DE9106035U1 - Power controller for fan motors - Google Patents

Power controller for fan motors

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Description

R. 24397
8.5.1991 Sa/KcNo. 24397
8.5.1991 Sa/Kc

GKR, Ges. für Fahrzeugklimaregelung mbH, SchwieberdingenGKR, Ges. for vehicle climate control mbH, Schwieberdingen

Leistungssteller für Gebläsemotoren
Stand der Technik Power controller for fan motors
State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Leistungssteller nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solcher Leistungssteller im Handel, bei dem die Leiterplatte an der einen Seite des Grundkörpers angeordnet ist, während der Leistungstransistor an der dieser gegenüberliegenden, anderen Seite des Grundkörpers sitzt. Die elektrischen Anschlüsse des Leistungstransistors müssen somit den Grundkörper durchdringen, damit dieser an der Leiterplatte angeschlossen werden kann. Es ergibt sich also eine kostenintensive Montage des Leistungsstellers, dessen den Umgebungseinflüssen voll ausgesetzte Leiterplatte relativ störungsanfällig ist.The invention is based on a power controller according to the type of the main claim. Such a power controller is already on the market, in which the circuit board is arranged on one side of the base body, while the power transistor is located on the other side of the base body, opposite this. The electrical connections of the power transistor must therefore penetrate the base body so that it can be connected to the circuit board. This results in a cost-intensive assembly of the power controller, whose circuit board is fully exposed to the environmental influences and is relatively susceptible to failure.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Leistungssteller mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Leistungstransistor auf einer Montageschulter sitzt, welche sich auf der Seite des Grundkörpers befindet, welche auch die Leiterplatte aufweist. Dadurch ergibt sich eine einfache Montage des Leistungstransistors und der Leiterplatte, die nun auch automatisch bestückt werden kann, weil sich alle elektronischen Bauelemente auf derselbenThe power controller according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the power transistor sits on a mounting shoulder which is located on the side of the base body which also has the circuit board. This results in simple assembly of the power transistor and the circuit board, which can now also be automatically assembled because all electronic components are on the same

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Seite der Leiterplatte befinden. Die Isolier-Vergußmasse schützt die empfindliche Leiterplatte, wodurch deren Störanfälligkeit entscheidend gesenkt wird.side of the circuit board. The insulating casting compound protects the sensitive circuit board, which significantly reduces its susceptibility to interference.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Leistungsstellers möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the power controller specified in the main claim.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Draufsicht auf den Leistungssteller, Figur 2 einen Schnitt durch den Leistungssteiler gemäß Figur 1, entlang der Linie II-II, Figur 3 eine Ansicht des Leistungsstellers gemäß Figur 1 von unten, Figur 4 eine Draufsicht auf einen zum Leistungssteller gehörenden Grundkörper, Figur 5 einen Schnitt durch den Grundkörper gemäß Figur 4, entlang der Linie V-V, Figur 6 einen Schnitt durch den Grundkörper gemäß Figur 4, entlang der Linie VI-VI, Figur 7 einen Teilschnitt durch den Grundkörper gemäß Figur 4, entlang der Linie VII-VII und Figur 8 einen Teilschnitt durch den Grundkörper gemäß Figur 4, entlang der Linie VIII-VIII.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows a top view of the power controller, Figure 2 a section through the power controller according to Figure 1, along the line II-II, Figure 3 shows a view of the power controller according to Figure 1 from below, Figure 4 shows a top view of a base body belonging to the power controller, Figure 5 shows a section through the base body according to Figure 4, along the line V-V, Figure 6 shows a section through the base body according to Figure 4, along the line VI-VI, Figure 7 a partial section through the base body according to Figure 4, along the line VII-VII and Figure 8 shows a partial section through the base body according to Figure 4, along the line VIII-VIII.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Ein in Figur 1 dargestellter Leistungssteiler 10 gehört zu einem nicht dargestellten Gebläsemotor, der Teil einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage ist. Der Leistungssteller 10 weist einen Grundkörper 12 auf, der beim Ausführungsbeispiel an seiner Unterseite 14 mit Kühlrippen 16 versehen ist. Der Grundkörper 12 bildet beim Ausführungsbeispiel also gleichzeitig auch einen sogenannten Kühlkörper, der aus einem Wärme gut leitenden Material, beispielsweise einem Leichtmetall, hergestellt ist. An seiner den Kühlrippen 16A power controller 10 shown in Figure 1 belongs to a blower motor (not shown) that is part of a motor vehicle air conditioning system. The power controller 10 has a base body 12, which in the embodiment is provided with cooling fins 16 on its underside 14. In the embodiment, the base body 12 also forms a so-called heat sink, which is made of a material that conducts heat well, for example a light metal. On its underside 14, the cooling fins 16

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gegenüberliegenden Seite weist der Kühlkörper 12 eine wannenartige Vertiefung 18 auf, in welcher die zum Leistungssteiler gehörenden elektronischen Bauelemente angeordnet sind. Dabei sind eine ganze Reihe dieser Bauelemente auf einer Leiterplatte 22 befestigt (Figuren 1 und 2). Beim Ausführungsbeispiel sind allerdings lediglich ein Anschlußstecker 20 und ein Widerstand 21 gegenständlich dargestellt. Die Leiterplatte 22 befindet sich in einer Einsenkung 24, welche zur Vertiefung 18 gehört. Die Einsenkung 24 entspricht in ihrer Kontur im wesentlichen der Kontur der Leiterplatte 22, was insbesondere Figur 1 verdeutlicht. Außerhalb der Einsenkung 24 weist die wannenförmige Vertiefung 18 Montageschultern 26, 28, 30 auf, auf welchen zum Leistungssteiler gehörende Leistungstransistoren 32 sitzen. Beim Ausführungsbeispiel sind zwei Leistungstransistoren angeordnet. Die Montageschulter 26 ist in diesem Falle unbesetzt. Die Montageschultern 26, 28, 30 weisen einstückig mit ihnen verbundene Zapfen 34 auf, welche zum Befestigen der Leistungstransistoren 32 dienen. Diese Leistungstransistoren 32 sind mit beim Ausführungsbeispiel fahnenartig ausgebildeten Kühlflächen 36 versehen, welche eine über die Zapfen 34 passende Bohrung aufweisen. Dadurch ist auf einfache Weise eine Nietverbindung zwischen Leistungstransistor 32 und Kühlkörper 12 realisierbar. Zur Befestigung der Leiterplatte 22 sind am Boden 40 der Einsenkung 24 drei Tragzapfen 38 angeordnet, die sich, wie die Figuren 5 und 6 zeigen, vom Boden 40 der Einsenkung 24 über einen bestimmten Abschnitt bis zu Tragschulten erstrecken, auf denen die Leiterplatte 22 aufliegt. Von den Tragschultern 42 aus erstrecken sich Nietzapfen 44 durch die Leiterplatte 22 hindurch, die nach dem Einbringen der Leiterplatte 22 verformt werden und so diese Leiterplatte auf den Auflageschultern 42 gehalten wird. Die Anordnung der montierten Leiterplatte 22 ist besonders aus Figur 2 ersichtlich. Auf den Montageschultern 28 und 30 sind zwei Leistungstransistoren 32 in der schon beschriebenen Weise montiert. Elektrische Anschlüsse 46 derOn the opposite side, the heat sink 12 has a trough-like recess 18 in which the electronic components belonging to the power divider are arranged. A whole series of these components are attached to a circuit board 22 (Figures 1 and 2). In the exemplary embodiment, however, only a connector plug 20 and a resistor 21 are shown. The circuit board 22 is located in a recess 24 which belongs to the recess 18. The contour of the recess 24 essentially corresponds to the contour of the circuit board 22, which is particularly clear in Figure 1. Outside the recess 24, the trough-like recess 18 has mounting shoulders 26, 28, 30 on which power transistors 32 belonging to the power divider are seated. In the exemplary embodiment, two power transistors are arranged. The mounting shoulder 26 is unoccupied in this case. The mounting shoulders 26, 28, 30 have pins 34 connected to them in one piece, which serve to attach the power transistors 32. In the exemplary embodiment, these power transistors 32 are provided with cooling surfaces 36 which are designed in the form of flags and have a hole that fits over the pins 34. This makes it easy to create a rivet connection between the power transistor 32 and the heat sink 12. To attach the circuit board 22, three support pins 38 are arranged on the bottom 40 of the recess 24, which, as shown in Figures 5 and 6, extend from the bottom 40 of the recess 24 over a certain section to support shoulders on which the circuit board 22 rests. Rivet pins 44 extend from the support shoulders 42 through the circuit board 22, which are deformed after the circuit board 22 has been inserted, so that this circuit board is held on the support shoulders 42. The arrangement of the assembled circuit board 22 is particularly evident in Figure 2. Two power transistors 32 are mounted on the mounting shoulders 28 and 30 in the manner already described. Electrical connections 46 of the

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Transistoren 32 führen von den Leistungstransistoren 32 zur Leiterplatte 22 und sind dort befestigt. Weiter ist an der Montageschulter 28 eine Sackbohrung 50 vorhanden (Figur 8), welche zur Aufnahme eines in Figur 1 sichtbaren Temperaturfühlers 52 dient. Auch der Temperaturfühler 52 ist über Leitungen 54 mit der Leiterplatte 22 verbunden. Der Temperaturfühler 52 soll einen vorbestimmten Temperatur-Grenzwert des Grundkörpers 12 erfassen und bei dessen Erreichen den Leistungssteiler bzw. das Gebläse abschalten. Dazu kann der Temperaturfühler 52 in engen Kontakt mit einer durch den Grundkörper 12 gebildeten Wand der Sackbohrung 50 gebracht werden. Die gesamte Anordnung, gebildet durch die Leiterplatte 22 und die Leistungstransistoren 32 sowie die beim Ausführungsbeispiel unbesetzte Montageschulter 26 ist von einem Ringrand 56 umgeben, der über die Ebene hinausragt, in welches sich die Montageschultern 26, 28, 30 befinden. Der Ringrand 56 bildet somit den Rand der wannenartigen Vertiefung 18, die noch die Einsenkung 24 aufweist.Transistors 32 lead from the power transistors 32 to the circuit board 22 and are attached there. There is also a blind hole 50 on the mounting shoulder 28 (Figure 8), which serves to accommodate a temperature sensor 52 visible in Figure 1. The temperature sensor 52 is also connected to the circuit board 22 via lines 54. The temperature sensor 52 is intended to detect a predetermined temperature limit value of the base body 12 and, when this is reached, to switch off the power divider or the fan. To do this, the temperature sensor 52 can be brought into close contact with a wall of the blind hole 50 formed by the base body 12. The entire arrangement, formed by the circuit board 22 and the power transistors 32 as well as the mounting shoulder 26, which is unoccupied in the embodiment, is surrounded by an annular edge 56, which projects beyond the plane in which the mounting shoulders 26, 28, 30 are located. The annular edge 56 thus forms the edge of the trough-like recess 18, which also has the depression 24.

Wenn nun die Leiterplatte 22 in der in Figur 2 dargestellten Position mit ihrer Lötseite 23 dem Wannenboden 40 zugewandt fest verankert ist, befindet sich fast alle auf der Leiterplatte 22 befestigten elektronischen Bauelemente zwischen der Ebene des Ringrandes 56, in welcher sich dessen Oberkante 58 befindet und der Leiterplatte 22. Lediglich der Widerstand 20 ragt beim Ausführungsbeispiel über die Oberkante 58 des Ringrandes 56 hinaus. Danach wird in die wannenartige Vertiefung 18 eine härtende Isolier-Vergußmasse eingebracht, welche auch die Einsenkung 24 im Grundkörper 12 unterhalb der Leiterplatte 22 füllt. Darüber hinaus wird diese Isolier-Vergußmasse, die in Figur 2 strichpunktiert angedeutet und mit der Bezugszahl 60 bezeichnet ist, bis zur Oberkante 58 des Ringrandes 56 eingefüllt. Dabei kann auch der Widerstand 20 mit einer dünnen Schicht dieser Masse überzogen werden. Bei der Isolier-Vergußmasse handelt es sich um ein Zweikomponenten-Epoxidharz, das gefüllt und flexibilisiert ist. Da seine Wärmeleitfähigkeit //4 etwaIf the circuit board 22 is now firmly anchored in the position shown in Figure 2 with its soldering side 23 facing the trough bottom 40, almost all of the electronic components attached to the circuit board 22 are located between the plane of the ring edge 56, in which its upper edge 58 is located, and the circuit board 22. Only the resistor 20 protrudes above the upper edge 58 of the ring edge 56 in the exemplary embodiment. A hardening insulating casting compound is then introduced into the trough-like depression 18, which also fills the depression 24 in the base body 12 below the circuit board 22. In addition, this insulating casting compound, which is indicated in Figure 2 by dash-dotted lines and designated by the reference number 60, is filled up to the upper edge 58 of the ring edge 56. The resistor 20 can also be coated with a thin layer of this compound. The insulating casting compound is a two-component epoxy resin that is filled and made flexible. Since its thermal conductivity / /4 is approximately

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0,53 Watt/(mK) beträgt, führt diese Vergußmasse 60 nicht zum Wärmestau an den sich erwärmenden elektronischen Bauelementen. Insbeson- dere die in den Leistungstransistoren 32 zwangsläufig auftretende Verlustwärme wird problemlos über die Kühlflächen 36 und über die Vergußmasse 60 abgeführt. Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die elektrischen Anschlüsse 20 frei zugänglich bleiben. Wie weiter die Figuren 2, 5 und 6 zeigen, liegen die Montageschultern 26, 28, 30 in einer zum Boden 40 der Vertiefung 24 parallelen Ebene. Nach der Bestückung der Leiterplatte 22 sind mit dieser auch die Leistungstransistoren 32 verbunden. Danach wird die Leiterplatte 22 auf ihre Tragzapfen 38 aufgesetzt und durch Vernieten der Nietzapfen 44 gehalten. Gleichzeitig werden aber auch die Leistungstransistoren 32 in ihre Montageposition gebracht, d. h. es werden die elek- trischen Anschlüsse 46 entsprechend gebogen, damit die Leistungs- transistoren 32 in ihre vorschriftsmäßige Montageposition gelangen, in welcher ihre Kühlfahnen 36 auf die Zapfen 34 aufgebracht und befestigt werden können.0.53 watts/(mK), this casting compound 60 does not lead to heat build-up on the electronic components that heat up. In particular, the heat loss that inevitably occurs in the power transistors 32 is easily dissipated via the cooling surfaces 36 and via the casting compound 60. It is only necessary to ensure that the electrical connections 20 remain freely accessible. As Figures 2, 5 and 6 also show, the mounting shoulders 26, 28, 30 lie in a plane parallel to the bottom 40 of the recess 24. After the circuit board 22 has been fitted, the power transistors 32 are also connected to it. The circuit board 22 is then placed on its support pins 38 and held in place by riveting the rivet pins 44. At the same time, the power transistors 32 are also brought into their mounting position, i.e. the electrical connections 46 are bent accordingly so that the power transistors 32 reach their correct mounting position, in which their cooling lugs 36 can be placed on the pins 34 and secured.

Nach dem Ausgießen des Grundkörpers 12 mit Isolier-Vergußmasse wird dieser entweder mit einem im Luftstrom des Gebläses angeordneten Kühlkörper wärmeleitend verbunden oder er wird, wie beim Ausführungsbeispiel, wo er selbst als Kühlkörper ausgebildet ist, direkt im Luftstrom des Gebläses plaziert.After the base body 12 has been filled with insulating casting compound, it is either connected in a heat-conducting manner to a heat sink arranged in the air flow of the fan or, as in the embodiment, where it is itself designed as a heat sink, it is placed directly in the air flow of the fan.

Claims (7)

R. 24397 8.5.1991 Sa/Kc GKR, Ges. für Fahrzeugklimaregelung mbH, Schwieberdingen AnsprücheR. 24397 8.5.1991 Sa/Kc GKR, Ges. für Fahrzeugklimaregelung mbH, Schwieberdingen Claims 1. Leistungssteiler für einen Gebläsemotor, der vorzugsweise zur Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges gehört und einen Grundkörper aufweist, mit dem eine elektronische Bauelemente tragende Leiterplatte verbunden ist und mit wenigstens einem Leistungstransistor, der über eine Kühlfläche mit dem Grundkörper wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12) eine wannenartige Vertiefung (18) zur Aufnahme der Leiterplatte (22) aufweist, die mit ihrer Lötseite dem Wannenboden (60) zugewandt ist, daß zumindest die Kühlfläche (36) des Leistungstransistors (32) auf einer am Grundkörper (12) ausgebildeten Montageschulter (26 bzw. bzw. 30) gehalten ist, welche in einer Ebene zwischen dem Wannenboden (40) und dem Wannenrand (56) ausgebildet ist und daß die Leiterplatte (22) in der Vertiefung (18) mittels einer härtenden Isolier-Vergußmasse (58) wenigstens teilweise abgedeckt ist.1. Power divider for a blower motor, which preferably belongs to the air conditioning system of a motor vehicle and has a base body to which a circuit board carrying electronic components is connected and with at least one power transistor, which is connected to the base body in a heat-conducting manner via a cooling surface, characterized in that the base body (12) has a trough-like recess (18) for receiving the circuit board (22), which faces the trough bottom (60) with its soldering side, that at least the cooling surface (36) of the power transistor (32) is held on a mounting shoulder (26 or or 30) formed on the base body (12), which is formed in a plane between the trough bottom (40) and the trough edge (56) and that the circuit board (22) in the recess (18) is at least partially covered by a hardening insulating casting compound (58). 2. Leistungssteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Leiterplatte (22) angeordneten elektronischen Bauelemente (z. B. 20, 21) zumindest teilweise von der Isolier-Vergußmasse (60) überdeckt sind.2. Power divider according to claim 1, characterized in that the electronic components (e.g. 20, 21) arranged on the circuit board (22) are at least partially covered by the insulating casting compound (60). - 2 - 24397- 2 - 24397 3. Leistungssteiler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Leistungstransistor (32) auf der Montageschulter (26 bzw. 28 bzw. 30) sitzt, die in einer zum Wannenboden (40) wenigstens annähernd parallelen Ebene angeordnet ist.3. Power divider according to one of claims 1 or 2, characterized in that the entire power transistor (32) sits on the mounting shoulder (26 or 28 or 30), which is arranged in a plane at least approximately parallel to the trough bottom (40). 4. Leistungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageschulter (26 bzw. 28 bzw. 30) innerhalb des Wannenrandes (56) angeordnet ist.4. Power controller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mounting shoulder (26 or 28 or 30) is arranged within the trough edge (56). 5. Leistungssteller nach Anspruch 1 mit einem mit dem Grundkörper wärmeleitend verbundenen Temperaturfühler, der über den Grundkörper eine Grenztemperatur des Leistungstransistors erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (52) in einer Ausnehmung (50) des Grundkörpers (12) angeordnet ist und zumindest teilweise von der Isoliervergußmasse (60) überdeckt und gehalten ist.5. Power controller according to claim 1 with a temperature sensor connected to the base body in a heat-conducting manner, which detects a limit temperature of the power transistor via the base body, characterized in that the temperature sensor (52) is arranged in a recess (50) of the base body (12) and is at least partially covered and held by the insulating casting compound (60). 6. Leistungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolier-Vergußmasse (60) als Wärmeleiter dient.6. Power controller according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insulating casting compound (60) serves as a heat conductor. 7. Leistungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12) mit mehreren Kühlrippen (16) versehen und im Luftstrom des Gebläses angeordnet ist.7. Power controller according to one of claims 1 to 6, characterized in that the base body (12) is provided with several cooling fins (16) and is arranged in the air flow of the fan.
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