FR3045977A1 - Convertisseur d'energie et machine electrique rotative - Google Patents
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Abstract
Dans un convertisseur de puissance, des lignes de connexion externes sont sorties d'un module semi-conducteur et sont pliées de manière à être séparées d'un dispositif de refroidissement. Chacun des fils extérieurs comporte une extrémité terminale. L'extrémité terminale de chaque ligne de connexion externe fait saillie d'un plan virtuel s'étendant le long d'une deuxième surface d'un logement. Les fils de connexion comprennent chacun une partie intérieure disposée dans le logement, et une partie extérieure sortant du logement et pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement. La partie extérieure de chaque fil de connexion comporte une extrémité terminale. L'extrémité terminale de la partie extérieure de chaque fil de connexion fait saillie du plan virtuel.
Description
CONVERTISSEUR DE PUISSANCE ET MACHINE ELECTRIQUE
TOURNANTE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne des convertisseurs de puissance comprenant chacun un logement et au moins un module semi-conducteur installé dans le logement, et concerne également des machines électriques tournantes comprenant chacune au moins l’un de ces convertisseurs de puissance.
CONTEXTE
Par exemple, la publication de brevet japonais n° 5774207 présente une machine électrique tournante équipée d’un appareil de commande ayant une plus grande fiabilité et des tâches d’assemblage plus simples. La machine électrique tournante classique présentée dans la publication de brevet n° 5774207 comprend un appareil de commande qui comprend un ensemble de module de puissance et une unité de circuit de commande. L’ensemble de module de puissance est fixé à un carter dans lequel un rotor et un stator sont installés, et comprend un convertisseur de puissance pour effectuer la conversion de puissance entre les enroulements du stator et une source de puissance continue (DC) disposée à l’extérieur de la machine électrique tournante. L’unité de circuit de commande est utilisée pour commander le convertisseur de puissance. L’ensemble de module de puissance comprend un module de puissance comprenant des éléments de commutation constituant le convertisseur de puissance, et un logement annulaire incorporant dans celui-ci le module de puissance. L’ensemble de module de puissance comprend également un dissipateur de chaleur qui est fixé au logement, et qui est configuré pour refroidir le module de puissance. Le module de puissance comprend une première ligne de connexion connectée à des premières électrodes des éléments de commutation, et une deuxième ligne de connexion connectée à des deuxièmes électrodes des éléments de commutation. Le module de puissance comprend également une troisième ligne de connexion connectée à des troisièmes électrodes des éléments de commutation.
Le logement annulaire comprend une première ouverture et une deuxième ouverture à l’opposé l’une de l’autre. Le dissipateur de chaleur est inséré dans la première ouverture. Le logement annulaire comprend également des connecteurs de puissance, et des connecteurs de signaux. Les connecteurs de puissance sont moulés d’un seul tenant avec le logement, et les connecteurs de signaux sont joints aux troisièmes lignes de connexion pour être connectés électriquement à celles-ci.
RESUME
Malheureusement, la fabrication de la machine électrique tournante présentée dans la publication de brevet n° 5774207 nécessite que les troisièmes lignes de connexion soient jointes aux connecteurs de signaux à l’intérieur du logement. Les outils pour joindre les troisièmes lignes de connexion et les connecteurs de signaux, tels que les outils pour souder les troisièmes lignes de connexion et les connecteurs de signaux, doivent être insérés dans le logement par l’intermédiaire de la deuxième ouverture. Afin d’éviter que l’insertion des outils de connexion n’interfère avec la périphérie de la deuxième ouverture du logement, le logement nécessite que la deuxième ouverture ait une plus grande aire, ce qui résulte en l’augmentation de la taille du logement. Ceci-ci peut par conséquent résulter en l’augmentation de la taille de la machine électrique tournante présentée dans la publication de brevet n° 5774207.
Compte-tenu des circonstances exposées ci-dessus, un aspect de la présente invention cherche à proposer des convertisseurs de puissance et des machines électriques tournantes, qui sont conçus chacun pour résoudre le problème exposé ci-dessus.
Spécifiquement, un autre aspect de la présente invention vise à proposer ces convertisseurs de puissance et ces machines électriques tournantes, qui ont chacun une plus petite taille.
Selon un premier exemple d’aspect de la présente invention, il est proposé un convertisseur de puissance pour effectuer la conversion de puissance entre une source de puissance continue externe et une bobine de stator d’une machine électrique tournante. Le convertisseur de puissance comprend un logement comportant des première et deuxième surfaces opposées, et un module semi-conducteur comprenant au moins un élément semi-conducteur et ayant une surface prédéterminée. Le module semi-conducteur est disposé dans le logement de manière à faire face à la première surface du logement, et est configuré pour effectuer la conversion de puissance. Le convertisseur de puissance comprend un dispositif de refroidissement disposé de manière à être directement ou indirectement en contact surfacique avec la surface prédéterminée du module semi-conducteur. Le convertisseur de puissance comprend une pluralité de lignes de connexion externes sortant du module semi-conducteur et pliées de manière à être séparées du dispositif de refroidissement. Chacun des fils extérieurs comporte une extrémité terminale. L’extrémité terminale de chacune des lignes de connexion externes fait saillie d’un plan virtuel s’étendant le long de la deuxième surface du logement. Le convertisseur de puissance comprend une pluralité de fils de connexion comprenant chacun une partie intérieure disposée dans le logement, et une partie extérieure sortant du logement et pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement. La partie extérieure de chacun des fils de connexion comporte une extrémité terminale. L’extrémité terminale de la partie extérieure de chacun des fils de connexion fait saillie du plan virtuel. Le convertisseur de puissance comprend une partie de jonction au niveau de laquelle l’extrémité terminale de chacun des fils extérieurs est jointe à l’extrémité terminale de la partie extérieure du fil correspondant parmi les fils de connexion. Le convertisseur de puissance comprend un élément de recouvrement qui s’étend de la deuxième surface du logement jusqu’au dispositif de refroidissement de manière à couvrir les lignes de connexion externes, les parties extérieures des fils de connexion et la partie de jonction. Le convertisseur de puissance comprend un agent de remplissage en résine introduit dans un espace défini entre le logement, le dispositif de refroidissement et l’élément de recouvrement.
Dans le convertisseur de puissance selon le premier exemple d’aspect, l’extrémité terminale de chacune des lignes de connexion externes fait saillie du plan virtuel s’étendant le long de la deuxième surface du logement, et l’extrémité terminale de la partie extérieure de chacun des fils de connexion fait saillie du plan virtuel. L’extrémité terminale de chacun des fils extérieurs est jointe à l’extrémité terminale de la partie extérieure du fil correspondant parmi les fils de connexion. C’est-à-dire que la connexion entre l’extrémité terminale de chacun des fils extérieurs et l’extrémité terminale de la partie extérieure du fil correspondant parmi les fils de connexion est située à l’extérieur du logement. Cela élimine le besoin de garantir une ouverture ayant une plus grande aire à travers le logement, ce qui résulte en ce que le convertisseur de puissance a une plus petite longueur dans la direction d’extension de chacune des lignes de connexion externes et de chacun des fils de connexion. Cela permet que le convertisseur de puissance ait une plus petite taille.
Dans le convertisseur de puissance selon un deuxième exemple d’aspect de la présente invention, le module semi-conducteur comprend un boîtier moulé en une résine dans lequel ledit au moins un élément semi-conducteur est moulé. Cela contribue à la plus petite taille du module semi-conducteur.
Le module semi-conducteur du convertisseur de puissance selon un troisième exemple d’aspect de la présente invention comprend une partie refroidie qui est refroidie par le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de la surface prédéterminée du module semi-conducteur, et une ligne de connexion intérieure disposée dans la partie refroidie et ayant une plus grande épaisseur que chacune des lignes de connexion externes. Cette configuration permet que la chaleur générée à partir dudit au moins un élément semi-conducteur du module semi-conducteur soit transférée efficacement au dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de la ligne de connexion intérieure.
Dans le convertisseur de puissance selon un quatrième exemple d’aspect de la présente invention, ledit au moins un élément semi-conducteur comprend au moins une paire de premier et deuxième éléments semi-conducteurs connectés en série l’un à l’autre. Le premier élément semi-conducteur de ladite au moins une paire est un élément de commutation de branche supérieure connecté à une borne positive de la source de puissance continue. Le deuxième élément semi-conducteur de ladite au moins une paire est un élément de commutation de branche inférieure connecté à une borne négative de la source de puissance continue. Cette configuration permet que le nombre des lignes de connexion intérieures et des lignes de connexion externes soit réduit, ce qui résulte en la réduction de la taille du module semi-conducteur.
Dans le convertisseur de puissance selon un cinquième exemple d’aspect de la présente invention, le module semi-conducteur comporte des surfaces opposées différentes de la surface prédéterminée. Les lignes de connexion externes comprennent un premier ensemble de lignes de connexion externes sortant de l’une des surfaces opposées du module semi-conducteur, et un deuxième ensemble de lignes de connexion externes sortant de l’autre des surfaces opposées du module semi-conducteur. Cette configuration permet que le premier ensemble des lignes de connexion externes et le deuxième ensemble des lignes de connexion externes, qui ont une grande différence de potentiel, soient séparés vers les différents côtés opposés du module semi-conducteur. Cela améliore la fiabilité des lignes de connexion externes du module semi-conducteur.
Le convertisseur de puissance selon un sixième exemple d’aspect de la présente invention comprend en outre un élément isolant interposé entre la surface prédéterminée du module semi-conducteur et le dispositif de refroidissement. L’élément isolant a une plus grande conductivité thermique que l’agent de remplissage en résine. Cette configuration permet que la chaleur générée à partir du module semi-conducteur soit transférée efficacement au dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de l’adhésif isolant, ce qui refroidit efficacement le module semi-conducteur.
Dans le convertisseur de puissance selon un septième exemple d’aspect de la présente invention, l’élément de recouvrement comporte une première partie d’extrémité jointe à la deuxième surface du logement, et une deuxième partie d’extrémité jointe au dispositif de refroidissement. La première extrémité de l’élément de recouvrement comporte une première partie d’assemblage au niveau d’un bout de celle-ci, et la deuxième surface du logement comporte une deuxième partie d’assemblage formée dans celle-ci. La première partie d’assemblage de la première extrémité de l’élément de recouvrement est insérée dans la deuxième partie d’assemblage de la deuxième surface du logement.
Cette configuration permet que l’espace entier de l’élément de recouvrement ait une structure de labyrinthe, ce qui empêche de manière plus fiable l’agent de remplissage en résine introduit dans l’espace entier de l’élément de recouvrement de fuir à partir de l’intérieur de l’élément de recouvrement.
Dans le convertisseur de puissance selon un huitième exemple d’aspect de la présente invention, l’élément de recouvrement sert en tant que partie du logement pour supporter le module semi-conducteur. Cette configuration contribue à la réduction de la taille du convertisseur de puissance.
Selon un neuvième exemple d’aspect de la présente invention, il est proposé une machine électrique tournante comprenant un rotor, un stator disposé de manière à faire face au rotor, un cadre qui supporte en rotation le rotor et qui supporte le stator, et un convertisseur de puissance pour effectuer la conversion de puissance entre une source de puissance continue externe et une bobine de stator du stator. Le convertisseur de puissance comprend un logement comportant des première et deuxième surfaces opposées, et un module semi-conducteur comprenant au moins un élément semi-conducteur et comportant une surface prédéterminée. Le module semi-conducteur est disposé dans le logement de manière à faire face à la première surface du logement, et est configuré pour effectuer la conversion de puissance. Le convertisseur de puissance comprend un dispositif de refroidissement disposé de manière à être directement ou indirectement en contact surfacique avec la surface prédéterminée du module semi-conducteur. Le convertisseur de puissance comprend une pluralité de lignes de connexion externes sortant du module semi-conducteur et pliées de manière à être séparées du dispositif de refroidissement. Chacun des fils extérieurs comporte une extrémité terminale, et l’extrémité terminale de chacune des lignes de connexion externes fait saillie d’un plan virtuel s’étendant le long de la deuxième surface du logement. Le convertisseur de puissance comprend une pluralité de fils de connexion comprenant chacun une partie intérieure disposée dans le logement, et une partie extérieure sortant du logement et pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement. La partie extérieure de chacun des fils de connexion comporte une extrémité terminale, et l’extrémité terminale de la partie extérieure de chacun des fils de connexion fait saillie du plan virtuel. Le convertisseur de puissance comprend une partie de jonction au niveau de laquelle l’extrémité terminale de chacun des fils extérieurs est jointe à l’extrémité terminale de la partie extérieure du fil correspondant parmi les fils de connexion. Le convertisseur de puissance comprend un élément de recouvrement qui s’étend de la deuxième surface du logement jusqu’au dispositif de refroidissement de manière à couvrir les lignes de connexion externes, les parties extérieures des fils de connexion et la partie de jonction. Le convertisseur de puissance comprend un agent de remplissage en résine introduit dans un espace défini entre le logement, le dispositif de refroidissement et l’élément de recouvrement.
Cette configuration du convertisseur de puissance selon le neuvième exemple d’aspect de la présente invention résulte en la réduction de la taille du convertisseur de puissance, ce qui résulte en la réduction de la taille de la machine électrique tournante.
Dans la machine électrique tournante selon un dixième exemple d’aspect de la présente invention, le cadre comporte une surface latérale extérieure sur laquelle le logement du convertisseur de puissance est monté. Cette configuration limite le transfert de la chaleur générée du stator au dispositif de refroidissement.
Notez que ledit au moins un élément semi-conducteur revendiqué comprend un élément de commutation, une diode, un transistor, un circuit intégré (IC), et un circuit intégré à grande intégration (LSI). Un élément semi-conducteur, qui est configuré pour être fermé ou ouvert, peut constituer ledit au moins un élément de commutation. Par exemple, des transistors à effet de champ (FET), tels que des transistors à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur (MOSFET), des transistors à effet de champ à jonction (JFET), ou des transistors à effet de champ métal-semi-conducteur (MSEFET), des transistors bipolaires à ligne isolée (IGBT), des thyristors à extinction par la gâchette (GTO), ou des transistors de puissance, peuvent être utilisés en tant qu’éléments de commutation. Le convertisseur de puissance revendiqué peut être conçu librement tant que le convertisseur de puissance est capable de convertir la puissance électrique entre la bobine de stator et la source de puissance continue.
Le module semi-conducteur revendiqué peut comprendre au moins un élément semi-conducteur, des lignes de connexion externes, des lignes de connexion intérieures, un logement, etc. Le logement revendiqué peut être constitué de n’importe quel matériau et peut être conçu de manière à avoir n’importe quelle forme tant que le module semi-conducteur, les lignes de connexion externes et les lignes de connexion intérieures sont associés mécaniquement au logement. Le dispositif de refroidissement revendiqué peut être conçu en tant que dispositif de refroidissement par air ou dispositif de refroidissement par fluide. L’agent de remplissage en résine revendiqué peut être constitué de n’importe quel matériau isolant. La machine électrique tournante revendiquée peut comprendre diverses machines comprenant chacune un élément rotatif, tel qu’un arbre. Par exemple, des génératrices, des moteurs et des moteurs-génératrices peuvent être inclus dans la machine électrique tournante revendiquée ; les moteurs incluent qu’un moteur-génératrice sert en tant que moteur, et les générateurs incluent qu’un moteur-génératrice sert en tant que génératrice.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D’autres aspects de la présente invention deviendront évidents à partir de la description qui suit d’un mode de réalisation avec référence aux dessins joints sur lesquels : la figure 1 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement un exemple de la structure globale d’une machine électrique tournante selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue plane de la machine électrique tournante illustrée sur la figure 1 lorsqu’elle est vue dans la direction de la flèche II ; la figure 3 est une vue plane illustrant schématiquement un exemple de l’apparence extérieure d’un convertisseur de puissance de la machine électrique tournante ; la figure 4 est une vue schématique illustrant schématiquement un exemple de la structure d’un logement illustré sur la figure 3 ; la figure 5 est un schéma de circuit illustrant schématiquement un premier exemple structurel d’un module semi-conducteur illustré sur la figure 3 ; la figure 6 est un schéma de circuit illustrant schématiquement un deuxième exemple structurel d’un module semi-conducteur illustré sur la figure 3 ; la figure 7 est un schéma de circuit illustrant schématiquement un troisième exemple structurel d’un module semi-conducteur illustré sur la figure 3 ; la figure 8 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement comment le module semi-conducteur est joint à un dispositif de refroidissement du convertisseur de puissance ; la figure 9 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement la situation où une extrémité terminale d’une partie extérieure de chacun des fils de connexion est en contact avec une extrémité terminale de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes du convertisseur de puissance ; la figure 10 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement une partie de jonction au niveau de laquelle l’extrémité terminale de la partie extérieure de chaque fil de connexion est jointe à l’extrémité terminale de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes du convertisseur de puissance ; la figure 11 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement comment une première partie d’extrémité d’un élément de recouvrement est montée sur la deuxième surface du logement selon le premier mode de réalisation ; la figure 12 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement un exemple structurel du convertisseur de puissance ; la figure 13 est une vue en coupe illustrant schématiquement un module semi-conducteur d’un convertisseur de puissance selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention ; le module semi-conducteur comprend un premier ensemble de lignes de connexion externes sortant de l’un des côtés opposés du module semi-conducteur, et un deuxième ensemble de lignes de connexion externes sortant de l’autre de ceux-ci ; la figure 14 est un exemple structurel du convertisseur de puissance selon le deuxième mode de réalisation ; la figure 15 est un exemple structurel modifié du convertisseur de puissance selon le deuxième mode de réalisation ; la figure 16 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement comment la première partie d’extrémité de l’élément de recouvrement est montée sur la deuxième surface du logement selon une modification du premier mode de réalisation ; et la figure 17 est une vue partiellement en coupe illustrant schématiquement comment la première partie d’extrémité de l’élément de recouvrement est montée sur la deuxième surface du logement selon une autre modification du premier mode de réalisation.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION
Ce qui suit décrit des modes de réalisation de la présente invention avec référence aux dessins joints. Ci-après, le terme « connexion » représente une connexion électrique, excepté si des descriptions supplémentaires sont ajoutées au terme « connexion ». Chaque dessin illustre des composants principaux nécessaires pour décrire une partie du mode de réalisation correspondant attribuée pour le dessin, et n’illustre par conséquent pas nécessairement tous les composants de la partie du mode de réalisation correspondant.
Les directions comprenant les directions supérieure, inférieure, gauche et droite sont basées sur les descriptions sur les dessins. Les matériaux magnétiques représentent principalement des matériaux magnétiques doux, mais peuvent consister en n’importe quels matériaux tant qu’un flux magnétique peut circuler à travers eux. De manière similaire, les matériaux magnétiques peuvent chacun avoir n’importe quelle structure tant qu’un flux magnétique peut circuler à travers eux. L’expression « A est fixé à et/ou monté sur B » comprend au moins (1) A est fixé à B avec des boulons ou des vis (2) A et B sont soudés l’un à l’autre
(3) A est collé à B (4) A est fixé à ou monté sur B sur la base d’une combinaison d’au moins deux des procédés (1) à (3) (5) d’autres expressions diverses similaires à ces expressions (1 à (4).
Premier mode de réalisation
Ce qui suit décrit une machine électrique tournante 10 selon le premier mode de réalisation de la présente invention avec référence aux figures 1 à 12.
La machine électrique tournante 10 illustrée sur la figure 1 est conçue comme une machine électrique tournante à rotor interne. Spécifiquement, la machine électrique tournante 10 comprend un cadre 12, un stator 14, un rotor 21, un arbre rotatif 24 comportant des première et deuxième extrémités axiales, et des ventilateurs de refroidissement 13 ; le stator 14, le rotor 21 et les ventilateurs de refroidissement 13 sont installés dans le cadre 12.
Le cadre 12 peut avoir n’importe quelle forme permettant que le stator 14, le rotor 21 et les ventilateurs de refroidissement 13 soient installés dans celui-ci. Par exemple, le cadre 12 illustré sur la figure 1 a une forme cylindrique creuse, et est composé d’un cadre avant cylindrique creux 12F et d’un cadre arrière cylindrique creux 12R agencés de manière continue dans une direction axiale du cadre 12.
Le cadre avant 12F et le cadre arrière 12R comportent des trous centraux alignés coaxialement. Une partie de l’arbre rotatif 24 est installée dans le cadre 12. Les première et deuxième extrémités axiales de l’arbre rotatif 24 sont introduites à partir des trous centraux des cadres avant et arrière 12F et 12R respectifs. Des paliers 19 sont montés sur les trous centraux respectifs des cadres avant et arrière 12F et 12R, de sorte que l’arbre rotatif 24 est supporté en rotation par les paliers 19.
Le cadre 12 comporte une pluralité de trous de décharge d’air de refroidissement 22 et une pluralité de trous d’admission d’air de refroidissement 23 formés dans celui-ci. Le cadre 12 sert à la fois en tant que support et logement. Les composants électroniques, tels que des bobines, des condensateurs, ou des capteurs, particulièrement un capteur de mesure d’angle de rotation, qui sont difficiles à installer dans au moins un convertisseur de puissance 20 décrit ultérieurement, peuvent être installés dans le cadre 12.
Le cadre 12 supporte le stator 2 dans celui-ci. Le stator 2, qui sert en tant qu’induit de la machine électrique tournante 10, comprend un noyau de stator 14b et une bobine de stator 14a. Le noyau de stator 14b a, par exemple, une forme sensiblement annulaire, et est disposé dans le cadre 12 de manière à être coaxial avec le cadre 12 et l’arbre rotatif 24. Le noyau de stator 14b est, par exemple, configuré comme une pile de tôles d’acier composée d’une pluralité de tôles d’acier magnétiques empilées les unes sur les autres. Cette configuration de pile du noyau de stator 14b vise à limiter l’apparition de courants de Foucault afin de réduire la perte dans le fer. Le noyau de stator 14b comporte également, par exemple, une pluralité de fentes formées à travers celui-ci. Les fentes sont formées à travers le noyau de stator 14b dans sa direction axiale et sont agencées circonférentiellement à des intervalles donnés.
La bobine de stator 14a est composée de trois enroulements de phase ou plus enroulés à travers les fentes du noyau de stator 14b.
Le rotor 21 comprend une paire de noyaux de rotor 21a et 21c, et une bobine de rotor 21b. Par exemple, chacun des noyaux de rotor 21a et 21c est constitué d’un matériau magnétique, et a une configuration prédéterminée. Par exemple, les noyaux de rotor 21a et 21c sont agencés dans le stator 14 de manière à se faire face dans la direction axiale du stator 14, et sont directement ou indirectement montés sur l’arbre rotatif 34 dans le rotor 21.
Comme le noyau de stator 14b, chacun des noyaux de rotor 21a et 21c est, par exemple, configuré comme une pile de tôles d’acier composée d’une pluralité de tôles d’acier magnétiques empilées les unes sur les autres.
Par exemple, chacun des noyaux de rotor 21a et 21c comprend une base circulaire ; la base circulaire peut comprendre une base annulaire, une base de type plaque circulaire, ou une forme cylindrique creuse. La base circulaire du noyau de rotor 21a et la base circulaire du noyau de rotor 21c sont agencées de manière à se faire face. Chacun des noyaux de rotor 21a et 21c comporte une pluralité de pôles à griffes s’étendant de la périphérie extérieure de l’extrémité axiale de la base correspondante parmi les bases circulaires vers l’autre de celles-ci avec des pas prédéterminés dans la direction circonférentielle de la base correspondante parmi les bases circulaires. Notez que les directions circonférentielle et radiale de la machine électrique tournante 10 sont perpendiculaires l’une à l’autre comme illustré sur les figures 1 et 2.
Chacun des pôles à griffes de chacun des noyaux de rotor 21a et 21c a une largeur prédéterminée et une épaisseur prédéterminée ; la largeur de chaque pôle à griffes de chacun des noyaux de rotor 21a et 21c diminue vers l’autre des noyaux de rotor 21a et 21c. C’est-à-dire que chacun de la pluralité de pôles à griffes s’étend de la périphérie extérieure de la base correspondante parmi les bases circulaires vers l’autre de celles-ci de manière à avoir une section transversale sensiblement en forme de L perpendiculaire à la direction de sa largeur. Chacun de la pluralité de pôles à griffes peut avoir une autre forme en coupe transversale, telle qu’une forme en J ou une forme en U.
Les pôles à griffes de l’un des noyaux de rotor 21a et 21c et les pôles à griffes de l’autre des noyaux de rotor 21a et 21c sont agencés alternativement dans la direction circonférentielle des noyaux de rotor 21a et 21c de sorte qu’ils s’engagent les uns dans les autres comme des doigts. Comme décrit ci-dessus, chacun des noyaux de rotor 21a et 21c comportant les pôles à griffes est constitué d’au moins un matériau magnétique.
La bobine de rotor 21b, qui sert en tant qu’enroulement inducteur, est disposée coaxialement entre les noyaux de rotor 21a et 21b de sorte que les pôles à griffes s’enroulent autour de la bobine de rotor 21b. Lorsque la bobine de rotor 21b est alimentée, les pôles à griffes du noyau de rotor 21a sont magnétisés pour avoir l’un des pôles N et S, et les pôles à griffes du noyau de rotor 21c sont magnétisés pour avoir l’autre des pôles N et S. Cela résulte en ce que les pôles N et S sont agencés alternativement dans la direction circonférentielle du rotor 21.
Le rotor 21 est disposé coaxialement à l’intérieur du stator 14 avec un entrefer (espacement) radial prédéterminé par rapport au stator 14. La longueur radiale de l’entrefer entre le rotor 21 et le stator 14 peut être fixée librement tant que le rotor 21 et le stator 14 ne peuvent pas venir en contact l’un avec l’autre, et qu’un flux magnétique peut circuler entre le stator 14 et le rotor 21.
Chacun des ventilateurs de refroidissement 13 sert en tant que dispositif de refroidissement. Les ventilateurs de refroidissement 13 sont montés sur les surfaces d’extrémité axiales respectives du rotor 21 de manière à être proches de la bobine de stator 14a. Lorsque les ventilateurs de refroidissement 36 sont mis en rotation avec le rotor 21, chaque ventilateur de refroidissement 36 agit pour aspirer l’air de refroidissement de l’extérieur du cadre 12 par l’intermédiaire des trous d’admission d’air de refroidissement 23, délivrer l’air de refroidissement à l’intérieur du cadre 12, et décharger l’air de refroidissement délivré du cadre 12 à travers les trous de décharge d’air de refroidissement 22. Cela refroidit la totalité de la machine électrique tournante 10 comprenant un porte-balais 16 décrit ultérieurement, et le stator 14.
Comme décrit ci-dessus, l’arbre rotatif 24 est mis en rotation avec le rotor 21, parce que le rotor 21 est directement ou indirectement monté sur l’arbre rotatif 24.
La machine électrique tournante 10 comprend une poulie 11, un porte-balais 16 comprenant des balais 17, des bagues collectrices 18, et au moins un convertisseur de puissance 20.
La poulie 11 est montée sur la première extrémité de l’arbre rotatif 24, qui fait saillie du trou central du cadre avant 12F avec des éléments de fixation 25. Les bagues collectrices 18, qui ont chacune une caractéristique électriquement conductrice, sont montées coaxialement sur la deuxième extrémité de l’arbre rotatif 24. Les deux extrémités d’une courroie de transfert non illustrée sont respectivement enroulées sur la poulie 11 et un arbre rotatif d’une source de puissance, telle qu’un moteur à combustion interne lorsque la machine électrique tournante 10 est installée dans un véhicule. Cela permet que la puissance de rotation soit transférée entre la machine électrique tournante 10 et le moteur à combustion interne par l’intermédiaire de la courroie de transfert.
Les bagues collectrices 18 sont connectées à la bobine de rotor 21b par l’intermédiaire de fils conducteurs. Les bagues collectrices 18 sont mises en contact avec les balais, tels que des balais positifs et négatifs, 17 installés dans le porte-balais 16, et les balais 17 sont connectés au régulateur 15 par l’intermédiaire des bornes du porte-balais 16. Le porte-balais 16 a une performance d’isolement.
Le porte-balais 16 comporte un trou traversant à travers lequel la deuxième extrémité de l’arbre rotatif 24 passe alors que les bagues collectrices 18 sont disposées dans le porte-balais 16. Les balais 17 installés dans le porte-balais 16 sont pressés pour venir en contact avec les bagues collectrices 18 respectives.
Le régulateur 15, le porte-balais 16 comprenant les balais 17, et les bagues collectrices 18 sont disposés autour de la deuxième extrémité de l’arbre rotatif 24 de manière à faire face à une surface d’extrémité extérieure, c’est-à-dire une surface côté extérieur, SO du cadre arrière 12R dans la direction axiale du cadre 12. Comme décrit ultérieurement, ledit au moins un convertisseur de puissance 20 est monté sur la surface d’extrémité extérieure SO du cadre arrière 12R. Ces régulateur 15, porte-balais 16, bagues collectrices 18 et ledit au moins un convertisseur de puissance 20 sont, par exemple, couverts par un capot arrière RC.
Le régulateur 15 est connecté à un dispositif externe 30, et est utilisé pour ajuster un courant inducteur à fournir à la bobine de rotor 21b sur la base d’informations envoyées à partir du dispositif externe 30. Le régulateur 15 peut comprendre des connecteurs qui permettent que le dispositif externe 30 soit connecté aux bornes de commande des éléments de commutation, qui sont décrits ultérieurement, dudit au moins un convertisseur de puissance 20. Cela permet au dispositif externe 30 de commander les éléments de commutation de l’ensemble de convertisseur de puissance 30, permettant que le dispositif externe 30 commande la manière selon laquelle la machine électrique tournante 10 est mise en rotation ou en fonctionnement. Le régulateur 15 peut être connecté au dit au moins un convertisseur de puissance 20 ou peut ne pas être connecté à celui-ci.
Le dispositif externe 30 est configuré pour commander le régulateur 15 pour commander le courant inducteur fourni à la bobine de rotor 21b en conséquence, et pour commander ledit au moins un convertisseur de puissance 20 pour commander un courant alternatif fourni à la bobine de stator 14a. Cette configuration commande la manière selon laquelle la machine électrique tournante 10 est mise en rotation. Cette configuration amène également la bobine de stator 14a à générer une puissance alternative (AC), et amène ledit au moins un convertisseur de puissance 20 à convertir la puissance alternative en puissance continue, chargeant ainsi une source de puissance continue (DC) E, qui est connectée au dit au moins un convertisseur de puissance 20, sur la base de la puissance continue. Le dispositif externe 30 comprend un contrôleur à base de processeur, tel qu’un micro-ordinateur ou une unité de commande électronique (ECU). Le dispositif externe 30 peut être disposé à l’extérieur de la machine électrique tournante 10 comme illustré sur la figure 1, ou peut être disposé à l’intérieur de la machine électrique tournante 10 de la même manière que ledit au moins un convertisseur de puissance 20 tel qu’illustré sur la figure 2.
La source de puissance continue E comprend au moins une batterie, telle qu’une pile à combustible, une batterie solaire, une batterie au lithium, ou une batterie au plomb. Les piles à combustible et les batteries solaires sont des batteries principales capables de délivrer une puissance continue. Les batteries au lithium et les batteries au plomb sont des batteries secondaires, c’est-à-dire des batteries à puissance continue rechargeables. En particulier, les batteries secondaires, telles que les batteries au lithium ou les batteries au plomb, sont de préférence utilisées en tant que source de puissance continue E, parce que la machine électrique tournante 10 est capable de fonctionner dans un mode de fonctionnement de puissance et dans un mode de régénération. La machine électrique tournante 10 fonctionnant dans le mode de fonctionnement de puissance fonctionne sur la base de la puissance fournie, et la machine électrique tournante 10 fonctionnant dans le mode de régénération génère de la puissance lorsqu’elle est décélérée.
Comme illustré sur la figure 2, ledit au moins un convertisseur de puissance 20 est monté sur la surface d’extrémité extérieure SO du cadre arrière 12R. Ledit au moins un convertisseur de puissance 20 est utilisé pour effectuer la conversion de puissance entre la source de puissance continue E et au moins l’une de la bobine de stator 14a et de la bobine de rotor 21b de la machine électrique tournante 10. Spécifiquement, lorsque la machine électrique tournante 10 fonctionne dans le mode de fonctionnement de puissance, la source de puissance continue E fournit la puissance électrique aux bobines de la machine électrique tournante 10 par l’intermédiaire dudit au moins un convertisseur de puissance 20. De plus, lorsque la machine électrique tournante 10 fonctionne dans le mode de régénération, la source de puissance continue E est chargée sur la base de la puissance électrique fournie à partir de la bobine de stator 14a par l’intermédiaire dudit au moins un convertisseur de puissance 20.
Comme illustré sur la figure 2, ledit au moins un convertisseur de puissance 20 selon le premier mode de réalisation est composé de trois convertisseurs de puissance, qui sont appelés convertisseurs de puissance 20A, 20B et 20C, montés sur la surface d’extrémité extérieure SO du cadre arrière 12R de manière à entourer le porte-balais 16. Les convertisseurs de puissance 20A, 20B et 20C sont connectés de manière communicante les uns aux autres. Les convertisseurs de puissance 20A, 20B et 20C ont une forme sensiblement identique, à l’exception d’une partie de borne 201 du convertisseur de puissance 20A. Ce qui suit décrit par conséquent en détail la structure du convertisseur de puissance 20A en tant que convertisseur représentatif des convertisseurs de puissance 20A, 20B et 20C.
La figure 3 illustre schématiquement l’apparence extérieure du convertisseur de puissance 20A.
Le convertisseur de puissance 20A illustré sur la figure 3 comprend, par exemple, un logement 204, des parties de borne 201 et 205, un dispositif de refroidissement 202, et un module semi-conducteur 203. Par exemple, le logement 204 a une forme rectangulaire ou carrée. Par exemple, la partie de borne 201 sort de manière à s’étendre, par exemple, à partir d’un côté du logement 204. La partie de borne 201 sert en tant que borne de sortie destinée à être connectée à un câblage de véhicule. C’est-à-dire que la partie de borne 201 est connectée au module semi-conducteur 203, et également connectée à la source de puissance continue E par l’intermédiaire du câblage de véhicule. Cela permet qu’une connexion électrique soit établie entre le module semi-conducteur 203 et la source de puissance continue E. La partie de borne 205 sert également en tant que borne de sortie connectée aux autres convertisseurs de puissance 20B et 20C. C’est-à-dire que la partie de borne 205 du convertisseur de puissance 20A est connectée au module semi-conducteur 203, et également connectée aux parties de borne 205 des autres convertisseurs de puissance 20B et 20C. Cela permet qu’une connexion électrique soit établie entre le module semi-conducteur 203 du convertisseur de puissance 20A et les modules semi-conducteurs 203 des autres convertisseurs de puissance 20B et 20C.
Le module semi-conducteur 203 comprend un ou plusieurs éléments semi-conducteurs, tels que des éléments de commutation et/ou des diodes, et un boîtier moulé sensiblement cuboïde 203a (voir les figures 8 à 12 décrites ultérieurement) ayant des première et deuxième surfaces S2a et S2b opposées. C’est-à-dire que lesdits un ou plusieurs éléments semi-conducteurs sont moulés pour être conditionnés. Le module semi-conducteur 203 est supporté par le logement 204.
Le dispositif de refroidissement 202 comprend, par exemple, un corps sensiblement cuboïde 202b ayant des première et deuxième surfaces S3a et S3b opposées, et une pluralité d’ailettes 202a faisant saillie verticalement de la première surface S3a du corps 202b. Le dispositif de refroidissement 202 est monté, au niveau de sa deuxième surface S3b, sur la première surface S2a du module semi-conducteur 203 (boîtier moulé 203a) par l’intermédiaire d’un adhésif isolant 206 (voir, par exemple, les figures 8 et 9).
Comme illustré schématiquement sur la figure 4, le logement 204 comprend, par exemple, un corps sensiblement cuboïde 204d, qui est constitué, par exemple, d’une résine et qui comporte des première et deuxième surfaces Sla et Slb opposées. Le logement 204 comprend une pluralité de fils de connexion 204a, au moins une partie de borne 204b, et une pluralité de parois latérales 204c. Le corps 204d a une longueur prédéterminée, une largeur prédéterminée, et une épaisseur prédéterminée ; la longueur du corps 204d dans les première et deuxième directions longitudinales XI et X2 du corps 204d est plus grande que la largeur du corps 204d dans les première et deuxième directions de largeur Y1 et Y2 du corps 204d. Notez qu’à la fois les première et deuxième directions longitudinales XI et X2 et les première et deuxième directions de largeur Y1 et Y2 sont le long de la surface d’extrémité externe SO du cadre arrière 12R illustré sur la figure 2.
Chacun des fils de connexion 204a comprend une partie intérieure intégrée dans le corps 204d du logement 204, et une partie extérieure sortant d’un côté Sic du corps 204d dans une première direction latérale ZI des première et deuxième directions latérales ZI et Z2, et pliée perpendiculairement de manière à s’étendre dans la première direction de largeur Y1 (voir la figure 9). Notez que, sur chacune des figures 8 à 12, les première et deuxième directions latérales ZI et Z2 du corps 204d, qui croisent les première et deuxième directions de largeur Y1 et Y2 et les première et deuxième directions longitudinales XI et X2, sont définies.
Ladite au moins une partie de borne 204b est connectée aux parties intérieures des fils de connexion 204a, et fait saillie à l’extérieur du corps 204d dans la première direction de largeur Yl. Comme illustré sur la figure 4, la longueur de projection de ladite au moins une partie de borne 204b dans les première et deuxième directions de largeur Yl et Y2 peut être plus grande ou plus petite que la longueur de projection de la partie extérieure de chaque fil de connexion 204a dans les première et deuxième directions de largeur Y1 et Y2.
La pluralité de parois latérales 204c s’étendent dans le deuxième côté des première et deuxième directions de largeur Yl et Y2, et sont disposées de manière à se faire face avec un espace prédéterminé entre elles dans les première et deuxième directions longitudinales XI et X2. Le module semi-conducteur 203 est monté sur la première surface Sla du corps 204d entre les parois latérales 204c dans les première et deuxième directions longitudinales XI et X2 (voir le trait à deux points sur la figure 4). Bien qu’il soit éliminé sur la figure 4, le dispositif de refroidissement 202 est monté sur ou par-dessus le module semi-conducteur 203 et les parois latérales 204c dans les première et deuxième directions de largeur Y1 et Y2.
Ce qui suit décrit des exemples du circuit inclus dans le module semi-conducteur 203 avec référence aux figures 5 à 7.
Le module semi-conducteur 203 est composé d’au moins l’un d’un module semi-conducteur Ml illustré sur la figure 5, d’un module semi-conducteur M2 illustré sur la figure 6, et d’un module semi-conducteur M3 illustré sur la figure 7.
Notez que, bien qu’éliminées sur chacune des figures 5 à 7, le module semi-conducteur 203 comprend des lignes de connexion intérieures 203c et des lignes de connexion externes 203d, qui sont illustrées sur les figures 8 à 12, en plus du module correspondant parmi les modules semi-conducteurs Ml, M2 et M3. Chacune des lignes de connexion intérieures 203c et des lignes de connexion externes 203d a, par exemple, une forme en plaquettes. Il peut être déterminé librement comment chacun des modules semi-conducteurs Ml, M2 et M3 est mis en œuvre. Par exemple, des éléments semi-conducteurs peuvent être montés sur une carte de circuit, et connectés les uns aux autres par des fils pour mettre en œuvre chacun des modules semi-conducteurs Ml, M2 et M3. Une puce semi-conductrice peut mettre en œuvre chacun des modules semi-conducteurs Ml, M2 et M3.
Le module semi-conducteur Ml illustré sur la figure 5 comprend des éléments de commutation Q1 et Q2, qui sont chacun composés d’un transistor bipolaire à ligne isolée (IGBT), et de diodes de protection DI et D2. La diode de protection DI est connectée en parallèle à l’élément de commutation Q1 de sorte que la cathode de la diode de protection DI est connectée au collecteur de l’élément de commutation Ql. La diode de protection D2 est connectée en parallèle à l’élément de commutation Q2 de sorte que la cathode de la diode de protection D2 est connectée au collecteur de l’élément de commutation Q2. Les éléments de commutation Ql et Q2 sont connectés en série les uns aux autres. L’ensemble de l’élément de commutation Ql et de la diode de protection DI est connecté à la borne positive de la source de puissance continue E, constituant ainsi un élément de branche supérieure. L’ensemble de l’élément de commutation Q2 et de la diode de protection D2 est connecté à la borne négative de la source de puissance continue E, constituant ainsi un élément de branche inférieure.
Le module semi-conducteur Ml comporte une borne de connexion Pd connectée à la borne d’entrée, c’est-à-dire au collecteur, de l’élément de commutation Ql, et une borne de connexion Pgl connectée à la borne de commande, c’est-à-dire à la ligne, de l’élément de commutation Ql.
Le module semi-conducteur Ml comporte également une borne de connexion Ps connectée à la borne de sortie, c’est-à-dire à l’émetteur, de l’élément de commutation Q2, et une borne de connexion Pg2 connectée à la borne de commande, c’est-à-dire à la ligne, de l’élément de commutation Q2.
La borne de sortie, c’est-à-dire l’émetteur, de l’élément de commutation Q1 et la borne d’entrée, c’est-à-dire le collecteur, de l’élément de commutation Q2 sont connectées l’une à l’autre au niveau du point de connexion PI. Le module semi-conducteur Ml comporte une borne de connexion Pmi connectée au point de connexion PI des éléments de commutation Ql et Q2.
Les bornes de connexion Pd, Pgl, Pg2, Ps et Pmi sont connectées aux lignes de connexion intérieures 203c, ou s’étendent à l’extérieur du boîtier moulé 203a du module semi-conducteur 203 comme certaines des lignes de connexion externes 203d.
Le module semi-conducteur M2 illustré sur la figure 6 comprend des éléments de commutation Qll et Q12, qui sont composés chacun d’un transistor à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur (MOSFET). Parce que chacun des éléments de commutation (MOSFET) Qll et Q12 comprend intrinsèquement une diode intrinsèque, les diodes intrinsèques des éléments de commutation Qll et Q12 servent en tant que diodes de protection, éliminant ainsi des diodes de protection supplémentaires telles que les diodes DI et D2.
Les éléments de commutation Qll et Q12 sont connectés en série l’un à l’autre. L’élément de commutation Qll est connecté à la borne positive de la source de puissance continue E, constituant ainsi un élément de branche supérieure. L’élément de commutation Q12 est connecté à la borne négative de la source de puissance continue E, constituant ainsi un élément de branche inférieure.
Le module semi-conducteur M2 comporte une borne de connexion Pd connectée à la borne d’entrée, c’est-à-dire au drain, de l’élément de commutation Qll, et une borne de connexion Pgl connectée à la borne de commande, c’est-à-dire à la ligne, de l’élément de commutation Qll.
Le module semi-conducteur M2 comporte également une borne de connexion Pgl connectée à la borne de sortie, c’est-à-dire à la source, de l’élément de commutation Q12, et une borne de connexion Pg2 connectée à la borne de commande, c’est-à-dire à la ligne, de l’élément de commutation Q12.
La borne de sortie, c’est-à-dire la source, de l’élément de commutation Qll et la borne d’entrée, c’est-à-dire le drain, de l’élément de commutation Q12 sont connectées l’une à l’autre au niveau du point de connexion P2. Le module semi-conducteur M2 comporte une borne de connexion Pm2 connectée au point de connexion P2 des éléments de commutation Qll et Q12.
Les bornes de connexion Pd, Pgl, Pg2, Ps et Pm2 sont connectées aux lignes de connexion intérieures 203c, ou s’étendent à l’extérieur du module semi-conducteur 203 comme certaines des lignes de connexion externes 203d.
Au lieu des IGBT du module semi-conducteur Ml et/ou des MOSFET du module semi-conducteur M2, des transistors à effet de champ à jonction (JFET), des transistors à effet de champ métal-semi-conducteur (MSEFET), des thyristors à extinction par la gâchette (GTO), ou des transistors de puissance peuvent être utilisés.
Le module semi-conducteur M3 illustré sur la figure 7 comprend des diodes Dll et D12. Le module semi-conducteur M3 diffère du module semi- conducteur Ml en ce qu’aucun élément de commutation Q1 et Q2 n’est prévu. Les diodes DI 1 et D12 sont connectées en série l’une à l’autre.
Le module semi-conducteur M3 comporte une borne de connexion Pk connectée à la cathode de la diode Dll, et une borne de connexion Pa connectée à l’anode de la diode D12. L’anode de la diode Dll et la cathode de la diode D12 sont connectées l’une à l’autre au niveau du point de connexion P3. Le module semi-conducteur M3 comporte une borne de connexion Pm3 connectée au point de connexion P3 des diodes Dll et D12.
Les bornes de connexion Pk, Pa et Pm3 sont connectées aux lignes de connexion intérieures 203c, ou s’étendent à l’extérieur du module semi-conducteur 203 comme certaines des lignes de connexion externes 203d.
Ce qui suit décrit un exemple de la structure détaillée du dispositif semi-conducteur 20 avec référence aux figures 8 à 12. Les figures 8 à 12 éliminent l’illustration des éléments de commutation et/ou des diodes inclus dans le module semi-conducteur 203.
Par exemple, les figures 8 à 12 illustrent (1) Comment le module semi-conducteur 203 est joint au dispositif de refroidissement 202 (2) Comment une extrémité terminale de chacun des fils de connexion 204a est en contact avec une extrémité terminale de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203a (3) Comment l’extrémité terminale de chacun des fils de connexion 204a est jointe à l’extrémité terminale de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203a (4) Comment un élément de recouvrement décrit ultérieurement est monté sur le dispositif semi-conducteur 20.
Comme décrit ci-dessus, l’adhésif isolant 206 est interposé entre la première surface S2a du module semi-conducteur 203 et la deuxième surface S3b du dispositif de refroidissement 202 pour le contact surfacique entre le module semi-conducteur 203 et le dispositif de refroidissement 202. L’adhésif isolant 206 a une conductivité thermique supérieure à celle d’un agent de remplissage en résine 209 décrit ultérieurement et illustré sur la figure 12.
Le module semi-conducteur 203 comprend une partie refroidie 203b qui est indirectement en contact surfacique avec le dispositif de refroidissement 202, de sorte que la partie refroidie 203b est refroidie par le dispositif de refroidissement 202 par l’intermédiaire de la première surface S2a. Les lignes de connexion intérieures 203c, qui sont enfermées dans le module semi-conducteur 203, sont de préférence disposées dans la partie refroidie 203b. Chacune des lignes de connexion intérieures 203c a une plus grande épaisseur que les lignes de connexion externes 203d.
Au moins une partie des lignes de connexion intérieures 203c peuvent être exposées à partir du boîtier moulé 203a afin d’améliorer l’efficacité de refroidissement des lignes de connexion intérieures 203c.
Chacune des lignes de connexion externes 203d sort, par exemple, d’un côté S2c du boîtier moulé 203a dans la première direction latérale ZI ; le côté S2c correspond au côté Sic du corps 204d. Chacune des lignes de connexion externes 203d est pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement 202 dans la première direction de largeur Y1.
La partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a comporte l’extrémité terminale Tl, et chacune des lignes de connexion externes 203d comporte l’extrémité terminale T2. Comme illustré sur la figure 9, l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a est en contact avec l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d. C’est-à-dire que la partie extérieure de chaque fil de connexion 204a sort du côté Sic du corps 204d dans la première direction latérale Zl, et est pliée perpendiculairement de manière à s’étendre dans la première direction de largeur Y1 de manière à être séparée du dispositif de refroidissement (voir le côté gauche de la figure 9). De manière similaire, chaque ligne de connexion externe 203d sort du côté S2c du boîtier moulé 203a dans la première direction latérale Zl, et est pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement 202 dans la première direction de largeur Yl.
Cela permet que l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a soit en contact avec l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d.
Comme illustré sur la figure 10, l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a est jointe électriquement à l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d. Le numéro de référence 207 représente la partie de jonction entre l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a et l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d. Par exemple, l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a est soudée ou montée par soudure sur l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d. L’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a et l’extrémité terminale T2 de chacune des lignes de connexion externes 203d sont situées à l’extérieur du logement 204. Cela permet que la tâche de jonction entre l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a et l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d soit effectuée facilement.
Comme illustré sur la figure 10, l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a et l’extrémité terminale T2 de chacune des lignes de connexion externes 203d peuvent être situées de manière à être proches de la deuxième surface Slb du corps 204d.
Avec référence à la figure 11, le convertisseur de puissance 20 comprend un élément de recouvrement, c’est-à-dire un élément formant capot, 208 qui s’étend de la première extrémité du corps 204d dans la première direction latérale ZI jusqu’à la deuxième surface Slb du corps 204d de manière à couvrir les fils de connexion 204a et les lignes de connexion externes 203d, couvrant ainsi, c’est-à-dire protégeant, les fils de connexion 204a, les lignes de connexion externes 203d et leurs parties de jonction 207. Cela résulte en ce qu’un premier espace SP1 est principalement formé entre l’élément de recouvrement 208, le logement 204 et le dispositif de refroidissement 202, et qu’un deuxième espace SP2, qui communique avec le premier espace SP1, est principalement formé entre le dispositif de refroidissement 202, le module semi-conducteur 203 et le logement 204.
Par exemple, l’élément de recouvrement 208 comprend un corps 208c ayant une section transversale sensiblement en forme de J dans les première et deuxième directions de largeur Y1 et Y2. Le corps 208c comporte une première partie d’extrémité 208b jointe, par exemple, à la deuxième surface Slb d’une première extrémité du corps 204d du logement 204 dans la direction Zl. La première partie d’extrémité 208b du corps 208c comporte, au niveau de son bout, une première partie d’assemblage 208a assemblée à une deuxième partie d’assemblage 204e formée dans la deuxième surface Slb de la première extrémité du corps 204d dans la direction Zl.
Par exemple, la première partie d’assemblage 208a a une forme convexe, et la deuxième partie d’assemblage 204e a une forme concave en conformité avec la forme convexe, de sorte que la première partie d’assemblage 208a est facilement insérée dans la deuxième partie d’assemblage 204e. L’élément de recouvrement 208 peut être réalisé en une résine.
Le corps 208c comporte également une deuxième partie d’extrémité 208d, à l’opposé de la première partie d’extrémité 207b. La surface de la deuxième extrémité 108d du corps 208c est jointe, par exemple, à la deuxième surface S3b d’une première extrémité du corps 202b du dispositif de refroidissement 202 dans la direction Zl. La surface de la deuxième extrémité 108d du corps 208c est de préférence jointe à l’extrémité correspondante de la deuxième surface S3b du corps 202b du dispositif de refroidissement 202 par un adhésif (non montré). Cela empêche qu’un agent de remplissage en résine 209 décrit ultérieurement ne fuie à partir de l’intérieur de l’élément de recouvrement 208. Le même matériau que celui de l’adhésif 206 présenté ci-dessus peut être utilisé.
En tant que matériau de l’adhésif utilisé pour joindre l’élément de recouvrement 208 et le dispositif de refroidissement 202, le même matériau que celui de l’adhésif 206 ou un autre matériau peut être utilisé.
Comme illustré sur la figure 11, la partie de jonction 207 entre l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a et l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d est située de manière à faire saillie d’un plan virtuel VP s’étendant le long de la deuxième surface Slb dans la première direction latérale Zl. Pour cette raison, le corps 208c de l’élément de recouvrement 208 a une hauteur H1 se projetant par rapport au plan virtuel VP dans la première direction latérale Zl plus grande que la hauteur de la partie de jonction 207 se projetant par rapport au plan virtuel VP dans la direction Zl (voir la figure 11). La hauteur H1 du corps 208c de l’élément de recouvrement 208 par rapport au plan virtuel VP est de préférence fixée de manière à être plus petite que la hauteur H2 de ladite au moins une partie de borne 204b par rapport à la deuxième surface Slb dans la première direction latérale Zl. Cette configuration évite que l’élément de recouvrement 208 fasse saillie à l’extérieur par rapport à ladite au moins une partie de borne 204b dans la première direction latérale Zl, ce qui maintient la taille du convertisseur de puissance 20 compacte.
Avec référence à la figure 12, le convertisseur de puissance 20 comprend un agent de remplissage en résine 209 introduit dans les premier et deuxième espaces SP1 et SP2 du convertisseur de puissance 1. L’agent de remplissage en résine 209 empêche l’entrée d’eau et/ou de particules de poussière à l’intérieur du logement 204. L’agent de remplissage en résine 209 dissipe également la chaleur, qui est générée à partir du module semi-conducteur 203, à travers le dispositif de refroidissement 202, le logement 204 et l’élément de recouvrement 208. Par exemple, l’agent de remplissage en résine 209, qui a une performance d’isolement, est inséré dans les premier et deuxième espaces SP1 et SP2 par l’intermédiaire d’une ouverture OP ; l’ouverture OP est définie entre une deuxième extrémité du corps 202b du dispositif de refroidissement 202 dans la direction Z2 et une deuxième extrémité du corps 202b du dispositif de refroidissement 202 dans la direction Z2. La deuxième extrémité du corps 202b du dispositif de refroidissement 202 dans la direction Z2 est à l’opposé de la première extrémité du corps 202b dans la direction Zl, et la deuxième extrémité du corps 202b du dispositif de refroidissement 202 dans la direction Z2 est à l’opposé de la première extrémité du corps 202b du dispositif de refroidissement 202 dans la direction Zl. L’agent de remplissage en résine 209 peut être constitué d’un matériau résineux qui durcit après avoir été introduit dans les premier et deuxième espaces SP1 et SP2, ou d’un matériau résineux qui devient visqueux après avoir été introduit dans les premier et deuxième espaces SP1 et SP2.
Comme décrit ci-dessus, le premier mode de réalisation fournit les effets avantageux suivants.
Le convertisseur de puissance 20, comme illustré sur les figures 3 à 12, comprend le dispositif de refroidissement 202, les lignes de connexion externes 203d, les fils de connexion 204a, la partie de jonction 207, l’élément de recouvrement 208 et l’agent de remplissage en résine 209.
Le dispositif de refroidissement 202 est indirectement mis en contact, au niveau de la deuxième surface S3b, avec la première surface S2a du module semi-conducteur 203 pour refroidir le module semi-conducteur 203. Chacune des lignes de connexion externes 203d sort du boîtier moulé 203a du dispositif semi-conducteur 203, et est pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement 202. Chacun des fils de connexion 204a comprend la partie intérieure disposée dans le corps 204d du logement 204, et la partie extérieure sortant du corps 204d et pliée perpendiculairement dans la même direction que les lignes de connexion externes 203d.
La partie de jonction 207 au niveau de laquelle l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a est jointe électriquement à l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d. L’élément de recouvrement 208 est configuré pour s’étendre de la première extrémité du corps 204d dans la première direction latérale ZI jusqu’à la deuxième surface Slb du corps 204d de manière à couvrir les fils de connexion 204a et les lignes de connexion externes 203d, couvrant ainsi les fils de connexion 204a, les lignes de connexion externes 203d et leurs parties de jonction 207. L’agent de remplissage en résine 209 est introduit à la fois dans le premier espace SP1 principalement formé entre l’élément de recouvrement 208 et les extrémités terminales Tl et T2 et dans le deuxième espace SP2 principalement formé entre l’élément de recouvrement 208, le dispositif de refroidissement 202, le module semi-conducteur 203 et le logement 204.
En particulier, l’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a et l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d s’étendent de manière à faire saillie du plan vertical VP le long de la deuxième surface Slb du logement 204 ; la deuxième surface Slb est à l’opposé de la première surface S2a du boîtier semi-conducteur 203. Cela élimine le besoin de garantir que l’ouverture ait une plus grande aire à travers le logement 204, ce qui résulte en ce que le convertisseur de puissance 20 a une plus petite longueur dans la direction d’extension de chacune des lignes de connexion externes 203d et des fils de connexion 204a dans la première direction de largeur Yl. Cela permet que le convertisseur de puissance 20 ait une plus petite taille.
De plus, comme illustré sur les figures 5 à 12, le module semi-conducteur 203 comprend un ou plusieurs éléments semi-conducteurs (voir les figures 5 à 7), et le boîtier moulé 203a sensiblement cuboïde dans lequel lesdits un ou plusieurs éléments semi-conducteurs sont moulés de manière à être conditionnés. Ceci contribue à la plus petite taille du module semi-conducteur 203.
Avec référence à la figure 8, le module semi-conducteur 203 comprend les lignes de connexion intérieures 203c disposées dans la partie refroidie 203b ; la partie refroidie 203b comprend la première surface S2a et est refroidie par le dispositif de refroidissement 202. Chacune des lignes de connexion intérieures 203c a une plus grande épaisseur que les lignes de connexion externes 203d. Cette configuration permet que la chaleur générée à partir des éléments semi-conducteurs, particulièrement les éléments de commutation, tels que les éléments de commutation Ql, Q2, Qll ou Q12 du module semi-conducteur 203 soit transférée efficacement au dispositif de refroidissement 202 par rintermédiaire des lignes de connexion intérieures 203c.
Avec référence aux figures 5 à 7, le module semi-conducteur 203 comprend au moins une paire de l’élément semi-conducteur de branche supérieure, tel que l’élément de commutation Ql, l’élément de commutation Qll, ou la diode DU, et de l’élément semi-conducteur de branche inférieure, tel que l’élément de commutation Q2, l’élément de commutation Q12, ou la diode D12, connecté en série à l’élément de commutation de branche supérieure. Cette configuration permet de réduire le nombre des lignes de connexion intérieures 203c et des lignes de connexion externes 203a, ce qui résulte en une réduction de la taille du module semi-conducteur 203.
Comme illustré sur les figures 8 à 12, le convertisseur de puissance 20 comprend l’adhésif isolant 206 interposé entre la première surface S2a du module semi-conducteur 203 et la deuxième surface S3b du dispositif de refroidissement 202 ; l’adhésif isolant 206 a une plus grande conductivité thermique que l’agent de remplissage en résine 209. Cette configuration permet que la chaleur générée à partir du module semi-conducteur 203 soit transférée efficacement au dispositif de refroidissement 202 par l’intermédiaire de l’adhésif isolant 206, refroidissant ainsi efficacement le module semi-conducteur 203. L’élément de recouvrement 208 comprend le corps 208c, et le corps 208c comporte la première partie d’extrémité 208b jointe à la deuxième surface lb de la première extrémité de la deuxième surface Slb du corps 204d du logement 204 dans la direction Zl. La première partie d’extrémité 208b du corps 208c comporte, au niveau de son bout, la première partie d’assemblage 208a assemblée à la deuxième partie d’assemblage 204e formée dans la deuxième surface Slb de la première extrémité du corps 204d dans la direction Zl. Cette configuration permet que l’espace entier de l’élément de recouvrement 208 ait une structure de labyrinthe, ce qui empêche de manière plus fiable l’agent de remplissage en résine 209 introduit dans l’espace entier de l’élément de recouvrement 208 de fuir à partir de l’intérieur de l’élément de recouvrement 208.
Comme les parois latérales 204c illustrées sur la figure 4, l’élément de recouvrement 208 est configuré pour servir en tant que partie du logement 204 pour supporter le module semi-conducteur 203 comme illustré sur la figure 12. Cette configuration contribue à la réduction de la taille du convertisseur de puissance 20.
Avec référence à la figure 1, la machine électrique tournante 10 comprend le rotor 21, le stator 14 disposé de manière à faire face au rotor 21, le cadre 12 qui supporte en rotation le rotor 21 et qui supporte le stator 14, et le convertisseur de puissance 20. Le convertisseur de puissance 20 ayant une plus petite taille permet que la machine électrique tournante 10 ait une plus petite taille.
Comme illustré sur la figure 2, le logement 204 du convertisseur de puissance 20 est monté sur la surface d’extrémité extérieure SO du cadre 12. Cette configuration limite le transfert de la chaleur générée à partir du stator 14 au dispositif de refroidissement 202.
Deuxième mode de réalisation
Ce qui suit décrit un convertisseur de puissance 20A d’une machine électrique tournante selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention avec référence aux figures 13 à 15. Les structures et/ou fonctions du convertisseur de puissance 20A et de la machine électrique tournante selon le deuxième mode de réalisation diffèrent de celles du convertisseur de puissance 20 et de la machine électrique tournante 10 selon le premier mode de réalisation quant aux points suivants. Aussi, ce qui suit décrit principalement les différents points, et omet ou simplifie les descriptions des parties similaires entre les premier et deuxième modes de réalisation, auxquelles des caractères de référence identiques ou similaires sont attribués, éliminant ainsi des descriptions redondantes.
Le convertisseur de puissance 20A comprend un module semi-conducteur 203A. Le module semi-conducteur 203A comprend, en plus de la structure du module semi-conducteur 203, des lignes de connexion externes 203dl sortant d’un côté S2d du boîtier moulé 203a, qui est à l’opposé du côté S2c, dans la première direction latérale Zl. Chacune des lignes de connexion externes 203dl est pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement 202 dans la première direction de largeur Yl.
Par exemple, les lignes de connexion externes 203dl, qui sont situées du côté supérieur de la figure 14, sont utilisées pour un transfert de tension plus élevée, tel que le transfert de plusieurs centaines de volts. Les lignes de connexion externes 203d, qui sont situées du côté inférieur de la figure 14, sont utilisées pour un transfert de tension plus faible, tel qu’un transfert de tension de plusieurs volts à plusieurs douzaines de volts. Cette configuration permet que les différences de potentiel entre les lignes de connexion externes 203d et les différences de potentiel entre les lignes de connexion externes 203dl soient réduites, évitant ainsi l’apparition de courts-circuits parmi les lignes de connexion externes 203d et parmi les lignes de connexion externes 203d 1.
Le convertisseur de puissance 20A utilisant le module semi-conducteur 203A est configuré comme illustré sur la figure 14. Les lignes de connexion externes 203dl servent en tant que certaines des bornes de connexion du module semi-conducteur 203A.
Comme illustré sur la figure 14, le convertisseur de puissance 20A comprend une structure de connexion spécifique du côté de la première direction latérale Zl. Spécifiquement, les lignes de connexion externes 203d sortent du côté S2c du boîtier moulé 203a dans la première direction latérale Zl, et la partie extérieure de chaque fil de connexion 204a sort du côté Sic du corps 204d dans la première direction latérale Zl. L’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204a est jointe électriquement à l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203d, de sorte que la partie de jonction 207 est formée. L’élément de recouvrement 208 est configuré pour s’étendre de la première extrémité du corps 204d dans la première direction latérale ZI jusqu’à la deuxième surface Slb du corps 204d de manière à couvrir les fils de connexion 204a et les lignes de connexion externes 203d, couvrant ainsi les fils de connexion 204a, les lignes de connexion externes 203d et leurs parties de jonction 207.
En tant que modification du convertisseur de puissance 20A, un convertisseur de puissance 20B comprend une deuxième structure de connexion spécifique du côté de la deuxième direction latérale Z2, qui est sensiblement identique à la structure de connexion spécifique du côté de la deuxième direction latérale Z2 (voir la figure 15).
Spécifiquement, les lignes de connexion externes 203dl sortent du côté S2d du boîtier moulé 203a dans la deuxième direction latérale Z2, et la partie extérieure de chaque fil de connexion 204al sort d’un côté Sld, qui est à l’opposé du côté Sic, du corps 204d dans la deuxième direction latérale Z2. L’extrémité terminale Tl de la partie extérieure de chacun des fils de connexion 204al est jointe électriquement à l’extrémité terminale T2 de la ligne correspondante parmi les lignes de connexion externes 203dl, de sorte qu’une partie de jonction 207A est formée. Un élément de recouvrement 208A est configuré pour s’étendre de la deuxième extrémité du corps 204d dans la deuxième direction latérale Z2 jusqu’à la deuxième surface Slb du corps 204d de manière à couvrir les fils de connexion 204al et les lignes de connexion externes 203dl, couvrant ainsi les fils de connexion 204al, les lignes de connexion externes 203dl et leurs parties de jonction 207a. L’agent de remplissage en résine 209 est par conséquent introduit dans l’élément de recouvrement 208A.
Le module semi-conducteur 203A est complètement installé dans le logement 204 et l’agent de remplissage en résine 209, ce qui permet d’éviter que le module semi-conducteur 203A soit exposé. L’élément de recouvrement 208A comporte au moins un trou traversant 208e formé à travers celui-ci ; ledit au moins un trou traversant 208e est utilisé pour introduire l’agent de remplissage en résine 209 dans les premier et deuxième espaces SP1 et SP2. Un agent de remplissage en résine supplémentaire peut être introduit dans ledit au moins un trou traversant 208e après que l’agent de remplissage en résine 209 a été complètement introduit dans chacun des éléments de recouvrement 208 et 208A, ou un élément d’arrêt non illustré peut être introduit dans ledit au moins un trou traversant 208e après que l’agent de remplissage en résine 209 a été complètement introduit dans chacun des éléments de recouvrement 208 et 208A.
Comme décrit ci-dessus, le convertisseur de puissance 20A ou 20B selon le deuxième mode de réalisation est configuré de sorte que les lignes de connexion externes 203d et les lignes de connexion externes 203dl sortent des côtés respectifs S2c et S2d du boîtier moulé 203a, qui sont à l’opposé l’un de l’autre. Le convertisseur de puissance 20A ou 20B selon le deuxième mode de réalisation peut être configuré de sorte que les lignes de connexion externes 203d et les lignes de connexion externes 203dl sortent de différents côtés du boîtier moulé 203a. Ces configurations permettent que les lignes de connexion externes 203d et les lignes de connexion externes 203dl, qui ont une grande différence de potentiel, soient séparées vers différents côtés du boîtier moulé 203a. Cela améliore la fiabilité des lignes de connexion externes 203d et 203d 1 du module semi-conducteur 203A.
Les premier et deuxième modes de réalisation de la présente invention ont été décrits, mais la présente invention n’est pas limitée à ceux-ci. Autrement dit, diverses modifications peuvent être effectuées dans l’étendue de la présente invention.
Comme illustré sur les figures 11 et 15, chacun des premier et deuxième modes de réalisation est configuré de sorte que la première partie d’assemblage 208a ait une forme convexe, et que la deuxième partie d’assemblage 204e ait une forme concave en conformité avec la forme convexe, de sorte que la première partie d’assemblage 208a soit facilement insérée dans la deuxième partie d’assemblage 204e. Cependant, la présente invention n’est pas limitée à cette configuration.
Spécifiquement, la première partie d’assemblage 208a peut avoir une forme concave, et la deuxième partie d’assemblage 204e peut avoir une forme convexe en conformité avec la forme concave. Cela permet également que la première partie d’assemblage 208a soit facilement insérée dans la deuxième partie d’assemblage 204e.
De plus, comme illustré sur la figure 16, la première partie d’assemblage 208a peut avoir une forme concave, et la deuxième partie d’assemblage 204e peut avoir une forme concave identique. Dans cette modification, un élément de jonction de type barre ou de type plaque 210 est préparé, chaque extrémité de celui-ci étant en conformité avec la forme concave. Une extrémité de l’élément de jonction 210 est insérée dans la première partie d’assemblage 208a, et l’autre extrémité de l’élément de jonction 210 est insérée dans la deuxième partie d’assemblage 204e, joignant ainsi fixement la première partie d’extrémité 208b du corps 208c à la deuxième surface Slb de la première extrémité de la deuxième surface Slb du corps 204d.
De plus, comme illustré sur la figure 17, la première partie d’assemblage 208a peut avoir une forme convexe, et la deuxième partie d’assemblage 204e peut avoir une forme convexe identique. Dans cette modification, un élément de jonction tubulaire 211 est préparé; l’espace cylindrique intérieur de l’élément de jonction tubulaire 211 est en conformité avec la première partie d’assemblage 208a de forme convexe et la deuxième partie d’assemblage 204e de forme convexe. L’une de la première partie d’assemblage 208a de forme convexe et de la deuxième partie d’assemblage 204e de forme convexe est insérée dans l’espace cylindrique intérieur de l’élément de jonction tubulaire 211 à partir d’un côté axial, l’autre de la première partie d’assemblage 208a de forme convexe et de la deuxième partie d’assemblage 204e de forme convexe est insérée dans l’espace cylindrique intérieur de l’élément de jonction tubulaire 211 à partir de l’autre côté axial, joignant ainsi fixement la première partie d’extrémité 208b du corps 208c à la deuxième surface Slb de la première extrémité de la deuxième surface Slb du corps 204d.
Ces modifications illustrées sur les figures 16 et 17 fournissent les effets avantageux identiques aux effets avantageux identiques fournis par le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation, parce que les différences ci-dessus entre ces modifications et chaque mode de réalisation sont dans l’étendue de la présente invention.
Chacun des premier et deuxième modes de réalisation est configuré de sorte que les trois convertisseurs de puissance 20A, 20B et 20C soient montés sur la surface d’extrémité extérieure SO du cadre arrière 12R. Cependant, au moins l’un des convertisseurs de puissance 20A, 20B et 20C, à l’exception de l’ensemble des convertisseurs de puissance, peut être monté sur la surface d’extrémité extérieure SO du cadre arrière 12R. Cette modification fournit les effets avantageux identiques aux effets avantageux identiques fournis par le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation, parce que la différence ci-dessus entre cette modification et chaque mode de réalisation est dans l’étendue de la présente invention.
Comme illustré sur les figures 5 à 7, chacun des premier et deuxième modes de réalisation est configuré de sorte que le module semi-conducteur 203 comprenne au moins l’un des modules semi-conducteurs Ml, M2 et M3, mais peut comprendre n’importe quelle combinaison des modules semi-conducteurs Ml, M2 et M3. Par exemple, le module semi-conducteur 203 peut comprendre la combinaison de trois modules semi-conducteurs Ml si la machine électrique tournante est une machine électrique tournante triphasée, ou le module semi-conducteur 203 peut comprendre la combinaison de trois modules semi-conducteurs M2 et de trois modules semi-conducteurs M3. Chacun des modules semi-conducteurs Ml, M2 et M3 peut comprendre des éléments électroniques, tels que des bobines, des condensateurs, des résistances, et d’autres éléments similaires. Cette modification fournit les effets avantageux identiques aux effets avantageux identiques fournis par le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation, parce que la différence ci-dessus entre cette modification et chaque mode de réalisation est dans l’étendue de la présente invention.
Comme illustré sur les figures 9 à 12, 14 et 15, chacun des premier et deuxième modes de réalisation est configuré de sorte que le dispositif de refroidissement 202 soit monté, au niveau de sa deuxième surface S3b, sur la première surface S2a du module semi-conducteur 203 (boîtier moulé 203a) par l’intermédiaire de l’adhésif isolant 206. C’est-à-dire que la deuxième surface S3b du dispositif de refroidissement 202 est indirectement en contact avec la première surface S2a du module semi-conducteur 203. Cependant, la deuxième surface S3b du dispositif de refroidissement 202 peut être directement en contact avec la première surface S2a du module semi-conducteur 203. Dans cette modification, les lignes de connexion intérieures 203c sont de préférence non exposées à partir du boîtier moulé 203a. Cette modification fournit les effets avantageux identiques aux effets avantageux identiques fournis par le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation, parce que la différence ci-dessus entre cette modification et chaque mode de réalisation est dans l’étendue de la présente invention.
Comme illustré sur la figure 3, chacun des premier et deuxième modes de réalisation est configuré de sorte que le convertisseur de puissance 20 comprenne le dispositif de refroidissement par air 202 comportant la pluralité d’ailettes 202a, mais le convertisseur de puissance peut comprendre un dispositif de refroidissement par fluide. Le dispositif de refroidissement par fluide comprend une entrée de fluide de refroidissement, des canaux de fluide de refroidissement et une sortie de fluide de refroidissement. En tant que fluide de refroidissement, de l’eau de refroidissement ou de l’huile de refroidissement peut être utilisée. Le fluide de refroidissement est mis en circulation entre le dispositif de refroidissement par fluide et, par exemple, une pompe. L’eau de refroidissement permet de refroidir le module semi-conducteur 203. Cette modification fournit les effets avantageux identiques aux effets avantageux identiques fournis par le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation, parce que la différence ci-dessus entre cette modification et chaque mode de réalisation est dans l’étendue de la présente invention.
Comme illustré sur la figure 1, chacun des premier et deuxième modes de réalisation est configuré de sorte que la machine électrique tournante 10 soit conçue en tant que machine électrique tournante à rotor interne, mais la machine électrique tournante 10 peut être conçue en tant que machine électrique tournante à rotor externe. Le rotor 21 peut comprendre un noyau de rotor intégré à la place des noyaux de rotor 21a et 21c agencés de manière à se faire face.
La machine électrique tournante 10 peut comprendre un élément de champ magnétique pour générer des pôles N et S qui sont agencés alternativement dans la direction circonférentielle du rotor 21. Cette modification élimine le besoin d’installer le porte-balais 16 et les bagues collectrices 18 dans la machine électrique tournante, parce que le besoin d’alimenter la bobine de rotor 21b est éliminé.
Le cadre 12 peut être composé d’un cadre intégré réalisé en intégrant le cadre avant 12F avec le cadre arrière 12R. Le cadre 12 peut également comporter, formés dans celui-ci, une entrée de fluide de refroidissement, des canaux de fluide de refroidissement et une sortie de fluide de refroidissement, comme le dispositif de refroidissement par fluide. Le refroidissement de la machine électrique tournante 20 en utilisant le fluide de refroidissement et le refroidissement de la machine électrique tournante 20 en utilisant le dispositif de refroidissement par air 22 permettent d’améliorer l’efficacité de refroidissement de la machine électrique tournante 20.
Comme illustré sur la figure 1, dans chacun des premier et deuxième modes de réalisation, chacun du noyau de stator 14b et des noyaux de rotor 21a et 21b est configuré comme une pile de tôles d’acier constituée d’une pluralité de tôles d’acier magnétiques empilées les unes sur les autres. De plus, chacun des noyaux de rotor 21a et 21c comprend une pluralité de pôles à griffes. Cependant, la présente invention n’est pas limitée à ces configurations.
Spécifiquement, au moins l’un du noyau de stator 14b et des noyaux de rotor 21a et 21b peut être constitué d’un matériau magnétique unique, ou peut en outre être composé d’au moins un aimant permanent, ou peut être composé de la combinaison d’un matériau magnétique et d’un aimant permanent. Si au moins l’un du noyau de stator 14b et des noyaux de rotor 21a et 21b comprend au moins un aimant permanent, un couple de réluctance basé sur le flux magnétique circulant à travers les pôles et un couple magnétique basé sur ledit au moins un aimant permanent améliorent la performance de couple de la machine électrique tournante 10. Si des aimants permanents sont utilisés à la place des pôles à griffes, il est possible de réduire le nombre de tours de la bobine de rotor 21b ou d’éliminer la bobine de rotor 21b. La réduction du nombre de tours de la bobine de rotor 21b ou l’élimination de la bobine de rotor 21b permet de réduire la taille de la machine électrique tournante 10. Ces modifications fournissent les effets avantageux identiques aux effets avantageux identiques fournis par le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation, parce que la différence ci-dessus entre ces modifications et chaque mode de réalisation est dans l’étendue de la présente invention.
Comme illustré sur la figure 1, dans chacun des premier et deuxième modes de réalisation, le rotor 21 et les ventilateurs de refroidissement 13 sont montés séparément sur le cadre 12, mais ils peuvent être intégrés les uns avec les autres, et l’ensemble intégré du rotor 21 et des ventilateurs de refroidissement 13 peut être monté sur le cadre 12. Cette modification fournit les effets avantageux identiques aux effets avantageux identiques fournis par le premier mode de réalisation ou le deuxième mode de réalisation, parce que la différence ci-dessus entre cette modification et chaque mode de réalisation est dans l’étendue de la présente invention.
Bien que les modes de réalisation illustratifs de la présente invention aient été décrits ici, la présente invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit ici, mais comprend l’un quelconque et la totalité des modes de réalisation comportant des modifications, des omissions, des combinaisons (par exemple, d’aspects parmi divers modes de réalisation), des adaptations et/ou des variantes telles qu’appréciées par les hommes du métier sur la base de la présente invention. Les limitations dans les revendications doivent être interprétées dans un sens large sur la base du langage utilisé dans les revendications et ne pas être limitées aux exemples décrits dans la présente spécification ou pendant la poursuite de la demande, lesquels exemples doivent être interprétés comme non exclusifs.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Convertisseur de puissance (20, 20A, 20B, 20C) pour effectuer une conversion de puissance entre une source de puissance continue externe (E) et une bobine de stator (14a) d’une machine électrique tournante (10), le convertisseur de puissance comprenant : un logement (204) comportant des première et deuxième surfaces (Sla, SI b) opposées ; un module semi-conducteur (203) comprenant au moins un élément semi-conducteur (Ql, Q2, Dl, D2) et comportant une surface prédéterminée (S2a), le module semi-conducteur étant disposé dans le logement de manière à faire face à la première surface du logement, et étant configuré pour effectuer la conversion de puissance ; un dispositif de refroidissement (202) disposé de manière à être directement ou indirectement en contact surfacique avec la surface prédéterminée (S2a) du module semi-conducteur ; une pluralité de lignes de connexion externes (203d) sortant du module semi-conducteur et pliées de manière à être séparées du dispositif de refroidissement, chacun des fils extérieurs comportant une extrémité terminale (T2), l’extrémité terminale de chacune des lignes de connexion externes faisant saillie d’un plan virtuel s’étendant le long de la deuxième surface du logement ; une pluralité de fils de connexion (204a) comprenant chacun : une partie intérieure disposée dans le logement ; et une partie extérieure sortant du logement et pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement, la partie extérieure de chacun des fils de connexion comportant une extrémité terminale (Tl), l’extrémité terminale de la partie extérieure de chacun des fils de connexion faisant saillie du plan virtuel ; une partie de jonction (207) au niveau de laquelle l’extrémité terminale (T2) de chacun des fils extérieurs est jointe à l’extrémité terminale (Tl) de la partie extérieure du fil correspondant parmi les fils de connexion ; un élément de recouvrement (208) qui s’étend de la deuxième surface (Slb) du logement jusqu’au dispositif de refroidissement de manière à couvrir les lignes de connexion externes, les parties extérieures des fils de connexion et la partie de jonction ; et un agent de remplissage en résine (209) introduit dans un espace défini entre le logement, le dispositif de refroidissement et l’élément de recouvrement.
- 2. Convertisseur de puissance selon la revendication 1, dans lequel le module semi-conducteur comprend un boîtier moulé en une résine dans lequel ledit au moins un élément semi-conducteur est moulé.
- 3. Convertisseur de puissance selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le module semi-conducteur comprend en outre : une partie refroidie qui est refroidie par le dispositif de refroidissement par l’intermédiaire de la surface prédéterminée du module semi-conducteur ; et une ligne de connexion intérieure disposée dans la partie refroidie et ayant une plus grande épaisseur que chacune des lignes de connexion externes.
- 4. Convertisseur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un élément semi-conducteur comprend au moins une paire de premier et deuxième éléments semi-conducteurs connectés en série l’un à l’autre, le premier élément semi-conducteur de ladite au moins une paire étant un élément de commutation de branche supérieure connecté à une borne positive de la source de puissance continue, le deuxième élément semi-conducteur de ladite au moins une paire étant un élément de commutation de branche inférieure connecté à une borne négative de la source de puissance continue.
- 5. Convertisseur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel : les modules semi-conducteurs ont des surfaces opposées différentes de la surface prédéterminée ; et les lignes de connexion externes comprennent : un premier ensemble de lignes de connexion externes sortant de l’une des surfaces opposées du module semi-conducteur ; et un deuxième ensemble de lignes de connexion externes sortant de l’autre des surfaces opposées du module semi-conducteur.
- 6. Convertisseur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre : un élément isolant interposé entre la surface prédéterminée du module semi-conducteur et le dispositif de refroidissement, l’élément isolant ayant une conductivité thermique supérieure à celle de l’agent de remplissage en résine.
- 7. Convertisseur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel : l’élément de recouvrement comporte une première partie d’extrémité jointe à la deuxième surface du logement et une deuxième partie d’extrémité jointe au dispositif de refroidissement ; la première extrémité de l’élément de recouvrement comporte une première partie d’assemblage à un bout de celle-ci ; la deuxième surface du logement comporte une deuxième partie d’assemblage formée dans celle-ci ; et la première partie d’assemblage de la première extrémité de l’élément de recouvrement est insérée dans la deuxième partie d’assemblage de la deuxième surface du logement.
- 8. Convertisseur de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel : l’élément de recouvrement sert en tant que partie du logement pour supporter le module semi-conducteur.
- 9. Machine électrique tournante comprenant : un rotor ; un stator disposé de manière à faire face au rotor ; un cadre qui supporte en rotation le rotor et qui supporte le stator ; et un convertisseur de puissance pour effectuer la conversion de puissance entre une source de puissance continue externe (E) et une bobine de stator (14a) du stator, le convertisseur de puissance comprenant : un logement (204) comportant des première et deuxième surfaces opposées (Sla, Slb) ; un module semi-conducteur (203) comprenant au moins un élément semi-conducteur (Ql, Q2, Dl, D2) et comportant une surface prédéterminée (S2a), le module semi-conducteur étant disposé dans le logement de manière à faire face à la première surface du logement, et étant configuré pour effectuer la conversion de puissance ; un dispositif de refroidissement (202) disposé de manière à être directement ou indirectement en contact surfacique avec la surface prédéterminée (S2a) du module semi-conducteur ; une pluralité de lignes de connexion externes (203d) sortant du module semi-conducteur et pliées pour être séparées du dispositif de refroidissement, chacun des fils extérieurs comportant une extrémité terminale (T2), l’extrémité terminale de chacune des lignes de connexion externes faisant saillie d’un plan virtuel s’étendant le long de la deuxième surface du logement ; une pluralité de fils de connexion (204a) comprenant chacun : une partie intérieure disposée dans le logement ; et une partie extérieure sortant du logement et pliée de manière à être séparée du dispositif de refroidissement, la partie extérieure de chacun des fils de connexion comportant une extrémité terminale (Tl), l’extrémité terminale de la partie extérieure de chacun des fils de connexion faisant saillie du plan virtuel ; une partie de jonction (207) au niveau de laquelle l’extrémité terminale (T2) de chacun des fils extérieurs est jointe à l’extrémité terminale (Tl) de la partie extérieure du fil correspondant parmi les fils de connexion ; un élément de recouvrement (208) qui s’étend de la deuxième surface (Slb) du logement jusqu’au dispositif de refroidissement de manière à couvrir les lignes de connexion externes, les parties extérieures des fils de connexion et la partie de jonction ; et un agent de remplissage en résine (209) introduit dans un espace défini entre le logement, le dispositif de refroidissement et l’élément de recouvrement.
- 10. Machine électrique tournante selon la revendication 9, dans laquelle le cadre comporte une surface côté extérieur sur laquelle le logement du convertisseur de puissance est monté.
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