技术领域
[0002] 本发明涉及用于将用以驱动压缩机的装置所用的电连接件连接的布置结构。本发明还涉及用于安装该布置结构的方法，以及用以驱动对蒸汽流体、特别是制冷剂进行压缩的压缩机的装置，特别地是电动马达。该压缩机可以在机动车辆的空气调节系统的制冷剂回路中使用。
相关背景技术
[0003] 根据现有技术已知的用于移动应用的压缩机，特别是用于机动车辆空气调节系统并用于通过制冷剂回路输送制冷剂的压缩机，也被称为制冷剂压缩机，通常制造为具有可变排量的活塞式压缩机或者制造为涡旋式压缩机。压缩机经由带轮进行驱动或被电驱动。
[0004] 电驱动式压缩机除了具有用于驱动适当的压缩机构的电动马达外，还具有用于驱动电动马达的逆变器。逆变器用于将来自动力车辆电池的直流电转变为经由电连接件供应至电动马达的交流电。
[0005] 逆变器具有用于塞入式连接器的插头连接件，插头连接件制造为用于与电动马达的连接件进行电连接并因此用于将电力从逆变器传输至电动马达的销。逆变器的连接件可以布置在PCB上。
[0006] 常规地，玻璃金属压盖用于引导塞入式连接器穿过壳体。在制造玻璃金属压盖时，待连接的所有部件的公差要相加。在用于与电动马达和逆变器的连接件进行电连接的塞入式连接器的对准方面的大偏差将通过高灵活性和高精度两者而补偿。
[0007] 由于当前可用的连接部件不能充分补偿存在的公差，并且由于在PCB组装期间、特别是在将塞入式连接器连接至PCB时产生的临界机械张力，因而塞入式连接器不能直接地连接至逆变器的PCB。因此，塞入式连接器必须间接地连接至PCB，例如通过母线、焊接的冲压件和弯曲件、实心的或柔性的压配合元件或夹具、螺纹配合圆孔眼、插头配合系统或绞合线而间接地连接至PCB。
[0008] 根据现有技术已知的且用于将塞入式连接器直接连接至PCB的接触元件需要形成用于压配合的高度精确的贯通开口，或者选择性地，这些接触元件将被焊接，这作为附加的工艺步骤，是既成本高又非常耗时的。
[0009] WO 2015 146677A1描述了一种电驱动式压缩机，该电驱动式压缩机具有压缩布置结构、用于驱动压缩布置结构的电动马达以及用于为电动马达供应电流的逆变器。电动马达具有转子和定子以及连接器壳体，定子具有布置在定子芯的端部上的电绝缘线轴和布置在线轴上的线圈，连接器壳体具有用于通过制造为塞入式连接器的销而将线圈电连接至逆变器的连接件。塞入式连接器的朝向逆变器对准的端部经由插孔连接件连接至逆变器。
[0010] 因此，根据现有技术已知具有大量部件和电转换点的非常复杂的系统。此外，还存在诸如螺钉或螺栓之类的元件从系统脱离的风险。已知的压制技术——选择性的焊接以及螺钉连接，在安装和制造中需要附加的、耗时的工艺步骤。此外，通常无法保证在安装或操作期间对公差的几何补偿或还有热补偿。
具体实施方式
[0070] 图1a以横截面图示出了蒸汽流体的电驱动式压缩机1，电驱动式压缩机1尤其是用于机动车辆的空气调节系统以用于通过制冷剂回路输送制冷剂，电驱动式压缩机1具有布置在壳体2中的作为用于驱动压缩机构4的装置3的电动马达3以及逆变器5的布置结构。电动马达3经由逆变器5的切换装置6而被供应电能。
[0071] 电动马达3具有定子7以及布置在定子7内部的转子8，定子7具有基本上中空筒形的定子芯以及缠绕在定子芯上的线圈。转子8设定成在电能经由连接布置结构供应至定子7的线圈时进行旋转运动。在定子7的端面处制造有连接布置结构9并且该连接布置结构9具有多个电连接件。
[0072] 转子8同轴地布置在定子7内部并且布置成使得转子8可以绕旋转轴线旋转。驱动轴10可以与转子8一体地制造或作为单独的元件制造。
[0073] 电动马达3和制造为具有静涡旋件和动涡旋件的涡旋式压缩机的压缩机构4布置在由壳体2封围的容积内，其中，壳体2由用于安装电动马达3的第一壳体元件以及用于安装压缩机构4的第二壳体元件制造，并且优选地由金属、特别是铝制造。
[0074] 其中蒸汽流体、尤其是制冷剂被压缩的压缩机构4的动涡旋件通过连接至电动马达3的转子8的驱动轴10进行驱动。根据此处未表示出的实施方式，例如，压缩机构也可以制造有摇摆板。
[0075] 用于控制电动马达3的操作的切换装置6具有PCB 12，PCB 12制造有不同的切换元件11。在PCB 12上安装并电连接有不同的控制电路和部件，并且这些控制电路和部件被从外部电源供应电能。
[0076] 在定子7的端面上布置有具有安装元件的支撑元件，该安装元件具有用于连接器壳体的连接通道，连接器壳体具有连接端子。连接器壳体的连接端子用作电动马达的线圈与逆变器之间的电连接的部件、特别是导电的销状的连接元件，这些连接元件插入穿过支撑元件的安装元件的连接通道并塞入到连接器壳体的连接端子中。
[0077] 图1b以立体图示出了根据现有技术的逆变器的具有切换元件11的PCB 12'以及连接布置结构9'，连接布置结构9'具有被压入到PCB 12'中的接触套筒15'。图1c以俯视图示出了根据图1b的PCB 12'，PCB 12'具有被压入到PCB 12'中的接触套筒15'。
[0078] 连接布置结构9'的导电的销状的连接元件13'代表与此处未示出的电动马达的电连接件连接的连接件，这些连接元件13'通过被压入到PCB 12'中的接触套筒15'而连接至逆变器。也被称为塞入式连接器的连接元件13'彼此平行地固定在安装元件14'内部。接触套筒15'也彼此平行并布置在与连接布置结构9'的塞入式连接器13'相同的间隙处以用于安装塞入式连接器13'。接触套筒15'被直接压入到PCB 12'中。
[0079] 为了将各个部件电连接至彼此，在PCB 12'上选择性地焊接有母线16。例如，每个接触套筒15'在母线16的端部上既电连接又机械连接至母线16。
[0080] 当布置结构装配时，塞入式连接器13'各自插入到接触套筒15'中。塞入式连接器13'和接触套筒15'制造成使得每个塞入式连接器13'以外表面与中空圆筒形状的接触套筒
15'的内表面以使得建立电接触的方式而接触。
[0081] 通过母线16产生的间接接触的目的是补偿在对电连接的各个部件进行布置时存在的公差。此外，这种间接接触仅能与相对长的且柔性的母线16结合地实现。
[0082] 图2a以立体图示出了连接布置结构9，特别是玻璃金属压盖，连接布置结构9具有连接元件13、安装元件14以及结构元件17以及具有第一接触元件15‑1a和第二接触元件15‑1b的第一接触装置15‑1，连接布置结构9用于将布置在电动马达的连接器壳体中的连接件与逆变器的连接件电连接。
[0083] 连接元件13插入穿过板状安装元件14。呈直销形式的每个连接元件13——在下文中也称为塞入式连接器13——布置成使得形成有沿着公共轴线、特别是沿着纵向轴线对准的三个不同的区域。第一区域和第二区域各自突出超过板状安装元件14的彼此相反布置的表面。塞入式连接器13的第三区域在每种情况下布置在安装元件14内部。
[0084] 优选地制造为在整个长度上具有恒定直径的直圆柱的插头连接器13各自以第三区域布置在位于安装元件14内部的贯通开口内。贯通开口的内径与塞入式连接器13的外径加上用于在贯通开口内部安装并固定塞入式连接器13的间隙相对应。在塞入式连接器13与包围安装元件14的壁之间产生的槽由结构元件17、特别是玻璃结构元件填充。将槽填充并且优选地由玻璃制造的结构元件17一方面用于将塞入式连接器13固定在贯通开口内部并因此固定在安装元件14上，以及另一方面用于将导电的塞入式连接器13与安装元件14隔离，其中，结构元件17在塞入式连接器13的方向上突出超过安装元件14的对应表面的平面。结构元件17的突出部各自基本上呈锥体或截锥体的形式。
[0085] 由于难以设定和复制，塞入式连接器13在安装元件14内部的布置受到制造公差的影响，特别是因为在制造时所有工具的公差相加。偏差将通过高灵活性和高精度两者而补偿。
[0086] 为了安全的电连接并补偿存在的公差，接触装置15‑1的第一实施方式具有两个接触元件15‑1a、15‑1b，接触元件15‑1a、15‑1b彼此同轴地布置并且在接触装置15‑1装配时沿着公共的纵向轴线延伸。基本上制造为具有封闭端面的中空筒形的接触套筒的第一接触元件15‑1a于径向方向上定位在第二接触元件15‑1b的外表面上，使得第一接触元件15‑1a完全封围第二接触元件15‑1b，其中，第二接触元件15‑1b制造为弹簧接触元件，特别是具有可弹性变形的片状接触弹簧的弹簧接触元件。
[0087] 图2a示出了接触装置15‑1的第二接触元件15‑1b以及接触装置15‑1的第一接触元件15‑1a两者，第二接触元件15‑1b被压入到塞入式连接器13的突出超过安装元件14的区域上，第一接触元件15‑1a在此不可见。第二接触元件15‑1b完全布置在第一接触元件15‑1a内部并且因此被第一接触元件15‑1a遮住。
[0088] 第一接触元件15‑1a基本上呈中空圆筒形的套筒的形式，套筒具有封闭的端面以及第一部分和第二部分，第一部分和第二部分各自沿套筒的轴向方向延伸并且通过制造为套环15a、特别是制造为座部或凸缘的部分而连接至彼此。套环15a制造成围绕套筒的整个外表面。
[0089] 因此，第一部分从套筒的第一端面延伸直至套环15a，并且第一部分制造成在轴向方向上比从套筒的封闭的第二端面延伸直至套环15a的第二部分具有更大范围。
[0090] 此外，套筒具有用于安装第二接触元件15‑1b的开口，开口具有优选地在整个长度上恒定的内径，特别地制造为盲孔并且从套筒的第一端面延伸至封闭的第二端面。第一接触元件15‑1a的封闭的端面在安装接触装置15‑1时用作第二接触元件15‑1b的止动部并且用于将第二接触元件15‑1b固定在塞入式连接器13与第一接触元件15‑1a之间，其中，第一接触元件15‑1a的封闭的端面防止第二接触元件15‑1b在安装期间沿着塞入式连接器13发生不期望的移位。
[0091] 中空筒形的第一接触元件15‑1a在第一部分和第二部分两者中均以基本恒定的壁厚制造。套环15a在相对于第一接触元件15‑1a的纵向轴线竖向地延伸的平面上对准，并在径向方向上突出超过节段的外表面，使得第一接触元件15‑1a在套环15a的区域中以更大的壁厚制造。
[0092] 第一接触元件15‑1a在第一接触元件15‑1a的特别地制造为盲孔的开口的轴向方向上的延伸，优选地基本上与塞入式连接器13的突出超过安装元件14或结构元件17的区域的最大长度相对应。
[0093] 图2b至图2d以PCB 12的侧视图、横截面图和立体图示出了处在当逆变器安装在PCB 12上时的状态下的具有根据图2a的接触装置15‑1的连接布置结构9。
[0094] 第一接触元件15‑1a直接布置在PCB 12中并焊接至PCB 12，其中，接触套筒始终以其第一端面引导地插入穿过PCB中的贯通开口直到凸缘状或凸起状的套环15a与PCB 12的表面接触为止。因此，套环15a在安装时用作轴向的止动部和支撑部。一方面，第一接触元件15‑1a以第一接触元件15‑1a的第一部分以及套环15a在PCB 12的第一表面上突出超过PCB
12。另一方面，第一接触元件15‑1a以第一部分的一部分在PCB 12的第二表面上突出超过PCB 12。
[0095] 待在PCB 12中形成的贯通开口的直径基本上对应于第一接触元件15‑1a的第一部分的外径加上用于安装并焊接各部件的间隙。由金属制造的第一接触元件15‑1a的表面被处理，特别是被涂覆，尤其是被镀锡，例如经过回流焊接处理。
[0096] 第一接触元件15‑1a的形式和设计适于PCB 12的自动完成。在第一接触元件15‑1a自动安置在PCB 12的贯通开口中之后，第一接触元件15‑1a通过软焊接而连接至PCB 12。此外，制造为轴向止动部的套环15a在焊接过程期间提供了足够的焊接槽，以便在安装和操作期间承受所有负载。
[0097] 在安装过程期间，也制造为特别地具有可弹性变形的片状接触弹簧的套筒状弹簧接触元件的第二接触元件15‑1b，附接到连接布置结构9的塞入式连接器13中的一个塞入式连接器13上，塞入式连接器13通过安装元件14联接。第二接触元件15‑1b的壁制造成在端面的区域中呈圆环的形式并且在片状接触弹簧的区域中在径向方向上均匀地向外凸起。制造为条形形状的片状接触弹簧在端面上连接至彼此。图2e至图2h以分解图和立体整体图以及细节图示出了第一接触装置15‑1的第二接触元件15‑1b。
[0098] 第二接触元件15‑1b在每个端面的区域中具有比塞入式连接器13的外径略小的内径，并且当装配该布置结构时，片状接触弹簧中的每个片状接触弹簧的内表面与塞入式连接器13的外表面接触，使得建立与塞入式连接器13的电接触。为了能够在安装时以及当在装配该布置结构时应用弹簧力，圆环在第二接触元件15‑1b的壁的端面的区域中制造有优选槽状的开口18，并且特别地在轴向方向上完全开槽。开口18允许圆环的直径至少略微扩大，以便能够产生所需的弹簧力。
[0099] 第二接触元件15‑1b在由片状接触弹簧形成的区域中具有最大外径，该最大外径大于第一接触元件15‑1a的内径。当将第二接触元件15‑1b插入到第一接触元件15‑1a的开口中时，各个片状接触件与第一接触元件15‑1a的内表面产生接触并弹性变形，使得在接触装置15‑1的接触元件15‑1a、15‑1b之间建立电连接。
[0100] 根据安装顺序，由于弹性变形，第二接触元件15‑1b被固定成使得第二接触元件15‑1b不会在塞入式连接器13上的端面的区域中或在第一接触元件15‑1a内部的片状接触弹簧的区域中丢失。
[0101] 当装配该布置结构时，具有牢固地连接至PCB 12的第一接触元件15‑1a的PCB 12附接到连接布置结构9的塞入式连接器13上，其中第二接触元件15‑1b塞到塞入式连接器13上，使得第二接触元件15‑1b与塞入式连接器13布置在第一接触元件15‑1a内部。
[0102] 在当该布置结构装配的状态下，第二接触元件15‑1b各自固定在塞入式连接器13的一个外表面与第一接触元件15‑1a的内表面之间的间隙内部，该间隙制造为槽，特别是基本上制造为环形槽。
[0103] 第二接触元件15‑1b在环形端面中的位于在轴向方向上向外面向的一侧的一个环形端面上制造有锁定机构19，锁定机构19径向向内面向并且在安装在塞入式连接器13上时用作止动件并且将第二接触元件15‑1b固定在第一接触元件15‑1a与塞入式连接器13之间。锁定机构19确保第二接触元件15‑1b在塞入式连接器13上仅塞到某个位置并锁定到位。锁定机构19可以例如制造为根据图2e和图2f的径向地向内面向的完全封闭的套环或者根据图2g和图2h制造为呈钩状件或指状件形式的单独元件。此外，可以想到具有优选地彼此相对布置的至少两个单独元件的锁定机构的实施方式。
[0104] 在安装时，第一接触元件15‑1a、第二接触元件15‑1b和塞入式连接器13以使得存在的公差得到充分补偿以能够也在极端公差条件下安装塞入式连接器13并且在PCB 12与塞入式连接器13之间建立电连接的方式对准和布置。
[0105] 图3a和图3b以立体图和横截面图示出了处在当逆变器安装在PCB 12上的状态下的连接布置结构9的塞入式连接器13，塞入式连接器13各自具有第二接触装置15‑2。图3c和图3d以侧视图和立体细节图示出了具有第一接触区域15‑2a和第二接触区域15‑2b的第二接触装置15‑2。
[0106] 第二接触装置15‑2也基本上制造为中空筒形的接触套筒以用于安全电连接并且补偿塞入式连接器13与PCB 12之间存在的公差，第二接触装置15‑2具有沿着共同的纵向轴线延伸的第一接触区域15‑2a和第二接触区域15‑2b。接触装置15‑2作为一件式部件形成有接触区域15‑2a、15‑2b。
[0107] 第一接触区域15‑2a和第二接触区域15‑2b经由制造为套环15a、特别地制造为座部或凸缘的部分连接至彼此。套环15a制造成围绕套筒的整个外表面。因此，第一接触区域15‑2a从套筒的第一端面延伸直至套环15a，并且第一接触区域15‑2a制造成在轴向方向上比从套筒的第二端面延伸直至套环15a的第二接触区域15‑2b具有更小范围。此外，套筒具有用于安装塞入式连接器13的开口，特别是贯通开口，并且贯通开口因此从套筒的第一端面延伸至第二端面。
[0108] 在第一接触区域15‑2a中，中空筒形的接触装置15‑2以基本上恒定的壁厚制造。套环15a在相对于中空筒形的第一接触区域15‑2a的纵向轴线竖向地延伸的平面上对准，并且在径向方向上突出超过接触区域15‑2a、15‑2b的外表面，使得接触装置15‑2在套环15a的区域中以更大的壁厚制造。
[0109] 第一接触区15‑2a直接布置在PCB 12中并焊接至PCB 12，其中，接触套筒始终以接触套筒的第一端面引导地插入穿过形成在PCB 12中的贯通开口，并且具有与PCB 12的表面接触的凸缘状或凸起状的套环15a，套环15a意在作为轴向止动部和支撑部。接触装置15‑2特别地以第二接触区域15‑2b和套环15a在PCB 12的表面上突出超过PCB 12。第一接触区域15‑2a至少以主要部分布置在PCB 12的贯通开口内。
[0110] 待在PCB 12中形成的贯通开口的直径基本上对应于第一接触区域15‑2a的外径加上用于安装并焊接各元件的间隙。由金属制造的第一接触装置15‑2的表面被处理，特别是被涂覆，特别是被镀锡，例如经过回流焊接处理。
[0111] 在优选地将接触装置15‑2自动插入到PCB 12的贯通开口中之后，接触装置15‑2通过软焊接的方式连接至PCB 12。此外，制造为轴向止动部的套环15a在焊接过程期间提供了足够的焊接槽，以便在安装和操作期间承受所有的负载。
[0112] 在装配期间，具有制造为弹簧接触元件、特别是具有可弹性变形的片状接触弹簧的弹簧接触元件的第二接触区域15‑2b的接触装置15‑2，被塞到塞入式连接器13上。第二接触区域15‑2b的壁制造成在端面的区域中呈圆环的形式并且在片状接触弹簧的区域中在径向方向上均匀地向内凸起。制造为条形形状的片状接触弹簧在端面上连接至彼此，然而另外，第二接触区域15‑2b的端面连接至套环15a。
[0113] 片状接触弹簧是接触装置15‑2的一体部分。片状接触弹簧由筒形套筒的原始形式制造，其中，套筒的壁在第二接触区域15‑2b中沿轴向方向或纵向方向开槽数次。如上所述的那样制造的在周向方向上具有恒定且优选地相同的宽度并且在轴向方向上具有相同长度的条状部朝向套筒的内表面弯曲，从而产生片状接触弹簧。片状接触弹簧呈环形布置。
[0114] 第二接触区域15‑2b在轴向方向上的延伸优选地基本上与塞入式连接器13的突出超过PCB 12的区域的最大长度相对应。
[0115] 接触装置15‑2在整个第一接触区域15‑2a中以及第二接触区域15‑2b的每个端面上都具有与塞入式连接器13的外径相对应的内径，使得接触装置15‑2的内表面在该布置结构装配时与塞入式连接器13的外表面接触并且因此建立与塞入式连接器13的电连接，或者该内径大于塞入式连接器13的外径。
[0116] 具有从接触装置15‑2的径向方向偏转的片状接触弹簧的第二接触区域15‑2b具有小于塞入式连接器13的外径的最小内径。当将塞入式连接器13插入到接触装置15‑2的开口中时，各个片状接触件与塞入式连接器13的外表面接触成使得各个片状接触件弹性变形，使得在塞入式连接器13与接触装置15‑2之间建立电连接。
[0117] 当装配该布置结构时，PCB 12塞到布置在PCB 12中并牢固地固定至PCB 12的插头连接器13上，使得塞入式连接器13布置在接触装置15‑2内部。塞入式连接器13中的每个塞入式连接器均被接触装置15‑2完全封围。
[0118] 在装配状态下，接触装置15‑2和塞入式连接器13以使得存在的公差得到充分补偿以能够也在极端公差条件下安装塞入式连接器13并且在PCB 12与塞入式连接器13之间建立电连接的方式对准和布置。
[0119] 工业适用性
[0120] 本发明涉及用于将用以驱动压缩机的装置所用的电连接件连接的布置结构。本发明还涉及用于安装该布置结构的方法，以及用于驱动用以对蒸汽流体、特别是制冷剂进行压缩的压缩机的装置，特别地是电动马达。该压缩机可以在机动车辆的空气调节系统的制冷剂回路中使用。
