本發明涉及用于機動車輛的旋轉電機的電子組件。本發明還涉及包括這種類型的電子組件的旋轉電機。

本發明在機動車輛交流發電機-起動器的領域中具有特別的、但是非限制性的應用。

背景技術：

在包括熱發動機和旋轉電機(諸如交流發電機-起動器)的機動車輛中，這種類型的機器以非限制性的方式包括：

-轉子，包括其中傳輸有激勵電流的感應器；以及

-定子，包括多相繞組。

交流發電機-起動器以馬達或是或發電機模式運行。這就是所謂的可反轉的機器。

在交流發電機模式(也被稱為發電機模式)中，該機器使得能夠將由車輛的熱發動機驅動的轉子的旋轉移動轉換為在定子的相中感應出的電流。在該情況下，連接到定子的相的整流橋使得能夠將感應出的正弦電流調整為直流電流，以向車輛的耗電部件(諸如電池)供電。

另一方面，在馬達模式中，該電機用作電子馬達，其使得能夠經由轉子軸旋轉車輛的熱發動機。其能夠將電能轉換為機械能。在該情況下，逆變器能夠將從電池得到的直流電轉換為交流電，以提供至定子的向，從而使得轉子旋轉。

控制部件被使用以經由控制信號確定旋轉電機的操作模式(馬達模式或是發電機模式)。

功率部件(逆變器和整流橋)通常地布置在每個逆變器/整流橋壁的一個功率模塊中。

每個功率模塊包括：

-包含在頂級范圍塑料殼體中的IML(孤立型模制引線框)類型的包覆模制導電軌跡部分，其可承受高溫。多個電子開關，通常為MOSFET，在高溫下焊接到導電軌跡的電路，其中模塊的電子開關設計為用于旋轉電機的相的逆變器/整流橋壁；

-陶瓷類型的基板，其上有膠粘的部件(已知為驅動器)，該些部件設計為提供功率開關的控制；

-后部導電板，通常由鋁制成(稱為背板)，其能夠形成逆變器/整流橋的接地；

-PPS、PBT、PA類型的塑料封蓋，其能夠確保功率模塊的密封；

-集成在殼體中的信號連接引腳，其確保與互連部分的連接，該互連部分運行功率信號在功率模塊和控制模塊之間的傳遞。

每個功率模塊被單獨地測試，然后每個功率模塊通過多個螺釘而被安裝在電機的耗散器上。然后，對于每個功率模塊，首先，形成用于連接到電機的相和功率互連連接器、用于連接到端子(稱為端子B+)、用于連接到車輛的電池的電焊部，然后形成用于將信號引腳連接到控制模塊的激光焊接部。然后，沉積樹脂或硅膠，以確保保護激光焊接部抵抗環境的侵害，以及確保模塊的密封。最終，電機作為一個整體被測試。

上述現有技術的一個缺陷在于這樣的事實，在電機作為整體的最終測試中，如果檢測到任何一個問題，例如在功率模塊上的問題，作為整體的電機必須被丟棄，因為焊接部的消除引起電機的劣化。

在上下文中，本發明的目的在于解決前述的缺陷。

技術實現要素：

為此目的，本發明提供了一種用于機動車輛的旋轉電機的電子組件，該電子組件包括：

-包覆模制(over-moulded)的塑料殼體部分，包括：

-多個容置部(receptacles)，每個容置部被設計為接收功率模塊；

-導電功率部分，其包覆模制在所述包覆模制殼體部分中，并且包括多個相和接地軌跡；

-安裝孔，其設計為接收安裝裝置從而將每個功率模塊安裝在所述包覆模制殼體部分上；

-多個功率模塊，包括：

-導電支撐件，其上安裝有：

-多個電功率開關：

-信號部件；

所述導電支撐件還包括：

-功率連接器，其設計為被連接到包覆模制殼體部分的導電功率部分；

-至少兩個相連接器，其設計為被連接到包覆模制殼體部分的相軌跡；

-下接地板，其設計為接收所述包覆模制殼體部分、并且被安裝在旋轉電機的耗散器上。

因此，借助于電子組件的包覆模制的塑料殼體部分，以及借助于與每個模塊相關聯的包覆模制的殼體部分的機械安裝裝置(特別是孔)，當電機例如因為功率模塊而沒有運行時，能夠將該功率模塊從包覆模制的殼體部分上拆下，從而以將其報廢，使用新的功率模塊替換該拆下的功率模塊，以及再次地測試該電子組件并且將電機作為一個整體。不再需要報廢整個電機。

根據非限制性的實施例，電機可額外地包括下列一個或多個額外的特征：

-所述包覆模制殼體部分的塑料材料是PPS或PBT；

-所述包覆模制殼體部分的導電功率部分包括多個功率連接舌部，該多個功率連接舌部布置為平行于所述包覆模制殼體部分的平面，并且功率連接舌部設計為與功率模塊協作；

-所述包覆模制殼體部分的相軌跡的每一個包括第一相連接舌部(phase connection tongue)，該第一相連接舌部設計為連接功率模塊，其中第一相連接舌部定位為平行于所述包覆模制殼體部分的平面；

-所述包覆模制殼體部分的相軌跡的每一個包括第二相連接舌部，該第二相連接舌部設計為連接定子的相，第一舌部相對于所述包覆模制殼體部分的平面豎直地定位；

-所述包覆模制殼體部分包括第一和第二安裝孔，并且下接地板包括第三和第四安裝孔，所述多個安裝孔設計為將所述電子組件安裝在旋轉電機的耗散器上；

-所述功率模塊的導電支撐件是印刷電路板(PCB)；

-功率模塊的功率連接器和相連接器包括相應的安裝孔，該些安裝孔設計為定位為與包覆模制殼體部分中的安裝孔相對、并且接收安裝裝置；

-功率模塊的功率連接器和相連接器定位為平行于所述導電支撐件的平面。

本發明還提出了一種旋轉電機，包括：

-轉子；

-定子，與轉子耦合并且包括多個相；

-如上文中簡要描述的電子組件，電子組件的包覆模制塑料殼體部分設計為連接到定子的相；

-后支承件，其支撐定子；以及

-位于后支承件附近的耗散器，其設計為接收電子組件的下接地板。

根據非限制性的示例，所述旋轉電機是交流發電機-起動器(alternator-starter)。

附圖說明

本發明和它的不同應用將通過閱讀以下描述和研究附圖而被更好地理解。

圖1示出了用于機動車輛的旋轉電機的電子組件的非限制性示例的分解透視圖，所述電子組件包括根據本發明的包覆模制塑料殼體部分；

圖2示出了圖1中的電子功率組件的包覆模制殼體部分的俯視圖；

圖3示出了圖2中的包覆模制殼體部分的軸向截面視圖；

圖4示出了圖3中的包覆模制殼體部分的徑向截面視圖；

圖5示出了圖1中的電子組件的功率模塊的非限制性示例的透視圖；

圖6示出了圖5中的功率模塊的導電支撐件的透視圖；

圖7示出了圖1中的電子功率組件的包覆模制殼體部分和下接地板的分解透視圖；

圖8示出了在旋轉電機的耗散器上的圖1中的電子組件的分解透視圖；

圖9示出了組裝在旋轉電機的耗散器上的圖8中的電子組件的透視圖；

圖10示出了組裝在旋轉電機的耗散器上的圖8中的電子功率組件的透視圖，其包括控制模塊。

具體實施方式

在不同的視圖中示出具有相同的結構和功能的元件保持相同的附圖標記，除非特別地指出的。

用于旋轉電機的電子組件10參考圖1-10而描述。

在一個非限制性的示例中，旋轉電機是交流發電機-起動器。在該類型的應用中，旋轉電機用于發電和熱發動機的起動(其具有所謂的起停功能)。

根據一個非限制性的實施例，如圖1所示，電子組件10包括：

-包覆模制的塑料殼體部分100(稱為殼體)；

-多個功率模塊200；

-下接地板300(稱為背板)，其被設計為接收所述包覆模制殼體部分100，并且被安裝在旋轉電機的耗散器11上，并且被設計為連接至車輛電池的負電勢端子。

電子組件10的不同元件在下文中更詳細地描述。

包覆模制殼體部分

包覆模制殼體部分100在圖2-4中示出。

特別地，該包覆模制殼體部分的作用是對旋轉電機上的功率模塊200的機械保護和對功率模塊的組件的機械保持。此外，其能夠接收與控制模塊的互連部。

包覆模制殼體部分100由塑料材料制成。根據一個非限制性的示例，塑料材料是PPS(聚丙烯硫化物)、PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)或PPA(聚鄰苯二甲酰胺)。

這些類型的塑料是廉價的塑料，其耐受的溫度大約在120℃到250℃。實際上，無需使用能夠承受高溫的頂級范圍的塑料，因為在包覆模制殼體部分上沒有進行功率模塊200的電焊或激光焊接。

包覆模制殼體部分100包括：

-多個容置部101；

-多個導電功率軌跡，包括相軌跡103a、103b和軌跡B+102(其連接到功率端子107)；以及

-安裝孔104’、104a、104b。

如圖2所示，容置部101每個被設計為接收功率模塊200。在示出的非限制性示例中，有三個容置部101，從而能夠將三個功率模塊200安裝在包覆模制的殼體部分100中。

導電功率部分102，也被稱為功率軌跡或功率總線，允許電流進入功率模塊200的部件的通路。其包覆模制在所述包覆模制殼體部分100中，如圖3和4中的截面圖中所示的。其包括多個包覆模制的外部功率連接舌部102’，功率連接舌部102’與功率模塊200相關聯。因此，功率連接舌部102’敞開到每個容置部101中，并且設計為與功率模塊200的功率連接器(在下文中描述)相協作。舌部102’定位為與包覆模制殼體部分100的(水平)平面相平行；這使得能夠減小電子組件10的豎直尺寸。

如圖1所示的相軌跡103a、103b包覆模制在所述包覆模制殼體部分100中。兩個相軌跡103a、103b與一個功率模塊200相關聯。它們使得能夠將每個功率模塊200連接到定子的相。在這里描述的特定的實施例中，兩個相軌跡103a、103b布置在每個容置部101中，相對于所述包覆模制殼體部分100的平面成直角。包覆模制相軌跡103a、103b的情況提供了關于定子的相輸出的位置的模塊化。根據例如電機制造商的要求以及根據電機的相的數量，能夠容易地選擇將軌跡包覆模制在包覆模制殼體部分的一個位置處或另一位置處。

相軌跡103a、103b每個分別包括：

-第一包覆模制相連接舌部103a’、103b’，其被設計為連接功率模塊200。兩個第一相連接舌部103a’、103b’設計為與功率模塊的相連接器(下文中描述)協作。如圖2或圖4所示，第一舌部103a’、103b’定位為平行于該包覆模制殼體部分100的平面；這使得能夠減小電子組件10的豎直尺寸。

-第二包覆模制相連接舌部103a”、103b”，其被設計為連接定子的相。兩個第一相連接舌部103a”、103b”設計為與定子的相協作。如圖3所示，第一舌部103a”、103b”相對于包覆模制殼體部分100的(水平)平面豎直地定位；這使得能夠容易地接近所述舌部以用于與定子的相連接。

在圖2和4中示出的安裝孔104’、104a和104b設計為接收安裝裝置114，從而將每個功率模塊200安裝在所述包覆模制殼體部分100上。

再次，在該包括六個相的電機的特定的實施例中，每個容置部101包括三個安裝孔104’、104a和104b，孔104’集成在功率舌部102’中，并且孔104a和104b分別集成在每個相舌部103a’、103b’中。

如圖4所示，包覆模制的殼體部分100還包括：

-第一安裝孔105，其設計為將包覆模制的殼體部分100安裝在旋轉電機的后支承件的耗散器11上。這兩個孔105位于所述過程中殼體部分100的內周邊上；以及

-第二安裝孔106，其設計為將包覆模制的殼體部分100安裝在旋轉電機的后支承件的耗散器11上。這兩個孔106位于所述過程中殼體部分100的外周邊上。

應當注意的是，包覆模制殼體部分100的內周邊是在設計為接收轉子軸的位置108的邊緣處。

第一和第二安裝孔設計為接收安裝裝置，諸如作為非限制性示例的緊固螺釘(未示出)。

因此，包覆模制殼體部分的這些安裝裝置105-106能夠將功率模塊100的組件安裝在旋轉電機的耗散器上。不再有與每個功率模塊相關聯的安裝裝置。這從而減少了安裝裝置的數量，這使得能夠最優化由電子組件10占據的空間。這些螺釘固定裝置105-106使得能夠安裝旋轉電機的包覆模制殼體部分10并且將其容易地拆卸而沒有劣化的風險。

應當注意的是，包覆模制殼體部分100額外的包括信號總線(未示出)，其以常規的方式(在一個非限制性的示例中通過導線連結)而連接到功率模塊的信號部件。功率模塊在下文中詳細地描述。

功率模塊

非限制性的實施例中的功率模塊200在圖5和6中示出。

如圖5所示，功率模塊200包括：

-導電基板2010，其結合有三個功率軌跡，即，軌跡B+，相軌跡和接地軌跡；

-多個電子功率開關2020，其安裝在表面上的功率軌跡上；以及

-控制電路，結合有集成在基板中的信號部件2030。

電子功率開關2020和信號部件2030安裝在導電基板2010上。

在非限制性的示例中，電子開關是MOSFET晶體管，模塊的開關設計為給旋轉電機的相提供至少一個逆變器/整流橋壁。在示出的兩個示例中，功率模塊200包括用于橋壁的兩個MOSFET。電子組件10可從而容易地適用于三相電機或六相電機。在三相電機的情況下，能夠經由包覆模制殼體部分100的相軌跡103a或103b而將僅一個相連接器(下文中描述)連接到定子的相，而在六相電機的情況下，能夠經由包覆模制殼體部分100的兩個相軌跡103a和103b而將兩個相連接器(下文中描述)連接到定子的兩個相。

如圖6所示，導電支撐件2010包括：

-功率連接器2011，其設計為經由其功率舌部102’中的一個而被連接到包覆模制殼體部分100的導電功率部分102；

-至少兩個相連接器2012a和2012b，其被設計為經由第一兩個相應的舌部103a’和103b’而分別被連接到所述包覆模制殼體部分100的相軌跡103a和103b。

功率連接器2011和相連接器2012a、2012b結合有相應的安裝孔2014’、2014a、2014b，該些安裝孔對應于包覆模制殼體部分100的安裝孔104’、104a、104b，即孔2014’、2014a、2014b設計為定位為分別與安裝孔104’、104a、104b相對。在示出的示例中，功率模塊100包括三個安裝孔2014’、2014a、2014b。它們能夠接收安裝裝置114，該些安裝裝置在一個非限制性的示例中是緊固螺釘。

應當注意的是，緊固螺釘114不僅能夠提供功率模塊在包覆模制殼體部分100中的機械阻力，還能夠分別與連接器2011以及2012a和2012b一起提供在功率模塊200和導電功率部分102之間的電連接以及功率模塊200和相軌跡103a、103b之間的電連接。

功率連接器2011和相連接器2012a和2012b定位為平行于導電支撐件2010的平面，這使得能夠減小電子組件10的豎直尺寸。

功率模塊200從而能夠經由插入在安裝孔2014’、2014a、2014b和104’、104a、104b中的緊固螺釘114而容易地安裝到包覆模制殼體部分100上以及從其上拆下。從而能夠將一個或多個有瑕疵的功率模塊拆下，而不會損壞電子組件10或旋轉電機的其他部分。

還應當注意的是，存在于現有技術中的相焊接部已經被滿足電連接功能的機械裝置所替換。對這些相焊接部的消除減小了電子組件的豎直尺寸，因為不再需要特地接近所述相以進行焊接操作。

根據示于圖5和6中的非限制性實施例，功率模塊200的導電功率支撐件2010由三個導電功率軌跡構成，該三個導電功率軌跡由絕緣(環氧樹脂)層分隔，并且該導電功率支撐件還容納用于電子開關2020的控制的部件2030(驅動器)的PCB(印刷電路板)。電子功率開口202直接焊接到功率軌跡2040的表面部分上。

因此，在該實施例中，多個塑料功率模塊的殼體(在現有技術中存在，從而使得能夠具有非常高的溫度)通過使用單個殼體(即，包覆模制的塑料殼體部分100，其使得能夠具有較低的溫度)而被替換，其中功率模塊安裝在單個殼體中而沒有使用電和激光焊接，在電機的耗散器上的安裝經由通用于所有模塊的機械安裝裝置而進行。

下接地板

下接地板300支撐包覆模制殼體部分100。根據一個非限制性的實施例，板由鋁制成，并且包括電絕緣部分(例如陽極氧化)，以確保相對于導電功率軌跡(引線框)與電勢B+和相軌跡的良好的絕緣，以及包括導電部分，以經由銅導線(導線連結)連接而形成功率模塊與電功率開關(MOSFET)的接地連接。

如圖7所示，板300包括：

-第三安裝孔305，其設計為被聯接到包覆模制殼體部分100的相應的第一安裝孔105。根據一個非限制性的示例，其包括位于所述板300的內周邊上的兩個孔305；

-第四安裝孔306，其設計為被聯接到包覆模制殼體部分100的相應的第二安裝孔106。根據一個非限制性的示例，其包括位于所述板300的外周邊上的兩個孔306。

應當注意的是，板300的內周邊是在設計為接收轉子軸的位置308的邊緣處。

第三和第四安裝孔305和306，與安裝螺釘(未示出)一起使得能夠將包覆模制的殼體部分100安裝到下接地板300和旋轉電機的后支承件的耗散器11上。因此，安裝孔105-106和305-306的組件設計為將電子組件10安裝到耗散器11上。

如圖8所示，板300直接安裝到耗散器11上。其從而電連接到車輛的一般接地電位。

應當記住的是，在非限制性的實施例中，其中旋轉電機是交流發電機-起動器類型的機器，其在適合于具有48V(或其他任意的電壓)的電網的車輛的直流電壓下運行，例如，在機器中呈現電勢B+和B-，并且分別對應于48V的+48V和0V。應當注意的是，B-(0V)和車輛的一般接地電勢在旋轉電機中電連接。

電勢B+通過B-的隔離的電端子107而連接到車輛的電路。如圖2或圖4所示，導電功率部分102連接到電端子107。包覆模制殼體部分100的導電部分102從而連接到電勢B+。功率模塊從而經由導電功率部分102而連接到電勢B+(先前描述的功率連接器2011經由舌部102’而連接到部分102)。

電勢B-通常地連接到車輛的一個或多個電池的負極電端子，而車輛的一般地連接到其底盤，電機的后支承件11安裝在該底盤上。下接地板300從而直接連接到車輛的地，因為其安裝在所述電機的后支承件的耗散器11上。板300從而使得能夠，當功率模塊200安裝在包覆模制殼體部分100的容置部101中時，將功率模塊200的導電支撐件2010接地，每個支撐件2010從而與板300接觸。

電子組件10的不同元件的組裝從而如下進行：

-每個功率模塊200通過插入在安裝孔2014’、2014a、2014b和104’、104a、104b中的三個緊固螺釘114而安裝在包覆模制殼體部分100的為此目的提供的容置部101中；

-包覆模制殼體部分100安裝在下接地板300上；

-包覆模制殼體部分100-接地板100借助于緊固螺釘而安裝在旋轉電機的后支承件的耗散器11上-安裝孔305-306和105-106組件。

應當理解的是，上述步驟的順序可以是不同的。因此，可以在將包覆模制殼體部分100-接地板300安裝在耗散器上之后將模塊200安裝在包覆模制殼體部分100中。

圖8示出了在旋轉電機的后支承件的耗散器11上的電子組件10的組件的分解圖。耗散器11包括與下接地板300和包覆模制殼體部分100相應的第三孔305和第一孔105相對的第一安裝孔115，以及與下接地板300和包覆模制殼體部分100相應的第四孔306和第二孔106相對的第二安裝孔116。

圖9和10示出了組裝在旋轉電機的后支承件的耗散器11上的電子組件10。

圖10還以非限制性的實施例的方式示出了包括控制模塊的額外的元件400。控制模塊包括部件，用于通過經由信號總線控制功率模塊控制旋轉電機，并且特別地用于控制電機的調節由于控制部件是本領域技術人員已知的，因此在說明中不再詳細地描述。應當認識到的是，可以形成其他的實施例，其中例如控制模塊在與所述包覆模制殼體部分平行的平面中布置在包覆模制殼體部分上方。

因此，描述的電子組件10能夠實現交流發電機-起動器的功能。該交流發電機-起動器包括：

-轉子；

-定子，與所述轉子耦合、并且包括多個相；

-根據前述任一個特征的電子組件10，所述電子組件10的包覆模制塑料殼體部分100設計為連接到所述定子的相；

-后支承件，其支撐所述定子；以及

-耗散器，電子組件10支撐在耗散器上。

應當認識到，本發明的描述不限于上文所描述的應用、實施例和示例。

因此，本發明應用于任意類型的可反轉的多相電機，諸如交流發電機-起動器，其例如通過皮帶驅動，或者被集成，并且特別地用于混合動力的應用。

因此，在一個非限制性的實施例中，電子組件10可包括所需要的數量的功率模塊(每個模塊最多兩個相)，以形成具有三、五、六或七相的電機。

因此，根據另一非限制性的實施例，功率模塊200可包括陶瓷單元，其包括用于電子開關和信號部件的控制(驅動器)的部件。電子開關通過銅焊和導線連接(導線連結)而添加到導電支撐件上。在該情況下，功率模塊額外地包括塑料外殼，其允許功率模塊的組件彼此間的機械保持。在非限制性的實施例中，外殼的塑料材料是PEEK(聚醚醚酮)或PPA(聚鄰苯二甲酰胺)。這些塑料是非常高性能的頂級范圍的塑料，其可用于高溫下，例如在約350℃的高溫下，這在將電子開關銅焊到導電支撐件的過程中是有優勢的。

因此，在該實施例中，使用單個殼體，即包覆模制殼體部分100，其中功率模塊不通過電和激光焊接而被安裝，在電機的耗散器上的安裝經由通用于所有模塊的機械安裝裝置而進行。

因此，在另一非限制性的實施例中，可將所謂的銅鑲嵌技術用于功率模塊200。

因此，所描述的發明具有下列的優勢，特別是：

其使得能夠容易地拆卸：

-不工作的功率模塊，而不會產生損壞電子組件或旋轉電機的風險；

-包覆模制的殼體部分和接地板，而沒有損壞旋轉電機的風險；

-其避免不得不報廢整個電機，因為在將包括功率模塊的包覆模制殼體部分與電機集成的過程中不再需要電或激光焊接；

-其減少了在電機上由電子組件占據的空間：

-通過將現有技術中存在的安裝每個功率模塊的裝置用通用于所有功率模塊、且存在于包覆模制殼體部分上的安裝裝置替換；

-通過去除根據現有技術的功率部分，即功率互連器；

-通過將每個功率模塊的塑料電子殼體用單個塑料電子殼體(即包覆模制的殼體部分)替換；

-其降低了電子組件的總成本，通過：

-使用用于包覆模制殼體部分的廉價的塑料；

-消除了現有技術中存在的特定用于每個管理模塊的電和激光焊接；

-使用用于功率模塊的PCB板；

-其使得能夠借助于包覆模制殼體部分中的相軌跡的包覆模制來選擇定子的相輸出的位置。這從而不需要相輸出的給定位置的限制；

-其使得能夠容易地將電子組件適用于三相、六相或其他的電機。