CN109275348B - 电气子组件 - Google Patents

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Abstract

一种电气子组件包括具有多个线圈的定子和附接到定子的冷却装置。该电气子组件还包括附接到冷却装置的多对二极管，每对二极管呈反向并联配置并且具有三个电气端子。三个电气端子之一是由每对二极管中的两个二极管共用的公共端子。多个汇流排经由电气端子中的一个或多个将二极管中的每一个电连接至多个线圈中的至少一个。在使用，冷却装置被配置为同时冷却定子和多个二极管。电气子组件可以具有作为开关磁阻电机的一部分的特定应用。

Description

电气子组件
技术领域
本发明涉及一种电气子组件。本发明具体地但不一定涉及一种用于在混合电动车辆或电动车辆中使用的电气子组件。
背景技术
开关磁阻电机(SRM：switched reluctance machine)作为变速驱动器正变得越来越流行。原则上，这是因为至少在与更常用的电动机相比时，SRM易于构建且价格低廉。然而，SRM未充分用于商业应用，因为它们通常表现出高转矩波动并且需要非标准的非对称半桥转换器。图1示出了最近提出的驱动配置110的实施方式，该驱动配置允许由标准的三相AC逆变器120驱动具有六个相A、B、C、D、E、F的SRM。具有电气连接116的多个二极管114交替地布置在功率转换器120的输出相之间，以将从三相转换器的每一相输出的双极电流波形转换成两个单极半波形，这两个单极半波形相应地相关于波形的正区域和负区域。这使得三相逆变器120能够像对于三相电机那样操作，同时提供六相SRM并且在逆变器120与电动机之间仅具有三个电力连接122。增加的相数允许低的转矩波动，并且二极管布置允许使用标准的全桥转换器。然而，需要对所提出的驱动配置进行进一步改进以改进SRM对商业应用(特别是混合电动车辆(HEV：hybrid electric vehicle)和电动车辆(EV：electricvehicle))的适用性。
本发明的实施方式的目的是至少减轻现有技术的一个或多个问题。
发明内容
根据本发明的方面，提供了一种电气子组件，该电气子组件包括：定子，其具有多个线圈；冷却装置，其附接到定子上；以及多对二极管，其附接到冷却装置上，每对二极管呈反向并联配置并且具有三个电气端子，这三个电气端子之一是由每对二极管中的两个二极管共用的公共端子，其中，冷却装置被配置为在使用中同时冷却定子和该多个二极管。本发明可以有利地使得二极管能够被安装到冷却装置。另外，本发明可以减少将驱动配置连接至定子的线圈所需的电气部件(例如，汇流排)的数量。
优选地，该电气子组件还包括多个汇流排，该多个汇流排经由电气端子中的一个或多个将二极管中的每一个电连接至多个线圈中的至少一个。
在某些实施方式中，多对二极管中的一对或多对二极管可以各自形成为单个电气部件，在该单个电气部件中封装有单一对二极管。
在某些实施方式中，多对二极管中的一对或多对二极管可以一起被形成为单个电气部件，在该单个电气部件中封装有多对二极管。
在某些实施方式中，多对二极管中的至少两对二极管可以在单个电气部件中通过电气连接来彼此电连接。
在某些实施方式中，多对二极管的公共端子可以各自电连接至多个汇流排中的相应一个汇流排。在某些实施方式中，n对二极管可以电连接至3n个汇流排。在某些实施方式中，三对二极管可以电连接至九个汇流排。
在某些实施方式中，该多对二极管的这些公共端子中的两个或更多个可以一起电连接至多个汇流排之一。在某些实施方式中，n对二极管可以电连接至3n-1个汇流排。在某些实施方式中，三对二极管可以电连接至八个汇流排。在某些实施方式中，n对二极管可以电连接至3n-2个汇流排。在某些实施方式中，三对二极管可以电连接至七个汇流排。
根据本发明的另一方面，提供了一种电气子组件，其包括：定子，具有多个线圈；冷却装置，附接到定子上；多个二极管，附接到该冷却装置上，这些二极管中的每一个二极管电连接至多个线圈中的相应一个线圈；以及多个汇流排，每个汇流排电连接至该多个二极管中的一个或多个二极管和/或该多个线圈中的一个或多个线圈，其中，冷却装置被配置为在使用中同时冷却定子和多个二极管。
在某些实施方式中，该多个二极管可以包括至少十二个二极管，二极管的总数量为六的倍数。
在某些实施方式中，该多个汇流排可以包括第一汇流排、第二汇流排和第三汇流排。在某些实施方式中，该多个二极管中的n/3个二极管和相应的线圈可以电连接第一汇流排和第二汇流排，该多个二极管中的另n/3个二极管和相应的线圈可以电连接第一汇流排和第三汇流排，并且该多个二极管中的其余n/3个二极管和相应的线圈可以电连接第二汇流排和第三汇流排。
在某些实施方式中，该多个汇流排还包括第四汇流排。在某些实施方式中，该多个二极管中的n/3个二极管和相应的线圈可以电连接第一汇流排和第二汇流排，该多个二极管中的另n/3个二极管和相应的线圈可以电连接第三汇流排和第二汇流排，并且该多个二极管中的其余n/3个二极管和相应的线圈可以电连接第四汇流排和第二汇流排。
在某些实施方式中，所述冷却装置包括壳体。在某些实施方式中，冷却装置可以至少部分地围绕定子。在某些实施方式中，冷却装置可以被配置为接收冷却流体供应。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括如上所述的电气子组件的电机。
在某些实施方式中，电机可以是电动机，并且电动机可选地具有至少六相。在某些实施方式中，电机可以是发电机，并且其中，电动机可选地具有至少六相。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括如上所述的电机的车辆。
附图说明
现在将参考附图仅以通过实例的方式描述本发明的实施方式，其中：
图1示出了用于根据现有技术的六相SRM的驱动配置的示意图；
图2示出了用于根据本发明的实施方式的六相SRM的驱动配置的示意图；
图3示出了用于根据本发明的另一实施方式的六相SRM的驱动配置的示意图；
图4示出了用于根据本发明的另一实施方式的六相SRM的驱动配置的示意图；
图5示出了用于根据本发明的另一实施方式的六相SRM的驱动配置的示意图；
图6示出了用于根据本发明的另一实施方式的六相SRM的部分驱动配置的示意图；以及
图7示出了用于根据本发明的另一实施方式的六相SRM的部分驱动配置的示意图。
具体实施方式
现将参考图2至图5描述根据本发明的实施方式的电气子组件。图2示出了用于六相开关磁阻电机(SRM)、尤其是具有六相A、B、C、D、E、F的开关磁阻电动机的驱动配置210的示意图。子组件包括具有多个线圈212的定子和附接(例如安装)到定子的冷却装置。在某些实施方式中，冷却装置可以包括冷却套(其可以被称为水套)。冷却装置可以配置为使得在使用中冷却装置冷却定子。在某些实施方式中，冷却装置可以包括壳体、流体入口和流体出口。冷却装置可以至少部分地围绕定子和/或可以是圆柱形壳体。在使用中，加压冷却流体(例如，水或油)可以通过流体入口供应至壳体，以在经由流体出口从壳体排出之前循环通过壳体。在通过壳体循环时，冷却流体可以从定子吸收热量，从而冷却定子。在某些实施方式中，冷却装置可以包括珀耳帖冷却器(即，热电冷却器)。在某些实施方式中，冷却装置可以包括直接施加给线圈212和二极管214的油冷却，即，溢流电动机。
电气子组件还包括附接(例如安装)到冷却装置的多对二极管214。在某些实施方式中，电气子组件可以包括三对二极管214。二极管214附接到冷却装置，使得在使用中冷却装置能够冷却二极管214。因此，在使用中，冷却装置可以同时地冷却定子和二极管214两者。每对二极管214呈反向并联配置，即并联地电气连接成使得通过在第一方向上经由一对二极管214中的第一二极管214、在相反的第二方向上经由一对二极管214中的第二二极管214流动，电流可以在相反方向上流经一对二极管214。另外，每对二极管214具有三个电气端子216。在每对二极管214的三个电气端子216中，三个电气端子216之一是公共端子218，该公共端子电连接到一对二极管214中的两个二极管214，即，每个公共端子218由一对二极管214中的两个二极管214共用。因此，每对二极管214的三个电气端子216中的两个电气端子可以电连接到一对二极管214中的两个二极管214中的仅一个二极管(尽管除了驱动配置210中的其他部件之外)。
电气子组件还可以包括多个汇流排230，该多个汇流排将二极管214中的每一个二极管电连接到多个线圈212中的至少一个线圈。在二极管214经由相应的电气端子216与多个线圈214中的一个或多个线圈电气连接。另外的汇流排230可以将多个线圈中的多个线圈彼此连接。汇流排可以采用附接到电气子组件的导电环的形式。
驱动配置210可以电连接到具有多个输出相的功率转换器220。在某些实施方式中，驱动配置210可以连接到具有三个输出相的三相功率转换器(例如，全桥转换器)。电力连接222可以将电力转换器220和驱动配置210彼此电连接。具体地，这些电力连接222中的每一个可以电连接到该多个二极管214中的相应一个二极管。电力连接222中的每一个电力连接可以对应于转换器220的输出相，因此每对二极管214可以与功率转换器220的多个输出相之一串联地电气连接。第一对二极管214可以与SRM的相A和相D相关联，并且可以与功率转换器220的第一输出相相关。第二对二极管214可以与SRM的相B和相E相关联，并且可以与功率转换器220的第二输出相相关。第三对二极管214可以与SRM的相C和相F相关联，并且可以与功率转换器220的第三输出相相关。另外的汇流排230可以将该多个线圈中的一个或多个线圈连接到电力连接222中的一个或多个电力连接。
以这种方式布置，多对二极管214可以将从功率转换器220的每个输出相输出的双极电流波形转换为两个单极半波形，每个单极半波形分别与波形的正区域和负区域相关。因此，具有n个输出相的转换器功率转换220能够供应具有2n个相的SRM，同时在功率转换器220与驱动配置210之间仅具有n个电力连接222，其中n是等于或大于1的整数。例如，在功率转换器220具有三个输出相的实施方式中，功率转换器能够供应具有六个相的SRM，同时在功率转换器220与驱动配置222之间仅具有三个电力连接222。
多对二极管214中的一对或多对二极管可以各自被形成为第一二极管单元(224)，即，单个电气部件，在其中封装有单一对的二极管214。这些二极管单元224中的每一个二极管单元可以包括封装在其中的二极管214的电气端子216。
在某些实施方式中，驱动配置210可以是三角形配置，如图2所示。参考图2中所示的驱动配置210，多对二极管214中的公共端子216可以各自电连接到多个汇流排中的相应一个汇流排，即，对于每个电气端子216，存在将二极管214连接到线圈的一个汇流排。例如，可以存在三对二极管214，因此九个电气连接216分别连接到九个汇流排中的至少一个汇流排。使用图2中所示的驱动配置210可以实现该实例。
图3示出了本发明的另一实施方式的驱动配置310的示意图，其中标识以上参照图2讨论的类似特征的参考数字偏离了一因数100。多对二极管314中的一对或多对二极管可以一起被形成为第二二极管单元326(即，单个电气部件)，在其中封装有多对二极管314。在某些实施方式中，第二二极管单元326可以包括多个第一二极管单元224(参见图2)。第二二极管单元326可以包括封装在其中的多对二极管314的电气端子316。
图4示出了本发明的另一实施方式的驱动配置410的示意图，其中标识以上参照图2讨论的类似特征的参考数字偏离了一因数200。在某些实施方式中，驱动配置410可以是星形配置，如图4所示。参考图4中所示的驱动配置410，该多个二极管对414中的两个或更多个公共端子416可以一起电连接到该多个汇流排430之一，即，两个或更多个公共端子416可以电连接到同一汇流排430。因此，在某些实施方式中，将二极管414连接至线圈的汇流排至少比与电气连接416的数量少一个。例如，可以存在三对二极管414，因此有九个电气连接416连接到七个汇流排430，其中相应的三个公共端子418连接到一个汇流排430。使用图4中所示的驱动配置410可以实现该实例。
图5示出了本发明的另一实施方式的驱动配置510的示意图，其中标识以上参照图2讨论的类似特征的参考数字偏离了一因数300。如图5所示，在第二二极管单元426内的内部电气连接528可以电连接至少两对二极管514。因此，两对二极管514可以共用公共端子518。如图5所示，内部电气连接528可以启用三角形驱动配置，将二极管514连接至线圈的汇流排530至少比电气连接516的数量少一个，即，公共端子516中的两个或更多个公共端子可以电连接至同一汇流排530。例如，可以存在三对二极管514，因此有九个电气连接516连接到七个汇流排530，其中三个公共端子518中的两个连接到一个汇流排530。使用图5中所示的驱动配置510可以实现该实例。虽然星形驱动配置有利地不具有三次谐波电流，但是在本发明的优选实施方式中可以使用三角形连接以使二极管电流额定值和二极管尺寸和成本最小化。
现将参考图6和图7描述根据本发明的另外的实施方式的电气子组件。图6示出了用于六相开关磁阻电机(SRM)、尤其是开关磁阻电动机的部分驱动配置610的示意图。子组件包括具有多个线圈612的定子和附接(例如安装)到定子的冷却装置。冷却装置可以如上所述。电气子组件还包括附接(例如安装)到冷却装置的多对二极管614。每个二极管614可以电连接到多个线圈612中的相应一个。
电气子组件还包括多个汇流排630，每个汇流排电连接至该多个二极管614中的一个或多个二极管和/或该多个线圈612中的一个或多个线圈。如上，冷却装置被配置为在使用中同时冷却定子和多个二极管614。
虽然图6中仅示出了两个二极管614及其相应的线圈612，但是多个二极管614可以包括大于或等于十二个的二极管614的任何数量的二极管614，只要二极管614的总数量是六的倍数。参考图6中所示的驱动配置610，多个二极管614中的n/3个二极管和相应的线圈612可以将第一汇流排630和第二汇流排630彼此电连接。多个二极管614中的另n/3个二极管和相应的线圈612可以将第三汇流排630和第二汇流排630彼此电连接。多个二极管614中的其余n/3个二极管和相应的线圈612可以电连接第四汇流排和第二汇流排。图6中示出的驱动配置610可以是星形配置。将一个汇流排630与另一个汇流排连接的多个二极管614中的一半二极管和相应的线圈612可以允许电流在第一方向上(例如，从第一汇流排630到第二汇流排630)流动，并且其余一半二极管可以允许电流在相反的第二方向上(例如，从第二汇流排630到第一汇流排630)流动。
图7示出了本发明的另一实施方式的部分驱动配置710的示意图，其中标识以上参照图6讨论的类似特征的参考数字偏离了一因数100。虽然图7中仅示出了两个二极管714及其相应的线圈712，但是多个二极管714可以包括大于或等于十二个的二极管的任何数量的二极管714，只要二极管714的总数量是六的倍数。参考图7中所示的驱动配置710，多个二极管714中的n/3个二极管和相应的线圈715可以将第一汇流排730和第二汇流排730彼此电连接，其中n是等于或大于十二的整数并且是六的倍数。多个二极管714中的另n/3个二极管和相应的线圈712可以将第一汇流排730和第三汇流排730彼此电连接。多个二极管714中的其余n/3个二极管和相应的线圈712可以将第二汇流排730和第三汇流排730彼此电连接。图7中所示的驱动配置610可以是三角形配置。如上，将一个汇流排730与另一个汇流排连接的多个二极管714中的一半二极管和相应的线圈712可以允许电流在第一方向上(例如，从第一汇流排730到第二汇流排730)流动，并且其余一半二极管可以允许电流在相反的第二方向上(例如，从第二汇流排730到第一汇流排730)流动。
在某些实施方式中，电气子组件具有在用于车辆(例如混合电动车辆(HEV)或电动车辆(EV))的牵引电动机中的特定应用。本发明的某些实施方式使得二极管能够安装到冷却装置。本发明的某些实施方式减少了将驱动配置连接至定子的线圈所需的电气部件(例如，汇流排)的数量。
在本说明书(包括任何所附权利要求和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的组合。
在本说明书(包括任何所附权利要求和附图)中公开的所有特征可以由用作相同、等效或相似目的的替换特征代替，除非另有明确规定。因此，除非另有明确规定，否则所公开的每个特征仅仅是通用的一系列等效或相似特征的一个实例。
本发明不限于任何前述实施方式的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的任何新颖特征或任何新颖特征组合、或者如此披露的任何方法或过程的任何新颖步骤或任何新颖步骤组合。权利要求不应被解释为仅涵盖前述实施方式，而且还涵盖落入权利要求范围内的任何实施方式。

Claims (21)

1.一种电气子组件，包括：
定子，具有多个线圈；
冷却装置，附接到所述定子上；
多对二极管，附接到所述冷却装置上，每对二极管呈反向并联配置并且具有三个电气端子，所述三个电气端子中的一个电气端子是由每对二极管中的两个二极管共用的公共端子；以及
多个汇流排，经由所述电气端子中的一个或多个端子将所述二极管中的每一个二极管以电气方式连接至所述多个线圈中的至少一个线圈，
其中，所述冷却装置被配置为在使用中同时冷却所述定子和多个所述二极管。
2.根据权利要求1所述的电气子组件，其中，所述多对二极管中的一对或多对二极管各自被形成为封装有仅一对二极管的单个电气部件。
3.根据权利要求1或2所述的电气子组件，其中，所述多对二极管中的一对或多对二极管一起被形成为封装有多对二极管的单个电气部件。
4.根据权利要求3所述的电气子组件，其中，所述多对二极管中的至少两对二极管在所述单个电气部件中通过电气连接来彼此电连接。
5.根据权利要求1所述的电气子组件，其中，所述多对二极管的所述公共端子各自电连接至所述多个汇流排中的相应一个汇流排。
6.根据权利要求5所述的电气子组件，其中，n对二极管电连接至3n个汇流排。
7.根据权利要求6所述的电气子组件，其中，三对二极管电连接至九个汇流排。
8.根据权利要求1所述的电气子组件，其中，所述多对二极管的所述公共端子中的两个或更多个公共端子一起电连接至所述多个汇流排中的一个汇流排。
9.根据权利要求8所述的电气子组件，其中，n对二极管电连接至3n-1个汇流排。
10.根据权利要求9所述的电气子组件，其中，三对二极管电连接至八个汇流排。
11.根据权利要求8所述的电气子组件，其中，n对二极管电连接至3n-2个汇流排。
12.根据权利要求11所述的电气子组件，其中，三对二极管电连接至七个汇流排。
13.根据权利要求1所述的电气子组件，其中，所述冷却装置包括壳体。
14.根据权利要求1所述的电气子组件，其中，所述冷却装置至少部分地围绕所述定子。
15.根据权利要求1所述的电气子组件，其中，所述冷却装置被配置为接收冷却流体的供应。
16.一种包括根据权利要求1至15中任一项所述的电气子组件的电机。
17.根据权利要求16所述的电机，其中，所述电机是电动机。
18.根据权利要求17所述的电机，其中，所述电动机具有至少六相。
19.根据权利要求16所述的电机，其中，所述电机是发电机。
20.根据权利要求19所述的电机，其中，所述发电机具有至少六相。
21.一种包括根据权利要求16至20中任一项所述的电机的车辆。
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