WO2019233694A1 - Verfahren zum abschirmen von bauteilen - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for shielding components, a housing and a vehicle component.
  • the components in question are, in particular, vehicle components, such as chassis components or housings, of or for vehicle components, such as, in particular, electrical and / or mechanical drive components, as well as any additional or chassis components.
  • vehicle components such as chassis components or housings
  • electrical and / or mechanical drive components such as, in particular, electrical and / or mechanical drive components
  • any additional or chassis components such as electric motors, flochvolt storage, power electronics, transmissions, etc.
  • housings for example, an increasing number of components are being increasingly tried. The reason for this is the possibility of saving installation space, simplifying assembly, reducing weight and reducing costs.
  • shielding plates or the like are often used.
  • these require space, represent additional costs, in particular during assembly, increase the weight and also require further work steps during assembly, etc., which also increases the number of possible sources of error.
  • a method for shielding components comprises the steps:
  • an electrical and / or magnetic shielding is not realized via the arrangement of shielding plates or the like, but positionally accurate and targeted over one or more coating areas, which are applied directly and directly to the component.
  • Maximum flexibility is given, in particular, by the application of a thermal and / or kinetic spraying or spraying method, whereby even the most complicated geometries are suitable for applying the coating areas.
  • hard-to-reach places can be reached.
  • the spraying or spraying method is in particular a thermal or kinetic spraying or coating method, such as particularly preferably arc wire spraying, or also cold gas spraying. Both methods have proven to be very robust and advantageously allow extremely short cycle times.
  • the at least one coating region has a thickness in a range of about 50-800 ⁇ m, more preferably in a range of about 200-600 ⁇ m, very particularly preferably in a range of about 250 ⁇ m.
  • the direct coating of the respective component offers the advantage that a thickness or thickness of the coating individually and as a function of the occurring interference signals, the electromagnetic fields, etc. can be designed.
  • the method comprises the step:
  • the method comprises the step:
  • components can thereby be shielded individually and in a time-saving manner.
  • the method comprises the steps:
  • a housing comprises a housing wall, wherein the housing according to an embodiment, in particular of a light metal, such as aluminum and / or magnesium, is formed, which a plurality of Arrangement spaces formed or formed, wherein the arrangement spaces are designed to arrange a plurality of components, of which at least in operation electrical and / or magnetic fields are emitted or can be, and wherein the housing wall has at least one coating area, which Shielding of the fields is provided, and wherein the at least one coating area is positioned and dimensioned so positi onsgenau that at least one of the order spaces is shielded from the fields or these fields are at least significantly deflected, whereby at least one shelter is formed, and wherein the at least one coating area is produced by the method according to the invention.
  • a light metal such as aluminum and / or magnesium
  • the housing forms three arrangement spaces, wherein a first arrangement space is provided for an electric motor, a second arrangement space for a transmission downstream of the electric motor and a third arrangement space for the associated power electronics.
  • the electric motor may be, for example, a current-excited synchronous motor or a permanent-magnet motor.
  • the electromagnetic fields occurring during operation eg. B. in strongly changing load cases, possibly disrupt the power electronics.
  • the housing wall is now provided or coated with coating areas in such a way that, for example, the room in which the power electronics are located is purposefully shielded from any interfering signals, electromagnetic fields, etc., in other words as the shelter. is forming.
  • the at least one coating area is arranged or formed on the inside of the housing wall.
  • inside is meant the area of the placement space which is directed to the component located therein.
  • the at least one coating area is arranged or formed on the outside of the housing wall.
  • Corresponding is also possible to provide coating areas both inside and outside on the housing wall and, as it were, if necessary also to switch them "one behind the other". In this respect, very effective and efficient shielding can be achieved without taking up additional space, with very thin coating areas at the same time.
  • the coating material used is preferably a ceramic such as Al 2 O 3 or magnesium. These materials are also to be used particularly well with the abovementioned coating methods.
  • a power electronics is preferably arranged in the protective space, which is ideally protected from interfering influences from the environment.
  • the housing wall is made of an aluminum material or an aluminum alloy, since with this material low component weights can be realized.
  • the housing is cast, in particular produced in metal casting.
  • Possible casting methods are in example gravitational, low pressure or pressure casting etc.
  • the housing is in particular formed integrally or integrally.
  • the arrangement spaces are formed by the housing wall.
  • the housing can also be assembled or assembled from individual parts.
  • the invention is also directed to a vehicle component, in particular a chassis component, which is manufactured or coated by the method according to the invention.
  • vehicle component is preferably made of light metal, such as aluminum and / or magnesium. In accordance with an In this case, it is also a casting or a forming part, for example a part formed by means of Innroch horr.
  • the method is particularly suitable as increasingly inductive charging methods are used in the course of the electrification of motor vehicles.
  • the vehicle is positioned over a corresponding coil, which is arranged, for example, in the ground.
  • Fig. 1 a schematic diagram of an embodiment of a housing.
  • the arrangement space 21 serves, for example, the arrangement of an electric motor (not shown here), the arrangement space 22 of the arrangement of a transmission.
  • the arrangement space 23 is formed as a shelter 30. This serves, for example, the arrangement of power electronics which should be protected against possible electromagnetic fields from the arrangement space 21 as far as possible.
  • coating areas 40 are provided, which are applied directly to a housing wall 12 of the housing 10.
  • the housing wall 12 is coated by means of a spraying or spraying method, in particular a thermal coating method, such as arc wire spraying or cold gas spraying.
  • the housing wall 12 is made of aluminum, for example, while the coating areas 40 are made of a ceramic (Al 2 O 3) or a magnesium material.
  • the housing 10 is cast, in particular cast integrally or in one piece, in other words not put together. It can be seen that the coating regions 40 can be arranged both inside and outside on the housing wall 12, as a result of which virtually no limits are set, not only with regard to the positioning, but also with regard to the effectiveness of the shielding.

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Abstract

Verfahren zum Abschirmen von Bauteilen, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Bauteils; - Aufbringen zumindest eines Beschichtungsbereichs auf das Bauteil, welcher zur Abschirmung magnetischer und/oder elektrischer Felder ausgelegt ist, mittels eines thermischen und/oder kinetischen Spritzoder Sprühverfahrens.

Description

Verfahren zum Abschirmen von Bauteilen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschirmen von Bautei- len, ein Gehäuse sowie eine Fahrzeugkomponente.
Bei den in Rede stehenden Bauteilen handelt es sich insbesondere um Fahr- zeugbauteile, wie Fahrwerkskomponenten oder Gehäuse von oder für Fahr- zeugkomponenten, wie insbesondere elektrische und/oder mechanische An- triebskomponenten sowie etwaiger Zusatz- oder auch Fahrwerkskomponen- ten. Darunter fallen z. B. Elektromotoren, Flochvolt-Speicher, die Leistungs- elektronik, Getriebe etc. Bei der Entwicklung von Gehäusen beispielsweise wird zunehmend versucht, immer mehr Komponenten zu integrieren. Hinter- grund ist die Möglichkeit, dadurch Bauraum zu sparen, die Montage zu ver- einfachen, das Gewicht zu reduzieren bzw. die Kosten zu senken. Einherge- hend mit der Elektrifizierung des Antriebsstrangs führt dies aber nicht selten zu Problemen, da die beim Betrieb der Komponenten entstehenden elektri- schen bzw. magnetischen Felder etwaige angrenzende Komponenten stören können bzw. umgekehrt. Um diesem Problem zu begegnen, wird oftmals mit Abschirmblechen oder dergleichen gearbeitet. Diese beanspruchen aller- dings Bauraum, stellen Zusatzkosten dar, insbesondere in der Montage, er- höhen das Gewicht und erfordern zudem weitere Arbeitsschritte bei der Mon- tage etc., wodurch auch die Zahl möglicher Fehlerquellen steigt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Abschirmen von Bauteilen, ein Gehäuse sowie eine Fahrzeugkomponente anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und dabei kos- tengünstig herstellbar bzw., insbesondere auch in der Großserie, realisierbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , ein Gehäuse gemäß Anspruch 6 sowie eine Fahrzeugkomponente gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprü- chen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Abschirmen von Bauteilen die Schritte:
Bereitstellen eines Bauteils;
- Aufbringen zumindest eines Beschichtungsbereichs auf das Bauteil, welcher zur Abschirmung magnetischer und/oder elektrischer Felder ausgelegt ist, mittels eines thermischen und/oder kinetischen Spritz- oder Sprühverfahrens.
Vorteilhafterweise wird eine elektrische und/oder magnetische Abschirmung nicht über die Anordnung von Abschirmblechen oder dergleichen realisiert, sondern positionsgenau und zielgerichtet über einen oder mehrere Beschich- tungsbereiche, welche direkt und unmittelbar auf das Bauteil aufgebracht sind. Eine maximale Flexibilität ist insbesondere dadurch gegeben, dass zum Aufbringen ein thermisches und/oder kinetisches Spritz- oder Sprühverfahren verwendet wird, wodurch auch komplizierteste Geometrien zum Aufbringen der Beschichtungsbereiche geeignet sind. Überdies können auch schwer zugängliche Stellen erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Spritz- oder Sprühverfah- ren insbesondere ein thermisches bzw. kinetisches Spritz- bzw. Beschich- tungsverfahren, wie besonders bevorzugt Lichtbogendrahtspritzen, oder auch Kaltgasspritzen. Beide Verfahren haben sich als sehr robust erwiesen und ermöglichen vorteilhafterweise extrem kurze Taktzeiten.
Gemäß einer Ausführungsform weist der zumindest eine Beschichtungsbe- reich eine Dicke in einem Bereich von etwa 50-800 miti, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 200-600 miti, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 250 miti, auf. Die unmittelbare Beschichtung des jeweiligen Bauteils bietet den Vorteil, dass eine Stärke bzw. Dicke der Beschichtung individuell und in Abhängigkeit der auftretenden Störsignale, der elektromag- netischen Felder etc. ausgelegt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
Beschleunigen eines Beschichtungswerkstoffs auf eine Geschwindig- keit größer 100 m/s.
Es hat sich gezeigt, dass mit diesen Werten beste Ergebnisse erzielt wer- den können. Abhängig vom verwendeten Verfahren können die Geschwin- digkeiten auch deutlich höher liegen. So werden beispielsweise beim Hoch- geschwindigkeitsflammspritzen Geschwindigkeiten in einem Bereich von 1000 m/s und mehr erreicht, ebenso beim Kaltgasspritzen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- Aufbringen mehrerer Beschichtungsbereiche unterschiedlicher Dicke und/oder Größe.
Mit Vorteil können Bauteile dadurch individuell und zeitsparend abgeschirmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- Simulieren/Berechnen der elektrischen und/oder magnetischen Felder;
- Positionsgenaues Aufbringen des zumindest einen Beschichtungsbe- reichs, insbesondere in Abhängigkeit der Simulations- und/oder Be- rechnungsergebnisse.
Mit Vorteil wird also nur dort beschichtet, wo es gemäß der Simulati- on/Berechnung notwendig ist. Durch das Verfahren kann auf die Anordnung von Abschirmblechen etc. verzichtet werden. Damit können sowohl Kosten bei der Fierstellung als auch bei der Montage reduziert werden. Zudem wird nicht unnötig Bauraum verschwendet.
Erfindungsgemäß umfasst ein Gehäuse eine Gehäusewand, wobei das Ge- häuse gemäß einer Ausführungsform insbesondere aus einem Leichtmetall, wie Aluminium und/oder Magnesium, geformt ist, welche eine Vielzahl von Anordnungsräumen formt oder ausbildet, wobei die Anordnungsräume zur Anordnung einer Vielzahl von Komponenten ausgelegt sind, von welchen zumindest im Betrieb elektrische und/oder magnetische Felder emittiert wer- den bzw. werden können, und wobei die Gehäusewand zumindest einen Be- schichtungsbereich aufweist, welcher zur Abschirmung der Felder vorgese- hen ist, und wobei der zumindest eine Beschichtungsbereich derart positi onsgenau angeordnet und dimensioniert ist, dass zumindest einer der An- ordnungsräume gegenüber den Feldern abgeschirmt ist oder diese Felder zumindest deutlich abgelenkt werden, wodurch zumindest ein Schutzraum gebildet ist, und wobei der zumindest eine Beschichtungsbereich durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist. Gemäß einer Ausführungsform bildet das Gehäuse drei Anordnungsräume aus, wobei ein erster Anord- nungsraum für einen Elektromotor vorgesehen ist, ein zweiter Anordnungs- raum für ein dem Elektromotor nachgelagertes Getriebe und ein dritter An- ordnungsraum für die zugehörige Leistungselektronik. Bei dem Elektromotor kann es sich beispielsweise um einen stromerregten Synchronmotor oder um einen permanenterregten Motor handeln. Auf jeden Fall können die beim Be- trieb auftretenden elektromagnetischen Felder, z. B. bei sich stark ändernden Lastfällen, ggf. die Leistungselektronik stören. Mit Vorteil ist nun die Gehäu- sewand derart mit Beschichtungsbereichen versehen bzw. beschichtet, dass beispielsweise der Raum, in welchem sich die Leistungselektronik befindet, zielgerichtet von etwaigen Störsignalen, elektromagnetischen Feldern etc. abgeschirmt ist, dieser mit anderen Worten also als der Schutzraum ausge- bildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine Beschichtungsbereich innen an der Gehäusewand angeordnet bzw. ausgebildet. Mit„innen“ ist der Bereich des Anordnungsraums gemeint, welcher zu der darin angeordneten Komponente gerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine Beschichtungsbereich außen an der Gehäusewand angeordnet bzw. ausgebildet. Entsprechend ist es auch möglich, sowohl innen als auch außen an der Gehäusewand Be- schichtungsbereiche vorzusehen und sozusagen ggf. auch„hintereinander“ zu schalten. Insofern können, ohne zusätzlichen Bauraum zu beanspruchen, sehr wirksame und effiziente Abschirmungen realisiert werden, bei gleichzei- tig sehr dünnen Beschichtungsbereichen.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass als Beschichtungswerkstoff bevorzugt eine Keramik, wie AI203, oder Magnesium verwendet wird. Diese Werkstoffe sind auch besonders gut mit den vorgenannten Beschichtungsverfahren zu ver- wenden.
Wie bereits erwähnt, ist in dem Schutzraum bevorzugt eine Leistungselektro- nik angeordnet, welche in idealer Weise von störenden Einflüssen aus der Umgebung geschützt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gehäusewand aus einem Aluminiumwerkstoff bzw. einer Aluminiumlegierung gefertigt, da mit diesem Werkstoff geringe Bauteilgewichte realisierbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse gegossen, ins- besondere im Metallguss hergestellt. Mögliche Gießverfahren sind dabei bei spielsweise Schwerkraft-, Niederdruck- oder Druckguss etc.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse insbesondere einteilig bzw. integral ausgebildet. Mit anderen Worten werden die Anord- nungsräume durch die Gehäusewand ausgeformt. Alternativ kann das Ge- häuse aber auch zusammengesetzt bzw. aus Einzelteilen montiert sein.
Die Erfindung richtet sich auch auf eine Fahrzeugkomponente, insbesondere eine Fahrwerkskomponente, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ren hergestellt bzw. beschichtet ist. Bevorzugt ist die Fahrzeugkomponente aus Leichtmetall, wie Aluminium und/oder Magnesium. Gemäß einer Ausfüh- rungsform handelt es sich dabei auch um ein Gussteil oder um ein Umform- teil, beispielsweise ein mittels Innhochdruck umgeformtes Teil. Für eine Fahrwerkskomponente eignet sich das Verfahren besonders, da im Zuge der Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen zunehmend induktive Ladeverfahren eingesetzt werden. Hierbei wird das Fahrzeug über einer entsprechenden Spule, welche beispielsweise im Boden angeordnet ist, positioniert. Durch den oder die Beschichtungsbereiche können Fahrzeugkomponenten gezielt und kostengünstig abgeschirmt werden, ggf. sogar im verbauten Zustand, wodurch eine ungewollte Wechselwirkung beim induktiven Laden, beispiels- weise ein etwaiges elektrisches Aufladen, vermieden werden kann.
Die im Zusammenhang mit der Fahrzeugkomponente und dem Gehäuse er- wähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend auch für das Verfahren, sowie umgekehrt und untereinander.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung einer schematischen Ansicht einer Ausführungsform eines Ge- häuses mit Bezug auf die beigefügte Figur.
Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Skizze einer Ausführungsform eines Gehäuses.
Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Gehäuse 10, umfassend einen Anordnungsraum 21 , einen Anordnungsraum 22 und einen Anordnungsraum 23. Der Anord- nungsraum 21 dient beispielsweise der Anordnung eines (hier nicht gezeig- ten) Elektromotors, der Anordnungsraum 22 der Anordnung eines Getriebes. Der Anordnungsraum 23 ist als Schutzraum 30 ausgebildet. Dieser dient bei spielsweise der Anordnung einer Leistungselektronik, welche möglichst vor etwaigen elektromagnetischen Feldern aus dem Anordnungsraum 21 ge- schützt werden soll. Hierzu sind Beschichtungsbereiche 40 vorgesehen, wel- che direkt auf eine Gehäusewand 12 des Gehäuses 10 aufgetragen sind. Insbesondere ist die Gehäusewand 12 mittels eines Spritz- oder Sprühver- fahrens, insbesondere eines thermischen Beschichtungsverfahrens, wie Lichtbogendrahtspritzen oder auch Kaltgasspritzen, beschichtet. Die Gehäu- sewand 12 ist beispielsweise aus Aluminium gefertigt, während die Beschich- tungsbereiche 40 aus einer Keramik (AI203) oder einem Magnesiumwerk- stoff gebildet sind. Mit Vorteil ist das Gehäuse 10 gegossen, insbesondere integral bzw. einteilig gegossen, mit anderen Worten also nicht zusammen- gesetzt. Zu erkennen ist, dass die Beschichtungsbereiche 40 sowohl innen als auch außen an der Gehäusewand 12 angeordnet sein können, wodurch nicht nur hinsichtlich der Positionierung, sondern auch hinsichtlich der Effek- tivität der Abschirmung quasi keine Grenzen gesetzt sind.
Bezugszeichenliste
10 Bauteil, Gehäuse 12 Gehäusewand
21 Anordnungsraum
22 Anordnungsraum
23 Anordnungsraum 30 Schutzraum
40 Beschichtungsbereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Abschirmen von Bauteilen,
umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Bauteils (10);
- Aufbringen zumindest eines Beschichtungsbereichs (40) auf das Bauteil (10), welcher zur Abschirmung magnetischer und/oder elektrischer Felder ausgelegt ist, mittels eines thermischen und/oder kinetischen Spritz- oder Sprühverfahrens.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei das Spritz- oder Sprühverfahren Lichtbogendrahtspritzen oder Kaltgasspritzen ist.
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der zumindest eine Beschichtungsbereich (40) eine Dicke in ei- nem Bereich von 50 bis 800 pm aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
umfassend den Schritt:
Beschleunigen eines Beschichtungswerkstoffs auf eine Ge- schwindigkeit größer 100 m/s.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
umfassend die Schritte:
- Simulieren/Berechnen der elektrischen/magnetischen Felder;
Positionsgenaues Aufbringen des zumindest einen Beschich- tungsbereichs (40).
6. Gehäuse (10),
umfassend eine Gehäusewand (12), welche eine Vielzahl von Anord- nungsräumen (21 , 22, 23) formt oder ausbildet, wobei die Anordnungsräume (21 , 22, 23) zur Anordnung einer Vielzahl von Komponenten ausgelegt sind, von welchen zumindest im Betrieb elektrische und/oder magnetische Felder emittiert werden können, und wobei die Gehäusewand (12) zumindest einen Beschichtungsbereich (40) aufweist, welcher zur Abschirmung der Felder vorgesehen ist, und wobei der zumindest eine Beschichtungsbereich (40) derart positions- genau angeordnet und dimensioniert ist, dass zumindest einer der An- ordnungsräume (21 , 22, 23) gegenüber den Feldern abgeschirmt ist, wodurch zumindest ein Schutzraum (30) gebildet ist, und
wobei der zumindest eine Beschichtungsbereich (40) durch ein Verfah- ren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
7. Gehäuse (10) nach Anspruch 6,
wobei der zumindest eine Beschichtungsbereich (40) innen an der Ge- häusewand (12) angeordnet/ausgebildet ist.
8. Gehäuse (10) nach Anspruch 6 oder 7,
wobei der zumindest eine Beschichtungsbereich (40) außen an der Ge- häusewand (12) angeordnet/ausgebildet ist.
9. Gehäuse (10) nach einem der Ansprüche 6-8,
wobei in dem Schutzraum (30) eine Leistungselektronik angeordnet ist.
10. Gehäuse (10) nach einem der Ansprüche 6-9,
wobei das Gehäuse (10) gegossen ist.
11. Gehäuse (10) nach Anspruch 10,
wobei das Gehäuse (10) einteilig ausgebildet ist.
12. Fahrzeugkomponente, insbesondere Fahrwerkskomponente, herge- stellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
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