CN108370652B - 汇流排装置 - Google Patents

Abstract

总体上，本发明涉及一种用于至少一个半导体模块(2)的电接触的汇流排装置(1)，其中，汇流排装置(1)具有至少两个汇流排(11)，其中至少在汇流排装置(1)的重叠区域(13)中汇流排(11)彼此重叠地布置，其中汇流排(11)彼此电绝缘，其中汇流排(11)分别具有带连接元件(21)的至少一个接片(20)，其中汇流排(11)的接片(20)不重叠地布置。为了减少在一个半导体模块或多个半导体模块的接口之间的相互作用而提出，接片(20)如下地取向，使得可以形成第一轴线(13)，其延伸穿过相应的接片(20)的连接元件(21)和相应的接片(20)至汇流排装置(1)的重叠区域(13)的过渡部(19)的一个点，并且该第一轴线与第二轴线(32)形成0°和45°之间的角度，其中该第二轴线通过对接片(20)的两个连接元件(21)进行连接来形成，其中，汇流排(11)分别具有绝缘区域(14)，其布置成使得在接片(20)中减少或阻止在垂直于第二轴线(32)的方向上的电流。本发明还涉及一种具有这种汇流排装置(1)的变流器模块(3)。

Description

汇流排装置

技术领域

本发明涉及一种用于至少一个半导体模块的电接触的汇流排装置，其中汇流排装置具有至少两个汇流排，其中，至少在汇流排装置的重叠区域中汇流排彼此重叠地布置，其中，汇流排彼此电绝缘，其中，汇流排分别具有带连接元件的至少一个接片，其中，汇流排的接片不重叠地布置。本发明还涉及一种具有这种汇流排装置、半导体模块和至少一个电容器的变流器模块。此外，本发明涉及这种汇流排装置的应用，用于将至少一个半导体模块与至少一个电容器连接。

背景技术

由于半导体能够快速且频繁地切换大电流，半导体需要与电容器低电感地连接。这种电容器也被称为中间电路电容器。为了建立低电感连接，通常使用汇流排。在此，用于大功率的变流器通常构造为具有并排布置的、并联连接的半导体模块(也简称为模块)。在典型的连接几何形状中，直流接口(也称为DC+/DC-接口)并排位于模块的一侧。为了适用于高动态切换的半导体芯片，模块中的以及外部换向电路中的小电感至关重要。这些模块提供了变流器构造模块化的可能性，以通过并联电路来匹配于功率要求或通过独立的负载连接来匹配所需的功能(不同的变流器相)。

在此，并联连接的半导体模块的高度电流对称性是理想的，因为负载最高的模块决定了并联电路的性能。在此，模块的性能应尽可能独立于相邻的独立运行的模块的负载条件。并排布置的直流接口对(即DC+和DC-接口)通常与共用的中间电路汇流排接触。

从DE 10 2004 060 583 A1已知一种用于扁平模块的汇流排和汇流排对。在那里，汇流排具有多个接口连接片，它们分别具有设有孔的连接区域，其中每个接口连接片借助从汇流排的边缘区域开始的缝隙并且借助两次折叠形成，使得它们的连接区域在与汇流排平行的平面中彼此间隔开地并排布置。因此，具有这两个汇流排的低电感的平坦布线系统持续直到进入平坦模块的连接区域为止。

从US 2010/0089641 A1已知一种用于逆变器模块的母线装置，具有功率模块、带有至少一个电容器和电池的电容器模块，通过母线将所有这些组件相连。汇流排具有与电池电耦合的基础部段以及分支母线部段，其从基础汇流排向功率模块延伸并且在基础节点与功率模块之间的点处将功率模块与电容器模块电连接。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于连接到半导体模块的连接元件，该连接元件减少了一个或多个半导体模块的接口之间的相互作用并且厚度很小。

该目的通过一种用于至少一个半导体模块的电接触的汇流排装置来实现，其中，汇流排装置具有至少两个汇流排，其中，至少在汇流排装置的重叠区域中，汇流排彼此重叠地布置，其中汇流排彼此电绝缘，其中汇流排分别具有带有连接元件的至少一个接片，其中，汇流排的接片布置成不重叠的，其中接片如下地取向，使得可以形成第一轴线，该第一轴线延伸穿过相应的接片的连接元件以及相应的接片到汇流排装置的重叠区域的过渡部的一个点，第一轴线与第二轴线以0°与45°之间的角度相交，第二轴线由接片的两个连接元件的连接形成，其中，汇流排装置具有绝缘区域，该绝缘区域布置成使得在接片中减少或阻止在与第二轴线垂直的方向上的电流。该目的还通过一种变流器模块来实现，其具有这种汇流排装置、至少一个半导体模块和至少一个电容器，其中，半导体模块具有两个直流接口，其中直流接口分别与汇流排装置的连接元件电连接，其中电容器具有两个电极，其中汇流排装置的汇流排分别与电容器的一个电极电连接。此外，该目的通过这种汇流排装置的应用来实现，以便将至少一个半导体模块与至少一个电容器连接，其尤其应用在变流器中。

本发明基于以下认知，即通过减少由直流接口处的电流产生的磁场的磁耦合，可以减少一个或多个半导体模块的直流接口之间的相互作用。它们还可以受到汇流排装置的连接元件的设计的影响。为此，可以设想不同的连接设计方案，每个连接设计方案都受到直流电势之间的绝缘要求的限制。常用的相应是以下功能，即中间电路与一个半导体模块或至少两个半导体模块接触，其中在模块周围区域中、特别是模块接口中产生差异。

此时，在汇流排系统中的电流路径总是形成回路，其产生磁场并与外部场耦合。汇流排系统中的电流密度分布主要取决于欧姆阻抗和电感阻抗以及几何强制条件。频率越小，与欧姆损耗相应的电流密度分布就越多。频率越高，正向电流越尝试到反向电流附近，以使得磁场的能量含量最小化。“正向电流”描述了在这两个汇流排的一个汇流排中的电流。反向电流是在相应的另一汇流排中的与正向电流反向的电流。为了尽可能良好地补偿正向和反向电流，汇流排在重叠区域内相互平行地布置。距离基本上由汇流排的电势差来确定。必须防止汇流排之间出现飞弧。为了保持尽可能小的距离并因此保持极低的磁场形成，证明为有利的是，在汇流排之间布置绝缘体。这使得能够实施小的距离。

因此，重叠区域并不是磁场的主要来源，因为在该区域中，正向和反向电流彼此补偿，因而所引起的磁场同样也被补偿并且不产生耦合效应。

重叠区域是以下区域，在该区域中两个汇流排重叠。换而言之，这些汇流排在该区域中根据观察角度而并排或者叠放。也就是说，在重叠区域中，当沿垂直于汇流排装置的轴线俯视汇流排装置时，在重叠区域中一个汇流排位于另一汇流排之后。在重叠区域中，汇流排可以平行地布置，然而这并不是绝对必要的。同样可行的是，汇流排在重叠区域的第一部分中平行布置并且在重叠区域的第二部分中、例如在接片与重叠区域之间的过渡部附近不平行地布置。因此，特别是在非平行布置的情况下，仍然可以从重叠布置为前提，即使在汇流排不平行布置的情况下汇流排以直至90°的角度相交。

在接口的区域中，汇流排通常能够不重叠。这个区域因此是无重叠的。无重叠区域借助接片形成。在此，接片分别具有至少一个连接元件。在一个简单的设计方案中，连接元件可以是孔，其可以借助螺钉与半导体模块建立电接触。此时，接片如下地实施，即流过接片的电流产生的磁场不会或仅仅以很小的程度穿透与该接片电绝缘的另一接片或接口。在此，接片如下地取向，使得它们平行于由一个或多个半导体的接口形成的轴线。接片的取向理解为意味着从连接元件到通向重叠区域的过渡部的连接的取向。在运行期间，电流基本上在该方向上流动。另外，与平行走向有直至45°的偏差、即0°至45°的角度范围仍然导致耦合磁场的充分减小。在电流流动与第二轴线平行时，在理想情况下完全消除了耦合。然而，在上述角度范围内，耦合已经非常小，尤其是在有利的方式中已经能够以高频率运行，在该情况中电感特别强烈地起作用。

由于电流在接片中从连接元件向过渡部分展开，在与接片取向垂直的方向上也有一小部分电流，但比平行于接片取向的方向上份额更小或明显更小。因此，可以显著减少或完全避免一个或多个半导体模块的不同接口的磁耦合。

通过根据本发明的布置，可以避免一个模块的相邻电路(例如不同半桥)的或者相邻模块的接口之间、尤其是直流接口之间的不期望的磁耦合，这种不期望的磁耦合会在不同的接片中引起不同作用的电感。特别是在高动态开关过程中，它们一方面在并联电路中会对电流对称性产生不利影响。另一方面，它们在相邻的独立模块的开关表现上导致不期望的耦合，而这些独立模块的换向电流可能根本不同，甚至可能反向地具有相同大小。前述情况通过根据本发明的汇流排装置来避免。

已经证明，模块结构的电感越低以及接口中的电流变化越快，根据本发明的汇流排装置对一个或多个半导体模块的各个接口的退耦越有利。另外，在相邻的电子电路的控制回路中的磁场的寄生耦合也可以显著减小，这种寄生耦合否则会导致不同模块的相关联的开关表现。

汇流排装置尽可能按照带导线来构造，其平坦地引导正向电流和反向电流彼此靠近。在出于绝缘原因而无法实现的位置，几何形状应被设计使得汇流排中的电流不会产生耦合到相邻接口中的磁场分量。所展开的、其中由于寄生磁场能够感生出电压的面积被减小到最小。为此，在平行地间隔开的平面中在轨道之间设有最小面积。由于接片的适当几何形状，不在带导线中流动的电流对相邻模块造成的磁影响被最小化或消除。

利用汇流排系统获得了最少地发射寄生磁场的优点。借此伴随着寄生磁场在不期望的区域中的最小耦合。由此，不仅在功率回路中而且也通过控制回路使得并排布置的多个半导体模块或一个半导体模块的并排布置的电路的相互影响最小化。

对于变流器而言获得以下优点，即例如用于不同相的多个半导体模块能够在空间上极紧密地靠近。由此，这些变流器可以非常小、非常轻、并且紧凑地制造。

证明有利的是，在汇流排装置中布置绝缘区域。绝缘区域是汇流排装置中的非导电区域。换句话说，其是汇流排装置中不存在汇流排的区域或汇流排不在其上延伸的区域。这例如能够以简单的方式通过去除汇流排的材料来实现。因此，汇流排例如可以具有空隙部、切口或孔(圆形、矩形或作为长孔)，它们对汇流排中、尤其是在接片中的电流走向有影响。例如，在铜汇流排中可以存在例如矩形的空隙部、孔或切口，它们阻止或至少减少该区域中和/或特定方向上的电流流动。汇流排部件的空间分离的布置可以被视为绝缘区域，其中在汇流排部件之间的分离部中存在空气。借助绝缘区域，可以引导接片中的电流，使其平行于第二轴线延伸。第二轴线是由接片的两个连接元件的连接形成的轴线。因此，该轴线对应于由一个半导体模块的接口形成的轴线或者由不同的半导体模块的接口形成的轴线。因此能够以简单和成本低廉的方式阻止在一个方向上的以下电流流动，其产生了耦合地作用到其他接口上的磁场。通过接片的取向，在接片中可以有阻止耦合磁场的电流流动。另外，由于引入绝缘区域而阻止了在接片中的以下电流流动，其可能导致耦合磁场。这是以下磁场，其与汇流排装置的其他接片相交。

在此，汇流排装置的绝缘区域可以布置在接片周围或重叠区域周围。另外，可以在汇流排装置中布置多个绝缘区域。绝缘区域还可以延伸到以下区域上，它们位于接片和重叠区域周围。

在本发明的一个有利的设计方案中，接片如下地取向，使得可以形成其他第一轴线，其他第一轴线延伸穿过相应接片的连接元件和相应接片至汇流排装置的重叠区域的过渡部的一个点并且与第二轴线平行地或基本上平行地延伸。在本文中，“基本上平行”意味着与半导体模块的直流接口的不同距离被忽略。该距离由于重叠布置而获得，因为一个汇流排到直流接口中的一个的距离略微大于到另一个直流接口的距离。因此，根据接片的尺寸，由汇流排彼此间距产生的直到10°或直到20°的角度仍然可以被视为在其他第一轴线与第二轴线之间有基本平行。

此外，该设计方案还包括以下情况，即，接片沿以下方向取向，该方向对应于一个和/或多个半导体模块的接口的连接。另外，该设计方案包括重叠区域和接片分别处于一个平面中的情况。由此能够以特别简单的方式制造汇流排装置和对应的汇流排。接片在与由半导体模块的接口形成的轴线平行的方向上的取向不会引起或者至少仅仅引起半导体模块的一个接口的电流对该半导体模块或另一半导体模块的其他接口的轻微相互作用。由半导体模块的接口形成的轴线通常对应于由接片的两个连接元件的连接所形成的轴线。

由于当电流穿流过接片时围绕接片形成大致圆形的磁场线，所以在半导体模块的其余接口处和/或在其余半导体模块的接口处不存在通过该电流形成的磁场。如果有的话，也由于不规则性的原因而仅仅获得杂散场，但是其仅仅是很小的。

接片的方向理解为由接片的连接点和从接片到重叠区域的过渡部所产生的轴线。接片的方向基本上对应于穿流过该接片的电流的方向。

在本发明的另一个有利的设计方案中，绝缘区域布置成在接片与重叠区域之间的过渡部中减少或阻止在垂直于第二轴线的方向上形成电流。已经证明有利的是，接片由导电材料、例如由铜制成并且在连接元件的区域中设置有绝缘区域并进而能够为接片中从连接元件到重叠区域的电流给定一个方向。此时，绝缘区域有利地布置在以下区域中，其位于接片与重叠区域之间并且防止垂直于由一个或多个半导体模块的接口形成的轴线形成电流。此外，已经证明为有利的是，通过绝缘区域阻止以下电流，其与由一个或多个半导体模块的接口形成的轴线以大于45°的角度相交。已证明特别有利的是，阻止与由一个或多个半导体模块的接口形成的轴线不平行的电流。通过绝缘区域，汇流排、特别是面积大于100cm²的大面积汇流排，可以简单地由例如为铜的导电材料制造。

此外，在本发明的该设计方案中已经证明有利的是，接片具有至重叠区域的至少两个过渡部。这些过渡部除了用于电流引导之外，还可以用于固定、即保持汇流排。已经证明，在具有两个过渡部的情况下，已经可以通过接片与重叠区域之间的过渡部来支撑汇流排的重量。可以省弃可能会导致支架机械上超规定的特殊支架。由于超规定，支架对汇流排上的设备和设施在运行时产生的温度波动有敏感反应。通过经由接片支撑汇流排可省弃额外的支架，并且该装置在热膨胀时不会超规定，从而由此可以部分地明显改善该装置的寿命。

在本发明的另一个有利的设计方案中，绝缘区域被布置为邻接重叠区域。在此涉及以下设计方式，如何可以阻止在接片中垂直于第二轴线的电流。为此，在重叠区域周围布置有空隙部，也就是绝缘区域。已经证明特别有利的是，绝缘区域在至少两个或至少三个侧面上或者以圆形切口的形状、特别是半圆形的形状与重叠区域邻接。以这种方式，可以特别简单地形成这种有效的绝缘区域，其可靠地避免或至少显著地减小了接片中垂直于第二轴线的电流。

在本发明的另一有利设计方案中，绝缘区域部分地布置在接片与重叠区域之间的边界处。因此，在接片与重叠区域之间的边界处消除了传导作用，从而没有电流能够在该方向上流动。这种绝缘可以有利地用于在接片中强迫电流平行于第二轴线，这通过借助绝缘区域来避免垂直于第二轴线的分量来实现。因此，接片与重叠区域之间的边界不再代表接片与重叠区域之间的过渡，因为电流不再能够从接片流动到重叠区域或从重叠区域流动到接片。特别地，附图中示出和描述的实施例示出了在接片与重叠区域之间的边界处的绝缘区域。

边界与过渡部的区别在于，在边界的情况中，在该位置处不必存在接片与重叠区域之间的导电过渡部，而是它们仅仅彼此靠近。必要时，如在该实施例中那样，绝缘区域可以至少部分地布置在接片与重叠区域之间的边界处。

在本发明的另一有利的设计方案中，至少两个接片设计为彼此对称的。对称结构引起相对于磁场对称的关系。特别是当没有完全阻止与其他接口的耦合时，通过对称结构可以确保耦合至少相同或至少在各处几乎相同。因此，一个或多个半导体模块的接口至少具有几乎相同的特性。

两个接片的对称设计特别意味着两个接片相关于一个平面彼此对称、镜像对称、轴对称或点对称地设计。

汇流排的对称设计可以通过简单的方式由以下来实现，即两个汇流排设计一致，但是一个汇流排旋转180°地布置。对称的汇流排的情况还包括以下设计方案，即汇流排设计一致，但相对于彼此推移，从而相应汇流排的连接元件位于不同的点处。这具有以下优点，即可以使用相同的汇流排来构建汇流排装置。这通过相同的部件来简化了用于制造这种汇流排装置的物流和仓储。

在本发明的另一个有利的设计方案中，在汇流排装置的重叠区域中，在汇流排之间布置有绝缘层，并且汇流排各自至少部分地抵靠在绝缘层处。已经证明有利的是，在汇流排之间布置绝缘层。有利地，这具有良好的电绝缘性。由此实现了，尽管存在高电势差，汇流排也能够在空间上彼此靠近地布置，而不会由于飞弧出现损坏。在汇流排装置的重叠区域中，汇流排的空间靠近使得尽可能地对由汇流排中流动的电流产生的磁场进行补偿。此外，通过绝缘层确保了由绝缘层的材料厚度而维持了汇流排之间的最小距离。另外，将绝缘层布置在汇流排之间的结构具有更高的机械稳定性。绝缘层也被称为绝缘体。

在本发明的另一个有利的设计方案中，汇流排分别具有至少两个接片，接片分别具有至少一个连接元件。该设计方案适用于将多个半导体模块与汇流排装置相连。替代地或附加地，半导体模块还可以模块化地构造，使得其具有多个类似的直流接口，也就是说多于一个DC+和多于一个DC-接口。因此，由于在半导体模块的结构中存在具有自有接口的多个子模块，其中子模块的接口也是半导体模块的接口，可以提高半导体模块的性能。

具有多个接片的汇流排还特别适用于桥电路的构造，其中交流侧上的多个相经由半导体模块与直流侧上的相同中间电路、特别是相同的一个或多个中间电路电容器相连。

在这两种情况下，已经证明有利的是，设置用于与相同的半导体模块的直流接口相连的连接元件对分别形成一条轴线，并且不同半导体模块的这种轴线相互平行地延伸。证明为特别有利的是，汇流排装置的所有连接元件位于共同的轴线上。因此，汇流排装置以及半导体模块都可以以简单且节省空间的方式布置。此外，在该装置中，半导体模块的各个接口的耦合、特别是不同半导体模块的接口之间的耦合非常低或不可检测。

在本发明的另一有利的设计方案中，变流器模块具有至少两个半导体模块，其中半导体模块在其直流接口方面以并联电路布置。当涉及到一个变流器模块的不同相时，磁场耦合的干扰效应特别大。一个变流器模块的不同相由独立的多个半导体模块构成。为了将变流器模块的这些不同半导体模块尽可能地彼此退耦，已经证明有利的是使用以下汇流排装置，其分别具有带有多个接片的汇流排并进而具有带有多个连接元件的汇流排。当半导体模块如下地布置在变流器模块中，即各个半导体模块的接口、特别是直流接口分别形成一条轴线并且这些轴线至少彼此平行，利用这些汇流排能够特别有利地实现半导体模块的退耦。证明为特别有利的是，各个半导体模块的直流接口对齐，也就是说它们处于一条轴线上。

在本发明的另一有利设计方案中，半导体模块具有半导体开关的至少两个串联电路并具有至少四个直流接口。半导体模块可以模块化地构造，即其不仅具有一个半桥，而是具有多个、即不止一个半桥。在半桥中，至少两个半导体开关布置成串联电路。为了提高性能，已经证明有利的是在一个模块中布置多个半桥。由此可以提高相的性能或者将多个相集成到一个半导体模块中。在桥电路大于两个时也可以同时实现这两个优点。

在此已经证明为特别有利的是，模块化的半导体模块的不同半桥的直流接口在模块内部相互绝缘并且通过汇流排装置彼此电连接。在此，每个桥电路至少具有两个直流接口。它们是至少一个DC+接口和至少一个DC-接口。因此，模块化的半导体模块具有至少四个直流接口。

这种模块化的半导体模块的优点在于，通过添加并联半桥即可简单地提高半导体模块的性能。此外，模块化的半导体模块使得能够利用一个半导体模块实现变流器的多个相。通过汇流排装置，可以使得耦合、特别是直流接口之间的磁耦合最小，从而各个半桥可以彼此独立地或者至少几乎彼此独立地运行，即使半导体模块中的半桥处于小间距或彼此紧邻。

附图说明

下面根据附图中所示的实施例更详细地描述和解释本发明。其示出：

图1示出了变流器模块的组件，

图2示出了汇流排装置的部件，

图3示出了具有绝缘层的汇流排装置的实施例，

图4示出了绝缘层，

图5-图8示出了汇流排装置的其他实施例，

图9示出了第二轴线的位置，

图10示出了第一或其他第一轴线的位置，

图11至图13示出了汇流排装置的其他实施例，和

图14示出了模块化构造的半导体模块。

在图5、6和11中示出的实施例不属于要求专利权保护的范围，它们仅仅用于理解本发明。

具体实施方式

图1示出了变流器模块3的部件。为了清楚起见，省略了或仅以简化的形式示出了一些构件。汇流排装置1的任务是将一个半导体模块2或多个半导体模块2与一个或多个电容器4电连接。在该图示中，汇流排装置1仅示出了重叠区域13。放弃了对连接区域18的图示，而其位置在当前图示中标识出。在该实施例中，汇流排装置1具有两个汇流排，其例如适用于两电平转换器。但是具有三个甚至更多汇流排的应用实例例如对于三电平转换器或普遍的多电平转换器也是有意义的。可以看出，在重叠区域13中，汇流排11重叠地布置，也就是说，根据观察方向而彼此并排或者叠放。这两个汇流排11分别与电容器4的一个电极41电连接。为了将半导体模块2连接到汇流排11，在半导体模块2处提供直流接口51。为了清楚起见，放弃对半导体模块2的交流侧接口的图示以及对电容器4的实现方式的精确图示。

图2示出了在图1中未示出的连接区域18的实施方式。在此涉及汇流排装置1在连接区域18附近的部件。这里，汇流排装置1也具有两个重叠的汇流排11。汇流排11具有重叠区域13和接片20。在该图中用虚线示出了在接片20与重叠区域13之间的过渡部19。与重叠区域13相比，接片20实施为不重叠的。接片20具有连接元件21，利用连接元件可以建立与半导体模块2的此处未示出的直流接口51的电接触。如所示实施例那样，连接元件21可以通过孔来简单地实现。为了与半导体模块2连接，螺钉穿过作为连接元件21的孔插入并与半导体模块2的直流接口51拧紧。在这种情况下，接片20如下地取向，使得在接片中仅能流动有以下电流，该电流具有与连接两个连接元件21所获得的方向基本上对应的方向。通过绝缘区域14阻止了与由连接两个连接元件21所获得的方向垂直的电流。在简单情况下，绝缘区域14是不存在汇流排11的导电材料的区域。在该实施例中，绝缘区域14通过空间分隔形成。这种空隙部导致在接片中减少或阻止垂直于第二轴线(由接片的连接元件21形成)的方向的电流流通。由于基本上在由连接元件的连接所获得的轴线的方向上实现电流流通，不产生作用到相应的其他连接元件21上的磁场。因此，可靠地阻止或至少显著减少了接口的耦合。从连接元件21观察，在接片20与重叠区域13之间的过渡部19的对面，电流在汇流排11中才垂直于由连接元件的连接所获得的轴线延伸。然而，由于两个汇流排11在该区域中彼此重叠，所以这两个电流的磁场彼此补偿。这两个电流也被称为正向电流和反向电流，因为它们数值相同，只有符号不同。

图3示出了布置在汇流排11之间的绝缘层15。由于其绝缘作用，该绝缘层15使得汇流排11即使在高电势差下也能够紧密地布置，而此时不会引起放电过程，例如飞弧。另外，绝缘层15确保了在汇流排11之间的恒定距离。此外，特别是当汇流排固定在绝缘层15处时，绝缘层15为汇流排装置的结构赋予了高强度。

图4示出了没有抵靠的汇流排11的情况下的绝缘层15。在此，可以省略绝缘层15的阴影面而不会对绝缘特性产生不利影响。各种电势之间的绝缘可以设计为塑料模制件(注塑件或模压件)，使得绝缘区域可以最小化地以汇流排中的切口形式成形。因此获得了低电阻和低电感的汇流排装置1。

图5示出了汇流排装置1的另一个实施例。为了避免重复，参考图2的描述以及在那里引入的附图标记。类似于图2，在接片20中电流仅仅在由连接元件21的连接所形成的轴线的方向上流动。这种电流方向刚好阻止了延伸到另一个接口上的磁场形成。由此，能够以简单的方式实现接口的退耦。从连接元件21看，在接片20与重叠区域13之间的过渡部19的对面，电流在汇流排11中才垂直于由连接元件的连接所形成的轴线延伸。然而，由于两个汇流排11在该区域中彼此重叠，所以这两个电流的磁场彼此补偿。

尽管在该实施例中，对于包括重叠区域13和接片20的每个汇流排11仅示出了一个接片20，但汇流排装置1还可以包括具有连接元件21的其他接片20，以能够接触更多半导体模块2和/或能够接触一个半导体模块2的更多直流接口51。此实施例的优点还尤其在于，连接元件21处于相同的高度。因为半导体模块2的直流接口51通常也处于相同高度，所以该连接例如可以借助用于这两个连接元件21的螺钉来相同地实施。

图6示出了汇流排装置1的另一个实施例。为了避免重复，参考图2和5的描述以及在那里引入的附图标记。其也具有连接元件21处于相同高度的优点。与图5所示的实施例相比，这种布置特别易于实现，因为汇流排可以由扁平导体冲压出并能成为所示的相应形状。

图7和8示出了以下实施例，其中接片20在两个过渡部处与重叠区域13连接。这为结构赋予了很高的稳定性。为了避免重复，参考图2、5和6的描述以及在那里引入的附图标记。由于在连接元件21处的高稳定性，汇流排装置1可以借助连接元件21机械地固定。汇流排装置1的附加固定可以被放弃或至少相应较小地设计尺寸。在图7的实施例中，所有的接片分别具有两个至重叠区域的过渡部。因此，各个连接元件21的欧姆状态是相同的或者至少几乎相同。与此相反，图8的实施例的接片20各自在接片20与重叠区域13之间仅具有一个过渡部。因此，欧姆状况不同，但在不同接片20的各个连接元件21中感应状况相同或至少几乎相同。

图9和图10旨在说明如何形成所描述的第一和第二轴线。在图9中，第二轴线32被示出两次，其穿过连接元件21延伸。在判断平行延伸时，在说明书中以文字“基本上”设定，在两个连接元件21之间的高度差h可以忽略不计。研究表明，由高度差h造成的可忽略不计的角度根据接片20的设计而处于0°至10°或0°至20°范围内。因此，当第二轴线32在上述范围中的变化导致两个轴线在执行该变化之后被平行布置时，第一轴线31、310和第二轴线32的走向也可以被视为基本上平行。

图10示出了如何能够形成第一轴线31或其他第一轴线310。为此，连接元件21和在接片20与重叠区域13之间的过渡部19的一个点彼此连接。在此，很明显，根据对过渡部19处的点的选择，第一轴线31或其他第一轴线310可以不同。为了比较，在右侧再次标出第二轴线32，其在右侧穿过接片20的连接点21延伸。

图11示出了汇流排装置1的另一个实施例。为了避免重复，参考前面附图的描述以及在那里引入的附图标记。在该实施例中，连接元件不与重叠区域13处于一个平面中。接片20具有一个部段，其使得围绕连接元件21周围的部分置于重叠区域13的平面之外。如果现在对于该实施例来说形成有由连接元件21和在接片20与重叠区域13之间的过渡部19的一个点形成的第一轴线31或其他第一轴线310，则该第一轴线或其他第一轴线31、310与第二轴线32以角度α相交。特别是当角度α在0°和45°的范围内时，两个不同的连接元件21可以特别好地退耦。证明为特别有利的是角度α具有值0°。在这种情况下，第一轴线或其他第一轴线31、310平行于第二轴线。

利用该实施例，在连接元件处可以以简单的方式实现对第一和第二汇流排11的距离差的补偿，该距离差例如出现在重叠区域中。由此，汇流排11平行于第二轴线32。

接片20的第二对在图11中没有示出(切除边沿)，以便增加图示的清晰性。同样在该实施例中，为了与一个或多个半导体模块2的其他直流接口51接触，汇流排装置1可以通过添加具有其他连接元件21的其他接片20来简单地扩展。

图12示出了汇流排装置1的另一个实施例。为了避免重复，参考前面附图的描述以及在那里引入的附图标记。该实施例还具有2个连接元件21。在下汇流排11的左侧和在上汇流排11的右侧。为了使右连接元件21能够与没有示出的半导体模块接触，在下汇流排中有装配孔25，通过该装配孔例如能够有螺钉从上汇流排穿过装配孔25与半导体模块2连接，而不与下汇流排建立电接触。在装配孔25的区域中，上汇流排11代表了接片20。绝缘区域14(在此实现为空隙部)防止或减少接片20中的垂直于由连接元件21形成的连接线的电流流动。在该实施例中，为了与一个或多个半导体模块2的其他直流接口51接触，汇流排装置1也可以通过添加具有其他连接元件21的其他接片20来简单地扩展。

图13示出了汇流排装置1的另一个实施例。为了避免重复，参考前面附图的描述以及在那里引入的附图标记。与图12的实施例相反，该实施例具有两个装配孔25，其用于在与半导体模块接触时在汇流排11之间不建立电接触。因此，在两个连接元件中通过圆形表面形成接片，该圆形表面位于相应的另一个汇流排具有装配孔的位置处。连接元件21在上汇流排中位于左接片20中并且在下汇流排中位于左接片20中。在此实现为空隙部的绝缘区域14阻止或减少了接片20中的垂直于由连接元件21形成的连接线的电流流动。在该实施例中，为了与一个或多个半导体模块2的其他直流接口51接触，汇流排装置1也可以通过添加具有其他连接元件21的其他接片20来简单地扩展。

图14示意性地示出了模块化的半导体模块2的结构。在该实施例中，布置了两个桥模块。这些桥模块中的每一个都具有两个半导体开关52的串联电路。这两个半导体开关52的连接点与布置在半导体模块2的外侧处的相接口53连接。相接口52可以彼此相连以提高一个相的性能或形成变流器的不同相。为此目的，串联电路的端部仍实施作为到半导体模块的外部的直流接口51。因此，每个桥电路具有至少两个直流接口51。这些接口是至少一个DC+接口和至少一个DC-接口。为了降低在半导体模块的触点处的电阻，可以为半桥设置多于两个的直流接口。如果直流接口51与本文提出的汇流排装置1接触，则可以确保直流接口51彼此退耦或者至少仅具有很低的耦合，该耦合使得各个半桥在布置于模块化的半导体模块2中时尽管空间上靠近但仍能够彼此独立地运行。

控制接口54用于驱控半导体开关52。

半桥也可以具有多于两个串联布置的半导体开关52，以便例如能够以简单的方式建立多电平逆变器的相，特别是三电平逆变器的相。

尽管已经通过优选实施例详细地说明和阐述了本发明，但是本发明并不仅限于所公开的实例，本领域技术人员可以从中推导出其他变体而不偏离本发明的范围。

总之，本发明涉及一种汇流排装置，用于至少一个半导体模块的电接触，其中，汇流排装置具有至少两个汇流排，其中至少在汇流排装置的重叠区域中汇流排彼此重叠地布置，其中汇流排彼此电绝缘，其中，汇流排分别具有带有连接元件的至少一个接片，其中，汇流排的接片不重叠地布置。为了减少在一个或多个半导体模块的接口之间的相互作用而提出，接片如下地取向，即可以形成第一轴线，其延伸穿过相应接片的连接元件和相应接片至汇流排装置的重叠区域的过渡部的一个点，并且该第一轴线与第二轴线以0°与45°之间的角度相交，该第二轴线通过连接该接片的两个连接元件来形成，其中，汇流排分别具有绝缘区域，其布置为使得在接片中减少或阻止在垂直于第二轴线的方向上的电流。本发明还涉及一种具有这种汇流排装置的变流器模块。

Claims (11)

1.一种用于至少一个半导体模块(2)的电接触的汇流排装置(1)，其中，所述汇流排装置(1)具有至少两个汇流排(11)，其中，至少在所述汇流排装置(1)的重叠区域(13)中所述汇流排(11)彼此重叠地布置，其中，所述汇流排(11)彼此电绝缘，其中，所述汇流排(11)各自具有带连接元件(21)的至少一个接片(20)，其中，所述汇流排(11)的所述接片(20)不重叠地布置，其中，所述接片(20)取向成能够形成第一轴线(31)，

-所述第一轴线延伸穿过相应的所述接片(20)的所述连接元件(21)和相应的所述接片(20)到所述汇流排装置(1)的所述重叠区域(13)的过渡部(19)的一个点，并且

-所述第一轴线与第二轴线(32)以0°与45°之间的角度相交，其中，所述第二轴线通过对所述接片(20)的两个连接元件(21)进行连接来形成，

其中，所述汇流排装置(1)具有绝缘区域(14)，所述绝缘区域布置成在所述接片(20)中减小或阻止在与所述第二轴线(32)垂直的方向上的电流，其特征在于，所述重叠区域(13)和所述接片(20)处于相同的平面中。

2.根据权利要求1所述的汇流排装置(1)，其中，所述绝缘区域(14)布置成，在所述接片(20)与所述重叠区域(13)之间的所述过渡部(19)中减少或阻止在与所述第二轴线(32)垂直的方向上形成电流。

3.根据权利要求1或2所述的汇流排装置(1)，其中，所述绝缘区域布置成邻接重叠区域(13)。

4.根据权利要求1或2所述的汇流排装置(1)，其中，所述绝缘区域部分地布置在所述接片(20)与所述重叠区域(13)之间的边界处。

5.根据权利要求1或2所述的汇流排装置(1)，其中，所述接片(20)中的至少两个彼此对称地设计。

6.根据权利要求1或2所述的汇流排装置(1)，其中，在所述汇流排装置(1)的所述重叠区域(13)中在所述汇流排(11)之间布置有绝缘层(15)，并且所述汇流排(11)分别至少部分地抵靠在所述绝缘层(15)处。

7.根据权利要求1或2所述的汇流排装置(1)，其中，所述汇流排(11)分别具有至少两个接片(20)，这些接片分别具有至少一个连接元件(21)。

8.一种变流器模块(3)，具有：

-根据权利要求1至7中任一项所述的汇流排装置(1)，

-至少一个半导体模块(2)，和

-至少一个电容器(4)，

其中，所述半导体模块(2)具有两个直流接口(51)，其中所述直流接口(51)分别与所述汇流排装置(1)的一个连接元件(21)连接，其中，所述电容器(4)具有两个电极(41)，其中，所述汇流排装置(1)的所述汇流排(11)分别与所述电容器(4)的一个电极(41)电连接。

9.根据权利要求8所述的变流器模块(3)，其中，所述变流器模块(3)具有至少两个半导体模块(2)，其中，所述半导体模块(2)在半导体模块的直流接口(51)方面以并联电路布置。

10.根据权利要求8或9所述的变流器模块(3)，其中，所述半导体模块(2)具有至少两个由半导体开关构成的串联电路(52)和至少四个直流接口(51)。

11.一种根据权利要求1至7中任一项所述的汇流排装置(1)的应用，用于在变流器中将至少一个半导体模块(2)与至少一个电容器(4)连接。

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