CN109005671A - 逆变器组件 - Google Patents

Abstract

这里提供的电逆变器组件包括：导电金属结构，该导电金属结构使得逆变器组件连接到电机组件上、容纳逆变器、物理地保护该逆变器免受外部环境影响、屏蔽该逆变器的至少一些部件免受电磁干扰、并提供电接地至逆变器的一个或多个部件；以及该逆变器包括：第一直流侧电容器；第二直流侧电容器；电容器外壳，所述第一直流侧电容器和所述第二直流侧电容器封装在所述电容器外壳的侧壁上；多个电源模块，这些电源模块与第一直流侧电容器和第二直流侧电容器电联接；以及交流汇流条组件，该交流汇流条组件与该多个电源模块连接，该交流汇流条组件提供由多个电源模块产生的输出电流。

Description

逆变器组件

技术领域

本发明整体涉及一种逆变器组件，更具体地但是非受限地涉及一种这样的逆变器组件，所述逆变器组件包括被构造成将直流输入转换为三相交流输出的结构。

发明内容

根据多个实施例，本发明可以涉及一种逆变器组件，其包括：导电金属结构，该导电金属结构使得逆变器组件连接到电机组件上、容纳逆变器、物理地保护该逆变器免受外部环境影响、屏蔽该逆变器的至少一些部件免受电磁干扰、并提供针对逆变器的一个或更多个部件的电接地；以及该逆变器包括：第一直流侧电容器；第二直流侧电容器；电容器外壳，所述第一直流侧电容器和所述第二直流侧电容器封装在所述电容器外壳的侧壁上；多个电源模块，这些电源模块与第一直流侧电容器和第二直流侧电容器电连接；以及交流汇流条组件，该交流汇流条组件与所述多个电源模块连接，该交流汇流条组件提供由多个电源模块产生的输出电流。

附图说明

附图中表示了本发明的某些实施例。应当理解的是，附图不必按照比例绘制，并且可以省略对理解本技术不是必需或者导致难以理解其它细节的细节。应当理解的是，本发明的技术并不局限于在此示出的特定实施例。

图1是包括本发明的逆变器组件的示例性传动系的透视图。

图2是示例性逆变器组件的透视图。

图3是图2的示例性逆变器组件的分解透视图。

图4是移除了顶盖的示例性逆变器组件的翻过来的视图。

图5A、5B和5C是示例性直流汇流条子组件的不同视图。

图6是另一个示例性直流汇流条子组件的一部分的透视图。

图7是连接到电缆的示例性直流汇流条子组件的透视图。

图8是表示了逆变器组件的示例性直流侧电容器的俯视图，其中，直流侧电容器可以包括电容器组。

图9A是连接直流侧电容器与电源模块的示例性直流输入汇流条的透视图。

图9B是图9A的另一个示例性直流输入汇流条的分解透视图。

图9C是图9A和图9B的示例性直流输入汇流条的剖视图。

图10是安装到逆变器组件中的示例性直流输入汇流条的透视图。

图11是示例性电源模块的局部分解透视图。

图12是示例性三相输出交流汇流条子组件的透视图。

图13是示例性三相输出交流汇流条子组件的另一个透视图。

图14是三相输出交流汇流条子组件的示例性的三个汇流条的透视图。

图15是安装到逆变器组件中的示例性三相输出交流汇流条子组件的翻过来的视图。

图16是与电缆相联的示例性三相输出交流汇流条子组件的透视图。

图17是示例性冷却组件的分解视图。

图18A至图18C示出了示例性的替代冷却组件。

图19是示出另一示例逆变器组件的透视图。

图20A是逆变器组件的示例第一部分的透视图。

图20B是逆变器组件的示例第二部分的透视图。

图21是示例逆变器组件的俯视图。

图22是根据各种实施例的、图19的仰视图。

图23是示例逆变器组件的侧视图。

图24A是示例逆变器组件的示例三相交流汇流条的翻过来的视图。

图24B是示例三相汇流条的透视图。

图25是示例逆变器组件的后视图。

图26是示例逆变器组件的侧视图，示出了相对于图23的相对侧。

图27是示例逆变器组件的直流输入滤波器的透视图。

图28是图19的示例逆变器组件与电机壳体组合的透视图。

图29是图19的示例逆变器组件与电机壳体组合的另一透视图，示出了三相输出交流汇流条子组件的输出突片的位置。

图30-33示出了根据本公开构造的示例逆变器组件的各种视图。

图34和图35A-35D示出了根据本公开构造的示例逆变器组件的其它视图。

具体实施方式

尽管本发明的技术能够以多种不同方式的实施例实施，但是在附图中仅示出了若干具体实施例并在说明书中仅对这些具体实施例进行详细描述，应当理解的是，本公开仅为本发明的技术原理的一个示例，而不是将本发明的技术局限于所图解的实施例。

在此使用的术语仅为了描述特定实施例，而不作为对本公开的限制。当在此使用时，除非另有说明，单数形式“一个”、“一”和“所述”还旨在包括复数形式。还应当理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”规定存在陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。

应当理解的是，在所有附图中用相同的附图标记表示在此提及的相同或者相似的元件和/或部件。还应当理解的是，附图中的一些仅是本公开的示例性表示。因此，为了图像清晰，部件中的一些可能与它们的实际大小不符。

整体上，本公开涉及一种逆变器组件以及它们的制造方法和用途。示例性的逆变器组件包括对称的结构，所述对称的结构构造成将直流输入电源转换成交流输出电源。

一些实施例包括对称的直流输入部、对称的交流输出部、栅极驱动电路板、和控制器。栅极驱动电路板和控制器可以与并联的两个逆变器电源模块相联。所述电源模块可以提供远远超过400安培RMS(均方根)的电流，并且在各种实施例中，每个电源模块均可以包括IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或者其它适当的元件，用于将直流电流转换成交流电流。总均方根电流可以超过通常可以利用单个市场上能够买到的电源模块获得的均方根电流。直流输入部可以包括直流输入母线和直流母线子组件。直流母线子组件可以具有分层设计的对称结构，所述对称的结构包括大体相互重叠的正极板和负极板。正极板可以通过多个正极输入突片联接到直流输入母线的正极端子。负极板可以通过多个负极输入突片联接到直流输入母线的负极端子。正极板可以具有联接到两个逆变器电源模块的输入端子的两个或更多个正极输出突片和两个或更多个负极输出突片。

交流输出部包括多根输出汇流条，每根输出汇流条均具有对称的结构。在一个实施例中，交流输出部提供三相交流电源信号。输出汇流条中的每一根均可以对应于三相交流电源信号中的一个通道(相)。每根输出汇流条均可以包括：两个输入突片，所述输入突片联接到两个逆变器电源模块的每条通道的输出端子；和输出突片，所述输出突片联接到逆变器的交流输出端子。输出突片可以布置成与每根交流汇流条的两个输入突片相距大致相同的距离。下面将参考附图更加详细地描述本公开的这些和其它优势。

现在参考图1，其示出了两个逆变器组件(例如示例性的逆变器组件102)的定位。逆变器组件可以布置在示例性的传动系104上。

图2和图3共同示出了示例性的逆变器组件102，所述逆变器组件102包括壳体106，所述壳体106包括下外壳108和盖110。

图4是示例性的逆变器组件102的翻过来的视图，其中，移除了盖110，以露出逆变器组件102的内部部件。在一些实施例中，逆变器组件102包括直流母线子组件(在此称作“直流汇流条112”)、直流侧电容器114(其可以包括电容器组，并且还可以称作直流侧电容器组114)、直流输入汇流条子组件170、栅极驱动电路板116和三相输出交流汇流条子组件118。

图5A至图5C共同示出了示例性的直流汇流条112，所述直流汇流条112包括一对汇流条，即，正极汇流条120和负极汇流条122。这些汇流条中的每一个均包括输入突片和输出突片。例如，正极汇流条120可以包括正极输入突片124和正极输出突片126，而负极汇流条122可以包括负极输入突片128和负极输出突片130。

正极汇流条120和负极汇流条122两者均具有条本体，所述条本体在它们相应的输入突片和输出突片之间延伸。在一个实施例中，正极汇流条120具有正极条本体132，而负极汇流条122包括负极条本体134。

在一些实施例中，正极汇流条120和负极汇流条122的形状彼此类似。正极汇流条120和负极汇流条122两者均具有第一段和第二段。例如，正极汇流条120具有第一段136和第二段138。在一些实施例中，第一段136和第二段138定位成相对于彼此基本成直角构造。即，第一段136从第二段138垂直地延伸。

负极汇流条122包括第一段140和第二段142。在一些实施例中，第一段140和第二段142相对于彼此定位成大体直角关系。

正极汇流条120和负极汇流条122两者上的输入突片从它们相应的条本体延伸。例如，正极输入突片124与正极条本体132的第一段136成线性排列的方式延伸。正极输出突片126从正极汇流条120的第二段138向后延伸。

正极汇流条120和负极汇流条122放置成相互配合的关系，使得正极汇流条120可以在正极汇流条120和所述负极汇流条122彼此电绝缘的状态下嵌套在负极汇流条122内。正极条本体132和负极条本体134之间存在空间。能够最小化这个空间的尺寸，这减小直流汇流条112的电感，并且最小化来自逆变器外壳内的杂散场(漏磁场)的噪音拾取。

在一个实施例中，负极汇流条122的负极输出突片130可以偏置到负极条本体134的第二段142一侧。相反地，正极汇流条120的正极输出突片126可以偏置到正极条本体132的第二段138一侧。在一个实施例中，负极输出突片130和正极输出突片126由于它们在与它们相关的条本体的相应侧上的定位而相互间隔开。类似地，正极输入突片124和负极输入突片128相互间隔开，并且能够单独固定到端子块，这将在下文更加详细地描述。

在一些实施例中，正极条本体132和负极条本体134之间的空间能够用诸如Mylar^TM膜的电绝缘体填充。同样，正极条本体132和负极条本体134的彼此面对的表面可以涂覆有电绝缘材料层，而不是在正极条本体132和负极条本体134的彼此面对的表面之间布置电绝缘层。

在一些实施例中，正极条本体132的第一段136和负极条本体134的第一段140至少部分地由输入芯部149包围。输入芯部149可以构造成接触端子块146，所述一对汇流条安装到所述端子块146上。

例如，端子块146提供支撑直流汇流条112的安装表面。端子块146能够安装到下外壳108的内侧壁和下外壳108的下支撑件148上。

在一些实施例中，输入芯部149可以使用压板159固定到端子块146。垫片152能够布置在输入芯部149和压板150之间。在一个实施例中，垫片152可以是泡沫硅块，尽管根据本公开同样可以利用本领域技术人员已知的其它材料。

图6中示出了直流汇流条112的另一个示例。在这个实施例中，输入突片141和143沿着基准线A从条本体向上向外倾斜，而非成线性排列。而且，输入突片141和143能够从条本体的侧边缘延伸，而输出突片145和147能够与基准线B成直线地延伸。的确，基准线A和基准线B能够基本相互垂直。

参考图7，正极输入突片124和负极输入突片128如所示的那样分别与输入电缆158和160相联。

图8是示出了逆变器组件的示例性的直流侧电容器114的俯视图，其中，直流侧电容器可以包括电容器组。如图8所示，在一些实施例中，直流汇流条112可以通过第一连接件154和第二连接件156电连接到直流侧电容器114。(根据直流汇流条112提供的极性布置方案，第一连接件154和第二连接件156可以不同地是正极连接件和负极连接件)。根据一些实施例，第一连接件154和第二连接件156联接到或者嵌置在直流侧电容器114中。当然，直流侧电容器114能够封装在下外壳108内的适当位置；第一连接件154和第二连接件156在封装处理期间嵌置到直流侧电容器114中。

另外，正极输出汇流条162可以连同负极输出汇流条164一起嵌置到直流侧电容器114中。正极输出汇流条162和负极输出汇流条164两者均包括多个输出突片。例如，正极输出汇流条162包括正极输出突片166A-166C，而负极输出汇流条164包括负极输出突片168A-168C。在一些实施例中，正极输出突片166A-166C和负极输出突片168A-168C定位成相互成线性排列。仅作为一个示例，正极输出突片166A-166C和负极输出突片168A-168C还可替代地定位成使得负极输出突片168A可以定位在正极输出突片166A和正极输出突片166B之间，只是作为示例。

在某些情况下，直流侧电容器114能够被封装到空隙169中。在一个实施例中，直流侧电容器114由封装材料固定在空隙169中，所述封装材料能够包括多元醇和异氰酸酯的混合物。在一些实施例中，封装材料能够包括100份多元醇比20份异氰酸酯。直流侧电容器材料可以灌注到空隙169中，并达到空隙169上边缘下面的45mm至50mm的高度。在各种实施例中，直流侧电容器材料能够在25摄氏度固化24小时、在60摄氏度固化2小时或者在100摄氏度固化20至30分钟。

现在参考图9A至图10，其示出了一个示例性的直流输入汇流条子组件170。直流输入汇流条子组件170也可以称作“第二直流汇流条子组件”或者“直流输入汇流条170”。直流输入汇流条170包括正极汇流条174和负极汇流条176，与上述直流汇流条112类似，所述正极汇流条174和负极汇流条176布置成相互配合的关系。

正极汇流条174包括多个正极输入突片178A-178C，负极汇流条176包括多个负极输入突片180A-180C。当安装时，通过将正极汇流条174的多个正极输入突片178A-178C与直流侧电容器114的正极输出汇流条162的正极输出突片166A-166C相连，正极汇流条174与直流侧电容器114的正极输出汇流条162相联。同样，通过将负极汇流条176的多个负极输入突片180A-180C与直流侧电容器114的负极输出汇流条164的负极输出突片168A-168C相连，负极汇流条176与直流侧电容器114的负极输出汇流条164相联。

多个正极输入突片178A-178C和多个负极输入突片180A-180C交替布置并且成直线构造。

正极汇流条174和负极汇流条176放置成处于相互重叠配合关系。在一些实施例中，可以在正极汇流条174和负极汇流条176之间提供空间175，该空间175能够填充有电绝缘材料。正极汇流条174和负极汇流条176之间的空间175能够允许通过直流输入汇流条子组件170的电流具有较低的电感。

正极汇流条174包括一对正极输出突片182A和182B，而负极汇流条176包括一对负极输出突片184A(图10所示)和184B。所述一对正极输出突片182A和182B相对于彼此布置在正极汇流条174的相对的两侧上。所述一对负极输出突片184A和184B也相对于彼此布置在负极汇流条176的相对的两侧上。所述一对负极输出突片和所述一对正极输出突片布置成使得正极输出突片182A可以位于负极输出突片184b的近侧并且正极输出突片182B可以位于负极输出突片184B的近侧。

如图10最清楚地示出的那样，直流输入汇流条170在直流侧电容器114和栅极驱动电路板116的电源模块之间提供电连接，这将在下文更加详细地描述。在一个实施例中，正极输出突片182A和负极输出突片184A通过栅极驱动电路板116中的开口联接到第一电源模块188。正极输出突片182B和负极输出突片184B联接到第二电源模块186。

图11是示出了移除了栅极驱动电路板的示例性第一电源模块和第二电源模块、以及上述各个汇流条和直流侧电容器的局部分解透视图。第一电源模块186和第二电源模块188中的每一个均包括一对正极输入端子和负极输入端子。例如，第一电源模块186包括正极端子190和负极端子192。电源模块中的每一个均利用垫圈(例如垫圈194)连接到下外壳108的底部。在多个实施例中，垫圈用于产生流体不能透过的密封件，所述密封件防止来自冷却子组件的流体进入到下外壳108中。如将在此更加详细描述的那样，通过冷却子组件而使得电源模块186和188的散热部件暴露于冷却剂流体。冷却剂流体能够从电源模块移除多余的热量，从而提高电源模块的性能。

示例性的电源模块186和188中的每一个均包括三个输出端子，所述三个输出端子中的每一个均能够输出能够由电源模块产生的交流电源信号的一个不同的相。例如，第一电源模块186包括输出端子187A、187B和187C，而第二电源模块188包括输出端子189A、189B和189C。

图12和图13共同示出了一个示例性的三相输出交流汇流条子组件(在下文中称作“交流汇流条118”)。在一些实施例中，交流汇流条118包括三个汇流条，例如第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206。

第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均包括条本体。例如，第一汇流条202包括条本体208，第二汇流条204包括条本体210，并且第三汇流条206包括条本体212。第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均包括前表面和后表面。例如，第一汇流条202的条本体208包括前表面214和后表面216。第二汇流条204的条本体210包括前表面218和后表面220，而第三汇流条206的条本体212包括前表面222和后表面224。

在一个实施例中，第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206相互间隔开，并且同时定位成嵌套构造。因此，在第一汇流条202的前表面214和第二汇流条204的后表面216之间存在空间205。同样，第三汇流条和第二汇流条相互间隔开，以在第二汇流条204的前表面214和第三汇流条206的后表面220之间形成空间207。空间205和207中的每一个均可以用电绝缘材料填充。在其它实施例中，第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206的前表面和/或后表面能够涂覆有适于提供电绝缘的材料的绝缘层。

第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均还包括多个电源模块突片，所述多个电源模块突片将每一个汇流条与第一电源模块186和第二电源模块188电连接(参见图11)。例如，第一汇流条202包括电源模块突片226和228，而第二汇流条204包括电源模块突片230和232。第三汇流条206包括电源模块突片234和236。这些汇流条中的任意一个的电源模块突片相互间隔开，以便允许汇流条与每一个电源模块相连。

这些汇流条中的每一个的所述多个电源模块突片均延伸离开它们相应的条本体的后表面。多个电源模块突片226、228、230、232、234和236共面，并沿着纵向排列轴线Ls相互对齐(参见图13)。

在一些实施例中，第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206放置成相互成嵌套但偏置的关系。例如，第二汇流条204能够布置在第一汇流条202的前面，而第三汇流条206能够布置在第二汇流条204的前面。而且，汇流条相互交错或者相互偏置。第二汇流条204能够从第一汇流条202偏移，并且第三汇流条206能够从第二汇流条204偏移。在这种构造中，第二汇流条204的电源模块突片230能够定位在第一汇流条202的电源模块突片226和第三汇流条206的电源模块突片234之间。第三汇流条206的电源模块突片234能够定位在第二汇流条204的电源模块突片230和第一汇流条202的电源模块突片228之间。第一汇流条202的电源模块突片228可以定位在第三汇流条206的电源模块突片234和第二汇流条204的电源模块突片232之间。电源模块突片232可以定位在第一汇流条202的电源模块突片228和第三汇流条206的电源模块突片236之间。

在一些实施例中，三个汇流条中的第三汇流条206的电源模块突片(234、236)的长度可以大于三个汇流条中的第二汇流条204的电源模块突片(230、232)的长度。而且，三个汇流条中的第二汇流条204的电源模块突片(230、232)的长度可以大于三个汇流条中的第一汇流条202的电源模块突片(226、228)的长度。

第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均还包括输出突片，所述输出突片从它们相应的条本体的前表面延伸。例如，第一汇流条202包括输出突片238，第二汇流条204包括输出突片240，并且第三汇流条206包括输出突片242。

在一个实施例中，输出突片238、240和242布置成使得它们的位置相对于彼此对称。由于电源模块中的每一个的输出端子的间隔(如上所述)并且为了保持输出突片238、240和242的对称性，输出突片240具有大体弯弯曲曲的部分244，所述部分244将输出突片240定位在输出突片238和242之间。

在一些实施例中，能够使用安装板246将汇流条202、204、206保持在它们相应的位置(参见图12)。安装板246可以有孔。输出突片238、240和242各自延伸通过这些孔。在一个实施例中，输出突片238、240和242能够通过锁定构件(例如锁定构件248)而在安装板246上固定就位。

安装板246能够联接到这三个汇流条中的第二汇流条204和第三汇流条206上(例如如图12所示)。

现在参考图14和15(以及图11、12和13)，根据一些实施例，第一汇流条202的电源模块突片226和228(参见图12)能够与第一电源模块186的输出端子187A(还参见图11)和第二电源模块188的输出端子189A相连。第二汇流条204可以与第一电源模块186的输出端子187B和第二电源模块188的输出端子189B相连。第三汇流条206可以与第一电源模块186的输出端子187C和第二电源模块188的输出端子189C相联。

在图16中，多根电缆(例如电缆250)与交流汇流条118的输出突片238、240和242相联(参见图14至15)。

图17示出了一种示例冷却子组件252，所述冷却子组件252包括冷却腔254、垫圈256、盖板258、输入口260和输出口262以及清洗口264。通常，可以由侧壁266形成冷却腔254，所述侧壁266形成在壳体的下外壳108中。电源模块186和188的散热部件268和270分别能够暴露于冷却腔254。如上所述，用垫圈将电源模块186和188隔离开，以便防止冷却腔254内的流体进入到壳体中。

当盖板258可以连结到壳体的下外壳108时，流体(例如冷却剂)能够使用泵(未示出)而通过输入口260泵入到冷却腔254中以及通过出口孔262而抽出。在需要时，可以使用清洗口264来从冷却腔254清除滞留的空气。

在一个实施例中，输入口260和输出口262布置在壳体的中心附近，这能够有助于使流体以相等的流量到达各冷却腔。

图18A至图18C共同示出了冷却子组件的另一个实施例。在一个实施例中，第一和第二电源模块186和188安装到板280上。侧壁(参见例如图17中的266)限定了冷却腔(参见例如图17中的254)。散热部件268和270定位在冷却腔254内。输入口286可以定位在冷却腔254的一个端部上，而输出口288可以定位在冷却腔254的相对的端部上。由于流体可以被引入到输入口286中并且从输出口288移除，所以当流体经过散热部件268和270时，流体能够从第一电源模块186和第二电源模块188移除热量，以便为每个电源模块提供大体相等份额的冷却剂。在其它的一些实施例中(参见例如图17)，输入口可以大体定位在散热部件268和270之间的中间，使得冷却剂可以从大体中间部位进入，因此冷却剂能够双向地流动(即沿着一个方向流过散热部件268，并沿着另一个方向流过散热部件270)并且被收集在大体中部，以向每个电源模块提供大体相等份额的冷却剂，由此降低横过电源模块的差温。

对于电动汽车用途最有用的电机可能需要交流(AC)电流。电池可以提供直流电(DC)，因此可能需要使用逆变器来将电池供给的直流电转换为电机可用的交流电。此外，现代的数字管理的逆变器可能对过大的热和振动敏感。因此，逆变器通常与电机物理分离/隔离。

与之相比，如下面参考图19-35D所述，提供了根据各种实施例的示例性逆变器组件，它定制成用于包装至(例如电动车的)电机的内部壳体中。这种布置可以减小在延长的电缆/电线长度上的电流和电压损耗。根据各种实施例，如下面参考图19-35D所述，逆变器组件另外利用导电金属结构，例如铝结构，其提供比传统塑料壳体更大的强度(例如，结构刚性)。

本公开提出了一种逆变器组件(例如，下面参考图19-35D进一步详细描述的逆变器组件300)，它构造成使得其可以直接附接于(例如，电动车的)传动系的电机组件，如图28和29中所示。在一些示例性实施例中，逆变器组件的结构元件由导热和/或导电的金属，例如铁，钢，铜，铬，铝或者包括合金的其他材料制成。一些实施例具有导电金属结构，其可以提供防止外部损坏(例如，来自导电金属外壳之外的环境，例如侵入电动汽车的发动机舱的材料)的保护以及为灵敏的电容器、控制器、电路板等提供电磁干扰(EMI)屏蔽。例如，(例如电动车的)电机可以是EMI源，其可以在电气部件(例如逆变器组件的部件)中产生不期望的效果。另外，一些实施例具有导电金属结构，该导电金属结构能够提供坚固的基座/支撑件，用于使得逆变器组件牢固地连接到(例如，电动车的)电机组件。另外，在示例性实施例中，逆变器组件的结构元件由铝合金制成，所述铝合金被选择为给逆变器组件300提供强度和结构刚度，还减轻重量。

在一些实施例中，导电金属外壳通过将热从敏感电子部件传递出去而提供显著的热优势。例如，导电金属外壳能够有至少30W/(m·K)量级的热导率。在一些实施例中，导电金属外壳可具有至少200W/(m·K)量级的热导率。此外，用于形成这种结构的导电金属能够用于给所安装的控制板接地。例如，导电金属外壳可具有最多200nΩm量级的电阻率。在一些实施例中，导电金属外壳可有最多50nΩm的电阻率。下面参考多个图提供以下逆变器组件的这些和其他优点。

在图19中示出了逆变器组件300和底部部分302。逆变器组件300包括一个或更多个结构部件。在一些实施例中，逆变器组件300是单个结构件。在另一实施例中，逆变器组件300包括多个不同的结构部件，这些结构部件包括第一结构部分304和第二结构部分306。逆变器组件300与底部部分302一起示出。在一些实施例中，底部部分302可以是电机壳体的底部，逆变器组件与该电机壳体的底部连接。逆变器组件300的各种实施例可以用外部壳体308容纳，该外部壳体308包括盖(参见图28和29以便最佳图示)。

在各种实施例中，逆变器组件300通常还包括直流输入滤波器310、第一直流侧电容器312、第二直流侧电容器314、直流汇流条316、一对电源模块318和320(例如，包括IGBT模块，如上所述)、三相交流汇流条322和控制电路板324。

图20A示出了第一结构部分304，该第一结构部分304可以包括多个柱，例如绕电源模块控制板328的周边间隔开的多个柱326。电源模块控制板328可以与一对电源模块318和320电联接。直流汇流条316可以安装在电源模块控制板328上。

在图20B所示的示例中，第二结构部分306可以安装到第一结构部分304的多个柱。第二结构部分306可以包括支撑电容器壳体332的基部板330。在一些实施例中，电容器壳体332接收第一直流侧电容器312和第二直流侧电容器314。第二结构部分306中的各种电容器各自可以封装在保护性环氧树脂等中。电容器壳体323可以具有侧壁334，该侧壁334也可以由导电金属制成。在一些实施例中，第二结构部分306可以由导电金属构成，该导电金属与用于第一结构部分304的导电金属类似或相同。

在一些实施例中，电容器壳体332包括多个柱，例如多个柱336，所述柱能够构造成与控制电路板324相联。也就是，控制电路板324可以使用所述多个柱来固定在电容器壳体332上。

图21示出了示例性逆变器组件300的俯视图(盖和外部壳体未示出，以便示出各种元件)。在该示例中，直流输入滤波器310示出为安装在第二结构部分306上(参见图20B)。三相交流汇流条322示出为缠绕在电容器壳体332周围。

图22示出了根据各种实施例的、图19中所示的示例逆变器组件300的仰视图。

图23示出了示例性三相交流汇流条322，它能够包括第一汇流条338、第二汇流条340和第三汇流条342。第一、第二和第三汇流条(分别为338、340和342)可以彼此对称地定向和安装。第一汇流条338能够包括一对输入突片344和346。输入突片344可以与电源模块318相联，输入突片346可以与电源模块320相联。在该示例中，该对输入突片344和346法向地(normally)延伸到汇流条本体348。第一汇流条338能够包括输出连接器部分341，该输出连接器部分341可以包括向上延伸的部分343和第二部分345，该第二部分345过渡到第三部分347，该第三部分347能够与第二部分345成直角延伸。在一些实施例中，第三部分347可以过渡至向下部分349，该向下部分349终止于输出突片350。

第二汇流条340和第三汇流条342可以与第一汇流条338类似地构造，除了第二汇流条340的输出突片352(参见图24)可以比第一汇流条338的输出突片350长之外。

根据一些实施例，三相交流汇流条322绕电容器壳体323缠绕，以使得三个汇流条338、340和342的多个输入突片定向在电容器壳体332的一侧上，并使得三个汇流条338、340、342的输出突片定向在电容器壳体332的相邻侧上。

除了在图23中示出示例性的三个交流汇流条338、340和342之外，三个交流汇流条338、340和342的间距和定向的各个方面也在图21的俯视图中和图19的透视图中示出。如在图19、21、23、25的示例中不同描绘，第一汇流条338位于离电容器壳体332最远的位置。第二汇流条340位于第一汇流条338和第三汇流条342之间。因此，第一、第二和第三汇流条(分别为338、340和342)以间隔但嵌套的构造来布置。在一个实施例中，绝缘材料可以布置在相邻汇流条之间，以防止在它们之间的接触。与其他实施例一样，汇流条338、340和342也可以涂覆有绝缘材料。

如图24A和24B中所示，第一汇流条338的汇流条本体348能够包括前表面356。输入突片344和346在前表面356后面延伸。输出连接器部分341(见图23)可以以直角弯曲，使得第二部分345也可以在前表面356后面延伸。第一汇流条338的这种示例性结构可以允许输出连接器部分341(参见图23)绕电容器壳体332缠绕。

可以肯定，第二和第三汇流条(分别为340和342)各自可以包括输入突片、汇流条本体和输出连接器。

在一些实施例中，第三汇流条342的输出突片354比第二汇流条340的输出突片352和第一汇流条338的输出突片350两者都长。输出突片350、352和354的长度的这种差异可以允许输出突片相对于彼此对称和对齐。

在其他实施例中，第二汇流条340，特别是汇流条本体由绝缘盖355覆盖。绝缘盖355使得第一，第二和第三汇流条(分别为338、340和342)彼此分开，从而能够信号隔离和防止横跨汇流条338、340和342短路。

图25是示例逆变器组件300的后视图。在图25的示例中，提供了电流传感器358，用于检测三相交流汇流条322的每个输出突片350、352和354的交流电流。

汇流条362使得逆变器组件300的三相交流输出联接到交流电机。在一些实施例中，汇流条362是由导电金属(例如锌、铜、铝、银或包括合金的其他合适材料)组成的实心棒。例如，汇流条362提供比例如电缆更低的功率损耗和更高的可靠性。

图26是示例逆变器组件300的侧视图，示出了相对于图23的相对侧。图26中的示例示出了根据各种实施例的示例性逆变器组件300的直流输入滤波器310、第一直流侧电容器312、第二直流侧电容器314和直流汇流条316。

图27是示出示例性直流输入滤波器310的更多细节的透视图。直流输入滤波器310可以包括正极连接器364和负极连接器366。在该示例中，正极连接器364和负极连接器366嵌套在一起，并且可以用绝缘壳体368覆盖。绝缘壳体368中的凹槽可以暴露正极输入突片370和负极输入突片372以及正极输出突片374和负极输出突片376。

再参考图26中的示例，直流输入滤波器310可以安装到第二结构部分306上，以使得负极输入突片3872可以布置在逆变器组件300的外周附近。负极输入突片372和正极输入突片370可以定向为指向上方。

在各种实施例中，当直流输入滤波器310安装到第二结构部分306上时，直流输入滤波器310的形状能够允许正极输出突片374和负极输出突片376环绕电容器壳体332缠绕(见图20B和23)。

正极输出突片374和负极输出突片376可以分别与第一直流侧电容器312和第二直流侧电容器314的连接器电联接。例如，第一直流侧电容器312能够包括第一连接器378，第二直流侧电容器314能够包括第二连接器380。第一连接器378能够直接形成在第一直流侧电容器312中。第二连接器380也能够直接形成在第二直流侧电容器314中。

在一些实施例中，第一直流侧电容器312和第二直流侧电容器314封装到电容器壳体332中，以使得它们形成电容器壳体332的侧部。在一些实施例中，第一直流侧电容器312能够位于第二直流侧电容器314上方。

参考图26，根据一些实施例，第一直流侧电容器312包括输出连接器条382，第二直流侧电容器314能够包括输出连接器条384。输出连接器条382和388能够具有互补的锯齿构造，它们匹配在一起，以便形成将第一直流侧电容器312与第二直流侧电容器314分开的间隔件。在一些实施例中，输出连接器条382可以包括一对正极输出突片386和388，而输出连接器条384可以包括一对负极输出突片390和392(也参见图19)。

参考图26和20A，一对正极输出突片386和388以及一对负极输出突片390和392能够用于使得第一直流侧电容器312和第二直流侧电容器314与直流汇流条316电联接。在一些实施例中，直流汇流条316具有正极汇流条394和负极汇流条396。正极汇流条394和负极汇流条396可以布置成彼此嵌套但间隔开的关系。在一些实施例中，直流汇流条316可以再与电源模块318和320电联接。

在一些实施例中，直流汇流条316位于第二结构部分306下方，以使得直流汇流条316位于第二部分306与电源模块318和320之间。

图28示出了图19的逆变器组件300和外部壳体308与电机壳体400的组合。电机壳体400将容纳由逆变器组件300供电的电机的部件。还示出了向直流汇流条供电的连接器电缆。

图29示出了实心条连接件402A-C，该实心条连接件402A-C与三相交流汇流条的输出突片相关联。在一些实施例中，实心条连接件402A-C是由导电金属，例如锌、铜、铝、银或包括合金的其他合适材料构成的实心条。例如，实心条连接件402A-C可以提供比例如电缆更低的功率损耗和更高的可靠性。实心条连接件402A-C可以从壳体308延伸到逆变器组件300，用于与电机壳体400内的电机电输入部连接。

图30-33共同示出了示例逆变器组件500的各种视图。在一些实施例中，逆变器组件500包括紧凑的三维打印壳体。逆变器组件500包括独特的壳体和盖构造，这提高了与动力系的集成以及在电机组件内的集成。

逆变器组件500与上述实施例类似地构造，并增加了冷却组件，如图17-18C的实施例中，输入端口和输出端口布置在电源模块下方。

图34的实施例示出了具有替代壳体和盖构造的示例逆变器组件600的透视图，它提高了与动力系的集成以及在电机组件内的集成。

用于装配示例逆变器组件的制造处理在图35A-35D中共同示出。在图35A中，将电源模块安装在冷却组件基板上。在图35B中，将栅极驱动器和汇流条添加到组件中。在图35C中，将电容器组件安装并连接到栅极驱动器和汇流条上。在图35D中，安装盖(参见图34)，以便完成装配。

尽管上述实施例介绍了逆变器组件与三相交流电力系统的使用，但是本文介绍的技术不限于三相交流应用。本领域普通技术人员将认识到，本文所述的技术可以适用于其他类型的交流电力系统。例如，在本公开中阐述的技术的实施例可以附加或替代地使用单相、两相、三相或n相交流电力系统。

应当理解，本文介绍的各种实施例并不限制它们的构造，且本领域普通技术人员将认识到在需要时实施例的特征可以消除、互换或组合。

尽管已经在上文介绍了多个实施例，但是应当理解的是，它们仅仅以示例的方式给出，而并不作为限制。上述说明并不旨在将本发明的技术的范围限制为在此陈述的特定形式。因此，上述示例性实施例中的任意一个均不应当限制优选实施例的范围。应当理解的是，上述描述为阐释性的而不是限制性的。本说明书旨在涵盖处于由所附权利要求限定的本发明的技术的精神和范围内的替代方案、修改方案和等效方案以及本领域技术人员能够想到其它方案。因此，不应参考上述描述来确定本发明的保护范围，而应当参考所附权利要求以及它们的全部等效范围来确定本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种逆变器组件，包括：

导电金属结构，所述导电金属结构将逆变器组件连接到电机组件上、容纳逆变器、物理地保护逆变器免受外部环境影响、屏蔽逆变器的至少一些部件免受电磁干扰并且提供针对逆变器的一个或更多个部件的电接地；并且

所述逆变器包括：

第一直流侧电容器；

第二直流侧电容器；

电容器外壳，所述第一直流侧电容器和所述第二直流侧电容器被封装在所述电容器外壳的侧壁上；

多个电源模块，这些电源模块与第一直流侧电容器和第二直流侧电容器电联接；以及

交流汇流条组件，所述交流汇流条组件与所述多个电源模块联接，所述交流汇流条组件提供由所述多个电源模块产生的输出电流。

2.根据权利要求1所述的逆变器组件，其中，所述交流汇流条组件包括三个汇流条，每个汇流条包括：

汇流条本体；

多个输入突片，这些输入突片法向地延伸到所述汇流条本体；以及

输出连接器，所述输出连接器包括：向上延伸部分；第二部分，所述第二部分过渡到与第二部分成直角延伸的第三部分；所述第三部分过渡到向下部分，该向下部分终止于输出突片。

3.根据权利要求2所述的逆变器组件，其中：所述交流汇流条组件缠绕所述电容器外壳，以使得所述三个汇流条的所述多个输入突片定向在所述电容器外壳的一侧上，且所述三个汇流条的输出突片定向在电容器外壳的相邻侧上。

4.根据权利要求2所述的逆变器组件，还包括：用于将三个汇流条的每个输出突片电联接到电机组件的汇流条。

5.根据权利要求1所述的逆变器组件，还包括：直流(DC)输入滤波器，所述直流输入滤波器基本上为L形，具有绕所述电容器外壳的侧壁成角度的正极输出突片和负极输出突片，并与所述第一直流侧电容器和第二直流侧电容器电联接。

6.根据权利要求5所述的逆变器组件，其中：所述直流输入滤波器的正极输入突片和负极输入突片相对于所述直流输入滤波器的正极输出突片和负极输出突片布置成直角。

7.根据权利要求1所述的逆变器组件，其中：所述第一直流侧电容器包括嵌入所述第一直流侧电容器中的第一输入突片，所述第二直流侧电容器包括嵌入所述第二直流侧电容器中的第二输入突片。

8.根据权利要求1所述的逆变器组件，其中：所述第一直流侧电容器和所述第二直流侧电容器均包括绝缘涂层。

9.根据权利要求1所述的逆变器组件，其中：

所述多个电源模块安装到第一部分上，该第一部分包括多个柱，以及

所述多个柱包括铝合金。

10.根据权利要求9所述的逆变器组件，其中：所述电容器外壳安装到第二部分上，该第二部分与所述第一部分的所述多个柱联接。

11.根据权利要求10所述的逆变器组件，其中：正极汇流条和负极汇流条嵌套在一起，并位于所述电容器外壳与所述多个电源模块之间。

12.根据权利要求1所述的逆变器组件，还包括：安装到所述电容器外壳的顶部的控制器电路板。

13.根据权利要求2所述的逆变器组件，其中：

所述汇流条本体包括前表面，以及

所述多个输入突片从所述前表面沿第一方向延伸，并且所述第三部分相对于所述前表面沿所述第一方向延伸。

14.根据权利要求2所述的逆变器组件，其中：所述输出连接器的输出突片相对于所述多个输入突片定向成直角。

15.根据权利要求2所述的逆变器组件，还包括：第一、第二和第三汇流条，其中，所述第二汇流条布置在所述第一汇流条与所述第三汇流条之间，所述第二汇流条与所述第一汇流条间隔开，所述第三汇流条与所述第二汇流条间隔开。

16.根据权利要求2所述的逆变器组件，其中：所述多个电源模块的数量是两个。

17.根据权利要求16所述的逆变器组件，其中：所述三个汇流条中的每一个电联接到所述两个电源模块上，所述三个汇流条的输出连接器彼此共面。

18.根据权利要求2所述的逆变器组件，其中：所述输出连接器的第二部分和第三部分之间的直角使得三相输出交流汇流条组件缠绕矩形电容器外壳，所述三相输出交流汇流条组件联接到所述矩形电容器外壳。

19.一种逆变器组件，包括：

壳体，所述壳体包括铝合金、将所述逆变器组件连接到电机组件上、包封逆变器、物理地保护所述逆变器免受外部环境影响、屏蔽所述逆变器的至少一些部件免受电磁干扰、并且提供针对逆变器的一个或更多个部件的电接地；并且

所述逆变器包括：

直流(DC)输入滤波器；

第一直流侧电容器和第二直流侧电容器，该第一直流侧电容器和第二直流侧电容器分别与直流输入滤波器的正极端子和负极端子联接；

电容器外壳，第一直流侧电容器和第二直流侧电容器封装在电容器外壳的侧壁上；

直流输入滤波器基本上为L形，具有绕电容器外壳的侧壁成角度的正极输出突片和负极输出突片；

控制器电路板，控制器电路板安装到电容器外壳的顶部上；

第一直流侧电容器输出汇流条和第二直流侧电容器输出汇流条，每个包括一对输出突片；

直流汇流条组件，直流汇流条组件包括正极汇流条和负极汇流条，正极汇流条和负极汇流条均与第一直流侧电容器输出汇流条的一对输出突片中的一个以及第二直流侧电容器输出汇流条的一对输出突片中的一个联接；

两个电源模块，这两个电源模块与直流汇流条组件电联接；以及

三相输出交流汇流条组件，三相输出交流汇流条组件联接到两个电源模块，该三相输出交流汇流条组件提供由两个电源模块产生的输出电流的三个独特相。

20.一种逆变器组件，包括：

壳体，所述壳体包括铝合金、将所述逆变器组件连接到电机组件上、包封逆变器、物理地保护所述逆变器免受外部环境影响、屏蔽所述逆变器的至少一些部件免受电磁干扰、并且提供针对逆变器的一个或更多个部件的电接地；

所述逆变器包括：

直流(DC)输入滤波器；

第一直流侧电容器和第二直流侧电容器，第一直流侧电容器和第二直流侧电容器分别与直流输入滤波器的正极端子和负极端子联接；

电容器外壳，第一直流侧电容器和第二直流侧电容器封装在电容器外壳的侧壁上；

直流输入滤波器基本上为L形，具有绕电容器外壳的侧壁成角度的正极输出突片和负极输出突片；

控制器电路板，控制器电路板安装到电容器外壳的顶部上；

第一直流侧电容器输出汇流条和第二直流侧电容器输出汇流条，每个包括一对输出突片；

直流汇流条组件，直流汇流条组件包括正极汇流条和负极汇流条，正极汇流条和负极汇流条均与第一直流侧电容器输出汇流条的一对输出突片中的一个以及第二直流侧电容器输出汇流条的一对输出突片中的一个联接；

一对电源模块，所述一对电源模块与直流汇流条组件电联接；以及

三相输出交流汇流条组件，三相输出交流汇流条组件联接到所述一对电源模块、提供由所述一对电源模块产生的输出电流的三个独特相并且包括三个汇流条，其中：

所述三个汇流条中的每一个电连接到所述一对电源模块中的两个电源模块上；以及

三相输出交流汇流条组件绕电容器外壳缠绕，以使得三个汇流条的输入突片定位在电容器外壳的一侧上，且三个汇流条的输出突片定向在电容器外壳的相邻侧上。