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Die Erfindung betrifft ein System zum Verbinden von elektrischen Anschlüssen. Das System weist eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung mit einem Leistungsmodul mit mindestens einem elektrischen Anschluss, eine Wärmesenke sowie mindestens einen elektrischen Anschluss einer mit einer elektrischen Spannung zu versorgenden Komponente auf. Die elektrischen Anschlüsse sind jeweils über ein elektrisch leitendes Verbindungselement miteinander verbunden.
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Bei der Installation von elektrischen Komponenten, insbesondere für Anwendungen in der Hochstromtechnik mit Stromstärken größer als 10 A, werden zum elektrischen Verbinden einzelner Baugruppen häufig Stromschienen genutzt.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise bekannt, Wechselrichter, auch als Inverter bezeichnet, mit vorgefertigten Leistungsmodulen zum Umrichten einer Gleichspannung in eine Wechselspannung beziehungsweise zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom einzusetzen. Der Wechselrichter und das Leistungsmodul sind als eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung als eine zusammenhängende Einheit ausgebildet, wobei das Leistungsmodul an einem Gehäuse des Wechselrichters angeordnet ist.
Die Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere das Leistungsmodul, weist neben Steueranschlüssen zum Ansteuern der Vorrichtung auch Hochstromanschlüsse zum Verbinden mit einer Spannungsquelle für die Gleichspannungsversorgung und als Ausgänge ausgebildete Anschlüsse zum Abgreifen der Wechselspannung auf. Der Einsatz der Stromschienen bietet dabei eine einfache, preiswerte und damit bevorzugt angewendete Möglichkeit der elektrischen Anbindung der Hochstromanschlüsse an eine elektrische Schaltung und/oder an Stecker eines benachbart angeordneten elektrischen Systems.
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Die Hochstromanschlüsse der Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere die als Ausgänge ausgebildeten Anschlüsse zum Abgreifen der Wechselspannung, beispielsweise die Anschlüsse zum Verbinden der Vorrichtung mit Anschlüssen eines elektrischen Motors, sind herkömmlich zueinander beabstandet nebeneinander sowie auf einer gemeinsamen Seite der Vorrichtung angeordnet. Wenn die elektrischen Anschlüsse der mit Spannung zu versorgenden Komponente, beispielsweise die Anschlüsse des elektrischen Motors, um die Vorrichtung herum willkürlich verteilt ausgebildet sind, lassen sich die Anschlüsse der Vorrichtung lediglich unter sehr großem Aufwand mit den Anschlüssen der mit Wechselspannung zu versorgenden Komponente über Stromschienen verbinden.
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Zudem ist aus dem Stand der Technik bekannt, das Leistungsmodul mit einer Unterseite an einer Oberseite des Gehäuses des Wechselrichters beziehungsweise einem Kühlkörper zu befestigen. Sowohl das Gehäuse des Wechselrichters als auch der Kühlkörper dienen dabei als eine Wärmesenke zum Abführen von von dem Leistungsmodul emittierter Wärme.
Die Hochstromanschlüsse sind herkömmlich an einer Oberseite des Leistungsmoduls der Vorrichtung zur Spannungsversorgung angeordnet. Da im Bereich der Oberseite des Leistungsmoduls, das heißt oberhalb der Hochstromanschlüsse, zudem eine Leiterplatte, auch als Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung, kurz PCB für englisch „printed circuit board“ bezeichnet, angeordnet ist, sind die Hochstromanschlüsse der Vorrichtung nur sehr schwer zugänglich, was den großen Aufwand des Verbindens mit den Anschlüssen der mit Spannung zu versorgenden Komponente über Stromschienen weiter erhöht.
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Aus den 1a und 1b geht jeweils ein System 1' zum Verbinden von elektrischen Anschlüssen 3 einer Vorrichtung 2 zur Spannungsversorgung und elektrischen Anschlüssen 4 eines nicht dargestellten Verbrauchers, wie einem elektrischen Motor, aus dem Stand der Technik hervor. 1a zeigt das System 1' in einer Draufsicht, während das System 1' in 1b in einer Seitenansicht dargestellt ist.
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Ein Leistungsmodul 5 ist mit einer Unterseite 5b an einer Wärmesenke 6, beispielsweise an einer Oberseite 6a eines Gehäuse eines Wechselrichters oder eines Kühlkörpers, befestigt angeordnet. Die Anschlüsse 3 der Vorrichtung 2, insbesondere die Hochstromanschlüsse des Leistungsmoduls 5, sind als Komponenten zum Verbinden des Leistungsmoduls 5 mit dem Verbraucher an einer Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 der Vorrichtung 2 ausgebildet. Die Oberseite 5a und die Unterseite 5b sind dabei als gegenüberliegende, voneinander weg weisende Seiten des Leistungsmoduls 5 angeordnet.
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Die Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 und damit der Vorrichtung 2 ist mit einer Leiterplatte 7 abgedeckt, welche sich im Wesentlichen über die gesamte Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 erstreckt. Die in 1a nicht dargestellte Leiterplatte 7 ist über Signalstifte 8, welche auch als Halterungselemente dienen, beabstandet zur Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 der Vorrichtung 2 angeordnet.
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Die Anschlüsse 4 der mit Spannung zu versorgenden Komponente, das heißt des Verbrauchers, sind jeweils zudem im Bereich unterschiedlicher Seitenflächen 2a, 2b der Vorrichtung 2 ausgebildet, während die Anschlüsse 3 der Vorrichtung 2 zum Abgreifen der Wechselspannung an einer gemeinsamen Seitenfläche 2a der Vorrichtung 2 angeordnet sind. Demzufolge sind nicht alle jeweils miteinander zu verbindenden Anschlüsse 3, 4 eines Paares der Anschlüsse 3, 4 einander gegenüberstehend und mit kurzen Abständen benachbart zueinander angeordnet. Vielmehr sind zumindest die Anschlüsse 3, 4 eines oder mehrerer Paare von Anschlüssen 3, 4 nicht einander gegenüberstehend und in größeren Abständen zueinander ausgebildet.
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Die elektrischen Anschlüsse 3 der Vorrichtung 2 zur Spannungsversorgung und die elektrischen Anschlüssen 4 des nicht dargestellten Verbrauchers sind über als Stromschienen ausgebildete elektrische Verbindungelemente 9', 10, insbesondere paarweise, elektrisch miteinander verbunden. Infolge der Anordnung der Anschlüsse 3 an einer gemeinsamen Seitenfläche 2a der Vorrichtung 2 und der Anordnung der Anschlüsse 4 der mit Spannung zu versorgenden Komponente an unterschiedlichen Seitenflächen 2a, 2b der Vorrichtung 2 sind die Stromschienen 9' die Vorrichtung 2, insbesondere die Wärmesenke 6, umgehend anzuordnen. Die Stromschienen 9' verbinden damit Anschlüsse 3, welche an der ersten Seitenfläche 2a der Vorrichtung 2 angeordnet sind, mit Anschlüssen 4 des Verbrauchers, welche im Bereich der zweiten Seitenfläche 2b der Vorrichtung 2 angeordnet sind. Je nach Anordnung der Anschlüsse 3, 4 zueinander, verläuft mindestens eine Stromschiene 9', bei der Ausführung gemäß den 1a und 1b verlaufen zwei Stromschienen 9', an einer dritten Seitenfläche 2c beziehungsweise einer vierten Seitenfläche 2d entlang sowie von der Seitenfläche 2c, 2d beabstandet um die Vorrichtung 2 zumindest teilweise herum.
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Die Anschlüsse 3 der Vorrichtung 2 sind aus der Leiterplatte 7 hervorragend beziehungsweise über die Leiterplatte 7 überstehend angeordnet. Die Stromschiene 9' ist benachbart zum Anschluss 3 mit einer auf der Leiterplatte 7 ausgebildeten Leiterbahn 11 verlötet, welche sich bis zum Anschluss 3 erstreckt. Die Leiterbahn 11 stellt damit eine elektrische Verbindung der Stromschiene 9' mit dem Anschluss 3 her. Alternativ kann die zur Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 beabstandet angeordnete Leiterplatte 7 auch zu den Anschlüssen 3 der Vorrichtung 2 beabstandet, die Anschlüsse 3 zumindest teilweise abdeckend, angeordnet sein.
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Die Ausbildung der Stromschienen 9' als eine elektrische Verbindung der Anschlüsse 3, 4, welche zumindest teilweise um die Vorrichtung 2 herum verlaufen, erfordert sehr komplexe Formen sowie große Längen der Stromschienen 9' und damit einen großen Bauraum der Vorrichtung 2. Die Stromschienen 9' verursachen hohe Kosten bei der Herstellung sowie der Montage und beeinflussen zudem das Verhalten der elektromagnetischen Verträglichkeit der Vorrichtung 2 sehr stark.
Unter der elektromagnetischen Verträglichkeit ist dabei die Fähigkeit zu verstehen, die Funktionen anderer Systeme durch elektrische oder elektromagnetische Effekte nicht zu stören oder durch andere System in der eigenen Funktion nicht gestört zu werden. Die elektromagnetische Verträglichkeit bedeutet insbesondere das Fehlen von Einwirkungen auf andere Systeme, welche zu Funktionsstörungen elektrischer oder elektronischer Betriebsmittel, beispielsweise durch elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder und Vorgänge, führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorrichtung zum Verbinden von elektrischen Anschlüssen derart zu verbessern, dass die elektrischen Anschlüsse der Vorrichtung zur Spannungsversorgung und die elektrischen Anschlüsse der mit Spannung zu versorgenden Komponente über möglichst kurze Entfernungen miteinander verbunden sind. Die als elektrische Verbindungselemente zu verwendenden Stromschienen sollen mit konstruktiv einfachen Formen und minimalen Längen ausgebildet sein. Die Vorrichtung soll einen geringen Bauraum aufweisen. Die Kosten der Herstellung und der Montage der Stromschienen sowie der Vorrichtung sind zu minimieren. Das Verhalten der elektromagnetischen Verträglichkeit der Vorrichtung soll optimal sein.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes System zum Verbinden von elektrischen Anschlüssen gelöst. Das System weist eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung mit einem Leistungsmodul mit mindestens einem elektrischen Anschluss, eine Wärmesenke sowie mindestens einen elektrischen Anschluss einer mit einer elektrischen Spannung zu versorgenden Komponente auf. Das Leistungsmodul ist mit einer Oberseite und einer Unterseite ausgebildet, wobei die Unterseite des Leistungsmoduls an einer Oberseite der Wärmesenke anliegend angeordnet ist. Das Leistungsmodul und die Wärmesenke sind vorteilhaft thermisch miteinander kontaktiert, wobei das Leistungsmodul und die Wärmesenke wärmeleitend miteinander verbunden sind.
Die elektrischen Anschlüsse der Vorrichtung zur Spannungsversorgung und der mit einer elektrischen Spannung zu versorgenden Komponente sind jeweils über ein elektrisch leitendes Verbindungselement miteinander verbunden.
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Nach der Konzeption der Erfindung ist im Bereich der Auflage der Unterseite des Leistungsmoduls und der Oberseite der Wärmesenke mindestens eine Ausnehmung ausgebildet, welche sich von einer ersten Seitenfläche zu einer von der ersten Seitenfläche verschiedenen Seitenfläche der Vorrichtung durch die Vorrichtung hindurch erstreckt. Innerhalb der mindestens einen Ausnehmung ist erfindungsgemäß mindestens ein elektrisch leitendes Verbindungselement angeordnet.
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Das elektrisch leitende Verbindungselement ragt zum Verbinden mit mindestens einem der elektrischen Anschlüsse bevorzugt aus mindestens einer Stirnseite der Ausnehmung aus der Ausnehmung hervor.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine elektrisch leitende Verbindungselement als eine Stromschiene ausgebildet. Die Anzahl der Stromschienen richtet sich dabei nach der Anzahl der elektrisch zu verbindenden Anschlüsse des Leistungsmoduls und der mit der elektrischen Spannung zu versorgenden Komponente.
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Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme des mindestens einen elektrisch leitenden Verbindungselements in einer Oberfläche der Oberseite der Wärmesenke als eine einseitig offene Nut ausgebildet. Die offene Seite der Nut wird von der Unterseite des Leistungsmoduls verschlossen. Die Nut weist vorteilhaft einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen, Querschnitt auf.
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Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme des mindestens einen elektrisch leitenden Verbindungselements unterhalb einer Oberfläche der Oberseite der Wärmesenke als ein umfänglich geschlossener Kanal innerhalb der Wärmesenke ausgebildet. Der Kanal weist dabei die Form einer Durchgangsbohrung auf.
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Die mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme des mindestens einen elektrisch leitenden Verbindungselements ist bevorzugt in einer Längsrichtung geradlinig verlaufend ausgebildet. Der Querschnitt der Ausnehmung ist vorteilhaft über die gesamte Länge konstant.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Seitenflächen der Vorrichtung parallel zueinander angeordnet. Die mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme des mindestens einen elektrisch leitenden Verbindungselements ist bevorzugt senkrecht zu den Seitenflächen ausgerichtet.
Die Ausnehmung ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die Länge des mindestens einen elektrisch leitenden Verbindungselements möglichst minimal ist. Damit ist auch die Längsausdehung der Ausnehmung zum Aufnehmen des Verbindungselements zum Verbinden der elektrischen Anschlüsse minimal und kann von einer senkrechten Ausrichtung zu den Seitenflächen abweichen. Bei einer Ausbildung von mehr als einem elektrisch leitenden Verbindungselement und mehreren dazugehörigen Ausnehmungen können die Ausnehmungen, unter der Voraussetzung einer jeweils minimalen Längsausdehung, beliebig zueinander ausgerichtet angeordnet sein.
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Die Wärmesenke ist vorteilhaft als ein Gehäuse der Vorrichtung, insbesondere als ein Gehäuse eines Wechselrichters, oder als ein Kühlkörper ausgebildet.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine elektrisch leitende Verbindungselement elektrisch isoliert und mit der Wärmesenke thermisch kontaktiert angeordnet ist, wobei das Verbindungselement und die Wärmesenke wärmeleitend miteinander verbunden sind.
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Der mindestens eine elektrische Anschluss der Vorrichtung, insbesondere des Leistungsmoduls zum Abgreifen einer Wechselspannung, ist vorteilhaft an der ersten Seitenfläche der Vorrichtung, speziell an der Oberseite des Leistungsmoduls, ausgebildet.
Der mindestens eine elektrische Anschluss der mit elektrischer Spannung zu versorgenden Komponente ist bevorzugt in einem Bereich einer von der ersten Seitenfläche abweichenden Seitenfläche der Vorrichtung, insbesondere in einem Bereich der zweiten Seitenfläche der Vorrichtung, ausgebildet.
Unter der Anordnung im Bereich der Seitenfläche ist zu verstehen, dass der jeweilige elektrische Anschluss an der Seitenfläche beziehungsweise bevorzugt von der Seitenfläche beabstandet ausgebildet ist, wobei die Entfernung zur jeweiligen Seitenfläche gering und geringer ist, als zu einer der anderen Seitenflächen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Leiterplatte auf, welche oberhalb der Oberseite des Leistungsmoduls, die Oberseite zumindest teilweise abdeckend, angeordnet ist.
Die Leiterplatte ist bevorzugt über mindestens einen Signalstift, welcher auch ein Halterungselement darstellt, beabstandet zur Oberseite des Leistungsmoduls und insbesondere auch beabstandet zu dem mindestens einem elektrischen Anschluss der Vorrichtung an der Vorrichtung fixiert angeordnet.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, speziell im Hinblick auf die platzsparende und einfache Konstruktion, ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung in Verbindung mit einem elektrisch angetriebenen Verdichter eines Kältemittelkreislaufs, insbesondere einer Klimaanlage zum Konditionieren der Luft eines Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges.
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Das erfindungsgemäße System zum Verbinden von elektrischen Anschlüssen weist im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen zusammenfassend diverse Vorteile auf:
- - konstruktiv einfach geformte Stromschienen mit geringer geometrischer Komplexität und minimalen Längen verbinden die Anschlüsse eines Verbrauchers mit den Anschlüssen des Leistungsmoduls, wobei die Stromschienen deutlich kürzer sind als bei herkömmlichen Systemen,
- - die Stromschienen können zudem einen geringeren Strömungsquerschnitt aufweisen, was folglich auch zur Einsparung von Material führt,
- - Reduzieren der abgestrahlten elektromagnetischen Störungen und minimales Beeinflussen des Verhaltens der elektromagnetischen Verträglichkeit der Vorrichtung sowie
- - minimale Kosten für die Herstellung und Montage, minimales Gewicht und minimaler Bauraum.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen jeweils ein System zum Verbinden von elektrischen Anschlüssen einer Vorrichtung zur Spannungsversorgung und elektrischen Anschlüssen eines Verbrauchers
- 1a: aus dem Stand der Technik in einer Draufsicht sowie
- 1b: in einer Seitenansicht und
- 2a: gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht sowie
- 2b: in einer Seitenansicht.
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Die 2a und 2b zeigen jeweils ein System 1 zum Verbinden der elektrischen Anschlüsse 3 der Vorrichtung 2 zur Spannungsversorgung und der elektrischen Anschlüsse 4 eines nicht dargestellten Verbrauchers, wie dem elektrischen Motor. In 2a ist das System 1 in einer Draufsicht und in 2b ist das System 1 in einer Seitenansicht dargestellt.
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Das Leistungsmodul 5 ist wiederum an der Unterseite 5b mit der Wärmesenke 6, wie der Oberseite 6a eines Gehäuse eines Wechselrichters oder eines Kühlkörpers, thermisch und mechanisch gekoppelt angeordnet. Unter der thermischen Kopplung ist dabei eine wärmeleitende Verbindung zwischen den Elementen zu verstehen.
Die Anschlüsse 3 der Vorrichtung 2 zum Abgreifen der Wechselspannung, das heißt die Hochstromanschlüsse des Leistungsmoduls 5, sind zum Verbinden des Leistungsmoduls 5 mit dem mit Spannung zu versorgenden Verbraucher an der Oberseite 5a sowie an einer gemeinsamen Seitenfläche 2a des Leistungsmoduls 5 ausgebildet. Die Oberseite 5a und die Unterseite 5b sind als distal zueinander und voneinander weg weisende Seiten angeordnet.
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Die mit den Anschlüssen 3 ausgebildete Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 beziehungsweise der Vorrichtung 2 ist unterhalb der Leiterplatte 7 derart angeordnet, dass die Leiterplatte 7 im Wesentlichen die gesamte Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 abdeckt. Dabei ist die Leiterplatte 7 über die Signalstifte 8 beabstandet zur Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 an der Vorrichtung 2 fixiert. Die Signalstifte 8 dienen als Anschlusspins des Leistungsmoduls 5 beispielsweise dem Übertragen von Steuersignalen.
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Da die Anschlüsse 4 des mit Spannung zu versorgenden Verbrauchers in Bereichen unterschiedlicher Seitenflächen 2a, 2b der Vorrichtung 2 ausgebildet sind, sind zumindest die Anschlüsse 3, 4 eines oder mehrerer Paare von Anschlüssen 3, 4 in größeren Abständen und nicht geradlinig zueinander erreichbar ausgebildet.
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Die elektrischen Verbindungen der elektrischen Anschlüsse 3, 4 über die als elektrische Verbindungselemente 9, 10 ausgebildeten Stromschienen weisen trotz der Anordnung der Anschlüsse 3 an einer gemeinsamen Seitenfläche 2a der Vorrichtung 2 und der Anordnung der Anschlüsse 4 der mit Spannung zu versorgenden Komponente an unterschiedlichen Seitenflächen 2a, 2b der Vorrichtung 2 einen möglichst kurzen Verbindungsweg beziehungsweise eine möglichst kurze Länge auf. Die Stromschienen 9 sind im Vergleich zum Stand der Technik die Vorrichtung 2, insbesondere die Wärmesenke 6, nicht umgehend angeordnet. Die die an der ersten Seitenfläche 2a der Vorrichtung 2 angeordneten Anschlüsse 3 mit den im Bereich der zweiten Seitenfläche 2b der Vorrichtung 2 angeordneten Anschlüsse 4 des Verbrauchers verbindenden Stromschienen 9 sind die Vorrichtung 2 auf kürzestem Wege durchquerend oder durchdringend ausgebildet.
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Der aus der Leiterplatte 7 hervorragend beziehungsweise über die Leiterplatte 7 überstehend angeordnete Anschluss 3 der Vorrichtung 2 ist, ebenso wie die benachbart zum Anschluss 3 angeordnete Stromschiene 9, mit einer auf der Leiterplatte 7 ausgebildeten Leiterbahn 11 verlötet und damit elektrisch verbunden. Die Leiterbahn 11 erstreckt sich dabei vom Anschluss 3 der Vorrichtung 2 zur Stromschiene 9. Nach einer alternativen Ausführungsform ist die zur Oberseite 5a des Leistungsmoduls 5 beabstandet angeordnete Leiterplatte 7 auch zu den Anschlüssen 3 der Vorrichtung 2 beabstandet, die Anschlüsse 3 zumindest teilweise abdeckend, angeordnet.
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Die Wärmesenke 6 für das Leistungsmodul 5 weist im Bereich der Auflagefläche des Leistungsmoduls 5, welche als eine Verbindungsfläche oder als eine Kontaktfläche zwischen dem Leistungsmodul 5 und der Wärmesenke 6 ausgebildet ist, Ausnehmungen 12 in Form von Nuten oder Kanälen auf. Die Ausnehmungen 12 zur Anordnung von Stromschienen 9 als elektrische Verbindungselemente sind vorteilhaft in der Oberfläche der Oberseite 6a der beispielsweise als Gehäuse des Wechselrichters oder als Kühlkörper ausgebildeten Wärmesenke 6 angeordnet.
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Die in einer Längsrichtung bevorzugt geradlinig ausgebildeten Ausnehmungen 12 erstrecken sich dabei von der ersten Seitenfläche 2a zur gegenüberliegend angeordneten zweiten Seitenfläche 2b der Vorrichtung 2. Die kanalförmigen Ausnehmungen 12 sind parallel zueinander und jeweils senkrecht zu den ebenfalls parallel zueinander ausgerichteten Seitenflächen 2a, 2b ausgebildet. Die Ausnehmungen 12 weisen einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt auf, welcher als Nut in die Oberfläche der Wärmesenke 6 eingearbeitet ist. Die Querschnitte der Ausnehmungen 12 sind über die gesamte Länge konstant. Dabei ist es jedoch auch nicht ausgeschlossen, dass die Querschnitte in der Form und Größe variieren können.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform sind die Ausnehmungen als über den Umfang des Querschnitts geschlossene Kanäle ausgebildet, welche sich als Durchgangsbohrungen durch die Wärmesenke 6 erstrecken.
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Die die Anschlüsse 3, 4 elektrisch verbindenden Stromschienen 9 sind zumindest zum Teil innerhalb der Ausnehmungen 12 angeordnet und erstrecken sich jeweils von einem auf der ersten Seitenfläche 2a angeordneten Anschluss 3 der Vorrichtung 2 zu den Ausnehmungen 12, durch die Ausnehmungen 12 hindurch bis zur zweiten Seitenfläche 2b der Vorrichtung 2 und zum Anschluss 4 des Verbrauchers. Alternativ können die Ausnehmungen, je nach Anordnung der Anschlüsse 4 des Verbrauchers, auch derart ausgebildet sein, dass sich die Stromschienen von einem auf der ersten Seitenfläche 2a angeordneten Anschluss 3 der Vorrichtung 2 zu den Ausnehmungen 12, durch die Ausnehmungen 12 hindurch bis zur dritten Seitenfläche 2c oder zur vierten Seitenfläche 2d der Vorrichtung 2 erstrecken.
Die Stromschienen 9 ragen dabei zum Verbinden mit den Anschlüssen 3, 4 aus den Stirnseiten der Ausnehmungen 12 aus den Ausnehmungen 12 hervor. Die Stromschienen 9 sind, insbesondere im Bereich der Ausnehmungen 12, mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt.
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Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform sind mehrere Stromschienen 9 innerhalb einer Ausnehmung angeordnet.
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Die Stromschienen 9 können über eine elektrisch isolierende Wärmeleitpaste thermisch an die Wärmesenke 6 angebunden sein, um die in den Stromschienen 9 erzeugte Wärme abzuleiten und die Stromschienen 9 abzukühlen. Damit können bei gleicher zu übertragender elektrischer Leistung entweder der elektrische Leitungsquerschnitt der Stromschienen 9 reduziert werden, um zusätzlich den Materialeinsatz zu minimieren, oder es könnte bei zudem gleicher Geometrie der Stromschienen 9 ein weniger gut leitendes Material verwendet werden. Zum Beispiel bei einem Einsatz von Aluminium anstelle von Kupfer könnten weitere Kosten und Gewicht eingespart werden.
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Das System 1 zum elektrischen Verbinden der elektrischen Anschlüsse 3, 4 wird beispielsweise zum Versorgen elektrischer Kältemittelverdichter von Klimatisierungssystemen in Kraftfahrzeugen, in welchen der Verdichter von einem Elektromotor angetrieben wird, verwendet. Dabei wird der Elektromotor des in einem Kältemittelkreislauf angeordneten Verdichters aus dem Gleichspannungsnetz des Kraftfahrzeugs in Verbindung mit der Vorrichtung 2 zur Spannungsversorgung mit dem Wechselrichter als Umrichter und dem Leistungsmodul 5 mit elektrischer Spannung versorgt.
Das System 1 wird dabei beispielsweise für Vorrichtungen 2 mit Hochstromwechselrichtern und Spannungen bis 60 V sowie Stromstärken größer als 100 A eingesetzt, wobei das System 1 auch für Vorrichtungen 2 mit Hochstromwechselrichtern und größeren Spannungen als 60 V sowie geringeren Stromstärken als 100 A verwendbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- System
- 2
- Vorrichtung zur Spannungsversorgung
- 2a
- erste Seitenfläche Vorrichtung 2
- 2b
- zweite Seitenfläche Vorrichtung 2
- 2c
- dritte Seitenfläche Vorrichtung 2
- 2d
- vierte Seitenfläche Vorrichtung 2
- 3
- elektrischer Anschluss Vorrichtung 2
- 4
- elektrischer Anschluss Verbraucher
- 5
- Leistungsmodul
- 5a
- Oberseite Leistungsmodul 5
- 5b
- Unterseite Leistungsmodul 5
- 6
- Wärmesenke
- 6a
- Oberseite Wärmesenke
- 7
- Leiterplatte
- 8
- Signalstift
- 9, 9'
- elektrisches Verbindungselement, Stromschiene
- 10
- elektrisches Verbindungselement, Stromschiene
- 11
- Leiterbahn
- 12
- Ausnehmung
