专利名称：带有功率输出级和有效的热传输的电动机以及方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机、特别是电子换向的电动机。该电动机具有优选地包括定子线圈的定子。该电动机也具有转子和在空腔中至少容纳定子和转子的壳体。该电动机也具有功率输出级，其与定子相连接并且构造成为定子通电以产生旋转磁场。该功率输出级具有至少一个带有热接触面的功率半导体，其中，所述热接触面导热地与壳体相连接，从而可将在功率半导体中产生的热导出到壳体上。
背景技术：
在从现有技术中已知的电动机、特别是带有以永磁方式构造的转子的电子换向的电动机中存在的问题是，作为用于操控定子的功率输出级的组成部分的功率半导体产生热，必须导出该热以使功率半导体不会过热。功率半导体例如利用其联接部与电路板相连接，该电路板可由于功率半导体而承受热引入。
发明内容
根据本发明，壳体具有至少部分地包围空腔的(优选导热的)壳体杯形部
(Gehausebecher )，该壳体杯形部具有杯壁，其中，该杯壁具有对应于热接触面的配
对接触面。因此，有利地，在功率半导体中产生的热可被导出到壳体、特别是壳体杯形部。更为有利地，为了组装电动机，在使另一壳体部件、例如至少一个用于封闭杯形部的盖部与壳体杯形部相连接之前，首先使功率输出级、特别是功率半导体与壳体导热地相连接。例如，杯形部可具有模制到杯壁处的(或者可分离地与杯壁相连接的)杯形底部。优选地，杯壁平行于电动机轴延伸。更为优选地，杯壁构造成空心圆柱形。更为有利地，电路板可被插到功率半导体、特别是功率半导体的联接腿上，其中，可以在另一加工步骤中将功率半导体的联接部与电路板钎焊在一起。如此完成装配的单元使简单地拧上或插上封闭壳体的壳体盖成为可能。因此有利地，控制器连同功率输出级可节省空间地被集成到电动机壳体中。更为有利的是，中间回路电容器可装配在电路板上，因为功率输出级可与电路板间隔开并且因此不占用电路板的电路板面的面区域。在一个优选的实施方式中，功率输出级具有三个晶体管半桥，其中，每个晶体管半桥形成至少一个或仅仅一个功率半导体、特别是功率半导体模块。优选地，电动机具有三个功率半导体模块。由此，功率半导体模块、特别是半桥可例如形成B6电桥。例如，功率半导体模块可构造成模制模块(Mold-Modul)，在该模制模块中晶体管半桥的晶体管借助于浇铸介质、特别是树脂被集成到模制模块的壳体中。优选地，模制模块具有与热接触面导热地相连接的、或形成该热接触面的模制模块表面的表面区域，热可通过该表面区域释放到电动机的壳体处。所述表面区域例如可以通过导热的冲压格栅、特别是铜的冲压格栅形成。例如，浇铸介质为热固性塑料。在一个优选的实施方式中，功率半导体、特别是利用功率半导体的联接部与设置在空腔中的电路板相连接。该电路板具有电路板平面，该电路板平面优选地横向于电动机的电动机轴纵轴线延伸。优选地，功率半导体设置成在将功率半导体与壳体、特别是壳体杯形部组装在一起时热接触面沿着电动机轴纵轴线与配对接触面形成有效接触。通过该有效接触，可有效地将热从功率半导体传递到壳体、特别是壳体杯形部上。在一个优选的实施方式中，热接触面凸形弯曲，并且配对接触面对应于热接触面凹形弯曲。在热接触面凸形弯曲的情况中，壳体杯形部例如可构造成圆柱形。优选地，配对接触面在横向于电动机轴纵轴线的截面中具有凹形的弯曲。在另一实施方式中，热接触面和配对接触面分别构造成平的。在配对接触面构造成平的情况中，通过壳体杯形部形成的壳体部分有利地通过铸件、特别是铝铸件形成。因此，壳体杯形部例如在配对接触面的区域中可构造成平的并且沿着转子周向圆柱形地构造在配对接触面之外。优选地，电动机具有预定数量的定子线圈，并且壳体杯壁在转子周向上具有预定数量的配对接触面。因此，对于功率输出级的每个半桥，壳体可分别具有一个配对接触面。该预定的数量例如为三个。优选地，配对接触面设置成在转子周向上彼此邻近的定子线圈之间布置功率半导体、特别是晶体管半桥。有利地，功率输出级、特别是晶体管半桥由此特别是能够节省空间地被容纳在马达壳体中。在一个优选的实施方式中，壳体、特别是壳体杯形部在配对接触面的区域中具有引导元件。该引导元件构造成，在与壳体杯形部组合时引导功率半导体并且建立与壳体的有效接触。由此有利地，可特别有效地建立用于将热从功率半导体传递到壳体上的有效接触。在一个优选的实施方式中，引导元件构造成，在组合时使功率半导体压靠配对接触面并且由此建立有效接触。由此，例如不需要将功率半导体与壳体、特别是壳体杯形部旋接。优选地，壳体在配对接触面的区域中具有形成引导元件的壳体井状部(Gehauseschacht),该壳体井状部构造成容纳功率半导体。更为优选地，壳体具有弹簧、特别是板簧，其布置在该井状部中并且构造成，在插入井状部中之后使功率半导体压靠配对接触面。在一个优选的实施方式中，功率半导体与电路板间隔开，使得在电动机运行时通过配对接触面被导出的热大于例如通过辐射或热流引入电路板中的热。因此，可有利地防止不必要的电路板的升温。如果功率半导体与壳体、特别是壳体杯形部相连接，那么对不必要的升温的防止主要通过功率半导体与电路板的空间上的分离引起。电路板布置成带有优选地横向于电动机轴纵轴线的电路板平面，从而优选地仅仅功率半导体的电的联接腿与电路板相连接。更为优选地，热接触面的平面垂直于电路板平面延伸。本发明也涉及一种用于将电动机的电子组件与电动机的壳体连接的方法。电动机的电子组件具有至少一个用于给电动机、特别是电动机的定子通电的功率半导体。该功率半导体具有用于散热的热接触面，并且壳体具有与该热接触面对应的配对接触面。在该方法中，在将功率半导体与壳体组合时热接触面在电动机轴纵轴线的方向上与配对接触面形成有效接触。由此，热可从功率半导体被导出到壳体。通过配对接触面布置在壳体上，有利地，能够以仅很少的装配步骤使电子组件与电动机的壳体相连接。
现在，以下根据附图和其它实施例解释本发明。从在附图中的特征和从属权利要求中的特征中得到其它有利的实施方式。图1示出了一个电动机的实施例；图2示出了在图1中示出的电动机的横向剖视图；图3示出了电动机的局部地示出的壳体杯形部的实施例；图4示出了用于制造电动机的方法的实施例。
具体实施例方式图1 (示意性地)示出了电动机I的实施例。电动机I具有转子5、包括例如三个定子线圈的定子7以及带有至少一个功率半导体的功率输出级。在图1中示出的电动机I的纵向剖视图中，示例性地示出了功率半导体10。电动机I也具有电路板12，其与多个电子部件相连接，示例性地绘出了所述多个电子部件中的电子部件13。在该实施例中，电路板12也与定子7、并且在该处与定子7的定子线圈相连接。功率半导体10具有多个电的联接部，示例性地绘出了其中的电的联接部11。电动机I具有包括壳体杯形部14的壳体。该壳体杯形部包围空腔，该空腔构造成容纳定子7、转子5、电路板12和功率半导体10。电动机I也具有壳体盖16，其构造成封闭由壳体杯形部14包围的空腔。电动机I也具有与转子5不可相对转动地连接的电动机轴18。该电动机轴18借助于输出侧的电动机轴承22和另一电动机轴承24以可绕电动机轴纵轴线20旋转的方式被支承。功率半导体10具有热接触面19，在将功率半导体10插入构造成用于容纳功率半导体10的壳体杯形部14的空腔或井状部23中之后，该热接触面与壳体杯形部14的配对接触面21形成有效接触。电动机I的壳体杯形部14也具有板簧30，该板簧至少部分地延伸到井状部23中并且布置和构造成，(以支撑在井状部23的井壁上的方式)使功率半导体10利用其热接触面19压靠壳体杯形部14并且在该处压靠配对接触面21。电动机轴承24通过桥接部17保持，其中，桥接部17从壳体杯形部14的壁径向地向内朝向电动机轴纵轴线20延伸。在图1中示出的壳体盖16例如具有模制在该壳体盖16上的带有用于电地连接电动机I的电触点的插槽27。在用于连接电动机的电触点中示例性地绘出触点29。图2(示意性地)示出了在图1中示出的电动机I的横向剖视图。示出了壳体杯形部14，其分别具有空腔、特别是井状部以用于在图1中示例性地示出的功率半导体10、以及用于另外两个功率半导体8和9，其中，示例性地绘出用于功率半导体10的井状部23。也示出了电动机轴纵轴线20，其在图2中横向于在图2中示出的横截面的剖切平面延伸。图3(示意性地)示出了用于电动机的壳体杯形部15的实施例。该壳体杯形部15 (与在图1和2中示出的壳体杯形部14不同地)具有配对接触面28，该配对接触面以凹形的方式弯曲并且对应于功率半导体11的凸形弯曲的热接触面26延伸。在图3示出的以周缘区段的方式示出的壳体杯形部15的横向剖视图中，电动机轴纵轴线20横向于在图3中示出的剖切视图延伸。在图3示出的实施例中，该壳体杯形部15具有两个钩部或导轨32，其模制在壳体杯形部15上并且分别构造成，至少部分地形状配合地背后接合功率半导体11并且使功率半导体11的热接触面26保持或压靠在壳体杯形部15的配对接触面28上。为了使功率半导体11压紧到壳体杯形部15上，壳体杯形部15例如可具有板簧31，该板簧构造和布置成，使功率半导体11利用其热接触面26压靠壳体杯形部15的配对接触面28。图4示出了用于使电动机的电子组件与电动机的壳体的杯形壳体部件、特别是壳体杯形部相连接的方法的实施例。电动机的电子组件具有至少一个用于为电动机、特别是电动机的定子通电的功率半导体。该功率半导体具有用于放热的热接触面，并且壳体部件具有与该热接触面对应的配对接触面。在该方法中，在步骤42中，在组合功率半导体和壳体部件时使热接触面在电动机轴纵轴线的方向上与配对接触面有效接触。由此，可将热从功率半导体导出到壳体部件上。在另一步骤44中，电子组件、特别是电路板与功率半导体电地相连接，例如通过功率半导体的联接部与电子组件、特别是电路板的钎焊。在另一步骤46中，使壳体盖与壳体部件、特别是包围空腔的壳体杯形部相连接，从而电动机的所述至少一个功率半导体、电子组件、转子和定子被包围在该空腔中。通过将配对接触面布置在壳体上，有利地能够以仅很少的装配步骤使电子组件与电动机的壳体相连接。
权利要求
1.一种电动机(I)、特别是电子换向的电动机，所述电动机带有定子(7)、转子(5)和一个在空腔中至少容纳所述转子(5)和所述定子(7)的壳体(14、16)，其中，所述电动机(I)具有功率输出级(8、9、10、11)，该功率输出级与所述定子(7)相连接并且构造成为所述定子(7)通电以产生旋转磁场，其中，所述功率输出级具有至少一个带有热接触面(19、26)的功率半导体(8、9、10、11)，其中，所述热接触面(19、26)导热地与所述壳体(14)相连接，从而可将在所述功率半导体(8、9、10、11)中产生的热导出到所述壳体(14)上，其特征在于，所述壳体(14、16)具有至少部分地包围所述空腔的导热的壳体杯形部(14)，其中，所述壳体杯形部(14)具有杯壁，所述杯壁具有对应于所述热接触面(19、26)的配对接触面(21、28)。
2.按照权利要求1所述的电动机(1)，其特征在于，所述功率半导体(8、9、10、11)、特别地利用所述功率半导体(8、9、10、11)的联接部与设置在所述空腔中的电路板(12)相连接，所述电路板的电路板平面横向于所述电动机(I)的电动机轴纵轴线(20)延伸，并且所述功率半导体(8、9、10、11)布置成，使得在组合所述功率半导体(8、9、10、11)时所述热接触面(19、26)沿着所述电动机轴纵轴线(20)与所述配对接触面(21、28)有效接触。
3.按照权利要求1或2所述的电动机(I)，其特征在于，所述热接触面(26)凸形弯曲，并且所述配对接触面(28)对应于所述热接触面(26)凹形弯曲。
4.按照前述权利要求1或2中任一项所述的电动机(I)，其特征在于，所述热接触面(19)和所述配对接触面(21)分别构造成平的。
5.按照前述权利要求中任一项所述的电动机(I)，其特征在于，所述电动机(I)、特别是所述定子具有预定数量的定子线圈，并且所述壳体杯形部(14)的杯壁在转子周向上具有预定数量的配对接触面(21、28)。
6.按照权利要求5所述的电动机(I)，其特征在于，所述配对接触面(21、28)布置成，使得在转子周向上彼此邻近的定子线圈之间布置有功率半导体(8、9、10、11)。
7.按照前述权利要求中任一项所述的电动机(I)，其特征在于，所述壳体(14)、特别是所述壳体杯形部在所述配对接触面(21、28)的区域中具有引导元件(23、32)，所述引导元件构造成，在与所述壳体杯形部组合时引导所述功率半导体(8、9、10、11)并且建立有效接触。
8.按照权利要求7所述的电动机(I)，其特征在于，所述引导元件(23、32、30、31)构造成，在组合时使所述功率半导体压靠所述配对接触面并且由此形成有效接触。
9.按照前述权利要求中任一项所述的电动机(I)，其特征在于，所述功率半导体(8、9、10、11)与所述电路板(12)间隔开，使得在所述电动机(I)运行时通过所述配对接触面(21、28)被导出的热大于引入电路板中的热。
10.一种用于将电动机的电子组件(12、13)与电动机壳体(14)连接的方法，其中，所述电子组件具有至少一个功率半导体(8、9、10、11)，其中，所述功率半导体(8、9、10、11)具有用于散热的热接触面(19、26)，并且所述壳体(14、15)具有对应于所述热接触面的配对接触面(21、28)，其中，在将所述功率半导体(8、9、10、11)与所述壳体(14、15)组合时所述热接触面(19、26)在电动机轴纵轴线(20)的方向上与所述配对接触面(21、28)形成有效接触。
全文摘要
本发明涉及一种电动机、特别是电子换向的电动机。所述电动机具有定子、转子和在空腔中至少容纳所述转子和所述定子的壳体。所述电动机具有功率输出级，该功率输出级与所述定子相连接并且构造成为所述定子通电以产生旋转磁场。所述功率输出级具有至少一个带有热接触面的功率半导体，其中，所述热接触面导热地与所述壳体相连接，从而可将在所述功率半导体中产生的热导出到所述壳体上。根据本发明，所述壳体具有至少部分地包围所述空腔的、优选导热的壳体杯形部，所述壳体杯形部具有杯壁，其中，所述杯壁具有对应于所述热接触面的配对接触面。
文档编号H02K5/18GK103098353SQ201180044428
公开日2013年5月8日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月16日
发明者H·伊里翁, G·布劳恩, F·韦尔曼, G·弗格勒, T·亨内克, M·海姆, S·布劳恩, J·希尔施勒, A·芬克 申请人:罗伯特·博世有限公司