KR20150101432A - 자동차용 회전식 전기 머신을 위한 전자 어셈블리 - Google Patents

자동차용 회전식 전기 머신을 위한 전자 어셈블리 Download PDF

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KR20150101432A
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마누엘 팔귀에르
마이클 파케
파비앙 게랭
야닉 르-메이투르
알렉시스 호스니
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발레오 에끼쁘망 엘렉뜨리끄 모뙤르
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Abstract

본 발명은 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10)에 관한 것으로, 상기 전자 어셈블리는,
전자 컴포넌트 블록들(electronic component blocks)(100, 200, 300) ― 상기 블록들은 서로 다른 열 방산 요구(thermal dissipation need)들을 가지며, 상기 블록들은 파워 블록(100), 제어 블록(300)을 포함함 ―;
상기 블록들(100, 200, 300)을 냉각하기 위한 디바이스(10') ― 상기 냉각 디바이스(10')는 파워 블록 및 제어 블록(100, 300)을 커버하기에 적합한 보호 커버(400)를 포함하며, 상기 보호 커버는 상기 파워 블록(100)에 커플링된(coupled) 제 1 냉각 엘리먼트(101)의 반대편, 및 상기 제어 블록(300)의 반대편에 포지셔닝되도록(positioned) 구성되는 제 1 개구 세트(401)를 포함함 ― 를 포함하며,
상기 제 1 냉각 엘리먼트(101)는 베이스 플레이트(base plate)(1016)를 구비하는 제 1 방산기(dissipator)(101)이며, 상기 베이스 플레이트(1016)는 상기 파워 블록(100)을 위한 냉각 공기의 제 1 방사상 흐름(F1) 및 상기 제어 블록(300)을 위한 냉각 공기의 제 2 방사상 흐름(F2)을 생성하도록 상기 파워 블록(100)에 관련하여 돌출한다.

Description

자동차용 회전식 전기 머신을 위한 전자 어셈블리{ELECTRONIC ASSEMBLY FOR A ROTARY ELECTRIC MACHINE FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 회전식 전기 머신(rotary electric machine)을 위한 전자 어셈블리(electronic assembly)에 관한 것이다.
본 발명은 전적이지는 않지만 특히 자동차 시동 교류 발전기들(starter alternators)의 분야에서, 예를 들어 마일드 하이브리드 타입(mild hybrid type)의 차량들에 이용하기에 적합한 시동 교류 발전기들 또는 모터/발전기들(motor/generators)에 대해 적용될 수 있다.
열기관(heat engine) 및 시동 교류 발전기와 같은 회전식 전기 머신을 포함하는 자동차에서, 이러한 머신은 비-제한 방식으로:
- 여기 전류(excitation current)가 전도되는 인덕터(inductor)를 포함하는 회전자(rotor); 및
- 다상 권선(multi-phase winding)을 포함하는 고정자(stator)를 포함한다.
시동 교류 발전기는 모터 모드에서 또는 발전기 모드에서 동작한다.
이러한 머신은 가역성인 것으로 지칭된다.
또한 발생기 모드로도 지칭되는 교류 발전기 모드에서, 머신은 차량의 열기관에 의해 구동되는 회전자의 회전 운동을 고정자의 상들(phases)에서 유도되는 전기 전류로 변환하게 할 수 있다. 이 경우에 고정자의 위상들에 연결되는 브리지 정류기(bridge rectifier)는 배터리 뿐 아니라 차량의 소모재들(consumers)을 공급하기 위해 유도된 정현파 전류(sinusoidal current)를 직류로 정류하게 할 수 있다.
반대로, 모터 모드에서 전기 머신은 전기 모터로서 작동하여 회전자 축(shaft)을 통해 차량의 열 기관을 회전식으로 구동하게 할 수 있다. 이에 의해 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환할 수 있다. 이 경우에 변환기(converter)는 회전자를 돌리기 위해 고정자의 상들을 공급하도록 배터리로부터 생기는 직류를 교류로 변환하게 할 수 있다.
제어 신호들을 통해 회전식 전기 머신의 동작 모드(모터 모드 또는 발생기 모드)를 결정하기 위해 제어 컴포넌트들이 이용된다.
마일드 하이브리드 시동 교류 발전기들로 지칭되는, 회생 브레이킹(regenerative braking) 기능 및 가속하에서의 열 기관 보조 기능을 통합하는 시동 교류 발전기들은 또한 파워 컴포넌트들이 일반적으로 48 볼트들의 망(network)인 자동차의 전기 회로망(electrical network)과 간섭하는 것을 방지하는 필터링(filtering) 컴포넌트들을 통합한다. 이들 가역성 머신들은 대략 8 내지 15 kW의 파워들을 가진다.
파워 컴포넌트들(브리지 정류기 및 변환기), 제어 컴포넌트들 및 또한 필터링 컴포넌트들은 열을 발생시킨다. 따라서 이들 모든 컴포넌트들에 의해 방출되는 이러한 열을 방산시키기 위해 냉각 디바이스(cooling device)를 이용해야 한다.
특허 FR2847085는 2개 세트들의 컴포넌트들이 서로 가능한 한 가까이 배치되는 파워 컴포넌트들 및 제어 컴포넌트들(제어 유닛들로 지칭됨), 및 전자 어셈블리를 냉각시키기 위한 냉각 디바이스를 포함하는 전자 어셈블리를 설명한다. 냉각 디바이스는:
- 파워 및 제어 컴포넌트들이 마운팅되는(mounted) 방산기(dissipator)를 포함하며, 방산기는 전기 머신의 리어 베어링(rear bearing) 상에 배치되며 베어링과 대면하는 하부면 상의 핀들(fins)을 포함한다. 추가로, 회전자의 회전 축과 방산기 사이에 자유 공간이 존재하며, 이 공간을 통해 공기가 순환할 수 있다;
- 리어 베어링은 방사상(radial) 공기 배출구 홀들(outlet holes)을 포함하며; 및
- 커버 상부 상에 배치되는 개구들을 포함하는 보호 커버를 포함한다.
따라서, 공기 중 일부는 시동 교류 발전기에 수평으로(laterally) 흡입되며, 방산기의 핀들을 휩쓸어내면서 베어링의 방사상 배출구 홀들을 향해 흐르고, 나머지 공기는 커버에서의 개구들을 통해 흡입되며 그 후에 방산기 아래의 유로(flow path)와 재합류하도록 회전자의 (자유 공간을 통한) 회전 축을 따라 축방향으로 흐른다. 따라서, 파워 및 제어 컴포넌트들의 어셈블리가 냉각된다.
이러한 종래 기술의 일 단점은 파워 및 제어 컴포넌트들의 각각의 방산 요구들에 관련하여 냉각이 최적화되지 않는다는 것이다.
이러한 맥락에서, 본 출원인은 파워 블록, 필터링 블록, 제어 블록 및 보호 커버 블록을 포함하는 전자 어셈블리에 관한 프랑스 특허 출원 번호 제 1358616 호를 출원하였으며, 이 전자 어셈블리는:
- 파워 블록에 커플링되는(coupled) 제 1 냉각 엘리먼트 반대편에 포지셔닝되는(positioned) 제 1 개구 세트;
- 제어 블록 반대편에 포지셔닝되는 제 2 개구 세트;
- 파워 블록을 위한 냉각 공기의 제 1 흐름 및 제어 블록을 위한 냉각 공기의 제 2 흐름을 생성하도록 2개의 개구 세트들 사이의 분리 벽(separation wall)을 포함한다.
이러한 맥락에서, 본 발명의 목적은 상술한 단점을 극복하고 출원인에 의해 출원된 출원에 대한 대안을 제시하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 자동차용 회전식 전기 머신을 위한 전자 어셈블리를 제안하며, 상기 전자 어셈블리는:
- 전자 컴포넌트 블록들을 포함하며, 블록들은 서로 다른 열 방산 요구들을 가지며, 블록들은:
- 파워 블록;
- 필터링 블록;
- 제어 블록이고;
- 상기 블록들을 냉각하기 위한 디바이스를 포함하며, 상기 냉각 디바이스는:
- 파워, 필터링 및 제어 블록들을 커버하기 위해 적합한 보호 커버를 포함하며, 상기 보호 커버는 파워 블록에 커플링된 제 1 냉각 엘리먼트의 핀들(fins) 반대편, 및 제어 블록의 반대편에 포지셔닝될 수 있는 제 1 개구 세트를 포함하며; 및
- 베이스 플레이트(base plate) 및 복수의 핀들을 구비하는 제 1 방산기인 제 1 냉각 엘리먼트를 포함하며, 상기 베이스 플레이트는 상기 파워 블록을 위한 냉각 공기의 제 1 방사상 흐름 및 상기 제어 블록을 위한 냉각 공기의 제 2 방사상 흐름을 생성하도록 파워 블록에 관하여 돌출한다.
따라서, 전자 어셈블리는 각 블록을 냉각하기 위한 특정 공기흐름(specific ariflow)의 생성 덕분에, 더욱이 2개의 방사상 공기 흐름들을 생성하기 위해 보호 커버에서의 2개의 개구 세트들 또는 분리 벽을 제공할 필요 없이, 컴포넌트들의 각 블록(파워, 제어, 필터링)의 열 방산 요구들에 적응된 냉각을 제공하게 할 수 있는 구조 및 냉각 디바이스를 포함한다.
비-제한 실시예들에 따르면 전자 어셈블리는 또한 다음으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 추가적인 특징들을 포함할 수 있다.
비-제한 실시예에 따르면 냉각 디바이스는 또한, 복수의 핀들을 구비하며 상기 필터링 블록의 커패시터들(capacitors)에 커플링되는 제 2 방산기인 제 2 냉각 엘리먼트를 포함한다.
비-제한 실시예에 따르면 보호 커버는 또한, 상기 필터링 블록을 위한 냉각 공기의 제 3 방사상 흐름을 생성하도록 제 2 방산기 핀들의 반대편에 포지셔닝될 수 있는 제 2 개구 세트를 포함한다.
비-제한 실시예에 따르면 제 1 방산기의 핀들은 평행한 핀 그룹들로 배치되고 그룹들은 파워 블록 아래의 냉각 공기 흐름의 방사상 순환을 허용하도록 배치된다.
비-제한 실시예에 따르면 파워 블록 및 필터링 블록은 음의 극성(negative polarity)의 전도성 엘리먼트에 의해 전기적으로 연결된다.
비-제한 실시예에 따르면 제 1 방산기 및 제 2 방산기는 서로간의 협력을 위해 적합한 마운팅 오리피스들(mounting orifices)을 포함한다.
비-제한 실시예에 따르면 파워 블록과 필터링 블록 사이의 어셈블리는 마운팅 스크루(mounting screw), 전도성 엘리먼트, 제 1 방산기의 마운팅 탭(mounting tab)과 상기 전도성 엘리먼트의 하부면 사이에 배치되는 단열재(thermal insulator), 상기 전도성 엘리먼트와 회전식 전기 머신의 리어 베어링 사이에 배치되는 제 1 전기 절연체, 및 마운팅 스크루의 헤드와 제 2 방산기의 마운팅 탭의 상부면 사이에 배치되는 제 2 전기 절연체를 필요로 한다.
비-제한 실시예에 따르면 냉각 디바이스는 또한, 복수의 핀들을 구비하며 제어 블록에 커플링되는 제 3 방산기인, 제 3 냉각 엘리먼트를 포함한다.
비-제한 실시예에 따르면 제 3 방산기는 수지(resin), 금속 스트립(metal strip), 갭 필러(gap filler) 또는 갭 패드(gap pad)에 의해 제어 블록의 컴포넌트들에 커플링된다.
비-제한 실시예에 따르면 보호 커버에서의 제 1 개구 세트의 개구들은 수평적이며 제 1 방산기의 핀들을 따라 배치된다.
비-제한 실시예에 따르면 보호 커버는 또한, 상기 커버의 상부 상에 배치되며 그리고 필터링 블록을 위한 냉각 공기의 제 4 축방향 흐름을 생성하도록 필터링 블록의 커패시터들 위에 포지셔닝될 수 있는 제 3 개구 세트를 포함한다.
본 발명은 또한 자동차용 회전식 전기 머신을 위한 전자 어셈블리에 관한 것이며, 상기 전자 어셈블리는:
- 전자 컴포넌트 블록들을 포함하고, 블록들은 서로 다른 열 방산 요구들을 가지며, 블록들은 파워 블록, 제어 블록을 포함하며;
- 상기 블록들을 냉각시키기 위한 디바이스를 포함하며, 상기 냉각 디바이스는 파워 및 제어 블록들을 커버하기 위해 적합한 보호 커버를 포함하며, 상기 보호 커버는 파워 블록에 커플링되는 제 1 냉각 엘리먼트의 반대편에, 그리고 제어 블록의 반대편에 포지셔닝되도록 구성되는 제 1 개구 세트를 포함하며;
상기 제 1 냉각 엘리먼트는 베이스 플레이트를 구비하는 제 1 방산기이며, 상기 베이스 플레이트는 상기 파워 블록에 대한 냉각 공기의 제 1 방사상 흐름 및 상기 제어 블록에 대한 냉각 공기의 제 2 방사상 흐름을 생성하도록 파워 블록에 관하여 돌출한다.
본 발명에 따른 전자 어셈블리는 상술한 특징들 중 임의의 특징을 포함할 수 있으며 호환가능하다. 특히, 전자 어셈블리는 다음의 특징들 중 하나 또는 다수를 포함할 수 있다:
- 보호 커버에서의 제 1 개구 세트의 개구들은 수평적이며 제 1 방산기를 따라, 특히 제 1 방산기의 핀들을 따라 배치되며;
- 전자 어셈블리는 필터링 블록을 가지며, 상기 커버는 필터링 블록을 커버하기에 적합하며;
- 냉각 디바이스는 또한, 상기 필터링 블록의 커패시터들에 커플링되는 제 2 방산기인, 제 2 냉각 엘리먼트를 포함하며;
- 보호 커버는 또한, 상기 필터링 블록을 위한 냉각 공기의 제 3 방사상 흐름을 생성하도록 제 2 방산기 반대편에 포지셔닝될 수 있는 제 2 개구 세트를 포함하며;
- 파워 블록 및 필터링 블록은 특히 음의 극성인 전도성 엘리먼트에 의해 전기적으로 연결되며;
- 제 1 방산기 및 제 2 방산기는 각각 서로간의 협력을 위해 적합한 마운팅 오리피스들을 포함하며;
- 파워 블록과 필터링 블록 사이의 어셈블리는 마운팅 스크루, 상기 전도성 엘리먼트, 제 1 방산기의 마운팅 탭과 상기 전도성 엘리먼트의 하부면 사이에 배치되는 단열재, 상기 전도성 엘리먼트와 회전식 전기 머신의 리어 베어링 사이에 배치되는 제 1 전기 절연체, 및 마운팅 스크루의 헤드와 제 2 방산기의 마운팅 탭의 상부면 사이에 배치되는 제 2 전기 절연체를 필요로 하며;
- 보호 커버는 또한, 필터링 블록을 위한 냉각 공기의 제 4 축방향 흐름을 생성하기 위해 필터링 블록의 커패시터들 위에 포지셔닝되도록 구성되는 상기 커버의 상부 상에 배치되는 제 3 개구 세트를 포함하며;
- 냉각 디바이스는 또한, 제어 블록에 커플링되는 제 3 방산기인 제 3 냉각 엘리먼트를 포함하며;
- 제 3 방산기는 수지, 금속 스트립, 갭 필러 또는 갭 패드에 의해 제어 블록의 컴포넌트들에 커플링되며;
- 또는 복수의 방산기들이 복수의 핀들을 구비하며;
- 제 1 방산기의 핀들은 평행한 핀 그룹들로 배치되며 그룹들은 파워 블록 아래의 냉각 공기 흐름의 방사상 순환을 허용하도록 배치되며;
- 제 1 개구 세트 또는 제 2 개구 세트의 개구들은 각각, 제 1 냉각 엘리먼트 또는 제 2 냉각 엘리먼트의 핀들 반대편에 포지셔닝되도록 구성된다.
본 발명 및 본 발명의 다른 적용들은 후속하는 설명을 숙독하고 첨부 도면들을 검사할 때 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 회전식 전기 머신을 위한 전자 어셈블리의 개략도를 도시한다.
도 2a는 도 1의 전자 어셈블리의 파워 블록의 파워 모듈의 사시도를 도시한다.
도 2b는 도 1의 전자 어셈블리의 파워 블록의 여기 모듈의 사시도를 도시한다.
도 3a는 도 1의 전자 어셈블리의 필터링 블록의 사시도를 도시한다.
도 3b는 도 3a의 필터링 블록의 아래로부터의 뷰를 도시한다.
도 4는 커패시터들이 없이, 제 1 파워 방산기를 가지는 도 3a 및 도 3b의 필터링 블록의 어셈블리의 비-제한 실시예를 도시한다.
도 5는 어셈블리 엘리먼트들을 가지는 도 4의 어셈블리의 일부의 확대도를 도시한다.
도 6은 도 1의 전자 어셈블리의 제어 블록의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6의 제어 블록의 아래로부터의 뷰를 도시한다.
도 8은 도 1의 전자 어셈블리의 보호 커버의 사시도를 도시한다.
도 9a는 제 1 비-제한 실시예에 따른 제 1 방산기와 커플링되는 도 8의 보호 커버에서의 측면 개구들에 의해 발생되는 공기흐름들(airflows)을 설명하는 도면이다.
도 9b는 제 2 비-제한 실시예에 따른 제 1 방산기와 커플링되는 도 8의 보호 커버에서의 측면 개구들에 의해 발생되는 공기흐름들을 설명하는 도면이다.
도 10은 제 1 방산기의 핀들 반대편에 배치되는 도 9a 또는 도 9b의 보호 커버에서의 개구들을 설명하는 도면이다.
서로 다른 도면들에서 나타나는 구조 또는 기능이 동일한 엘리먼트들은 달리 특정되지 않는 한 동일한 참조 부호들을 유지할 것이다.
회전식 전기 머신을 위한 전자 어셈블리(10)는 도 1 내지 10을 참조하여 설명될 것이다.
비-제한 예에서의 회전식 전기 머신은 마일드 하이브리드 타입의 차량에서의 이용을 위한 시동 교류 발전기이다. 본 출원의 이러한 타입의 회전식 전기 머신은 ("멈춤 & 진행" 또는 "멈춤/시작" 기능을 가지는) 열 기관의 전기 발생 및 시동을 위해서뿐 아니라, 회생 브레이킹, 차량의 저속에서의 견인(traction) 및 열 기관의 토크 보조(torque assistance)를 위해 이용된다.
도 1에 개략적으로 예시된 바와 같이, 비-제한 실시예에 따르면, 전자 어셈블리(10)는:
- 전자 컴포넌트 블록들(100, 200, 300)들을 포함하며, 블록들은 서로 다른 열 방산 요구들을 가지며, 블록들은:
- 파워 블록(100);
- 필터링 블록(200);
- 제어 블록(300)이며;
- 상기 블록들(100, 200, 300)을 냉각하기 위한 디바이스(10')를 포함하며, 상기 냉각 디바이스(10')는:
- 파워, 필터링 및 제어 블록들(100)을 커버하기 위해 적합한 보호 커버(400)를 포함하며, 상기 보호 커버는 파워 블록(100)에 커플링된 제 1 냉각 엘리먼트(101)의 핀들(fins) 반대편, 및 제어 블록(300)의 반대편에 포지셔닝될 수 있는 제 1 개구 세트(401)를 포함하며; 및
- 베이스 플레이트(1016) 및 복수의 핀들(1011)을 구비하는 제 1 방산기(101)인 제 1 냉각 엘리먼트(101)를 포함하며, 상기 베이스 플레이트(1016)는 상기 파워 블록(100)을 위한 냉각 공기의 제 1 방사상 흐름(F1) 및 상기 제어 블록(300)을 위한 냉각 공기의 제 2 방사상 흐름(F2)을 생성하도록 파워 블록에 관련하여 돌출한다.
표현 "파워 블록(100)에 관련하여 돌출하는 베이스 플레이트(1016)"는 상기 블록(100)에 관련하여 연장 j를 갖는 베이스 플레이트를 의미하며, 연장 j는 제로보다 크다.
이하에 상세하게 설명되는 바와 같이, 별개 블록들로 이루어지는 전자 어셈블리의 구조 덕분에, 제 1 방산기의 베이스 플레이트의 구조는 서로 다른 블록들을 냉각하기 위해 서로 다른 공기흐름들의 생성을 허용하며, 또한 커버의 개구들에서의 냉각 엘리먼트들 사이의 커플링(냉각 엘리먼트들은 커버의 개구들과 열적으로 협력함) 덕분에, 서로 다른 블록들 사이에 열적 디커플링(decoupling)이 얻어지고 각 블록의 냉각이 최적화된다. 서로 다른 동작 온도들을 가지며 따라서 서로 다른 열 방산 요구들을 갖는 각 블록에 대한 목표 냉각이 얻어진다. 이와 같이 하여 전자 어셈블리의 개선된 냉각이 얻어진다.
파워 전자 어셈블리 및 그 냉각 디바이스(10')의 서로 다른 엘리먼트들뿐 아니라 발생되는 서로 다른 공기흐름들이 이하에 더 상세하게 설명될 것이다.
파워 블록
본원의 비-제한 예에서 파워 블록(100)은 3개의 파워 모듈들(1001) 및 여기 모듈(1002)을 포함한다.
도 2a에서 비-제한 실시예로 예시되는 파워 모듈들(1001)은 비-제한 예로서 MOSFET 트랜지스터들과 같은 전자 스위치들을 포함하며, 모듈의 스위치들은 회전식 전기 머신의 상(phase)을 위한 브리지 전류기/변환기 브랜치(branch)를 제공하도록 의도된다. 도 2b에서 비-제한 실시예로 예시되는 여기 모듈(1002)은 상기 머신의 회전자의 코일을 공급하게 할 수 있으며, 상기 모듈은 전통적으로 회전자에서의 전류를 결정하게 할 수 있는 MOSFET 트랜지스터들 및 다이오드들을 포함한다.
파워 모듈들(1001) 및 여기 모듈(1002)이 열의 소스들이기 때문에, 이들 모듈들을 냉각해야 한다.
이를 위해, 냉각 디바이스(10')는, 복수의 핀들을 구비하며 파워 블록(100)에 커플링되는 제 1 방산기(101)(또한 파워 블록 방산기라 지칭됨)인 제 1 냉각 엘리먼트를 포함한다. 비-제한 실시예에서의 상기 핀들은 파워 블록(100) 아래에 실질적으로 평행하게 배치된다. 상기 핀들은 전형적으로 알루미늄으로 이루어진다.
이들 핀들은 전자 어셈블리를 통과하는 공기와의 교환을 위해 큰 표면적을 제공한다.
따라서, 이하에 설명되는 바와 같이, 블록(100)의 냉각은 방산기(101)의 핀들 덕분에 최적화될 것이다.
파워 모듈들(1001) 및 여기 모듈(1002)에 더하여, 파워 블록(100)은 컴포넌트들에서의 전류의 통과를 허용하는 전도성 트랙들을 포함한다. 이들 전도성 트랙들은 또한 열의 소스들이며 냉각되어야 한다.
제 1 방산기(101)가 또한 다음을 포함함이 주목되어야 한다:
- 복수의 마운팅 탭들, 상기 탭들은 제어 블록(300)을 고정하게 할 수 있다. 이들 마운팅 탭들은 2개의 블록들(100 및 300) 사이의 스페이서들(spacers)로서 기능한다. 제어 블록(300)은 따라서 파워 블록(100)의 평면과 평행한 평면에 배치된다. 비-제한 예에서, 4개의 탭들이 이용된다.
- 오리피스들을 구비하는 적어도 2개의 마운팅 탭들, 이들 탭들은 필터링 블록(200)을 고정하게 할 수 있다. 비-제한 예에서 2개의 마운팅 탭들이 이용된다. 필터링 블록은 이하에 설명된다.
- 복수의 마운팅 오리피스들, 상기 오리피스들은 파워 블록(100)을 고정하게 할 수 있다. 비-제한 예에서 4개의 오리피스들이 이용된다.
필터링 블록
필터링 블록(200)은 도 3a 및 3b에 예시된다.
예시된 바와 같이, 필터링 블록(200)은 파워 컴포넌트들(특히 파워 모듈들(1001))로부터 생겨나는 간섭을 필터링하기 위해 의도되는 복수의 커패시터들(202)을 포함한다.
커패시터들(202)을 냉각시키기 위해 냉각 디바이스(10')는, 복수의 핀들(2011)을 구비하는 제 2 방산기(201)(또한 필터링 블록 방산기로 지칭됨)인 제 2 냉각 엘리먼트를 포함하며, 상기 방산기는 커패시터들(202)에 커플링된다.
이들 핀들은 전자 어셈블리를 통과하는 공기와의 교환을 위해 큰 표면적을 제공한다.
따라서, 이하에서 알 수 있는 바와 같이, 방산기(201)의 핀들 덕분에 블록(200) 및 커패시터들(202)의 냉각이 최적화될 것이다.
제 2 방산기(201)는 커패시터들(202)이 수용되는 시트(seat)(2012)(도 4에 예시됨)를 포함하는 것이 주목되어야 한다.
비-제한 실시예에서 제 2 방산기(201)는 수지(2013)에 의해 필터링 블록(200)의 커패시터들(202)에 커플링된다. 따라서, 수지는 방산기에 상기 커패시터들(202)을 유지할 뿐 아니라, 상기 방산기(201)를 향해 커패시터들의 칼로리들을 양호하게 배출하게 할 수 있다.
머신이 48 볼트의 연속 전압 하에서 동작하는 시동 교류 발전기 타입의 머신인 본 실시예에서, 전압 전위들 B+ 및 B-가 머신에 제시되며 +48 볼트들 및 48 볼트들 중 0 볼트들에 대응한다. 차량의 B-(0 V) 및 일반 접지 전위 M-는 머신에서 전기적으로 절연되며, 이것은 일반적으로 차량의 배터리 또는 배터리들의 음의 전기 단자에 그리고 또한 상기 차량의 몸체에 전통적으로 연결되며 그리고 또한 전자 어셈블리(10)가 고정되는 리어 베어링에 대해 머신에서 연결되는 일반 접지인 것이 본원에서 주목되어야 한다. 따라서 전기 접지가 B-에 있는 전자 어셈블리와 M-에 연결되는 리어 베어링 사이에 전기적 절연이 제공된다. 물론, 차량의 전기 회로에서 B-와 M- 사이에 전기적 연결이 설정될 수 있지만, 본 실시예에서 이러한 전기적 연결은 머신에 제공되지 않는다.
도 3a 또는 3b를 참조하면, B+가 B-로부터 절연되는 전기 단자(205)를 통해 차량의 전기 회로에 연결된다. B-는 파워 블록(100) 및 필터링 블록(200)의 금속 부분들(특히 방산기들)에 그리고 제어 블록(300)의 접지에 전기적으로 연결되는 전기 단자(206)를 통해 차량의 전기 회로에 연결된다. 전기적 접속 텅(tongue)(207)이 또한 도 3a 및 3b에 도시되며, 이러한 텅(207)은 필터링 블록(200)과 파워 블록(100) 사이의 B+의 상호연결을 보장한다.
파워 블록(100) 및 필터링 블록(200)은 따라서 둘 다 전위들(B+ 및 B-)에 각각 연결되는 양의 그리고 음의 극성의 전도성 트랙들을 포함한다. 이들 전도성 트랙들은 서로 다른 블록들(100, 200)의 전자 컴포넌트들을 통해 전류를 통과하게 할 수 있다.
파워 블록(100)에서, 제 1 방산기(101)가 접지 B-에 연결된다.
이하에서 알게되는 바와 같이, 서로 다른 열 방산 요구들을 가지는 전자 컴포넌트들의 2개의 블록들 사이의 도 1에 도시된 조합(500)(또는 그룹 또는 서브-어셈블리) 덕분에, 상기 블록들이 파워 블록(100) 및 필터링 블록(200)이 되며, 특정한 열적 그리고 전기적 절연 수단 및 단일 전도성 엘리먼트의 도움으로, 파워 블록(100)과 필터링 블록(200) 사이의 B-의 전기적 연결뿐 아니라 강한 열 저항이 리어 베어링의 M-에 관하여 상기 B-의 전기적 절연과 동시에 획득되며, 이는 파워 블록(100)과 필터링 블록(200) 사이의 양호한 열적 디커플링을 획득하게 할 수 있다.
조합(500)(또는 그룹 또는 서브-어셈블리)이 도 1에 예시되며, 그와 같은 조합(500)의 전기적, 열적 및 기계적 연결들이 도 4 및 5에 특히 예시된다. 더 큰 명확성을 제공하기 위해 도 4 및 5에서 파워 블록(100)은 도시되지 않았다.
따라서, 비-제한 실시예에서, 블록들(100 및 200) 사이의 조합(500)의 전기적, 열적 및 기계적 어셈블리 및 머신의 리어 베어링 상의 마운팅은 2개의 마운팅 포인트들에서 보장된다. 도 5에 도시된 제 1 마운팅 포인트 PM1에서, 이 어셈블리는 다음에 의해 제공된다:
- 마운팅 스크루(204);
- 전위 B-에 있는 전기적 전도성 엘리먼트(104), 그 제 1 단부(1040)는 블록(200) 탭의 하부면 상에, 필터링 블록(200)의 마운팅 탭과 상부면을 통해 직접 접촉하며, 그 제 2 단부(1041)는 블록(100) 탭의 하부면 상에, 파워 블록(100)의 마운팅 탭과 상부면을 통해 직접 접촉하며, 블록(200) 및 블록(100)의 탭들은 각각 방산기들(201 및 101)의 연장들에 의해 형성되며;
- 제 1 냉각 엘리먼트(101)의 연장이며, 복수의 핀들(1011)을 구비하며 상기 파워 블록(100)에 커플링되는 블록(100)의 상기 탭과;
- 상기 전도성 엘리먼트(104)의 하부면 사이에 배치되는 단열재(105);
- 상기 전도성 엘리먼트(104)와 회전식 전기 머신의 리어 베어링 사이에 배치되는 제 1 전기 절연체(106); 및
- 마운팅 스크루(204)의 헤드와 필터링 블록(200)의 상기 탭의 상부면 사이에 배치되는 제 2 전기 절연체(106').
단열재(105)의 그리고 전기 절연체들(106 및 106')의 전도성 엘리먼트(104)의 기능들은 이하에 설명될 것이다.
제 1 비-제한 실시예에서 동일한 전위 B-에 파워 블록(100) 및 필터링 블록(200)을 연결하기 위해, 전도성 엘리먼트(104)가 도 5에 예시된 바와 같이 이용된다. 비-제한 실시예에서 상기 전도성 엘리먼트는 일반적으로 U-형상의 버스바(busbar)이다.
버스바는 구리 또는 알루미늄의 형상 플레이트인 것이 주목된다. 비-제한 실시예에서 버스바는 구리의 산화를 방지하도록 추가적인 주석 도금(tinning)을 포함할 수 있다.
이 버스바(104)는 2개의 블록들(101 및 201) 사이의 접합을 생성하도록, 도 5에 예시된 바와 같이 파워 블록(101)의 방산기와 필터링 블록(201)의 방산기 사이에 배치된다. 버스바는 따라서 전기적 도체로서 동작하며 블록들(100 및 200)의 탭들과 직접 접촉하여 음의 극성 B-를 가진다.
도 4에 예시된 바와 같이, 제 1 방산기(101) 및 제 2 방산기(201)는 서로간의 협력을 위해 적합한 마운팅 오리피스들(1014, 2014)을 각각 구비하는 마운팅 탭들을 포함한다.
도 4에 예시된 바와 같이, 제 2 방산기(201)는 제 1 방산기(101)의 상술한 마운팅 오리피스들(1014) 반대편에 배치되는 마운팅 오리피스들(2014)을 포함하며, 마운팅 스크루들(204)은 이들 마운팅 오리피스들(1014, 2014)에 삽입되며, 리어 베어링 상에 나사로 조여지며, 따라서 머신의 리어 베어링 상의 전자 어셈블리(10)의 기계적 고정을 보장한다.
버스바(104) 및 단열재(105)를 활용하는 본 실시예는 2개의 방산기들(101 및 201)이 그 금속 전도 부분들에 의한 직접 접촉되게 배치되는 다른 모드와 비교하여 열적 교환들을 최소화하게 할 수 있다. 실제로, 설명된 실시예에서, 버스바의 금속 전도 부분은 전기 전도성을 위해 원하는 전기 저항을 획득하기 위해 치수설정되며, 이는 작은 단면 및 작은 접촉 표면들을 유도하여, 방산기들(101 및 201) 사이의 열 및 전기 전도성이 열적(및 전기적) 절연체(105)의 존재로 인해 버스바(104)를 통해서만 제공될 수 있음을 인식하면서, 방산기들(101 및 201) 사이의 열 전도성의 최소화를 허용한다. 방산기들(101 및 201) 사이의 열 저항성이 그에 따라 증가하며, 이는 열 교환들을 감소시키며 파워 블록(100)과 필터링 블록(200) 사이의 양호한 열적 디커플링을 허용하며, 2개의 블록들(100 및 200)은 서로 다른 온도 범위들에서 동작한다.
커패시터들(202)의 존재로 인해, 필터링 블록(200)은 지나치게 (비-제한 예로서 150℃를 초과하는) 고온들에 도달하지 않아야 하며, 그렇지 않으면 커패시터들(202)이 품질저하되기 쉬울 수 있다. 그 부분을 위한 파워 블록(100)은 다량의 열을 방산시키는 MOSFET 스위치들의 존재로 인해 150℃를 초과할 수 있다. 따라서 2개의 블록들 사이의 전류의 통과를 허용하면서 필터링 블록(200)과 파워 블록(100) 사이의 열적 디커플링을 실행해야 한다.
전기 절연체들(106 및 106')은 마운팅 스크루(204)가 머신의 리어 베어링의 금속 부분을 조인다는 것을 인식하면서, B-에서의 방산기들(101 및 201)과 회전식 전기 머신(10)의 M-에서의 리어 베어링 사이의 전기적 절연을 허용한다. 전기 절연체들(106 및 106')은 마운팅 스크루(204)와 방산기들(101, 201) 및 버스바(104) 사이의 임의의 접촉을 방지한다.
비-제한 예에서 절연체(105)는 낮은 열 전도성의 플라스틱으로 제조되는 와셔(washer)이며, 절연체들(106 및 106')은 낮은 전기 전도성의 플라스틱으로 제조되는 와셔들이다. 이들 와셔들은 도 5에 예시된다.
마운팅 탭들에서의 오리피스들(1014, 2014)은 오리피스들(1014, 2014)의 내벽들과의 어떠한 접촉도 회피하기 위해 그리고 오리피스들(1014, 2014)의 원형 에지들/내벽들 사이의 공간 및 마운팅 스크루(204)의 자루 표면에 절연 와셔들(106, 106')의 둘러싸는 칼라(collar)(도시되지 않음)를 삽입하게 하기 위해 마운팅 스크루(204)의 직경과 비교하여 충분히 큰 직경을 가져야 하며, 이 둘러싸는 칼라는 상기와 같은 접촉의 불능을 보장한다. 이들 수단들은 방산기들(101/201)의 금속 부분들과 머신의 리어 베어링 사이의 전기적 절연을 가지는 원하는 마운팅을 획득하게 할 수 있다.
절연된 전기적 단자(205)에서의 제 2 마운팅 포인트(예시되지 않음)는 블록들(100 및 200) 사이의 조합(500)의 전기적, 열적 및 기계적 어셈블리 및 머신의 리어 베어링 상의 마운팅을 위해 이용된다. 이용되는 수단들은 제 1 마운팅 포인트 PM1에서 이용되는 수단들과 실질적으로 동일하기 때문에, 이들은 본원에 상세되지 않을 것이다.
제어 블록
제어 블록이 도 6 및 7에 예시된다.
사시도로 예시된 바와 같이, 제어 블록(300)은 회전식 전기 머신 및 파워 블록(100)의 파워 모듈들(1001)을 제어함으로써 특히 머신의 설정을 제어하기 위한 컴포넌트들(302)을 포함한다. 컴포넌트들(302)이 당업자에게 알려져 있기 때문에, 컴포넌트들(302)은 다음의 설명에서 설명되지 않는다.
제어 블록은 제어 컴포넌트들(302)이 마운팅되는 프린트 회로 보드(printed circuit board: PCB)로 구성된다.
제어 블록(300)은 파워 블록(100)과 열적으로 분리된다.
따라서, 파워 모듈들의 제어 기능은 그 내부에 위치되지 않는다. 이를 위해, 비-제한 실시예에서, 제어 블록(300)은 2개의 블록들(100, 300) 사이의 냉각 공기의 흐름(F2)의 통과를 허용하도록 파워 블록(100)이 마운팅되는 제 2 평면과 평행한 제 1 평면에 배치된다. 따라서, 2개의 블록들(100 및 300) 사이의 공간을 생성함으로써, 2개의 블록들 사이에 공기를 안내하게 할 수 있다. 그 어셈블리는 따라서 2개의 블록들 사이의 열적 디커플링을 생성하면서 일률적으로 냉각된다. 이러한 공기 흐름의 생성은 이하의 설명에서 설명될 것이다.
비-제한 예에서 제어 블록(300)은 이전에 나타난 바와 같이 스페이서들로서 기능하는 제 1 방산기(101)의 마운팅 탭들(참조되지 않음)에 커플링되는 마운팅 오리피스들(304)에 의해 파워 블록(10) 위에 마운팅된다.
그 사이에서 통신하기 위해, 파워 블록(100) 및 제어 블록(300)은 상호연결 핀들(pins)에 의해 서로 연결된다. 이들 상호연결 핀들은 제어 블록에 제공되는 공간들에 각각 삽입된다. 각 핀은 작은 단면을 가지기 때문에, 2개의 블록들 사이의 열 교환의 가능성이 최소화된다.
파워 모듈들(1001)은 신호 핀들인 상호연결 핀들의 제 1 세트를 포함하는 것이 주목되어야 한다.
추가로, 여기 모델(1002)은 측정 신호들과 제어 신호들을 송신할 수 있게 하는 상호연결 핀들을 포함한다. 따라서, 상기 상호연결 핀들은 회전자의 여기 전류를 제어하게 그리고 상기 전류를 제어하게 할 수 있으며, 회전자의 포지션을 제어하기 위해 센서 신호들을 송신하게 할 수 있으며, 머신의 온도를 상승시키게 할 수 있는 등이다.
또한 그 동작 동안, PCB의 일부 컴포넌트들은 가열될 것이며 PCB의 온도가 상승하게 할 것임이 주목될 것이다. 또한, 본 PCB를 냉각하기 위해, 비-제한 실시예에서의 냉각 디바이스(10')는, 복수의 핀들(3011)을 구비하며 제어 블록(300)에 커플링되는 (또한 제어 블록 방산기라 칭함) 도 6에 예시되는 제 3 방산기(301)인 제 3 냉각 엘리먼트를 포함한다.
따라서, PCB 하우징에 더 정밀하게 PCB의 하부면 상에, 방산기를 삽입함으로써, PCB의 컴포넌트들에 의해 유도되는 칼로리들을 추출하기 위해 제어 블록(300)과 파워 블록(100) 사이의 열적 디커플링을 허용하는 냉각 공기의 동일한 흐름(F2)을 이용할 수 있다.
비-제한 예들에서 제 3 방산기(301)는 수지, 금속 스트립, 갭 필러 또는 갭 패드에 의해 제어 블록(300)의 컴포넌트들에 커플링된다.
보호 커버
이하에서 나타나는 바와 같이, 각각의 서로 다른 열 방산 블록을 위해 적합한 냉각 공기의 흐름들이 발생되며 보호 커버 및 제 1 방산기(101)의 베이스 플레이트(1016)에 의해 서로 다른 블록들 상에 배향된다. 이들 공기의 흐름들 중 일부는 서로 다른 블록들에 커플링되는 서로 다른 방산기들의 핀들을 휩쓸 것이며 따라서 상기 블록들의 냉각을 최적화할 것이며, 상기 핀들은 가열되는 컴포넌트들의 방산의 표면적을 증가시킨다.
보호 커버(400)는 도 8에 예시된다. 예시된 바와 같이, 보호 커버(400)는 다음으로 분할되는 개구들을 포함한다:
- 제 1 방산기(101)의 핀들의 반대편 및 또한 제어 블록(300)의 반대편에 포지셔닝될 수 있는 제 1 개구 세트(401); 및
- 상기 필터링 블록(200)을 위한 냉각 공기의 제 3 흐름(F3)을 생성하도록 제 2 방산기(201)의 핀들 반대편에 포지셔닝될 수 있는 제 2 개구 세트(403).
전자 머신의 팬은 머신을 냉각시키기 위해 공기를 흡입한다. 이 공기는 보호 커버의 개구들(401, 403)을 통해 수평으로 흡입되며 그 후에 상기 개구들을 향해 그리그 개구들을 통해 흐른다. 이러한 흡입된 공기에 기초하여, 2개 타입의 개구들(401 및 403)의 존재로 인해, 서로 다른 공기의 흐름들이 각각 생성된다(제 1 개구 세트(401)를 위한 F1 및 F2, 및 제 2 개구 세트(403)를 위한 F3).
ㆍ 제 1 개구 세트(401)
제 1 방산기(101)에 커플링되는 제 1 개구 세트(401)는 공기의 제 1 흐름(F1) 및 공기의 제 2 흐름(F2)의 통과를 허용한다.
공기의 제 1 흐름(F1)은 베이스를 향해 팬에 의해 흡입된다. 이 흐름은 (제 1 방산기(101)를 통해) 파워 블록(100)의 하부면을 휩쓴다. 도 9a 및 9b에서의 설명도들에 나타날 수 있는 바와 같이, 공기의 제 1 흐름(F1)은 제 1 개구 세트(401)를 통해 방사상으로 흐를 것이며 전기 머신(1)을 향해 축방향으로, 즉 회전자의 축 AZ를 따라 탈출하기 전에, 방산기 엘리먼트들, 즉 전체 길이 위의 제 1 방산기(101)의 핀들(1011)을 휩쓸 것이다. 파워 블록(100)은 따라서 핀들을 통해 제 1 방산기(101)의 냉각에 의해 냉각된다.
공기의 제 2 흐름(F2)은 또한 축 AZ를 따라 축방향으로 탈출하기 전에, 제 1 개구 세트(401)를 통해 그리고 제어 블록(300)의 하부면 밑에 방사상으로 흐른다. 제어 블록(300)은 그에 의해 냉각된다.
파워 블록(100)에 관련하여 돌출하는 베이스 플레이트(1016)의 연장 j는 2개의 공기 흐름들(F1 및 F2)이 섞이는 것을 방지한다.
도 9a에 예시되는 제 1 비-제한 실시예에서, 제 1 방산기(101)의 핀들(1011)은 파워 블록(100) 아래에 위치되며 세트 블록(100)에 관하여 돌출하지 않는다. 연장 j를 따라 핀들(1011)이 존재하지 않는다.
도 9b에 예시되는 제 2 비-제한 실시예에서, 제 1 방산기(101)의 핀들(1011)은 상기 블록(100)에 관련하여 돌출한다. 이 핀들(1011)은 따라서 파워 블록(100) 아래에 있지만 또한 방산기의 연장 j를 따라 분배된다.
베이스 플레이트(1016)의 연장 j는 어셈블리의 커버/방산기 배치에 따라 그리고 선호하는 동작 포인트에 따라 적응되는 것이 주목되어야 한다. 회전 속도가 더 크게 증가함에 따라, 연장 j의 중요도는 덜해진다.
따라서 연장 j는 느린 회전 속도를 위해 유익하며, 여기서 팬에 의해 부과되는 부하의 손실이 낮으며 따라서 핀들에서의 흐름 단면의 감소(국소 부하 손실들)가 중요하다.
2개의 블록들(100 및 300) 사이의 양호한 열적 디커플링은 냉각 공기의 흐름을 서로 다른 흐름 경로들을 가지는 제 1 흐름(F1) 및 제 2 흐름(F2)으로 분리함으로써 획득된다.
제 3 방산기(301)가 존재하는 비-제한 실시예에서, 상기 흐름(F2)은 상기 제 3 방산기의 핀들을 휩쓸 것이기 때문에 공기의 흐름(F2)에 의해 제어 블록(300)의 컴포넌트들의 냉각이 최적화된다는 것을 주목하여야 한다. 따라서 가열되는 PCB 하우징의 일부 컴포넌트들에 의해 유도되는 칼로리들의 추출이 개선된다.
비-제한 실시예에서 보호 커버(400)에서의 제 1 개구 세트(401)의 개구들은 수평적이며 제 1 방산기(101)의 핀들과 동일한 방향으로 배치된다. 따라서, 보호 커버에서의 개구들이 제 1 방산기(101)의 핀들에서와 동일한 방향, 즉 여기서 수직으로 배치되기 때문에, 개구들을 통과하며 핀들을 휩쓸어버릴 공기의 흐름은 개구들이 다른 방향에 있는 경우보다 더 크다.
따라서, 파워 블록(100)에 관련하여 제 1 방산기(101)의 베이스 플레이트(1016)의 연장 j는 파워 블록(100) 및 제어 블록(300) 각각을 냉각하기 위해 2개의 공기 흐름들을 획득하게 할 수 있다. (측면 상의) 보호 커버(400) 높이 위에 단일 개구 세트(401)가 필요하다. 파워 방산기(101)의 베이스 플레이트의 연장은 따라서 파워 방산기(핀들)에 그리고 전자 파워 유닛(100)과 전자 제어 유닛(300) 사이의 열적 디커플링에 전용되는 공기의 흐름들을 분리하게 할 수 있다.
제 1 방산기(101)의 커버/핀들에서의 개구들 사이의 커플링을 최적화하기 위해, 이들 개구들이 제 1 방산기(101)의 핀들에 관하여 올바르게 포지셔닝되게 해야 한다.
도 9a, 9b 및 10을 더 구체적으로 참조하면, 제 1 방산기(101)의 핀들, 보호 커버(400) 및 제 1 개구 세트(401)의 개구들이 다음의 관계들을 충족시키도록 배치된다:
h ≥ 0.5 . ha (1)
H < 0.5 . ha, 및 (2)
D ≥ 0.5 . (d2 - ((o-e)/2)2)1/2 (3)
여기서 h는 커버 개구의 높이이며, ha는 핀의 높이이며, H는 커버의 베이스와 개구의 베이스 사이의 거리이며, D는 커버의 하부 에지와 핀의 어택(attack) 에지 사이의 거리이며, d는 2개의 인접한 핀들을 분리시키는 핀-간 공간이며, o는 커버 개구의 폭이며 e는 핀의 두께이다.
상기 관계들 (1) 내지 (3)은 시험들에 의해 출원인에 의해 결정되었으며 가능한 최상의 절충이 획득된다는 사실에 기초하여 양호한 냉각을 허용한다.
ㆍ 제 2 개구 세트(403)
비-제한 실시예에서 보호 커버(400)는 또한 공기의 제 3 흐름(F3)을 발생시키게 할 수 있는, 도 8에 예시된 바와 같은 제 2 개구 세트(403)를 포함한다. 이러한 공기의 흐름은 제 2 개구 세트(403)를 통해 방사상으로 흐를 것이며 전기 머신을 향해 축방향으로, 즉 회전자의 축 AZ를 따라 탈출하기 전에, 방산기 엘리먼트들, 즉 전체 길이 위의 제 2 방산기(201)의 핀들을 휩쓸 것이다.
비-제한 실시예에서 제 2 개구 세트(403)의 개구들은 수평적이며 제 2 방산기(201)의 핀들과 동일한 방향으로 배치된다. 따라서, 보호 커버에서의 이들 개구들이 제 2 방산기(201)의 핀들에서와 동일한 방향, 즉 여기서 수직으로 배치되기 때문에, 개구들을 통과하며 핀들을 휩쓸어버릴 공기의 흐름은 개구들이 다른 방향에 있는 경우보다 더 상당하다.
따라서 이에 의해 필터링 블록(200) 및 결과적으로 커패시터들(202)의 양호한 냉각을 획득할 수 있다.
ㆍ 제 3 개구 세트(404)
비-제한 실시예에서 보호 커버(400)는 또한 (도 8에 예시된 바와 같은), 상기 커버(400)의 상부 상에 배치되며 필터링 블록(200)을 위한 공기의 제 4 흐름(F4)을 생성하도록 필터링 블록(200)의 커패시터들(202) 위에 포지셔닝될 수 있는 제 3 개구 세트(404)를 포함한다.
예시된 바와 같이, 이 제 4 흐름(F4)은 제 3 개구 세트(404)를 통해 축방향으로, 즉 회전자의 축 AZ에 평행하게 흐를 것이며, 전기 머신을 향해 탈출하기 전에, 커패시터들(202) 위에지만 또한 수직인 벽들(2012)을 휩쓸 것이다.
또한 필터링 커패시터들(202)을 냉각시키는 공기의 축 방향 흐름이 그에 의해 생성된다.
따라서, 필터링 블록(201)은 공기의 방사상 흐름(F3) 및 공기의 축방향 흐름(F4)을 수신하며, 이는 핀들 위에 (2개의 공기 흐름들로 구성되는) 최적의 냉각을 획득하게 할 수 있다. 이러한 열 교환의 최적화 덕분에, 커패시터들이 그에 따라 잘 냉각된다.
보호 커버(400)의 다른 기능은 예를 들어 스크루의 또는 기계적 툴의 침범과 같은 기계적 어택들에 대해 전자 어셈블리를 보호하는 것임이 주목되어야 한다. 개구들(401, 403 및 404)은 또한 그와 같은 기계적 어택들을 회피하도록 그리고 상기 어택들에 대해 원하는 보호에 따라 결정된 최대 폭을 관찰하도록 치수설정되어야 한다. 이러한 폭의 값은 따라서 특히 고체들로의 외부 몸체들의 관통에 대해 시동 교류 발전기를 위해 요망되는 보호의 정도(또한 IP 보호라 칭해짐)에 의해 지시된다.
따라서, 상술한 전자 어셈블리(10)는 시동 교류 발전기를 동작하게 할 수 있다. 이 시동 교류 발전기는:
- 회전자;
- 상기 회전자에 커플링되며 복수의 상들을 포함하는 고정자;
- 상기 피처들 중 임의의 피처에 따른 전자 어셈블리(10)를 포함하며, 상기 전자 어셈블리(10)의 파워 블록(100)은 상기 고정자의 상들에 대한 연결을 위해 적합하며;
- 상기 고정자를 지지하는 리어 베어링; 및
- 리어 베어링 근처에 배치되는 팬을 포함한다.
물론, 본 발명의 설명은 상술한 애플리케이션, 실시예들 또는 예들에 제한되지 않는다.
따라서, 본 발명은 예를 들어 벨트에 의해 구동되거나 통합되며, 특히 하이브리드 애플리케이션들을 위한 시동 교류 발전기들과 같은 임의의 타입의 가역성 다상(multi-phase) 회전식 전기 머신들에 적용한다.
따라서, 다른 비-제한의 예시적인 애플리케이션에서, 시동 교류 발전기는 풀 하이브리드(full hybrid)이며 (일반적으로 시동 동안) 전기 모터 단독으로, 또는 (일반적으로 속도가 상승할 때) 열 기관 단독으로, 또는 (예를 들어, 더 강한 가속을 획득하기 위해) 동시에 열 기관 및 전기 모터로 자동차를 구동하게 할 수 있다. 전기 모터를 공급하는 배리어(barrier)는 회생 브레이킹에 의해 에너지를 복구한다.
따라서 설명된 발명은 특히 다음의 장점들을 가진다:
본 발명은 다음 덕분에 제어 블록과 파워 블록 사이의 열적 디커플링을 허용한다:
- 발명의 기계적 어셈블리: 2개의 블록들이 공기 흐름의 통과하는 허용하는 공간을 가지는 2개의 평행한 평면들로 배치되며, 및
- 발명의 전기 어셈블리: 2개의 블록들이 상호연결 핀들을 통해 연결되며, 이는 2개의 블록들 사이의 열 교환의 가능성을 최소화하며, 열 교환 표면은 매우 감소되며;
- 제 2 공기 흐름이 제어 블록과 파워 블록 사이를 통과한다.
본 발명은 다음 덕분에 파워 블록과 필터링 블록 사이의 열적 디커플링을 허용한다:
- 절연 와셔들을 통한 제 2 방산기 및 제 1 방산기의 열 절연;
- 발명의 전기 어셈블리: 2개의 블록들이 단일 버스바를 통해 연결되며, 이는 2개의 블록들 사이의 열 교환의 가능성을 최소화하며, 전도성 질량이 감소된다.
본 발명은 다음 덕분에 전기 어셈블리의 컴포넌트들의 냉각의 최적화를 허용한다:
- 별개의 동작 블록들(파워 블록, 필터링 블록, 제어 블록)로 된 구조, 블록들은 서로 다른 동작 온도들(중간 및 최대)뿐 아니라 서로 다른 방산 요구들을 가지며;
- 제 1 방산기의 베이스 플레이트의 특정 구조(연장 j)를 통한 각 동작 블록에 전용되는 공기 흐름들의 생성 및 냉각 디바이스의 보호 커버의 구조(파워 블록 및 제어 블록 반대편의 전자 어셈블리로 공기의 진입을 배향하기 위한 개구들, 제 1 및 제 2 방산기들의 냉각 핀들에 관한 이들 개구들의 형상 및 포지셔닝);
- 냉각 디바이스의 냉각 엘리먼트들의 커플링, 즉 서로 다른 동작 블록들을 가지는 서로 다른 방산기들, 상기 방산기들의 핀들은 칼로리들을 배출하기 위해 공기와의 교환을 위한 표면적을 증가시키게 할 수 있으며;
- 커패시터들의 과열을 회피하며 따라서 그에 대한 손상을 방지하기 위해 공기의 방사상 흐름의 그리고 공기의 축방향 흐름의 통과;
- 제 2 방산기를 향한 커패시터들의 칼로리들의 양호한 배출을 허용하는 수지.
추가로, 본 발명은 상기 커버 측 상에 방사상 단일 개구 세트만을 제공함으로써 보호 커버의 제조의 단순화를 허용한다.

Claims (14)

  1. 자동차용 회전식 전기 머신(rotary electric machine)(1)을 위한 전자 어셈블리(electrionic assembly)(10)에 있어서,
    상기 전자 어셈블리는,
    전자 컴포넌트 블록들(electronic component blocks)(100, 200, 300) ― 상기 블록들은 서로 다른 열 방산 요구(thermal dissipation need)들을 가지며, 상기 블록들은 파워 블록(100), 제어 블록(300)을 포함함 ―;
    상기 블록들(100, 200, 300)을 냉각하기 위한 디바이스(10') ― 상기 냉각 디바이스(10')는 파워 블록 및 제어 블록(100, 300)을 커버하기에 적합한 보호 커버(400)를 포함하며, 상기 보호 커버는 상기 파워 블록(100)에 커플링된(coupled) 제 1 냉각 엘리먼트(101)의 반대편, 및 상기 제어 블록(300)의 반대편에 포지셔닝되도록(positioned) 구성되는 제 1 개구 세트(401)를 포함함 ― 를 포함하며,
    상기 제 1 냉각 엘리먼트(101)는 베이스 플레이트(base plate)(1016)를 구비하는 제 1 방산기(dissipator)(101)이며, 상기 베이스 플레이트(1016)는 상기 파워 블록(100)을 위한 냉각 공기의 제 1 방사상 흐름(F1) 및 상기 제어 블록(300)을 위한 냉각 공기의 제 2 방사상 흐름(F2)을 생성하도록 상기 파워 블록(100)에 관련하여 돌출하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 커버(400)에서의 상기 제 1 개구 세트(401)의 개구들은 수평적이며(lateral) 상기 제 1 방산기(101)를 따라 배치되는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    필터링 블록(200)을 가지며, 상기 커버(400)는 상기 필터링 블록을 커버하기에 적합한 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각 디바이스(10')는 또한, 상기 필터링 블록(200)의 커패시터들(202)에 커플링되는 제 2 방산기(201)인 제 2 냉각 엘리먼트를 포함하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보호 커버(400)는 또한, 상기 필터링 블록(200)을 위한 냉각 공기의 제 3 방사상 흐름(F3)을 생성하도록 상기 제 2 방산기(201) 반대편에 포지셔닝될 수 있는 제 2 개구 세트(403)를 포함하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 블록(100) 및 상기 필터링 블록(200)은 전도성 엘리먼트(104)에 의해 전기적으로 연결되는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방산기(101) 및 상기 제 2 방산기(201)는 각각, 서로간의 협력에 적합한 마운팅 오리피스들(mounting orifices)(1014-2014)을 포함하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  8. 제 6 항 및 제 7 항에 있어서,
    상기 파워 블록(100)과 상기 필터링 블록(200) 사이의 어셈블리는 마운팅 스크루(mounting screw)(204), 상기 전도성 엘리먼트(104), 상기 제 1 방산기(101)의 마운팅 탭(mounting tab)(1014)과 상기 전도성 엘리먼트(104)의 하부면 사이에 배치되는 단열재(thermal insulator)(105), 상기 전도성 엘리먼트(104)와 회전식 전기 머신의 리어 베어링(rear bearing)(40) 사이에 배치되는 제 1 전기 절연체(106), 및 상기 마운팅 스크루(204)의 헤드와 상기 제 2 방산기(201)의 마운팅 탭(2014)의 상부면 사이에 배치되는 제 2 전기 절연체(106')를 필요로 하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 커버(400)는 또한, 상기 필터링 블록(200)을 위한 냉각 공기의 제 4 축 흐름(F4)을 생성하도록 상기 필터링 블록(200)의 커패시터들(202) 위에 포지셔닝되도록 구성되는 상기 커버(400)의 상부 상에 배치되는 제 3 개구 세트(404)를 포함하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 디바이스(10')는 또한, 상기 제어 블록(300)에 커플링되는 제 3 방산기(301)인 제 3 냉각 엘리먼트를 포함하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 방산기(301)는 수지, 금속 스트립(metal strip), 갭 필러(gap filler) 또는 갭 패드(gap pad)에 의해 상기 제어 블록(300)의 컴포넌트들에 커플링되는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 방산기들(101, 201, 301)은 복수의 핀들(1011, 2011, 3011)을 구비하는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 방산기(101)의 핀들(1011)은 평행한 핀 그룹들로 배치되고, 상기 그룹들은 상기 파워 블록(100) 아래의 냉각 공기 흐름의 방사상 순환을 허용하도록 배치되는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 개구 세트 또는 상기 제 2 개구 세트의 개구들(401, 403)은 각각, 상기 제 1 냉각 엘리먼트(101) 또는 상기 제 2 냉각 엘리먼트(201)의 핀들(1011, 2011) 반대편에 포지셔닝되도록 구성되는 것인, 자동차용 회전식 전기 머신(1)을 위한 전자 어셈블리(10).
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