JP6493004B2 - Controller-integrated rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機と、制御装置とを備えた制御装置一体型回転電機に関する。 The present invention relates to a controller-integrated rotating electrical machine including a rotating electrical machine and a control device.
従来、回転電機と、制御装置とを備えた制御装置一体型回転電機として、例えば以下に示す特許文献1に開示されている制御装置一体型回転電機がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a controller-integrated rotating electrical machine including a rotating electrical machine and a control device, for example, there is a controller-integrated rotating electrical machine disclosed in
この制御装置一体型回転電機は、回転電機と、制御装置とを備えている。制御装置は、パワーモジュールと、ヒートシンクと、接続ターミナルと、バスバーと、絶縁体とを備えている。パワーモジュールは、熱伝導性及び絶縁性を有する接着剤を介してヒートシンクに接着されている。接続ターミナル及びバスバーは、内壁部、外壁部及び平壁部を有し、ケース部材を構成する絶縁体にインサート成形されている。絶縁体は、接着剤を介してヒートシンクに接着され、絶縁体とヒートシンクによって構成される凹部にパワーモジュールが収容されている。パワーモジュールの端子は、接続ターミナル及びバスバーに接続されている。絶縁体とヒートシンクによって形成される凹部には、絶縁性を有する充填材が充填されている。 This controller-integrated rotating electrical machine includes a rotating electrical machine and a control device. The control device includes a power module, a heat sink, a connection terminal, a bus bar, and an insulator. The power module is bonded to the heat sink via an adhesive having thermal conductivity and insulating properties. The connection terminal and the bus bar have an inner wall portion, an outer wall portion, and a flat wall portion, and are insert-molded in an insulator constituting the case member. The insulator is bonded to the heat sink via an adhesive, and the power module is accommodated in a recess formed by the insulator and the heat sink. The terminals of the power module are connected to the connection terminal and the bus bar. A recess formed by the insulator and the heat sink is filled with an insulating filler.
ところで、前述した制御装置一体型回転電機では、絶縁体とヒートシンクの間に介在する接着剤によって充填材の漏れを防止している。接着剤の量が少な過ぎると、充填剤の漏れを防止することができなくってしまう可能性がある。一方、接着剤の量が多過ぎると、はみ出した余分な接着剤が他の部分に付着し、その部分の組付けを阻害したり、その部分を劣化させたりしてしまう可能性がある。従って、接着剤の量を厳密に管理しなければならない。また、経年変化によって接着剤の特性が劣化し、充填材の漏れを防止することができなくなってしまう可能性がある。さらに、接着剤との密着性をよくするため、絶縁体とヒートシンクの間の隙間を高精度に加工しなければならない。 By the way, in the controller-integrated rotating electrical machine described above, the leakage of the filler is prevented by an adhesive interposed between the insulator and the heat sink. If the amount of adhesive is too small, there is a possibility that leakage of the filler cannot be prevented. On the other hand, when the amount of the adhesive is too large, the excess adhesive that protrudes adheres to other parts, which may hinder the assembly of the part or deteriorate the part. Therefore, the amount of adhesive must be strictly controlled. Moreover, the characteristics of the adhesive may deteriorate due to aging, and it may not be possible to prevent the filler from leaking. Furthermore, in order to improve the adhesiveness with the adhesive, the gap between the insulator and the heat sink must be processed with high accuracy.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接着剤を用いることなく、電子部品を収容するケース部材の内部に充填される充填部材の漏れを防止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 view of such circumstances, and is a controller integrated type that can prevent leakage of a filling member filled in a case member that accommodates an electronic component without using an adhesive. An object is to provide a rotating electrical machine.
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の制御装置一体型回転電機は、回転電機と、回転電機の制御回路を構成する電子部品と、樹脂からなり、電子部品を収容するケース部材と、電子部品の発生した熱をケース部材の外部に放熱する放熱部材と、電子部品をケース部材の外部に配線するための外部配線部材と、ケース部材の内部に充填される樹脂からなる充填部材とを有し、回転電機に固定される制御装置と、を備えた制御装置一体型回転電機において、制御装置は、ケース部材を回転電機に固定するための金属からなる固定部材を有し、放熱部材及び外部配線部材は、ケース部材にインサート成形され、固定部材は、放熱部材から離れた状態でケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。
The controller-integrated rotating electrical machine according to
この構成によれば、ケース部材と放熱部材を接着剤で接着する必要がない。そのため、接着剤を用いることなく、電子部品を収容するケース部材の内部に充填される充填部材の漏れを防止することができる。従って、接着剤を用いることに伴う、接着剤の量の厳密な管理、経年変化による接着剤の特性劣化、接着剤の密着性をよくするための加工精度等の問題を解決することができる。また、この構成によれば、固定部材を用いてケース部材を回転電機に確実に固定することができる。しかも、回転電機から固定部材を経て放熱部材に熱が伝わり、電子部品の温度が上昇するような事態を抑えることができる。 According to this structure, it is not necessary to adhere | attach a case member and a thermal radiation member with an adhesive agent. Therefore, it is possible to prevent leakage of the filling member filled in the case member that accommodates the electronic component without using an adhesive. Accordingly, it is possible to solve problems such as strict management of the amount of the adhesive, deterioration of the characteristics of the adhesive due to secular change, processing accuracy for improving the adhesiveness of the adhesive, and the like associated with the use of the adhesive. Moreover, according to this structure, a case member can be reliably fixed to a rotary electric machine using a fixing member. In addition, it is possible to suppress a situation in which heat is transferred from the rotating electrical machine to the heat radiating member through the fixing member and the temperature of the electronic component is increased.
請求項5に記載の制御装置一体型回転電機は、電子部品は、発熱量の低い低発熱電子部品と、低発熱電子部品より発熱量の高い高発熱電子部品と、を有し、放熱部材は、低発熱電子部品の発生した熱を放熱するための低発熱用放熱部材と、高発熱電子部品の発生した熱を放熱するための高発熱用放熱部材と、を有し、低発熱用放熱部材と高発熱用放熱部材は、離れた状態でケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。この構成によれば、高発熱用放熱部材から低発熱用放熱部材に熱が伝わり、低発熱電子部品の温度が上昇するような事態を抑えることができる。 In the controller-integrated rotating electrical machine according to claim 5 , the electronic component includes a low heat generation electronic component having a low heat generation amount and a high heat generation electronic component having a heat generation amount higher than that of the low heat generation electronic component. A low heat-generating heat dissipating member for dissipating heat generated by the low heat-generating electronic component, and a heat generating member for high heat generating for dissipating the heat generated by the high heat-generating electronic component. The heat-radiating member for high heat generation is characterized by being insert-molded into the case member in a separated state. According to this configuration, it is possible to suppress a situation in which heat is transferred from the high heat generation heat dissipation member to the low heat generation heat dissipation member and the temperature of the low heat generation electronic component rises.
請求項6に記載の制御装置一体型回転電機は、低発熱用放熱部材と高発熱用放熱部材は、ケース部材をなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。この構成によれば、低発熱用放熱部材と高発熱用放熱部材の間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられ、高発熱用放熱部材から低発熱用放熱部材に熱が伝わり、低発熱電子部品の温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。 In the controller-integrated rotating electrical machine according to claim 6 , the low heat-generating heat dissipating member and the high heat-generating heat dissipating member are insert-molded in the case member with a resin forming the case member interposed therebetween. Features. According to this configuration, the heat conduction is further suppressed by the resin interposed between the heat-generating member for low heat generation and the heat-generating member for high heat generation, and heat is transferred from the heat-generating member for high heat generation to the heat-dissipating member for low heat generation. A situation in which the temperature of the component rises can be reliably suppressed.
請求項7記載の制御装置一体型回転電機は、高発熱用放熱部材は、電気的に絶縁されていることを特徴とする。絶縁性を有する熱伝導部材を介して高発熱電子部品を高発熱用放熱部材に接触させた場合、高発熱用放熱部材が制御回路の所定点に電気的に接続されていると、高発熱電子部品の絶縁検査をすることができない。しかし、この構成によれば、高発熱用放熱部材は、電気的に絶縁されている。そのため、絶縁性を有する熱伝導部材を介して高発熱電子部品を高発熱用放熱部材に接触させた場合にも、高発熱電子部品の絶縁検査をすることができる。 The controller-integrated rotating electrical machine according to claim 7 is characterized in that the heat-generating member for high heat generation is electrically insulated. When a highly heat-generating electronic component is brought into contact with a heat-generating member for high heat generation via an insulating heat conducting member, if the heat-generating member for high heat generation is electrically connected to a predetermined point of the control circuit, Insulation inspection of parts cannot be performed. However, according to this configuration, the heat generating member for high heat generation is electrically insulated. Therefore, even when a high heat generating electronic component is brought into contact with a heat generating member for high heat generation via an insulating heat conducting member, the insulation inspection of the high heat generating electronic component can be performed.
請求項8に記載の制御装置一体型回転電機は、高発熱用放熱部材は、少なくとも高発熱電子部品との接触面がアルマイト加工されていることを特徴とする。この構成によれば、高発熱電子部品との間に介在する絶縁性を有する熱伝導部材が破損しても、高発熱電子部品との絶縁性を確保することができる。 The controller-integrated rotating electrical machine according to claim 8 is characterized in that at least the contact surface with the heat generating electronic component is anodized in the heat generating member for high heat generation. According to this configuration, even if the heat conduction member having insulation properties interposed between the high heat generation electronic components is damaged, the insulation properties with respect to the high heat generation electronic components can be ensured.
請求項9に記載の制御装置一体型回転電機は、放熱部材は、金属からなり、ケース部材の回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材の回転電機取付け面側から見たケース部材の輪郭によって囲まれた面積より小さくなるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、金属からなる放熱部材の割合を抑えることができる。そのため、制御装置を軽量化することができる。 The controller-integrated rotating electrical machine according to claim 9 , wherein the heat dissipating member is made of metal, and the total area of the case member viewed from the rotating electrical machine mounting surface side is the case member viewed from the rotating electrical machine mounting surface side of the case member. It is set so that it may become smaller than the area enclosed by the outline of this. According to this structure, the ratio of the heat radiating member which consists of metals can be suppressed. Therefore, the control device can be reduced in weight.
請求項2に記載の制御装置一体型回転電機は、固定部材と放熱部材は、ケース部材をなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材にインサート成形されていることを特徴とする。この構成によれば、固定部材と放熱部材の間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられ、回転電機から固定部材を経て放熱部材に熱が伝わり、電子部品の温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。 The controller-integrated rotating electrical machine according to claim 2 is characterized in that the fixing member and the heat dissipating member are insert-molded in the case member with a resin forming the case member interposed therebetween. According to this configuration, heat conduction is further suppressed by the resin interposed between the fixing member and the heat radiating member, heat is transferred from the rotating electrical machine to the heat radiating member through the fixing member, and the temperature of the electronic component rises. It can be surely suppressed.
請求項3に記載の制御装置一体型回転電機は、固定部材は、ケース部材の回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材の回転電機取付け面側から見た放熱部材の総面積より小さくなるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、固定部材の割合を抑えることができる。そのため、回転電機から固定部材を経て放熱部材に熱が伝わり、電子部品の温度が上昇するような事態をより確実に抑えることができる。 In the controller-integrated rotating electrical machine according to claim 3 , the total area of the fixing member viewed from the rotating electrical machine mounting surface side of the case member is greater than the total area of the heat dissipation member viewed from the rotating electrical machine mounting surface side of the case member. It is set so that it may become small. According to this structure, the ratio of a fixing member can be suppressed. Therefore, it is possible to more reliably suppress a situation in which heat is transferred from the rotating electrical machine to the heat radiating member through the fixing member and the temperature of the electronic component is increased.
請求項4に記載の制御装置一体型回転電機は、固定部材は、フィン部を有することを特徴とする。この構成によれば、回転電機から伝わる熱を放熱することができる。従って、回転電機から固定部材を経て放熱部材に伝わる熱を抑えることができる。 The controller-integrated rotating electrical machine according to claim 4 is characterized in that the fixing member has a fin portion. According to this configuration, heat transmitted from the rotating electrical machine can be radiated. Therefore, heat transmitted from the rotating electrical machine to the heat radiating member via the fixing member can be suppressed.
請求項10に記載の制御装置一体型回転電機は、回転電機及びケース部材は、嵌合部を有し、制御装置は、ケース部材の嵌合部を回転電機の嵌合部に嵌合させた状態で固定されていることを特徴とする。制御装置は、ケース部材の内部に充填部材が充填されており、重量が重くなる。回転電機に対する制御装置のがたつきが大きい場合、回転電機等の振動によって制御装置ががたつき、回転電機と制御装置の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルトが緩んだり、固定用のボルトに直接せん断荷重が加わってボルトが破断したりする可能性がある。しかし、この構成によれば、制御装置は、ケース部材の嵌合部を回転電機の嵌合部に嵌合させた状態で固定されている。そのため、回転電機に対する制御装置のがたつきを抑えることができる。従って、回転電機等の振動によって制御装置ががたつき、回転電機と制御装置の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルトが緩んだり、固定用のボルトに直接せん断荷重が加わってボルトが破断したりするような事態を抑えることができる。
In the controller-integrated rotating electrical machine according to
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る制御装置一体型回転電機を、車両に搭載される制御装置一体型回転電機に適用した例を示す。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. In the present embodiment, an example in which the controller-integrated rotating electrical machine according to the present invention is applied to a controller-integrated rotating electrical machine mounted on a vehicle will be described.
まず、図1〜図27を参照して本実施形態の制御装置一体型回転電機の構成について説明する。 First, the configuration of the control apparatus-integrated dynamoelectric machine of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図1及び図2に示す制御装置一体型回転電機1は、車両に搭載され、バッテリ(図略)から電力が供給されることで、車両を駆動するための駆動力を発生する装置である。また、車両のエンジンから駆動力が供給されることで、バッテリを充電するための電力を発生する装置でもある。制御装置一体型回転電機1は、回転電機10と、制御装置11とを備えている。
A controller-integrated rotating
回転電機10は、電力が供給されることで、車両を駆動するための駆動力を発生する機器である。また、エンジンから駆動力が供給されることで、バッテリを充電するための電力を発生する機器でもある。回転電機10は、ハウジング100と、固定子101と、回転子102と、スリップリング103と、ブラシ104と、回転角度検出用磁石105とを備えている。
The rotating
ハウジング100は、固定子101及び回転子102を収容するとともに、回転子102を回転可能に支持する部材である。また、制御装置11が固定される部材でもある。ハウジング100は、制御装置11が固定される際に制御装置11と嵌合する、円弧板状の嵌合部100aを備えている。
The
固定子101は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで回転磁界を発生する部材である。固定子101は、固定子コア101aと、固定子巻線101bとを備えている。
The
回転子102は、磁路の一部を構成するとともに、電流が流れることで磁極を形成する部材である。回転子102は、回転軸102aと、回転子コア102bと、回転子巻線102cとを備えている。
The
スリップリング103及びブラシ104は、回転子巻線102cに直流を供給する部材である。スリップリング103は、絶縁部材103aを介して回転軸102aの外周面に固定されている。ブラシ104は、バネ104aによって回転軸102a側に押圧され、端面をスリップリング103の外周面に接触させた状態でブラシホルダ104bに保持されている。
The
回転角度検出用磁石105は、回転子102の回転角度を検出するための磁界を発生する部材である。回転角度検出用磁石105は、磁石ホルダ105aに保持された状態で、回転軸102aの軸方向端部に固定されている。
The rotation
制御装置11は、回転電機10に駆動力を発生させるために、バッテリから回転電機10に供給される電力を制御する装置である。また、バッテリを充電するために、回転電機10の発生した電力を変換してバッテリに供給する装置でもある。図2、図3及び図23に示すように、制御装置11は、回転角度検出回路IC110aと、パワーモジュール110bと、界磁回路IC110cと、マイクロコンピュータ110dと、ケース部材111aと、固定部材111b、111cと、蓋部材111dと、パワーモジュール用ヒートシンク112aと、界磁回路IC用ヒートシンク112bと、マイクロコンピュータ用ヒートシンク112cと、配線基板113aと、電源配線部材113b、113cと、固定子配線部材113dと、回転子配線部材113e、外部通信用配線部材113fと、充填部材114とを備えている。
The
図2及び図23に示す回転角度検出回路IC110aは、図2に示す回転角度検出用磁石105の発生した磁界から回転子102の回転角度を検出するための回路を構成する電子部品である。
The rotation angle
図2及び図23に示すパワーモジュール110bは、インバータ回路を構成する電子部品である。パワーモジュール110bは、スイッチング素子と、ダイオードとを備えている。パワーモジュール110bは、マイクロコンピュータ110dによって制御され、所定タイミングでスイッチング素子をスイッチングさせることで、バッテリから供給される直流を3相交流に変換して固定子巻線101bに供給する。また、スイッチング素子のスイッチングを停止させることで、ダイオードによって固定子巻線101bから供給される3相交流を直流に変換してバッテリに供給する。
The
図23に示す界磁回路IC110cは、マイクロコンピュータ110dによって制御され、図2に示す回転子巻線102cに直流を供給するための回路を構成する電子部品である。
A
図23に示すマイクロコンピュータ110dは、外部から入力される指令、及び、回転角度検出回路IC110aの検出結果に基づいて、パワーモジュール110b及び界磁回路IC110cを制御する電子部品である。マイクロコンピュータ110dは、予め記憶されているプログラムに従って動作し、パワーモジュール110b及び界磁回路IC110cを制御する。
A
特に、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dは、動作中に発熱する。界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dは、発熱量が低い低発熱電子部品である。一方、パワーモジュール110bは、界磁回路IC110cやマイクロコンピュータ110dより発熱量が高い高発熱電子部品である。
In particular, the
図2〜図5、図21〜図26に示すケース部材111aは、回転角度検出回路IC110a、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dを収容する樹脂からなる部材である。ケース部材111aは、底部111eと、周壁部111fと、開口部111gと、嵌合部111hとを備えている。底部111eは、板状の部位である。周壁部111fは、底部111eの一面側に形成される筒状の部位である。開口部111gは、周壁部111fの反底部側に形成される開口した部位である。嵌合部111hは、底部111eの他面側に形成され、回転電機10に固定される際にハウジング100の嵌合部100aと嵌合する、円弧板状の部位である。
The
図3及び図5に示す固定部材111b、111cは、ケース部材111aを図2に示すハウジング100に固定するための金属からなる部材である。また、回転電機10の発生した熱を放熱する部材でもある。例えばアルミニウムからなる部材である。図6〜図8に示すように、固定部材111bは、本体部111i、と、フィン部111jと、孔部111kとを備えている。図9〜図11に示すように、固定部材111cは、本体部111lと、フィン部111mと、孔部111nとを備えている。本体部111i、111lは、板状の部位である。フィン部111j、111mは、本体部111i、111lの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。孔部111k、111nは、本体部111i、111lに形成される、ケース部材111aをハウジング100に固定するためのボルトが挿通する部位である。図5に示すように、固定部材111b、111cは、フィン部111j、111m及び孔部111k、111nを、回転電機10側のケース部材111aの外部に露出させた状態で、ケース部材111aにインサート成形されている。
The fixing
図2に示す蓋部111dは、開口部111gを覆うための樹脂からなる板状の部材である。
The
図3〜図5に示すパワーモジュール用ヒートシンク112aは、パワーモジュール110bの発生した熱をケース部材111aの外部に放熱するための金属からなる高発熱用放熱部材である。例えばアルミニウムからなる部材である。図12〜図14に示すように、パワーモジュール用ヒートシンク112aは、本体部112dと、フィン部112eとを備えている。本体部112dは、板状の部位である。フィン部112eは、本体部112dの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。パワーモジュール用ヒートシンク112aは、表面がアルマイト加工されている。図3〜図5に示すように、パワーモジュール用ヒートシンク112aは、本体部112dの他面をケース部材111aの内部に露出させるとともに、フィン部112eを回転電機10側のケース部材111aの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部111eにインサート成形されている。
The
界磁回路IC用ヒートシンク112bは、界磁回路IC110cの発生した熱をケース部材111aの外部に放熱するための金属からなる低発熱用放熱部材である。例えばアルミニウムからなる部材である。図15〜図17に示すように、界磁回路IC用ヒートシンク112bは、本体部112fと、フィン部112gとを備えている。本体部112fは、板状の部位である。フィン部112gは、本体部112fの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。図3及び図5に示すように、界磁回路IC用ヒートシンク112bは、本体部112fをケース部材111aの内部に突出させるとともに、フィン部112gを回転電機10側のケース部材111aの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部111eにインサート成形されている。
The
マイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、マイクロコンピュータ110dの発生した熱をケース部材111aの外部に放熱するための金属からなる低発熱用放熱部材部材である。例えばアルミニウムからなる部材である。図18〜図20に示すように、マイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、本体部112hと、フィン部112iとを備えている。本体部112hは、板状の部位である。フィン部112iは、本体部112hの一面側に所定間隔をあけて複数形成される薄板状の部位である。図3及び図5に示すように、マイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、本体部112hをケース部材111aの内部に突出させるとともに、フィン部112iを回転電機10側のケース部材111aの外部に露出させた状態で、電気的に絶縁され、底部111eにインサート成形されている。
The
固定部材111b、111c、パワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、互いに離れ、ケース部材111aをなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材111aにインサート成形されている。図5に示すように、パワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見たケース部材111aの輪郭によって囲まれた面積より小さくなるように設定されている。固定部材111b、111cは、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見たパワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cの総面積より小さくなるように設定されている。
The fixing
図2及び図23に示す配線基板113aは、回転角度検出回路IC110a、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dの間を配線するための板状の内部配線部材である。配線基板113aは、表面及び内層に配線パターンが形成されている。
The
図3及び図4に示す電源配線部材113b、113cは、図2及び図23に示す配線基板113aの電源接続部及びパワーモジュール110bの電源端子を、ケース部材111aの外部に設けられたバッテリに配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。電源配線部材113b、113cは、配線基板113aとの接続部113g、113h及びパワーモジュール110bとの接続部113i、113jをケース部材111aの内部に露出させるとともに、バッテリとの接続部113k、113lをケース部材111aの外部に露出させた状態でケース部材111aにインサート成形されている。
The power
図3〜図5に示す固定子配線部材113dは、パワーモジュール110bの出力端子を、ケース部材111aの外部に設けられた固定子巻線101bに配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。固定子配線部材113dは、パワーモジュール110bとの接続部113mをケース部材111aの内部に露出させるとともに、固定子巻線101bとの接続部113nをケース部材111aの外部に露出させた状態でケース部材111aにインサート成形されている。
The
回転子配線部材113eは、配線基板113aの回転子巻線接続部を、ケース部材111aの外部に設けられた回転子巻線102cに、ブラシ104及びスリップリング103を介して配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。回転子配線部材113eは、配線基板113aとの接続部113oをケース部材111aの内部に露出させるとともに、ブラシ104との接続部113pをケース部材111aの外部に露出させた状態でケース部材111aにインサート成形されている。
The
図3に示す外部通信用配線部材113fは、図23に示す配線基板113aの外部通信用接続部を、ケース部材111aの外部に設けられた外部装置に配線するための金属からなる外部配線部材である。例えば銅板を屈曲成形して構成される部材である。外部通信用配線部材113fは、配線基板113aとの接続部113qをケース部材111aの内部に露出させるとともに、外部装置との接続部113rをケース部材111aの外部に露出させた状態でケース部材111aにインサート成形されている。
The external
図21及び図22に示すように、パワーモジュール110bは、パワーモジュール用ヒートシンク112aの本体部112dの他面に、絶縁性を有する薄板状の熱伝導部材110eを介して接触した状態で配置されている。パワーモジュール110bの電源端子は電源配線部材113b、113cの接続部113i、113jに、出力端子は固定子配線部材113dの接続部113mにそれぞれ接続されている。
As shown in FIGS. 21 and 22, the
図23に示すように、回転角度検出回路IC110aは、配線基板113aの裏面に実装されている。界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dは、配線基板113aの表面に実装されている。配線基板113aは、ケース部材111aの内部に固定され、図23及び図24に示すように、パワーモジュール110bの信号端子に接続されている。
As shown in FIG. 23, the rotation angle detection circuit IC110a is mounted on the back surface of the
回転角度検出回路IC110aは、回転角度検出用磁石105と軸方向に対向する位置に配置されている。図25に示すように、界磁回路IC110cは、界磁回路IC用ヒートシンク112bの本体部112fの他面に、配線基板113aを介して接触した状態で配置されている。図26に示すように、マイクロコンピュータ110dは、マイクロコンピュータ用ヒートシンク112cの本体部112hの他面に配線基板113aを介して接触した状態で配置されている。
The rotation angle detection circuit IC110a is disposed at a position facing the rotation
図27に示す充填部材114は、ケース部材111aの内部に収容された回転角度検出回路IC110a、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110d等を防水するためにケース部材111aの内部に充填される絶縁性を有する樹脂からなる部材である。例えばゲル状の部材である。充填部材114は、回転角度検出回路IC110a、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dがケース部材111aの内部に収容されるとともに、配線基板113a、電源配線部材113b、113c、固定子配線部材113d、回転子配線部材113e及び外部通信用配線部材113fによって配線された状態でケース部材111aの内部に充填される。ケース部材111aの開口部111gは、蓋部材に111dよって覆われている。
The filling
図2に示すように、制御装置11は、ケース部材111aの嵌合部111hを回転電機10の嵌合部100aに嵌合させた状態で、図1に示すように、固定部材111b、111cの孔部に挿通させたボルト111oによってハウジング100に固定されている。図3に示す電源配線部材113bの接続部113kには、図1及び図2に示すように、バッテリの正極端子と接続するための端子部材113uが接続されている。図3に示す電源配線部材113cの接続部113lは、図1及び図2に示すように、車両の車体を介してバッテリの負極端子に接続されたハウジング100に接続されている。図3に示す固定子配線部材113dの接続部113nは、図1及び図2に示すように、配線部材113sを介して固定子巻線101bに接続されている。図3に示す回転子配線部材113eの接続部113pは、図1及び図2に示すように、配線部材113tを介してブラシ104に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
次に、図2、図3及び図23を参照して制御装置一体型回転電機の動作について説明する。まず、車両を駆動するための駆動力を発生する際の動作について説明する。 Next, the operation of the controller-integrated dynamoelectric machine will be described with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. First, an operation when generating a driving force for driving the vehicle will be described.
バッテリの負極端子は、車両に接続され、図2に示すハウジング100を介して電源配線部材113cの接続部113lに接続されている。車両のイグニッションスイッチ(図略)がオン状態になると、バッテリの正極端子が、端子部材113uを介して、図3に示す電源配線部材113bの接続部113kに接続される。その結果、図3及び図23に示すように、電源配線部材113b、113cの接続部113i、113jを介してパワーモジュール110bの電源端子に直流が供給される。また、電源配線部材113b、113cの接続部113g、113hを介して配線基板113aに直流が供給され、配線基板113aの配線パターンを介して回転角度検出回路IC110a、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dに直流が供給される。
The negative electrode terminal of the battery is connected to the vehicle and connected to the connection portion 113l of the power
直流が供給されることで、図23に示す回転角度検出回路IC110a、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dは、動作を開始する。
When the direct current is supplied, the rotation angle detection circuit IC110a, the field circuit IC110c, and the
回転角度検出回路IC110aは、図2に示す回転角度検出用磁石105の発生した磁界から回転子102の回転角度を検出する。
The rotation angle
図23に示すマイクロコンピュータ110dは、図3及び図23に示すように、外部通信用配線部材113f及び配線基板113aの配線パターンを介して外部から入力される指令、並びに、回転角度検出回路IC110aの検出結果に基づいて、パワーモジュール110b及び界磁回路IC110cを制御する。
As shown in FIGS. 3 and 23, the
図3に示す配線基板113aは、図3及び図23に示すように、回転子配線部材113eの接続部113oに接続されている。回転子配線部材113eの接続部113pは、図2に示すように、配線部材113tを介してブラシ104に接続されている。図23に示す界磁回路IC110cは、マイクロコンピュータ110dによって制御され、図2、図3及び図23に示すように、配線基板113aの配線パターン、回転子配線部材113e、配線部材113t、ブラシ104及びスリップリング103を介して回転子巻線102cに直流を供給する。
As shown in FIGS. 3 and 23, the
図3に示す配線基板113aは、パワーモジュール110bの信号端子に接続されている。パワーモジュール110bの出力端子は、固定子配線部材113dの接続部113mに接続されている。図2に示すように、固定子配線部材113dの接続部113nは、配線部材113sを介して固定子巻線101bに接続されている。図23に示すパワーモジュール110bは、マイクロコンピュータ110dによって制御され、図2、図3及び図23に示すように、電源端子に供給された直流を3相交流に変換して、固定子配線部材113d及び配線部材113sを介して固定子巻線101bに供給する。その結果、回転電機10は、車両を駆動するため駆動力を発生する。
The
次に、バッテリを充電するための電力を発生する際の動作について説明する。 Next, an operation when generating electric power for charging the battery will be described.
エンジンから駆動力が供給されることで、図2に示す固定子巻線101bは、3相交流を発生する。図23に示すマイクロコンピュータ110dは、パワーモジュール110bのスイッチング素子のスイッチングを停止させる。パワーモジュール110bのダイオードは、図2、図3及び図23に示すように、固定子巻線101bから配線部材113s及び固定子配線部材113dを介して供給される3相交流を直流に変換し、電源配線部材113b、113c及び端子部材113uを介してバッテリに供給する。その結果、バッテリは、回転電機10の発生した電力によって充電される。
When the driving force is supplied from the engine, the stator winding 101b shown in FIG. 2 generates a three-phase alternating current. The
次に、本実施形態の制御装置一体型回転電機の効果について説明する。 Next, the effect of the controller-integrated rotating electrical machine of the present embodiment will be described.
本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b、マイクロコンピュータ用ヒートシンク112c、電源配線部材113b、113c、固定子配線部材113d、回転子配線部材113e及び外部通信用配線部材113fは、ケース部材111aにインサート成形されている。ケース部材とヒートシンクを接着剤によって接着する必要がない。そのため、接着剤を用いることなく、充填部材114の漏れを防止することができる。従って、接着剤を用いることに伴う、接着剤の量の厳密な管理、経年変化による接着剤の特性劣化、接着剤の密着性をよくするための加工精度等の問題を解決することができる。
According to the present embodiment, the power
本実施形態によれば、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dは、発熱量が低い低発熱電子部品である。パワーモジュール110bは、界磁回路IC110cやマイクロコンピュータ110dより発熱量が高い高発熱電子部品である。界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dの発生した熱を放熱するための低発熱用放熱部材である。パワーモジュール用ヒートシンク112aは、パワーモジュール110bの発生した熱を放熱するための高発熱用放熱部材である。界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cとパワーモジュール用ヒートシンク112aは、離れた状態でケース部材111aにインサート成形されている。そのため、パワーモジュール用ヒートシンク112aから界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cに熱が伝わり、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dの温度が上昇するような事態を抑えることができる。
According to this embodiment, the
本実施形態によれば、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cと、パワーモジュール用ヒートシンク112aは、ケース部材111aをなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材111aにインサート成形されている。そのため、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cと、パワーモジュール用ヒートシンク112aの間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられる。従って、パワーモジュール用ヒートシンク112aから界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cに熱が伝わり、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dの温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。
According to the present embodiment, the field circuit
絶縁性を有する熱伝導部材110eを介してパワーモジュール110bをパワーモジュール用ヒートシンク112aに接触させた場合、パワーモジュール用ヒートシンク112aが制御回路の所定点に電気的に接続されていると、パワーモジュール110bの絶縁検査をすることができない。しかし、本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク112aは、電気的に絶縁されている。そのため、絶縁性を有する熱伝導部材110eを介してパワーモジュール110bをパワーモジュール用ヒートシンク112aに接触させた場合にも、パワーモジュール110bの絶縁検査をすることができる。
When the
本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク112aは、表面がアルマイト加工されている。そのため、パワーモジュール110bとの間に介在する絶縁性を有する熱伝導部材110eが破損しても、パワーモジュール110bとの絶縁性を確保することができる。
According to the present embodiment, the surface of the power
本実施形態によれば、パワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、金属からなり、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見たケース部材111aの輪郭によって囲まれた面積より小さくなるように設定されている。そのため、金属からなるパワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cの割合を抑えることができる。従って、制御装置11を軽量化することができる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、制御装置11は、ケース部材111aを回転電機10に固定するための金属からなる固定部材111b、111cを備えている。固定部材111b、111cは、パワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cから離れた状態でケース部材111aにインサート成形されている。そのため、固定部材111b、111cを用いてケース部材111aを回転電機10に確実に固定することができる。しかも、回転電機10から固定部材111b、111cを経てパワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cに熱が伝わり、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dの温度が上昇するような事態を抑えることができる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、固定部材111b、111cと、パワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cは、ケース部材111aをなす樹脂を間に介在させた状態でケース部材111aにインサート成形されている。そのため、固定部材111b、111cと、パワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cの間に介在する樹脂によって熱伝導がより抑えられる。従って、回転電機10から固定部材111b、111cを経てパワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cに熱が伝わり、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dの温度が上昇するような事態を確実に抑えることができる。
According to the present embodiment, the fixing
本実施形態によれば、固定部材111b、111cは、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見た総面積が、ケース部材111aの回転電機取付け面側から見たパワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cの総面積より小さくなるように設定されている。そのため、固定部材111b、111cの割合を抑えることができる。従って、回転電機10から固定部材111b、111cを経てパワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cに熱が伝わり、パワーモジュール110b、界磁回路IC110c及びマイクロコンピュータ110dの温度が上昇するような事態をより確実に抑えることができる。
According to the present embodiment, the fixing
本実施形態によれば、固定部材111b、111cは、フィン部111j、111mを有している。そのため、回転電機10から伝わる熱を確実に放熱することができる。従って、回転電機10から固定部材111b、111cを経てパワーモジュール用ヒートシンク112a、界磁回路IC用ヒートシンク112b及びマイクロコンピュータ用ヒートシンク112cに伝わる熱を抑えることができる。
According to the present embodiment, the fixing
制御装置11は、ケース部材111aの内部に充填部材114が充填されており、重量が重くなる。回転電機10に対する制御装置11のがたつきが大きい場合、回転電機10等の振動によって制御装置11ががたつき、回転電機10と制御装置11の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルト111oが緩んだり、固定用のボルト111oに直接せん断荷重が加わってボルト111oが破断したりする可能性がある。しかし、本実施形態によれば、回転電機10及びケース部材111aは、嵌合部100a、111hを有している。制御装置11は、ケース部材111aの嵌合部111hを回転電機10の嵌合部100aに嵌合させた状態で固定されている。そのため、回転電機10に対する制御装置11のがたつきを抑えることができる。従って、回転電機10等の振動によって制御装置11ががたつき、回転電機10と制御装置11の合わせ面にせん断荷重が加わって合わせ面が磨耗し、固定用のボルト111oが緩んだり、固定用のボルト111oに直接せん断荷重が加わってボルト111oが破断したりするような事態を抑えることができる。
In the
なお、本実施形態では、パワーモジュール用ヒートシンク112aの表面がアルマイト加工されている例を挙げているが、これに限られるものではない。パワーモジュール用ヒートシンク112aは、少なくともパワーモジュール110bとの接触面がアルマイト加工されていればよい。
In the present embodiment, an example in which the surface of the power
本実施形態では、回転電機10の回転子102が、電流が流れることで磁極を形成する回転子巻線102cを備えている例を挙げているが、これに限られるものではない。回転子巻線102cの代わりに、磁石を備えていてもよい。この場合、スリップリング103及びブラシ104が不要になる。それに伴い、制御装置11の界磁回路IC110cも不要になる。
In the present embodiment, an example is given in which the
1・・・制御装置一体型回転電機、10・・・回転電機、11・・・制御装置、110b・・・パワーモジュール、110c・・・界磁回路IC、110d・・・マイクロコンピュータ、111a・・・ケース部材、111b、111c・・・固定部材、112a・・・パワーモジュール用ヒートシンク、112b・・・界磁回路IC用ヒートシンク、112c・・・マイクロコンピュータ用ヒートシンク、113b、113c・・・電源配線部材、113d・・・固定子配線部材、113e・・・回転子配線部材、113f・・・外部通信用配線部材、114・・・充填部材
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記回転電機の制御回路を構成する電子部品(110b〜110d)と、樹脂からなり、前記電子部品を収容するケース部材(111a)と、前記電子部品の発生した熱を前記ケース部材の外部に放熱する放熱部材(112a〜112c)と、前記電子部品を前記ケース部材の外部に配線するための外部配線部材(113b〜113f)と、前記ケース部材の内部に充填される樹脂からなる充填部材(114)とを有し、前記回転電機に固定される制御装置(11)と、
を備えた制御装置一体型回転電機において、
前記制御装置は、前記ケース部材を前記回転電機に固定するための金属からなる固定部材(111b、111c)を有し、
前記放熱部材及び前記外部配線部材は、前記ケース部材にインサート成形され、
前記固定部材は、前記放熱部材から離れた状態で前記ケース部材にインサート成形さ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 (10);
The electronic parts (110b to 110d) constituting the control circuit of the rotating electrical machine, the case member (111a) made of resin and containing the electronic parts, and the heat generated by the electronic parts are radiated to the outside of the case member. A heat dissipating member (112a to 112c), an external wiring member (113b to 113f) for wiring the electronic component to the outside of the case member, and a filling member (114 made of resin filled in the case member) And a control device (11) fixed to the rotating electrical machine,
In the controller-integrated rotating electrical machine with
The control device has a fixing member (111b, 111c) made of metal for fixing the case member to the rotating electrical machine,
The heat dissipation member and the external wiring member are insert-molded in the case member ,
The controller-integrated rotating electrical machine , wherein the fixing member is insert-molded in the case member in a state of being separated from the heat radiating member .
発熱量の低い低発熱電子部品(110c、110d)と、
前記低発熱電子部品より発熱量の高い高発熱電子部品(110b)と、
を有し、
前記放熱部材は、
前記低発熱電子部品の発生した熱を放熱するための低発熱用放熱部材(112b、112c)と、
前記高発熱電子部品の発生した熱を放熱するための高発熱用放熱部材(112a)と、
を有し、
前記低発熱用放熱部材と前記高発熱用放熱部材は、離れた状態で前記ケース部材にインサート成形されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 The electronic component is
Low heat generation electronic components (110c, 110d) with low heat generation,
A high heat generation electronic component (110b) having a heat generation amount higher than that of the low heat generation electronic component;
Have
The heat dissipation member is
A low heat-generating heat dissipating member (112b, 112c) for dissipating heat generated by the low heat-generating electronic component;
A heat-generating member for high heat generation (112a) for dissipating heat generated by the high-heat generation electronic component;
Have
The control device integrated type according to any one of claims 1 to 4, wherein the low heat generation heat dissipation member and the high heat generation heat dissipation member are insert-molded in the case member in a separated state. Rotating electric machine.
前記制御装置は、前記ケース部材の前記嵌合部(111h)を前記回転電機の前記嵌合部(100a)に嵌合させた状態で固定されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の制御装置一体型回転電機。 The rotating electrical machine and the case member have fitting portions (100a, 111h),
The control device according to claim 1-9, characterized in that it is fixed the fitting portion of the casing member (111h) in a state that said the fitted engagement portion (100a) of the rotating electrical machine The control device-integrated dynamoelectric machine according to any one of the preceding claims.
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