CN111836734B

CN111836734B - 鼓风机控制模块以及相应的供暖和/或通风和/或空调装置

Info

Publication number: CN111836734B
Application number: CN201980017860.7A
Authority: CN
Inventors: D.巴拉特; A.罗伊; B.普罗文扎诺; S.德苏扎; P.勒苏埃尔; I.拉伊乌尼
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2023-12-15
Anticipated expiration: 2039-02-07
Also published as: US20210031587A1; WO2019155164A1; FR3077771A1; EP3749537A1; EP3749537B1; FR3077771B1; CN111836734A; US11535080B2

Abstract

本发明涉及一种用于供暖和/或通风和/或空调装置的鼓风机的控制模块(15)，特别是用于机动车辆，所述鼓风机配置为产生空气流，所述控制模块(15)配置为控制鼓风机，并且包括散热器(157)、散热基部(158)以及安装在散热基部(158)上的至少一个有源电子功率部件(153)。根据本发明，散热器(157)包括用于容纳散热基部(158)的至少一部分的壳体(156)。通过压配合将散热基部(158)安装在所述狭槽(156)中。本发明还涉及一种相应的供暖和/或通风和/或空调装置。

Description

鼓风机控制模块以及相应的供暖和/或通风和/或空调装置

技术领域

本发明涉及通风、供暖和/或空调设备领域，特别是用于机动车辆。本发明尤其涉及一种用于控制这种设备的鼓风机的模块。

背景技术

用于机动车辆的供暖和/或通风和/或空调(或HVAC)设备使得可以在车辆内部分配空气，并且通常包括空气导管，其中布置有用于空气热处理的各种装置。用于对空气热处理的装置特别是用于加热和/或冷却的热交换器，例如用于冷却空气的空气加热散热器和蒸发器。

在供暖和/或通风和/或空调设备中流通的空气流由马达风扇单元(也称为鼓风机或空气鼓风机)产生，其安装在设备的鼓风机壳体的高度处，壳体引导空气流。在经过热处理之后，空气流通过鼓风机被引导至进入乘客舱的设备开口的一个或多个出口。

鼓风机特别包括容纳在鼓风机壳体中以便在其中产生空气流的风扇叶轮或涡轮以及能够旋转风扇叶轮的电驱动马达。通常，鼓风机更确切地说是驱动马达由控制模块控制。控制模块尤其使得可以根据需要改变马达的速度，为此而包括各种部件，尤其是电气和电子部件，包括电子功率部件，特别是有源电子功率部件。可以提及例如半导体部件，标记如二极管、晶体管，特别是由缩写MOSFET称为“金属氧化物半导体场效应晶体管”的绝缘栅场效应晶体管。与无源部件无法将能量引入其所属的电路并且无法更改相比，有源部件可以更改状态并传导或阻挡能量。

一个问题是控制模块的冷却。例如，在操作中，有源功率电子部件(例如MOSFET)可以达到约175℃的温度。如果控制模块的温度超过预定的最高温度，则存在损坏控制模块的某些元件的风险，例如功率电子部件或甚至是电连接到其上的印刷电路板。

为了消散由控制模块的部件产生的热量，已知的做法是将散热器或散热辐射器与其相关。

为此，通常将散热器拧到安装有控制模块的电子功率部件的印刷电路板上。散热器具有散热片，其布置成暴露于鼓风机壳体中产生的空气流。为此，通常将散热器放置在鼓风机壳体的出口处。散热界面(也称为散热底)可以布置在与散热片相反的一侧的散热器上于散热片与印刷电路板之间。

然而，这种旋拧固定存在在操作期间松开的主要风险，从而导致散热器与控制模块的部件分离。

作为变型，已知使用一个或多个夹子或突片，其布置成按压在控制模块的电子部件上，使得其与散热器接触。这种夹子的缺点在于，施加在控制模块的电子部件上的力是不均匀的，并且会损坏这些部件，特别是围绕每个部件的塑料外壳。

发明内容

本发明的目的是确保控制模块的部件的有效冷却，同时改善控制模块与散热器之间的组装，并使该组装更加可靠。

为此，本发明涉及一种用于供暖和/或通风和/或空调设备的鼓风机的控制模块，特别是用于机动车辆，鼓风机配置为产生空气流，控制模块配置为控制鼓风机，并且包括散热器、散热底和安装在散热底上的至少一个有源功率电子部件。

根据本发明，散热器包括用于容纳散热底的至少一部分的狭槽，并且散热底通过力配合安装在所述狭槽中。

因此，散热器按压在被力配合到为此目的而设置在散热器的高度处的狭槽中的散热底上。因此，散热器的形状可容纳并与散热底配合，以便将有源部件组装在散热器上并保持与其热接触。

所述模块还可以包括以下一个或多个特征，单独或组合地考虑：

-散热底具有至少两个相对的面，所述至少两个相对的面布置成当散热底容纳在所述插槽中时与散热器接触；

-散热底通过具有与散热器的形状匹配的形状而接合在所述狭槽中；

-散热器包括用于将散热底弹性保持在狭槽中的至少一个装置；

-散热器包括界定所述狭槽的至少一个柔性壁；

-散热器包括与所述至少一个柔性壁相对地延伸的基部；

-所述狭槽界定在基部和所述至少一个柔性壁之间；

-柔性壁配置为在将散热底插入所述狭槽中时从基部移开，并且在容纳在所述狭槽中的散热底上施加弹性压力；

-散热器具有从基部延伸并且配置为布置在由鼓风机产生的空气流中的冷却散热片；

-散热底配置成根据平移运动被插入到所述狭槽中；

-散热器是金属的；

-散热底是金属的；

-控制模块包括印刷电路板，其具有用于鼓风机的供电电路，所述至少一个电子功率部件通过至少一个电连接构件连接到鼓风机；

-散热器在配置成与散热底配合的所述狭槽处包括至少一个紧固元件。

本发明还涉及一种供暖和/或通风和/或空调设备，其包括配置为产生空气流的鼓风机以及至少一个如上所述的控制模块。

附图说明

通过阅读以下通过非限制性说明示例给出的描述以及附图，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，其中：

-图1是局部剖视示意图，部分地示出了特别是用于机动车辆的供暖和/或通风和/或空调设备，

-图2是容纳鼓风机的图1设备的鼓风机壳体的视图，

-图3是示出用于鼓风机的控制模块的一部分的示意性透视图，

-图4示意性地示出了在插入图3的控制模块的散热器的狭槽中之前的有源电子功率部件，以及

-图5示意性地示出了在插入控制模块的散热器的狭槽中之后的有源电子功率部件。

在这些附图中，相同的元件已经用相同的参考标号来引用。

具体实施方式

以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考都涉及同一实施例，或者这些特征仅适用于一个实施例。不同实施例的各个特征也可被组合或互换以便创建其他实施例。

在描述中，可以索引某些元素，例如第一元素或第二元素。在这种情况下，索引仅用于区分和表示相似但不相同的元素。该索引并不意味着一个元素相对于另一个元素的优先级，并且在不脱离本说明书的范围的情况下，可以容易地互换这样的名称。此索引也并不意味着时间顺序。

图1示意性地示出了供暖和/或通风和/或空调设备1(以下称为设备1)的一部分，特别是用于机动车辆。

设备1限定了至少一个通道2，至少一个空气流能够在该通道2内流通。

这种设备1包括也称为鼓风机或空气鼓风机3(参见图1和图2)的马达风扇单元，其能够产生空气流。

设备1包括鼓风机壳体5，鼓风机3旨在安装在鼓风机壳体5中，并且该鼓风机壳体5引导由鼓风机3产生的空气流。

鼓风机壳体5可以具有大致螺旋形状。鼓风机壳体5则具有从称为“鼓风机壳体鼻部”的区域开始的轮廓，并且该轮廓演变成出口51。

在运行中，鼓风机3可以将空气流引向设备1的管道7，其将空气流分配到通向车辆乘客舱的出口。为此，鼓风机壳体5的出口51连接到管道7。

在所描述的示例中，鼓风机壳体5和管道7界定用于由鼓风机3产生的空气流的流通通道2。

此外，在通向乘客舱之前，空气流可以经历至少一种热处理，例如其可被加热或冷却。为此，设备1还包括一个或多个热交换器9，其布置在管道7中并且旨在被空气流横穿。供暖和/或通风和/或空调设备领域的技术人员已知的这些热交换器9在下面不再详细描述。

鼓风机3包括马达31和旨在由马达31驱动的叶轮33，也称为风扇叶轮或鼓风机叶轮，以确保空气流的运动设置。马达31构造成驱动风扇叶轮33绕旋转轴线A旋转。

风扇叶轮33容纳在鼓风机壳体5的内部。在鼓风机壳体5的一侧上，其开口由盖11封闭，该盖11形成用于马达31的支撑件以驱动风扇叶轮33。马达31和风扇叶轮33是同轴的。

在图2所示的例子中，风扇叶轮33具有带敞开面的大致基本圆筒形状。敞开面位于与形成马达支撑件的盖11相对的一侧。当鼓风机3安装在设备1中时，该敞开面与设备1的一个或多个空气入口11(参见图1)气动连通，例如用于来自乘客舱外部的外部空气和/或来自乘客舱的再流通空气。

风扇叶轮33构造成通过该敞开面吸入如图2中的箭头F1示意性示出的空气流，然后从侧面排出该空气流，也就是说在这种情况下当其被旋转驱动时相对于旋转轴线A径向地排出，如箭头F2示意性所示。由风扇叶轮33吸入并流通的空气通过出口51从鼓风机壳体5中去除。

根据图2所示的实施例，风扇叶轮33具有部分331，该部分331形成例如大致碗形的底部，该底部与风扇叶轮33的敞开面相对地布置。风扇叶轮33还包括毂333，例如基本上在碗形部分331的中央，以接收马达31的传动轴的自由端。风扇叶轮33可包括多个叶片335或叶。在该示例中，叶片335从碗形部分331的外围轴向延伸。

这种鼓风机3由图2中非常示意性地示出的控制模块15控制。更精确地，控制模块15使得可以控制马达31，例如马达31的旋转速度(在图2中不可见)。

如图2所示，该控制模块15布置在设备1中，例如在鼓风机壳体5的出口51的高度处。可以在鼓风机壳体5的出口51的壁上设置腔14，以容纳控制模块15。该位置仅是示例性的，而非限制性的。控制模块15可以布置在设备1中的其他地方，例如在管道7的壁上(也参考图1)。可选择控制模块15的位置以限制控制模块15与鼓风机3之间的导体电缆的长度。

控制模块15通常包括印刷电路板(图中未示出)。印刷电路板具有用于向鼓风机提供电力的电路。印刷电路板是板的形式。

控制模块15包括一个或多个电子部件，包括电连接至供电电路的至少一个电子功率部件。特别地，控制模块15包括在图3至5中示意性示出的至少一个有源电子功率部件153，其在下文中由“有源部件”表示。

与所谓的无源部件(例如电阻器)不同，无源部件不允许将能量引入其所属的电路中或增加信号功率且其无法修改，有源部件153是可以增加信号强度的电子部件，从而可以改变状态并且可传导或阻挡能量。也可以说是可控部件。可以主要提及例如半导体部件，比如二极管、晶体管，特别是由缩写MOSFET称为“金属氧化物半导体场效应晶体管”的绝缘栅场效应晶体管。

以已知的方式，有源部件153包括封装在塑料壳体中的芯片。

根据所描述的实施例，有源部件153可以通过至少一个电连接构件(例如电连接接线片或销154(图3))连接到印刷电路板，特别是电路。有源部件153远离印刷电路板的这种配置使得可以限制由于有源部件153的温度过高而损坏印刷电路板的风险。实际上，与有源部件153相比，印刷电路板的温度受到更多限制。印刷电路板可以达到约150℃的最高温度，而有源部件153可以达到150℃以上的最高温度，特别是约175℃。

根据所描述的实施例，控制模块15还包括散热底158。这种底158例如是金属的。它可以具有板的总体形状。有源部件153安装在散热底158上。

控制模块15还包括至少一个散热器157或散热辐射器(参见图3至5)。散热器157配置为消散特别是由控制模块15的电子功率部件(例如有源部件153)产生的热量的至少一部分。

散热器157由导热材料制成。例如，它是金属零件。

散热器157接地。

根据图示的实施例，散热器157包括基部157a。

散热器157例如还包括从基部157a延伸的冷却散热片157b。散热片157b旨在布置在由鼓风机3(在图3至5中不可见)产生的空气流中，在设备1中的控制模块15的安装状态下以及在鼓风机3的操作期间。换句话说，控制模块15旨在布置在该设备中，使得散热器157的散热片157b至少部分地延伸到流通通道2中(在图3至5中不可见)。为此，控制模块15并且特别是散热器157可以安装在管道7或鼓风机壳体5的出口51的壁处(还参考图1和2)。

散热器157还具有在与散热片157b相对的一侧上与基部157a相对地布置的壁157c。

其特别是柔性壁157c(壁的柔性可能是由于其厚度和/或所用材料)。根据所描述的特定情况，术语“柔性”应理解为是这样的事实，即壁157c能够在趋于将其从基部157a移开的外力的作用下变形。在自由或中性状态下，在没有施加压力的情况下，柔性壁157c可以平行于或几乎平行于基部157a延伸。

另外，它可以是平面的或基本平面的壁157c。最后，它通过一个或多个连接部分157d连接到基部157a。

如在图4和5中最佳看到，散热器157具有间隙或狭槽156。该狭槽156界定在散热器157的底部157a和柔性壁157c之间。在所示的示例中，仅连接部分157d将柔性壁157c连接至基部157a，从而在一端封闭狭槽156。作为变型，可以提供其他连接部分157d，使得狭槽156也在侧面上封闭。

另外，为了能够消散由有源部件153产生的热量，散热器157布置成与有源部件153热接触。术语“热接触”是指两个元件布置成直接接触或通过插入一个或多个导热体间接地连接，以便在任一情况下都允许传导在这些元件之间产生的热量。根据所描述的特定实施例，旨在将有源部件153所安装在的散热底158固定到散热器157。以这种方式，有源部件153布置成通过散热底158而与散热器157热接触，散热底158允许有源部件153产生的热量向散热器157传导。

散热底158与散热器157分离。因此这是另一部分。

为了允许将散热底158组装在散热器157上，狭槽156配置为至少部分地容纳该散热底158。通过将散热底158压入狭槽156中来完成组装。用于此的另一术语是“压配合”。

为此，将散热底158构造成例如以平移运动被插入到狭槽156中。平移运动沿插入方向D(图4)进行。插入方向D可以平行于由散热器157的基部157a限定的总体平面。在图4的示例中，参考该图中的元件的布置，插入方向D是水平的。该表示不是限制性的，插入方向D可以根据控制模块15的组装构造来调整。

散热器157可以在散热底158插入狭槽156中时包括用于散热底158的引导元件。该引导功能可以由基部157a和/或柔性壁157c提供。

在将散热底158插入狭槽156中时，柔性壁157c构造成移开基部157a。因此，柔性壁157c朝向狭槽156的外部变形。这在用于将散热底158插入狭槽156的过程中增加了散热底158的通过横截面。

可以在狭槽156中设置用于散热底158的一个或多个行程终止挡块。这些挡块可以形成在连接部分157d上或由其形成。作为变型或另外，挡块可以形成在柔性壁157c的自由端上或由其形成。

此外，狭槽156使得当散热底158安装在狭槽156中时，散热器157至少部分地围绕散热底158。在图3和5所示的示例中，参照这些图中的元件的特定布置，散热器157位于散热底158的上方和下方。

换句话说，当散热底158容纳在狭槽156中时，其具有至少两个相对的面，这些相对的面布置成与散热器157接触。

在所描述的示例中，其中狭槽156由基部157a和散热器157的柔性壁157c界定，在安装在狭槽156中的状态下，散热底158具有布置成与基部157a接触的第一面，而第二相对面布置成与柔性壁157c接触。散热底158与柔性壁157c和散热器157的基部157a两者都表面接触。这确保至少通过散热底158的这两个侧面进行散热。

通过具有与散热器157的形状匹配的形状，将散热底158接合或夹持在狭槽156中。换句话说，当散热底158插入狭槽156中时，散热器157与散热底158的形状一致。正是散热器157的壁界定了狭槽156，该壁与散热底158的形状相符。显然，在所描述的示例中，基部157a、柔性壁157c和连接部分157d限定形状与散热底158的形状互补的狭槽156。

另外，当将散热底158容纳在狭槽156中时，散热器157能够在该底158上施加弹性压力。为此，散热器157包括散热底158在狭槽156中的至少一个弹性保持装置。它可以是卡扣配合装置。

根据所描述的实施例，正是柔性壁157c施加这种弹性压力并因此形成弹性保持装置。柔性壁157c牢固地按压在散热底158上。散热底158因此被保持在狭槽156中。

在所描述的示例中，压力在垂直于由散热底158限定的总体平面的方向上施加在散热底158上。

散热底158具有自由表面，该自由表面没有有源部件153，形成支承表面，例如，柔性壁157c定位并支撑在该支承表面上。当散热底158处于安装在狭槽156中的状态时，柔性壁157c具有平行于散热底158延伸的至少一个表面，特别是平行于该自由支承表面。另外，柔性壁157c在散热底158的所有或几乎所有自由支承表面上延伸。

除了由柔性壁157c施加在散热底158上的弹性压力之外，可以想到的是，散热器157在狭槽156的高度处包括至少一个固定元件或构件，其配置成与散热底158配合，以便还参与将该底158保持在狭槽15中(例如，可以布置互补形状以能够相互配合，其变形仅可能在散热底安装在狭槽中的方向上)。

此外，根据图3至5所示的实施例，印刷电路板(未示出)未布置在由散热器157形成的狭槽156中。因此，其远离该狭槽156。通过该构造，旨在通过空气流冷却的由有源部件153产生的热量通过散热器157的消散得到改善。

因此，将承载诸如有源部件153的产生热量功率电子部件的散热底158压入到由散热器157限定的狭槽156中，以形成控制模块15。组装是简单的，例如不需要焊接或胶合，这使得可以将有源部件153定位并保持与散热器157热接触。该散热器157还旨在当控制模块15安装在设备1上时由通过鼓风机3产生的空气流冷却。

柔性壁157c以及一起限定狭槽156的连接部分157d和基部157a在散热底158插入狭缝156中时遵循散热底158的形状。柔性壁157c形成用于将散热底158保持在狭槽156中的装置。

另一方面，彼此配合的表面是散热器157和散热底158的表面，它们有利地都是金属的，从而不会损坏有源部件153，特别是塑料外壳，其中封装有有源部件153的芯片。

Claims

1.一种用于供暖、通风和/或空调设备(1)的鼓风机(3)的控制模块(15)，所述鼓风机(3)配置为产生空气流，所述控制模块(15)配置为控制鼓风机(3)，并且包括：

-散热器(157)，

-散热底(158)，以及

-安装在散热底(158)上的至少一个有源电子功率部件(153)，

其特征在于：

-所述散热器(157)包括用于容纳散热底(158)的至少一部分的狭槽(156)，

-通过力配合将所述散热底(158)安装在所述狭槽(156)中，

-所述散热器(157)包括界定所述狭槽(156)的至少一个柔性壁(157c)，并且

-所述散热器(157)包括与所述至少一个柔性壁(157c)相对地延伸的基部(157a)，所述狭槽(156)界定在基部(157a)和所述至少一个柔性壁(157c)之间。

2.如权利要求1所述的控制模块(15)，其中，所述散热底(158)具有至少两个相对的面，所述至少两个相对的面布置成当散热底(158)容纳在所述狭槽(156)中时与散热器(157)接触。

3.如权利要求1所述的控制模块(15)，其中，所述柔性壁(157c)配置为在将散热底(158)插入所述狭槽(156)中时从基部(157a)移开，并且在容纳在所述狭槽(156)中的散热底(158)上施加弹性压力。

4.如权利要求1所述的控制模块(15)，其中，所述散热器(157)具有从基部(157a)延伸并且配置为布置在由鼓风机(3)产生的空气流中的冷却散热片(157b)。

5.如权利要求1所述的控制模块(15)，其中，所述散热底(158)配置为通过平移运动被插入到所述狭槽(156)中。

6.如权利要求1所述的控制模块(15)，其中，所述散热器(157)和散热底(158)是金属的。

7.如权利要求1所述的控制模块(15)，其中，所述散热器(157)在所述狭槽(156)的高度处包括至少一个固定元件，其配置为与散热底(158)配合。

8.一种供暖、通风和/或空调设备(1)，包括配置为产生空气流的鼓风机(3)，其特征在于，其包括至少一个如前述权利要求中任一项所述的用于鼓风机(3)的控制模块(15)。