DE112015002495B4

DE112015002495B4 - Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung

Info

Publication number: DE112015002495B4
Application number: DE112015002495.6T
Authority: DE
Inventors: Junji Kitao; Yoshihiro Miyama; Akihiro Daikoku; Norihiro Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: DE112015002495T5; US20180177080A1; CN106464153A; US10063123B2; JP6336060B2; JPWO2015182301A1; CN106464153B; WO2015182301A1

Abstract

Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung, Folgendes umfassend:eine Rahmeneinheit (40), die aus einem rohrförmiger Außenrahmen (1) und einem rohrförmigen Innenrahmen (2) besteht, der in einem eingebauten Zustand im Außenrahmen (1) aufgenommen und gehaltert ist;eine Halterung (7, 8), die an zwei axialen Enden oder an einem axialen Ende der Rahmeneinheit (40) angeordnet ist;Leistungsmodule (3), die im Inneren der Rahmeneinheit (40) untergebracht sind und Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umwandeln; undeine Steuervorrichtung (6), die im Inneren der Rahmeneinheit (40) untergebracht ist und eine Ansteuerung der Leistungsmodule (3) steuert,wobei ein Flüssigkeitskühlmantel (18) zwischen dem Innenrahmen (2) und dem Außenrahmen (1) mit einer Ringform ausgebildet ist;der Innenrahmen (2) Basisteile (20) und Verbindungsabschnitte (21) umfasst, welche die Basisteile (20) aufeinanderfolgend verbinden; und die Leistungsmodule (3) an radial nach innen gewandten Seitenwandflächen des Innenrahmens (2) montiert sind; dadurch gekennzeichnet, dassdie Basisteile (20) in eine Rohrform gebogen und in einem Zustand ausgebildet werden, in dem die an zwei Enden in einer Verbindungsrichtung befindlichen Basisteile (20) miteinander in Stoßkontakt gebracht sind; undden Flüssigkeitskühlmantel (18) abdichtende Dichtungselemente (11a, 11b, 12a - 12c) jeweils im Stoßabschnitt (24, 25) der an den zwei Enden in der Verbindungsrichtung befindlichen Basisteile (20) und zwischen der Rahmeneinheit (40) und der Halterung (7, 8) angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung, in der ein Leistungsmodul und eine Steuervorrichtung im Inneren einer Rahmeneinheit untergebracht sind, und bezieht sich insbesondere auf eine Flüssigkeitskühlkonstruktion für das Leistungsmodul.
Stand der Technik
Bei herkömmlichen Antriebsvorrichtungen ist eine rohrförmige Wärmesenke, in deren Inneren ein prismatischer Raum gebildet ist, an einem axialen Ende eines Motors angeordnet, und Leistungsmodule sind an Seitenwandflächen angeordnet, die dem Inneren der Wärmesenke radial zugewandt sind (siehe z.B. JP 2011- 176 999 A ).
Bei herkömmlichen Gleichrichtervorrichtungen werden Dioden auf einer ersten Fläche eines flachen Wärmesenkenausgangsmaterials angeordnet, und dann wird eine Wärmesenkenbaugruppe hergestellt, indem das Wärmesenkenausgangsmaterial zu einer Kreisbogenform gebogen und geformt wird (siehe z.B. JP 2010- 288 400 A ).
Die WO 2015/ 178 087 A1 zeigt eine elektromechanische Motorvorrichtung mit einem zylindrischen Grundrahmen einem Gehäusebereich für eine Wechselrichtereinheit. Die Wechselrichtereinheit weist eine Vielzahl von Steuerplatinen und eine Vielzahl von Leistungsmodulen auf, die auf den Steuerplatinen angeordnet sind. Der Gehäusebereich der Wechselrichtereinheit ist mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen, die in einer Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Ein Rippenbereich ist zwischen zueinander benachbarten Öffnungen ausgebildet. Die Öffnungen sind mit einer Vielzahl von Kühlkörpern bedeckt. Die Leistungsmodule und die Steuerplatinen sind auf der Innenseite der Kühlkörper angeordnet.
Die WO 2015/ 087 707 A1 zeigt ein Antriebsmodul, welches das Folgende aufweist: eine rotierende elektrische Maschine; einen Innenzylinder, in dem die rotierende elektrische Maschine untergebracht ist und die Wärmeableitungslamellen an einer äu-ßeren Oberfläche davon aufweist; einen äußeren Zylinder, der koaxial zu dem inneren Zylinder angeordnet ist, der den inneren Zylinder abdeckt und der in Verbindung mit dem inneren Zylinder einen ringförmigen Strömungsweg bildet, in dem ein Kältemittel zirkuliert; einen ersten und zweiten Flansch, die beide Enden des inneren Zylinders und des äußeren Zylinders verschließen; ein Verzweigungskopfelement, das sich entlang einer Richtung einer Hauptwelle der rotierenden elektrischen Maschine erstreckt und das Kältemittel in dem ringförmigen Strömungsweg verzweigt; ein Zusammenführungskopfelement, das sich entlang der Richtung der Hauptwelle der rotierenden elektrischen Maschine erstreckt und welches das Kältemittel aus dem ringförmigen Strömungsweg zusammenführt; eine Trennplatte, die eine Trennwand zwischen dem Abzweigungskopfelement und dem Zusammenführungskopfelement bildet; und einen Einlass und einen Auslass, die so ausgebildet sind, dass sie durch den ersten Flansch oder den Außenzylinder führen. In der Trennplatte ist eine Öffnung an einer Position vorgesehen, die näher an dem zweiten Flansch als an dem ersten Flansch in Richtung der Hauptwelle der rotierenden elektrischen Maschine liegt.
Die WO 2015/ 093 138 A1 zeigt eine mechatronische Antriebseinheit, bei der ein Kühlmittelkanal zum Kühlen einer Motoreinheit und einer Wechselrichtereinheit innerhalb der Wand einer Rahmeneinheit angeordnet ist. Dabei befindet sich ein Leistungsmodul in engem Kontakt mit der inneren Wandfläche der Rahmeneinheit. Eine von der Rahmeneinheit getrennt angeordnete Halterung ist in die Rahmeneinheit eingepasst. Der Raum in der Rahmeneinheit ist durch die Halterung in einen Raum zur Aufnahme der Motoreinheit und einen Raum zur Aufnahme der Wechselrichtereinheit unterteilt.
Zusammenfassung der Erfindung
Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll
Weil bei herkömmlichen Antriebsvorrichtungen Leistungsmodule an Seitenwandflächen angeordnet sind, die dem Inneren der Wärmesenke radial zugewandt sind, können Reduktionen bei der Vorrichtungsgröße erzielt werden. Jedoch ist der Arbeitsvorgang zum Anordnen der Leistungsmodule an den Seitenwandflächen, die dem Inneren der Wärmesenke radial zugewandt sind, kompliziert, und ein Problem bestand darin, dass die Montagedurchführbarkeit reduziert ist.
Weil bei herkömmlichen Gleichrichtungsvorrichtungen Dioden an den flachen ersten Flächen montiert werden können, ist der Arbeitsvorgang zum Anordnen der Dioden vereinfacht, wodurch die Montagedurchführbarkeit verbessert ist. Allerdings handelt es sich bei der Kühlkonstruktion für die Dioden um eine luftgekühlte Konstruktion, bei der in den Dioden entstandene Wärme von den Abstrahlungsrippen der Wärmesenke an die Luft abgestrahlt wird.
Bei kompakten, hochleitungsfähigen elektrische Energie umwandelnden Vorrichtungen, die in Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge eingebaut sind, ist die Energiedichte der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung hoch, wodurch die Menge an erzeugter Wärme zunimmt. Wenn also die Wärmesenkenbaugruppenkonstruktionen bei herkömmlichen Gleichrichtungsvorrichtungen auf elektrische Energie umwandelnde Vorrichtungen angewendet werden, dann ist eine sich nur einer Luftkühlung bedienende Kühlung der Leistungsmodule unzureichend, und Temperaturanstiege in den Leistungsmodulen können nicht unterbunden werden, was ein Risiko eines Schadens an den Leistungsmodulen hervorruft.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehenden Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ausgehend von der WO 2015/ 178 087 A1 eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung bereitzustellen, die Verbesserungen bei der Montagedurchführbarkeit und Verbesserungen bei der Kühlleistung von Leistungsmodulen erzielen kann.
Mittel zum Lösen des Problems
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9.
Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Innenrahmen in einer Ringform geformt, indem an Verbindungsabschnitten Basisteile gebogen werden, die aufeinanderfolgend durch die Verbindungsabschnitte verbunden sind. Somit können Leistungsmodule an den Basisteilen in einem Zustand montiert werden, in dem die aufeinanderfolgend verbundenen Basisteile geradlinig nach außen flach ausgelegt sind, wodurch die Montagedurchführbarkeit für die Leistungsmodule verbessert ist.
Weil ein Flüssigkeitskühlmantel zwischen einem Außenrahmen und dem Innenrahmen gebildet ist, können die Leistungsmodule unter Verwendung eines flüssigen Kühlmittels gekühlt werden, wodurch die Kühlleistung für die Leistungsmodule verbessert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine teilweise ausgeschnittene Schrägprojektion, die eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Seitenquerschnitt, der die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 2, in der Richtung der Pfeile gesehen;
4 ist eine Schrägprojektion, die ein integriertes Dichtungselement in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein Schaltungsschema für die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Schrägprojektion, die einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist;
7 ist ein Teilquerschnitt eines Querschnitts entlang A-O-C von 2, in der Richtung der Pfeile gesehen;
8 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 8, in der Richtung der Pfeile gesehen;
10 ist ein Teilquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist;
11 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein Teilquerschnitt, der einen Nahbereich eines eingebetteten Elements aus 11 zeigt;
13 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 11, in der Richtung der Pfeile gesehen;
14 ist ein Teilquerschnitt eines Querschnitts entlang A-O-C von 11 in der Richtung der Pfeile gesehen;
15 ist ein Teilquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist;
16 ist ein Teilquerschnitt, der einen Nahbereich einer Nut in einer Variante der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist ein Teilquerschnitt eines Querschnitts entlang A-B von 17 in der Richtung der Pfeile gesehen;
19 ist ein Teilquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist;
20 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
21 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 20 in der Richtung der Pfeile gesehen.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
1 ist eine teilweise ausgeschnittene Schrägprojektion, die eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist ein Seitenquerschnitt, der die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 3 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 2, in der Richtung der Pfeile gesehen, 4 ist eine Schrägprojektion, die ein integriertes Dichtungselement in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 5 ist ein Schaltungsschema für die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, 6 ist eine Schrägprojektion, die einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist, und 7 ist ein Teilquerschnitt eines Querschnitts entlang A-O-C von 2, in der Richtung der Pfeile gesehen. Außerdem sind der Einfachheit halber eine vordere Halterung und eine Steuerplatine in 1 weggelassen. Darüber hinaus handelt es sich bei einem Seitenquerschnitt um einen Querschnitt in einer Ebene, die senkrecht zu einer axialen Richtung der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung ist.
In den 1 bis 3 umfasst eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 100: Leistungsmodule 3; eine die Ansteuerung der Leistungsmodule 3 steuernde Steuerplatine 6; eine die Leistungsmodule 3 und die Steuerplatine 6, etc., innen aufnehmende Rahmeneinheit 40; und eine vordere Halterung 7 und eine hintere Halterung 8, die an zwei axialen Endabschnitten der Rahmeneinheit 40 angeordnet sind und Öffnungen der Rahmeneinheit 40 abdecken.
Die Rahmeneinheit 40 umfasst: einen Außenrahmen 1, der in einer zylindrischen Form hergestellt ist; und einen Innenrahmen 2, der in einem innen eingebauten Zustand im Außenrahmen 1 aufgenommen und gehaltert ist.
Wie nachstehend beschrieben, wird der Innenrahmen 2 gebildet, indem sechs Basisteile 20, die aufeinanderfolgend durch dünne Verbindungsabschnitte 21 verbunden sind, die als Verbindungabschnitte fungieren, zu einer Ringform gebogen werden, und er wird zu einem rohrförmigen Körper geformt, der eine Innenumfangsfläche hat, die innen eine sechseckige Prismenform hat. Die Leistungsmodule 3 sind an jeweiligen Seitenwandflächen (Modulmontageflächen) montiert, die dem Inneren des Innenrahmens 2 radial zugewandt sind. Vorstehende Abschnitte 4 sind dadurch gebildet, dass Bereiche der Außenumfangsfläche des Innenrahmens 2, die sich radial außerhalb der Montagebereiche der jeweiligen Leistungsmodule 3 befinden, so ausgelegt sind, dass sie radial nach außen vorstehen. Die Außenumfangsflächen der vorstehenden Abschnitte 4 sind durch Abschnitte einer zylindrischen Fläche gebildet, die einen Außendurchmesser hat, der gleich einem Innendurchmesser der Innenumfangsfläche des Außenrahmens 1 ist. Rillen, die sich in einer Umfangsrichtung erstrecken, sind an den vorstehenden Abschnitten 4 mit einer konstanten Teilung in einer axialen Richtung gebildet, um Abstrahlungsrippen 5 darzustellen. Eine Umfangsbreite der Abstrahlungsrippen entspricht einer Umfangsbreite eines Kontaktbereichs zwischen dem Innenrahmen 2 und den Leistungsmodulen 3.
Eine Nut 13 ist so ausgebildet, dass sie sich von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende an Außenumfangsrandabschnitten der Endabschnittstoßflächen 25 des Innenrahmens 2 erstreckt, die sich am Abschnitt A-O in 2 befinden, und ein I-förmiges Dichtungselement 12a ist in die Nut 13 eingesetzt. Zusätzlich ist eine Unterteilungsplatte 14 zwischen dem I-förmigen Dichtungselement 12a und dem Au-ßenrahmen 1 so angeordnet, dass ein zwischen den auf zwei Seiten der Nut 13 gebildeten vorstehenden Abschnitten 4 gebildeter Raum in einer Umfangsrichtung in zwei Räume unterteilt ist.
Bei der Steuerplatine 6 handelt es sich um eine Steuervorrichtung, die eine Ansteuerung der Leistungsmodule 3 steuert und an einem ersten axialen Ende im Inneren der Rahmeneinheit 40 senkrecht zu einer axialen Richtung angeordnet ist. Die vordere Halterung 7 ist in einer Scheibenform hergestellt, ist am ersten axialen Ende der Rahmeneinheit 40 angeordnet, ist durch Befestigungsschrauben am Außenrahmen 1 befestigt, und deckt eine Öffnung am ersten axialen Ende der Rahmeneinheit 40 ab. Die hintere Halterung 8 ist in einer Scheibenform hergestellt, ist am zweiten axialen Ende der Rahmeneinheit 40 angeordnet, ist durch Befestigungsschrauben am Außenrahmen 1 befestigt, und deckt eine Öffnung am zweiten axialen Ende der Rahmeneinheit 40 ab.
Eine erste Dichtungsnut 9a der vorderen Halterung ist an einer den Außenrahmen 1 berührenden Fläche der vorderen Halterung 7 in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Eine zweite Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung ist an einer Stelle an einer Fläche der vorderen Halterung 7, die den Innenrahmen 2 an einer den dünnen Verbindungsabschnitten 21 zugewandten Stelle berührt, in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Ein ringförmiges erstes Dichtungselement 11a des vorderen Endes ist in der ersten Dichtungsnut 9a der vorderen Halterung montiert, und ein ringförmiges zweites Dichtungselement 12b des vorderen Endes ist in der zweiten Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung montiert.
Eine erste Dichtungsnut 10a der hinteren Halterung ist an einer den Außenrahmen 1 berührenden Fläche der hinteren Halterung 8 in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Eine zweite Dichtungsnut 10b der hinteren Halterung ist an einer Stelle an einer Fläche der hinteren Halterung 8, die den Innenrahmen 2 an einer den dünnen Verbindungsabschnitten 21 zugewandten Stelle berührt, in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Ein ringförmiges erstes Dichtungselement 11b des hinteren Endes ist in der ersten Dichtungsnut 10a der hinteren Halterung montiert, und ein ringförmiges zweites Dichtungselement 12c des hinteren Endes ist in der zweiten Dichtungsnut 10b der hinteren Halterung montiert.
Hier sind, wie in 4 gezeigt, das I-förmige Dichtungselement 12a, das zweite Dichtungselement 12b des vorderen Endes und das zweite Dichtungselement 12c des hinteren Endes integral als integriertes Dichtungselement 12 ausgebildet.
Ein Einlassstutzen 15 und ein Auslassstutzen 16 sind an der vorderen Halterung 7 jeweils den zwei Räumen (dem ersten und zweiten) zugewandt angeordnet, die durch die Unterteilungsplatte 14 unterteilt sind. Eine (nicht gezeigte) Anschlusseinheit ist auch an der vorderen Halterung 7 angefügt.
In der auf diese Weise aufgebauten, elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 100 stehen Kühlmittelströmungskanäle 18 zwischen den Abstrahlungsrippen 5 miteinander über die zwischen den vorstehenden Abschnitten 4 gebildeten Räume so in Verbindung, dass ein ringförmiger Flüssigkeitskühlmantel gebildet ist. Somit zirkuliert in 2 ein flüssiges Kühlmittel, das aus dem Einlassstutzen 15 dem ersten Raum zugeführt wird, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, im Gegenuhrzeigersinn in einer Umfangsrichtung durch den Flüssigkeitskühlmantel, kehrt zum zweiten Raum zurück, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, und wird durch den Auslassstutzen 16 ausgeleitet. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen durch den Stoßabschnitt des Innenrahmens 2 wird an den Endabschnitten durch das I-förmige Dichtungselement 12a verhindert. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach außen und innen wird zwischen der Rahmeneinheit 40 und der vorderen Halterung 7 auch durch das erste Dichtungselement 11a des vorderen Endes und das zweite Dichtungselement 12b des vorderen Endes verhindert. Außerdem wird ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach außen und innen zwischen der Rahmeneinheit 40 und der hinteren Halterung 8 durch das erste Dichtungselement 11b des hinteren Endes und das zweite Dichtungselement 12c des hinteren Endes verhindert.
Hier kann Wasser, ein Gefrierschutzmittel wie etwa Ethylenglykol oder ein Automatikgetriebeöl, etc., als flüssiges Kühlmittel verwendet werden.
Als Nächstes wird der elektrische Schaltkreis in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 100 mit Bezug auf 5 erläutert.
Die Leistungsmodule 3 umfassen einen Transistor 63a eines oberen Zweigs und einen Transistor 63b eines unteren Zweigs, wobei der Transistor 63a des oberen Zweigs zwischen einem positiven Elektrodenanschluss 61a und einem Wechselstromanschluss 62 eingesetzt ist, und der Transistor 63b des unteren Zweigs zwischen dem Wechselstromanschluss 62 und einem negativen Elektrodenanschluss 61b eingesetzt ist, um einen Schaltkreis für einen Einphasenabschnitt darzustellen. Der Transistor 63a des oberen Zweigs und der Transistor 63b des unteren Zweigs sind anhand eines Isolierharzes harzversiegelt, und der positive Elektrodenanschluss 61a, der negative Elektrodenanschluss 61b und der Wechselstromanschluss 62 erstrecken sich aus dem harzversiegelten Abschnitt nach außen.
Die sechs auf diese Weise aufgebauten Leistungsmodule 3 sind innen in die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 100 eingebaut, eine (nicht gezeigte) Gleichstromenergieversorgung ist an den positiven Elektrodenanschluss 61a und den negativen Elektrodenanschluss 61b angeschlossen, und Eingangsanschlüsse des (nicht gezeigten) Wechselstrommotors sind an die sechs Wechselstromanschlüsse 62 angeschlossen. Zudem sind, wenn auch nicht gezeigt, Dioden an die Transistoren 63a des oberen Zweigs und die Transistoren 63b des unteren Zweigs parallel angeschlossen, welche die Leistungsmodule 3 bilden. Halbleiterschaltelemente wie etwa zum Beispiel Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder Isolierschichtbipolartransistoren (IGBTs) können für die Transistoren 63a des oberen Zweigs und die Transistoren 63b des unteren Zweigs verwendet werden.
Als Nächstes wird die Konstruktion des Innenrahmens 2 mit Bezug auf 6 erläutert.
Der Innenrahmen 2 wird aufgebaut, indem die sechs Basisteile 20 aufeinanderfolgend unter Verwendung der dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden werden, wobei die Basisteile 20 unter Verwendung eines besser wärmeleitenden Materials wie etwa Aluminium, Kupfer, etc., hergestellt sind.
Die Basisteile 20 sind in einer Bandform hergestellt, in der Außenumfangsflächen durch Abschnitte einer zylindrischen Fläche und Innenumfangsflächen durch flache Flächen gebildet sind, die senkrecht zu einer radialen Richtung der Außenumfangsfläche sind. Zusätzlich sind Abschnitte auf zwei Umfangsseiten der Außenumfangsflächen der Basisteile 20 durch Abschnitte einer zylindrischen Fläche gebildet, die vom Durchmesser her kleiner ist als die Außenumfangsfläche an zentralen Abschnitten der Außenumfangsflächen der Basisteile 20. Die umfänglich zentralen Abschnitte der Basisteile 20 stehen dadurch radial nach außen vor, um die vorstehenden Abschnitte 4 zu bilden. Obwohl nicht gezeigt, sind auch die Abstrahlungsrippen 5 an den vorstehenden Abschnitten 4 ausgebildet. Die Innenumfangsflächen der Basisteile 20, die durch die flachen Flächen gebildet sind, bilden die Modulmontageflächen 22.
Zusätzlich sind Abschnitte auf einer ersten Längsseite der Innenumfangsflächen der Basisteile 20 durch Abschnitte einer zylindrischen Fläche gebildet, die vom Durchmesser her kleiner ist als die zylindrische Fläche, die die Abschnitte auf den zwei Umfangsseiten der Außenumfangsflächen der Basisteile 20 bildet.
Außenumfangsrandabschnitte der Umfangsseitenflächen der sechs Basisteile 20, die auf diese Weise aufgebaut sind, sind aufeinanderfolgend durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden. Zugewandte Seitenflächen auf entgegengesetzten Seiten der dünnen Verbindungsabschnitte 21 der verbundenen Basisteile 20 bilden Verbindungsabschnittstoßflächen 24. Eine Seitenfläche in einer ersten Umfangsrichtung des Basisteils 20, das sich an einem ersten Ende in einer Verbindungsrichtung befindet, stellt eine Endabschnittstoßfläche 25 dar, und eine Nut 13 ist an einem Außenumfangsrandabschnitt der Endabschnittstoßfläche 25 gebildet. Eine Seitenfläche in einer zweiten Umfangsrichtung des Basisteils 20, das sich an einem zweiten Ende in der Verbindungsrichtung befindet, stellt ähnlich eine Endabschnittstoßfläche 25 dar, und eine Nut 13 ist an einem Außenumfangsrandabschnitt der Endabschnittstoßfläche 25 gebildet. Die sechs aufeinanderfolgend verbundenen Basisteile 20 werden zu einer Ringform geformt, indem die dünnen Verbindungsabschnitte 21 gebogen und dann die Verbindungsabschnittstoßflächen 24 der Basisteile 20 miteinander in Stoßkontakt gebracht und schließlich die Endabschnittstoßflächen 25 miteinander in Stoßkontakt gebracht werden. Die Nuten 13 und die dünnen Verbindungsabschnitte 21 sind auf einem Umfang eines gemeinsamen Kreises angeordnet.
Um die auf diese Weise aufgebaute, elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 100 zusammenzubauen, wird zuerst der Innenrahmen 2 geradlinig nach außen flach ausgelegt, und die Leistungsmodule 3 werden an den Modulmontageflächen 22 der jeweiligen Basisteile 20 montiert. Als Nächstes wird das I-förmige Dichtungselement 12a in die Nut 13 eingesetzt, die am Basisteil 20 ausgebildet ist, das sich am ersten Ende befindet. Als Nächstes werden die sechs Basisteile 20 durch Biegen der dünnen Verbindungsabschnitte 21 zu einer Ringform gebogen, um den ringförmigen Innenrahmen 2 herzustellen.
Als Nächstes wird der zu einer Ringform gebogene Innenrahmen 2 so in das Innere des Außenrahmens 1 eingesetzt, dass die an den Basisteilen 20 ausgebildeten Ausnehmungsabschnitte 23 zu einem ersten axialen Ende hin ausgerichtet sind. Zusätzlich wird die Steuerplatine 6 im Inneren eines ringförmigen Ausnehmungsabschnitts angeordnet, der durch die Ausnehmungsabschnitte 23 der Basisteile 20 gebildet ist.
Als Nächstes werden das erste Dichtungselement 11a des vorderen Endes und das zweite Dichtungselement 12b des vorderen Endes an der ersten Dichtungsnut 9a der vorderen Halterung und der zweiten Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung montiert, die an der vorderen Halterung 7 ausgebildet sind. Dann wird die vordere Halterung 7 unter Verwendung von Schrauben am ersten axialen Ende des Außenrahmens 1 und des Innenrahmens 2 befestigt.
Als Nächstes werden das erste Dichtungselement 11b des hinteren Endes und das zweite Dichtungselement 12c des hinteren Endes an der ersten Dichtungsnut 10a der hinteren Halterung und der zweiten Dichtungsnut 10b der hinteren Halterung montiert, die an der hinteren Halterung 8 ausgebildet sind. Dann wird die hintere Halterung 8 unter Verwendung von Schrauben am zweiten axialen Ende des Außenrahmens 1 und des Innenrahmens 2 befestigt, um die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 100 zusammenzubauen.
In der JP 2011- 176 999 A sind Leistungsmodule zum Beispiel an Seitenwandflächen montiert, die radial in das Innere einer rohrförmigen Wärmesenke (die dem Innenrahmen 2 entspricht) gewandt sind. Weil somit das Befestigen der Leistungsmodule an den Modulmontageflächen ein komplizierter Arbeitsvorgang im Inneren der rohrförmigen Wärmesenke ist, ist die Montagedurchführbarkeit reduziert. Weil hingegen nach Ausführungsform 1 die Leistungsmodule 3 in einem Zustand an den Modulmontageflächen 22 montiert werden können, in dem der Innenrahmen 2 geradlinig nach außen flach ausgelegt ist, wird das Befestigen der Leistungsmodule 3 an den Modulmontageflächen 22 zu einem einfachen Arbeitsvorgang, wodurch die Montagedurchführbarkeit für die Leistungsmodule 3 verbessert ist.
Die Basisteile 20 werden nur unter Verwendung der dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden. Somit ist es, selbst wenn ein Leistungsmodul 3 ausfällt und einen inneren Kurzschluss erfährt, was einen starken Strom zum Fließen bringt und eine Wärmemenge erzeugt, die größer als oder gleich technischen Vorschriften ist, weniger wahrscheinlich, dass die betreffende Wärme durch die dünnen Verbindungabschnitte 21 auf benachbarte Basisteile 20 übergeht, und wird auf das flüssige Kühlmittel abgestrahlt, das zwischen den Abstrahlungsrippen 5 fließt. Somit werden, selbst wenn ein Leistungsmodul 3 hypothetisch ausfällt und Wärme erzeugt, Situationen verhindert, wie etwa, dass die betreffende Wärme auf andere Leistungsmodule 3 übergeht und die anderen Leistungsmodule 3 schädigt.
Weil der Innenrahmen 2 zu einer Ringform geformt wird, indem die aufeinanderfolgend durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbundenen Basisteile 20 an den dünnen Verbindungsabschnitte 21 gebogen werden, wird der Stoßabschnitt ab den Endabschnittstoßflächen 25 zur einzigen Verbindungsstelle an der Außenumfangsfläche des Innenrahmens 2. Somit kann, weil der Flüssigkeitskühlmantel zwischen dem Außenrahmen 1 und dem Innenrahmen 2 einfach dadurch gebildet werden kann, dass eine abdichtende Konstruktion an drei Stellen angeordnet wird, d.h. am Stoßabschnitt an den Endabschnittstoßflächen 25, dem Verbindungsabschnitt zwischen der vorderen Halterung 7 und der ersten axialen Endfläche der Rahmeneinheit 40, und am Verbindungsabschnitt zwischen der hinteren Halterung 8 und der zweiten axialen Endfläche der Rahmeneinheit 40, die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 100 von der Größe her kleiner ausgelegt werden.
Weil die Leistungsmodule 3 unter Verwendung eines flüssigen Kühlmittels gekühlt werden, ist die Kühlleistung für die Leistungsmodule 3 verbessert. Weil zusätzlich die Abstrahlungsrippen 5 am Außenumfangsabschnitt der Basisteile 20 in den Flüssigkeitskühlmantel vorstehend ausgebildet sind, kann Wärme, die durch die Leistungsmodule 3 erzeugt wird, die an den Modulmontageflächen 22 der Basisteile 20 montiert sind, effizient auf das flüssige Kühlmittel abgestrahlt werden. Dadurch kann eine hochleitungsfähige, elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung erzielt werden, die in Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen montiert werden kann.
Weil die Basisteile 20, die aufeinanderfolgend durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden sind, in einer Ringform ausgebildet werden, indem die dünnen Verbindungsabschnitte 21 gebogen und Umfangsseitenflächen der Basisteile 20 in Stoßkontakt gebracht werden, kann die Innenumfangsfläche des zwischen den vorstehenden Abschnitten 4 der Basisteile 20 gebildeten Flüssigkeitskühlmantels so ausgebildet werden, dass sie eine in etwa zylindrische Fläche hat. Folglich kann ein Druckverlust im flüssigen Kühlmittel reduziert werden, das durch den zwischen den vorstehenden Abschnitten 4 der Basisteile 20 gebildeten Flüssigkeitskühlmantel fließt.
Darüber hinaus sind in der vorstehenden Ausführungsform 1 die Außenumfangsrandabschnitte der Umfangsseitenflächen der Basisteile 20 durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 miteinander verbunden, es können aber auch Innenumfangsrandabschnitte der Umfangsseitenflächen der Basisteile 20 durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 miteinander verbunden werden, oder radial zentrale Abschnitte der Umfangsseitenflächen der Basisteile 20 können durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 miteinander verbunden werden.
Weil in der vorstehenden Ausführungsform 1 die Basisteile 20 durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden sind und geradlinig nach außen flach ausgelegt werden, entsprechen die umfänglich unterteilten Abstrahlungsrippen 5 von der Anzahl her der Anzahl der Basisteile 20. Jedoch kann die Anzahl der Abstrahlungsrippen 5 größer ausgelegt werden als die Anzahl der Leistungsmodule 3. Speziell wenn die Anzahl der Abstrahlungsrippen 5 größer ausgelegt wird als die Anzahl der Leistungsmodule 3, kann das Kühlen der Leistungsmodule 3 verbessert werden.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 entspricht die Umfangsbreite der Abstrahlungsrippen 5 der Umfangsbreite der Kontaktbereiche zwischen dem Innenrahmen 2 und den Leistungsmodulen 3, die Umfangsbreite der Abstrahlungsrippen 5 kann aber auch breiter ausgelegt werden als die Umfangsbreite des Kontaktbereichs zwischen dem Innenrahmen 2 und den Leistungsmodulen 3. Speziell kann das Kühlen der Leistungsmodule 3 verbessert werden, wenn die Umfangsbreite der Abstrahlungsrippen 5 auf eine Länge eingestellt wird, die größer als die oder gleich der Umfangsbreite des Kontaktbereichs zwischen dem Innenrahmen 2 und den Leistungsmodulen 3 ist.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 sind die Abstrahlungsrippen 5 sich jeweils in einer Umfangsrichtung an Außenumfangsflächen der vorstehenden Abschnitte 4 mit einer konstanten Teilung in einer axialen Richtung erstreckend ausgebildet, Abstrahlungsrippen 5 können aber auch sich jeweils in einer axialen Richtung an Außenumfangsfläche der vorstehenden Abschnitte 4 mit einer konstanten Teilung in einer Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet sein.
Ausführungsform 2
8 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, 9 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 8, in der Richtung der Pfeile gesehen, und 10 ist ein Teilquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist.
In den 8 bis 10 sind ein Außenrahmen 1 und eine hintere Halterung 8 integral ausgebildet und sind so ausgelegt, dass sie eine mit Boden versehene zylindrische Form haben.
Der Innenrahmen 2A wird zu einem rohrförmigen Körper mit Innenumfangsflächen geformt, die innen eine neuneckige Prismenform haben, indem neun Basisteile 20 unter Verwendung von dünnen Verbindungsabschnitten 21 in eine Ringform gebogen werden, wobei radial zentrale Abschnitte der Umfangsseitenflächen der Basisteile 20 aufeinanderfolgend durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden sind, und Endabschnittstoßflächen 25 der Basisteile 20, die sich an zwei Enden in einer Verbindungsrichtung befinden, miteinander in Stoßkontakt gebracht werden. Nuten 13 werden sich von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende an radial äu-ßeren Randabschnitten und radial inneren Randabschnitten der Endabschnittstoßflächen 25 der Basisteile 20 erstreckend ausgebildet, die sich an den zwei Enden in der Verbindungsrichtung befinden. Ein I-förmiges Dichtungselement 12a wird in jede der Nuten 13 eingesetzt.
Eine erste Dichtungsnut 9a einer vorderen Halterung wird auf einer Fläche einer den Außenrahmen 1 berührenden vorderen Halterung 7 in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Eine zweite Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung wird an einer Stelle an einer Fläche der vorderen Halterung 7, die den Innenrahmen 2 radial innerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte 21 berührt, in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Ein erstes Dichtungselement 11a des vorderen Endes wird in der ersten Dichtungsnut 9a der vorderen Halterung montiert, und ein zweites Dichtungselement 12b des vorderen Endes wird in der zweiten Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung montiert.
Eine zweite Dichtungsnut 9b der hinteren Halterung wird an einer Stelle an einer Fläche der hinteren Halterung 84, die den Innenrahmen 2 radial innerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte 21 berührt, in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Ein zweites Dichtungselement 12c des hinteren Endes wird in der zweiten Dichtungsnut 10b der hinteren Halterung montiert.
Um die auf diese Weise aufgebaute, elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 101 zusammenzubauen, wird zuerst der Innenrahmen 2A geradlinig nach außen flach ausgelegt, und die Leistungsmodule 3 werden an den Modulmontageflächen 22 der jeweiligen Basisteile 20 montiert. Als Nächstes wird das I-förmige Dichtungselement 12a in die Nuten 13 eingesetzt, die am Basisteil 20 ausgebildet sind, das sich am ersten Ende befindet. Als Nächstes wird eine Flüssigkeitsdichtung 17, die als zusätzliches Dichtungsmaterial oder Dichtungselement fungiert, an jeweils die Verbindungsabschnittstoßflächen 24 und die Endabschnittstoßflächen 25 eingesetzt, und die neun Basisteile 20 werden durch Biegen der dünnen Verbindungsabschnitte 21 zu einer Ringform gebogen, um den ringförmigen Innenrahmen 2A herzustellen.
Als Nächstes wird das zweite Dichtungselement 12c des hinteren Endes in der zweiten Dichtungsnut 10b der hinteren Halterung montiert, die an der hinteren Halterung 8 ausgebildet ist. Als Nächstes wird der zu einer Ringform gebogene Innenrahmen 2A in das Innere des Außenrahmens 1 eingesetzt. Zusätzlich wird die Steuerplatine 6 an einem ersten axialen Ende im Inneren des Innenrahmens 2A angeordnet.
Als Nächstes werden das erste Dichtungselement 11a des vorderen Endes und das zweite Dichtungselement 12b des vorderen Endes an der ersten Dichtungsnut 9a der vorderen Halterung und der zweiten Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung montiert, die an der vorderen Halterung 7 ausgebildet sind. Dann wird die vordere Halterung 7 am ersten axialen Ende des Außenrahmens 1 und des Innenrahmens 2A unter Verwendung von Schrauben befestigt, um die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 101 zusammenzubauen.
Hier umfasst eine Rahmeneinheit 40A den Außenrahmen 1 und den Innenrahmen 2A. Weil in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 101 neun Leistungsmodule 3 montiert sind, sind ein positiver Elektrodenanschluss 61a, ein negativer Elektrodenanschluss 61b und neun Wechselstromanschlüsse 62 in einer (nicht gezeigten) Anschlusseinheit enthalten, die an der vorderen Halterung 7 montiert ist.
Darüber hinaus ist der Rest der Auslegung auf eine zur vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Weise ausgebildet.
In der auf diese Weise aufgebauten elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 101 ist auch ein Flüssigkeitskühlmantel gebildet, in dem ein flüssiges Kühlmittel, das aus dem Einlassstutzen 15 dem ersten Raum zugeführt wird, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, im Gegenuhrzeigersinn in einer Umfangsrichtung durch den Flüssigkeitskühlmantel zirkuliert, zum zweiten Raum zurückkehrt, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, und durch den Auslassstutzen 16 ausgeleitet wird. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen durch den Stoßabschnitt des Innenrahmens 2 wird an den Endabschnitten durch das I-förmige Dichtungselement 12a verhindert. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach außen und innen wird zwischen der Rahmeneinheit 40A und der vorderen Halterung 7 auch durch das erste Dichtungselement 11a des vorderen Endes und das zweite Dichtungselement 12b des vorderen Endes verhindert. Außerdem wird ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach außen und innen zwischen der Rahmeneinheit 40A und der hinteren Halterung 8 durch das erste Dichtungselement 11b des hinteren Endes und das zweite Dichtungselement 12c des hinteren Endes verhindert.
In der Ausführungsform 2 wird der Innenrahmen 2A dadurch aufgebaut, dass aufeinanderfolgend neun Basisteile 20 unter Verwendung der dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden werden. Der Flüssigkeitskühlmantel wird zwischen dem Außenrahmen 1 und dem Innenrahmen 2 einfach dadurch gebildet, dass eine abdichtende Konstruktion an drei Stellen angeordnet wird, d.h. am Stoßabschnitt an den Endabschnittstoßflächen 25, am Verbindungsabschnitt zwischen der vorderen Halterung 7 und der ersten axialen Endfläche der Rahmeneinheit 40A, und am Verbindungsabschnitt zwischen der hinteren Halterung 8 und dem Innenrahmen 2A. Folglich können denjenigen der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Wirkungen auch in Ausführungsform 2 erzielt werden.
Weil nach Ausführungsform 2 die Flüssigkeitsdichtung 17 an die Verbindungsabschnittstoßflächen 24 und die Endabschnittstoßflächen 25 der Basisteile 20 angesetzt wird, ist die Freiheit bei der Anordnung der zweiten Dichtungselemente 12b und 12c des vorderen und hinteren Endes erhöht. Weil die Flüssigkeitsdichtung 17 im Stoßabschnitt der Verbindungsabschnittstoßflächen 24 angeordnet ist, werden radiale Bereiche ausgehend von den dünnen Verbindungsabschnitten 21 zu den radial inneren Rändern des Innenrahmens 2A zu abgedichteten Bereichen an den Stellen der dünnen Verbindungsabschnitte 21 des Innenrahmens 2A. Weil die Flüssigkeitsdichtung 17 im Stoßabschnitt der Endabschnittstoßflächen 25 angeordnet ist, wird auch ein gesamter radialer Bereich des Innenrahmens 2A zu einem abgedichteten Bereich an der Stelle des Stoßabschnitts der Endabschnittstoßflächen 25 des Innenrahmens 2A. Folglich können die zweiten Dichtungselemente 12b und 12c des vorderen und hinteren Endes in einem radialen Bereich angeordnet werden, in dem sich die radialen abgedichteten Bereiche an der Stelle der dünnen Verbindungsabschnitte 21 und der radiale abgedichtete Bereich an der Stelle des Stoßabschnitts der Endabschnittstoßflächen 25 überlappen. Mit anderen Worten lassen sich die zweiten Dichtungselemente 12b und 12c des vorderen und hinteren Endes an radialen Stellen, die den dünnen Verbindungsabschnitten 21 zugewandt sind, oder radial innerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte 21 anordnen.
Weil der Außenrahmen 1 und die hintere Halterung 8 integral ausgebildet sind, ist ein erstes Dichtungselement 11b des hinteren Endes nicht länger erforderlich, wodurch die Anzahl von teilen reduziert werden kann und die Montagedurchführbarkeit verbessert wird.
Darüber hinaus sind in der vorstehenden Ausführungsform 2 die dünnen Verbindungsabschnitte 21 radial zentrale Abschnitte der Seitenflächen der Basisteile 20 verbindend ausgebildet, die dünnen Verbindungsabschnitte 21 können aber auch Außenumfangsrandabschnitte der Seitenfläche der Basisteile 20 verbindend ausgebildet sein.
Ausführungsform 3
11 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt, 12 ist ein Teilquerschnitt, der einen Nahbereich eines eingebetteten Elements aus 11 zeigt, 13 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 11, in der Richtung der Pfeile gesehen, 14 ist ein Teilquerschnitt eines Querschnitts entlang A-O-C von 11 in der Richtung der Pfeile gesehen, und 15 ist ein Teilquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist.
In den 11 bis 15 ist eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 102 an einem ersten axialen Ende einer Motoreinheit 200 angeordnet.
Die Motoreinheit 200 umfasst: einen zylindrischen Motorrahmen 30, der umfasst: einen zylindrischen Abschnitt 30a; und einen Bodenabschnitt 30b, der eine Öffnung an einem ersten axialen Ende des zylindrischen Abschnitts 30a schließt; eine Endplatte 31, die an einem zweiten axialen Ende des zylindrischen Abschnitts 30a angeordnet ist; einen Rotor 33, der an einer Hauptwelle 32 befestigt ist, die drehbeweglich vom Bodenabschnitt 30b und der Endplatte 31 gelagert ist, und die drehbeweglich im Inneren des Motorrahmens 30 angeordnet ist; und einen Stator 34, der aufweist: einen Statorkern 35; und eine Statorwicklung 36, die am Statorkern 35 angebracht ist, wobei der Statorkern 35 in den zylindrischen Abschnitt 30a eingesteckt und darin gehaltert ist, und der Stator 34 den Rotor 33 umgebend angeordnet ist.
Kühlmittelströmungskanäle 37 sind jeweils mit einer konstanten Teilung in einer axialen Richtung an einer Außenumfangsfläche des Statorkerns 35 mit Strömungskanalrichtungen in einer Umfangsrichtung ausgebildet. Eine Verbindungsnut 38 ist ausgehend von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten Ende an der Außenumfangsfläche des Statorkerns 35 mit einer Nutrichtung in einer axialen Richtung ausgebildet. Somit sind die sich in der axialen Richtung aufreihend angeordneten Kühlmittelströmungskanäle 37 durch die Verbindungsnut 38 miteinander verbunden.
Der Motorrahmen 30 ist von einem zweiten axialen Ende her so in den zylindrischen Außenrahmen 1A eingesetzt, dass der Bodenabschnitt 30b zu einem ersten axialen Ende hin ausgerichtet ist, ist durch Schweißen, etc., am Außenrahmen 1A befestigt, und ist nahe einem zweiten axialen Ende des Außenrahmens 1A aufgenommen und gehaltert. Die Motoreinheit 200 wird dadurch im Außenrahmen 1A installiert, dass die Endplatte 31 mit Befestigungsschrauben, die Öffnung des Motorrahmens 30 bedeckend, an einem zweiten axialen Ende des Motorrahmens 30 befestigt wird.
Der Innenrahmen 2B wird zu einem rohrförmigen Körper mit Innenumfangsflächen geformt, die innen eine sechseckige Prismenform haben, indem sechs Basisteile 20 unter Verwendung von dünnen Verbindungsabschnitten 21 in eine Ringform gebogen werden, wobei Innenumfangsrandabschnitte von Umfangsseitenflächen der Basisteile 20 aufeinanderfolgend durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden sind und eine Flüssigkeitsdichtung 17 eingesetzt wird, und Endabschnittstoßflächen 25 der Basisteile 20, die sich an zwei Enden in einer Verbindungsrichtung befinden, miteinander in Stoßkontakt gebracht werden. Nuten 13 sind sich von einem ersten axialen Ende zu einem zweiten axialen Ende an radial äußeren Randabschnitten der Verbindungsabschnittstoßflächen 24 der Basisteile 20 erstreckend ausgebildet, die sich an den zwei Enden in der Verbindungsrichtung befinden. Ein I-förmiges Dichtungselement 12a ist die Nuten 13 eingesetzt. Nuten 26 sind sich von dem ersten axialen Ende zum zweiten axialen Ende an Außenumfangsseiten der dünnen Verbindungsabschnitte 21 der zu einem rohrförmigen Körper geformten verbundenen Basisteile 20 des Innenrahmens 2B erstreckend ausgebildet. Eingebettete Teile 27 sind in die Nuten 26 eingesetzt, an welche die Flüssigkeitsdichtung 17 eingesetzt wurde. Zusätzlich sind zwei Leistungsmodule 3 an jeder der Modulmontageflächen 22 der jeweiligen Basisteile 20 sich umfänglich aufreihend montiert.
Der rohrförmige Innenrahmen 2B, an dem die Leistungsmodule 3 montiert wurden, wird in den Außenrahmen 1A von einem ersten axialen Ende her eingesetzt und wird nahe dem ersten axialen Ende des Außenrahmens 1A aufgenommen und gehaltert. Hier wird der Innenrahmen 2B so angeordnet, dass ein Raum, der zwischen den vorstehenden Abschnitten 4 gebildet ist, die an zwei Umfangsseiten des Stoßabschnitts der Endabschnittstoßflächen 25 ausgebildet sind, der Verbindungsnut 38 axial zugewandt ist, die am Statorkern 35 ausgebildet ist. Eine Unterteilungsplatte 14 wird so angeordnet, dass sie den Raum, der zwischen den vorstehenden Abschnitten 4 und der Verbindungsnut 38 gebildet ist, umfänglich in zwei Räume unterteilt. Zusätzlich wird eine Steuerplatine 6 an einem ersten axialen Ende im Inneren des Innenrahmens 2B aufgenommen, und die vordere Halterung 7 wird an einer ersten axialen Endfläche des Außenrahmens 1A unter Verwendung von Schrauben befestigt, um die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 102 zusammenzubauen.
Eine erste Dichtungsnut 9a einer vorderen Halterung ist an einer den Außenrahmen 1A berührenden Fläche einer vorderen Halterung 7 in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Eine zweite Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung ist an einer Stelle an einer Fläche der vorderen Halterung 7, die den Innenrahmen 2 an einer den eingebetteten Teilen 27 zugewandten Stelle berührt, in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Zusätzlich ist eine zweite Dichtungsnut 9b einer hinteren Halterung an einer Stelle an einer Fläche des Bodenabschnitts 30b, der den Innenrahmen 2B an einer Stelle berührt, die den eingebetteten Teile 27 zugewandt ist, in einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Mit anderen Worten fungiert der Bodenabschnitt 30b auch als hintere Halterung der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 102. Ein erstes Dichtungselement 11a des vorderen Endes ist in der ersten Dichtungsnut 9a der vorderen Halterung montiert, ein zweites Dichtungselement 12b des vorderen Endes ist in der zweiten Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung montiert, und ein zweites Dichtungselement 12c des hinteren Endes ist in der zweiten Dichtungsnut 10b der hinteren Halterung montiert.
Hier umfasst eine Rahmeneinheit 40B den Außenrahmen 1A und den Innenrahmen 2B. Weil in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 102 zwölf Leistungsmodule 3 montiert sind, sind ein positiver Elektrodenanschluss 61a, ein negativer Elektrodenanschluss 61b und zwölf Wechselstromanschlüsse 62 in einer (nicht gezeigten) Anschlusseinheit enthalten, die an der vorderen Halterung 7 montiert ist.
Darüber hinaus ist der Rest der Auslegung auf eine zur vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Weise ausgebildet.
In der auf diese Weise aufgebauten elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 102 ist auch ein Flüssigkeitskühlmantel gebildet, in dem ein Teil eines flüssigen Kühlmittels, das aus dem Einlassstutzen 15 dem ersten Raum zugeführt wird, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, im Gegenuhrzeigersinn in einer Umfangsrichtung durch den Flüssigkeitskühlmantel zirkuliert, zum zweiten Raum zurückkehrt, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, und durch den Auslassstutzen 16 ausgeleitet wird. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen durch den Stoßabschnitt des Innenrahmens 2 wird an den Endabschnitten durch das I-förmige Dichtungselement 12a verhindert. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach außen und innen wird zwischen der Rahmeneinheit 40A und der vorderen Halterung 7 auch durch das erste Dichtungselement 11a des vorderen Endes und das zweite Dichtungselement 12b des vorderen Endes verhindert. Außerdem wird ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen zwischen der Rahmeneinheit 40B und dem Bodenabschnitt 30b durch das zweite Dichtungselement 12c des hinteren Endes verhindert.
Ein Flüssigkeitskühlmantel ist auch gebildet, in dem ein übriger Teil des flüssigen Kühlmittels, das aus dem Einlassstutzen 15 dem ersten Raum zugeführt wird, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, durch einen durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilten Raum der Verbindungsnut 38 fließt, umfänglich durch die Kühlmittelströmungskanäle 37 fließt, zum zweiten Raum zurückkehrt, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, und durch den Auslassstutzen 16 ausgeleitet wird.
In der Ausführungsform 3 wird der Innenrahmen 2B dadurch aufgebaut, dass aufeinanderfolgend sechs Basisteile 20 unter Verwendung der dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden werden. Der Flüssigkeitskühlmantel wird zwischen dem Außenrahmen 1A und dem Innenrahmen 2B einfach dadurch gebildet, dass eine abdichtende Konstruktion an drei Stellen angeordnet wird, d.h. am Stoßabschnitt an den Endabschnittstoßflächen 25, am Verbindungsabschnitt zwischen der vorderen Halterung 7 und der ersten axialen Endfläche der Rahmeneinheit 40B, und am Verbindungsabschnitt zwischen dem Bodenabschnitt 30b und dem Innenrahmen 2B. Folglich können denjenigen der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Wirkungen auch in Ausführungsform 3 erzielt werden.
Weil nach Ausführungsform 3 die dünnen Verbindungsabschnitte 21 die Innenumfangsrandabschnitte der Seitenflächen der Basisteile 20 miteinander verbindend ausgebildet sind, sind Nuten 26 radial außerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte 21 gebildet. Weil der Innenrahmen 2A durch plastisches Verformen der dünnen Verbindungsabschnitte 21 der Basisteile 20 in einer in etwa zylindrischen Form ausgebildet ist, ist es möglich, dass eventuell Zwischenräume an den Kontaktflächen zwischen den dünnen Verbindungsabschnitten 21 und der vorderen Halterung 7 entstehen. Wenn Zwischenräume an den Kontaktflächen zwischen den dünnen Verbindungsabschnitten 21 und der vorderen Halterung 7 entstehen, besteht ein Risiko, dass das flüssige Kühlmittel eventuell durch die betreffenden Zwischenräume radial nach innen sickert. Weil jedoch die eingebetteten Teile 27 in die Nuten 26 eingesetzt sind, an welche die Flüssigkeitsdichtung 17 angesetzt wurde, wird ein Austreten des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen durch die Nuten 26 verhindert. Zusätzlich ist die Flüssigkeitsdichtung 17 zwischen den Endabschnittstoßflächen 25 angeordnet. Somit ist die Freiheit bei der Anordnung der zweiten Dichtungselemente 12b und 12c des vorderen und hinteren Endes erhöht. Mit anderen Worten lassen sich die zweiten Dichtungselemente 12b und 12c des vorderen und hinteren Endes an radialen Stellen, die den dünnen Verbindungsabschnitten 21 zugewandt sind, oder radial außerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte 21 anordnen.
Weil die eingebetteten Teile 27 in die Nuten 26 eingesetzt sind, wird ein Druckverlust im flüssigen Kühlmittel reduziert. Zusätzlich kann, wenn die Außenumfangsflächen der eingebetteten Teile 27 so ausgebildet werden, dass die Innenumfangsflächen der Flüssigkühlmittelströmungskanäle, die zwischen den vorstehenden Abschnitten 4 benachbarter Basisteile 20 gebildet sind, durch Teile einer in etwa zylindrischen Fläche gebildet werden, ein Druckverlust im flüssigen Kühlmittel weiter reduziert werden.
Die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 102 ist am ersten axialen Ende der Motoreinheit 200 angeordnet, der Flüssigkühlmittelmantel der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 102 und der Flüssigkühlmittelmantel der Motoreinheit 200 sind zusammen in einer axialen Richtung angeordnet, und die zwei Flüssigkühlmittelmäntel stehen miteinander in Verbindung. Somit können Körperabmessungen der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 102 und der Motoreinheit 200 verkleinert werden.
Außerdem sind in der vorstehenden Ausführungsform 3 die dünnen Verbindungsabschnitte 21 die Innenumfangsrandabschnitte der Seitenflächen der Basisteile 20 verbindend ausgebildet, die dünnen Verbindungsabschnitte 21 können aber auch radial zentrale Abschnitte der Seitenflächen der Basisteile 20 verbindend ausgebildet werden.
In der vorstehenden Ausführungsform 3 sind die eingebetteten Teile 27 über die gesamten axialen Längen der Nuten 26 eingebettet, aber wie in 16 gezeigt ist, können die eingebetteten Teile 27 alternativ auch nur in zwei axialen Endabschnitten der Nuten 26 eingebettet sein.
In der vorstehenden Ausführungsform 3 sind die Leistungsmodule 3 an den Modulmontageflächen 22 der Basisteile 20 umfänglich aufgereiht montiert, die Leistungsmodule 3 können aber auch axial aufgereiht an den Modulmontageflächen 22 der Basisteile 20 montiert werden.
In der vorstehenden Ausführungsform 3 ist die Motoreinheit 200 an einem axialen Ende der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 102 angeordnet, anstelle der Motoreinheit 200 kann aber auch eine drehende elektrische Maschine wie etwa ein Generator am axialen Ende der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 102 angeordnet werden.
Ausführungsform 4
17 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt, 18 ist ein Teilquerschnitt eines Querschnitts entlang A-B von 17 in der Richtung der Pfeile gesehen, und 19 ist ein Teilquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem ein Innenrahmen in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung geradlinig nach außen flach ausgelegt ist.
In den 17 bis 19 ist ein Außenrahmen 1B als ein sechseckiger rohrförmiger Körper hergestellt, der einen sechseckigen Querschnitt senkrecht zur Mittelachse hat, und vorstehende Abschnitte 50 sind jeweils dadurch gebildet, dass Bereiche in umfänglich zentralen Abschnitten von Seitenwandflächen, die radial nach innen gewandt sind, radial nach innen vorstehend ausgelegt sind. Zusätzlich sind Nuten, die sich in einer Umfangsrichtung erstrecken, an den vorstehenden Abschnitten 50 mit einer konstanten Teilung in einer axialen Richtung ausgebildet, um (nicht gezeigte) Abstrahlungsrippen zu bilden.
Ein Innenrahmen 2C hat sechs flache, rechteckige Basisteile 55 und wird zu einem rohrförmigen Körper geformt, der Innenumfangsflächen hat, die außen eine sechseckige Prismenform haben, und Innenumfangsflächen hat, die innen eine hexagonale Prismenform haben, indem sechs Basisteile 55 unter Verwendung von Biegeerleichterungsabschnitten 56, die als Verbindungsabschnitte fungieren, in eine Ringform gebogen werden, wobei Außenumfangsrandabschnitte von Umfangsseitenflächen der Basisteile 55 aufeinanderfolgend durch die Biegeerleichterungsabschnitte 56 miteinander verbunden sind und Endabschnittstoßflächen 58 der Basisteile 55 in Stoßkontakt gebracht werden, die sich an zwei Enden in einer Verbindungsrichtung befinden. Außenumfangsabschnitte des Stoßabschnitts der Verbindungsabschnittstoßflächen 25 der Basisteile 55 werden durch Schweißen so zusammengefügt und integriert, dass sie sich vom ersten axialen Ende zum zweiten axialen Ende erstrecken. Zusätzlich wird ein Leistungsmodul 3 an jeder der Modulmontageflächen 57 der jeweiligen Basisteile 55 montiert.
Hier wird der Innenrahmen 2C dadurch aufgebaut, dass auf einer Fläche einer rechteckigen flachen Platte aus Aluminium oder Kupfer zum Beispiel fünf Nuten, die parallel zur einer Kurzseitenrichtung sind, mit einer Teilung ausgebildet werden, die in einer Langseitenrichtung gleich ist. Somit sind die Basisteile 55 zwischen den Nuten ausgebildet, und Abschnitte an den Nuten werden dünner, um die Biegeerleichterungsabschnitte 56 zu bilden. Wenn die Dicke der flachen Platte aus Aluminium oder Kupfer, etc., dünn ist, kann der Innenrahmen unter Verwendung eines Splints zum Biegen der flachen Platte geformt werden. In diesem Fall bilden die gebogenen Abschnitte Verbindungsabschnitte zwischen Basisteilen.
Der rohrförmige Innenrahmen 2C, an dem die Leistungsmodule 3 montiert wurden, wird von einem ersten axialen Ende her in den Außenrahmen 1B eingesetzt und im Inneren des Außenrahmens 1B aufgenommen und gehaltert. Hier berühren vordere Endflächen der vorstehenden Abschnitte 50 Außenumfangsflächen der Basisteile 55. Eine Unterteilungsplatter 14 wird angeordnet, um den zwischen den vorstehenden Abschnitten 50 gebildeten Raum umfänglich in zwei Räume zu unterteilen. Zusätzlich wird eine Steuerplatine 6 an einem ersten axialen Ende im Inneren des Innenrahmens 2C aufgenommen.
Ein vorstehender Abschnitt 71 wird auf einer Außenumfangsseite einer ersten Fläche einer vorderen Halterung 7A mit einer sechseckigen Ringform ausgebildet. Der vorstehende Abschnitt 71 wird mit einer Innenumfangsflächenform, die in etwa gleich der Außenumfangsflächenform des Innenrahmens 2C ist, und einer Außenumfangsflächenform ausgebildet, die in etwa gleich der Innenumfangsflächenform des Außenrahmens 1B ist. Zusätzlich wird eine erste Dichtungsnut 9a einer vorderen Halterung an einer den Außenrahmen 1B berührenden Fläche einer vorderen Halterung 7A, d.h. an der Außenumfangsfläche des vorstehenden Abschnitts 71 mit einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Eine zweite Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung wird an einer Stelle an einer Fläche der vorderen Halterung 7A, die den Innenrahmen 2C radial innerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte 21 berührt, d.h. an der Innenumfangsfläche des vorstehenden Abschnitts 71 mit einer Ringform ausgebildet, die eine Nutrichtung in einer Umfangsrichtung hat. Ein ringförmiges erstes Dichtungselement 11a eines vorderen Endes wird in der ersten Dichtungsnut 9a der vorderen Halterung montiert, und ein ringförmiges zweites Dichtungselement 12b des vorderen Endes wird in der zweiten Dichtungsnut 9b der vorderen Halterung montiert.
Weil außerdem eine hintere Halterung auch auf eine der vorderen Halterung 7A ähnliche oder identische Weise aufgebaut ist, wird deren Erläuterung hier weggelassen.
Die vordere Halterung 7A wird an der ersten axialen Endfläche des Außenrahmens 1B mit Befestigungsschrauben vom ersten axialen Ende her so befestigt, dass der vorstehende Abschnitt 71 in den Zwischenraum zwischen dem Außenrahmen 1B und dem Innenrahmen 2C eingesetzt ist. Die (nicht gezeigte) hintere Halterung wird ähnlich an der zweiten axialen Endfläche des Außenrahmens 1B mit Befestigungsschrauben vom zweiten axialen Ende her so befestigt, dass ein vorstehender Abschnitt in den Zwischenraum zwischen dem Außenrahmen 1B und dem Innenrahmen 2C eingesetzt ist, um die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 103 zusammenzubauen.
Hier umfasst eine Rahmeneinheit 40C den Außenrahmen 1B und den Innenrahmen 2C. Weil in der elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 103 sechs Leistungsmodule 3 montiert sind, sind ein positiver Elektrodenanschluss 61a, ein negativer Elektrodenanschluss 61b und sechs Wechselstromanschlüsse 62 in einer (nicht gezeigten) Anschlusseinheit enthalten, die an der vorderen Halterung 7A montiert ist.
Darüber hinaus ist der Rest der Auslegung auf eine zur vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Weise ausgebildet.
In der auf diese Weise aufgebauten elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 103 ist auch ein Flüssigkeitskühlmantel gebildet, in dem ein flüssiges Kühlmittel, das aus dem Einlassstutzen 15 dem ersten Raum zugeführt wird, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, im Gegenuhrzeigersinn in einer Umfangsrichtung in 17 durch den Flüssigkeitskühlmantel zirkuliert, zum zweiten Raum zurückkehrt, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, und durch den Auslassstutzen 16 ausgeleitet wird. Weil der geschweißte Abschnitt, der den Stoßabschnitt der Endabschnittstoßflächen des Innenrahmens 2C zusammenfügt, als Dichtungselement fungiert, wird ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen durch den Stoßabschnitt des Innenrahmens 2C an den Endabschnitten verhindert. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach außen und innen wird zwischen der Rahmeneinheit 40C und der vorderen Halterung 7A auch durch das erste Dichtungselement 11a des vorderen Endes und das zweite Dichtungselement 12b des vorderen Endes verhindert. Außerdem wird ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen zwischen der Rahmeneinheit 40C und der hinteren Halterung durch das erste Dichtungselement des hinteren Endes und das zweite Dichtungselement des hinteren Endes verhindert.
In der Ausführungsform 4 wird der Innenrahmen 2C dadurch aufgebaut, dass aufeinanderfolgend sechs Basisteile 55 unter Verwendung der Biegeerleichterungsabschnitte 56 verbunden werden. Der Flüssigkeitskühlmantel wird zwischen dem Außenrahmen 1B und dem Innenrahmen 2C einfach dadurch gebildet, dass eine abdichtende Konstruktion an drei Stellen angeordnet wird, d.h. am Stoßabschnitt an den Endabschnittstoßflächen 58, am Verbindungsabschnitt zwischen der vorderen Halterung 7A und der ersten axialen Endfläche der Rahmeneinheit 40C, und am Verbindungsabschnitt zwischen der hinteren Halterung und der Rahmeneinheit 40C. Folglich können denjenigen der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Wirkungen auch in Ausführungsform 4 erzielt werden.
Ausführungsform 5
20 ist ein Seitenquerschnitt, der eine elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 21 ist ein Querschnitt entlang A-O-B von 20 in der Richtung der Pfeile gesehen.
In den 20 und 21 wird ein Innenrahmen 2B zu einem rohrförmigen Körper mit Innenumfangsflächen geformt, die innen eine sechseckige Prismenform haben, indem sechs Basisteile 20 unter Verwendung von dünnen Verbindungsabschnitten 21 in eine Ringform gebogen werden, wobei Innenumfangsrandabschnitte von Umfangsseitenflächen der Basisteile 20 aufeinanderfolgend durch die dünnen Verbindungsabschnitte 21 verbunden sind, eine Flüssigkeitsdichtung 70 eingesetzt wird und Endabschnittstoßflächen 25 der Basisteile 20, die sich an zwei Enden in einer Verbindungsrichtung befinden, miteinander in Stoßkontakt gebracht werden. Nuten 26 werden sich vom ersten axialen Ende zum zweiten axialen Ende auf Außenumfangsseiten der dünnen Verbindungsabschnitte 21 der zu einem rohrförmigen Körper geformten verbundenen Basisteile 20 des Innenrahmens 2B erstreckend ausgebildet. Zusätzlich werden zwei Leistungsmodule 3 an jeder der Modulmontageflächen 22 der jeweiligen Basisteile 22 umfänglich aufgereiht montiert.
Der rohrförmige Innenrahmen 2B, an dem die Leistungsmodule 3 montiert wurden, wird in den Außenrahmen 1 von einem ersten axialen Ende her eingesetzt und wird nahe dem ersten axialen Ende des Außenrahmens 1 aufgenommen und gehaltert. Eine Unterteilungsplatte 14 wird einen Raum, der zwischen vorstehenden Abschnitten 4 gebildet ist, die sich auf zwei Umfangsseiten von Endabschnittstoßabschnitten 25 befinden, umfänglich in zwei Räume unterteilend angeordnet. Zusätzlich wird eine Steuerplatine 6 an einem ersten axialen Ende im Inneren des Innenrahmens 2B aufgenommen, und die vordere Halterung 7 wird an einer ersten axialen Endfläche des Außenrahmens 1 unter Verwendung von Schrauben befestigt, um die elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung 104 zusammenzubauen.
Hier umfasst eine Rahmeneinheit 40D den Außenrahmen 1 und den Innenrahmen 2B. Der Außenrahmen 1 und eine hintere Halterung 8 sind integral ausgebildet und so geformt, dass sie eine mit Boden versehene zylindrische Form haben. Eine Flüssigkeitsdichtung 70, die als Dichtungselement fungiert, wird an Kontaktflächen zwischen dem Außenrahmen 1 und der vorderen Halterung 7, an Kontaktflächen zwischen dem Innenrahmen 2B und der vorderen Halterung 7, an Kontaktflächen zwischen dem Innenrahmen 2b und der hinteren Halterung 8, und an Endabschnittstoßflächen 25 der Basisteile 20 eingesetzt, die sich an zwei Enden des Innenrahmens 2B befinden.
Darüber hinaus ist der Rest der Auslegung auf eine zur vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Weise ausgebildet.
In der auf diese Weise aufgebauten elektrische Energie umwandelnden Vorrichtung 104 ist auch ein Flüssigkeitskühlmantel gebildet, in dem ein flüssiges Kühlmittel, das aus dem Einlassstutzen 15 dem ersten Raum zugeführt wird, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, im Gegenuhrzeigersinn in einer Umfangsrichtung durch den Flüssigkeitskühlmantel zirkuliert, zum zweiten Raum zurückkehrt, der durch die Unterteilungsplatte 14 abgeteilt ist, und durch den Auslassstutzen 16 ausgeleitet wird. Ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen zwischen den Endabschnittstoßflächen 25 des Innenrahmens 2B, ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach außen und innen zwischen der Rahmeneinheit 40B und der vorderen Halterung 7, und auch ein Austritt des flüssigen Kühlmittels aus dem Flüssigkeitskühlmantel radial nach innen zwischen der vorderen Halterung 7 und der hinteren Halterung 8 wird durch die Flüssigkeitsdichtung 70 verhindert.
Folglich können denjenigen der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Wirkungen auch in Ausführungsform 5 erzielt werden. Weil nach Ausführungsform 5 ein Austritt flüssigen Kühlmittels verhindert wird, indem die Flüssigkeitsdichtung 70 eingesetzt wird, sind separate Elemente zum Abdichten nicht länger erforderlich, wodurch eine Vereinfachung der Konstruktion erzielt werden kann.
Außerdem sind in jeder der vorstehenden Ausführungsformen erste und zweite Dichtungsnuten der vorderen Halterung und erste und zweite Dichtungsnuten der hinteren Halterung an einer vorderen Halterung und einer hinteren Halterung ausgebildet, diese Dichtungsnuten können aber auch an einem Außenrahmen und einem Innenrahmen ausgebildet werden.

Claims

Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung, Folgendes umfassend: eine Rahmeneinheit (40), die aus einem rohrförmiger Außenrahmen (1) und einem rohrförmigen Innenrahmen (2) besteht, der in einem eingebauten Zustand im Außenrahmen (1) aufgenommen und gehaltert ist; eine Halterung (7, 8), die an zwei axialen Enden oder an einem axialen Ende der Rahmeneinheit (40) angeordnet ist; Leistungsmodule (3), die im Inneren der Rahmeneinheit (40) untergebracht sind und Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umwandeln; und eine Steuervorrichtung (6), die im Inneren der Rahmeneinheit (40) untergebracht ist und eine Ansteuerung der Leistungsmodule (3) steuert, wobei ein Flüssigkeitskühlmantel (18) zwischen dem Innenrahmen (2) und dem Außenrahmen (1) mit einer Ringform ausgebildet ist; der Innenrahmen (2) Basisteile (20) und Verbindungsabschnitte (21) umfasst, welche die Basisteile (20) aufeinanderfolgend verbinden; und die Leistungsmodule (3) an radial nach innen gewandten Seitenwandflächen des Innenrahmens (2) montiert sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Basisteile (20) in eine Rohrform gebogen und in einem Zustand ausgebildet werden, in dem die an zwei Enden in einer Verbindungsrichtung befindlichen Basisteile (20) miteinander in Stoßkontakt gebracht sind; und den Flüssigkeitskühlmantel (18) abdichtende Dichtungselemente (11a, 11b, 12a - 12c) jeweils im Stoßabschnitt (24, 25) der an den zwei Enden in der Verbindungsrichtung befindlichen Basisteile (20) und zwischen der Rahmeneinheit (40) und der Halterung (7, 8) angeordnet sind.
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsabschnitte dünne Verbindungsabschnitte (21) sind, bei denen eine radiale Dicke dünner ist als eine radiale Dicke der Basisteile (20).
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die dünnen Verbindungsabschnitte (21) Abschnitte der Basisteile (20) miteinander verbinden, die radial weiter außen sind als ein radial innerer Randabschnitt; und ein zusätzliches Dichtungsmaterial (17) radial innerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte (21) zwischen den verbundenen Basisteilen (20) angeordnet ist.
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die dünnen Verbindungsabschnitte (21) radial innere Randabschnitte oder radial zentrale Abschnitte der Basisteile (20) miteinander verbinden; eine Nut (26) radial außerhalb der dünnen Verbindungsabschnitte (21) der verbundenen Basisteile (20) ausgebildet ist; ein eingebettetes Teil (27) in die Nut (26) eingesetzt ist; und ein zusätzliches Dichtungsmaterial (17) zwischen dem eingebetteten Teil (27) und der Nut (26) angeordnet ist.
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich ein radial abgedichteter Bereich im Stoßabschnitt (24, 25) der Basisteile (20), die sich an zwei Enden in der Verbindungsrichtung befinden, und ein radial abgedichteter Bereich zwischen dem Innenrahmen (2) und der Halterung (7, 8) überlappen.
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Dichtungselement (12a), das am Stoßabschnitt (25) der Basisteile (10) angeordnet ist, die sich an den zwei Enden in der Verbindungsrichtung befinden, und das Dichtungselement (12b, 12c), das sich zwischen dem Innenrahmen (2) und der Halterung (7, 8) befindet, integriert ausgebildet sind.
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Flüssigkeitskühlmantel (18) mehrere in einer Umfangsrichtung unterteilte Abstrahlungsrippen (5) umfasst, wobei die Abstrahlungsrippen (5) von der Anzahl her größer als die oder gleich der Anzahl der Basisteile (20) sind.
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die mehreren Abstrahlungsrippen (5) jeweils radial außerhalb eines Kontaktbereichs zwischen den Leistungsmodulen (3) und dem Innenrahmen (2) angeordnet und mit einer Umfangsbreite ausgebildet sind, die eine Länge hat, die größer als die oder gleich der Umfangsbreite des Kontaktbereichs zwischen den Leistungsmodulen (3) und dem Innenrahmen (2) ist, die einander entsprechen.
Elektrische Energie umwandelnde Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, darüber hinaus eine drehende elektrische Maschine (200) an einem zweiten axialen Ende der Rahmeneinheit (40B) umfassend.