专利名称：具有集成逆变器的电机的制作方法
具有集成逆变器的电机技术领域
示例性实施例涉及电机领域，并且更具体地，涉及具有集成逆变器的电机。
背景技术：
常规电机系统，例如在汽车、农用机械和其中电机和混合动力马达被采用的其他重型应用中使用的那些，包括通过高电压电缆可操作联接到逆变器上的电马达。常见的逆变器包括控制器部分和多相电源开关部分。多相电源开关部分包括多种高电压部件，例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、整流器、电容器、电感器、高电压配线等。逆变器电连接到发动机控制模块、高电压电池、和电马达上。在逆变器与电池之间的连接和在逆变器与电马达之间的连接需要高电压电缆。另外，由高电压部件产生的热量需要冷却。由此，常规逆变器通常也连接到专用冷却系统上。用于逆变器的冷却系统包括流体冷却剂例如油、水、空气或能够吸收和保持热量的其他介质。发明内容
公开的是一种包括交流(AC)电机的电机系统。所述交流电机包括具有电机部分和开关部分的电机壳体。定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中，转子相对于所述定子可旋转地安装，而多个开关构件布置在所述电机壳体的所述开关部分内。所述多个开关构件电连接到所述定子上。包括直流电流的直流电源电连接到所述多个开关构件上。控制器布置在控制器壳体内并且电连接到所述多个开关构件上。所述控制器壳体独立于所述交流电机并且相对于所述交流电机远距离安装。所述控制器配置为且设置为选择性地致动所述多个开关构件中的选定的开关以将直流电源的直流电流转变为交流电流(AC)以操作所述交流电机。
还公开的是一种交流(AC)电机。所述交流电机包括具有电机部分和开关部分的电机壳体、固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中的定子、相对于所述定子可旋转地安装的转子、以及布置在所述电机壳体的所述开关部分内的多个开关构件，所述多个开关构件电连接到所述定子上，所述多个开关构件配置为且设置为将直流电流转变为交流电流以操作所述交流电机。
以下描述不应当以任何方式视为限制。参照附图，相似的元件相似地标记:
图1绘出了根据示例性实施例的电机系统；以及
图2绘出了图1的电机系统的交流(AC)电机。
具体实施方式
对公开装置和方法的一个或多个实施例的详细描述在本文参照附图作为示例而非限制给出。
参照图1和图2，根据示例性实施例构造的电机系统整体上以2表示。电机系统2包括以具有电机壳体6的电马达4的形式不出的交流(AC)电机。电机壳体6包括电机部分9和开关部分12。在所示的示例性实施例中，电机部分9包括具有多个绕组20的定子组件17。绕组20限定用于交流电马达4的多个相。更具体地，交流电马达4构成多相交流电马达。电机部分9还示出为包括转子组件30，转子组件30具有可操作地联接到输出轴34上的转子毂32。此处，应当理解的是，根据示例性实施例的电机能够采用以下形式:电马达，即设有电流输入以产生机械输出的电机；或发电机，即设有被转变为电流的机械输入的电机。
根据示例性实施例，电机壳体6的开关部分12包括电连接到定子组件17上的多个开关组件40。逆变器开关构件40包括通过第一高电压导体48电连接到定子组件17的第一相绕组(未单独标示)上的第一开关构件43、通过第二高电压导体49电连接到定子组件17的第二相绕组(未单独标示)上的第二开关构件44、以及通过第三高电压导体50电连接到定子组件17的第三相绕组(未单独标示)上的第三开关构件45。开关构件40采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、整流器、电容器、电感器等的形式。此刻，应当理解的是，尽管仅仅三个开关构件被实处，但是开关构件的数目、位置和类型能够改变。“高电压”应当被理解为指的是在交流电马达4与电源之间共享的任意电压。根据一个示例性方面，“高电压”为范围在大约100伏与大约1000伏以上之间的电压。电压应当被理解为包括当以马达模式操作时由逆变器开关构件40向电机供应的电压，或者当电机以发电机模式操作时传送给逆变器开关构件40的电压。一般而言，电压应当理解为包括在电机与逆变器组件40之间交换的能量，从而导致能量在机械状态与电子状态之间的变换。逆变器开关构件40电连接到设置在电机壳体6上的第一和第二电源端子53和54。电源端子53和54通过第一高电压导体56和第二高电压导体57电连接到逆变器开关构件40上。根据例性实施例，导体48-50和56-57布置在电机壳体6内。电源端子53和54也通过高电压电缆67和68电连接到以高电压电池64的形式示出的直流(DC)电源上。由此，在所示的示例性实施例中，交流电马达4由直流电源62提供电力。
电机系统2示出为包括电连接到逆变器开关构件40上的控制器78。控制器78电激活(断开/接通)逆变器开关构件40以将来自直流电源62的直流电流转变为用来向交流电马达4供电的多相交流电流。控制器78布置在远离于交流电马达4的控制器壳体80内。控制器壳体80包括将控制器78电连接到交流电马达4上的控制端子83。更具体地，控制器78通过低电压电缆85联接到开关构件40上，低电压电缆85在控制端子83与设置在电机壳体6上的控制端子元件87之间延伸。术语“低电压”应当理解为指的是在控制器78与开关部分12之间共享的电压，开关部分12用来获得逆变器开关构件40状态的变化，例如断开/接通。根据示例性实施例的一个方面，“低电压”构成范围在大于大约O伏与大约99伏之间的电压。电机系统2也包括电连接到控制器78上的马达控制模块89。马达控制模块89建立用于交流电马达4的期望操作速度。控制器78还示出为联接至另外的控制输入部92例如附件控制模块，或者其他车辆操作参数例如扭矩、速度、功率控制等。
此刻，应当理解的是，通过将逆变器开关结合到电机壳体内，不再需要在控制器与电马达之间延伸的另外的高电压电缆。此外，对于逆变器开关的冷却需求能够通过用来冷却电机部分例如电机的定子和转子的冷却剂满足。以该方式，逆变器能够被分为远离于彼此安装的单独的开关部分和控制部分。
尽管本发明已经参照一个或多个示例性实施例进行描述，但是应当由本领域的技术人员理解的是，不同的变化可以进行并且等同可以替代其元件而不会偏离于本发明的范围。另外，很多修改可以进行以使特定的情况或材料适于本发明的教导而不偏离于本发明的基本范围。由此，其旨在使本发明不限于作为构思用于执行本发明的最佳模式公开的具体实施例，但是本发明将包括落在权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种电机系统,包括: 交流电机，所述交流电机包括:电机壳体，所述电机壳体具有电机部分和开关部分；定子，所述定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中；转子，所述转子相对于所述定子可旋转地安装；以及多个开关构件，所述多个开关构件布置在所述电机壳体的所述开关部分内，所述多个开关构件电连接到所述定子上； 包括直流电流的直流电源，所述直流电源电连接到所述多个开关构件上；以及控制器，所述控制器布置在控制器壳体内并且电连接到所述多个开关构件上，所述控制器独立于所述交流电机并且相对于所述交流电机远距离安装，所述控制器配置为且设置为选择性地致动所述多个开关构件中的选定的开关构件以将来自所述直流电源的直流电流转变为交流电流以操作所述交流电机。
2.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述交流电机为多相电马达。
3.根据权利要求2所述的电机系统，其中，所述多个开关构件包括建立所述多相电马达的第一相的第一开关构件、建立所述多相电马达的第二相的第二开关构件、和建立所述多相电马达的第三相的第三开关构件。
4.根据权利要求2所述的电机系统，其中，不多于两根的高电压电缆将所述交流电机与所述直流电源电连接。
5.根据权利要求2所述的电机系统，其中，所述控制器通过低电压电缆电连接到所述多个开关构件上。
6.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述直流电源为电池。
7.根据权利要求6所述的电机系统，其中，所述电池为具有高于100伏额定电压的高电压电池。
8.根据权利要求1所述的电机系统，还包括:电连接到所述控制器上的马达控制模块。
9.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述控制器可操作地联接到马达控制模块上。
10.一种交流电机,包括: 电机壳体，所述电机壳体具有电机部分和开关部分； 定子，所述定子固定地安装在所述电机壳体的所述电机部分中； 转子，所述转子相对于所述定子可旋转地安装；以及 多个逆变器开关构件 ，所述多个逆变器开关构件布置在所述电机壳体的所述开关部分内，所述多个逆变器开关构件电连接到所述定子上，所述多个逆变器开关构件配置为且设置为将直流电流转变为交流电流以操作所述交流电机。
11.根据权利要求10所述的交流电机，还包括:控制器，所述控制器布置在控制器壳体内并且电连接到所述多个逆变器开关构件上，所述控制器壳体独立于所述交流电机并且相对于所述交流电机远距离安装，所述控制器配置为且设置为选择性地致动所述多个逆变器开关构件中的选定的逆变器开关构件以将直流电流转变为交流电流以操作所述交流电机。
12.根据权利要求11所述的交流电机，还包括:电连接到所述控制器上的马达控制模块。
13.根据权利要求11所述的交流电机，其中，所述控制器可操作地联接到马达控制模块上。
14.根据权利要求10所述的交流电机，其中，所述交流电机为多相电马达。
15.根据权利要求14所述的交流电机，其中，所述多个开关构件包括建立所述多相电马达的第一相的第一开关构件、建立所述多相电马达的第二相的第二开关构件、和建立所述多相电马达的第三相的第三开关构件。
16.根据权利要求14所述的交流电机，其中，不多于两根的高电压电缆电连接到所述交流电机上。
17.根据权利要求14所述的交流电机，其中，所述控制器通过低电压电缆电连接到所述多个开关 构件上。
全文摘要
一种电机系统，包括交流(AC)电机。所述交流电机包括具有电机部分和开关部分的电机壳体。定子固定地安装在所述电机部分中，转子相对于所述定子可旋转地安装，而多个开关构件布置在所述开关部分内。所述多个开关构件电连接到所述定子上。直流电源电连接到所述多个开关构件上。控制器布置在控制器壳体内并且电连接到所述多个开关构件上。所述控制器独立于所述交流电机并且相对于所述交流电机远距离安装。所述控制器配置为且设置为选择性地致动所述多个开关构件中的选定的开关以将来自所述直流电源的直流电流转变为交流电流以操作所述交流电机。
文档编号H02M7/48GK103190059SQ201180053013
公开日2013年7月3日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年11月4日
发明者B·D·钱柏林, A·克雷维斯顿 申请人:瑞美技术有限责任公司