CN104137396B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

由功率模块(34)、驱动器模块(37)、外壳(39)及散热器(38)来构成功率模块结构体，其中，所述功率模块对构成电力转换电路的开关元件(32)进行模塑成型而成，所述驱动器模块由对开关元件(32)进行控制的控制电路(35)构成并通过模塑成型而成，在所述外壳的内部收纳有功率模块(34)和驱动器模块(37)，所述散热器固定于外壳(39)并进行开关元件(32)的冷却，将功率模块(34)及驱动器模块(37)以从下方依次重叠的方式装载在散热器(38)上。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种装载有对旋转电机进行控制的控制装置的旋转电机。

背景技术

以往，已知有在旋转电机主体上装载有旋转电机的控制装置的旋转电机，装载于上述旋转电机主体的控制装置由功率模块结构体、励磁电路部及控制电路部构成，且上述控制装置配置在旋转电机的后支架的后方，其中，上述功率模块结构体包括将直流电转换为交流电或是将交流电转换为直流电的电力转换电路，上述励磁电路部将励磁电流供给到旋转电机的励磁绕组，上述控制电路部对功率模块结构体及励磁电路部进行控制。

作为上述控制装置中的功率模块结构体的结构，利用由MOSFET等构成的开关元件等电子电力部件以及电力连接部来形成电力转换电路，其中，上述开关元件等电子电力部件配置在由顶面、底面、侧面构成的箱型的外壳内，上述电力连接部通过引线结合件(日文：ワイヤーボンディング)与上述开关元件配线连接，并与外壳一体成型，此外，由对开关元件进行控制的ASIC(集成电路)构成的控制要素也配置在外壳内。通过兼具绝缘及机械保护的硅酮树脂型或环氧树脂型的凝胶状的保护凝胶，来将上述外壳内封闭(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2008－543266号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1记载的现有的旋转电机中，功率模块结构体的开关元件及ASIC等电子元器件以及与开关元件配线连接的引线结合件虽然如上所述通过保护凝胶封闭，但存在因旋转电机工作时的振动而使引线结合件断线的可能性，另外，由于开关元件及ASIC等电子元器件的耐久性低，因此，存在功率模块结构体的可靠性低这样的技术问题。

此外，由于上述电子元器件配置在大致相同平面上，因此，存在上述这些电子元器件的安装面积变大，而使功率模块结构体大型化这样的技术问题。

本发明为解决现有的旋转电机中的上述技术问题而作，其目的在于获得一种旋转电机，该旋转电机装载有包括功率模块结构体的控制装置，能通过提高耐振性来提高上述功率模块结构体的可靠性，另外能使上述功率模块结构体小型化。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的旋转电机包括：转子，该转子固定在转子轴上；定子，该定子与上述转子相对配置，并具有定子绕组；壳体，该壳体将上述转子轴支承成能自由转动，并对上述定子进行保持；以及控制装置，该控制装置固定于上述壳体，并具有功率模块结构体及控制电路部，其中，上述功率模块结构体设置有进行上述定子绕组与外部的直流电源间的电力转换的电力转换电路，上述控制电路部对上述电力转换电路进行控制，其特征是，通过上述控制电路部对设于上述功率模块结构体的上述电力转换电路进行控制，以将来自外部的直流电源的直流电转换为交流电后供给到上述定子绕组，或是将在上述定子绕组中产生的交流电转换为直流电后供给到上述直流电源，上述功率模块结构体包括：功率模块，该功率模块通过绝缘树脂将构成上述电力转换电路的开关元件模塑成型而成；驱动器模块，该驱动器模块通过绝缘树脂模塑成型而成，且上述驱动器模块由对上述开关元件进行控制的控制电路构成；外壳，该外壳将上述功率模块及上述驱动器模块收纳在内部；以及散热器，该散热器装载于上述外壳，并进行上述开关元件的冷却，上述功率模块装载于上述散热器，上述驱动器模块重叠地载置于上述功率模块的与散热器侧相反一侧的位置，上述功率模块的负端子、正端子、电源端子及功率模块侧的信号端子从形成为矩形的上述绝缘树脂导出，上述驱动器模块的驱动器模块侧的信号端子从上述绝缘树脂导出，上述外壳具有：电连接构件，该电连接构件将上述电源端子从上述功率模块结构体向外部导出；以及信号连接构件，该信号连接构件将上述驱动器模块侧的信号端子从上述功率模块结构体向外部导出，上述功率模块侧的信号端子及上述驱动器模块侧的信号端子从各自的上述绝缘树脂的相同的侧面导出，并呈相同的端子排列，上述功率模块的上述负端子、正端子及电源端子从与上述绝缘树脂的上述侧面不同的侧面导出。

发明效果

根据本发明的旋转电机，由于所述功率模块结构体包括：功率模块，该功率模块通过绝缘树脂将构成所述电力转换电路的开关元件模塑成型而成；驱动器模块，该驱动器模块通过绝缘树脂模塑成型而成，由对所述开关元件进行控制的控制电路构成；外壳，该外壳将所述功率模块及所述驱动器模块收纳在内部；以及散热器，该散热器装载于所述外壳，并进行所述开关元件的冷却，所述功率模块装载于所述散热器，上述驱动器模块重叠地载置于上述功率模块的与散热器侧相反一侧的位置，上述功率模块的负端子、正端子、电源端子及功率模块侧的信号端子从形成为矩形的上述绝缘树脂导出，上述驱动器模块的驱动器模块侧的信号端子从上述绝缘树脂导出，上述外壳具有：电连接构件，该电连接构件将上述电源端子从上述功率模块结构体向外部导出；以及信号连接构件，该信号连接构件将上述驱动器模块侧的信号端子从上述功率模块结构体向外部导出，上述功率模块侧的信号端子及上述驱动器模块侧的信号端子从各自的上述绝缘树脂的相同的侧面导出，并呈相同的端子排列，上述功率模块的上述负端子、正端子及电源端子从与上述绝缘树脂的上述侧面不同的侧面导出，因此，在旋转电机工作时，引线结合部不会断线，能使功率模块结构体的耐振性提高，因而能获得一种使可靠性提高、且使功率模块结构体小型化的旋转电机。

附图说明

图1是本发明实施方式1的旋转电机的剖视图。

图2是从后支架侧观察到的本发明实施方式1的旋转电机的盖及信号中继装置的安装前的状态的主视图。

图3是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图。

图4是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的俯视图。

图5是表示本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的内部结构的结构图。

图6是本发明实施方式1的旋转电机中的驱动器模块的俯视图。

图7是表示本发明实施方式1的旋转电机中的驱动器模块的内部结构的结构图。

图8是表示本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的外壳的内部结构的结构图。

图9是本发明实施方式2的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图。

图10是本发明实施方式3的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

以下，参照附图，对本发明实施方式1的旋转电机进行说明。另外，在各图中，为方便起见，简化了后述的绝缘树脂。图1是本发明实施方式1的旋转电机的剖视图，图2是从后支架侧观察到的本发明实施方式1的旋转电机的盖及信号中继装置的安装前的状态的主视图。另外，在以下说明中，对各图中相同或相当部分标注相同符号来进行说明。

在图1及图2中，本实施方式1的旋转电机1是由旋转电机主体2和装载于该旋转电机主体2的控制装置3构成的控制装置一体型旋转电机，并示出了车用的交流发电电动机的例子。旋转电机主体2包括：壳体7，该壳体7由使用多个螺栓4而一体化的前支架5及后支架6构成；转子轴10，该转子轴10被支承于壳体7的轴承8、9支承成能自由旋转，且上述转子轴10的两端从壳体7伸出；转子11，该转子11在壳体7内同轴地固定于转子轴10，并与转子轴10一起旋转；定子12，该定子12以覆盖转子11的外周侧的方式保持于壳体7的内周面；旋转位置检测传感器13，该旋转位置检测传感器13安装于转子轴10的一端，并对转子12的旋转角度进行检测；以及带轮14，该带轮14固定于转子轴10的另一端。

此外，旋转电机主体2包括：离心风扇15、16，该离心风扇15、16安装于转子11的轴向的两端部；一对集电环17，这一对集电环17固定于转子轴10的轴向一侧，并对后述的转子绕组20供给电流；以及一对电刷19，这一对电刷19以与集电环17滑动接触的方式收纳在支承于壳体7的刷握18内。

构成壳体7的上述前支架5及后支架6是金属制的，并呈大致碗状。前支架5及后支架6分别在转子轴10的轴向两端的中央部形成有将旋转电机主体2的内部与外部连通的通孔，转子轴10贯穿该连通孔。上述转子轴10被上述轴承8、9支承成能旋转。

此外，在大致碗状的前支架5及后支架6的底部分别形成有多个吸气孔5a、6a，同样地，在前支架5及后支架6的外周两肩部形成有多个排气孔5b、6b。

转子11由转子绕组20及一对转子铁心21构成，其中，在上述转子绕组20中流过电流来产生磁通，上述一对转子铁心21固定于转子轴10，并卷绕安装有转子绕组20，利用在转子绕组20上产生的磁通来形成磁极。一对转子铁心21是铁制的，其分别在外周缘沿周向以等角度间隔朝转子轴10的轴向突出设置有例如八个爪状磁极，且以使爪状磁极相互啮合的方式相对地固定于转子轴10。

以包围转子11的方式配置的定子12包括：定子铁心22，该定子铁心22分别固定于前支架5及后支架6；以及定子绕组23，该定子绕组23卷绕安装在定子铁心22上。定子绕组23由两个三相交流绕组构成，这两个三相交流绕组分别通过星形接线而构成。固定在转子轴10的靠前支架5一侧的端部上的带轮14卷绕有与发动机(未图示)的转轴连动的传送带(未图示)，带轮14经由该传送带而与发动机的转轴连接。

控制装置3具有：功率模块结构体24，该功率模块结构体24与定子绕组23电连接；励磁电路部25，该励磁电路部25对来自未图示的作为直流电源的蓄电池的直流电进行调节，并将励磁电流供给到转子绕组20；控制电路部26，该控制电路部26分别对功率模块结构体24及励磁电路部25进行控制；以及信号中继装置27，该信号中继装置27用于在功率模块结构体24及励磁电路部25与控制电路部26之间进行控制信号的传输。控制装置3支承于后支架6，并被由绝缘树脂成型的盖28覆盖。

在控制电路部26中，经由信号中继装置27传输有来自旋转位置检测传感器13的信号。此外，在控制电路部26中设置有外部连接用的连接器29，该连接器29用于在控制电路部26与外部设备(例如发动机控制单元等)之间进行信号的传输。控制电路部26基于分别来自外部设备及旋转位置检测传感器13的信息，来对励磁电路部25及功率模块结构体24进行控制。

励磁电路部25受到控制电路部26的控制，来对向转子绕组20传输的励磁电流进行调节。通过励磁电路部25调节的励磁电流被供给到转子11的转子绕组20，藉此在转子11中产生磁场。

功率模块结构体24受到控制电路部26的控制，其作为将从定子绕组23接收到的交流电转换为直流电来向蓄电池或车载电子设备供给的转换器动作，或是作为将来自蓄电池的直流电转换为交流电来向定子绕组23供给的逆变器动作。

信号中继装置27具有：信号中继用构件30，该信号中继用构件30分别与功率模块结构体24和励磁电路部25电连接；以及信号中继用连接部31，该信号中继用连接部31设于上述信号中继用构件30，并与控制电路部26连接。功率模块结构体24及励磁电路部25与控制电路部26间的信号的传输通过上述信号中继装置27进行。

如图1及图2所示，上述功率模块结构体24、励磁电路部25及控制电路部26在转子轴10的周围固定于后支架6的外部表面。虽未图示，控制电路部26通过连接器分别与功率模块结构体24及励磁电路部25电连接。

接着，对功率模块结构体24的结构进行说明。图3是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图。在图3中，功率模块结构体24由功率模块34、驱动器模块37、散热器38及外壳39构成，其中，上述功率模块34通过绝缘树脂33将由MOSFET构成的开关元件32模塑成型而成，上述驱动器模块37通过绝缘树脂36将作为对开关元件32进行控制的控制电路的ASIC、即集成电路35模塑成型而成，上述散热器38用于对开关元件32进行冷却，上述外壳39对功率模块34、驱动器模块37及散热器38进行固定。

散热器38将外壳39的一端侧开口部堵塞，且散热器38的周侧部被粘接并固定于一端侧开口部的内壁。在散热器38的、与外壳一侧相反侧的表面上设置有多个翅片56，这些翅片56从散热器38的表面垂直地朝外壳39的外侧延伸。

图4是本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的俯视图。图5是表示本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块的内部结构的结构图。图4及图5所示的一个功率模块36构成作为三相电力转换电路的三相电桥电路。在图4及图5中，功率模块34包括：六个开关元件32，这六个开关元件32分别构成电力转换电路的各相的上桥臂及下桥臂；正端子40，该正端子40是与蓄电池电连接的端子；负端子41，该负端子41是与地面电连接(接地)的端子；作为电源端子的AC端子42，该AC端子42是与定子绕组23电连接的端子；以及多个信号端子43a、43b，这些信号端子43a、43b是用于将控制信号向开关元件32输入的端子。另外，开关元件32的温度传感器(未图示)也包含在信号端子43a、43b中，正端子40、负端子41及AC端子42构成电源端子。

如图3、图4、图6明确示出的那样，各端子41、42、43、44在同一平面上隔着间隔地并排设置。

如图5所示，两个正端子40、两个负端子41、三个AC端子42、多个信号端子43a、43b彼此隔着间隔地配置。在上述这些端子间的间隔内填充有绝缘树脂33，来将各端子之间绝缘。如上所述，六个开关元件36的各电极通过焊接等方式与对应的各端子40、41、42、43a、43b电连接，并通过绝缘树脂33一体地模塑而被一体地固定。

正端子40、负端子41及AC端子42从呈大致四边形的绝缘树脂33的一方侧面导出并呈大致L字形地弯曲，信号端子43a、43b从与正端子40、负端子41及AC端子42导出的侧面相对的另一方侧面导出，并呈大致L字形地弯曲。

图6是本发明实施方式1的旋转电机中的驱动器模块的俯视图。图7是表示本发明实施方式1的旋转电机中的驱动器模块的内部结构的结构图。在图6及图7中，驱动器模块37是对功率模块34的开关元件32进行控制的要素，将通过模塑成型进行封装后的集成电路35装载在玻璃环氧基板等多层基板44上，并利用大致四边形的绝缘树脂36将上述构件模塑成型而成。

此外，驱动器模块37包括与功率模块34的信号端子43a、43b电连接的信号端子45a、45b。驱动器模块37的信号端子45a、45b从绝缘树脂36的一方侧面导出，该侧面位于与功率模块34的信号端子43a、43b从绝缘树脂33导出的侧面相同一侧，另外，构成为使从绝缘树脂36导出的驱动器模块37的信号端子45a、45b的端子排列与从绝缘树脂33导出的功率模块34的信号端子43a、43b的端子排列相同。

此外，驱动器模块37包括与外壳39电连接的信号端子46，在本实施方式1中，信号端子46也从信号端子45a、45b自绝缘树脂36导出的一方侧面导出。

图8是表示本发明实施方式1的旋转电机中的功率模块结构体的外壳的内部结构的结构图。外壳39在两端具有开口部，与功率模块34的正端子40、负端子41及AC端子42电连接的电连接构件47和与驱动器模块37的信号端子46电连接的信号连接端子48构成为通过绝缘树脂49一体地嵌件成型，并构成为能使各端子的输入输出或信号向外壳39的外部导出。

上述电连接构件47、信号连接构件48沿着外壳39的另一端侧开口部(与散热器38装载面相反一侧)配置。另外，在从将驱动器模块37与功率模块34重叠的方向观察时，电连接构件47配置在与功率模块34的正端子40、负端子41及AC端子42重叠的位置处，信号连接构件48也配置在与信号端子43a、43b、45a、45b、48重叠的位置处。

此外，与AC端子42电连接的电连接构件47的AC连接部50从外壳39的另一端侧向外壳39的外部导出。

另外，如图1及图3所示，信号连接构件48中的、与信号中继用构件30电连接的连接部51从绝缘树脂49导出到外部，除此之外，如图2所示，从绝缘树脂49导出的连接部51(在本实施方式1中有两个部位)沿着转子轴10呈直线状排列并配置。

此外，在外壳39的除了一端侧(散热器38装载面一侧)及另一端侧(与散热器38装载面相反一侧)之外的其它外形部上形成有一对凸缘部52，这一对凸缘部52用于将功率模块结构体24安装于后支架6。在上述凸缘部52上，构成相对于转子轴10垂直的安装面52a。另外，在一对凸缘部52上，作为从外壳39导出到外部的电连接构件47各自的端部，以露出的方式形成有与蓄电池处于相同电位的连接部53和与地面(接地)处于相同电位的连接部54。

这样，在外壳39上从外壳39的一端侧(散热器38装载面一侧)开口部按顺序组装有驱动器模块37和功率模块34，将散热器38安装成覆盖外壳39的一端侧开口部，并将功率模块34装载在散热器38上，从而将驱动器模块37及功率模块34收纳在外壳39内。

接着，在进行了功率模块34的正端子40、负端子41及AC端子42与电连接构件47的电连接，驱动器模块37的信号端子46与信号连接构件48的电连接，以及功率模块34的信号端子43a、43b与驱动器模块37的信号端子45a、45b的电连接之后，在外壳39内填充由硅酮或环氧树脂等构成的凝胶状的保护凝胶55。

在散热器38的、与功率模块34的装载面相反一侧，设置有与转子轴10平行的多个冷却翅片56。如图1及图2所示，上述冷却翅片56配置成在将功率模块结构体24组装于后支架6时，上述冷却翅片56相对于转子轴10的中心朝向内侧。另外，本实施方式1的散热器38由铝制的拉伸件制成。

如上所述构成的本发明实施方式1的旋转电机1同时具有电动机和发电机两者的功能，首先，对作为电动机的动作进行说明。在发动机启动时，直流电从蓄电池供给到功率模块结构体24。控制电路部26对功率模块结构体24的开关元件32进行接通、断开控制，从蓄电池输入到功率模块结构体24的直流电转换为三相交流电而供给到定子绕组23。

此外，在供给有与从控制电路部26输入的控制信号相对应的电流的转子绕组20的周围产生旋转磁场，而使转子11旋转。转子11的旋转力从带轮14经由传送带传递到发动机，来使发动机启动。

接着，对作为发电机的动作进行说明。在发动机启动时，发动机的旋转力经由发动机的转子轴、传送带及带轮14而传递至转子轴10。藉此，转子11发生旋转，而在定子绕组23上感应有三相交流电压。因而，控制电路部26对功率模块结构体24的开关元件32进行接通、断开控制，并将在定子绕组23中感应出的三相交流电转换为直流电，并利用该直流电对蓄电池进行充电。

在转子11旋转时，离心风扇15、16与转子11的旋转连动地旋转。在前支架5一侧，空气从吸气孔5a吸入到前支架5内，沿转子轴10的轴向流动而到达转子11，并通过离心风扇15而朝离心方向弯曲。朝离心方向弯曲的空气对定子绕组23的线圈端进行冷却后，从排气孔5b排出到前支架5的外部。

另一方面，在后支架6一侧，空气从吸气孔6a吸入到后支架6内，沿转子轴10的轴向流动而到达转子11，并通过离心风扇16而朝离心方向弯曲。朝离心方向弯曲的空气对定子绕组23的线圈端进行冷却后，从排气孔5b排出到后支架6的外部。

另外，由于从后支架6一侧吸入的空气在被吸入到吸气孔6a之前，经过形成于功率模块结构体24的散热器38上的冷却翅片56，因此，开关元件32等也同样地会被冷却。

在如上所述构成的旋转电机1中，由于构成功率模块34的逆变器电路的开关元件32通过绝缘树脂33模塑成型，驱动器模块37的集成电路35被模塑成型，因此，在旋转电机1工作时，引线结合部不会断线，从而能使功率模块结构体24的耐振性提高。另外，在本实施方式1中，由于也通过模塑成型对开关元件32及集成电路35的焊接连接部进行保护，因此，能使耐振性进一步提高，并能使功率模块结构体24的可靠性提高。

此外，由于功率模块34和驱动器模块37以从下方依次层叠的方式装载在散热器38上，从而收纳在外壳39内，因此，与将构成逆变器电路等电力转换电路的功率模块34和包括集成电路35的驱动器模块37平面配置的情况相比，能减小安装面积，因而能使功率模块结构体24小型化。

另外，由于开关元件32和集成电路35分别通过绝缘树脂33、36模塑成型，因此，通过模塑成型后的动作检查，就能检测出各电连接部、例如引线接合部或焊接连接部的不良情况。因而，与将开关元件32和集成电路35装载于外壳39进行电连接，并作为功率模块结构体24整体进行动作检查的情况相比，能最大程度地抑制部件的废弃，并能使功率模块结构体24的生产率提高。

此外，由于功率模块34与驱动器模块37重叠地配置，因此，能缩短功率模块34的逆变器电路与驱动器模块37的集成电路35间的距离，并能缩短上述构件电连接所需要的配线长度，因而能防止电磁噪声引起的误动作。

另外，在本实施方式1中，由于使用一个集成电路35对分别设置于两个功率模块34的两个逆变器电路进行控制，因此，与使用多个集成电路对多个逆变器电路进行控制的情况相比，能大幅地减少从包括集成电路35的驱动器模块37导出的外部配线，因而能使控制装置3及旋转电机1的生产率提高。

此外，在本实施方式1中，使功率模块34的信号端子43a、43b和驱动器模块37的信号端子45a、45b从各自的大致四边形的绝缘树脂33、36的相同一侧的一方侧面导出，并且由功率模块34的正端子40、负端子41及AC端子42构成的电源端子从与信号端子43自绝缘树脂33导出的侧面相对的侧面导出。藉此，能容易地进行信号端子43a、43b与信号端子45a、45b的电连接，另外，在进行正端子40、负端子41及AC端子42与外壳39的电连接构件47的电连接时，信号端子43a、43b及信号端子45a、45b不会造成干扰，因此，能容易地进行电连接。

此外，由于正端子40、负端子41及AC端子42与信号端子43a、43b分别从绝缘树脂33的相对的侧面导出，因此，能改变电流容量较小的信号端子43a、43b的电连接和电流容量较大的正端子40、负端子41及AC端子42的电连接的方法。例如，可对信号端子43a、43b实施能容易进行的焊接连接，对正端子40、负端子41及AC端子42能通过激光焊接等来进行牢固地连接。

另外，在本实施方式中，正端子40、负端子41及AC端子42与信号端子43a、43b形成为从绝缘树脂33的相对的侧面导出，但不局限于此，只要从绝缘树脂33的不同的侧面导出即可。

另外，由于在外壳39内填充有由硅酮或环氧树脂等构成的凝胶状的保护凝胶55，因此，功率模块34的正端子40、负端子41、AC端子42及信号端子43a、43b以及驱动器模块37的信号端子45a、45b、46会受到上述保护凝胶55保护，因而，与什么都没有填充的情况相比，能提高各端子间的绝缘性。藉此，能容易地进行各端子的密间距排列(日文：ファインピッチ配列)，能使功率模块34及驱动器模块37小型化，即能使功率模块结构体24小型化。另外，保护凝胶55只要呈凝胶状即可，并不限定于硅酮或环氧树脂。

除此之外，在从将驱动器模块37与功率模块34重叠的方向观察时，电连接构件47配置在与功率模块34的正端子40、负端子41及AC端子42重叠的位置处，信号连接构件48也配置在与信号端子43a、43b及信号端子45a、45b、46重叠的位置处。藉此，能缩短正端子40、负端子41及AC端子42与电连接构件47的电连接所需要的距离，并能缩短信号端子43a、43b及信号端子45a、45b、46与信号连接构件48的电连接所需要的距离，因此，能使功率模块结构体24小型化。

此外，设置在与驱动器模块37的信号端子45电连接的信号连接构件48的前端处的连接部51从构成外壳39的绝缘树脂49呈直线状排列并导出，另外还朝沿着转子轴10的方向设置，因此，能容易地实现连接部51与信号中继装置27的信号中继用构件30的电连接，此外还能使信号中继用构件30的形状及结构简化。

另外，由于在外壳39上形成有用于将功率模块结构体24安装于后支架6的凸缘部52，因此，能容易地进行功率模块结构体24的固定。

此外，由于在上述一对凸缘部52上，作为从外壳39导出到外部的电连接构件47各自的端部，以露出的方式形成有与蓄电池处于相同电位的连接部53和与地面(接地)处于相同电位的连接部54，因此，在将功率模块结构体24固定于后支架6及外部设备时，能同时进行电连接，使得旋转电机1的生产率提高，并且和在与凸缘部52不同的部位处进行电连接的情况相比，能使旋转电机1小型化。除此之外，由于在凸缘部52上具有与转子轴10正交的安装面52a，因此，能使用螺钉等从转子轴10的轴向将外壳39与后支架6紧固，因而，能提高旋转电机1的生产率。

另外，由于在散热器38上设置有与转子轴10平行的冷却翅片56，该冷却翅片56配置成在功率模块结构体24组装于后支架6时，冷却翅片56相对于转子轴10的中心朝向内侧，因此，会形成使由离心风扇16从轴向吸气的冷却风经过散热器38的冷却翅片56之间的风路，从而能使冷却效率提高，因而，能使功率模块结构体24的可靠性进一步提高。除此之外，由于冷却翅片56设置在散热器38的、与功率模块34的装载面相反一侧，因此，功率模块34和驱动器模块37朝向转子轴10的径向外侧层叠，和将功率模块34与驱动器模块37平面设置的情况相比，能缩短旋转电机1的全长，因而，能使旋转电机1在发动机舱内的车辆装载性提高。

另外，由于与功率模块34的AC端子42电连接的外壳39的电连接构件47配置在外壳39的、与散热器38的装载面相反一侧，因此，在功率模块结构体24安装于后支架6时，上述电连接构件47朝向转子轴10的径向外侧配置，因而，能缩短电连接构件47与转子绕组20间的距离，并能容易地进行电连接构件47与转子绕组20的电连接，使得旋转电机1的生产率提高。

此外，由于本实施方式1的驱动器模块37的集成电路35装载在作为多层基板的玻璃环氧基板44上，因此，能自由地设定端子排列，从而能提高设计的自由度。另外，基板44不局限于玻璃环氧基板，也可以是其它的多层基板，但由于在玻璃环氧基板的情况下，一般来说比陶瓷基板廉价，因此，能降低成本。另外，由于能通过利用绝缘树脂36的封装来抑制向基板44的面外方向的热膨胀，因此，能降低作用在玻璃环氧基板44的通孔与集成电路35的端子的焊接接合部上的应力。

除此之外，由于多个功率模块34分别将逆变器电路等电力转换电路(在本实施例中为三相)设置在绝缘树脂33内，因此，与利用单独的部件来构成电力转换电路的情况相比，能共用电力转换电路的正端子40、负端子41，并能使功率模块结构体24小型化。此外，由于使正端子40、负端子41共用，因此，也能减少从绝缘树脂33导出的端子数，因而，能容易地实现功率模块34与外壳39的电连接构件47的电连接，并能使功率模块结构体24的生产率提高。

除此之外，由于散热器38由铝制的拉伸件制成，因此，比通过铸造制成的情况更廉价，因而能使成本降低。另外，在散热器38包括冷却翅片56的情况下，由于能减小冷却翅片56的间隔，因此，能使设计自由度增加，并能使功率模块结构体24的冷却性提高。

实施方式2

接着，对本发明实施方式2的旋转电机进行说明。图9是本发明实施方式2的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图。在上述实施方式1中，对由开关元件32构成的电力转换电路与对该电力转换电路进行控制的集成电路35分别进行模塑成型，来构成功率模块34及驱动器模块37，并分别收纳在外壳39内，但在本实施方式2中，如图9所示，将由开关元件32构成的逆变器电路与对该逆变器电路进行控制的集成电路35重叠配置后的构件通过绝缘树脂33一体地进行模塑成型，并收纳在外壳39内。另外，其它结构与上述实施方式1相同。

在如上所述构成的实施方式2的旋转电机1中，由于构成功率模块34的电力转换电路的开关元件32通过绝缘树脂33模塑成型，驱动器模块37的集成电路35也通过绝缘树脂33模塑成型，因此，在旋转电机1工作时，引线结合部不会断线，从而能使功率模块结构体24的耐振性提高，并能使可靠性提高。除此之外，在本实施方式2中，由于也通过模塑成型对开关元件32及集成电路35的焊接连接部进行保护，因此，能使耐振性进一步提高，并能使功率模块结构体24的可靠性提高。

此外，由于能在功率模块34及驱动器模块37的模塑成型时，进行信号端子43a、43b及信号端子45a、45b的电连接，因此，能减少在将上述功率模块34及驱动器端子37收纳在外壳39之后进行电连接的部位，因而能减少功率模块结构体24整体的制造工时数。此外，由于不需要用于进行使用绝缘树脂36的模塑成型的制造模具等，因此，能降低成本。另外，由于与将功率模块34及驱动器模块37层叠相比，能减小厚度方向的大小，因此，能使部件布局的自由度增加，并能使功率模块结构体24小型化。

实施方式3

接着，对本发明实施方式3的旋转电机进行说明。图10是本发明实施方式3的旋转电机中的功率模块结构体的剖视图。在上述实施方式1中，为利用绝缘树脂36再次对通过绝缘树脂模塑成型后的集成电路35进行模塑成型的情况，在上述实施方式2中，为利用绝缘树脂33再次对通过绝缘树脂模塑成型后的集成电路35进行模塑成型的情况，但在本实施方式3中，如图10所示，将通过绝缘树脂模塑成型后的集成电路35装载于基板44，并将该基板44载置在功率模块34的绝缘树脂33上。另外，其它结构与上述实施方式1及实施方式2相同。

通过如本实施方式3这样构成，由于构成功率模块34的逆变器电路的开关元件32通过绝缘树脂33模塑成型，集成电路35也被模塑成型，因此，在旋转电机1工作时，引线结合部不会断线，从而能使功率模块结构体24的耐振性提高。

另外，由于开关元件32与集成电路35分别被模塑成型，因此，通过模塑成型后的动作检查，就能检测出各自的电连接部(例如引线结合部或焊接连接部)的不良情况，因而，能最大程度地抑制部件的废弃，并能使功率模块结构体24的生产率提高。除此之外，由于与上述实施方式2的功率模块结构体24的结构相比，能进一步减小厚度方向的大小，因此，能进一步增加部件布局的自由度，并且能使功率模块结构体24进一步小型化。

另外，在各实施方式1至3中，对开关元件32为MOSFET的情况进行了说明，但不局限于此，例如也可以是功率晶体管或IGBT等。

此外，在各实施方式1至3中，对车用交流发电电动机进行了说明，但不局限于此，车用交流发电机等车用旋转电机一般来说由于使用环境严苛，因此，耐振性的要求也严格，此外，由于发动机舱内的布局问题，对于车用旋转电机的小型化的要求也较强，因此，能将本发明应用于任何车用旋转电机。另外，即便应用于在其它用途中使用的交流发电电动机、交流发电机等旋转电机，也能获得相同的效果。

另外，本发明能在本发明的范围内对实施方式进行适当变形、省略。

工业上的可利用性

本发明能利用于旋转电机的领域，特别是，能利用于装载于汽车等车辆来使内燃机启动、或是通过内燃机驱动进行发电的发电电动机等旋转电机的领域。

(符号说明)

1 旋转电机

3 控制装置

6a 吸气孔

7 壳体

10 转子轴

11 转子

12 定子

16 离心风扇

23 定子绕组

24 功率模块结构体

32 开关元件

33、36 绝缘树脂

34 功率模块

35 集成电路

37 驱动器模块

38 散热器

39 外壳

40 正端子

41 负端子

42 AC端子

43 信号端子

44 基板

45 信号端子

46 信号端子

47 电连接构件

48 信号连接构件

52 凸缘部

52a 安装面

53、54 连接部

55 保护凝胶

56 冷却翅片

Claims (17)

1.一种旋转电机，包括：

转子，该转子固定在转子轴上；

定子，该定子与所述转子相对配置，并具有定子绕组；

壳体，该壳体将所述转子轴支承成能自由转动，并对所述定子进行保持；以及

控制装置，该控制装置固定于所述壳体，并具有功率模块结构体及控制电路部，其中，所述功率模块结构体设置有进行所述定子绕组与外部的直流电源间的电力转换的电力转换电路，所述控制电路部对所述电力转换电路进行控制，

其特征在于，

通过所述控制电路部对设于所述功率模块结构体的所述电力转换电路进行控制，以将来自外部的直流电源的直流电转换为交流电后供给到所述定子绕组，或是将在所述定子绕组中产生的交流电转换为直流电后供给到所述直流电源，

所述功率模块结构体包括：

功率模块，该功率模块通过绝缘树脂将构成所述电力转换电路的开关元件模塑成型而成；

驱动器模块，该驱动器模块通过绝缘树脂模塑成型而成，且由对所述开关元件进行控制的控制电路构成；

外壳，该外壳将所述功率模块及所述驱动器模块收纳在内部；以及

散热器，该散热器装载于所述外壳，并进行所述开关元件的冷却，

所述功率模块装载于所述散热器，

所述驱动器模块重叠地载置于所述功率模块的与散热器侧相反一侧的位置，

所述功率模块的负端子、正端子、电源端子及功率模块侧的信号端子从形成为矩形的所述绝缘树脂导出，

所述驱动器模块的驱动器模块侧的信号端子从所述绝缘树脂导出，

所述外壳具有：电连接构件，该电连接构件将所述电源端子从所述功率模块结构体向外部导出；以及信号连接构件，该信号连接构件将所述驱动器模块侧的信号端子从所述功率模块结构体向外部导出，

所述功率模块侧的信号端子及所述驱动器模块侧的信号端子从各自的所述绝缘树脂的相同的侧面导出，并呈相同的端子排列，

所述功率模块的所述负端子、正端子及电源端子从与所述绝缘树脂的所述侧面不同的侧面导出。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述外壳在内部填充有保护凝胶。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

在将所述功率模块和所述驱动器模块以重叠的方式装载于所述散热器时，所述电连接构件配置在与所述电源端子重叠的位置处，所述信号连接构件配置在与所述功率模块侧的信号端子及所述驱动器模块侧的信号端子重叠的位置处。

4.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

从所述功率模块结构体导出到外部的所述信号连接构件沿着所述转子轴呈直线状排列，并配置于所述外壳。

5.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述外壳包括将所述功率模块结构体安装于所述壳体的凸缘部。

6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部具有连接部，该连接部与所述电连接构件电连接，并分别处于与蓄电池电位及地面电位相同的电位。

7.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

所述凸缘部具有与所述转子轴垂直的安装面。

8.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，包括：

离心风扇，该离心风扇设置在所述转子的轴向端部；

吸气孔，该吸气孔设置在所述壳体的一端，并通过所述离心风扇吸入冷却风；以及

冷却翅片，该冷却翅片相对于所述转子轴朝向内侧且平行地设置于所述散热器。

9.如权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，

所述冷却翅片设置在所述散热器的、与装载所述功率模块的装载面相反的一侧。

10.如权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，

与所述定子绕组的连接端子连接的所述电连接构件设置在所述壳体的、与装载所述散热器的装载面相反的一侧。

11.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述功率模块包括构成所述电力转换电路的所有的开关元件。

12.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述功率模块和所述驱动器模块构成为被一体地模塑成型。

13.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述控制电路装载于基板，该基板载置在所述功率模块上。

14.如权利要求1或13所述的旋转电机，其特征在于，

所述控制电路装载于多层基板，并将所述控制电路及多层基板一体地模塑成型。

15.如权利要求14所述的旋转电机，其特征在于，

所述多层基板为玻璃环氧基板。

16.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述散热器由铝制的拉伸件构成。

17.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机是车用旋转电机。