CN115606324A - 电力逆变器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力逆变器系统（1），该电力逆变器系统至少包括部件：第一冷却体（2）、第二冷却体（3）和电力电容器（4），其中所述部件按所提到的顺序堆叠。此外，该系统包括至少一个固定装置（13A），其中所提到的三个部件通过所述固定装置固定，使得所述部件不能彼此相对移动并且至少部分地平面地彼此紧贴。此外，该系统包括在所述冷却体之间夹住的半导体功率模块（5）、和将所述电力电容器和所述半导体功率模块电连接的电接触元件（15）。

Description

电力逆变器系统

技术领域

本发明针对一种电力逆变器系统，该电力逆变器系统包括冷却体、半导体功率模块和电力电容器。该电力逆变器系统用于将直流电转换为交流电。

背景技术

实际的电力逆变器以半导体功率模块的形式实施。

通常，这种系统自下而上地设计，使得在第一步骤中设计各个必要的功能部件并且紧接着将这些部件组装成电力逆变器系统。

出版物EP 3493387 A2公开了这种系统。

出版物EP 1650859 B1此外公开了一种电力逆变器。

在组装时，各个部件被组合并借助各种焊接和/或螺丝连接来固定。

为了电接触各个部件，通常使用母线。

这种系统的组装呈现出高的耗费，因为需要很多机械连接部件和电接触部件并且必须执行用于固定这些部件的很多工作步骤。

这种系统的复杂设计不仅导致在组装过程期间高的易于出错性，而且导致相对于系统中的机械或电气缺陷的高敏感性。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种具有相对于现有技术简化的结构的电力逆变器系统。

该任务至少部分地通过根据权利要求1所述的电力逆变器系统来解决。

公开一种电力逆变器系统，该电力逆变器系统至少包括部件：第一冷却体、第二冷却体和电力电容器。这三个部件按所提到的顺序堆叠。

此外，该系统包括固定装置。三个所提到的部件通过固定装置固定，使得所述部件不能彼此相对移动并且至少部分地平面地彼此紧贴。

该系统的通过第一冷却体封闭的一侧在下文中被称为上侧。第二冷却体布置在第一冷却体和电力电容器之间并与这两个所提到的部件直接接触。

该系统的通过电力电容器封闭的一侧被称为下侧。然而，在该系统的不同的实施方式中，也可以将上侧向下定向并且将下侧向上定向。

此外，该系统包括定位在第一冷却体与第二冷却体之间的半导体功率模块。该半导体功率模块在那里通过邻接的冷却体的压力被夹住并且因此被固定。在那里可以夹住多个半导体功率模块。

在所述冷却体之间可以形成一个或多个空隙（Aussparungen），在所述空隙中嵌入有一个或多个半导体功率模块。

空隙可以在第一冷却体中或在第二冷却体中或在两个冷却体中形成，使得半导体功率模块可以精确配合地插入冷却体之间。

电接触元件将半导体功率模块与电力电容器电连接。

在一种实施方式中，该系统具有多个固定装置，其中所述固定装置中的单个固定装置已经将所述部件彼此固定，使得所述部件不能彼此相对移动并且至少部分地平面地彼此紧贴。通过使用多个固定装置，将所述部件彼此固定，使得所述部件此外不能彼此相对旋转。此外，这样提高固定的稳定性和可靠性。

冷却体包括由良好导热的材料、例如导热金属、如铝制成的壳体。在一种实施方式中，壳体包括用于容纳冷却液、诸如水的空腔。例如通过从该系统排出被加热的水或冷却液并将冷的水或冷却液输送到该系统中，可以经由冷却体将热量从该系统中排出。

在另一实施方式中，冷却体实心地实施。这降低制造和运行成本。

冷却体用于将热量排出以冷却电力部件、尤其半导体功率模块。为此，冷却体优选地在其在面积上最大的表面上彼此重叠地堆叠。与冷却体的最大表面的尺寸相比，冷却体在堆叠方向上的尺寸是小的。半导体功率模块在冷却体之间夹住。

如果在一种实施方式中逆变器系统直接安装在外部冷却体或足够冷的设备上，则该外部冷却体或该足够冷的设备已经可以用作该系统的冷却体之一。这里，可以示例性地列举逆变器系统在发动机的冷却外罩上的安装。

在一种实施方式中，在半导体功率模块和电力电容器的外侧上形成有金属簧片，这些金属簧片通过电接触元件、如金属螺丝或通过焊接彼此机械和电连接。

电力电容器可以实施为直流电容器。在至少一种实施方式中，电容器包括壳体和固定在其中的电容器元件。电容器中的钻孔例如仅仅在壳体中或在壳体和电容器元件中或者，尤其在没有壳体的实施方式中只在电容器元件中形成。

电容器壳体例如包括外部的安装区段，在该安装区段中实施有钻孔。该安装区段可以是电容器壳体的加强和加宽的外壁。

该系统的所公开的结构具有如下优点：机械连接和电接触元件的数量可以被减少到最低限度。这使安装过程变得容易并且因此节省时间和成本。此外，在所述部件的组装期间的错误、所述部件的有错误的安装或由于各个有缺陷的部件造成的故障因此可以容易地被避免或排除。

此外，通过部件的数量减少，整个系统的尺寸可以被减小，使得实现紧凑的、节省空间的设计。

在一种实施方式中，该固定装置是螺丝。第一冷却体、第二冷却体和电力电容器具有为了形成螺旋接合（Verschraubungen）而相叠地布置的钻孔。

有利地，配合螺纹用于固定螺丝。这种配合螺纹可以形成在单独的构件、诸如螺母上。

在一种实施方式中，所述部件、即第一冷却体、第二冷却体和电容器中的至少一个具有用于固定螺丝的配合螺纹（Gegengewinde）。

通过配合螺纹可以将螺丝牢固地拧紧，使得形成螺旋接合，所述螺旋接合将三个所提到的部件牢固地彼此固定。

如果例如第一冷却体形成该系统的上侧，则螺丝可以从第一冷却体的方向被引入到相叠地布置的钻孔中。然后，螺丝头部于是平放在第一冷却体的表面上。螺丝颈部延伸通过整个第一冷却体、整个第二冷却体并伸展到电力电容器的钻孔中。于是，至少电力电容器中的钻孔包括用于固定螺丝的配合螺纹。

优选地，该钻孔形成在电容器壳体的安装区段中。在一种实施方式中，螺旋接合穿透整个安装区段并延伸到不属于该系统的另一部件，使得所描述的系统固定在该另一部件上。

在另一示例中，该电力电容器可以形成该系统的上侧，并且螺丝可以相应地从电容器的方向被引入到相叠地布置的钻孔中。

配合螺纹例如可以通过嵌入到钻孔中的压入螺母来提供或者直接压印在钻孔中。

在一种实施方式中，压入螺母嵌入到电容器壳体的钻孔中。在另一实施方式中，压入螺母嵌入到第一冷却体的钻孔中。在另一实施方式中，配合螺纹压印在所述钻孔中的至少一个中。

为了保证足够的固定，在一种实施方式中，设置有至少六个这种螺旋接合，在一种优选的实施方式中，设置有至少八个这种螺旋接合。螺旋接合以均匀的间隔布置。

然而，一个螺旋接合已经将该系统的部件彼此固定，使得所述部件不再能够彼此相对移动。

通过所描述的布置，该系统的主要部件可以简单地且在不使用附加的支持性构件的情况下彼此机械固定。

布置在第一冷却体和第二冷却体之间的半导体功率模块在拧紧螺丝的情况下被夹住并且因此机械固定在所述冷却体之间。这具有如下优点：不需要安置用于安装在半导体功率模块上的其他部件。

在一种实施方式中，该电力电容器包括电磁干扰（EMI）滤波器。该EMI滤波器可以要么直接集成在电力电容器中要么作为附加的构件直接安装在该电力电容器上。该EMI滤波器可以安装在该电力电容器的壳体中。

在两种情况下，该电力电容器都包括电容器元件和EMI滤波器。电容器元件和EMI滤波器作为连接的部件存在。在安装时取消多个附加的步骤，因为不必安装附加的EMI滤波器。也取消用于开发和测试EMI滤波器的附加成本，因为该EMI滤波器与功率模块、电容器和系统要求（EMI技术连接、接地接触、部件相对于彼此的位置等）相匹配。

EMI滤波器避免电磁干扰辐射并用于遵守电磁兼容性（EMC）指南以及关于电磁辐射的应用特定的边界值。

电力电容器的大小可以改变。如果需要更高的电容器功率，则可以相应地增大壳体和位于其中的电力电容器和EMI滤波器。

在一种实施方式中，该电力电容器被确定尺寸，使得该电力电容器具有至少150kW的电容器功率。

EMI滤波器需要接地接触。在一种实施方式中，EMI滤波器的接地接触经由用于机械固定该系统的相同螺丝来实施。为此，EMI滤波器的电接触面暴露在电力电容器中的钻孔的外壁上。因此，金属螺丝与EMI滤波器电接触。螺丝此外与冷却体接触并且因此建立所需的接地接触。

在一种实施方式中，半导体功率模块的表面平面地紧贴在冷却体上，使得改进半导体功率模块和冷却体之间的热传递。

在另一实施方式中，半导体功率模块的平面地紧贴在冷却体上的表面以导热层覆层。

替代地或附加地，导热层安置在冷却体的平面地紧贴在半导体功率模块上的表面上。

在所描述的实施方式中，这些层例如可以包括导热固体泡沫或导热膏。

这种导热层具有两种功能。一方面，改进要冷却的半导体功率模块和两个冷却体之间的热传递。另一方面，补偿表面上的可能的不平坦性。

在一种实施方式中，所述冷却体中的至少一个冷却体包括凸起部，该凸起部预先给定半导体功率模块的定向。

在一种实施方式中，该半导体功率模块在其外周边上包括凹槽。所述凹槽例如具有半圆形的形状并沿着模块的外周边以规则的间隔空出。在至少一种实施方式中，所述凹槽在功率模块的整个高度上延伸。

冷却体包括凸起部或螺栓，所述凸起部或螺栓在半导体功率模块嵌入之后紧贴在所述凹槽中。

所述凹槽和所述凸起部或螺栓被布置，使得半导体功率模块仅以所期望的定向的嵌入是可能的。为此，在至少一种实施方式中，所述凹槽沿外周边不对称地设置。

凸起部或螺栓是冷却体的组成部分。

在此情况下沿着空隙的侧向周边的突起被称为凸起部。空隙的下表面或上表面上的突起被称为螺栓。凸起部或螺栓被成形，使得其精确配合地插入到凹槽中。

因此，通过部件的构造已经确保：这些部件以所期望的定向安装并且半导体功率模块此外以所期望的定向被电接触。

此外，凹槽和凸起部或螺栓有助于半导体功率模块的机械固定。

在一种实施方式中，半导体功率模块嵌入到第二冷却体中的空隙中，使得第二冷却体的上表面和半导体功率模块的上表面共面地布置。

在该实施方式中，用于容纳半导体功率模块的空隙完全形成在第二冷却体中。空隙在所述冷却体之一中的完全形成使冷却体的生产过程和系统的组装变得容易。

在所描述的实施方式中，半导体功率模块可以简单地被放入到第二冷却体中的空隙中。在一种优选的实施方式中，半导体功率模块精确配合地配合到凹槽中。凹槽和凸起部或螺栓可以附加地有助于机械固定。

通过半导体功率模块和第二冷却体的上表面的共面性，第一冷却体可以简单地放置到这些表面上并通过螺旋接合固定，使得半导体功率模块以简单的方式在冷却体之间被夹住。

在另一实施方式中，在第一和第二冷却体中对称地形成空隙。因此，只须生产一种类型的冷却体。这使安装过程变得容易并且减少所需的工具的数量。因此，减少在安装期间的时间和成本。为了将半导体功率模块简单地定位并且安装在冷却体上或将冷却体彼此简单定位和安装，又可以设置简单的安装辅助装置、如上面所描述的凸起部或螺栓。

在一种实施方式中，半导体功率模块包括用于与电接触元件电接触的接触面。

这些接触面包括导电材料并布置在半导体功率模块的下侧上。

半导体功率模块被布置，使得接触面精确配合地被定位在用于接触电容器的电接触元件之上。

在一种优选的实施方式中，存在多个接触面和对应的电接触元件，以便确保半导体器件和电力电容器之间的可靠电接触。在一种实施方式中，存在至少两个接触面和对应的接触元件，在另一实施方式中，存在至少三个接触面和对应的接触元件。

在一种实施方式中，该半导体功率模块包括具有近似矩形的基面的主体。接触面可以布置在从半导体功率模块的主体伸出的簧片上。在此，在每个簧片上布置一个接触面。簧片布置在半导体功率模块的背面上。整个簧片可以包括导电材料、例如金属。

簧片可以暴露于系统的背面上。因此，所述簧片可以经由电接触元件、如螺丝或焊接与电力电容器在该系统的背面上的对应的簧片连接。为此，所述簧片可以相应地弯曲，使得所述簧片与第二冷却体的背面平行地定向，所述第二冷却体定位在半导体功率模块与电容器之间。

通过所描述的接触，可以舍弃用于半导体功率模块的电接触的附加母线，这简化系统的结构和复杂性以及该系统的安装过程。此外，还取消附加的机械构件、诸如用于固定（接触）部件的圆顶，这又降低成本。

在该实施方式中，半导体功率模块的主体可以包括在主体的表面上形成的冷却面。冷却面与导热层平面接触。优选地，热量可以经由冷却面被输出给冷却体。

在一种实施方式中，半导体功率模块在该系统的第一侧上向外暴露。

因此，可以容易地向外电接触。

在一种实施方式中，该半导体功率模块在第一侧上包括向外的电接触，其中至少一个交流电流端子。交流电流端子被实施，使得半导体电源模块只能在所期望的方向上被定向。

在一种实施方式中，交流电流端子被实施为金属簧片，该金属簧片在半导体功率模块的第一侧上从该系统突出。

在一种实施方式中，半导体功率模块包括紧贴在该系统的第一侧上的引脚。这些引脚被实施，使得半导体功率模块仅以所期望的定向的嵌入是可能的。

在一种实施方式中，引脚垂直于半导体功率模块的第一侧远离该第一侧凸出。

在另一实施方式中，引脚在半导体功率模块的第一侧之前折弯90°角并与第二冷却体的第一侧平行地伸展。因此，半导体功率模块仅以预先给定的定向的装入是可能的。

在至少一种实施方式中，引脚包括导电材料、例如金属，并且此外用于半导体功率模块与控制器板的电接触。

控制器板用于控制半导体功率模块并且例如可以由栅极驱动器板来操控。

在一种实施方式中，该半导体功率模块包括输出电流传感器。该输出电流传感器优选地布置在半导体功率模块的第一侧上。该输出电流传感器测量输出的交流电流。

优选地，该输出电流传感器安置在交流电流端子上，电流在所述交流电流端子上从该系统流出。

在一种实施方式中，交流电流端子包括簧片，该簧片包括用于向外接触的电接触面。在该实施方式中，输出电流传感器安置在所述的簧片上。

在一种实施方式中，栅极驱动器板安置在电容器的第一侧上。该栅极驱动器板用于控制该逆变器系统中的半导体功率模块。

栅极驱动器板可以直接插塞在电容器壳体的第一侧上，或经由螺旋接合固定在电容器壳体的第一侧上。

在一种实施方式中，至少一个控制器板安置在栅极驱动器板上，所述控制器板经由电接触元件与半导体功率模块的第一侧电接触。

控制器板可以直接嵌入在栅极驱动器板中，或安置在该栅极驱动器板的第一侧上。

在一种实施方式中，针对每个存在的半导体功率模块，在栅极驱动器板上安置一个控制器板。该控制器板与该半导体功率模块电接触。

该控制器板可以经由上面所描述的引脚与半导体功率模块电连接。该控制器板用于操控该半导体功率模块。

栅极驱动器板和控制器板以及可选的（输出）电流传感器的接触通过部件的所描述的布置与电容器到该系统中的安装同时进行。

在另一实施方式中，该电力电容器包括高压直流插头。这样，该电力电容器可以简单地从外部被电接触并且因此将该逆变器系统集成到电路中。

高压直流插头可以以从电容器壳体突出的金属簧片的形式实施。

在一种实施方式中，该电力电容器包括输入电流传感器。该输入电流传感器测量输入的直流电流。因此涉及直流电流传感器。

在一种实施方式中，至少一个冷却体包括通风开口。这种通风开口改进冷却体与周围环境的热交换。因此，可以将更多热量排出并且改进冷却。

在一种实施方式中，所述冷却体之一包括通孔，压力接触件作为电接触元件嵌入在所述通孔中。

压力接触件可以直接布置和固定在电力电容器的上侧上。在不同的实施方式中，压力接触件例如可以实施为在电容器的上侧上的弹簧、紧凑螺栓或半球形或圆盘形突起。压力接触件在堆叠方向上的高度对应于第二冷却体从其下侧直至空隙的下表面的高度。

压力接触件包括导电材料，优选地金属。压力接触件紧贴在半导体功率模块的接触面上并且因此电接触所述接触面。因此，经由压力接触件提供半导体功率模块和电力电容器之间的电接触。

通过使用压力接触件，可以舍弃用于电接触半导体功率模块的附加的母线。在这种情况下替代地也取消可能的用于电接触的螺丝或焊接连接，这进一步简化安装过程。

在一种实施方式中，第二冷却体包括通孔，所述压力接触件可以被引入到所述通孔中。所述通孔被放置，使得所述通孔布置在半导体功率模块的接触面下面。

通孔和压力接触件的所描述的布置允许电力电容器和第二冷却体仅在所期望的方向上的组装。此外，通过所描述的结构支持各个部件的机械固定。

在另一实施方式中，压力接触件实施为附加的器件，所述器件嵌入在通孔中并且被确定尺寸，使得其将电容器的上侧上的为此设置的接触面与半导体功率模块的下侧上的对应的接触面电连接。

通过拧紧所述螺旋接合，压力接触件在通孔中被夹住并通过压力与紧贴的接触面电接触。

本发明此外公开一种用于组装电力逆变器系统的方法，该方法包括多个步骤。所述步骤在下文中被列举：

- 提供第一冷却体、第二冷却体和电力电容器。

- 提供半导体功率模块和固定装置。

也可以使用多个半导体功率模块。所提到的部件可以对应于上面所描述的部件。

- 将半导体功率模块布置在所述冷却体中的第一冷却体上。该半导体功率模块可以被嵌入到那里存在的空隙中。空隙可以不仅在第一冷却体中而且在第二冷却体中或在两个冷却体中形成。

半导体功率模块可以精确配合地被插入到空隙中。为此，半导体功率模块的外周边可以具有凹槽，并且空隙可以包括凸起部或螺栓，所述凸起部或螺栓在半导体功率模块嵌入之后紧贴在所述凹槽中。

因此，该半导体功率模块在安装期间不再能够滑动。

- 通过所述冷却体中的第二冷却体盖住第一冷却体和半导体功率模块。

于是半导体功率模块在这两个冷却体之间夹住。

- 将具有布置其间的半导体功率模块的所述冷却体和电力电容器相叠地定位。

第二冷却体被定位在电力电容器上或反之亦然，使得电容器和半导体功率模块的电接触面相叠并且可以通过电接触元件被接触。

- 安置至少一个固定装置，其中所述固定装置将这两个冷却体和电容器固定，使得所提到的部件不能彼此相对移动并且至少部分地平面地彼此紧贴。

此外，通过固定所提到的部件，半导体功率模块在所述冷却体之间夹住。

在一种实施方式中，固定装置是螺丝，并且所提到的部件中的至少一个具有用于固定螺丝的配合螺纹。

在该实施方式中，所提到的部件包括用于容纳螺丝的钻孔。

所述钻孔具有用于固定所述螺丝的配合螺纹。为此，例如可以将压入螺母引入到所述钻孔中。

单个螺丝在第一冷却体、第二冷却体和电力电容器上延伸，并且将这些部件彼此固定，使得所述部件部分地平面地彼此紧贴并且不再能够彼此相对移动。

在一种实施方式中，将至少六个这种螺丝引入到为此设置的钻孔中，在一种优选的实施方式中，将至少八个这种螺丝引入到为此设置的钻孔中，用于固定部件。

通过使用多个固定装置，将所述部件彼此固定，使得所述部件不再能够彼此相对旋转。此外，提高固定的强度和可靠性。

为了固定螺丝，将该螺丝转动并牢固地拧紧到配合螺纹中。在固定所提到的部件时，将半导体功率模块固定在所述冷却体之间。例如，通过机械压力将模块在所述冷却体之间的空隙中夹住。

在一种实施方式中，上面所描述的压力接触件被用作电接触元件。在固定所述螺丝之后，压力接触件按压到半导体功率模块和电容器的接触面上，使得这些接触面电接触。

在其他实施方式中，焊接或螺旋接合作为电接触元件安置在半导体功率模块和电容器的电接触面之间。这需要另一方法步骤。

在一种实施方式中，此外将栅极驱动器板固定在电力电容器的第一侧上。该栅极驱动器板可以插塞到电容器壳体的第一侧上或与该第一侧拧紧。

通过所公开的方法可以将在组装电力逆变器系统时机械连接元件和电接触元件的数量减少到最低限度。因此，可以降低安装步骤的数量并且可以快速地和低成本地执行安装过程。

此外，在所述部件的组装期间的错误、所述部件的有错误的安装或由于各个有缺陷的部件造成的故障因此可以简单地被避免或排除。

附图说明

在下文中根据实施例和附图更详细地描述本发明。本发明并不限于这些实施例。

所述图示出：

图1：从正面看的电力逆变器系统的第一实施方式的透视图，

图2：从背面看的该电力逆变器系统的该第一实施方式的透视图，

图3：从下侧看的半导体功率模块和相关的接触元件的第一实施方式的透视图，

图4：冷却体的第一实施方式的透视图，

图5：从侧面角度看的电力逆变器系统的第二实施方式的分解图，

图6：半导体功率模块的第二实施方式的底视图。

具体实施方式

所述图中的相似的或明显相同的元件配备有相同的附图标记。所述图和在所述图中的尺寸比并不是按正确比例的。

图1以透视斜视图示出该电力逆变器系统1的第一实施例。该逆变器系统1包括多个相叠地布置的、彼此机械固定的并以电子方式彼此连接的部件。

这些部件包括第一冷却体2和第二冷却体3以及电容器4。该电容器4通过电容器壳体4A向外封闭。

在当前的实施方式中，第一冷却体2是最下面的部件，该部件可以固定在另一构件上，并且第二冷却体3和电容器4施加在该部件上。例如，整个结构可以固定在发动机上。

在该实施例中三个半导体功率模块5布置在第一冷却体2和第二冷却体3之间。半导体功率模块5精确配合地嵌入在冷却体2和3之间的为此设置的空隙中。

所述空隙具有在冷却体的正面3A处的开口6。所述开口6保证所述半导体功率模块5的用于向外电接触的可达性。

为此，半导体功率模块5分别包括前簧片7。输出的交流电可以经由前簧片7被引导，用于所设置的应用。该应用例如是发动机，尤其是汽车发动机。

为了电接触，簧片7例如借助金属螺丝8B与为此设置的外接触件8A拧紧。承载部分8C只用作载体并且支持外接触件8A的机械固定。

簧片7包括导电材料、优选地具有高导电性的金属。

除了簧片7之外，半导体功率模块5此外包括金属引脚9，用于模块5与相关的控制器板10A的接触。每个半导体功率模块5分别具有自己的控制器板10A。在当前的实施例中，每个半导体功率模块5设置有七个引脚9。因此半导体功率模块5可以经由控制器板10A来操控。

在当前的实施方式中，栅极驱动器板10B直接固定在电容器壳体4A的正面上。为此电容器壳体4A具有四个保持螺栓（Halterungsbolzen）4B。栅极驱动器板10B插装到这些保持螺栓（Haltungsbolzen）4B上。

替代地，栅极驱动器板10B可以经由螺丝连接固定在电容器壳体4A的正面上。

栅极驱动器板10B操控控制器板10A，该控制器板要么直接嵌入在栅极驱动器板10B中，要么如在当前的实施方式中那样安置在该栅极驱动器板的外侧上。如上面所描述的，控制器板10A经由引脚9与半导体功率模块5接触。

在半导体功率模块5的背面处，空隙如在图2中所示出的那样同样通过冷却体2或3中的开口6暴露，使得半导体功率模块5也可以在背面3B处被电接触。

在当前的实施方式中，半导体功率模块5为此分别具有三个金属簧片11。所述簧片平行于第二冷却体的外侧朝电容器4的方向弯曲90°，以便电接触电容器4的对应的接触元件。

对应的接触元件例如是电容器4的母线12的接触面，所述接触面在电容器壳体4A的外侧处暴露。

为了接触，金属簧片11与母线12焊接在一起。

接触的替代形式是拧紧（未示出）。为此，将孔钻到母线12的接触面和金属簧片11中。通过引入金属导电螺丝，电容器4和半导体功率模块5于是可以电连接。

电容器壳体4A包括塑料材料。在朝向第二冷却体3的侧上电容器壳体4A具有用于将冷却体2/3安装到电容器壳体4A上的安装区段4C。

在当前的实施方式中，安装区段4C的基面与剩余的电容器壳体4A相比加宽。因此，电容器4的安装区段4C的基面具有与冷却体4相同的尺寸。

在一种替代的实施方式中，整个电容器壳体4A的基面可以具有与冷却体2或3相同的尺寸。在另一实施方案中，安装区段4C具有比冷却体2/3更小的尺寸。

安装区段4C用于将电容器4固定在第二散冷却体3上。为此，在安装区段4C中垂直于电容器的基面空出八个钻孔13，在电容器4的正面和背面处各四个。钻孔13可以具有配合螺纹。

这些钻孔13共线放置在第二和第一冷却体2中的对应的钻孔13之上。在当前的实施方式中，至少第一冷却体2中的钻孔13具有配合螺纹。因此，通过螺丝13A可以简单地连接所提到的部件并且将所述部件彼此固定。

第一冷却体2中的钻孔13可以连续地实施，使得整个系统1可以利用相同的螺丝13A安装到另一构件上。这种构件例如可以是发动机。

在另一实施方式中，整个系统1可以按相反的顺序堆叠。然后，螺丝13A从第一冷却体2侧被引入到钻孔13中并以配合螺纹固定到电容器4的安装区段4C中的钻孔13中。

在替代的实施方式中，更少或更多的螺旋接合可以用于固定所提到的部件。螺旋接合以规则的间隔布置，以便实现到所述部件（第一冷却体2、第二冷却体3、电容器4）上的尽可能均匀的压力分布。

电容器4在电容器壳体4A之内包括至少一个电容器元件、例如直流电容器元件和此外用于电磁干扰（EMI）的滤波器。

EMI滤波器要么直接集成在电容器元件中，要么替代地实施为独立的部件，但直接与电容器元件一起安装。在两种情况下，两个部件共同地布置在电容器壳体4A中。因此EMI滤波器的单独安装成为多余。通过取消这种附加的安装步骤，简化了安装方法和在安装期间的易出错性。可以降低安装过程的成本和时间。

针对EMI滤波器的所需的接地接触，使用用于机械固定电容器4的相同的螺丝13A。为此，EMI滤波器的电接触面在电容器壳体4A的安装区段4C中的钻孔13的侧壁上暴露。所述接触面通过金属螺丝13A来接触并与冷却体2和3电连接。

电容器4具有输入电流端子和输出电流端子。

高压直流插头4D用作输入电流端子。在当前的实施例中，该高压直流插头以两个金属导电簧片4D的形式实施，所述簧片在所述电容器壳体4A的侧面4E上从所述电容器壳体突出。簧片4D可以与相应的电流端子连接。

上面所描述的母线12用作输出电流端子。

为了测量输入电流或输出电流，在一些实施例中安置相应的传感器。

优选地使用输出电流传感器。输出电流传感器例如安置在簧片11上，所述簧片是半导体功率模块5的外接触部。

在图3中详细地示出了半导体功率模块5。该半导体功率模块5包括主体5A，该主体包括半导体电子器件。

在半导体功率模块5的下侧5B上此外施加导热层5C。在此情况下例如涉及TIM（热界面材料）膏或导热泡沫。导热层5C具有高粘性状态并改进半导体功率模块5和邻接的冷却体2/3之间的热传导。导热层5C同样可以施加在模块5的上侧5D上。

在半导体功率模块5的背面上分别存在用于与电容器4的电接触的三个簧片11。簧片的第一区段11A与模块5的主体5A平行地实施。第二区段11B以90°角向上折弯。因此，簧片11可以简单地与电容器4的母线12的为此预期的接触面焊接在一起。

在模块5的正面上分别安置有用于向外电接触的簧片7和用于接触控制器板10的金属引脚9。此外，模块5包括在主体5A的下侧5B上靠近正面安置的输出电流传感器14。

此外，模块5在正面和背面上具有凹槽5E。凹槽5E形成为模块5的外周边上的半圆形空隙。每两个对称地安置在模块5的正面和背面上的凹槽5E的位置不同。

凹槽5E与冷却体2或3中的空隙的边缘面处的对应的凸起部匹配。因此，可以经由凹槽5E实现在插入到空隙中时模块5的所期望的定向。但是此外，所期望的定向也通过现有的接触元件、如簧片7或11和引脚9预先给定。

替代于凸起部，冷却体中的空隙也可以包括螺栓，所述螺栓插入到凹槽5E中，使得模块5可以精确配合地安装在空隙中。

半导体功率模块5精确配合地嵌入到冷却体2/3中的相关的空隙中，并通过在拧紧螺旋接合13A时的压入机械固定在冷却体之间。因此，不需要用于机械安装半导体功率模块5的附加构件。这简化安装过程。

图4示出如在第一实施方式中使用的冷却体的实施方案。在第一实施例中，第一冷却体2和第二冷却体3以相同的方式实施。因此，两个冷却体可以以一种生产方法来制造。

区分内侧21和外侧22，在所述内侧中存在空隙23，以便容纳半导体功率模块5。

当前的冷却体2在其内侧21中包含三个空隙23，所述空隙成形为使得半导体功率模块5精确配合地配合到所述空隙之一中。在空隙23的外周边上设置有凸起部24，所述凸起部插入到模块5的外侧上的对应的凹槽中。凸起部和凹槽一方面用于模块5的机械固定，并且另一方面确保模块5以正确的定向装入到空隙23中。

冷却体例如是铝部件。冷却体2/3包括流动通道，冷却液、诸如水可以流过所述流动通道并且因此将热量从该系统排出。

此外，两个冷却体2和3都包含用于容纳螺丝13A的钻孔13，所述螺丝将冷却体2/3彼此机械固定并且机械固定在电容器4上。

图5示出该逆变器系统1的第二实施例。

第二实施例又包括第一冷却体2、第二冷却体3以及电容器4。

与第一实施例的特征相同的第二实施例的特征不重新描述。

在当前的实施方式中，电容器4是最下面的部件，该部件可以固定在另一组件上并且冷却体2/3施加在该部件上。例如，整个结构可以固定在发电机上。

与在第一实施例中不同，电容器4在第二实施例中不具有带有加宽的基面的安装区段4C。整个电容器壳体4A的基面具有与冷却体2或3的基面相同的尺寸。

此外，与第一实施例不同，螺丝13A从第一冷却体2侧出来被引入。至少在电容器4的安装区段4C中的钻孔13包括配合螺纹，螺丝13可以拧紧并且因此固定在配合螺纹中。

在当前的实施方式中，高压直流插头4安置在电容器壳体4A的与冷却体2/3相对的下侧上。这里可以直接连接输入电流。

这里，电容器元件或EMI滤波器和半导体功率模块5之间的电接触通过压力接触件（Druckkontaktierungen）15实现。

为此，在电容器4的上侧上安置压力接触件15，这些压力接触件包含导电材料、优选地导电金属。接触件15例如可以实施为弹簧或紧凑螺栓。

在组装逆变器系统1时，第二冷却体3被放置在电容器壳体4A的上侧上。第二冷却体3包含通孔16，压力接触件15可以被引入到所述通孔中。为了在此避免在压力接触件15和冷却体3之间的电流流动，压力接触件15被绝缘的塑料外罩包围。替代地，通孔16的内壁可以以绝缘的塑料外罩覆层。

在将半导体功率模块5嵌入到为此预期的空隙23中时，模块5被定位，使得接触面17直接飞起（auffliegen）在压力接触件15上。接触面17可以是金属簧片11的表面或者直接位于模块5的主体5A上。于是不需要金属簧片11。

在图6中示出了这种模块5，该模块的接触面17直接定位在主体5A上。

用于容纳半导体功率模块5的空隙23这里完全实施在第二冷却体3中。因此，半导体功率模块可以简单地嵌入到空隙23中。而在第一冷却体3中没有设置空隙。

附图标记

1 电力逆变器系统

2 第一冷却体

21 该冷却体的内侧

22 该冷却体的外侧

23 空隙

24 凸起部

3 第二冷却体

3A 该冷却体的正面

3B 该冷却体的背面

4 电容器

4A 电容器壳体

4B 保持螺栓

4C 安装区段

4D 高压直流插头

4E 该电容器的侧面

5 半导体功率模块

5A 该功率模块的主体

5B 该功率模块的下侧

5C 导热层

5D 该功率模块的上侧

5E 凹槽

6 在冷却体之间的开口

7 前金属簧片

8A 外接触件

8B 金属螺丝

8C 承载部分

9 引脚

10A 控制器板

10B 栅极驱动器板

11 后金属簧片

11A 第一区段

11B 第二区段

12 母线

13 钻孔

13A 螺丝

14 输出电流传感器

15 压力接触件

16 通孔

17 接触面

Claims (18)

1.电力逆变器系统（1），

至少包括部件：第一冷却体（2）、第二冷却体（3）和电力电容器（4），其中所述部件按所提到的顺序堆叠，

此外包括至少一个固定装置（13A），其中所提到的三个部件通过所述固定装置固定，使得所述部件不能彼此相对移动并且至少部分地平面地彼此紧贴，

此外包括在所述冷却体之间夹住的半导体功率模块（5），并且

此外包括电接触元件（15），所述电接触元件将所述电力电容器和所述半导体功率模块电连接。

2.根据权利要求1所述的电力逆变器系统，其中所述固定装置是螺丝（13A）。

3.根据权利要求2所述的电力逆变器系统，其中所述部件中的至少一个部件具有用于固定所述螺丝的配合螺纹。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力逆变器系统，其中所述电力电容器包括电磁干扰滤波器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力逆变器系统，其中所述半导体功率模块的表面（5B，5D）平面地紧贴在所述冷却体上，使得改进所述半导体功率模块和所述冷却体之间的热传递。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电力逆变器系统，其中所述半导体功率模块只能以预先给定的定向在所述冷却体之间被夹住。

7.根据权利要求6所述的电力逆变器系统，其中所述冷却体中的至少一个冷却体具有凸起部（24），所述凸起部预先给定所述半导体功率模块的定向。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电力逆变器系统，其中所述半导体功率模块在所述系统的第一侧（3A）上向外暴露。

9.根据权利要求8所述的电力逆变器系统，其中所述半导体功率模块在所述第一侧上具有交流电流端子，所述交流电流端子预先给定所述半导体功率模块的定向。

10.根据权利要求9所述的电力逆变器系统，其中所述半导体功率模块包括输出电流传感器（14）。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电力逆变器系统，其中在所述电容器的第一侧上安置有栅极驱动器板（10B）。

12.根据权利要求11所述的电力逆变器系统，其中在所述栅极驱动器板上安置有至少一个控制器板（10A），所述控制器板与所述半导体功率模块电接触。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的电力逆变器系统，其中所述电力电容器包括高压直流插头（4D）。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的电力逆变器系统，其中所述电力电容器包括输入电流传感器。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的电力逆变器系统，其中所述冷却体之一包括通孔（16），压力接触件（15）作为电接触元件嵌入在所述通孔中。

16.一种用于组装电力逆变器系统的方法，该方法包括以下步骤：

- 提供第一冷却体、第二冷却体和电力电容器，

- 提供半导体功率模块和固定装置，

- 将所述半导体功率模块布置在所述冷却体中的第一冷却体上，

- 通过所述冷却体中的第二冷却体盖住所述第一冷却体和所述半导体功率模块，

- 将具有布置其间的半导体功率模块的所述冷却体和所述电力电容器相叠地定位，使得所述电容器和所述半导体功率模块的电接触面相叠并且能够通过电接触元件被接触，

- 安置至少一个固定装置，其中所述固定装置将所述两个冷却体和所述电容器固定，使得所提到的部件不能彼此相对移动并且至少部分地平面地彼此紧贴，以及其中

通过固定所提到的部件，将所述半导体功率模块在所述冷却体之间夹住。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述固定装置是螺丝并且其中所提到的部件中的至少一个部件具有用于固定所述螺丝的配合螺纹。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中此外将栅极驱动器板固定在所述电力电容器的第一侧上。

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