DE102016226228B4

DE102016226228B4 - Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit

Info

Publication number: DE102016226228B4
Application number: DE102016226228.9A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Kashihara; Yoshinobu Utsumi; Masahiko Fujita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2025-10-02
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP2017220998A; US10432069B2; JP6227056B1; US20170353084A1; DE102016226228A1

Abstract

Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit (100), die einen Leistungsschaltkreisabschnitt (20) aufweist, der zwischen einer äußeren Leistungsquelle und einer Statorwicklung (300) eines Elektrorotationsmaschinenhauptkörpers (102) vorgesehen ist, wobei der Leistungsschaltkreisabschnitt (20) aufweist:einen positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) und einen negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71), die mit der äußeren Leistungsquelle elektrisch verbunden sind;ein Leistungsmodul (21), das über den positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) und den negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) mit der äußeren Leistungsquelle verbunden ist, ferner mit der Statorwicklung (300) verbunden ist und eine Leistungsumwandlung zwischen der äußeren Leistungsquelle und der Statorwicklung (300) durchführt; undeine einzige Kühleinheit (23), die das Leistungsmodul (21) kühlt, wobeider positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) über ein Isolationsmaterial an der einzigen Kühleinheit (23) befestigt ist,der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) direkt an der einzigen Kühleinheit (23) befestigt ist, undentweder der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) oder der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) an einer Kabelanbringung angebracht ist, die mit einer geraden Anzahl von Vertiefungen, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind, vorgesehen ist, undder andere Anschluss an einer Kabelanbringung angebracht ist, die mit zumindest drei und einer ungeraden Anzahl von Vertiefungen, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind, vorgesehen ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit, bei der eine Elektrorotationsmaschine und eine Steuereinheit zur Steuerung der Elektrorotationsmaschine miteinander integriert sind.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit, die in einem Fahrzeug, wie etwa einem Auto, vorgesehen ist, ist mit einem Leistungsumwandlungsschaltkreis, der eine Leistungsumwandlung zwischen einer Ankerwicklung der Elektrorotationsmaschine und einer Batterie, die außerhalb der Elektrorotationsmaschine vorgesehen ist, durchführt. Dieser Leistungsumwandlungsschaltkreis weist normalerweise mehrere Leistungsmodule auf, die Schaltelemente, die aus Halbleitern aufgebaut sind, enthalten. Der Leistungsumwandlungsschaltkreis wird durch Steuern eines Gattersignals, das an jedes der Gatter dieser Schaltelemente angelegt wird, als ein Wechselrichter oder Gleichrichter betrieben.
Wenn die Elektrorotationsmaschine als Motor betrieben wird, wird der Leistungsumwandlungsschaltkreis als Wechselrichter betrieben. Der Wechselrichter wandelt in diesem Fall Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom um und führt den Wechselstrom der Ankerwicklung der Elektrorotationsmaschine zu.
Wenn die Elektrorotationsmaschine als Generator betrieben wird, wird der Leistungsumwandlungsschaltkreis als Gleichrichter betrieben. Der Gleichrichter wandelt in diesem Fall Wechselstrom, der von der Ankerwicklung der Elektrorotationsmaschine induziert wird, in Gleichstrom um und führt den Gleichstrom der Batterie zu.
Eine solche herkömmliche Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit, die den oben dargelegten Aufbau aufweist, ist mit einem positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss für die Ankerwicklung der Elektrorotationsmaschine vorgesehen. Ferner ist ein negativseitiger Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss für die mehreren Leistungsmodule mit einem hinteren Träger, der aus einem Aluminiumdruckguss gefertigt ist, über eine Kühleinheit elektrisch verbunden, die aus einem Aluminiumdruckguss gefertigt ist, und ist ferner mit dem negativen Elektrodenanschluss der Batterie elektrisch verbunden, unter Verwendung eines Endes des hinteren Trägers (vgl. beispielsweise JP 2015-126602 A , DE 10 2016 219 938 A1 , US 2010 / 0 308 700 A1 , JP 5 840 282 B1 , JP 2001 - 332 244 A und JP 2001 - 102 042 A ).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Leider sind mit dem Stand der Technik die folgenden Probleme verbunden. Der hintere Träger, der aus einem Aluminiumdruckguss gefertigt ist, ist bei dieser herkömmlichen Einrichtung nach außen freigelegt, wobei auch der negative Elektrodenabschnitt freigelegt ist. Somit ist es wichtig, die Schwingungsfestigkeit des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses und des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung wurde erarbeitet, um die obigen Probleme, die den herkömmlichen Elektrorotationsmaschinen innewohnen, zu lösen, und eine Aufgabe derselben besteht darin, eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit bereitzustellen, die imstande ist, einen Schwingungswiderstand sicherzustellen.
Eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Merkmale des Patentanspruchs 1 und insbesondere einen Leistungsschaltkreisabschnitt auf, der zwischen einer äußeren bzw. externen Leistungsquelle und einer Statorwicklung eines Elektrorotationsmaschinenhauptkörpers vorgesehen ist, wobei der Leistungsschaltkreisabschnitt aufweist: einen positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und einen negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss, die mit der äußeren Leistungsquelle elektrisch verbunden sind; ein Leistungsmodul, das durch den positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und den negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss mit der äußeren Leistungsquelle verbunden ist, ferner mit der Statorwicklung verbunden ist und eine Leistungsumwandlung zwischen der äußeren Leistungsquelle und der Statorwicklung durchführt; und eine einzige (single) Kühleinheit, die das Leistungsmodul kühlt, wobei der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss über ein Isolationsmaterial an der einzigen Kühleinheit befestigt ist und der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss direkt an der einzigen Kühleinheit befestigt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss eingerichtet, um an derselben einzigen Kühleinheit befestigt zu sein. Somit kann eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit erhalten werden, die imstande ist, einen Schwingungswiderstand sicherzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Längsschnittansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Schaltkreisdiagramm der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine teilweise durchsichtige Seitenansicht von hinten, die einen Aufbau eines Leistungsschaltkreisabschnitts der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Vorderansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Seitenansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Querschnittansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Seitenansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Vorderansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Seitenansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Vorderansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung; und
11 ist eine Vorderansicht, die eine Kabelanordnung zeigt, die in der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung installiert ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist eine Längsschnittansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 für ein Fahrzeug mit einem vorderen Träger 1, einem Statorkern 3, der von einem hinteren Träger 2 unterstützt wird, und einem Rotorkern 4, der in einen Innenraum des Statorkerns 3 eingebracht ist, vorgesehen. Der Rotorkern 4 weist mehrere Rotormagnetpole auf, die einer Innenumfangsfläche des Statorkerns 3 mit einem Spalt dazwischen zugewandt sind.
Ein Spulenteil einer Statorwicklung 300, einer Ankerwicklung, ist in einen Schlitz des Statorkerns 3 eingebracht und an dem Statorkern 3 befestigt. In dieser Ausführungsform 1 weist die Statorwicklung 300 eine 6-phasige Verbindung auf.
Eine Rotorwicklung 7, die als eine Feldwicklung fungiert, ist an dem Rotorkern 4 befestigt. Der Statorkern 3 und die Statorwicklung 300 bauen einen Stator 5 eines Elektrorotationsmaschinenhauptkörpers 102 auf, wobei der Rotorkern 4 und die Rotorwicklung 7 einen Rotor 13 des Elektrorotationsmaschinenhauptkörpers 102 aufbauen.
Der vordere Träger 1 und der hintere Träger 2 sind mittels mehrerer Schrauben 101 in einer Richtung, in der diese Träger aufeinander zu kommen, aneinander befestigt, wobei der Statorkern 3 fest dazwischen gehalten wird.
Eine Rotorwelle 6, die durch das Zentrum des Rotorkerns 4 tritt, wird von einem vorderseitigen Lager 61, das von dem vorderen Träger 1 unterstützt wird, und einem rückseitigen Lager 62, das von dem hinteren Träger 2 unterstützt wird, auf eine drehbare Weise gelagert.
Ein vorderseitiges Kühlgebläse 51 und ein rückseitiges Kühlgebläse 52 sind an einer vorderseitigen Endfläche und einer rückseitigen Endfläche des Rotorkerns 4 befestigt und drehen sich gemeinsam mit dem Rotorkern 4, wodurch Luft von außen bezüglich des vorderen Trägers 1 und des hinteren Trägers 2 eingebracht wird. Als Folge davon wird das Innere des Elektrorotationsmaschinenhauptkörpers 102 gekühlt.
Eine Rolle 12 ist an einem vorderseitigen Endabschnitt der Rotorwelle 6 befestigt. Ein Übertragungsriemen (nicht gezeigt), der sich in Verbindung mit einer Drehwelle einer Maschine (engine) bewegt, ist um die Rolle 12 gewickelt. Zwei Schleifringe 8, die an der Umfangsfläche der Rotorwelle 6 befestigt sind, befinden sich mit zwei Bürsten 9, die von einem Bürstenhalter 90 gehalten werden, im Schleifkontakt.
Ein Magnetpolpositionsdetektionssensor 10, der von einem Synchrondrehmelder (synchronous resolver) aufgebaut wird, weist einen Sensorrotor 111, der an einem rückseitigen Endabschnitt der Rotorwelle 6 befestigt ist, einen Sensorstator 112, der dem Sensorrotor 111 zugewandt ist und an dem hinteren Träger 2 befestigt ist, und eine Sensorwicklung 113 auf, die an dem Sensorstator 112 befestigt ist.
Eine Steuerplatine 40 mit einem Steuerschaltkreis ist in einem Platinenaufnahmegehäuse 41, das aus Harz gefertigt ist, gelagert. Der Steuerschaltkreis, der in der Steuerplatine 40 vorgesehen ist, steuert die Schaltfunktionen der Leistungsmodule 21, die im Folgenden beschrieben werden. Das Platinenaufnahmegehäuse 41 ist an einem Außenflächenabschnitt einer Kühleinheit 23 befestigt.
Ein Leistungsschaltkreisabschnitt 20 ist außerhalb des hinteren Trägers 2 befestigt und weist einen Leistungsumwandlungsschaltkreis auf, der eine Leistungsumwandlung zwischen der Statorwicklung 300, die als eine Ankerwicklung fungiert, und einer Batterie (nicht gezeigt) durchführt. Dieser Leistungsumwandlungsschaltkreis ist mit sechs Leistungsmodulen 21, nachfolgend beschrieben, aufgebaut und wird als 6-phasiger Wechselrichter oder als 6-phasiger Gleichrichter betrieben.
2 ist ein Schaltkreisdiagramm der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Wie es in 2 gezeigt ist, weist gemäß der Ausführungsform 1 jedes der Leistungsmodule 21 zwei seriell geschaltete Halbleiterschaltelemente und zwei Dioden auf, die entsprechend antiparallel zu den Halbleiterschaltelementen geschaltet sind, und diese Schaltelemente und die Dioden sind mit einem Harz als ein Paket dicht verschlossen.
Die beiden Halbleiterschaltelemente, die in jedem Leistungsmodul 21 dicht verschlossen sind, sind, wie oben beschrieben, in seriell geschaltet. Eines dieser Halbleiterschaltelemente und die dazu antiparallel geschaltete Diode bauen einen positivpolseitigen Arm auf, der einer Phase einer 6-phasigen Brückenschaltung entspricht. Das andere Halbleiterschaltelement und die dazu antiparallel geschaltete Diode bauen einen negativpolseitigen Arm auf, der einer Phase entspricht.
Jeder Reihenverbindungspunkt zwischen den beiden Halbleiterschaltelementen ist mit der Statorwicklung 300 entsprechend der einen Phase einer 6-phasigen Statorwicklung verbunden. Somit sind die sechs Leistungsmodule 21, die wie oben beschrieben aufgebaut sind, entsprechend mit Anschlüssen 22a verbunden, die mit einem B-Anschluss 24, nachfolgend beschrieben, verbunden sind.
3 ist eine teilweise durchsichtige Seitenansicht von hinten, die einen Aufbau des Leistungsschaltkreisabschnitts mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie es in 3 gezeigt ist, weist der Leistungsschaltkreisabschnitt 20 die sechs Leistungsmodule 21, die den 6-phasigen
Leistungsumwandlungsschaltkreis aufbauen und die Leitung der Statorwicklung 300 steuern, die Kühleinheit 23, an der diese Leistungsmodule 21 mit Isolationsschichten (nicht gezeigt) dazwischen angebracht sind, eine positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11, die mit der positiven Seite der Batterie elektrisch verbunden ist, den B-Anschluss 24 und eine B-Stromschiene 30, die mit der positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 elektrisch verbunden sind, und ein Leistungsschaltkreisgehäuse 25 auf.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Kühleinheit 23 aus Metall gefertigt, wie etwa aus einem Aluminiumdruckguss, und sie weist eine Durchgangsöffnung 231 in der Mitte auf. An der Vorderfläche der Kühleinheit 23 sind mehrere Kühllamellen 23a, die sich in einer Axialrichtung erstrecken, integral ausgebildet, an der Statorseite des Elektrorotationsmaschinenhauptkörpers 102. Die Rotorwelle 6 tritt durch die Durchgangsöffnung 231 der Kühleinheit 23
Wie es in 3 gezeigt ist, ist das Leistungsschaltkreisgehäuse 25 aus Harz gefertigt und weist einen ringförmigen äußeren Gehäuseabschnitt 251 und einen ringförmigen inneren Gehäuseabschnitt 252 auf. Der innere Gehäuseabschnitt 252 weist eine Innenwand 255 auf, die eine Durchgangsöffnung 254 des inneren Gehäuseabschnitts 252 umgibt. Die Innenwand 255 baut die Innenwand des Leistungsschaltkreisgehäuses 25 auf.
Das Leistungsschaltkreisgehäuse 25 ist an einer rückseitigen Vorderfläche der Kühleinheit 23 befestigt, wodurch ein Leistungsmodulaufnahmeabschnitt 257 aufgebaut wird, der von dem äußeren Gehäuseabschnitt 251 und dem inneren Gehäuseabschnitt 252 des Leistungsschaltkreisgehäuses 25 und der rückseitigen Vorderfläche der Kühleinheit 23 umgeben ist.
Wie es in 3 gezeigt ist, sind die sechs oben beschriebenen Leistungsmodule 21 in dem Leistungsmodulaufnahmeabschnitt 257 aufgenommen und so vorgesehen, dass diese eine umgedrehte C-Form mit Lücken dazwischen ausbilden. Ferner sind Steuerplatinenverbinder 260, die mit der Steuerplatine 40 verbunden sind, in den Leistungsmodulaufnahmeabschnitt 257 eingebracht.
Die Steuerplatinenverbinder 260 legen jeweils ein Gattersignal, das von dem Steuerschaltkreis der Steuerplatine 40 gesendet wird, an die Gatter der Halbleiterschaltelemente jedes Leistungsmoduls 21 an.
Ein wasserfestes Leistungsschaltkreisharz 28 ist in den Leistungsmodulaufnahmeabschnitt 257, in dem die Leistungsmodule 21 und die Steuerplatinenverbinder 260 aufgenommen sind, dichtend eingebracht. Die Leistungsmodule 21 und die Steuerplatinenverbinder 62 sind somit in das wasserfeste Leistungsschaltkreisharz 28 eingebettet und aufgrund des wasserfesten Leistungsschaltkreisharzes 28 vor Wasser geschützt.
Der B-Anschluss 24, der als ein Anschluss fungiert, der elektrisch mit der positiven Elektrode der äußeren Batterie verbunden ist, ist in den Innengehäuseabschnitt 252 des Leistungsschaltkreisgehäuses 25 und einen Gehäusekopplungsabschnitt 253 eingeformt.
Der B-Anschluss 24 ist mit den Anschlüssen 22a der sechs Leistungsmodule 21 und Anschlüssen 260a der Steuerplatinenverbinder 260 durch Schweißen oder Löten elektrisch oder mechanisch verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass der B-Anschluss 24 an einer oberen Fläche des Gehäusekopplungsabschnitts 253 des Leistungsschaltkreisgehäuses 25 freigelegt ist.
Die Stromschiene (im Folgenden als „B-Stromschiene“ bezeichnet) 30, die mit der positiven Elektrode der äußeren Batterie elektrisch verbunden ist, ist mit der positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 elektrisch verbunden und an der Kühleinheit 23 durch das Leistungsschaltkreisgehäuse 25, das als ein Isolationsmaterial vorgesehen ist, befestigt.
4 ist eine Vorderansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 5 ist eine Seitenansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 6 ist eine Querschnittansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, genommen entlang A-A' der 4.
Die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 und eine negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 71 befinden sich in einer Positionsbeziehung, die in den 4 und 5 gezeigt ist. Wie es in 6 gezeigt ist, ist die negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 71 direkt an der Kühleinheit 23 befestigt, wohingegen die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 über das Leistungsschaltkreisgehäuse 25, das als ein Isolationsmaterial vorgesehen ist, an der Kühleinheit 23 befestigt ist.
Bei der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, die den obigen Aufbau aufweist, ist die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 mit der positiven Seite der Batterie, die außerhalb der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 vorgesehen ist, über eine Batteriekabelanordnung oder dergleichen (nicht gezeigt) elektrisch verbunden.
Die Rolle 12 ist über einen Riemen mit einer Rolle an einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt), die an der Ausgabewelle des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, verbunden.
Wenn die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 als Motor betrieben wird, wird der Leistungsumwandlungsschaltkreis, der von den Leistungsmodulen 21 aufgebaut wird, als Wechselrichter betrieben. Insbesondere wird der Leistungsumwandlungsschaltkreis als Wechselrichter betrieben, indem die Halbleiterschaltelemente der Leistungsmodule 21 mit einem Gattersignal von dem Steuerschaltkreis, der in der Steuerplatine 40 vorgesehen ist, als Schalter gesteuert werden.
Somit wird der Gleichstrom von der Batterie über die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11, den B-Anschluss 24 und die B-Stromschiene 30 an die Anschlüsse 22a der Leistungsmodule 21 eingegeben. Der eingegebene Gleichstrom wird durch den Wechselrichter, der von den Leistungsmodulen 21 aufgebaut wird, in einen 6-phasigen Wechselstrom umgewandelt. Ferner wird der resultierende 6-phasige Wechselstrom über Anschlüsse 22b der Leistungsmodule 21 der Wicklung jeder der Phasen der 6-phasigen Statorwicklung 300 zugeführt.
Als Folge davon wird der Rotor 13 durch die Wechselwirkung zwischen einem sich drehenden Magnetfeld, das von der Statorwicklung 300 erzeugt wird, und einem Magnetfeld angetrieben, das von der Rotorwicklung (Feldwicklung) 7, vorgesehen in dem Rotor 13, erzeugt wird. Ferner wird durch Antreiben des Rotors 13 Leistung von der Rolle 12 über den Riemen zum Verbrennungsmotor übertragen.
Wenn, demgegenüber, die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 als Generator betrieben wird, wird die Leistung des Verbrennungsmotors über den Riemen zur Rolle 12 übertragen, um den Rotor 13 anzutreiben. In diesem Fall wird der Leistungsumwandlungsschaltkreis, der von den Leistungsmodulen 21 aufgebaut wird, als Gleichrichter betrieben.
Insbesondere wird der Leistungsumwandlungsschaltkreis als Gleichrichter betrieben, indem die Halbleiterschaltelemente der Leistungsmodule 21 mit einem Gattersignal von dem Steuerschaltkreis, der in der Steuerplatine 40 vorgesehen ist, als Schalter gesteuert werden.
Der Wechselstrom, der von jeder Phasenwicklung der Statorwicklung 300 induziert wird, wird über die Anschlüsse 22b der Leistungsmodule 21 an jedes der Leistungsmodule 21 angelegt. Als Folge davon wird der Wechselstrom durch den Gleichrichter, der mit den Leistungsmodulen 21 aufgebaut ist, in Gleichstrom umgewandelt. Ferner wird der resultierende Gleichstrom von den Anschlüssen 22a der Leistungsmodule 21 über die B-Stromschiene 30, den B-Anschluss 24, ein Zwischenstück 42 und eine Mutter 36 zur Batterie zugeführt.
Bei der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung weisen der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss jeweils eine fixierte Struktur auf, fixiert an derselben einzigen Kühleinheit, wie es oben beschrieben ist. Somit kann ein Schwingungswiderstand sichergestellt werden.
Die Kühlwirkung dieser Anschlüsse kann durch die Bereitstellung dieser befestigten bzw. fixierten Strukturen verbessert werden. Somit kann auf einfache Weise kein thermisches Ausdehnen oder thermisches Zusammenziehen an der Mutter 36 während eines Wärmezyklus auftreten, wodurch ein Lösen der Mutter 36 verhindert wird.
Ferner weist die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung einen Raumabschnitt auf, der zwischen dem positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und dem negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss ausgebildet ist, wie es in 4 gezeigt ist. Selbst wenn die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 mit Wasser in Kontakt kommt, kann somit die Isolation derselben stets sichergestellt werden, ohne dass sich Wasser darin ansammelt.
Wenn die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit eine höhere Spannung aufweisen muss (beispielsweise ungefähr 50 Volt), kann der obige Aufbau die Gefahr eines elektrischen Schlags bei einem Menschen, der die Elektrorotationsmaschine abtrennt, um das Fahrzeug zu warten, somit verhindern.
Die Bereitstellung eines solchen Raumabschnitts ermöglicht, dass die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube oder eine positivseitige Leistungszufuhrkabelanordnung auf der Fahrzeugseite bei einer Kollision des Fahrzeugs in den Raumabschnitt fällt. Somit verursacht die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube oder die positivseitige Leistungszufuhrkabelanordnung auf der Fahrzeugseite keinen Kurzschluss mit der negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube, wodurch eine Zerstörung durch Feuer vermieden wird und eine vorteilhafte Wirkung bezüglich der Kollisionssicherheit erzielt wird.
Wie es oben beschrieben ist, stellt die Ausführungsform 1 einen Aufbau bereit, in dem der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss an einer einzigen Kühleinheit befestigt sind. Die Ausführungsform 1 kann somit eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit realisieren, die imstande ist, einen Schwingungswiderstand sicherzustellen.
Die Ausführungsform 1 stellt ferner einen Aufbau bereit, in dem ein Raumabschnitt zwischen der positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 und der negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube ausgebildet ist. Selbst wenn die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit mit Wasser in Kontakt kommt, kann somit die Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit stets eine Isolation sicherstellen, ohne dass sich Wasser in dieser sammelt.
Ferner vermeidet die Bereitstellung eines solchen Raumabschnitt nicht nur einen Kurzschluss zwischen der positiven Seite und der negativen Seite, sondern auch eine Zerstörung durch Feuer, selbst bei einer Kollision des Fahrzeugs, wodurch zur Verbesserung der Kollisionssicherheit beigetragen wird.
Ausführungsform 2
7 ist eine Seitenansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Wie es in 7 gezeigt ist, ist bei der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 an der Rückseite angeordnet, im Unterschied zum Aufbau gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1, der in 5 gezeigt ist.
Als Folge einer solchen Anordnung der positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11, können die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 und die negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 71 in der Axialrichtung der Rotorwelle der Elektrorotationsmaschine voneinander getrennt werden. Als Folge davon kann die Isolation zwischen der positiven Seite und der negativen Seite sichergestellt werden, selbst beim Eindringen von Fremdkörpern.
Wie es oben beschrieben ist, weist die Ausführungsform 2 ferner einen Aufbau auf, in dem der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss in der Axialrichtung getrennt sind. Der Aufbau der Ausführungsform 2 kann somit eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit mit einer verbesserten Isolation realisieren.
Ausführungsform 3
8 ist eine Vorderansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. 9 ist eine Seitenansicht der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
Eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit 100 gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung weist eine positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11, die sich in der Axialrichtung erstreckt, und eine negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 71 auf, die sich in der Radialrichtung der Elektrorotationsmaschine erstreckt. Auch bei dieser Anordnung sind die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 und die negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 71 in der Radialrichtung voneinander getrennt. Somit kann, wie bei der Anordnung, die mit Bezug auf die Ausführungsform 2 beschrieben wurde, der Aufbau der Ausführungsform 3 eine Isolation gegen ein etwaiges Eindringen von Fremdkörpern sicherstellen.
Es können, wenngleich nicht gezeigt, dieselben Wirkungen wie bei der in den 8 und 9 gezeigten Anordnung mit einer Anordnung erzielt werden, die sich von der, die in den 8 und 9 gezeigt ist, unterscheidet, wobei bei dieser sich die positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 11 in der Radialrichtung erstreckt und die negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlussschraube 71 in der Axialrichtung erstreckt.
Wie es oben beschrieben ist, weist die Ausführungsform 3 einen Aufbau auf, in dem sich der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss und der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss in unterschiedlichen Richtungen erstrecken und voneinander getrennt sind. Somit kann der Aufbau der Ausführungsform 3, wie bei der Ausführungsform 2, eine Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit realisieren, die eine verbesserte Isolation aufweist.
Ausführungsform 4
10 ist eine Vorderansicht einer Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 4. 11 ist eine Vorderansicht, die eine Kabelanordnung zeigt, die an der Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung installiert ist.
Eine Kabelanbringung des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses ist mit einer ungeraden Anzahl von Vertiefungen vorgesehen, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind. Auf der anderen Seite ist eine Kabelanbringung des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses mit einer geraden Anzahl von Vertiefungen vorgesehen, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind. In den Beispielen, die in den 10 und 11 gezeigt sind, ist die Kabelanbringung des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses mit drei Vertiefungen vorgesehen und ist die Kabelanbringung des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses mit zwei Vertiefungen vorgesehen.
Durch diese unterschiedlichen Installationsstrukturen der beiden Anschlüsse kann eine unsachgemäße mechanische Montage zwischen diesen unterbunden werden, etwa bei der Wartung (market maintenance), wodurch ein verkehrter Anschluss der Batterie verhindert werden kann. Folglich können eine Rauchentwicklung und eine Entflammung im Voraus verhindert werden.
Es können, wenngleich nicht gezeigt, dieselben Wirkungen wie beim Aufbau, der in den 10 und 11 gezeigt ist, durch Herstellen eines Aufbaus erzielt werden, der sich von dem, der in den 10 und 11 gezeigt ist, unterscheidet, in dem die Kabelanbringung des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses mit einer ungeraden Anzahl von Vertiefungen vorgesehen ist, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind, und die Kabelanbringung des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses mit einer ungeraden Anzahl von Vertiefungen vorgesehen ist, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind.
Gemäß einem solchen Aufbau, in dem die Kabelanbringungen jeweils mit Vertiefungen vorgesehen sind, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind, kann das Anzugsmoment, das beim Anbringen der Kabel bzw. Kabelanordnungen erzeugt wird, im Wesentlichen gleichmäßig auf die Vertiefungen wirken, wodurch eine Beschädigung der Vertiefungen unterbunden wird.
Gemäß der Ausführungsform 4 ist, wie es oben beschrieben ist, die Anzahl der bereitgestellten Vertiefungen der Kabelanbringungen des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses und des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses unterschiedlich, und die Vertiefungen sind ungefähr in gleichen Abständen angeordnet. Mit dem Aufbau der Ausführungsform 4 kann somit ein verkehrtes Anschließen der Batterie und eine Beschädigung der Vertiefungen, die durch das Anzugsmoment bewirkt werden könnte, vermieden werden.

Claims

Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit (100), die einen Leistungsschaltkreisabschnitt (20) aufweist, der zwischen einer äußeren Leistungsquelle und einer Statorwicklung (300) eines Elektrorotationsmaschinenhauptkörpers (102) vorgesehen ist, wobei der Leistungsschaltkreisabschnitt (20) aufweist: einen positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) und einen negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71), die mit der äußeren Leistungsquelle elektrisch verbunden sind; ein Leistungsmodul (21), das über den positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) und den negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) mit der äußeren Leistungsquelle verbunden ist, ferner mit der Statorwicklung (300) verbunden ist und eine Leistungsumwandlung zwischen der äußeren Leistungsquelle und der Statorwicklung (300) durchführt; und eine einzige Kühleinheit (23), die das Leistungsmodul (21) kühlt, wobei der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) über ein Isolationsmaterial an der einzigen Kühleinheit (23) befestigt ist, der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) direkt an der einzigen Kühleinheit (23) befestigt ist, und entweder der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) oder der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) an einer Kabelanbringung angebracht ist, die mit einer geraden Anzahl von Vertiefungen, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind, vorgesehen ist, und der andere Anschluss an einer Kabelanbringung angebracht ist, die mit zumindest drei und einer ungeraden Anzahl von Vertiefungen, die in ungefähr gleichen Abständen angeordnet sind, vorgesehen ist.
Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit (100) nach Anspruch 1, bei welcher der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) und der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) mit einem Raumabschnitt zwischen diesen getrennt voneinander angeordnet sind.
Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit (100) nach Anspruch 2, bei der eine Sitzflächenposition für eine Kabelanbringung des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses (11) und eine Sitzflächenposition für eine Kabelanbringung des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses (71) mit dem Raumabschnitt zwischen diesen in einer Axialrichtung voneinander getrennt sind.
Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit (100) nach Anspruch 2 oder 3, bei der eine Sitzflächenposition für eine Kabelanbringung des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses (11) und eine Sitzflächenposition für eine Kabelanbringung des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses (71) mit dem Raumabschnitt zwischen diesen in einer Radialrichtung voneinander getrennt sind.
Elektrorotationsmaschine mit integrierter Steuereinheit (100) nach einem der vorigen Ansprüche, bei der sich entweder der positivseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (11) oder der negativseitige Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschluss (71) in einer Axialrichtung der Elektrorotationsmaschine erstreckt und der andere, bezüglich des positivseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses (11) und des negativseitigen Leistung-Eingabe/Ausgabe-Anschlusses (71), sich in einer Radialrichtung der Elektrorotationsmaschine erstreckt.