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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorvorrichtung mit
integriertem elektronischen Schaltkreis und ein Halbleitermodul.
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In
einem herkömmlichen Motor wird ein sich drehendes Magnetfeld
durch eine Stromversorgung von Spulen einer Mehrzahl von Phasen
erzeugt, welche auf einen Stator gewickelt sind, so dass ein Rotor durch
das sich drehende Magnetfeld gedreht wird. Die Spulenströme,
welche zur Verfügung gestellt werden, um den Motor anzutreiben,
werden durch eine Vielzahl von Schaltelementen umgeschaltet, wie beispielsweise
in dem Patentdokument
JP 2002-345211
A dargestellt ist.
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In
diesem Patentdokument (
JP
2002-345211 A ) beispielsweise sind die Schaltelemente als
Halbleitermodule in Harz eingegossen. Die Module sind auf einer
Leiterplatte bzw. gedruckten Leiterplatte montiert und mit verschiedenen
elektronischen Teilen, wie beispielsweise Spulen und Kondensatoren, über
eine Leiterbahnstruktur aus Kupferschichten bzw. Kupferfilmen, welche
auf der Leiterplatte gebildet sind, verbunden. Da die Kupferschichten
normalerweise dünner als 100 μm sind, wird auf
der Leiterplatte ein großer Bereich benötigt,
um die benötigten Ströme zur Verfügung
zu stellen, in dem Fall, in dem die Halbleitermodule und die Spulen über
die Leiterplatte verbunden sind. Demnach ist es nicht möglich, eine
Motorvorrichtung in ihrer Größe zu verringern.
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Es
wird vorgeschlagen, Spulenanschlüsse zum Verbinden der
Halbleitermodule und der Spulen ohne eine Leiterplatte bereitzustellen.
Wenn die Spulenanschlüsse und die Spulen zwischen dem Motor und
den Halbleitermodulen verbunden werden, muss ein Raum bereitgestellt
werden zum Platzieren einer Schweißvorrichtung bzw. Schweiß-Spannvorrichtung,
welche verwendet wird, um die Spulenanschlüsse und die Spulen
durch Schweißen zu verbinden. Es ist demnach nicht möglich,
eine Motorvorrichtung in ihrer Größe zu verringern.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorvorrichtung
mit integriertem elektronischen Schaltkreis bereitzustellen, welche
in einer verringerten Größe hergestellt werden
kann.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung weist eine Motorvorrichtung mit integriertem
elektronischen Schaltkreis einen Motor und ein Halbleitermodul auf.
Das Halbleitermodul weist ein Schaltelement, ein Harzteil und einen
Spulenanschluss auf. Das Schaltelement ist in einem Halbleiterchip
zum Schalten von Spulenströmen, welche Spulen des Motors zur
Verfügung gestellt werden, gebildet. Das Harzteil bettet
den Halbleiterchip darin ein und hat eine obere Wandoberfläche
und eine Bodenwandoberfläche, welche der oberen Wandoberfläche
gegenüberliegt und eine Endwand des Motors in einer axialen
Richtung des Motors. Der Spulenanschluss steht von dem Harzteil
hervor und hat einen Verbindungsteil, welcher direkt mit der Spule
verbunden ist. Der Verbindungsteil ist an einer Position angeordnet,
welche von der Endwand des Motorgehäuses mehr beabstandet
ist als die Bodenwandoberfläche des Harzteiles in der axialen
Richtung des Motorgehäuses.
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Die
oben beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen gefertigt ist. In den Figuren ist:
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1 ein
elektrisches Schaltkreisdiagramm, welches ein elektrisches Lenkhilfesystems
eines Fahrzeuges zeigt;
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2 eine
Draufsicht von oben, welche eine Motorvorrichtung mit integriertem
elektronischen Schaltkreis gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
Seitenansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen
Schaltkreis gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht der Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen
Schaltkreis entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 eine
perspektivische Ansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem
elektronischen Schaltkreis gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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6 eine
perspektivische Explosionsdarstellung, welche die Motorvorrichtung
mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
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7 eine
perspektivische Ansicht, welche ein Halbleitermodul zeigt, welches
in der ersten Ausführungsform verwendet wird;
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8 eine
Frontansicht, welche das Halbleitermodul zeigt, welches in der ersten
Ausführungsform verwendet wird;
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9 eine
Seitenansicht, welche das Halbleitermodul zeigt, welches in der
ersten Ausführungsform verwendet wird;
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10 eine
Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss des Halbleitermoduls
zeigt, bevor er gebogen wird, um in der ersten Ausführungsform verwendet
zu werden;
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11 eine
perspektivische Ansicht, welche eine Schweißvorrichtung
und das Halbleitermodul zeigt, welches in der ersten Ausführungsform
verwendet wird;
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12 eine
Vorderansicht, welche einen Zustand der Verwendung der Schweißvorrichtung
und das Halbleitermodul zeigt, welches in der ersten Ausführungsform
verwendet wird;
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13 eine
Seitenansicht, welche die Schweißvorrichtung und das Halbleitermodul
zeigt, welches in der ersten Ausführungsform verwendet wird;
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14 eine
perspektivische Ansicht, welche ein Halbleitermodul zeigt, welches
in einer Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet
wird;
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15 eine
Vorderansicht, welche das Halbleitermodul zeigt, welches in der
zweiten Ausführungsform verwendet wird;
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16 eine
Seitenansicht, welche das Halbleitermodul zeigt, welches in der
zweiten Ausführungsform verwendet wird;
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17 eine
Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss des Halbleitermoduls
zeigt, bevor er gebogen wird, um in der zweiten Ausführungsform verwendet
zu werden;
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18 eine
Draufsicht, welche einen Leitungsrahmen von Halbleitermodulen im
Verlauf der Herstellung einer verbundenen Halbleiter-Moduleinheit
zeigt, welche in der zweiten Ausführungsform verwendet
wird;
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19 eine
Seitenansicht, welche die verbundene Halbleiter-Moduleinheit zeigt,
welche in der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
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20A eine perspektivische Ansicht, welche ein Halbleitermodul
zeigt, welches in einer Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen
Schaltkreis gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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20B eine Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss
des Halbleitermoduls zeigt, bevor er gebogen wird, um in der dritten
Ausführungsform verwendet zu werden;
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21A eine perspektivische Ansicht, welche ein Halbleitermodul
zeigt, welches in einer Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen
Schaltkreis gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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21B eine Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss
des Halbleitermoduls zeigt, bevor er gebogen wird, um in der vierten
Ausführungsform verwendet zu werden;
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22A eine perspektivische Ansicht, welche ein Halbleitermodul
zeigt, welches in einer Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen
Schaltkreis gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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22B eine Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss
des Halbleitermoduls zeigt, bevor er gebogen wird, um in der fünften
Ausführungsform verwendet zu werden;
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23A eine Draufsicht, welche ein Halbleitermodul
zeigt, welches in einer Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen
Schaltkreis gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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23B eine Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss
des Halbleitermoduls zeigt, bevor er gebogen wird, um in der sechsten
Ausführungsform verwendet zu werden;
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24 eine
Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss einer verbundenen Halbleiter-Moduleinheit
zeigt, bevor er gebogen wird, um in einer siebten Ausführungsform
verwendet zu werden;
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25 eine
Vorderansicht, welche ein Halbleitermodul zeigt, welches in der
siebten Ausführungsform verwendet wird;
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26A eine Draufsicht, welche eine Verbindung des
Halbleitermoduls und einer Spule in der siebten Ausführungsform
zeigt;
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26B eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul,
welches in der siebten Ausführungsform verwendet wird,
zeigt;
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27 eine
Vorderansicht, welche einen Zustand eines Spulenanschlusses einer
verbundenen Halbleiter-Moduleinheit zeigt, bevor er gebogen wird, um
in einer Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
gemäß einer achten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet zu werden;
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28A eine Draufsicht, welche eine Verbindung des
Halbleitermoduls und einer Spule in der achten Ausführungsform
zeigt;
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28B eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul,
welches in der achten Ausführungsform verwendet wird, zeigt;
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29 eine
Vorderansicht, welche einen Spulenanschluss einer verbundenen Halbleiter-Moduleinheit
zeigt, bevor er gebogen wird, um in einer Motorvorrichtung mit integriertem
elektronischen Schaltkreis gemäß einer neunten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet zu
werden;
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30A eine Draufsicht, welche eine Verbindung des
Halbleitermoduls und einer Spule in der neunten Ausführungsform
zeigt;
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30B eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul,
welches in der neunten Ausführungsform verwendet wird,
zeigt;
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31 eine
perspektivische Ansicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einem
Vergleichsbeispiel zeigt;
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32 eine
schematische perspektivische Ansicht, welche eine Schweißvorrichtung
und das Halbleitermodul in dem Vergleichsbeispiel zeigt;
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33 eine
schematische Frontansicht, welche die Schweißvorrichtung
und das Halbleitermodul in dem Vergleichsbeispiel zeigt;
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34 eine
schematische Ansicht, welche die Schweißvorrichtung und
das Halbleitermodul in dem Vergleichsbeispiel zeigt; und
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35 eine
Draufsicht eines Leitungsrahmens in dem Vergleichsbeispiel, welcher
Halbleitermodule aufweist, im Verlauf der Herstellung einer verbundenen
Halbleiter-Moduleinheit gemäß dem Vergleichsbeispiel.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der
ersten Ausführungsform ist für ein elektrisch
betriebenes Hilfssystem wie beispielsweise ein elektrisches Lenkhilfssystem
(EPS-System; Electronic Power Steering System) vorgesehen, welches
ein Hilfssystem ist.
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Unter
Bezugnahme auf 6 weist eine Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis einen Motor 30,
einen Leistungs- bzw. Energieschaltkreis 50 und einen Steuerschaltkreis 70 auf.
Die Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis stellt eine Lenkhilfe für ein Lenkrad 91 eines
Fahrzeuges durch die Erzeugung eines Drehmomentes für einen
Säulenschaft bzw. eine Lenksäule 92 durch
ein Getriebe 93, welches an der Lenksäule 92 montiert
ist, welche eine sich drehende Welle des Lenkrades 91 ist,
bereit. Genauer gesagt erfasst, wenn das Lenkrad 91 durch
einen Fahrer betätigt wird, ein Drehmomentsensor 94 ein
Lenkdrehmoment, welches auf die Lenksäule 92 als
ein Ergebnis des Lenkens erzeugt wird. Weiterhin wird ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
von einem CAN (Steuerbereichsnetzwerk; CAN = Control Area Network)
beschafft, welches nicht gezeigt ist, um für den Fahrer,
welcher das Lenkrad 91 lenkt, eine Lenkhilfe bereitzustellen.
Die Verwendung dieses Mechanismus macht es, abhängig von
dem angewandten Steuerverfahren, möglich, nicht nur eine
Lenkhilfe bereitzustellen, sondern auch eine automatische Steuerung
von Betätigungen des Lenkrades 91 beispielsweise
für den Zweck bereitzustellen, der es verursacht, dass
das Fahrzeug auf einer Fahrspur auf einer Straße bzw. einer
Autobahn verbleibt, oder um das Fahrzeug in eine Parklücke
in einem Parkplatz zu führen.
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Der
Motor 30 ist ein bürstenloser Motor, welcher das
Getriebe 93 in einer normalen Richtung und in einer rückwärtigen
Richtung dreht. Der Leistungsschaltkreis 50 stellt dem
Motor 30 eine elektrische Energie bzw. eine elektrische
Leistung zur Verfügung. Der Leistungsschaltkreis 50 weist
eine Drosselspule 52, welche in einem Energie- bzw. Leistungsversorgungskabel
von einer Energiequelle 51 positioniert ist, Nebenschlusswiderstände
bzw. Querwiderstände bzw. Shuntwiderstände 53, 54, 55,
Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren 56, 57, 58 und
einen Satz von zwei Umrichterschaltkreisen, d. h. einen ersten Umrichterschaltkreis 60 und
einen zweiten Umrichterschaltkreis 68 auf. Da der erste
Umrichterschaltkreis 60 und der zweite Umrichterschaltkreis 68 im
Wesentlichen dieselbe Schaltkreiskonfiguration bzw. denselben Schaltkreisaufbau
haben, wird untenstehend hauptsächlich der erste Umrichterschaltkreis 60 beschrieben
werden.
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Der
erste Umrichterschaltkreis 60 weist sieben Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistoren
(metal oxide semiconductor field effect transistors = MOSFETs) 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 auf,
welche als eine einer Vielzahl von Typen bzw. Bauarten von Feldeffekttransistoren
klassifiziert sind. Die MOSFETs 61 bis 67 sind
Schaltelemente. Genauer gesagt schaltet der Pfad zwischen Source
und Drain jedes MOSFETs an (schließt) oder aus (öffnet),
abhängig von dem elektrischen Potential, welches an dem
Gate angewandt wird.
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Auf
die MOSFETs 61 bis 67 wird hierin nachstehend
als FETs 61 bis 67 Bezug genommen. Auf die FETs 61 bis 66 kann
individuell Bezug genommen werden als der FET (Su+) 61,
FET (Sv+) 62, FET (Sw+) 63, FET (Su–) 64,
FET (Sv–) 65 und FET (Sw–) 66.
Der FET 67, welcher der Energiequelle 51 am nächsten
ist, ist bereitgestellt, um die FETs 61 bis 66 des
Energieschaltkreises 50 vor einer umgekehrten Verbindung
(Verpolung) der Energiequelle 51 zu schützen.
Genauer gesagt, dient der FET 67, welcher in einer Richtung
entgegen derer der FETs 61 bis 66 verbunden ist,
als ein Leistungsrelais, das es verhindert, dass ein elektrischer
Strom in einer rückwärtigen Richtung fließt,
wenn die Energiequelle 51 in ihrer Polarität irrtümlich
verbunden wird.
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Die
verbleibenden sechs FETs 61 bis 66 werden untenstehend
beschrieben. Die FETs 61 bis 66 sind Schaltelemente,
welche Spulenströme ändern, welche zu Mehr-Phasenspulen
zum Antrieb bzw. zum Ansteuern bzw. Steuern des Motors 30 fließen, d.
h. Dreiphasenwicklungen.
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Die
Gates der FETs 61 bis 66 sind mit sechs Ausgabeanschlüssen
eines Vortreiberschaltkreises 71 verbunden.
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Die
Drain des FET (Su+) 61 ist mit dem Leistungs- bzw. Energieversorgungskabel
verbunden und die Source davon ist mit dem Drain des FET (Su–) 64 verbunden.
Die Drain des FET (Sv+) 62 ist mit dem Energieversorgungskabel
verbunden und die Source davon ist mit der Drain des FET (Sv–) 65 verbunden.
Die Drain des FET (Sw+) 63 ist mit dem Energieversorgungskabel
verbunden und die Source davon ist mit der Drain des FET (Sw–) 66 verbunden.
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Die
Drain des FET (Su–) 64 ist mit der Source des
FET (Su+) 61 verbunden und die Source davon ist mit der
Masse bzw. Erde (Masse- bzw. Erdkabel) verbunden. Die Drain des
FET (Sv–) 65 ist mit der Source des FET (Sv+) 62 verbunden
und die Source davon ist mit der Masse bzw. Erde verbunden. Die
Drain des FET (Sw–) 66 ist mit der Source des
FET (Sw+) 63 verbunden und die Source davon ist mit der
Masse bzw. Erde verbunden.
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Drei
Verbindungspunkte (Knotenpunkte bzw. Anschlussstellen) zwischen
den in Serie verbundenen FETs unter den FETs 61 bis 66 sind
mit einer U-Phasenspule, einer V-Phasenspule und einer W-Phasenspule
des Motors 30 verbunden. Genauer gesagt ist die Anschlussstelle
zwischen dem FET (Su+) 61 und dem FET (Su–) 64 mit
der U-Phasenspule verbunden, die Anschlussstelle zwischen dem FET
(Sv+) 62 und dem FET (Sv–) 65 ist mit
der V-Phasenspule verbunden, und die Anschlussstelle zwischen dem
FET (Sw+) 63 und dem FET (Sw–) 66 ist
mit der W-Phasenspule verbunden.
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Es
sei angemerkt, dass die FETs 61, 62 als ein Halbleitermodul 501 zusammengepackt
sind, die FETs 62, 65 als ein Halbleitermodul 502 zusammengepackt
sind und die FETs 63, 66, 67 als ein
Halbleitermodul 503 zusammengepackt sind.
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Der
Aluminiumelektrolyt-Kondensator 56 ist parallel zwischen
dem Energieversorgungskabel des FET (Su+) 61 und der Masse
des FET (Su–) 64 verbunden. In ähnlicher
Weise ist der Aluminiumelektrolyt-Kondensator 57 parallel
zwischen dem Energieversorgungskabel des FET (Sv+) 62 und
der Masse des FET (Sv–) 65 verbunden. Der Aluminiumelektrolyt-Kondensator 58 ist
parallel zwischen dem Energieversorgungskabel des FET (Sw+) 63 und
der Masse des FET (Sw–) 66 verbunden. Auf jeden
der Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren 56 bis 58 wird einfach
als Kondensator Bezug genommen.
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Die
Drosselspule 52 ist vorgesehen, um Leistungsversorgungsstörungen
zu verringern. Die Kondensatoren 56 bis 58 speichern
elektrische Ladung, um die Bereitstellung von elektrischer Leistung für
die FETs 61 bis 66 zu unterstützen, und
um eine Stoßspannung bzw. einen Spannungsstoß und
andere elektrische Störkomponenten zu unterdrücken. Selbst
wenn eine irrtümliche Verbindung der Energiequelle hergestellt
wird, werden die Kondensatoren 56 bis 58 nicht
beschädigt oder zerstört, da der FET 67 in
Serie zwischen der Energiequelle 51 und dem Umrichterschaltkreis 60 bereitgestellt
ist, um einen Schutz gegen eine umgekehrte Verbindung bereitzustellen.
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Die
Nebenschlusswiderstände bzw. Querwiderstände bzw.
Shuntwiderstände 53 bis 55 werden verwendet,
um die Ströme, welche zu den in Serie verbundenen FETs
fließen, zu erfassen.
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Der
Steuerschaltkreis 70 weist einen Vortreiberschaltkreis 7,
einen anwendungsspezifischen bzw. maßgefertigten integrierten
Schaltkreis (maßgeschneiderten IC; IC = Integrated Circuit
= Integrierter Schaltkreis) 72, einen Positions- bzw. Stellungssensor 73,
einen Mikrocomputer 74 und einen Verstärkerschaltkreis 77 für
die erfasste Spannung auf. Der maßgefertigte IC 72 weist zwei
funktionale Blöcke, d. h. einen Regulatorschaltkreis 75 und
einen Positionssensorsignalverstärkerschaltkreis 76 auf.
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Der
Regulatorschaltkreis 75 ist ein Stabilisierungsschaltkreis,
welcher die Energiequellenspannung stabilisiert. Der Regulatorschaltkreis 75 stabilisiert
die elektrische Leistungsversorgung für verschiedene Einheiten.
Beispielsweise stellt der Regulatorschaltkreis 75 sicher,
dass der Mikrocomputer 74 auf bzw. unter einer vorbestimmten
stabilisierten Versorgungsspannung (beispielsweise 5 Volt) arbeitet.
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Dem
Positionssensorsignalverstärkungsschaltkreis 76 wird
ein Signal von dem Positionssensor 73 zugeführt.
Der Positionssensor 73 ist in dem Motor 30 bereitgestellt
und gibt ein Drehpositionssignal des Motors 30 aus. Der
Positionssensorsignalverstärkungsschaltkreis 76 verstärkt
das Drehpositionssignal und gibt das verstärkte Drehpositionssignal
an den Mikrocomputer 74 aus.
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Der
Verstärkerschaltkreis 77 für die erfasste Spannung
erfasst Spannungen über die Shuntwiderstände 53 bis 55,
welche in dem Leistungsschaltkreis 50 installiert sind,
verstärkt die erfassten Spannungen, welche die Spulenströme
anzeigen, welche dem Motor 30 zur Verfügung gestellt
werden, und gibt die verstärkten Spannungen an den Mikrocomputer 74 aus.
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Demzufolge
werden das Drehpositionssignal des Motors 30 und die Spannungen über
die Shuntwiderstände 53 bis 55 auf den
Mikrocomputer 74 angewandt bzw. diesem zugeführt.
Ein Lenkdrehmomentsignal wird auch auf den Mikrocomputer 74 von dem
Drehmomentsensor 94, welcher an der Lenksäule 92 montiert
ist, angewandt bzw. diesem zugeführt. Zusätzlich
tritt das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal durch den CAN in den Mikrocomputer 74 ein.
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Bei
einem Empfang des Lenkdrehmomentsignals und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals steuert
der Mikrocomputer 74 die Umrichterschaltkreise 60, 68 durch
den Vortreiberschaltkreis 71 in Übereinstimmung
mit dem Drehpositionssignal und in einer solchen Art und Weise,
dass er eine Lenkhilfe für das Lenkrad 91 in Übereinstimmung
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit bereitstellt. Genauer gesagt, werden
die Umrichterschaltkreise 60, 68 durch ein An-
oder Abschalten der FETs 61 bis 66 durch den Vortreiberschaltkreis 71 gesteuert.
Indem die Gates der sechs FETs 61 bis 66 mit den
sechs Ausgabeanschlüssen des Vortreiberschaltkreises 71 verbunden sind,
kann der Vortreiberschaltkreis 71 die Potentiale der Gates
verändern.
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Weiterhin
steuert der Mikrocomputer 74 die Umrichterschaltkreise 60, 68 in Übereinstimmung
mit den Spannungen über die Shuntwiderstände 53 bis 55,
welche von dem Verstärkerschaltkreis 77 für
die erfasste Spannung zugeführt werden, so dass der elektrische
Strom, im Allgemeinen eine Sinuswellenform, dem Motor 30 zur
Verfügung gestellt wird.
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Jedes
der elektrischen und mechanischen Teile der Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis ist wie in den 2 bis 6 gezeigt
angeordnet.
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Wie
am besten in 4 gezeigt ist, hat die Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis eine Motoreinhausung, welche
ein röhrenförmiges Motorgehäuse 101 aufweist,
welches eine mit Boden versehene zylindrische Form hat, und welches
einen zylindrischen Teil und eine Endwand 106 an einem
axialen Ende des zylindrischen Teiles, einen Endrahmen 102,
welcher mit Schrauben an dem anderen axialen Ende des zylindrischen
Teiles des Motorgehäuses 101 befestigt ist, und
eine Abdeckung 103 hat, welche eine mit Boden versehene
zylindrische Form hat, und welche über der Endwand 106 eingepasst
ist, um die elektronischen Schaltkreisteile darin zu bedecken. Ein
elektrischer Verbinder (nicht gezeigt) für eine Verbindung
mit der Energiequelle 51 ist an der Abdeckung 103 angebracht. Elektrische
Leistung wird Busschienen bzw. Sammelschienen 16 bis 19 durch
diesen Verbinder zur Verfügung gestellt.
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Der
Motor 30 hat auch einen Stator 201, welcher an
dem radial innenseitigen Teil des Motorgehäuses 101 positioniert
ist, einen Rotor 301, welcher an dem radial innenseitigen
Teil des Stators 201 positioniert ist, und eine Welle 401,
welche fest in den Rotor 301 eingepasst ist, um sich zusammen
mit dem Rotor 301 zu drehen.
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Der
Stator 201 weist 12 ausgeprägte Pole bzw. Schenkelpole 202 auf,
welche in der radial inwärtigen Richtung des Motorgehäuses 101 hervorstehen.
Die Schenkelpole 202 sind unter vorbestimmten Winkelintervallen
in der Umfangsrichtung des Motorgehäuses 101 angeordnet.
Jeder der Schenkelpole 202 weist einen Mehrlagenkern (multi-layer
core) 203, welcher aus einem Stapel dünner magnetischer
Platten gebildet ist, und einen Isolator 204 auf, welcher
mit dem axial äußeren Ende des Mehrlagenkerns 203 zusammenpasst
bzw. übereinstimmt. Spulen (Wicklungen) 205 sind
auf dem Isolator 204 gewickelt. Jede der Spulen 205 ist
eine Dreiphasenwicklung einer U-Phase, einer V-Phase oder einer
W-Phase und hat zwei Sätze von U-Phasen, V-Phasen oder
W-Phasen. Entweder der erste Umrichterschaltkreis 60 oder
der zweite Umrichterschaltkreis 68 steuert die Versorgung
der individuellen Sätze von U-Phasen, V-Phasen und W-Phasen
mit elektrischer Energie bzw. elektrischer Leistung. Ein Leitungsdraht 206 zur
Versorgung der Spule 205 mit elektrischer Leistung ist
mit sechs Punkten der Spulen 205 verbunden und von sechs
Löchern, welche in der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 bereitgestellt
sind, in Richtung des elektronischen Schaltkreises geleitet. Wie
später beschrieben wird, wird der Leitungsdraht 206 von
der axialen Endwand 106 des Motorgehäuses 101 zu
dem radial außenseitigen Teil der Halbleitermodule 501 bis 506,
wie in den 5 und 6 gezeigt
ist, geleitet. In einem radial außenliegenden Raum der
Halbleitermodule 501 bis 506 sind der Leitungsdraht 206 und
der Spulenanschluss 508 elektrisch verbunden, wie beispielhaft
in den 4 und 5 gezeigt ist, und zwar in einer
derartigen Art und Weise, dass der Leitungsdraht 206 an bzw.
in dem Spulenanschluss 508 geklemmt bzw. geklammert ist.
Es sei festgehalten, dass der Leitungsdraht 206 als zwei
Drähte gezeigt ist, unter der Annahme, dass die Spulen 205 in
einer Δ-Form verbunden sind.
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Der
Spulenanschluss 508 des Halbleitermoduls 501 ist
besonders mit einem U-Phasenleitungsdraht 206u des ersten
Umrichterschaltkreises 60 verbunden. Das Halbleitermodul 501 ist
demnach mit der U-Phase der Spulen 205 verbunden, um die Stromversorgung
zu der U-Phasenspule an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des Halbleitermoduls 502 ist
mit einem V-Phasenleitungsdraht 206v des ersten Umrichterschaltkreises 60 verbunden.
Das Halbleitermodul 502 ist demnach mit der V-Phase der
Spulen 205 verbunden, um die Stromversorgung der V-Phasenspule
an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des Halbleitermoduls 502 ist
mit einem W-Phasenleitungsdraht 206w des ersten Umrichterschaltkreises 60 verbunden.
Das Halbleitermodul 503 ist demnach mit der W-Phase der
Spulen 205 verbunden, um die Stromversorgung der V-Phasenspule
an- und abzuschalten.
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Ähnlich
ist der Spulenanschluss 508 des Halbleitermoduls 504 mit
einem U-Phasenleitungsdraht 206u des zweiten Umrichterschaltkreises 68 verbunden.
Das Halbleitermodul 504 ist demnach mit der U-Phase der
Spulen 205 verbunden, um die Stromversorgung der U-Phasenspule
an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des Halbleitermoduls 505 ist
mit einem V-Phasenleitungsdraht 206v des zweiten Umrichterschaltkreises 68 verbunden.
Das Halbleitermodul 505 ist demnach mit der V-Phase der
Spulen 205 verbunden, um die Stromversorgung der V-Phasenspule
an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des Halbleitermoduls 506 ist
mit einem W-Phasenleitungsdraht 206w des zweiten Umrichterschaltkreises 68 verbunden.
Das Halbleitermodul 506 ist demnach mit der W-Phase der
Spulen 205 verbunden, um die Stromversorgung der W-Phasenspule
an- und abzuschalten. Die Leitungsdrähte 206u, 206v und 206w entsprechen
dem Leitungsdraht 206.
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Der
Rotor 301 ist beispielsweise aus Eisen oder anderen magnetischen
Materialien hergestellt und in einer zylinderförmigen Form
gebildet. Der Rotor 301 weist einen Rotorkern 302 und
Permanentmagnete 303 auf, welche an dem radial außenseitigen
Teil des Rotorkerns 302 befestigt sind. Die Permanentmagnete 303 weisen
eine Gesamtheit von 10 Polen, genauer 5 N-Pole und 5 S-Pole auf,
welche alternierend in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Die
Welle 401 ist fest an einem Wellenloch 304 befestigt,
welches in der axialen und radialen Mitte des Rotorkerns 302 ausgebildet
ist. Die Welle 401 ist durch ein Lager 104 an
der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 und
durch ein Lager 105 an dem Endrahmen 102 drehabgestützt.
Dies stellt sicher, dass sich die Welle 401 zusammen mit
dem Rotor 301 bezüglich des Stators 201 drehen
kann. Die Welle 401 erstreckt sich in Richtung des elektronischen Schaltkreisabschnitts.
Das vordere Ende der Welle 401, welches in Richtung des
elektronischen Schaltkreisabschnittes positioniert ist, ist mit
einem Magneten 402 zur Erfassung der Drehposition ausgestattet. Eine
gedruckte Leiterplatte bzw. Leiterplatte 801, welche aus
Harz bzw. Kunstharz bzw. Kunststoff gefertigt ist, ist in der Nähe
des vorderen Endes der Welle 401 positioniert, welches
in Richtung des elektronischen Schaltkreisabschnittes positioniert
ist. Die Leiterplatte 801 ist in einem Raum zwischen der
Abdeckung 103 und einer Wärmesenke 601,
welche integral mit dem Motorgehäuse 101 ausgebildet
ist, positioniert. Der Steuerschaltkreis 70 (in 1 gezeigt) ist
auf der Leiterplatte 801 ausgebildet. Genauer ist eine
leitfähige Leiterbahnstruktur auf der Leiterplatte 801 durch Ätzen
oder ein anderes Verfahren gebildet und ein IC oder ein anderer
Schaltkreis, welcher den Steuerschaltkreis 70 bildet, ist
auf der Leiterplatte 801 montiert. Der Positionssensor 73 (in 1 gezeigt)
ist auch in der Mitte der Leiterplatte 801 montiert. Der
Positionssensor 73 erfasst die Drehposition des Magneten 402,
d. h. die Drehposition der Welle 401. Auf eine virtuelle
gerade Linie, welche durch eine Verlängerung der Mittelachse
der Welle 401 erhalten wird, wird als die Drehachse des
Motors 30 Bezug genommen.
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Wie
in den 2 bis 6, insbesondere in 6 gezeigt
ist, ist die Wärmesenke 601 an dem Motorgehäuse 101 gebildet.
Die Wärmesenke 601 ist an der axialen Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 in einer erhöhten oder
vorstehenden Art und Weise gebildet. Die Wärmesenke 601 ist
integral mit dem Motorgehäuse 101 gebildet und
erstreckt sich in der axialen Richtung der Welle 401 in
Richtung der Leiterplatte 801. Die Wärmesenke 601 weist
zwei säulenförmige Bauteile 602 auf.
Deren Querschnitte, welche senkrecht bzw. rechtwinklig zu der axialen Richtung
der Welle 401 sind, sind im Wesentlichen trapezförmig.
Die zwei säulenförmigen Bauteile 602 sind
in einer derartigen Art und Weise angeordnet, dass die Drehachse
des Motors 30 zwischen ihnen eingeschlossen (Sandwich-artig
eingeschlossen) ist, wie beispielhaft in 2 dargestellt
ist. Weiterhin haben die säulenförmigen Bauteile 602 jeweils
einen Bogenteilbereich 609, welcher geschnitten ist, um
einen Bogen um die Drehachse des Motors 30 herum zu bilden.
Der Bogenteilbereich 609 bildet einen zylindrischen Raum
in der Mitte der Wärmesenke 601. Das heißt,
dass die Wärmesenke 601 in einer Form ausgebildet
ist, welche wie ein dickwandiger Zylinder ist, welcher achteckförmig
ist, wenn er in der axialen Richtung betrachtet wird. Offensichtlich
ist es nicht notwendig, dass die Wärmesenke 601 immer
achteckförmig ist, wenn sie in der axialen Richtung betrachtet
wird. Alternativ kann sie zehneckförmig sein, wenn sie
in der axialen Richtung betrachtet wird. Die zwei säulenförmigen
Bauteile 602 sind derart ausgebildet, dass sie nicht zusammenhängend
bzw. aneinander anstoßend sind. Ein Teilbereich, der die
säulenförmigen Bauteile 602 nicht-zusammenhängend macht,
weist den Bogenteilbereich 609, welcher geschnitten ist,
um einen Bogen um die Drehachse des Motors 30 herum zu
bilden, und planare Schnittoberflächen 603, 604 auf,
welche auf beiden Seiten des Bogenteilbereichs 609 gebildet
sind.
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Die
säulenförmigen Bauteile 602 der Wärmesenke 601 haben äußere
Seitenwandoberflächen 605, welche breiter sind,
als eine Seitenwandoberfläche, welche in einer radial nach
außen gerichteten Richtung den Schnittoberflächen 603, 604 gegenüberliegt
und mit diesen zusammenhängend bzw. aneinander anstoßend
gebildet ist. Eine Gesamtzahl von sechs radial äußeren
Seitenwandoberflächen 605 ist in Umfangsrichtung
gebildet. Aufnahmeabschnitte 606 sind als Aussparungen
in einer Position gebildet, welche dem radial innenseitigen Teil
der säulenförmigen Bauteile 602 und jeder
Seitenwandoberfläche 605 entspricht. Die Aufnahmeabschnitte 606 sind
zu dem zylindrischen Raum um die Drehachse des Motors 30 herum
hin geöffnet, welcher durch den Bogenteilbereich 609 gebildet
ist. Die Aufnahmeabschnitte 606 haben Bogenoberflächen,
welche die radial aussenseitigen Teile der Aufnahmeabschnitte 606 definieren,
und an die äußeren Durchmesser der Kondensatoren 701 bis 706 angepasst sind.
Weiterhin sind die Aufnahmeabschnitte 606 in einer Position,
welche der Position der Seitenwandoberflächen 605 entspricht
und gegenüberliegend den Halbleitermodulen 501 bis 506 gebildet,
wobei die säulenförmigen Bauteile 602 zwischen
den Aufnahmeabschnitten 606 und den Halbleitermodulen 501 bis 506 positioniert
sind. Obwohl ein Teilbereich der Wärmesenke 601,
an welchem die Aufnahmeabschnitte 606 gebildet sind, gedünnt
ist, ist ein dicker Teilbereich 607, welcher so dick ist
wie ein Teilbereich, in dem die Aufnahmeabschnitte 606 nicht
positioniert sind, zwischen den Aufnahmeabschnitten 606 und
der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gebildet,
wie in 4 gezeigt ist.
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Wie
in 5 gezeigt ist, sind die Halbleitermodule 501 bis 506 auf
bzw. an den Seitenwandoberflächen 605 angeordnet,
welche dem radial aussenseitigen Teil der Wärmesenke 601 gegenüberliegen.
Falls notwendig, wird auf die Halbleitermodule 501 bis 506 individuell
Bezug genommen werden als U1-Halbleitermodul 501, V1-Halbleitermodul 502, W1-Halbleitermodul 503,
U2-Halbleitermodul 504, V2-Halbleitermodul 505 und
W2-Halbleitermodul 506. Die Halbleitermodule 501 bis 503 des
ersten Umrichterschaltkreises 60 sind durch eine erste Sammelschiene 16 und
eine zweite Sammelschiene 17 verbunden, um eine erste verbundene
Halbleiter-Moduleinheit 10 zu bilden. Die Halbleitermodule 504 bis 506 des
zweiten Umrichterschaltkreises 68 sind durch eine erste
Sammelschiene 18 und eine zweite Sammelschiene 19 verbunden,
um eine zweite verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 zu
bilden. Die Halbleitermodule 501 bis 506 weisen
die Spulenanschlüsse 508, Steueranschlüsse 509 und
Kondensatoranschlüsse 510 auf. Die Spulenanschlüsse 508 sind
für eine Verbindung mit den Phasenspulen des Motors 30 und
auf einer Bodenseitenwandoberfläche 112 in Richtung
des Motorgehäuses 101 in einer hervorstehenden
Art und Weise montiert und in Richtung des radial außenseitigen
Teils gebogen, wie in den 8 bis 10 gezeigt
ist. Die Steueranschlüsse 509, welche für
eine Verbindung mit dem Steuerschaltkreis 70 sind, und
die Kondensatoranschlüsse 510, welche für
eine Verbindung mit den Kondensatoren 56 bis 58 sind,
sind auf einer oberen Seitenwandoberfläche 111 gegenüber
dem Motorgehäuse 101 in einer in Richtung der
Abdeckung 103 hervorstehenden Art und Weise montiert. Die
verbundenen Halbleiter-Moduleinheiten 10, 20 werden
durch die Halbleitermodule 501 bis 506 wie folgt
gebildet.
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Die
Halbleitermodule 501 bis 506 sind an bzw. auf
der Wärmesenke 601 montiert, welche an bzw. auf
der axialen Endwand 106 des Motorgehäuses 101 in
einer axial erhöhten oder hervorstehenden Art und Weise
montiert ist. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind
eines nach dem anderen an bzw. auf den Seitenwandoberflächen 605 angeordnet,
welche den radial außenseitigen Wandoberflächen
der Wärmesenke 601 gegenüberliegen. Die
Sammelschienen 16, 17 für die verbundene
Halbleiter-Moduleinheit 10 sind derart gebogen, dass die
verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10, welche durch die
Halbleitermodule 501 bis 503 gebildet wird, um
die Drehachse des Motors 30 herum positioniert ist, um
die Welle 401 und die Wärmesenke 601 in
der Umfangsrichtung wie in 5 gezeigt
zu umgeben. Ähnlich sind die Sammelschienen 18, 19 für
die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 derart gebogen,
dass die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20, welche
durch die Halbleitermodule 504 bis 506 gebildet
wird, um die Drehachse des Motors 30 herum positioniert
ist, um die Welle 401 und die Wärmesenke 601 zu
umgeben. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind
wie eine dünnwandige Platte in der Form eines Quaders oder
eines rechteckigen Vollmaterials, das in der planaren Richtung eines
eingegossenen Halbleiterchips erstreckt ist, geformt. Eine der sechs
Oberflächen, welche eine relativ große Fläche
hat, beispielsweise die größte Fläche
dient als eine Wärmeableitungs- bzw. Wärmedissipationsoberfläche.
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Ein
Wärmeableitungsteilbereich 569 ist von der Wärmeableitungsoberfläche
freiliegend bzw. exponiert, wie in 19 gezeigt
ist. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind in
einer derartigen Art und Weise angeordnet, dass die Wärmeableitungsoberfläche in
planarem Kontakt mit den Seitenwandoberflächen 605 der
Wärmesenke 601 ist. In diesem Beispiel sind die
Seitenwandoberflächen 605 plane Oberflächen. Demgemäß sind
die Wärmeableitungsoberflächen der Halbleitermodule 501 bis 506 auch
plane Oberflächen. Eine Wärmeableitungsisolationsfolie
(heat dissipation insulation sheet) (nicht gezeigt) ist zwischen den
Halbleitermodulen 501 bis 506 und der Wärmesenke 601 platziert,
um eine elektrische Isolierung zwischen dem Wärmeableitteilbereich 569 und
der Wärmesenke 601 bereitzustellen. Selbst wenn
die Wärmeableitungsisolationsfolie oder andere ähnliche folienförmige
Bauteile zwischen den Halbleitermodulen 501 bis 506 und
der Wärmesenke 601 platziert sind, um einen indirekten
Kontakt bereitzustellen, wird angenommen, dass die Halbleitermodule 501 bis 506 in
einem planaren Kontakt mit der Wärmesenke 601 sind.
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Da
die Halbleitermodule 501 bis 506 an den Seitenwandoberflächen 605 der
Wärmesenke 601 angeordnet sind, ist die Linie
rechtwinklig zu einer Halbleiterchipoberfläche rechtwinklig
zu der Mittelachse der Welle 401. Dies heißt,
dass die Halbleitermodule 501 bis 506 rechtwinklig
angeordnet sind.
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Die
Aufnahmeabschnitte 606 der Wärmesenke 601 hausen
die Kondensatoren 701, 702, 703, 704, 705, 706 ein,
wie in den 2 und 4 gezeigt
ist. Wenn notwendig, wird auf die Kondensatoren 701 bis 706 individuell
Bezug genommen werden als U1-Kondensator 701, V1-Kondensator 702, W1-Kondensator 703,
U2-Kondensator 704, V2-Kondensator 705 und W2-Kondensator 706.
Die Kondensatoren 701 bis 703 sind für
den ersten Umrichterschaltkreis 60 bereitgestellt, wohingegen
die Kondensatoren 704 bis 706 für den
zweiten Umrichterschaltkreis 68 bereitgestellt sind. Der
U1-Kondensator 701 entspricht dem Kondensator 56.
Der V1-Kondensator 702 entspricht dem Kondensator 57,
der in 6 gezeigt ist. Der W1-Kondensator 703 entspricht
dem Kondensator 58. Was den zweiten Umrichterschaltkreis 68 betrifft,
ist der U2-Kondensator 704 ein U-Phasenkondensator, der
V2-Kondensator 705 ist ein V-Phasenkondensator und der
W2-Kondensator 706 ist ein W-Phasenkondensator.
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Die
Kondensatoren 701 bis 706 sind in den Aufnahmeabschnitten 606 der
Wärmesenke 601 eingehaust und in der Nähe
der Halbleitermodule 501 bis 506 positioniert,
welche in einer radial nach innen gerichteten Richtung angeordnet
sind, während die Wärmesenke 601 zwischen
den Kondensatoren 701 bis 706 und den Halbleitermodulen 501 bis 506 eingeklemmt
bzw. geklammert ist. Die Kondensatoren 701 bis 706 haben
eine zylinderförmige Form und sind in einer derartigen
Art und Weise angeordnet, dass ihre Achsen parallel zu der Mittelachse
der Welle 401 sind. Weiterhin sind die Kondensatoren 701 bis 706,
welche außerhalb eines Harzteiles 11 positioniert
sind, direkt mit den Kondensatoranschlüssen 510 der
Halbleitermodule 501 bis 506 verbunden. Genauer
gesagt, ist das U1-Halbleitermodul 501 mit dem U1-Kondensator 701 verbunden,
das V1-Halbleitermodul 502 ist mit dem V1-Kondensator 702 verbunden
und das W1-Halbleitermodul 503 ist mit dem W1-Kondensator 703 verbunden.
Zusätzlich ist das U2-Halbleitermodul 504 mit
dem U2-Kondensator 704 verbunden, das V2-Halbleitermodul 505 ist
mit dem V2-Kondenssator 705 verbunden und das W2-Halbleitermodul 506 ist
mit dem W2-Kondensator 706 verbunden.
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Die
Welle 401 steht von der Endwand 106 in Richtung
des elektronischen Schaltkreisabschnittes einschließlich
der Leiterplatte 801, wie in 4 gezeigt,
hervor. Wie beispielsweise in den 2 und 4 gezeigt
ist, ist die Drosselspule 52 in einer derartigen Art und
Weise angeordnet, dass die Welle 401 durch die Drosselspule 52 eingeführt
ist. Demnach umgibt die Drosselspule 52 die Welle 401 umfänglich.
Die Drosselspule 52 ist in einem zylindrischen Raum platziert,
welcher durch den Bogenteilbereich 609 gebildet wird, welcher
in der radialen Mitte der Wärmesenke 601 gebildet
ist. Die Drosselspule 52 ist durch das Wickeln eines Spulendrahtes
um einen ringförmigen Eisenkern gebildet. Die Spulenenden
der Drosselspule 52 treten zwischen den Schnittoberflächen 603 der
säulenförmigen Bauteile 602 hindurch
und sind nach außen in die radial nach außen gerichtete
Richtung geleitet bzw. gelenkt.
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Die
Spulenenden der Drosselspule 52 sind mit dem Energie- bzw.
Leistungsversorgungskabel in Serie verbunden, wie aus 1 verständlich
wird.
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Die
Verbindungen zwischen dem Spulenanschluss 508 und dem Leitungsdraht 206,
den Halbleitermodulen 501 bis 506, der Wärmesenke 601,
den Kondensatoren 701 bis 706 und der Drosselspule 52 sind
sequentiell bzw. nacheinanderfolgend in der benannten Reihenfolge
innerhalb des Außendurchmesserbereiches des Motorgehäuses 101,
in der radial nach innen gerichteten Richtung von der radialen Außenseite
zu der radialen Innenseite angeordnet, um den radialen Raum effektiv
zu nutzen.
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Der
Leistungsschaltkreis 50 und der Steuerschaltkreis 70 werden
offensichtlich dazu benötigt, die Antriebs- bzw. Steuerkontrolle über
den Motor 30 auszuüben. Der Leistungsschaltkreis 50 und
der Steuerschaltkreis 70 sind ausgelegt, um eine elektronische
Kontrolleinheit ECU (ECU = Electronic Control Unit) zu bilden. Die
Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis
ist durch den inneren Aufbau der ECU gekennzeichnet bzw. charakterisiert.
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Der
Motor 30, welcher für das EPS-System verwendet
wird, erzeugt eine Ausgabe von ungefähr 500 W bis 2 kW.
Der physikalische Raum, welcher durch den Leistungsschaltkreis 50 und
den Steuerschaltkreis 70 besetzt wird, ist ungefähr
20% bis 40% der gesamten Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis. Da der Motor 30 weiterhin eine große
Ausgabe erzeugen muss, tendiert der Leistungsschaltkreis 50 in
seiner Größe groß zu sein. Demnach besetzt
der Leistungsschaltkreis 50 mehr als 70% des Bereiches,
welcher durch den Leistungsschaltkreis 50 und den Steuerschaltkreis 70 besetzt
ist.
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Große
Teile, welche den Leistungsschaltkreis 50 bilden, sind
die Drosselspule 52, die Kondensatoren 56 bis 58 und
die FETs 61 bis 67.
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Als
erstes werden die Halbleitermodule 501 bis 506,
welche die FETs 61 bis 67 haben, beschrieben werden.
Wie in 1 gezeigt ist, bilden die Halbleitermodule 501 bis 503 den
ersten Umrichterschaltkreis 60, wohingegen die Halbleitermodule 504 bis 506 den
zweiten Umrichterschaltkreis 68 bilden. Genauer gesagt
bilden das U1-, V1- und W1-Halbleitermodul 501 bis 503 den
ersten Umrichterschaltkreis 60, wohingegen das U2-, V2-
und W2-Halbleitermodul 504 bis 506 den zweiten
Umrichterschaltkreis 68 bilden. Das U1-Halbleitermodul 501 weist
die FETs 61, 64 auf, welche für die U-Phase
sind. Das V1-Halbleitermodul 502 weist die FETs 62, 65 auf, welche
für die V-Phase sind. Das W1-Halbleitermodul 503 weist
die FETs 63, 66 auf, welche für die W-Phase
sind und den FET 67, welcher für den Schutz gegen
eine rückwärtige bzw. verkehrte Verbindung ist.
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Die
verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 ist gebildet, indem
die erste Sammelschiene 16 und die zweite Sammelschiene 17 die
Halbleitermodule 501 bis 503, welche die FETs 61 bis 67 haben,
verbindet. Zusätzlich ist die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 gebildet,
indem die erste Sammelschiene 18 und die zweite Sammelschiene 19 die
Halbleitermodule 504 bis 506, welche die FETs 61 bis 67 haben,
verbindet.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 gebildet,
indem das U1-Halbleitermodul 501, das V1-Halbleitermodul 502 und
das W1-Halbleitermodul 503 durch die erste Sammelschiene 16,
welche ein erstes leitfähiges Bauteil ist, und die zweite
Sammelschiene 17 gekoppelt sind, welche ein zweites leitfähiges
Bauteil ist. Weiterhin ist die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 gebildet,
indem das U2-Halbleitermodul 504, das V2-Halbleitermodul 505 und
das W2-Halbleitermodul 506 durch die erste Sammelschiene 18,
welche ein erstes leitfähiges Bauteil ist, und die zweite
Sammelschiene 19, welche ein zweites leitfähiges
Bauteil ist, gekoppelt sind. Die ersten Sammelschienen 16, 18 sind
mit dem Energie- bzw. Leistungsversorgungskabel (Seite positiver
Polarität der Energiequelle 51) verbunden, wohingegen
die zweiten Sammelschienen 17, 19 mit Masse (Seite
negativer Polarität der Energiequelle 51) verbunden
sind. Demnach werden die Halbleitermodule 501 bis 506 durch
die Sammelschienen 16 bis 19 mit elektrischer
Energie bzw. elektrischer Leistung versorgt. Die Sammelschienen 16 bis 19 koppeln
demnach die Halbleitermodule 501 bis 506 nicht
nur mechanisch, sondern auch elektrisch. Die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 bildet
den ersten Umrichterschaltkreis 60, welcher in 1 gezeigt
ist, wohingegen die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 den
zweiten Umrichterschaltkreis 68 bildet, welcher in 1 gezeigt
ist. Die Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis weist die zwei Umrichterschaltkreise 60, 68 auf.
Dies stellt sicher, dass die Ströme, welche zu den Umrichterschaltkreisen 60, 68 fließen
jeweils auf eine Hälfte verringert sind. Es sollte auch
festgehalten werden, dass die Sammelschienen 16 bis 19 ein
Verbindungsbauteil bilden.
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Das
verbundene Halbleitermodul 10 wird detaillierter beschrieben.
Das Halbleitermodul 20 hat im Wesentlichen denselben Aufbau.
Wie in 5 gezeigt ist, hat die erste Sammelschiene 16 einen
eingebetteten Teil (nicht gezeigt), welcher in dem Harzteil 11 des
U1-Halbleitermoduls 501, des V1-Halbleitermoduls 502 und
des W1-Halbleitermoduls 503 eingebettet ist, und einen
freiliegenden Teil 161, welcher nicht in dem Harzteil 11 eingebettet
ist. Der eingebettete Teil und der freiliegende Teil 161 sind
zusammenhängend als ein einzelnes bzw. einziges Bauteil gebildet.
Der freiliegende Teil 161 hat einen Biegeteil 162,
welcher gebildet ist, um sich in einem Bogen von dem linearen Teil
zu wölben. Ähnlich hat die zweite Sammelschiene 17 einen
eingebetteten Teil (nicht gezeigt), welcher in dem Harzteil 11 eingebettet
ist, und einen freiliegenden Teil 171, welcher nicht in
dem Harzteil 11 eingebettet ist. Der eingebettete Teil
und der freiliegende Teil 171 sind zusammenhängend
als ein einziges Bauteil gebildet. Der frei liegende Teil 171 hat
einen Biegeteil 172, welcher gebildet ist, um sich in einem
Bogen von dem linearen Teil zu wölben.
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Die
erste Sammelschiene 16 und die zweite Sammelschiene 17 sind
demnach an den Biegeteilen 162 und 172 biegbar.
Wie in den 2 bis 5 gezeigt
ist, sind die Halbleitermodule 501 bis 503 angeordnet,
um in planarem Kontakt mit den Seitenwandoberflächen 605 der
Wärmesenke 601 an dem radial außenseitigen
Teil der Wärmesenke 601 zu sein. Demnach wird
die Wärmeableitung gefördert. Da die freiliegenden
Teile 161 und 171 die Biegeteile 162 und 172 haben,
welche in der Bogenform gebildet sind, wird verhindert, dass die
Spannungen, welche erzeugt werden, wenn die Sammelschienen 16 und 17 gebogen
werden, sich konzentrieren. Demnach wird das Harzteil 11 vor
Beschädigungen geschützt.
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Wie
in den 2 bis 5 gezeigt ist, sind die verbundenen
Halbleitermodule 10 und 20 in der Längsrichtung
(longitudinal) angeordnet, so dass ihr Spulenanschluss 508 an
der Seite des Motorgehäuses 101 platziert ist,
und die Kondensatoranschlüsse 510 und die Steueranschlüsse 509 an
der Seite der Leiterplatte 801 platziert sind. Demnach
sind die Halbleitermodule 501 bis 506 zwischen
dem Motorgehäuse 101 und der Leiterplatte 801 platziert.
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Jedes
der Halbleitermodule 501 bis 506 hat die Kondensatoranschlüsse 510 und
die Steueranschlüsse 509, welche im Allgemeinen
rechtwinklig von der oberen Seitenwandoberfläche 111 des
Harzteiles 11 hervorstehen, welches der Leiterplatte gegenüberliegt
und gegenüber der Endwand 106 ist. Die Kondensatoranschlüsse 510 sind
radial nach innen gebogen entlang der Wärmesenke 601 und
direkt mit den Anschlüssen der entsprechenden Kondensatoren 701 bis 706 verbunden.
Demnach sind die Halbleitermodule 501 bis 506 und
die Kondensatoren 701 bis 706 direkt ohne separate
bzw. getrennte Bauteile wie beispielsweise eine Leiterplatte verbunden.
Die oberen Enden der Steueranschlüsse 509 sind
in die Durchgangslöcher bzw. Durchkontaktierlöcher
der Leiterplatte 901 (5, 6),
welche den Steuerschaltkreis 70 (1) bildet,
eingeführt und gelötet, so dass die Halbleitermodule 501 bis 506 elektrisch
mit dem Steuerschaltkreis 70 verbunden sind.
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Der
Spulenanschluss 508 wird detailliert unter Bezugnahme auf
das V1-Halbleitermodul 502, als ein Beispiel, welches in
den 7 bis 10 gezeigt ist, beschrieben.
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Im
Falle, dass das V1-Halbleitermodul 502 longitudinal bzw.
in der Längsrichtung in der Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis angeordnet ist, ist der
Spulenanschluss 508, welcher an bzw. auf der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11 bereitgestellt ist, welches auf der Seite
des Motorgehäuses 101 ist, an drei Positionen
gebogen, welche durch gepunktete Linien in 10 angezeigt
sind und klemmt bzw. klammert den Leitungsdraht 206 der
Spule 205. Wie in den 7 bis 9 gezeigt
ist, weist der Spulenanschluss 508 einen Schrägteil 581,
einen Zwischenteil 582, einen Steigteil 583 und
einen Verbindungsteil 584 auf. Der Schrägteil 581,
der Zwischenteil 582, der Steigteil 583 und der
Verbindungsteil 584 sind integral als ein einziges leitfähiges
Bauteil gebildet.
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Der
Schrägteil 581 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
im Allgemeinen rechtwinklig von einem Endteil (rechter Endteil in 7)
hervor, wenn das Harzteil 11 in der Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis bereitgestellt ist. Der
Schrägteil 581 ist kleiner als der Zwischenteil 582,
der Steigteil 583 und dergleichen. Der Spulenanschluss 508 ist
besonders um 90 Grad in der radial nach außen gerichteten
Richtung (Richtung der Dicke des Harzteils 11) gebogen,
d. h. in der Richtung, welche die Wärmesenke 601 verlässt,
um sich parallel zu der Bodenseitenwandoberfläche 112,
welche der Endwand 106 gegenüberliegt, zu erstrecken.
Der Zwischenteil 582 ist an einer Position so nahe wie
möglich zu dem Harzteil 11 mit einem bestimmten
Abstand bzw. Spalt von der Bodenseitenwandoberfläche 112 gebogen,
um das Harzteil 11 nicht zu beschädigen. Der Zwischenteil 582 erstreckt
sich demnach parallel zu der Bodenseitenwandoberfläche 112.
Der Schrägteil 581 ist an einer Position platziert, welche
in Richtung der rechten Ecke von der Mitte der Breite des Harzteiles 11,
wie in den 7 und 10 gezeigt
ist, versetzt ist.
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Der
Zwischenteil 582 ist um 90 Grad in die Richtung der Dicke
des Harzteiles 11 von dem Schrägteil 581 gebogen.
Der Zwischenteil 582 ist in einer L-Form gebildet, bevor
er gebogen wird, um sich in der Umfangsrichtung von dem Teil zu
erstrecken, welcher sich in der radial nach außen gerichteten
Richtung (von rechts nach links in den 7 und 10)
erstreckt, in dem Fall, dass das Halbleitermodul 502 in
der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis angeordnet ist. Der Zwischenteil 582 ist parallel
zu der Endwand 106 des Motorgehäuses 101.
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Der
Steigteil 583 ist um 90 Grad von dem sich umfänglich
erstreckenden Teil des Zwischenteils 582 gebogen, um in
der Richtung, welche die Endwand 106 des Motorgehäuses 101 verlässt,
erhaben zu sein bzw. anzusteigen. Der Steigteil 583 und
der Schrägteil 581 sind parallel, aber an verschiedenen Orten
positioniert, welche voneinander in der Breitenrichtung (links und
rechts) des Harzteiles 11 versetzt sind. Der Verbindungsteil 584 ist
an dem oberen Ende des Steigteils 583 gebildet und in einer
U-Form gebogen, welche sich in Richtung der Wärmesenke 601 und
des Harzteils 11 öffnet. Der Verbindungsteil 584 ist
gebogen, um den Leitungsdraht der Spule 205 zu klemmen
bzw. zu klammern, welcher in der axialen Richtung des Motorgehäuses 101 durch
das Loch (nicht gezeigt), welches in der Endwand 106 gebildet
ist, herausgeführt ist. Der Verbindungsteil 584 und
der Leitungsdraht 206 sind durch Schweißen elektrisch
verbunden. Demnach sind der Spulenanschluss 508 und der
Leitungsdraht 206 der Spule 205 direkt verbunden.
-
Der
Zwischenteil 582 ist von der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 beabstandet,
um einen Spulengehäusespaltbereich G1 bereitzustellen,
wie in 13 gezeigt ist. Dieser Spulengehäusespaltbereich
G1 stellt eine Isolation zwischen dem Spulenanschluss 508 und
der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 sicher.
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In
dem Fall, dass die Halbleitermodule 501 bis 506 innerhalb
der Motorvorrichtung 1 angeordnet sind, ist der Verbindungsteil 584 des
Spulenanschlusses 508 zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteils 11, welches dem Motorgehäuse 101 gegenüberliegt
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11,
welche der Leiterplatte 801 gegenüberliegt und
der Endwand 106 nicht gegenüberliegt, platziert.
Auf die Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 wird
als ein Endteil an der Seite des Motorgehäuses Bezug genommen
und auf die obere Seitenwandoberfläche 111 des
Harzteiles 11 wird als ein Endteil an der Gegenseite des
Motorgehäuses 101 Bezug genommen.
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Der
Spulenanschluss 508 und der Leitungsdraht der Spule 205 werden
unter Verwendung einer Vorrichtung bzw. Schweißvorrichtung
in der folgenden Art und Weise verbunden. Wie in den 11 bis 13 gezeigt
ist, hat eine Schweißvorrichtung 191 eine Schweißelektrode 192 und
ein Kühlmetallbauteil 193. Die Schweißelektrode 192 ist
aus einem Metall gebildet, welches einen großen Widerstand
hat und mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Die
Schweißelektrode 192 schweißt den Verbindungsteil 583 und
den Leitungsdraht 206, wenn elektrische Leistung zur Verfügung
gestellt wird während sie den Verbindungsteil 584 des
Spulenanschlusses 508 sandwichartig einschließt.
Das Kühlmetallbauteil 193 ist aus einem Metall
gebildet, welches eine große Wärmekapazität
hat. Das Kühlmetallbauteil 193 leitet Wärme
ab, welche erzeugt wird, wenn der Spulenanschluss 508 und
der Leitungsdraht 206 geschweißt werden. Demnach
wird der Wärmetransfer bzw. die Wärmeübertragung
zu dem Harzteil 11 zu der Zeit des Schweißens
beschränkt. Auf den Bereich zwischen dem Endteil des Spulenanschlusses 508 an der
Gegenseite des Motorgehäuses 101 und dem Ende
der Schweißvorrichtung 191 an der Seite des Motorgehäuses 101 wird
Bezug genommen als ein Schweißvorrichtungsbereich S1, wie
in 13 gezeigt ist. Auf den Bereich, welcher eine
Kombination des Schweißvorrichtungsbereichs S1 und des
Spulengehäusespaltbereichs G1 ist, wird als ein Schweißbereich
T1, wie in 13 gezeigt ist, Bezug genommen.
Wie aus 13 verstanden werden kann, überlappt
der Schweißvorrichtungsbereich S1 einen Harzteilbereich
R1, in welchem das Harzteil 11 platziert ist, in der axialen
Richtung des Motorgehäuses 101. Dies heißt,
dass der Schweißbereich T1 den Harzbereich R1 überlappt.
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Ein
beispielhaftes Vergleichs-Halbleitermodul 181 ist in den 31 bis 34 gezeigt.
In den 31 bis 34 sind
ein Spulenanschluss 182 und der Leitungsdraht 206 der
Spule 205 verbunden. Der Spulenanschluss 182 des
Halbleitermoduls 181 hat einen Schrägbereich 183,
einen Zwischenbereich 184, einen Steigbereich 185 und
einen Ver bindungsbereich 186. Der Schrägbereich 183 des
Spulenanschlusses 182 ist in der axialen Richtung des Motorgehäuses 101 länger
als der Schrägbereich 581 des Spulenanschlusses 508 der
ersten Ausführungsform. Der Verbindungsteil 186 des
Spulenanschlusses 182 ist näher an dem Motorgehäuses 101 platziert
als die Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 in der
axialen Richtung des Motorgehäuses 101. Das heißt,
der Verbindungsteil 186 ist zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 und
der Endwand 106 platziert. Demnach überlappt,
wie in 34 gezeigt ist, der Schweißvorrichtungsbereich
S2 den Harzteilbereich R2 nicht. Das heißt, der Schweißbereich
T2, welcher dem Schweißvorrichtungsbereich S2 plus dem
Anschlussgehäusebereich G2 entspricht, überlappt
nicht mit dem Harzteilbereich R2.
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Gemäß der
ersten Ausführungsform überlappen, wie in 13 gezeigt
ist, der Schweißvorrichtungsbereich S1 und der Harzteilbereich
R1 einander und weiterhin überlappen der Schweißbereich T1
und der Harzteilbereich R1 einander. Als ein Ergebnis kann im Vergleich
zu dem beispielhaften Fall die Größe der Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis in der axialen Richtung verringert
werden.
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Wie
obenstehend beschrieben, haben die Halbleitermodule 501 bis 506 jeweils
Spulenanschlüsse 508, mit welchen die Leitungsdrähte 206 der
Spulen 205 direkt verbindbar sind. Demnach können
die Leitungsdrähte 206 der Spulen 205 und
die Halbleitermodule 501 bis 506 miteinander verbunden werden,
ohne die Verwendung der Leiterplatte 801.
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Als
ein Ergebnis kann der Spulenanschluss 108 in einer erwünschten
Größe gebildet werden, ohne durch die Dicke von
Kupferschichten der Leiterplatte 801 beschränkt
zu sein. Der Spulenanschluss 508 ist beispielsweise dick
gebildet und kurz und ist mit dem Ende der Spule und des Halbleitermoduls verbunden
und ist nahe dem Halbleitermodul platziert. In diesem Fall kann
die Impedanz verringert werden und die Zuverlässigkeit
des Motors kann erhöht werden.
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Der
Verbindungsteil 584 des Spulenaschlusses 508,
welcher mit dem Leitungsdraht 206 der Spule 205 verbunden
ist, ist zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11 an der Seite des Motorgehäuses 101 und
der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11 an
der Gegenseite des Motors 101 platziert. Der Verbindungsteil 584 ist
besonders an einer Position platziert, welche von der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 weiter entfernt ist als die
Seitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11,
aber näher zu der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 als
die obere Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11 in
der axialen Richtung des Motorgehäuses 101. Das
heißt, der Schweißvorrichtungsbereich S1, welcher
ein Raum in der axialen Richtung zum Platzieren der Schweißvorrichtung 191 beim
Schweißen des Spulenanschlusses 508 und der Spule 205 ist, überlappt
den Harzteilbereich R1. Die Größe der Motorvorrichtung 1 in
der axialen Richtung kann demnach verringert werden. Da der Verbindungsteil 584 zwischen
der oberen Seitenwandoberfläche 111 und der Bodenseitenwandoberfläche 112 ist,
d. h., der Verbindungsteil 584 ist näher an der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 bereitgestellt als die obere
Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11 ist,
können die axialen Längen der Spulenanschlüsse 508 und
der Spule 205 gekürzt werden und demnach kann
die Impedanz verringert werden.
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Der
Spulenanschluss 508 ist gebogen, um den Verbindungsteil 584 zu
bilden, welcher den Leitungsdraht 206 der Spule 205 sandwichartig
einschließt. Der Spulenanschluss 508 und die Spule 205 können
demnach relativ einfach direkt verbunden werden. Der Spulenanschluss 508 steht
von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 an der
Seite, welche dem Motorgehäuse 101 gegenüberliegt,
hervor. Der Spulenanschluss 508 hat den Schrägteil 581,
den Zwischenteil 582 und den Steigteil 583. Der
Schrägteil 581 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112,
welche der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
hervor. Der Zwischenteil 582 erstreckt sich von dem Schrägteil 581 und
ist in der Richtung der Dicke des Harzteiles 11 gebogen.
Der Steigteil 583 erstreckt sich von dem Zwischenteil 582 und
ist in der Richtung entgegengesetzt der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 gebogen, d. h. in der Richtung
um mehr von der Endwand 106 beabstandet zu sein. Der Verbindungsteil 584 ist
an dem oberen Ende des Steigteils 583 gebildet. Durch die
Ausbildung bzw. das Gestalten des Schrägteils 581 des
Zwischenteils 582 und des Steigteils 583 in der
angemessenen Größe kann der Verbindungsteil 584 einfach
zwischen der oberen und der Bodensei tenwandoberfläche 111 und 112 positioniert
werden, welche einander in dem Harzteil 11 gegenüberliegen.
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Jedes
der Halbleitermodule 501 bis 503, welches die
verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 bilden, hat die Sammelschienen 16 und 17,
welche sie mit den anderen Halbleitermodulen verbinden. Die Sammelschiene 16 hat
den eingebetteten Teil, welcher in dem Harzteil 11 eingebettet
ist, und den freiliegenden Teil 161, welcher von dem Harzteil 11 freiliegend
ist. Ähnlich hat die Sammelschiene 17 den eingebetteten
Teil, welcher in das Harzteil 11 eingebettet ist, und den
freiliegenden Teil 171, welcher von dem Harzteil 11 freiliegend
ist. Die freiliegenden Teile 161 und 167 sind
integral und zusammenhängend mit den eingebetteten Teilen
gebildet, welche in den anderen Halbleitermodulen eingebettet sind.
Die Sammelschienen 16 und 17 verbinden eine Mehrzahl von
beispielsweise drei Halbleitermodulen, um die verbundene Halbleiter-Moduleinheit
zu bilden. Als ein Ergebnis ist der Zusammenbau vereinfacht. Die verbundene
Halbleiter-Moduleinheit 20 hat den gleichen Aufbau und
dieselben Merkmale wie die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10.
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Jedes
der Halbleitermodule 501 bis 506 hat Steueranschlüsse 509,
welche mit der Leiterplatte 801, welche den Steuerschaltkreis 70 zur
Steuerung der Stromversorgung der Spule 205 hat, verbunden ist.
Der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 sind
an bzw. auf verschiedenen Seitenwandoberflächen des Harzteiles 11 bereitgestellt. Der
Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 stehen
besonders in den gegenüberliegenden Richtungen von dem
Harzteil 11 hervor. Die Steueranschlüsse 509 und
der Spulenanschluss 508 sind in Übereinstimmung
mit den Positionen der Leiterplatte 801 und der Spule 205 gebildet.
Als ein Ergebnis können die Leiterplatte 801 und
die Steueranschlüsse 509 leicht miteinander verbunden
werden und die Spule 205 und der Spulenanschluss 508 können leicht
miteinander verbunden werden.
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Die
Halbleitermodule 501 bis 506 sind zwischen dem
Motorgehäuse 101 und der Leiterplatte 801 in
der axialen Richtung der Welle 401 platziert. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind
derart angeordnet, dass der Spulenanschluss 508 an der
Seite des Motorgehäuses 101 und die Steueranschlüsse 501 an
der Seite der Leiterplatte 801 sind. Durch diese Anordnung
kann der Raum benachbart zu dem Motorgehäuses 101 effektiv
verwendet werden und demnach kann die Größe der
Motorvorrichtung 1 verringert werden. Die Wärmesenke 601 ist
bereitgestellt, um von der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 anzusteigen
bzw. erhöht zu sein, und jedes Modul 501 bis 506 ist
angeordnet, um einen planaren Kontakt mit der Wärmesenke 601 durch
das Wärmeableitisolationsblech bzw. die Wärmeableitisolationsfolie 570 zu
haben. Demnach kann die Wärme, welche durch die Halbleitermodule 501 bis 506 erzeugt wird,
effizient abgeleitet werden. Durch diese Anordnung kann der Raum
effizient benutzt werden und die Größe der Motorvorrichtung 1 kann
verringert werden. Durch ein Anordnen der Halbleitermodule, um in der
axialen Richtung des Motorgehäuses 101 anzusteigen
bzw. erhöht zu sein, d. h. in der longitudinalen Richtung
des Motorgehäuses 101, kann der Raum, welcher
in der radialen Richtung zur Anordnung der Halbleitermodule 501 bis 506 benötigt
wird, sichergestellt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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In
der zweiten Ausführungsform ist ein Halbleitermodul für
eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
aufgebaut, wie in den 14 bis 19 gezeigt
ist. Die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
ist in einer ähnlichen Art und Weise wie in der ersten
Ausführungsform aufgebaut.
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Wie
in 18 gezeigt ist, ist eine verbundene Halbleiter-Moduleinheit 210 aus
Halbleitermodulen 207, 208 und 209 gebildet,
welche durch die erste Sammelschiene 16 und die zweite
Sammelschiene 17 verbunden sind. Da die Halbleitermodule 207 bis 209 im
Wesentlichen denselben Aufbau haben, wird das Halbleitermodul 208 im
Detail unter Bezugnahme auf die 14 bis 17 beschrieben.
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Das
Halbleitermodul 208 hat einen Spulenanschluss 212,
welcher von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt, hervorsteht.
Der Spulenanschluss 212 hat einen Schrägteil 213,
einen Zwischenteil 214, einen Steigteil 215 und
einen Verbindungsteil 216. Der Schrägteil 213,
der Zwischenteil 214, der Steigteil 215 und der
Verbindungsteil 216 sind integral als ein einziges leitfähiges
Bauteil gebildet.
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Der
Schrägteil 213 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteils 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
im Allgemeinen senkrecht hervor, in dem Fall, in dem das Harzteil 11 in
der Motorvorrichtung 1 mit interiertem elektronischen Schaltkreis
eingebaut ist. Der Zwischenteil 214 ist um 90 Grad in die
Richtung der Dicke des Harzteiles 11 von dem Schrägteil 581 gebogen.
Der Zwischenteil 214 ist demnach rechtwinklig zu der Richtung
der Breite des Harzteiles 11 gebogen derart, dass er in
der radial nach außen gerichteten Richtung hervorsteht.
Der Zwischenteil 214 erstreckt sich parallel zu der Endwand 106 und
in der Richtung entgegengesetzt zu der Wärmesenke 601, in
dem Fall, in dem er in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem
elektronischen Schaltkreis angeordnet ist.
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Der
Steigteil 215 ist gebildet, um rechtwinklig von dem Zwischenteil 214 in
einer Richtung anzusteigen, welche gegenüber der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 ist. Der Zwischenteil 214 und
der Steigteil 215 sind in einer L-Form gebildet, so dass der
Spulenanschluss 212 zwischen dem Zwischenteil 214 und
dem Steigteil 215 nicht gebogen ist. Der Verbindungsteil 216 ist
an dem oberen Ende des Steigteils 215 gebildet und in einer
U-förmigen Öffnung in Richtung der Wärmesenke 601 und
des Harzteiles 11 gebogen. Der Verbindungsteil 216 ist gebogen,
um den Leitungsdraht 206 der Spule 205 zu klammern
bzw. zu klemmen, welcher in der axialen Richtung des Motorgehäuses 101 durch
das Loch (nicht gezeigt), welches in der Endwand 106 gebildet ist,
herausgeführt ist. Der Verbindungsteil 216 und der
Leitungsdraht 206 sind elektrisch durch Schweißen
verbunden. Demnach sind der Spulenanschluss 508 und der
Leitungsdraht 206 der Spule 205 direkt verbunden.
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In
dem Falle, dass die Halbleitermodule 501 bis 506 innerhalb
der Motorvorrichtung 1 angeordnet sind, ist der Verbindungsteil 216 des
Spulenanschlusses 508 zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11, welche
der Leiterplatte 801 gegenüberliegt, und der Endwand 106 nicht gegenüberliegt,
positioniert. Als ein Ergebnis wird derselbe Vorteil bereitgestellt
wie in der ersten Ausführungsform.
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Die
verbundene Halbleiter-Modulvorrichtung 210 ist weiterhin
in den 18 und 19 gezeigt, in
welchen 18 den Zustand zeigt, bevor
die Motorvorrichtung 210 mit integriertem elektronischen Schaltkreis
aus einem Leitungsrahmen 188 ausgeschnitten wird. Wie in
den 17 und 18 gezeigt ist,
ist der Spulenanschluss 212 derart gebildet, dass der Teil,
welcher in der L-Form durch den Zwischenteil 214 und den
Steigteil 215 gebildet ist, gebildet ist, um ein Eckteil 113 der
Bodenseitenwandoberfläche 112 zu umgeben, bevor
er gebogen wird, d. h. bevor er in der Motorvorrichtung 1 eingebaut
wird. Der Verbindungsteil 216, welcher an dem oberen Ende
des Steigteils 215 gebildet ist, ist an einer Position
gebildet, welche zwischen den zwei Harzteilen 11 (beispielsweise
Module 207 und 208) ist, welche miteinander durch
die Sammelschienen 16 und 17 verbunden sind. Ein
unterer Endteil 189 des Leitungsrahmens 188 stellt
den Schrägteil 213 und den Zwischenteil 214 bereit.
Der Verbindungsteil 216 ist zwischen dem unteren Endteil 189 und
der ersten Sammelschiene 16 des Leitungsrahmens 188 gebildet.
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Eine
Halbleiter-Moduleinheit 180, welche vor dem Ausschneiden
aus einem Leitungsrahmen 187 ist, ist in 35 als
ein Vergleichsbeispiel bezüglich der verbundenen Halbleiter-Moduleinheit,
welche in der zweiten Ausführungsform, welche in 18 gezeigt
ist, verwendet wird, gezeigt.
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Ein
Spulenanschluss 182 der Halbleiter-Moduleinheit 180 steht
deutlich in der nach unten gerichteten Richtung von dem Harzteil 11 hervor,
bevor er gebogen wird. Demnach ist der Bereich des Leitungsrahmens 187 groß.
Da der Verbindungsteil 216 seitlich des Harzteiles 11 in
dem Leitungsrahmen 188, welcher in 18 gezeigt
ist, gebildet ist, kann der Leitungsrahmen 188 effizienter
genutzt werden, als in dem Vergleichsbeispiel, welches in 35 gezeigt
ist. Demnach kann die Größe des Leitungsrahmens
verringert werden.
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Der
Leitungsrahmen 188 ist teilweise dick gebildet, um einen
Wärmeableitteil 569, wie in 19 gezeigt
ist, bereitzustellen. Der Wärmeableitteil 569 ist
nicht in dem Harzteil 11 eingebettet, sondern von dem Harzteil 11 freiliegend.
Dieser Wärmeableitteil 569 ist angeordnet, um
einen planaren Kontakt mit der Seitenwand der Wärmesenke 601 über die
Wärmeableitisolationsfolie bzw. das Wärmeableitisolationsblech 570 herzustellen.
Als ein Ergebnis kann die Wärme, welche durch das Halbleitermodul 208 erzeugt
wird, effizient abgeleitet werden. Der verdickte Teil des Leitungsrahmens 188 ist
gebildet, um sich fortlaufend in die Richtung zu erstrecken, in
welche sich die Sammelschienen 16 und 17 erstrecken. Der
Verbindungsteil 216 ist in dem verdickten Teil gebildet.
Demnach ist der Verbindungsteil 216 dicker als andere Teile.
Selbst wenn die Spule 205 relativ zu der Dicke des Spulenanschlusses 508 dick
ist, können der Spulenanschluss 508 und die Spule 205 sicher
miteinander verbunden werden, ohne den Leitungsrahmen über
seinen gesamten Bereich zu verdicken, da wenigstens der Verbindungsteil 216 verdickt
ist.
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(Dritte Ausführungsform)
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In
der dritten Ausführungsform ist ein Halbleitermodul für
eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
wie in den 20A und 20B als
eine Abwandlung der ersten Ausführungsform aufgebaut.
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Ein
Spulenanschluss 222 eines Halbleitermoduls 221 steht
von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11,
welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
hervor. Der Spulenanschluss 222 hat einen Schrägteil 223,
einen Zwischenteil 224, einen gedrehten bzw. gewendeten Teil 225,
einen Steigteil 226 und einen Verbindungsteil 227.
Der Schrägteil 222, der Zwischenteil 224,
der gedrehte Teil 225, der Steigteil 226 und der
Verbindungsteil 227 sind integral als ein einziges leitfähiges Bauteil
gebildet.
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Der
Schrägteil 213 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteils 111, welche der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
im Allgemeinen rechtwinklig hervor, im Falle, dass das Harzteil 11 in
der Motorvorrichtung 1 mit integ riertem elektronischen
Schaltkreis eingebaut ist. Der Schrägteil 223 ist
kleiner als der Zwischenteil 224 und der Steigteil 226 gebildet.
Der Spulenanschluss 222 ist besonders in der radial nach
außen gerichteten Richtung (Richtung der Dicke des Harzteiles 11) gebogen,
d. h. in der Richtung, welche die Wärmesenke 601 verlässt,
um sich parallel zu der Bodenseitenwandoberfläche 112,
welche der Endwand 106 gegenüberliegt, zu erstrecken.
Der Zwischenteil 582 ist an einer Position so nahe wie
möglich zu dem Harzteil 11 in der axialen Richtung
mit einem gewissen Spalt von der Bodenseitenwandoberfläche 112 gebogen,
um das Harzteil 11 nicht zu beschädigen. Der Schrägteil 223 ist
an einer Position platziert, welche in Richtung der rechten Bodenecke
von der Mitte der Breite des Harzteiles 11 versetzt ist.
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Der
Zwischenteil 224, welcher durch Biegen von dem Schrägteil 223 gebildet
ist, ist um 180 Grad an seinem oberen Ende in die Richtung zu dem
Harzteil 11 gedreht, um den Drehteil 225 zu bilden.
Der Steigteil 226, welcher sich von dem Drehteil 225 erstreckt,
ist rechtwinklig zu dem Zwischenteil 224 gebildet. Der
Steigteil 226 ist durch Biegen um 90 Grad von dem Drehteil 225 in
der Richtung in Richtung der Leiterplatte 801 gebildet,
d. h. in der Richtung, welche mehr von der Endwand 106 weg
verläuft. Der Schrägteil 223 und der
Steigteil 226 erstrecken sich parallel, sind jedoch an
verschiedenen Orten positioniert, welche voneinander in den Richtungen
der Breite (links und rechts) und der Dicke des Harzteiles 11 versetzt
sind.
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Der
Verbindungsteil 227 ist an dem oberen Ende des Steigteils 226 gebildet
und in einer U-förmigen Öffnung gebogen in Richtung
der Wärmesenke 601 und des Harzteiles 11.
Der Verbindungsteil 227 ist gebogen, um den Leitungsdraht 206 der
Spule 205 zu klammern bzw. zu klemmen. Der Verbindungsteil 227 ist
mit dem Leitungsdraht 206 verschweißt. Demnach
sind der Spulenanschluss 222 und der Leitungsdraht 206 der
Spule 205 direkt verbunden.
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In
dem Fall, dass das Halbleitermodul 221 innerhalb der Motorvorrichtung 1 angeordnet
ist, ist der Verbindungsteil 227 des Spulenanschlusses 222 zwischen
der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11,
welche der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11,
welche der Leiterplatte 801 gegenüberliegt und
gegenüber der Endwand 106 ist, positioniert.
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Als
ein Ergebnis wird derselbe Vorteil wie in der ersten Ausführungsform
bereitgestellt.
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In
dem Zustand, bevor der Spulenanschluss 222 gebogen wird,
wird der Verbindungsteil 227 gebildet, um sich von dem
Steigteil 226 in die Richtung (nach unten gerichtet in 20B), welche gegenüber der Richtung des
Hervorstehens des Spulenanschlusses 222 von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11 ist, zu erstrecken. Als ein Ergebnis kann,
obwohl der Spulenanschluss 212 an mehreren Positionen als
in der ersten Ausführungsform gebogen ist, eine ähnliche
Einbaubarkeit erhalten werden wie in der ersten und in der zweiten
Ausführungsform. Der Leitungsrahmen kann gegenüber der
ersten Ausführungsform in der Größe verringert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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In
der vierten Ausführungsform ist ein Halbleitermodul für
eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
aufgebaut, wie in den 21A und 21B gezeigt ist. Ein Spulenanschluss 232 eines
Halbleitermoduls 231 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteils 111, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses
gegenüberliegt, hervor. Der Spulenanschluss 232 hat einen
Schrägteil 233, einen Zwischenteil 234,
einen Steigteil 235 und einen oberen Endteil 236.
Der Schrägteil 233, der Zwischenteil 234,
der Steigteil 235 und der obere Endteil 236 sind
integral als ein einziges leitfähiges Bauteil gebildet.
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Der
Schrägteil 233 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt
im Allgemeinen rechtwinklig hervor in dem Fall, dass das Harzteil
in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis eingebaut ist. Der Schrägteil 233 ist
kleiner als der Zwischenteil 234, der Steigteil 235 und
dergleichen gebildet. Der Spulenanschluss 232 ist besonders
in der radial nach außen gerichteten Richtung (Richtung
der Dicke des Harzteiles 11) gebogen, d. h. in der Richtung,
welche die Wärmesenke verlässt, um sich parallel
zu der Bodenseitenwandoberfläche 112, welche der
Endwand 106 gegenüberliegt, zu erstrecken. Der
Zwischenteil 582 ist an einer Position so nahe wie möglich
zu dem Harzteil 11 gebogen mit einem gewissen Spalt von der
Bodenseitenwandoberfläche 112, um das Harzteil 11 nicht
zu beschädigen. Der Schrägteil 223 ist
an einer Position platziert, welche von der Mitte der Breite des
Harzteiles 11 versetzt ist.
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Der
Zwischenteil 234, welcher durch Biegen von dem Schrägteil 233 gebogen
ist, ist in einer L-Form gebildet, welche sich in der Umfangsrichtung von
dem radial außenseitigen Teil in dem Fall, dass das Halbleitermodul 11 in
der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis eingebaut ist, erstreckt. Der Zwischenteil 234 ist
parallel zu der Endwand 106 des Motorgehäuses 101.
Der Steigteil 235 ist gebildet durch Biegen um 90 Grad
von der oberen Endseite des Zwischenteiles, welcher sich in der
Umfangsrichtung in der Richtung in Richtung der Leiterplatte 801 erstreckt,
d. h. in der Richtung, welche mehr von der Endwand 106 weg
verläuft. Der Schrägteil 233 und der
Steigteil 235 erstrecken sich in derselben Richtung, sind
jedoch an verschiedenen Orten positioniert, welche voneinander in
der Richtung der Breite (links und rechts) und der Dicke des Harzteils 11 versetzt
sind.
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Der
obere Endteil 236 ist gedreht, um sich in die Richtung
in Richtung der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 zu öffnen,
so dass er den Endteil der Spule 205 von der Gegenseite
des Motorgehäuses 101 bedeckt. Der obere Endteil 236 ist
demnach um 180 Grad von dem Steigteil 235 gedreht, um den Leitungsdraht 206 der
Spule 205 zwischen dem Steigteil 235 und dem oberen
Endteil 236 zu klammern bzw. zu klemmen, d. h. in einem
U-förmigen Teil, welcher durch den Steigteil 235 und
den oberen Endteil 236 gebildet ist. Der Spulenanschluss 232 und
der Leitungsdraht 206 der Spule 205 sind direkt verbunden.
Der obere Endteil 236 und ein Teil des Steigteiles 235 bilden
demnach einen Verbindungsteil 237. In dem Fall, dass das
Halbleitermodul 231 innerhalb der Motorvorrichtung 1 angeordnet
ist, ist der Verbindungsteil 237 des Spulenanschlusses 232 zwischen
der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11,
welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11,
welche der Leiterplatte gegenüberliegt und gegenüber
der Endwand 106 ist, positioniert. Als ein Ergebnis wird
derselbe Vorteil bereitgestellt wie in der ersten Ausführungsform.
-
In
dem Zustand, bevor der Spulenanschluss 232 gebogen wird,
ist der Spulenanschluss 237 in der L-Form gebildet, wie
in 21B gezeigt ist. Der Steigteil 235 und
der obere Endteil 236 des Spulenanschlusses 232 sind
besonders gebildet, um sich linear von dem Ende des Zwischenteils 234 in
die Richtung (Links-Rechts-Richtung in 21B)
zu erstrecken, welche parallel zu den Sammelschienen 16 und 17 ist.
Demnach steht das obere Endteil 236 nicht rechtwinklig
zu den Sammelschienen 16 und 17 (nach unten gerichtete
Richtung in 21B) hervor. Als ein Ergebnis
kann der Leitungsrahmen gegenüber der ersten Ausführungsform
in der Größe verringert werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Ein
Halbleitermodul für eine Motorvorrichtung mit integriertem
elektronischen Schaltkreis gemäß der fünften
Ausführungsform ist in den 22A und 22B als eine Abwandlung der vierten Ausführungsform
gezeigt.
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Ein
Spulenanschluss 242 eines Halbleitermoduls 241 steht
von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11,
welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
hervor. Der Spulenanschluss 242 hat einen Schrägteil 243,
einen Zwischenteil 244, einen Steigteil 245 und
einen oberen Endteil 246. Der Schrägteil 243,
der Zwischenteil 244, der Steigteil 245 und der
obere Endteil 246 sind integral als ein einziges leitfähiges
Bauteil gebildet.
-
Der
Schrägteil 243 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
im Allgemeinen rechtwinklig hervor, im Fall dass das Harzteil 11 in
der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis eingebaut ist. Der Schrägteil 243 ist
kleiner als der Zwischenteil 244, der Steigteil 245 und
dergleichen gebildet. Der Spulenanschluss 242 ist besonders
in der radial nach außen gerichteten Richtung (Richtung
der Dicke des Harzteils 11), d. h. in der Richtung, welche
die Wärmesenke 601 verlässt, gebogen,
um sich parallel zu der Bodenseitenwandoberfläche 112,
welche der Endwand 106 gegenüberliegt, zu erstrecken.
Der Zwischenteil 244 ist an einer Position gebogen so nahe
wie möglich zu dem Harzteil 11 mit einem gewissen
Spalt von der Bodenseitenwandoberfläche 112, um
das Harzteil 11 nicht zu beschädigen. Der Schrägteil 243 ist
an einer Position platziert, welche von der Mitte der Breite des
Harzteiles 11 versetzt ist, d. h. in der Nähe
einer rechten Bodenecke des Harzteiles 11 platziert ist.
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Der
Zwischenteil 244, welcher durch Biegen von dem Schrägteil 243 gebildet
ist, ist in einer L-Form gebildet, welche sich in der Umfangsrichtung von
dem radial außenseitigen Teil erstreckt, in dem Fall, dass
das Halbleitermodul 11 in der Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis angeordnet ist. Der Zwischenteil 234 ist
parallel zu der Endwand 106 des Motorgehäuses 101.
Der Steigteil 245 ist gebildet durch Biegen um 90 Grad
von der oberen Endseite des Zwischenteils 244, welcher
sich in der Umfangsrichtung erstreckt in der Richtung in Richtung
der Leiterplatte 801, d. h. in die Richtung, welche mehr
von der Endwand 106 wegführt. Der Schrägteil 243 und
der Steigteil 245 erstrecken sich in derselben Richtung,
sind jedoch an verschiedenen Orten positioniert, welche voneinander
in der Richtung der Breite (links und rechts) und der Dicke des Harzteiles 11 versetzt
sind.
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Ein
Schnittteil 147 ist zwischen dem Steigteil 245 und
dem oberen Endteil 246 gebildet, wie in 22B gezeigt ist. Um den Schnittteil 247 zu
bilden, sind der Endteil des Zwischenteils 244, welcher gegenüber
dem Schrägteil 243 ist, der Steigteil 245 und
der obere Endteil 246 linear und größer
bzw. breiter als in der vierten Ausführungsform gebildet. Der
Leitungsdraht 206 der Spule 205 ist in den Schnittteil 247 eingeführt
und der obere Endteil 246 ist nach unten gedreht, wie in 22A gezeigt ist, an einem Bodenteil 248 des
Schnittteils 247, welcher in 22B gezeigt
ist.
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Der
obere Endteil 246 ist gedreht, um sich in die Richtung
in Richtung der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 zu öffnen.
Der obere Endteil 246 ist demnach um 180 Grad von dem Steigteil 245 an
dem Bodenteil 248 gedreht, um den Leitungsdraht 206 der Spule 205 zwischen
dem Steigteil 245 und dem oberen Endteil 246 zu
klammern bzw. zu klemmen, d. h. in einem U-förmigen Teil,
welcher durch den Steigteil 245 und den oberen Endteil 246 gebildet
ist. Der Spulenanschluss 242 und der Leitungsdraht 206 der Spule 205 sind
direkt durch Schweißen verbunden. Ein oberer Endteil des
Steigteils 245, der Schnittteil 247, der Bodenteil 248 und
der obere Endteil 246 bilden demnach einen Verbindungsteil 249.
In dem Fall, dass das Halbleitermodul 241 innerhalb der
Motorvorrichtung 1 angeordnet ist, ist der Verbindungsteil 249 des
Spulenanschlusses 242 zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles,
welche der Leiterplatte 801 gegenüberliegt und
gegenüber der Endwand 106 ist, positioniert. Als
ein Ergebnis wird derselbe Vorteil bereitgestellt wie in der ersten
Ausführungsform.
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In
dem Zustand, bevor der Spulenanschluss 242 gebogen wird,
ist der Spulenanschluss 242 in einer L-Form gebildet, wie
in 22B gezeigt ist. Der Steigteil 245 und
der obere Endteil 246 des Spulenanschlusses 242 sind
besonders gebildet, um sich linear von dem Ende des Zwischenteiles 244 in
die Richtung (Links-Rechts-Richtung in 22B)
zu erstrecken, welche parallel ist zu den Sammelschienen 16 und 17.
Demnach steht der obere Endteil 246 nicht rechtwinklig
zu den Sammelschienen 16 und 17 (nach unten gerichtete
Richtung in 22B) hervor. Als ein Ergebnis
kann die Größe des Leitungsrahmens verringert
werden im Vergleich zu der ersten Ausführungsform. Weiterhin
kann der Schnittteil 247 die Position des Leitungsdrahtes 206 bestimmen.
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(Sechste Ausführungsform)
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In
der sechsten Ausführungsform ist ein Halbleitermodul für
eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
aufgebaut, wie in den 23A und 23B gezeigt ist.
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Ein
Spulenanschluss 252 eines Halbleitermoduls 251 steht
von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11,
welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
hervor. Der Spulenanschluss 252 hat einen Schrägteil 252,
einen Zwischenteil 254, einen Steigteil 255 und
einen oberen Endteil 258. Der Schrägteil 253, der
Zwischenteil 254, der Steigteil 255 und der obere
Endteil 258 sind integral als ein einzelnes leitfähiges
Bauteil gebildet.
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Der
Schrägteil 253 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11 hevor, welches der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 gegenüberliegt, im
Allgemeinen rechtwinklig hervor, in dem Fall, dass das Harzteil 11 in
der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis eingebaut ist. Der Schrägteil 253 ist
kleiner gebildet als der Zwischenteil 254, der Steigteil 255 und
dergleichen. Der Spulenanschluss 252 ist besonders in der
radial nach außen gerichteten Richtung (Richtung der Dicke
des Harzteiles 11) gebogen, d. h. in der Richtung, welche
die Wärmequelle 601 verlässt, um sich
parallel zu der Bodenseitenwandoberfläche 112,
welche der Endwand 106 gegenüberliegt, zu erstrecken.
Der Zwischenteil 244 ist an einer Position gebogen so nahe
wie möglich zu dem Harzteil 11 mit einem gewissen
Spalt von der Bodenseitenwandoberfläche 112, um
das Harzteil 11 nicht zu beschädigen. Der Schrägteil 253 ist
an einer Position bereitgestellt, welche in Richtung des Eckteils
von der Mitte der Breite des Harzteils 11 versetzt ist.
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Der
Zwischenteil 254, welcher durch Biegen von dem Schrägteil 253 gebildet
ist, ist in einer L-Form gebildet, welche sich in der radial nach
außen gerichteten Richtung erstreckt, in dem Fall, dass
das Halbleitermodul 251 in der Motorvorrichtung 1 mit
integriertem elektronischen Schaltkreis angeordnet ist. Der Zwischenteil 254 ist
parallel zu der Endwand 106 des Motorgehäuses 101.
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Der
Steigteil 255 ist gebildet durch Biegen um 90 Grad von
der oberen Endseite des Zwischenteils 254. Der Schrägteil 253 und
der Steigteil 255 erstrecken sich in derselben Richtung,
sind jedoch an verschiedenen Orten positioniert, welche voneinander
in der Richtung der Breite (links und rechts) und der Dicke des
Harzteiles 11 versetzt sind. Der Steigteil 255 hat
einen schmalen Teil 256 und einen breiten Teil 257.
Der schmale Teil 256 erstreckt sich von dem oberen Endteil
des Zwischenteils 254, welcher gegenüber dem Schrägteil 253 ist,
und ist in der Breite schmäler als der Zwischenteil 254.
Der breite Teil 257 erstreckt sich von dem oberen Endteil
des schmalen Teils 256 und ist breiter als der schmale Teil 256.
Der obere Endteil 258 hat dieselbe Breite wie der breite
Teil 257.
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Ein
Schnittteil 259 ist zwischen dem breiten Teil 257 des
Steigteils 255 und dem oberen Endteil 258 gebildet,
wie in 23B gezeigt ist. Der Leitungsdraht 206 der
Spule 205 ist in den Schnittteil 259 eingeführt
und der obere Endteil 258 ist, wie in 23A gezeigt ist, an einem Bodenteil 260 des Schnittteils 259,
welcher in 23B gezeigt ist, nach unten
gedreht. Der obere Endteil 258 ist gedreht, um sich in
die Richtung in Richtung der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 zu öffnen.
Der obere Endteil 258 ist demnach um 180 Grad an dem Bodenteil 260 gedreht,
um den Leitungsdraht 206 der Spule 205 zwischen
dem breiten Teil 257 und dem oberen Endteil 258 zu
klemmen bzw. zu klammern, d. h. in einem U-förmigen Teil,
welcher durch den Steigteil 255 und den oberen Endteil 258 gebildet
ist. Der Spulenanschluss 252 und der Leitungsdraht 206 der
Spule 205 sind direkt durch Schweißen verbunden.
Der breite Teil 257 des Steigteils 255, der Schnittteil 259,
der Bodenteil 260 und der obere Endteil 258 bilden
demnach einen Verbindungsteil 261.
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In
dem Fall, dass das Halbleitermodul 251 innerhalb der Motorvorrichtung 1 angeordnet
ist, ist der Verbindungsteil 261 des Spulenanschlusses 252 zwischen
der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11,
welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11,
welche der Leiterplatte 801 gegenüberliegt und
gegenüber der Endwand 106 ist, positioniert. Als
ein Ergebnis wird derselbe Vorteil bereitgestellt wie in der ersten
Ausführungsform. In dem Zustand, bevor der Spulenanschluss 252 gebogen
wird, wird der Spulenanschluss 252 in der L-Form oder einer
Schlüsselform, wie in 23B dargestellt
ist, gebildet. Der Steigteil 255 und der obere Endteil 258 des
Spulenanschlusses 252 sind besonders gebildet, um sich
linear von dem Ende des Zwischenteils 254 in der Richtung (Links-Rechts-Richtung
in 23B) zu erstrecken, welche parallel zu den Sammelschienen 16 und 17 ist.
Demnach steht der obere Endteil 258 nicht rechtwinklig
zu den Sammelschienen 16 und 17 (nach unten gerichtete
Richtung in 23B) hervor. Als ein Ergebnis
kann der Leitungsrahmen in der Größe verringert
werden im Vergleich zur ersten Ausführungsform. Indem der
Schnittteil 259 zwischen dem breiten Teil 257 des
Steigteils 255 und dem oberen Endteil 258 gebildet
ist, kann die Position des Leitungsdrahtes 206 leicht durch
den Schnittteil 259 bestimmt werden, wie in der fünften
Ausführungsform.
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Weiterhin
ist der Steigteil 255 nur an dem breiten Teil 257 breit
gebildet, welcher den Verbindungsteil 261 bildet. Das heißt,
der Steigteil 255 ist im Allgemeinen schmäler
gebildet als der breite Teil 257 wie der schmale Teil 256 mit
Ausnahme des Verbindungsteils 261. Die Wärmekapazität
des Spulenanschlusses 252 wird demnach verringert. Als
ein Ergebnis kann verhindert werden, dass die Wärme, welche
erzeugt wird, wenn der Verbindungsteil 261 und der Leitungsdraht 206 geschweißt
werden, auf das Harzteil 11 übertragen wird.
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(Siebte Ausführungsform)
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In
der siebten Ausführungsform ist ein Halbleitermodul für
eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
aufgebaut wie in den 24, 25, 26A und 26B gezeigt
ist. In 24 sind die Kondensatoranschlüsse
nicht gezeigt.
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Ein
Spulenanschluss 272 eines Halbleitermoduls 271 einer
verbundenen Halbleiter-Moduleinheit 270 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 111, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
hervor. Der Spulenanschluss 272 hat einen Schrägteil 273,
einen Mittelteil 274, einen Steigteil 275 und
einen Verbindungsteil 276. Der Schrägteil 273,
der Zwischenteil 274, der Steigteil 275 und der
Verbindungsteil 276 sind integral als ein einzelnes bzw.
ein einziges leitfähiges Bauteil gebildet.
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Der
Steigteil 273 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteils 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
im Allgemeinen rechtwinklig hervor, in dem Fall, dass das Harzteil 11 in
der Motorvorrichtung 11 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis eingebaut ist. Der Zwischenteil 274 ist besonders
um 90 Grad gebogen von dem Schrägteil 273 in der
radial nach außen gerichteten Richtung (Richtung der Dicke
des Harzteiles 11), d. h. in der Richtung, welche die Wärmesenke 601 verlässt,
um sich parallel zu der Bodenseitenwandoberfläche 112,
welche der Endwand 106 gegenüberliegt, zu erstrecken.
Der Zwischenteil 274 ist gebildet, um sich in die Richtung
der Wärmesenke 601 zu erstrecken, in dem Fall,
dass sie in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen
Schaltkreis angeordnet ist.
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Der
Steigteil 275 ist gebildet, um von dem Zwischenteil 271 unter
einem Winkel von ungefähr 90 Grad in die Richtung entgegengesetzt
der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 anzusteigen.
Der Steigteil 275 und der Zwischenteil 274 sind
in einer L-Form wie in der zweiten Ausführungsform gebildet. Der
Steigteil 275 und der Zwischenteil 274 sind dazwischen
nicht gebogen. Der Verbindungsteil 276 ist an dem oberen
Ende des Steigteiles 275 in einer L-Form gebildet und in
einer U-Form gebogen, um sich in die Richtung entgegengesetzt der
Wärmesenke 601, wie in 26A gezeigt
ist, zu öffnen. Der Verbindungsteil 276 klemmt
bzw. klammert den Leitungsdraht 206 der Spule 205 und
ist mit dem Leitungsdraht 206 verschweißt. Der
Spulenanschluss 271 und der Leitungsdraht 206 der
Spule 205 sind demnach direkt verbunden.
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In
dem Fall, dass die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 270 innerhalb
der Motorvorrichtung 1 angeordnet ist, ist der Verbindungsteil 276 des
Spulenanschlusses 272 zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11,
welche der Leiterplatte gegenüberliegt und gegenüber
der Endwand 106 ist, positioniert. Als ein Ergebnis wird
derselbe Vorteil bereitgestellt wie in der ersten Ausführungsform.
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In
dem Zustand bevor der Spulenanschluss 272 gebogen wird,
ist der Spulenanschluss 252 in der L-Form zwischen dem
Zwischenteil 274 und dem Steigteil 275 derart
gebildet, dass dieser L-förmige Teil einen Endteil oder
Eckteil 113 der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteils 11 umgibt. Der Verbindungsteil 276,
welcher an dem oberen Ende des Steigteils 275 gebildet
ist, ist an der Seite des Harzteils bereitgestellt, d. h. zwischen
zwei Harzteilen welche zueinander benachbart sind. Der Leitungsrahmen
kann effizient verwendet werden und in der Größe
verringert werden.
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Wie
in 25 gezeigt ist, ist der Verbindungsteil 276 dicker
gebildet als der Schrägteil 273, der Zwischenteil 274,
und der Steigteil 275. Als ein Ergebnis können,
auch in dem Fall, dass die Spule 205 in Bezug zu der Dicke
des Spulenanschlusses 272 dick ist, der Spulenanschluss 274 und
der Leitungsdraht 206 der Spule 205 sicher verbunden
werden.
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(Achte Ausführungsform)
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In
der achten Ausführungsform ist ein Halbleitermodul für
eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
aufgebaut, wie in den 27, 28A und 28B gezeigt ist. In 27 sind
die Kondensatoranschlüsse nicht gezeigt.
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Ein
Spulenanschluss 282 eines Halbleitermoduls 281 einer
verbundenen Halbleiter-Moduleinheit 280 steht von einer
schmalen Seitenwandoberfläche 114 des Harzteiles 11,
welches benachbart und rechtwinklig zu der Bodenseitenwandoberfläche 112 ist,
welche der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
hervor. Die schmale Seitenwandoberfläche 114 liegt
einer ähnlich schmalen Seitenwandoberfläche der
benachbarten Harzeinheit 11 gegenüber. Der Spulenanschluss 282 erstreckt
sich parallel zu den Sammelschienen 16 und 17.
Der Spulenanschluss 282 ist in einer linearen oder geraden Form
gebildet, bevor er gebogen wird.
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Der
Spulenanschluss 282 hat einen Zwischenteil 283 und
einen Verbindungsteil 284. Der Zwischenteil 283 ist
zurückgedreht in Richtung der schmalen Seitenwandoberfläche 114 unter
Bildung eines spitzen Winkels, wie in 28A gezeigt
ist. Der Verbindungteil 284 ist parallel zu einer breiten Seitengebietsoberfläche 115 des
Harzteiles 11 gedreht, um sich in eine Richtung zu öffnen,
in welcher der Spulenanschluss 282 von der schmalen Seitenwandoberfläche 114 hervorsteht.
Der Verbindungsteil 284 klemmt bzw. klammert den Leitungsdraht 206 der
Spule 205 und ist mit dem Leitungsdraht 206 verschweißt.
Der Spulenanschluss 282 und der Leitungsdraht 206 der
Spule 205 sind demnach direkt verbunden. Der Spulenanschluss 282 ist
demnach in einer S-Form gebogen, wie in 28A gezeigt
ist, wenn er in der axialen Richtung des Motorgehäuses 101 betrachtet
wird.
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In
dem Fall, dass die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 280 innerhalb
der Motorvorrichtung 1 angeordnet ist, ist der Verbindungsteil 284 des
Spulenanschlusses 282 zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11,
welche der Leiterplatte 801 gegenüberliegt und
gegenüber der Endwand 106 ist, positioniert. Als
ein Ergebnis wird derselbe Vorteil bereitgestellt, wie in der ersten
Ausführungsform. In dem Zustand, bevor der Spulenanschluss 272 gebogen
wird, ist der Verbindungsteil 284 an der lateralen Seite
des Harzteiles 11 bereitgestellt, d. h. zwischen zwei Harzteilen,
welche einander benachbart sind. Der Leitungsrahmen kann in der
Größe verringert werden.
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Der
Spulenanschluss 282 steht von der schmalen Seitenwandoberfläche 114,
welche rechtwinklig zu der Bodenseitenwandoberfläche 112 ist, welche
der Endwand 106 gegenüberliegt, hervor. Da weder
Leitungen bzw. Drähte noch Verbindungsschienen bzw. -stege
von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 freiliegend
sind, wird keine elektrische Isolierung zwischen der Bodenwandoberfläche 112 des
Halbleitermoduls 281 und der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 benötigt.
Ein Spalt G3 beispielsweise zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 und
der Endwand 106 kann, wie in 28B gezeigt
ist, verkürzt werden. In dem Fall, dass weder Leitungen
noch Verbindungsschienen von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11 freiliegend sind, muss der Spalt G3 zwischen
dem Halbleitermodul 281 und der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 nicht bereitgestellt sein. Das
heißt, das Harzteil 11 des Halbleitermoduls 281 kann
in Kontakt mit der Endwand 16 des Motorgehäuses 101 stehen.
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(Neunte Ausführungsform)
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In
der neunten Ausführungsform ist ein Halbleitermodul für
eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis
aufgebaut, wie in den 29, 30A und 30B gezeigt ist. In 29 sind
die Kondensatoranschlüsse nicht gezeigt.
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Ein
Spulenanschluss 292 eines Halbleitermoduls 291 einer
verbundenen Halbleiter-Moduleinheit 290 steht von einer
breiten Seitenwandoberfläche 115 des Harzteils 11 hervor,
welches benachbart zu und rechtwinklig zu der Bodenseitenoberfläche 112,
welche der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
ist. Der Spulenanschluss 292 erstreckt sich rechtwinklig
zu den Steueranschlüssen 209 und den Kondensatoranschlüssen 510.
Er erstreckt sich auch rechtwinklig zu den Sammelschienen 16 und 17.
Der Spulenanschluss 292 ist in einer linearen geraden Form
gebildet, bevor er gebogen wird.
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Der
Spulenanschluss 292 hat einen Zwischenteil 292 und
einen Verbindungsteil 294. Der Verbindungsteil 294 ist
gebogen, um sich in Richtung der breiten Wandoberfläche 115 des
Harzteils 11 zu öffnen. Der Verbindungsteil 294 klemmt
bzw. klammert demnach den Leitungsdraht 206 der Spule 205 und
ist mit dem Leitungsdraht 206 verschweißt. Der Spulenanschluss 292 und
der Leitungsdraht 206 der Spule 205 sind demnach
direkt verbunden. Der Spulenanschluss 292 ist demnach in
einer J-Form gebogen, wie in 30A gezeigt
ist, wenn er in der axialen Richtung des Motorgehäuses 101 betrachtet wird.
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In
dem Fall, dass die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 292 innerhalb
der Motorvorrichtung 1 angeordnet ist, ist der Verbindungsteil 294 des
Spulenanschlusses 292 zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteils 11, welches der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gegenüberliegt,
und der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteils 11,
welche der Leiterplatte 801 gegenüberliegt und
gegenüber der Endwand 106 ist, positioniert. Als
ein Ergebnis wird derselbe Vorteil bereitgestellt wie in der ersten
Ausführungsform. Der Spulenanschluss 292 steht
von der breiten Seitenwandoberfläche 115, welche
benachbart und rechtwinklig zu der Bodenseitenwandoberfläche 112 ist,
welche der Endwand 106 gegenüberliegt, hervor.
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In
dem Fall, dass weder Leitungen bzw. Drähte noch Verbindungsschienen
von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 freiliegen,
wird keine elektrische Isolierung zwischen der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Halbleitermoduls 291 und der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 benötigt.
Ein Spalt G4 beispielsweise zwi schen der Bodenseitenwandoberfläche 112 und
der Endwand 106 kann, wie in 30B gezeigt
ist, verkürzt werden. In dem Fall, dass weder Leitungen
bzw. Drähte noch Verbindungsschienen von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des
Harzteiles 11 freiliegen, muss der Spalt G4 nicht zwischen
dem Halbleitermodul 291 und der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 bereitgestellt werden. Das heißt,
das Harzteil 11 des Halbleitermoduls 291 kann
in Kontakt mit der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 sein.
Falls das Harzteil 11 nach dem Biegen des Spulenanschlusses 292 in
der J-Form gebildet wird, kann die Spannung, welche auf das Harzteil 11 angewandt wird,
verringert werden.
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(Andere Ausführungsform)
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Obwohl
die Wärmesenke 601 von der Endwand 106 des
Motorgehäuses 101 an dem radialen Mittelteil der
Endwand 106 erhöht ist, kann sie auch in einer
röhrenförmigen Form von dem Umfangsteil der Endwand 106 erhöht
sein und die Halbleitermodule können in planarem Kontakt
mit den radial innenseitigen Wandoberflächen einer solchen
Wärmesenke sein.
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Obwohl
eine Vielzahl von Halbleitermodulen durch Sammelschienen verbunden
ist, um eine verbundene Halbleiter-Moduleinheit zu bilden, müssen die
Halbleitermodule nicht verbunden sein.
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Obwohl
jedes Halbleitermodul derart angeordnet ist, dass die rechtwinklige
Linie der Halbleiterchipebene rechtwinklig zu der radialen Mitte
der Welle 401 des Motors 30 ist, können
sie derart angeordnet werden, dass die rechtwinklige Linie unter
verschiedenen Winkel geneigt sein kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
beschränkt sondern kann auch auf davon verschiedenen Wegen
implementiert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-345211
A [0002, 0003]