專利名稱：用于低壓三相交流電動機的變流器控制的傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的低壓三相交流電動機變流器控制的傳動系統(tǒng)。
DE 197 20 695公開了一種變流器，其中所有大功率晶體管三相電橋的并聯(lián)半導(dǎo)體支路設(shè)置在第一接觸軌上，每個相位電橋的各自其它半導(dǎo)體支路的大功率晶體管設(shè)置在取用各自相電壓的單獨接觸軌上。大功率晶體管與接觸軌直接熱接觸，它同時也是散熱器部分。
DE 199 10 787公開了一種變流器，其中散熱器具有三個平行隔開設(shè)置的縱向段，每個相位的晶體管交替并排絕緣安裝在段上。在散熱器段之間的兩個格層中設(shè)置電路板段，晶體管和電容器組的電容與其連接，其中，設(shè)置在寬格層內(nèi)的電路板段具有兩排晶體管。在兩排晶體管的附近分別設(shè)置三個平行且隔開分布的接觸軌，其中第一接觸軌用于一個相位，第二接觸軌用于負電位，第三接觸軌用于正電位。
該目的通過權(quán)利要求1的特征得以實現(xiàn)。
在依據(jù)本發(fā)明的傳動系統(tǒng)中，功率部件具有第一印刷電路板，它由具有良好導(dǎo)熱性的材料構(gòu)成，以平面接觸方式設(shè)置在外殼的具有良好導(dǎo)熱性的底部。第一印刷電路板的材料雖然電絕緣，但是形成良好的導(dǎo)熱性。因此，第一印刷電路板由塑料化合的鋁粉組成，由此，平面接觸中的熱量可以散發(fā)到外殼的具有良好導(dǎo)熱性的底部。第一印刷電路板上的印刷線路可以這樣設(shè)置，使它們在其一側(cè)與外殼的底部形成表面接觸。在這種情況下，結(jié)構(gòu)底部不得導(dǎo)電。外殼可以由具有良好導(dǎo)熱性的材料例如鋁壓鑄成型。
在第一印刷電路板上設(shè)置大功率晶體管以及釬焊在印刷電路板上的一排觸針或者接線銷釘，并且它們將第一印刷電路板與在第一印刷電路板上面與其平行和隔開設(shè)置的第二印刷電路板機械或電連接。在第二印刷電路板上，有所述的用于大功率晶體管的起動部件(Ansteuerteil)以及需要的電容器組。在此方面涉及DE 199 10 787公開文本所述的變流器的橋式電路。第二印刷電路板由其它基板材料，例如由具有銅填料或者類似物的玻璃纖維強化塑料組成。觸針通過第二印刷電路板的孔延伸，優(yōu)選焊接在這些孔內(nèi)，從而按照這種方式也形成機械固定連接。優(yōu)選第一和第二印刷電路板設(shè)置為多層結(jié)構(gòu)單元，最好可以借助于螺絲連接固定在外殼的底部。
在第一印刷電路板上還有三相交流和直流接線的接點，其中設(shè)有接線銷釘，它們與這些接線連接并穿過第二印刷電路板和外殼蓋板內(nèi)的孔。
所述類型的變流器還需要所謂的控制部件，它優(yōu)選同樣設(shè)置在外殼的里面，而且在蓋板的下面，其中，控制部件通過電纜，例如扁形電纜與第二印刷電路板的電路連接。利用后一種措施可以實現(xiàn)控制部件接口的標(biāo)準(zhǔn)化。功率部件通過裝備變化可供不同級別的電壓使用。
借助本發(fā)明，第一印刷電路板可以全自動化制造，特別是可以在所謂的SMD(服務(wù)安裝設(shè)備)(Service Mounted Device)上進行。第二印刷電路板在相當(dāng)程度上也可以自動裝備。
帶有變流器部分的傳動系統(tǒng)的依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以使大功率晶體管具有特別良好的散熱性，并由此具有很高的功率密度，從而減少占用面積并形成緊湊的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，釬焊在第一印刷電路板上的觸針可以由可彈性變形的材料組成，在下部區(qū)域內(nèi)可以具有彎曲或者其它造型，從而觸針在軸向負荷時彈性變形。因此，觸針在下部區(qū)域內(nèi)可以例如具有S形形狀。
根據(jù)本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)，觸針在末端之間擴展，其上支承有第一和第二印刷電路板之間的框架，觸針通過框架的孔向上延伸。框架具有穩(wěn)定和定位作用，從而每當(dāng)套裝第二印刷電路板時，觸針的上端處于尺寸相當(dāng)精確的給定位置內(nèi)。按照這種方式，可以全自動安裝第二印刷電路板，觸針的上端穿過第二印刷電路板內(nèi)的孔并焊接在里面。
按照本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)，第一印刷電路板上的接點由插座或者插頭構(gòu)成，它們例如采用SMD技術(shù)平面釬焊在第一印刷電路板上。接線銷釘具有套管段，可插接在插座上。通過接線銷釘插接在插座上，銷釘既可以在轉(zhuǎn)向上也可以在軸向上變形，從而接線銷釘上作用的力不會傳遞到第一印刷電路板上。為改進蓋板內(nèi)接線銷釘?shù)臋C械固定，本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)為，一段蓋板由塑料構(gòu)成，接線銷釘?shù)纳隙斯潭ㄔ谄淇變?nèi)。優(yōu)選該塑料段注入蓋板的開口或者凹槽內(nèi)。接線銷釘可具有徑向凸緣，其防轉(zhuǎn)動地嵌入蓋板段的開口。螺紋環(huán)利用外螺紋與開口的內(nèi)螺紋共同作用，將凸緣壓緊到開口的底部上。為避免螺紋環(huán)反轉(zhuǎn)，螺紋環(huán)裝有外齒，最好是鋸齒，與蓋板段內(nèi)開口的壁共同作用避免反轉(zhuǎn)。
外殼底部12和蓋板14例如由鋁，特別是具有良好導(dǎo)熱性的材料壓鑄成型。在蓋板14的上部開口或者凹槽內(nèi)，注入一塑料段16。該段16具有五個開口或者凹槽，其中18尤其容易看清。開口18的底部有孔，與蓋板14下陷部20的孔對應(yīng)。接線銷釘22通過這些孔向上延伸?？傆嬘形鍌€接線銷釘22。

圖1中設(shè)置在蓋板14左邊緣的兩個接線銷釘形成由蓄電池(未示出)供電的直流連接。三個成排與之平行設(shè)置的接線銷釘22形成三相電流輸出，它們與未示出的電瓶車的三相交流電動機連接。接線銷釘22的固定情況下面還要介紹。標(biāo)有參考符號22的接線銷釘或其固定在安裝階段介紹，也就是說，為此使用的部件還未處于與其它接線銷釘連接的最終位置。
圖1中可以看到第一印刷電路板24和第二印刷電路板26，它平行并隔開設(shè)置在第一印刷電路板24的上面。
如圖2和3所示，印刷電路板24、26形成多層單元。印刷電路板24的基體材料例如由塑料化合的鋁構(gòu)成，而印刷電路板26的基體材料由玻璃纖維強化的塑料構(gòu)成。特別是第一印刷電路板24具有良好的導(dǎo)熱性，如從圖1可看到的那樣，它們被平面置放在外殼部分12的底部上，從而取得良好的導(dǎo)熱性，因為第一印刷電路板24包括變流器的功率部件，特別是大功率晶體管，正如小盒28所示那樣，釬焊在印刷電路板24上。第一印刷電路板24上還焊有觸針，而且如30所示，成組或者單獨釬焊。觸針的安裝及其形狀從圖8看得更為清楚。由片材成形的平面觸針30的下端彎成S形，其中S的下支通過更大段平面釬焊在印刷電路板24上。在S形的上面，觸針30具有擴展部34，框架36支承在該擴展部的上面，觸針30穿過其孔向上延伸。這種框架基本在圖1、5和6中可以看出。這些框架的作用是將觸針裝置的大量觸針保持在確定的方位上，因為上面的印刷電路板26這樣設(shè)置，即，使觸針30的上端穿過印刷電路板26相應(yīng)的孔延伸，如從圖8及圖1可清楚看到的那樣。觸針30以公知的方式與上面的印刷電路板26焊接，其中，與第二印刷電路板26的印刷線路產(chǎn)生相應(yīng)的連接。觸針30與第一印刷電路板24的印刷線路連接，這些印刷線路在其一側(cè)通向晶體管。按照這種方式，第二印刷電路板26不僅與第一印刷電路板24電連接，而且與第一印刷電路板24機械連接，從而形成圖2和3的多層單元。觸針30的特殊造型可以對第二印刷電路板26進行減振支承，從而振動不會直接作用于焊接處。
在第一印刷電路板24上設(shè)置有五個插座38。它們具有凸緣40，平面地與第一印刷電路板24焊接。插頭42從凸緣40向上延伸。插座38形成直流和交流接線銷釘22的連接。無論是晶體管還是插座38均可以采用可全自動進行的所謂SMD(服務(wù)安裝設(shè)備)技術(shù)與第一印刷電路板24連接。第二印刷電路板26包括用于大功率半導(dǎo)體的所謂起動部件(Ansteuerteil)，其中，第二印刷電路板可以同樣采用SMD法幾乎全自動生產(chǎn)。對第二印刷電路板的裝備不再探討。但要指出的是電容器27。下部電容器安裝在第二印刷電路板上，上部電容器安裝在兩個外板上，外板借助于螺絲連接與第二印刷電路板電和機械連接。
特別是從圖10可看到的那樣，接線銷釘22的下端有套管部分44，它被構(gòu)造成可以插接在插頭42上，以便產(chǎn)生電連接。對此套管部分44可以相應(yīng)成型，這里不再詳細介紹。接線銷釘22在套管部分44的上面為實心，并在末端之間具有凸緣46。凸緣46處于蓋板段16開口18內(nèi)孔的上面或蓋板14內(nèi)孔的上面。在該孔的上面，如已經(jīng)介紹的那樣，有近似環(huán)狀的開口18，并在下部具有五個設(shè)置在相同圓周距離上的徑向凸起部48，它們與凸緣46相應(yīng)造型的開口50共同作用，以防止凸緣轉(zhuǎn)動(特別參見圖9)。接線銷釘22在蓋板段16內(nèi)的固定借助螺紋夾緊環(huán)52完成，夾緊環(huán)具有外螺紋54，與開口18內(nèi)的內(nèi)螺紋56共同作用。由此，可以將凸緣46夾緊到開口的底部上，并固定在其旋轉(zhuǎn)位置上。夾緊環(huán)52的上端具有徑向向外的凸緣58，如從圖9可看到的那樣，凸緣具有鋸齒60。鋸齒與開口18的位于對面的壁共同作用，由此防止夾緊環(huán)52轉(zhuǎn)動并不會自動松開。
從圖9和10可以看出，所有作用于觸針22上的力，如軸向力和彎曲力，還有例如像安裝電纜終端時出現(xiàn)的扭矩，都不會傳遞到接線插座38上，從而不會危及到焊接部位。
從圖4可以看出，通過與蓋板14的底面用螺絲連接固定第三印刷電路板64。該第三印刷電路板64包括用于處于第二印刷電路板26上的起動部件的控制部件(steuerteil)。蓋板14上也裝有扁形電纜(未示出)的接線。該接線通過扁形電纜與第二印刷電路板26電連接(未詳細示出)。在第二印刷電路板26上有模擬接線(未示出)，以便通過未示出的扁形電纜將第三印刷電路板64上的控制部件和第二印刷電路板26上的起動部件進行連接。66作為散熱器用于對處于其下面的板26的電路部分進行散熱。
蓋板14在外殼部分12上的固定如已經(jīng)介紹的那樣借助于螺栓連接完成。按圖3的由第一和第二印刷電路板組成的多層單元也借助于螺栓固定在外殼部分12的底部上。
采用所介紹的變流器系統(tǒng)具有一系列優(yōu)點。在IMS基礎(chǔ)上制造的功率模塊可以借助SMD工藝全自動進行裝配。第二印刷電路板26絕大部分也可以借助于SMD進行裝備。由第一和第二印刷電路板構(gòu)成的多層可以最佳地充分利用空間。所述功率接線的連接在散熱上最佳化。此外，多層單元的機械分離和適配通過所述插接系統(tǒng)完成，所有水平的和垂直的誤差均可獲得補償。接線銷釘上出現(xiàn)的扭矩由蓋板吸收，不會到達多層單元上。印刷電路板和控制印刷電路板之間進行減振和熱去耦。此外，在本發(fā)明中，減少了所謂的EMV干擾發(fā)射并使EMV輻射強度最佳化。
權(quán)利要求
1.一種低壓三相交流電動機的變流器控制的傳動系統(tǒng)，該傳動系統(tǒng)具有一包括晶體管和電容器的功率部件、一晶體管用的起動部件和一控制部件以及直流和三相電流的接線，其中，這些部件被設(shè)置在由導(dǎo)熱材料制成的公共外殼內(nèi)，其特征在于，-功率部件具有由良好導(dǎo)熱性的材料制成的第一印刷電路板(24)，該第一印刷電路板以平面接觸的方式被設(shè)置在外殼(12)的具有良好導(dǎo)熱性的底部上；-第二印刷電路板(26)包括該起動部件，其中，借助焊接在第一印刷電路板(24)上的由金屬材料制成的觸針(30)，第二印刷電路板(26)與第一印刷電路板(24)間隔開并保持機械和電連接；以及-接線銷釘(22)與該第一印刷電路板(24)的接點(38)連接，并從第二印刷電路板(26)以及蓋板(14)內(nèi)的孔絕緣地引出。
2.如權(quán)利要求1所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，包括控制部件的第三印刷電路板(64)和外殼(12)的蓋板(14)的底部通過電纜與第二印刷電路板(26)機械和電連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一印刷電路板(24)的印刷線路鄰接在外殼(12)的底部。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，外殼(12)和蓋板(14)由鋁加工成形。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，觸針(30)釬焊在第一印刷電路板(24)上，并焊牢在第二印刷電路板的孔的上端。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，觸針(30)由彈性材料構(gòu)成，優(yōu)選通過彎曲或類似方法在安裝時軸向變形。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，觸針在下部區(qū)域內(nèi)具有近似S形的形狀。
8.如權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，觸針(30)在末端之間具有擴展部(34)，其上可支承第一和第二印刷電路板(24，26)之間的框架(36)，其中，觸針(30)通過框架(36)的孔向上延伸。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二和第三印刷電路板(26，64)之間的電連接借助于扁形電纜實現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二印刷電路板(24，26)形成多層結(jié)構(gòu)單元。
11.如權(quán)利要求1至10之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，接線銷釘(22)可相對于接點(38)有限地移動，并機械固定在蓋板(14)的孔內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，接點由插座(38)構(gòu)成，它們平面地釬焊在第一印刷電路板(24)上，并且接線銷釘(22)具有套管段(44)，它可插接在插座(42)上。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，蓋板(14)的一段(16)由塑料構(gòu)成，在其孔內(nèi)固定接線銷釘(22)的上端。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，該段(16)優(yōu)選通過注塑方法設(shè)置在蓋板(14)的開口內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于，接線銷釘(22)具有徑向凸緣(46)，該凸緣防轉(zhuǎn)動地嵌入蓋板段(16)的開口(18)中，螺紋環(huán)(52)與開口(18)內(nèi)的螺紋共同作用，并可與凸緣(46)形成接觸。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，螺紋環(huán)(52)具有外部凸緣(58)，該凸緣在圓周上具有鋸齒形狀(60)，它與開口(18)的內(nèi)段共同作用，以防止環(huán)(52)轉(zhuǎn)動。
17.如權(quán)利要求13至16之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，蓋板段(16)內(nèi)的開口(18)在蓋板段(16)的向下凸起部內(nèi)構(gòu)成，該蓋板段本身嵌入蓋板(14)的凹槽。
全文摘要
一種低壓三相交流電動機的變流器控制的傳動系統(tǒng)，該傳動系統(tǒng)具有一包括晶體管和電容器的功率部件、一晶體管用的起動部件和一控制部件以及直流和三相電流的接線，其中，這些部件被設(shè)置在由導(dǎo)熱材料制成的公共外殼內(nèi)，其特征在于，功率部件具有由良好導(dǎo)熱性材料制成的第一印刷電路板，該第一印刷電路板以平面接觸的方式被設(shè)置在外殼的具有良好導(dǎo)熱性的底部上，第二印刷電路板包括該起動部件，其中，借助焊接在第一印刷電路板上的由金屬材料制成的觸針，第二印刷電路板與第一印刷電路板間隔開并保持機械和電連接，接線銷釘與該第一印刷電路板的接點連接，并從第二印刷電路板和蓋板內(nèi)的孔絕緣地引出。
文檔編號H05K1/14GK1455506SQ03138460
公開日2003年11月12日 申請日期2003年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月4日
發(fā)明者烏爾夫·貝格曼, 尼爾斯-彼得·漢森, 弗蘭克·赫爾曼, 本亞明·約納斯, 米夏埃爾·克尼里姆, 奧拉夫·倫茨, 呂迪格·施瓦茨 申請人:容海因里希股份公司