WO2021259718A1 - Elektrische maschine, insbesondere elektronisch kommutierter elektromotor, und ein lenksystem mit solch einer elektrischen maschine - Google Patents

Elektrische maschine, insbesondere elektronisch kommutierter elektromotor, und ein lenksystem mit solch einer elektrischen maschine Download PDF

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WO2021259718A1
WO2021259718A1 PCT/EP2021/066186 EP2021066186W WO2021259718A1 WO 2021259718 A1 WO2021259718 A1 WO 2021259718A1 EP 2021066186 W EP2021066186 W EP 2021066186W WO 2021259718 A1 WO2021259718 A1 WO 2021259718A1
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circuit carrier
electrical machine
power components
components
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Klaus Voigtlaender
Helmut Keller
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Electric machine in particular electronically commutated electric motor, and a steering system with such an electric machine
  • the invention relates to an electrical machine and in particular to an electronically commutated electric motor, with a bearing plate and with an equipped circuit carrier for controlling the electrical machine, the bearing plate being designed as a heat sink, and wherein power components and other electronic components are arranged on the circuit carrier.
  • the invention also relates to a steering system with such an electrical machine.
  • the invention relates to an electrical machine and in particular to an electronically commutated electric motor, with a bearing plate and with an equipped circuit carrier for controlling the electrical machine, the bearing plate being designed as a heat sink, and wherein power components and other electronic components are arranged on the circuit carrier.
  • One aspect of the invention is that the power components are arranged on a surface of the circuit carrier facing the end shield and the further electronic components are arranged on a surface of the circuit carrier facing away from the end shield, the circuit carrier having at least one EMC layer for electromagnetic shielding of the power components .
  • the advantage here is that by dividing the components on both sides of the circuit carrier, the area of the circuit carrier used is optimized. As a result, the size of the circuit carrier and consequently also the size of the electrical machine can be reduced.
  • Another advantage is that the appropriate division of the components increases the EMC of the electrical machine.
  • the power components typically carry high currents and this can have a particularly negative effect on the EMC of the electrical machine.
  • the power components according to the invention are arranged between the EMC layer and the heat sink and, in particular, the heat sink typically also has a corresponding shielding effect, the power components are electromagnetically shielded from above and below, which can improve the EMC of the electrical machine.
  • An electric motor is to be understood as an electric machine in particular.
  • This electric motor has, for example, a stator and a rotor.
  • the electric motor has a corresponding control device in order to control the machine to generate a rotating magnetic field.
  • the control device can, for example, have control logic and a semiconductor switch bridge controlled by the control logic, whereby an inverter is formed which, when appropriately controlled by means of the rotor, generates a magnetic rotating field which in turn drives the rotor due to the magnetic stator.
  • Such an electrical machine can be used, for example, in a steering system in order to move the steering axis accordingly.
  • the end shield should be made of metal, for example, in particular aluminum, in order to enable a shielding effect and also a corresponding heat flow.
  • a circuit carrier is to be understood as a circuit board which is equipped with corresponding electronic components. These components can for example be soldered or otherwise electrically and / or mechanically connected to the circuit board.
  • the end shield is arranged essentially parallel to the circuit carrier.
  • essentially parallel is to be understood as meaning that the main plane of extent from the circuit carrier and the
  • the main plane of extent from the end shield are almost parallel and are only tilted to one another by a few degrees.
  • EMC Electro Magnetic Compatibility
  • the power components are at least MOSFETs and / or electrolytic capacitors and / or high-current connections and / or an EMC choke.
  • the advantage here is that the electronic components that are particularly critical for EMC are shielded. These are in particular the high-current-carrying components and thus the power components.
  • the MOSFETs can be designed as slug-up MOSFETs including phase separators.
  • the electrolytic capacitors can be designed as polymer hybrid electrolytic capacitors.
  • the electrical connection between the circuit carrier and the rotor coil, which serves as a motor connection, is to be understood as a high-current connection, for example.
  • a further embodiment of the invention provides that the further electronic components are at least driver and / or control electronic elements.
  • the driver elements can be, for example, CAN and gate drivers.
  • Control electronics are to be understood as meaning, for example, a logic unit.
  • This logic unit can for example have an ASIC and / or a microcontroller.
  • connection of an external voltage supply is also provided here, which can supply all components of the electrical machine with electrical energy.
  • the EMC layer is designed as a copper layer.
  • Copper is an inexpensive and easy to process material which can be processed particularly well in the manufacture of the circuit carrier.
  • the copper layer here is to be understood as a layer which essentially comprises copper. In this case, however, it is possible for the copper layer to have further material additives, for example in order to simplify processing or to influence other properties. In addition, further impurities are possible in the copper layer.
  • the EMC layer covers and / or runs through the circuit carrier essentially over the entire area.
  • the full-area design of the EMC layer prevents electromagnetic radiation from penetrating through the circuit carrier.
  • the EMC layer is arranged in particular in the main plane of extent of the circuit carrier.
  • the circuit carrier has at least one plated through-hole for the electrical connection of power components and the further components, the plated through-hole leading through the circuit carrier and its EMC layer.
  • the advantage here is that simple contacting of the power components is possible from the other side of the circuit carrier, with the EMC being hardly or not at all influenced.
  • VIA vertical interconnect access
  • through-hole plating is a vertical electrical connection between the conductor track levels of a printed circuit board.
  • the connection is usually realized through an internally metallized hole in the carrier material of the printed circuit board.
  • the power components and the end shield are designed and arranged in such a way that the power components contact the end shield at least partially in a thermally conductive manner.
  • the heat generated by the power components can be dissipated via the end shield, which is designed as a heat sink.
  • the power components typically generate most of the heat.
  • At least partially thermally conductive contact is to be understood as meaning that heat can be exchanged between the power components and the end shield, with some of the power components in particular being in direct contact with the end shield or being arranged very close to the end shield. It would also be conceivable that the power components at least partially protrude into the end shield or even pass through recesses in the end shield.
  • the electrical machine has a housing cup, the bearing plate and the circuit carrier being arranged at least partially within the housing cup.
  • the housing cup can further improve the electromagnetic shielding of the components.
  • the housing cup is typically also made of a metal, for example aluminum.
  • the electrical machine has a cover, the housing cup being closed by the cover, and the circuit carrier being at least partially received by the cover.
  • circuit carrier is protected from external influences such as dust and water by the combination of housing cup and cover.
  • the cover can be made of plastic, for example, which means that it is inexpensive and only has a low weight.
  • the cover can be glued or welded to the housing cup, the circuit carrier, for example, being partially clamped to the end faces of the circuit carrier in the cover.
  • the invention also relates to a steering system with an electrical machine according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electrical machine according to the invention in a sectional illustration.
  • FIG. 2 shows the embodiment of the device according to the invention according to FIG. 1 in an exploded view. Description of exemplary embodiments
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electrical machine according to the invention in a sectional illustration.
  • the electrical machine 10 is designed as an electric motor and has a rotor 12, on which a shaft is arranged, and a stator 14.
  • the electrical machine 10 has a bearing plate 20 and a circuit carrier 30.
  • the electrical machine 10 has a housing cup 60 and a cover 70, the bearing plate 20 being arranged within the housing cup 60 and being designed as a heat sink.
  • the end shield is made of aluminum, for example.
  • the circuit carrier 30 is at least partially received by the cover 70.
  • the cover 70 is placed on the housing cup 60 in such a way that the circuit carrier 30 is also arranged at least partially within the housing cup 60.
  • the cover 70 and the housing cup 60 are, for example, glued to one another and protect the electronic components 40, 50 of the electrical machine 10 from external influences such as water or dust.
  • the circuit carrier 30 and the bearing plate 20 are arranged essentially parallel to one another.
  • the circuit carrier 30 is equipped with electronic components 40, 50. These electronic components are power components 40 and further electronic components 50.
  • the power components 50 are, for example, MOSFETs 42, electrolytic capacitors 44 or also EMC chokes 46, which are arranged on a surface 32 of the circuit carrier 30 facing the end shield 20.
  • the power components 40 and the end shield 20 are designed and arranged in such a way that the power components 40 reach the end shield 20 either through direct contact or contact them in a thermally conductive manner through a small distance from one another.
  • the power components 40 protrude at least partially into the end shield 20 or even pass through recesses in the end shield 20.
  • the further electronic components 40 are, for example, driver or control electronic elements, such as for example ASICs or also microcontrollers, which are arranged on a surface 34 of the circuit carrier 30 facing away from the bearing plate 20. These electronic control elements are set up, for example, to control the MOSFETs 42 in such a way that a rotating magnetic field is generated by means of coils of the stator 12, which drives the rotor 14 on the basis of the permanently magnetic rotor 14.
  • the circuit carrier 30 has an EMC layer 36 which essentially completely traverses the circuit carrier 30 in its main plane of extent.
  • the EMC layer 36 is a copper layer and is used for electromagnetic shielding of the power components 40 in the direction of the circuit carrier 30.
  • the housing cup 60 and the bearing plate 20 are also made of metal. On the one hand, this enables heat to be dissipated from the power components 40 via the end shield 20 and the housing cup 60 to the surroundings of the electrical machine 10. On the other hand, electromagnetic shielding of the high-current-carrying power components 40 is also possible in this way in the other directions that are not shielded by the EMC layer 36 of the circuit carrier.
  • the circuit carrier 30 has at least one plated through-hole 38, which electrically connects the power components 40 to the further electronic components 50.
  • the plated-through hole 38 leads, in particular, perpendicularly through the circuit carrier 30 and thus also through the EMC layer 36.
  • FIG. 2 shows the embodiment of the device according to the invention according to FIG. 1 in an exploded view.
  • the housing cup 60, the bearing plate 20, the circuit carrier 30 and the cover 70 of the electrical machine 10 are shown in a not yet assembled state.
  • the power components 40 can be seen in detail on the surface 32 of the circuit carrier 30 facing the bearing plate 20.
  • MOSFETs 42, electrolytic capacitors 44, an EMC choke 46 and also a rotor position sensor 48 are shown.
  • a further electronic component 50 is shown on the surface 34 of the circuit carrier 30 facing away from the bearing plate 20.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Maschine (10), insbesondere elektronisch kommutierter Elektromotor, mit einem Lagerschild (20) und mit einem bestückten Schaltungsträger (30) zur Ansteuerung der elektrischen Maschine, wobei das Lagerschild (20) als Kühlkörper ausgestaltet ist, und wobei auf dem Schaltungsträger (30) Leistungsbauelemente (40) und weitere elektronische Bauelemente (50) angeordnet sind. Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Leistungsbauelemente (40) auf einer dem Lagerschild (20) zugewandten Oberfläche (32) des Schaltungsträgers (30) angeordnet sind und die weiteren elektronischen Bauelemente (50) auf einer dem Lagerschild (20) abgewandten Oberfläche (34) des Schaltungsträgers (30) angeordnet sind, wobei der Schaltungsträger (30) wenigstens eine EMV-Schicht (36) zur elektromagnetischen Abschirmung der Leistungsbauelemente (40) aufweist. Die Erfindung betrifft zudem ein Lenksystem mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine (10).

Description

Beschreibung
Elektrische Maschine, insbesondere elektronisch kommutierter Elektromotor, und ein Lenksystem mit solch einer elektrischen Maschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und insbesondere einen elektronisch kommutierten Elektromotor, mit einem Lagerschild und mit einem bestückten Schaltungsträger zur Ansteuerung der elektrischen Maschine, wobei das Lagerschild als Kühlkörper ausgestaltet ist, und wobei auf dem Schaltungsträger Leistungsbauelemente und weitere elektronische Bauelemente angeordnet sind.
Solch eine elektrische Maschine ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 102011084643 Al offenbart.
Die Erfindung betrifft zudem ein Lenksystem mit solch einer elektrischen Maschine.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und insbesondere einen elektronisch kommutierten Elektromotor, mit einem Lagerschild und mit einem bestückten Schaltungsträger zur Ansteuerung der elektrischen Maschine, wobei das Lagerschild als Kühlkörper ausgestaltet ist, und wobei auf dem Schaltungsträger Leistungsbauelemente und weitere elektronische Bauelemente angeordnet sind.
Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Leistungsbauelemente auf einer dem Lagerschild zugewandten Oberfläche des Schaltungsträgers angeordnet sind und die weiteren elektronischen Bauelemente auf einer dem Lagerschild abgewandten Oberfläche des Schaltungsträgers angeordnet sind, wobei der Schaltungsträger wenigstens eine EMV-Schicht zur elektromagnetischen Abschirmung der Leistungsbauelemente aufweist. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Aufteilung der Bauelemente auf beide Seiten des Schaltungsträgers, die genutzte Fläche des Schaltungsträgers optimiert wird. Hierdurch können die Größe des Schaltungsträgers und folglich auch die Baugröße der elektrischen Maschine reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die entsprechende Aufteilung der Bauelemente, die EMV der elektrischen Maschine erhöht wird.
Dies liegt darin begründet, dass die Leistungsbauelemente typischerweise hochstromführend sind und sich dies besonders negativ auf die EMV der elektrischen Maschine auswirken kann. Da die Leistungsbauteile erfindungsgemäß jedoch zwischen der EMV-Schicht und dem Kühlkörper angeordnet sind und insbesondere der Kühlkörper typischerweise entsprechend auch abschirmend wirkt, sind hierdurch die Leistungsbauelemente von oben und von unten elektromagnetisch abgeschirmt, wodurch die EMV der elektrischen Maschine verbessert werden kann.
Als elektrische Maschine ist insbesondere ein Elektromotor zu verstehen. Dieser Elektromotor weist zum Beispiel einen Stator und einen Rotor auf. Zudem weist der Elektromotor eine entsprechende Ansteuereinrichtung auf, um die Maschine zum Erzeugen eines magnetischen Drehfelds anzusteuern. Die Ansteuereinrichtung kann beispielsweise eine Steuerlogik und eine von der Steuerlogik angesteuerte Halbleiterschalter-Brücke aufweisen, wodurch ein Inverter gebildet wird, welcher bei entsprechender Ansteuerung mittels des Rotors ein magnetisches Drehfeld erzeugt, welches wiederum aufgrund des magnetischen Stators den Rotor antreibt.
Solche eine elektrische Maschine kann beispielsweise in einem Lenksystem eingesetzt werden, um die Lenkachse entsprechend zu bewegen.
Das Lagerschild sollte beispielsweise aus Metall hergestellt sein, insbesondere aus Aluminium, um eine abschirmende Wirkung und zudem einen entsprechenden Wärmefluss zu ermöglichen.
Unter Schaltungsträger ist eine Leiterplatte zu verstehen, welche mit entsprechenden elektronischen Bauelementen bestückt ist. Diese Bauelemente können beispielsweise angelötet oder anderweitig mit der Leiterplatte elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein.
Insbesondere ist das Lagerschild im Wesentlichen parallel zum Schaltungsträger angeordnet. Unter im Wesentlichen parallel ist hierbei zu verstehen, dass die Haupterstreckungsebene vom Schaltungsträger und die
Haupterstreckungsebene vom Lagerschild nahezu parallel sind und lediglich mit einigen wenige Grad zueinander verkippt sind.
Unter EMV (elektrisch magnetische Verträglichkeit) ist die Fähigkeit von Geräten zu verstehen, andere Geräte nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte zu stören oder durch andere Geräte gestört zu werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Leistungsbauelemente wenigstens MOSFETs und/oder Elektrolytkondensatoren und/oder Hochstromverbindungen und/oder eine EMV-Drossel sind.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die für die EMV besonders kritischen elektronischen Bauelemente abgeschirmt sind. Dies sind hierbei insbesondere die hochstromführenden Bauelemente und somit die Leistungsbauelemente.
Insbesondere können die MOSFETs als slug-up-MOSFETs inklusive Phasentrenner ausgestaltet sein. Des Weiteren können die Elektrolytkondensatoren als Polymer-hybrid- Elektrolytkondensatoren ausgestaltet sein.
Als Hochstromverbindung ist beispielsweise die elektrische Verbindung zwischen Schaltungsträger und Rotorspule zu verstehen, welche als Motoranschluss dient.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die weiteren elektronischen Bauelemente wenigstens Treiber- und/oder Steuerelektronikelemente sind.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die für die EMV weniger kritischen Bauteile auf der weniger abgeschirmten Seite des Schaltungsträgers angeordnet sind, um die Fläche des Schaltungsträgers beidseitig optimal nutzen zu können. Die Treiberelemente können beispielsweise CAN- und Gate-Treiber sein.
Unter Steuerelektronik ist beispielsweise eine Logikeinheit zu verstehen. Diese Logikeinheit kann beispielsweise einen ASIC und/oder einen Mikrocontroller aufweisen.
Zudem ist hierbei noch ein Anschluss einer externen Spannungsversorgung vorgesehen, welche alle Bauteile der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie versorgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die EMV-Schicht als Kupferschicht ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine zuverlässige Möglichkeit ist eine elektromagnetische Abschirmwirkung zu erzielen. Kupfer ist hierbei ein kostengünstiges und leicht zu verarbeitendes Material, welches besonders gut bei der Herstellung des Schaltungsträgers verarbeitet werden kann.
Als Kupferschicht ist hierbei eine Schicht zu verstehen, welche im Wesentlichen Kupfer aufweist. Hierbei ist es jedoch möglich, dass die Kupferschicht weitere Material-Zusätze aufweist, beispielsweise um die Verarbeitung zu vereinfachen oder andere Eigenschaften zu beeinflussen. Zudem sind weitere Verunreinigungen in der Kupferschicht möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die EMV-Schicht den Schaltungsträger im Wesentlich ganzflächig bedeckt und/oder durchzieht.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Abschirmung der Leistungsbauelemente in Richtung des Schaltungsträgers möglichst komplett umgesetzt wird, um eine möglichst gute EMV zu erzielen.
Hierbei wird durch die ganzflächige Ausgestaltung der EMV-Schicht insbesondere verhindert, dass elektromagnetische Strahlung durch den Schaltungsträger dringen kann.
Die EMV-Schicht ist hierbei insbesondere in der Haupterstreckungsebene des Schaltungsträgers angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaltungsträger wenigstens eine Durchkontaktierung zur elektrischen Verbindung von Leistungsbauelementen und den weiteren Bauelementen aufweist, wobei die Durchkontaktierung durch den Schaltungsträger und dessen EMV-Schicht hindurchführt.
Vorteilhaft ist hierbei, dass eine einfache Kontaktierung der Leistungsbauelemente von der anderen Seite des Schaltungsträgers möglich ist, wobei die EMV nur kaum oder gar nicht beeinflusst wird.
Als Durchkontaktierung ist ein sogenanntes VIA (vertical interconnect access) zu verstehen. Eine solche Durchkontaktierung ist eine vertikale elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnebenen einer Leiterplatte. Die Verbindung wird meist durch eine innen metallisierte Bohrung im Trägermaterial der Leiterplatte realisiert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leistungsbauelemente und das Lagerschild derartig ausgestaltet und angeordnet sind, dass die Leistungsbauelemente das Lagerschild zumindest teilweise wärmeleitfähig kontaktieren.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die von den Leistungsbauelementen erzeugte Wärme über das Lagerschild, welches als Kühlkörper ausgestaltet ist, abgeleitet werden kann. Hierbei erzeugen von den elektronischen Bauelementen der elektrischen Maschine typischerweise die Leistungsbauelemente die meiste Wärme.
Unter zumindest teilweise wärmeleitfähig kontaktieren ist zu verstehen, dass ein Wärmeaustausch zwischen Leistungsbauelementen und Lagerschild stattfinden kann, wobei insbesondere einige der Leistungsbauelemente in direktem Kontakt mit dem Lagerschild stehen oder aber sehr nah am Lagerschild angeordnet sind. Es wäre zudem auch denkbar, dass die Leistungsbauelemente zumindest teilweise in das Lagerschild hineinragen oder gar durch Ausnehmungen im Lagerschild hindurchgeführt sind. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektrische Maschine einen Gehäusebecher aufweist, wobei das Lagerschild und der Schaltungsträger zumindest teilweise innerhalb des Gehäusebechers angeordnet sind.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Gehäusebecher die elektromagnetische Abschirmung der Bauelemente nochmals verbessern kann.
Der Gehäusebecher wird hierbei typischerweise ebenfalls aus einem Metall hergestellt, zum Beispiel Aluminium.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine einen Deckel aufweist, wobei der Gehäusebecher vom Deckel verschlossen ist, und wobei der Schaltungsträger zumindest teilweise vom Deckel aufgenommen ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Schaltungsträger vor äußeren Einflüssen wie Staub und Wasser durch die Kombination aus Gehäusebecher und Deckel geschützt wird.
Der Deckel kann hierbei beispielsweise aus Kunststoff hergestellt werden, wodurch dieser kostengünstig ist und nur ein geringes Gewicht aufweist.
Der Deckel kann mit dem Gehäusebecher verklebt oder verschweißt sein, wobei der Schaltungsträger zum Beispiel teilweise mit den Stirnseiten des Schaltungsträgers im Deckel verklemmt ist.
Die Erfindung betrifft zudem ein Lenksystem mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einer Schnittdarstellung.
Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1. in einer Explosionsdarstellung. Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einer Schnittdarstellung.
Dargestellt ist ein Schnitt durch eine elektrische Maschine 10. Die elektrische Maschine 10 ist hierbei als Elektromotor ausgestaltet und weist einen Rotor 12, an welchem eine Welle angeordnet ist, und einen Stator 14 auf.
Des Weiteren weist die elektrische Maschine 10 ein Lagerschild 20 und einen Schaltungsträger 30 auf.
Außerdem weist die elektrische Maschine 10 einen Gehäusebecher 60 und einen Deckel 70 auf, wobei das Lagerschild 20 innerhalb von dem Gehäusebecher 60 angeordnet uns als Kühlkörper ausgestaltet ist. Um als Kühlkörper zu dienen, ist das Lagerschild beispielsweise aus Aluminium hergestellt.
Des Weiteren ist der Schaltungsträger 30 zumindest teilweise von dem Deckel 70 aufgenommen. Der Deckel 70 ist hierbei derartig auf den Gehäusebecher 60 aufgesetzt, dass der Schaltungsträger 30 ebenfalls zumindest teilweise innerhalb von dem Gehäusebecher 60 angeordnet ist. Der Deckel 70 und der Gehäusebecher 60 sind beispielsweise miteinander verklebt und schützen die elektronischen Komponenten 40, 50 der elektrischen Maschine 10 vor äußeren Einflüssen wie Wasser oder auch Staub.
Der Schaltungsträger 30 und das Lagerschild 20 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Der Schaltungsträger 30 ist mit elektronischen Bauelementen 40, 50 bestückt. Diese elektronischen Bauelemente sind hierbei Leistungsbauelemente 40 sowie weitere elektronische Bauelemente 50.
Die Leistungsbauelemente 50 sind beispielsweise MOSFETs 42, Elektrolytkondensatoren 44 oder auch EMV-Drosseln 46, welche auf einer dem Lagerschild 20 zugewandten Oberfläche 32 des Schaltungsträgers 30 angeordnet sind. Insbesondere sind die Leistungsbauelemente 40 und das Lagerschild 20 derartig ausgestaltet und angeordnet, dass die Leistungsbauelemente 40 das Lagerschild 20 entweder durch direkten Kontakt oder aber durch einen geringen Abstand zueinander wärmeleitfähig kontaktieren. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Leistungsbauelemente 40 zumindest teilweise in das Lagerschild 20 hineinragen oder gar durch Ausnehmungen im Lagerschild 20 hindurchgeführt sind.
Die weiteren elektronischen Bauelemente 40 sind beispielsweise Treiber- oder auch Steuerelektronikelemente, wie zum Beispiel ASICs oder auch Mikrocontroller, welche auf einer dem Lagerschild 20 abgewandten Oberfläche 34 des Schaltungsträgers 30 angeordnet sind. Diese Steuerelektronikelemente sind beispielweise dazu eingerichtet, die MOSFETs 42 derartig anzusteuern, dass ein magnetisches Drehfeld mittels Spulen des Stators 12 erzeugt wird, welches den Rotor 14 aufgrund des permanent magnetischen Rotors 14 antreibt.
Des Weiteren weist der Schaltungsträger 30 eine EMV-Schicht 36 auf, welche den Schaltungsträger 30 in seiner Haupterstreckungsebene im Wesentlichen vollständig durchzieht. Insbesondere ist die EMV-Schicht 36 eine Kupferschicht und dient zur elektromagnetischen Abschirmung der Leistungsbauelemente 40 in Richtung des Schaltungsträgers 30.
Insbesondere sind zudem der Gehäusebecher 60 und das Lagerschild 20 aus Metall hergestellt. Hierdurch ist zum einen eine Wärmeabfuhr von den Leistungsbauelementen 40 über das Lagerschild 20 und den Gehäusebecher 60 an die Umgebung der elektrischen Maschine 10 möglich. Zum anderen ist hierdurch eine elektromagnetische Abschirmung der hochstromführenden Leistungsbauelemente 40 auch in die übrigen, nicht von der EMV-Schicht 36 des Schaltungsträgers abgeschirmten Richtungen möglich.
Zudem weist der Schaltungsträger 30 wenigstens eine Durchkontaktierung 38 auf, welche die Leistungsbauelemente 40 elektrisch mit den weiteren elektronischen Bauelementen 50 verbindet. Hierbei führt die Durchkontaktierung 38 insbesondere senkrecht durch den Schaltungsträger 30 und somit auch durch die EMV-Schicht 36 hindurch.
Eine solche elektrische Maschine 10 kann beispielsweise in einem bildlich nicht dargestellten Lenksystem eingesetzt werden. Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1. in einer Explosionsdarstellung. Hierbei sind der Gehäusebecher 60, das Lagerschild 20, der Schaltungsträger 30 und der Deckel 70 der elektrischen Maschine 10 in einem noch nicht zusammengefügten Zustand dargestellt.
Auf der dem Lagerschild 20 zugewandten Oberfläche 32 des Schaltungsträgers 30 sind hierbei die Leistungsbauelemente 40 im Detail zu sehen. So sind mehrere MOSFETs 42, Elektrolytkondensatoren 44, eine EMV-Drossel 46 und zudem ein Rotorlagesensor 48 gezeigt.
Des Weiteren ist auf der dem Lagerschild 20 abgewandten Oberfläche 34 des Schaltungsträgers 30 ein weiteres elektronisches Bauelement 50 dargestellt.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine (10), insbesondere elektronisch kommutierter Elektromotor, mit einem Lagerschild (20) und mit einem bestückten Schaltungsträger (30) zur Ansteuerung der elektrischen Maschine, wobei das Lagerschild (20) als Kühlkörper ausgestaltet ist, und wobei auf dem Schaltungsträger (30) Leistungsbauelemente (40) und weitere elektronische Bauelemente (50) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbauelemente (40) auf einer dem Lagerschild (20) zugewandten Oberfläche (32) des Schaltungsträgers (30) angeordnet sind und die weiteren elektronischen Bauelemente (50) auf einer dem Lagerschild (20) abgewandten Oberfläche (34) des Schaltungsträgers (30) angeordnet sind, wobei der Schaltungsträger (30) wenigstens eine EMV-Schicht (36) zur elektromagnetischen Abschirmung der Leistungsbauelemente (40) aufweist.
2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbauelemente (40) wenigstens MOSFETs (42) und/oder Elektrolytkondensatoren (43) und/oder Hochstromverbindungen und/oder eine EMV-Drossel sind.
3. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren elektronischen Bauelemente (50) wenigstens Treiber- und/oder Steuerelektronikelemente sind.
4. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EMV-Schicht (36) als Kupferschicht ausgebildet ist.
5. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EMV-Schicht (36) den Schaltungsträger (30) im Wesentlich ganzflächig bedeckt und/oder durchzieht.
6. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (30) wenigstens eine Durchkontaktierung (38) zur elektrischen Verbindung von Leistungsbauelementen (40) und den weiteren elektronischen Bauelementen (50) aufweist, wobei die Durchkontaktierung (38) durch den Schaltungsträger (30) und dessen EMV-Schicht (36) hindurchführt.
7. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbauelemente (40) und das Lagerschild (20) derartig ausgestaltet und angeordnet sind, dass die Leistungsbauelemente (40) das Lagerschild (20) zumindest teilweise wärmeleitfähig kontaktieren.
8. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrische Maschine (10) einen Gehäusebecher (60) aufweist, wobei das Lagerschild (20) und der Schaltungsträger (30) zumindest teilweise innerhalb des Gehäusebechers (20) angeordnet sind.
9. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (10) einen Deckel (70) aufweist, wobei der Gehäusebecher (60) vom Deckel (70) verschlossen ist, und wobei der Schaltungsträger (30) zumindest teilweise vom Deckel aufgenommen ist.
10. Lenksystem mit einer elektrischen Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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