可径向地适应的相引线连接

摘要

本发明涉及一种可连接到电机的电子封装组件。电子封装组件包括支撑结构，其第一轴向端部与电机接合。支撑结构围绕中心轴线并限定了径向内壁和外壁表面。电力模块设置在径向外壁表面上并且绕径向外壁表面沿周向分布，并且包括电力电子装置。每个模块包括相端子，该相端子与电力电子装置联接并且设置在径向外壁表面的径向外侧。支撑结构限定了在径向内壁和外壁表面之间延伸的多个空隙。每个电力模块定位成靠近单独的一个空隙。每个空隙具有贯穿延伸的相引线。每个相引线连接至相端子并且使其与定子绕组导电地联接。还公开了具有该电子封装组件的电机。

权利要求

1.一种电子封装组件，其用于连接到电机的后框架构件，该电机包括具有多个定子绕组的定子和能够绕中心轴线旋转的转子，并且其中电子封装组件包括：支撑结构，该支撑结构具有相对的第一轴向端部和第二轴向端部，该第二轴向端部适于与后框架构件接合，支撑结构围绕中心轴线，支撑结构限定了径向内壁表面和径向外壁表面；

多个电力模块，所述多个电力模块设置在径向外壁表面上并且绕径向外壁表面沿周向分布，每个电力模块包括电力电子装置，每个电力模块包括相端子，该相端子与电力电子装置联接并且设置在径向外壁表面的径向外侧；

其中支撑结构限定了在径向内壁表面和径向外壁表面之间延伸的多个空隙，所述多个电力模块中的每个电力模块定位成靠近所述多个空隙中单独的一个空隙；以及多个相引线，所述多个相引线中的每个相引线延伸穿过所述多个空隙中的一个空隙并且连接到相端子之一，由此每个相端子与电机的定子绕组中相应的定子绕组能够导电地联接。

2.根据权利要求1所述的电子封装组件，其中所述多个空隙设置在支撑结构的第二轴向端部处，并且在支撑结构的第二轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

3.根据权利要求1所述的电子封装组件，其中径向外壁表面限定了沿周向间隔开的多个平坦的安装表面，每个平坦的安装表面接合所述多个电力模块中相应的一个电力模块。

4.根据权利要求3所述的电子封装组件，其中径向外壁表面在沿周向间隔开的位置处限定了多个离散的沿径向向外伸出的基座，每个伸出的基座限定了所述多个平坦的安装表面中相应的一个安装表面。

5.根据权利要求4所述的电子封装组件，其中所述多个空隙设置在支撑结构的第二轴向端部处，并且在支撑结构的第二轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

6.根据权利要求4所述的电子封装组件，其中电力模块绕径向外壁表面大致均匀地分布。

7.根据权利要求1所述的电子封装组件，其中支撑结构由金属材料形成，并且限定了与所述多个电力模块热连通的散热器，径向内表面限定了在支撑结构的第一轴向端部和第二轴向端部之间沿轴向延伸的空气通道。

8.根据权利要求7所述的电子封装组件，其中支撑结构还包括与径向内壁表面传导热连通的间隔开的多个肋部，所述肋部设置在空气通道中。

9.根据权利要求8所述的电子封装组件，其中所述多个空隙设置在支撑结构的第二轴向端部处，并且在支撑结构的第二轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

10.一种电机，其包括：定子；转子，该转子被定子围绕并且能够相对于定子绕中心轴线旋转；后框架构件，该后框架构件相对于定子可旋转地固定，中心轴线延伸穿过该后框架构件；以及根据权利要求1所述的电子封装组件，其中：中心轴线延伸穿过电子封装组件的支撑结构，该支撑结构连接到后框架构件。

11.根据权利要求10所述的电机，其中所述多个空隙设置在支撑结构的第二轴向端部处，并且在支撑结构的第二轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

12.根据权利要求10所述的电机，其中电机是空气冷却的，后框架构件具有孔口，冷却空气流通过该孔口相对于电子封装组件沿转子的方向大致轴向地吸入，以用于在孔口下游的位置处冷却电机。

13.根据权利要求12所述的电机，其中支撑结构由金属材料形成，并且限定了与所述多个电力模块热连通的散热器，径向内壁表面限定了在支撑结构的第一轴向端部和第二轴向端部之间沿轴向延伸的空气通道，在支撑结构的第二轴向端部处的空气通道与后框架构件中的孔口连通。

14.根据权利要求13所述的电机，其中支撑结构还包括与径向内壁表面传导热连通的间隔开的多个肋部，所述肋部设置在空气通道中。

15.根据权利要求14所述的电机，其还包括能够与转子一起绕中心轴线旋转的风扇，其中通过风扇的旋转引起穿过空气通道和孔口的空气流。

16.根据权利要求15所述的电机，其中所述多个空隙设置在支撑结构的第二轴向端部处，并且在支撑结构的第二轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

17.根据权利要求10所述的电机，其中电机是液体冷却的，并且后框架构件限定了相对于中心轴线大致垂直地延伸的金属壁，后框架构件壁具有与液体冷却剂接触的内轴向侧和与支撑结构传导热连通的相对的外轴向侧。

说明书

可径向地适应的相引线连接

[0001] 优先权要求和相关专利申请的交叉引用

[0002] 本申请要求以下申请的优先权：2014年10月8日提交的、名称为“RADIALLY ADAPTABLE PHASE LEAD CONNECTION”的美国临时专利申请62/061,375；并且与以下申请相关：2015年_________提交的、名称为“DUAL AIR AND LIQUID COOLING MEDIA COMPATIBLE ELECTRIC MACHINE ELECTRONICS”的美国专利申请_____________(代理人卷号22888-0237)；2015年_________提交的、名称为“AXIALLY EXTENDING ELECTRIC MACHINE ELECTRONICS COOLING TOWER”的美国专利申请_____________(代理人卷号22888-0239)；
2015年_________提交的、名称为“BI-DIRECTIONAL MOSFET COOLING FOR AN ELECTRIC MACHINE”的美国专利申请_____________(代理人卷号22888-0241)；2015年_________提交的、名称为“CIRCUIT LAYOUT FOR ELECTRIC MACHINE CONTROL ELECTRONICS”的美国专利申请_____________(代理人卷号22888-0243)；2015年_________提交的、名称为“CENTRALLY LOCATED CONTROL ELECTRONICS FOR ELECTRIC MACHINE”的美国专利申请_____________(代理人卷号22888-0245)；以及2015年_________提交的、名称为“PEDESTAL SURFACE FOR MOSFET MODULE”的美国专利申请_____________(代理人卷号
22888-0247)。

背景技术

[0003] 车辆(例如采用内燃机和/或具有包括电机的混合传动系的车辆)通常采用常被称为交流电机的设备。

[0004] 车辆交流电机是选择性地用作发电机或电动马达的电机。在常规的内燃机驱动车辆中，交流电机用作电动马达，以便在起动发动机时向发动机提供转矩。在发动机已经起动之后，交流电机可以用作发电机以产生电流，从而给电池充电。在混合动力车辆中，交流电机可以用作电动马达，以额外提供用于驱动车辆的转矩。

[0005] 用于交流电机的电路可能产生大量的热，这些热必须被耗散掉。随着现代车辆对交流电机的要求越来越多，对交流电机的电路的要求也增加。应对电机(例如用作车辆交流电机的那些电机)的增加的要求的改进是期望的。

发明内容

[0006] 本发明提供用于电机的电子封装组件，其中电子封装组件具有支撑结构，该支撑结构具有用于相引线的空隙，以加强电机的功能。

[0007] 在一种形式中，本发明包括电子封装组件，其适于连接到电机的后框架构件，该电机包括具有多个定子绕组的定子和能够绕中心轴线旋转的转子。电子封装组件包括支撑结构，该支撑结构具有相对的第一轴向端部和第二轴向端部。第一轴向端部适于与后框架构件接合，支撑结构围绕中心轴线。支撑结构限定了径向内壁表面和径向外壁表面。多个电力模块设置在径向外壁表面上并且绕径向外壁表面沿周向分布。每个电力模块包括电力电子装置。每个电力模块还包括相端子，该相端子与电力电子装置联接并且设置在径向外壁表面的径向外侧。支撑结构限定了在径向内壁表面和径向外壁表面之间延伸的多个空隙，所述多个电力模块中的每个电力模块定位成靠近所述多个空隙中单独的一个空隙。.多个相引线设置成所述多个相引线中的每个相引线延伸穿过所述多个空隙中的一个空隙并且连接到相端子之一，由此每个相端子与电机的定子绕组中相应的定子绕组能够导电地联接。

[0008] 在电子封装组件的一些实施例中，所述多个空隙设置在支撑结构的第一轴向端部处，并且在支撑结构的第一轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

[0009] 在电子封装组件的一些实施例中，径向外壁表面限定了沿周向间隔开的多个平坦的安装表面，每个平坦的安装表面接合所述多个电力模块中相应的一个电力模块。在具有这种平坦的安装表面的实施例中，径向外壁表面还可以在沿周向间隔开的位置处限定了多个离散的沿径向向外伸出的基座，其中每个伸出的基座限定了所述多个平坦的安装表面中相应的一个安装表面。

[0010] 在具有多个基座的电子封装组件的实施例中，所述多个空隙可以设置在支撑结构的第一轴向端部处，并且在支撑结构的第一轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

[0011] 在具有多个基座的电子封装组件的实施例中，所述电力模块可以绕径向外壁表面大致均匀地分布。

[0012] 在电子封装组件的一些实施例中，支撑结构由金属材料形成，并且限定了与所述多个电力模块热连通的散热器，径向内表面限定了在支撑结构的第一轴向端部和第二轴向端部之间沿轴向延伸的空气通道。

[0013] 在具有限定了散热器的支撑结构的电子封装组件的一些实施例中，支撑结构还包括与径向内壁表面传导热连通的间隔开的多个肋部，所述肋部设置在空气通道中。在具有这样的肋部的一些实施例中，所述多个空隙可以设置在支撑结构的第一轴向端部处，并且在支撑结构的第一轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

[0014] 另一个实施例为电机的形式，其包括：定子；转子，该转子被定子围绕并且能够相对于定子绕中心轴线旋转；后框架构件，该后框架构件相对于定子可旋转地固定，中心轴线延伸穿过该后框架构件；以及如本文所述的电子封装组件，并且其中中心轴线延伸穿过电子封装组件的支撑结构，该支撑结构连接到后框架构件。

[0015] 在电机的一些实施例中，所述多个空隙设置在支撑结构的第一轴向端部处，并且在支撑结构的第一轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

[0016] 在电机的一些实施例中，电机是空气冷却的，后框架构件具有孔口，冷却空气流通过该孔口相对于电子封装组件沿转子的方向大致轴向地吸入，以用于在孔口下游的位置处冷却电机。

[0017] 在空气冷却的电机的一些实施例中，支撑结构由金属材料形成，并且限定了与所述多个电力模块热连通的散热器，其中径向内表面限定了在支撑结构的第一轴向端部和第二轴向端部之间沿轴向延伸的空气通道，在支撑结构的第一轴向端部处的空气通道与后框架构件中的孔口连通。

[0018] 在空气冷却的电机的一些实施例中，其中支撑结构限定了散热器,支撑结构还包括与径向内壁表面传导热连通的间隔开的多个肋部，所述肋部设置在空气通道中。这样的实施例还可以包括能够与转子一起绕中心轴线旋转的风扇，其中通过风扇的旋转引起穿过空气通道和孔口的空气流。在这样的实施例中，所述多个空隙可以设置在支撑结构的第一轴向端部处，并且在支撑结构的第一轴向端部上限定了多个端部开口的狭槽。

[0019] 在电机的一些实施例中，电机是液体冷却的，并且后框架构件限定了相对于中心轴线大致垂直地延伸的金属壁，后框架构件壁具有与液体冷却剂接触的内轴向侧和与支撑结构传导热连通的相对的外轴向侧。

附图说明

[0020] 本发明的各个目的、特征和伴随的优点将能够完全理解，原因在于当结合附图考虑时能够更好地理解本发明。尽管附图代表了本发明公开的设备的实施例，但是附图并不需要按比例绘制或者按相同的比例绘制，并且某些特征可能被夸大或省略以更好地示出和解释本发明。此外，在示出了截面图的附图中，为了清楚起见可以省略各个截面元件的阴影。应当理解，这种阴影线的省略都仅仅是为了图示清楚的目的。

[0021] 图1为根据现有技术的交流电机实施例的侧视图；

[0022] 图2示出了现有交流电机的电力和控制电子器件的典型布局，其设置在交流电机的后框架构件的后表面上；

[0023] 图3为典型的交流电机的电力电子器件的电示意图；

[0024] 图4为包括根据本发明的一体化电子组件或“电子封装组件”的实施例的交流电机的侧视图，该电子组件安装在交流电机的后框架构件的后表面上；

[0025] 图5为根据本发明的电子封装组件的后透视图，示出了空气流路径和强制对流区域以及自然对流区域；

[0026] 图6为图5的电子封装组件的另一个后透视图；

[0027] 图7为图5的电子封装组件的另一个后透视图；

[0028] 图8示出了根据本发明的电机实施例中利用最后侧的双内部风扇的集成电子器件的空气冷却；

[0029] 图9示出了根据本发明的电机实施例中利用外部前风扇和/或周边空气流的集成电子器件的空气冷却；

[0030] 图10示出了根据本发明的电机实施例中的集成电子器件的液体冷却和空气冷却；

[0031] 图11为图5的电子封装组件的轴向后视图，其盖被移除；

[0032] 图12为图11所示的电子封装组件的后透视图；

[0033] 图13为图11所示的电子封装组件的另一个后透视图，示出了冷却空气的进入；

[0034] 图14为图11所示的电子封装组件的另一个后透视图，安装到电机(未示出)的后框架构件时所示的取向处于正常安装位置，示出了溅射排放路径；

[0035] 图15为图14的电子封装组件的前透视图，示出了与电机(未示出)的后框架构件交接的电子封装组件的轴向端部，示出了溅射排放路径；

[0036] 图16为与图11类似的电子封装组件的轴向后视图，示出了沿着初级冷却路径从其电力电子器件模块到其主冷却塔散热器的径向向内传导热流；

[0037] 图17为与图13类似的电子封装组件的后透视图，但是省略了控制电子组件和B+端子；

[0038] 图18为图5的电子封装组件的冷却塔的后透视图；

[0039] 图19为图5的电子封装组件的相互连接的MOSFET模块的后透视图，相对于彼此布置在其安装位置中；

[0040] 图20为图18的冷却塔的轴向后视图；

[0041] 图21为图18的冷却塔的另一个后透视图；

[0042] 图22为图18的冷却塔的侧视图；

[0043] 图23为根据本发明的电机的液体冷却的实施例的部分和局部截面图，示出了朝向电机的后框架构件穿过冷却塔的热流；

[0044] 图24为图17所示的电子封装组件的轴向后视图，示出了来自MOSFET模块的双向热流，并且指示出一些电力电子装置在模块中的位置；

[0045] 图25为图18的冷却塔的后透视图；

[0046] 图26为图13的电子封装组件的后透视图，其中电力电子器件模块壳体的盖被移除；

[0047] 图27为没有盖的图19的相互连接的MOSFET模块的后透视图；

[0048] 图28为图27的相互连接的MOSFET模块的局部分解后透视图，示出了其电力电子装置和电绝缘(T-Clad)基部层；

[0049] 图29为沿着图28的线29-29的MOSFET模块的横截面图；

[0050] 图30为分解后透视图，示出了根据本发明的电机，其具有电子封装组件和大直径的后框架构件，相导线在与相应MOSFET模块相端子的连接点的径向外侧的位置处离开框架构件；

[0051] 图31为分解后透视图，示出了根据本发明的电机，相对于图30的电机，其具有相同的电子封装组件和较小直径的后框架构件，相导线在与相应MOSFET模块相端子的连接点的径向内侧的位置处离开框架构件；

[0052] 图32为根据本发明的电子封装组件实施例的一部分的分解前透视图，示出了沿周向相邻的一对MOSFET模块之间的冷却塔中的凹部或狭槽，离开小直径后框架构件(未示出)中的孔的相导线可以通过该凹部或狭槽引导到其相应的MOSFET模块相端子；

[0053] 图33为分解后透视图，示出了根据本发明的电机，其具有电子封装组件和后框架构件，该后框架构件的后表面设置有空隙，相导线离开框架构件的径向位置通过该空隙可以适应于MOSFET模块相端子的位置；

[0054] 图34为图27省略的MOSFET模块壳体盖的视图，布置在安装位置中，示出了从盖的内表面沿径向向内延伸的相应的一体化凸台；

[0055] 图35为MOSFET模块的轴向视图，示出了其相应的电力电子装置、模块壳体盖以及盖的一体的凸台，凸台从盖的内表面沿径向向内延伸，为了清楚起见省略了模块壳体侧壁；

[0056] 图36为图17所示的电子封装组件的后透视图，省略了MOSFET模块的处于其壳体盖的径向内侧的部分，示出了根据本发明的电子封装组件的双向散热器，以及沿着初级冷却路径通过传导从每个MOSFET模块到主冷却塔散热器中的热传递路径，和沿着并行的次级冷却路径经由自然对流从模块壳体盖到环境空气的热传递路径；

[0057] 图37为根据本发明的电子封装组件的冷却塔的主散热器、示出了电路板但是省略了封盖或盖板的控制电子组件以及控制电子器件信号引线的后透视图；

[0058] 图38为与图37类似的后透视图，但是移除了控制电子组件；

[0059] 图39为与图37类似的后透视图，但是省略了控制电子组件的封盖或盖板以及位于其内表面上的电路板部分，示出了塑料杯状物或容器的内部和安装在其中的控制电子器件电路板部分；

[0060] 图40为与图18类似的后透视图，仅仅示出了主散热器和其居中定位的凹槽，控制电子组件的塑料杯状物或容器通常容纳在该凹槽中；

[0061] 图41为根据本发明的电子封装组件的控制电子组件和信号引线的后透视图；

[0062] 图42为图41所示的控制电子组件的信号引线和封盖或盖板的前透视图，示出了设置在封盖的内表面上的控制电子器件电路板部分；

[0063] 图43为图41所示的控制电子组件和信号引线的后透视图，塑料杯状物的封盖或盖板被移除，示出了通常设置在封盖的内表面上的电路板部分；

[0064] 图44为图43所示的控制电子组件和信号引线的后透视图，但是省略了通常设置在封盖或盖板的内表面上的电路板部分，示出了塑料杯状物的内部和安装在其中的控制电子器件电路板部分；

[0065] 图45为图39所示的控制电子组件实施例的一部分的后透视图；

[0066] 图46为图45的控制电子组件部分的侧透视图，省略了其电路板部分，仅仅示出了其塑料杯状物；

[0067] 图47为图45的塑料杯状物的后透视图，示出了杯状物的内部；

[0068] 图48为图45的塑料杯状物的另一个后透视图，示出了杯状物的内部；

[0069] 图49为图45的塑料杯状物的前透视图，示出了凹部，电机轴端部和电刷保持器通常设置在该凹部中；

[0070] 图50为图45的塑料杯状物的另一个前透视图；

[0071] 图51为图44所示的电路板部分和信号引线的后透视图；

[0072] 图52为图51所示的电路板部分和信号引线的可供选择的实施例的后透视图，其中信号引线和设置有电路板部分的电路板材料彼此一体地形成，并且由塑性变形的单个柔性电路板材料部件限定，还以虚线示出了可选的、另外的电路板部分；

[0073] 图53为图52的单个柔性电路板材料部件处于其未变形状态的平面图，还以虚线示出了可选的、另外的电路板部分；

[0074] 图54为嵌套的多个未变形的柔性电路板和信号引线材料部件的平面图，其被布置在平面中以用于运输或组装；

[0075] 图55为图7的电子封装组件实施例的后透视图，省略了盖；

[0076] 图56为可供选择的冷却塔实施例的后透视图，其设置有径向延伸的基座，该基座限定了用于MOSFET模块的安装表面；

[0077] 图57为电子封装组件的分解前透视图，其包括图56的冷却塔实施例；

[0078] 图58为沿着图11的线58-58的横截面图，修改成包括图56的冷却塔实施例，示出了槽/凸缘沿着冷却塔基座边缘以用于溅射排放的位置；

[0079] 图59为图58的矩形列出区域59的放大视图，示出了槽/凸缘沿着冷却塔基座边缘以用于溅射排放；

[0080] 图60为电子封装组件的一部分的分解后透视图，其包括图56的冷却塔实施例，示出了槽/凸缘沿着冷却塔基座边缘以用于溅射排放；

[0081] 图61为图60的电子封装组件的一部分的另一个分解后透视图，示出了槽/凸缘沿着冷却塔基座边缘以用于溅射排放；

[0082] 图62为沿着图11的线62-62的放大分解横截面图，修改成包括图56的冷却塔实施例，示出了槽/凸缘沿着示例性基座的后边缘以用于溅射排放；以及

[0083] 图63为本发明实施例的电子封装组件的沿周向相邻的MOSFET模块之间的放大分解前透视图，其包括图56的冷却塔实施例，示出了槽/凸缘用于溅射排放。

[0084] 对应参考符号表明贯穿若干视图的对应部分。尽管附图代表了本发明公开的设备的实施例，但是附图并不需要按比例绘制或者按相同的比例绘制，并且某些特征可能被夸大以更好地示出和解释本发明。

具体实施方式

[0085] 本发明能适合于各种修改和可供选择的形式，在本文中详细描述在附图中借助于例子示出的本发明的具体实施例。本发明的示例性实施例选择和描述成使得本领域其它技术人员可以了解和理解本发明的原理和实施。然而，应当理解，附图和详细描述并不用来将本发明限制为所公开的具体形式，相反旨在涵盖权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。

[0086] 应当理解，术语“径向”和“轴向”在本文中大致用来形成各个部件相对于电机或电子封装组件的位置，而不是空间中的绝对位置。另外，不管参考系，在本公开中，除非明确说明，诸如“平行”和“垂直”以及类似物的术语不用来表示确切的数学取向或几何结构，相反用作近似术语。诸如“向前”、“向后”、“前”和“后”以及类似物的术语用于中心轴线的环境中，该中心轴线在之相对的前/向前和后/向后的轴向端部间延伸。另外，应当理解，本公开和权利要求使用的各种结构术语不应当进行单一的解释，除非在本文中明确表明。

[0087] 尽管本发明所公开的实施例涉及三相或六相(即双三相)同步电机拓扑结构，例如爪极交流电机和内部永磁体混合电机，但是本公开也可以应用于其它电机拓扑结构，例如开关磁阻或感应电机。本领域普通技术人员将会理解，上述六相(即双三相)电机具有两个三相绕组，其成30度电气地间隔开以用于消除噪声，如图3所示。然而，应当理解，本文提供的公开的所有方面还涉及并能够应用于纯粹的六相电机以及五相电机或七相电机，这是对于相关领域普通技术人员而言众所周知的电机类型。

[0088] 本文示例的电机实施例130的期望的功率范围为1.5至17kW，电压范围为12-60V，定子的外径的范围在120至200mm之间。参考图4，本文所公开的示例性的电子封装组件实施例132是集成的电子组件，其封装成可分离电机部件，该可分离电机部件适于在电机的轴向最后侧部分处相对于典型安装的电机正常取向安装到电机130的后框架构件134。通常，电机的后框架相对于电机中心轴线138通过轴承沿径向和轴向支撑转子轴136。转子140可以自身限定出电机中心轴线138，定子142也可以。用于电机的集成控制和电力电子器件通常位于定子和转子的后方，并且安装到后框架后框架。图1中示出了现有的电机100，其包括集成控制和电力电子封装组件114。

[0089] 现有电机的集成电子器件的冷却通常至少部分地依赖于用于冷却电机的位于电机壳体内部的其它部件(例如定子绕组或转子)的装置。本文公开的发明的某些方面涉及安装在电机后部处的电子封装组件。

[0090] 后框架可以包括构件134，该构件限定了相对于中心轴线138垂直地延伸的大致平面的后表面144。液体冷却的电机通常在后框架中提供沿轴向位于后表面144内侧的液体冷却剂通道或水夹套部分146。图10中示出了这样的根据本发明的电机。

[0091] 参考图8，后框架构件134可以容纳一对内部风扇148之一，该内部风扇能够与转子140一起旋转。后部风扇148引起从电机130的后部沿向前方向的空气流，该空气流沿轴向向内朝向转子140，穿过后框架构件134中的孔口150。沿轴向被吸入到内部的后部风扇148的空气被沿径向向外引导，通常穿过定子绕组(定子绕组由此被冷却)，并且从电机130沿径向排出。

[0092] 参考图9，一些电机实施例130利用外部风扇(未示出)，该外部风扇能够与转子140一起旋转并且沿轴向定位在定子142的前方，以将空气吸入穿过电机壳体中的开口。外部风扇引起向前引导的空气流，该空气流穿过后框架构件134中的孔口150，并且经过定子和转子。

[0093] 参考图5和6，根据本发明的电子封装组件132中的部件的空间布置形式使得可获得的封装组件空间的利用最大化。示例性的实施例提供电力电子装置154作为电力模块154或MOSFET模块154，以提供三相MOSFET整流器/逆变器154的两个并行组156a、156b，如图3所示。代表本领域当前状态的现有电机100的设计(参见例如图1和2)物理地不允许并行的电力电子装置。这些现有的电机采用三个MOSFET模块116，这些MOSFET模块与控制电子器件118一起布置在后框架110的后表面112上，大致如图2所示。在该部位处缺乏可获得的物理空间阻止了在该处封装并行的MOSFET整流器/逆变器。相比之下，根据本发明的电机实施例
130容纳六个MOSFET模块154的封装，设置成三个模块154一组的两个并行连接的组156a、
156b，如图3所示。相对于相似容量的现有电机100的当前状态的电力电子器件116，电力模块154的这两个组156a、156b将通过的电流有效地降低大约一半，原因在于它们是并行的。

[0094] 在以发电模式操作以产生200A的DC输出电流的三相电机130的例子中，根据本领域当前状态设计的电机100在整流定子输出的时间的1/3时间内将有200A的电流流过其三个MOSFET模块116中的每一个，而根据本发明的实施例的电机130，每个MOSFET模块154仅仅需要整流200A/2或100A。MOSFET损耗欧姆类型的损耗，由此热损耗与电流的平方成比例。因此，与现有技术的电机100相比，根据本发明的电机130由于其并行的电力电子装置154而能够有效地在每个电力电子装置154中将电力损耗切掉四分之一(即1/22)并且将电力电子器件中的总体热损耗切掉一半(即1/4X2＝1/2)，由此相对于类似的现有电机100提供的显著的优点。

[0095] 参考图1和2，在典型的现有技术的空气冷却的电机100中，冷却空气沿轴向进入到电机的后部中。然而，这些电机的电力和控制电子部件114大致耗尽了电机的后框架110的整个后表面区域，并不允许足够的轴向空气流经由电子器件来通过空气冷却这些电子器件。来自电力模块116的热在到达冷却翅片之前必须沿着后表面平面行进，这些冷却翅片位于模块的外侧。该行进距离增大了热传导阻力，并且相应地升高了电力装置116的温度。

[0096] 此外，用于冷却这些现有电机的电力模块的翅片不处于高速入口空气流的区域中，和/或不与引入空气的自然流动路径合作，相反升高了空气流阻力并由此降低了整体大部分冷却空气流量。

[0097] 根据另一种现有的冷却方法，电力电子器件116和控制电子器件118在电机100中沿轴向间隔开，冷却空气通过径向入口被吸入到电机中，之后在电机内转向和沿轴向流动。然而，这种类型的布局由于冷却空气流的转向而引起高的压降，从而降低了大部分空气流量。这种布局还促进了从电机100后部排出的热空气再循环回到其径向冷却空气入口中。这种再循环有效地升高了吸入到电机100中的冷却空气的温度，从而升高了部件的温度。根据本发明的电机130中克服了这些问题。

[0098] 相对于现有电机100(例如参见图2)中的电力模块的取向，附接到冷却塔158的电力模块154在边缘上转向，这提供了许多设计优点。参考图4-7和11-25的示例性实施例，电子封装组件132包括金属冷却塔158，该金属冷却塔由轴向延伸的第一壁160限定，该第一壁在冷却塔的沿轴向相对的第一端部162和第二端部164之间延伸并且绕封装组件中心轴线168延伸，使得在轴向视图(图20)中，冷却塔158成形为类似挤出多边形，其中翅片表面或肋部170在冷却塔内侧从第一壁160的径向内表面172延伸。冷却塔可以例如是铝铸造或挤出物，其第一壁160和肋部170是一体地形成的构件。在示例性实施例中，当电子封装组件132安装成电机130的部件时，封装组件中心轴线168和电机中心轴线138是重合的。轴向相对的第一壁端部162、164分别限定了冷却塔158的轴向相对的第一和第二端部162、164。轴向延伸的空气通道174由第一壁160的径向内表面172限定。

[0099] 在冷却塔结构158的径向外表面176上，电力模块154安装在平坦的多边形表面上，这些表面限定了用于电力模块154的安装垫178。安装垫178绕冷却塔158的径向外表面176沿轴向均匀地分布。例如，安装垫可以绕径向外表面176大致等角度地分布。冷却塔158限定了用于电力模块154的主散热器180，该主散热器与安装垫178导热连通。冷却塔肋部170离开这些电力模块安装表面178直接向内延伸。在图示实施例中，第一壁160的径向内部是第二壁182。第一壁160、第二壁182(包含在图示实施例中)和肋部170是金属冷却塔158的一体地形成的构件。第二壁182在冷却塔158的相对的第一和第二轴向端部162、164之间沿轴向延伸，并且绕封装组件中心轴线168延伸。在轴向视图中，第二壁182限定了另一个中空多边形，其径向内表面184限定了空间或凹槽186，该空间或凹槽用作用于控制电子器件188的位置。在图示实施例中，凹槽186在冷却塔158内是无底的，并且具有沿轴向伸出的轮廓，该轮廓例如可以是多边形的，但是应当理解，在其它实施例中，凹槽186的结构可以具有不同的形状或深度，或者可以完全省略。

[0100] 沿着电子封装组件132的长度，冷却塔158在与中心轴线168垂直的平面中具有大的横截面积。在用于空气冷却的电机130的情况下，沿着延伸穿过冷却塔158的空气通道174的轴向空气流是均匀的并且接近电机130的径向中心，这与双内部风扇构造的电机中的自然空气流样式一起工作良好；这样的电机中的最佳性能来自于进入后部风扇148的冷却空间沿轴向穿过风扇叶片的内径。此外，散热器180具有与空气通道174成横向的翅片或肋部170，冷却空气在翅片或肋部之间流动。肋部170从电力模块154安装位置的角度位置沿径向向内延伸，并且还在空气通道入口190和出口192之间沿轴向延伸，该入口和出口限定在冷却塔158的相应的沿轴向相对的第一端部162和第二端部164处。肋部170提供大的表面积，热从该表面积对流地传递到冷却空气，这产生了优异的空气冷却性能。散热器180的翅片或肋部170从每个相应的电力模块154的安装垫位置朝向冷却塔158的中心轴线168沿径向向内延伸。冷却塔158的肋部170直接地定位在进入电子封装组件132后部的冷却空气的高速空气流中，并且布置成与通过其在冷却塔158的第一轴向端部162附近的入口190进入空气通道174的空气的自然流动路径相配合。

[0101] 根据本发明的冷却塔158绕中心轴线168成角度地和沿轴向方向两者提供单独的MOSFET的最大化的空间散布。电力电子装置154之间的最大化的空间散布趋于使得它们的热传导相互作用和所得的装置温度最小化。

[0102] 冷却塔158提供单独的电力模块154的较大程度的散布，这用来使得它们的热相互作用最小化并且降低它们的温度。该散布随着冷却塔的几何结构而变化，在示例性实施例中，冷却塔的几何结构沿轴向分布六个电力模块154，这些电力模块绕冷却塔第一壁160的径向外表面176等距分布，该第一壁在冷却塔的沿轴向相对的端部162、164之间延伸并且绕电子封装组件的中心轴线延伸。理想地，热损耗源(例如多个MOSFET模块154)彼此尽可能远地散布，以使得它们的热传导相互作用最小化。在具有本文所公开的冷却塔158的电子封装组件132中，单独的MOSFET围绕点击130的中心轴线168在360度弧上基本上等距分布。另外，每个电力模块154中的正MOSFET194和负MOSFET196沿着电机的轴向方向宽阔地分开。

[0103] 图示的冷却塔实施例提供了中空空间或凹槽186，以用于主散热器180的大致径向中心中的控制电子器件封装。该中心位置使得控制电子器件电路188和每个电力模块154之间的距离最大化。其还将控制电子器件电路188定位在用于冷却的最佳区域中，该区域最远离电力模块热源。通过将比电力模块154需要相对较少的冷却的控制电子器件直接定位在电机130的后轴承的后方，将控制电子器件188定位在该位置还使得可获得的空间利用最大化。在某些空气冷却的电机的实施例中，该区域处于空气流死空间中，即空气通道的没有空气流出现的部分中。换言之，如果没有电子控制电路188，那么空气将不会流过该空间。

[0104] 热有益效果也来自于将控制电子器件188定位成靠近电子封装组件132的径向中心并且定位在电力电子装置位置的轴向后方。冷却空气沿着轴向方向从电子封装组件的后轴向端部162进入冷却塔158，并且朝向电机130的后框架向前吸入穿过空气通道174。将电子控制电路188定位在该位置处，最冷的可能空气可用来冷却其部件，这些部件通常是较低温度变化率的。此外，因为控制电子器件188相对于电力电子器件或电机的定子142和转子140产生相对较少的热，所以控制电子器件不会以对下游部件有害的有意义的方式增加冷却空气的温度。

[0105] 另外，使控制电子器件188处于电子封装组件132的中心使得从较高温度变化率的发热MOSFET到其通常较低温度变化率的部件的物理距离最大化。因为来自MOSFET的废热被冷却塔158的翅片表面区域去除，所以围绕控制电子器件188的散热器表面将比靠近MOSFET的那些电子器件更冷，这有利于控制电子器件。

[0106] 居中地定位控制电子器件188还使得控制电子器件和电力电子器件152之间的电信号传递距离最小化，这有利地使得电噪声问题和布线成本最小化。

[0107] 图示实施例的第二壁182的径向外表面178通过肋部170连接到第二壁的径向内表面184，一些肋部限定了从沿周向相邻的电力模块安装部位之间的角度位置向内延伸的径向辐条。第一壁160和第二壁182以及肋部170一体地形成为铝铸造或挤出物，并且因此彼此热传导连通。轴向空气通道174限定在第一和第二壁之间，由肋部穿过。空气通道174的轴向横截面形状在冷却塔158的相对的轴向端部162、164之间大致是环形的。

[0108] 图示的冷却塔和电力模块布局与典型的交流电机构造配合良好。其允许环境冷却空气在中心轴线138附近(具有非常大且角度均匀的入口区域)沿轴向流入到电机130中，而同时提供用于模块134的安装和传导冷却的大表面积。

[0109] 冷却塔158有利地便于冷却空气非常均匀地流入到电子封装组件132的附近。现有的空气冷却的电机100的典型电子器件布局在角度方面在几何上是非对称的，并且具有冷却空气流完全堵塞的区域，如图2的例子中明显看到的。来自于这种空气流堵塞的冷却空气流的非均匀性可能在电机100的定子104上产生热点，这继而降低了电机的温度能力和/或性能。相比之下，电子封装组件132的电子器件布局的较大均匀性为冷却塔158提供了较为均匀的空气入口区域，以及更加均匀的穿过的冷却空气流，使得在定子142上出现热点的可能性最小化。

[0110] 电力模块154的安装方向与后框架构件134的取向垂直，极大地使得模块的沿轴向投射到电机130的后表面144上的区域最小化。与现有电机的电子器件布局相比，将大致平坦的电力模块154取向成使得它们在安装时与后表面144成边缘方向或者大致平行于中心轴线168，较佳地允许期望电机设计所需数量和尺寸的MOSFET模块的封装，以及大得多的设计灵活性。

[0111] 借助于处于引入空气流的冷却流中并且从电力模块安装位置178直接内侧的位置沿径向向内延伸的冷却塔肋部或翅片170，在电力装置154和冷却塔翅片170之间存在最小的热传导阻力。

[0112] 根据本发明的冷却塔结构158允许冷却空气以最小的限制和高度的角度均匀性沿轴向进入电子封装组件132。

[0113] 在双内部风扇构造的电机实施例130中，冷却空气必须在其叶片内径处进入后部离心风扇148以用于风扇正确地起作用，根据本发明的冷却塔结构158使其自身自然地形成这种类型的流动。外部风扇电机130(典型的电流重载交流电机)也与这种冷却塔结构配合良好，原因在于空气可以流过空气通道174并在流动限制很小的情况下进入电机130的后部。

[0114] 示例性的冷却塔的几何结构也与液体冷却的应用是相容的。在这样的应用中，电机130的后表面144是液体冷却的，并且冷却塔158直接安装在该液体冷却表面上。冷却塔的一体地连接的热传导构件170的横截面积允许热以传导方式从MOSFET到后表面144流过冷却塔158，热可以从该后表面以对流的方式通过液体冷却剂去除，该液体冷却剂循环通过由框架的后表面构件144限定的水夹套146。换言之，限定了外壁表面176的冷却塔壁160以及肋部170的较大的横截面积提供了用于将废热从MOSFET传递到后表面的低热传导阻力。此外，从散热器的肋部表面额外地发生自然对流，这进一步用来去除废热。因此，冷却塔158与空气冷却的和液体冷却的电机130两者都是相容的。

[0115] 有利地，电子封装组件132适于经由冷却塔158附接到电机130的后框架构件134，该冷却塔是用于电力模块154的主散热器。电力模块154的基部板200以及冷却塔158上的模块安装位置178直接表面对表面接触，由此它们在电气和热方面传导连通。因为模块基部板200和冷却塔158电气上处于接地电位，所以冷却塔可以直接附接到电机的后框架。

[0116] 电子封装组件132的这种特性对于液体冷却的应用而言是重要的，其中与电机130的中心轴线138垂直的平面中的散热器180的大横截面便于通过其接触安装表面沿着初级冷却路径202从电力装置154传递到冷却塔158的热进一步沿着初级冷却路径202传导到电机130的后表面144。后表面144形成在后框架构件134上，并且限定了电机壳体的面向后的表面。在液体冷却电机130中，后表面框架构件134通常限定了液体冷却剂通道146。热以对流方式从后表面框架构件134传递到流过水夹套146的液体冷却剂。从冷却塔158传导到后表面144的热通过对流去除到冷却液体，该冷却液体循环穿过框架的后表面构件134。

[0117] 能够利用根据本发明的电子封装的另一种电机拓扑结构是空气冷却的电机130，其沿着电机的框架外径的内表面具有大致沿轴向引导的空气流。在根据本发明的这种电机的实施例中，采用液体冷却和空气冷却两种冷却模式。首先，来自MOSFET的一些热通过对流从冷却塔散热器肋部170的大量表面去除到轴向冷却空气流，如具有双内部风扇的电机的实施例。然而，因为空气必须在电机内部，在冷却塔158和后框架构件134相互连接位置下游的位置处转弯，所以在冷却空气中引入了压降，这使其流动减少并且由此降低其冷却能力。然而，和液体冷却的应用一样，所有沿着中心轴线168的轴向横截面中的散热器180的大面积允许沿着初级冷却路径202从MOSFET传递到冷却塔散热器180的热的其余部分进一步沿着通过冷却塔158的路径传导，并传导到电机130的后框架构件134中，该后框架构件可以具有额外的表面翅片以促进对流传热到冷却空气，和/或具有开口以允许形成并行空气流动路径，从而足够的冷却空气进入电机以用于冷却电机的定子和转子。

[0118] 根据本发明的冷却塔158针对给定的封装组件尺寸在结构的中心处提供大量的表面区域，这与空气冷却的电机中的自然冷却空气流方向协调一致。

[0119] 根据本发明的冷却塔的几何设计和布局提供了与空气冷却的和/或液体冷却的电机130相容的电子封装组件132。

[0120] 冷却塔158提供用于待安装到其上的电子器件的非常坚硬和刚性的支撑结构。冷却塔的刚度有利于发动机安装的电机应用，其中振动是重要的关注点。现有电机100的后框架构件110在用于发动机时由于发动机振动而通常经受各种弯曲和扭曲模式。转子组件质量的轴向震荡以及由驱动带轮上的动态带负荷引起的轴上的力在后轴承上施加旋转力，由此引起支撑后轴承的电机后框架构件110上的动态力。在现有电机100中，这些弯曲模式产生电子部件114相对于彼此的运动，并且可能导致部件疲劳故障，尤其是连接带和类似物的疲劳故障。

[0121] 在根据本发明的电子封装组件132中，所有的电子器件都直接地机械系结到冷却塔结构158，不会经历后框架构件134的弯曲模式。尽管主要是用于冷却目的，但是冷却塔158的一体地形成有翅片的结构也有意地用来为冷却塔结构提供机械刚度。冷却塔的轴向长度、其绕中心轴线168的360度轮廓以及其一体的肋部170组合起来为根据本发明的电子封装组件132提供较为优异的结构刚度。因此，安装到冷却塔的电子部件相对于彼此的运动被最小化，并且本文所述的电子封装组件的相当振动稳定性相对于现有电机中使用的一体化电子组件得到极大改善。此外，电机130的后框架构件134通过冷却塔158与其附接而被有利地加强。后框架构件134的加强使其弯曲和扭曲最小化，这继而可以使得电机中其它疲劳相关的故障最小化，例如由于弯曲疲劳导致的贯穿螺栓故障。

[0122] 冷却塔158的高刚度结构来自于其具有绕中心轴线360度延伸的轮廓以及用作加强梁的交织翅片170。

[0123] 冷却塔158在结构上是刚性的，并且使得振动关注点最小化，原因在于所有的电力MOSFET都直接安装到其上。此外，借助于电子封装组件132通过刚性冷却塔158安装到框架构件134，电机130的后框架构件134也被期望地加强。

[0124] 控制电子器件188塞进到主冷却塔散热器180的本体中，这使得总体电子封装组件132所需的轴向空间最小化。控制电子器件组件的中心安装位置使得空气流堵塞最小化，使得控制电路暴露于来自电力电子器件的热损耗最小化，使得控制电子器件暴露于进入电机
130的最冷的冷却空气，并且使得控制电子器件188和电力电子器件152之间的电信号传递距离最小化，这使得电噪声问题和布线成本最小化。

[0125] 在电子封装组件132的示例性实施例中，包含在每个电力模块154中的MOSFET194、196和MOSFET驱动器204与冷却塔散热器180传导热连通，模块围绕该散热器沿周向分布。到该主散热器的传导热传递是用于每个MOSFET模块154的初级冷却路径202。有利地，每个电力模块154的正(或高侧)电力装置194和负(或低侧)电力装置196(MOSFET)有利地共用通用的模块散热器。这种期望特征来自于正和负MOSFET194、196是相同的N沟道装置，具有相同的极性，并且在图示的示例性实施例中提供热传导电绝缘的薄层206，该薄层在金属模块基部200的整个内表面208上延伸，如图25所示。薄的电绝缘层200具有低耐热性，并且可以是TM
已有的可商购获得的材料，例如Thermal Clad ，常常称为“T-Clad”，Henkel公司(www.henkel.com)的产品，以前来自美国明尼苏达州的Bergquist  Company of Chanhassen。

[0126] 在一个实施例中，绝缘层206印刷在模块的散热金属基部200的表面208上。该绝缘层206的顶部上印刷有铜迹线或带(未示出)。参考图26，适合于通过电力模块154传导的电流水平的厚得多的铜带210被焊接到印刷铜带，并且正MOSFET194直接附接到铜带210。在每个模块154内，正MOSFET的漏极(drain)与铜带210相连。

[0127] 如上所述，示例性的电子封装组件132采用三个MOSFET电力模块154的两个并行连接的组156a、156b。在第一组156a的三个沿周向相邻的模块154(这些模块分别与定子的第一绕组214a的相关导体212a通信)之中，铜带210相互连接以形成菊链式第一电力总线216a。同样，在第二组156b的三个沿周向相邻的模块154(这些模块分别与定子的第二绕组
214b的相关导体212b通信，该第二绕组相对于第一绕组214a偏移30°)之中，铜带210相互连接以形成菊链式第二电力总线216b。第一和第二电力总线216a、216b在电机的B+端子218处相互连接，该端子是电子封装组件132的部件。

[0128] 相似地，另一个并行铜迹线或带(未示出)印刷在绝缘层206的顶部上。再次参考图26，适合于通过电力模块154传导的电流水平的厚得多的构件220被焊接到该印刷铜带，并且负MOSFET196直接附接到铜构件220。在每个模块154内，负MOSFET196的漏极以及正MOSFET194的源电连接到铜构件220。每个电力模块154的铜构件220从其模块壳体222延伸，以限定相应模块的相连接端子224，与该电力模块154相关的相应定子绕组212b经由相导线连接到该相连接端子。

[0129] 每个负MOSFET196的源电连接到其模块的金属基部200，并且通过基部和冷却塔158的相应安装垫178接地，模块基部附接到该安装垫。每个电力模块154的MOSFET驱动器
204直接安装到电绝缘层206，并且经由相应的信号引线226与控制电路188通信。

[0130] 如上所述，与现有的一体化电子封装组件132相比，针对多个电力模块154的正MOSFET194和负MOSFET196在接地电位下共用通用主散热器180而不是在不同电位下需要单独的正和负散热器(如现有电机100的电力电子装置116通常所采用的)的能力为本发明的电子封装组件132提供了基本上更大的设计灵活性，以适应用于空气冷却的对流和/或用于液体冷却的经由电机的后框架的后表面144的传导。

[0131] 通常，与定子绕组相导体212a、212b的相连接的电力电子器件侧处于固定的刚性位置中。通常尺寸的机动车交流电机的大致圆形框架外径为140mm。参考图2，现有电机100中的电力模块相端子连接器120沿径向定位成使得其能够适应窄范围的电机尺寸，例如129至144mm的定子外径。

[0132] 狭槽或凹部(下文称为“空隙”)228提供用于封装相应的相导线230的间隙，该相导线由在定子142和相关的电力模块相端子连接器224之间延伸的定子绕组的相导体212a、212b限定。在后框架后表面144和/或电子封装组件的冷却塔158中提供这样的空隙228允许相同的电子封装组件实施例132适应定子相导体212a、212b的径向位置的相对较大的变化。
因此，单个电子封装组件132的尺寸可以用于各种定子尺寸的电机130，包括这样的尺寸，即该尺寸小到在附接到后表面144的冷却塔轴向端部164的周边内侧将定子相导体的位置232沿径向定位成从后表面144出现，但是模块相端子连接器224的位置处于该周边的外侧。

[0133] 在现有电机100的电子封装组件布局中，MOSFET模块116安装到后表面112，模块基部安装表面设置在与中心轴线108垂直的平面中，如图2所示，该现有电机不能够在模块相引线连接器端子120附近可行地提供这样的空隙，原因在于空隙将处于模块116自身处。然而，期望的是适应更广泛范围的电机尺寸。例如，根据本发明的电子封装组件132的实施例期望的设计要求需要适应从120mm直至190mm范围内的定子电机直径的范围。

[0134] 然而，在绕中心轴线138沿周向分布的位置处且在与中心轴线平行的平面中安装到冷却塔158的MOSFET模块154在沿周向相邻的电力模块154之间提供凹部228。该区域中的冷却塔肋部或翅片170可以被移除，而不会出现大的不利热问题，原因在于该位置处于自然出现的绝热平面中。

[0135] 经由冷却塔158提供的MOSFET模块154的轴向位置，在相引线连接部224和电机130的后框架144之间具有一些轴向空间234。这在定子端部匝线与MOSFET模块154的相端子224处的相连接部之间产生有价值的长度，以用于定子导体230被引导以及相对于电机轴的旋转轴线138的两个位置之间的径向过渡。

[0136] 在沿周向相邻的电力模块154之间的区域中，根据本发明的电机实施例130在电机130的冷却塔散热器180和后框架134、144的任一者或两者中提供狭槽开口或凹部228。

[0137] 某些示例性电机实施例130设置有沿着在冷却塔的向前轴向端部164和径向外表面176之间形成的角部236沿周向分布的多个凹部或狭槽(“空隙”)228，该向前轴向端部交接并能够附接到电机的后框架构件134、144，。每个空隙228沿径向方向是长形的，并且限定了凹部，该凹部在冷却塔158的轴向端部表面164中沿轴向向前开口，并且在沿周向相邻的电力模块154之间的位置处沿径向向外开口，这些电力模块在冷却塔的径向外表面176上附接到安装位置178。每个空隙228沿着空隙228的长度从径向外壁表面176沿径向向内延伸到径向位置，空隙的长度与用于各种小尺寸电机130的相导体穿过位置232重合。

[0138] 参考图30，包括这样的电子封装组件132的一些电机实施例130具有足够大的直径尺寸，使得它们的定子绕组相导体230在模块相端子连接器224的径向附近或外侧的位置232处延伸穿过后框架构件134。在这样的电机中，相导体230从待连接到相关模块相端子
224的其相应孔口228沿径向向内引导。

[0139] 参考图31，其它电机实施例130包括相同的电子封装组件132，并且具有相对较小的直径尺寸。在模块相端子连接器224的径向内侧的位置处，并且可能在空隙228内侧的径向位置处，相导体230延伸穿过后框架构件134。在这样的电机中，相导体230沿着空隙228从其相应孔口232沿径向向外引导。空隙228的尺寸形成为用于将相导体230路由到电力模块相端子224，与冷却塔158和后表面144的间隙方便连接到相关的模块相端子224。在这样的电机中，其中冷却塔的向前轴向端部164与相导线出现位置232叠置，绕组相导体(或相导线)230可以沿着空隙228沿径向引导，其间隙足以避免损坏并且使得冷却塔158正确地坐置到后框架构件134。

[0140] 在其它实施例中，电子封装组件132可以包括或可以不包括空隙228，但是后表面144设置有孔口228，该孔口沿径向方向是长形的，相导体230可以在提供与冷却塔向前轴向端部164的足够间隙的位置232处通过该孔口离开后表面。

[0141] 在用于具有来自MOSFET模块154的缠绕带的简单相引线端子结构224的宽广空间234的情况下，可以适应不同横截面的相导线230。该连接通过焊接或熔接该连接来完成。

[0142] 一体式模制塑料引导件(未示出)提供定子绕组相导体/相导线230、框架134、144和金属冷却塔158之间必要的电绝缘。在组装期间，该引导件/绝缘体简单地被捕集在冷却塔和后框架之间，以将绝缘体保持就位。

[0143] 每个电力模块盖板240的外表面238沿径向面向外，并且畅通无阻地暴露于围绕电子封装组件132的环境空气。这便于电力电子装置154与围绕电子封装组件的空气通过盖板240产生对流热传递。盖板的外表面238被构造成(例如对于翅片242)用以加强从该外表面到环境空气的对流热传递。因此，根据本发明的电子封装组件实施例132为每个电力模块
154提供沿相反径向方向的双向冷却。

[0144] MOSFET模块154安装到冷却塔结构158，使得电力电子器件的双向冷却能够被最大化。来自每个电力模块154的热损耗初始跟随初级冷却路径202，沿径向向内穿过模块基部200并进入在模块安装位置处由冷却塔158限定的主散热器180，相应的冷却翅片170从该模块安装位置沿径向向内延伸。来自每个电力模块154的热损耗初始还跟随相应的次级冷却路径244，沿径向向外穿过其铸造铝盖板240，并且通过盖板的带有翅片的外表面238传递到环境空气。来自每个模块154的电力电子装置194、196、204的双向冷却路径202、244使得对来自容纳在其中的电力电子装置的热流的热阻力最小化。来自多个电力模块154的热损耗还相对于电子封装组件132共同地跟随径向向内和径向向外的初级冷却路径202和次级冷却路径244。初级和次级冷却路径是并行路径，而不是顺序路径。

[0145] 暴露于模块154内的MOSFET194、196和MOSFET驱动器204的每个模块盖板240的沿径向面向内的内表面246设置有一体地铸造的凸台248，该凸台朝向MOSFET和MOSFET驱动器沿径向向内延伸。相对于每个电力模块154，铸造铝模块盖240及其一体的凸台248限定了用于来自电力电子装置的热损耗的散热器，并且限定了次级冷却路径。从电的观点来看，铸造铝盖240不能够接触这些电子部件或它们的线连接，因此凸台248的表面与其间隔开。然而，将凸台的表面设置成尽可能地靠近MOSFET194、196和MOSFET驱动器204同时在它们之间保持间隙，增强了电力模块154的整体冷却。通过使得凸台248与MOSFET194、196和/或MOSFET驱动器204之间的间隙进一步最小化，到凸台的热传递可能潜在地被加强。通过使用简单的轴向压机和正确的成形工具，这样的修改可以延长凸台248，并且使连接到MOSFET和MOSFET驱动器的线材中的自然弧或弯曲稍稍塑性变形。使这些装置与散热器之间的间隙最小化将减小沿着次级冷却路径的传导温度下降，因此进一步降低装置的温度。

[0146] 尽管与MOSFET194、196相比，MOSFET驱动器204产生非常少的热，但是重要的是保持驱动器温度尽可能低。每个MOSFET的目标操作温度在150℃范围内。因为MOSFET驱动器与MOSFET一起封装在电力模块壳体222中，没有特别的设置来用于冷却驱动器204，所以其还将经受150℃范围内的环境，原因在于其被大致处于该较高温度下的表面围绕。

[0147] 围绕电机130的环境冷却空气通常在125℃范围内。用于电力模块中的MOSFET驱动器204的双向冷却能够将MOSFET驱动器冷却到比MOSFET温度低的温度。通过将从铸造铝模块盖板240的内表面246延伸的一体形成的凸台248定位成间隔开地紧密靠近MOSFET驱动器，来自紧密围绕驱动器的空间的热，包括来自驱动器自身的热损耗，被传递到凸台248的表面并且沿着次级冷却路径244传导到外部盖板表面238，从该外部盖板表面其以对流方式损耗到环境空气。因此，MOSFET驱动器可以被冷却到比围绕驱动器204的大多数温度低的温度，并且接近于环境空气温度，由此提高了驱动器的可靠性。

[0148] 铸造铝盖板240设置有一体化的凸台248的次级优点在于，凸台用来增加热容量。通过铸造铝凸台提供的增加的热容量来提供双向瞬时冷却。在使用中，电力模块154不仅经受连续的电气操作，而且通过产品特性及其使用还经历峰值使用条件。在这样的条件下，出现高瞬时电气负荷，在此期间，装置194、196、204通常处于其最大温度。因此，高瞬时电气负荷转换为高瞬时热负荷，这可能破坏电力电子装置的可靠性。电力模块安装位置178附近的主散热器180部分的质量显著地帮助吸收瞬时热能量，但是铸造铝盖板凸台248的质量也帮助吸收瞬时热能量并在峰值使用条件下的电机操作期间保持装置较冷，铸造铝盖板凸台的表面定位成靠近电力电子装置194、196、204并形成次级冷却路径244的部分。从热容量透视图中可以看到，热电容器由此有效地设置在每个MOSFET模块的电力电子部件的径向内侧和径向外侧，并用来吸收热力瞬变。

[0149] 铸造铝模块盖板240促进的双向冷却也有助于实现用于空气冷却的和液体冷却的应用两者的通用电子封装组件设计实施例。这样的实施例必定是相对于每个冷却介质单独地在热方面次优化的，以允许电子封装组件132的物理布局和设计保持通用。然而，经由次级冷却路径244从电力MOSFET194、196去除某些废热减少了经由初级冷却路径202从电力MOSFET进行热传递的需求。通过模块盖板240经由次级冷却路径244去除产生的热的一部分相对于每个冷却介质单独地有助于使得对次优化冷却性能的退让最小化，并且便于提供满足两种冷却介质的热要求的通用电子封装组件132设计。

[0150] 电力电子装置的双向冷却有利地允许根据本发明的电子封装组件132的相同实施例用于空气冷却的和液体冷却的电机130两者。每个电力模块154的双向冷却由电力模块提供，该电力模块安装成与主散热器180热传导接触。主散热器继而将从电力电子装置接收的热传递到空气或液体冷却介质。每个电力模块154的双向冷却还由带有翅片的铸造铝模块盖板240提供，该铸造铝模块盖板将接收的热通过凸台248从电力电子装置以对流方式传递到环境空气。

[0151] 换言之，借助于穿过主散热器180的电力模块安装表面178的传导，并且接下来借助于从主散热器180或与冷却塔158附接的电机后框架构件134、144到空气或液体冷却介质的对流，来启动沿着初级冷却路径244的MOSFET冷却。借助于穿过模块盖板240散热器的传导，并且接下来借助于从形成在模块盖板240的外表面238上的翅片242到环境空气的对流，来启动沿着次级冷却路径244的MOSFET冷却。

[0152] 如上所述，电子控制电路188放置在空气冷却的电机实施例130的冷却塔空气通道174中的径向中心位置处，尤其在具有空气流死区的电机实施例中，使得由于堵塞而对空气流的负面影响最小化。然而，使得空气冷却的电机实施例中径向居中定位的控制电子器件
188的轴向投影面积最小化改善了穿过冷却塔158的空气流，尤其是在不具有空气流死空间特征的电机实施例130中。

[0153] 为此，根据本发明的电子封装组件的某些实施例包括电子控制电路188，其电路板材料部分250相对于其在现有电机100中的典型取向在边缘上转向，以便沿着与冷却塔中心轴线168大致平行的方向延伸。换言之，这样的实施例的控制电路部分252相对于后框架的大致平坦的后表面144大致垂直地取向。这种取向允许电子控制电路188在冷却塔158的径向中心附近容纳在最小化的轴向投影面积内。

[0154] 在图示实施例中，如此取向的电子控制电路部分252设置在塑料杯状物或容器254中，该塑料杯状物或容器由底板256限定，并且封闭侧壁258，该侧壁沿着限定了凹槽186的第二冷却塔壁182的径向内表面184延伸。在该实施例中，容器底板256的轴向向前表面260与适于附接到电机130的后框架构件134、144的冷却塔158的第二轴向端部164基本上平齐。该实施例的容器底板256凹入以接纳转子轴的后轴向端部和电刷保持器。容器的侧壁258限定了开口262，容纳调节器端子266的金属封盖或盖板264安装到该开口上，以封闭容器的内部空间。控制电路188、容器254和盖板264限定了控制电子组件268。控制电子组件安装在冷却塔158的围绕第二壁182内并且通过该围绕第二壁而得到保护。容器254可以由填充有玻璃的尼龙制成，并且通过极大地增加它们之间的传导热阻力而将控制电子器件188与MOSFET产生和损耗的热进行热隔绝。然而，封盖264是金属的并且暴露于引入的冷却空气，以提供用于控制电子部件(例如场输出装置)的散热，该控制电子部件确实产生少量的热，通常在5-10瓦的范围内。将包括这些类型的控制电子部件的控制电路部分252放置在容器封盖264的沿轴向面向前的内表面270上，将这些部件与控制电子电路的其余部分热隔绝。

[0155] 控制电子组件的杯状物254和封盖264的构造通过将控制电子器件与外部溅射和污染物屏蔽而为控制电子器件188提供保护。通过提供用于电子器件的保护性壳体，不需要额外的用于电路板保护的封装或包覆成型，还降低了整体成本。此外，冷却塔凹槽186的围绕壁182提供用于安装和保护控制电子组件268的装置。如上所述，凹槽结构186可以具有不同的形状或深度，或者可以完全省略。同样，控制电子组件268的构造同样可以与如图所示的不同。

[0156] 虽然电子封装组件132的某些实施例包括仅仅利用刚性电路板材料250的电子控制电路188，但是电子封装组件132的某些其它实施例包括利用柔性电路板材料272的电子控制电路188。这样的材料可商购自例如美国明尼苏达州明尼阿波利斯的Minco Products有限公司(www.minco.com)。该材料可以产生相同类型的特性和设计灵活性，包括多个层，和常规的刚性电路板材料一样。然而，柔性电路板材料272可以弯曲、扭转、折叠或以其它方式变形，并且仍然与刚性电路板材料基本上类似地起作用。

[0157] 根据该设计的第一实施例，由柔性电路板材料272承载的包括控制电路部分252的部件硬板层合到柔性电路板材料。利用导电性迹线或线材274制备柔性电路板材料272，控制电路部分252的包含在单独部件硬板250上的导体可以通过该导电性迹线或线材相互电连接。在相邻的刚性部件硬板250之间的角部处，柔性电路板材料272(及其相互连接的导电迹线274)变形以便于硬板定位在不同平面中，从而允许刚性部件电路板250在不使用任何销式连接器和/或布线的情况下相互连接。

[0158] 在一些可供选择的实施例中，控制电路布局被分解为多个控制电路部分252，然后这些控制电路部分印刷/组装在柔性电路板材料272上，以在控制电路188中提供为柔性电路板材料272的单一部件276。多个柔性电路板布局的导电迹线274印刷在柔性电路板材料基体片材上，然后，从该片材上切割单独的柔性电路板材料部件276。可以生产类似形式的柔性电路板材料272，其在长度和导体构造上发生变化，以适应可选的控制电路部分，如图52和53中的虚线所示。参考图54，柔性控制电路材料272恰好以未变形状态嵌套，这便于存储和运输容器的高材料利用率。

[0159] 一些实施例进一步的优点在于柔性电路板材料272的特性，在这些实施例中，控制电路188包括在控制电路188和MOSFET门驱动器204之间一体形成的信号引线278。信号引线278包括印刷在用于控制电路的相同的单片柔性电路板材料272上的导体274。换言之，柔性电路板材料272的信号引线278延伸到各个MOSFET门驱动器204，并且沿着模制塑料MOSFET模块外壳222材料的壁简单地弯曲就位。连接器本体282可以在信号引线278及其相应的导体274的端子端部处直接添加到柔性电路板材料272。然后，这些连接器插入到相应MOSFET模块154的MOSFET驱动器连接器端子284中，以接通电路。因此，可以消除用于来自控制电路组件188的门驱动器信号与六个MOSFET模块154通信的包含信号引线的单独线束，并且可以消除该线束和控制电路之间的单独的相关连线。

[0160] 铝材料的基座286设置在安装有MOSFET模块的冷却塔第一壁160上。通过轴向可动切割工具的侧边缘可以加工基座286，由此提供较为简单的方法来形成平坦安装表面，并且使得MOSFET模块154和散热器180之间的热降最小化。因此，通过在铣削工位处将冷却塔158夹持在竖立位置中可以一次性切割基座安装表面的整个轴向范围，由此允许容易地触及基座安装表面。此外，在一个固定铣削工位处，可以设定工具路径以一次性加工所有的基座安装表面。

[0161] 与这个看起来是微小的但是相当重要的设计特征相关的另一个优点涉及设计的热方面。本文公开的电子封装组件132将用于电机130应用，对电力电子器件具有非常苛刻的瞬时负荷要求，例如提供用于发动机的起动转矩。

[0162] 对于这些短瞬时状况，通过提供定位成尽可能靠近MOSFET以吸收该时间段期间产生的瞬时热峰值的足够的热质量，可以最佳地容忍高电流和所导致的温度增加。额外铝质量的基座286在冷却塔的整个周边表面上没有增加质量的情况下在确实需要的安装表面处设置到冷却塔，这可以在额外的成本下获得一点优点。这还具有增大在最需要传导热散布的MOSFET的径向内侧的横截面积的辅助优点。另外，增大远离MOSFET的散热器的横截面积相比而言是不太有效的，并且将增加成本而提供有限的优点。通过每个相应的MOSFET模块使用单独的基座，热传导优点被最大化，同时使得附加材料成本最小化。

[0163] 本发明所公开的基座结构的另一个微小但是显著的优点是，在接地和B+和相引线导体216a、216b、230之间提供电间隙。通过将每个MOSFET模块154在距离第一壁160的径向外表面增大的径向距离处安装在相应的基座安装表面288上，然后将电子封装组件的塑料后护罩290围绕模块154悬挂在其基座的边缘上方，导体216a、216b、230和接地冷却塔散热器180之间的电间隙直接通过基座286的径向高度而增大。

[0164] 新型基座结构提供的另一个优点涉及改进的污染和溅射保护。在MOSFET模块154利用沿径向向外取向的冷却塔散热器表面的电力模块安装表面的暴露的径向最内侧部分平齐的基部200安装的情况下，任何遇到的溅射可以沿着散热器的表面(例如径向外表面176)延伸，然后，溅射中的路面污染物可以直接跨越或越过从模块154或散热器186的接地部分到导体216a、216b、224离开模块的位置的径向距离，或者使得污染物沿着MOSFET模块基部散热器-盖交界部的边缘沉积。这可能不期望地导致路面污染物进入MOSFET模块，或者导致模块或导体的漏电。通过使得每个电力模块154安装到沿径向向外突起的基座286的安装表面，在模块外壳222具有悬置部分296的情况下，形成将路面溅射引导远离该区域的自然槽298。模块导体216a、216b、226和径向外表面176之间的电间隙增大，这使得这些不利情况发生的可能性最小化。塑料MOSFET模块壳体222的部分296延伸超过冷却塔散热器188的基座286的周边，以形成凸缘300，该凸缘形成引导溅射并提供远离该区域的排放的自然槽
298。凸缘300还拉长了模块的铜端子216a、216b、224和接地(即散热器180)之间的路径，并且限定了用于构建导电迹线(例如从诸如路面盐的污染物)的硬得多的几何结构。这样的导电迹线通常可能导致漏电问题。

[0165] 每个基座286整体在塔结构180的其余部分的径向外侧伸出，其相应的沿径向面向外的平坦MOSFET模块安装表面288与轴线大致平行。因此，塔围绕中心轴线设置有多个离散的沿周向分布的基座。基座286围绕冷却塔的径向外表面均匀分布(例如大致等角度地)，模块安装表面相对于假想圆切向地取向，该假想圆与轴线同中心，并且相对于轴线的纵向方向垂直地取向。

[0166] 用于MOSFET模块附件的基座表面288提供额外的质量和横截面积，以用于吸收热力瞬变，由此使得从热源的热传导散布阻力最小化，并且这样使得增加的材料的量最小化，便于加工安装有MOSFET模块的基座表面的容易性和速度。

[0167] 用于每个MOSFET模块的基座安装表面288在离开模块的导体和冷却塔散热器180的暴露表面(其处于接地电位)之间提供增大的间距和电间隙。

[0168] 通过形成槽298以引导溅射和溅射直接导致的污染物离开模块154，基座286为MOSFET模块提供溅射和污染物保护，并且提供分隔距离，污染物不太可能跨越该分隔距离构件导电迹线，这降低了模块漏电的可能性。

[0169] 虽然以上已经公开了示例性的实施例，但是本发明并不限于所公开的实施例。相反，本发明旨在涵盖采用本发明一般原理的任何变型型式、用途或适应型式。此外，本发明旨在涵盖本发明之外但在本发明所属领域的且落在所附权利要求的限制内的已知或惯有实践范围内的偏差型式。