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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine elektronische Steuereinheit und eine drehende elektrische Maschine, die dieselbe verwendet.
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Ein Halbeitermodul einer elektronischen Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit) für eine drehende elektrische Maschine kann während eines Betriebs große Mengen an Wärme erzeugen. Als solche kann die ECU einen Strahlkörper zum Abführen von Wärme, die durch das Halbleitermodul erzeugt wird, haben. Bei der ECU, die in einem Patentdokument 1 (das heißt, der
JP 2012 -
79 741 A ) offenbart ist, ist der Strahlkörper beispielsweise relativ zu einem Substrat auf einer gegenüberliegenden Seite des Halbleitermoduls angeordnet. Das heißt, das Substrat ist zwischen dem Halbleitermodul und dem Strahlkörper gebracht. Die Wärme des Halbleitermoduls wird daher durch das Substrat zu dem Strahlkörper übertragen.
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Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Struktur der ECU in dem Patentdokument 1 hat der Strahlkörper eine Plattenform einer vorbestimmten Dicke, um eine große Wärmekapazität zu liefern. Aufgrund dessen, dass das Substrat zwischen das Halbleitermodul und den Strahlkörper gebracht ist, ist es jedoch schwierig, Wärme von dem Halbleitermodul zu dem Strahlkörper effizient zu transportieren. Eine Wärme des Halbleitermoduls wird daher möglicherweise zurückgehalten, wodurch ein anomaler Betrieb des Halbleitermoduls verursacht wird.
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Bei der elektronischen Steuereinheit des Patentdokuments 1 hat das Halbleitermodul ferner ein Abdeckungsglied, das auf einer gegenüberliegenden Seite des Strahlkörpers des Substrats angeordnet ist. Eine Wärme des Halbleitermoduls wird durch ein Wärme leitendes Glied zu dem Abdeckungsglied übertragen. Das Abdeckungsglied soll ferner während des Betriebs des Halbleitermoduls einen Wärmetransport erleichtern. Das Abdeckungsglied hat jedoch im Vergleich zu dem Strahlkörper eine kleine Plattendicke. Die Wärmekapazität des Deckelglieds ist als ein Resultat klein. Ein Wärmetransport von dem Halbleitermodul durch das Abdeckungsglied in dem Patentdokument 1 ist daher möglicherweise nicht ausreichend.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine elektronische Steuereinheit mit einem verbesserten Wärmetransport von einem Halbleitermodul zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der zu Anspruch 1 zugehörigen abhängigen Ansprüche.
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Bei einem Beispiel zur Erläuterung eines Teilaspekts der vorliegenden Offenbarung weist die elektronische Steuereinheit ein Substrat, ein erstes Schaltungsmuster und ein zweites Schaltungsmuster, die auf dem Substrat angeordnet sind, einen Halbleiterchip, der mit dem ersten Schaltungsmuster und dem zweiten Schaltungsmuster elektrisch verbunden ist, und einen Harzkörper auf, der um einen Abschnitt des Halbleiterchips gelegt ist und eine Plattenform hat, wobei eine erste Fläche dem Substrat zugewandt ist und eine zweite Fläche von dem Substrat weg gewandt ist. Die elektronische Steuereinheit weist ferner eine erste Metallplatte, die eine Seite hat, die mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und eine andere Seite hat, die mit dem ersten Schaltungsmuster verbunden ist, einen Strahlkörper, der einen Basisabschnitt und einen ersten geformten Abschnitt hat, wobei der Basisabschnitt eine Plattenform mit einer vorbestimmten Dicke hat, der Basisabschnitt relativ zu dem Substrat auf einer gegenüberliegenden Seite des Harzkörpers angeordnet ist, und der erste geformte Abschnitt von dem Basisabschnitt zu dem ersten Schaltungsmuster vorsteht und einen ersten Spalt, der zwischen dem ersten geformten Abschnitt und dem ersten Schaltungsmuster definiert ist, bildet, und einen ersten Wärmeleiter auf, der in dem ersten Spalt angeordnet ist und von dem ersten Schaltungsmuster zu dem Strahlkörper Wärme überträgt.
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Die elektronische Steuereinheit weist ferner eine zweite Metallplatte, die relativ zu der ersten Metallplatte auf einer abgewandten Seite des Halbleiterchips angeordnet ist, um den Halbleiterchip zwischen der ersten Metallplatte und der zweiten Metallplatte einzuschieben, wobei die zweite Metallplatte eine Seite, die mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und eine andere Seite, die von der zweiten Fläche des Harzkörpers weg gewandt ist, hat, einen zweiten geformten Abschnitt des Strahlkörpers, der von dem Basisabschnitt zu der zweiten Metallplatte vorsteht, um einen zweiten Spalt, der zwischen dem zweiten geformten Abschnitt und der zweiten Metallplatte definiert ist, zu bilden, und einen zweiten Wärmeleiter auf, der in dem zweiten Spalt angeordnet ist, um eine Wärme der zweiten Metallplatte zu dem Strahlkörper zu übertragen.
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Die elektronische Steuereinheit weist außerdem einen dritten geformten Abschnitt des Strahlkörpers, der von dem Basisabschnitt und zu dem zweiten Schaltungsmuster vorsteht, um einen dritten Spalt, der zwischen dem dritten geformten Abschnitt und dem zweiten Schaltungsmuster definiert ist, zu bilden, und einen dritten Wärmeleiter, der in dem dritten Spalt angeordnet ist, um eine Wärme des zweiten Schaltungsmusters zu dem Stahlkörper zu übertragen, auf.
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Die elektronische Steuereinheit weist noch weiter einen Sockel, der von dem Basisabschnitt des Strahlkörpers vorsteht, auf, derart, dass mindestens entweder das Substrat, das erste Schaltungsmuster oder das zweite Schaltungsmuster an dem Sockel angrenzend festgemacht ist.
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Die elektronische Steuereinheit hat zusätzlich einen Träger, der von dem Basisabschnitt des Strahlkörpers zu einer Position, die an mindestens entweder das Substrat, das erste Schaltungsmuster oder das zweite Schaltungsmuster angrenzt, vorsteht.
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Die elektronische Steuereinheit hat ferner einen elektrisch isolierenden schützenden Mantel, der einen Abschnitt des ersten Schaltungsmusters, der mit dem ersten Wärmeleiter nicht in Berührung ist, bedeckt.
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Die elektronische Steuereinheit hat außerdem einen elektrisch isolierenden schützenden Mantel, der einen Abschnitt des zweiten Schaltungsmusters, der mit dem dritten Wärmeleiter nicht in Berührung ist, bedeckt.
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Der zweite geformte Abschnitt hat noch weiter eine Oberfläche, die zu dem Harzkörper gewandt ist, wobei die Oberfläche einen Bereich hat, der gleich oder größer als ein Bereich der zweiten Fläche des Harzkörpers ist.
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Die elektronische Steuereinheit hat zusätzlich mindestens eine Diode, eine IC, eine Spule oder einen Kondensator, die oder der mit dem ersten Schaltungsmuster oder dem zweiten Schaltungsmuster verbunden ist.
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Die elektronische Steuereinheit hat ferner einen ersten Luftspalt, der zwischen dem Basisabschnitt und dem Harzkörper angeordnet ist, und einen zweiten Luftspalt, der zwischen dem ersten geformten Abschnitt und dem Harzkörper angeordnet ist.
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Bei einem anderen Beispiel zur Erläuterung eines Teilaspekts der vorliegenden Offenbarung hat eine drehende elektrische Maschine eine Motorhülle, die eine zylindrische Form hat, einen Enddeckel, der an einem axialen Ende der Motorhülle positioniert ist, einen Stator, der in der Motorhülle gehäust ist, einen Rotor, der innerhalb des Stators drehbar angeordnet ist, eine Welle, die in einer Mitte des Rotors angeordnet ist, und eine Wicklung, die auf den Stator gewickelt ist. Die drehende elektrische Maschine hat ferner eine elektronische Steuereinheit, die an dem axialen Ende der Motorhülle positioniert ist und eine Versorgung der Wicklung mit einer elektrischen Leistung steuert, wobei die elektronische Steuereinheit ein Substrat, ein erstes Schaltungsmuster und ein zweites Schaltungsmuster, die auf dem Substrat angeordnet sind, und einen Halbleiterchip, der mit dem ersten Schaltungsmuster und dem zweiten Schaltungsmuster elektrisch verbunden ist, hat, und einen Harzkörper, der um einen Abschnitt des Halbleiterchips gelegt ist und eine Plattenform mit einer ersten Fläche, die zu dem Substrat gewandt ist, und einer zweiten Fläche, die von dem Substrat weg gewandt ist, hat. Die drehende elektrische Maschine hat eine erste Metallplatte, die eine Seite, die mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und eine andere Seite hat, die mit dem ersten Schaltungsmuster verbunden ist, einen Strahlkörper, der einen Basisabschnitt und einen ersten geformten Abschnitt hat, wobei der Basisabschnitt eine Plattenform mit einer vorbestimmten Dicke hat, der Basisabschnitt relativ zu dem Substrat auf einer gegenüberliegenden Seite des Harzkörpers angeordnet ist, und der erste geformte Abschnitt von dem Basisabschnitt zu dem ersten Schaltungsmuster vorsteht und einen ersten Spalt, der zwischen dem ersten geformten Abschnitt und dem ersten Schaltungsmuster definiert ist, bildet, und einen ersten Wärmeleiter, der in dem ersten Spalt angeordnet ist und von dem Schaltungsmuster zu dem Strahlkörper Wärme überträgt, derart, dass der Strahlkörper entweder (i) als ein einzelner Körper mit dem Enddeckel, (ii) getrennt von dem Enddeckel und an denselben angrenzend oder (iii) getrennt von dem Enddeckel und in einer thermischen Verbindung mit demselben gebildet ist.
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Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist bei der vorliegenden Offenbarung der erste geformte Abschnitt des Strahlkörpers gebildet und konfiguriert, um in die Nähe des ersten Schaltungsmusters vorzustehen, und das erste Wärme leitende Glied ist in dem ersten Spalt zwischen dem ersten geformten Abschnitt und dem ersten Schaltungsmuster angeordnet. Eine Wärme, die durch den Halbleiterchip erzeugt wird, wird daher durch die erste Metallplatte, das erste Schaltungsmuster und das erste Wärme leitende Glied zu der Zeit eines Betriebs des Halbleitermoduls effizient zu dem Strahlkörper übertragen. Der Basisteil des Strahlkörpers hat ferner die vorbestimmte Dicke, die eine vorbestimmte (das heißt eine große) Wärmekapazität liefert. Ein Wärmetransport von dem Halbleitermodul zu dem Strahlkörper wird dadurch erhöht. Die Größe der elektronischen Steuereinheit wird daher reduziert.
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Andere Ziele, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgesehen ist, offensichtlich. Es zeigen:
- 1A eine Querschnittsansicht einer elektronischen Steuereinheit (ECU) bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 1B eine Querschnittsansicht der ECU entlang einer Linie B-B in 1A;
- 2 eine Querschnittsansicht eines Motors, der die ECU bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung nutzt;
- 3 ein schematisches Diagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, die die ECU bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung nutzt;
- 4 eine Schaltungskonfiguration der ECU bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 5A eine Querschnittsansicht der ECU bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
- 5B eine Querschnittsansicht der ECU entlang einer Linie B-B in 5A;
- 6A eine Querschnittsansicht der ECU bei einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
- 6B eine andere Querschnittsansicht der ECU entlang einer Linie B-B in 6A.
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Hierbei zeigen sämtliche Ausführungsbeispiele lediglich Teilaspekte der Erfindung. Mehrere usführungsbeispiele einer elektronischen Steuereinheit hinsichtlich der vorliegenden Offenbarung sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden zusammen mit einer drehenden elektrischen Maschine, die eine solche elektronische Steuereinheit verwendet, beschrieben. Bei jenen Ausführungsbeispielen haben für eine Kürze der Beschreibung gleiche Teile gleiche Ziffern.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Eine elektronische Steuereinheit (ECU) bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung und eine drehende elektrische Maschine, die eine solche ECU verwendet, sind in 1A/B und 2 gezeigt. Eine drehende elektrische Maschine 110 ist beispielsweise als eine Leistungsquelle einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zum Liefern einer Unterstützung für einen Lenkbetrieb, wenn dieselbe eine Versorgung mit einer elektrischen Leistung aufnimmt, übernommen.
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3 zeigt eine gesamte Konfiguration eines Lenksystems 100, das mit einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung 109 versehen ist. Bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 109 ist auf einer Lenkquelle 102, die mit einem Lenkrad 101 verbunden ist, ein Drehmomentsensor 104 angeordnet. Der Drehmomentsensor 104 erfasst ein Lenkdrehmoment, das über das Lenkrad 101 durch einen Fahrer des Fahrzeugs an die Lenkwelle 102 angelegt ist.
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An einer Spitze der Lenkwelle 102 ist ein Ritzel 106 angeordnet, und das Ritzel 106 nimmt eine Zahnstangenwelle 107 in Eingriff. Ein Paar von Reifen 108 ist mit beiden Enden der Zahnstangenwelle 107 mit einer Spurstange oder einem ähnlichen Teil drehbar verbunden.
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Wenn der Fahrer das Lenkrad 101 dreht, dreht sich die Lenkwelle 102, die mit dem Lenkrad 101 verbunden ist, in einer solchen Struktur, und eine Drehbewegung der Lenkwelle 102 wird durch das Ritzel 106 in eine lineare Bewegung der Zahnstangenwelle 107 gewandelt. Das Paar der Reifen 108 wird in einem Winkel proportional zu einer Verschiebung bei der linearen Bewegung der Zahnstangenwelle 107 gelenkt.
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Die elektrische Servolenkvorrichtung 109 ist mit der drehenden elektrischen Maschine 117, die ein Lenkunterstützungsdrehmoment erzeugt, sowie mit einem Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 103 zum Reduzieren einer Drehungsgeschwindigkeit der drehenden elektrischen Maschine 110, um die Drehung zu der Lenkwelle 102 zu transportieren, versehen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die drehende elektrische Maschine 110 an dem Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 103 befestigt.
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Die drehende elektrische Maschine 110 ist ein bürstenloser Motor eines Dreiphasenantriebstyps und wird beispielsweise durch Aufnehmen einer Versorgung mit einer elektrischen Leistung von einer Batterie 7 angetrieben. Die drehende elektrische Maschine 110 dreht das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 103 in sowohl der Vorwärtsals auch Rückwärtsdrehungsrichtung. Die elektrische Servolenkvorrichtung 109 weist den im Vorhergehenden erwähnten Drehmomentsensor 104 und einen Geschwindigkeitssensor 105, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, auf.
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Bei einer solchen Konfiguration erzeugt die elektrische Servolenkvorrichtung 109 basierend auf Signalen von dem Drehmomentsensor 104 und dem Geschwindigkeitssensor 105 von der drehenden elektrischen Maschine 110 ein Lenkunterstützungsdrehmoment zum Unterstützen des Lenkrads 101. Das Drehmoment wird über das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 103 zu der Lenkwelle 102 übertragen.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist die drehende elektrische Maschine 110 mit einer ECU 1, einer Hülle 111, Enddeckeln 120 und 130, einem Stator 112, einem Rotor 140, einer Welle 150, einer ersten Wicklungsgruppe 18 und einer zweiten Wicklungsgruppe 19 zusammen mit anderen Teilen versehen.
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Die Hülle 111 hat eine zylindrische Form und ist aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt. Der Enddeckel 120 hat eine Plattenform und ist aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium hergestellt, und ist angeordnet, um ein Ende der Hülle 111 zu schließen. Der Enddeckel 130 hat eine Plattenform und ist aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt und angeordnet, um das andere Ende der Hülle 111 zu bedecken. Der Enddeckel 120 und der Enddeckel 130 sind mit mehreren Bolzen 113 fixiert.
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Der Stator 112 ist aus einem Metall, wie zum Beispiel Eisen, hergestellt und hat beispielsweise eine Ringform. Der Stator 112 ist innerhalb der Hülle 111 fixiert.
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Der Rotor 140 hat einen Kern 141 und einen Magneten 142. Der Kern 141 hat beispielsweise eine zylindrische Form und ist aus einem Metall, wie zum Beispiel Eisen, hergestellt. Der Magnet 142 ist an einer äußeren Wand des Kerns 141 befestigt.
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Die Welle 150 hat eine zylindrische Form, die beispielsweise aus Metall hergestellt ist. Die Welle 150 ist in einer Position angeordnet, die sich durch die Mitte des Kerns 141 des Rotors 140 erstreckt oder durch dieselbe geht.
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Ein Ende der Welle 150 ist durch ein Lager in einem Loch, das in die Mitte des Enddeckels 120 gebohrt ist, in dem Enddeckel 120 gehalten. Das andere Ende der Welle 150 ist durch ein Lager in einem anderen Loch, das in die Mitte des Enddeckels 130 gebohrt ist, in dem Enddeckel 130 gehalten. Dadurch ist der Rotor 140 in einer Innenseite des Stators 112 drehbar getragen.
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Ein Magnet 151 ist an einem Ende der Welle 150 angeordnet. Ein Ausgangsende 152 ist an dem anderen Ende der Welle 150 angeordnet. Die drehende elektrische Maschine 110 ist angeordnet, sodass das Ausgangsende 152 mit dem Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 103 in Eingriff ist.
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Die erste Wicklungsgruppe 18 und die zweite Wicklungsgruppe 19 sind angeordnet, um um den Stator 112 gewickelt zu sein. Wie in 4 gezeigt ist, weist die erste Wicklungsgruppe 18 Spulen 11, 12, 13 auf, und die zweite Wicklungsgruppe 19 weist Spulen 14, 15, 16 auf. Die erste Wicklungsgruppe 18 und die zweite Wicklungsgruppe 19 entsprechen hier einer „Wicklung“ in den Ansprüchen.
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Die ECU 1 ist an einem Ende der Hülle 111 angeordnet. Ein Deckelglied 114 ist ferner an dem gleichen Ende der Hülle 111 angeordnet. Das Deckelglied 114 wird durch Pressen eines Materials, wie zum Beispiel Aluminium, Eisen oder dergleichen, in eine Zylinderform, die einen Boden hat, gebildet. Das Deckelglied 114 ist angeordnet, um die ECU 1 zu bedecken.
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Eine elektrische Konfiguration der ECU 1 ist als Nächstes basierend auf 4 erläutert.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist die ECU 1 mit einem ersten Wechselrichter 20, einem zweiten Wechselrichter 30, einem Kondensator 6, einer Steuerung 90 zusammen mit anderen Teilen versehen.
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Der erste Wechselrichter 20 ist ein Dreiphasenwechselrichter und ist als eine Brückenschaltung von sechs Halbleitermodulen 21-26 zum Schalten einer Leitungsversorgung zu den Spulen 11, 12, 13 in der ersten Wicklungsgruppe 18 dadurch gebildet. Die Halbleitermodule 21-26 sind MOSFET (das heißt Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), die ein Typ eines Feldeffekttransistors bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiels sind. Die Halbleitermodule 21-26 können im Folgenden ferner als MOSFET 21-26 bezeichnet sein.
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Die Drains der drei MOSFET 21-23 sind mit einer oberen Sammelschienenleitung 2, die zu einem positiven Anschluss der Batterie 7 führt, verbunden. Die Source von jedem der MOSFET 21-23 ist jeweils mit der Drain von jedem der MOSFET 24-26 verbunden. Die Source von jedem der MOSFET 24-26 ist mit einer unteren Sammelschienenleitung 3, die zu einem negativen Anschluss der Batterie 7 (das heißt zu Masse) führt, verbunden.
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Ein Knotenpunkt zwischen den gepaarten MOSFET 21 und 24 ist mit einem Ende der Spule 11 verbunden. Ein Knotenpunkt zwischen den gepaarten MOSFET 22 und 25 ist mit einem Ende der Spule 12 verbunden. Ein Knotenpunkt zwischen den gepaarten MOSFET 23 und 26 ist mit einem Ende der Spule 13 verbunden.
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Der zweite Wechselrichter 30 ist ferner ein Dreiphasenwechselrichter und ist ähnlich zu dem ersten Wechselrichter 20 als eine Brückenschaltung von sechs Halbleitermodulen 31-36 zum Schalten einer Leistungsversorgung zu den Spulen 14, 15, 16 der zweiten Wicklungsgruppe 19 dadurch gebildet. Die Halbleitermodule 31-36 sind ähnlich zu den Halbleitermodulen 21-26 MOSFET. Die Halbleitermodule 31-36 können im Folgenden ferner als MOSFET 31-36 bezeichnet sein.
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Die Drains der drei MOSFET 31-33 sind mit einer oberen Sammelschienenleitung 4 verbunden, die zu einem positiven Anschluss der Batterie 7 führt. Die Source von jedem der MOSFET 31-33 ist ferner jeweils mit der Drain von jedem der MOSFET 34-36 verbunden. Die Source von jedem der MOSFET 34-36 ist mit einer unteren Sammelschienenleitung 5 verbunden, die zu einem negativen Anschluss der Batterie 7 (das heißt zu Masse) führt.
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Ein Knotenpunkt zwischen den gepaarten MOSFET 31 und 34 ist mit einem Ende der Spule 14 verbunden. Ein Knotenpunkt zwischen den gepaarten MOSFET 32 und 35 ist mit einem Ende der Spule 15 verbunden. Ein Knotenpunkt zwischen den gepaarten MOSFET 33 und 36 ist mit einem Ende der Spule 16 verbunden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat somit die ECU 1 zwei Systeme von Wechselrichtern, das heißt den ersten Wechselrichter 20 und den zweiten Wechselrichter 30. Ein System, das den ersten Wechselrichter 20 hat, kann im Folgenden als ein „erstes System“ bezeichnet sein, und ein System, das den zweiten Wechselrichter 30 hat, kann als ein „zweites System“ bezeichnet sein.
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Der Kondensator 6 ist in Verbindung mit der Batterie 7, dem ersten Wechselrichter 20 und dem zweiten Wechselrichter 30 eine Vorrichtung zum Speichern einer elektrischen Ladung. Der Kondensator 6 ergänzt eine Versorgung der MOSFET 21-26, 31-36 mit einer elektrischen Leistung. Der Kondensator 6 kann ferner Rauschkomponenten, wie zum Beispiel einen Stoßstrom, steuern.
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Die Steuerung 90 steuert eine Gesamtheit der ECU 1 und weist einen Mikrocomputer 91, ein Register (nicht dargestellt), eine Treibschaltung 92 und dergleichen auf.
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Die Steuerung 90 ist mit einem Positionssensor 93, dem Drehmomentsensor 104 und dem Geschwindigkeitssensor 105 verbunden. Dadurch ist die Steuerung 90 fähig, eine Drehungsposition θ, die eine Drehungsposition der drehenden elektrischen Maschine 110 darstellt, von dem Positionssensor 93, ein Lenkdrehmoment Tq* von dem Drehmomentsensor 104 und eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vdc von dem Geschwindigkeitssensor 105 zu gewinnen. Die Steuerung 90 ist ferner fähig, einen elektrischen Strom, der in jeder der Spulen 11-16 fließt, zu erfassen.
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Ein Verfahren, das durch die Steuerung 90 durchgeführt wird, ist als Nächstes erläutert. Das Verfahren betrifft eine Antriebssteuerung einer drehenden elektrischen Maschine 110. Obwohl das Verfahren als durch den ersten Wechselrichter 20 im Folgenden durchgeführt beschrieben ist, kann dasselbe Verfahren ebenso durch den zweiten Wechselrichter 30 durchgeführt werden.
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Die Steuerung 90 liest einen Erfassungswert eines elektrischen Stroms, der durch das Register abgespeichert wurde. Ein d-Achsen-Stromerfassungswert Id und ein q-Achsen-Stromerfassungswert Iq werden ferner basierend auf einem Wert U1 eines elektrischen Stroms der Spule 11, einem Wert V1 eines elektrischen Stroms der Spule 12 und einem Wert W1 eines elektrischen Stroms der Spule 13, die jeweils aus einem Erfassungswert eines elektrischen Stroms abgeleitet werden, und ferner basierend auf den abgeleiteten Werten U1, V1, W1 eines elektrischen Dreiphasenstroms und einer Drehungsposition θ, die durch den Positionssensor 93 gewonnen wird, berechnet.
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Die Steuerung 90 berechnet basierend auf einer Drehungsposition θ, die durch den Positionssensor 93 gewonnen wird, einem Lenkdrehmoment Tq*, das durch den Drehmomentsensor 104 gewonnen wird, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vdc, die durch den Geschwindigkeitssensor 105 gewonnen wird, einen d-Achsen-Anweisungsstrom Id* und einen q-Achsen-Anweisungsstrom Iq*. Die Steuerung 90 führt dann basierend auf dem d-Achsen-Anweisungsstrom Id*, dem q-Achsen-Anweisungsstrom Iq*, dem d-Achsen-Stromerfassungswert Id und dem q-Achsen-Stromerfassungswert Iq eine Rückkopplungssteuerberechnung eines elektrischen Stroms durch und berechnet eine d-Achsen-Anweisungsspannung Vd und eine q-Achsen-Anweisungsspannung Vq.
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Die Steuerung 90 berechnet ferner basierend auf den berechneten Anweisungsspannungen Vd, Vq und der Drehungsposition θ als Dreiphasenspannungsanweisungswerte eine U-Phasen-Anweisungsspannung Vu*, eine V-Phasen-Anweisungsspannung Vv* und eine W-Phasen-Anweisungsspannung Vw*.
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Die Steuerung 90 berechnet ferner basierend auf der Dreiphasenspannung Vu*, Vv*, Vw* und einer Kondensatorspannung Vc als Tastungsanweisungssignale eine U-Phasen-Tastung Du, eine V-Phasen-Tastung Dv und eine W-Phasen-Tastung Dw und schreibt jene Tastungen Du, Dv, Dw in das Register.
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Durch Vergleichen der Tastungsanweisungssignale mit einem PWM-Bezugssignal in der Treibschaltung 92 werden dann EIN-und-AUS-Schaltzeitpunkte der MOSFET 21-26 gesteuert.
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Durch Steuern von EIN und AUS der MOSFET 21-26 mit der Treibschaltung 92 wird eine Spannung an die Spulen (das heißt die Spulen 11-13) in jeder der drei Phasen (das heißt einer U-Phase, einer V-Phase, einer W-Phase) angelegt. Wenn sich ein Spannungsvektor kontinuierlich ändert, wird eine Sinuswellenspannung an die Spule in jeder Phase angelegt.
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Wenn eine bestimmte Spannung an die Spule in jeder Phase angelegt wird, fließt gemäß der angelegten Spannung ein elektrischer Strom in jede Spule (das heißt die Spulen 11-13). Auf eine solche Art und Weise wird ein Drehmoment (Tq1) durch den ersten Wechselrichter 20 (das heißt das erste System) in der drehenden elektrischen Maschine 110 erzeugt. Basierend auf der gleichen Steuerung für den zweiten Wechselrichter 30 (das heißt das zweite System) wie für den ersten Wechselrichter 20 wird ferner ein Drehmoment (Tq), das eine Summe des Drehmoments (Tq1) durch den ersten Wechselrichter 20 und eines Drehmoments (Tq2) durch den zweiten Wechselrichter 30 ist, in der drehenden elektrischen Maschine 110 erzeugt. Das Drehmoment (Tq), das auf eine solche Art und Weise erzeugt wird, wird dann über das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 103 in die Lenkwelle 102 eingegeben, und das eingegebene Drehmoment dient als ein Unterstützungsdrehmoment zum Unterstützen eines Lenkbetriebs eines Fahrers.
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Als Nächstes ist basierend auf den 1A/B eine physische/strukturelle Konfiguration der ECU 1 erläutert.
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Wie in 1A/B gezeigt ist, ist die ECU 1 mit einem Substrat 40, einem ersten Schaltungsmuster 51, zweiten Schaltungsmustern 52 und 53, einem Halbleitermodul 60, einem Strahlkörper 70, einem ersten Wärmeleiter 81 und dergleichen versehen.
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Das Substrat 40 ist eine gedruckte Schaltungsplatte, wie zum Beispiel eine FR-4 oder dergleichen, die beispielsweise aus einer Glasfaser, einem Epoxidharz oder dergleichen hergestellt ist. Das Substrat 40 ist auf einer relativ zu dem Enddeckel 120 gegenüberliegenden Seite des Rotors 140 angeordnet und durch das Deckelglied 114 bedeckt.
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Das erste Schaltungsmuster 51 ist aus einem metallischen Dünnfilm, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt und ist auf einer Fläche des Substrats 40, die zu dem Enddeckel 120 gewandt ist, angeordnet. Die zweiten Schaltungsmuster 52 und 53 sind aus einem metallischen Dünnfilm, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt und sind auf einer Fläche des Substrats 40, die zu dem Enddeckel 120 gewandt ist, ähnlich zu dem ersten Schaltungsmuster 51 angeordnet.
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Das erste Schaltungsmuster 51 und die zweiten Schaltungsmuster 52 und 53 sind durch verschiedene Verfahren, wie zum Beispiel ein subtraktives Verfahren oder ein additives Verfahren, auf einer Fläche des Substrats 40 gebildet.
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Das Halbleitermodul 60 weist einen Halbleiterchip 61, einen Harzkörper 62, eine erste Metallplatte 63, Anschlüsse 64 und 65 und dergleichen auf.
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Hier entspricht das Halbleitermodul 60, das in 1A/B gezeigt ist, dem Halbleitermodul 26, das in 4 gezeigt ist. Das heißt 1A/B sind Schnittansichten des Halbleitermoduls 26 der ECU 1. Obwohl das Halbleitermodul 60 (26) und seine Nähe hauptsächlich im Folgenden erläutert sind, sind andere Halbleitermodule 21-25, 32-36 und ihre Nähen auf die gleiche Art und Weise konfiguriert.
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Der Halbleiterchip 61 ist konfiguriert, um gemäß einem Steuersignal, das in das Gate eingegeben wird, zwischen der Source und der Drain eine Verbindung (das heißt einen elektrischen Strom) einzurichten und zu unterbrechen. Das heißt der Halbleiterchip 61 hat eine Schaltfunktion.
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Der Harzkörper 62 hat eine Plattenform, die aus Harz hergestellt ist, und bedeckt den Halbleiterchip 61. Dadurch ist der Halbleiterchip 61 vor einem Stoß, Feuchtigkeit etc. seiner Umgebung geschützt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Harzkörper 62 in einer rechtwinkligen Plattenform gebildet. Der Harzkörper 62 hat daher eine erste Fläche 621, eine zweite Fläche 622 auf der anderen Seite (das heißt einer Kehrseite) und vier Seitenflächen, die zwischen der Fläche 621 und der Fläche 622 positioniert sind.
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Die erste Metallplatte 63 ist in einer rechtwinkligen Plattenform, die aus einem Metall, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt ist, gebildet.
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Die erste Metallplatte 63 hat eine erste Seite, die an den Halbleiterchip 61 angrenzt, während dieselbe mit der Drain des Halbleiterchips 61 elektrisch verbunden ist. Die erste Metallplatte 63 hat eine andere Seite, die auf der gleichen Ebene wie die Fläche 621 des Harzkörpers 62 positioniert ist, indem dieselbe auf einer Seite des Harzkörpers 62, die die Fläche 621 hat, positioniert ist. Auf eine solche Art und Weise ist die erste Metallplatte 63 durch den Harzkörper 62 außer der anderen Seite bedeckt. Das heißt die andere Seite der ersten Metallplatte 63 ist von der Fläche 621 des Harzkörpers 62 freigelegt. Die andere Seite der ersten Metallplatte 63 ist durch Verwenden eines Lots 55 an das erste Schaltungsmuster 51 gelötet.
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Die Anschlüsse 64 und 65 sind aus einem Metall, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt.
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Der Anschluss 64 hat ein Ende, das mit dem Gate des Halbleiterchips elektrisch verbunden ist, und hat ein anderes Ende, das von der Seitenfläche des Harzkörpers 62 freigelegt ist. Der Anschluss 64 ist nach einem Vorstehen aus der Seitenfläche des Harzkörpers 62 zu einer Fläche 621 gebogen und ist an seiner Spitze (das heißt an dem anderen Ende) weiter in eine entgegengesetzte Richtung weg von dem Harzkörper 62 gebogen. Das andere Ende des Anschlusses 64 ist durch Verwenden eines Lots 56 an das zweite Schaltungsmuster 52 gelötet.
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Ein Ende des Anschlusses 65 ist mit der Source des Halbleiterchips 61 elektrisch verbunden, und das andere Ende desselben ist von der Seitenfläche des Harzkörpers 62 freigelegt. Der Anschluss 65 wird, nachdem derselbe aus der Seitenoberfläche des Harzkörpers 62 vorsteht, zu einer Fläche 621 gebogen und wird weiter an der Spitze (das heißt dem anderen Ende) desselben in einer entgegengesetzten Richtung weg von dem Harzkörper 62 gebogen. Das andere Ende des Anschlusses 65 ist an das zweite Schaltungsmuster 53 gelötet.
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Wie im Vorhergehenden erwähnt ist, ist das Halbleitermodul 60 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer Fläche des Substrats 40, die zu dem Enddeckel 120 gewandt ist, oberflächenangebracht. Das heißt das Halbleitermodul 60 ist ein elektronisches Teil eines SMD-Typs. An der ECU 1 sind zwölf Stücke der Halbleitermodule 60 (das heißt 21-26, 31-36) angebracht.
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Der Strahlkörper 60 ist aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt und hat zusammen mit anderen Teilen einen Basisabschnitt 21 und einen ersten geformten Abschnitt 72.
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Der Basisabschnitt 71 ist in einer Plattenform einer vorbestimmten Dicke gebildet und auf einer relativ zu dem Substrat 40 gegenüberliegenden Seite des Halbleitermoduls 60 angeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Basisabschnitt 71 als ein einzelner Körper mit dem Enddeckel 120 auf einer relativ zu dem Enddeckel 120 abgewandten Seite des Rotors 140 gebildet. In diesem Fall ist der Basisabschnitt 71 konfiguriert, um ein Volumen und eine Dicke zu haben, die jeweils größer als das Volumen und die Dicke des Deckelglieds 114 sind. Natürlicherweise sind das Volumen und die Dicke des Basisabschnitts 71 und des Enddeckels 120 in einem einzelnen Körper jeweils größer als das Volumen und die Dicke des Deckelglieds 114.
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Der erste geformte Abschnitt 72 steht von dem Basisabschnitt 71 in eine Nähe des ersten Schaltungsmusters 51 vor und definiert einen ersten Spalt S1, der ein Raum zwischen dem Teil 72 und dem ersten Schaltungsmuster 51 ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste geformte Abschnitt 72 in einer rechtwinkligen Säulenform gebildet.
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Der erste Wärmeleiter 81 ist beispielsweise aus einem Glasfasergewebe, das eine vorbestimmte Dicke hat, hergestellt. Silikongummi enthaltende Füllstoffe, wie zum Beispiel Bornitrid, Aluminiumoxid oder dergleichen, sind beispielsweise auf beiden Oberflächen des ersten Wärmeleiters 81 aufgebracht. Der erste Wärmeleiter 81 hat dadurch eine vergleichsweise hohe elektrische Isolations- und Wärmeleitfähigkeit. Der erste Wärmeleiter 81 ist ferner elastisch verformbar, da der erste Wärmeleiter 81 Silikongummi enthält. Der erste Wärmeleiter 81 ist zwischen dem ersten Schaltungsmuster 51 und dem ersten geformten Abschnitt 72, wie es in 1A und 1B gezeigt ist, positioniert. Das heißt der erste Wärmeleiter 81 ist in dem ersten Spalt S1 angeordnet.
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Wie in 1A gezeigt ist, ist durch den Basisabschnitt 71 und die Enddeckel 120 entlang einer Dickenrichtung des Plattenformstrahlkörpers 70 ein Loch 73 gebohrt, das sowohl den Basisabschnitt 71 als auch den Enddeckel 120 durchdringt. Ein Ende der Spule 13 ist in das Loch 73 eingeführt. Ein Ende der Spule 13 ist ferner in ein Loch 41, das in das Substrat 40 und das erste Schaltungsmuster 51 gebohrt ist, eingeführt. Das Loch 41 ist mit einem Lot 57 aufgefüllt. Ein Ende der Spule 13 ist dadurch an dem Substrat 40 fixiert, während dasselbe mit dem ersten Schaltungsmuster 51 elektrisch verbunden ist (das heißt gelötet ist).
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Wie in 2 gezeigt ist, hat bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Strahlkörper 70 einen Sockel 76 und einen Träger 78.
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Der Sockel 76 steht von dem Basisabschnitt 71 des Strahlkörpers 70 vor, um das Substrat 40 zu berühren. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind mehrere Sockel 76 vorgesehen. Das Substrat 40 wird in einem angrenzenden Zustand einer Berührung mit dem Sockel 76 mit einer mit einem Gewinde versehenen Schraube 77 auf den Sockel 76 geschraubt. Das erste Schaltungsmuster 51 oder die zweiten Schaltungsmuster 52, 53 können ähnlicherweise angrenzend an dem Sockel festgemacht sein. Eine Höhe des Sockels 76 von dem Basisabschnitt 71 ist hier im Wesentlichen gleich einer Gesamtsumme einer Höhe des ersten geformten Abschnitts 72 von dem Basisabschnitt 71 und einer Dicke des ersten Spalts S1 plus dem ersten Schaltungsmuster 51. Das Substrat 40 wird dadurch an dem Sockel 76 fixiert, wobei der erste Spalt S1 zwischen dem ersten geformten Abschnitt 72 und dem ersten Schaltungsmuster 51 gebildet ist.
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Der Träger 78 steht von dem Basisabschnitt 71 des Strahlkörpers 70 vor, um das Substrat 40 zu berühren. In diesem Fall ist eine Höhe des Trägers 78 von dem Basisabschnitt 71 ähnlich zu dem Sockel 76 im Wesentlichen gleich einer Gesamtsumme einer Höhe des ersten geformten Abschnitts 72 von dem Basisabschnitt 71 und einer Dicke des ersten Spalts S1 plus dem ersten Schaltungsmuster 51. Dadurch wird, selbst wenn sich das Substrat 40 beispielsweise verwindet, der erste Spalt S1 sicher zwischen dem ersten geformten Abschnitt 72 und dem ersten Schaltungsmuster 51 definiert. Der Träger 78 kann alternativ ferner an das erste Schaltungsmuster 51 und/oder die zweiten Schaltungsmuster 52, 53 angrenzen oder dieselben berühren.
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Der Träger 78 hat ferner ein kleineres Volumen als der Sockel 76, da es im Gegensatz zu dem Sockel 76 nicht erforderlich ist, dass der Träger 78 durch die mit einem Gewinde versehene Schraube 47 an dem Substrat 40 fixiert ist.
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Der erste Spalt S1 ist durch den Sockel 76 und den Träger 78 sicher gebildet, und die Isolation zwischen dem ersten Schaltungsmuster 51 und dem ersten geformten Abschnitt 72 wird sicher eingerichtet.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat das Substrat 40 auf einer abgewandten Seitenfläche, die abgewandt von dem Halbleitermodul 60 ist, den Kondensator 6, den Mikrocomputer 91, die Treibschaltung 92 und dergleichen, die daran angebracht sind. Der Kondensator 6, der Mikrocomputer 91 und die Treibschaltung können ferner an einer anderen Fläche des Substrats 40, die zu dem Halbleitermodul 60 gewandt ist, angebracht sein. Auf der gleichen Fläche (das heißt einer Seitenfläche des Moduls 60) des Substrats 40 an einer Position, auf die eine Achse der Welle 150 zeigt, ist ferner der Positionssensor 93 angeordnet. Der Positionssensor 93 erfasst basierend auf einer Änderung eines magnetischen Felds von dem drehenden Magneten 151 die Drehungsposition θ der drehenden elektrischen Maschine 110.
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Auf einer relativ zu dem Basisabschnitt 71 des Strahlkörpers 70 und dem Enddeckel 120 gegenüberliegenden Seite des Rotors 140 ist ferner ein Verbinder 150 angeordnet, der mit einer äußeren Peripherie des Substrats 40 verbunden ist und von dem Deckelglied 114 in einer radialen Auswärtsrichtung vorsteht. Der Verbinder 115 ist mit einem Kabelbaum, der mit der Batterie 7 verbunden ist, verbunden. Dadurch werden der erste Wechselrichter 20, der zweite Wechselrichter 30, die erste Wicklungsgruppe 18 und die zweite Wicklungsgruppe 19 über den Verbinder 115 von der Batterie 7 mit einer elektrischen Leistung versorgt.
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Zu der Zeit des Schaltbetriebs des Halbleitermoduls 60 fließt ein vergleichsweise großer elektrischer Strom in den Halbleiterchip 61 des Halbleitermoduls 60. Der Halbleiterchip 61 erzeugt daher eine Wärme und hat eine vergleichsweise hohe Temperatur.
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Eine Wärme des Halbleiterchips 61 wird durch die erste Metallplatte 63, das Lot 55, das erste Schaltungsmuster 51 und den ersten Wärmeleiter 81 zu dem ersten geformten Abschnitt 72 des Strahlkörpers 70, dem Basisabschnitt 71 und den Enddeckel 120 übertragen. Dadurch wird eine Wärme des Halbleiterchips 61 transportiert. Der Strahlkörper 70 und der Enddeckel 120 dienen dadurch als eine Wärmesenke.
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Wie ferner in 1A gezeigt ist, können der Basisabschnitt 71 und der erste geformte Abschnitt 72 des Strahlkörpers 70 relativ zu dem Harzkörper 62 des Halbleitermoduls 60 positioniert sein, derart, dass ein erster Luftspalt 201 zwischen dem Basisabschnitt 71 und dem Harzkörper 62 definiert ist und ein zweiter Luftspalt 202 zwischen dem ersten geformten Abschnitt 72 und dem Harzkörper 62 definiert ist. Der erste Luftspalt 201 und der zweite Luftspalt 202 verhindern einen Wärmetransport von dem Strahlkörper 70 zu dem Harzkörper 62 des Halbleitermoduls 60.
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Wie im Vorhergehenden erläutert ist, steht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste geformte Abschnitt 72 des Strahlkörpers 70 in eine Nähe des ersten Schaltungsmusters 51 vor, und der erste Wärmeleiter 81 ist in dem ersten Spalt S1 zwischen dem ersten geformten Abschnitt 72 und dem ersten Schaltungsmuster 51 vorgesehen. Eine Wärme, die von dem Halbleiterchip 61 erzeugt wird, wird daher über die erste Metallplatte 63, das erste Schaltungsmuster 51 und den ersten Wärmeleiter 81 zu der Zeit des Betriebs des Halbleitermoduls 60 effizient zu dem Strahlkörper 70 übertragen. Der Strahlkörper 70 hat den Basisabschnitt 71, der in einer Plattenform eine vorbestimmte Dicke hat. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Volumen und die Dicke des Basisabschnitts 71 des Strahlkörpers 70 jeweils größer als das Volumen und die Dicke des Deckelglieds 114. Der Strahlkörper 70 hat daher eine Wärmekapazität, die größer als dieselbe des Deckelglieds 114 ist, Auf eine solche Art und Weise wird ein Wärmetransport von dem Halbleitermodul 60 (21-26, 31-36) zu dem Strahlkörper 70 erhöht. Das Volumen der ECU 1 wird somit reduziert.
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Die ECU 1 wird ferner zum Steuern einer Drehung der drehenden elektrischen Maschine 110 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet. Das heißt die drehende elektrische Maschine 110, auf die die ECU 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels angewendet ist, ist eine drehende elektrische Maschine eines „Typs mit einer integrierten Einrichtungssteuerung“, bei der eine Steuerung (das heißt die ECU 1) und ein Motor (das heißt der Stator 112, der Rotor 140, die Welle 150, die erste Wicklungsgruppe 18 und die zweite Wicklungsgruppe 19) kombiniert sind, um einen einzigen Körper zu haben. Der Enddeckel 120 der drehenden elektrischen Maschine 110 ist ferner kombiniert, um mit dem Strahlkörper 70 der ECU 1 einen einzigen Körper zu haben. Auf eine solche Art und Weise sind der Strahlkörper 70 und die Enddeckel 120 kombiniert, um eine größere Wärmekapazität zu haben, wodurch eine effektive Wärmetransportkapazität zum Leiten von Wärme von dem Halbleitermodul 60 (21-26, 31-36) der ECU 1 realisiert wird. Durch Kombinieren von zwei Elementen wird ferner ein Gesamtvolumen der drehenden elektrischen Maschine 110 reduziert.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein Teil einer elektronischen Steuereinheit bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist in 5A/B gezeigt. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat das Halbleitermodul 60 eine zweite Metallplatte 66, die demselben hinzugefügt ist. Die zweite Metallplatte 66 hat eine rechtwinklige Plattenform, wobei eine Ecke entfernt ist. Die zweite Metallplatte 66 kann aus einem Metall, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt sein. Die zweite Metallplatte 66 und die erste Metallplatte 63 sind konfiguriert, um den Halbleiterchip 61 dazwischen einzuschieben. Die zweite Metallplatte 66 hat eine Seite, die an den Halbleiterchip angrenzt, während dieselbe mit der Source des Halbleiterchips 61 elektrisch verbunden ist. Eine andere Seite der zweiten Metallplatte 66 ist von der Fläche 622 des Harzkörpers 62 (Bezug nehmend auf 5B) freigelegt. Die zweite Metallplatte 66 hat mit anderen Worten eine Seite, die mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und eine andere Seite, die von der zweiten Fläche 622 des Harzkörpers 62 weg gewandt ist.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Anschluss 65 kombiniert, um mit der zweiten Metallplatte 66 einen einzigen Körper zu haben, und ein Ende desselben ist mit der zweiten Metallplatte 66 verbunden. Auf eine solche Art und Weise ist der Anschluss 65 über die zweite Metallplatte 66 mit der Source des Halbleiterchips 61 verbunden.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Strahlkörper 70 einen zweiten geformten Abschnitt 74, der demselben hinzugefügt ist. Der zweite geformte Abschnitt 74 steht von dem Basisabschnitt 71 in eine Nähe der zweiten Metallplatte 66 vor, um einen zweiten Spalt S2, der ein Raum einer vorbestimmten Dicke ist, zwischen dem zweiten geformten Abschnitt 74 und der zweiten Metallplatte 66 zu definieren.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der zweite geformte Abschnitt 74 eine rechtwinklige Säulenform.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner ein zweiter Wärmeleiter 82 vorgesehen. Der zweite Wärmeleiter 82 ist beispielsweise aus einem Glasfasergewebe, das eine vorbestimmte Ducke hat, hergestellt, und an beiden Oberflächen desselben sind Silikongummi enthaltende Füllstoffe, wie zum Beispiel Bornitrid, Aluminiumoxid oder dergleichen, aufgebracht. Der zweite Wärmeleiter 82 hat dadurch eine vergleichsweise hohe elektrische Isolations- und Wärmeleitfähigkeit. Der zweite Wärmeleiter 82 ist ferner elastisch verformbar, da der zweite Wärmeleiter 82 das Silikongummi aufweist. Der erste Wärmeleiter 82 ist zwischen die zweite Metallplatte 66 und den zweiten geformten Abschnitt 74, wie in 5A und 5B gezeigt ist, gesetzt. Das heißt der zweite Wärmeleiter 82 ist in dem zweiten Spalt S2 angeordnet, um Wärme der zweiten Metallplatte zu dem Strahlkörper zu übertragen.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ferner eine Höhe des Sockels 76 und eine Höhe des Trägers 78 jeweils von dem Basisabschnitt 71 im Wesentlichen jeweils gleich (i) einer Gesamtsumme einer Höhe des ersten geformten Abschnitts 72 von dem Basisabschnitt 71, einer Dicke des ersten Spalts S1 und des ersten Schaltungsmusters 51 oder (ii) einer Gesamtsumme einer Höhe des zweiten geformten Abschnitts 74 von dem Basisabschnitt 71, einer Dicke des zweiten Spalts S2, einer Dicke des Harzkörpers 62 des Halbleitermoduls 60, einer Dicke des Lots und einer Dicke des ersten Schaltungsmusters 51.
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Auf eine solche Art und Weise sind der erste Spalt S1 und der zweite Spalt S2 durch den Sockel 76 und den Träger 78 sicher definiert, und die Isolation zwischen dem ersten Schaltungsmuster 51 und dem ersten geformten Abschnitt 72 sowie die Isolation zwischen der zweiten Metallplatte 66 und dem zweiten geformten Abschnitt 74 sind sicher eingerichtet.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird über die erste Metallplatte 63, das Lot 55, das erste Schaltungsmuster 51 und den ersten Wärmeleiter 81 eine Wärme des Halbleiterchips 61 zu dem ersten geformten Abschnitt 72 des Strahlkörpers 70 übertragen. Eine Wärme des Halbleiterchips 61 wird ferner über die zweite Metallplatte 66 und den zweiten Wärmeleiter 82 zu dem zweiten geformten Abschnitt 74 des Strahlkörpers 70 übertragen. Auf eine solche Art und Weise wird eine Wärme des Halbleiterchips 61 effizienter transportiert.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Ein Teil der elektronischen Steuereinheit bei dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 6A/B gezeigt. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hat der Strahlkörper 70 einen dritten geformten Abschnitt 75, der demselben hinzugefügt ist. Der dritte geformte Abschnitt 75 steht von dem Basisabschnitt 71 vor, um eine Nähe der zweiten Schaltungsmuster 52, 53 zu erreichen, und definiert einen dritten Spalt S3, der ein Raum einer vorbestimmten Dicke zwischen dem Teil 75 und den zweiten Schaltungsmustern 52, 53 ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der dritte Abschnitt 75 eine rechtwinklige Säulenform.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner ein dritter Wärmeleiter 83 vorgesehen. Der dritte Wärmeleiter 83 ist ähnlich zu dem ersten Wärmeleiter 81 und dem zweiten Wärmeleiter 82 beispielsweise aus einem Glasfasergewebe, das eine vorbestimmte Dicke hat, hergestellt, und auf beiden Oberflächen desselben sind Silikongummi enthaltende Füllstoffe, wie zum Beispiel Bornitrid, Aluminiumoxid oder dergleichen, aufgebracht. Der dritte Wärmeleiter 83 hat dadurch vergleichsweise hohe elektrische Isolations- und Wärmeleitungseigenschaften. Der dritte Wärmeleiter 83 ist ferner elastisch verformbar, da der dritte Wärmeleiter 63 ein Silikongummi aufweist. Der dritte Wärmeleiter 83 ist, wie in 6A und 6B gezeigt ist, zwischen die zweiten Schaltungsmuster 62, 53 und den dritten geformten Abschnitt 75 gesetzt. Das heißt der dritte Wärmeleiter 83 ist in dem dritten Spalt S3 angeordnet.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine Höhe des Sockels 76 und eine vorstehende Höhe des Trägers 78 jeweils von dem Basisabschnitt 71 im Wesentlichen gleich (i) einer Gesamtsumme einer Höhe des ersten geformten Abschnitts 72 von dem Basisabschnitt 71, einer Dicke des ersten Spalts S1 und des ersten Schaltungsmusters 51 oder (ii) einer Gesamtsumme einer Höhe des zweiten geformten Abschnitts 74 von dem Basisabschnitt 71, einer Dicke des zweiten Spalts S2, einer Dicke des Harzkörpers 62 des Halbleitermoduls 60, einer Dicke des Lots und einer Dicke des ersten Schaltungsmusters 51 oder (iii) einer Gesamtsumme einer Höhe des dritten geformten Abschnitts 75 von dem Hauptkörper 71, einer Dicke des dritten Spalts S3 und einer Dicke der zweiten Schaltungsmuster 52, 53. Die ersten, zweiten und dritten Spalten S1, S2, S3 sind durch den Sockel 76 und den Träger 78 sicher gebildet. Die Isolation zwischen dem ersten Schaltungsmuster 51 und dem ersten geformten Abschnitt 72, die Isolation zwischen der zweiten Metallplatte 66 und dem zweiten geformten Abschnitt 74 und die Isolation zwischen den zweiten Schaltungsmustern 52 und 53 und dem dritten geformten Abschnitt 75 sind sicher eingerichtet.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die erste Metallplatte 63, das Lot 55, das erste Schaltungsmuster 51 und den ersten Wärmeleiter 81 eine Wärme des Halbleiterchips 61 zu dem ersten geformten Abschnitt 72 des Strahlkörpers 70 übertragen. Eine Wärme des Halbleiterchips 61 wird ferner durch die zweite Metallplatte 66 und den zweiten Wärmeleiter 82 zu dem zweiten geformten Abschnitt 74 des Strahlkörpers 70 übertragen. Eine Wärme des Halbleiterchips 61 wird durch die zweite Metallplatte 66, den Anschluss 65, das Lot 56, die zweiten Schaltungsmuster 52, 53 und den dritten Wärmeleiter 83 ferner zusätzlich zu dem dritten geformten Abschnitt 75 des Strahlkörpers 70 übertragen. Dadurch wird eine Wärme des Halbleiterchips 61 effizienter transportiert.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können beispielsweise der erste Wärmeleiter, der zweite Wärmeleiter und der dritte Wärmeleiter ein Wärme leitendes Schmiermittel eines Geltyps mit Charakteristiken einer elektrischen Isolation und einem niedrigen thermischen Widerstand sein oder können ein Haftmittel oder dergleichen, das die gleichen Charakteristiken einer Wärmeisolation/elektrischen Isolation hat, jeweils unter Verwendung von einem Silikonbasismaterial sein.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann die elektronische Steuereinheit lediglich den zweiten geformten Abschnitt und den zweiten Wärmeleiter haben, ohne die ersten und dritten geformten Abschnitte und die ersten und dritten Wärmeleiter zu haben. Die elektronische Steuereinheit kann alternativ lediglich den dritten geformten Abschnitt und den dritten Wärmeleiter haben, ohne die ersten und zweiten geformten Abschnitte und die ersten und zweiten Wärmeleiter zu haben. Die elektronische Steuereinheit kann ferner die zweiten und dritten geformten Abschnitte und die zweiten und dritten Wärmeleiter haben, ohne den ersten geformten Abschnitt und den ersten Wärmeleiter zu haben. Die elektronische Steuereinheit kann ferner die ersten und dritten geformten Abschnitte und den ersten und dritten Wärmeleiter haben, ohne den zweiten geformten Abschnitt und den zweiten Wärmeleiter zu haben.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können das erste Schaltungsmuster, die zweiten Schaltungsmuster oder andere Schaltungsmuster an einer Position zwischen dem Sockel oder dem Träger des Strahlkörpers und dem Substrat angeordnet sein. In einem solchen Fall kann eine Höhe des Sockels oder des Trägers von dem Basisteil vorzugsweise im Wesentlichen gleich (i) einer Gesamtsumme einer Höhe des ersten geformten Abschnitts von dem Basisteil und einer Dicke des ersten Spalts oder (ii) einer Gesamtsumme einer Höhe des zweiten geformten Abschnitts von dem Basisteil, einer Dicke des zweiten Spalts, einer Dicke des Harzkörpers des Halbleitermoduls und einer Dicke des Lots oder (iii) einer Gesamtsumme einer Höhe des dritten geformten Abschnitts von dem Basisteil und einer Dicke des dritten Spalts sein.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können ferner mehrere Träger vorgesehen sein. Der Strahlkörper kann ferner auf entweder den Vorsprung oder den Träger verzichten.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann das erste Schaltungsmuster durch einen elektrisch isolierenden schützenden Mantel, wie zum Beispiel eine Lötresistbeschichtung oder dergleichen, an einem anderen Abschnitt als einem Abschnitt, der mit dem ersten Wärmeleiter in Berührung ist, bedeckt sein. Die zweiten Schaltungsmuster können ferner durch einen elektrisch isolierenden schützenden Mantel, wie zum Beispiel eine Lötresistbeschichtung oder dergleichen, an dem anderen Abschnitt als einem Abschnitt, der mit dem dritten Wärmeleiter in Berührung ist, bedeckt sein. Ein elektrisch isolierender schützender Mantel kann mit anderen Worten einen Abschnitt des ersten Schaltungsmusters, der mit dem ersten Wärmeleiter nicht in Berührung ist, und/oder einen Abschnitt der zweiten Schaltungsmuster, der mit dem dritten Wärmeleiter nicht in Berührung ist, bedecken. Auf eine solche Art und Weise kann ein Wärmetransport an berührenden Abschnitten, das heißt an einem Abschnitt des ersten Schaltungsmusters, der mit dem ersten Wärmeleiter in Berührung ist, und an einem Abschnitt der zweiten Schaltungsmuster, der mit dem zweiten Wärmeleiter in Berührung ist, auftreten, und die Isolationskapazität für andere Abschnitte ist sichergestellt.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann eine dem Halbleitermodul zugewandte Fläche des zweiten geformten Abschnitts die gleiche Bereichsgröße wie oder eine größere Bereichsgröße als die zweite Fläche des Halbleitermoduls haben. In einem solchen Fall kann durch Anordnen des zweiten Wärmeleiters in dem zweiten Spalt zwischen (i) dem zweiten geformten Abschnitt und (ii) der zweiten Metallplatte und dem Harzkörper eine Wärme des Halbleiterchips durch die zweite Metallplatte, den Harzkörper und den zweiten Wärmeleiter zu dem zweiten geformten Abschnitt übertragen werden.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können das erste Schaltungsmuster oder die zweiten Schaltungsmuster mindestens entweder eine Diode, eine IC, eine Spule und einen Kondensator, die mit denselben verbunden sind, haben. Bei einer solchen Konfiguration kann eine Wärme von Wärme erzeugenden Komponenten, das heißt von der Diode, der IC, der Spule und dem Kondensator, durch das erste Schaltungsmuster oder die zweiten Schaltungsmuster zu dem Strahlkörper übertragen werden. Dadurch wird nicht nur die Wärme des Halbleitermoduls, sondern ferner die Wärme der Wärme erzeugenden Komponenten effektiv transportiert.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine elektronische Steuereinheit lediglich ein System eines Wechselrichters haben.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann ferner der Strahlkörper gebildet sein, um einen von dem Enddeckel getrennten Körper zu haben, und kann mit dem Enddeckel in Berührung sein oder kann in einer Nähe des Enddeckels angeordnet sein. Auf eine solche Art und Weise wird eine Leichtigkeit eines Zusammenbaus, eines Kombinierens eines Steuerungsteils (das heißt einer elektronischen Steuereinheit) und eines Motorteils (das heißt eines Enddeckels, einer Hülle, eines Stator, eines Rotor etc.) verbessert, und die Wärmetransportkapazität des Halbleitermoduls wird sichergestellt.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ist es ferner nicht erforderlich, dass die Steuereinheit ein Teil der drehenden elektrischen Maschine ist. Das heißt die drehende elektrische Maschine kann nicht ein Typ mit einer integrierten Einrichtungssteuerung sein, muss jedoch ein Typ mit einer getrennten Einrichtungssteuerung sein, bei der die Steuerung und der Motor getrennte Körper haben und in getrennten Positionen angeordnet sind.
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Die elektronische Steuereinheit kann ferner bei der vorliegenden Offenbarung zum Steuern von nicht nur der drehenden elektrischen Maschine der elektrischen Servolenkvorrichtung verwendet werden, sondern kann ferner verwendet werden, um die drehende elektrische Maschine von anderen Vorrichtungen und Systemen zu steuern.
