CN109415085B - 用于电的转向系统的功率单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电的转向系统的功率单元（10），所述功率单元包括用于安置马达的马达壳体（20）、冷却体（30）以及布置在所述冷却体（30）上的用于马达的操控电子装置（40）。所述冷却体（30）和所述马达壳体（20）彼此如此连接，从而能够通过所述冷却体（30）从所述操控电子装置（40）到所述马达壳体（20）进行热交换。本发明的核心在于，所述冷却体（30）借助于冲制或者也借助于焊接或者拧紧至少部分地与所述马达壳体（20）相连接。此外，本发明涉及一种用于组装功率单元（10）的方法，所述功率单元具有用于安置马达的马达壳体（20）、冷却体（30）以及布置在所述冷却体（30）上的用于马达的操控电子装置（40）。在此，借助于冲制和/或焊接和/或拧紧在冷却体（30）与所述马达壳体（20）之间进行连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电的转向系统的功率单元，所述功率单元包括用于安置马达的马达壳体、冷却体以及布置在所述冷却体上的用于马达的操控电子装置。所述冷却体和所述马达壳体彼此如此连接，从而能够通过所述冷却体实现从所述操控电子装置到所述马达壳体的热交换。
背景技术
这样的功率单元比如在公开文件DE 10 2009 000 169 A1中得到了公开。在该文件中，冷却体借助于热压配合与马达壳体相连接。在组装所述功率单元时，比如对所述马达壳体进行加热，随后将所述冷却体装入到所述马达壳体中并且接着对所述马达壳体又进行冷却，以用于实现热压配合。
通过冷却体与马达壳体之间的连接，能够将由所述操控电子装置通过损耗功率产生的热通过所述马达壳体来排出。
此外，本发明涉及一种用于组装功率单元的方法。
发明内容
本发明涉及一种用于电的转向系统的功率单元，所述功率单元包括用于安置马达的马达壳体、冷却体以及布置在所述冷却体上的用于马达的操控电子装置。所述冷却体和所述马达壳体彼此如此连接，从而能够通过所述冷却体实现从所述操控电子装置到所述马达壳体的热交换。
本发明的核心在于，所述冷却体借助于冲制或者焊接或者拧紧至少部分地与所述马达壳体相连接。
在此有利的是，为了将所述冷却体热连接到所述马达壳体上，与借助于热压配合进行的连接相比通过借助于冲制或者焊接或者拧紧进行的连接能够实现所述功率单元的较小的结构高度。其原因在于，在热压配合时由于在组装所述功率单元时所进行的通常感应的加热而在冷却体与在所述马达壳体中所包括的马达、尤其是马达的轴承盖之间需要一定的最小间距，而在冲制时或者也在焊接或者拧紧时不需要这样的最小间距并且由此能够将所述功率单元的结构高度保持小的程度。
本发明的一种有利的设计方案规定，所述冷却体在其主延伸平面中至少部分地在所述马达壳体的端面上伸出超过所述马达壳体，其中，所述马达壳体的开口处于所述马达壳体的端面中。
在此有利的是，所述冷却体的面积大于所述马达壳体的、在其端面上的横截面面积，由此一方面能够将所述马达的操控电子装置的较大数目的电的构件布置在所述冷却体上。另一方面，在所述冷却体的伸出超过马达壳体的区域中能够在冷却体的两侧上布置构件。由此，能够比如将很大的并且因此会扩大所述功率单元的结构高度的构件布置在所述冷却体的下侧面上并且由此布置在所述马达壳体的侧面和外部，其中这没有导致所述功率单元的结构高度的扩大。此外，比如能够将用于所述操控电子装置的连接插头布置在所述马达壳体的侧面。
按照本发明的一种有利的设计方案来规定，所述马达壳体的下述端面构造为分级的结构，所述马达壳体的开口处于所述马达壳体的端面中。
在此有利的是，所述冷却体由此能够在部分地安放在所述马达壳体的内壁上并且部分地安放在所述马达壳体的端面上的情况下与所述马达壳体相连接。由此得到冷却体与马达壳体之间的良好的机械连接并且相应地得到其之间的良好的导热性。
按照本发明的另一种有利的设计方案来规定，所述冲制借助于至少一个在所述马达壳体的、形成杯状的马达壳体的开口的端面上构造的并且弯曲的或者铆接的接片和所述冷却体中的至少一个所属的空隙来构成。
在这种情况下有利的是，这提供了良好的、将所述冷却体紧贴地与所述马达壳体热连接起来的可行方案，由此保证了冷却体与马达壳体之间的热交换。此外，通过所述接片的弯曲或者铆接要么根本没有要么仅仅微不足道地扩大所述功率单元的结构高度。
在本发明的一种有利的实施方式中规定，所述冷却体至少部分地与所述马达壳体冲制在一起，方法是：所述冷却体在所述冷却体的端面上具有槽并且所述马达壳体在该马达壳体的内壁上具有榫，所述槽和榫被冲制在彼此里面。
在这种情况下有利的是，实现了冷却体与马达壳体之间的紧贴的连接，所述紧贴的连接具有小的热阻。
在本发明的另一种有利的实施方式中规定，所述马达壳体至少部分地在所述马达壳体的端面上在下述区域中具有缝隙，在所述区域中所述马达壳体在该马达壳体的内壁上具有所述榫。
在这种情况下有利的是，由于所述缝隙而能够比较容易地将所述马达壳体与所述冷却体冲制在一起。因此，能够将冲制工具从上方通过所述冷却体中的空隙插入到所述缝隙中并且借助于足够的力量消耗来将所述马达壳体与所述冷却体、尤其是将所述榫与所述槽冲制在一起。
在本发明的另一种有利的实施方式中规定，螺栓通过所述冷却体中的穿孔插到在所述马达壳体中构造的螺纹中并且由此在冷却体与马达壳体之间形成所述连接。
在这种情况下有利的是，这提供一种不复杂的将所述冷却体与所述马达壳体热连接起来的可行方案。
按照本发明的一种有利的设计方案来规定，为了进行焊接而使用激光束焊接。
在这种情况下有利的是，由此能够实现冷却体与马达壳体之间的点精确的连接，其中也能够实现复杂的接缝几何结构。
按照本发明的另一种有利的设计方案来规定，所述冷却体具有至少一个空隙，其中，所述空隙的边缘至少部分地贴靠在所述马达壳体的下述端面上，所述马达壳体的开口处于所述端面中，并且所述马达壳体至少部分地沿着所述贴靠的边缘与所述冷却体焊接在一起。
在这种情况下有利的是，这提供了马达壳体与冷却体之间的特别稳定的连接。
按照本发明的另一种有利的设计方案来规定，所述冷却体连同布置在其上面的操控电子装置至少部分地被额外的壳体、尤其是塑料壳体所包围。
在这种情况下有利的是，所述额外的壳体保护所述马达的操控电子装置以防止环境影响并且由此所述功率单元的使用寿命得到提高。
按照本发明的另一种有利的设计方案来规定，所述马达壳体或者所述冷却体也借助于深冲由铝-可塑合金构成。
在这种情况下有利的是，所述铝-可塑合金拥有高的导热性，由此操控电子装置、冷却体与马达壳体之间的热交换得到了改进。此外，所述深冲代表着一种在技术上容易的用于制造冷却体或者也用于制造马达壳体的可行方案。在此，与压注相比不需要必须定期地予以更新的浇注工具，由此能够成本比较低廉地制造所述功率单元。
此外，本发明涉及一种用于组装功率单元的方法，所述功率单元具有用于安置马达的杯状的马达壳体、冷却体以及布置在所述冷却体上的用于马达的操控电子装置。在此，借助于冲制或者焊接或者拧紧在冷却体与马达壳体之间进行连接。
在这种情况下有利的是，与借助于热压配合进行的连接相比，为了将所述冷却体热连接到所述马达壳体上而通过借助于冲制或者焊接或者拧紧进行的连接能够实现所述功率单元的较小的结构高度。其原因在于，在热压配合时由于在组装所述功率单元时所进行的通常感应的加热而在冷却体与在所述马达壳体中所包括的马达、尤其是马达的轴承盖之间需要一定的最小间距，而在冲制时或者在焊接或者拧紧时不需要这样的最小间距并且由此能够将所述功率单元的结构高度保持小的程度。
在所述按本发明的方法的一种有利的设计方案中规定，在进行连接之后将第一壳罩推装到所述马达壳体上并且将其固定、尤其是粘合在所述马达壳体的外壁上，并且随后套装第二壳罩并且尤其是借助于激光束焊接将其与所述第一壳罩连接起来。
在这种情况下有利的是，由所述第一壳罩和第二壳罩构成的额外的壳体保护所述马达的操控电子装置以防止环境影响并且由此所述功率单元的使用寿命得到提高。
按照所述按本发明的方法的一种有利的设计方案来规定，所述马达壳体或者所述冷却体也借助于对于铝-可塑合金的深冲来制造。
在这种情况下有利的是，所述铝-可塑合金拥有高的导热性，由此操控电子装置、冷却体与马达壳体之间的热交换得到了改进。此外，所述深冲代表着一种在技术上容易的用于制造冷却体或者也用于制造马达壳体的可行方案。在此，与压注相比不需要必须定期地予以更新的浇注工具，由此能够成本比较低廉地制造所述功率单元。
附图说明
图1a以横截面示出了按本发明的用于电的转向系统的功率单元的第一种实施例。
图1b以俯视图示出了按本发明的用于电的转向系统的功率单元的第一种实施例。
图2以横截面示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第二种实施例。
图3以横截面示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第三种实施例。
图4以横截面示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第四种实施例。
图5以透视图示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第五种实施例。
具体实施方式
图1以横截面示出了按本发明的用于电的转向系统的功率单元10的第一种实施例。所述功率单元10包括用于未示出的马达、通常电动马达的杯状的马达壳体20。这个杯状的马达壳体20在此具有底部21，该底部通常被所述马达的未示出马达轴所穿过。所述底部21在图1中具有圆形的底面，由此所述马达壳体20构造为柱状。但是，也能够设想所述底部21的正方形的底面或者其它形状的底面。所述马达壳体20在与所述底部21对置的一侧上具有开口25。此外，所述功率单元10包括一具有主延伸平面的冷却体30以及布置在所述冷却体30上的操控电子装置40，该操控电子装置用于操控所述马达。所述操控电子装置40比如构造为电路板41，该电路板具有布置在其上面的电的构件42。这些电的构件42比如能够是为了操控所述马达而需要的逆变器的开关或者二极管或者不过也能够是用于对所述操控进行调节的逻辑单元的电容或者部件。所述电路板41比如借助于导热胶被安置在所述冷却体30上。
此外，所述冷却体30如此与所述马达壳体20相连接，从而能够在冷却体30与马达壳体20之间进行热交换并且由此尤其能够将由所述操控电子装置40产生的热通过所述冷却体30来散发（abgeben）给所述马达壳体20。所述冷却体30在此如此布置，使得所述马达壳体20的开口25基本上被封闭，由此所述冷却体30用作一种用于所述马达壳体20的盖子。此外，所述冷却体30至少部分地安放在所述马达壳体20的端面23上，所述马达壳体20的开口25处于所述端面中，并且所述冷却体30此外至少部分地在其主延伸平面中伸出超过所述马达壳体20。在所述马达壳体20的另一个位置上，所述冷却体30以端面33贴靠在所述马达壳体20的内壁24上。此外，所述冷却体30具有空隙37，所述空隙能够接近所述马达壳体20的端面23。冷却体30与马达壳体20之间的连接的不同的可行方案在图2到5中详细地示出。所述冷却体30此外连同布置在其上面的操控电子装置40至少部分地被额外的壳体60所包围。这个额外的壳体60比如由塑料制成并且由第一半壳体61和第二半壳体62所构成。所述第一半壳体61被推装到所述马达壳体20上或者被压装到所述马达壳体20上并且在所述马达壳体20的外壁26上与所述马达壳体固定在一起。所述固定在此借助于粘合沿着密封轮廓64来进行。由此产生所述半壳体61与所述马达壳体60之间的密封。所述第二半壳体62被套装并且比如借助于激光束焊接或者不过同样借助于粘合与所述第一半壳体61相连接。
在一种作为替代方案的、未用图示出的实施例中，所述电的构件42能够至少部分地也直接地、也就是说在没有电路板41的情况下布置在所述冷却体30上。
图1b以俯视图示出了按本发明的用于电的转向系统的功率单元10的第一种实施例。在此，在没有所述操控电子装置40和所述额外的壳体60的情况下示出了所述功率单元10。此外示出了从A到B的用虚线画出的直线，沿着该直线作出了按照图1的横截面。所述冷却体30在此安放在所述马达壳体20的端面23上，其中在所述冷却体30中构造了空隙37，以用于接近所述马达壳体20的端面23。此外，所述冷却体30在其主延伸平面中至少部分地在所述马达壳体20的端面23上伸出超过该马达壳体20。
图2以横截面示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第二种实施例。在所述马达壳体20的端面23上构造了作为所述马达壳体20的突缘的接片27。这些接片27穿过所述冷却体30的所属的空隙37并且在从所述空隙37中穿过之后如此弯曲，使得所述冷却体30被固定在所述马达壳体20的端面23上并且能够在冷却体30与马达壳体20之间进行热交换。所述空隙37要么能够是所述冷却体30中的完整的穿孔，要么不过能够仅仅是所述冷却体30的端面33上的凹部。
在一种作为替代方案的、未用图示出的实施例中，也能够取代弯曲而将所述接片27铆接，以用于能够实现冷却体与马达壳体之间的连接。
在另一种作为替代方案的未用图示出的实施例中，所述冷却体30也能够如此构造为分级的结构，从而额外地在下述区域中所述冷却体30的端面33贴靠在所述内壁24上或者所述冷却体30也贴靠在所述马达壳体20的外壁26上，在所述区域中所述冷却体30伸出超过所述马达壳体20。
图3以横截面示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第三种实施例。示出了所述马达壳体20的截取部分，所述马达壳体在该马达壳体20的内壁24上具有榫28。这个榫嵌合到在所述冷却体30的端面33上构造的槽38中并且与所述槽冲制在一起。所述马达壳体20的端面23额外地在下述区域中具有缝隙29，在所述区域中所述马达壳体20在所述内壁24上具有所述榫28。此外，所述冷却体30部分地在所述马达壳体20的端面23的区域中具有空隙37，该空隙能够接近所述端面23并且相应地接近所述缝隙29。所述缝隙29能够实现这一点，即：能够将所述冷却体30比较容易地引入到所述马达壳体20中并且随后将所述榫28引入到所述槽38中，因为所述缝隙29稍许起着有弹力的作用。此外，通过将冲制工具引入到所述缝隙29中来实现所述冷却体30与所述马达壳体20的冲制。
在一种作为替代方案的未用图示出的实施例中，所述冷却体30具有榫并且所述马达壳体20具有槽，这相应地如在图3中示出的那样代表着所述榫-槽-连接的相反的构造。
在另一种作为替代方案的未用图示出的实施例中，所述马达壳体20的端面23也能够在没有所述缝隙29的情况下构成。在这种情况下，而后所述冲制工具比如必须如此构成，使得其能够将所述马达壳体的端面23本身分裂或者不过能够以其它的方式来冲制所述榫-槽-连接。
图4以横截面示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第四种实施例。所述冷却体30安放在所述马达壳体20的端面23上。此外，所述冷却体30具有穿孔（Durchbrüche）53并且所述马达壳体20具有在所述端面23中所引入的螺纹52，所述穿孔与所述螺纹彼此对齐地构造，其中螺栓50分别通过所述穿孔53插入到所述螺纹52中并且由此将所述冷却体30与所述马达壳体20连接起来。
但是，在作为替代方案的未用图示出的实施例中，所述穿孔53也能够如此布置在所述冷却体30中并且所述螺纹52也能够如此布置在所述马达壳体20中，使得所述螺栓50中的至少一根螺栓穿过所述马达壳体来伸展或者也在所述马达壳体20的旁边伸展。在这种情况下，而后所述螺纹52比如构造在所述马达壳体20的底部21中或者也构造在未示出的马达的轴承盖中或者也构造在所述马达壳体20的未示出的径向的凸起中。
图5以透视图示出了冷却体与马达壳体之间的按本发明的连接的第五种实施例。示出了所述马达壳体20的截取部分，在所述马达壳体的端面23上布置了冷却体30。在所述冷却体30的端面33中引入了空隙37，所述空隙如此构成，使得所述空隙37的边缘36相应地贴靠在所述马达壳体20的端面23上。此外，所述冷却体30至少部分地沿着所述空隙37的、安放在所述马达壳体20的端面23上的边缘36与所述马达壳体20焊接在一起。仅仅焊接连接所述边缘36的一个部分区域也会足够。
在作为替代方案的未用图示出的实施例中，只要所述空隙37的边缘36贴靠在所述马达壳体20上，所述空隙37也能够构造为穿孔并且由此不是构造在所述冷却体30的端面33上。
在作为替代方案的未用图示出的实施例中，所述冷却体30没有空隙37。所述冷却体30而后至少部分地沿着贴靠在所述马达壳体上的边缘与所述马达壳体20焊接在一起。
在所述按本发明的用于组装用于转向系统的功率单元10的方法的一种未示出的实施例中，借助于冲制或者也借助于焊接或者拧紧在冷却体30与马达壳体20之间进行连接，其中在所述冷却体上布置了用于所述转向系统的马达的操控电子装置40。
可选在冷却体30与马达壳体20之间进行连接之后将第一壳罩61推装或者也挤压到所述马达壳体20上并且将其固定、尤其是粘合在所述马达壳体20的外壁24上，并且随后套装第二壳罩62并且尤其是借助于激光束焊接或者也借助于粘合将其与所述第一壳罩61连接起来。在冷却体30与马达壳体20之间进行连接之前，比如能够借助于对于铝-可塑合金的深冲、弯曲和冲压来制造所述冷却体30或者也制造所述马达壳体20。
Claims (14)
1.用于电的转向系统的功率单元（10），包括：
-用于安置马达的马达壳体（20），
-冷却体（30）以及
-布置在所述冷却体（30）上的用于马达的操控电子装置（40），
其中，所述冷却体（30）和所述马达壳体（20）彼此如此连接，从而能够通过所述冷却体（30）实现从所述操控电子装置（40）到所述马达壳体（20）的热交换，
其特征在于，
所述冷却体（30）借助于冲制和/或焊接和/或拧紧至少部分地与所述马达壳体（20）相连接，
其中，所述冷却体（30）至少部分地与所述马达壳体（20）冲制在一起，方法是：所述冷却体（30）在所述冷却体（30）的端面（33）上具有槽（38）并且所述马达壳体（20）在所述马达壳体（20）的内壁（24）上具有榫（28），所述槽和所述榫被冲制到彼此里面，
并且其中，所述马达壳体（20）在所述马达壳体（20）的端面（23）上在下述区域中至少部分地具有缝隙（29），所述马达壳体（20）在所述区域中在所述马达壳体（20）的内壁（24）上具有所述榫（28）。
2.按权利要求1所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述冷却体（30）在其主延伸平面中至少部分地在所述马达壳体（20）的端面（23）上伸出超过所述马达壳体（20），所述马达壳体（20）的开口（25）处于马达壳体的端面中。
3.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述马达壳体（20）的端面（23）构造为分级的结构，所述马达壳体（20）的开口（25）处于所述马达壳体的端面中。
4.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述冲制借助于至少一个在所述马达壳体（20）的端面（23）上构造的并且弯曲的或者铆接的接片（27）和所述冷却体（30）中的至少一个所属的空隙（37）来构成，其中，所述马达壳体（20）的开口（25）处于所述马达壳体的端面中。
5.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述拧紧借助于至少一个螺栓（50）来构成，所述螺栓穿过所述冷却体（30）中的穿孔（53）插到所述马达壳体（20）中的螺纹（52）中。
6.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述焊接构造为激光束焊接。
7.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述冷却体（30）具有至少一个空隙（37），其中，所述空隙（37）的边缘（36）至少部分地贴靠在所述马达壳体（20）的端面（23）上并且所述马达壳体（20）至少部分地沿着所贴靠的边缘（36）与所述冷却体（30）焊接在一起，其中，所述马达壳体（20）的开口（25）处于所述马达壳体的端面中。
8.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述冷却体（30）连同布置在其上面的操控电子装置（40）至少部分地被额外的壳体（60）所包围。
9.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述马达壳体（20）和/或所述冷却体（30）借助于深冲由铝-可塑合金来构成。
10.按权利要求1或2所述的用于电的转向系统的功率单元（10），其特征在于，所述冷却体（30）连同布置在其上面的操控电子装置（40）至少部分地被塑料壳体所包围。
11.用于组装功率单元（10）的方法，所述功率单元具有用于安置马达的马达壳体（20）、冷却体（30）以及布置在所述冷却体（30）上的用于马达的操控电子装置（40），其特征在于，在冷却体（30）与马达壳体（20）之间借助于冲制和/或焊接和/或拧紧进行连接，其中，所述冷却体（30）至少部分地与所述马达壳体（20）冲制在一起，方法是：所述冷却体（30）在所述冷却体（30）的端面（33）上具有槽（38）并且所述马达壳体（20）在所述马达壳体（20）的内壁（24）上具有榫（28），所述槽和所述榫被冲制到彼此里面，
并且其中，所述马达壳体（20）在所述马达壳体（20）的端面（23）上在下述区域中至少部分地具有缝隙（29），所述马达壳体（20）在所述区域中在所述马达壳体（20）的内壁（24）上具有所述榫（28）。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，在进行连接之后将第一壳罩（61）推装到所述马达壳体（20）上并且将其固定在所述马达壳体（20）的外壁（26）上，并且随后套装第二壳罩（62）并且将其与所述第一壳罩（61）连接起来。
13.按权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述马达壳体（20）和/或所述冷却体（30）借助于对于铝-可塑合金的深冲来制成。
14.按权利要求11所述的方法，其特征在于，在进行连接之后将第一壳罩（61）推装到所述马达壳体（20）上并且将其粘合在所述马达壳体（20）的外壁（26）上，并且随后套装第二壳罩（62）并且借助于激光束焊接将其与所述第一壳罩（61）连接起来。
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