CN115800646A - 具有紧凑封装的电子器件的热路径的用于涡轮机械的集成电机控制器 - Google Patents

Abstract

一种用于涡轮机械的电机的控制器包括冷却剂芯部，所述冷却剂芯部上具有第一座和第二座。所述控制器包括半导体电路部件，所述半导体电路部件安放在所述第一座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。所述控制器还包括母线，所述母线安放在所述第二座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。所述母线热耦接到所述半导体电路部件以接收来自所述半导体电路部件的热量并且限定从所述半导体电路部件通过所述母线并且到达所述冷却剂芯部的热路径。

Description

具有紧凑封装的电子器件的热路径的用于涡轮机械的集成电 机控制器

技术领域

本公开一般来说涉及一种例如涡轮机械的电机的控制器，并且更特定来说涉及一种具有用于其紧凑封装的电子器件的热路径的用于涡轮机械的集成电机控制器。

背景技术

一些涡轮机械包括电机，诸如电动马达或发电机。更具体来说，一些涡轮增压器、超级增压器或其他流体压缩设备可以包括电动马达，所述电动马达可操作地耦接到支撑压缩机叶轮、涡轮机叶轮等等的同一轴。所述电动马达可以驱动地旋转所述轴，例如，以辅助所述设备的涡轮机级。在一些实施例中，所述电机可以被配置为电力发电机，其将旋转轴的机械能转换成电能。

这些设备还可以包括例如控制所述电机的操作的控制器。更具体来说，所述控制系统可以控制电机的转矩、速度或其他操作参数，并且照此控制所述涡轮机械的旋转组的操作参数。

然而，此类流体压缩设备的常规控制器存在各种缺陷。这些控制器可能笨重和/或庞大。此外，控制器中包括的电子器件可能产生显著的热量，这可能负面地影响操作。类似地，设备的操作环境可能使所述电子器件经受高温、振动负载或负面地影响操作的其他条件。另外，常规控制系统的制造和组装可能是困难、耗时或原本效率低下的。

因此，期望提供一种以稳健方式保持的用于流体压缩设备的电机控制器。还期望提供一种以高效率操作的紧凑控制器。还期望提供一种提供高效冷却效果的控制器。还期望提供提高这种控制器的制造效率的改进。结合附图以及此背景技术论述，根据后续具体实施方式和所附权利要求书，本公开的其他所期望的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

在一个实施例中，公开一种用于涡轮机械的电机的控制器。所述控制器包括冷却剂芯部，所述冷却剂芯部上具有第一座和第二座。所述控制器包括半导体电路部件，所述半导体电路部件安放在所述第一座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。所述控制器还包括母线，所述母线安放在所述第二座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。所述母线热耦接到所述半导体电路部件以接收来自所述半导体电路部件的热量并且限定从所述半导体电路部件通过所述母线并且到达所述冷却剂芯部的热路径。

另外，公开一种制造用于涡轮机械的电机的控制器的方法。所述方法包括提供冷却剂芯部，所述冷却剂芯部上具有第一座和第二座。所述方法还包括将半导体电路部件安放在所述第一座上，包括使所述半导体电路部件热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。此外，所述方法包括将母线安放在所述第二座上，包括使所述母线热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。另外，所述方法包括使所述母线热耦接到所述半导体电路部件以限定用于从所述半导体电路部件通过所述母线并且到达所述冷却剂芯部的热传递的热路径。

在另一实施例中，根据示例性实施例公开一种压缩机设备。所述压缩机设备包括压缩机区段以及被配置成驱动所述压缩机区段的压缩机叶轮围绕轴线旋转的马达。此外，所述压缩机设备包括用于所述马达的集成控制器，所述集成控制器包括冷却剂芯部，所述冷却剂芯部围绕所述轴线延伸并且包括第一座和第二座。所述第一座包括在所述冷却剂芯部的从所述轴线径向向外面向的外径向区域上。所述第二座包括在所述冷却剂芯部的轴向端部上。所述冷却剂芯部包括被配置成接收冷却剂流的内部流体通路。此外，所述控制器包括半导体电路部件，所述半导体电路部件安放在所述第一座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。所述控制器还包括母线，所述母线围绕所述轴线延伸、安放在所述第二座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却。所述母线热耦接到所述半导体电路部件以接收来自所述半导体电路部件的热量并且限定从所述半导体电路部件通过所述母线并且到达所述冷却剂芯部的热路径。

附图说明

在下文中将结合以下附图描述本公开，其中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：

图1是带有包括根据本公开的示例性实施例的集成控制器的流体压缩机设备的发动机系统的示意性图示；

图2是根据本公开的示例性实施例的集成控制器的分解等角和局部示意图；

图3是图2的集成控制器的冷却剂芯部从第一视角看的分解等角视图；

图4是图2的集成控制器的冷却剂芯部从第二视角看的分解等角视图；并且

图5是根据本公开的示例性实施例的图2的集成控制器的冷却剂芯部和电子封装的部件的等角视图。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上仅是示例性的，并且并不旨在限制本公开或本公开的应用和使用。此外，并不旨在受到在前述背景技术或以下具体实施方式中提出的任何理论的约束。

概括地说，本文中公开的示例性实施例包括用于涡轮机械的经改进控制器。所述控制器可以集成到所述涡轮机械中、封装在所述涡轮机械之中并紧凑地布置在所述涡轮机械上以实现经改善性能，并且用于减小所述涡轮机械的大小和轮廓。在一些实施例中，所述集成控制器可以包卷、延伸、周向横跨或以其他方式围绕由涡轮机械的旋转组限定的旋转轴线布置。在一些实施例中，所述控制器的壳体可以是大致弓形的，并且内部部件（例如，支撑结构、电子部件和/或冷却剂系统特征）可以围绕所述轴线成形、配置、组装和布置以减小涡轮机械的大小。

另外，所述涡轮机械可以是压缩机设备，并且所述集成控制器可以接近压缩机区段（例如，接近压缩机壳体）布置。此外，所述涡轮机械可以包括涡轮机区段，并且压缩机设备可以接近于其（例如，接近涡轮机壳体）安置。在一些实施例中，所述控制器可以紧凑地布置在涡轮机械的压缩机区段与涡轮机区段之间。此外，在一些实施例中，集成控制器可以围绕涡轮机械的电机（例如，马达）包卷或安置。所述控制器可以被配置成用于控制所述电机，并且其紧密接近可以增加操作效率。因此，控制器可以紧密地集成和封装在涡轮机械内。所述部件可以牢固且稳健地支撑在集成控制器内。

所述集成控制器还可以包括用于控制电机的操作的多个电子部件。这些电子部件可以包括一个或多个半导体电路部件、电容器、逆变器、母线、电路板、开关部件、MOSFET晶体管等等。

所述集成控制器还可以包括用于冷却集成控制器的电子部件和/或用于冷却涡轮机械的周围部件的多个特征。例如，所述集成控制器可以包括冷却剂芯部，所述冷却剂芯部接收冷却剂流以从所述电子部件和/或其他部件去除热量。所述冷却剂芯部可以包括可以用于支撑电子部件的一个或多个安装件、座、附接区域等等，并且所产生的界面可以增加冷却效果。因此，所述电子部件可以被紧密地封装，并且所述涡轮机械可以在极端条件下操作，而冷却特征可以将温度维持在可接受的范围内。

此外，部件可以在集成控制器内紧凑地布置在一起，并且可以以热高效方式封装。例如，电子部件可以紧密接近地布置和/或可以邻接以便热耦接。因此，可以从一个部件并且到另一部件限定热路径。在一些实施例中，一个电子部件可以被配置为另一电子部件的散热器。此外，在一些实施例中，一个电子部件可以提供从一个电子部件到集成控制器的流体冷却剂系统的冷却剂芯部的热路径。

在一些实施例中，所述集成控制器可以包括至少一个半导体电路部件，诸如晶体管模块（例如，MOSFET晶体管）。所述半导体电路部件可以包括开关（开关元件）以及引线/端子，并且所述半导体电路部件可以支撑在所述控制器的流体冷却支撑结构（例如，冷板、冷却剂芯部等等）上。因此，所述半导体电路部件可以由所述流体冷却支撑结构部分冷却。半导体电路部件的额外冷却可以经由通过另一电气部件的热路径提供。例如，所述集成控制器可以包括接近所述半导体电路部件、支撑在流体冷却支撑结构上的至少一个母线。所述母线可以电连接到所述半导体电路部件的电源引线/端子。这也可以建立热连接，其中由所述半导体电路部件产生的热量可以从所述半导体电路部件传递到母线，并且母线继而可以由流体冷却支撑结构冷却。所述母线可以具有与冷却剂芯部接触的相对大的表面积，尤其是与半导体电路部件的表面积相比。

因此，可能存在高冷却效性和控制器整体的增加的操作效率。所述集成控制器可以在许多各种不同操作条件下高效地并且在可接受操作温度内操作。所述电子部件可以被紧密地封装，并且可以在极端条件内操作，但所述控制器可以在长操作寿命内维持操作。另外，本公开的特征可以提供制造效率的增加。

图1是示例性涡轮机械（诸如并入发动机系统101内并且包括本公开的一个或多个特征的涡轮增压器100）的示意图。应了解，在本公开的额外实施例中，涡轮增压器100可以是另一涡轮机械（例如，超级增压器、无涡轮机压缩机设备等等）。此外，本公开的涡轮机械可以并入到除发动机系统以外的许多系统中，而不背离本公开的范围。例如，本公开的涡轮机械可以并入燃料电池系统内用于压缩供给到燃料电池堆的空气，或者所述涡轮机械可以并入另一系统内，而不背离本公开的范围。

通常，涡轮增压器100可以包括壳体103和旋转组102，旋转组102由轴承系统105在壳体103内被支撑成围绕轴线104旋转。轴承系统105可以是任何合适类型，诸如滚子元件轴承或空气轴承系统。

如所图示的实施例中所示，壳体103可以包括涡轮机壳体106、压缩机壳体107和中间壳体109。中间壳体109可以轴向安置在涡轮机壳体106与压缩机壳体107之间。

另外，旋转组102可以包括涡轮机叶轮111、压缩机叶轮113和轴115。涡轮机叶轮111基本上位于涡轮机壳体106内。压缩机叶轮113基本上位于压缩机壳体107内。轴115沿着旋转轴线104延伸穿过中间壳体109，以将涡轮机叶轮111连接到压缩机叶轮113。因此，涡轮机叶轮111和压缩机叶轮113可以作为一个单元围绕轴线104共同旋转。

涡轮机壳体106和涡轮机叶轮111协作以形成涡轮机级（即，涡轮机区段），所述涡轮机级被配置成周向接收来自发动机（具体来说，来自内燃发动机125的排气歧管123）的高压和高温排气流121。涡轮机叶轮111、并且因此旋转组102的其他部件被高压和高温排气流121驱动以便围绕轴线104旋转，高压和高温排气流121变成释放到下游排气管126中的低压和低温排气流127。

压缩机壳体107和压缩机叶轮113协作以形成压缩机级（即，压缩机区段）。由排气驱动的涡轮机叶轮111驱动旋转的压缩机叶轮113被配置成将所接收的输入空气131（例如，环境空气，或来自多级压缩机中的前一级的已经加压的空气）压缩成从压缩机壳体107周向喷射的加压空气流133。压缩机壳体107可以具有被配置成引导和加压从压缩机叶轮113吹出的空气的形状（例如，蜗壳形状或其他形状）。由于压缩过程，加压空气流的特征在于超过输入空气131的温度的增加的温度。

加压空气流133可以被引导通过空气冷却器135（即，中间冷却器），诸如对流冷却式增压空气冷却器。空气冷却器135可以被配置成从加压空气流133耗散热量，从而增加其密度。所产生的冷却和加压输出空气流137被引导到内燃发动机125的进气歧管139中，或者可替代地，被引导到后一级串联压缩机中。

此外，涡轮增压器100可以包括电机级112。电机级112可以由中间壳体109和容纳在其中的电机114共同限定。轴115可以延伸穿过电机级112，并且电机114可以操作地耦接到其。电机114可以是电动马达、电动发电机或两者的组合。因此，电机114可以被配置为马达以将电能转换成轴115的机械（旋转）能以便驱动旋转组102。此外，电机114可以被配置为发电机以将轴115的机械能转换成存储在蓄电池等等中的电能。如所陈述的，电机114可以被配置为组合马达/发电机，并且在一些实施例中，电机114也可以被配置成在马达与发电机模式之间功能地切换。

出于论述目的，电机114将被称为马达116。马达116可以包括转子构件（例如，多个永磁体），其被支撑在轴115上以便与旋转组102一起旋转。马达116还可以包括定子构件（例如，多个绕组等等），其被容纳和支撑在中间壳体109内。在一些实施例中，马达116可以轴向安置在轴承系统105的第一轴承141与第二轴承142之间。同样，马达116可以由中间壳体109的马达壳体118容纳。马达壳体118可以是包封马达116的定子构件的薄壁或壳状壳体。马达壳体118也可以围绕轴线104，并且轴115可以延伸穿过其。

此外，涡轮增压器100可以包括集成控制器150。通常，集成控制器150可以包括控制器壳体152和容纳在控制器壳体152内的多个内部部件154（例如，电路系统、电子部件、冷却部件、支撑结构等等）。集成控制器150可以控制各种功能。例如，集成控制器150可以控制马达116，从而控制旋转组102的某些参数（转矩、角速度、启动/停止、加速度等等）。在一些实施例中，集成控制器150还可以与相应车辆的蓄电池、电气控制单元(ECU)或其他部件通信。更具体来说，集成控制器150可以从车辆蓄电池接收DC功率，并且集成控制器150可以将所述功率转换成AC功率以便控制马达116。在电机114是组合马达/发电机的额外实施例中，集成控制器150可以操作成在其马达与发电机功能之间切换电机114。

在一些实施例中，集成控制器150可以相对于轴线104轴向安置在涡轮增压器100的压缩机级与涡轮机级之间。控制器150也可以轴向安置在第一轴承141与第二轴承142之间。因此，如所图示，集成控制器150可以接近马达116安置，并且可以接近马达116集成。例如，如所图示的实施例中所示，集成控制器150可以安置在马达壳体118上，并且可以径向布置在马达壳体118上方。更具体来说，集成控制器150可以围绕轴线104延伸和包卷以覆盖马达116，使得马达116径向安置在轴115与集成控制器150之间。集成控制器150还可以沿周向方向围绕轴线104延伸，并且可以覆盖、重叠和包卷在马达壳体118的至少一部分上方。在一些实施例中，集成控制器150可以围绕轴线104在大约四十五度(45°)至三百六十五度(365°)之间包卷。例如，如图2-图4中所示，控制器150可以围绕轴线104包卷大约一百八十度(180°)。

图2示出根据本公开的各种示例性实施例的控制器壳体152。如所图示，壳体152可以大致是弓形的（例如，新月形），以便围绕轴线104延伸并大致符合涡轮增压器100的倒圆轮廓。壳体152也可以是外壳状构件，其是中空的并包封内部部件154。在一些实施例中，壳体152可以由外壳体主体155和覆盖在外壳体主体155的开放端上方的盖157共同限定。壳体152可以附接到马达壳体118，例如在其内径向区域和/或轴向面上。电连接器151可以延伸穿过壳体152以便将内部部件154电连接到外部系统。此外，可能存在用于流体联接件（例如，用于流体冷却剂的联接件）的开口。在一些实施例中，可能存在沿着共同方向（例如，沿着轴线104的单个方向）延伸以促进涡轮增压器100的组装的电连接器和流体联接件。另外，控制器壳体152可以限定涡轮增压器100的外部的一部分。控制器壳体152的外表面153可以围绕轴线104延伸，并且可以径向背离轴线104。外表面153的至少一部分可以围绕轴线102平滑地成轮廓，并且外表面153的至少一部分可以包括相对于轴线104在不同角位置处切向安置的一个或多个平坦面板。外表面153可以与邻近压缩机壳体107和/或涡轮机壳体106大致安置在相同半径处，如图1中所示。因此，涡轮增压器100（包括控制器150）的整体大小和轮廓可以非常紧凑。

控制器150的内部部件154可以容纳在控制器壳体152内。同样，至少一些内部部件154可以弓形地延伸、围绕轴线104包卷和/或可以围绕轴线104布置，如将论述的。此外，如将论述的，内部部件154可以沿着轴线104紧密接近地轴向堆叠，使得控制器150非常紧凑。照此，集成控制器150可以紧凑地布置并与涡轮增压器100的涡轮机级、压缩机级和/或其他部件集成在一起。同样，控制器150的内部部件154可以紧密接近于马达116以提供某些优点。例如，由于此紧密接近，可以降低噪声、减少电感等等以实现对马达116的高效控制。

除了对马达116进行电子控制的电子部件以外，控制器150还可以包括提供稳健支撑的多个部件154。控制器150还可以包括提供高效冷却的部件。因此，涡轮增压器100可以在因升高的温度、机械负载、电气负载等等所致的极端条件下操作。无论如何，控制器150可以紧密地集成到涡轮增压器100中，而不危害性能。

如图2中所示，集成控制器150的内部部件154可以包括冷却剂芯部202。为清楚起见，冷却剂芯部202孤立地示出在图3和图4中。如将论述的，冷却剂芯部202可以被配置成用于支撑集成控制器150的多个电子部件、紧固结构和其他部件。照此，冷却剂芯部202可以被称为“支撑结构”。冷却剂芯部202可以被流体地冷却，并且照此，冷却剂芯部202可以被称为“冷却板等等”。冷却剂芯部202可以限定流体冷却剂流过的一个或多个冷却剂通路。照此，冷却剂芯部202可以接收从中通过的冷却剂流以便冷却集成控制器150。

冷却剂芯部202可以是细长的，但是形状是弯曲和弓形的，并且可以围绕轴线104沿切向和/或周向方向延伸。换句话说，冷却剂芯部202可以至少部分围绕轴线104包卷以便装配在涡轮增压器100的马达116周围。因此，冷却剂芯部202可以限定面向轴线104的内径向区域204和背离轴线104的外径向区域206。此外，冷却剂芯部202可以包括沿相反轴向方向背离的第一轴向端部208和第二轴向端部210。在一些实施例中，第一轴向端部208可以面向涡轮增压器100的压缩机区段；并且在一些实施例中，第二轴向端部210可以面向涡轮机区段。冷却剂芯部202还可以限定轴向宽度212，其可以平行于轴线104限定在第一轴向端部208与第二轴向端部210之间。另外，冷却剂芯部202可以是半圆形和细长的，以便在第一角端部231与第二角端部232之间周向延伸，第一角端部231和第二角端部232围绕轴线成角度地间隔开（例如，分开大约一百八十度(180°)）。

如图3和图4中所示，冷却剂芯部202可以由多个部件共同限定，诸如贮存器主体214和盖板216。贮存器主体214和盖板216两者都可以由具有相对高的导热特性的坚固且轻质材料（例如，诸如铝等金属）制成。在一些实施例中，贮存器主体214和/或盖板216可以经由铸造工艺（例如，高压压铸）形成。

盖板216可以相对平坦，可以是弓形的（例如，半圆形），并且可以基本上法向于轴线104安放。同样，盖板216可以限定冷却剂芯部202的第一轴向端部208。通常，贮存器主体214可以是薄壁且中空主体，其具有由盖板216覆盖的开放侧209和限定冷却剂芯部202的第二轴向端部210的第二侧211。盖板216可以固定到贮存器主体214并借助垫片、密封件等等密封到其。一个或多个紧固件（例如，螺栓或其他紧固件）可以轴向延伸穿过盖板216和贮存器主体214以便将其附接。盖板216和贮存器主体214可以包括一个或多个紧固件孔270，紧固件孔270接收螺栓或其他紧固件，用于将第一侧电子器件附接到冷却剂芯部202。因此，盖板216和贮存器主体214可以协作以限定延伸穿过冷却剂芯部202的流体通路220。在一些实施例中，流体通路220可以是细长的，并且可以大致围绕轴线104从第一角端部231延伸到第二角端部232。

冷却剂芯部202还可以包括去往流体通路220的至少一个流体入口222和来自流体通路220的至少一个流体出口224。在一些实施例中，例如，可能存在单个单独入口222。入口222可以接近第一角端部231安置，并且可以包括圆的、圆柱形和中空连接器223，其沿着轴线104从盖板216远离第一轴向端部208突出。同样，在一些实施例中，可能存在单个单独出口224。出口224可以接近第二角端部232安置，并且可以包括圆的、圆柱形和中空连接器226，其沿着轴线104从盖板216远离第一轴向端部208突出。

冷却剂芯部202可以流体地连接到冷却剂回路225，其示意性地图示在图1中。冷却剂回路225可以在流体通路220与热交换器203之间循环任何合适流体，诸如液体冷却剂（图1）。更具体来说，冷却剂可以从入口222通过流体通路220流到出口224，从而从集成控制器150去除热量，并且可以在流回到冷却剂芯部202的入口222之前继续流过待冷却的热交换器203等等。此外，如图1中所示，在一些实施例中，热交换器203可以是单独的，并且流体地独立于冷却发动机125的发动机冷却剂系统207。

如图4中所示，冷却剂芯部202的第二轴向端部210可以包括一个或多个内孔口240。内孔口240可以包括多个凹穴、凹部、接收部等等，其在贮存器主体214的第二侧211处开口，并且沿径向方向接近芯部202的内径向区域204安置。如图示出，在一些实施例中，内孔口240可以为大致圆柱形的，具有圆形轮廓，并且其纵向轴线平行于轴线104布置。可以存在沿着芯部202的内径向区域204相对于轴线104布置在不同角位置处的多个内孔口240。内孔口240的大小和形状可以对应于集成控制器150的某些内部部件154。例如，内孔口240可以是圆柱形的（如图示出）以接收和支撑控制器150的内部电子部件，诸如一系列电容器241（图2）。此外，如图3和图4中所示，贮存器主体214可以限定带有相对薄壁245的孔口240或使孔口240内的电容器241与流体通路220内的冷却剂分开的其他结构。因此，电容器241可以被冷却剂回路225有效地冷却。

同样地，如图4中所示，贮存器主体214的第二侧211可以包括第二侧孔口246，其具有卵形轮廓并且沿轴向方向凹入到贮存器主体214中。第二侧孔口246可以被布置成其卵形形状的长轴相对于轴线104切向延伸。同样，短轴可以径向延伸，并且可以大到足以在冷却剂芯部202的内径向区域204和外径向区域206上方延伸。此外，第二侧孔口246可以与另一电子部件（诸如逆变器、电容器、蓄电池或另一件控制装备）相对应地成形。

另外，冷却剂芯部202的外径向区域206可以围绕轴线104延伸，并且可以包括一个或多个外部座219。座219可以是矩形的，并且可以相对于轴线104安放在相应切向平面中。座219可以相对于轴线104在不同角位置处周向安置和间隔开。此外，座219可以包括径向延伸穿过到达芯部202的内部的相应外孔口250。在一些实施例中，至少一个外孔口250可以是矩形孔，其在相应座219内居中，并且穿过贮存器主体214到达其中的流体通路220。座219可以包括相应孔口250的矩形边沿。

这些外孔口250可以被确定大小和配置成接收外部电子部件251（图2和图5）。此部件251可以是和/或可以包括半导体电路部件，诸如大致平坦和矩形晶体管253。晶体管253可以是电路部件、开关部件、MOSFET晶体管或另一类型。如图5中所示，晶体管253可以包括中心部分255，中心部分255可以包括多个嵌入式开关和/或其他电气元件。晶体管253还可以包括多个引线256。引线256可以是平坦的、细的和矩形的，并且引线256可以各自从中心部分255的相应侧突出。在一些实施例中，引线256可以沿着轴线104在轴向方向上延伸和突出（例如基本上在与中心部分255共同的平面内）。

晶体管253可以安放在座219中的相应者上。晶体管253可以部分接收在孔口250中的一者中，并且可以被支撑和安装在相应座219上以便覆盖在相应外孔口250上方。可以存在将晶体管253密封到座219的垫片或其他密封构件。同样，晶体管253可以包括从其下侧突出以便延伸到流体通路220中的一个或多个导热突出部254（图2），诸如翅片、轨道、柱、销等等的阵列。因此，冷却剂回路225内的冷却剂可以流过突出部254以向晶体管253提供高度有效冷却。

如图2中所示，集成控制器150可以包括用于将晶体管253中的至少一者附接到冷却剂芯部202的紧固件布置275。紧固件布置275可以包括至少一个弹性夹276。紧固件布置275还可以包括用于将相应夹276附接到冷却剂芯部202的紧固件277。同样，在一些实施例中，紧固件布置275可以包括用于使多个晶体管253保持在芯部202上（例如，在芯部202的外径向区域206上）的多个夹276和紧固件277。

冷却剂芯部202也可以包括紧固件布置275的特征。如图3和图4中所示，冷却剂芯部202可以包括用于保持器夹276的安装件264。安装件264可以是径向向外突出的外径向区域206上的平坦区域。安装件264可以包括可以带螺纹的夹安装孔296。同样，安装件264可以包括一个或多个（例如，一对）柱266或其他小径向突出部。柱266可以安置在相应孔296的相对轴向侧上。

紧固件布置275可以进一步包括多个紧固件277。在一些实施例中，紧固件277可以包括螺纹螺栓，其被配置成接收在孔296中的相应者内以方便且高效地将晶体管253安装到冷却剂芯部202。

芯部202的第一轴向端部208（基本上由盖板216限定）可以提供用于安装和支撑控制器150的第一侧电子器件封装件260的座257（即，第二座）。座257可以包括第一轴向端部208的一个或多个轴向面向表面。座257可以是平坦的和/或可以包括跨越第一轴向端部208间隔开的多个共面表面。座257可以包括端部208上的一个或多个表面，所述表面围绕轴线104布置和/或围绕轴线104延伸。

第一侧电子器件封装件260在图2中示意性地表示为大致对应于冷却剂芯部202的形状的半圆形主体。第一侧电子器件封装件260的一个或多个部件可以是弓形的，可以是细长的、但围绕轴线104延伸，或者可以以其他方式围绕轴线104延伸。应了解，第一侧电子器件封装件260可以包括多个电子部件，诸如一个或多个导电母线、电路板组件等等。

图5示出根据一些实施例的第一侧电子器件封装件260的一部分。如图示出，第一侧电子器件封装件260可以包括至少一个母线258。母线258可以是细长的，并且可以围绕轴线104延伸。母线258可以包括第一侧280、第二侧281、内径向边缘261和外径向边缘259。内径向边缘261和外径向边缘259可以具有多个笔直段，所述笔直段首尾相连地联接以便围绕轴线104延伸。

第一侧电子器件封装件260的母线258可以层叠在冷却剂芯部202的第一轴向端部208的座257上。在一些实施例中，可以存在层叠在母线258的第一侧280的顶上并且沿轴向方向堆叠的至少一个额外母线。第一侧电子器件封装件260还可以包括弓形电路板组件、弓形加强板、紧固件和/或围绕轴线104布置的其他部件，并且这些部件中的至少一些可以类似地堆叠在母线258的第一侧280的顶上。第一侧电子器件封装件260的母线258和/或其他部件可以以任何合适方式（诸如紧固件）附接到芯部202的第一轴向端部208。因此，第一侧电子器件封装件260可以与冷却剂芯部202紧密接近，使得冷却剂芯部202可以以高效率和效力从其吸收热量。特别地，母线258的第二侧281的相对大表面积可以层叠在冷却剂芯部202的座257上并且可以邻接抵靠冷却剂芯部202的座257以实现高效冷却。

同样，母线258可以包括多个突出的电气端子263。端子263中的至少一者可以是平坦的、细的和矩形的。可以存在多个端子263，其可以是远离第一侧280轴向延伸和突出的弯折矩形突出部。端子263可以被定位成与晶体管253的引线256电连接和/或热连接。例如，引线256可以覆盖和邻接端子263中的相应者。可以建立至少一个功率连接，并且如将论述的，这也可以为热量从晶体管253传递到母线258、并且然后传递到冷却剂芯部202提供热路径。

如图2中所表示的，冷却剂芯部202的第二轴向端部210可以提供用于安装和支撑集成控制器150的第二侧电子器件封装件262的座282（即，第三座）。座282可以轴向面向与座257相反的轴向方向。座282可以包括端部210上（盖板216上）的一个或多个表面，所述表面围绕轴线104布置和/或围绕轴线104延伸。如图5中所示，座282可以包括用于附接到封装件262的径向突出的紧固件孔283。

像第一侧电子器件封装件260一样，第二侧电子器件封装件262被示意性地表示在图2中。然而，图5示出根据一些实施例的第二侧电子器件封装件262的一部分。如图示出，第二侧电子器件封装件262可以包括至少一个母线284。母线284可以是细长的并且可以围绕轴线104延伸，例如，如上文关于母线258所论述的。母线284还可以包括端子286，端子286可以类似于母线258的端子263。端子286可以电连接和/或热连接到晶体管253的引线256。

母线284可以被配置成用于交流电(AC)或直流电(DC)，并且母线258可以被配置成用于另一者。母线258、284可以经由晶体管253可操作地附接和电附接。因此，DC功率可以例如从车辆的DC蓄电池提供到控制器150，并且马达116可以是由控制器150控制的AC马达。

第二侧电子器件封装件262的母线284可以层叠和支撑在座282上。在一些实施例中，可以存在层叠在母线284的顶上并且沿轴向方向堆叠的至少一个额外母线。第二侧电子器件封装件262还可以包括弓形电路板组件、弓形加强板、紧固件和/或围绕轴线104布置的其他部件，并且这些部件中的至少一些可以类似地堆叠在母线284的顶上。第二侧电子器件封装件262的母线284和/或其他部件可以以任何合适方式（诸如紧固件）附接到芯部202的第二轴向端部210。因此，第二侧电子器件封装件262可以与冷却剂芯部202紧密接近，使得冷却剂芯部202可以以高效率和效力从其吸收热量。特别地，母线284的相对大表面积可以层叠在冷却剂芯部202的座282上并且可以邻接抵靠冷却剂芯部202的座282以实现高效冷却。

用于冷却剂芯部202内的冷却剂的流体通路220可以限定在贮存器主体214的内表面、盖板216的内部面与晶体管253的内部面之间。流体通路220也可以围绕轴线104从入口222弓形地延伸到出口224。冷却剂可以经由入口222进入，通常从第一角端部231流到第二角端部232，并经由出口224离开。因此，冷却剂可以紧密接近并流过晶体管253、电容器241、第一侧电子器件封装件260和第二侧电子器件封装件262的面向芯部的表面。

在操作期间，晶体管253可以产生大量热量并且可以通常比母线258和/或母线284更热。如上所提及的，引线256与端子263之间的附接可以建立第一热路径299，使得晶体管253的热量可以传递到母线258，母线258可以由冷却剂芯部202冷却。另外地或在替代方案中，引线256与母线284的端子286之间的附接可以建立第二热路径301，使得晶体管253的热量可以传递到母线284，母线284可以由冷却剂芯部202冷却。

因此，在一些实施例中，晶体管253可以由流体冷却的冷却剂芯部202部分冷却。晶体管的额外冷却可以经由第一和/或第二热路径299、301提供。母线258、284可以具有与冷却剂芯部202接触的相对大表面积，这增加冷却效果。

因此，控制器150可以集成和封装在涡轮增压器100的涡轮机区段、马达116和/或压缩机区段之中。尽管这些部件紧凑封装，但是冷却剂芯部202和冷却剂回路225仍可以提供有效冷却。晶体管253与电子封装件260、262之间的热连接用于增加冷却效率和冷却效力。

此外，控制器150可以被稳健地支撑。同样，部件计数可能相对低，并且控制器150可以以高效方式制造和组装。

虽然在前述具体实施方式中已经呈现至少一个示例性实施例，但是应了解，存在大量变型。还应了解，所述一个或多个示例性实施例仅是示例，并且并不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述具体实施方式将向本领域技术人员提供用于实现本公开的示例性实施例的方便路线图。应理解，可以在不背离如在所附权利要求书中阐述的本公开的范围的情况下对在示例性实施例中描述的元件的功能和布置作出各种改变。

Claims (20)

1.一种用于涡轮机械的电机的控制器，其包括：

冷却剂芯部，所述冷却剂芯部上包括第一座和第二座；

半导体电路部件，所述半导体电路部件安放在所述第一座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却；

母线，所述母线安放在所述第二座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却；并且

所述母线热耦接到所述半导体电路部件以接收来自所述半导体电路部件的热量并且限定从所述半导体电路部件通过所述母线并且到达所述冷却剂芯部的热路径。

2. 根据权利要求1所述的控制器，其中，所述涡轮机械包括被支撑成围绕轴线旋转的旋转组，并且其中，所述冷却剂芯部围绕所述轴线延伸；

其中，所述第一座包括在所述冷却剂芯部的外径向区域上，所述外径向区域从所述轴线径向向外面向；并且

其中，所述第二座包括在所述冷却剂芯部的轴向端部上。

3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述冷却剂芯部包括被配置成接收冷却剂流以用于冷却所述半导体电路部件和所述母线的内部流体通路。

4.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述第一座接近进入到所述内部流体通路中的孔口，其中，所述半导体电路部件安放在所述第一座上以被部分接收在所述孔口中。

5.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述母线是细长的并且围绕所述轴线延伸。

6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述母线包括突出电气端子，并且所述半导体电路部件包括重叠所述突出电气端子的引线，用于其间的电气连接和热连接。

7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述突出电气端子和所述引线沿着所述轴线在轴向方向上突出。

8.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述突出电气端子径向安置在所述引线与所述轴线之间。

9.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述突出电气端子和所述引线大致是平坦的。

10.一种制造用于涡轮机械的电机的控制器的方法，其包括：

提供冷却剂芯部，所述冷却剂芯部上具有第一座和第二座；

将半导体电路部件安放在所述第一座上，包括使所述半导体电路部件热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却；

将母线安放在所述第二座上，包括使所述母线热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却；以及

使所述母线热耦接到所述半导体电路部件以限定用于从所述半导体电路部件通过所述母线并且到达所述冷却剂芯部的热传递的热路径。

11. 根据权利要求10所述的方法，其中，所述涡轮机械包括被支撑成围绕轴线旋转的旋转组，并且其中，所述冷却剂芯部围绕所述轴线延伸；

其中，所述第一座包括在所述冷却剂芯部的外径向区域上，所述外径向区域从所述轴线径向向外面向；并且

其中，所述第二座包括在所述冷却剂芯部的轴向端部上。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括通过所述冷却剂芯部的内部流体通路提供冷却剂流。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一座接近进入到所述内部流体通路中的孔口，并且其中，安放所述半导体电路部件包括使所述半导体电路部件部分接收在所述孔口中。

14. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述母线是细长的并且围绕所述轴线延伸。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述母线包括突出电气端子，并且所述半导体电路部件包括引线；并且

进一步包括重叠所述突出电气端子与所述引线，用于其间的电气连接和热连接。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述突出电气端子和所述引线沿着所述轴线在轴向方向上突出。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述突出电气端子径向安置在所述引线与所述轴线之间。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述突出电气端子和所述引线大致是平坦的。

19.一种压缩机设备，其包括：

压缩机区段；

被配置成驱动所述压缩机区段的压缩机叶轮围绕轴线旋转的马达；以及

用于所述马达的集成控制器，所述集成控制器包括：

冷却剂芯部，所述冷却剂芯部围绕所述轴线延伸并且包括第一座和第二座，所述第一座包括在所述冷却剂芯部的从所述轴线径向向外面向的外径向区域上，所述第二座包括在所述冷却剂芯部的轴向端部上，所述冷却剂芯部包括被配置成接收冷却剂流的内部流体通路；

半导体电路部件，所述半导体电路部件安放在所述第一座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却；

母线，所述母线围绕所述轴线延伸、安放在所述第二座上并且热耦接到所述冷却剂芯部以便被冷却；并且

所述母线热耦接到所述半导体电路部件以接收来自所述半导体电路部件的热量并且限定从所述半导体电路部件通过所述母线并且到达所述冷却剂芯部的热路径。

20.根据权利要求19所述的压缩机设备，其中，所述第一座接近进入到所述内部流体通路中的孔口，其中，所述半导体电路部件安放在所述第一座上以被部分接收在所述孔口中。

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