CN113383484A - 具有彼此分离的散热器的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机、尤其是电子换向机。机器具有壳体和容纳在壳体中的控制装置。控制装置构造用于控制机器来产生旋转磁场。根据本发明，壳体具有包围空心空间的壳体杯和壳体盖。机器具有容纳在壳体杯中的轴承盖，其中轴承盖与壳体杯能导热地连接。机器还具有冷却板，冷却板与壳体杯和至少一个部件或控制单元的多个部件能导热地连接。机器具有转换器，其包括半导体开关，其中半导体开关与轴承盖能导热地连接。轴承盖和冷却板在彼此之间包围空心空间的一部分，其中在空心空间的一部分中容纳有控制单元和转换器。

Description

具有彼此分离的散热器的电机

技术领域和背景技术

本发明涉及一种电机、尤其是电子换向机。机器具有壳体和容纳在壳体中的控制装置。控制装置构造用于控制机器来产生旋转磁场。

发明内容

根据本发明，壳体具有包围空心空间的壳体杯和壳体盖。机器具有容纳在壳体杯中的轴承盖，其中轴承盖与壳体杯能导热地连接。机器还具有冷却板，冷却板与壳体杯和至少一个部件或控制单元的多个部件能导热地连接。机器具有转换器，其包括半导体开关，其中半导体开关与轴承盖能导热地连接。轴承盖和冷却板在彼此之间包围空心空间的一部分，其中在空心空间的一部分中容纳有控制单元和转换器。控制单元的部件、尤其是电子部件、如集成电路、电容器或电阻因此优选伸入在冷却板和轴承盖之间形成的空心空间中。转换器的半导体开关同样伸入因此形成的空心空间中，从而因此可以特别廉价地和紧凑地形成该机器。有利地，控制单元的部件和转换器的半导体开关因此可以彼此独立地被冷却。因此有利地，可以在彼此不同的散热器上产生彼此不同的温度水平，从而与用于控制单元的半导体和转换器的半导体的共同的散热器相比，具有比其他的散热器更小的温度的部件的损耗热量因此还可以顺利地流出。

在优选的实施方式中，控制单元和转换器分别借助至少一个插塞接触部、尤其针对每个相位单独地相互电气连接。有利地，例如包括电路板的控制单元因此可以和冷却板一起作为紧凑的结构组件嵌入壳体杯中，并且借助插塞接触部与转换器连接。插塞接触部优选分别构造为切割-夹紧接触部（Schneid-Klemm-Kontakt）。因此有利地可以产生冷焊连接。

在优选的实施方式中，冷却板收缩到壳体杯中，其中借助因此产生的挤压连接，使冷却板的端面与壳体杯的壳体杯壁能导热地连接。因此有利地可以构造冷却板和壳体杯壁之间的传力配合的连接。因此可以廉价地生产机器。为此，壳体杯例如可以在冷却板应该与壳体杯连接的区域中、直到壳体杯边缘被加热，从而通过加热扩大壳体杯的直径。在壳体杯的被扩大的状态中，冷却板可以优选已经和控制单元、尤其是包括控制单元的电路载体一起嵌入壳体杯的空心空间中。在冷却壳体杯之后，壳体杯壁收缩到冷却板的端侧上，从而冷却板借助因此形成的挤压配合与壳体杯固定地传力配合地连接。

在优选的实施方式中，壳体盖与冷却板借助插接器插接，和/或借助卡接器卡接。控制单元因此有利地可以作为预安装的结构组件和壳体盖一起在壳体开口封闭时引入空心空间中。进一步优选地，在壳体杯开口封闭期间嵌入控制单元时，控制单元可以与转换器电气连接。

壳体盖可以例如具有卡止鼻部，用以与壳体杯卡接，卡止鼻部构造用于形状配合地嵌入壳体杯的相应的留空部中，并且在那里卡止。

在优选的实施方式中，壳体盖具有向外指向的插塞接头，其中插塞接头的插塞接触部与控制单元电气连接。包括壳体盖和具有冷却板的控制单元的结构组件的前述的部件可以为了产生预安装的结构组件而相互插合、拧接或焊接。

在优选的实施方式中，冷却板在端侧处具有凸出区域，并且利用凸出区域尤其挤压式地接触壳体杯壁。在该实施方式中有利地，冷却板可以压入壳体杯中。冷却板因此有利地不需要（如之前描述的那样）收缩到壳体杯中，从而通过将冷却板简单压入在壳体杯中，可以使控制单元以简单的方式与壳体杯连接。

在优选的实施方式中，壳体盖、冷却板和控制单元相互尤其刚性地连接，并且共同形成结构组件，其可以与壳体杯尤其可分离地连接。因此可以特别廉价地通过将结构组件插入或压入到壳体杯中而提供机器。

在优选的实施方式中，转换器与控制单元和/或冷却板机械连接和电气连接，并且是结构组件的组成部分。因此有利地，转换器、尤其是转换器的半导体开关也可以和控制单元一起与壳体杯连接。电接头、尤其是转换器的输出接头、例如转换器的与机器定子的定子线圈连接的相接头可以借助插接器在结构组件嵌入壳体杯中时与定子线圈的接头连接。

为了产生与机器的轴承盖的能导热的连接，转换器的半导体开关可以与导热剂例如通过分配来连接，其中在结构组件引入空心空间中之后，转换器的半导体开关被压到轴承盖上，从而在轴承盖和半导体开关之间形成能导热的层，该层通过导热剂形成。导热剂例如是导热膏或被填充颗粒的树脂。被填充颗粒的、尤其被填充以陶瓷颗粒的树脂例如可以在组装机器的部件之后借助紫外线辐射被硬化。壳体杯为此例如可以具有开口，通过开口可以将紫外线辐射源引入能导热的连接的区域中的空心空间中。

本发明还涉及一种用于生产电机的方法，其中机器具有壳体杯和壳体盖，壳体盖构造用于封闭壳体杯的壳体开口。在该方法中，在一个步骤中，轴承盖嵌入壳体杯中，并且与壳体杯形状配合地和/或传力配合地并且能导热地连接。

在另一步骤中，冷却板和控制单元以及与控制单元连接的转换器嵌入壳体杯中，从而转换器的半导体开关与轴承盖能导热地连接。在此或在另一步骤中，冷却板（与轴承盖平行地延伸）在壳体杯中传力配合地和/或形状配合地、能导热地连接。优选通过挤压配合产生能导热的连接。

在方法的优选的变型方案中，控制单元、冷却板和转换器形成与壳体盖尤其刚性连接的结构组件，其中在结构组件嵌入壳体杯中时封闭壳体开口。因此有利地，可以廉价地提供机器。

优选地，冷却板在结构组件嵌入壳体杯中时与壳体杯通过压入或收缩传力配合地连接。由此有利地可以产生从冷却板到壳体杯的良好的热转移。

附图说明

现在，随后根据附图和另外的实施例描述本发明。另外的有利的实施变型方案由在从属权利要求和附图中描述的特征的组合得到。

图1示出了电机的实施例，电机的电气部件紧凑地合并在一个结构组件中，其中用于冷却控制单元的冷却板平行于轴承盖地延伸，并且控制单元的电气部件布置在冷却板和轴承盖之间的空心空间中。

图2示出了用于生产机器的方法的实施例，其中机器的电气部件在嵌入机器的壳体杯中之前进行插合，并且随后作为紧凑的结构组件导入壳体杯中，其中由此可以封闭壳体杯。

图3示出了用于生产机器的方法的实施例，其中预安装的包括壳体盖、控制单元和转换器的结构组件与壳体杯连接，并且在此封闭壳体杯的开口。

具体实施方式

图1示出了机器1的实施例。机器1具有转子2、尤其是永磁构造的转子和定子3，定子包括定子线圈。机器1还具有壳体4，壳体包括壳体杯5和壳体盖6。壳体杯5包围空心空间7，在空心空间中容纳有转子2、定子3和用于给定子通电的转换器以及用于控制转换器的控制单元。在该实施例中，转换器包括电路载体12，电路载体与功率半导体16和17、尤其是半导体开关、例如场效应晶体管连接。在该实施例中，控制单元包括电路载体14，电路载体与处理单元15、尤其是微控制器或微处理器连接，用以对机器1进行电气控制。

机器1还包括轴承盖11，该轴承盖容纳在空心空间7中并且收缩到壳体杯5中。机器1还包括冷却板13，冷却板容纳在空心空间7中并且收缩到壳体杯5中。不仅轴承盖11而且冷却板13因此是能导热的，通过冷却板13的端侧22或轴承盖11的端侧25与壳体杯5能导热地连接。

控制单元、尤其是控制单元的产生损耗热量的部件、如处理单元15与冷却板13能导热地连接，并且可以将损耗热量通过电路载体14引导至冷却板13。

在该实施例中，转换器包括电路载体12、例如陶瓷电路载体，其能导热地与轴承盖11连接。半导体开关16和17因此可以将损耗热量通过电路载体12（尤其是在下金属块布置结构（Slug-Down-Anordnung）中）引导至轴承盖11，损耗热量40可以从那里通过轴承盖11的端侧25输出到壳体杯5。

在该实施例中，轴承盖11具有用于转子轴承38的凹部，在凹部中布置有转子轴承38。在该实施例中，转子2包括转子轴41，转子轴穿过轴承盖11中的缺口并且穿过电路载体12中的缺口伸出。在该实施例中，控制单元的电路载体14和转换器的电路载体12在彼此之间包围空心空间7的在纵向区段9上沿机器1的纵轴线10延伸的部分35。在该实施例中，纵轴线10相对于转子轴41的纵向延伸同轴地延伸。在该实施例中，控制单元具有转子位置传感器18、尤其是霍尔传感器、AMR传感器（AMR=Anisotrope-Magneto-Resistive，各向异性磁阻）或GMR传感器（GMR=Giant-Magneto-Resistive，巨磁阻），其与电路载体14连接，并且与转子轴41的端部对置，并且因此可以检测转子2的转子位置。

与电路载体14和12连接的电气部件、尤其是电气构件延伸到空心空间7的在纵向区段9上形成的部分35中。与转换器的电路载体12连接的电气部件和与控制单元的电路载体14连接的电气部件因此尤其是沿纵轴线10彼此相向伸出。在该实施例中，电路载体12和14借助接片形的连接元件相互机械连接，示例性地表示出其中一个连接元件34。控制单元、尤其是控制单元的电路载体14借助连接电线与电路载体12并且因此与转换器电气连接。转换器因此可以通过连接电线从控制单元、尤其是处理单元15接收控制信号。示例性地表示出多个连接电线中的一个连接电线20。连接电线20通入插座19中，插座与电路载体12电气连接。电路载体14因此可以和冷却板13一起插合，用以与转换器连接。

连接元件34为此也构造为插塞元件。因此，控制单元和转换器可以作为预安装的、尤其是插合的结构组件，通过壳体杯开口8嵌入壳体杯5的空心空间7中。

在该实施例中，控制单元、尤其是电路载体14具有朝壳体盖6指向的插接器、尤其是插座21和23，其分别伸入由壳体盖6包围的空心空间中。在该实施例中，壳体盖6具有成形到壳体盖6上的插接器26，插接器包括插塞接触部，示例性地表示出其中一个插塞接触部27。插塞接触部27通过壳体盖6导入由壳体盖6包围的空心空间中，并且可以在那里导入插接器21中。在该实施例中，冷却板13借助尤其可分离的机械的插接器33与壳体盖6连接。壳体盖6因此可以以简单的方式不仅电气地，而且也机械地与电路载体14和冷却板13插接。在该实施例中，插接器33与电路载体25、尤其是EMV滤波器（EMV=电磁兼容）电气连接和机械连接。

因此在与冷却板13和控制单元的电路载体14插接之后，并且在转换器的电路载体12与控制单元、尤其是电路载体14进一步插接之后，壳体盖6可以作为预安装的结构组件通过壳体杯开口8导入壳体杯5的空心空间7中。

图2示出了用于连接图1中示出的轴承盖11与壳体杯5的方法步骤。为此，壳体杯5在纵向区段28上沿纵轴线10从轴承盖11与壳体杯5的连接位置延伸到壳体杯5的壳体杯边缘，借助热辐射29被加热。壳体杯5因此在该区域中沿纵向区段28膨胀，从而其直径在加热之后增大。轴承盖11随后可以在纵向区段28的区域中无摩擦地导入壳体杯5中。在纵向区段28上冷却壳体杯5之后，壳体杯5、尤其是壳体杯壁收缩到轴承盖11上，并且朝着轴承盖11的端侧挤压，从而可以产生挤压配合。

图3示出了用于生产图1中示出的机器1的方法步骤的实施例。图3示出了预安装的结构组件32，结构组件包括壳体盖6、与壳体盖6插合的包括电路载体14和冷却板13的控制单元，和与控制单元插接的转换器，转换器包括电路载体12。在该实施例中，转换器的电路载体12与功率半导体、尤其是半导体开关36和37焊接，半导体开关与在图1中示出的不同地没有伸入电路载体12和14之间的在纵向区段9上形成的空心空间中，而是从转换器的电路载体12出发朝轴承盖11延伸。半导体开关36和37因此借助上金属块技术（Slug-Up-Technik）与轴承盖11能导热地连接。

图2中示出的轴承盖11在图3中示出为收缩到壳体杯5中的轴承盖11’。导热剂30、尤其是导热膏或导热粘合剂尤其是与半导体开关36和37对置地施加到轴承盖11上。结构组件32因此可以通过壳体杯开口8嵌入壳体杯5中，直到半导体开关36和37放置轴承盖11上。壳体杯5随后通过壳体盖6封闭。

壳体杯5可以在与结构组件32拼接在一起之前在纵向区段31上借助热辐射29被加热，纵向区段从冷却板13的连接位置沿纵轴线10延伸到壳体杯边缘。冷却板13因此可以在嵌入壳体杯5的空心空间7中之后，在冷却壳体杯5之后收缩到壳体杯5中。与图3中示出的不同地，冷却板13可以被压入壳体杯5中。

Claims (10)

1.电机（1）、尤其是电子换向电动马达，所述电机具有壳体（4）和容纳在壳体（4）中的控制装置（14、15），其中所述控制装置（14、15）构造用于控制机器（1）来产生旋转磁场，其特征在于，所述壳体（4）具有包围空心空间（7）的壳体杯（5）和壳体盖（6），并且所述机器（1）具有轴承盖（11），其中所述轴承盖（11）容纳在壳体杯（5）中并且与壳体杯（5）能导热地连接，并且所述机器（1）具有冷却板（13），所述冷却板与壳体杯（5）和至少一个部件（15）或控制单元的多个部件（14、15）能导热地连接，其中所述机器（1）具有转换器（12），所述转换器包括半导体开关（16、17、36、37），并且所述半导体开关（16、17、36、37）与轴承盖（12）能导热地连接，其中所述轴承盖（12）和所述冷却板（13）在彼此之间包围空心空间（7）的一部分（9），并且在空心空间（7）的一部分（9、35）中容纳有控制单元（14）和转换器（12）。

2.根据权利要求1所述的机器（1），其特征在于，所述控制单元（13）和所述转换器（12）借助至少一个插塞接触部（19、20）、尤其针对每个相位相互电气连接。

3.根据权利要求1或2所述的机器（1），其特征在于，所述冷却板（13）收缩到壳体杯（5）中，其中借助因此产生的挤压连接，使冷却板（13）的端面（22）与壳体杯的壳体杯壁能导热地连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机器（1），其特征在于，所述壳体盖（6）与冷却板（13）借助插接器（21、33）插接，和/或借助卡接器卡接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的机器（1），其特征在于，所述冷却板（13）在端侧（22）处具有凸出区域，并且利用所述凸出区域挤压式地接触壳体杯（5）的壁。

6.根据前述权利要求中任一项所述的机器（1），其特征在于，所述壳体盖（6）、所述冷却板（13）和所述控制单元（14）相互连接，并且共同形成与壳体杯（5）能分离地连接的结构组件。

7.根据权利要求6所述的机器（1），其特征在于，所述转换器（12）与控制单元（14）和/或冷却板（13）机械连接和电气连接，并且是结构组件的组成部分。

8.用于生产电机（1）的方法，其中所述机器具有壳体杯（5）和壳体盖（6），所述壳体盖构造用于封闭壳体杯的壳体开口，其中在一个步骤中，轴承盖（11）嵌入壳体杯（5）中，并且与壳体杯（5）形状配合地和/或传力配合地并且能导热地连接，并且在另一步骤中，冷却板（13）和控制单元（14）以及与控制单元（14）连接的转换器（12）嵌入壳体杯（5）中，从而转换器（12）的半导体开关（16、17、36、37）与轴承盖（11）能导热地连接，并且冷却板（13）以与轴承盖（11）平行地延伸的方式与壳体杯（5）传力配合地和/或形状配合地、能导热地连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制单元（12）、所述冷却板（13）和所述转换器（12）形成与壳体盖尤其刚性连接的结构组件（32），从而在结构组件（32）嵌入壳体杯（5）中时封闭壳体杯开口（8）。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却板（13）在结构组件（32）嵌入壳体杯（5）中时与壳体杯（5）通过压入或收缩（29）传力配合地连接。

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