用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的逆變器，包括安裝在一元件上的第一裝置和第二裝置，第一裝置包括第一開(kāi)關(guān)、布置為耦合至電源的第一端子的第一觸點(diǎn)、第二觸點(diǎn)，其中第一開(kāi)關(guān)布置為在第一工作模式使第一觸點(diǎn)電耦合至第二觸點(diǎn)，在第二工作模式使第一觸點(diǎn)與第二觸點(diǎn)電隔離；第二裝置包括第二開(kāi)關(guān)、布置為耦合至電源的第二端子的第三觸點(diǎn)、第四觸點(diǎn)，其中第二開(kāi)關(guān)布置為在第一工作模式使第三觸點(diǎn)電耦合至第四觸點(diǎn)，在第二工作模式使第三觸點(diǎn)與第四觸點(diǎn)電隔離，其中第一裝置和第二裝置在元件上安裝為使第一裝置的第一觸點(diǎn)的一部分和第二裝置的第三觸點(diǎn)的一部分彼此鄰近定位在元件的第一區(qū)域，第二觸點(diǎn)和第四觸點(diǎn)布置為耦合至電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的線圈繞組。
【專利說(shuō)明】用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的逆變器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及逆變器，特別涉及一種用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的逆變器。

【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通常包括電動(dòng)機(jī)和布置為控制電動(dòng)機(jī)的功率的控制單元。已知類型的電動(dòng)機(jī)的示例包括感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和線性電動(dòng)機(jī)。在市面上，三相電動(dòng)機(jī)是最常見(jiàn)的一種可用電動(dòng)機(jī)。
[0003]三相電動(dòng)機(jī)通常包括三個(gè)線圈組，其中每個(gè)線圈組布置為生成與交流電壓的三個(gè)相中的一個(gè)相關(guān)的磁場(chǎng)。
[0004]為了增加形成在電動(dòng)機(jī)內(nèi)的磁極的數(shù)量，每個(gè)線圈組通常將具有圍繞電動(dòng)機(jī)的外周分布的多個(gè)線圈子組，這些線圈子組被驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
[0005]通過(guò)圖示的方式，圖1示出了典型的三相電動(dòng)機(jī)10，其具有三個(gè)線圈組14、16、18。每個(gè)線圈組由串聯(lián)連接的四個(gè)線圈子組構(gòu)成，其中，對(duì)于給定的線圈組，由各個(gè)線圈子組生成的磁場(chǎng)將具有公共相。
[0006]三相電動(dòng)機(jī)的三個(gè)線圈組通常被配置為三角形或Y形構(gòu)造。
[0007]用于具有DC電源的三相電動(dòng)機(jī)的控制單元通常將包括三相橋式逆變器，該三相橋式逆變器生成三相電壓供給以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。各個(gè)電壓相中的每一個(gè)被施加至電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)的線圈組。
[0008]三相橋式逆變器包括多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，例如，諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)開(kāi)關(guān)的電力電子開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)裝置用于從DC電壓供給生成交流電壓。
[0009]然而，通常與DC側(cè)(DClink)電容器結(jié)合的控制單元和DC電源，定位得距電動(dòng)機(jī)的距離越大，對(duì)于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的電流，相關(guān)的電流環(huán)將越大，其中電流環(huán)尺寸的增加將具有增加電動(dòng)機(jī)的電感的效果。
[0010]隨著整個(gè)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電感增加，當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)，例如，在生成交流電壓供給時(shí)逆變器開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，電壓瞬時(shí)值將變大。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的電壓瞬時(shí)值越高，電動(dòng)機(jī)逆變器內(nèi)的逆變器開(kāi)關(guān)的額定功率需越大，其中，與相應(yīng)較小的開(kāi)關(guān)裝置相比，更高額定功率的開(kāi)關(guān)具有更慢的開(kāi)關(guān)速度以及更大的開(kāi)關(guān)損耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種根據(jù)隨附權(quán)利要求所述的逆變器。
[0012]本發(fā)明具有使得逆變器內(nèi)的電流環(huán)面積最小化的優(yōu)點(diǎn)。特別地，電流環(huán)面積通過(guò)如下地構(gòu)造逆變器開(kāi)關(guān)而被最小化:使得正負(fù)功率軌線至逆變器的橋臂的耦合在電路板的一側(cè)彼此鄰近地定位，電動(dòng)機(jī)的相繞組在電路板的相反側(cè)耦合至逆變器的橋臂。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]現(xiàn)將結(jié)合附圖、通過(guò)示例的方式來(lái)描述本發(fā)明，其中:
[0014]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的三相電動(dòng)機(jī)；
[0015]圖2示出了實(shí)施本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的分解視圖；
[0016]圖3從另一角度示出了圖1所示的電動(dòng)機(jī)的分解視圖；
[0017]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)；
[0018]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于電動(dòng)機(jī)的控制裝置；
[0019]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率襯底的橫截面視圖；
[0020]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的逆變器；
[0021]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的逆變器橋臂的電耦合；
[0022]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的逆變器橋臂的尺寸。

【具體實(shí)施方式】
[0023]所描述的本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)一種用于電動(dòng)機(jī)的逆變器，其中，電動(dòng)機(jī)用于車輛的車輪。然而，電動(dòng)機(jī)可以位于車輛內(nèi)的任何位置。電動(dòng)機(jī)是這樣一種類型:其具有一組線圈，作為附接至車輛的定子的一部分，并且定子由轉(zhuǎn)子徑向環(huán)繞，該轉(zhuǎn)子承載一組磁體以附接至車輪。為免存疑，本發(fā)明的各個(gè)方面同樣可應(yīng)用于具有相同布置的發(fā)電機(jī)。因而，電動(dòng)機(jī)的定義旨在包括發(fā)電機(jī)。另外，本發(fā)明的一些方面可應(yīng)用于具有在徑向環(huán)繞的線圈內(nèi)在中心安裝的轉(zhuǎn)子的布置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明可應(yīng)用于其它類型的電動(dòng)機(jī)。
[0024]為了本實(shí)施例的目的，如圖2和3所示，輪轂電動(dòng)機(jī)包括定子252，定子252包括:熱沉253 ;多個(gè)線圈254 ;兩個(gè)控制裝置400，其安裝在定子的后部上的熱沉253上，用于驅(qū)動(dòng)線圈；以及環(huán)形電容器(也被稱為DC側(cè)電容器)，其安裝在定子上、控制裝置400的內(nèi)徑之內(nèi)。線圈254形成在定子齒疊層上以形成線圈繞組。定子蓋256安裝在定子252的后部，封閉控制裝置400以形成定子252，定子252可隨后固定至車輛并且在使用時(shí)不會(huì)相對(duì)于車輛旋轉(zhuǎn)。
[0025]每個(gè)控制裝置400包括控制邏輯420和兩個(gè)逆變器410，控制邏輯420在本實(shí)施例中包括處理器，該處理器用于控制逆變器410的操作，其在圖4中被示意性地示出。
[0026]環(huán)形電容器耦合在逆變器410以及電動(dòng)機(jī)的DC電源上，用于降低電動(dòng)機(jī)的供電線(也被稱為DC母線)上的電壓紋波，以及用于降低在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間的電壓過(guò)沖。為了降低電感，電容器鄰近控制裝置400安裝。
[0027]轉(zhuǎn)子240包括前部220和筒形部221，形成基本圍繞定子252的蓋。該轉(zhuǎn)子包括圍繞筒形部221的內(nèi)部布置的多個(gè)永磁體242。為了本實(shí)施例的目的，在筒形部221的內(nèi)部安裝有32個(gè)磁體對(duì)。然而,可以使用任何數(shù)量的磁體對(duì)。
[0028]磁體緊靠定子252上的線圈繞組，以使得線圈所生成的磁場(chǎng)與圍繞轉(zhuǎn)子240的筒形部221的內(nèi)部布置的磁體242相互作用，從而使轉(zhuǎn)子240旋轉(zhuǎn)。由于永磁體242用于生成用以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，永磁體通常被稱為驅(qū)動(dòng)磁體。
[0029]轉(zhuǎn)子240通過(guò)軸承座223附接至定子252。軸承座223可以是在該電動(dòng)機(jī)組件將裝配至的車輛中使用的標(biāo)準(zhǔn)軸承座。該軸承座包括兩個(gè)部分:固定至定子的第一部分和固定至轉(zhuǎn)子的第二部分。該軸承座固定至定子252的壁的中央部253并且還固定至轉(zhuǎn)子240的殼體壁220的中央部225。由此，轉(zhuǎn)子240被旋轉(zhuǎn)地固定至車輛，并且轉(zhuǎn)子240將在其中央部225處經(jīng)由軸承座223用于車輛。這具有如下的優(yōu)點(diǎn):輪緣和輪胎可以隨后利用常規(guī)車輪螺栓在中央部225處固定至轉(zhuǎn)子240，以使輪緣固定至轉(zhuǎn)子的中央部并且因此牢固地固定至軸承座223的可旋轉(zhuǎn)側(cè)。車輪螺栓可以穿過(guò)轉(zhuǎn)子的中央部225裝配在軸承座本身中。在轉(zhuǎn)子240和車輪均安裝至軸承座223的情況下，在轉(zhuǎn)子和車輪的旋轉(zhuǎn)角度之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
[0030]圖3從相反側(cè)示出了圖2所示的同一電動(dòng)機(jī)組件的分解視圖。轉(zhuǎn)子240包括轉(zhuǎn)子外壁220和周向壁221，磁體242周向地布置在周向壁221內(nèi)。如前所述，經(jīng)由軸承座，定子252在轉(zhuǎn)子的中央部和定子壁處連接至轉(zhuǎn)子240。
[0031]在轉(zhuǎn)子的周向壁221和定子的外邊緣之間設(shè)置有V形密封件。
[0032]轉(zhuǎn)子還包括用于位置感測(cè)的一組磁體227 (也被稱為換向磁體)，其與安裝在定子上的傳感器結(jié)合，允許對(duì)轉(zhuǎn)子磁通角度進(jìn)行估算。轉(zhuǎn)子磁通角度限定了驅(qū)動(dòng)磁體與線圈繞組的位置關(guān)系?？蛇x地，代替一組獨(dú)立的磁體，轉(zhuǎn)子可以包括具有用作一組獨(dú)立磁體的多個(gè)磁極的磁性材料環(huán)。
[0033]為了允許換向磁體用于計(jì)算轉(zhuǎn)子磁通角度，優(yōu)選地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)磁體具有相關(guān)的換向磁體，其中，通過(guò)校準(zhǔn)測(cè)量到的換向磁體磁通角度，根據(jù)與換向磁體組相關(guān)的磁通角度來(lái)獲得轉(zhuǎn)子磁通角度。為了簡(jiǎn)化換向磁體磁通角度和轉(zhuǎn)子磁通角度之間的關(guān)聯(lián)性，優(yōu)選地，該換向磁體組具有相同數(shù)量的磁體或磁極對(duì)，作為驅(qū)動(dòng)磁體對(duì)組，其中，換向磁體和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)磁體大致徑向地彼此對(duì)準(zhǔn)。因此，為了本實(shí)施例的目的，換向磁體組具有32個(gè)磁體對(duì)，其中每個(gè)磁體對(duì)與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)磁體對(duì)大致徑向地對(duì)準(zhǔn)。
[0034]傳感器在本實(shí)施例中為霍爾傳感器，并且該傳感器安裝在定子上。傳感器定位為使得隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，形成換向磁體環(huán)的各個(gè)換向磁體分別旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)傳感器。
[0035]隨著轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)，換向磁體相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)傳感器，并且該霍爾傳感器輸出AC電壓信號(hào),其中，該傳感器向經(jīng)過(guò)傳感器的每個(gè)磁體對(duì)輸出360電度的整個(gè)電壓周期。
[0036]為了改善位置檢測(cè)，優(yōu)選地，傳感器包括相關(guān)的第二傳感器，該第二傳感器從第一傳感器移位90電度。
[0037]在本實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)包括四個(gè)線圈組60,每個(gè)線圈組60具有三個(gè)線圈子組61、62、63，這些線圈子組以Y形構(gòu)造耦合以形成三相子電動(dòng)機(jī)，結(jié)果得到具有四個(gè)三相子電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)。如下所述，各個(gè)子電動(dòng)機(jī)的操作經(jīng)由兩個(gè)控制裝置400中的一個(gè)控制。然而，雖然本實(shí)施例描述了具有四個(gè)線圈組60( S卩，四個(gè)子電動(dòng)機(jī))的電動(dòng)機(jī)，但電動(dòng)機(jī)同樣可以具有帶有相關(guān)控制裝置的一個(gè)或多個(gè)線圈組。在優(yōu)選實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)40包括八個(gè)線圈組60，每個(gè)線圈組60具有三個(gè)線圈子組61、62、63，這些線圈子組以Y形構(gòu)造耦合以形成三相子電動(dòng)機(jī)，結(jié)果得到具有八個(gè)三相子電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)。類似地，每個(gè)線圈組可以具有任何數(shù)量的線圈子組，從而允許每個(gè)子電動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)或更多個(gè)相。
[0038]圖4示出了各個(gè)線圈組60和控制裝置400之間的連接，其中，相應(yīng)的線圈組60連接至包括在控制裝置400上的相應(yīng)的三相逆變器410。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，三相逆變器包含六個(gè)開(kāi)關(guān)，其中，三相交流電壓可以通過(guò)六個(gè)開(kāi)關(guān)的受控操作來(lái)生成。然而，開(kāi)關(guān)的數(shù)量將取決于要應(yīng)用于相應(yīng)的子電動(dòng)機(jī)的電壓相的數(shù)量，其中，子電動(dòng)機(jī)可以被構(gòu)造為具有任何數(shù)量的相。
[0039]優(yōu)選地，控制裝置400具有模塊化構(gòu)造。圖5示出了優(yōu)選實(shí)施例的分解視圖，其中，每個(gè)控制裝置400(也被稱為功率模塊)包括安裝有兩個(gè)功率襯底組件510的功率用印刷電路板500、控制用印刷電路板520、用于連接至DC電池的四個(gè)電源母線530，以及用于連接至相應(yīng)線圈繞組的六個(gè)相繞組母線540。各個(gè)控制裝置部件安裝在控制裝置殼體550內(nèi)，四個(gè)電源母線530在控制裝置殼體550的相反側(cè)安裝至相繞組母線540。
[0040]每個(gè)功率襯底510布置為安裝在形成于功率用印刷電路板500中的相應(yīng)的孔中。
[0041]在圖6中示出了優(yōu)選的功率襯底組件510的橫截面，其中，安裝在控制裝置400中的每個(gè)功率襯底510是具有3mm的銅基板600的活性金屬銅焊鋁襯底，三相逆變器410形成在銅基板600上，其中，每個(gè)逆變器410耦合至相應(yīng)的線圈組60。具有鋁背襯620的絕緣元件610被焊接至銅基板600，逆變器410的元件安裝在絕緣元件610上，如下所述。
[0042]功率用印刷電路板500包括多個(gè)部件，包括形成在功率襯底組件510上的、用于逆變器開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)器，其中，該驅(qū)動(dòng)器通常用于將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的形式以使逆變器開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)。
[0043]第一對(duì)電源母線530用于為形成在一個(gè)功率襯底組件510上的逆變器410提供電流源。第二對(duì)電源母線530為形成在另一個(gè)功率襯底組件510上的逆變器410提供電流源。
[0044]對(duì)于每一對(duì)電源母線530，一個(gè)電源母線530位于形成在功率用電路板500的平面之上的第一平面內(nèi)。另一個(gè)電源母線530位于第一平面之上的第二平面內(nèi)。優(yōu)選地，每一對(duì)電源母線530布置為是基本共面的。
[0045]控制裝置殼體550布置為使得當(dāng)控制裝置殼體550安裝至定子時(shí)，每個(gè)功率襯底510的底部與定子熱沉直接接觸地放置，從而允許對(duì)每個(gè)功率襯底510的基部直接施加冷卻。
[0046]控制用印刷電路板520布置為安裝在控制裝置殼體550中、功率用印刷電路板500之上。
[0047]控制用印刷電路板520包括處理器，用于控制逆變器開(kāi)關(guān)的操作。另外，每個(gè)控制用印刷電路板520包括允許各個(gè)控制裝置400之間經(jīng)由通信總線進(jìn)行通信的接口裝置，其中一個(gè)控制裝置400布置為與安裝于電動(dòng)機(jī)外部的車輛控制器進(jìn)行通信。每個(gè)控制裝置400上的處理器420布置為處理接口裝置上的通信。
[0048]各個(gè)控制裝置400上的處理器420布置為控制安裝在控制殼體550內(nèi)的、相應(yīng)功率襯底520上的逆變器開(kāi)關(guān)的操作，以允許每個(gè)電動(dòng)機(jī)線圈組60被供以三相電壓供給，從而允許相應(yīng)的線圈子組61、62、63生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如上所述，雖然本實(shí)施例將每個(gè)線圈組60描述為具有三個(gè)線圈子組61、62、63，但本發(fā)明不限于此，并且應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，每個(gè)線圈組60可以具有一個(gè)或多個(gè)線圈子組。
[0049]在各個(gè)處理器420的控制下，每個(gè)三相橋式逆變器410布置為在相應(yīng)的線圈子組61、62、63上提供PWM電壓控制，從而在相應(yīng)的線圈子組中生成電流以通過(guò)相應(yīng)的子電動(dòng)機(jī)提供所需轉(zhuǎn)矩。
[0050]PWM控制通過(guò)利用電動(dòng)機(jī)電感平均化所施加的脈沖電壓以將所需電流驅(qū)動(dòng)至電動(dòng)機(jī)線圈中來(lái)工作。利用PWM控制，在電動(dòng)機(jī)繞組上切換所施加的電壓。在電動(dòng)機(jī)線圈上切換電壓的期間，電動(dòng)機(jī)線圈中的電流以由電動(dòng)機(jī)線圈的電感和所施加的電壓所規(guī)定的速率增加。PWM電壓控制在電流增加至超過(guò)所需值之前被關(guān)斷，從而允許對(duì)要實(shí)現(xiàn)的電流的精確控制。
[0051]對(duì)于給定的線圈組60，三相橋式逆變器410開(kāi)關(guān)布置為在線圈子組61、62、63中的每一個(gè)上施加單個(gè)電壓相。
[0052]利用PWM切換，多個(gè)開(kāi)關(guān)布置為在相應(yīng)的線圈子組上施加交流電壓。電信號(hào)的電壓包絡(luò)和相角度通過(guò)調(diào)制電壓脈沖來(lái)確定。
[0053]逆變器開(kāi)關(guān)可以包括諸如MOSFET或IGBT的半導(dǎo)體裝置。在本示例中，開(kāi)關(guān)包括IGBT0然而，可以采用任何合適的已知開(kāi)關(guān)電路來(lái)控制電流。這樣的開(kāi)關(guān)電路的一個(gè)公知示例是三相橋電路，其具有六個(gè)開(kāi)關(guān)，配置為驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。六個(gè)開(kāi)關(guān)被配置為三組并聯(lián)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)，其中，每對(duì)開(kāi)關(guān)串聯(lián)以形成三相橋電路的橋臂。單相逆變器將具有串聯(lián)布置以形成逆變器的兩個(gè)橋臂的兩對(duì)開(kāi)關(guān)。
[0054]圖7示出了對(duì)應(yīng)于三相逆變器的功率襯底510上的逆變器開(kāi)關(guān)布置，其中，三個(gè)逆變器橋臂810、820、830形成在功率襯底510上。用于逆變器橋臂810、820、830中的每一個(gè)的部件安裝在已焊接至功率襯底的銅基板上的相應(yīng)的絕緣元件610上,其中，每個(gè)絕緣元件為大約 22.1mmX22.1_。
[0055]各個(gè)逆變器橋臂810、820、830具有形成在相應(yīng)的絕緣元件610上的第一導(dǎo)電區(qū)域841、第二導(dǎo)電區(qū)域842和第三導(dǎo)電區(qū)域843。
[0056]第一導(dǎo)電區(qū)域841沿著絕緣元件610的一個(gè)邊緣橫向延伸大約20.1mm，第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851安裝在橫向延伸區(qū)域的一側(cè)。第一導(dǎo)電區(qū)域841的其上安裝有第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851的部分布置為延伸至絕緣元件610的大致中部，第一二極管861鄰近第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851安裝在所述延伸部分上。
[0057]在第一工作模式下，第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851布置為使開(kāi)關(guān)851的與第一導(dǎo)電區(qū)域841接觸的表面、與第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851的背面電耦合。在第二工作模式下，第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851布置為使開(kāi)關(guān)851的與第一導(dǎo)電區(qū)域841接觸的表面、與第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851的背面電隔離。
[0058]第二導(dǎo)電區(qū)域842沿著絕緣元件610的其上形成有第一導(dǎo)電區(qū)域841的邊緣背對(duì)的邊緣橫向延伸大約20.1mm。第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)安裝在橫向延伸區(qū)域的一側(cè)。第二導(dǎo)電區(qū)域842的其上安裝有第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852的部分布置為延伸至絕緣元件610的大致中部，第二二極管862鄰近第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852安裝在所述延伸部分上。
[0059]第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851和第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852關(guān)于它們的位置相對(duì)于彼此斜對(duì)角地定位在絕緣元件610上。雖然沒(méi)有接觸，但第一導(dǎo)電區(qū)域841的延伸部分布置為延伸越過(guò)第二導(dǎo)電區(qū)域842的延伸部分，從而使得第一導(dǎo)電區(qū)域841的延伸部分與第二導(dǎo)電區(qū)域842的延伸部分重疊。
[0060]在第一工作模式下，第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851布置為使開(kāi)關(guān)852的與第二導(dǎo)電區(qū)域842接觸的表面、與第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852的背面電耦合。在第二工作模式下，第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852布置為使開(kāi)關(guān)852的與第二導(dǎo)電區(qū)域842接觸的表面、與第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852的背面電隔離。
[0061 ] 第三導(dǎo)電區(qū)域843位于第二導(dǎo)電區(qū)域842的其上安裝有第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852和第二二極管862的部分、與第一導(dǎo)電區(qū)域841的其上未形成第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851的橫向延伸區(qū)域之間，從而使得第三導(dǎo)電區(qū)域843鄰近第一導(dǎo)電區(qū)域841、第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851、第二導(dǎo)電區(qū)域842和第二二極管862而形成。
[0062]第一導(dǎo)電元件871耦合至第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851的頂部，耦合至第一二極管861的頂部，并且耦合在第二導(dǎo)電區(qū)域842的橫向延伸部分上，也就是說(shuō)，第二導(dǎo)電區(qū)域842的未安裝第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852的區(qū)域。
[0063]第二導(dǎo)電元件872耦合至第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852的頂部，耦合至第二二極管862的頂部，并且耦合在第三導(dǎo)電區(qū)域843上。
[0064]為了本實(shí)施例的目的，第一導(dǎo)電元件871和第二導(dǎo)電元件872是引線接合器，其中優(yōu)選地，第一導(dǎo)電兀件871和第二導(dǎo)電兀件872均包括六個(gè)引線接合器。優(yōu)選地,第一導(dǎo)電元件871和第二導(dǎo)電元件872安裝為使得它們相對(duì)于彼此基本平行。
[0065]第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851和第一二極管861、與第一導(dǎo)電區(qū)域841和第一導(dǎo)電元件871的電耦合，使得第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851和第一二極管861并聯(lián)耦合，第一二極管861和第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851的極性相對(duì)于彼此相反，從而使第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851和第一二極管861的電耦合是反平行的。
[0066]第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852和第二二極管862、與第二導(dǎo)電區(qū)域842和第二導(dǎo)電元件872的電耦合，使得第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852和第二二極管862并聯(lián)耦合，第二二極管862和第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852的極性相對(duì)于彼此相反，從而使第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852和第二二極管862的電耦合是反平行的。
[0067]每個(gè)功率襯底510以及相應(yīng)地逆變器橋臂810、820、830在控制裝置殼體550中定向?yàn)?使得對(duì)于各個(gè)逆變器橋臂810、820、830，絕緣元件610的其上安裝有第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851的一側(cè)鄰近一對(duì)電源母線530定位，并且絕緣元件610的其上安裝有第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)852的一側(cè)鄰近相繞組定位，其中，電源母線530和相繞組母線540位于控制裝置殼體550的相反側(cè)。
[0068]對(duì)于每個(gè)逆變器橋臂，第一導(dǎo)電區(qū)域電耦合至一對(duì)電源母線中的一個(gè)，第三導(dǎo)電區(qū)域電耦合至所述一對(duì)電源母線中的另一個(gè)。類似地，第二導(dǎo)電區(qū)域電耦合至相繞組母線。優(yōu)選地，對(duì)DC電源和DC側(cè)電容器的電源接線被焊接至電源母線530，相繞組母線540被焊接至電動(dòng)機(jī)的相繞組。
[0069]在優(yōu)選實(shí)施例中，引線接合器871、872用于將第一導(dǎo)電區(qū)域和第三導(dǎo)電區(qū)域電耦合至相應(yīng)的電源母線，來(lái)自第一導(dǎo)電區(qū)域和第二導(dǎo)電區(qū)域的引線接合器871、872布置為基本重疊，如圖8所示。各個(gè)電源母線的另一端耦合至DC電源，其中優(yōu)選地，各個(gè)電源母線的長(zhǎng)度被保持為最小長(zhǎng)度，從而將DC電源和DC側(cè)電容器保持為緊靠相應(yīng)逆變器橋臂的端部。
[0070]未直接耦合至逆變器橋臂的各個(gè)相繞組母線的端部耦合至相應(yīng)的線圈組相繞組，其中優(yōu)選地，各個(gè)相繞組母線的長(zhǎng)度被保持為最小長(zhǎng)度，從而將線圈組相繞組保持為緊靠相應(yīng)逆變器橋臂的中央。
[0071]圖9示出了用于逆變器橋臂的部件的大致尺寸，其中，圖9a以mm示出了形成在絕緣元件610上的導(dǎo)電區(qū)域841、842、843的大致尺寸，并且圖9b以mm示出了形成在導(dǎo)電區(qū)域841、842上的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)851、852和二極管861、862的大致尺寸。因此，通過(guò)使逆變器橋臂的端部和相應(yīng)逆變器開(kāi)關(guān)彼此鄰近地定位，可以將電流環(huán)面積保持為較低。
[0072]優(yōu)選地，逆變器橋臂部件的尺寸和方位提供了小于1nH的內(nèi)部電感。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的逆變器的逆變器橋臂，所述逆變器橋臂包括安裝在一元件上的第一裝置和第二裝置，其中，所述第一裝置包括第一開(kāi)關(guān)、布置為耦合至電源的第一端子的第一觸點(diǎn)、以及第二觸點(diǎn)，其中，在第一工作模式下，所述第一開(kāi)關(guān)布置為使所述第一觸點(diǎn)電耦合至所述第二觸點(diǎn)，并且在第二工作模式下，所述第一開(kāi)關(guān)布置為使所述第一觸點(diǎn)與所述第二觸點(diǎn)電隔離；所述第二裝置包括第二開(kāi)關(guān)、布置為耦合至電源的第二端子的第三觸點(diǎn)、以及第四觸點(diǎn)，其中，在第一工作模式下，所述第二開(kāi)關(guān)布置為使所述第三觸點(diǎn)電耦合至所述第四觸點(diǎn)，并且在第二工作模式下，所述第二開(kāi)關(guān)布置為使所述第三觸點(diǎn)與所述第四觸點(diǎn)電隔離，其中，所述第一裝置和所述第二裝置在所述元件上安裝為:使得所述第一裝置的布置為耦合至電源的第一端子的所述第一觸點(diǎn)的一部分和所述第二裝置的布置為耦合至電源的第二端子的所述第三觸點(diǎn)的一部分彼此鄰近地定位在所述元件的第一區(qū)域上，并且所述第一裝置的第二觸點(diǎn)和所述第二裝置的第四觸點(diǎn)布置為耦合至所述電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的線圈繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器橋臂，其中，所述第一裝置還包括第一二極管并且所述第二裝置還包括第二二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變器橋臂，其中，所述第一觸點(diǎn)安裝在所述第一開(kāi)關(guān)和第一二極管的第一側(cè)，并且所述第二觸點(diǎn)安裝在所述第一開(kāi)關(guān)和第一二極管的第二側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的逆變器橋臂，其中，所述第四觸點(diǎn)安裝在所述第二開(kāi)關(guān)和第二二極管的第一側(cè)，并且所述第三觸點(diǎn)安裝在所述第二開(kāi)關(guān)和第二二極管的第二側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的逆變器橋臂，其中，所述第一二極管反平行地連接至所述第一開(kāi)關(guān)，并且所述第二二極管反平行地連接至所述第二開(kāi)關(guān)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器橋臂，其中，所述第二觸點(diǎn)布置為從所述第一開(kāi)關(guān)沿第一方向延伸離開(kāi)所述電源的第一端子和第二端子。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器橋臂，其中，所述第三觸點(diǎn)布置為從所述第二開(kāi)關(guān)沿第二方向朝向所述電源的第一端子和第二端子延伸。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器橋臂，其中，所述第二觸點(diǎn)的縱軸和所述第三觸點(diǎn)的縱軸布置為相對(duì)于彼此基本平行。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器橋臂，其中，所述第一裝置的第二觸點(diǎn)和所述第二裝置的第四觸點(diǎn)布置為:在所述元件的相對(duì)于所述第一裝置的第一觸點(diǎn)至電源的第一端子和所述第二裝置的第三觸點(diǎn)至電源的第二端子的耦合的相反側(cè)，耦合至所述電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的線圈繞組。
10.一種用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的多相逆變器，三相逆變器包括多個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器橋臂。
11.一種用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的電源模塊，所述電源模塊包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的多相逆變器、電源的第一端子以及電源的第二端子，其中，所述電源的第一端子安裝在用于每個(gè)逆變器橋臂的元件的第一側(cè)，并且所述電源的第二端子安裝在用于每個(gè)逆變器橋臂的兀件的第一側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源模塊，其中，所述電源的第一端子位于所述元件的平面之上的第一平面內(nèi)，并且所述電源的第二端子位于所述元件的平面之上的第二平面內(nèi)，其中，所述第一平面和第二平面相對(duì)于彼此是分離的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源模塊，其中，所述電源的第一端子和所述電源的第二端子布置為是基本共面的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的電源模塊，其中，每個(gè)逆變器橋臂的第一觸點(diǎn)布置為經(jīng)由第一引線接合器耦合至所述電源的第一端子，并且每個(gè)逆變器橋臂的第三觸點(diǎn)布置為經(jīng)由第二引線接合器耦合至所述電源的第二端子。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電源模塊，其中，所述第一引線接合器和所述第二引線接合器在分別耦合至所述電源的第一端子和所述電源的第二端子時(shí)基本重疊。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的電源模塊，其中，用于多個(gè)逆變器橋臂中的每一個(gè)的第二裝置距所述電源的第一端子的最近點(diǎn)的距離，小于用于多個(gè)逆變器橋臂中的每一個(gè)的第二裝置距所述電源的第一端子的最遠(yuǎn)距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項(xiàng)所述的電源模塊，還包括兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求10所述的多相逆變器，以及用于調(diào)節(jié)用以控制逆變器開(kāi)關(guān)的操作的控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，其中，所述驅(qū)動(dòng)器位于兩個(gè)三相逆變器之間。
18.—種電動(dòng)機(jī)，包括定子，所述定子具有兩個(gè)線圈組，布置為生成所述電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)，每個(gè)線圈組包括多個(gè)線圈子組；以及控制裝置，其中，所述控制裝置包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求10所述的多相逆變器，其中，多個(gè)多相逆變器的第一裝置的第二觸點(diǎn)和第二裝置的第四觸點(diǎn)布置為耦合至用于第一線圈組的相應(yīng)的多個(gè)線圈子組，所述多個(gè)多相逆變器的第一裝置的第二觸點(diǎn)和第二裝置的第四觸點(diǎn)布置為耦合至用于第二線圈組的相應(yīng)的多個(gè)線圈子組，并且所述多個(gè)逆變器布置為控制相應(yīng)的多個(gè)線圈子組中的電流以在每個(gè)線圈子組中生成磁場(chǎng)，以具有與相應(yīng)的線圈組中的另外的一個(gè)或多個(gè)線圈子組基本不同的磁相；并且其中，第一控制裝置和第二控制裝置鄰近所述定子安裝。
【文檔編號(hào)】H02M7/00GK104242682SQ201410276722
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】G·歐文 申請(qǐng)人:普羅蒂恩電子有限公司