CN101295901B - 高电流容量整流器封装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有改进散热能力的电机。该电机包括一个三相定子绕组，该定子绕组具有与定子绕组电连接的整流器组件。该整流器组件包括一个端部框架和一个正热沉装置，所述端部框架具有至少一个容纳在其中的反向二极管，所述热沉装置具有至少一个位于其中的正向二极管。一个端子组件将所述反向二极管和正向二极管连接起来。该端子组件包括一个或多个导电散热带子。所述带子电连接一个或多个反向二极管和一个或多个正向二极管。本发明还公开一种用于从电机的整流器中散热的方法。

Description

高电流容量整流器封装
技术领域
本发明总体上涉及一种电机。更具体地，本发明涉及电机的整流器和/或定子的冷却。
背景技术
电机的普通应用是作为机动车辆上的交流发电机。交流发电机产生三相交流电，该交流电被整流为直流电。这种能量可以储藏在机动车辆的电池里或由车辆的利用直流(DC)电压的电路使用。三相交流电通过整流器电桥整流为直流电，该整流器电桥具有若干个二极管，通常是用于普通三相发电机的6个二极管或者是用于并联三相发电机中的12个二极管。其中一半二极管(3或6个)为正向二极管。每个正向二极管连接在交流发电机的定子绕组一个相位端子和交流发电机的一个正极端子之间。正极端子连接在车辆电池和电路上。其余的二极管为反向二极管且每个反向二极管连接在车辆的定子绕组的一个相位端子与电接地之间。
二极管能承受超过200安培的电流。这种级别的电流产生大量的热量，这些热量必须要消散以保护交流发电机功能和可靠性。热量主要是通过二极管嵌入的载板扩散。载板作为热沉装置并可以包括曝露到冷却空气的散热片。通过这种构造，来自于二极管的热量被转移到载板进而到散热片上，在此热量辐射到大气中。
在输出电流超过200安培的交流发电机中，电流整流器和热沉装置构造不能提供充足的冷却来保持部件温度处于安全可靠的状态。本领域需要一种改进的整流器和热沉装置构造来将来自于高电流交流发电机中的部件的热量消散。
发明内容
一种用于电机的整流器包括一个端部框架，该端部框架具有至少一个位于其内的可以与电机的定子绕组电连接的反向二极管。所述整流器还包括一个正热沉装置，该正热沉装置具有至少一个位于其内的可以与电机的定子绕组电连接的正向二极管。一个端子组件包括一个或多个导电散热带子，所述带子电连接一个或多个反向二极管和一个或多个正向二极管。
一种用于从电机的整流器散热的方法包括从位于端部框架内的至少一个反向二极管将热量传导进入端部框架内。正热沉装置从位于其内的至少一个正向二极管传导热量。端子组件的带子进一步将热量从反向二极管和正向二极管内传导到端子组件里。促使冷却空气通过整流器以从端部框架、正热沉装置和/或带子辐射热量。
附图说明
本发明的上述及其它优点通过下面根据附图的详细描述将得以清晰地呈现在本领域的技术人员面前：
图1为用于电机的整流器的一个实例的示意图；
图2为图1中的整流器的端部框架的一个具体实施例的视图；
图3为图1中的整流器的正热沉装置的一个具体实施例的视图；
图4为图1中的整流器的剖面视图，图示了通过整流器的冷却空气流；及
图5为图1中整流器的端子组件的局部放大图。
具体实施方式
图1所示为三相交流发电机(未图示)的桥式整流器10的一个具体实施例。整流器10包括一端部框架12，该框架具有至少一个位于其中的反向二极管14。在图1所示的具体实施例中，六个反向二极管14布置在端部框架12内，但在本发明范围内将反向二极管14的个数设想为其它数量也是可以的。每个反向二极管14电连接到三相定子绕组(未图示)的一个相位。在图1所示例子中，整流器10有六个反向二极管14，三相定子绕组的每个相位连接到两个反向二极管14。
参看图2，反向二极管14布置在框架表面16上的孔中。在该实例中，端部框架12为铸铝，但是用于端部框架12的其它材料也被预期在本发明的范围内。端部框架12构造为整流器10的导电导热元件(负热沉装置)。端部框架12传导来自于反向二极管14的热量，接着该热量辐射到大气中。为了促进气流通过端部框架12并借此增加其传热能力，若干个内通风孔18布置在反向二极管14的径向内侧，且若干个外通风口20布置在反向二极管14的径向外侧。在所示的实施例中，内通风口18和外通风口20为长槽，但其它形状的通风口18、20形状也预期在本发明的范围。具体地，外通风口20帮助从外壁22辐射热量，该外壁22从框架表面12轴向延伸。外壁22使端部框架12的表面面积增加了相当大的数量，因此增加了端部框架12的冷却能力。外壁22的附加优点是为整流器10提供了机械保护，防止由于运输或在车辆中使用时所引起的物理损坏。
再参看图1，至少一个正向二极管24位于正热沉装置26中，该热沉装置26直接位于布置在端部框架12内的反向二极管14上。在图1所示的实施例中，正向二极管24布置在正热沉装置26内，需要理解的使，其它数量的正向二极管24也预期在本发明的范围内。每个正向二极管24电连接到三相定子绕组(未图示)的一个相位。在图1所示的实例中，整流器10有六个正向二极管24，三相定子绕组的每个相位连接到两个正向二极管24。
如图3所示，正热沉装置26构造为在正热沉装置表面30上具有至少一个用来接收正向二极管24的二极管开口28以及至少一个导孔32，导孔32构造为使得来自于每个反向二极管14的反向二极管引线延伸通过每个导孔32。正热沉装置26由导热材料形成且构造为从正向二极管24传导热量。若干个内部散热片36从正热沉装置表面30延伸并呈径向地布置在正向二极管24的内侧。内部散热片36增加了正热沉装置26的表面面积，因而增加了从正向二极管24传热的效率。正热沉装置26还包括若干个在正热沉装置26的周边40处从正热沉装置表面30延伸的外部散热片38。在一个具体实施例中，内部散热片36和外部散热片38从正热沉装置26径向和/或轴向延伸，但应该理解的是，本发明不限于散热片径向和/或轴向延伸。
冷却空气通过离心式风扇(未图示)或其它装置整流器10内，这些装置引导空气大体上轴向地通过交流发电机，如图4所示，通过端部框架12内的内通风口18和外通风口20，以及通过正热沉装置内的由相邻散热片38限定的狭槽42，因而增加了风扇的冷却性能。另外，通风口18和20以及狭槽42的位置和构造使得冷却空气通过交流发电机直接冲击到一个或多个定子绕组(未图示)的端匝上。这样有助于保持定子绕组得到均匀有效地冷却。
参照图1，一个端子组件44附着到正热沉装置26。端子组件44包括若干个凸起46，这些凸起46通过导电散热的带子48相互连接。一个或多个凸起46包括端子孔50，该端子孔与正热沉装置26内一个或多个螺钉孔52相对应，因此使得端子组件44能够通过螺钉(未图示)或其它装置连接到正热沉装置26上。
如图5所示，带子48布置为双重结构，也就是说每个反向二极管引线34和每个正向二极管引线54电连接到两条带子48。然而，本发明并不限于使用两条带子48来连接每个反向二极管引线34和每个正向二极管引线54。其它数量的带子48，例如也可以采用三条或四条。而且，在一个具体实施例中，带子48通过焊接与每个反向二极管引线34和每个正向二极管引线54电连接，但可以理解的是，其它的连接方式也预期在本发明的范围内。在一个具体实施例中，带子48还可以进一步构造和布置成使得与定子绕组的相位电连接的两个正向二极管24和两个反向二极管14之间相互并联电连接。通过具有多个正向二极管24与多个反向二极管14，整流器10的电流容量得到增加，而且，由于热负荷空间分布在多个二极管之中，电流的热特性得到改善。由于带子48的散热特性，通过允许热量从带子48辐射端子组件44本身成为冷却反向二极管14和正向二极管24的源。在一个具体实施例中，带子48基本上是裸露的，因此增加了它的散热容量。将带子48布置成双重结构提供了更大的导电横横截面积，因而降低带子48的电阻加热并提供了从反向二极管14和正向二极管24散热的更大表面面积。
在一个备选实施例中，三个反向二极管14包含在后部框架12内，三个正向二极管24包含在正热沉装置26内。正向二极管24和反向二极管14与三相位定子绕组的相位电连接，使得定子绕组的每个相位与一个反向二极管14和一个正向二极管24电连接。
上面已经描述了本发明的具体实施例，可以理解的是，现在和将来，本领域的技术人员在权利要求的范围内可以对本发明作出各种改进和提高。这些权利要求应当解释为保持本发明首次公开的适当保护。

Claims (20)

1.一种用于电机的整流器，包括：
端部框架，所述端部框架具有至少一个位于其内的反向二极管，所述至少一个反向二极管可以与电机的定子绕组电连接；
正热沉装置，所述正热沉装置具有至少一个位于其内的正向二极管，所述至少一个正向二极管可以与电机的定子绕组电连接；以及
端子组件，所述端子组件包括：
若干凸起，在所述至少一个反向二极管中的每一个反向二极管和所述至少一个正向二级管中的每一个正向二极管处布置所述若干凸起中的一个凸起；及
至少两个导电散热带子，所述带子在所述若干凸起之间延伸并电连接一个或多个反向二极管和一个或多个正向二极管，所述带子是裸露的，所述至少两个带子布置和构造成使得每一个正向二极管通过至少两个带子电连接到一个反向二极管。
2.根据权利要求1所述的整流器，其中，所述端部框架包括至少一个通风口槽，以增加通过整流器的冷却空气流。
3.根据权利要求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绕着端部框架周向地布置并从端部框架轴向延伸以增加端部框架的冷却能力。 
4.根据权利要求3所述的整流器，其中，所述正热沉装置包括若干散热片，所述散热片从正热沉装置的周边延伸并在正热沉装置与端部框架的外壁之间限定通道，所述通道构造成允许冷却空气从中流过。
5.一种用于电机的整流器，包括：
端部框架，所述框架具有至少一个位于其中的反向二极管，所述至少一个反向二极管可以与电机的定子绕组电连接；
正热沉装置，所述正热沉装置具有至少一个位于其中的正向二极管，所述至少一个正向二极管可以与电机的定子绕组电连接；以及
端子组件，所述端子组件包括：
若干凸起，在所述至少一个反向二极管中的每一个反向二极管和所述至少一个正向二级管中的每一个正向二极管处布置所述若干凸起中的一个凸起；及
两个或更多个导电散热带子，所述带子构造成便于连续的焊接连接到一个或多个反向二极管和一个或多个正向二极管的非绝缘部分，所述带子构造成是裸露的并且在所述若干凸起之间延伸，所述带子布置在这样的构造中，即使得每一个正向二极管通过至少两个带子电连接到一个反向二极管。
6.根据权利要求5所述的整流器，其中，所述端部框架包括至少一个通风口槽，以增加通过整流器的冷却空气流。
7.根据权利要求5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绕着端部框架周向地布置并从端部框架轴向延伸以增加端部框架的冷却能力。 
8.根据权利要求7所述的整流器，其中，所述正热沉装置包括若干散热片，所述散热片从正热沉装置的周边延伸并在正热沉装置与端部框架的外壁之间限定通道，所述通道构造成允许冷却空气从中流过。
9.一种用于电机的整流器，包括：
端部框架，所述端部框架具有至少一个位于其中的反向二极管，所述至少一个反向二极管可以与电机的定子绕组电连接；
正热沉装置，所述正热沉装置具有至少一个位于其中的正向二极管，所述至少一个正向二极管可以与电机的定子绕组电连接；以及
端子组件，所述端子组件包括两个或更多个裸露的导电散热带子，每一个正向二极管通过至少两个带子电连接到一个反向二极管。
10.根据权利要求9所述的整流器，其中，所述端部框架包括六个反向二极管，而且所述正热沉装置包括六个正向二极管。
11.根据权利要求9所述的整流器，其中，两个正向二极管和两个反向二极管都与定子绕组的每个相位电连接。
12.根据权利要求11所述的整流器，其中，所述两个或更多个带子将与定子绕组的每个相位电连接的两个正向二极管和两个反向二极管连接以并联结构连接。
13.根据权利要求9所述的整流器，其中，所述端部框架包括至少一个通风口槽，以增加通过整流器的冷却空气流。 
14.根据权利要求9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绕着端部框架周向地布置并从端部框架轴向延伸以增加端部框架的冷却能力。
15.根据权利要求14所述的整流器，其中，所述正热沉装置包括若干散热片，所述散热片从正热沉装置的周边延伸并在正热沉装置与端部框架的外壁之间限定通道，所述通道构造成允许冷却空气从中流过。
16.一种用于从电机的整流器中散热的方法，所述方法包括：
从位于端部框架内的至少一个反向二极管将热量传导进入端部框架内，所述至少一个反向二极管可以与电机的定子绕组电连接；
从位于正热沉装置内的至少一个正向二极管将热量传导进入正热沉装置内，所述至少一个正向二极管可以与电机的所述定子绕组电连接；
进一步从所述至少一个反向二极管和所述至少一个正向二极管将热量传导进入端子组件的两个或更多个裸露的导电散热带子内，每一个正向二极管通过至少两个带子电连接到一个反向二极管；
促使冷却空气通过整流器以从端部框架、正热沉装置和/或带子辐射热量。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述带子布置在这样的构造中，即使得每个正向二极管和每个反向二极管与若干个带子电连接。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述端部框架包括至少一个通风口槽，以增加通过整流器的冷却空气流。 
19.根据权利要求16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绕着端部框架周向地布置并从端部框架轴向延伸以增加端部框架的冷却能力。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述正热沉装置包括若干散热片，所述散热片从正热沉装置的周边延伸并在正热沉装置与端部框架的外壁之间限定通道，所述通道构造成允许冷却空气从中流过。 
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