CN110829860B - 电力转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电动驱动系统的电机的电力转换器。电力转换器包括具有多个电容器的电容器板和具有多个功率半导体的至少一个半导体板，电容器板和至少一个半导体板在堆叠方向上具有间隙地相互堆叠在堆叠构造中，并且电互连。根据本发明，多个电容器布置在堆叠方向上的电容器板上，并且安装到其面向至少一个半导体板的一侧。多个电容器布置在电容器板上以在电容器和电容器板之间形成至少一个开放的位置空间，每个位置空间定位成容纳至少一个半导体板中相应一个，并且至少一个半导体板与电容器板具有间隙地布置在相应的位置空间内。本发明还涉及具有所述电力转换器的电机。

Description

电力转换器
技术领域
本发明涉及一种用于电动驱动系统的电机的电力转换器。本发明还涉及一种包括所述电力转换器的电机。
背景技术
在通用电力转换器中，将直流电转换为多相交流电。电力转换器能够用于驱动电动驱动系统的电机，其中从电源得到直流电，将直流电转换为交流电，并且馈送到电机。电机能够是永磁激励电机或外激励同步电机、异步电机或其他类型的电机。为了将直流电转换成交流电，电力转换器通常包括具有多个电容器的电容器板，以及具有电力互连的多个功率半导体的至少一个半导体板。此外，提供控制板来控制半导体的开关操作。在电力转换器的操作期间存在功率损失，这导致产生大量的热量，并且需要冷却电容器和功率半导体两者。应当注意，这种转换器还能够以反向模式操作以将交流电转换为直流电，使得电机能够用作发电机并将电能提供回电池。
通用电力转换器适用于电机中，并且可能受到使用中的振动或振荡或其他环境影响和操作条件的影响。电容器通常焊接到电容器板，其中焊接接头和到电容器的接线相对刚性且易碎的并且还易于断裂。由于电容器板和半导体板之间的振动、振荡或相对运动，焊接接头和接线可能容易断裂，从而导致电力转换器的故障。而且，电容器具有相当大的重量，这也会对焊接接头产生不利影响。在电力转换器的设计中，因此必须对电容器和电容器板之间的焊接接触以及导线的强度给出特定的考虑。另外，电容器的高度可能相对较大，因此不利地增加了电力转换器的总高度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通用类型的电力转换器的改进的或至少替代的实施例，在该电力转换器的改进的或至少替代的实施例中，克服了上述缺点。
在用于电动驱动系统的电机的通用电力转换器中，本发明基于对具有多个电容器的电容器板和具有多个功率半导体的至少一个半导体板的相互机械分离的一般考虑。电容器板和该至少一个半导体板在堆叠构造中的堆叠方向上具有间隙地相互堆叠，并且互相电互连。根据本发明，在堆叠方向上，多个电容器布置在电容器板上，并且附接到电容器板面向该至少一个半导体板的一侧。该多个电容器布置在电容器板上以在电容器和电容器板之间形成至少一个开放的位置空间，该至少一个开放的位置空间定位成容纳该至少一个半导体板中的相应的一个，并且该至少一个半导体板与电容器板具有间隙地布置在相应的位置空间内。
电容器布置在电容器板上并且利用接触销(通常焊接到电容器板)与电容器板接触，并且在堆叠方向上定向。电容器在堆叠方向上的定向表示相应的电容器的纵向轴线与堆叠方向平行布置。如果相应的电容器具有圆柱形电容器主体，则相应的电容器的纵向轴线与圆柱形电容器主体的纵向轴线相对应。开放的位置空间由在堆叠方向上定向的电容器形成，并且至少部分地由电容器径向限定，并且限定在电容器板在堆叠方向上的一侧上。该至少一个半导体板与电容器板具有间隙地布置在位置空间内，并且至少部分地由电容器径向包围。因此，电容器板上的电容器采用不与至少一个半导体板直接或立即接触，并且因此与该至少一个半导体板机械地分离。因此，在电力转换器的操作期间发生的至少一个半导体板的振荡不能够传递到电容器，并且能够保护电容器与电容器板的通常是焊接的接触销免于破坏。此外，与传统的电力转换器相比，由该至少一个半导体板和电容器板构成的堆叠构造的结构高度与电容器板及其电容器的高度相对应，并且有利地减小。
能够提供，通用电力转换器包含单个半导体板。在这种情况下，电容器能够布置在电容器板的边缘区域中，其中，边缘区域在电容器板的圆周边缘上径向延伸到堆叠方向。那么，位置空间由电容器径向限定，并且限定在电容器板在堆叠方向的一侧上。还能够提供，通用电力转换器包含多于一个的半导体板。然后在电容器板上，为相应的半导体板形成几个开放的位置空间。
在根据本发明的电力转换器的进一步发展中，提供的是，至少一个半导体板的最大宽度小于电容器板的宽度与两倍的单个电容器的宽度之间的差。替代地或另外地，至少一个半导体板的最大长度能够小于电容器板的长度与两倍的单个电容器的长度之间的差。因此，如果电容器在电容器板的边缘区域中以单行的方式径向于堆叠方向布置，则实现该至少一个半导体板的最大宽度和最大长度。在具有圆柱形电容器主体的电容器中，该电容器的宽度和长度与圆柱形电容器主体的直径相对应。
有利地，能够提供，电容器板和该至少一个半导体板借助于至少两个连接汇流条相互电连接。该至少两个连接汇流条布置在电容器板和该至少一个半导体板之间的位置空间中，并且保持在该至少一个半导体板和电容器板之间的间隙。连接汇流条能够在该至少一个半导体板的几乎整个长度上或几乎整个宽度上延伸，并且能够以相互平行的布置配置。有利地，因此，在没有额外的装置的情况下，在电容器板和该至少一个半导体板之间实现限定的间隙。此外，由电容器板和该至少一个半导体板构成的堆叠构造的结构高度示出与电容器板及其电容器的高度没有变化。
另外地，电绝缘汇流条导向板能够在堆叠方向上堆叠在电力转换器的堆叠构造中，并且布置在与电容器板和至少一个半导体板相邻的位置空间中。因此，在堆叠方向上，汇流条导向板在一侧上与电容器板配合，并且在另一侧上与该至少一个半导体板配合，并且保持电容器板和该至少一个半导体板之间固定的相互间隙。垂直于堆叠方向和汇流条导向板的至少两个连接汇流条能够以穿透的方式安装到汇流条导向板。为此，汇流条导向板能够包括至少两个全厚度的槽开口，相应的连接汇流条布置在该至少两个全厚度的槽开口中以穿透汇流条导向板。汇流条导向板防止连接汇流条在电容器板和该至少一个半导体板上的任何倾斜或滑动，并且确保保持电容器板和该至少一个半导体板之间的电接触。汇流条导向板还确保电容器板和该至少一个半导体板在寿命和组装过程中的位置。
该至少一个半导体板上的功率半导体能够构成具有至少一个相端子的电源电路，该至少一个相端子借助于相应的相端子柱在堆叠方向上延伸到电容器板并且通过堆叠构造引出到外部。以这种方式，该至少一个半导体板能够电连接到外部，并且能够分接在电力转换器中产生的交流电。相应的相端子柱能够分别通过一个相端子开口穿透堆叠构造，该堆叠构造由电容器板和在堆叠构造中的电容器板上堆叠的另外的板构成。相应的相端子柱还能够垂直于堆叠方向包括限位挡块，该限位挡块整体地形成在相端子柱上并且布置在电容器板和至少一个半导体板之间。在限位挡块上，在包含相应的相端子开口的区域中，电容器板与该至少一个半导体板接合，并且因此被具有到该至少一个半导体板的间隙地支撑。以这种方式，即使在振动或振荡的情况下，该至少一个半导体板也不能够无意地与电容器板直接接触，并且防止了短路。
电容器板上的电容器能够构成具有正极端子和负极端子的电容器电路。正极端子和负极端子借助于相应的电源端子柱在堆叠方向上背离至少一个半导体板通过堆叠构造被引出到外部。电力转换器能够经由电源端子柱从外部部件供应直流电。相应的电源端子柱能够分别通过一个电源端子开口穿透堆叠构造，即，在堆叠构造中的电容器板上堆叠的另外的板。
有利地，提供了在堆叠方向上、在电力转换器的堆叠构造中堆叠有控制板，控制板背离所述至少一个半导体板并且布置在电容器板上。控制板能够控制电力转换器，并且为出于信号传输的目的，控制板能够经由线路终端连接到外部部件。适当地，控制板能够包括相端子开口和电源端子开口，相应的相端子柱和相应的电源端子柱通过该相端子开口和该电源端子开口穿透控制板，并且被引出到外部。
为了冷却堆叠构造，能够在至少一个半导体板上、背离电容器板地布置导热的热交换器板。热交换器板能够构成电机的外壳的一部分，或电机本身的一部分。热交换器板优选地由导热高材料构成，更优选地由铝构成，并且能够以大表面积的导热的方式耦合到该至少一个半导体板。为此，热交换器板至少在某些区域中能够布置在与至少一个半导体板相邻的位置空间中。以这种方式，能够将功率半导体中产生的热量排到外部，并且能够冷却至少一个半导体板。在该实施例中，径向于堆叠方向，位置空间由电容器板的电容器至少限定在某些空间中，并且在堆叠方向上，位置空间在一侧上由电容器板封闭并且在另一侧上由热交换器板封闭。则至少一个半导体板、至少两个连接汇流条和汇流条导向板能够布置在位置空间中。
替代地或另外地，电容器板的电容器还能够以导热的方式耦合到热交换器板。为此，热交换器板能够径向于堆叠方向优选地包括电容器接触部分，电容器接触部分耦合到相应的电容器。电容器接触部分能够至少在某些区域中容纳径向于堆叠方向的电容器，并且以这种方式形成与热交换器板的大表面耦合。因此，电容器与热交换器板接触，并且不附接到热交换器板，使得电容器能够在堆叠方向上、在热交换器板上移动，并且与热交换器板径向机械地分离。具体地，以这种方式，在电力转换器的操作期间发生振动或振荡的情况下，保护电容器板上的电容器的通常是焊接的接触销免于破坏。
替代地或另外地，电容器板上的电容器能够借助于弹性层，优选地借助于硅树脂泡沫轴向地耦合到热交换器板。以这种方式，电容器与热交换器板轴向接触，并且不附接到热交换器板，使得电容器能够在堆叠方向上、在热交换器板上移动，并且与热交换器板轴向机械地分离。因此，在电力转换器的操作期间发生振动或振荡的情况下，保护电容器板上的电容器的通常是焊接的接触销免于破坏。
为了改善热传导，至少一个半导体板和电容器板上的电容器能够借助于导热层以导热方式耦合到热交换器板。导热层优选是导热膏，其被施加在热交换器板和至少一个半导体板之间，并且被施加到电容器板上的电容器。替代地或另外地，热交换器板能够包括多个冷却肋，该多个冷却肋形成在背离至少一个半导体板的外侧上，优选地垂直于堆叠方向形成。此外，能够提供冷却设备，该冷却设备以导热方式耦合到热交换器板背离至少一个半导体板的外侧。然后，热交换器板能够将热量排出到冷却设备中的冷却介质，并且以这种方式，能够冷却该至少一个半导体板和电容器。
在根据本发明的电力转换器的进一步发展中，在堆叠方向上、在电力转换器的堆叠构造中堆叠有压力板，并且压力板背离至少一个半导体板布置在电容器板上。然后，电容器板和该至少一个半导体板能够在堆叠方向上、夹持在压力板和热交换器板之间。为了减少堆叠构造中的振动，并且为了减少压力板、电容器板和该至少一个半导体板之间的相对运动，能够在堆叠方向上、在电力转换器的堆叠构造中堆叠有弹性阻尼板，并且弹性阻尼板布置在压力板和电容器板之间。阻尼板阻尼电容器板和该至少一个半导体板之间的相对运动，使得在电容器板和该至少一个半导体板之间保持安全的电接触。阻尼板还补偿电容器板和该至少一个半导体板之间的、与TCE(TCE：热膨胀系数)失配相关的小运动。控制板能够背离阻尼板地布置在堆叠构造中的压力板上。适当地，经由相应的相端子开口的相端子柱和经由相应的电源端子开口的电源端子柱能够穿透阻尼板、压力板和控制板。
此外，电容器板和该至少一个半导体板借助于压力板、阻尼板和热交换器板能够在堆叠方向上被压在一起，并且通过压力接触相互电连接。为此，压力板能够通过堆叠构造螺纹连接热交换器板，使得由于弹性阻尼板，在压力板和热交换器板之间、在堆叠方向上产生压力。借助于连接汇流条、汇流条导向板和相端子柱的限位挡块，该至少一个半导体板因此保持与电容器板的固定间隙，从而防止该至少一个半导体板和电容器板之间的不希望的短路。此外，通过这种布置，能够防止堆叠构造中的至少一个半导体板和电容器板的任何不希望的振荡。因此，电容器仅保持机械地耦合到电容器板，使得无论在电力转换器的操作期间由振动或振荡产生的任何压力如何，电容器板上的电容器的通常是焊接的接触销受到保护免于破坏。
有利地，电力转换器能够包括电绝缘外壳盖，该电绝缘外壳盖可拆卸地布置在热交换器板上，并且将堆叠构造封闭到热交换器板的水平。因此，堆叠构造布置在热交换器板和外壳盖之间，并且受到保护免受外部影响。外壳盖能够包括用于相应的相端子柱和用于相应的电力端子柱的端子开口，使得至少一个半导体板和电容器板可电接触到外部。外壳盖能够以在端子柱周围电绝缘地由电绝缘材料或金属制成。外壳盖还能够包括用于控制板的线路端子的线路端子开口，控制板经由该线路端子开口连接到外部部件，以用于信号传输。为了允许压力平衡，外壳盖能够包括具有膜的压力平衡开口，膜优选地由聚四氟乙烯构成。
有利地，电力转换器能够径向或轴向布置在电机上，该电机适用于电动驱动系统中。在本文中，术语“轴向”和“径向”是指电机的驱动轴，驱动轴的纵向轴线或转动轴线在轴向布置中平行于电力转换器的堆叠方向，并且在径向布置中垂直于电力转换器的堆叠方向。电机能够是永磁激励同步电机或外部激励同步电机、异步电机或其他类型的电机。电机能够是例如电动泵、电动压缩机、电动转向等。
总之，电容器板上的电容器与堆叠构造的其余部分机械地分离，使得堆叠构造中的相对运动不能够传递到电容器。因此，电容器与电容器板的通常是焊接的并且因此刚性且易碎的接触销受到保护免于破坏，并且有利地防止接触销的任何故障。电容器和至少一个半导体板都能够借助于热交换器板被有效地冷却，并且能够有利地防止电力转换器的任何过热。此外，根据本发明的电力转换器具有相对扁平的设计。
本发明还涉及具有电力转换器的电机，该电力转换器轴向或径向地布置在电机上。根据本发明，电力转换器如上所述地配置。电机能够是永磁激励同步电机或外部激励的同步电机、异步电机或适用于电动驱动系统中的其他类型的电机。在本文中，术语“轴向”和“径向”是指电机的驱动轴，该驱动轴的纵向轴线或转动轴线在轴向布置中平行于电力转换器的堆叠方向，并且在径向布置中垂直于电力转换器的堆叠方向。
附图说明
本发明的其他重要特征和优点从附图以及涉及附图的图的相关说明中得出。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下文描述的特征不仅能够应用于所指示的各个组合中，而且能够应用于其他组合中或单独应用。
本发明的优选示例性实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地描述，其中相同的附图标记指代相同、相似或功能上等同的部件。
在此，在每种情况下示意性地：
图1示出了第一实施例中的根据本发明的电力转换器的分解图；
图2示出了第一实施例中的电力转换器的视图；
图3示出了第一实施例中的电力转换器的剖视图；
图4和5示出了第一实施例中的电力转换器中的具有多个电容器的电容器板的视图；
图6示出了第一实施例中的电力转换器中的具有多个功率半导体的半导体板的视图；
图7和8示出了第一实施例中的电力转换器中的相端子柱的视图；
图9示出了第一实施例中的电力转换器中的连接汇流条的视图；
图10和11示出了第一实施例中的电力转换器中的汇流条导向板的视图；
图12和13示出了第一实施例中的电力转换器中的热交换器板的视图；
图14示出了第二实施例中的根据本发明的电力转换器的视图；
图15示出了第二实施例中的电力转换器中的布置在热交换器板上的电容器和半导体板的视图；
图16示出了第二实施例中的电力转换器中的具有多个电容器的电容器板和半导体板的视图；
图17示出了第二实施例中的电力转换器中的电容器和半导体板的视图。
具体实施方式
图1示出了第一实施例中的、根据本发明的电力转换器10的分解图，并且图2示出了第一实施例中的、根据本发明的电力转换器10的视图。电力转换器10包括具有多个电容器21的电容器板20和具有多个功率半导体31的半导体板30，电容器板20和半导体板30在图4至6中详细示出。电容器板20和半导体板30在堆叠方向11上、以具有间隙地相互堆叠在堆叠构造12中。该多个电容器21在堆叠方向11上布置在电容器板20上，并且在电容器板20的边缘区域22中安装到电容器板20面向半导体板30的侧，也如图4和图5中所示。因此，多个电容器21在电容器21和电容器板20之间形成开放的位置空间23，位置空间23居中地定位到半导体板30。半导体板30布置在该位置空间23中，并且由径向于堆叠方向11的电容器21包围。半导体板30的最大宽度B30小于电容器板20的宽度B20与双倍的单个电容器21的宽度B21(在这种情况下是直径的两倍)之间的差。同样，半导体板30的最大长度L30小于电容器板20的长度L20与双倍的单个电容器21的长度L21(在这种情况下是直径的两倍)之间的差。
电容器板20和半导体板30借助于总共四个相同设计的连接汇流条41相互电连接。连接汇流条41布置在电容器板20和半导体板30之间的位置空间23中，并且保持半导体板30和电容器板20之间的间隙。连接汇流条41实际上在半导体板30的整个长度L30上延伸，并且以相互平行的方式配置。图9表示详细示出的相同设计的连接汇流条41中的一个。
电容器21构成电容器板20上的电容器电路24，也如图4和图5中所示。电容器电路24能够经由正极端子25和负极端子26从外部供应直流电，并且连接汇流条41借助于汇流条端子27提供电容器电路24和半导体板30的相互电连接。在半导体板30上，功率半导体31构成具有三个相端子33的电源电路32，该电路，也如图6所示。借助于相端子33，半导体板30能够从外部接触，并且连接汇流条41经由汇流条端子34提供电源电路32和电容器电路24的相互电连接。
根据图1，电绝缘汇流条导向板40在堆叠方向11上堆叠在电力转换器10的堆叠构造12中，并且布置在电容器板20和半导体板30之间。在位置空间23中，汇流条导向板40与电容器板20和半导体板30配合，并在电容器板20和半导体板30之间保持固定的相互间隙。还如图10和图11中所示，汇流条导向板40包括用于连接汇流条41的多个全厚度槽开口42，连接汇流条41在堆叠方向11上穿透汇流条导向板40，并且布置在汇流条导向板中。为此，槽开口42包括在堆叠方向11上定向的支撑边缘43，连接汇流条41在两侧上支撑在支撑边缘43上。通过这种布置，能够防止连接汇流条41在汇流条导向板40中的任何倾斜，并且保持电容器板20和半导体板30的安全的电接触。
半导体板30不与电容器板20上的电容器21直接接触，使得在电力转换器10的操作期间发生的电容器板20和半导体板30之间的任何相对运动或振荡不会传输到电容器21。具体地，电容器板20上的电容器21的——通常是焊接的并且因此相对易碎和刚性的——接触销相应地受到保护免于破坏。此外，堆叠构造12的结构高度减小，使得电力转换器10具有节省空间的设计。
在半导体板30上布置有导热的热交换器板50，该热交换器板50优选地由高导热材料构成，更优选地由铝构成。图12和图13详细示出了热交换器板50。热交换器板50位于半导体板30上，并且因此以大表面导热的方式耦合到半导体板30。热交换器板50还径向于堆叠方向11地包括多个电容器接触部分51，该多个电容器接触部分51以导热的方式耦合到电容器板20上的电容器21。因此，电容器21径向于堆叠方向11地与热交换器板50上的相应电容器接触部分51接合，并且能够在堆叠方向11上在热交换器板50上移位。以这种方式，电容器21保持与热交换器板50机械分离，并且保护电容器21与电容器板20的接触销免受在电力转换器10的操作期间发生的任何振动或振荡。半导体板30和电容器板20上的电容器21还借助于导热层52——优选地借助于热界面材料——以导热的方式耦合到热交换器板50，如图3中所示。
堆叠构造12还包括压力板60，压力板60借助于压力螺钉61螺纹连接热交换器板50。在图3中示出电力转换器10的相应剖视图。压力板60和热交换器板50在堆叠方向上11夹持电容器板20和半导体板30。压力板60借助于止挡边缘44以具有间隙地布置到半导体板30，止挡边缘44围绕设置在用于相应压力螺钉61的汇流条导向板40中的螺钉开口45形成，并且穿透电容器板20。在压力板60和以具有间隙地布置到压力板60的电容器板20之间，在堆叠方向11上在堆叠构造12中堆叠有阻尼板70，阻尼板70减少了堆叠构造12中的振动以及压力板60、电容器板20和半导体板30之间的相对运动。此外，借助于阻尼板70，电容器板20和半导体板30在堆叠方向11上被压在一起，并且通过连接汇流条41保持加压接触。因此，电容器21仅保持机械地耦合到电容器板20，使得与电力转换器的操作期间发生的振动或振荡产生的压力无关，电容器板20上的电容器21的通常焊接的接触销都受到保护免于破坏。在压力板60上在堆叠方向11上还设置有控制板80。控制板80控制电力转换器10并且能够经由线路端子81连接到外部部件，如图2中所示，以用于信号传输。
电力转换器10能够经由电容器电路24的正极端子25和负极端子26从外部供应直流电。根据图1，为此，正极端子25和负极端子26分别借助于电源端子柱28在堆叠方向11上背离半导体板30被引出到外部。因此，相应的电源端子柱28经由相应的电源端子开口29穿透堆叠构造12——即阻尼板70、压力板60和控制板80。
在电力转换器10中产生的交流电能够经由相端子33分接，根据图1，相端子33分别借助于相端子柱35在堆叠方向11上面向电容器板20的引出到外部。因此，相端子柱35经由相应的相端子开口36穿透堆叠构造12——即汇流条导向板40、电容器板20、阻尼板70、压力板60和控制板80。相应的相端子柱35垂直于堆叠方向11还包括限位挡块37，并且该限位挡块37整体地形成在相端子柱35上，也如图7和图8中所示。限位挡块37布置在电容器板20和半导体板30之间，并且支撑电容器板20。为此，限位挡块37设计成使得包括相应的相端子开口36的电容器板20的区域与限位挡块37接触。
如图1和图2中所示，为了保护堆叠构造12免受外部影响，堆叠构造借助于电绝缘外壳盖90封闭到热交换器板50的水平，并且借助于螺钉91螺纹连接到热交换器板50。外壳盖90包括用于相端子柱35和用于电源端子柱28的总共五个端子开口92。外壳盖90还包括用于控制板80的线路端子81的线路端子开口93。出于压力平衡的目的，外壳盖90能够另外包括具有膜的压力平衡开口，该膜优选地由聚四氟乙烯构成。
图2中示出组装的电力转换器10。固定开口13在此也是可见的，电力转换器10借助于该固定开口13能够径向或轴向地附接到电机，在这里未示出电机。电机适用于电动驱动系统，并且能够是永磁激励同步电机或外部激励同步电机、异步电机或其他类型的电机。电机能够是例如电动泵、电动压缩机、电动转向装置等。
图3示出了在热交换器板50上的堆叠构造12(在这种情况下没有控制板80)的剖视图。在这种情况下，压力板60借助于压力螺钉61螺纹连接热交换器板50。电容器板20、半导体板30、汇流条导向板40和阻尼板70夹在压力板60和热交换器板50之间。借助于阻尼板70，在电容器板20和半导体板30之间产生压力，并且借助于连接汇流条41在电容器板20和半导体板30之间保持压力接触。
图4示出了在面向半导体板30的一侧上的电容器板20，并且图5示出了在背离半导体板30的一侧上的电容器板20。电容器板20包括多个电容器21，该多个电容器21构成电容器电路24，并且布置在电容器板20的边缘区域22中。电容器21布置在堆叠方向11上，并且径向于堆叠方向11限定用于半导体板30的位置空间23。经由正极端子25和负极端子26，电容器板20能够被供应直流电，并且借助于汇流条端子27电连接到半导体板20。
图6示出了面向电容器板20的一侧上的半导体板30。半导体板包括构成具有三相端子33的电源电路32的多个功率半导体31。经由相端子33，能够从半导体板30分接交流电，并且半导体板能够借助于汇流条端子34电连接到电容器板20。
图7和图8表示相同配置的相端子柱35中的一个，借助于该相端子柱35，这里未示出的相应的相端子33被引出到外部。相端子柱35包括限位挡块37，限位挡块37能够将电容器板20支撑在半导体板30上。
图9表示相同配置的连接汇流条41中的一个。相应的连接汇流条41提供电容器板20和半导体板30的相互电连接，并且在堆叠方向11上保持电容器板20和半导体板30之间的相互间隙。另外地，在汇流条41的两侧上存在特殊形状的凹口(所谓的防错结构)，该凹口防止错误的汇流条组装到导向板40中。
图10示出了在面向电容器板20的一侧上的汇流条导向板40，并且图11示出了在面向半导体板30的一侧上的汇流条导向板40。汇流条导向板40包括用于相应的相端子柱35的相端子开口36、用于相应的连接汇流条41的槽开口42以及用于相应的压力螺钉61的螺钉开口45。围绕槽开口42形成支撑边缘43，该支撑边缘43在堆叠方向11上定向并且能够在垂直于堆叠方向11的两侧上支撑相应的连接汇流条41。此外，围绕面向电容器板20的一侧上的螺钉开口45形成止挡边缘44，止挡边缘44保持压例力板60到半导体板30的间隙。
图12示出了在面向半导体板30的一侧上的热交换器板50，并且图13示出了在背离半导体板30的外侧53上的热交换器板50。在面向半导体板30的一侧上，热交换器板50包括多个电容器接触部分51，电容器21以导热的方式耦合到该多个电容器接触部分51。
总之，在电力转换器10中，电容器板20上的电容器21与堆叠构造12机械地分离，使得堆叠构造12中的相对运动不会传递到电容器21。电容器21与电容器板20的——通常是焊接的并且因此刚性且易碎的——接触销受到保护免于破坏，并且有利地防止接触销的任何故障。此外，电容器21和功率半导体31能够借助于热交换器板被有效地冷却，并且能够防止电力转换器10的任何过热。此外，电力转换器10具有减小的结构高度，并且能够以节省空间的方式安装到这里未示出的电机。
图14示出了第二实施例中的、根据本发明的电力转换器10的视图。
图15示出了布置在热交换器板50中的电容器21和半导体板30的视图。
图16示出了具有电容器21的电容器板20和半导体板30的视图。图17示出了电容器21和半导体板30的视图。与第一实施例不同，电力转换器10在此包含三个半导体板30。电容器21形成用于相应的半导体板30的开放的位置空间23。否则，图14至图17中的第二实施例与图1至图13中所示的第一实施例相对应。

Claims (25)

1.一种用于电动驱动系统的电机的电力转换器(10)，
-其中，所述电力转换器(10)包括具有多个电容器(21)的电容器板(20)和具有多个功率半导体(31)的至少一个半导体板(30)，并且
-其中，所述电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)在堆叠方向(11)上具有间隙地相互堆叠在堆叠构造(12)中，并且电互连，
其特征在于，
-所述电容器板(20)上的所述多个电容器(21)布置在堆叠方向(11)上，并且安装到所述电容器板(20)面向所述至少一个半导体板(30)的一侧，
-所述多个电容器(21)布置在电容器板(20)上，以在电容器(21)和电容器板(20)之间形成至少一个开放的位置空间(23)，每个位置空间(23)定位成容纳所述至少一个半导体板(30)中的相应一个，并且
-所述至少一个半导体板(30)与电容器板(20)具有间隙地布置在相应的位置空间(23)内，
-所述电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)借助于至少两个连接汇流条(41)相互电连接，并且
-所述至少两个连接汇流条(41)布置在电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)之间的位置空间(23)中，并且保持电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)之间的间隙，
-在堆叠方向(11)上、在电力转换器(10)的堆叠构造(12)中堆叠有电绝缘汇流条导向板(40)，并且所述电绝缘汇流条导向板(40)布置在与电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)相邻的位置空间(23)中，并且
-所述至少两个连接汇流条(41)以穿透的方式安装到电绝缘汇流条导向板(40)，所述至少两个连接汇流条(41)垂直于堆叠方向(11)和电绝缘汇流条导向板(40)。
2.根据权利要求1所述的电力转换器，
其特征在于，
-所述电容器板(20)上的所述多个电容器(21)布置在电容器板(20)的边缘区域(22)中，和/或
-所述至少一个半导体板(30)的最大宽度(B30)小于电容器板(20)的宽度(B20)与两倍的单个电容器(21)的宽度(B21)之间的差，和/或
-所述至少一个半导体板(30)的最大长度(L30)小于电容器板(20)的长度(L20)与两倍的单个电容器(21)的长度(L21)之间的差。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换器，
其特征在于，
-所述至少一个半导体板(30)上的功率半导体(31)构成具有至少一个相端子(33)的电源电路(32)，所述至少一个相端子(33)借助于相应的相端子柱(35)在堆叠方向(11)上延伸到电容器板(20)，并且通过堆叠构造(12)引出到外部，并且
-所述相应的相端子柱(35)分别通过一个相端子开口(36)穿透堆叠构造(12)。
4.根据权利要求3所述的电力转换器，
其特征在于，
所述相应的相端子柱(35)垂直于堆叠方向(11)包括限位挡块(37)，所述限位挡块(37)整体地形成在相端子柱(35)上，并且布置在电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)之间，并且，所述限位挡块(37)在包括相应的相端子开口(36)的区域中、与所述至少一个半导体板(30)具有间隙地定位在电容器板(20)上。
5.根据权利要求1或2所述的电力转换器，
其特征在于，
-所述电容器板(20)上的电容器(21)构成具有正极端子(25)和负极端子(26)的电容器电路(24)，所述正极端子(25)和所述负极端子(26)借助于相应的电源端子柱(28)在堆叠方向(11)上、背离所述至少一个半导体板(30)通过堆叠构造(12)被引出到外部，和
-所述相应的电源端子柱(28)分别通过一个电源端子开口(29)穿透堆叠构造(12)。
6.根据权利要求1或2所述的电力转换器，
其特征在于，
在堆叠方向(11)上，在电力转换器(10)的堆叠构造(12)中堆叠有控制板(80)，所述控制板(80)背离所述至少一个半导体板(30)并且布置在电容器板(20)上。
7.根据权利要求1或2所述的电力转换器，
其特征在于，
在所述至少一个半导体板(30)上、背离电容器板(20)布置有导热的热交换器板(50)。
8.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
-所述至少一个半导体板(30)以大表面导热的方式耦合到热交换器板(50)，和/或
-所述电容器板(20)上的电容器(21)以导热方式耦合到热交换器板(50)。
9.根据权利要求8所述的电力转换器，
其特征在于，
所述至少一个半导体板(30)和/或电容器板(20)上的电容器(21)以导热的方式、借助于导热层耦合到热交换器板(50)。
10.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
所述电容器板(20)上的电容器(21)借助于弹性层轴向地耦合到热交换器板(50)。
11.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
-所述热交换器板(50)包括多个冷却肋，所述多个冷却肋形成在背离所述至少一个半导体板(30)的外侧(53)上，和/或
-与热交换器板(50)背离所述至少一个半导体板(30)的外侧(53)以导热方式耦合有冷却设备，并且所述热交换器板(50)能够借助于在冷却设备中输送的冷却介质被冷却。
12.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
所述热交换器板(50)能够构成电机的外壳的一部分，或电机本身的一部分。
13.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
-在堆叠方向(11)上、在电力转换器(10)的堆叠构造(12)中堆叠有压力板(60)，并且所述压力板(60)背离所述至少一个半导体板(30)地布置在电容器板(20)上，和
-所述电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)在堆叠方向(11)上夹持在压力板(60)和热交换器板(50)之间。
14.根据权利要求13所述的电力转换器，
其特征在于，
-在堆叠方向(11)上、在电力转换器(10)的堆叠构造(12)中堆叠有弹性阻尼板(70)，并且所述弹性阻尼板(70)布置在压力板(60)和电容器板(20)之间，和
-所述电容器板(20)和所述至少一个半导体板(30)借助于压力板(60)、弹性阻尼板(70)和热交换器板(50)在堆叠方向(11)上压在一起，并且通过压力接触相互电连接。
15.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
所述电力转换器(10)包括电绝缘外壳盖(90)，所述电绝缘外壳盖(90)可拆卸地布置在热交换器板(50)上，并且将堆叠构造(12)封闭到热交换器板(50)的水平。
16.根据权利要求15所述的电力转换器，
其特征在于，
-所述电绝缘外壳盖(90)包括用于相应的相端子柱(35)和/或用于相应的电源端子柱(28)的端子开口(92)，和/或
-所述电绝缘外壳盖(90)包括用于线路端子(81)的线路端子开口(93)，以用于在控制板(80)和外部部件之间传输信号，和/或
-所述电绝缘外壳盖(90)包括具有膜的压力平衡开口。
17.根据权利要求1或2所述的电力转换器，
其特征在于，
所述电力转换器(10)径向地或轴向地布置在电机上。
18.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
所述导热的热交换器板(50)由高导热材料构成。
19.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
所述导热的热交换器板(50)由铝构成。
20.根据权利要求8所述的电力转换器，
其特征在于，
所述热交换器板(50)径向于堆叠方向(11)地包括电容器接触部分(51)，所述电容器接触部分(51)耦合到相应的电容器(21)。
21.根据权利要求8所述的电力转换器，
其特征在于，
所述至少一个半导体板(30)和/或电容器板(20)上的电容器(21)以导热的方式、借助于导热膏耦合到热交换器板(50)。
22.根据权利要求7所述的电力转换器，
其特征在于，
所述电容器板(20)上的电容器(21)借助于硅树脂泡沫轴向地耦合到热交换器板(50)。
23.根据权利要求11所述的电力转换器，
其特征在于，
所述多个冷却肋垂直于堆叠方向(11)形成在背离所述至少一个半导体板(30)的外侧(53)上。
24.根据权利要求16所述的电力转换器，
其特征在于，
所述膜由聚四氟乙烯构成。
25.一种具有电力转换器的电机，所述电力转换器轴向或径向地布置在电机上，
其特征在于，
所述电力转换器(10)根据权利要求1至24之一来配置。
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