专利名称：转换器馈电的横向通量机的封装改进的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种横向通量机，其可作为马达或发电机操作，且其中固态电流源功率转换器合并于紧凑封装内。
背景技术：
横向通量机是已知的，且基本上为多极电机。定子包括用于相位的单个圆柱形线圈，带有凸角铁磁极。转子包括永磁体。在横向通量机中，在转子与定子之间的电磁力向量垂直于磁通量线的平面。在标准通量机中，电磁力向量平行于磁通量线的平面。横向通量机具有优于这种已知标准机器的许多益处。通常，横向通量机具备逆变器，逆变器为电压源且由较大电容器提供。使用电压源逆变器的机器的封装证明具有挑战性。
发明内容
横向通量机具有至少三个相位，每个相位由定子芯和相位绕组提供。该至少三个相位中的每个相位俘获于共同壳体内。平行线从该至少三个相位延伸，且提供电流源转换器且其接纳于共同壳体内。通过下文的说明书和附图，本发明的这些和其它特征将会得到最好地理解，下面是附图简述。
图1示出第一实施例的示意图。
图2示出电示意功率模块。
图3示出在图2模块的视图中重新配置的图1示意图。
图4是穿过图2的模块所截取的截面图。
图5示出机器的一个相位。
图6示出机器的三个相位。
图7A示出这些相位中一个相位的构造。
图7B示出图7A实施例的外部视图。
图7C是穿过图7A的实施例所截取的截面图。
图8示出完全组装的机器。
图9示出第二实施例示意图。
图10示出合并于图9的实施例中的模块的电示意图。
图11示出利用图10的模块重新绘制的图9的示意图。
具体实施例方式
在图1中示出用于横向通量机M的横向通量马达驱动器20的示意图。直流功率源22连接到平行线23，每个平行线23穿过感应器沈。感应器沈、具有固态开关观、二极管四的交换网络、和换向电容器32 —起形成电流源转换器。包括固态开关观、二极管四的交换网络和星形连接的电容器32提供功率模块。固态开关观可为晶体管。图2示出制成单个功率模块40的组合，单个功率模块40可用于形成横向通量马达驱动器20的电路。马达绕组34定位于模块40的下游，且通过操作以驱动转子46，在图 1和图2中示意性地示出。图3示出利用6个图2的模块40重新配置的横向通量机驱动器2的电路，其中三个模块(标识为41)提供下腿且模块40提供上腿。模块40、41允许方便封装，其将在下文中解释。如图4所示，模块40 (或41)中的每一个包括塑料外部壳体42、硅酮凝胶或热塑性绝缘树脂44、结合线146，其中结合线 146将每个开关观连接到每个二极管四。特别地，开关洲可为碳化硅双极连接式晶体管 (SiCBJT)、SiCMOSFET或SiCJFET。二极管四可为碳化硅肖特基二极管。模块40也可合并铝碳化硅底板200、Al N绝缘基板202和AlSiC衬垫204。特别地，模块40或41的实施例可延伸到任意数目的其它类型的构件和材料。上文仅作为实例给出。输出线45从每个模块延伸且如图3所示连接。图5示出横向通量机M的单个相位合并功率模块40和41的集成，其中横向通量机M可由图1和图3的横向通量机驱动器20来驱动。如图所示，模块40和41在周向上放置于相邻定子芯极靴50之间。定子线圈52定位成作为圆柱形线圈在所有定子芯极靴50 之间延伸。感应器沈可被看作定位于此纸张页面的平面内。转子46包括多个永磁体48。如图6所示，三个这样的组合相位可放置成形成三个相位60、61和62。感应器沈定位于相位60、61与62之间。圆柱形间隔件64将感应器沈固定于壳体中。以此方式，不仅功率模块40和41可封装于壳体的总封套内，而且也能将相对较大的感应器沈封装于其内。图7A示出相位60中的单个相位，其具有由非铁磁盘70包围的芯极靴50。非铁磁盘70用于保持所有的定子芯50和线圈52在一起。还示出外部壳体轮廓72。如可从图7B 了解到，模块40和41将定位于此相同壳体内。图7C示出如由环形线圈提供的定子线圈52 的位置。图8示出总组件。如图所示，外部容纳壳80包围三个相位60、61和62，中间俘获的感应器沈和间隔件64，外部容纳壳80可呈圆柱形。钟形壳体82提供两个端部容纳板以将所有构件一起固定于壳80与端板82所提供的壳体内。虽然在此截面中未示出功率模块 40和41，但应了解它们可被间隔到纸的平面内，且如先前所公开的那样。如在此点所描述的机器将可作为马达操作。但是，可提供类似机器，其可作为发电机操作。开关观和二极管四在功率模块40、41中的布置必须改变使得它们现看起来如图 9所示的那样。受驱动的转子115由原动机驱动以与发电机绕组114相邻旋转。发电机绕组114生成电流，电流向上游往回传递到负载102。如前面的实施例提供外壳104、感应器 106、开关110和二极管108，以及电容器112。如图10所示，功率模块116被重新配置使得开关110和二极管108的布置从图2 所描绘的前面的实施例改变。类似地，图11中的电路100合并模块116，电路110看起来与图3的前面的实施例略微不同。如图3所示，图11的电路100包括提供下腿的三个模块 (标识为118)和提供上腿的模块116。但是，出于封装目的，功率模块116和118和感应器 106可如前面的实施例那样封装。本领域技术人员应认识到如何来连接在例如图5、图6和图8的壳体示意图中所陈述的各种构件。图1、图3、图9或图11的示意图将教导本领域技术人员在图5、图6和图8 所示的布置中适当地连接各种构件的所有需要的知识。尽管已经公开了本发明的实施例，但本领域普通技术人员应认识到一些修改落入本发明的范围。因此，应研究下文的权利要求书来确定本发明的真实精神和范围。
权利要求
1.一种横向通量机，其包括至少三个相位，每个相位由定子芯与绕组提供；所述至少三个相位中的每一个俘获于共同壳体内；从所述至少三个相位延伸的平行线，以及电流源转换器，所述电流源转换器由在所述平行线中的每一个上的感应器、交换网络以及换向电容器形成；以及所述感应器接纳于所述共同壳体内。
2.根据权利要求1所述的横向通量机，其中所述感应器被定位成在所述至少三个相位中的至少两个的物理上的中间。
3.根据权利要求2所述的横向通量机，其中所述感应器之一定位于所述相位中的第一相位与第二相位之间，且所述感应器中的第二感应器定位于所述相位中的第二相位与第三相位之间。
4.根据权利要求3所述的横向通量机，其中所述感应器被定位成彼此平行，且所述至少三个相位相对于所述感应器定位于所述输入线的相同侧上。
5.根据权利要求1所述的横向通量机，其中至少包括开关和二极管的功率模块定位于所述共同壳体中。
6.根据权利要求5所述的横向通量机，其中所述功率模块包括上腿和下腿。
7.根据权利要求6所述的横向通量机，其中所述功率模块在周向上定位于所述定子的两个极靴之间。
8.根据权利要求7所述的横向通量机，其中上腿功率模块定位于极靴的一侧上且下腿功率模块定位于所述极靴的相对侧上。
9.根据权利要求5所述的横向通量机，其中所述功率模块也包括电容器。
10.根据权利要求9所述的横向通量机，其中所述功率模块被构造成允许所述横向通量机作为马达操作。
11.根据权利要求9所述的横向通量机，其中所述功率模块被构造成使所述横通量机作为发电机操作。
12.—种横向通量机，其包括壳体，其由在两个端部容纳板之间延伸的圆柱形容纳壳提供；电路的至少三个相位，其提供于所述壳体内，每个相位由定子芯和绕组提供；从所述至少三个相位延伸的平行线，以及电流源转换器，所述电流源转换器由在所述平行线中的每一个上的感应器、交换网络以及换向电容器形成；以及所述感应器接纳于所述壳体内。
13.根据权利要求12所述的横向通量机，其中所述感应器之一定位于所述相位中的第一相位与第二相位之间，且所述感应器中的第二感应器定位于所述相位中的第二相位与第三相位之间。
14.根据权利要求12所述的横向通量机，其中包括开关和二极管的功率模块定位于所述壳体中。
15.根据权利要求14所述的横向通量机，其中所述功率模块还包括电容器。
全文摘要
本发明公开了转换器馈电的横向通量机的封装改进。一种横向通量机具有至少三个相位，每个相位由定子芯与相位绕组提供。该至少三个相位中的每一个俘获于共同壳体内。平行线从该至少三个相位延伸，且电流源转换器在平行线中的每一个上由感应器、交换网络和换向电容器形成，它们接纳于共同壳体内。
文档编号H02K11/00GK102195412SQ201110064418
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者G·I·罗滋曼, J·F·吉尔拉斯 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德公司