DE102019105917A1

DE102019105917A1 - Drehende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102019105917A1
Application number: DE102019105917.8A
Authority: DE
Inventors: Masashi MATSUHARA; Nobuo Isogai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2019-09-12
Also published as: JP7130992B2; US20190281733A1; CN110247523A; FR3078842A1; JP2019161772A

Abstract

Eine drehende elektrische Maschine hat eine Drehwelle mit einer Drehachse, einen Rotor, einen Stator, ein Gehäuse, eine Vielzahl von Steuerungsmodulen und eine Abdeckung. Das Gehäuse stützt die Drehwelle in drehbarer Weise und nimmt den Rotor und den Stator auf. Das Gehäuse hat einen wellenstützenden Teil, der einen Endabschnitt der Drehwelle stützt. Die Steuerungsmodule sind außen von dem wellenstützenden Teil des Gehäuses und um die Drehwelle herum angeordnet. Die Steuerungsmodule haben jeweils eine Vielzahl von Schaltelementen und ein Wärmebecken, das nur an der Drehachsenseite der Schaltelemente vorgesehen ist. Die Abdeckung, die die Steuerungsmodule abdeckt, hat einen Bodenteil, der an einer entgegengesetzten Seite der Steuerungsmodule zu dem wellenstützenden Teil des Gehäuses angeordnet ist. Endflächen der Wärmebecken der Steuerungsmodule sind ausgebildet, um sich entlang einer inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zu erstrecken.

Description

Querbezug zu verwandter Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität von der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-42857 , die am 9. März 2018 eingereicht wurde und deren Inhalte hierdurch durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in diese Anmeldung aufgenommen sind.
Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft drehende elektrische Maschinen.
Beschreibung des Stands der Technik
Es gibt bekannte drehende elektrische Maschinen, die ein Drehmoment in Folge einer Zufuhr von elektrischer Leistung erzeugen und die elektrische Leistung in Folge einer Zufuhr eines Drehmoments erzeugen. Bspw. offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. JP4500300B2 eine drehende elektrische Maschine, die einen Maschinenhauptkörper, der einen Stator und einen Rotor hat, und einen Steuerungsbereich zum Steuern einer elektrischen Leistung, die von einer externen Batterie zu dem Maschinenhauptkörper zugeführt wird, hat.
In der drehenden elektrischen Maschine, die in dem vorstehenden Patentdokument offenbart ist, hat der Steuerungsbereich drei Steuerungsmodule, die jeweils ein Paar von Schaltelementen haben, die mit einem Harz abgedichtet sind. Die Steuerungsmodule sind um die Drehachse einer Drehwelle des Maschinenhauptkörpers herum angeordnet. Darüber hinaus sind in jedem der Steuerungsmodule zwei Wärmebecken jeweils an der Drehachsenseite der Schaltelemente und der entgegengesetzten Seite der Schaltelemente zu der Drehachse (oder an der radial inneren Seite und der radial äußeren Seite der Schaltelemente) zum Kühlen der Schaltelemente vorgesehen.
Darüber hinaus wird in der drehenden elektrischen Maschine, die in dem vorstehenden Patentdokument offenbart ist, bewirkt, dass Kühlluft durch Drehung von Kühlgebläsen, die in dem Maschinenhauptkörper umfasst sind, von der Außenseite zu der Innenseite der drehenden elektrischen Maschine strömt und mit den Wärmebecken der Steuerungsmodule in Kontakt kommt, wodurch die Schaltelemente der Steuerungsmodule gekühlt werden.
Jedoch ist es in der drehenden elektrischen Maschine, die in dem vorstehenden Patentdokument offenbart ist, damit alle Wärmebecken der Steuerungsmodule zu der Kühlluft freiliegen, notwendig, in einem Rahmen, der sowohl den Stator als auch den Rotor aufnimmt, Belüftungslöcher an sowohl der Drehachsenseite der Schaltelemente als auch der entgegengesetzten Seite der Schaltelemente zu der Drehachse auszubilden. Demzufolge kann die mechanische Festigkeit des Rahmens aufgrund der Belüftungslöcher, die in diesem ausgebildet sind, übermäßig verringert sein. Darüber hinaus kann die Kühlluft, die durch die Wärmebecken an der entgegengesetzten Seite der Schaltelemente zu der Drehachse strömt, mit der Kühlluft kollidieren, die durch die Wärmebecken an der Drehachsenseite der Schaltelemente geströmt ist, wodurch es unmöglich ist, eine sanfte Strömung der Kühlluft in der drehenden elektrischen Maschine zu realisieren. Demzufolge kann es schwierig werden, die Schaltelemente der Steuerungsmodule in ausreichender Weise zu kühlen.
Zusammenfassung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine drehende elektrische Maschine vorgesehen, die eine Drehwelle, einen Rotor, einen Stator, ein Gehäuse, eine Vielzahl von Steuerungsmodulen und eine Abdeckung hat. Die Drehwelle hat eine Drehachse, um die die Drehwelle drehen kann. Der Rotor ist an der Drehwelle fixiert, um zusammen mit der Drehwelle zu drehen. Der Stator ist radial außen von dem Rotor vorgesehen und hat eine Statorwicklung. Das Gehäuse stützt die Drehwelle drehbar und nimmt in sich sowohl den Rotor als auch den Stator auf. Das Gehäuse hat einen wellenstützenden Teil, der einen Endabschnitt der Drehwelle stützt. Die Steuerungsmodule sind in der Lage einen Mehrphasenwechselstrom zu der Statorwicklung zuzuführen und einen Mehrphasenwechselstrom, der in der Statorwicklung erzeugt wird, in einen Gleichstrom gleichzurichten. Die Steuerungsmodule sind außen von dem wellenstützenden Teil des Gehäuses und um die Drehwelle herum angeordnet. Jedes der Steuerungsmodule hat eine Vielzahl von Schaltelementen, die mit der Statorwicklung elektrisch verbunden sind, und ein Wärmebecken, das nur an einer Drehachsenseite, wo die Drehachse der Drehwelle gelegen ist, der Schaltelemente vorgesehen ist. Die Abdeckung bedeckt die Steuerungsmodule an einer Außenseite des Gehäuses. Die Abdeckung hat einen Bodenteil, der an einer entgegengesetzten Seite der Steuerungsmodule zu dem wellenstützenden Teil des Gehäuses angeordnet ist. Darüber hinaus hat jedes der Wärmebecken der Steuerungsmodule eine Endfläche, die einer inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zugewandt ist; die Endfläche ist ausgebildet, um sich entlang der inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zu erstrecken.
Mit der vorstehenden Gestaltung sind die Wärmebecken der Steuerungsmodule nur an der Drehachsenseite (d.h. nur an der radial inneren Seite) der Schaltelemente vorgesehen. Deshalb ist die Strömung der Kühlluft, die durch die Wärmebecken hindurchgeht, relativ einfach. Demzufolge wird eine Verringerung der Effizienz des Kühlens der Schaltelemente aufgrund einer Stagnation der Kühlluft, die durch eine Kollision zwischen unterschiedlichen Strömungen der Kühlluft verursacht wird, verhindert. Darüber hinaus kann durch Vorsehen der Wärmebecken an der Drehachsenseite der Schaltelemente der Kontaktbereich der Wärmebecken mit der Kühlluft maximiert werden.
Des Weiteren sind bei der vorstehenden Gestaltung die Endflächen der Wärmebecken, die der inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zugewandt sind, ausgebildet, um sich entlang der inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zu erstrecken. Demzufolge kann die Länge der Wärmebecken in einer Richtung parallel zu der Drehachse der Drehwelle und somit der Kontaktbereich der Wärmebecken mit der Kühlluft maximiert werden.
Demzufolge ist es mit der vorstehenden Gestaltung möglich, den Kontaktbereich der Wärmebecken mit der Kühlluft zu maximieren, wodurch die Effizienz des Kühlens der Schaltelemente verbessert wird.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Schaltkreisdiagramm der drehenden elektrischen Maschine;
3 ist eine schematische Ansicht der drehenden elektrischen Maschine entlang der Drehachse einer Drehwelle der Maschine von einer Abdeckungsseite, wobei die Abdeckung weggelassen ist und Steuerungsmodule eines Steuerungsbereichs der Maschine gezeigt sind; und
4 ist eine schematische Ansicht der drehenden elektrischen Maschine entlang der Drehachse der Drehwelle von der Abdeckungsseite und zeigt die Abdeckung, die an einem ersten Rahmen der Maschine fixiert ist.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
1 zeigt die Gesamtgestaltung einer drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die drehende elektrische Maschine 1 entworfen, um in bspw. einem Fahrzeug verwendet zu werden. Darüber hinaus ist die drehende elektrische Maschine 1 als ein Motorgenerator gestaltet, um wahlweise in einem Motormodus und einem Generatormodus zu arbeiten. In dem Motormodus erzeugt die drehende elektrische Maschine 1 unter der Verwendung einer elektrischen Leistung, die von einer Batterie 5 (sh. 2) zugeführt wird, eine Antriebsleistung (oder ein Drehmoment) zum Antreiben des Fahrzeugs. Andererseits erzeugt die drehende elektrische Maschine 1 in dem Generatormodus, unter Verwendung einer Antriebsleistung, die von einer Maschine (nicht gezeigt) des Fahrzeugs zugeführt wird, eine elektrische Leistung zum Laden der Batterie 5.
Wie in 1 gezeigt ist, hat die drehende elektrische Maschine 1 einen Maschinenhauptkörper 10, einen Steuerungsbereich 20 und eine Abdeckung 30.
Der Maschinenhauptkörper 10 kann ein Drehmoment in Folge einer Zufuhr von elektrischer Leistung erzeugen und kann elektrische Leistung bei einer Zufuhr eines Drehmoments erzeugen. Der Maschinenhauptkörper 10 hat einen ersten Rahmen 11, einen zweiten Rahmen 12, einen Stator 13, einen Rotor 14, eine Drehwelle 15, Lager 16 und 17 und Kühlgebläse 18 und 19. Darüber hinaus entsprechen der erste und zweite Rahmen 11 und 12 zusammen einem „Gehäuse“.
Der erste Rahmen 11 ist im Wesentlichen becherförmig (d.h. hat eine konkave Form). Der erste Rahmen 11 hat ein Bodenteil 111, in dem das Lager 16 vorgesehen ist, um einen Endabschnitt (d.h. einen rechten Endabschnitt in 1) der Drehwelle 15 drehbar zu stützen. Darüber hinaus entspricht der Bodenteil 111 einem „wellenstützenden Teil“.
An der entgegengesetzten Seite des Bodenteils 111 zu dem zweiten Rahmen 12, d.h. an der Außenseite des ersten Rahmens 11, ist der Steuerungsbereich 20 vorgesehen.
Wie in 3 gezeigt ist, sind in dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 vier Belüftungslöcher (d.h. Durchgangslöcher) 112, 113, 114 und 115 ausgebildet, durch die hindurch eine Kühlluft von der Außenseite zu der Innenseite des ersten Rahmens 11 strömen kann. Die Belüftungslöcher 112-115 sind in der Umgebung eines Bürstenhalters 282 gelegen, der später beschrieben wird. Darüber hinaus sind, von den vier Belüftungslöchern 112-115, die Belüftungslöcher 112, 113 und 114 so gelegen, dass, wenn sie in einer Richtung entlang einer Drehachse CA1 der Drehwelle 15 angesehen werden, die Belüftungslöcher 112, 113 und 114 Wärmebecken 212, 232 bzw. 252 überlappen, die in dem Steuerungsbereich 20 vorgesehen sind. Darüber hinaus werden die Wärmebecken 212, 232 und 252 später beschrieben.
Mit Bezug auf 1 ist der zweite Rahmen 12 auch im Wesentlichen becherförmig (d.h. hat eine konkave Form). Der erste und zweite Rahmen 11 und 12 sind angeordnet, sodass ihre Öffnungen miteinander in Verbindung sind. Demzufolge ist in dem ersten und zweiten Rahmen 11 und 12 ein Aufnahmeraum 100 ausgebildet, in dem der Stator 13, der Rotor 14 und die Drehwelle 15 aufgenommen sind. An einem Bodenteil des zweiten Rahmens 12 ist ein Verbindungsteil (bspw. eine Riemenscheibe) 121 montiert, die mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Maschine mechanisch verbunden werden kann. Darüber hinaus ist in dem Bodenteil des zweiten Rahmens 12 das Lager 17 vorgesehen, um einen anderen Endabschnitt (d.h. einen linken Endabschnitt in 1) der Drehwelle 15 drehbar zu stützen. Darüber hinaus ist in dem Bodenteil des zweiten Rahmens 12 ein Belüftungsloch (d.h. ein Durchgangsloch) 122 ausgebildet, durch das hindurch eine Kühlluft von der Außenseite zu der Innenseite des zweiten Rahmens 12 strömen kann.
Der erste Rahmen 11 hat einen rohrförmigen Teil 116, der sich von dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 in Richtung zu dem zweiten Rahmen 12 erstreckt. In gleicher Weise hat der zweite Rahmen 12 einen rohrförmigen Teil 123, der sich von dem Bodenteil des zweien Rahmens 12 in Richtung zu dem ersten Rahmen 11 erstreckt.
Der Stator 13 ist radial in Inneren von sowohl dem rohrförmigen Teil 116 des ersten Rahmens 11 als auch dem rohrförmigen Teil 123 des zweiten Rahmens 12 und radial außerhalb des Rotors 14 vorgesehen.
Der Stator 13 hat einen ringförmigen Statorkern 131 und Statorwicklungen 132, die um den Statorkern 131 gewickelt sind. Darüber hinaus bestehen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt ist, die Statorwicklungen 132 aus einer ersten Dreiphasenstatorwicklung 133 und einer zweiten Dreiphasenstatorwicklung 134.
Darüber hinaus sei angemerkt, dass die Anzahl von Phasen der Statorwicklungen 132 alternativ zwei oder vier oder mehr sein kann. Es sei auch angemerkt, dass die Anzahl der Statorwicklungen 132, die in dem Stator 13 umfasst sind, alternativ eins oder drei oder mehr sein kann.
In dem Motormodus der drehenden elektrischen Maschine 1 erzeugt der Stator 13 ein drehendes magnetisches Feld mit einem Dreiphasenwechselstrom, der in den Statorwicklungen 132 fließt. Andererseits erzeugt der Stator 13 in dem Generatormodus der drehenden elektrischen Maschine 1 einen Dreiphasenwechselstrom in Folge eines magnetischen Flusses, der durch den Rotor 14 erzeugt wird und der die Statorwicklungen 132 kreuzt.
Der Rotor 14 ist drehbar radial im Inneren des Stators 13 vorgesehen. Der Rotor 14 hat einen Rotorkern 141 und eine Rotorwicklung 142, die an dem Rotorkern 141 gewickelt ist. Der Rotor 14 bildet magnetische Pole in Folge eines Fließens eines Gleichstroms (d.h. eines Erregungsstroms) in der Rotorwicklung 142 aus.
Die Drehwelle 15 ist in ein Mittelloch des Rotorkerns 141 fest eingesetzt, sodass der Rotor 14 zusammen mit der Drehwelle 15 dreht. Mit anderen Worten gesagt ist der Rotor 14 an der Drehwelle 15 fixiert, um zusammen mit der Drehwelle 15 zu drehen. Wie vorstehend beschrieben sind, sind die Endabschnitte der Drehwelle 15 jeweils durch die Lager 16 und 17 drehbar gestützt. Darüber hinaus dreht die Drehwelle 15 um die Drehachse CA1 von sich.
Das Kühlgebläse 18 ist an einer sich an der Seite des ersten Rahmens 11 befindlichen Endfläche des Rotorkerns 141 fixiert und ist somit zwischen dem Rotorkern 141 und dem Lager 16 in der Richtung der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 gelegen. Andererseits ist das Kühlgebläse 19 an einer sich an der Seite des zweiten Rahmens 12 befindlichen Endfläche des Rotorkerns 141 fixiert und ist somit zwischen dem Rotorkern 141 und dem Lager 17 in der Richtung der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 gelegen. D.h. beide Kühlgebläse 18 und 19 sind vorgesehen, um zusammen mit dem Rotor 14 und der Drehwelle 15 zu drehen.
Der Steuerungsbereich 20 ist außerhalb des Maschinenhauptkörpers 10 vorgesehen. Im Speziellen ist der Steuerungsbereich 20 an der entgegengesetzten Seite des Bodenteils 111 des ersten Rahmens 11 zu dem Aufnahmeraum 100 gelegen.
Der Steuerungsbereich 20 hat ein erstes Steuerungsmodul 21, ein zweites Steuerungsmodul 23, ein drittes Steuerungsmodul 25, ein Paar Schleifringe 27 und ein Paar Bürsten 28.
In dem Motormodus der drehenden elektrischen Maschine 1 steuert der Steuerungsbereich 20 die Zufuhr von elektrischer Leistung von der Batterie 5 zu dem Maschinenhauptkörper 10. Andererseits richtet, in dem Generatormodus der drehenden elektrischen Maschine 1, der Steuerungsbereich 20 einen Dreiphasenwechselstrom, der in dem Maschinenhauptkörper 10 erzeugt wird, in einen Gleichstrom gleich und führt den resultierenden Gleichstrom zu der Batterie 5 zu.
Das erste Steuerungsmodul 21 ist eine Baugruppe von Komponenten zum Ausbilden einer ersten Inverterschaltung und einer ersten Gleichrichtungsschaltung der drehenden elektrischen Maschine 1. Wie in 3 gezeigt ist, hat das erste Steuerungsmodul 21 ein Leistungsmodul 211, das zuvor genannte Wärmebecken 212 und eine Sammelschienenbaugruppe 213.
Das Leistungsmodul 211 ist ein Schaltelementmodul, das vier Schaltelemente zum Ausbilden der ersten Inverterschaltung und der ersten Gleichrichtungsschaltung hat, insbesondere vier MOSFETs 221, 222, 223 und 224, wie in 2 gezeigt ist, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die MOSFETs 221 und 222 sind in Reihe miteinander derart elektrisch verbunden, dass die Kathode des MOSFET 221 mit der Ableitungselektrode des MOSFET 222 elektrisch verbunden ist. In gleicher Weise sind die MOSFETs 223 und 224 in Reihe miteinander derart elektrisch verbunden, dass die Kathode des MOSFET 223 mit der Ableitungselektrode des MOSFET 224 elektrisch verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Wärmebecken 212 nur an der Seite der Drehachse CA1 des Leistungsmoduls 211, d.h. nur an der radial inneren Seite des Leistungsmoduls 211, vorgesehen. Mit anderen Worten gesagt ist das Wärmebecken 212 näher zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 gelegen als das Leistungsmodul 211. Das Wärmebecken 212 ist aus Metall hergestellt und gestaltet, um Wärme abzuleiten, die in dem Leistungsmodul 211 erzeugt wird. Die Gestaltung des Wärmebeckens 212 wird später im Detail beschrieben.
Die Sammelschienenbaugruppe 213 ist eine Baugruppe von Komponenten zum Isolieren und Verdrahten des Leistungsmoduls 211. Die Sammelschienenbaugruppe 213 hat eine Sammelschiene (nicht gezeigt), die mit dem Leistungsmodul 211 elektrisch verbunden ist, ein Dichtungsteil 214, einen Leistungszufuhranschluss 215 und ein Verbindungsteil 216.
Der Dichtungsteil 214 ist aus einem Harz ausgebildet, um die Sammelschiene der Sammelschienenbaugruppe 213 zu fixieren und abzudichten.
Der Leistungszufuhranschluss 215 ist an einer Seite (der linken Seite in 3) des Dichtungsteils 214 vorgesehen. Der Leistungszufuhranschluss 215 ist mit der Sammelschiene der Sammelschienenbaugruppe 213 elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist der Leistungszufuhranschluss 215 auch mit einem positiven Anschluss der Batterie 5 (sh. 2) über einen elektrischen Draht (nicht gezeigt) elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist das erste Steuerungsmodul 21, an einer Position zwischen dem Dichtungsteil 214 und dem Leistungszufuhranschluss 215, an dem ersten Rahmen 11 mittels eines Bolzens 201 fixiert.
Der Verbindungsteil 216 ist an der entgegengesetzten Seite des Dichtungsteils 214 zu dem Leistungszufuhranschluss 215 (d.h. der rechten Seite des Dichtungsteils 214 in 3) vorgesehen. Der Verbindungsteil 216 ist an dem ersten Rahmen 11 mittels eines Bolzens 202 fixiert.
Das zweite Steuerungsmodul 23 ist eine Baugruppe von Komponenten zum Ausbilden der ersten Inverterschaltung, einer zweiten Inverterschaltung, der ersten Gleichrichtungsschaltung und einer zweiten Gleichrichtungsschaltung der drehenden elektrischen Maschine 1. Wie in 3 gezeigt ist, hat das zweite Steuerungsmodul 23 ein Leistungsmodul 231, das zuvor genannte Wärmebecken 232 und eine Sammelschienenbaugruppe 233.
Das Leistungsmodul 231 ist ein Schaltelementmodul, das zwei Schaltelemente zum Ausbilden der ersten Inverterschaltung und der ersten Gleichrichtungsschaltung und zwei Schaltelemente zum Ausbilden der zweiten Inverterschaltung und der zweiten Gleichrichtungsschaltung hat, im Speziellen zwei MOSFETs 241 und 242 zum Ausbilden der ersten Inverterschaltung und der ersten Gleichrichtungsschaltung und zwei MOSFETs 243 und 244 zum Ausbilden der zweiten Inverterschaltung und der zweiten Gleichrichtungsschaltung, wie in 2 gezeigt ist, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die MOSFETs 241 und 244 sind miteinander in Reihe derart elektrisch verbunden, dass die Kathode des MOSFET 241 mit der Ableitungselektrode des MOSFET 242 elektrisch verbunden ist. In gleicher Weise sind die MOSFETs 243 und 244 in Reihe miteinander derart elektrisch verbunden, dass die Kathode des MOSFET 243 mit der Ableitungselektrode des MOSFET 244 elektrisch verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Wärmebecken 232 nur an der Seite der Drehachse CA1 des Leistungsmoduls 231, d.h. nur an der radial inneren Seite des Leistungsmoduls 231, vorgesehen. Mit anderen Worten gesagt ist das Wärmebecken 232 näher zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 gelegen als das Leistungsmodul 231. Das Wärmebecken 232 ist aus Metall hergestellt und gestaltet, um eine Wärme abzuleiten, die in dem Leistungsmodul 231 erzeugt wird. Die Gestaltung des Wärmebeckens 232 wird später im Detail beschrieben.
Die Sammelschienenbaugruppe 233 ist eine Baugruppe von Komponenten zum Isolieren und Verdrahten des Leistungsmoduls 231. Die Sammelschienenbaugruppe 233 hat eine Sammelschiene (nicht gezeigt), die mit dem Leistungsmodul 231 elektrisch verbunden ist, ein Dichtungsteil 234 und Verbindungsteile 235 und 236.
Der Dichtungsteil 234 ist aus einem Harz ausgebildet, um die Sammelschiene der Sammelschienenbaugruppe 233 zu fixieren und abzudichten.
Der Verbindungsteil 235 ist an einer Seite (d.h. der oberen Seite in 3) des Dichtungsteils 234 vorgesehen. Der Verbindungsteil 235 ist, zusammen mit dem Verbindungsteil 216 des ersten Steuerungsmoduls 21, an dem ersten Rahmen 11 mittels des Bolzens 202 fixiert.
Der Verbindungsteil 236 ist an der entgegengesetzten Seite des Dichtungsteils 234 zu dem Verbindungsteil 235 (d.h. der unteren Seite des Dichtungsteils 234 in 3) vorgesehen. Der Verbindungsteil 236 ist an dem ersten Rahmen 11 mittels eines Bolzens 203 fixiert.
Das dritte Steuerungsmodul 25 ist eine Baugruppe von Komponenten zum Ausbilden der zweiten Inverterschaltung und der zweiten Gleichrichtungsschaltung der drehenden elektrischen Maschine 1. Wie in 3 gezeigt ist, hat das dritte Steuerungsmodul 25 ein Leistungsmodul 251, das vorstehend genannte Wärmebecken 252 und eine Sammelschienenbaugruppe 253.
Das Leistungsmodul 251 ist ein Schaltelementmodul, das vier Schaltelemente zum Ausbilden der zweiten Inverterschaltung und der zweiten Gleichrichtungsschaltung hat, insbesondere vier MOSFETs 261, 262, 263 und 264, wie in 2 gezeigt ist, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die MOSFETs 261 und 262 sind in Reihe miteinander derart elektrisch verbunden, dass die Kathode des MOSFET 261 mit der Ableitungselektrode des MOSFET 262 elektrisch verbunden ist. In gleicher Weise sind die MOSFETs 263 und 264 in Reihe miteinander derart elektrisch verbunden, dass die Kathode des MOSFET 263 mit der Ableitungselektrode des MOSFET 264 elektrisch verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt ist, ist das Wärmebecken 252 nur an der Seite der Drehachse CA1 des Leistungsmoduls 251 vorgesehen, d.h. nur an der radial inneren Seite des Leistungsmoduls 251. Mit anderen Worten gesagt ist das Wärmebecken 252 näher zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 gelegen als das Leistungsmodul 251. Das Wärmebecken 252 ist aus Metall hergestellt und gestaltet, um eine Wärme abzuleiten, die in dem Leistungsmodul 251 erzeugt wird. Die Gestaltung des Wärmebeckens 252 wird später im Detail beschrieben.
Die Sammelschienenbaugruppe 253 ist eine Baugruppe von Komponenten zum Isolieren und Verdrahten des Leistungsmoduls 251. Die Sammelschienenbaugruppe 253 hat eine Sammelschiene (nicht gezeigt), die mit dem Leistungsmodul 251 elektrisch verbunden ist, einen Dichtungsteil 254 und einen Verbindungsteil 255.
Der Dichtungsteil 254 ist aus einem Harz ausgebildet, um die Sammelschiene der Sammelschienenbaugruppe 253 zu fixieren und abzudichten.
Der Verbindungsteil 255 ist an einer Seite (d.h. der rechten Seite in 3) des Dichtungsteils 254 vorgesehen. Der Verbindungsteil 255 ist, zusammen mit dem Verbindungsteil 236 des zweiten Steuerungsmoduls 23, an dem ersten Rahmen 11 mittels des Bolzens 203 fixiert.
Die Schleifringe 27 und die Bürsten 28 sind zum Zuführen eines Gleichstroms (d.h. eines Erregungsstroms) zu der Rotorwicklung 142 vorgesehen. Jeder der Schleifringe 27 ist an einer Außenumfangsfläche der Drehwelle 15 über ein Isolationsbauteil fixiert. Die Bürsten 28 sind durch einen Bürstenhalter 282 so gehalten, dass jede der Bürsten 28 ihre distale Endfläche in gedrücktem Kontakt mit einer Außenumfangsfläche eines entsprechenden der Schleifringe 27 hat. Im Speziellen wird jede der Bürsten 28 gegen die Außenumfangsfläche des entsprechenden Schleifrings 27 durch eine Feder 281 gedrückt, die in dem Bürstenhalter 282 vorgesehen ist.
Darüber hinaus ist der Bürstenhalter 282, der die Bürsten 28 in sich hält, radial außerhalb dieses Endabschnitts der Drehwelle 15 angeordnet, der durch das Lager 16 gestützt ist, und radial innerhalb der Steuerungsmodule 21, 23 und 25. Der Bürstenhalter 282 hat eine äußere Wandfläche 283 an der radial äußeren Seite (sh. 3).
Die Abdeckung 30 ist vorgesehen, um den Steuerungsbereich 20 von der entgegengesetzten Seite des Steuerungsbereichs 20 zu dem ersten Rahmen 11 (d.h. an der Außenseite des ersten Rahmens 11) zu bedecken, wodurch der Steuerungsbereich 20 vor Fremdstoffen wie Wasser und Staub geschützt wird. Die Abdeckung 30 ist aus einem Harz hergestellt und ist gestaltet, um einen rohrförmigen Teil 31, einen Bodenteil 32 und eine Trennwand 33 zu haben.
Der rohrförmige Teil 31 der Abdeckung 30 ist ausgebildet, um sich im Wesentlichen parallel zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 zu erstrecken, und ist angeordnet, um den Steuerungsbereich 20 zu umgeben. Der rohrförmige Teil 31 ist an dem ersten Rahmen 11 mittels Bolzen 34, 35, 36 und 37 fixiert (sh. 4).
Der Bodenteil 32 der Abdeckung 30 hat eine im Wesentlichen scheibenförmige Form und ist an der entgegengesetzten Seite des Steuerungsbereichs 20 zu dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 angeordnet. D.h. der Bodenteil 32 ist mit einem Ende des rohrförmigen Teils 31 an der entgegengesetzten Seite zu dem ersten Rahmen 11 (d.h. einem rechten Ende des rohrförmigen Teils 31 in 1) verbunden. Darüber hinaus sind, wie in 4 gezeigt ist, in dem Bodenteil 32 Belüftungslöcher 301, 302 und 303 in Ausrichtung mit den Wärmebecken 212, 232 bzw. 252 in einer Richtung parallel zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 (d.h. der Richtung senkrecht zu der Papieroberfläche von 4) ausgebildet. Demzufolge sind die Wärmebecken 212, 232 und 252, die im Inneren der Abdeckung 30 gelegen sind, von der Außenseite der Abdeckung 30 jeweils durch die Belüftungslöcher 301, 302 und 303 sichtbar.
Die Trennwand 33 der Abdeckung 30 ist an einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 ausgebildet, um sich von dem Bodenteil 32 in Richtung zu dem Maschinenhauptkörper 10 (d.h. in Richtung zu dem ersten Rahmen 11 und nach links in 1) zu erstrecken. Darüber hinaus ist, wie in 3 und 4 gezeigt ist, die Trennwand 33 ausgebildet, um sich entlang der äußeren Wandfläche 283 des Bürstenhalters 282 an der entgegengesetzten Seite des Bürstenhalters 282 zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 (oder an der radial äußeren Seite des Bürstenhalters 282) zu erstrecken. Die Trennwand 33 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass die Wärmebecken 212, 232 und 252 mit den Bürstenhaltern 282 in Kontakt kommen.
Als nächstes wird die Gestaltung der Wärmebecken 212, 232 und 252 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Detail mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, erstrecken sich in dem ersten, zweiten und dritten Steuerungsmodul 21, 23 und 25 die Wärmebecken 212, 232 und 252 jeweils von den Leistungsmodulen 211, 231 und 251 in Richtung zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 (d.h. radial nach innen). Jedes der Wärmebecken 212, 232 und 252 hat eine Vielzahl von plattenförmigen Rippen; die Rippen sind parallel miteinander in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 angeordnet.
Darüber hinaus hat, wie in 3 gezeigt ist, das Wärmebecken 212 ein distales Ende 217 an der Seite der Drehachse CA1 (oder der radial inneren Seite); das distale Ende 217 des Wärmebeckens 212 ist aus distalen Enden der Rippen des Wärmebeckens 212 an der Seite der Drehachse CA1 gebildet. In gleicher Weise hat das Wärmebecken 232 ein distales Ende 237 an der Seite der Drehachse CA1 (oder der radial inneren Seite); das distale Ende 237 des Wärmebeckens 232 ist aus distalen Enden der Rippen des Wärmebeckens 232 an der Seite der Drehachse CA1 gebildet. Das Wärmebecken 252 hat ein distales Ende 257 an der Seite der Drehachse CA1 (oder der radial inneren Seite); das distale Ende 257 des Wärmebeckens 252 ist aus distalen Enden der Rippen des Wärmebeckens 252 an der Seite der Drehachse CA1 gebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die distalen Enden 217, 237 und 257 der Wärmebecken 212, 232 und 252 ausgebildet, um der Form einer äußeren Wandfläche 331 der Trennwand 33 der Abdeckung 30 zu folgen und sind innerhalb eines minimalen zulässigen Freiraums angeordnet, der zwischen den distalen Enden 217, 237 und 257 und der äußeren Wandfläche 331 vorgesehen ist. D.h. die Kontur der distalen Enden 217, 237 und 257 der Wärmebecken 212, 232 und 252 stimmt mit der Form der äu-βeren Wandfläche 331 der Trennwand 33 überein. Im Speziellen sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Längen der Rippen der Wärmebecken 212, 232 und 252 variabel festgelegt, um die distalen Enden der Rippen, die um die Trennwand 33 der Abdeckung 30 herum gelegen sind, so nah wie möglich zu der äußeren Wandfläche 331 der Trennwand 33 zu haben. Darüber hinaus ist, wie vorstehend beschrieben ist, die Trennwand 33 der Abdeckung 30 ausgebildet, um sich entlang der äußeren Wandfläche 283 des Bürstenhalters 282 zu erstrecken. Deshalb sind die distalen Enden 217, 237 und 257 der Wärmebecken 212, 232 und 252 ausgebildet, um auch der Form der äußeren Wandfläche 283 des Bürstenhalters 282 zu folgen. Mit anderen Worten gesagt stimmt die Kontur der distalen Enden 217, 237 und 257 der Wärmebecken 212, 232 und 252 auch mit der Form der äußeren Wandfläche 283 des Bürstenhalters 282 überein.
Darüber hinaus hat, wie in 1 gezeigt ist, das Wärmebecken 232 eine Endfläche 238, die einer inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zugewandt ist; die Endfläche 238 ist ausgebildet, um sich entlang der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zu erstrecken, wobei ein minimaler zulässiger Freiraum zwischen der Endfläche 238 und der inneren Wandfläche 321 vorgesehen ist. In gleicher Weise hat, obwohl es in den Fig. nicht gezeigt ist, das Wärmebecken 212 eine Endfläche, die der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zugewandt ist; die Endfläche ist ausgebildet, um sich entlang der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zu erstrecken, wobei der minimale zulässige Freiraum zwischen der Endfläche und der inneren Wandfläche 321 vorgesehen ist. Das Wärmebecken 252 hat eine Endfläche, die der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zugewandt ist; die Endfläche ist ausgebildet, um sich entlang der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zu erstrecken, wobei der minimale zulässige Freiraum zwischen der Endfläche und der inneren Wandfläche 321 vorgesehen ist.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren der drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Herstellungsverfahren der drehenden elektrischen Maschine 1 einen ersten Montageschritt, einen zweiten Montageschritt und einen Fixierungsschritt. In dem ersten Montageschritt wird das zweite Steuerungsmodul 23 an dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 von der entgegengesetzten Seite des Bodenteils 111 zu dem Aufnahmeraum 100 montiert. In dem zweiten Montageschritt werden das erste und dritte Steuerungsmodul 21 und 25 an dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 montiert, um benachbart zu dem zweiten Steuerungsmodul 23 jeweils an entgegengesetzten Seiten des zweiten Steuerungsmoduls 23 gelegen zu sein. In dem Fixierungsschritt werden das erste, zweite und dritte Steuerungsmodul 21, 23 und 25 an dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 mittels der Bolzen 201, 202 und 203 fixiert.
Als nächstes wird ein Betrieb der drehenden elektrischen Maschine 1 mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die drehende elektrische Maschine 1 als ein Motorgenerator gestaltet, um wahlweise in einem Motormodus und einem Generatormodus in einem Fahrzeug zu arbeiten.
In dem Motormodus wird, in Folge eines Einschaltens eines Zündungsschalters (nicht gezeigt) des Fahrzeugs, ein Gleichstrom von der Batterie 5 zu der Rotorwicklung 142 über die Bürsten 28 und die Schleifringe 27 zugeführt, was bewirkt, dass magnetische Pole an einem radial äußeren Umfang des Rotors 14 ausgebildet werden. Gleichzeitig wird ein Gleichstrom auch von der Batterie 5 zu den Leistungsmodulen 211, 231 und 251 zugeführt. Dann werden die sechs MOSFETs 221, 222, 223, 224, 241 und 242, die zusammen die erste Inverterschaltung ausbilden, bei vorbestimmten Zeitpunkten ein- oder ausgeschaltet, wodurch der Gleichstrom, der von der Batterie 5 zugeführt wird, in einen Dreiphasenwechselstrom umgewandelt wird. In gleicher Weise werden die sechs MOSFETs 243, 244, 261, 262, 263 und 264, die zusammen die zweite Inverterschaltung ausbilden, auch bei vorbestimmten Zeitpunkten ein- oder ausgeschaltet, wodurch der Gleichstrom, der von der Batterie 5 zugeführt wird, in einen Dreiphasenwechselstrom umgewandelt wird. Jedoch unterscheiden sich die vorbestimmten Zeitpunkte, zu denen die sechs MOSFETs, die die zweite Inverterschaltung ausbilden, ein- oder ausgeschaltet werden, von den vorbestimmten Zeitpunkten, zu denen die sechs MOSFETs, die die erste Inverterschaltung ausbilden, ein- oder ausgeschaltet werden. Demzufolge unterscheidet sich der Dreiphasenwechselstrom, der von der zweiten Inverterschaltung ausgegeben wird, bezüglich einer Phase von dem Dreiphasenwechselstrom, der von der ersten Inverterschaltung ausgegeben wird. Der Dreiphasenwechselstrom, der von der ersten Inverterschaltung ausgegeben wird, und der Dreiphasenwechselstrom, der von der zweiten Inverterschaltung ausgegeben wird, werden zu der ersten bzw. zweiten Dreiphasenstatorwicklung 133 bzw. 134 zugeführt, was bewirkt, dass der Maschinenhauptkörper 10 eine Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs erzeugt.
In dem Generatormodus wird ein Gleichstrom von der Batterie 5 zu der Rotorwicklung 142 über die Bürsten 28 und die Schleifringe 27 zugeführt, was bewirkt, dass magnetische Pole an dem radial äußeren Umfang des Rotors 14 ausgebildet werden. Darüber hinaus wird eine Antriebsleistung von der Kurbelwelle der Maschine des Fahrzeugs zu dem Verbindungsteil 121 des Maschinenhauptkörpers 10 übertragen, was bewirkt, dass ein Dreiphasenwechselstrom in jeder von der ersten und zweiten Dreiphasenstatorwicklung 133 und 134 erzeugt wird. Dann werden die sechs MOSFETs 221, 222, 223, 224, 241 und 242, die zusammen die erste Gleichrichtungsschaltung ausbilden, zu vorbestimmten Zeitpunkten ein- oder ausgeschaltet, wodurch der Dreiphasenwechselstrom, der in der ersten Dreiphasenstatorwicklung 133 erzeugt wird, in einen Gleichstrom gleichgerichtet wird. In gleicher Weise werden auch die sechs MOSFETs 243, 244, 261, 262, 263 und 264, die zusammen die zweite Gleichrichtungsschaltung ausbilden, zu vorbestimmten Zeitpunkten ein- oder ausgeschaltet, wodurch der Dreiphasenwechselstrom, der in der zweiten Dreiphasenstatorwicklung 134 erzeugt wird, in einen Gleichstrom gleichgerichtet wird. Sowohl der Gleichstrom, der von der ersten Gleichrichtungsschaltung ausgegeben wird, als auch der Gleichstrom, der von der zweiten Gleichrichtungsschaltung ausgegeben wird, werden zu der Batterie 5 zugeführt, um diese zu laden.
Während eines Betriebs der drehenden elektrischen Maschine 1 wird bewirkt, dass Kühlluft, durch eine Drehung der Kühlgebläse 18 und 19 in Verbindung mit dem Rotor 14 und der Drehwelle 15, von der Außenseite zu der Innenseite der drehenden elektrischen Maschine 1 strömt. Im Speziellen strömt die Kühlluft, die von der Außenseite der drehenden elektrischen Maschine 1 zu der Innenseite der Abdeckung 30 durch die Belüftungslöcher 301, 302 und 303 der Abdeckung 30 geströmt ist, weiter entlang der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 in den Aufnahmeraum 100 durch Spalte zwischen benachbarten Rippen der Wärmebecken 212, 232 und 252 und die Belüftungslöcher 112, 113 und 114 des ersten Rahmens 11. Darüber hinaus strömt die Kühlluft, die in den Aufnahmeraum 100 geströmt ist, des Weiteren in eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse CA1 zu der Außenseite der drehenden elektrischen Maschine 1 durch einen Spalt zwischen dem ersten und zweiten Rahmen 11 und 12.
Mit der vorstehenden Strömung der Kühlluft wird Wärme, die in den Leistungsmodulen 211, 231 und 251 während der Umwandlung von Gleichstrom in Dreiphasenwechselstrom oder der Umwandlung des Dreiphasenwechselstroms in einen Gleichstrom erzeugt wird, über die Wärmebecken 212, 232 und 252 abgeleitet.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Effekte zu erreichen.
Bei der drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind nur die Wärmebecken 212, 232 und 252 nur an der Seite der Drehachse CA1 der Leistungsmodule 211, 231 und 251 vorgesehen, d.h. nur an der radial inneren Seite der Leistungsmodule 211, 231 und 251. Deshalb strömt das meiste der Kühlluft, die durch die Wärmebecken 212, 232 und 252 hindurchgeht, entlang eines einzelnen relativ einfachen Strömungspfads, d.h. sie strömt erst entlang der Drehachse CA1, nachdem sie von der Außenseite der drehenden elektrischen Maschine 1 zu der Innenseite der Abdeckung 30 geströmt ist, bis sie in den Aufnahmeraum 100 strömt, und strömt dann in die Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse CA1, nachdem sie in den Aufnahmeraum 100 geströmt ist, bis sie aus der drehenden elektrischen Maschine 1 ausströmt. Demzufolge wird es möglich, zu verhindern, dass die Effizienz des Kühlens der Leistungsmodule 211, 231 und 251 aufgrund einer Stagnation der Kühlluft, die durch eine Kollision zwischen unterschiedlichen Strömungen der Kühlluft verursacht wird, verringert wird. Darüber hinaus wird es durch Vorsehen der Wärmebecken 212, 232 und 252 an der Seite der Drehachse CA1 der Leistungsmodule 211, 231 und 251 möglich, den Kontaktbereich der Wärmebecken 212, 232 und 252 mit der Kühlluft zu maximieren. Als eine Folge wird es möglich, die Effizienz des Kühlens der Leistungsmodule 211, 231 und 251 zu verbessern.
In der drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Endflächen der Wärmebecken 212, 232, und 252, die der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zugewandt sind, ausgebildet, um sich entlang der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 zu erstrecken, wobei der minimale zulässige Freiraum zwischen den Endflächen und der inneren Wandfläche 321 vorgesehen ist. Demzufolge wird es möglich, die Länge der Wärmebecken 212, 232 und 252 in einer Richtung parallel zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 und somit den Kontaktbereich der Wärmebecken 212, 232 und 252 mit der Kühlluft zu maximieren. Als eine Folge wird es möglich, die Effizienz des Kühlens der Leistungsmodule 211, 231 und 251 weiter zu verbessern.
In der drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die distalen Enden 217, 237 und 257 der Wärmebecken 212, 232 und 252 ausgebildet, um der Form der äußeren Wandfläche 283 des Bürstenhalters 282 zu folgen. Demzufolge wird es möglich, die Längen der Rippen der Wärmebecken 212, 232 und 252 in den Erstreckungsrichtungen der Rippen im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 und somit den Kontaktbereich der Wärmebecken 212, 232 und 252 mit der Kühlluft zu maximieren. Als eine Folge wird es möglich, die Effizienz des Kühlens der Leistungsmodule 211, 231 und 251 weiter zu verbessern.
In der drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in dem Bodenteil 32 der Abdeckung 30 die Belüftungslöcher 301, 302 und 303 ausgebildet, die jeweils durch den Bodenteil 32 in einer Richtung parallel zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 (d.h. der Richtung senkrecht zu der Papieroberfläche von 4) hindurchgehen und sind jeweils mit den Wärmebecken 212, 232 und 252 in der Richtung parallel zu der Drehachse CA1 ausgerichtet. Demzufolge strömt die Kühlluft, die von der Außenseite zu der Innenseite der Abdeckung 30 durch die Belüftungslöcher 301, 302 und 303 geströmt ist, weiter zu den Wärmebecken 212, 232 und 252, ohne zu stagnieren, und kommt somit zuverlässig in Kontakt mit den Wärmebecken 212, 232 und 252. Als eine Folge wird es möglich, die Effizienz des Kühlens der Leistungsmodule 211, 231 und 251 weiter zu verbessern.
In der drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 die Belüftungslöcher 112, 113 und 114 ausgebildet, die jeweils durch den Bodenteil 111 in einer Richtung parallel zu der Drehachse CA1 der Drehwelle 15 hindurchgehen und jeweils die Wärmebecken 212, 232 und 252 in der Richtung parallel zu der Drehachse CA1 überlappen. Darüber hinaus sind, wie vorstehend beschrieben ist, die Wärmebecken 212, 232 und 252 nur an der Seite der Drehachse CA1 der Leistungsmodule 211, 231 und 251 vorgesehen. Deshalb sind die Belüftungslöcher 112, 113 und 114 auch nur an der sich an der Seite der Drehachse CA1 befindlichen Seite der Leistungsmodule 211, 231 und 251 ausgebildet. Demzufolge wird es möglich, zu verhindern, dass die mechanische Festigkeit des ersten Rahmens 11 aufgrund der Belüftungslöcher 112, 113 und 114, die in diesem ausgebildet sind, übermäßig verringert wird, während die Effizienz des Kühlens der Leistungsmodule 211, 231 und 251 verbessert wird.
Das Herstellungsverfahren der drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat den ersten und zweiten Montageschritt. In dem ersten Montageschritt wird das zweite Steuerungsmodul 23 an dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 von der entgegengesetzten Seite des Bodenteils 111 zu dem Aufnahmeraum 100 montiert. In dem zweiten Montageschritt werden das erste und dritte Steuerungsmodul 21 und 25 an dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 montiert, um benachbart zu dem zweiten Steuerungsmodul 23 jeweils an entgegengesetzten Seiten des zweiten Steuerungsmoduls 23 gelegen zu sein. Demzufolge wird es im Vergleich zu dem Fall des anfänglichen Montierens des ersten Steuerungsmoduls 21 oder des dritten Steuerungsmoduls 25 und des anschließenden Montierens der verbleibenden zwei Steuerungsmodule an dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11, möglich, Montagefehler der drei Steuerungsmodule 21, 23 und 25 zu verringern, wodurch diese an gewünschten Positionen an dem Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 zuverlässig montiert werden. Daher wird es auch möglich, die Größen der Wärmebecken 212, 232 und 252 der Steuerungsmodule 21, 23 und 25 zu dem Ausmaß zu erhöhen, dass der minimale zulässige Freiraum zwischen den Wärmebecken 212, 232 und 252 und der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 und zwischen den Wärmebecken 212, 232 und 252 und der äußeren Wandfläche 331 der Trennwand 33 der Abdeckung 30 gewährleistet werden kann. Als eine Folge wird es möglich, die Effizienz des Kühlens der Leistungsmodule 211, 231 und 251 weiter zu verbessern.
Während das vorstehende spezielle Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben worden ist, ist es durch den Fachmann zu verstehen, dass verschiedenartige Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen gemacht werden können, ohne von dem Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bspw. ist in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die drehende elektrische Maschine 1 entworfen, um in einem Fahrzeug verwendet zu werden. Jedoch kann die vorliegende Offenbarung auch auf drehende elektrische Maschinen für andere Zwecke angewendet werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die distalen Enden 217, 237 und 257 der Wärmebecken 212, 232 und 252 ausgebildet, um der Form der äußeren Wandfläche 283 des Bürstenhalters 282 zu folgen. Jedoch können die distalen Enden 217, 237 und 257 der Wärmebecken 212, 232 und 252 auch ohne Folgen der Form der äußeren Wandfläche 283 des Bürstenhalters 282 ausgebildet sein.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Bodenteil 32 der Abdeckung 30 die Belüftungslöcher 301, 302 und 303, die jeweils in Ausrichtung mit den Wärmebecken 212, 232 und 252 in einer Richtung parallel zu der Drehachse CA1 ausgebildet sind. Jedoch können die Belüftungslöcher 301, 302 und 303 auch in Nichtausrichtung mit den Wärmebecken, 212, 232 und 252 in der Richtung parallel zu der Drehachse CA1 ausgebildet sein. Darüber hinaus kann der Bodenteil 32 der Abdeckung 30 keine Belüftungslöcher in sich ausgebildet haben.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Bodenteil 111 des ersten Rahmens 11 die Belüftungslöcher 112, 113 und 114, die ausgebildet sind, um jeweils die Wärmebecken 212, 232 und 252 in einer Richtung parallel zu der Drehachse CA1 zu überlappen. Jedoch können die Belüftungslöcher 112, 113 und 114 auch ausgebildet sein, um die Wärmebecken 212, 232 und 252 in der Richtung parallel zu der Drehachse CA1 nicht zu überlappen. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die MOSFETs in den Leistungsmodulen 211, 231 und 251 verwendet. Jedoch können andere Schaltelemente wie Dioden alternativ in den Leistungsmodulen 211, 231 und 251 verwendet werden.
In dem Fall der Leistungsmodule 211, 231 und 251, die Dioden verwenden, würden die Wärmebecken 212, 232 und 252 geladen werden (d.h. ein elektrisches Potential haben, das nicht gleich zu dem Erdungspotential ist). Im Gegensatz dazu wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da die MOSFETs in den Leistungsmodulen 211, 231 und 251 verwendet werden, verhindert, dass die Wärmebecken 212, 232 und 252 geladen werden. Deshalb ist es gestattet, dass die Größen der Wärmebecken 212, 232 und 252 zu dem Ausmaß erhöht werden, dass die minimalen zulässigen Freiräume zwischen den Wärmebecken 212, 232 und 252 und der inneren Wandfläche 321 des Bodenteils 32 der Abdeckung 30 und zwischen den Wärmebecken 212, 232 und 252 und der äußeren Wandfläche 331 der Trennwand 33 der Abdeckung 30 gewährleistet werden können.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Stator 13 zwei Dreiphasenstatorwicklungen, d.h. die erste Dreiphasenstatorwicklung 133 und die zweite Dreiphasenstatorwicklung 134. Darüber hinaus werden die MOSFETs, die die erste Inverterschaltung ausbilden, die den Gleichstrom, der von der Batterie 5 zugeführt wird, in den Dreiphasenwechselstrom umwandelt, der zu der ersten Dreiphasenstatorwicklung 133 zugeführt wird, zu unterschiedlichen vorbestimmten Zeitpunkten gegenüber den MOSFETs ein- oder ausgeschaltet, die die zweite Inverterschaltung ausbilden, die den Gleichstrom, der von der Batterie 5 zugeführt wird, in den Dreiphasenwechselstrom umwandelt, der zu der zweiten Dreiphasenstatorwicklung 134 zugeführt wird. Jedoch kann der Stator 13 alternativ nur eine einzelne Dreiphasenstatorwicklung haben.
Darüber hinaus ist es in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, durch Einschalten oder Ausschalten der MOSFETs, die die erste Inverterschaltung ausbilden, zu unterschiedlichen vorbestimmten Zeitpunkten gegenüber den MOSFETs, die die zweite Inverterschaltung ausbilden, möglich, ein Rauschen zu verringern, das in den Dreiphasenwechselströmen umfasst ist, die von der ersten und zweiten Inverterschaltung ausgegeben werden.
Eine drehende elektrische Maschine hat eine Drehwelle mit einer Drehachse, einen Rotor, einen Stator, ein Gehäuse, eine Vielzahl von Steuerungsmodulen und eine Abdeckung. Das Gehäuse stützt die Drehwelle in drehbarer Weise und nimmt den Rotor und den Stator auf. Das Gehäuse hat einen wellenstützenden Teil, der einen Endabschnitt der Drehwelle stützt. Die Steuerungsmodule sind außen von dem wellenstützenden Teil des Gehäuses und um die Drehwelle herum angeordnet. Die Steuerungsmodule haben jeweils eine Vielzahl von Schaltelementen und ein Wärmebecken, das nur an der Drehachsenseite der Schaltelemente vorgesehen ist. Die Abdeckung, die die Steuerungsmodule abdeckt, hat einen Bodenteil, der an einer entgegengesetzten Seite der Steuerungsmodule zu dem wellenstützenden Teil des Gehäuses angeordnet ist. Endflächen der Wärmebecken der Steuerungsmodule sind ausgebildet, um sich entlang einer inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zu erstrecken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018042857 [0001]
JP 4500300 B2 [0003]

Claims

Drehende elektrische Maschine mit: einer Drehwelle, die eine Drehachse hat, um die die Drehwelle drehbar ist; einem Rotor, der an der Drehwelle fixiert ist, um zusammen mit der Drehwelle zu drehen; einem Stator, der radial außen von dem Rotor vorgesehen ist und eine Statorwicklung hat; einem Gehäuse, das die Drehwelle in drehbarer Weise stützt und sowohl den Rotor als auch den Stator in sich aufnimmt, wobei das Gehäuse einen wellenstützenden Teil hat, der einen Endabschnitt der Drehwelle stützt; einer Vielzahl von Steuerungsmodulen, die in der Lage sind, einen Mehrphasenwechselstrom zu der Statorwicklung zuzuführen und einen Mehrphasenwechselstrom, der in der Statorwicklung erzeugt wird, in einen Gleichstrom gelichzurichten, wobei die Steuerungsmodule außen von dem wellenstützenden Teil des Gehäuses und um die Drehwelle herum angeordnet sind, wobei jedes der Steuerungsmodule eine Vielzahl von Schaltelementen, die mit der Statorwicklung elektrisch verbunden sind, und ein Wärmebecken hat, das nur an einer Drehachsenseite, wo die Drehachse der Drehwelle gelegen ist, der Schaltelemente vorgesehen ist; und einer Abdeckung, die die Steuerungsmodule an einer Außenseite des Gehäuses bedeckt, wobei die Abdeckung einen Bodenteil hat, der an einer entgegengesetzten Seite der Steuerungsmodule zu dem wellenstützenden Teil des Gehäuses angeordnet ist, wobei jedes der Wärmebecken der Steuerungsmodule eine Endfläche hat, die einer inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zugewandt ist, wobei die Endfläche ausgebildet ist, um sich entlang der inneren Wandfläche des Bodenteils der Abdeckung zu erstrecken.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, des Weiteren mit einem Bürstenhalter, der in sich Bürsten zum Zuführen eines Gleichstroms zu einer Rotorwicklung, die in dem Rotor vorgesehen ist, hält, wobei der Bürstenhalter radial außen von dem Endabschnitt der Drehwelle und radial innen von den Steuerungsmodulen angeordnet ist, wobei jedes der Wärmebecken der Steuerungsmodule ein distales Ende an einer radial inneren Seite hat, der Bürstenhalter eine äußere Wandfläche an einer radial äußeren Seite hat, und die distalen Enden der Wärmebecken ausgebildet sind, um der Form der äußeren Wandfläche des Bürstenhalters zu folgen.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei, in dem Bodenteil der Abdeckung, eine Vielzahl von Belüftungslöchern ausgebildet sind, die jeweils durch den Bodenteil in einer Richtung parallel zu der Drehachse der Drehwelle hindurchgehen und jeweils mit den Wärmebecken der Steuerungsmodule in der Richtung parallel zu Drehachse ausgerichtet sind.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei, in dem wellenstützenden Teil des Gehäuses, eine Vielzahl von Belüftungslöchern ausgebildet sind, die jeweils durch den wellenstützenden Teil in einer Richtung parallel zu der Drehachse der Drehwelle hindurchgehen und jeweils die Wärmebecken der Steuerungsmodule in der Richtung parallel zu der Drehachse überlappen.