JP5542863B2 - Controller-integrated rotating electrical machine - Google Patents

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JP5542863B2 JP2012092600A JP2012092600A JP5542863B2 JP 5542863 B2 JP5542863 B2 JP 5542863B2 JP 2012092600 A JP2012092600 A JP 2012092600A JP 2012092600 A JP2012092600 A JP 2012092600A JP 5542863 B2 JP5542863 B2 JP 5542863B2
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Description

この発明は、回転電機とこの回転電機を制御する制御装置とを一体に固定してなる制御装置一体型回転電機に関するものである。   The present invention relates to a controller-integrated rotating electrical machine in which a rotating electrical machine and a control device that controls the rotating electrical machine are integrally fixed.

一般的な車両用回転電機においては、車両に搭載した回転電機を制御するための電力変換回路としてのインバータを、回転電機を設置しているスペースとは別のスペースに搭載するようにした、いわゆる別体型が実用化されている。回転電機と制御装置を別体型にして構成した場合、インバータを搭載するための車両におけるスペースを、回転電機を設置したスペースとは別に確保しなければならいことや、回転電機とインバータを接続するハーネスの長さに起因する損失が発生してしまうなどの課題があった。そこで、このような課題を解消するために、回転電機と制御装置とを一体化した制御装置一体型の回転電機の開発が進められている。   In general rotating electrical machines for vehicles, an inverter as a power conversion circuit for controlling the rotating electrical machine mounted on the vehicle is mounted in a space different from the space where the rotating electrical machine is installed, so-called Separate type has been put to practical use. When the rotating electrical machine and the control device are configured separately, the space for mounting the inverter on the vehicle must be secured separately from the space where the rotating electrical machine is installed, and the harness that connects the rotating electrical machine and the inverter There is a problem that a loss due to the length of the film occurs. Therefore, in order to solve such problems, development of a control device-integrated rotary electric machine in which the rotary electric machine and the control device are integrated is underway.

従来、スイッチング素子が搭載された電力変換回路部としてのインバータパワー回路部と、このインバータパワー回路部を制御する制御回路部とを、回転電機本体のリヤブラケット後方に搭載するようにした制御装置一体型回転電機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の制御装置一体型回転電機は、インバータパワー回路部に対してリヤブラケットの軸方向後方に配置された信号線接続部材により、インバータパワー回路と制御回路部との信号線の接続を行うように構成されている。そして、回転電機を冷却するための冷却風は、リヤブラケットの通風孔を介してリヤブラケットの外部から回転電機の軸方向に回転電機の内部に流入し、回転電機の内部を冷却してのち、リヤブラケットの半径方向端部に設けられた排出口から回転電機の外部に排出される。   Conventionally, an inverter power circuit unit as a power conversion circuit unit on which a switching element is mounted and a control circuit unit for controlling the inverter power circuit unit are mounted on the rear side of the rear bracket of the rotating electrical machine main body. A body-type rotating electrical machine has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this conventional controller-integrated rotating electrical machine, the signal line connecting member disposed on the rear side in the axial direction of the rear bracket with respect to the inverter power circuit unit is configured to connect the signal line between the inverter power circuit and the control circuit unit. It is configured. The cooling air for cooling the rotating electrical machine flows into the rotating electrical machine in the axial direction of the rotating electrical machine from the outside of the rear bracket through the ventilation holes of the rear bracket, and cools the interior of the rotating electrical machine, It is discharged to the outside of the rotating electrical machine from a discharge port provided at the radial end of the rear bracket.

特開２０１０−１０４２０５公報JP 2010-104205 A

前述の従来の制御装置一体型回転電機は、スイッチング素子が搭載されたインバータパワー回路部の軸方向後方にインバータパワー回路部と制御回路部とを接続する信号線接続部材が配置されているため、信号線の配線が多くなる場合には、回転電機のシャフトの延びる方向に対して垂直な平面に信号線接続部材が占有する領域が大きくなり、インバータパワー回路部を冷却するヒートシンクの冷却フィンを介して回転電機の内部へ流入する冷却風の通風を妨げることとなり、インバータパワー回路部および回転電機の冷却性を悪化させるという課題があった。   In the above-described conventional controller-integrated rotating electrical machine, since the signal line connecting member for connecting the inverter power circuit unit and the control circuit unit is arranged on the rear side in the axial direction of the inverter power circuit unit on which the switching element is mounted, When the number of signal lines increases, the area occupied by the signal line connecting member occupies a plane perpendicular to the direction in which the shaft of the rotating electrical machine extends, and the heat sink cooling fins that cool the inverter power circuit section are used. As a result, the cooling air flowing into the rotating electrical machine is prevented from passing, and the cooling performance of the inverter power circuit unit and the rotating electrical machine is deteriorated.

この発明は、従来の制御装置一体型回転電機における前述のような課題を解決するためになされたもので、電力変換回路部を冷却するヒートシンクの冷却フィンを介して回転電機の軸方向に回転電機の内部に流入する冷却風の通風が、信号線接続部材に阻害されることがなく、電力変換回路部および回転電機の冷却性を向上することができる制御装置一体型回転電機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems in a conventional controller-integrated rotating electric machine, and is arranged in the axial direction of the rotating electric machine via a cooling fin of a heat sink that cools a power conversion circuit unit. Providing a controller-integrated rotating electrical machine capable of improving the cooling performance of the power conversion circuit unit and the rotating electrical machine, without the signal line connecting member obstructing the ventilation of the cooling air flowing into the interior of the motor Objective.

この発明による制御装置一体型回転電機は、
回転電機と、前記回転電機を制御する制御装置とを備え、前記回転電機と前記制御装置とが一体に固定されてなる制御装置一体型回転電機であって、
前記回転電機は、
電機子巻線を備えた固定子と、
前記固定子の一方の軸方向端部に固定されたフロントブラケットと、
前記固定子の他方の軸方向端部に固定されたリヤブラケットと、
界磁巻線を備え、前記固定子に所定の間隙を介して対向し、前記フロントブラケットと前記リヤブラケットに回動自在に支持された回転子と、
前記回転子に固定され、前記回転子とともに回転する冷却ファンと、
を備え、
前記制御装置は、
前記電機子巻線と外部の直流電源との間の電力変換を行う電力変換回路を備えた電力変換回路部と、
前記電力変換回路を制御する制御回路を備えた制御回路部と、
前記電力変換回路部と前記制御回路部との間に信号線を接続する信号線接続部材と、
を備え、
前記電力変換回路部は、
前記リヤブラケットの軸方向外側端部に固定された絶縁物製のケースと、
前記ケースに収納され、前記電力変換回路を構成するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を搭載し、前記ケースから前記リヤブラケットの半径方向内側に露出した冷却フィンを備えたヒートシンクと、
を有し、
前記制御回路部は、
前記ケースが固定された位置とは異なる位置で前記リヤブラケットの軸方向外側端面に固定され、
前記リヤブラケットは、
前記リヤブラケットの軸方向端部に設けられ、前記冷却ファンの回転により発生する冷却風を、前記リヤブラケットの外部から前記ヒートシンクの冷却フィンを介して前記リヤブラケットの内部に導入する通風孔と、
前記リヤブラケットの径方向端部に設けられ、前記リヤブラケットの内部に導入された前記冷却風を前記リヤブラケットの外部に排出する排出孔と、
を有し、
前記制御装置は、前記ヒートシンクの冷却フィンに対向する位置に空気通風孔を備えた保護カバーにより覆われ、
前記信号線接続部材は、
前記ヒートシンクの冷却フィンが配置されている前記リヤブラケットの径方向位置よりも外側の径方向位置で前記保護カバーに設けられている、
ことを特徴とするものである。 The controller-integrated rotating electrical machine according to the present invention is
A rotating electrical machine and a control device for controlling the rotating electrical machine, wherein the rotating electrical machine and the control device are integrally fixed;
The rotating electric machine is
A stator with armature windings;
A front bracket fixed to one axial end of the stator;
A rear bracket fixed to the other axial end of the stator;
A rotor including a field winding, facing the stator via a predetermined gap, and rotatably supported by the front bracket and the rear bracket;
A cooling fan fixed to the rotor and rotating together with the rotor;
With
The control device includes:
A power conversion circuit unit including a power conversion circuit that performs power conversion between the armature winding and an external DC power source;
A control circuit unit comprising a control circuit for controlling the power conversion circuit;
A signal line connecting member for connecting a signal line between the power conversion circuit unit and the control circuit unit;
With
The power conversion circuit unit is
A case made of an insulating material fixed to the outer end of the rear bracket in the axial direction;
A switching element housed in the case and constituting the power conversion circuit;
A heat sink equipped with the switching element and provided with cooling fins exposed radially inward of the rear bracket from the case;
Have
The control circuit unit is
Fixed to the axially outer end surface of the rear bracket at a position different from the position where the case is fixed;
The rear bracket is
A ventilation hole provided at an axial end of the rear bracket for introducing cooling air generated by rotation of the cooling fan into the rear bracket from outside the rear bracket via cooling fins of the heat sink;
A discharge hole provided at a radial end portion of the rear bracket, for discharging the cooling air introduced into the rear bracket to the outside of the rear bracket;
Have
The control device is covered with a protective cover having air ventilation holes at positions facing the cooling fins of the heat sink,
The signal line connecting member is
Provided in the protective cover at a radial position outside the radial position of the rear bracket where the cooling fins of the heat sink are arranged,
It is characterized by this.

この発明による制御装置一体型回転電機によれば、電力変換回路部が配置されているリヤブラケットの半径方向位置よりも外側の半径方向位置に配置されているため、電力変換回路部のヒートシンクを冷却する冷却風の通風を阻害することがなく、電力変換回路部の冷却効果を向上させることができる。   According to the controller-integrated rotating electrical machine according to the present invention, the heat sink of the power conversion circuit unit is cooled because it is arranged at a radial position outside the radial position of the rear bracket where the power conversion circuit unit is arranged. The cooling effect of the power conversion circuit unit can be improved without obstructing the ventilation of the cooling air.

この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機の断面図である。1 is a cross-sectional view of a control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機のリヤ側の側面図であり、制御装置の保護カバーを外した状態で示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a rear side view of a control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a state where a protective cover of a control device is removed. この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機のリヤ側の側面図であり、制御装置の保護カバーを取り付けた状態で示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a rear side view of a control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a state in which a protective cover of a control device is attached. この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機における、制御装置のカバーの側面図である。It is a side view of the cover of a control device in the control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機における、信号線ターミナルの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a signal line terminal in the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機における、信号線ターミナの側面図である。It is a side view of the signal wire | line terminator in the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機の一部断面図である。It is a partial cross section figure of the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機のリヤ側の側面図であり、制御装置の保護カバーを外した状態で示している。It is a side view of the rear side of the control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention, and shows a state in which the protective cover of the control apparatus is removed. この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機の一部分を、図８の矢印Ａ方向から視た平面図である。FIG. 9 is a plan view of a part of a controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the direction of arrow A in FIG. 8. この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機における、信号線接続部材の平面図である。It is a top view of the signal wire | line connection member in the control apparatus integrated rotary electric machine by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機における、信号線接続部材の側面図である。It is a side view of the signal wire connection member in the control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention.

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機を、図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機の断面図である。図２は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機のリヤ側の側面図であり、制御装置の保護カバーを外した状態で示している。図３は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機のリヤ側の側面図であり、制御装置の保護カバーを取り付けた状態で示している。図１乃至図３において、回転電機は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２からなるハウジングと、電機子巻線３ａを有する固定子３と、シャフト５及び界磁巻線６を有する回転子４とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a controller-integrated rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of a controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a rear side view of the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a state in which the protective cover of the controller is removed. FIG. 3 is a side view of the rear side of the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a state in which a protective cover of the controller is attached. 1 to 3, the rotating electric machine includes a housing including a front bracket 1 and a rear bracket 2, a stator 3 having an armature winding 3a, and a rotor 4 having a shaft 5 and a field winding 6. I have.

固定子３は、フロントブラケット１の軸方向一端部及びリヤブラケット２の軸方向一端部により挟持されて、フロントブラケット１およびリヤブラケット２に固定されている。回転子４は、固定子３の内側に固定子３に対して同軸に配置されている。回転子４のシャフト５は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２からなるハウジングに設けられた支持用ベアリング７により、回転自在に支持されている。回転子４は、シャフト５により固定子３に対して回転可能に構成されている。   The stator 3 is sandwiched between one axial end of the front bracket 1 and one axial end of the rear bracket 2 and is fixed to the front bracket 1 and the rear bracket 2. The rotor 4 is disposed coaxially with the stator 3 inside the stator 3. The shaft 5 of the rotor 4 is rotatably supported by a support bearing 7 provided on a housing including the front bracket 1 and the rear bracket 2. The rotor 4 is configured to be rotatable with respect to the stator 3 by a shaft 5.

回転子４の軸方向の両端面には、冷却ファン８が固定されている。シャフト５のフロント側（フロントブラケット１の軸方向外側）の端部にはプーリ９が装着されている。シャフト５のリヤ側に一対のスリップリング１０が装着され、スリップリング１０と摺接する一対のブラシ１１がブラシホルダ１２内に配置されている。ブラシ１１、ブラシホルダ１２、及びスリップリング１０は、界磁巻線６に直流電力を供給するためのものである。ブラシホルダ１２と、磁極位置検出センサ１３と、電力変換回路部としてのインバータパワー回路部２０と、インバータパワー回路部２０を制御するための制御回路部３０は、リヤブラケット２の軸方向の後方外側に搭載されている。   Cooling fans 8 are fixed to both end faces of the rotor 4 in the axial direction. A pulley 9 is attached to the end of the shaft 5 on the front side (the axially outer side of the front bracket 1). A pair of slip rings 10 are mounted on the rear side of the shaft 5, and a pair of brushes 11 that are in sliding contact with the slip ring 10 are disposed in the brush holder 12. The brush 11, the brush holder 12, and the slip ring 10 are for supplying DC power to the field winding 6. The brush holder 12, the magnetic pole position detection sensor 13, the inverter power circuit unit 20 as a power conversion circuit unit, and the control circuit unit 30 for controlling the inverter power circuit unit 20 are arranged on the rear outer side in the axial direction of the rear bracket 2. It is mounted on.

電力変換回路部としてのインバータパワー回路部２０は、図示していない車載バッテリーと電機子巻線３ａとの間の電力変換を行う電力変換回路を構成し、回転電機を電動機として動作させるときは、車載バッテリーからの直流電力を交流電力に変換して電機子巻線３ａに供給するインバータとして動作し、回転電機を発電機として動作させるときは、電機子巻線３ａに発生した交流電力を直流電力に変換して車載バッテリーに供給するコンバータとして動作する。   The inverter power circuit unit 20 as a power conversion circuit unit constitutes a power conversion circuit that performs power conversion between an in-vehicle battery and an armature winding 3a (not shown), and when operating the rotating electrical machine as an electric motor, When operating as an inverter that converts DC power from the vehicle battery into AC power and supplies it to the armature winding 3a, and when the rotating electrical machine is operated as a generator, the AC power generated in the armature winding 3a is converted to DC power. It operates as a converter that converts it into a battery and supplies it to the vehicle battery.

インバータパワー回路部２０は、２組設けられており、それぞれ図２に示すようにリヤ
ブラケット２の軸方向の外側端部に配置されている。それぞれのインバータパワー回路部２０は、電力変換回路を構成するためのパワー回路用半導体スイッチング素子（以下、単に、スイッチング素子と称する）を内包したパワー回路モジュール２１と、樹脂性のケース２２と、パワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３から構成されている。 Two sets of inverter power circuit portions 20 are provided, and are arranged at outer end portions in the axial direction of the rear bracket 2 as shown in FIG. Each inverter power circuit unit 20 includes a power circuit module 21 including a power circuit semiconductor switching element (hereinafter simply referred to as a switching element) for constituting a power conversion circuit, a resin case 22, It is composed of a heat sink 23 for cooling the circuit module.

この発明の実施の形態１では、各インバータパワー回路部２０におけるパワー回路モジュール２１は、電力変換回路を構成する３相ブリッジ回路の各相の上アームと下アームのスイッチング素子をすべて含んで３相１組のパワー回路モジュールとして構成されている。固定子３に設けられた電機子巻線３ａは、位相が電気角で約３０度ずれた２組の３相巻線から構成されており、図２に示すように、一方の３相巻線からの出力リード線３ｂＵ、３ｂＶ、３ｂＷは、一方のパワー回路モジュール２１に設けられた三相入出力用ターミナル２４と接続され、他方の３相巻線からの出力リード線３ｂＸ、３ｂＹ、３ｂＺは、他方のパワー回路モジュール２１に設けられた三相入出力用ターミナル２４と接続されている。なお、前述の各出力リード線３ｂＵ、３ｂＶ、３ｂＷ、および３ｂＸ、３ｂＹ、３ｂＺは、図１では３ｂとして表示している。   In the first embodiment of the present invention, the power circuit module 21 in each inverter power circuit unit 20 includes all the switching elements of the upper arm and the lower arm of each phase of the three-phase bridge circuit constituting the power conversion circuit. It is configured as a set of power circuit modules. The armature winding 3a provided on the stator 3 is composed of two sets of three-phase windings whose phases are shifted by about 30 degrees in electrical angle. As shown in FIG. Output lead wires 3bU, 3bV, 3bW are connected to a three-phase input / output terminal 24 provided in one power circuit module 21, and output lead wires 3bX, 3bY, 3bZ from the other three-phase winding are The other power circuit module 21 is connected to a three-phase input / output terminal 24. Note that the output lead wires 3bU, 3bV, 3bW and 3bX, 3bY, 3bZ described above are indicated as 3b in FIG.

インバータパワー回路部２０のケース２２の内部空間は、パワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３により閉塞されている。防水用樹脂２５は、ケース２２の内部空間に充填されている。前述のパワー回路モジュール２１は、パワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３に搭載されて図１に示すようにケース２２の内部空間内に収納され、前述の防水用樹脂２５により防水されるとともに機械的に保護されている。   The internal space of the case 22 of the inverter power circuit unit 20 is closed by a heat sink 23 for cooling the power circuit module. The waterproof resin 25 is filled in the internal space of the case 22. The power circuit module 21 described above is mounted on a heat sink 23 for cooling the power circuit module and is housed in the internal space of the case 22 as shown in FIG. 1, and is waterproofed by the waterproof resin 25 and mechanically. Protected.

制御回路部３０は、回転電機およびインバータパワー回路部２０を制御するスイッチング素子が搭載された制御基板３１と、樹脂性のケース３２を備えている。また、この実施の形態１では、制御回路部３０は、界磁巻線６に供給する電力をコントロールするためのスイッチング素子を内包した界磁回路モジュール３３と、界磁回路モジュール３３を冷却するための界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４ａをも有している。   The control circuit unit 30 includes a control board 31 on which switching elements for controlling the rotating electrical machine and the inverter power circuit unit 20 are mounted, and a resinous case 32. In the first embodiment, the control circuit unit 30 cools the field circuit module 33 including a switching element for controlling the power supplied to the field winding 6 and the field circuit module 33. The heat sink 34a for cooling the field circuit module is also provided.

制御回路部３０のケース３２の内部空間は、界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４により閉塞されている。防水用樹脂３５は、ケース３２の内部空間に充填されている。前述の界磁回路モジュール３３は、界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４に搭載されて図１に示すようにケース３２の内部空間内に収納され、前述の防水用樹脂３５により防水されるとともに機械的に保護されている。   The internal space of the case 32 of the control circuit unit 30 is closed by a heat sink 34 for cooling the field circuit module. The waterproof resin 35 is filled in the internal space of the case 32. The above-described field circuit module 33 is mounted on the heat sink 34 for cooling the field circuit module and is housed in the internal space of the case 32 as shown in FIG. Protected.

パワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３の複数の冷却フィン２３ａ、および界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４の複数の冷却フィン３４ａは、それぞれ回転電機のシャフト５の軸心に向かって伸びるように構成され、複数のフィン２３ａ間の通風路および複数のフィン３４ａ間の通風路は、シャフト５の延びる方向と平行な方向となるように配置されている。   The plurality of cooling fins 23a of the heat sink 23 for cooling the power circuit module and the plurality of cooling fins 34a of the heat sink 34 for cooling the field circuit module are each configured to extend toward the axis of the shaft 5 of the rotating electrical machine. The ventilation path between the plurality of fins 23 a and the ventilation path between the plurality of fins 34 a are arranged in a direction parallel to the direction in which the shaft 5 extends.

インバータパワー回路部２０と制御回路部３０の軸方向の後方および外周は、樹脂製の保護カバー４０で覆われている。保護カバー４０には、前述のパワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３のフィン２３ａ、および界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４のフィン３４ａの軸方向後方部に空気通風孔５０が設けられている。   The rear and outer circumferences of the inverter power circuit unit 20 and the control circuit unit 30 in the axial direction are covered with a protective cover 40 made of resin. The protective cover 40 is provided with air ventilation holes 50 at the axially rear portions of the fins 23a of the heat sink 23 for cooling the power circuit module and the fins 34a of the heat sink 34 for cooling the field circuit module.

２組のインバータパワー回路部２０は、インバータパワー回路部２０と制御回路部３０との間の信号を伝達するための信号線を接続するための信号線入出力端子２６ａ、２６ｂ（図１には、これらをまとめて、符号２６で表示している）をそれぞれ備えている。また、制御回路部３０は、前述の信号線を接続するための信号線入出力端子３６を備えている。   Two sets of inverter power circuit units 20 are connected to signal line input / output terminals 26a and 26b (see FIG. 1) for connecting signal lines for transmitting signals between the inverter power circuit unit 20 and the control circuit unit 30. These are collectively indicated by reference numeral 26). In addition, the control circuit unit 30 includes a signal line input / output terminal 36 for connecting the signal lines described above.

インバータパワー回路部２０のそれぞれの信号線入出力端子２６ａ、２６ｂは、各インバータパワー回路部２０のケース２２の軸方向端部から露出し、シャフト５の延びる方向に延びている。すなわち、信号線入出力端子２６ａ、２６ｂは、インバータパワー回路部２０のケース２２の反リヤブラケット２側の端部からシャフト５の延びる方向に延びている。制御回路部３０の信号線入出力端子３６は、制御回路部３０のケース３２の軸方向端部から露出し、シャフト５の延びる方向に延びている。すなわち、信号線入出力端子３６は、制御回路部３０のケース３６の反リヤブラケット２側の端部からシャフト５の延びる方向に延びている。   The signal line input / output terminals 26 a and 26 b of the inverter power circuit unit 20 are exposed from the axial ends of the cases 22 of the inverter power circuit units 20 and extend in the direction in which the shaft 5 extends. That is, the signal line input / output terminals 26 a and 26 b extend in the direction in which the shaft 5 extends from the end of the case 22 of the inverter power circuit unit 20 on the side opposite to the rear bracket 2. The signal line input / output terminal 36 of the control circuit unit 30 is exposed from the axial end of the case 32 of the control circuit unit 30 and extends in the direction in which the shaft 5 extends. That is, the signal line input / output terminal 36 extends in the direction in which the shaft 5 extends from the end of the control circuit unit 30 on the side opposite to the rear bracket 2 of the case 36.

この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機において、回転電機に一体に搭載された制御装置は、電力変換回路部としてのインバータパワー回路部２０と制御回路部３０とにより構成されている。   In the control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention, the control device integrally mounted on the dynamoelectric machine is configured by an inverter power circuit unit 20 and a control circuit unit 30 as a power conversion circuit unit. .

前述の保護カバー４０は、インバータパワー回路部２０と制御回路部３０とに信号を伝達するための信号線であるところの信号線ターミナル４１がインサート成形されている。この実施の形態１において、信号線接続部材４００は、保護カバー４０における信号線ターミナル４１がインサート成形されている部分により構成される。   The protective cover 40 has a signal line terminal 41 which is a signal line for transmitting a signal to the inverter power circuit unit 20 and the control circuit unit 30 inserted. In the first embodiment, the signal line connecting member 400 is configured by a portion in which the signal line terminal 41 in the protective cover 40 is insert-molded.

図４は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機における、制御装置の保護カバーの側面図、図５は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機における、信号線ターミナルの平面図、図６は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機における、信号線ターミナの側面図である。図１乃至図６に示すように、信号線ターミナル４１は、一方のインバータパワー回路部２０の信号線入出力端子２６ａに対応する信号線ターミナル郡４１ａと、他方のインバータパワー回路部２０の信号線入出力端子２６ｂに対応する信号線ターミナル郡４１ｂで構成されている。   4 is a side view of the protective cover of the control device in the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 5 is a signal in the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 6 is a side view of the signal line terminator in the control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIGS. 1 to 6, the signal line terminal 41 includes a signal line terminal group 41 a corresponding to the signal line input / output terminal 26 a of one inverter power circuit unit 20 and a signal line of the other inverter power circuit unit 20. The signal line terminal group 41b corresponds to the input / output terminal 26b.

信号線としての信号線ターミナル４１は、保護カバー４０に設けられた空気通風孔５０、および冷却フィン２３ａ、３４ａを通過する冷却風を阻害しないように、インバータパワー回路部２０の外周側となる保護カバー４０の側面を通るように配置されている。そして、保護カバー４０の信号線ターミナル４１をインサート成形している部分により構成されている信号線接続部材４００は、２組のパワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３の冷却フィン２３ａと界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４の冷却フィン３４ａ、および空気通風口５０、がそれぞれ配置されているリやブラケットの径方向位置よりも外側の径方向位置に配置されている。   The signal line terminal 41 as a signal line is a protection on the outer peripheral side of the inverter power circuit unit 20 so as not to obstruct the air ventilation hole 50 provided in the protective cover 40 and the cooling air passing through the cooling fins 23a and 34a. It arrange | positions so that the side of the cover 40 may be passed. The signal line connecting member 400 formed by the insert molding of the signal line terminal 41 of the protective cover 40 includes two sets of cooling fins 23a of the heat sink 23 for cooling the power circuit module and field circuit module cooling. The cooling fins 34a of the heat sink 34 and the air vent 50 are arranged at radial positions outside the radial positions of the brackets and brackets.

信号線ターミナル４１は、インバータパワー回路部２０と制御回路部３０の信号線入出力端子２６ａ、２６ｂ、３６とに、それぞれ溶接、圧入、半田付けなどで接続され、インバータパワー回路部２０と制御回路部３０の電気的な接続がなされている。   The signal line terminal 41 is connected to the inverter power circuit unit 20 and the signal line input / output terminals 26a, 26b, 36 of the control circuit unit 30 by welding, press-fitting, soldering, etc., respectively. The part 30 is electrically connected.

以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機において、回転子４が回転駆動されると冷却ファン８が駆動され、図１の矢印に示されるように、冷却風６０が制御装置の保護カバー４０に設けられた空気通風孔５０からパワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３の冷却フィン２３ａ、および界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４の冷却フィン３４ａへ流れてこれ等を冷却する。そして、各モジュールを冷却した冷却風は、リヤブラケット２に設けられた通風孔５１を通過し、冷却ファン８による遠心力で回転電機の半径方向に曲げられ、電機子巻線３ａおよびリヤブラケット２を冷却しながら、リヤブラケット２の半径方向端部に設けられた排気孔５２から排出される。   In the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above, when the rotor 4 is driven to rotate, the cooling fan 8 is driven, and as shown by the arrow in FIG. The wind 60 flows from the air ventilation hole 50 provided in the protective cover 40 of the control device to the cooling fins 23a of the heat sink 23 for cooling the power circuit module and the cooling fins 34a of the heat sink 34 for cooling the field circuit module. Cool down. And the cooling air which cooled each module passes the ventilation hole 51 provided in the rear bracket 2, is bent to the radial direction of a rotary electric machine with the centrifugal force by the cooling fan 8, and the armature coil | winding 3a and the rear bracket 2 are bent. The air is discharged from the exhaust hole 52 provided at the end of the rear bracket 2 in the radial direction.

この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機によれば、信号線ターミナル４１、および信号線接続部材４００が、保護カバー４０の空気通風孔５０、冷却フィン２３ａ、３４ａを通過する冷却風の通風を妨げることがなく、冷却風がファン８に到達するまで略直線的に流れることになり、インバータパワー回路モジュール、界磁回路モジュール、および回転電機の冷却性を向上することができる。   According to the control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 1 of the present invention, the signal line terminal 41 and the signal line connecting member 400 have cooling air that passes through the air ventilation holes 50 and the cooling fins 23a and 34a of the protective cover 40. Therefore, the cooling air flows substantially linearly until it reaches the fan 8, and the cooling performance of the inverter power circuit module, the field circuit module, and the rotating electrical machine can be improved.

また、信号線ターミナル４１が保護カバー４０にインサート成形されて保護カバー４０と一体に構成されていることにより、部品点数の削減、回転電機の小型化がなされる。   Further, since the signal line terminal 41 is insert-molded into the protective cover 40 and is integrally formed with the protective cover 40, the number of parts is reduced and the rotating electric machine is reduced in size.

なお、保護カバー４０には信号線ターミナル４１だけでなく、インバータパワー回路部と電力入出力端子（図示せず）を接続するパワー系ターミナルをインサート成形して一体成形していても良い。   In addition, not only the signal line terminal 41 but the power system terminal which connects an inverter power circuit part and a power input / output terminal (not shown) may be insert-molded and integrally formed in the protective cover 40.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機について説明する。この発明の実施の形態２では、電力変換回路部であるインバータパワー回路部の信号線入出力端子は、インバータパワー回路部の反ヒートシンク側に設けられ、リヤブラケットの径方向に対して、その信号線入出力端子がインバータパワー回路部の外側端部に位置するように構成されている。また、制御回路部の信号線入出力端子は、制御回路部の反ヒートシンク側に設けられ、リヤブラケットの径方向に対して、その信号線入出力端子が制御回路部の外側端部に位置するように構成されている。 Embodiment 2. FIG.
Next, a control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the second embodiment of the present invention, the signal line input / output terminal of the inverter power circuit unit, which is a power conversion circuit unit, is provided on the side opposite to the heat sink of the inverter power circuit unit, and the signal of the signal line input / output terminal The line input / output terminal is configured to be located at the outer end of the inverter power circuit section. Further, the signal line input / output terminal of the control circuit unit is provided on the side opposite to the heat sink of the control circuit unit, and the signal line input / output terminal is located at the outer end of the control circuit unit with respect to the radial direction of the rear bracket. It is configured as follows.

図７は、この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機の一部断面図、図８は、この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機のリヤ側の側面図であり、制御装置の保護カバーを外した状態で示している。図９は、この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機の一部分を、図８の矢印Ａ方向から視た平面図、図１０は、この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機における、信号線接続部材の平面図、図１１は、この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機における、信号線接続部材の側面図である。図７乃至図１１に示すように、２組の電力変換回路部としてのインバータパワー回路２０の信号線入出力端子２６ａ、２６ｂ（図７には、符号２６にて示している）は、インバータパワー回路部２０の反ヒートシンク２０側に設けられ、制御回路３０の信号線入出力端子３６は、制御回路部３０の反ヒートシンク側に設けられている。   7 is a partial cross-sectional view of a controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 8 is a rear side view of the controller-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 2 shows a state in which the protective cover of the control device is removed. FIG. 9 is a plan view of a part of a control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the direction of arrow A in FIG. 8, and FIG. 10 is a control device-integrated type according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 11 is a plan view of the signal line connecting member in the rotating electrical machine, and FIG. 11 is a side view of the signal line connecting member in the controller-integrated rotating electrical machine according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIGS. 7 to 11, signal line input / output terminals 26 a and 26 b (indicated by reference numeral 26 in FIG. 7) of the inverter power circuit 20 as two sets of power conversion circuit units are connected to the inverter power. The signal line input / output terminal 36 of the control circuit 30 is provided on the side opposite to the heat sink 20 of the control circuit 30.

前述の実施の形態１の場合と同様に、インバータパワー回路部２０と制御回路部３０の後方および外周は、略円筒状の樹脂製の保護カバー４０で覆われており、この保護カバー４０には、パワー回路モジュール冷却用のヒートシンク２３の冷却フィン２３ａと、界磁回路モジュール冷却用のヒートシンク３４のフィン３４ａとの軸方向後方部に空気通風孔５０が設けられている。   As in the case of the above-described first embodiment, the rear and outer periphery of the inverter power circuit unit 20 and the control circuit unit 30 are covered with a protective cover 40 made of a substantially cylindrical resin. An air ventilation hole 50 is provided in the axially rear part of the cooling fin 23a of the heat sink 23 for cooling the power circuit module and the fin 34a of the heat sink 34 for cooling the field circuit module.

インバータパワー回路部２０の信号線入出力端子２６ａ、２６ｂと、制御回路部３０の信号線入出力端子３６は、回転電機の径方向の同一平面上になく、信号線入出力端子２６ａ、２６ｂと信号線入出力端子３６との接続は、例えばフレキシブルプリント基板のような柔軟性のある部材を用いた信号線接続部材４２により接続されている。信号線接続部材４２は、空気通風孔５０、冷却フィン２３ａ、３４ａを通過する冷却風を阻害しないように、インバータパワー回路部２０および制御回路部３０の外周側となる保護カバー４０の側面内周側に沿って配置されている。   The signal line input / output terminals 26a and 26b of the inverter power circuit unit 20 and the signal line input / output terminal 36 of the control circuit unit 30 are not on the same plane in the radial direction of the rotating electrical machine, and the signal line input / output terminals 26a and 26b The signal line input / output terminal 36 is connected by a signal line connection member 42 using a flexible member such as a flexible printed board. The signal line connecting member 42 has an inner periphery on the side surface of the protective cover 40 on the outer peripheral side of the inverter power circuit unit 20 and the control circuit unit 30 so as not to block the cooling air passing through the air ventilation holes 50 and the cooling fins 23a and 34a. It is arranged along the side.

その他の構成は、実施の形態１と同様である。   Other configurations are the same as those in the first embodiment.

以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機によれ
ば、信号線接続部材４２に可とう性のある材料を用いているので、回転電機の半径方向の同一平面上にない信号線接続端子２６と信号線接続端子３６の接続が容易となり、組立て性が向上する。 According to the control device-integrated dynamoelectric machine according to Embodiment 2 of the present invention configured as described above, since the flexible material is used for the signal line connecting member 42, the same radial direction of the dynamoelectric machine is used. The signal line connection terminal 26 and the signal line connection terminal 36 which are not on a plane can be easily connected, and the assemblability is improved.

なお、実施の形態１および実施の形態２では、インバータパワー回路部および制御回路部の信号線入出力端子部は、その長辺が前記回転電機の径方向若しくは周方向に配置されるようにしたが、その長辺が前記回転電機の軸方向に配置されるように構成しても良い。   In the first embodiment and the second embodiment, the long sides of the signal power input / output terminal sections of the inverter power circuit section and the control circuit section are arranged in the radial direction or the circumferential direction of the rotating electrical machine. However, you may comprise so that the long side may be arrange | positioned in the axial direction of the said rotary electric machine.

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

１ フロントブラケット ２ リヤブラケット
３ 固定子 ３ａ 電機子巻線
３ｂ 電機子巻線の入出力リード線 ４ 回転子
５ シャフト ６ 界磁巻線
７ ベアリング ８ 冷却ファン
９ プーリ １０ スリップリング
１１ ブラシ １２ ブラシホルダ
１３ 磁極位置検出センサ ２０ インバータパワー回路
２１ パワー回路モジュール ２２ ケース
２３、３４ ヒートシンク ２３ａ、３４ａ 冷却フィン
２４ 三相入出力用ターミナル ２５、３５ 防水用樹脂
２６、３６ 信号線入出力端子部 ３０ 制御回路部
３１ 制御基板 ３２ ケース
３３ 界磁回路モジュール ４０ 保護カバー
４１ 信号線（信号線ターミナル） ４００、４２ 信号線接続部材
５０ 空気通風孔 ５１ 通風孔
５２ 排出孔 ６０ 冷却風 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Front bracket 2 Rear bracket 3 Stator 3a Armature winding 3b Input / output lead wire of armature winding 4 Rotor 5 Shaft 6 Field winding 7 Bearing 8 Cooling fan 9 Pulley 10 Slip ring 11 Brush 12 Brush holder 13 Magnetic pole position detection sensor 20 Inverter power circuit 21 Power circuit module 22 Case 23, 34 Heat sink 23a, 34a Cooling fin 24 Three-phase input / output terminal 25, 35 Waterproof resin 26, 36 Signal line input / output terminal section 30 Control circuit section 31 Control board 32 Case 33 Field circuit module 40 Protective cover 41 Signal line (signal line terminal) 400, 42 Signal line connection member 50 Air ventilation hole 51 Ventilation hole 52 Discharge hole 60 Cooling air

Claims (7)

回転電機と、前記回転電機を制御する制御装置とを備え、前記回転電機と前記制御装置とが一体に固定されてなる制御装置一体型回転電機であって、
前記回転電機は、
電機子巻線を備えた固定子と、
前記固定子の一方の軸方向端部に固定されたフロントブラケットと、
前記固定子の他方の軸方向端部に固定されたリヤブラケットと、
界磁巻線を備え、前記固定子に所定の間隙を介して対向し、前記フロントブラケットと前記リヤブラケットに回動自在に支持された回転子と、
前記回転子に固定され、前記回転子とともに回転する冷却ファンと、
を備え、
前記制御装置は、
前記電機子巻線と外部の直流電源との間の電力変換を行う電力変換回路を備えた電力変換回路部と、
前記電力変換回路を制御する制御回路を備えた制御回路部と、
前記電力変換回路部と前記制御回路部との間に信号線を接続する信号線接続部材と、
を備え、
前記電力変換回路部は、
前記リヤブラケットの軸方向外側端部に固定された絶縁物製のケースと、
前記ケースに収納され、前記電力変換回路を構成するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を搭載し、前記ケースから前記リヤブラケットの半径方向内側に露出した冷却フィンを備えたヒートシンクと、
を有し、
前記制御回路部は、
前記ケースが固定された位置とは異なる位置で前記リヤブラケットの軸方向外側端面に固定され、
前記リヤブラケットは、
前記リヤブラケットの軸方向端部に設けられ、前記冷却ファンの回転により発生する冷却風を、前記リヤブラケットの外部から前記ヒートシンクの冷却フィンを介して前記リヤブラケットの内部に導入する通風孔と、
前記リヤブラケットの径方向端部に設けられ、前記リヤブラケットの内部に導入された前記冷却風を前記リヤブラケットの外部に排出する排出孔と、
を有し、
前記制御装置は、前記ヒートシンクの冷却フィンに対向する位置に空気通風孔を備えた保護カバーにより覆われ、
前記信号線接続部材は、
前記ヒートシンクの冷却フィンが配置されている前記リヤブラケットの径方向位置よりも外側の径方向位置で前記保護カバーに設けられている、
ことを特徴とする制御装置一体型回転電機。 A rotating electrical machine and a control device that controls the rotating electrical machine, wherein the rotating electrical machine and the control device are integrally fixed.
The rotating electric machine is
A stator with armature windings;
A front bracket fixed to one axial end of the stator;
A rear bracket fixed to the other axial end of the stator;
A rotor including a field winding, facing the stator via a predetermined gap, and rotatably supported by the front bracket and the rear bracket;
A cooling fan fixed to the rotor and rotating together with the rotor;
With
The control device includes:
A power conversion circuit unit including a power conversion circuit that performs power conversion between the armature winding and an external DC power source;
A control circuit unit comprising a control circuit for controlling the power conversion circuit;
A signal line connecting member for connecting a signal line between the power conversion circuit unit and the control circuit unit;
With
The power conversion circuit unit is
A case made of an insulating material fixed to the outer end of the rear bracket in the axial direction;
A switching element housed in the case and constituting the power conversion circuit;
A heat sink equipped with the switching element and provided with cooling fins exposed radially inward of the rear bracket from the case;
Have
The control circuit unit is
Fixed to the axially outer end surface of the rear bracket at a position different from the position where the case is fixed;
The rear bracket is
A ventilation hole that is provided at an axial end of the rear bracket and introduces cooling air generated by rotation of the cooling fan into the rear bracket from outside the rear bracket via cooling fins of the heat sink;
A discharge hole provided at a radial end portion of the rear bracket, for discharging the cooling air introduced into the rear bracket to the outside of the rear bracket;
Have
The control device is covered with a protective cover having air ventilation holes at positions facing the cooling fins of the heat sink,
The signal line connecting member is
Provided in the protective cover at a radial position outside the radial position of the rear bracket where the cooling fins of the heat sink are arranged,
A controller-integrated rotating electrical machine. 前記冷却フィンは、前記回転電機の軸心に向かって延びるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。 The cooling fin is arranged to extend toward the axis of the rotating electrical machine.
The controller-integrated rotating electrical machine according to claim 1. 前記信号線は、前記保護カバーに一体成型されており、
前記信号線接続部材は、前記保護カバーにおける前記信号線を一体成型している部分により構成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置一体型回転電機。 The signal line is integrally formed with the protective cover,
The signal line connecting member is constituted by a portion integrally molding the signal line in the protective cover.
The controller-integrated dynamoelectric machine according to claim 1 or 2. 前記信号線接続部材は、前記信号線を備えた可とう性を有する部材により構成され、前記保護カバーの内面部に配設されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置一体型回転電機。 The signal line connecting member is composed of a flexible member provided with the signal line, and is disposed on the inner surface of the protective cover.
The controller-integrated dynamoelectric machine according to claim 1 or 2. 前記電力変換回路部は、前記冷却フィンが存在する位置とは異なる位置に、前記信号線接続部材に接続される信号線入出力端子部を備えている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の制御装置一体型回転電機。 The power conversion circuit unit includes a signal line input / output terminal unit connected to the signal line connection member at a position different from the position where the cooling fin exists.
The control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the controller-integrated dynamoelectric machine is provided. 前記信号線入出力端子部は、その長辺が前記回転電機の径方向若しくは周方向に配置されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の制御装置一体型回転電機。 The signal line input / output terminal portion has a long side arranged in a radial direction or a circumferential direction of the rotating electrical machine,
The control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to claim 5. 前記信号線入出力端子部は、その長辺が前記回転電機の軸方向に配置されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の制御装置一体型回転電機。 The signal line input / output terminal portion has a long side arranged in the axial direction of the rotating electrical machine,
The control apparatus-integrated dynamoelectric machine according to claim 5.
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