KR20210134780A - 전자 시스템 및 전기 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 시스템에 관한 것이며, 전자 시스템은,
- 제 1 베어링 표면을 포함하는 케이싱;
- 케이싱에 부착되고, 제 1 연결 표면을 갖는 제 1 연결 단부를 포함하는 제 1 버스바;
- 제 2 베어링 표면을 포함하며, 제 2 연결 표면을 갖는 제 2 연결 단부를 포함하는 제 2 버스바를 포함함는 전자 유닛을 포함하며,
제 2 베어링 표면은 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때 제 1 베어링 표면 상에서 활주되도록 구성되며,
제 1 베어링 표면 및 제 2 베어링 표면 중 하나는, 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때, 제 2 연결 표면이 제 1 연결 표면에 더 가깝게 되도록 제 2 버스바를 변형시키기 위해 삽입 방향에 대해 경사진 램프를 포함한다.
본 발명은 또한 이러한 전자 시스템과, 회전 전기 기계를 포함하는 전기 조립체에 관한 것이다.
- 제 1 베어링 표면을 포함하는 케이싱;
- 케이싱에 부착되고, 제 1 연결 표면을 갖는 제 1 연결 단부를 포함하는 제 1 버스바;
- 제 2 베어링 표면을 포함하며, 제 2 연결 표면을 갖는 제 2 연결 단부를 포함하는 제 2 버스바를 포함함는 전자 유닛을 포함하며,
제 2 베어링 표면은 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때 제 1 베어링 표면 상에서 활주되도록 구성되며,
제 1 베어링 표면 및 제 2 베어링 표면 중 하나는, 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때, 제 2 연결 표면이 제 1 연결 표면에 더 가깝게 되도록 제 2 버스바를 변형시키기 위해 삽입 방향에 대해 경사진 램프를 포함한다.
본 발명은 또한 이러한 전자 시스템과, 회전 전기 기계를 포함하는 전기 조립체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 2개의 버스바를 함께 서로 더 가깝게 하기 위한 수단을 포함하는 전자 시스템과, 이러한 전자 시스템을 포함하는 전기 조립체에 관한 것이다.
공지된 방법에서, 전자 시스템은,
- 케이싱;
- 케이싱에 부착되고, 제 1 연결 표면을 갖는 제 1 연결 단부를 포함하는 제 1 버스바, 예를 들어 회전 전기 기계의 위상 권선에 전력을 공급하도록 구성된 전력 전자 모듈의 버스바;
- 예를 들어 삽입 방향으로 케이싱에 삽입되도록 구성된 캐패시터를 포함하는 필터 블록인 전자 유닛으로서,
- 지지체,
- 지지체에 부착되고, 제 2 연결 표면을 갖는 제 2 연결 단부를 포함하는 제 2 버스바를 포함하는, 전자 유닛을 포함하며,
제 1 연결 표면과 제 2 연결 표면 사이의 전기 연결부는 전기 용접에 의해 이뤄진다.
전기 용접을 수행하기 위해서, 제 1 연결 표면을 제 2 연결 표면에 대해 가압하고, 제 1 연결 표면과 제 2 연결 표면 사이에 전류를 통과시킬 필요가 있다. 제 2 연결 표면에 대해 제 1 연결 표면을 가압하는 것은 부피가 큰 프레스 툴의 사용을 필요로 하며, 특히 전자 구성요소들을 전기 연결부에 가깝게 설치할 가능성을 제한한다.
툴에 필요한 상당한 정도의 공간의 이러한 문제를 해결하기 위해, 제 1 연결 표면과 제 2 연결 표면 사이에 레이저 용접을 수행하는 것도 고려되었다. 그러나, 이러한 유형의 용접은 제 1 연결 표면과 제 2 연결 표면 사이에 정확한 간격이 필요하다. 이러한 정확한 간격은 특히 제 1 연결 표면과 제 2 연결 표면 사이의 긴 치수 체인으로 인해서 달성하기 어렵다.
본 발명은 이러한 결점의 전부 또는 일부를 극복하는 것을 목표로 한다.
본 발명은 전자 시스템에 관한 것이며, 전자 시스템은,
- 제 1 베어링 표면을 포함하는 케이싱;
- 케이싱에 부착되고, 제 1 연결 표면을 갖는 제 1 연결 단부를 포함하는 제 1 버스바;
- 제 2 베어링 표면을 포함하는 전자 유닛 ― 상기 전자 유닛은 삽입 방향으로 케이싱에 삽입되도록 구성되고, 상기 전자 유닛은,
- 지지체,
- 상기 지지체에 부착되고, 제 2 연결 표면을 갖는 제 2 연결 단부를 포함하는 제 2 버스바를 포함함 ―;을 포함하며,
상기 제 2 베어링 표면은 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때 제 1 베어링 표면 상에서 활주되도록 구성되며,
제 1 베어링 표면 및 제 2 베어링 표면 중 하나는, 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때, 제 2 연결 표면이 제 1 연결 표면에 더 가깝게 되도록 제 2 버스바를 변형시키기 위해 삽입 방향에 대해 경사진 램프를 포함한다.
이러한 경사진 램프의 사용은 제 1 연결 표면과 제 2 연결 표면 사이의 거리에서 허용오차를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 허용오차의 이러한 감소는 특히 제 1 버스바의 제 1 연결 단부와 제 2 버스바의 제 2 연결 단부 사이에 레이저 유형 용접을 사용하는 것을 가능하게 한다.
이러한 유형의 용접은 전기 용접보다 부피가 적은 툴이 필요하다. 따라서, 특히 전자 구성요소들의 설치를 위해 제 1 버스바의 제 1 연결 단부 및 제 2 버스바의 제 2 연결 단부 주위에 공간이 확보된다.
제 1 변형예에서, 램프는 제 2 버스바에 형성된다.
제 2 버스바에 램프를 형성하면 전자 시스템의 부품의 개수와 조립을 감소시킬 수 있다. 그러한 경우에, 제 1 베어링 표면은 케이싱과 제 2 버스바 사이에 전기적 절연을 제공하기 위해 제 1 베어링 표면 상에 전기 절연 재료를 지지할 수 있다.
제 2 변형예에서, 램프는 제 1 베어링 표면에 형성되며, 심은 제 2 버스바에 의해 지지되고, 케이싱과 제 2 버스바 사이에 개재된다.
제 3 변형예에서, 램프는 제 2 베어링 표면에 형성되고, 제 2 베어링 표면은, 제 2 버스바에 의해 지지되고 케이싱과 제 2 버스바 사이에 개재되는 심의 부품을 형성한다.
제 2 변형예와 제 3 변형예에서 심을 사용하면 제 2 버스바의 형상을 단순화할 수 있다. 특히 이러한 변형예에서, 제 2 버스바에 램프 형상을 생성할 필요가 없다. 램프 형상은 부품들 중 케이싱 또는 심에서 형성되며, 램프의 형성이 보다 용이하다. 이는 특히 성형 또는 기계가공에 의해 직접 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 추가적인 특징에 따르면, 심은 제 2 베어링 표면 반대편에 있는 제 3 베어링 표면을 갖고, 제 2 버스바는 제 4 베어링 표면을 갖고, 제 3 베어링 표면은 제 4 베어링 표면과 접촉한다.
본 발명의 하나의 추가적인 특징에 따르면, 심은 지지체와 구별되고, 심은 전자 유닛이 케이싱으로 삽입되는 방향과 반대 방향으로 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때 지지체를 지지한다.
지지체와 구별되는 심을 사용하면 지지체의 생산을 단순화할 수 있다. 특히, 제 2 버스바에 오버몰딩된 지지체의 경우, 심의 생산에 필요할 수 있는 슬라이드가 없기 때문에 성형 툴이 더 단순화될 수 있다.
본 발명의 하나의 추가적인 특징에 따르면, 심은 제 2 버스바에 형태-잠금 방식(form-locking manner)으로 장착된다.
형태 잠금은 전자 장치를 취급할 때 심의 손실을 방지한다.
본 발명의 하나의 추가적인 특징에 따르면, 제 2 버스바는 2개의 에지를 갖는 평평한 부분을 포함하고, 심은 제 2 버스바의 평평한 부분의 2개의 에지가 수용되는 2개의 슬라이드웨이를 갖는다.
본 발명의 하나의 추가 특징에 따르면, 심과 제 2 버스바 사이의 하나는 리세스를 포함하고, 심과 제 2 버스바 사이의 다른 하나는 전자 유닛의 삽입 방향에서 제 2 버스바 상의 심이 케이싱 내로 이동하는 것을 제한하도록 리세스 내로 관통되도록 구성된 돌출부를 포함한다.
본 발명의 하나의 추가적인 특징에 따르면, 전자 유닛은 캐패시터를 포함하는 필터 블록이다.
하나의 추가 특징에 따르면, 캐패시터의 하나의 단자는 특히 용접, 브레이징 또는 크림핑에 의해 제 2 버스바에 직접 연결된다.
본 발명의 하나의 추가적인 특징에 따르면, 제 1 연결 표면과 제 2 연결 표면 사이의 거리는 0과 0.7㎜ 사이, 바람직하게 0과 0.5㎜ 사이이다.
이러한 거리는 툴이 없이 레이저 용접을 수행할 수 있게 하여 제 1 연결 표면이 제 2 연결 표면에 더 가까워지도록 허용한다.
본 발명의 하나의 추가적인 특징에 따르면, 제 1 버스바의 제 1 연결 단부는 특히 레이저 용접에 의해 제 2 버스바의 제 2 연결 단부에 용접된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전자 유닛은 삽입 방향으로 제 1 버스바의 제 1 연결 표면과 제 2 버스바의 제 2 연결 표면 사이에 형성된 갭과 정렬되는 금속 부품을 포함하는 커버를 포함한다.
이러한 금속 부품을 사용하면 용접할 영역 이후에 레이저 빔을 차단할 수 있다.
본 발명은 또한 전기 조립체에 관한 것이며, 전기 조립체는,
- 상술된 바와 같은 전자 시스템,
- 회전 전기 기계를 포함한다.
본 발명은 이의 비제한적인 예시적인 실시예의 다음 설명을 읽고 첨부된 도면을 연구함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 시스템을 포함하는 전기 조립체의 회로도를 도시한다,
도 2는 전자 시스템의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명이 없는 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자 시스템의 부분 단면도의 개략도를 도시한다.
도 5는 제 1 조립 단계에서 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 6은 제 2 조립 단계에서 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 7은 제 3 조립 단계에서 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 8은 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 9는 제 2 실시예에 따른 도 4의 전자 시스템의 전자 유닛의 부분도를 도시한다.
도 10은 도 9의 전자 유닛의 부분도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 시스템을 포함하는 전기 조립체의 회로도를 도시한다,
도 2는 전자 시스템의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명이 없는 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자 시스템의 부분 단면도의 개략도를 도시한다.
도 5는 제 1 조립 단계에서 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 6은 제 2 조립 단계에서 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 7은 제 3 조립 단계에서 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 8은 도 4의 전자 시스템의 부분 단면도를 도시한다.
도 9는 제 2 실시예에 따른 도 4의 전자 시스템의 전자 유닛의 부분도를 도시한다.
도 10은 도 9의 전자 유닛의 부분도를 도시한다.
모든 도면에서, 동일하거나 동일한 기능을 수행하는 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여한다. 다음 실시예는 예시이다. 설명이 하나 이상의 실시예를 참조하지만, 이것은 각각의 도면부호가 동일한 실시예와 관련되거나 특징부들이 단지 하나의 실시예에만 적용된다는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 상이한 실시예의 개별 특징부는 또한 다른 실시예를 생성하기 위해 결합되거나 상호교환될 수 있다.
도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 전기 조립체(100)를 도시한다.
전기 조립체(100)는 예를 들어 자동차에 설치되도록 구성된다.
전기 조립체(100)는 먼저 DC 전압(U), 예를 들어 20V와 100V 사이, 예를 들어 48V를 전달하도록 설계된 전력 공급원(102)을 갖는다. 전력 공급원(102)은 예를 들어 배터리를 구비한다.
전기 조립체(100)는 각각의 위상 전압을 갖도록 구성된 복수의 위상 권선(도시하지 않음)을 포함하는 회전 전기 기계(130)를 더 포함한다.
전기 조립체(100)는 전자 시스템(104)을 더 포함한다.
도면에 도시된 다양한 실시예에서, 전자 시스템(104)은 전압 변환기(104)이다. 그러나, 도시되지 않은 다른 실시예에서, 조립체는 상이한 기능을 수행할 수 있다.
전압 변환기(104)는 직류 전압(U)과 위상 전압 사이의 변환을 수행하기 위해 전력 공급원(102)과 전기 기계(130) 사이에 연결된다.
전압 변환기(104)는 먼저 직류 전압(U)을 수신하기 위해 전력 공급원(102)에 연결되도록 구성된 포지티브 전기 라인(106) 및 네가티브 전기 라인(108)을 포함하고, 포지티브 전기 라인(106)은 높은 전위를 수신하고, 네가티브 전기 라인(108)은 낮은 전위를 수신한다.
전압 변환기(104)는 각각의 위상 전압을 제공하기 위해 전기 기계(130)의 하나 이상의 위상에 각각 연결되도록 구성된 하나 이상의 위상 전기 라인(122)을 포함하는 적어도 하나의 전력 전자 모듈(110)을 더 포함한다.
설명된 실시예에서, 전압 변환기(104)는 전기 기계(130)의 2개의 위상에 연결된 2개의 위상 전기 라인(122)을 각각 포함하는 3개의 전력 전자 모듈(110)을 포함한다.
보다 구체적으로, 설명된 실시예에서, 전기 기계(130)는, 각각 3개의 위상을 포함하며 그리고 서로 120°만큼 전기적으로 위상 변이되도록 구성된 2개의 3-위상 시스템을 포함한다. 바람직하게, 전력 전자 모듈(110)의 제 1 위상 전기 라인(122)은 제 1 3-위상 시스템의 3개의 위상에 각각 연결되는 반면, 전력 전자 모듈(110)의 제 2 위상 전기 라인(122)은 제 2 3-위상 시스템의 3개의 위상에 각각 연결된다.
각각의 전력 전자 모듈(110)은, 각각의 위상 전기 라인(122)에 대해, 포지티브 전기 라인(106)과 위상 전기 라인(122) 사이에 연결된 제 1 제어가능한 스위치(112)와, 위상 전기 라인(122)과 네가티브 전력 라인(108) 사이에 연결된 제 2 제어가능한 스위치(114)를 포함한다. 따라서, 제어가능한 스위치(112, 114)는 위상 전기 라인(122)이 중앙 탭을 형성하는 초핑 아암(chopping arm)을 형성하도록 배열된다.
각각의 제어가능한 스위치(112, 114)는 제 1 및 제 2 메인 단자(116, 118)와, 그에 인가되는 제어 신호에 따라 2개의 메인 단자(116, 118) 사이의 제어가능한 스위치(112, 114)를 선택적으로 개방 및 폐쇄하도록 구성된 제어 단자(120)를 포함한다. 제어가능한 스위치(112, 114)는 바람직하게 트랜지스터, 예를 들어 제어 단자(120)를 형성하는 게이트, 및 메인 단자(116, 118)를 각각 형성하는 드레인 및 소스를 갖는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors(MOSFET)이다.
설명된 실시예에서, 제어가능한 스위치(112, 114) 각각은 예를 들어 실질적으로 직사각형이며 그리고 상부 면과 하부 면을 갖는 판의 형태를 갖는다. 제 1 메인 단자(116)는 하부 면 위로 연장되는 반면, 제 2 메인 단자(118)는 상부 면 위로 연장된다. 또한, 하부 면은 히트 싱크 면을 형성한다.
전압 변환기(104)는, 각각의 전력 전자 모듈(110)에 대해, 포지티브 전기 라인(106) 및 네가티브 전기 라인(108)에 각각 연결된 제 1 단자(126) 및 제 2 단자(128)를 갖는 필터링 캐패시터(124)를 더 포함한다.
포지티브 전기 라인(106), 네가티브 전기 라인(108) 및 위상 전기 라인(122)은 적어도 1A의 전류를 견디도록 설계된 강성 요소들임을 이해해야 한다. 이들은 바람직하게 적어도 1㎜의 두께를 갖는다.
또한, 설명된 실시예에서, 전기 기계(130)는 교류발전기와 전기 모터 기능을 동시에 갖는다. 보다 구체적으로, 자동차는 전기 기계(130)가 벨트(도시되지 않음)를 통해 연결되는 출력 샤프트를 갖는 연소 엔진(도시되지 않음)을 더 포함한다. 연소 엔진은 그 출력 샤프트에 의해서 자동차의 휠을 구동하도록 구성되어 있다. 따라서, 교류발전기로서 작동하는 동안, 전기 기계는 출력 샤프트의 회전에 기초하여 전력 소스(102)에 전기 에너지를 공급한다. 다음에, 전압 변환기(104)는 정류기로서 동작한다. 전기 모터로 작동하는 동안, 전기 기계는 출력 샤프트를 구동한다(연소 엔진에 추가하여 또는 그 대신에). 다음에, 전압 변환기(104)는 인버터로서 동작한다.
전기 기계(130)는 예를 들어 기어박스에 또는 그렇지 않으면 자동차의 클러치에, 또는 그렇지 않으면 교류발전기 대신에 위치된다.
도 2는,
- 케이싱(502),
- 전력 전자 모듈(110),
- 필터링 캐패시터(124)를 포함하는 전압 변환기(104)를 도시한다:
전력 전자 모듈(110)은 제 1 버스바(506, 508)를 포함한다. 제 1 버스바(506, 508)는, 예를 들어 포지티브 전기 라인(106)에 전기적으로 연결된 제 1 포지티브 버스바(506), 또는 네가티브 전기 라인(108)에 연결된 제 1 네가티브 버스바(508)이다.
전력 전자 모듈(110)은 위상 전기 라인(122) 중 하나에 연결된 버스바(522)를 더 포함한다.
제 1 버스바(506, 508)는 제 2 버스바(206, 208)에 연결된다. 제 2 버스바(206, 208)는 예를 들어 포지티브 전기 라인(106)에 전기적으로 연결된 제 2 포지티브 버스바(206), 또는 네가티브 전기 라인(108)에 연결된 제 2 버스바(208)이다.
제 2 버스바(206, 208)는 예를 들어 필터링 캐패시터(124)의 제 1 단자(126)에 또는 제 2 단자(128)에 전기적으로 연결된다.
도 2는 도 3 및 도 4에 도시된 파단면의 제 1 라인(AA) 및 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 파단면의 제 2 라인(BB)을 추가로 도시한다. 도 3은 본 발명에 의해 해결될 기술적 문제를 예시하기 위해 전압 변환기(104)를 통한 단면을 도시한다.
전력 전자 모듈(110)은 제어 단자(120)에 연결되는 제어 핀(control pin)(212)을 더 포함할 수 있다.
전력 전자 모듈은 제 1 제어가능한 스위치(112), 제 2 제어가능한 스위치(114), 제 1 버스바(506) 및 제어 핀(212) 상에 오버몰딩된 케이싱(550)을 더 포함할 수 있다.
전력 전자 모듈(110)은 도시되지 않은 부착 수단을 이용하여 케이싱(502)에 부착된다.
전력 전자 모듈(110)은 하부 면 및 상부 면을 포함한다. 전력 모듈(110)의 하부 면은 열 방산 표면을 포함한다. 이 열 방산 표면은 케이싱(502)의 열 교환 표면과 열적으로 접촉하고 있다. 열적 접촉은 예를 들어 열 페이스트(thermal paste) 또는 열 접착제(thermal adhesive)를 사용하여 이루어진다.
케이싱(502)은 또한 예를 들어 케이싱(502)의 열 교환 표면 반대편에 있는 케이싱(502)의 표면 상에 냉각 핀(cooling fin)(512)을 포함할 수 있다.
전력 전자 모듈(110)은 제 1 위치결정 수단에 의해 케이싱(502) 상에 위치된다. 제 1 위치결정 수단은 예를 들어 제 1 위치결정 스터드(150) 및 제 1 위치결정 구멍(542)을 포함한다. 제 1 위치결정 스터드(150)는 예를 들어 오버몰딩된 케이싱(550)에 형성된다. 제 1 위치결정 구멍(542)은 예를 들어 케이싱(502)에 형성된다. 제 1 위치결정 수단은 복수의 제 1 위치결정 스터드(150) 및 제 1 위치결정 구멍(542)을 포함할 수 있다.
전압 변환기(104)는 삽입 방향(S)으로 케이싱(502)에 삽입되도록 구성된 전자 유닛(410)을 더 포함한다.
전자 유닛(410)은,
- 지지체(210),
- 지지체(210)에 부착된 제 2 버스바(206, 208)를 포함한다.
전자 유닛(410)은 필터링 캐패시터(124)를 더 포함할 수 있다.
필터링 캐패시터(124)의 제 1 단자(126)는 예를 들어 제 2 포지티브 버스바(206)에 연결되고, 필터링 캐패시터(124)의 제 2 단자는 예를 들어 제 2 네가티브 버스바(208)에 연결된다.
지지체(210)는 예를 들어 제 2 버스바(206, 208) 상에 오버몰딩된다.
지지체(210)는 전자 유닛(410)의 케이싱(502)으로의 삽입의 종료시에 케이싱(502)의 제 2 베어링 구역을 지지하는 제 1 베어링 구역을 포함한다.
제 1 베어링 구역과 제 2 베어링 구역 사이의 베어링은 시일(412), 예를 들어 접착 시일에 의해 수행될 수 있다.
전자 유닛(410)은 제 2 위치결정 수단에 의해 케이싱(502)에 대해 위치결정된다. 제 2 위치설정 수단은 예를 들어 제 2 위치결정 스터드(250) 및 제 2 위치결정 구멍(534)을 포함한다. 제 2 위치결정 스터드(250)는 예를 들어 지지체(210)에 형성된다. 제 2 위치결정 구멍(534)은 예를 들어 케이싱(502)에 형성된다. 제 2 위치결정 수단은 복수의 제 2 위치결정 스터드(250) 및 제 2 위치결정 구멍(534)을 포함할 수 있다.
전자 유닛(410)은 커버(310)를 더 포함할 수 있다. 커버(310)는 예를 들어, 본딩에 의해 지지체(210)에 부착된다. 도시되지 않은 시일은 지지체(210)와 커버(310) 사이에 시일을 제공할 수 있다. 접착제는 밀봉의 기능을 수행할 수 있다.
커버(310)와 지지체(210) 사이의 이러한 시일은 예를 들어 제 2 버스바(206)의 지지체(210)와 캐패시터의 단자(126, 128)에 의해 오버몰딩되지 않은 이들 부품을 부식으로부터 보호하기 위해 겔 또는 수지를 부을 수 있는 저장소를 형성한다.
지지체(210)와 케이싱(502) 사이에 시일(412)을 사용하는 것은 저장소의 체적을 증가시키는 것을 가능하게 하고, 그에 따라 겔 또는 수지에 의해 보호되는 면적을 증가시킨다.
케이싱(502)은 전력 전자 모듈(110) 및 전자 유닛(410)과 같은 케이싱(502)에 장착된 요소들에 대한 위치결정 수단의 위치결정을 위한 기준으로서 작용하는 중심설정 구멍(532)을 포함할 수 있다.
제 1 버스바(506, 508)는 삽입 방향(S)으로 전체적으로 배향된 제 1 부품을 포함한다. 제 1 부품은 제 1 연결 표면(526)을 갖는 제 1 연결 단부(516)를 포함한다.
제 1 연결 단부(516)는 특히 케이싱(550)에 있는 제 1 버스바(506, 508)의 부품에 수직일 수 있다.
제 1 연결 단부(516)는 케이싱(550)에 있는 제 1 버스바(506, 508)의 부품과 함께 굴곡부(536)를 형성할 수 있다.
제 2 버스바(206, 208)는 삽입 방향(S)으로 전체적으로 배향된 제 2 부품(246)을 포함한다. 제 2 부품(246)은 제 2 연결 표면(226)을 갖는 제 2 연결 단부(216)를 포함한다.
케이싱(502)은 전자 유닛(410)이 케이싱(502)에 삽입될 때 제 2 부품(246)의 통과를 허용하는 개구부(572)를 포함한다.
케이싱(502)은 또한 캐패시터(124)를 수용하기 위한 캐비티(582)를 포함할 수 있다. 도면에 도시된 다양한 실시예에서, 캐비티(582)는 관통-캐비티이다.
도면에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 캐비티(582)는 블라인드 캐비티일 수 있다. 이 블라인드 캐비티 유형은 바닥을 구비한다. 바닥은 케이싱(502)을 통해 캐패시터(124)에 의해 생성된 열의 제거를 용이하게 하기 위해 캐패시터(124)와의 열 교환을 위한 표면을 포함할 수 있다.
전자 유닛(410)이 케이싱(502)에 삽입되면, 제 1 연결 표면(526)이 제 2 연결 표면(226)을 향하도록, 제 1 연결 단부(516) 및 제 2 연결 단부(216)는 삽입 방향(S)에서 동일한 레벨에 있다.
제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이를 전기적으로 연결하기 위해, 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)를 제어할 필요가 있다.
예를 들어, 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 전기적 연결을 만들기 위해 레이저 용접 방법을 사용하려면 0과 0.7㎜ 사이, 바람직하게 0과 0.5㎜ 사이인 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)가 필요하다.
TIG(텅스텐 불활성 가스) 용접과 같은 다른 용접 프로세스도 또한 사용할 수 있다. 양호한 전기적 연결을 얻기 위해서는 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)에 대한 유사한 허용오차가 관찰되어야 한다.
제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)는 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 용접에 의한 연결을 형성하는 데 적합한 치수 허용오차를 관찰하기 어렵게 하는 긴 치수 체인에 의존한다.
구체적으로, 치수 체인은 도 3에 도시된 전압 변환기(104)에서 삽입 방향에 수직인 평면에서 측정된 다음 치수들을 포함한다:
- 제 2 연결 표면(226)과 제 2 위치결정 스터드(250) 사이의 거리(C),
- 제 2 위치결정 스터드(250)의 반경(D),
- 제 2 위치결정 구멍(534)의 반경(E),
- 제 2 위치결정 구멍(534)과 중심설정 구멍(532) 사이의 거리(F),
- 중심설정 구멍(532)과 제 1 위치결정 구멍(542) 사이의 거리(G),
- 제 1 위치결정 구멍(542)의 반경(H),
- 제 1 위치결정 스터드(150)의 반경(I), 및
- 제 1 위치결정 스터드(150)와 제 1 연결 표면(526) 사이의 거리(K).
도 4는 본 발명에 따른 전압 변환기(104)를 개략적으로 도시한다.
도 4의 전압 변환기는 도 3의 전압 변환기와 유사하다. 그러나, 전자 유닛(410)은 케이싱(502)의 제 1 베어링 표면(552)과 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 부품(246) 사이에 개재된 심(shim)(610)을 더 포함한다.
심(610)은 전기 절연 재료, 특히 플라스틱으로 제조된다.
제 1 베어링 표면(552)은 케이싱(502)의 개구부(572)에 형성된다.
제 1 베어링 표면(552)과 제 2 버스바(206) 사이에 심(610)을 사용하면 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 치수 체인의 길이를 감소시킴으로써 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)에 대한 허옹오차를 감소시키는 것을 가능하게 한다.
치수 체인은 도 4에 도시된 전압 변환기(104)에서 삽입 방향에 수직인 평면에서 측정된 다음 치수를 포함한다:
- 제 2 버스바(206)의 제 2 부품(246)의 두께(N),
- 심(610)의 두께(M),
- 제 1 베어링 표면(552)과 제 1 위치결정 구멍(542) 사이의 거리(L),
- 제 1 위치결정 구멍(542)의 반경(H),
- 제 1 중심설정 스터드(150)의 반경(I), 및
- 제 1 중심설정 스터드(150)와 제 1 연결 표면(526) 사이의 거리(K).
제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)에 링크연결된 치수 체인의 이러한 감소는 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)에 대한 허용오차를 개선하고 그에 따라 감소시키는 것을 가능하게 한다.
도 5, 도 6, 도 7 및 도 8은 제 1 실시예에 따른 전압 변환기(104)의 케이싱(502) 내로의 전자 유닛(410)의 삽입의 다양한 단계를 도시한다.
제 1 베어링 표면(552)은 삽입 방향(S)에 대해 경사진 램프(562)를 포함한다.
심(610)은 전자 유닛(410)이 케이싱(502)으로 삽입되는 방향과 반대 방향으로 지지체(210)를 지지한다.
심(610)은 예를 들어 제 2 버스바(206, 208)에 의해 지지된다. 심과 제 2 버스바(206, 208) 사이의 예시적인 연결에 대한 보다 상세한 설명은 도 9 및 도 10에 도시된 실시예에 대해 제공될 것이다.
심(610)은 전자 유닛(410)이 케이싱(502)에 삽입될 때 제 1 베어링 표면(552) 상에서 활주하도록 구성된 제 2 베어링 표면(620)을 포함한다.
심(610)은 제 3 베어링 표면(630)을 더 포함한다. 제 3 베어링 표면(630)은 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 부품(246)에 형성된 제 4 베어링 표면을 지지한다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 전압 변환기(104)의 케이싱(502) 내로의 전자 유닛(410)의 삽입의 제 1 단계를 도시한다.
이러한 제 1 단계 동안, 심(610)의 제 2 베어링 표면(620)은 제 1 베어링 표면(552)과 접촉하여 제 1 베어링 표면(552) 상에서 활주되기 시작할 수 있다. 그러나, 그러한 활주는 필요하지 않다. 따라서, 심(610)의 제 2 베어링 표면(620)과 제 1 베어링 표면(552) 사이의 상대 이동은 일정 거리에서, 즉 접촉 없이 일어날 수 있다.
제 2 버스바(206, 208)는 거의 변형되지 않으며, 특히 접촉이 없는 경우 변형되지 않는다.
이러한 제 1 단계의 종료에서, 제 2 연결 표면(226)은 제 1 연결 표면(526)을 향하기 시작할 수 있다. 환언하면, 제 2 연결 표면(226)은 삽입 방향(S)으로 제 1 연결 표면(526)과 중첩되기 시작할 수 있다. 따라서, 제 2 연결 표면(226)과 굴곡부(536) 사이의 접촉을 피할 수 있다. 이러한 접촉은 전자 유닛(410)을 케이싱(502) 내로 삽입하는 것을 더 어렵게 만들거나 심지어 불가능하게 할 수 있다.
도 6은 제 1 실시예에 따른 전압 변환기(104)의 케이싱(502) 내로의 전자 유닛(410)의 삽입의 제 2 단계를 도시한다.
이러한 제 2 단계 동안, 심(610)의 제 2 베어링 표면(620)은 제 1 베어링 표면(552)의 램프(562) 상에서 활주된다. 심(610)의 제 3 베어링 표면(630)이 제 2 버스바(206, 208)의 제 4 베어링 표면(236)과 접촉한 상태에서, 삽입 방향(S)에 실질적으로 수직인 힘이 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 부품(246)에 생성된다. 이러한 힘은 제 2 버스바(206, 208)를 변형시켜 제 2 연결 표면(226)을 제 1 연결 표면(526)에 더 가깝게 한다.
도 7은 제 1 실시예에 따른 전압 변환기(104)의 케이싱(502)에 전자 유닛(410)을 삽입하는 제 3 단계를 도시한다.
제 1 베어링 표면(552)은 기준 표면(592)을 더 포함한다.
이러한 제 3 단계 동안, 심(610)의 제 2 베어링 표면(620)은 기준 표면(592) 상에서 활주된다. 제 2 연결 표면(226)과 제 1 연결 표면(526) 사이의 거리(J)는 일정하게 유지된다.
이전에 본 더 짧은 치수 체인은 제 2 연결 표면(226)과 제 1 연결 표면(526) 사이의 거리(J)에 대한 치수 허용오차를 줄이는 것을 가능하게 한다. 따라서, 0과 0.7㎜ 사이, 바람직하게 0과 0.5㎜ 사이의 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리(J)를 얻는 것이 가능하다.
제 1 버스바(506, 508)의 제 1 연결 표면(526)과 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 연결 표면(226) 사이에 갭이 형성된다.
도 8에서, 전자 유닛(410)은 케이싱(502) 내로 삽입된 후의 그 최종 위치에 있다.
제 2 연결 표면(226)과 제 1 연결 표면(526)의 사이의 거리(J)에 대한 감소된 치수 허용오차는 예를 들어 레이저 유형 용접을 사용하여 제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226)을 전기적으로 연결하는 것을 허용한다.
제 2 연결 표면(226)과 제 1 연결 표면(526) 사이에서 레이저 용접을 사용하는 경우, 제 2 연결 표면(226)과 제 1 연결 표면 사이의 용접 구역과 정렬되는 심(610) 및 지지체(210)에 개방 공간(710)을 제공하는 것이 특히 유용하다. 이러한 개방 공간(710)은 레이저 용접 작업 동안 심(610) 및 지지체(210)의 과도한 가열을 방지할 수 있다. 이러한 과도한 가열은 특히 심(610) 및 지지체(210)가 플라스틱 재료로 제조되는 경우 심(610) 및 지지체(210)를 태울 수 있다.
금속 부품으로 레이저 빔을 차단하는 것이 유리한다. 커버(310)는 이러한 금속 부품을 포함할 수 있다.
TIG 용접과 같은 다른 유형의 용접이 제 2 연결 표면(226)과 제 1 연결 표면(526) 사이의 거리(J)에 대한 치수 허용오차의 감소로 인해 가능해질 수 있다.
도 9 및 도 10은 심(610)의 잘못된 장착을 방지하기 위해 포카-요크 장치(poka-yoke device)를 추가하여 전자 장치가 개선된 본 발명의 제 2 실시예를 도시한다.
제 2 실시예에서, 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 부품(246)은 2개의 에지를 갖는 평평한 부분을 갖는다. 평평한 부분은 제 1 평면 표면, 및 제 1 평면 표면에 대향하는 제 2 평면 표면을 갖는다. 제 1 평면 표면 및 제 2 평면 표면은 2개의 에지에 의해 연결된다.
제 2 버스바(206, 208)의 제 4 베어링 표면(236)은 제 1 평면 표면 상에 형성된다.
심(610)은 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 부품(246)의 평평한 부분의 2개의 에지가 수용되는 2개의 슬라이드웨이(slideway)(660)를 갖는다.
적어도 하나의 슬라이드웨이(660)는 돌출부(640)를 포함한다.
돌출부(640)를 포함하는 슬라이드웨이(660)에 수용되는 평면 부분의 에지는, 제 2 버스바(206, 208)의 평평한 부분의 에지들의 부분이 슬라이드웨이(660)에 삽입될 때 돌출부(660)가 수용되는 리세스(256)를 갖는다. 돌출부(660) 및 리세스(256)는 전자 유닛(410) 상의 심(610) 장착의 형태 잠금을 보장하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 전자 유닛(410)의 케이싱(502) 내로의 삽입 방향(S)으로의 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 부품(246) 상의 심(610)의 이동이 제한된다.
심(610)은 예를 들어 지지체(210)를 지지한다.
포카-요크 장치는 예를 들어:
- 제 2 평평한 부분에 수직으로 그리고 삽입 방향(S)으로 배향된 2개의 벽(670)으로서, 제 1 거리(D1)만큼 이격된, 2개의 벽(670),
- 지지체(210) 상에 형성된 패드(220)로서, 2개의 벽(670) 사이에 삽입될 수 있도록 D1보다 짧은 길이(D2)를 갖는 패드(220)를 포함한다.
패드(220)는 심(610)이 지지되는 지지체(210)의 접촉 표면(240)에 대해 오프셋된 제 1 정지 표면(230)을 포함한다.
심(610)은 제 3 거리(D3)만큼 분리된 2개의 리브(680)를 포함한다. 리브는 제 2 베어링 표면(620)을 지지한다.
리브는 지지체(210)를 향하는 제 2 정지 표면(690)을 포함한다.
제 3 거리(D3)는 제 2 거리(D2)보다 짧다.
도 10은 잘못된 배향으로 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 부분(246)에 심(610)을 삽입하려는 시도를 도시한다.
심(610)은 패드(220)에 의해 차단된다. 제 2 베어링 표면(690)은 제 1 정지 표면(230)에 맞닿아 있다. 따라서, 심(610)은 접촉 표면(240)을 지지할 수 없다. 다음에 심(210)의 잘못된 배향은, 예를 들어 시각적으로 또는 광학적 자동 검출 수단에 의해 쉽게 검출될 수 있다.
다른 실시예에서, 다른 포카-요크 장치가 사용된다.
도시되지 않은 일 실시예에서, 포카-요크 장치는 심이 정확하게 배향된 경우에만 지지체에 형성된 리세스 내로 삽입될 수 있는 심의 돌출부를 포함한다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 포카-요크 장치는 슬라이드웨이에서 방향(S)으로 오프셋된 2개의 돌출부와, 평면 부분의 에지에서 또한 오프셋된 리세스를 포함한다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 심은 지지체와 함께 형성된다. 예를 들어, 지지체와 심은 전기 절연 재료를 제 2 버스바에 오버몰딩하여 제조된다.
이러한 실시예의 제 1 변형예에서, 심과 지지체는 별개이다.
이러한 실시예의 제 2 변형예에서, 심 및 지지체는 재료의 연속부로 형성된다. 유리하게는, 전자 유닛이 케이싱에 삽입될 때 제 2 버스바의 변형을 용이하게 하기 위해 지지체와 심 사이에 얇은 부품이 형성될 수 있다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 램프는 심 상에 형성된다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 램프는 심에 형성되고, 램프는 제 1 베어링 표면에 형성된다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 램프는 제 2 버스바에 형성된다.
이러한 실시예에서, 케이싱의 제 1 베어링 표면은 전기 절연 재료, 특히 플라스틱 재료로 제조된다. 예를 들어, 케이싱은 케이싱의 열 교환 표면을 포함하는 금속 열 방산 인서트 상에 오버몰딩된 플라스틱 재료로 제조되며, 이러한 열 교환 표면은 전력 전자 모듈의 열 방산 표면과 열 접촉한다.
Claims (14)
- 전자 시스템에 있어서,
a. 제 1 베어링 표면(552)을 포함하는 케이싱(502);
b. 케이싱에 부착되고, 제 1 연결 표면(526)을 갖는 제 1 연결 단부(516)를 포함하는 제 1 버스바(506, 508);
c. 제 2 베어링 표면(620)을 포함하는 전자 유닛(410) ― 상기 전자 유닛(410)은 삽입 방향(S)으로 케이싱(502)에 삽입되도록 구성되고, 상기 전자 유닛(410)은,
ⅰ. 지지체(210),
ⅱ. 상기 지지체(210)에 부착되고, 제 2 연결 표면(226)을 갖는 제 2 연결 단부(216)를 포함하는 제 2 버스바(206, 208)를 포함함 ―;을 포함하며,
상기 제 2 베어링 표면(620)은 전자 유닛(410)이 케이싱(502)에 삽입될 때 제 1 베어링 표면(552) 상에서 활주되도록 구성되며,
제 1 베어링 표면(552) 및 제 2 베어링 표면(620) 중 하나는, 전자 유닛(410)이 케이싱(502)에 삽입될 때, 제 2 연결 표면(226)이 제 1 연결 표면(526)에 더 가깝게 되도록 제 2 버스바(206, 208)를 변형시키기 위해 삽입 방향(S)에 대해 경사진 램프(562)를 포함하는
전자 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 램프는 제 2 버스바(206, 208)에 형성되는
전자 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 램프(562)는 제 1 베어링 표면(552)에 형성되는
전자 시스템. - 제 3 항에 있어서,
심(shim)(610)은 제 2 버스바(206, 208)에 의해 지지되고, 케이싱(502)과 제 2 버스바(206, 208) 사이에 개재되는
전자 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 램프는 제 2 베어링 표면(620)에 형성되며, 상기 제 2 베어링 표면은, 제 2 버스바(206, 208)에 의해 지지되고 그리고 케이싱(502)과 제 2 버스바(206, 208) 사이에 개재된 심(610)의 부품을 형성하는
전자 시스템. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 심(610)은 제 2 베어링 표면(620) 반대편에 있는 제 3 베어링 표면(630)을 갖고, 상기 제 2 버스바(206, 208)는 제 4 베어링 표면(236)을 갖고, 상기 제 3 베어링 표면(630)은 제 4 베어링 표면(236)과 접촉되는
전자 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 심(610)은 지지체(210)와 구별되고, 상기 심(610)은 전자 유닛(410)이 케이싱(502)으로 삽입되는 방향과 반대 방향으로 전자 유닛(410)이 케이싱(502)으로 삽입될 때 상기 지지체(210)를 지지하는
전자 시스템(104). - 제 7 항에 있어서,
상기 심(610)은 상기 제 2 버스바(206, 208)에 형태-잠금 방식(form-locking manner)으로 장착되는
전자 시스템. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 버스바(506, 508)는 회전 전기 기계(130)의 위상 권선에 공급할 수 있는 전력 전자 모듈(110)의 버스바인
전자 시스템. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 유닛(410)은 캐패시터(124)를 포함하는 필터 블록이고, 캐패시터의 하나의 단자는 특히 용접, 브레이징 또는 크림핑에 의해 제 2 버스바(206, 208)에 직접 연결되는
전자 시스템. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 연결 표면(526)과 제 2 연결 표면(226) 사이의 거리는 0과 0.7㎜ 사이, 바람직하게 0과 0.5㎜ 사이인
전자 시스템. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 버스바(506, 508)의 제 1 연결 단부(516)는 특히 레이저 용접에 의해 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 연결 단부(216)에 용접되는
전자 시스템. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 유닛(410)은 삽입 방향(S)에서 상기 제 1 버스바(506, 508)의 제 1 연결 표면(526)과 제 2 버스바(206, 208)의 제 2 연결 표면(226) 사이에 형성된 갭과 정렬되는 금속 부품을 구비하는 커버(310)를 포함하는
전자 시스템. - 전기 조립체(100)에 있어서,
a. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 시스템(104),
b. 회전 전기 기계(130)를 포함하는
전기 조립체.
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