用于流体泵的电子器件单元 |
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| 申请号 | CN202311223330.2 | 申请日 | 2023-09-20 | 公开(公告)号 | CN117769204A | 公开(公告)日 | 2024-03-26 |
| 申请人 | 博泽沃尔兹堡汽车零部件欧洲两合公司; | 发明人 | 朱利安·米勒; 尼科·维斯曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于 流体 泵 的 电子 器件单元，电子器件单元具有电子器件壳体(38)和作为壳体盖的冷却体(42)以及用于容纳电子器件(36)的电子器件舱(40)，其中，电子器件舱(40)布置在电子器件壳体(38)中，使得电子器件舱(40)的至少一个 侧壁 (54)至少区段式与电子器件壳体(38)的侧壁(62)间隔开地布置，从而在侧壁(54、62)之间形成中间空间(64)，并且其中，中间空间(64)至少区段式由冷却体(42)来限界。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于流体泵(2)的电子器件单元(8)，所述电子器件单元具有电子器件壳体(38)和作为壳体盖的冷却体(42)以及用于容纳电子器件(36)的电子器件舱(40)，‑其中，所述电子器件舱(40)布置在所述电子器件壳体(38)中，使得所述电子器件舱(40)的至少一个侧壁(54)至少区段式与所述电子器件壳体(38)的侧壁(62)间隔开地布置，从而在侧壁(54、62)之间形成中间空间(64)，并且 |
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| 说明书全文 | 用于流体泵的电子器件单元技术领域[0001] 本发明涉及一种用于流体泵的电子器件单元。本发明还涉及一种具有这种电子器件单元的流体泵，特别是油泵。 背景技术[0002] 电动油泵，并且特别是所谓的辅助泵或附加泵，被用于输送油来控制任务或对例如通过内燃机驱动、混合动力式驱动或电驱动的车辆(机动车)的特别是运动的部分或部件进行冷却。由于其输送特性，使得这种油泵通常产生具有压力流和体积流的油循环。例如，电驱动或电动马达式驱动的辅助泵或附加泵通常被用于至少有时润滑或附加润滑车辆传动装置、特别是自动传动装置的传动部分。被输送的油还用于对这种车辆的驱动系的部件或附加部件进行冷却。 [0003] 通常设置有无刷电动马达用于对这种油泵或流体泵进行电驱动或电动马达式驱动。作为(三相)电机的特别是无刷电动马达通常具有配设有多相的场绕组或定子绕组的定子，该定子与具有一个或多个永磁体的转子同轴地布置。转子和定子例如都被构建为叠片组，其中，定子齿在位于它们之间的定子槽中承载定子绕组的线圈。 [0004] 在无刷电动马达中，被设置用于对定子绕组馈电的交流电流通常由变流器(逆变器)产生。在较小的电动马达中，该变流器往往与配属的控制电子器件一起容纳在例如整合到马达壳体中的电子器件舱中。 [0005] 电子器件通常具有电路板，在其上布置有(功率)半导体开关作为变流器电路的电子部件。在高功率要求下，借助半导体开关切换的电流和电压较大，因此会出现高的切换损耗。因此，在马达或泵运行中，半导体开关可能会出现相对较强的发热。 [0006] 电子器件例如经由冷却体及其周围的构件至热沉部例如至传动装置壳体的散热或冷却。在此，例如将电子器件舱的壳体盖用作冷却体，其经由导热介质在导热技术方面与电路板和/或半导体开关连接。这对于周围的构件的设计来说通常是不利的。所能导走的热量和热功率也是有限的。由此，往往需要使用高品质且成本高的电子构件或半导体开关。 发明内容[0007] 本发明的任务在于，给出一种特别合适的用于流体泵的电子器件单元。特别地，应实现对电子器件的散热的改善。本发明的任务还在于，给出一种特别合适的流体泵。 [0008] 根据本发明，该任务关于电子器件单元方面利用权利要求1的特征来解决，并且关于流体泵方面利用权利要求7的特征来解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。关于电子器件单元所列举的优点和设计方案按意义也能转移到流体泵，并且反之亦然。 [0009] 本发明涉及一种用于流体泵(特别是电动油泵或电动马达式油泵)的电子器件单元的散热构思。本发明在此出发点在于，在油泵中往往油体积流从泵单元出发被输送向电动马达并且最终再输送到用户系统中，以便对电动马达进行冷却。根据本发明，电子器件单元被设计成使得这样的油体积流也可以流动经过用于电子器件的冷却体，以便将电子器件中生成的热间接地排出到油。通过根据本发明的散热构思，可以实现构件的简单的设计且使用成本低廉的电子器件。此外，由此消除了借助具有高热导率的构件向传动装置壳体散热路径。 [0010] 在此，根据本发明的电子器件单元被设置成用于流体泵的、特别是机动车的电动油泵或电动马达式油泵的电子器件组件，并且适合于此且为此而设立。 [0011] 电子器件单元具有电子器件壳体和冷却体。在此，冷却体被实施为壳体盖，借助该壳体盖能封闭或能覆盖电子器件壳体的敞开的壳体端侧。 [0013] 电子器件单元还具有用于容纳电子器件、特别是马达电子器件、例如变流器电路和控制电子器件的电子器件舱。在此，电子器件具有一定数量的半导体构件或功率构件(功率半导体开关)，它们在运行中由于开关损耗而产生废热。 [0014] 电子器件舱布置在电子器件壳体中。换而言之，电子器件舱被电子器件壳体容纳，或者被电子器件壳体包围。因此，电子器件经封装地布置在电子器件舱和电子器件壳体中。 [0015] 电子器件舱例如罐状地实施成具有电子器件舱底部和至少一个侧壁(电子器件舱侧壁)。例如罐状或管状的电子器件壳体在此具有限界出外周的侧壁(电子器件壳体侧壁)。根据本发明，电子器件舱在电子器件壳体中被布置成使得电子器件舱侧壁与电子器件壳体侧壁间隔开地布置。换而言之，在侧壁之间设置有净宽度，从而形成中间空间。从横截面来看，电子器件舱没有完全填充电子器件壳体的内部空间。因此，电子器件舱底部并非在电子器件壳体的整个内径上延伸。 [0016] 根据本发明，中间空间还至少区段式由冷却体来限界。这意味着，中间空间由电子器件舱的和电子器件壳体的侧壁以及由冷却体围边。由此实现了特别合适的电子器件单元。 [0017] 特别是在用流体冷却的电子器件单元(在其中为了冷却，流体被导引经过电子器件壳体)中，可以实现对电子器件的散热或冷却的改善，这是因为通过中间空间使电子器件单元被设计成使得流体流直接(即非间接地)从旁流过冷却体并且因此可以将引导通过冷却体的热排放至流体流。换而言之，能直接借助流体流来冷却冷却体，由此改善了冷却体的含热量和热功率。其结果是，改善了对电子器件的冷却，从而可以使用相对成本低廉的电子构件。 [0018] 在有利的实施方案中，冷却体封闭电子器件舱。这意味着，冷却体同时封闭电子器件壳体和电子器件舱。由此，使得电子器件向冷却体散热。 [0019] 为了降低热阻并改善冷却，电子器件在导热技术方面直接与冷却体耦接。例如，电子器件的功率构件(功率半导体开关)借助导热膏与冷却体耦接，从而降低了电子器件与冷却体之间的热阻。由此确保了对电子器件的特别可靠且运行安全的冷却。 [0020] 在优选的改进方案中，电子器件舱被整合到电子器件壳体中。换而言之，电子器件舱和电子器件壳体彼此实施成一件式，即一体式或整体式。电子器件舱的壁(电子器件舱底部、电子器件舱侧壁)在此可以被实施为电子器件壳体的舱壁。例如，电子器件舱和电子器件壳体被实施为为共同的压铸件。由此，实现了减少构件且特别稳定的电子器件单元。 [0021] 在适宜的设计方案中，电子器件壳体在与冷却体相反的壳体侧上具有壳体开口，该壳体开口与中间空间连接。在电子器件单元应用在通过流体冷却的电动马达中时，这种设计方案是特别有利的，从而使得电动马达的被流体穿流的结构空间能与中间空间并因此与冷却体连接。 [0022] 在能想到的实施方案中，电子器件壳体具有对壳体开口围边的管状环圈，该管状环圈能至少区段式插入到流体泵的马达壳体中。特别是，电子器件壳体的壳体内部和马达壳体的壳体内部因此能以流体密封的方式彼此连接，从而借助流体流可以实现可靠地穿流马达壳体和电子器件壳体。 [0023] 根据本发明的流体泵被设置成用于机动车并且适合于机动车且为机动车而设立。在此，流体泵具有上述的电子器件单元以及电动马达和泵单元。电动马达在驱动技术方面与泵单元耦接，泵单元在运行中将要输送的流体从泵入口(抽吸侧)向泵出口(压力侧)输送。 [0024] 流体泵优选是用于机动车的电动马达式辅助泵或附加泵，特别是用于润滑车辆传动装置的传动部分的油泵。在此适宜地，所输送的流体是油，例如ATF油(自动传动装置油)，并且例如还用于对这种机动车的驱动系的部件或附加部件进行冷却。在此，术语“油”特别是不应局限于矿物油地来理解。而是也可以使用全合成油或半合成油、硅油或其他油性液体，例如液压液体或冷却润滑剂。 [0025] 在有利的改进方案中，电子器件单元与电动马达的马达壳体耦接，使得电子器件单元的中间空间与马达壳体的壳体内部连接。在此特别是，在壳体内部与中间空间之间实现流体技术方面的连接。在此例如，还能想到的是，电子器件壳体和马达壳体被实施为流体泵的共用的一体式的驱动器壳体。 [0026] 在优选的设计方案中，电动马达与泵单元耦接，使得利用泵单元所输送的流体流的一部分作为泄漏流被引导到电动马达中或马达壳体中且引导到电子器件壳体的中间空间中。由此确保了对冷却体可靠地散热。 [0027] 所输送的流体流在下文中也被称为初级流或初级的流体流(油流)。在此，初级流或初级的流体流特别是被理解为由泵单元从泵入口向泵出口输送的流体流。 [0028] 泄漏流在下文中也被称为次级流或次级的流体流。在此，次级流或次级的流体流特别是被理解为泄漏流体(泄漏油)，即流体流的被导引经过马达壳体以用于冷却和/或润滑的部分流。 [0029] 在此，电动马达特别是具有绕线式定子和以能旋转的方式受支承的转子的无刷电动马达。通过泄漏流润滑用于转子的轴承，并且例如对定子的线圈绕组进行冷却。在此特别是，泄漏流被引导通过马达壳体和电子器件壳体，使得泄漏流一方面从电子器件舱底部旁流过，另一方面从冷却体旁流过，从而确保了对电子器件的特别高效的冷却。因此，泄漏流具有与冷却体直接或非间接的接触。 [0030] 本发明的附加的或另外的方面设置的是，冷却体具有成型出的凸缘，借助该凸缘使电子器件壳体被紧固，特别是以螺钉紧固在电动马达上或马达壳体上。由此，实现了对电子器件壳体的可靠的固定。此外，实现了冷却体在导热技术方面与马达壳体的耦接，从而进一步改善了对冷却体或电子器件的冷却。因此，马达壳体可以充当用于冷却体的热沉部。附图说明 [0031] 下面参考附图更详细地阐述本发明的实施例。其中： [0032] 图1示出具有电子器件单元、电动马达以及泵单元的流体泵的剖视图，并且[0033] 图2以剖视图示出了电子器件单元。 [0034] 在所有附图中，彼此相应的部件和参量始终配设有相同的附图标记。 具体实施方式[0035] 图1中所示的流体泵2特别是被实施为用于机动车的电动油泵或电动马达式油泵，并且它在下文中也这样称呼。油泵2具有用于输送流体、特别是油的泵单元4。泵单元4与作为驱动器的电动马达6耦接。油泵2还具有用于控制和/或调节电动马达6或泵运行的电子器件单元8。 [0036] 泵单元4具有泵壳体10，泵壳体具有泵入口12和泵出口14，泵转子16(例如摆线转子)以能旋转的方式支承在该泵壳体中。 [0037] 泵转子16抗相对转动地与电动马达6的轴向马达轴18耦接。在马达轴18上，相对轴固定地布置有永磁转子20。通过能由电动马达6的绕线式定子24的多相旋转场绕组22产生的旋转磁场，使转子20运动。电动马达6特别是实施为无刷式。 [0038] 在此和下文中，“轴向”或“轴向方向”特别是被理解为与电动马达6的转动轴线平行(同轴)的方向，即垂直于电动马达6的端侧的方向。相应地，在此和下文中，“径向”或“径向方向”特别是被理解为沿着电动马达6的半径的、垂直于(横向于)电动马达6的旋转轴线定向的方向。在此和下文中，“切向”或“切向方向”特别是被理解为沿着电动马达6的周边的方向(周边方向、方位角方向)，即垂直于轴向方向且垂直于径向方向的方向。 [0039] 电动马达6具有马达壳体26。马达壳体26在此基本上管状地实施并且在端侧处在两侧是敞开的。马达轴18形状锁合地安放到马达壳体26的泵单元侧的壳体开口27中。因此，壳体开口27基本上充当用于马达轴18的径向滑动轴承，从而使得马达壳体26充当轴承端盖。 [0040] 在此，马达壳体26至少部分地插入到泵壳体10中，其中，马达壳体26经由环绕的密封元件28相对于泵壳体10流体密封地(油密封地)密闭。马达壳体26具有另外的壳体开口30，其在装配状态下通入到泵壳体10的通道32中。壳体开口30与通道32之间的界面借助密封元件34流体密封地密闭。 [0041] 旋转场绕组22的线圈或相在马达或泵运行中通过容纳在电子器件单元8中的电子器件36来通电。电子器件36例如具有电路板，电路板具有布置在其上的逆变器电路和控制电子器件。 [0042] 图2中单独示出的电子器件单元8具有电子器件壳体38和电子器件舱40以及冷却体42。 [0043] 电子器件壳体38基本上管状地实施，并且在壳体端侧处在两侧是敞开的。电子器件壳体38的面向电动马达6的壳体端部具有管状环圈44，其被实施为径向向内安设。环圈44在轴向方向上嵌入到马达壳体26的与壳体开口27相反的壳体开口46中。电子器件单元8或电子器件壳体38因此利用环圈44插入到马达壳体26中。在环圈44与马达壳体26之间布置有用于流体密封地密闭的环绕的密封元件48。 [0044] 密封元件28、34和48例如被实施为密封环。 [0045] 电子器件壳体38在与环圈44相反的壳体端侧上具有径向向外指向的凸缘环圈50。冷却体42就被安置在凸缘环圈50上。冷却体42被实施为封闭电子器件壳体38的壳体盖。 [0046] 电子器件36容纳在近似罐状的电子器件舱40中。电子器件舱40在此整合到电子器件壳体38中，从而使得电子器件舱40的至少一个侧壁通过电子器件壳体38的壳体壁形成。电子器件舱40具有电子器件舱底部52和至少一个(电子器件舱)侧壁54。侧壁54具有凸缘环圈56。 [0047] 电子器件壳体38的和电子器件舱40的凸缘环圈50、56轴向上被布置在一个高度，从而使得凸缘环圈50、56形成用于冷却体42的平坦撑托。冷却体42例如在凸缘环圈50、56的区域中与电子器件壳体38和/或电子器件舱40接合，特别是螺接。因此，冷却体42封闭电子器件壳体38和电子器件舱40。电子器件36例如借助未详细示出的耦接介质(例如导热膏)在导热技术方面与冷却体42耦接。 [0048] 冷却体42具备带有径向凸缘60的轴向的、阶梯状的偏移部58。偏移部58区段式围嵌电子器件壳体38。凸缘60贴靠在马达壳体26端侧并且特别是被实施为用于将冷却体42或电子器件单元8以螺钉紧固在马达壳体26上的凸缘舌板或螺钉舌板。 [0049] 电子器件舱40在电子器件壳体38中被布置成，使得电子器件舱40的侧壁54与相对置地布置的电子器件壳体38的侧壁62间隔开地布置。换而言之，在侧壁54、62之间设置有净宽度或净间距。因此，在侧壁54、62之间形成中间空间64。中间空间64是基本上空的结构体积，在其中没有布置电子器件单元8的另外的构件。 [0050] 特别如图2可以看出，中间空间64至少在三侧被侧壁54、62以及被冷却体42围边。在此，中间空间64在流体技术方面与电子器件壳体38的朝电动马达6敞开的且被环圈44围边的壳体开口连接。因此，中间空间64在装配状态下在流体技术方面或流动技术方面与马达壳体26的内部空间连接。 [0051] 下面参照图1更详细地阐述根据本发明的油泵2的散热构思。 [0052] 在泵运行中，由于切换损耗而在电子器件36中产生废热，该废热被排出至冷却体42。流向并通过冷却体42的热流在图1中借助箭头66示意性地示出。冷却体42例如与环境耦接或与作为热沉部的传动装置壳体耦接。 [0053] 在泵运行中，也被称为初级流的流体流(油流)68从泵入口12向泵出口14输送。被输送的流体流68在图1中借助箭头示出。流体流68的一部分作为泄漏流70(泄漏油)通过壳体开口27进入马达壳体6中。在此，马达轴18的径向滑动轴承被润滑。也被称为次级流的泄漏流70流经电动马达6。特别是，定子24或旋转场绕组22在此被泄漏流70冲刷并因此被冷却。泄漏流70在图1中由虚线箭头示出。 [0054] 泄漏流70在流体泵2中以如下方式引导，即，使得其被导引到中间空间64中。因此泄漏流70直接沿着冷却体42流动并因此吸收热流66中的至少一部分。由此，通过泄漏流70对冷却体64主动冷却。泄漏流70从中间空间64经由壳体开口30排出到通道32中。优选地，泄漏流70在通向中间空间64的途中沿着电子器件舱底部52和侧壁54流动，从而使得电子器件舱40(还有电子器件36)在三侧(冷却体42、电子器件舱底部52、侧壁54)被冷却。 [0055] 所要求保护的发明不限于上述实施例。本领域技术人员也可以在所公开的权利要求的范围内从中推导出本发明的其他变体，而不偏离所要求保护的发明的主题。特别是，所有与各个实施例相结合地描述的单独特征也可以在所公开的权利要求的范围内以其他方式组合，而不偏离所要求保护的发明的主题。 [0056] 附图标记列表 [0057] 2流体泵、油泵 [0058] 4泵单元 [0059] 6电动马达 [0060] 8电子器件单元 [0061] 10 泵壳体 [0062] 12 泵入口 [0063] 14 泵出口 [0064] 16 泵转子 [0065] 18 马达轴 [0066] 20 转子 [0067] 22 旋转场绕组 [0068] 24 定子 [0069] 26马达壳体 [0070] 27壳体开口 [0071] 28密封元件 [0072] 30壳体开口 [0073] 32 通道 [0074] 34 密封元件 [0075] 36 电子器件 [0076] 38电子器件壳体 [0077] 40 电子器件舱 [0078] 42 冷却体 [0079] 44 环圈 [0080] 46 壳体开口 [0081] 48 密封元件 [0082] 50 凸缘环圈 [0083] 52 电子器件舱底部 [0084] 54 侧壁 [0085] 56 凸缘环圈 [0086] 58 偏移部 [0087] 60 凸缘 [0088] 62侧壁 [0089] 64 中间空间 [0090] 66 热流 [0091] 68流体流、初级流 [0092] 70泄漏流、次级流 |
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