DE102019133941A1

DE102019133941A1 - Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters und Verfahren zum Montieren der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102019133941A1
Application number: DE102019133941.3A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Varain; Bernadette Goebbels; Tim Münch
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-06-17
Also published as: KR20220044205A; WO2021118135A1; CN114557147A; JP7357780B2; JP2022551235A; KR102654107B1; US20220332166A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (3) zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids. Die Vorrichtung (3) weist ein Gehäuse (2) mit einer Kühlfläche (2-1) und eine Anordnung (5) zur Stromversorgung mit mindestens einem Schaltelement (11), mindestens einer Leiterplatte (12) sowie mindestens einem Federelement (18) zum Aufbringen einer Federkraft auf das mindestens eine Schaltelement (11) auf. Dabei ist das Schaltelement (11) mit der Leiterplatte (12) verbunden. Die Kühlfläche (2-1) und die Leiterplatte (12) sind in einer Richtung z beabstandet zueinander angeordnet. Das mindestens eine Schaltelement (11) liegt mit einer ersten Oberfläche (11-1) im Bereich der Kühlfläche (2-1) am Gehäuse (2) und das mindestens eine Federelement (18) zum Anpressen des Schaltelements (11) an die Kühlfläche (2-1) liegt an einer zweiten Oberfläche (11-2) des Schaltelements (11) an. Die Leiterplatte (12) und das Federelement (18) sind unabhängig voneinander über Befestigungsmittel (16-1, 16-2) mit dem Gehäuse (2) verbindbar. Das Federelement (18) ist zwischen der Leiterplatte (12) und der Kühlfläche (2-1) an mindestens einem Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1, 18-5) entlang in einer Bewegungsrichtung (21) frei beweglich anordenbar. Die Erfindung betrifft zudem Verfahren zum Montieren der Vorrichtung (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere einen Elektromotor, zum Antreiben eines Verdichters zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids, speziell eines Kältemittels. Die Vorrichtung ist mit einem Gehäuse mit einer Kühlfläche und einer Anordnung zur Stromversorgung ausgebildet. Die Anordnung weist mindestens ein Schaltelement, eine Leiterplatte sowie ein Federelement zum Aufbringen einer Federkraft auf das Schaltelement auf. Das Schaltelement ist mit der Leiterplatte verbunden. Der Verdichter kann im Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft zudem Verfahren zum Montieren der Vorrichtung zum Antreiben des Verdichters eines dampfförmigen Fluids.
Aus dem Stand der Technik bekannte Verdichter für mobile Anwendungen, insbesondere für Klimatisierungssysteme von Kraftfahrzeugen, zum Fördern von Kältemittel durch einen Kältemittelkreislauf, auch als Kältemittelverdichter bezeichnet, werden unabhängig vom Kältemittel oft als Kolbenverdichter mit variablem Hubvolumen oder als Scrollverdichter ausgebildet. Die Verdichter werden dabei entweder über eine Riemenscheibe oder elektrisch angetrieben.
Ein elektrisch angetriebener Verdichter weist neben dem Elektromotor zum Antreiben des jeweiligen Verdichtungsmechanismus einen Wechselrichter zum Antreiben des Elektromotors auf. Der Wechselrichter dient zum Umwandeln von Gleichstrom einer Fahrzeugbatterie in Wechselstrom, welcher dem Elektromotor durch elektrische Verbindungen zugeführt wird und ist über elektrische Anschlüsse mit dem Elektromotor verbunden.
Der Wechselrichter weist eine Leiterplatte mit daran angeordneten Schaltelementen, wie Leistungstransistoren, auf, welche in der Gesamtheit eine Schaltvorrichtung des Verdichters bilden. Die Leistungstransistoren eines Wechselrichters, auch als Leistungsschalter bezeichnet, erzeugen aufgrund von Schaltverlusten und Leitverlusten Wärme, welche von den Transistoren abzuführen ist. Die Verlustwärme, insbesondere eines elektrisch angetriebenen Kältemittelverdichters, ist idealerweise an das Kältemittel zu übertragen. Dabei sind die Leistungstransistoren vorteilhafterweise an einer Außenseite des Gehäuses des Verdichters, das Gehäuse wärmeleitend kontaktierend, anzuordnen. Die Leistungstransistoren sollten im Bereich der geringsten Temperatur des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden sein, welcher sich regelmäßig im Bereich der Ansaugöffnung des Kältemittels in den Verdichter befindet.
Der Bereich der geringsten Temperatur des Gehäuses wird im Folgenden auch als Kühlfläche des Gehäuses, speziell des Motorgehäuses, bezeichnet. Die Leistungstransistoren können dabei direkt an der Kühlfläche, die Kühlfläche wärmeleitend kontaktierend, fixiert sein.
Beim Aufbau eines herkömmlichen modular ausgebildeten Wechselrichters sind die Leistungstransistoren an einem zusätzlichen Trägerelement angeordnet, welches gemeinsam mit den Leistungstransistoren an der Kühlfläche des Gehäuses fixiert ist. Damit ist zwischen den Leistungstransistoren und der Kühlfläche des Gehäuses eine zusätzliche Wandung des Trägerelements vorgesehen. Die Wandung des Trägerelements liegt flächig an der Kühlfläche des Gehäuses an und bewirkt eine Verschlechterung der Wärmeabfuhr vom Transistor im Vergleich zu einer Anordnung des Transistors im direkten Kontakt zur Kühlfläche des Gehäuses.
Jeder Leistungstransistor ist entweder mit der Kühlfläche des Gehäuses oder mit der Wandung des Trägerelements thermisch zu kontaktieren.
Ein guter thermischer Kontakt kann beispielsweise über angepasste Oberflächenrauigkeiten hergestellt werden. Dabei sind insbesondere Lufteinschlüsse zwischen dem jeweiligen Leistungstransistor und der Kühlfläche des Gehäuses oder der Wandung des Trägerelements zu vermeiden, welche die Wärmeübertragung zwischen den Komponenten vermindern.
Herkömmlich werden thermische Schnittstellenmaterialien, wie Wärmeleitpaste oder Wärmeleitfolien, verwendet, um einen guten thermischen Kontakt zu gewährleisten und dabei auch die erwähnten Lufteinschlüsse zu vermeiden. Zudem kann ein bestimmter Permanentdruck auf die Leistungstransistoren ausgeübt werden, welche folglich an die Kühlfläche des Gehäuses oder an die Wandung des Trägerelements gedrückt werden. Neben dem thermischen Kontakt dient der Druck auf die Transistoren auch einer vibrationsfesten Anordnung der Transistoren beziehungsweise des Wechselrichters am Gehäuse.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die in Richtung der Kühlfläche des Gehäuses oder die Wandung des Trägerelements wirkende Druckkraft durch eine direkte Schraubverbindung beziehungsweise durch ein Verklemmen, beispielsweise mittels Federelementen, aufzubringen. Dabei können die Leistungstransistoren mit der Kühlfläche des Gehäuses oder der Wandung des Trägerelements verschraubt sein.
Im Falle einer Montage der Leistungstransistoren direkt an der Kühlfläche des Gehäuses, unter möglicher Anordnung thermischer Schnittstellenmaterialien zwischen den Leistungstransistoren und der Kühlfläche, werden die Transistoren mit dem Gehäuse verschraubt oder verklemmt. Dabei werden die Leistungstransistoren einzeln an der Kühlfläche des Gehäuses angeschraubt. Das Verschrauben der einzelnen Leistungstransistoren mit der Kühlfläche des Gehäuses erfordert einen sehr hohen Montageaufwand, auch da neben jeder Schraube, eine Unterlegscheibe zur Kraftverteilung sowie ein Isolationsring eingesetzt werden. Mit den in den bekannten Wechselrichtern angeordneten sechs Leistungstransistoren ergibt sich eine sehr hohe Anzahl von Einzelkomponenten.
Bei der alternativen modularen Bauweise des Wechselrichters werden die Leistungstransistoren an der Wandung des Trägerelements montiert. Nach dem jeweiligen Fixieren der Leistungstransistoren wird eine Leiterplatte aufgesteckt. Die Anschlüsse der Transistoren werden die Leiterplatte durchkontaktierend angeordnet und mit der Leiterplatte verlötet.
Da die Leiterplatte während der Herstellung des elektrisch angetriebenen Verdichters mit direkt an der Kühlfläche des Gehäuses angeordneten Leistungstransistoren als letzte Komponente montiert wird, erfolgt auch das selektive Verlöten der Leistungstransistoren mit der Leiterplatte direkt am Verdichtergehäuse. Dabei sind das Montieren und Verlöten der Leiterplatte mit montiertem Gehäuse aus fertigungstechnischer Sicht sehr aufwändig und kompliziert, da beispielsweise die Leistungstransistoren nach dem Verschrauben durch Löten mit der Leiterplatte verbunden werden, sodass der Zugang zu den Schrauben verdeckt ist. Die Schrauben sind unterhalb der Leiterplatte angeordnet. Um die Schrauben auch im montierten Zustand der Leiterplatte zugänglich anzuordnen und ein Verschrauben der Leistungstransistoren oberhalb der Leiterplatte zu ermöglichen, kann jede Schraube durch eine Hülse, insbesondere eine Metallhülse, hindurchgeführt angeordnet sein, was allerdings zusätzliche Kosten und einen höheren Montageaufwand verursacht.
Des Weiteren ist es bekannt, einen Kunststoffrahmen zum Andrücken der Leistungstransistoren an die Kühlfläche des Gehäuses zu nutzen. Dabei wird die Anpresskraft über den Kunststoffrahmen auf die Leistungstransistoren übertragen. Die Leistungstransistoren werden am Kunststoffrahmen vormontiert, sodass das Verlöten am Verdichtergehäuse entfällt. Allerdings führt der Kraftverlauf innerhalb des Kunststoffrahmens abhängig von der Zeit und der Temperatur zum Fließen des Kunststoffs, sodass die auf die Leistungstransistoren wirkende Kraft geringer wird und möglicherweise der minimal notwendige Anpressdruck der Leistungstransistoren an die Kühlfläche des Gehäuses nicht gewährleistet ist. Der Anpressdruck steht in direktem Zusammenhang mit der vom Leistungstransistor an die Kühlfläche des Gehäuses übertragbaren Wärmeleistung. Ein sich zu stark verringernder Anpressdruck kann zum Überhitzen eines oder mehrerer Leistungstransistoren und damit zum Ausfallen der Elektronik sowie folglich des Verdichters führen. Zudem sind die Lötstellen frei von mechanischen Spannungen auszubilden, was bei mit Klemmen und Kunststoffrahmen vormontierten Wechselrichtern nicht erfüllt ist.
Die alternative modulare Bauweise des Wechselrichters mit der Montage der Leistungstransistoren an der Wandung des Trägerelements wird herkömmlich aus fertigungstechnischer Sicht bevorzugt, erfordert bei der Wärmeabfuhr vom Leistungstransistor an die Kühlfläche des Gehäuses jedoch einen zusätzlichen Wärmedurchgang durch die Wandung des Trägerelements sowie einen zusätzlichen Wärmeübergang zwischen dem Trägerelement und der Kühlfläche des Gehäuses, was die Wärmeübertragung vom Transistor an die Kühlfläche vermindert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung und Verbesserung eines Wechselrichters für eine Vorrichtung zum Antreiben eines elektrisch angetriebenen Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere eines Elektromotors, welche sich auch auf einfache Weise und damit zeitsparend montieren lässt. Dabei soll mit einer optimalen Wärmeübertragung eine maximale Wärme von den Leistungstransistoren abführbar, insbesondere an das im Verdichter zu verdichtende Fluid übertragbar sein. Die Vorrichtung soll dabei konstruktiv einfach realisierbar und einfach herstellbar sein, auch um Kosten bei der Herstellung zu minimieren. Die Anordnung soll einen sicheren Betrieb der Vorrichtung bei einer maximalen Lebensdauer ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere einen Elektromotor, gelöst. Die Vorrichtung ist mit einem Gehäuse mit einer Kühlfläche und einer Anordnung zur Stromversorgung, insbesondere eines Wechselrichters, ausgebildet. Die Anordnung weist mindestens ein Schaltelement, mindestens eine Leiterplatte sowie mindestens ein Federelement zum Aufbringen einer Federkraft auf das mindestens eine Schaltelement auf. Dabei ist das Schaltelement fest mit der Leiterplatte verbunden, insbesondere verlötet. Die Kühlfläche und die Leiterplatte sind in einer Richtung z beabstandet zueinander angeordnet.
Nach der Konzeption der Erfindung sind das mindestens eine Schaltelement mit einer ersten Oberfläche im Bereich der Kühlfläche am Gehäuse und das mindestens eine Federelement zum Anpressen des Schaltelements an die Kühlfläche an einer zweiten Oberfläche des Schaltelements anliegend angeordnet. Die Leiterplatte und das mindestens eine Federelement sind unabhängig voneinander über Befestigungsmittel mit dem Gehäuse verbindbar. Das mindestens eine Federelement ist zwischen der Leiterplatte und der Kühlfläche an mindestens einem Führungselement entlang, in einer Bewegungsrichtung frei beweglich anordenbar.
Dabei ist eine zweite Oberfläche des Schaltelements vorteilhaft der zur Kühlfläche des Gehäuses ausgerichteten ersten Oberfläche des Schaltelements in Richtung z gegenüberliegend ausgebildet. Die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche des Schaltelements sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet.
Das mindestens eine Federelement ist insbesondere zwischen der Leiterplatte und dem mindestens einen Schaltelement angeordnet. Das Schaltelement ist vorzugsweise als ein Leistungstransistor ausgebildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das mindestens eine Führungselement als eine Komponente eines zwischen der Kühlfläche des Gehäuses und der Leiterplatte angeordneten Rahmenelements oder als eine Komponente des Federelements ausgebildet.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Bewegungsrichtung des mindestens einen Federelements im Wesentlichen in der Richtung z senkrecht zu einer Ebene der Leiterplatte und einer Ebene der Kühlfläche des Gehäuses ausgerichtet ist. Dabei sind die Ebenen der Leiterplatte und der Kühlfläche beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine Führungselement eine in der Richtung z langgestreckte Form mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Das Führungselement ist vorzugsweise in Richtung z ausgerichtet. Für das mindestens eine Federelement können zwei Führungselemente vorgesehen sein. Bei einer Ausbildung von mehreren, insbesondere mindestens zwei Federelementen, können jedem Federelement zwei Führungselemente zugeordnet sein.
Das mindestens eine Führungselement ist bei der ersten alternativen Ausbildung als Komponente des Rahmenelements vorteilhaft am ersten Ende mit dem Rahmenelement verbunden. Am zweiten Ende kann das Führungselement mindestens ein Rastelement zum Einrasten des Federelements am Rahmenelement aufweisen.
Bei der zweiten alternativen Ausbildung des Führungselements als Komponente des Federelements ist das Führungselement bevorzugt am ersten Ende mit dem Federelement verbunden. Am zweiten Ende kann das Führungselement mindestens ein Rastelement zum Einrasten des Federelements an der Leiterplatte aufweisen.
Das Rastelement ist vorzugsweise jeweils in Form eines Widerhakens ausgebildet, welcher ein Aufstecken des Federelements auf das Führungselement oder ein Durchstecken des Führungselements durch eine Öffnung in der Leiterplatte ermöglicht, insbesondere erleichtert, eine Bewegung des Federelements entlang des Führungselement oder des Führungselements in der Öffnung der Leiterplatte zulässt und ein Lösen des Federelements vom Führungselement oder von der Leiterplatte verhindert, sodass das Federelement verliersicher mit dem Führungselement oder der Leiterplatte verbunden ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine Führungselement in einer in senkrecht zur Richtung z aufgespannten Ebene einen rechteckigen oder einen runden Querschnitt, insbesondere einen kreisrunden Querschnitt, oder in einer in den Richtungen x, z aufgespannten Ebene einen U-förmigem Querschnitt mit einer offenen Seite am zweiten Ende auf. Die Richtungen x, z sind orthogonal zueinander ausgerichtet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Rahmenelement mit Durchgangsöffnungen zum Durchführen von Befestigungsmitteln zum Verbinden mit dem Gehäuse ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen sind vorzugsweise in der Richtung z ausgerichtet. Die Befestigungsmittel sind vorteilhaft als Schrauben ausgebildet, sodass das Rahmenelement, insbesondere zusammen mit der Leiterplatte, über Schraubverbindungen mit dem Gehäuse verbunden ist.
Das Rahmenelement ist vorzugsweise mit mindestens einer Aufnahmeausformung zur Aufnahme des mindestens einen Schaltelements ausgebildet. Die Ausnahmeausformung ist dabei auf einer zur Kühlfläche des Gehäuses hin ausgerichteten Seite des Rahmenelements vorgesehen. Bei einer Anordnung von mehreren, insbesondere mindestens zwei Schaltelementen ist bevorzugt für jedes Schaltelement eine Ausnahmeausformung ausgebildet.
Das Rahmenelement weist vorteilhaft Durchführöffnungen zum Durchstecken von Anschlüssen des mindestens einen Schaltelements auf. Die Durchführöffnungen sind dabei auf einer zur Leiterplatte hin ausgerichteten Seite des Rahmenelements vorgesehen.
Das Rahmenelement ist insbesondere aus einem Kunststoff ausgebildet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine Federelement die Form eines Plättchens mit mindestens einem von einer Grundfläche abragenden und gewölbten Streifen auf. Dabei ist die Wölbung des mindestens einen Streifens mit einem vorteilhaft als konvexe Oberfläche ausgebildeten Auflagebereich in Richtung des mindestens einen Schaltelements ausgerichtet und liegt mit dem Auflagebereich am Schaltelement an. Bei einer Ausbildung von mehreren, insbesondere mindestens zwei Schaltelementen kann jedem Schaltelement ein Streifen eines Federelements zugeordnet sein. Dabei sind die Streifen vorzugsweise in einer gemeinsamen Richtung ausgerichtet.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Federelement mit mindestens einem Aufnahmeelement zum Verbinden mit dem mindestens einen Führungselement oder mit dem mindestens einen Führungselement zum Verbinden mit der Leiterplatte ausgebildet ist.
Das Aufnahmeelement und/oder das Führungselement weisen vorzugsweise die Form eines Streifens mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Dabei ist das erste Ende bevorzugt mit der Grundfläche des Federelements verbunden. Bei einer Ausbildung von insbesondere zwei Aufnahmeelementen beziehungsweise zwei Führungselementen sind diese vorteilhaft jeweils an sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Federelements angeordnet und können in einer gemeinsamen Richtung ausgerichtet sein, welche insbesondere der Richtung der gewölbten Streifen zum Auflegen am Schaltelement entspricht.
Nach der ersten alternativen Ausbildung des Federelements mit dem mindestens einen Aufnahmeelement zum Verbinden mit einem Führungselement ist das zweite Ende des Aufnahmeelements bevorzugt als ein freies Ende mit einer Öffnung, insbesondere in Form einer Öse, speziell einer vollumfänglich geschlossenen Öse, zum Durchstecken des Führungselements ausgebildet. Dabei kann die Öffnung einen kreisrunden oder rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt, welcher an den Querschnitt des Führungselements angepasst ist, aufweisen.
Nach der zweiten alternativen Ausbildung des Federelements mit dem mindestens einen Führungselement zum Verbinden mit der Leiterplatte ist das zweite Ende des Führungselements vorzugsweise als ein freies Ende mit einem Rastelement zum Durchstecken durch eine in der Leiterplatte ausgebildete Öffnung ausgebildet.
Das Federelement weist bevorzugt in der Grundfläche ausgebildete Durchgangsöffnungen zum Durchführen von Befestigungselementen zum Verbinden mit dem Gehäuse auf. Die Durchgangsöffnungen sind vorzugsweise in der Richtung z ausgerichtet. Die Befestigungsmittel sind vorteilhaft als Schrauben ausgebildet, sodass das Federelement über Schraubverbindungen mit dem Gehäuse verbunden ist.
Das Federelement ist bevorzugt aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere einem Metall, ausgebildet.
Die Aufgabe wird auch durch erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere eines Elektromotors, gelöst. Die Verfahren weisen folgende Schritte auf:

- Montieren einer Anordnung zur Stromversorgung, insbesondere eines Wechselrichters, an einem Gehäuse der Vorrichtung oder als Modul an einer Montagevorrichtung mit
- Anordnen mindestens eines Schaltelements mit einer ersten Oberfläche an einer Kühlfläche des Gehäuses oder an der Montagevorrichtung, wobei Anschlüsse des Schaltelements in einer Richtung z und einer in entgegengesetzter Richtung zur ersten Oberfläche weisenden zweiten Oberfläche des Schaltelements vom Schaltelement hervorragen, wobei die Richtung z im Wesentlichen orthogonal zur Kühlfläche und den Oberflächen des Schaltelements ausgerichtet ist,
- Anordnen mindestens eines Federelements an einem Rahmenelement oder an einer Leiterplatte, sodass das Federelement in einer Bewegungsrichtung relativ zum Rahmenelement oder zur Leiterplatte in der Richtung z an mindestens einem Führungselement geführt beweglich ist,

- Anordnen des Rahmenelements oder der Leiterplatte mit dem mindestens einen Federelement in der Richtung z derart, dass das Schaltelement zwischen der Kühlfläche und dem Rahmenelement oder der Leiterplatte angeordnet ist, wobei das Federelement mit einer Auflagefläche an der zweiten Oberfläche am Schaltelement angelegt wird und in Richtung z an dem Führungselement entlang gleitend ohne elastische Verformung verschoben wird,
- bei der Ausbildung der Vorrichtung mit dem Rahmenelement Anordnen der Leiterplatte in der Richtung z am Rahmenelement,
- Hindurchstecken der Anschlüsse des Schaltelements durch in der Leiterplatte ausgebildete Öffnungen,
- Fixieren der Leiterplatte am Gehäuse, insbesondere an der Kühlfläche, oder an der Montagevorrichtung mittels erster Befestigungselemente,
- Verlöten der Anschlüsse des Schaltelements mit der Leiterplatte frei von mechanischen Spannungen und Verbinden der Komponenten zu einem Modul,
- beim Montieren der Anordnung als Modul an der Montagevorrichtung Lösen der ersten Befestigungselemente und Entnehmen des Moduls von der Montagevorrichtung sowie Anordnen des Moduls am Gehäuse mit der ersten Oberfläche des Schaltelements an der Kühlfläche sowie Fixieren der Leiterplatte mittels der ersten Befestigungselemente am Gehäuse, sowie
- Fixieren des Federelements mit einer Grundfläche an der Kühlfläche mittels zweiter Befestigungselemente, wobei das Federelement elastisch verformt und derart eine Federkraft beziehungsweise Druckkraft auf das Schaltelement erzeugt wird, dass das Schaltelement in Richtung z flächig gegen die Kühlfläche gepresst wird.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Anschlüsse des Schaltelements durch die Leiterplatte durchkontaktierend angeordnet und anschließend mit der Leiterplatte verlötet werden. Dabei ermöglicht insbesondere die Modularität, die Leiterplatte mit den Schaltelementen auch ohne Vorhandensein des Gehäuses zu verlöten.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird beim Montieren der Anordnung mit dem Rahmenelement das Federelement mit einem, insbesondere als Öse ausgebildeten Aufnahmeelement in der Bewegungsrichtung auf ein Führungselement des Rahmenelements aufgesteckt. Dabei kann das Aufnahmeelement an einem Rastelement mit dem Führungselement des Rahmenelements verliersicher verrastet werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Rahmenelement derart über die Schaltelemente gesteckt, dass die Anschlüsse des Schaltelements durch im Rahmenelement ausgebildete Durchführöffnungen hindurchgeführt in Richtung z aus dem Rahmenelement hervorstehen und die Schaltelemente innerhalb im Rahmenelement ausgebildeter Aufnahmeausformungen integriert angeordnet werden.
Beim Montieren der Anordnung als Modul an der Montagevorrichtung kann vor dem Schritt des Verlötens der Anschlüsse des Schaltelements mit der Leiterplatte das Federelement mit der Grundfläche mittels der zweiten Befestigungselemente an der Montagevorrichtung fixiert werden. Dabei wird das Federelement elastisch verformt und derart eine Federkraft beziehungsweise eine Druckkraft auf das Schaltelement erzeugt, dass das Schaltelement in Richtung z gegen die Montagevorrichtung gepresst wird. Vor dem Entnehmen des Moduls von der Montagevorrichtung werden die zweiten Befestigungselemente wieder gelöst.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Leiterplatte und/oder das Federelement mittels der Befestigungselemente am Gehäuse und/oder an der Montagevorrichtung verschraubt.
Im montierten Zustand der Vorrichtung liegt das Federelement sich elastisch verformend am Schaltelement an. Infolge des mit dem durch die elastische Verformung des Federelements auf das Schaltelement aufgebrachten Drucks wird das Schaltelement gegen die Kühlfläche des Gehäuses gedrückt und derart ein optimaler Wärmeübergang vom Schaltelement an die Kühlfläche gewährleistet. Dabei ist zwischen dem Schaltelement und der Kühlfläche des Gehäuses vorzugsweise mindestens ein thermisches Schnittstellenmaterial, wie eine Wärmeleitpaste oder eine Wärmeleitfolie, angeordnet.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere eines Elektromotors, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids für einen Verdichter eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.
Mit der fixen oder der modularen Anordnung, speziell eines Wechselrichters für einen Elektromotor eines Kältemittelverdichters, in Verbindung mit dem Nutzen der Federkraft metallischer Federelemente wird vor allem die thermische Beeinflussung, insbesondere der Schaltelemente beziehungsweise Leistungstransistoren, gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen deutlich reduziert.
Da die Leistungstransistoren im direkten thermischen Kontakt mit der Kühlfläche stehen, wird eine hohe Kühlleistung der Leistungstransistoren bewirkt. Mit dem Anordnen des mindestens einen thermischen Schnittstellenmaterials zwischen dem Leistungstransistor und der Kühlfläche des Gehäuses werden zudem der thermische Kontakt und damit der Vorgang der Wärmeübertragung verbessert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids und die Verfahren zum Montieren der Vorrichtung weisen zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:

- optimale Wärmeübertragung, insbesondere an das im Verdichter zu verdichtende Fluid, mit maximal von den Leistungstransistoren abführbarer Wärmemenge,
- einfache Konstruktion und Handhabung der Anordnung, dadurch mit minimalen Herstellungskosten einfach herstellbar, - einfache und zeitsparende Montage der Anordnung beziehungsweise der Anordnung am Gehäuse,
- Lötstellen der Leistungstransistoren werden auch während der Montage mechanisch nicht belastet, welche damit frei von mechanischen Spannungen sind, sowie
- Federelemente bringen die benötigte Kraft zum Anpressen der Leistungstransistoren an die Kühlfläche des Gehäuses über die gesamte Lebensdauer bei unterschiedlichen Temperaturen und damit unabhängig von der Temperatur auf.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1a und 1b: jeweils einen elektrisch angetriebenen Verdichter mit einer Vorrichtung, insbesondere einem Elektromotor, zum Antreiben eines Verdichtungsmechanismus und einer Anordnung eines Wechselrichters in einer Schnittdarstellung sowie in einer perspektivischen Ansicht mit Explosionsdarstellung der Anordnung des Wechselrichters,
2a: ein Rahmenelement und Federelemente der Anordnung eines Wechselrichters in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
2b und 2c: Detailansichten des Rahmenelements und eines Federelements aus 2a jeweils in einer perspektivischen Ansicht,
2d und 2e: das Rahmenelement mit den Federelementen aus 2a jeweils in einem Montagezustand in einer perspektivischen Ansicht,
2f: eine Detailansicht des Rahmenelements mit einem Federelement aus 2d beziehungsweise 2e in einer perspektivischen Ansicht,
3a: eine Leiterplatte, das Rahmenelement mit den vormontierten Federelementen und Leistungstransistoren der Anordnung des Wechselrichters sowie eine Montagevorrichtung beziehungsweise ein Abschnitt des Gehäuses in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
3b: das mit der Leiterplatte an der Montagevorrichtung vormontierte Rahmenelement mit den Federelementen der Anordnung des Wechselrichters mit den in die Leiterplatte eingesteckten und mit der Leiterplatte verlöteten Leistungstransistoren in einer perspektivischen Ansicht sowie
3c: die Leiterplatte, das Rahmenelement und die Leistungstransistoren der Anordnung des Wechselrichters im montierten Zustand sowie das Gehäuse des Elektromotors und des Verdichtungsmechanismus mit einer Kühlfläche in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
4a bis 4c: jeweils eine Anordnung eines Leistungstransistors an der Kühlfläche des Gehäuses in Bezug zur Leiterplatte mit einem Federelement in unterschiedlichen Montagelagen in einer Seitenansicht,
5a und 5b: eine erste alternative Ausführungsform eines am Rahmenelement ausgebildeten Führungselements zum Führen eines Federelements in Verbindung mit dem Federelement in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Schnittdarstellung,
6a und 6b: eine zweite alternative Ausführungsform eines am Rahmenelement ausgebildeten Führungselements zum Führen eines Federelements in Verbindung mit dem Federelement in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Schnittdarstellung und
7a und 7b: eine dritte alternative Ausführungsform eines Führungselements zum Führen eines Federelements in Verbindung mit dem Federelement in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Schnittdarstellung.

Aus 1a geht ein elektrisch angetriebener Verdichter 1 mit einem in einem Gehäuse 2 angeordneten Elektromotor 3 als eine Vorrichtung 3 zum Antreiben eines Verdichtungsmechanismus 4 und einer Anordnung 5 eines Wechselrichters in einer Schnittdarstellung hervor. Der Elektromotor 3 wird über eine Schaltvorrichtung 6 der Anordnung 5 mit elektrischer Energie versorgt.
Der Elektromotor 3 weist einen Stator 7 mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Statorkern und auf dem Statorkern aufgewickelte Spulen sowie einen innerhalb des Stators 7 angeordneten Rotor 8 auf. Der Rotor 8 wird in eine Rotationsbewegung versetzt, wenn den Spulen des Stators 7 über eine Verbindungsanordnung 9 elektrische Energie zugeführt wird. Die Verbindungsanordnung 9 ist an einer Stirnseite des Stators 7 ausgebildet und weist eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen auf.
Der Rotor 8 ist koaxial innerhalb des Stators 7 und um eine Rotationsachse drehbar angeordnet. Eine Antriebswelle 10 kann integral mit dem Rotor 8 oder als ein separates Element ausgebildet sein.
Der Elektromotor 3 sowie der als Scrollverdichter mit einer feststehenden und einer orbitierenden Spirale ausgebildete Verdichtungsmechanismus 4 sind innerhalb eines vom Gehäuse 2 umschlossenen Volumens angeordnet. Dabei ist das Gehäuse 2 aus einem ersten Gehäuseelement zur Aufnahme des Elektromotors 3 und einem zweiten Gehäuseelement zur Aufnahme des Verdichtungsmechanismus 4 sowie vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus einem Aluminium, ausgebildet.
Die orbitierende Spirale des Verdichtungsmechanismus 4, in welchem das dampfförmige Fluid, speziell ein Kältemittel, verdichtet wird, wird über die mit dem Rotor 8 des Elektromotors 3 verbundene Antriebswelle 10 angetrieben. Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Verdichtungsmechanismus beispielsweise auch mit einer Taumelscheibe ausgebildet sein.
Die Schaltvorrichtung 6 zum Steuern des Betriebs des Elektromotors 3 weist eine mit verschiedenen Schaltelementen 11 ausgebildete Leiterplatte 12 auf. Auf der Leiterplatte 12 sind unterschiedliche Ansteuerschaltungen und Komponenten elektrisch verbunden montiert, welche mit elektrischer Energie aus einer Stromleitung einer externen Stromquelle versorgt werden.
Die Leiterplatte 12 mit den Schaltelementen 11 ist innerhalb eines Trägerelements 13 der Anordnung 5 des Wechselrichters angeordnet und mit dem Trägerelement 13 fixiert. Die Anordnung 5 ist durch ein Abdeckelement 14 versch lossen .
In 1b ist der elektrisch angetriebene Verdichter 1 mit dem im Gehäuse 2 angeordneten Elektromotor 3 als Vorrichtung 3 zum Antreiben des Verdichtungsmechanismus 4 und der Anordnung 5 des Wechselrichters in einer perspektivischen Ansicht mit Explosionsdarstellung der Anordnung 5 beziehungsweise ohne Abdeckelement und damit geöffneter Anordnung 5 des Wechselrichters gezeigt.
Die Anordnung 5 ist mit einem Rahmenelement 15 ausgebildet, welches zur Aufnahme der Schaltelemente 11 und nicht dargestellten Federelementen 18 konfiguriert sowie zwischen den Schaltelementen 11 und der Leiterplatte 12 angeordnet ist. Die Leiterplatte 12 und das Rahmenelement 15 werden über vorzugsweise als Schraubverbindungen ausgebildete Befestigungselemente 16 mit dem Gehäuse 2 beziehungsweise dem Trägerelement 13 verbunden, insbesondere verschraubt. Dabei greifen die Befestigungselemente 16 in im Gehäuse 2 oder im Trägerelement 13 vorgesehene Aufnahmeöffnungen 17 ein.
Das als ein Aufnahmeelement und Gehäuseelement ausgebildete Trägerelement 13 weist eine Durchgangsöffnung auf, welche im montierten Zustand des Verdichters 1 in Richtung einer Kühlfläche des Gehäuses 2 ausgerichtet angeordnet ist. Das vorzugsweise aus einem Metall ausgebildete Trägerelement 13 liegt dabei am Gehäuse 2 an.
Das Trägerelement 13 weist zudem eine Umfangswandung auf, welche im Wesentlichen orthogonal zur Ebene der Durchgangsöffnung ausgerichtet ist und mit einer ersten Stirnseite am Gehäuse 2 anliegt. An einer distal zur ersten Stirnseite ausgerichteten zweiten Stirnseite der Umfangswandung ist die Anordnung 5 mit dem nicht dargestellten Abdeckelement verschließbar, welches im montierten Zustand der Anordnung 5 an der Umfangswandung des Trägerelements 13 anliegt. Zwischen der zweiten Stirnseite der Umfangswandung des Trägerelements 13 und dem Abdeckelement kann ein Dichtelement angeordnet sein, um die Anordnung 5 abdichtend zu verschließen. Das Dichtelement weist die Form der Kontur der zweiten Stirnseite der Umfangswandung des Trägerelements 13 auf, sodass das Dichtelement und die Stirnseite der Umfangswandung des Trägerelements 13 in der Form miteinander korrespondieren.
Das nicht dargestellte Abdeckelement wird mit dem zwischen dem Abdeckelement und dem Trägerelement 13 angeordneten Dichtelement mittels Befestigungselementen 16 mit dem Trägerelement 13 verbunden. Die innerhalb des vom Trägerelement 13 mit dem nicht dargestellten Abdeckelement umschlossenen Volumens angeordnete Leiterplatte 12 ist ebenfalls mittels Befestigungselementen 16 mit dem Trägerelement 13 fest verbunden. Dabei sind die Befestigungselemente 16 jeweils in im Trägerelement 13 ausgebildete Aufnahmeöffnungen 17 eingeführt angeordnet. Die Befestigungselemente 16 sind mit den Aufnahmeöffnungen 17 vorzugsweise als Schraubverbindungen ausgebildet.
Die Leiterplatte 12 ist zur Aufnahme von insbesondere als Leistungstransistoren 11 ausgebildeten Schaltelementen 11 vorgesehen, welche im montierten Zustand der Anordnung 5 über Anschlüsse fest mit der Leiterplatte 12 verbunden sowie innerhalb der Durchgangsöffnung des Trägerelements 13 sowie an der Kühlfläche des Gehäuses 2 angeordnet sind. Zwischen der Leiterplatte 12 und den Leistungstransistoren 11 sind nicht dargestellte Federelemente angeordnet, welche vom Rahmenelement 15 gehalten werden.
Die Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 sind durch im Rahmenelement 15 vorgesehene Durchführöffnungen hindurchgeführt.
In den 2a bis 2f sind jeweils ein vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildetes Rahmenelement 15 und Federelemente 18 der Anordnung 5 eines Wechselrichters in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Dabei zeigt die 2a das Rahmenelement 15 und Federelemente 18 in einer Explosionsdarstellung, während in den 2d und 2e das Rahmenelement 15 mit an Führungselementen 15a-1 des Rahmenelements 15 montierten Federelementen 18 dargestellt ist. Aus den 2b und 2c gehen jeweils Detailansichten des Rahmenelements 15 beziehungsweise des Federelements 18 nach 2a hervor, während in 2f eine Detailansicht des Rahmenelements 15 mit einem an einem Führungselement 15a-1 angeordneten Federelement 18 aus einer der 2d beziehungsweise 2e gezeigt ist.
Das Rahmenelement 15 weist vier Führungselemente 15a-1 zum Aufnehmen und Führen von zwei Federelementen 18 sowie Durchgangsöffnungen 15-3 zum Fixieren des Rahmenelements 15 beispielsweise an einem Gehäuse oder an einer insbesondere plattenförmigen Montagevorrichtung auf. Dabei sind jedem Federelement 18 zwei Führungselemente 15a-1 zugeordnet. Die Durchgangsöffnungen 15-3 dienen dem Durchführen von Befestigungselementen, welche insbesondere als Bolzen oder Schrauben ausgebildet sein können.
Das Rahmenelement 15 weist zudem Aufnahmeausformungen 15-4 zum Aufnehmen von sechs nicht dargestellten Leistungstransistoren sowie Durchführöffnungen 15-5 zum Durchführen von Anschlüssen der Leistungstransistoren durch das Rahmenelement 15 auf. Die Leistungstransistoren werden während des Vorgangs der Montage der Anordnung 5 des Wechselrichters in die Aufnahmeausformungen 15-4 eingelegt und damit die Lage der Leistungstransistoren festgelegt. Jeder Aufnahmeausformung 15-4 ist ein Leistungstransistor zugeordnet. Dabei werden die Anschlüsse der Leistungstransistoren durch die Durchführöffnungen 15-5 hindurchgesteckt.
Die Führungselemente 15a-1 sind jeweils in einer länglichen Form beziehungsweise in der Form eines Stiftes ausgebildet. Dabei sind die Führungselemente 15a-1 an einem ersten Ende mit dem Rahmenelement 15 fest und untrennbar, insbesondere nicht zerstörungsfrei trennbar, verbunden. An einem zum ersten Ende distal ausgebildeten freien zweiten Ende weisen die Führungselemente 15a-1 jeweils ein Rastelement 15a-2 auf. Das Rastelement 15a-2 ist ähnlich der Form eines Widerhakens derart ausgebildet, das Aufstecken eines Federelements 18 über das zweite Ende in einer ersten Bewegungsrichtung, welche entgegen einer Richtung z verläuft, zuzulassen und dabei das Aufstecken mittels einer sich zum zweiten Ende hin verjüngenden Querschnittsfläche zu erleichtern und nach dem Aufstecken über das Rastelement 15a-2 eine entgegengesetzt zur ersten Bewegungsrichtung ausgerichtete Bewegung in einer zweiten Bewegungsrichtung, welche in Richtung z verläuft, über einen vorgegebenen Bereich hinaus zu verhindern. Damit ist das Federelement 18 nach dem Aufstecken über das Rastelement 15a-2 auf dem Führungselement 15a-1 verliersicher und entlang des Führungselements 15a-1 beweglich angeordnet.
Die vorzugsweise aus einem Metall ausgebildeten Federelemente 18 weisen an zwei distal zueinander ausgerichteten Stirnseiten jeweils ein streifenförmiges Aufnahmeelement 18-1 auf. Das Aufnahmeelement 18-1 ist jeweils an einem ersten Ende mit einer Grundfläche 18-2 verbunden, während ein zweites zum ersten Ende distal ausgebildetes freies Ende in der Form einer Öse, insbesondere einer geschlossenen Öse mit einer vollumfänglich geschlossenen Öffnung, ausgebildet ist. Die Öffnung weist vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt auf.
Die Federelemente 18 können über in der Grundfläche 18-2 vorgesehene Durchgangsöffnungen 18-3 zum Durchführen von Befestigungselementen beispielsweise an einem Gehäuse oder an einer insbesondere plattenförmigen Montagevorrichtung fixiert werden. Die Grundfläche 18-2 ist in einer durch die Richtungen x und y aufgespannten Ebene angeordnet.
Jedes Federelement 18 ist mit gewölbt geformten Streifen ausgebildet, welche in Richtung der Aufnahmeausformungen 15-4 des Rahmenelements 15 ausgerichtet beziehungsweise in die Aufnahmeausformungen 15-4 hineinragend angeordnet sind. Dabei sind die Streifen an einem ersten Ende mit der Grundfläche 18-2 verbunden, während zweite zum ersten Ende distal ausgebildete freie Enden jeweils einen Auflagebereich 18-4 aufweisen. Der Auflagebereich 18-4 ist mit einer konvexen Oberfläche in Richtung eines nicht dargestellten Leistungstransistors ausgerichtet und liegt im montierten Zustand der Anordnung 5 des Wechselrichters am Leistungstransistor an, um eine Federkraft auf den Leistungstransistor zu übertragen. Dabei ist jedem Leistungstransistor ein Streifen eines Federelements 18 zugeordnet.
Die als Öse ausgebildeten zweiten Enden der Aufnahmeelemente 18-1 beziehungsweise die mit der Auflagefläche 18-4 versehenen zweiten Enden der gewölbt geformten Streifen sind jeweils in Richtung z in Bezug zur Grundfläche 18-2 ausgelenkt und in einer durch die Richtungen x und y aufgespannten Ebene ausgerichtet.
Wie insbesondere aus den 2e und 2f hervorgeht, wird das Federelement 18 bei der Montage der Anordnung 5 des Wechselrichters mit dem jeweils als Öse ausgebildeten Aufnahmeelement 18-1 in einer entgegengesetzt zur Richtung z ausgerichteten Bewegung auf ein Führungselement 15a-1 mit dem Rastelement 15a-2 aufgesteckt. Die Federelemente 18 werden mit den Aufnahmeelementen 18-1 im Bereich der Führungselemente 15a-1 in das Rahmenelement 15 eingeklippt beziehungsweise mit dem Rahmenelement 15 verrastet.
Da das Rastelement 15a-2 die Form eines Widerhakens mit einer sich in der Bewegungsrichtung des Federelements 18 verjüngenden Querschnittsfläche aufweist, wird das Aufstecken erleichtert, während eine Bewegung des Federelements 18 in Richtung z über einen vorgegebenen Bereich hinaus und damit ein Abziehen des Federelements 18 vom Führungselement 15a-1 verhindert wird. Das verliersicher mit den jeweils paarweise ausgebildeten Führungselementen 15a-1 verbundene Federelement 18 ist entlang der Führungselemente 15a-1 in Richtung z bis zum Anschlagen am Rastelement 15a-2 sowie in der zur Richtung z entgegengesetzten Richtung beweglich angeordnet. Dabei ist der Durchmesser der Öffnung innerhalb des Aufnahmeelements 18-1 größer als die größte Ausdehnung des Querschnitts des Führungselements 15a-1 in der durch die Richtungen x und y aufgespannten Ebene, sodass eine freie Bewegung des das Führungselement 15a-1 umschließenden Aufnahmeelements 18-1 gewährleistet ist.
In 3a sind die Leiterplatte 12, das Rahmenelement 15 mit den vormontierten Federelementen 18 und die Leistungstransistoren 11 der Anordnung 5 des Wechselrichters sowie eine als Platte ausgebildete Montagevorrichtung 19 mit ersten Befestigungselementen 16-1 zum Fixieren der Leiterplatte 12 und zweiten Befestigungselementen 16-2 zum Fixieren der Federelemente 18 jeweils am Gehäuse 2 beziehungsweise an einer Montagevorrichtung 19 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. Aus 3b geht das mit der Leiterplatte 12 an der Montagevorrichtung 19 vormontierte Rahmenelement 15 mit den Federelementen 18 der Anordnung 5 des Wechselrichters mit den in die Leiterplatte 12 eingesteckten und mit der Leiterplatte 12 verlöteten Leistungstransistoren 11 in einer perspektivischen Ansicht hervor.
Während der Montage der Anordnung 5 werden die Leistungstransistoren 11, das Rahmenelement 15 mit den bereits vormontierten Federelementen 18 und die Leiterplatte 12 auf die Montagevorrichtung 19 aufgelegt, wobei die Montage der Komponenten in der angegebenen Reihenfolge nacheinander erfolgen kann oder das Rahmenelement 15 mit den bereits vormontierten Federelementen 18 und die Leiterplatte 12 aneinandergelegt, anschließend die Leistungstransistoren 11 eingelegt und abschließend die Montagevorrichtung 19 angelegt werden. Dabei sind die Federelemente 18 derart am Rahmenelement 15 eingeklippt und fixiert, dass eine Relativbewegung der Federelemente 18 in Richtung z und damit in Richtung der im montierten Zustand auf die Leistungstransistoren 11 aufzubringenden Kraft solange gewährleistet ist, bis die Federelemente 18 mit der Montagevorrichtung 19 verbunden, insbesondere verschraubt, werden. Bis zum Verschrauben der Federelemente 18 mit der Montagevorrichtung 19 werden die Federelemente 18 nicht elastisch verformt, sodass keine Federkraft erzeugt wird.
Nach dem Auflegen der Leistungstransistoren 11 auf die Montagevorrichtung 19 wird das Rahmenelement 5 derart über die Leistungstransistoren 11 gesteckt, dass die Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 durch die Durchführöffnungen 15-5 hindurchgeführt in Richtung z aus dem Rahmenelement 5 hervorstehen und die Leistungstransistoren 11 innerhalb der Aufnahmeausformungen 15-4 integriert angeordnet sind. Dabei werden die Federelemente 18 in Richtung z, an den Führungselementen entlang gleitend verschoben.
Anschließend werden die durch aus dem Rahmenelement 15 hervorragenden Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 frei von mechanischen Spannungen durch in der Leiterplatte 12 ausgebildete Öffnungen gesteckt. Die Leiterplatte 12 wird mit den zwischen der Leiterplatte 12 und der Montagevorrichtung 19 angeordneten Rahmenelement 15, Federelementen 18 und Leistungstransistoren 11 an der Montagevorrichtung 19 fixiert, insbesondere mittels der ersten Befestigungselemente 16-1 mit der Montagevorrichtung 19 verschraubt. Nachfolgend werden die Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 mit der Leiterplatte 12, die Leiterplatte 12 durchkontaktierend verlötet.
Nach dem Verlöten der Leistungstransistoren 11 mit der Leiterplatte 12 und damit dem Verbinden der einzelnen Komponenten wird das vormontierte Modul von der Montagevorrichtung 19 entfernt, insbesondere werden die ersten Befestigungselemente 16-1 gelöst. Anschließend wird das vormontierte Modul mit dem Gehäuse 2 verbunden, was aus 3c hervorgeht. In 3c sind die Leiterplatte 12, das Rahmenelement 15 und die Leistungstransistoren 11 der Anordnung 5 des Wechselrichters im montierten Zustand des vormontierten Moduls sowie das Gehäuse 2 des Elektromotors 3 und des Verdichtungsmechanismus 4 mit einer Kühlfläche 2-1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt. Das vormontierte Modul wird mittels durch die in der Leiterplatte 12 ausgebildeten Öffnungen hindurchgeführten und in im Gehäuse 2 vorgesehenen Aufnahmeöffnungen 17 eingesteckten ersten Befestigungselemente 16-1 am Gehäuse 2 fixiert, insbesondere mit dem Gehäuse 2 verschraubt.
Die Anordnung 5 stellt mit dem modularen Aufbau eine aus den aufgeführten Komponenten zusammenhängende Einheit dar, welche anschließend direkt mit dem Verdichter 1, insbesondere dem Gehäuse 2 des Verdichters 1, verbunden werden kann. Dabei ist das mit den zur Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 ausgerichteten sowie mit der Leiterplatte 12 verlöteten Leistungstransistoren 11 und mit den Federelementen 18 sowie der Leiterplatte 12 verbundene Rahmenelement 5 vormontiert.
Bei einer alternativen Montage der Anordnung 5 am Gehäuse 2 erfolgen sämtliche Montageschritte anstelle an der Montagevorrichtung 19 direkt am Gehäuse 2, insbesondere an der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2, was auch den 3a und 3b zu entnehmen ist.
Im jeweils abschließenden Schritt der Montage werden die Federelemente 18 stets an der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 derart fixiert, insbesondere mittels der zweiten Befestigungselemente 16-2 mit dem Gehäuse 2 verschraubt, dass die Federelemente 18 elastisch verformt werden und eine Federkraft auf die Leistungstransistoren 11 erzeugt wird, um die Leistungstransistoren 11 gegen die Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 zu pressen. Die Federelemente 18 werden mittels durch die jeweils im Federelement 18 ausgebildeten Durchgangsöffnungen 18-3 hindurchgeführten und in der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 vorgesehenen Aufnahmeöffnungen 20 eingesteckten zweiten Befestigungselemente 16-2 an der Kühlfläche 2-1 fixiert, insbesondere mit der Kühlfläche 2-1 verschraubt.
In den 4a bis 4c ist jeweils eine Anordnung eines Leistungstransistors 11 an der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 in Bezug zur Leiterplatte 12 mit einem Federelement 18 in unterschiedlichen Montagelagen in einer Seitenansicht dargestellt.
Das Federelement 18 ist mit dem Aufnahmeelement 18-1 über das Rastelement 15a-2 auf das Führungselement 15a-1 des Rahmenelements aufgesteckt angeordnet. Der Leistungstransistor 11 liegt mit einer ersten Oberfläche 11-1 an der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 an. Eine distal zur ersten Oberfläche 11-1 ausgebildete zweite Oberfläche 11-2 des Leistungstransistors 11 ist in Richtung der Leiterplatte 12 ausgerichtet.
Aus 4a geht eine gegenüberstehende Anordnung eines elastisch unverformten, mit der Grundfläche 18-2 auf der Kühlfläche 2-1 aufliegenden Federelements 18 mit dem Leistungstransistor 11 hervor. Dabei wird anhand einer in Richtung z ausgerichteten Strecke S eine Überlappung des Auflagebereichs 18-4 des Federelements 18 in Bezug zur zweiten Oberfläche 11-2 des Leistungstransistors 11 deutlich.
Während des Verlötens der Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 mit der Leiterplatte 12 ist das elastisch unverformte Federelement 18 gemäß 4b entlang des Führungselement 15a-1 in einer in Richtung z ausgerichteten Bewegungsrichtung 21 verschoben angeordnet, sodass die Lötstellen frei von mechanischen Spannungen sind. Das Federelement 18 ist dabei mit der Grundfläche 18-2 um die Strecke S von der Kühlfläche 2-1 abgehoben und liegt mit dem Auflagebereich 18-4 auf der zweiten Oberfläche 11-2 des Leistungstransistors 11 auf.
Mit dem Schritt des Anlegens der Grundfläche 18-2 an die Kühlfläche 2-1 und damit dem Verschieben der Grundfläche 18-2 in Bewegungsrichtung 21 sowie dem Fixieren des Federelements 18 am Gehäuse 2 mittels der zweiten Befestigungselemente 16-2, insbesondere dem Verschrauben des Federelements 18 mit dem Gehäuse 2, gemäß 4c, wird das Federelement 18 elastisch verformt und derart eine Federkraft auf die Leistungstransistoren 11 erzeugt. Die Federkraft wirkt über die Auflagefläche 18-4 an der zweiten Oberfläche 11-2, sodass der Leistungstransistor 11 mit der ersten Oberfläche 11-1, auch als Wärmeübertragungsfläche, insbesondere Fläche zur Wärmeabfuhr bezeichnet, flächig gegen die Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 gepresst wird.
Die Federelemente 18 sind jeweils, insbesondere mit der Auflagefläche 18-4, zwischen der Leiterplatte 12 und den Leistungstransistoren 11, einen Druck auf die Leistungstransistoren 11 ausübend, angeordnet. Dabei sind insbesondere die mit der Auflagefläche 18-4 an den Leistungstransistoren 11 anliegenden Streifen der Federelemente 18 elastisch verformt. Die durch die Federelemente 18 erzeugte Druckkraft wirkt entgegen der Richtung z zur Ebene der Kühlfläche 2-1. Die Verbindungen der Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 mit der Leiterplatte 12, insbesondere die Lötstellen, bleiben frei von mechanischen Spannungen.
Die Federelemente 18 weisen eine definierte Steifigkeit auf. Bei der Montage der Anordnung 5 des Wechselrichters am Gehäuse 2 wird zwischen dem jeweiligen Federelement 18 und jedem Leistungstransistor 11 und damit der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 eine im Wesentlichen in axialer Richtung der Vorrichtung 1 wirkende Kraft, insbesondere eine Federkraft, aufgebaut und so jeder Leistungstransistor 11 aufgrund der elastischen Eigenschaften des Federelements 18 in Richtung des Gehäuses 2 gedrückt. Dabei wirkt mit dem Anliegen des Leistungstransistors 11 am Gehäuse 2 und der elastischen Verformung des Federelements 18 die Kraft auf den Leistungstransistor 11 ein. Damit wird nach dem Vorgang der Montage der Anordnung 5 am Gehäuse 2 mittels der elastischen Verformung der Federelemente 18 jeweils eine mechanische Spannung erzeugt.
Die Federelemente 18 sind derart konfiguriert, die Leistungstransistoren 11 über die gesamte Lebensdauer der Vorrichtung 1 unabhängig von der Umgebungstemperatur innerhalb der Vorrichtung 1 mit einer ausreichenden und vorbestimmten Kraft gegen die Kühlfläche 2-1 zu pressen.
Die 5a und 5b sowie die 6a und 6b zeigen jeweils eine alternative Ausführungsform eines am Rahmenelement 15 ausgebildeten Führungselements 15b-1, 15c-1 zum Führen des Federelements 18 in der Bewegungsrichtung 21 in Verbindung mit dem Federelement 18 jeweils in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Schnittdarstellung.
Die erste alternative Ausführungsform des Führungselements 15b-1 nach den 5a und 5b weist eine sich in Richtung z erstreckende längliche Form auf und ist im Unterschied zum Führungselement 15a-1 aus den voranstehend beschriebenen Figuren als ein Spreizelement mit zwei Rastelementen 15b-2 ausgebildet. Das Führungselement 15b-1 ist im Querschnitt der durch die Richtungen x und z aufgespannten Ebene U-förmig und damit mit zwei Schenkeln, welche an jeweils einem ersten Ende über einen Steg miteinander verbunden sind, ausgebildet. Die Schenkel weisen einen in der durch die Richtungen x und y aufgespannten Ebene rechteckigen Querschnitt auf.
Das Führungselement 15b-1 ist als Komponente des nicht dargestellten Rahmenelements über den Steg fest und untrennbar, insbesondere nicht zerstörungsfrei trennbar, mit dem Rahmenelement verbunden. An den zu den ersten Enden distal ausgebildeten freien zweiten Enden weist das Führungselement 15b-1 jeweils ein Rastelement 15b-2 auf. Die Rastelemente 15b-2 sind wiederum ähnlich der Form eines Widerhakens derart ausgebildet, das Aufstecken des Federelements 18 über die zweiten Enden zuzulassen und dabei das Aufstecken mittels einer sich zum zweiten Ende hin verjüngenden Querschnittsfläche zu erleichtern und nach dem Aufstecken über die Rastelemente 15b-2 eine entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Aufsteckens ausgerichtete Bewegung über einen vorgegebenen Bereich hinaus zu verhindern. Der zwischen den Schenkeln des Führungselements 15b-1 ausgebildete Spalt ermöglicht zudem ein elastisches Verformen der Schenkel mit den Rastelementen 15b-2 in Richtung x zueinander, was den Vorgang des Aufsteckens des Federelements 18 zusätzlich begünstigt. Damit ist das Federelement 18 nach dem Aufstecken über die Rastelemente 15b-2 auf dem Führungselement 15a-2 wiederum verliersicher und entlang des Führungselements 15b-1 beweglich angeordnet.
Das streifenförmige Aufnahmeelement 18-1 des Federelements 18 ist, wie das Federelement 18 aus den voranstehend beschriebenen Figuren, am ersten Ende mit der Grundfläche 18-2 verbunden, während das zweite freie Ende in die Form einer Öse, insbesondere einer geschlossenen Öse mit einer vollumfänglich geschlossenen Öffnung, aufweist. Im Unterschied zum Federelement 18 aus den voranstehend beschriebenen Figuren ist die Öffnung jedoch vorzugsweise mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgebildet.
Die zweite alternative Ausführungsform des Führungselements 15c-1 nach den 6a und 6b weist eine sich in Richtung z erstreckende längliche Form, insbesondere eine konische Form eines Stiftes, auf und ist im Unterschied zum Führungselement 15a-1 aus den voranstehend beschriebenen Figuren ohne ein Rastelement ausgebildet. Das Führungselement 15c-1 weist einen in der durch die Richtungen x und y aufgespannten Ebene kreisrunden Querschnitt auf. Auch das Führungselement 15c-1 ist als Komponente des nicht dargestellten Rahmenelements fest und untrennbar, insbesondere nicht zerstörungsfrei trennbar, mit dem Rahmenelement verbunden. Während die freien zweiten Enden der Führungselemente 15a-1, 15b-1 aus den 2 bis 5 in Richtung z vorzugsweise unterhalb der Leiterplatte 12 angeordnet sind, ragt das Führungselement 15c-1 mit dem freien zweiten Ende in Richtung z über die Leiterplatte 12 hinaus. Dabei wird das Aufstecken des Federelements 18 auf das Führungselement 15c-1 durch die konische Form mit der sich zum zweiten Ende hin verjüngenden Querschnittsfläche erleichtert und eine entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Aufsteckens ausgerichtete Bewegung über einen vorgegebenen Bereich hinaus durch die Anordnung der Leiterplatte 12 als Anschlag für das Federelement 18 verhindert. Damit ist das Federelement 18 nach dem Aufstecken auf dem Führungselement 15c-1 wiederum verliersicher und entlang des Führungselements 15c-1 beweglich angeordnet.
Das streifenförmige, am ersten Ende mit der Grundfläche 18-2 verbundene Aufnahmeelement 18-1 des Federelements 18 ist am zweiten freien Ende in Form einer Öse, insbesondere einer geschlossenen Öse mit einer vollumfänglich geschlossenen Öffnung, speziell mit kreisrundem Querschnitt, ausgebildet.
In den 7a und 7b ist jeweils eine dritte alternative Ausführungsform eines Führungselements 18-5 zum Führen des Federelements 18 in Verbindung mit dem Federelement 18 in einer perspektivischen Ansicht sowie in einer Schnittdarstellung gezeigt.
Die Führungselemente 18-5 weisen jeweils eine sich in Richtung z erstreckende längliche Form, insbesondere eine Streifenform, auf und sind im Unterschied zu den Führungselementen 15a-1, 15b-1, 15c-1 aus den voranstehend beschriebenen Figuren am Federelement 18 ausgebildet. Die Führungselemente 18-5 sind dabei an einem ersten Ende mit dem Federelement 18, insbesondere mit der Grundfläche 18-2 des Federelements 18, verbunden. An einem zum ersten Ende distal ausgebildeten freien zweiten Ende weisen die Führungselemente 18-5 jeweils ein Rastelement 18-6 auf. Das Rastelement 18-6 ist wiederum ähnlich der Form eines Widerhakens mit elastischer Verformbarkeit derart ausgebildet, das Einstecken des Federelements 18 durch eine in der Leiterplatte 12 ausgebildete Öffnung und damit durch die Leiterplatte 12 hindurch über das zweite Ende in einer ersten Bewegungsrichtung, welche in Richtung z verläuft, zu ermöglichen. Das Rastelement 18-6 ist dabei vorzugsweise als ein insbesondere um etwa 90° umgebogenes Ende des Streifens ausgebildet.
Beim dem Durchstecken des Führungselements 18-5 mit dem Rastelement 18-6 voran durch die Leiterplatte 12 wird das Führungselement 18-5 elastisch verformt. Die elastische Verformung bewirkt ein Einrasten des Rastelements 18-6 an der Leiterplatte 12, sodass eine entgegengesetzt zur ersten Bewegungsrichtung ausgerichtete Bewegung in einer zweiten Bewegungsrichtung, welche entgegen der Richtung z verläuft, durch das Rastelement 18-6 über einen vorgegebenen Bereich hinaus verhindert wird. Das Rastelement 18-6 kann in Richtung der zweiten Bewegungsrichtung lediglich soweit bewegt werden, bis das Rastelement 18-6 an der als Anschlag dienenden Leiterplatte 12 anliegt. Damit ist das Federelement 18 nach dem verliersicheren Verbinden mit der Leiterplatte 12 entlang des Führungselements 18-6 in Bewegungsrichtung 21 beweglich angeordnet.
Bei einer Anordnung des Wechselrichters mit den am Federelement 18 ausgebildeten Führungselementen 18-5 kann auf das Rahmenelement verzichtet werden. Während der Montage der Anordnung des Wechselrichters werden die Leistungstransistoren 11 sowie die Leiterplatte 12 mit den bereits vormontierten Federelementen 18 in angegebener Reihenfolge nacheinander auf die Montagevorrichtung 19 beziehungsweise das Gehäuse 2 aufgelegt. Dabei sind die Federelemente 18 derart an der Leiterplatte 12 fixiert, dass eine Relativbewegung der Federelemente 18 in Richtung z und damit in Richtung der im montierten Zustand auf die Leistungstransistoren 11 aufzubringenden Kraft solange gewährleistet ist, bis die Federelemente 18 mit der Montagevorrichtung 19 beziehungsweise mit dem Gehäuse 2 verbunden, insbesondere verschraubt, werden. Bis zum Verschrauben der Federelemente 18 mit der Montagevorrichtung 19 beziehungsweise dem Gehäuse 2 werden die Federelemente 18 nicht elastisch verformt, sodass keine Federkraft erzeugt wird.
Nach dem Auflegen der Leistungstransistoren 11 auf die Montagevorrichtung 19 beziehungsweise die Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 wird die Leiterplatte 12 mit den Federelementen 18 derart relativ zu den Leistungstransistoren 11 bewegt, dass die Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 frei von mechanischen Spannungen durch in der Leiterplatte 12 ausgebildete Öffnungen hindurch gesteckt werden. Dabei werden die Federelemente 18 in Richtung z, an den Führungselementen 18-5 entlang gleitend verschoben. Die Leiterplatte 12 wird mit den zwischen der Leiterplatte 12 und der Montagevorrichtung 19 beziehungsweise dem Gehäuse 2 angeordneten Federelementen 18 und Leistungstransistoren 11 an der Montagevorrichtung 19 beziehungsweise am Gehäuse 2 fixiert, insbesondere mittels erster Befestigungselemente 16-1 verschraubt. Nachfolgend werden die Anschlüsse der Leistungstransistoren 11 mit der Leiterplatte 12, die Leiterplatte 12 durchkontaktierend verlötet.
Wenn die Anordnung des Wechselrichters mit Hilfe der Montagevorrichtung 19 vormontiert wurde, wird das Modul nach dem Verlöten der Leistungstransistoren 11 mit der Leiterplatte 12 und damit dem Verbinden der einzelnen Komponenten von der Montagevorrichtung 19 entfernt, insbesondere werden die ersten Befestigungselemente 16-1 gelöst. Anschließend wird das vormontierte Modul mit dem Gehäuse 2 verbunden. Das vormontierte Modul wird mittels durch die in der Leiterplatte 12 ausgebildeten Öffnungen hindurchgeführten und in im Gehäuse 2 vorgesehenen Aufnahmeöffnungen 17 eingesteckten ersten Befestigungselemente 16-1 am Gehäuse 2 fixiert, insbesondere mit dem Gehäuse 2 verschraubt.
Anschließend oder wenn die Montage der Anordnung des Wechselrichters direkt am Gehäuse 2 erfolgt, werden die Federelemente 18 an der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 derart fixiert, insbesondere mittels der zweiten Befestigungselemente 16-2 mit dem Gehäuse 2 verschraubt, dass die Federelemente 18 elastisch verformt werden und eine Federkraft auf die Leistungstransistoren 11 erzeugt wird, um die Leistungstransistoren 11 gegen die Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 zu pressen. Die Federelemente 18 werden mittels durch die jeweils im Federelement 18 ausgebildeten Durchgangsöffnungen 18-3 hindurchgeführten und in der Kühlfläche 2-1 des Gehäuses 2 vorgesehenen Aufnahmeöffnungen 20 eingesteckten zweiten Befestigungselemente 16-2 an der Kühlfläche 2-1 fixiert, insbesondere mit der Kühlfläche 2-1 verschraubt.
Bezugszeichenliste

1: Verdichter
2: Gehäuse
2-1: Kühlfläche
3: Vorrichtung, Elektromotor
4: Verdichtungsmechanismus
5: Anordnung Wechselrichter
6: Schaltvorrichtung
7: Stator
8: Rotor
9: Verbindungsanordnung
10: Antriebswelle
11: Schaltelement, Leistungstransistor
11-1: erste Oberfläche Leistungstransistor 11
11-2: zweite Oberfläche Leistungstransistor 11
12: Leiterplatte
13: Trägerelement
14: Abdeckelement
15: Rahmenelement
15a-1, 15b-1, 15c-1: Führungselement
15a-2, 15b-2: Rastelement
15-3: Durchgangsöffnung
15-4: Aufnahmeausformung Leistungstransistor 11
15-5: Durchführöffnung Anschluss Leistungstransistor 11
16: Befestigungselement
16-1: erstes Befestigungselement Leiterplatte 12
16-2: zweites Befestigungselement Federelement 18
17: Aufnahmeöffnung Befestigungselement 16, 16-1
18: Federelement
18-1: Aufnahmeelement
18-2: Grundfläche
18-3: Durchgangsöffnung
18-4: Auflagebereich
18-5: Führungselement
18-6: Rastelement
19: Montagevorrichtung
20: Aufnahmeöffnung Befestigungselement 16-2
21: Bewegungsrichtung Federelement 18
S: Strecke
x, y, z: Richtung

Claims

Vorrichtung (3) zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit einem Gehäuse (2) mit einer Kühlfläche (2-1) und einer Anordnung (5) zur Stromversorgung mit mindestens einem Schaltelement (11), mindestens einer Leiterplatte (12) sowie mindestens einem Federelement (18) zum Aufbringen einer Federkraft auf das mindestens eine Schaltelement (11), wobei das Schaltelement (11) mit der Leiterplatte (12) verbunden ist sowie die Kühlfläche (2-1) und die Leiterplatte (12) in einer Richtung z beabstandet zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schaltelement (11) mit einer ersten Oberfläche (11-1) im Bereich der Kühlfläche (2-1) am Gehäuse (2) und das mindestens eine Federelement (18) zum Anpressen des Schaltelements (11) an die Kühlfläche (2-1) an einer zweiten Oberfläche (11-2) des Schaltelements (11) anliegend angeordnet sind, wobei die Leiterplatte (12) und das Federelement (18) unabhängig voneinander über Befestigungsmittel (16-1, 16-2) mit dem Gehäuse (2) verbindbar ausgebildet sind und das Federelement (18) zwischen der Leiterplatte (12) und der Kühlfläche (2-1) an mindestens einem Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1, 18-5) entlang in einer Bewegungsrichtung (21) frei beweglich anordenbar ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1, 18-5) als eine Komponente eines zwischen der Kühlfläche (2-1) des Gehäuses (2) und der Leiterplatte (12) angeordneten Rahmenelements (15) oder als eine Komponente des Federelements (18) ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung (21) des mindestens einen Federelements (18) in der Richtung z senkrecht zu einer Ebene der Leiterplatte (12) und einer Ebene der Kühlfläche (2-1) des Gehäuses (2) ausgerichtet ist, wobei die Ebenen der Leiterplatte (12) und der Kühlfläche (2-1) beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1, 18-5) eine in Richtung z langgestreckte Form mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1, 18-5) bei der Ausbildung als Komponente des Rahmenelements (15) am ersten Ende mit dem Rahmenelement (15) oder bei der Ausbildung als Komponente des Federelements (18) am ersten Ende mit dem Federelement (18) verbunden ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (15a-1, 15b-1, 18-5) bei der Ausbildung als Komponente des Rahmenelements (15) am zweiten Ende mit mindestens einem Rastelement (15a-2, 15b-2) zum Einrasten des Federelements (18) am Rahmenelement (15) oder bei der Ausbildung als Komponente des Federelements (18) am zweiten Ende mit mindestens einem Rastelement (18-6) zum Einrasten des Federelements (18) an der Leiterplatte (12) ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1, 18-5) mit einer in senkrecht zur Richtung z aufgespannten Ebene einen rechteckigen oder einen runden Querschnitt oder in einer in den Richtungen x, z aufgespannten Ebene einen U-förmigem Querschnitt mit einer offenen Seite am zweiten Ende aufweist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (15) mit Durchgangsöffnungen (15-3) zum Durchführen von Befestigungsmitteln (16-1) zum Verbinden mit dem Gehäuse (2) ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (15) mit mindestens einer Aufnahmeausformung (15-4) zur Aufnahme des mindestens einen Schaltelements (11) ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (15) mit Durchführöffnungen (15-5) zum Durchstecken von Anschlüssen des mindestens einen Schaltelements (11) ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (15) aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (18) die Form eines Plättchens mit mindestens einem von einer Grundfläche (18-2) abragenden und gewölbten Streifen aufweist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung des mindestens einen Streifens mit einem als konvexe Oberfläche ausgebildeten Auflagebereich (18-4) in Richtung des mindestens einen Schaltelements (11) ausgerichtet und mit dem Auflagebereich am Schaltelement (11) anliegend angeordnet ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung von mindestens zwei Schaltelementen (11) jedem Schaltelement (11) ein Streifen eines Federelements (18) zugeordnet ist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (18) mit mindestens einem Aufnahmeelement (18-1) zum Verbinden mit dem Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1) oder mit dem mindestens einem Führungselement (18-5) zum Verbinden mit der Leiterplatte (12) ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (18-1) und/oder das Führungselement (18-5) die Form eines Streifens mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende mit der Grundfläche (18-2) verbunden ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des Aufnahmeelements (18-1) als ein freies Ende mit einer Öffnung zum Durchstecken des Führungselements (15a-1, 15b-1, 15c-1) ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des Führungselements (18-5) als ein freies Ende mit einem Rastelement (18-6) zum Durchstecken durch eine in der Leiterplatte (12) ausgebildete Öffnung ausgebildet ist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) in der Grundfläche (18-2) ausgebildete Durchgangsöffnungen (18-3) zum Durchführen von Befestigungselementen (16-2) zum Verbinden mit dem Gehäuse (2) aufweist.
Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (18) aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere einem Metall, ausgebildet ist.
Verfahren zum Montieren der Vorrichtung (3) zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids nach einem der Ansprüche 2 bis 20, aufweisende folgende Schritte: - Montieren einer Anordnung (5) zur Stromversorgung an einem Gehäuse (2) der Vorrichtung (3) oder als Modul an einer Montagevorrichtung (19) mit - Anordnen mindestens eines Schaltelements (11) mit einer ersten Oberfläche (11-1) an einer Kühlfläche (2-1) des Gehäuses (2) oder an der Montagevorrichtung (19), wobei Anschlüsse des Schaltelements (11) in einer Richtung z und einer in entgegengesetzter Richtung zur ersten Oberfläche (11-1) weisenden zweiten Oberfläche (11-2) des Schaltelements (11) vom Schaltelement (11) hervorragen, wobei die Richtung z im Wesentlichen orthogonal zur Kühlfläche (2-1) und den Oberflächen (11-1, 11-2) des Schaltelements (11) ausgerichtet ist, - Anordnen mindestens eines Federelements (18) an einem Rahmenelement (15), sodass das Federelement (18) in einer Bewegungsrichtung (21) relativ zum Rahmenelement (15) in der Richtung z an mindestens einem Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1) geführt beweglich ist, - Anordnen des Rahmenelements (15) mit dem mindestens einen Federelement (18) in der Richtung z derart, dass das Schaltelement (11) zwischen der Kühlfläche (2-1) und dem Rahmenelement (15) angeordnet ist, wobei das Federelement (18) mit einer Auflagefläche (18-4) an der zweiten Oberfläche (11-2) am Schaltelement (11) angelegt wird und in Richtung z an dem Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1) entlang gleitend ohne elastische Verformung verschoben wird, - Anordnen einer Leiterplatte (12) in der Richtung z am Rahmenelement (15), - Hindurchstecken der Anschlüsse des Schaltelements (11) durch in der Leiterplatte (12) ausgebildete Öffnungen, - Fixieren der Leiterplatte (12) am Gehäuse (2), insbesondere an der Kühlfläche (2-1), oder an der Montagevorrichtung (19) mittels erster Befestigungselemente (16-1), - Verlöten der Anschlüsse des Schaltelements (11) mit der Leiterplatte (12) frei von mechanischen Spannungen und Verbinden der Komponenten zu einem Modul, - beim Montieren der Anordnung (5) als Modul an der Montagevorrichtung (19) Lösen der ersten Befestigungselemente (16-1) und Entnehmen des Moduls von der Montagevorrichtung (19) sowie Anordnen des Moduls am Gehäuse (2) mit der ersten Oberfläche (11-1) des Schaltelements (11) an der Kühlfläche (2-1) sowie Fixieren der Leiterplatte (12) mittels der ersten Befestigungselemente (16-1) am Gehäuse (2), sowie - Fixieren des Federelements (18) mit einer Grundfläche (18-2) an der Kühlfläche (2-1) mittels zweiter Befestigungselemente (16-2), wobei das Federelement (18) elastisch verformt und derart eine Federkraft auf das Schaltelement (11) erzeugt wird, dass das Schaltelement (11) in Richtung z gegen die Kühlfläche (2-1) gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) mit einem, insbesondere als Öse ausgebildeten Aufnahmeelement (18-1) in der Bewegungsrichtung (21) auf ein Führungselement (15a-1, 15b-1, 15c-1) des Rahmenelements (15) aufgesteckt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (18-1) an einem Rastelement (15a-2, 15b-2) mit dem Führungselement (15a-1, 15b-1) des Rahmenelements (15) verliersicher verrastet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (5) derart über die Schaltelemente (11) gesteckt wird, dass die Anschlüsse des Schaltelements (11) durch im Rahmenelement (15) ausgebildete Durchführöffnungen (15-5) hindurchgeführt in Richtung z aus dem Rahmenelement (5) hervorstehen und die Schaltelemente (11) innerhalb im Rahmenelement (15) ausgebildeter Aufnahmeausformungen (15-4) integriert angeordnet werden.
Verfahren zum Montieren der Vorrichtung (3) zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids nach einem der Ansprüche 2 bis 20, aufweisende folgende Schritte: - Montieren einer Anordnung (5) zur Stromversorgung an einem Gehäuse (2) der Vorrichtung (3) oder als Modul an einer Montagevorrichtung (19) mit - Anordnen mindestens eines Schaltelements (11) mit einer ersten Oberfläche (11-1) an einer Kühlfläche (2-1) des Gehäuses (2) oder an der Montagevorrichtung (19), wobei Anschlüsse des Schaltelements (11) in einer Richtung z und einer in entgegengesetzter Richtung zur ersten Oberfläche (11-1) weisenden zweiten Oberfläche (11-2) des Schaltelements (11) vom Schaltelement (11) hervorragen, wobei die Richtung z im Wesentlichen orthogonal zur Kühlfläche (2-1) und den Oberflächen (11-1, 11-2) des Schaltelements (11) ausgerichtet ist, - Anordnen mindestens eines Federelements (18) an einer Leiterplatte (12), sodass das Federelement (18) in einer Bewegungsrichtung (21) relativ zur Leiterplatte (12) in der Richtung z an mindestens einem Führungselement (18-5) geführt beweglich ist, - Anordnen der Leiterplatte (12) mit dem mindestens einen Federelement (18) in der Richtung z derart, dass das Schaltelement (11) zwischen der Kühlfläche (2-1) und der Leiterplatte (12) angeordnet ist, wobei das Federelement (18) mit einer Auflagefläche (18-4) an der zweiten Oberfläche (11-2) am Schaltelement (11) angelegt wird und in Richtung z an dem Führungselement (18-5) entlang gleitend ohne elastische Verformung verschoben wird, - Hindurchstecken der Anschlüsse des Schaltelements (11) durch in der Leiterplatte (12) ausgebildete Öffnungen, - Fixieren der Leiterplatte (12) am Gehäuse (2), insbesondere an der Kühlfläche (2-1), oder an der Montagevorrichtung (19) mittels erster Befestigungselemente (16-1), - Verlöten der Anschlüsse des Schaltelements (11) mit der Leiterplatte (12) frei von mechanischen Spannungen und Verbinden der Komponenten zu einem Modul, - beim Montieren der Anordnung (5) als Modul an der Montagevorrichtung (19) Lösen der ersten Befestigungselemente (16-1) und Entnehmen des Moduls von der Montagevorrichtung (19) sowie Anordnen des Moduls am Gehäuse (2) mit der ersten Oberfläche (11-1) des Schaltelements (11) an der Kühlfläche (2-1) sowie Fixieren der Leiterplatte (12) mittels der ersten Befestigungselemente (16-1) am Gehäuse (2), - Fixieren des Federelements (18) mit einer Grundfläche (18-2) an der Kühlfläche (2-1) mittels zweiter Befestigungselemente (16-2), wobei das Federelement (18) elastisch verformt und derart eine Federkraft auf das Schaltelement (11) erzeugt wird, dass das Schaltelement (11) in Richtung z gegen die Kühlfläche (2-1) gepresst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass beim Montieren der Anordnung (5) als Modul an der Montagevorrichtung (19) vor dem Verlöten der Anschlüsse des Schaltelements (11) mit der Leiterplatte (12) das Federelement (18) mit der Grundfläche (18-2) mittels der zweiten Befestigungselemente (16-2) an der Montagevorrichtung (19) fixiert wird, wobei das Federelement (18) elastisch verformt und derart eine Federkraft auf das Schaltelement (11) erzeugt wird, dass das Schaltelement (11) in Richtung z gegen die Montagevorrichtung (19) gepresst wird, und dass vor dem Entnehmen des Moduls von der Montagevorrichtung (19) die zweiten Befestigungselemente (16-2) gelöst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (12) und/oder das Federelement (18) mittels der Befestigungselemente (16-1, 16-2) am Gehäuse (2) und/oder an der Montagevorrichtung (19) verschraubt werden.
Verwendung einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere ein Elektromotor, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 20 für einen Verdichter eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.