用于通风、加热、和/或空气调节单元的通风设备

摘要

本发明涉及一种用于机动车辆乘客室的通风单元的通风设备(1)，所述通风设备包括：产生气流(11、12)并且可以由电动机驱动的叶轮(4)；以及印刷电路板(15)，其具有紧固至其的、可以释放热量的至少一个电子部件(19)。印刷电路板(15)包括设置在印刷电路板(15)的部分(21)中的至少一个通孔(18)。通风设备(1)被配置以使得由叶轮(4)产生的气流(11、12)沿着印刷电路板(15)的所述部分(21)移动。

说明书

技术领域

本发明的技术领域是通风设备，其意图为在用于机动车辆的通风、加热、 和/或空气调节单元内建立气流的运动。

背景技术

这样的通风、加热、和/或空气调节单元通常由壳体形成，界定气流在其 中移动的通道。热交换器位于壳体内部，以便于加热和冷却分派到机动车辆 乘客室中的气流。气流由通风设备设置为在壳体中循环，所述通风设备由控 制装置控制、并且包括容纳电动机的支撑部，所述电动机驱动叶轮旋转。支 撑部被安装到壳体上，并且叶轮的旋转允许气流从壳体外吸入、并且在壳体 内分派。以这种方式，气流与热交换器之间发生热交换，以使得热力学地调 节车辆乘客室。

在通风设备的领域中，已知的是，将控制装置安装为直接地邻近于驱动 叶轮的电动机。这样的控制装置因此附接至支撑部。控制设备通过作用于发 动机电压来管理叶轮的旋转速度。该类型的管理系统使用集成到印刷电路板 上的电子部件来构成控制装置。

这些电子部件中的一些释放热量。继而已知的是，添加散热器到印刷电 路板，所述散热器的功能是散逸由电子部件发出的热量。该散热器被应用至 印刷电路板的面，散热器与印刷电路板的面之间设置有热传导膏体，以便于 保证所述板与散热器之间的良好热量传导。

上文提到的结构具有多个缺陷。首先，这样的散热器是大的部分，占据 通风设备中的相当大空间，这限制了减小通风设备尺寸的可能性。并且，已 知通风设备的重量由于散热器的存在而进一步增大，所述散热器是由铝合金 制成的。最后，散热器是代表着通风功能中不可忽略的成本的部分。

发明内容

本发明的目的因此是消除上述缺陷，主要是通过布置通风设备使得现有 技术中的大的散热器可在尺寸上减小或甚至完全删除。因而，由叶轮带入循 环的气流被引导在电路板的面的上方，特别地是在其中产生至少一个孔的地 带上方，这样的孔例如在其周界上被金属化、或甚至被填充以形成热排放部 (drain)。

本发明的目的因此是一种用于机动车辆乘客室的通风单元的通风设备， 所述通风设备包括产生气流并且能够由电动机驱动的叶轮、以及印刷电路 板，所述印刷电路板上附接有能够释放热量的至少一个电子部件，所述印刷 电路板包括设置在所述印刷电路板的部分中的至少一个通孔，通风设备被配 置以使得由叶轮产生的气流经过印刷电路板的包括至少一个孔的所述部分。 这样的结构允许热量直接地在印刷电路板与迫入气流之间散逸，这避免了对 散热器的依赖。因而，根据本发明的通风设备不包括散热器。

印刷电路板形成能够控制电动机的控制设备。该控制设备是确定叶轮的 旋转速度的装置，所述旋转速度是机动车辆命令的函数。

更精确地，印刷电路板由第一面、和相对于所述印刷电路板与第一面相 反的第二面界定，所述第一面上至少附接有能够释放热量的电子部件，所述 第二面至少形成经过有气流的印刷电路板的所述部分。理解的是，气流与该 第二面接触以捕获存在于印刷电路板上的热量。

有利地，热量传导器件延伸到孔中。热传导装置形成由电子部件产生的、 存在于第一面上的热排放部，并且气流经过第二面。

根据示例性实施例，热传导装置通过将孔金属化而形成。界定孔的印刷 电路板的壁因而由形成热路径的金属层覆盖。

根据变型例，热传导装置的端部敞开至第二面以便于气流经过其。理解 的是，热量传导装置从第一面延伸至第二面以延伸到气流的中心部中。

还有利地，热传导装置与电传导轨道接触，所述电传导轨道在第一面上 延伸直到电子部件。传导轨道，以及传导电流，被配置为将由电子部件产生 的热量朝着热传导装置排放。

更精确地，电子部件的外部周界界定第一面上的第一区域，孔界定第一 面上的第二区域，第一区域和第二区域分隔开一不等于零的距离。换句话说， 电子部件不布置在孔的上方，该电子部件与孔之间的热排放部继而由至少在 这两个部件之间延伸的电传导轨道提供。

可替代地，电子部件的外部周界界定第一面上的第一区域，孔界定第一 面上的第二区域，第一区域和第二区域至少部分地重叠。

上文两种情况中提到的区域对应于在所涉及的元件延伸部中测量的印 刷电路板上的表面。因而，一区域形成电子部件的突起，一个或多个孔，其 垂直于印刷电路板的平面。

根据本发明的通风设备特别地包括在孔的水平处附接至印刷电路板的 热沉，所述热沉从第二面敞开以便于气流经过所述热沉。

这样的热沉被附接至第二面，有利地通过钎焊。

可替代地或附加地，热沉附接至第一面，也例如通过钎焊。

热沉包括抵靠印刷电路板形成止动部的头部。

有利地，经过有气流的印刷电路板的部分承载至少多个传导轨道，配置 为限制在所述部分上延伸的两个传导轨道之间的电接触风险。这样的配置是 有利的，因为印刷电路板上方的气流可包含会潜在地引起短路的外来体(杂 质、颗粒、水)。这避免与水、外来体、或轨道之间电压相关联的电化学迁 移。所述轨道继而布置在印刷电路板的部分上的第二面上，以限制由于该现 象的轨道之间的电接触风险。根据示例性实施例，这样的配置导致两个紧邻 轨道之间的距离大于1.5mm。

根据本发明的特征，设置有将印刷电路板分隔成经过有气流的所述部 分、和没有所述迫入气流的地带的壁。这样的壁可例如形成构成通风设备的 部分的支撑部的部分。该壁的边缘继而抵靠印刷电路板的第二面，以引导气 流。

经过有气流的印刷电路板的部分优选地不承载电子部件。如上文解释 的，该部分可包括第二面上延伸的传导轨道。

根据本发明的特征，至少一个电子部件附接至所述地带，特别是在第二 面上。

本发明最后涉及一种通风单元，其包括根据上文描述特征中的任一项的 通风设备。

本发明的第一优势是设计较轻的、相对于现有技术更紧凑、并且更节省 成本的通风设备的可能性，同时保证可兼容的使用在汽车行业中的可靠性、 并且确保散逸热量的冷却部件的功能。

附图说明

从阅读给出信息的下文描述、参照附图中，本发明的进一步特征、优势 和细节将变得更明显，其中所述附图为：

图1是根据本发明的通风设备的示意性视图，

图2是横截面视图，其图示了根据本发明的通风设备的第一变型实施例 的细节，

图3是横截面视图，其图示了根据本发明的通风设备的第二变型实施例 的细节，

图4是横截面视图，其图示了根据本发明的通风设备的第三变型实施例 的细节，

图5是横截面视图，其图示了根据本发明的通风设备的第四变型实施例 的细节，

图6是横截面视图，其图示了根据本发明的通风设备的第八变型实施例 的细节。

必须提到的是，附图详细地描述了本发明而用于实施本发明，其中所述 附图在合适时还自然地还可限定本发明。

具体实施方式

图1图示了根据本发明的通风设备1。这样的通风设备包括支撑部2， 在所述支撑部内容置有电动机3。根据示例性实施例，这样的电动机是电刷 和换向器类型的，但是本发明优选地涉及无刷电动机。

电动机3旋转地驱动叶轮4，所述叶轮包括在该图中以虚线示出的盘5。 由于电动机的轴联接至盘5，所以该盘形成驱动叶轮的装置。这样的盘例如 在一定意义上是实心的，其壁不具有开口。根据另一替代方式，这样的盘5 具有多个孔口(orifices)。

在这样的盘的周界上，多个叶片6在平行于电动机轴的延伸方向的方向 上延伸。每个叶片的端部经由带7附接。这样的叶轮4因而形成鼠笼式叶轮， 还被称为径向涡轮。

在叶轮4相对于电动机3的相对侧是控制设备8，所述控制设备的功能 是通过控制发送至电动机3的电压或电流来控制叶轮4的旋转速度。所述控 制设备8抵靠支撑部3安装，所以其可以暴露于由叶轮4产生的气流，所述 控制设备由盖9覆盖，以限制外来体进入到安装有控制设备的通风设备的区 部。

支撑部2包括凹部10，其中由叶轮4带入循环的气流可循环，这样的气 流由两个附图标记11和12图示性地代表。所述凹部10侧向地以至少一个 第一壁13为边界，并且有利地以第二壁14为边界。理解的是，气流11、12 由支撑部3、以及由标记为附图标记13和14的侧壁中的至少一个或另一个 来引导。

该通道还由控制设备8界定。更精确地，通道由构成控制设备8的印刷 电路板15界定。印刷电路板15由热绝缘基底形成，其上形成有电传导轨道。

该印刷电路板15包括第一面16、和相对于印刷电路板的本体与第一面 相反的第二面17。关闭气流循环通道11、12的印刷电路板15的区部，与第 一壁13和第二壁14组合，形成其中布置有至少一个孔18的所述板的部分， 这样的孔是通孔，即在第一面15和第二面17中是敞开的。

印刷电路板15的第一面16承载电子部件，特别是功率部件19，其散逸 热量并且必须冷却以保证与汽车行业中使用相兼容的可靠性水平。释放热量 的这些部件例如是晶体管，特别是MOSFET类型的晶体管，还可以是冷凝 器或分流器(shunts)。第一面16可自然地接收参与控制系统的实施或电动 机的保护的其他电子部件20。

印刷电路板的第二面17首先分为经过有由叶轮4带入循环的气流11、 12的印刷电路板15的部分21，并且其次是不暴露于由叶轮4产生的气流的 地带22。一个或多个孔18布置在部分21中，并且被配置为接收热传导装置。

将印刷电路板分为部分21和地带22是由第一壁13、并且有利地由第二 壁14实现的。理解的是，气流11、12经过和包括至少一个孔18的印刷电 路板的部分齐平的第二面17，以冷却该部分、并且通过相关性而冷却释放热 量的电子部件19。

印刷电路板的这样的部分21形成用于传导轨道的支撑部。换句话说， 多个传导轨道在其上经过有气流的第二面上延伸，所述轨道被布置以限制两 个传导轨道之间的短路风险。这样的布置例如是分离传导轨道的最小距离， 所述传导轨道经过有气流的部分上延伸。根据一个实施例，这样的距离例如 至少是1.5mm。

根据本发明，地带22可包括在地带22处附接至第二面17的至少一个 电子部件34。该地带还包括多个传导轨道。

根据一个实施例，一个或多个孔18包括热传导装置23。根据图1中的 实施例，热传导装置包括可由热传导材料填充的热路径。换句话说，界定孔 的印刷电路板的内壁被金属化以形成从印刷电路板的第一面16延伸至第二 面17的热排放部。根据变型例，由金属化部分24围绕的孔的中心地带可以 是空的(free)，形成一空间。根据另一替代例，孔的中央地带可填充有、或 涂覆有材料，所述材料例如是传导轨道中的一个的铜、或者是用于钎焊的材 料。

金属化孔的一个端部延伸到第二面的平面中，并且因此气流11、12经 过所述端部。可替代地，孔18的金属化部分24可突出超过第二面17的平 面，以使得延伸到气流11、12中。在上文提到的情况二者中，一个或多个 金属化壁形成热排放部，其将由电子部件19产生的热量朝着气流传导以将 热量散逸在气流中。

根据图2中示出的本发明的第一变型例，热传导装置23是由金属化孔 18形成的、优选地填充有热传导材料的热路径组件。在图2的示例中，设置 有多个孔18，它们全部具有金属化壁。

孔18的金属化部分24例如包含在印刷电路板15的厚度中，并且在第 一面16侧上被连接至在第一面16上延伸的传导轨道25。根据第一变型例， 释放热量的电子部件不直接地安装在孔18处。相反，其远离孔，并且电传 导轨道25在传导电力的同时将热量从电子部件朝着孔18的一个或多个金属 化部分24排放。这里理解的是，电子部件的外部周界界定第一面16上的第 一区域(在图上不可见)，而包含热传导装置23的一个或多个孔18界定第 一面16上的第二区域26，第一区域和第二区域26分隔开一不等于零的距离。 第一区域是由垂直于印刷电路板的平面的电子部件的突起界定的第一面16 的区段。第二区域26是由孔18占据的第一面16的区段。在多个孔18的情 况下，第二区域26是由围绕多个孔18的周界界定的。

与电传导轨道25相对，孔18的金属化部分24端接在第二面17的平面 中，并且热沉27在热传导装置23下方附接至板，所述热沉从第二面17开 始、并且端接在凹口10中，所述凹口界定其中有气流循环的通道。所述热 沉27由杆28形成，所述杆在热传导装置23的水平处(即，至少在第二区 域26的水平处)、通过钎焊连结部29而固定至第二面17。

为了简化图3到5，金属化部分24和孔18象征性地示出。尽管如此， 清楚的是，上文描述的、并且在图2中图示的实施例的技术内容可转置至图 3到5中图示的实施例，特别是与热量传导装置23相关的结构。

图3示出了实施例的第二变型例，其类似于图2中示出的变型例。不同 之处将在下文描述，并且相同元件应参照图2的描述。

一个不同之处是能够释放热量的电子部件19的定位。尽管，在图2上， 这样的部件与一个或多个孔间隔开，电子部件19在多个孔18的水平处、并 且有利地在热传导装置23的水平处、特别地是通过钎焊固定至第一面16。 换句话说，电子部件19的外部周界在第一面16上界定第一区域，这里以附 图标记30表示。该第一区域30重叠于界定围绕多个孔18的周界的第二区 域26。本发明涉及在该图中示出的情况，其中第一区域30完全叠加在第二 区域26上；还涉及其中第一区域30仅部分地叠加在第二区域26上的情况。 换句话说，本发明包括电子部件19完全布置在多个孔18上的情况，还包括 其中电子部件19仅部分重叠于多个孔18的情况。该图的变型例还包括热沉 27，例如与图2中的相同。

本发明的第三变型例示出在图4中。印刷电路板15的部分21接收热传 导装置23，与图2和3中的相同。然而，热沉27采取不同的形成。实际上， 其在热传导装置23的水平处、从一侧至另一侧地穿过印刷电路板15，例如 在其中间。杆28继而具有敞开到气流中的第一自由端部，以及由头部31罩 住、优选地与杆28一体形成的第二端部。头部31形成平坦表面，其在热传 导装置23的水平处、通过钎焊连结部29而固定至第一面16。

图5中的变型例类似于图4中的变型例。不同之处将在下文解释，并且 对于相同元件参照图4的描述。不同之处在于，将热沉27固定至热传导装 置23的方法。

热沉27包括由头部31罩住的杆28，与图4中的变型例相同。头部31 不在第一面16的水平处钎焊至热传导装置23。热沉27继而通过其头部31 而停靠在传导装置23的第一端部上，并且经由产生在第二面17处的钎焊连 结部29而附接至所述传导装置。

本发明的第三变型例(图4)和第四变型例(图5)使用具有头部31的 热沉27，所述头部在附接至第一面16的电子部件之间突出、或换句话说延 伸超过第一面16的平面。除热传导装置外，头部帮助捕获由电子部件产生 的热量，以便于朝着杆28排放，当气流由叶轮产生运动时，所述杆经过有 气流。

图6示出了本发明的另一变型例。热沉27包括其具有头部31的杆28， 这里意图为形成抵靠印刷电路板15的第二面17的止动部。这样的头部31 位于杆28与固定螺柱33之间，所述固定螺柱通过施加力而插入到孔18中。 电传导轨道25与热沉27之间的热传导通过固定螺柱33与传导轨道25之间 的物理接触而发生，特别地是在固定螺柱33的外部周界上。

上文变型例中描述的通风设备1可包括多个孔18和/或多个相同的热量 传导装置23和/或多个相同的热沉27。

根据另一变型例，根据本发明的通风设备1可包括根据上文呈现的至少 两个变型例制成的热传导装置23和/或热沉27的组合。

根据上文呈现的变型例中的任一个的热沉27有利地由铝合金制成。