ANTRIEB MIT GEKÜHLTEN ANSCHLUSSKASTEN

Aus der DE 10328228 B4 ist ein als Umrichtermotor mit Getriebe ausgeführter Antrieb, insbesondere Kompaktantrieb, bekannt.

Aus der DE 102018 000 961 A1 ist eine elektronische Anordnung mit Leistungsmodul bekannt.

Aus der DE 102011 005 890 A1 ist ein Elektronikgerät mit Schaltungsträger in einem Einschubgehäuse bekannt.

Aus der DE 102012 202 785 A1 ist eine Halbleitervorrichtung bekannt.

Aus der DE 102 39 512 A1 ist eine Anordnung zur Unterbringung der Leistungs- und Steuerelektronik eines Elektromotors bekannt.

Aus der DE 11 2007 002 019 T5 ist eine Motorsteuervorrichtung bekannt.

Aus der US 2006 / 0275 100 A1 ist eine Wärmesenke bei einem PC bekannt.

Aus der US 2015 / 0 123261 A1 ist ein Leistungsumrichter bekannt.

Aus der US 2013 / 0250 523 A1 ist eine Kühlanordnung bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Herstellung eines Antriebs auszubilden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 oder 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb, insbesondere Kompaktantrieb, mit Anschlusskasten sind, dass der Anschlusskasten ein Unterteil und ein mit dem Unterteil verbundenes Deckelteil aufweist, wobei ein Leistungsmodul, insbesondere ein wärmeerzeugendes Leistungsmodul, mit einer Kühlplatte verbunden ist, wobei die Kühlplatte mit einem Halteteil verbunden ist, wobei das Halteteil von zumindest einem am Unterteil abgestützten Federteil zum Deckelteil, insbesondere zur Innenseite des Deckelteils, hingedrückt angeordnet ist.

Von Vorteil ist dabei, dass das Leistungsmodul samt Kühlplatte vorkomplettiert ausbildbar ist. Somit ist das Deckelteil entfernbar und trotzdem das Leistungsmodul vom Halteteil gehalten, mit dem auch die Kühlplatte verbunden ist. Auf diese Weise ist eine einfache Herstellung, insbesondere auch der Verdrahtung innerhalb des Anschlusskastens, insbesondere bei entferntem Deckelteil, ausführbar. Durch die Vorkomplettierung ist das Leistungsmodul auch vom Halteteil gehalten, das am Unterteil befestigt ist. Somit ist ein robuster Aufbau gewährleistet. Darüber hinaus umgibt das Halteteil einen mit dem Leistungsmodul verbundenen

Leiterplattenstapel formschlüssig. Auf diese Weise ist auch die darauf bestückte Elektronik geschützt angeordnet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leistungsmodul auf einer ersten Leiterplatte eines Leiterplattenstapels bestückt, wobei der Leiterplattenstapel zumindest eine zweite Leiterplatte aufweist, welche parallel zur erste Leiterplatte ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste und zweite Leiterplatte zumindest mittels eines Stifts verbunden, welcher durch diese Leiterplatten durchgesteckt ist, insbesondere und mit den Leiterplatten lötverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Deckelteil an seiner Oberfläche, insbesondere an seiner äußeren Oberfläche, Kühlrippen und/oder Kühlfinger auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Wärmeabfuhr erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Halteteil eine Ausnehmung auf, wobei das Leistungsmodul durch die Ausnehmung ragt, insbesondere zur Kühlplatte hin. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Wärmeabfuhr erreichbar ist. Denn die Kühlplatte ist aus einem thermisch leitfähigerem Material als das Halteteil herstellbar und somit ein direktes Einleiten der vom Leistungsmodul erzeugten Wärme ermöglicht, also nicht indirekt über das Halteteil. Somit ist dann das Halteteil aus einem tragfähigeren Werkstoff als die Kühlplatte herstellbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Leiterplatte auf der von der Kühlplatte abgewandten Seite des Halteteils angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Halteteil zwischengeordnet ist und somit das Leistungsmodul in der Ausnehmung beabstandet ist vom Halteteil. Somit sind thermisch bedingte Ausdehnungen aufnehmbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überdeckt, bedeckt und/oder verschließt die Kühlplatte die Ausnehmung. Von Vorteil ist dabei, dass in Querrichtung zur Stapelrichtung des Leiterplattenstapels weiter ausgedehnt ist als in zur Stapelrichtung paralleler Richtung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Federteil zwischen dem Halteteil und dem Unterteil angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Federteil am Unterteil abstützbar ist und das Halteteil vom Federteil zum Deckelteil hi, also vom Unterteil weg, mit vom Federteil erzeugter Federkraft beaufschlagbar ist. Das Federteil ist also vorgespannt im Anschlusskasten zwischen dem Halteteil und dem Unterteil angeordnet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bewegung des Halteteils mittels eines Führungsmittels geführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein robuste Betriebsweise erreichbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bewegung des Halteteils mittels eines Begrenzungsmittels begrenzt. Von Vorteil ist dabei, dass die vorkomplettierte Einheit mittels des Haltemittels zusammenhaltbar ist, weil das Haltemittel durch das Begrenzungsmittel am Unterteil verbleibt, insbesondere also sich nicht von diesem weiter zu entfernen vermag als durch das Begrenzungsmittel vorgegeben.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung fungiert eine Buchse als Führungsmittel. Von Vorteil ist dabei, dass das Federteil entlang der Buchse hin- und herbewegbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung fungiert als Begrenzungsmittel entweder eine einen Schraubenkopf aufweisende, in eine Gewindebohrung des Unterteils eingeschraubte Schraube oder ein in eine Bohrung des Unterteils eingesteckter oder eingeschraubter Bolzen mit auf einem Gewindebereich des Bolzens aufgeschraubter Mutter fungiert. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung erreichbar ist. Insbesondere sind sehr kostengünstige Teile verwendbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Federteil, insbesondere das als Ringfeder ausgeführte Federteil, auf die oder eine Buchse aufgesteckt, wobei die Buchse durch eine weitere Ausnehmung des Halteteils hindurchragt, insbesondere wobei die Buchse an dem Begrenzungsmittel anliegt, insbesondere an einer Unterlegscheibe, an einer Mutter oder an einem Schraubenkopf. Von Vorteil ist dabei, dass das Federteil geführt ist und somit ein einfach herstellbares Mittel verwendbar ist, bei welchem eine sichere Betriebsweise ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt ein oder der Bolzen durch die Buchse hindurch, insbesondere und somit auch durch das Halteteil, wobei der Bolzen in das Unterteil eingesteckt oder eingeschraubt ist und auf der vom Unterteil abgewandten Seite des Halteteils ein oder das Begrenzungsmittel aufweist oder mit dem oder mit einem Begrenzungsmittel verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Bolzen das Begrenzungsmittel trägt, welches die Bewegungsfreiheit, insbesondere das Spiel, des Halteteils begrenzt. Somit kann das Haltemittel sich zwar entlang der Buchse hin- und herbewegen, aber diese Bewegung ist begrenzt durch ein Begrenzungsmittel. Somit ist das mit dem Leiterplattenstapel verbundene Unterteil vorkomplettiert ausgebildet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Halteteil einen vorzugsweise ebenen Basisbereich auf, wobei das Halteteil diejenige Ausnehmung aufweist, durch welche das Leistungsmodul hindurchragt, insbesondere zur Kühlplatte hindurchragt, wobei am Basisbereich Armbereiche des Halteteils angrenzen, wobei die Armbereiche alle voneinander beabstandet sind, insbesondere in Umfangsrichtung bezogen auf eine Normalenrichtung einer eine Leiterplatte des Leiterplattenstapels aufnehmenden Ebene, insbesondere wobei jeder Armbereich jeweils eine Ausnehmung aufweist, durch welche eine jeweilige Buchse hindurchragt. Von Vorteil ist dabei, dass die Armbereiche den Leiterplattenstapel seitlich begrenzen und somit dieser Leiterplattenstapel formschlüssig gehalten ist. Außerdem ermöglichen die Armbereiche durch ihre gebogene Ausführung, dass zwischen Deckelteil und Unterteil ein großer Abstand bereit stellbar ist, insbesondere ein größerer Abstand als der Ausdehnung vom Berührbereich des Federteils mit dem Unterteil bis zum Berührbereich der Kühlplatte an der Innenseite des Deckelteils.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jeder Armbereich zumindest zwei insbesondere zueinander gegenläufige, Biegestellen auf, insbesondere wobei der Betrag des Biegewinkels jeder Biegestelle zwischen 70° und 110° beträgt, insbesondere 90° beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass eine große Beabstandung zwischen Deckelteil und Unterteil überbrückbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand zwischen dem das Unterteil berührenden Bereich des Federteils und dem das Deckelteil berührenden Bereich der Kühlplatte größer als die Ausdehnung des Leiterplattenstapels samt Leistungsmodul und Kühlplatte, oder größer als die Summe aus der Ausdehnung des Federteils und aus der Ausdehnung des Leiterplattenstapels samt Leistungsmodul und Kühlplatte, wobei die Ausdehnung in Normalenrichtung einer eine Leiterplatte des Leiterplattenstapels aufnehmenden Ebene gemessen wird. Von Vorteil ist dabei, dass genügend Freiraum für Leitungen, Kabel und dergleichen sowie Montageraum zur Betätigung von Schrauben und dergleichen vorsehbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Abstand zwischen der den Bolzen aufnehmenden Bohrung des Unterteils und dem Berührbereich der Kühlplatte und dem Deckelteil größer als die Ausdehnung des Leiterplattenstapels samt Leistungsmodul und Kühlplatte, wobei die Ausdehnung in Normalenrichtung einer eine Leiterplatte des Leiterplattenstapels aufnehmenden Ebene gemessen wird. Von Vorteil ist dabei, dass größere Abstände zum Herstellen elektrischer Verbindungen mit den Leitungen vorgesehen sind und somit eine einfachere Herstellung ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf einer dritten Leiterplatte des Leiterplattenstapels ein Steckverbinderteil bestückt, das mit einem Gegensteckverbinderteil steckverbindbar ist, mit dessen Kontakten Statorwicklungsleitungen des Elektromotors des Antriebs verbunden sind, insbesondere elektrisch leitend verbunden sind, und/oder mit dessen Kontakten eine durch eine Kabelverschraubung geführte Busleitung und/oder Versorgungsleitung verbunden sind, insbesondere elektrisch leitend verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Kontaktierung mittels Steckverbinden eines Gegensteckverbinderteils ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühlplatte aus Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt ist, wobei das Halteteil aus Metall, insbesondere Stahl, gefertigt ist, wobei das Deckelteil aus Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die hohe Wärmeleitfähigkeit ein effizientes Ableiten des Wärmestroms des Leistungsmoduls ermöglicht und das Halteteil eine hohe Andruckkraft überträgt. Da das Leistungsmodul durch die Ausnehmung des Halteteils hindurchragt und mit der Aluminium- Kühlplatte verbunden ist, ist das Leistungsmodul beabstandet vom Halteteil. Daher darf das Halteteil aus einem anderen Werkstoff gefertigt werden, so dass die thermisch bedingte, unterschiedliche Wärmeausdehnung in der Beabstandung aufnehmbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist eine Vorderansicht auf einen erfindungsgemäßen Antrieb mit einem ein Deckelteil aufweisenden Anschlusskasten dargestellt.

In der Figur 2 ist eine Seitenansicht des Antriebs bei entferntem Deckelteil gezeigt.

In der Figur 3 ist ein Längsschnitt durch den Bereich des Anschlusskastens gezeigt.

In der Figur 4 ist eine Schrägansicht des Antriebs bei entferntem Deckelteil gezeigt.

In der Figur 5 ist eine Vorderansicht auf ein Halteteil 21 mit einem Leiterplattenstapel 22 gezeigt.

In der Figur 6 ist ein Querschnitt durch das Halteteil 21 und dem Leiterplattenstapel 22 gezeigt.

In der Figur 7 ist eine Draufsicht auf den Anschlusskasten bei entferntem Deckelteil 2 gezeigt. Wie in den Figuren dargestellt, weist der Antrieb einen Elektromotor insbesondere mit Getriebe auf, wobei der Anschlusskasten des Elektromotors ein Unterteil 1 und ein zur Bildung des Anschlusskastens darauf aufgesetztes Deckelteil 2 aufweist.

Das Deckelteil 2 weist insbesondere an seiner vom Elektromotor abgewandten Außenseite Kühlrippen auf.

Im Anschlusskasten ist ein Leiterplattenstapel 22 angeordnet.

Eine erste der Leiterplatten 61 ist mit einem Leistungsmodul 65 bestückt, das Steuerbare Halbleiterschalter, insbesondere MOSFET oder IGBT, aufweist. Vorzugsweise sind die Halbleiterschalter in drei zueinander parallel geschalteten Halbbrücken angeordnet, so dass sie einen Wechselrichter bilden, aus welchem der Elektromotor speisbar ist und somit drehzahlgeregelt betreibbar ist.

Eine zweite Leiterplatte 62 des Leiterplattenstapels 22 ist mit Signalelektronik bestückt, welche die insbesondere pulsweitenmodulierten Ansteuersignale für die steuerbaren Halbleiterschalter der ersten Leiterplatte 61 erzeugt.

Eine dritte Leiterplatte 63 des Leiterplattenstapels 22 ist mit einem Steckverbinderteil bestückt.

Die erste Leiterplatte 61, die zweite Leiterplatte 62 und die dritte Leiterplatte 63 sind mittels Stiften verbunden, welche durch diese Leiterplatten (61, 62, 63) durchgesteckt insbesondere und lötverbunden sind. Der so gebildete Leiterplattenstapel 22 wird mit seinem Leistungsmodul 65 an die Kühlplatte 20 angedrückt.

Der von dem Leistungsmodul 65 erzeugte Wärmestrom wird somit in der Kühlplatte 20 aufgespreizt und durch Andrücken der Kühlplatte 20 an das Deckelteil 2, insbesondere an die Innenseite des Deckelteils 2, an die Umgebung abgeführt.

Das Deckelteil 2 weist an seiner Außenseite Kühlrippen auf, so dass durch die somit vergrößerte Oberfläche Wärme an die Umgebung abgeführt wird. Das Andrücken des Leiterplattenstapels 22 wird durch Federteile 51 bewirkt, welche auf Buchsen 60 aufgesteckt sind und sich einerseits am Unterteil 1 abstützen und andererseits an einem Halteteil 21, auf welchem die Kühlplatte 20 aufliegt, so dass das von den Federteilen 51 mit Kraft beaufschlagte Halteteil 21 die Kühlplatte 20 an das Deckelteil 2, insbesondere an die Innenseite des Deckelteils 2, andrückt.

Vorzugsweise ist auch Wärmeleitpaste zwischen der Kühlplatte 20 und dem Deckelteil 2 anordenbar.

Das Halteteil 21 ist somit and er von dem Deckelteil 2 abgewandten Seite der Kühlplatte 20 angeordnet.

Durch die jeweilige Buchse 60 ragt ein Bolzen 50, dessen erster Endbereich in einer Bohrung des Unterteils 1 zumindest teilweise eingesteckt ist oder dessen erster Endbereich als Gewindebereich ausgeführt ist und in eine Gewindebohrung des Unterteils 1 eingeschraubt ist. Der andere Endbereich des Bolzens 50 weist einen Gewindebereich auf, auf dem eine Mutter 52 aufgeschraubt ist, an welcher eine Lochscheibe 53 anliegt, welche an der Buchse 60 anliegt. Durch Aufschrauben der Mutter 52 auf den Gewindebereich des Bolzens 50 wird somit die Buchse 60 am Unterteil 1 festgehalten und außerdem der Arbeitsbereich des auf die Buchse 60 aufgesteckten Federteils 51 begrenzt.

Das Federteil 51 drückt also das Halteteil 21 in Richtung zur Lochscheibe 53, insbesondere Unterlegscheibe, hin. Somit wird aber das Halteteil 21 in Richtung zum Deckelteil 2 hingedrückt und daher die Kühlplatte 20 auf die Innenseite des Deckelteils 2.

Wie in Figur 7 gezeigt, ist die Kühlplatte 20 mittels erster Schrauben 71 mit dem Halteteil 21 verbunden. Mittels zweiter Schrauben 72 ist die Kühlplatte 20 mit dem Leistungsmodul 65 des Leiterplattenstapels 22 verbunden.

Das Halteteil 21 ist vorzugsweise als Stanz-Biegeteil ausgeführt.

Das Halteteil 21 weist eine Ausnehmung auf, durch welche das Leistungsmodul 65 hindurchragt, insbesondere um mit der auf dem Halteteil 21 aufliegenden Kühlplatte 20 verbindbar zu sein. Die ersten Schrauben 71 sind mit ihrem Gewindebereich in das Halteteil 21 eingeschraubt, insbesondere in ein dort eingebrachtes Loch. Der Kopf einer jeweiligen Schraube 71 drückt die Kühlplatte 20 auf das Halteteil 21.

Die zweiten Schrauben 72 sind mit ihrem Gewindebereich in das Leistungsmodul 65 eingeschraubt, insbesondere in ein dort eingebrachtes Loch. Der Kopf einer jeweiligen Schraube 72 drückt die Kühlplatte 20 auf das Leistungsmodul 65.

Das Halteteil 21 weist einen vorzugsweise ebenen Basisbereich auf, welcher die Ausnehmung aufweist, durch welche das Leistungsmodul 65 zur Kühlplatte hindurchragt.

Am Basisbereich sind Armbereiche verbunden, wobei die Armbereiche alle voneinander beabstandet sind und jeweils eine Ausnehmung aufweisen, durch welche die jeweilige Buchse 60 hindurchragt, wobei durch diese jeweilige Buchse 60 der jeweilige Bolzen 50 hindurchragt.

Somit ist also das Leiterplattenstapel 22 samt Leistungsmodul 65 innerhalb des Anschlusskastens des Antriebs geschützt angeordnet, dass das Deckelteil 2 und das Unterteil 1 ihn gehäusebildend umgeben. Am auf der dritten Leiterplatte 63 bestückten Steckverbinderteil 64 ist ein Gegensteckverbinderteil verbindbar, so dass die vom Elektromotor des Antriebs herkommenden Leitungen der Statorwicklung elektrisch verbindbar sind und/oder die von einer elektrischen Wechselspannungsquelle herkommenden Leitungen.

Der Leiterplattenstapel 22 fungiert vorzugsweise als Umrichter, so dass die Drehzahl oder das Drehmoment des Elektromotors regelbar ist.

Jeder Armbereich weist zwei Biegestellen auf, die jeweils ein Umbiegen von 90° aufweisen, insbesondere wobei die erste Biegestelle gegenläufig zur zweiten Biegestelle ausgeführt ist. Somit sind Federteile 51 verwendbar, die in Richtung der Mittelachse des Bolzens 50 oder der Buchse 60 weniger ausgedehnt sind als der Leiterplattenstapel.

Wichtig ist auf jeden Fall, dass der Abstand zwischen der den Bolzen 50 aufnehmenden Bohrung des Unterteils 1 und dem Berührbereich der Kühlplatte 20 und dem Deckelteil 2 größer ist als die Ausdehnung des Leiterplattenstapels 22 samt Leistungsmodul 65 und Kühlplatte 20.

Vorzugsweise ist diese Mittelachse parallel zur Normalenrichtung derjenigen Ebene ausgerichtet, welche eine der zueinander parallel ausgerichteten Leiterplatten (61, 62, 63) enthält.

Eine Datenbusleitung ist durch eine in der Wand des Unterteils 1 angeordnete Kabeldurchführung zum Steckverbinderteil 64 des Leiterplattenstapels 22 geführt.

Wie in Figur 4 gezeigt, umgibt das Halteteil 21 mit seinen Armbereichen den Leiterplattenstapel 22 spinnenartig und/oder krallenartig. Somit sind die Leiterplatten (61, 62, 63) vorzugsweise formschlüssig im Halteteil 21 aufgenommen, da an jeder der nicht dem Unterteil 1 zugewandten Seitenflächen des Leiterplattenstapels 22 jeweils zumindest ein Armbereich angeordnet ist.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt der Mutter mit Unterlegscheibe eine andersartig ausgeführte Begrenzung für die Bewegungsfreiheit des Halteteils ausgeführt. Beispielsweise entfällt die Buchse 60 und der Bolzen weist eine Verbreiterung auf anstatt einer aufgeschraubten Mutter 52 und aufgesteckten Lochscheibe 53. Somit ist statt des Bolzens 50 auch eine Schraube mit Schraubenkopf in eine Gewindebohrung des Unterteils 1 einschraubbar.

Somit ist auch eine Buchse zur Führung des Federteils 51 nicht notwendig, da die Schraube oder der Bolzen 50 die Führung übernehmen können. Hierzu ist vorzugsweise eine glatte Oberfläche an der Schraube oder am Bolzen 50 ausgeführt.

Bezugszeichenliste

1 Unterteil 2 Deckelteil

20 Kühlplatte

21 Halteteil

22 mit Stiften verbundener Leiterplattenstapel 50 Bolzen 51 Federteil

52 Mutter

53 Lochscheibe, insbesondere Unterlegscheibe

60 Buchse

61 erste Leiterplatte des Leiterplattenstapels 22 62 zweite Leiterplatte des Leiterplattenstapels 22

63 dritte Leiterplatte des Leiterplattenstapels 22

64 Steckverbinderteil

65 Leistungsmodul

71 erste Schrauben zur Verbindung des Halteteils 21 mit der Kühlplatte 20 72 zweite Schrauben zur Verbindung des Halteteils 21 mit dem Leistungsmodul 65