CN114243326A - 电接触装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电功率部件的电接触装置，该电接触装置具有：用于安装该电功率部件的电路板；被固定在该电路板上的导体元件，其中该导体元件具有金属的基体，其中该基体具有电连接触点以便使该导体元件与该电路板或电气元件之一电接触，并且其中该基体具有紧固区段以便将该导体元件固定在该电路板上，其中该导体元件是与该电路板分开制造的，并且该电连接触点与该紧固区段是相互分开地设计的。

Description

电接触装置

本申请是于2016年5月17日提交的名称为“电接触装置”的发 明专利申请2016800455150的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于电功率部件的电接触装置，该电接触装置具 有：用于安装该电功率部件的电路板；被固定在该电路板上并且具有 金属的基体的导体元件，其中该基体具有电连接触点以便使该导体元 件与该电路板或电气元件之一电接触，并且其中该基体具有紧固区段 以便将该导体元件固定在该电路板上。

本发明还涉及一种用于机动车辆的、具有至少一个电功率部件的电 功率控制单元。

背景技术

这样的电接触装置用于电接触功率部件(尤其是在机动车辆中)并 且引导例如用于给电机供电的大的驱动电流。

在现有技术中众所周知的是，用于大电流应用的功率部件是以无电 路板的方式借助分开的汇流排进行电接触的并且借助这些汇流排来 引导大的驱动电流。这种“无自身壳体的”、具有中央控制单元的功 率电子装置例如是由DE 10 2012 017 799A1已知的。但是，功率部件 的这种基于汇流排的接触在技术上是复杂的并且需要高昂的成本和 大的结构空间，因此基于汇流排的接触对于在电力驱动的机动车辆中 的应用是不利的。

常见的基于印刷电路板将功率电子装置集成在机动车辆中的方式 对于用于控制电机的大电流应用而言是不可行的，因为大电流使电导 线承受高的热学负荷并且需要大的导线横截面。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于功率部件的电接触装置，该电 接触装置可以以低的技术成本和小的结构空间来电接触功率部件。

在开篇所述的电接触装置中，这一目的是通过如下方式来实现的： 即，导体元件是与电路板分开制造的，且电连接触点与紧固区段是相 互分开地设计的。

在开篇所述的功率控制单元中，这一目的是通过一种根据本发明的 电接触装置来实现的。

通过以下方式，即导体元件是与电路板分开制造的并且能够借助紧 固区段被紧固在电路板上，该导体元件例如可以被设计为有利的冲压 件并且以低电阻和低发热来承载相应的大电流。通过将电连接触点和 紧固区段设计成是相互分开的，该导体元件可以利用标准钎焊工艺被 固定在电路板上，因为该紧固区段不必承载大的电流并且因此不经受高热学负荷。由此，总体上可以提供功率部件的基于电路板的电接触， 从而可以以小的结构空间来实现功率部件的成本有效的集成。

因此完全实现了本发明的目的。

在一个优选实施方式中，该基体与该电路板间隔开地安排。

由此，导体元件可以与电路板热学地解耦，使得可以减小电路板的 热学负荷并且由此可以成本有效地制造电路板。

在一个优选实施方式中，该基体具有热接触区段，以便热学地接触 该导体元件。

由此，在导体元件中因电流而产生的焦耳热可以从该导体元件被排 出，使得尤其来自机械接触和电接触的热学负荷可以被减轻。

在一个优选实施方式中，该热学接触区段是与该电连接触点分开地 并且与该紧固区段分开地设计的。

由此可以特别有效地从导体元件的紧固区段排出产生的焦耳热。

在一个优选实施方式中，该导体元件被设计为冲压件。

由此，导体元件能以低的技术成本单独进行预制。

在一个优选实施方式中，该电接触装置具有多个导体元件，这些导 体元件被固定在电路板上并分别借助连接区段相互导电连接和/或热 学连接。

由此，功率部件的电接触可以通过多个标准化导体元件来实现，使 得这些导体部件的电接触可以以模块形式、低技术成本地实现。

在此特别优选的是，这些连接区段被设计为耦合部，这些耦合部在 这些导体元件中的两个导体元件之间形成面接触。

由此，可以在这些导体元件之间形成良好的热学接触。

在此还优选的是，这些耦合部被设计成是互补的。

由此，这些导体元件以模块形式、低技术成本地相互接触，从而可 以实现电路板上的任何电接触。

还优选的是，该紧固区段借助钎焊连接被固定在该电路板上。

由此，该导体元件可以以低技术成本借助标准加工工艺被固定在电 路板上。

还优选的是，与电路板接触的电触点被设计为压力触点。

由此，与电路板接触的电触点可以以低技术成本来提供。

还优选的是，该热学接触区段被设计为该基体的弧形末端区段。

由此可以以低的过渡电阻来提供稳健且有效的接触。

还优选的是，该基体被设计为中空体。

由此可以提供重量轻且同时具有有效对流冷却性能的导体元件。

还优选的是，该基体具有多个凹口，这些凹口被指派给该紧固区段， 以便使该紧固区段与该基体热学地解耦。

由此可以减轻该紧固区段的钎焊连接部的热学负荷，使得紧固的可 靠性被进一步提高。

还优选的是，该紧固区段具有多个纵向延伸的钎焊区段，这些钎焊 区段分别借助至少一个凹口或变窄部与该基体热学地解耦。

由此可以进一步减轻钎焊区段的热学负荷，使得与电路板的钎焊连 接的可靠性可以被总体提高。

在一个优选实施方式中，该金属的基体由铝、铜、铜铝双金属或铜 钢形成。

由此可以以低的技术成本提供基体的低电阻。

总体上，可以通过分开地制造导体元件借助汇流排(例如作为冲压 件)来提供功率部件的电接触，从而可以获得高载流能力和低电阻。 此外，导体元件可以借助紧固区段通过标准加工工艺(例如钎焊工艺) 与电路板牢固地连接，因为这些紧固区段是与电连接触点分开地设计 的并且因而承受明显更低的热学负荷。

由此可以实现功率部件在标准电路板上的集成，从而该功率部件能 以低的技术成本和小的结构空间被接触。

用于接触功率部件的技术复杂性尤其可以通过借助多个导体元件 的模块式电接触来实现，这些导体元件作为标准组合件可以具有任何 形状，从而可以实现在电路板上的任意安排。

由此可以进一步降低用于电接触这些功率部件的技术成本。

不言而喻，以上提到的这些特征以及仍将在以下说明的特征不仅能 够以分别给出的组合方式使用，而且还能够以其他组合方式或者单独 使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

在附图中展示了本发明的多个实施例并且在以下的说明中对其进 行更详细的说明。在附图中：

图1示出具有电功率部件的电路板的示意性透视图；

图2示出用于接触电功率部件的导体元件的透视图；

图3示出用于接触电功率部件的导体元件的一个替代性实施方式；

图4示出用于接触电功率部件的导体元件的一个替代性实施方式 的透视图；

图5示出用于接触电功率部件的、具有中空体的导体元件的一个替 代性实施方式；

图6a-6e示出用于接触电功率部件的导体元件的不同形状；

图7a-7d示出这些导体元件之间的不同接触的示意性剖视图；并且

图8a、8b示出用于使导体元件与印刷电路板连接的在热学上解耦 的不同钎焊元件的示意性剖视图。

具体实施方式

在图1中以示意性的透视图示出了用于电功率部件的电接触装置 并且总体上用10表示。接触装置10具有印刷电路板12或者电路板 12，其上安装或固定有多个电功率部件14。在电路板12上还固定有 多个其他电气部件16，这些电气部件可以被设计为无源部件或有源部 件。

在电路板12上还安排有多个金属导体元件18，它们被固定在电路 板12上且电接触功率部件14。导体元件18具有连接区段20，这些 连接区段借助钎焊连接与电路板12相连，从而使导体元件18被固定 在电路板12上。每两个导体元件18借助一个连接区段22电相连或 热学地相连，以实现功率部件14之间的电连接和热学连接。其中一 个导体元件18借助电连接触点24与功率部件14电连接，以电接触 该功率部件14。

导体元件18是与电路板12分开制造的且优选被设计为金属冲压 件，从而可以提供导体元件18的高载流能力和弱电阻。

由于导体元件18与电路板12分开制造且可以借助紧固区段20(例 如借助标准加工工艺)与电路板12连接，故功率部件14可以成本有 效地且以小的结构空间被集成在电路板12上并且在电气方面是借助 导体元件18来被电接触的。

导体元件18优选与电路板12间隔开地被固定在电路板12上，使 得电路板12被施加小的热学负荷，并因而可以实现功率部件14在电 路板12上的集成。紧固区段20是与电连接触点24分开地形成的， 因而可以减小紧固区段20和钎焊连接部的热学负荷，使得尽管在导 体元件18中有大电流，导体元件18仍然可以通过标准钎焊工艺被固 定在电路板12上。

功率部件14优选借助多个导体元件18被电接触，其中，导体元件 18彼此电相连和热学地相连，使得导体元件18可以作为标准部件例 如在冲压工艺中制造并且可以相应地与电路板12连接。由此，接触 装置10总体上可以作为组合件针对功率部件14的不同应用和安排来 制造，从而总体上降低制造接触装置10的技术成本。

在一个替代实施方式中，导体元件18也可以独立地、例如通过有 限元优化(Finite-Elemente-Optimierung)来制造，从而可以获得最佳 构造形式。

导体元件18优选具有热学接触，以便可以排出在导体元件18中因 电流而产生的焦耳热，并因而总体上减轻热学负荷。

导体元件18优选可以由铝、铜、铜铝双金属或铜钢制造并且可以 在自动化冲压工艺中例如作为铜冲压格栅件来生产。

在图2中展示了导体元件18的一个实施方式的透视图。导体元件 18具有基体26，在该基体上形成连接区段22以及电连接触点24。连 接区段22具有多个钎焊凸起28，这些钎焊凸起被设计成用于借助标 准钎焊工艺使基体26与电路板12牢固地接触。电连接触点24具有 多个钎焊凸起28，用于使功率部件14与基体26电连接。在基体26 的与电连接触点24相对的一端，可以与另一个导体元件18或与外部 热沉形成热学接触。

在图3中展示了导体元件18的一个替代实施方式。该导体元件具 有基体26，紧固区段20形成在该基体上。紧固区段20具有多个脚 30，用于将基体26机械地紧固在电路板12上，其中，这些脚可以有 利地借助SMD钎焊或者压接(Krimpen)被固定在电路板12上。在 此实施方式中，电连接触点24被设计为钎焊脚32，其中，电连接触 点24与紧固区段20分开地形成，因而紧固区段20的钎焊触点30的 热学负荷被减轻。在钎焊脚32之间安排有导热元件34，由此根据在 钎焊脚32之间的定位，该导热元件可以与其中一个电功率部件14热 学地连接，使得功率部件14的损耗热量可以经导体元件18排出。导 热元件34被设计为弹簧件，因而与功率部件14的表面的导热接触可 以通过导热元件34的弹簧力来产生。由此可以实现特别简单的安装。

在图4中展示了导体元件18的另一个实施方式，其中，基体26 呈T形形成并在头部具有电连接触点24，该电连接触点具有多个钎焊 凸起28。紧固区段20与电连接触点分开地形成，以将基体26机械地 紧固在电路板12上。由此可以减轻紧固区段20的热学负荷。

通过基体26的不同形状可以实现功率部件14在电路板12上的任 意安排并且与标准化导体元件18模块式地电接触。

在图5中以透视图展示了导体元件18的另一个实施方式。在此实 施方式中，基体26被设计为纵向延伸的中空体，在该中空体处侧向 地形成了紧固区段20并且在一个轴向末端形成了连接区段22以使基 体26与另一个导体元件18连接。通过呈中空状设计的基体26可以 提供对流散热，其中，在此处所示的垂直取向的情况下，有利的烟囱 效应可以提升对流传热。此外，在此实施方式中可以通过中空的基体 26减轻导体元件18的重量。在基体26具有中空结构的情况下，对于 高频电流而言可以利用集肤效应(Skin-Effekt)。

在图6a-6e中展示了导体元件18的不同实施方式，它们可以以不 同的方式组装并因此可以提供一种用于接触不同的功率部件14的模 块系统。

图6a中展示了导体元件18的纵向延伸的I形形状，图6b中展示 了导体元件18的弯折的L形形状，图6c中展示了导体元件18的多 次弯折的U形形状，图6d中展示了导体元件18的S形状，而图6e 中展示了导体元件18的T形形状。

这些不同形状体可以按标准作为冲压件来提供，并因此接触电路板 12上的不同组件。

在图7a-7d中展示了在两个导体元件18之间的连接区段22的不同 实施方式，以便形成两个导体元件18的电连接和热学连接。在图7a 中展示了螺钉连接，该螺钉连接借助连接元件36和多个螺钉38使导 体元件18相互电连接和热学连接。

图7b中展示了作为连接区段22的夹紧连接，其中，导体元件18 通过夹紧箍14相互连接。

图7c中展示了铆接，其中，铆钉42将导体元件18的重叠部牢固 地相互连接。导体元件18在连接区段22的区域内成弧形地形成，从 而可以在导体元件18之间形成改善的支撑面。

图7d中展示了在导体元件18之间的简单重叠的、弧形的连接。导 体元件18的弧形区段在此相互嵌合并形成共同的接触面。

在图8a和8b中展示了紧固区段20的不同实施方式，其中，紧固 区段20具有多个钎焊凸起28，以便借助钎焊工艺将基体26固定在电 路板14上。

钎焊凸起28在此在其外端具有钎焊区段44，该钎焊区段借助焊料 与电路板12焊接在一起。钎焊凸起28分别具有变窄部46，该变窄部 被设计在钎焊区段40与基体26之间，使得钎焊凸起28的导热能力 降低。变窄部46被设计为钎焊凸起28的凹口或收缩部。

如在图8b中所示的一个特别的实施方式中，可以在基体26内与钎 焊凸起28相邻地设计多个凹口48，这些凹口用作热沉或作为热学解 耦部，并且因此从基体26至钎焊凸起28或钎焊区段44的热传递被 减弱，使得钎焊连接的热学负荷进一步减轻。由此可以借助标准钎焊 过程使导体元件18与电路板12机械连接，从而使用于接触该导体元 件18的技术成本进一步降低。

Claims (13)

1.一种用于电功率部件的电接触装置，该电接触装置具有：

-电路板，用于安装电功率部件，

-多个导体元件，被固定在该电路板上，并且借助连接区段电相连或热学地相连，其中每个导体元件具有金属的基体，其中该金属的基体具有电连接触点以便使相应的导体元件与该电路板或电功率部件之一电接触，并且其中该金属的基体具有紧固区段以便将相应的导体元件固定在该电路板上，以及

其中每个导体元件是与该电路板分开制造的，并且该电连接触点与该紧固区段是相互分开地设计的。

2.根据权利要求1所述的电接触装置，其中该金属的基体与该电路板间隔开地安排。

3.根据权利要求1所述的电接触装置，其中该金属的基体具有热学接触区段以便热学地接触相应的导体元件。

4.根据权利要求3所述的电接触装置，其中该热学接触区段是与该电连接触点分开地并且与该紧固区段分开地设计的。

5.根据权利要求1所述的电接触装置，其中每个导体元件被设计为冲压件。

6.根据权利要求1所述的电接触装置，其中每个连接区段被设计为耦合部，该耦合部在这些导体元件中的两个导体元件之间形成面接触。

7.根据权利要求1所述的电接触装置，其中该紧固区段借助钎焊连接被固定在该电路板上。

8.根据权利要求1所述的电接触装置，其中与该电路板接触的电触点被设计为压力触点。

9.根据权利要求4所述的电接触装置，其中该热学接触区段被设计为该金属的基体的弧形末端区段。

10.根据权利要求1所述的电接触装置，其中该紧固区段具有多个伸长的钎焊区段，这些钎焊区段分别借助至少一个凹口或变窄部与该金属的基体热学地解耦。

11.一种用于机动车辆的电功率控制单元，该电功率控制单元具有至少一个电功率部件和根据权利要求1所述的电接触装置。

12.一种用于电功率部件的电接触装置，该电接触装置具有：

-电路板，用于安装电功率部件，

-一个导体元件，被固定在该电路板上，其中该导体元件具有金属的基体，其中该金属的基体具有电连接触点以便使该导体元件与该电路板或电功率部件之一电接触，并且其中该金属的基体被形成为中空体且具有紧固区段以便将该导体元件固定在该电路板上，以及

其中该导体元件是与该电路板分开制造的，并且该电连接触点与该紧固区段是相互分开地设计的。

13.一种用于电功率部件的电接触装置，该电接触装置具有：

-电路板，用于安装电功率部件，

-一个导体元件，被固定在该电路板上，其中该导体元件具有金属的基体，其中该金属的基体具有电连接触点以便使该导体元件与该电路板或电功率部件之一电接触，

其中该金属的基体具有多个凹口，这些凹口被指派给紧固区段，以便使该紧固区段与该金属的基体热学地解耦，且该金属的基体具有所述紧固区段以便将该导体元件固定在该电路板上，以及

其中该导体元件是与该电路板分开制造的，并且该电连接触点与该紧固区段是相互分开地设计的。

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