DE102021208614A1

DE102021208614A1 - Capacitor device for attachment to a printed circuit board

Info

Publication number: DE102021208614A1
Application number: DE102021208614.4A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Dremel; Max Kolletzki; Mirko Nittmann; Markus Rauch; Holger Schwab
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2023-02-09
Also published as: CN115705956A

Abstract

Die Erfindung betrifft Kondensatorvorrichtung (28) zur Befestigung an einer Leiterplatte (26), aufweisend ein Kondensatorgehäuse (34) und einen darin angeordneten Kondensatorwickel (32), wobei an das Kondensatorgehäuse (34) mindestens ein Befestigungs-element (36, 38) zur zerstörungsfreien form- und/oder kraftschlüssigen Befestigung des Kondensatorgehäuses (34) an der Leiterplatte (26) an-geformt ist, und wobei an das Kondensatorgehäuse (34) mindestens eine Ausformung (40) zur Fixierung weiterer elektronischer Komponenten (30) der Leiterplatte (26) angeformt ist.The invention relates to a capacitor device (28) for attachment to a printed circuit board (26), having a capacitor housing (34) and a capacitor winding (32) arranged therein, with at least one attachment element (36, 38) being attached to the capacitor housing (34) for non-destructive positive and/or non-positive attachment of the capacitor housing (34) to the printed circuit board (26), and at least one formation (40) for fixing further electronic components (30) of the printed circuit board (26) to the capacitor housing (34) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kondensatorvorrichtung zur Befestigung an einer Leiterplatte. Unter einer Kondensatorvorrichtung ist hierbei insbesondere eine kapazitive elektrische Komponente (Kapazität) zu verstehen, also eine passives elektrisches Bauelement mit der Fähigkeit, elektrische Ladung und die damit zusammenhängende Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Elektronik mit einer solchen Kondensatorvorrichtung, sowie eine elektrische Maschine mit einer derartigen Elektronik.The invention relates to a capacitor device for attachment to a printed circuit board. A capacitor device is to be understood here in particular as a capacitive electrical component (capacitance), that is to say a passive electrical component with the ability to store electrical charge and the associated energy in an electrical field. The invention also relates to electronics with such a capacitor device, and an electrical machine with such electronics.

Elektromotorisch betriebene Verstellsysteme als Kraftfahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Fensterheber, Sitzverstellungen, Tür- und Schiebedachantriebe, Kühlerlüfterantriebe oder elektrisch betriebene Kältemittelantriebe (Kältemittelverdichter) weisen typischerweise eine als elektrischen Antrieb ausgeführte elektrische Maschine mit einem gesteuerten Elektromotor auf. Zum Beispiel sind hierfür bürstenlose Elektromotoren bekannt, bei denen ein gegenüber einem Stator drehbar gelagerter Rotor durch ein magnetisches Drehfeld angetrieben wird. Hierzu werden Phasenwicklungen des Stators mit einem entsprechenden elektrischen Dreh- oder Motorstrom beaufschlagt, welcher mittels einer (Motor-)Elektronik als elektronische Baugruppe gesteuert und geregelt wird.Motorized adjustment systems as motor vehicle components, such as window regulators, seat adjusters, door and sunroof drives, radiator fan drives or electrically operated refrigerant drives (refrigerant compressors) typically have an electric drive designed as an electric machine with a controlled electric motor. For example, brushless electric motors are known for this purpose, in which a rotor that is rotatably mounted relative to a stator is driven by a rotating magnetic field. For this purpose, the phase windings of the stator are supplied with a corresponding electrical three-phase or motor current, which is controlled and regulated by means of (motor) electronics as an electronic assembly.

Die elektronische Baugruppe oder Elektronik ist in einem Elektronikgehäuse aufgenommen und weist beispielsweise bei elektrischen Kältemittelantrieben einen Folienkondensator als Zwischenkreiskapazität oder als Teil eines HV-Filters (Hochvoltfilter) auf. Ein solcher Folienkondensator weist in der Regel einen Kondensatorwickel auf, welcher in einem Plastik- oder Kunststoffgehäuse (Kondensatorgehäuse) eingesetzt und vergossen ist. Die Kondensatorform, also die Außengeometrie oder Außenkontur des Kondensatorgehäuses, ist dabei meist ein Quader.The electronic assembly or electronics is accommodated in an electronics housing and, for example in the case of electric refrigerant drives, has a film capacitor as an intermediate circuit capacitance or as part of an HV filter (high-voltage filter). Such a film capacitor generally has a capacitor winding which is inserted and encapsulated in a plastic housing (capacitor housing). The shape of the capacitor, ie the outer geometry or outer contour of the capacitor housing, is usually a cuboid.

Die Kapazität beziehungsweise der Kondensator ist im Montage- oder Einbauzustand beispielsweise mit einem elektrischen Schaltungsträger oder Leiterplatte der Elektronik verbunden. Die Verbindungsstellen zwischen der Kapazität und der Leiterplatte müssen hierbei zuverlässig über die Lebensdauer ausgebildet sein. Kritisch für diese Zuverlässigkeit der Verbindungsstellen sind hierbei insbesondere mechanische und oder thermo-mechanische Belastungen, wie beispielsweise mechanische Vibrationen.In the mounted or installed state, the capacitance or the capacitor is connected, for example, to an electrical circuit carrier or printed circuit board of the electronic system. The connection points between the capacitance and the printed circuit board must be reliable over the service life. Mechanical and/or thermo-mechanical loads, such as mechanical vibrations, are particularly critical for this reliability of the connection points.

Für die mechanische Fixierung der großen oder bauraumintensiven Komponenten des HV-Filters, insbesondere der Kapazität, ist beispielsweise ein kappenförmiges Strukturelement vorgesehen, welche auf die Kapazität beziehungsweise auf das Kondensatorgehäuse aufgesetzt ist. Hierdurch verbessert sich vor allem die Vibrationsfestigkeit des Kondensators. Es können auch andere Fixierungen verwendet werden. Andere Fixierungsarten sind zum Beispiel eine stoffschlüssige Klebeverbindung mit der Leiterplatte. Zur Befestigung der Kapazität sind daher häufig zusätzliche Komponenten beziehungsweise zusätzliche Prozessschritte notwendig.A cap-shaped structural element, for example, is provided for mechanically fixing the large or space-intensive components of the HV filter, in particular the capacitor, which is placed on the capacitor or on the capacitor housing. This primarily improves the vibration resistance of the capacitor. Other fixations can also be used. Other types of fixation are, for example, a material-to-material adhesive connection with the printed circuit board. Therefore, additional components or additional process steps are often required to secure the capacitance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Kondensatorvorrichtung zur Befestigung auf einer Leiterplatte anzugeben. Insbesondere soll eine einfache und bauraumkompakte Fixierung des Kondensators sowie vorzugsweise weiterer Komponenten der Leiterplatte ermöglicht werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Elektronik sowie eine besonders geeignete elektrische Maschine anzugeben.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable capacitor device for attachment to a printed circuit board. In particular, a simple and space-compact fixation of the capacitor and preferably other components of the printed circuit board should be made possible. The invention is also based on the object of specifying particularly suitable electronics and a particularly suitable electrical machine.

Hinsichtlich der Kondensatorvorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Elektronik mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie hinsichtlich der elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.With regard to the capacitor device, the object is achieved with the features of claim 1 and with regard to the electronics with the features of claim 9 and with regard to the electrical machine with the features of claim 10. Advantageous refinements and developments are the subject of the respective dependent claims.

Die erfindungsgemäße Kondensatorvorrichtung ist dazu vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet auf einer Leitungsplatte, also auf einem Schaltungsträger, befestigt zu werden. Hierzu weist die Kondensatorvorrichtung ein Kondensatorgehäuse und einen darin angeordneten Kondensatorwickel auf. Die Kondensatorvorrichtung ist hierbei insbesondere als ein Folienkondensator ausgeführt. Die Kondensatorvorrichtung und die Leiterplatte sind vorzugsweise Teil einer Elektronik, beispielsweise einer Motorelektronik einer elektrischen Maschine oder eines elektrischen Antriebs.The capacitor device according to the invention is intended to be mounted on a circuit board, that is to say on a circuit carrier, and is also suitable and set up for this purpose. For this purpose, the capacitor device has a capacitor housing and a capacitor winding arranged therein. In this case, the capacitor device is designed in particular as a film capacitor. The capacitor device and the printed circuit board are preferably part of electronics, for example engine electronics of an electrical machine or an electrical drive.

Erfindungsgemäß sind an das Kondensatorgehäuse mindestens ein Befestigungs-element und mindestens eine Ausformung angeformt. Das mindestens eine Befestigungselement und die mindestens eine Ausformung sind hierbei insbesondere einstückig, also einteilig oder monolithisch, an das Kondensatorgehäuse angeformt. Das Befestigungselement ist zur zerstörungsfreien form- und/oder kraftschlüssigen Befestigung des Kondensatorgehäuse an der Leiterplatte vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Ausformung ist hierbei zur Fixierung mindestens einer weiteren elektronischen Komponente der Leiterplatte beziehungsweise der Elektronik an dem Kondensatorgehäuse vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Mit anderen Worten weist das Kondensatorgehäuse Strukturen oder Konturen auf, um einerseits selbst an der Leiterplatte befestigt zu werden, sowie andererseits eine mechanische Kopplung oder Halterung für weitere Komponenten oder elektronische Bauteile der Leiterplatte, wie insbesondere Filter, Spulen/Drosseln, oder Leistungshalbleiter, zu realisieren. Die mindestens eine weitere Komponente ist hierbei zweckmäßigerweise benachbart zu der Kondensatorvorrichtung auf der Leiterplatte angeordnet, insbesondere im Wesentlichen unmittelbar benachbart.According to the invention, at least one fastening element and at least one formation are molded onto the capacitor housing. In this case, the at least one fastening element and the at least one formation are in particular formed in one piece, that is to say in one piece or monolithically, on the capacitor housing. The fastening element is provided for the non-destructive form-fitting and/or non-positive fastening of the capacitor housing on the printed circuit board, as well as being suitable and set up for this. In this case, the formation is provided for fixing at least one further electronic component of the printed circuit board or the electronics on the capacitor housing, and is suitable and set up for this. In other words, the capacitor housing has structures or contours to to be attached to the printed circuit board, and on the other hand to realize a mechanical coupling or holder for other components or electronic parts of the printed circuit board, such as in particular filters, coils/chokes, or power semiconductors. In this case, the at least one further component is expediently arranged adjacent to the capacitor device on the printed circuit board, in particular essentially immediately adjacent.

Erfindungsgemäß ist somit die Ausformung des Kondensatorgehäuses oder die Kondensatorform derart angepasst, dass eine verbesserte mechanische Fixierung von umliegenden Komponenten ermöglicht ist. Durch entsprechende Ausformungen lässt sich das Kondensatorgehäuse somit zur Fixierung weiterer Komponenten nutzen, wodurch die Vibrationsfestigkeit der Komponenten sowie der Kondensatorvorrichtung selbst verbessert wird. Zusätzlich ist auch eine thermische Anbindung der Komponenten (insb. Leistungshalbleiter) an die Kondensatorvorrichtung vorstellbar.According to the invention, the shape of the capacitor housing or the shape of the capacitor is adapted in such a way that improved mechanical fixing of surrounding components is made possible. Appropriate shaping allows the capacitor housing to be used to fix further components, which improves the vibration resistance of the components and of the capacitor device itself. In addition, a thermal connection of the components (especially power semiconductors) to the capacitor device is also conceivable.

Mit anderen Worten ist eine Befestigungs- oder Halterungsstruktur für die Komponenten der Leiterplatte mit einem Kondensator kombiniert. Dadurch ist eine besonders geeignete Kondensatorvorrichtung realisiert. Insbesondere sind somit keine zusätzlichen oder separaten Halte- oder Befestigungsstrukturen für die weiteren Komponenten notwendig. Mit anderen Worten entfallen durch die Nutzung eines Kondensatorgehäuses zur mechanischen Fixierung umliegender Komponenten zusätzliche Bauteile und/oder Prozessschritte, welche sonst zum Erreichen der Vibrationsfestigkeit der Elektronik notwendig wären. Dadurch ermöglicht die erfindungsgemäße Kondensatorvorrichtung eine besonders bauraumkompakte und bauteilreduzierte Elektronik.In other words, a mounting or support structure for the components of the circuit board is combined with a capacitor. As a result, a particularly suitable capacitor device is realized. In particular, no additional or separate holding or fastening structures are therefore necessary for the further components. In other words, the use of a capacitor housing to mechanically fix surrounding components eliminates the need for additional components and/or process steps that would otherwise be necessary to achieve the vibration resistance of the electronics. As a result, the capacitor device according to the invention enables electronics that are particularly compact in terms of installation space and have fewer components.

Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.The conjunction “and/or” is to be understood here and in the following in such a way that the features linked by means of this conjunction can be designed both together and as alternatives to one another.

Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.A "positive fit" or a "positive connection" between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another are held together at least in one direction by a direct interlocking of contours of the parts themselves or by an indirect interlocking via an additional connector. The "blocking" of a mutual movement in this direction is therefore due to the shape.

Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinanderdrückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrechterhalten und somit gelöst werden.A “positive connection” or a “positive connection” between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another are prevented from sliding off one another due to a frictional force acting between them. If there is no "connection force" that causes this frictional force (this means the force that presses the parts against each other, for example a screw force or the force of weight itself), the non-positive connection cannot be maintained and can therefore be released.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mindestens eine Befestigungselement als eine Schraubstelle oder Schraublasche zur Schraubbefestigung an der Leiterplatte ausgeführt. Dadurch ist eine einfache und stabile Befestigung realisierbar.In an advantageous development, the at least one fastening element is designed as a screw point or screw lug for screw fastening to the printed circuit board. As a result, a simple and stable attachment can be implemented.

In einer geeigneten Ausführung ist das mindestens eine Befestigungselement als ein Federelement zur Rast- oder Clipbefestigung an der Leiterplatte ausgeführt. Mit anderen Worten ist das Befestigungselement beispielsweise als eine federelastische Rast- oder Clipstruktur, beispielsweise als eine Federlasche, ausgeführt. Dadurch ist eine besonders einfache und werkzeugfreie Befestigung ermöglicht. Des Weiteren ermöglicht ein solches Federelement einen Toleranzausgleich bei der Befestigung der Kondensatorvorrichtung an der Leiterplatte.In a suitable embodiment, the at least one fastening element is designed as a spring element for latching or clip fastening to the printed circuit board. In other words, the fastening element is designed, for example, as a spring-elastic latching or clip structure, for example as a spring clip. This enables a particularly simple and tool-free attachment. Furthermore, such a spring element enables tolerance compensation when attaching the capacitor device to the printed circuit board.

Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass das Kondensatorgehäuse sowohl Befestigungselemente in Form von Schraubstellen als auch Befestigungselemente in Form von Federelementen aufweist.It is conceivable here, for example, for the capacitor housing to have both fastening elements in the form of screw points and fastening elements in the form of spring elements.

Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die mindestens eine Ausformung als ein Federelement zum Toleranzausgleich der weiteren Komponente und/oder als eine Klebestelle zur stoffschlüssigen Fixierung der weiteren Komponente und/oder als ein Vergussraum zur Aufnahme der weiteren Komponente und eines ausgehärteten oder aushärtbaren Vergussmaterials und/oder als ein Anschraubpunkt zur Schraubbefestigung der weiteren Komponente, und/oder einer Kombination hieraus ausgeführt ist.An additional or further aspect of the invention provides that the at least one formation is used as a spring element for tolerance compensation of the further component and/or as an adhesive point for the materially bonded fixing of the further component and/or as a casting space for accommodating the further component and a hardened or curable potting material and/or as a screw-on point for screw fastening of the further component, and/or a combination thereof.

Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflächen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.A "material connection" or a "material connection" between at least two parts connected to one another is understood here and in the following in particular to mean that the parts connected to one another are possibly under the effect of their contact surfaces through material union or crosslinking (e.g. due to atomic or molecular bonding forces). an additive are held together.

Dies bedeutet, dass die mechanische Fixierung der weiteren Komponenten durch verschiedene Ausformungen des Kondensatorgehäuses erfolgen kann. Beispielsweise ist die Ausformung als ein integriertes Federelement für die anderen Komponenten ausgeführt, mittels welcher ein Toleranzausgleich ermöglicht ist, so dass ein besonders einfacher Fertigungsprozess für die weiteren Komponenten, insbesondere hinsichtlich deren Montage auf der Leiterplatte, realisierbar ist. Eine Ausführung der Ausformung als Klebestelle ermöglicht eine besonders einfache und aufwandreduzierte Fixierung von Komponenten mit komplexer Form oder Geometrie. Die Ausgestaltung als Vergusstasche oder Vergussraum ermöglicht ebenso die Fixierung von Komponenten mit komplexer Geometrie, wobei durch die Einbettung in einer Vergussmasse zusätzlich auch eine verbesserte Fixierung mit größerer mechanischer Festigkeit und Robustheit realisiert ist. Die Ausformung kann auch als Schraubstelle, also beispielsweise als eine Gewindebohrung oder als eine Schraublasche, ausgebildet sein, so dass eine einfache Schraubbefestigung der weiteren Komponente am Kondensatorgehäuse ermöglicht ist.This means that the other components can be fixed mechanically by different shapes of the capacitor housing. For example, the formation is designed as an integrated spring element for the other components, by means of which tolerance compensation is made possible, so that a particularly simple manufacturing process can be implemented for the other components, in particular with regard to their assembly on the printed circuit board. An embodiment of the formation as an adhesive point enables a particularly simple and cost-reduced fixing of components with a complex shape or geometry. The design as a potting pocket or potting space also enables components with a complex geometry to be fixed, with the embedding in a potting compound also resulting in improved fixing with greater mechanical strength and robustness. The formation can also be designed as a screw point, ie for example as a threaded hole or as a screw lug, so that a simple screw fastening of the further component on the capacitor housing is made possible.

In einer bevorzugten Ausbildung ist das Kondensatorgehäuse als ein Kunststoffgehäuse, also als eine Kunststoffumhausung, aus einem elektrisch nichtleitenden und mechanisch stabilen Kunststoff ausgeführt. Beispielsweise ist das Kondensatorgehäuse aus Polybutylenterephthalat (PBT) hergestellt. Das Kondensatorgehäuse ist hierbei insbesondere ein Spritzgussteil, so dass eine einfache Anformung der Befestigungselemente und Ausformungen ermöglicht ist. Das Kondensatorgehäuse weist beispielsweise zwei Kunststoff-Halbschalen auf, zwischen welchen der Kondensatorwickel eingeschlossen ist. Vorzugsweise ist das Kondensatorgehäuse jedoch als eine (Kunststoff-)Umspritzung des Kondensatorwickels ausgeführt. Mit anderen Worten ist der Kondensatorwickel als Einlegeteil mit dem Kunststoff des Kondensatorgehäuses umspritzt.In a preferred embodiment, the capacitor housing is designed as a plastic housing, ie as a plastic housing, made from an electrically non-conductive and mechanically stable plastic. For example, the capacitor case is made of polybutylene terephthalate (PBT). In this case, the capacitor housing is in particular an injection-molded part, so that the fastening elements and shapes can be easily molded on. The capacitor housing has, for example, two plastic half-shells between which the capacitor winding is enclosed. However, the capacitor housing is preferably designed as a (plastic) encapsulation of the capacitor winding. In other words, the capacitor winding is encapsulated as an insert with the plastic of the capacitor housing.

Die erfindungsgemäße Elektronik ist für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Elektronik weist eine Leiterplatte und eine vorstehend beschriebene Kondensatorvorrichtung auf, welche auf der Leiterplatte befestigt ist. The electronics according to the invention are provided for an electrical machine, in particular for an electrical machine of a motor vehicle, and are suitable and set up for this. The electronics include a printed circuit board and a capacitor device as described above mounted on the printed circuit board.

Die Elektronik weist weiterhin mindestens eine weitere elektrische Komponente, beispielsweise eine Filterkomponente, insbesondere eine Spule oder Drossel, vorzugsweise eine Gleichtaktdrossel (engl.: Common Mode Choke, CMC) auf, welche mittels der Ausformung des Kondensatorgehäuses an der Kondensatorvorrichtung mechanisch fixiert ist. Die im Hinblick auf die Kondensatorvorrichtung angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Elektronik übertragbar und umgekehrt.The electronics also have at least one additional electrical component, for example a filter component, in particular a coil or choke, preferably a common mode choke (CMC), which is mechanically fixed to the capacitor device by means of the shape of the capacitor housing. The advantages and configurations given with regard to the capacitor device can also be transferred to the electronics and vice versa.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist beispielsweise als ein elektrischer Antrieb, insbesondere als ein elektrischer Kältemittelantrieb oder Kältemittelverdichter für ein Kraftfahrzeug, ausgeführt. Die elektrische Maschine weist hierbei eine vorstehend beschriebene Elektronik auf. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Kondensatorvorrichtung und/oder der Elektronik sinngemäß auch für die elektrische Maschine und umgekehrt.The electric machine according to the invention is designed, for example, as an electric drive, in particular as an electric refrigerant drive or refrigerant compressor for a motor vehicle. In this case, the electrical machine has electronics as described above. The explanations in connection with the capacitor device and/or the electronics also apply analogously to the electrical machine and vice versa.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in perspektivischer Darstellung einen elektrischen Kältemittelantrieb als elektrische Maschine, und
2 in schematischer Darstellung eine Elektronik der Maschine.

The invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:

1 a perspective view of an electric refrigerant drive as an electric machine, and
2 a schematic representation of the electronics of the machine.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

Die 1 zeigt einen elektrischen Kältemittelantrieb als erfindungsgemäße elektrische Maschine 2, welcher beispielsweise in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut ist. Die elektromotorische Maschine 2 weist einen elektrischen (elektromotorischen) Antrieb 4 und ein mit diesem gekoppelten Scrollverdichter 6 als Verdichterkopf auf. Zwischen dem Antrieb 4 und dem Scrollverdichter 6 ist ein Lagerschild (Center Plate) 8 als mechanische Schnittstelle vorgesehen, mittels welchem der Scrollverdichter 6 antriebstechnisch an den Antrieb 4 angebunden ist.The 1 shows an electric refrigerant drive as an electric machine 2 according to the invention, which is installed, for example, in a refrigerant circuit, not shown, of an air conditioning system of a motor vehicle. The electric motor machine 2 has an electric (electric motor) drive 4 and a scroll compressor 6 coupled to it as a compressor head. A bearing plate (center plate) 8 is provided as a mechanical interface between the drive 4 and the scroll compressor 6 , by means of which the scroll compressor 6 is connected to the drive 4 in terms of drive technology.

Das Lagerschild 8 bildet eine Zwischenwand zwischen einem Antriebsgehäuse 10 und einem Verdichtergehäuse 12. Der Scrollverdichter 6 ist mittels umfangsseitig verteilten, sich in eine Axialrichtung A der Maschine 2 erstreckenden Flanschverbindungen 14 mit dem Antrieb 4 verbunden (gefügt, geschraubt), welche in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen sind.The bearing plate 8 forms an intermediate wall between a drive housing 10 and a compressor housing 12. The scroll compressor 6 is connected (joined, screwed) to the drive 4 by means of flange connections 14 distributed on the circumference and extending in an axial direction A of the machine 2, which are only shown in the figures are provided with reference symbols by way of example.

Ein verdichterseitiger Gehäuseteilbereich des Antriebsgehäuses 10 ist als ein Motorgehäuse 10a zur Aufnahme eines nicht näher gezeigten Elektromotors ausgebildet und einerseits durch eine nicht gezeigte, integrierte Gehäusezwischenwand zu einem mit einem Gehäusedeckel 16 versehenen Elektronikgehäuse 10b mit einer den Elektromotor ansteuernden Elektronik (Motorelektronik) 18, und andererseits durch die Center Plate 8 verschlossen. Das Antriebsgehäuse 10 weist im Bereich des Elektronikgehäuses 10b einen Anschlussabschnitt 20 zur elektrischen Kontaktierung der Elektronik 18 an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs auf.A compressor-side housing section of the drive housing 10 is designed as a motor housing 10a for accommodating an electric motor, not shown in detail, and on the one hand through an integrated housing partition wall, not shown, to an electronics housing 10b provided with a housing cover 16 with electronics (motor electronics) 18 that control the electric motor, and on the other hand closed by the center plate 8. In the area of the electronics housing 10b, the drive housing 10 has a connection section 20 for electrically contacting the electronics 18 to an on-board network of the motor vehicle.

Die Maschine 2 weist einen (Kältemittel-)Einlass oder (Kältemittel-)Zulauf 22 und einen (Kältemittel-)Auslass 24 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf auf. Der Einlass 22 ist in einem dem Elektronikgehäuse 10b zugewandten Bereich des Motorgehäuses angeformt. Der Auslass 24 ist an einem Boden des Verdichtergehäuses 12 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 22 die Niederdruck- oder Saugseite (Sauggasseite) und der Auslass 24 die Hochdruck- oder Pumpseite (Pumpenseite) der Maschine 2. Das Kältemittel ist somit zwischen dem Einlass 22 und dem Auslass 24 durch das Motorgehäuse 10a geführt, so dass der Elektromotor zur Kühlung mit dem Kältemittel umspült ist.The machine 2 has a (refrigerant) inlet or (refrigerant) feed 22 and a (refrigerant) outlet 24 for connection to the refrigerant circuit. The inlet 22 is formed in an area of the motor housing that faces the electronics housing 10b. The outlet 24 is formed on a bottom of the compressor housing 12 . When connected, the inlet 22 forms the low-pressure or suction side (suction gas side) and the outlet 24 forms the high-pressure or pump side (pump side) of the machine 2. The refrigerant is thus routed between the inlet 22 and the outlet 24 through the motor housing 10a, see above that the electric motor is flushed with the refrigerant for cooling.

Die 2 zeigt in schematischer und vereinfachter Darstellung ausschnittsweise die Elektronik 18. Die Elektronik 18 weist eine Leiterplatte (engl.: Printed Circuit Board, PCB) 26 als Schaltungsträger auf, auf welcher eine Anzahl von Komponenten 28, 30 oder elektronischen Bauteilen angeordnet sind.The 2 12 shows parts of the electronics 18 in a schematic and simplified representation. The electronics 18 have a printed circuit board (PCB) 26 as a circuit carrier, on which a number of components 28, 30 or electronic components are arranged.

Die 2 zeigt hierbei im Wesentlichen einen HV-Filter, insbesondere einen HV-DC-Filter (Hochvolt-Gleichspannungs-Filter), der Elektronik 18. Der HV-Filter weist hierbei eine Kondensatorvorrichtung 28 als Kapazität und eine Gleichtaktdrossel (CMC) 30 als Induktivität auf, welche benachbart zueinander auf der Leiterplatte 26 angeordnet sind.The 2 shows essentially an HV filter, in particular an HV DC filter (high-voltage direct current filter), the electronics 18. The HV filter has a capacitor device 28 as capacitance and a common mode choke (CMC) 30 as inductance, which are arranged adjacent to each other on the circuit board 26.

Die Kondensatorvorrichtung 28 ist im Wesentlichen als ein Folienkondensator ausgeführt, und weist hierbei einen Kondensatorwickel 32 auf, welcher in einem aus Kunststoff ausgeführten Kondensatorgehäuse 34 aufgenommen oder eingebettet ist. Das Kondensatorgehäuse 34 ist hierbei als eine Umspritzung des Kondensatorwickels 32 aus einem elektrisch isolierenden und mechanisch stabilen Kunststoff ausgeführt.The capacitor device 28 is essentially designed as a film capacitor and has a capacitor winding 32 which is accommodated or embedded in a capacitor housing 34 made of plastic. The capacitor housing 34 is designed here as an extrusion coating around the capacitor winding 32 made of an electrically insulating and mechanically stable plastic.

Das Kondensatorgehäuse 34 weist in dieser Ausführungsform zwei einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformte Befestigungselemente 36, 38 zur zerstörungsfreien, form- und/oder kraftschlüssigen mechanischen Fixierung des Kondensatorgehäuses 34 an der Leiterplatte 26 auf. Das Kondensatorgehäuse 34 weist in dieser Ausführungsform weiterhin eine einstückig angeformte Ausformung 40 zur mechanischen Fixierung der Gleichtaktdrossel 30 auf.In this embodiment, the capacitor housing 34 has two fastening elements 36, 38 formed in one piece, ie in one piece or monolithically, for the non-destructive, form-fitting and/or non-positive mechanical fixing of the capacitor housing 34 on the circuit board 26. In this embodiment, the capacitor housing 34 also has a one-piece molding 40 for mechanically fixing the common-mode choke 30 .

Durch die Ausformung 40 ist das Kondensatorgehäuse 34 beziehungsweise die Kondensatorform der Kondensatorvorrichtung 28 derart angepasst, dass eine verbesserte mechanische Fixierung der umliegenden Komponente 30 ermöglicht ist. Durch die Ausformung 40 lässt sich das Kondensatorgehäuse 34 somit zur Fixierung der Gleichtaktdrossel 30 nutzen, wodurch die Vibrationsfestigkeit der Gleichtaktdrossel 30 sowie der Kondensatorvorrichtung 28 selbst verbessert wird.The formation 40 adapts the capacitor housing 34 or the shape of the capacitor to the capacitor device 28 in such a way that improved mechanical fixing of the surrounding component 30 is made possible. Due to the formation 40, the capacitor housing 34 can thus be used to fix the common-mode choke 30, as a result of which the vibration resistance of the common-mode choke 30 and of the capacitor device 28 itself is improved.

In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Befestigungselement 36, 38 unterschiedlich ausgeführt.in the in 2 shown embodiment, the fasteners 36, 38 are designed differently.

Das Befestigungselement 36 ist als eine Schraubstelle oder Schraublasche ausgeführt. Das flanschförmig an das Kondensatorgehäuse 34 angeformte Befestigungselement 36 weist hierbei eine Gewindebohrung 42 auf, in welche eine Befestigungsschraube 44 eindrehbar ist. Die Befestigungsschraube 44 ist hierbei mit einem Schraubenschaft durch eine Durchführöffnung der Leiterplatte 26 geführt und zur Befestigung des Kondensatorgehäuses 34 in die Gewindebohrung 42 eingedreht.The fastening element 36 is designed as a screw point or screw strap. The fastening element 36 formed in a flange shape on the capacitor housing 34 has a threaded bore 42 into which a fastening screw 44 can be screwed. The fastening screw 44 is guided here with a screw shank through a feed-through opening in the printed circuit board 26 and screwed into the threaded bore 42 for fastening the capacitor housing 34 .

Das Befestigungselement 38 ist als ein Federelement zur Rast- oder Clipbefestigung an der Leiterplatte 26 ausgeführt. Das Befestigungselement 38 ist insbesondere als eine federelastische Rast- oder Clipstruktur ausgeführt, welche mit einer nicht näher gezeigten Durchführöffnung der Leiterplatte 26 verrastet oder verklipst ist. Das Befestigungselement 38 ist hierbei an einer der Leiterplatte 26 zugewandten Stirnseite der Ausformung 40 angeformt.The fastening element 38 is designed as a spring element for latching or clip fastening to the printed circuit board 26 . The fastening element 38 is designed in particular as a spring-elastic latching or clip structure, which is latched or clipped to a through-opening, not shown in detail, in the circuit board 26 . In this case, the fastening element 38 is formed on an end face of the protrusion 40 which faces the printed circuit board 26 .

In dem Ausführungsbeispiel der 2 ist die Ausformung 40 im Wesentlichen als eine kappenförmige oder topfförmige Aufnahme für die Gleichtaktdrossel 30 ausgeführt, welche mit der Leiterplatte 26 im Montagezustand einen im Wesentlichen geschlossenen Aufnahme- oder Gehäuseraum für die Gleichtaktdrossel 30 bildet. Vorzugsweise bildet die Ausformung 40 hierbei einen Vergussraum in welchem Gleichtaktdrossel 30 in einem ausgehärteten oder aushärtbaren Vergussmaterial 46 eingebettet ist. Durch die Einbettung in dem Vergussmaterial beziehungsweise in der Vergussmasse 46 ist eine verbesserte Fixierung der Gleichtaktdrossel 30 mit größerer mechanischer Festigkeit und Robustheit realisiert. Hierbei sind die Kondensatorvorrichtung 28 und die Gleichtaktdrossel 30 beispielsweise als eine gemeinsame HV-Filter-Baugruppe, also als ein vorgefertigtes Bauteil, ausgeführt, welche gemeinsam auf der Leiterplatte 26 montiert werden.In the embodiment of 2 For example, the formation 40 is designed essentially as a cap-shaped or pot-shaped receptacle for the common-mode choke 30, which forms a substantially closed receptacle or housing space for the common-mode choke 30 with the printed circuit board 26 in the assembled state. In this case, the molding 40 preferably forms a casting space in which the common-mode choke 30 is embedded in a cured or curable casting material 46 . By embedding in the potting material or in the potting compound 46, an improved fixation of the common-mode choke 30 with greater mechanical strength and robustness is realized. In this case, the capacitor device 28 and the common-mode choke 30 are designed, for example, as a common HV filter assembly, ie as a prefabricated component, which are mounted together on the printed circuit board 26 .

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, furthermore, all are related The individual features described with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

So ist es beispielsweise denkbar anstelle einer Gleichtaktdrossel 30 einen Leistungshalbleiter, beispielsweise einen MOS-FET oder IGBT, als weitere Komponente zu nutzen, welche mittels des Kondensatorgehäuses 34 fixiert wird. For example, instead of a common-mode choke 30 , it is conceivable to use a power semiconductor, for example a MOSFET or IGBT, as a further component, which is fixed by means of the capacitor housing 34 .

Insbesondere ist auch eine zusätzliche wärmeleittechnische Kopplung zwischen dem Kondensatorgehäuse 34 zur Kühlung der weiteren Komponente denkbar.In particular, an additional thermally conductive coupling between the capacitor housing 34 for cooling the further component is also conceivable.

Insbesondere ist es möglich die Ausformung 40 als ein Federelement zum Toleranzausgleich der weiteren Komponente und/oder als eine Klebestelle zur stoffschlüssigen Fixierung der weiteren Komponente und/oder als ein Anschraubpunkt zur Schraubbefestigung der weiteren Komponente auszuführen.In particular, it is possible to embody the formation 40 as a spring element for tolerance compensation of the additional component and/or as an adhesive point for cohesively fixing the additional component and/or as a screwing point for screwing the additional component.

BezugszeichenlisteReference List

22: Maschinemachine
44: Antriebdrive
66: Scrollverdichterscroll compressor
88th: Lagerschildbearing shield
1010: Antriebsgehäusedrive housing
10a10a: Motorgehäusemotor housing
10b10b: Elektronikgehäuseelectronics housing
1212: Verdichtergehäusecompressor housing
1414: Flanschverbindungflange connection
1616: Gehäusedeckelhousing cover
1818: Elektronikelectronics
2020: Anschlussabschnittconnector section
2222: Einlassinlet
2424: Auslassoutlet
2626: Lüfterplattefan plate
2828: Komponente, Kondensatorvorrichtungcomponent, capacitor device
3030: Komponente, GleichtaktdrosselComponent, common mode choke
3232: Kondensatorwickelcapacitor winding
3434: Kondensatorgehäusecapacitor case
3636: Befestigungselementfastener
3838: Befestigungselementfastener
4040: Ausformungmolding
4242: Gewindebohrungthreaded hole
4444: Befestigungsschraubemounting screw
4646: Vergussmaterialpotting material

Claims

Capacitor device (28) for attachment to a printed circuit board (26), having a capacitor housing (34) and a capacitor winding (32) arranged therein, - At least one fastening element (36, 38) for the non-destructive positive and/or non-positive fastening of the capacitor housing (34) on the printed circuit board (26) being integrally formed on the capacitor housing (34), and - At least one formation (40) for fixing further electronic components (30) of the printed circuit board (26) being integrally formed on the capacitor housing (34).

Capacitor device (28) after claim 1 , characterized in that the at least one fastening element (36) is designed as a screw point for screw fastening to the printed circuit board (26).

Capacitor device (28) after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one fastening element (38) is designed as a spring element for latching or clip fastening to the printed circuit board (26).

Capacitor device (28) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one formation (40) is designed as a spring element for tolerance compensation of the component (30).

Capacitor device (28) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the at least one formation (40) is designed as an adhesive point for the integral fixing of the component (30) on the capacitor housing (34).

Capacitor device (28) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the at least one formation (40) is designed as a casting space for receiving the component (30) and a cured or curable casting material (46).

Capacitor device (28) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the at least one formation (40) is designed as a screwing point for screwing the component (30) to the capacitor housing (34).

Capacitor device (28) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the capacitor housing (34) as an art fabric housing, in particular as an encapsulation of the capacitor winding (32).

Electronics (18) for an electrical machine (2), comprising a printed circuit board (26) and a capacitor device (28) mounted thereon according to one of Claims 1 until 8th , and at least one further electrical component (30) which is fixed to the capacitor housing (34) of the capacitor device (28).

Electrical machine (2), in particular an electric refrigerant drive for a motor vehicle, having electronics (18). claim 9 .