EP4454107A1 - Aktuatorvorrichtung - Google Patents

Aktuatorvorrichtung

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Publication number
EP4454107A1
EP4454107A1 EP22836191.1A EP22836191A EP4454107A1 EP 4454107 A1 EP4454107 A1 EP 4454107A1 EP 22836191 A EP22836191 A EP 22836191A EP 4454107 A1 EP4454107 A1 EP 4454107A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator device
motor assembly
motor
housing
circuit board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22836191.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Steinau
Andreas Schulze
Patrick HINZE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies Germany GmbH filed Critical Vitesco Technologies Germany GmbH
Publication of EP4454107A1 publication Critical patent/EP4454107A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, moulding insulation, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/132—Submersible electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/03—Machines characterised by the wiring boards, i.e. printed circuit boards or similar structures for connecting the winding terminations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/06—Cast metal casings

Definitions

  • the present invention relates to an actuator device with an electronics module and a motor assembly that are in contact with one another.
  • the electronics module includes a printed circuit board with an electrical circuit arrangement, a plug device and contacting elements for electrical contact with the motor assembly.
  • Such actuator devices are manufactured with different design concepts. Most of these consist of a BLDC motor connected to electronics via the motor phase wires. This is usually done by crimping, press-fit or insulation displacement contacts.
  • the electronics are separated from the engine compartment with an additional sealing element, such as an end shield/seal, to prevent media from penetrating the engine compartment into the electronics compartment.
  • the electronics are glued to a metal plate with a heat-conducting material.
  • the thermally conductive material usually has no mechanical function or sealing effect. It is also not possible to seal the engine compartment from the electronics compartment using only the printed circuit board, since the printed circuit board does not have sufficient mechanical stability to seal the housing from the engine compartment.
  • the electronics are therefore partly in a separate housing, which is in contact with the motor via a plug-in connection.
  • thermally conductive materials are often applied to the top of the electronic components, which create a thermal connection to the housing, so-called gap fillers.
  • the electronics compartment is then sealed with a cover that is mechanically attached to the motor housing, for example by laser welding, gluing or bolting with gaskets.
  • a housing cover for an electrical machine is known from WO2017/084949A1.
  • the housing cover shown there comprises an outer shell made of thermoplastic material and an inner core made of duroplastic material.
  • An electrical circuit arrangement is embedded in the inner core and can be connected via electrical connection elements.
  • the housing cover is shaped in such a way that it can be used to tightly close an end opening in a housing of an electrical machine.
  • the gear compartment can be installed, and in which the engine can run both in air (dry running) and in oil (flooded engine compartment, wet-running).
  • the robustness for a wide temperature range and environmental conditions should be guaranteed by different media.
  • the actuator device should be scalable for different engines and power classes and the design concept should be simplified in order to reduce the mechanical components and interfaces/sealing levels.
  • an actuator device comprising an electronic module and a motor assembly
  • the motor assembly comprises a motor housing, a stator, a rotor, a shaft and contact elements emanating from the stator for electrical contact with the electronic module
  • the electronic module being on the motor assembly has a molded housing on the side facing away, which materially surrounds the circuit arrangement and in which the plug device is arranged
  • the motor housing on its side facing away from the electronics module having a plate which is flanged to the motor housing and on the side facing the electronics module at least one opening in the Motor housing is provided, wherein the electronics module and the motor assembly are mechanically interconnected.
  • the electronics module is protected against media, for example salt spray and the effects of moisture, and on the other hand, cooling of the same is ensured.
  • media for example salt spray and the effects of moisture
  • cooling of the same is ensured.
  • the electrical circuit arrangement and the plug device are encased in thermally cured plastic. This can be done, for example, with a duroplast in an injection molding process (e.g. transfer molding, injection molding, compression molding).
  • injection molding process e.g. transfer molding, injection molding, compression molding.
  • the strength of the casing of the molded module ensures that the electronics module can absorb the back pressure from the oil in the engine compartment without deforming.
  • the circuit arrangement can absorb the load directly, without requiring a separation from the engine compartment.
  • the electrical circuit arrangement and the plug device can also be cast without tools. This can be done using Dam and Fill.
  • the side of the printed circuit board facing away from the motor assembly is encased. This ensures that no edge of the circuit board protrudes from the housing and that it is protected from media.
  • the side of the printed circuit board facing the motor assembly has at least partial moldings to protect the respective points from media and chips. If at least partial mold areas are provided instead of none, areas that need to be protected from media or chips can be covered. Furthermore, the mold areas protect any components on this side, for example sensors for determining the operating states of the actuator (pressure, angle of rotation, temperature, etc.) or other electrical assemblies.
  • the side of the printed circuit board facing the motor assembly has almost entirely molded areas, with at most the electronic contacting zones to the stator and areas for thermally dissipating electrical losses being free.
  • the connector device is advantageously arranged vertically on the printed circuit board. Alternatively, the connector device can also be arranged parallel to the printed circuit board. This offers the possibility to do justice to the respective installation situation in the vehicle.
  • Ribs are preferably provided on the mold housing. An additional heat dissipation is possible by means of these cooling fins, which are formed in the encapsulation.
  • contacting elements for electrical contact with the at least one contact element emanating from the stator are arranged on the side of the electronics module facing the motor assembly. In this way, the electronics module can simply be plugged onto the motor housing and the electrical contact is established (tolerance compensation/blind assembly).
  • the contacting elements are applied using surface mount technology or with reflow soldering or through-hole contacting elements using selective soldering. Attaching the contacting elements via SMT without openings in the printed circuit board ensures that the risk of media migration between the engine compartment and electronics/environment is avoided.
  • the electronics module and the motor assembly are preferably connected to one another via thermally conductive adhesive.
  • the electronics module and the motor assembly can be connected to one another by means of a foil.
  • the electronics module can thus be attached directly to the motor housing and fixed using the media-tight adhesive.
  • the thermally conductive adhesive is designed in such a way that it can compensate for the different thermal expansions between the motor housing and the electronic module. There is no need for a time-consuming check of the tightness of the electronics module as a result of the material-locking encapsulation of the electronics.
  • the strength of the thermally conductive adhesive is sufficient to ensure mechanical fixation without an additional non-positive connection.
  • a further embodiment provides that the electronics module and the motor assembly are connected to one another via a screw connection. Screw holes are provided in the mold housing of the electronics module for this purpose. By means of the screw connection, there is a targeted frictional contact of the lower ones Metallization of the printed circuit board with the metallic motor housing. As a result, the electrical ground of the electrical circuit is connected to the housing or the heat from the electrical losses is dissipated into the motor housing.
  • the motor housing is made of an aluminum alloy or an iron alloy.
  • a bearing for the shaft is advantageously provided in the plate, which is arranged on the motor housing on the side facing away from the electronic module.
  • the motor housing can thus be designed completely open on the side facing away from the electronics module and the motor compartment can be closed off with the plate, which provides the bearing mount for the rotor shaft and a mounting surface for a pump or other actuators.
  • a counter bearing for the shaft is provided in the side of the motor housing facing the electronic module. This is the case when the motor housing is designed with partial recesses on this side.
  • a counter bearing for the shaft is advantageously arranged in a mold area on the side of the electronic module facing the motor housing.
  • a favorable solution provides that the plate has a mounting surface for a pump/or other actuators.
  • contact elements of the stator are designed as flat contacts for making contact with the contacting elements of the electronics module. This makes it possible to simply plug the electronics module onto the motor housing in which the stator is located.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an actuator device according to the prior art
  • FIG. 2 shows a sectional view of an actuator device according to the invention
  • FIG. 3 shows a sectional view of a further embodiment of the actuator device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an actuator device 1 known from the prior art.
  • the actuator device 1 comprises a motor assembly 2 and an electronics housing 3, which can be made of plastic or metal, with a plug device 4 arranged therein, which protrudes from the electronics housing 3 to the periphery.
  • the motor assembly 2 includes a motor housing 5 in which a shaft 6, a rotor 7 and a stator 8 are arranged.
  • the motor housing 5 has a cylindrical shape and is open in the direction of the electronics housing 3 .
  • a bearing device 9 a is provided in the motor housing 5 , in which the shaft 6 is mounted, which penetrates the motor housing 5 to the side facing away from the electronics housing 3 .
  • the motor housing 5 is closed by the electronics housing 3 on the side facing the electronics housing 3 . Furthermore, a bearing plate 11 is provided, in which a second bearing device 9b for the shaft 6 is arranged. Motor phase wires 12 protrude from the stator 8 and penetrate the end shield 11 and are in contact with through-hole contacts 13 described further below.
  • the electronics housing 3 is designed as a separate housing and is mechanically fastened and sealed on the motor housing 5 with a housing seal 14 .
  • the latter can be done, for example, with laser welding, gluing or screwing with a seal.
  • a printed circuit board 15 is arranged on the side of the electronics housing 3 facing the motor housing 5, inside the same, on which side facing away from the motor housing 5 the through-hole contacts 13 for insulation displacement connectors to the motor phase wires 12 as well as circuit arrangements 16 and the plug device 4 are arranged.
  • Thermally conductive materials 17 are applied to the upper side of the circuit arrangements 16 (electronic components), which create a thermal connection to the electronics housing 3 in order to achieve additional heat dissipation, so-called gap fillers.
  • Other such actuator devices with different design concepts are known. A large number of these consist of a BLDC motor connected to electronics via the motor phase wires.
  • the electronics are separated from the engine compartment with an additional sealing element to prevent media from penetrating the engine compartment into the electronics compartment.
  • the electronics are glued to a metal plate with a thermally conductive material (WLM).
  • WLM thermally conductive material
  • the WLM usually has no mechanical function or sealing effect. It is also not possible to seal off the motor compartment from the electronics compartment using only the printed circuit board, since this alone does not have sufficient mechanical stability to form the motor housing closure. Some of the electronics are therefore located in a separate electronics housing, which is connected to the motor via a plug connection.
  • thermally conductive materials are often applied to the tops of the electronic components, which create a thermal connection to the electronic housing, so-called gap fillers.
  • the electronics compartment is then sealed with a cover that is mechanically attached to the motor housing.
  • FIG. 2 shows an actuator device 10 according to the invention, which is described below.
  • the actuator device 10 comprises an electronics module 20 and a motor assembly 30, and a plate 40 with an assembly 50 arranged thereon, which can be a pump or an actuator, for example.
  • the electronics module 20 includes a printed circuit board 60 with an electronic circuit arrangement 70 for controlling the motor and a connector device 90.
  • the connector device 90 is mechanically fastened to the printed circuit board 60.
  • This assembly consisting of printed circuit board 60, circuit arrangement 70 and connector device 90 is with a thermosetting plastic (thermosetting plastic) in an injection molding process, which is z. B. can be transfer molding, injection molding or compression molding, completely encased and forms a mold housing 100. Alternatively, this assembly can also be cast without tools (e.g. dam and fill).
  • the casing, the molded housing 100 covers the side of the circuit board 60 facing away from the motor assembly 30 and sides 110 of the circuit board 60.
  • the encapsulation takes place as follows:
  • the circuit board 60 is clamped in the tool by means of hold-down devices in such a way that it is pressed on one side of the tool, in the present case this is the side 120 of the circuit board 60 facing the motor assembly 30.
  • this side 120 remains free of mold material.
  • a partial molding 130 is arranged on the side 120 facing the motor assembly 30, namely at the point at which the plug device 90 is provided in order to protect it from media or chips.
  • the side 120 of the printed circuit board 60 it is also possible, although not shown, for the side 120 of the printed circuit board 60 to be almost completely covered with molding material and only electronic contacting zones for the motor assembly 190 and areas for thermally dissipating electrical losses remain free.
  • the latter casing protects any components arranged on this side 120, e.g. B. Sensors for determining the operating conditions of the actuator (pressure, angle of rotation, temperature, etc.) or other electrical assemblies.
  • the plastic material is adapted in such a way that, after curing with the circuit board 60 of the electronic system, it represents a module that is planar at room temperature.
  • the thermal expansion and rigidity of the components are preferably in the following ranges (mold material 9-14 ppm/K, modulus of elasticity 10-16 GPa, printed circuit board 15-18 ppm/K) and the material exhibits low crosslinking shrinkage ( ⁇ 0.5% ).
  • the connector device 90 mounted before the duroplastic molding process is encapsulated with duroplastic on its rear side (area between the connector housing and attachment to the printed circuit board 60), as a result of which the contacts to the printed circuit board 60 are encased and protected with duroplastic in a media-tight manner.
  • the connector device 90 is aligned vertically to the printed circuit board 60 in FIG. 2 and includes at least one surface that forms a sealing surface for the overmolding tool during the molding process.
  • the electronics encapsulated in this way form the electronics module 20 and, due to their high mechanical stability, are arranged directly on the motor assembly 30, more precisely on a motor housing 100 of the motor assembly 30, without any further housing parts.
  • additional heat spreading and an increase in thermal capacity can take place, which leads to a reduction in temperature peaks in the area of power components.
  • Cooling ribs can also be provided on the electronic module 20, which contribute to additional cooling of the electronics.
  • electrical contacting elements 140 are provided, to which lead frame components 150 are applied by means of surface mount technology and reflow soldering (preferred).
  • the SMT contacts 150 are part of a two-part contacting system.
  • the second part of the contact system 150 is preferably flat contacts 160 which protrude from the stator 190 of the motor assembly 30 .
  • the contact is made by plugging the electronic module 20 onto the motor housing 180 of the motor assembly 30 in which the stator 190 is arranged. Due to its flexibility, the contacting system allows assembly tolerances to be compensated for in all spatial directions and assembly stresses to be absorbed without passing them on to the soldering points on the printed circuit board 60 .
  • Motor assembly 30 includes motor housing 180, stator 190, a rotor 200, a shaft 210 and flat contacts 160 pointing from stator 190 in the direction of electronics module 20.
  • Motor housing 180 is preferably made of an aluminum or iron alloy.
  • the motor housing 180 has a cylindrical shape and is completely open on the side 220 facing away from the electronics module 20 .
  • a plate 40 is flanged, which closes off the engine housing 180 and thus the engine compartment.
  • a bearing mount 230 is arranged centrally on the plate 40 and the shaft 210 is mounted in it in such a way that it extends centrally through the motor housing 180 .
  • the rotor 200 and the stator 190 are arranged around the shaft 210 in a known manner.
  • the plate 40 represents a mounting surface for a pump or other actuators (e.g. gearing) 50 on its side facing away from the motor assembly 30.
  • motor housing 180 has openings 240, through which contact is made between electronic module 20 and stator 190 of the motor.
  • the flat contacts 160 of the stator 170 are arranged in the openings 240 and are in electrical contact with the SMT contacts 150 of the circuit board 60 .
  • oil that is conducted from the pump chamber into the engine chamber to cool the engine assembly 30 can wash around the contacts 150, 160 in a targeted manner. This ensures an increased power consumption or power of the motor assembly 30 .
  • the targeted oil flow also prevents corrosion of the contacts 150, 160, which can occur when stationary oil comes into contact with Cu contacts.
  • the openings 240 can be partially in the motor housing 180 or extended over the entire diameter of the stator 190 so that the electronics are only connected to the motor in the edge area.
  • a counter-bearing carrier 250 is arranged, in which shaft 210 of rotor 200 is accommodated.
  • a bearing shield can be injection molded from the encapsulating compound on the underside of the printed circuit board 60, which receives the bearing, FIG. 3).
  • the electronic module 20 is mechanically connected to the motor assembly 30.
  • the electronics module 20 and the motor housing 180 are glued together using a thermally conductive and media-resistant mass (thermally conductive adhesive) 260 .
  • a thermally conductive and media-resistant mass thermally conductive adhesive
  • gluing can also take place using a foil.
  • the thermally conductive material 260 is preferably epoxy-based and filled with ceramic particles, which conduct heat well but do not conduct electricity. Alternatively, other materials, for example based on acrylate, can also be used.
  • the properties of the thermally conductive adhesive 260 ensure both tightness and heat transfer. The properties of the adhesive are designed in such a way that they can compensate for the difference in thermal expansion between the molded electronics module 20 and the motor housing 180 .
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the actuator device 10 according to the invention. Identical parts are provided there with the same reference symbols, reference being made to the description of FIG. The description is given only for the parts that are different in FIGS.
  • the connector device 90 of FIG. 3 leading to the periphery is arranged parallel to the printed circuit board 60, in contrast to that of FIG.
  • the attachment of the connector device 90 according to Figure 3 is analogous to that in the embodiment according to Figure 2.
  • the embodiment according to FIG. 3 differs in that the motor housing 180 has a complete opening 240 on the side facing the electronics module 20 .
  • a counter bearing carrier 250 for receiving the shaft 210 is arranged on the circuit board 60 on the side facing the motor assembly 30 . This counter-bearing carrier 250 can be prior to molding on the
  • Circuit board 60 are mounted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatorvorrichtung (10) mit einem Elektronikmodul (20) und einer Motorbaugruppe (30), die miteinander in Kontakt stehen. Das Elektronikmodul (20) umfasst eine Leiterplatte (60) mit einer elektrischen Schaltungsanordnung (70), einer Steckervorrichtung (90) und wenigstens einem Kontaktierungselement (140) zum elektrischen Kontakt mit der Motorbaugruppe (30). Die Motorbaugruppe (30) besteht aus einem Motorgehäuse (180), einem Stator (190), einem Rotor (200), einer Welle (210) sowie vom Stator (190) ausgehenden Kontaktelementen (160) zum elektronischen Kontakt mit dem Elektronikmodul (20). Das Elektronikmodul (20) weist auf der dem Motorbaugruppe (30) abgewandten Seite einen Moldgehäuse (100) auf, welches die Schaltungsanordnung (70) stoffschlüssig umgibt und in welchem die Steckervorrichtung (90) angeordnet ist. Das Motorgehäuse (180) ist an seiner dem Elektronikmodul (20) abgewandten Seite mit einer Platte (40) versehen, die an das Motorgehäuse (180) angeflanscht ist und auf der dem Elektronikmodul (20) zugewandten Seite wenigstens eine Öffnung (240) im Motorgehäuse (180) vorgesehen ist, wobei das Elektronikmodul (20) und die Motorbaugruppe (30) mechanisch verbunden sind.

Description

Beschreibung
Aktuatorvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatorvorrichtung mit einem Elektronikmodul und einer Motorbaugruppe, die miteinander in Kontakt stehen. Das Elektronikmodul umfasst eine Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltungsanordnung, eine Steckervorrichtung und Kontaktierungselemente zum elektrischen Kontakt mit der Motorbaugruppe.
Derartige Aktuatorvorrichtungen werden mit verschiedenen Aufbaukonzepten hergestellt. Die meisten davon bestehen aus einem BLDC-Motor, der über die Motorphasendrähte mit einer Elektronik verbunden ist. Dies geschieht in der Regel über Krimpen, Press-fit-, bzw. Schneid-Klemm-Kontakte. Die Elektronik ist dabei mit einem zusätzlichen Dichtelement, zum Beispiel Lagerschild/Dichtung, vom Motorraum getrennt, damit das Eindringen von Medien aus dem Motorraum in den Elektronikraum verhindert wird. Um die Wärmeabfuhr sicherzustellen, ist die Elektronik mit einem Wärmeleitmaterial auf einer Metallplatte verklebt. Das Wärmeleitmaterial hat in der Regel keine mechanische Funktion oder Dichtwirkung. Das Abdichten von Motorraum zu Elektronikraum ausschließlich mit der Leiterplatte ist ebenfalls nicht möglich, da die Leiterplatte keine ausreichende mechanische Stabilität hat, um den Gehäuseabschluss zum Motorraum zu bilden. Die Elektronik befindet sich daher beim Stand der Technik teilweise in einem separaten Gehäuse, welches über eine Steckverbindung mit dem Motor kontaktiert ist. Um eine zusätzliche Wärmeabfuhr sicherzustellen, werden häufig wärmeleitfähig Materialien auf die Oberseite der Elektronikkomponenten aufgebracht, welche eine thermische Verbindung zum Gehäuse herstellen, sogenannte Gap-Filler. Der Elektronikraum wird dann mit einem Deckel, der mechanisch mit dem Motorgehäuse befestigt wird, abgedichtet, zum Beispiel mittels Laserschweißen, Verkleben oder Verschrauben mit Dichtungen.
Aus der WO2017/084949A1 ist ein Gehäusedeckel für eine elektrische Maschine bekannt. Der dort gezeigte Gehäusedeckel umfasst eine äußere Hülle aus thermoplastischem Werkstoff, und einen inneren Kem aus duroplastischem Werkstoff. In dem inneren Kern ist eine elektrische Schaltungsanordnung eingebettet, die über elektrische Verbindungselemente verbindbar ist. Der Gehäusedeckel ist derartig geformt, dass mit ihm eine stirnseitige Öffnung eines Gehäuses einer elektrischen Maschine dicht verschließbar ist. Derartige bekannte Konzepte benötigen viele Prozessschritte und Bauteile, um die Elektronik vom Motor mechanisch zu trennen und gleichzeitig einen elektrischen Kontakt zwischen den Komponenten herzustellen. Weiterhin bieten diese Konzepte nur eingeschränkten Schutz gegenüber Medien, Vibration und/oder Temperatur. Insbesondere hinsichtlich ihrer Einsatzbedingungen liegen Einschränkungen vor.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aktuatorvorrichtung für Pumpen und mechanische Aktuatoren zu entwickeln, die sowohl außerhalb als auch innerhalb z. B. des Getrieberaums verbaut werden kann, und bei welcher der Motor sowohl in Luft (Trocken läufer) als auch in Öl laufen kann (Motorraum geflutet, Nassläufer). Dabei soll die Robustheit für einen weiten Temperaturbereich und Umgebungsbedingungen durch verschiedene Medien gewährleistet sein. Des Weiteren soll die Aktuatorvorrichtung für verschiedene Motoren und Leistungsklassen skalierbar sein und das Aufbaukonzept vereinfacht sein, um die mechanischen Bauteile und Schnittstellen/Dichtebenen zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Aktuatorvorrichtung umfassend ein Elektronikmodul und eine Motorbaugruppe, bei welcher die Motorbaugruppe umfasst ein Motorgehäuse, einen Stator, einen Rotor, eine Welle sowie vom Stator ausgehende Kontaktelemente zum elektrischen Kontakt mit dem Elektronikmodul, wobei das Elektronikmodul auf der der Motorbaugruppe abgewandten Seite ein Moldgehäuse aufweist, welches die Schaltungsanordnung stoffschlüssig umgibt und in welchem die Steckervorrichtung angeordnet ist, wobei das Motorgehäuse an seiner dem Elektronikmodul abgewandten Seite eine Platte aufweist, die an das Motorgehäuse angeflanscht ist und auf der, dem Elektronikmodul zugewandten Seite wenigstens eine Öffnung im Motorgehäuse vorgesehen ist, wobei das Elektronikmodul und die Motorbaugruppe mechanisch miteinander verbunden sind.
Bei einer derartigen Aktuatorvorrichtung ist zum einen das Elektronikmodul, gegenüber Medien, zum Beispiel Salzsprüh- und feuchte Einwirkungen, geschützt, zum anderen ist eine Kühlung desselben sichergestellt. Mittels der Öffnung im Motorgehäuse, über die auch die Kontaktierung der Elektronik mit dem Stator des Motors erfolgen kann, kann Öl, das zur Kühlung des Motors aus dem Pumpenraum in den Motor geleitet wird, gezielt die Kontaktelemente umspülen und zur Kühlung der Kontaktelemente beitragen. Hierdurch sind eine erhöhte Stromaufnahme bzw. Leistung des Motors gewährleistet. Durch den gezielten Öldurchfluss wird zudem eine Korrosion der Kontaktelemente verhindert, die beim Kontakt von unbewegtem Öl mit Kupferkontakten auftreten kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die elektrische Schaltungsanordnung und die Steckervorrichtung mit thermisch ausgehärtetem Kunststoff umhüllt. Dies kann beispielsweise mit einem Duroplast in einem Spritzgussverfahren (z.B. Transferpressen, Spritzgießen, Compression Molding) geschehen. Aufgrund der Festigkeit der Umhüllung des Moldmoduls, ist gewährleistet, dass das Elektronikmodul den Gegendruck durch das Öl im Motorraum abfangen kann, ohne sich zu verformen. Hierdurch kann die Schaltungsanordnung die Last direkt aufnehmen, ohne eine Trennung zum Motorraum zu benötigen.
Alternativ können die elektrische Schaltungsanordnung und die Steckervorrichtung auch werkzeuglos vergossen sein. Dies kann mittels Dam and Fill erfolgen.
Vorteilhafterweise ist, die der Motorbaugruppe abgewandten Seite der Leiterplatte umhüllt. Hiermit ist sichergestellt, dass kein Rand der Leiterplatte aus dem Gehäuse herausragt und diese vor Medien geschützt ist.
Es ist zweckmäßig, dass die der Motorbaugruppe abgewandten Seite der Leiterplatte und deren Seitenbereiche umhüllt sind, was den Schutz vor Medien weiter erhöht.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die der Motorbaugruppe zugewandte Seite der Leiterplatte wenigstens partielle Moldungen auf, zum Schutz der jeweiligen Stellen vor Medien und Spänen. Sind statt keinem, wenigstens partielle Moldbereiche vorgesehen, können damit Stellen, die vor Medien oder Spänen geschützt sein müssen, abgedeckt werden, des Weiteren schützen die Moldbereiche auf dieser Seite ggf. befindliche Komponenten, zum Beispiel Sensoren zur Bestimmung der Betriebszustände des Aktuators (Druck, Drehwinkel, Temperatur, etc.) oder weitere elektrische Baugruppen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die der Motorbaugruppe zugewandte Seite der Leiterplatte nahezu vollständig Moldbereiche auf, wobei maximal die elektronischen Kontaktierungszonen zum Stator, sowie Flächen zur thermischen Abfuhr elektrischer Verluste freigestellt sind. Vorteilhafterweise ist die Steckervorrichtung vertikal auf der Leiterplatte angeordnet. Alternativ kann die Steckervorrichtung auch parallel zur Leiterplatte angeordnet sein. Dies bietet die Möglichkeit der jeweiligen Einbausituation im Fahrzeug gerecht zu werden.
Bevorzugt sind an dem Moldgehäuse Rippen vorgesehen. Mittels dieser Kühlrippen, die in der Umspritzung ausgeformt sind, ist ein zusätzlicher Entwärmungsbeitrag möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind auf der der Motorbaugruppe zugewandten Seite des Elektronikmoduls Kontaktierungselemente zum elektrischen Kontakt mit dem vom Stator ausgehenden wenigstens einen Kontaktelement angeordnet. Das Elektronikmodul kann auf diese Weise einfach auf das Motorgehäuse aufgesteckt werden und die elektrische Kontaktierung ist hergestellt (Toleranzausgleich/Blindmontage).
Günstig ist es, wenn die Kontaktierungselemente mittels Surface Mount Technology oder mit Reflow-Löten oder Throughole-Kontaktierungselemente mittels Selektivlöten aufgebracht sind. Die Anbringung der Kontaktierungselemente über SMT ohne Durchbrüche in der Leiterplatte gewährleistet, dass das Risiko einer Medienmigration zwischen Motorraum und Elektronik/Umwelt vermieden wird.
Vorzugsweise sind das Elektronikmodul und die Motorbaugruppe über Wärmeleitkleber miteinander verbunden. Alternativ können das Elektronikmodul und die Motorbaugruppe mittels einer Folie miteinander verbunden sein. Das Elektronikmodul kann so direkt auf dem Motorgehäuse befestigt und mittels der mediendichten Klebung fixiert werden. Der Wärmeleitkleber ist dabei so ausgelegt, dass er die unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen Motorgehäuse und Elektronikmodul ausgleichen kann. Eine aufwendige Überprüfung der Dichtigkeit des Elektronikmoduls entfällt in Folge der stoffschlüssigen Umhüllung der Elektronik. Die Festigkeit des Wärmeleitklebers ist dabei ausreichend, um die mechanische Fixierung ohne eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zu gewährleisten.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Elektronikmodul und die Motorbaugruppe über eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind. Hierzu sind Anschraublöcher im Moldgehäuse des Elektronikmoduls vorgesehen. Mittels der Verschraubung erfolgt ein gezielter kraftschlüssiger Kontakt der unteren Metallisierung der Leiterplatte mit dem metallischen Motorgehäuse. Hierdurch erfolgt eine Verbindung der elektrischen Masse der elektrischen Schaltung mit dem Gehäuse oder die Wärmeabfuhr der elektrischen Verluste in das Motorgehäuse.
Erfindungsgemäß ist das Motorgehäuse aus einer Aluminiumlegierung oder einer Eisenlegierung gefertigt.
Vorteilhafterweise ist ein Lager für die Welle in der Platte vorgesehen, welche auf der dem Elektronikmodul abgewandten Seite an dem Motorgehäuse angeordnet ist. Das Motorgehäuse kann somit auf der dem Elektronikmodul abgewandten Seite komplett offen ausgeführt werden und der Motorraum kann mit der Platte abgeschlossen werden, die die Lageraufnahme für die Rotorwelle und eine Montagefläche für eine Pumpe oder sonstige Aktuatorik vorsieht.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Gegenlager für die Welle in der dem Elektronikmodul zugewandten Seite des Motorgehäuses vorgesehen. Dies ist der Fall, wenn das Motorgehäuse auf dieser Seite mit partiellen Aussparungen ausgebildet ist.
Ist das Motorgehäuse zum Elektronikmodul hin vollständig geöffnet, ist vorteilhafterweise ein Gegenlager für die Welle auf der dem Motorgehäuse zugewandten Seite des Elektronikmoduls in einem Moldbereich angeordnet.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass die Platte eine Montagefläche für eine Pumpe/oder sonstige Aktuatorik aufweist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Kontaktelemente des Stators als Flachkontakte ausgebildet sind zur Kontaktierung mit den Kontaktierungselementen des Elektronikmoduls. Hierdurch ist es möglich, das Elektronikmodul auf einfache Weise auf das Motorgehäuse, in dem sich der Stator befindet, aufzustecken.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Aktuatorvorrichtung gemäß dem Stand der Technik; Figur 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung; und
Figur 3 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung.
Figur 1 zeigt ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Aktuatorvorrichtung 1 in Schnittansicht. Die Aktuatorvorrichtung 1 umfasst eine Motorbaugruppe 2 und ein Elektronikgehäuse 3, welches aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein kann, mit einer darin angeordneten Steckervorrichtung 4, welche aus dem Elektronikgehäuse 3 zur Peripherie herausragt. Die Motorbaugruppe 2 umfasst ein Motorgehäuse 5, in welchem eine Welle 6, ein Rotor 7 und ein Stator 8 angeordnet sind. Das Motorgehäuse 5 weist eine zylindrische Form auf und ist in Richtung des Elektronikgehäuses 3 offen. Auf der dem Elektronikgehäuse 3 abgewandten Seite ist in dem Motorgehäuse 5 eine Lagervorrichtung 9a vorgesehen, in welcher die Welle 6 gelagert ist, die das Motorgehäuse 5 zu der dem Elektronikgehäuse 3 abgewandten Seite durchdringt. Auf der dem Elektronikgehäuse 3 zugewandten Seite ist das Motorgehäuse 5 durch das Elektronikgehäuse 3 abgeschlossen. Des Weiteren ist ein Lagerschild 11 vorgesehen, in welchem eine zweite Lagervorrichtung 9b für die Welle 6 angeordnet ist. Aus dem Stator 8 ragen Motorphasendrähte 12 heraus, die das Lagerschild 11 durchdringen und in Kontakt mit weiter unten beschriebenen Durchsteckkontakten 13 stehen.
Das Elektronikgehäuse 3 ist als ein separates Gehäuse ausgebildet, und mit einer Gehäusedichtung 14 mechanisch auf dem Motorgehäuse 5 befestigt und abgedichtet. Letzteres kann beispielsweise mit Laserschweißung, Verkleben oder Verschrauben mit Dichtung erfolgen.
In dem Elektronikgehäuse 3 ist eine Leiterplatte 15 an der dem Motorgehäuse 5 zugewandten Seite des Elektronikgehäuses 3, innerhalb desselben angeordnet, auf welcher auf ihrer dem Motorgehäuse 5 abgewandten Seite die Durchsteckkontakte 13 für Schneid-ZKIemmverbindungen zu den Motorphasendrähten 12 sowie Schaltungsanordnungen 16 und die Steckervorrichtung 4 angeordnet sind. Auf der Oberseite der Schaltungsanordnungen 16 (Elektronikkomponenten) sind wärmeleitfähige Materialien 17 (hier nur eins gezeigt) aufgebracht, die zur Erzielung einer zusätzlichen Wärmeabfuhr eine thermische Verbindung zum Elektronikgehäuse 3 herstellen, sogenannte Gapfiller. Es sind weitere derartige Aktuatorvorrichtungen mit verschiedenen Aufbaukonzepten bekannt. Eine große Anzahl von diesen bestehen aus einem BLDC-Motor, der über die Motorphasendrähte mit einer Elektronik verbunden ist. Dies erfolgt in der Regel über Crimpen, Pressfit-, bzw. Schneid-Klemmen - Kontakte, Selektivlöten oder einer Kombination daraus. Auch bei diesen ist die Elektronik mit einem zusätzlichen Dichtelement vom Motorraum getrennt, um Eindringen von Medien aus dem Motorraum in den Elektronikraum zu verhindern. Zur Entwärmung ist die Elektronik mit einem Wärmeleitmaterial (WLM) auf einer Metallplatte verklebt. Das WLM hat in der Regel keine mechanische Funktion oder Dichtwirkung. Das Abdichten von Motor- zu Elektronikraum lediglich mit der Leiterplatte ist ebenfalls nicht möglich, da nur diese allein keine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, um den Motorgehäuseabschluss zu bilden. Teilweise befindet sich die Elektronik deshalb in einem separaten Elektronikgehäuse, welches über eine Steckverbindung mit dem Motor kontaktiert ist. Zur Erzielung einer zusätzlichen Wärmeabfuhr werden hier häufig wärmeleitfähige Materialien auf die Oberseiten der Elektronikkomponenten aufgebracht, die eine thermische Verbindung zum Elektronikgehäuse herstellen, sogenannte Gapfiller. Der Elektronikraum wird dann mit einem Deckel, der mechanisch mit dem Motorgehäuse befestigt wird, abgedichtet.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Aktuatorvorrichtung 10, welche nachfolgend beschrieben wird. Die Aktuatorvorrichtung 10 umfasst ein Elektronikmodul 20 und eine Motorbaugruppe 30, sowie eine Platte 40 mit einer daran angeordneten Anbaugruppe 50, welche beispielsweise eine Pumpe oder ein Aktuator sein kann.
Das Elektronikmodul 20 umfasst eine Leiterplatte 60 mit einer elektronischen Schaltungsanordnung 70 zur Steuerung des Motors und einer Steckervorrichtung 90. Die Steckervorrichtung 90 ist auf der Leiterplatte 60 mechanisch befestigt. Diese Baugruppe, bestehend aus Leiterplatte 60, Schaltungsanordnung 70 und Steckervorrichtung 90 ist mit einem thermisch aushärtendem Kunststoff (Duroplast) in einem Spritzgussverfahren, bei welchem es sich z. B. um Transferpressen, Spritzgießen oder Compression Molding handeln kann, vollständig umhüllt und bildet ein Moldgehäuse 100. Alternativ kann diese Baugruppe aber auch werkzeuglos vergossen werden (z. B. Dam and Fill). Die Umhüllung, das Moldgehäuse 100 bedeckt die der Motorbaugruppe 30 abgewandte Seite der Leiterplatte 60 und Seiten 110 der Leiterplatte 60. Das Umhüllen geschieht wie folgt: Die Leiterplatte 60 wird im Werkzeug mittels Niederhaltern derart geklemmt, dass sie auf einer Seite des Werkzeugs angedrückt wird, im vorliegenden Fall ist das die der Motorbaugruppe 30 zugewandte Seite 120 der Leiterplatte 60. Hierdurch bleibt diese Seite 120 frei von Moldmaterial. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist eine partielle Moldung 130 auf der der Motorbaugruppe 30 zugewandten Seite 120 angeordnet, nämlich an der Stelle, an der die Steckervorrichtung 90 vorgesehen ist, um diese vor Medien oder Spänen zu schützen. Es ist aber auch möglich, wenn auch nicht gezeigt, dass die Seite 120 der Leiterplatte 60 nahezu vollständig mit Moldmaterial bedeckt ist und lediglich elektronische Kontaktierungszonen zur Motorbaugruppe 190 sowie Flächen zur thermischen Abfuhr elektrischer Verluste freibleiben. Letztere Umhüllung schützt auf dieser Seite 120 ggf. angeordnete Komponenten, z. B. Sensoren zur Bestimmung der Betriebszustände des Aktuators (Druck, Drehwinkel, Temperatur etc.) oder weitere elektrische Baugruppen.
Bei dem Elektronikmodul 20 der Figur 2, welches einseitigen umhüllt ist, ist das Kunststoffmaterial so angepasst, dass es nach dem Aushärten mit der Leiterplatte 60 der Elektronik ein bei Raumtemperatur ebenes Modul darstellt. Die thermische Dehnung und Steifigkeit der Komponenten liegt dabei bevorzugt in folgenden Bereichen (Moldmaterial 9-14 ppm/K, E-Modul 10-16 GPa, Leiterplatte 15-18 ppm/K) und das Material weist eine geringe Vernetzungsschwindung auf (<0.5%). Die vor dem Duroplastmoldvorgang montierte Steckervorrichtung 90 ist auf ihrer Rückseite (Bereich zwischen Steckergehäuse und Befestigung auf der Leiterplatte 60) mit Duroplast verkapselt, wodurch die Kontakte zur Leiterplatte 60 mit Duroplast mediendicht umhüllt und geschützt werden. Der Steckervorrichtung 90 ist in Figur 2 vertikal zur Leiterplatte 60 ausgerichtet und beinhaltet mindestens eine Fläche, die beim Moldvorgang eine Dichtfläche zum Umspritzungswerkzeug bildet.
Die so verkapselte Elektronik bildet das Elektronikmodul 20 und ist aufgrund seiner hohen mechanischen Stabilität ohne weitere Gehäuseteile direkt auf der Motorbaugruppe 30, genauer auf einem Motorgehäuse 100 der Motorbaugruppe 30 angeordnet. In Folge der stoffschlüssigen Verbindung des Kapselmaterials mit den elektronischen Komponenten kann eine zusätzliche Wärmespreizung und Erhöhung der thermischen Kapazität erfolgen, die zur Reduzierung von Temperaturspitzen im Bereich von Leistungsbauteilen führt. An dem Elektronikmodul 20 können zusätzlich Kühlrippen vorgesehen sein, die zu einer zusätzlichen Kühlung der Elektronik beitragen. Auf der der Motorbaugruppe 30 zugewandten Seite 120 des Elektronikmoduls 20, welche partiell umhüllt ist, sind elektrische Kontaktierungselemente 140 vorgesehen, auf die Stanzgitter-Bauteile 150 mittels Surface Mount Technologie und Reflow-Löten (bevorzugt) aufgebracht sind. Zur Anbringung der SMT- Kontakte 150 auf der Leiterplatte 60 befinden sich dort Landeflächen, die so ausgeformt sind, dass sich die Kontakte 150 während dem Lötvorgang in ihrer Position einschwimmen und am Ende eine Positionstoleranz <+/-0,1 mm erreichen. Die SMT-Kontakte 150 sind Teil eines zweiteiligen Kontaktierungssystems. Der zweite Teil des Kontaktsystems 150 stellen bevorzugt Flachkontakte 160 dar, die vom Stator 190 der Motorbaugruppe 30 herausragen. Die Kontaktierung erfolgt durch das Aufstecken des Elektronikmoduls 20 auf das Motorgehäuse 180 der Motorbaugruppe 30, in dem der Stator 190 angeordnet ist. Das Kontaktierungssystem erlaubt durch seine Flexibilität Montagetoleranzen in allen Raumrichtungen auszugleichen und Montageverspannungen aufzunehmen, ohne diese an die Lötstellen auf der Leiterplatte 60 weiterzugeben.
Die Motorbaugruppe 30 umfasst das Motorgehäuse 180, den Stator 190, einen Rotor 200, eine Welle 210 sowie die vom Stator 190 in Richtung des Elektronikmoduls 20 weisenden Flachkontakte 160. Das Motorgehäuse 180 ist bevorzugt aus einer Aluminium- oder einer Eisenlegierung gefertigt.
Das Motorgehäuse 180 weist eine zylindrische Form auf und ist auf der dem Elektronikmodul 20 abgewandten Seite 220 vollständig offen. Auf dieser Seite 220 ist eine Platte 40 angeflanscht, die das Motorgehäuse 180 und damit den Motorraum abschließt. Mittig ist an der Platte 40 eine Lageraufnahme 230 angeordnet, in der die Welle 210 derart gelagert ist, dass sie sich zentral durch das Motorgehäuse 180 erstreckt. In bekannter Weise sind der Rotor 200 und der Stator 190 um die Welle 210 angeordnet. Des Weiteren stellt die Platte 40 auf ihrer der Motorbaugruppe 30 abgewandten Seite eine Montagefläche für eine Pumpe oder sonstige Aktuatorik (z. b. Zahnradgetriebe) 50 dar.
Auf der dem Elektronikmodul 20 zugewandten Seite weist das Motorgehäuse 180 Öffnungen 240 auf, durch die die Kontaktierung des Elektronikmoduls 20 mit dem Stator 190 des Motors erfolgt. In Figur 2 sind in den Öffnungen 240 die Flachkontakte 160 des Stators 170 angeordnet, die mit den SMT- Kontakten 150 der Leiterplatte 60 in elektrischem Kontakt sind. Durch die Öffnungen 240 kann Öl, das zur Kühlung der Motorbaugruppe 30 aus dem Pumpenraum in den Motorraum geleitet wird, gezielt die Kontakte 150, 160 umspülen. Hierdurch wird eine erhöhte Stromaufnahme bzw. Leistung der Motorbaugruppe 30 gewährleistet. Durch den gezielten Öldurchfluss wird zudem eine Korrosion der Kontakte 150, 160 verhindert, die beim Kontakt von unbewegtem Öl mit Cu-Kontakten auftreten kann. Die Öffnungen 240 können partiell im Motorgehäuse 180 sein, oder über den gesamten Durchmesser des Stators 190 ausgedehnt sein, sodass die Elektronik nur im Randbereich mit dem Motor verbunden ist.
Bei der Ausgestaltung der Öffnungen 240 in Figur 2 ist auf der dem Elektronikmodul 20 zugewandten Seite des Motorgehäuse 180, in der zur Leiterplatte 60 parallelen Fläche ein Gegenlagerträger 250 angeordnet, in dem die Welle 210 des Rotors 200 aufgenommen ist. (Im Falle einer kompletten Öffnung des Motorgehäuses 180 zur Elektronik kann an der Unterseite der Leiterplatte 60 ein Lagerschild aus der Kapselmasse angespritzt sein, die das Lager aufnimmt, Fig. 3).
Neben der elektrischen Verbindung über das Kontaktierungssystem 150, 160 ist das Elektronikmodul 20 mechanisch mit der Motorbaugruppe 30 verbunden. Hierzu sind das Elektronikmodul 20 und das Motorgehäuse 180 mittels einer thermisch leitfähigen und medienbeständigen Masse (Wärmeleitkleber) 260 verklebt. Alternativ kann auch eine Verklebung mittels einer Folie erfolgen. Das Wärmeleitmaterial 260 ist bevorzugt auf Epoxidbasis und mit keramischen Partikeln gefüllt, die gut Wärme, jedoch keinen Strom leiten. Alternativ können auch andere Materialien z.B. auf Acrylat Basis verwendet werden. Durch die Eigenschaften des Wärmeleitklebers 260 ist sowohl die Dichtheit als auch der Wärmeübergang gewährleistet. Die Eigenschaften des Klebers sind dabei so ausgelegt, dass diese den Unterschied der thermischen Dehnung zwischen dem gemoldeten Elektronikmodul 20 und dem Motorgehäuse 180 ausgleichen können. Die Festigkeit des Klebers ist zudem ausreichend, um die mechanische Fixierung ohne eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung (Schrauben) zu benötigen. Zusätzlich zur Verklebung können aber noch Anschraublöcher im Elektronikmodul 20 vorgesehen sein, die beim Spritzgussprozess im Werkzeug ausgeformt werden. Durch eine Verschraubung wird gezielt ein kraftschlüssiger Kontakt der unteren Metallisierung des Substrates mit dem metallischen Motorgehäuse 180 erzielt. Dies kann zu einer Verbindung der elektrischen Masse der elektrischen Schaltung mit dem Gehäuse, oder zur Wärmeabfuhr der elektrischen Verluste in das Motorgehäuse 180 genutzt werden. In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung 10 gezeigt. Gleich Teile sind dort mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei hierzu auf die Beschreibung zu Figur 2 verwiesen wird. Die Beschreibung erfolgt lediglich für die in den Figuren 2 und 3 unterschiedlichen Teile.
Die zur Peripherie führende Steckervorrichtung 90 der Figur 3 ist, im Gegensatz zu der der Figur 2, parallel zur Leiterplatte 60 angeordnet. Die Befestigung der Steckervorrichtung 90 gemäß Figur 3 erfolgt analog zu der bei der Ausführungsform nach Figur 2.
Des Weiteren unterscheidet sich die Ausführungsform nach Figur 3 dadurch, dass das Motorgehäuse 180 auf der dem Elektronikmodul 20 zugewandten Seite eine vollständige Öffnung 240 aufweist. Ein Gegenlagerträger 250 zur Aufnahme der Welle 210 ist auf der der Motorbaugruppe 30 zugewandten Seite an der Leiterplatte 60 angeordnet. Dieser Gegenlagerträger 250 kann dabei vor dem Molding auf der
Leiterplatte 60 montiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, wie in den Ansprüchen definiert.
Bezugszeichenliste
1 Aktuatorvorrichtung
2 Motorbaugruppe
3 Elektronikgehäuse
4 Steckervorrichtung
5 Motorgehäuse
6 Welle
7 Rotor
8 Stator
9 a, b Lagervorrichtung
10 Aktuatorvorrichtung
11 Lagerschild
12 Motorphasendrähte
13 Durchsteckkontakt
14 Gehäusedichtung
15 Leiterplatte
16 Schaltungsanordnung
17 wärmeleitfähige Materialien (Gap Filler)
20 Elektronikmodul
30 Motorbaugruppe
40 Platte
50 Anbaugruppe
60 Leiterplatte
70 elektrische Schaltungsanordnung
80 Motor
90 Steckervorrichtung
100 Moldgehäuse
110 Seiten der Leiterplatte
120 Motorbaugruppe zugewandte Seite
130 partielle Moldung
140 elektrische Kontaktierungselemente
150 Stanzgitter Bauteile
160 Flachkontakte
180 Motorgehäuse
190 Stator
200 Rotor
210 Welle 220 dem Elektronikmodul abgewandte Seite
230 Lageraufnahme
240 Öffnungen
250 Gegenlagerträger 260 Wärmeleitkleber

Claims

Patentansprüche
1 . Aktuatorvorrichtung (10) umfassend ein Elektronikmodul (20) und eine Motorbaugruppe (30), welche miteinander in Kontakt stehen, das Elektronikmodul (20) umfassend eine Leiterplatte (60) mit einer elektrischen Schaltungsanordnung (70), einer Steckervorrichtung (90) und wenigstens einem Kontaktierungselement (150) zum elektrischen Kontakt mit der Motorbaugruppe (30), wobei die Motorbaugruppe (30) umfasst ein Motorgehäuse (180), einen Stator (190), einen Rotor (200), eine Welle (210) sowie vom Stator (190) ausgehende Kontaktelemente (160) zum elektrischen Kontakt mit dem Elektronikmodul (20), wobei das Elektronikmodul (20) auf der der Motorbaugruppe (30) abgewandten Seite ein Moldgehäuse (100) aufweist, welches die Schaltungsanordnung (70) stoffschlüssig umgibt und in welchem die Steckervorrichtung (90) angeordnet ist, wobei das Motorgehäuse (180) an seiner dem Elektronikmodul (20) abgewandten Seite (220) eine Platte (40) aufweist, die an das Motorgehäuse (180) angeflanscht ist und auf der dem Elektronikmodul (20) zugewandten Seite wenigstens eine Öffnung (240) im Motorgehäuse (180) vorgesehen ist, wobei das Elektronikmodul (20) und die Motorbaugruppe (30) mechanisch miteinander verbunden sind.
2. Aktuatorvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei die elektrische Schaltungsanordnung (70) und die Steckervorrichtung (90) mit thermisch ausgehärtetem Kunststoff umhüllt sind.
3. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die elektrische Schaltungsanordnung (70) und die Steckervorrichtung (90) werkzeuglos vergossen sind.
4. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die der Motorbaugruppe (30) abgewandte Seite der Leiterplatte (60) umhüllt ist.
5. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die der Motorbaugruppe (30) abgewandte Seite der Leiterplatte (60) und deren Seitenbereiche (110) umhüllt sind.
6. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die der Motorbaugruppe (30) zugewandte Seite (120) der Leiterplatte (60) wenigstens partielle Moldbereiche (130) aufweist.
7. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die der Motorbaugruppe (30) zugewandte Seite der Leiterplatte (60) nahezu vollständig Moldbereiche (130) aufweist.
8. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steckervorrichtung (90) vertikal auf der Leiterplatte (60) angeordnet ist.
9. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steckervorrichtung (90) parallel zur Leiterplatte (60) angeordnet ist.
10. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei an dem Moldgehäuse (100) Rippen vorgesehen sind.
11 . Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kontaktierungselemente (150) zum elektrischen Kontakt mit dem vom Stator (190) ausgehenden, wenigstens einen Kontaktelement (160) auf der der Motorbaugruppe (30) zugewandten Seite (120) des Elektronikmoduls (20) angeordnet sind.
12. Aktuatorvorrichtung (10) nach Anspruch 11 , wobei die Kontaktierungselemente (140) mittels Surface Mount Technology oder mit Reflow-Löten oder Throughole-Kontaktierungselemente mittels Selektivlöten aufgebracht sind.
13. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Elektronikmodul (20) und die Motorbaugruppe (30) über Wärmeleitkleber (260) miteinander verbunden sind.
14. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Elektronikmodul (20) und die Motorbaugruppe (30) mittels einer Folie miteinander verbunden sind.
15. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Elektronikmodul (20) und die Motorbaugruppe (30) über eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind. 16
16. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Motorgehäuse (180) aus einer Aluminiumlegierung oder einer Eisenlegierung besteht.
17. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei ein Lager (230) für die Welle (210) in der Platte (40) vorgesehen ist, welche auf der dem Elektronikmodul (20) abgewandten Seite (220) an dem Motorgehäuse (180) angeordnet ist.
18. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei ein Gegenlager (250) für die Welle (210) in der dem Elektronikmodul (20) zugewandten Seite des Motorgehäuses (180) vorgesehen ist.
19. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei ein Gegenlager für die Welle (210) auf der dem Motorgehäuse (180) zugewandten Seite des Elektronikmoduls (20) angeordnet ist und in einem Moldbereich angeordnet ist.
20. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Platte (40) eine Montagefläche für eine Pump- oder sonstige Aktuatorik aufweist.
21. Aktuatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Kontaktelemente des Stators (190) als Flachkontakte (160) ausgebildet sind zur Kontaktierung mit den Kontaktierungselementen (140) des Elektronikmoduls (20).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023206265A1 (de) * 2023-07-03 2025-01-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Baueinheit und Verfahren zum Zusammenbau einer Baueinheit mit verbesserter Entwärmung
DE102023207408A1 (de) * 2023-08-02 2025-02-06 Vitesco Technologies GmbH Fluidpumpe, Kraftfahrzeug, Herstellverfahren für eine solche Fluidpumpe und Verwendung einer solchen Fluidpumpe in einem Wärmetransportmittelkreis(lauf)
DE102024114740A1 (de) * 2024-05-24 2025-11-27 Valeo Eautomotive Germany Gmbh Elektrische Maschine mit verbesserter elektrischer Verbindung zwischen Statorwicklungen und einem Wechselrichter

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19916551A1 (de) 1999-04-13 2000-10-19 Pierburg Ag Kühlmitttelpumpe
DE102014220288A1 (de) * 2014-10-07 2016-04-07 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Befestigen zumindest eines Schaltungsträgers in einem Gehäuse sowie Steuergerät
JP6365209B2 (ja) 2014-10-09 2018-08-01 株式会社デンソー 電気装置、電気装置の製造方法、および電動圧縮機
AT518125B1 (de) 2015-11-16 2020-01-15 Melecs Ews Gmbh & Co Kg Gehäusedeckel für eine elektrische Maschine
TWI654370B (zh) 2016-06-15 2019-03-21 泓記精密股份有限公司 Electric fuel pump
US11096268B2 (en) * 2018-07-27 2021-08-17 Dura Operating, Llc Motor power pack with overmolded printed circuit board integrated connector
AT522208A1 (de) * 2019-03-13 2020-09-15 Melecs Ews Gmbh Elektrische Maschine

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