专利名称：旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置的旋转电机，还涉及一种应用于装设有进行倒相控制等的功率元件单元的车载用旋转电机等的旋转电机。
背景技术：
一直以来，在例如车载用电动发电机等的旋转电机中，用倒相控制等对旋转电机部进行通电控制的功率元件单元等的开关电路部，被设置成与该旋转电机部分开。但是，由于功率元件单元等的开关电路部与旋转电机部分开设置而使电气连接它们的交流配线的长度变长，配线电阻增大，从而电压下降增大。因此，产生旋转电机的转矩降低、或转速降低的问题。另一方面，为了抑制所述配线电阻的增大，也考虑到将所述配线加粗的对策，但在该场合，重量和成本增大，因受到重量或成本等的制约，故该对策也是很有限的。
另外，所谓将所述功率单元等的开关电路部与所述旋转电机部分开地设置，意味着除了旋转电机部之外需要另外设置功率单元等的开关电路部的空间。但是，考虑到在实际装设有该旋转电机、例如在车辆发动机室内等有限空间内配设有旋转电机时，有时很难另外确保设置功率元件单元等的开关电路部的空间，存在布局方面的问题。
为了解决上述那样的问题，如在专利文献1中所记载的那样，将构成倒相器的功率元件单元(开关电路部)一体安装在旋转电机部上。通过使功率元件单元(开关电路部)与旋转电机部一体化，从而能缩短连接两者的交流配线，能减少电压下降。其结果是，可实现旋转电机的转矩特性、转速特性的改善，或达到减轻配线重量、提高耐噪音性等的效果。
专利文献1日本专利特开2004-135447号公报(图1及其说明)如专利文献1所示，在将功率元件单元(开关电路部)安装在旋转电机的框体内的场合，开关元件的散热是利用与旋转电机的转子一起旋转的风扇使冷却风在框体内流动来进行的。但是，由于将功率元件单元设置在框体内，故冷却风路径的形状变得狭窄、复杂。因此，伴随风流动的压力损失增大，冷却风量减少，从而不能充分地进行冷却，开关元件的温度上升，产生导致开关元件破坏的问题。另外，当要将开关元件的温度控制在容许范围以内时，就需要采取扩展冷却风路径使冷却风量增大、或增大散热器的尺寸等措施，但这些措施会导致旋转电机大型化的问题。
在如车载用旋转电机等那样配设在有限空间内的旋转电机中，尤其是在具有旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置的旋转电机中，在将旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置配置在有限空间内的场合，考虑到重量、成本、设置空间等各条件，尤其重要的是在不造成大型化的前提下、努力提高冷却性。
发明内容
鉴于上述那样的情况，本发明的目的在于在具有旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置的旋转电机中，提高对开关元件的冷却性。
本发明的旋转电机，具有旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置，所述散热装置由多个散热器构成，该多个散热器是在所述旋转电机部的旋转轴的圆周方向上围住所述旋转轴地并列设置的，且分别分散地安装有所述多个开关元件。
采用本发明的旋转电机的话，则在具有旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置的旋转电机中，由于所述散热装置由多个散热器构成，该多个散热器是在所述旋转电机部的旋转轴的圆周方向上围住所述旋转轴地并列设置的，且分别分散地安装有所述多个开关元件，故具有能提高对所述开关元件的冷却性的效果。
图1是表示本发明实施例1的旋转电机的结构示例的纵剖侧视图。
图2是表示用于说明本发明实施例1的旋转电机的动作的基本电路示例的图。
图3是表示本发明实施例1的旋转电机的散热器的配置例的平面图。
图4是表示从后侧看本发明实施例1的旋转电机的示例的平面图。
图5是从后侧看本发明实施例2的旋转电机部的平面图。
图6是表示本发明实施例3的旋转电机的结构示例的纵剖侧视图。
具体实施例方式
实施例1以下，参照图1～图4对本发明的实施例1进行说明。图1是表示旋转电机的结构示例的纵剖侧视图，图2是表示说明旋转电机的动作用的基本电路示例的图，图3是表示旋转电机的散热器的配置例的平面图，图4是表示从后侧看旋转电机的示例的平面图，另外，在各图中相同的符号表示相同的部分。
在图1、图3和图4中，旋转电机部2具有由前托架10和后托架11构成的外壳100；通过支承用轴承12旋转自如地配设在该外壳上的旋转轴13；电刷14；固定在该旋转轴13上、具有通过所述电刷14进行供电的磁场绕组21的转子15；固定在所述外壳100上、配置成围绕所述转子15的状态并具有电枢绕组24的定子16；固定在所述转子15的轴向两端面上的由离心风扇构成的风扇17；以及固定在所述旋转轴13前侧的皮带轮18。并且，该旋转电机部2通过所述皮带轮18和皮带(未图示)与发动机的旋转轴(未图示)连接着。
在本实施例中，在所述旋转电机部2上一体地或靠近地设置有由功率元件单元构成的开关电路部4。在所述后托架11的后侧，设置有构成所述开关电路部4的多个开关元件41；以及安装了各开关元件41的散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO。这些散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO构成散热装置50。另外，在符号50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO中的U、V、W表示后述的三相交流中的U相、V相、W相，I表示所述旋转轴13的径向内侧，O表示所述旋转轴13的径向外侧。
分别在所述散热器50UI、50VI、50WI的所述径向外侧的直线状的平面上安装有多个所述开关元件41，分别在所述散热器50UI、50VI、50WI的所述径向内侧形成有由多个散热片构成的散热部50FI，所述散热部50FI形成有用于将自己的开关元件41的发热进行传导并向冷却风散热的热传递面。另外，所述散热部50FI的多个散热片，在所述旋转轴13的长度方向(轴线的延伸方向)即冷却风流动的方向、以及所述径向上平行地延伸，另外，各散热片的所述旋转轴13侧的端面与所述旋转轴13的外周面之间的间隔作成与散热片间隔相同程度，换句话说，作成在圆周方向上大致隔开相同的间隔。
分别在所述散热器50UO、50VO、50WO的所述径向内侧的直线状的平面上安装有所述开关元件41，分别在所述散热器50UO、50VO、50WO的所述径向外侧形成有由多个散热片构成的散热部50FO，所述散热部50FO形成有用于将自己的开关元件41的发热进行传导并向冷却风散热的热传递面。另外，所述散热部50FI的多个散热片，在所述旋转轴13的长度方向(轴线的延伸方向)即冷却风流动的方向、以及所述径向上平行地延伸，另外，各散热片的后述嵌入外壳19的内周面侧的端面与所述嵌入外壳19的内周面之间的间隔作成与散热片间隔相同程度，换句话说，作成在圆周方向上为相同的间隔。
另外，所述散热器50UI、50UO都是U相用的散热器，各散热器的多个开关元件41是后述的图2中的U相用的开关元件。同样地，所述散热器50VI、50VO都是V相用的散热器，各散热器的多个开关元件41是后述的图2中的V相用的开关元件。同样地，所述散热器50WI、50WO都是W相用的散热器，各散热器的多个开关元件41是后述的图2中的W相用的开关元件。
在所述开关电路部4的后侧，配设着嵌入外壳19和覆盖该嵌入外壳19的后侧的开口的盖20，所述嵌入外壳19装设有装入了控制电路44的控制电路基板44a，所述控制电路44对开关电路部4的各开关元件进行开关控制并负责对所述旋转电机部进行通电控制。
所述嵌入外壳19，由与所述旋转轴13同轴的圆筒状外周壁部191和横跨在所述旋转轴13与所述外周壁部191间向所述径向延伸的分隔壁部192构成，并被固定在所述后托架11上。
所述外周壁部191围绕着所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO；所述电刷14；以及所述电枢绕组24的引出线241U、241V、241W。即，所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO及所述电刷14，被配设成位于所述外周壁部191与所述旋转轴13之间的空间中的所述径向的共同平面内。
所述控制电路44被配设在由所述外周壁部191、分开壁部192和所述盖20所围住的空间内并被与外部环境屏蔽。
在所述盖20中，如图4所示，在所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的散热部50FI、50FI、50FI、50FO、50FO、50FO上，分别设有与所述旋转轴13的长度方向直接相对的冷却风吸入口201。在所述分隔壁部192上，所述冷却风吸入口201和在所述旋转轴13的长度方向重叠的通风孔1921，在所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的散热部50FI、50FI、50FI、50FO、50FO、50FO上，也被设置成与所述旋转轴13的长度方向直接相对的状态。
另外，如图4中的虚线所示，在所述后托架11上设有与所述散热器50UI、50UO对应的通风孔111U；与所述散热器50VI、50VO对应的通风孔111V；与所述散热器50WI、50WO对应的通风孔111W。
旋转电机具有所述旋转电机部2；进行该旋转电机部2的通电控制的开关电路部4(将会利用图2在后面叙述)；以及对构成该开关电路部4的多个开关元件41进行冷却的散热装置50，所述散热装置50由多个散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)构成，该多个散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)在围住所述旋转电机部2的旋转轴13的共同面内、在所述旋转轴13的圆周方向上围住所述旋转轴13地被并列设置，且分别将所述多个开关元件41分散地安装。换句话说，所述散热器在圆周方向上被分开成多个散热器(50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO))，并被配设在大致整个圆周方向上。因此，能降低冷却风通过时的压力损失并抑制冷却风量的降低，提高开关元件41的冷却性。另外，还能抑制因通风阻力引起的风噪音。
在所述旋转轴13的圆周方向上相邻的散热器间(50UI与50VI之间、50VI与50WI之间、50WI与50UI之间(50UO与50VO之间、50VO与50WO之间、50WO与50UO之间))形成空间SPACE，在该空间SPACE内配设着所述旋转电机部2的引出线241。因此，能有效地运用旋转轴13的周围空间，能实现径向的小型化。
向所述旋转电机部2的转子15供电的电刷14和所述多个散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)，在围住所述旋转电机部2的旋转轴13的共同面内、在所述旋转轴13的圆周方向上围住所述旋转轴13地被并列设置。因此，能有效地运用旋转轴13的周围空间，能实现径向的小型化。
在所述旋转轴13的圆周方向上围住所述旋转轴13地并列设置、且分别将所述多个开关元件41分散地安装的多个散热器(50UI、50VI、50WI与50UO、50VO、50WO)并列设置在所述旋转轴的径向上。换句话说，所述散热器在径向上被分开成多个散热器(50UI、50VI、50WI与50UO、50VO、50WO)，并被配设在大致整个径向上。因此，能降低冷却风通过时的压力损失并抑制冷却风量的降低，提高开关元件41的冷却性。另外，还能抑制因通风阻力引起的风噪音。
在所述旋转轴13的圆周方向上并列设置的各散热器(50UI与50VI与50WI；50UO与50VO与50WO)的形状是相同或相似的，在所述旋转轴13的径向上并列设置的各散热器(50UI与50UO；50VI与50VO；50WI与50WO)的形状是不相同及不相似的。因此，在圆周方向上开关元件41的冷却性变得均匀，在径向上通过根据风路结构改变散热器形状能使冷却性变得均匀。另外，冷却风通过时的压力损失也变得均匀，能抑制风量降低及风噪音的恶化。
在所述旋转轴13的径向上相邻的散热器间(50UI与50UO之间、50VI与50VO之间、50WI与50WO之间)形成空间SPACE，在该空间SPACE内配设着在该相邻的各散热器上安装的所述开关元件41。因此，能增加各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的散热部50FI、50FO的冷却风量，提高开关元件41的冷却性。
将冷却所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的冷却风的风路，与各散热器对应地设置，对应散热器的散热部50FI、50FO位于各风路内。因此，冷却风路径也与散热器一致地并列设置在所述圆周方向，从而能降低冷却风通过时的压力损失，抑制冷却风量的降低，提高开关元件的冷却性。另外，还能抑制因通风阻力引起的风噪音。
与所述散热器的散热部50FI、50FO处的风路的冷却风通风阻力相比，在所述旋转轴13的圆周方向上相邻的散热器间的空间SPACE的冷却风通风阻力较大。因此，能防止冷却风向在所述旋转轴13的圆周方向上相邻的散热器间的无助于冷却的空间SPACE中流入而致使向散热器的散热部50FI、50FO流动的冷却风量降低，相应地，在散热器的散热部50FI、50FO处流动的冷却风量增多，提高开关元件的冷却性。
与所述散热器的散热部50FI、50FO处的风路的冷却风通风阻力相比，在所述旋转轴13的径向上相邻的散热器间的空间SPACE的冷却风通风阻力较大。因此，能防止冷却风向在所述旋转轴13的径向上相邻的散热器间的无助于冷却的空间SPACE中流入而致使向散热器的散热部50FI、50FO流动的冷却风量降低，相应地，在散热器的散热部50FI、50FO处流动的冷却风量增多，提高开关元件的冷却性。
所述各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO，由以所述旋转轴13的旋转中心作为旋转中心的离心风扇17所产生的冷却风冷却，与冷却所述径向外侧的散热器50UO、50VO、50WO的所述冷却风的冷却风通风阻力相比，冷却所述径向内侧的散热器50UI、50VI、50WI的所述冷却风的冷却风通风阻力较大。因此，若风扇17是离心风扇，则在径向中心侧的生成压力较大，但能使径向内侧(中心侧)的散热器的散热部50FI的通风量与径向外侧(中心相反侧)的散热器的散热部50FO的通风量平衡，能使散热性能变得均匀。
所述各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO，由以所述旋转轴13的旋转中心作为旋转中心的离心风扇17所产生的冷却风冷却，与所述径向外侧的散热器50UO、50VO、50WO向冷却风的热传递面积相比，所述径向内侧的散热器50UI、50VI、50WI向冷却风的热传递面积较小。因此，若风扇17是离心风扇，则在径向中心侧的生成压力较大，但能使径向内侧(中心侧)的散热器的散热部50FI的散热量与径向外侧(中心相反侧)的散热器的散热部50FO的散热量平衡，能使温度分布变得均匀，其结果是，能抑制最大温度。
对所述散热器进行冷却的冷却风的吸入口201，靠近所述散热器的冷却风流入侧地进行配设。因此，能降低因从冷却风的吸入口201至散热器的冷却风流入侧的通风引起的压力损失，相应地能使冷却风量增多，提高开关元件的冷却性。
所述通电控制是U、V、W三相的通电控制，在所述旋转轴13的圆周方向上围住所述旋转轴13地并列设置、且分别将所述多个开关元件41分散地安装的多个散热器是安装着U相开关元件41的U相用散热器50UI、50UO；安装着V相开关元件41的V相用散热器50VI、50VO；安装着W相开关元件41的W相用散热器50WI、50WO。U、V、W各相散热器的开关元件的发热量是均等的，且在圆周方向上三等分地分开并列设置的散热器的冷却能力也是均等的，故U、V、W各相中也不会成为有偏差的温度分布，能作成高效的冷却结构。
各相用的散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO，以在所述旋转轴13的圆周方向上将所述旋转轴13围住的状态并列设置成大致三角形(50UI与50VI与50WI(50UO与50VO与50WO))。因此，由于能将散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO以从圆周方向将所述旋转轴13围住的状态布局在整个圆周方向的大范围中，故能提高散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的布局性，能将各开关元件41和散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO所占有的容积抑制在最小限度，能防止旋转电机的大型化。
所述多个开关元件41和所述散热装置40，在所述旋转电机部2中与所述旋转轴13的长度方向相邻地配设，这些开关元件41和散热装置40在所述旋转轴的径向的占有面积作成在所述旋转电机部2的径向的占有面积以内。因此，能防止旋转电机的径向的大型化。
接着，图2是用于说明具有开关电路部4的旋转电机部2的动作的基本电路图，在图2中，旋转电机部2具有定子16的电枢绕组24和转子15的磁场绕组21，如前述图1所示，与转子15连接的皮带轮18通过皮带(未图示)与发动机(未图示)的旋转轴连接着。这里，电枢绕组24是将三相(U相、V相、W相)的线圈进行Y接线构成的。开关电路部(功率元件单元)4具有倒相器模块40，由开关元件(功率晶体管、MOSFET、IGBT等)41和与各开关元件41并联连接的二极管42构成；以及与该倒相器模块40并联连接的电容器43。
在所述倒相器模块40中，各开关元件41的开关动作被控制电路44的指令所控制。另外，控制电路44也对励磁电流控制电路45进行控制，从而对向转子的磁场绕组21流动的励磁电流进行控制。
在具有所述开关电路部4的旋转电机部2中，在发动机起动时，从电池5通过直流配线8将直流电力向所述开关电路部4供给。并且，所述控制电路44对所述倒相器模块40的各开关元件41进行ON/OFF控制，将直流电力变换成三相交流电力。并且，该三相交流电力通过交流配线9向旋转电机部2的电枢绕组24供给。在所述转子15的磁场绕组21的周围，利用由所述励磁电流控制电路45所供给的励磁电流发生旋转磁场，由此，所述转子15被旋转驱动，并通过旋转电机用皮带轮、皮带、曲轴皮带轮、离合器使发动机起动。
另一方面，当发动机起动时，发动机的旋转力通过曲轴皮带轮、皮带、旋转电机用皮带轮向旋转电机部2传递。由此，所述转子15被旋转驱动而在所述电枢绕组24上感应出三相交流电压。这里，利用所述控制电路44对各开关元件41进行ON/OFF控制，将所述电枢绕组24中感应出的三相交流电力变换成直流电力并对所述电池5进行充电。
所述开关元件41的冷却，在图1的旋转电机部2中，是通过利用固定在所述转子15上的所述风扇17所产生的冷却风对安装在所述开关元件41上的所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO进行通风来进行的。由所述风扇17所产生的冷却风，被从后侧的吸入口201吸入，并经由所述分隔壁部192的通风孔1921而通过所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的散热部50FI、50FO，再经过所述后托架11的通风孔111U、111V、111W，由所述风扇17从该风扇17的旋转中心部向所述转子15的径向外侧放射状地排出。
图3是在图1的旋转电机2中卸除了所述嵌入外壳19和所述盖20时的从后侧看的平面图，从该图3可知，分别安装有多个开关元件41的多个散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)，在围绕所述旋转电机部2的旋转轴13的共同面内、在所述旋转轴13的圆周方向上围住所述旋转轴13地被并列设置。换句话说，所述散热器在圆周方向上被分开成多个散热器(50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO))，并配设在大致整个圆周方向上。另外，与散热器50的这样的配置一致，冷却风路径也与各散热器对应地在圆周方向上被分开成多个，由所述风扇17所产生的冷却风的大部分被使用于各冷却风路径内的对应散热器的冷却。因此，能减小冷却风路径对冷却风的通风阻力，能有效地进行散热器的冷却。
散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)和冷却风路径由于成为用风扇17使冷却风通过时的压力损失的原因，故从有效地进行冷却的方面来说，重要的是尽量降低通风阻力，使散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)的散热部50FI、50FO的风量增大。通过将散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)和冷却风路径相对风扇17并列地设置，从而使通风阻力分散，降低整体的压力损失。由此，由于散热器的散热部50FI、50FO中流动的风量增加，冷却性提高，故可将为了确保冷却性而增大散热器的散热部50FI、50FO的热传递面的面积、或增大风扇17尺寸等对策抑制在最小限度，从而能防止旋转电机2整体的大型化。另外，通过将散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)和冷却风路径在圆周方向上分散地配置，从而使由风流动产生的噪音的发生源分散，产生降低旋转电机2整体的噪音的效果。
另外，开关元件41和散热器(50UI、50VI、50WI与50UO、50VO、50WO)在大致径向上被分开地并列设置，冷却风路径也被分开。由此，压力损失也能在径向上分散，抑制冷却风量的降低。另外，安装在1个散热器上的开关元件41的数量减少，可抑制开关元件41彼此间的热干扰，从冷却方面来说是有利的。另外，如图3所示，通过使径向内侧的散热器50UI、50VI、50WI和径向外侧的散热器50UO、50VO、50WO的安装着开关元件41的面相互面对地配合，从而能实现缩短开关元件41的电气配线等的合理化。
在圆周方向分开地并列设置的散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)的在圆周方向上相邻的散热器间的空间SPACE中，设置着定子16的引出线241及电流传感器2411等元件，并且在所述后托架11及所述嵌入外壳19、所述盖20的所述空间SPACE中，在与旋转轴长度方向相对的部位未设置通风孔，而构成为利用所述后托架11及所述嵌入外壳19、所述盖20将所述空间SPACE在旋转轴长度方向封闭，从而通过所述空间SPACE的冷却风的通风阻力与通过所述散热器的散热部50FI、50FO的冷却风的通风阻力相比较大或无限接近。由此，能抑制因冷却风向散热器的散热部50FI、50FO的热传递面以外流入而引起的所述散热部50FI、50FO的冷却风量的降低，能有效地进行散热器50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO)的散热。同样的理由，由于在径向分开地并列设置的散热器(50UI、50VI、50WI和50UO、50VO、50WO)的径向间部位设置开关元件41，从而在该开关元件41部分的空间SPACE中的冷却风的通风阻力与通过所述散热部50FI、50FO的冷却风的通风阻力相比较大或无限接近。
在圆周方向和径向上分开地并列设置的各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO，处于所述圆周方向并列设置关系的各散热器呈大致相同或相似的形状。由此，能使各散热器的散热部50FI、50FO的热传递面的通风阻力在圆周方向上均匀，能抑制因冷却性的不均匀引起的开关元件41的温度偏差。另外，处于所述径向并列设置关系的各散热器呈不相同及不相似的形状，能根据冷却风路径的形状等，改变处于所述径向并列设置关系的各散热器的形状。由此，能调节散热器的散热部50FI、50FO中流动的冷却风量及来自热传递面的散热量，能使处于所述径向并列设置关系的各散热器的冷却性均匀化。
在本实施例中，风扇17使用离心风扇。一般地，因为离心风扇与风扇中心侧相比、在中心相反侧风量较小(静压上升小)，故在将散热器50UI、50VI、50WI与50UO、50VO、50WO在径向分开地并列设置的场合，与中心侧(所述径向的内侧)的散热部50FI相比，在中心相反侧(所述径向的外侧)的散热器的散热部50FO中流动的冷却风的风量要小。因此，在本实施例中，与中心相反侧的散热器的散热部50FO相比，中心侧的散热器的散热部50FI的通风阻力大，由此，使处于径向并列设置关系的各散热器的散热部50FI、50FO的冷却风量变得均匀，也使冷却性均匀化。另外，与中心相反侧的散热器的散热部50FO的散热片面积相比，中心侧的散热器的散热部50FI的散热片面积小，来自中心侧的散热器的散热部50FI的热传递面的散热量比来自中心相反侧的散热器的散热部50FO的热传递面的散热量小，能使处于径向并列设置关系的各散热器的散热部50FI、50FO的冷却性实现均匀化。
所述散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO在圆周方向上被三等分地分开，并分别设有U、V、W各相的电极部。U、V、W各相的开关元件41的发热利用在圆周方向上被三等分地分开并列设置的散热器50UI、50VI、50WI(50VO、50UO、50WO)进行散热，从而能使U、V、W各相的开关元件41均匀地冷却，从抑制各开关元件41的温度偏差的观点来看是有利的。
另外，被三等分地分开并列设置的散热器50UI、50VI、50WI(50VO、50UO、50WO)，在圆周方向上被配设成大致三角形，从而能提高该散热器50UI、50VI、50WI(50VO、50UO、50WO)的布局性，能将在旋转电机部2中散热器50UI、50VI、50WI(50VO、50UO、50WO)所占有的容积抑制在最小限度，能防止旋转电机2的大型化。
图4是在安装有所述嵌入外壳19、所述盖20时从后侧看图1的旋转电机2的平面图，如图所示，在所述嵌入外壳19和将其覆盖的盖20上设有用于吸入冷却风的通风孔1921、吸入口201。并且，这些通风孔1921、吸入口201被设置成与各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的散热部50FI、50FO接近并与所述旋转轴的长度方向直接相对的状态。由此，能使从这些通风孔1921、吸入口201至各散热器的散热部50FI、50FO的冷却风路径简单化，能降低因气流的弯曲等引起的压力损失，能抑制风量的降低，对于冷却是有效的。
实施例2
以下，参照图5对本发明的实施例2进行说明。图5是从后侧看本发明实施例2的旋转电机部2的平面图。另外，在图5中，对与所述图1～图4相同或相当的部分标上与图1～图4相同的符号，以下的本发明实施例2的说明主要对与前述的本发明实施例1不同的部分进行说明，省略其它的说明。
如本实施例2所示，各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO和安装在各散热器上的开关元件41，也可以在圆周方向上配设成大致コ字形。即，各相用的散热器50UI、50UO与50VI、50VO与50WI、50WO，也可以在所述旋转轴13的圆周方向上以围住所述旋转轴13的状态并列设置成大致コ字形。另外，配设在大致径向上的散热器50UI与50UO、50VI与50VO、50WI与50WO的散热片的形状与前述的实施例1不同，呈大致相同或相似的形状。另外，所有各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO都呈大致相同或相似的形状。其它的结构构成为与前述的实施例1相同。
在本实施例2中，与前述的实施例1相同，各散热器50UI、50VI、50WI(50VO、50UO、50WO)在大致圆周方向上多个分开地并列设置，与该散热器的结构一致，冷却风路径也在大致圆周方向上被分开。因此，与前述的实施例1相同，能分散冷却风的通风阻力，降低整体的压力损失。由此，能增加在各散热器的散热部50FI、50FO中流动的风量并提高冷却性。另外，还能降低旋转电机整体的噪音。另外，在图5中，将各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO和安装在各散热器上的开关元件41并列设置成在圆周方向上围住旋转轴13且呈大致コ字形，从而能抑制在旋转电机部2中散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO所占有的容积，能防止旋转电机的大型化。
实施例3以下，参照图6对本发明的实施例3进行说明。图6是表示旋转电机的结构示例的纵剖侧视图。另外，在图6中，对与所述图1～图5相同或相当的部分标上与图1～图5相同的符号，以下的本发明实施例3的说明主要对与前述的本发明实施例1或2不同的部分进行说明，省略其它的说明。
在本实施例3中，与前述本发明实施例1不同，后托架11被设置成将控制基板44a、各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO和安装在各散热器上的开关元件41覆盖的状态。并且，在后托架11的中心部与所述旋转轴13同轴地设置有吸入口111，并在该吸入口111的周围，在各散热器50VO、50UO、50WO的散热部50FO上设置有与所述旋转轴长度方向直接相对的吸入口201。
另外，在本实施例3中，在位于所述风扇17与所述各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO之间的支承板兼通风孔形成板25的中心部与所述旋转轴13同轴地设置有通风孔251。
利用所述风扇17的旋转，从所述后托架11的所述通风开口111、251吸入的冷却风通过所述各散热器50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO的散热部50FI、50FO，并经过所述支承板兼通风孔形成板25的通风孔251，由所述风扇17向旋转电机部2的径向外侧放射状地排出。其它的结构与前述的实施例1相同地构成。
在本实施例3中，与实施例1相同，各散热器50UI、50VI、50WI(50VO、50UO、50WO)在大致圆周方向上多个分开地并列设置，与该散热器的结构一致，冷却风路径也在大致圆周方向上被分开。因此，与前述的实施例1相同，能分散冷却风的通风阻力，降低整体的压力损失。由此，能增加在各散热器的散热部50FI、50FO中流动的风量并提高冷却性。另外，还能降低旋转电机整体的噪音。
权利要求
1.一种旋转电机，具有旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置，其特征在于，所述散热装置(50)由多个散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)构成，该多个散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)在所述旋转电机部(2)的旋转轴(13)的圆周方向上围住所述旋转轴(13)地并列设置，且分别分散地安装有所述多个开关元件(41)。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，在所述旋转轴(13)圆周方向上相邻的散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)之间形成有空间(SPACE)，在该空间(SPACE)内配设有所述旋转电机部(2)的引出线(241U、241V、241W)。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，向所述旋转电机部(2)的转子(15)供电的电刷(14)和所述多个散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)，在围住所述旋转电机部(2)的旋转轴(13)的共同面内、在所述旋转轴(13)的圆周方向上围住所述旋转轴(13)地并列设置。
4.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，在所述旋转轴(13)的圆周方向上围住所述旋转轴(13)地并列设置且分别分散地安装有所述多个开关元件(41)的多个散热(50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO)，并列设置在所述旋转轴(13)的径向上。
5.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，在所述旋转轴(13)圆周方向上并列设置的各散热器(50UI、50VI、50WI)、(50UO、50VO、50WO)的形状是大致相同或相似的，在所述旋转轴(13)径向上并列设置的各散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)的形状是不相同及不相似的。
6.如权利要求4或5所述的旋转电机，其特征在于，在所述旋转轴(13)径向上相邻的散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)之间形成有空间(SPACE)，在该空间(SPACE)内配设有安装在该相邻的各散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)上的所述开关元件(41)。
7.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，对所述散热器进行冷却的冷却风的风路与各散热器对应地设置，对应散热器的散热部位于各风路内。
8.如权利要求7所述的旋转电机，其特征在于，与所述散热器(50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO)的散热部(50FI、50FO)处的风路(1921)的冷却风通风阻力相比，在所述旋转轴(13)圆周方向上相邻的散热器(50UI、50VI、50WI)、(50U0、50VO、50WO)之间的空间的冷却风通风阻力大。
9.如权利要求7或8所述的旋转电机，其特征在于，与所述散热器(50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO)的散热部(50FI、50FO)处的风路(1921)的冷却风通风阻力相比，在所述旋转轴(13)径向上相邻的散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)之间的空间的冷却风通风阻力大。
10.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，所述各散热器(50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO)，利用以所述旋转轴(13)的旋转中心作为旋转中心的离心风扇(17)所产生的冷却风进行冷却，与冷却所述径向外侧的散热器(50UO、50VO、50WO)的所述冷却风的冷却风通风阻力相比，冷却所述径向内侧的散热器(50UI、50VI、50WI)的所述冷却风的冷却风通风阻力大。
11.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，所述各散热器(50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO)，利用以所述旋转轴(13)的旋转中心作为旋转中心的离心风扇(17)所产生的冷却风进行冷却，与所述径向外侧的散热器(50UO、50VO、50WO)向冷却风的热传递面积相比，所述径向内侧的散热器(50UI、50VI、50WI)向冷却风的热传递面积小。
12.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述通电控制是U、V、W三相的通电控制，在所述旋转轴(13)的圆周方向上围住所述旋转轴(13)地并列设置且分别分散地安装有所述多个开关元件(41)的多个散热器(50UI、50UO、50VI、50VO、50WI、50WO)是安装有U相开关元件(41)的U相用散热器(50UI、50UO)；安装有V相开关元件(41)的V相用散热器(50VI、50VO)；安装有W相开关元件(41)的W相用散热器(50WI、50WO)。
13.如权利要求12所述的旋转电机，其特征在于，各相用散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)，在所述旋转轴(13)的圆周方向上围住所述旋转轴(13)地并列设置成大致コ字形。
14.如权利要求12所述的旋转电机，其特征在于，各相用散热器(50UI、50UO)、(50VI、50VO)、(50WI、50WO)，在所述旋转轴(13)的圆周方向上围住所述旋转轴(13)地并列设置成大致三角形。
15.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述多个开关元件(41)和所述散热装置(50)在所述旋转轴(13)的长度方向上相邻地配设在所述旋转电机部(2)上，这些开关元件(41)和散热装置(50)在所述旋转轴(13)径向的占有面积在所述旋转电机部(2)的径向占有面积以内。
全文摘要
在具有旋转电机部、对该旋转电机部进行通电控制的开关电路部、以及对构成该开关电路部的多个开关元件进行冷却的散热装置的旋转电机中，提高对开关元件的冷却性。本发明的旋转电机，具有对旋转电机部(2)进行通电控制的开关电路部(4)、以及对构成该开关电路部(4)的多个开关元件(41)进行冷却的散热装置(50)，所述散热装置(50)由在所述旋转电机部(2)的旋转轴(13)的圆周方向上将所述旋转轴(13)围住地并列设置且分别分散地安装有所述多个开关元件(41)的多个散热器(50UI、50VI、50WI(50UO、50VO、50WO))构成。
文档编号H02K5/18GK1790876SQ200510131660
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月13日 优先权日2004年12月13日
发明者上原伸哲, 秋田裕之, 加藤政纪, 浅尾淑人 申请人:三菱电机株式会社