JP5955435B1 - Belt-driven controller integrated AC motor generator - Google Patents

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Abstract

【課題】キャリア周波数によって発生する軸電圧増大に伴うベアリングの電蝕防止とベルト駆動によって発生する静電気発生に伴うベアリングの電蝕防止が可能になるともに、インバータ装置に内蔵された電子部品の静電破壊防止をも可能にしたベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機を提供する。【解決手段】この車両用ベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機は、発電機能及び電動機能を有する発電電動部２と、直流交流電力相互変換回路部をＰＷＭ駆動制御する制御回路部を有するインバータ装置３と、を備えている。フロントベアリング８は、内部に導電性グリース２６が封入されており、またリヤベアリング９の外輪５１とリヤブラケット５との間に電気絶縁性のベアリング収納体５３が介在している。【選択図】図１An object of the present invention is to prevent bearing corrosion caused by an increase in shaft voltage generated by a carrier frequency and to prevent bearing corrosion caused by generation of static electricity generated by a belt drive. Provided is an AC motor generator integrated with a belt drive type control device that can also prevent destruction. An AC motor generator integrated with a belt drive type control device for a vehicle includes a generator motor unit 2 having a power generation function and an electric function, and a control circuit unit for PWM driving control of a DC / AC power mutual conversion circuit unit. And an inverter device 3. The front bearing 8 is filled with conductive grease 26 and an electrically insulating bearing housing 53 is interposed between the outer ring 51 of the rear bearing 9 and the rear bracket 5. [Selection] Figure 1

Description

この発明は、直流交流電力相互変換回路とこの直流交流電力相互変換回路を制御する制御回路部とからなるインバータ装置と、発電機能及び電動機能を有する発電電動部とが一体のベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機に関する。   The present invention relates to a belt drive control device in which an inverter device including a DC / AC power mutual conversion circuit and a control circuit unit for controlling the DC / AC power mutual conversion circuit, and a generator motor unit having a power generation function and a motor function are integrated. The present invention relates to an integrated AC motor generator.

交流電動発電機のＰＷＭ駆動制御を用いて、インバータ装置の運転を行なう際に、スイッチングに伴って発生する交流電動発電機の騒音の低減を図る目的から、インバータ装置のキャリア周波数を高く設定するようになっている。
キャリア周波数を高く設定するに伴って、交流電動発電機の回転軸に高周波誘導に基づいて発生する電圧（軸電流）が増大することで、回転軸を支持している転がり軸受の内輪と外輪との間に存在する電位差が大きくなるので、転がり軸受に電流が流れ易くなっている。
この転がり軸受に流れる電流は、内輪、外輪両軌道並びに転動体の転動面に電蝕と呼ばれる腐食を発生させて、転がり軸受の寿命を悪化させるという問題点がある。 When operating the inverter device using the PWM drive control of the AC motor generator, the carrier frequency of the inverter device should be set higher for the purpose of reducing the noise of the AC motor generator generated by switching. It has become.
As the carrier frequency is set higher, the voltage (shaft current) generated on the rotating shaft of the AC motor generator based on the high frequency induction increases, so that the inner ring and outer ring of the rolling bearing supporting the rotating shaft Since the potential difference existing between the two increases, a current easily flows through the rolling bearing.
The current flowing through the rolling bearing has a problem that it causes corrosion called electric corrosion on both the inner and outer races and the rolling surfaces of the rolling elements, thereby deteriorating the life of the rolling bearing.

この軸受の寿命悪化を防止する手段として、軸受のグリース中に通電性物質を混入して、内輪と外輪との間での放電現象を回避した車両用交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。   As a means for preventing the deterioration of the bearing life, an AC generator for a vehicle is known in which a conductive substance is mixed in the grease of the bearing to avoid a discharge phenomenon between the inner ring and the outer ring (for example, Patent Document 1).

また、転がり軸受の寿命悪化を防止する手段として、転がり軸受を絶縁材を介して支持する軸受ブラケットを備え、軸受ブラケットの絶縁材と接触する側に凹部を設け、凹部に対応する凸部を設けた絶縁材の凸部を軸受ブラケットの凹部に嵌合して軸受ブラケットに絶縁材を固定した回転電機が知られている（例えば、特許文献２参照）。   In addition, as a means for preventing the deterioration of the life of the rolling bearing, a bearing bracket that supports the rolling bearing via an insulating material is provided, and a concave portion is provided on the side of the bearing bracket that contacts the insulating material, and a convex portion corresponding to the concave portion is provided. There is known a rotating electrical machine in which a convex portion of an insulating material is fitted into a concave portion of a bearing bracket and the insulating material is fixed to the bearing bracket (for example, see Patent Document 2).

特開２００３-２３０２４８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-230248 特開２０００-１５６９５２号公報JP 2000-156952 A

しかしながら、上記特許文献１のものでは、ベルトとプーリとの摩擦によって発生する静電気による軸受内での放電現象を抑制することができるものの、その静電気を軸受内部で通電させることによって、車両用交流発電機に内蔵される電子部品が静電破壊するという問題点があった。   However, although the thing of the said patent document 1 can suppress the discharge phenomenon in the bearing by the static electricity which generate | occur | produces by friction with a belt and a pulley, by making the static electricity supply inside a bearing, the alternating current power generation for vehicles There was a problem that the electronic components built into the machine were electrostatically damaged.

また、上記特許文献２のものでは、ベルト駆動方式の観点から、駆動プーリ側のフロントベアリングにおいて、前記絶縁材に高負荷のベルト張力によるラジアル荷重が作用し、絶縁材が破損して絶縁破壊に至る結果、電蝕が発生し、転がり軸受の耐久性が悪化してしまうという問題点があった。   Moreover, in the thing of the said patent document 2, from the viewpoint of a belt drive system, in the front bearing by the side of a drive pulley, the radial load by a high load belt tension acts on the said insulating material, and an insulating material is damaged and a dielectric breakdown is carried out. As a result, there has been a problem that electric corrosion occurs and the durability of the rolling bearing deteriorates.

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするのであって、ＰＷＭ駆動制御に必要なキャリア周波数によって発生する軸電圧増大に伴うベアリングの電蝕防止とベルト駆動によって発生する静電気発生に伴うベアリングの電蝕防止が可能になるともに、インバータ装置に内蔵された電子部品の静電破壊防止をも可能にしたベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a problem, and is associated with prevention of electric corrosion of a bearing accompanying an increase in shaft voltage generated by a carrier frequency necessary for PWM drive control and generation of static electricity generated by belt driving. It is an object of the present invention to provide a belt drive type controller integrated AC motor generator that can prevent the electrolytic corrosion of a bearing and also prevent electrostatic breakdown of electronic components built in an inverter device.

この発明に係るベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機は、フロントブラケット及びリヤブラケットからなるハウジングと、このハウジング内に収納され、回転軸の両端部が前記フロントブラケット及び前記リヤブラケットにフロントベアリング、リヤベアリングを介して回転自在に支持されているとともに前記フロントベアリングから外部に突出した前記回転軸の部位に固定されたプーリを有する回転子と、この回転子の外側に囲って設けられ前記ハウジングに固定された固定子と、を有する、発電機能及び電動機能を有する発電電動部と、
前記プーリと反対側の前記ハウジングの外側に設けられ、前記固定子の電機子巻線に交流電力を供給し、かつ前記回転子の界磁巻線に直流電流を通電する直流交流電力相互変換回路部と、この直流交流電力相互変換回路部をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動制御する制御回路部と、を有するインバータ装置と、を備え、
前記フロントベアリングは、内部に導電性潤滑剤が封入されており、
前記フロントベアリングの外輪は前記フロントブラケットに直接接触し、かつ前記フロントベアリングの内輪は前記回転軸に直接接触し、
また、前記リヤベアリングの外輪と前記リヤブラケットとの間のみに電気絶縁性のベアリング収納体が介在している。 A belt drive type control device-integrated AC motor generator according to the present invention includes a housing composed of a front bracket and a rear bracket, and is housed in the housing, and both ends of a rotating shaft are front bearings on the front bracket and the rear bracket. A rotor having a pulley that is rotatably supported via a rear bearing and that is fixed to a portion of the rotating shaft that protrudes outward from the front bearing, and the housing that is provided outside the rotor And a generator motor unit having a power generation function and an electric function,
A DC / AC power mutual conversion circuit that is provided outside the housing on the opposite side of the pulley, supplies AC power to the stator armature winding, and supplies DC current to the rotor field winding. And an inverter device having a control circuit unit for controlling the PWM (Pulse Width Modulation) drive of the DC / AC power mutual conversion circuit unit,
The front bearing has a conductive lubricant sealed inside,
An outer ring of the front bearing is in direct contact with the front bracket, and an inner ring of the front bearing is in direct contact with the rotating shaft;
An electrically insulating bearing housing is interposed only between the outer ring of the rear bearing and the rear bracket.

この発明に係るベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機によれば、フロントベアリングは、内部に導電性潤滑剤が封入されており、またリヤベアリングの外輪とリヤブラケットとの間に電気絶縁性のベアリング収納体が介在しているので、ＰＷＭ駆動制御に必要なキャリア周波数によって発生する軸電圧増大に伴うベアリングの電蝕防止とベルト駆動によって発生する静電気発生に伴うベアリングの電蝕防止が可能になり、またインバータ装置に内蔵された直流交流電力相互変換回路部の各電子部品の静電破壊が防止される。   According to the belt drive type control device-integrated AC motor generator according to the present invention, the front bearing is filled with the conductive lubricant, and the electric insulation is provided between the outer ring of the rear bearing and the rear bracket. Because of the bearing housing, it is possible to prevent the electric corrosion of the bearing due to the increase of the shaft voltage generated by the carrier frequency necessary for PWM drive control and the electric corrosion of the bearing due to the static electricity generated by the belt drive. In addition, electrostatic breakdown of each electronic component of the DC / AC power mutual conversion circuit unit built in the inverter device is prevented.

この発明の実施の形態１の車両用ベルト式制御装置一体型交流電動発電機を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vehicle belt type control apparatus integrated AC motor generator according to Embodiment 1 of the present invention; 図１の車両用ベルト式制御装置一体型交流電動発電機の電気回路図である。FIG. 2 is an electric circuit diagram of the vehicle belt-type controller integrated AC motor generator of FIG. 1.

以下、この発明のベルト式制御装置一体型交流電動発電機について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。   Hereinafter, an AC motor generator integrated with a belt-type control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members and parts will be described with the same reference numerals.

実施の形態１.
図１はこの発明の実施の形態１の車両用ベルト式制御装置一体型交流電動発電機１（以下、交流電動発電機と略称する。）を示す断面図である。
この交流電動発電機１は、発電機能及び電動機能を有する発電電動部２と、直流交流電力相互変換回路とこの直流交流電力相互変換回路を制御する制御回路部とからなるインバータ装置３と、を備えている。
発電電動部２は、フロントブラケット４及びリヤブラケット５からなるハウジング６と、このハウジング６内に収納され、回転軸７の両端部がフロントブラケット４及びリヤブラケット５にフロントベアリング８、リヤベアリング９を介して回転自在に支持された回転子１０と、この回転子１０の外側に囲って設けられフロントブラケット４とリヤブラケット５とに挟持されて固定された固定子１１と、を備えている。
また、発電電動部２は、回転軸７を介して回転子１０の回転状態を検出する回転センサー１２と、リヤブラケット５から突出した回転軸７の先端部に設けられたスリップリング１３と、ブラシホルダ１４に収納されているとともにスリップリング１３に先端面が摺接した一対のブラシ１５と、を備えている。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vehicular belt-type controller integrated AC motor generator 1 (hereinafter abbreviated as an AC motor generator) according to Embodiment 1 of the present invention.
The AC motor generator 1 includes a generator motor unit 2 having a power generation function and an electric function, an inverter device 3 including a DC AC power mutual conversion circuit and a control circuit unit that controls the DC AC power mutual conversion circuit. I have.
The generator / motor unit 2 is housed in the housing 6 including a front bracket 4 and a rear bracket 5, and both ends of the rotating shaft 7 are provided with a front bearing 8 and a rear bearing 9 on the front bracket 4 and the rear bracket 5. And a stator 11 provided so as to surround the rotor 10 and sandwiched between a front bracket 4 and a rear bracket 5 and fixed thereto.
The generator motor unit 2 includes a rotation sensor 12 that detects the rotation state of the rotor 10 via the rotation shaft 7, a slip ring 13 provided at the tip of the rotation shaft 7 protruding from the rear bracket 5, a brush A pair of brushes 15 that are housed in a holder 14 and whose tip surface is in sliding contact with the slip ring 13 are provided.

回転子１０は、界磁鉄心１６と、この界磁鉄心１６に巻装された界磁巻線１７と、を備えている。この界磁鉄心１６の両端面には、それぞれ冷却風を発生させるためのファン１８が取り付けられている。
界磁巻線１７は、スリップリング１３に接続線１９を介して電気的に接続されており、ブラシ１５からの界磁電流がスリップリング１３を介して界磁巻線１７に通電される。
固定子１１は、固定子鉄心２０と、この固定子鉄心２０に巻装された三相の電機子巻線２１と、を備えている。
フロントベアリング８は、単列玉軸受であり、内輪２４と、この内輪２４を複数個の転動体２７を介して囲った外輪２５と、内輪２４と外輪２５との間に封入されたカーボンブラックが添加された導電性潤滑剤である導電性グリース２６とから構成されている。
リヤベアリング９は、内輪５０と、この内輪５０を複数の転動体５２を介して囲った外輪５１と、外輪５１とリヤブラケット５との間に嵌入され熱可塑性樹脂で構成された電気絶縁性のベアリング収納体５３とから構成されている。
回転軸７の一端部は、フロントブラケット４から突出しており、その先端部にベルト５４を介して内燃機関（図示せず）と双方向にトルクを授受するためのプーリ２２が取り付けられている。
プーリ２２は、大きな張力に対してベルト５４の当接面の摩耗を防止するために、金属製、例えば鉄製あるいはアルミニウム製で構成され、プーリナット２３の締結力によりプーリ２２のボス部がフロントベアリング８の内輪２４の側面と直接、機械的及び電気的に面接触している。 The rotor 10 includes a field iron core 16 and a field winding 17 wound around the field iron core 16. Fans 18 for generating cooling air are respectively attached to both end faces of the field iron core 16.
The field winding 17 is electrically connected to the slip ring 13 via the connection line 19, and the field current from the brush 15 is energized to the field winding 17 via the slip ring 13.
The stator 11 includes a stator core 20 and a three-phase armature winding 21 wound around the stator core 20.
The front bearing 8 is a single row ball bearing, and includes an inner ring 24, an outer ring 25 that surrounds the inner ring 24 via a plurality of rolling elements 27, and carbon black sealed between the inner ring 24 and the outer ring 25. The conductive grease 26 is an added conductive lubricant.
The rear bearing 9 includes an inner ring 50, an outer ring 51 that surrounds the inner ring 50 via a plurality of rolling elements 52, and an electric insulating material that is inserted between the outer ring 51 and the rear bracket 5 and is made of a thermoplastic resin. It comprises a bearing housing 53.
One end portion of the rotating shaft 7 protrudes from the front bracket 4, and a pulley 22 for transmitting and receiving torque to and from an internal combustion engine (not shown) via a belt 54 is attached to the front end portion of the rotating shaft 7.
The pulley 22 is made of metal, for example, iron or aluminum in order to prevent wear of the contact surface of the belt 54 against a large tension, and the boss portion of the pulley 22 is moved to the front bearing 8 by the fastening force of the pulley nut 23. The inner ring 24 is in direct mechanical and electrical surface contact with the side surface of the inner ring 24.

プーリ２２と反対側のハウジング６の外側に設けられた保護用カバー３６で覆われたインバータ装置３は、電機子巻線２１に交流電力を供給し、かつ界磁巻線１７に直流電流を通電する直流交流電力相互変換回路部と、この直流交流電力相互変換回路部の動作を制御する制御回路部と、を備えている。
この直流交流電力相互変換回路部は、電機子巻線２１に交流電力を供給するパワー回路用半導体スイッチング素子２８を内包したパワーモジュール２９と、界磁巻線１７に直流電流を通電する界磁回路用半導体スイッチング素子３０を内包した界磁モジュール３１と、パワーモジュール２９及び界磁モジュール３１が実装され放熱フィン３３を有する冷却用のヒートシンク３４と、パワーモジュール２９の端子（図示せず）、界磁モジュール３１の端子（図示せず）にそれぞれ電気的に接続されインサート成形されたケース用ターミナル（図示せず）を有する、パワーモジュール用ケース３２、界磁モジュール用ケース３７と、を備えている。パワーモジュール２９、界磁モジュール３１を搭載したヒートシンク３４は、リヤブラケット５に固定されている。
制御回路部３５は、パワーモジュール２９、界磁モジュール３１と電気的に接続されパワーモジュール２９、界磁モジュール３１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動制御する制御回路を有する制御基板３８，３９を備えている。 The inverter device 3 covered with a protective cover 36 provided on the outside of the housing 6 opposite to the pulley 22 supplies AC power to the armature winding 21 and supplies DC current to the field winding 17. And a control circuit unit for controlling the operation of the DC / AC power mutual conversion circuit unit.
The DC / AC power mutual conversion circuit unit includes a power module 29 including a power circuit semiconductor switching element 28 that supplies AC power to the armature winding 21, and a field circuit that supplies a DC current to the field winding 17. Field module 31 containing semiconductor switching element 30 for power, power module 29, cooling heat sink 34 having field module 31 mounted thereon and heat radiation fin 33, terminals (not shown) of power module 29, field magnet A power module case 32 and a field module case 37 each having a case terminal (not shown) electrically connected to a terminal (not shown) of the module 31 and insert-molded are provided. The heat sink 34 on which the power module 29 and the field module 31 are mounted is fixed to the rear bracket 5.
The control circuit unit 35 includes control boards 38 and 39 each having a control circuit that is electrically connected to the power module 29 and the field module 31 and controls the power module 29 and the field module 31 to perform PWM (Pulse Width Modulation) drive control. Yes.

図２は、図１の交流電動発電機１の電気回路図である。
パワーモジュール２９は、６組の上アームと下アームが直列となる構成であり、下アームのアースがヒートシンク３４を介してリヤブラケット５に電気的に接続されている。
同様に界磁モジュール３１のアームのアースもヒートシンク３４を介してリヤブラケット５に電気的に接続されている。 FIG. 2 is an electric circuit diagram of the AC motor generator 1 of FIG.
The power module 29 has a configuration in which six sets of upper and lower arms are in series, and the ground of the lower arm is electrically connected to the rear bracket 5 via a heat sink 34.
Similarly, the ground of the arm of the field module 31 is also electrically connected to the rear bracket 5 via the heat sink 34.

次に、上記構成の交流電動発電機１の動作について説明する。
エンジンの始動時には、直流電力がバッテリ（図示せず）からインバータ装置３のパワーモジュール２９に送られ、直流電力が三相交流電力に変換され、この三相交流電力が電機子巻線２１に供給される。
一方、界磁モジュール３１により制御された界磁電流がブラシ１５、スリップリング１３、接続線１９、界磁巻線１７に供給されて回転子１０の界磁巻線１７に回転磁界が与えられ、回転子１０が回転駆動される。
この回転子１０の回転トルクが回転軸７、プーリ２２及びベルト５４を介して内燃機関に伝達され、エンジンが点火、始動される。 Next, the operation of the AC motor generator 1 having the above configuration will be described.
When the engine is started, DC power is sent from a battery (not shown) to the power module 29 of the inverter device 3, the DC power is converted into three-phase AC power, and this three-phase AC power is supplied to the armature winding 21. Is done.
On the other hand, the field current controlled by the field module 31 is supplied to the brush 15, the slip ring 13, the connection line 19, and the field winding 17, and a rotating magnetic field is applied to the field winding 17 of the rotor 10, The rotor 10 is driven to rotate.
The rotational torque of the rotor 10 is transmitted to the internal combustion engine via the rotary shaft 7, the pulley 22 and the belt 54, and the engine is ignited and started.

一方、内燃機関が始動されると、エンジンの回転トルクがクランクプーリ、ベルト５４及びプーリ２２を介して発電電動部２に伝達される。これにより、回転子１０が回転され、電機子巻線２１に三相交流電圧が誘起される。この三相交流電圧は、パワーモジュール２９により直流電力に整流され、バッテリ、電機負荷に供給される。
なお、回転センサー１２の信号出力は、制御回路部３５に送られ、回転子１０の回転位置の検出に用いられ、交流電動発電機１の発電動作及びエンジンの始動動作時の制御情報として利用される。 On the other hand, when the internal combustion engine is started, the rotational torque of the engine is transmitted to the generator motor 2 via the crank pulley, the belt 54 and the pulley 22. As a result, the rotor 10 is rotated and a three-phase AC voltage is induced in the armature winding 21. The three-phase AC voltage is rectified to DC power by the power module 29 and supplied to the battery and the electric load.
The signal output of the rotation sensor 12 is sent to the control circuit unit 35, used for detecting the rotation position of the rotor 10, and used as control information during the power generation operation of the AC motor generator 1 and the engine start operation. The

ところで、この実施の形態１の交流電動発電機１では、インバータ装置３は、ＰＷＭ駆動制御に必要なキャリア周波数が設定されている。
例えば、交流電動発電機１の騒音の低減を図る目的として、交流電動発電機１の固定子１１の固有振動数１〜３ＫＨｚから外れるように、インバータ装置３のキャリア周波数を高く設定するように４ｋＨｚに設定している。
キャリア周波数を高く設定するに伴って、交流電動発電機１の回転軸７に高周波誘導に基づいて発生する、軸電流が増大し、回転軸７を支持しているフロントベアリング８の内輪２４と外輪２５との間、リヤベアリング９の内輪５０と外輪５１との間に存在する電位差が大きくなり、フロントベアリング８、リヤベアリング９に電流が流れ易くなる。
この両方ベアリング８，９に流れる電流は、内輪２４，５０、外輪２５，５１の両軌道、並びに転動体２７，５２の転動面に電蝕と呼ばれる腐食を発生させて、フロントベアリング８、リヤベアリング９の寿命を悪化させる。
これに対して、この実施の形態では、フロントベアリング８の内部に導電性グリース２６を封入することで、フロントベアリング８の電蝕が防止される。
また、リヤブラケット５とリヤベアリング９との間に、電気絶縁性のベアリング収納体５３が介在しているので、フロントベアリング８と同様に、リヤベアリング９の電蝕が防止される。 By the way, in the AC motor generator 1 of the first embodiment, the inverter device 3 is set with a carrier frequency necessary for PWM drive control.
For example, for the purpose of reducing the noise of the AC motor generator 1, 4 kHz so that the carrier frequency of the inverter device 3 is set high so as to deviate from the natural frequency 1 to 3 KHz of the stator 11 of the AC motor generator 1. Is set.
As the carrier frequency is set higher, the shaft current generated on the rotating shaft 7 of the AC motor generator 1 due to high frequency induction increases, and the inner ring 24 and the outer ring of the front bearing 8 supporting the rotating shaft 7 are increased. 25, the potential difference existing between the inner ring 50 and the outer ring 51 of the rear bearing 9 increases, and current easily flows through the front bearing 8 and the rear bearing 9.
The currents flowing in both the bearings 8 and 9 cause corrosion called electric corrosion on the raceways of the inner rings 24 and 50 and the outer rings 25 and 51 and the rolling surfaces of the rolling elements 27 and 52, thereby causing the front bearing 8 and the rear The life of the bearing 9 is deteriorated.
On the other hand, in this embodiment, the electroconductive corrosion 26 is enclosed in the front bearing 8 to prevent the electric corrosion of the front bearing 8.
Further, since the electrically insulating bearing housing 53 is interposed between the rear bracket 5 and the rear bearing 9, similarly to the front bearing 8, the electric corrosion of the rear bearing 9 is prevented.

また、交流電動発電機１として電動、発電を繰り返し使用する場合、駆動伝達効率の高めるため、ベルト５４の張力を高く設定する必要がある。
ベルト５４の張力を高く設定した場合、交流電動発電機１を長時間運転すると、加硫ゴム製のベルト５４と金属製のプーリ２２との間でベルト５４の摩耗が生じやすく、乾燥状態でベルト５４とプーリ２２との界面で発生した静電気が、フロントベアリング８、リヤベアリング９に流れる。
そして、一般的にこの静電気は、約数千Ｖともいわれ、パワーモジュール２９のパワー回路用半導体スイッチング素子２８と界磁モジュール３１の界磁回路用半導体スイッチング素子３０を容易に損傷させる。
これに対して、この実施の形態では、リヤブラケット５とリヤベアリング９との間に、静電気の約数千Ｖの電圧に耐え得る電気絶縁性のベアリング収納体５３が介在しているので、静電気による、パワー回路用半導体スイッチング素子２８、界磁回路用半導体スイッチング素子３０の損傷は防止される。
なお、熱可塑性のベアリング収納体５３は、機械的強度の点で劣るが、このベアリング収納体５３で囲まれたリヤベアリング９は、フロントベアリング８から離間しており、フロントベアリング８と比較して低負荷のラジアル荷重が作用することになり、リヤベアリング９側にベアリング収納体５３があっても、破損して絶縁破壊に至ることはない。
従って、ベアリング収納体５３により、リヤベアリング９の電蝕が防止されるとともに、パワーモジュール２９と界磁モジュール３１の静電破壊も確実に防止される。 Further, when electric and power generation are repeatedly used as the AC motor generator 1, it is necessary to set the tension of the belt 54 high in order to increase drive transmission efficiency.
When the tension of the belt 54 is set high, if the AC motor generator 1 is operated for a long time, the belt 54 is likely to be worn between the belt 54 made of vulcanized rubber and the metal pulley 22, and the belt in a dry state. Static electricity generated at the interface between the pulley 54 and the pulley 22 flows to the front bearing 8 and the rear bearing 9.
Generally, this static electricity is said to be about several thousand volts, and easily damages the power circuit semiconductor switching element 28 of the power module 29 and the field circuit semiconductor switching element 30 of the field module 31.
On the other hand, in this embodiment, an electrically insulating bearing housing 53 that can withstand a voltage of about several thousand volts of static electricity is interposed between the rear bracket 5 and the rear bearing 9. Therefore, the power circuit semiconductor switching element 28 and the field circuit semiconductor switching element 30 are prevented from being damaged.
Although the thermoplastic bearing housing 53 is inferior in mechanical strength, the rear bearing 9 surrounded by the bearing housing 53 is separated from the front bearing 8, and compared with the front bearing 8. A low-load radial load will act, and even if the bearing housing 53 is present on the rear bearing 9 side, it will not be damaged and cause dielectric breakdown.
Therefore, the bearing housing 53 prevents electric corrosion of the rear bearing 9 and reliably prevents electrostatic breakdown of the power module 29 and the field module 31.

この実施の形態では、フロントベアリング８内に導電性グリース２６を封入し、またリヤベアリング９の外輪５１とリヤブラケット５との間にベアリング収納体５３を介在させたことで、軸電流は、矢印Ａに示すように、回転子１０、回転軸７、フロントベアリング８の内輪２４、転動体２７、外輪２５及びフロントブラケット４の順で流れ、リヤベアリング９側には流れない。
また、静電気電流は、矢印Ｂに示すように、プーリ２２、フロントベアリング８の内輪２４、転動体２７、外輪２５及びフロントブラケット４の順で流れ、リヤベアリング９側には流れない。
このように、この実施の形態の交流電動発電機１では、フロントベアリング８側に導通機構を設けるとともにリヤベアリング９側に絶縁機構を設けることで、ＰＷＭ駆動制御に必要なキャリア周波数によって発生する軸電圧増大に伴うフロントベアリング８、リヤベアリング９の電蝕防止が防止される。
また、ベルト駆動によって発生するプーリ２２での静電気発生に伴うフロントベアリング８、リヤベアリング９の電蝕防止が可能となるともに、インバータ装置３に内蔵されたパワー回路用半導体スイッチング素子２８、界磁回路用半導体スイッチング素子３０の静電破壊も防止される。 In this embodiment, the conductive grease 26 is sealed in the front bearing 8 and the bearing housing 53 is interposed between the outer ring 51 of the rear bearing 9 and the rear bracket 5, so that the shaft current is increased by the arrow. As shown to A, it flows in order of the rotor 10, the rotating shaft 7, the inner ring 24 of the front bearing 8, the rolling element 27, the outer ring 25, and the front bracket 4, but does not flow to the rear bearing 9 side.
Further, as indicated by an arrow B, the electrostatic current flows in the order of the pulley 22, the inner ring 24 of the front bearing 8, the rolling element 27, the outer ring 25, and the front bracket 4, but does not flow to the rear bearing 9 side.
Thus, in the AC motor generator 1 of this embodiment, the shaft generated by the carrier frequency necessary for PWM drive control is provided by providing the conduction mechanism on the front bearing 8 side and the insulation mechanism on the rear bearing 9 side. Prevention of electric corrosion of the front bearing 8 and the rear bearing 9 due to the increase in voltage is prevented.
In addition, it is possible to prevent the front bearing 8 and the rear bearing 9 from being electrically corroded due to the static electricity generated in the pulley 22 generated by the belt drive, and the power circuit semiconductor switching element 28 incorporated in the inverter device 3, the field circuit. The electrostatic breakdown of the semiconductor switching element 30 is also prevented.

また、フロントベアリング８は単列玉軸受であり、転動体２７と内輪２４との間、転動体２７と外輪２５との間の隙間が複列玉軸受やアンギュラ玉軸受に比べて小さく、常温でフロントブラケット４にフロントベアリング８を圧入する際に、複列玉軸受やアンギュラ玉軸受に比べ、転動体の位置ずれが生じにくい。
従って、複列玉軸受やアンギュラ玉軸受をフロントブラケット４に圧入する際には、アルミニウム製のフロントブラケット４を加熱して圧入部の径を膨大して圧入して転動体の位置ずれを防止する必要があるが、フロントベアリング８に単列玉軸受を用いることでフロントブラケット４を加熱することなく圧入しても、外輪２５あるいは内輪２４と転動体２７の導電性グリース２６の油膜厚さを均一にすることができ、フロントベアリング８の導電性を確保でき、加熱工程が不要となり生産性が向上する。 Further, the front bearing 8 is a single row ball bearing, and the clearance between the rolling element 27 and the inner ring 24 and the gap between the rolling element 27 and the outer ring 25 are smaller than those of the double row ball bearing and the angular ball bearing, and at normal temperature. When the front bearing 8 is press-fitted into the front bracket 4, the rolling element is less likely to be displaced than a double row ball bearing or an angular ball bearing.
Therefore, when a double row ball bearing or an angular ball bearing is press-fitted into the front bracket 4, the aluminum front bracket 4 is heated to increase the press-fitting portion diameter to prevent the rolling element from being displaced. Although it is necessary, even if the front bracket 4 is press-fitted without heating by using a single row ball bearing for the front bearing 8, the oil film thickness of the conductive grease 26 of the outer ring 25 or the inner ring 24 and the rolling element 27 is uniform. Thus, the conductivity of the front bearing 8 can be ensured, and a heating process is not required, thereby improving productivity.

また、プーリ２２のボス部は、回転軸７に螺着されたプーリナット２３により押圧されてフロントベアリング８の内輪２４の側面に面接触しているので、ベルト５４とプーリ２２との界面で発生した静電気電流は、プーリ２２、フロントベアリング８の内輪２４、転動体２７、外輪２５及びフロントブラケット４の順に円滑に流れる。   Further, since the boss portion of the pulley 22 is pressed by a pulley nut 23 screwed to the rotating shaft 7 and is in surface contact with the side surface of the inner ring 24 of the front bearing 8, the boss portion is generated at the interface between the belt 54 and the pulley 22. The electrostatic current smoothly flows in the order of the pulley 22, the inner ring 24 of the front bearing 8, the rolling elements 27, the outer ring 25, and the front bracket 4.

なお、この実施の形態では、パワーモジュール２９、界磁モジュール３１の冷却性の観点から、ヒートシンク３４を介してリヤブラケット５に電気的に接続されているが、パワーモジュール２９、界磁モジュール３１を直接リヤブラケット５に電気的に接続しても同様の効果を奏する。   In this embodiment, the power module 29 and the field module 31 are electrically connected to the rear bracket 5 through the heat sink 34 from the viewpoint of the cooling performance of the power module 29 and the field module 31. Even if it is electrically connected directly to the rear bracket 5, the same effect can be obtained.

なお、上記実施の形態では、車両用ベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機について説明したが、車両用に限定されるものではなく、例えば船外機用にも適用できる。
また、潤滑剤としてグリースを用いたが、グリースは一例であり、例えばオイルであってもよい。
また、フロントベアリング８として、単列玉軸受以外でも、例えばころ軸受を用いてもよい。 In the above embodiment, the belt drive control device-integrated AC motor generator for a vehicle has been described. However, the present invention is not limited to a vehicle, and can be applied to, for example, an outboard motor.
Further, although grease is used as the lubricant, the grease is an example, and may be oil, for example.
Further, as the front bearing 8, other than the single row ball bearing, for example, a roller bearing may be used.

１ 車両用ベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機、２ 発電電動部、３ インバータ装置、４ フロントブラケット、５ リアブラケット、６ ハウジング、７ 回転軸、８ フロントベアリング、９ リヤベアリング、１０ 回転子、１１ 固定子、１２ 回転センサー、１３ スリップリング、１４ ブラシホルダ、１５ ブラシ、１６ 界磁鉄心、１７ 界磁巻線、１８ ファン、１９ 接続線、２０ 固定子鉄心、２１ 電機子巻線、２２ プーリ、２３ プーリナット、２４ 内輪、２５ 外輪、２６ 導電性グリース（導電性潤滑剤）、２７ 転動体、２８ パワー回路用半導体スイッチング素子、２９ パワーモジュール、３０ 界磁回路用半導体スイッチング素子、３１ 界磁モジュール、３２ パワーモジュール用ケース、３３ 放熱フィン、３４ ヒートシンク、３５ 制御回路部、３６ 保護用カバー、３７ 界磁モジュール用ケース、３８，３９ 制御基板、５０ 内輪、５１ 外輪、５２ 転動体、５３ ベアリング収納体、５４ ベルト。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle belt drive type controller integrated AC motor generator, 2 Generator motor part, 3 Inverter device, 4 Front bracket, 5 Rear bracket, 6 Housing, 7 Rotating shaft, 8 Front bearing, 9 Rear bearing, 10 Rotor , 11 Stator, 12 Rotation sensor, 13 Slip ring, 14 Brush holder, 15 Brush, 16 Field core, 17 Field winding, 18 Fan, 19 Connection line, 20 Stator core, 21 Armature winding, 22 Pulley, 23 Pulley nut, 24 Inner ring, 25 Outer ring, 26 Conductive grease (conductive lubricant), 27 Rolling element, 28 Semiconductor switching element for power circuit, 29 Power module, 30 Semiconductor switching element for field circuit, 31 Field magnet Module, 32 Power module case, 33 Heat dissipation , 34 heat sinks, 35 control circuit section, 36 protection cover, 37 field module case, 38 and 39 control board, 50 inner ring 51 outer ring 52 rolling element 53 bearing container, 54 a belt.

Claims (5)

フロントブラケット及びリヤブラケットからなるハウジングと、このハウジング内に収納され、回転軸の両端部が前記フロントブラケット及び前記リヤブラケットにフロントベアリング、リヤベアリングを介して回転自在に支持されているとともに前記フロントベアリングから外部に突出した前記回転軸の部位に固定されたプーリを有する回転子と、この回転子の外側に囲って設けられ前記ハウジングに固定された固定子と、を有する、発電機能及び電動機能を有する発電電動部と、
前記プーリと反対側の前記ハウジングの外側に設けられ、前記固定子の電機子巻線に交流電力を供給し、かつ前記回転子の界磁巻線に直流電流を通電する直流交流電力相互変換回路部と、この直流交流電力相互変換回路部をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動制御する制御回路部と、を有するインバータ装置と、を備え、
前記フロントベアリングは、内部に導電性潤滑剤が封入されており、
前記フロントベアリングの外輪は前記フロントブラケットに直接接触し、かつ前記フロントベアリングの内輪は前記回転軸に直接接触し、
また、前記リヤベアリングの外輪と前記リヤブラケットとの間のみに電気絶縁性のベアリング収納体が介在している
ベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機。 A housing composed of a front bracket and a rear bracket, and housed in the housing, both ends of a rotating shaft are rotatably supported by the front bracket and the rear bracket via a front bearing and a rear bearing, and the front bearing A generator having a pulley fixed to a portion of the rotating shaft that protrudes from the outside, and a stator that is provided outside the rotor and is fixed to the housing. A generator motor unit having
A DC / AC power mutual conversion circuit that is provided outside the housing on the opposite side of the pulley, supplies AC power to the stator armature winding, and supplies DC current to the rotor field winding. And an inverter device having a control circuit unit for controlling the PWM (Pulse Width Modulation) drive of the DC / AC power mutual conversion circuit unit,
The front bearing has a conductive lubricant sealed inside,
An outer ring of the front bearing is in direct contact with the front bracket, and an inner ring of the front bearing is in direct contact with the rotating shaft;
The belt-driven controller-integrated AC motor generator includes an electrically insulating bearing housing interposed only between the outer ring of the rear bearing and the rear bracket. 前記フロントベアリングは、単列玉軸受である請求項１に記載のベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機。   The belt drive type controller integrated AC motor generator according to claim 1, wherein the front bearing is a single row ball bearing. 前記プーリの、前記回転軸に圧入された部位のボス部は、前記回転軸に螺着されたプーリナットにより押圧されて前記フロントベアリングの内輪の側面に面接触している請求項１または２に記載のベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機。   3. The boss portion of the pulley that is press-fitted into the rotating shaft is pressed by a pulley nut screwed to the rotating shaft and is in surface contact with the side surface of the inner ring of the front bearing. AC drive motor with integrated belt drive control system. 前記導電性潤滑剤は、導電性グリースである請求項１〜３の何れか１項に記載のベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機。   The belt drive type controller integrated AC motor generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive lubricant is a conductive grease. 前記ベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機は、車両用ベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機である請求項１〜４の何れか１項に記載のベルト駆動式制御装置一体型交流電動発電機。   The belt drive control device integrated AC motor generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the belt drive control device integrated AC motor generator is a vehicle belt drive control device integrated AC motor generator. Motor generator.
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