周边液冷电机和集成功率逆变器制造技术

一种周边电机冷却装置，包括冷却导管，该冷却导管被布置为从包含电动机和功率逆变器的集成壳体去除热量。电动机和功率逆变器之间的电连接由柔性的、预成型的母线提供，该母线布置成越过电动机和功率逆变器之间的区域中的液体冷却连接。集成壳体包括在电动机和壳体的功率逆变器部分上方的中间盖，具有母线可以穿过以到达电动机的窗口。壳体还设有壳体盖和密封件，其将电动机和功率逆变器与外部环境以及彼此隔离。及彼此隔离。及彼此隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】周边液冷电机和集成功率逆变器


[0001]本专利技术涉及在诸如某些混合动力电动车辆发电和存储系统中使用的电动机的应用中集成电动机和功率逆变器。

技术介绍

[0002]具有与电动发电机和电能存储系统相结合的内燃机的混合动力电动车辆已经成为汽车领域特别是乘用车领域中相当关注的焦点。混合动力电动汽车系统的开发直到最近才开始引起人们对商用和越野车辆(例如2
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8类车辆中的卡车和公共汽车)、土方设备和铁路应用以及固定式内燃机动力装置的浓厚兴趣。
[0003]混合动力电动技术提供许多优点，包括燃料效率的改进、内燃机排放和车辆噪音的减少以帮助满足政府监管要求、改进的车辆性能和降低车队运营成本。这些优势在很大程度上是通过混合动力系统回收能量的能力获得的，否则这些能量会被浪费(例如来自制动的机械能，否则将作为热能消散到环境中)并且在需要时在另一时间返回所捕获的能量，例如为车辆部件提供动力，而不是使用内燃机作为动力源，或协助车辆推进。
[0004]通常，混合动力电动车辆的电动发电机已被布置为独立于内燃机(例如，使用单独的电动机为前轮提供动力和回收能量，同时发动机为后轮提供推进动力)，或者已经连接到发动机，例如集成到发动机的“后部”(即发动机飞轮所在的一端)或在发动机和用于车辆的传动系统之间。这种“在发动机后面”的位置允许电动发电机设备直接将扭矩传递到车辆的动力传动系统和车轮，并由动力传动系统直接驱动，例如，在再生制动事件期间。后者的例子包括飞轮式电动发电机，其中传统发动机的飞轮被修改为电动发电机转子并且同心安装的定子位于飞轮周围，以及在发动机和驱动轮之间布置的独立电动机。通用汽车在2009年GMC Silverado轻型皮卡中提供的所谓“双模式混合动力”变速箱包括一个变速箱，该变速箱可容纳两个用于车辆推进和发电的电动机。
[0005]将电动发电机添加到内燃机的另一种形式是使用所谓的起动发电机。这种方法直接将电动机连接到发动机，既用作发电机(传统上由传统皮带驱动交流发电机执行的功能)又用作发动机起动器，从而减少重复交流发电机和起动器电动机的重量和成本。这种起动发电机装置在所谓的发动机停止
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起动系统中特别有用，该系统在车辆停止期间关闭发动机以节省燃料并减少空转排放。起动发电机位于发动机后面(例如，适当设计的飞轮电动发电机也可用作起动机)，以及安装在发动机前端，其中起动发电机可以驱动皮带，该皮带直接连接到发动机曲轴。后一种系统的一个例子是“皮带交流发电机起动器”系统，该系统由通用汽车公司提供，作为2007年Saturn Vue运动型多功能车的一个选项。这些系统很难适应大型发动机，例如商用车柴油发动机，因为电动机必须更大才能应对这些重型发动机更高的扭矩需求，例如起动和操作各种部件(例如，发动机冷却风扇可能需要高达50千瓦的功率，这种负载需要大量扭矩来驱动风扇皮带)。此外，这种扩大系统中的皮带传动将需要具有传递大扭矩的能力，这可能是不可能的，或者至少不实用，因为足以处理扭矩需求的更厚和更宽的驱动皮带和皮带轮可能比它们的汽车同类产品更大更重，以至于它们的重量、尺
寸和/或成本令人望而却步。
[0006]在美国专利申请第15/378,139号，现为美国专利第__、___、___号中描述了提供混合电动车辆能力的进一步方法。在该方法中，电动发电机以几乎不需要或不需要车辆前部长度延伸的方式布置。如本说明书中所用，发动机的“前端”是与发动机产生的扭矩输出传输至主要扭矩消耗装置的一端相对的一端，例如车辆的变速器和驱动桥或固定发动机装置的负载，例如泵驱动。通常，发动机的后端是发动机飞轮所在的位置，前端是发动机驱动附件等部件所在的位置(例如，空调和压缩空气压缩机、发动机冷却风扇、冷却液泵、动力转向泵)。虽然下面的讨论主要集中在发动机曲轴与车辆的纵向轴线对齐的商用车辆实施例上，但本专利技术不限于前置发动机、纵向对齐的发动机应用，还可以用于横向安装的发动机(包括位于车辆前部或后部的横向安装发动机)一起使用，这些发动机在与飞轮端相对的发动机端部邻近的区域中也可能具有高度空间受限的环境。
[0007]该前端电动发电机系统具有位于发动机前部区域的电动发电机。优选地，电动发电机单元包括共同定位的功率逆变器和控制电子设备。这种电动发电机单元通常必须提供一种方式，以空间、能量和成本高效的方式有效地去除在电能产生、扭矩产生和功率转换过程中产生的热量。在径向通量电机的情况下，大部分热量通过定子散发，该定子与转子旋转轴同心。
[0008]一种冷却方法是在定子的外围表面上尽可能多的提供具有围绕电动发电机的周边的冷却通道的液体冷却。然而，这样的配置在电动机周围产生了障碍，难以通过该障碍对将电动机连接到诸如功率逆变器的其他部件的电连接进行布线。类似地，在功率逆变器布置在电动机侧面的空间受限的应用中，冷却路径入口和出口以及电连接的布置是有问题的。

技术实现思路

[0009]本专利技术通过提供一种液冷集成电动发电机和功率逆变器系统来解决这些和其他问题，其中功率逆变器布置在垂直于电动机的旋转轴线的平面中，优选地在与电动机大致相同的平面内，并且在电动机的径向外侧。位于功率逆变器单元内部的电力电子设备的输出之间的连接，在一个实施例中，最靠近电动机壳体，使用位于冷却通道上方的预成型柔性母线，然后通过上部电动机壳体中的窗口向下到达端子块，端子块与定子部分相连。柔性的母线允许紧密弯曲，从而实现紧凑的部件放置。母线使用不导电的端子块固定到位。
[0010]集成电动机和逆变器设计的一个优点是由密封件的组合提供的免受环境污染。电动机和逆变器之间有密封件，逆变器顶部和电动机壳体顶部有单独的密封件。进一步地，电机和逆变器的顶部覆盖有单个中间壳体；然后中间壳体的顶部由单个盖板密封。因此，虽然电动机和功率逆变器是独立的部件，但整个组件都是密封的，不会受到污染。
[0011]本专利技术可以使电动机和功率逆变器具有它们自己独立的冷却剂回路，但优选地通过一个冷却剂通道连通。这种方法最大限度地减少了管道连接和泄漏点，组件中只有两个冷却剂连接：位于电动机壳体中的冷却剂输入端口和位于功率逆变器壳体中的出口端口。冷却介质可以是例如内燃机的流体，例如发动机冷却剂、润滑油或传动液。
[0012]在进一步的实施例中，如果例如由于空间限制，功率逆变器可以远程安装，提供多用途歧管块以在电动机和功率逆变器壳体之间分配电连接和冷却剂连接。在这样的实施例
中，液体冷却剂将通过单个通道在电动机和功率逆变器壳体之间行进，该通道可以容易地配置有配件和管道。
[0013]电动机和功率逆变器壳体部分可以集成或可以形成为单独的壳体，优选地构造成使得壳体部分可以通过协作的配件和连接而彼此连接，所述配件和连接用于在壳体之间传输冷却剂和/或电流和信号。更优选地，电动机和功率逆变器壳体部分可以被配置成使得当壳体部分组装在一起时，协作的冷却剂连接以无泄漏的方式同时完成。
[0014]当体现为分离的壳体部分时，例如当空间限制不允许功率逆变器壳体直接径向相邻布置时，这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种周边冷却电机，其特征在于，包括：电动机，所述电动机具有转子和定子；周边冷却阵列，所述周边冷却阵列围绕所述定子同心地布置并且被构造成从所述定子的外周区域接收热量；功率逆变器；和电机壳体，其中所述电机壳体包括电动机壳体，所述电动机壳体被构造成接收所述电动机和所述周边冷却阵列，功率逆变器壳体，所述功率逆变器壳体被构造成接收所述功率逆变器，所述功率逆变器壳体布置在与所述转子的旋转轴线垂直的平面中，所述平面至少部分地与所述电动机相交，以及电导体，所述电导体位于所述电动机和所述功率逆变器之间，所述电导体从所述电动机壳体的在所述周边冷却阵列的内半径内的区域沿径向远离所述转子旋转轴线朝向所述功率逆变器的方向通向所述功率逆变器。2.根据权利要求1所述的周边冷却电机，其特征在于，所述电导体包括母线。3.根据权利要求2所述的周边冷却电机，其特征在于，所述母线形成为扁平导体条。4.根据权利要求3所述的周边冷却电机，其特征在于，所述母线在所述中间壳体盖的功率逆变器壳体侧联接到布置在所述孔中的非导电端子块的端子。5.根据权利要求3所述的周边冷却电机，其特征在于，所述端子在所述非导电端子块的电动机壳体侧联接到所述电动机。6.根据权利要求5所述的周边冷却电机，其特征在于，所述周边冷却阵列具有沿所述转子旋转轴线的轴向高度，并且所述母线在所述周边冷却阵列的所述轴向高度之外的轴向位置处通过所述周边冷却阵列的端部。7.根据权利要求6所述的周边冷却电机，其特征在于，进一步包括：中间壳体盖，所述中间壳体盖至少部分地在所述电动机壳体上延伸；和电动机外壳体盖，所述电动机外壳体盖在所述中间壳体盖和所述电动机壳体之间，其中，所述电动机壳体盖联接至所述周边冷却阵列或与所述周边冷却阵列成一体。8.根据权利要求6所述的周边冷却电机，其特征在于，所述周边冷却阵列包括围绕阵列壁布置的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里，
申请(专利权)人：邦迪克斯商用车系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：