带液体冷却的电动机驱动单元制造技术

一种用于轮内电动机的电动机驱动单元，包括壳体以及设置在壳体内的固态开关装置和一个或多个电容器，壳体包括：下隔室，其包括底板、从底板延伸的侧壁、以及在侧壁和底板的横向端部处的端侧，其中，底板设置有用于接收液体冷却剂的冷却通道；覆盖下隔室的分离板，其中分离板与侧壁和电容器热接触，以及其中固态开关装置设置在下隔室中底板与分离板之间，并与底板热接触，其中，电容器连接至DC汇流条，并设置在分离板背离下隔室的侧部处。

Motor drive unit with liquid cooling

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带液体冷却的电动机驱动单元
本专利技术涉及一种用于轮内电动机的电动机驱动单元，电动机驱动单元包括电气组件，电气组件包括一个或多个电容器和固态开关装置，诸如IGBT，用于将通常处于相对较高电压的电流转换为适于由轮内电动机的电磁体使用的形式，其中电气组件通过液体冷却剂进行冷却。
技术介绍
在WO2013/025096中，已知一种具有轮内电动机的电动车辆，其中电动机的转子联接至承载一个或多个轮胎的车轮的轮辋。其中转子联接至承载一个或多个轮胎的车轮的轮辋。定子通过车轮悬架系统安装在车辆的车架上。已知的轮内电动机是直接驱动轮的部分，其中电动机的电磁铁在没有任何中间齿轮的情况下直接驱动轮辋和轮胎。以这种方式，节省了重量和空间，并且使驱动组件中的部件的数量最小化。由轮内电动机产生的转矩取决于转子与定子之间的磁通承载表面，并且是转子半径的二次函数。转子磁体尽可能地向外放置在定子周围，以获得尽可能最大的转子半径，以及电动机设计进行优化，以使转子与定子之间的间隙最小化，从而用于向轮胎传递最大的功率和扭矩。另一方面，转子与定子之间的间隙宽度设计成大到足以在驱动条件下吸收车轮上的机械冲击。定子的绕组由控制电子装置供电，该控制电子装置位于定子内，并且该控制电子装置将来自车辆的例如电池组和/或发电机的电源系统的电能转换为适于由电动机使用的AC电流。这种控制电子装置通常包括功率控制电子装置，例如IGBT电流模块和诸如EP1252034中所述的电流调节器。通过使用控制电子装置来控制提供给定子的绕组的电流和/或电压，控制由定子产生的磁通的磁场矢量，并且电动机以期望的转矩和/或转速运行。通过将控制电子装置集成在定子内，从控制电子装置延伸至电磁铁的汇流条的长度可保持较短，这对于使通常操作这种电动机所需的高电流和电压的损耗最小化是非常理想的，该高电流和电压例如可以在700V或更高的电压下达到300A。为了冷却电动机和/或控制电子装置，已知的驱动组件设置有冷却系统，该冷却系统具有一个或多个冷却通道，该冷却通道靠近控制电子装置和/或定子的外表面定位，液体冷却剂可通过该冷却系统流入和流出驱动组件。轮内驱动组件可实施为基本上自包含的模块，而没有车辆的任何移动部件附接至转子和/或延伸至转子中。由转子限定的内部空间优选地基本上封闭，以防止诸如由车辆的制动系统和/或道路释放的灰尘或磨损颗粒的异物颗粒进入所述内部。轮内驱动组件可通过将驱动组件的车辆侧连接至车架而在各种位置安装在车辆上。在公知的轮内驱动组件中，形成电动机驱动的部分并可布置在PCB上的电容器和IGBT通过具有在圆周壳体中延伸的通道的冷却系统来冷却，圆周壳体基本上围绕这些电子组件。已知的冷却系统的优点在于，还可用于冷却设置在圆周壳体外表面上的轮内电动机的电磁铁。然而，其大部分冷却能力通常用于冷却电磁体，从而仅留下相对较小部分的冷却能力用于冷却电子组件。因而，可导致电子组件的工作寿命缩短。例如，对于一些电容器，操作温度每升高10℃，电容器寿命减半。EP1713169描述了一种半导体装置，例如用于电动机的逆变器，该半导体装置包括设有壁的壳体，制冷剂可穿过该壁运行。电容器和动力装置直接安装到制冷剂通过其流动的壁上。可设置固定夹具以将电容器固定至这样的壁上。由于电容器和动力装置都直接安装至制冷剂通过其流动的壁上，因而在组装或拆卸壳体时必须特别小心，以避免制冷剂溢出。本专利技术的一个目的是提供一种用于车辆的轮内电动机的电动机驱动单元，其具有用于电子组件的结构更简单的冷却系统。本专利技术的另一目的是提供一种包括这种电动机驱动单元的轮内电动机。
技术实现思路
为此，根据第一方面，本专利技术提供了一种用于轮内电动机的电动机驱动单元，其包括壳体和布置在壳体固态开关装置内的固态开关装置和一个或多个电容器，壳体包括：下隔室，包括底板、从底板延伸的侧壁以及在侧壁和底板的横向端部处的端侧，其中，底板设置有用于接收液体冷却剂的冷却通道；其中，壳体还包括覆盖下隔室的分离板，其中，分离板与侧壁和该一个或多个电容器热接触，并且其中，固态开关装置布置在下隔室中底板与分离板之间，并且与底板热接触，其中，该一个或多个电容器布置在分离板的背离下隔室的侧部处，并且安装在DC汇流条上并且基本上由DC汇流条支承。因而，本专利技术提供了一种专用冷却系统，其中分离板用作该一个或多个电容器的散热器，同时固态开关装置通过与底板的更直接的热接触而进行冷却。即使电容器至少通过侧壁的高度而与底板中的通道间隔开，仍然实现电容器的有效冷却，同时首先确保由液体冷却剂提供的冷却能力在最需要的地方可用，即在固态开关装置附近。由于DC汇流条机械地固定至分离板，因而汇流条和分离板可整体地放入壳体中或从壳体中取出。另外，DC汇流条有助于将热量从该一个或多个电容器经由分离板和侧壁传递至底板。分离板优选地基本上完全支承在侧壁和/或端侧上，并且依次地，该一个或多个电容器优选地基本上完全支承在分离板上。因而，这些部件可固定至分离板上，并且在维护期间，通过将分离板从下隔室中取出而将这些部件从下隔室中移开。以这种方式，可通过与相应的DC汇流条接触而冷却该一个或多个电容器，该DC汇流条又由分离板冷却。DC汇流条中的每个均优选地包括基本上平行于分离板延伸的部分，使得当投影到分离板上观察时，面对分离板的电容器中的每个的基本上整个表面由汇流条中的一个重叠。优选地，所述表面的至少90％与汇流条中的一个重叠，更优选地至少95％与汇流条中的一个重叠。为了改善该一个或多个电容器与DC汇流条和/或分离板之间的热接触，可将热膏或油脂等施加至电容器的朝向分离板定向的表面。由于该一个或多个电容器安装在DC汇流条上，优选地基本上完全由其支承，因而可不需要用于为这些组件和/或DC汇流条提供进一步支承的间隔件等。在一个实施方式中，电动机驱动单元还包括与固态开关装置电连接的AC汇流条，其中，AC汇流条中的每个均机械地固定至分离板并与其导热连接。以这种方式，AC汇流条同样受益于由分离板提供的冷却。在一个实施方式中，AC汇流条穿过分离板延伸至固态开关装置，其中，围绕AC汇流条的延伸穿过分离板的部分设置有密封件，用于使AC汇流条与分离板电绝缘。在一个实施方式中，分离板通过施加在分离板与侧壁之间的热膏或油脂等与侧壁直接接触或与侧壁接触。优选地，分离板与侧壁的这种接触，即直接接触或通过热膏或油脂等的接触，沿着侧壁的面对表面的整个长度。更优选地，分离板还接触两个端板。在一个实施方式中，多个电容器包括于电容器组件中。在一个实施方式中，固态开关装置包括绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管和/或双极结型晶体管。在一个实施方式中，电动机驱动单元还包括第一端板，该第一端板布置在底板的横向端，并形成下隔室的横向壁，所述第一端板包括用于将流体从电动机驱动单元的外部供给至通道的冷却液供给连接器、以及用于将冷却液从电动机驱动单元返回的冷却液返回连接器。因而，延伸穿过第一端板和/或在穿过第一端板的通孔中开设的连接器容易从电动机驱动单元的同一横向侧接近本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于轮内电动机的电动机驱动单元(100)，包括壳体(101)和布置在所述壳体内的固态开关装置(104)和一个或多个电容器(103)，所述壳体包括：/n下隔室(120)，其包括底板(121)、从所述底板(121)延伸的侧壁(123)、以及在所述侧壁(123)和所述底板(121)的横向端部处的端侧(125)，其中，所述底板设置有用于接收液体冷却剂的冷却通道(122)；/n其特征在于，所述壳体还包括覆盖所述下隔室(120)的分离板(130)，其中，所述分离板与所述侧壁和所述一个或多个电容器热接触；/n其中，所述电动机驱动单元还包括与所述一个或多个电容器(103)电连接的DC汇流条(151、152)，其中，所述DC汇流条机械地固定至所述分离板上，并与所述分离板导热连接；/n其中，所述固态开关装置(104)布置在所述下隔室(120)中所述底板(121)与所述分离板(130)之间，并且与所述底板(121)热接触，其中，所述电容器(103)布置在所述分离板(130)的背向所述下隔室(120)的侧部处，并且安装在所述DC汇流条(151、152)上，并且基本上由所述DC汇流条(151、152)支承；/n其中，所述壳体(101)还包括具有顶板(141)和侧壁(143)的上隔室(140)，其中，所述电容器(103)布置在所述上隔室(140)中所述顶板(141)与所述分离板(130)之间，其中，所述上隔室、所述分离板和所述下隔室一起包围所述一个或多个电容器和所述固态开关装置。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170720 NL 20193081.一种用于轮内电动机的电动机驱动单元(100)，包括壳体(101)和布置在所述壳体内的固态开关装置(104)和一个或多个电容器(103)，所述壳体包括：
下隔室(120)，其包括底板(121)、从所述底板(121)延伸的侧壁(123)、以及在所述侧壁(123)和所述底板(121)的横向端部处的端侧(125)，其中，所述底板设置有用于接收液体冷却剂的冷却通道(122)；
其特征在于，所述壳体还包括覆盖所述下隔室(120)的分离板(130)，其中，所述分离板与所述侧壁和所述一个或多个电容器热接触；
其中，所述电动机驱动单元还包括与所述一个或多个电容器(103)电连接的DC汇流条(151、152)，其中，所述DC汇流条机械地固定至所述分离板上，并与所述分离板导热连接；
其中，所述固态开关装置(104)布置在所述下隔室(120)中所述底板(121)与所述分离板(130)之间，并且与所述底板(121)热接触，其中，所述电容器(103)布置在所述分离板(130)的背向所述下隔室(120)的侧部处，并且安装在所述DC汇流条(151、152)上，并且基本上由所述DC汇流条(151、152)支承；
其中，所述壳体(101)还包括具有顶板(141)和侧壁(143)的上隔室(140)，其中，所述电容器(103)布置在所述上隔室(140)中所述顶板(141)与所述分离板(130)之间，其中，所述上隔室、所述分离板和所述下隔室一起包围所述一个或多个电容器和所述固态开关装置。


2.根据权利要求1所述的电动机驱动单元，其中，所述DC汇流条各自包括基本上平行于所述分离板延伸的部分，使得当投影在所述分离板上观察时，所述一个或多个电容器中的每个的面对所述分离板的基本上整个表面由所述汇流条中的一个重叠。


3.根据权利要求2所述的电动机驱动单元，其中，所述表面的至少90％与所述汇流条中的一个重叠，更优选地，所述表面的至少95％与所述汇流条中的一个重叠。


4.根据权利要求2、3或4所述的电动机驱动单元，其中，将热膏或热油脂施加至所述电容器的朝向所述分离板的表面。


5.根据前述权利要求中任一项所述的电动机驱动单元，包括与所述固态开关装置电连接的AC汇流条(161、162、163)，其中，所述AC汇流条中的每个均机械地固定至所述分离板(13)，并与所述分离板(13)导热地连接。


6.根据权利要求5所述的电动机驱动单元，其中，所述AC汇流条(161、162、163)穿过所述分离板延伸至所述固态开关装置(104)，其中，围绕所述AC汇流条的延伸穿过所述分离板的部分设置密封件，用于使所述AC汇流条与所述分离板(130)电绝缘。


7.根据前述权利要求中任一项所述的电动机驱动单元，其中，所述分离板基本上完全支承在所述侧壁上和/或所述端侧上，以及所述电容器基本上完全支承在所述分离板上。


8.根据前述权利要求中任一项所述的电动机驱动装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·万塞文特，
申请(专利权)人：依促迅欧洲私人有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL