DE102016124184A1

DE102016124184A1 - Rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016124184A1
Application number: DE102016124184.9A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Okamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2017-06-22
Also published as: JP2017112807A; CN106911216B; JP6610944B2; FR3045976B1; FR3045976A1; CN106911216A; US20170179794A1; US10418884B2

Abstract

Eine rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung ist bereitgestellt, die eine rotierende elektrische Maschine und eine Steuerungsvorrichtung aufweist. Die Steuerungsvorrichtung (11) ist mit einer Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und Stromschienenanordnungen ausgestattet. Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss weist Stromschienen auf, die fixiert durch Harz gehalten werden und elektrisch ein Leistungsmodul verdrahten, und weist ebenfalls einen Leistungszufuhranschluss auf, der mit einer der Stromschienen verbunden ist. Insbesondere ist der Leistungszufuhranschluss in der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss zusammen mit den Stromschienen installiert, was zu einer verringerten Anzahl von Teilen und Produktionsschritten der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur führt, die mit einem Leistungszufuhranschluss und Stromschienen, die als Anordnungen hergestellt sind, sowie einem Leistungszufuhranschluss ausgestattet ist, der in einer anderen Anordnung installiert ist.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEM DOKUMENT
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-247920 vom 18. Dezember 2015, wobei deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme einbezogen ist.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein eine rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung.
2. Stand der Technik
Das japanische Patent Nr. 5528505 lehrt eine rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung, die durch eine Kombination einer rotierenden elektrischen Maschine und einer Steuerungsvorrichtung aufgebaut ist.
Die Steuerungsvorrichtung ist mit einer Wechselrichterschaltung und einer Gleichrichterschaltung ausgestattet. Die Wechselrichterschaltung arbeitet zur Zufuhr eines elektrischen Wechselstroms (AC) zu der rotierenden elektrischen Maschine. Die Gleichrichterschaltung arbeitet zum Umwandeln von Wechselstrom, wie er aus der rotierenden elektrischen Maschine zugeführt wird, in Gleichstrom (DC). Die Steuerungsvorrichtung ist mit einer Leistungsanordnung, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung bildet, und einer Leistungszufuhranschlussanordnung ausgestattet.
Die Leistungsanordnung ist eine Kombination von Teilen, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung aufbauen. Die Leistungsanordnung ist mit Leistungsmodulen, einem Kühlkörper und einer Verdrahtungsanordnung ausgestattet. Jeder der Leistungsmodule ist aus sechs Schaltvorrichtungen aufgebaut. Der Kühlkörper dient zum Ableiten von thermischer Energie, wie sie durch das Leistungsmodul erzeugt wird. Die Verdrahtungsanordnung weist Drähte auf, die die Leistungsmodule verbinden und durch Harz zusammen festgehalten werden. Die Harzmodule, die durch die Drähte der Drahtanordnung verbunden sind, sind an der Drahtanordnung befestigt. Der Kühlkörper ist elektrisch von den Leistungsmodulen isoliert und nahe an den Leistungsmodulen fixiert. Die Leistungszufuhranschlussanordnung weist einen Leistungszufuhranschluss, mit dem ein Draht, der sich von einem positiven Anschluss einer Batterie erstreckt, verbunden ist, und Drähte zur Verwendung bei der Verbindung des Leistungszufuhranschlusses mit den Leistungsmodulen auf. Der Leistungszufuhranschluss und die Drähte werden durch Harz gehalten. Die Leistungsanordnung und die Leistungszufuhranschlussanordnung sind benachbart zueinander angeordnet und auf einer axial zugewandten Endoberfläche eines Gehäuses der rotierenden elektrischen Maschine unter Verwendung von Bolzen montiert.
Wie es aus der vorstehenden Diskussion hervorgeht, weist die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung den Leistungszufuhranschluss auf, mit dem der sich aus dem positiven Anschluss der Batterie erstreckende Draht verbunden ist, und in der Leistungszufuhranschlussanordnung installiert ist. Dies führt zu einer Erhöhung der Gesamtanzahl von Teilen und ebenfalls zu einer Erhöhung der Zusammenbauschritte der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist daher eine Aufgabe, eine rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung bereitzustellen, die aus weniger Teilen und in weniger Produktionsschritten aufgebaut ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung bereitgestellt, die aufweist: (a) eine rotierende elektrische Maschine, (b) eine Vielzahl von Schaltvorrichtungsmodulen, die jeweils eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen aufweisen und eine Wechselrichterschaltung, die zur Zufuhr von Wechselstrom zu der rotierenden elektrischen Maschine arbeitet, und eine Gleichrichterschaltung bilden, die zum Gleichrichten von Wechselstrom arbeitet, wie er aus der rotierenden elektrischen Maschine geliefert wird, (c) eine Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss, die eine Vielzahl von Arten von Stromschienen aufweist, die elektrisch eines der Schaltvorrichtungsmodule verdrahten und fest durch ein Harzelement gehalten sind, wobei die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss ebenfalls einen Leistungszufuhranschluss zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter aufweist, der sich von einem positiven Pol einer Leistungsquelle erstreckt, wobei der Leistungszufuhranschluss mit einer der Stromschienen verbunden ist, und (d) zumindest eine Stromschienenanordnung, die eine Vielzahl von Arten von Stromschienen aufweist, die elektrisch eines der Schaltvorrichtungsmodule verdrahten und fest durch ein Harzelement gehalten ist.
Wie es aus der vorstehenden Diskussion hervorgeht, ist der Leistungszufuhranschluss in der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss zusammen mit den Stromschienen installiert, was somit zu einer verringerten Anzahl von Teilen und Produktionsschritten der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der nachfolgend gegebenen ausführlichen Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlich, die jedoch nicht zur Begrenzung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele genommen werden sollte, sondern lediglich zum Zwecke der Erläuterung und des Verständnis dienen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine axiale Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine Draufsicht einer rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung, wenn aus einer Richtung betrachtet, die einer Steuerungsvorrichtung zugewandt ist,
3 eine Draufsicht einer rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung, bei der eine Abdeckung entfernt ist, wie aus einer Richtung betrachtet, die einer Steuerungsvorrichtung zugewandt ist,
4 eine Draufsicht einer Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss, die in der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung gemäß 3 installiert ist,
5 ein Schaltbild einer rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
6 eine Seitenansicht, die einen Bereich um ein Fixierungselement der Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss gemäß 4 zeigt,
7 eine Draufsicht von einer von Leistungsanordnungen, die in der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung gemäß 3 installiert ist,
8 eine Draufsicht von einer von Leistungsanordnungen, die in der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung gemäß 3 installiert ist,
9 eine Draufsicht eines Gehäuses, in dem eine Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und Leistungsanordnungen installiert sind,
10 eine Draufsicht, die eine Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und Leistungsanordnungen veranschaulicht, die in einer rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel angeordnet sind, und
11 eine Draufsicht, die eine modifizierte Form einer rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung veranschaulicht, wenn von einer Richtung aus betrachtet, die einer Steuerungsvorrichtung zugewandt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 bis 10 veranschaulichen eine rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Offenbarung. Die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 ist nachstehend, als ein Beispiel, als in einem Fahrzeug wie in einem Automobil montiert beschrieben.
Die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 ist nachstehend zunächst beschrieben.
Die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 ist an dem Fahrzeug montiert und wird mit elektrischer Leistung aus einer in dem Fahrzeug montierten Batterie versorgt, um als eine Antriebsquelle zur Bewegung des Fahrzeugs zu arbeiten. Die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 wird ebenfalls mit einem Drehmoment versorgt, das aus einer Kraftmaschine wie einer Brennkraftmaschine ausgegeben wird, die in dem Fahrzeug montiert ist, um als ein elektrischer Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie zum Laden der Batterie zu arbeiten. Die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 ist eine Anordnung, die mit einer rotierenden elektrischen Maschine 10 und einer Steuerungsvorrichtung 11 ausgestattet ist.
Die rotierende elektrische Maschine 10 dient als ein Betätigungsglied zur Erzeugung von Leistung oder Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs und dient ebenfalls als ein elektrischer Generator zur Erzeugung von elektrischer Leistung mit der Hilfe einer Ausgangsleistung aus der Kraftmaschine des Fahrzeugs zum Laden der Batterie. Die rotierende elektrische Maschine 10 ist mit einem Gehäuse 100, einem Stator 101, einem Rotor 102, Schleifringen 103 und Bürsten 104 ausgestattet.
Das Gehäuse 100 weist den Stator 101 und den Rotor 102 auf, die darin angeordnet sind, und hält den Rotor 102 derart, dass er drehbar ist. Das Gehäuse 100 weist ebenfalls die daran befestigte Steuerungsvorrichtung 11 auf.
Der Stator 101 bildet einen Abschnitt eines Magnetpfades und erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, wenn elektrischer Strom durch den Stator 101 fließt. Der Stator 101 bildet ebenfalls einen Abschnitt eines Magnetpfades, der mit einem durch den Rotor 102 erzeugten Magnetfluss verknüpft ist, wie es nachstehend ausführlich beschrieben ist, um einen Wechselstrom zu erzeugen. Der Stator 101 weist einen Statorkern 101a und eine Statorwicklung 101b auf.
Der Rotor 102 bildet einen Abschnitt des Magnetpfades und arbeitet zur Erzeugung eines Magnetpols, wenn elektrischer Strom durch den Rotor 102 fließt. Der Rotor 102 weist eine Drehwelle 102a, einen Rotorkern 102b und eine Rotorwicklung 102c auf.
Die Schleifringe 103 und die Bürsten 104 sind Elemente, die der Rotorwicklung 102c Gleichstrom zuführen. Die Schleifringe 103 sind an einer äußeren umlaufenden Oberfläche der Drehwelle 102a durch ein Isolierelement befestigt. Die Bürsten 104 werden durch Federn 104a gegen die Drehwelle 102a gedrängt, um zu bewirken, dass Endoberflächen auf der äußeren umlaufenden Oberfläche der Schleifringe 103 gleiten. Die Bürsten 104 werden durch Bürstenhalteeinrichtungen gehalten.
Die Steuerungsvorrichtung 11 ist eine Vorrichtung, die eine Zufuhr von elektrischer Leistung aus der Batterie zu der rotierenden elektrischen Maschine 10 zur Erzeugung von Drehmoment in der rotierenden elektrischen Maschine 10 steuert. Die Steuerungsvorrichtung 11 arbeitet ebenfalls zur Umwandlung der elektrischen Leistung, wie sie durch die rotierende elektrische Maschine 10 erzeugt wird, um diese der Batterie zuzuführen, so dass die Batterie geladen wird. Die Steuerungsvorrichtung 11 ist mit Wechselrichterschaltungen, die Wechselstrom der rotierenden elektrischen Maschine 10 zuführen, und Gleichrichterschaltungen ausgestattet, die den Wechselstrom, wie er aus der rotierenden elektrischen Maschine 10 geliefert wird, in Gleichstrom umwandeln. Die Steuerungsvorrichtung 11 weist, wie es in 2 und 3 veranschaulicht ist, Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110, Leistungsanordnungen 111 und 112 und eine Abdeckung 113 auf.
Die Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110 ist, wie es in 3 veranschaulicht ist, aus einer Anordnung von Teilen aufgebaut, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung bilden. Die Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110 weist, wie es in 3 und 4 veranschaulicht ist, ein Leistungsmodul 110a, einen Kühlkörper 110b und eine Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c auf.
Das Leistungsmodul 110a ist, wie aus 5 hervorgeht, ein Schaltvorrichtungsmodul, das aus vier Schaltvorrichtungen besteht: MOSFETs 110d bis 110g, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung bilden. Die MOSFETs 110d und 110e sind in Reihe geschaltet. Gleichermaßen sind die MOSFETs 110f und 110g in Reihe geschaltet. Die MOSFETs 110d und 110f sind an Sources davon mit Drains der MOSFETs 110e und 110g verbunden.
Der Kühlkörper 110b ist, wie es in 3 und 4 veranschaulicht ist, ein metallisches Element, das Wärme, die durch das Leistungsmodul 110a erzeugt wird, ableitet.
Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c ist eine Anordnung von Teilen zur Verdrahtung des Leistungsmoduls 110a. Insbesondere weist die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c, wie es in 5 veranschaulicht ist, Stromschienen 110h bis 111k auf, wie es nachstehend beschrieben ist, die durch Harz gehalten sind, anders ausgedrückt, die in einem Harzverguss fixiert angeordnet sind und zur Verdrahtung des Leistungsmoduls 110a verwendet werden, und weist ebenfalls darauf montiert den Leistungszufuhranschluss 110l auf, wie es nachstehend beschrieben ist, der mit der Stromschiene 110h verbunden ist. Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c ist, wie es aus 4 hervorgeht, mit den Stromschienen 110h bis 110k, dem Leistungszufuhranschluss 110l und dem Fixierungselement 110m ausgestattet.
Die Stromschiene 110h ist, wie es in 5 gezeigt ist, eine Metallplatte, die Drains der MOSFETs 110d und 110f mit dem positiven Anschluss der Batterie B1 verbindet. Die Stromschiene 110i ist aus einer Metallplatte hergestellt, die Sources der MOSFETs 110e und 110g mit dem geerdeten Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 verbindet, wodurch sie diese mit dem geerdeten negativen Pol der Batterie B1 verbindet. Die Stromschiene 110j ist aus einer Metallplatte hergestellt, die eine Verbindungsstelle, an der die MOSFETs 110d und 110e in Reihe zusammen verbunden sind, mit der ersten Wicklung 101c der Statorwicklung 101b verbindet. Die Stromschiene 110k ist eine Metallplatte, die eine Verbindungsstelle, an der die MOSFETs 110f und 110g zusammen in Reihe geschaltet sind, mit der ersten Wicklung 101c der Statorwicklung 101b verbindet. Die Stromschienen 110h bis 110k sind, wie aus 4 hervorgeht, zu gegebenen Intervallen voneinander entfernt angeordnet und werden zusammen durch Harz gehalten.
Der Leistungszufuhranschluss L ist, wie aus 3 und 4 hervorgeht, aus einem Metallelement in der Form eines Bolzens hergestellt, mit dem ein Draht, d. h. ein elektrischer Leiter, der sich von dem positiven Pol der Batterie B1 erstreckt, verbunden ist. Das Fixierungselement 110m ist, wie es in 3 und 4 gezeigt ist, aus einer Metallplatte hergestellt, die als eine Strebe arbeitet, die den Leistungszufuhranschluss 110l an der Leistungsanordnung 110 fixiert.
Das Fixierungselement 110m ist, wie es aus 6 hervorgeht, in Kontakt mit der Stromschiene 110h platziert, die mit dem Leistungszufuhranschluss 110l verbunden ist, und wird einstückig durch Harz (d. h. Harzverguss) zusammen mit den Stromschienen 110h bis 110k gehalten. Der Leistungszufuhranschluss 110l ist durch eine Schraubenmutter 110n mit dem Fixierungselement 110m befestigt, mit dem die Stromschiene 110h sich in Kontakt befindet. Daher ist die Stromschiene 110h mit dem Fixierungselement 110m durch den Leistungszufuhranschluss 110l in Kontakt mit dem Fixierungselement 110m verbunden, sodass diese mit dem Leistungszufuhranschluss 110l verbunden ist.
Das Leistungsmodul 110a ist, wie aus 4 hervorgeht, mit den Stromschienen 110h bis 110k verbunden und wird durch die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c gehalten. Der Kühlkörper 110b ist an dem Leistungsmodul 110a befestigt.
Die in 3 veranschaulichte Leistungsanordnung 111 ist eine Anordnung von Teilen, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung bilden. Die Leistungsanordnung 111 ist, wie es in 3 und 7 gezeigt ist, mit einem Leistungsmodul 111a, einem Kühlkörper 111b und einer Stromschienenanordnung 111c ausgestattet.
Das Leistungsmodul 111a ist, wie es in 5 veranschaulicht ist, aus einem Schaltvorrichtungsmodul hergestellt, das mit vier Schaltvorrichtungen ausgestattet ist: MOSFETs 111d bis 111g, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung bilden. Die MOSFETs 111d und 111e sind in Reihe geschaltet. Gleichermaßen sind die MOSFETs 111f und 111g in Reihe geschaltet. Die MOS-FETs 111d und 111f sind an Sources davon mit Drains der MOSFETs 111e und 111g verbunden.
Der Kühlkörper 111b ist, wie es in 3 und 7 veranschaulicht ist, aus einem Metallelement hergestellt, das Wärme ableitet, die durch das Leistungsmodul 111a erzeugt wird.
Die Stromschienenanordnung 111c ist eine Anordnung von Teilen, die elektrisch das Leistungsmodul 111a verdrahten. Insbesondere weist die Stromschienenanordnung 111c Stromschienen 111h bis 111k auf, wie es nachstehend beschrieben ist, die elektrisch das Leistungsmodul 111a verdrahten und durch Harz gehalten sind, anders ausgedrückt, fixiert in einem Harzverguss angeordnet sind. Die Stromschienenanordnung 111c ist, wie es in 7 veranschaulicht ist, mit den Stromschienen 111h bis 111k ausgestattet.
Die Stromschiene 111h ist, wie aus 5 hervorgeht, aus einer Metallplatte hergestellt, die Drains der MOSFETs 111d und 111f des positiven Pols der Batterie B1 durch die Stromschiene 110h verbindet. Die Stromschiene 111i ist aus einer Metallplatte hergestellt, die die Sources der MOSFETs 111e und 111g mit dem geerdeten Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 100 durch die Stromschiene 110i koppelt, wodurch sie diese mit dem geerdeten negativen Pol der Batterie B1 verbindet. Die Stromschiene 111j ist aus einer Metallplatte hergestellt, die eine Verbindungsstelle, an der die MOSFETs 111d und 111e in Reihe geschaltet sind, mit der ersten Wicklung 101c der Statorwicklung 101b verbindet. Die Stromschiene 111k ist eine Metallplatte, die eine Verbindungsstelle, an der die MOSFETs 111f und 111g in Reihe geschaltet sind, mit der zweiten Wicklung 101d der Statorwicklung 101b verbindet. Die Stromschienen 111h bis 111k sind, wie es aus 7 hervorgeht, zu gegebenen Intervallen zueinander entfernt angeordnet und sind zusammen in Harz gehalten.
Das Leistungsmodul 111a ist mit den Stromschienen 111h bis 111k verbunden und an die Stromschienenanordnung 111c befestigt. Der Kühlkörper 111b ist an dem Leistungsmodul 111a angebracht.
Die in 3 veranschaulichte Leistungsanordnung 112 ist eine Anordnung von Teilen, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung bilden. Die Leistungsanordnung 111 ist, wie es in 3 und 8 gezeigt ist, mit einem Leistungsmodul 112a, einem Kühlkörper 112b und einer Stromschienenanordnung 112c ausgestattet.
Das Leistungsmodul 112a ist, wie es in 5 veranschaulicht ist, aus einem Schaltvorrichtungsmodul hergestellt, das mit vier Schaltvorrichtungen ausgestattet ist: MOSFETs 112d bis 112g, die die Wechselrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung bilden. Die MOSFETs 112d und 112e sind in Reihe geschaltet. Gleichermaßen sind die MOSFETs 112f und 112g in Reihe geschaltet. Die MOS-FETs 112d und 112f sind an Sources davon mit Drains der MOSFETs 112e und 112g verbunden.
Der Kühlkörper 112b ist, wie es in 3 und 8 veranschaulicht ist, aus einem Metallelement hergestellt, das Wärme ableitet, die durch das Leistungsmodul 112a erzeugt wird.
Die Stromschienenanordnung 112c ist eine Anordnung von Teilen, die elektrisch das Leistungsmodul 112a verdrahten. Insbesondere weist die Stromschienenanordnung 112c Stromschienen 112h bis 112k auf, wie es nachstehend beschrieben ist, die elektrisch das Leistungsmodul 112a verdrahten und durch Harz gehalten sind, anders ausgedrückt, fixiert in einem Harzverguss angeordnet sind. Die Stromschienenanordnung 112c ist, wie es in 8 veranschaulicht ist, mit den Stromschienen 112h bis 112k ausgestattet.
Die Stromschiene 112h ist, wie aus 5 hervorgeht, aus einer Metallplatte hergestellt, die Drains der MOSFETs 112d und 112f des positiven Pols der Batterie B1 durch die Stromschienen 110h und 111h verbindet. Die Stromschiene 112i ist aus einer Metallplatte hergestellt, die die Sources der MOSFETs 112e und 112g mit dem geerdeten Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 100 durch die Stromschienen 110i und 111i koppelt, wodurch sie diese mit dem geerdeten negativen Pol der Batterie B1 verbindet. Die Stromschiene 112j ist aus einer Metallplatte hergestellt, die eine Verbindungsstelle, an der die MOSFETs 112d und 112e in Reihe geschaltet sind, mit der zweiten Wicklung 101d der Statorwicklung 101b verbindet. Die Stromschiene 111k ist eine Metallplatte, die eine Verbindungsstelle, an der die MOSFETs 112f und 112g in Reihe geschaltet sind, mit der zweiten Wicklung 101d der Statorwicklung 101b verbindet. Die Stromschienen 112h bis 112k sind, wie es aus 8 hervorgeht, zu gegebenen Intervallen zueinander entfernt angeordnet und sind zusammen in Harz gehalten.
Das Leistungsmodul 112a ist mit den Stromschienen 112h bis 112k verbunden und an die Stromschienenanordnung 112c befestigt. Der Kühlkörper 112b ist an dem Leistungsmodul 112a angebracht.
Die Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110 und die Leistungsanordnungen 111 und 112 sind an einem von axial gegenüberliegenden Enden, wie es in 9 veranschaulicht ist, des Gehäuses 110 der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet. Die Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und die Leistungsanordnungen 111 und 112 sind, wie es klar in 10 veranschaulicht ist, benachbart zueinander in der Form einer U-Form angeordnet und sind, wie es in 3 veranschaulicht ist, an dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 durch Verwendung von Bolzen 114 befestigt.
Die Stromschienen 110h und 111h sowie die Stromschienen 111h und 112h gemäß 4, 7 und 8 sind in einer Weise zusammen verbunden, wie es in 5 veranschaulicht ist. Gleichermaßen sind die Stromschienen 110 und 111i sowie die Stromschienen 111i und 112i gemäß 4, 7 und 8 in einer Weise zusammen verbunden, wie es in 5 veranschaulicht ist. Die Stromschiene 110i ist an dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 befestigt, die an einem Körper des Fahrzeugs angebracht ist und, wie es in 5 veranschaulicht ist, mit dem negativen Pol der Batterie B1 durch den Körper des Fahrzeugs verbunden ist. Die Stromschienen 110j, 110k und 111j in den 5, 7 und 8 sind in einer Weise, wie es in 5 veranschaulicht ist, mit der ersten Wicklung 101c verbunden, die ein Abschnitt der Statorwicklung 101b ist. Die Stromschienen 111k, 112j und 112k gemäß 4, 7 und 8 sind in einer Weise, wie sie in 5 veranschaulicht ist, mit der zweiten Wicklung 101d verbunden, die ein Abschnitt der Statorwicklung 101b ist.
Die Abdeckung 113 ist, wie es in 2 gezeigt ist, aus Harz hergestellt und deckt die Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110 und die Leistungsanordnungen 111 und 112 ab. Die Abdeckung 113 ist an dem Gehäuse 100 befestigt, um die Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110 und die Leistungsanordnungen 111 und 112 abzudecken, wobei ein Ende des Leistungszufuhranschlusses 110l nach außerhalb der Abdeckung 113 frei liegt.
Der Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 und 5 beschrieben. Die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 ist sowohl in einer Motorbetriebsart als auch in einer Generatorbetriebsart betreibbar.
Zunächst ist die Motorbetriebsart zur Erzeugung von Antriebsleistung für das Fahrzeug beschrieben.
Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird, fließt ein Gleichstrom durch die Rotorwicklung 102c durch die Bürsten 104 und die Schleifringe 103, die in 1 veranschaulicht sind. Der Fluss des Gleichstroms durch die Rotorwicklung 102c wird bewirken, dass Magnetpole auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Rotors 102 erzeugt werden. Zusätzlich wird, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, der Gleichstrom, wie es in 5 veranschaulicht ist, ebenfalls von der Batterie B1 zu den Leistungsmodulen 110a, 111a und 112a geliefert. Die MOSFETs 110d bis 110g, 111d und 111e, die die Wechselrichterschaltung bilden, werden gegebenen Schaltvorgängen unterzogen, um den Gleichstrom, wie er aus der Batterie B1 eingegeben wird, in einen Drei-Phasen-Wechselstrom umzuwandeln. Die MOSFETs 111f und 111g und 112d bis 112g, die die Wechselrichterschaltung bilden, werden ebenfalls Schaltvorgängen unterzogen, um den Gleichstrom, wie er aus der Batterie B1 geliefert wird, in Drei-Phasen-Wechselstrom umzuwandeln. Dies bewirkt, dass die Drei-Phasen-Ströme der ersten Wicklung 101c und der zweiten Wicklung 101d jeweils zugeführt werden, so dass die rotierende elektrische Maschine 10 Leistung oder Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs erzeugt.
Als nächstes ist nachstehend ist die Generatorbetriebsart zur Erzeugung von elektrischer Leistung zum Laden der Batterie B1 beschrieben.
Wenn der Gleichstrom der Rotorwicklung 102c gemäß 1 zugeführt wird, so dass die Magnetpole auf der äußeren umlaufenden Oberfläche des Rotors 102 entwickelt werden, und die Antriebsleistung aus der Kraftmaschine zu der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 geliefert wird, erzeugt jede der ersten Wicklung 101c und der zweiten Wicklung 101d einen Drei-Phasen-Wechselstrom. Die MOSFETs 110d bis 110g, 111d und 111e werden Schaltvorgängen unterzogen, so dass sie als die Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten des Drei-Phasen-Stroms arbeiten, wie er durch die erste Wicklung 101c erzeugt wird. Gleichermaßen werden die MOSFETs 111f und 111g und 112d bis 112g Schaltvorgängen unterzogen, so dass sie als die Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten des Drei-Phasen-Wechselstroms arbeiten, wie er durch die zweite Wicklung 101d erzeugt wird. Dies bewirkt, dass die Drei-Phasen-Wechselströme, wie sie durch die erste Wicklung 101c und die zweite Wicklung 101d erzeugt werden, in Gleichströme umgewandelt werden und dann zu der Batterie B1 geliefert werden. Die Batterie B1 wird daher durch die durch die rotierende elektrische Maschine 10 erzeugte elektrische Leistung geladen.
Die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 bietet die nachfolgenden nützlichen Vorteile.
Die herkömmliche rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung ist, wie es bereits beschrieben worden ist, mit diskreten Anordnungen ausgestattet, von denen eine die daran montierten Leistungszufuhranschlüsse aufweist und von denen andere die Stromschienen darin installiert haben. Im Gegensatz dazu weist die Steuerungsvorrichtung 11 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c und die Stromschienenanordnungen 111c und 112c auf. Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c weist die Stromschienen 110h bis 111k auf, die elektrisch die MOSFETs 110d bis 110g verdrahten und darin durch Harz gehalten werden, und weist ebenfalls den mit der Stromschiene 110h verbundenen Leistungszufuhranschluss 110l auf. Anders ausgedrückt ist der Leistungszufuhranschluss 110l in der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c zusammen mit den Stromschienen 110h bis 110k angeordnet. Dies führt zu einer verringerten Gesamtanzahl von Teilen der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 im Vergleich zu der herkömmlichen Struktur.
Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c ist mit dem Fixierungselement 110m ausgestattet, der durch ein Harzelement zusammen mit den Stromschienen 110h bis 110k gehalten wird und als eine metallische Montageplatte dient, an der der Leistungszufuhranschluss 110l befestigt ist. Die Stromschiene 110h, die mit dem Leistungszufuhranschluss 110l verbunden ist, ist, wie aus 6 hervorgeht, an dem Leistungszufuhranschluss 110l an dem Fixierungselement 110m in direktem Kontakt damit befestigt, wodurch die Notwendigkeit für eine zusätzliche Befestigungseinrichtung wie eines Bolzens zur Verwendung bei der Verbindung der Stromschiene 110h mit dem Fixierungselement 110m beseitigt ist. Dies führt zu einer verringerten Anzahl von Teilen und Produktionsschritten der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1.
Die Steuerungsvorrichtung 11 ist mit den Leistungsmodulen 110a, 111a und 112a, der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c und den Stromschienenanordnungen 111c und 112c ausgestattet. Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c ist eine Anordnung von Teilen zur Verdrahtung des Leistungsmoduls 110a. Die Stromschienenanordnung 111c ist eine Anordnung von Teilen zur Verdrahtung des Leistungsmoduls 111a. Die Stromschienenanordnung 112c ist eine Anordnung von Teilen, die elektrisch das Leistungsmodul 112a verdrahtet. Anders ausgedrückt sind die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c, die Stromschienenanordnung 111c und die Stromschienenanordnung 112c jeweils für die Leistungsmodule 110a, 111a und 112a vorgesehen. Wenn daher gefunden wird, dass eines der Leistungsmodule 110a, 111a und 112a fehlfunktioniert, wenn die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 hergestellt wird, kann lediglich eine Kombination davon und einer Entsprechenden der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c, der Stromschienenanordnung 111c und der Stromschienenanordnung 112c durch eine neue ersetzt werden, wodurch ein unnötiger Teileersatz vermieden wird.
Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c und die Stromschienenanordnungen 111c und 112c sind, wie es vorstehend beschrieben worden ist, benachbart zueinander angeordnet und durch die Bolzen 114 mit dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 befestigt. Dies beseitigt die Notwendigkeit für zwei Arten von Bolzen: eine, die zum festen Anordnen der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c und der Stromschienenanordnungen 111c und 112c derart verwendet wird, dass sie benachbart zueinander sind, und eine, die verwendet wird, um diese mit dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 zu koppeln, was zu einer verringerten Anzahl von Teilen und Produktionsschritten der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 führt. Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c und die Stromschienenanordnungen 111c und 112c sind benachbart zueinander angeordnet, wodurch es erleichtert wird, die Stromschienen zusammen in kurzer Zeit zu verbinden.
Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c und die Stromschienenanordnungen 111c und 112c sind, wie es vorstehend beschrieben worden ist, mit dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 durch Verwendung der Bolzen 114 befestigt. Die Abdeckung 113 ist ebenfalls an dem Gehäuse 100 zur Abdeckung der Leistungsmodule 110a, 111a und 112b, der Kühlkörper 110b, 111b und 112b, der Leistungsanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110 und der Leistungsanordnungen 111 und 112 befestigt. Diese Anordnungen können modifiziert werden. Beispielsweise kann die rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 alternativ, wie es in 11 veranschaulicht ist, die Abdeckung 115 anstelle der Abdeckung 113 aufweisen. Die Abdeckung 115 ist fest an dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 durch Verwendung der Bolzen 114 zusammen mit der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss 110c und den Stromschienenanordnungen 111c und 112c angebracht. Dies beseitigt die Notwendigkeit für zusätzliche Nuten zur Verwendung lediglich bei der Verbindung der Abdeckung 115 an das Gehäuse 100, was zu einer weiteren verringerten Anzahl von Teilen und Produktionsschritten der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung 1 führt.
Die Steuerungsvorrichtung 11 ist mit zwölf Schaltvorrichtungen ausgestattet: die MOSFETs 110d bis 110g, 111d bis 111g und 112d bis 112g, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Steuerungsvorrichtung 11 muss lediglich eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen aufweisen.
Die Steuerungsvorrichtung 11 weist, wie es vorstehend beschrieben worden ist, drei Schaltvorrichtungsmodule auf: die Leistungsmodule 110a, 111a und 112a, die jeweils mit vier MOSFETs ausgestattet sind, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Jedes der Leistungsmodule 110a, 111a und 112a muss lediglich eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen aufweisen. Die Steuerungsvorrichtung 11 muss lediglich eine Vielzahl von Leistungsmodulen aufweisen.
Die Steuerungsvorrichtung 11 weist die zwei Stromschienenanordnungen 111c und 112c auf, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Steuerungsvorrichtung 11 muss lediglich zumindest eine Stromschienenanordnung aufweisen.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Erleichterung des besseren Verständnisses davon offenbart worden ist, sollte anerkannt werden, dass die Erfindung in verschiedenen Wegen ohne Abweichung von dem Prinzip der Erfindung verkörpert werden kann. Daher sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen aufweist, die ohne Abweichen von dem Prinzip der Erfindung, wie es in den beigefügten Patentansprüchen verkörpert ist, aufweist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist eine rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung bereitgestellt, die eine rotierende elektrische Maschine und eine Steuerungsvorrichtung aufweist. Die Steuerungsvorrichtung 11 ist mit einer Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und Stromschienenanordnungen ausgestattet. Die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss weist Stromschienen auf, die fixiert durch Harz gehalten werden und elektrisch ein Leistungsmodul verdrahten, und weist ebenfalls einen Leistungszufuhranschluss auf, der mit einer der Stromschienen verbunden ist. Insbesondere ist der Leistungszufuhranschluss in der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss zusammen mit den Stromschienen installiert, was zu einer verringerten Anzahl von Teilen und Produktionsschritten der rotierenden elektrischen Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur führt, die mit einem Leistungszufuhranschluss und Stromschienen, die als Anordnungen hergestellt sind, sowie einem Leistungszufuhranschluss ausgestattet ist, der in einer anderen Anordnung installiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-247920 [0001]
JP 5528505 [0003]

Claims

Rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung, mit: einer rotierenden elektrischen Maschine, einer Vielzahl von Schaltvorrichtungsmodulen, die jeweils eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen aufweisen und eine Wechselrichterschaltung, die zur Zufuhr von Wechselstrom zu der rotierenden elektrischen Maschine arbeitet, und eine Gleichrichterschaltung bilden, die zum Gleichrichten von Wechselstrom arbeitet, wie er aus der rotierenden elektrischen Maschine geliefert wird, einer Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss, die eine Vielzahl von Arten von Stromschienen aufweist, die elektrisch eines der Schaltvorrichtungsmodule verdrahten und fest durch ein Harzelement gehalten sind, wobei die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss ebenfalls einen Leistungszufuhranschluss zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter aufweist, der sich von einem positiven Pol einer Leistungsquelle erstreckt, wobei der Leistungszufuhranschluss mit einer der Stromschienen verbunden ist, und zumindest einer Stromschienenanordnung, die eine Vielzahl von Arten von Stromschienen aufweist, die elektrisch eines der Schaltvorrichtungsmodule verdrahten und fest durch ein Harzelement gehalten ist.
Rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss ein metallisches Fixierungselement aufweist, das fest durch das Harzelement mit den Stromschienen der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss gehalten wird und den Leistungszufuhranschluss daran befestigt, und wobei die eine der Stromschienen, die mit dem Leistungszufuhranschluss verbunden ist, durch den Leistungszufuhranschluss an dem Fixierungselement in Kontakt mit dem Fixierungselement befestigt ist.
Rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und die Stromschienenanordnung einmal für jede der Schaltvorrichtungsmodule vorgesehen sind.
Rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und die Stromschienenanordnung benachbart zueinander angeordnet sind und mit einem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine unter Verwendung eines Bolzens befestigt sind.
Rotierende elektrische Maschine mit enthaltener Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin mit einer Abdeckung, die an dem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine durch Verwendung eines Bolzens zusammen mit der Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und der Stromschienenanordnung befestigt ist, um die Schaltvorrichtungsmodule, die Stromschienenanordnung mit enthaltenem Leistungszufuhranschluss und die Stromschienenanordnung abzudecken.