FR2881293A1 - Unite de moteur/generateur - Google Patents
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Abstract
Unité de moteur/générateur comportant un moteur/générateur et une partie onduleur intégrés, dans laquelle le câblage d'une partie circuit d'excitation pour alimenter en courant un enroulement sur un rotor est rationalisé. Dans une unité de moteur/générateur dans laquelle se trouve une partie corps de moteur/générateur (100), équipée d'un enroulement inducteur (8) et d'une partie circuit de puissance à onduleur, sur laquelle sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande (22A), les balais sont disposés entre l'enroulement inducteur (8) et l'enroulement induit d'un côté et la partie circuit de commande (22A) de l'autre, et le dispositif de commande à semiconducteurs (30) est monté sur une pièce de montage de circuit de commande (22) sur laquelle est montée la partie circuit de commande (22A).
Description
UNITE DE MOTEUR/GENERATEUR ARRIÈRE-PLAN de L'INVENTION
Domaine de l'invention La présente invention concerne une unité de moteur/générateur comprenant une partie corps de moteur/générateur, ayant un enroulement inducteur alimenté en électricité par le biais de balais et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs commandé par une partie circuit de commande et un enroulement induit commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur commandée par la partie circuit de commande, sur laquelle sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande.
Description de l'art connexe
Les moteurs/générateurs à courant alternatif pour utilisation dans les véhicules automobiles d'art connexe, généralement, tels qu'ils sont représentés par exemple dans le document JP-A-2001-95103 (Document de brevet 1), sont montés horizontalement à l'extérieur d'un moteur thermique et reliés au moteur thermique par une courroie et des poulies; un onduleur qui contrôle l'entraînement/la génération du moteur/générateur est monté à distance du moteur/générateur; et le moteur/générateur et l'onduleur sont reliés par un câblage à 3 phases. Une partie circuit d'excitation pour commander un circuit d'excitation est également montée sur l'onduleur.
Dans le document J-A-2003-225000, comme indiqué sur la figure 12 de celuici, une construction est représentée dans laquelle le moteur/générateur et l'onduleur sont intégrés.
On pourra se référer au document de brevet 1: JPA-2001-95103 et plus particulièrement à la figure 1 et à description de celle-ci ainsi qu'au document de brevet 2: JP-A-2003-225000 et plus particulièrement à la figure 4, la figure 7 et les descriptions de celles- ci.
Dans un moteur/générateur ordinaire du type représenté dans le Document de brevet 1, il est nécessaire pour un onduleur qui contrôle l'entraînement/la génération du moteur/générateur d'être monté sur le véhicule, et il a été nécessaire de prévoir un espace pour monter l'onduleur séparément de l'espace dans lequel le moteur/générateur est monté.
À cause de cela, ces dernières années, comme indiqué dans le Document de brevet 2, des unités de moteur/générateur refroidies par air pour utilisation dans les véhicules automobiles ont été proposés dans lesquelles le moteur/générateur et la partie onduleur sont intégrés, et la fourniture d'un espace séparé pour monter l'onduleur sur le véhicule est rendue inutile.
Quand une unité de moteur/générateur réalisée en intégrant un moteur/générateur et une partie onduleur est montée à l'intérieur d'un compartiment moteur thermique à proximité du moteur thermique, bien que cela ne soit pas mentionné dans le Document de brevet 1, elle a tendance à être soumise aux vibrations du moteur thermique, et est aussi souvent exposée à de l'eau provenant de l'extérieur. Il est nécessaire que le circuit de commande de l'onduleur et les connexions de câblage entre les circuits et les pièces relatives à ce circuit de commande soient rendus résistants de manière fiable aux vibrations et isolés, et il est nécessaire de rationaliser les différentes connexions de câblage. Quand le moteur/générateur et la partie onduleur sont intégrés, comme le circuit de commande de l'onduleur et les circuits et parties relatives à ce circuit de commande ont tendance à souffrir des effets du flux magnétique provenant du rotor et du stator de l'unité de moteur/générateur, il est nécessaire que ceux-ci soient rendus résistants au bruit également.
La présente invention a été faite au vu de la situation présentée cidessus, et un objet de l'invention, dans l'intégration d'une unité de moteur/générateur et d'une partie onduleur, est de réaliser la rationalisation du câblage d'une partie circuit d'excitation pour alimenter en courant un enroulement de rotor.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne une unité de moteur/générateur comprenant une partie corps du moteur/générateur ayant un enroulement inducteur alimenté en électricité par le biais de balais et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs commandé par une partie circuit de commande et un enroulement induit commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur commandée par la partie circuit de commande, sur la partie corps sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande. Dans cette unité, les balais sont disposés entre l'enroulement inducteur et l'enroulement induit d'un côté et la partie circuit de commande de l'autre, et le dispositif de commande à semi-conducteurs est monté sur une pièce de montage de la partie circuit de commande sur laquelle est montée la partie circuit de commande.
La présente invention propose aussi une unité de moteur/générateur comprenant une partie corps du moteur/générateur ayant un enroulement inducteur alimenté en électricité par le biais de balais et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs commandé par une partie circuit de commande et un enroulement induit commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur commandée par la partie circuit de commande, sur la partie corps sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande.
Dans cette unité, les balais sont disposés entre l'enroulement inducteur et l'enroulement induit d'un côté et la partie circuit de commande de l'autre, une pièce de montage du composant de circuit d'excitation est présente entre les balais et la partie circuit de commande, le dispositif de commande à semi-conducteurs et une diode à effet de volant en parallèle avec l'enroulement inducteur sont montés sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation, et le dispositif de commande à semi-conducteurs et la diode à effet de volant sont connectés sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation.
L'invention propose en outre une unité de moteur/générateur comprenant une partie corps du moteur/générateur ayant un enroulement inducteur alimenté en électricité par le biais de balais et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs commandé par une partie circuit de commande et un enroulement induit commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur commandée par la partie circuit de commande, sur la partie corps sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande. Dans cette unité, un portebalais pour maintenir les balais a une pièce de montage du composant de circuit d'excitation placée entre l'enroulement inducteur et l'enroulement induit d'un côté et la partie circuit de commande de l'autre, et le dispositif de commande à semi-conducteurs est monté sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation.
Puisque l'unité de moteur/générateur selon l'invention est une unité de moteur/générateur comprenant une partie corps du moteur/générateur ayant un enroulement inducteur alimenté en électricité par le biais de balais et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs commandé par une partie circuit de commande et un enroulement induit commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur commandée par la partie circuit de commande, et que sur le corps sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande, et que les balais sont disposés entre l'enroulement inducteur et l'enroulement induit d'un côté et la partie circuit de commande de l'autre, et que le dispositif de commande à semi-conducteurs est monté sur une pièce de montage de la partie circuit de commande sur laquelle est montée la partie circuit de commande, les lignes de transmission de signaux de commande provenant de la partie circuit de commande vers le dispositif de commande à semi-conducteurs peuvent être constituées d'un motif de câblage sur une carte et ainsi la rationalisation du câblage est possible.
Comme la partie circuit de commande et le dispositif de commande à semiconducteurs sont placés sur le côté opposé des balais par rapport à l'enroulement inducteur et à l'enroulement induit, ils ne souffrent pas directement des effets du bruit causé par le flux de fuite provenant du rotor et du stator.
Puisqu'une unité de moteur/générateur selon l'invention est une unité de moteur/générateur comprenant une partie corps du moteur/générateur ayant un enroulement inducteur alimenté en électricité par le biais de balais et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs commandé par une partie circuit de commande et un enroulement induit commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur commandée par la partie circuit de commande, et que sur la partie corps sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande, les balais sont disposés entre l'enroulement inducteur et l'enroulement induit d'un côté et la partie circuit de commande de l'autre, une pièce de montage du composant de circuit d'excitation est présente entre les balais et la partie circuit de commande, le dispositif de commande à semi-conducteurs et une diode à effet de volant en parallèle avec l'enroulement inducteur sont montés sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation, et le dispositif de commande à semi-conducteurs et la diode à effet de volant sont connectés sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation.
Comme la diode à effet de volant qui est fortement productrice de chaleur et que le dispositif de commande à semi-conducteurs ne sont pas présents sur la partie circuit de commande, l'augmentation de température de la partie circuit de commande peut être supprimée.
Comme la partie circuit de commande et le dispositif de commande à semiconducteurs sont placés sur le côté opposé des balais par rapport à l'enroulement inducteur et l'enroulement induit, ils ne souffrent pas directement des effets du bruit causé par le flux de fuite provenant du rotor et du stator.
Comme le dispositif de commande à semi-conducteurs est éloigné de la partie circuit de commande, l'effet du bruit sur la partie circuit de commande causé par la commutation du dispositif de commande à semiconducteurs peut être réduit.
Comme l'unité de moteur/générateur selon l'invention est une unité de moteur/générateur comprenant une partie corps du moteur/générateur ayant un enroulement inducteur alimenté en électricité par le biais de balais et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs commandé par une partie circuit de commande et un enroulement induit commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur commandée par la partie circuit de commande, sur la partie corps sont montées la partie circuit de puissance à onduleur et la partie circuit de commande, un porte-balais pour maintenir les balais a une pièce de montage du composant de circuit d'excitation placée entre l'enroulement inducteur et l'enroulement induit d'un côté et la partie circuit de commande de l'autre, et le dispositif de commande à semi-conducteurs est monté sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation.
Puisque la diode à effet de volant fortement productrice de chaleur et le dispositif de commande à semi-conducteurs ne sont pas présents sur la partie circuit de commande, l'augmentation de température de la partie circuit de commande peut être supprimée.
Comme les balais et le dispositif de commande à semi-conducteurs, qui sont des éléments constitutifs du circuit d'excitation, sont tous deux montés ensemble sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation, le câblage entre les balais et le dispositif de commande à semi-conducteurs peut être raccourci et ainsi la rationalisation du câblage est possible.
Comme le dispositif de commande à semi-conducteurs est éloigné de la partie circuit de commande, l'effet du bruit sur la partie circuit de commande causé par la commutation du dispositif de commande à semiconducteurs peut être réduit.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue représentant un premier mode de réalisation de l'invention et est une vue verticale de profil montrant un exemple de construction schématique d'une unité de moteur/générateur complète; la figure 2 est une vue représentant un premier mode de réalisation de l'invention et est une vue verticale de profil montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation de la figure 1; la figure 3 est une vue représentant un premier mode de réalisation de l'invention et est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique principalement d'un circuit d'excitation; la figure 4 est une vue représentant un premier mode de réalisation de l'invention et est une vue en perspective d'une partie d'un rotor vu dans le sens de la longueur d'un arbre vu du dessus en diagonale; la figure 5 est une vue représentant un deuxième mode de réalisation de l'invention et est une vue verticale de profil montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation; la figure 6 est une vue représentant un deuxième mode de réalisation de l'invention et est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique principalement d'un circuit d'excitation; les figures 7A et 7B sont des vues représentant un deuxième mode de réalisation de l'invention et sont des vues agrandies montrant un exemple plus spécifique de la structure d'un circuit d'excitation, la figure 7A étant une vue arrière à partir d'un côté arrière dans le sens axial, et la figure 7B une vue de côté avec une partie représentée en coupe; la figure 8 est une vue représentant un troisième mode de réalisation de l'invention et est un diagramme de câblage montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation; la figure 9 est une vue représentant un troisième mode de réalisation de l'invention et est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique principalement d'un circuit d'excitation; la figure 10 est une vue représentant un quatrième mode de réalisation de l'invention et est une vue verticale de profil montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation; la figure 11 est une vue représentant un quatrième mode de réalisation de l'invention et est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique principalement d'un circuit d'excitation; les figures 12A et 12B sont des vues représentant un quatrième mode de réalisation de l'invention et sont des vues agrandies montrant un exemple plus spécifique de la structure d'un circuit d'excitation, la figure 12A étant une vue arrière à partir d'un côté arrière dans le sens axial, et la figure 12B une vue de côté avec une partie représentée en coupe; la figure 13 est une vue représentant un cinquième 30 mode de réalisation de l'invention et est une vue verticale de profil montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation; la figure 14 est une vue représentant un cinquième mode de réalisation de l'invention et est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique principalement d'un circuit d'excitation; la figure 15 est une vue représentant un cinquième mode de réalisation de l'invention et est une vue verticale de profil représentant une partie principale de la figure 13 agrandie; et la figure 16 est une vue représentant un cinquième mode de réalisation de l'invention et est une vue arrière d'une partie principale vue à partir de la ligne XVI-XVI de la figure 15 dans le sens des flèches.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Premier mode de réalisation Un premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit sur la base des figures 1 à 4.
La figure 1 est une vue verticale de profil montrant un exemple de construction schématique d'une unité de moteur/générateur complète, la figure 2 est une vue verticale de profil montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation de la figure 1, la figure 3 est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique principalement d'un circuit d'excitation, et la figure 4 est une vue en perspective d'une partie d'un rotor vu dans le sens de la longueur d'un arbre vu du dessus en diagonale. Les numéros de référence identiques désignent des parties identiques sur l'ensemble des figures.
Premièrement, la construction schématique d'une unité de moteur/générateur complet sera décrite, en 5 référence à la figure 1.
Sur la figure 1, une unité de moteur/générateur a une partie corps 100 de l'unité de moteur/générateur comprenant un carter 12A composé d'un support avant 1 et d'un support arrière 2 faits d'aluminium, un arbre 4 monté à l'intérieur de ce carter 12A et ayant une poulie 3 fixée à une de ses extrémités dans la direction d'un axe C (ci-après appelé "la direction axiale"), un rotor 5 fixé à cet arbre 4, des paliers 6, 7 pour soutenir le rotor 5, un enroulement inducteur 8 pour faire en sorte qu'une force magnétomotrice soit produite dans le rotor 5, des ventilateurs 9 fixés aux faces d'extrémité du rotor 5, et un induit 10 ayant un enroulement induit 10A fixé à une face circonférentielle intérieure du carter 12A.
L'unité de moteur/générateur a aussi des bagues collectrices 11, fixées à l'autre extrémité de l'arbre 4 dans la direction axiale, pour alimenter en courant l'enroulement inducteur 8; des boulons 12 fixés au support arrière 2; un porte-balais 13 disposé sur le côté extérieur, le côté arrière dans la direction axiale, du support arrière 2 et maintenu par les boulons 12; une paire de balais 14 reçus à l'intérieur de ce porte- balais 13 et glissant sur les surfaces circonférentielles extérieures des bagues collectrices 11; une partie de puissance à onduleur 20 soutenue par les boulons 12; un capteur de rotation 21 disposé dans l'extrémité arrière de la direction axiale du support arrière 2; une pièce de montage de la partie circuit de commande 22 constituée d'un boîtier en résine disposé sur le côté arrière dans la direction axiale du porte-balais 13 et la partie de puissance à onduleur 20 et soutenue par les boulons 12; un habillage 15 couvrant la périphérie du porte-balais 13 et pris en sandwich entre le support arrière 2 et la pièce de montage de la partie circuit de commande 22; une carte de commande 23, disposée à l'intérieur de la pièce de montage de la partie circuit de commande 22, sur laquelle est construite une partie circuit de commande 22A pour commander la partie de puissance à onduleur 20 et le courant d'excitation d'un circuit d'excitation (c'est-à-dire, commandant ladite partie corps du moteur/générateur 100) ; un capot 24 pour fermer une ouverture 22B à l'extrémité arrière dans la direction axiale de la pièce de montage de la partie circuit de commande 22; et un connecteur 25, disposé sur la pièce de montage de la partie circuit de commande 22, pour connecter le câblage sur la carte de commande 23 au câblage externe.
La partie circuit de commande 22 et la carte de commande 23 sont scellées avec une résine 26.
La carte de commande 23 et le porte-balais 13 et la partie corps du moteur/générateur 100 sont disposés en ligne dans la direction axiale. De même, la carte de commande 23 et la partie de puissance à onduleur 20 et la partie corps du moteur/générateur 100 sont disposées en ligne dans la direction axiale. Et le porte-balais 13 et la partie de puissance à onduleur 20 sont disposés en ligne sur un plan commun perpendiculaire à la direction axiale et avec un espacement prédéterminé dans la direction circonférentielle autour de l'axe C. Le porte-balais 13 et la partie de puissance à onduleur 20 disposés avec un espacement prédéterminé dans la direction circonférentielle sont entourés, avec un espace entre les deux, par une partie capot (ou boîtier) annulaire 22C faite de résine, placée sur la pièce de montage de la partie circuit de commande 22, et sont étanches à l'égouttement, étanches à l'eau et étanches à la poussière grâce à cette partie capot annulaire 22C. La partie capot annulaire 22C est approximativement de même rayon que le boîtier 12A de la partie corps du moteur/générateur 100 et est disposée coaxialement par rapport au boîtier 12A.
Ensuite, un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation et un exemple de câblage spécifique seront décrits, avec référence à la figure 2 et la figure 3.
Comme représenté sur la figure 3, le câblage d'un circuit d'excitation est dérivé d'une ligne au même potentiel que le potentiel + d'une batterie Batt passant à travers un dispositif à semi-conducteur 30 comme un transistor à effet de champ en un trajet jusqu'à la terre à travers une diode à effet de volant 31 et un trajet jusqu'à la terre à travers l'enroulement inducteur 8 via les balais 14 et les bagues collectrices 11.
Pour que le transistor à effet de champ 30, qui est le dispositif de commande à semi-conducteurs mentionné plus haut, soit contrôlé et entraîné par la partie circuit de commande 22A, les lignes de transmission de signaux d'un signal de drain Vd, d'un signal de grille Vg et d'un signal de source Vs sont connectées entre la partie circuit de commande 22A et le drain, la grille et la source du dispositif de commande à semi-conducteurs 30. Un capteur de courant 32 comme une résistance en dérivation pour détecter un courant d'excitation circulant à travers l'enroulement inducteur 8 est connecté entre un élément respectif parmi les balais 14 et le dispositif de commande à semi- conducteurs 30; les lignes de détection du courant Vol, Vc2 sont connectées aux bornes de sortie du capteur de courant 32, et ces lignes de détection du courant Vol, Vc2 sont connectées à la partie circuit de commande 22A, qui est sur la même carte de commande 23 que le capteur de courant 32, par un motif de câblage sur la carte de commande 23.
Comme indiqué sur la figure 2, le dispositif de commande à semiconducteurs 30, la diode à effet de volant 31 et le capteur de courant 32 sont montés généralement sur la carte de commande 23, et la carte de commande 23 est scellée avec de la résine 26 ainsi que la partie circuit de commande 22A, le dispositif de commande à semi-conducteurs 30, la diode à effet de volant 31 et le capteur de courant 32.
Pour contrôler et piloter le transistor à effet de champ 30 constituant le dispositif de commande à semi- conducteurs, il est nécessaire que la ligne de transmission de signaux de drain Vd, la ligne de transmission de signaux de grille Vg et la ligne de transmission de signaux de source Vs soient connectées à la partie circuit de commande 22A, et en montant le transistor à effet de champ 30 constituant le dispositif de commande à semi-conducteurs sur la carte de commande 23, il est possible de constituer la ligne de transmission de signaux de drain Vd, la ligne de transmission de signaux de grille Vg, la ligne de transmission de signaux de source Vs et la ligne partant de la borne à la même tension que la batterie Batt avec le motif de câblage sur la carte de commande 23; ainsi le câblage peut être rationalisé, et la résistance aux vibrations est supérieure à celle du câblage ordinaire avec fils conducteurs.
En disposant aussi la diode à effet de volant 31 sur la carte de commande 23, il est possible de constituer la ligne allant du transistor à effet de champ à la diode à effet de volant et la ligne allant de la diode à effet de volant à la terre avec un motif de câblage sur la carte de commande 23 également, ainsi une plus grande rationalisation du câblage est possible et on peut obtenir une résistance aux vibrations supérieure à celle d'un câblage ordinaire avec fils conducteurs.
Le capteur de courant 32 pour détecter le courant d'excitation étant aussi monté sur la carte de commande 23, les lignes de détection du courant Vol, Vc2 pour la détection du courant peuvent aussi être constituées avec un motif de câblage sur la carte de commande 23, moyennant quoi le câblage peut être rationalisé davantage, et on peut obtenir une résistance aux vibrations supérieure à celle d'un câblage ordinaire avec fils conducteurs.
Le câblage normal 40 allant du porte-balais 13 à la carte de commande 23 est constitué d'une ligne seulement (un fil conducteur ou une barre conductrice ou similaire autre qu'un motif de câblage).
Comme indiqué sur la figure 4, le noyau du rotor 5 est composé de pôles 16, 17 en forme de griffe placés face à face, et pour réduire le flux de fuite entre les pôles en forme de griffe placés face à face 16, 17, des aimants 18 sont disposés entre les pôles en forme de griffe placés face à face 16, 17.
Quand on fait tourner la partie corps du moteur/générateur 100 pour générer de l'électricité, un flux magnétique s'écoule à travers le noyau du rotor et le noyau du stator, et comme le noyau du rotor 5 est d'un type enroulement inducteur en forme de griffe, un flux de fuite allant des racines des pôles en forme de griffe 16, 17 aux pôles en forme de griffe placés face à face 16, 17 comme indiqué par des flèches sur la figure 4 et un flux de fuite passant entre la partie en fer de l'extrémité du rotor et la partie en fer de l'extrémité du stator comme indiqué par une flèche sur la figure 2 existent, et quand le circuit principal et les lignes de transmission de signaux du circuit d'excitation sont à proximité du rotor et du stator, en raison de ce flux de fuite, un courant s'écoule à travers le circuit d'excitation principal et/ou des courants s'écoulent à travers les lignes de transmission de signaux et le bruit a tendance à s'imposer dans le circuit d'excitation; toutefois, dans la construction de ce premier mode de réalisation, comme une partie du trajet le long duquel le courant d'excitation s'écoule et les lignes de transmission de signaux sont disposées sur la carte de commande 23 loin du rotor et du stator, l'effet du bruit peut être réduit.
La carte de commande 23 peut être facilement scellée avec de la résine ou similaire, et il est possible d'empêcher la corrosion électrolytique causée par l'exposition des parties et du câblage sur la carte de commande 25 à l'eau provenant de l'extérieur et de les isoler facilement.
Deuxième mode de réalisation Un deuxième mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit, avec référence aux figures 5 à 7. La figure 5 est une vue verticale de profil montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation; la figure 6 est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique principalement d'un circuit d'excitation; et les figures 7A et 7B sont des vues agrandies montrant un exemple plus spécifique de la structure d'un circuit d'excitation, la figure 7A étant une vue arrière d'un côté arrière dans la direction axiale et la figure 7B une vue de côté avec une partie représentée en coupe.
Sur les figures 5 à 7A et 7B, des parties identiques ou équivalentes à des parties sur les figures 1 à 4 présentées plus haut ont les mêmes numéros de référence que sur les figures 1 à 4. Dans la description suivante se rapportant au deuxième mode de réalisation, principalement, les parties différentes du premier mode de réalisation de l'invention présenté sur les figures 1 à 4 seront décrites, et toute autre description sera omise. Dans ce deuxième mode de réalisation, le transistor à effet de champ ou
autre dispositif de commande à semi-conducteurs 30 se trouve sur la carte de commande 23, et la diode à effet de volant 31 est montée sur une pièce de montage du composant de circuit d'excitation formant plate-forme 13A prévue pour se projeter dans la direction circonférentielle intégralement avec le porte-balais 13. Le câblage entre le balai respectif 14 et la diode à effet de volant 31 est constitué de bornes de connexion 42, 43 moulées dans le porte-balais 13 et la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 13A. La carte de commande 23 et le porte-balais 13 sont connectés à une seule borne de connexion (fil) 41. Le pôle + de la diode à effet de volant 31 est mis à la terre par une borne de connexion (fil) 44 moulée dans la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 13A et reliée au support arrière 2. Le capteur de courant 32 pour détecter le courant d'excitation comme une résistance en dérivation est monté sur la carte de commande 23, aux bornes de sortie du capteur de courant 32 se trouvent les lignes de détection du courant Vol, Vc2 pour détecter le courant, et ces lignes de détection du courant Vol, Vc2 sont reliées à la partie circuit de commande 22A sur la même carte de commande 23 que le capteur de courant 32 par un motif de câblage de la carte de commande 23.
Puisque le dispositif de commande à semi- conducteurs 30 comme un transistor à effet de champ et le capteur de courant 32 sont sur la carte de commande 23, la ligne de transmission de signaux de drain Vd, la ligne de transmission de signaux de grille Vg, la ligne de transmission de signaux de source Vs, les lignes de détection du courant Vol, Vc2 pour la détection du courant du capteur de courant 32 et le câblage à partir de la borne à la même tension que la batterie Batt peuvent être constitués par le motif de câblage sur la carte de commande 23, et ainsi le câblage peut être rationalisé.
Du fait que la diode à effet de volant 31 est montée sur une pièce de montage du composant de circuit d'excitation 13A du porte-balais 13, et parce qu'une seule borne de connexion (fil) 41 du porte-balais 13 à la carte de commande 23 suffira, le câblage peut être rationalisé et la résistance aux vibrations est excellente.
Dans ce deuxième mode de réalisation également, parce qu'une partie du trajet le long duquel le courant d'excitation circule et les lignes de transmission de signaux sont disposées sur la carte de commande 23 loin du rotor et du stator, l'effet du bruit peut être réduit.
Comme la diode à effet de volant 31, qui produit beaucoup de chaleur dans une telle spécification d'enroulement qu'un courant d'excitation de plusieurs ampères à plusieurs dizaines d'ampères circule, n'est pas montée sur la carte de commande 23, la montée en température de la carte de commande 23 peut être supprimée.
Ainsi, comme dans le premier mode de réalisation décrit plus haut, la carte de commande 23 peut être facilement scellée avec de la résine ou similaire, et il est possible d'empêcher la corrosion électrolytique causée par l'exposition des pièces et du câblage sur la carte de commande 23 à l'eau provenant de l'extérieur et de les isoler facilement.
Troisième mode de réalisation Un troisième mode de réalisation va maintenant être décrit, en référence aux figures 8 et 9. La figure 8 est une vue verticale en coupe de profil montrant un exemple spécifique d'une structure d'un circuit d'excitation, et la figure 9 est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique de principalement un circuit d'excitation. Sur la figure 8 et la figure 9, des parties identiques ou équivalentes à des parties sur les figures 1 à 7B présentées plus haut ont les mêmes numéros de référence que sur les figures 1 à 7B. Dans la description suivante se rapportant à ce troisième mode de réalisation, principalement les parties différentes des premier et deuxième modes de réalisation de l'invention présentés sur les figures 1 à 7B seront décrits, et tout autre
description sera omise.
Dans ce troisième mode de réalisation, le transistor à effet de champ ou autre dispositif de commande à semi-conducteurs 30 est sur la carte de commande 23. Une partie de paroi sur le côté du porte- balais 13 de la pièce de montage de la partie circuit de commande 22 soutenu par des boulons est transformée en pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D, et la diode à effet de volant 31 est montée sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D. La diode à effet de volant 31 est connectée à la carte de commande 23 par une borne (fil) de connexion 40 et est mise à la terre par une borne (fil) de connexion 47 sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D. Le capteur de courant 32 pour détecter le courant d'excitation est monté sur la carte de commande 23, aux bornes de sortie du capteur de courant 32 se trouvent les lignes de détection du courant Vcl, Vc2 pour détecter le courant, et ces lignes de détection du courant Vol, Vc2 sont connectées à la partie circuit de commande 22A sur la même carte de commande 23 que le capteur de courant 32 par un motif de câblage sur la carte de commande 23.
Comme le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 tel un transistor à effet de champ et le capteur de courant 32 sont sur la carte de commande 23, la ligne de transmission de signaux de drain Vd, la ligne de transmission de signaux de grille Vg, la ligne de transmission de signaux de source Vs, les lignes de détection du courant Vol, Vc2 pour la détection du courant du capteur de courant 32, et le câblage partant de la borne à la même tension que la batterie Batt peuvent être constitués du motif de câblage sur la carte de commande 23, et le câblage peut être rationalisé. La borne (fil) de connexion 46 reliant la diode à effet de volant 31 et la carte de commande 23 est ainsi courte, et la résistance aux vibrations est excellente.
Dans ce mode de réalisation également, comme la partie du trajet le long duquel le courant d'excitation circule et les lignes de transmission de signaux sont disposées sur la carte de commande 23 loin du rotor et du stator, l'effet du bruit peut être réduit.
Puisque la diode à effet de volant 31, qui produit beaucoup de chaleur dans une telle spécification d'enroulement qu'un courant d'excitation de plusieurs ampères à plusieurs dizaines d'ampères circule, n'est pas montée sur la carte de commande 23, la montée en température de la carte de commande 23 peut être supprimée, et en outre comme la diode à effet de volant 31 n'est pas montée sur le porte-balais 13, la diode à effet de volant 31 ne reçoit aucune chaleur des balais 14 et l'augmentation de température de la diode à effet de volant 31 peut également être supprimée.
Le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 comme un transistor à effet de champ peut aussi être monté sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D prévu sur la partie paroi latérale du portebalais 13 de la pièce de montage de la partie circuit de commande 22 soutenue par des boulons, et dans ce cas, comme la diode à effet de volant fortement productrice de chaleur 31 et le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 ne sont pas montés sur la partie circuit de commande 22A, l'augmentation de température de la carte de commande 23 peut être supprimée encore davantage. Puisque la partie circuit de commande et le dispositif de commande à semi-conducteurs sont placés sur le côté opposé des balais par rapport à l'enroulement inducteur et à l'enroulement induit, ils ne souffrent pas directement des effets du bruit causé par des courants de fuite provenant du rotor et du stator.
Quatrième mode de réalisation Un quatrième mode de réalisation va maintenant être décrit, en référence aux figures 10 à 12B. La figure 10 est une vue verticale de profil montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation; la figure 11 est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique de principalement un circuit d'excitation; et les figures 12A et 12B sont des vues agrandies montrant un exemple plus spécifique de la structure d'un circuit d'excitation, la figure 12A étant une vue arrière à partir d'un côté arrière dans le sens axial et la figure 12B une vue de côté avec une partie représentée en coupe. Sur les figures 10 à 12B, des parties identiques ou équivalentes à des parties des figures 1 à 9 présentées plus haut ont les mêmes numéros de référence que sur les figures 1 à 9. Dans la description suivante concernant ce quatrième mode de réalisation principalement les parties différentes du premier au troisième modes de réalisation de l'invention présentés sur les figures 1 à 9 seront décrites, et tout autre description sera omise.
Dans ce quatrième mode de réalisation, le dispositif de commande à semiconducteurs 30 comme un transistor à effet de champ et la diode à effet de volant 31 sont tous deux disposés sur le porte-balais 13, et le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 et la diode à effet de volant 31, qui sont des composants du trajet le long duquel le courant d'excitation circule, sont reliés par une borne (fil) de connexion 50 à l'intérieur du porte-balais 13.
Une borne (fil) de connexion du signal de drain Vd, une borne (fil) de connexion du signal de grille Vg et une borne (fil) de connexion du signal de source Vs pour contrôler et piloter le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 comme un transistor à effet de champ sont reliées à la carte de commande 23 à partir d'une pièce de montage du composant de circuit d'excitation 13A du porte-balais 13. De cette façon, câblage et composants du trajet le long duquel le courant d'excitation circule sont disposés sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 13A du porte-balais 13.
Le câblage et les connexions de composants le long desquels le courant d'excitation circule étant constitués de bornes de connexion 48, 49, 50, 51 sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 13A du porte-balais 13, on ainsi peut réduire le nombre de connexions du trajet le long duquel le courant d'excitation circule, autrement dit, le câblage peut être rationalisé, et la résistance aux vibrations est excellente.
Puisque la diode à effet de volant 31, qui produit beaucoup de chaleur dans une telle spécification d'enroulement qu'un courant d'excitation de plusieurs ampères à plusieurs dizaines d'ampères circule, n'est pas montée sur la carte de commande 23, l'augmentation de température de la carte de commande 23 peut être supprimée.
Comme le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 est éloigné de la partie circuit de commande 22A, l'effet du bruit sur le câblage et les composants de la partie circuit de commande 22A (par exemple les lignes de transmission de signaux du capteur de rotation 21, etc.) causé par la commutation du dispositif de commande à semi-conducteurs 30 peut être réduit.
Cinquième mode de réalisation Un cinquième mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit, en référence aux figures 13 à 16. La figure 13 est une vue verticale de profil en coupe montrant un exemple spécifique de la structure d'un circuit d'excitation, la figure 14 est un diagramme de câblage montrant un exemple de câblage spécifique de principalement un circuit d'excitation, la figure 15 est une vue verticale de profil représentant une partie principale de la figure 13 agrandie, et la figure 16 est une vue arrière d'une partie principale vue de la ligne XVI-XVI dans le sens des flèches sur la figure 15. Sur les figures 13 à 16, des parties identiques ou équivalentes à des parties sur les figures 1 à 12 présentées plus haut ont les mêmes numéros de référence que sur les figures 1 à 12. Dans la description suivante concernant ce cinquième mode de réalisation, principalement les parties différentes des premier au quatrième modes de réalisation de l'invention présentés sur les figures 1 à 12 seront décrites, et tout autre description sera omise.
Dans ce cinquième mode de réalisation, une pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D est présente entre le porte-balais 13 et la partie circuit de commande 22A, et le dispositif de commande à semiconducteurs 30, la diode à effet de volant 31 et le capteur de courant 32 sont disposés sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D.
L'électrode de source du dispositif de commande à semi-conducteurs 30 et la cathode de la diode à effet de volant 31 et une des bornes d'entrée du capteur de courant 32 sont reliées par une borne de connexion 53 à l'intérieur de la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D.
L'électrode de drain du dispositif de commande à semi-conducteurs 30 est reliée à une borne de connexion 55 et au côté + de la batterie Batt via cette borne de connexion 55, et au moyen de la borne de connexion 55 et d'une borne (fil) de connexion du signal de drain Vd, elle est reliée à la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23. L'électrode de source du dispositif de commande à semi-conducteurs 30 est connectée à la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23 au moyen de la borne de connexion 53 et d'une borne (fil) de connexion du signal de source Vs. L'électrode de grille du dispositif de commande à semi-conducteurs 30 est reliée à la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23 au moyen d'une borne (fil) de connexion du signal de grille Vg.
L'anode de la diode à effet de volant 31 est mise à la terre au moyen d'une borne (fil) de connexion 52 à l'intérieur de la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D.
L'autre borne d'entrée du capteur de courant 32 est reliée au moyen d'une borne (fil) de connexion 54 à l'intérieur de la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D à une borne (fil) de connexion 45 reliée au balai respectif 14 à l'intérieur du porte-balais 13. Une des bornes de sortie du capteur de courant 32 est reliée à la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23 au moyen d'une borne de connexion de détection du courant Vol. L'autre borne de sortie du capteur de courant 32 est reliée à la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23 au moyen d'une borne de connexion de détection du courant Vc2.
Autrement dit, la borne (fil) de connexion du signal de source Vs, la borne (fil) de connexion du signal de grille Vg, la borne (fil) de connexion du signal de drain Vd, la borne de connexion de détection du courant Vcl du capteur de courant 32 et la borne de connexion de détection du courant Vc2 du capteur de courant 32 sont connectées de la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D à la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23.
De cette façon, le câblage (les bornes de connexion Vs, Vg, Vd, Vol, Vc2)) et des composants (le dispositif de commande à semi-conducteurs 30, la diode à effet de volant 31, le capteur de courant 32 du trajet le long duquel le courant d'excitation circule sont disposés sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D.
Dans ce cinquième mode de réalisation, à cause de la construction décrite ci-dessus, le câblage et les composants mentionnés plus haut du trajet le long duquel le courant d'excitation circule peuvent être connectés dans la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D placée entre le porte-balais 13 et la partie circuit de commande 22A, et aussi, à la borne de connexion 45 des balais 14 à la pièce de montage du composant de circuit d'excitation 22D, à la borne (fil) de connexion du signal de drain Vd, à la borne (fil) de connexion du signal de grille Vg et à la borne (fil) de connexion du signal de source Vs allant du dispositif de commande à semi-conducteurs 30 à la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23, et les bornes de connexion de détection du courant Vol, Vc2 pour détecter le courant peuvent être raccourcies, et la résistance aux vibrations est excellente.
Dans ce cinquième mode de réalisation, au moyen de la construction décrite plus haut, puisque la diode à effet de volant fortement productrice de chaleur 31 et le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 ne sont pas montés sur la partie circuit de commande 22A sur la carte de commande 23, la montée en température de la carte de commande 23 provoquée par l'échauffement de la diode à effet de volant 31 et le dispositif de commande à semi-conducteurs 30 peut être supprimée.
En outre, dans ce cinquième mode de réalisation, au moyen de la construction décrite plus haut, comme le dispositif de commande à semiconducteurs 30 est éloigné de la partie circuit de commande 22A, l'effet du bruit sur le câblage et les composants de la partie circuit de commande 22A (par exemple les lignes de transmission de signaux du capteur de rotation 21, etc.) causé par la commutation du dispositif de commande à semi-conducteurs 30 peut être réduit. Comme dispositif de commande à semi-conducteurs 30 est éloigné du rotor et du stator, il n'est pas directement affecté par le bruit causé par le flux de fuite du rotor et du stator.
Claims (11)
1. Unité de moteur/générateur caractérisée en ce qu'elle comprend une partie corps du moteur/générateur (100), ayant un enroulement inducteur (8) alimenté en électricité par le biais de balais (14, 14) et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs (30) commandé par une partie circuit de commande (22A) et un enroulement induit (14A) commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur (20) commandée par la partie circuit de commande (22A), sur laquelle sont montées la partie circuit de puissance à onduleur (20) et la partie circuit de commande (22A), et en ce que les balais (14, 14) sont disposés entre l'enroulement inducteur (8) et l'enroulement induit (10A) d'un côté et la partie circuit de commande (22A) de l'autre, le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) étant monté sur une pièce de montage de la partie circuit de commande (22) sur laquelle est montée la partie circuit de commande (22A).
2. Unité de moteur/générateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie circuit de commande (22A) est constituée sur et le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) monté sur une carte de commande (23) logée dans une partie boîtier (22C) disposée sur le côté opposé des balais (14, 14) par rapport à l'enroulement inducteur (8) et à l'enroulement induit (l0A), et en ce que la partie circuit de commande (22A) et le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) sont reliés par cette carte de commande (2 3) .
3. Unité de moteur/générateur selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie circuit de commande (22A) et le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) sont scellés avec de la résine (26) sur la carte de commande (23).
4. Unité de moteur/générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un capteur de courant (32) pour détecter un courant d'excitation et fournir une sortie correspondante à la partie circuit de commande (22A) est monté sur la pièce de montage de la partie circuit de commande (22) et scellé sur la carte de commande (23).
5. Unité de moteur/générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une diode à effet de volant (31) en parallèle avec l'enroulement inducteur (8) est montée sur la pièce de montage de la partie circuit de commande (22), et en ce que le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) et la diode à effet de volant (31) sont connectées à la pièce de montage de la partie circuit de commande (22).
6. Unité de moteur/générateur selon la revendication 5, caractérisée en ce que la partie circuit de commande (22A) est constituée sur et le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) monté sur une carte de commande (23) logée dans une partie boîtier (220) disposée sur le côté opposé des balais (14, 14) par rapport à l'enroulement inducteur (8) et à l'enroulement induit (l0A), et grâce à cette carte de commande (23) la partie circuit de commande (22A) et le dispositif de commande à semiconducteurs (30) sont connectés, et le dispositif de commande à semiconducteurs (30) et la diode à effet de volant (31) sont connectés.
7. Unité de moteur/générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une diode à effet de volant (31) en parallèle avec l'enroulement inducteur est montée sur un porte-balais (13) pour maintenir les balais (14, 14).
8. Unité de moteur/générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'une pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A) est présente entre un porte-balais (13) pour maintenir les balais (14, 14) et la partie circuit de commande (22A), et en ce qu'une diode à effet de volant (31) en parallèle avec l'enroulement inducteur (8) est montée sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A).
9. Unité de moteur/générateur caractérisée en ce qu'elle comprend une partie corps du moteur/générateur (100) ayant un enroulement inducteur (8) alimenté en électricité par le biais de balais (14, 14) et commandé en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs (30) commandé par une partie circuit de commande (22A) et un enroulement induit (10A) commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur (20) commandée par la partie circuit de commande (22A), sur laquelle sont montées la partie circuit de puissance à onduleur (20) et la partie circuit de commande (22A), et en ce que les balais (14, 14) sont disposés entre l'enroulement inducteur (8) et l'enroulement induit (10A) d'un côté et la partie circuit de commande (22A) de l'autre, une pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A) étant présente entre les balais (14, 14) et la partie circuit de commande (22A), le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) et une diode à effet de volant (31) en parallèle avec l'enroulement inducteur (8) étant montés sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A), et en ce que le dispositif de commande à semi-conducteurs (30) et la diode à effet de volant (31) sont connectés sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A).
10. Unité de moteur/générateur, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie corps du moteur/générateur (100) ayant un enroulement inducteur (8) alimenté en électricité par le biais de balais (14, 14) et commandée en courant par un dispositif de commande à semi-conducteurs (30) commandé par une partie circuit de commande (22A) et un enroulement induit (10A) commandé en courant par une partie circuit de puissance à onduleur (20) commandée par la partie circuit de commande (22A), sur laquelle sont montées la partie circuit de puissance à onduleur (20) et la partie circuit de commande (22A), et en ce qu'un porte-balais (13) pour maintenir les balais (14, 14) a une pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A) placée entre l'enroulement inducteur (8) et l'enroulement induit (10A) d'un côté et la partie circuit de commande (22A) de l'autre, le dispositif de commande à semi-conducteurs étant monté sur cette pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A).
11. Unité de moteur/générateur selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'une diode à effet de volant (31) en parallèle avec l'enroulement inducteur (8) est montée sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A), et en ce que le dispositif de commande à semiconducteurs (30) et la diode à effet de volant (31) sont connectés sur la pièce de montage du composant de circuit d'excitation (13A).
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