ES2871379T3 - Un motor o generador eléctrico - Google Patents

Abstract

Un motor o generador eléctrico que comprende un estátor que tiene dos conjuntos (60) de bobinas dispuestos para producir un campo magnético para generar un torque de accionamiento; dos dispositivos (400) de control; y un componente (920) condensador dispuesto para ser acoplado a una fuente de alimentación para proporcionar corriente a los dos dispositivos de control, en donde el primer dispositivo de control está acoplado a un primer conjunto de bobinas y al componente condensador y el segundo dispositivo de control está acoplado a un segundo conjunto de bobinas y al componente condensador, en donde cada dispositivo de control está dispuesto para controlar corriente en el conjunto de bobinas respectivo para generar un campo magnético en el conjunto de bobinas respectivo, caracterizado porque el componente condensador incluye un primer condensador (1010) integrado con un condensador en Y, en donde el condensador en Y incluye un segundo condensador (1020) y un tercer condensador (1030), en donde el segundo y el tercer condensador están dispuestos en serie y en paralelo al primer condensador, en donde el componente condensador está en la forma de un disco anular e incluye un apilamiento de láminas de película que tienen una pluralidad de electrodos internos y láminas dieléctricas interpuestas entre ellos que forman el primer condensador, el segundo condensador y el tercer condensador.

Description

DESCRIPCIÓN

Un motor o generador eléctrico

La presente invención se relaciona con un motor o generador eléctrico, en particular un motor o generador eléctrico que tiene un condensador.

Los sistemas de motor eléctrico incluyen típicamente un motor eléctrico y una unidad de control dispuesta para controlar la potencia del motor eléctrico. Ejemplos de tipos conocidos de motor eléctrico incluyen el motor de inducción, motor sincrónico de imanes permanentes sin escobillas, motor de reluctancia conmutada y motor lineal. En el escenario comercial los motores eléctricos trifásicos son el tipo más común de motor eléctrico disponible.

Un motor eléctrico trifásico incluye típicamente tres conjuntos de bobinas, donde cada conjunto de bobinas está dispuesto para generar un campo magnético asociado con una de las tres fases de un voltaje alterno.

Para aumentar el número de polos magnéticos formados dentro de un motor eléctrico, cada conjunto de bobinas tendrá típicamente un número de subconjuntos de bobinas que se distribuyen alrededor de la periferia del motor eléctrico, que se accionan para producir un campo magnético giratorio.

A modo de ilustración, la figura 1 muestra un motor 10 eléctrico trifásico típico que tiene tres conjuntos 14, 16, 18 de bobinas. Cada conjunto de bobinas consiste en cuatro subconjuntos de bobinas que están conectados en serie, donde para un conjunto de bobinas dado el campo magnético generado por los respectivos subconjuntos de bobinas tendrá una fase común.

Los tres conjuntos de bobinas de un motor eléctrico trifásico son configurados típicamente ya sea en una configuración delta o en estrella.

Una unidad de control para un motor eléctrico trifásico que tiene un suministro de alimentación de DC incluirá típicamente un inversor de puente trifásico que genera un suministro de voltaje trifásico para accionar el motor eléctrico. Cada una de las respectivas fases de voltaje se aplica a un respectivo conjunto de bobinas del motor eléctrico.

Un inversor de puente trifásico incluye un número de dispositivos de conmutación, por ejemplo conmutadores electrónicos de potencia tales como conmutadores de Transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT), que se usan para generar un voltaje alterno a partir de un suministro de voltaje de DC.

El documento WO2012/010993 describe un motor eléctrico que tiene un perfil de eficiencia de torque variable.

El documento US2007/0284157 describe un tren de transmisión para un vehículo que tiene un motor eléctrico, donde el condensador y electrónica de potencia del motor eléctrico están distribuidos alrededor de la circunferencia exterior del motor eléctrico.

El documento US 5491 370 describe una unidad de potencia motriz eléctrica que tiene una máquina eléctrica de AC de múltiples fases y componentes electrónicos disipadores de calor, en donde la máquina está disipada en un alojamiento térmicamente conductor que tiene pasajes de fluido refrigerante formados en la misma, y los componentes electrónicos disipadores de calor están montados individualmente en una periferia exterior de dicho alojamiento y distribuidos de una manera en donde la circulación del fluido a través de dichos pasajes de fluido para el enfriamiento de dicha máquina también sirve para enfriar dichos componentes electrónicos disipadores de calor.

Para reducir los efectos de inductancia en los inversores cuando se conmuta corriente, los condensadores se usan como una fuente de voltaje local para los inversores de motores eléctricos. Al colocar un condensador cerca de un inversor se minimiza la inductancia asociada con la fuente de voltaje.

Por consiguiente, cuando hay una necesidad de inductancia reducida, típicamente un motor eléctrico que comprende una pluralidad de submotores cada uno con un inversor respectivo tendrá condensadores separados asociados con cada inversor, donde los condensadores adicionales dan como resultado un requisito de envolvente de espacio aumentado y aumentan en coste, con una potencial reducción en fiabilidad.

Es deseable mejorar esta situación.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención se proporciona un motor o generador eléctrico de acuerdo con las reivindicaciones acompañantes.

Como resultado de una pluralidad de inversores que consumen diferentes cantidades de corriente en cualquier momento dado, al usar un único condensador para soportar la pluralidad de inversores la presente invención proporciona la ventaja de reducir los requisitos globales de capacitancia para un motor eléctrico con una reducción correspondiente en espacio. Adicionalmente un único condensador anular permite que el condensador sea montado cerca de la pluralidad de inversores separados, reduciendo de esa manera los efectos inductivos y eliminando la necesidad de condensadores amortiguadores.

La presente invención se describirá ahora, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

La figura 1 ilustra un motor eléctrico trifásico de la técnica anterior;

La figura 2 ilustra una vista en despiece de un motor que incorpora la presente invención;

La figura 3 ilustra una vista en despiece del motor eléctrico mostrado en la figura 1 desde un ángulo alternativo; La figura 4 ilustra un motor eléctrico de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 5 ilustra módulos de control para un motor eléctrico de acuerdo con una realización de la presente invención; La figura 6 ilustra una vista parcial de un motor eléctrico de acuerdo con una realización de la presente invención; La figura 7 ilustra un módulo de control para un motor eléctrico de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 8 ilustra una vista en sección transversal de un estátor de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 9 ilustra un elemento condensador de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 10 ilustra un diagrama esquemático de un condensador de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 11 ilustra una vista en sección transversal de un condensador de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 12 ilustra un elemento condensador de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 13 ilustra un elemento condensador de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 14 ilustra un elemento condensador de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 15 ilustra un elemento condensador de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 16 ilustra una vista parcial de un alojamiento de módulo de control de acuerdo con una realización de la presente invención.

La realización de la invención descrita es para un motor eléctrico que tiene un elemento condensador, donde el motor eléctrico es para uso en una rueda de un vehículo. Sin embargo el motor eléctrico puede ser ubicado en cualquier lugar dentro del vehículo. El motor es del tipo que tiene un conjunto de bobinas que son parte del estátor para unión a un vehículo, rodeado radialmente por un rotor que porta un conjunto de imanes para unión a una rueda. Para evitar dudas, los diversos aspectos de la invención son igualmente aplicables a un generador eléctrico que tenga la misma disposición. Como tal, la definición de motor eléctrico está prevista para incluir el generador eléctrico. Además, algunos de los aspectos de la invención son aplicables a una disposición que tiene el rotor montado centralmente dentro de bobinas circundantes radialmente. Como se apreciará por una persona experta en la técnica, la presente invención es aplicable para uso con otros tipos de motores eléctricos.

Para los propósitos de la presente realización, como se ilustra en la figura 2 y figura 3, el motor eléctrico en rueda incluye un estátor 252 que comprende un disipador 253 de calor, múltiples bobinas 254, dos módulos 400 de control montados en el disipador 253 de calor en una porción trasera del estátor para accionar las bobinas, y un condensador (no se muestra) montado en el estátor dentro de un rebaje 255 formado en la porción trasera del estátor. En una realización preferida el condensador es un elemento condensador anular. Las bobinas 254 se forman en laminaciones de dientes de estátor para formar devanados de bobinas, donde las laminaciones de dientes de estátor están montadas en el disipador 253 de calor. El disipador 253 de calor incluye al menos un canal de enfriamiento para permitir que un refrigerante fluya dentro del disipador 253 de calor para proporcionar enfriamiento, permitiendo de esa manera que el disipador 253 de calor extraiga calor de los componentes unidos al disipador 253 de calor, por ejemplo los devanados de bobinas y los módulos de control. Una cubierta 256 de estátor está montada en la porción trasera del estátor 252, que encierra los módulos 400 de control para formar el estátor 252, que luego puede fijarse a un vehículo y no gira en relación con el vehículo durante uso.

Cada módulo 400 de control incluye dos inversores 410 y lógica 420 de control, que en la presente realización incluye un procesador, para controlar la operación de los inversores 410, que se representa esquemáticamente en la figura 5. El elemento condensador anular está acoplado a través de los inversores 410 para distribuir el suministro de alimentación de DC a los inversores 410 y para reducir la ondulación de voltaje en la línea de suministro de alimentación del motor eléctrico, conocida de otra manera como la barra colectora de DC, durante la operación del motor eléctrico, como se describe a continuación. Para una inductancia reducida el elemento condensador anular se monta adyacente a los módulos 400 de control. Aunque el elemento condensador dentro del motor eléctrico de la presente realización es un condensador anular, el elemento condensador puede ser de cualquier conformación.

Un rotor 240 comprende una porción 220 delantera y una porción 221 cilíndrica que forma una cubierta, que rodea sustancialmente al estátor 252. El rotor incluye una pluralidad de imanes 242 permanentes dispuestos alrededor del interior de la porción 221 cilíndrica. Para los propósitos de la presente realización se montan 32 pares de imanes en el interior de la porción 221 cilíndrica. Sin embargo, se puede usar cualquier número de pares de imanes.

Los imanes están en estrecha proximidad a los devanados de bobinas en el estátor 252 de tal manera que los campos magnéticos generados por las bobinas interactúan con los imanes 242 dispuestos alrededor del interior de la porción 221 cilíndrica del rotor 240 para hacer que el rotor 240 gire. Como los imanes 242 permanentes se usan para generar un torque de accionamiento para accionar el motor eléctrico, los imanes permanentes se denominan típicamente imanes de accionamiento.

El rotor 240 está unido al estátor 252 mediante un bloque 223 de cojinetes. El bloque 223 de cojinetes puede ser un bloque de cojinetes estándar como se usaría en un vehículo en el cual va a ser colocado este ensamblaje de motor. El bloque de cojinetes comprende dos partes, una primera parte fijada al estátor y una segunda parte fijada al rotor. El bloque de cojinetes está fijado a una porción 253 central de la pared del estátor 252 y también a una porción 225 central de la pared 220 de alojamiento del rotor 240. El rotor 240 está de este modo fijado de manera giratoria al vehículo con el cual va a ser usado a través del bloque 223 de cojinetes en la porción 225 central del rotor 240. Esto tiene una ventaja de que una llanta de rueda y neumático se pueden fijar entonces al rotor 240 en la porción 225 central usando los pernos de rueda normales para fijar la llanta de rueda a la porción central del rotor yen consecuencia firmemente sobre el lado giratorio del bloque 223 de cojinetes. Los pernos de rueda pueden ajustarse a través de la porción 225 central del rotor a través del propio bloque de cojinetes. Tanto con el rotor 240 como la rueda que son montados en el bloque 223 de cojinetes hay una correspondencia uno a uno entre el ángulo de rotación del rotor y la rueda.

La figura 3 muestra una vista en despiece del mismo ensamblaje de motor ilustrado en la figura 2 desde el lado opuesto. El rotor 240 comprende la pared 220 exterior de rotor y pared 221 circunferencial dentro de las cuales están dispuestos circunferencialmente los imanes 242. Como se describió previamente, el estátor 252 está conectado al rotor 240 a través del bloque de cojinetes en las porciones centrales del rotor y paredes de estátor.

Se proporciona un sello en forma de V entre la pared 221 circunferencial del rotor y el borde exterior del estátor.

El rotor también incluye un conjunto de imanes 227 para la detección de posición, conocidos de otra manera como imanes de conmutación, que en conjunto con los sensores montados en el estátor permiten que un ángulo de flujo de rotor sea estimado. El ángulo de flujo de rotor define la relación posicional de los imanes de accionamiento con los devanados de bobinas. Alternativamente, en lugar de un conjunto de imanes separados el rotor puede incluir un anillo de material magnético que tiene múltiples polos que actúan como un conjunto de imanes separados.

Para permitir que los imanes de conmutación sean usados para calcular un ángulo de flujo de rotor, preferiblemente cada imán de accionamiento tiene un imán de conmutación asociado, donde el ángulo de flujo de rotor se deriva del ángulo de flujo asociado con el conjunto de imanes de conmutación mediante la calibración del ángulo de flujo magnético de conmutación medido. Para simplificar la correlación entre el ángulo de flujo de imán de conmutación y el ángulo de flujo de rotor, preferiblemente el conjunto de imanes de conmutación tiene el mismo número de imanes o pares de polos de imán que el conjunto de pares de imanes de accionamiento, donde los imanes de conmutación e imanes de accionamiento asociados están aproximadamente alineados radialmente entre sí. Por consiguiente, para los propósitos de la presente realización el conjunto de imanes de conmutación tiene 32 pares de imanes, donde cada par de imanes está aproximadamente alineado radialmente con un respectivo par de imanes de accionamiento.

Un sensor, que en esta realización es un sensor Hall, está montado en el estátor. El sensor está posicionado de tal manera que a medida que el rotor gira cada uno de los imanes de conmutación que forman el anillo de imán de conmutación gire respectivamente más allá del sensor.

A medida que el rotor gira en relación con el estátor los imanes de conmutación giran correspondientemente más allá del sensor con el sensor Hall emitiendo una señal de voltaje de AC, donde el sensor emite un ciclo de voltaje completo de 360 grados eléctricos para cada par de imanes que pasa por el sensor.

Para una detección de posición mejorada, preferiblemente el sensor incluye un segundo sensor asociado colocado 90 grados eléctricos desplazados del primer sensor.

Como se ilustra en la figura 4, en la presente realización el motor eléctrico incluye cuatro conjuntos 60 de bobinas teniendo cada conjunto 60 de bobinas tres subconjuntos 61, 62, 63 de bobinas que están acoplados en una configuración en estrella para formar un submotor trifásico, dando como resultado que el motor tenga cuatro submotores trifásicos. La operación de los respectivos submotores se controla a través de uno de dos dispositivos de control/módulos 400 de control, como se describe a continuación. Sin embargo, aunque la presente realización describe un motor eléctrico que tiene cuatro conjuntos 60 de bobinas (es decir cuatro submotores) el motor puede tener igualmente uno o más conjuntos de bobinas con dispositivos de control asociados. En una realización preferida el motor 40 incluye ocho conjuntos 60 de bobinas teniendo cada conjunto 60 de bobinas tres subconjuntos 61,62, 63 de bobinas que están acoplados en una configuración en estrella para formar un submotor trifásico, dando como resultado que el motor tenga ocho submotores trifásicos. De manera similar, cada conjunto de bobinas puede tener cualquier número de subconjuntos de bobinas, permitiendo de esa manera que cada submotor tenga dos o más fases.

La figura 5 ilustra las conexiones entre los respectivos conjuntos 60 de bobinas y los módulos 400 de control, donde un respectivo conjunto 60 de bobinas está conectado a un respectivo inversor 410 trifásico incluido en un módulo 400 de control. Como es bien conocido por una persona experta en la técnica, un inversor trifásico contiene seis conmutadores, donde se puede generar un voltaje alterno trifásico mediante la operación controlada de los seis conmutadores. Sin embargo, el número de conmutadores dependerá del número de fases de voltaje que van a ser aplicadas a los respectivos submotores, donde los submotores pueden construirse para tener cualquier número de fases.

Las respectivas bobinas de los cuatro conjuntos de bobinas están devanadas en dientes de estátor individuales, que forman parte del estátor. Las porciones 501 de extremo de los devanados de bobinas sobresalen a través de la porción 502 trasera plana del disipador de calor de estátor, como se ilustra en la figura 6. La figura 6 ilustra una vista en perspectiva parcial del estátor, donde las porciones 501 de extremo de los devanados de bobinas para dos de los cuatro conjuntos 60 de bobinas se extienden lejos de la porción plana del disipador 253 de calor de estátor.

Los módulos 400 de control se posicionan adyacentes a la porción plana del disipador 253 de calor de estátor, para montar en la porción plana del disipador 253 de calor de estátor. Con propósitos de ilustración, una vista de un único módulo 400 de control separado del disipador 253 de calor de estátor se muestra en la figura 6. Como se estableció anteriormente, un rebaje 255 anular está formado en la porción plana del disipador 253 de calor para alojar el elemento condensador anular.

Para los propósitos de la presente realización, la porción plana del disipador 253 de calor está ubicada en el lado del estátor que está previsto para ser montado en un vehículo.

Preferiblemente, para facilitar el montaje de los respectivos módulos 400 de control en el disipador 253 de calor de estátor, las secciones 501 de extremo de los devanados de bobinas para los respectivos conjuntos de bobinas están dispuestas para extenderse lejos de la porción de disipador de calor del estátor en una dirección sustancialmente perpendicular en relación con la superficie de la porción de disipador de calor del estátor.

La figura 7 ilustra una construcción modular del módulo 400 de control con una vista en despiece de una realización preferida de un módulo 400 de control, donde cada módulo 400 de control, conocido de otra manera como un módulo de potencia, incluye una placa 500 de circuito impreso de potencia en la cual están montados dos ensamblajes 510 de sustrato de potencia, una placa 520 de circuito impreso de control, cuatro barras colectoras de fuente de alimentación (no se muestran) para conectarse al elemento condensador anular, barras colectoras de devanado de seis fases (no se muestran) para conectarse a los devanados de bobinas respectivos, dos módulos 560 de inserción y seis sensores de corriente. Cada sensor de corriente incluye un sensor Hall y una sección de material 530 ferromagnético blando dispuesto para ser montado adyacente al sensor Hall, donde preferiblemente cada sensor Hall está dispuesto para ser montado en una sección de corte de una pieza de material ferromagnético blando formado en una conformación de toroide.

Cada uno de los componentes de módulo de control está montado dentro de un alojamiento 550 de módulo de control con las cuatro barras colectoras de fuente de alimentación y estando las barras colectoras de devanado de seis fases montadas, a través de los respectivos módulos de inserción, en la placa 500 de circuito impreso de potencia en lados opuestos del alojamiento 550 de dispositivo de control.

Cada sustrato 510 de potencia está dispuesto para ser montado en una abertura respectiva formada en la placa 500 de circuito impreso de potencia, donde cada uno de los sustratos 510 de potencia tiene una placa 600 base de cobre de 3 mm sobre la cual se forma un inversor 410 trifásico. Una abertura 511 correspondiente también se forma en el alojamiento 550 de módulo de control para permitir que la placa base de cobre para cada uno de los sustratos 510 de potencia se coloque en contacto directo con el disipador 253 de calor de estátor cuando el alojamiento 550 de dispositivo de control está montado en el estátor, permitiendo de esa manera que el enfriamiento sea aplicado directamente a la base de cada uno de los sustratos 510 de potencia.

Montados en el lado inferior de la placa 500 de circuito impreso de potencia, adyacente a la placa base de cobre de los ensamblajes 510 de sustrato de potencia, están los seis sensores Hall (no se muestran) para medir la corriente en los respectivos devanados de bobinas asociados con dos de los cuatro conjuntos de bobinas. Las lecturas de sensor Hall se proporcionan a la placa 520 de circuito impreso de control.

La placa 500 de circuito impreso de potencia incluye una variedad de otros componentes que incluyen accionadores para los conmutadores inversores formados en los ensamblajes 510 de sustrato de potencia, donde los accionadores se usan para convertir señales de control de la placa 520 de circuito impreso de control en una forma adecuada para operar conmutadores montados en la placa 500 de circuito impreso de potencia, sin embargo estos componentes no se discutirán con ningún detalle adicional.

Los módulos 560 de inserción están dispuestos para ser montados sobre la placa 500 de circuito impreso de potencia cuando la placa 500 de circuito impreso de potencia está montada en el alojamiento 550 de módulo de control.

Cada módulo 560 de inserción está dispuesto para ser montado sobre un respectivo ensamblaje 510 de sustrato de potencia montado en la placa 500 de circuito impreso de potencia, teniendo cada módulo 560 de inserción una abertura dispuesta para extenderse alrededor de los conmutadores inversores formados en un respectivo ensamblaje 510 de sustrato de potencia.

Cada módulo 560 de inserción está dispuesto para portar dos barras colectoras de fuente de alimentación y barras colectoras de devanados trifásicos para acoplar el inversor formado en el ensamblaje 510 de sustrato de potencia, sobre el cual está montado el módulo 560 de inserción, al elemento condensador anular y a los devanados de fase de un conjunto de bobinas, respectivamente.

El módulo 560 de inserción también actúa como un espaciador para separar la placa 520 de circuito impreso de control de la placa 500 de circuito impreso de potencia cuando tanto la placa 500 de circuito impreso de potencia como la placa 520 de circuito impreso de control están montadas en el alojamiento 550 de módulo de control.

Un primer par de barras colectoras de fuente de alimentación montadas en uno de los módulos 560 de inserción es para proporcionar una fuente de voltaje a un primer inversor 410 formado en uno de los ensamblajes 510 de sustratos de potencia. Un segundo par de las barras colectoras de fuente de alimentación montadas en un segundo módulo 560 de inserción es para proporcionar una fuente de voltaje a un segundo inversor 410 formado en el otro ensamblaje 510 de sustrato de potencia.

Para cada par de barras colectoras de fuente de alimentación, una de las barras colectoras de fuente de alimentación está ubicada en un primer plano formado por encima del plano de la placa 500 de circuito de potencia. La otra barra colectora de fuente de alimentación está ubicada en un segundo plano por encima del primer plano. Preferiblemente, cada par de barras colectoras de fuente de alimentación está dispuesto para ser sustancialmente coplanar.

Ubicadas en el alojamiento 550 de módulo de control en el lado opuesto de los respectivos ensamblajes 510 de sustrato de potencia a las barras colectoras de fuente de alimentación están las barras colectoras de devanado de seis fases. Una barra colectora de devanado de fase está acoplada a cada pata de inversor para acoplase a un devanado de bobina respectivo, como es bien conocido por una persona experta en la técnica (es decir una barra colectora de devanado de fase está acoplada a cada pata del inversor trifásico formado en uno de los ensamblajes 510 de sustrato de potencia y una barra colectora de devanado de fase está acoplada a cada pata del inversor trifásico formado en el otro ensamblaje 510 de sustrato de potencia).

La placa 520 de circuito impreso de control está dispuesta para ser montada en el alojamiento 550 de módulo de control por encima de la placa 500 de circuito impreso de potencia.

La placa 520 de circuito impreso de control incluye un procesador 420 para controlar la operación de los respectivos conmutadores inversores para permitir que cada uno de los conjuntos 60 de bobinas de motor eléctrico sea suministrado con un suministro de voltaje trifásico usando control de voltaje PWM a través de los respectivos subconjuntos 61, 62, 63 de bobinas. Para un requisito de torque dado, el voltaje trifásico aplicado a través de los respectivos conjuntos de bobinas se determina usando el control orientado a campo FOC, que se realiza por el procesador en la placa de circuito impreso de control usando los sensores de corriente montados dentro del alojamiento 550 de módulo de control para medir la corriente generada.

El control PWM funciona usando la inductancia de motor para promediar un voltaje de pulso aplicado para accionar la corriente requerida en las bobinas de motor. Usando el control PWM se conmuta un voltaje aplicado a través de los devanados de motor. Durante el período cuando se conmuta el voltaje a través de las bobinas de motor, la corriente aumenta en las bobinas de motor a una tasa dictada por su inductancia y el voltaje aplicado. El control de voltaje PWM se apaga antes de que la corriente haya aumentado más allá de un valor requerido, permitiendo de esa manera que un control preciso de la corriente sea logrado.

Los conmutadores inversores pueden incluir dispositivos semiconductores tales como MOSFETs o IGBTs. En el presente ejemplo, los conmutadores comprenden IGBTs. Sin embargo, se puede emplear cualquier circuito de conmutación conocido adecuado para controlar la corriente. Un ejemplo bien conocido de tal circuito de conmutación es el circuito de puente trifásico que tiene seis conmutadores configurados para accionar un motor eléctrico trifásico. Los seis conmutadores están configurados como tres conjuntos paralelos de dos conmutadores, donde cada par de conmutadores se coloca en serie y forma una pata del circuito de puente trifásico. Una fuente de alimentación de DC está acoplada a través de las patas del inversor, estando los respectivos devanados de bobinas de un motor eléctrico acoplados entre un par respectivo de conmutadores, como es bien conocido por una persona experta en la técnica. Un inversor monofásico tendrá dos pares de conmutadores dispuestos en serie para formar dos patas de un inversor.

El suministro de voltaje trifásico da como resultado la generación de flujo de corriente en los respectivos subconjuntos de bobinas y un campo magnético giratorio correspondiente para proporcionar un torque requerido por los respectivos submotores.

Adicionalmente, cada placa 520 de circuito impreso de control incluye una disposición de interfaz para permitir comunicación entre los respectivos módulos 400 de control a través de un bus de comunicación con un módulo 400 de control que está dispuesto para comunicarse con un controlador de vehículo montado externo al motor eléctrico, donde el controlador montado externamente proporcionará típicamente un valor de torque requerido al módulo 400 de control. El procesador 420 en cada módulo 400 de control está dispuesto para manejar comunicación a través de la disposición de interfaz.

Como se indicó anteriormente, aunque la presente realización describe que cada conjunto 60 de bobinas tiene tres subconjuntos 61,62, 63 de bobinas, la presente invención no está limitada por esto y se apreciaría que cada conjunto 60 de bobinas puede tener uno o más subconjuntos de bobinas.

La figura 8 ilustra una vista en sección transversal de una sección del estátor con el elemento 800 condensador anular que está alojado dentro de un alojamiento 810 de elemento condensador montado dentro del rebaje 255 anular formado en la porción plana del disipador 253 de calor.

El elemento 800 condensador anular incluye una primera barra colectora, donde la primera barra colectora está acoplada a un primer electrodo de condensador interno a través de un primer electrodo externo. Una segunda barra colectora montada adyacente a la primera barra colectora está acoplada a un segundo electrodo de condensador interno a través de un segundo electrodo externo, como se describe a continuación. La primera barra colectora permite que la carga fluya hacia y desde el primer electrodo de condensador interno. La segunda barra colectora permite que la carga fluya hacia y desde el segundo electrodo de condensador interno. El primer electrodo de condensador interno y el segundo electrodo de condensador interno corresponden a las placas de condensador.

La figura 9 ilustra una vista en despiece del elemento 800 condensador anular, donde tanto la primera barra colectora 900 como la segunda barra colectora 910 están montadas alrededor de la superficie circunferencial exterior de un componente 920 condensador anular con la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 que están separadas por una primera película 930 aislante. La primera barra colectora 900 está aislada eléctricamente de la circunferencia exterior del componente 920 condensador anular con una segunda película 940 aislante.

Tener barras colectoras 900, 910 concéntricas formadas alrededor del componente condensador anular, donde las barras colectoras 900, 910 están separadas por una fina capa 930 de aislamiento, en lugar de estar colocadas en lados separados de un elemento condensador, minimiza la inductancia, reduciendo de esa manera las pérdidas en el inversor.

La primera barra colectora 900 incluye un primer elemento 950 de acoplamiento eléctrico para acoplar la primera barra colectora 900 a un primer terminal de una fuente de alimentación de DC, por ejemplo una batería ubicada dentro del vehículo que aloja el motor eléctrico en rueda. De manera similar, la segunda barra colectora 910 incluye un segundo elemento 960 de acoplamiento eléctrico para acoplar la segunda barra colectora a un segundo terminal de la fuente de alimentación de DC, permitiendo de esa manera que el elemento condensador anular sea acoplado en paralelo entre la fuente de alimentación de DC y los respectivos inversores montados en el motor eléctrico en rueda.

Adicionalmente, la primera barra colectora y la segunda barra colectora incluyen elementos 980 de acoplamiento para acoplar a las respectivas barras colectoras de fuente de alimentación de inversor montadas en los módulos de control para permitir que el elemento 800 condensador anular actúe como una fuente de voltaje para cada uno de los inversores correspondientes, permitiendo de esa manera un condensador único que va a ser usado para soportar una pluralidad de inversores.

En una realización, la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 pueden ser componentes anulares prefabricados que se ajustan a presión sobre el componente 920 condensador anular de tal manera que las barras colectoras 900, 910 sean concéntricas. Sin embargo, para minimizar las tolerancias dimensionales de las barras colectoras 900, 910 y el riesgo de daño al ensamblaje de condensador que podría resultar de la expansión térmica, preferiblemente al menos una de las barras colectoras 900, 910 se fabrican como conformaciones en C, donde una sección 970 de cada una de las barras colectoras 900, 910 se retira para permitir variaciones en el diámetro del componente 920 condensador anular resultantes de la manufacturación y/o expansión térmica. De manera similar, tener una brecha en la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 permite que las barras colectoras se expandan/contraigan sin causar estrés a los componentes circundantes. La brecha que se forma en la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 para formar las barras colectoras en forma de C puede ser de cualquier tamaño adecuado, sin embargo preferiblemente el tamaño de la brecha se calculará usando el coeficiente de valores de expansión térmica de los materiales usados para la barras colectoras y tolerancias de manufacturación de ingeniería y tamaño de componentes para determinar un tamaño de brecha que evitará que los extremos de las barras colectoras entren en contacto sobre la envolvente térmica del motor eléctrico.

De acuerdo con la invención, el componente 920 condensador anular combina una pluralidad de condensadores en un único elemento condensador, donde el componente 920 condensador anular incluye un primer condensador, un segundo condensador y un tercer condensador.

El primer condensador está dispuesto para acoplar la fuente de voltaje de DC a los respectivos inversores montados en los módulos 400 de control en el motor eléctrico, donde el primer condensador está dispuesto para inhibir los transitorios de voltaje generados a través de los conmutadores de inversor, lo cual podría causar pérdidas y estrés eléctrico en los dispositivos de conmutación y proporcionar altas cargas de corriente de pulso desde el inversor. Esto tiene el efecto de reducir la inductancia en los inversores durante la conmutación de corriente. El primer elemento condensador está acoplado en paralelo entre la fuente de voltaje de DC y los respectivos inversores.

Para reducir el ruido electromagnético generado por los inversores, el componente 920 condensador anular también incluye segundo y tercer condensadores integrados que están conectados en línea con el primer condensador. El segundo y tercer condensadores actúan como elementos condensadores en Y y están acoplados en serie entre sí y en paralelo con el primer condensador.

Los condensadores en Y actúan como parte de una solución EMC dentro de un sistema de motor eléctrico, donde los condensadores en Y se usan en combinación con un condensador de enlace de DC local (es decir el primer condensador) para reducir/controlar las emisiones electromagnéticas al proporcionar una trayectoria para que las corrientes EMC de modo común fluyan de vuelta al enlace de DC, reduciendo de esa manera las corrientes e Mc que fluyen fuera del motor.

Para un motor eléctrico que tiene una pluralidad de submotores con inversores asociados, típicamente se requieren dos condensadores en Y para cada inversor. Para una configuración de múltiples inversores esto puede tener un impacto adverso en el empaquetado, coste y fiabilidad de un sistema de motor eléctrico. Sin embargo, la presente invención permite que una única configuración de condensador en Y soporte múltiples inversores, reduciendo de esa manera los requisitos de empaquetado y simplificando el proceso de manufacturación.

La figura 10 ilustra un circuito equivalente para el componente 920 condensador anular integrado con el primer condensador 1010 que está acoplado entre los rieles de potencia positiva y negativa de la fuente de voltaje de DC con el segundo condensador 1020 que está acoplado entre el riel de potencia positiva y un potencial de referencia, por ejemplo el chasis de vehículo, y el tercer condensador 1030 que está acoplado entre el riel de potencia negativo y el potencial de referencia. Como se indicó anteriormente, los inversores respectivos están acoplados a través de los rieles de potencia positiva y negativa de la fuente de voltaje de DC.

Al usar un único condensador para soportar una pluralidad de inversores la capacitancia total se puede reducir, con una reducción en espacio, ya que la pluralidad de inversores no consumirá la misma corriente al mismo tiempo debido a las variaciones de conmutación, temporización y demanda de inversor. Se puede configurar un único condensador para estar cerca de la pluralidad de inversores separados cuando se configura como un elemento anular, reduciendo de esa manera los efectos inductivos y eliminando la necesidad de condensadores amortiguadores.

La figura 11 ilustra una vista en sección transversal de una sección del elemento 800 condensador anular, que incluye la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910.

El componente 920 condensador anular incluye al menos una película dieléctrica devanada para formar un elemento anular, donde se forma una pluralidad de electrodos internos (es decir las placas de condensador) sobre la película. Los electrodos internos pueden formarse por cualquier medio adecuado, sin embargo para los propósitos de la presente realización los electrodos internos se forman creando una capa de metalización sobre la película. En una realización alternativa se puede usar una pluralidad de películas con un electrodo separado formado en cada película. Por ejemplo, dos capas de película cada una con un recubrimiento metálico formado en un lado de las películas respectivas, que se envuelven alrededor en una conformación cilíndrica.

Para simplificar las conexiones entre los respectivos condensadores que forman el componente 920 condensador anular, para los propósitos de la presente realización el tercer condensador está integrado entre el primer condensador y el segundo condensador. Sin embargo, los condensadores pueden disponerse en cualquier orden.

El primer condensador 1010, segundo condensador 1020, y el tercer condensador 1030 se pueden formar usando una única película con una región aislante formada en la película para separar eléctricamente el primer condensador 1010 del tercer condensador 1030 y una región aislante formada en la película para separar eléctricamente el tercer condensador 1030 del segundo condensador 1020 (por ejemplo el recubrimiento metálico se retira de una porción de la película). Sin embargo, para los propósitos de la presente realización el primer condensador 1010, el segundo condensador 1020 y el tercer condensador 1030 se forman en películas separadas, donde la película para el tercer condensador 1030 se devana en el primer condensador 1010 y la película para el segundo condensador 1020 se devana en el tercer condensador 1030 para formar un elemento condensador que tiene tres capas de película separadas correspondiendo cada capa de película separada a un condensador separado. Para un aislamiento eléctrico aumentado entre los elementos condensadores, preferiblemente se coloca una película aislante separada entre el primer condensador 1010 y el tercer condensador 1030 y entre el tercer condensador 1030 y el segundo condensador 1020.

La película dieléctrica puede estar hecha de cualquier material adecuado, por ejemplo una película de polímero.

Las capas de metalización formadas en las películas dieléctricas que forman los electrodos internos del primer condensador 1010, el segundo condensador 1020 y el tercer condensador 1030 están dispuestas para extenderse hasta un borde de la película dieléctrica que es normal a la superficie de la película. En particular, una primera capa de metalización, que forma un primer electrodo, está dispuesta para extenderse hasta un borde de la película dieléctrica que es normal a la superficie de la película. Sin embargo, la primera capa de metalización no se extiende hasta el borde opuesto de la película dieléctrica, dejando de esa manera una región aislada en el borde opuesto de la película dieléctrica. La segunda capa de metalización correspondiente, que forma un segundo electrodo, está dispuesta para extenderse hasta el borde de la película dieléctrica que es normal a la superficie de la película y que es opuesto al borde al que está dispuesta para extenderse la primera capa de metalización. La segunda capa de metalización no se extiende hasta el borde opuesto de la película dieléctrica, dejando de esa manera una región aislada en el borde opuesto de la película dieléctrica.

Por consiguiente, los bordes de las capas de metalización se usan como placas positivas y negativas de los elementos condensadores, donde los bordes del elemento condensador anular que son normales a la superficie de la película dieléctrica están cubiertos por una capa de metal para formar un primer electrodo 1110 externo y un segundo electrodo 1120 externo respectivamente para el elemento condensador anular.

Al tener un condensador de múltiples elementos con elementos condensadores integrados es necesario que los elementos condensadores individuales puedan ser aislados entre sí para permitir que se hagan conexiones eléctricas específicas a los respectivos terminales de condensador.

Para lograr el aislamiento eléctrico entre los respectivos elementos condensadores, el primer electrodo 1110 externo se divide en dos secciones, donde una capa 1130 de aislamiento divide el primer electrodo 1110 externo en la interfaz entre el primer condensador 1010 y el tercer condensador 1030. La capa 1130 de aislamiento toma la forma de una primera película de aislamiento que se coloca entre el primer condensador 1010 y el tercer condensador 1030 para proporcionar una barrera de aislamiento entre las dos secciones del primer electrodo 1110 externo para formar una sección 1140 radialmente interna y una sección 1150 radialmente externa. Preferiblemente, la película aislante existente usada dentro del condensador de película puede usarse para formar esta barrera de aislamiento. Para un aislamiento eléctrico mejorado entre la sección 1140 radial interior y la sección 1150 radial exterior del primer electrodo 1110 externo la primera película 1130 de aislamiento está dispuesta para extenderse perpendicular lejos de la superficie del primer electrodo 1110 externo, es decir la película 1130 de aislamiento sobresale por encima de la superficie de terminal extendiendo la distancia de espacio, como se ilustra en la figura 11.

El segundo electrodo 1120 externo está dividido en dos secciones, donde una capa 1160 de aislamiento divide el segundo electrodo 1120 externo, en la interfaz entre el segundo condensador 1020 y el tercer condensador 1030. La capa 1160 de aislamiento toma la forma de una segunda película de aislamiento que se coloca entre el segundo condensador 1020 y el tercer condensador 1030 para proporcionar una barrera de aislamiento entre las dos secciones del segundo electrodo 1120 externo para formar una sección 1170 radialmente interna y una sección 1180 radialmente externa. Preferiblemente, la película aislante existente usada dentro del condensador de película se puede usar para formar una barrera de aislamiento. Para un aislamiento eléctrico mejorado entre la sección 1170 radial interior y la sección 1180 radial exterior del segundo electrodo 1120 externo la segunda película 1160 de aislamiento está dispuesta para extenderse de manera perpendicular lejos de la superficie del segundo electrodo 1120 externo, es decir la película 1160 de aislamiento sobresale por encima de la superficie de terminal extendiendo la distancia de espacio, como se ilustra en la figura 11.

Al permitir que las respectivas películas 1130, 1160 de aislamiento se extiendan lejos de las superficies de los electrodos 1110, 1120 externos, esto permite que los puntos de conexión de barra colectora a los electrodos 1110, 1120 externos del elemento condensador sean colocados cerca de la interfaz/unión entre elementos condensadores de tal manera que no sea necesario aumentar el tamaño/ancho del elemento 800 condensador anular.

Como se indicó anteriormente, montadas alrededor de la superficie circunferencial exterior del componente condensador anular están la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910, donde la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 están eléctricamente aisladas entre sí usando una película de aislamiento colocada entre ellas.

En la presente realización, los electrodos internos para el primer condensador 1010, el segundo condensador 1020 y el tercer condensador 1030 y la primera y segunda barras colectoras 900, 910 son radialmente simétricos alrededor de un eje.

Para permitir que se hagan conexiones eléctricas entre el primer electrodo 1110 de condensador externo, el segundo electrodo 1120 de condensador externo, la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910; la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 incluyen brazos de contacto para hacer contacto eléctrico con el primer electrodo 1110 de condensador externo y el segundo electrodo 1120 de condensador externo. Se ilustra un brazo 1210 de contacto para la primera barra colectora 900 en la figura 12.

Los brazos de contacto de barra colectora se extienden desde el cuerpo principal de las respectivas barras colectoras 900, 910 en una dirección hacia el componente condensador anular sustancialmente a 90 grados de los electrodos de condensador interno. Esta orientación de los brazos 1210 de contacto de barra colectora permite que los brazos de contacto de barra colectora se extiendan sobre los respectivos electrodos de condensador externo.

La figura 11 ilustra las respectivas conexiones eléctricas entre la primera barra colectora y la segunda barra colectora a los respectivos condensadores que forman el elemento condensador anular para proporcionar el circuito equivalente ilustrado en la figura 10.

Un primer brazo 1190 de contacto formado en un extremo de la primera barra colectora 900 está acoplado a la porción 1140 radial interior del primer electrodo 1110 de condensador externo con un segundo brazo 1191 de contacto formado en el extremo opuesto de la primera barra colectora 900 que se acopla a la porción 1180 radial exterior del segundo electrodo 1120 de condensador externo. El primer brazo 1190 de contacto está dispuesto para extenderse sobre la película 1130 de aislamiento que sobresale de entre el primer condensador 1010 y el tercer condensador 1030.

Un segundo brazo 1192 de contacto formado en un extremo de la segunda barra colectora 910 está acoplado a la porción 1170 radial interior del segundo electrodo 1120 de condensador externo. El segundo brazo 1192 de contacto está dispuesto para extenderse sobre la película 1160 de aislamiento que sobresale de entre el tercer condensador 1030 y el segundo condensador 1020.

La porción 1150 radial exterior del primer electrodo 1110 de condensador externo está dispuesta para ser acoplada a un potencial de referencia, por ejemplo el chasis de vehículo.

Para minimizar el coste de manufacturación de las respectivas barras colectoras 900, 910, las barras colectoras 900, 910 están dispuestas para tener múltiples secciones de brazos de contacto sustancialmente idénticos para acoplar eléctricamente las barras colectoras 900, 910 al componente 920 condensador anular y miembros 980 de acoplamiento de fuente de alimentación para acoplar las barras colectoras 900, 910 a los inversores alojados en los respectivos módulos 400 de control. Las múltiples secciones forman un patrón de repetición que permite que el utillaje más pequeño/más barato corte secciones de la barra colectora de condensador repetidamente en lugar de usar una única herramienta grande en un proceso de una única operación. El patrón de repetición múltiple se ilustra en la figura 12 y figura 13.

Adicionalmente, al colocar la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 alrededor de la circunferencia exterior del componente 920 condensador anular, conocido de otra manera como el anillo de condensador, en paralelo con el primer electrodo de condensador interno y el segundo electrodo de condensador interno y perpendicular al primer electrodo 1110 de condensador externo y al segundo electrodo 1120 de condensador externo aumentan el área superficial de las barras colectoras de condensador, permitiendo de esa manera que el espesor de las láminas metálicas que forman la primera barra colectora 900 y la segunda barra colectora 910 sea reducido. Esto asegura que el ancho axial del anillo de condensador no aumente mientras que tenga un impacto mínimo en el diámetro del anillo de condensador. El área superficial aumentada de la barra colectora también da como resultado una inductancia y temperatura reducidas de la barra colectora. Adicionalmente, al aumentar el área superficial de la barra colectora permite que el espesor en sección transversal de las láminas metálicas usadas para manufacturar las barras colectoras sea reducido, permitiendo de esa manera que las láminas metálicas que forman las barras colectoras se enrollen más fácilmente alrededor del elemento condensador anular para facilidad de manufacturación del componente.

La figura 14 ilustra una vista en perspectiva del elemento 800 condensador anular montado dentro de un alojamiento 810 de elemento condensador anular y una vista en despiece del elemento 800 condensador anular y el alojamiento 810 de elemento condensador anular.

La figura 15 ilustra una vista en planta y una vista en sección transversal del componente 920 condensador anular.

Para permitir que los respectivos devanados de bobinas para dos de los cuatro conjuntos 60 de bobinas sean acoplados a una respectiva barra colectora de devanado de fase dentro de un alojamiento 550 de módulo de control, el alojamiento 550 de módulo de control está dispuesto para tener seis aberturas 610.

Las seis aberturas 610 están formadas en un borde exterior del alojamiento 550 de módulo de control en el lado del alojamiento 550 que va a ser montado adyacente a la porción plana del disipador 253 de calor de estátor.

El tamaño y posición de las seis aberturas 610 formadas en el alojamiento 550 de módulo de control están dispuestos para coincidir con las posiciones y diámetros de las porciones de extremo de los devanados de bobinas que se extienden desde la porción plana del disipador 253 de calor de estátor, permitiendo de esa manera que las respectivas porciones de extremo de los devanados de bobinas se extiendan a través de las aberturas 610 cuando el módulo 550 de alojamiento de control está montado en la porción plana del disipador 253 de calor de estátor.

Una vista en perspectiva parcial del alojamiento 550 de módulo de control se ilustra en la figura 16. Se forma un rebaje 710 alrededor de cada una de las seis aberturas 610 formadas en el alojamiento 550 de módulo de control, donde cada rebaje 710 está dimensionado para permitir un toroide parcial hecho de material 530 ferromagnético blando, por ejemplo un elemento de ferrita, que va a ser ubicado en el rebaje 710. La parte superior del toroide parcial está dispuesta para estar sustancialmente nivelada con la sección inferior del alojamiento 550 de módulo de control cuando el toroide 530 parcial está montado en un rebaje 710. El toroide parcial de material 530 ferromagnético tiene una sección que falta del toroide que corresponde sustancialmente al tamaño del sensor Hall montado en la placa 500 de circuito impreso de potencia. Para facilitar el guiado de los devanados de bobinas a medida que pasan a través de la abertura 610, el alojamiento 550 de módulo de control está dispuesto para tener una sección de conducto formada alrededor de cada abertura 610. Las secciones de conducto formadas alrededor de cada una de las aberturas respectivas también evitan que un elastómero colocado en el alojamiento 550 de módulo de control escape a través de las aberturas durante el proceso de curado para el elastómero.

Preferiblemente los rebajes 710 formados en la base del alojamiento 550 de módulo de control están codificados para asegurar que los toroides parciales de material 530 ferromagnético blando solo puedan orientarse dentro de un rebaje 710 en una posición donde la sección faltante del toroide esté alineada con la posición del sensor Hall montado en la placa 500 de circuito impreso de potencia cuando la placa 500 de circuito impreso de potencia está montada dentro del alojamiento 550 de módulo de control.

Una vez que los toroides parciales de material 530 ferromagnético blando han sido montados en los respectivos rebajes 710 formados en la base del alojamiento 550 de módulo de control, la placa 500 de circuito impreso de potencia se baja a posición en el alojamiento de módulo de control. Al bajar la placa 500 de circuito impreso de potencia a posición en el alojamiento 550 de módulo de control, como resultado de la alineación de los toroides parciales de material 530 ferromagnético blando y los sensores Hall montados en la placa 500 de circuito impreso de potencia, los sensores Hall montados en la placa 500 de circuito impreso de potencia se insertan en las secciones faltantes de los respectivos toroides 530 parciales montados en el alojamiento 550 de módulo de control.

Una vez que la placa 500 de circuito impreso de potencia se ha bajado a posición en el alojamiento de módulo de control los módulos de inserción se posicionan sobre un respectivo ensamblaje de sustrato de potencia con el inversor respectivo formado en los sustratos de potencia que se acopla a las respectivas barras colectoras de fuente de alimentación y barras colectoras de devanado de fase.

Cada una de las barras colectoras de devanado de fase formadas en los respectivos módulos de inserción están dispuestas para incluir una sección de acoplamiento para acoplar la barra colectora de devanado de fase a un devanado de fase de uno de los conjuntos de bobinas. La sección de acoplamiento para cada barra colectora de devanado de fase está dispuesta para extenderse alrededor de una respectiva abertura 610 formada en la base del alojamiento 550 de módulo de control.

La placa 520 de circuito impreso de control se monta entonces en el alojamiento 550 de módulo de control por encima de la placa 500 de circuito impreso de potencia, estando la placa 520 de circuito impreso de control acoplada eléctricamente a la placa 500 de circuito impreso de potencia para permitir que la placa 520 de circuito impreso de control controle la operación de los conmutadores en los inversores formados en los ensamblajes 510 de sustrato de potencia.

Para montar el módulo 400 de control en el estátor, las respectivas secciones de extremo de los devanados de bobinas forman dos conjuntos 60 de bobinas que se extienden lejos de la superficie plana del disipador 253 de calor de estátor (es decir seis secciones de extremo de devanado de bobinas), están alineadas con las respectivas aberturas 610 formadas en la base del alojamiento 550 de módulo de control. El módulo 400 de control se empuja entonces al ras con la superficie del estátor de tal manera que las respectivas secciones de extremo de los devanados de bobinas para dos conjuntos 60 de bobinas que se extienden lejos de la superficie plana del disipador 253 de calor de estátor (es decir seis secciones de extremo de devanado de bobinas) se extienden a través de las respectivas aberturas 610 formadas en la base del alojamiento 550 de módulo de control con cada uno de los sensores de corriente montado en el módulo 400 de control que se monta adyacente a una sección de extremo respectiva de un devanado de bobinas.

El módulo de control puede montarse en el estátor mediante cualquier medio adecuado, por ejemplo uno o más pernos que se extienden a través del módulo de control hasta la superficie del disipador de calor de estátor.

Una vez que el módulo de control ha sido montado en el estátor, las respectivas secciones de acoplamiento de las barras colectoras de devanado de fase montadas en la placa 500 de circuito impreso de potencia se acoplan a una sección de extremo respectiva de un devanado de bobina, donde se puede usar cualquier medio adecuado para acoplar la sección de acoplamiento de la barra colectora de devanado de fase a una sección de extremo respectiva de un devanado de bobina, por ejemplo engarzado o soldadura. De manera similar, las respectivas barras colectoras de fuente de alimentación alojadas en los módulos de control se acoplan a los miembros de acoplamiento respectivos en la primera barra colectora y la segunda barra colectora usando cualquier medio adecuado, por ejemplo engarzado o soldadura.

El inversor 410 formado en un ensamblaje 510 de potencia, que está acoplado a través de las respectivas barras colectoras de devanado de fase a un primer conjunto 60 de bobinas, está dispuesto para controlar corriente en el primer conjunto de bobinas. El otro inversor 410 formado en el otro ensamblaje 510 de potencia en el módulo 400 de control está dispuesto para controlar corriente en un segundo conjunto 60 de bobinas, donde las mediciones de corriente hechas por los respectivos sensores de corriente son usadas por el procesador en la placa 520 de circuito impreso de control para controlar corriente en los respectivos conjuntos 60 de bobinas.

De manera similar, el segundo módulo 400 de control está dispuesto para controlar corriente en un tercer y cuarto conjunto 60 de bobinas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un motor o generador eléctrico que comprende un estátor que tiene dos conjuntos (60) de bobinas dispuestos para producir un campo magnético para generar un torque de accionamiento; dos dispositivos (400) de control; y un componente (920) condensador dispuesto para ser acoplado a una fuente de alimentación para proporcionar corriente a los dos dispositivos de control, en donde el primer dispositivo de control está acoplado a un primer conjunto de bobinas y al componente condensador y el segundo dispositivo de control está acoplado a un segundo conjunto de bobinas y al componente condensador, en donde cada dispositivo de control está dispuesto para controlar corriente en el conjunto de bobinas respectivo para generar un campo magnético en el conjunto de bobinas respectivo, caracterizado porque el componente condensador incluye un primer condensador (1010) integrado con un condensador en Y, en donde el condensador en Y incluye un segundo condensador (1020) y un tercer condensador (1030), en donde el segundo y el tercer condensador están dispuestos en serie y en paralelo al primer condensador, en donde el componente condensador está en la forma de un disco anular e incluye un apilamiento de láminas de película que tienen una pluralidad de electrodos internos y láminas dieléctricas interpuestas entre ellos que forman el primer condensador, el segundo condensador y el tercer condensador.

2. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada conjunto de bobinas incluye una pluralidad de subconjuntos (61, 62, 63) de bobinas, en donde el primer dispositivo de control está acoplado a la pluralidad de subconjuntos de bobinas para el primer conjunto de bobinas y el segundo dispositivo de control está acoplado a la pluralidad de subconjuntos de bobinas para el segundo conjunto de bobinas y cada dispositivo de control está dispuesto para controlar corriente en la respectiva pluralidad de subconjuntos de bobinas para generar un campo magnético en cada subconjunto de bobinas para tener una fase magnética sustancialmente diferente a la otra o más subconjuntos de bobinas en el respectivo conjunto de bobinas.

3. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer dispositivo de control, el segundo dispositivo de control y el componente condensador están montados adyacentes al estátor, y/o en donde el estátor incluye un rebaje anular para alojar el componente condensador.

4. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el primer dispositivo de control y el segundo dispositivo de control están montados en el estátor adyacente al rebaje anular, y/o en donde el primer dispositivo de control y el segundo dispositivo de control están montados en el estátor entre el borde radial exterior del estátor y el rebaje anular.

5. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer dispositivo de control incluye un primer inversor para controlar flujo de corriente en el primer conjunto de bobinas y el segundo dispositivo de control incluye un segundo inversor para controlar flujo de corriente en el segundo conjunto de bobinas, en donde cada inversor está acoplado al primer condensador.

6. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el primer inversor y el segundo inversor están montados sustancialmente a la misma distancia radialmente del componente condensador.

7. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el componente condensador incluye una primera barra colectora (900) eléctrica acoplada a un primer terminal eléctrico del primer condensador y una segunda barra colectora (910) eléctrica acoplada a un segundo terminal eléctrico del primer condensador.

8. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 7 cuando depende de las reivindicaciones 5 o 6, en donde el primer inversor y segundo inversor están acoplados a la primera barra colectora eléctrica y a la segunda barra colectora eléctrica.

9. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde la primera barra colectora eléctrica tiene una primera disposición de contacto para acoplar el primer inversor al componente condensador y una segunda disposición de contacto para acoplar el segundo inversor al componente condensador, en donde la configuración de la primera disposición de contacto y la segunda disposición de contacto es sustancialmente la misma, y/o en donde la segunda barra colectora eléctrica tiene una primera disposición de contacto para acoplar el primer inversor al componente condensador y una segunda disposición de contacto para acoplar el segundo inversor al componente condensador, en donde la configuración de la primera disposición de contacto y la segunda disposición de contacto es sustancialmente la misma, y/o en donde la primera barra colectora y la segunda barra colectora están dispuestas para acoplar eléctricamente el primer, el segundo y el tercer condensador.

10. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en donde el primer dispositivo de control y segundo dispositivo de control están dispuestos para accionar cada uno de los subconjuntos de bobinas con una fase de voltaje diferente, y/o en donde el primer dispositivo de control y segundo dispositivo de control están dispuestos para controlar el voltaje a cada subconjunto de bobinas usando modulación de ancho de pulso.

11. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en donde una primera y una segunda superficie exterior del componente condensador que son sustancialmente normales a la pluralidad de electrodos internos están cubiertas por un recubrimiento metálico.

12. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el componente condensador incluye una primera y una segunda lámina de película separadora eléctricamente aislante que separa el apilamiento de láminas de película entre el primer, el segundo y el tercer condensador.

13. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 12 cuando depende de la reivindicación 2, en donde la primera lámina de película separadora eléctricamente aislante está dispuesta para separar el recubrimiento metálico en la primera superficie exterior en una primera sección y una segunda sección que están aisladas entre sí, y la segunda lámina de película separadora eléctricamente aislante está dispuesta para separar el recubrimiento metálico en la segunda superficie exterior en una primera sección y una segunda sección que están aisladas entre sí.

14. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con la reivindicación 12 cuando depende de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde la primera barra colectora está conectada eléctricamente a la primera sección en la primera superficie exterior, y la segunda barra colectora está conectada a la primera sección en la segunda superficie exterior y a la segunda sección en la primera superficie exterior, y en la cual la segunda sección de la segunda superficie exterior está conectada a un potencial de referencia.

15. Un motor o generador eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en donde la primera barra colectora, la segunda barra colectora, el primer condensador, el segundo condensador y el tercer condensador están formados como un anillo que encierra un eje común, por lo que cada uno de la primera barra colectora y la segunda barra colectora tienen un diámetro que es mayor que el del primer, el segundo y el tercer condensador.