电机

阅读:1039发布:2020-05-13

专利汇可以提供电机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 电机 (1),包括:限定被构造为向多个 电子 功率部件(12)提供供电 电流 的电源 电路 (10a)的多个导电轨道(20);安装导电轨道的印刷 电路板 (11);限定印刷电路板的容纳部并具有 散热 壁(4a)的 外壳 (4);介于印刷电路板与外壳之间的导热填料(8);作用在印刷电路板上以将其压靠在散热壁上的弹性装置(30);导电元件(25),其通过至少一个热敏接头(26)保持在适当 位置 ,并且被设置成连接第一轨道(21)和第二轨道(22)以闭合电源电路(10a),弹性装置(30)包括弹性元件(31),其被压靠在导电元件(25)上以在热敏接头上施加 力 ,并且热敏接头被构造为在受到高于预定的 阈值 温度 的温度时破坏,以断开电源电路。,下面是电机专利的具体信息内容。

1.一种电机(1),其包括:
-电子(10),其包括印刷电路板(11)、多个电子功率部件(12)和多个导电轨道(20),该多个导电轨道设置在所述印刷电路板(11)上并限定所述电机(1)的各个电源引脚(7a,7b)之间的电源电路(10a),以为所述电子功率部件(12)提供供电电流
-外壳(4),其限定用于电子模块(10)的容纳部并且具有至少一个散热壁(4a);
-导热填料(8),其放在所述电子模块(10)和所述外壳(4)之间,以促进从所述电子模块(10)到所述散热壁(4a)的热传导;
-弹性装置(30),其作用在所述电子模块(10)上以将所述电子模块(10)压靠在所述外壳(4)的所述散热壁(4a)上,从而压紧所述导热填料(8);
-其特征在于,所述电机包括:
-导电元件(25),其设置成连接所述多个导电轨道(20)的第一轨道(21)和第二轨道(22)以闭合所述电源电路(10a),所述导电元件(25)通过至少一个热敏接头(26)保持在适当位置
所述弹性装置(30)包括弹性元件(31),该弹性元件(31)压靠在所述导电元件(25)上以在所述至少一个热敏接头(26)上施加,并且所述至少一个热敏接头(26)被构造为在受到高于预定的阈值温度的温度时被所述力破坏,以断开所述电源电路(10a)。
2.根据权利要求1所述的电机(1),其包括设置在所述外壳(4)内部的定子(5)和与所述定子(5)相关联的转子(6),所述定子(5)包括定子安装部(5a,40)和缠绕在所述定子安装部(5a,40)上的多个绕组(5b),所述弹性元件(31)抵靠所述定子安装部(5a,40)设置以在所述定子安装部(5a,40)和所述导电元件(25)之间施加力。
3.根据权利要求2所述的电机(1),其特征在于,所述定子安装部(5a)包括磁材料(5a)制成的芯,所述弹性元件(31)的一个端部抵靠所述铁磁材料制成的芯(5a)设置。
4.根据权利要求3所述的电机(1),其特征在于,所述弹性元件(25)包括金属弹簧和由电绝缘材料制成的盖(32),所述盖被设置为防止所述铁磁材料制成的芯(5a)和所述导电元件之间通过所述弹簧短路
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述导电元件(25)被焊接到所述第一轨道(21)和/或所述第二轨道(22)上,所述至少一个热敏接头(26)由焊接合金制成,所述焊接合金优选是基钎焊合金,并且更优选是锡和的合金。
6.根据权利要求5所述的电机(1),其特征在于,所述导电元件(25)通过相应的两个热敏接头(26)焊接到所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)上,并且被设置成与所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)重叠,以形成跨接所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)的桥接件。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)分别具有第一端部部分(21a)和第二端部部分(22a),所述第一端部部分(21a)和所述第二端部部分(22a)相互间隔5mm至10mm、优选6.5mm至8.5mm、更优选7mm至
8mm的距离,该距离限定了所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)之间的最大电压,在所述最大电压内能够保证所述电源电路(10a)断开。
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述印刷电路板(11)在所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)之间设置有由端部边缘(14)界定的凹部,所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)各自具有从所述端部边缘(14)朝向第一轨道(21)或第二轨道(22)中的另一个凸出的相应的端部部分(21a,22a),所述导电元件(25)在所述凹部上方的悬挂位置处被紧固到所述第一端部部分(21a)和所述第二端部部分(22a)。
9.根据权利要求8所述的电机(1),其特征在于,所述导电元件(25)和所述印刷电路板(11)相互定位和/或构造的方式使得所述导电元件(25)的到所述印刷电路板(11)的定位平面的投影距离所述端部边缘(14)至少1mm,优选2mm。
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述导电元件(25)具有与第一导电轨道(21)和/或第二导电轨道(22)对接的相应的对接表面,所述对接表面被构造为允许大于80安培、优选大于100安培的电流流过所述导电元件(25),而不会导致所述至少一个热敏接头(26)破坏。
11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其包括沿所述弹性元件(31)的推力方向设置的止动元件(35),所述弹性元件(31)被构造为在所述至少一个热敏接头(26)破坏之后,使所述导电元件(25)朝向所述止动元件(35)移动,所述止动元件(35)被设置成使所述导电元件(25)在止动位置停止,以使所述弹性元件(31)在所述导电元件(25)上保持足以将所述导电元件(25)保持抵靠在所述止动元件(35)上的残余压力。
12.根据权利要求11所述的电机(1),其特征在于,所述弹性元件(31)被构造为施加所述残余压力以使所述导电元件(25)在所述电机(1)上存在高达20g、优选高达50g的加速度时仍保持在所述止动位置。
13.根据权利要求11或12所述的电机(1),其特征在于,所述止动元件(35)被构造为以确保所述导电元件(25)和所述电源电路(10a)的任何构件之间的距离至少为2mm、优选为
3mm的方式确定所述导电元件(25)的所述止动位置。
14.根据权利要求11至13中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述止动元件(35)由熔点高于所述阈值温度、优选高出至少80℃的电绝缘的、自熄灭性的材料制成。
15.根据权利要求2至14中的一项或多项所述的电机(1),其包括支撑元件(13),所述支撑元件介于所述电子模块(10)和所述定子(5)之间以支撑所述电子模块(10),所述支撑元件(13)设置有通孔,该通孔用于所述定子安装部(5a)和所述导电元件(25)之间的所述弹性元件(31)的通道,所述支撑元件(13)优选由熔点高于所述阈值温度的电绝缘的、自熄灭性的材料制成。
16.根据从属于权利要求11的权利要求15所述的电机(1),其特征在于,所述止动元件(35)和所述支撑元件(13)限定了保护罩,所述保护罩放置在所述导电元件(25)周围并且被构造为当所述导电元件(25)处于所述止动位置时,防止足够大的颗粒或异物进入而使所述电源电路(10a)闭合。
17.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述导电元件(25)靠近所述电机(1)的电源引脚(7a)设置,所述第一轨道(21)将所述电源引脚(7a)连接至所述导电元件(25),并且所述第一轨道(21)的热容量大于2.5J/K,优选大于3J/K。
18.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述多个导电轨道(20)凸出地设置在所述印刷电路板(11)上,所述导热填料(8)的一部分介于所述导电轨道(20)和所述外壳(4)之间,以将所述导电轨道(20)的热量传递至所述外壳(4)。
19.根据权利要求18所述的电机(1),其特征在于,所述多个导电轨道(20)的构造和尺寸被设计成限定所述电子功率部件(12)和所述外壳(4)的散热壁(4a)之间用于散发热量的优先路径。
20.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述外壳(4)包括壳体(2)和封闭用的盖(3),所述壳体(2)和所述盖(3)彼此联接以密封所述外壳(4),所述盖(3)在所述散热壁(4a)处限定了多个散热片,所述弹性装置(30)被构造为将所述电子模块(10)压靠在所述盖(3)上,从而压紧所述导热填料(8)。
21.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电机(1),其特征在于,所述阈值温度在
180℃和250℃之间,优选在200℃和230℃之间。
22.一种用于制造电机的方法,其包括以下步骤:
-提供电子模块(10),其包括印刷电路板(11),该印刷电路板安装限定电源电路(10a)的多个导电轨道(20),所述电源电路(10a)被构造为向多个电子功率部件(12)提供供电电流,所述多个导电轨道(20)包括彼此能电连接以闭合所述电源电路(10a)的第一轨道(21)和第二轨道(22);
-通过至少一个热敏接头(26)将导电元件(25)紧固到所述电源电路(10a)上以电连接所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22);
-提供壳体(2);
-将包括定子安装部(5a,40)和围绕所述定子安装部(5a,40)的多个绕组(5b)的定子(5)放置在所述壳体(2)中;
-将与所述定子(5)相关联的转子(6)放置在所述壳体中;
-将所述电子模块放置在所述壳体中;
-将包括散热壁的盖与所述壳体并置以形成封闭的外壳;在所述壳体中设置弹性装置(30),该弹性装置(30)适于将所述印刷电路板(11)和/或所述多个导电轨道(20)和/或所述多个电子功率部件(12)压靠在所述散热壁(4a)上,将所述盖与所述壳体并置的步骤包括压缩所述弹性装置(30)以将所述印刷电路板(11)和/或所述多个导电轨道(20)和/或所述多个电子功率部件(12)压靠在所述散热壁(4a)上的步骤;
压缩所述弹性装置(30)的步骤包括将弹性元件(31)压靠在所述导电元件(25)上以在所述至少一个热敏接头(26)上施加力的步骤,
所述至少一个热敏接头(26)被构造为在温度高于预定的阈值温度时被该力破坏,以断开所述电源电路(10a)。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述紧固所述导电元件(25)的步骤包括炉焊接的步骤,其中将所述导电元件(25)焊接至所述第一轨道(21)和所述第二轨道(22)上以形成所述至少一个热敏接头(26),并且其中在炉焊接的同一步骤中,多个电子功率部件(12)被附接至所述多个导电轨道(20)。
24.根据权利要求22或23所述的方法,其包括将电线线束电连接至所述电源电路(10a)的所述电源引脚(7a,7b)的步骤,包括将所述线束焊接至所述第一轨道(21)的一个端部(21b)上的步骤,所述焊接步骤的执行方式是将所述端部(21b)加热焊接时间,所述焊接时间小于使所述热敏接头(26)达到所述阈值温度所需的时间,所述第一轨道(21)的热容量被构造为决定足够的热惯性,以在焊接期间将所述热敏接头(26)保持在低于所述阈值温度的温度下。

说明书全文

电机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电机,特别是涉及一种用于保护电机免受内部高温影响的系统以及一种用于电机的制造方法。

背景技术

[0002] 通常,电机包括壳体,该壳体在内部具有刚性地连接至壳体的定子和可旋转地连接到至壳体的转子,转子例如具有永磁体,电机例如为无刷电动达,在下文中明确参照该无刷电动马达,但不限制本发明范围。
[0003] 在本申请人名下的申请WO2013008180中描述了用作本专利的参照的现有技术的电机的例子。
[0004] 连接至无刷电动马达的定子的电子包括印刷电路板,并且在印刷电路板本身上设置有限定功率部分的多个有源和无源的电子部件以及限定控制部分的多个电子信号部件。
[0005] 这些电子部件中的一些电子部件是表面贴装器件(SMD)(例如功率MOSFET),具有能够使用炉钎焊工艺将其批量地附接至印刷电路板上的优点。
[0006] 壳体由盖封闭以形成密封的容器,连接引脚从该容器突出,以允许对电子驱动电路进行供电和控制。在密封的电机中,盖以气密的方式封闭成使电子部件和可动部件与湿气、灰尘和大气介质隔离。
[0007] 这种类型的电机尤其用于汽车行业以及受到不断变化的严格安全法规的要求的其他行业。特别地,如果电机安装在内燃机或其他热源附近,则这些电机的过热会构成真正的险。
[0008] 过热的可能影响可能包括电机本身的故障、对与之相关联的电源系统的干扰或损坏以及与之相连的其他设备的可能不良后果,并且在最坏的情况下可能包括起火和爆炸。
[0009] 为了防止过热并减少其不良影响,已经设计并实施了几种方案。其中大多数方案是基于对机器内部产生的热量的对流式散发的发展和改进。以本申请人的名义的专利文件WO2014125412描述了一种旨在散发电机的电子部件产生的热量的方案。
[0010] 不利地,这些方案在电机正在工作的环境的温度意外升高的情况下是无效的,电机被设计为与该环境交换热量以进行热量的消除。这种温度升高可能是由于例如电机外部的冷却系统的故障而引起的。
[0011] 在与电机有关并且可能导致温度意外升高的故障和意外事件的情况下,上述方案也可能是无效的。
[0012] 市场以及监管和认证机构对越来越安全的电机的需求已经引起了对在温度可能达到危险平之前发生过热时切断机器电源的本征安全机制的需求。
[0013] 现有技术中已知的一种可能方案包括沿着电机内部的电子功率部件的电源电路安装常规的热熔丝,以便在过热的情况下切断电源以停止电机。然而,该方案具有几个缺点。
[0014] 已知的热熔丝包括用于压低预加载的导电弹簧的可熔片状器件。当温度升高时,片状器件熔化并释放弹簧,从而断开电路。不利地,已知的热熔丝的结构使得它们不能与其他电子部件一起进行炉钎焊,因为炉中的热量会触发热熔丝。因此,热熔丝必须在印刷电路板通过炉之后安装,并且它们必须使用专用的局部化工艺进行附接,这会增加电机的组装时间和成本。
[0015] 已知的热熔丝的另一个缺点是,由于它们所包含的焊剂,即使在低于它们的额定触发温度的情况下,当它们受到持续高温时,它们也有逐渐劣化的趋势。这使它们不适合在高温环境下使用,例如汽车应用中典型的高温环境,通常是车辆的发动机室。
[0016] 已知的热熔丝的其他缺点是:它们相对较高的单位成本;它们所受到的技术限制,这些技术限制限制了它们的工作电流和温度,并且通常与所讨论的这类电机的特定市场要求相抵触;以及不可能将它们与其他机器部件和系统集成在一起以使它们在成本、重量和整体功能方面更加高效。
[0017] 在本文中,构成本发明基础的技术目的是提出一种电机以及一种制造该电机的方法,以克服现有技术的上述缺点。

发明内容

[0018] 本发明的目的是提供配备有高温保护系统的电机以及制造这种电机的方法,它们在生产成本和部件方面更有效。
[0019] 本发明的另一个目的是提供配备有高温保护系统的电机以及制造这种电机的方法,其中该高温保护系统在接近保护被触发的阈值温度的高温下能够耐得住长时间的使用。
[0020] 本发明的又一个目的是提供一种电机,其可能支持的工作电流和温度范围比现有技术的设备所允许的宽。附图说明
[0021] 参照附图中所示的电机的优选但非排他的实施方式,本公开的其他特征和优点在非限制性描述中更加清楚,在附图中:
[0022] -图1是根据本发明的电机的分解立体图,为简单起见,一些部件被移除;
[0023] -图2是图1的电机的电子模块的俯视图,为简单起见,一些部件被移除;
[0024] -图3是图2的电子模块的细节的俯视图;
[0025] -图4是图2的电子模块的细节的立体图;
[0026] -图5示出了图1的电机的横截面;
[0027] -图6是图2的电子模块的细节的俯视图,其中一些部分被移除以便更好地示出其他部分,并且某些物件被示为隐藏部分。

具体实施方式

[0028] 附图标记1总体上表示根据本发明的电机,在下文中仅在理解本公开所需的范围内对该电机进行详细描述。
[0029] 电机1优选是旋转电机,并且在其优选的实施方式中,其是密封型的电动马达,也就是说,除了可能的减压之外,没有任何通向其内部的开口,减压阀在任何情况下都是密封的。明确参照该实施方式,但并不因此丧失一般性。
[0030] 在所示的实施方式中,电机1包括壳体2和盖3,盖3封闭壳体2以与壳体2一起限定外壳4或容器,该外壳或容器是封闭的,并且优选是密封的。
[0031] 盖3具有被构造为促进来自外壳4内部的部件的热量的散发的散热壁4a,并且优选设置有多个散热片,散热片设置在散热壁4a处,并且朝向外壳4的外部。
[0032] 优选地,电机1包括定子5和转子6,定子5固定地安装在壳体2中,转子6与定子5相关联并且可围绕旋转轴线“R”旋转地连接至外壳4。
[0033] 示意性地,定子5包括:磁芯5a;缠绕在铁磁芯上的多个导电绕组5b;以及介于铁磁芯和绕组之间的隔离物。
[0034] 至少铁磁芯5a和隔离物限定用于导电绕组5b的定子安装部。
[0035] 总体而言,本公开中所使用的术语“定子安装部”是指电机1的将绕组5b保持适当的形状和位置、防止其意外移动并促进散热的部件的集合。
[0036] 定子5中的隔离物(通常称为“前片”)是绝缘材料,优选由聚合材料制成。
[0037] 定子前片的第一前片40设置有平行于旋转轴线“R”延伸的多个孔40a。
[0038] 孔40a允许使用机器将定子5键合到壳体2中,该机器使用多个钳口穿过孔40a直接压在铁磁芯上,由此防止损坏前片40。
[0039] 电机1还包括电源引脚7a和7b,在所示的实施方式中,电源引脚7a和7b穿过外壳4并被构造成用于电连接至电机1外部的直流电源。
[0040] 电机1包括电子模块10,该电子模块又包括印刷电路板11或PCB以及多个电子功率部件12。
[0041] 在优选的实施方式中,电子功率部件12包括多个功率晶体管(例如,MOSFET 12a),功率晶体管电连接至绕组5b以调节它们的电压和电流,从而驱动和控制转子6的旋转。
[0042] 优选地,电子模块10、尤其是印刷电路板11被安装在支撑元件13上,该支撑元件13设置在印刷电路板11的下侧。
[0043] 支撑元件13介于电子模块与定子5和转子6之间。支撑元件13优选由自熄性的电绝缘塑料制成,并且具有用于电子模块10的容纳部。
[0044] 支撑元件13具有侧表面,该侧表面被成形为与壳体2或盖3匹配,从而在实践中减小电子模块10在外壳4内移动的可能性。
[0045] 电子模块10包括设置在印刷电路板11上的电源引脚7a和7b与电子功率部件12之间的多个导电轨道20,以形成为电子功率部件12供电的电源电路10a,导电轨道20优选在印刷电路板11上凸出。在所示的实施方式中,导电轨道20在印刷电路板11上凸出1.8mm。
[0046] 导电轨道20设置在面对散热壁4a的位置处,并优选由合金制成,铜合金是电和热的良导体。此外,导电轨道20的尺寸被设计成在电子功率部件12和散热壁4a之间限定热管。特别地,导电轨道20的这种热尺寸设计涉及出于导电性的目的使它们尺寸过大,这不会产生不期望的影响,并使最小化电阻
[0047] 在导电轨道20和散热壁4a之间放入导热填料8(例如,包括导热膏),以填充这两个构件之间的间隙并促进它们之间的热传导,如图2、图3和图6所示,其中导热填料8b由交叉影线表示。
[0048] 还在至少一些电子功率部件12和散热壁4a之间放入导热填料8,以促进它们产生的热量的直接散发。
[0049] 导电轨道20具有分别用于与MOSFET 12a和散热壁4a接触(通过导热填料8)的表面,这些表面的尺寸被设计成与导电轨道20本身的尺寸结合形成用于散发MOSFET 12a产生的热量的优先路径。
[0050] 该路径优选被构造为当电机1在例如车辆的发动机室的120℃的气氛中工作时,将MOSFET 12a的温度保持在低于160℃,优选保持在150℃。
[0051] 电机1包括多个弹性装置30,所述弹性装置作用在电子模块10上以将电子模块10压靠在盖3上。
[0052] 在所示的示例中,弹性装置30包括金属弹簧30a,金属弹簧可以由例如弹性体等替代。
[0053] 至少部分被压紧的导热填料8至少促进导电轨道20与散热壁4a之间以及电子部件与散热壁4a之间的热传导,从而允许电机1产生的热量随着时间的流逝有规律地散发。
[0054] 在优选的实施方式中,至少一些弹簧30a插在前片40的孔40a中,并且一端抵靠在铁磁芯上,另一端抵靠在支撑元件13上以将整个模块10朝向散热壁4a并远离定子5挤压。这样,尤其将导电轨道20和其上方的导热填料8强压在散热壁4a上。
[0055] 多个导电轨道20优选包括第一导电轨道21和第二导电轨道22,第一导电轨道21和第二导电轨道22形成电源电路10a的一体构件,使得电子功率部件12的供电电流流过它们。
[0056] 在通过举例示出的实施方式中,第一轨道21和第二轨道22靠近电源引脚7a和7b地设置在印刷电路板11的顶部,优选在其上凸出。更具体而言,第一轨道21包括电源引脚7a和7b中的一个,而第二轨道22连接至电子模块10的其余部分。
[0057] 电子模块10包括电连接至第一轨道21和第二轨道22以闭合电源电路10a的导电元件25,例如金属板或桥接件。
[0058] 在所示的示例中,导电元件25允许电源引脚7a和7b之间的电流为多个电子功率部件12供电并驱动转子6旋转。
[0059] 导电元件25的厚度优选大于或等于1.8mm;也就是说,其尺寸与轨道的尺寸相同,从而不会形成对电源电路10a有重大影响的电阻元件。
[0060] 导电元件25通过相应的热敏接头26固定至第一轨道21和第二轨道22,在所示的实施方式中,热敏接头是包括钎焊合金、优选为的合金的焊缝
[0061] 在优选的实施方式中,导电元件25设置成与第一轨道21和第二轨道22部分重叠,以在它们之间形成桥接件。
[0062] 有利地,弹性装置30包括作用于导电元件25上以在其上施加背离第一导电轨道21和第二导电轨道22的推的弹性元件31,弹性元件31优选是金属弹簧,明确参考金属弹簧,但不因此丧失一般性。
[0063] 该推力通过热敏接头26传递至电子模块10,以有助于将电子模块10推向散热壁4a。
[0064] 优选地,弹性元件31的第一端设置为抵靠定子5的铁磁芯5a。
[0065] 弹性元件31穿过前片上的具有特定的杯状容纳部的一个孔40a,以直接抵靠铁磁芯5a。
[0066] 另一方面,弹簧31的第二端操作性地设置为抵靠导电元件25。
[0067] 实际上,在通过举例示出的实施方式中,弹簧31具有作用线,该作用线平行于电机1的旋转轴线。
[0068] 在弹簧31的端部与导电元件25之间设置有由电绝缘材料制成的覆盖物或间隔物32,以防止弹簧与铁磁芯5a之间发生短路
[0069] 有利地,由弹性元件31施加在导电元件25上的推力在热敏接头26中产生应变,热敏接头26被构造为当其温度低于预定的阈值温度时,机械地抵抗应变,预定的阈值温度具体为钎焊合金熔化的温度,优选在180℃和250℃之间,更优选在200℃和230℃之间。
[0070] 如果热敏接头26的温度大于预定的阈值温度,例如由于钎焊合金熔化,接头机械地屈服于应变并破坏,从而导致导电元件25远离第一导电轨道21和/或第二导电轨道22移动,以断开它们之间的电连接。
[0071] 该事件使电源电路10a的供电电路断开,并瞬间切断对电子功率部件12的供电,从而使电机1停止。有利地,这些特征构成了电机1的高温保护。
[0072] 优选地,导电元件25被构造为允许大于80安培、优选大于100安培的电流在第一轨道21和第二轨道22之间通过。更具体而言,导电元件25与第一轨道21和第二轨道22之间的对接表面的尺寸被设计为允许这样的电流通过,而不会引起热敏接头26破坏或在导电元件25的端部产生大约与电机1的散热部件的电阻相当的电阻。
[0073] 在未被示出的替代实施方式中,导电元件25通过热敏接头26仅固定到第一轨道21和第二轨道22中的一个轨道上,并且永久地电连接至另一个轨道,使得在温度升高到高于阈值温度时,仅热敏接头26在弹性元件31的压力下破坏,从而导致电源电路10a断开。
[0074] 印刷电路板11和支撑元件13被成形为允许将弹簧31定位在铁磁芯5a和导电元件25之间。
[0075] 优选地,印刷电路板11在弹簧31处具有凹部,即缺失材料。
[0076] 在所示的实施方式中,印刷电路板11的材料缺失或凹部由形成在其由凹形的端部边缘14界定的外周上的部分限定。
[0077] 优选地,支撑元件13具有在凹形部分下方且基本上在凹形部分处的通孔13a。
[0078] 优选地,第一轨道21和第二轨道22分别具有第一端部部分21a和第二端部部分22a,第一端部部分21a和第二端部部分22a彼此面对,并且从端部边缘14朝向彼此突出,以形成在印刷电路板11的凹部上方延伸的悬臂式的导电部分。
[0079] 优选地,导电元件25被焊接到第一端部部分21a和第二端部部分22a的相应的区域上,第一轨道和第二轨道在该区域中比它们在它们的其余结构中薄。这些薄区域优选被成形为匹配导电元件25的外部轮廓,以限定用于容纳或定位导电元件的容纳部。
[0080] 换言之,轨道21的端部部分21a和轨道22的端部部分22a被成形为限定容纳导电元件25的容纳部。
[0081] 更具体而言,同样由于构造容纳用的容纳部,导电元件25在第一端部部分21a和第二端部部分22a上被焊接成悬在印刷电路板11的凹部上方。
[0082] 优选地,印刷电路板11和导电元件25的构造和相互定位方式使导电元件在印刷电路板11的定位平面上的垂直投影完全位于凹部内,并且距端部边缘14至少1mm,优选2mm。
[0083] 有利地,该特征通过在热敏接头26破坏时断开电源电路10a之后封闭电源电路10a来防止熔化和对印刷电路板11的其他意外损坏引起与导电元件25的短路。
[0084] 优选地,第一端部部分21a和第二端部部分22a相互间隔5mm至10mm、优选6.5mm至8.5mm、更优选7mm至8mm的距离D。在所示的实施方式中,距离D是7.5mm,并且决定了第一轨道21和第二轨道22之间的最大电压,在该最大电压内,所描述的部件可以确保在触发导电元件25之后电源电路10a保持断开,从而防止在第一轨道21和第二轨道22之间产生电弧
[0085] 特别地参照图5,外壳4在导电元件25上方的部分限定了容纳空间“V”,该容纳空间适于使导电元件25能够远离第一轨道21和第二轨道22移动。
[0086] 电机1还包括沿弹性元件31的推力方向设置在导电元件25附近的止动元件35,以便确定当热敏接头26破坏时导电元件25由弹性元件31驱动的止动位置。
[0087] 止动元件35优选至少部分地联接至支撑元件13。
[0088] 更具体而言,止动元件35在容纳空间“V”中被设置成、优选通过可逆的夹子在印刷电路板11和/或支撑元件13上紧固成使得导电元件25的止动位置是弹性元件31仍然被加载并将导电元件25压靠在止动元件35上以防止进一步移动的位置,该进一步移动可能会在一个导电轨道20和接地的外壳4之间或在电子模块10的其他部件与电源电路10a之间产生短路。
[0089] 该止动位置决定了导电元件25与第一轨道21和第二轨道22中的每一个之间的距离都至少为2mm,优选至少为3mm。
[0090] 优选地,弹性元件31被构造为在处于止动位置的导电元件25上施加残余压力,以便在导电元件上存在高达20g(优选高达50g)的加速度的情况下将导电元件定在该位置,这种加速度可能在因车辆发动机室中的高冲击或共振产生的、使电源电路10a保持断开至关重要的情况下在电机1上发生。
[0091] 在优选的实施方式中,止动元件35具有凹形形状,并且被设置为在止动位置完全包围导电元件25。此外,止动元件35和支撑元件13被构造为在导电元件25周围限定保护罩,以防止当导电元件25处于止动位置时足够大的颗粒或异物进入而使电源电路10a闭合。
[0092] 更具体而言,止动元件35限定了罩的上部部分,并且支撑元件13的在供弹性元件31通过的通孔13a周围的部分被构造为在底部封闭上部部分。
[0093] 优选地,止动元件35和支撑元件13均由熔点比预定的阈值温度高至少80℃的自熄性的电绝缘材料制成,以便在外壳4内部存在异常高温以及其他故障或异常事件的情况下将电源电路10a保持在断开状态。
[0094] 在优选的实施方式中,电子模块10包括沿着电源电路10a设置的保护电路50,该保护电路50包括至少一个MOSFET 12a(优选两个)并且具有双重功能。
[0095] 保护电路50的一个功能是提供防止电源电路10a的端子上的极性反转的主动保护;如果发生这种情况,则保护电路50使电源电路10a断开以防止损坏电子模块10。
[0096] 为了使通过导电元件25断开电源电路10a之后在电子模块10中仍然存在短路的可能性最小化,将导电元件25设置在靠近电源引脚7a的位置。
[0097] 在通过举例描述的实施方式中,两个部件(导电元件/电源引脚)隔开约30mm。
[0098] 电源引脚7a优选是第一轨道21的一个端部21b。为了允许进行上述焊接,第一轨道21的质量必须能够提供大于2.5J/K、优选大于3J/K的热容量,这意味着约7.5克铜基合金。
有利地,该热容量允许第一轨道21在热敏接头26的材料熔化之前吸收与进行上述焊接有关的瞬态热。
[0099] 在未被示出的另外的实施方式中,与所描述的部件相似的部件沿着电源电路10a定位,并且在靠近电源引脚7a和靠近电源引脚7b的地方都被重复。有利地,这种系统不仅可以保护电机1免受涉及在正引脚处断开的电源电路10a可能无用的情况下负引脚与电机1的其他部件(例如,盖3)之间短路的问题,而且还可以保护电机1免受正引脚和其他部件之间的短路的问题。
[0100] 本发明的目的还在于一种用于制造上述类型的电机1的方法,该方法包括制备上述类型的电子模块10的步骤。
[0101] 该方法的描述限于理解本发明所需的步骤。该方法包括以下步骤:通过至少一个热敏接头26将导电元件25紧固至电源电路10a,优选地,一个热敏接头26用于将导电元件25紧固至第一轨道21上,并且一个热敏接头26用于将导电元件25紧固至第二轨道22上,以便闭合电源电路10a。
[0102] 优选地,紧固步骤包括当印刷电路板11穿过炉时执行的炉钎焊,其中包括上述MOSFET 12a的多个电子功率部件12通过钎焊将附接至导电轨道20。更具体而言,通过将上述钎焊合金置于导电元件25与第一轨道21和/或第二轨道22之间并且在炉钎焊期间使其熔化来形成热敏接头26。优选地,第一轨道21和第二轨道22被预锡以促进钎焊,并且在炉中被钎焊之前,在锡层上制作切口以防止钎焊合金在表面上的毛细扩散。
[0103] 然后,优选将电子模块10放置在支撑元件13中。
[0104] 在本方法的实施方式中,该方法包括上面参照电机1描述的将止动元件35沿着其推力方向紧固在导电元件25上的步骤。
[0105] 止动元件35优选至少部分地联接至支撑元件13。
[0106] 一旦将定子5和转子6放置在壳体2中,就将弹簧30a、31插入前片40中的相应孔40a中,并且将支撑元件13/电子模块10组件也放置在壳体中并且在定子5上方。
[0107] 接下来,在将导热填料8至少放置在导电轨道20和电子功率部件12上之后,该方法包括以下步骤:用盖3封闭壳体2。
[0108] 封闭步骤包括压紧弹性装置30以将电子模块10压靠在盖3的散热壁4a上并且还压紧导热填料8的步骤。
[0109] 在该压紧步骤中,弹性元件31在铁磁芯5a与导电元件25之间被压紧以在热敏接头26上产生力,并获得上述实施方式。
[0110] 优选地,压紧弹性装置30的步骤是通过使壳体2和盖3朝向彼此移动使得弹性元件31与定子5、具体与定子5的铁磁芯5a以及导电元件25抵接并在它们之间被压缩来实现的。
[0111] 在使壳体2和盖3已经朝向彼此移动之后,将它们彼此连接以限定并封闭内部密封的外壳4。
[0112] 本发明的方法还包括以下步骤:将未被示出的电源电缆电连接至电源引脚7a和7b,然后密封连接区域。
[0113] 该步骤的执行方式是将端部21b加热焊接时间,该焊接时间小于使热敏接头26达到预定的阈值温度所需的时间。
[0114] 在被构造为向电机1提供防止涉及电源引脚7a与电机1的其他部件之间短路的故障以及涉及电源引脚7b与其他部件之间短路的故障的保护的一些实施方式中,用于制造电机1的方法的一些步骤专适于在靠近电源引脚7b的地方重复使电源电路10a断开的部件。
[0115] 更具体而言,当印刷电路板11穿过炉时,类似于上述的导电元件的两个导电元件25被焊接到彼此面对且彼此分离的导电轨道上,该导电轨道类似于上面描述的、在电源引脚7a和电源引脚7b处重复的第一轨道21和第二轨道22。类似于上面的描述,执行后续在导电元件25和定子安装部5a之间压紧两个弹性元件31的步骤。
[0116] 本发明实现了提出的克服现有技术的缺点的目的。实际上,使用受到弹性元件的力的热敏材料层将导电元件连接至导电轨道构成了一种能够切断对电机的电子部件的电力供应的、抵抗高温和高电流的有效的保护系统。
[0117] 有利地,在上述用于制造电机的方法中,导电元件在受到弹性元件的力之前被附接至导电轨道,该弹性元件的力在稍后阶段被添加。这允许在导电轨道穿过对其他SMD部件进行钎焊的炉时将弹性元件附接至导电轨道上,从而能够实现高温保护系统,而无需专门用于附接弹性元件的额外的耗时操作。上述方法的另一个优点是,将所描述的电机与不具有高温保护的电机区别开的唯一步骤是放置弹性元件的步骤。这意味着这两种电机可以在同一条生产线上制造,如果要制造的电机没有高温保护,只需省去放置弹性元件的步骤。
[0118] 所描述的机器和生产方法的另外的优点在于在低于保护触发温度的高温下耐得住长时间使用。这种耐受性是由于不使用通常在大多数现有技术的热熔丝中使用的焊剂。
[0119] 本文描述的系统还具有根据需要在尺寸上可缩放的优点,因此可以被设计为抵抗比现有技术的热熔丝能抵抗的电流高得多的电流。
[0120] 最后,在本文所述的电机中,推动导电元件的弹性元件具有双重目的,即提供上述免受高温和高电流的影响的保护以及将电子模块压靠在散热壁上以促进散热。有利地,这导致生产效率高、生产成本较低。
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