机动车辆的旋转电机的电子组件的制作方法

本发明涉及用于机动车辆的旋转电机的电子组件。本发明还涉及包括这种类型的电子组件的旋转电机。

本发明在机动车辆交流发电机-起动器的领域中具有特别的、但是非限制性的应用。

背景技术：

在包括热发动机和旋转电机(诸如交流发电机-起动器)的机动车辆中，这种类型的机器以非限制性的方式包括：

-转子，包括其中传输有激励电流的感应器；以及

-定子，包括多相绕组。

交流发电机-起动器以马达或是或发电机模式运行。这就是所谓的可反转的机器。

在交流发电机模式(也被称为发电机模式)中，该机器使得能够将由车辆的热发动机驱动的转子的旋转移动转换为在定子的相中感应出的电流。在该情况下，连接到定子的相的整流桥使得能够将感应出的正弦电流调整为直流电流，以向车辆的耗电部件(诸如电池)供电。

另一方面，在马达模式中，该电机用作电子马达，其使得能够经由转子轴旋转车辆的热发动机。其能够将电能转换为机械能。在该情况下，逆变器能够将从电池得到的直流电转换为交流电，以提供至定子的向，从而使得转子旋转。

控制部件被使用以经由控制信号确定旋转电机的操作模式(马达模式或是发电机模式)。

功率部件(逆变器和整流桥)通常地布置在每个逆变器/整流桥壁的一个功率模块中。

每个功率模块包括：

-包含在顶级范围塑料壳体中的IML(孤立型模制引线框)类型的包覆模制导电轨迹部分，其可承受高温。多个电子开关，通常为MOSFET，在高温下焊接到导电轨迹的电路，其中模块的电子开关设计为用于旋转电机的相的逆变器/整流桥壁；

-陶瓷类型的基板，其上有胶粘的部件(已知为驱动器)，该些部件设计为提供功率开关的控制；

-后部导电板，通常由铝制成(称为背板)，其能够形成逆变器/整流桥的接地；

-PPS、PBT、PA类型的塑料封盖，其能够确保功率模块的密封；

-集成在壳体中的信号连接引脚，其确保与互连部分的连接，该互连部分运行功率信号在功率模块和控制模块之间的传递。

每个功率模块被单独地测试，然后每个功率模块通过多个螺钉而被安装在电机的耗散器上。然后，对于每个功率模块，首先，形成用于连接到电机的相和功率互连连接器、用于连接到端子(称为端子B+)、用于连接到车辆的电池的电焊部，然后形成用于将信号引脚连接到控制模块的激光焊接部。然后，沉积树脂或硅胶，以确保保护激光焊接部抵抗环境的侵害，以及确保模块的密封。最终，电机作为一个整体被测试。

上述现有技术的一个缺陷在于这样的事实，在电机作为整体的最终测试中，如果检测到任何一个问题，例如在功率模块上的问题，作为整体的电机必须被丢弃，因为焊接部的消除引起电机的劣化。

在上下文中，本发明的目的在于解决前述的缺陷。

技术实现要素：

为此目的，本发明提供了一种用于机动车辆的旋转电机的电子组件，该电子组件包括：

-包覆模制(over-moulded)的塑料壳体部分，包括：

-多个容置部(receptacles)，每个容置部被设计为接收功率模块；

-导电功率部分，其包覆模制在所述包覆模制壳体部分中，并且包括多个相和接地轨迹；

-安装孔，其设计为接收安装装置从而将每个功率模块安装在所述包覆模制壳体部分上；

-多个功率模块，包括：

-导电支撑件，其上安装有：

-多个电功率开关：

-信号部件；

所述导电支撑件还包括：

-功率连接器，其设计为被连接到包覆模制壳体部分的导电功率部分；

-至少两个相连接器，其设计为被连接到包覆模制壳体部分的相轨迹；

-下接地板，其设计为接收所述包覆模制壳体部分、并且被安装在旋转电机的耗散器上。

因此，借助于电子组件的包覆模制的塑料壳体部分，以及借助于与每个模块相关联的包覆模制的壳体部分的机械安装装置(特别是孔)，当电机例如因为功率模块而没有运行时，能够将该功率模块从包覆模制的壳体部分上拆下，从而以将其报废，使用新的功率模块替换该拆下的功率模块，以及再次地测试该电子组件并且将电机作为一个整体。不再需要报废整个电机。

根据非限制性的实施例，电机可额外地包括下列一个或多个额外的特征：

-所述包覆模制壳体部分的塑料材料是PPS或PBT；

-所述包覆模制壳体部分的导电功率部分包括多个功率连接舌部，该多个功率连接舌部布置为平行于所述包覆模制壳体部分的平面，并且功率连接舌部设计为与功率模块协作；

-所述包覆模制壳体部分的相轨迹的每一个包括第一相连接舌部(phase connection tongue)，该第一相连接舌部设计为连接功率模块，其中第一相连接舌部定位为平行于所述包覆模制壳体部分的平面；

-所述包覆模制壳体部分的相轨迹的每一个包括第二相连接舌部，该第二相连接舌部设计为连接定子的相，第一舌部相对于所述包覆模制壳体部分的平面竖直地定位；

-所述包覆模制壳体部分包括第一和第二安装孔，并且下接地板包括第三和第四安装孔，所述多个安装孔设计为将所述电子组件安装在旋转电机的耗散器上；

-所述功率模块的导电支撑件是印刷电路板(PCB)；

-功率模块的功率连接器和相连接器包括相应的安装孔，该些安装孔设计为定位为与包覆模制壳体部分中的安装孔相对、并且接收安装装置；

-功率模块的功率连接器和相连接器定位为平行于所述导电支撑件的平面。

本发明还提出了一种旋转电机，包括：

-转子；

-定子，与转子耦合并且包括多个相；

-如上文中简要描述的电子组件，电子组件的包覆模制塑料壳体部分设计为连接到定子的相；

-后支承件，其支撑定子；以及

-位于后支承件附近的耗散器，其设计为接收电子组件的下接地板。

根据非限制性的示例，所述旋转电机是交流发电机-起动器(alternator-starter)。

附图说明

本发明和它的不同应用将通过阅读以下描述和研究附图而被更好地理解。

图1示出了用于机动车辆的旋转电机的电子组件的非限制性示例的分解透视图，所述电子组件包括根据本发明的包覆模制塑料壳体部分；

图2示出了图1中的电子功率组件的包覆模制壳体部分的俯视图；

图3示出了图2中的包覆模制壳体部分的轴向截面视图；

图4示出了图3中的包覆模制壳体部分的径向截面视图；

图5示出了图1中的电子组件的功率模块的非限制性示例的透视图；

图6示出了图5中的功率模块的导电支撑件的透视图；

图7示出了图1中的电子功率组件的包覆模制壳体部分和下接地板的分解透视图；

图8示出了在旋转电机的耗散器上的图1中的电子组件的分解透视图；

图9示出了组装在旋转电机的耗散器上的图8中的电子组件的透视图；

图10示出了组装在旋转电机的耗散器上的图8中的电子功率组件的透视图，其包括控制模块。

具体实施方式

在不同的视图中示出具有相同的结构和功能的元件保持相同的附图标记，除非特别地指出的。

用于旋转电机的电子组件10参考图1-10而描述。

在一个非限制性的示例中，旋转电机是交流发电机-起动器。在该类型的应用中，旋转电机用于发电和热发动机的起动(其具有所谓的起停功能)。

根据一个非限制性的实施例，如图1所示，电子组件10包括：

-包覆模制的塑料壳体部分100(称为壳体)；

-多个功率模块200；

-下接地板300(称为背板)，其被设计为接收所述包覆模制壳体部分100，并且被安装在旋转电机的耗散器11上，并且被设计为连接至车辆电池的负电势端子。

电子组件10的不同元件在下文中更详细地描述。

包覆模制壳体部分

包覆模制壳体部分100在图2-4中示出。

特别地，该包覆模制壳体部分的作用是对旋转电机上的功率模块200的机械保护和对功率模块的组件的机械保持。此外，其能够接收与控制模块的互连部。

包覆模制壳体部分100由塑料材料制成。根据一个非限制性的示例，塑料材料是PPS(聚丙烯硫化物)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)或PPA(聚邻苯二甲酰胺)。

这些类型的塑料是廉价的塑料，其耐受的温度大约在120℃到250℃。实际上，无需使用能够承受高温的顶级范围的塑料，因为在包覆模制壳体部分上没有进行功率模块200的电焊或激光焊接。

包覆模制壳体部分100包括：

-多个容置部101；

-多个导电功率轨迹，包括相轨迹103a、103b和轨迹B+102(其连接到功率端子107)；以及

-安装孔104’、104a、104b。

如图2所示，容置部101每个被设计为接收功率模块200。在示出的非限制性示例中，有三个容置部101，从而能够将三个功率模块200安装在包覆模制的壳体部分100中。

导电功率部分102，也被称为功率轨迹或功率总线，允许电流进入功率模块200的部件的通路。其包覆模制在所述包覆模制壳体部分100中，如图3和4中的截面图中所示的。其包括多个包覆模制的外部功率连接舌部102’，功率连接舌部102’与功率模块200相关联。因此，功率连接舌部102’敞开到每个容置部101中，并且设计为与功率模块200的功率连接器(在下文中描述)相协作。舌部102’定位为与包覆模制壳体部分100的(水平)平面相平行；这使得能够减小电子组件10的竖直尺寸。

如图1所示的相轨迹103a、103b包覆模制在所述包覆模制壳体部分100中。两个相轨迹103a、103b与一个功率模块200相关联。它们使得能够将每个功率模块200连接到定子的相。在这里描述的特定的实施例中，两个相轨迹103a、103b布置在每个容置部101中，相对于所述包覆模制壳体部分100的平面成直角。包覆模制相轨迹103a、103b的情况提供了关于定子的相输出的位置的模块化。根据例如电机制造商的要求以及根据电机的相的数量，能够容易地选择将轨迹包覆模制在包覆模制壳体部分的一个位置处或另一位置处。

相轨迹103a、103b每个分别包括：

-第一包覆模制相连接舌部103a’、103b’，其被设计为连接功率模块200。两个第一相连接舌部103a’、103b’设计为与功率模块的相连接器(下文中描述)协作。如图2或图4所示，第一舌部103a’、103b’定位为平行于该包覆模制壳体部分100的平面；这使得能够减小电子组件10的竖直尺寸。

-第二包覆模制相连接舌部103a”、103b”，其被设计为连接定子的相。两个第一相连接舌部103a”、103b”设计为与定子的相协作。如图3所示，第一舌部103a”、103b”相对于包覆模制壳体部分100的(水平)平面竖直地定位；这使得能够容易地接近所述舌部以用于与定子的相连接。

在图2和4中示出的安装孔104’、104a和104b设计为接收安装装置114，从而将每个功率模块200安装在所述包覆模制壳体部分100上。

再次，在该包括六个相的电机的特定的实施例中，每个容置部101包括三个安装孔104’、104a和104b，孔104’集成在功率舌部102’中，并且孔104a和104b分别集成在每个相舌部103a’、103b’中。

如图4所示，包覆模制的壳体部分100还包括：

-第一安装孔105，其设计为将包覆模制的壳体部分100安装在旋转电机的后支承件的耗散器11上。这两个孔105位于所述过程中壳体部分100的内周边上；以及

-第二安装孔106，其设计为将包覆模制的壳体部分100安装在旋转电机的后支承件的耗散器11上。这两个孔106位于所述过程中壳体部分100的外周边上。

应当注意的是，包覆模制壳体部分100的内周边是在设计为接收转子轴的位置108的边缘处。

第一和第二安装孔设计为接收安装装置，诸如作为非限制性示例的紧固螺钉(未示出)。

因此，包覆模制壳体部分的这些安装装置105-106能够将功率模块100的组件安装在旋转电机的耗散器上。不再有与每个功率模块相关联的安装装置。这从而减少了安装装置的数量，这使得能够最优化由电子组件10占据的空间。这些螺钉固定装置105-106使得能够安装旋转电机的包覆模制壳体部分10并且将其容易地拆卸而没有劣化的风险。

应当注意的是，包覆模制壳体部分100额外的包括信号总线(未示出)，其以常规的方式(在一个非限制性的示例中通过导线连结)而连接到功率模块的信号部件。功率模块在下文中详细地描述。

功率模块

非限制性的实施例中的功率模块200在图5和6中示出。

如图5所示，功率模块200包括：

-导电基板2010，其结合有三个功率轨迹，即，轨迹B+，相轨迹和接地轨迹；

-多个电子功率开关2020，其安装在表面上的功率轨迹上；以及

-控制电路，结合有集成在基板中的信号部件2030。

电子功率开关2020和信号部件2030安装在导电基板2010上。

在非限制性的示例中，电子开关是MOSFET晶体管，模块的开关设计为给旋转电机的相提供至少一个逆变器/整流桥壁。在示出的两个示例中，功率模块200包括用于桥壁的两个MOSFET。电子组件10可从而容易地适用于三相电机或六相电机。在三相电机的情况下，能够经由包覆模制壳体部分100的相轨迹103a或103b而将仅一个相连接器(下文中描述)连接到定子的相，而在六相电机的情况下，能够经由包覆模制壳体部分100的两个相轨迹103a和103b而将两个相连接器(下文中描述)连接到定子的两个相。

如图6所示，导电支撑件2010包括：

-功率连接器2011，其设计为经由其功率舌部102’中的一个而被连接到包覆模制壳体部分100的导电功率部分102；

-至少两个相连接器2012a和2012b，其被设计为经由第一两个相应的舌部103a’和103b’而分别被连接到所述包覆模制壳体部分100的相轨迹103a和103b。

功率连接器2011和相连接器2012a、2012b结合有相应的安装孔2014’、2014a、2014b，该些安装孔对应于包覆模制壳体部分100的安装孔104’、104a、104b，即孔2014’、2014a、2014b设计为定位为分别与安装孔104’、104a、104b相对。在示出的示例中，功率模块100包括三个安装孔2014’、2014a、2014b。它们能够接收安装装置114，该些安装装置在一个非限制性的示例中是紧固螺钉。

应当注意的是，紧固螺钉114不仅能够提供功率模块在包覆模制壳体部分100中的机械阻力，还能够分别与连接器2011以及2012a和2012b一起提供在功率模块200和导电功率部分102之间的电连接以及功率模块200和相轨迹103a、103b之间的电连接。

功率连接器2011和相连接器2012a和2012b定位为平行于导电支撑件2010的平面，这使得能够减小电子组件10的竖直尺寸。

功率模块200从而能够经由插入在安装孔2014’、2014a、2014b和104’、104a、104b中的紧固螺钉114而容易地安装到包覆模制壳体部分100上以及从其上拆下。从而能够将一个或多个有瑕疵的功率模块拆下，而不会损坏电子组件10或旋转电机的其他部分。

还应当注意的是，存在于现有技术中的相焊接部已经被满足电连接功能的机械装置所替换。对这些相焊接部的消除减小了电子组件的竖直尺寸，因为不再需要特地接近所述相以进行焊接操作。

根据示于图5和6中的非限制性实施例，功率模块200的导电功率支撑件2010由三个导电功率轨迹构成，该三个导电功率轨迹由绝缘(环氧树脂)层分隔，并且该导电功率支撑件还容纳用于电子开关2020的控制的部件2030(驱动器)的PCB(印刷电路板)。电子功率开口202直接焊接到功率轨迹2040的表面部分上。

因此，在该实施例中，多个塑料功率模块的壳体(在现有技术中存在，从而使得能够具有非常高的温度)通过使用单个壳体(即，包覆模制的塑料壳体部分100，其使得能够具有较低的温度)而被替换，其中功率模块安装在单个壳体中而没有使用电和激光焊接，在电机的耗散器上的安装经由通用于所有模块的机械安装装置而进行。

下接地板

下接地板300支撑包覆模制壳体部分100。根据一个非限制性的实施例，板由铝制成，并且包括电绝缘部分(例如阳极氧化)，以确保相对于导电功率轨迹(引线框)与电势B+和相轨迹的良好的绝缘，以及包括导电部分，以经由铜导线(导线连结)连接而形成功率模块与电功率开关(MOSFET)的接地连接。

如图7所示，板300包括：

-第三安装孔305，其设计为被联接到包覆模制壳体部分100的相应的第一安装孔105。根据一个非限制性的示例，其包括位于所述板300的内周边上的两个孔305；

-第四安装孔306，其设计为被联接到包覆模制壳体部分100的相应的第二安装孔106。根据一个非限制性的示例，其包括位于所述板300的外周边上的两个孔306。

应当注意的是，板300的内周边是在设计为接收转子轴的位置308的边缘处。

第三和第四安装孔305和306，与安装螺钉(未示出)一起使得能够将包覆模制的壳体部分100安装到下接地板300和旋转电机的后支承件的耗散器11上。因此，安装孔105-106和305-306的组件设计为将电子组件10安装到耗散器11上。

如图8所示，板300直接安装到耗散器11上。其从而电连接到车辆的一般接地电位。

应当记住的是，在非限制性的实施例中，其中旋转电机是交流发电机-起动器类型的机器，其在适合于具有48V(或其他任意的电压)的电网的车辆的直流电压下运行，例如，在机器中呈现电势B+和B-，并且分别对应于48V的+48V和0V。应当注意的是，B-(0V)和车辆的一般接地电势在旋转电机中电连接。

电势B+通过B-的隔离的电端子107而连接到车辆的电路。如图2或图4所示，导电功率部分102连接到电端子107。包覆模制壳体部分100的导电部分102从而连接到电势B+。功率模块从而经由导电功率部分102而连接到电势B+(先前描述的功率连接器2011经由舌部102’而连接到部分102)。

电势B-通常地连接到车辆的一个或多个电池的负极电端子，而车辆的一般地连接到其底盘，电机的后支承件11安装在该底盘上。下接地板300从而直接连接到车辆的地，因为其安装在所述电机的后支承件的耗散器11上。板300从而使得能够，当功率模块200安装在包覆模制壳体部分100的容置部101中时，将功率模块200的导电支撑件2010接地，每个支撑件2010从而与板300接触。

电子组件10的不同元件的组装从而如下进行：

-每个功率模块200通过插入在安装孔2014’、2014a、2014b和104’、104a、104b中的三个紧固螺钉114而安装在包覆模制壳体部分100的为此目的提供的容置部101中；

-包覆模制壳体部分100安装在下接地板300上；

-包覆模制壳体部分100-接地板100借助于紧固螺钉而安装在旋转电机的后支承件的耗散器11上-安装孔305-306和105-106组件。

应当理解的是，上述步骤的顺序可以是不同的。因此，可以在将包覆模制壳体部分100-接地板300安装在耗散器上之后将模块200安装在包覆模制壳体部分100中。

图8示出了在旋转电机的后支承件的耗散器11上的电子组件10的组件的分解图。耗散器11包括与下接地板300和包覆模制壳体部分100相应的第三孔305和第一孔105相对的第一安装孔115，以及与下接地板300和包覆模制壳体部分100相应的第四孔306和第二孔106相对的第二安装孔116。

图9和10示出了组装在旋转电机的后支承件的耗散器11上的电子组件10。

图10还以非限制性的实施例的方式示出了包括控制模块的额外的元件400。控制模块包括部件，用于通过经由信号总线控制功率模块控制旋转电机，并且特别地用于控制电机的调节由于控制部件是本领域技术人员已知的，因此在说明中不再详细地描述。应当认识到的是，可以形成其他的实施例，其中例如控制模块在与所述包覆模制壳体部分平行的平面中布置在包覆模制壳体部分上方。

因此，描述的电子组件10能够实现交流发电机-起动器的功能。该交流发电机-起动器包括：

-转子；

-定子，与所述转子耦合、并且包括多个相；

-根据前述任一个特征的电子组件10，所述电子组件10的包覆模制塑料壳体部分100设计为连接到所述定子的相；

-后支承件，其支撑所述定子；以及

-耗散器，电子组件10支撑在耗散器上。

应当认识到，本发明的描述不限于上文所描述的应用、实施例和示例。

因此，本发明应用于任意类型的可反转的多相电机，诸如交流发电机-起动器，其例如通过皮带驱动，或者被集成，并且特别地用于混合动力的应用。

因此，在一个非限制性的实施例中，电子组件10可包括所需要的数量的功率模块(每个模块最多两个相)，以形成具有三、五、六或七相的电机。

因此，根据另一非限制性的实施例，功率模块200可包括陶瓷单元，其包括用于电子开关和信号部件的控制(驱动器)的部件。电子开关通过铜焊和导线连接(导线连结)而添加到导电支撑件上。在该情况下，功率模块额外地包括塑料外壳，其允许功率模块的组件彼此间的机械保持。在非限制性的实施例中，外壳的塑料材料是PEEK(聚醚醚酮)或PPA(聚邻苯二甲酰胺)。这些塑料是非常高性能的顶级范围的塑料，其可用于高温下，例如在约350℃的高温下，这在将电子开关铜焊到导电支撑件的过程中是有优势的。

因此，在该实施例中，使用单个壳体，即包覆模制壳体部分100，其中功率模块不通过电和激光焊接而被安装，在电机的耗散器上的安装经由通用于所有模块的机械安装装置而进行。

因此，在另一非限制性的实施例中，可将所谓的铜镶嵌技术用于功率模块200。

因此，所描述的发明具有下列的优势，特别是：

其使得能够容易地拆卸：

-不工作的功率模块，而不会产生损坏电子组件或旋转电机的风险；

-包覆模制的壳体部分和接地板，而没有损坏旋转电机的风险；

-其避免不得不报废整个电机，因为在将包括功率模块的包覆模制壳体部分与电机集成的过程中不再需要电或激光焊接；

-其减少了在电机上由电子组件占据的空间：

-通过将现有技术中存在的安装每个功率模块的装置用通用于所有功率模块、且存在于包覆模制壳体部分上的安装装置替换；

-通过去除根据现有技术的功率部分，即功率互连器；

-通过将每个功率模块的塑料电子壳体用单个塑料电子壳体(即包覆模制的壳体部分)替换；

-其降低了电子组件的总成本，通过：

-使用用于包覆模制壳体部分的廉价的塑料；

-消除了现有技术中存在的特定用于每个管理模块的电和激光焊接；

-使用用于功率模块的PCB板；

-其使得能够借助于包覆模制壳体部分中的相轨迹的包覆模制来选择定子的相输出的位置。这从而不需要相输出的给定位置的限制；

-其使得能够容易地将电子组件适用于三相、六相或其他的电机。