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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Aktuator, insbesondere einen Hydrostataktor, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebseinheit umfasst ein Motormodul mit einem elektrischen Antrieb und ein Steuerungsmodul; wobei zur Bestimmung der Lage eines Rotors des Antriebs ein Rotorlagesensor vorgesehen ist, der auf einer Leiterplatte des Steuerungsmoduls angeordnet ist. Der elektrische Motor umfasst einen Rotor und einen Stator, wobei die Bestromung des Stators über die Leiterplatte erfolgt. Aktuatoren dienen in Kraftfahrzeugen der mechanischen Verlagerung von Bauteilen.
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Aus der
WO 2011/127 888 A2 ist z. B. ein Aktuator in Form eines Hydrostataktors bekannt, bei dem ein elektrischer Motor mittels eines Getriebes einen Geberzylinder ansteuert, der über eine hydraulische Strecke einen Nehmerzylinder betätigt.
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Es ist bekannt eine Leiterplatte eines leistungsfähigen Steuerungsmoduls einer Antriebseinheit für einen Aktor im Kraftfahrzeug-Bereich entweder in einem Kunststoffgehäuse zu integrieren, bei dem z. B. ein Stecker ein Teil der Gehäusegeometrie ist. Alternativ kann die Leiterplatte in einem Aluminiumdruckgussgehäuse integriert sein, bei dem der Stecker gegenüber diesem Gehäuse abgedichtet wird. Beide Module, nämlich das lokal integrierte Steuerungsmodul und das Motormodul ergeben eine Unterzusammenbaugruppe, die im Züge einer Funktionskombination und Funktionsuniversalisierung der Aktorbauteile auch als Einzelkomponenten integriert werden können (z. B. elektrischer Antrieb mit Rotor und Stator als Unterzusammenbaugruppe (UZSB) Motormodul; und Steuerungsmodul mit bestückter Leiterplatte und Stecker als weitere UZSB). Die Kombination von den beiden Modulen bildet die Antriebseinheit des Aktors ab. Insbesondere bei der Integration in ein Gehäuseteil aus Aluminiumdruckguss ergeben sich konstruktive, bauraumtechnische und kostentechnische Probleme bei der Realisierung der Funktion „Entwärmung durch Wärmeleitung / Wärmekontaktierung von den Leistungskomponenten auf die Leiterplatte in Richtung Wärmesenke“ bei gleichzeitig sehr hohen Anforderungen an einen kompakten Aufbau der Antriebseinheit.
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Wenn die Kundenanforderungen an einer kompakten Bauart der Antriebseinheit des Aktors sehr hohe Priorität erhalten, ist es oft schwierig diese Anforderungen zu erfüllen. Gerade bei Konzepten einer Antriebseinheit, bei den alle UZSB-Komponenten der Antriebseinheit über eine Stirnseite des Gehäuseteils in dem Gehäuse der Antriebseinheit (Gehäuseteil; insbesondere in einer Ausführung als Aluminiumdruckgussteil) sequenziell, also nacheinander montiert werden sollen. Oft sind die konstruktiven Zusammenhänge im Aktor sogar so, dass diese Montageart der Antriebseinheit die einzige mögliche Montageart für den bestimmten Aktortyp ist.
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Wenn man die sequenzielle Montageart entlang der Drehachse des Rotors der Antriebseinheit als generelle Anforderung für das Design hat, ist man darauf angewiesen die Erstreckung des Antriebs in einer radialen Richtung in dem zentralen Bereich (um die Drehachse der Antriebseinheit) des Gehäuseteils als Öffnung vorzuhalten. Das wirkt sich positiv auf die Montageanforderungen und negativ auf die Anforderungen für eine kompakte Bauart der Antriebseinheit des Aktors aus, weil die Leistungskomponenten (z. B. FET-Schaltelemente, Feldeffekttransistoren) auf der Leiterplatte (sehr nah an den Phasenleitungen des Antriebs angeordnet sein sollen. Bei einer um jeweils 120 Winkelgrad zueinander in der Umfangsrichtung versetzten Anordnung der Phasenleitungen des Antriebs sollen die Leistungskomponenten paarweise (high side, low side) in der Nähe jeder Phasenleitung angeordnet sein um das Leiterplattenlayout kompakt in Richtung der radialen Richtung gestalten zu können.
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Wenn eine solche Öffnung in dem Gehäuseteil gerade an den Stellen, an denen die Leistungskomponenten durch Wärmeleitung und Via-Felder (wärmeleitende Kontaktierungen) an der Leiterplatte mit einer Wärmesenke bzw. dem Gehäuse der Antriebseinheit kontaktiert werden müssen, vorhanden ist, dann ist man dazu gezwungen, die Leiterplatte in der radialen Richtung zu vergrößern, so dass die Leistungskomponenten nicht innerhalb der Erstreckung der Öffnung sondern außerhalb der Erstreckung der Öffnung an der Leiterplatte angeordnet werden können. Das bringt Nachteile hinsichtlich Bauraum und Kosten mit sich.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die in dem Stand der Technik entdeckten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Antriebseinheit bereitzustellen, bei der eine einerseits eine effektive Wärmeableitung von den Leistungskomponenten ermöglicht wird und die andererseits eine kompakte Bauform aufweist.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Aktuator, zumindest umfassend ein Motormodul und ein Steuerungsmodul. Das Motormodul weist zumindest einen elektrischen Antrieb mit einem Stator und einem Rotor auf. Das Steuerungsmodul weist zumindest eine Leistungskomponente zur Steuerung des Antriebs auf. Das Motormodul und das Steuerungsmodul sind zumindest über mindestens eine Phasenleitung miteinander verbunden. Das Motormodul weist ein Gehäuseteil auf, das zumindest teilweise den Antrieb umschließt. Das Steuerungsmodul ist entlang einer Drehachse des Rotors beabstandet von dem Antrieb angeordnet, wobei die zumindest eine Leistungskomponente innerhalb einer radialen Erstreckung (entlang einer radialen Richtung) des Antriebs angeordnet ist. Zwischen dem Steuerungsmodul und dem Motormodul ist ein Wärmeleitelement angeordnet, durch das sich die mindestens eine Phasenleitung hindurch erstreckt und das wärmeleitend mit dem Gehäuseteil verbunden ist und zumindest das Steuerungsmodul (z. B. eine Leiterplatte des Steuerungsmoduls) oder die zumindest eine Leistungskomponente (die insbesondere auf der Leiterplatte angeordnet ist) wärmeleitend kontaktiert.
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Das Gehäuseteil kann für eine Anordnung des Antriebs ausschließlich eine (insbesondere zum Einschieben des Antriebs entlang der Drehachse geeignet dimensionierte) Öffnung aufweisen, die an einer hin zum Steuerungsmodul weisenden Stirnfläche des Gehäuses angeordnet ist.
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Es wird insbesondere vorgeschlagen, die durch eine Öffnung in dem Gehäuseteil entstehenden Nachteilen hinsichtlich Bauraum und Kosten (größere Leiterplatte etc.) zu umgehen, in dem ein Wärmeleitelement zwischen Motormodul und Steuerungsmodul, insbesondere in der Öffnung, angeordnet wird. Somit kann eine „Wärmebrücke“ zwischen dem Gehäuseteil als Wärmesenke und der zumindest einen Leistungskomponente (z. B. FET-Schaltkomponente, Spannungsversorgungskomponente, Mikroprozessor etc.) gebildet werden, wobei die zumindest eine Leistungskomponente innerhalb der radialen Erstreckung des Antriebs (also entlang der Drehachse in Flucht mit dem Antrieb) angeordnet werden kann. Damit kann eine kompakte Bauform der Antriebseinheit realisiert werden.
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Das Gehäuseteil kann z. B. aus einem Aluminiumdruckguss oder aus einem Kunststoff hergestellt sein.
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Das Wärmeleitelement ist bevorzugt aus einem identischen Werkstoff wie das Gehäuseteil hergestellt.
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Das Wärmeleitelement kann mit dem Gehäuseteil zumindest über eine Presspassung wärmeleitend verbunden sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Wärmeleitelement mit dem Gehäuseteil über mindestens ein Verbindungselement (z. B. eine Schraube oder einem Niet) verbunden sein.
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Insbesondere ist die Verbindung zwischen Wärmeleitelement und dem Gehäuseteil so auszulegen, dass eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen beiden Bauteilen realisiert ist. Diese Kontaktfläche ist insbesondere in Abhängigkeit von dem maximal abzuleitenden Wärmestrom auszulegen.
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Das Wärmeleitelement kann mit dem Motormodul eine die mindestens eine Phasenleitung umschließende erste Dichtung ausbilden, so dass das Steuerungsmodul gegenüber dem Motormodul durch das Wärmeleitelement abgedichtet ist. Insbesondere sind mehrere Phasenleitungen vorgesehen, die bevorzugt jeweils von einer ersten Dichtung umschlossen sind.
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Die Phasenleitungen sind die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen Antrieb und Steuerungsmodul, über die die elektrischen Ströme zum Antrieb des Antriebs bereitgestellt werden. Üblicherweise sind drei Phasenleitungen vorgesehen, die um jeweils 120 Winkelgrad in der Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und sich im Wesentlichen entlang der Drehachse erstrecken. Insbesondere sind die Phasenleitungen in einem jeweils gleichen Abstand zur Drehachse angeordnet.
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Die erste Dichtung ermöglicht insbesondere eine Abdichtung zwischen Steuerungsmodul und Motormodul in der Antriebseinheit, so dass insbesondere aus dem Aktuator in das Motormodul vorgedrungene, ggf. aggressive Medien nicht in das Steuerungsmodul gelangen können.
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Bevorzugt wird die erste Dichtung durch eine (bekannte) Feder-Nut Geometrie gebildet. Z. B. kann an dem Wärmeleitelement eine Federgeometrie ausgeformt sein, die sich entlang der Drehachse und in einer Umfangsrichtung um die Phasenleitung herum erstreckt. Dabei kann an dem Gehäuseteil eine Nutgeometrie vorgesehen sein, in die hinein sich die Federgeometrie erstreckt (oder umgekehrt). Insbesondere können zusätzliche Dichtmittel vorgesehen sein, die z. B. zusammen mit der Feder-Nut Geometrie die erste Dichtung ausbilden (z. B. Kleber etc.).
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Das Wärmeleitelement kann zumindest eine (oder mehrere) sich entlang der Drehachse hin zum Steuerungsmodul erstreckende Erhebung aufweisen, die das Steuerungsmodul (z. B. eine Leiterplatte) oder die zumindest eine Leistungskomponente wärmeleitend kontaktiert. Diese Erhebung kann auch durch ein mit dem Wärmeleitelement verbundenes Material gebildet werden oder eben durch das einstückig ausgeführte Wärmeleitelement selbst. Diese Erhebung kann z. B. durch Spaltfüllmaterial zwischen Wärmeleitelement und Steuerungsmodul bzw. Leistungskomponente gebildet sein. Das Spaltfüllmaterial kann z. B. ein Wärmeleitkleber oder ein Wärmeleitpad (-kissen) sein. Insbesondere ist die Erhebung so ausgeführt, dass sie ein Via-Feld der Leiterplatte kontaktiert, an dem die Leistungskomponente angeordnet ist.
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Insbesondere ist das Wärmeleitelement über eine äußere Umfangsfläche mit dem Gehäuseteil verbunden, wobei das Wärmeleitelement zur wärmeleitenden Verbindung mit dem Gehäuseteil an der Umfangsfläche mindestens zwei (ggf. eine Vielzahl) sich von der Umfangsfläche in der radialen Richtung erstreckende Vorsprünge aufweist, die sich in einer Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von höchstens 90 Winkelgrad, insbesondere höchstens 45 Winkelgrad, bevorzugt höchstens 20 Winkelgrad, besonders bevorzugt höchstens 10 Winkelgrad, erstrecken.
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Insbesondere wird über die Vorsprünge eine Kontaktierung zwischen Wärmeleitelement und Gehäuseteil sichergestellt, wobei eine für die Montage des Wärmeleitelements in dem Gehäuseteil erforderliche Kraft reduziert wird (da nicht die gesamte Umfangsfläche den Gehäuseteil kontaktiert). Die Vorsprünge sind insbesondere in Abhängigkeit von dem maximal abzuleitenden Wärmestrom auszulegen.
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Das Wärmeleitelement kann über eine äußere Umfangsfläche mit dem Gehäuseteil verbunden sein, wobei an der äußeren Umfangsfläche zwischen dem Wärmeleitelement und dem Gehäuseteil eine zweite Dichtung angeordnet ist. Die zweite Dichtung ist insbesondere ein Dichtring (z. B. ein O-Ring) oder ein Dichtkleber. Insbesondere können zusätzliche Dichtmittel vorgesehen sein, die z. B. zusammen mit dem Dichtring die zweite Dichtung ausbilden (z. B. Kleber etc.).
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Das Wärmeleitelement kann zumindest einen fluchtend zu der Drehachse angeordneten und sich entlang der Drehachse hin zum Steuerungsmodul erstreckenden Dorn aufweist, wobei der Dorn an einer hin zum Steuerungsmodul weisenden Dornstirnfläche eine, gegenüber einem den Dorn unmittelbar umgebenden Wandbereich des Wärmeleitelements, reduzierte Wandstärke aufweist.
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Insbesondere ist an dem Rotor des Antriebs, also in dem Motormodul, ein Rotorlagemagnet und in dem Steuerungsmodul, gegenüber von dem Rotorlagemagnet und nur getrennt durch das Wärmeleitelement bzw. den Dorn ein Sensor zur Erfassung des Magnetfeldes des Rotorlagemagnets und damit zur Erfassung der Rotorlage angeordnet. Infolge der Geometrie des Dorns und der reduzierten Wandstärke kann der Rotorlagemagnet entlang der Drehachse näher an dem Sensor angeordnet werden, so dass ein höherer Magnetfluss von dem Rotorlagemagneten im Erfassungsbereich des Sensors angeordnet ist.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: eine erste Ausführungsvariante einer Antriebseinheit in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 2: das Gehäuseteil der Antriebseinheit nach 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 3: ein Detail der Antriebseinheit nach 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 4: eine Explosionsdarstellung der ersten Ausführungsvariante der Antriebseinheit nach 1 in einer perspektivischen Ansicht;
- 5: eine zweite Ausführungsvariante einer Antriebseinheit in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 6: ein Detail der Antriebseinheit nach 5 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 7: eine Explosionsdarstellung der zweiten Ausführungsvariante der Antriebseinheit nach 5 in einer perspektivischen Ansicht;
- 8: eine erste Ausführungsvariante eines Wärmeleitelements in einer ersten perspektivischen Ansicht;
- 9: das Wärmeleitelement nach 8 in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
- 10: eine dritte Ausführungsvariante einer Antriebseinheit in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 11: eine zweite Ausführungsvariante eines Wärmeleitelements in einer ersten perspektivischen Ansicht;
- 12: das Wärmeleitelement nach 11 in der ersten perspektivischen Ansicht im Schnitt;
- 13: das Wärmeleitelement nach 11 und 12 in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
- 14: ein weiteres Beispiel eines Wärmeleitelements.
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1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Antriebseinheit 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt.
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Die Antriebseinheit 1 umfasst ein Motormodul 2 und ein Steuerungsmodul 3. Das Motormodul 2 weist einen elektrischen Antrieb 4 mit einem Stator 5 und einem Rotor 6 auf. Das Steuerungsmodul 3 weist eine an einer Leiterplatte 28 angeordnete Leistungskomponente 7 zur Steuerung des Antriebs 4 auf. Das Motormodul 2 und das Steuerungsmodul 3 sind über mehrere Phasenleitungen 8 miteinander verbunden. Das Motormodul 2 weist ein Gehäuseteil 9 auf, das zumindest teilweise den Antrieb 4 umschließt. Das Steuerungsmodul 3 ist entlang einer Drehachse 10 des Rotors 6 beabstandet von dem Antrieb 4 angeordnet, wobei die Leistungskomponente 7 innerhalb einer radialen Erstreckung 11 (entlang einer radialen Richtung 19) des Antriebs 4 angeordnet ist. Zwischen dem Steuerungsmodul 3 und dem Motormodul 2 ist ein Wärmeleitelement 12 angeordnet, durch das sich die Phasenleitungen 8 hindurch erstrecken und das wärmeleitend mit dem Gehäuseteil 9 verbunden ist und zumindest das Steuerungsmodul 3 (hier eine Leiterplatte 28 des Steuerungsmoduls 3) wärmeleitend kontaktiert.
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Die Leiterplatte 28 ist durch einen Deckel 30 gegenüber einer Umgebung geschützt angeordnet. Ein Zwischenelement 29 ist zwischen Leiterplatte und dem Wärmeleitelement 12 angeordnet und bildet eine Aufnahme für den Stecker 31.
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Das Gehäuseteil 9 weist ein zusätzliches erstes Lagerträgerteil 35 auf, das das erste Lager 36 abstützt und ein zusätzliches zweites Lagerträgerteil 37, das das zweite Lager 38 abstützt. Die Lager 36, 38 sind durch den Antrieb 4 voneinander beabstandet angeordnet.
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2 zeigt das Gehäuseteil 9 der Antriebseinheit 1 nach 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. Das Gehäuseteil 9 weist eine ausschließlich für die Anordnung des Antriebs 4 (zum Einschieben des Antriebs 4 entlang der Drehachse 9 geeignet dimensionierte) Öffnung 13 auf, die an einer hin zum Steuerungsmodul 3 weisenden Stirnfläche 14 des Gehäusesteils 9 angeordnet ist.
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3 zeigt ein Detail der Antriebseinheit 1 nach 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. Das Wärmeleitelement 12 ist mit dem Gehäuseteil 9 zumindest über eine Presspassung 32 wärmeleitend verbunden. Das Wärmeleitelement 12 bildet mit dem Motormodul 2 eine die Phasenleitung 8 umschließende erste Dichtung 16 aus, so dass das Steuerungsmodul 3 gegenüber dem Motormodul 2 durch das Wärmeleitelement 12 abgedichtet ist. Die Phasenleitungen 8 sind die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen Antrieb 4 und Steuerungsmodul 3, über die die elektrischen Ströme zum Antrieb des Antriebs 4 bereitgestellt werden. Üblicherweise sind drei Phasenleitungen 8 vorgesehen, die um jeweils 120 Winkelgrad in der Umfangsrichtung 21 versetzt zueinander angeordnet sind und sich im Wesentlichen entlang der Drehachse 10 erstrecken. Die Phasenleitungen 8 sind in einem jeweils gleichen Abstand zur Drehachse 10 angeordnet (siehe auch 4).
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Die erste Dichtung 16 ermöglicht eine Abdichtung zwischen Steuerungsmodul 3 und Motormodul 2 in der Antriebseinheit 1, so dass insbesondere aus dem Aktuator in das Motormodul 2 vorgedrungene, ggf. aggressive Medien nicht in das Steuerungsmodul 3 gelangen können. Hier wird die erste Dichtung 16 durch eine (bekannte) Feder-Nut Geometrie gebildet. Erkennbar ist an dem Wärmeleitelement 12 eine Nutgeometrie 33 ausgeformt, in die hinein sich die Federgeometrie 34 des Gehäuseteils 9 erstreckt. An dem Gehäuseteil 9 ist die Federgeometrie 34 vorgesehen, die sich entlang der Drehachse 10 und in einer Umfangsrichtung 21 um die Phasenleitung 8 herum erstreckt. Das Gehäuseteil 9 weist hier ein zusätzliches erstes Lagerträgerteil 35 auf, das das erste Lager 36 abstützt. Die Federgeometrie 34 ist an dem ersten Lagerträgerteil 35 ausgebildet.
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Das Wärmeleitelement 12 ist über eine äußere Umfangsfläche 18 mit dem Gehäuseteil 9 verbunden, wobei an der äußeren Umfangsfläche 18 zwischen dem Wärmeleitelement 12 und dem Gehäuseteil 9 eine zweite Dichtung 23 angeordnet ist. Die zweite Dichtung 23 ist hier als ein Dichtring (z. B. ein O-Ring) ausgeführt, der in einer am Wärmeleitelement 12 ausgeführten Nut 41 angeordnet ist.
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4 zeigt eine Explosionsdarstellung der ersten Ausführungsvariante der Antriebseinheit 1 nach 1 in einer perspektivischen Ansicht. Auf die Ausführungen zu 1 und 2 wird Bezug genommen.
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Die Antriebseinheit 1 umfasst ein Motormodul 2 und ein Steuerungsmodul 3. Das Motormodul 2 weist einen elektrischen Antrieb 4 mit einem Stator 5 und einem Rotor 6 auf. Das Steuerungsmodul 3 weist eine an einer Leiterplatte 28 angeordnete Leistungskomponente 7 zur Steuerung des Antriebs 4 auf. Das Motormodul 2 und das Steuerungsmodul 3 sind über mehrere Phasenleitungen 8 miteinander verbunden. Das Motormodul 2 weist ein Gehäuseteil 9 auf, das zumindest teilweise den Antrieb 4 umschließt. Das Gehäuseteil 9 weist ein zusätzliches erstes Lagerträgerteil 35 auf, das das erste Lager 36 abstützt und ein zusätzliches zweites Lagerträgerteil 37, das das zweite Lager 38 abstützt. Die Federgeometrie 34 der ersten Dichtung 16 ist an dem ersten Lagerträgerteil 35 ausgebildet.
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Die Leiterplatte 28 ist durch einen Deckel 30 gegenüber einer Umgebung geschützt angeordnet. Ein Zwischenelement 29 ist zwischen Leiterplatte und dem Wärmeleitelement 12 angeordnet und bildet eine Aufnahme für den Stecker 31.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Antriebseinheit 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. 6 zeigt ein Detail der Antriebseinheit 1 nach 5 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. 7 zeigt eine Explosionsdarstellung der zweiten Ausführungsvariante der Antriebseinheit 1 nach 5 in einer perspektivischen Ansicht. Die 5 bis 7 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den 1 bis 4 wird Bezug genommen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante ist hier eine andere Lageranordnung dargestellt. Die Lager 36, 38 sind auf der gleichen Seite von dem Antrieb 4 angeordnet. Das Gehäuseteil 9 weist ein zusätzliches zweites Lagerträgerteil 37 auf, dass beide Lager 36, 38 an dem Rotor 6 fixiert.
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In 6 ist erkennbar, dass das Wärmeleitelement 12 einen fluchtend zu der Drehachse 10 angeordneten und sich entlang der Drehachse 10 hin zum Steuerungsmodul 3 erstreckenden Dorn 24 aufweist, wobei der Dorn 24 an einer hin zum Steuerungsmodul 3 weisenden Dornstirnfläche 25 eine, gegenüber einem den Dorn 24 unmittelbar umgebenden Wandbereich 26 des Wärmeleitelements 12, reduzierte Wandstärke 27 aufweist.
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An dem Rotor 6 des Antriebs 4, also in dem Motormodul 2, ist ein Rotorlagemagnet 39 und in dem Steuerungsmodul 3, gegenüber von dem Rotorlagemagnet 39 und nur getrennt durch das Wärmeleitelement 12 bzw. den Dorn 24, ein Sensor 40 zur Erfassung des Magnetfeldes des Rotorlagemagnets 39 und damit zur Erfassung der Rotorlage angeordnet. Infolge der Geometrie des Dorns 24 und der reduzierten Wandstärke 27 kann der Rotorlagemagnet 39 entlang der Drehachse 10 näher an dem Sensor 40 angeordnet werden, so dass ein höherer Magnetfluss von dem Rotorlagemagneten 39 im Erfassungsbereich des Sensors 40 angeordnet ist.
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8 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines Wärmeleitelements 12 in einer ersten perspektivischen Ansicht. 9 zeigt das Wärmeleitelement 12 nach 8 in einer zweiten perspektivischen Ansicht. Die 8 und 9 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den 3 und 6 wird Bezug genommen.
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Das Wärmeelement 12 weist eine äußere Umfangsfläche 18 auf, die an die Kontur der Öffnung 13 des Gehäuseteils 9 angepasst ausgeführt ist. Erkennbar weist das Wärmeelement 12 drei Durchbrüche 42 für die Phasenleitungen 8 auf. An dem Wärmeleitelement 12 sind die im Zusammenhang mit der 3 beschriebenen Nutgeometrien 33 der ersten Dichtungen 16 ausgeführt.
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Das Wärmeleitelement 12 weist (in 9 erkennbar) mehrere sich entlang der Drehachse 10 hin zum Steuerungsmodul 3 erstreckende Erhebungen 17 auf, die das Steuerungsmodul 3 (z. B. eine Leiterplatte 28) im Bereich der Leistungskomponenten 7 wärmeleitend kontaktieren. Diese Erhebungen 17 können durch ein mit dem Wärmeleitelement 12 verbundenen Material gebildet werden oder eben durch das einstückig ausgeführte Wärmeleitelement 12 selbst. Die Erhebungen 17 können z. B. durch Spaltfüllmaterial zwischen Wärmeleitelement 12 und Steuerungsmodul 3 bzw. Leistungskomponente 7 gebildet sein. Das Spaltfüllmaterial kann z. B. ein Wärmeleitkleber oder ein Wärmeleitpad (-kissen) sein. Die Erhebungen 17 sind so ausgeführt, dass sie ein Via-Feld der Leiterplatte 28 kontaktieren, an dem die Leistungskomponente 7 angeordnet ist.
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Das Wärmeleitelement 12 ist über eine äußere Umfangsfläche 18 mit dem Gehäuseteil 9 verbindbar, wobei das Wärmeleitelement 12 zur wärmeleitenden Verbindung mit dem Gehäuseteil 9 an der Umfangsfläche 18 eine Vielzahl sich von der Umfangsfläche 18 in der radialen Richtung 19 erstreckende Vorsprünge 20 aufweist, die sich in einer Umfangsrichtung 21 über einen Winkelbereich 22 von ca. 10 Winkelgrad erstrecken.
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Über die Vorsprünge 20 wird eine Kontaktierung zwischen Wärmeleitelement 12 und Gehäuseteil 9 sichergestellt, wobei eine für die Montage des Wärmeleitelements 12 in dem Gehäuseteil 9 erforderliche Kraft reduziert wird (da nicht die gesamte Umfangsfläche 18 den Gehäuseteil 9 kontaktiert).
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An der äußeren Umfangsfläche 18 ist an dem Wärmeleitelement 12 eine zweite Dichtung 23 angeordnet. Die zweite Dichtung 23 ist insbesondere ein Dichtring (z. B. ein O-Ring) (hier nicht dargestellt), der in der dargestellten Nut 41 anordenbar ist.
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Das Wärmeleitelement weist einen fluchtend zu der Drehachse 10 angeordneten und sich entlang der Drehachse 10 hin zum Steuerungsmodul 3 erstreckenden Dorn 24 auf, wobei der Dorn 24 an einer hin zum Steuerungsmodul 3 weisenden Dornstirnfläche 25 eine, gegenüber einem den Dorn 24 unmittelbar umgebenden Wandbereich 26 des Wärmeleitelements 12, reduzierte Wandstärke 27 aufweist.
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10 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer Antriebseinheit 1 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. Auf die Ausführungen zu 1 wird Bezug genommen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante der Antriebseinheit 1 ist das Wärmeleitelement 12 hier als erstes Lagerträgerteil 35 ausgeführt. Das Gehäuseteil 9 weist das erste Lagerträgerteil 35 als Wärmeleitelement 12 auf, wobei das erste Lagerträgerteil 35 das erste Lager 36 abstützt und ein zusätzliches zweites Lagerträgerteil 37, das das zweite Lager 38 abstützt. Die Lager 36, 38 sind durch den Antrieb 4 voneinander beabstandet angeordnet.
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11 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines Wärmeleitelements 12 in einer ersten perspektivischen Ansicht. 12 zeigt das Wärmeleitelement 12 nach 11 in der ersten perspektivischen Ansicht im Schnitt. 13 zeigt das Wärmeleitelement 12 nach 11 und 12 in einer zweiten perspektivischen Ansicht.
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Das Wärmeleitelement 12 der 11 bis 13 wird in 10 auch als erstes Lagerträgerteil 35 eingesetzt. Das Wärmeelement 12 weist eine äußere Umfangsfläche 18 auf, die an die Kontur der Öffnung 13 des Gehäuseteils 9 und das zweite Lagerträgerteil 37 angepasst ausgeführt ist. Erkennbar weist das Wärmeelement 12 drei Durchbrüche 42 für die Phasenleitungen 8 auf.
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Das Wärmeleitelement 12 weist mehrere sich entlang der Drehachse 10 hin zum Steuerungsmodul 3 erstreckende Erhebungen 17 auf, die das Steuerungsmodul 3 (z. B. eine Leiterplatte 28) im Bereich der Leistungskomponenten 7 wärmeleitend kontaktieren. Diese Erhebungen 17 sind an dem einstückig ausgeführten Wärmeleitelement 12 durch Tiefziehen hergestellt. Die Erhebungen 17 sind so ausgeführt, dass sie ein Via-Feld der Leiterplatte 28 kontaktieren, an dem die Leistungskomponente 7 angeordnet ist.
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Das Wärmeleitelement 12 ist über eine äußere Umfangsfläche 18 und das zweite Lagerträgerteil 37 mit dem Gehäuseteil 9 verbindbar.
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14 zeigt ein weiteres Beispiel eines Wärmeleitelementes 12. Dieses ist über ein Verbindungslement 15 mit dem Gehäuseteil 9 verbunden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Verbindungselement 15 um einen Niet oder eine Schraube.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Motormodul
- 3
- Steuerungsmodul
- 4
- Antrieb
- 5
- Stator
- 6
- Rotor
- 7
- Leistungskomponente
- 8
- Phasenleitung
- 9
- Gehäuseteil
- 10
- Drehachse
- 11
- Erstreckung
- 12
- Wärmeleitelement
- 13
- Öffnung
- 14
- Stirnfläche
- 15
- Verbindungselement
- 16
- erste Dichtung
- 17
- Erhebung
- 18
- Umfangsfläche
- 19
- radiale Richtung
- 20
- Vorsprung
- 21
- Umfangsrichtung
- 22
- Winkelbereich
- 23
- zweite Dichtung
- 24
- Dorn
- 25
- Dornstirnfläche
- 26
- Wandbereich
- 27
- Wandstärke
- 28
- Leiterplatte
- 29
- Zwischenelement
- 30
- Deckel
- 31
- Stecker
- 32
- Presspassung
- 33
- Nutgeometrie
- 34
- Federgeometrie
- 35
- erstes Lagerträgerteil
- 36
- erstes Lager
- 37
- zweites Lagerträgerteil
- 38
- zweites Lager
- 39
- Rotorlagemagnet
- 40
- Sensor
- 41
- Nut
- 42
- Durchbruch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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