DE60311418T2 - Mehrphasige rotierende elektrische Wechselstrommaschine - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Viel- bzw. Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine, die Mehrphasenwechselströme durch Halbleiterschaltvorrichtungen, wie zum Beispiel MOSFETs, IGBTs und so weiter, steuert.
  • Da der Bedarf an elektrischer Leistungsbelastung zunimmt, weil Automobile größer und modernisiert werden, steigt auch die Nachfrage nach hoch effizienten und starken Automobillichtmaschinen (Wechselstromgenerator für Automobile). In Bezug auf die gesteigerte Effizienz reduziert gemäß dem in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2959640 offenbarten Verfahren die Verwendung eines MOSFETs als Gleichrichtervorrichtung Leistungsverluste (Wärmeerzeugung) mehr als die Verwendung einer herkömmlichen Diode. In Bezug auf hohe Leistung ist es durch paralleles Anbringen von MOSFETs mit niedrigem Leistungsverlust und niedrigem Widerstand möglich, größere Ströme als mit dem herkömmlichen Verfahren gleichzurichten.
  • Insbesondere für eine Drehelektromaschine für Automobile, wie zum Beispiel die oben erwähnte Lichtmaschine, ist die Konfiguration, die eine Leistungswandlerschaltungseinheit in einen Hauptkörper einer Drehelektromaschine einbaut (im Folgenden als "integraler Aufbau" bezeichnet), im Hinblick auf eine Reduzierung der Größe, des Gewichts und der Kosten sehr erwünscht.
  • Weil jedoch der Hauptkörper einer Drehelektromaschine in der Nähe des Motors angebracht und extremen thermischen Bedingungen ausgesetzt ist, sind viele Beispiele für eine herkömmliche integrale Lichtmaschine, die Siliciumdioden verwendet, welche gegenüber relativ hohen Temperaturen beständig sind, offenbart worden, aber bisher ist nur ein Beispiel (japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 8-331818) für eine herkömmliche integrale Lichtmaschine offenbart worden, die SiC (Siliciumcarbid)-Vorrichtungen verwendet, welche verglichen mit den Siliciumvorrichtungen gegenüber höheren Temperaturen beständig sind. Nachstehend folgen detaillierte Beschreibungen von Problemen, die zum Erreichen einer hoch effizienten, starken, integralen Drehelektromaschine zu lösen sind, welche Siliciumschaltvorrichtungen (MOSFETs, IGBTs und so weiter) enthält.
  • DE OS 1 763 103 offenbart eine Wechselstrommaschine mit einer angebrachten Gleichrichtereinheit. Die Gleichrichtereinheit umfasst Dioden, die an einem isolierenden Haltering angebracht sind. Der Haltering kann an einem Wechselstromgenerator angebracht sein.
  • EP 1 274 129 A2 offenbart eine elektronische Anordnung und ein entsprechendes Verfahren. Ein elektronisches Bauelement ist mit einem Kühlkörper verbunden, wobei das elektronische Bauelement in den Kühlkörper wärmegeschrumpft und von diesem elektrisch isoliert ist.
  • DE OS 2 228 856 offenbart einen elektrischen Generator, bei dem Dioden durch Brücken verbunden sind, um einen Gleichrichter zu bilden. Sie sind in einer Bohrung von Gehäuseplatten angeordnet, die voneinander isoliert sind.
  • US 5 825 107 offenbart eine Antriebsbaugruppe für eine dynamoelektrische Maschine. Eine Wärmesenke für Schaltelemente ist an dem Gehäuse ohne ein elektrisch isolierendes Material dazwischen angebracht. Die wärmeerzeugenden Bauelemente sind jeweils im wesentlichen durch ein Isolatorrohr bedeckt.
  • DE 44 22 623 A1 offenbart eine elektrische Maschine. Kühlkörper für Leistungsblöcke ragen durch eine durchbohrte Wand hindurch in einen Kühlfluidkanal hinein. Jeder Leistungsblock umfasst die Schaltelemente der positiven und negativen Seite einer Phase.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei herkömmlichen Lichtmaschinen ist eine Anzahl von Dioden integriert, die der Phasenanzahl der Gleichrichterschaltung entspricht; es gibt jedoch die Möglichkeit, dass die Temperatur jeder Vorrichtung gemäß den Anbringungsorten variieren könnte.
  • Wie beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 63-305757 offenbart, variiert, wenn eine Wärmesenke, die mit Rippen von teilweise unterschiedlichen Längen ausgelegt ist, verwendet wird, um die Rotorwelle zu umgehen, die Temperatur der angebrachten Vorrichtungen gemäß den Orten auf der Wärmesenke.
  • Außerdem tritt, wie in der Patentveröffentlichung Nr. 2590490 und der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 5-316732 offenbart, wenn die positiven – und negativen – Wärmesenken in die Statorseite beziehungsweise die Hinterseite getrennt sind und die Wärmesenken nicht in dem gleichen Querschnitt angebracht sind wie die Rotorwelle (das heißt, Wärmesenken sich übereinander befinden), die Abweichung der Temperaturen der Vorrichtungen zwangsläufig auf, weil die Kühlfähigkeit beider Pole unterschiedlich ist.
  • Bei Verwendung von Siliciumdioden gibt es, sogar wenn die Diodentemperaturen abhängig von den Anbringungsorten um wenigstens 20°C variieren, kaum die Möglichkeit einer vernichtenden Zerstörung der Vorrichtungen, weil sie Betriebstemperaturen von bis zu 200°C aushalten können. Auf der anderen Seite ist die maximale Betriebs temperatur einer Siliciumschaltvorrichtung (MOSFET, IGBT etc.) niedrig, zwischen 150°C bis 175°C, und deshalb ist eine zulässige Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen klein.
  • Folglich ist es im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel notwendig, die Kühlfähigkeit zu steigern sowie die Temperaturabweichung zu reduzieren. Überdies ist es beim Berechnen eines Drehmoments aus elektrischen Strömen und der Anzahl von Umdrehungen zum Rückkoppeln für eine Motorsteuerung notwendig, elektrische Ströme genau zu erfassen. Als ein Ergebnis muss die Abweichung der Kühlfähigkeit, die von den Anbringungsorten der Vorrichtungen abhängt, reduziert werden, weil die Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen die Genauigkeit der Stromerfassung beeinflusst.
  • Außerdem nimmt bei in der letzten Zeit entwickelten Hybridfahrzeugen, weil die Stromversorgungsspannung höher als jene von herkömmlichen Fahrzeugen ist, die Nachfrage nach elektrischer Isolierung von Hochspannungsvorrichtungen zu. Beispielsweise ist es beim Verwirklichen einer integralen Drehelektromaschine, wie zum Beispiel eines Motorgenerators (im Folgenden als "M/G" bezeichnet), der sowohl als Lichtmaschine als auch als Maschinenantriebsmotor fungiert, wichtiger als bei einem herkömmlichen Fahrzeug, positive Hochspannungsvorrichtungen vollständig von dem körpergeerdeten Gehäuse der Drehelektromaschine zu isolieren.
  • Überdies ist es unter Beispielnahme einer Dreiphasen-Wechselstrom-Schaltung bevorzugt, Schaltvorrichtungen vom gleichen Kanaltyp für die positive Polseite und negative Polseite jeder U-, V- und W-Phase zu verwenden.
  • Beispielsweise gibt es in Bezug auf den MOSFET zwei Typen, den N-Kanal-Typ und den P-Kanal-Typ, weil ihre Schaltfähigkeiten aufgrund des Unterschieds in der Beweglichkeit elektrischer Träger unterschiedlich sind. Demgemäß ist es bei Verwendung von MOSFETs des N-Kanal-Typs sowohl für positive als auch negative Schaltvorrichtungen notwendig, die negative Elektrode und Wärmesenke für jede U-, V- und W-Phase zu trennen. Bei der herkömmlichen Diodengleichrichterschaltung (Drehelektromaschine) wurde diese Beschränkung durch auf dem Kopf stehendes Anbringen von positiven und negativen Dioden vermieden, so dass ihre Pole entgegengesetzt werden. Deshalb ist dies ein neues Problem, das beim Aufbringen von Halbleiterschaltvorrichtungen auf eine Drehelektromaschine zu lösen ist.
  • Angesichts der oben erwähnten Nachfrage und Probleme ist es der Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine bereitzustellen, die eine Temperaturabweichung unter mehreren Vorrichtungen beseitigt, Hochspannungsvorrichtungen vollständig von der Masse isoliert und auch eine angemessene Konfiguration hat, die für Halbleiterschaltvorrichtungen, wie zum Beispiel MOSFETs, IGBTs etc. geeignet ist.
  • Gemäß der Erfindung, wie in Anspruch 1 definiert, ist eine Wechselstrom-Drehelektromaschine zur Lösung der besagten Aufgabe eine Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine mit einem Gehäuse,

    einer in dem Gehäuse drehbar installierten Rotorwelle,

    einem an der Rotorwelle befestigten magnetisierten Rotor,

    einem Stator, der so angeordnet ist, dass die Windungen der Statorspule um den an dem Gehäuse befestigten Statorkern gewickelt sind,

    mehreren in dem Gehäuse installierten Halbleiterschaltvorrichtungen, die Ströme des Stators anpassen, und

    Wärmesenken, die so an den Halbleiterschaltvorrichtungen befestigt sind, dass Wärme geleitet werden kann, wobei

    die Halbleiterschaltvorrichtungen von den jeweiligen Wärmesenken elektrisch isoliert sind und die Wärmesenken an dem Gehäuse geerdet sind und die Wärmesenken für jeden positiven Zweig und negativen Zweig für jede Phase thermisch getrennt sind.
  • Weiterhin wird die Temperatur der mehreren Halbleiterschaltvorrichtungen im Wesentlichen in jeder Phase bestimmt.
  • Weiterhin sind auf der Basisfläche der Wärmesenke mehrere Rippen angeordnet und strömt der im Wesentlichen gesamte Strom der Luft, die in das Gehäuse eintritt, durch die mehreren Rippen.
  • Weiterhin sind auf der Basisfläche der Wärmesenke mehrere Rippen angeordnet und ist eine Abdeckung vorgesehen, die eine zu dem Vorsprung der Wärmesenke in der Richtung der Rotorwelle fast identische Öffnung hat.
  • Weiterhin ist die Basisfläche der Wärmesenke parallel zur Richtung des Durchmessers der Rotorwelle platziert.
  • Weiterhin sind die mehreren Rippen der Wärmesenke konzentrisch zu der Rotorwelle als dem Zentrum angeordnet.
  • Weiterhin sind die auf der Basisfläche der Wärmesenke befindlichen mehreren Rippen säulenförmig und die mehreren säulenförmigen Rippen in einer gitterartigen Konfiguration auf der Basisfläche angeordnet.
  • Weiterhin sind die auf der Basisfläche der Wärmesenke befindlichen mehreren Rippen säulenförmig und die mehreren säulenförmigen Rippen in einer versetzten Konfiguration auf der Basisfläche angeordnet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht eine Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 2 veranschaulicht die Innenseite der Drehelektromaschine, gesehen von der Seite des Kühlluftzustroms aus, wobei die in 1 gezeigte Rückabdeckung 13 entfernt ist;
  • 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 gemäß Ausführungsformen 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung;
  • 4 veranschaulicht die Form der Kühlluftöffnungen in der Rückabdeckung 13 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
  • 5 veranschaulicht eine Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
  • 6 veranschaulicht die Innenseite der Drehelektromaschine, gesehen von der Seite des Kühlluftzustroms aus, wobei die in 5 gezeigte Rückabdeckung 13 entfernt ist;
  • 7 veranschaulicht die Form der Kühlluftzuströmungsöffnungen in der Rückabdeckung 13 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
  • 8 veranschaulicht schematisch die Form der Wärmesenke 18 und den Kühlluftstrom bei den Ausführungsformen 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 9 veranschaulicht die Form einer weiteren Wärmesenke, die auf die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
  • 10 veranschaulicht die Form einer weiteren Wärmesenke, die auf die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
  • 11 veranschaulicht die Innenseite der Drehelektromaschine, von der Seite des Kühlluftzustroms aus gesehen, wobei die Rückabdeckung 13 entfernt ist, bei einer Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
  • 12 veranschaulicht die Innenseite der Drehelektromaschine, gesehen von der Seite des Kühlluftzustroms aus, wobei die Rückabdeckung 13 entfernt ist, bei einer Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung; und
  • 13 ist eine Tabelle zum Vergleichen von Temperaturen von Schaltvorrichtungen bei Ausführungsformen 1 bis 4 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem herkömmlichen Beispiel.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • (Ausführungsform 1)
  • Es wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 und 2 zeigen eine dynamoelektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 veranschaulicht die Seitenfläche (einen teilweisen Querschnitt) der Drehelektromaschine 1. 2 veranschaulicht die Innenseite, gesehen von der Seite des Kühlluftzustroms aus, wobei die in 1 gezeigte Rückabdeckung 13 entfernt ist. Zur Klarstellung sind in 2 einige Komponenten, wie zum Beispiel Drähte (Stromleitung, Gate-Antriebsleitung) und Kondensatoren, nicht gezeigt.
  • 3 ist eine Schnittansicht einer Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 (16UH, 16UL, 16VH, 16VL, 16WH und 16WL) in der Drehelektromaschine 1. Die Bezugsziffer 160 bezeichnet ein öffentlich bekanntes Siliciumleistungshalbleiterplättchen (Si-MOSFET), das an die erste Wärmespreize und Drain-Elektrode 164 (Material: Kupfer) gelötet und mit einem Source-Anschluß 161 und einem Gate-Anschluß 162 mit Aluminiumdrähten 163 so verbunden ist, dass Elektrizität geleitet werden kann, und ihre Verbindungen sind durch Epoxidharz 165 geformt. Im Folgenden werden ein Halbleiterplättchen 160, eine erste Wärmespreize 164, ein Source-Anschluß 161, ein Gate-Anschluß 162, Aluminiumdrähte 163, ein Formharz 165 und (nicht gezeigte) gelötete Abschnitte als Ganzes als "Schaltvorrichtungsbaugruppe" bezeichnet.
  • Schaltvorrichtungsbaugruppen 16UH, 16UL, 16VH, 16VL, 16WH, 16WL sind an die zweite Wärmespreize 15 (Material: Kupfer) gelötet, um eine Wärmeableitungsfähigkeit aus den Schaltvorrichtungsbaugruppen zu erhöhen. Die zweite Wärmespreize 15 ist über einen Iso lator 17 an der Basisfläche der Aluminiumwärmesenke 18 (18UH, 18UL, 18VH, 18VL, 18WH, 18WL) befestigt, und die Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 ist von der Wärmesenke 18 elektrisch isoliert. Formen der Wärmesenken 18UH, 18UL, 18VH, 18VL, 18WH, 18WL sind für jede U-, V- und W-Phase identisch hergestellt.
  • Weiterhin ist ein Halbleiterplättchen 160 nicht auf den MOSFET beschränkt, sondern kann ein IGBT oder andere Halbleiterschaltvorrichtungen sein. Auch ist das Material nicht auf Silicium beschränkt, sondern kann SiC (Siliciumcarbid) oder andere Leistungshalbleitermaterialien sein. In Bezug auf die Aluminiumdrähte 163 kann irgendein Draht verwendet werden, der aus einem anderen Material als Aluminium hergestellt ist, soweit der Durchgang gesichert ist. Überdies setzt diese Ausbildungsform ein Drahtbonding-Verbindungsverfahren ein; es kann jedoch ein bondingfreies Verfahren angewandt werden, das den Gate-Anschluß und den Source-Anschluß durch eine elektroleitende Paste mit den Elektroden des Halbleiterplättchens verbindet, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • Bei dieser Ausführungsform kann, obwohl Kupfer für die ersten und zweiten Wärmespreizen verwendet wird, irgendein Material verwendet werden, soweit es eine gute thermische Leitfähigkeit hat. Das Halbleiterplättchen 160 und die erste Wärmespreize 164 sind gelötet; es können jedoch andere Verbindungsmaterialien, wie zum Beispiel eine elektroleitende Paste, anstelle eines Lötmittels verwendet werden. Das Formharz 165 kann durch irgendein Harz ersetzt sein, soweit das Material eine Spannungsrelaxationsfähigkeit und Umweltbeständigkeit für das Halbleiterplättchen und die Nachbarschaft bereitstellen kann.
  • Es ist erwünscht, dass ein Isolator 17 eine hohe thermische Leitfähigkeit hat. Bei dieser Ausführungsform wird eine Polymerplatte mit hoher Leitfähigkeit (thermische Leitfähigkeit: 2,0 W/m·K) verwendet; es kann jedoch, soweit die Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 und die Wärmesenke 18 elektrisch isoliert sind und eine gute thermische Leitfähigkeit sichergestellt ist, irgendeine Konfiguration Anwendung finden, beispielsweise durch Anbringen einer Schaltplatine mit isolierter Keramik, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid, an einer Wärmesenke 18 über ein thermoleitendes Schmiermittel. Überdies ist bei dieser Ausführungsform das Halbleiterplättchen 160 über die erste Wärmespreize 164 an der zweiten Wärmespreize 15 angebracht; es kann jedoch direkt an der zweiten Wärmespreize angebracht sein.
  • Eine in 4 gezeigte Aluminiumlegierung-Rückabdeckung 13 ist von der Richtung über der 2 (siehe 1) aus installiert und an der Wärmesenke 18 und dem hinteren Gehäuse 11 befestigt, wobei sie ein negatives Potential (Körpermassepotential), welches das gleiche Potential wie das hintere Gehäuse 11 ist, für die Wärmesenke bereitstellt. Die Rückabdeckung 13 kann aus irgendeinem Material hergestellt sein, soweit es elektrisch leitend ist.
  • Als Nächstes wird die Wirkung dieser Ausführungsform beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform ist jede Schaltvorrichtungsbaugruppe 16UH, 16UL, 16VH, 16VL, 16WH, 16WL von der Wärmesenke 18 elektrisch isoliert, und die Wärmesenke 18 ist über die Rückabdeckung 13 an dem hinteren Gehäuse 11 geerdet sowie in jeder Phase (UH, UL, VH, VL, WH, WL) thermisch getrennt. Diese Konfiguration erlaubt, dass die Schaltvorrichtungen vom gleichen Kanaltyp sind. Das heißt, es ist möglich, eine durch die Verwendung von Vorrichtungen eines unterschiedlichen Kanaltyps verursachte Ansprechabweichung beim Hochgeschwindigkeitsschalten zu vermeiden.
  • Überdies ist es nicht notwendig, die positive Wärmesenke von dem Gehäuse (Massespannung) zu isolieren, welches für den herkömmli chen integralen Aufbau unerlässlich ist, wodurch Beschränkungen für die Form und Größe der Wärmesenke vermieden werden, wenn eine Halbleitervorrichtungsspannungskapazität zunimmt. Als ein Ergebnis gibt es bei dieser Ausführungsform keine Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen der äußerlich exponierten positiven Wärmesenke 18UH, 18VH, 18WH und der Masse, der durch metallischen Schmutz oder dadurch verursacht ist, dass eine Bedienungsperson einen elektrischen Schlag bekommt.
  • Außerdem kann thermische Interferenz zwischen den Schaltvorrichtungsbaugruppen 16UH, 16UL, 16VH, 16VL, 16WH, 16WL in jeder Phase vermieden werden, und die Temperaturen der Vorrichtungsbaugruppen werden in jeder Phase individuell bestimmt. Deshalb wird eine Temperaturabweichung zwischen den Phasen gemäß der Abweichung des Innenwiderstands der Schaltvorrichtungen bestimmt und die Abweichung beeinflusst nicht die Temperaturen anderer Phasen, wobei die Wirkung der Abweichung innerhalb jeder Phase isoliert gehalten wird.
  • Als eine Folge ist es beim Erfassen des Stroms jeder Phase möglich, im Voraus eine Temperaturkorrektur hinzuzufügen, die jede Phase auf den erfassten Strom abstimmt, wodurch die Genauigkeit der Phasenstromerfassung erhöht wird.
  • Die oben erwähnte Konfiguration ist höchst effektiv, insbesondere wenn sie auf eine integrale Drehelektromaschine angewandt wird, die Siliciumschaltvorrichtungen enthält, die verglichen mit herkömmlichen Vorrichtungen (Si-Diode, SiC-Vorrichtung) bestimmte Anforderungen an Kühlvorrichtungen und eine weiterentwickelte Rückkopplungssteuerung haben, und sie erhöht die Effizienz und Leistungskapazität der Drehelektromaschine.
  • 13 zeigt die Temperatur jeder Vorrichtung in der Ausführungsform 1. Weil eine äußerlich exponierte große Wärmesenke verfügbar ist, wird jede Vorrichtung gründlich gekühlt, und jede Phase ist thermisch getrennt, was die Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen kleiner als jene des herkömmlichen Beispiels macht. Somit ist die vorliegende Erfindung absolut effektiv.
  • Diese Ausführungsform zeigt eine Dreiphasen (U, V, W)-Drehelektromaschine; sie kann jedoch bei jeder anderen Mehrphasen-Drehelektromaschine Anwendung finden. Ein Trennen der Wärmesenke 18 gemäß der Phasenanzahl ermöglicht, dass eine dieser Ausführungsform ähnliche Wirkung erhalten wird.
  • Außerdem sind bei dieser Ausführungsform Wärmesenken 18 vollständig in positive und negative U-, V- und W-Phasen getrennt, um eine Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen effektiv zu vermeiden.
  • (Ausführungsform 2)
  • 5 und 6 zeigen eine Drehelektromaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 ist eine Seitenansicht der Drehelektromaschine (teilweise Schnittansicht). 6 veranschaulicht die Innenseite, gesehen von der Seite des Kühlluftzustroms, wobei die in 5 gezeigte Rückabdeckung 13 entfernt ist. Zur Klarstellung sind in 5 einige Komponenten, wie zum Beispiel Drähte (Stromleitung, Gate-Antriebsleitung) und Kondensatoren, nicht gezeigt.
  • In dieser Zeichnung ist eine in 7 zur Erläuterung gezeigte Aluminiumlegierung-Rückabdeckung 13 entfernt worden; beim tatsächlichen Gebrauch ist die Rückabdeckung 13 jedoch von der Richtung über der Zeichnung aus installiert und an der Wärmesenke 18 und dem hinteren Gehäuse 11 befestigt, wobei sie ein negatives Potential (Körpermassespannung) für die Wärmesenke bereitstellt.
  • Die Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 ist an der Aluminiumwärmespreize 15 durch Silberpaste leitend angebracht. Hierbei ist die Konfiguration der Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 die gleiche wie jene in 3, und die erste Wärmespreize 164 ist aus Kupfer hergestellt. In diesem Fall hilft die Verwendung einer zweiten Aluminiumwärmespreize 15, Gewicht und Kosten der dynamoelektrischen Maschine 1 zu reduzieren.
  • Außerdem wird bei dieser Ausführungsform Silberpaste als Verbindungsmaterial verwendet, um den Unterschied der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der ersten Wärmespreize 164 und der zweiten Wärmespreize 15 zu mildern. Die Wärmespreize 15 ist über eine Isolierschicht 17 an der Basisfläche der Aluminiumwärmesenke 18 befestigt. Formen der Wärmesenken 18 sind für jede U-, Vund W-Phase identisch. Jede Wärmesenke 18UH, 18UL, 18VH, 18VL, 18WH, 18WL ist in jedem 45-Grad-Winkel zum Zentrum der Rotorwelle 8 angeordnet. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform die Basisfläche der Wärmesenke 18 parallel zu der Richtung des Durchmessers der Rotorwelle.
  • 8(a) veranschaulicht schematisch den Kühlluftstrom auf der Wärmesenke 18 mit parallelen ebenen Rippen, und 8(b) ist eine Draufsicht auf die in 8(a) gezeigte Basisfläche, gesehen von direkt über der Seite der Rippen 18' aus.
  • Der Kühlluftstrom wird nachstehend unter Bezugnahme auf 5 bis 8 beschrieben.
  • Als Erstes wird Kühlluft, die in das hintere Gehäuse 11 strömt, durch Luftströmungsöffnungen 131 (131UH, 131UL, 131VH, 131VL, 131WH, 131WL) in der in 5 und 7 gezeigten Rückabdeckung 13 zu der Wärmesenke 18 gerichtet und strömt zuerst durch parallele ebene Rippen 18', wie in 8 schematisch gezeigt. Hierbei sind Luftströmungsöffnungen 131 in der Rückabdeckung 13 in Übereinstimmung mit der äußeren Form der Wärmesenke 18 ausgebildet, wie in 6 gezeigt, und die Wärmesenke und die Rückabdeckung sind vollständig so befestigt, dass es keinen Zwischenraum gibt. Außerdem ist ein Ausschnitt 132 (7) in der Rückabdeckung 13 in Übereinstimmung mit der Form der Steuer-IC-Platine 21 so ausgebildet, dass die Wärmesenke 22 der Steuer-IC-Platine 21 äußerlich exponiert sein kann. Deshalb strömt der im wesentlichen gesamte Strom der Kühlluft, die in das Gehäuse eintritt, durch die Rippen 18' der Wärmesenke 18. Überdies ist die Wärmesenke 18 so platziert, dass der Normalenvektor 181 ihrer Basisfläche orthogonal zu der Richtung des Kühlluftstroms (vertikale Richtung zu der Zeichnung in 8(b)) ist, wodurch die Luft ohne irgendeinen Strömungswiderstand ruhig durch die Rippen fließt.
  • Anschließend kühlt die Kühlluft andere Abschnitte (Schleifring 23, Statorspulenwindung 3 etc.) der Drehelektromaschine 1 und wird dann durch den Schlitz 111 in dem hinteren Gehäuse 11 nach außen abgeführt.
  • Als Nächstes wird die Wirkung dieser Ausführungsform im Hinblick auf die Temperaturabweichung zwischen den Vorrichtungen beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform wird, weil jede individuell getrennte Wärmesenke 18UH, 18UL, 18VH, 18VL, 18WH, 18WL für jede Schaltvorrichtungsbaugruppe 16UH, 16UL, 16VH, 16VL, 16WH, 16WL die gleiche Form hat, ein thermischer Widerstand, wenn Wärme von der Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 zu der Wärmesenke 18 geleitet wird, konstant, wodurch eine Temperaturabweichung zwischen den Vorrichtungen effektiv reduziert wird. Außerdem gibt es bei dieser Ausführungsform, weil innerhalb der Rückabdeckung 13 befindliche Wärmesenken 18 konzentrisch zu der Rotorwelle 8 als dem Zentrum angeordnet sind, wenig Abweichung bei der Kühlluftmenge, die auf jede Wärmesenke 18UH, 18UL, 18VH, 18VL, 18WH, 18WL strömt. Als ein Ergebnis kann eine Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen effektiv reduziert werden.
  • Als Nächstes wird die Wirkung dieser Ausführungsform im Hinblick auf die Kühlfähigkeit beschrieben. Bei der Verwendung von Siliciumschaltvorrichtungen, wie oben erwähnt, müssen Vorrichtungstemperaturen verhältnismäßig niedriger als jene von herkömmlichen gleichrichtenden Si-Dioden oder SiC-Vorrichtungen gemacht werden. Deshalb ist zur Verwirklichung einer integralen Drehelektromaschine, die Siliciumschaltvorrichtungen enthält, ein Anbringen von großen Wärmesenken, die zum Unterdrücken von Vorrichtungstemperaturen unter eine Toleranz innerhalb eines begrenzten Raums notwendig sind, unerlässlich.
  • Demgemäß ist es, wie bei dieser Ausführungsform gezeigt, durch Trennen von Wärmesenken gemäß jeder Phase (U, V und W bei dieser Ausführungsform) möglich, die Wärmesenken ohne Zwischenraum innerhalb des Raums in dem Querschnitt der Rotorwelle anzubringen, während die angemessene Größe der Wärmesenke ermöglicht wird, die zum Kühlen der Schaltvorrichtungen notwendig ist. Außerdem kann durch Einsetzen der in 5 und 7 gezeigten Rückabdeckung 13 der im Wesentlichen gesamte Strom der Kühlluft, die in das Gehäuse eintritt, durch die parallelen ebenen Rippen 18' der Wärmesenke 18 gerichtet werden, wodurch die Temperaturreduzierung der Vorrichtungen effektiv maximiert wird.
  • Überdies ist der Ausschnitt 132 in der Rückabdeckung 13 in Übereinstimmung mit der Form der Steuer-IC-Platine so ausgebildet, dass die Wärmesenke 22 der Steuer-IC-Platine 21 äußerlich exponiert sein kann, und es gibt keine Möglichkeit, dass Luft durch diesen Ausschnitt in das Gehäuse strömen kann.
  • Außerdem ist bei dieser Ausführungsform die Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 von der Wärmesenke 18 elektrisch isoliert, und die Wärmesenke ist über die Rückabdeckung 13 an dem hinteren Gehäuse (Massespannung) 11 befestigt, wodurch sie ein negatives Potential (Körpermassespannung) hat. Als ein Ergebnis gibt es keine Möglichkeit eines Kurzschlusses oder dass eine Bedienungsperson einen elektrischen Schlag bekommt, weil die äußerlich exponierte Wärmesenke 18 in Kontakt mit einem Fremdkörper kommt. Es versteht sich von selbst, dass die oben erwähnte Konfiguration eingesetzt werden kann, weil die Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 von der Wärmesenke 18 elektrisch isoliert ist.
  • 13 zeigt die Temperatur jeder Schaltvorrichtung bei dieser Ausführungsform. Es wird beobachtet, dass Vorrichtungen gründlich gekühlt werden und dass es keine wesentliche Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen gibt. Somit ist die vorliegende Erfindung absolut effektiv.
  • Diese Ausführungsform zeigt eine Dreiphasen (U, V, W)-Drehelektromaschine; sie kann jedoch auf jede andere Mehrphasen-Drehelektromaschine Anwendung finden. Ein Trennen von Wärmesenken 18 gemäß der Phasenanzahl ermöglicht, dass die dieser Ausführungsform ähnliche Wirkung erhalten wird.
  • Außerdem hat die Wärmesenke 18 bei dieser Ausführungsform parallele ebene Rippen, wie in 8 gezeigt; es können jedoch in 9 und 10 gezeigte andere Formen angewandt werden.
  • 9 und 10 sind schematische Ansichten der Wärmesenke, auf der säulenförmige Rippen 18' auf der Basisfläche angeordnet sind. 9(a) und 10(a) sind perspektivische Ansichten, und 9(b) und 10(b) sind Draufsichten. In 9 sind Rippen 18' auf der Basisfläche in einer gitterartigen Konfiguration angeordnet, und in 10 sind Rippen 18' auf der Basisfläche in einer versetzten Konfiguration angeordnet.
  • Soweit die Basisfläche parallel zu der Richtung des Durchmessers der Rotorwelle ist, macht es die Verwendung von einem der beiden Wärmesenkenanordnungen möglich, die Wärmesenken ohne Zwischenraum innerhalb des Raums in dem Rotorwellenquerschnitt anzubringen. Folglich kann eine der in 8 gezeigten Wärmesenke ähnliche Wirkung erhalten werden. Außerdem sollten die Rippen, gleichgültig ob kreisförmiger Zylinder oder rechteckige Säule, säulenförmig sein. Überdies kann irgendeine Form, wie zum Beispiel ein Konus (kreisförmiger Konus, Pyramide) angewandt werden, soweit eine erwünschte Kühlfähigkeit erhalten werden kann.
  • Wie oben angegeben, ist es bei dieser Ausführungsform möglich, eine Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen zu beseitigen, während eine notwendige Vorrichtungskühlfähigkeit erreicht wird. Als eine Folge ist die Konfiguration hoch geeignet für eine integrale Drehelektromaschine, die Siliciumschaltvorrichtungen enthält.
  • (Ausführungsform 3)
  • Bei Ausführungsform 2 ist eine Schaltvorrichtung für jede Wärmesenke 18UH, 18UL, 18VH, 18VL, 18WH, 18WL vorgesehen; es können jedoch zwei oder mehr Schaltvorrichtungen parallel angebracht sein. In diesem Fall gibt es, weil Wärmesenken 18 in jeder U-, V- und W-Phase getrennt worden sind, keine wesentliche Abweichung der Kühlfähigkeit unter den Phasen. Weiterhin kann eine Temperaturabweichung unter den in jeder Phase parallel angebrachten Vorrichtungen durch Optimieren der Orte, an denen die Schaltvorrichtungsbaugruppen 16 an der Wärmesenke 18 angebracht sind, auf der Basis von Ergebnissen einer einfachen Temperaturanalyse bedeutend reduziert werden.
  • 11 zeigt ein Beispiel, bei dem zwei Vorrichtungen in jeder Phase in der Ausführungsform 2 parallel angebracht sind. Die Zeichnung zeigt auch die Temperatur jeder Vorrichtung, wenn die Orte, an denen die Vorrichtungen an der Wärmesenke 18 angebracht sind, optimiert sind. Folglich ist eine Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen kleiner als das herkömmliche Beispiel, was anzeigt, dass die vorliegende Erfindung in signifikanter Weise effektiv ist.
  • (Ausführungsform 4)
  • 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Wärmesenke so hergestellt, dass Rippen 18' konzentrisch zu der Rotorwelle 8 als dem Zentrum angeordnet sind. Dies macht es möglich, geometrisch unnötigen Raum zu beseitigen, wenn Wärmesenken in dem Querschnitt der Rotorwelle platziert sind, wodurch die Größe der Wärmesenke 18 maximiert wird.
  • Deshalb werden bei dieser Ausführungsform Schaltvorrichtungsbaugruppen 16 gründlich gekühlt, ohne eine zweite Wärmespreize 15 zu haben, die bei den Ausführungsformen 1 bis 3 enthalten ist, wodurch die Komponentenanzahl und die Herstellungskosten reduziert werden. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Wärmespreize 164 bei der Schaltvorrichtungsbaugruppe 16 an der Basisfläche der Wärmesenke 18 durch ein Klebemittel befestigt, das eine hohe thermische Leitfähigkeit hat und elektrisch isoliert ist.
  • Deshalb ist es gemäß dieser Ausführungsform insbesondere bei einer Drehelektromaschine mit Luftkühlsystem möglich, eine Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen zu beseitigen, während eine maximale Kühlfähigkeit erreicht wird sowie die Größe der jeder Phase zugeordneten Rippen maximiert wird. Demgemäß ist es möglich, Schaltvorrichtungen ohne Verwendung einer zweiten Wärmespreize 15 gründlich zu kühlen. Überdies kann die zweite Wärmespreize 15 auch auf diese Ausführungsform Anwendung finden. In diesem Fall ist es möglich, eine Vorrichtungstemperatur am niedrigsten zu machen.
  • 13 zeigt die Temperatur der Schaltvorrichtungen bei dieser Ausführungsform. Jede Vorrichtung wird gründlich gekühlt, und eine Temperaturabweichung unter den Vorrichtungen kann kleiner sein als das herkömmliche Beispiel. Somit ist die vorliegende Erfindung in signifikanter Weise effektiv.
  • Bezugszeichen zeigen die folgenden Teile:
    • 1. Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine, 2. Statorkern, 3. Statorspulenwindung, 4. Rotor, 5. innerer Lüfter, 6. Rillenscheibe, 7. Mutter, 8. Rotorwelle, 10. vorderes Gehäuse, 11. hinteres Gehäuse, 12. Schraube, 13. Rückabdeckung, 14. Ausgangselektrode, 15. zweite Wärmespreize, 16 (16UH, 16UL, 16VH, 16VL, 16WH, 16WL). Schaltvorrichtungsbaugruppe, 17. Isolator, 18 (18UH, 18UL, 18VH, 18VL, 18WH, 18WL). Wärmesenke, 18'. Rippe, 20. Schleifbürste, 21. Steuer-IC-Platine, 22. Steuer-IC-Wärmesenke, 23. Schleifring, 91. vorderes Lager, 92. hinteres Lager, 131 (131UH, 131UL, 131VH, 131VL, 131WH, 131WL). Luftströmungsöffnung, 132. Ausschnitt für IC-Wärmesenke, 160. Schaltvorrichtung, 161. Source-Anschluß, 162. Gate-Anschluß, 163. Aluminiumdrähte, 164. erste Wärmespreize, 165. Formharz, 191. Stromleitung, 192. Stromleitung, 193. Gate-Antriebsleitung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Mehrphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine bereitzustellen, die eine Temperaturabweichung unter mehreren Vorrichtungen beseitigt, Hochspannungsvorrichtungen vollständig von der Masse isoliert und auch eine angemessene Konfiguration hat, die für Halbleiterschaltvorrichtungen, wie zum Beispiel MOSFETs, IGBTs etc., geeignet ist.
  • Außerdem versteht es sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung auf eine Drehelektromaschine Anwendung finden kann, die existierende SiC-Schaltvorrichtungen enthält, und sie kann eine exzellente Vorrichtungskühlfähigkeit ohne Abweichung erreichen und ist für Hochspannungsvorrichtungen geeignet, was eine der vorliegenden Erfindung ähnliche Wirkung ist.

Claims (8)

  1. Vielphasen-Wechselstrom-Drehelektromaschine mit: einem Gehäuse (10, 11, 13), einer im Gehäuse drehbar angebrachten Rotorwelle (8), einem auf der Rotorwelle angebrachten magnetisierten Rotor (4), einem Stator (2, 3), der so angeordnet ist, dass die Windungen (3) der Statorspule um den am Gehäuse befestigten Statorkern (2) gewickelt sind, mehreren Halbleiterschaltvorrichtungen (16), die im Gehäuse installiert sind und den Statorstrom einstellen, und Wärmesenken (15, 18), die so an den Halbleiterschaltvorrichtungen angebracht sind, dass Wärme geleitet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltvorrichtungen (16) von den jeweiligen Wärmesenken (18) elektrisch isoliert sind, und die Wärmesenken am Gehäuse geerdet sind, und die Wärmesenken für jeden positiven Zweig und negativen Zweig jeder Phase (UH, UL, VH, VL, WH, WL) thermisch getrennt sind.
  2. Maschine nach Anspruch 1, bei der die Temperatur der mehreren Halbleiterschaltvorrichtungen für jede Phase bestimmt wird.
  3. Maschine nach Anspruch 1, bei der auf der Basisfläche der Wärmesenke mehrere Rippen (18') angeordnet sind, wobei der gesamte Luftfluss, der in das Gehäuse gelangt, die mehreren Rippen passiert
  4. Maschine nach Anspruch 1, bei der auf der Basisfläche der Wärmesenke mehrere Rippen (18') angeordnet sind und eine Abdeckung (13) vorgesehen ist, die eine Öffnung identisch zum Vorsprung der Wärmesenke in Richtung der Rotorwelle hat.
  5. Maschine nach Anspruch 1, bei der die Basisfläche der Wärmesenke parallel zur Richtung des Durchmessers der Rotorwelle angeordnet ist.
  6. Maschine nach Anspruch 5, bei der mehrere Rippen (18') der Wärmesenke konzentrisch zur Rotorwelle als der Mitte angeordnet sind.
  7. Maschine nach Anspruch 1, bei der mehrere Rippen (18) auf der Basisfläche der Wärmesenke angeordnet sind und säulenförmig sind, und wobei die mehreren säulenförmigen Rippen (18') in gitterartiger Ausrichtung auf der Basisfläche angeordnet sind.
  8. Maschine nach Anspruch 1, bei der mehrere Rippen (18') auf der Basisfläche der Wärmesenke angeordnet sind und säulenförmig sind, und wobei die mehreren säulenförmigen Rippen (18') auf der Basisfläche in versetzter Ausrichtung angeordnet sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225681A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Elektrische Vorrichtung mit einer Kühleinheit

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3743433B2 (ja) * 2003-03-25 2006-02-08 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP3975974B2 (ja) * 2003-06-18 2007-09-12 株式会社デンソー 車両用交流発電機
US7288839B2 (en) * 2004-02-27 2007-10-30 International Business Machines Corporation Apparatus and methods for cooling semiconductor integrated circuit package structures
JP2005328690A (ja) * 2004-04-12 2005-11-24 Hitachi Ltd 車両用回転電機
TWI253047B (en) * 2004-06-16 2006-04-11 Chi Mei Optoelectronics Corp Method for controlling operations of a backlight unit of a liquid crystal display
JP4275614B2 (ja) * 2004-12-10 2009-06-10 三菱電機株式会社 車両用回転電機
JP2006174541A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Mitsubishi Electric Corp 回転電機
JP4583191B2 (ja) * 2005-01-28 2010-11-17 三菱電機株式会社 回転電機
US7166944B2 (en) * 2005-02-18 2007-01-23 Visteon Global Technologies, Inc. Cooling plate for alternator rectifier
JP2006271014A (ja) 2005-03-22 2006-10-05 Denso Corp 車両用交流発電機
JP2007037280A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Mitsubishi Electric Corp インバータ一体型回転電機
JP4339832B2 (ja) 2005-08-11 2009-10-07 三菱電機株式会社 車両用回転電機
JP4278643B2 (ja) 2005-08-30 2009-06-17 三菱電機株式会社 車両用回転電機
JP2007124818A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Asmo Co Ltd モータの制御回路装置及びモータの制御回路装置を備えたモータ
JP2007135372A (ja) * 2005-11-14 2007-05-31 Denso Corp 車両用交流発電機
JP4229947B2 (ja) * 2006-01-16 2009-02-25 三菱電機株式会社 制御装置一体型回転電機およびその製造方法
JP2007189865A (ja) * 2006-01-16 2007-07-26 Mitsubishi Electric Corp 制御装置一体型回転電機
JP4402057B2 (ja) * 2006-02-21 2010-01-20 三菱電機株式会社 制御装置一体型回転電機
JP2008140802A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd ヒートシンク
FR2911444B1 (fr) * 2006-12-22 2016-02-12 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de redressement de courant pour machine electrique tournante et machine electrique tournante comportant un tel dispositif
FR2911017B1 (fr) * 2006-12-22 2016-01-01 Valeo Equip Electr Moteur Agencement de redressement de courant et machine comportant un tel agencement
JP4861836B2 (ja) * 2007-01-09 2012-01-25 アスモ株式会社 ラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置
US7957170B2 (en) 2007-06-21 2011-06-07 Denso Corporation Cooling-fin mounted rectifier for vehicular AC generators
US7939975B2 (en) * 2007-10-26 2011-05-10 E. I Du Pont De Nemours And Company Over-mold stator assembly and process for preparation thereof
US8208917B2 (en) * 2007-10-29 2012-06-26 Bose Corporation Wireless and dockable audio interposer device
JP4402712B2 (ja) * 2007-11-16 2010-01-20 三菱電機株式会社 制御装置一体形回転電機
US7960153B2 (en) * 2007-12-31 2011-06-14 Church & Dwight Co., Inc. Glucose conversion to ethanol via yeast cultures and bicarbonate ions
JP4493700B2 (ja) * 2008-05-19 2010-06-30 三菱電機株式会社 制御装置一体型回転電機
JP4907694B2 (ja) * 2009-05-13 2012-04-04 三菱電機株式会社 回転電機
JP4754009B2 (ja) * 2009-06-04 2011-08-24 三菱電機株式会社 車両用回転電機
JP5365872B2 (ja) * 2009-06-24 2013-12-11 株式会社デンソー 駆動装置
CN201918825U (zh) * 2010-12-31 2011-08-03 中山大洋电机股份有限公司 一种电机的散热结构
DE102011003189A1 (de) * 2011-01-26 2012-07-26 Robert Bosch Gmbh Generator mit Phasenanschlusskühlung
JP5705306B2 (ja) * 2011-04-07 2015-04-22 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置のパワー部として用いるモールドモジュール、及び電動パワーステアリング装置
US9577488B2 (en) 2011-05-20 2017-02-21 Mitsubishi Electric Corporation Drive unit integrated rotating electrical machine
JP5502805B2 (ja) * 2011-06-08 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーモジュールおよびそれを用いた電力変換装置
JP5566356B2 (ja) * 2011-09-15 2014-08-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ駆動装置
US10069374B2 (en) 2011-10-25 2018-09-04 Mitsubishi Electric Corporation Rotary electric machine having an heat sink with semiconductor modules attached
WO2013069104A1 (ja) * 2011-11-09 2013-05-16 三菱電機株式会社 回転電機
WO2014193341A1 (en) * 2013-05-28 2014-12-04 Otis Elevator Company Cooling of machine for elevator system
US9450477B2 (en) * 2014-01-22 2016-09-20 Remy Technologies, Llc B+ mounted integrated active rectifier electronics
DE102014205957A1 (de) * 2014-03-31 2015-10-01 Lemförder Electronic GmbH Treiberbaugruppe
WO2016113858A1 (ja) * 2015-01-14 2016-07-21 株式会社安川電機 モータ及びモータの製造方法
JP6021047B1 (ja) * 2015-01-14 2016-11-02 株式会社安川電機 モータ
WO2016189674A1 (ja) 2015-05-27 2016-12-01 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP6688458B2 (ja) * 2016-03-22 2020-04-28 株式会社デンソー 回転電機
US10415895B2 (en) * 2016-11-21 2019-09-17 Abl Ip Holding Llc Heatsink
JP6776923B2 (ja) * 2017-02-06 2020-10-28 株式会社デンソー 半導体装置
CN111373496A (zh) * 2017-11-08 2020-07-03 三菱电机株式会社 变压器以及电力转换装置
JP2019122211A (ja) * 2018-01-11 2019-07-22 株式会社デンソー 回転電機
CN112930046B (zh) * 2019-12-05 2022-05-17 深圳市高科润电子有限公司 一种电动汽车电器控制器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2228856C3 (de) * 1972-06-14 1978-11-30 Nautschno-Issledovatelskij I Eksperimentalnyj Institut Avtomobilnogo Elektrooborudovanija I Avtopriborov, Moskau Elektrischer Generator
DE2649418A1 (de) * 1976-10-29 1978-05-03 Bosch Gmbh Robert Gleichrichtereinheit
US4541004A (en) * 1982-11-24 1985-09-10 Burroughs Corporation Aerodynamically enhanced heat sink
JPS63305757A (ja) 1987-06-06 1988-12-13 Mitsuba Electric Mfg Co Ltd 車両用発電機の整流器構造
JP2959640B2 (ja) 1990-09-27 1999-10-06 本田技研工業株式会社 充電回路
JP2715752B2 (ja) * 1991-10-31 1998-02-18 住友金属工業株式会社 ヒートシンク放熱フィンとその製造方法
JP2633762B2 (ja) 1992-05-12 1997-07-23 株式会社日立製作所 全波整流装置
DE4422623A1 (de) * 1994-06-28 1996-01-04 Piller Gmbh Elektrische Maschine
JP3458531B2 (ja) 1995-06-02 2003-10-20 株式会社デンソー 交流発電機
US5818133A (en) * 1996-04-19 1998-10-06 Siemens Canada Ltd. Brushless motor with tubular bearing support
JPH10209357A (ja) * 1997-01-21 1998-08-07 Eisuke Ishida ヒートシンクの製造方法とヒートシンク
US5825107A (en) * 1997-06-13 1998-10-20 General Electric Company Drive package for a dynamoelectric machine
US6107711A (en) * 1998-08-21 2000-08-22 Emerson Electric Co. Brushless exciter for a rotating electromagnetic machine
JP3443363B2 (ja) * 1999-05-26 2003-09-02 三菱電機株式会社 車両用交流発電機
JP4002064B2 (ja) * 2000-12-18 2007-10-31 カルソニックカンセイ株式会社 ブラシレスモータ
DE10132455B4 (de) * 2001-07-04 2009-12-17 Robert Bosch Gmbh Elektrische Anordnung mit einem Kühlkörper und Verfahren zu deren Herstellung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225681A1 (de) * 2015-12-17 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Elektrische Vorrichtung mit einer Kühleinheit

Also Published As

Publication number Publication date
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