Электрическая машина

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с интегрированным блоком управления. Технический результат – улучшение охлаждения блока управления. Вращающаяся электрическая машина содержит электронный блок, включающий печатную плату, множество электронных компонентов для поверхностного монтажа (SMD) и множество электронных компонентов для штырькового монтажа (РТН), и рассеиватель для рассеивания тепла, генерируемого электронным блоком. При этом электронные компоненты SMD и электронные компоненты РТН обращены к рассеивателю. Машина отличается тем, что электронный блок содержит по меньшей мере один передающий элемент, соединенный с печатной платой в местоположении по меньшей мере одного электронного компонента SMD, чтобы обеспечивать передачу тепла, генерируемого электронным компонентом SMD, к рассеивателю. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к вращающейся электрической машине и к способу ее сборки, в частности в отношении интегрированного электронного блока управления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В общем случае вращающаяся электрическая машина содержит корпус, имеющий внутри статор, жестко соединенный с корпусом, и ротор, например, с постоянными магнитами, присоединенный с возможностью вращения к корпусу.

Пример известной из уровня техники электрической машины, использованной в качестве основы для данного изобретения, описан в заявке на патент WO 20133008180 того же заявителя.

Электронный блок или электронный блок управления, соединенный со статором, содержит печатную плату и множество активных и пассивных электронных компонентов, образующих силовую секцию, и множество электронных компонентов для сигналов, образующих секцию управления, установленную на печатной плате.

Корпус закрывается крышкой для образования закрытого контейнера, из которого выступают клеммы для питания энергией и управляющих соединений управляющей электроники.

Электрические машины, используемые в качестве основы для этого изобретения, относятся к закрытому типу, известному, в частности, как герметичный тип, то есть герметичные электрические машины.

Одной из основных трудностей электрической машины герметичного типа является рассеяние тепла, генерируемого электронным блоком в течение работы электрической машины.

Техническое решение, предназначенное для преодоления этой трудности, описано в вышеуказанном документе WO 20133008180 от того же заявителя.

В этом решении крышка электрической машины образует передающий элемент, то есть компонент для рассеивания тепла, генерируемого электронным блоком; при этом силовые электронные компоненты и электронные компоненты для сигналов установлены на стороне печатной платы, обращенной к крышке.

Кроме того, в этом техническом решении между электронными компонентами и крышкой вставлена теплопроводная паста, так чтобы действовать в качестве рассеивателя с максимальным увеличением, таким образом, теплообмена между крышкой и компонентами.

В данное время на рынке востребованы электрические машины, в частности электрические машины герметичного типа, которые обеспечивают большую эффективность и более высокие выходные мощности, чем электрические машины известного типа, и обеспечивают более высокую производительность в блоках тех же размеров.

Развитие этих высокопроизводительных электрических машин привело к размещению в электронном приводном блоке электронных силовых компонентов с еще более низким внутренним сопротивлением. Задачей этих разработок является ограничение потерь вследствие эффекта Джоуля.

Тем не менее, несмотря на относительно низкое внутреннее сопротивление электронных силовых компонентов, особенно в приложениях с большой мощностью (с мощностями больше киловатта) и в приложениях с источниками питания низкого напряжения (работающих при всего лишь нескольких вольтах), циркулирующие токи в электронных силовых компонентах могут вызывать относительно высокие потери вследствие эффекта Джоуля. Дополнительным основным конструктивным ограничением является то, что тепло, генерируемое каждым электронным силовым компонентом, не должно уменьшать эффективность электронного блока машины.

Печатная плата, в частности, является слабым звеном в электронном блоке, поскольку ее максимальная рабочая температура меньше температуры электронных силовых компонентов, установленных и припаянных к самой печатной плате.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В этом контексте основной технической задачей данного изобретения является создание вращающейся электрической машины, которая рассеивает тепло, генерируемое внутри и, в частности, тепло, образуемое электронным блоком управления, причем она делает это более эффективно, чем известные из уровня техники устройства, с целью улучшения надежности в отношении тепла.

Эти указанные технические задачи и цели по существу достигаются с помощью электрической машины, имеющей технические признаки, описанные в независимом п. 1 формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие признаки и преимущества данного изобретения будут более очевидны из нижеприведенного подробного описания со ссылками на неограничивающий и неисключающий предпочтительный вариант выполнения вращающейся электрической машины, как показано на прилагаемых чертежах, на которых:

- на фиг. 1 показан вид в аксонометрии вращающейся электрической машины согласно данному изобретению;

- на фиг. 2 показан покомпонентный вид машины с фиг. 1, в котором некоторые части удалены для лучшей иллюстрации других частей;

- на фиг. 3 показан вид в аксонометрии электронного блока вращающейся электрической машины, в котором некоторые части удалены для лучшей иллюстрации других частей;

- на фиг. 4 показан вид в разрезе машины с фиг. 1;

- на фиг. 5 показан в увеличенном масштабе вид детали вида в разрезе с фиг. 4;

- на фиг. 6 показан вид сверху площадки электронного блока, в котором некоторые части удалены для лучшей иллюстрации других частей;

- на фиг. 7 показан вид сверху площадки, с фиг. 6, электронного блока, показывающий расположение ее электронных компонентов;

- на фиг. 8 показан вид сверху площадки, с фиг. 7, электронного блока, показывающий электронные компоненты, припаянные друг к другу;

- на фиг. 9 показан вид сверху, изображающий часть электронного блока с фиг. 3, на котором некоторые части удалены для лучшей иллюстрации других частей;

- на фиг. 9а показан схематический вид электронной платы ветви перемычки питания энергией электронного блока с фиг. 9, в котором некоторые части удалены.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылками на прилагаемые чертежи номером позиции 1 обозначена вращающаяся электрическая машина согласно данному изобретению.

Машина 1 в предпочтительном варианте осуществления изобретения представляет собой электрический двигатель герметичного типа, то есть без каких-либо отверстий для доступа к внутренней части, на который ниже делается прямая ссылка без ограничения при этом объема правовой охраны изобретения.

Электрическая машина 1 подробно описана ниже исключительно в отношении частей, необходимых для понимания данного изобретения.

Машина 1 содержит корпус 2 и крышку 3 для закрытия корпуса 2 с образованием, с корпусом 2, кожуха или закрытого контейнера 4.

Электрическая машина 1 содержит статор 5, прикрепленный к корпусу 2 и содержащий электрическую обмотку 6, и ротор 7, вставленный в кожух 4 и прикрепленный к кожуху с возможностью вращения.

Машина 1 имеет свою собственную ось R вращения, вокруг которой вращается ротор 7.

Пример статора 5 описан в патенте ЕР 2215705 того же заявителя, который упоминается в данном документе во всей своей полноте в целях полного описания.

Как показано на фиг. 2 и 3, электрическая машина 1 содержит электронный блок 8, вставленный по меньшей мере частично в корпус 2, для питания электрической обмотки 6.

Электрическая машина 1 также содержит рассеиватель 9, другими словами рассеиватель 9 для рассеивания тепла, генерируемого внутри кожуха 4, в частности, электронным блоком 8.

В показанном варианте для закрытия корпуса 2 крышкой 3 образован передающий элемент.

Электронный блок 8 содержит множество электронных компонентов 10.

Электронные компоненты 10 включают в себя электронные компоненты 11 для поверхностного монтажа, также известные как электронные компоненты SMD, и установленные электронные компоненты 12 для штырькового монтажа, также известные как электронные компоненты РТН.

Электронный блок 8 электрической машины 1 содержит печатную плату 13.

Печатная плата 13, по существу, известна как РСВ, то есть печатная монтажная плата.

В частности, в варианте осуществления изобретения, описанном в этом примере, электронные компоненты 10 относятся к обоим типам 11 SMD и типам 12 РТН и установлены на одной и той же стороне 14 печатной платы 13, также называемой компонентной стороной 14 печатной платы 13.

Компонентная сторона 14 печатной платы 13 образует первую сторону 14 электронного блока 8.

Электронные компоненты 10 установлены на первой стороне 14 электронного блока 8 таким образом, что они обращены к крышке 3 и расположены напротив ней.

Электронный блок 8 также содержит множество токопроводящих дорожек 36, например, как электронный блок 8, описанный и проиллюстрированный в документе WO 20133008180 того же заявителя, в котором реализованы прямые соединения между всеми электронными компонентами 11 для поверхностного монтажа и электронными компонентами 12 для штырькового монтажа.

Токопроводящие дорожки 36 расположены на второй стороне или стороне 42 припоя напротив компонентой стороны 14 печатной платы 13. Другими словами, узел, содержащий печатную плату 13, электронные компоненты 10, как 11 SMD так и 12 РТН, и токопроводящие дорожки 36, образуют электронный блок 8, содержащий цепь управления машиной 1, которая управляет питанием энергией.

Как показано, токопроводящие дорожки 36 содержат множество соединительных контактов 36а и соединительных клемм 36b. Соединительные клеммы 36а и 36b припаяны к печатной плате 13.

Электронные компоненты 11 SMD включают в себя полевые транзисторы 15 со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET транзисторы). MOSFET транзисторы 15 представляют собой электронные компоненты 11 SMD силового типа.

MOSFET транзисторы 15 по существу относятся к известному типу и поэтому не описаны подробно в этом документе. Они представляют собой электронные компоненты, имеющие корпус 16 по существу в форме параллелепипеда и пластиковую часть.

Для ясности последующее описание относится, в частности, к MOSFET транзисторам 15 без какого-либо ограничения объема данного изобретения.

Каждый MOSFET транзистор 15 имеет определенную высоту h1, которая в техническом решении, показанном в этом примере, проходит в направлении, параллельном оси R вращения.

В целом высота h1 проходит в направлении, которое по существу перпендикулярно печатной плате 13.

Каждый MOSFET транзистор 15 имеет собственные соединительные клеммы 17 и 18 питания.

Соединительные клеммы называются клеммы 17 источника и клеммы 18 стока.

Клеммы 17 и 18 каждого MOSFET транзистора 15 находятся на противоположных сторонах корпуса 16.

Клемма 18 стока каждого MOSFET транзистора содержит контакт, который выступает от корпуса 16.

Согласно данному изобретению электронный блок 8 содержит множество передающих элементов 19 по одному для каждого MOSFET транзистора 15.

Другими словами, как объяснено ниже, для каждого MOSFET транзистора 15 электронный блок 8 содержит передающий элемент 19, предпочтительно содержащий элемент с высоким коэффициентом теплопроводности.

Предпочтительно передающий элемент 19 также представляет собой электронный компонент типа SMD или типа устройства для поверхностного монтажа.

Предпочтительно передающий элемент 19 является компонентом с высокой степенью электропроводности.

Кроме того, каждый передающий элемент 19 предпочтительно соединен непосредственно с соответствующим MOSFET транзистором 15.

Каждый из передающих элементов 19 имеет соответствующий электронный силовой компонент 11 типа поверхностного монтажа, который содержит соответствующий MOSFET транзистор 15 и выполнен с возможностью увеличивать площадь поверхности теплообмена и передавать тепло, генерируемое внутри компонента, к рассеивателю 9.

В частности, каждый передающий элемент 19 припаян к компонентной стороне 14 печатной платы 13, так что он также обращен к крышке 3.

Каждый передающий элемент 19 припаян к одной из клемм 18 стока MOSFET транзистора 15.

Это означает, что в течение работы электрической машины 1 тепло, генерируемое каждым MOSFET транзистором 15, может легко проходить к его соответствующему передающему элементу 19 при условии, что припой между клеммой 18 и передающим элементом 19 обладает чрезвычайно низким контактным тепловым сопротивлением.

Предпочтительно передающий элемент 19 выполнен С-образным, так что он частично обрамляет или окружает MOSFET транзистор 15, с которым он соединен.

В частности, передающий элемент 19 включает в себя первое плечо 20, второе плечо 21 и третье плечо 22, соединенные последовательно друг с другом.

Второе плечо 21 расположено под прямым углом к первому плечу 20, а третье плечо 22 расположено между двумя другими плечами

MOSFET транзистор 15 припаян ко второму плечу 21 его соответствующего передающего элемента 19.

Первое плечо 20 и третье плечо 22 проходят параллельно друг другу и расположены вдоль сторон MOSFET транзистора 15.

Предпочтительно передающий элемент 19 имеет углубления 23 для размещения клеммы 18 MOSFET транзистора 15, что, таким образом, облегчает соединение припоем между этими двумя компонентами.

Каждый передающий элемент 19 имеет определенную высоту h2, которая в техническом решении, показанном в этом примере, проходит в направлении, параллельном оси R вращения.

В целом, высота h2 проходит по существу в перпендикулярном направлении к печатной плате 13.

Предпочтительно машина 1 содержит слой теплопроводного наполнителя зазора между передающим элементом 19 и рассеивателем 9.

Предпочтительно используемый материал наполнителя является электрически изолирующим.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, приведенном в качестве не ограничивающего примера, теплопроводный материал представляет собой пасту 24, на которую сделана ссылка, но которая не описана подробно. Паста вставлена между передающим элементом 19 и рассеивателем 9. MOSFET транзисторы 15 могут быть приведены в контакт с крышкой 3 посредством пластиковой части корпуса 16 MOSFET транзистора (без создания проблем, связанных с электрическим коротким замыканием). Предпочтительно также должен иметься непосредственный контакт между передающим элементом 19 и контактом 18 MOSFET транзистора 15. В этом случае вставка слоя материала наполнителя, такого как теплопроводная паста 24 данного типа, широко известный как теплопроводный наполнитель зазора, толщина которого находится в диапазоне значений высоты h1 и h2, между передающим элементом 19 и крышкой 3 создает предпочтительный маршрут для тепла, рассеиваемого MOSFET транзистором 15.

Передающий элемент 19 действует в качестве термосоединения, то есть средства, способствующего передаче тепла, генерируемого MOSFET транзистором 15, к крышке 3.

Каждый передающий элемент 19 имеет верхнюю поверхность 19а, обращенную к крышке 3, которая образует поверхность теплообмена, по которой передающий элемент 19 передает большую часть тепла, генерируемого в MOSFET транзисторе 15, к крышке 3, которая, как указано выше, действует в свою очередь как рассеиватель 9.

Площадь поверхности 19а выполнена как можно большей в пределах конструктивных ограничений для размеров, так чтобы свести к минимуму сопротивление прохождению тепла.

Следует отметить, что часть тепла, генерируемого каждым MOSFET транзистором 15, передается к крышке 3 корпусом 16, обращенным к ней, который предпочтительно находится в механическом контакте с крышкой 3.

Тем не менее, большая часть тепла, генерируемого каждым MOSFET транзистором 15, передается к крышке соответствующим передающим элементом 19.

Другими словами, верхняя поверхность 19а каждого передающего элемента 19 значительно увеличивает поверхность теплопередачи MOSFET транзистора 15.

Предпочтительно большая часть тепла, генерируемого MOSFET транзистором 15, передается к рассеивателю 3 передающим элементом 19.

Такая конфигурация предотвращает передачу тепла, выделяемого MOSFET транзисторами 15, к печатной плате 13, на которой установлены и припаяны MOSFET транзисторы 15.

Предпочтительно передающий элемент 19 выполнен из материала, такого как медь, который имеет высокую тепло- и электропроводность.

С целью оптимизации теплового контакта между крышкой 3, действующей в качестве передающего элемента, MOSFET транзисторами 15 и передающим элементом 19, установленным на компонентной стороне 14 печатной платы 13, крышка 3 имеет по меньшей мере один контакт 25, образованный по существу плоской частью внутренней поверхности крышки 3.

Вставка теплопроводного наполнителя зазора, такого как паста 24, максимально увеличивает передачу тепла между электронными компонентами 10 и, в частности между MOSFET транзисторами 15 и соответствующим передающим элементом 19, установленным на компонентной стороне 14 печатной платы 13 и крышки 3.

Как подробно показано на фиг. 5, теплопроводная паста 24 заполняет все пустые пространства, оставшиеся после сборки, между электронными компонентами 10, передающими элементами 19 с высокой тепло- и электропроводностью и плоскими контактами 25.

Предпочтительно высота h2 каждого передающего элемента 19 меньше высоты h1 корпуса 16 соответствующего MOSFET транзистора 15, так что MOSFET транзисторы 15 действуют как разделительные элементы, отделяющие крышку 3 от передающих элементов 19, что, таким образом, предотвращает любое короткое замыкание, которые может возникнуть в результате прямого контакта между передающими элементами 19, элементами с высокой электро- и теплопроводностью и крышкой 3 машины 1.

В случае, когда высота h2 передающего элемента 19 больше высоты h1 корпуса 16 MOSFET транзистора 15, альтернативной конфигурацией для предотвращения коротких замыканий в результате непосредственного механического контакта между передающим элементом 19 и крышкой 3 является вставка тепло- и электропроводного материала, такого как силиконовая прокладка (Sil-Pad), между крышкой 3 и верхней поверхностью 19а передающего элемента 19.

В дополнительном варианте осуществления, не показанном в данном документе, передающий элемент 19 является теплопроводным, но не электропроводным, при этом высота h2 передающего элемента больше или равна высоте h1 MOSFET транзистора 15, соединенного с передающим элементом 19.

Предпочтительно в этой конфигурации передающий элемент 19 находится в контакте с крышкой 3 и, таким образом, непосредственно передает тепло, генерируемое соответствующим MOSFET транзистором 15, к крышке 3.

Наружная поверхность крышки 3 имеет множество ребер 26 для рассеивания тепла, генерируемого электронным блоком 8 с обеспечением, таким образом, максимального увеличения поверхности рассеивания рассеивателя 9.

Для нажима на электронный блок 8 в направлении к крышке 3 и для максимального увеличения теплообмена между передающими элементами 19 и крышкой 3, электрическая машина 1 содержит множество эластичных элементов, оказывающих нажим на электронный блок 8 от статора 5 в направлении к крышке 3.

Предпочтительной примерной сборкой электронного блока 8 внутри машины 1 является пример, описанный и показанный в документе WO 20133008180 того же заявителя.

Электрическая машина 1 содержит поддерживающий элемент 43, предпочтительно выполненный в форме диска из пластичного материала и содержащий электронный блок 8.

Эластичные нажимные элементы действуют непосредственно на поддерживающий элемент 43, так чтобы оказывать нажим на электронный блок 8 в направлении к крышке 3 до тех пор, пока корпусы 16 MOSFET транзисторов 15 не войдут в механический контакт с крышкой.

Таким образом, дополнительно улучшается теплообмен между электронным блоком и рассеивателем 9.

Способ сборки электронного блока 8 включает в себя этап подготовки при помощи известных способов, печатной платы 13.

Этот этап подготовки включает в себя сначала размещение тонкого слоя паяльной пасты 35 на компонентной стороне 14 печатной платы 13, а затем размещение электронных компонентов SMD поверх ее.

Предпочтительно передающий элемент 19 припаивают перед его позиционированием на печатной плате 13, чтобы облегчить припаивание этого компонента на электронном блоке способом, который объяснен более подробно ниже.

Печатная плата 13 содержит множество площадок 27 для размещения MOSFET транзисторов 15 и их соответствующих передающих элементов 19.

Фиг. 6 показывает, что площадка 27 предпочтительно образована по меньшей мере двумя частями, а именно первой частью 27а и второй частью 27b, каждая из которых выполнена с возможностью размещать соответствующий передающий элемент 19 и MOSFET транзистор 15.

В показанном предпочтительном варианте осуществления первая часть 27а и вторая часть 27b являются смежными.

Площадка ограничена периферийной разграничительной линией 28, обеспечивающей возможность проверки, что передающий элемент 19 установлен правильно, когда он был припаян к печатной плате 13.

В предпочтительном варианте осуществления площадка 27 выполнена с по существу Е-образной формой с двумя боковыми секциями 29 и 30, соединенными вместе центральным телом 31, и промежуточной секцией 32, которая расположена между двумя боковыми секциями 29 и 30 и проходит от центрального тела 31.

Форма площадки 27 совпадает с формой узла, образованного передающим элементом 19 и соответствующим MOSFET транзистором 15.

По существу передающий элемент 19 выполнен С-образным, причем первое и третье плечи 20 и 22 выполнены с возможностью установки над боковыми секциями 29 и 30 площадки 27, а второе плечо 21 выполнено с возможностью установки над центральным телом 31 площадки 27; при этом MOSFET транзистор 15 выполнен с возможностью установки на промежуточной секции 32, когда он припаян ко второму плечу 21 передающего элемента 19.

Таким образом, боковые секции 29 и 30 и центральное тело 31 образуют первую часть 27а, а промежуточная секция 32 образует вторую часть 27b.

Из вышеприведенного описания следует, что форма площадки 27 находится в тесной зависимости от формы передающего элемента 19 и местоположения соединения между MOSFET транзистором 15 и его соответствующим передающим элементом 19.

Площадка 27 имеет пару разрезов 33, проходящих в основном по длине, предпочтительно параллельно друг другу вдоль стороны промежуточной секции 32.

В частности, в предпочтительном варианте осуществления, показанном в данном документе, каждый разрез 33 расположен между каждой из боковых секций 29 и 30 площадки 27 и промежуточной секцией 32.

Предпочтительно разрезы 33 действуют в качестве направляющих для MOSFET транзистора 15, который перемещается в течение пайки в направлении длины параллельно разрезам 33 с последующим соединением с его соответствующим передающим элементом 19.

Площадка 27 имеет множество углублений 34, выполненных с возможностью предотвращения любого поворота относительно передающего элемента 19 в течение пайки печатной платы 13.

В частности, углубления 34 расположены вдоль сторон первой части 27а, выполненной с возможностью размещения передающего элемента 19.

Паяльная паста 35 размещена внутри периметра площадки 27.

Паяльная паста 35 применяется в областях многоугольной формы.

Области паяльной пасты 35 распределены так, что они равномерно покрывают первую часть 27а и вторую часть 27b площадки 27.

Способ включает в себя этап позиционирования передающего элемента 19 на первой части 27а и этап позиционирования MOSFET транзистора 15, соединяемого с передающим элементом 19 второй части 27b. Как показано на фиг. 7, MOSFET транзистор 15 позиционирован на заданном расстоянии "s" от передающего элемента 19.

MOSFET транзистор 15 позиционирован, по меньшей мере частично, на второй части 27b площадки 27.

Этап пайки электронных компонентов SMD осуществляется внутри печи с контролируемой температурой с использованием способа сборки, известного как "пайка оплавлением".

Пайка осуществляется с удержанием печатной платы 13 по существу в горизонтальном положении с находящимися наверху компонентами SMD.

Более конкретно, согласно данному изобретению форма площадки 27 и положение паяльной пасты 35 на площадке позволяют удерживать передающие элементы 19 в положении при подаче MOSFET транзисторов 15 вперед к передающим элементам.

Способ включает в себя этап подачи MOSFET транзистора 15 по направлению к передающему элементу 19 на расстояние, которое по меньшей мере то же самое, что заданное расстояние "s".

Ход или перемещение MOSFET транзисторов 15 по направлению к передающему элементу 19 позволяет клемме 18 входить в контакт с передающим элементом 19 и быть припаянной к нему.

Следует отметить, что перемещение MOSFET транзистора 15 по направлению к передающему элементу 19 необходимо для того, чтобы обеспечить возможность пайки при условии, что в течение этапа позиционирования MOSFET транзистора 15 на печатной плате 13 указанный MOSFET транзистор по-прежнему физически отделен от передающего элемента 19 заданным зазором "s". Зазор "s" закрывается перемещением MOSFET транзистора 15 по направлению к передающему элементу 19.

Разрезы 33 обеспечивают, что, когда MOSFET транзистор 15 перемещается по направлению к передающему элементу 19, он перемещается по прямой линии, параллельной самой себе без поворачивания.

Фиг. 8 показывает, что этап пайки включает в себя этап, на котором передающий элемент 19 приближается к его соответствующему MOSFET транзистору 15 и имеет место тесный контакт между клеммой 18 MOSFET транзистора 15 и плечом 31 передающего элемента 19.

Другими словами этап приближения осуществляется в течение этапа пайки.

В течение этапа пайки передающие элементы 19 и MOSFET транзисторы 15 припаиваются к их соответствующим первым частям 27а и 27b.

Углубления 34 предотвращают поворот каждого передающего элемента 19 по отношению к части 27а площадки 27 на печатной плате 13, на которой они размещены.

Понятно, что данное изобретение устраняет различные недостатки, описанные выше в отношении существующего уровня техники.

Таким образом, передающие элементы 19 отводят большую часть тепла, генерируемого их соответствующими MOSFET транзисторами 15, и передают его к крышке 3, откуда оно затем рассеивается. Это предотвращает прохождение тепла через печатную плату 13, что является причиной перегрева.

Передающие элементы 19 эффективно отводят тепло от их соответствующих MOSFET транзисторов 15 благодаря высокой теплопроводности передающих элементов 19 и эффективному обмену с крышкой 3, в частности, благодаря протяженности их верхних плоскостей 19а.

Указанные MOSFET транзисторы 15 соединены друг с другом с образованием перемычки питания энергией для машины 1. Эта перемычка является, по существу, перемычкой известного типа и поэтому не описана подробно в данном документе.

Предпочтительно высокая электропроводность передающих элементов 19 означает, что они также могут использоваться для электрического соединения между MOSFET транзисторами 15 и тем самым образуют ветви перемычки питания фаз 41 машины 1.

Двигатель 1 предпочтительно представляет собой трехфазный двигатель, что означает, что перемычка питания двигателя включает в себя три ветви, по одной для соответствующей фазы 41 двигателя 1.

Для простоты на фиг. 9 и 9а показана только одна ветвь 42 перемычки. Ветвь относится по существу к известному типу, при этом в данном документе описаны только части, необходимые для понимания данного изобретения. На данных чертежах показано, что электронные компоненты SMD 11 содержат первый MOSFET транзистор 37 и второй MOSFET транзистор 38, электрически соединенные друг с другом с формированием данной ветви питания энергией.

Предпочтительно для любого многофазного бесщеточного двигателя перемычка питания энергией может иметь такое же количество ветвей 42, сколько фаз имеет двигатель.

Передающий элемент 19 соединен с первым MOSFET транзистором 37 или со вторым MOSFET транзистором 38 и электрически соединяет клемму 18 стока первого MOSFET транзистора 37 с клеммой 17 источника второго MOSFET транзистора 38.

Таким образом, первый MOSFET транзистор 37, второй MOSFET транзистор 38 и передающий элемент 19 образуют ветвь питания энергией одной фазы 41 двигателя 1.

В частности, первый передающий элемент 39, припаянный к клемме 18 стока первого MOSFET транзистора 37, электрически соединяет клемму 18 стока первого MOSFET транзистора 37 с перемычкой питания энергией.

Второй передающий элемент 40, припаянный к клемме 18 стока второго MOSFET транзистора 38, электрически соединяет клемму 18 стока второго MOSFET транзистора 38 с клеммой 17 источника первого MOSFET транзистора 37.

Предпочтительно второй передающий элемент 40 электрически соединяет клемму 18 стока второго MOSFET транзистора 38 и клемму 17 источника первого MOSFET транзистора 37 с соответствующей фазой 41 обмотки статора.

Следует отметить, что электрические соединения между первым MOSFET транзистором 37, вторым MOSFET транзистором 38, передающим элементом 19 и фазой двигателя 1 выполнены путем соединения этих компонентов с токопроводящими дорожками 36 электронного блока 8.

Кроме того, при условии, что двигатель 1 является трехфазным двигателем, каждая фаза 41 соединена с парой MOSFET транзисторов 15, образованной первым MOSFET транзистором 37 и вторым MOSFET транзистором 38.

На фиг. 9 показано, что первый и второй MOSFET транзисторы 37 и 38, образующие ветвь питания энергией, расположены в направлениях, которые, в основном, проходят под прямыми углами друг к другу.

Первый и второй передающие элементы 39 и 40 по меньшей мере частично обрамляют их соответствующие первый и второй MOSFET транзисторы 37 и 38 и, следовательно, также расположены в направлениях, которые, в основном, проходят под прямыми углами друг к другу.

Предпочтительно положение пар MOSFET транзисторов 15 под прямыми углами друг к другу для каждой фазы 41 двигателя является минимальной общей конфигурацией пар MOSFET транзисторов 15 и их соответствующих передающих элементов 19 на печатной плате 13 электронного блока 8, и в то же время также конфигурацией, которая ограничивает расстояния электрических цепей между электронными компонентами, которые электрически соединены друг с другом.

1. Вращающаяся электрическая машина, имеющая свою собственную ось (R) вращения и содержащая

электронный блок (8), содержащий печатную плату (13), множество электронных компонентов (11) для поверхностного монтажа (SMD) и множество электронных компонентов (12) для штырькового монтажа (РТН), и

рассеиватель (9) для рассеивания тепла, генерируемого электронным блоком (8);

при этом электронные компоненты SMD (11) и электронные компоненты РТН (12) обращены к рассеивателю (9);

машина отличается тем, что электронный блок (8) содержит по меньшей мере один передающий элемент (19), соединенный с печатной платой (13) в местоположении по меньшей мере одного электронного компонента SMD (11), чтобы обеспечивать передачу тепла, генерируемого электронным компонентом SMD (11), к рассеивателю (9).

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что передающий элемент (19) соединен с соответствующим электронным компонентом SMD (11).

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что электронные компоненты SMD (11), электронные компоненты РТН (12) и передающий элемент (19) расположены на первой стороне (14) печатной платы (13).

4. Машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что электронные компоненты SMD (11) содержат множество полевых транзисторов (15) со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET транзисторы), каждый из которых имеет свои собственные клеммы (17, 18), причем передающий элемент (19) припаян к первой стороне (14) печатной платы (13) и к по меньшей мере одной из клемм (17, 18) соответствующего MOSFET транзистора (15).

5. Машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что она содержит слой теплопроводного материала, вставленный между передающим элементом (19) и рассеивателем (9), причем передающий элемент (19) выполнен с возможностью передавать тепло, генерируемое электронным компонентом SMD (11), к рассеивателю (9) посредством теплопроводного материала.

6. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что печатная плата (13) содержит площадку (27) для позиционирования передающего элемента (19) и электронного компонента SMD (11), причем каждая площадка (27) имеет первую часть (27а) для передающего элемента (19) и вторую часть (27b) для электронного компонента SMD (11).

7. Машина по п. 6, отличающаяся тем, что первая и вторая части (27а, 27b) являются смежными.

8. Машина по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что первая и вторая части (27а, 27b) разделены по меньшей мере одним разрезом (33).

9. Машина по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что первая часть (27а) площадки (27) имеет периферийную разграничительную линию (28), имеющую по меньшей мере одно углубление (34).

10. Машина по любому из пп. 1-3, 6, 7, отличающаяся тем, что передающий элемент (19) содержит по меньшей мере первое плечо (20) и второе плечо (21), соединенные друг с другом последовательно, причем электронный компонент SMD (11) соединен с первым плечом (20) или со вторым плечом (21).

11. Машина по любому из пп. 1-3, 6, 7, отличающаяся тем, что электронные компоненты SMD (11) содержат по меньшей мере первый MOSFET транзистор (37) и по меньшей мере второй MOSFET транзистор (38), причем передающий элемент (40) электрически соединяет клемму (17) источника первого MOSFET транзистора (37) с клеммой (18) стока второго MOSFET транзистора (38); при этом первый MOSFET транзистор (37), второй MOSFET транзистор (38) и передающий элемент (40) образуют ветвь питания энергией одной фазы электрической машины (1) с формированием перемычки питания энергией электрической машины (1).

12. Машина по п. 11, отличающаяся тем, что первый и второй MOSFET транзисторы (37, 38), образующие ветвь питания энергией фазы электрической машины (1), позиционированы вдоль направлений, которые, в основном, проходят под прямыми углами друг к другу; причем первый и второй передающие элементы (39, 40), связанные с их соответствующими первым и вторым MOSFET транзисторами (37, 38), позиционированы вдоль направлений, которые, в основном, проходят под прямыми углами друг к другу.

13. Машина по любому из пп. 1-3, 6, 7, 12, отличающаяся тем, что высота (h2) передающего элемента (19), измеренная в направлении, по существу перпендикулярном к печатной плате (13), меньше высоты (h1) электронного компонента SMD (11), соединенного с передающим элементом (19), которая измерена в направлении, перпендикулярном к печатной плате (13), причем электронный компонент SMD (11), соединенный с передающим элементом (19), действует в качестве разделительного элемента между рассеивателем (9) и передающим элементом (19).

14. Машина по любому из пп. 1-3, 6, 7, 12, отличающаяся тем, что высота (h2) передающего элемента (19), измеренная в направлении, перпендикулярном к печатной плате (13), больше или равна высоте (h1) электронного компонента SMD (11), соединенного с передающим элементом (19), которая измерена в направлении, перпендикулярном к печатной плате (13).

15. Машина по любому из пп. 1-3, 6, 7, 12, отличающаяся тем, что она содержит поддерживающий элемент (43), вмещающий электронный блок (8) и упругие нажимные элементы, функционирующие между статором и поддерживающим элементом и действующие непосредственно на поддерживающий элемент (43) так, чтобы оказывать нажим на электронный блок (8) в направлении к рассеивателю (9) и от статора (5); причем электронный блок (8) содержит множество токопроводящих дорожек (36), расположенных на второй стороне (42) напротив первой стороны (14) печатной платы (13).

16. Способ сборки вращающейся электрической машины по любому из пп. 1-15, отличающийся тем, что он включает в себя этап сборки электронного блока (8), включающий в себя этап нанесения паяльной пасты (35) на печатную плату (13) на площадке (27) для передающего элемента (19) и для электронного компонента (11) поверхностного монтажа (SMD); причем площадка (27) имеет первую часть (27а) для передающего элемента (19) и вторую часть (27b) для электронного компонента SMD (11), при этом способ дополнительно включает в себя этап позиционирования передающего элемента (19) на первой части (27а) и этап позиционирования электронного компонента SMD (11), соединяемого с передающим элементом (19), на второй части (27b); причем электронный компонент SMD (11) позиционируют на предварительно определенном расстоянии (s) от передающего элемента (19).

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что он включает в себя этап подачи вперед электронного компонента SMD (11) по направлению к передающему элементу (19) на расстояние, по меньшей мере равное предварительно определенному расстоянию (s); причем этап подачи вперед включает в себя этап припаивания передающего элемента (19) к его соответствующему электронному компоненту SMD (11) и передающего элемента (19) к площадке (27), и припаивание электронного компонента SMD (11) к площадке (27).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к корпусу 31 бесщеточного двигателя. В корпусе двигателя закреплена неподвижная часть, поворотная часть, расположенная с возможностью вращения в неподвижной части, редуктор, передающий вращение поворотной части на элемент стеклоочистителя, и корпус редуктора, в котором расположен редуктор.

Настоящее изобретение относится к электрической машине вращательного действия и ее компоновке. Технический результат - повышение надёжности.

Изобретение относится к монтажу электрических силовых установок, в частности к конструктивному сопряжению электрических двигателей с электрическими элементами.

Изобретение относится к ротору электромотора с наружным ротором, состоящему из колокола ротора с периферийной стенкой и по меньшей мере одного одностороннего днища ротора для покрытия статора, особенно в качестве части корпуса мотора с высокой степенью защиты оболочки, например IP54 по DIN/IEC-EN 60034 - Часть 5.

Изобретение относится к способам охлаждения электрических машин, в частности генераторов авиационного двигателя, и касается особенностей конструктивного выполнения их системы охлаждения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электрических машин с интенсивным охлаждением статора. Предлагаемое устройство содержит корпус (1), внутри которого сформирована герметизированная полость с циркулирующим внутри нее нагнетаемым через переходники хладагентом, в которой установлен магнитопровод (2) и обмотки (3).

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. В предлагаемом электродвигателе с редуктором в монтажном узле (26d) держателей щеток корпуса редуктора (26) поочередно расположены две плоские поверхности (19b) и две изогнутые поверхности (26b) таким образом, чтобы они образовывали эллипс.

Изобретение относится к области электротехники, касается вращающихся электрических машин, в частности герметичных, предназначенных для использования в пыльной среде или в среде, прямой контакт с которой для электромеханических компонентов электрической машины недопустим.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к асинхронным двухскоростным электродвигателям. .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения тяговых асинхронных двигателей, применяемых в железнодорожной промышленности, в частности к полу или частично закрытым двигателям.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины, который заключается в измерении температуры отдельных стержней (22) стержневой обмотки ротора (20) с помощью датчика (34) теплового излучения, расположенного в статоре (32) вращающейся электрической машины (30) и оценке считываемых значений датчика (34) теплового излучения.

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к конструкции гидроэлектрической турбины, содержащей статор и концентрически размещенный внутри него ротор.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Мехатронной тяговый модуль содержит корпус с жидкостным охлаждением, в котором расположены электрическая машина и силовой преобразователь, выполненный с использованием дискретных IGBT транзисторов и диодов и/или транзисторно-диодных модулей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям приводов вспомогательного оборудования подвижных объектов. Технический результат - повышение эффективности работы коллекторного узла и статора двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

Изобретение относится к судостроению, а именно к способу и устройству защиты расположенного в обтекателе электродвигателя для приведения в движение морских судов от изгиба вала при ударах.

Настоящее изобретение относится к электрической машине вращательного действия и ее компоновке. Технический результат - повышение надёжности.

Изобретение относится к забойным бескомпрессорным двигателям для вращения буровых долот. Технический результат - обеспечение возможности контроля и/или управления работой забойного бескомпрессорного двигателя.

Изобретение относится к монтажу электрических силовых установок, в частности к конструктивному сопряжению электрических двигателей с электрическими элементами.

Изобретение относится к электродвигателю для привода механизма стеклоочистителя. Технический результат - увеличении срока службы электродвигателя, повышение точности управления ведущим валом.

Настоящее изобретение относится к технологической машине с приводным электродвигателем, в частности к ручной машине. Технический результат заключается в упрощении конструкции.

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора. Согласно способу после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора, данную обмотку последовательно соединяют с обмоткой подмагничивания, увеличивают индуктивное сопротивление фазной обмотки и уменьшают ток короткого замыкания до номинального, а после этого отключают магнитоэлектрический генератор от привода, с возможностью обеспечения защиты от перегрева магнитоэлектрического генератора. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с интегрированным блоком управления. Технический результат – улучшение охлаждения блока управления. Вращающаяся электрическая машина содержит электронный блок, включающий печатную плату, множество электронных компонентов для поверхностного монтажа и множество электронных компонентов для штырькового монтажа, и рассеиватель для рассеивания тепла, генерируемого электронным блоком. При этом электронные компоненты SMD и электронные компоненты РТН обращены к рассеивателю. Машина отличается тем, что электронный блок содержит по меньшей мере один передающий элемент, соединенный с печатной платой в местоположении по меньшей мере одного электронного компонента SMD, чтобы обеспечивать передачу тепла, генерируемого электронным компонентом SMD, к рассеивателю. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх