DE102010017518A1

DE102010017518A1 - Halbleitermodul und Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis mit demselben

Info

Publication number: DE102010017518A1
Application number: DE102010017518A
Authority: DE
Inventors: Hideki Aichi-pref. Minato; Hideki Aichi-pref. Kabune; Atsushi Aichi-pref. Furumoto; Ayako Aichi-pref. Iwai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2030-06-23
Also published as: US8247937B2; DE102010017518B4; JP2011030407A; US20100327709A1; JP4957815B2

Abstract

Ein V1-Halbleitermodul (502) hat einen Spulenanschluss (508), welcher direkt mit einem Leitungsdraht (206) einer Spule (205) verbindbar ist. Als ein Ergebnis wird die Anzahl von Teilen, welche zum Verbinden elektronischer Teile benötigt werden, verringert. Da keine Leiterplatte (801) benötigt wird, kann weiterhin der Spulenanschluss (508) in irgendeiner Größe geformt sein, ohne in Übereinstimmung mit der Dicke einer Kupferschicht des Substrats begrenzt zu sein. Der Spulenanschluss (508) und Steueranschlüsse (509), welche mit der Leiterplatte (801) verbunden sind, haben einen Steuerschaltkreis (70) zur Steuerung der Stromversorgung der Spule (205), und sind an verschiedenen Wandoberflächen eines Harzteils (11) bereitgestellt. Demnach können die Spule (205) und die Leiterplatte (801) leicht mit dem Spulenanschluss (508) und den Steueranschlüsse (509) verbunden werden, was zu einer Vereinfachung der Vorrichtung führt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleitermodul und eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis, welche das Halbleitermodul verwendet.
In einem herkömmlichen elektrischen Motor werden Phasenspulen, welche auf einem Stator gewickelt sind, durch elektrische Ströme erregt, um ein sich drehendes magnetisches Feld zu erzeugen, so dass ein Rotor durch das sich drehende magnetische Feld gedreht wird. Zum Antrieb bzw. Treiben des Motors werden die Phasenströme zur Erregung der Phasenspulen durch Schaltelemente umgeschaltet, wie beispielhaft in dem japanischen Patentdokument JP 2002-345211-A dargestellt ist. Gemäß dem Patentdokument ( JP 2002-2345211-A ) wird ein Halbleitermodul, welches die Schaltelemente zum Umschalten der Spulenströme aufweist, auf einer Leiterplatte bzw. gedruckten Leiterplatte bereitgestellt. Das Halbleitermodul ist mit elektronischen Teilen, wie beispielsweise den Phasenspulen des Motors und Kondensatoren durch eine Leiterbahnstruktur, welche auf der Leiterplatte gebildet ist, verbunden. Kupferfolien bzw. -schichten, welche die Leiterbahnstruktur auf der Leiterplatte bilden, sind normalerweise sehr dünn, beispielsweise dünner als 100 μm. Bei der Verwendung des Halbleitermoduls mit den Spulen oder den Kondensatoren durch die Leiterplatte, ist es notwendig, dass die Leiterplatte eine große Fläche bzw. einen großen Bereich darauf aufweist, so dass benötigte notwendige große Ströme zur Verfügung gestellt werden können. Es ist demnach schwierig, die Gesamtgröße solch einer Vorrichtung zu verringern.
Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitermodul und eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis, in welcher ein elektronischer Schaltkreis, welcher das Halbleitermodul verwendet, aufgenommen ist, bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Halbleitermodul zum Antreiben bzw. Ansteuern eines Motors einen Halbleiterchip, eine Anschlussfläche, ein Harzteil, einen Spulenanschluss und Steueranschlüsse auf. Der Halbleiterchip weist Schaltelemente auf, welche eine Stromversorgung einer Spule des Motors beim Antreiben bzw. Ansteuern des Motors umschaltet. Die Anschlussfläche nimmt den Halbleiterchip darauf auf. Das Harzteil dichtet und kapselt den Halbleiterchip und bettet die Anschlussfläche darin ein. Der Spulenanschluss steht von dem Harzteil hervor und ist direkt mit der Spule verbindbar. Die Steueranschlüsse stehen von dem Harzteil hervor und sind mit einer Leiterplatte verbindbar, welche einen Steuerschaltkreis zum Steuern der Stromversorgung der Spule aufweist. Der Spulenanschluss und die Steueranschlüsse sind an verschiedenen Wandoberflächen des Harzteiles bereitgestellt.
Das oben beschriebene Halbleitermodul ist in einer Motorvorrichtung vorgesehen, welche ein Motorgehäuse, welches in einer röhrenförmigen Form gebildet ist, einen Stator, welcher an bzw. auf einer radial innenseitigen Wandoberfläche des Motorgehäuses befestigt ist, Spulen, welche darum herumgewickelt sind, um eine Mehr- bzw. Vielzahl von Phasen zu bilden, einen Rotor, welcher radial innerhalb des Stators angeordnet ist und eine Welle, welche mit dem Rotor drehbar ist, aufweist.
Die oben beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gefertigt ist. In den Zeichnungen ist:
1 eine Draufsicht, welche ein Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Draufsicht, welche das Innere des Halbleitermoduls gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul zeigt, wenn es in der Richtung III in 2 betrachtet wird;
4 ein Schaltkreisdiagramm eines elektrischen Lenkhilfesystems;
5 eine Draufsicht, welche eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis zeigt, welche das Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform verwendet;
6 eine Seitenansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis zeigt, welche das Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform verwendet;
7 eine Schnittansicht, welche die Motorvorrichtung zeigt, betrachtet in einem Schnitt entlang der Linie VII-VII in 6;
8 eine perspektivische Ansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis zeigt, welche das Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform verwendet;
9 eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis zeigt, welche das Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform verwendet;
10 eine graphische Darstellung, welche die Entwicklung in der Integration eines elektronischen Schaltkreises in bzw. mit einem Motor zeigt;
11 eine schematische Ansicht, welche das Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
12 eine schematische Ansicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 eine schematische Ansicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 eine schematische Ansicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 eine schematische Ansicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine schematische Ansicht, welche einen Zustand des Wickelns einer Spule an bzw. auf dem Halbleitermodul gemäß der fünften Ausführungsform zeigt;
17A eine schematische Draufsicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17B eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul betrachtet in der Richtung 17B in 17A zeigt;
17C eine von unten gesehene Draufsicht, welche das Halbleitermodul, betrachtet in der Richtung 17C in 17B zeigt;
18 eine perspektivische Ansicht, welche die Halbleitermodule gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt, welche verbunden sind und in einer Motorvorrichtung angeordnet sind;
19A eine schematische Draufsicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19B eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul betrachtet in der Richtung 19B in der 19A zeigt;
20A eine schematische Draufsicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20B eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul betrachtet in der Richtung 20B in 20A zeigt;
21A eine schematische Draufsicht, welche ein Halbleitermodul gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
21B eine Seitenansicht, welche das Halbleitermodul betrachtet in der Richtung 21B in 21A zeigt;
22 eine Draufsicht, welche eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 eine Seitenansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der zehnten Ausführungsform zeigt;
24 eine perspektivische Ansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der zehnten Ausführungsform zeigt;
25 eine Draufsicht, welche eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
26 eine Seitenansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der elften Ausführungsform zeigt;
27 eine perspektivische Ansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der elften Ausführungsform zeigt;
28 eine Draufsicht, welche eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
29 eine Seitenansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der zwölften Ausführungsform zeigt; und
30 eine perspektivische Ansicht, welche die Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der zwölften Ausführungsform zeigt.
(Erste Ausführungsform)
Eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der ersten Ausführungsform wird für ein elektrisch betriebenes Hilfssystem wie beispielsweise ein elektrisches Lenkhilfssystem (EPS-System; Electronic Power Steering System) bereitgestellt, welches ein Hilfssystem ist, welches in 4 beispielhaft dargestellt ist.
Zuerst auf 4 Bezug nehmend, 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.
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, einen Nebenschlusswiderstand bzw. Querwiderstand bzw. Shuntwiderstand 53, Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren 54, 55, 56 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.
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 bzw. angelegt wird.
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 Leistungsschaltkreises 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.
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 des Motors 30 fließen, d. h. Dreiphasenwicklungen.
Die Gates der FETs 61 bis 66 sind mit sechs Ausgabeanschlüssen eines Vortreiberschaltkreises 71 verbunden.
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.
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.
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.
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.
Der Aluminiumelektrolyt-Kondensator 54 ist parallel zwischen dem Energieversorgungskabel des FET (Su+) 61 und der Masse des FET (Su–) 64 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Aluminiumelektrolyt-Kondensator 55 parallel zwischen dem Energieversorgungskabel des FET (Sv+) 62 und der Masse des FET (Sv–) 65 verbunden. Der Aluminiumelektrolyt-Kondensator 56 ist parallel zwischen dem Energieversorgungskabel des FET (Sw+) 63 und der Masse des FET (Sw–) 66 verbunden. Auf jeden der Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren 54 bis 56 wird einfach als Kondensator Bezug genommen.
Die Drosselspule 52 ist bereitgestellt, um Leistungsversorgungsstörungen zu verringern. Die Kondensatoren 54 bis 56 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 54 bis 56 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.
Der Shuntwiderstand 53 wird verwendet, um die Menge des Stroms, welcher zu den in Serie verbundenen FETs fließt, zu erfassen.
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 und einen Mikrocomputer 74 auf. Der maßgefertigte IC 72 weist zwei funktionale Blöcke, d. h. einen Regulatorschaltkreis 75, einen Positionssensorsignalverstärkerschaltkreis 76 und einen Verstärkerschaltkreis 77 für die erfasste Spannung auf.
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.
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.
Der Verstärkerschaltkreis 77 für die erfasste Spannung erfasst eine Spannung über dem Shuntwiderstand 53, welcher in dem Leistungsschaltkreis 50 installiert ist, 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.
Demzufolge werden das Drehpositionssignal des Motors 30 und die Spannungen über dem Shuntwiderstand 53 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.
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.
Weiterhin steuert der Mikrocomputer 74 die Umrichterschaltkreise 60, 68 in Übereinstimmung mit den Spannungen über dem Shuntwiderstand 53, 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.
Jedes der elektrischen und mechanischen Teile der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis ist wie in den 5 bis 9 gezeigt angeordnet.
Wie am besten in 7 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, wie in 8 gezeigt, durch diesen Verbinder zur Verfügung gestellt.
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.
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 durch einen 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 den axialen Enden 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, was in 4 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 10 gezeigt ist, und zwar in einer derartigen Art und Weise, dass der Leitungsdraht 206 an dem Spulenanschluss 508 arretiert bzw. geklemmt bzw. geklammert ist. Es sei festgehalten, dass der Leitungsdraht 206 in den Figuren als zwei Drähte gezeigt ist, unter der Annahme, dass die Spulen 205 in einer Δ-Form verbunden sind.
Der Rotor 301 ist beispielsweise aus Eisen oder anderen magnetischen Materialien hergestellt und in einer röhrenförmigen 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.
Die Welle 401 ist fest an einem Wellenloch 304 befestigt, welches an der axialen und radialen Mitte des Rotorkerns 302 ausgebildet ist. Die Welle 401 ist durch ein Lager 104 an einer axialen 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 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 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 7 nicht gezeigt, aber in 4 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 7 nicht gezeigt, jedoch in 4 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.
Wie in den 5 bis 9, insbesondere in 7 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 (5). 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 5 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 planar geschnittene Oberflächen 603, 604 auf, welche auf beiden Seiten des Bogenteilbereichs 609 gebildet sind.
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 um die Drehachse des Motors 30 herum geöffnet zu einem zylindrischen Raum hin, welcher durch den Bogenteilbereich 609 gebildet ist. Die Aufnahmeabschnitte 606 haben eine Bogenoberfläche, welche den radial aussenseitigen Teil der Aufnahmeabschnitte 606 definiert, und an die äußeren Durchmesser der Kondensatoren 701 bis 706 angepasst ist. Weiterhin sind die Aufnahmeabschnitte 606 in einer Position, welche der Position der Seitenwandoberflächen 605 entspricht und gegenüber 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 7 gezeigt ist.
Wie in 8 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 6 und 7 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 54 bis 56 sind, sind auf einer oberen Seitenwandoberfläche 111 gegenüber dem Motorgehäuse 101 in einer in Richtung der Abdeckung 103 hervorstehenden Art und Weise montiert, wie in den 5 bis 8 gezeigt ist. Die verbundenen Halbleiter-Moduleinheiten 10, 20 werden durch die Halbleitermodule 501 bis 506 wie folgt gebildet.
Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind an bzw. auf der Wärmesenke 601 montiert, welche an dem axialen Ende 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 den 5 und 8 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. Ein Wärmeableitungsteilbereich 569, welcher in 2 gezeigt ist und untenstehend detaillierter beschrieben wird, ist von der Wärmeableitungsoberfläche freiliegend bzw. exponiert. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind in einer derartigen Art und Weise angeordnet, dass die Wärmeableitungsoberfläche in planarem Kontakt mit den Seitenwandoberflächen 605 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.
Indem 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.
Die Aufnahmeabschnitte 606 der Wärmesenke 601 hausen die Kondensatoren 701, 702, 703, 704, 705, 706 ein, wie in 5 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 4 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.
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-Kondensator 705 verbunden und das W2-Halbleitermodul 506 ist mit dem W2-Kondensator 706 verbunden.
Die Welle 401 steht von der Endwand 106 in Richtung des elektronischen Schaltkreisabschnittes einschließlich der Leiterplatte 801, wie in 7 gezeigt ist, hervor. Wie beispielsweise in 5 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 eine radial nach außen gerichtete Richtung geleitet bzw. gelenkt.
Die Spulenenden der Drosselspule 52 sind mit dem Energie- bzw. Leistungsversorgungskabel in Serie verbunden, wie aus 4 verständlich wird.
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.
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.
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.
Große Teile, welche den Leistungsschaltkreis 50 bilden, sind die Drosselspule 52, die Kondensatoren 54 bis 56 und die FETs 61 bis 67.
Als erstes werden die Halbleitermodule 501 bis 506, welche die FETs 61 bis 67 haben, beschrieben werden. Wie in 4 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.
Die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 ist gebildet, indem die erste Sammelschiene 16 und die zweite Sammelschiene 17 die Halbleitermodule 501 bis 503 verbindet. Zusätzlich ist die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 gebildet, indem die erste Sammelschiene 18 und die zweite Sammelschiene 19 die Halbleitermodule 504 bis 506 verbindet.
Wie in den 5 bis 9 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, wohingegen die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 den zweiten Umrichterschaltkreis 68 bildet, welcher in 4 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 Verbindungsbauteile bilden.
Die verbundenen Halbleiter-Moduleinheiten 10, 20 haben im Wesentlichen denselben Aufbau. Demnach wird die detaillierte Beschreibung in Hinsicht auf die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 getätigt werden.
Die erste Sammelschiene 16 und die zweite Sammelschiene 17 haben einen eingebetteten Teil 166 (2) und einen freiliegenden Teil 161. Der eingebettete Teil 166 ist in das Harzteil 11 jedes des U1-Halbleitermoduls 501, des V1-Halbleitermoduls 502 und des W1-Halbleitermoduls 503 eingebettet. Der freiliegende Teil 161 ist nicht in das Harzteil 11 eingebettet. Der eingebettete Teil 166 und der freiliegende Teil 161 sind integral gebildet, um als ein einzelnes bzw. einziges leitfähiges Bauteil zusammenhängend bzw. aneinanderstoßend zu sein. Der freiliegende Teil 161 hat den Biegeteil 162, welcher in einer Bogenform von dem linearen Teil gewölbt ist. Die zweite Sammelschiene 17 hat ähnlich einen eingebetteten Teil 176, welcher in das Harzteil 11 eingebettet ist und einen freiliegenden Teil 171, welcher nicht in das Harzteil 11 eingebettet ist, sondern von dem Harzteil 11 freiliegend ist. Der eingebettete Teil 176 und der freiliegende Teil 171 sind integral gebildet, um als ein einzelnes Bauteil zusammenhängend zu sein. Der freiliegende Teil 171 hat den Biegeteil 172, welcher in einer Bogenform von dem linearen Teil gewölbt ist.
Die erste Sammelschiene 16 und die zweite Sammelschiene 17 sind demnach durch die Biegeteile 162 und 172 biegbar. Wie in den 5 bis 8 gezeigt ist, sind die Halbleitermodule 501 bis 503 radial außerhalb der Wärmesenke 601 angeordnet, um in Oberflächenkontakt mit der Seitenwandoberfläche 605 zu sein. Die Halbleitermodule 501 bis 503 sind derart orientiert, dass die Spulenanschlüsse 508 auf der Seite des Motors 30 platziert sind. Demnach wird die Wärmestrahlung gefördert. Da die Biegeteile 162 und 172 in der bogenförmigen Form auf bzw. an den freiliegenden Teilen 161 und 171 gebildet sind, kann eine Spannungskonzentration, welche verursacht werden wird, wenn sie gebogen werden, verringert werden, und eine Beschädigung des Harzteils 11 kann verringert werden.
Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind mit den Spulen 502 und den Kondensatoren ohne ein Zwischenbauteil, wie beispielsweise eine Leiterplatte, verbindbar. Der Anschlussaufbau der Halbleitermodule 501 bis 506 wird im Detail weiterhin beschrieben. Nur das V1-Halbleitermodul 502 ist in den 1 und 2 als ein Beispiel einer Vielzahl von Halbleitermodulen gezeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, hat das V1-Halbleitermodul 502 Kondensatoranschlüsse 510 und Steueranschlüsse 509, welche im Allgemeinen rechtwinklig von der oberen Seitenwandoberfläche 111 des Harzteiles 11 hervorstehen. Diese obere Seitenwandoberfläche 111 ist an der Seite gegenüber des Motorgehäuses 101, wie beispielsweise aus 6 entnommen werden kann. Die Kondensatoranschlüsse 510 haben den ersten Anschluss 511 und den zweiten Anschluss 514. Das V1-Halbleitermodul 502 hat auch die Spulenanschlüsse 508, welche im Allgemeinen rechtwinklig von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 hervorstehen. Diese Bodenseitenwandoberfläche 112 ist auf der Seite des Motorgehäuses 101 wie aus den 1 und 3 verstanden werden kann. Der Spulenanschluss 508 ist an einer Position (in der Nähe des linken Endes der Harzeinheit 11 in 1) hervorstehend, welche von der Mitte in der Bodenseitenwandoberfläche 112 in der Längsrichtung bzw. longitudinalen Richtung der verbundenen Halbleiter-Moduleinheit 10 versetzt ist. Der Spulenanschluss 508 ist geformt, um sich rechtwinklig an einer Vielzahl von Punkten zu biegen, so dass er sich von der Bodenseitenwandoberfläche 112 in die nach unten gerichtete Richtung, rechte Richtung, und die nach oben gerichtete Richtung, beispielsweise in 1 erstreckt. Die Verschwendung bzw. Vergeudung von Leitungsrahmen, welche bei der Herstellung verursacht wird, kann durch eine derartige Formgebung des Spulenanschlusses 508, um eine Vielzahl von Biegungen zu haben, verringert werden. Die Bodenseitenwandoberfläche 112 stellt eine Hervorstehoberfläche zur Verfügung, von welcher der Spulenanschluss 508 hervorsteht.
Die Sammelschienen 16, 17, der Spulenanschluss 508, die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 sind in der folgenden Positionsbeziehung angeordnet. Der Spulenanschluss 508 ist auf einer Seitenwandoberfläche (Bodenseitenwandoberfläche 112) bereitgestellt, während die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 auf der anderen Seitenwandoberfläche (obere Seitenwandoberfläche 111) bereitgestellt sind. Demnach stehen der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 von dem Harzteil 11 in gegenüberliegenden Richtungen hervor. Das heißt, sowohl die Steueranschlüsse 509 als auch die Kondensatoranschlüsse 510 stehen von der oberen Seitenwandoberfläche 111 hervor, welche gegenüber der Bodenseitenwandoberfläche 112 ist. Der Spulenanschluss 508 steht in einer Richtung rechtwinklig zu den Sammelschienen 16 und 17 hervor. Die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 stehen auch in einer Richtung rechtwinklig zu den Sammelschienen 16 und 17 hervor.
Dieser Anschlussaufbau bzw. diese Anschlussstruktur ist derselbe bzw. dieselbe unter den Halbleitermodulen 501 bis 506. Wie in den 5 bis 8 gezeigt ist, sind die verbundenen Halbleiter-Moduleinheiten 10 und 20 derart angeordnet, dass der Spulenanschluss 508 an bzw. auf der Seite der Endwand 106 (Motorgehäuse 101) ist und die obere Seitenwandoberfläche 111, an bzw. auf welcher die Kondensatoranschlüsse 510 und die Steueranschlüsse 509 gebildet sind, auf der Seite der Leiterplatte 801 ist. Demnach sind das Motorgehäuse 101, die Halbleitermodule 501 bis 506 und die Leiterplatte 801 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind besonders zwischen dem Motorgehäuse 101 und der Leiterplatte 801 in der axialen Richtung der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis platziert, wie in den 7 und 9 gezeigt ist.
Die Kondensatoranschlüsse 510, der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 sind, wie in den 5 bis 8 gezeigt ist, verbunden. Der erste Anschluss 511 ist in der radial nach innen gerichteten Richtung entlang der Wärmesenke 601 an einem Biegeteil 313 gebogen. An einem oberen Ende 311 des ersten Anschlusses 511 ist ein Schnittteil 312 durch Ausschneiden des oberen Endteils 311 in einer U-Form gebildet. In diesem Schnittteil 312 ist der erste Anschluss 511 direkt mit dem positiven Anschluss der Kondensatoren 701 bis 706 verbunden. Der zweite Anschluss 514 ist entlang der Wärmesenke 601 an einem Biegeteil 343 in derselben Art und Weise wie der erste Anschluss 511 gebogen. An einem oberen Endteil 341 des zweiten Anschlusses 514 ist ein Schnittteil 342 durch Ausschneiden des oberen Endteiles 341 in einer U-Form gebildet. In diesem Schnittteil 342 ist der zweite Anschluss 514 direkt mit dem negativen Anschluss der Kondensatoren 701 bis 706 verbunden. Demnach sind die Halbleitermodule 501 bis 506 und die Kondensatoren 701 bis 706 direkt ohne irgendwelche getrennten Bauteile, wie eine Leiterplatte, verbunden.
Wenn die Halbleitermodule 501 bis 506 rechtwinklig in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis angeordnet sind, ist der Spulenanschluss 508 an einer Position, welcher durch eine gepunktete Linie in 1 angezeigt wird, gebogen, um den Leitungsdraht 206 der Spule 205 zu klemmen bzw. zu klammern. Der Spulenanschluss 508 weist einen Schrägteil 581, einen Zwischenteil 582, einen Steigteil 583 und einen Klammerteil 584 auf, welche integral als ein einziges Bauteil gebildet sind. Der Schrägteil 581 steht im Allgemeinen rechtwinklig von der Bodenseitenwandoberfläche 112 hervor, welche auf der Seite des Motorgehäuses 101 ist. Die Bodenseitenwandoberfläche 112 ist rechtwinklig zu der Oberfläche der Halbleiterchips 562 und 565 (2). Der Schrägteil 581 ist von der Mitte hinsichtlich der Breite der Bodenseitenwandoberfläche 112 in die Breitenrichtung (linke Richtung in 1) versetzt. Der Zwischenteil 582 ist von dem Steigteil 581 in der Richtung des Harzteiles 11 gebogen. Der Zwischenteil 582 ist in einer L-Form gebildet, um sich von der radial äußeren Richtung in die Umfangsrichtung zu erstrecken. Der Steigteil 583 ist gebildet, um in der Richtung des Verlassens der axialen Endwand 106 des Motorgehäuses 101 anzusteigen. Der Steigteil 583 und der Schrägteil 581 sind an verschiedenen Positionen gebildet, welche in der Breitenrichtung des Harzteiles 11 versetzt sind. Der Klammerteil 584 ist an dem oberen Ende des Steigteiles 583 gebildet und in einer U-Form gebogen, um sich in der radial nach außen gerichteten Richtung zu öffnen. Der Klammerteil 584 klammert bzw. klemmt den Leitungsdraht 206 der Spule 205, welcher aus einem Loch, welches in der axialen Endwand 106 des Motorgehäuses 101 gebildet ist, herausgenommen bzw. herausgeführt wird, wodurch eine elektrische Verbindung bereitgestellt wird. Der Spulenanschluss 508 und der Leitungsdraht 206 der Spule 205 sind direkt in direktem Kontakt verbunden.
Der Spulenanschluss 508 des U1-Halbleitermoduls 501 ist besonders mit einem Leitungsdraht 206u der U-Phase des ersten Umrichters 60 verbunden. Das U1-Halbleitermodul 501 ist demnach mit der U-Phase der Spule 205 verbunden, um den Spulenstrom der U-Phase an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des V1-Halbleitermoduls 502 ist mit einem Leitungsdraht 206v der V-Phase des ersten Umrichters 60 verbunden. Das V1-Halbleitermodul 502 ist demnach mit der V-Phase der Spule 205 verbunden, um den Spulenstrom der V-Phase an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des W1-Halbleitermoduls 503 ist mit einem Leitungsdraht 206w der W-Phase des ersten Umrichters 60 verbunden. Das W1-Halbleitermodul 503 ist demnach mit der W-Phase der Spule 205 verbunden, um den Spulenstrom der W-Phase an- und abzuschalten. Ähnlich ist der Spulenanschluss 508 des U2-Halbleitermoduls 504 mit einem Leitungsdraht 206u der U-Phase des zweiten Umrichters 68 verbunden. Das U2-Halbleitermodul 504 ist demnach mit der U-Phase der Spule 205 verbunden, um den Spulenstrom der U-Phase an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des V2-Halbleitermoduls 505 ist mit einem Leitungsdraht 206v der V-Phase des zweiten Umrichters 68 verbunden. Das V2-Halbleitermodul 505 ist demnach mit der V-Phase der Spule 205 verbunden, um den Spulenstrom der V-Phase an- und abzuschalten. Der Spulenanschluss 508 des W2-Halbleitermoduls 506 ist mit einem Leitungsdraht 206w der W-Phase des zweiten Umrichters 68 verbunden. Das W2-Halbleitermodul 506 ist demnach mit der W-Phase der Spule 205 verbunden, um den Spulenstrom der W-Phase an- und abzuschalten. Die Leitungsdrähte 206u, 206v und 206w bilden demnach den Leitungsdraht 206.
Die oberen Endteile der Steueranschlüsse 509 sind in Durchlöcher der Leiterplatte 801 (7 und 9) eingeführt, welche den Steuerschaltkreis 70 bildet und verlötet. Demnach sind die Halbleitermodule 501 bis 503 mit dem Steuerschaltkreis 70, welcher auf der Leiterplatte 801 gebildet ist, elektrisch verbunden.
Der innere Aufbau des V1-Halbleitermoduls 502 ist in 2 gezeigt. Das V1-Halbleitermodul 502 hat Anschlussflächen 23 und 24, welche in dem Harzteil 11 eingebettet sind. Das Harzteil 11 ist im Allgemeinen in einer rechtwinkligen Parallelepipedform gebildet. Die Anschlussfläche 23 ist integral mit dem Spulenanschluss 508 gebildet und nimmt darauf einen Halbleiterchip 565 auf. Der Halbleiterchip 565 hat den FET (Su–) 65 und ist mit der zweiten Sammelschiene durch Drahtbonden unter Verwendung eines Drahtes 41 verbunden. Die Anschlussfläche 24 ist integral mit der ersten Sammelschiene 16 gebildet und nimmt darauf einen Halbleiterchip 562 auf. Der Halbleiterchip 562 hat den FET (Su+) 62 und ist mit der Anschlussfläche 23 durch Drahtbonden unter Verwendung eines Drahtes 42 verbunden. Die Halbleiterchips 562 und 565 sind in dem Harzteil 11 abgedichtet und gekapselt.
Die Basisteile der Steueranschlüsse 509 sind mit der ersten Sammelschiene 16, der zweiten Sammelschiene 17, den Anschlussflächen 23, 24, den Halbleiterchips 562, 565 und dergleichen durch Drahtbonden verbunden. Der Basisteil des ersten Anschlusses 511, welcher die Kondensatoranschlüsse 510 bildet, ist elektrisch mit der ersten Sammelschiene 16 durch Drahtbonden unter Verwendung eines Drahtes 43 verbunden. Der Basisteil des zweiten Anschlusses 514 ist integral mit der zweiten Sammelschiene 17 gebildet.
Wie in 3 gezeigt ist, hat das V1-Halbleitermodul 502 einen Wärmeableit- bzw. Wärmedissipationsteil, welcher durch Pressen gebildet ist. Der Wärmeableitteil 569 steht in einer Richtung gegenüber der Oberfläche, welche die Halbleiterchips 562 und 565 aufnimmt, hervor. Der Wärmeableitteil 569 kontaktiert die Wärmesenke 601 über eine Wärmestrahlungsisolationsfolie bzw. ein Wärmestrahlungsisolationsblech (nicht gezeigt), um die Wärmestrahlung bzw. Radiation zu fördern. Der Wärmeableitteil 569 ist in einer ähnlichen Art und Weise in all den Halbleitermodulen 501 bis 506 gebildet.
Die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 wird in dem folgenden Vorgang hergestellt. Die Anschlussflächen, welche in bzw. an jedem Halbleitermodul 501 bis 503 gebildet sind, welches die erste Sammelschiene 16, die zweite Sammelschiene 17, den Spulenanschluss 508, die Steueranschlüsse 509, die Kondensatoranschlüsse 510 und die Anschlussflächen aufweist, sind aus einem Stück Leiterrahmen gebildet. Der Leiterrahmen ist ungefähr 0,64 mm dick und dünner als der Kupferfilm bzw. die Kupferschicht des normalen Leiterplattensubstrats. Wenn die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 rechtwinklig an bzw. auf den Seitenwänden der Wärmesenke 601, wie in den 5 bis 8 gezeigt ist, angeordnet wird, sind die Dicken der Sammelschienen 16, 17, welche die Breiten der Sammelschienen 16, 17 in der radialen Richtung der Welle 401 sind, dünner als die Breiten der Sammelschienen 16, 17 in der axialen Richtung der Welle 401.
Die Halbleiterchips werden zuerst auf den entsprechenden Anschlussflächen montiert, dann elektrisch durch Drahtbonden oder dergleichen verbunden und letztendlich innerhalb des Harzteils 11 eingegossen, um jedes der Halbleitermodule 501 bis 503 zu bilden. Die unnötigen Teile des Leiterrahmens werden ausgeschnitten, so dass die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 bereitgestellt wird. Nach einem Bilden der Halbleiter-Moduleinheit 10 in einer flachen oder planaren Form werden die erste Sammelschiene 16 und die zweite Sammelschiene 17 gebogen. Die Halbleiter-Moduleinheit 10 wird dann entlang der Wärmesenke 601 in der Umfangsrichtung angeordnet. Die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 wird auch in derselben Art und Weise gebildet und angeordnet.
Wie obenstehend beschrieben, hat jedes der Halbleitermodule 501 bis 506 die Kondensatoranschlüsse 510 für eine direkte Verbindung mit den entsprechenden Kondensatoren 701 bis 706, sowie den Spulenanschluss 508 für eine direkte Verbindung mit dem Leitungsdraht 206 der Spule 205. Als ein Ergebnis können die Halbleitermodule 501 bis 506 mit den Kondensatoren 701 bis 706 oder mit dem Leitungsdraht 206 der Spule 205 ohne Verwendung einer Leiterplatte verbunden werden. Die Anzahl der Teile, welche für eine Verbindung zwischen elektronischen Teilen benötigt wird, kann verringert werden. Da die Halbleitermodule 501 bis 506 und die Kondensatoren 701 bis 706 ohne eine Leiterplatte miteinander verbindbar sind, können die Kondensatoranschlüsse 510 in einer erwünschten Größe gebildet werden, ohne durch die Dicke des Kupferfilms bzw. der Kupferschicht auf der Leiterplatte begrenzt zu sein. Zusätzlich sind die Halbleitermodule 501 bis 506 und die Kondensatoren 701 bis 706 nahe beeinander angeordnet, um einander in der radialen Richtung gegenüberzuliegen. Als ein Ergebnis können die Kondensatoranschlüsse so gebildet werden, dass sie dick und kurz sind, so dass ihre Impedanzen verringert werden können.
Da die Halbleitermodule 501 bis 506 und die Leitungsdrähte 206 der Spulen 205 ohne eine Leiterplatte miteinander verbindbar sind, können die Spulenanschlüsse 508 in einer erwünschten Größe gebildet werden ohne durch die Dicke der Kupferschicht auf der Leiterplatte begrenzt zu sein. Zusätzlich sind die Halbleitermodule 501 bis 506 in der Nähe der Ausführposition des Leitungsdrahtes 206 der Spule 205 angeordnet. Als ein Ergebnis können die Spulenanschlüsse 508 so gebildet werden, dass sie dick und kurz sind, so dass ihre Impedanz verringert werden kann. Dies erhöht die Betriebszuverlässigkeit der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis.
Die Steueranschlüsse 509 sind vorgesehen, um von dem Harzteil 11 in einer derartigen Art und Weise hervorzustehen, dass sie mit der Leiterplatte 801 verbindbar sind, welche den Steuerschaltkreis 70 darauf zum Steuern der Stromversorgung der Spulen 205 hat. Der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 sind an bzw. auf den verschiedenen Wandoberflächen des Harzteiles 11 vorgesehen. Der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 sind besonders in den gegenüberliegenden Richtungen von dem Harzteil 11 hervorstehend, so dass das Harzteil 11 zwischen solchen Anschlüssen 508 und 509 (sandwichartig) eingeschlossen ist. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind zwischen dem Motorgehäuse 101 und der Leiterplatte 801 in der axialen Richtung der Welle 401 angeodnet. Die Spulenanschlüsse 508 sind positioniert, um dem Motorgehäuse 101 gegenüberzuliegen und die Steueranschlüsse 509 sind positioniert, um der Leiterplatte 801 gegenüberzuliegen. Als ein Ergebnis kann der Raum effizient genutzt werden, um die Motorvorrichtung 1 zu verkleinern.
Die Kondensatoranschlüsse 510 haben den ersten Anschluss 511 und den zweiten Anschluss 514. Der erste Anschluss 511 ist mit dem positiven Anschluss des Kondensators 701 bis 706 verbunden. Der zweite Anschluss 501 ist mit dem negativen Anschluss der Kondensatoren 701 bis 706 verbunden. Der erste Anschluss 501 ist mit der ersten Sammelschiene 16 verbunden, welche mit dem Leistungsversorgungskabel verbunden ist. Der zweite Anschluss 514 ist integral mit der zweiten Sammelschiene 17 gebildet, welche mit Masse verbunden ist. Als ein Ergebnis können die Halbleitermodule 501 bis 506 und die Kondensatoren 701 bis 706 in einem einfachen Aufbau verbunden werden.
Die Kondensatoranschlüsse 510 haben die Schnittteile 312 und 342, welche durch Ausschneiden des oberen Endteils 311 und 341 in der U-Form gebildet werden und mit den Anschlüssen der Kondensatoren an den Schnittteilen 312 und 342 verbunden sind. Die Halbleitermodule 501 bis 506 können leicht mit den Kondensatoren 701 bis 706 verbunden werden.
Die Anschlussflächen 23 und 24 stehen in der Richtung hervor, welche gegenüberliegend zu der Montageoberfläche für die Halbleiterchips 562 und 565 ist, und haben einen Wärmeableitteil 569, welcher von dem Harzteil 11 freiliegt. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind derart angeordnet, dass die jeweiligen Wärmeableitteile 569 die Wärmesenke 601 kontaktieren, wodurch die Wärmeableitung gefördert wird.
Der Spulenanschluss 508 ist an einer Vielzahl von Punkten gebogen, um den Schrägteil 581, den Zwischenteil 582, den Steigteil 583 und den Klammerteil 584 bereitzustellen. Wie aus 8 verstanden werden kann, steht der Schrägteil 581 von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 vor, welches an der Seite des Motorgehäuses 101 ist. Der Zwischenteil 582 ist gebildet durch ein Biegen, um sich von dem Schrägteil 581 in die radial nach außen gerichtete Richtung zu erstrecken. Der Steigteil 583 ist gebildet, um in die Richtung entgegengesetzt des Motorgehäuses 101 zu steigen. Der Klammerteil 584 ist in der U-Form an dem oberen Ende des Steigteils 583 gebildet, um sich in der radial nach außen gerichteten Richtung zu öffnen. Der Klammerteil 584 klemmt bzw. klammert den Leitungsdraht 206 der Spule 205. Der Spulenanschluss 508 ist gebogen und klemmt bzw. klammert den Leitungsdraht 206 der Spule 205, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen. Als ein Ergebnis können die Anzahl der Teile verringert und der Aufbau vereinfacht werden.
Der Schrägteil 581 ist an einer Position versetzt von der Mitte des Harzteiles 11 in der Breitenrichtung des Harzteiles 11 bereitgestellt. Der Leitungsdraht 206 wird im Allgemeinen aus der Breiten-Mitte des Harzteiles 11 herausgenommen. Demnach kann durch ein Bilden des Schrägteils 581 an der Position, welche von der Breiten-Mitte des Harzteiles 11 versetzt ist und durch ein Biegen desselben der Klammerteil 584 an der geeigneten Position platziert werden, an welcher der Leitungsdraht 206 präsent ist.
Die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 wird in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis verwendet, die Motorvorrichtung 1 weist das zylindrische Motorgehäuse 101, welches den äußeren Rahmen bildet, den Stator 32, welcher an der inneren Wandoberfläche des Motorgehäuses 101 mit den Spulen 205, welche in drei Phasen gewickelt sind, befestigt ist, den Rotor 33, welcher radial innerhalb des Stators 32 angeordnet ist, und die Welle 401, welche mit dem Rotor 33 drehbar ist, auf. Das Halbleitermodul 501 bis 506 ist innerhalb eines kreisförmigen Umfangs bzw. innerhalb des Umkreises des Motorgehäuses 101 angeordnet. Das Halbleitermodul 501 bis 503 ist in der Längsrichtung (longitudinale Richtung) von der Endwand 106 angeordnet, so dass die rechtwinklige Linie zu der Oberfläche des Halbleiterchips nicht parallel zu der Mittelachse der Welle 401 ist. Das heißt, die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 ist rechtwinklig innerhalb einer Motorsilhouette oder einer Motorabgrenzung bzw. Motorkontur, welche durch eine imaginäre Erstreckung des Motorgehäuses 101 in der axialen Richtung gebildet ist, angeordnet. Das heißt, alle die Halbleitermodule 501 bis 503 sind in einer Art und Weise angeordnet, dass die zwei parallelen breiten Seitenwandoberflächen parallel mit der Welle 401 sind. Als ein Ergebnis kann die Größe des Motors 30 in der radialen Richtung verringert werden. Die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 20 ist im Allgemeinen in derselben Art und Weise aufgebaut und angeordnet wie die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10, so dass sie dieselben Vorteile wie die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 bereitstellt.
Die Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis, welche die verbundenen Halbleiter-Moduleinheiten 10, 20 verwendet, stellt die folgenden Vorteile bereit.

(1) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis sind die Halbleitermodule 501 bis 506 in der Richtung der Mittelachse der Welle 401 bezüglich zu der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 angeordnet. Dies macht es möglich, die physikalische Größe in der radialen Richtung des Motorgehäuses 101 zu verringern. Weiterhin sind die Halbleitermodule 501 bis 506 rechtwinklig angeordnet, um sie in planaren Kontakt mit den Seitenwandoberflächen 605 der Wärmesenke 601 zu bringen. Weiterhin weist die Wärmesenke 601 die Aufnahmeabschnitte 606 auf, in welchen die sechs Kondensatoren 701 bis 706 an bzw. auf den radial außenseitigen Teilen angeordnet sind, um die Welle 401 und die Drosselspule 52 zu umgeben. Die Wärmesenke 601 und die Kondensatoren 701 bis 706 sind in der radial nach innen gerichteten Richtung der sechs Halbleitermodule 501 bis 506 angeordnet. Anders als bei dem herkömmlichen Aufbau macht es der oben beschriebene Aufbau möglich, auch die axiale physikalische Größe zu verringern. Als ein Ergebnis kann die physikalische Größe der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis minimiert werden. Der Motor für ein EPS-System hat sich wie in 10 gezeigt entwickelt. Anfänglich wurde ein „getrennter” Aufbau eingesetzt, so dass der Motor von der ECU getrennt war. Dann wurde häufig ein „montierter” Aufbau eingesetzt, so dass keine Verdrahtungsverbindungen notwendig waren. Der „montierte” Aufbau jedoch war derart, dass die ECU in einem Gehäuse, das wie ein rechtwinkliges Parallelepiped geformt war, eingehaust war und außerhalb eines Motorgehäuses montiert war. Als nächstes wurde ein „eingebauter” Aufbau eingesetzt, so dass die ECU innerhalb einer Motorsilhouette enthalten war, wo immer es möglich war. Die Verwendung des „eingebauten” Aufbaus jedoch erhöhte die axiale physikalische Größe. Was jedoch die Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis betrifft, sind die Halbleitermodule 501 bis 506 senkrecht bzw. rechtwinklig angeordnet. Zusätzlich wird der Raum, welcher durch die Verwendung eines solchen Aufbaus erzeugt wird, verwendet, um die Positionsbeziehung zu den Kondensatoren 701 bis 706 zu verbessern. Das heißt, die Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis ist implementiert durch eine Verbesserung der Positionsbeziehung zwischen verschiedenen Teilen. Die Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis setzt einen „integrierten” Aufbau ein, welcher dem „eingebauten” Aufbau überlegen ist.
(2) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis sind die Linien rechtwinklig zu den Halbleiterchipoberflächen der Halbleitermodule 501 bis 506 rechtwinklig zu der Mittelachse der Welle 401. Dies erhöht den Raum um die Welle 401 in der radialen Richtung weiterhin.
(3) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis sind die Kondensatoren 701 bis 706 in der Nähe der Halbleitermodule 501 bis 506 angeordnet, um einander in der radialen Richtung an allgemein derselben axialen Position von der Endwand 106 gegenüber zu liegen. Weiterhin weisen die Halbleitermodule 501 bis 506 die Kondensatoranschlüsse 510 auf, welche für die Kondensatoren vorgesehen sind. Die Anschlüsse der Kondensatoren 701 bis 706 sind direkt mit den Kondensatoranschlüssen 510 verbunden und nicht durch die Leiterplatte 801 geleitet. Wenn dieses Verbindungsschema angewandt wird, kann die Verdrahtung zwischen den Halbleitermodulen 501 bis 506 und den Kondensatoren 701 bis 706 signifikant kürzer sein als wenn die Halbleitermodule 501 bis 506 mit den Kondensatoren 701 bis 706 durch die Leiterplatte 801 verbunden sind. Dies erlaubt es, dass die Kondensatoren 701 bis 706 ihre Funkionen vollständig ausüben. Zusätzlich sind die Kondensatoren 701 bis 706 für die Halbleitermodule 501 bis 506 auf einer eins-zu-eins-Basis angeordnet. Dies macht es möglich, die Kapazitäten der Kondensatoren 701 bis 706 relativ zu erniedrigen und die physikalischen Größen der Kondensatoren 701 bis 706 zu verringern
(4) Die Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis weist die Wärmesenke 601 auf, welche an bzw. auf der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 in einer stehenden Art und Weise montiert ist und in die Richtung der Mittelachse der Welle 401 orientiert ist. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind an bzw. auf den Seitenwandoberflächen 605 der Wärmesenke 601 angeordnet. Die Halbleitermodule 501 bis 506 sind um die Drehachse des Motors 30 herum angeordnet, indem die Sammelschienen 16 bis 19 an dem radial außenseitigen Teil der Wärmesenke 601 und entlang des Außenumfangs der Wärmesenke 601 gebogen sind. Dies fördert die Ableitung von Wärme von den Halbleitermodulen 501 bis 506. Demnach kann die vorliegende Ausführungsform auch auf irgendeine andere elektrisch betriebene Hilfsvorrichtung angewandt werden, in welcher ein großer Strom zu einem Motor fließt.
(5) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis sind die Kondensatoren 701 bis 706 für die Halbleitermodule 501 bis 506 auf derselben Seite wie die Wärmesenke 601 angeordnet, d. h. in dem radial innenseitigen Teil der Wärmesenke 601 derart positioniert, dass die Kondensatoren 701 bis 706 nicht in die radial nach innen gerichtete Richtung von der radial innenseitigen Wandoberfläche der Wärmesenke 601, d. h. dem Bogenteilbereich 609, hervorstehen. Genauer gesagt, sind die Kondensatoren 701 bis 706 in den Aufnahmeabschnitten 606 eingehaust, welche an der Wärmesenke 601 gebildet sind. Dies macht es möglich, Raum an dem radial außenseitigen Teil der Halbleitermodule 501 bis 506 bereitzustellen. Dieser Raum erleichtert beispielsweise die Führung der elektrischen Drähte.
(6) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis sind die Wärmeableitoberflächen der Halbleitermodule 501 bis 506 in Kontakt mit den Seitenwandoberflächen 605 der Wärmesenke 601. Dieser Aufbau fördert weiterhin die Ableitung von Wärme von den Halbleitermodulen 501 bis 506.
(7) Indem weiterhin die Seitenwandoberflächen 605 plane Oberflächen sind, sind auch die Wärmeableitoberflächen der Halbleitermodule 501 bis 506 plane Oberflächen. Dieser Aufbau ist vorteilhaft von dem Gesichtspunkt der Erleichterung einer planaren Bearbeitung für die Halbleitermodule 501 bis 506.
(8) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis ist die Wärmesenke 601 in einem achteckförmigen dickwandigen Zylinder gebildet und um die Mittelachse der Welle 401 herum positioniert. Zusätzlich ist die Drosselspule 52 auf bzw. an dem radial innenseitigen Mittelteil der Wärmesenke 601 positioniert. Demnach kann die physikalische Größe der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis minimiert werden, auch wenn die physikalische Größe der eingesetzten Drosselspule 52 relativ groß ist.
(9) Weiterhin hat die Wärmesenke 601 zwei Schnittoberflächen 603, 604 parallel, um einander gegenüberzuliegen, und um einen nicht zusammenhängenden Teilbereich zu bilden. Der Spulendraht der Drosselspule 52 tritt zwischen den Schnittoberflächen 603 hindurch und ist in einer radial nach außen gerichteten Richtung nach außen geleitet. Dies erleichtert die Führung von elektrischen Drähten für die Drosselspule 52.
(10) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis sind die Halbleitermodule 501 bis 506 und die Leiterplatte 801 in der axialen Richtung angeordnet. Die Halbleitermodule 501 bis 506 weisen die Steueranschlüsse 509 auf, welche an der Leiterplatte 801 angelötet sind. Dies ermöglicht es, dass die Steueranschlüsse 509 elektrische Verbindungen herstellen. Demnach wird der Aufbau nicht kompliziert, auch wenn der Steuerschaltkreis 70 bezüglich seiner Position unabhängig von den Halbleitermodulen 501 bis 506 ist.
(11) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis haben die Halbleitermodule 501 bis 506 die Spulenanschlüsse 508, welche in Richtung der Endwand 106 positioniert sind, welche gegenüber der Leiterplatte 801 ist. Die Spulenanschlüsse 508 sind elektrisch mit dem Leitungsdraht 206 verbunden. Dies macht es relativ einfach, eine elektrische Verbindung für den Stator 201 zu der Spule 205 herzustellen.
(12) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis ist der Magnet 402 an dem vorderen Ende der Welle 401 montiert. Der Positionssensor 73 auf der Leiterplatte 801 erfasst die Drehposition des Magneten 402, um die Drehposition der Welle 401 zu bestimmen. Dies macht es relativ einfach, die Drehung des Motors 30 zu erfassen.
(13) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis, weisen das W1-Halbleitermodul 503 und das U2-Halbleitermodul 504 den FET 67 auf, welcher einen Schutz gegen eine umgekehrte Verbindung bereitstellt. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass die Kondensatoren 701 bis 706 beschädigt werden, auch wenn eine irrtümliche Verbindung zur Energiequelle getätigt wird.
(14) In der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis beziehen sich die Halbleitermodule 501 bis 506 verschiedenartig auf die drei Phasen, d. h. die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase. Genauer gesagt beziehen sich die U1- und U2-Halbleitermodule 501, 504 auf die U-Phase; die V1- und V2-Halbleitermodule 502, 505 beziehen sich auf die V-Phase; und die W1- und W2-Halbleitermodule 503, 506 beziehen sich auf die W-Phase. Weiterhin sind die Halbleitermodule 501 bis 503 durch die erste Sammelschiene 16 und die zweite Sammelschiene 17 gekoppelt, um die verbundene Halbleiter-Moduleinheit 10 zu bilden, und die Halbleitermodule 504 bis 506 sind durch die erste Sammelschiene 18 und die zweite Sammelschiene 19 gekoppelt, um die Halbleiter-Moduleinheit 20 zu bilden. Indem die Halbleitermodule 501 bis 506 funktional modularisiert sind, ist es einfach, die Umrichterschaltkreise 60, 68 aufzubauen.

<Anschlussstruktur des Halbleitermoduls>
Der Spulenanschluss 508, die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 können an einer Vielzahl von Orten an bzw. auf dem Harzteil 11 jedes Halbleitermoduls 501 bis 506 bereitgestellt sein. Die Plätze können beispielsweise in Übereinstimmung mit den Positionen des Leitungsdrahtes 206 der Spule 205, den Kondensatoren 701 bis 706 und der Leiterplatte 801 bestimmt werden. Die Anschlussstruktur ist demzufolge unter Bezugnahme auf die 11 bis 15 beschrieben, welche die Positionsbeziehung zwischen dem Spulenanschluss 508, den Steueranschlüssen 509 und den Kondensatoranschlüssen 510 schematisch zeigen. Allgemein gleiche oder ähnliche Teile sind durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen in einer Vielzahl von Ausführungsformen bezeichnet. Das V1-Halbleitermodul 502, welches in 11 gezeigt ist, entspricht dem Halbleitermodul gemäß der ersten Ausführungsform. Seine Anschlussstruktur ist untenstehend nachgetragen. Weiterhin werden Anschlussstrukturen von Halbleitermodulen gemäß der zweiten bis fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 12 bis 15 beschrieben.
In dem V1-Halbleitermodul 502 steht, wie in 11 gezeigt ist, der Spulenanschluss 508 im Allgemeinen rechtwinklig von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteils 11 hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 112 ist auf der Seite des Motorgehäuses 101 (8). Die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 501 stehen im Allgemeinen rechtwinklig zu der oberen Seitenwandoberfläche 111 hervor, welche der Bodenseitenwandoberfläche 112 gegenüberliegt, von welcher der Spulenanschluss 508 hervorsteht. Demnach stehen der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 von dem Harzteil 11 in gegenüberliegenden Richtungen hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 112 bildet die Hervorsteh-Oberfläche. Das V1-Halbleitermodul 502 ist derart positioniert, dass die Seitenwandoberflächen 111 und 112 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind, d. h. im Allgemeinen parallel zu der Endwand 106. Jeder der Spulenanschlüsse 508, der Steueranschlüsse 509 und der Kondensatoranschlüsse 510 ist bereitgestellt, um rechtwinklig zu den Sammelschienen 16 und 17 zu sein. Der Kondensator 702 ist auf der Seitenwandoberfläche 115 mit großer Breite des Harzteiles 11 platziert, so dass seine Achse parallel zu der Drehachse des Motors 30 ist.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der zweiten Ausführungsform ist in 12 gezeigt. In einem Halbleitermodul 900 steht, wie in 12 gezeigt ist, der Spulenanschluss 508 rechtwinklig von einer Bodenseitenwandoberfläche 212 des Harzteils 11 hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 212 ist auf der Seite des Motorgehäuses (8). Die Steueranschlüsse 509 stehen im Allgemeinen rechtwinklig zu der oberen Seitenwandoberfläche 211 des Harzteiles 11 hervor, welches der Bodenseitenwandoberfläche 212 gegenüberliegt, von welcher der Spulenanschluss 508 hervorsteht. Demnach stehen der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 von dem Harzteil 11 in die gegenüberliegenden Richtungen hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 212 bildet die Hervorsteh-Oberfläche. Das Halbleitermodul 900 ist derart positioniert, dass seine Seitenwandoberflächen 211 und 212 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind.
Die Kondensatoranschlüsse 510 sind im Allgemeinen rechtwinklig zu einer Seitenwandoberfläche 216 mit geringer Breite bereitgestellt, welche benachbart der Bodenseitenwandoberfläche 212 ist, von welcher der Spulenanschluss 508 hervorsteht. Demnach kreuzen die Kondensatoranschlüsse 501 und der Spulenanschluss 508 einander rechtwinklig. Die Seitenwandoberfläche 216 mit geringer Breite ist im Allgemeinen parallel zu der Drehachse des Motors 30. Die Kondensatoranschlüsse 501 weisen den ersten Anschluss 511 und den zweiten Anschluss 514 wie in der ersten Ausführungsform auf. Der erste Anschluss 511 ist direkt mit dem positiven Anschluss des Kondensators 710 verbunden. Der zweite Anschluss 514 ist direkt mit dem negativen Anschluss des Kondensators 710 verbunden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der erste Anschluss 511 durch die erste Sammelschiene 16 gebildet und der zweite Anschluss 514 wird durch die zweite Sammelschiene 17 gebildet. Der Kondensator 710 ist auf der Seitenwandoberfläche 215 mit großer Breite des Harzteiles 11 platziert, so dass seine Achse im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 ist. Das Halbleitermodul gemäß der zweiten Ausführungsform stellt demnach nicht nur Vorteile ähnlich der ersten Ausführungsform bereit, sondern auch einen zusätzlichen Vorteil darin, dass es geeignet in Übereinstimmung mit der Position des Leitungsdrahtes 206 der Spule 205 verbunden werden kann. Da die Sammelschienen 16 und 17 auch eine Funktion als Kondensatoranschlüsse 510 haben, können weiterhin das Halbleitermodul 900 und der Kondensator 710 in einer einfachen Struktur bzw. einem einfachen Aufbau verbunden werden.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der dritten Ausführungsform ist in 13 gezeigt. In einem Halbleitermodul 910 steht, wie in 13 gezeigt ist, der Spulenanschluss 518 rechtwinklig von einer Bodenseitenwandoberfläche 222 des Harzteiles 11 hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 222 ist auf der Seite des Motorgehäuses 101 (8). Die Steueranschlüsse 509 stehen im Allgemeinen rechtwinklig zu der oberen Seitenwandoberfläche 221 des Harzteiles 11 hervor, welche der Bodenseitenwandoberfläche 222, von welcher der Spulenanschluss 508 hervorsteht, gegenüberliegt. Demnach stehen der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 von dem Harzteil 11 in gegenüberliegenden Richtungen hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 222 bildet die Hervorsteh-Oberfläche. Das Halbleitermodul 910 ist derart positioniert, dass seine Seitenwandoberflächen 221 und 222 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind.
Die Kondensatoranschlüsse 510 und der Spulenanschluss 508 stehen von derselben Bodenseitenwandoberfläche 222 des Harzteiles 11 hervor. Das heißt, die Kondensatoranschlüsse 510 und der Spulenanschluss 508 sind parallel zueinander angeordnet. Der Kondensatoranschluss 501 weist den ersten Anschluss 511 und den zweiten Anschluss 514 wie in der ersten Ausführungsform auf. Der erste Anschluss 511 ist direkt mit dem positiven Anschluss eines Kondensators 711 verbunden. Der zweite Anschluss 514 ist direkt mit dem negativen Anschluss des Kondensators 711 verbunden. Der Kondensator 711 ist an bzw. auf der Seitenwandoberfläche 226 mit geringer Breite des Harzteiles 11 platziert, so dass seine Achse im Allgemeinen parallel zu der Drehachse des Motors 30 ist.
Das Halbleitermodul 910 gemäß der dritten Ausführungsform stellt demnach nicht nur Vorteile ähnlich der ersten Ausführungsform bereit, sondern auch einen zusätzlichen Vorteil darin, dass es geeignet in Übereinstimmung mit der Position des Leitungsdrahtes 206 der Spule 205 verbunden werden kann. Weiterhin kann auf der Seite der oberen Seitenwandoberfläche 221, an welcher der Kondensator 510 und der Spulenanschluss 508 nicht bereitgestellt sind, ein großer Raum sichergestellt werden.
(Vierte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der vierten Ausführungsform ist in 14 gezeigt. In einem Halbleitermodul 920 steht, wie in 14 gezeigt ist, der Spulenanschluss 508 im Allgemeinen rechtwinklig von einer Bodenseitenwandoberfläche 232 des Harzteiles 11 hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 232 ist auf der Seite des Motorgehäuses 101 (8). Die Steueranschlüsse 509 stehen im Allgemeinen rechtwinklig von einer oberen Seitenwandoberfläche 231 des Harzteiles 11 hervor, welche der Bodenseitenwandoberfläche 232 gegenüberliegt, von welcher der Spulenanschluss 508 hervorsteht. Demnach stehen der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 von dem Harzteil 11 in gegenüberliegenden Richtungen hervor. Die Bodenseitenwandoberfläche 232 bildet die Hervorsteh-Oberfläche. Das Halbleitermodul 920 ist derart positioniert, dass die Seitenwandoberflächen 231 und 232 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind.
Die Kondensatoranschlüsse 510 und der Spulenanschluss 508 sind bereitgestellt, um auf derselben Bodenseitenwandoberfläche 232 der Harzeinheit 11 zu sein. Die Kondensatoranschlüsse 510 und der Spulenanschluss 508 sind demnach parallel zueinander positioniert. Die Kondensatoranschlüsse 510 weisen den ersten Anschluss 511 und den zweiten Anschluss 514 wie in der ersten Ausführungsform auf. Der erste Anschluss 511 ist direkt mit dem positiven Anschluss des Kondensators 712 verbunden und der zweite Anschluss 514 ist direkt mit dem negativen Anschluss des Kondensators 712 verbunden. Der Kondensator ist an bzw. auf einer Seitenwandoberfläche 235 mit großer Breite des Harzteiles 11 derart platziert, dass seine Achse im Allgemeinen parallel zu der Drehachse des Motors 30 ist.
Das Halbleitermodul gemäß der vierten Ausführungsform stellt demnach nicht nur Vorteile ähnlich der ersten Ausführungsform bereit, sondern auch einen zusätzlichen Vorteil darin, dass es geeignet mit dem Anschluss des Kondensators 712 in Übereinstimmung mit der Position des Leitungsdrahtes 206 der Spule 205 verbunden werden kann. Weiterhin kann ein großer Raum auf der Seite der oberen Seitenwandoberfläche 231 sichergestellt werden, an welcher der Kondensator 510 und der Spulenanschluss 508 nicht bereitgestellt werden können.
(Fünfte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der fünften Ausführungsform ist in den 15 und 16 gezeigt.
In einem Halbleitermodul 930 gemäß der fünften Ausführungsform steht, wie in 15 gezeigt ist, ein Spulenanschluss 570 von einer Seitenwandoberfläche 245 mit großer Breite des Harzteiles 11 hervor. Die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 stehen im Allgemeinen rechtwinklig von der Seitenwandoberfläche 241, welche an der Seite gegenüber dem Motorgehäuse 101 ist, hervor. Die Seitenwandoberfläche 241 ist benachbart zu der Seitenwandoberfläche 245 mit großer Breite, von welcher der Spulenanschluss 570 hervorsteht. Die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 sind beide bereitgestellt, um in der Richtung rechtwinklig zu den Sammelschienen 16 und 17 hervorzustehen. Das Halbleitermodul 930 ist derart positioniert, dass seine Seitenwandoberfläche 241 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 ist und seine Seitenwandoberfläche 245 mit großer Breite im Allgemeinen parallel zu der Drehachse des Motors 30 ist.
Der Spulenanschluss 570 ist ähnlich gebildet wie der Wärmeableitteil 569 in der ersten Ausführungsform. Der Spulenanschluss 570 ist durch Pressen gebildet, um eine Anschlussfläche in die Richtung entgegengesetzt der Montagefläche bzw. Aufnahmefläche hervorzustehen, auf welcher der Halbleiterchip montiert ist. Die Anschlussfläche ist aus einem leitfähigen Material gebildet. Der Anschluss 570 steht von der Seitenwandoberfläche 245 mit großer Breite des Harzteiles 11 hervor. Eine hervorstehende Endfläche 571, welche parallel zu der Seitenwandoberfläche 245 mit großer Breite des Spulenanschlusses 570 gebildet ist, ist gebildet, um innerhalb der Seitenwandoberfläche 245 mit großer Breite zu sein. Eine Nut 572 ist auf der hervorstehenden Endfläche 571 gebildet. Die Nut 572 ist bereitgestellt, um sich in die Richtung gegenüber des Harzteiles 11 zu öffnen. In dieser Ausführungsform ist die Nut 572 gebildet, um durch die Seite der Seitenwandoberfläche 241 und die Seite der Seitenwandoberfläche 242 hindurchzutreten. Wie in den 15 und 16 gezeigt ist, wird der Leitungsdraht 206 der Spule 205 in die Nut 572 eingeführt. Der Leitungsdraht 206, welcher in die Nut 572 eingeführt ist, wird an dem Spulenanschluss 570 durch Löten angebracht. Der Leitungsdraht 206 ist demnach mit dem Spulenanschluss 570 elektrisch verbunden.
Der Spulenanschluss 570 kontaktiert die Wärmesenke 601 (8) über eine Wärmestrahlungsisolationsfolie bzw. ein Wärmestrahlungsisolationsblech. Als ein Ergebnis sind der Spulenanschluss 570 und der Leitungsdraht 206 elektrisch miteinander verbunden und elektrisch von der Wärmesenke 601 isoliert. Da der Spulenanschluss 570 in Oberflächenkontakt mit der Wärmesenke 601 durch die Wärmestrahlungsisolationsfolie ist, wird die Wärmestrahlung gefördert. Der Spulenanschluss 570 bildet demnach ein Wärmeableitteil in dieser Ausführungsform. Das Halbleitermodul 930 gemäß der fünften Ausführungsform stellt demnach nicht nur den Vorteile ähnlich der ersten Ausführungsform bereit sondern auch einen zusätzlichen Vorteil darin, dass der Aufbau vereinfacht ist, da der Spulenanschluss 570 und der Wärmeableitteil nicht getrennt gebildet werden müssen.
<Form des Spulenanschlusses>
In der ersten Ausführungsform ist der Spulenanschluss 508 gebildet, um den Schrägteil 581, den Zwischenteil 582, den Steigteil 583 und den Klammerteil 584 zu haben. Weiterhin ist der Zwischenteil 582 in der L-Form gebildet, welche sich von der äußeren Seite in der radialen Richtung in die Richtung des Umfanges erstreckt. Der Spulenanschluss 508 ist nicht auf eine solche Ausbildung begrenzt, sondern kann in anderen Formen gebildet werden, wie in der sechsten bis neunten Ausführungsform gezeigt ist.
(Sechste Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der sechsten Ausführungsform ist in den 17A, 17B, 17C und 18 gezeigt.
Ein Halbleitermodul 941 hat einen Spulenanschluss 810, welcher im Allgemeinen rechtwinklig von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteils 11 hervorsteht. Die Bodenseitenwandoberfläche 112 ist auf der Seite des Motorgehäuses 101 (7). Der Spulenanschluss 810 ist positioniert, um senkrecht zu den Sammelschienen 16 und 17 zu sein. Der Spulenanschluss 810 ist von der Mitte in der Breitenrichtung der Bodenseitenwandoberfläche 112 (in der lateralen bzw. Quer-Richtung der 17A) versetzt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Spulenanschluss 810 im Allgemeinen rechtwinklig gebogen geformt gebildet. Das heißt, der Spulenanschluss 810 ist in die Bodenrichtung, linke Richtung, nach oben gerichtete Richtung und rechte Richtung gebogen, beispielsweise in 17A. Der Leitungsrahmen wird am besten ausgenutzt ohne eine große Verschwendung.
Der Spulenanschluss 810 ist an einer Position gebogen, welche durch eine gestrichelte Linie in 17A angezeigt wird, um den Leitungsdraht 206 der Spule 205, wie in 17B gezeigt ist, zu klemmen bzw. klammern. Der Spulenanschluss 810 ist aus einem Schrägteil 811, einem Zwischenteil 812, einem Steigteil 813 und einem Klammerteil 814 gebildet. Der Schrägteil 811 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteils 11 im Allgemeinen parallel zu der Achse der Drehwelle des Motors 30 hervor. Der Zwischenteil 812 ist von dem Schrägteil 811 an der äußeren Seite in der radialen Richtung gebogen. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Zwischenteil 812 gebogen, um einen spitzen Winkel relativ zu der Seitenwandoberfläche 195 mit großer Breite des Harzteiles 11 zu bilden, so dass der Klammerteil 814 positioniert sein kann, um den Leitungsdraht 206 zu klemmen bzw. zu klammern. Der Steigteil 813 ist in der Richtung erhöht, um von dem Motorgehäuse 101 weg beabstandet zu sein. Der Klammerteil 814 ist an dem oberen Ende des Steigteiles 813 gebildet und in einer U-Form gebogen, um eine Öffnung bereitzustellen, welche an der radial äußeren Seite geöffnet ist, d. h. in der radial äußeren Richtung. Der Klammerteil 814 klemmt bzw. klammert den Leitungsdraht 206, um elektrisch verbunden zu sein. Der Spulenanschluss 810 und der Leitungsdraht 206 sind durch einen direkten Kontakt direkt miteinander verbunden. Wie in 17C gezeigt ist, ist der Klammerteil 814 dicker gebildet als der Schrägteil 811, der Zwischenteil 812 und der Steigteil 813.
Wie in 18 gezeigt ist, ist eine verbundene Halbleiter-Moduleinheit 100, welche aus einer Vielzahl von Halbleitermodulen 941 gebildet ist, rechtwinklig angeordnet, so dass die Bodenseitenwandoberfläche 112, von welcher der Spulenanschluss 810 hervorsteht, auf der Seite des Motorgehäuses 101 ist. Die Sammelschienen 16 und 17 sind gebogen und angeordnet, um nicht in Oberflächenkontakt mit der Wärmesenke zu stehen, was nicht gezeigt ist. Das Halbleitermodul 941 ist derart angeordnet, dass seine Oberflächen 111 und 112 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind. Das Halbleitermodul gemäß der sechsten Ausführungsform stellt demnach nicht nur Vorteile ähnlich denen der ersten Ausführungsform bereit, sondern auch einen zusätzlichen Vorteil darin, dass eine Verschwendung des Leitungsrahmens verringert wird.
(Siebte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der siebten Ausführungsform ist in den 19A und 19B gezeigt.
Ein Halbleitermodul 942 hat einen Spulenanschluss 820, welcher im Allgemeinen rechtwinklig von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 hervorsteht. Die Bodenseitenwandoberfläche 112 ist auf der Seite des Motorgehäuses 101 (7). Der Spulenanschluss 820 ist von der Mitte in der Breitenrichtung der Bodenseitenwandoberfläche 112 (in der Querrichtung in 19A) versetzt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Spulenanschluss 820 in einer L-Form gebildet, bevor er gebogen wird.
Der Spulenanschluss 820 ist an einer Position gebogen, welche durch eine unterbrochene Linie in 19A angezeigt wird, um den Leitungsdraht 206 der Spule 205 wie in 19B gezeigt ist, zu klammern bzw. zu klemmen, wenn das Halbleitermodul 942 derart rechtwinklig in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis angeordnet ist, dass die Seitenwandoberflächen 111 und 112 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind. Der Spulenanschluss 820 ist aus einem Schrägteil 821, einem Zwischenteil 822 und einem Klammerteil 824 gebildet. Der Schrägteil 821 steht von der Bodenseitenwandoberfläche 112 des Harzteiles 11 im Allgemeinen parallel zu der Achse der Drehwelle des Motors 30 hervor. Der Zwischenteil 822 ist von dem Schrägteil 821 an der äußeren Seite in der radialen Richtung gebogen. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Zwischenteil 822 gebogen, um einen spitzen Winkel bezüglich zu der Seitenwandoberfläche 195 mit großer Breite des Harzteils 11 zu bilden derart, dass der Klammerteil 824 positioniert werden kann, um den Leitungsdraht 206 zu klemmen bzw. zu klammern. Der Klammerteil 824 ist an dem oberen Ende des Zwischenteils 822 gebildet und in einer U-Form gebogen, um eine Öffnung bereitzustellen, welche offen in der Richtung parallel zu der Seitenwandoberfläche 195 mit großer Breite ist. Der Klammerteil 824 klammert bzw. klemmt den Leitungsdraht 206, um elektrisch verbunden zu sein. Der Spulenanschluss 820 und der Leitungsdraht 206 sind durch einen direkten Kontakt direkt miteinander verbunden. Das Halbleitermodul gemäß der siebten Ausführungsform stellt demnach Vorteile ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform bereit.
(Achte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der achten Ausführungsform ist in den 20A und 20B gezeigt.
Das Halbleitermodul 943 hat einen Spulenanschluss 830, welcher im Allgemeinen rechtwinklig von der Seitenwandoberfläche 194 mit geringer bzw. schmaler Breite des Harzteiles 11 hervorsteht. Die Seitenwandoberfläche 194 geringer Breite ist parallel zu der axialen Richtung des Motors 30. Der Spulenanschluss 830 ist parallel zu den Sammelschienen 16 und 17 positioniert. Der Spulenanschluss 830 ist von der Mitte in der Höhenrichtung der Seitenwandoberfläche 114 (in der Längsrichtung in 20A) versetzt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Spulenanschluss 830 im Allgemeinen in einer geraden Linienform gebildet, bevor er gebogen wird. Der Spulenanschluss 830 ist an einer Position gebogen, welche durch eine unterbrochene Linie in 20A angezeigt ist, um den Leitungsdraht 206 der Spule 205 wie in 20B gezeigt ist, zu klammern bzw. zu klemmen, wenn das Halbleitermodul 943 derart longitudinal in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis angeordnet ist, dass die Seitenwandoberflächen 111 und 112 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind. Der Spulenanschluss 830 ist aus einem Zwischenteil 832 und einem Klammerteil 834 gebildet. Der Zwischenteil 832 ist im Allgemeinen in der rückwärtigen Richtung bezüglich der Seitenwandoberfläche 114 des Harzteiles 11 zurückgefaltet, von welcher der Zwischenteil 832 derart hervorsteht, dass der Klammerteil 834 positioniert werden kann, um den Leitungsdraht 206 zu klemmen bzw. zu klammern. Der Klammerteil 834 ist gebogen, um eine Öffnung bereitzustellen, welche in der Richtung parallel zu der Seitenwandoberfläche 115 mit großer Breite offen ist. Der Klammerteil 834 klammert bzw. klemmt den Leitungsdraht 206, um elektrisch verbunden zu sein. Der Spulenanschluss 830 und der Leitungsdraht 206 sind durch einen direkten Kontakt direkt miteinander verbunden. Wie in 20B gezeigt ist, ist der Spulenanschluss 830 im Allgemeinen in der S-Form gebogen, wenn er in der axialen Richtung betrachtet wird. Das Halbleitermodul gemäß der achten Ausführungsform stellt demnach Vorteile ähnlich denjenigen der ersten Ausführungsform bereit.
(Neunte Ausführungsform)
Ein Halbleitermodul gemäß der neunten Ausführungsform ist in den 21A und 21B gezeigt.
Ein Halbleitermodul 944 hat einen Spulenanschluss 840, welcher im Allgemeinen rechtwinklig von einer Seitenwandoberfläche 195 mit großer Breite des Harzteils 11 hervorsteht. Die Seitenwandoberfläche 195 mit großer Breite ist parallel zu der axialen Richtung des Motors 30. Der Spulenanschluss 840 ist im Allgemeinen rechtwinklig zu der axialen Richtung des Motors 30 positioniert, wenn das Halbleitermodul 944 rechwinklig angeordnet ist. Der Spulenanschluss 840 ist im Allgemeinen rechtwinklig zu den Sammelschienen 16 und 17. Der Spulenanschluss 840 ist von der Mitte in der Breitenrichtung der Harzeinheit 11 (in der Querrichtung in 21A) versetzt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Spulenanschluss 840 im Allgemeinen in einer geradlinigen Form gebildet, bevor er gebogen wird. Der Spulenanschluss 840 wird gebogen, um den Leitungsdraht 206 der Spule 205 wie in 21B gezeigt ist, zu klemmen bzw. zu klammern, wenn das Halbleitermodul 944 derart longitudinal in der Motorvorrichtung 1 mit integriertem elektronischen Schaltkreis angeordnet ist, dass die Seitenwandoberflächen 111 und 112 im Allgemeinen rechtwinklig zu der Drehachse des Motors 30 sind.
Der Spulenanschluss 840 ist aus einem Zwischenteil 842 und einem Klammerteil 844 gebildet. Der Klammerteil 844 ist gebogen, um eine Öffnung bereitzustellen, welche offen in der Richtung in Richtung des Harzteiles 11 ist. Der Klammerteil 844 klemmt bzw. klammert den Leitungsdraht 206, um elektrisch verbunden zu sein. Der Spulenanschluss 840 und der Leitungsdraht 206 sind durch einen direkten Kontakt direkt miteinander verbunden. Wie in 21B gezeigt ist, ist der Spulenanschluss 840 im Allgemeinen in einer J-Form gebogen, wenn er in der axialen Richtung betrachtet wird. Das Halbleitermodul gemäß der neunten Ausführungsform stellt demnach Vorteile ähnlich denjenigen der ersten Ausführungsform bereit.
<Anordnung des Kondensators>
Die Kondensatoren 701 bis 706 sind innerhalb der Halbleitermodule 501 bis 506 in der radialen Richtung in der ersten Ausführungsform angeordnet. Die Kondensatoren 701 bis 706 können radial außerhalb der Halbleitermodule 501 bis 506 angeordnet sein, wie beispielsweise in der folgenden zehnten bis zwölften Ausführungsform dargestellt ist.
(Zehnte Ausführungsform)
Eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der zehnten Ausführungsform ist in den 22 bis 24, in welchen die Abdeckung, die Leiterplatte und die Sammelschienen nicht dargestellt sind.
Wie in 22 gezeigt ist, weist eine Motorvorrichtung 2 sechs Halbleitermodule 531, 532, 533, 534, 535, 536 auf. Die Halbleitermodule 531 bis 536 sind an einer Wärmesenke 671 befestigt, welche von der axialen Endwand 106 des Motorgehäuses 101 in derselben Richtung wie diejenige der Mittelachse der Welle 401 erhöht ist.
Die Wärmesenke 671 weist zwei säulenförmige Bauteile auf, welche im Allgemeinen in einem Querschnitt, welcher in einer Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung getätigt ist, trapezförmig sind. Die zwei säulenförmigen Bauteile sind angeordnet, um einander über die Mittelachse der Welle 401 gegenüberzuliegen. Jedes der säulenförmigen Bauteile hat ein halb-zylindrisches Durchgangsloch, welches in der axialen Richtung verlängert ist und halbkreisförmig im Schnitt ist. Die säulenförmigen Bauteile stellen demnach ein zylindrisches Durchloch bzw. Durchkontaktierloch in der radialen Mitte bereit. Die Wärmesenke 671 unterscheidet sich von der Wärmesenke 601 (5) darin, dass die radial äußere Wandoberfläche bezüglich der Mittelachse der Welle 401 geneigt ist, so dass die Wandoberfläche weiter von der Mittelachsenlinie der Welle 401 beabstandet ist, indem die Wandoberfläche weiter von dem Motorgehäuse 101 beabstandet ist. Das heißt, dass die Wärmesenke 671 in einer abgeschnittenen Pyramidenform bzw. in einer abgestumpften Pyramidenform geformt ist, welche eine obere Oberfläche parallel zu der Bodenoberfläche an bzw. auf der Seite des Motorgehäuses 101 hat. Die Wärmesenke 671 hat Seitenwände 672 um die Mittelachse der Welle 401. Zwei Schnitte 673 und 674 sind an der Seitenwand 672 gebildet. Die Schnitte 673 und 674 stellen einen unterbrochenen Teil bereit.
Die Seitenwand 672 der Wärmesenke 671 hat sechs Seitenwandoberflächen 675, welche sich in der radial nach außen gerichteten Richtung gegenüberliegen. Die Seitenwandoberflächen 675 sind geneigt. Die Halbleitermodule 531 bis 536 sind auf bzw. an den Seitenwandoberflächen 675 angeordnet, welche sich in der radial nach außen gerichteten Richtung bezüglich der Wärmesenke 671 gegenüberliegen. Die Halbleitermodule 531 bis 536 sind mit jeweiligen Wärmeleitoberflächen angeordnet, welche in Kontakt mit den Seitenwandoberflächen 675 sind. Die Seitenwandoberflächen 675 sind planar bzw. eben und demnach sind auch die Wärmeableitoberflächen der Halbleitermodule 531 bis 536 entsprechend planar. Da die Halbleitermodule 531 bis 536 an bzw. auf den Seitenwandoberflächen 675 der Wärmesenke 671 angeordnet sind, sind die Halbleitermodule 531 bis 536 bezüglich der Mittelachse der Welle 401 geneigt.
Jedes der Halbleitermodule 531 bis 536 hat den Spulenanschluss 508 an einem Endteil, welcher auf der Seite des Motorgehäuses 101 ist, wie in den 23 und 24 gezeigt ist. Jedes der Halbleitermodule 531 bis 536 hat sechs Steueranschlüsse 509 und zwei Kondensatoranschlüsse 510 an dem anderen Endteil, welcher gegenüber der Seite des Motorgehäuses 101 ist.
Der Spulenanschluss 508, die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 sind in einer ähnlichen Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform angeordnet. Wie in 24 gezeigt ist, sind sechs Kondensatoren 701, 702, 703, 704, 705, 706 an einer Seitenwandoberfläche der Halbleitermodule 531 bis 536 bereitgestellt, welche gegenüber der Wärmesenke 671 sind.
Die Kondensatoren 701 bis 706 sind benachbart zu den Halbleitermodulen 531 bis 536 platziert. Die Kondensatoren 701 is 706 haben eine zylindrische Form und sind entlang den Halbleitermodulen 531 bis 536 geneigt. Die Kondensatoranschlüsse 510 der Halbleitermodule 531 bis 536 sind in der radial nach außen gerichteten Richtung gebogen. Die Anschlüsse der Kondensatoren 701 bis 706 sind direkt mit den Kondensatoranschlüssen 510 verbunden, welche gebogen sind.
Eine Drosselspule 52 ist in dem Zustand bereitgestellt, in dem die Welle 401 in das Motorgehäuse 101 eingepasst ist. Die Drosselspule 52 ist aus einem ringförmigen Eisenkern und einer Spulenwicklung, welche darum gewickelt ist, gebildet. Das Spulenende der Drosselspule 52 ist in der radial nach außen gerichteten Richtung von einem der Schnittteile 673 der Wärmesenke 671 nach außen geführt, wie in 22 gezeigt ist.
Die Motorvorrichtung 2 mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß dieser Ausführungsform stellt die folgenden Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen, welche durch die erste Ausführungsform bereitgestellt werden, bereit.
Da die Halbleitermodule 531 bis 536 in einer geneigten Art und Weise bezüglich der Mittelachse des Motors 30 angeordnet sind, kann die Größe der Motorvorrichtung 2 in der Größe in der axialen Richtung verringert werden. Die Seitenwandoberflächen 675 der Wärmesenke 671 sind derart abgeschrägt bzw. geneigt, dass die Seitenwandoberflächen 675 von der Mittelachse der Welle 401 weiter beabstandet sind, indem sie weiter von der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 beabstandet ist. Als ein Ergebnis kann ein Raum in der Nähe der Endwand 106 des Motorgehäuses 101 sichergestellt werden. Weiterhin sind die Kondensatoren 701 bis 706 bezüglich der Halbleitermodule 531 bis 536 an der Seite gegenüber der Wärmesenke 671 angeordnet. Das heißt, die Kondensatoren 701 bis 706 sind radial außerhalb der Halbleitermodule 531 bis 536 angeordnet, während die Wärmesenke 671 radial innerhalb der Halbleitermodule 531 bis 536 angeordnet ist. Demnach ist es nicht notwendig, dass die Wärmesenke 671 derart geformt ist, dass sie Teile zur Aufnahme der Kondensatoren 701 bis 706 hat.
(Elfte Ausführungsform)
Eine Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der elften Ausführungsform ist in den 25 bis 27 gezeigt, in welchen die Abdeckung und die Leiterplatte nicht dargestellt sind.
Diese Ausführungsform verkörpert das Halbleitermodul 900 gemäß der zweiten Ausführungsform, welche in 12 gezeigt ist. Wie in 25 gezeigt ist, weist eine Motorvorrichtung 3 mit integriertem elektronischen Schaltkreis 6 Halbleitermodule 541, 542, 543, 544, 545, 546 auf. Die Halbleitermodule 541 bis 546 sind an einer Wärmesenke 681 angebracht, welche von der axialen Endwand 106 des Motorgehäuses 101 in derselben Richtung wie diejenige der Mittelachse der Welle 401 erhöht ist. Sechs Kondensatoren 701, 702, 703, 704, 705, 706 sind lateral an einer Seite der Halbleitermodule 541 bis 546 bereitgestellt, welche gegenüber der Wärmesenke 671 ist. Das heißt, die Achse jedes Kondensators 701 bis 706 erstreckt sich rechtwinklig zu der Mittelachse der Welle 401.
Die Kondensatoren 701 bis 706 sind gegenüber der Wärmesenke 681 angeordnet. Das heißt, die Kondensatoren 701 bis 706 sind radial außerhalb der Halbleitermodule 541 bis 546 platziert. Die Anschlüsse der Kondensatoren 701 bis 706 sind direkt mit den Sammelschienen 16 bis 19 verbunden, welche auch als Energieversorgungsleitungen bzw. Leistungsversorgungsleitungen verwendet werden. Keine Kondensatoranschlüsse sind an bzw. auf den radial außenseitigen Wandoberflächen der Halbleitermodule 541 bis 546 bereitgestellt, d. h. auf den Oberflächen, welche die Kondensatoren 701 bis 706 darauf aufnehmen. Der Spulenanschluss 508 und die Steueranschlüsse 509 sind im Allgemeinen in derselben Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform angeordnet.
Die Motorvorrichtung 3 mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der elften Ausführungsform stellt ähnliche Vorteile wie die erste und die zweite Ausführungsform bereit. In der Motorvorrichtung 3 sind insbesondere die Kondensatoren 701 bis 706 rechtwinklig zu der Mittelachse der Welle 401 in der Nähe der Halbleitermodule 541 bis 546 platziert, d. h., in der Umfangsrichtung der Welle 401. Die Kondensatoren 701 bis 706 sind außerhalb der Halbleitermodule 541 bis 546 in der radialen Richtung platziert. Es ist demnach nicht nötig, dass die Wärmesenke 681 den Teil zur Aufnahme der Kondensatoren 701 bis 706 hat. Die Kondensatoren 701 bis 706 sind direkt durch die Anschlüsse derselben mit den Sammelschienen 16 bis 19 der Halbleitermodule 541 bis 546 verbunden. Als ein Ergebnis kann die Verdrahtung zwischen den Halbleitermodulen 541 bis 546 und den Kondensatoren 701 bis 706 gekürzt werden und demnach können die Kondensatoren 701 bis 706 eine volle Leistung bieten.
Da die Kondensatoranschlüsse nicht benötigt werden, kann die Motorvorrichtung 3 in ihrem Aufbau vereinfacht werden. Jeder der Kondensatoren 701 bis 706 ist für ein entsprechendes der Halbleitermodule 541 bis 546 bereitgestellt. Jeder Kondensator 701 bis 706 kann verkleinert werden, um relativ gering in der Kapazität und in der Größe zu sein.
(Zwölfte Ausführungsform)
Eine Motorvorrichtung 4 mit integriertem elektronischen Schaltkreis gemäß der zwölften Ausführungsform verkörpert das Halbleitermodul 920 gemäß der vierten Ausführungsform, welche in 14 gezeigt ist. Diese Motorvorrichtung 4 mit integriertem elektronischen Schaltkreis ist in den 28 bis 30 gezeigt, in welchen die Abdeckung und die Leiterplatte nicht dargestellt sind.
Wie in 28 gezeigt ist, weist die Motorvorrichtung 4 mit integriertem elektronischen Schaltkreis sechs Halbleitermodule 591, 592, 593, 594, 595, 596 auf. Auf die Halbleitermodule 591 bis 596 wird als U1-Halbleitermodul 591, V1-Halbleitermodul 592, W1-Halbleitermodul 593, U2-Halbleitermodul 594, V2-Halbleitermodul 595 und W2-Halbleitermodul 596 Bezug genommen.
Die drei U1- bis W1-Halbleitermodule 591 bis 593 und die drei U2- bis W2-Halbleitermodule 594 bis 596 sind durch die Sammelschienen 16 bis 19 verbunden, um eine Halbleiter-Moduleinheit zu bilden. Die Sammelschienen 16 bis 19 werden nicht nur als Verbindungsbauteil verwendet, sondern auch als Energieversorgungsleitung bzw. Leistungsversorgungsleitung.
Die Halbleitermodule 591 bis 596 sind an der Wärmesenke 951 angebracht, welche von der axialen Endwand 106 des Motorgehäuses 101 in derselben Richtung wie diejenige der Mittelachse der Welle 401 erhöht ist.
Wie in 28 gezeigt ist, ist die Wärmesenke 951 im Allgemeinen als hexagonale Säule geformt, welche eine hexagonale Form in einem Querschnitt quer bzw. transversal zu der axialen Richtung hat. Die Wärmesenke 951 hat ein zylindrisches Loch, welches sich in der axialen Richtung in dem radialen Mittelteil erstreckt. Ein Schnittteil 953, welcher einen unterbrochenen Teil bildet, ist an einer Seitenwand 952 der Wärmesenke 951 gebildet. Da die Wärmesenke 951 im Allgemeinen eine hexagonalsäulenförmige Form hat, hat die Wärmesenke 951 sechs Seitenwandoberflächen 955, welche an ihrem Umfang einander radial in der nach außen gerichteten Richtung gegenüberliegen.
Die Halbleitermodule 591 bis 596 sind derart positioniert, dass sie den sechs Seitenwandoberflächen 955 der Wärmesenke 951 gegenüberliegen. Jede Wärmeableitoberfläche der Halbleitermodule 591 bis 596 steht in Kontakt mit der Seitenwandoberfläche 955. Da die Seitenwandoberfläche 955 planar ist, ist auch jede Wärmeableitoberfläche der Halbleitermodule 591 bis 596 entsprechend planar, um einen engen Kontakt sicherzustellen.
Da die Halbleitermodule 591 bis 596 an bzw. auf den Seitenwandoberflächen 955 der Wärmesenke 951 angeordnet sind, ist die rechtwinklige Linie der Halbleiterchipoberfläche rechtwinklig zu der Mittellinie der Welle 401.
Jedes der Halbleitermodule 591 bis 596 hat die Kondensatoranschlüsse 511 an bzw. auf seiner Seitwand, welche dem Motorgehäuse 101 gegenüberliegt, d. h., welche auf der Seite des Motorgehäuses 101 ist. Jedes der Halbleitermodule 591 bis 596 hat neun Steueranschlüsse 509 an bzw. auf seiner anderen Seitenwand, welche gegenüberliegend der Seite des Motorgehäuses 101 ist. Jedes der Halbleitermodule 591 bis 596 hat zwei Kondensatoranschlüsse 510. Einer der Kondensatoranschlüsse 510 ist gebogen, um den positiven Anschluss des entsprechenden Kondensators 701 bis 706 zu klemmen bzw. zu klammern, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen. Der andere der Kondensatoranschlüsse 510 ist auch gebogen, um den negativen Anschluss des entsprechenden Kondensators 701 bis 706 zu klammern bzw. zu klemmen, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen. Die Kondensatoranschlüsse 510 der Halbleitermodule stehen besonders von dem Harzteil 11 in Richtung des Motorgehäuses 101 hervor und sind in der radial nach außen gerichteten Richtung gebogen. Der obere Endteil der Kondensatoranschlüsse 510 ist in der radial nach innen gerichteten Richtung zurückgebogen, um eine Öffnung bereitzustellen, welche in Richtung des Harzteiles 11 offen ist. Demnach halten und klammern bzw. klemmen die Kondensatoranschlüsse 510 die Leitungsdrähte in der Öffnung. Die Kondensatoranschlüsse 510 sind in einer J-Form gebogen, wenn sie in der axialen Richtung betrachtet werden. Der Spulenanschluss 508 und die Kondensatoranschlüsse 510 stehen von dem Harzteil 11 in einer Richtung (Seite des Motorgehäuses 101) hervor, während die Steueranschlüsse 509 in der anderen Richtung (Gegenseite des Motorgehäuses 101) hervorstehen, welche gegenüber der einen Richtung ist. Der Spulenanschluss 508, die Steueranschlüsse 509 und die Kondensatoranschlüsse 510 sind bereitgestellt, um in der Richtung rechtwinklig zu den Sammelschienen 16 und 17 hervorzustehen.
Wie in 28 gezeigt ist, sind die sechs Kondensatoren 701, 702, 703, 704, 705, 706 für die Module 591 bis 596 an bzw. auf den Seiten der Halbleitermodule 591 bis 596 platziert, welche gegenüber der Wärmesenke 951 sind. Die Kondensatoren 701 bis 706 sind außerhalb der Halbleitermodule 591 is 596 in der radialen Richtung platziert. Die Kondensatoren 701 bis 706 sind durch entsprechende Montagestreifen, welche aus Metall gefertigt sind, befestigt.
Die Kondensatoren 701 bis 706 sind benachbart zu den entsprechenden Halbleitermodulen 591 bis 596 platziert. Jeder Kondensator 701 bis 706 hat eine zylindrische Form und ist derart orientiert, so dass seine Achse parallel zu der Mittelachse der Welle 401 ist. Die Anschlüsse jedes Kondensators 701 bis 706 sind mit den entsprechenden Kondensatoranschlüssen 510 jedes Halbleitermoduls 591 bis 596 verbunden.
Die Drosselspule 52 ist um die Welle 401 in das Motorgehäuse 101 eingeführt bereitgestellt. Die Drosselspule 52 hat den ringförmigen Eisenkern und die Spulenwicklung, welche um den Eisenkern gewickelt ist. Das Spulenende der Drosselspule 52 ist von dem Schnittteil 953 von einer Wärmesenke 951 in die radial äußere Richtung herausgeführt.
Die zwölfte Ausführungsform stellt ähnliche Vorteile wie die erste und vierte Ausführungsform bereit. In dem Motor 4 gemäß dieser Ausführungsform sind insbesondere die Kondensatoren 701 bis 706 an bzw. auf den radial äußeren Seitenwandoberflächen der Halbleitermodule 591 bis 596 angeordnet. Als ein Ergebnis ist es nicht notwendig, dass die Wärmequelle 951 Aufnahmeteile für die Kondensatoren 701 bis 706 bildet.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl die drei Halbleitermodule durch die erste und die zweite Sammelschiene verbunden sind, muss die Anzahl von verbundenen Halbleitermodulen nicht eine Mehrzahl bzw. Vielzahl sein, sondern kann eins sein. Eine beliebige Anzahl von Halbleitermodulen kann je nach Anwendung verbunden sein. Eine Anzahl von Halbleitermodulen kann beispielsweise in Übereinstimmung mit der Anzahl der Sätze von Spulen verbunden sein. Die Position und die Anzahl von Anschlüssen kann beliebig verändert werden in Übereinstimmung mit jedem Halbleitermodul.
Obwohl jedes Halbleitermodul 501 bis 506 angeordnet ist, um in der rechtwinkligen Richtung zu der Mittelachse des Motors 30 zu sein, welche längs ist, können die Halbleitermodule auch in der lateralen Richtung angeordnet sein. In der Anordnung in der lateralen Richtung ist die rechtwinklige Linie der Halbleiterchipoberfläche parallel zu der Mittelachse der Welle 401. In der ersten Ausführungsform beispielsweise können die Halbleitermodule 501 bis 506 derart angeordnet sein, dass die Wärmeableitoberflächen der Halbleitermodule 501 bis 506 die axiale Endwand 106 des Motorgehäuses 101 kontaktieren, unter der Bedingung, dass die von dem Endteil des Motorgehäuses 101 in der Mittelachsenrichtung der Welle 401 erhöhte Wärmesenke 601 nicht bereitgestellt ist.
Die verbundenen Halbleiterpackungen, welche beispielhaft in der Motorvorrichtung mit integriertem elektronischen Schaltkreis des elektrischen Lenkhilfesystems für ein Fahrzeug in den vorangehenden Ausführungsformen bereitgestellt sind, können auf andere Vorrichtungen und Systeme angewandt werden. Die vorliegende Erfindung wird insbesondere vorzugsweise auf Vorrichtungen und Systeme angewandt, in welchen ein großer Strom für eine Halbleiterpackung zur Verfügung gestellt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sondern kann unterschiedlich als andere Ausführungsformen implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002-345211 A [0002]
JP 2002-2345211 A [0002]

Claims

Halbleitermodul zum Ansteuern eines Motors (30), das Folgendes aufweist: einen Halbleiterchip (562, 565), welcher Schaltelemente (61 bis 66) aufweist, welche eine Stromversorgung einer Spule (205) des Motors (30) beim Ansteuern des Motors (30) umschalten; eine Anschlussfläche (23, 24), welche den Halbleiterchip (562, 565) darauf aufnimmt; ein Harzteil (11), welches den Halbleiterchip (562, 565) abdichtet und die Anschlussfläche (23, 24) darin einbettet; einen Spulenanschluss (508), welcher von dem Harzteil (11) hervorsteht und direkt mit der Spule (205) verbindbar ist; und Steueranschlüsse (509), welche von dem Harzteil (11) hervorstehen, und mit einer Leiterplatte (801) verbindbar sind, welche einen Steuerschaltkreis (70) zum Steuern der Stromversorgung der Spule (205) aufweist, wobei der Spulenanschluss (508) und die Steueranschlüsse (509) an verschiedenen Wandoberflächen des Harzteiles (11) bereitgestellt sind.
Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei der Spulenanschluss (508) und die Steueranschlüsse (509) in gegenüberliegende Richtungen von verschiedenen Seitenwandoberflächen des Harzteils (11), welche einander gegenüberliegen, hervorstehen.
Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei der Spulenanschluss (508) und die Steueranschlüsse (509) von verschiedenen Wandoberflächen des Harzteiles (11) hervorstehen, welche zueinander benachbart sind.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin aufweisend: Kondensatoranschlüsse (510), welche von dem Harzteil (11) hervorstehen und direkt mit einem Kondensator (701 bis 706) verbindbar sind, welcher außerhalb des Harzteils (11) bereitgestellt ist.
Halbleitermodul nach Anspruch 4, wobei der Spulenanschluss (508) und die Kondensatoranschlüsse (510) von verschiedenen Seitenwandoberflächen des Harzteiles (11), welche einander gegenüberliegen, hervorsteht.
Halbleitermodul nach Anspruch 4, wobei der Spulenanschluss (508) und die Kondensatoranschlüsse (510) von verschiedenen Wandoberflächen des Harzteils (11), welche zueinander benachbart sind, hervorstehen.
Halbleitermodul nach Anspruch 4, wobei der Spulenanschluss (508) und die Kondensatoranschlüsse (510) von beiden Enden einer gleichen Wandoberfläche des Harzteils (11) hervorstehen; und der Kondensator (701 bis 706) platziert ist, um einer Seitenwandoberfläche mit geringer Breite des Harzteils (11) gegenüberzuliegen.
Halbleiter nach Anspruch 4, wobei der Spulenanschluss (508) und die Kondensatoranschlüsse (510) von einer gleichen Wandoberfläche des Harzteils (11) hervorstehen; und der Kondensator (701 bis 706) platziert ist, um einer Seitenfläche mit großer Breite des Harzteiles (11) gegenüberzuliegen.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Kondensatoranschlüsse (510) einen ersten Anschluss (511) und einen zweiten Anschluss (514) haben; und der erste Anschluss (511) und der zweite Anschluss (514) mit einem positiven Anschluss und einem negativen Anschluss des Kondensators (701 bis 706) verbunden sind.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Kondensatoranschlüsse (510) Schnittteile (312, 342) haben, von welchen jeder in einer U-Form an einem oberen Endteil (311, 341) der Kondensatoranschlüsse (510) ausgeschnitten ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 4 bis 10, weiterhin aufweisend: ein Verbindungsbauteil (16 bis 19), welches einen eingebetteten Teil, welcher in dem Harzteil (11) eingebettet ist, und einen freiliegenden Teil (161, 171), welcher von dem Harzteil (11) freiliegend ist, aufweist, wobei der freiliegende Teil (161, 171) integral und zusammenhängend mit einem eingebetteten Teil eines anderen Halbleitermoduls gebildet ist.
Halbleitermodul nach Anspruch 11, wobei die Kondensatoranschlüsse (510) rechtwinklig zu dem Verbindungsbauteil (16 bis 19) hervorstehen.
Halbleitermodul nach Anspruch 11, wobei das Verbindungsbauteil (16 bis 19) den Kondensatoranschluss (510) bildet.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Spulenanschluss (508) rechtwinklig zu dem Verbindungsbauteil (16 bis 19) hervorsteht.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin aufweisend: ein Verbindungsbauteil (16 bis 19), welches einen eingebetteten Teil, welcher in dem Harzteil (11) eingebettet ist, und einen freiliegenden Teil (161, 171), welcher von dem Harzteil (11) freiliegend ist, aufweist, wobei der freiliegende Teil (161, 171) integral und zusammenhängend mit einem eingebetteten Teil eines anderen Halbleitermoduls gebildet ist, und wobei der Spulenanschluss (508) rechtwinklig zu dem Verbindungsbauteil (16 bis 19) hervorsteht.
Halbleitermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Spulenanschluss (508) Folgendes aufweist: einen Schrägteil (581), welcher von einer Hervorsteh-Oberfläche der Harzeinheit hevorsteht, welche rechtwinklig zu einer Fläche des Halbleiterchips (562, 565) ist; einen Zwischenteil (582), welcher von dem Schrägteil (581) gebogen ist; einen Steigteil (583), welcher von dem Zwischenteil (582) erhöht ist in einer Richtung entgegengesetzt einer Richtung, in welcher der Schrägteil (581) von der Hervorsteh-Oberfläche hervorsteht; und einen Klammerteil (584), welcher an einem oberen Ende des Steigteils (583) gebogen ist, und in einer U-Form gebildet ist, um die Spule darin einzuklemmen.
Halbleitermodul nach Anspruch 16, wobei der Schrägteil (581) von einer Position hervorsteht, welche von einer Mitte einer Breite des Harzteils (11) versetzt ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Anschlussfläche (23, 24) in einer Richtung gegenüber einer Montageoberfläche des Halbleiterchips (562, 565) hervorsteht, und einen Wärmeableitteil (569) aufweist, welcher von dem Harzteil (11) freiliegt.
Halbleitermodul nach Anspruch 18, wobei der Wärmeableitteil (569) elektrisch mit der Spule (205) verbunden ist.
Halbleitermodul nach Anspruch 19, wobei der Wärmeableitteil (569) eine Nut (572) hat, in welche die Spule (205) eingeführt ist.
Motorvorrichtung (1, 2, 3) mit einem integrierten elektronischen Schaltkreis, welche Folgendes aufweist: ein Motorgehäuse (101), welches in einer röhrenförmigen Form gebildet ist; einen Stator (201), welcher an einer radial innenseitigen Wandoberfläche des Motorgehäuses (101) befestigt ist, und Spulen (205) hat, welche darum gewickelt sind, um eine Mehrzahl von Phasen zu bilden; einen Rotor (301), welcher radial innerhalb des Stators (201) angeordnet ist; eine Welle (401), welche mit dem Rotor (301) drehbar ist; und ein Halbleitermodul (10, 20), welches Schaltelemente (61 bis 66) aufweist, welche eine Stromversorgung umschalten, welche in die Spule (205) aus der Mehrzahl von Phasen beim Ansteuern des Motors fließt, wobei das Halbleitermodul (10, 20) Folgendes aufweist: einen Halbleiterchip (562, 565), welcher die Schaltelemente (61 bis 66) bildet; eine Anschlussfläche (23, 24), welche den Halbleiterchip (562, 565) darauf aufnimmt; ein Harzteil (11), welches den Halbleiterchip (562, 565) abdichtet und die Anschlussfläche (23, 24) darin einbettet; einen Spulenanschluss (508), welcher von dem Harzteil (11) hervorsteht und direkt mit der Spule (205) verbunden ist; und einen Steueranschluss (509), welche von dem Harzteil (11) hervorsteht, und mit einer Leiterplatte (801) verbunden ist, welche einen Steuerschaltkreis (70) zum Steuern der Stromversorgung der Spule (205) aufweist, wobei der Spulenanschluss (508) und die Steueranschlüsse (509) an verschiedenen Wandoberflächen des Harzteiles (11) bereitgestellt sind.
Motorvorrichtung (1, 2, 3) mit integriertem elektronischen Schaltkreis nach Anspruch 21, wobei das Halbleitermodul (10, 20) zwischen dem Motorgehäuse (101) und der Leiterplatte (801) angeordnet ist; und der Spulenanschluss (508) und die Steueranschlüsse (509) von dem Harzteil (11) in gegenüberliegende Richtungen hervorstehen.
Motorvorrichtung (1, 2, 3) mit integriertem elektronischen Schaltkreis nach Anspruch 22, weiterhin aufweisend: eine Wärmesenke (671), welche benachbart dem Motorgehäuse (101) bereitgestellt ist, um die Welle (401) zu umgeben, und welche eine außenseitige Wandoberfläche (675) hat, welche bezüglich der Welle (401) geneigt ist, wobei das Halbleitermodul (10, 20) auf der außenseitigen Wandoberfläche der Wärmesenke (671) bereitgestellt ist, und wobei ein Kondensator (701 bis 706) radial außerhalb des Halbleitermoduls bereitgestellt ist.