WO2021155890A1 - Electrical machine of a motor vehicle - Google Patents

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WO2021155890A1
WO2021155890A1 PCT/DE2021/100115 DE2021100115W WO2021155890A1 WO 2021155890 A1 WO2021155890 A1 WO 2021155890A1 DE 2021100115 W DE2021100115 W DE 2021100115W WO 2021155890 A1 WO2021155890 A1 WO 2021155890A1
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circuit board
electrical
electrical machine
phase connection
contact
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PCT/DE2021/100115
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German (de)
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Inventor
Holger Schwab
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/03Machines characterised by the wiring boards, i.e. printed circuit boards or similar structures for connecting the winding terminations
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine of a motor vehicle, having an electric motor and an electronics compartment with a printed circuit board arranged therein and with a phase connection held in place within the electronics compartment.
  • the invention further relates to a refrigerant drive, in particular egg NEN refrigerant compressor of a vehicle air conditioning system, with such an electrical machine's rule.
  • air conditioning systems are regularly installed, which air conditioning the vehicle interior with the help of a refrigerant circuit forming system.
  • Such systems basically have a circuit in which a refrigerant is guided.
  • the refrigerant is heated in an evaporator and compressed by means of a (refrigerant) compressor or compressor, where the refrigerant then releases the absorbed heat via a heat exchanger before it is returned to the evaporator via a throttle.
  • scroll machines for example, are basically possible as compressors or compressors for the refrigerant.
  • Such scroll compressors typically have two scroll parts which can be moved relative to one another and which operate in the manner of a positive displacement pump.
  • the compressor is driven, for example, by means of a belt drive from an internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the air conditioning system is part of a motor vehicle that does not include an internal combustion engine
  • the refrigerant compressor typically has an electrical machine as an electric or electromotive drive, by means of which the compressor is driven.
  • the speed of the drive and thus the cooling capacity of the air conditioning system is set based on a temperature setting by a user of the motor vehicle or a realized temperature of the high-voltage battery.
  • the electric motor of the electric machine is usually brushless and is connected to electronics for control and / or regulation, the individual electric coils being energized in particular by means of a bridge circuit on a printed circuit board of the electronics.
  • electrical coils of the electric motor or its stator are electrically contacted, for example by means of phase connections, which in turn are electrically contacted with the bridge circuit.
  • This has semiconductor switches that are operated by means of a PWM control.
  • the motor or power electronics are usually housed in an electronics compartment of an (electronics) housing.
  • a comparatively high output of the electric motor is necessary for a fast and reliable start-up and operation of the compressor.
  • comparatively large (rotary) currents are necessary to drive the rotor, since the compressor can be accelerated to an operating speed in a short time.
  • the resulting electrical currents required are comparatively large.
  • phase connections and the conductor tracks of the circuit board must be designed to be comparatively robust.
  • the invention is based on the object of specifying a particularly suitable electrical machine which is improved in particular with regard to mechanically robust electrical contact between a phase connection and a circuit board that is compact in terms of installation space.
  • the invention is also based on the object of specifying a particularly suitable electric refrigerant drive.
  • the object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and with regard to the electric refrigerant drive with the Merkma len of claim 10.
  • the electric machine is part of a motor vehicle and has an electric motor that operates as a generator or as an electric motor.
  • the electric motor is used to drive the motor vehicle, which is therefore in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the electrical machine is part of an auxiliary unit of the motor vehicle, for example an adjustment drive, such as a steering motor, a so-called power steering, an electric window lifter or an electric seat adjustment.
  • the electrical machine is suitably electrically contacted in the assembled state with an on-board network of the motor vehicle and is energized by means of it.
  • the electrical machine is suitable for this.
  • the vehicle electrical system is a low-voltage electrical system and carries, for example, an electrical voltage of 12 volts, 24 volts or 48 volts.
  • the electrical voltage that is applied to the electrical machine during operation or that the vehicle electrical system has is 288 volts, 450 volts, 650 volts or 830 volts.
  • the electrical machine is a component of a refrigerant telantriebs, which is thus an electric or electromotive refrigerant drive.
  • the electric refrigerant drive as an electric refrigerant compressor (eKMV), is in particular a component of a refrigerant circuit of the motor vehicle, by means of which, for example, the interior of the motor vehicle is heated during operation and / or an energy storage device of the motor vehicle is cooled.
  • the electric refrigerant drive comprises a compressor or compressor head, for example a scroll compressor.
  • a refrigerant for example a chemical refrigerant such as R134a or R1234yf, is particularly preferably compressed by means of the electric refrigerant drive.
  • the electric motor of the electric machine is preferably designed to be brushless, for example as a brushless direct current motor (BLDC).
  • the electric motor thus has a stator with at least one electric coil as the stator winding, by means of which an electromagnet is at least partially formed.
  • the stator preferably comprises a number of such electrical coils, for example two, three, six, or twelve, the electrical coils preferably being connected to electrical phases of the electric motor, for which they are suitably electrically contacted with one another in a parallel or series connection.
  • the electrical phases themselves are in particular electrically contacted with one another in a delta or star circuit.
  • the electric motor is preferably designed to be three-phase, six-phase or twelve-phase.
  • the current is supplied to the stator winding or the electrical voltage applied to the stator winding is tapped off by means of a printed circuit board, which is in particular part of an electronics unit.
  • the stator winding is electrically contacted with a bridge circuit of the printed circuit board.
  • the circuit board preferably has a carrier which is made in particular from a fabric, for example a glass fiber fabric, or paper, which is preferably surrounded by a matrix that is, for example, epoxy or at least comprises this.
  • conductor tracks are connected to the carrier and / or embedded therein.
  • the conductor tracks themselves are, for example, created from a copper.
  • the bridge circuit preferably has four, six or twelve bridge branches and is consequently a B4, B6 or B12 circuit.
  • two bridge branches are assigned to one of the electrical phases of the electric motor, and / or the bridge circuit is preferably led to a direct current side, which is in particular electrically contacted with the vehicle electrical system.
  • the conjunction “and / or” is to be understood here and below in such a way that the features linked by means of this conjunction can be designed both together and as alternatives to one another.
  • Each of the bridge branches has, in particular, a semiconductor component, in particular a semiconductor switch, and preferably a power semiconductor switch.
  • the circuit board is a Power electronics provided or the circuit board is part of the power electronics.
  • the electrical machine has an electronics compartment which is, for example, part of a housing of the electrical machine.
  • the housing / electronics compartment is made of a metal, for example aluminum or an aluminum alloy.
  • the housing is preferably made as a die-cast part.
  • the circuit board is arranged inside the electronics compartment, the stator, and in particular the stator winding, being located outside the electronics compartment.
  • the circuit board is arranged parallel to a housing wall.
  • the electronics compartment itself is preferably airtight and pressure-tight in the assembled state, which is why damage to the circuit board is essentially excluded.
  • the electrical machine has, for example, a bolt-shaped or pin-shaped phase connection (phase pin) which is in electrical contact with the stator winding of the stator.
  • the phase connection is thus in particular a connection to one of the electrical phases of the stator, provided the electrical machine has several phases.
  • the phase connection is held in place within the electronics compartment.
  • the phase connection is attached to a wall of the electronics compartment.
  • electrical contact is thus made through a wall of the electronics compartment, with at least one section of the phase connection being stationary at a defined, specific position within the electronics compartment.
  • the phase connection is in particular rigidly attached to a housing wall of the electronics compartment.
  • the circuit board or its carrier has an upper side and a lower side as flat surfaces.
  • the bridge circuit is worn and contacted with the conductor tracks on the upper side facing the stator or the housing wall.
  • the circuit board here has a contact element for plug contact with the phase connection.
  • the phase connection is electrically plug-in contact with the circuit board by means of the contact element.
  • the contact element itself is electrical with the bridge circuit of the circuit board contacted, for example by means of a conductor track.
  • the contact element is preferably rigidly connected to other components of the circuit board, in particular on the carrier of the circuit board.
  • the contact element is designed as a plug-in power supply element or as a plug-in high-current contact, and is particularly suitable, preferably provided, to carry electrical currents of more than 100 amps, 150 amps or 200 amps, with the current carrying capacity, for example, less than 1,000 amps, 900 amps or 800 amps.
  • the plug-in contacting that is to say the joining and electrical contacting, takes place on the underside of the printed circuit board facing the stator.
  • the circuit board is contacted with the phase connection by means of the contact element on the circuit board side arranged opposite the bridge circuit.
  • the structural height of the contact element is oriented in the direction of the phase connection, as a result of which the space requirement on the surface having the bridge circuit is reduced. As a result, a particularly suitable and compact electrical machine is realized.
  • the rotor By means of a magnetic interaction between the permanent magnet (s) of the rotor and the electromagnet (s) of the stator, which is / are formed by means of the electrical coil (s), the rotor is set in a rotational movement around the axis of rotation.
  • a compressor or compressor head is connected to the rotor, provided the electrical machine is part of one Is refrigerant drive.
  • the compressor is preferably located on the side of the stator opposite the electronics compartment.
  • phase connection and the contact element are preferably made from a metal, in particular from the same material, for example from a copper material, which reduces any electrical resistances of the electrical contact.
  • the electrical (plug-in) contact is made perpendicular to the underside.
  • the phase connection is essentially inserted vertically into the contact element.
  • the vertical or normal direction is oriented essentially parallel to the axial direction of the electric motor or stator.
  • the electrical contact between the contact element and the phase connection takes place in a contact plane which is spaced parallel to a printed circuit board plane of the printed circuit board. This means that the contact point of the electrical contact between the contact element and the phase connection is arranged at a distance from the underside of the printed circuit board.
  • the phase connection and the contact element are preferably rigidly connected to other components of the electrical machine, in particular to a housing wall of the electronics compartment or to the printed circuit board.
  • the contact element is designed as a plug socket, in particular as an SMD plug socket, that is to say as a surface-mounted device (SMD) socket.
  • SMD surface-mounted device
  • the contact element is designed, for example, in the shape of a cage with a number of flexurally elastic struts which, in the plug-in contact state, are clamped against the phase connection with a mechanical prestress. Due to the flexurally flexible struts, the contact element is designed to be flexible along a transverse direction oriented transversely to the insertion direction, which is why the electrical connection between the contact element and the phase connection is essentially flexible. In this embodiment of the contact element, both length and / or tension compensation and also transverse compensation between the contact element and the phase connection are made possible.
  • the circuit board has a feed-through opening which is framed on the circumferential side by the contact element and through which a free end of the phase connection is passed at least in sections.
  • the assembly and the installation space required for the electrical contacting he follows on the underside, whereby an optical inspection or control of the contacting from the top facing away from the connector is made possible through the feed-through opening (push-through control).
  • the contact element is in electrical contact with the printed circuit board on the upper side.
  • the contact element is designed as a through-hole connection of the printed circuit board.
  • the contact element thus runs in sections through the circuit board, for example the contact element is seated in a recess or through-opening in the circuit board. This ensures a particularly low overall height of the contact element and the circuit board. Furthermore, a control or inspection of the electrical contact from the top of the circuit board is made possible.
  • the phase connection is formed by an enameled wire.
  • the approximately cylindrical or bolt-shaped phase connection or phase pin has a circular cross-sectional shape, for example with a diameter of 3 mm (millimeters).
  • the phase connection is designed in one piece, that is to say in one piece or monolithically, with the electrical coil of the electric motor.
  • the phase connection is preferably formed by means of one end of the electrical coil.
  • the phase connection is a separate component which is in electrical contact with the electrical coil, in particular directly, and preferably mechanically connected to it, for example soldered or welded on.
  • the phase connection is particularly preferably contacted directly with the electrical coil.
  • phase connection is guided through a housing wall.
  • one end of the phase connection is located inside the electronics compartment, and another end of the phase connection is located outside the electronics compartment, these two areas being separated by means of the housing wall.
  • the electrical stator winding is preferably connected to the end of the phase connection located outside the electronics compartment. Due to the passage through the housing wall, the phase connection is kept stable, and electrical contacting with the contact element is simplified.
  • the phase connection is expediently located in a form-fitting and / or force-fitting manner within a recess in the housing wall.
  • a pressure-tight and fluid-tight seal is provided between the phase connection and the housing wall.
  • the phase connection runs in the axial direction, and the housing wall is arranged essentially perpendicular to the axial direction, that is, parallel to the printed circuit board.
  • a “form fit” or a “form fit connection” between at least two interconnected parts is understood here and in the following in particular to mean that the interconnected parts are held together at least in one direction by a direct interlocking of contours of the parts themselves or by an indirect one Interlocking takes place via an additional connecting part.
  • the "blocking" of a mutual movement in this direction is therefore due to the shape.
  • a “force fit” or a “force fit connection” between at least two interconnected parts is understood here and in the following in particular to mean that the interconnected parts are prevented from sliding off one another due to a frictional force acting between them. If there is no “connecting force” causing this frictional force (this means the force that presses the parts against each other, for example a Screw force or the weight itself), the non-positive connection cannot be maintained and thus released.
  • the refrigerant drive according to the invention is part of a motor vehicle and comprises an electrical machine described above as an electrical or electromotive drive for a compressor or compressor head.
  • the Käl teffenantrieb is designed in particular as an electromotive or electric refrigerant compressor (eKMV).
  • the electric machine has, for example, a brushless direct current motor (BLDC) as an electric motor.
  • the refrigerant compressor, in particular the electrical machine is preferably electrically contacted / contactable with an on-board network of the motor vehicle and / or operated / operated with an electrical voltage of a few volts up to 1000V, in particular with an electrical voltage of 12V, 24V, 48V, 288V, 450V, 650V or 830V.
  • a refrigerant is compressed by means of the refrigerant compressor during operation.
  • the refrigerant is, for example, a chemical refrigerant such as R134a or R1234yf.
  • the refrigerant is C02.
  • the refrigerant compressor is preferably designed in such a way that the respective refrigerant can be compressed by means of it, with a pressure increase between 5 bar and 20 bar taking place, for example.
  • the refrigerant compressor is, in particular, a component of a refrigeration cycle that is used, for example, to air-condition an interior or to cool an energy store in the motor vehicle, such as a high-voltage battery.
  • the electromotive refrigerant compressor is signal-technically coupled to a BUS system, in particular a LIN or CAN bus.
  • the electrical machine has a stator with an electrical coil, in particular a number of electrical coils which are combined to form a number of electrical phases of a stator winding's rule. Furthermore, the electrical machine comprises an electronics compartment and a printed circuit board arranged therein. Within the electronics compartment, a phase connection is held in place, which is electrically connected to the stator winding or to the electrical coil, and which is electrically plugged into contact with the circuit board by means of a contact element. In particular, the bridge circuit is used to energize the electrical coil or the electrical phase.
  • the bridge circuit preferably has a number of bridge branches that corresponds to the number of electrical coils / phases.
  • the number of bridge branches is equal to the number of electrical phases and / or an integral multiple of the number of electrical coils.
  • an intermediate circuit capacitance is assigned to each bridge branch.
  • Each bridge branch has in particular two series-connected semiconductor switches, in particular power semiconductor switches.
  • the power semiconductor switches are provided and set up to switch an electrical current with an amperage of at least 1A, 2A, 5A or 10A.
  • the power semiconductor switches are preferably IGBTs or field effect transistors (FET), in particular DirectFETs.
  • FET field effect transistors
  • two power semiconductor switches are connected in parallel to one another, so that each bridge branch comprises four such power semiconductor switches. In this way, an electrical current carried with the respective power semiconductor switch is reduced, which reduces manufacturing costs.
  • the refrigerant drive or refrigerant compressor is suitably a constituent part of a refrigerant circuit with a (air conditioning) condenser, as well as with a Ver evaporator, and with the refrigerant compressor.
  • the condenser is fluidly connected between the refrigerant compressor and the evaporator.
  • the refrigerant circuit preferably comprises a further heat exchanger which is connected between the evaporator and the refrigerant compressor and which is preferably in thermal contact with a further component of the motor vehicle, such as a fan line of an air conditioning system or an energy store, such as a high-voltage energy store.
  • the refrigerant circuit is in particular filled with a refrigerant, for example a chemical refrigerant such as R134a, R1234yf, or with CO2.
  • a refrigerant for example a chemical refrigerant such as R134a, R1234yf, or with CO2.
  • a pressure of the refrigerant is increased during operation, which is then passed to the condenser, which is preferably in thermal contact with the surroundings of the motor vehicle.
  • the temperature of the refrigerant is preferably adjusted to the ambient temperature or at least the temperature of the refrigerant is lowered by means of the condenser.
  • the refrigerant is expanded with the downstream evaporator, which is why the temperature of the refrigerant is further reduced.
  • thermal energy is transferred from the component that is thermally contacted with the additional heat exchanger to the refrigerant, which leads to a cooling of the component and a heating of the refrigerant.
  • the heated refrigerant is preferably fed back to the refrigerant compressor to close the refrigerant circuit.
  • Fig. 1 is a perspective view of an electric refrigerant drive with egg ner electrical machine and with a compressor
  • FIG. 2 schematically simplifies the refrigerant drive in a sectional view
  • FIG. 3 shows the refrigerant drive without housing in a side view
  • Fig. 5 is a schematic side view of the contact element and the circuit board in a first embodiment
  • Fig. 6 is a schematic side view of the contact element and the circuit board in a second embodiment
  • Fig. 7 is a schematic side view of the contact element and the circuit board in a third embodiment.
  • the refrigerant drive 2 shown in Fig. 1 is preferably installed as a refrigerant compressor in a refrigerant circuit, not shown in detail, of an air conditioner of a motor vehicle.
  • the electromotive refrigerant compressor 2 has an electrical (electromotive) drive in the form of an electrical machine 4 and a compressor (compressor head) 6 coupled to it.
  • the machine 4, on the one hand, and the compressor 6, on the other hand, are of modular construction so that, for example, a machine 4 can be coupled to different compressors 6.
  • a transition area formed between the modules 4 and 6 has a mechanical interface 8 with a bearing plate 10 on the drive side.
  • the compressor 6 is connected to the machine 4 via the mechanical interface 8, and has a scroll compressor 11 that can be driven by the latter.
  • the compressor 6 is joined (screwed, connected) to the drive or to the machine 4 by means of flange connections distributed around the circumference and extending in the axial direction A of the refrigerant compressor 1.
  • the flange connections 12 are provided with reference numerals merely by way of example.
  • the machine 4 also referred to below as the drive, comprises a pot-like drive or machine housing 14 with two housing sections 14a and 14b, which are separated from one another in a fluid-tight and pressure-tight manner by a monolithically integrated intermediate housing wall 14c (FIG. 2) within the drive housing 14.
  • the drive housing 14 is preferably made as a die-cast part from an aluminum material.
  • the housing section on the compressor side is intended to be accommodated as a motor housing 14a an electric motor 16 is formed.
  • the motor housing 14a is closed on the one hand by the partition wall or 14c and on the other hand by the end shield 10.
  • the housing sub-area lying opposite the intermediate wall 14c, also referred to below as the housing wall, is designed as an electronics housing 14b in which an electronics compartment 18 for receiving electronics 20 controlling the electric motor 16 is formed.
  • the drive housing 14a has a refrigerant inlet or refrigerant inlet 22 for connection to the refrigerant circuit, a refrigerant outlet 26 being provided on the bottom of a compressor housing 24.
  • the inlet 22 forms the low-pressure or suction side (suction gas side) and the outlet 26 the high-pressure or pump side (pump side) of the refrigerant drive 2.
  • Fig. 2 shows a schematic and simplified illustration of the electromotive refrigerant drive 2 in a sectional view along an axis of rotation 28 of the electric motor 16, which here is a brushless direct current motor (BLDC) and has a cylindrical rotor 30. This is surrounded on the circumference by means of a hollow cylindrical stator 32.
  • BLDC brushless direct current motor
  • the rotor 30 comprises a number of permanent magnets and is mounted rotatably about the axis of rotation 28 by means of a shaft 34 between a bearing 36 (FIG. 3) and the end shield 10.
  • the stator 32 has a number of electrical coils which are energized by the electronics 20, which in turn is connected to a bus system and the vehicle electrical system of the motor vehicle, for example.
  • Axial or the axial direction A is understood here and below in particular to mean a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation 28 of the electric motor 16, that is to say perpendicular to the end faces of the stator 32.
  • radial or a radial direction R is understood to mean in particular a direction oriented perpendicularly (transversely) to the axis of rotation 28 of the electric motor 16 along a radius of the stator 32 or the electric motor 16.
  • tangential or a “tangential direction” is in particular a direction along the circumference of the stator 32 or the Electric motor 16 (circumferential direction, azimuthal direction), that is, a direction perpendicular to the axial direction A and to the radial direction R, understood.
  • the electronics 20 are arranged in the electronics compartment 18 of the electronics housing 14b, which is separated from the stator 32 and the rotor 30 by means of the housing wall 14c.
  • a housing cover 38 which is releasably attached to the electronics housing 14b by means of screws, closes an access opening of the electronics housing 14b.
  • the electronics 20 is mounted in the electronics compartment 18 when the housing cover 38 is open and is still easily accessible for maintenance or repair purposes when the housing cover 38 is removed.
  • the electronics 20 have a printed circuit board or PCB 40 arranged parallel to the housing wall 14c.
  • a bridge circuit 42 of the circuit board 40 is connected to a polyphase stator winding 50 of the stator 32 formed from coils 48 via phase connections 44 which are axially guided through the housing wall 14c by means of vias 46 (Fig. 3, Fig. 4) and are held in place .
  • the coil windings of the individual coils 48 are connected to the stator or motor phases in a star or delta connection in a connection ring 52 placed on the end face of the stator 32, and by means of the vias 46 and phase connections 44 that protrude axially therefrom to the bridge circuit 42.
  • the bridge circuit 42 is fed from the vehicle electrical system by means of two connections 54.
  • the stator 32 has a six-phase stator winding 50, and thus accordingly six through-contacts 46 and six phase connections 44.
  • the phase connections 44 also referred to as phase pins, have a cylindrical or bolt-shaped or pin-shaped geometry.
  • the phase connections 44 are preferably designed with a circular cross-sectional shape and, for example, have a diameter of 3 mm (millimeters).
  • phase connections 44 are, for example, made in one piece, that is to say in one piece or monolithically, with the stator winding 50.
  • phase connections 44 essentially designed as coil ends of the coils 48.
  • the phase connections 44 are each designed as a separate component, which is electrically contacted within the connection ring 52 with the respective electrical coil 48, in particular directly, and preferably mechanically connected to this, for example soldered or welded.
  • the phase connections 44 are in this case electrically connected to the bridge circuit 42 by means of an associated contact element 56 on an underside 58 of the circuit board 40.
  • the underside 58 is understood here to mean, in particular, the surface of the printed circuit board 40 facing the stator 32 or the housing wall 14c, regardless of the actual orientation in space.
  • the surface of the printed circuit board 40 opposite the underside 58, on which in particular the bridge circuit 42 is arranged and which faces away from the stator 32 or the housing wall 14c, is also referred to below as the upper side 60.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a refrigerant drive 2 as a 470V refrigerant compressor.
  • the approximately cage-shaped contact element 56 is provided for electrical plug-in contact with the phase connection 44, and is suitable and set up for this.
  • the contact element 56 shown individually in FIG. 5 has an approximately ring-shaped contact area 62 for electrical contacting and mechanical fastening on the circuit board 40.
  • the struts 64 are provided with reference numerals in the figures merely by way of example.
  • the contact element 56 is thus designed as a plug socket for the phase connection 44.
  • the space enclosed by the struts 64 is narrowed radially in a contact plane K spaced axially from the contact ring 62 to a diameter which is smaller than the diameter of the phase connection 44.
  • the free ends of the struts 64 are widened radially outward from the contact plane K, so that a simplified introduction or a simplified insertion of the phase connection 44 is made possible.
  • the struts 64 In the plug-connected state, the struts 64 therefore rest against the outer circumference of the phase connection 44 with a certain mechanical preload or spring tension, so that reliable electrical contacting is ensured even in the event of shocks or vibrations occurring during operation.
  • the contact plane K is axially spaced from a printed circuit board plane (not shown in more detail), in particular to the underside 58, of the Lei terplatte 40.
  • the phase connection 44 for plug-in contacting is inserted essentially perpendicularly or axially into the contact element 56 from the underside 58 or the housing wall 14c.
  • the contact element 56 is designed in particular as an SMD socket, this means that the contact ring 62 is designed as a solderable connection surface, which is soldered directly to conductor tracks 68 of the printed circuit board 40 by means of a soldered connection 66.
  • the contact element 56 is fastened to the upper side 60 of the circuit board 40.
  • the circuit board 40 here has a bore or lead-through opening (PCB breakthrough) 70 through which the Stre ben 64 to the underside 58 are guided.
  • the contact ring 62 surrounds the feed-through opening 70 on the circumferential side. In other words, the contact ring 62 is arranged on an edge of the feed-through opening 70.
  • This arrangement of the contact element 56 is also referred to below as push-fit assembly.
  • the push-through installation has a particularly low overall height of the contact element 56 and the circuit board 44.
  • FIG. 6 shows a structural assembly of the Kunststoffele element 56 on the underside 58 of the circuit board 40.
  • the contact ring 62 is arranged on the underside edge of the feed-through opening 70.
  • the equipping and the space consumption take place on the same side of the printed circuit board, with the through-opening 70 still making it possible to monitor the electrical contacts through insertion.
  • Connection ring 54
  • Connection 56 contact element 58 bottom 60 top

Abstract

The invention relates to an electrical machine (4) of a motor vehicle, said electrical machine comprising an electric motor (16) and an electronics compartment (18) having a printed circuit board (40) located therein and having a phase connection (44) which is fixedly held inside the electronics compartment (18) and is electrically contacted with a stator winding (50) of a stator (32) of the electric motor (16), wherein a bridge circuit (42) is supported on an upper side (60) of the printed circuit board (40), the printed circuit board (40) has a contact element (56) which is used to establish electrical plug-in contact for the phase connection (44), and the plug-in contact is established on an underside (58) of the printed circuit board (40) opposite the upper side (60).

Description

Beschreibung description
Elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs Electric machine of a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Elektromotor und ein Elektronikfach mit einer darin angeordneten Leiterplatte und mit einem innerhalb des Elektronikfachs ortsfest gehaltenen Phasenan schluss. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kältemittelantrieb, insbesondere ei nen Kältemittelverdichter einer Fahrzeugklimaanlage, mit einer derartigen elektri schen Maschine. The invention relates to an electrical machine of a motor vehicle, having an electric motor and an electronics compartment with a printed circuit board arranged therein and with a phase connection held in place within the electronics compartment. The invention further relates to a refrigerant drive, in particular egg NEN refrigerant compressor of a vehicle air conditioning system, with such an electrical machine's rule.
Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, welche mit Hilfe ei ner einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimati sieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel wird an einem Verdampfer erwärmt und mit- tels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wo bei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird. In derartigen Anwendungen sind beispielsweise Scroll-Maschinen als Kompresso ren beziehungsweise Verdichter für das Kältemittel grundsätzlich möglich. Derar tige Scrollverdichter weisen typischerweise zwei relativ zueinander bewegbare Scroll-Teile auf, welche im Betrieb nach Art einer Verdrängerpumpe arbeiten. Der Verdichter wird beispielsweise mittels eines Riemenantriebs von einer Ver brennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben. Sofern die Klimaanlage ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs ist, das keine Verbrennungskraftmaschine umfasst, weist der Kältemittelverdichter typischerweise eine elektrische Maschine als elektrischen oder elektromotorischen Antrieb auf, mittels dessen der Verdichter angetrieben ist. Hierbei wird die Drehzahl des Antriebs und somit die Kühlleistung der Klimaanlage anhand einer Temperatureinstellung eines Benutzers des Kraft fahrzeugs oder einer realisierten Temperatur der Hochvoltbatterie eingestellt. In motor vehicles, air conditioning systems are regularly installed, which air conditioning the vehicle interior with the help of a refrigerant circuit forming system. Such systems basically have a circuit in which a refrigerant is guided. The refrigerant is heated in an evaporator and compressed by means of a (refrigerant) compressor or compressor, where the refrigerant then releases the absorbed heat via a heat exchanger before it is returned to the evaporator via a throttle. In such applications, scroll machines, for example, are basically possible as compressors or compressors for the refrigerant. Such scroll compressors typically have two scroll parts which can be moved relative to one another and which operate in the manner of a positive displacement pump. The compressor is driven, for example, by means of a belt drive from an internal combustion engine of the motor vehicle. If the air conditioning system is part of a motor vehicle that does not include an internal combustion engine, the refrigerant compressor typically has an electrical machine as an electric or electromotive drive, by means of which the compressor is driven. Here, the speed of the drive and thus the cooling capacity of the air conditioning system is set based on a temperature setting by a user of the motor vehicle or a realized temperature of the high-voltage battery.
Der Elektromotor der elektrischen Maschine ist meist bürstenlos ausgestaltet, und ist zur Steuerung und/oder Regelung an eine Elektronik angeschlossen, wobei die einzelnen elektrischen Spulen insbesondere mittels einer Brückenschaltung auf ei ner Leiterplatte der Elektronik bestromt werden. Hierbei sind elektrischen Spulen des Elektromotors beziehungsweise dessen Stators beispielsweise mittels Pha senanschlüssen elektrisch kontaktiert, die wiederum mit der Brückenschaltung elektrisch kontaktiert sind. Diese weist Halbleiterschalter auf, die mittels einer PWM-Ansteuerung betätigt werden. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen (Ver schmutzungen, Feuchtigkeit) ist die Motor- oder Leistungselektronik in der Regel in einem Elektronikfachs eines (Elektronik-)Gehäuses aufgenommen. The electric motor of the electric machine is usually brushless and is connected to electronics for control and / or regulation, the individual electric coils being energized in particular by means of a bridge circuit on a printed circuit board of the electronics. Here, electrical coils of the electric motor or its stator are electrically contacted, for example by means of phase connections, which in turn are electrically contacted with the bridge circuit. This has semiconductor switches that are operated by means of a PWM control. To protect against environmental influences (dirt, moisture), the motor or power electronics are usually housed in an electronics compartment of an (electronics) housing.
Für einen schnellen und zuverlässigen Anlauf und Betrieb des Verdichters ist eine vergleichsweise hohe Leistung des Elektromotors notwendig. Mit anderen Worten sind vergleichsweise große (Dreh-)Ströme zum Antrieb des Rotors notwendig, da mit der Verdichter in kurzer Zeit auf eine Betriebsgeschwindigkeit beschleunigbar ist. Bei einer solchen hohen Leistungsanforderung und vergleichsweise niedrigen Drehzahlen sind die resultierenden benötigten elektrischen Ströme vergleichs weise groß. Infolgedessen müssen Phasenanschlüsse und die Leiterbahnen der Leiterplatte vergleichsweise robust ausgestaltet sein. A comparatively high output of the electric motor is necessary for a fast and reliable start-up and operation of the compressor. In other words, comparatively large (rotary) currents are necessary to drive the rotor, since the compressor can be accelerated to an operating speed in a short time. With such a high power requirement and comparatively low speeds, the resulting electrical currents required are comparatively large. As a result, phase connections and the conductor tracks of the circuit board must be designed to be comparatively robust.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete elektrische Maschine anzugeben, welche insbesondere hinsichtlich einer mechanisch robus ten und bauraumkompakten elektrischen Kontaktierung zwischen einem Phasen anschluss und einer Leiterplatte verbessert ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten elektrischen Kältemittelantrieb anzugeben. Hinsichtlich der elektrischen Maschine wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des elektrischen Kältemittelantriebs mit den Merkma len des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. The invention is based on the object of specifying a particularly suitable electrical machine which is improved in particular with regard to mechanically robust electrical contact between a phase connection and a circuit board that is compact in terms of installation space. The invention is also based on the object of specifying a particularly suitable electric refrigerant drive. With regard to the electric machine, the object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and with regard to the electric refrigerant drive with the Merkma len of claim 10. Advantageous refinements and developments are the subject of the subclaims.
Die elektrische Maschine ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und weist einen generatorisch oder elektromotorisch arbeitenden Elektromotor auf. Beispielsweise dient der Elektromotor dem Antrieb des Kraftfahrzeugs, welches somit insbeson dere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug ist. Bevorzugt jedoch ist die elektrische Maschine ein Bestandteil eines Nebenaggregats des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Verstellantriebs, wie eines Lenkungsmotors einer sog. Servo lenkung, eines elektrischen Fensterhebers oder einer elektrischen Sitzverstellung. Geeigneterweise ist die elektrische Maschine im Montagezustand mit einem Bord netz des Kraftfahrzeugs elektrisch kontaktiert und wird mittels dessen bestromt. Insbesondere ist die elektrische Maschine hierfür geeignet. Beispielswiese ist das Bordnetz des Kraftfahrzeugs ein Niedervoltbordnetz und führt beispielsweise eine elektrische Spannung von 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt. Alternativ hierzu beträgt die elektrische Spannung die bei Betrieb an der elektrischen Maschine anliegt be ziehungsweise die das Bordnetz des Kraftfahrzeugs aufweist, 288 Volt, 450 Volt, 650 Volt oder 830 Volt. The electric machine is part of a motor vehicle and has an electric motor that operates as a generator or as an electric motor. For example, the electric motor is used to drive the motor vehicle, which is therefore in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle. Preferably, however, the electrical machine is part of an auxiliary unit of the motor vehicle, for example an adjustment drive, such as a steering motor, a so-called power steering, an electric window lifter or an electric seat adjustment. The electrical machine is suitably electrically contacted in the assembled state with an on-board network of the motor vehicle and is energized by means of it. In particular, the electrical machine is suitable for this. For example, the vehicle electrical system is a low-voltage electrical system and carries, for example, an electrical voltage of 12 volts, 24 volts or 48 volts. As an alternative to this, the electrical voltage that is applied to the electrical machine during operation or that the vehicle electrical system has, is 288 volts, 450 volts, 650 volts or 830 volts.
Besonders bevorzugt ist die elektrische Maschine ein Bestandteil eines Kältemit telantriebs, der somit ein elektrischer oder elektromotorischer Kältemittelantrieb ist. Der elektrische Kältemittelantrieb ist als elektrischer Kältemittelverdichter (eKMV) insbesondere ein Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs des Kraftfahr zeugs, mittels dessen bei Betrieb beispielsweise eine Temperierung des Innen raums des Kraftfahrzeugs und/oder eine Abkühlung eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs erfolgt. Insbesondere umfasst der elektrische Kältemittelantrieb ei nen Verdichter oder Verdichterkopf, beispielsweise einen Scroll-Verdichter. Be sonders bevorzugt wird mittels des elektrischen Kältemittelantriebs ein Kältemittel verdichtet, zum Beispiel ein chemisches Kältemittel, wie R134a oder R1234yf. Al ternativ wird als Kältemittel C02 herangezogen. Der Elektromotor der elektrischen Maschine ist bevorzugt bürstenlos ausgestaltet, beispielsweise als ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC). Der Elektromotor weist somit einen Stator mit zumindest einer elektrischen Spule als Statorwicklung auf, mittels derer zumindest teilweise ein Elektromagnet gebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Stator eine Anzahl derartiger elektrischer Spulen, beispielsweise zwei, drei, sechs, oder zwölf, wobei die elektrischen Spulen vorzugsweise zu elektri schen Phasen des Elektromotors verschaltet sind, wofür diese geeignet miteinan der in einer Parallel- oder Reihenschaltung elektrisch kontaktiert sind. Die elektri schen Phasen selbst sind insbesondere miteinander in einer Dreiecks- oder Stern schaltung miteinander elektrisch kontaktiert. Vorzugsweise ist der Elektromotor dreiphasig, sechsphasig oder zwölfphasig ausgestaltet. Particularly preferably, the electrical machine is a component of a refrigerant telantriebs, which is thus an electric or electromotive refrigerant drive. The electric refrigerant drive, as an electric refrigerant compressor (eKMV), is in particular a component of a refrigerant circuit of the motor vehicle, by means of which, for example, the interior of the motor vehicle is heated during operation and / or an energy storage device of the motor vehicle is cooled. In particular, the electric refrigerant drive comprises a compressor or compressor head, for example a scroll compressor. A refrigerant, for example a chemical refrigerant such as R134a or R1234yf, is particularly preferably compressed by means of the electric refrigerant drive. Alternatively, C02 is used as the refrigerant. The electric motor of the electric machine is preferably designed to be brushless, for example as a brushless direct current motor (BLDC). The electric motor thus has a stator with at least one electric coil as the stator winding, by means of which an electromagnet is at least partially formed. The stator preferably comprises a number of such electrical coils, for example two, three, six, or twelve, the electrical coils preferably being connected to electrical phases of the electric motor, for which they are suitably electrically contacted with one another in a parallel or series connection. The electrical phases themselves are in particular electrically contacted with one another in a delta or star circuit. The electric motor is preferably designed to be three-phase, six-phase or twelve-phase.
Die Bestromung der Statorwicklung beziehungsweise der Abgriff der an der Statorwicklung anliegenden elektrischen Spannung erfolgt mittels einer Leiter platte, welche insbesondere ein Bestandteil einer Elektronik ist. Hierbei ist die Statorwicklung mit einer Brückenschaltung der Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Die Leiterplatte weist vorzugsweise einen Träger auf, der insbesondere aus einem Gewebe, beispielsweise einem Glasfasergewebe, oder Papier erstellt ist, welche vorzugsweise mittels einer Matrix umgeben sind, die beispielsweise Epoxid ist oder dieses zumindest umfasst. Insbesondere sind an dem Träger Leiterbahnen angebunden und/oder darin eingebettet. Die Leiterbahnen selbst sind beispiels weise aus einem Kupfer erstellt. The current is supplied to the stator winding or the electrical voltage applied to the stator winding is tapped off by means of a printed circuit board, which is in particular part of an electronics unit. Here, the stator winding is electrically contacted with a bridge circuit of the printed circuit board. The circuit board preferably has a carrier which is made in particular from a fabric, for example a glass fiber fabric, or paper, which is preferably surrounded by a matrix that is, for example, epoxy or at least comprises this. In particular, conductor tracks are connected to the carrier and / or embedded therein. The conductor tracks themselves are, for example, created from a copper.
Die Brückenschaltung weist vorzugsweise vier, sechs oder zwölf Brückenzweige auf und ist folglich eine B4-, B6- bzw. B12-Schaltung. Jeweils zwei Brückenzweige sind einer der elektrischen Phasen des Elektromotors zugeordnet, und/oder die Brückenschaltung ist vorzugsweise gegen eine Gleichstromseite geführt, die ins besondere mit dem Bordnetz elektrisch kontaktiert ist. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können. Jeder der Brückenzweige weist insbesondere ein Halb leiterbauelement auf, insbesondere einen Halbleiterschalter, und vorzugsweise ei nen Leistungshalbleiterschalter. Insbesondere ist mit der Leiterplatte eine Leistungselektronik bereitgestellt oder die Leiterplatte ist ein Bestandteil der Leis tungselektronik. The bridge circuit preferably has four, six or twelve bridge branches and is consequently a B4, B6 or B12 circuit. In each case two bridge branches are assigned to one of the electrical phases of the electric motor, and / or the bridge circuit is preferably led to a direct current side, which is in particular electrically contacted with the vehicle electrical system. The conjunction “and / or” is to be understood here and below in such a way that the features linked by means of this conjunction can be designed both together and as alternatives to one another. Each of the bridge branches has, in particular, a semiconductor component, in particular a semiconductor switch, and preferably a power semiconductor switch. In particular, with the circuit board is a Power electronics provided or the circuit board is part of the power electronics.
Die elektrische Maschine weist ein Elektronikfach auf, welches beispielsweise ein Bestandteil eines Gehäuses der elektrischen Maschine ist. Insbesondere ist das Gehäuse/ Elektronikfach aus einem Metall gefertigt, beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Vorzugsweise ist das Gehäuse als Druckgussteil erstellt. Innerhalb des Elektronikfachs ist die Leiterplatte angeordnet, wobei sich der Stator, und insbesondere die Statorwicklung, außerhalb des Elektronikfachs befinden. Insbesondere ist die Leiterplatte parallel zu einer Gehäusewand ange ordnet. Das Elektronikfach selbst ist im Montagezustand vorzugsweise luft- und druckdicht, weswegen eine Beschädigung der Leiterplatte im Wesentlichen ausge schlossen ist. The electrical machine has an electronics compartment which is, for example, part of a housing of the electrical machine. In particular, the housing / electronics compartment is made of a metal, for example aluminum or an aluminum alloy. The housing is preferably made as a die-cast part. The circuit board is arranged inside the electronics compartment, the stator, and in particular the stator winding, being located outside the electronics compartment. In particular, the circuit board is arranged parallel to a housing wall. The electronics compartment itself is preferably airtight and pressure-tight in the assembled state, which is why damage to the circuit board is essentially excluded.
Die elektrische Maschine weist einen beispielsweise bolzen- oder stiftförmigen Phasenanschluss (Phasenpin) auf, der elektrisch mit der Statorwicklung des Sta tors kontaktiert ist. Der Phasenanschluss ist somit insbesondere ein Anschluss an eine der elektrischen Phasen des Stators, sofern die elektrische Maschine meh rere Phasen aufweist. Der Phasenanschluss ist innerhalb des Elektronikfachs orts fest gehalten. Beispielsweise ist der Phasenanschluss an einer Wand des Elektro nikfachs befestigt. Mittels des Phasenanschlusses erfolgt somit eine elektrische Kontaktierung durch eine Wand des Elektronikfachs, wobei sich zumindest ein Ab schnitt des Phasenanschlusses sich ortsfest an einer definierten, bestimmten Po sition innerhalb des Elektronikfachs befindet. Der Phasenanschluss ist insbeson dere starr an einer Gehäusewand des Elektronikfachs befestigt. The electrical machine has, for example, a bolt-shaped or pin-shaped phase connection (phase pin) which is in electrical contact with the stator winding of the stator. The phase connection is thus in particular a connection to one of the electrical phases of the stator, provided the electrical machine has several phases. The phase connection is held in place within the electronics compartment. For example, the phase connection is attached to a wall of the electronics compartment. By means of the phase connection, electrical contact is thus made through a wall of the electronics compartment, with at least one section of the phase connection being stationary at a defined, specific position within the electronics compartment. The phase connection is in particular rigidly attached to a housing wall of the electronics compartment.
Die Leiterplatte beziehungsweise deren Träger weist eine Oberseite und eine Un terseite als Planflächen auf. Auf der dem Stator oder der Gehäusewand abge wandten Oberseite ist die Brückenschaltung getragen und mit den Leiterbahnen kontaktiert. Die Leiterplatte weist hierbei ein Kontaktelement zur Steckkontaktie rung mit dem Phasenanschluss auf. Mit anderen Worten ist der Phasenanschluss mittels des Kontaktelements mit der Leiterplatte elektrisch steckkontaktiert. Das Kontaktelement selbst ist mit der Brückenschaltung der Leiterplatte elektrisch kontaktiert, beispielsweise mittels einer Leiterbahn. Das Kontaktelement ist vor zugsweise starr mit weiteren Bestandteilen der Leiterplatte verbunden, insbeson dere an dem Träger der Leiterplatte. Das Kontaktelement ist als ein steckbares Stromversorgungselement oder als ein steckbarer Hochstrom kontakt ausgeführt, und insbesondere geeignet, vorzugsweise vorgesehen, elektrische Ströme mit mehr als 100 Ampere, 150 Ampere oder 200 Ampere zu tragen, wobei die Strom tragfähigkeit beispielsweise geringer als 1 .000 Ampere, 900 Ampere oder 800 Am pere ist. The circuit board or its carrier has an upper side and a lower side as flat surfaces. The bridge circuit is worn and contacted with the conductor tracks on the upper side facing the stator or the housing wall. The circuit board here has a contact element for plug contact with the phase connection. In other words, the phase connection is electrically plug-in contact with the circuit board by means of the contact element. The contact element itself is electrical with the bridge circuit of the circuit board contacted, for example by means of a conductor track. The contact element is preferably rigidly connected to other components of the circuit board, in particular on the carrier of the circuit board. The contact element is designed as a plug-in power supply element or as a plug-in high-current contact, and is particularly suitable, preferably provided, to carry electrical currents of more than 100 amps, 150 amps or 200 amps, with the current carrying capacity, for example, less than 1,000 amps, 900 amps or 800 amps.
Erfindungsgemäß ist es hierbei vorgesehen, dass die Steckkontaktierung, also das Fügen und elektrische Kontaktieren, an der dem Stator zugewandten Unter seite der Leiterplatte erfolgt. Mit anderen Worten ist die Leiterplatte an der gegen überliegend zur Brückenschaltung angeordneten Leiterplattenseite mittels des Kontaktelements mit dem Phasenanschluss kontaktiert. Dies bedeutet, dass die Aufbauhöhe des Kontaktelements in die Richtung des Phasenanschlusses orien tiert ist, wodurch der Bauraumbedarf an der die Brückenschaltung aufweisenden Oberfläche reduziert ist. Dadurch ist eine besonders geeignete und bauraumkom pakte elektrische Maschine realisiert. According to the invention, it is provided here that the plug-in contacting, that is to say the joining and electrical contacting, takes place on the underside of the printed circuit board facing the stator. In other words, the circuit board is contacted with the phase connection by means of the contact element on the circuit board side arranged opposite the bridge circuit. This means that the structural height of the contact element is oriented in the direction of the phase connection, as a result of which the space requirement on the surface having the bridge circuit is reduced. As a result, a particularly suitable and compact electrical machine is realized.
Der Stator ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und beispiels weise im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet. Das Elektronikfach befindet vorzugsweise stirnseitig des hohlzylindrischen Stators. Insbesondere umgibt der Stator umfangsseitig einen Rotor, der ebenfalls innerhalb des Gehäuses positio niert und um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist. Der Rotor selbst weist bei spielsweise eine Anzahl an Permanentmagneten auf. Beim elektromotorischen Betrieb des Elektromotors wird insbesondere die elektrische Spule der Statorwick lung, vorzugsweise die Anzahl der elektrischen Spulen, mittels der Leiterplatte bestromt, sodass ein drehendes Magnetfelds bereitgestellt wird. Mittels einer mag netischen Wechselwirkung zwischen dem/den Permanentmagneten des Rotors und dem/den Elektromagneten des Stators, der/die mittels der elektrischen Spule(n) gebildet ist/sind, wird der Rotor in eine Rotationsbewegung um die Rota tionsachse versetzt. An den Rotor ist beispielsweise ein Verdichter oder Verdich terkopf angebunden, sofern die elektrische Maschine ein Bestandteil eines Kältemittelantriebs ist. Vorzugsweise befindet sich der Verdichter auf der dem Elektronikfach gegenüberliegenden Seite des Stators. The stator is preferably arranged inside the housing and, for example, is designed essentially as a hollow cylinder. The electronics compartment is preferably located on the front side of the hollow cylindrical stator. In particular, the stator surrounds a rotor on the circumference, which is also positio ned within the housing and is rotatably mounted about an axis of rotation. The rotor itself has a number of permanent magnets, for example. When the electric motor is operated by an electric motor, in particular the electric coil of the stator winding, preferably the number of electric coils, is energized by means of the printed circuit board, so that a rotating magnetic field is provided. By means of a magnetic interaction between the permanent magnet (s) of the rotor and the electromagnet (s) of the stator, which is / are formed by means of the electrical coil (s), the rotor is set in a rotational movement around the axis of rotation. For example, a compressor or compressor head is connected to the rotor, provided the electrical machine is part of one Is refrigerant drive. The compressor is preferably located on the side of the stator opposite the electronics compartment.
Bevorzugterweise sind der Phasenanschluss und das Kontaktelement aus einem Metall gefertigt, insbesondere aus dem gleichen Material, beispielsweise aus ei nem Kupfermaterial, was etwaige elektrische Widerstände der elektrischen Kon taktierung verringert. The phase connection and the contact element are preferably made from a metal, in particular from the same material, for example from a copper material, which reduces any electrical resistances of the electrical contact.
In einer zweckmäßigen Ausführung erfolgt die elektrische (Steck-)Kontaktierung senkrecht zur Unterseite. Mit anderen Worten ist der Phasenanschluss im We sentlichen senkrecht in das Kontaktelement eingesteckt. Die senkrechte oder nor male Richtung ist hierbei im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung des Elekt romotors beziehungsweise Stators orientiert. Dadurch ist eine besonders einfache und zweckmäßige Kontaktierung realisiert, welche die Montage und Herstellung der elektrischen Maschine vereinfacht. In an expedient embodiment, the electrical (plug-in) contact is made perpendicular to the underside. In other words, the phase connection is essentially inserted vertically into the contact element. The vertical or normal direction is oriented essentially parallel to the axial direction of the electric motor or stator. A particularly simple and expedient contacting is thereby implemented, which simplifies the assembly and manufacture of the electrical machine.
In einer geeigneten Weiterbildung erfolgt die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und dem Phasenanschluss in einer Kontaktebene, welche parallel beabstandet zu einer Leiterplattenebene der Leiterplatte ist. Dies bedeu tet, dass die Kontaktstelle der elektrischen Kontaktierung zwischen dem Kontakte lement und dem Phasenanschluss in einem Abstand zur Unterseite der Leiter platte angeordnet ist. Der Phasenanschluss und das Kontaktelement sind vor zugsweise starr an weiteren Bestandteilen der elektrischen Maschine angebun den, insbesondere an einer Gehäusewand des Elektronikfachs beziehungsweise an der Leiterplatte. Aufgrund der zur Leiterplatte beabstandeten Kontaktebene oder Kontaktstelle ist bei einer relativen Bewegung dieser beiden Bauteile zuei nander bei Betrieb ein (axialer) Toleranzausgleich geschaffen, weswegen auch im ungünstigsten Fall stets eine elektrische Verbindung zwischen den beiden An schlüssen gewährleistet ist, beispielsweise falls eines der beiden Bauteile auf grund eines Drucks oder einer Wärmeeinfuhr im Vergleich zu dem jeweils anderen Bauteile verformt wird. Auch ist bei der Montage ein Toleranzausgleich vorhanden, weswegen die einzelnen Bauteile mit einer vergleichsweise großen Fertigungsto leranz gefertigt werden können, was Herstellungskosten reduziert. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kontaktelement als eine Stecker buchse, insbesondere als eine SMD-Steckerbuchse, also als eine oberflächen montierte (engl.: Surface-mounted device, SMD) Steckerbuchse, ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Kontaktelement mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf die Leiterplatte gelötet wird. Dadurch ist eine besonders einfache Montage und Kontaktierung des Kontaktelements mit der Leiterplatte gewährleistet. Der Pha senanschluss wirkt hierbei als Gegenstecker zu der Steckerbuchse. In a suitable development, the electrical contact between the contact element and the phase connection takes place in a contact plane which is spaced parallel to a printed circuit board plane of the printed circuit board. This means that the contact point of the electrical contact between the contact element and the phase connection is arranged at a distance from the underside of the printed circuit board. The phase connection and the contact element are preferably rigidly connected to other components of the electrical machine, in particular to a housing wall of the electronics compartment or to the printed circuit board. Due to the contact plane or contact point spaced from the circuit board, an (axial) tolerance compensation is created when these two components move relative to one another during operation, which is why an electrical connection between the two connections is always guaranteed even in the worst case, for example if one of the two components is deformed in comparison to the other component due to a pressure or an introduction of heat. Tolerance compensation is also available during assembly, which is why the individual components can be manufactured with a comparatively large manufacturing tolerance, which reduces manufacturing costs. In a preferred embodiment, the contact element is designed as a plug socket, in particular as an SMD plug socket, that is to say as a surface-mounted device (SMD) socket. This means that the contact element is soldered directly onto the circuit board by means of solderable connection surfaces. This ensures particularly simple assembly and contacting of the contact element with the circuit board. The phase connection acts as a mating connector to the socket.
Das Kontaktelement ist beispielsweise käfigförmig mit einer Anzahl von biegeelas tischen Streben ausgeführt, welche im steckkontaktierten Zustand klemmend mit einer mechanischen Vorspannung an dem Phasenanschluss anliegen. Durch die biegeflexiblen Streben ist das Kontaktelement entlang einer quer zur Einsteckrich tung orientierten Transversalrichtung flexibel ausgestaltet, weswegen die elektri sche Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Phasenanschluss im Wesentlichen flexibel ist. In dieser Ausgestaltungsform des Kontaktelements ist sowohl ein Längen- und/oder Zugausgleich als auch ein transversaler Ausgleich zwischen dem Kontaktelement und dem Phasenanschluss ermöglicht. Insbeson dere ist/sind Kontaktelement beziehungsweise die Streben elastisch verformbar, was eine Montage vereinfacht sowie zu einem vergleichsweise sicheren Betrieb führt, wobei auch bei Erschütterungen oder Verformungen des Elektronikfachs stets die elektrische Kontaktierung zwischen dem Phasenanschluss und dem Kon taktelement vorhanden ist. Das Kontaktelement ist hierbei beispielsweise als ein PowerBasket der Firma Würth Elektronik ausgeführt. The contact element is designed, for example, in the shape of a cage with a number of flexurally elastic struts which, in the plug-in contact state, are clamped against the phase connection with a mechanical prestress. Due to the flexurally flexible struts, the contact element is designed to be flexible along a transverse direction oriented transversely to the insertion direction, which is why the electrical connection between the contact element and the phase connection is essentially flexible. In this embodiment of the contact element, both length and / or tension compensation and also transverse compensation between the contact element and the phase connection are made possible. In particular, the contact element or the struts are elastically deformable, which simplifies assembly and leads to comparatively safe operation, with electrical contact between the phase connection and the contact element always being present even in the event of vibrations or deformations of the electronics compartment. The contact element is designed, for example, as a PowerBasket from Würth Elektronik.
In einer vorteilhaften Ausbildung weist die Leiterplatte eine Durchführöffnung auf, welche von dem Kontaktelement umfangsseitig eingefasst ist, und durch welche ein Freiende des Phasenanschlusses zumindest abschnittsweise hindurchgeführt ist. Die Bestückung und der Bauraumbedarf für die elektrische Kontaktierung er folgt an der Unterseite, wobei durch die Durchführöffnung eine optische Inspektion oder Kontrolle der Kontaktierung von der steckerabgewandten Oberseite aus er möglicht ist (Durchsteckkontrolle). Dadurch wird eine einfache und zuverlässige Kontrolle oder Inspektion der Steckkontaktierung im Zuge der Montage ermöglicht. In einer möglichen Ausführung ist das Kontaktelement an der Oberseite mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten ist das Kontaktelement als eine Durchkontaktierung der Leiterplatte ausgeführt. Das Kontaktelement verläuft also abschnittsweise durch die Leiterplatte hindurch, beispielsweise sitzt das Kon taktelement hierbei in einer Aussparung oder Durchführöffnung der Leiterplatte ein. Dadurch ist eine besonders niedrige Bauhöhe des Kontaktelements und der Leiterplatte gewährleistet. Weiterhin ist eine Kontrolle oder Inspektion auf der elektrischen Kontaktierung von der Oberseite der Leiterplatte her ermöglicht. In an advantageous embodiment, the circuit board has a feed-through opening which is framed on the circumferential side by the contact element and through which a free end of the phase connection is passed at least in sections. The assembly and the installation space required for the electrical contacting he follows on the underside, whereby an optical inspection or control of the contacting from the top facing away from the connector is made possible through the feed-through opening (push-through control). This enables a simple and reliable control or inspection of the plug contact during assembly. In one possible embodiment, the contact element is in electrical contact with the printed circuit board on the upper side. In other words, the contact element is designed as a through-hole connection of the printed circuit board. The contact element thus runs in sections through the circuit board, for example the contact element is seated in a recess or through-opening in the circuit board. This ensures a particularly low overall height of the contact element and the circuit board. Furthermore, a control or inspection of the electrical contact from the top of the circuit board is made possible.
In einer denkbaren Ausgestaltung ist der Phasenanschluss durch einen Lackdraht gebildet. Der etwa zylindrische oder bolzenförmige Phasenanschluss oder Pha senpin weist hierbei eine kreisrunde Querschnittsform, beispielsweise mit einem Durchmesser von 3 mm (Millimeter), auf. In a conceivable embodiment, the phase connection is formed by an enameled wire. The approximately cylindrical or bolt-shaped phase connection or phase pin has a circular cross-sectional shape, for example with a diameter of 3 mm (millimeters).
In einer geeigneten Weiterbildung ist der Phasenanschluss einstückig, also eintei lig oder monolithisch, mit der elektrischen Spule des Elektromotors ausgeführt. Hierbei ist mittels eines Endes der elektrischen Spule vorzugsweise der Phasen anschluss gebildet. Alternativ ist der Phasenanschluss ein separates Bauteil, wel- ches mit der elektrischen Spule elektrisch kontaktiert ist, insbesondere direkt, und vorzugsweise an dieser mechanisch angebunden ist, beispielsweise angelötet oder angeschweißt. Besonders bevorzugt ist der Phasenanschluss direkt mit der elektrischen Spule kontaktiert. Bei einer Anwendung der elektrischen Maschine als elektrischer oder elektromoto rischer Antrieb eines Kältemittelantriebs wird einem Beaufschlagen der Statorwick lungen mit einem großen Strom eine signifikante Wärmeentwicklung bewirkt. Zur Kühlung wird der Elektromotor im Betrieb beispielsweise von einem Kältemittel und/oder einem Motorfluid (Motoröl) umspült. Dies bedingt eine fluiddichte und druckdichte Trennung zwischen dem Elektromotor und dem Elektronikfach, so- dass Halbleiterschalter der Brückenschaltung nicht beschädigt oder zerstört wer den. Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht daher vor, dass der Pha senanschluss durch eine Gehäusewand geführt ist. Mit anderen Worten befindet sich ein Ende des Phasenanschlusses innerhalb des Elektronikfachs, und ein wei teres Ende des Phasenanschlusses befindet sich außerhalb des Elektronikfachs, wobei diese beiden Bereiche mittels der Gehäusewand getrennt sind. Hierbei ist die elektrische Statorwicklung vorzugsweise an dem sich außerhalb des Elektro nikfachs befindenden Ende des Phasenanschlusses angebunden. Aufgrund der Durchführung durch die Gehäusewand ist der Phasenanschluss stabil gehalten, und eine elektrische Kontaktierung mit dem Kontaktelement ist vereinfacht. In a suitable development, the phase connection is designed in one piece, that is to say in one piece or monolithically, with the electrical coil of the electric motor. In this case, the phase connection is preferably formed by means of one end of the electrical coil. Alternatively, the phase connection is a separate component which is in electrical contact with the electrical coil, in particular directly, and preferably mechanically connected to it, for example soldered or welded on. The phase connection is particularly preferably contacted directly with the electrical coil. When the electrical machine is used as an electrical or electromotive drive of a refrigerant drive, a high current is applied to the stator windings, causing a significant amount of heat to be generated. In order to cool the electric motor during operation, for example, a refrigerant and / or a motor fluid (motor oil) flows around it. This requires a fluid-tight and pressure-tight separation between the electric motor and the electronics compartment, so that the semiconductor switches of the bridge circuit are not damaged or destroyed. An additional or further aspect of the invention therefore provides that the phase connection is guided through a housing wall. In other words, one end of the phase connection is located inside the electronics compartment, and another end of the phase connection is located outside the electronics compartment, these two areas being separated by means of the housing wall. Here, the electrical stator winding is preferably connected to the end of the phase connection located outside the electronics compartment. Due to the passage through the housing wall, the phase connection is kept stable, and electrical contacting with the contact element is simplified.
Zweckmäßigerweise liegt der Phasenanschluss form- und/oder kraftschlüssig in nerhalb einer Aussparung der Gehäusewand ein. Insbesondere ist zwischen dem Phasenanschluss und der Gehäusewand eine druckdichte und fluiddichte Abdich tung vorhanden. Infolgedessen ist es ermöglicht, das Elektronikfach druckdicht und fluiddicht auszugestalten, weswegen eine etwaige Beschädigung oder Ver schmutzung der Leiterplatte unterbunden ist. Insbesondere verläuft der Phasenan schluss in Axialrichtung, und die Gehäusewand ist im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung angeordnet, also parallel zu der Leiterplatte. The phase connection is expediently located in a form-fitting and / or force-fitting manner within a recess in the housing wall. In particular, a pressure-tight and fluid-tight seal is provided between the phase connection and the housing wall. As a result, it is possible to design the electronics compartment pressure-tight and fluid-tight, which is why any damage or contamination of the circuit board is prevented. In particular, the phase connection runs in the axial direction, and the housing wall is arranged essentially perpendicular to the axial direction, that is, parallel to the printed circuit board.
Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins besondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zu sätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt. A “form fit” or a “form fit connection” between at least two interconnected parts is understood here and in the following in particular to mean that the interconnected parts are held together at least in one direction by a direct interlocking of contours of the parts themselves or by an indirect one Interlocking takes place via an additional connecting part. The "blocking" of a mutual movement in this direction is therefore due to the shape.
Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen we nigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbe sondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwi schen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet dieje nige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbin dung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden. A “force fit” or a “force fit connection” between at least two interconnected parts is understood here and in the following in particular to mean that the interconnected parts are prevented from sliding off one another due to a frictional force acting between them. If there is no “connecting force” causing this frictional force (this means the force that presses the parts against each other, for example a Screw force or the weight itself), the non-positive connection cannot be maintained and thus released.
Die im Hinblick auf die Maschine angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Kältemittelantrieb übertragbar und umgekehrt. The advantages and configurations cited with regard to the machine can also be applied to the refrigerant drive and vice versa.
Der erfindungsgemäße Kältemittelantrieb ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und umfasst eine vorstehend beschriebene elektrische Maschine als elektrischen oder elektromotorischen Antrieb für einen Verdichter oder Verdichterkopf. Der Käl temittelantrieb ist hierbei insbesondere als ein elektromotorischer oder elektrischer Kältemittelverdichter (eKMV) ausgeführt. Die elektrische Maschine weist beispiels weise einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC) als Elektromotor auf. Vor zugsweise ist der Kältemittelverdichter, insbesondere die elektrische Maschine, mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs elektrisch kontaktiert/kontaktierbar und/oder mit einer elektrischen Spannung von wenigen Volt bis zu 1000V betrie ben/betreibbar, insbesondere mit einer elektrischen Spannung von 12V, 24V, 48V, 288V, 450V, 650V oder 830V. The refrigerant drive according to the invention is part of a motor vehicle and comprises an electrical machine described above as an electrical or electromotive drive for a compressor or compressor head. The Käl temittelantrieb is designed in particular as an electromotive or electric refrigerant compressor (eKMV). The electric machine has, for example, a brushless direct current motor (BLDC) as an electric motor. The refrigerant compressor, in particular the electrical machine, is preferably electrically contacted / contactable with an on-board network of the motor vehicle and / or operated / operated with an electrical voltage of a few volts up to 1000V, in particular with an electrical voltage of 12V, 24V, 48V, 288V, 450V, 650V or 830V.
Mittels des Kältemittelverdichters wird bei Betrieb ein Kältemittel komprimiert. Das Kältemittel ist beispielsweise ein chemisches Kältemittel, wie R134a oder R1234yf. Alternativ ist das Kältemittel C02. Vorzugsweise ist der Kältemittelver dichter derart ausgelegt, dass mittels dessen das jeweilige Kältemittel komprimiert werden kann, wobei beispielsweise eine Druckerhöhung zwischen 5bar und 20bar erfolgt. Der Kältemittelverdichter ist insbesondere ein Bestandteil eines Kältekreis laufs, der beispielsweise der Klimatisierung eines Innenraums oder der Abkühlung eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs dient, wie einer Hochvoltbatterie. Bei spielsweise ist der elektromotorische Kältemittelverdichter signaltechnisch mit ei nem BUS-System gekoppelt, insbesondere einem LIN- oder CAN-Bus. A refrigerant is compressed by means of the refrigerant compressor during operation. The refrigerant is, for example, a chemical refrigerant such as R134a or R1234yf. Alternatively, the refrigerant is C02. The refrigerant compressor is preferably designed in such a way that the respective refrigerant can be compressed by means of it, with a pressure increase between 5 bar and 20 bar taking place, for example. The refrigerant compressor is, in particular, a component of a refrigeration cycle that is used, for example, to air-condition an interior or to cool an energy store in the motor vehicle, such as a high-voltage battery. For example, the electromotive refrigerant compressor is signal-technically coupled to a BUS system, in particular a LIN or CAN bus.
Die elektrische Maschine weist einen Stator mit einer elektrischen Spule auf, ins besondere eine Anzahl an elektrischen Spulen, die zu einer Anzahl an elektri schen Phasen einer Statorwicklung zusammengefasst sind. Ferner umfasst die elektrische Maschine ein Elektronikfach und eine darin angeordnete Leiterplatte. Innerhalb des Elektronikfachs ist ortsfest ein Phasenanschluss gehalten, der mit der Statorwicklung beziehungsweise mit der elektrischen Spule elektrisch kontak tiert ist, und der mittels eines Kontaktelements elektrisch mit der Leiterplatte steck kontaktiert ist. Insbesondere dient die Brückenschaltung der Bestromung der elektrischen Spule, bzw. der elektrischen Phase. The electrical machine has a stator with an electrical coil, in particular a number of electrical coils which are combined to form a number of electrical phases of a stator winding's rule. Furthermore, the electrical machine comprises an electronics compartment and a printed circuit board arranged therein. Within the electronics compartment, a phase connection is held in place, which is electrically connected to the stator winding or to the electrical coil, and which is electrically plugged into contact with the circuit board by means of a contact element. In particular, the bridge circuit is used to energize the electrical coil or the electrical phase.
Die Brückenschaltung weist vorzugsweise eine zu der Anzahl der elektrischen Spulen/Phasen korrespondierende Anzahl an Brückenzweigen auf. Insbesondere ist die Anzahl der Brückenzweige gleich der Anzahl der elektrischen Phasen und/oder ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der elektrischen Spulen. Jedem Brückenzweig ist beispielsweise eine Zwischenkreiskapazität zugeordnet. Jeder Brückenzweig weist insbesondere zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschalter auf, insbesondere Leistungshalbleiterschalter. Die Leistungshalbleiterschalter sind vorgesehen und eingerichtet, einen elektrischen Strom mit einer Stromstärke von mindestens 1A, 2A, 5A oder 10A zu schalten. Die Leistungshalbleiterschalter sind vorzugsweise IGBTs oder Feldeffekttransistoren (FET), insbesondere DirectFETs. Insbesondere sind jeweils zwei Leistungshalbleiterschalter zueinander parallel ge schaltet, sodass jeder Brückenzweig vier derartige Leistungshalbleiterschalter um fasst. Auf diese Weise ist ein mit dem jeweiligen Leistungshalbleiterschalter getra gener elektrischer Strom verringert, was Herstellungskosten reduziert. The bridge circuit preferably has a number of bridge branches that corresponds to the number of electrical coils / phases. In particular, the number of bridge branches is equal to the number of electrical phases and / or an integral multiple of the number of electrical coils. For example, an intermediate circuit capacitance is assigned to each bridge branch. Each bridge branch has in particular two series-connected semiconductor switches, in particular power semiconductor switches. The power semiconductor switches are provided and set up to switch an electrical current with an amperage of at least 1A, 2A, 5A or 10A. The power semiconductor switches are preferably IGBTs or field effect transistors (FET), in particular DirectFETs. In particular, two power semiconductor switches are connected in parallel to one another, so that each bridge branch comprises four such power semiconductor switches. In this way, an electrical current carried with the respective power semiconductor switch is reduced, which reduces manufacturing costs.
Der Kältemittelantrieb oder Kältemittelverdichter ist geeigneterweise ein Bestand teil eines Kältemittelkreislauf mit einem (Klima-)Kondensator, sowie mit einem Ver dampfer, und mit dem Kältemittelverdichter. Der Kondensator ist fluidtechnisch zwischen den Kältemittelverdichter und den Verdampfer geschaltet. Vorzugsweise umfasst der Kältemittelkreislauf einen weiteren Wärmetauscher, der zwischen den Verdampfer und den Kältemittelverdichter geschaltet ist, und der vorzugsweise thermisch mit einem weiteren Bauteil des Kraftfahrzeugs kontaktiert ist, wie einer Gebläseleitung einer Klimaanlage oder einem Energiespeicher, wie einem Hoch voltenergiespeicher. Der Kältemittelkreislauf ist insbesondere mit einem Kältemit tel befüllt, beispielsweise einem chemischen Kältemittel, wie R134a, R1234yf, oder mit C02. Mittels des Kältemittelverdichters wird bei Betrieb ein Druck des Kältemittels er höht, welches im Anschluss zu dem Kondensator geleitet wird, der vorzugsweise in thermischem Kontakt mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ist. Vorzugsweise erfolgt mittels des Kondensators eine Temperaturangleichung des Kältemittels an die Umgebungstemperatur oder zumindest eine Temperaturerniedrigung des Käl temittels. Mit dem nachgeschalteten Verdampfer wird das Kältemittel entspannt, weshalb die Temperatur des Kältemittels weiter verringert wird. In dem nachge schalteten weiteren Wärmetauscher wird von dem mit dem weiteren Wärmetau scher thermisch kontaktierten Bauteil thermische Energie auf das Kältemittel über- tragen, was zu einer Abkühlung des Bauteils und einer Erwärmung des Kältemit tels führt. Das erwärmte Kältemittel wird zum Schließen des Kältemittelkreislaufs vorzugsweise erneut dem Kältemittelverdichter zugeführt. The refrigerant drive or refrigerant compressor is suitably a constituent part of a refrigerant circuit with a (air conditioning) condenser, as well as with a Ver evaporator, and with the refrigerant compressor. The condenser is fluidly connected between the refrigerant compressor and the evaporator. The refrigerant circuit preferably comprises a further heat exchanger which is connected between the evaporator and the refrigerant compressor and which is preferably in thermal contact with a further component of the motor vehicle, such as a fan line of an air conditioning system or an energy store, such as a high-voltage energy store. The refrigerant circuit is in particular filled with a refrigerant, for example a chemical refrigerant such as R134a, R1234yf, or with CO2. By means of the refrigerant compressor, a pressure of the refrigerant is increased during operation, which is then passed to the condenser, which is preferably in thermal contact with the surroundings of the motor vehicle. The temperature of the refrigerant is preferably adjusted to the ambient temperature or at least the temperature of the refrigerant is lowered by means of the condenser. The refrigerant is expanded with the downstream evaporator, which is why the temperature of the refrigerant is further reduced. In the downstream additional heat exchanger, thermal energy is transferred from the component that is thermally contacted with the additional heat exchanger to the refrigerant, which leads to a cooling of the component and a heating of the refrigerant. The heated refrigerant is preferably fed back to the refrigerant compressor to close the refrigerant circuit.
Die Ausführungen im Zusammenhang mit der elektrischen Maschine und/oder dem Kältemittelantrieb gelten sinngemäß auch für die Verwendung und umge kehrt. The statements in connection with the electrical machine and / or the refrigerant drive apply mutatis mutandis to the use and vice versa.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: An exemplary embodiment is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen elektrischen Kältemittelantrieb mit ei ner elektrischen Maschine und mit einem Verdichter, Fig. 1 is a perspective view of an electric refrigerant drive with egg ner electrical machine and with a compressor,
Fig. 2 in einer Schnittdarstellung schematisch vereinfacht den Kältemittelantrieb, Fig. 3 in einer Seitenansicht den Kältemittelantrieb ohne Gehäuse, FIG. 2 schematically simplifies the refrigerant drive in a sectional view, FIG. 3 shows the refrigerant drive without housing in a side view,
Fig. 4 in einer perspektivischen Schnittansicht eine Durchkontaktierung eines4 shows a through-hole plating of a in a perspective sectional view
Phasenanschlusses und eine damit mittels eines Kontaktelements kontak tierte Leiterplatte, Phase connection and a printed circuit board connected to it by means of a contact element,
Fig. 5 in einer schematischen Seitenansicht das Kontaktelement und die Leiter platte in einer ersten Ausführungsform, Fig. 5 is a schematic side view of the contact element and the circuit board in a first embodiment,
Fig. 6 in einer schematischen Seitenansicht das Kontaktelement und die Leiter platte in einer zweiten Ausführungsform, und Fig. 7 in einer schematischen Seitenansicht das Kontaktelement und die Leiter platte in einer dritten Ausführungsform. Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den glei chen Bezugszeichen versehen. Der in Fig. 1 dargestellte Kältemittelantrieb 2 ist vorzugsweise als ein Kältemittel verdichter in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaan lage eines Kraftfahrzeugs verbaut. Der elektromotorische Kältemittelverdichter 2 weist einen elektrischen (elektromotorischen) Antrieb in Form einer elektrischen Maschine 4 sowie ein mit diesem gekoppelten Verdichter (Verdichterkopf) 6 auf. Fig. 6 is a schematic side view of the contact element and the circuit board in a second embodiment, and Fig. 7 is a schematic side view of the contact element and the circuit board in a third embodiment. Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures. The refrigerant drive 2 shown in Fig. 1 is preferably installed as a refrigerant compressor in a refrigerant circuit, not shown in detail, of an air conditioner of a motor vehicle. The electromotive refrigerant compressor 2 has an electrical (electromotive) drive in the form of an electrical machine 4 and a compressor (compressor head) 6 coupled to it.
Die Maschine 4 einerseits und der Verdichter 6 andererseits sind modular aufge baut, sodass beispielsweise eine Maschine 4 an unterschiedliche Verdichter 6 koppelbar ist. Ein zwischen den Modulen 4 und 6 gebildeter Übergangsbereich weist eine mechanische Schnittstelle 8 mit einem antriebsseitigen Lagerschild 10 auf. Der Verdichter 6 ist antriebstechnisch über die mechanische Schnittstelle 8 an die Maschine 4 angebunden, und weist ein von diesem antreibbaren Scrollverdich- ter 11 auf. The machine 4, on the one hand, and the compressor 6, on the other hand, are of modular construction so that, for example, a machine 4 can be coupled to different compressors 6. A transition area formed between the modules 4 and 6 has a mechanical interface 8 with a bearing plate 10 on the drive side. In terms of drive technology, the compressor 6 is connected to the machine 4 via the mechanical interface 8, and has a scroll compressor 11 that can be driven by the latter.
Zur Montage oder Befestigung ist der Verdichter 6 mittels umfangsseitig verteilten, sich in Axialrichtung A des Kältemittelverdichters 1 erstreckenden Flanschverbin dungen Flanschverbindungen 12 an den Antrieb beziehungsweise an die Ma schine 4 gefügt (verschraubt, verbunden). In den Figuren sind die Flanschverbin dungen 12 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Die nachfolgend auch als Antrieb bezeichnete Maschine 4 umfasst ein topfartiges Antriebs- oder Maschinengehäuse 14 mit zwei Gehäuseteilbereichen 14a und 14b, welche durch eine monolithisch integrierte Gehäusezwischenwand 14c (Fig. 2) innerhalb des Antriebsgehäuses 14 voneinander fluiddicht und druckdicht getrennt sind. Das Antriebsgehäuse 14 ist vorzugsweise als ein Druckgussteil aus einem Aluminium-Material hergestellt. For mounting or fastening, the compressor 6 is joined (screwed, connected) to the drive or to the machine 4 by means of flange connections distributed around the circumference and extending in the axial direction A of the refrigerant compressor 1. In the figures, the flange connections 12 are provided with reference numerals merely by way of example. The machine 4, also referred to below as the drive, comprises a pot-like drive or machine housing 14 with two housing sections 14a and 14b, which are separated from one another in a fluid-tight and pressure-tight manner by a monolithically integrated intermediate housing wall 14c (FIG. 2) within the drive housing 14. The drive housing 14 is preferably made as a die-cast part from an aluminum material.
Wie in einer zusammenschauenden Betrachtung mit der Fig. 2 deutlich wird, ist der verdichterseitige Gehäuseteilbereich als ein Motorgehäuse 14a zur Aufnahme eines Elektromotors 16 ausgebildet. Das Motorgehäuse 14a ist einerseits durch die Gehäusezwischenwand oder 14c und andererseits durch das Lagerschild 10 verschlossen. Der an der nachfolgend auch als Gehäusewand bezeichneten Zwi schenwand 14c gegenüberliegende Gehäuseteilbereich ist als ein Elektronikge- häuse 14b ausgeführt, in welchem ein Elektronikfach 18 zur Aufnahme einer den Elektromotor 16 ansteuernden Elektronik 20 ausgebildet ist. As becomes clear when looking together with FIG. 2, the housing section on the compressor side is intended to be accommodated as a motor housing 14a an electric motor 16 is formed. The motor housing 14a is closed on the one hand by the partition wall or 14c and on the other hand by the end shield 10. The housing sub-area lying opposite the intermediate wall 14c, also referred to below as the housing wall, is designed as an electronics housing 14b in which an electronics compartment 18 for receiving electronics 20 controlling the electric motor 16 is formed.
Das Antriebsgehäuse 14a weist einen Kältemittel-Einlass oder Kältemittel-Zu lauf 22 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf auf, wobei an dem Boden eines Verdichtergehäuses 24 einen Kältemittel-Auslass 26 vorgesehen ist. Im ange schlossenen Zustand bildet der Einlass 22 die Niederdruck- oder Saugseite (Sauggasseite) und der Auslass 26 die Hochdruck- oder Pumpseite (Pumpen seite) des Kältemittelantriebs 2. Fig. 2 zeigt schematisch und vereinfacht den elektromotorischen Kältemittelantrieb 2 in einer Schnittdarstellung entlang einer Rotationsachse 28 des Elektromotors 16, der hier ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ist und einen zylindrischen Rotor 30 aufweist. Dieser ist umfangsseitig mittels eines hohlzylindrischen Stators 32 umgeben. Der Rotor 30 umfasst eine Anzahl an Permanentmagneten und ist mittels einer Welle 34 zwischen einem Lager 36 (Fig. 3) und dem Lagerschild 10 drehbar um die Rotationsachse 28 gelagert. Der Stator 32 weist eine Anzahl von elektrischen Spulen auf, die mittels der Elektronik 20 bestromt sind, welche wiede rum die beispielsweise mit einem Bus-Systems und dem Bordnetz des Kraftfahr zeugs verbunden ist. The drive housing 14a has a refrigerant inlet or refrigerant inlet 22 for connection to the refrigerant circuit, a refrigerant outlet 26 being provided on the bottom of a compressor housing 24. In the connected state, the inlet 22 forms the low-pressure or suction side (suction gas side) and the outlet 26 the high-pressure or pump side (pump side) of the refrigerant drive 2. Fig. 2 shows a schematic and simplified illustration of the electromotive refrigerant drive 2 in a sectional view along an axis of rotation 28 of the electric motor 16, which here is a brushless direct current motor (BLDC) and has a cylindrical rotor 30. This is surrounded on the circumference by means of a hollow cylindrical stator 32. The rotor 30 comprises a number of permanent magnets and is mounted rotatably about the axis of rotation 28 by means of a shaft 34 between a bearing 36 (FIG. 3) and the end shield 10. The stator 32 has a number of electrical coils which are energized by the electronics 20, which in turn is connected to a bus system and the vehicle electrical system of the motor vehicle, for example.
Unter „axial“ oder der Axialrichtung A wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse 28 des Elektromotors 16, also senkrecht zu den Stirnseiten des Stators 32 verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer Radialrichtung R insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse 28 des Elektromotors 16 orientierte Richtung ent lang eines Radius des Stators 32 beziehungsweise des Elektromotors 16 verstan den. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Stators 32 oder des Elektromotors 16 (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senk recht zur Axialrichtung A und zur Radialrichtung R, verstanden. “Axial” or the axial direction A is understood here and below in particular to mean a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation 28 of the electric motor 16, that is to say perpendicular to the end faces of the stator 32. Correspondingly, here and in the following, “radial” or a radial direction R is understood to mean in particular a direction oriented perpendicularly (transversely) to the axis of rotation 28 of the electric motor 16 along a radius of the stator 32 or the electric motor 16. Here and in the following, “tangential” or a “tangential direction” is in particular a direction along the circumference of the stator 32 or the Electric motor 16 (circumferential direction, azimuthal direction), that is, a direction perpendicular to the axial direction A and to the radial direction R, understood.
Die Elektronik 20 ist im Elektronikfach 18 des Elektronikgehäuse 14b angeordnet, welches von dem Stator 32 und dem Rotor 30 mittels der Gehäusewand 14c ge trennt ist. Ein Gehäusedeckel 38, der mittels Schrauben am Elektronikge häuse 14b lösbar befestigt ist, verschließt eine Zugangsöffnung des Elektronikge häuses 14b. Die Elektronik 20 wird bei einem geöffneten Gehäusedeckel 38 in dem Elektronikfach 18 montiert und ist weiterhin bei einem abgenommenen Ge häusedeckel 38 zu Wartungs- oder Reparaturzwecken problemlos zugänglich. The electronics 20 are arranged in the electronics compartment 18 of the electronics housing 14b, which is separated from the stator 32 and the rotor 30 by means of the housing wall 14c. A housing cover 38, which is releasably attached to the electronics housing 14b by means of screws, closes an access opening of the electronics housing 14b. The electronics 20 is mounted in the electronics compartment 18 when the housing cover 38 is open and is still easily accessible for maintenance or repair purposes when the housing cover 38 is removed.
Die Elektronik 20 weist eine parallel zu der Gehäusewand 14c angeordnete Leiter platte oder PCB (engl.: Printed Circuit Board) 40 auf. Eine Brückenschaltung 42 der Leiterplatte 40 ist über Phasenanschlüsse 44, welche durch die Gehäusewand 14c mittels Durchkontaktierungen 46 (Fig. 3, Fig.4) axial geführt und ortsfest ge halten sind, mit einer aus Spulen 48 gebildeten, mehrphasigen Statorwicklung 50 des Stators 32 kontaktiert. Die Spulenwicklungen der Einzelspulen 48 sind hierbei in einem stirnseitig auf den Stator 32 aufgesetzten Verschaltungsring 52 zu den Stator- oder Motorphasen in einer Stern- oder Dreiecksschaltung verschaltet, und mittels den daraus axial emporstehenden Durchkontaktierungen 46 und Phasen anschlüssen 44 an die Brückenschaltung 42 geführt. Die Brückenschaltung 42 wird mittels zweier Anschlüsse 54 aus dem Bordnetz gespeist. The electronics 20 have a printed circuit board or PCB 40 arranged parallel to the housing wall 14c. A bridge circuit 42 of the circuit board 40 is connected to a polyphase stator winding 50 of the stator 32 formed from coils 48 via phase connections 44 which are axially guided through the housing wall 14c by means of vias 46 (Fig. 3, Fig. 4) and are held in place . The coil windings of the individual coils 48 are connected to the stator or motor phases in a star or delta connection in a connection ring 52 placed on the end face of the stator 32, and by means of the vias 46 and phase connections 44 that protrude axially therefrom to the bridge circuit 42. The bridge circuit 42 is fed from the vehicle electrical system by means of two connections 54.
Wie in der Darstellung der Fig. 3 ersichtlich ist, weist der Stator 32 eine sechspha- sige Statorwicklung 50, und somit entsprechend sechs Durchkontaktierungen 46 und sechs Phasenanschlüsse 44 auf. Die auch als Phasenpins bezeichneten Pha senanschlüsse 44 weisen eine zylindrische oder bolzenförmige oder stiftförmige Geometrie auf. Vorzugsweise sind die Phasenanschlüsse 44 mit einer kreisrunden Querschnittsform ausgeführt, und weisen beispielsweise einen Durchmesser von 3 mm (Millimeter) auf. As can be seen in the illustration in FIG. 3, the stator 32 has a six-phase stator winding 50, and thus accordingly six through-contacts 46 and six phase connections 44. The phase connections 44, also referred to as phase pins, have a cylindrical or bolt-shaped or pin-shaped geometry. The phase connections 44 are preferably designed with a circular cross-sectional shape and, for example, have a diameter of 3 mm (millimeters).
Die Phasenanschlüsse 44 sind beispielsweise einstückig, also einteilig oder mono lithisch, mit der Statorwicklung 50 ausgeführt. Hierbei sind die Phasenanschlüsse 44 im Wesentlichen als Spulenenden der Spulen 48 ausgebildet. Alternativ sind die Phasenanschlüsse 44 als jeweils ein separates Bauteil ausgeführt, welches in nerhalb des Verschaltungsrings 52 mit der jeweiligen elektrischen Spule 48 elektrisch kontaktiert ist, insbesondere direkt, und vorzugsweise an dieser mecha- nisch angebunden ist, beispielsweise angelötet oder angeschweißt. The phase connections 44 are, for example, made in one piece, that is to say in one piece or monolithically, with the stator winding 50. Here are the phase connections 44 essentially designed as coil ends of the coils 48. Alternatively, the phase connections 44 are each designed as a separate component, which is electrically contacted within the connection ring 52 with the respective electrical coil 48, in particular directly, and preferably mechanically connected to this, for example soldered or welded.
Die Phasenanschlüsse 44 sind hierbei mittels jeweils eines zugeordneten Kontak telements 56 an einer Unterseite 58 der Leiterplatte 40 mit der Brückenschaltung 42 elektrisch leitend kontaktiert. Unter der Unterseite 58 wird hierbei insbesondere die dem Stator 32 beziehungsweise der Gehäusewand 14c zugewandte Oberflä che der Leiterplatte 40, unabhängig von der tatsächlichen Orientierung im Raum, verstanden. Entsprechend wird die der Unterseite 58 gegenüberliegende Oberflä che der Leiterplatte 40, auf welcher insbesondere die Brückenschaltung 42 ange ordnet ist, und welche dem Stator 32 beziehungsweise der Gehäusewand 14c ab- gewandt ist, nachfolgend auch als Oberseite 60 bezeichnet. The phase connections 44 are in this case electrically connected to the bridge circuit 42 by means of an associated contact element 56 on an underside 58 of the circuit board 40. The underside 58 is understood here to mean, in particular, the surface of the printed circuit board 40 facing the stator 32 or the housing wall 14c, regardless of the actual orientation in space. Correspondingly, the surface of the printed circuit board 40 opposite the underside 58, on which in particular the bridge circuit 42 is arranged and which faces away from the stator 32 or the housing wall 14c, is also referred to below as the upper side 60.
In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kältemittelantriebs 2 als 470V-Käl- temittelverdichter gezeigt. Wie in der Darstellung der Fig. 4 vergleichsweise deut lich ersichtlich ist, ist das etwa käfigförmige Kontaktelement 56 für eine elektrische Steckkontaktierung mit dem Phasenanschluss 44 vorgesehen, sowie dafür geeig net und eingerichtet. 4 shows an exemplary embodiment of a refrigerant drive 2 as a 470V refrigerant compressor. As can be seen comparatively clearly in the illustration in FIG. 4, the approximately cage-shaped contact element 56 is provided for electrical plug-in contact with the phase connection 44, and is suitable and set up for this.
Das in der Fig. 5 einzeln dargestellte Kontaktelement 56 weist hierbei einen etwa ringförmigen Kontaktbereich 62 zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Befestigung an der Leiterplatte 40 auf. An den Kontaktbereich oder Kontaktring 62 weist in dieser Ausführungsform beispielsweise vier senkrecht axial emporste hende Streben 64 als biegeelastische Laschen auf, welche schräg oder geneigt zum Kontaktring 62 zu einer nicht näher bezeichneten Mittenachse des Kontakte lements 56 gerichtet sind. Die Streben 64 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Das Kontaktelement 56 ist somit als eine Stecker buchse für den Phasenanschluss 44 ausgebildet. Der von den Streben 64 eingefasste Raum ist in einer axial zum Kontaktring 62 beabstandeten Kontaktebene K radial auf einen Durchmesser verengt, welcher kleiner als der Durchmesser des Phasenanschlusses 44 ist. Die Freienden der Streben 64 sind von der Kontaktebene K aus nach außen radial aufgeweitet, so dass eine vereinfachte Einführung beziehungsweise ein vereinfachtes Einstecken des Phasenanschlusses 44 ermöglicht ist. The contact element 56 shown individually in FIG. 5 has an approximately ring-shaped contact area 62 for electrical contacting and mechanical fastening on the circuit board 40. On the contact area or contact ring 62 in this embodiment, for example, four vertically axially upwardly rising struts 64 as flexurally elastic tabs, which are directed obliquely or inclined to the contact ring 62 to an unspecified center axis of the contact element 56. The struts 64 are provided with reference numerals in the figures merely by way of example. The contact element 56 is thus designed as a plug socket for the phase connection 44. The space enclosed by the struts 64 is narrowed radially in a contact plane K spaced axially from the contact ring 62 to a diameter which is smaller than the diameter of the phase connection 44. The free ends of the struts 64 are widened radially outward from the contact plane K, so that a simplified introduction or a simplified insertion of the phase connection 44 is made possible.
Im steckkontaktierten Zustand liegen die Streben 64 somit mit einer gewissen me chanischen Vorspannung oder Federspannung an dem Außenumfang des Pha- senanschlusses 44 an, so dass eine zuverlässige elektrische Kontaktierung auch im Falle von im Betrieb auftretenden Erschütterungen oder Vibrationen gewähr leistet ist. In the plug-connected state, the struts 64 therefore rest against the outer circumference of the phase connection 44 with a certain mechanical preload or spring tension, so that reliable electrical contacting is ensured even in the event of shocks or vibrations occurring during operation.
Erfindungsgemäß ist die Kontaktebene K hierbei axial beabstandet zu einer nicht näher bezeichneten Leiterplattenebene, insbesondere zur Unterseite 58, der Lei terplatte 40 angeordnet. Wie anhand der Fig. 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich wird, wird der Phasenanschluss 44 zur Steckkontaktierung im Wesentlichen senk recht oder axial von der Unterseite 58 beziehungsweise der Gehäusewand 14c aus in das Kontaktelement 56 eingesteckt. According to the invention, the contact plane K is axially spaced from a printed circuit board plane (not shown in more detail), in particular to the underside 58, of the Lei terplatte 40. As can be seen comparatively clearly with reference to FIG. 4, the phase connection 44 for plug-in contacting is inserted essentially perpendicularly or axially into the contact element 56 from the underside 58 or the housing wall 14c.
Das Kontaktelement 56 ist hierbei insbesondere als eine SMD-Steckerbuchse ausgeführt, dies bedeutet, dass der Kontaktring 62 als eine lötfähige Anschlussflä che ausgeführt ist, welche mittels einer Lötverbindung 66 direkt auf Leiterbahnen 68 der Leiterplatte 40 lötkontaktiert wird. The contact element 56 is designed in particular as an SMD socket, this means that the contact ring 62 is designed as a solderable connection surface, which is soldered directly to conductor tracks 68 of the printed circuit board 40 by means of a soldered connection 66.
In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 wird das Kontaktelement 56 an der Oberseite 60 der Leiterplatte 40 befestigt. Die Leiterplatte 40 weist hierbei eine Bohrung oder Durchführöffnung (PCB-Durchbruch) 70 auf, durch welche die Stre ben 64 zur Unterseite 58 hindurch geführt sind. Der Kontaktring 62 fasst die Durchführöffnung 70 hierbei umfangsseitig ein. Mit anderen Worten ist der Kon taktring 62 an einem Rand der Durchführöffnung 70 angeordnet. Diese Anordnung des Kontaktelements 56 ist nachfolgend auch als Durcksteckmontage bezeichnet. Die Durchsteckmontage weist hierbei einerseits eine besonders niedrige Bauhöhe des Kontaktelements 56 und der Leiterplatte 44 auf. Andererseits ist aufgrund der Durchführöffnung 70 und der zentralen Aussparung des Kontaktrings 62 eine ins besondere optische Kontrolle oder Inspektion auf der elektrischen Kontaktierung von der Oberseite 60 der Leiterplatte 40 her, also bei einem geöffneten Gehäuse- deckel 38, ermöglicht. In the exemplary embodiment in FIGS. 4 and 5, the contact element 56 is fastened to the upper side 60 of the circuit board 40. The circuit board 40 here has a bore or lead-through opening (PCB breakthrough) 70 through which the Stre ben 64 to the underside 58 are guided. The contact ring 62 surrounds the feed-through opening 70 on the circumferential side. In other words, the contact ring 62 is arranged on an edge of the feed-through opening 70. This arrangement of the contact element 56 is also referred to below as push-fit assembly. On the one hand, the push-through installation has a particularly low overall height of the contact element 56 and the circuit board 44. On the other hand, due to the feed-through opening 70 and the central recess of the contact ring 62, a particularly optical control or inspection of the electrical contacting from the top side 60 of the circuit board 40, that is to say when the housing cover 38 is open, is made possible.
Anhand der Figuren 6 und 7 sind nachfolgend zwei alternative Ausführungen zur Anordnung und Kontaktierung oder Montage des Kontaktelements 56 beschrie ben. With the aid of FIGS. 6 and 7, two alternative designs for the arrangement and contacting or assembly of the contact element 56 are described below.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 zeigt eine Aufbau-Montage des Kontaktele ments 56 an der Unterseite 58 der Leiterplatte 40. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kontaktring 62 an dem unterseitigen Rand der Durchführöffnung 70 ange ordnet. Bei einer derartigen Aufbau-Montage erfolgt die Bestückung und der Bau- raumverbrauch auf derselben Leiterplattenseite, wobei aufgrund der Durchführöff nung 70 weiterhin eine Durchsteckkontrolle der elektrischen Kontaktierung ermög licht ist. The embodiment of FIG. 6 shows a structural assembly of the Kontaktele element 56 on the underside 58 of the circuit board 40. In this embodiment, the contact ring 62 is arranged on the underside edge of the feed-through opening 70. In the case of a structural assembly of this type, the equipping and the space consumption take place on the same side of the printed circuit board, with the through-opening 70 still making it possible to monitor the electrical contacts through insertion.
In der Variante der Fig. 7 ist eine Aufbau-Montage des Kontaktelements 56 an der Unterseite 58 der Leiterplatte 40 ohne eine Durchführöffnung 70 auf. Diese Aus führungsform ermöglicht insbesondere gegenüberliegend zum Kontaktelement 56 einen zusätzlichen Bauraum auf der Oberseite 60 der Leiterplatte 40. In the variant of FIG. 7, there is a structural assembly of the contact element 56 on the underside 58 of the circuit board 40 without a feed-through opening 70. This embodiment enables, in particular opposite to the contact element 56, an additional installation space on the top side 60 of the printed circuit board 40.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fach mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlas sen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbei spielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kom binierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can be derived from the specialist man without leaving the subject matter of the invention sen. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.
Wesentlich ist, dass das Fügen oder Steckkontaktieren des Phasenanschlus ses 44 und des Kontaktelements 56 von der Unterseite 58 oder der Gehäusewand 14c aus erfolgt. Bezugszeichenliste It is essential that the joining or plug-in contacting of the phase connection 44 and the contact element 56 takes place from the underside 58 or the housing wall 14c. List of reference symbols
2 Kältemittelantrieb/Kältemittelverdichter 4 Maschine/Antrieb 6 Verdichter 2 refrigerant drive / refrigerant compressor 4 machine / drive 6 compressor
8 Schnittstelle 8 interface
10 Lagerschild 10 bearing shield
11 Scrollverdichter 11 scroll compressors
12 Flanschverbindung 14 Antriebsgehäuse 12 Flange connection 14 Drive housing
14a Gehäuseteilbereich/Motorgehäuse 14b Gehäuseteilbereich/Elektronikgehäuse 14c Gehäusezwischenwand/Gehäusewand 16 Elektromotor 18 Elektronikfach 14a housing section / motor housing 14b housing section / electronics housing 14c housing partition / housing wall 16 electric motor 18 electronics compartment
20 Elektronik 20 electronics
22 Einlass 22 inlet
24 Verdichtergehäuse 26 Auslass 28 Rotationsachse 24 compressor housing 26 outlet 28 axis of rotation
30 Rotor 30 rotor
32 Stator 32 stator
34 Welle 34 wave
36 Lager 38 Gehäusedeckel 36 bearings 38 housing cover
40 Leiterplatte 40 circuit board
42 Brückenschaltung 44 Phasenanschluss 46 Durchkontaktierung 48 Spule 42 Bridge circuit 44 Phase connection 46 Through-hole plating 48 Coil
50 Statorwicklung 50 stator winding
52 Verschaltungsring 54 Anschluss 56 Kontaktelement 58 Unterseite 60 Oberseite 52 Connection ring 54 Connection 56 contact element 58 bottom 60 top
62 Kontaktbereich/Kontaktring 64 Strebe 62 Contact area / contact ring 64 Strut
66 Lötverbindung 68 Leiterbahn 70 Durchführöffnung A Axialrichtung 66 Solder connection 68 Conductor track 70 Feed-through opening A, axial direction
R Radialrichtung R radial direction
K Kontaktebene K contact level

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektrische Maschine (4) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Elektromotor (16) und ein Elektronikfach (18) mit einer darin angeordneten Leiterplatte (40) und mit einem innerhalb des Elektronikfachs (18) ortsfest gehaltenen Phasenanschluss (44), welcher mit einer Statorwicklung (50) eines Stators (32) des Elektromotors (16) elektrisch kontaktiert ist, 1. Electrical machine (4) of a motor vehicle, comprising an electric motor (16) and an electronics compartment (18) with a printed circuit board (40) arranged therein and with a phase connection (44) which is held stationary within the electronics compartment (18) and which has a stator winding (50) of a stator (32) of the electric motor (16) is electrically contacted,
- wobei auf einer Oberseite (60) der Leiterplatte (40) eine Brückenschaltung (42) getragen ist, - A bridge circuit (42) being carried on an upper side (60) of the printed circuit board (40),
- wobei die Leiterplatte (40) ein Kontaktelement (56) zur elektrischen Steck kontaktierung des Phasenanschlusses (44) aufweist, und - The circuit board (40) having a contact element (56) for electrical plug-in contacting of the phase connection (44), and
- wobei die Steckkontaktierung an einer der Oberseite (60) gegenüberlie genden Unterseite (58) der Leiterplatte (40) erfolgt. - The plug contact on one of the top (60) opposite bottom (58) of the circuit board (40) takes place.
2. Elektrische Maschine (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung senkrecht zur Unterseite (58) erfolgt. 2. Electrical machine (4) according to claim 1, characterized in that the electrical contact is made perpendicular to the underside (58).
3. Elektrische Maschine (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement (56) und dem Phasenanschluss (44) in einer Kontaktebene (K) erfolgt, welche parallel beabstandet zu einer Leiterplattenebene der Leiterplatte (40) ist. 3. Electrical machine (4) according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical contact between the contact element (56) and the phase connection (44) takes place in a contact plane (K) which is spaced parallel to a printed circuit board plane of the printed circuit board (40 ) is.
4. Elektrische Maschine (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (56) als eine Steckerbuchse, insbesondere als eine SMD-Steckerbuchse, ausgeführt ist. 4. Electrical machine (4) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact element (56) is designed as a socket, in particular as an SMD socket.
5. Elektrische Maschine (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (40) eine Durchführöffnung (70) aufweist, welche von dem Kontaktelement (56) umfangsseitig eingefasst ist, und durch welche ein Freiende des Phasenanschlusses (44) zumindest abschnittsweise hindurch geführt ist. 5. Electrical machine (4) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the circuit board (40) has a feed-through opening (70) which is framed on the circumference by the contact element (56) and through which a free end of the phase connection ( 44) is passed through at least in sections.
6. Elektrische Maschine (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (56) an der Oberseite (60) mit der Leiterplatte (40) elektrisch kontaktiert ist. 6. Electrical machine (4) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the contact element (56) is electrically contacted on the top (60) with the circuit board (40).
7. Elektrische Maschine (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenanschluss (44) durch einen Lackdraht gebildet ist. 7. Electrical machine (4) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the phase connection (44) is formed by an enameled wire.
8. Elektrische Maschine (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenanschluss (44) durch ein Spulenende einer Spule (48) der Statorwicklung (50) gebildet ist. 8. Electrical machine (4) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the phase connection (44) is formed by a coil end of a coil (48) of the stator winding (50).
9. Elektrische Maschine (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenanschluss (44) durch eine Gehäusewand (14c) geführt ist. 9. Electrical machine (4) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the phase connection (44) is guided through a housing wall (14c).
10. Elektrischer Kältemittelantrieb (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Käl temittelverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage, aufweisend einen Verdichter (6), welcher mit einer elektrischen Maschine (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 antriebstechnisch gekoppelt ist. 10. Electric refrigerant drive (2) of a motor vehicle, in particular Käl temittelverdichter for a vehicle air conditioning system, comprising a compressor (6) which is drive-coupled to an electrical machine (4) according to one of claims 1 to 9.
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