(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1放熱器(101)の前記フィンが平行フィンのグループで構成され、かつ前記グループは、前記電力ブロック(100)の下の冷却空気の半径方向の循環流を許容するように構成されている、請求項1に記載の電子アセンブリ(10)。
前記電力ブロック(100)および前記フィルタリングブロック(200)の組立には、取付ネジ(204)、導電部材(104)、前記第1放熱器(101)の取付タブ(1014)および前記導電部材(104)の下面の間に配置された熱絶縁体(105)、前記導電部材(104)および前記回転電機の後支持体(40)の間に配置された第1電気絶縁体(106)、および前記取り付けネジ(204)のヘッドおよび前記第2放熱器(201)の取付タブ(2014)の上面の間に配置された第2電気絶縁体(106’)を必要とする、請求項1または2に記載の電子アセンブリ(10)。
前記保護カバー(400)の前記第1組の開口部(401)、前記第2組の開口部(402)、および前記第3組の開口部(403)の開口部は、側部にあり、前記第1組の開口部(401)および前記第2組の開口部(402)の開口部は、前記第1放熱器(101)のフィンと直列に配置される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子アセンブリ(10)。
【背景技術】
【0002】
熱機関および始動オルタネータなどの回転電機を備える自動車において、このような回転電機は、非限定的な方法において、
− 励起電流が流れるインダクタを備えるローター、および
− 多相巻線を備えるステータ
を備える。
【0003】
始動オルタネータは、モーターモードまたは発電機モードで動作する。
この機械は、可逆的であると言われる。
【0004】
発電機モードとも呼ばれるオルタネータモードにおいて、機械は、車両の熱機関によって駆動されるローターの回転運動をステータの相内で誘起される電流に変換することが可能である。この場合、ステータの相に接続されたブリッジ整流器は、車両の消費機器およびバッテリーに供給するために、誘起された正弦電流を連続的な電流に整流することができる。
【0005】
一方、モーターモードにおいて、電気機械は、電気モーターとして作動し、ローターシャフトを介して車両の熱機関を回転駆動することができる。つまり、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換することができる。この場合、コンバーターは、ローターを回転させるようステータの相に供給するために、バッテリーから来る直流を交流電流に変換することができる。
【0006】
制御信号を介して回転電機(モーターモードまたは発電機モード)の動作モードを決定するために、制御機器が使用される。
【0007】
マイルドハイブリット始動オルタネータと呼ばれる、回生制動機能および熱機関加速補助機能を統合した始動オルタネータはまた、電力部品が一般的に48ボルトのネットワークである自動車の電気ネットワークと干渉することを防ぐフィルタリング部品を統合する。これらの可逆機械は、約8〜15kWの電力である。
【0008】
電力部品(ブリッジ整流器およびコンバーター)、制御部品、およびまたフィルタリング部品は、熱を発生する。したがってこれら全ての部品から排出される熱を消散させるために、冷却デバイスを使用する必要がある。
【0009】
特許文献1は、電力部品および制御部品(制御ユニットと呼ばれる)を備える電子アセンブリおよびこのアセンブリを冷却する冷却デバイスを示し、2セットの部品は、互いにできるだけ近くに配置される。冷却デバイスは、
− 電力および制御部品が取り付けられた放熱器であって、放熱器は、電気機械の後支持体に配置され、支持体に面する下面にフィンを備え、さらにローターの回転軸および放熱器の間に自由空間があり、それの空間を通じて空気が循環することができる、放熱器と、
− 半径方向空気出口孔を備える後支持体と、
− 前記カバーの上部に配置された開口部を備える保護カバーと、
を備える。
したがって、いくらかの空気が始動オルタネータへ横方向に吸引され、放熱器のフィン上を一掃しながら支持体の半径方向出口孔へ流れ、残りの空気がカバーの開口部を通り吸引され、放熱器より下の流路に合流するように、ローターの回転軸に沿って軸方向に(自由空間を介して)流れる。したがって、電力アセンブリおよび制御部品が冷却される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
この従来技術の1つの欠点は、冷却が電力および制御部品の個々の放熱ニーズに関して最適化されないという事実にある。
【0012】
この文脈において、本発明の目的は、上述の欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
この目的を達成するために、本発明は、自動車の回転電機のための電子アセンブリを提案し、前記電子アセンブリは、
− ブロックが異なる放熱ニーズを有する電子部品ブロックであって、
電力ブロック;
フィルタリングブロック;
制御ブロック;
である、電子部品ブロックと、
− 前記ブロックを冷却するためのデバイスであって、
電力、フィルタリング、および制御ブロックをカバーするのに適した保護カバーであって、前記保護カバーが電力、制御、およびフィルタリングブロックそれぞれの放熱ニーズのための冷却空気の異なる流れを生成するのに適した開口部を備える、保護カバー、および
保護カバーの開口部と熱的に協同する冷却部材
を備える、冷却デバイスと、
を備える。
【0014】
したがって、電子アセンブリは、各ブロックの冷却のための空気の特定の流れを作ることによって、各部品(電力、制御、フィルタリング)ブロックの放熱ニーズに適合した冷却を提供することができる構造および冷却デバイスを備える。
【0015】
非限定的な実施形態によると、電子アセンブリはまた、以下から選択された1または複数の追加的な特徴を備えることができる。
非限定的な実施形態において:
− 第1冷却部材は、前記電力ブロックに連結された複数のフィンが設けられた第1放熱器である;
− 第2冷却部材は、前記フィルタリングブロックのコンデンサに連結された複数のフィンが設けられた第2放熱器である;
− 2つのブロックの間に冷却空気の流れが通ることができるように、制御ブロックは、電力ブロックが取り付けられた第2平面に平行な第1平面に配置される;
− 保護カバーの開口部は、
第1放熱器のフィンに面して配置されるのに適した第1組の開口部;
制御ブロックに面して配置されるのに適した第2組の開口部;
前記電力ブロックのための冷却空気の第1の半径方向の流れ、および前記制御ブロックのための冷却空気の第2の半径方向の流れを作るように2組の開口部は、分離低壁によって分離され、
前記フィルタリングブロックのための冷却空気の第3の半径方向の流れを作るように、第2放熱器のフィンに面して配置され得る第3組の開口部
に分割される。
【0016】
非限定的な実施形態によると、第1放熱器のフィンは、平行フィンのグループで構成され、グループは、電力ブロックの下の冷却空気の半径方向の循環流が可能となるように構成されている。
【0017】
非限定的な実施形態によると、電力ブロックおよびフィルタリングブロックは、負極性の導電部材によって電気的に接続される。
【0018】
非限定的な実施形態によると、第1放熱器および第2放熱器は、互いに協働するのに適した取付オリフィスをそれぞれ備える。
【0019】
非限定的な実施形態によると、電力ブロックおよびフィルタリングブロックの間の組立には、取付ネジ、導電部材、第1放熱器の取付タブおよび前記導電部材の下面の間に配置された熱絶縁体、前記導電部材および回転電機の後支持体の間に配置された第1電気絶縁体、および取付ネジのヘッドおよび第2放熱器の取付タブの上面の間に配置された第2電気の絶縁体が必要である。
【0020】
非限定的な実施形態によると、第3冷却部材は、制御ブロックに連結された複数のフィンが設けられた第3放熱器である。
【0021】
非限定的な実施形態によると、保護カバーの第1組の開口部、第2組の開口部、および第3組の開口部の開口部は、側部にあり、第1組の開口部および第2組の開口部の開口部は、第1放熱器のフィンと直列に配置されている。
【0022】
非限定的な実施形態によれば、第1放熱器のフィン、保護カバー、および第1組の開口部は、以下の関係を満たすように構成されている:
h≧0.5.ha
H<0.5.ha,および
D≧0.5.(d
2−((o−e)/2)
2)
1/2
ここで、hは、保護カバーの開口部の高さ、haは、第1放熱器のフィンの高さ、Hは、保護カバーの下部および開口部の下部の間の距離、Dは、保護カバーの内縁および第1放熱器のフィンの前縁の間の距離、dは、第1放熱器の2つの隣接するフィンを分離するフィン間の間隔、oは、開口部の幅、およびeは、フィンの厚さである。
【0023】
非限定的な実施形態によると、保護カバーまた、前記カバーの上部に配置され、かつフィルタリングブロックのための冷却空気の第4の軸方向の流れを作るようにフィルタリングブロックのコンデンサの上に配置され得る第4組の開口部を備える。
【0024】
また、
− ローター;
− 前記ローターに連結され、かつ複数の相を備えるステータ;
− 任意の1つの先行する特徴による電子アセンブリであって、前記電子アセンブリの電力ブロックは、前記ステータの相に接続することがでる、電子アセンブリ;
− 前記ステータを支持する後支持体;および
− 後支持体の近くに位置するファン;
を備える、回転電機が提案される。
【0025】
非限定的な実施形態によると、前記回転電機は、始動オルタネータである。
【0026】
非限定的な実施形態によると、前記始動オルタネータは、回生制動機能および加速補助機能を備える。
【0027】
本発明およびその異なる用途は、以下の説明を読み、添付図面を考察することにより理解できるだろう。
【発明を実施するための形態】
【0029】
特に断りがない限り、異なる図に示される構造または機能が同じ部材は、同じ参照記号で示される。
【0030】
回転電機のための電子アセンブリ10は、
図1〜
図22を参照して説明される。非限定的な例において回転電機は、マイルドハイブリッドタイプの車両において使用される始動オルタネータである。このタイプの用途の回転電機は、電気の発生および熱機関の始動(「ストップ&ゴー」または「ストップ/スタート」機能を有する)のためのみならず、回生制動、低速の車両のトラクション、および熱機関のトルク補助のために使用される。
【0031】
図1に示されるように、非限定的な実施形態によると、電子アセンブリ10は、
− 電子部品ブロック100,200,300であって、該ブロックは、異なる放熱ニーズを有し、
電力ブロック100、
フィルタリングブロック200、および
制御ブロック300、
であるブロックと、
− 前記ブロック100,200,300を冷却するためのデバイス10’であって、
電力、フィルタリング、および制御ブロック100,200,300をカバーするのに適した保護カバー400であって、電力100、制御300、およびフィルタリング200ブロックそれぞれの放熱ニーズのための冷却空気F1,F2,F3,F4の異なる流れの生成に適した開口部401,402,403,404を備える、保護カバー
を備える冷却デバイス10’と、
− 前記保護カバー400に連結された冷却部材101,201,301と、
を備える。
【0032】
以下に詳細に示すように、個別ブロックの電子アセンブリ構造により、異なるブロックを冷却するための異なる気流の生成、および冷却部材およびカバーの開口部間の連結、熱デカップリングが異なるブロック間において得られ、各ブロックの冷却が最適化される。各ブロックのために目標とする冷却が得られ、各ブロックは、異なる動作温度を有し、それにより異なる放熱ニーズを有する。したがって、電子アセンブリの冷却が改善される。
【0033】
非限定的な実施形態において、
− 第1冷却部材は、前記電力ブロック100に連結された複数のフィン1011が設けられた第1放熱器101である。
− 第2冷却部材は、前記フィルタリングブロック200のコンデンサ202に連結された複数のフィン2011が設けられた第2放熱器201である。
− 2つのブロック100,300間に冷却空気F2の流れが通過できるように、制御ブロック300は、電力ブロック100が取り付けられた第2平面P2に平行な第1平面P1に配置される
− 保護カバー400の開口部は、
第1放熱器101のフィンに面して配置され得る第1組の開口部401と、
制御ブロック300に面して配置され得る第2組の開口部402と、
前記電力ブロック100のための冷却空気F1の第1半径方向の流れと、前記制御ブロック300のための冷却空気F2の第2半径方向の流れを作るように、2組の開口部401,402は、分離低壁405によって分離され、
前記フィルタリングブロック200のための冷却空気F3の第3半径方向の流れを作るように、第2放熱器201のフィンに面して配置され得る第3組の開口部403と、
に分割される。
【0034】
電力電子アセンブリおよび冷却デバイス10’の異なる部材、および生成された異なる気流は、以下に詳細に説明される。
【0035】
電力ブロック
図2は、電力ブロック100の平面図を表している。この非限定的な例において、電力ブロック100は、3つの電力モジュール1001および励起モジュール1002を備える。
【0036】
電力モジュール1001は、非限定的な例においてMOSFETトランジスタなどの電子スイッチを備え、モジュールのスイッチは、回転電機の相のためのブリッジ整流器/コンバーター分岐を提供することを意図している。電力モジュール1001の非限定的な例は、
図3aに示される。電力モジュールは、後述される相互接続ピン103を備える。
【0037】
励起モジュール1002は、前記機械のローターのコイルに供給することができ、前記モジュールは、通常ローターの電流を測定することができるMOSFETトランジスタおよびダイオードを備える。
【0038】
励起モジュール1002の非限定的な例が
図3bに示されている。励起モジュールは、後述される相互接続ピン103’を備える。磁気センサ1003がまた示されており、ローターの位置を測定することができる。
【0039】
電力モジュール1001および励起モジュール1002は、熱源であるため、これらを冷却する必要がある。
【0040】
この目的を達成するために、冷却デバイス10’は、第1冷却部材を備え、それは、電力ブロック100に連結された複数のフィン1011が設けられた第1放熱器101(また電力ブロック放熱器と呼ぶ)である。非限定的な実施形態において、第1放熱器は、電力ブロック100の下に実質的に半径方向に配置されている。これらは、通常アルミニウムで作られている。
【0041】
第1放熱器101のフィン1011は、
図4の斜視図に示されており、電力ブロック放熱器101の側面図は、
図6に示されている。
【0042】
これらのフィンは、電子アセンブリを通過する空気と熱交換するために大きい表面積を提供する。したがって、以下に示されるように、ブロック100の冷却は、放熱器101のフィンにより最適化されている。
【0043】
電力1001および励起1002モジュールに加えて、電力ブロック100は、部品へ電流を流すことができる導電トラックを備える。これらの導電トラックはまた、熱源であり、冷却しなければならない。
【0044】
第1放熱器101がまた以下のものを備えることに留意すべきである。
−
図4〜
図6に示されるような複数の取付タブ1013であって、前記タブにより、制御ブロック300を固定することが可能となる。これらの取付タブ1013は、2つのブロック100および300の間のスペーサとして機能する。したがって制御ブロック300は、電力ブロック100の平面と平行な平面に配置される。非限定的な例において、4つのタブが使用される。
−
図4および
図5に示すようにオリフィス1014が設けられた少なくとも2つの取付タブであって、これらのタブにより、フィルタリングブロック200を固定することが可能となる。非限定的な例において、2つの取付タブが使用される。フィルタリングブロックは、以下に説明される。
−
図4〜
図6に示される複数の取付オリフィス1015であって、前記オリフィスにより、電力ブロック100を固定することが可能となる。非限定的な例において4つのオリフィスが使用される。
【0045】
フィルタリングブロック
フィルタリングブロック200は、
図8〜
図13に示される。
【0046】
図8および
図9に示されるように、フィルタリングブロック200は、電力部品(特に電力モジュール1001)由来の干渉をフィルタリングすることを意図した複数のコンデンサ202を備える。
【0047】
コンデンサ202を冷却するために、冷却デバイス10’は、第2冷却部材を備え、それは、複数のフィン2011が設けられた第2放熱器201(フィルタリングブロック放熱器とも呼ばれる)であり、前記放熱器は、コンデンサ202に連結されている。
【0048】
これらのフィンは、電子アセンブリを通過する空気との熱交換のために大きい表面積を提供している。
【0049】
したがって、以下に示されるように、ブロック200、つまりコンデンサ202の冷却は、放熱器201のフィンによって最適化される。
【0050】
非限定的な実施形態において、第2放熱器201は、樹脂2013によってフィルタリングブロック200のコンデンサ202に連結される。したがって、樹脂により、放熱器内に前記コンデンサ202を保持するだけでなく、コンデンサの熱量を前記放熱器201に対して良好に排出することが可能となる。
【0051】
機械1(
図22)が48ボルトの連続的な電圧の下で動作する始動オルタネータタイプの機械であるこの実施形態において、電位B+およびB−が機械1内に存在し、それぞれ48ボルトの+48Vおよび0Vに対応する。B−(0V)および車両の一般グランド電位(
図22のM−参照)は、機械1において、電気的に絶縁され、この一般グランドは、通常車両の1または複数のバッテリーの負の電気端子および車両本体に接続されており、また機械1において電子アセンブリ10が固定されている後支持体40に接続されていることに留意すべきである。したがって、電気絶縁体は、B−において電気接地する電子アセンブリおよびM−に接続された後支持体40の間に設けられている。もちろん、車両の電気回路においてB−およびM−の間の電気接続を確立することができるが、この実施形態においては、機械1内では電気接続は提供されない。
【0052】
特に
図8および
図9を参照すると、B+は、B−の絶縁された電気端子205を介して車両の電気回路に接続される。B−は、電力ブロック100およびフィルタリングブロック200の金属部品(特に放熱器)および制御ブロック300のグランドに電気的に接続された電気端子206を介して車両の電気回路に接続される。電気接続舌状部207がまた
図8および
図9に示されており、この舌状部207は、フィルタリングブロック200および電力ブロック100間のB+の相互接続を確実にする。
【0053】
したがって電力ブロック100およびフィルタリングブロック200の両方は、それぞれ電位B+およびB−に接続された正および負極性の導電トラックを備える。これらの導電トラックにより、異なるブロック100,200の電子部品を通る電流の通過が可能となる。
【0054】
電力ブロック100において、第1放熱器101は、グランドB−に接続される。
【0055】
以下に示されるように、
図1aに示される、異なる放熱ニーズを有する電子部品の2つのブロック間の組み合わせ500(またはグループまたはサブアセンブリ)により、前記ブロックは、電力ブロック100およびフィルタリングブロック200であり、電気絶縁体手段および単一導電部材に特定の熱の補助により、後支持体40のM−に対するB−の電気絶縁体とともに、電力ブロック100およびフィルタリングブロック200の間のB−の電気接続を得ることができ、かつ電力ブロック100およびフィルタリングブロック200の間の良好な熱デカップリングが可能となる強い熱抵抗を得ることができる。
【0056】
組み合わせ500(またはグループまたはサブアセンブリ)は、
図1aに示され、このような組み合わせ500の電気、熱および機械的な接続は、
図11〜
図13に示される。後者の図において、明確にするために電力ブロック100は示されていない。
【0057】
したがって、非限定的な実施形態において、ブロック100および200間の電気、熱および機械的なアセンブリの組み合わせ500、および機械の後支持体40への取り付けは、2つの取付点PM1およびPM2(
図11)において確保される。
図12および
図13に示された第1取付点PM1において、特に、このアセンブリは、以下のものによって設けられる:
− 取付ネジ204と、
− 電位B−における導電部材104であって、その第1端部1040は、上面を介して、フィルタリングブロック200の取付タブに、ブロック200の前記タブの下面の上に直接接触し、第2端部1041は、上面を介して、電力ブロック100の取付タブに、ブロック100の前記タブの下面の上に直接接触し、ブロック200およびブロック100の前記タブは、放熱器201および101それぞれの拡張によって形成される、導電部材104と、
− 熱絶縁体105であって、
複数のフィン1011が設けられ、かつ前記電力ブロック100に連結された第1放熱器101である第1冷却部材101の拡張部であるブロック100の前記タブ;および
前記導電部材104の下面
の間に配置された熱絶縁体105と、
− 前記導電部材104および回転電機の後支持体40の間に配置された第1電気絶縁体106と、
− 取付ネジ204のヘッドおよびフィルタリングブロック200の前記タブの上面の間に配置された第2電気絶縁体106’。
【0058】
導電部材104、熱絶縁体105および電気絶縁体106および106’の機能は以下に説明される。
【0059】
第1の非限定的な実施形態において、電力ブロック100およびフィルタリングブロック200を同じ電位B−で接続するために、
図11〜
図13に示されるように導電部材104が使用される。非限定的な実施形態において、前記導電部材は、通常U形のバスバーである。
【0060】
バスバーは、銅またはアルミニウムの板で形成されることが示されている。非限定的な実施形態において、バスバーは、銅の酸化を防ぐために、追加的なスズメッキを含む。
【0061】
このバスバー104は、
図12に示すように、2つのブロック101および201の間に接合部を作るように電力ブロックの放熱器101およびフィルタリングブロックの放熱器201の間に配置される。したがってバスバーは、導電体として働き、ブロック100および200のタブとの直接接触により負極性B−を有する。
【0062】
図10〜
図13に示されるように、第1放熱器101および第2放熱器201は、互いに協働するのに適した取付オリフィス1014,2014が設けられた取付タブをそれぞれ備える。
【0063】
図11の分解組立図を示す
図13に示されるように、第2放熱器201は、第1放熱器101の上述の取付オリフィス1014と対向して配置された取付オリフィス2014を備え、取付ネジ204がこれらの取付オリフィス1014,2014に挿入され、後支持体40にネジ留めされる。これにより、機械の後支持体40への電子アセンブリ10の機械的な固定が確実になる。
【0064】
バスバー104および熱絶縁体105を用いるこの実施形態により、2つの放熱器101および201が金属導電部品によって直接接触するように配置された他の実施形態と比較して、熱交換を最小にすることが可能となる。実際、説明された実施形態において、バスバーの金属導電部品は、電気伝導のための所望の電気抵抗が得られるように寸法が決められており、放熱器101および201の間の熱伝導を最小化する小さい断面および小さい接触面が導かれ、これは、熱(および電気)絶縁体105の存在により、放熱器101および201間の熱および電気伝導がバスバー104のみによって提供され得るということに基づく。したがって放熱器101および201間の熱抵抗は大きくなり、これにより、熱交換が低減され、かつ異なる温度範囲で動作する2つのブロック100および200である電力ブロック100およびフィルタリングブロック200間の良好な熱デカップリングが可能となる。
【0065】
コンデンサ202の存在により、フィルタリングブロック200は、過剰に高い温度(非限定的な例において150°C以上)に達することはなく、そうでなければコンデンサ202は、劣化し得るということに留意すべきである。ここで、この部分のための電力ブロック100は、多くの熱を放出するMOSFETスイッチの存在により150°Cを越えることがある。したがって、フィルタリングブロック200および電力ブロック100の間で、2つのブロック間に電流が流れることを許容しながら熱デカップリングを実施することが必要である。
【0066】
機械の後支持体40の金属部分に取付ネジ204がネジ留めされるため、電気絶縁体106および106’により、B−における放熱器101および201および回転電機10のM−における後支持体40の間の電気絶縁が可能となる。電気絶縁体106および106’は、取付ネジ204および放熱器101,201およびバスバー104の間の任意の接触を防ぐものである。
【0067】
非限定的な例において、絶縁体105は、低い熱伝導性のプラスチックで作られたワッシャーであり、絶縁体106および106’は、低い導電性のプラスチックで作られたワッシャーである。これらのワッシャーは、
図11の点線部分の拡大図である
図12に示されている。
【0068】
取付タブのオリフィス1014,2014は、取付ネジがオリフィス1014,2014の内壁と接触することを避けるために、取付ネジ204の直径と比較して十分大きい直径を有していなければならず、これにより、絶縁ワッシャー106,106’の周囲カラー(図示せず)をオリフィス1014,2014の円形縁/内壁および取付ネジ204のシャンクの表面の間の空間に挿入することができ、この周囲カラーがこのような接触がおきないことを保証するということに留意すべきである。これらの手段により、放熱器101/201の金属部品および機械の後支持体の間の電気絶縁体の所望の取り付けが可能となる。
【0069】
絶縁された電気端子205において、ブロック100および200間の電気、熱、および機械的なアセンブリの組み合わせ500、および機械の後支持体40への取り付けのために、第2取付点PM2が使用される。使用されるこの手段は、第1取り付け点PM1に使用されるものと実質的に同じであるため、ここでは詳しく説明しない。
【0070】
制御ブロック
制御ブロックは、
図14〜
図16に示される。
【0071】
図14の斜視図に示されるように、制御ブロック300は、電力ブロック100の電力モジュール1001を制御することによって回転電機および特に、機械の設定を制御するための部品302を備える。部品302は、当業者にとって既知であるため、ここでは説明しない。
【0072】
制御ブロックは、制御部品302が取り付けられたプリント回路基板(PCB)からなる。
【0073】
制御ブロック300は、電力ブロック100から熱的に分離されている。
【0074】
したがって、電力モジュールの制御機能は、電力ブロックには配置されない。この目的を達成するために、非限定的な実施形態においては、制御ブロック300は、電力ブロック100が取り付けられた第2平面P2に平行な第1平面P1に配置されるため、2つのブロック100,300の間に冷却空気F2の流れが通過することができる。したがって、2つのブロック100および300の間に空間を作ることによって、2つのブロックの間に空気を案内することができる。したがって、2つのブロックの間で熱デカップリングを作ることによって、全体が冷却される。この空気の流れの作成を以下に説明する。
【0075】
非限定的な例において、制御ブロック300は、前述のようにスペーサとして機能する第1放熱器101の取付タブ1013に取付オリフィス304を連結することによって電力ブロック100の上に取り付けられる。
【0076】
これらの間の連通のために、電力ブロック100および制御ブロック300は、
図2、
図3、
図4に示された相互接続ピン103、103’によって互いに接続される。これらの相互接続ピン103−103’は、
図14に示すように制御ブロックに設けられた空間303−303’にそれぞれ挿入される。
図15は、制御ブロック300の側面図である。
【0077】
図16は、下からの制御ブロック300を示す前述の相互接続ピン103−103’を挿入するための空間303−303’が示されており、前述の取付オリフィス304も示されている。
【0078】
各ピンは、小さい断面を有するため、2つのブロック間の熱交換の可能性は最小化される。
【0079】
さらに、励起モジュール1002は、測定信号および制御信号を送ることができる相互接続ピン103’を備える。したがって、前記相互接続ピンは、ローターの励起電流を制御し、前記電流を確認し、ローターの位置を確認するためにセンサ信号を送り、機械の温度を上げることができる。
【0080】
また、動作中、PCBのいくつかの部品の熱が上がり、PCB板の温度を上昇させることに留意すべきである。またこのPCB板を冷却するために、非限定的な実施形態において冷却デバイス10’は、第3冷却部材を備え、これは、
図16の下からの図に示されるように制御ブロック300に連結された複数のフィン3011が設けられた第3放熱器301(また制御ブロック放熱器と呼ぶ)である。
【0081】
したがって、放熱器をPCBハウジング、より正確には、PCBの下面に挿入することによって、PCBの部品によって導入される熱量を排出するために制御ブロック300および電力ブロック100の間の熱デカップリングが可能となる冷却空気F2の同じ流れ使用することができる。
【0082】
非限定的な例において、第3放熱器301は、樹脂、金属ストリップ、間隙充填剤、または間隙パッドによって制御ブロック300の部品に連結される。
【0083】
保護カバー
以下に示されるように、異なる放熱ブロックそれぞれに適した冷却空気の流れが保護カバーによって異なるブロックにおいて生成され、かつ配向される。したがってこれらの空気の流れのいくらかは、異なるブロックに連結された異なる放熱器のフィンの上を流れ、したがって前記ブロックの冷却を最適化し、前記フィンは、発熱する部品の放熱面積を増加する。
【0084】
保護カバー400は、
図17〜
図19に示される。
【0085】
図17および
図18に示されるように、保護カバー400は、開口部を備え、該開口部は、
− 第1放熱器101のフィンに対向して配置することができる第1組の開口部401と、
− 制御ブロック300に面して配置することができる第2組の開口部402と、
前記電力ブロック100のための冷却空気の第1半径方向の流れF1、および前記制御ブロック300のための冷却空気の第2半径方向の流れF2を作るように、2組の開口部401,402は、分離低壁405によって分離され、
− 前記フィルタリングブロック200のための冷却空気の第3の流れF3を作るように第2放熱器201のフィンに対向して配置することができる第3組の開口部403と、
に分かれている。
【0086】
電気機械のファン50は、前記機械のステータを冷却するために空気を吸引する。この空気は、保護カバーの開口部401,402,403を介して横方向に吸引され、前記開口部に向かい、開口部を通り流れる。この吸引された空気から、3タイプの開口部401,402および403、および分離低壁405の存在により、3つの異なる空気の流れそれぞれ,F1,F2およびF3が作られる。
【0087】
この非限定的な実施形態において、第1組の開口部401および第2組の開口部402の間を分離するよう機能する分離低壁405は、カバー400の材料から構成される。
【0088】
・
第1組の開口部401
第1組の開口部401により、空気の第1の流れF1を生成することが可能となる。この空気の第1の流れF1がファンによって基底に向かって吸引されるため、空気は、電力ブロック100の下面(第1放熱器101を介して)の上を流れる。
図20の略図から明らかなように、空気の第1の流れF1は、第1組の開口部401を通り半径方向に流れ、かつ電気機械1に向かって軸方向、つまりローターの軸AZに沿って排出される前に、第1放熱器101のフィン2011である放熱部材の上をその全長にわたって流れる。したがって電力ブロック100は、フィンを介した第1放熱器101の冷却によって冷却される。
【0089】
・
第2組の開口部402
第2組の開口部402により、空気の第2の流れF2を生成することが可能となる。
図20の略図から明らかなように、この空気の第2の流れF2は、軸AZに沿って軸方向に排出される前に、第2組の開口部402を通り、制御ブロック300の下面の下で半径方向に流れる。このように、制御ブロック300は冷却される。
【0090】
異なる流路を有する第1の流れF1および第2の流れF2に冷却空気の流れを分離することによって、2つのブロック100および300の間の良好な熱デカップリングが得られる。
【0091】
第3放熱器301が存在する非限定的な実施形態において、前記流れF2が前記放熱器301のフィン3011の上を流れるため、空気の流れF2による制御ブロック300の部品の冷却は、最適化されることに留意すべきである。このようにして、発熱するPCBハウジングのいくつかの部品によって導入される熱量の排出が改善される。
【0092】
非限定的な実施形態において、保護カバー400の第1組の開口部401および第2組の開口部402の開口部は、側面にあり、第1放熱器101のフィンと同じ方向に配置される。したがって、保護カバーの開口部が第1放熱器101のフィンと同じ方向、つまり、ここでは垂直に配置されるため、開口部を通り、かつフィンの上を流れる空気の流れは、開口部が異なる方向である場合よりも大きくなる。
【0093】
したがって一組の開口部ではなく、保護カバー400の高さにわたる2組の開口部401,402を作ることにより、流入する空気をより良好に流すことが可能となる。さらに、2組の垂直開口部401,402の間に低壁405を配置することにより、電力ブロック100およびフィルタリングブロック200をそれぞれ冷却するための空気の2つの流れを得ることが可能となる。
【0094】
第1放熱器101のカバー/フィンの開口部の間の連結を最適化するために、第1放熱器101のフィンに対してこれらの開口部を正確に配置させることが必要である。
【0095】
より具体的には
図20および
図21を参照すると、第1放熱器101のフィン、保護カバー400および第1組の開口部および/または第2組の開口部401,402の開口部は、以下の関係を満たすように構成される:
h≧0.5.ha (1)
H<0.5.ha,および (2)
D≧0.5.(d
2−((o−e)/2)
2)
1/2 (3)
ここで、hは、カバー開口部の高さ、haは、フィンの高さ、Hは、カバーの基底および開口部の基底の間の距離、Dは、カバーの内縁、およびフィンの前縁の間の距離、dは、2つの隣接するフィンを分離するフィン間の間隔、oは、カバー開口部の幅、およびeは、フィンの厚さである。
【0096】
上の関係(1)〜(3)は、最適な冷却を提供する配置を決定するための試験により発明者によって決定される。関係(1)により、特にカバー開口部分Socがフィン間チャネルの部分Scaよりも十分に大きいことを保証することができる。
【0097】
・
第3組の開口部403
第3組の開口部403により、第3の空気の流れF3を生成することができる。この空気の流れは、第3組の開口部403を通り半径方向に流れ、電気機械に向かって軸方向に、つまりローターの軸AZに沿って排出される前に、放熱部材、つまり第2放熱器201のフィンの上をその全長にわって流れる。
【0098】
非限定的な実施形態において、第3組の開口部403の開口部は、側面にあり、第2放熱器201のフィンと同じ方向に配置される。
【0099】
したがって、保護カバーのこれらの開口部が第2放熱器201のフィンと同じ方向に、つまりここでは垂直に配置されるため、開口部を通過し、かつフィンの上を流れる空気の流れは、開口部が異なる方向にある場合よりも著しく大きい。
【0100】
したがってこれにより、空気の第3の流れF3との熱交換の大きい表面積を得ることができ、フィルタリングブロック200、特にコンデンサ202をより一層冷却することができる。
【0101】
・
第4組の開口部404
非限定的な実施形態において、フィルタリングブロック200の冷却空気の第4の流れF4を作るように、保護カバー400はまた、前記カバー400の上部に配置され(
図17または
図19に示されるように)、かつフィルタリングブロック200のコンデンサ202の上に配置することができる第4組の開口部404を備える。
【0102】
図17および
図18に示すように、この第4の流れF4は、第4組の開口部404を通り軸方向に、つまりローターの軸AZに平行に流れ、電気機械へ排出される前に、コンデンサ202、また放熱部材、つまり第2放熱器201のフィン2011の上を流れる。
【0103】
したがってフィルタリングコンデンサ202を冷却する空気の軸方向の流れが作られる。
【0104】
したがって、第2放熱器202のフィンは、空気の半径方向の流れF3および軸方向の空気の流れF4を受け、これにより、空気との熱交換表面積を増加させることが可能となり、フィンの上の空気の最適な流れ(空気の2つの流れからなる)を得ることができる。したがって、この熱交換の最適化により、コンデンサは、良好に冷却される。
【0105】
保護カバー400の別の機能は、例えばネジまたは機械的な工具の侵入などの機械的な接触から電子アセンブリを保護することであることに留意すべきである。開口部401,402,403およびまた404は、このような機械的な接触を避け、かつ前記接触に対する所望の保護に従って決定される最大幅lを守るように、寸法が決められなければならない。したがって値lは、特に堅い異物の侵入(またIP保護と呼ばれる)に対する始動オルタネータのための所望の保護の程度によって決定される。
【0106】
したがって、上述した電子アセンブリ10により、始動オルタネータ1を動作させることが可能となる。指導オルタネータは、
図22に示すように、
− ローター(
図22には図示せず)と、
− 前記ローターに連結されるとともに、複数の相を備えるステータ30と、
− 先行する特徴の任意の1つによる電子アセンブリ10であって、前記電子アセンブリ10の電力ブロック100は、前記ステータ30の相に接続されるのに適した、電子アセンブリ10と、
− 前記ステータ20を支持する後支持体40と、
− 後支持体40の近くに配置されたファン50と、
を備える。
【0107】
もちろん、本発明の説明は、上述の用途、実施形態、または例に限定されるものではない。
【0108】
このように、本発明は、特にハイブリッド用途の例えばベルトによって駆動される、または一体化された始動オルタネータなどの任意のタイプの可逆多相回転電機に適用される。
【0109】
したがって、別の非限定的な例示利用において、始動オルタネータは、フルハイブリッドであり、かつ電気モーターのみによって(一般的に始動中)、または熱機関のみ(一般的に速度が増加する場合)によって、またはエンジンおよび電気モーター同時に(例えばより強い加速を得るために)自動車を駆動することが可能である。電気モーターに供給するバッテリーは、回生制動によってエネルギーを回復する。
【0110】
したがって、具体的に説明される本発明は、以下の利点を有する:
− 2つのブロックが空気の流れが通ることができる空間を有して2つの平行な平面に配置されるという機械的な組立;
− 2つのブロック間の熱交換の可能性を最小にし、熱交換表面積が非常に小さい相互接続ピンを介して2つのブロックが接続されるという電気的組立;
− 制御ブロックおよび電力ブロックの間を通過する空気の第2の流れ;
により、制御ブロックおよび電力ブロック間の熱デカップリングが可能となる。
− 絶縁ワッシャーを介した第2放熱器および第1放熱器の熱絶縁;
− 2つのブロック間の熱交換の可能性を最小にし、導電部が減少する単一のバスバーを介して2つのブロックが接続されるという電気的組立;
により、電力ブロックおよびフィルタリングブロック間の熱デカップリングが可能となる。
− ブロックが異なる動作温度(中および最大)および異なる放熱ニーズを有する、動作ブロック(電力ブロック,フィルタリングブロック,制御ブロック)を分離する構造;
− 冷却デバイスの保護カバーの構造により、各機能ブロック専用の空気の流れの作成;
− 2組の開口部の間の分離低壁の存在;
− 電子アセンブリへ空気が入るよう配向する開口部;
− 第1および第2放熱器の冷却フィンに対するこれらの開口部の形および位置;
− 冷却デバイスの冷却部材、つまり異なる放熱器の異なる機能ブロックとの連結、前記放熱器のフィンにより、熱量を排出するための空気との熱交換表面積を増加することができる;
− コンデンサの過熱を回避し、それによって損傷を防ぐための空気の半径方向の流れ、および空気の軸方向の流れの通路;
− コンデンサの第2放熱器への熱量の良好な排出が可能な樹脂;
− バスバーを冷却するための第1放熱器における開口部の存在;
により、電気アセンブリの部品の冷却の最適化が可能となる。