專(zhuān)利名稱(chēng)：具有集成逆變器的電機(jī)的制作方法
具有集成逆變器的電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域
示例性實(shí)施例涉及電機(jī)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及具有集成逆變器的電機(jī)。
背景技術(shù)：
常規(guī)電機(jī)系統(tǒng)，例如在汽車(chē)、農(nóng)用機(jī)械和其中電機(jī)和混合動(dòng)力馬達(dá)被采用的其他重型應(yīng)用中使用的那些，包括通過(guò)高電壓電纜可操作聯(lián)接到逆變器上的電馬達(dá)。常見(jiàn)的逆變器包括控制器部分和多相電源開(kāi)關(guān)部分。多相電源開(kāi)關(guān)部分包括多種高電壓部件，例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)、整流器、電容器、電感器、高電壓配線等。逆變器電連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、高電壓電池、和電馬達(dá)上。在逆變器與電池之間的連接和在逆變器與電馬達(dá)之間的連接需要高電壓電纜。另外，由高電壓部件產(chǎn)生的熱量需要冷卻。由此，常規(guī)逆變器通常也連接到專(zhuān)用冷卻系統(tǒng)上。用于逆變器的冷卻系統(tǒng)包括流體冷卻劑例如油、水、空氣或能夠吸收和保持熱量的其他介質(zhì)。發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)的是一種包括交流(AC)電機(jī)的電機(jī)系統(tǒng)。所述交流電機(jī)包括具有電機(jī)部分和開(kāi)關(guān)部分的電機(jī)殼體。定子固定地安裝在所述電機(jī)殼體的所述電機(jī)部分中，轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝，而多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件布置在所述電機(jī)殼體的所述開(kāi)關(guān)部分內(nèi)。所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件電連接到所述定子上。包括直流電流的直流電源電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件上?？刂破鞑贾迷诳刂破鳉んw內(nèi)并且電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件上。所述控制器殼體獨(dú)立于所述交流電機(jī)并且相對(duì)于所述交流電機(jī)遠(yuǎn)距離安裝。所述控制器配置為且設(shè)置為選擇性地致動(dòng)所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件中的選定的開(kāi)關(guān)以將直流電源的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏?AC)以操作所述交流電機(jī)。
還公開(kāi)的是一種交流(AC)電機(jī)。所述交流電機(jī)包括具有電機(jī)部分和開(kāi)關(guān)部分的電機(jī)殼體、固定地安裝在所述電機(jī)殼體的所述電機(jī)部分中的定子、相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝的轉(zhuǎn)子、以及布置在所述電機(jī)殼體的所述開(kāi)關(guān)部分內(nèi)的多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件電連接到所述定子上，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件配置為且設(shè)置為將直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏饕圆僮魉鼋涣麟姍C(jī)。


以下描述不應(yīng)當(dāng)以任何方式視為限制。參照附圖，相似的元件相似地標(biāo)記:
圖1繪出了根據(jù)示例性實(shí)施例的電機(jī)系統(tǒng)；以及
圖2繪出了圖1的電機(jī)系統(tǒng)的交流(AC)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
對(duì)公開(kāi)裝置和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述在本文參照附圖作為示例而非限制給出。
參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)示例性實(shí)施例構(gòu)造的電機(jī)系統(tǒng)整體上以2表示。電機(jī)系統(tǒng)2包括以具有電機(jī)殼體6的電馬達(dá)4的形式不出的交流(AC)電機(jī)。電機(jī)殼體6包括電機(jī)部分9和開(kāi)關(guān)部分12。在所示的示例性實(shí)施例中，電機(jī)部分9包括具有多個(gè)繞組20的定子組件17。繞組20限定用于交流電馬達(dá)4的多個(gè)相。更具體地，交流電馬達(dá)4構(gòu)成多相交流電馬達(dá)。電機(jī)部分9還示出為包括轉(zhuǎn)子組件30，轉(zhuǎn)子組件30具有可操作地聯(lián)接到輸出軸34上的轉(zhuǎn)子轂32。此處，應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)示例性實(shí)施例的電機(jī)能夠采用以下形式:電馬達(dá)，即設(shè)有電流輸入以產(chǎn)生機(jī)械輸出的電機(jī)；或發(fā)電機(jī)，即設(shè)有被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯臋C(jī)械輸入的電機(jī)。
根據(jù)示例性實(shí)施例，電機(jī)殼體6的開(kāi)關(guān)部分12包括電連接到定子組件17上的多個(gè)開(kāi)關(guān)組件40。逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40包括通過(guò)第一高電壓導(dǎo)體48電連接到定子組件17的第一相繞組(未單獨(dú)標(biāo)示)上的第一開(kāi)關(guān)構(gòu)件43、通過(guò)第二高電壓導(dǎo)體49電連接到定子組件17的第二相繞組(未單獨(dú)標(biāo)示)上的第二開(kāi)關(guān)構(gòu)件44、以及通過(guò)第三高電壓導(dǎo)體50電連接到定子組件17的第三相繞組(未單獨(dú)標(biāo)示)上的第三開(kāi)關(guān)構(gòu)件45。開(kāi)關(guān)構(gòu)件40采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)、整流器、電容器、電感器等的形式。此刻，應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管僅僅三個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件被實(shí)處，但是開(kāi)關(guān)構(gòu)件的數(shù)目、位置和類(lèi)型能夠改變?！案唠妷骸睉?yīng)當(dāng)被理解為指的是在交流電馬達(dá)4與電源之間共享的任意電壓。根據(jù)一個(gè)示例性方面，“高電壓”為范圍在大約100伏與大約1000伏以上之間的電壓。電壓應(yīng)當(dāng)被理解為包括當(dāng)以馬達(dá)模式操作時(shí)由逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40向電機(jī)供應(yīng)的電壓，或者當(dāng)電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式操作時(shí)傳送給逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40的電壓。一般而言，電壓應(yīng)當(dāng)理解為包括在電機(jī)與逆變器組件40之間交換的能量，從而導(dǎo)致能量在機(jī)械狀態(tài)與電子狀態(tài)之間的變換。逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40電連接到設(shè)置在電機(jī)殼體6上的第一和第二電源端子53和54。電源端子53和54通過(guò)第一高電壓導(dǎo)體56和第二高電壓導(dǎo)體57電連接到逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40上。根據(jù)例性實(shí)施例，導(dǎo)體48-50和56-57布置在電機(jī)殼體6內(nèi)。電源端子53和54也通過(guò)高電壓電纜67和68電連接到以高電壓電池64的形式示出的直流(DC)電源上。由此，在所示的示例性實(shí)施例中，交流電馬達(dá)4由直流電源62提供電力。
電機(jī)系統(tǒng)2示出為包括電連接到逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40上的控制器78。控制器78電激活(斷開(kāi)/接通)逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40以將來(lái)自直流電源62的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橛脕?lái)向交流電馬達(dá)4供電的多相交流電流。控制器78布置在遠(yuǎn)離于交流電馬達(dá)4的控制器殼體80內(nèi)?？刂破鳉んw80包括將控制器78電連接到交流電馬達(dá)4上的控制端子83。更具體地，控制器78通過(guò)低電壓電纜85聯(lián)接到開(kāi)關(guān)構(gòu)件40上，低電壓電纜85在控制端子83與設(shè)置在電機(jī)殼體6上的控制端子元件87之間延伸。術(shù)語(yǔ)“低電壓”應(yīng)當(dāng)理解為指的是在控制器78與開(kāi)關(guān)部分12之間共享的電壓，開(kāi)關(guān)部分12用來(lái)獲得逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件40狀態(tài)的變化，例如斷開(kāi)/接通。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，“低電壓”構(gòu)成范圍在大于大約O伏與大約99伏之間的電壓。電機(jī)系統(tǒng)2也包括電連接到控制器78上的馬達(dá)控制模塊89。馬達(dá)控制模塊89建立用于交流電馬達(dá)4的期望操作速度?？刂破?8還示出為聯(lián)接至另外的控制輸入部92例如附件控制模塊，或者其他車(chē)輛操作參數(shù)例如扭矩、速度、功率控制等。
此刻，應(yīng)當(dāng)理解的是，通過(guò)將逆變器開(kāi)關(guān)結(jié)合到電機(jī)殼體內(nèi)，不再需要在控制器與電馬達(dá)之間延伸的另外的高電壓電纜。此外，對(duì)于逆變器開(kāi)關(guān)的冷卻需求能夠通過(guò)用來(lái)冷卻電機(jī)部分例如電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的冷卻劑滿(mǎn)足。以該方式，逆變器能夠被分為遠(yuǎn)離于彼此安裝的單獨(dú)的開(kāi)關(guān)部分和控制部分。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)由本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，不同的變化可以進(jìn)行并且等同可以替代其元件而不會(huì)偏離于本發(fā)明的范圍。另外，很多修改可以進(jìn)行以使特定的情況或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)而不偏離于本發(fā)明的基本范圍。由此，其旨在使本發(fā)明不限于作為構(gòu)思用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式公開(kāi)的具體實(shí)施例，但是本發(fā)明將包括落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)系統(tǒng),包括: 交流電機(jī)，所述交流電機(jī)包括:電機(jī)殼體，所述電機(jī)殼體具有電機(jī)部分和開(kāi)關(guān)部分；定子，所述定子固定地安裝在所述電機(jī)殼體的所述電機(jī)部分中；轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝；以及多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件布置在所述電機(jī)殼體的所述開(kāi)關(guān)部分內(nèi)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件電連接到所述定子上； 包括直流電流的直流電源，所述直流電源電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件上；以及控制器，所述控制器布置在控制器殼體內(nèi)并且電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件上，所述控制器獨(dú)立于所述交流電機(jī)并且相對(duì)于所述交流電機(jī)遠(yuǎn)距離安裝，所述控制器配置為且設(shè)置為選擇性地致動(dòng)所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件中的選定的開(kāi)關(guān)構(gòu)件以將來(lái)自所述直流電源的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏饕圆僮魉鼋涣麟姍C(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述交流電機(jī)為多相電馬達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件包括建立所述多相電馬達(dá)的第一相的第一開(kāi)關(guān)構(gòu)件、建立所述多相電馬達(dá)的第二相的第二開(kāi)關(guān)構(gòu)件、和建立所述多相電馬達(dá)的第三相的第三開(kāi)關(guān)構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，不多于兩根的高電壓電纜將所述交流電機(jī)與所述直流電源電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述控制器通過(guò)低電壓電纜電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述直流電源為電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述電池為具有高于100伏額定電壓的高電壓電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，還包括:電連接到所述控制器上的馬達(dá)控制模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述控制器可操作地聯(lián)接到馬達(dá)控制模塊上。
10.一種交流電機(jī),包括: 電機(jī)殼體，所述電機(jī)殼體具有電機(jī)部分和開(kāi)關(guān)部分； 定子，所述定子固定地安裝在所述電機(jī)殼體的所述電機(jī)部分中； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝；以及 多個(gè)逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件 ，所述多個(gè)逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件布置在所述電機(jī)殼體的所述開(kāi)關(guān)部分內(nèi)，所述多個(gè)逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件電連接到所述定子上，所述多個(gè)逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件配置為且設(shè)置為將直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏饕圆僮魉鼋涣麟姍C(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的交流電機(jī)，還包括:控制器，所述控制器布置在控制器殼體內(nèi)并且電連接到所述多個(gè)逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件上，所述控制器殼體獨(dú)立于所述交流電機(jī)并且相對(duì)于所述交流電機(jī)遠(yuǎn)距離安裝，所述控制器配置為且設(shè)置為選擇性地致動(dòng)所述多個(gè)逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件中的選定的逆變器開(kāi)關(guān)構(gòu)件以將直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏饕圆僮魉鼋涣麟姍C(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交流電機(jī)，還包括:電連接到所述控制器上的馬達(dá)控制模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交流電機(jī)，其中，所述控制器可操作地聯(lián)接到馬達(dá)控制模塊上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的交流電機(jī)，其中，所述交流電機(jī)為多相電馬達(dá)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的交流電機(jī)，其中，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件包括建立所述多相電馬達(dá)的第一相的第一開(kāi)關(guān)構(gòu)件、建立所述多相電馬達(dá)的第二相的第二開(kāi)關(guān)構(gòu)件、和建立所述多相電馬達(dá)的第三相的第三開(kāi)關(guān)構(gòu)件。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的交流電機(jī)，其中，不多于兩根的高電壓電纜電連接到所述交流電機(jī)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的交流電機(jī)，其中，所述控制器通過(guò)低電壓電纜電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān) 構(gòu)件上。
全文摘要
一種電機(jī)系統(tǒng)，包括交流(AC)電機(jī)。所述交流電機(jī)包括具有電機(jī)部分和開(kāi)關(guān)部分的電機(jī)殼體。定子固定地安裝在所述電機(jī)部分中，轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子可旋轉(zhuǎn)地安裝，而多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件布置在所述開(kāi)關(guān)部分內(nèi)。所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件電連接到所述定子上。直流電源電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件上?？刂破鞑贾迷诳刂破鳉んw內(nèi)并且電連接到所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件上。所述控制器獨(dú)立于所述交流電機(jī)并且相對(duì)于所述交流電機(jī)遠(yuǎn)距離安裝。所述控制器配置為且設(shè)置為選擇性地致動(dòng)所述多個(gè)開(kāi)關(guān)構(gòu)件中的選定的開(kāi)關(guān)以將來(lái)自所述直流電源的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏饕圆僮魉鼋涣麟姍C(jī)。
文檔編號(hào)H02M7/48GK103190059SQ201180053013
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者B·D·錢(qián)柏林, A·克雷維斯頓 申請(qǐng)人:瑞美技術(shù)有限責(zé)任公司