CN109415967A - 高电压冷却风扇马达单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高电压冷却风扇马达单元。为此，本发明的高电压冷却风扇马达单元包括：马达(100)，位于高电压冷却风扇马达外罩(102)的内部；逆变器印刷电路板(200)，位于上述马达(100)的上部；盖板(300)，用于覆盖上述马达外罩(102)的上部面，以与上述逆变器印刷电路板(200)相向的状态组装，在外侧上部面形成有槽部(310)；散热销(400)，以与上述槽部(310)相向的状态设置于上述盖板(300)的外侧；以及电力转换部(500)，借助安装在上述盖板(300)的内侧下部面的散热板(50)来以与上述逆变器印刷电路板(200)相向的状态安装在上述散热板(50)的下部面。

Description

高电压冷却风扇马达单元
技术领域
本发明涉及在设置于高电压冷却风扇的电力转换部因转换而以高温发热的情况下通过利用在盖板所形成的槽和散热销对上述电力转换部迅速进行散热来由此达到冷却的高电压冷却风扇马达单元。
背景技术
随着近来因化石燃料的枯竭和环境污染等问题而出台低公害高燃料经济性政策，将燃料和电均作为驱动源的混合动力汽车、电动汽车或燃料电池汽车备受瞩目，对此进行的研究也日趋活跃。
在通过水冷的方式对车辆的引擎进行冷却的情况下，设置有通过外部的空气对在经由引擎的过程中实现高温热交换的冷却水进行冷却的散热器，在散热器的后方设置有通过使得外部空气强行流入来提高冷却效率的冷却风扇，并设置有用于使这种冷却风扇进行旋转的马达。
通常，车辆的空调装置通过在将车辆外部的空气引导车辆内部或使车辆内部的空气进行循环的过程中实施加热或冷却来对车辆内部进行制冷或制热，设置有：蒸发器，起到冷却作用；加热器，起到加热作用；以及送风装置，用于移送通过上述蒸发器和加热器被冷却或被加热的空气，而在这种送风装置中设置有马达。
作为冷却风扇的驱动机构的马达，用于驱动冷却风扇的马达通常设置于靠近引擎，因而存在因借助引擎热量来被加热而受损及出错的隐患。
并且，即使不受借助外部热量来被加热的影响，但若长时间驱动马达，则将借助马达自身产生的热量来被加热。作为防止这种现象的机构，通过在冷却风扇马达的靠近引擎侧设置挡热板，也就是所谓的隔热屏(heat shield)，来防止引擎中产生的热量向冷却风扇马达传递，这种技术已被公知。
尤其，以高电压启动的高电压冷却风扇马达为了在逆变器通过转换来将直流电转换为三相交流电而使用智能功率模块(IPM)。上述智能功率模块由门极驱动器(gatedriver)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成，当驱动上述高电压冷却风扇马达时，因上述智能功率模块的转换而以高温发热，由此产生的高温热量通过附着于上述智能功率模块的散热板和高电压冷却风扇马达的由镁合金形成的盖板实现散热。
首先，参照附图对现有高电压冷却风扇马达单元进行说明。
参照图1，现有高电压冷却风扇马达单元1a在上部面设置有盖板1b，在上述盖板1b形成有散热销1c。
由于上述散热销1c的用于散热的数量少、未能确保充分的散热面积，因而成为了逆变器及高电压冷却风扇马达的温度上升的主要原因。
因此，有可能引起上述高电压冷却风扇马达的错误或逆变器器件的错误，因而需要对此进行应对的方案。
发明内容
技术课题
本发明用于解决如上所述的问题，本发明的目的在于提供为了使安装在高电压冷却风扇马达的电力转换部稳定地进行散热而通过引导冷却空气的移动流来提高散热性能的高电压冷却风扇马达单元。
课题解决手段
用于实现如上所述的目的的本发明包括：马达，位于高电压冷却风扇马达外罩的内部；逆变器印刷电路板(PCB)，位于上述马达的上部；盖板，用于覆盖上述马达外罩的上部面，以与上述逆变器印刷电路板相向的状态组装，在外侧上部面形成有槽部；散热销，以与上述槽部相向的状态设置于上述盖板的外侧；以及电力转换部，借助安装在上述盖板的内侧下部面的散热板来以与上述逆变器印刷电路板相向的状态安装在上述散热板的下部面。
上述槽部包括：倾斜部，从上述盖板的外侧面朝向内侧下部面倾斜；以及延伸部，从上述倾斜部的下端朝向上述散热销水平延伸。
上述槽部中的在宽度方向上相向的两侧壁面朝向上述散热销呈圆弧状，以向上述散热销引导冷却空气的移动。
本发明的特征在于，上述槽部的槽的形成方向和上述散热销的延伸方向相同。
本发明的特征在于，上述散热销以比上述电力转换部的长度方向的长度长的方式延伸。
上述散热销包括与上述槽部相向的前部面的截面积朝向上述槽部缩小的销倾斜部。
本发明的特征在于，上述散热销的截面形状呈I字形、T字形、X字形中的一种形状。
本发明的特征在于，上述散热销从上述槽部朝向长度方向端部沿着一个方向延伸。上述散热销和上述槽部位于同一平面。
本发明的特征在于，上述散热销的相互之间的隔开间隔从上述槽部朝向长度方向端部逐渐变窄。
本发明的另一实施例的高电压冷却风扇马达单元包括：马达，位于高电压冷却风扇马达外罩的内部；逆变器印刷电路板，位于上述马达的上部；盖板，用于覆盖上述马达外罩的上部面，以与上述逆变器印刷电路板相向的状态组装，包括槽部及多个开孔，上述槽部形成于外侧的上部面，上述多个开孔沿着圆周方向形成；散热销，以与上述槽部相向的状态设置于上述盖板的外侧；以及电力转换部，借助安装在上述盖板的内侧下部面的散热板来以与上述逆变器印刷电路板相向的状态安装在上述散热板的下部面。
本发明的特征在于，上述散热销以朝向上述盖板的外侧沿着长度方向逐渐向上倾斜的方式突出。
本发明的特征在于，上述开孔在上述盖板的上部面以朝向上述马达外罩的外周面倾斜的方式开口。
本发明的特征在于，上述散热销包括：主散热销，以与上述槽部相向的状态配置；以及辅助散热销，以上述主散热销为基准来朝向上述盖板的半径方向的外侧隔开。
发明效果
本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元可在电力转换部进行工作并以高温发热的情况下也利用盖板的槽部和散热销来稳定地对上述电力转换部实施散热，可通过减少高电压冷却风扇马达单元的错误或故障来稳定地进行使用。
本发明的实施例以通过在盖板的上部面形成槽来使得冷却空气向散热销移动的方式改变结构，由此谋求高电压冷却风扇马达单元的散热。
本发明的实施例以向收纳马达的马达外罩引导冷却空气的方式来谋求稳定的散热。
附图说明
图1为示出现有的高电压冷却风扇马达单元的立体图。
图2为本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元的纵截面立体图。
图3为本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元的纵截面图。
图4为放大示出本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元的散热销的立体图。
图5为示出本发明一实施例的散热销的多种实施例的立体图。
图6为示出本发明一实施例的散热销的其他配置状态的俯视图。
图7为示出本发明其他实施例的高电压冷却风扇马达单元的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。图2为本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元的纵截面立体图，图3为本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元的纵截面图，图4为放大示出本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元的散热销的立体图。
参照图2至图4，本发明一实施例的高电压冷却风扇马达单元1包括：马达100，可安装在燃料电池汽车并位于高电压冷却风扇马达外罩102的内部；逆变器印刷电路板200，位于上述马达100的上部；盖板300，用于覆盖上述马达外罩102的上部面，以与上述逆变器印刷电路板200相向的状态组装，在外侧上部面形成有槽部310；散热销400，以与上述槽部310相向的状态设置于上述盖板300的外侧；以及电力转换部500，借助安装在上述盖板300的内侧下部面的散热板50来以与上述逆变器印刷电路板200相向的状态安装在上述散热板50的下部面。
本实施例的高电压冷却风扇马达单元1使得马达外罩102安装在护罩(未图示)，位于上述护罩(未图示)的前方的一对风扇(未图示)通过接收从马达100延伸的旋转轴(未图示)的旋转力来进行旋转。作为参考，未示出散热器。
以附图为基准，在上述马达外罩102的内部，在马达100的上部设置逆变器印刷电路板200，在上述逆变器印刷电路板200设置多个电气器件，来可使马达100稳定地进行运行。
盖板300作为用于覆盖高电压冷却风扇马达单元1的上部面的盖子，在外侧上部面设置有槽部310，可谋求冷却空气的流入。
在盖板300的内侧下部面借助固定部件10来维持使散热板50紧贴于盖板300的状态。作为一例，上述固定部件10使用螺丝，但可改为其他结构。
散热板50通过向散热销400传递在后述的电力转换部500产生的高温热量来谋求高温运行的电力转换部500稳定地进行散热。
上述电力转换部500为了在逆变器印刷电路板200通过转换来将直流电源转换为三相交流电而使用智能功率模块，上述智能功率模块由门极驱动器和绝缘栅双极晶体管构成，因上述智能功率模块的转换，具有以高温发热运行的特性。
上述电力转换部500通过与相紧贴的散热板50进行热传递来向盖板300的外侧散发高温热量，将防止因过热而产生的错误。
在本实施例中，与上述散热板50一同在盖板300设置多个散热销400，从而将通过冷却空气追加进行散热。
为了更有效地进行散热，上述散热销400通过向上述散热销400引导冷却空气，从而可迅速地对在上述电力转换部500产生的高温热量。
盖板300的槽部310位于附图中的位置，在作为与上述散热销400相向的位置的上述盖板300的内侧下部面设置电力转换部500。
槽部310包括：倾斜部312，以横向长度比纵向长度长的方式延伸，从盖板300的外侧面朝向内侧下部面倾斜而成；以及延伸部314，从上述倾斜部312的下端朝向上述散热销400水平延伸而成。作为参考，上述槽部310的横向长度以长度与配置散热销400的总宽度相对应的方式延伸，可按稍短的长度延伸。
本实施例的槽部310不仅仅是单纯形成于盖板300的规定深度的槽，而是为了通过对多个散热销400进行冷却来使电力转换部500稳定地进行散热而起到向上述散热销400引导冷却空气的作用。
其中，引导意味着通过向散热销400引导冷却空气的移动方向来向多个散热销400供给散热所需的低温空气。
上述倾斜部312以按规定角度倾斜的方式朝向上述延伸部314延伸，以向构成槽部310的内部区域引导冷却空气。延伸部314由平面区间形成，用于向散热销400引导通过上述倾斜部312引导的冷却空气。
上述槽部310使得宽度方向上相向的两侧壁面朝向上述散热销400呈圆弧状，以向上述散热销400引导冷却空气的移动。
在以如上所述的结构构成的情况下，如在放大图中的箭头所示，冷却空气的移动流将产生从上述槽部310的上部面朝向延伸部314下降的第一移动流和沿着上述槽部310的两侧壁面的圆弧结构移动的第二移动流。
上述第一移动流意味着从散热销400的中心及与中心相邻的槽部310的宽度方向供给的冷却空气的移动流。而且，第二移动流意味着用于向多个散热销400中的位于边缘的散热销供给冷却空气的冷却空气的移动流。
如上所述，在通过槽部310的内部区域移动的冷却空气的移动流以最佳移动模式向多个散热销400供给的情况下，可减少因涡流而产生的损失，与上述散热销400相接触的冷却空气的流量增加，从而可更稳定地实施电力转换部500的散热。
在本实施例中，与基于上述冷却空气的移动产生的引导一同，槽部310的槽形成方向和上述散热销400的延伸方向相同。
在此情况下，在使大量的冷却空气向槽部310流入的情况下，可沿着多个散热销400的外周面移动，因而可使因上述冷却空气的不必要的方向转换而产生的涡流最小化，从而可谋求电力转换部500稳定地进行散热。
本实施例的散热销400以比上述电力转换部500的长度方向的长度长的方式延伸而成，因而在启动时高温发热的电力转换部500的全部区域实现热交换，从而可稳定地实施散热。
在上述散热销400以长度长的方式延伸的情况下，可最大限度利用上述盖板300的有限面积来与冷却空气相接触，将增加电力转换部500的散热面积。
因此，在需在使上述电力转换部500高温运行的过程中迅速进行散热的情况下，可通过上述散热销400来实现，从而可更有效地对散热面积有限的电力转换部500实施冷却。
参照图4，本实施例的散热销400包括使得与上述槽部310相向的前部面的截面积朝向上述槽部310缩小的销倾斜部402。上述销倾斜部402用于在初次与向槽部310流入的冷却空气相接触的散热销400的前端部使得因上述冷却空气的分离而产生的流动阻力最小化。
从正面看，上述销倾斜部402以左右对称的形状朝向前方形成流线型，上述冷却空气沿着呈圆弧的上述销倾斜部402的外周面沿长度方向移动。
除附图中所示的圆弧形状之外，上述销倾斜部402可改为其他形状，并不必须限定于附图中所示的形状。
参照图5，本实施例的散热销400的截面形状呈I字形、T字形、X字形中的一种形状。随着散热销400的截面积增加，与冷却空气之间的接触面积成比例地增加，因而，最大限度增加为好，但为了冷却空气的稳定的流动以及便于制作，可形成如上所述的截面形状中的一种。
由于上述散热销400从上述槽部310朝向长度方向端部沿着一个方向延伸而成，因而，在冷却空气向槽部310流入的情况下，能够以与上述散热销400相接触的状态沿着长度方向稳定地进行移动。在此情况下，在以高温发热的电力转换部500中产生的高温热量可迅速通过上述散热销400向盖板300的外侧散热，因而可预防逆变器印刷电路板200或马达100的过热。
因此，可事先预防因温度维持在高温的气候条件或在马达100长时间运行的过程中产生的高温热量而产生的错误及故障。
本实施例的散热销400和上述槽部310位于同一平面，因而在使冷却空气向槽部310流入之后向散热销400移动的情况下，可使冷却空气沿着多个散热销400的隔开的空间来稳定地进行移动，而不是向盖板300的上侧移动。
参照图6，本实施例的散热销400的相互之间的间隔可从上述槽部310朝向长度方向端部逐渐变窄。
在此情况下，通过多个散热销400之间移动的冷却空气的移动速度随着朝向后端部移动逐渐增加，因而，上述冷却空气在从上述散热销400的前端部向后端部移动的过程中通过热交换进行散热并迅速进行移动，由此向盖板300的外侧排出热交换后达到高温的冷却空气，从而可稳定地对在电力转换部500产生的热量进行散热。
本实施例的散热销400包括：主散热销410，以与上述槽部310相向的状态配置；以及辅助散热销420，以上述主散热销410为基准来朝向上述盖板300的半径方向的外侧隔开。
主散热销410在与电力转换部500相向的盖板300的上部面以多个互相隔开的状态配置。
上述电力转换部500将在启动时高温发热，因而为了进行快速散热，使得主散热销410位于与上述电力转换部500相对应的盖板300的上部面，从而可与散热板50一同谋求稳定的散热。
因此，即使在上述电力转换部500维持高温状态的情况下，也可事先预防因过热而产生的错误或故障。
辅助散热销420设置于从主散热销410朝向外侧隔开的位置，通过用于固定散热板50的固定部件10来以长度比上述主散热销410的长度短的方式延伸，通过与上述固定部件10相结合的托架孔来以附图中所示的状态延伸。
参照附图，对本发明另一实施例的高电压冷却风扇马达单元进行说明。
参照图7，本发明另一实施例的高电压冷却风扇马达单元1a包括：马达1000，位于高电压冷却风扇马达外罩1002的内部；逆变器印刷电路板2000，位于上述马达1000的上部；盖板3000，用于覆盖上述马达外罩1002的上部面，以与上述逆变器印刷电路板2000相向的状态组装，在外侧上部面形成有槽部3100，沿着圆周方向形成有开口的多个开孔3200；散热销4000，以与上述槽部3100相向的状态设置于上述盖板3000的外侧；以及电力转换部5000，借助安装在上述盖板3000的内侧下部面的散热板50来以与上述逆变器印刷电路板2000相向的状态安装在上述散热板50的下部面。
本实施例与之前实施例之间在结构要素上相似，不同点在于，同时实施对用于包围马达1000的马达外罩1002的冷却和对电力转换部5000的冷却，从而谋求对高电压冷却风扇马达单元1a的稳定的散热。
在盖板3000的圆周方向开口形成多个开孔3200，冷却空气经由上述开孔3200向上述马达外罩1002移动。上述马达外罩1002为形成高速旋转的马达100的外形的结构物，在马达1000长时间运行的情况下，通过供给冷却空气来实施冷却，从而防止过热。
例如，在开孔3200以盖板3000的截面为基准垂直贯通形成的情况下，经由上述开孔3200的冷却空气无法向马达外罩1002的外周面全部移动，而是部分移动。
为了防止这种现象，在本实施例中，本实施例的开孔3200能够以从上述盖板3000的上部面朝向上述马达外罩1002的外周面倾斜的方式开口。
在开孔3200以倾斜的方式形成的情况下，冷却空气的移动流主要朝向上述马达外罩1002的外周面移动。而且，在冷却空气经由倾斜的开孔3200的情况下，随着沿上述马达外罩1002的长度方向朝向外周面端部，移动流被引导为螺旋形状。
在冷却空气持续与马达外罩1002的外周面相接触的情况下，可稳定地对因马达1000的运行而产生的热量。尤其，比起使冷却空气沿着上述马达外罩1002的长度方向移动相比，使冷却空气沿着外周面按螺旋形状移动，则可增加接触时间，从而可稳定地对因马达1000的运行而产生的热量进行散热并可事先预防故障或错误。
参照图7及图8，本实施例的散热销4000以朝向上述盖板3000的外侧沿着长度方向逐渐向上倾斜的方式突出。其中，突出的高度可在10厘米以内的范围突出，因散热面积的增加而导致与冷却空气之间的接触面积，可最大限度抑制高温运行的电力转换部5000的发热。
本实施例的散热销4000包括：主散热销4100，以与上述槽部3100相向的状态配置；以及辅助散热销4200，以上述主散热销4100为基准来朝向上述盖板3000的半径方向外侧隔开。
多个主散热销4100在与电力转换部5000相向的盖板3000的上部面以互相隔开的状态配置。
由于上述电力转换部5000在启动时高温发热，因而为了进行快速散热，使得主散热销4100位于与上述电力转换部5000相对应的盖板3000的上部面，从而可与散热板50一同谋求稳定的散热。
因此，即使在上述电力转换部5000维持高温状态的情况下，也可事先预防因过热而产生的错误或故障。
辅助散热销4200设置于从主散热销4100朝向外侧隔开的位置，通过用于固定散热板50的固定部件10来以长度比上述主散热销4100的长度短的方式延伸，通过与上述固定部件10相结合的托架孔来以附图中所示的状态延伸。
产业上的可利用性
本实施例通过散热销的多种结构来提供设置有高电压冷却风扇的马达单元。

Claims (14)

1.一种高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，包括：
马达(100)，位于高电压冷却风扇马达外罩(102)的内部；
逆变器印刷电路板(200)，位于上述马达(100)的上部；
盖板(300)，用于覆盖上述马达外罩(102)的上部面，以与上述逆变器印刷电路板(200)相向的状态组装，在外侧上部面形成有槽部(310)；
散热销(400)，以与上述槽部(310)相向的状态设置于上述盖板(300)的外侧；以及
电力转换部(500)，借助安装在上述盖板(300)的内侧下部面的散热板(50)来以与上述逆变器印刷电路板(200)相向的状态安装在上述散热板(50)的下部面。
2.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述槽部(310)包括：
倾斜部(312)，从上述盖板(300)的外侧面朝向内侧下部面倾斜；以及
延伸部(314)，从上述倾斜部(312)的下端朝向上述散热销(400)水平延伸。
3.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述槽部(310)中的在宽度方向上相向的两侧壁面朝向上述散热销(400)呈圆弧状，以向上述散热销(400)引导冷却空气的移动。
4.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述槽部(310)的槽的形成方向和上述散热销(400)的延伸方向相同。
5.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(400)以比上述电力转换部(500)的长度方向的长度长的方式延伸。
6.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(400)包括与上述槽部(310)相向的前部面的截面积朝向上述槽部(310)缩小的销倾斜部(402)。
7.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(400)的截面形状呈I字形、T字形、X字形中的一种形状。
8.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(400)从上述槽部(310)朝向长度方向端部沿着一个方向延伸。
9.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(400)和上述槽部(310)位于同一平面。
10.根据权利要求1所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(400)的相互之间的隔开间隔从上述槽部(310)朝向长度方向端部逐渐变窄。
11.一种高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，包括：
马达(1000)，位于高电压冷却风扇马达外罩(1002)的内部；
逆变器印刷电路板(2000)，位于上述马达(1000)的上部；
盖板(3000)，用于覆盖上述马达外罩(1002)的上部面，以与上述逆变器印刷电路板(2000)相向的状态组装，包括槽部(3100)及多个开孔(3200)，上述槽部(3100)形成于外侧的上部面，上述多个开孔(3200)沿着圆周方向形成；
散热销(4000)，以与上述槽部(3100)相向的状态设置于上述盖板(3000)的外侧；以及
电力转换部(5000)，借助安装在上述盖板(3000)的内侧下部面的散热板(50)来以与上述逆变器印刷电路板(2000)相向的状态安装在上述散热板(50)的下部面。
12.根据权利要求11所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(4000)以朝向上述盖板(3000)的外侧沿着长度方向逐渐向上倾斜的方式突出。
13.根据权利要求11所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述开孔(3200)在上述盖板(3000)的上部面以朝向上述马达外罩(1002)的外周面倾斜的方式开口。
14.根据权利要求11所述的高电压冷却风扇马达单元，其特征在于，上述散热销(4000)包括：
主散热销(4100)，以与上述槽部(3100)相向的状态配置；以及
辅助散热销(4200)，以上述主散热销(4100)为基准来朝向上述盖板(3000)的半径方向的外侧隔开。
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