JP2016523509A - 電気モータまたは発電機用制御モジュール - Google Patents

電気モータまたは発電機用制御モジュール Download PDF

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Abstract

第１表面を有するステータを備えた電気モータ用制御モジュールであって、冷却液が前記第１表面を冷却するために前記ステータ内を流れるように配置され、電力モジュールは、前記ステータに装着されたコイル巻線の電流の流れを制御するスイッチング素子を有する電力デバイスと、スイッチングデバイスの動作を制御する制御デバイスと、前記ステータの第１表面に装着するための第１側を有するハウジングと、を備え、前記ハウジングの第１側は開口を有し、該開口により、前記ハウジングが前記第１表面に装着されスイッチング素子を冷却する際、前記電力デバイスの一部は前記ステータの第１表面と接触することができ、前記制御デバイスは、前記ハウジングの第１表面に対し前記電力デバイスの反対側で前記ハウジングに装着するように配置され、エラストマが前記電力デバイスおよび前記制御デバイスの上に置かれ、前記電力デバイスのスイッチおよび前記制御デバイスの電気構成要素に電気絶縁バリアを提供することを特徴とする、制御モジュール。

Description

本発明は、電気モータまたは発電機用制御モジュールに関する。
電気モータシステムは、電気モータと、この電気モータの動力を制御するよう構成した制御ユニットとを有するのが一般的である。既知のタイプの例としては、誘導モータ、同期ブラシレス永久磁石モータ、スイッチドリラクタンス・モータ、及びリニアモータがある。商業的分野において、三相電気モータが利用可能な最も一般的な種類である。
三相電気モータは、一般的に３個のコイルセットを有し、各コイルセットは、三相の交流電圧のうち１つに関連する磁界を発生するよう配列する。
電気モータ内に形成される磁極の数を増加するため、各コイルセットは、一般的に電気モータの周囲に分布させ、回転磁界を生ずるよう駆動される多数のコイルサブセットを有する。
例示として、図１に、３個のコイルセット１４、１６、１８を有する一般的な三相電気モータ１０を示す。各コイルセットは直列に接続した４個のコイルサブセットからなり、所与のコイルセットに関し、対応するコイルサブセットにより発生した磁界は共通の相を有する。
三相電気モータの３個のコイルセットは、一般的にデルタ構成又はＹ構成のどちらかで構成する。
ＤＣ電源を有する三相電気モータ用制御ユニットは、一般的に電気モータを駆動する三相電圧源を発生する三相ブリッジインバータを有する。対応する電圧相それぞれは電気モータの対応するコイルセットに供給される。
三相ブリッジインバータとしては、多数のスイッチングデバイス、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）スイッチのような電子的電子スイッチがあり、これは、ＤＣ電圧源から交流電圧を発生するのに使用するものである。
しかしながら、制御ユニットを電気モータからより遠い距離に置くほど、関連電流ループは電気モータシステム内の電流に対しより大きくなり、電流ループサイズの増大は電気モータのインダクタンスを増大する作用がある。
電気モータシステム全体としてのインダクタンスが増大すると、電流の変動が起きる際、例えば、インバータスイッチを動作して交流電圧源を発生する際、電圧過渡がより大きくなる。電気モータシステム内の電圧過渡が高くなると、電気モータインバータ内のインバータスイッチの電力定格をより大きくする必要があり、より高く定格したスイッチは、類似のより小さいスイッチングデバイスよりもスイッチング速度がより遅くなり、スイッチング損失はより大きくなる。
しかしながら、関連する制御ユニットを電気モータに、または、電気モータに隣接して装着した場合、車両のホイールに装着した電気モータの動作に関連する環境条件が、駆動の提供に関し、重大な動作制約条件を課し得る。
この状況は改善されることが望ましい。
発明を解決するための手段
本発明の態様によれば、特許請求の範囲による制御モジュールおよび方法を提供する。
本発明は制御モジュールの冷却に加えて、制御モジュール内に装着した電気構成要素の環境を保護することも可能にするという利点を提供する。加えて、本発明は、制御モジュールとともに収容するプリント回路板およびプリント回路板に装着した構成要素に構造的なサポートを提供する。
以下に添付図面につき例として本発明を説明する。
先行技術である三相電機モータを示す図である。 本発明を具体化するモータの分解図である。 図１に示す電気モータを別の角度から見た分解図である。 本発明の実施形態による電気モータを示す図である。 本発明の実施形態による電気モータを示す図である。 本発明の実施形態による電気モータの部分図である。 本発明の実施形態による電気モータ用制御モジュールを示す図である。 本発明の実施形態による制御モジュールハウジングの部分図である。
記載する発明の実施形態は電気モータ用制御モジュールであり、電気モータは車両のホイールにおいて使用する。しかしながら、電気モータは車両内で任意の場所に配置することができる。モータは、車両に取り付けるためのステータの一部であるコイルのセットを有するタイプであり、これらコイルはロータによって半径方向に取り囲み、このロータはホイールに取り付けるための磁石のセットを担持する。誤解を避けるために述べると、本発明の様々な態様は、同一構成を有する発電機にも同じように適用可能である。このように、電気モータの定義は発電機を含むことを意図する。さらに、本発明の態様の幾つかは、半径方向に取り囲むコイルの中心にロータを有する構成に適用可能である。当業者であれば、本発明は他のタイプの電気モータに適用可能であることは理解できるであろう。
図２および３に示す実施形態を説明する目的のため、インホイール電気モータはステータ２５２を備えるものとし、このステータ２５２はヒートシンク２５３、複数のコイル２５４、コイルを駆動させるためステータ後方部分のヒートシンク２５３に装着した２個の制御デバイス４００、および、ステータの制御デバイス４００の内側半径内に装着した環状コンデンサ、またはいわゆるＤＣリンクコンデンサを備えるステータ２５２を有する。コイル２５４はステータ歯積層体上に形成し、コイル巻線を形成し、該ステータ歯積層体はヒートシンク２５３に装着する。ヒートシンク２５３は少なくとも１つの冷却流路を含み、冷却液がヒートシンク２５３内を流れて冷却を提供し、それによりヒートシンク２５３がヒートシンク２５３に取り付けた構成要素、例えば、コイル巻線および制御モジュールより熱を除去することを可能にする。ステータカバー２５６をステータ２５２の後部に装着し、制御モジュール４００を包囲してステータ２５２を形成し、このステータ２５２を次に車両に固定することができ、使用中車両に対して回転しない。
各制御モジュール４００は２個のインバータ４１０および制御ロジック４２０を有し、この制御ロジック４２０は、本実施形態において、インバータ４１０の動作を制御するためのプロセッサを有する。これを図５において模式的に示す。
環状コンデンサは、電気モータを動作させる間、ＤＣ電源をインバータ４１０に分散するため、そして、電気モータの電源線、またはいわゆるＤＣバスバーの電圧リップルを低減するため、インバータ４１０の両端に結合する。インダクタンスを低減するため、コンデンサは制御モジュール４００に隣接して装着する。
ロータ２４０は前部２２０、および、カバーを形成してステータ２５２を実質的に取り囲む筒部２２１を有する。ロータは、筒部２２１の内面に配列した複数の永久磁石２４２を有する。本実施形態を説明する目的のため、３２個の磁石対を筒部２２１の内面に装着する。しかしながら、任意の数の磁石対を使用することができる。
磁石はステータ２５２のコイル巻線に近接し、これによりコイルにより発生する磁界がロータ２４０の筒部２２１の内面に配列した磁石２４２と相互作用し、ロータ２４０を回転させる。永久磁石２４２を使用して電気モータを駆動する駆動トルクを発生することから、永久磁石は一般的に駆動磁石と呼ぶ。
ロータ２４０は、軸受ブロック２２３によりステータ２５２に取り付ける。軸受ブロック２２３は、このモータ組立体を嵌合する車両で使用するような標準的な軸受ブロックとすることが可能である。軸受ブロックは２個の部分、つまり、ステータに固定する第一部分とロータに固定する第二部分とを備える。軸受ブロックはステータ２５２の壁の中心部２５３に固定し、また、ロータ２４０のハウジング壁２２０の中心部２２５にも固定する。ロータ２４０はこのように車両に回転可能に固定し、ロータ２４０の中心部２２５にある軸受ブロック２２３によって車両とともに使用することが可能である。これは、ホイールリムおよびタイヤをその後、標準的なホイールボルトを使用してロータの中心部２２５に固定して、ホイールリムをロータの中心部に固定し、その結果軸受ブロック２２３の回転側にしっかりと固定することが可能であるという点で有利である。ホイールボルトはロータの中心部２２５に通して軸受ブロック自体に嵌合することができる。ロータ２４０およびホイールの両方を軸受ブロック２２３に装着することで、ロータおよびホイールの間で回転角度が１対１に対応する。
図３は図２に示すモータ組立体と同一のものを反対側から見た分解図である。ロータ２４０は外側ロータ壁２２０および周壁２２１を備え、この中に磁石２４２を周方向に配置する。前述したように、ステータ２５２はロータおよびステータ壁の中央部にある軸受ブロックによりロータ２４０に接続する。
Ｖ型シールをロータの内周壁２２１とステータの外側端部の間に設ける。
ロータはまた、位置検出用の、または整流磁石として知られている磁石２２７のセットを有し、これはステータに装着したセンサと連動してロータの磁束角度の推定を可能にする。ロータの磁束角度はコイル巻線に対する駆動磁石の位置関係を規定する。代案として、個別の磁石セットの代わりに、ロータは磁性材料のリングを有することができ、これは個別磁石のセットとして機能する複数の磁極を有するものとする。
整流磁石を使用してロータの磁束角度を計算可能にするため、好適には、各駆動磁石は関連整流磁石を有し、測定した整流磁石の磁束角度を計算することにより、整流磁石のセットに関連する磁束角度からロータの磁束角度を導き出す。整流磁石の磁束角度とロータの磁束角度の間の相互関係を単純化するため、好適には、整流磁束のセットは駆動磁石対のセットと同数の磁石対または磁極対を有するものとし、整流磁石および関連駆動磁石は互いにほぼ半径方向に整列させる。従って、本実施形態を説明する目的のため、整流磁石のセットは３２個の磁石対を有するものとし、各磁石対は対応する駆動磁石対に対しほぼ半径方向に整列させる。
センサはこの実施形態においてはホールセンサであるが、ステータに装着する。センサは、ロータが回転する際、整流磁石リングをそれぞれ形成する各整流磁石が回転してセンサを通過するように位置決めする。
ロータがステータに対して回転する際、それに対応して整流磁石は回転し、ホールセンサを有するセンサを通過し、該ホールセンサはＡＣ電圧信号を出力し、センサは、センサを通過する各磁石対に対し３６０°にわたる電気角度の完全な電圧サイクルを出力する。
位置検出を改善するため、好適には、センサは第１センサから電気角度で９０°ずらして置いた関連第２センサを有する。
図４に示すように、本実施形態において、電気モータは４個のコイルセット６０を有し、各コイルセット６０はＹ構成に結合して三相サブモータを形成する３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有し、結果として４個の三相サブモータを有するモータとなる。対応するサブモータの動作は下記のように２個の制御デバイス４００のうち１個により制御する。しかしながら、本実施形態は４個のコイルセット６０（つまり、４個のサブモータ）を有する電気モータを記載するが、モータは関連制御デバイスを有する１個以上のコイルセットを均等に有してよい。好適な実施形態において、モータ４０は８個のコイルセット６０を有し、各コイルセット６０はＹ構成に結合して三相サブモータを形成する３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有し、結果として８個の三相サブモータを有するモータとなる。同様に、各コイルセットは任意の数のコイルサブセットを有してよく、それにより各サブモータが２つ以上の相を有することを可能とする。
図５は対応するコイルセット６０と制御デバイス４００の間の接続を示し、対応するコイルセット６０は制御デバイス４００が有する、対応する三相インバータ４１０に接続する。当業者に周知であるように、三相インバータは６個のスイッチを有し、三相交流電圧は６個のスイッチの動作を制御することで発生することができる。しかしながら、スイッチの数は対応するサブモータに適用する電圧相の数によって決まり、サブモータは任意の数の相を有するように構成することが可能である。
４個のコイルセットのそれぞれのコイルは、個別のステータ歯に巻き付け、これはステータの一部を形成する。コイル巻線の先端部５０１は、図６に示すようにステータヒートシンクの平面後部５０２を通って突出する。図６はステータの部分斜視図を示し、４個のコイルセット６０のうち２個のコイルセット６０が有するコイル巻線の先端部５０１は、ステータヒートシンク２５３の平面部より離れるように延在する。
制御モジュール４００は、下記のように、ステータヒートシンク２５３の平面部に装着するため、ステータヒートシンク２５３の平面部に隣接して位置付ける。説明のため、ステータヒートシンク２５３より分離した単独の制御モジュール４００の図を図６に示す。
本実施形態を説明する目的のため、ヒートシンク２５３の平面部はステータの、車両に装着する予定の側に置く。
好適には、各制御モジュール４００のステータヒートシンク２５３への装着を容易にするため、対応するコイルセットのコイル巻線の先端領域５０１は、ステータのヒートシンク部より、ステータのヒートシンク部の表面に対して実質的に垂直方向に離れて延在するように構成する。
図７は制御モジュール４００のモジュール式構造を、制御モジュール４００の好適な実施形態の分解図とともに示す。各制御モジュール４００、またはいわゆる電力モジュールは、２個の電力基板組立体５１０を装着する電力プリント回路板５００、制御プリント回路板５２０、ＤＣ電池に接続するための４個の電源バスバー（図示せず）、対応するコイル巻線を接続するための６個の相巻線バスバー（図示せず）、２個のインサートモジュール５６０および６個の電流センサを有する。各電流センサは、ホールセンサおよびホールセンサに隣接して装着するように配置した軟強磁性材料の領域５３０を含み、好適には、各ホールセンサは、トロイド形状に形作った軟強磁性材料の切欠領域に装着するように構成する。
制御モジュールの各構成要素は制御モジュールハウジング５５０内に装着し、４個の電源バスバーおよび６個の相巻線バスバーは対応するインサートモジュールを介し、電力プリント回路板５００に制御デバイスハウジング５５０の両側で装着する。
各電力基板５１０は電力プリント回路板５００に形成した各開口に装着するように配置し、各電力基板５１０は３ｍｍの銅ベースプレート６００を有し、この上に３層インバータ４１０を形成する。対応する開口５１１をまた、制御モジュールハウジング５５０にも形成し、これにより、制御デバイスハウジング５５０をステータに装着する際、各電力基板５１０の銅ベースプレートをステータヒートシンク２５３と直接接触して置くようにし、これにより各電力基板５１０の基部を直接冷却できるようにする。
加えて、６個のホールセンサ（図示せず）を、４個のコイルセットのうち２個のコイルセットと関連する各コイル巻線の電流を計測するため、電力基板組立体５１０の銅ベースプレートに隣接する電力プリント回路板５００の下面に装着する。ホールセンサの読み取り値は制御プリント回路板５２０に提供する。
電力プリント回路板５００は様々な他の構成要素を含み、これには電力基板組立体５１０に形成したインバータスイッチ用駆動回路が含まれ、該駆動回路を使用して、制御プリント回路板５２０からの制御信号を、電力プリント回路板５００に装着したスイッチを動作させるのに適した形式に変換するが、この構成要素についてはさらに詳しく検討することはない。
インサートモジュール５６０を、電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジング５５０に装着する際、電力プリント回路板５００の上方に装着するように配置する。
各インサートモジュール５６０は、電力プリント回路板５００に装着した対応する電力基板組立体５１０の上方に装着するように配置し、各インサートモジュール５６０は、対応する電力基板組立体５１０に形成したインバータスイッチの周囲に延在するように配置した開口を有する。
各インサートモジュール５６０は２個の電源バスバーおよび３個の相巻線バスバーを担持するように構成し、インサートモジュール５６０を装着する電力基板組立体５１０に形成したインバータを、ＤＣ電源およびコイルセットの相巻線それぞれに結合するようにする。
インサートモジュール５６０はまた、電力プリント回路板５００および制御プリント回路板５２０の両方を制御モジュールハウジング５５０に装着する際、制御プリント回路板５２０を電力プリント回路板５００より分離するスペーサとして機能する。
電源バスバーの第１対は、電力基板組立体５１０の一方に形成したインバータ４１０に電圧源を提供するためのものである。電源バスバーの第２対は、もう一方の電力基板組立体５１０に形成したインバータ４１０に電圧源を提供するためのものである。
電源バスバーの各対に関し、電源バスバーの一方は電力回路板５００の平面上に形成した第１平面に置く。もう一方の電源バスバーは第１平面の上の第２平面に置く。好適には、電源バスバーの各対は実質的に同一平面上に配置する。
６個の相巻線バスバーは、制御モジュールハウジング５５０において、電源バスバーに対し対応する電力基板組立体５１０の反対側に置く。相巻線バスバーは、当業者には周知であるように、対応するコイル巻線に結合するため各インバータレグに結合する（つまり、相巻線バスバーは電力基板組立体５１０の一方に形成した三相インバータの各レグに結合し、相巻線バスバーはもう一方の電力基板組立体５１０に形成した三相インバータの各レグに結合する）。
制御プリント回路板５２０は、電力プリント回路板５００の上で制御モジュールハウジング５５０に装着するように配置する。
制御プリント回路板５２０は、対応するインバータスイッチの動作を制御するプロセッサ４２０を有し、これにより、各コイルサブセット６１、６２、６３の両端でＰＷＭ電圧を制御することで各電気モータコイルセット６０に三相電圧源を供給することができる。所与のトルク要求値に関し、対応するコイルセットの両端に印加する三相電圧は磁界方向制御、つまりＦＯＣを用いて決定する。ＦＯＣは、制御プリント回路板のプロセッサにより。制御モジュールハウジング５５０内に装着した電流センサを使用して発生電流を計測することで行う。
三相電圧供給は、対応するコイルサブセットに電流の流れと、それに対応する回転磁界をもたらし、これにより対応するサブモータに必要なトルクを提供する。
加えて、各制御プリント回路板５２０はインターフェース構成を有し、電気モータの外部に装着した車両制御装置と通信するように構成した１個の制御モジュール４００を有する通信バスによって、対応する制御モジュール４００間での通信を可能にし、外部に装着した制御装置は、一般的に、制御モジュール４００に必要なトルク値を提供する。各制御モジュール４００のプロセッサ４２０は、インターフェース構成上の通信を処理するように構成する。
上記のように、本実施形態は各コイルセット６０が３個のコイルサブセット６１、６２、６３を有するように記載するが、本発明はこれに限定されず、各コイルセット６０は１個以上のコイルサブセットを有してよいことが理解されよう。
ＰＷＭ制御は、モータインダクタンスを使用して印加パルス電圧を平均化し、必要な電流をモータコイルに流すことにより機能する。ＰＷＭ制御を使用して、印加電圧をモータ巻線の両端で切り替える。電圧をモータコイルの両端で切り替える間、電流はモータコイルにおいて、インダクタンスおよび印加電圧により定まる割合で上昇する。ＰＷＭ電圧制御は、電流が必要値を超えて増加する前にスイッチを切り、これにより電流の厳密な制御を達成できるようにする。
インバータスイッチは、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴのような半導体デバイスを有することが可能である。本実施例において、スイッチはＩＧＢＴを備える。しかしながら、任意の適切な既知のスイッチング回路を使用して電流を制御することが可能である。このようなスイッチング回路のうちよく知られている一例として、三相電気モータを駆動するように構成した６個のスイッチを有する三相ブリッジ回路がある。６個のスイッチを２個のスイッチからなる３個の並列セットとして構成し、スイッチの各対は直列に置き三相ブリッジ回路のレグを形成する。ＤＣ電源はインバータのレグの両端に結合し、電気モータの対応するコイル巻線は、当業者に周知であるように、対応するスイッチの対の間で結合する。単相インバータの場合、インバータの２個のレグを形成するように直列に配置した二対のスイッチを有しよう。
４個のコイルセット６０のうち２個のコイルセットに関し、対応するコイル巻線を制御モジュールハウジング５５０内の対応する相巻線バスバーに結合できるようにするため、制御モジュールハウジング５５０は６個の開口６１０を有するように構成する。
６個の開口６１０は、ハウジング５５０におけるステータヒートシンク２５３の平面部に隣接して装着する側にある、制御モジュールハウジング５５０の外側端部に形成する。
制御モジュールハウジング５５０に形成した６個の開口６１０のサイズおよび位置は、ステータヒートシンク２５３の平面部より延在するコイル巻線の先端部の位置および寸法に適合するように構成し、これにより、対応するコイル巻線の先端部が、制御ハウジングモジュール５５０をステータヒートシンク２５３の平面部に装着する際、開口部６１０を通って延在できるようにする。
制御モジュールハウジング５５０の部分斜視図を図８に示す。くぼみ７１０は制御モジュールハウジング５５０に形成した６個の開口６１０それぞれの周囲に形成し、各くぼみ７１０は、軟強磁性材料、例えばフェライト素子でできた部分的トロイド５３０をくぼみ７１０に置くことができるようなサイズにする。部分的トロイドの上端は、部分的トロイド５３０をくぼみ７１０に装着する際に、制御モジュールハウジング５５０の底領域と実質的に同じ高さになるように配置する。軟強磁性材料の部分的トロイド５３０には該トロイドから欠けている領域があり、これは、電力プリント回路板５００に装着したホールセンサのサイズに実質的に対応する。開口６１０を通過させる際、コイル巻線の誘導を容易にするため、制御モジュールハウジング５５０は各開口６１０の周囲に形成した導管領域を有するように構成する。対応する開口それぞれの周囲に形成した導管領域はまた、制御モジュールハウジング５５０に置くエラストマが、該エラストマの硬化プロセス中に開口から流出するのを防ぐ。
好適には、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成したくぼみ７１０はキー止めし、電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジング５５０内に装着する際、軟強磁性材料の部分的トロイド５３０を、くぼみ７１０内で、トロイドの切欠領域が電力プリント回路板５００に装着したホールセンサの位置と整列するような位置に確実に置けるようにする。
軟強磁性材料の部分的トロイド５３０を、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成した対応するくぼみ７１０に装着したら、電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジングの位置内に下降させる。説明のため、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成したくぼみ７１０に装着した軟強磁性材料５３０が明確に見えるように、図８は、電力プリント回路板に初めに装着せずに、制御モジュールハウジング５５０に形成した開口５１１に装着した電力基板５１０を示す。しかしながら、上記のように、電力基板は制御モジュールハウジング５５０に置く前にまず電力プリント回路板に装着する。電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジング５５０の位置内に下降させると、軟強磁性材料の部分的トロイ５３０と電力プリント回路板５００に装着したホールセンサとが整列する結果、電力プリント回路板５００に装着したホールセンサは制御モジュールハウジング５５０に装着した対応する部分的トロイド５３０の切欠領域に挿入される。
電力プリント回路板５００を制御モジュールハウジングの位置内に下降させたら、インサートモジュールは対応する電力基板組立体の上方に位置し、電力基板に形成した対応するインバータは、対応する電源バスバーおよび相巻線バスバーに結合する。
対応するインサートモジュールに形成した各相巻線バスバーは、相巻線バスバーを１個のコイルセットの相巻線に結合するための結合領域を有するように構成する。各相巻線バスバーの結合領域は、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成した対応する開口６１０の周囲に延在するように構成する。
電力プリント回路板５００およびインサートモジュール５６０を制御モジュールハウジング５５０に装着したら、エラストマ、例えばシリコーンゴムを２段階プロセスで制御モジュールハウジング５５０に導入する。適切なエラストマの例は、Ｗａｃｈｅｒ ＳｉｌＧｅｌ（登録商標）６１３であり、これは、注入可能な付加硬化型（室温加硫）ＲＴＶ−２シリコーンで、室温で加硫すると非常に柔らかいシリコーンゲルになる。
エラストマを制御モジュールハウジング５５０に導入する第１段階では、所定量のエラストマの第１ロットを液状で活性剤（つまり、硬化剤）と混合する。
エラストマと活性剤の混合物を制御モジュールハウジング５５０に液状で注入し、これにより、エラストマと活性剤の混合物が電力プリント回路板５００と、電力基板組立体５１０と、電力プリント回路板５００および電力基板組立体５１０に装着した構成要素とを覆うようにする。選択するエラストマの量は、エラストマと活性剤の混合物が、所定量で電力プリント回路板５００と、電力基板組立体５１０と、電力プリント回路板５００および電力基板組立体５１０に装着した構成要素とを覆うことを可能にする。
好適には、硬化プロセスを促進するため、制御モジュールハウジング５５０は硬化プロセス中、予備加熱した乾燥炉に置く。
制御モジュールハウジング５５０からの空気の除去を促進するため、硬化プロセスは真空中または真空に近い環境で行うのが好適である。
エラストマを硬化させたら、制御モジュールハウジング５５０を乾燥炉より取り出し冷却する。
制御モジュールハウジング５５０を冷却したら、制御プリント回路板５２０を電力プリント回路板５００の上で制御モジュールハウジング５５０に装着し、制御プリント回路板５２０は電力プリント回路板５００に電気的に結合し、制御プリント回路板５２０により電力基板組立体５１０に形成したインバータのスイッチの動作を制御できるようにする。
エラストマを制御モジュールハウジング５５０に導入する第２段階では、所定量のエラストマの第２ロットを液状で活性剤（つまり、硬化剤）と混合する。
エラストマと活性剤の混合物を制御モジュールハウジング５５０に液状で注入し、それにより、エラストマと活性剤の混合物で電力プリント回路板と制御プリント回路板５２０の間の空隙を埋めるようにする。加えて、エラストマと活性剤の混合物の第２ロットで制御プリント回路板５２０および制御プリント回路板５２０に装着した構成要素を覆う。第２段階で選択するエラストマの量は、エラストマと活性剤の混合物が、所定量で制御プリント回路板５２０および制御プリント回路板５２０に装着した構成要素を覆うことを可能にする。
エラストマと活性剤の混合物が電力プリント回路板５００と制御プリント回路板５２０の間に入ることができるように、好適には、制御プリント回路板５２０に１個以上の開口を形成し、エラストマと活性剤の混合物が制御プリント回路板５２０から入り、電力プリント回路板５００と制御プリント回路板５２０の間に形成された間隙に入り込めるようにする。
好適には、硬化プロセスを促進するため、制御モジュールハウジング５５０をエラストマと活性剤の混合物の第２ロットの硬化プロセス中、予備加熱した乾燥炉に置く。
制御モジュールハウジング５５０内に混入した空気の除去を促進するため、硬化プロセスは真空中または真空に近い環境で行うのが好適である。
エラストマを硬化させたら、制御モジュールハウジング５５０を乾燥炉より取り出し冷却する。
制御モジュールハウジング５５０を冷却したら、制御モジュール４００をステータに装着する。
電力プリント回路板５００および制御プリント回路板５２０の構成要素の上に形成した硬化エラストマは、電気モータをほこりと液体の中で動作させる必要がある場合に、ほこりと液体に対する環境バリアを提供する。
硬化エラストマで電力プリント回路板５００および制御プリント回路板５２０の構成要素を密閉すると、硬化エラストマはまた、この構成要素およびそれに対応する電気接続部に構造的なサポートを提供する。軟質エラストマ、例えばＷａｃｈｅｒ ＳｉｌＧｅｌ（登録商標）６１３の使用は、ボンディングワイヤ、および、電力プリント回路板５００ならびに制御プリント回路板５２０の構成要素につながる他形態の電気接続部が熱膨張の結果として膨張し移動できるようにする一方、構成要素および構成要素に対応する電気接続部を、不整地で動作することのあるインホイール電気モータに取り付けた制御モジュールより生じる衝撃および振動から守るクッションとしても機能する。
エラストマはまた電気絶縁体としても機能し、これにより電力プリント回路板５００および制御プリント回路板５２０の構成要素を互いに、エラストマを使用しない場合に可能な位置より近くに装着することができ、これにより、電力プリント回路板５００および制御プリント回路板５２０の全体のサイズを縮小することができる。
加えて、電力プリント回路板５００と制御プリント回路板５２０の間に形成したエラストマの層は制御プリント回路板５２０に構造的なサポートを提供し、これにより制御プリント回路板５２０の装着場所の数を低減することができる。これにより制御プリント回路板５２０の電気構成要素に利用可能な表面積を減少することができる。電気プリント回路板５００と制御プリント回路板５２０の間に形成したエラストマはまた、制御プリント回路板５２０の衝撃緩衝体として機能し、これにより制御プリント回路板５２０およびその構成要素を、制御モジュールを取り付けた電気モータで生じる、または該電気モータにより生じる振動および衝撃からさらに保護する。
制御モジュール４００をステータに装着するため、ステータヒートシンク２５３の平面より離れるように延在する、２個のコイルセット６０のコイル巻線の対応する先端領域（つまり、６個のコイル巻線先端領域）を、制御モジュールハウジング５５０の基部に形成した対応する開口６１０と整列させる。制御モジュール４００はその後ステータの表面と面一となるように押し込み、これにより、ステータヒートシンク２５３の平面より離れるように延在する２個のコイルセット６０のコイル巻線の対応する先端領域（つまり、６個のコイル巻線先端領域）は制御モジュールハウジング５５０の基部に形成した各開口６１０を通って延在するようにし、制御モジュール４００に装着した各電流センサはコイル巻線の対応する先端領域に隣接して装着する。
制御モジュールは任意の適切な手段、例えば、制御モジュールを通ってステータヒートシンクの表面内に延在する１本以上のボルトによりステータに装着することができる。
制御モジュールをステータに装着したら、電力プリント回路板５００に装着した相巻線バスバーの各結合領域はコイル巻線の対応する先端領域に結合するが、任意の適切な手段を使用して、例えば、圧着または溶接することで相巻線バスバーの結合領域をコイル巻線の対応する先端領域に結合することができる。
一方の電力組立体５１０に形成したインバータ４１０は対応する相巻線バスバーを介して第１コイルセット６０に結合し、第１コイルセットの電流を制御するように構成する。制御モジュール４００のもう一方の電力組立体５１０に形成したもう一方のインバータ４１０は第２コイルセット６０の電流を制御するように構成し、対応する電流センサにより行う電流測定を制御プリント回路板５２０のプロセッサで用いて各コイルセット６０の電流を制御する。同様に、第２制御モジュール４００は第３コイルセット６０および第４コイルセット６０の電流を制御するように構成する。
当業者には明らかであろうが、開示した内容は様々な方法で修正することができ、上記で詳細に記載した好適な形態以外の実施形態を仮定することができる。例えば、エラストマを２段階プロセスで制御モジュールハウジング５５０内に注入せず、制御モジュール構成要素を制御モジュールハウジング５５０に装着した後、エラストマを単一プロセスで、または、３段階以上のプロセスで導入することができる。

Claims (8)

  1. 第１表面を有するステータを備えた電気モータ用制御モジュールであって、冷却液が前記第１表面を冷却するために前記ステータ内を流れるように配置され、前記制御モジュールは、前記ステータに装着されたコイル巻線の電流の流れを制御するスイッチング素子を有する電力デバイスと、前記スイッチング素子の動作を制御する制御デバイスと、前記ステータの第１表面に装着するための第１側を有するハウジングと、を備え、前記ハウジングの第１側は開口を有し、該開口により、前記ハウジングが前記第１表面に装着されスイッチング素子を冷却する際、前記電力デバイスの一部は前記ステータの第１表面と接触することができ、前記制御デバイスは、前記ハウジングの第１表面に対し前記電力デバイスの反対側で前記ハウジングに装着するように配置され、エラストマが前記電力デバイスおよび前記制御デバイスの上に置かれ、前記電力デバイスのスイッチおよび前記制御デバイスの電気構成要素に電気絶縁バリアを提供することを特徴とする、制御モジュール。
  2. 請求項１に記載の制御モジュールであって、前記電力デバイスの上に置く前記エラストマは、前記制御デバイスに構造的なサポートを提供するように構成されていることを特徴とする、制御モジュール。
  3. 請求項１または２に記載の制御モジュールであって、前記エラストマはシリコーンゴムであることを特徴とする、制御モジュール。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御モジュールであって、前記電力デバイスは、前記ステータに装着した第１セットのコイル巻線の電流の流れを制御するインバータを有することを特徴とする、制御モジュール。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御モジュールであって、前記電力デバイスは、前記ステータに装着した第１セットのコイル巻線の電流の流れを制御する第１インバータと、前記ステータに装着した第２セットのコイル巻線の電流の流れを制御する第２インバータとを有することを特徴とする、制御モジュール。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御モジュールを有する電気モータ。
  7. 第１表面を有するステータを備える電気モータ用制御モジュールを組み立てる方法であって、冷却液を、前記第１表面を冷却するため前記ステータ内に流れるように配置し、前記方法は、前記ステータに装着したコイル巻線の電流の流れを制御するスイッチング素子を有する電力デバイスを、前記ステータの第１表面に装着するための第１側を有するハウジングに装着するステップを備え、前記電力デバイスの領域は前記ハウジングの第１側に形成した開口を通じて露出し、前記方法はさらに、前記ハウジングのスイッチング素子の動作を制御する制御デバイスを、前記ハウジングの第１側に対し前記電力デバイスの反対側に装着するステップと、エラストマを前記ハウジングに充填して、前記電力デバイスのスイッチおよび前記制御デバイスの電気構成要素に電気絶縁バリアを提供するステップと、を備える方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、前記エラストマを前記電力デバイスと前記制御デバイスの間に充填し、前記制御デバイスに構造的支援を提供することを特徴とする、方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021507672A (ja) * 2017-12-18 2021-02-22 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ フローで冷却されるトロイダルまたは円形のパワーエレクトロニクス

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10284029B2 (en) 2012-03-20 2019-05-07 Linear Labs, LLC Brushed electric motor/generator
JP6056827B2 (ja) * 2014-09-30 2017-01-11 株式会社デンソー 回転電機制御装置
CN106796928B (zh) * 2014-10-08 2019-09-06 瑞美技术有限责任公司 用于mosfet模块的基座表面
KR102127750B1 (ko) 2015-08-04 2020-06-29 엘지이노텍 주식회사 회로기판, 모터 및 전동식 조향장치
US20170096072A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-06 Caterpillar Inc. Induction motor for a work machine
DE102015222266A1 (de) * 2015-11-11 2017-05-11 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Elektromechanischer Stellantrieb mit redundantem elektronischen Teilsystem
NL2016127B1 (en) 2016-01-20 2017-07-25 E-Traction Europe B V Wheel for a road vehicle.
GB2553112B (en) * 2016-08-23 2018-10-03 Protean Electric Ltd A rotor for an electric motor or generator
US10486537B2 (en) * 2016-08-29 2019-11-26 Hamilton Sundstrand Corporation Power generating systems having synchronous generator multiplex windings and multilevel inverters
JP7211625B2 (ja) 2016-09-13 2023-01-24 インディゴ テクノロジーズ， インク． マルチバーリンク機構電気駆動システム
CN106357073B (zh) * 2016-10-10 2018-11-09 江苏大学 高绕组因数永磁无刷电机及其设计与容错控制方法
US10498274B2 (en) 2016-11-10 2019-12-03 Hamilton Sundstrand Corporation High voltage direct current system for a vehicle
US11043880B2 (en) 2016-11-10 2021-06-22 Hamilton Sunstrand Corporation Electric power generating system with a synchronous generator
US10063180B2 (en) * 2017-01-31 2018-08-28 Ford Global Technologies, Llc Multiple inverter hybrid drive system
FR3064840B1 (fr) * 2017-04-03 2019-12-27 Mmt ag Machine electrique haute puissance thermoregulee
EP3631952B1 (en) * 2017-06-01 2021-12-01 Mahle International GmbH Electric machine with integrated power electronics
NL2019303B1 (en) * 2017-07-20 2019-02-12 E Traction Europe Bv In-wheel electric motor provided with a control system
WO2019084568A1 (en) * 2017-10-29 2019-05-02 Clearwater Holdings, Ltd. MODULAR ELECTROMAGNETIC MACHINES AND METHODS OF USE AND MANUFACTURE
EP3518414A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-31 Carrier Corporation Dynamic electromagnetic machine
EP3518387B1 (en) * 2018-01-12 2020-10-14 Carrier Corporation Electromagnetic machine
CN110149032B (zh) * 2018-02-12 2021-06-18 比亚迪股份有限公司 电机总成和具有其的车辆
GB2574019A (en) * 2018-05-22 2019-11-27 Protean Electric Ltd A method of assembling an electric motor or generator
GB2573185B (en) * 2018-12-18 2020-12-16 Protean Electric Ltd A method for assembling a stator for an electric motor or generator
DE102019204796A1 (de) * 2019-04-04 2020-10-08 Thyssenkrupp Ag Elektrische Maschine, sowie Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
KR20210144936A (ko) 2019-04-25 2021-11-30 아메리칸 액슬 앤드 매뉴팩쳐링, 인코포레이티드 전기 구동 모듈
US11502570B2 (en) * 2019-08-26 2022-11-15 Linear Labs, Inc. Multi-tunnel electric machine
US11654780B2 (en) 2020-12-17 2023-05-23 Consolidated Metco, Inc. Vehicle electronic control unit and method
EP4309273A1 (en) * 2021-03-15 2024-01-24 Cummins, Inc. Electrical machines with segmented inverter components
JP2024511350A (ja) 2021-03-15 2024-03-13 アメリカン アクスル アンド マニュファクチャリング，インコーポレイテッド 電気駆動ユニット
WO2023101925A1 (en) 2021-12-01 2023-06-08 American Axle & Manufacturing, Inc. Electric drive unit with motor assembly isolated from beaming loads transmitted through housing assembly
US11942825B2 (en) 2022-01-12 2024-03-26 Dana Automotive Systems Group, Llc Cooling system for an electric machine
WO2023186329A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 Pierburg Pump Technology Gmbh Automotive secondary electric device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008253041A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Toyota Motor Corp モータ駆動装置
JP2009283567A (ja) * 2008-05-20 2009-12-03 Toyota Industries Corp 半導体装置
JP2011244648A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Denso Corp 電力変換装置
GB2494797A (en) * 2012-11-23 2013-03-20 Protean Electric Ltd Electric motor having a separate controller for each coil set

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920002053B1 (ko) * 1986-12-19 1992-03-10 후아낙크가부시끼가이샤 모터구동장치
US5825107A (en) * 1997-06-13 1998-10-20 General Electric Company Drive package for a dynamoelectric machine
JPH11225459A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置
US6297572B1 (en) * 1999-08-24 2001-10-02 Calsonic Kansei Corporation Brushless motor
JP2003153552A (ja) * 2001-11-07 2003-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ回路の配設構造と配設方法及び圧縮機
US6992409B2 (en) * 2002-03-15 2006-01-31 Denso Corporation Liquid-cooled rotary electric machine integrated with an inverter
JP3774862B2 (ja) * 2002-03-15 2006-05-17 株式会社デンソー 回転電機
JP2004088955A (ja) 2002-08-28 2004-03-18 Denso Trim Kk 三相磁石式発電機
JP2004308445A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Denso Corp 電動圧縮機
JP4275614B2 (ja) * 2004-12-10 2009-06-10 三菱電機株式会社 車両用回転電機
JP4391407B2 (ja) 2004-12-20 2009-12-24 三菱電機株式会社 制御装置一体型回転電機
TWI314433B (en) * 2006-10-25 2009-09-01 Delta Electronics Inc Fan and frame thereof
GB2459061B (en) * 2006-07-13 2010-07-28 Qed Group Ltd Electric motors
JP5001662B2 (ja) * 2007-01-18 2012-08-15 三菱電機株式会社 電動式パワーステアリング装置
JP5412098B2 (ja) * 2008-12-05 2014-02-12 三菱重工業株式会社 インバータ一体型電動圧縮機およびそのインバータ装置
GB2462948B (en) * 2009-10-15 2011-08-31 Protean Holdings Corp Method and system for measuring a characteristic of an electric motor
JP2012122793A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Tokai Rika Co Ltd 電流センサ
US8878470B2 (en) * 2011-10-18 2014-11-04 Regal Beloit America, Inc. Methods and apparatus for reducing size and costs of motor controllers for electric motors
JP5811422B2 (ja) * 2011-11-10 2015-11-11 株式会社安川電機 回転電機
WO2013118670A1 (ja) * 2012-02-06 2013-08-15 三菱電機株式会社 機電一体モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008253041A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Toyota Motor Corp モータ駆動装置
JP2009283567A (ja) * 2008-05-20 2009-12-03 Toyota Industries Corp 半導体装置
JP2011244648A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Denso Corp 電力変換装置
GB2494797A (en) * 2012-11-23 2013-03-20 Protean Electric Ltd Electric motor having a separate controller for each coil set
JP2016502390A (ja) * 2012-11-23 2016-01-21 プロティアン エレクトリック リミテッドＰｒｏｔｅａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ 電気モータ用の制御システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021507672A (ja) * 2017-12-18 2021-02-22 イエフペ エネルジ ヌヴェルＩｆｐ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｎｏｕｖｅｌｌｅｓ フローで冷却されるトロイダルまたは円形のパワーエレクトロニクス
US11523548B2 (en) 2017-12-18 2022-12-06 IFP Energies Nouvelles Flow-cooled toroidal or circular power electronics

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CN104253512A (zh) 2014-12-31
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WO2014207638A3 (en) 2015-08-13
JP2016523508A (ja) 2016-08-08
JP6240760B2 (ja) 2017-12-06
KR101881116B1 (ko) 2018-07-23
CN104253511B (zh) 2018-12-21
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WO2014207637A2 (en) 2014-12-31
PL3014747T3 (pl) 2022-02-07
GB2506719A (en) 2014-04-09
EP3014746A2 (en) 2016-05-04

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