SE516755C2 - Drivenhet för elektriska motorer innefattande ett kretskort med kraftdistributionsstavar. - Google Patents

Description

99708-010330 516 755 ï'=ï"='=.__,=' . - - ~ w Ett annat problem vid tidigare kända drivenheter av ovannämnt slag är svårigheten att àstadkomma tillförlitliga lödförbindningar mellan anslutningspinnarna och kretskortets ytledare, ty de kraftiga dimensionerna hos dessa kraftdistributionsskenor och de integrerade stela anslutningspinnarna har mycket effektiva värmeledningsegenskaper, vilket innebär att det mäste tillföras en avsevärd värmemängd till lödställena för att uppnå en korrekt lödning. Detta innebär i sin tur att andra delar och komponenter av drivenheten utsätts för oönskade höga temperaturer under lödningsprocessen, vilket också resulterar i att upphettningskostnaderna för lödningsprocessen har varit onödigt höga, inte minst därför att det har krävts en speciell uppvärmningsutrustning.

Ytterligare en nackdel med tidigare kända drivenheter av ovan angivet slag hänför sig till monteringsproblem orsakade av arrangemanget med ett antal ferritringar som är löst anbringade runt anslutningspinnarna och som lätt faller av anslutningspinnarna under monteringsproceduren.

Detta kräver speciella monteringsprocedurer men arrangemanget förorsakar trots detta återkommande störningar i monteringen.

Det huvudsakliga ändamålet med uppfinningen är att àstadkomma en drivenhet för elektriska motorer där kraftdistributionsskenorna uppvisar en ökad flexibilitet för minskning av temperaturrelaterade spänningar i anslutningspinnarnas infästningar i kretskortet och komponenterna som är applicerade pà kretskortet, samt att förenkla monteringen av och förlänga livslängden pà drivenheten.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven. n. m; i9970g-010330 516 755 z'=;"==.__,= En fördragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj under hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning: Fig. 1 visar en sidovy av en elektrisk motordrivenhet enligt uppfinningen, innefattande nya och förbättrade kraftdistributionsskenor.

Fig. 2 visar en vertikalvy av drivenheten i Fig. 1.

Fig. 3 visar en perspektivvy av en tidigare känd kraftdistributionsskena.

Fig. 4 visar en perspektivvy av en kraftdistributionsskena enligt uppfinningen.

Fig. 5 visar kraftdistributionsskenan i Fig. 4 försedd med ferritringselement.

Fig. 6 visar ett tvärsnitt genom en kraftdistributionsskena enligt uppfinningen samt ett ferritelement.

Drivenheten som visas i Fig. 1 och 2 är avsedd att kraftförsörja en trefas AC~motor, och innefattar ett kretskort 10 vilket pà vanligt sätt är utformat med ytledare och uppbär ett antal elektriska komponenter (icke visade) för bildande av elektriska kretsar. Pá kretskortets 10 undersida är placerat ett antal kraftstyrande halvledare 11 vilka är förbundna med ytledarna pä kretskortet 10 och vilka hålls fastspända av fjädrar 14 till ytkontakt med ribbor 12 formade pà en med kylflänsar försedd struktur 13 för överföring av den värme som utvecklas i halvledarna 11 till kylstrukturen 13.

Pà undersidan av kretskortet 10 är vidare fastmonterade fem kraftdistributionsskenor 16 vilka är avsedda att skapa kommunikation med en extern kraftkälla och de tre faserna hos en AC-motor. Varje kraftdistributionsskena 16 är utformad med en anslutningsfläns 17 vilken är fastmonterad pà en kabelanslutningsstolpe 18 medelst ett skruvförband (icke visat). 99708-010330 f» n: 516 755 Såsom visas i Fig. 4-6 uppvisar varje kraftdistributionsskena 16 ett antal anslutningspinnar 20 som sträcker sig från den ena sidokanten 21 av skenan 16 och som upptas i en rad öppningar 22 i kretskortet 10. Se Fig. 2. Samtliga anslutningspinnar 20 är förbundna med ytledarna och komponenterna på kretskortet 10 genom lödning. Kretskortet 10 är också försett med rader av mindre öppningar 23 för anslutning av elektriska komponenter, såsom halvledare ll.

Beroende på höga temperaturer under lödningsförfarandet och föreliggande skillnader i värmeutvidgnings- och É kontraktionsegenskaper hos kraftdistributionsskenan och kretskortet utsätts anslutningspinnarna mycket lätt för så kraftiga påkänningar att lödställena tenderar att försämras eller skadas. Detta har varit ett påtagligt problem så länge den typ av kraftdistributionsskena som illustreras i Fig. 3 har använts. Denna tidigare använda skena består av en massiv huvuddel 24 formad i ett stycke med ett antal anslutningspinnar 25 och en anslutningsfläns 26 i form av ett tämligen tjockt utstansat kopparelement.

Anslutningspinnarna 25 är raka och sträcker sig i samma plan som huvuddelen 24. Beroende på denna massiva form absorberar denna tidigare kraftdistributionsskena en avsevärd mängd värmeenergi, vilket innebär att lödningsprocessen kräver en ansenlig uppvärmning för att tillförsäkra en ordentlig lödning. Detta innebär en oönskat stor deformation av kretskortet liksom av kraftdistributionsskenan själv, och beroende på de stela anslutningspinnarna uppstår avsevärda spänningar i anslutningspinnarnas infästningar på kretskortet.

För att skydda halvledarna ll mot skadliga elkraftspänningar finns ferritringar monterade kring anslutningspinnarna. En nackdel med den tidigare konstruktionen var svårigheten att handskas med - » . ~ vv = » - . n 99703010330 516 7 55 E? 2": *_ *i kraftdistributionsskenorna under monteringsarbetet med ferritringarna kvarhållna på sina korrekta platser på anslutningspinnarna 20. Det var alltså nödvändigt att fixera dem relativt pinnarna så att de inte föll av, och detta har man åstadkommit genom att limma fast ferritringarna relativt anslutningspinnarna 25 och kraftdistributionsskenan 24. En sådan limningsprocess är emellertid ganska tidsödande och kostsam.

Såsom illustreras i Fig. 4-6 innefattar kraftdistributionsskenan 16 enligt uppfinningen en dubbelvikt tunnvåggig stansad kopparplåt innefattande anslutningspinnarna 20 och anslutningsflänsen 17 utformade i ett stycke. Som tydligast framgår i Fig. 6 innefattar kraftdistributionsskenan 16 en huvuddel 30 vilken består av en ursprungligen plan skiva som är vikt längs en linje 31 till en första sektion 32 och en andra sektion 33. De första och andra sektionerna 32,33 är sammanpressade och sträcker sig parallellt med varandra.

Den första sektionen 32 är utformad i ett stycke med en längsgående fläns 34 vilken bildar en vinkel med huvuddelen 30 och som innefattar sidokanten 21 från vilken anslutningspinnarna 20 sträcker sig. Den första sektionen 32 är lägre än den andra sektionen 33 så att anslutningspinnarna 20 sträcker sig endast delvis förbi ytterkanten 35 av den andra sektionen 33. Var och en av anslutningspinnarna 20 uppvisar en i huvudsak Z-form och har ett ändparti 36 som sträcker sig parallellt med huvuddelen 30 och som är avsett att upptas i öppningarna 22 i kretskortet 10.

Genom anslutningspinnarnas 20 Z-form och ytterkanten 35 hos den något lägre andra sektionen 33 bildas en låsanordningw för ferritringarna 28. Genom detta arrangemang fixeras ferritringarna 28 effektivt relativt anslutningspinnarna 20, och kostsamma delprocesser undvikes för exempelvis 99708-010330 516 7 55 zz vu '-.&!__.-' . - - . »- limning av ferritringarna 28 före montering av kraftdistributionsskenorna 16 pà kretskortet 10.

Tillvägagàngssättet för applicering av ferritringarna 28 pà skenorna 16 innebär att de två sektionerna 32,33 först viks mot varandra under lämnande av en vinkel pà 10-20 grader mellan dem så att ferritringarna 28 fritt kan föras på anslutningspinnarna 20. Därefter viks sektionerna 32,33 ihop helt, varvid den övre delen av den andra sektionen 33 läser ferritringarna 28 relativt anslutningspinnarna 20.

Detta förfarande är mycket snabbt och enkelt, och kostnaderna för korrekt placering av ferritringarna 28 pà skenorna 16 reduceras till endast en bråkdel av det tidigare kända sättet att fixera ferritringarna medelst limning. I en typisk applikation reduceras dessa kostnader till 5% av de kostnader som krävdes för den metod som fick användas vid de tidigare kända kraftdistributionsskenorna.

Genom utformning av kraftdistributionsskenorna 16 såsom tunnväggiga utstansade plàtämnen fär anslutningspinnarna 20 bàde en sädan flexibilitet att de kan absorbrea värmerelaterade formförändringar utan att förorsaka oönskade spänningar och en liten massa som absorberar och leder bort mycket mindre värmemängd fràn lödställena än vad som var fallet med de tidigare massiva kraftdistributionsskenorna. Detta innebär i sin tur att en avsevärt mindre värmemängd behöver tillföras under lödningsoperationen, varigenom de värmerelaterade formförändringarna och spänningarna hos de inblandade delarna reduceras avsevärt. De formförändringar som ändå kan uppstå absorberas till stor del genom elastisk deformation av de flexibla anslutningspinnarna 20.

Eftersom varje kraftdistributionsskena 16 mäste klara av att leda de tämligen starka strömmarna som överförs till motorn, speciellt vid acceleration av motorn, krävs att skenorna 16 enligt uppfinningen ändå har en viss minsta 99708-010330 5 1 6 7 5 5 » | u » ~ . ledningsförmàga. En sådan uppnàs genom en ökning av kopparplàtarnas ytstorlek. I den visade utföringsformen àstadkoms detta genom att den ursprungligen plana kopparplàten viks till att forma huvuddelen 30 vilken alltså innefattar de tvà parallella sektionerna 32,33. Den av kopparplàt formade huvuddelen 30 kan bestà av tre eller till och med fler sektioner ihopvikta av en enkel plan kopparplàt därest behov föreligger av en större ledande yta i vissa applikationer. Uppfinningen är inte begränsad i detta avseende.

Claims (4)

99708-010330 516 755 Eatentkraïi

1. Drivenhet för elektriska motorer, innefattande ett kretskort (10) utformat med ytledare och uppbärande ett antal logikkomponenter och kraftstyrande halvledare (11), samt tvà eller fler kraftdistributionsskenor (16) som sträcker längs kretskortet (10) och är förbundna med en kraftkälla och/eller en eller fler elektriska motoranslutningar (18), var och en av nämnda kraftdistributionsskenor (16) är utformad såsom ett utstansat plàtämne uppvisande en sidokant (21) fràn vilken ett antal i ett stycke utformade anslutningspinnar (20) sträcker sig, varvid anslutningspinnarna (20) är anordnade att monteras i öppningar (22) i kretskortet (10) och att fast förbindas med nämnda ytledare för kommunikation med nämnda halvledare (11), k ä n n e t e c k n a d av att var och en av nämnda kraftdistributionsskenor (16) bestär av ett flexibelt tunt plätämne som är vikt längs åtminstone en längsgående linje (31) till tvá eller fler längsgående sektioner (32,33), nämnda åtminstone en längsgående linje (31) är parallell med nämnda sidokant (21), en första sektion (32) av nämnda sektioner (32,33) är utformad med nämnda sidokant (21) fràn vilken anslutningspinnarna (20) sträcker sig, och en andra sektion (33) av nämnda sektioner (32,33) placerad intill nämnda första sektion (32) samt är bredare än nämnda första sektion (32) sà att nämnda anslutningspinnar (20) sträcker sig endast delvis förbi nämnda andra sektion (33), varvid var och en av nämnda anslutningspinnar (20) är i huvudsak Z-formad för ökad flexibilitet.

2. Drivenhet enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje kraftdistributionsskena (16) innefattar en plan huvuddel (30), och att nämnda första sektion (32) innefattar en i ett stycke utformad làngsträckt fläns (34) som bildar en vinkel med nämnda huvuddel (30) och bildar 99708-010330 516 755 zzs'z=.__.f f; §,:__¿"¿"t§ 1- = . . . - U nämnda sidokant (21) från vilken nämnda anslutningspinnar (20) sträcker sig.

3. Drivenhet enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att ett ringformat ferritelement (28) är placerad pà var och en av nämnda anslutningspinnar (20), och att var och en av anslutningspinnarna (20) tillsammans med nämnda andra sektion (33) bildar en làsanordning för fixering av nämnda ferritelement (28) relativt nämnda anslutningspinne (20).

4. Drivenhet enligt nàgot av kraven l-3, k ä n n e t c k n a d av att nämnda andra sektion (33) är helt plan.