CN107210679B - Ac/dc转换器 - Google Patents

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Abstract

一种意于并入旋转电机中的AC/DC转换器(100)，包括：至少一个功率模块(12)；用于控制所述至少一个功率模块(12)的控制模块；冷却装置(14)；其中所述至少一个功率模块(12)经由至少一个附接器件(23)附接到所述冷却装置(14)，并且所述控制模块搁置在所述至少一个附接器件(23)上，以便将由所述控制模块的至少一部分产生的热量传递到所述冷却装置(14)。

Description

AC/DC转换器
技术领域
本发明涉及一种旨在并入旋转电机中的AC/DC转换器。
背景技术
如今，功率电子技术已经取代了以前的电动机械器件，用于现代旋转电机的电功率供应和控制。
不论旋转电机是单相还是多相，同步还是异步，作为电动机还是发电机使用，一个或多个功率电子模块控制所施加的电流和电压。
目前用于机动车辆的旋转设备由可逆旋转电机构成，即该可逆旋转电机能够作为发电机来操作并能够在电池联接到车辆的热机时对其进行充电、以及能够作为发动机来操作用于起动或者在其由车载电网系统供电时提供额外的机械功率。
这种称为“交流发电机-起动器”的电机通常包括：
-转子，其包括永磁体和/或感应器，在该感应器中引起励磁电流；
-定子，其包括相绕组，相电流在相绕组中流动。
VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR公司的专利申请FR2886506以极其详细的方式描述了三相交流发电机-起动器的机电一体化，包括：
-励磁模块，其构成控制激励电流的电刷架调节器；
-AC/DC转换器的三个功率模块，其在发动机模式下产生相电流或在交流发电机模式下整流相电流；
-用于控制励磁模块和功率模块的模块；
-冷却装置，其通常由包括液压冷却回路的散热器组成。
功率模块是每相一个的外部设置有连接元件的外壳的形式并且被布置在交流发电机-起动器的后端。这些模块固定到冷却装置，以便允许从所述功率模块到冷却回路的热传递，以消散由功率模块产生的热量。
为了控制这些功率模块，控制板连接到模块的外部连接元件。因此，通常放置在功率模块上方以便于连接的该控制板远离冷却系统，功率模块固定在该冷却系统上。然而，控制板产生热量，该热量需要被耗散，以防止存在于所述控制板上的部件的任何劣化。
部件的空间和布置限制了将控制板相对于组件定位的可行性。因此，控制板不可能靠近冷却装置放置。因此，必须建立冷却控制板的方法，同时考虑为AC/DC转换器上的组件分配的空间。
发明内容
本发明旨在描述一种固定器件，其意于固定AC/DC转换器的各种元件，同时执行从控制板到冷却装置的热传递功能，以解决上述问题。
为此目的，本发明涉及一种AC/DC转换器，其意于并入旋转电机中，该AC/DC转换器包括：至少一个功率模块；控制模块，使得可以控制所述至少一个功率模块；冷却装置，其中所述至少一个功率模块通过至少一个固定器件固定到冷却装置，并且控制模块搁置在所述至少一个固定器件上，以便将由控制模块的至少一部分产生的热量传递到冷却装置。
有利地，使用用于将功率模块固定到冷却装置的固定器件，以及通过所述固定器件和控制板之间的接触表面形成控制板和所述冷却装置之间的热连接，使得可以有效地消散存在于控制板上的热量，而不用借助另一个冷却装置，从而减小冷却装置的尺寸，并从而减小整个AC/DC转换器的尺寸。
此外，固定器件的尺寸使得可以不干扰存在于控制板上的部件。
根据本发明的意于并入旋转电机中的AC/DC转换器还可以包括以下特征中的一个或多个，以下特征单独地或以其技术上可行的任意组合来考虑：
-固定器件由具有大于400Mpa的机械强度和大于100W/mK的导热系数的材料制成；和/或
-控制模块搁置在固定器件的平坦接触表面上，所述平坦表面基本上平行于控制模块的中间平面；和/或
-固定器件的接触表面积大于或等于控制模块的要被冷却的一个或多个部件的接触表面积；和/或
-根据本发明的AC/DC转换器包括在固定器件和控制模块之间的热粘合剂；和/或
-固定器件由7075-T6铝制成；和/或
-固定器件是包括螺纹和螺钉头的螺钉，螺纹允许将功率模块固定到冷却装置上，且所述控制模块搁置在螺钉头上；和/或
-所述螺钉头是六边形形状的。
本发明还涉及包括根据本发明的AC/DC转换器的旋转电机。
附图说明
参照附图，根据仅以指示的方式并且不以任何方式旨在限制所述发明的以下描述，本发明将被更好地理解，在附图中：
图1是现有技术已知的AC/DC转换器的等轴侧视图；
图2示出了根据本发明的AC/DC转换器的实施例；
图3a和3b示出了根据本发明的固定器件的两个实施例；
图4是根据本发明的固定器件与AC/DC转换器的各种元件相互作用的横截面视图。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的用于车辆的旋转电机的AC/DC转换器100。AC/DC转换器100包括冷却装置14、设置在所述冷却装置14上方的功率模块12、和控制板16。控制板16通过设置在控制板16周边上的螺钉20固定到冷却装置14。功率模块12通过设置在功率模块12的任一侧上的螺钉22也固定到冷却装置14。在专利申请FR1361971中描述了功率模块12的示例。
控制板16包括部件18，部件18此外使得可以控制功率模块12。然而，这些组件18在AC/DC转换器100的操作期间产生热量。如图1所示的AC/DC转换器100无法冷却控制板16。然而，必须使在这些部件中存在的热量消散，以防止缩短其使用寿命或干扰其正确的操作。
如图2所示，本发明提出通过特殊螺钉23替换用于将功率模块12固定到冷却装置14的螺钉22中的至少一些。
图2示出了根据本发明的实施例的AC/DC转换器100。AC/DC转换器100包括冷却装置14、设置在冷却装置14上方的功率模块12、和控制板16(在图2中未示出)。控制板16通过设置在控制板16周边上的螺钉20固定到冷却装置14。功率模块12一方面通过螺钉22及通过相对于在同一功率模块12上的螺钉22成对角线地放置的特殊螺钉23也固定到冷却装置14。
这些特殊螺钉23由螺纹24和螺钉头25构成，螺钉头25可以是如图3a所示的六边形形状，或是如图3b所示的圆柱形形状。
位于螺钉头25上方的表面26是平坦的，使得一旦特殊螺钉23被定位和拧入，表面26基本上平行于放置在上方的控制板16的中间平面，如图4所示。因此，特殊螺钉23的平坦表面26与控制板16的后表面接触。
如图4所示的使用特殊螺钉23来将功率模块12固定到冷却模块14的布置，使得可以通过特殊螺钉23执行将热量从控制板16的表面上的发热部件18传递到冷却系统14。由部件18消散的热量然后遵循由图4中的箭头40示出的路径。
此外，特殊螺钉23的螺钉头25的表面积26通常大于存在于控制板16上的部件18的表面积，以确保由所述部件18消散的热量完全转移到特殊螺钉23，并允许改善存在于控制板16上的热量分布。
因此，使用这些特殊螺钉23使得可以在不改变冷却装置14的设计的情况下在控制板16上产生冷却功能。此外，特殊螺钉23不会干扰功率模块12的定位或控制板16的部件18。
热粘合剂30可以布置在控制板16的后表面和螺钉头25的表面26之间，以便于这两个表面之间的热传递。此外，使用热粘合剂30使得可以在控制板16的中心部上提供额外的固定，从而限制由旋转电机内的AC/DC转换器100的运行产生的振动。
当特殊螺钉23被固定时，功率模块12被紧紧地保持抵靠冷却装置14。例如由钢制成的垫圈32设置在螺钉的平坦表面和功率模块12之间，以便分配螺钉的紧固扭矩，以避免在拧紧期间损坏功率模块12。
为了在最佳条件下提供固定功能，特殊螺钉23必须由具有高机械强度(通常大于400Mpa)的材料制成。此外，由于特殊螺钉23用作热分配器，优选的是材料具有适合其功能的导热系数。100W/mK量级的导热系数使得可以正确地产生将热从控制板16上的部件18分配到冷却装置14的功能。
在可以用于制造图2、3a、3b和4所示实施例的特殊螺钉23的可用材料中，7075-T6铝在机械强度和热分配方面特别有对于制造特殊螺钉23是特别地有利的。上面已经参照附图中所示的实施例描述了本发明，而不限于总体发明构思。
在对本申请中所示的各种实施例进行考虑之后，许多其它修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。这些实施例是作为示例给出的，并不意于限制本发明的范围，本发明的范围仅仅由所附权利要求确定。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”的使用不排除多个。各个特征在相互从属的权利要求中列出的简单事实并不表示不能有利地使用这些特征的组合。最后，权利要求书中使用的任何参考标记不能被解释为对本发明的范围的限制。

Claims (9)

1.一种AC/DC转换器(100)，用于并入旋转电机中，所述AC/DC转换器(100)包括：
至少一个功率模块(12)，
控制模块(15)，使得可以控制所述至少一个功率模块，
冷却装置(14)，
其中，所述至少一个功率模块通过至少一个固定器件(23)固定到所述冷却装置，以及
所述控制模块搁置在所述至少一个固定器件上，以便将由所述控制模块的至少一部分产生的热量传递到所述冷却装置。
2.如权利要求1所述的AC/DC转换器，其中，所述固定器件由具有大于400Mpa的机械强度和大于100W/mK的导热系数的材料制成。
3.如权利要求1或2所述的AC/DC转换器，其中，所述控制模块搁置在固定器件的平坦接触表面(26)上，所述平坦表面基本上平行于所述控制模块的中间平面。
4.如权利要求3所述的AC/DC转换器，其中，所述固定器件的接触表面积大于或等于要被冷却的控制模块的一个或多个部件(18)的接触表面积。
5.如前述权利要求中的任一项所述的AC/DC转换器，包括在固定器件和所述控制模块之间的热粘合剂(30)。
6.如前述权利要求中的任一项所述的AC/DC转换器，其中，所述固定器件由7075-T6铝制成。
7.如前述权利要求中的任一项所述的AC/DC转换器，其中，所述固定器件是包括螺纹(24)和螺钉头(25)的螺钉，所述螺纹允许将所述功率模块固定到所述冷却装置上，且所述控制模块搁置在所述螺钉头上。
8.如权利要求7所述的AC/DC转换器，其中，所述螺钉头具有六边形形状。
9.一种旋转电机，其特征在于，其包括如前述权利要求中的任一项所述的AC/DC转换器(100)。
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