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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtungen oder elektrische Leistungswandler, die in der Lage sind, eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung umzuwandeln.
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2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Eine elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung weist im Allgemeinen Halbleitermodule, einen Kondensator, eine Eingangsstromschiene, eine Kondensatorstromschiene usw. auf. Die Halbleitermodule wandeln eine Gleichstromleistung (DC-Leistung) in eine Wechselstromleistung (AC-Leistung) um. Der Kondensator glättet die elektrische Leistung. Die Eingangsstromschiene ist mit einer Gleichstromleistungsquelle (d.h. einer DC-Leistungsquelle) verbunden. Der Kondensator ist mit der Eingangsstromschiene über die Kondensatorstromschiene verbunden. Gemäß einer Patentdruckschrift
JP 2013-55840 A , die eine herkömmliche Technik offenbart, wird ein Kondensatormodul verwendet, das einen Aufbau aufweist, in dem der Kondensator und die Kondensatorstromschiene zusammengebaut sind und durch ein Harz bzw. einen Kunststoff geformt bzw. eingegossen sind. Die Kondensatorstromschiene ist mit einer Hauptstromschiene verbunden. Diese Hauptstromschiene ist mit den Halbleitermodulen verbunden, um den Halbleitervorrichtungen eine elektrische Leistung zuzuführen.
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Die elektrische Leistung, die über die Hauptstromschiene zugeführt wird, wird ferner der Eingangsstromschiene über die Kondensatorstromschiene zugeführt, die in das Kondensatormodul geformt bzw. eingegossen ist.
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Der Aufbau der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung, die durch die
JP 2013-55840 A offenbart wird, die vorstehend beschrieben worden ist, weist jedoch einen Nachteil auf. Dieser ist, dass, da die elektrische Leistung, die eine Gleichstromkomponente (DC-Komponente) einbezieht, der Kondensatorstromschiene zugeführt wird, die DC-Komponente der elektrischen Leistung eine Wärmeenergie erzeugt, wenn die DC-Komponente der elektrischen Leistung durch die Kondensatorstromschiene hindurchgeht. Zusätzlich vergrößert, da die Kondensatorstromschiene mit dem Kondensatormodul zusammengebaut ist und in das Kondensatormodul geformt bzw. eingegossen ist, die Wärmeenergie, die in der Kondensatorstromschiene erzeugt wird, eine Temperatur des Kondensators und zerbricht manchmal das Kondensatormodul. Dies verursacht eine Verschlechterung des Kondensatormoduls und verringert die Lebensdauer des Kondensators.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
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Es wird folglich gewünscht, eine elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Temperaturanstieg des Kondensators darin zu unterdrücken.
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Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel stellt eine elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung bereit, die in der Lage ist, eine Leistungsumwandlung einer Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung auszuführen.
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Die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung weist ein Halbleitermodul oder mehrere Halbleitermodule, eine Steuerungsschaltungsplatine, eine Haupt-P-Stromschiene, eine Haupt-N-Stromschiene, ein Kondensatormodul, eine Eingangs-P-Stromschiene und eine Eingangs-N-Stromschiene auf. Jedes der Halbleitermodule weist ein eingebautes Halbleiterelement, einen positiven Elektrodenanschluss, einen negativen Elektrodenanschluss und einen Steuerungsanschluss auf. Die Steuerungsschaltungsplatine ist mit dem Steuerungsanschluss jedes Halbleitermoduls verbunden. Die Steuerungsschaltungsplatine steuert die eingebauten Halbleiterelemente der Halbleitermodule an. Die Haupt-P-Stromschiene ist mit dem positiven Elektrodenanschluss des Halbleitermoduls verbunden, durch den eine Gleichstromleistung zugeführt wird. Die Haupt-N-Stromschiene ist mit dem negativen Elektrodenanschluss des Halbleitermoduls verbunden, durch den die Gleichstromleistung zugeführt wird.
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Das Kondensatormodul weist einen ersten Kondensator, eine Kondensator-P-Stromschiene und eine Kondensator-N-Stromschiene auf. Der erste Kondensator, die Kondensator-P-Stromschiene und die Kondensator-N-Stromschiene sind durch ein Kondensatorformharz geformt bzw. eingegossen. Die Kondensator-P-Stromschiene ist mit einem positiven Elektrodenanschluss des ersten Kondensators verbunden, und die Kondensator-N-Stromschiene ist mit einem negativen Elektrodenanschluss des ersten Kondensators verbunden.
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Die Eingangs-P-Stromschiene ist mit einem positiven Elektrodenanschluss einer Gleichstromleistungsquelle, d.h. einer DC-Leistungsquelle verbunden.
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Die Eingangs-N-Stromschiene ist mit einem negativen Elektrodenanschluss der DC-Leistungsquelle verbunden. Die Eingangs-N-Stromschiene weist einen ersten N-Verbindungsabschnitt und einen zweiten N-Verbindungsabschnitt auf. Der erste N-Verbindungsabschnitt ist mit der Kondensator-N-Stromschiene verbunden. Der zweite N-Verbindungsabschnitt ist mit der Haupt-N-Stromschiene verbunden. Die Haupt-N-Stromschiene ist außerhalb des Kondensatorformharzes angeordnet, mit dem der erste Kondensator, die Kondensator-P-Stromschiene und die Kondensator-N-Stromschiene geformt bzw. eingegossen sind.
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Die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 weist den verbesserten Aufbau auf, der vorstehend beschrieben ist, in dem die Haupt-N-Stromschiene nicht über die Kondensator-N-Stromschiene mit der Eingangs-N-Stromschiene verbunden ist, wobei die Kondensator-N-Stromschiene in das Kondensatorformharz geformt bzw. eingegossen ist. Das heißt, die Haupt-N-Stromschiene ist nicht in das Kondensatorformharz geformt bzw. eingegossen. Anders ausgedrückt ist die Haupt-N-Stromschiene außerhalb des Kondensatorformharzes angeordnet. Dieser Aufbau ermöglicht es zu verhindern, dass der DC-Strom in dem Kondensatormodul fließt. Als Ergebnis verhindert dieser Aufbau eine Ausbreitung von Wärmeenergie, die durch die DC-Leistung erzeugt wird, zu dem Kondensator, der in dem Kondensatorformharz in das Kondensatormodul geformt bzw. eingegossen ist. Dies ermöglicht es zu verhindern, dass eine Temperatur des Kondensators in dem Kondensatormodul zunimmt, und ermöglicht es, eine Verschlechterung und Beschädigung des Kondensators zu verhindern. Es ist folglich für die vorliegende Erfindung möglich, die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit bereitzustellen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Ein bevorzugtes, nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Darstellung, die einen schematischen Querschnitt einer elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Draufsicht, die ein Eingangsstromschienenmodul in der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt, das in 1 gezeigt ist;
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3 eine Draufsicht, die Stromschienen zeigt, die elektrisch mit dem Eingangsstromschienenmodul in der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel verbunden sind, das in 1 gezeigt ist;
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4 eine Darstellung, die einen Querschnitt des Eingangsstromschienenmoduls entlang der Linie IV-IV zeigt, die in 3 gezeigt ist;
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5 eine Vorderansicht eines Halbleitermoduls in der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist; und
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6 eine schematische Darstellung, die ein Schaltungsdiagramm der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt, das in 1 gezeigt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Zahlen gleiche oder äquivalente Bauteile innerhalb der verschiedenen Diagramme.
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Die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei elektrischen Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen angewendet werden.
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Beispielhaftes Ausführungsbeispiel
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Eine Beschreibung eines Aufbaus und eines Verhaltens der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 1 bis 6 angegeben.
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1 zeigt eine Darstellung, die einen schematischen Querschnitt der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt. Die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 wandelt eine Gleichstromleistung (DC-Leistung) in eine Wechselstromleistung (AC-Leistung) um. Wie es in 1 gezeigt ist, weist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 eine Vielzahl von Halbleitermodulen 10, eine Steuerungsschaltungsplatine 20, eine Haupt-P-Stromschiene 30p, eine Haupt-N-Stromschiene 30n, ein Kondensatormodul 40, eine Eingangs-P-Stromschiene 5p und eine Eingangs-N-Stromschiene 5n auf.
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Jedes der Halbleitermodule 10 weist ein eingebautes Halbleiterelement 11 auf. Beispielsweise weist jedes der Halbleiterelemente 10, die in 6 gezeigt sind, ein Paar der Halbleiterelemente 11 auf. Eine Steuerungsschaltung ist auf der Steuerungsschaltungsplatine 20 angeordnet. Die Steuerungsschaltung ist mit einem Steuerungsanschluss 13 jedes der Halbleitermodule 10 verbunden und führt eine Ansteuerung und Steuerung des Verhaltens jedes eingebauten Halbleiterelements 11 aus.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Haupt-P-Stromschiene 30 mit einem positiven Elektrodenanschluss jedes der Halbleitermodule 10 verbunden. Die Haupt-N-Stromschiene 30n ist mit einem negativen Elektrodenanschluss jedes der Halbleitermodule 10 verbunden. Das Kondensatormodul 40, eine Kondensator-P-Stromschiene 42p und eine Kondensator-N-Stromschiene 42n sind gemeinsam durch ein Kondensatorformharz bzw. einen Kondensatorformkunststoff 46 geformt bzw. eingegossen. Die Kondensator-P-Stromschiene 42p ist mit einem positiven Elektrodenanschluss 41p eines Filterkondensators 41 verbunden. Die Kondensator-N-Stromschiene 42n ist mit einem negativen Elektrodenanschluss 41n des Filterkondensators 41 verbunden.
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Die Eingangs-P-Stromschiene 5p ist mit einem positiven Elektrodenanschluss 2p (siehe 6) einer Gleichstromleistungsquelle (DC-Leistungsquelle) 2 verbunden. Die Eingangs-N-Stromschiene 5n ist mit einem negativen Elektrodenanschluss 2n (siehe 6) der DC-Leistungsquelle 2 verbunden.
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Die Eingangs-N-Stromschiene 5n weist einen ersten N-Verbindungsabschnitt 51n und einen zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n auf. Der erste N-Verbindungsabschnitt 51n ist mit der Kondensator-N-Stromschiene 42n verbunden. Der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n ist mit der Haupt-N-Stromschiene 30n verbunden. Die Haupt-N-Stromschiene 30n ist angeordnet, um aus dem Kondensatorformharz 46 herauszuragen.
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Nachstehend wird eine Beschreibung des Aufbaus und des Verhaltens der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ausführlich angegeben.
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6 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Schaltungsdiagramm der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt, das in 1 gezeigt ist. Die elektrische Leistungsumwandungsvorrichtung 1 weist die in 6 gezeigte Schaltung auf. Die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 wandelt eine DC-Leistung, die von der DC-Leistungsquelle 2 zugeführt wird, in eine Drei-Phasen-AC-Leistung um. Eine Wechselstromlast (AC-Last) wird durch die umgewandelte Drei-Phasen-AC-Leistung angetrieben bzw. angesteuert.
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Wie es in 1 gezeigt ist, weist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 ein Oberseitengehäuse 81, ein Bodenseitengehäuse 82 und eine Abdeckung 83 auf. Das Oberseitengehäuse 81 weist eine obere Platte 81a mit einer rechteckigen Form und vier Seitenwandplatten 81b auf. Die Seitenwandplatten sind vertikal zu der oberen Platte 81a angeordnet. Das Oberseitengehäuse 81 weist einen offenen Abschnitt auf, der zu der oberen Platte 81a entgegengesetzt ist. Ein erster Unterbringungsabschnitt 8a wird durch die obere Platte 81a und die Seitenwandplatten 81b umgeben.
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In dem Aufbau der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, ist die obere Platte 81a in einer Richtung X und einer Richtung Y angeordnet. Die Richtung X ist senkrecht zu der Richtung Y, wobei die Seitenwandplatten 81b in einer Richtung Z angeordnet sind.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ist das Bodenseitengehäuse 82 in dem offenen Abschnitt des Oberseitengehäuses 81 angeordnet. Das Bodenseitengehäuse 82 weist eine Unterteilungsplatte 82a und vier Seitenwandplatten 82b auf. Die Unterteilungsplatte 82a ist parallel zu der oberen Platte 81a angeordnet. Die Seitenwandplatten 82b sind vertikal zu der Unterteilungsplatte 82a angeordnet. Ein zweiter Unterbringungsabschnitt 8b wird durch die Unterteilungsplatte 82a und die Seitenwandplatten 82b umgeben.
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Die Unterteilungsplatte 82a weist eine vertikale Wand 82c, ein erstes Durchgangsloch 82d und ein zweites Durchgangsloch 82e auf. Die vertikale Wand 82c ist in einer Richtung zu dem Oberseitengehäuse 81 angeordnet. Das erste Durchgangsloch 82d und das zweite Durchgangsloch 82e sind in der Unterteilungsplatte 82a ausgebildet, um in der Richtung Z hindurchzudringen.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ragt jede der Seitenwandplatten 82b zu der Richtung hervor, die zu der Seite zu dem Oberseitengehäuse 81 entgegengesetzt ist, wenn sie mit der Unterteilungsplatte 82a verglichen werden. Der hervorragende Endabschnitt jeder Seitenwandplatte 82b ist mit der Abdeckung 83 bedeckt. Ein dritter Unterbringungsabschnitt 8c ist durch die Unterteilungsplatte 82a und die Seitenwandplatten 82b umgeben.
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Wie es in 1 gezeigt ist, sind das Kondensatormodul 40 und eine Drossel 60 in dem ersten Unterbringungsabschnitt 8a angeordnet und untergebracht. Das Kondensatormodul 40 weist ein Kondensatorgehäuse 40a auf. Der Filterkondensator 41, eine Kondensator-P-Stromschiene 42p und eine Kondensator-N-Stromschiene 42n sind in der Innenseite des Kondensatorgehäuses 40a angeordnet und gemeinsam durch ein Kondensatorformharz 46 in dem Kondensatorgehäuse 40a geformt bzw. eingegossen. Ein Glättungskondensator 44, eine positive Elektrodenstromschiene 45p und eine negative Elektrodenstromschiene 45n sind in dem Kondensatormodul 40a angeordnet und gemeinsam durch das Kondensatorformharz 46 geformt bzw. eingegossen.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine Vielzahl der Halbleitermodule 10 in dem zweiten Unterbringungsabschnitt 8b untergebracht.
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5 zeigt eine Vorderansicht der Halbleitermodule 10 in der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist. Das Halbleitermodul 10 weist einen Aufbau auf, in dem zwei Vorrichtungen, d.h. zwei eingebaute Halbleiterelemente 11 angeordnet sind. Ferner weist das Halbleitermodul 10 einen positiven Elektrodenanschluss 11p, einen negativen Elektrodenanschluss 11n, einen Ausgabeanschluss 12 und einen Steuerungsanschluss 13 auf. Wie es in 1 gezeigt ist, zeigt das beispielhafte Ausführungsbeispiel eine Vielzahl der Halbleitermodule 10. Die Halbleitermodule 10 und eine Vielzahl von Kühlungsröhren 15 sind abwechselnd in der Richtung X angeordnet. Das heißt, das Halbleitermodul 10 und die Kühlungsröhren 15 sind abwechselnd gestapelt, um einen geschichteten Körper 18 zu bilden. Der geschichtete Körper 18 wird durch ein Presselement 19 derart gepresst, dass die Halbleitermodule 10 und die Kühlungsröhren 15 abwechselnd in der Richtung X aneinander haften.
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Ein Kühlmittelzufuhrabschnitt 16 führt ein Kühlmittel den Kühlungsröhren in einer Reihenfolge zu. Das Kühlmittel wird von den Kühlungsröhren 15 zu der Außenseiten der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 durch einen Kühlmittelauslassabschnitt 16 ausgestoßen. Der Kühlmittelzufuhrabschnitt 16 und der Kühlmittelauslassabschnitt 17 sind in der Richtung Y angeordnet. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist diese Richtung Y senkrecht zu der Richtung X bzw. der Richtung Z. Die Richtung Y ist in 1 weggelassen.
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3 zeigt eine Draufsicht, die die Stromschienen zeigt, die elektrisch mit einem Eingangsstromschienenmodul 5 in der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel verbunden sind, das in 1 gezeigt ist. Wie es in 1 und 3 gezeigt ist, weist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Kondensator-P-Stromschiene 42p, die Kondensator-N-Stromschiene 42n, die Eingangs-P-Stromschiene 5p, die Eingangs-N-Stromschiene 5n, eine Erfassungsstromschiene 70, die Haupt-P-Stromschiene 30p, die Haupt-N-Stromschiene 30n, die positive Elektrodenstromschiene 45p und die negative Elektrodenstromschiene 45n auf.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Kondensator-P-Stromschiene 42p mit einem positiven Elektrodenanschluss 41p des Filterkondensators 41 verbunden. Die Kondensator-P-Stromschiene 42p weist einen Kondensator-P-Verbindungsabschnitt 43p auf. Die Kondensator-N-Stromschiene 42n ist mit einem negativen Elektrodenanschluss 41n des Filterkondensators 41 verbunden. Die Kondensator-N-Stromschiene 42n weist einen Kondensator-N-Verbindungsabschnitt 43n auf.
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Wie es in 1 gezeigt ist, weist die Eingangs-P-Stromschiene 5p einen Eingangs-P-Verbindungsabschnitt 50p, einen Drosselverbindungsabschnitt 51p, einen zweiten P-Verbindungsabschnitt 52p und einen Steuerungsschaltungs-P-Verbindungsabschnitt 53p auf. Wie es in 6 gezeigt ist, ist der Eingangs-P-Verbindungsabschnitt 50p der Eingangs-P-Stromschiene 5p mit einer positiven Elektrode 2p der DC-Leistungsquelle 2 verbunden. Der Drosselverbindungsabschnitt 51p ist mit der Drossel 60 verbunden. Der zweite P-Verbindungsabschnitt 52p ist mit dem Kondensator-P-Verbindungsabschnitt 43p verbunden. Der Steuerungsschaltungs-P-Verbindungsabschnitt 53p ist mit der Steuerungsschaltungsplatine 20 verbunden.
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Ferner weist die Eingangs-N-Stromschiene 5n einen Leistungsquellen-N-Verbindungsabschnitt 50n, einen ersten N-Verbindungsabschnitt 51n, den zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n und einen Steuerungsschaltungs-N-Verbindungsabschnitt 53n auf. Wie es in 6 gezeigt ist, ist der Leistungsquellen-N-Verbindungsabschnitt 50n der Eingangs-N-Stromschiene 5n mit dem negativen Elektrodenanschluss 2n der DC-Leistungsquelle 2 verbunden. Der erste N-Verbindungsabschnitt 51n ist mit dem Kondensator-N-Verbindungsabschnitt 53n verbunden. Der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n ist mit einem Haupt-N-Stromschienenverbindungsabschnitt 31n verbunden, der in der Hauptstromschiene 30n angeordnet ist. Der Steuerungsschaltungs-N-Verbindungsabschnitt 53n ist mit der Steuerungsschaltungsplatine 20 verbunden.
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Die Erfassungsstromschiene 70 weist einen ersten P-Verbindungsabschnitt 71p und einen Steuerungsschaltungsverbindungsabschnitt 72 auf. Der erste P-Verbindungsabschnitt 71p ist mit einem Haupt-P-Stromschienenverbindungsabschnitt 31p der Haupt-P-Stromschiene 30p verbunden. Der Steuerungsschaltungsverbindungsabschnitt 72 ist mit der Steuerungsschaltungsplatine 20 verbunden.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Haupt-N-Stromschiene 30n mit jedem der negativen Elektrodenanschlüsse 11n (siehe 5) der Halbleitermodule 11 verbunden. Ferner ist die Haupt-N-Stromschiene 30n mit der Eingangs-N-Stromschiene 5n bei dem Haupt-N-Stromschienenverbindungsabschnitt 31n verbunden. Die gesamte Haupt-N-Stromschiene 30n ist nicht durch das Kondensatorformharz 46 geformt bzw. eingegossen.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Haupt-P-Stromschiene 30p mit dem positiven Elektrodenanschluss 11p (siehe 5) jedes der Halbleitermodule 10 verbunden und ist ebenso mit der Eingangs-P-Stromschiene 5p bei dem Haupt-P-Stromschienenverbindungsabschnitt 31p der Haupt-P-Stromschiene 30 verbunden. Die Haupt-N-Stromschiene 30n und der Haupt-P-Stromschienenverbindungsabschnitt 31p der Haupt-P-Stromschiene 30p sind außerhalb des Kondensatorformharzes 46 angeordnet.
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Wie es in 1 gezeigt ist, ist die positive Elektrodenstromschiene 45p mit einem positiven Elektrodenanschluss 44p des Glättungskondensators 44 verbunden. Die positive Elektrodenstromschiene 45p weist einen positiven Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46p auf. Der positive Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46p und der Haupt-P-Stromschienenverbindungsabschnitt 31p sind mit der Eingangs-N-Stromschiene 5n verbunden.
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Die negative Elektrodenstromschiene 45n ist mit einem negativen Elektrodenanschluss 44n des Glättungskondensators 44 verbunden. Die negative Elektrodenstromschiene 45n weist einen negativen Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46n auf. Der negative Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46n und der Haupt-N-Stromschienenverbindungsabschnitt 31n sind mit der Eingangs-N-Stromschiene 5n verbunden.
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Wie es in 1 gezeigt ist, beherbergt der dritte Unterbringungsabschnitt 8c die Steuerungsplatine 20. Die Ansteuerungsschaltung steuert jedes der Halbleitermodule 10 an. Die Ansteuerungsschaltung ist auf der Steuerungsplatine 20 angeordnet. Der Steuerungsschaltungs-P-Verbindungsabschnitt 53p, der Steuerungsschaltungs-N-Verbindungsabschnitt 53n, der Steuerungsschaltungsverbindungsabschnitt 72 und eine Vielzahl der Steuerungsanschlüsse 13 sind mit der Steuerungsplatine 20 verbunden.
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Der Steuerungsschaltungs-P-Verbindungsabschnitt 53p, der Steuerungsschaltungs-N-Verbindungsabschnitt 53n und der Steuerungsschaltungsverbindungsabschnitt 72 ragen zu der Innenseite des dritten Unterbringungsabschnitts 8c durch das erste Durchgangsloch 82d hervor. Die Steuerungsanschlüsse 13 ragen zu der Innenseite des dritten Unterbringungsabschnitts 8c durch das zweite Durchgangsloch 82e hervor.
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2 zeigt eine Draufsicht, die das Eingangsstromschienenmodul 5 in der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel zeigt, das in 1 gezeigt ist.
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Wie es in 1 und 2 gezeigt ist, sind die Eingangs-P-Stromschiene 5p, die Eingangs-N-Stromschiene 5n und die Erfassungsstromschiene 70 durch ein Eingangsstromschienenformharz 54 geformt bzw. eingegossen. Das heißt, die Eingangs-P-Stromschiene 5p, die Eingangs-N-Stromschiene 5n und die Erfassungsstromschiene 70, die zusammen geformt bzw. eingegossen sind, bilden das Eingangsstromschienenmodul 5. 1 zeigt einen schematischen Aufbau des Eingangsstromschienenmoduls 5, in dem der erste N-Verbindungsabschnitt 51n, der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n, der erste P-Verbindungsabschnitt 71p und der zweite P-Verbindungsabschnitt 52p in der Richtung Z ausgerichtet sind. In einem tatsächlichen Aufbau des Eingangsstromschienenmoduls 5 sind jedoch der erste N-Verbindungsabschnitt 51n, der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n, der erste P-Verbindungsabschnitt 71p und der zweite P-Verbindungsabschnitt 52p in der Richtung Y angeordnet, wie es in 2 gezeigt ist.
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Wie es in 2 gezeigt ist, sind der erste N-Verbindungsabschnitt 51n, der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n, der P-Verbindungsabschnitt 71p, der zweite P-Verbindungsabschnitt 52p, der Eingangs-N-Verbindungsabschnitt 50n und der Drosselverbindungsabschnitt 51p von dem Eingangsstromschienenmodul 5 freigelegt. In dem Aufbau der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der erste N-Verbindungsabschnitt 51n und der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n benachbart zueinander angeordnet, und der erste P-Verbindungsabschnitt 71p und der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n sind benachbart zueinander angeordnet. Ferner sind der erste N-Verbindungsabschnitt 51n, der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n, der erste P-Verbindungsabschnitt 71p und der zweite P-Verbindungsabschnitt 52p in einer Reihenfolge entlang der Richtung Y angeordnet.
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Wie es in 2 gezeigt ist, bilden der erste N-Verbindungsabschnitt 51n, der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n, der erste P-Verbindungsabschnitt 71p und der zweite P-Verbindungsabschnitt 52p eine bandartige Form. Ähnlich hierzu bilden, wie es in 3 gezeigt ist, der Kondensator-N-Verbindungsabschnitt 43n, der Haupt-N-Stromschienenverbindungsabschnitt 31n, der Haupt-P-Stromschienenverbindungsabschnitt 31p, der Kondensator-P-Verbindungsabschnitt 43p, der positive Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46p und der negative Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46n eine bandartige Form.
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Der erste N-Verbindungsabschnitt 51n ist eng an dem Kondensator-N-Verbindungsabschnitt 43n durch einen (nicht gezeigten) Bolzen befestigt. Ähnlich ist der zweite N-Verbindungsabschnitt 52p eng an dem Kondensator-P-Verbindungsabschnitt 43p durch einen (nicht gezeigten) Bolzen befestigt.
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Demgegenüber sind der Haupt-N-Stromschienenverbindungsabschnitt 31n und der negative Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46n in einer Reihenfolge angeordnet und eng an dem zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n gemeinsam durch einen (nicht gezeigten) Bolzen befestigt.
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Auf ähnliche Weise sind der P-Stromschienenverbindungsabschnitt 31p und der positive Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46p in einer Reihenfolge angeordnet und eng an dem ersten P-Verbindungsabschnitt 71p gemeinsam durch einen (nicht gezeigten) Bolzen befestigt.
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Wie es in 2 und 3 gezeigt ist, erstreckt sich jeder des ersten N-Verbindungsabschnitts 51n, des zweiten N-Verbindungsabschnitts 52n, des ersten P-Verbindungsabschnitts 71p und des zweiten P-Verbindungsabschnitts 52p in der Richtung X. Diese Abschnitte 51n, 52n, 71p und 52p sind in der Richtung Y angeordnet, die senkrecht zu der Richtung X ist.
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4 zeigt eine Darstellung, die einen Querschnitt des Eingangsstromschienenmoduls 5 entlang der Linie IV-IV zeigt, die in 3 gezeigt ist. Wie es in 4 gezeigt ist, weist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel den nachstehend beschriebenen verbesserten Aufbau in einem Querschnitt auf, der senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung (d.h. der Richtung X) und parallel zu der Anordnungsrichtung (d.h. der Richtung Y) ist.
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Der erste N-Verbindungsabschnitt 51n ist mit der Kondensator-N-Stromschiene 42n bei einem Kondensator-N-Verbindungsabschnitt 43n verbunden, wobei eine Oberfläche 431n des Kondensator-N-Verbindungsabschnitts 43n bei einer zu dem ersten N-Verbindungsabschnitt 51 entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
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Auf ähnliche Weise sind der negative Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46n, die Haupt-N-Stromschiene 30n und der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n bei einem Haupt-N-Stromschienenverbindungsabschnitt 31n verbunden. Eine Oberfläche 461n des negativen Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitts 46n ist bei einer zu dem zweiten N-Verbindungsabschnitt 52 entgegengesetzten Seite angeordnet.
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Ferner sind der erste P-Verbindungsabschnitt 71p, die Haupt-P-Stromschiene 30p und die positive Elektrodenstromschiene 45p bei dem Haupt-P-Stromschienenverbindungsabschnitt 31p verbunden. Eine Oberfläche 461p des positiven Stromschienenverbindungsabschnitts 46p ist bei einer zu dem ersten P-Verbindungsabschnitt 71p entgegengesetzten Seite angeordnet.
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Weiterhin ist der zweite P-Verbindungsabschnitt 52p mit der Kondensator-P-Stromschiene 42p bei einem Kondensator-P-Verbindungsabschnitt 43p verbunden. Eine Oberfläche 431p des Kondensator-P-Verbindungsabschnitts 43p ist entgegengesetzt zu dem zweiten P-Verbindungsabschnitt 52p angeordnet.
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Das heißt, jede der Oberfläche 431n des Kondensator-N-Verbindungsabschnitts 43n, der Oberfläche 461n des negativen Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitts 46n, der Oberfläche 461p des positiven Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitts 46p und der Oberfläche 431p des Kondensator-P-Verbindungsabschnitts 43p ist, wie es in 4 gezeigt ist, auf einer virtuellen geraden Linie L angeordnet, die durch eine einfach lang und doppelt kurz gestrichelte Linie angegeben ist.
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Wie es vorstehend ausführlich beschrieben ist und in 1 bis 5 gezeigt ist, ist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel äquivalent zu der in 6 gezeigten Schaltung, d.h. sie bildet die in 6 gezeigte Schaltung. 6 zeigt schematisch das Eingangsstromschienenmodul 5, das Kondensatormodul 40, die Haupt-P-Stromschiene 30p und die Haupt-N-Stromschiene 30n.
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Nachstehend wird eine Beschreibung der Wirkungen und des Verhaltens der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ausführlich angegeben.
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Die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist den verbesserten Aufbau auf, in dem die Haupt-N-Stromschiene 30n mit der Eingangs-N-Stromschiene 5n nicht durch die Kondensator-N-Stromschiene 42n verbunden ist, die in das Kondensatorformharz 46 geformt bzw. eingegossen ist. Das heißt, die Haupt-N-Stromschiene 30n ist nicht in das Kondensatorformharz 46 geformt bzw. eingegossen. Dieser verbesserte Aufbau ermöglicht es zu verhindern, dass der DC-Strom in das Kondensatormodul 40 fließt. Als Ergebnis verhindert der Aufbau eine Ausbreitung von Wärmeenergie, die durch die DC-Leistung erzeugt wird, zu dem Filterkondensator 41 als den ersten Kondensator und dem Glättungskondensator 44 als den zweiten Kondensator, die in dem Kondensatorformharz 46 in das Kondensatormodul 40 geformt bzw. eingegossen sind. Dieser verbesserte Aufbau ermöglicht es zu verhindern, dass eine Temperatur der Kondensatoren, wie beispielsweise des Filterkondensators 41 und des Glättungskondensators 44, in dem Kondensatormodul 40 ansteigt. Als Ergebnis ist es für diesen Aufbau möglich zu verhindern, dass der Filterkondensator 41 und der Glättungskondensator 44 beschädigt werden, und die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel mit einer hohen Zuverlässigkeit bereitzustellen.
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Ferner weist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel den verbesserten Aufbau auf, in dem der erste N-Verbindungsabschnitt 51n und der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n benachbart zueinander angeordnet sind. Jeder des ersten N-Verbindungsabschnitts 51n und des zweiten N-Verbindungsabschnitts 52n ist in der Eingangs-N-Stromschiene 5n ausgebildet und weist das gleiche Spannungspotential auf. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, irgendeine Isolation dazwischen zu verwenden und anzuordnen, wobei es möglich ist, den ersten N-Verbindungsabschnitt 51n und den zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n mit einer schmalen Lücke auszubilden. Dieser Aufbau ermöglicht es, die gesamte Größe der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 im Vergleich mit einem herkömmlichen Aufbau zu miniaturisieren, in dem der erste N-Verbindungsabschnitt 51n elektrisch von dem zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n durch ein Verbindungselement getrennt wird. In dem Aufbau der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel sind der erste N-Verbindungsabschnitt 51n und der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n getrennt voneinander ausgebildet und angeordnet. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diesen Aufbau begrenzt. Es ist ebenso annehmbar, den ersten N-Verbindungsabschnitt 51n und den zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n zusammenzubauen.
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Weiterhin weist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel den verbesserten Aufbau auf, in dem die Erfassungsstromschiene 70, die den ersten P-Verbindungsabschnitt 71p aufweist, der mit der Haupt-P-Stromschiene 30p verbunden ist, mit der Haupt-P-Stromschiene 30p verbunden ist, wobei der erste P-Verbindungsabschnitt 71p und der zweite N-Verbindungsabschnitt 52n benachbart zueinander angeordnet sind. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Induktivität zu verringern, die zwischen dem ersten P-Verbindungsabschnitt 71p und dem zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n erzeugt wird. Dieser Aufbau kann eine Erzeugung von Rauschen verringern.
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Weiterhin sind in dem Aufbau der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Eingangs-P-Stromschiene 5p, die Eingangs-N-Stromschiene 5n und die Erfassungsstromschiene 70 durch das Eingangsstromschienenformharz 54 geformt bzw. eingegossen, wobei sie das Eingangsstromschienenmodul 5 bilden. Dieser Aufbau ermöglicht es, die einzelne Baugruppe, die durch das Eingangsstromschienenformharz 54 geformt bzw. eingegossen ist, handzuhaben, und verbessert eine Arbeitseffizienz während der Herstellung der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1.
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Ferner weist die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel den Glättungskondensator 44 als den zweiten Kondensator, die positive Elektrodenstromschiene 45p und die negative Elektrodenstromschiene 45n auf. Die positive Elektrodenstromschiene 45p ist mit dem Glättungskondensator 44 und dem ersten P-Verbindungsabschnitt 71p verbunden. Die negative Elektrodenstromschiene 45n ist mit dem Glättungskondensator 44 und dem zweiten N-Verbindungsabschnitt 52n verbunden.
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Weiterhin erstreckt sich jeder des ersten N-Verbindungsabschnitts 51n, des zweiten N-Verbindungsabschnitts 52n, des ersten P-Verbindungsabschnitts 71p und des zweiten P-Verbindungsabschnitts 52p entlang der gleichen Richtung X, die senkrecht zu der Richtung Y ist, entlang der diese Abschnitte 51n, 52n, 71p und 52p angeordnet sind.
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Wie es in 4 gezeigt und vorstehend beschrieben ist, ist in einem Querschnitt, der senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung (in die erste Richtung X) und parallel zu der Anordnungsrichtung (in die zweite Richtung Y) ist, jede der Oberfläche 431n des Kondensator-N-Verbindungsabschnitts 43n, der Oberfläche 461n des negativen Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitts 46n, der Oberfläche 461p des positiven Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitts 46p und der Oberfläche 431p des Kondensator-P-Verbindungsabschnitts 43p auf einer virtuellen geraden Linie L angeordnet, die durch eine lang gestrichelte doppelt kurz gestrichelte Linie bezeichnet ist.
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Der verbesserte Aufbau, der vorstehend beschrieben ist, ermöglicht es, die Arbeitseffizienz zu verbessern, wenn jede Stromschiene mit jedem des ersten N-Verbindungsabschnitts 51n, des zweiten N-Verbindungsabschnitts 52n, des ersten P-Verbindungsabschnitts 71p und des zweiten P-Verbindungsabschnitts 52p in einem Herstellungsvorgang verbunden wird.
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Die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist den Filterkondensator 41 als den ersten Kondensator und den Glättungskondensator 44 als den zweiten Kondensator auf. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diesen Aufbau begrenzt. Beispielsweise ist es akzeptabel, nur einen Glättungskondensator als den ersten Kondensator zu verwenden, ohne den zweiten Kondensator zu verwenden. In diesem modifizierten Aufbau ist der negative Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46n der negativen Elektrodenstromschiene 45n, der mit diesem Glättungskondensator als den ersten Kondensator verbunden ist, mit dem ersten N-Verbindungsabschnitt 51n verbunden, und der positive Elektrodenstromschienenverbindungsabschnitt 46p der positiven Elektrodenstromschiene 45p, der mit diesem Glättungskondensator als den ersten Kondensator verbunden ist, ist mit dem zweiten P-Verbindungsabschnitt 52p verbunden. Dieser Aufbau erfordert nicht, d.h. hat nicht den Drosselverbindungsabschnitt 51p und die Erfassungsstromschiene 70.
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In diesem modifizierten Aufbau ist die Haupt-N-Stromschiene 30 mit der Eingangs-N-Stromschiene 5n nicht über die negative Elektrodenstromschiene 45n verbunden, die durch das Kondensatorformharz 46 geformt bzw. eingegossen ist. Ferner kann, da die Haupt-N-Stromschiene 30n nicht durch das Kondensatorformharz 46 geformt bzw. eingegossen ist, der modifizierte Aufbau die gleichen Wirkungen und das gleiche Verhalten des Aufbaus der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel aufweisen, das vorstehend beschrieben ist.
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Des Weiteren ist in dem Aufbau der elektrischen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Erfassungsstromschiene 70 durch das Eingangsstromschienenformharz 54 geformt bzw. eingegossen. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diesen Aufbau begrenzt. Beispielsweise ist es annehmbar, eine Erfassungsstromschiene 70 zu verwenden, die nicht durch das Eingangsstromschienenformharz 54 geformt bzw. eingegossen ist.
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Wie es vorstehend ausführlich beschrieben ist, kann die elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel und der zugehörigen Modifikation unterdrücken, dass eine Temperatur jedes der Kondensatoren zunimmt. Dies ermöglicht es, eine elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen.
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Während spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu diesen Einzelheiten im Lichte der gesamten Lehre der Offenbarung entwickelt werden könnten. Dementsprechend sind die spezifischen Anordnungen, die offenbart sind, lediglich als Veranschaulichung gemeint und sollen nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung begrenzen, dem die volle Breite der nachstehenden Patentansprüche und aller zugehörigen Äquivalente gegeben werden soll.
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Eine elektrische Leistungsumwandlungsvorrichtung weist Halbleitermodule, eine Haupt-P-Stromschiene, eine Haupt-N-Stromschiene, ein Kondensatormodul, eine Eingangs-P-Stromschiene und eine Eingangs-N-Stromschiene auf. Die Eingangs-N-Stromschiene ist mit der DC-Leistungsquelle verbunden. Die Haupt-N-Stromschiene ist mit einem negativen Elektrodenanschluss des Halbleitermoduls verbunden, um die DC-Leistung zuzuführen. Eine Kondensator-N-Stromschiene, ein Filterkondensator und ein Glättungskondensator in dem Kondensatormodul sind durch ein Kondensatorformharz geformt bzw. eingegossen. Die Kondensator-N-Stromschiene ist mit einem negativen Elektrodenanschluss des Filterkondensators verbunden. Die Eingangs-N-Stromschiene weist einen ersten N-Verbindungsabschnitt, der mit der Kondensator-N-Stromschiene verbunden ist, und einen zweiten N-Verbindungsabschnitt auf, der mit der Haupt-N-Stromschiene verbunden ist. Die Haupt-N-Stromschiene ist außerhalb des Kondensatorformharzes angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-55840 A [0002, 0004]
