用于MOSFET模塊的基座表面的制作方法

本申請要求以下申請的優先權：2014年10月8日提交的、名稱為“PEDESTAL SURFACE FOR MOSFET MODULE”的美國臨時專利申請62/061,633；并且與以下申請相關：2015年_________提交的、名稱為“DUAL AIR AND LIQUID COOLING MEDIA COMPATIBLE ELECTRIC MACHINE ELECTRONICS”的美國專利申請_____________(代理人卷號22888-0237)；2015年_________提交的、名稱為“AXIALLY EXTENDING ELECTRIC MACHINE ELECTRONICS COOLING TOWER”的美國專利申請_____________(代理人卷號22888-0239)；2015年_________提交的、名稱為“BI-DIRECTIONAL MOSFET COOLING FOR AN ELECTRIC MACHINE”的美國專利申請_____________(代理人卷號22888-0241)；

2015年_________提交的、名稱為“CIRCUIT LAYOUT FOR ELECTRIC MACHINE CONTROL ELECTRONICS”的美國專利申請_____________(代理人卷號22888-0243)；2015年_________提交的、名稱為“CENTRALLY LOCATED CONTROL ELECTRONICS FOR ELECTRIC MACHINE”的美國專利申請_____________(代理人卷號22888-0245)；以及2015年_________提交的、名稱為“RADIALLY ADAPTABLE PHASE LEAD CONNECTION”的美國專利申請_____________(代理人卷號22888-0249)，這些申請的整個公開內容以引用方式并入本文。

背景技術：

車輛(例如采用內燃機和/或具有包括電機的混合傳動系的車輛)通常采用常被稱為交流電機的設備。

車輛交流電機是選擇性地用作發電機或電動馬達的電機。在常規的內燃機驅動車輛中，交流電機用作電動馬達，以便在起動發動機時向發動機提供轉矩。在發動機已經起動之后，交流電機可以用作發電機以產生電流，從而給電池充電。在混合動力車輛中，交流電機可以用作電動馬達，以額外提供用于驅動車輛的轉矩。

用于交流電機的電路可能產生大量的熱，這些熱必須被耗散掉。隨著現代車輛對交流電機的要求越來越多，對交流電機的電路的要求也增加。應對電機(例如用作車輛交流電機的那些電機)的增加的要求的改進是期望的。

技術實現要素：

本發明提供用于電機的電子封裝組件，其中電子封裝組件具有電力模塊，該電力模塊安裝在基座安裝表面上，以加強電機的功能。

在一種形式中，本發明包括電子封裝組件，其適于連接到電機的后框架構件。電子封裝組件包括冷卻塔，該冷卻塔具有金屬壁，該金屬壁繞冷卻塔中心軸線延伸以限定徑向外壁表面。徑向外壁表面在繞冷卻塔中心軸線的沿周向分布的位置處設置有多個離散的徑向向外伸出的基座。每個基座限定了平坦的安裝表面的周邊。每個基座的相應的安裝表面與冷卻塔中心軸線平行，其中冷卻塔中心軸線和徑向外壁表面之間的徑向距離在每個基座安裝表面的周邊中比在相應的基座安裝表面的周邊外側大。多個電力模塊安裝到基座安裝表面。每個電力模塊包括平坦的金屬基部，該金屬基部限定了模塊安裝表面和相對的基部內表面，模塊安裝表面和相應的基座安裝表面相互進行表面對表面的接觸，由此電力模塊基部和冷卻塔彼此傳導熱連通。每個電力模塊的MOSFET電力電子裝置附接到基部內表面并與基部內表面傳導熱連通。每個電力模塊還包括金屬蓋板，該金屬蓋板相對于基部內表面間隔開地疊置，與MOSFET電力裝置電絕緣。介電殼體構件限定了模塊殼體壁，該模塊殼體壁圍繞MOSFET電力電子裝置并設置在基部和蓋板之間，電連接端子與電力電子裝置通信并且設置在每個電力模塊的基部模塊安裝表面的周邊的外側。

在電子封裝組件的一些實施例中，蓋板與假想平面共延，該假想平面大致平行于相應的電力模塊的基部內表面。

在電子封裝組件的一些實施例中，模塊殼體壁沿徑向方向在相應的電力模塊的基部和蓋板之間延伸。

在電子封裝組件的一些實施例中，冷卻塔處于接地電位。

在電子封裝組件的一些實施例中，接觸模塊安裝表面的周邊和基座安裝表面的周邊具有大致相同的形狀和尺寸。

在電子封裝組件的一些實施例中，每個電力模塊包括處于其MOSFET電力裝置和基部內表面中間的電絕緣層，MOSFET電力裝置連接到基部內表面并且通過中間電絕緣層與基部內表面傳導熱連通。

在電子封裝組件的一些實施例中，模塊殼體壁沿著基部的周邊延伸。

在電子封裝組件的一些實施例中，模塊殼體構件的一部分設置在基座安裝表面的周邊的外側并且相對于徑向外壁表面間隔開地疊置。在疊置的徑向外壁表面和模塊殼體構件部分之間限定出槽，濺射和濺射產生的污染物沿著該槽被引導離開電力模塊，由此提供間隔距離，不太可能跨越該間隔距離構建污染物導電跡線，而不太可能導致模塊漏電。

在電子封裝組件的一些實施例中，模塊殼體構件部分在與基部安裝表面平行的平面中延伸超過基座安裝表面的周邊。在這樣的實施例中，基座可以限定多個凸緣，這些凸緣在相應的電力模塊和圍繞基座的徑向外壁表面之間延伸。例如，槽可以具有由凸緣限定的底板。

在電子封裝組件的一些實施例中，每個基座安裝表面整體在基座安裝表面的周邊外側與徑向外壁表面沿徑向間隔開，由此基座的徑向伸出的側部提供了電連接端子和徑向外壁表面之間的電間隙。

在電子封裝組件的一些實施例中，基座圍繞徑向外壁表面等角度地分布。

在電子封裝組件的一些實施例中，基座從與冷卻塔中心軸線垂直的假想平面沿著冷卻塔中心軸線等距分布。

在電子封裝組件的一些實施例中，金屬壁限定了徑向內壁表面，金屬壁的在徑向內壁表面和徑向外壁表面之間沿徑向方向的每單位面積質量在基座安裝表面的周邊中比在基座安裝表面的周邊外側大，由此金屬壁的熱質量在電力模塊附近相對較大。

在電子封裝組件的一些實施例中，金屬壁限定了徑向內壁表面，金屬壁在徑向內壁表面和徑向外壁表面之間的厚度在基座安裝表面的周邊中比在基座安裝表面的周邊外側大。

在電子封裝組件的一些實施例中，每個基座安裝表面相對于假想圓切向地取向，該假想圓與冷卻塔中心軸線同中心并且相對于冷卻塔中心軸線垂直地取向。

在電子封裝組件的一些實施例中，從冷卻塔中心軸線到徑向外壁表面的徑向距離在基座位置處最大，由此便于進行加工以使得冷卻塔的全部多個基座的基座安裝表面在一次操作中平整。

在電子封裝組件的一些實施例中，從冷卻塔中心軸線到徑向外壁表面的徑向距離沿著基座安裝表面的沿周向相對的邊緣最大。

另一個實施例為電機的形式，其包括定子，該定子限定了電機中心軸線；轉子，該轉子被定子圍繞并且能夠相對于定子繞電機中心軸線旋轉；后框架構件，該后框架構件相對于定子可旋轉地固定，電機中心軸線延伸穿過該后框架構件；以及如本文所述的電子封裝組件，其中電機中心軸線延伸穿過電子封裝組件，并且冷卻塔連接到后框架構件。

在電機的一些實施例中，電機中心軸線和冷卻塔中心軸線重合。

附圖說明

本發明的各個目的、特征和伴隨的優點將能夠完全理解，原因在于當結合附圖考慮時能夠更好地理解本發明。盡管附圖代表了本發明公開的設備的實施例，但是附圖并不需要按比例繪制或者按相同的比例繪制，并且某些特征可能被夸大或省略以更好地示出和解釋本發明。此外，在示出了截面圖的附圖中，為了清楚起見可以省略各個截面元件的陰影。應當理解，這種陰影線的省略都僅僅是為了圖示清楚的目的。

圖1為根據現有技術的交流電機實施例的側視圖；

圖2示出了現有交流電機的電力和控制電子器件的典型布局，其設置在交流電機的后框架構件的后表面上；

圖3為典型的交流電機的電力電子器件的電示意圖；

圖4為包括根據本發明的一體化電子組件或“電子封裝組件”的實施例的交流電機的側視圖，該電子組件安裝在交流電機的后框架構件的后表面上；

圖5為根據本發明的電子封裝組件的后透視圖，示出了空氣流路徑和強制對流區域以及自然對流區域；

圖6為圖5的電子封裝組件的另一個后透視圖；

圖7為圖5的電子封裝組件的另一個后透視圖；

圖8示出了根據本發明的電機實施例中利用最后側的雙內部風扇的集成電子器件的空氣冷卻；

圖9示出了根據本發明的電機實施例中利用外部前風扇和/或周邊空氣流的集成電子器件的空氣冷卻；

圖10示出了根據本發明的電機實施例中的集成電子器件的液體冷卻和空氣冷卻；

圖11為圖5的電子封裝組件的軸向后視圖，其蓋被移除；

圖12為圖11所示的電子封裝組件的后透視圖；

圖13為圖11所示的電子封裝組件的另一個后透視圖，示出了冷卻空氣的進入；

圖14為圖11所示的電子封裝組件的另一個后透視圖，安裝到電機(未示出)的后框架構件時所示的取向處于正常安裝位置，示出了濺射排放路徑；

圖15為圖14的電子封裝組件的前透視圖，示出了與電機(未示出)的后框架構件交接的電子封裝組件的軸向端部，示出了濺射排放路徑；

圖16為與圖11類似的電子封裝組件的軸向后視圖，示出了沿著初級冷卻路徑從其電力電子器件模塊到其主冷卻塔散熱器的徑向向內傳導熱流；

圖17為與圖13類似的電子封裝組件的后透視圖，但是省略了控制電子組件和B+端子；

圖18為圖5的電子封裝組件的冷卻塔的后透視圖；

圖19為圖5的電子封裝組件的相互連接的MOSFET模塊的后透視圖，相對于彼此布置在其安裝位置中；

圖20為圖18的冷卻塔的軸向后視圖；

圖21為圖18的冷卻塔的另一個后透視圖；

圖22為圖18的冷卻塔的側視圖；

圖23為根據本發明的電機的液體冷卻的實施例的部分和局部截面圖，示出了朝向電機的后框架構件穿過冷卻塔的熱流；

圖24為圖17所示的電子封裝組件的軸向后視圖，示出了來自MOSFET模塊的雙向熱流，并且指示出一些電力電子裝置在模塊中的位置；

圖25為圖18的冷卻塔的后透視圖；

圖26為圖13的電子封裝組件的后透視圖，其中電力電子器件模塊殼體的蓋被移除；

圖27為沒有蓋的圖19的相互連接的MOSFET模塊的后透視圖；

圖28為圖27的相互連接的MOSFET模塊的局部分解后透視圖，示出了其電力電子裝置和電絕緣(T-Clad)基部層；

圖29為沿著圖28的線29-29的MOSFET模塊的橫截面圖；

圖30為分解后透視圖，示出了根據本發明的電機，其具有電子封裝組件和大直徑的后框架構件，相導線在與相應MOSFET模塊相端子的連接點的徑向外側的位置處離開框架構件；

圖31為分解后透視圖，示出了根據本發明的電機，相對于圖30的電機，其具有相同的電子封裝組件和較小直徑的后框架構件，相導線在與相應MOSFET模塊相端子的連接點的徑向內側的位置處離開框架構件；

圖32為根據本發明的電子封裝組件實施例的一部分的分解前透視圖，示出了沿周向相鄰的一對MOSFET模塊之間的冷卻塔中的凹部或狹槽，離開小直徑后框架構件(未示出)中的孔的相導線可以通過該凹部或狹槽引導到其相應的MOSFET模塊相端子；

圖33為分解后透視圖，示出了根據本發明的電機，其具有電子封裝組件和后框架構件，該后框架構件的后表面設置有空隙，相導線離開框架構件的徑向位置通過該空隙可以適應于MOSFET模塊相端子的位置；

圖34為圖27省略的MOSFET模塊殼體蓋的視圖，布置在安裝位置中，示出了從蓋的內表面沿徑向向內延伸的相應的一體化凸臺；

圖35為MOSFET模塊的軸向視圖，示出了其相應的電力電子裝置、模塊殼體蓋以及蓋的一體的凸臺，凸臺從蓋的內表面沿徑向向內延伸，為了清楚起見省略了模塊殼體側壁；

圖36為圖17所示的電子封裝組件的后透視圖，省略了MOSFET模塊的處于其殼體蓋的徑向內側的部分，示出了根據本發明的電子封裝組件的雙向散熱器，以及沿著初級冷卻路徑通過傳導從每個MOSFET模塊到主冷卻塔散熱器中的熱傳遞路徑，和沿著并行的次級冷卻路徑經由自然對流從模塊殼體蓋到環境空氣的熱傳遞路徑；

圖37為根據本發明的電子封裝組件的冷卻塔的主散熱器、示出了電路板但是省略了封蓋或蓋板的控制電子組件以及控制電子器件信號引線的后透視圖；

圖38為與圖37類似的后透視圖，但是移除了控制電子組件；

圖39為與圖37類似的后透視圖，但是省略了控制電子組件的封蓋或蓋板以及位于其內表面上的電路板部分，示出了塑料杯狀物或容器的內部和安裝在其中的控制電子器件電路板部分；

圖40為與圖18類似的后透視圖，僅僅示出了主散熱器和其居中定位的凹槽，控制電子組件的塑料杯狀物或容器通常容納在該凹槽中；

圖41為根據本發明的電子封裝組件的控制電子組件和信號引線的后透視圖；

圖42為圖41所示的控制電子組件的信號引線和封蓋或蓋板的前透視圖，示出了設置在封蓋的內表面上的控制電子器件電路板部分；

圖43為圖41所示的控制電子組件和信號引線的后透視圖，塑料杯狀物的封蓋或蓋板被移除，示出了通常設置在封蓋的內表面上的電路板部分；

圖44為圖43所示的控制電子組件和信號引線的后透視圖，但是省略了通常設置在封蓋或蓋板的內表面上的電路板部分，示出了塑料杯狀物的內部和安裝在其中的控制電子器件電路板部分；

圖45為圖39所示的控制電子組件實施例的一部分的后透視圖；

圖46為圖45的控制電子組件部分的側透視圖，省略了其電路板部分，僅僅示出了其塑料杯狀物；

圖47為圖45的塑料杯狀物的后透視圖，示出了杯狀物的內部；

圖48為圖45的塑料杯狀物的另一個后透視圖，示出了杯狀物的內部；

圖49為圖45的塑料杯狀物的前透視圖，示出了凹部，電機軸端部和電刷保持器通常設置在該凹部中；

圖50為圖45的塑料杯狀物的另一個前透視圖；

圖51為圖44所示的電路板部分和信號引線的后透視圖；

圖52為圖51所示的電路板部分和信號引線的可供選擇的實施例的后透視圖，其中信號引線和設置有電路板部分的電路板材料彼此一體地形成，并且由塑性變形的單個柔性電路板材料部件限定，還以虛線示出了可選的、另外的電路板部分；

圖53為圖52的單個柔性電路板材料部件處于其未變形狀態的平面圖，還以虛線示出了可選的、另外的電路板部分；

圖54為嵌套的多個未變形的柔性電路板和信號引線材料部件的平面圖，其被布置在平面中以用于運輸或組裝；

圖55為圖7的電子封裝組件實施例的后透視圖，省略了蓋；

圖56為可供選擇的冷卻塔實施例的后透視圖，其設置有徑向延伸的基座，該基座限定了用于MOSFET模塊的安裝表面；

圖57為電子封裝組件的分解前透視圖，其包括圖56的冷卻塔實施例；

圖58為沿著圖11的線58-58的橫截面圖，修改成包括圖56的冷卻塔實施例，示出了槽/凸緣沿著冷卻塔基座邊緣以用于濺射排放的位置；

圖59為圖58的矩形列出區域59的放大視圖，示出了槽/凸緣沿著冷卻塔基座邊緣以用于濺射排放；

圖60為電子封裝組件的一部分的分解后透視圖，其包括圖56的冷卻塔實施例，示出了槽/凸緣沿著冷卻塔基座邊緣以用于濺射排放；

圖61為圖60的電子封裝組件的一部分的另一個分解后透視圖，示出了槽/凸緣沿著冷卻塔基座邊緣以用于濺射排放；

圖62為沿著圖11的線62-62的放大分解橫截面圖，修改成包括圖56的冷卻塔實施例，示出了槽/凸緣沿著示例性基座的后邊緣以用于濺射排放；以及

圖63為本發明實施例的電子封裝組件的沿周向相鄰的MOSFET模塊之間的放大分解前透視圖，其包括圖56的冷卻塔實施例，示出了槽/凸緣用于濺射排放。

對應參考符號表明貫穿若干視圖的對應部分。盡管附圖代表了本發明公開的設備的實施例，但是附圖并不需要按比例繪制或者按相同的比例繪制，并且某些特征可能被夸大以更好地示出和解釋本發明。

具體實施方式

本發明能適合于各種修改和可供選擇的形式，在本文中詳細描述在附圖中借助于例子示出的本發明的具體實施例。本發明的示例性實施例選擇和描述成使得本領域其它技術人員可以了解和理解本發明的原理和實施。然而，應當理解，附圖和詳細描述并不用來將本發明限制為所公開的具體形式，相反旨在涵蓋權利要求限定的本發明的精神和范圍內的所有修改形式、等同形式和替代形式。

應當理解，術語“徑向”和“軸向”在本文中大致用來形成各個部件相對于電機或電子封裝組件的位置，而不是空間中的絕對位置。另外，不管參考系，在本公開中，除非明確說明，諸如“平行”和“垂直”以及類似物的術語不用來表示確切的數學取向或幾何結構，相反用作近似術語。諸如“向前”、“向后”、“前”和“后”以及類似物的術語用于中心軸線的環境中，該中心軸線在之相對的前/向前和后/向后的軸向端部間延伸。另外，應當理解，本公開和權利要求使用的各種結構術語不應當進行單一的解釋，除非在本文中明確表明。

盡管本發明所公開的實施例涉及三相或六相(即雙三相)同步電機拓撲結構，例如爪極交流電機和內部永磁體混合電機，但是本公開也可以應用于其它電機拓撲結構，例如開關磁阻或感應電機。本領域普通技術人員將會理解，上述六相(即雙三相)電機具有兩個三相繞組，其成30度電氣地間隔開以用于消除噪聲，如圖3所示。然而，應當理解，本文提供的公開的所有方面還涉及并能夠應用于純粹的六相電機以及五相電機或七相電機，這是對于相關領域普通技術人員而言眾所周知的電機類型。

本文示例的電機實施例130的期望的功率范圍為1.5至17kW，電壓范圍為12-60V，定子的外徑的范圍在120至200mm之間。參考圖4，本文所公開的示例性的電子封裝組件實施例132是集成的電子組件，其封裝成可分離電機部件，該可分離電機部件適于在電機的軸向最后側部分處相對于典型安裝的電機正常取向安裝到電機130的后框架構件134。通常，電機的后框架相對于電機中心軸線138通過軸承沿徑向和軸向支撐轉子軸136。轉子140可以自身限定出電機中心軸線138，定子142也可以。用于電機的集成控制和電力電子器件通常位于定子和轉子的后方，并且安裝到后框架后框架。圖1中示出了現有的電機100，其包括集成控制和電力電子封裝組件114。

現有電機的集成電子器件的冷卻通常至少部分地依賴于用于冷卻電機的位于電機殼體內部的其它部件(例如定子繞組或轉子)的裝置。本文公開的發明的某些方面涉及安裝在電機后部處的電子封裝組件。

后框架可以包括構件134，該構件限定了相對于中心軸線138垂直地延伸的大致平面的后表面144。液體冷卻的電機通常在后框架中提供沿軸向位于后表面144內側的液體冷卻劑通道或水夾套部分146。圖10中示出了這樣的根據本發明的電機。

參考圖8，后框架構件134可以容納一對內部風扇148之一，該內部風扇能夠與轉子140一起旋轉。后部風扇148引起從電機130的后部沿向前方向的空氣流，該空氣流沿軸向向內朝向轉子140，穿過后框架構件134中的孔口150。沿軸向被吸入到內部的后部風扇148的空氣被沿徑向向外引導，通常穿過定子繞組(定子繞組由此被冷卻)，并且從電機130沿徑向排出。

參考圖9，一些電機實施例130利用外部風扇(未示出)，該外部風扇能夠與轉子140一起旋轉并且沿軸向定位在定子142的前方，以將空氣吸入穿過電機殼體中的開口。外部風扇引起向前引導的空氣流，該空氣流穿過后框架構件134中的孔口150，并且經過定子和轉子。

參考圖5和6，根據本發明的電子封裝組件132中的部件的空間布置形式使得可獲得的封裝組件空間的利用最大化。示例性的實施例提供電力電子裝置154作為電力模塊154或MOSFET模塊154，以提供三相MOSFET整流器/逆變器154的兩個并行組156a、156b，如圖3所示。代表本領域當前狀態的現有電機100的設計(參見例如圖1和2)物理地不允許并行的電力電子裝置。這些現有的電機采用三個MOSFET模塊116，這些MOSFET模塊與控制電子器件118一起布置在后框架110的后表面112上，大致如圖2所示。在該部位處缺乏可獲得的物理空間阻止了在該處封裝并行的MOSFET整流器/逆變器。相比之下，根據本發明的電機實施例130容納六個MOSFET模塊154的封裝，設置成三個模塊154一組的兩個并行連接的組156a、156b，如圖3所示。相對于相似容量的現有電機100的當前狀態的電力電子器件116，電力模塊154的這兩個組156a、156b將通過的電流有效地降低大約一半，原因在于它們是并行的。

在以發電模式操作以產生200A的DC輸出電流的三相電機130的例子中，根據本領域當前狀態設計的電機100在整流定子輸出的時間的1/3時間內將有200A的電流流過其三個MOSFET模塊116中的每一個，而根據本發明的實施例的電機130，每個MOSFET模塊154僅僅需要整流200A/2或100A。MOSFET損耗歐姆類型的損耗，由此熱損耗與電流的平方成比例。因此，與現有技術的電機100相比，根據本發明的電機130由于其并行的電力電子裝置154而能夠有效地在每個電力電子裝置154中將電力損耗切掉四分之一(即1/2²)并且將電力電子器件中的總體熱損耗切掉一半(即1/4X2＝1/2)，由此相對于類似的現有電機100提供的顯著的優點。

參考圖1和2，在典型的現有技術的空氣冷卻的電機100中，冷卻空氣沿軸向進入到電機的后部中。然而，這些電機的電力和控制電子部件114大致耗盡了電機的后框架110的整個后表面區域，并不允許足夠的軸向空氣流經由電子器件來通過空氣冷卻這些電子器件。來自電力模塊116的熱在到達冷卻翅片之前必須沿著后表面平面行進，這些冷卻翅片位于模塊的外側。該行進距離增大了熱傳導阻力，并且相應地升高了電力裝置116的溫度。

此外，用于冷卻這些現有電機的電力模塊的翅片不處于高速入口空氣流的區域中，和/或不與引入空氣的自然流動路徑合作，相反升高了空氣流阻力并由此降低了整體大部分冷卻空氣流量。

根據另一種現有的冷卻方法，電力電子器件116和控制電子器件118在電機100中沿軸向間隔開，冷卻空氣通過徑向入口被吸入到電機中，之后在電機內轉向和沿軸向流動。然而，這種類型的布局由于冷卻空氣流的轉向而引起高的壓降，從而降低了大部分空氣流量。這種布局還促進了從電機100后部排出的熱空氣再循環回到其徑向冷卻空氣入口中。這種再循環有效地升高了吸入到電機100中的冷卻空氣的溫度，從而升高了部件的溫度。根據本發明的電機130中克服了這些問題。

相對于現有電機100(例如參見圖2)中的電力模塊的取向，附接到冷卻塔158的電力模塊154在邊緣上轉向，這提供了許多設計優點。參考圖4-7和11-25的示例性實施例，電子封裝組件132包括金屬冷卻塔158，該金屬冷卻塔由軸向延伸的第一壁160限定，該第一壁在冷卻塔的沿軸向相對的第一端部162和第二端部164之間延伸并且繞封裝組件中心軸線168延伸，使得在軸向視圖(圖20)中，冷卻塔158成形為類似擠出多邊形，其中翅片表面或肋部170在冷卻塔內側從第一壁160的徑向內表面172延伸。冷卻塔可以例如是鋁鑄造或擠出物，其第一壁160和肋部170是一體地形成的構件。在示例性實施例中，當電子封裝組件132安裝成電機130的部件時，封裝組件中心軸線168和電機中心軸線138是重合的。軸向相對的第一壁端部162、164分別限定了冷卻塔158的軸向相對的第一和第二端部162、164。軸向延伸的空氣通道174由第一壁160的徑向內表面172限定。

在冷卻塔結構158的徑向外表面176上，電力模塊154安裝在平坦的多邊形表面上，這些表面限定了用于電力模塊154的安裝墊178。安裝墊178繞冷卻塔158的徑向外表面176沿軸向均勻地分布。例如，安裝墊可以繞徑向外表面176大致等角度地分布。冷卻塔158限定了用于電力模塊154的主散熱器180，該主散熱器與安裝墊178導熱連通。冷卻塔肋部170離開這些電力模塊安裝表面178直接向內延伸。在圖示實施例中，第一壁160的徑向內部是第二壁182。第一壁160、第二壁182(包含在圖示實施例中)和肋部170是金屬冷卻塔158的一體地形成的構件。第二壁182在冷卻塔158的相對的第一和第二軸向端部162、164之間沿軸向延伸，并且繞封裝組件中心軸線168延伸。在軸向視圖中，第二壁182限定了另一個中空多邊形，其徑向內表面184限定了空間或凹槽186，該空間或凹槽用作用于控制電子器件188的位置。在圖示實施例中，凹槽186在冷卻塔158內是無底的，并且具有沿軸向伸出的輪廓，該輪廓例如可以是多邊形的，但是應當理解，在其它實施例中，凹槽186的結構可以具有不同的形狀或深度，或者可以完全省略。

沿著電子封裝組件132的長度，冷卻塔158在與中心軸線168垂直的平面中具有大的橫截面積。在用于空氣冷卻的電機130的情況下，沿著延伸穿過冷卻塔158的空氣通道174的軸向空氣流是均勻的并且接近電機130的徑向中心，這與雙內部風扇構造的電機中的自然空氣流樣式一起工作良好；這樣的電機中的最佳性能來自于進入后部風扇148的冷卻空間沿軸向穿過風扇葉片的內徑。此外，散熱器180具有與空氣通道174成橫向的翅片或肋部170，冷卻空氣在翅片或肋部之間流動。肋部170從電力模塊154安裝位置的角度位置沿徑向向內延伸，并且還在空氣通道入口190和出口192之間沿軸向延伸，該入口和出口限定在冷卻塔158的相應的沿軸向相對的第一端部162和第二端部164處。肋部170提供大的表面積，熱從該表面積對流地傳遞到冷卻空氣，這產生了優異的空氣冷卻性能。散熱器180的翅片或肋部170從每個相應的電力模塊154的安裝墊位置朝向冷卻塔158的中心軸線168沿徑向向內延伸。冷卻塔158的肋部170直接地定位在進入電子封裝組件132后部的冷卻空氣的高速空氣流中，并且布置成與通過其在冷卻塔158的第一軸向端部162附近的入口190進入空氣通道174的空氣的自然流動路徑相配合。

根據本發明的冷卻塔158繞中心軸線168成角度地和沿軸向方向兩者提供單獨的MOSFET的最大化的空間散布。電力電子裝置154之間的最大化的空間散布趨于使得它們的熱傳導相互作用和所得的裝置溫度最小化。

冷卻塔158提供單獨的電力模塊154的較大程度的散布，這用來使得它們的熱相互作用最小化并且降低它們的溫度。該散布隨著冷卻塔的幾何結構而變化，在示例性實施例中，冷卻塔的幾何結構沿軸向分布六個電力模塊154，這些電力模塊繞冷卻塔第一壁160的徑向外表面176等距分布，該第一壁在冷卻塔的沿軸向相對的端部162、164之間延伸并且繞電子封裝組件的中心軸線延伸。理想地，熱損耗源(例如多個MOSFET模塊154)彼此盡可能遠地散布，以使得它們的熱傳導相互作用最小化。在具有本文所公開的冷卻塔158的電子封裝組件132中，單獨的MOSFET圍繞點擊130的中心軸線168在360度弧上基本上等距分布。另外，每個電力模塊154中的正MOSFET194和負MOSFET196沿著電機的軸向方向寬闊地分開。

圖示的冷卻塔實施例提供了中空空間或凹槽186，以用于主散熱器180的大致徑向中心中的控制電子器件封裝。該中心位置使得控制電子器件電路188和每個電力模塊154之間的距離最大化。其還將控制電子器件電路188定位在用于冷卻的最佳區域中，該區域最遠離電力模塊熱源。通過將比電力模塊154需要相對較少的冷卻的控制電子器件直接定位在電機130的后軸承的后方，將控制電子器件188定位在該位置還使得可獲得的空間利用最大化。在某些空氣冷卻的電機的實施例中，該區域處于空氣流死空間中，即空氣通道的沒有空氣流出現的部分中。換言之，如果沒有電子控制電路188，那么空氣將不會流過該空間。

熱有益效果也來自于將控制電子器件188定位成靠近電子封裝組件132的徑向中心并且定位在電力電子裝置位置的軸向后方。冷卻空氣沿著軸向方向從電子封裝組件的后軸向端部162進入冷卻塔158，并且朝向電機130的后框架向前吸入穿過空氣通道174。將電子控制電路188定位在該位置處，最冷的可能空氣可用來冷卻其部件，這些部件通常是較低溫度變化率的。此外，因為控制電子器件188相對于電力電子器件或電機的定子142和轉子140產生相對較少的熱，所以控制電子器件不會以對下游部件有害的有意義的方式增加冷卻空氣的溫度。

另外，使控制電子器件188處于電子封裝組件132的中心使得從較高溫度變化率的發熱MOSFET到其通常較低溫度變化率的部件的物理距離最大化。因為來自MOSFET的廢熱被冷卻塔158的翅片表面區域去除，所以圍繞控制電子器件188的散熱器表面將比靠近MOSFET的那些電子器件更冷，這有利于控制電子器件。

居中地定位控制電子器件188還使得控制電子器件和電力電子器件152之間的電信號傳遞距離最小化，這有利地使得電噪聲問題和布線成本最小化。

圖示實施例的第二壁182的徑向外表面178通過肋部170連接到第二壁的徑向內表面184，一些肋部限定了從沿周向相鄰的電力模塊安裝部位之間的角度位置向內延伸的徑向輻條。第一壁160和第二壁182以及肋部170一體地形成為鋁鑄造或擠出物，并且因此彼此熱傳導連通。軸向空氣通道174限定在第一和第二壁之間，由肋部穿過。空氣通道174的軸向橫截面形狀在冷卻塔158的相對的軸向端部162、164之間大致是環形的。

圖示的冷卻塔和電力模塊布局與典型的交流電機構造配合良好。其允許環境冷卻空氣在中心軸線138附近(具有非常大且角度均勻的入口區域)沿軸向流入到電機130中，而同時提供用于模塊134的安裝和傳導冷卻的大表面積。

冷卻塔158有利地便于冷卻空氣非常均勻地流入到電子封裝組件132的附近。現有的空氣冷卻的電機100的典型電子器件布局在角度方面在幾何上是非對稱的，并且具有冷卻空氣流完全堵塞的區域，如圖2的例子中明顯看到的。來自于這種空氣流堵塞的冷卻空氣流的非均勻性可能在電機100的定子104上產生熱點，這繼而降低了電機的溫度能力和/或性能。相比之下，電子封裝組件132的電子器件布局的較大均勻性為冷卻塔158提供了較為均勻的空氣入口區域，以及更加均勻的穿過的冷卻空氣流，使得在定子142上出現熱點的可能性最小化。

電力模塊154的安裝方向與后框架構件134的取向垂直，極大地使得模塊的沿軸向投射到電機130的后表面144上的區域最小化。與現有電機的電子器件布局相比，將大致平坦的電力模塊154取向成使得它們在安裝時與后表面144成邊緣方向或者大致平行于中心軸線168，較佳地允許期望電機設計所需數量和尺寸的MOSFET模塊的封裝，以及大得多的設計靈活性。

借助于處于引入空氣流的冷卻流中并且從電力模塊安裝位置178直接內側的位置沿徑向向內延伸的冷卻塔肋部或翅片170，在電力裝置154和冷卻塔翅片170之間存在最小的熱傳導阻力。

根據本發明的冷卻塔結構158允許冷卻空氣以最小的限制和高度的角度均勻性沿軸向進入電子封裝組件132。

在雙內部風扇構造的電機實施例130中，冷卻空氣必須在其葉片內徑處進入后部離心風扇148以用于風扇正確地起作用，根據本發明的冷卻塔結構158使其自身自然地形成這種類型的流動。外部風扇電機130(典型的電流重載交流電機)也與這種冷卻塔結構配合良好，原因在于空氣可以流過空氣通道174并在流動限制很小的情況下進入電機130的后部。

示例性的冷卻塔的幾何結構也與液體冷卻的應用是相容的。在這樣的應用中，電機130的后表面144是液體冷卻的，并且冷卻塔158直接安裝在該液體冷卻表面上。冷卻塔的一體地連接的熱傳導構件170的橫截面積允許熱以傳導方式從MOSFET到后表面144流過冷卻塔158，熱可以從該后表面以對流的方式通過液體冷卻劑去除，該液體冷卻劑循環通過由框架的后表面構件144限定的水夾套146。換言之，限定了外壁表面176的冷卻塔壁160以及肋部170的較大的橫截面積提供了用于將廢熱從MOSFET傳遞到后表面的低熱傳導阻力。此外，從散熱器的肋部表面額外地發生自然對流，這進一步用來去除廢熱。因此，冷卻塔158與空氣冷卻的和液體冷卻的電機130兩者都是相容的。

有利地，電子封裝組件132適于經由冷卻塔158附接到電機130的后框架構件134，該冷卻塔是用于電力模塊154的主散熱器。電力模塊154的基部板200以及冷卻塔158上的模塊安裝位置178直接表面對表面接觸，由此它們在電氣和熱方面傳導連通。因為模塊基部板200和冷卻塔158電氣上處于接地電位，所以冷卻塔可以直接附接到電機的后框架。

電子封裝組件132的這種特性對于液體冷卻的應用而言是重要的，其中與電機130的中心軸線138垂直的平面中的散熱器180的大橫截面便于通過其接觸安裝表面沿著初級冷卻路徑202從電力裝置154傳遞到冷卻塔158的熱進一步沿著初級冷卻路徑202傳導到電機130的后表面144。后表面144形成在后框架構件134上，并且限定了電機殼體的面向后的表面。在液體冷卻電機130中，后表面框架構件134通常限定了液體冷卻劑通道146。熱以對流方式從后表面框架構件134傳遞到流過水夾套146的液體冷卻劑。從冷卻塔158傳導到后表面144的熱通過對流去除到冷卻液體，該冷卻液體循環穿過框架的后表面構件134。

能夠利用根據本發明的電子封裝的另一種電機拓撲結構是空氣冷卻的電機130，其沿著電機的框架外徑的內表面具有大致沿軸向引導的空氣流。在根據本發明的這種電機的實施例中，采用液體冷卻和空氣冷卻兩種冷卻模式。首先，來自MOSFET的一些熱通過對流從冷卻塔散熱器肋部170的大量表面去除到軸向冷卻空氣流，如具有雙內部風扇的電機的實施例。然而，因為空氣必須在電機內部，在冷卻塔158和后框架構件134相互連接位置下游的位置處轉彎，所以在冷卻空氣中引入了壓降，這使其流動減少并且由此降低其冷卻能力。然而，和液體冷卻的應用一樣，所有沿著中心軸線168的軸向橫截面中的散熱器180的大面積允許沿著初級冷卻路徑202從MOSFET傳遞到冷卻塔散熱器180的熱的其余部分進一步沿著通過冷卻塔158的路徑傳導，并傳導到電機130的后框架構件134中，該后框架構件可以具有額外的表面翅片以促進對流傳熱到冷卻空氣，和/或具有開口以允許形成并行空氣流動路徑，從而足夠的冷卻空氣進入電機以用于冷卻電機的定子和轉子。

根據本發明的冷卻塔158針對給定的封裝組件尺寸在結構的中心處提供大量的表面區域，這與空氣冷卻的電機中的自然冷卻空氣流方向協調一致。

根據本發明的冷卻塔的幾何設計和布局提供了與空氣冷卻的和/或液體冷卻的電機130相容的電子封裝組件132。

冷卻塔158提供用于待安裝到其上的電子器件的非常堅硬和剛性的支撐結構。冷卻塔的剛度有利于發動機安裝的電機應用，其中振動是重要的關注點。現有電機100的后框架構件110在用于發動機時由于發動機振動而通常經受各種彎曲和扭曲模式。轉子組件質量的軸向震蕩以及由驅動帶輪上的動態帶負荷引起的軸上的力在后軸承上施加旋轉力，由此引起支撐后軸承的電機后框架構件110上的動態力。在現有電機100中，這些彎曲模式產生電子部件114相對于彼此的運動，并且可能導致部件疲勞故障，尤其是連接帶和類似物的疲勞故障。

在根據本發明的電子封裝組件132中，所有的電子器件都直接地機械系結到冷卻塔結構158，不會經歷后框架構件134的彎曲模式。盡管主要是用于冷卻目的，但是冷卻塔158的一體地形成有翅片的結構也有意地用來為冷卻塔結構提供機械剛度。冷卻塔的軸向長度、其繞中心軸線168的360度輪廓以及其一體的肋部170組合起來為根據本發明的電子封裝組件132提供較為優異的結構剛度。因此，安裝到冷卻塔的電子部件相對于彼此的運動被最小化，并且本文所述的電子封裝組件的相當振動穩定性相對于現有電機中使用的一體化電子組件得到極大改善。此外，電機130的后框架構件134通過冷卻塔158與其附接而被有利地加強。后框架構件134的加強使其彎曲和扭曲最小化，這繼而可以使得電機中其它疲勞相關的故障最小化，例如由于彎曲疲勞導致的貫穿螺栓故障。

冷卻塔158的高剛度結構來自于其具有繞中心軸線360度延伸的輪廓以及用作加強梁的交織翅片170。

冷卻塔158在結構上是剛性的，并且使得振動關注點最小化，原因在于所有的電力MOSFET都直接安裝到其上。此外，借助于電子封裝組件132通過剛性冷卻塔158安裝到框架構件134，電機130的后框架構件134也被期望地加強。

控制電子器件188塞進到主冷卻塔散熱器180的本體中，這使得總體電子封裝組件132所需的軸向空間最小化。控制電子器件組件的中心安裝位置使得空氣流堵塞最小化，使得控制電路暴露于來自電力電子器件的熱損耗最小化，使得控制電子器件暴露于進入電機130的最冷的冷卻空氣，并且使得控制電子器件188和電力電子器件152之間的電信號傳遞距離最小化，這使得電噪聲問題和布線成本最小化。

在電子封裝組件132的示例性實施例中，包含在每個電力模塊154中的MOSFET194、196和MOSFET驅動器204與冷卻塔散熱器180傳導熱連通，模塊圍繞該散熱器沿周向分布。到該主散熱器的傳導熱傳遞是用于每個MOSFET模塊154的初級冷卻路徑202。有利地，每個電力模塊154的正(或高側)電力裝置194和負(或低側)電力裝置196(MOSFET)有利地共用通用的模塊散熱器。這種期望特征來自于正和負MOSFET194、196是相同的N溝道裝置，具有相同的極性，并且在圖示的示例性實施例中提供熱傳導電絕緣的薄層206，該薄層在金屬模塊基部200的整個內表面208上延伸，如圖25所示。薄的電絕緣層200具有低耐熱性，并且可以是已有的可商購獲得的材料，例如Thermal CladTM，常常稱為“T-Clad”，Henkel公司(www.henkel.com)的產品，以前來自美國明尼蘇達州的Bergquist Company of Chanhassen。

在一個實施例中，絕緣層206印刷在模塊的散熱金屬基部200的表面208上。該絕緣層206的頂部上印刷有銅跡線或帶(未示出)。參考圖26，適合于通過電力模塊154傳導的電流水平的厚得多的銅帶210被焊接到印刷銅帶，并且正MOSFET194直接附接到銅帶210。在每個模塊154內，正MOSFET的漏極(drain)與銅帶210相連。

如上所述，示例性的電子封裝組件132采用三個MOSFET電力模塊154的兩個并行連接的組156a、156b。在第一組156a的三個沿周向相鄰的模塊154(這些模塊分別與定子的第一繞組214a的相關導體212a通信)之中，銅帶210相互連接以形成菊鏈式第一電力總線216a。同樣，在第二組156b的三個沿周向相鄰的模塊154(這些模塊分別與定子的第二繞組214b的相關導體212b通信，該第二繞組相對于第一繞組214a偏移30°)之中，銅帶210相互連接以形成菊鏈式第二電力總線216b。第一和第二電力總線216a、216b在電機的B+端子218處相互連接，該端子是電子封裝組件132的部件。

相似地，另一個并行銅跡線或帶(未示出)印刷在絕緣層206的頂部上。再次參考圖26，適合于通過電力模塊154傳導的電流水平的厚得多的構件220被焊接到該印刷銅帶，并且負MOSFET196直接附接到銅構件220。在每個模塊154內，負MOSFET196的漏極以及正MOSFET194的源電連接到銅構件220。每個電力模塊154的銅構件220從其模塊殼體222延伸，以限定相應模塊的相連接端子224，與該電力模塊154相關的相應定子繞組212b經由相導線連接到該相連接端子。

每個負MOSFET196的源電連接到其模塊的金屬基部200，并且通過基部和冷卻塔158的相應安裝墊178接地，模塊基部附接到該安裝墊。每個電力模塊154的MOSFET驅動器204直接安裝到電絕緣層206，并且經由相應的信號引線226與控制電路188通信。

如上所述，與現有的一體化電子封裝組件132相比，針對多個電力模塊154的正MOSFET194和負MOSFET196在接地電位下共用通用主散熱器180而不是在不同電位下需要單獨的正和負散熱器(如現有電機100的電力電子裝置116通常所采用的)的能力為本發明的電子封裝組件132提供了基本上更大的設計靈活性，以適應用于空氣冷卻的對流和/或用于液體冷卻的經由電機的后框架的后表面144的傳導。

通常，與定子繞組相導體212a、212b的相連接的電力電子器件側處于固定的剛性位置中。通常尺寸的機動車交流電機的大致圓形框架外徑為140mm。參考圖2，現有電機100中的電力模塊相端子連接器120沿徑向定位成使得其能夠適應窄范圍的電機尺寸，例如129至144mm的定子外徑。

狹槽或凹部(下文稱為“空隙”)228提供用于封裝相應的相導線230的間隙，該相導線由在定子142和相關的電力模塊相端子連接器224之間延伸的定子繞組的相導體212a、212b限定。在后框架后表面144和/或電子封裝組件的冷卻塔158中提供這樣的空隙228允許相同的電子封裝組件實施例132適應定子相導體212a、212b的徑向位置的相對較大的變化。因此，單個電子封裝組件132的尺寸可以用于各種定子尺寸的電機130，包括這樣的尺寸，即該尺寸小到在附接到后表面144的冷卻塔軸向端部164的周邊內側將定子相導體的位置232沿徑向定位成從后表面144出現，但是模塊相端子連接器224的位置處于該周邊的外側。

在現有電機100的電子封裝組件布局中，MOSFET模塊116安裝到后表面112，模塊基部安裝表面設置在與中心軸線108垂直的平面中，如圖2所示，該現有電機不能夠在模塊相引線連接器端子120附近可行地提供這樣的空隙，原因在于空隙將處于模塊116自身處。然而，期望的是適應更廣泛范圍的電機尺寸。例如，根據本發明的電子封裝組件132的實施例期望的設計要求需要適應從120mm直至190mm范圍內的定子電機直徑的范圍。

然而，在繞中心軸線138沿周向分布的位置處且在與中心軸線平行的平面中安裝到冷卻塔158的MOSFET模塊154在沿周向相鄰的電力模塊154之間提供凹部228。該區域中的冷卻塔肋部或翅片170可以被移除，而不會出現大的不利熱問題，原因在于該位置處于自然出現的絕熱平面中。

經由冷卻塔158提供的MOSFET模塊154的軸向位置，在相引線連接部224和電機130的后框架144之間具有一些軸向空間234。這在定子端部匝線與MOSFET模塊154的相端子224處的相連接部之間產生有價值的長度，以用于定子導體230被引導以及相對于電機軸的旋轉軸線138的兩個位置之間的徑向過渡。

在沿周向相鄰的電力模塊154之間的區域中，根據本發明的電機實施例130在電機130的冷卻塔散熱器180和后框架134、144的任一者或兩者中提供狹槽開口或凹部228。

某些示例性電機實施例130設置有沿著在冷卻塔的向前軸向端部164和徑向外表面176之間形成的角部236沿周向分布的多個凹部或狹槽(“空隙”)228，該向前軸向端部交接并能夠附接到電機的后框架構件134、144，。每個空隙228沿徑向方向是長形的，并且限定了凹部，該凹部在冷卻塔158的軸向端部表面164中沿軸向向前開口，并且在沿周向相鄰的電力模塊154之間的位置處沿徑向向外開口，這些電力模塊在冷卻塔的徑向外表面176上附接到安裝位置178。每個空隙228沿著空隙228的長度從徑向外壁表面176沿徑向向內延伸到徑向位置，空隙的長度與用于各種小尺寸電機130的相導體穿過位置232重合。

參考圖30，包括這樣的電子封裝組件132的一些電機實施例130具有足夠大的直徑尺寸，使得它們的定子繞組相導體230在模塊相端子連接器224的徑向附近或外側的位置232處延伸穿過后框架構件134。在這樣的電機中，相導體230從待連接到相關模塊相端子224的其相應孔口228沿徑向向內引導。

參考圖31，其它電機實施例130包括相同的電子封裝組件132，并且具有相對較小的直徑尺寸。在模塊相端子連接器224的徑向內側的位置處，并且可能在空隙228內側的徑向位置處，相導體230延伸穿過后框架構件134。在這樣的電機中，相導體230沿著空隙228從其相應孔口232沿徑向向外引導。空隙228的尺寸形成為用于將相導體230路由到電力模塊相端子224，與冷卻塔158和后表面144的間隙方便連接到相關的模塊相端子224。在這樣的電機中，其中冷卻塔的向前軸向端部164與相導線出現位置232疊置，繞組相導體(或相導線)230可以沿著空隙228沿徑向引導，其間隙足以避免損壞并且使得冷卻塔158正確地坐置到后框架構件134。

在其它實施例中，電子封裝組件132可以包括或可以不包括空隙228，但是后表面144設置有孔口228，該孔口沿徑向方向是長形的，相導體230可以在提供與冷卻塔向前軸向端部164的足夠間隙的位置232處通過該孔口離開后表面。

在用于具有來自MOSFET模塊154的纏繞帶的簡單相引線端子結構224的寬廣空間234的情況下，可以適應不同橫截面的相導線230。該連接通過焊接或熔接該連接來完成。

一體式模制塑料引導件(未示出)提供定子繞組相導體/相導線230、框架134、144和金屬冷卻塔158之間必要的電絕緣。在組裝期間，該引導件/絕緣體簡單地被捕集在冷卻塔和后框架之間，以將絕緣體保持就位。

每個電力模塊蓋板240的外表面238沿徑向面向外，并且暢通無阻地暴露于圍繞電子封裝組件132的環境空氣。這便于電力電子裝置154與圍繞電子封裝組件的空氣通過蓋板240產生對流熱傳遞。蓋板的外表面238被構造成(例如對于翅片242)用以加強從該外表面到環境空氣的對流熱傳遞。因此，根據本發明的電子封裝組件實施例132為每個電力模塊154提供沿相反徑向方向的雙向冷卻。

MOSFET模塊154安裝到冷卻塔結構158，使得電力電子器件的雙向冷卻能夠被最大化。來自每個電力模塊154的熱損耗初始跟隨初級冷卻路徑202，沿徑向向內穿過模塊基部200并進入在模塊安裝位置處由冷卻塔158限定的主散熱器180，相應的冷卻翅片170從該模塊安裝位置沿徑向向內延伸。來自每個電力模塊154的熱損耗初始還跟隨相應的次級冷卻路徑244，沿徑向向外穿過其鑄造鋁蓋板240，并且通過蓋板的帶有翅片的外表面238傳遞到環境空氣。來自每個模塊154的電力電子裝置194、196、204的雙向冷卻路徑202、244使得對來自容納在其中的電力電子裝置的熱流的熱阻力最小化。來自多個電力模塊154的熱損耗還相對于電子封裝組件132共同地跟隨徑向向內和徑向向外的初級冷卻路徑202和次級冷卻路徑244。初級和次級冷卻路徑是并行路徑，而不是順序路徑。

暴露于模塊154內的MOSFET194、196和MOSFET驅動器204的每個模塊蓋板240的沿徑向面向內的內表面246設置有一體地鑄造的凸臺248，該凸臺朝向MOSFET和MOSFET驅動器沿徑向向內延伸。相對于每個電力模塊154，鑄造鋁模塊蓋240及其一體的凸臺248限定了用于來自電力電子裝置的熱損耗的散熱器，并且限定了次級冷卻路徑。從電的觀點來看，鑄造鋁蓋240不能夠接觸這些電子部件或它們的線連接，因此凸臺248的表面與其間隔開。然而，將凸臺的表面設置成盡可能地靠近MOSFET194、196和MOSFET驅動器204同時在它們之間保持間隙，增強了電力模塊154的整體冷卻。通過使得凸臺248與MOSFET194、196和/或MOSFET驅動器204之間的間隙進一步最小化，到凸臺的熱傳遞可能潛在地被加強。通過使用簡單的軸向壓機和正確的成形工具，這樣的修改可以延長凸臺248，并且使連接到MOSFET和MOSFET驅動器的線材中的自然弧或彎曲稍稍塑性變形。使這些裝置與散熱器之間的間隙最小化將減小沿著次級冷卻路徑的傳導溫度下降，因此進一步降低裝置的溫度。

盡管與MOSFET194、196相比，MOSFET驅動器204產生非常少的熱，但是重要的是保持驅動器溫度盡可能低。每個MOSFET的目標操作溫度在150℃范圍內。因為MOSFET驅動器與MOSFET一起封裝在電力模塊殼體222中，沒有特別的設置來用于冷卻驅動器204，所以其還將經受150℃范圍內的環境，原因在于其被大致處于該較高溫度下的表面圍繞。

圍繞電機130的環境冷卻空氣通常在125℃范圍內。用于電力模塊中的MOSFET驅動器204的雙向冷卻能夠將MOSFET驅動器冷卻到比MOSFET溫度低的溫度。通過將從鑄造鋁模塊蓋板240的內表面246延伸的一體形成的凸臺248定位成間隔開地緊密靠近MOSFET驅動器，來自緊密圍繞驅動器的空間的熱，包括來自驅動器自身的熱損耗，被傳遞到凸臺248的表面并且沿著次級冷卻路徑244傳導到外部蓋板表面238，從該外部蓋板表面其以對流方式損耗到環境空氣。因此，MOSFET驅動器可以被冷卻到比圍繞驅動器204的大多數溫度低的溫度，并且接近于環境空氣溫度，由此提高了驅動器的可靠性。

鑄造鋁蓋板240設置有一體化的凸臺248的次級優點在于，凸臺用來增加熱容量。通過鑄造鋁凸臺提供的增加的熱容量來提供雙向瞬時冷卻。在使用中，電力模塊154不僅經受連續的電氣操作，而且通過產品特性及其使用還經歷峰值使用條件。在這樣的條件下，出現高瞬時電氣負荷，在此期間，裝置194、196、204通常處于其最大溫度。因此，高瞬時電氣負荷轉換為高瞬時熱負荷，這可能破壞電力電子裝置的可靠性。電力模塊安裝位置178附近的主散熱器180部分的質量顯著地幫助吸收瞬時熱能量，但是鑄造鋁蓋板凸臺248的質量也幫助吸收瞬時熱能量并在峰值使用條件下的電機操作期間保持裝置較冷，鑄造鋁蓋板凸臺的表面定位成靠近電力電子裝置194、196、204并形成次級冷卻路徑244的部分。從熱容量透視圖中可以看到，熱電容器由此有效地設置在每個MOSFET模塊的電力電子部件的徑向內側和徑向外側，并用來吸收熱力瞬變。

鑄造鋁模塊蓋板240促進的雙向冷卻也有助于實現用于空氣冷卻的和液體冷卻的應用兩者的通用電子封裝組件設計實施例。這樣的實施例必定是相對于每個冷卻介質單獨地在熱方面次優化的，以允許電子封裝組件132的物理布局和設計保持通用。然而，經由次級冷卻路徑244從電力MOSFET194、196去除某些廢熱減少了經由初級冷卻路徑202從電力MOSFET進行熱傳遞的需求。通過模塊蓋板240經由次級冷卻路徑244去除產生的熱的一部分相對于每個冷卻介質單獨地有助于使得對次優化冷卻性能的退讓最小化，并且便于提供滿足兩種冷卻介質的熱要求的通用電子封裝組件132設計。

電力電子裝置的雙向冷卻有利地允許根據本發明的電子封裝組件132的相同實施例用于空氣冷卻的和液體冷卻的電機130兩者。每個電力模塊154的雙向冷卻由電力模塊提供，該電力模塊安裝成與主散熱器180熱傳導接觸。主散熱器繼而將從電力電子裝置接收的熱傳遞到空氣或液體冷卻介質。每個電力模塊154的雙向冷卻還由帶有翅片的鑄造鋁模塊蓋板240提供，該鑄造鋁模塊蓋板將接收的熱通過凸臺248從電力電子裝置以對流方式傳遞到環境空氣。

換言之，借助于穿過主散熱器180的電力模塊安裝表面178的傳導，并且接下來借助于從主散熱器180或與冷卻塔158附接的電機后框架構件134、144到空氣或液體冷卻介質的對流，來啟動沿著初級冷卻路徑244的MOSFET冷卻。借助于穿過模塊蓋板240散熱器的傳導，并且接下來借助于從形成在模塊蓋板240的外表面238上的翅片242到環境空氣的對流，來啟動沿著次級冷卻路徑244的MOSFET冷卻。

如上所述，電子控制電路188放置在空氣冷卻的電機實施例130的冷卻塔空氣通道174中的徑向中心位置處，尤其在具有空氣流死區的電機實施例中，使得由于堵塞而對空氣流的負面影響最小化。然而，使得空氣冷卻的電機實施例中徑向居中定位的控制電子器件188的軸向投影面積最小化改善了穿過冷卻塔158的空氣流，尤其是在不具有空氣流死空間特征的電機實施例130中。

為此，根據本發明的電子封裝組件的某些實施例包括電子控制電路188，其電路板材料部分250相對于其在現有電機100中的典型取向在邊緣上轉向，以便沿著與冷卻塔中心軸線168大致平行的方向延伸。換言之，這樣的實施例的控制電路部分252相對于后框架的大致平坦的后表面144大致垂直地取向。這種取向允許電子控制電路188在冷卻塔158的徑向中心附近容納在最小化的軸向投影面積內。

在圖示實施例中，如此取向的電子控制電路部分252設置在塑料杯狀物或容器254中，該塑料杯狀物或容器由底板256限定，并且封閉側壁258，該側壁沿著限定了凹槽186的第二冷卻塔壁182的徑向內表面184延伸。在該實施例中，容器底板256的軸向向前表面260與適于附接到電機130的后框架構件134、144的冷卻塔158的第二軸向端部164基本上平齊。該實施例的容器底板256凹入以接納轉子軸的后軸向端部和電刷保持器。容器的側壁258限定了開口262，容納調節器端子266的金屬封蓋或蓋板264安裝到該開口上，以封閉容器的內部空間。控制電路188、容器254和蓋板264限定了控制電子組件268。控制電子組件安裝在冷卻塔158的圍繞第二壁182內并且通過該圍繞第二壁而得到保護。容器254可以由填充有玻璃的尼龍制成，并且通過極大地增加它們之間的傳導熱阻力而將控制電子器件188與MOSFET產生和損耗的熱進行熱隔絕。然而，封蓋264是金屬的并且暴露于引入的冷卻空氣，以提供用于控制電子部件(例如場輸出裝置)的散熱，該控制電子部件確實產生少量的熱，通常在5-10瓦的范圍內。將包括這些類型的控制電子部件的控制電路部分252放置在容器封蓋264的沿軸向面向前的內表面270上，將這些部件與控制電子電路的其余部分熱隔絕。

控制電子組件的杯狀物254和封蓋264的構造通過將控制電子器件與外部濺射和污染物屏蔽而為控制電子器件188提供保護。通過提供用于電子器件的保護性殼體，不需要額外的用于電路板保護的封裝或包覆成型，還降低了整體成本。此外，冷卻塔凹槽186的圍繞壁182提供用于安裝和保護控制電子組件268的裝置。如上所述，凹槽結構186可以具有不同的形狀或深度，或者可以完全省略。同樣，控制電子組件268的構造同樣可以與如圖所示的不同。

雖然電子封裝組件132的某些實施例包括僅僅利用剛性電路板材料250的電子控制電路188，但是電子封裝組件132的某些其它實施例包括利用柔性電路板材料272的電子控制電路188。這樣的材料可商購自例如美國明尼蘇達州明尼阿波利斯的Minco Products有限公司(www.minco.com)。該材料可以產生相同類型的特性和設計靈活性，包括多個層，和常規的剛性電路板材料一樣。然而，柔性電路板材料272可以彎曲、扭轉、折疊或以其它方式變形，并且仍然與剛性電路板材料基本上類似地起作用。

根據該設計的第一實施例，由柔性電路板材料272承載的包括控制電路部分252的部件硬板層合到柔性電路板材料。利用導電性跡線或線材274制備柔性電路板材料272，控制電路部分252的包含在單獨部件硬板250上的導體可以通過該導電性跡線或線材相互電連接。在相鄰的剛性部件硬板250之間的角部處，柔性電路板材料272(及其相互連接的導電跡線274)變形以便于硬板定位在不同平面中，從而允許剛性部件電路板250在不使用任何銷式連接器和/或布線的情況下相互連接。

在一些可供選擇的實施例中，控制電路布局被分解為多個控制電路部分252，然后這些控制電路部分印刷/組裝在柔性電路板材料272上，以在控制電路188中提供為柔性電路板材料272的單一部件276。多個柔性電路板布局的導電跡線274印刷在柔性電路板材料基體片材上，然后，從該片材上切割單獨的柔性電路板材料部件276。可以生產類似形式的柔性電路板材料272，其在長度和導體構造上發生變化，以適應可選的控制電路部分，如圖52和53中的虛線所示。參考圖54，柔性控制電路材料272恰好以未變形狀態嵌套，這便于存儲和運輸容器的高材料利用率。

一些實施例進一步的優點在于柔性電路板材料272的特性，在這些實施例中，控制電路188包括在控制電路188和MOSFET門驅動器204之間一體形成的信號引線278。信號引線278包括印刷在用于控制電路的相同的單片柔性電路板材料272上的導體274。換言之，柔性電路板材料272的信號引線278延伸到各個MOSFET門驅動器204，并且沿著模制塑料MOSFET模塊外殼222材料的壁簡單地彎曲就位。連接器本體282可以在信號引線278及其相應的導體274的端子端部處直接添加到柔性電路板材料272。然后，這些連接器插入到相應MOSFET模塊154的MOSFET驅動器連接器端子284中，以接通電路。因此，可以消除用于來自控制電路組件188的門驅動器信號與六個MOSFET模塊154通信的包含信號引線的單獨線束，并且可以消除該線束和控制電路之間的單獨的相關連線。

鋁材料的基座286設置在安裝有MOSFET模塊的冷卻塔第一壁160上。通過軸向可動切割工具的側邊緣可以加工基座286，由此提供較為簡單的方法來形成平坦安裝表面，并且使得MOSFET模塊154和散熱器180之間的熱降最小化。因此，通過在銑削工位處將冷卻塔158夾持在豎立位置中可以一次性切割基座安裝表面的整個軸向范圍，由此允許容易地觸及基座安裝表面。此外，在一個固定銑削工位處，可以設定工具路徑以一次性加工所有的基座安裝表面。

與這個看起來是微小的但是相當重要的設計特征相關的另一個優點涉及設計的熱方面。本文公開的電子封裝組件132將用于電機130應用，對電力電子器件具有非常苛刻的瞬時負荷要求，例如提供用于發動機的起動轉矩。

對于這些短瞬時狀況，通過提供定位成盡可能靠近MOSFET以吸收該時間段期間產生的瞬時熱峰值的足夠的熱質量，可以最佳地容忍高電流和所導致的溫度增加。額外鋁質量的基座286在冷卻塔的整個周邊表面上沒有增加質量的情況下在確實需要的安裝表面處設置到冷卻塔，這可以在額外的成本下獲得一點優點。這還具有增大在最需要傳導熱散布的MOSFET的徑向內側的橫截面積的輔助優點。另外，增大遠離MOSFET的散熱器的橫截面積相比而言是不太有效的，并且將增加成本而提供有限的優點。通過每個相應的MOSFET模塊使用單獨的基座，熱傳導優點被最大化，同時使得附加材料成本最小化。

本發明所公開的基座結構的另一個微小但是顯著的優點是，在接地和B+和相引線導體216a、216b、230之間提供電間隙。通過將每個MOSFET模塊154在距離第一壁160的徑向外表面增大的徑向距離處安裝在相應的基座安裝表面288上，然后將電子封裝組件的塑料后護罩290圍繞模塊154懸掛在其基座的邊緣上方，導體216a、216b、230和接地冷卻塔散熱器180之間的電間隙直接通過基座286的徑向高度而增大。

新型基座結構提供的另一個優點涉及改進的污染和濺射保護。在MOSFET模塊154利用沿徑向向外取向的冷卻塔散熱器表面的電力模塊安裝表面的暴露的徑向最內側部分平齊的基部200安裝的情況下，任何遇到的濺射可以沿著散熱器的表面(例如徑向外表面176)延伸，然后，濺射中的路面污染物可以直接跨越或越過從模塊154或散熱器186的接地部分到導體216a、216b、224離開模塊的位置的徑向距離，或者使得污染物沿著MOSFET模塊基部散熱器-蓋交界部的邊緣沉積。這可能不期望地導致路面污染物進入MOSFET模塊，或者導致模塊或導體的漏電。通過使得每個電力模塊154安裝到沿徑向向外突起的基座286的安裝表面，在模塊外殼222具有懸置部分296的情況下，形成將路面濺射引導遠離該區域的自然槽298。模塊導體216a、216b、226和徑向外表面176之間的電間隙增大，這使得這些不利情況發生的可能性最小化。塑料MOSFET模塊殼體222的部分296延伸超過冷卻塔散熱器188的基座286的周邊，以形成凸緣300，該凸緣形成引導濺射并提供遠離該區域的排放的自然槽298。凸緣300還拉長了模塊的銅端子216a、216b、224和接地(即散熱器180)之間的路徑，并且限定了用于構建導電跡線(例如從諸如路面鹽的污染物)的硬得多的幾何結構。這樣的導電跡線通常可能導致漏電問題。

每個基座286整體在塔結構180的其余部分的徑向外側伸出，其相應的沿徑向面向外的平坦MOSFET模塊安裝表面288與軸線大致平行。因此，塔圍繞中心軸線設置有多個離散的沿周向分布的基座。基座286圍繞冷卻塔的徑向外表面均勻分布(例如大致等角度地)，模塊安裝表面相對于假想圓切向地取向，該假想圓與軸線同中心，并且相對于軸線的縱向方向垂直地取向。

用于MOSFET模塊附件的基座表面288提供額外的質量和橫截面積，以用于吸收熱力瞬變，由此使得從熱源的熱傳導散布阻力最小化，并且這樣使得增加的材料的量最小化，便于加工安裝有MOSFET模塊的基座表面的容易性和速度。

用于每個MOSFET模塊的基座安裝表面288在離開模塊的導體和冷卻塔散熱器180的暴露表面(其處于接地電位)之間提供增大的間距和電間隙。

通過形成槽298以引導濺射和濺射直接導致的污染物離開模塊154，基座286為MOSFET模塊提供濺射和污染物保護，并且提供分隔距離，污染物不太可能跨越該分隔距離構件導電跡線，這降低了模塊漏電的可能性。

雖然以上已經公開了示例性的實施例，但是本發明并不限于所公開的實施例。相反，本發明旨在涵蓋采用本發明一般原理的任何變型型式、用途或適應型式。此外，本發明旨在涵蓋本發明之外但在本發明所屬領域的且落在所附權利要求的限制內的已知或慣有實踐范圍內的偏差型式。