DE202015105910U1 - electronics unit - Google Patents
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Abstract
Elektronikeinheit (1) für einen Elektromotor, die mit einem Elektronikgehäuse (20) ausgebildet ist, in der eine, auf einer Leiterplatte (30) angeordnete Steuerelektronik (31) angeordnet ist, auf der eine Schnittstellenbaugruppe (32) mit einer Kontakte (34, 35) aufweisenden Steckerschnittstelle (33) zum Einstecken wenigstens eines Anschlusssteckverbinders (48, 49) befestigt ist und wobei das Elektronikgehäuse (20) einen Aufnahmebereich (21) aufweist, in den bestimmungsgemäß eine Anschlussbox (40) zum Anschluss des oder der Anschlusssteckverbinder (48, 49) einsetzbar ist und wobei ferner wenigstens eine Dichtungsanordnung die Schnittstellenbaugruppe (32) sowohl gegenüber einer Innenseite (25) des Elektronikgehäuses (20) als auch stirnseitig im Bereich der Steckerschnittstelle (33) abdichtet, derart, dass das Innere des Elektronikgehäuses (20) auch im nicht eingesetzten Zustand der Anschlussbox (40) gegen Eintritt einer Flüssigkeit abgedichtet wird.Electronic unit (1) for an electric motor, which is formed with an electronics housing (20) in which an electronic control unit (31) arranged on a printed circuit board (30) is arranged, on which an interface module (32) having a contact (34, 35 ), wherein the electronics housing (20) has a receiving region (21) into which a connection box (40) for connecting the connection plug connector or connectors (48, 49 Furthermore, at least one sealing arrangement seals the interface subassembly (32) against both an inner side (25) of the electronics housing (20) and an end face in the area of the plug interface (33), such that the interior of the electronics housing (20) is also in the Unused state of the connection box (40) is sealed against the ingress of liquid.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronikeinheit, sowie einen Elektromotor mit einer solchen Elektronikeinheit. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch bestimmte, erfindungswesentliche Komponenten (z. B. als Ersatzteil) des Elektromotors und/oder der Elektronikeinheit.The present invention relates to an electronic unit, as well as an electric motor with such an electronic unit. Moreover, the invention also relates to certain components essential to the invention (eg as spare part) of the electric motor and / or the electronics unit.
Die seit Jahrzehnten international genormte IP-Schutzart gibt die Eignung von elektrischen Betriebsmitteln für verschiedene definierte Umgebungsbedingungen an, den Schutz von Personen gegen potentielle Gefährdung durch einen Stromschlag bei deren Benutzung zu gewährleisten.The internationally standardized IP protection class for decades indicates the suitability of electrical equipment for various defined environmental conditions to ensure the protection of persons against potential risks from electric shock during their use.
Bei vielen elektrischen Applikationen müssen elektrische und elektronische Geräte unter erschwerten Umweltbedingungen über viele Jahre sicher und zuverlässig funktionieren. Außer dem zulässigen Temperaturbereich stellt die korrosive Belastung, hierunter wird die Beständigkeit gegen aggressive Medien in der Industrie wie Feuchte, Wasser, Dämpfe, Säuren, Laugen, Öl oder Kraftstoffe verstanden, eine Einsatzbeschränkung dar.In many electrical applications, electrical and electronic equipment must operate safely and reliably for many years under severe environmental conditions. In addition to the permissible temperature range, the corrosive load, which is understood as the resistance to aggressive media in the industry such as moisture, water, vapors, acids, alkalis, oil or fuels, constitutes an application restriction.
Darüber hinaus muss auch das Berühren bzw. das Eindringen von Fremdkörpern und von Staub, sowie die Kontamination mit Bakterien und Viren (in der Medizintechnik), oder die mechanische Beanspruchung durch Stoßeinwirkung für eine zuverlässige Funktion und sicheren Gebrauch verhindert werden.In addition, contact with foreign bodies and dust, contamination with bacteria and viruses (in medical technology), or impact mechanical stress for reliable operation and safe use must also be prevented.
In der
Der internationale
Ein gattungsgemäßer Elektromotor ist in der
Bei diesem Elektromotor weist das Elektronikgehäuse eine Öffnung zum elektrischen Anschluss auf, wobei diese Öffnung mit einem mit äußeren Anschlussleitungen verbundenen Anschlusssteckverbinder dicht verschließbar ist. Allerdings war es bei solchen bekannten Motoren bisher stets so, dass für alle inneren Verbindungen fest angeschlossene, insbesondere verlötete Leitungen vorgesehen waren. So auch in der
Nachteilig ist, dass solche Ausführungen bekanntermaßen eine nicht dauerhaft zuverlässige Dichtigkeit aufweisen und unter bestimmten Betriebsbedingungen Feuchtigkeit in das Motorgehäuse eindringen kann, was zu vermeiden gilt.The disadvantage is that such designs are known to have a not permanently reliable tightness and moisture can penetrate into the motor housing under certain operating conditions, which is to be avoided.
In der
Ferner wird eine Anschlusseinrichtung, die einen Zwischenträger als Klemmkasten aufweist, vorgesehen, welcher Anschlusskontakte für die äußeren Anschlussleitungen sowie Kontaktelemente der Steckverbindungen zur Steuerelektronik hin trägt, wobei der Zwischenträger im Bereich von Kontakt-Durchfuhröffnungen der Wandung des Elektronikgehäuses mehrere Dichtungen zur dichtenden Anlage an der Wandung des Elektronikgehäuses aufweist. Der Klemmkasten wird mit Flachstecker bestückt und in eine im Gehäuse ausgebildete Klemmkastenaufnahme eingesetzt. Bauartbedingt, sind daher mit Nachteil mehrere in Axialrichtung vorhandene Dichtbereiche in unterschiedlichen Dichtebenen vorhanden.Furthermore, a connection device, which has an intermediate carrier as a terminal box, is provided, which carries connection contacts for the outer connection lines and contact elements of the plug connections to the control electronics, wherein the intermediate carrier in the region of contact through-openings of the wall of the electronics housing several seals for sealing engagement with the wall having the electronics housing. The terminal box is equipped with tabs and inserted into a housing formed in the terminal box receptacle. Due to the design, therefore, a plurality of existing in the axial direction sealing areas in different sealing levels are available at a disadvantage.
Wünschenswert ist es daher, eine Reihe von den daraus resultierenden Nachteilen zu vermeiden. Da jede Dichtung mit applikationsspezifischen Dichtheitsproblemen behaftet ist, ist es vorteilhaft die Anzahl der Dichtungen generell zu reduzieren. Ferner sind bei der Abstimmung diverser Zusammenbaukomponenten und Bauteile einer Elektronikeinheit auch die Toleranzen und daraus resultierenden Toleranzketten nur mit hohem Aufwand zu beherrschen. Es ist erforderlich, insbesondere bei mehreren in Axialrichtung vorhandener Dichtebenen, die Toleranzen der zur Dichtung beitragender Bauteile und die Konfiguration der Dichtungen exakt aufeinander abzustimmen.It is therefore desirable to avoid a number of the resulting disadvantages. Since each seal is subject to application-specific leakage problems, it is advantageous to reduce the number of seals in general. Furthermore, in the vote various Assembly components and components of an electronic unit to master the tolerances and resulting tolerance chains only with great effort. It is necessary, especially in the case of several axially existing sealing levels, to precisely match the tolerances of the components contributing to the seal and the configuration of the seals.
Darüber hinaus, ist eine Dichtung zur Leiterplatte und damit zur Steuerelektronik nicht gegeben, solange oder sobald der Klemmkasten nicht montiert bzw. demontiert ist.In addition, a seal to the circuit board and thus to the control electronics is not given, as long as or as soon as the terminal box is not assembled or disassembled.
Es ist ferner wünschenswert die Anzahl der Steckverbindungen und demnach die Anzahl der Kontaktübergänge zu reduzieren. Mit jedem Kontaktübergang ist ein Übergangswiderstand und damit Wärmeentwicklung verbunden. Bei der zuvor genannten Lösung ist es ferner nachteilhaft, dass das Risiko der Kontaktbeschädigung auftritt. So kann es vorkommen dass die Steckerpins (Signalkontakte) als auch die Netzanschlusskontakte beim Transport, der Montage und/oder z. B. beim Handling der Anschlußverdrahtung verbogen oder beschädigt werden. Es ist daher auch eine bestimmte Montageabfolge beim „blinden” Fügen beim Zusammenbau der Bauteile notwendig.It is also desirable to reduce the number of connectors, and thus the number of contact junctions. With each contact transition a contact resistance and thus heat development is connected. In the aforementioned solution, it is also disadvantageous that the risk of contact damage occurs. So it may happen that the connector pins (signal contacts) and the power connector contacts during transport, mounting and / or z. B. bent or damaged during handling of the connection wiring. It is therefore necessary for a certain assembly sequence in the "blind" joining during assembly of the components.
Weiter nachteilig bei der im Stand der Technik bekannten Lösungen sind deren hohe Bauteilanzahl und deren komplexer Aufbau.Another disadvantage of the known in the prior art solutions whose high number of components and their complex structure.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine verbesserte und insbesondere bauteiloptimierte Lösung für eine gedichtete Elektronikeinheit mit einer gedichteten Schnittstelle bzw. einen Elektromotor mit einer solchen Elektronikeinheit bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to overcome the aforementioned disadvantages and to provide an improved and in particular component-optimized solution for a sealed electronic unit with a sealed interface or an electric motor with such an electronic unit.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 bzw. durch Anspruch 14 gelöst.This object is achieved by the combination of features according to
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass eine auf einer Leiterplatte angeordnete Schnittstellenbaugruppe vorgesehen wird, die einerseits in ihrem Schnittstellenbereich und andererseits gegenüber dem die Leiterplatte umgebenden Elektronikgehäuse abgedichtet ist, so dass das Innere des Elektronikgehäuses auch im nicht eingesetzten Zustand einer Anschlussbox gegen Eintritt einer Flüssigkeit abgedichtet wird. Hierzu wird erfindungsgemäß ferner die Anzahl der Kontaktübergänge reduziert, wodurch die Dichtungsebene in den Bereich der Wandung zwischen dem Elektronikgehäuse und dem Schnittstellenbereich angeordnet werden kann. Auf diese Weise können die im Stand der Technik verwendeten, in der Anschlussbox integrierten Anschlusssockel entfallen, wodurch die Teileanzahl weiter reduziert wird.A basic idea of the present invention is that an interface module arranged on a printed circuit board is provided which is sealed on the one hand in its interface area and on the other hand with respect to the electronics housing surrounding the printed circuit board, so that the interior of the electronics housing is protected against entry of a connection box even in the unused state of a connection box Liquid is sealed. For this purpose, the invention further reduces the number of contact junctions, whereby the sealing plane can be arranged in the region of the wall between the electronics housing and the interface region. In this way, used in the prior art, integrated in the connection box connection socket can be omitted, whereby the number of parts is further reduced.
Darüber hinaus können dadurch die Anschlusssteckverbinder bequem außerhalb der Anschlussbox konfektioniert und dann unmittelbar auf die entsprechenden Kontakte der Schnittstellenbaugruppe gesteckt werden.In addition, the connection connectors can be conveniently assembled outside the connection box and then plugged directly onto the corresponding contacts of the interface module.
Erfindungsgemäß wird daher eine Elektronikeinheit für einen Elektromotor bereitgestellt, die mit einem Elektronikgehäuse ausgebildet ist, in dem eine, auf einer Leiterplatte angeordnete Steuerelektronik angeordnet ist, auf der eine Schnittstellenbaugruppe mit einer Kontakte aufweisenden Steckerschnittstelle zum Einstecken wenigstens eines Anschlusssteckverbinders befestigt ist, wobei das Elektronikgehäuse einen Aufnahmebereich aufweist, in den bestimmungsgemäß eine Anschlussbox zum Anschluss des oder der Anschlusssteckverbinder einsetzbar ist. Erfindungsgemäß ist ferner mittels einer Dichtungsanordnung die Schnittstellenbaugruppe sowohl gegenüber einer Innenseite des Elektronikgehäuses als auch stirnseitig im Bereich der Steckerschnittstelle abdichtet, derart, dass das Innere des Elektronikgehäuses auch bei nicht montierter oder eingesetzter Anschlussbox gegen Eintritt einer Flüssigkeit abgedichtet wird.According to the invention, therefore, an electronic unit for an electric motor is provided, which is arranged with an electronics housing in which an arranged on a printed circuit board control electronics is mounted on an interface assembly with a connector having plug interface for inserting at least one connector plug is attached, wherein the electronics housing a Receiving area, in the intended use a connection box for connecting the connector or the connector is used. According to the invention, the interface assembly is further sealed both against an inner side of the electronics housing and the front side in the region of the connector interface, such that the interior of the electronics housing is sealed against entry of liquid even when not mounted or inserted connection box.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aufnahmebereich für die Anschlussbox oberhalb der Steckerschnittstelle, vorzugsweise oberhalb einer in einer Wandung des Elektronikgehäuses ausgebildeten Öffnung angeordnet ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the receiving area for the connection box is arranged above the plug interface, preferably above an opening formed in a wall of the electronics housing.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schnittstellenbaugruppe ein Kontaktträgergehäuse mit einer Gehäusewandung aufweist, an der, vorzugsweise entlang einem Stirnseitenabschnitt dieser Gehäusewandung, eine umlaufende Dichtung angebracht ist, die gegen eine innere Dichtfläche im Elektronikgehäuse dichtend anliegt.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the interface module has a contact carrier housing with a housing wall on which, preferably along a front side portion of this housing, a circumferential seal is mounted, which bears sealingly against an inner sealing surface in the electronics housing.
Mit Vorteil ist weiter vorgesehen, dass die Schnittstellenbaugruppe ein Kontaktträgergehäuse aufweist, an dem Halteelemente, vorzugsweise integral mit dem Kontaktträgergehäuse ausgebildet sind, an oder mittels denen die Schnittstellenbaugruppe auf der Leiterplatte befestigt ist. Weiter bevorzugt ist es neben z. B. in die Leiterplatte einsteckbaren Rastarmen auch Indexierungsdome vorzusehen, die mit entsprechenden Indexierungsöffnungen auf der Leiterplatte zusammenpassen. Ferner können mit Vorteil am Kontaktträgergehäuse auch Gehäuseabschnitte mit Öffnungen vorgesehen werden zur Verschraubung mit entsprechenden Befestigungslöchern in der Leiterplatte.Advantageously, it is further provided that the interface module has a contact carrier housing, on which holding elements, preferably integrally formed with the contact carrier housing, or by means of which the interface assembly is mounted on the circuit board. More preferably, it is in addition to z. B. insertable into the circuit board locking arms and indexing domes that match with corresponding indexing openings on the circuit board. Furthermore, with advantage on the contact carrier housing and housing sections can be provided with openings for screwing with corresponding mounting holes in the circuit board.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kontakte der Schnittstellenbaugruppe ein Leiterplattenanschlussende auf, die z. B. als Lötkontaktenden oder als Einpressbereiche ausgebildet sind. In a likewise advantageous embodiment of the invention, the contacts of the interface module on a circuit board connection end, the z. B. are formed as Lötkontaktenden or as press-in areas.
Weiter bevorzugt ist es, wenn das Elektronikgehäuse im Aufnahmebereich für die Anschlussbox eine in Axialrichtung abgestufte Wandung mit einem gegenüber einem ersten Wandungsbereich erhöhten Auflagenbereich für die Anschlussbox ausbildet, wobei eine umlaufende Dichtung der Dichtungsanordnung gegen die Innenseite, vorzugsweise gegen die Innenseite im erhöhten Auflagenbereich der Wandung des Elektronikgehäuses anliegt.It is further preferred if the electronics housing in the receiving area for the junction box forms an axially stepped wall with a relation to a first wall area increased support area for the junction box, wherein a circumferential seal of the seal assembly against the inside, preferably against the inside in the increased circulation area of the wall of the electronics housing is applied.
Es ist weiter von Vorteil, wenn eine im Bereich der Steckerschnittstelle angeordnete, vorzugsweise als Teil der der Dichtungsanordnung die Kontakte der Schnittstellenbaugruppe zumindest teilweise umschließt und an diesen unmittelbar anliegt.It is also advantageous if one arranged in the region of the connector interface, preferably as part of the seal assembly, the contacts of the interface assembly at least partially surrounds and rests against these directly.
Bevorzugt besteht demnach die Dichtungsanordnung aus einer ersten und zweiten Dichtung, bei der die eine Dichtung als Dichtung gegenüber einer Wandung des Elektronikgehäuses anliegt und eine zweite Dichtung die Schnittstellenstirnseite abdichtet.Accordingly, the sealing arrangement preferably consists of a first and second seal, in which the one seal bears against a wall of the electronics housing as a seal and a second seal seals the interface end face.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlussbox einen Aufnahmeraum und wenigstens einen, vorzugsweise einstückig mit der Anschlussbox ausgebildeten Kabeldurchlass (z. B. eine Kabelverschraubung) für wenigstens einen mit einem Anschlusskabel versehenen Anschlusssteckverbinder aufweist, sowie einen mit wenigstens einer Montageöffnung ausgebildeten Boden, durch die ein Anschlusssteckverbinder zur, vorzugsweise in der Anschlussbox ein- oder verrastenden Kontaktierung mit der Schnittstellenbaugruppe hindurch gesteckt bzw. montiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist daher eine Rastgeometrie in der Anschlussbox vorzusehen, die mit einer Gegenrastgeometrie am Steckverbinder zusammenwirkt.In a further advantageous embodiment of the invention, provision is made for the connection box to have a receiving space and at least one cable passage (for example a cable gland), preferably integrally formed with the connection box, for at least one connection plug provided with a connection cable and one with at least one installation opening trained ground through which a connector for, preferably in the connection box on or latching contact with the interface module can be inserted or mounted therethrough. It is therefore particularly advantageous to provide a latching geometry in the connection box, which cooperates with a counter-latching geometry on the plug connector.
Alternativ kann auch eine Rastgeometrie zum Verrasten des Steckverbinders unmittelbar am Gehäuse der Schnittstellenbaugruppe angebracht sein.Alternatively, a latching geometry for locking the connector can be mounted directly on the housing of the interface module.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Anschlussbox ferner einen über ein Dichtmittel abgedichteten, demontierbaren Deckel aufweist, der vorzugsweise mit einem integrierten aktiven oder passiven Element wie z. B. einem Lichtwellenleiter und/oder mit einer integrierten Antenne ausgestattet ist.It is also advantageous if the connection box further comprises a sealed via a sealant, removable lid, which preferably with an integrated active or passive element such. B. an optical waveguide and / or equipped with an integrated antenna.
Ebenso ist es von Vorteil, wenn das Elektronikgehäuse oberhalb des Aufnahmeraums für die Anschlussbox mit einem demontierbaren Deckel, vorzugsweise mit integrierter Antenne und weiter vorzugsweise mit einer Statusmeldeanzeige versehen ist.It is also advantageous if the electronics housing is provided above the receiving space for the junction box with a removable lid, preferably with integrated antenna and more preferably with a status message display.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Boden der Anschlussbox eine zur abgestuften Wandung korrespondierende Kontur aufweist.In a likewise advantageous embodiment of the invention it is provided that the bottom of the connection box has a contour corresponding to the stepped wall.
Zum Schutz der Kontakte kann in vorteilhafter Weise, wegen der Integration der Kontakte in die Schnittstellenbaugruppe vorgesehen werden, dass im Kontaktträgergehäuse der Schnittstellenbaugruppe eine die Kontakte umgebende Gehäusewandung vorgesehen ist, die mit ihrer Stirnseite gegenüber den steckseitigen Enden der Kontakte in Axialrichtung hervorsteht.To protect the contacts can be provided in an advantageous manner, because of the integration of the contacts in the interface assembly that in the contact carrier housing the interface assembly surrounding the contacts housing is provided, which protrudes with its front side opposite the plug-side ends of the contacts in the axial direction.
Darüber hinaus kann vorgesehen werden, dass in der Schnittstellenbaugruppe ferner eine Antenne und/oder eine NFC-Drossel und/oder ein Lichtwellenleiter angeordnet bzw. abgedichtet integriert sind.In addition, it can be provided that an antenna and / or an NFC throttle and / or an optical waveguide are also arranged or sealed in the interface subassembly.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Elektronikgehäuse als topfförmiges Gehäuse mit einem umlaufenden ringförmigen Gehäuseflansch ausgebildet, wobei ferner die Ausnehmung für die Anschlussbox als seitlich offene Vertiefung im topfförmigen Gehäuse angeordnet ist.In a preferred embodiment, the electronics housing is designed as a pot-shaped housing with a circumferential annular housing flange, wherein further the recess for the connection box is arranged as a laterally open recess in the cup-shaped housing.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Elektromotor, vorzugsweise ein Aussenläufermotor mit einer wie zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Elektronikeinheit.Another aspect of the present invention relates to an electric motor, preferably an external rotor motor with an electronic unit according to the invention as described above.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS.
Es zeigen:Show it:
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die
In den
Das Elektronikgehäuse
Wie in der
Die Schnittstellenbaugruppe
In der
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Schnittstellenbaugruppe
Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dichtung
Die Anschlussbox
Ein weiterer Bestandteil der in den
In der
Mit Hilfe der Figuren ist ferner ersichtlich, dass mittels der vorliegenden Erfindung ein vorteilhafter Fügeprozess und eine montagefreundliche Anschlussmöglichkeit der Elektronikeinheit
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 2226922 A1 [0008] EP 2226922 A1 [0008]
- EP 2043234 A1 [0010] EP 2043234 A1 [0010]
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Legal Events
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R158 | Lapse of ip right after 8 years |