CN108988614B - 用于连接电端子的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接电端子的系统(1)。系统(1)具有：具有功率模块(5)的用于供应电压的设备(2)，功率模块具有至少一个电端子(3)；热沉(6)，及待供应电压的部件的至少一个电端子(4)。功率模块(5)构成有上侧(5a)和下侧(5b)。电端子(3，4)分别经由导电的连接元件(9，10)彼此连接。功率模块(5)的下侧(5b)以贴靠热沉(6)上侧(6a)的方式设置。在功率模块(5)下侧(5b)与热沉(6)上侧(6a)贴靠的区域中构成有至少一个凹部(12)，凹部从第一侧面(2a)穿过设备(2)延伸至设备(2)的与第一侧面(2a)不同的侧面(2b，2c，2d)。在至少一个凹部(12)之内设有至少一个导电的连接元件(9)。

Description

用于连接电端子的系统

技术领域

本发明涉及一种用于连接电端子的系统。所述系统具有：用于供应电压的设备，所述设备具有功率模块，所述功率模块具有至少一个电端子；热沉；以及待供应电压的部件的至少一个电端子。电端子分别经由导电的连接元件彼此连接。

背景技术

在安装电部件，尤其用于在电流强度大于10A的高电流技术中应用的电部件时，常常使用导电轨以电连接各个组件。

从现有技术中例如已知的是，使用具有预制的功率模块的逆变器，也称为反相器来将直流电压转换为交流电压或用于将直流电流转换为交流电流。逆变器和功率模块作为用于供应电压的设备构成为连贯的单元，其中功率模块设置在逆变器的壳体上。

用于供应电压的设备，尤其功率模块，除了用于操纵所述设备的控制端子外还具有用于与供应直流电压的电压源连接的高电流端子和构成为输出端的用于截取交流电压的端子。使用导电轨在此提供简单、便宜从而优选应用的如下可行性：将高电流端子电联接到电路上和/或相邻地设置的电系统的插头上。

用于供应电压的设备的高电流端子，尤其构成为输出端的用于截取交流电压的端子，例如用于将该设备与电马达的端子连接的端子，通常是彼此间隔开地并排设置以及设置在该设备的共同的侧上。如果待供应电压的部件的电端子，例如电马达的端子，围绕所述设备随意分布式地构成，那么所述设备的端子仅在极其大的耗费下才可与待供应交流电压的部件的端子经由导电轨连接。

此外，从现有技术中已知的是，功率模块借助下侧固定在逆变器的壳体的上侧上或固定在冷却体上。不仅逆变器的壳体而且冷却体在此用作为热沉以导出由功率模块发射的热量。

高电流端子通常设置在用于供应电压的设备的功率模块的上侧上。因为在功率模块的上侧的区域中，也就是说，在高电流端子的上方，还设置有电路板，也称为接线板、印刷电路板(Platine)或者印刷电路，简称为PCB，英语是“printed circuit board”，所以所述设备的高电流端子难以触及，这进一步提高了经由导电轨与待供应电压的部件的端子连接的大的耗费。

从图1a和1b中分别得知现有技术中用于将用于供应电压的设备2的电端子3和未示出的用电器的电端子4连接的系统1’，所述用电器如为电马达。图1a示出系统1’的俯视图，而在图1b中示出系统1’的侧视图。

功率模块5借助于下侧5b、固定地地设置在热沉6上，例如设置在冷却体或逆变器的壳体的上侧6a上。设备2的端子3，尤其功率模块5的高电流端子，构成为用于将功率模块5与设备2的功率模块5的上侧5a上的用电器连接的部件。上侧5a和下侧5b在此作为功率模块5的相对置的、彼此远离的侧设置。

功率模块5的从而设备2的上侧5a由电路板7覆盖，所述电路板基本上在功率模块5的整个上侧5a上延伸。在图1a中未示出的电路板经由信号引脚8与设备2的功率模块5的上侧5a间隔开地设置，所述信号引脚也用作为保持元件。

此外，待供应电压的部件，即用电器的端子4分别构成在设备2的不同的侧面2a、2b的区域中，而设备2的用于截取交流电压的端子3设置在设备2的共同的侧面2a上。因此，成对的端子3、4中的并非所有分别要彼此连接的端子3、4彼此相对置地并且彼此间以短的间距相邻地设置。更确切地说，一对或多对端子3、4中的至少端子3、4并非彼此相对置地并且彼此间以较大的间距构成。

用于供应电压的设备2的电端子3和未示出的用电器的电端子4经由构成为导电轨的电连接元件9’、10尤其成对地彼此电连接。由于端子3设置在设备2的共同的侧面2a上和待供应电压的部件的端子4设置在设备2的不同的侧面2a、2b上，导电轨9’围绕设备2，尤其围绕热沉6设置。导电轨9’由此将设置在设备2的第一侧面2a上的端子与用电器的设置在设备2的第二侧面2b的区域中的端子4连接。根据端子3、4彼此间的设置，至少一个导电轨9’，在根据图1a和1b的实施方案中则是两个导电轨9’，沿着第三侧面2c上或第四侧面2d伸展以及与侧面2c、2d间隔开地至少部分地围绕设备2伸展。

设备2的端子3以从电路板7中伸出的方式或者突出于电路板7的方式设置。导电轨9’相邻于端子3与在电路板7上构成的印制导线11焊接，所述印制导线延伸直至端子3。印制导线11由此建立导电轨9’与端子3的电连接。替选地，与功率模块5的上侧5a间隔开地设置的电路板7也能够以与设备2的端子3间隔开地、以至少部分地覆盖端子3的方式设置。

导电轨9’构成为端子3、4的电连接需要导电轨9’的非常复杂的形状以及大的长度，从而需要设备2的大的结构空间，所述端子3、4至少部分地围绕设备2伸展。导电轨9’在制造以及安装时引起高的成本并且此外非常严重地影响设备2的电磁兼容性的特性。

在此将电磁兼容性理解为如下能力：其它系统的功能不受电效应或者电磁效应干扰或者不受其它系统干扰其自身功能。电磁兼容性尤其意味着不存在对其它系统的如下作用，所述作用导致电的或者电子的运行机构例如因电场、磁场或者电磁场和电过程、磁过程和电磁过程引起的功能干扰。

发明内容

本发明的目的是，改进用于连接电端子的设备，使得用于供应电压的设备的电端子和待供应电压的部件的电端子在尽可能段的距离上彼此连接。要作为电的连接元件使用的导电轨应当构成有结构上简单的形状和最小长度。所述设备应当具有小的结构空间。制造和安装导电轨以及设备的成本可降低到最小。所述设备的电磁兼容性的表现应当是最佳的。

所述目的通过一种用于连接电端子的系统实现,所述系统具有：-用于供应电压的设备，所述设备具有功率模块，所述功率模块具有至少一个电端子，其中所述功率模块具有上侧和下侧，-热沉，以及-待供应电压的部件的至少一个电端子，其中-所述端子分别经由导电的连接元件彼此连接，以及-所述功率模块的下侧以贴靠所述热沉的上侧的方式设置，其特征在于，在所述功率模块的下侧与所述热沉的上侧贴靠的区域中构成有至少一个凹部，所述凹部从第一侧面穿过所述设备延伸至所述设备的与所述第一侧面不同的侧面，并且在至少一个所述凹部的内部设置有至少一个导电的连接元件。此外，所述目的还通过一种根据本发明的系统与制冷剂回路的电驱动的压缩机相结合的、尤其与空调设备相结合的应用来实现，该应用是将所述系统用于对机动车辆的乘客空间的空气进行空气调节。改进方案在本文得以说明。

所述目的通过根据本发明的用于连接电端子的系统实现。所述系统具有：用于供应电压的设备，所述设备具有功率模块，所述功率模块具有至少一个电端子；热沉；以及待供应电压的部件的至少一个电端子。功率模块构成有上侧和下侧，其中功率模块的下侧以贴靠热沉的上侧的方式设置。功率模块和热沉有利地彼此热接触，其中功率模块和热沉以导热的方式彼此连接。

用于供应电压的设备和待供应电压的部件的电端子分别经由导电的连接元件彼此连接。

根据本发明的设计，在功率模块的下侧和热沉的上侧贴靠的区域中构成有至少一个凹部，所述凹部从第一侧面穿过所述设备延伸至所述设备的与第一侧面不同的侧面。在至少一个凹部内部，根据本发明设置有至少一个导电的连接元件。

导电的连接元件优选从凹部的至少一个端侧中伸出凹部以与电端子中的至少一个电端子连接。

根据本发明的一个有利的设计方案，至少一个导电的连接元件构成为导电轨。导电轨的数量在此取决于功率模块和待供应电压的部件的要电连接的端子的数量。

根据本发明的第一替选设计方案，至少一个凹部为了在热沉的上侧的表面中容纳至少一个导电的连接元件而构成为单侧敞开的槽。槽的敞开的侧由功率模块的下侧封闭。槽有利地具有矩形的，尤其方形的横截面。

根据本发明的第二替选设计方案，至少一个凹部为了在热沉的上侧的表面下方容纳至少一个导电的连接元件而构成为在热沉之内环周闭合的通道。所述通道在此具有贯通钻孔的形式。

用于容纳至少一个导电的连接元件的至少一个凹部优选沿着纵向方向直线伸展地构成。凹部的横截面有利地在整个长度上是恒定的。

根据本发明的一个改进方案，所述设备的侧面彼此平行地设置。用于容纳至少一个导电的连接元件的至少一个凹部优选垂直于侧面定向。

凹部优选构成为，使得至少一个导电的连接元件的长度尽可能是最小的。由此，用于容纳连接元件的凹部的纵向扩展是也最小的并且能够与相对于侧面的垂直定向不同，所述连接元件用于连接电端子。在构成多于一个的导电的连接元件和多个其所属的凹部时，凹部能够在相应的纵向扩展最小的前提下彼此间以任意的定向设置。

热沉有利地构成为设备的壳体，尤其构成为逆变器的壳体，或者构成为冷却体。

本发明的另一优选的设计方案在于，至少一个导电的连接元件电绝缘并且与热沉热接触地设置，其中连接元件和热沉彼此导热地连接。

所述设备的，尤其功率模块的至少一个用于截取交流电压的电端子，有利地构成在所述设备的第一侧面上，具体而言构成在功率模块的上侧上。

待供应电压的部件的至少一个电端子优选构成在所述设备的与第一侧面不同的侧面的区域中，尤其构成在所述设备的第二侧面的区域中。

可将设置在侧面的区域中理解为，相应的电端子构成在侧面上或优选与侧面间隔开地构成，其中距相应的侧面的距离小并且小于距其它侧面中的一个侧面的距离。

根据本发明的一个改进方案，所述设备具有电路板，所述电路板以至少部分地覆盖功率模块的上侧的方式设置在所述上侧上方。

电路板优选经由至少一个信号引脚与功率模块的上侧间隔开地并且尤其也与所述设备的至少一个电端子间隔开地、固定地设置在所述设备上，所述信号引脚也是保持元件。

本发明的有利的设计方案，具体在节省空间和简单的结构方面，实现所述设备与制冷剂回路的电驱动的压缩机、尤其空调设备相结合的应用，该应用用于对机动车辆的乘客空间的空气进行空气调节。

总结地，根据本发明的用于连接电端子的系统相对于从现有技术中已知的系统具有许多优点：

-在结构上简单地成形的、具有小的几何复杂性和最小的长度的导电轨将用电器的端子与功率模块的端子连接，其中导电轨与在传统的系统中相比明显更短，

-导电轨此外能够具有更小的电流横截面，这因此也引起材料的节约，

-降低所放射的电磁干扰并且最小程度地影响设备的电磁兼容性的特性，以及

-用于制造和安装的最小成本，最小重量和最小的结构空间。

附图说明

本发明的设计方案的其它细节、特征和优点从接下来参照附图对实施例的描述中得出。附图分别示出

图1a示出现有技术中的用于将用于供应电压的设备的电端子和用电器的电端子连接的系统的俯视图，以及

图1b示出用于将用于供应电压的设备的电端子和用电器的电端子连接的系统的侧视图，并且

图2a示出根据本发明的一个实施方式的用于将用于供应电压的设备的电端子和用电器的电端子连接的系统的俯视图，以及

图2b示出用于将用于供应电压的设备的电端子和用电器的电端子连接的系统的侧视图。

具体实施方式

图2a和2b分别示出用于将用于供应电压的设备2的电端子和未示出的用电器的电端子4连接的系统1，所述用电器如是电马达。在图2a中示出系统1的俯视图，而在图2b中示出系统1的侧视图。

功率模块5又以与热沉6，如冷却体的或者逆变器的壳体上侧6a热耦合并且机械耦合的方式设置在下侧5b上。在此，可将热耦合理解为元件之间的导热连接。

设备2的用于截取交流电压的端子3，即功率模块5的高电流端子，为了将功率模块5与待供应电压的用电器连接而构成在功率模块5的上侧5a以及在共同的侧面2a上。上侧5a和下侧5b作为在彼此处于远端的并且彼此远离指向的侧设置。

功率模块5或设备2的构成有端子3的上侧5a设置在电路板7的下方，使得电路板7基本上覆盖功率模块5的整个上侧5a。在此，电路板7经由信号引脚8与功率模块5的上侧5a间隔开地固定在设备2上。信号引脚8用作为功率模块5的连接引脚，例如用于传输控制信号。

因为待供应电压的用电器的端子4在设备2的不同的侧面2a、2b的区域中构成，所以一对或多对端子3、4中的至少端子3、4以较大的间距设置并且以彼此间不可直线到达的方式构成。

电端子3、4经由构成为电的连接元件9、10的导电轨的电连接，尽管端子3设置在设备2的共同的侧面2a上并且待供应电压的部件的端子4设置在设备2的不同的侧面2a、2b上，但是仍具有尽可能短的连接路径或尽可能短的长度。导电轨9相对于现有技术不围绕设备2，尤其热沉6设置。将设置在设备2的第一侧面2a上的端子3与用电器的设置在设备2的第二侧面2b的区域中的端子4连接的导电轨9，在最短的路径上以横越或者穿过设备2的方式构成。

设备2的伸出于电路板7的或突出于电路板7设置的端子3，同样还有与端子3相邻地设置的导电轨9，与在电路板7上构成的印制导线11焊接从而电连接。印制导线11在此从设备2的端子3延伸至导电轨9。根据一个替选的实施方式，与功率模块5的上侧5a间隔开地设置的电路板7也与设备2的端子3间隔开地、以至少部分地覆盖所述端子3的方式设置。

用于功率模块5的热沉6在功率模块5的贴靠面的区域中具有呈槽或者通道形式的凹部12，所述贴靠面构成为功率模块5和热沉6之间的连接面或者接触面。用于设置作为电的连接元件的导电轨9的凹部12有利地设置在例如构成为逆变器的壳体或者构成为冷却体的热沉6的上侧6a的表面中。

沿着纵向方向优选直线地构成的凹部12在此从第一侧面2a延伸至设备2的相对置的第二侧面2b。通道状的凹部12彼此平行地构成并且分别垂直于同样彼此平行地定向的侧面2a、2b构成。凹部12具有矩形的，尤其方形的横截面，所述横截面作为槽加工到热沉6的表面中。凹部12的横截面在整个长度上是恒定的。然而，在此也不排除，横截面的形状和大小能够改变。

根据一个未示出的替选的实施方式，凹部构成为在横截面的环周上闭合的通道，所述通道作为贯通孔延伸穿过热沉6。

将端子3、4电连接的导电轨9至少部分地设置在凹部12内部并且分别从设备2的设置在第一侧面2a上的端子3向凹部12延伸，穿过所述凹部12延伸直至设备2的第二侧面2b和延伸至用电器的端子4。替选地，凹部，根据用电器的端子4的设置，也能够构成为，使得导电轨从设备2的设置在第一侧面2a上的端子3向凹部12延伸，穿过所述凹部12延伸直至设备2的第三侧面2c或延伸至第四侧面2d。

导电轨9在此为了与端子3、4连接而从凹部12的端侧中伸出凹部12。导电轨9，尤其在凹部12的区域中由电绝缘材料包覆。

根据一个替选的、未示出的实施方式，将多个导电轨设置在一个凹部的内部。

导电轨9能够经由电绝缘的导热膏热结合到热沉6上，以便导出在导电轨9中产生的热量并且冷却导电轨9。由此，在待传输的电功率相同的情况下，要么能够降低导电轨9的电导线横截面，以便附加地将材料使用减小到最小，要么能够在导电轨9的几何形状还相同的情况下使用传导性不那么好的材料。例如，在使用铝代替铜的情况下，能够进一步节省成本和重量。

用于电连接电端子3、4的系统1例如用于对机动车辆中的空气调节系统的电的制冷剂压缩机进行供电，在所述空气调节系统中，压缩机由电马达驱动。在此，设置在制冷剂回路中的压缩机的电马达由机动车辆的直流电网结合用于供应电压的设备2供给电压，所述设备具有作为变流器的逆变器和功率模块5。

系统1在此例如用于如下设备2，所述设备具有高电流逆变器和直至60V的电压以及大于100A的电流强度，其中系统1也可用于如下设备2，所述设备具有高电流逆变器和大于60V的电压以及小于100A的电流强度。

附图标记列表

1，1’ 系统

2 用于供应电压的设备

2a 设备2的第一侧面

2b 设备2的第二侧面

2c 设备2的第三侧面

2d 设备2的第四侧面

3 设备2的电端子

4 用电器的电端子

5 功率模块

5a 功率模块5的上侧

5b 功率模块5的下侧

6 热沉

6a 热沉的上侧

7 电路板

8 信号引脚

9，9’ 电的连接元件，导电轨

10 电的连接元件，导电轨

11 印制导线

12 凹部

Claims (15)

1.一种用于连接电端子的系统(1)，所述系统具有：

-用于供应电压的设备(2)，所述设备具有功率模块(5)，所述功率模块具有至少一个电端子(3)，其中所述功率模块(5)具有上侧(5a)和下侧(5b)，

-热沉(6)，以及

-待供应电压的部件的至少一个电端子(4)，

其中

-所述端子(3，4)分别经由导电的连接元件(9，10)彼此连接，以及

-所述功率模块(5)的下侧(5b)以贴靠所述热沉(6)的上侧(6a)的方式设置，

其特征在于，

在所述功率模块(5)的下侧(5b)与所述热沉(6)的上侧(6a)贴靠的区域中构成有至少一个凹部(12)，所述凹部从第一侧面(2a)穿过所述设备(2)延伸至所述设备(2)的与所述第一侧面(2a)不同的侧面(2b，2c，2d)，并且在至少一个所述凹部(12)的内部设置有至少一个导电的连接元件(9)，

其中至少一个所述凹部(12)在所述热沉(6)的上侧(6a)的表面中构成为单侧敞开的槽。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，至少一个导电的所述连接元件(9，10)构成为导电轨。

3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述设备(2)的侧面(2a，2b)以彼此平行地定向的方式设置，并且至少一个所述凹部(12)垂直于所述侧面(2a，2b)构成。

4.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述热沉(6)构成为所述设备(2)的壳体或者构成为冷却体。

5.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，至少一个导电的所述连接元件(9)电绝缘并且与所述热沉(6)热接触地设置。

6.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述设备(2)的至少一个所述电端子(3)构成在所述设备(2)的所述第一侧面(2a)上。

7.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述待供应电压的部件的至少一个所述电端子(4)构成在所述设备(2)的与所述第一侧面(2a)不同的侧面(2b，2c，2d)的区域中。

8.根据权利要求7所述的系统(1)，其特征在于，待供应电压的所述部件的至少一个所述电端子(4)构成在所述设备(2)的第二侧面(2b)的区域中。

9.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，所述设备(2)具有电路板(7)，所述电路板以至少部分地覆盖所述功率模块(5)的上侧(5a)的方式设置在所述上侧(5a)上方。

10.根据权利要求9所述的系统(1)，其特征在于，所述电路板(7)经由至少一个信号引脚(8)与所述功率模块(5)的上侧(5a)间隔开地、固定地设置在所述设备(2)上。

11.一种根据权利要求1至10中任一项所述的系统(1)与制冷剂回路的电驱动的压缩机相结合的应用，该应用是将所述系统用于对机动车辆的乘客空间的空气进行空气调节。

12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述制冷剂回路是空调设备。

13.一种用于连接电端子的系统(1)，所述系统具有：

-用于供应电压的设备(2)，所述设备具有功率模块(5)，所述功率模块具有至少一个电端子(3)，其中所述功率模块(5)具有上侧(5a)和下侧(5b)，

-热沉(6)，以及

-待供应电压的部件的至少一个电端子(4)，

其中

-所述端子(3，4)分别经由导电的连接元件(9，10)彼此连接，以及

-所述功率模块(5)的下侧(5b)以贴靠所述热沉(6)的上侧(6a)的方式设置，

其特征在于，

在所述功率模块(5)的下侧(5b)与所述热沉(6)的上侧(6a)贴靠的区域中构成有至少一个凹部(12)，所述凹部从第一侧面(2a)穿过所述设备(2)延伸至所述设备的与所述第一侧面(2a)不同的侧面(2b，2c，2d)，并且在至少一个所述凹部(12)的内部设置有至少一个导电的连接元件(9)，

其中至少一个导电的所述连接元件(9，10)构成为导电轨。

14.一种用于连接电端子的系统(1)，所述系统具有：

-用于供应电压的设备(2)，所述设备具有功率模块(5)，所述功率模块具有至少一个电端子(3)，其中所述功率模块(5)具有上侧(5a)和下侧(5b)，

-热沉(6)，以及

-待供应电压的部件的至少一个电端子(4)，

其中

-所述端子(3，4)分别经由导电的连接元件(9，10)彼此连接，以及

-所述功率模块(5)的下侧(5b)以贴靠所述热沉(6)的上侧(6a)的方式设置，

其特征在于，

在所述功率模块(5)的下侧(5b)与所述热沉(6)的上侧(6a)贴靠的区域中构成有至少一个凹部(12)，所述凹部从第一侧面(2a)穿过所述设备(2)延伸至所述设备的与所述第一侧面(2a)不同的侧面(2b，2c，2d)，并且在至少一个所述凹部(12)的内部设置有至少一个导电的连接元件(9)，

其中至少一个所述凹部(12)在所述热沉(6)的上侧(6a)的下方构成为在所述热沉(6)中的环周闭合的通道。

15.一种用于连接电端子的系统(1)，所述系统具有：

-用于供应电压的设备(2)，所述设备具有功率模块(5)，所述功率模块具有至少一个电端子(3)，其中所述功率模块(5)具有上侧(5a)和下侧(5b)，

-热沉(6)，以及

-待供应电压的部件的至少一个电端子(4)，

其中

-所述端子(3，4)分别经由导电的连接元件(9，10)彼此连接，以及

-所述功率模块(5)的下侧(5b)以贴靠所述热沉(6)的上侧(6a)的方式设置，

其特征在于，

在所述功率模块(5)的下侧(5b)与所述热沉(6)的上侧(6a)贴靠的区域中构成有至少一个凹部(12)，所述凹部从第一侧面(2a)穿过所述设备(2)延伸至所述设备的与所述第一侧面(2a)不同的侧面(2b，2c，2d)，并且在至少一个所述凹部(12)的内部设置有至少一个导电的连接元件(9)，

其中所述设备(2)具有电路板(7)，所述电路板以至少部分地覆盖所述功率模块(5)的上侧(5a)的方式设置在所述上侧(5a)上方，所述电路板(7)经由至少一个信号引脚(8)与所述功率模块(5)的上侧(5a)间隔开地、固定地设置在所述设备(2)上。

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