KR20160053957A - 자동차용 회전 전기 기계를 위한 보호 커버 - Google Patents

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KR20160053957A
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마누엘 팔귀어
파비엥 게렝
알렉시스 호스니
미카엘 파케스
야닉 르-메이뚜르
필립보 보데쏭
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발레오 에끼쁘망 엘렉뜨리끄 모뙤르
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Abstract

본 발명은, 자동차용 회전 전기 기계를 위한 전자 조립체의 전원, 필터링 및 제어 모듈들을 덮도록 설계되는 보호 커버(400)에 관한 것이다. 상기 보호 커버(400)는, - 전원 모듈, 제어 모듈 및 필터링 모듈 각각의 열 소산 요구들에 대해 상이한 냉각 공기 흐름들(F1, F2, F3, F4)을 생성하도록 설계되는 개구들(401, 402, 403, 404)을 포함하며; - 보호 커버(400)의 개구들은, 전원 모듈에 커플링되는 제1 히트 싱크의 핀들을 바라보면서 배치되도록 설계되는 제1 개구 세트(401); 제어 모듈을 바라보면서 배치되도록 설계되는 제2 개구 세트(402); 및 필터링 모듈을 위한 제3 방사 방향 냉각 공기 흐름(F3)을 생성하기 위해 필터링 모듈의 축전기들에 커플링되는 제2 히트 싱크의 핀들을 바라보면서 배치되도록 설계되는 제3 개구 세트(403)로 분류되며; 제1 개구 세트(401) 및 제2 개구 세트(402)는, 상기 전원 모듈을 위한 제1 방사 방향 냉각 공기 흐름(F1) 및 상기 제어 모듈을 위한 제2 방사 방향 냉각 공기 흐름(F2)을 생성하기 위해 장벽에 의해 분리되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 회전 전기 기계를 위한 보호 커버{PROTECTIVE COVER FOR A ROTATING ELECTRIC MACHINE FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 회전 전기 기계를 위한 전자 조립체의 전원 블록, 필터링 블록 및 제어 블록을 덮기에 적합한 보호 커버에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그러한 보호 커버를 포함하는 회전 전기 기계에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 그러나 배제적이지 않게, 예를 들어 마일드 하이브리드 유형의 차량들에 사용하기 적합한 모터-발전기들 또는 시동기용 교류 발전기(starter alternator)에 대한, 차량 시동기용 교류 발전기의 분야에 적용될 수 있다.
시동기용 교류 발전기와 같은 회전 전기 기계 및 열 기관을 포함하는 차량에서, 그러한 기계는, 비-제한적인 방식으로,
- 여기 전류가 그 내부에서 전도되는 인덕터를 포함하는 회전자; 및
- 복수-위상 권선을 포함하는 고정자
를 포함한다.
시동기용 교류 발전기는 모터 모드 또는 발전기 모드에서 작동한다.
이러한 기계는 가역적인 것으로 지칭된다.
발전기 모드로도 지칭되는, 교류 발전기 모드에서, 기계는 차량의 열 기관에 의해 구동되는 회전자의 회전 운동을 고정자의 위상들에서 유도되는 전류로 변환하도록 만들 수 있다. 이 경우, 고정자의 위상들에 연결되는 브리지 정류기가, 배터리 뿐만 아니라 차량의 소비요소들에 공급하기 위해, 유도된 정현파 전류(induced sinusoidal current)를 직류(continuous current)로 정류할 수 있도록 한다.
대조적으로, 모터 모드에서, 전기 기계는 회전자 샤프트를 통해 차량의 열 기관을 회전 상태로 구동할 수 있도록 하는 전기 모터로서 작용한다. 전기 기계는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환할 수 있도록 한다. 이 경우, 변환기가, 배터리로부터 기원하는 직류를 회전자를 회전시키기 위해 고정자의 위상들에 공급하기 위한 교류로 변환할 수 있도록 한다.
제어 구성요소들이, 제어 신호들을 통해 회전 전기 기계의 작동 모드(모터 모드 또는 발전기 모드)를 결정하기 위해 사용된다.
마일드 하이브리드 시동기용 교류 발전기로 지칭되는, 재생성 제동 기능 및 열 기관 가속 지원 기능을 통합하는 시동기용 교류 발전기들은 또한, 전원 구성요소들이 자동차의 전기 네트워크, 일반적으로 48V의 네트워크와 간섭하는 것을 방지하는 필터링 구성요소들을 통합한다. 이러한 가역적 기계들은 대략 8 내지 15kW의 출력들을 갖는다.
전원 구성요소들(브리지 정류기 및 변환기), 제어 구성요소들 및 또한 필터링 구성요소들은 열을 생성한다. 따라서, 모든 이러한 구성요소들에 의해 방출되는 이러한 열을 소산시키기 위해 냉각 디바이스를 사용할 필요가 있다.
특허 제FR2847085호는, 전자 조립체로서, 2세트의 구성요소들이 서로에 가능한 한 가깝게 배치되는, 전원 구성요소들과 제어 구성요소들(제어 유닛으로도 지칭됨), 및 이러한 조립체를 냉각하기 위한 냉각 디바이스를 포함하는, 전자 조립체를 설명한다.
냉각 디바이스는,
- 전원 구성요소들 및 제어 구성요소들이 자체에 장착되는 소산자로서, 전기 기계의 후방 베어링 상에 배열되고 자체의 아래쪽 표면 상에 핀들을 구비하는 것인, 소산자(부가적으로, 회전자의 회전 샤프트와 소산자의 사이에 자유 공간이 존재하며, 그러한 공간을 통해 공기가 순환할 수 있다);
- 방사 방향 공기 배출 구멍들을 구비하는 후방 베어링; 및
- 보호 커버로서, 상기 커버의 상부에 배열되는 개구들을 포함하는 것인, 보호 커버
를 포함한다.
따라서, 일부의 공기는, 시동기용 교류 발전기 내로 측방에서 흡입되며 그리고, 소산자의 핀들 위를 쓸어내는 가운데, 베어링의 방사 방향 배출 구멍들을 향해 흐름하며, 그리고, 나머지 공기는 커버 내의 개구들을 통해 흡입된 다음 소산자 아래의 흐름 통로에 합류하도록 (자유 공간을 통해) 회전자의 회전 샤프트를 따라 축 방향으로 유동한다. 따라서, 전원 구성요소들 및 제어 구성요소들의 조립체가 냉각된다.
이러한 종래 기술의 하나의 단점은, 전자 구성요소들의 상이한 블록들 사이의, 그들 자체의 소산 요구들에 관련한, 열적 탈동조화를 위한 임의의 해결책을 제공하지 않는다는 사실에 있다. 이제, "마일드 하이브리드" 적용의 맥락에서, 열적 탈동조화가 전원 구성요소들 및 필터링 구성요소들 사이에서 특히 유효해져야 한다. 이는, 전원 구성요소들이 필터링 구성요소들에 대해 위험할 수 있으며 그리고 결과적으로 필터링 구성요소들을 손상시키는 작동 온도에 도달할 수 있기 때문이다.
이러한 맥락에서, 본 발명의 목적은 이상에 언급된 단점을 극복하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 자동차용 회전 전기 기계를 위한 전자 조립체의 전원 블록, 필터링 블록 및 제어 블록을 덮기에 적합한 보호 커버를 제공하며, 상기 보호 커버는,
- 전원 블록, 제어 블록 및 필터링 블록 각각의 열 소산 요구들에 대해 상이한 냉각 공기 흐름들을 생성하기에 적합한 개구들을 포함하며;
- 보호 커버의 개구들은,
- 전원 블록에 커플링되는 제1 열 소산자의 핀들을 바라보면서 배치되기에 적합한 제1 개구 세트;
- 제어 블록을 바라보면서 배치되기에 적합한 제2 개구 세트; 및
- 필터링 블록을 위한 제3 방사 방향 냉각 공기 흐름을 생성하기 위해 필터링 블록의 축전기들에 커플링되는 제2 열 소산자의 핀들을 바라보면서 배치될 수 있는 제3 개구 세트
로 분류되고;
제1 개구 세트 및 제2 개구 세트는, 상기 전원 블록을 위한 제1 방사 방향 냉각 공기 흐름 및 상기 제어 블록을 위한 제2 방사 방향 냉각 공기 흐름을 생성하기 위해 분리 벽에 의해 분리된다.
다른 특별한 특징에 따르면, 제1 소산자의 핀들, 보호 커버 및 제1 개구 세트는, 뒤따르는 관계식을 만족하도록 하는 방식으로 배열된다.
h ≥ 0.5 . ha
H < 0.5 . ha, 및
D ≥ 0.5 . (d2 - ((o-e)/2)2)1 /2,
여기서, h는 보호 커버의 개구의 높이이고, ha는 제1 소산자의 핀의 높이이며, H는 보호 커버의 바닥과 개구의 바닥 사이의 거리이고, D는 보호 커버의 내측 에지와 제1 소산자의 핀의 전방 에지 사이의 거리이며, d는 제1 소산자의 2개의 인접한 핀을 분리하는 핀 사이 공간이고, o는 개구의 폭이며, 그리고 e는 핀의 두께이다.
따라서, 여러 블록들에 대해 전담하게 되는 여러 개구들의 덕택으로 그리고 일부 개구들의 전담 소산자들과의 커플링 덕택으로, 보호 커버는, 각 블록을 냉각하기 위한 특별한 공기 흐름의 생성 덕분에, 각 블록(전원, 제어, 필터링)의 구성요소들에 대한 열 소산 요구에 맞춰지고 최적화된 냉각을 제공할 수 있도록 한다.
비-제한적인 실시예들에 따르면, 보호 커버는 또한, 뒤따르는 것들로부터 선택되는 하나 이상의 부가적인 특징을 포함할 수 있을 것이다:
- 보호 커버의 제1 개구 세트, 제2 개구 세트 및 제3 개구 세트의 개구들은 측방에 놓이며, 그리고 제1 개구 세트 및 제2 개구 세트의 개구들은 제1 소산자의 핀들과 일직선상에 배열된다.
- 보호 커버는, 상기 커버의 상부 상에 배열되며 그리고 상기 필터링 블록을 위한 제4 축 방향 냉각 공기 흐름을 생성하기 위해 상기 필터링 블록의 축전기들 상부에 배치될 수 있는, 제4 개구 세트를 더 포함한다.
회전 전기 기계로서,
- 회전자;
- 상기 회전자에 커플링되며 그리고 복수의 위상을 포함하는 고정자;
- 전자 조립체로서:
- 전원 블록, 필터링 블록 및 제어 블록으로서, 상기 전자 조립체의 상기 전원 블록은 상기 고정자의 위상들에 연결될 수 있는 것인, 전원 블록, 필터링 블록 및 제어 블록, 및
- 이상에 간략하게 설명된 바와 같은 보호 커버를 포함하는 것인, 전자 조립체;
- 상기 고정자를 지지하는 후방 베어링; 및
- 상기 후방 베어링에 인접하게 위치하게 되는 팬
을 포함하는, 회전 전기 기계가 또한 제안된다.
비-제한적인 실시예에 따르면, 상기 회전 전기 기계는 시동기용 교류 발전기이다.
비-제한적인 실시예에 따르면, 상기 시동기용 교류 발전기는 재생성 제동 기능 및 가속 지원 기능을 포함한다.
본 발명 및 그의 상이한 적용들은, 뒤따르는 설명을 읽고 첨부되는 검토하면 더욱 양호하게 이해될 것이다.
- 도 1a는 본 발명에 따른 보호 커버를 포함하는 자동차용 회전 전기 기계를 위한 전자 조립체의 제1 비-제한적인 실시예에 대한 분해 상태 사시도를 도시하고;
- 도 1b는 도 1a의 전자 조립체의 조립 상태 사시도를 도시하며;
- 도 2는 도 1의 전자 조립체의 전원 블록의 평면도를 도시하고;
- 도 3a는 도 2의 전원 블록의 전원 모듈의 사시도를 도시하며;
- 도 3b는 도 2의 전원 블록의 여기 모듈의 사시도를 도시하고;
- 도 4는 도 2의 전원 블록에 커플링되는 제1 소산자의 사시도를 도시하고;
- 도 5는 도 4의 제1 소산자의 바닥으로부터의 도면을 도시하며;
- 도 6은 도 4 및 도 5의 제1 소산자의 윤곽도를 도시하고;
- 도 7은 도 4 내지 도 6의 제1 소산자를 갖는 전원 블록의 조립 상태 사시도를 도시하며;
- 도 8은 도 1의 전자 조립체의 필터링 블록의 사시도를 도시하고;
- 도 9는 도 8의 필터링 블록에 커플링되는 제2 소산자의 도면을 도시하며;
- 도 10은 축전기들을 갖지 않는 도 8 및 도 9의 필터링 블록의 도 4 내지 도 6의 제1 소산자와의 조립체에 대한 비-제한적인 실시예를 도시하고;
- 도 11은 축전기들을 갖는 도 10의 조립체에 대한 실시예를 도시하며;
- 도 12는 도 11의 조립체의 일부에 대한 확대도를 도시하고;
- 도 13은 도 11의 필터링 블록의 조립체에 대한 확대도를 도시하며;
- 도 14는 도 1의 전자 조립체의 제어 블록의 사시도를 도시하고;
- 도 15는 도 14의 제어 블록의 윤곽도를 도시하며;
- 도 16은 도 14 및 도 15의 제어 블록의 바닥으로부터의 도면을 도시하고;
- 도 17은 본 발명에 따른 도 1의 전자 조립체의 보호 커버의 사시도를 도시하며;
- 도 18은 도 17의 보호 커버의 의 윤곽도를 도시하고;
- 도 19는 도 17 및 도 18의 보호 커버의 평면도를 도시하며;
- 도 20은 도 17 내지 도 19의 보호 커버의 측방 개구들에 의해 생성되는 공기 흐름들을 설명하는 다이어그램이고;
- 도 21은, 도 4 내지 도 6의 제1 소산자의 그리고 도 9의 제2 소산자의 핀들을 바라보도록 배열되는, 도 17 내지 도 19의 보호 커버의 개구들을 설명하는 다이어그램이며; 그리고
- 도 22는 도 1의 전자 조립체를 포함하는 회전 전기 기계를 도시한다.
달리 구체화되지 않는 한, 상이한 도면들에서 드러나는, 구조적으로 또는 기능적으로 동일한 요소들이, 동일한 참조 부호를 유지할 것이다.
회전 전기 기계를 위한 전자 조립체(10)가, 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명된다. 회전 전기 기계는, 비-제한적인 예에서, 마일드 하이브리드 유형의 차량에서의 이용을 위한 시동기용 교류 발전기이다. 이러한 유형의 적용에서의 회전 전기 기계는, ("스톱 엔 고" 또는 "스톱/스타트" 기능을 갖는) 열 기관의 시동 및 발전을 위해서 뿐만 아니라, 재생성 제동, 차량의 저속에서의 마찰력(traction), 및 열 기관의 토크 지원을 위해 이용된다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 비-제한적인 실시예에 따르면, 전자 조립체(10)는:
- 전자 구성요소 블록들(100, 200, 300)로서, 상기 블록들은 상이한 열적 소산 요구들을 갖고, 상기 블록들은:
- 전원 블록(100);
- 필터링 블록(200);
- 제어 블록(300)인 것인, 전자 구성요소 블록들;
상기 블록(100, 200, 300)을 냉각하기 위한 냉각 디바이스(10')로서:
- 전원 블록, 필터링 블록 및 제어 블록(100, 200, 300)을 덮기에 적합한 보호 커버(400)로서, 상기 보호 커버는, 전원 블록(100), 제어 블록(300) 및 필터링 블록(200) 각각의 열적 소산 요구들을 위한 상이한 냉각 공기 흐름들(F1, F2, F3, F4)을 생성하기에 적합한 개구들(401, 402, 403, 404)을 포함하는 것인, 보호 커버(400); 및
- 상기 보호 커버(400)에 커플링되는 냉각 요소들(101, 201, 301)을 포함하는 것인, 냉각 디바이스
를 포함한다.
이하에서 더 구체적으로 확인될 것으로서, 분리된 블록들 형태의 전자 조립체의 구조, 상이한 블록들을 냉각하기 위한 상이한 공기 흐름들의 생성, 및 커버의 개구들에 대한 냉각 요소들 사이의 커플링 덕분에, 열적 탈동조화가 상이한 블록들 사이에서 달성되며 그리고 각각의 블록의 냉각이 최적화된다. 목표로 하는 냉각이, 상이한 작동 온도들을 구비하며 그리고 그에 따라 상이한 열적 소산 요구들을 구비하는, 각각의 블록에 대해 달성된다. 그에 따라, 전자 조립체의 개선된 냉각이 달성된다.
비-제한적인 실시예에서,
- 제1 냉각 요소가, 상기 전원 블록(100)에 커플링되는, 복수의 핀(1011)을 갖는 제1 소산자(101)이고;
- 제2 냉각 요소가, 상기 필터링 블록(200)의 축전기들(202)에 커플링되는, 복수의 핀(2011)을 갖는 제2 소산자(201)이며;
- 제어 블록(300)은, 2개의 블록(100, 300) 사이에서 냉각 공기의 흐름(F2)의 통과를 허용하기 위해, 전원 블록(100)이 그 위에 장착되는 제2 평면(P2)에 평행한, 제1 평면(P1) 상에 배열되고;
- 보호 커버(400)의 개구들은:
- 제1 소산자(101)의 핀들을 바라보도록 배치될 수 있는 제1 개구 세트(401);
- 제어 블록(300)을 바라보도록 배치될 수 있는 제2 개구 세트(402); 및
- 상기 필터링 블록(200)을 위한 제3 방사 방향 냉각 공기 흐름(F3)을 생성하기 위해 제2 소산자(201)의 핀들을 바라보도록 배치될 수 있는 제3 개구 세트(403)로 분류되며,
제1 개구 세트(401) 및 제2 개구 세트(402)는, 상기 전원 블록(100)을 위한 제1 방사 방향 냉각 공기 흐름(F1) 및 상기 제어 블록(300)을 위한 제2 방사 방향 냉각 공기 흐름(F2)을 생성하기 위해, 분리 벽(405)에 의해 분리된다.
전원 전자 조립체 및 그의 냉각 디바이스(10')의 상이한 요소들 뿐만 아니라, 생성되는 상이한 공기 흐름들이, 이하에서 더 구체적으로 설명될 것이다.
전원 블록
도 2는 전원 블록(100)의 평면도를 나타낸다. 이러한 비-제한적인 예에서, 전원 블록(100)은 3개의 전원 모듈(1001) 및 여기 모듈(1002)을 포함한다.
전원 모듈(1001)은, 비-제한적인 예로서 MOSFET 트랜지스터와 같은 전자 스위치들을 포함하고, 모듈의 스위치들은 회전 전기 기계의 위상을 위한 브리지 정류기/변환기 가지(branch)를 제공하고자 의도된다. 전원 모듈(1001)의 비-제한적인 예가 도 3a에 도시된다. 전원 모듈은, 본문에서 이후에 설명되는 상호 연결 핀들(103)을 포함한다.
여기 모듈(1002)은, 상기 기계의 회전자의 코일에 공급할 수 있도록 하고, 상기 모듈은 통상적으로, 회전자 내의 전류를 결정할 수 있도록 하는 MOSFET 트랜지스터들 및 다이오드들을 포함한다.
여기 모듈(1002)의 비-제한적인 예가 도 3b에 도시된다. 여기 모듈은, 본문에서 이후에 설명되는 상호 연결 핀들(103')을 포함한다. 회전자의 위치를 결정할 수 있도록 하는 자기 센서(1003)가 또한 확인될 수 있다.
전원 모듈(1001) 및 여기 모듈(1002)이 열의 공급원들이기 때문에, 이들을 냉각할 필요가 있다.
이를 위해, 냉각 디바이스(10')는, 전원 블록(100)에 커플링되는 복수의 핀(1011)을 구비하는 (또한 전원 블록 소산자로도 지칭되는) 제1 소산자(101)인, 제1 냉각 요소를 포함한다. 핀들은, 비-제한적인 실시예에서, 전원 블록(100)의 아래에 실질적으로 방사 방향으로 배열된다. 핀들은 통상적으로 알루미늄으로 이루어진다.
제1 소산자(101)의 핀들(1011)은 도 4의 사시도에 그리고 도 6의 전원 블록 소산자(101)의 윤곽도에 나타난다.
이러한 핀들은, 전자 조립체를 통과하는 공기와의 교환을 위한 큰 표면적을 제공한다.
그에 따라, 이하에서 확인될 것으로서, 블록(100)의 냉각은 소산자(101)의 핀들 덕분에 최적화될 것이다.
전원 모듈(1001) 및 여기 모듈(1002)에 더하여, 전원 블록(100)은, 구성요소들 내로의 전류의 통과를 허용하는, 전도성 트랙들을 포함한다. 이러한 전도성 트랙들 또한, 열의 공급원들이며 그리고 냉각되어야만 한다.
또한 제1 소산자(101)는 아래의 것들을 포함한다는 것을 알아야 한다:
- 제어 블록(300)을 고정할 수 있도록 하는, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같은 복수의 장착 탭(1013). 이러한 장착 탭들(1013)은 2개의 블록(100, 300) 사이에서 스페이서로서 역할을 한다. 그에 따라, 제어 블록(300)은 전원 블록(100)의 평면과 평행한 평면 상에 배열된다. 비-제한적인 예에서, 4개의 탭이 이용된다;
- 필터링 블록(200)을 고정할 수 있도록 하는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 오리피스들(1014)을 구비하는 적어도 2개의 장착 탭. 비-제한적인 예에서, 2개의 장착 탭이 이용된다. 필터링 블록은 이하에서 설명된다;
- 전원 블록(100)을 고정할 수 있도록 하는, 도 4 내지 도 6에서 나타낸 바와 같은 복수의 장착 오리피스(1015). 비-제한적인 예에서, 4개의 오리피스가 이용된다.
필터링 블록
필터링 블록(200)은 도 8 내지 도 13에 도시된다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 필터링 블록(200)은, 전원 구성요소들(특히, 전원 모듈(1001))로부터 기원하는 간섭을 필터링하도록 의도되는, 복수의 축전기(202)를 포함한다.
축전기들(202)을 냉각하기 위해, 냉각 디바이스(10')는, 복수의 핀(2011)을 구비하는 (또한 필터링 블록 소산자로도 지칭되는) 제2 소산자(201)인, 제2 냉각 요소를 포함하고, 상기 소산자는 축전기들(202)과 커플링된다.
이러한 핀들은 전자 조립체를 통과하는 공기와의 교환을 위한 큰 표면적을 제공한다.
그에 따라, 이하에서 확인될 것으로서, 블록(200)의 그리고 그에 따른 축전기들(202)의 냉각은 소산자(201)의 핀들 덕분에 최적화될 것이다.
비-제한적인 실시예에서, 제2 소산자(201)는 수지(2013)에 의해 필터링 블록(200)의 축전기들(202)과 커플링된다. 그에 따라, 수지는 상기 축전기들(202)을 소산자 내에 유지할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 상기 소산자(201)를 향한 축전기들의 열량의 양호한 배출을 가능하게 한다.
기계(1)(도 22)가 48 V의 직류 전압 하에서 작동하는 시동기용 교류 발전기 유형의 기계인 이러한 실시예에서, 전위들(B+ 및 B-)이 기계(1) 내에 존재하고 개별적으로 각각 48 V의 +48 V 및 0 V에 상응한다. 여기에서, 전위(B-)(0　V) 및 차량의 일반적인 접지 전위(도 22에서 M-로 나타남)는, 기계(1) 내에서 전기적으로 절연되며, 이는, 차량의 배터리 또는 배터리들의 음극 단자에 그리고 또한 차량의 차체에 통상적으로 연결되며 그리고 기계(1) 내에서, 전자 조립체(10)가 그 위에 고정되는, 후방 베어링(40)에 또한 연결되는, 일반적인 접지이다. 그에 따라, 전기적 접지가 전위(B-)인 전자 조립체 및 전위(M-)에 연결되는 후방 베어링(40) 사이에 전기적 절연이 제공된다. 물론, 전기적 연결이 차량의 전기 회로 내에서 전위(B-)와 전위(M-) 사이에 구축될 수 있으나, 본 실시예에서 이는 기계(1) 내에 제공되지 않는다.
특히 도 8 및 도 9를 참조하면, 전위(B+)가, 전위(B-)의 절연된 전기 단자(205)를 통해서 차량의 전기 회로에 연결된다. 전위(B-)는, 전원 블록(100)의 그리고 필터링 블록(200)의 금속 부분들(특히 소산자들) 및 제어 블록(300)의 접지에 전기적으로 연결되는 전기 단자(206)를 통해, 차량의 전기 회로에 연결된다. 전기적 연결 텅(tongue)(207)이 또한 도 8 및 도 9에 도시되며, 그리고 이러한 텅(207)은 필터링 블록(200)과 전원 블록(100) 사이에서 전위(B+)의 상호 연결을 보장한다.
전원 블록(100) 및 필터링 블록(200)은 모두, 그에 따라 개별적으로 전위들(B+ 및 B-)에 연결되는 양극성 및 음극성 전도성 트랙들을 포함한다. 이러한 전도성 트랙들은, 상이한 블록들(100, 200)의 전자 구성요소들을 통한 전류의 통과를 허용한다.
전원 블록(100)에서, 제1 소산자(101)는 접지(B-)에 연결된다.
이하에서 확인될 것으로서, 전원 블록(100) 및 필터링 블록(200)인, 상이한 열적 소산 요구들을 구비하는 2개의 전자 구성요소들의 블록 사이의 도 1a에 도시된 조합체(500)(또는 그룹 또는 하위-조립체) 덕분에, 그리고 특히 열적 절연 수단 및 전기적 절연 수단 그리고 단일 전도성 요소의 도움으로, 전원 블록(100)과 필터링 블록(200) 사이의 전위(B-)의 전기적 연결이, 강한 열적 저항 뿐만 아니라, 후방 베어링(40)의 전위(M-)에 대한 이러한 전위(B-)의 전기적 절연과 함께 달성되며, 이러한 강한 열적 저항은 전원 블록(100)과 필터링 블록(200) 사이의 양호한 열적 탈동조화를 달성할 수 있도록 한다.
조합체(500)(또는 그룹 또는 하위-조립체)가 도 1a에 도시되며, 그리고 그러한 조합체(500)의 전기적, 열적 및 기계적 연결이 도 11 내지 도 13에 도시된다. 도 11 내지 도 13에서, 전원 블록(100)은, 더 큰 명료함을 제공하기 위해, 도시되지 않았다.
그에 따라, 비-제한적인 실시예에서, 블록(100)과 블록(200) 사이에서의, 조합체(500)의 전기적, 열적 및 기계적 조립, 및 기계의 후방 베어링(40) 상에의 조립체의 장착이, 2개의 장착 지점(PM1, PM2)(도 11)에서 보장된다. 특히 도 12 및 도 13에 도시된 제1 장착 지점(PM1)에서, 이러한 조립은, 이하의 것들에 의해 제공된다:
- 장착 나사(204);
- 전위(B-)의 전기 전도성 요소(104)로서, 그의 제1 단부(1040)가, 상부 표면을 통해, 필터링 블록(200)의 장착 탭의 하부 표면 상에서, 필터링 블록(200)의 장착 탭과 직접적으로 접촉하며, 그리고 그의 제2 단부(1041)가, 상부 면을 통해서, 전원 블록(100)의 장착 탭의 하부 면 상에서, 전원 블록(100)의 장착 탭과 직접적으로 접촉하고, 블록(200)과 블록(100)의 상기 탭들이 개별적으로 소산부들(201 및 101)의 연장부들에 의해 형성되는 것인, 전기 전도성 요소(104);
- 열적 절연체(105)로서:
- 복수의 핀(1011)을 구비하고 상기 전원 블록(100)과 커플링되는 제1 소산자(101)인 제1 냉각 요소(101)의 연장부인, 블록(100)의 상기 탭; 및
- 상기 전도성 요소(104)의 하부 면
사이에 배열되는 것인, 열적 절연체(105);
- 상기 전도성 요소(104) 및 회전 전기 기계의 후방 베어링(40) 사이에 배열되는 제1 전기 절연체(106); 및
- 장착 나사(204)의 헤드 및 필터링 블록(200)의 상기 탭의 상부 면 사이에 배열되는 제2 전기 절연체(106').
전도성 요소(104)의, 열적 절연체(105)의 그리고 전기 절연체들(106, 106')의 기능들은 이하에서 설명될 것이다.
전원 블록(100) 및 필터링 블록(200)을 동일한 전위(B-)에 연결하기 위해, 제1 비-제한적인 실시예에서, 전도성 요소(104)는 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이 이용된다. 비-제한적인 실시예에서, 상기 전도성 요소는 대체로 U-자 형상의 모선(busbar)이다.
모선이 구리 또는 알루미늄의 성형된 판이라는 것이 지적된다. 비-제한적인 실시예에서, 구리의 산화를 방지하기 위해, 모선은 부가적인 주석 피복(thinning)을 포함할 수 있을 것이다.
이러한 모선(104)은, 2개의 블록(101 및 201) 사이의 접속을 생성하기 위해, 도 12에 도시된 바와 같이, 전원 블록의 소산자(101)와 필터링 블록의 소산자(201) 사이에 배열된다. 그에 따라, 모선은, 전기 전도체로서 작용하며 그리고 블록들(100, 200)의 탭들과의 직접적인 접촉에 의해 음극성 전위(B-)를 갖는다.
도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 소산자(101) 및 제2 소산자(201)는, 서로에 대한 협력에 적합한 장착 오리피스들(1014, 2014)을 구비하는 장착 탭들을 개별적으로 포함한다.
도 11의 분해도를 도시하는 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 소산자(201)는, 제1 소산자(101)의 전술한 장착 오리피스(1014)에 대향하여 배치되는 장착 오리피스(2014)를 포함하며, 그리고 장착 나사(204)가 이러한 장착 오리피스들(1014, 2014) 내로 삽입되며 그리고 후방 베어링(40) 상으로 나사 체결되고, 그에 따라 전자 조립체(10)의 기계의 후방 베어링(40) 상으로의 기계적 고정을 보장한다.
모선(104) 및 열적 절연체(105)를 이용하는 이러한 실시예는, 2개의 소산자(101, 201)가 자체의 금속 전도성 부분들에 의해 직접적 접촉 상태에 놓이게 되는 다른 실시예와 비교하여, 열 교환을 최소화할 수 있도록 한다. 실제로, 설명된 실시예에서, 모선의 금속 전도성 부분은, 동시에 블록들(100, 200) 사이에 요구되는 전기 전도를 허용하는 가운데, 전원 블록(100)과 필터링 블록(200) 사이의 열 교환을 최소화하도록 단면 및 접촉 표면에 관해 치수 결정된다. 소산자들(101, 201) 사이의 열 전도는 따라서, 소산자들(101, 201) 사이의 열 전도 및 전기 전도가 열적 절연체(105)(및 전기 절연체)의 존재로 인해 모선(104)을 통해서만 제공될 수 있다는 알고 있는 가운데, 최소화된다. 그에 따라, 소산자들(101, 201) 사이의 열적 저항은 증가하게 되고, 이는 열 교환을 감소시키며 그리고 전원 블록(100)과 필터링 블록(200) 사이의 양호한 열적 탈동조화를 허용하여, 2개의 블록(100, 200)이 상이한 온도 범위들에서 작동하도록 한다.
축전기들(202)의 존재로 인해서, 필터링 블록(200)은 과도하게 높은 온도(비-제한적인 예로서, 150℃ 초과)에 도달하지 않아야만 하고, 그렇지 않으면 축전기들(202)은 퇴화(deterioration)에 종속될 수 있다는 것을 알아야 한다. 이때, 전원 블록(100)은 부분적으로, 많은 열을 방출하는 MOSFET 스위치들의 존재로 인해 150℃를 초과할 수 있다. 그에 따라, 2개의 블록들 사이의 전류의 통과를 허용하는 가운데, 필터링 블록(200)과 전원 블록(100) 사이의 열적 탈동조화를 수행할 필요가 있다.
전기 절연체들(106, 106')은, 장착 나사(204)가 기계의 후방 베어링(40)의 금속 부분 내로 나사 체결된다는 것을 알고 있는 가운데, 전위(B-)의 소산자들(101, 201)과 회전 전기 기계(10)의 전위(M-)의 후방 베어링(40) 사이의 전기적 절연을 허용한다. 전기 절연체들(106, 106')은 장착 나사(204)와 소산자들(101, 201)의 모선(104)과의 사이에서의 임의의 접촉을 방지한다.
비-제한적인 예에서, 열적 절연체(105)는 낮은 열 전도도의 플라스틱으로 이루어진 와셔이고, 절연체들(106, 106')은 낮은 전기 전도도의 플라스틱으로 이루어진 와셔들이다. 이러한 와셔들은, 도 11의 점선 부분의 확대도인 도 12에서 도시된다.
장착 탭들의 오리피스들(1014, 2014)이, 오리피스들(1014, 2014)의 내측 벽들과의 장착 나사들의 임의의 접촉을 회피하기 위해 그리고 오리피스들(1014, 2014)의 원형 에지들/내측 벽들 및 장착 나사들(204)의 몸통부(shank)의 표면 사이의 공간 내로의 절연 와셔들(106, 106')의 둘레 칼라(미도시)의 삽입을 허용하기 위해, 장착 나사(204)의 직경과 비교하여 충분히 큰 직경을 가져야만 하며, 이러한 둘레 칼라는 그러한 접촉의 불가능성을 보장한다는 것을 알아야 한다. 이러한 수단들은, 소산자들(101, 201)의 금속 부분 및 기계의 후방 베어링 사이에 전기적 절연을 동반하는 요구되는 장착을 달성할 수 있도록 한다.
제2 장착 지점(PM2)이, 절연 전기 단자(205)에서, 블록들(100, 200) 사이의 조합체(500)의 전기적, 열적 및 기계적 조립을 위해 그리고 기계의 후방 베어링(40) 상에의 그들의 장착을 위해 이용된다. 이용되는 수단이 제1 장착 지점(PM1)에서 이용되는 것과 실질적으로 동일하기 때문에, 이들은 여기에서 설명되지 않을 것이다.
제어 블록
제어 블록은 도 14 내지 도 16에 도시된다.
도 14의 사시도에서 도시된 바와 같이, 제어 블록(300)은, 회전 전기 기계를 제어하기 위한 그리고 전원 블록(100)의 전원 모듈(1001)을 제어함에 의해 특히 기계의 설정을 제어하기 위한, 구성요소들(302)을 포함한다. 구성요소들(302)은 당업자에게 공지되어 있기 때문에, 이들은 본문의 나머지 부분에서 설명되지 않는다.
제어 블록은, 제어 구성요소들(302)이 그 위에 장착되는, 인쇄회로기판(PCB)으로 구성된다.
제어 블록(300)은 전원 블록(100)으로부터 열적으로 분리된다.
따라서, 전원 모듈들의 제어 기능은 전원 블록 내에 위치하게 되지 않는다. 이를 위해, 비-제한적인 실시예에서, 제어 블록(300)은, 2개의 블록(100, 300) 사이에서 냉각 공기 흐름(F2)의 통과를 허용하기 위해, 전원 블록(100)이 그 위에 장착되는 제2 평면(P2)에 평행한, 제1 평면(P1) 상에 배열된다. 그에 따라, 2개의 블록(100, 300) 사이에 공간을 생성하는 것에 의해, 이는 2개의 블록 사이에서 공기를 안내할 수 있도록 한다. 그에 따라, 전체가, 2개의 블록들 사이의 열적 탈동조화를 생성하는 가운데, 냉각된다. 이러한 공기 흐름의 생성은, 이하의 본문에서 설명될 것이다.
비-제한적인 예에서, 제어 블록(300)은, 앞서 확인된 바와 같이 스페이서로서의 역할을 하는, 제1 소산자(101)의 장착 탭들(1013)과 커플링되는 장착 오리피스들(304)에 의해, 전원 블록(100) 상부에 장착된다.
전원 블록(100)과 제어 블록(300)은, 이들 사이에서 통신하기 위해, 도 2, 도 3, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상호 연결 핀들(103, 103')에 의해서, 서로 연결된다. 이러한 상호 연결 핀들(103, 103')은, 도 14에서 도시된 바와 같이, 제어 블록 내에 제공되는 공간들(303, 303') 내로 개별적으로 삽입된다. 도 15는 제어 블록(300)의 윤곽도이다.
도 16은 제어 블록(300)을 아래로부터의 도면으로 도시한다. 전술한 상호 연결 핀들(103, 103')을 삽입하기 위한 공간들(303, 303')은, 전술한 장착 오리피스들(304)과 마찬가지로, 도시되어 있다.
각각의 핀이 작은 단면을 가지기 때문에, 2개의 블록 사이의 열 교환의 가능성은 최소화된다.
전원 모듈들(1001)은, 신호 핀들인, 제1 상호 연결 핀 세트(103)를 포함한다는 것을 알아야 할 것이다.
부가적으로, 여기 모듈(1002)은, 측정 신호들 및 제어 신호들의 송신할 수 있도록 하는 상호 연결 핀들(103')을 포함한다. 따라서, 상기 상호 연결 핀들은, 회전자의 여기 전류를 제어할 수 있도록 하며 그리고 그러한 전류를 체크할 수 있도록 하고, 회전자의 위치를 체크하는 것, 기계의 온도를 상승시키는 것, 등등을 위해 센서 신호를 송신할 수 있도록 한다.
그들의 작동 도중에, PCB의 일부 구성요소들이 가열될 것이며 그리고 PCB 플레이트의 온도를 높이도록 야기할 것이라는 것을 또한 알게 될 것이다. 또한, 이러한 PCB 플레이트를 냉각하기 위해, 냉각 디바이스(10')는, 비-제한적인 실시예에서, 도 16의 하부로부터의 도면에서 도시된 바와 같이, 제어 블록(300)과 커플링되는 복수의 핀(3011)을 구비하는 (또한 제어 블록 소산자로도 지칭되는) 제3 소산자(301)인, 제3 냉각 요소를 포함한다.
따라서, 소산자를 PCB 하우징 내로, 보다 정확하게 PCB의 하부 면 상에 삽입함으로써, 이는, PCB의 구성요소들에 의해 도입되는 열량을 추출하기 위해 제어 블록(300)과 전원 블록(100) 사이의 열적 탈동조화를 허용하는, 동일한 냉각 공기 흐름(F2)을 또한 이용할 수 있도록 한다.
비-제한적인 예에서, 제3 소산자(301)는, 수지, 금속 스트립, 틈새 충전재, 또는 틈새 패드에 의해, 제어 블록(300)의 구성요소들에 커플링된다.
보호 커버
이하에서 확인될 것으로서, 각각의 상이한 열적 소산 블록에 적합한 냉각 공기의 흐름들이 생성되며 그리고 보호 커버에 의해 상이한 블록들 상으로 지향하게 된다. 그에 따라, 이러한 공기 흐름들 중의 일부가, 상이한 블록들에 커플링되는 상이한 소산자들의, 가열되는 구성요소들의 소산 표면적을 증가시키는, 핀들 위를 쓸고 지나갈 것이며 그리고 그에 따라 그러한 블록들의 냉각을 최적화할 것이다.
보호 커버(400)가 도 17 내지 도 19에 도시된다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 보호 커버(400)는:
- 제1 소산자(101)의 핀들과 대향하도록 배치될 수 있는 제1 개구 세트(401);
- 제어 블록(300)을 바라보도록 배치될 수 있는 제2 개구 세트(402); 및
- 필터링 블록(200)을 위한 제3 냉각 공기 흐름(F3)을 생성하기 위해 제2 소산자(201)의 핀들과 대향하도록 배치될 수 있는 제3 개구 세트(403)
로 분류되며,
제1 개구 세트(401) 및 제2 개구 세트(402)는, 전원 블록(100)을 위한 제1 방사 방향 냉각 공기 흐름(F1) 및 제어 블록(300)을 위한 제2 방사 방향 냉각 공기 흐름(F2)을 생성하도록, 분리 벽(405)에 의해 분리되는 것인, 개구들을 포함한다.
전기 기계의 팬(50)이, 상기 기계의 고정자를 냉각시키기 위해, 공기를 흡입한다. 이러한 공기는, 보호 커버의 개구들(401, 402, 403)을 통해서 측방에서 흡입된 다음, 상기 개구들을 향해 그리고 개구들을 통해 유동한다. 이러한 흡입된 공기로부터, 3개 유형의 개구들(401, 402, 403)의 그리고 분리 벽(405)의 존재로 인해, 3개의 상이한 공기 흐름(F1, F2, F3)이 생성된다.
이러한 비-제한적인 실시예에서, 제1 개구 세트(401)와 제2 개구 세트(402) 사이의 분리부로서 역할을 하는 분리 벽(405)은, 커버(400)의 재료로 구성된다.
- 제1 개구 세트(401)
제1 개구 세트(401)는 제1 공기 흐름(F1)을 생성할 수 있도록 한다. 제1 공기 흐름(F1)은 팬에 의해 베이스를 향해 흡입되기 때문에, 그러한 제1 공기 흐름은 (제1 소산자(101)를 통해) 전원 블록(100)의 하부 표면 위를 쓸고 지나간다. 도 20의 예시적인 도면으로부터 확인될 수 있는 바와 같이, 제1 공기 흐름(F1)은 제1 개구 세트(401)를 통해 방사 방향으로 유동할 것이며 그리고, 전기 기계(1)를 향해 축 방향으로 다시 말해 회전자의 축(AZ)을 따라 빠져나가기 이전에, 소산자 요소들, 다시 말해 제1 소산자(101)의 핀들(2011) 위를 그 전체 길이에 걸쳐 쓸고 지날 것이다. 그에 따라, 전원 블록(100)은 핀들을 통한 제1 소산자(101)의 냉각에 의해서 냉각된다.
- 제2 개구 세트(402)
제2 개구 세트(402)는 제2 공기 흐름(F2)을 생성할 수 있도록 한다. 도 20의 예시적인 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 이러한 제2 공기 흐름(F2)은, 축(AZ)을 따라 축 방향으로 빠져나가기 이전에, 제2 개구 세트(402)를 통해 그리고 제어 블록(300)의 하부 표면 아래에서 방사 방향으로 유동한다. 제어 블록(300)은 그에 따라 냉각된다.
2개의 블록(100, 300) 사이의 양호한 열적 탈동조화가, 상이한 유동 경로들을 갖는 제1 흐름(F1) 및 제2 흐름(F2)으로의 냉각 공기 흐름의 분리에 의해서, 달성된다.
제3 소산자(301)가 존재하는 비-제한적인 실시예에서, 공기 흐름(F2)에 의한 제어 블록(300)의 구성요소들의 냉각이, 상기 흐름(F2)이 상기 소산자(301)의 핀들(3011) 위를 쓸고 지나갈 것이기 때문에, 최적화된다는 것을 알아야 할 것이다. 그에 따라, 가열하는 PCB 하우징의 일부 구성요소들에 의해 도입되는 열량의 추출이 개선된다.
비-제한적인 실시예에서, 보호 커버(400)의 제1 개구 세트(401)의 그리고 제2 개구 세트(402)의 개구들이 측방에 놓이며 그리고 제1 소산자(101)의 핀들과 동일한 방향으로 배열된다. 그에 따라, 보호 커버 내의 개구들이 제1 소산자(101)의 핀들과 동일한 방향으로, 다시 말해서 여기에서 수직으로 배열되기 때문에, 개구들을 통과하는 그리고 핀들 위를 쓸고 지나갈 공기 흐름은, 개구들이 상이한 방향으로 놓인 경우 보다 더 크다.
그에 따라, 보호 커버(400)의 높이에 걸쳐, 단일 세트 대신에, 2개의 개구 세트(401, 402)를 생성함에 의해, 유입 공기 흐름을 보다 양호하게 통과시킬 수 있다. 나아가, 2개의 수직 개구 세트(401, 402) 사이에의 분리 벽(405)의 배치는, 전원 블록(100) 및 필터링 블록(200)을 개별적으로 냉각시키기 위한 2개의 공기 흐름을 획득할 수 있도록 한다.
커버의 개구들/제1 소산자(101)의 핀들 사이의 커플링을 최적화하기 위해, 이러한 개구들이 제1 소산자(101)의 핀들에 대해 정확하게 배치될 필요가 있다.
보다 구체적으로 도 20 및 도 21을 참조하면, 제1 소산자(101)의 핀들, 보호 커버(400), 및 제1 개구 세트(401) 및/또는 제2 개구 세트(402)는, 뒤따르는 관계식을 만족하도록 하는 방식으로 배열된다.
h ≥ 0.5 . ha (1)
H < 0.5 . ha, 그리고 (2)
D ≥ 0.5 . (d2 - ((o-e)/2)2)1 / 2 (3)
여기에서 h는 커버 개구의 높이이고, ha는 핀의 높이이며, H는 커버의 베이스와 개구의 베이스 사이의 거리이고, D는 커버의 내측 에지와 핀의 전방 에지 사이의 거리이며, d는 2개의 인접한 핀들을 분리하는 핀 사이 공간이고, o는 커버 개구의 폭이며, 그리고 e는 핀의 두께이다.
전술한 관계식(1) 내지 관계식(3)은, 냉각의 최적화를 제공하는 배열을 결정하는 것을 목적으로 하는 테스트들에 의한, 발명의 실체(entity)에 의해 결정되었다. 관계식(1)은 특히, 커버 개구 단면(Soc)이 핀-사이 통로의 단면(Sca) 보다 충분히 크다는 것을 보장할 수 있다.
- 제3 개구 세트(403)
제3 개구 세트(403)는 제3 공기 흐름(F3)을 생성할 수 있도록 한다. 이러한 공기 흐름은, 제3 개구 세트(403)를 통해 방사 방향으로 유동할 것이며 그리고, 전기 기계를 향해 축 방향으로 다시 말해 회전자의 축(AZ)을 따라 빠져나가기 이전에, 소산자 요소들, 다시 말해 제2 소산자(201)의 핀들 위를 그 전체 길이에 걸쳐 쓸고 지날 것이다.
비-제한적인 실시예에서, 제3 개구 세트(403)의 개구들은 측방으로 놓이며 그리고 제2 소산자(201)의 핀들과 동일한 방향으로 배열된다.
그에 따라, 보호 커버 내의 이러한 개구들이 제2 소산자(201)의 핀들과 동일한 방향으로, 다시 말해 여기에서 수직으로 배열되기 때문에, 개구들을 통과하는 그리고 핀들 위를 쓸고 지나갈 공기 흐름은, 개구들이 상이한 방향으로 놓인 경우 보다 더욱 상당하다.
그에 따라, 이는, 제3 공기 흐름(F3)과의 큰 교환 표면적을 달성할 수 있도록 하며, 그리고 그에 따라, 필터링 블록(200)을, 그리고 특히 축전기(202)를 보다 더 냉각할 수 있도록 한다.
- 제4 개구 세트(404)
비-제한적인 실시예에서, 보호 커버(400)는 또한, (도 17 또는 도 19에 도시된 바와 같이) 상기 커버(400)의 상부에 배열되며 그리고 필터링 블록(200)을 위한 제4 냉각 공기 흐름(F4)을 생성하기 위해서 필터링 블록(200)의 축전기들(202) 상부에 배치될 수 있는, 제4 개구 세트(404)를 포함한다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 이러한 제4 흐름(F4)은, 제4 개구 세트(404)를 통해 축 방향으로, 다시 말해 회전자의 축(AZ)에 대해 평행하게 유동할 것이며 그리고, 전기 기계를 향해 빠져나가기 이전에, 축전기들(202) 뿐만 아니라 소산자 요소들, 다시 말해 제2 소산자(201)의 핀들(2011) 위를 쓸고 지나갈 것이다.
그에 따라, 필터링 축전기들(202)을 또한 냉각하는 축 방향 공기 흐름이 생성된다.
따라서, 제2 소산자(201)의 핀들은 방사 방향 공기 흐름(F3) 및 축 방향 공기 흐름(F4)을 받아들이며, 이는 공기와의 교환 표면적을 증가시킬 수 있도록 하며 그리고 그에 따라 핀들 위에서서 (2개의 공기 흐름으로 이루어진) 최적의 공기 흐름을 획득할 수 있도록 한다. 이러한 열 교환의 최적화 덕분에, 축전기들은 그에 따라 양호하게 냉각된다.
보호 커버(400)의 다른 기능이, 예를 들어 나사의 또는 기계적 공구의 침입 등과 같은, 기계적인 공격에 대항하여 전자 조립체를 보호하는 것이라는 것을 알아야 할 것이다. 개구들(401, 402, 403, 404)은 또한, 그러한 기계적인 공격을 회피하도록 그리고 그러한 공격에 대항한 요구되는 보호에 따라 결정되는 최대 폭(l)을 준수하도록, 치수 결정되어야만 한다. 그에 따라, 값(l)은, 특히 고체인 이물질의 관통에 대한 시동기용 교류 발전기를 위해 요구되는 보호의 정도에 의해 결정된다(또한 IP 보호로서 지칭됨).
그에 따라, 전술한 전자 조립체(10)는 시동기용 교류 발전기(1)를 작동시킬 수 있도록 한다. 시동기용 교류 발전기는, 도 22에 도시된 바와 같이:
- 회전자(도 22에 도시되지 않음);
- 상기 회전자에 커플링되며 그리고 복수의 위상을 포함하는 고정자(30);
- 선행하는 특징들 중 어느 하나에 따른 전자 조립체(10)로서, 상기 전자 조립체(10)의 전원 블록(100)은 상기 고정자(30)의 위상들에 연결되기에 적합한 것인, 전자 조립체(10);
- 상기 고정자(30)를 지지하는 후방 베어링(40); 및
- 후방 베어링(40)의 근처에 배열되는 팬(50)
을 포함한다.
물론, 본 발명의 설명은, 전술한 적용으로, 실시예들로, 또는 예들로 제한되지 않는다.
따라서, 본 발명은, 예를 들어 벨트에 의해 구동되거나 또는 통합되는, 그리고 특히 하이브리드 적용들을 위한, 시동기용 교류 발전기와 같은, 임의의 유형의 가역적 복수-위상 회전 전기 기계에 적용된다.
따라서, 다른 비-제한적인 예시적 적용에서, 시동기용 교류 발전기는, 완전 하이브리드이며 그리고, (일반적으로, 시동 도중에) 단지 전기 모터에 의해서만, 또는 (일반적으로 속도가 상승할 때) 단기 열 기관에 의해서만, 또는 (예를 들어, 보다 강한 가속을 달성하기 위해) 동시에 기관과 전기 모터에 의해, 자동차를 구동할 수 있도록 한다. 전기 모터에 전류를 공급하는 배터리는, 재생성 제동에 의해 에너지를 회수한다.
따라서, 설명된 발명은 특히 이하의 장점들을 구비한다.
- 본 발명은, 뒤따르는 것들 덕분에, 제어 블록과 전원 블록 사이의 열적 탈동조화를 허용한다:
- 2개의 블록이 공기 흐름의 통과를 허용하는 공간을 갖는 2개의 평행한 평면 상에 배열되는 것인, 기계적 조립, 및
- 2개의 블록이, 2개의 블록 사이의 열 교환 가능성을 최소화하는, 상호 연결 핀을 통해 연결되어, 열 교환 표면적이 매우 작도록 하는 것인, 전기적 조립,
- 제어 블록과 전원 블록 사이를 통과하는 제2 공기 흐름.
- 본 발명은, 뒤따르는 것들 덕분에, 전원 블록과 필터링 블록 사이의 열적 탈동조화를 허용한다:
- 절연 와셔들을 통한 제2 소산자 및 제1 소산자의 열적 절연;
- 2개의 블록이, 2개의 블록 사이의 열 교환 가능성을 최소화하는, 단일 모선을 통해 연결되어, 전도성 부분이 감소하게 되도록 하는 것인, 전기적 조립.
- 본 발명은, 뒤따르는 것들 덕분에, 전자 조립체의 구성요소들의 냉각의 최적화를 허용한다:
- 상이한 작동 온도들(중간 및 최대) 뿐만 아니라 상이한 소산 요구를 갖는, 분리된 작동 블록들(전원 블록, 필터링 블록, 제어 블록) 형태의 구조;
- 냉각 디바이스의 보호 커버의 뒤따르는 구조를 통한 각각의 기능적 블록을 전담하게 되는 공기 흐름들의 생성:
- 2개 개구 세트 사이의 분리 벽의 존재;
- 전자 조립체 내로 공기의 진입을 지향시키기 위한 개구들;
- 제1 소산자 및 제2 소산자의 냉각 핀들에 대한 이러한 개구들의 형상 및 위치 설정;
- 냉각 디바이스의 냉각 요소들의, 다시 말해 상이한 소산자들의 상이한 기능적 블록들과의 커플링, 상기 소산자들의 핀들은 열량을 배출하기 위해 공기와의 교환을 위한 표면적을 증가시킬 수 있도록 함;
- 축전기들의 과열을 방지하기 위한 그리고 그에 따라 축전기들의 손상을 방지하기 위한, 공기의 방사 방향 흐름 및 공기의 축 방향 흐름의 통과;
- 제2 소산자를 향한 축전기들의 열량의 양호한 배출을 허용하는 수지;
- 모선을 냉각하기 위한 제1 소산자 내의 개구들의 존재.

Claims (7)

  1. 자동차용 회전 전기 기계(1)를 위한 전자 조립체(10)의 전원 블록, 필터링 블록 및 제어 블록(100, 200, 300)을 덮기에 적합한 보호 커버(400)로서, 상기 보호 커버는:
    - 전원 블록(100), 제어 블록(300) 및 필터링 블록(200) 각각의 열 소산 요구들에 대해 상이한 냉각 공기 흐름들(F1, F2, F3, F4)을 생성하기에 적합한 개구들(401, 402, 403, 404)을 포함하며;
    - 상기 보호 커버(400)의 개구들은,
    - 상기 전원 블록(100)에 커플링되는 제1 소산자(101)의 핀들을 바라보면서 배치되기에 적합한 제1 개구 세트(401);
    - 상기 제어 블록(300)을 바라보면서 배치되기에 적합한 제2 개구 세트(402); 및
    - 상기 필터링 블록(200)을 위한 제3 방사 방향 냉각 공기 흐름(F3)을 생성하기 위해 상기 필터링 블록(200)의 축전기들(202)에 커플링되는 제2 소산자(201)의 핀들을 바라보도록 배치될 수 있는 제3 개구 세트(403)
    로 분류되고;
    상기 제1 개구 세트(401) 및 상기 제2 개구 세트(402)는, 상기 전원 블록(100)을 위한 제1 방사 방향 냉각 공기 흐름(F1) 및 상기 제어 모듈(300)을 위한 제2 방사 방향 냉각 공기 흐름(F2)을 생성하기 위해 분리 벽(405)에 의해 분리되는 것인, 보호 커버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호 커버(400)의 상기 제1 개구 세트(401), 상기 제2 개구 세트(402) 및 상기 제3 개구 세트(403)의 개구들은 측방에 놓이며, 그리고 상기 제1 개구 세트(401) 및 상기 제2 개구 세트(402)의 개구들은 상기 제1 소산자(101)의 핀들과 일직선상에 배열되는 것인, 보호 커버.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 소산자(101)의 핀들, 상기 보호 커버(400) 및 상기 제1 개구 세트(401)는, 뒤따르는 관계식을 만족하도록 하는 방식으로 배열되는 것인, 보호 커버.
    h ≥ 0.5 . ha
    H < 0.5 . ha, 및
    D ≥ 0.5 . (d2 - ((o-e)/2)2)1/2,
    여기서, h는 상기 보호 커버(400)의 개구의 높이이고, ha는 상기 제1 소산자(101)의 핀의 높이이며, H는 상기 보호 커버(400)의 바닥과 개구의 바닥 사이의 거리이고, D는 상기 보호 커버(400)의 내측 에지와 상기 제1 소산자(101)의 핀의 전방 에지 사이의 거리이며, d는 상기 제1 소산자(101)의 2개의 인접한 핀을 분리하는 핀 사이 공간이고, o는 개구의 폭이며, 그리고 e는 핀의 두께이다.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 커버(400)는, 상기 커버(400)의 상부 상에 배열되며 그리고 상기 필터링 블록(200)을 위한 제4 축 방향 냉각 공기 흐름(F4)을 생성하기 위해 상기 필터링 블록(200)의 축전기들(202) 상부에 배치될 수 있는, 제4 개구 세트(404)를 더 포함하는 것인, 보호 커버.
  5. 회전 전기 기계(1)로서,
    - 회전자(20);
    - 상기 회전자(20)에 커플링되며 그리고 복수의 위상을 포함하는 고정자(30);
    - 전자 조립체(10)로서:
    - 전원 블록(100), 필터링 블록(200) 및 제어 블록(300)으로서, 상기 전자 조립체(10)의 상기 전원 블록(100)은 상기 고정자(30)의 위상들에 연결될 수 있는 것인, 전원 블록, 필터링 블록 및 제어 블록, 및
    - 제1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 보호 커버(400)를 포함하는 것인, 전자 조립체;
    - 상기 고정자(30)를 지지하는 후방 베어링(40); 및
    - 상기 후방 베어링(40)에 인접하게 위치하게 되는 팬(50)
    을 포함하는 것인, 회전 전기 기계.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 회전 전기 기계(1)는 시동기용 교류 발전기인 것인, 회전 전기 기계.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 시동기용 교류 발전기는 재생성 제동 기능 및 가속 지원 기능을 포함하는 것인, 회전 전기 기계.
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