用于集成式电动马达-逆变器的冷却系统及方法技术方案

一种用于集成式电动马达-逆变器的冷却系统和方法，其中所述集 成式电动马达-逆变器包括壳体、马达和逆变器，所述马达和所述逆变 器被设置在所述壳体内，且所述马达包括定子。所述系统包括冷却套、 第一冷却剂、冷凝器、喷头、和第二冷却剂。所述冷却套与尺寸定子 同轴设置并包括内壁和外壁。所述内壁直接与所述定子接触。所述第 一冷却剂被设置在所述冷却套内外壁之间。所述冷凝器与所述冷却套 同轴设置。所述喷头被设置为邻近所述逆变器。所述第二冷却剂与所 述喷头流体连通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的主题一般涉及集成式电动马达-逆变器，更具体地，涉及 一种。
技术介绍
利用电动牵引马达来驱动车轮的车辆通常使用与逆变器耦合的三相交流(AC)马达，该逆变器具有将来自电源的直流电(DC)转换成 交流电的电路。逆变器电路通常包括安装于直接敷铜(DBC)衬底上 的多个绝缘栅双极型晶体管(IGBTs)和二极管。所述DBC具有可与 电路板和信号连接器一起工作以提供功率电子封装的集成式母线。在工作过程中，逆变器以相关功效将直流电转换成交流电。将某 些由逆变器产生的能量以热量的方式除去，以确保其部件保持在允许 的工作温度范围之内。当前，通过将流体循环经过与DBC相关联的散 热器，或者通过向功率电子封装吹送气流，来实现吸收和带走热量。 虽然这些配置通常足以胜任工作，《旦它们还可一皮改进。例如，通过循 环液体或吹送气体来冷却的常规系统通常与另一独立封装的马达冷却 系统协同工作。然而，随着车辆小型化的要求与日俱增，使用空间的 优化也已不断完善，而逆变器、马达和冷却系统的当前封装对于这些 更小型的车辆来说或许过于庞大。据此，需要一种比常规马达和逆变器封装更小型的电动牵引马达 和逆变器封装。此外，需要恰当地冷却逆变器，以便可以控制部件温 度。另外，通过下述详细的描述和所附权利要求，并结合附图和前述 的
和
技术介绍
，本专利技术主题的其它所需特征和特点也会变得 更加明显。
技术实现思路
根据仅用作示例的一个实施例，提供了 一种用于集成式电动马达-逆变器的冷却系统，其中该集成式电动马达-逆变器包括壳体、马达和 逆变器，该马达和逆变器被设置在壳体内，且马达包括定子。该系统6包括冷却套、第一冷却剂、冷凝器、喷头、和第二冷却剂。冷却套与 定子同轴设置并包括内壁和外壁。所述内壁直接与定子接触。第一冷 却剂设置在冷却套内外壁之间。冷凝器与冷却套同轴设置。喷头被设 置在壳体内并邻近逆变器。第二冷却剂与喷头流体连通。系统工作时，(i) 通过喷头将第二冷却剂引导到逆变器上，(ii)第二冷却剂的至少 一部分以气体状态进入冷凝器，和(iii)第二冷却剂接触冷却套外壁， 来自第二冷却剂的热量通过冷却套传递到第一冷却剂，并促使第二冷 却剂再变成液态。在另一仅用作示例的实施例中，提供了一种冷却系统。该冷却系 统包括热交换器、第一冷却剂、集成式电动马达-逆变器、冷却套、冷 凝器、喷头、和第二冷却剂。第一冷却剂与热交换器流体连通。集成 式电动马达-逆变器与第一冷却剂保持热连通，并且所述集成式马达-逆变器包括壳体、马达、和逆变器。该马达和逆变器被设置在壳体内， 且马达包括定子。冷却套与定子同轴设置并包括内壁和外壁，第一冷 却剂设置在冷却套内外壁之间。内壁直接与定子接触。冷凝器与冷却 套同轴设置。喷头被设置在壳体内并邻近逆变器。第二冷却剂与喷头 流体连通。系统工作时，(i)通过喷头将第二冷却剂引导到逆变器上，(ii) 第二冷却剂的至少一部分以气体状态进入冷凝器，和(iii)第二 冷却剂接触冷却套外壁，来自第二冷却剂的热量通过冷却套传递到第 一冷却剂，并促使第二冷却剂变成液态。在又一仅用作示例的实施例中，提供了 一种冷却集成式电动马达-逆变器的方法，该集成式电动马达-逆变器包括壳体、马达、和逆变器， 该马达和逆变器被设置在壳体内，并且该马达包括定子。该方法包括以下步骤j吏第一冷却剂流动通过冷却套，该冷却套部分地;故内壁和 外壁所限定，该内壁和外壁与定子同轴设置，该内壁直接接触定子， 以便通过冷却套内壁将来自定子的热量吸收至第一冷却剂；将第二冷 却剂引导到逆变器上，其中第二冷却剂以气体状态移至冷凝器，该冷 凝器与冷却套同轴设置并部分地被冷却套外壁的外表面所限定，气体 状态的第二冷却剂接触冷却套外壁外表面并将来自第二冷却剂的热量 传递给它，并使气体状态的第二冷却剂变为液态的第二冷却剂。附图说明下面，将结合附图对本专利技术的主题进行描述，其中相同的附图标 记表示相同的元件，以及图1是根据一实施例在车辆中实施的油-电驱动的示意图2是根据一实施例的热交换器和马达-逆变器冷却系统的示意图3是根据一实施例的集成式电动马达-逆变器的侧面剖视图； 图4是根据一实施例的图3所示的集成式电动马达-逆变器沿线4-4的剖视具体实施方式下面的详细描述实质上仅是示例性的，而非为了限制本专利技术的主 题或者本专利技术主题的应用和实施。此外，前述
、
技术介绍
、也并非为了限制本专利技术。图1是在车辆102中实施的油-电驱动100的示意图。在实施例中， 油-电驱动100可包括内燃机104和电动牵引马达106。内燃机104产 生功率，并与功率分配器108 —起工作，该功率分配器在变速器110 和发电机112之间分配所产生的功率。如图1所示，变速器110可被 配置成驱动车辆102的轮子114。发电机112产生更多可被用于向电池 116充电的功率。电池116可向逆变器118提供电流，反过来逆变器则 向电动牵引马达106提供功率。在实施例中，逆变器118和电动牵引 马达106可以是集成式部件，因而可以是一个单独的模块(例如，集 成式电动马达-逆变器119)。可替换地，电动牵引马达106可以直接接 收来自发电才几112的功率。工作一段时间之后，内燃机104或者电动牵引马达106的温度升 高。为了将温度保持在一个可以接受的范围内(例如，±10度)，可以 具有热交换器120和马达-逆变器冷却系统122。热交换器120可与马 达-逆变器冷却系统122热耦合。参见图2，示出了热交换器120和马达-逆变器冷却系统122的示 意图。热交换器120可与内燃机104热连通，通过在两者之间循环第 一冷却剂124来冷却内燃机。在实施例中，第一冷却剂124可以是含 水乙二醇(water ethylene glycol )。马达-逆变器冷却系统122被配置为使第二冷却剂126循环通过，该第二冷却剂与第一冷却剂124在冷凝 器冷却套组件134内热连通。在实施例中，第二冷却剂126可以是与降低的物质，例如，绝缘液体冷却剂。在实施例中，绝缘液体冷却剂 可包含甲基硅氧烷和有机化合物(例如丙二醇甲醚)的混合物。在另 一实施例中，绝缘液体冷却剂包含六曱基二硅氧烷和丙二醇曱醚 (propylene glycol methyl ether)的混合物，其中六曱基二珪氧烷具有大于 约60%的重量百分比而丙二醇曱醚具有约10%至30%范围内的重量百 分比。在这里使用的术语"约"表示在0.5%的范围之内。不稳定性最 小以及与逆变器118的电部件反应性最小的其它混合物也可以被作为 替代来使用。马达-逆变器冷却系统122可包括含有部分第二冷却剂126的贮液 器128，该第二冷却剂可由排液泵组件130泵送。排液泵组件130可与 一个或多个喷头132流体连通，该喷头被设置在逆变器118的一部分 之上。喷头132将第二冷却剂126喷射在逆变器118上，从而冷却该 逆变器。喷射过后，部分第二冷却剂126变为气体状态，并经由蒸汽 返回管路137移至冷凝器冷却套组件134内，而其余的液态冷却剂经 由过喷返回管路135移至贮液器128。冷凝器冷却套组件134与第一冷 却剂124热耦合，以便当气体状态下的第二冷却剂126进入冷凝器冷 却套组件134时，第二冷却剂126本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于集成式电动马达－逆变器的冷却系统，该集成式电动马达－逆变器包括壳体、马达和逆变器，所述马达和所述逆变器被设置在所述壳体内，且所述马达包括定子，该系统包括：　与所述定子同轴设置的冷却套，该冷却套包括内壁和外壁，所述内壁直接与所述 定子接触；　设置在所述冷却套内外壁之间的第一冷却剂；　与所述冷却套同轴设置的冷凝器；　设置在所述壳体内邻近所述逆变器的喷头；和　与所述喷头流体连通的第二冷却剂，　其中，系统工作时，（ｉ）通过所述喷头将所述第二冷 却剂引到所述逆变器上，（ｉｉ）所述第二冷却剂的至少一部分以气体状态进入所述冷凝器，和（ｉｉｉ）所述第二冷却剂接触所述冷却套外壁，来自所述第二冷却剂的热量通过所述冷却套传递到所述第一冷却剂，并促使所述第二冷却剂变成液态。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·R·伍迪，K·D·康罗伊，J·M·纳加施马，D·F·奈尔逊，E·R·奥斯特伦，G·S·史密斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US