含控制器的旋转电机的制作方法

本发明一般涉及含控制器的旋转电机。

背景技术：

日本专利No.5528505教示了一种含控制器的旋转电机，其由旋转电机和控制器的组合制成。

该控制器配备有逆变器电路和整流器电路。该逆变器电路用于向旋转电机提供交流电(AC)。该整流器电路用于将从旋转电机供应的AC转换为直流(DC)。该控制器配备有构成逆变器电路和整流器电路的功率组件以及电源端子组件。

该功率组件是制成逆变器电路和整流器电路的部件的组合。功率组件配备有功率模块、热沉和导线组件。每个功率模块由六个开关设备制成。热沉用于耗散由功率模块生成的热能。导线组件包括连接功率模块并由树脂固定在一起的导线。连接到导线组件的导线的功率模块被固定到导线组件。热沉与功率模块电绝缘并固定在功率模块附近。电源端子组件包括电源端子和导线，其中，从电池的正极端子延伸的导线接合到该电源端子，该导线用于将电源端子连接到功率模块。电源端子和导线由树脂保持。功率组件和电源端子组件彼此相邻地设置，并且使用螺栓安装在旋转电机的外壳的面向轴的端面上。

如从上述讨论中显而易见的，含控制器的旋转电机具有电源端子，导线从电池的正极端子延伸到该电源端子，并且该电源端子被安装在电源端子组件中。这导致部件的总数量的增加，并且还增加了含控制器的旋转电机的组装步骤。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种含控制器的旋转电机，其由较少的部件制成并且(需要)较少的生产步骤。

根据本发明的一个方面，提供了一种含控制器的旋转电机，其包括：(a)旋转电机；(b)多个开关设备模块，每个开关设备模块包括多个开关设备并且构成用于向旋转电机供应交流电的逆变器电路和用于整流从旋转电机递送的交流电的整流器电路；(c)含电源端子的汇流条组件，其包括多种类型的汇流条，该多种类型的汇流条电性地导线连接该开关设备模块中的一个并且由树脂构件固定地保持，该含电源端子的汇流条组件还包括电源端子，用于与从电源的正极延伸的电导体连接，该电源端子接合到该汇流条中的一个；以及(d)至少一个汇流条组件，其包括多种类型的汇流条，该多种类型的汇流条电性地导线连接该开关设备模块中的一个并且由树脂构件固定地保持。

从以上讨论可以明显看出，电源端子与汇流条一起安装在含电源端子的汇流条组件中，因此使含控制器的旋转电机的部件数量和生产步骤减少。

附图说明

根据下文给出的详细描述和本发明的优选实施例的附图，将更全面地理解本发明，然而，这些详细描述和附图不应将本发明限制到具体的实施例，而仅仅是出于说明和理解的目的。

在附图中：

图1是根据实施例的含控制器的旋转电机的轴向截面图；

图2是从面向控制器的方向所观察的含控制器的旋转电机的平面图；

图3是从面向控制器的方向所观察的，其盖板被移除的含控制器的旋转电机的平面图；

图4是安装在图3的含控制器的旋转电机中的含电源端子的功率组件的平面图；

图5是实施例的含控制器的旋转电机的电路图；

图6是示出图4的含电源端子的功率组件的固定构件周围区域的侧视图；

图7是安装在图3的含控制器的旋转电机中的功率组件中的一个的平面图；

图8是安装在图3的含控制器的旋转电机中的功率组件中的一个的平面图；

图9是其中安装有含电源端子的功率组件和多个功率组件的外壳的平面图；

图10是说明设置在实施例的含控制器的旋转电机中的含电源端子的功率组件和多个功率组件的平面图；以及

图11是示出从面向控制器的方向所观察的含控制器的旋转电机的修改形式的平面图。

具体实施方式

图1到10示出根据本公开实施例的含控制器的旋转电机1。作为示例，下文将描述安装在诸如机动车的车辆中的含控制器的旋转电机1。

下文将首先描述含控制器的旋转电机1的结构。

含控制器的旋转电机1安装在车辆上并从安装在车辆中的电池供应电力，以作为使车辆移动的驱动源工作。含控制器的旋转电机1还被供应从诸如安装在车辆中的内燃机的发动机输出的扭矩，以作为发电机工作来产生用于对电池充电的电能。含控制器的旋转电机1是配备有旋转电机10和控制器11的组件。

旋转电机10用作致动器来产生驱动车辆的功率或扭矩，并且还用作发电机以在来自车辆的发动机的输出功率的帮助下生成用于对电池充电的电力。旋转电机10配备有外壳100、定子101、转子102、滑环103和电刷104。

外壳100具有设置于其中的定子101和转子102，并且保持转子102可旋转。外壳100还具有固定在其上的控制器11。

定子101形成磁路的一部分，并且当电流流过定子101时产生旋转磁场。定子101还形成与由转子102生成的磁通量互连的磁路的一部分，如稍后将详细描述的，以产生交流电。定子101包括定子芯101a和定子绕组101b。

转子102形成磁路的一部分，并且用于当电流流过转子102时产生磁极。转子102包括旋转轴102a、转子芯102b和转子绕组102c。

滑环103和电刷104是向转子绕组102c供应直流电流的构件。滑环103通过绝缘构件装配在旋转轴102a的外周面上。电刷104被弹簧104a推靠在转轴102a上，以使端面倚靠在滑环103的外周面上。电刷104由电刷架保持。

控制器11是控制从电池至旋转电机10的电力供应以在旋转电机10中产生扭矩。控制器11还用于转换由旋转电机10产生的电力以将其供应给电池，使得电池被充电。控制器11配备有向旋转电机10供应交流电的逆变器电路和将从旋转电机10递送的交流电转换为直流电的整流器电路。如图2和3所示，控制器11包括含电源端子的功率组件110、功率组件111和112、以及盖板113。

如图3所示，含电源端子的功率组件110由构成逆变器电路和整流器电路的部件的组件制成。如图3和4所示，含电源端子的功率组件110包括功率模块110a、热沉110b和含电源端子的汇流条组件110c。

如可以在图5中看到的，功率模块110a是由四个开关设备构成的开关设备模块：构成逆变器电路和整流器电路的MOSFET 110d到110g。MOSFET 110d和110e串联连接。类似地，MOSFET 110f和110g串联连接。MOSFET 110d和110f在其源极处接合到MOSFET 110e和110g的漏极。

如图3和4所示，热沉110b是耗散由功率模块110a生成的热量的金属构件。

含电源端子的汇流条组件110c是用来导线连接功率模块110a的部件的组件。具体地，含电源端子的汇流条组件110c，如图5所示，具有由树脂保持的汇流条110h到111k(之后将描述)，换言之，汇流条110h到111k固定地设置在树脂模具中并用于导线连接功率模块110a，并且含电源端子的汇流条组件110c还具有安装在其上的接合到汇流条110h的电源端子110l(之后将描述)。如可以在图4中看到的，含电源端子的汇流条组件110c配备有汇流条110h到110k、电源端子110l和固定构件110m。

如图5所示，汇流条110h是将MOSFET 110d和110f的漏极连接到电池B1的正极端子的金属板。汇流条110i由金属板制成，该金属板将MOSFET 110e和110g的源极连接到旋转电机10的接地外壳100，从而将它们连接到电池B1的接地负极。汇流条110j由金属板制成，其将MOSFET 110d和110e串联连接在一起的接头连接到定子绕组101b的第一绕组101c。汇流条110k是金属板，其将MOSFET 110f和110g串联连接在一起的接头连接到定子绕组101b的第一绕组101c。如可以在图4中看到的，汇流条110h到110k以给定的间隔彼此离开布置并且由树脂保持在一起。

如可以在图3和4中看到的，电源端子1101由以螺栓形式的金属构件制成，导线(即从电池B1的正极延伸的电导体)被接合到该电源端子1101。如图3和4中所示，固定构件110m由金属板制成，其用作将电源端子110l固定在功率组件110上的支撑物。

如可以在图6中看到的，固定构件110m放置成与汇流条110h接触，汇流条110h与电源端子110l接合，并且固定构件110m与汇流条110h到110k一起由树脂(即，树脂模具)整体地保持。电源端子110l通过螺母110n固定到与汇流条110h接触的固定构件110m。因此，汇流条110h通过与固定构件110m接触的电源端子1101接合到固定构件110m，使得其连接到电源端子1101。

如可以在图4中看到的，功率模块110a连接到汇流条110h到110k并由含电源端子的汇流条组件110c保持。热沉110b固定到功率模块110a。

图3中示出的功率组件111是构成逆变器电路和整流器电路的部件的组件。如图3和7中所示，功率组件111配备有功率模块110a、热沉110b和汇流条组件111c。

如图5所示，功率模块111a由配备有四个开关设备的开关设备模块制成：构成逆变器电路和整流器电路的MOSFET 111d到111g。MOSFET 111d和111e串联连接。类似地，MOSFET 111f和111g串联连接。MOSFET 111d和111f在其源极处接合到MOSFET 111e和111g的漏极。

如图3和7所示，热沉111b是由耗散功率模块111a生成的热量的金属构件制成。

汇流条组件111c是电性地导线连接功率模块111a的部件的组件。具体地，汇流条组件111c具有电性地导线连接功率模块111a的汇流条111h到111k(之后将描述)，并且汇流条组件111c由树脂保持，换言之，固定地设置在树脂模具中。如图7所示，汇流条组件111c配备有汇流条111h到111k。

如在图5中可以看到的，汇流条111h由金属板制成，其通过汇流条110h将MOSFET 111d和111f的漏极连接到电池B1的正极。汇流条111i由金属板制成，其通过汇流条110i将MOSFET 110e和111g的源极接合到旋转电机100的接地外壳100，从而将它们连接到电池B1的接地负极。汇流条111j由金属板制成，其将MOSFET 111d和111e串联连接在一起的接头连接到定子绕组101b的第一绕组101c。汇流条111k由金属板制成，其将MOSFET 110f和111g串联连接在一起的接头连接到定子绕组101b的第二绕组101d。如可以在图7中看到的，汇流条111h到111k以给定的间隔彼此离开布置并且由树脂保持在一起。

功率模块111a连接到汇流条111h到111k并且被固定到汇流条组件111c。热沉111b附连到功率模块111a。

图3中示出的功率组件112是构成逆变器电路和整流器电路的部件的组件。如图3和8中所示，功率组件111配备有功率模块112a、热沉112b和汇流条组件112c。

如图5所示，功率模块112a由配备有四个开关设备的开关设备模块制成：构成逆变器电路和整流器电路的MOSFET 112d到112g。MOSFET 112d和112e串联连接。类似地，MOSFET 112f和112g串联连接。MOSFET 112d和112f在其源极处接合到MOSFET 112e和112g的漏极。

如图3和8所示，热沉112b是由耗散功率模块112a生成的热量的金属构件制成。

汇流条组件112c是电性地导线连接功率模块112a的部件的组件。具体地，汇流条组件112c具有电性地导线连接功率模块112a的汇流条112h到112k(之后将描述)，并且汇流条组件112c由树脂保持，换言之，固定地设置在树脂模具中。如图8所示，汇流条组件112c配备有汇流条112h到112k。

如在图5中可以看到的，汇流条112h由金属板制成，其通过汇流条110h和111h将MOSFET 112d和112f的漏极连接到电池B1的正极。汇流条112i由金属板制成，其通过汇流条110i和111i将MOSFET 112e和112g的源极接合到旋转电机10的接地外壳100，从而将它们连接到电池B1的接地负极。汇流条112j由金属板制成，其将MOSFET 112d和112e串联连接在一起的接头连接到定子绕组101b的第一绕组101d。汇流条111k由金属板制成，其将MOSFET112f和112g串联连接在一起的接头连接到定子绕组101b的第二绕组101d。如可以在图8中看到的，汇流条112h到112k以给定的间隔彼此离开布置并且由树脂保持在一起。

功率模块112a连接到汇流条112h到112k并且被固定到汇流条组件112c。热沉112b附连到功率模块112a。

如图9所示，含电源端子的功率组件110和功率组件111和112设置在旋转电机10的外壳110的轴向相对端中的一端上。含电源端子的功率组件110和功率组件111和112以U形的形式相邻于彼此地布置(如图10中清晰地示出)并且使用螺栓114固定到旋转电机10的外壳100(如图3所示)。

图4、7和8中的汇流条110h和111h以及汇流条111h和112h以如图5所示的方式连接在一起。类似地，图4、7和8中的汇流条110和111i以及汇流条111i和112i以如图5所示的方式连接在一起。汇流条110i固定到旋转电机10的外壳100，旋转电机10附连到车体，并且如图5所示通过车体(汇流条110i)连接到电池B1的负极。图5、7和8中的汇流条110j、110k和111j以如图5所示的方式连接到第一绕组101c，第一绕组101c为定子绕组101b的一部分。图4、7和8中的汇流条111k、112j和112k以如图5所示的方式连接到第二绕组101d，第二绕组101d为定子绕组101b的一部分。

如图2所示，盖板113由树脂制成，并且覆盖含电源端子的功率组件110以及功率组件111和112。盖板113固定到外壳100并且覆盖含电源端子的功率组件110以及功率组件111和112，电源端子110l的一端暴露在盖板113外部。

含控制器的旋转电机1的操作将参照图1和5在下文中描述。含控制器的旋转电机1以电动机模式和发电机模式之一操作。

将首先讨论来产生用于车辆的驱动功率的电动机模式。

如图1所示，当车辆的点火开关被接通时，直流电流通过电刷104和滑环103流过转子绕组102c。通过转子绕组102c的直流电流将使磁极在转子102的外周面上产生。另外，当点火开关接通时，如图5所示，直流电流也从电池B1递送到功率模块110a、111a和112a。构成逆变器电路的MOSFET 110d到110g、111d和111e经历给定的开关操作，以将从电池B1输入的直流电流转换为三相交流电。构成逆变器电路的MOSFET 111f和111g以及112d到112g也经历开关操作，以将从电池B1递送的直流电流转换为三相交流电。这是该三相电流分别供应到第一绕组101c和第二绕组101d，使得旋转电机10产生用于驱动车辆的功率或扭矩。

接下来，下文将描述用于产生电力以对电池B1充电的发电机模式。

当直流电流被供应到图1的转子绕组102c，以使得在转子102的外周面上产生磁极并且从发动机向含控制器的旋转电机1递送的驱动功率时，第一绕组101c和第二绕组101d中的每一个产生三相交流电。MOSFET 110d到110g、111d和111e经历开关操作，以使得它们用作整流器电路来整流由第一绕组101c产生的三相电流。类似地，MOSFET 111f和111g、以及112d到112g经历开关操作，以使得它们用作整流器电路来整流由第二绕组101d产生的三相交流电。这使得由第一绕组101c和第二绕组101d产生的三相交流电被转换成直流电，并且然后被递送到电池B1。因此，电池B1通过旋转电机10生成的电功率进行充电。

含控制器的旋转电机1提供了以下有益的优点。

如已经描述的，常规的含控制器的旋转电机配备有分立的组件，其中一个组件具有安装在其中的电源端子，并且其他组件具有安装在其中的汇流条。相反，本实施例的控制器11包括含电源端子的汇流条组件110c以及汇流条组件111c和112c。含电源端子的汇流条组件110c具有汇流条110h至111k，该汇流条110h至111k电性地导线连接MOSFET 110d至110g且由树脂保持在其中，并且含电源端子的汇流条组件110c还具有接合到汇流条110h的电源端子110l。换言之，功率端子110l与汇流条110h到110k一起设置在含电源端子的汇流条组件110c中。与常规结构相比，这致使含控制器的旋转电机1的部件总数减少。

含电源端子的汇流条组件110c配备有固定构件110m，固定构件110m与汇流条110h到110k一起由树脂构件保持，并且用作将电源端子110l固定于其上的金属安装板。如可以在图6中看到的，接合到电源端子1101的汇流条110h由电源端子1101固定到与其直接接触的固定构件110m，从而消除了对用于将汇流条110h接合到固定构件110m的诸如螺栓的附加紧固件的需要。这使含控制器的旋转电机1的部件数量和生产步骤减少。

控制器11配备有功率模块110a、111a和112a、含电源端子的汇流条组件110c、以及汇流条组件111c和112c。含电源端子的汇流条组件110c是用来导线连接功率模块110a的部件的组件。汇流条组件111c是用来导线连接功率模块111a的部件的组件。汇流条组件112c是电性地导线连接功率模块112a的部件的组件。换言之，含电源端子的汇流条组件110c、汇流条组件111c和汇流条组件112c为功率模块110a、111a和112a中的每个提供一个。因此，如果在制造含控制器的旋转电机1时发现功率模块110a、111a和112a中的一个发生故障，则仅其组合以及含电源端子的汇流条组件110c、汇流条组件111c和汇流条组件112c中的对应的一个可被新的一个所替换，从而避免不必要的部件更换。

如上所述，含电源端子的汇流条组件110c以及汇流条组件111c和112c彼此相邻布置，并由螺栓114固定到旋转电机10的外壳100。这消除了对两种类型的螺栓的需要：一种用于将含电源端子的汇流条组件110c以及汇流条组件111c和112c固定地布置成彼此相邻的螺栓，以及一种用于将它们接合到旋转电机10的外壳100的螺栓，因此使含控制器的旋转电机1的部件数量和生产步骤减少。含电源端子的汇流条组件110c、汇流条组件111c和112c彼此相邻设置，从而便于在短时间内用汇流条将它们连接在一起。

如上所述，使用螺栓114将含电源端子的汇流条组件110c以及汇流条组件111c和112c固定到旋转电机10的外壳100。盖板113也被固定到外壳100来覆盖功率模块110a、111a和112b、热沉110b、111b和112b、含电源端子的功率组件110、以及功率组件111和112。这些布置可以被修改。例如，含控制器的旋转电机1可以，如图11所示，可替代地，包括盖板115来取代盖板113。使用螺栓114将盖板115与含电源端子的汇流条组件110c以及汇流条组件111c和112c一起固定地附连到旋转电机10的外壳100。这消除了对于仅用于将盖板115接合到外壳的100时所使用的附加螺栓的需要，因此使含控制器的旋转电机1的部件和制造步骤的数目进一步减少。

控制器11配备有十二个开关设备：MOSFET 110d到110g,、111d到111g、以及112d到112g，但并不限于此。控制器11可能仅需要具有多个开关设备。

如上所述，控制器11包括三个开关设备模块：功率模块110a、111a和112a，其中每个配备有四个MOSFET，但并不限于此。每个功率模块110a、11a和112a可能仅需要具有多个开关设备。控制器11可能仅需要具有多个功率模块。

控制器11包括两个汇流条组件111c和112c，但并不限于此。控制器11可能仅需要具有至少一个汇流条组件。

虽然为便于更好的理解，就优选实施方式对本发明进行了揭示，但应当理解为在不脱离本发明中心思想的范围内，可以对本发明进行各种变更。因此，本发明应被理解为包括所有可能的实施例和修改来示出实施例，这些实施例可以实现而不脱离如在所附权利要求中阐述的本发明的原理。