KR20210023880A - 전자 시스템용 하우징의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하우징(10), 특히 전기 모터를 제어하기 위한 전자 시스템(18)용 하우징(10)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 하우징(10)은 제 1 하우징 요소(12) 및 제 2 하우징 요소(14)로 구성되며, 상기 하우징 요소들(12, 14)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고, 하우징 요소들(12, 14) 중 적어도 하나는 다이캐스팅 방법에 의해 제조된다. 하우징 요소들(12, 14)은 적어도 부분적으로 다층 레이저 빔 용접 공정, 특히 2 층 레이저 빔 용접 공정에 의해 유체 밀봉 방식으로 함께 연결된다.
Description
본 발명은 전자 시스템용 하우징의 제조 방법 및 본 발명에 따른 전자 시스템 하우징에 관한 것이다.
제 1 하우징 요소 및 제 2 하우징 요소를 갖는 전자 시스템용 하우징의 제조 방법은 이미 알려져 있다. 하우징을 제조하는 알려진 방법은 나사 연결을 통해 하우징 요소들을 연결한다. 밀봉은 제 1 하우징 요소와 제 2 하우징 요소 사이에 배치된 시일에 의해 수행된다. 제조를 위해, 다수의 방법 단계가 필요하며, 이는 제조 비용을 높인다.
단층 레이저 빔 용접을 통해 하우징 요소들을 연결하는 것도 알려져 있다. 그러나 이 방법은 용접 에러들이 발생하기 쉽고, 이로 인해 하우징의 밀봉성이 부족할 수 있다. 여기서 언급되는 유형의 용접 에러들은 다양한 원인을 가질 수 있다. 특히 알루미늄 다이 캐스트 합금의 용접시 특별한 문제가 발생한다. 예를 들어 레이저 용접 중에 개방되는, 재료 내의 에어 포켓은 용접 시임 내에 관통구를 야기할 수 있다. 또한, 레이저 빔 공정 중에 수소 함유물(inclusion)과 합금 원소가 방출되어 용접 시임에 기공을 형성할 수 있다.
본 발명은 하우징, 특히 전기 모터를 제어하기 위한 전자 시스템용 하우징을 제조하는 방법에 관한 것이며, 하우징은 제 1 하우징 요소와 제 2 하우징 요소로 구성되고, 상기 하우징 요소들은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하며, 상기 하우징 요소들 중 적어도 하나는 다이캐스팅 방법에 의해 제조된다. 상기 하우징 요소들은 적어도 부분적으로 다층 레이저 빔 용접 공정, 특히 2 층 레이저 빔 용접 공정에 의해 유체 밀봉 방식으로 함께 연결되는 것이 제안된다.
독립 청구항들의 특징들을 갖는, 하우징을 제조하는 본 발명에 따른 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 전자 시스템 하우징은 하우징 요소들 사이에 저렴하고 동시에 유체 밀봉 방식의 연결이 제공될 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 다층 레이저 용접 시임에 의해 바람직하게는 밀봉성이 증가될 수 있다. 하우징의 내에 배치된 전자 시스템은 레이저 빔 용접의 좁은 열 영향 영역에 의해 최소의 영향을 받는다. 추가 용접 시임 층의 설정은 누출이 검출되거나 의심되는 제 1 용접 시임 층의 영역에서 특히 바람직하고 유연하게 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 조립 시간 및 부품 비용도 줄일 수 있다.
표면 상의 용융물이나 액체 알루미늄 또는 액체 알루미늄 합금이 공기 중의 수분이나 물과 접촉하면, 이는 기형, 기공 또는 가스 함유물로 이어질 수 있다. 공기 중의 물은 액체 알루미늄과 반응하여 산화알루미늄과 수소를 형성한다. 수소는 용액 중의 용융물 내로 들어간다. 수소는 액체 알루미늄에서 매우 잘 녹는다. 알루미늄 용융물이 응고되면, 수소의 용해도가 급격히 떨어지고 구조에 수소로 채워진 기공이 발생할 수 있다. 이러한 수소 함유물은 제 1 용접 시임 층의 레이저 용접 중에 방출될 수 있으므로 용접 시임 자체에 구멍과 기공을 야기하고, 이 구멍과 기공은 후속 용접 시임 층으로 바람직하게 폐쇄될 수 있으므로 유체 밀봉 방식 전자 컴파트먼트가 하우징 내에 제공될 수 있다.
또한 방출된 공기 함유물, 구조로부터 합금 원소의 탈기, 하우징 요소의 표면 상의 산화물 층에 수소 저장, 및 다이캐스트 합금의 주조 공정에서 표면에 남은 오일과 지방은 알루미늄으로 이루어진 하우징 요소들을 연결할 때 제 1 용접 시임 층의 밀봉성 부족으로 이어질 수 있다. 이미 설명된 바와 같이, 이러한 용접 에러는 제 1 레이저 용접 시임 층에 배치된 하나 이상의 추가 레이저 용접 시임 층으로 폐쇄될 수 있어서, 하우징 요소들 사이의 유체 밀봉 방식 연결이 제공될 수 있다. 소정 레이저 용접 시임 품질에 따라, 제 2 레이저 용접 시임 층을 도입한 후 하나 이상의 추가 용접 시임 층이 제 2 용접 시임 층에 적용될 수도 있다.
따라서, 하우징 요소들의 적어도 부분적인 다층 레이저 빔 용접은 바람직하게는 특히 실질적으로 기공 없이 형성된 정밀하고 좁은 레이저 용접 시임을 제공할 수 있게 한다. 동시에, 다른 용접 공정에 비해 다층 레이저 빔 용접의 상대적으로 낮은 열 도입으로 인해, 전자 시스템치에 대한 원하지 않는 열 영향이 바람직하게 최소화되거나 방지될 수 있다. 다층 레이저 빔 용접을 통한 하우징 요소들의 연결은 하우징에 배치된 전자 시스템에 대한 열 영향을 최소화하면서 유체 밀봉 방식 연결을 위한 특히 간단하고 비용 효율적인 방법이다.
본 발명의 맥락에서, 다이캐스팅 공정은 용융물이 고압 하에서 영구 금형 내로 압입되는 주조 공정을 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 상기 압력은 바람직하게는 응고 동안 유지된다. 다이캐스팅 공정에서 제조된 하우징 요소들은 알루미늄, 특히 알루미늄 합금, 바람직하게는 AlSi12(Fe), 합금 230으로 이루어진다.
종속 청구항들에 제시된 조치들은 독립 청구항에 제시된 특징들의 바람직한 개선을 가져온다.
본 발명의 바람직한 개선에 따르면, 다층 레이저 빔 용접의 적어도 하나의 용접 시임 층은 빔 진동에 의해 구현된다. 빔 진동 및 이에 따라, 이미 용융된 재료 위로 재이동에 의해, 바람직하게는 용접 시임 내의 기공들이 효과적으로 감소될 수 있으며, 이는 다층 레이저 용접 시임의 높은 표면 품질을 가져온다. 레이저 용접 진행 이동을 원형 진동 궤도와 중첩함으로써, 하우징 요소들 사이에 특히 밀봉 방식의 그리고 가능한 한 에러 없는 연결이 제공될 수 있도록, 국부적인 에너지 도입이 개선될 수 있다. 이러한 원형 진동 궤도에 추가하여, 빔 진동이 실질적으로 사인형의 곡선을 따르는 것도 가능하다. 타원형 또는 횡단 8 자형 또는 길이 방향 8 자형 빔 진동 모양과 같은 레이저 빔의 다른 궤도도 가능하다. 빔 진동은 국부적인 열 도입 및 그에 따른, 용접 시임 폭 및 용접 시임 깊이와 같은 용접 시임 매개 변수의 의도적인 설정을 가능하게 한다.
본 발명의 맥락에서, 레이저 빔의 빔 진동은 하나 이상의 공간 방향에서 고정된 진폭을 갖는 일반적으로 고조파 진동과 진행 이동의 중첩을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제 1 용접 시임 층 및 적어도 하나의 제 2 용접 시임 층으로 형성된 다층 용접 시임은 다층 용접 시임의 자유 표면을 향한 용접 시임 층의 영역에, 특히 제 2 용접 시임 층의 영역에 실질적으로 기공 없이 형성된다. 또한, 기공 및 함유물의 수는 단순한 레이저 용접 시임 층에 비해 현저하게 감소되며, 이러한 현저한 감소는 바람직하게는 기공 또는 함유물의 절반이상, 특히 바람직하게는 80% 보다 큰 감소를 의미할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, [mm/s] 단위의 레이저 빔의 진행 속도와 [Hz] 단위의 레이저 빔의 중첩된 빔 진동 사이의 비율은 0.2 (mm/s)/Hz 내지 0.4 (mm/s)/Hz, 특히 실질적으로 0.25 (mm/s)/Hz 내지 0.35 (mm/s)/Hz이다. 이러한 비율은 원형 진동 궤도에서 트랙 속도가 변하기 때문에 진행 속도와 빔 진동 주파수 간의 비율에 결정적으로 의존하는 최적의 국부적인 열 도입을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 최적화된 미세 구조를 가진 고품질의, 유체 밀봉 방식 레이저 용접 시임이 제공될 수 있다. 특히, 진행 속도 대 빔 진동의 비율이 0.25 (mm/s)/Hz 내지 0.35 (mm/s)/Hz의 범위인 경우, 2개의 연속하는 진동이 최적화된 미세 구조를 제공하기에 충분한 정도로 중첩되는 것이 보장될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 용접 시임 층의 용접 시임의 폭이 제 2 용접 시임 층의 용접 시임의 폭보다 작게 설계되고 및/또는 제 1 용접 시임 층의 용접 시임의 깊이가 제 2 용접 시임 층의 용접 시임의 깊이보다 크게 설계된다. 이러한 방식으로, 제 2 용접 시임 층이 제 1 용접 시임 층의 자유 표면을 완전히 덮는 것이 보장될 수 있고, 따라서 하우징 내로 침투하는 유체 또는 액체에 대한 밀봉성이 보장될 수 있다. 용접 시임 층의 폭 및 깊이의 이러한 설정은 특히 레이저 빔 방법이 빔 진동, 특히 원형 빔 진동에 의해 실시되는 경우에 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선에 따르면, 레이저 용접 시임 곡선이 각진 영역에서만, 용접 시임이 다층 레이저 용접 시임으로서 설계된다. 이러한 방식으로, 용접 에러가 발생할 확률이 높은 영역에서 제 1 용접 시임 위로 재이동이 감소될수 있다. 이러한 방식으로, 제조 비용이 바람직하게 감소될 수 있다. 이러한 맥락에서, 각진 용접 시임 곡선은 바람직하게는 레이저 헤드의 진행 방향을 45°보다 크게 변경해야하는 곡선를 의미하는 것으로 이해된다. 특히 바람직한 방식으로, 용접 시임은 용접 시임 곡선이 실질적으로 S 자형 곡선을 따르는 영역에서 다층 레이저 용접 시임으로서 설계된다.
특히, 제 2 용접 시임 층의 실질적으로 원형인 레이저 빔 궤도의 반경이 제 2 용접 시임 층의 실질적으로 원형인 레이저 빔 궤도의 반경보다 더 크게, 특히 20 % 내지 40 % 더 크게, 바람직하게는 30 % 내지 35 % 더 크게 설계됨으로써, 하우징에 배치된 전자 시스템의 영향을 최소화하면서 하우징 요소들의 유체 밀봉 방식 연결이 제공될 수 있다. 이러한 용접 시임 모양은 제 1 용접 시임 층을 제 2 용접 시임 층으로 확실한 커버링, 및 그에 따라 다중 용접 시임의 에러율을 최소화하는 동시에 좁은 용접 시임의 제공을 가능하게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 2 하우징 요소는 제 1 하우징 요소를 위한 커버로서 설계되고, 제 1 하우징 요소는 제 2 하우징 요소에 의해 덮이는 리세스를 갖는다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 레이저 빔 방법 또는 다층 레이저 빔 방법에 의해 2개의 하우징 요소를 연결함으로써, 추가 하우징 부품 또는 추가로 도입된 재료 없이, 전자 시스템을 위한 밀봉된 하우징 내부 공간이 제공될 수 있다. 이를 위해, 커버로서 설계된 제 2 하우징 요소는 바람직하게는 다층 레이저 빔 용접 전에 제 1 하우징 요소에 실질적으로 갭 없이 안착된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 하우징 요소와 제 2 하우징 요소는 서로 앵글 조인트로, 특히 플랜지 조인트로 배치된다. 또한, 다층 레이저 용접 시임은 프런트 플랫 시임(front flat seam)으로서 설계된다. 이러한 플랜지 조인트는 특히 커버로서 설계된 제 2 하우징 요소가 레이저 빔 연장 방향으로 제 1 하우징 요소의 윤곽을 넘어 돌출함으로써 제공될 수 있고, 커버는 실질적으로 통(tub) 형상이다. 각진 시트형 커버(플랜지)의 돌출한 커버 에지는 바람직하게는 용접 금속으로서 사용될 수 있으며 레이저 빔 용접 중에 함께 용융될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제 2 용접 시임 층은 동일하지 않은 레그를 갖는 용접 시임으로서 설계되고, 용접 시임의 긴 레그는 다이캐스팅 방법에 의해 제조된 하우징 요소를 향하도록 설계된다. 특히 단조 합금으로 형성된 커버의 경우, 기공 및 구멍과 같은 용접 시임 에러는 바람직하게는 다이캐스팅 방법에 의해 제조된 하우징 요소의 영역에서 발생한다. 다이캐스팅 방법에 의해 제조된 하우징 요소의 영역에서 제 1 용접 시임 층을 해당 제 2 용접 시임 층으로 확대 중첩하는 것은 바람직하게는 용접 에러의 발생 확률이 더 높은 영역에서 확대된 연결을 가능하게 한다.
적어도 하나의 하우징 요소가 성형 방법에 의해 제조되는 것이 특히 바람직하다. 하우징 요소는 바람직하게는 딥 드로잉에 의해 형성된다. 딥 드로잉에 의해 하우징 요소를 제조하기 위한 출발 재료는 특히 에러 없고 기공 없는 단조 합금이다. 상기 방법에 따른 딥 드로잉은 에러 없는, 특히 기공 없는, 얇은 벽의, 가벼운 하우징 요소를 제조할 수 있게 한다. 또 다른 장점은 딥 드로잉이 하우징 요소를 제조하는 간단하고 저렴한 방법이라는 것이다. 단조 합금으로부터 딥 드로잉된 하우징 요소는 바람직하게는 알루미늄, 특히 알루미늄 합금, 바람직하게는 AlMg3 또는 AlSil, 2MgO.4를 포함한다. 합금의 구리 함량이 낮은 것이, 특히 0.3 % 미만인 것이 바람직하다. 다른 알루미늄 합금의 사용도 가능하다.
다이캐스팅 방법에 의해 제조된 하우징 요소는 바람직하게는 다이캐스팅 금형 내로 도입되기 전에 특히 충분히 탈기된 용융물로부터 제조되며, 상기 다이캐스팅 방법은 보호 분위기에서, 특히 질소 분위기에서 실시된다. 용융물의 탈기는 주조 공정 중에 용융물이 다른 가스 또는 용융물로부터 나오는 가스와 반응하는 것을 방지한다. 탈기된 용융물을 결합하고 질소 분위기에서 다이캐스팅 공정을 수행함으로써 다층 레이저 빔 용접 이전에 이미 기형, 가스 함유물 또는 기공이 감소될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 전자 시스템은 다층 레이저 빔 용접 전에 하우징 요소들 중 하나에 배치된다. 바람직하게는, 전자 시스템이 제 1 하우징 요소의 리세스 내의 중앙에 배치되어 전자 시스템과 레이저 용접 시임의 열 영향 영역 사이의 최대 거리가 제공될 수 있다.
고체 레이저, 특히 바람직하게는 1800 W 내지 2000 W의 출력을 갖는 Nd:YAG 레이저가 바람직하게는 다층 레이저 빔 용접에 사용된다.
실시예들이 도면에 도시되고 다음 설명에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 결합 전 하우징의 분해도이고,
도 2a는 다층 레이저 빔 용접 전, 도 1의 하우징의 실시예의 단면도이며,
도 2b는 다층 레이저 빔 용접 후, 도 1의 하우징의 실시예의 단면도이다.
도 2a는 다층 레이저 빔 용접 전, 도 1의 하우징의 실시예의 단면도이며,
도 2b는 다층 레이저 빔 용접 후, 도 1의 하우징의 실시예의 단면도이다.
도 1에는 본 발명에 따른 하우징(10)의 분해도가 도시되어 있다. 하우징(10)은 제 1 하우징 요소(12) 및 제 2 하우징 요소(14)를 포함한다. 도 1에 도시된 하우징(10)은 전기 모터를 제어하기 위한 전자 시스템(18)를 수용하는데 적합하다. 그러나 여기서, 유체 밀봉 방식으로 밀봉된 하우징 내부 공간이 요구되는 용도에는 이러한 하우징(10)이 사용될 수 있다는 것을 명백히 밝혀둔다. 도 1에 명확히 나타나는 바와 같이, 제 1 하우징 요소(12)는 전자 시스템(18)이 조립된 상태로 배치되는 리세스(16)를 갖는다. 리세스(16)는 전자 시스템(18)의 윤곽에 따라 실질적으로 직사각형의 형상을 갖는다. 본 발명에 따르면, 하우징 요소들(12, 14)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고, 하우징 요소들(12, 14) 중 적어도 하나는 다이캐스팅 방법에 의해 제조된다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 여기에 도시된 실시예에 따르면, 제 1 하우징 요소(12)는 다이캐스팅 방법에 의해 제조되고 그 표면에 다수의 냉각 리브(20)를 갖는다. 전자 시스템(18)의 작동 중에 발생한 열은 냉각 리브(20)를 통해 소산될 수 있다. 열은 전자 시스템(18)으로부터 하우징(10)으로 전달된다. 열은 하우징(10)으로부터 하우징(10)의 표면 및 냉각 리브(20)의 표면을 통한 대류에 의해 소산된다. 이를 위해, 하우징(10)은 바람직하게는 이동하는 기류에 배치된다. 하우징(10)은 바람직하게는 전기 모터에 의해 구동되는 팬의 기류에 배치되고, 전기 모터는 전술한 바와 같이 전자 시스템(18)에 의해 제어된다.
도 1에 명확히 나타나는 바와 같이, 제 2 하우징 요소(14)는 조립 동안 전자 시스템(18)을 제 1 하우징 요소(12)의 리세스(16) 내로 삽입한 후에 리세스(16)에 배치되어 이를 완전히 덮는 커버로서 설계된다. 조립된 상태에서 제 1 하우징 요소(12)와 제 2 하우징 요소(14) 사이에는 전자 컴파트먼트가 남아있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 커버는 단조 합금을 딥 드로잉함으로써 제조될 수 있다. 도 1에 도시된 커버(14)는 실질적으로 직사각형의 편평한 윤곽을 가지며, 커버 에지(24)는 실질적으로 90°만큼 빙 둘러 구부러져서 커버(14)가 실질적으로 통 형상을 갖는다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 하우징 요소(12)는 원주형 재킷(26)을 포함한다. 예를 들어, 전자 시스템(18)의 제어 및/또는 에너지 공급을 위한 또는 모터의 제어 및/또는 에너지 공급을 위한 커넥터가 재킷(26)의 리세스(28) 상에 또는 내에 배치된다. 제 2 하우징 요소(14)가 제 1 하우징 요소(12) 상에 배치되기 전에, 전자 시스템(18)은 전자 컴파트먼트 내에 배치되고, 특히 거기에 고정된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징(10) 내에 전자 시스템(18)의 고정은 고정 요소에 의해, 특히 접촉점, 바람직하게는 하우징 요소들(12, 14) 상의 정지부들에 의해 수행된다. 그런 다음, 두 하우징 요소(12, 14)는 제 1 용접 위치에서 하우징 에지(24)의 연장을 따라 완전히 빙 둘러 레이저 용접된다. 도 1에 명확히 나타나는 바와 같이, 제 2 하우징 요소(14) 및 그에 따라, 하우징 에지(24)를 따르는 레이저 용접 시임 곡선은 레이저가 커버 에지(24)의 곡률을 따르기 위해 진행 방향을 약 90°만큼 두 번 변경해야 하는 섹션(26)을 갖는다. 이 섹션(26)에서, 전술한 용접 에러가 제 1 용접 시임 층에서 더 자주 발생하며, 이 용접 에러는 전자 컴파트먼트의 밀봉 결함으로 이어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 제 1 용접 시임 층 위로 재이동함으로써 적어도 하나의 추가 용접 시임 층이 제 1 용접 시임 층에 적용된다. 추가 용접 시임 층 또는 용접 시임 층들은 바람직하게는 해당 용접 시임을 설정하기 위해 레이저 진행 방향이 약 90°만큼 변경되어야 하는 섹션(26) 또는 다른 섹션들(27)에 적용된다.
다층 레이저 용접 시임은 2개의 하우징 요소(12, 14) 사이의 금속 연결을 형성하고, 이를 통해 2개의 하우징 요소(12, 14) 사이의 양호한 열 전도 및 이에 따라 하우징(10) 또는 전자 시스템 (18)의 효과적인 냉각이 달성될 수 있다. 이와 대조적으로, 종래 기술로부터 알려진 습식 밀봉은 제한적으로만 열 교환이 수행될 수 있도록 하우징 요소들(12, 14) 사이의 열 흐름 형성을 방해하거나 최소화한다. 2개의 결합 파트너(12, 14)의 직접적인 그리고 원주 방향의 금속 접촉의 결과로, 전자 시스템(18)에 대해 긍정적인 전기적 연결이 달성된다. 따라서, 예를 들어 전자기 호환성이 향상될 수 있다. 이는 전자 시스템(18)이 모터의 전자기장 또는 방사선으로부터 보호되어야 하거나 환경이 전자 시스템(18)의 전자기 방사선 또는 필드로부터 보호되어야 하는 경우 특히 중요하다.
도 2a는 다층 레이저 빔 용접 전에 제 1 실시예에 따른 하우징(10)의 일부를 단면도로 도시한다. 도 2a에 도시된, 본 발명의 실시예에 따르면, 2개의 하우징 요소(12, 14)는 서로 플랜지 조인트로 배치된다. 이를 위해, 제 2 하우징 요소(14)는 제 2 하우징 요소(14)의 연장 평면으로부터 실질적으로 90°만큼 구부러지도록 설계된 하우징 에지(24)를 갖는다. 그러나 여기서, 예를 들어, 2개의 하우징 요소(12, 14)가 서로 코너 조인트로 배치되는 다른 실시예도 가능하다는 것을 명백히 밝혀둔다.
제 1 하우징 요소(12)는 특히 제 1 하우징 요소(12)의 재킷(26)의 에지에 단차로서 설계된 내부에 배치된 리세스(16)를 갖는다. 단차는 삽입된 커버 요소(14)에 대해 축 방향 및 반경 방향 정지부를 형성한다. 본 발명의 바람직한 개선에 따르면, 단차(32)의 반경 방향 높이(30)는 원주 방향으로 실질적으로 일정하다. 본 발명의 바람직한 개선에 따르면, 제 2 하우징 요소(14)의 원주 방향 하우징 에지(24)는 바람직하게는 단차(32)의 반경 방향 높이(30)보다 높은 반경 방향 높이(36)를 가지므로, 하우징 에지(24)는 삽입된 상태에서 레이저 빔 연장 방향(34)으로 또는 반경 방향으로 제 1 하우징 요소(12)의 윤곽을 넘어 돌출한다. 돌출부(38)는 바람직하게는 레이저 빔 용접 동안 용융될 수 있고 추가의 용접 재료로서 작용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 하우징 요소들(12, 14)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되며, 2개의 하우징 요소(12, 14) 중 적어도 하나는 다이캐스팅 방법에 의해 제조된다. 다이캐스팅 방법은 액체 출발 물질, 특히 용융물로부터 고체가 제조되는 1차 성형 공정이다. 이를 위해, 특히 알루미늄으로 이루어진 고 융점 합금이 사용되며, 이 합금은 주조 금형의 완전한 충전을 달성하기 위해 치수적으로 정확하고 재사용 가능한 금형, 특히 스틸 금형 내로 고압으로 주입된다. 경화 주물은 주조 금형의 금형 캐비티의 세부 사항과 형상을 매우 정확하게 갖는다. 다이캐스팅의 장점은 높은 설계 자유도에 있다. 전자 시스템(18)의 하우징(10)용 하우징 요소(12, 14)는 높은 열 전도 및 밀봉성을 요구한다. 특히, 다이캐스팅 방법은 냉각 리브의 형성을 허용하며, 하우징 내부의 기하학적 구조를 거기에 있는 전자 시스템(18)에 맞게 최적으로 조정할 수 있게 한다.
하우징 요소(12, 14)를 제조하기 위한 다이캐스팅 방법으로 인해, 기공으로 이어지는 결함 및 가스 함유물은 일반적으로 방지될 수 없다. 결함 위치들은 용접 중에 제 1 용접 시임 층에서 누출을 야기하여 하우징(10)의 완전한 밀봉을 막는다. 이미 언급했듯이, 이러한 용접 에러는 레이저 용접 시임 곡선이 각진 영역(26, 27)에서 더 자주 발생한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다층 용접 시임(40)은 상기 영역(26, 27)에 배치된다. 이러한 다층 용접 시임(40)은 도 2b에 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 레이저 빔 용접에서, 레이저 빔은 바람직하게는 2개의 하우징 요소(12, 14) 사이의 중앙에서 안내되고, 레이저 빔 연장 방향(34)은 실질적으로 하우징(10)의 반경 방향으로 연장된다. 본 발명에 따라, 제 1 방법 단계에서 제 1 용접 시임 층(42)은 레이저 빔 용접에 의해 적용된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 용접 시임 층(42)은 전술한 유형의 레이저 빔의 빔 진동에 의해 적용될 수 있다. 이어서, 제 2 용접 시임 층(44)이 제 1 용접 시임 층(42)에 적용된다. 제 2 용접 시임 층(44)을 배치함으로써, 제 1 용접 시임 층(42)의 기공 및 함유물과 같은 용접 에러가 바람직한 방식으로 폐쇄될 수 있다.
도 2b에 도시된 실시예에 따르면, 제 1 용접 시임 층(42)의 용접 시임의 폭(48)은 제 2 용접 시임 층(44)의 용접 시임의 폭(46)보다 작게 설계된다. 이러한 방식으로, 해당 영역(26, 27)에서 전체 제 1 용접 시임 층(42)이 제 2 용접 시임 층(44)에 의해 덮이고 따라서 하우징의 밀봉성이 개선되는 것이 보장될 수 있다. 본 발명의 바람직한 개선에 따르면, 이것에 대해 추가로 또는 대안으로서, 제 1 용접 시임 층(42)의 깊이(50)가 제 2 용접 시임 층(44)의 깊이(52)보다 더 깊게 설계된다.
10: 하우징
12, 14: 하우징 요소
16: 리세스
18: 전자 시스템
34: 레이저 빔 연장 방향
40: 다층 용접 시임
42, 44: 용접 시임 층
46: 폭
52: 깊이
12, 14: 하우징 요소
16: 리세스
18: 전자 시스템
34: 레이저 빔 연장 방향
40: 다층 용접 시임
42, 44: 용접 시임 층
46: 폭
52: 깊이
Claims (16)
- 하우징(10), 특히 전기 모터를 제어하기 위한 전자 시스템(18)용 하우징(10)을 제조하는 방법으로서, 상기 하우징(10)은 제 1 하우징 요소(12) 및 제 2 하우징 요소(14)로 구성되며, 상기 하우징 요소들(12, 14)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고, 상기 하우징 요소들(12, 14) 중 적어도 하나는 다이캐스팅 방법에 의해 제조되는, 상기 하우징(10)의 제조 방법에 있어서,
상기 하우징 요소들(12, 14)은 적어도 부분적으로 다층 레이저 빔 용접 공정, 특히 2 층 레이저 빔 용접 공정에 의해 유체 밀봉 방식으로 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 다층 레이저 빔 용접의 적어도 하나의 용접 시임 층(42, 44)은 빔 진동에 의해, 특히 실질적으로 원형의 레이저 빔 궤도에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다층 용접 시임(40)은 상기 다층 용접 시임(40)의 자유 표면을 향한 상기 용접 시임 층들(42, 44)의 영역에서 실질적으로 기공 없이 설계되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 빔의 진행 속도와 상기 레이저 빔의 상기 빔 진동 사이의 비율은 0.2 (mm/s)/Hz 내지 0.4 (mm/s)/Hz, 특히 실질적으로 0.25 (mm/s)/Hz 내지 0.35 (mm/s)/Hz인 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 용접 시임 층(42)의 폭(48)은 상기 제 2 용접 시임 층(44)의 폭(46)보다 작게 설계되고 및/또는 상기 제 1 용접 시임 층(42)의 깊이(50)는 상기 제 2 용접 시임 층(44)의 깊이(52)보다 크게 설계되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저 용접 시임 곡선이 각진 영역(62, 27)에서, 상기 용접 시임(40)은 다층 레이저 용접 시임으로서 설계되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 용접 시임 층(42)의 실질적으로 원형의 레이저 빔 궤도의 반경은 상기 제 2 용접 시임 층(44)의 실질적으로 원형의 레이저 빔 궤도의 반경보다 더 크게, 바람직하게는 20% 내지 40% 더 크게, 더 바람직하게는 30% 내지 35% 더 크게 설계되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 하우징 요소(14)는 상기 제 1 하우징 요소(12)용 커버로서 설계되고, 상기 제 1 하우징 요소(12)는 상기 제 2 하우징 요소(14)에 의해 커버되는 리세스(16)를 갖는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 하우징 요소(12) 및 제 2 하우징 요소(14)는 레이저 용접 영역에서 서로 앵글 조인트로, 특히 플랜지 조인트로 배치되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 커버로서 설계된 상기 제 2 하우징 요소(14)는 레이저 빔 연장 방향(34)으로 상기 제 1 하우징 요소(12)의 윤곽을 넘어 돌출부(38)에서 돌출하고, 상기 커버는 실질적으로 통 형상인 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 용접 시임 층(44)은 동일하지 않은 레그들을 갖는 용접 시임으로서 설계되고, 상기 제 2 용접 시임 층(44)의 긴 레그는 다이캐스팅 방법에 의해 제조된 하우징 요소(12, 14)를 향해 설계되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 하우징 요소(14)는 단조 합금의 성형에 의해, 특히 딥 드로잉에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이캐스팅 방법에 의해 제조된 하우징 요소(12, 14)는 다이캐스팅 금형 내로 도입 전에, 탈기된 용융물, 특히 충분히 탈기된 용융물로 제조되고, 상기 다이캐스팅 방법은 보호 분위기, 특히 질소 분위기에서 실시되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 시스템은 상기 다층 레이저 빔 용접 전에 상기 하우징 요소들(12, 14) 중 하나에 배치되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저 빔 용접을 위해 고제 레이저, 특히 Nd:YAG 레이저가 사용되는 것을 특징으로 하는 하우징(10)의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조되는 전자 시스템 하우징으로서, 상기 전자 시스템 하우징은 적어도 하나의 제 1 하우징 요소(12) 및 제 2 하우징 요소(14)를 포함하고, 상기 하우징 요소들(12, 14)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하며, 상기 하우징 요소들(12, 14) 중 적어도 하나는 다이캐스팅 방법에 의해 제조되고, 상기 하우징 요소들(12, 14)은 레이저 용접 공정에 의해 유체 밀봉 방식으로 함께 연결되며, 상기 제 1 하우징 요소(12)와 상기 제 2 하우징 요소(14) 사이에 적어도 부분적으로 다층 레이저 용접 시임(40)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템 하우징.
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