用于将母线与壳体连接在一起的连接装置的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于将母线与壳体连接在一起的连接装置。


背景技术：

2.由ep 2 871 921 b1已知一种同类型的连接装置。其中描述了用于电气部件的壳体，其包括电绝缘体、壳体主体和母线。其中，壳体主体和电绝缘体以一体成型的方式彼此连接，母线嵌入电绝缘体中。因此，请求保护的连接装置无法无损地进行拆卸，这对于维护和/或修理工作以及循环利用来说是较为显著的缺点。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的是提出一种具有良好导热性且易于安装的连接装置。
4.本发明用以达成上述目的的解决方案在于具有权利要求1的特征的连接装置。本发明的有利技术方案参阅从属权利要求。
5.本发明的应用领域例如是在汽车领域中的应用，特别是在电动汽车中的应用。
6.借助本发明，可以实现一种具有良好导热性且易于维修的连接装置，其用于将母线和可选的其他电气、机电或电子组件(例如熔断器或接触器)固定在壳体的壁部上。在本发明中，术语“母线(stromschiene)”也包括其他导电部件。
7.根据本发明的连接装置包括母线、壳体的至少一个壁部、至少一个电绝缘元件以及至少一个用于将母线与壳体连接在一起的固定元件。
8.本发明的特征在于，所述连接装置具有至少一个用于与所述壳体的壁部连接的固定元件，并且所述至少一个电绝缘元件由具有良好导热性的材料构成。具有良好导热性的材料例如具有大约1.5w/(m
·
k)或更高的热导率。
9.就维护和/或修理工作以及循环利用而言，可拆卸的连接装置是特别有利的。电绝缘元件同时由具有良好导热性的材料制成使得母线中产生的热量能够排放至壳体的壁部上，从而防止母线、布置在壳体中的至少一个电气部件以及布置在其中的其他电气部件过热。
10.根据本发明的一种有利的改进方案，所述连接装置具有至少一个贯穿固定元件。在此情况下，母线和电绝缘元件以及可选地还有与母线连接在一起的电气部件可以同时与壳体的壁部进行连接，即借助所述至少一个贯穿固定元件进行连接。
11.在本发明的一种替代性设计方案中，所述连接装置具有至少两个固定元件，其中至少一个第一固定元件将所述母线、(可选地)所述电气部件与所述电绝缘元件彼此连接在一起，第二固定元件将所述电绝缘元件与所述壳体的壁部连接在一起。在此情况下，母线的固定分两步进行，其中首先将电绝缘元件与壳体的壁部连接在一起，然后将母线与电绝缘元件连接在一起。
12.在有利的实施例中，所述连接装置包括至少一个螺钉和/或至少一个螺纹杆和/或
至少一个铆钉和/或至少一个压紧螺栓以及分别相关的至少一个螺母和/或至少一个螺纹套筒和/或至少一个压紧衬套。此外，所述连接装置还可以包括粘合连接。在替代性实施例中，也可以使用上述固定元件中的多个的组合。为了循环利用的目的，所述连接装置也特别有利地以可与壳体分离的方式设计。
13.在另一有利的实施例中，所述连接装置具有可与所述电绝缘元件连接的金属元件。
14.在根据本发明的固定装置的一种有利的改进方案中，所述电绝缘且具有非常好的导热性的元件由塑料块、塑料盘或优选喷涂到母线上的塑料层构成，其例如由聚丙烯(pp)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚酰胺(特别是pa6、pa 66或pa 12)、热塑性共聚酯(cope)、聚苯硫醚(pps)、液晶聚合物(lcp)、热塑性弹性体(tpe)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc/abs
‑
blend)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亚胺(pei)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)制成。为了提高导热性，优选将陶瓷和/或矿物填料(例如氧化铝或氮化硼)添加到这些塑料中。尤其适用于所述电绝缘且具有非常好的导热性的元件的材料的示例是：
15.·
82cp1/800，热导率为9.5w/(m*k)的pa12，
16.·
62cp6
‑
v0hf1，热导率为4w/(m*k)的pa6，
17.·
52cp1/60，热导率为6w/(m*k)的pph，
18.·
d5506，热导率为10w/(m*k)的导热液晶聚合物(lcp)或
19.·
d3612，热导率为6w/(m*k)的导热聚酰胺(pa)。
20.(是lati industriatermoplastici spa,it的注册商标；是美国ticona polymers,inc.的注册商标)。
21.作为替代方案，所述电绝缘且具有非常好的导热性的元件也可以由氧化物或非氧化物的陶瓷材料构成。
22.在氧化物陶瓷材料中，在此尤其适用的例如是：
23.·
氧化铝，
24.·
zta(氧化锆增韧氧化铝)材料，或
25.·
atz(氧化铝增韧氧化锆)材料。
26.在非氧化物陶瓷材料中，尤其适用的例如是：
27.·
氮化铝，
28.·
碳化硅，或
29.·
氮化硅。
30.在另一有利的实施方式中，所述电绝缘元件构建为套筒，所述套筒使母线和(可选地)与所述母线连接的电气部件与所述贯穿固定元件绝缘。此外，根据本发明的连接装置也由此有利地能够对母线的热膨胀进行补偿。在替代性实施例中，也可以布置有多个电绝缘元件。借此，除套筒之外，塑料盘或陶瓷板例如也可以形成这个连接装置的一部分。
31.在一种特别有利的改进方案中，所述电绝缘元件同时构建为固定元件或固定元件的一部分。
32.在另一特别有利的改进方案中，所述电绝缘元件具有至少一个钻孔。所述至少一个钻孔可以构建为盲孔或者构建为位于所述电绝缘元件的两个相对侧之间的通孔。在此情
况下，通孔和盲孔均可以构建有或未构建有埋头孔。
33.有利地，所述壳体的至少一个壁部构建为散热板。在所述壁部的内侧上可以构建有至少一个用于将所述连接装置固定在所述壳体上的盲孔。其中，所述盲孔可以构建有用于容置螺钉或螺纹杆的螺纹或者构建有用于容置铆钉或压入螺栓的光滑表面。因此，根据各个实施例，所述连接装置可以螺接式地或者通过压制或胶粘而固定在所述壳体的壁部上。因为连接装置固定在散热板上，所以热量可以从母线和/或从电气部件传输至壳体，从而可以实现主动和被动冷却。
34.此外，借助通过根据本发明的连接装置进行散热还可以减小母线的导线截面，从而致使所装配的壳体的总重量减小。
35.所述壳体特别是由用于能量分配和/或用于能量转换的装置的壳体构成，这个装置在专业领域中有时也被称为配电单元(pdu)或配电模块(pdm)并且包括至少一个dc/dc转换器和其他高压组件。
附图说明
36.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。其中：
37.图1为具有贯穿固定元件的连接装置的第一实施例；
38.图2为具有贯穿固定元件的连接装置的第二实施例；
39.图3为具有至少两个固定元件的连接装置的第一实施例；
40.图4为具有至少两个固定元件的连接装置的第二实施例；以及
41.图5为包括具有至少两个固定元件的连接装置的壳体的第三实施例。
具体实施方式
42.图1示出包括具有贯穿固定元件60的连接装置20的壳体10的第一实施例。电气部件30布置在母线40上方，这个母线又布置在形成塑料块形状的电绝缘元件50上方。在工作期间，母线的温度可能升高至120℃，因此，根据本发明，电绝缘元件50具有非常好的导热性。具有良好导热性的材料例如具有大约1.5w/(m
·
k)或更高的热导率。
43.在图1至图5所示的所有实施例中，电绝缘且具有非常好的导热性的元件50由塑料块、塑料盘或优选喷涂到母线40上的塑料层构成，其例如由聚丙烯(pp)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚酰胺(特别是pa6、pa 66或pa 12)、热塑性共聚酯(cope)、聚苯硫醚(pps)、液晶聚合物(lcp)、热塑性弹性体(tpe)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc/abs
‑
blend)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酰亚胺(pei)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)制成。
44.为了提高导热性，优选将陶瓷和/或矿物填料(例如氧化铝或氮化硼)添加到这些塑料中。尤其适用于电绝缘且具有非常好的导热性的元件50的材料的示例是：
45.·
82cp1/800，热导率为9.5w/(m*k)的pa12，
46.·
62cp6
‑
v0hf1，热导率为4w/(m*k)的pa6，
47.·
52cp1/60，热导率为6w/(m*k)的pph，
48.·
d5506，热导率为10w/(m*k)的导热液晶聚合物(lcp)，或
49.·
d3612，热导率为6w/(m*k)的导热聚酰胺(pa)。
50.作为替代或补充性方案，电绝缘且具有非常好的导热性的元件50也可以由氧化物或非氧化物的陶瓷材料构成。
51.在氧化物陶瓷材料中，在此尤其适用的例如是：
52.·
氧化铝，
53.·
zta(氧化锆增韧氧化铝)材料，或
54.·
atz(氧化铝增韧氧化锆)材料。
55.在非氧化物陶瓷材料中，尤其适用的例如是：
56.·
氮化铝，
57.·
碳化硅，或
58.·
氮化硅。
59.电气部件30、母线40以及电绝缘元件50具有钻孔33或43或53，其分别构建为通孔。在安装期间，使由电绝缘材料制成的套筒54沿安装方向r穿过钻孔33和43，由此将套筒54的凸缘56安放在电气部件30的第一侧31上，并且套筒54的下边缘57与母线40的第二侧42齐平。套筒54同时也有利地能够对母线40的热膨胀进行补偿。
60.电绝缘元件50在第一侧51上具有包围钻孔53的杆部59，这个杆部布置在套筒54内部。在此情况下，杆部59的长度l59相当于套筒54的长度l54。因此，套筒54的下边缘57也贴靠在电绝缘元件50的第一侧51上。
61.在图1中由第一固定件61a构成的贯穿固定元件60可以穿过套筒54中的钻孔55和电绝缘元件50的通孔53。
62.在所示实施例中，第一固定件61a由螺纹杆构成。在替代性实施例中，这个第一固定件也可以由螺钉或铆钉或压紧螺栓构成。
63.在所示实施例中，在图1中构建为螺纹杆的、穿过电绝缘元件50的通孔53的第一固定件61a借助螺接进行固定。为此，在第一固定件61a的上端65处构建有用于工具的容置部或附件，其在图1所示示例中由用于螺丝起子的缝隙构成。
64.如图3所示，作为替代方案，第一固定件61a也可以通过压入、粘合或者通过挤压包封(umspritzen)而固定在电绝缘元件50中。
65.为了将连接装置20固定在壳体10的壁部11上，将第一固定件61a插入布置在壁部11的内侧12上的盲孔13中。在所示实施例中，盲孔13构建为螺纹孔，使得第一固定件61a的螺纹64可以固定在盲孔13中。借此将电绝缘元件50的第二侧52压靠到根据本发明构建为散热板的壁部11的内侧12上。
66.为了确保连接装置20在壳体12的壁部11上的可靠连接，借助形式为螺母的第二固定件61b牢固地拧紧第一固定件61a的上端65。这样便将套筒54的凸缘56压到电气部件30的第一侧31上并且将电气部件30的第二侧32压到母线40的第一侧41上。
67.通过如此在电气部件30、母线40与壳体10的壁部11之间实现的热传输进行主动和被动冷却。这样就能避免布置在壳体10中的电气部件30和40出现过热。
68.在具有贯穿固定元件60的连接装置20的图2所示第二实施例中，电绝缘元件50构建为塑料盘和/或由一种或多种上文已描述过的材料制成的陶瓷板。
69.在这个实施例中，电气部件30、母线40以及电绝缘元件50也具有构建为通孔的钻孔33或43或53。在安装期间，使套筒54沿安装方向r穿过钻孔33和43，由此将套筒54的凸缘
56安放在电气部件30的第一侧31上，并且套筒54的下边缘57与母线40的第二侧42齐平。有利地是，套筒54也有利地能够对母线40的热膨胀进行补偿。
70.在所示实施例中，电绝缘元件50以板件的形式构建，因此，母线40可以大面积地贴靠在电绝缘元件50上，进而在与所示第一实施例相比更大的面积内将在母线40中产生的热量通过电绝缘元件50排放至壳体10的构建为散热板的壁部11。此外，通过使用构建为板件的电绝缘元件50也可以实现连接装置20的减小的总高度。
71.在图2所示实施例中，连接装置20在壳体10的壁部11上的固定也借助贯穿固定元件60而实现，这个固定元件的固定件61a构建为铆钉，因此，壁部11中的盲孔13构建有光滑表面。
72.因此，可以通过形式为冷铆的形状配合或形式为热铆的力配合将连接装置20与壁部11连接在一起。作为替代方案，在此也可以通过螺纹连接进行固定。
73.图3示出具有至少两个固定元件61和62的连接装置20的实施例。第一固定元件61由第一固定件61a和第二固定件61b构成，固定元件62由金属元件80构成。
74.第一固定件61a延伸穿过电气部件30和母线40的钻孔33和43并卡入构建在电绝缘且具有良好导热性的元件50的第一侧51上的钻孔53a中。这个钻孔构建为盲孔，其中布置有第二固定件61b。在此情况下，第一固定件61a可以构建为螺钉或螺纹杆或压紧螺栓。用作配合件的固定件61b例如可以构建为螺母或螺纹套筒或压紧衬套。在这个实施例中，在由塑料制成的至少部分结构(例如由塑料制成的护套)中，固定件61b也可以有利地实现对母线40的热膨胀的补偿。
75.金属元件80布置在电绝缘元件50的第二侧52上的第二钻孔53b中，这个第二钻孔也构建为盲孔。在此情况下，金属元件80例如可以通过挤压包封或拧入或者通过粘合固定在电绝缘元件50中。在所示实施例中，电绝缘且具有良好导热性的元件50构建为塑料块。
76.在具有至少两个固定元件61和62的连接装置20中，不需要套筒54作为使电气部件30和母线40与固定元件60绝缘的绝缘元件。在这个连接装置20中，贯穿固定元件60与壳体10的壁部11不会直接接触，因为在此情况下，电绝缘且具有良好导热性的元件50不具有通孔，进而使得母线40和固定元件60、61a与壁部11完全绝缘。
77.在图3中将连接装置20与壳体10的壁部11连接在一起，具体方式在于，将金属元件80的螺纹84拧入配设有螺纹孔的盲孔13中。作为替代方案，在此也可以用压接连接或粘合连接来代替螺纹连接。
78.图4示出具有至少两个固定元件61和62的连接装置20的第二实施例。其中，连接装置20与壳体10的壁部11的连接分两步进行。在第一步骤中，借助至少两个第二连接元件62将电绝缘元件50固定在壳体的壁部11上。为此，将这些第二连接元件引入设置在电绝缘元件50中的两个钻孔53b中，这两个钻孔的上部区域的直径大于位于下部区域中的通孔的直径。在此情况下，这两个第二连接元件62优选构建为螺钉。以类似于图3的方式借助第一固定元件61将电气部件30与母线40连接在一起。
79.图5中所描述的实施例是借助至少两个固定元件61和62进行固定的第三变体。在图5中，第一固定元件61构建为例如具有用于压入相应成型的容置部中的枞树形型材的固定件61a。此外，电绝缘元件50构建为具有第一半套筒54a和第二半套筒54b的套筒54。半套筒54a和54b可以在对接接头58处彼此连接，这例如可以通过粘合或焊接来实现。套筒54也
可以一体成型并压入壁部11中的盲孔13中。套筒54的内表面优选构建有与第一固定元件61的枞树形型材反向的枞树形型材，使得这些型材在压入时以形状配合的方式相互钩住。作为替代方案，在此也可以采用其他的固定形式，例如拧入成型于套筒54中或容置在其中的螺母中。
80.在图5所示实施例中，套筒54同时构建为电绝缘元件50和第二固定元件62。粘合连接件90将电绝缘元件50的第二侧52与壳体10的壁部11的内侧12连接在一起。在这个实施例中，套筒54也有利地能够对母线的热膨胀进行补偿。
81.根据未示出的另一实施方式，电绝缘且具有良好导热性的元件50还可以由由塑料和/或陶瓷制成的层构成，这个层例如可以作为封装而部分或完全包围位于其预设的接触区域外部的母线50。
82.附图标记表
83.10
ꢀꢀꢀ
壳体
84.11
ꢀꢀꢀ
壁部
85.12
ꢀꢀꢀ
(11的)内侧
86.13
ꢀꢀꢀ
盲孔
87.20
ꢀꢀꢀ
连接装置
88.30
ꢀꢀꢀ
电气部件
89.31
ꢀꢀꢀ
(第一)侧
90.32
ꢀꢀꢀ
(第二)侧
91.33
ꢀꢀꢀ
钻孔
92.40
ꢀꢀꢀ
母线
93.41
ꢀꢀꢀ
(第一)侧
94.42
ꢀꢀꢀ
(第二)侧
95.43
ꢀꢀꢀ
钻孔
96.50
ꢀꢀꢀ
绝缘(且具有良好导热性的)元件
97.51
ꢀꢀꢀ
(第一)侧
98.52
ꢀꢀꢀ
(第二)侧
99.53
ꢀꢀꢀ
钻孔
100.53a
ꢀꢀ
钻孔
101.53b
ꢀꢀ
钻孔
102.54
ꢀꢀꢀ
套筒
103.54a
ꢀꢀ
(第一)半套筒
104.54b
ꢀꢀ
(第二)半套筒
105.55
ꢀꢀꢀ
(54中的)钻孔
106.56
ꢀꢀꢀ
(54的)凸缘
107.57
ꢀꢀꢀ
下边缘
108.58
ꢀꢀꢀ
分型线/对接接头
109.59
ꢀꢀꢀ
(50)的杆部
110.60
ꢀꢀꢀ
固定元件
111.61
ꢀꢀꢀ
第一固定元件
112.61a
ꢀꢀ
(第一)固定件
113.61b
ꢀꢀ
(第二)固定件
114.62
ꢀꢀꢀ
第二固定元件
115.64
ꢀꢀꢀ
螺纹
116.65
ꢀꢀꢀ
上端
117.80
ꢀꢀꢀ
金属元件
118.81
ꢀꢀꢀ
螺纹
119.90
ꢀꢀꢀ
粘合连接件
120.l54
ꢀꢀ
(54的)长度
121.l59
ꢀꢀ
(59的)长度
122.r
ꢀꢀꢀꢀ
安装方向