电子系统和电气组件的制作方法

1.本技术涉及一种电子系统，该电子系统包括用于使彼此连接的两个汇流排更靠近在一起的装置，并且涉及一种包括这种电子系统的电气组件。


背景技术：

2.以已知的方式，电子系统包括：
3.‑
外壳；
4.‑
第一汇流排，例如旨在向旋转电机的相的绕组供应电力的电力电子模块的汇流排，该汇流排被附接至外壳并且包括具有第一连接表面的第一连接端，
5.‑
电子单元，例如包括电容器、旨在沿插入方向插入外壳中的滤波块，该电子单元包括：
6.‑
支撑件，
7.‑
第二汇流排，该第二汇流排被附接至该支撑件并且包括具有第二连接表面的第二连接端，
8.其中，第一连接表面与第二连接表面之间的电连接是通过电焊实现的。
9.为了执行电焊，需要将第一连接表面压靠在第二连接表面上并且使电流在第一连接表面与第二连接表面之间通过。将第一连接表面压靠在第二连接表面上需要使用笨重的按压工具，这尤其限制了靠近电连接安装电子部件的可能性。
10.为了解决工具需要大量空间的问题，还设想在第一连接表面与第二连接表面之间执行激光焊接。然而，这种类型的焊接需要第一连接表面与第二连接表面之间的精确间距。这种精确间距很难实现，尤其是因为第一连接表面与第二连接表面之间的长尺寸链。
11.本技术旨在克服所有或一些这些缺点。


技术实现要素：

12.本技术涉及一种电子系统，该电子系统包括：
13.外壳，该外壳包括第一支承表面，
14.第一汇流排，该第一汇流排被附接至该外壳并且包括具有第一连接表面的第一连接端，
15.电子单元，该电子单元包括第二支承表面，该电子单元旨在沿插入方向插入该外壳中，并且该电子单元包括：
16.支撑件，
17.第二汇流排，该第二汇流排被附接至该支撑件并且包括具有第二连接表面的第二连接端，
18.该第二支承表面旨在当该电子单元插入该外壳时在该第一支承表面上滑动，
19.其中，该第一支承表面和该第二支承表面中的一者包括斜坡部，该斜坡部相对于该插入方向倾斜，以用于使该第二汇流排变形，以便当该电子单元插入该外壳时使该第二
连接表面更靠近该第一连接表面。
20.这种倾斜的斜坡部的使用使得可以减小第一连接表面与第二连接表面之间的距离的公差。公差的这种减小尤其使得可以在第一汇流排的第一连接端与第二汇流排的第二连接端之间使用激光式焊接。
21.这种类型的焊接相较于电焊需要不那么笨重的工具。因此，释放了第一汇流排的第一连接端和第二汇流排的第二连接端周围的空间，特别地用于安装电子部件。
22.在第一变体中，该斜坡部形成在该第二汇流排中。
23.在第二汇流排中产生斜坡部使得可以减少电子系统的零件和组件的数量。在这种情况下，第一支承表面可以在第一支承表面上承载电绝缘材料，以在外壳与第二汇流排之间提供电绝缘。
24.在第二变体中，该斜坡部形成在该第一支承表面中并且垫片由该第二汇流排承载并且被置于该外壳与该第二汇流排之间。
25.在第三变体中，该斜坡部形成在该第二支承表面中，该第二支承表面形成由该第二汇流排承载并且被置于该外壳与该第二汇流排之间的垫片的一部分。
26.在第二变体和第三变体中使用垫片使得可以简化第二汇流排的成形。具体地，在这些变体中，没有必要在第二汇流排中产生斜坡形状。斜坡形状是在外壳或垫片中产生的，在该外壳或垫片的部分中斜坡部的产生更容易。它尤其可以通过模制或机加工直接产生。
27.根据本技术的一个附加特征，该垫片具有与该第二支承表面相对的第三支承表面，并且该第二汇流排具有第四支承表面，该第三支承表面与该第四支承表面接触。
28.根据本技术的一个附加特征，该垫片不同于该支撑件，并且当该电子单元以与该电子单元插入该外壳的方向相反的方向插入该外壳时该垫片承载于该支撑件上。
29.使用不同于支撑件的垫片使得可以简化支撑件的生产。特别地，在将支撑件包覆成型到第二汇流排上的情况下，由于缺少对于生产垫片可能是必需的滑动件，所以成型工具将更简单。
30.根据本技术的一个附加特征，该垫片以形状锁定方式被安装在该第二汇流排上。
31.当处理电子单元时，形状锁定防止垫片丢失。
32.根据本技术的一个附加特征，该第二汇流排包括具有两个边缘的平坦部分，并且该垫片具有两个滑道，该第二汇流排的平坦部分的两个边缘容纳在该两个滑道中。
33.根据本技术的一个附加特征，该垫片与该第二汇流排间的一者包括凹部，该垫片与该第二汇流排间的另一者包括突起，该突起旨在穿透到该凹部中，以便限制该垫片在该第二汇流排上在该电子单元插入该外壳的方向上的移动。
34.根据本技术的一个附加特征，该电子单元是包括电容器的滤波块。
35.根据一个附加特征，该电容器的一个端子被直接连接至该第二汇流排，特别是通过焊接、钎接或压接而被连接至该第二汇流排。
36.根据本技术的一个附加特征，该第一连接表面与该第二连接表面之间的距离在0与0.7mm之间，优选地在0与0.5mm之间。
37.这样的距离使得可以在没有工具的情况下执行激光焊接，从而允许第一连接表面更靠近第二连接表面。
38.根据本技术的一个附加特征，该第一汇流排的第一连接端被焊接、特别是通过激
光焊接被焊接至该第二汇流排的第二连接端。
39.根据本技术的一个附加特征，该电子单元包括盖件，该盖件包括与在该插入方向上形成在该第一汇流排的第一连接表面与该第二汇流排的第二连接表面之间的间隙成直线的金属部。
40.这种金属部的使用使得可以在待焊接的区之后阻挡激光束。
41.本技术还涉及一种电气组件，包括：
42.如上文所述的电子系统，
43.旋转电机。
附图说明
44.通过阅读本技术的非限制性示例性实施例的以下描述并且研究附图，可以更好地理解本技术，附图中：
45.图1示出了包括根据本技术的电子系统的电气组件的电路图，
46.图2示出了电子系统的俯视图，
47.图3示出了没有本技术的电子系统的局部截面的视图，
48.图4示出了根据本技术第一实施例的电子系统的局部截面的示意图，
49.图5示出了图4的电子系统在第一组装步骤中的局部截面的视图，
50.图6示出了图4的电子系统在第二组装步骤中的局部截面的视图，
51.图7示出了图4的电子系统在第三组装步骤中的局部截面的视图，
52.图8示出了图4的电子系统的局部截面的视图，
53.图9示出了根据第二实施例的图4的电子系统的电子单元的局部视图，
54.图10示出了图9的电子单元的局部视图。
具体实施方式
55.在所有的附图中，相同或执行相同功能的元件具有相同的附图标记。以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但是这不必意味着每个附图标记涉及相同的实施例，或者特征仅适用于仅一个实施例。不同实施例的单独特征也可以组合或互换，以便创建其他实施例。
56.图1示出了可以实施本技术的电气组件100。
57.电气组件100例如旨在安装在机动车辆中。
58.电气组件100首先具有电源102，该电源被设计为输送dc电压u，例如在20v与100v之间，例如48v。电源102具有例如电池。
59.电气组件100进一步包括旋转电机130，该旋转电机包括多个相绕组(未示出)，这些相绕组旨在具有各自的相电压。
60.电气组件100进一步包括电子系统104。
61.在附图中所示的各种实施例中，电子系统104是电压转换器104。然而，在未示出的其他实施例中，组件可以执行不同的功能。
62.电压转换器104连接在电源102与电机130之间，以便执行直流电压u与相电压之间的转换。
63.电压转换器104首先包括正电线106和负电线108，该正电线和该负电线旨在连接至电源102以便接收直流电压u，其中正电线106接收高电势，而负电线108接收低电势。
64.电压转换器104进一步包括至少一个电力电子模块110，该至少一个电力电子模块包括一个或多个相电线122，该一个或多个相电线旨在分别连接至电机130的一个或多个相，以便提供它们各自的相电压。
65.在所描述的示例中，电压转换器104包括三个电力电子模块110，每个电力电子模块包括连接至电机130的两个相的两相电线122。
66.更具体地，在所描述的示例中，电机130包括两个三相系统，每个三相系统包括三个相，并且旨在彼此电相移120
°
。优选地，电力电子模块110的第一相电线122分别连接至第一三相系统的三个相，而电力电子模块110的第二相电线122分别连接至第二三相系统的三个相。
67.对于每条相电线122，每个电力电子模块110包括连接在正电线106与相电线122之间的第一可控开关112和连接在相电线122与负电线108之间的第二可控开关114。可控开关112、114因此被布置成以便形成斩波臂，其中相电线122形成中心抽头。
68.每个可控开关112、114包括第一主端子116和第二主端子118以及控制端子120，该控制端子旨在根据施加到其上的控制信号选择性地打开和关闭其两个主端子116、118之间的可控开关112、114。可控开关112、114优选地是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，该晶体管的栅极形成控制端子120，而漏极和源极分别形成主端子116、118。
69.在所描述的示例中，可控开关112、114各自均具有板的形式，该板例如基本上是矩形的并且具有上部面和下部面。第一主端子116在下部面的上方延伸，而第二主端子118在上部面的上方延伸。此外，下部面形成散热面。
70.对于每个电力电子模块110，电压转换器104进一步包括滤波电容器124，该滤波电容器具有分别连接至正电线106和负电线108的第一端子126和第二端子128。
71.将理解的是，正电线106、负电线108和相电线122是被设计成承受至少1a的电流的刚性元件。这些电线优选地具有至少1mm的厚度。
72.此外，在所描述的示例中，电机130同时具有交流发电机和电动机功能。更具体地，机动车辆进一步包括具有输出轴的燃烧发动机(未示出)，电机130通过皮带(未示出)连接至该输出轴。燃烧发动机旨在通过其输出轴驱动机动车辆的轮子。因此，在作为交流发电机操作期间，电机基于输出轴的旋转向电源102供应电能。电压转换器104于是作为整流器操作。在作为电动机操作期间，电机驱动输出轴(除了燃烧发动机之外或者代替燃烧发动机)。电压转换器104于是作为逆变器操作。
73.电机130位于例如变速箱中或者机动车辆的离合器中、或者代替交流发电机。
74.图2示出了电压转换器104，该电压转换器包括：
75.‑
外壳502，
76.‑
电力电子模块110，
77.‑
滤波电容器124。
78.电力电子模块110包括第一汇流排506、508。第一汇流排506、508例如是电连接至正电线106的第一正汇流排506或连接至负电线108的第一负汇流排508。
79.电力电子模块110进一步包括连接至相电线122中的一条相电线的汇流排522。
80.第一汇流排506、508连接至第二汇流排206、208。第二汇流排206、208例如是电连接至正电线106的第二正汇流排206或连接至负电线108的第二汇流排208。
81.第二汇流排206、208例如电连接至滤波电容器124的第一端子126或第二端子128。
82.图2进一步示出了图3和图4中所示的剖截面的第一线aa和图5、图6、图7和图8所示的剖截面的第二线bb。
83.图3示出了穿过电压转换器104的截面，以展示本技术要解决的技术问题。
84.电力电子模块110可以进一步包括连接至控制端子120的控制引脚212。
85.电力电子模块可以进一步包括包覆成型在第一可控开关112、第二可控开关114、第一汇流排506和控制引脚212上的外壳550。
86.电力电子模块110使用附接装置(未示出)附接至外壳502。
87.电力电子模块110包括下部面和上部面。电力模块110的下部面包括散热表面。该散热表面与外壳502的热交换表面处于热接触。热接触例如使用热膏或热粘合剂制成。
88.外壳502还可以包括冷却翅片512，这些冷却翅片例如在外壳502的与外壳502的热交换表面相对的表面上。
89.电力电子模块110通过第一定位装置定位在外壳502上。第一定位装置包括例如第一定位螺柱150和第一定位孔542。第一定位螺柱150例如形成在包覆成型的外壳550中。第一定位孔542例如形成在外壳502中。第一定位装置可以包括多个第一定位螺柱150和多个第一定位孔542。
90.电压转换器104进一步包括电子单元410，该电子单元旨在沿插入方向s插入外壳502中。
91.电子单元410包括：
92.支撑件210，
93.第二汇流排206、208，第二汇流排206、208附接到支撑件210。
94.电子单元410可以进一步包括滤波电容器124。
95.滤波电容器124的第一端子126例如连接至第二正汇流排206，而滤波电容器124的第二端子例如连接至第二负汇流排208。
96.支撑件210例如包覆成型在第二汇流排206、208上。
97.支撑件210包括第一支承区，该第一支承区在电子单元410插入外壳502的结束时承载于外壳502的第二支承区上。
98.第一支承区与第二支承区之间的承载可以通过密封件412(例如粘合剂密封件)来执行。
99.借助于第二定位装置，电子单元410相对于外壳502定位。第二定位装置包括例如第二定位螺柱250和第二定位孔534。第二定位螺柱250例如形成在支撑件210中。第二定位孔534例如形成在外壳502中。第二定位装置可以包括多个第二定位螺柱250和多个第二定位孔534。
100.电子单元410可以进一步包括盖件310。盖件310例如通过结合附接至支撑件210。密封件(未示出)可以在支撑件210与盖件310之间提供密封。粘合剂可以起到密封件的作用。
101.盖件310与支撑件210之间的这个密封件形成储器，可以将凝胶或树脂倒入该储器
中，以保护那些没有被第二汇流排206的支撑件210和电容器的端子126、128包覆成型的部分免受例如腐蚀。
102.在支撑件210与外壳502之间使用密封件412使得可以增加储器的体积，并因此增加由凝胶或树脂保护的面积。
103.外壳502可以包括定心孔532，该定心孔用作用于安装在外壳502上的元件(比如电力电子模块110和电子单元410)的定位装置的定位的基准。
104.第一汇流排506、508包括总体上沿插入方向s定向的第一部分。第一部分包括具有第一连接表面526的第一连接端516。
105.特别地，第一连接端516可以垂直于第一汇流排506、508的在外壳550中的部分。
106.第一连接端516可以与第一汇流排506、508的在外壳550中的部分形成弯曲部536。
107.第二汇流排206、208包括总体上沿插入方向s定向的第二部分246。第二部分246包括具有第二连接表面226的第二连接端216。
108.外壳502包括开口572，当电子单元410插入外壳502中时，该开口允许第二部分246通过。
109.外壳502还可以包括容纳电容器124的腔体582。在附图中所示的各种示例中，腔体582是贯穿腔体。
110.在附图中未示出的其他示例中，腔体582可以是盲腔体。这种盲腔体类型具有底部。底部可以包括用于与电容器124进行热交换的表面，以便于经由外壳502移除电容器124产生的热量。
111.一旦电子单元410已经插入外壳502中，第一连接端516和第二连接端216在插入方向s上处于同一水平，使得第一连接表面526面向第二连接表面226。
112.为了在第一连接表面526与第二连接表面226之间形成电连接，有必要控制第一连接表面526与第二连接表面226之间的距离j。
113.例如，使用激光焊接方法在第一连接表面526与第二连接表面226之间形成电连接需要第一连接表面526与第二连接表面226之间的距离j在0与0.7mm之间、优选地在0与0.5mm之间。
114.也可以使用其他焊接工艺，比如tig(钨极惰性气体)焊接。还必须观察第一连接表面526与第二连接表面226之间的距离j的类似公差，以获得良好的电连接。
115.第一连接表面526与第二连接表面226之间的距离j取决于长尺寸链，该长尺寸链使得难以观察到适于通过焊接在第一连接表面526与第二连接表面226之间进行连接的尺寸公差。
116.具体地，在图3中所示的电压转换器104中，尺寸链包括在垂直于插入方向的平面中测量的以下尺寸：
117.‑
第二连接表面226与第二定位螺柱250之间的距离c，
118.‑
第二定位螺柱250的半径d，
119.‑
第二定位孔534的半径e，
120.‑
第二定位孔534与定心孔532之间的距离f，
121.‑
定心孔532与第一定位孔542之间的距离g，
122.‑
第一定位孔542的半径h，
123.‑
第一定位螺柱150的半径i，以及
124.‑
第一定位螺柱150与第一连接表面526之间的距离k。
125.图4示意性地示出了根据本技术的电压转换器104。
126.图4的电压转换器类似于图3的电压转换器。然而，电子单元410进一步包括被置于外壳502的第一支承表面552与第二汇流排206、208的第二部分246之间的垫片610。
127.垫片610由电绝缘材料制成，特别是由塑料制成。
128.第一支承表面552形成在外壳502中的开口572中。
129.在第一支承表面552与第二汇流排206之间使用垫片610使得可以通过减小第一连接表面526与第二连接表面226之间的尺寸链的长度来减小第一连接表面526与第二连接表面226之间的距离j的公差。
130.在图4中所示的电压转换器104中，尺寸链包括在垂直于插入方向的平面中测量的以下尺寸：
131.‑
第二汇流排206的第二部分246的厚度n，
132.‑
垫片610的厚度m，
133.‑
第一支承表面552与第一定位孔542之间的距离l，
134.‑
第一定位孔542的半径h，
135.‑
第一定心螺柱150的半径i，以及
136.‑
第一定心螺柱150与第一连接表面526之间的距离k。
137.与第一连接表面526与第二连接表面226之间的距离j相关联的尺寸链的这种减小使得可以改善并因此减小第一连接表面526与第二连接表面226之间的距离j的公差。
138.图5、图6、图7和图8示出了根据第一实施例将电子单元410插入电压转换器104的外壳502中的各个阶段。
139.第一支承表面552包括相对于插入方向s倾斜的斜坡部562。
140.垫片610在与电子单元410插入外壳502中的方向相反的方向上承载于支撑件210上。
141.垫片610例如由第二汇流排206、208承载。对于图9和图10中所示的实施例，将给出垫片与第二汇流排206、208之间的示例性连接的更详细描述。
142.垫片610包括第二支承表面620，当电子单元410插入外壳中502时，该第二支承表面旨在在第一支承表面552上滑动。
143.垫片610进一步包括第三支承表面630。第三支承表面630承载于在第二汇流排206、208的第二部分246上形成的第四支承表面上。
144.图5示出了根据第一实施例的将电子单元410插入电压转换器104的外壳502中的第一步骤。
145.在该第一步骤期间，垫片610的第二支承表面620可以与第一支承表面552接触并开始在该第一支承表面上滑动。然而，这种滑动不是必须的。垫片610的第二支承表面620与第一支承表面552之间的相对运动因此可以在一定距离处发生(也就是说，没有接触)。
146.第二汇流排206、208变形很小，特别是如果没有接触就不会变形。
147.在该第一步骤结束时，第二连接表面226可以开始面向第一连接表面526。换句话说，第二连接表面226可以开始在插入方向s上与第一连接表面526重叠。因此，可以避免第
二连接表面226与弯曲部536之间的接触。这种接触会使得可以将电子单元410插入外壳502变得更加困难，或甚至不可能。
148.图6示出了根据第一实施例的将电子单元410插入电压转换器104的外壳502中的第二步骤。
149.在该第二步骤中，垫片610的第二支承表面620在第一支承表面552的斜坡部562上滑动。在垫片610的第三支承表面630与第二汇流排206、208的第四支承表面236接触的情况下，在第二汇流排206、208的第二部分246上产生基本上垂直于插入方向s的力。该力使第二汇流排206、208变形，以便使第二连接表面226更靠近第一连接表面526。
150.图7示出了根据第一实施例的将电子单元410插入电压转换器104的外壳502中的第三步骤。
151.第一支承表面552进一步包括基准表面592。
152.在该第三步骤期间，垫片610的第二支承表面620在基准表面592上滑动。第二连接表面226与第一连接表面526之间的距离j保持恒定。
153.先前看到的较短的尺寸链使得可以减小第二连接表面226与第一连接表面526之间的距离j的尺寸公差。因此，可以在第一连接表面526与第二连接表面226之间获得0与0.7mm之间、优选地0与0.5mm之间的距离j。
154.在第一汇流排506、508的第一连接表面526与第二汇流排206、208的第二连接表面226之间形成间隙。
155.在图8中，电子单元410在插入外壳502后处于其最终位置。
156.第二连接表面226与第一连接表面526之间的距离j的减小的尺寸公差允许例如使用激光式焊接来电连接第一连接表面526和第二连接表面226。
157.在第二连接表面226与第一连接表面526之间使用激光焊接的情况下，特别有用的是在垫片610和支撑件210中提供与第二连接表面226与第一连接表面之间的焊接区成直线的开放空间710。该开放空间710使得可以防止在激光焊接操作期间垫片610和支撑件210的过度加热。这种过度加热会灼伤垫片610和支撑件210，特别是如果垫片610和支撑件210由塑料材料制成的话。
158.用金属部阻挡激光束是有利的。盖件310可以包括该金属部。
159.由于第二连接表面226与第一连接表面526之间的距离j的尺寸公差的这种减小，比如tig焊接等其他类型的焊接也是可能的。
160.图9和图10示出了本技术的第二实施例，其中电子单元已经通过添加防差错设备得到改进，以便避免垫片610的不正确安装。
161.在第二实施例中，第二汇流排206、208的第二部分246具有带两个边缘的平坦部分。平坦部分具有第一平面表面和与第一平面表面相对的第二平面表面。第一平面表面和第二平面表面通过两个边缘连接。
162.第二汇流排206、208的第四支承表面236形成在第一平坦表面上。
163.垫片610具有两个滑道660，在这两个滑道中容纳第二汇流排206、208的第二部分246的平坦部分的两个边缘。
164.至少一个滑道660包括突起640。
165.容纳在包括突起640的滑道660中的平面部分的边缘具有凹部256，当第二汇流排
206、208的平坦部分的边缘的部分被插入滑道660中时，突起660容纳在该凹部中。突起660和凹部256使得可以确保垫片610在电子单元410上的安装的形状锁定。
166.垫片610在第二汇流排206、208的第二部分246上在电子单元410至外壳502的插入方向s上的运动因此受到限制。
167.垫片610例如承载于支撑件210上。
168.防差错设备包括例如：
169.‑
垂直于第二平坦部分并且在插入方向s上定向的两个壁670，这两个壁以第一距离d1间隔开，
170.‑
形成在支撑件210上的衬垫220，衬垫220具有的长度d2比d1短，以便能够插入两个壁670之间。
171.衬垫220包括第一止动表面230，该第一止动表面相对于支撑件210的接触表面240偏移，垫片610承载于该支撑件的接触表面上。
172.垫片610包括以第三距离d3分开的两个肋680。肋承载第二支承表面620。
173.肋包括面向支撑件210的第二止动表面690。
174.第三距离d3比第二距离d2短。
175.图10示出了以不正确取向将垫片610插入到第二汇流排206、208的第二部分246上的企图。
176.垫片610被衬垫220阻挡。第二支承表面690紧靠第一止动表面230。因此，垫片610不能承载于接触表面240上。于是可以例如通过视觉或光学自动化检测装置容易地检测到垫片210的不正确取向。
177.在其他实施例中，使用其他防差错设备。
178.在一个未示出的实施例中，防差错设备包括垫片中的突起，只有当垫片被正确定向时，该突起才可以插入形成在支撑件中的凹部中。
179.在另一未示出的实施例中，防差错设备包括在滑道中在方向s上偏移的两个突起和也在平面部分的边缘中偏移的凹部。
180.在另一未示出的实施例中，垫片与支撑件一起形成。例如，支撑件和垫片通过将电绝缘材料包覆成型到第二汇流排上来产生。
181.在该实施例的第一变体中，垫片和支撑件是分开的。
182.在该实施例的第二变体中，垫片和支撑件由连续的材料形成。有利地，可以在支撑件与垫片之间形成变薄的部分，以便于当电子单元插入外壳中时第二汇流排的变形。
183.在另一未示出的实施例中，斜坡部形成在垫片上。
184.在另一未示出的实施例中，斜坡部形成在垫片上，以及斜坡部形成在第一支承表面上。
185.在另一未示出的实施例中，斜坡部形成在第二汇流排中。
186.在该实施例中，外壳的第一支承表面由电绝缘材料制成，特别是由塑料材料制成。例如，外壳由包覆成型在金属散热插件上的塑料材料制成，该金属散热插件包括外壳的热交换表面，该热交换表面与电力电子模块的散热表面处于热接触。