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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuerungsvorrichtung.
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Im Stand der Technik wurde eine elektronische Steuerungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine Leiterplatte, auf der elektronische Bauteile montiert sind, und ein Abstrahlelement umfasst, das an der Leiterplatte fixiert ist und Wärme abstrahlt, die von den elektronischen Bauteilen erzeugt wird.
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Die ungeprüfte
japanische Patentanmeldung mit der Nummer 2010-132103 offenbart eine elektronische Steuerungsvorrichtung, die geeignet ist, eine Bremskraft eines Fahrzeugs durch Ansteuern eines Motors als elektrischen Aktuator durch eine Betätigung eines Fahrzeugführers zu steuern. In der elektronischen Steuerungsvorrichtung ist eine Steuerungsschaltung zum Ansteuern des Motors in einem kastenförmigen Gehäuse aus Metall untergebracht. Auf einer Außenfläche des Gehäuses ist eine Mehrzahl von Rippen herausragend ausgebildet, sodass die Wärme, die von einem wärmeerzeugenden Bauteil, wie z. B. einem Schaltelement einer Inverterschaltung, unter den elektronischen die Steuerungsschaltung bildenden Bauteilen erzeugt wird, von der gerippten Außenfläche des Gehäuses zur Außenseite abgestrahlt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die elektronische Steuerungsvorrichtung des oben beschriebenen Standes der Technik ist jedoch ohne Berücksichtigung einer Wärmeabstrahlung unter Verwendung einer Luftströmung innerhalb des Gehäuses aufgebaut. Es ist daher wünschenswert, den Effekt zur Kühlung des wärmeerzeugenden Bauteils zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben beschrieben technologische Problem entwickelt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Steuerungsvorrichtung bereitzustellen, die eine effektive Kühlung eines wärmeerzeugenden Bauteils unter Verwendung einer Luftströmung im Innern eines Gehäuses der elektronischen Steuerungsvorrichtung bereitstellen kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei der elektronischen Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Wärme, die vom wärmeerzeugenden Bauteil zum vorragenden Bereich übertragen wird, zur Außenseite des Gehäuses unter Verwendung von Luft abgestrahlt bzw. abgeführt, die zwischen der Lüftungsöffnung und der Verbindungsöffnung strömt. Demzufolge kann die elektronische Steuerungsvorrichtung das wärmeerzeugende Bauteil wirksam kühlen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines elektrischen Aktuators bereitgestellt, umfassend:
ein Gehäuse, das an einem Aktuator-Gehäuse des elektrischen Aktuators fixierbar ist;
eine Leiterplatte, die im Gehäuse untergebracht ist, auf der elektronische Bauteile einschließlich eines wärmeerzeugenden Bauteils montiert sind;
ein vorragender Bereich, der von einer Innenseite des Gehäuses vorragt, wobei ein Teilbereich der Leiterplatte, auf dem das wärmeerzeugende Bauteil montiert ist, sich auf dem vorragenden Bereich befindet;
ein Luftkanal, der zwischen der Innenseite des Gehäuses, der Leiterplatte und einer Außenumfangsfläche des vorragenden Bereichs ausgebildet ist;
eine Lüftungsöffnung, die sich durch das Gehäuse erstreckt, um den Luftkanal und eine Außenseite des Gehäuses miteinander zu verbinden; und
eine Verbindungsöffnung, die sich durch das Gehäuse erstreckt, sodass ein Innenraum des Aktuator-Gehäuses und der Luftkanal durch die Verbindungsöffnung miteinander verbunden sind, wenn das Gehäuse am Aktuator-Gehäuse befestigt ist,
wobei der Luftkanal eine Luftströmung bzw. Luftzirkulation zwischen der Lüftungsöffnung und der Verbindungsöffnung ermöglicht, wenn der elektrische Aktuator in einem Zustand angetrieben wird, bei dem das Gehäuse am Aktuator-Gehäuse befestigt ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigt:
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1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Aktuator-Einheit, an der eine elektronische Steuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
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2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der in 1 dargestellten Aktuator-Einheit aus einer zu der von 1 unterschiedlichen Blickrichtung;
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3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Motor-Steuerungsvorrichtung, die als die elektronische Steuerungsvorrichtung dient, die in 1 dargestellt ist;
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4 eine perspektivische Ansicht eines Leistungsmoduls der in 3 dargestellten Motor-Steuerungsvorrichtung;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses der in 3 dargestellten Motor-Steuerungsvorrichtung;
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6 eine perspektivische Schnittansicht der Motor-Steuerungsvorrichtung von 1 längs einer in 5 dargestellten Linie A-A;
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7 eine perspektivische Schnittansicht der in 6 dargestellten Motor-Steuerungsvorrichtung längs einer in 6 dargestellten Linie B-B; und
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8 eine perspektivische Schnittdarstellung der in 6 dargestellten Motor-Steuerungsvorrichtung längs einer in 6 dargestellten Linie C-C.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit Bezug auf 1 bis 8 wird eine elektronische Steuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. In dieser Ausführungsform wird die elektronische Steuerungsvorrichtung bei einer Aktuator-Einheit eingesetzt, die in einer elektrischen Bremskraft-Verstärkungsvorrichtung verwendet wird, die an einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeug, montiert ist. Zum einfacheren Verständnis werden mehrere Richtungsbezeichnungen, wie zum Beispiel ”obere”, ”nach oben”, ”nach unten”, usw. in der nachfolgenden Beschreibung verwendet, die jedoch lediglich Blickrichtungen in den Zeichnungen kennzeichnen.
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Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst eine Aktuator-Einheit 1 einen Elektromotor 2 als elektrischen Aktuator, der von einem Dreiphasen-Wechselstrom angetrieben wird, um einen Flüssigkeitsdruck einer Bremsflüssigkeit zu steuern/zu regeln, und eine Motor-Steuerungsvorrichtung 3 als elektronische Steuerungsvorrichtung, die den Elektromotor 2 gemäß einer Bremsenbetätigung durch den Fahrzeugführer oder einem Betriebszustand des Fahrzeugs antreibt und steuert. Der Elektromotor 2 betätigt einen sogenannten Kugelumlaufspindelmechanismus (nicht dargestellt), um einen Kolben (nicht dargestellt) in eine Vorwärtsrichtung und eine Rückwärtsrichtung zu bewegen, um dadurch den Flüssigkeitsdruck der Bremsflüssigkeit zu regeln.
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Der Elektromotor 2 umfasst ein Motorgehäuse 4 als Aktuator-Gehäuse, das ein Paar von Sockeln 5 auf dessen Außenfläche aufweist. Die beiden Sockel 5 erstrecken sich in Axialrichtung des Elektromotors 2 und sind mit einem vorgegebenen Zwischenabstand in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Elektromotors 2 voneinander beabstandet. Jeder Sockel 5 umfasst einen Sitzbereich, der sich von beiden Endbereichen des Sockels 5 nach oben erstreckt und eine ringförmige Sitzfläche 6 auf seinem oberen Ende aufweist. Eine Gewindebohrung 6a ist im Sitzbereich ausgebildet und zur Sitzfläche 6 geöffnet. Die Motor-Steuerungsvorrichtung 3 umfasst ein im Wesentlichen rechteckiges kastenförmiges Gehäuse 7, das aus einem Behälter 12 und einer Abdeckung 15 gebildet wird, was später beschrieben wird. Der Behälter 12 umfasst vier Beine 8, die sich entsprechend auf die Sitzflächen 6 des Motorgehäuses 4 aufsetzen. Die Motor-Steuerungsvorrichtung 3 wird am Elektromotor 2 durch vier Befestigungsschrauben 9 befestigt, die sich durch die Beine 8 des Behälters 12 erstrecken und in die Gewindebohrungen 6a des Motorgehäuses 4 eingeschraubt werden.
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Wie in 1 bis 3 dargestellt, umfasst der Behälter 12 des Gehäuses 7 eine Bodenwand 13 und eine Umfangsseitenwand 14, die sich von einem Umfang der Bodenwand 13 nach oben erstreckt. Der Behälter 12 ist in einer Kastenform ausgebildet, die in der Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form und ein oberes offenes Ende aufweist. Die Abdeckung 15 deckt das offene Ende des Behälters 12 ab. Die Abdeckung 15 ist in der Draufsicht in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet. Der Behälter 12 ist am Motorgehäuse 4 in einer derartigen Lage bzw. Stellung montiert, dass die Bodenwand 13 der Seite des Motorgehäuses 4 gegenüberliegt. Der Behälter 12 besteht aus Metall und ist aus einem sogenannten Aluminium-Druckguss gegossen. Die Abdeckung 15 besteht aus Metall und ist durch Stanzen einer Metallplatte ausgebildet.
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Andererseits umfasst das Motorgehäuse 4 eine im Wesentlichen rechteckige rohrförmige Wand 10, die sich von der Außenseite des Motorgehäuses 4 zwischen den gegenüberliegenden Sockeln 5 nach oben erstreckt. Wenn das Gehäuse 7 der Motor-Steuerungsvorrichtung 3 am Motorgehäuse 4 fixiert bzw. befestigt ist, liegen ein Statorverbindungsbereich 20 und ein Sensorverbindungsbereich 23 der Motor-Steuerungsvorrichtung 3 zu einer Innenseite des Motorgehäuses 4 über eine Innenöffnung 11 der rohrförmigen Wand 10 frei und sind mit einem Stator (nicht dargestellt) bzw. einem Drehpositionssensor (nicht dargestellt) im Motorgehäuse 4 verbunden. Wie allgemein bekannt, erfasst der Drehpositionssensor eine Drehposition eines Rotors (nicht dargestellt), der im Motorgehäuse 4 angeordnet ist. Die Motor-Steuerungsvorrichtung 3 steuert den Elektromotor 2 gemäß einem Ausgabesignal des Drehpositionssensors. Die rohrförmige Wand 10 weist eine geschlossene schleifenförmige Nut 10a auf deren oberer Stirnseite auf. Das Motorgehäuse 4 ist von außen durch eine Dichtung (nicht dargestellt) abgedichtet, die in der Nut 10a angeordnet und in einen Druckkontakt mit der Bodenwand 13 des Behälters 12 gebracht ist.
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Das Gehäuse 7 der Motor-Steuerungsvorrichtung 3 beherbergt ein Leistungsmodul 16 und ein Steuerungsmodul 17, die in dieser Reihenfolge auf die Bodenwand 13 des Behälters 12 mit einem vorgegebenen Zwischenabstand gestapelt sind. Das Leistungsmodul 16 entspricht einer Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Das Leistungsmodul 16 ist aus einem Harzmaterial hergestellt. Wie in 3 und 4 dargestellt, weist das Leistungsmodul 16 eine im Wesentlichen ebene Plattenform auf und umfasst eine plattenförmige Grundplatte 18, verschiedene elektronische Bauteile, die auf einer Bauteil-Montagefläche 18a der Grundplatte 18 montiert sind, einen externen Steckverbinder 19, der einstückig mit einer Kopfseite der Grundplatte 18 ausgebildet ist, den Stator-Verbindungsbereich 20, der auf der Bauteil-Montagefläche 18a angeordnet ist, und den Sensorverbindungsbereich 23, der auf der Bauteil-Montagefläche 18a angeordnet ist. Die Grundplatte 18 weist mehrere darin eingebettete metallische Stromführungsschienen auf. Die Bauteil-Montagefläche 18a der Grundplatte 18 ist gegenüber der Seite der Bodenwand 13 des Behälters 12 angeordnet. Der externe Steckverbinder 19 liegt zu einer Außenseite des Behälters 12 durch eine im Behälter 12 ausgebildete Öffnung 36 frei und dient zur Verbindung des Leistungsmoduls 16 mit einer externen elektronischen Einrichtung, um ein Signal und elektrische Energie zwischen diesen zu übertragen. Der Stator-Verbindungsbereich 20 ist so angeordnet, dass er aus einem im Wesentlichen mittigen Teilbereich der Bauteil-Montagefläche 18a herausragt und ist mit dem Stator (nicht dargestellt) des Elektromotors 2 elektrisch verbunden. Der Sensorverbindungsbereich 23 ist so angeordnet, dass er aus der Bauteil-Montagefläche 18a auf einem Seitenbereich der Grundplatte 18 nach oben herausragt, die auf der zum Stator-Verbindungsbereich 20 entgegengesetzten Seite liegt. Der Sensorverbindungsbereich 23 ist mit dem Drehpositionssensor (nicht dargestellt) des Elektromotors 2 elektrisch verbunden.
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Der Stator-Verbindungsbereich 20 umfasst drei Stromanschlussklemmen 21 und einen Abdeckbereich 22, der einen Fußbereich der jeweiligen Stromanschlussklemmen 21 abdeckt. Die Stromanschlussklemmen 21 sind Verbindungselemente, die zueinander ausgerichtet in einer senkrechten Richtung zur Kopfseite der Grundplatte 18 angeordnet sind, entlang der der externe Anschluss ausgebildet ist. Der Abdeckbereich 22 ist so angeordnet, dass er aus der Bauteil-Montagefläche 18a der Grundplatte 18 herausragt und eine im Wesentlichen längliche rechteckige Querschnittsform aufweist. Andererseits umfasst der Sensorverbindungsbereich 23 ein Steckverbindergehäuse mit einer im Wesentlichen länglichen rechteckigen Querschnittsform, das in eine Richtung parallel zur Ausrichtungsrichtung der Stromanschlussklemmen 21 erstreckt. Eine Mehrzahl von Anschlussklemmen (nicht dargestellt) sind im Steckverbindergehäuse untergebracht.
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Nachfolgend werden die elektronischen Bauteile, die auf der Bauteil-Montagefläche 18a des Leistungsmoduls 16 montiert sind, detailliert beschrieben. Wie in 4 dargestellt, ist ein Schaltelement-Montageabschnitt A als Montageabschnitt eines wärmeerzeugenden Bauteils auf der Bauteil-Montagefläche 18a zwischen dem Stator-Verbindungsbereich 20 und dem Sensorverbindungsbereich 23 ausgebildet. Der Schaltelement-Montageabschnitt A ist von einem vorstehenden Rahmen 18b umgeben, der in der Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist. Sechs Schaltelemente 24, die wärmeerzeugende Bauteile sind, sind im Schaltelement-Montageabschnitt A montiert. Die sechs Schaltelemente 24 bilden eine allgemein bekannte Inverterschaltung, welche einen durch den externen Steckverbinder 19 zugeführten Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom umwandelt. Der von der Inverterschaltung ausgegebene Dreiphasen-Wechselstrom wird dem Elektromotor 2 durch den Stator-Verbindungsbereich 20 zugeführt und treibt den Elektromotor 2 rotierend an. In dieser Ausführungsform wird ein sogenannter MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) für die jeweiligen Schaltelemente 24 verwendet.
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Auf der Bauteil-Montagefläche 18a der Grundplatte 18 sind ferner ein Paar von ersten Elektrolytkondensatoren 25, ein Paar von zweiten Elektrolytkondensatoren 26, eine Mehrzahl von Keramikkondensatoren 27, eine Mehrzahl von Parallelkondensatoren 28 zum Erfassen eines Stroms, ein Paar von Relais 29 zum Schutz der Schaltung, eine Normalmodus-Spule 30 und eine Common-Mode- bzw. Gleichtakt-Spule 31 montiert. Die ersten Elektrolytkondensatoren 25 sind in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, die sich von der Bauteil-Montagefläche 18a in eine Richtung senkrecht zur Bauteil-Montagefläche 18a erstreckt. Die zweiten Elektrolytkondensatoren 26 sind ebenfalls in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, die sich von der Bauteil-Montagefläche 18a in eine Richtung senkrecht zur Bauteil-Montagefläche 18a erstreckt und weisen eine Axiallänge auf, die kürzer als die der ersten Elektrolytkondensatoren 25 ist. Die jeweiligen Spulen 30, 31 dienen als Rauschfilter-Bauteil, das ein Rauschen ebenso wie die ersten und zweiten Elektrolytkondensatoren 25, 26 reduziert. Die ersten Elektrolytkondensatoren 25 und die Normalmodus-Spule 30 sind auf der Bauteil-Montagefläche 18a am anderen Endbereich der Grundplatte 18 angeordnet, der auf der zum externen Steckverbinder 19 gegenüberliegenden Seite liegt. Die zweite Elektrolytkondensatoren 26, die Gleichtakt-Spule 31 und die Relais 29 sind auf der Bauteil-Montagefläche 18a auf der zum Sensorverbindungsbereich 23 gegenüberliegenden Seite, d. h. auf dem anderen Seitenbereich der Grundplatte 18 angeordnet. Der Stator-Verbindungsbereich 20 ist zwischen der Seite, auf der der Sensorverbindungsbereich 23 vorgesehen ist, und der Seite angeordnet, auf der die zweiten Elektrolytkondensatoren 26, die Gleichtakt-Spule 31 und die Relais 29 vorgesehen sind.
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Die Grundplatte 18 weist Montagedurchgangslöcher 32 in der Nähe ihrer vier Ecken und in der Nähe der vier Ecken des Schaltelement-Montageabschnitts A auf. Das Leistungsmodul 16 ist am Behälter 12 durch eine Mehrzahl von Leistungsmodul-Befestigungsschrauben 33 befestigt, die sich jeweils durch die Montagedurchgangslöcher 32 erstrecken.
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Die Grundplatte 18 weist eine Steuerungsmodul-Abstützfläche auf, die auf der zur Bauteil-Montagefläche 18a gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, d. h., die der Abdeckung 15 zugewandt ist, auf der eine Mehrzahl von im Wesentlichen zylindrischen Steuerungsmodul-Abstützbereiche 34 und eine Mehrzahl von Rasthaken 35 nach oben aus der Steuerungsmodul-Montagefläche vorragend ausgebildet sind. Das Steuerungsmodul 17 sitzt auf Steuerungsmodul-Abstützbereichen 34 mit einem vorgegebenem Abstand von der Grundplatte 18 und wird durch die Rasthaken 35 in einer sogenannten Snap-Fit- bzw. Rasthakenverbindung gehalten.
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Das Steuerungsmodul 17 umfasst ein Trägermaterial, das aus einem nicht leitenden Harzmaterial, wie z. B. einem Glasfaser-Epoxidharz, hergestellt ist. Auf einer Oberseiten- und einer Rückseitenfläche des Substrats sind leitfähige Muster (nicht dargestellt) ausgebildet. Auf dem Trägermaterial sind mehrere elektronische Bauteile (nicht dargestellt) montiert. Das Steuerungsmodul 17 ist mit dem Leistungsmodul 16 über mehrere Anschlussklemmen elektrisch verbunden, die aus der Grundplatte 18 des Leistungsmoduls 16 herausragen. Das Steuerungsmodul 17 empfängt Informationen bezüglich einer Bremsenbetätigung durch den Fahrzeugführer und einen Fahrzustand des Fahrzeugs über den externen Sterckverbinder 19, generiert ein Ansteuerungsbefehlsignal auf der Basis der Informationen und gibt das Ansteuerungsbefehlssignal an die entsprechenden Schaltelemente 24 aus, um dadurch die jeweiligen Schaltelemente 24 zu betätigen, den Elektromotor 2 anzutreiben.
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Wie in 5 bis 8 dargestellt, umfasst die Umfangsseitenwand 14 des Behälters 12 eine erste Wand 14a, eine zweite Wand 14b, die der ersten Wand 14a gegenüberliegt, eine dritte Wand 14c, die sich zwischen den ersten und zweiten Wänden 14a 14b erstreckt und sich relativ dazu abwinkelt, und eine vierte Wand 14d, die der dritten Wand 14c gegenüberliegt.
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Die erste Wand 14a weist eine Öffnung 36 auf, durch die sich der externe Steckverbinder 19 des Leistungsmoduls 16 erstreckt. Die Öffnung 36 erstreckt sich von einem oberen Rand der ersten Wand 14a nach unten, sodass fast die gesamte Fläche der ersten Wand 14a ausgeschnitten ist. Die Öffnung 36 entspricht einem Flansch 19a an einem Fußbereich des externen Steckverbinders 19. Der Flansch 19a ist an einem Umfangsrand der Öffnung 36 durch ein selbstlebendes Dichtungsmaterial (nicht dargestellt) befestigt. Die dritte Wand 14c, die sich von der ersten Wand 14a erstreckt und relativ zur ersten Wand 14a abwinkelt, weist Kühlrippen 12a auf deren Außenseite auf.
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Ein oberes Kopfende des Randes der Umfangsseitenwand 14 des Behälters 12 und ein oberes Ende des Randes des Flansch 19a des externen Steckverbinders 19 sind mit einer Dichtungsnut 46 ausgebildet, die eine geschlossene Schlaufenform aufweist. Die Abdeckung 15 weist einen Vorsprungsbereich 47 auf, der längs eines Außenumfangsrandes der Abdeckung 15 ausgebildet ist. Die Abdeckung 15 wird am Behälter 12 durch Festziehen einer Mehrzahl von Abdeckungs-Montageschrauben 48 (siehe 3) so befestigt, dass der Vorsprungsbereich 47 mit der Dichtungsnut 46 in Eingriff ist. Vorher wird ein Klebstoff (nicht dargestellt) mit Abdichtungseigenschaften auf die Dichtungsnut 46 gestrichen, um dadurch einen Abstand zwischen der Abdeckung 15 und dem Behälter 12 abzudichten.
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Die Bodenwand 13 des Gehäuses 12 umfasst im Wesentlichen zylindrische Leistungsmodul-Abstützbereiche 37, die in der Nähe der vier Ecken der Bodenwand 13 in Richtung zur Abdeckung 15 vorragen. Zudem umfasst die Bodenwand 13 einen blockförmigen Vorsprung 38, der eine im Wesentlichen rechteckige Form in einer Draufsicht aufweist und von einem Bereich, der dem Schaltelement-Montageabschnitt A der Grundplatte 18 des Leistungsmoduls 16 entspricht, in Richtung zur Abdeckung 15 vorragt. Der blockförmige Vorsprung 38 entspricht einem vorragenden Bereich gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Der blockförmige Vorsprung 38 erstreckt sich von einem im Wesentlichen mittigen Bereich der dritten Wand 14c, die Kühlrippen 12a auf der Außenseite aufweist, in Richtung zur vierten Wand 14d. Anhand dieses Aufbaus des blockförmigen Vorsprungs 38 wird ein Raum, der im Wesentlichen eine U-Form in einer Draufsicht aufweist, zwischen der Umfangsseitenwand 14 und dem blockförmigen Vorsprung 38, genauer gesagt zwischen der ersten Wand 14a, der zweiten Wand 14b, der vierten Wand 14d und dem blockförmigen Vorsprung 38 gebildet. Dieser Raum dient als Aufnahmeraum, in dem die Rauschfilter-Bauteile, die auf der Bauteil-Montagefläche 18a des Leistungsmoduls 16, d. h. die ersten und zweiten Elektrolytkondensatoren 25, 26, die Normalmodus-Spule 30 und die Gleichtakt-Spule 31, untergebracht sind. Zudem sind die jeweiligen Schaltelemente 24 auf einer Oberseite des blockförmigen Vorsprungs 38 mittels eines wärmeleitenden Materials 50 angeordnet, was später beschrieben wird. Eine Steckverbinder-Einstecköffnung 40 ist im blockförmigen Vorsprung 38 auf der Seite der dritten Wand 14c ausgebildet, die versetzt zu einer Position ist, an der jeweiligen Schaltelemente 24 angeordnet sind.
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Eine Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 ist als Verbindungsöffnung an einer Position auf der Bodenwand 13 des Gehäuses 12, die dem Stator-Verbindungsbereich 20 des Leistungsmoduls 16 entspricht, d. h. an einer Position auf der Seite einer senkrechten Fläche des blockförmigen Vorsprungs 38 ausgebildet, die auf der Seite der vierten Wand 14d liegt. Die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 ist in Form eines Schlitzes ausgebildet, der sich längs eines Eckenbereichs 38b erstreckt, an dem die senkrechte Fläche des blockförmigen Vorsprungs 38 und die Bodenwand 13 des Behälters 12 miteinander zusammenstoßen.
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Zudem ist eine im Wesentlichen kreisförmige Lüftungsöffnung 41 in der dritten Wand 14c auf der Seite der zweiten Wand 14b ausgebildet, die vom blockförmigen Vorsprung 38 versetzt ist. Die Lüftungsöffnung 41 erstreckt sich durch die dritte Wand 14c, an der ein Lüftungsfilter 42 angebracht ist. Der Lüftungsfilter 42 ermöglicht einen Luftdurchtritt, hemmt oder verhindert jedoch einen Wasserdurchtritt.
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Das Leistungsmodul 16 ist am Behälter 12 folgendermaßen befestigt. Der Stator-Verbindungsbereich 20 des Leistungsmoduls 16 wird in die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 des Behälters 12 eingesteckt und der Sensor-Verbindungsbereich 23 des Leistungsmoduls 16 wird in die Steckverbinder-Einstecköffnung 40 des Gehäuses 12 eingesteckt. Dabei wird die Grundplatte 18 des Leistungsmoduls 16 auf die Leistungsmodul-Abstützbereiche 37 und den blockförmigen Vorsprung 38 gesetzt. In diesem Zustand werden die Leistungsmodul-Befestigungsschrauben 33 in die Gewindebohrungen 37a, 38a eingeschraubt, die in den Leistungsmodul-Abstützbereichen 37 und dem blockförmigen Vorsprung 38 entsprechend ausgebildet sind, und festgezogen. Das Leistungsmodul 16 wird somit am Gehäuse 12 befestigt und fixiert. Folglich wird das Leistungsmodul 16 mit dem vorgegebenen Abstand zwischen der Grundplatte 18 des Leistungsmoduls 16 und der Bodenwand 13 des Behälters 12 ortsfest gehalten. Die jeweiligen Schaltelemente 24, die auf dem Schaltelement-Montageabschnitt A der Grundplatte 18 montiert sind, werden mit der Oberseite des blockförmigen Vorsprungs 38 in Kontakt gebracht.
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Das wärmeleitende Material 50 wird zwischen die Oberseite des blockförmigen Vorsprungs 38 und die jeweiligen Schaltelemente 24 eingefügt, sodass Wärme, die von den jeweiligen Schaltelementen 24 erzeugt wird, durch das wärmeleitende Material 50 zum blockförmigen Vorsprung 38 übertragen wird. Mit der Bereitstellung des wärmeleitenden Materials 50 kann ein enger Kontakt der jeweiligen Schaltelemente 24 mit dem wärmeleitenden Material 50 sichergestellt werden, um dadurch eine Wärmeleitung von den jeweiligen Schaltelementen 24 zum blockförmigen Vorsprung 38 zu verbessern. Eine elastische Folie aus Silikon oder dergleichen und flüssiges Fett können als wärmeleitendes Material 50 verwendet werden. Alternativ können die jeweiligen Schaltelemente 24 mit dem blockförmigen Vorsprung 38 ohne Dazwischenfügen des wärmeleitenden Materials 50 direkt in Kontakt gebracht werden.
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Im Raum, der in einer Draufsicht im Wesentlichen eine U-Form aufweist, der zwischen der Umfangsseitenwand 14 des Behälters 12 und dem blockförmigen Vorsprung 38 ausgebildet ist, sind die elektronischen Bauteile, die auf der Bauteil-Montagefläche 18a des Leistungsmoduls 16 montiert sind, d. h. die jeweiligen Elektrolytkondensatoren 25, 26, die Normalmodus-Spule 30 und die Gleichtakt-Spule 31 untergebracht, die elektronische Bauteile sind, um die Rauschfilterfunktion zu erreichen. Diese elektronischen Bauteile liegen näher an der Umfangsseitenwand 14 und beabstandet vom blockförmigen Vorsprung 38. Aufgrund dieser Anordnung sind eine Elektrolytkondensator-Aufnahmeaussparung 44, in der ein Kopfendenbereich des ersten Elektrolytkondensators 25 aufgenommen ist, und eine Spulen-Aufnahmeaussparung 45, in der die Normalmodus-Spule 30 aufgenommen ist, in der Bodenwand 13 des Gehäuses 12 ausgebildet. Durch die derartige Befestigung des Leistungsmoduls 16 am Behälter 12 wird ein Luftspalt, der als Luftkanal 43 dient, zwischen den oben beschriebenen elektronischen Bauteilen und dem blockförmigen Vorsprung 38 erzeugt.
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Wie aus 6 und 7 ersichtlich, umfasst der Luftkanal 43 einen ersten Bereich, der auf der zum externen Steckverbinder 19 gegenüberliegenden Seite, d. h. auf der Seite des einen längs verlaufenden Endes des Behälters 12 liegt. Der erste Bereich des Luftkanals 43 ist zwischen der zweiten Wand 14b und dem blockförmigen Vorsprung 38 ausgebildet und mit einer Außenseite des Behälters 12 über die Lüftungsöffnung 41 verbunden. Der Luftkanal 43 umfasst außerdem einen zweiten Bereich, der auf einer im Wesentlichen mittigen Position des Behälters 12 in der Längsrichtung des Behälters 12 angeordnet ist. Der zweite Bereich ist zwischen der vierten Wand 14d und dem blockförmigen Vorsprung 38 ausgebildet und mit einem Innenraum des Motorgehäuses 4 (siehe 1) durch die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 verbunden. Infolge dieser Anordnung ist der Innenraum des Motorgehäuses 4 mit einer Außenseite des Motorgehäuses 4 durch den Luftkanal 43 verbunden, der im Behälter 12 ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass der Luftkanal 43, der sich zwischen der Lüftungsöffnung 41 und der Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 erstreckt, in einer Draufsicht in einer L-Form gebogen ist und eine Luftströmung zwischen der Lüftungsöffnung 41 und der Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 entlang der senkrechten Flächen des blockförmigen Bereichs 38 ermöglicht.
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Demzufolge wird in dieser Ausführungsform durch den Antrieb des Elektromotors 2 eine Luftströmung erzeugt, die durch den Luftkanal 43 zwischen der Lüftungsöffnung 41 und der Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 verläuft. Insbesondere in einem Fall, bei dem der Elektromotor 2 angetrieben wird, um ein Volumen der Luft im Motorgehäuse 4 zu verringern, wird die Luft aus dem Motorgehäuse 4 ausgestoßen und tritt durch die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 in den Behälter 12 ein und kann in eine Richtung, die sich von der Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 zur Lüftungsöffnung 41 erstreckt, d. h. in eine Richtung strömen, wie sie durch Pfeile in 6 und 7 gekennzeichnet ist. Wenn der Elektromotor 2 andererseits angetrieben wird, um das Volumen der Luft im Motorgehäuse 4 zu erhöhen, wird die Luft im Behälter 12 durch die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 in das Motorgehäuse 4 gesaugt und kann in eine Richtung, die sich von der Lüftungsöffnung 41 zur Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39, d. h. in eine Richtung strömen, die zur der durch die Pfeile in 6 und 7 gekennzeichnete Strömung entgegengesetzt ist. Als Folge davon wird über den Antrieb des Elektromotors 2 eine positive Luftströmung im Luftkanal 43 erzeugt.
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Somit wird die von den jeweiligen Schaltelementen 24 zum blockförmigen Vorsprung 38 übertragene Wärme durch die Luftströmung absorbiert, die durch den Luftkanal 43 verläuft und danach wird die Wärme aus dem Behälter 12 zur Außenseite abgeführt. Demzufolge können die jeweiligen Schaltelemente 24 wirksam gekühlt werden.
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Da die von den jeweiligen Schaltelementen 24 erzeugte Wärmemenge beim Antrieb des Elektromotors 2 groß wird, ist es möglich, eine positive Luftströmung in den Luftkanal 43 zum Zeitpunkt zu ermöglichen, an dem sich die von den jeweiligen Schaltelementen 24 erzeugte Wärmemenge erhöht. Folglich können die jeweiligen Schaltelemente 24 noch wirksamer gekühlt werden.
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Zudem ist die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 in einer Schlitzform ausgebildet, die sich längs des Eckenbereichs 38 erstreckt, an der die Bodenwand 13 des Behälters 12 und die senkrechte Fläche des blockförmigen Vorsprungs 38 auf der Seite der vierten Wand 14d des Gehäuses 12 miteinander zusammenstoßen. Durch diese Bauweise kann die durch die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 hindurchtretende Luft zum blockförmigen Vorsprung 38 in der Nähe strömen. Ferner umfasst der Luftkanal 43 den ersten Bereich, der auf der gegenüberliegenden Seite zum externen Steckverbinder 19 (d. h. auf der Seite eines längs verlaufenden Endes des Behälters 12) liegt und mit der Lüftungsöffnung 41 verbunden ist, und den zweiten Bereich, der auf der im Wesentlichen mittigen Position des Behälters 12 in der Längsrichtung des Gehäuses 12 liegt. Demzufolge ist der sich zwischen der Lüftungsöffnung 41 und der Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 erstreckende Luftkanal in der Draufsicht in eine L-Form gebogen, um dadurch eine möglichst große Länge des Luftkanals sicherzustellen. Durch diese Bauweise können die jeweiligen Schaltelemente 24 noch wirksamer gekühlt werden.
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Der blockförmige Vorsprung 38 ist ferner mit der dritten Wand 41c verbunden und kontaktiert, die die Kühlrippen auf ihrer Außenseite aufweist. Durch diesen Aufbau kann die zum blockförmigen Vorsprung 38 weitergeleitete Luft von den Kühlrippen 12a abgestrahlt werden, um dadurch das Kühlvermögen der Motor Steuerungsvorrichtung 3 zu verbessern.
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Zudem liegen die beiden Leistungsmodul-Abstützbereiche 37, die auf der Seite der zweiten Wand 14b angeordnet sind, zum Luftkanal (Luftspalt) 43 frei, der sich zwischen der Lüftungsöffnung 41 und der Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 erstreckt. Aufgrund dieses Aufbaus ist es möglich, das Leistungsmodul 16 durch die zwei Leistungsmodul-Abstützbereiche 37 zu kühlen.
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Ferner liegen die jeweiligen Elektrolytkondensatoren 24, 25 und die jeweiligen Spulen 30, 31, die am Leistungsmodul 16 montierte Rauschfilter-Bauteile sind, zum Luftkanal (Luftspalt) 43 frei, der sich zwischen der Lüftungsöffnung 41 und der Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 erstreckt. Durch diesen Aufbau können die jeweiligen Elektrolytkondensatoren 25, 26 und jeweiligen Spulen 30, 31 ebenfalls wirksam gekühlt werden.
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Ferner sind die jeweiligen Elektrolytkondensatoren 25, 26 und die jeweiligen Spulen 30, 31, die relativ große elektronische Bauteile sind, um den blockförmigen Vorsprung 38 herum angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, den Raum im Behälter 12 effektiv zu nutzen und elektronische Bauteile in einem Höhenbereich unterzubringen, der durch eine Höhe des blockförmigen Vorsprungs 38 definiert ist. Als Folge davon kann die Motor-Steuerungsvorrichtung 3 verkleinert werden.
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Darüber hinaus ist das elektronische Bauteil mit einer größeren Höhe als die Höhe des blockförmigen Vorsprungs 38, wie z. B. die ersten Elektrolytkondensatoren 25, auf der Seite der zweiten Wand 14b angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Elektrolytkondensator-Aufnahmeaussparung 44 derart gewölbt ausgebildet werden, dass die Bodenwand 13 des Behälters 12 zur Innenseite des Motorgehäuses 4 eingebuchtet bzw. vertieft ist. Das heißt, die Elektrolytkondensator-Aufnahmeaussparung kann so ausgebildet werden, dass sie sich in einen ungenutzten Raum zwischen der Motor-Steuerungsvorrichtung 3 und dem Motorgehäuse 4 erstreckt, was zur Verhinderung einer Größenzunahme des Behälters 12 zur Seite der Abdeckung 15 beiträgt.
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Die Motor-Steuerungsvorrichtung 3 gemäß dieser Ausführungsform ist so aufgebaut, dass die Luft im Behälter 12 durch den Behälter 12 strömen kann, wenn der Elektromotor 2 betätigt wird, um das Luftvolumen im Motorgehäuse 4 zu verändern. Jedoch ist in dieser Ausführungsform ein elektrischer Aktuator nicht auf den Elektromotor begrenzt und jeder andere elektrischer Aktuator, der Wärme während seines Betriebs erzeugt, kann verwendet werden. In einem solchen Fall ist es möglich, dass die Luft im Behälter 12 aufgrund der Ausdehnung der Luft, die durch die vom elektrischen Aktuator erzeugte Wärme verursacht wird, durch die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 zur Lüftungsöffnung 41 strömt. Das heißt, dass sich die Luft im Aktuator-Gehäuse des elektrischen Aktuators ausdehnt, um durch die Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung 39 in den Behälter 12 zu strömen. Danach kann die Luft durch den Behälter 12, wie durch Pfeile in 6 und 7 gekennzeichnet, durch den Behälter 12 strömen. Infolgedessen können die gleichen Effekte wie die der Ausführungsform erreicht werden.
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Außerdem ist der blockförmige Vorsprung 38 nicht auf diese Ausführungsform begrenzt, bei der sich der blockförmige Vorsprung 38 von der Umfangseitenwand 14 erstreckt. Der blockförmige Vorsprung 38 kann von der Umfangseitenwand 14 separiert sein. Selbst in einem solchen Fall kann der Luftkanal 43 wünschenswert entlang von zumindest zwei senkrechten Flächen des blockförmigen Vorsprungs 38 ausgebildet werden.
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Diese Anmeldung basiert auf einer früheren
japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2011-150504 vom 7. Juli 2011. Die gesamten Inhalte dieser
japanischen Patentanmeldung Nummer 2011-150504 werden hiermit unter Bezugnahme miteinbezogen.
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Obwohl die Erfindung zuvor mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung und Modifikationen dieser Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und deren Modifikationen beschränkt. Weitere Änderungen der oben beschriebenen Ausführungsform und Modifikationen werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Lehre einleuchten. Der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.
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Zusammenfassend ist festzustellen:
Eine elektronische Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines elektrischen Aktuators, die einen Luftkanal in einem Behälter umfasst, ist an einem Aktuator-Gehäuse des elektrischen Aktuators fixierbar. Eine Leiterplatte ist im Gehäuse untergebracht. Ein vorragender Bereich ist im Gehäuse ausgebildet, worauf sich ein Teilbereich der Leiterplatte befindet, auf der das wärmeerzeugende Bauteil montiert ist. Eine Lüftungsöffnung erstreckt sich durch das Gehäuse, um eine Verbindung zu einer Außenseite des Gehäuses herzustellen. Eine Verbindungsöffnung erstreckt sich durch das Gehäuse, um eine Verbindung zu einer Innenseite des Aktuator-Gehäuses herzustellen. Der Luftkanal ermöglicht eine Luftströmung zwischen der Lüftungsöffnung und der Verbindungsöffnung, wenn der elektrische Aktuator in einem Zustand betrieben wird, bei dem das Gehäuse am Aktuator-Gehäuse fixiert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuator-Einheit
- 2
- Elektromotor
- 3
- Motor-Steuerungsvorrichtung
- 4
- Motorgehäuse
- 5
- Sockel
- 6
- Sitzfläche
- 6a
- Gewindebohrungen
- 7
- Gehäuse
- 8
- Füße
- 9
- Befestigungsschraube
- 10
- röhrenförmige Wand
- 10a
- Nut
- 11
- Innenöffnung
- 12
- Behälter
- 12a
- Kühlrippen
- 13
- Bodenwand
- 14
- Umfangsseitenwand
- 14a
- erste Wand
- 14b
- zweite Wand
- 14c
- dritte Wand
- 14d
- vierte Wand
- 15
- Abdeckung
- 16
- Leistungsmodul
- 17
- Steuerungsmodul
- 18
- Grundplatte
- 18a
- Bauteil-Montagefläche
- 18b
- Rahmen
- 19
- Steckverbinder
- 19a
- Flansch
- 20
- Stator-Verbindungsbereich
- 21
- Stromanschlussklemme
- 22
- Abdeckbereich
- 23
- Sensor-Verbindungsbereich
- 24
- Schaltelement
- 26
- erster Elektrolytkondensator
- 26
- zweiter Elektrolytkondensator
- 27
- Keramikkondensator
- 28
- Parallelkondensator
- 29
- Relais
- 30
- Normalmodus-Spule
- 31
- Gleichtakt-Spule
- 32
- Durchgangsöffnung
- 33
- Leistungsmodul-Befestigungsschraube
- 34
- Steuerungsmodul-Abstützbereich
- 35
- Rasthaken
- 36
- Öffnung
- 37
- Leistungs-Abstützbereich
- 38
- blockförmiger Vorsprung
- 39
- Stromversorgungs-Anschlussklemmen-Einstecköffnung
- 40
- Steckverbinder-Einstecköffnung
- 41
- Lüftungsöffnung
- 42
- Lüftungsfilter
- 43
- Luftkanal
- 44
- Elektrolytkondensator-Aufnahmeaussparung
- 45
- Spulen-Aufnahmeaussparung
- 46
- Dichtungsnut
- 47
- Vorsprungsbereich
- 48
- Abdeckungs-Montageschrauben
- 50
- Wärme leitendes Material
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-132103 [0003]
- JP 2011-150504 [0052, 0052]
