CN103201933A - 包括具有开关模块的交流电机的电机*** - Google Patents

包括具有开关模块的交流电机的电机*** Download PDF

Info

Publication number
CN103201933A
CN103201933A CN2011800530322A CN201180053032A CN103201933A CN 103201933 A CN103201933 A CN 103201933A CN 2011800530322 A CN2011800530322 A CN 2011800530322A CN 201180053032 A CN201180053032 A CN 201180053032A CN 103201933 A CN103201933 A CN 103201933A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch module
electric
alternating current
switch
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800530322A
Other languages
English (en)
Inventor
B·D·钱柏林
A·克雷维斯顿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Remy Technologies LLC
Original Assignee
Remy Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Remy Technologies LLC filed Critical Remy Technologies LLC
Publication of CN103201933A publication Critical patent/CN103201933A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

一种电机***包括交流电机。所述交流电机包括电机壳体、定子、转子和开关组件，所述电机壳体具有电机部分和开关部分。定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中，而转子相对于所述定子可旋转地安装。开关组件布置在所述电机壳体的所述开关部分内并且电连接到所述定子上。所述开关组件包括具有至少一个开关构件的至少一个开关模块。所述至少一个开关模块配置为且设置为可拆卸地安装在所述电机壳体的所述开关部分中。直流（DC）电源通过所述开关组件电连接到所述定子上。控制器可操作地连接到所述开关组件上。

Description

包括具有开关模块的交流电机的电机***
技术领域
示例性实施例涉及电机领域，并且更具体地，涉及具有开关模块的交流电机。
背景技术
常规电机***，例如在汽车、农用机械和其中电机和混合动力马达被采用的其他重型应用中使用的那些，包括通过高电压电缆可操作联接到逆变器上的电马达。常见的逆变器包括控制器部分和多相电源开关部分。多相电源开关部分包括各种高电压部件，例如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfet）、整流器、电容器、电感器、高电压配线等。逆变器电连接到发动机控制模块、高电压电池、和电马达上。在逆变器与电池之间的连接和在逆变器与电马达之间的连接需要高电压电缆。另外，由高电压部件产生的热量需要冷却。由此，常规逆变器通常也连接到专用冷却***上。用于逆变器的冷却***包括流体冷却剂例如油、水、空气或能够吸收和保持热量的其他介质。
发明内容
公开的是一种包括交流电机的电机***。所述交流电机包括电电机壳体、定子、转子和开关组件，所述电机壳体具有电机部分和开关部分。定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中，而转子相对于所述定子可旋转地安装。开关组件布置在所述电机壳体的所述开关部分内并且电连接到所述定子上。所述开关组件包括具有至少一个开关构件的至少一个开关模块。所述至少一个开关模块配置为且设置为可拆卸地安装在所述电机壳体的所述开关部分中。直流（DC）电源通过所述开关组件电连接到所述定子上。控制器可操作地连接到所述开关组件上。所述控制器配置为且设置为操作所述开关组件以将来自所述直流电源的直流电流转变为交流电流以操作所述交流电机。
还公开的是一种交流电机，所述交流电机包括电机壳体，所述电机壳体具有电机部分和开关部分。定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中，而转子相对于所述定子可旋转地安装。开关组件布置在所述电机壳体的所述开关部分内并且电连接到所述定子上。所述开关组件包括具有至少一个开关构件的至少一个开关模块。所述至少一个开关模块配置为且设置为可拆卸地安装在所述电机壳体的所述开关部分中。
附图说明
以下描述不应当以任何方式视为限制。参照附图，相似的元件相似地标记：
图1绘出了根据示例性实施例的电机***，所述电机***包括具有开关组件的交流电机；
图2绘出了根据示例性实施例的一个方面的图1的交流电机，所述交流电机具有包括多个开关模块的开关组件；以及
图3绘出了根据示例性实施例的另一方面的图1的交流电机，所述交流电机具有包括开关模块的开关组件。
具体实施方式
对公开装置和方法的一个或多个实施例的详细描述在本文参照附图作为示例而非限制给出。
参照图1和图2，根据示例性实施例构造的电机***整体上以2表示。电机***2包括以具有电机壳体6的电马达4的形式示出的交流电机。电机壳体6包括电机部分9和开关部分12。在所示的示例性实施例中，电机部分9包括具有多个绕组20的定子组件17。绕组20限定用于交流电马达4的多个相。更具体地，交流电马达4构成多相交流电马达。电机部分9还示出为包括转子组件30，转子组件30具有可操作地联接到输出轴34上的转子毂32。此刻，应当理解的是，根据示例性实施例的电机能够采用以下形式：电马达，即设有电流输入以产生机械输出的电机；或发电机，即设有被转变为电流的机械输入的电机。
根据示例性实施例，电机壳体6的开关部分12包括开关组件40。如将在下面更全面讨论的，开关组件40操作为从将来自直流电源的直流电流（DC）转变为交流电流（AC）以向交流电马达4供电。根据示例性实施例，开关组件40包括多个开关模块42、43、和44。每个开关模块42-44可拆卸地安装在电机壳体6的开关部分12内。更具体地，在开关故障的情况下，每个开关模块42-44可以被选择性地单独更换。以这种方式，单个开关的故障将不需要完全更换开关组件40。在所示的示例性实施例中，每个开关模块42-44包括对应的开关构件47、48、和49。
开关构件47-49被选择性地通电（断开/接通）以建立用于交流电马达4的多个相。更具体地，开关模块42的开关构件47建立用于交流电马达4的第一相。开关模块43的开关构件48建立用于交流电马达4的第二相，而开关模块44的开关构件49建立用于交流电马达4的第三相。由此，开关模块42通过第一高电压导体52电连接到绕组20的第一相（未单独标示）上，开关模块43通过第二高电压导体53电连接到绕组20的第二相（未单独标示）上，而开关模块44通过第三高电压导体54电连接到绕组20的第三相（未单独标示）上。开关模块42-44也通过高电压电源导体65和66中相应的一个连接到一对电源端子60和61上。“高电压”应当被理解为指的是在交流电马达4与电源之间共享的任意电压。根据一个示例性方面，“高电压”为范围在大约100伏与大约1000伏或1000伏以上之间的电压。电压应当被理解为包括当以马达模式操作时由开关组件40向电机供应的电压，或者当电机以发电机模式操作时传送给开关组件40的电压。一般而言，电压应当理解为包括在电机与开关组件40之间交换的能量，从而导致能量在机械状态与电子状态之间的变换。电源端子60和61也分别通过高电压电缆77和78电连接到直流（DC）电源70（以高电压电池74的形式示出）上。由此，在所示的示例性实施例中，交流电马达4由直流电源62提供电力。
电机***2示出为包括电连接到开关组件40上的控制器98。控制器98电激活（断开/接通）开关模块42-44以将来自直流电源70的DC电流转变为用来向交流电马达4供电的多相AC电流。控制器98布置在控制器壳体100内，控制器壳体100远离交流电马达4。控制器壳体100包括控制终端103，控制终端103将控制器98电连接到交流电马达4上。更具体地，控制器98通过低电压电缆105联接到开关组件40上，低电压电缆105在控制终端103与设置在电机壳体6上的控制终端元件107之间延伸。“低电压”应当理解为指的是在控制器98与开关组件40之间共享的电压，开关组件40用来获得开关组件47-49状态的变化，例如断开/接通。根据示例性实施例的一个方面，“低电压”构成范围在大于大约0伏与大约99伏之间的电压。电机***2也包括电连接到控制器98上的马达控制模块109。马达控制模块109建立用于交流电马达4的期望操作速度/条件。控制器98还示出为联接到另外的控制输入部111上，其也能够包括附件控制模块，或者其他车辆操作参数例如扭矩、速度、功率等。
电机***2还示出为包括冷却***120。冷却***120包括流体连接到电机壳体6上的冷却剂输入端口124和冷却剂输出端口130。冷却剂输入端口124将冷却剂140（例如空气、油、水、二元醇的混合物等）朝向交流电马达4的开关部分12引导。冷却剂128靠近开关组件40热传导地经过以从每个开关模块42-44吸收热量。冷却剂128随后朝向电机壳体6的电机部分9流动。冷却剂128靠近定子组件17、转子毂32和转子叠片（未单独标示）热传导地流动。冷却剂128在从电机壳体6穿过冷却剂输出端口130之前从定子组件17和转子组件30吸收另外的热量。冷却剂128随后穿过热交换器以移除被夹带的热量并且被重新引入到交流电马达4。可选地，冷却剂128可以经过其他装置。
现在将对图3进行参照，其中在描述根据示例性实施例的另一方面的开关组件140时在相应的附图中相同的附图标记代表对应的部件。开关组件140包括开关模块144。开关模块144选择性地可拆卸地安装在交流电马达4内。根据示例性实施例的一个方面，开关模块144包括多个开关构件150-151，多个开关构件150-151将直流电源74与定子组件17电连接。开关模块144建立用于定子组件17的期望电连接构型。更具体地，开关模块144建立用于定子组件17的串联电构型。当然应当理解的是，交流电机4能够设有开关模块，该开关模块建立用于交流电马达4的并联电构型、星形电构型、或三角形电构型。
此刻，应当理解的是，示例性实施例消除了在单个开关构件故障的情况下对于更换整个开关组件的需求。设置单独的开关模块容许技术人员能够仅仅更换被视为故障的那些开关构件。示例性实施例也提供了用于改变电马达的电构型的简单的、费用有效的***。电马达设有开关模块，该开关模块以具体的电构型预接线或预配置。以该方式，电马达的电构型的改变只要简单地替换开关模块。
尽管本发明已经参照一个或多个示例性实施例进行描述，但是应当由本领域的技术人员理解的是，不同的变化可以进行并且等同可以替代其元件而不会偏离于本发明的范围。另外，很多修改可以进行以使特定的情况或材料适于本发明的教导而不偏离于本发明的基本范围。由此，其旨在使本发明不限于作为构思用于执行本发明的最佳模式公开的具体实施例，但是本发明将包括落在权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (16)

1.一种电机***，包括：
交流电机，所述交流电机包括：电机壳体、定子、转子和开关组件，所述电机壳体具有电机部分和开关部分，所述定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中，所述转子相对于所述定子可旋转地安装，所述开关组件布置在所述电机壳体的所述开关部分内并且电连接到所述定子上，所述开关组件包括具有至少一个开关构件的至少一个开关模块，所述至少一个开关模块配置为且设置为可拆卸地安装在所述电机壳体的所述开关部分中；
直流电源，所述直流电源通过所述开关组件电连接到所述定子上；以及
控制器，所述控制器可操作地连接到所述开关组件上，所述控制器配置为且设置为操作所述开关组件以将来自所述直流电源的直流电流转变为交流电流以操作所述交流电机。
2.根据权利要求1所述的电机***，其中，所述至少一个开关模块包括使所述直流电源和所述定子电连接的多个开关模块。
3.根据权利要求2所述的电机***，其中，所述多个开关模块包括建立第一电相的第一开关模块、建立第二电相的第二开关模块、和建立第三电相的第三开关模块，所述交流电机在所述第一、第二和第三电相上操作。
4.根据权利要求1所述的电机***，其中，所述开关模块包括将所述直流电源与所述定子电连接的多个开关构件。
5.根据权利要求4所述的电机***，所述多个开关构件包括建立第一电相的第一开关构件、建立第二电相的第二开关构件、和建立第三电相的第三开关构件，所述交流电机在所述第一电相、第二电相和第三电相上操作。
6.根据权利要求4所述的电机***，其中，所述开关模块建立所述直流电源与所述定子之间的特定电连接。
7.根据权利要求6所述的电机***，其中，所述特定电连接包括串联连接和并联连接中的一种。
8.根据权利要求1所述的电机***，还包括：流体连接到所述电机壳体上的冷却***，所述冷却***引导靠近所述至少一个开关模块以及所述定子和所述转子中的至少一个进行热传导的冷却剂。
9.一种交流电机，包括：
电机壳体，所述电机壳体具有电机部分和开关部分；
定子，所述定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中；
转子，所述转子相对于所述定子可旋转地安装；以及
开关组件，所述开关组件布置在所述电机壳体的所述开关部分内并且电连接到所述定子上，所述开关组件包括具有至少一个开关构件的至少一个开关模块，所述至少一个开关模块配置为且设置为可拆卸地安装在所述电机壳体的所述开关部分中。
10.根据权利要求9所述的交流电机，其中，所述至少一个开关模块包括多个开关模块，所述多个开关模块配置为且设置为使直流电源和所述定子电连接。
11.根据权利要求10所述的交流电机，其中，所述多个开关模块包括建立第一电相的第一开关模块、建立第二电相的第二开关模块、和建立第三电相的第三开关模块，所述交流电机在所述第一、第二和第三电相上操作。
12.根据权利要求9所述的交流电机，其中，所述开关模块包括多个开关构件，所述多个开关构件配置为且设置为使直流电源与所述定子电连接。
13.根据权利要求12所述的交流电机，其中，所述多个开关构件包括建立第一电相的第一开关构件、建立第二电相的第二开关构件、和建立第三电相的第三开关构件，所述交流电机在所述第一电相、第二电相和第三电相上操作。
14.根据权利要求13所述的交流电机，其中，所述开关模块配置为且设置为建立直流电源与所述定子之间的特定电连接。
15.根据权利要求14所述的交流电机，其中，所述特定电连接包括串联连接和并联连接中的一种。
16.根据权利要求9所述的交流电机，还包括：流体连接到所述电机壳体上的冷却***，所述冷却***引导靠近所述至少一个开关模块以及所述定子和所述转子中的至少一个进行热传导的冷却剂。
CN2011800530322A 2010-11-04 2011-10-28 包括具有开关模块的交流电机的电机*** Pending CN103201933A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/939,325 2010-11-04
US12/939,325 US20120112680A1 (en) 2010-11-04 2010-11-04 Electric machine system including an alternating electric current (ac) electric machine having a switch module
PCT/US2011/058239 WO2012061219A2 (en) 2010-11-04 2011-10-28 Electric machine system including an alternating electric current (ac) electric machine having a switch module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103201933A true CN103201933A (zh) 2013-07-10

Family

ID=46018990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800530322A Pending CN103201933A (zh) 2010-11-04 2011-10-28 包括具有开关模块的交流电机的电机***

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120112680A1 (zh)
KR (1) KR20140056135A (zh)
CN (1) CN103201933A (zh)
DE (1) DE112011103683T5 (zh)
WO (1) WO2012061219A2 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9919903B2 (en) * 2014-03-13 2018-03-20 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Multi-speed electric motor
GB2549086B (en) * 2016-03-30 2022-09-07 Advanced Electric Machines Group Ltd Electrical sub-assembly

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09247903A (ja) * 1996-03-13 1997-09-19 Toshiba Corp 制御装置付き電動機
US20050223727A1 (en) * 2002-04-26 2005-10-13 Denso Corporation Inverter-integrated motor for an automotive vehicle
CN1913295A (zh) * 2005-07-26 2007-02-14 三菱电机株式会社 反相器一体型旋转电机
US20080007228A1 (en) * 2003-11-17 2008-01-10 Ballard Commercial Industries Regulator system for alternator

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5519269A (en) * 1994-06-10 1996-05-21 Westinghouse Electric Corp. Electric induction motor and related method of cooling
US6898072B2 (en) * 2002-01-16 2005-05-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cooled electrical terminal assembly and device incorporating same
US6992409B2 (en) * 2002-03-15 2006-01-31 Denso Corporation Liquid-cooled rotary electric machine integrated with an inverter
JP4096265B2 (ja) * 2002-09-13 2008-06-04 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 駆動装置
JP2006174541A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
US7210304B2 (en) * 2005-02-09 2007-05-01 General Motors Corporation Cooling arrangements for integrated electric motor-inverters
US7567053B2 (en) * 2006-01-06 2009-07-28 International Rectifier Corporation Mechatronic integration of motor drive and E-machine, especially smart-E-motor
JP2007198341A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Sanden Corp 電動圧縮機及び該電動圧縮機を用いた車両用空調システム
US8007255B2 (en) * 2006-11-22 2011-08-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Inverter-integrated electric compressor with inverter storage box arrangement
US8207698B2 (en) * 2009-02-24 2012-06-26 Ford Global Technologies, Llc Electric drive system for an automotive vehicle
JP5434381B2 (ja) * 2009-08-31 2014-03-05 株式会社デンソー 車載電動機の駆動装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09247903A (ja) * 1996-03-13 1997-09-19 Toshiba Corp 制御装置付き電動機
US20050223727A1 (en) * 2002-04-26 2005-10-13 Denso Corporation Inverter-integrated motor for an automotive vehicle
US20080007228A1 (en) * 2003-11-17 2008-01-10 Ballard Commercial Industries Regulator system for alternator
CN1913295A (zh) * 2005-07-26 2007-02-14 三菱电机株式会社 反相器一体型旋转电机

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140056135A (ko) 2014-05-09
WO2012061219A3 (en) 2012-07-05
US20120112680A1 (en) 2012-05-10
DE112011103683T5 (de) 2013-08-01
WO2012061219A2 (en) 2012-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090218970A1 (en) Starting and Generating Multiplying Cotnrol System,and Method for Using the System, and an Electromotion Mixed Dynamic Vehicle
EP2855192A1 (en) Electrical apparatus and method for charging a battery
CN101673980B (zh) 用于电机的组件
CN1897420A (zh) 串联旋转电机
CN101951074B (zh) 轴带变速恒压无刷发电机
CN102545479A (zh) 集成的电机和碳化硅功率变换器组件及其制造方法
JP5919423B1 (ja) 電力変換装置
US20140265971A1 (en) Battery Charger/Export Power
CN102729834B (zh) 车辆供电设备
CN103262395A (zh) 包括具有可扩展冷却剂歧管的交流（ac）电机的电机***
CN109275348B (zh) 电气子组件
CN103283128A (zh) 用于包括具有一体式开关组件的交流（ac）电机的电机***的冷却***
CN103201933A (zh) 包括具有开关模块的交流电机的电机***
McCleer Electric drives for pump, fan, and compressor loads in automotive applications
JP2018022731A (ja) パワーモジュール及びパワーコントロールユニット
TW201509096A (zh) 高效率輸出穩定化發電裝置及流水式小水力發電系統
JP5919424B1 (ja) コンデンサモジュール
CN109391196B (zh) 电动驱动装置以及电动设备
CN103190059A (zh) 具有集成逆变器的电机
CN103190066A (zh) 用于电机的逆变器
Goodwin et al. Heat Pump Integrated On-Board Charger
JP2014183638A (ja) 電力変換装置
CN101938248A (zh) 一种电动汽车驱动装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130710