功率電子元件和功率電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種功率電子元件以及一種功率電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了運(yùn)行帶定子的電機(jī)要使用變頻器。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，變頻器是三相的，并且布置 在與電機(jī)分隔開的殼體內(nèi)。從而實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)，即，變頻器不必暴露在電機(jī)運(yùn)行時(shí)占主導(dǎo)的 熱負(fù)載和機(jī)械負(fù)載中。
[0003]除了變頻器，為了運(yùn)行帶定子的電機(jī)，在大部分情況下還需要其他的功率電子組 件。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于構(gòu)造空間有限，所以嘗試著將功率電子模塊布置在電機(jī)殼體上和/ 或內(nèi)。然而因此帶來以下缺點(diǎn)，即，功率電子模塊也暴露在電機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的負(fù)載中。例如 會(huì)出現(xiàn)高的熱負(fù)載和/或機(jī)械負(fù)載。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)迄今尚未解決的問題是，功率電子模塊的充分冷卻的特性和力配合 的機(jī)械固定的結(jié)合。此外還希望能夠自動(dòng)化地裝配功率電子模塊。特別是對(duì)于直接布置在 定子附近的功率電子模塊出現(xiàn)許多困難。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)通常使用少于馬達(dá)線圈的功 率電子模塊。其中，這些模塊布置在為此設(shè)計(jì)的載體或冷卻體上。不利的是，因此無法讓功 率電子模塊直接地與電機(jī)的定子或定子區(qū)段連接。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]因此，本實(shí)用新型的基本任務(wù)是，提供一種用于電機(jī)的定子的功率電子元件，它使 得功率電子模塊能夠直接集成到電機(jī)殼體內(nèi)。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的用于電機(jī)定子的功率電子元件包括冷卻體和功率電子模塊，其 中，冷卻體設(shè)計(jì)為楔石（Keilsteinartig)形狀。
[0007]以有利的方式，冷卻體設(shè)計(jì)為楔石形狀的。由此使得負(fù)擔(dān)在冷卻體上的壓力傳遞 到相對(duì)于壓力方向位于側(cè)邊的軸承上。特別是這些壓力例如在石拱的楔石的情況下傳遞到 直接貼靠在側(cè)邊的冷卻體上。特別有利的是，由此使得各個(gè)冷卻體能夠在熱傳遞上和力配 合上很好地結(jié)合。
[0008]例如可以將冷卻體擠壓到和/或收縮到環(huán)狀的和/或圓柱體形狀的殼體內(nèi)。通 過冷卻體的楔石形狀的構(gòu)造，使得冷卻體由于擠壓和/或收縮形成的壓力環(huán)形地和/或 圓柱體形地不僅在徑向上而且在切線方向上保持在位置上。從而得到很高的機(jī)械穩(wěn)定性。 此外有利的是，為此不需要其他的機(jī)械連接。此外，通過布置在殼體內(nèi)的冷卻體的按壓力 (Anpressdruck)使得冷卻體和殼體能夠很好地?zé)峤佑|。因?yàn)樗龅倪@些優(yōu)點(diǎn)，通過楔石形 狀的冷卻體使得能夠以緊湊的構(gòu)造形式構(gòu)造功率電子元件，該元件提供與殼體的良好的熱 接觸，并且同時(shí)在不需要繁瑣的固定的情況下具有充分的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0009]以有利的方式，功率電子模塊與楔石形狀的冷卻體處于熱接觸狀態(tài)。由此能夠通 過楔石形狀的冷卻體冷卻功率電子模塊。特別有利的是含鋁的楔石形狀的冷卻體，因?yàn)殇X 具有良好的熱傳導(dǎo)性。
[0010] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種有利的構(gòu)造方案，冷卻體的第一側(cè)和與第一側(cè)相對(duì)置的第 二側(cè)設(shè)計(jì)為以楔形相互朝向?qū)Ψ窖由?，例如以帶有梯形基礎(chǔ)面的棱柱體的形狀。
[0011] 以有利的方式，以楔形相互朝向?qū)Ψ窖由斓膫?cè)面具有9 = 2?L/n的中間夾角。其 中，n是布置在環(huán)形的和/或圓柱體形狀的殼體內(nèi)的冷卻體的數(shù)量。例如，在冷卻體數(shù)量n =18時(shí)，中間夾角q> = 71/9。這相當(dāng)于20°的中間夾角。
[0012] 通過以楔形相互朝向?qū)Ψ窖由斓膫?cè)面使得能夠形成構(gòu)造簡(jiǎn)單的、楔石形狀的冷卻 體。以有利的方式，這里的冷卻體的第一和第二側(cè)面是平坦的，使得能夠與布置在第一和第 二側(cè)面上的其他相鄰冷卻體進(jìn)行很好的接觸。由此不僅實(shí)現(xiàn)了相鄰冷卻體的良好的熱接 觸，還實(shí)現(xiàn)了它們之間良好的機(jī)械接觸。此外，通過冷卻體的簡(jiǎn)單的構(gòu)造方式還實(shí)現(xiàn)了以下 優(yōu)點(diǎn)，即，使得能夠自動(dòng)化地預(yù)制冷卻體。此外還可以在冷卻體的第一和/或第二側(cè)上設(shè)計(jì) 導(dǎo)槽和/或彈簧，從而實(shí)現(xiàn)與相鄰冷卻體的形狀配合的連接。一般來說，與相鄰冷卻體以形 狀配合和/或力配合的形式連接是有利的。
[0013] 在本實(shí)用新型的另一種有利的構(gòu)造方案中，冷卻體的另一個(gè)相鄰的第三側(cè)面被設(shè) 計(jì)為圓柱體的罩面的一部分。
[0014] 由此使得在將冷卻體擠壓到和/或收縮到環(huán)狀的和/或圓柱體形狀的殼體中時(shí)， 在冷卻體和殼體之間形成基本上完全覆蓋住的接觸面。由此實(shí)現(xiàn)更大的熱流量，并且因此 更大程度地冷卻功率電子元件。環(huán)狀的和/或圓柱體形狀的殼體也可以理解成多邊體形狀 的殼體，其中，均勻的n角形或一般的n角多邊體近似和/或代替環(huán)形體或圓柱體的底面的 圓形輪廓。以有利的方式，為n個(gè)數(shù)量的功率電子元件采用均勻的n角形作為環(huán)狀的和/ 或圓柱體形狀的殼體的底面的圓形輪廓。
[0015] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種有利的改進(jìn)方案設(shè)計(jì)的是，冷卻體相對(duì)于圓柱體的一條圓 柱體軸線具有第一、第二和第三子區(qū)域，其中，中間的第二子區(qū)域在垂直于圓柱體軸線的徑 向上具有比第一和第三子區(qū)域更大的延伸度。
[0016] 換句話說，冷卻體的厚度在位于冷卻體的第一和第三子區(qū)域之間的中間的第二子 區(qū)域內(nèi)增加。以有利的方式，因此沿著圓柱體軸線形成T形形狀的冷卻體。其中，冷卻體的 第一和第三子區(qū)域以垂懸的形式延續(xù)第二子區(qū)域。以有利的方式，通過冷卻體的這個(gè)軸向 上的、也就是說在圓柱體軸線方向上鑄造出來的延長(zhǎng)部分使得能夠與殼體有更大的接觸面 積。這又提升了向殼體的導(dǎo)熱能力和與殼體的機(jī)械穩(wěn)定性。此外特別有利的是，由此能夠 更好地在軸向上定位功率電子元件，例如定位在環(huán)狀的和/或圓柱體形狀的殼體內(nèi)。
[0017] 在本實(shí)用新型的另一種有利的改進(jìn)方案中，冷卻體的第一和第三子區(qū)域在徑向上 具有不同的延伸度。
[0018] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種有利的構(gòu)造方案，功率電子模塊布置在冷卻體的與第三側(cè) 面相對(duì)置的第四側(cè)面上。
[0019] 由此以有利的方式提升冷卻體對(duì)功率電子模塊的散熱效果。冷卻體的位于冷卻體 第四側(cè)面對(duì)面的第三側(cè)面例如與包夾著冷卻體的殼體處于導(dǎo)熱接觸和機(jī)械接觸狀態(tài)。因 此，通過將功率電子模塊布置在第四側(cè)面上使得冷卻體吸收功率電子模塊的廢熱。此外，通 過將功率電子模塊布置在第四側(cè)面上還基本上將冷卻體的整個(gè)厚度都用來吸收熱量，這個(gè) 厚度相當(dāng)于冷卻體在第三和第四側(cè)面之間的延伸度。因此以有利的方式增加了提供給功率 電子模塊散熱的導(dǎo)熱質(zhì)量。
[0020] 在本實(shí)用新型的另一種有利的構(gòu)造方案中，冷卻體中間的第二子區(qū)域包含設(shè)計(jì)用 于容納功率電子模塊的開口。
[0021] 以有利的方式，通過冷卻體的開口使得功率電子模塊被冷卻體至少部分地包圍 住。但是也可以考慮一種基本上完全包圍住功率電子模塊的開口。特別有利的是由此改進(jìn) 冷卻體和功率電子模塊之間的熱接觸。從而更好地冷卻功率電子模塊。還設(shè)計(jì)的是，這個(gè) 開口包含導(dǎo)熱膏和/或?qū)嵝蕴貏e好的材料。由此額外地提高或改進(jìn)冷卻體和功率電子 模塊之間的導(dǎo)熱能力，并且因此提高或改進(jìn)它們之間的熱接觸。
[0022] 冷卻體中間的第二子區(qū)域具有沿著徑向大于第一和第三子區(qū)域的延伸度，以有利 的方式，該第二子區(qū)域具有這個(gè)開口。由此使得包圍住功率電子模塊的導(dǎo)熱質(zhì)量增大。以 有利的方式，由于導(dǎo)熱質(zhì)量增大使得能夠更多地容納功率電子模塊的廢熱。
[0023] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種有利的改進(jìn)方案，這個(gè)開口被設(shè)計(jì)為凹槽，它形狀配合地 包圍在一個(gè)子區(qū)域中的功率電子模塊。
[0024] 由此能夠?qū)⒐β孰娮幽K簡(jiǎn)單地插入冷卻體和/或安接其上。以有利的方式，這 使得能夠簡(jiǎn)單地裝配功率電子元件。通過部分地包圍功率電子模塊能夠?qū)⒐β孰娮釉?更多組件布置到功率電子模塊上。此外設(shè)計(jì)的是，將功率電子