース、ゲル、接着剤、もしくは流動性のないシート、テープなどを使用することができる。 Here, when a conductive member is exposed on at least a part of the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172 on the heat dissipation surface 177 of the power semiconductor module 121, the heat dissipation surface 177 and the metal housing A predetermined distance is secured between the mounting surface of the body 140, and an insulating heat transfer material is interposed between the heat radiating surface 177 and the mounting surface of the metal housing 140 to mount the power semiconductor module 121 in a metal housing. It is mounted on the protrusion 143 of the body 140. As the heat transfer material, viscous and fluid greases, gels, adhesives, non-fluid sheets, tapes and the like can be used.

電力半導体モジュール１２１の放熱面１７７が、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２から絶縁されている場合は、前記伝熱材の他に導電性の伝熱材を使用することができ、放熱面１７７と金属筐体１４０の搭載面との間に距離を確保しなくてもよい。 When the heat dissipation surface 177 of the power semiconductor module 121 is insulated from the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172, a conductive heat transfer material shall be used in addition to the heat transfer material. It is not necessary to secure a distance between the heat dissipation surface 177 and the mounting surface of the metal housing 140.

金属筐体１４０には、冷却機構として、図４に示すように、通風路Ｒ２内の、電力半導体モジュール１２１を搭載する突部１４３に対応した金属筐体１４０の位置に、フィン１４１を形成して、第２の冷却風Ｗ２により冷却することが考えられる。また高出力のため、電力半導体モジュール１２１の発熱量が多くなる場合は、金属筐体１４０内部に冷媒通路を設けて、液冷により冷却性を向上することもできる。これにより、電力半導体モジュール１２１の上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２が発生した熱を金属筐体１４０に広範囲に効果的に伝熱させて温度上昇を抑制することができる。 As a cooling mechanism, the metal housing 140 is formed with fins 141 at the positions of the metal housing 140 corresponding to the protrusion 143 on which the power semiconductor module 121 is mounted in the ventilation passage R2, as shown in FIG. Therefore, it is conceivable to cool by the second cooling air W2. Further, when the amount of heat generated by the power semiconductor module 121 is large due to the high output, it is possible to provide a refrigerant passage inside the metal housing 140 and improve the cooling performance by liquid cooling. As a result, the heat generated by the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172 of the power semiconductor module 121 can be effectively transferred to the metal housing 140 over a wide range to suppress the temperature rise. ..

電力供給ユニット３００の正極側端子１９０、フィルタコンデンサ１２６、固定子用電力半導体モジュール１２１、界磁用電力半導体モジュール１２０、平滑コンデンサ１２２、制御基板１２４、フィルタコイル１２７およびヒューズ１３６が埋没するまで絶縁性樹脂であるポッティング材１５０（図１参照）を樹脂製のケース１３１の内部に充填しているので、防水性および防塵性を向上させることができると共に、耐震性および伝熱性を向上させることができる。なお、場合によっては、必要な部品のみポッティング材１５０に充填されていればよく、樹脂製のケース１３１の内部にポッティング材１５０を充填しなくてもよい。 Insulation until the positive terminal 190 of the power supply unit 300, the filter capacitor 126, the power semiconductor module 121 for the stator, the power semiconductor module 120 for the field, the smoothing capacitor 122, the control board 124, the filter coil 127 and the fuse 136 are buried. Since the potting material 150 (see FIG. 1), which is a resin, is filled inside the resin case 131, waterproofness and dustproofness can be improved, and earthquake resistance and heat transferability can be improved. .. In some cases, only the necessary parts may be filled in the potting material 150, and the inside of the resin case 131 may not be filled with the potting material 150.

平滑コンデンサ１２２は、電圧変動および電流リップルを吸収するためのものであるが、電流リップルが平滑コンデンサ１２２に印加されることにより、平滑コンデンサ１２２が発熱して温度が上昇する。平滑コンデンサ１２２の温度上昇は、平滑コンデンサ１２２が劣化し、その寿命を短くする。そこで、平滑コンデンサ１２２の劣化を抑制するために、平滑コンデンサ１２２が熱的に金属筐体１４０に接続される。なお、平滑コンデンサ１２２は、電流リップルの量、温度上昇などを勘案して各相毎に複数個になる場合がある。 The smoothing capacitor 122 is for absorbing voltage fluctuation and current ripple. When the current ripple is applied to the smoothing capacitor 122, the smoothing capacitor 122 generates heat and the temperature rises. When the temperature of the smoothing capacitor 122 rises, the smoothing capacitor 122 deteriorates and its life is shortened. Therefore, in order to suppress deterioration of the smoothing capacitor 122, the smoothing capacitor 122 is thermally connected to the metal housing 140. The number of smoothing capacitors 122 may be plurality for each phase in consideration of the amount of current ripple, temperature rise, and the like.

フィルタコンデンサ１２６およびフィルタコイル１２７はノイズを抑制するものであるが、電流の通電により、発熱して温度が上昇する。コンデンサは温度上昇により寿命が劣化し、コイルは使用するコアが温度上昇により減磁してインダクタンスが低下する。そこで、フィルタコンデンサ１２６およびフィルタコイル１２７を熱的に金属筐体１４０に接続する。なお、フィルタコンデンサ１２６およびフィルタコイル１２７は、電流、電圧、或いはノイズの抑制度合などを勘案して複数個になる場合がある。 The filter capacitor 126 and the filter coil 127 suppress noise, but when a current is applied, heat is generated and the temperature rises. The life of the capacitor deteriorates due to the temperature rise, and the core used for the coil demagnetizes due to the temperature rise, and the inductance decreases. Therefore, the filter capacitor 126 and the filter coil 127 are thermally connected to the metal housing 140. In addition, the filter capacitor 126 and the filter coil 127 may be a plurality of each in consideration of the current, voltage, noise suppression degree, and the like.

ブラシ１００は、リヤブラケット２の反回転子６側、つまり電力供給ユニット３００を搭載している側の外面部において、回転子軸４の周縁部の金属筐体１４０に搭載されている。図示されていないが、界磁巻線５と電気的に接続された通電部が回転子軸４に取付けられており、ブラシ１００の摺動部がその通電部と接触することにより界磁回路部の出力を界磁巻線５に入力するように構成されている。 The brush 100 is mounted on the metal housing 140 at the peripheral edge of the rotor shaft 4 on the outer surface portion of the rear bracket 2 on the anti-rotor 6 side, that is, the side on which the power supply unit 300 is mounted. Although not shown, an energized portion electrically connected to the field winding 5 is attached to the rotor shaft 4, and the sliding portion of the brush 100 comes into contact with the energized portion to cause a field circuit portion. Is configured to be input to the field winding 5.

回転電機１０００は、フロントブラケット１とリヤブラケット２に設けられた取付部（図示せず）を車両の車体、もしくは内燃機関にボルトで強固に固定される。リヤブラケット２および車体は、固定子鉄心３２とフロントブラケット１を介して電気的に接続される。なお、金属筐体１４０とバッテリ５００の負極側端子５０２とを車体を介して電気的に接続することが可能な場合は、負極側ケーブル５０４を省略することができる。 In the rotary electric machine 1000, the mounting portions (not shown) provided on the front bracket 1 and the rear bracket 2 are firmly fixed to the vehicle body or the internal combustion engine with bolts. The rear bracket 2 and the vehicle body are electrically connected to the stator core 32 via the front bracket 1. If the metal housing 140 and the negative electrode side terminal 502 of the battery 500 can be electrically connected via the vehicle body, the negative electrode side cable 504 can be omitted.

次に、回転電機１０００における電流の流れについて図２を中心に説明する。
回転電機１０００を電動機として動作させる場合と発電機として動作させる場合では、電流の流れが異なるが、ここでは、回転電機１０００を電動機として動作させる場合について説明する。 Next, the current flow in the rotary electric machine 1000 will be described with reference to FIG.
The current flow differs between the case where the rotary electric machine 1000 is operated as an electric machine and the case where the rotary electric machine 1000 is operated as a generator. Here, a case where the rotary electric machine 1000 is operated as an electric motor will be described.

まず、回転電機本体２００の固定子巻線３１に流れる電流は、バッテリ５００の正極側端子５０１から正極側ケーブル５０３、電力供給ユニット３００の正極側端子１９０を介して電力供給ユニット３００に流れ込み、フィルタコンデンサ１２６、フィルタコイル１２７、所定相の電力半導体モジュール１２１の上アーム電力半導体スイッチング素子１７１を介して固定子巻線３１に流れる。ついで、別の相の電力半導体モジュール１２１の下アーム電力半導体スイッチング素子１７２を介して金属筐体１４０に流れ、電力供給ユニット３００の負極側端子１９１、負極側ケーブル５０４を介してバッテリ５００の負極側端子５０２に流れる。 First, the current flowing through the stator winding 31 of the rotary electric machine main body 200 flows from the positive side terminal 501 of the battery 500 to the power supply unit 300 via the positive side cable 503 and the positive side terminal 190 of the power supply unit 300, and is filtered. It flows through the stator winding 31 via the capacitor 126, the filter coil 127, and the upper arm power semiconductor switching element 171 of the power semiconductor module 121 having a predetermined phase. Then, it flows to the metal housing 140 via the lower arm power semiconductor switching element 172 of the power semiconductor module 121 of another phase, and flows to the negative electrode side of the battery 500 via the negative electrode side terminal 191 of the power supply unit 300 and the negative electrode side cable 504. It flows to the terminal 502.

制御基板１２４に搭載されたＣＰＵでは、図示しない電流センサにより検出した電流値、回転センサ１１０からの回転電機１０００の回転速度および／又は回転子６の回転位置情報、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の温度情報などの情報から、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１および下アーム電力半導体スイッチング素子１７２をオン／オフ制御する制御パターンを演算する。制御基板１２４に設けられている制御回路部は、ＣＰＵの演算結果に基づいて制御信号を発生し、上アーム電力半導体スイッチング素子１７１、および下アーム電力半導体スイッチング素子１７２の信号端子に与える。 In the CPU mounted on the control board 124, the current value detected by a current sensor (not shown), the rotation speed of the rotary electric machine 1000 from the rotation sensor 110 and / or the rotation position information of the rotor 6, the upper arm power semiconductor switching element 171 and so on. From information such as temperature information of the lower arm power semiconductor switching element 172, a control pattern for on / off control of the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172 is calculated. The control circuit unit provided on the control board 124 generates a control signal based on the calculation result of the CPU and supplies it to the signal terminals of the upper arm power semiconductor switching element 171 and the lower arm power semiconductor switching element 172.

以上のように構成された実施の形態１による回転電機１０００では、バッテリ５００の直流電力が、電力供給ユニット３００で交流電力に変換され、固定子巻線３１に供給される。これにより、固定子鉄心３２に回転磁界が発生し、回転子６が回転する。これに伴い、第１の冷却ファン７３および第２の冷却ファン７４が回転し、回転電機１０００のフロント側では、第１の吸気口１１から給気された第１の冷却風Ｗ１が第１の通風路Ｒ１を流通し、第１の排気口１２から回転電機１０００の外部に排出される。このとき、固定子巻線３１のコイルエンドが第１の通風路Ｒ１を流通する第１の冷却風Ｗ１により冷却される。 In the rotary electric machine 1000 according to the first embodiment configured as described above, the DC power of the battery 500 is converted into AC power by the power supply unit 300 and supplied to the stator winding 31. As a result, a rotating magnetic field is generated in the stator core 32, and the rotor 6 rotates. Along with this, the first cooling fan 73 and the second cooling fan 74 rotate, and on the front side of the rotary electric machine 1000, the first cooling air W1 supplied from the first intake port 11 is the first. It circulates through the ventilation passage R1 and is discharged to the outside of the rotary electric fan 1000 from the first exhaust port 12. At this time, the coil end of the stator winding 31 is cooled by the first cooling air W1 flowing through the first ventilation passage R1.

一方、回転電機１０００のリヤ側では、第２の冷却風Ｗ２が電力供給ユニット３００の内周部とリヤブラケット２との間に形成された第２の通風路Ｒ２を回転電機１０００の径方向に流れ、第２の吸気口２１から回転電機本体２００の内部に流入し、第３の通風路Ｒ３を流通して、第２の排気口２２から回転電機本体２００の外部に排出される。 On the other hand, on the rear side of the rotary electric machine 1000, the second cooling air W2 passes through the second ventilation passage R2 formed between the inner peripheral portion of the power supply unit 300 and the rear bracket 2 in the radial direction of the rotary electric machine 1000. The flow flows into the inside of the rotary electric machine main body 200 from the second intake port 21, flows through the third ventilation passage R3, and is discharged to the outside of the rotary electric machine main body 200 from the second exhaust port 22.

このため、金属筐体１４０、リヤブラケット２および回転子６は、第２の冷却風Ｗ２にさらされることになり、固定子用電力半導体モジュール１２１、界磁用電力半導体モジュール１２０、平滑コンデンサ１２２、フィルタコンデンサ１２６、フィルタコイル１２７で発生した熱は、金属筐体１４０を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、リヤ側ベアリング７２の摩擦熱と固定子３で発生した熱は、リヤブラケット２を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱され、界磁巻線５で発生した熱は、回転子６を介して第２の冷却風Ｗ２に放熱される。これにより、回転電機１０００の各構成部材の温度上昇が抑制される。又、固定子巻線３１のコイルエンドは、第３の通風路Ｒ３を流通する第２の冷却風Ｗ２により冷却される。 Therefore, the metal housing 140, the rear bracket 2, and the rotor 6 are exposed to the second cooling air W2, and the stator power semiconductor module 121, the field power semiconductor module 120, and the smoothing capacitor 122. The heat generated by the filter capacitor 126 and the filter coil 127 is radiated to the second cooling air W2 via the metal housing 140, and the frictional heat of the rear bearing 72 and the heat generated by the stator 3 are the rear bracket 2 The heat is radiated to the second cooling air W2 via the rotor 6, and the heat generated in the field winding 5 is radiated to the second cooling air W2 via the rotor 6. As a result, the temperature rise of each component of the rotary electric machine 1000 is suppressed. Further, the coil end of the stator winding 31 is cooled by the second cooling air W2 flowing through the third ventilation passage R3.

なお、以上の実施の形態においては、フィルタコイル１２７を用いた場合に単一の正極側導体１２５または単一の負極側導体を形成する場合について説明したが、パワー回路部および制御回路部を構成するフィルタコイル１２７以外の電子部品を用いた場合に単一の導体によって接続するように構成してもよく、配線を長くすることがない電力供給ユニットおよび回転電機を提供することが可能となる。 In the above embodiment, the case where a single positive electrode side conductor 125 or a single negative electrode side conductor is formed when the filter coil 127 is used has been described, but the power circuit unit and the control circuit unit are configured. When an electronic component other than the filter coil 127 is used, it may be configured to be connected by a single conductor, and it becomes possible to provide a power supply unit and a rotary electric machine that do not lengthen the wiring.

なお、本願は前記の実施の形態１に限定されるものではなく、更に、実施の形態１に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、又は様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合又は省略する場合が含まれるものとする。 It should be noted that the present application is not limited to the above-described first embodiment, and further, the various features, embodiments, and functions described in the first embodiment are not limited to the application of the specific embodiment. , Alone, or in various combinations, are applicable to embodiments. Therefore, innumerable variations not exemplified are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted.

１：フロントブラケット、２：リヤブラケット、３：固定子、４：回転子軸、
５：界磁巻線、６：回転子、９：プーリ、１０：ハウジング、３１：固定子巻線、
３２：固定子鉄心、７１：フロント側ベアリング、７２：リヤ側ベアリング、
１００：ブラシ、１１０：回転センサ、１２０：界磁用電力半導体モジュール、
１２１：電力半導体モジュール、１２１Ｕ：Ｕ相電力半導体モジュール、
１２１Ｖ：Ｖ相電力半導体モジュール、１２１Ｗ：Ｗ相電力半導体モジュール、
１２２：平滑コンデンサ、１２３：フィルタコア、１２４：制御基板、
１２５：正極側導体、１２６：フィルタコンデンサ、１２７：フィルタコイル、
１３０：カバー、１３１：ケース、１３６：ヒューズ、１４０：金属筐体、
１４１：フィン、１５０：ポッティング材、１７５：交流端子、１７６：信号端子、
１７７：放熱面、１８３、１９０、１９２、１９５：正極側端子、
１８４、１９１、１９４、１９６：負極側端子、２００：回転電機本体、
２１１：バスバー、３００：電力供給ユニット、５００：バッテリ、
５０３：正極側ケーブル、５０４：負極側ケーブル、１０００：回転電機。 1: Front bracket, 2: Rear bracket, 3: Stator, 4: Rotor shaft,
5: Field winding, 6: Rotor, 9: Pulley, 10: Housing, 31: Stator winding,
32: Stator core, 71: Front side bearing, 72: Rear side bearing,
100: Brush, 110: Rotation sensor, 120: Power semiconductor module for field,
121: Power semiconductor module, 121U: U-phase power semiconductor module,
121V: V-phase power semiconductor module, 121W: W-phase power semiconductor module,
122: Smoothing capacitor, 123: Filter core, 124: Control board,
125: Positive electrode side conductor, 126: Filter capacitor, 127: Filter coil,
130: cover, 131: case, 136: fuse, 140: metal housing,
141: Fins, 150: Potting material, 175: AC terminal, 176: Signal terminal,
177: Heat dissipation surface, 183, 190, 192, 195: Positive electrode side terminal,
184, 191, 194, 196: Negative electrode side terminal, 200: Rotating electric machine main body,
211: Bus bar, 300: Power supply unit, 500: Battery,
503: Positive electrode side cable, 504: Negative electrode side cable, 1000: Rotating electric machine.

本願に開示される回転電機は、バッテリと、前記バッテリから電力が供給される回転電機本体と、前記回転電機本体に前記回転電機本体の軸方向に並置されて一体に固定され、前記回転電機本体に供給する制御電力を出力する電力供給ユニットとを備えた回転電機であって、前記電力供給ユニットは、少なくとも電力半導体モジュールおよび平滑用コンデンサを含み、前記回転電機本体に制御電力を供給するパワー回路部と、前記パワー回路部を制御する制御回路部と、平板状のバスバーで形成され、前記バッテリの正極側端子と前記パワー回路部および前記制御回路部における電子部品の正極側端子とを接続する単一の導体と、前記導体の一部を包囲するフィルタコイルと、前記パワー回路部および前記制御回路部の電子部品を収容するとともに、前記バッテリの負極側端子と前記パワー回路部および前記制御回路部における電子部品の負極側端子とを接続する金属筐体とを有し、前記パワー回路部に接続された前記導体における一部の断面積を狭くし、前記パワー回路部に短絡電流が流れた場合に溶断するヒューズを形成したことを特徴とするものである。 The rotary electric machine disclosed in the present application is a battery, a rotary electric machine main body to which power is supplied from the battery, and the rotary electric machine main body are juxtaposed in the axial direction of the rotary electric machine main body and fixed integrally. A rotary electric machine including a power supply unit for outputting control power to be supplied to the rotary electric machine, wherein the power supply unit includes at least a power semiconductor module and a smoothing capacitor, and is a power circuit for supplying control power to the rotary electric machine main body. A unit, a control circuit unit that controls the power circuit unit, and a flat plate-shaped bus bar are formed to connect the positive terminal of the battery to the positive terminal of the electronic component in the power circuit unit and the control circuit unit. that single and one conductor, a filter coil surrounding a portion of said conductor, said accommodates the electronic components of the power circuit unit and the control circuit unit, said power circuit unit and the control and the negative terminal of the battery It has a metal housing that connects to the negative terminal of the electronic component in the circuit section, narrows the cross-sectional area of a part of the conductor connected to the power circuit section, and a short-circuit current flows through the power circuit section. It is characterized by forming a fuse that blows when it is blown.

本願に開示される電力供給ユニットによれば、配線を長くすることなく構成できる回転電機を得ることができる。

According to the power supply unit disclosed in the present application, it is possible to obtain a rotary electric machine that can be configured without lengthening the wiring.

Claims

バッテリから回転電機本体に供給する制御電力を出力する電力供給ユニットであって、前記回転電機本体に制御電力を供給するパワー回路部と、前記パワー回路部を制御する制御回路部と、前記バッテリの正極側端子と前記パワー回路部および前記制御回路部における電子部品の正極側端子とを接続する単一の導体とを備えたことを特徴とする電力供給ユニット。 A power supply unit that outputs the control power supplied from the battery to the rotary electric machine main body, the power circuit unit that supplies the control power to the rotary electric machine main body, the control circuit unit that controls the power circuit unit, and the battery. A power supply unit including a single conductor connecting a positive electrode side terminal and a positive electrode side terminal of an electronic component in the power circuit unit and the control circuit unit.

バッテリから回転電機本体に供給する制御電力を出力する電力供給ユニットであって、前記回転電機本体に制御電力を供給するパワー回路部と、前記パワー回路部を制御する制御回路部と、前記バッテリの負極側端子と前記パワー回路部および前記制御回路部における電子部品の負極側端子とを接続する単一の導体とを備えたことを特徴とする電力供給ユニット。 A power supply unit that outputs the control power supplied from the battery to the rotary electric machine main body, the power circuit unit that supplies the control power to the rotary electric machine main body, the control circuit unit that controls the power circuit unit, and the battery. A power supply unit including a single conductor connecting a negative electrode side terminal and a negative electrode side terminal of an electronic component in the power circuit unit and the control circuit unit.

前記パワー回路部は、少なくとも電力半導体モジュールおよび平滑用コンデンサを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電力供給ユニット。 The power supply unit according to claim 1 or 2, wherein the power circuit unit includes at least a power semiconductor module and a smoothing capacitor.

前記導体は、平板状のバスバーで形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給ユニット。 The power supply unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductor is formed of a flat plate-shaped bus bar.

前記導体の一部を包囲するフィルタコイルをさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の電力供給ユニット。 The power supply unit according to claim 4, further comprising a filter coil that surrounds a part of the conductor.

前記フィルタコイルは、２つのＵ字状のコア部材の組み合わせ、またはＵ字状のコア部材とＩ字状のコア部材の組み合わせ、または２つのＬ字状のコア部材の組み合わせから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の電力供給ユニット。 The filter coil shall be composed of a combination of two U-shaped core members, a combination of a U-shaped core member and an I-shaped core member, or a combination of two L-shaped core members. The power supply unit according to claim 5.

前記パワー回路部に接続された前記導体における一部の断面積を狭くし、前記パワー回路部に短絡電流が流れた場合に溶断するヒューズを形成したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電力供給ユニット。 Any of claims 1 to 6, wherein a part of the cross-sectional area of the conductor connected to the power circuit portion is narrowed to form a fuse that blows when a short-circuit current flows through the power circuit portion. The power supply unit according to item 1.

前記導体が絶縁性樹脂により埋められていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電力供給ユニット。 The power supply unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the conductor is filled with an insulating resin.

バッテリから回転電機本体に供給する制御電力を出力する電力供給ユニットであって、前記回転電機本体に制御電力を供給するパワー回路部と、前記パワー回路部を制御する制御回路部と、前記バッテリの正極側端子と前記パワー回路部および前記制御回路部における電子部品の正極側端子および負極側端子とを接続するそれぞれ単一の導体とを備えたことを特徴とする電力供給ユニット。 A power supply unit that outputs the control power supplied from the battery to the rotary electric machine main body, the power circuit unit that supplies the control power to the rotary electric machine main body, the control circuit unit that controls the power circuit unit, and the battery. A power supply unit including a single conductor connecting a positive electrode side terminal and a positive electrode side terminal and a negative electrode side terminal of electronic components in the power circuit unit and the control circuit unit.

前記パワー回路部および前記制御回路部の電子部品を収容する筐体の一部を放熱機能を有する金属筐体で構成したことを特徴とする請求項１，２および９のいずれか一項に記載の電力供給ユニット。 The invention according to any one of claims 1, 2, and 9, wherein a part of the housing for accommodating the electronic components of the power circuit unit and the control circuit unit is formed of a metal housing having a heat dissipation function. Power supply unit.

請求項２または９に記載の電力供給ユニットにおいて、前記バッテリの負極側端子と前記電子部品の負極側端子とを接続する単一の前記導体に代えて金属筐体を備えたことを特徴とする電力供給ユニット。 The power supply unit according to claim 2 or 9, wherein the power supply unit is provided with a metal housing instead of the single conductor connecting the negative electrode side terminal of the battery and the negative electrode side terminal of the electronic component. Power supply unit.

バッテリと、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電力供給ユニットと、前記電力供給ユニットによって駆動される回転電機本体とを備えたことを特徴とする回転電機。 A rotary electric machine comprising a battery, the power supply unit according to any one of claims 1 to 11, and a rotary electric machine main body driven by the power supply unit.

前記電力供給ユニットと前記回転電機本体とが前記回転電機本体の軸方向に並置されて一体に固定されていることを特徴とする請求項１２に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to claim 12, wherein the power supply unit and the rotary electric machine main body are juxtaposed in the axial direction of the rotary electric machine main body and fixed integrally.