CN113054805A - 用于旋转电机的电子模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于旋转电机(10)的电子模块(36)，包括：包括基部(41)的壳体(40)；安装在所述壳体的基部(41)上的功率模块组件，该组件可以对从电机的定子的相获得的多相电流***进行整流，并且可以可选地向多相电流***中的定子相供电；用于向所述功率模块组件供应电流的正端子(43)和负端子(44)，所述正端子通过与所述壳体的基部间隔开地放置的正迹线(45)电连接至所述功率模块组件，所述负端子通过与所述壳体的基部间隔开地放置的负迹线(46)电连接至所述功率模块组件，其特征在于，所述负迹线和所述正迹线至少部分地彼此叠置。

Description

用于旋转电机的电子模块

技术领域

本发明涉及一种向车辆、特别是机动车辆的旋转电机供电的电子模块，并且涉及一种配备有这种模块的电机。

本发明在诸如交流发电机和交流发电机-起动器之类的旋转电机领域中具有应用，其电压例如大于48V。

背景技术

在技术领域中已知使用包括MOSFET类型的电子开关的功率模块组件，以便在发电机模式下，对从电机的定子的相获得的多相电流***进行整流，并在马达模式下向该定子的相同相供电。

这些功率模块中的每一个都电连接到定子的一个相，并连接到两个供应端子B+和B-之一。

电子模块的这些供应端子电连接到电池，并且必须电连接到功率模块。穿过电子模块的其中容纳有功率模块的壳体的正迹线和极迹线被设计为向模块分配电流。

由于它们的开关，功率模块负责升高壳体中的温度。为了将热量散发到外部，将散热器安装在壳体的基部是已知的。在EP1556940A1中，壳体的外表面包括翅片，以便改善壳体的内部和外部之间的交换表面。由水冷却的电子模块在现有技术中也是已知的。但是，这些解决方案仅是治愈性的。

需要一种电子模块，其功率模块具有有限的加热。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种用于旋转电机的电子模块来有效地消除这些缺点，该电子模块包括：

-包括基部的壳体；

-安装在壳体的基部上的功率模块组件，该组件可以对从电机的定子的相获得的多相电流***进行整流，并且可以可选地向多相电流***中的定子相供电；

-用于向功率模块组件供应电流的正端子和负端子，正端子通过与壳体的基部间隔开地放置的正迹线电连接至功率模块组件，负端子通过与壳体的基部间隔开地放置的负迹线电连接至功率模块组件，其特征在于，负迹线和正迹线至少部分地彼此叠置。

正迹线和负迹线(也称为迹线B+和迹线B-)的叠置使得可以减小这些迹线的电感。这使得可以提高功率模块的开关速度，从而减少开关期间的损耗。因此，减少了这些功率模块的发热。

与基部间隔开的迹线不被支撑在所述基部上。

可以将功率模块轴向放置在基部与迹线B+和B-之间。这样就可以改善功率模块的散热，特别是由于结构顺序更好。壳体的轴向尺寸也以最佳方式使用。

根据本发明的一个方面，负迹线和正迹线可以被包覆模制。由绝缘材料，特别是塑料制成的外壳包围例如由铜制成的导电材料。正迹线和负迹线可具有矩形横截面。

根据本发明的一方面，基部可以是基本平坦的。该平面可以垂直于限定轴向方向的模块的轴线。基部可以是大致圆形的，特别是围绕模块的轴线大致圆形的。模块的轴线可以平行于电机的旋转轴线，特别是与电机的旋转轴线结合，电子模块可以放置在该电机的旋转轴线上。

基部可以具有在壳体内部的表面和在外部的表面，该在外部的表面可以面向其中可以装有该电子模块的电机的定子。基部的厚度可以在5mm至20mm范围内。基部可以在操作期间散发功率模块产生的热量。

根据本发明的一个方面，当具有轴向方向的直线穿过每个迹线时，可以存在叠置。

根据本发明的一个方面，迹线与基部间隔开意味着在迹线和基部之间至少局部地、特别是在轴向方向上存在空间。

正迹线或负迹线可在平行于基部的平面上延伸。正迹线和负迹线可以彼此平坦接触。作为变型，存在下部空间，该下部空间的长度在轴向上比迹线之一的长度短。迹线与基部之间的轴向距离可以大于迹线之一的轴向厚度的两倍，特别是大三倍，特别是四倍。

根据本发明的一个方面，正迹线和负迹线可以在两个迹线之一的长度的一半以上叠置，特别是超过75％，特别是超过90％。长度是迹线的直线部段的长度之和。

根据本发明的一个方面，可以将正迹线轴向地放置在基部和负迹线之间。作为变型，负迹线轴向放置于基部和正迹线之间。

根据本发明的一个方面，与在表面上并在多个方向上延伸的迹线相反，正迹线和负迹线线性地延伸。“线性地”是指延伸方向相对于其他两个方向是压倒性的。

根据本发明的一个方面，两个正迹线和负迹线中的一个是弯曲的，而另一个是笔直的。弯曲迹线可包括在其相交处形成弯曲部的至少两个笔直部分。在笔直部分之间测得的弯曲部的角度可以小于60°，优选小于45°。弯曲部可以具有圆形形状。模块的轴线可以穿过弯曲部。这两个部分可以径向延伸。弯曲的迹线可具有仅仅两个直线部分。

根据本发明的一个方面，正迹线是笔直的，而负迹线是弯曲的。作为变型，正迹线是弯曲的而负迹线是笔直的。

作为变型，每个迹线可以弯曲。同样作为变型，两个迹线的全部或部分可以具有全局倒圆的形式。

正迹线和负迹线可以在壳体的中央区域中彼此分开，该中央区域可以以壳体的轴线为中心。

根据本发明的一个方面，壳体可包括从基部延伸的大致圆柱形的壁。正端子和负端子可以设置在该壁的第一区域中。正迹线可以从壁的第一区域延伸直到第二区域。负迹线可以从第一区域延伸直到壁的与第二区域间隔开的第三区域。因此，每个迹线可以经过壳体的中心从壳体的一个边缘延伸到壳体的另一边缘。

第二区域可以与第一区域和第三区域基本等距。

壁可以是部分不导电的，并且优选地是完全不导电的。壁可以是连续的。壁可以轴向延伸超过正迹线和负迹线。壁是基本上圆柱形的。

根据本发明的一个方面，电子模块可以包括多个相连接件，特别是三个，每个都可以连接到定子相。对于每个相连接件，功率模块组件可包括电连接到正端子和相连接件的至少一个正模块，以及电连接到负端子和相连接件的至少一个负模块。

因此，当前***可以是三相的。正功率模块的组件形成正半桥。负功率模块的组件形成负半桥。相连接件使得可以通过穿过壁而将相从壳体的外部引入内部。

根据本发明的一方面，功率模块可以是例如MOSFET类型的受控开关。

根据本发明的一方面，每个相连接件可以穿过壁。与正迹线和负迹线相关联的第一区域、第二区域和第三区域与相连接区域交替。当在周向上绕壁观察时，一方面正迹线和负迹线之间存在交替，另一方面，相连接件之间也存在交替。

对于每个相连接件，功率模块组件可包括两个正模块和两个负模块，或者相应地包括三个正模块和三个负模块。

根据本发明的另一方面，电子模块可以包括第二正迹线和第二负迹线，第二正迹线和第二负迹线装配在基部上并且与所述基部电绝缘。第二正迹线可以电连接正迹线和正功率模块中的一些或全部。第二负迹线可以电连接负迹线和负功率模块中的一些或全部。

每个第二正和负迹线可尤其是从第二区域或第三区域沿周向延伸。

为了避免电接触，可以在每个第二正和负迹线与基部之间设置第一绝缘层。

每个正和负迹线可以与相关的迹线表面接触，以使电流通过。

每个正和负迹线可以通过拧在第二相关迹线上被固定。第一固定单元，例如螺钉，可以被拧入每个正迹线或负迹线中，第二相关迹线中以及壳体的基部中。可以在壳体的外部上设置第一突起，以便容纳第一固定单元。每个第一突起可以与壳体的基部成一体。每个第一突起可以是螺柱的形式。

根据本发明的一个方面，迹线和第二迹线之间的电接触通过表面接触进行，特别是仅通过该表面接触进行。第一相关固定单元不传导电流。

根据本发明的一个方面，一些或全部正模块被装配在第二正迹线上。

根据本发明的一个方面，对于每个相连接件，可以在基部上安装相迹线，以便将相连接件和与该相连接件相关联的功率模块电连接。

根据本发明的一个方面，每个相位迹线可以轴向地放置在相位连接之一和基部之间。

每个相迹线可以通过拧到相关的相连接件被固定。可以将固定单元(例如螺钉)拧入每个相连接件中，相关的相迹线中以及壳体的基部中。可以在壳体的外部上设置突起，以便容纳固定单元。每个突起可以与壳体的基部成一体。每个突起可以是螺柱的形式。

根据本发明的一个方面，可以在每个相迹线和基部之间设置绝缘层，以避免电接触。一个或多个绝缘层的厚度可以等于200μm或更小，尤其是小于150μm。

根据本发明的一个方面，与该相连接件相关联的一些或全部负模块被安装在相迹线上。

根据本发明的一个方面，每个相连接件与第二迹线之间的电接触通过表面接触进行，特别是仅通过该表面接触进行。相关的固定单元不传导电流。

根据本发明的一个方面，第二正迹线、第二负迹线和功率迹线可以属于共同的电子板。该板可以通过第一固定单元和/或通过其他专用的固定单元固定在壳体的基部上。迹线通过电子板的绝缘材料彼此绝缘。因此简化了迹线在壳体中的组装。

根据本发明的一个方面，模块可以包括用于控制功率模块组件的单元。壳体可以包括平行于基部的盖，在该盖中设置有凹部。可以将控制单元放置在该凹部中。由于交换表面增加，因此将控制单元放置在凹部中可以有效地散发控制单元释放的热量。凹部可以具有基本正方形的形式。控制单元可以完全容纳在凹部中。作为变型，它可以仅部分地在凹部中。

根据本发明的一个方面，正迹线和负迹线轴向地位于基部和盖之间。壁、基部和盖可以限定封闭空间。一旦将所有电子部件都放置在封闭空间中，就可以将盖特别是通过粘合剂密封在壁上。

本发明还涉及一种旋转电机，该旋转电机包括：定子，该定子在旋转方面是固定的，其包括多个相；转子，可以绕电机的旋转轴线旋转；以及如上所述的电子模块。电子模块相对于定子固定。

电机的旋转轴线可以与模块的轴线结合。在这种情况下，电子模块轴向放置在定子的一侧。

作为一种变型，这两个轴线可以基本上彼此垂直。电子模块径向放置在定子的外部。

定子的每个相可以连接至电子模块的相连接件。

附图说明

通过阅读附图所示的说明，本发明的其他优点和特性将变得显而易见，在附图中：

图1示出配备有根据本发明的电子模块的电机的截面示意图；

图2示意性地并且部分地示出了图1中的电机的一部分的具有分离的部件的视图；

图3示意性地并且部分地示出了根据本发明的电子模块的主体的前部；

图4示意性且部分地示出了根据本发明的电子模块的细节。

具体实施方式

具体实施方式图1示出了尤其用于机动车辆的多相旋转电机10。该旋转电机10以交流发电机模式将机械能转换为电能，并且可以以电马达模式操作以将电能转换为机械能。该旋转电机10例如是交流发电机、交流发电机-起动器或可逆电机。

旋转电机10包括壳件11。在该壳壳件11的内部，其还包括轴13，与轴13一体旋转的转子12以及围绕转子12的定子15。定子和壳件在旋转方面是固定的。转子12的旋转运动围绕电机的旋转轴线X发生。

在该示例中，壳件11包括组装在一起的前轴承16和后轴承17。轴承16、17具有中空的形式，并且每个在中心处支撑用于使轴13旋转装配的相应的滚珠轴承18、19。

带轮20被固定在轴13的前端上，在前轴承16处，例如通过被支撑在该带轮的腔的基部上的螺母。该带轮20使得可以将旋转运动传递至轴13，或者使轴13将其旋转运动传递至带。

轴13的后端支撑集电器22。该集电器包括由电绝缘材料制成的主体和在该主体中包覆模制的集电环21。集电环21呈环形形式，并与转子12一起旋转。属于电刷架24的电刷23设置成在集电环21上摩擦。电刷架24电连接到电子组件36，该电子组件控制施加到电刷的电压。

前轴承16和后轴承17可以包括用于空气通过的大致侧向开口，以允许通过由位于转子12的前轴向面上(即在前轴承16处)的前风扇25的旋转并且通过位于转子的后轴向面上(即位于后轴承17处)的后风扇26的旋转产生的空气的流通来冷却旋转电机。可替代地，轴承可以包括允许冷却液体通过的管道。

在该示例中，转子12是具有爪的转子。它包括两个磁轮31。每个磁轮31由法兰32和形成磁极的多个爪33形成。法兰32具有横向取向，并且具有例如基本上环形的形式。该转子12还包括柱形芯34，其轴向地介于磁轮31之间。在这种情况下，该芯34由两个半芯形成，每个半芯属于一个磁轮。在芯34和爪33之间，转子12包括线圈35，在这种情况下，线圈35包括绕组毂和在该毂上的电绕组。例如，属于集电器22的集电环21通过有线连接而与所述线圈35连接。转子12还可包括介于两个相邻的爪33之间的磁性元件。

在该实施例中，定子15包括呈一组金属板形式的主体27，其设置有例如半封闭或敞开型的凹口，该凹口设有凹口绝缘件以用于装配电绕组28。该绕组28穿过主体27中的凹口，并且在定子的主体的两侧上形成前髻状部29和后髻状部30。绕组28例如以星形或三角形的形式连接。

另外，绕组28由一个或多个相形成，在这种情况下为三个相。每个相包括穿过定子主体27中的凹口的至少一个导体，并与所有的相一起形成髻状部。绕组28电连接到相对于定子固定的电子模块36，并且参照图3和图4更详细地描述。

在所考虑的该示例中，电子模块36包括具有基部41的壳体40、安装在壳体的基部上的功率模块组件，该组件可以对从定子15的相获得的多相电流***进行整流，并且可以供应多相电流***中的各相。

在所考虑的示例中，基部41是基本平坦的并且垂直于与电机10的轴线结合的模块的轴线。基部围绕模块的轴线是大致圆形的。

基部具有在壳体40上的内表面50和面对定子15的外表面51。基部的厚度可以在5mm至20mm范围内。

在所考虑的示例中，壳体还包括从基部41沿与定子15相反的方向延伸的大致圆柱形的连续壁54。在这种情况下，壁54是不导电的。壁轴向延伸超过正迹线和负迹线。

尽管未示出，但是壳体还包括用于控制功率模块组件的单元，以及平行于基部的盖，在该盖中设有凹部。控制单元放置在该凹部中。凹部可以具有基本正方形的形式。

在所考虑的示例中，壁54、基部41和盖限定了封闭空间。一旦将所有电子部件都放置在封闭空间中，就可以将盖密封在壁54上。

电子模块36还包括正端子43和负端子44，以便向功率模块组件提供电流。正端子43通过与壳体的基部41间隔开地放置的正迹线45电连接到功率模块组件，负端子44通过与壳体的基部间隔开地防止的负迹线46电连接到功率模块组件。

在所考虑的示例中，正迹线和负迹线至少部分地彼此叠置，在这种情况下，在负迹线46的长度的一半以上彼此叠置。

正迹线45和负迹线46轴向地位于基部41和盖之间。更具体地，在这种情况下，负迹线46放置在基部41和正迹线45之间。

正迹线45和负迹线46包覆模制。由绝缘材料，特别是塑料制成的外壳包围例如由铜制成的导电材料。在这种情况下，正迹线和负迹线具有矩形横截面。

在所考虑的示例中，正迹线45和负迹线46在平行于基部41的平面上延伸，并且彼此平坦接触。负迹线46和基部之间的轴向距离可以大于迹线之一的轴向厚度的两倍。

在所考虑的示例中，正迹线45是弯曲的而负迹线是笔直的。正迹线包括具有径向延伸部的两个笔直部分，这些笔直部分在其相交处形成弯曲部。在笔直部分之间测得的弯曲部的角度小于60°，并且基本等于45°。弯曲部56具有圆形形式并且穿过轴线X。

在所考虑的示例中，正端子41和负端子42设置在该壁的第一区域中。正迹线45从壁的第一区域延伸直到第二区域。负迹线46从第一区域延伸直到壁的与第二区域间隔开的第三区域。因此，每个迹线经过壳体41的中心从壳体的一个边缘延伸到壳体的另一边缘。在这种情况下，第二区域与第一区域和第三区域基本等距。

在所考虑的示例中，电子模块36包括三个相连接件60，每个相连接件能够连接到定子15的绕组28的相。每个相连接件60穿过壁54，以便通过穿过壁54将相从壳体40的外部带到内部。

对于每个相连接件60，功率模块组件包括电连接到正端子43和相连接件的至少一个正模块，例如两个正模块，以及电连接到负端子44和相连接件60的至少一个负模块，例如两个负模块。正功率模块的组件形成正半桥。负功率模块的组件形成负半桥。功率模块可以是受控开关，例如MOSFET型。

在所考虑的示例中，与正迹线45和负迹线46关联的第一区域、第二区域和第三区域与相连接区域60交替。

在所考虑的示例中，电子模块36包括第二正迹线和第二负迹线，第二正迹线和第二负迹线装配在基部41上并且与所述基部41电绝缘。这些迹线未在图3和4中示出。第二正迹线电连接正迹线45和正功率模块中的一些或全部。第二负迹线电连接负迹线46和负功率模块中的一些或全部。每个第二正和负迹线可尤其是从所述第二区域或第三区域沿周向延伸。为了避免电接触，可以在每个第二正和负迹线与基部41之间设置第一绝缘层。每个正和负迹线可以与相关的迹线表面接触，以使电流通过。

在所考虑的示例中，可以通过旋紧相关的第二正或负迹线来固定每个正迹线45和负迹线46。第一固定单元，例如螺钉，可以被拧入每个正迹线或负迹线中，相关的第二迹线中以及基部41中。可以在壳体的外部上设置第一突起，以便容纳第一固定单元。每个第一突起可以与壳体的基部成一体。每个第一突起可以是螺柱的形式。第一固定单元穿过正迹线45和负迹线46的第一螺纹开口62。

在所考虑的示例中，对于每个相连接件60，在基部41上安装相迹线61，以便将相连接件60和与该相连接件相关联的功率模块电连接。

如图4所示，每个相迹线61轴向放置于基部41和相连接件60之一之间。

在所考虑的示例中，模块包括三个固定单元65，其例如是螺钉。每个固定单元被拧入相连接件60之一中，相迹线61之一中以及壳体的基部41中。单个固定单元可以实现相互紧固。对于每个相连接件60，提供单个固定单元65，以将相迹线61固定在相连接件60上。

在所考虑的示例中，每个相连接件60都有供固定单元65中的一个通过的孔67。每个相迹线61也具有用于使固定单元65之一通过的孔68。通过孔成对对齐。

在所考虑的示例中，壳体40包括容纳固定单元65的三个突起70。每个突起70设置在壳体的基部41中。每个突起70与壳体的基部41成为一体，并且被放置在壳体40的外部。在这种情况下，每个突起70具有截头圆锥形螺柱的形式。第一突起可以是相同的。

在所考虑的示例中，每个相连接件60包括绝缘部分72和导电部分73。绝缘部分72与固定单元65接触，并且导电部分73与相迹线61表面接触，以将相和相迹线61电连接。导电部分不与固定单元65接触。

在所述考虑的示例中，在每个相迹线60和基部41之间设置绝缘层75，以避免电接触。对于所有相60，绝缘层可以是相互的。一个或多个绝缘层75的厚度可以等于200μm或更小，尤其是小于150μm。

在所考虑的示例中，每个相迹线61可以相对于固定单元绝缘。每个相迹线可以通过围绕固定单元75的绝缘插件76绝缘。在这种情况下，绝缘插件76是独立的。每个绝缘插件76被装配在相迹线61的开口68之一中。

作为变型，每个绝缘插件76可以与相连接件的绝缘部分成为一体。每个插件可以是在基部的方向上的轴向延伸部。

作为变型，每个绝缘插件76可以属于绝缘层。每个插件可以是在相连接件的方向上的轴向延伸部。

同样作为变型，固定单元可以由非导电材料例如塑料制成。

Claims (10)

1.一种用于旋转电机(10)的电子模块(36)，包括：

包括基部(41)的壳体(40)；

安装在所述壳体的基部(41)上的功率模块组件，该组件能够对从电机的定子的相获得的多相电流***进行整流，并且能够可选地向多相电流***中的定子的相供电；

用于向所述功率模块组件供应电流的正端子(43)和负端子(44)，所述正端子通过与所述壳体的基部间隔开地放置的正迹线(45)电连接至所述功率模块组件，所述负端子通过与所述壳体的基部间隔开地放置的负迹线(46)电连接至所述功率模块组件，

其特征在于，所述负迹线和所述正迹线至少部分地彼此叠置。

2.根据权利要求1所述的电子模块(36)，其特征在于，所述正迹线(45)和所述负迹线(46)在这两个迹线之一的长度的一半以上叠置，特别是75％以上，特别是90％以上。

3.根据权利要求1或2所述的电子模块(36)，其特征在于，所述正迹线(45)轴向放置在所述基部(41)与所述负迹线(46)之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电子模块(36)，其特征在于，两个正迹线和负迹线中的一个是弯曲的，另一个是笔直的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电子模块(36)，所述壳体(40)包括从所述基部(41)延伸的大致柱形的壁(54)，所述正端子和所述负端子设置在该壁的第一区域中，所述正迹线(45)从所述第一区域延伸至壁的第二区域，所述负迹线(46)从所述第一区域延伸到壁的与所述第二区域间隔开的第三区域。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电子模块(36)，包括多个相连接件(60)，尤其是三个相连接件，每个都能够连接到定子相(15)，对于每个相连接件(60)，所述功率模块组件包括电连接到所述正端子和所述相连接件的至少一个正模块，以及电连接到所述负端子和所述相连接件的至少一个负模块。

7.根据权利要求6所述的电子模块(36)，包括装配在所述基部(41)上并相对于所述基部电绝缘的第二正迹线和第二负迹线，所述第二正迹线电连接所述正迹线(45)和一些或全部正功率模块，所述第二负迹线(46)电连接所述负迹线和一些或全部负功率模块。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的电子模块，对于每个相连接件(60)，包括安装在所述基部上的相迹线，以便将所述相连接件和与该相连接件相关联的功率模块电连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电子模块(36)，该模块包括用于控制所述功率模块组件的控制单元，所述壳体包括平行于所述基部的盖，在所述盖中设置有凹部，所述控制单元放置在所述凹部中。

10.一种旋转电机(10)，包括：定子(15)，其旋转是固定的，包括多个相；转子(12)，其能够绕旋转轴线(X)旋转；以及根据权利要求1至9所述的电子模块(36)，所述电子模块相对于所述定子固定。

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