專利名稱：高電流容量整流器封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種電機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及電機(jī)的整流 器和/或定子的冷卻。
背景技術(shù)：
電機(jī)的普通應(yīng)用是作為機(jī)動(dòng)車輛上的交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生 三相交流電，該交流電被整流為直流電。這種能量可以儲(chǔ)藏在機(jī)動(dòng)車輛
的電池里或由車輛的利用直流(DC)電壓的電路使用。三相交流電通過(guò) 整流器電橋整流為直流電，該整流器電橋具有若干個(gè)二極管，通常是用 于普通三相發(fā)電機(jī)的6個(gè)二極管或者是用于并聯(lián)三相發(fā)電機(jī)中的12個(gè)二 極管。其中一半二極管(3或6個(gè))為正向二極管。每個(gè)正向二極管連接 在交流發(fā)電機(jī)的定子繞組一個(gè)相位端子和交流發(fā)電機(jī)的一個(gè)正極端子之 間。正極端子連接在車輛電池和電路上。其余的二極管為反向二極管且 每個(gè)反向二極管連接在車輛的定子繞組的一個(gè)相位端子與電接地之間。
二極管能承受超過(guò)200安培的電流。這種級(jí)別的電流產(chǎn)生大量的熱 量，這些熱量必須要消散以保護(hù)交流發(fā)電機(jī)功能和可靠性。熱量主要是 通過(guò)二極管嵌入的載板擴(kuò)散。載板作為熱沉裝置并可以包括曝露到冷卻 空氣的散熱片。通過(guò)這種構(gòu)造，來(lái)自于二極管的熱量被轉(zhuǎn)移到載板進(jìn)而 到散熱片上，在此熱量輻射到大氣中。
在輸出電流超過(guò)200安培的交流發(fā)電機(jī)中，電流整流器和熱沉裝置 構(gòu)造不能提供充足的冷卻來(lái)保持部件溫度處于安全可靠的狀態(tài)。本領(lǐng)域需要一種改進(jìn)的整流器和熱沉裝置構(gòu)造來(lái)將來(lái)自于高電流交流發(fā)電機(jī)中 的部件的熱量消散。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于電機(jī)的整流器包括一個(gè)端部框架，該端部框架具有至少一 個(gè)位于其內(nèi)的可以與電機(jī)的定子繞組電連接的反向二極管。所述整流器 還包括一個(gè)正熱沉裝置，該正熱沉裝置具有至少一個(gè)位于其內(nèi)的可以與 電機(jī)的定子繞組電連接的正向二極管。 一個(gè)端子組件包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo) 電散熱帶子，所述帶子電連接一個(gè)或多個(gè)反向二極管和一個(gè)或多個(gè)正向 二極管。
一種用于從電機(jī)的整流器散熱的方法包括從位于端部框架內(nèi)的至少 一個(gè)反向二極管將熱量傳導(dǎo)進(jìn)入端部框架內(nèi)。正熱沉裝置從位于其內(nèi)的 至少一個(gè)正向二極管傳導(dǎo)熱量。端子組件的帶子進(jìn)一步將熱量從反向二 極管和正向二極管內(nèi)傳導(dǎo)到端子組件里。促使冷卻空氣通過(guò)整流器以從 端部框架、正熱沉裝置和/或帶子輻射熱量。


本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面根據(jù)附圖的詳細(xì)描述將得以清晰
地呈現(xiàn)在本領(lǐng)域的技術(shù)人員面前
圖1為用于電機(jī)的整流器的一個(gè)實(shí)例的示意圖2為圖1中的整流器的端部框架的-一個(gè)具體實(shí)施例的視圖3為圖1中的整流器的正熱沉裝置的一個(gè)具體實(shí)施例的視圖4為圖1中的整流器的剖面視圖，圖示了通過(guò)整流器的冷卻空氣
流；及
圖5為圖1中整流器的端子組件的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為三相交流發(fā)電機(jī)(未圖示)的橋式整流器10的一個(gè)具體
實(shí)施例。整流器10包括一端部框架12，該框架具有至少一個(gè)位于其中的 反向二極管14。在圖1所示的具體實(shí)施例中，六個(gè)反向二極管14布置在 端部框架12內(nèi)，但在本發(fā)明范圍內(nèi)將反向二極管14的個(gè)數(shù)設(shè)想為其它 數(shù)量也是可以的。每個(gè)反向二極管14電連接到三相定子繞組(未圖示) 的一個(gè)相位。在圖l所示例子中，整流器10有六個(gè)反向二極管14，三相 定子繞組的每個(gè)相位連接到兩個(gè)反向二極管14。
參看圖2，反向二極管14布置在框架表面16上的孔中。在該實(shí)例中， 端部框架12為鑄鋁，但是用于端部框架12的其它材料也被預(yù)期在本發(fā) 明的范圍內(nèi)。端部框架12構(gòu)造為整流器10的導(dǎo)電導(dǎo)熱元件(負(fù)熱沉裝 置)。端部框架12傳導(dǎo)來(lái)自于反向二極管14的熱量，接著該熱量輻射 到大氣中。為了促進(jìn)氣流通過(guò)端部框架12并借此增加其傳熱能力，若干 個(gè)內(nèi)通風(fēng)孔18布置在反向二極管14的徑向內(nèi)側(cè)，且若干個(gè)外通風(fēng)口 20 布置在反向二極管14的徑向外側(cè)。在所示的實(shí)施例中，內(nèi)通風(fēng)口 18和 外通風(fēng)口 20為長(zhǎng)槽，但其它形狀的通風(fēng)口 18、 20形狀也預(yù)期在本發(fā)明 的范圍。具體地，外通風(fēng)口 20幫助從外壁22輻射熱量，該外壁22從框 架表面12軸向延伸。外壁22使端部框架12的表面面積增加了相當(dāng)大的 數(shù)量，因此增加了端部框架12的冷卻能力。外壁22的附加優(yōu)點(diǎn)是為整 流器10提供了機(jī)械保護(hù)，防止由于運(yùn)輸或在車輛中使用時(shí)所引起的物理 損壞。
再參看圖l，至少一個(gè)正向二極管24位于正熱沉裝置26中，該熱沉 裝置26直接位于布置在端部框架12內(nèi)的反向二極管14上。在圖1所示 的實(shí)施例中，正向二極管24布置在正熱沉裝置26內(nèi)，需要理解的使， 其它數(shù)量的正向二極管24也預(yù)期在本發(fā)明的范圍內(nèi)。每個(gè)正向二極管24電連接到三相定子繞組(未圖示)的一個(gè)相位。在圖1所示的實(shí)例中，
整流器10有六個(gè)正向二極管24，三相定子繞組的每個(gè)相位連接到兩個(gè)正 向二極管24。
如圖3所示，正熱沉裝置26構(gòu)造為在正熱沉裝置表面30上具有至 少一個(gè)用來(lái)接收正向二極管24的二極管開口 28以及至少一個(gè)導(dǎo)孔32， 導(dǎo)孔32構(gòu)造為使得來(lái)自于每個(gè)反向二極管14的反向二極管引線延伸通 過(guò)每個(gè)導(dǎo)孔32。正熱沉裝置26由導(dǎo)熱材料形成且構(gòu)造為從正向二極管 24傳導(dǎo)熱量。若干個(gè)內(nèi)部散熱片36從正熱沉裝置表面30延伸并呈徑向 地布置在正向二極管24的內(nèi)側(cè)。內(nèi)部散熱片36增加了正熱沉裝置26的 表面面積，因而增加了從正向二極管24傳熱的效率。正熱沉裝置26還 包括若干個(gè)在正熱沉裝置26的周邊40處從正熱沉裝置表面30延伸的外 部散熱片38。在一個(gè)具體實(shí)施例中，內(nèi)部散熱片36和外部散熱片38從 正熱沉裝置26徑向和/或軸向延伸，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于散 熱片徑向和/或軸向延伸。
冷卻空氣通過(guò)離心式風(fēng)扇(未圖示)或其它裝置整流器10內(nèi)，這些 裝置引導(dǎo)空氣大體上軸向地通過(guò)交流發(fā)電機(jī)，如圖4所示，通過(guò)端部框 架12內(nèi)的內(nèi)通風(fēng)口 18和外通風(fēng)口 20，以及通過(guò)正熱沉裝置內(nèi)的由相鄰 散熱片38限定的狹槽42，因而增加了風(fēng)扇的冷卻性能。另外，通風(fēng)口 18和20以及狹槽42的位置和構(gòu)造使得冷卻空氣通過(guò)交流發(fā)電機(jī)直接沖 擊到一個(gè)或多個(gè)定子繞組(未圖示)的端匝上。這樣有助于保持定子繞 組得到均勻有效地冷卻。
參照?qǐng)D1， 一個(gè)端子組件44附著到正熱沉裝置26。端子組件44包 括若干個(gè)凸起46，這些凸起46通過(guò)導(dǎo)電散熱的帶子48相互連接。 一個(gè) 或多個(gè)凸起46包括端子孔50，該端子孔與正熱沉裝置26內(nèi)一個(gè)或多個(gè)螺釘孔52相對(duì)應(yīng)，因此使得端子組件44能夠通過(guò)螺釘(未圖示)或其 它裝置連接到正熱沉裝置26上。
如圖5所示，帶子48布置為雙重結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)每個(gè)反向二極管引 線34和每個(gè)正向二極管引線54電連接到兩條帶子48。然而，本發(fā)明并 不限于使用兩條帶子48來(lái)連接每個(gè)反向二極管引線34和每個(gè)正向二極 管引線54。其它數(shù)量的帶子48，例如也可以采用三條或四條。而且，在 一個(gè)具體實(shí)施例中，帶子48通過(guò)焊接與每個(gè)反向二極管引線34和每個(gè) 正向二極管引線54電連接，但可以理解的是，其它的連接方式也預(yù)期在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，帶子48還可以進(jìn)一步構(gòu)造和布 置成使得與定子繞組的相位電連接的兩個(gè)正向二極管24和兩個(gè)反向二極 管14之間相互并聯(lián)電連接。通過(guò)具有多個(gè)正向二極管24與多個(gè)反向二 極管14，整流器10的電流容量得到增加，而且，由于熱負(fù)荷空間分布在 多個(gè)二極管之中，電流的熱特性得到改善。由于帶子48的散熱特性，通 過(guò)允許熱量從帶子48輻射端子組件44本身成為冷卻反向二極管14和正 向二極管24的源。在一個(gè)具體實(shí)施例中，帶子48基本上是裸露的，因 此增加了它的散熱容量。將帶子48布置成雙重結(jié)構(gòu)提供了更大的導(dǎo)電橫 橫截面積，因而降低帶子48的電阻加熱并提供了從反向二極管14和正 向二極管24散熱的更大表面面積。
在一個(gè)備選實(shí)施例中，三個(gè)反向二極管14包含在后部框架12內(nèi)， 三個(gè)正向二極管24包含在正熱沉裝置26內(nèi)。正向二極管24和反向二極 管14與三相位定子繞組的相位電連接，使得定子繞組的每個(gè)相位與一個(gè) 反向二極管14和一個(gè)正向二極管24電連接。
上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以理解的是，現(xiàn)在和將來(lái)， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明作出各種改進(jìn)和提 高。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)解釋為保持本發(fā)明首次公開的適當(dāng)保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于電機(jī)的整流器，包括端部框架，所述端部框架具有至少一個(gè)位于其內(nèi)的反向二極管，所述至少一個(gè)反向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；正熱沉裝置，所述正熱沉裝置具有至少一個(gè)位于其內(nèi)的正向二極管，所述至少一個(gè)正向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；以及端子組件，所述端子組件包括至少兩個(gè)導(dǎo)電散熱帶子，所述帶子電連接一個(gè)或多個(gè)反向二極管和一個(gè)或多個(gè)正向二極管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流器，其中，所述至少兩個(gè)帶子布置在這樣在構(gòu)造中，即使得每個(gè)正向二極管和每個(gè)反向二極管與至少兩個(gè)帶 子電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流器，其中，所述至少兩個(gè)帶子中的一 個(gè)或多個(gè)基本上是裸露的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流器，其中，所述端部框架包括至少一 個(gè)通風(fēng)口槽，以增加通過(guò)整流器的冷卻空氣流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流器，其中，所述端部框架包括一外壁， 所述外壁至少部分地繞著端部框架周向地布置并從端部框架軸向延伸以 增加端部框架的冷卻能力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的整流器，其中，所述正熱沉裝置包括若干 散熱片，所述散熱片從正熱沉裝置的周邊延伸并在正熱沉裝置與端部框 架的外壁之間限定通道，所述通道構(gòu)造成允許冷卻空氣從中流過(guò)。
7. —種用于電機(jī)的整流器，包括端部框架，所述框架具有至少一個(gè)位于其中的反向二極管，所述至 少一個(gè)反向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；正熱沉裝置，所述正熱沉裝置具有至少一個(gè)位于其中的正向二極管，所述至少一個(gè)正向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；以及端子組件，所述端子組件包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電散熱帶子，所述帶子 構(gòu)造成便于連續(xù)的焊接連接到一個(gè)或多個(gè)反向二極管和一個(gè)或多個(gè)正向 二極管的大體上非絕緣部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的整流器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)帶子布置 在這樣在構(gòu)造中，即使得每個(gè)正向二極管和每個(gè)反向二極管與若干個(gè)帶 子電連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的整流器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)帶子中的 至少一個(gè)基本上是裸露的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的整流器，其中，所述端部框架包括至少 一個(gè)通風(fēng)口槽，以增加通過(guò)整流器的冷卻空氣流。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的整流器，其中，所述端部框架包括一外 壁，所述外壁至少部分地繞著端部框架周向地布置并從端部框架軸向延 伸以增加端部框架的冷卻能力。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的整流器，其中，所述正熱沉裝置包括若干散熱片，所述散熱片從正熱沉裝置的周邊延伸并在正熱沉裝置與端部 框架的外壁之間限定通道，所述通道構(gòu)造成允許冷卻空氣從中流過(guò)。
13. —種用于電機(jī)的整流器，包括端部框架，所述端部框架具有至少一個(gè)位于其中的反向二極管，所 述至少一個(gè)反向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；正熱沉裝置，所述正熱沉裝置具有至少一個(gè)位于其中的正向二極管，所述至少一個(gè)正向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；以及端子組件，所述端子組件包括一個(gè)或多個(gè)基本上裸露的導(dǎo)電散熱帶 子，所述帶子電連接一個(gè)或多個(gè)反向二極管和一個(gè)或多個(gè)正向二極管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的整流器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)帶子布 置在這樣在構(gòu)造中，即使得每個(gè)正向二極管和每個(gè)反向二極管與若干個(gè) 帶子電連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的整流器，其中，所述端部框架包括六個(gè) 反向二極管，而且所述正熱沉裝置包括六個(gè)正向二極管。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的整流器，其中，兩個(gè)正向二極管和兩個(gè) 反向二極管電連接與定子繞組的每個(gè)相位電連接。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的整流器，其中，所述一個(gè)或多個(gè)帶子將 與定子繞組的每個(gè)相位電連接的兩個(gè)正向二極管和兩個(gè)反向二極管連接 以并聯(lián)結(jié)構(gòu)連接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的整流器，其中，所述端部框架包括至少 一個(gè)通風(fēng)口槽，以增加通過(guò)整流器的冷卻空氣流。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的整流器，其中，所述端部框架包括一外 壁，所述外壁至少部分地繞著端部框架周向地布置并從端部框架軸向延 伸以增加端部框架的冷卻能力。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的整流器，其中，所述正熱沉裝置包括若 干散熱片，所述散熱片從正熱沉裝置的周邊延伸并在正熱沉裝置與端部 框架的外壁之間限定通道，所述通道構(gòu)造成允許冷卻空氣從中流過(guò)。
21. —種用于從電機(jī)的整流器中散熱的方法，所述方法包括 從位于端部框架內(nèi)的至少一個(gè)反向二極管將熱量傳導(dǎo)進(jìn)入端部框架內(nèi)，所述至少一個(gè)反向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；從位于正熱沉裝置內(nèi)的至少一個(gè)正向二極管將熱量傳導(dǎo)進(jìn)入正熱沉裝置內(nèi)，所述至少一個(gè)正向二極管可以與電機(jī)的定子繞組電連接；進(jìn)一步從所述至少一個(gè)反向二極管和所述至少一個(gè)正向二極管將熱量傳導(dǎo)進(jìn)入端子組件的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電散熱帶子內(nèi)，所述帶子電連接一個(gè)或多個(gè)反向二極管和一個(gè)或多個(gè)正向二極管；促使冷卻空氣通過(guò)整流器以從端部框架、正熱沉裝置和/或帶子輻射熱量。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述帶子布置在這樣在構(gòu) 造中，即使得每個(gè)正向二極管和每個(gè)反向二極管與若干個(gè)帶子電連接。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)帶子中的 至少一個(gè)基本上是裸露的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述端部框架包括至少一 個(gè)通風(fēng)口槽，以增加通過(guò)整流器的冷卻空氣流。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述端部框架包括一外壁， 所述外壁至少部分地繞著端部框架周向地布置并從端部框架軸向延伸以 增加端部框架的冷卻能力。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述正熱沉裝置包括若干 散熱片，所述散熱片從正熱沉裝置的周邊延伸并在正熱沉裝置與端部框 架的外壁之間限定通道，所述通道構(gòu)造成允許冷卻空氣從中流過(guò)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有改進(jìn)散熱能力的電機(jī)。該電機(jī)包括一個(gè)三相定子繞組，該定子繞組具有與定子繞組電連接的整流器組件。該整流器組件包括一個(gè)端部框架和一個(gè)正熱沉裝置，所述端部框架具有至少一個(gè)容納在其中的反向二極管，所述熱沉裝置具有至少一個(gè)位于其中的正向二極管。一個(gè)端子組件將所述反向二極管和正向二極管連接起來(lái)。該端子組件包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電散熱帶子。所述帶子電連接一個(gè)或多個(gè)反向二極管和一個(gè)或多個(gè)正向二極管。本發(fā)明還公開一種用于從電機(jī)的整流器中散熱的方法。
文檔編號(hào)H02K5/20GK101295901SQ20081009501
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者塞繆爾·R·埃德林格通, 布拉德·L·奧勒, 邁克爾·D·布拉德菲爾德 申請(qǐng)人:雷米科技有限公司