DE102017118200A1 - Halbleitermodul und halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitermodul und halbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine ist bereitgestellt, die mit einer Steuerungseinrichtung ausgestattet ist. Die Steuerungseinrichtung ist mit einem Halbleitermodul ausgestattet, das eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Einheiten aufweist, die aus Oberarmschaltvorrichtungen und Unterarmschaltvorrichtungen für Phasen einer Umrichterschaltung gebildet werden. Das Halbleitermodul weist ebenso eine Vielzahl von positiven Leitern, mit denen Hochspannungsanschlüsse der Oberarmschaltvorrichtungen verbunden sind, und eine Vielzahl von negativen Leitern auf, mit denen Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarmschaltvorrichtungen verbunden sind. Die positiven Leiter sind voneinander getrennt. Auf ähnliche Weise sind die negativen Leiter voneinander getrennt. Diese Struktur beseitigt negative Effekte, die aus einem Unterschied in einer Quantität eines elektrischen Stroms zwischen einer positiven Stromschiene und einer negativen Stromschiene entstehen.

Description

  • 1. Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Halbleitermodul, das arbeitet, um eine Leistungsumwandlung auszuführen, und eine Halbleitervorrichtung, die mit einem derartigen Halbleitermodul ausgestattet ist.
  • 2. Hintergrund der Erfindung
  • Die japanische Patentveröffentlichung JP 2012-249371 A lehrt eine mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine, die aus einer Kombination einer rotierenden elektrischen Maschine und einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung eines Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine gebildet ist. Die Steuerungseinrichtung ist mit einer Vielzahl von Leistungsmodulen (das heißt Halbleitermodulen) und Stromschienen ausgestattet. Die Leistungsmodule sind um eine Drehachse der rotierenden elektrischen Maschine herum angeordnet.
  • Wenn eine elektrische Leistung von einer Leistungsumwandlungsschaltung der Steuerungseinrichtung zu der rotierenden elektrischen Maschine oder von der rotierenden elektrischen Maschine zu der Leistungsumwandlungsschaltung geliefert werden muss, wird ein elektrischer Strom durch positive und negative Stromschienen fließen. Ein derartiger Fluss eines elektrischen Stroms verursacht üblicherweise, dass selbst die Induktivitäten der positiven und negativen Stromschienen ein Strahlungsrauschen erzeugen, wodurch eine EMC (elektromagnetische Verträglichkeit) der Steuerungseinrichtung verschlechtert wird. Die Selbstinduktivität der positiven und negativen Stromschienen kann ebenso in einer Vergrößerung einer Stoßspannung bei Schaltvorrichtungen resultieren, die in der Steuerungseinrichtung eingebaut sind. Die Quantität eines elektrischen Stroms, der von der positiven Stromschiene zu der rotierenden elektrischen Maschine fließt, ist üblicherweise identisch zu der, die von der rotierenden elektrischen Maschine zu der negativen Stromschiene fließt. Die Verschlechterung der EMC oder die Vergrößerung in einer Stoßspannung kann folglich durch eine Magnetkopplung zwischen den positiven und negativen Stromschienen verkleinert werden.
  • Es sei angenommen, dass ein einzelnes Halbleitermodul, das in sich eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen für eine Vielzahl von Phasen (das heißt Abschnitte beziehungsweise Beine) einer Leistungsumwandlungsschaltung eingebaut hat, verwendet wird, um eine elektrische Leistung zu zwei oder mehr Gruppen von Statorwicklungen (die nachstehend auch als Statorwicklungsgruppen bezeichnet werden) zu liefern, und dass ein einzelner positiver Leiter für eine Verbindung mit Hochspannungsanschlüssen von oberen Schaltvorrichtungen, die zu unterschiedlichen Abschnitten gehören, verwendet wird und ein einzelner negativer Leiter ebenso für eine Verbindung mit Niedrigspannungsanschlüssen von unteren Schaltvorrichtungen, die zu unterschiedlichen Abschnitten gehören, verwendet wird, wobei ein einzelner Fluss eines elektrischen Stroms in den positiven und negativen Stromschienen für die Vielzahl von Statorwicklungsgruppen erzeugt wird.
  • Wenn es eine Vielzahl von Pfaden gibt, die sich zwischen positiven und negativen Anschlüssen, die zu einer Leistungszufuhr und den Halbleitermodulen führen, durch die positiven und negativen Stromschienen erstrecken, führt dies zu einer Befürchtung, dass die Quantität des elektrischen Stroms, der durch die positive Stromschiene fließt, sich von dem unterscheidet, der durch die negative Stromschiene fließt.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG
  • Es ist folglich eine Aufgabe, ein Halbleitermodul und eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die ausgelegt sind, Nachteile zu beseitigen, die aus einem Unterschied in einer Quantität eines elektrischen Stroms zwischen einer positiven Stromschiene und einer negativen Stromschiene entstehen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Halbleitermodul (110b) bereitgestellt, das umfasst: (a) eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Einheiten, die Oberarm-Schaltvorrichtungen (SP1, SP2) und Unterarm-Schaltvorrichtungen (SN1, SN2) umfassen, wobei jede der in Reihe geschalteten Einheiten für eine Phase einer Leistungsumwandlungsschaltung bereitgestellt ist; (b) eine Vielzahl von positiven Leitern (121a, 121d), mit denen Hochspannungsanschlüsse der Oberarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind; und (c) eine Vielzahl von negativen Leitern (121c, 121f), mit denen Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarmschaltvorrichtungen verbunden sind. Die positiven Leiter sind voneinander getrennt. Die negativen Leiter sind voneinander getrennt.
  • Kurz gesagt weist das Halbleitermodul die positiven Leiter auf, mit denen die Hochspannungsanschlüsse der Oberarm-Schaltvorrichtungen, die zu unterschiedlichen Abschnitten der Leistungsumwandlungsschaltung gehören, verbunden sind und die voneinander getrennt sind. Zusätzlich weist das Halbleitermodul ebenso die negativen Leiter auf, mit denen die Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarm-Schaltvorrichtungen, die zu unterschiedlichen Abschnitten gehören, verbunden sind und die voneinander getrennt sind.
  • Folglich werden, wenn die Abschnitte eine elektrische Leistung beispielsweise zu jeweiligen Statorwicklungsgruppen zuführen, getrennte Flüsse eines elektrischen Stroms zu den Statorwicklungsgruppen in einer positiven Stromschiene und einer negativen Stromschiene erzeugt. Dies minimiert negative Effekte, die aus einem Unterschied zwischen Quantitäten eines elektrischen Stroms in der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene entstehen, auch in einem Fall, in dem es eine Vielzahl von Pfaden gibt, die sich durch die positive Stromschiene und die negative Stromschiene erstrecken, die einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss mit dem Halbleitermodul verbinden.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung (11) bereitgestellt, die umfasst: (a) eine Vielzahl von Halbleitermodulen (110b), von denen jedes in Reihe geschaltete Einheiten, die mit Oberarm-Schaltvorrichtungen (SP1, SP2) und Unterarm-Schaltvorrichtungen (SN1, SN2) ausgestattet sind, positive Leiter (121a, 121d), mit denen Hochspannungsanschlüsse der Oberarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind, und negative Leiter (121c, 121f), mit denen Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind, umfasst, wobei die in Reihe geschalteten Einheiten jeweils für eine von Phasen einer Leistungsumwandlungsschaltung bereitgestellt sind, wobei die Halbleitermodule ein erstes Modul (110b-2) umfassen, in dem die in Reihe geschalteten Einheiten, die positiven Leiter und die negativen Leiter angeordnet sind, wobei die positiven Leiter voneinander getrennt sind, wobei die negativen Leiter voneinander getrennt sind; (b) einen positiven Anschluss (113k) und einen negativen Anschluss (113l), die mit einer externen Vorrichtung verbunden sind; (c) eine positive Stromschiene (113b), die einen positiven Leiter des ersten Moduls, positive Leiter der anderen Halbleitermodule und den positiven Anschluss miteinander verbindet; und (d) eine negative Stromschiene (113c), die einen negativen Leiter des ersten Moduls, negative Leiter der anderen Halbleitermodule und den negativen Anschluss miteinander verbindet.
  • Kurz gesagt weist das Halbleitermodul die positiven Leiter auf, mit denen die Hochspannungsanschlüsse der Oberarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind, die zu unterschiedlichen Abschnitten der Leistungsumwandlungsschaltung gehören, und die voneinander getrennt sind. Zusätzlich weist das Halbleitermodul ebenso die negativen Leiter auf, mit denen die Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind, die zu den unterschiedlichen Abschnitten gehören, und die voneinander getrennt sind.
  • Folglich werden, wenn die Abschnitte eine elektrische Leistung beispielsweise zu jeweiligen Statorwicklungsgruppen zuführen, diskrete Flüsse eines elektrischen Stroms zu den Statorwicklungsgruppen in einer positiven Stromschiene und einer negativen Stromschiene erzeugt. Dies minimiert negative Effekte, die aus einem Unterschied zwischen Quantitäten eines elektrischen Stroms in der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene entstehen, auch in einem Fall, in dem es eine Vielzahl von Pfaden gibt, die sich durch die positive Stromschiene und die negative Stromschiene erstrecken, die einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss mit dem Halbleitermodul verbinden.
  • In der dritten Ausgestaltung der Erfindung können die Halbleitermodule in einer kreisförmigen Form angeordnet sein. Das erste Modul ist eines der Halbleitermodule, das am weitesten von dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss entfernt ist.
  • Spezifisch ist das erste Modul, das eines der Halbleitermodule ist, die in einer kreisförmigen Form angeordnet sind, am weitesten von dem positiven und dem negativen Anschluss platziert. Beispielsweise wird die positive Stromschiene aus ersten und zweiten positiven Stromschienen gebildet. Die negative Stromschiene wird aus ersten und zweiten negativen Stromschienen gebildet. Die erste positive Stromschiene und die erste negative Stromschiene sind auf einer linken Hälfte eines Kreises angeordnet, auf dem die Halbleitermodule angeordnet sind. Erste Enden der ersten positiven Stromschiene und der ersten negativen Stromschiene sind mit den positiven und negativen Anschlüssen verbunden. Zweite Enden der ersten positiven Stromschiene und der ersten negativen Stromschiene sind mit dem ersten Modul verbunden. Die zweite positive Stromschiene und die zweite negative Stromschiene sind auf einer rechten Hälfte des Kreises angeordnet, auf dem die Halbleitermodule angeordnet sind. Erste Enden der zweiten positiven Stromschiene und der zweiten negativen Stromschiene sind mit den positiven und negativen Anschlüssen verbunden. Zweite Enden der zweiten positiven Stromschiene und der zweiten negativen Stromschiene sind mit dem ersten Modul verbunden. Die elektrische Leistung wird zu einer ersten elektrischen Last durch die erste positive Stromschiene und die erste negative Stromschiene geliefert. Die elektrische Leistung wird ebenso zu einer zweiten elektrischen Last durch die zweite positive Stromschiene und die zweite negative Stromschiene geliefert.
  • In der vorstehend beschriebenen Struktur wird die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die erste positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die erste negative Stromschiene fließt. Auf ähnliche Weise wird die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die zweite positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die zweite negative Stromschiene fließt. Dies beseitigt negative Effekte, die aus einem Unterschied zwischen Quantitäten eines elektrischen Stroms in der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene entstehen.
  • In der vierten Ausgestaltung der Erfindung können die Halbleitermodule, die zu dem ersten Modul (110b-2) unterschiedlich sind, ein zweites Modul (110b-1) und ein drittes Modul (110b-3) umfassen. Die positive Stromschiene (113b) kann eine erste positive Stromschiene (113w) und eine zweite positive Stromschiene (113x) umfassen. Die erste positive Stromschiene (113w) verbindet einen ersten positiven Leiter (121d), der einer der positiven Leiter des ersten Moduls ist, die positiven Leiter des zweiten Moduls (110b-1) und den positiven Anschluss miteinander. Die zweite positive Stromschiene (113x) verbindet einen zweiten positiven Leiter (121a), der einer der positiven Leiter des ersten Moduls ist, die positiven Leiter des dritten Moduls und den positiven Leiter miteinander. Die negative Stromschiene (113c) kann eine erste negative Stromschiene (113y) und eine zweite negative Stromschiene (113z) umfassen. Die erste negative Stromschiene (113y) verbindet einen ersten negativen Leiter (121f), der einer der negativen Leiter des ersten Moduls ist, negative Leiter des zweiten Moduls und den negativen Anschluss miteinander. Die zweite negative Stromschiene (113z) verbindet eine zweite negative Stromschiene (121c), die einer der negativen Leiter des ersten Moduls ist, die negativen Leiter des dritten Moduls und den negativen Anschluss miteinander.
  • In der vorstehend beschriebenen Struktur fließt ein elektrischer Strom zu dem ersten positiven Leiter, dem ersten negativen Leiter und dem zweiten Modul durch die erste positive Stromschiene und die erste negative Stromschiene. Zusätzlich fließt ein elektrischer Strom zu dem zweiten positiven Leiter, dem zweiten negativen Leiter und dem dritten Modul durch die zweite positive Stromschiene und die zweite negative Stromschiene.
  • Beispielsweise wird die elektrische Leistung einer ersten elektrischen Last durch die erste positive Stromschiene und die erste negative Stromschiene sowie das zweite Modul geliefert. Die elektrische Leistung wird ebenso zu einer zweiten elektrischen Last durch die zweite positive Stromschiene, die zweite negative Stromschiene und das dritte Modul geliefert. In diesem Fall wird die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die erste positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die erste negative Stromschiene fließt. Auf ähnliche Weise wird die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die zweite positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die zweite negative Stromschiene fließt.
  • In der fünften Ausgestaltung der Erfindung kann die Leistungsumwandlungsschaltung gemäß der vierten Ausgestaltung ausgelegt sein, eine elektrische Leistung zu der rotierenden elektrischen Maschine zu liefern, die mit zumindest einer ersten Statorwicklungsgruppe (10a) und einer zweiten Statorwicklungsgruppe (10b) ausgestattet ist. In dem ersten Modul sind die Oberarm-Schaltvorrichtung, die zu dem ersten positiven Leiter führt, und die Unterarm-Schaltvorrichtung, die zu dem ersten negativen Leiter führt, mit Statorwicklungen der ersten Statorwicklungsgruppe (10a) verbunden. Zusätzlich sind in dem ersten Modul die Oberarm-Schaltvorrichtung, die zu dem zweiten positiven Leiter führt, und die Unterarm-Schaltvorrichtung, die zu dem zweiten negativen Leiter führt, mit Statorwicklungen der zweiten Statorwicklungsgruppe (10b) verbunden.
  • In der vorstehend beschriebenen Struktur wird ein elektrischer Strom zu der ersten Statorwicklungsgruppe durch den ersten positiven Leiter und den ersten negativen Leiter des ersten Moduls geliefert. Zusätzlich wird ein elektrischer Strom zu der zweiten Statorwicklungsgruppe durch den zweiten positiven Leiter und den zweiten negativen Leiter des ersten Moduls geliefert.
  • Beispielsweise wird eine erste positive Stromschiene bereitgestellt, durch die ein elektrischer Strom durch den positiven Anschluss, den ersten positiven Leiter und das zweite Modul fließt. Eine erste negative Stromschiene wird bereitgestellt, durch die ein elektrischer Strom durch den negativen Anschluss, den ersten negativen Leiter und das zweite Modul fließt. Auf ähnliche Weise wird eine zweite positive Stromschiene bereitgestellt, durch die ein elektrischer Strom durch den positiven Anschluss, den zweiten positiven Leiter und das dritte Modul fließt. Eine zweite negative Stromschiene wird bereitgestellt, durch die ein elektrischer Strom durch den negativen Anschluss, den zweiten negativen Leiter und das dritte Modul fließt. Das zweite Modul ist ausgelegt, eine elektrische Leistung zu der ersten Statorwicklungsgruppe zu liefern. Das dritte Modul ist ausgelegt, eine elektrische Leistung zu der zweiten Statorwicklungsgruppe zu liefern. In dieser Struktur wird die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die erste positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die erste negative Stromschiene fließt. Auf ähnliche Weise wird die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die zweite positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die zweite negative Stromschiene fließt.
  • In der sechsten Ausgestaltung der Erfindung können die Oberarm-Schaltvorrichtungen und die Unterarm-Schaltvorrichtungen des zweiten Moduls gemäß der fünften Ausgestaltung mit den Statorwicklungen der ersten Statorwicklungsgruppe verbunden sein. Die Oberarm-Schaltvorrichtungen und die Unterarm-Schaltvorrichtungen des dritten Moduls gemäß der fünften Ausgestaltung können mit den Statorwicklungen der zweiten Statorwicklungsgruppe verbunden sein.
  • In der vorstehend beschriebenen Struktur wird ein elektrischer Strom zu der ersten Statorwicklungsgruppe durch die erste positive Stromschiene und die erste negative Stromschiene geliefert. Zusätzlich wird ein elektrischer Strom zu der zweiten Statorwicklungsgruppe durch die zweite positive Stromschiene und die zweite negative Stromschiene geliefert. Die Magnitude beziehungsweise Größe eines elektrischen Stroms, der durch die erste positive Stromschiene fließt, wird folglich identisch mit der sein, die durch die erste negative Stromschiene fließt. Auf ähnliche Weise wird eine Magnitude beziehungsweise Größe eines elektrischen Stroms, der durch die zweite positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die zweite negative Stromschiene fließt. Dies beseitigt negative Effekte, die aus einem Unterschied zwischen den Quantitäten eines elektrischen Stroms in der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene entsteht.
  • Genauer gesagt wird in einem Fall, in dem die positive Stromschiene aus zumindest zwei Leitern (beispielsweise einer ersten positiven Stromschiene und einer zweiten positiven Stromschiene) gebildet wird und die negative Stromschiene aus zumindest zwei Leitern (beispielsweise einer ersten negativen Stromschiene und einer zweiten negativen Stromschiene) gebildet wird, die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die erste positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die erste negative Stromschiene fließt. Auf ähnliche Weise wird die Quantität eines elektrischen Stroms, der durch die zweite positive Stromschiene fließt, identisch mit der sein, die durch die zweite negative Stromschiene fließt. Dies verursacht, dass Selbstinduktivitäten, die in der ersten positiven Stromschiene und der ersten negativen Stromschiene entwickelt werden, sich gegenseitig aufheben, und verursacht ebenso, dass Selbstinduktivitäten, die in der zweiten positiven Stromschiene und der zweiten negativen Stromschiene entwickelt werden, sich gegenseitig aufheben. Dies minimiert eine Verschlechterung der EMC der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene um die Stoßspannung bei der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene, was es ermöglicht, die Größe der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene zu verringern.
  • In der siebten Ausgestaltung der Erfindung können die Halbleitermodule gemäß der sechsten Ausgestaltung in einer kreisförmigen Form angeordnet sein. Das erste Modul ist eines der Halbleitermodule, das am weitesten von dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss angeordnet ist. Anders ausgedrückt ist das erste Modul am weitesten von den positiven und negativen Anschlüssen entfernt angeordnet. Dieser Entwurf ermöglicht es, dass die erste positive Stromschiene und die zweite positive Stromschiene im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen, und ermöglicht es ebenso, dass die erste negative Stromschiene und die zweite negative Stromschiene im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen, was verursachen wird, dass ein Widerstand und eine Impedanz von Pfaden, durch die ein elektrischer Strom zu der ersten Statorwicklungsgruppe geliefert wird, identisch mit denen von Pfaden sind, durch die ein elektrischer Strom zu der zweiten Statorwicklungsgruppe geliefert wird, wodurch die Einfachheit, mit der Steuerungsaufgaben für die erste Statorwicklungsgruppe und die zweite Statorwicklungsgruppe verallgemeinert werden, erleichtert wird.
  • In der achten Ausgestaltung der Erfindung können die positive Stromschiene und die negative Stromschiene gemäß einer der zweiten bis siebten Ausgestaltung bei einem vorgegebenen konstanten Intervall getrennt voneinander angeordnet sein und sich aneinander entlang erstrecken. Dies resultiert in einer Entwicklung einer Magnetkopplung zwischen der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene, was verursacht, dass die Selbstinduktivitäten der positiven Stromschiene und der negativen Stromschiene durch zugehörige wechselseitige Induktivitäten aufgehoben werden.
  • In der neunten Ausgestaltung der Erfindung kann die Leistungsumwandlungsschaltung gemäß einer der zweiten bis achten Ausgestaltung ausgelegt sein, eine elektrische Leistung zu einer rotierenden elektrischen Maschine zu liefern, und integral mit der rotierenden elektrischen Maschine eingebaut sein.
  • Typische rotierende elektrische Maschinen weisen eine zylindrische Form auf. Die Leistungsumwandlungsschaltung ist folglich üblicherweise ausgelegt, eine zylindrische Form aufzuweisen. In diesem Fall ermöglicht die kreisförmige Anordnung der Halbleitermodule, dass die Leistungsumwandlungsschaltung in einer Größe verringert wird, was in einer Verringerung der Selbstinduktivität der Stromschienen resultiert.
  • In der zehnten Ausgestaltung der Erfindung können die Halbleitermodule, die zu dem ersten Modul unterschiedlich sind, gemäß der zweiten bis neunten Ausgestaltung ausgelegt sein, die gleiche Struktur wie die des ersten Moduls aufzuweisen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Halbleitervorrichtung mit verringerten Kosten produziert wird.
  • In der elften Ausgestaltung der Erfindung können die Halbleitermodule in der zweiten bis neunten Ausgestaltung, insbesondere der fünften bis siebten Ausgestaltung, die positiven Leiter, die integral miteinander ausgebildet sind, und/oder die negativen Leiter aufweisen, die integral miteinander ausgebildet sind.
  • In der zwölften Ausgestaltung der Erfindung kann jedes der Halbleitermodule gemäß der zweiten bis elften Ausgestaltung in sich einen Temperatursensor eingebaut haben, der arbeitet, um eine Temperatur des ersten Moduls zu messen. Spezifisch kann das erste Modul den Temperatursensor in sich eingebaut zusätzlich zu den Schaltvorrichtungen aufweisen.
  • In der dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung kann jedes der Halbleitermodule gemäß der zweiten bis zwölften Ausgestaltung in sich einen Stromsensor eingebaut aufweisen, der arbeitet, um elektrische Ströme zu messen, die durch die Oberarm-Schaltvorrichtungen und die Unterarm-Schaltvorrichtungen fließen. Spezifisch kann das erste Modul den Stromsensor in sich eingebaut zusätzlich zu den Schaltvorrichtungen aufweisen.
  • In der vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung kann jedes der Halbleitermodule eine integrierte Schaltung (126) aufweisen, die darin zusätzlich zu den Schaltvorrichtungen eingebaut ist.
  • In der fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung kann die integrierte Schaltung (126) gemäß der vierzehnten Ausgestaltung ausgelegt sein, mit einer externen Vorrichtung zu kommunizieren, um Informationen über zumindest eine aus einer Eingangsspannung in die und einer Ausgangsspannung aus der Leistungsumwandlungsschaltung zwischen sich und der externen Vorrichtung zu übertragen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung, die nachstehend angegeben ist, und aus der beigefügten Zeichnung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung besser ersichtlich, die jedoch nicht hergenommen werden sollten, um die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele zu begrenzen, sondern lediglich zum Zwecke der Erklärung und des Verständnisses dienen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht, die ein axiales Ende einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 2 eine vertikale Teilschnittdarstellung, die entlang der Linie II-II in 1 entnommen ist, die eine interne Struktur der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht;
  • 3 eine Draufsicht, die ein Gehäuse einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, in der Leistungsmodule gemäß einem Ausführungsbeispiel eingebaut sind;
  • 4 eine vertikale Schnittdarstellung des Gehäuses, die entlang der Linie VII-VII in 3 entnommen ist;
  • 5 eine Draufsicht, die ein axiales Ende eines Gehäuses einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, in dem eine Schaltungsplatine angeordnet ist;
  • 6 eine vertikale Schnittdarstellung eines Gehäuses, die entlang einer Linie IX-IX in 5 entnommen ist;
  • 7 eine vertikale Schnittdarstellung eines Gehäuses einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine, in dem ein harzartiges Element gemäß einem Ausführungsbeispiel angeordnet ist;
  • 8 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerungseinrichtung veranschaulicht, die in einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel eingebaut ist;
  • 9 eine vertikale Schnittdarstellung, die eine interne Struktur eines Leistungsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 10 eine Draufsicht, die ein axiales Ende eines Gehäuses einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 11 eine vertikale Schnittdarstellung eines Gehäuses, die entlang der Linie IV-IV in 10 entnommen ist;
  • 12 eine Draufsicht, die ein axiales Ende eines Gehäuses einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 13 eine Teilschnittdarstellung, die einen Bereich um eine Erregerschaltungs-IC herum und eine Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke veranschaulicht, die bei einer Schaltungsplatine einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel eingebaut ist;
  • 14 eine Teilschnittdarstellung, die einen Bereich um einen Mikrocomputer herum und eine Microcomputerwärmesenke veranschaulicht, die auf einer Schaltungsplatine einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel angebracht ist;
  • 15 eine Draufsicht, die eine positive Stromschiene und Leistungsmodule veranschaulicht, die in einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel eingebaut sind;
  • 16 eine Draufsicht, die eine negative Stromschiene und Leistungsmodule veranschaulicht, die in einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel eingebaut sind;
  • 17 eine Darstellung, die Flüsse eines elektrischen Stroms in einer positiven Stromschiene und einer negativen Stromschiene demonstriert, die in einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel eingebaut sind;
  • 18 eine vertikale Schnittdarstellung, die eine modifizierte Form einer internen Struktur eines Leistungsmoduls veranschaulicht, das in einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel angebracht ist; und
  • 19 eine vertikale Teilschnittdarstellung, die eine modifizierte Form einer mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, insbesondere auf die 1 bis 14, ist die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die rotierende elektrische Maschine 1, wie sie hier bezeichnet ist, ist bei einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Automobil, angebracht.
  • Die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1, die in den 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Vorrichtung, die mit einer elektrischen Leistung von der Leistungsquelle 2, wie beispielsweise einer Speicherbatterie beziehungsweise einem Akkumulator, die in dem Fahrzeug angebracht ist, versorgt wird, um eine Antriebskraft zu erzeugen, um das Fahrzeug zu bewegen, und zu der eine Antriebskraft oder ein Drehmoment von einer Kraftmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, die in dem Fahrzeug angebracht ist, zugeführt wird, um die Leistungsquelle 2 aufzuladen. Die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1 ist mit der rotierenden elektrischen Maschine 10 und der Steuerungsvorrichtung 11 ausgestattet.
  • Die rotierende elektrische Maschine 10 arbeitet als eine Antriebskrafterzeugungsvorrichtung, die mit einer elektrischen Leistung versorgt wird, um eine Antriebskraft zu erzeugen, um das Fahrzeug zu bewegen, wobei sie ebenso als eine elektrische Leistungserzeugungsvorrichtung arbeitet, die mit einer Antriebskraft von der Kraftmaschine versorgt wird, um die Leistungsquelle 2 aufzuladen. Die rotierende elektrische Maschine 10 ist ein Drei-Phasen-Wechselstrom-Motorgenerator und ist mit zwei Statorwicklungsgruppen (das heißt Ankerwicklungsgruppen) ausgestattet: die erste Statorwicklungsgruppe 10a und die zweite Statorwicklungsgruppe 10b, die die Statorwicklung 101b bilden. Die rotierende elektrische Maschine 10 umfasst das Gehäuse 100, den Stator 101, den Rotor 102, die Schleifringe 103, die Bürsten 104 und den Winkelpositionsmessmagneten 105, der als eine Drehwinkelerfassungseinrichtung arbeitet.
  • Das Gehäuse 100 dient als eine Halterung, die den Stator 101 und den Rotor 102 in sich aufbewahrt und den Rotor 102 hält, um drehbar zu sein. Das Gehäuse 100 weist die Steuerungseinrichtung 11 daran gesichert auf. Das Gehäuse 100 weist einen bogenplattenförmigen Passabschnitt 100a auf, der als eine Anbringung dient, um eine mechanische Passung der Steuerungseinrichtung 11 in das Gehäuse 100 herzustellen.
  • Der Stator 101 bildet einen Abschnitt eines Magnetpfades und wird mit einer elektrischen Leistung versorgt, um einen Magnetfluss zu erzeugen. Spezifisch arbeitet der Stator 101 als eine Magnetflusserzeugungseinrichtung, die mit einem Wechselstrom versorgt wird, um einen Magnetfluss zu erzeugen. Der Stator 101 ist mit dem Statorkern 101a und der Statorwicklung 101b ausgestattet.
  • Der Rotor 102 bildet einen Abschnitt des Magnetpfades und wird mit einer elektrischen Leistung versorgt, um einen Magnetfluss zu erzeugen. Der Rotor 102 umfasst die Drehwelle 102a, den Rotorkern 102b und die Rotorwicklung 102c.
  • Die Schleifringe 103 und die Bürsten 104 arbeiten, um einen Gleichstrom der Rotorwicklung 102 zuzuführen. Die Schleifringe 103 sind an eine Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 102a über den Isolator 103a gesichert. Die Bürsten 104 werden durch die Bürstenhalteeinrichtungen 104b des Gehäuses 100 gehalten. Die Bürsten 104 werden durch Federn 104a in Richtung der Drehwelle 102a gedrückt beziehungsweise gedrängt und weisen obere Endoberflächen auf, die in Kontakt mit Außenumfangsoberflächen der Schleifringe 103 angeordnet sind.
  • Der Winkelpositionsmessmagnet 105 arbeitet, um ein Magnetfeld für ein Messen eines Drehwinkels (das heißt einer Winkelposition) des Rotors 102 zu erzeugen. Der Winkelpositionsmessmagnet 105 wird durch die Magnethalteeinrichtung 105a gehalten und ist bei einem von axial entgegengesetzten Enden der Drehwelle 102a angeordnet.
  • Die Steuerungseinrichtung 11 gemäß den 3 bis 7 ist außerhalb des Gehäuses 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 in einer axialen Richtung der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet. Die Steuerungseinrichtung 11 arbeitet, um eine elektrische Leistung, die von der Leistungsquelle 2 (beispielsweise einer Speicherbatterie beziehungsweise einem Akkumulator) zu der rotierenden elektrischen Maschine 10 für ein Antreiben der rotierenden elektrischen Maschine 10 zugeführt wird, zu steuern, und ebenso, um eine elektrische Leistung, die durch die rotierende elektrische Maschine 10 erzeugt wird, in eine Gleichstromleistung umzuwandeln, die wiederum der Leistungsquelle 2 geliefert wird, um sie zu laden.
  • Die Steuerungseinrichtung 11 ist als eine Halbleitervorrichtung ausgelegt und umfasst die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, die Leistungsmodule 110b (beispielsweise Halbleitermodule), die Erregerschaltungs-IC 110c, den Mikrocomputer 110d, das Gehäuse 111a, die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c, die Abdeckung 111d, die Leistungsmodulwärmesenken beziehungsweise Leistungsmodulkühlkörper 112a, die Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke beziehungsweise den Erregerschaltungs-IC-Kühlkörper 112b, die Mikrocomputer-Wärmesenke beziehungsweise den Mikrocomputer-Kühlkörper 112c, die Schaltungsplatine 113a, die Leistungszufuhrleiter (das heißt Drähte) 113b und 113c, die Statorleiter (das heißt Drähte) 113d, die Rotorleiter (das heißt Drähte) 113e, die Externe-Kommunikation-Leiter (das heißt Drähte) 113f und das Harzelement beziehungsweise Kunststoffelement 114.
  • Die Steuerungsplatine 113a ist als ein Verbindungssubstrat ausgelegt, das elektrische Verbindungen zwischen der Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, den Leistungsmodulen 110b, der Erregerschaltungs-IC 110c und dem Mikrocomputer 110d etabliert. Die Steuerungsplatine 113a weist Leitungsmuster beziehungsweise Verdrahtungsmuster auf, die auf einer zugehörigen Oberfläche und in ihr angeordnet sind. Die Steuerungsplatine 113a wird fest in dem Gehäuse 111a gehalten. Die Steuerungsplatine 113a weist Hauptoberflächen (die nachstehend als eine vordere und eine hintere Oberfläche bezeichnet werden) auf und ist angeordnet, dass die vorderen Oberflächen der rotierenden elektrischen Maschine 10 in einer axialen Richtung der Drehwelle 102a gegenüberliegen. Die Steuerungsplatine 113a weist einen Ausschnittabschnitt 115 auf, der um die rotierende Welle 102a herum ausgebildet ist.
  • Die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a ist auf der hinteren Oberfläche der Steuerungsplatine 113a angebracht, die dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 gegenüberliegt. Die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a ist mit dem Winkelpositionsmessmagneten 105 in der axialen Richtung der rotierenden elektrischen Maschine 10 (das heißt der Drehwelle 102a) ausgerichtet. Die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a wird durch elektronische Teile implementiert, die eine elektrische Schaltung bilden, um eine Winkelposition des Rotors 102 als eine Funktion eines Magnetfeldes zu messen, das durch den Winkelpositionsmessmagneten 105 erzeugt wird.
  • Die Leistungsmodule 110b werden durch elektronische Teile implementiert, die eine Umrichterschaltung beziehungsweise Inverterschaltung (das heißt eine Leistungsumwandlungsschaltung) bilden, um eine Leistungsumwandlung zwischen sich und der rotierenden elektrischen Maschine 10 auszuführen. Die Leistungsmodule 110b sind in der Form einer einzelnen rechteckigen Kunststoff- beziehungsweise Harzpackung beziehungsweise -einheit bereitgestellt. Jedes der Leistungsmodule 110b ist aus Oberarmen und Unterarmen gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Steuerungsplatine 113a auf sich ausgebildet die drei Leistungsmodule 110b auf, die nachstehend auch als ein erstes Modul 110b-1, ein zweites Modul 110b-2 und ein drittes Modul 110b-3 bezeichnet werden.
  • Wieder unter Bezugnahme auf die 3 bis 7 sind die Leistungsmodule 110b-1, 110b-2 und 110b-3 in einer ringförmigen Form um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum angeordnet. Die rotierende elektrische Maschine 10 hat nahe einem Abschnitt des Umfangs der Drehwelle 102a einen modulfreien Bereich 116 definiert, in dem die Leistungsmodule 110b nicht angeordnet sind. Der modulfreie Bereich 116 umfasst den Ausschnittabschnitt 115 der Steuerungsplatine 113a. Der Ausschnittabschnitt 115 der Steuerungsplatine 113a ist auf der gleichen Seite der Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 wie der modulfreie Bereich 116 in der radialen Richtung der Drehwelle 102a angeordnet.
  • Jedes der Leistungsmodule 110b-1, 110b-2 und 110b-3 ist ein Modul, das mit zwei Paaren von oberen und unteren Armen beziehungsweise Oberarmen und Unterarmen (das heißt einem Paar von Abschnitten beziehungsweise Beinen) ausgestattet ist. Spezifisch umfasst das Leistungsmodul 110b-1 die Oberarme und Unterarme für eine U-Phasen-Wicklung und eine V-Phasen-Wicklung der ersten Statorwicklungsgruppe 10a. Das Leistungsmodul 110b-2 umfasst die Oberarme und Unterarme für eine W-Phasen-Wicklung der ersten Statorwicklungsgruppe 10a und eine Z-Phasen-Wicklung der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b. Das Leistungsmodul 110b-3 umfasst die Oberarme und Unterarme für eine X-Phasen-Wicklung und eine Y-Phasen-Wicklung der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b.
  • Jedes der Leistungsmodule 110b-1, 110b-2 und 110b-3 ist mit vier Schaltvorrichtungen 117 und vier Dioden 118 ausgestattet, die die Oberarme und Unterarme bilden. Jede der Dioden 118 ist eine Freilaufdiode, die parallel zu einer der Schaltvorrichtungen 117 geschaltet ist. Jede der Dioden 118 weist eine Temperaturkennlinie auf, in der die Flussspannung (forward voltage) VF mit einem Temperaturanstieg abnimmt.
  • Die Schaltvorrichtungen 117 der Leistungsmodule 110b werden durch den Mikrocomputer 110d gesteuert. Spezifisch werden, wenn in eine Motorbetriebsart eingetreten wird, die Schaltvorrichtungen 117 zu vorgegebenen Zeitpunkten ein- oder ausgeschaltet, um einen Gleichstrom, der von der Leistungsquelle 2 geliefert wird, in einen Drei-Phasen-Wechselstrom umzuwandeln, der dann der Statorwicklung 101b (das heißt den ersten und zweiten Statorwicklungsgruppen 10a und 10b) zugeführt wird. Wenn in eine Generatorbetriebsart eingetreten wird, wird ein Einschalten oder Ausschalten der Schaltvorrichtungen 117 gestoppt, um den Drei-Phasen-Strom, der von der Statorwicklung 101b geliefert wird, in einen Gleichstrom durch die Dioden 118 umzuwandeln, der dann der Leistungsquelle 2 zugeführt wird.
  • 9 veranschaulicht eine interne Struktur jedes der Leistungsmodule 110b (das heißt 110b-1, 110b-2 und 110b-3). Das Leistungsmodul 110b ist mit einer in Reihe geschalteten Einheit, die aus der Oberarmschaltvorrichtung SP1 und der Unterarmschaltvorrichtung SN1 gebildet wird, und einer in Reihe geschalteten Einheit ausgestattet, die aus der Oberarmschaltvorrichtung SP2 und der Unterarmschaltvorrichtung SN2 gebildet wird. Jede der in Reihe geschalteten Einheiten bildet eine der Phasen (das heißt der Abschnitte beziehungsweise Beine) der Umrichterschaltung.
  • Jede der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 wird durch einen Leistungshalbleiterschalter, wie beispielsweise einen MOS-FET implementiert. Jede der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 weist in sich installiert eine Body-Diode beziehungsweise Körperdiode auf, die umgekehrt-parallel dazu angeschlossen ist. Die Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 können alternativ hierzu aus einem IGBT hergestellt sein. Die Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 sind die Schaltvorrichtungen 117, die vorstehend mit Bezug auf 8 beschrieben sind. Das Leistungsmodul 110b ist mit den elektrischen Leitern 121a, 121b, 121c, 121d, 121e und 121f ausgestattet. Die elektrischen Leiter 121a bis 121f weisen Inseln 122a bis 122f und Leitungen 123a bis 123f auf. Der elektrische Leiter 121d dient als ein erster positiver Leiter. Der elektrische Leiter 121a dient als ein zweiter positiver Leiter. Der elektrische Leiter 121f dient als ein erster negativer Leiter. Der elektrische Leiter 121c dient als ein zweiter negativer Leiter.
  • Die Inseln 122a bis 122f werden jeweils ausgebildet, indem beispielsweise eine leitfähige Folie, die aus Kupfer hergestellt ist und eine vorgegebene Dicke aufweist, in eine vorausgewählte Form geätzt wird. Die Leitungen 123a bis 123f sind elektrisch mit den Inseln 122a bis 122f verbunden und weisen Endabschnitte auf, die nach außerhalb der Kunststoffeinheit 120 als Verbindungsanschlüsse freigelegt sind. Die Kunststoffeinheit 120 dichtet hermetisch die Leistungsmodule 110b ab. Die Inseln 122a bis 122f können ursprünglich als diskrete Teile ausgebildet werden, die von den Leitungen 123a bis 123f getrennt sind, wobei sie dann miteinander verbunden werden. Alternativ hierzu können jede der Inseln 122a bis 122f und eine entsprechende der Leitungen 123a bis 123f aus einem einzelnen Stück einer Metallfolie gebildet werden. Das Leistungsmodul 110b ist mit einer Vielzahl von Leitungen 123g ausgestattet, die Abschnitte aufweisen, die nach außen zu der Kunststoffeinheit 120 als Verbindungsanschlüsse freigelegt sind.
  • Die Oberarm-Schaltvorrichtung SP1 ist bei der Insel 122a angebracht. Die Unterarm-Schaltvorrichtung SN1 ist bei der Insel 122b angebracht. Die Oberarm-Schaltvorrichtung SP2 ist bei der Insel 122d angebracht. Die Unterarm-Schaltvorrichtung SN2 ist bei der Insel 122e angebracht.
  • Die Insel 122a ist mit einer Drain-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP1 durch das metallische Element 124a verbunden. Die Insel 122b ist mit einer Source-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP1 verbunden und ist ebenso mit einer Drain-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN1 durch den Widerstand 125a verbunden. Die Insel 122c ist mit einer Source-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN1 verbunden. Die Insel 122d ist mit einer Drain-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP2 durch das metallische Element 124b verbunden. Die Insel 122e ist mit einer Source-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP2 verbunden und ist ebenso mit einer Drain-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN2 durch den Widerstand 125b verbunden. Die Insel 122f ist mit einer Source-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN2 verbunden.
  • Die Leitung 123a ist mit der Drain-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP1 durch die Insel 122a und das metallische Element 124a verbunden. Die Leitung 123b ist mit der Source-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP1 durch die Insel 122b verbunden und ist ebenso mit der Drain-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN1 durch die Insel 122b und den Widerstand 125a verbunden. Die Leitung 123c ist mit der Source-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN1 durch die Insel 122c verbunden. Die Leitung 123d ist mit der Drain-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP2 durch die Insel 122d und das metallische Element 124b verbunden. Die Leitung 123e ist mit der Source-Elektrode der Oberarm-Schaltvorrichtung SP2 durch die Insel 122e verbunden und ist ebenso mit der Drain-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN2 durch die Insel 122e und den Widerstand 125b verbunden. Die Leitung 123f ist mit der Source-Elektrode der Unterarm-Schaltvorrichtung SN2 durch die Insel 122f verbunden.
  • Das Leistungsmodul 110b ist mit der integrierten Schaltung 126 (die nachstehend auch als IC 126 bezeichnet wird) ausgestattet, die auf der Insel 122h angebracht ist. Die integrierte Schaltung 126 arbeitet als ein Stromsensor, um Anschluss-zu-Anschluss-Spannungen zu analysieren, die bei den Widerständen 125a und 125b entwickelt werden, um Phasenströme zu bestimmen, das heißt elektrische Ströme, die durch die Unterarm-Schaltvorrichtungen SN1 beziehungsweise SN2 fließen, und um Signale, die dieses angeben, an eine externe Vorrichtung auszugeben. Spezifisch teilt die integrierte Schaltung 126 die Anschluss-zu-Anschluss-Spannung jedes der Widerstände 125a und 125b durch einen zugehörigen Widerstandswert, um einen entsprechenden der Phasenströme (das heißt von elektrischen Strömen, die durch entsprechende zwei der Phasen der Statorwicklungsgruppen 10a und 10b fließen) zu bestimmen.
  • Die integrierte Schaltung 126 kommuniziert mit einer externen Vorrichtung, die außerhalb des Leistungsmoduls 110b angeordnet ist, um Informationen über zumindest eine aus einer Eingangsspannung und einer Ausgangsspannung in die und aus der Umrichterschaltung zwischen sich und der externen Vorrichtung über die Leitungen 123b zu übertragen.
  • Die integrierte Schaltung 126 arbeitet, um jeweilige Temperaturen der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 zu messen. Spezifisch analysiert die integrierte Schaltung 126 eine Anschluss-zu-Anschluss-Spannung, die durch einen Thermosensor (beispielsweise ein Thermistor oder eine thermische Diode) entwickelt wird, der in jeder der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 eingebaut ist, um die Temperatur einer entsprechenden der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 zu bestimmen, wobei sie ein Signal, das diese anzeigt, an eine externe Vorrichtung ausgibt. Die integrierte Schaltung 126 kann einen Thermosensor aufweisen, der darin eingebaut ist, um die Temperatur der Gesamtheit des Leistungsmoduls 110b zu messen.
  • Die integrierte Schaltung 126 analysiert den elektrischen Strom, der durch jede Phase fließt, zumindest eine aus der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung in die und aus der Umrichterschaltung und die Temperatur jeder der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2, um zu bestimmen, ob eine entsprechende der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 richtig arbeitet oder nicht. Genauer gesagt bestimmt die integrierte Schaltung 126 das Vorhandensein oder Fehlen eines Überstroms in jeder der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2, einen Fehler in einem Betrieb jeder der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 und einen Leitungsunterbrechungs- oder einen Kurzschlussfehler in jeder der Schaltungsvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2. Wenn bestimmt wird, dass die vorstehend genannte Fehlfunktion in einer der Schaltungsvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 auftritt, stoppt die integrierte Schaltung 126 einen Betrieb der einen der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 und informiert eine externe Steuerungsvorrichtung über eine derartige Fehlfunktion durch die Leitungen 123b.
  • Die Erregerschaltungs-IC 110c ist bei der Oberfläche der Steuerungsplatine 113a angebracht. Die Erregerschaltungs-IC 110c wird durch den Mikrocomputer 110d gesteuert. Die Erregerschaltungs-IC 110c ist aus elektrischen Teilen gebildet, die arbeiten, um einen Gleichstrom zu der Rotorwicklung 102c zu liefern.
  • Der Mikrocomputer 110d ist bei der Oberfläche der Steuerungsplatine 113a angebracht. Der Mikrocomputer 110d ist aus elektronischen Teilen gebildet, die arbeiten, um Betriebe der Leistungsmodule 110b und der Erregerschaltungs-IC 110c in Reaktion auf extern eingegebene Befehle und eine Ausgabe von der Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a zu steuern. Der Mikrocomputer 110d führt vorinstallierte Programme aus, um die Betriebe der Leistungsmodule 110b und der Erregerschaltungs-IC 110c zu steuern.
  • Die Leistungsmodule 110b, die Erregerschaltungs-IC 110c und der Mikrocomputer 110d erzeugen üblicherweise Wärme, wenn sie betrieben werden. Die Erregerschaltungs-IC 110c und der Mikrocomputer 110d sind weniger erwärmende elektronische Teile, die eine kleinere Wärmemenge erzeugen, während die Leistungsmodule 110b höher erwärmende Teile sind, die eine höhere Wärmemenge als die erzeugen, die durch die Erregerschaltungs-IC 110c oder den Mikrocomputer 110d erzeugt wird.
  • Das Gehäuse 111a, wie es in den 10 bis 14 veranschaulicht ist, ist aus einem Harz beziehungsweise Kunststoff hergestellt und nimmt darin die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, die Leistungsmodule 110b, die Erregerschaltungs-IC 110c und den Mikrocomputer 110d auf. Das Gehäuse 111a umfasst den Boden 111e, die Umfangswand 111f, die Öffnung 111g und den Passabschnitt 111h. Der Boden 111e ist ein plattenartiger Boden. Die Umfangswand 111f ist eine hohle zylindrische Wand, die sich von einer Hauptoberfläche des Bodens 111e erstreckt. Die Öffnung 111g wird durch die Umfangswand 111f über dem Boden 111e definiert. Der Passabschnitt 111h ist auf der zu der Öffnung 111g entgegengesetzten Seite des Bodens 111e angeordnet. Der Passabschnitt 111h ist, wie es in 12 ersichtlich ist, aus einer zylindrischen Wand hergestellt, die eine bogenförmige Form (das heißt eine C-Form) in einem Querschnitt aufweist und auf den Passabschnitt 100a des Gehäuses 100 passt, um eine mechanische Verbindung des Gehäuses 111a mit dem Gehäuse 100 der rotierenden elektrischen Maschine 10 zu etablieren.
  • Die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c sind aus metallischen Elementen für eine Verwendung in einem festen Sichern des Gehäuses 111a an das Gehäuse 110 hergestellt. Die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c fungieren ebenso als eine Wärmeabgabeeinrichtung beziehungsweise als ein Kühlkörper, um Wärme, die durch die rotierende elektrische Maschine 10 erzeugt wird, abzugeben. Die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c sind beispielsweise aus Aluminium hergestellt.
  • Jede der Befestigungseinrichtungen 111b umfasst den rechteckigen Körper 111i, die Rippen beziehungsweise Finnen 111j und das Loch 111k. Jede der Befestigungseinrichtungen 111c umfasst den rechteckigen Körper 111l, die Rippen beziehungsweise Finnen 111m und das Loch 111n. Die Körper 111i und 111l sind in der Form einer Platte ausgebildet. Die Rippen 111j und 111m erstrecken sich von Oberflächen der Körper 111i beziehungsweise 111l. Die Rippen 111j sind bei einem vorgegebenen Intervall getrennt voneinander angeordnet. Auf ähnliche Weise sind die Rippen 111l bei einem vorgegebenen Intervall getrennt voneinander angeordnet. Die Löcher 111k und 111n sind in den Körpern 111i beziehungsweise 111l ausgebildet und werden für ein Einfügen von Bolzen beziehungsweise Schrauben verwendet, um das Gehäuse 111a und das Gehäuse 100 mechanisch zu verbinden. Die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c sind mit dem Gehäuse 111a eingeformt (insert-molded), wobei die Rippen 111j und 111m sowie die Löcher 111k und 111n nach außen zu dem Gehäuse 111a freigelegt sind und der rotierenden elektrischen Maschine 10 gegenüberliegen. Die Abdeckung 111d ist aus einer harzartigen Platte ausgebildet, um die Öffnung 111g des Gehäuses 111a abzudecken oder zu schließen.
  • Die Leistungsmodulwärmesenken 112a, die in 12 veranschaulicht sind, sind aus metallischen Hochwärme-Radiatoren beziehungsweise Kühlern gebildet, die Wärme, die durch die Leistungsmodule 110b erzeugt wird, nach außerhalb des Gehäuses 111a abgeben. Die Leistungsmodulwärmesenken 112a sind beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Jede der Leistungsmodulwärmesenken 112a umfasst den Körper (das heißt eine Wärmesenkenbasis beziehungsweise Kühlkörperbasis) 112d und eine Vielzahl von Rippen beziehungsweise Finnen 112e, die sich von dem Körper 112d erstrecken. Der Körper 112d ist aus einer Platte gebildet.
  • Die Rippen 112e sind aus geraden dünnen Streifen gebildet und bei einem vorgegebenen Intervall getrennt voneinander auf einer ersten Oberfläche angeordnet, die eine der Hauptoberflächen des Körpers 112d ist. Jede der Leistungsmodulwärmesenken 112a weist eine alumitbeschichtete Oberfläche auf. Jede der Leistungsmodulwärmesenken 112a weist eine zweite Oberfläche auf, die die andere Hauptoberfläche des Körpers 112 ist, die zu einer Innenseite des Gehäuses 111a freigelegt ist. Die Rippen 112e sind nach außerhalb des Gehäuses 111a derart freigelegt, dass sie direkt der rotierenden elektrischen Maschine 10 gegenüberliegen. Die Leistungsmodulwärmesenken 112a sind in den Boden 111e des Gehäuses 111a eingeformt und elektrisch voneinander isoliert.
  • Die Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b, die in den 12 und 13 veranschaulicht ist, ist aus einem metallischen Niedrigwärmeradiator beziehungsweise Niedrigwärmekühler hergestellt, der Wärme, die durch die Erregerschaltungs-IC 110c erzeugt wird, nach außerhalb des Gehäuses 111a abgibt. Die Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Die Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b umfasst den Körper (das heißt eine Wärmesenkenbasis beziehungsweise Kühlkörperbasis) 112f und eine Vielzahl von Rippen beziehungsweise Finnen 112g. Der Körper 112f ist aus einer Platte gebildet. Die Rippen 112g sind aus geraden dünnen Streifen gebildet und bei einem vorgegebenen Intervall getrennt voneinander auf einer ersten Oberfläche, die eine der Hauptoberflächen des Körpers 112f ist, angeordnet. Der Körper 112f weist eine zweite Oberfläche auf, die die andere Hauptoberfläche ist, die zu einer Innenseite des Gehäuses 111a freigelegt ist. Die Rippen 112g sind zu einer Außenseite des Gehäuses 111a derart freigelegt, dass sie der rotierenden elektrischen Maschine 10 gegenüberliegen. Die Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b wird in den Boden 111e des Gehäuses 111a eingeformt und elektrisch voneinander isoliert.
  • Die Mikrocomputerwärmesenke 112c, die in den 12 und 14 veranschaulicht ist, ist aus einem metallischen Niedrigwärmeradiator beziehungsweise Niedrigwärmekühler hergestellt, der Wärme, die durch den Mikrocomputer 110d erzeugt wird, nach außerhalb des Gehäuses 111a abgibt. Die Mikrocomputerwärmesenke 112c ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Die Mikrocomputerwärmesenke 112c umfasst den Körper (das heißt eine Wärmesenkenbasis beziehungsweise eine Kühlkörperbasis) 112h und eine Vielzahl von Rippen beziehungsweise Finnen 112i. Der Körper 112h ist aus einer Platte gebildet. Die Rippen 112i sind aus geraden dünnen Streifen gebildet und bei einem vorgegebenen Intervall getrennt voneinander auf einer ersten Oberfläche, die eine der Hauptoberflächen des Körpers 112h ist, angeordnet. Der Körper 112h weist eine zweite Oberfläche auf, die die andere Hauptoberfläche ist, die zu einer Innenseite des Gehäuses 111a freigelegt ist. Die Rippen 112i sind zu einer Außenseite des Gehäuses 111a derart freigelegt, dass sie der rotierenden elektrischen Maschine 10 gegenüberliegen. Die Mikrocomputerwärmesenke 112c ist in den Boden 111e des Gehäuses 111a eingeformt und elektrisch voneinander isoliert.
  • Die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c, die Leistungsmodulwärmesenken 112a, die Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b und die Mikrocomputerwärmesenke 112c sind, wie es eindeutig in 2 veranschaulicht ist, in das Gehäuse 111a eingeformt (insert-molded), sodass sie durch das Harzmaterial beziehungsweise Kunststoffmaterial des Gehäuses 111a getrennt voneinander angeordnet sind. Anders ausgedrückt sind die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c, die Leistungsmodulwärmesenken 112a, die Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b und die Mikrocomputerwärmesenke 112c voneinander durch das Harzmaterial des Gehäuses 111a isoliert. Eine Gesamtfläche der Leistungsmodulwärmesenken 112a, der Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b und der Mikrocomputerwärmesenke 112c, wenn sie von einer Position betrachtet werden, bei der das Gehäuse 111a mit der rotierenden elektrischen Maschine 10 verbunden wird, ist kleiner als eine Fläche, die durch einen Umriss des Gehäuses 111a umfasst oder definiert wird, wenn sie von einer Position betrachtet wird, bei der das Gehäuses 111a mit der rotierenden elektrischen Maschine 10 verbunden wird. Die Befestigungseinrichtungen 111b und 111c weisen eine Gesamtfläche auf, wenn sie von einer Position betrachtet wird, bei der das Gehäuse 111a mit der rotierenden elektrischen Maschine 10 verbunden wird, die kleiner als die Gesamtfläche der Leistungsmodule der Wärmesenken 112a, der Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b und der Mikrocomputerwärmesenke 112c ist, wenn sie von einer Position betrachtet wird, bei der das Gehäuse 111a mit der rotierenden elektrischen Maschine 10 verbunden wird.
  • Der Leistungszufuhrleiter 113d ist, wie es in 10 veranschaulicht ist, aus einer metallischen positiven Stromschiene gebildet, die eine Leistungszufuhrverbindungseinrichtung der Steuerungsplatine 113a und die positiven Leistungszufuhranschlüsse der Leistungsmodule 110b mit dem positiven Anschluss der Leistungsquelle 2, wie beispielsweise eine Speicherbatterie, die außerhalb des Gehäuses 111a angebracht ist, verbindet. Der Leistungszufuhrleiter 113c ist aus einer metallischen negativen Stromschiene hergestellt, die eine Leistungszufuhrverbindungseinrichtung der Steuerungsplatine 113a und negative Leistungszufuhranschlüsse der Leistungsmodule 110b mit einem negativen Anschluss der Leistungsquelle 2, die außerhalb des Gehäuses 111a angebracht ist, durch den Körper des Fahrzeugs verbindet. In der nachstehenden Beschreibung wird die Leistungszufuhrverbindungseinrichtung 113b als eine positive Stromschiene 113b bezeichnet. Die Leistungszufuhrverbindungseinrichtung 113c wird als eine negative Stromschiene 113c bezeichnet. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind aus dem gleichen metallischen Material hergestellt.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind jeweils aus einem gebogenen Kupferstreifen gebildet. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind integral mit dem Gehäuse 111a eingebaut. Spezifisch weisen die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c Verbindungen 113g und 113h mit der Steuerungsplatine 113a sowie Verbindungen 113i und 113j mit den Leistungsmodulen 110b auf. Die Verbindungen 113g, 113h, 113i und 113j sind innerhalb des Gehäuses 111a freigelegt. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c weisen ebenso Verbindungen 113k (das heißt positive Anschlüsse) und die Verbindung 113l (das heißt einen negativen Anschluss) auf, die zu der Leistungsquelle 2 führen, und die nach außerhalb des Gehäuses 111a freigelegt sind. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind in das Gehäuse 111a eingeformt. Die Verbindungen 113k dienen als ein positiver Anschluss der Steuerungseinrichtung 11. Die Verbindung 113l dient als ein negativer Anschluss der Steuerungseinrichtung 11. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind elektrisch voneinander durch das Gehäuse 111a isoliert.
  • Die Verbindungen 113k der positiven Stromschiene 113b mit der Leistungsquelle 2 und die Verbindung 113l der negativen Stromschiene 113c mit der Leistungsquelle 2 sind, wie es aus 3 ersichtlich ist, in dem modulfreien Bereich 116 um die Drehwelle 102 der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum angeordnet. Die positive Stromschiene 113b ist aus zwei getrennten Leitern (die nachstehend auch als ein erster und ein zweiter Leiter bezeichnet werden) gebildet, von denen jeder mit einer der zwei Verbindungen 113k verbunden ist. Die einzelne Verbindung 113l der negativen Stromschiene 113c ist außerhalb bei der gleichen Entfernung von den Verbindungen 113k der positiven Stromschiene 113b in einer radialen Richtung der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet.
  • Die ersten und zweiten Leiter der positiven Stromschiene 113b erstrecken sich, wie es aus 10 ersichtlich ist, jeweils von den Verbindungen 113k im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum. Die negative Stromschiene 113c erstreckt sich nach innen von der Verbindung 113l in der radialen Richtung der Steuerungseinrichtung 11 (das heißt der rotierenden elektrischen Maschine 10) und weist zwei Abzweigungen auf, die sich jeweils im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum erstrecken. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind geformt und angeordnet, um den Winkelpositionsmessmagneten 105 und die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a aufzuweisen, die auf einer vertikalen Linie angeordnet sind, die sich durch die Mitte der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c erstreckt (das heißt sie sind zu der Länge der Drehwelle 102a ausgerichtet).
  • Die positive Stromschiene 113b (das heißt die ersten und zweiten Leiter) erstreckt sich symmetrisch um die Drehwelle 102a herum in der Form einer C-Form. Die positive Stromschiene 113b weist eine Lücke (das heißt eine Öffnung) 119b zwischen sich gegenseitig gegenüberliegenden Enden hiervon um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum auf. Die Lücke 119b ist auf der zu der Mitte eines Segments, das sich zwischen den zwei Verbindungen 113k erstreckt, entgegengesetzten Seite der Drehwelle 102a angeordnet. Anders ausgedrückt liegt die Lücke 119b auf einer zu dem modulfreien Bereich 116 entgegengesetzten Seite der Drehwelle 102a in der radialen Richtung der elektrischen rotierenden Maschine 10.
  • Die negative Stromschiene 113c erstreckt sich symmetrisch um die Drehwelle 102a in der Form einer C-Form herum. Die negative Stromschiene 113c weist eine Lücke (das heißt eine Öffnung) 119c zwischen sich wechselseitig gegenüberliegenden Enden hiervon um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum auf. Die Lücke 119c ist auf der zu der Verbindung 113l entgegengesetzten Seite der Drehwelle 102a angeordnet. Anders ausgedrückt liegt die Lücke 119c auf der zu dem modulfreien Bereich 116 entgegengesetzten Seite der Drehwelle 102a in der radialen Richtung der elektrischen rotierenden Maschine 10.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind radial innerhalb der Leistungsmodule 110b angeordnet, die um die Drehwelle 102a herum angeordnet sind. Anders ausgedrückt erstrecken sich die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c innerhalb der Leistungsmodule 110b in der radialen Richtung der Drehwelle 102a. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind elektrisch voneinander isoliert und bei einem vorgegebenen Intervall getrennt voneinander in der radialen Richtung der Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet. Die positive Stromschiene 113b oder die negative Stromschiene 113c kann alternativ hierzu geformt sein, um einen U-förmigen oder rechteckigen Abschnitt aufzuweisen, der in der axialen Richtung der Drehwelle 102a gebogen oder gekrümmt ist, um eine mechanische Störung miteinander zu vermeiden.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind, wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ausgebildet, eine gebogene oder gekrümmte Form (beispielsweise eine rechteckige Form) aufzuweisen, die sich um die Drehwelle 102a entlang von inneren Seitenwänden der Leistungsmodule 110b radial innerhalb der Leistungsmodule 110b erstreckt. Die positive Stromschiene 113b erstreckt sich radial innerhalb der negativen Stromschiene 113c.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c weisen Streifenabschnitte auf, die geformt sind, um Längen aufzuweisen, die sich entlang aneinander erstrecken. Die Streifenabschnitte der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c sind beinahe als Ganzes bei einem vorgegebenen konstanten Intervall getrennt voneinander in der radialen Richtung der Drehwelle 102a angeordnet. Die Streifenabschnitte der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c bilden elektrische Pfade, durch die elektrische Ströme in entgegengesetzten Richtungen fließen. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c können geformt sein, Hauptoberflächen aufzuweisen, die einander in der radialen Richtung der Drehwelle 102a gegenüberliegen, oder Seitenwände aufzuweisen, die einander in der radialen Richtung der Drehwelle 102a gegenüberliegen.
  • Elektrische Verbindungen der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c mit den Leistungsmodulen 110b werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben. Die 15 und 16 lassen im Wesentlichen strukturelle Elemente, die zu den elektrischen Verbindungen der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c mit den Leistungsmodulen 110b unterschiedlich sind, zur Vereinfachung der Veranschaulichung weg.
  • Die positive Stromschiene 113b umfasst, wie es vorstehend beschrieben ist, zwei Leiter: die ersten und zweiten Leiter, die sich rechts und links von den Verbindungen 113k erstrecken. Der erste Leiter wird nachstehend auch als eine erste positive Stromschiene 113w bezeichnet, die in 15 veranschaulicht ist. Der zweite Leiter wird nachstehend auch als eine zweite positive Stromschiene 113x bezeichnet. Auf ähnliche Weise umfasst die negative Stromschiene 113c zwei Verzweigungsleiter, die sich um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum erstrecken, wobei sie nachstehend auch als eine erste negative Stromschiene 113y und eine zweite negative Stromschiene 113z bezeichnet werden, die in 16 veranschaulicht sind.
  • Die Steuerungseinrichtung 11 umfasst, wie es vorstehend beschrieben ist, die drei Leistungsmodule 110b, die in 8 veranschaulicht sind, als die Leistungsmodule 110b-1, 110b-2 und 110b-3. Eines der Leistungsmodule 110b, das am weitesten von Verbindungen 113k und 113l entfernt ist, ist das Leistungsmodul 110b-2, das nachstehend auch als ein erstes Modul bezeichnet wird. Die anderen zwei Module 110b-1 und 110b-3 werden auch als ein zweites Modul beziehungsweise ein drittes Modul bezeichnet.
  • Die Leitung 123d (das heißt der erste positive Leiter) und die Leitungen 123a (das heißt der zweite positive Leiter) des Leistungsmoduls 110b-1 sind mit der positiven Stromschiene 113w verbunden. Die Leitung 123f (das heißt der erste negative Leiter) und die Leitung 123c (das heißt der zweite negative Leiter) des Leistungsmoduls 110b-1 ist mit der ersten negativen Stromschiene 113y verbunden. Die Oberarme und Unterarme der Leistungsmodule 110b-1 sind für die U-Phase und die V-Phase der ersten Statorwicklungsgruppe 10a bereitgestellt, sodass die U-Phasenwicklung und die V-Phasenwicklung der ersten Statorwicklungsgruppe 10a mit einer elektrischen Leistung durch die erste positive Stromschiene 113w und die erste negative Stromschiene 113y versorgt werden.
  • Die Leitung 123d (das heißt der erste positive Leiter) und die Leitung 123a (das heißt der zweite positive Leiter) des Leistungsmoduls 110b-3 sind mit der zweiten positiven Stromschiene 113x verbunden. Die Leitung 123f (das heißt der erste negative Leiter) und die Leitung 123c (das heißt der zweite negative Leiter) des Leistungsmoduls 113b-3 sind mit der zweiten negativen Stromschiene 113z verbunden. Die Oberarme und Unterarme der Leistungsmodule 113b-3 sind für die X-Phase und die Y-Phase der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b bereitgestellt, sodass die X-Phasenwicklung und die Y-Phasenwicklung der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b mit einer elektrischen Leistung durch die zweite positive Stromschiene 113x und die zweite negative Stromschiene 113z versorgt werden.
  • Die Leitung 123d (das heißt der erste positive Leiter) des Leistungsmoduls 110b-2 ist mit der ersten positiven Stromschiene 113w verbunden. Die Leitung 123a (das heißt der zweite positive Leiter) des Leistungsmoduls 110b-2 ist mit der zweiten positiven Stromschiene 113x verbunden. Die Leitung 123f (das heißt der erste negative Leiter) des Leistungsmoduls 110b-2 ist mit der ersten negativen Stromschiene 113y verbunden. Die Leitung 123c (das heißt der zweite negative Leiter) des Leistungsmoduls 110b-2 ist mit der zweiten negativen Stromschiene 113z verbunden.
  • Die Oberarme und Unterarme, die mit der Leitung 123d (das heißt dem ersten positiven Leiter) und der Leitung 123f (das heißt dem ersten negativen Leiter) des Leitungsmoduls 110b-2 verbunden sind, sind für die W-Phase der ersten Statorwicklungsgruppe 10a bereitgestellt. Die Oberarme und Unterarme, die mit der Leitung 123a (das heißt dem zweiten positiven Leiter) und der Leitung 123c (das heißt dem zweiten negativen Leiter) des Leistungsmoduls 110b-2 verbunden sind, sind für die Z-Phase der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b bereitgestellt. Die W-Phasenwicklung der ersten Statorwicklungsgruppe 10a wird folglich mit einer elektrischen Leistung durch die erste positive Stromschiene 113w und die erste negative Stromschiene 113y versorgt. Die Z-Phasenwicklung der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b wird mit einer elektrischen Leistung durch die zweite positive Stromschiene 113x und die zweite negative Stromschiene 113z versorgt.
  • Die Statorleiter 113d sind, wie es in 10 veranschaulicht ist, aus metallischen Leitern hergestellt, die Ausgangsanschlüsse (das heißt die Leitungen 123b und 123e) der Oberarme und Unterarme der Leistungsmodule 110b mit der Statorwicklung 101b, die außerhalb des Gehäuses 111a angeordnet ist, verbinden. Die Statorleiter 113d sind jeweils durch Biegen beispielsweise eines Kupferstreifens hergestellt.
  • Die Statorleiter 113d weisen Verbindungen 113m mit den Leistungsmodulen 110b auf. Die Verbindungen 113m sind innerhalb des Gehäuses 111a freigelegt. Die Statorleiter 113d weisen ebenso Verbindungen 113n mit der Statorwicklung 101b auf. Die Verbindungen 113n sind außerhalb des Gehäuses 111a freigelegt. Die Statorleiter 113d sind in das Gehäuse 111a eingeformt (insert-molded).
  • Die Rotorleiter 113e sind aus metallischen externen Leitern hergestellt, die Rotorwicklungsverbindungseinrichtungen auf der Steuerungsplatine 113a mit der Rotorwicklung 102c, die außerhalb des Gehäuses 111a angeordnet ist, durch die Bürsten 104 und die Schleifringe 103 verbinden. Die Rotorleiter 113e sind jeweils durch Biegen beispielsweise eines Kupferstreifens ausgebildet. Die Rotorleiter 113e weisen die Verbindungen 113o mit der Steuerungsplatine 113a auf. Die Verbindungen 113o sind innerhalb des Gehäuses 111a freigelegt. Die Rotorleiter 113e weisen ebenso Verbindungen 113P mit den Bürsten 104 auf. Die Verbindungen 113p sind außerhalb des Gehäuses 111a freigelegt. Die Rotorleiter 113e sind in das Gehäuse 111a eingeformt.
  • Die Externe-Kommunikation-Leiter 113f sind aus metallischen externen Leitern hergestellt, die Externe-Kommunikation-Verbindungseinrichtungen der Steuerungsplatine 113a mit einer externen Vorrichtung verbinden, die außerhalb des Gehäuses 111a angeordnet ist. Die Externe-Kommunikation-Leiter 113f sind jeweils aus einem Biegen beispielsweise eines Kupferstreifens hergestellt. Die Externe-Kommunikation-Leiter 113f weisen Verbindungen 113q mit der Steuerungsplatine 113a auf. Die Verbindungen 113q sind innerhalb des Gehäuses 111a freigelegt. Die Externe-Kommunikation-Leiter 113f weisen ebenso Verbindungen 113r mit der externen Vorrichtung auf. Die Verbindungen 113r sind außerhalb des Gehäuses 111a freigelegt. Die Externe-Kommunikation-Leiter 113f sind in das Gehäuse 111a eingeformt.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 2 ist jedes der Leistungsmodule 110b in Kontakt mit der Oberfläche (die auch als eine zweite Oberfläche bezeichnet wird) des Körpers 112d einer der Leistungsmodulwärmesenken 112a durch den thermischen Leiter 110e, der aus einer elektrisch isolierenden dünnen Platte hergestellt ist, angeordnet. Die Leistungsmodule 110b weisen Leistungszufuhranschlüsse auf, die, wie es aus 10 ersichtlich ist, mit den Verbindungen 113i und 113j der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c radial innerhalb der Leistungsmodule 110b verbunden sind. Anders ausgedrückt sind die Leistungszufuhranschlüsse der Leistungsmodule 110b nahe bei der Drehwelle 102a angeordnet. Die Leistungsmodule 110b weisen ebenso Ausgangsanschlüsse auf, die mit den Verbindungen 113n der Statorleiter 113d verbunden sind. Die Verbindungen 113n sind außerhalb der Leistungsmodule 110b in der radialen Richtung der Drehwelle 102a angeordnet.
  • Die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a ist ausgerichtet zu dem Winkelpositionsmessmagneten 105 in der axialen Richtung der Drehwelle 102a angeordnet. Die Erregerschaltungs-IC 110c ist in Kontakt mit der Oberfläche (die auch als eine zweite Oberfläche bezeichnet wird) des Körpers 112f der Erregerschaltungs-IC-Wärmesenke 112b durch die Steuerungsplatine 113a platziert. Der Mikrocomputer 110d ist in Kontakt mit der Oberfläche (die auch als eine zweite Oberfläche bezeichnet wird) des Körpers 112h der Mikrocomputerwärmesenke 112c durch die Steuerungsplatine 113a platziert.
  • Das Harzelement beziehungsweise Kunststoffelement 114 wird gebildet, indem ein elektrisch isolierendes Harz in das Gehäuse 111a eingespritzt wird, um die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, die Leistungsmodule 110b, die Erregerschaltungs-IC 110c und den Mikrocomputer 110d, die in dem Gehäuse 111a angeordnet sind, flüssigkeitsdicht zu versiegeln. Das Harzelement 114 ist beispielsweise aus einem gelartigen Harzmaterial gebildet, in das die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, die Leistungsmodule 110b, die Erregerschaltungs-IC 110c und der Mikrocomputer 110d in Verbindung mit der Schaltungsplatine 113a, den Stromschienen 113b und 113c, den Statorleitern 113d, den Rotorleitern 113e und den Externe-Kommunikation-Leitern 113f innerhalb des Gehäuses 111a eingekapselt werden. Die Öffnung 111g des Gehäuses 111a wird durch die Abdeckung 111d geschlossen.
  • Die Steuerungseinrichtung 11 ist, wie es in 2 veranschaulicht ist, an das Gehäuse 100 befestigt beziehungsweise gesichert, indem der Passabschnitt 111h des Gehäuses 111a mit dem Passabschnitt 100a der rotierenden elektrischen Maschine 10 in Eingriff gebracht wird und dann die Bolzen beziehungsweise Schrauben 111o, wie es in 1 veranschaulicht ist, angezogen werden, die in den Löchern 111k und 111n der Befestigungseinrichtungen 111b und 111c angeordnet sind. Der externe Leiteranschluss 113u ist mit den Verbindungen 113k der positiven Stromschiene 113b für ein Erreichen einer Verbindung mit der Leistungsquelle 2 verbunden. Der externe Verbindungsanschluss 113v ist mit der Verbindung 113l der negativen Stromschiene 113c für ein Erreichen einer Verbindung mit dem negativen Anschluss der Leistungsquelle 2 durch das Gehäuse 100 und den Körper des Fahrzeugs verbunden. Die externen Verbindungsanschlüsse 113u und 113v sind in dem modulfreien Bereich 116 um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum angeordnet. Die Verbindungen 113n der Statorleiter 113d sind mit der Statorwicklung 101b durch leitfähige Drähte 113s verbunden. Die Verbindungen 113p der Rotorleiter 113e sind mit den Bürsten 104 durch die leitfähigen Drähte 113t verbunden.
  • Der Betrieb der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine 1 wird nachstehend beschrieben. Die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1 arbeitet selektiv in einer Motorbetriebsart und einer Generatorbetriebsart. Die Motorbetriebsart, die eine Antriebskraft erzeugt, um das Fahrzeug zu bewegen, wird zuerst diskutiert.
  • Der negative Anschluss der Leistungsquelle 2 (beispielsweise eine Speicherbatterie, die in dem Fahrzeug angebracht ist) ist mit dem Körper des Fahrzeugs derart verbunden, dass er mit der Verbindung 113l der negativen Stromschiene 113c durch das Gehäuse 100 verbunden ist. Wenn ein (nicht gezeigter) Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird, wird der positive Anschluss der Leistungsquelle 2 mit den Verbindungen 113k der positiven Stromschienen 113b durch den externen Verbindungsanschluss 113u verbunden gehalten, solange der Zündschalter eingeschaltet ist.
  • Der Gleichstrom wird dann von der Leistungsquelle 2 zu den Leistungszufuhranschlüssen der Leistungsmodule 110b durch die Verbindungen 113i und 113j der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c geliefert. Der Gleichstrom wird ebenso der Steuerungsplatine 113a durch die Verbindungen 113b und 113h der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c zugeführt und dann zu der Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, der Erregerschaltungs-IC 110c und dem Mikrocomputer 110d durch leitfähige Muster auf der Steuerungsplatine 113a geliefert. Die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, die Erregerschaltungs-IC 110c und der Mikrocomputer 110d werden dann aktiviert.
  • Die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a bestimmt eine Winkelposition des Rotors 102 unter Verwendung eines Magnetfelds, das durch den Winkelpositionsmessmagneten 105 erzeugt wird. Der Mikrocomputer 110d reagiert auf einen Befehl, der von der externen Vorrichtung durch die externen Kommunikationsleiter 113f und die leitfähigen Muster der Steuerungsplatine 113a eingegeben wird, und auf eine Ausgabe der Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a, um die Betriebe der Leistungsmodule 110b und der Erregerschaltungs-IC 110c zu steuern.
  • Die Steuerungsplatine 113a ist mit den Verbindungen 113o der Rotorleiter 113e verbunden. Die Verbindungen 113p der Rotorleiter 113e sind mit den Bürsten 104 durch die leitfähigen Drähte 113t verbunden. Die Erregerschaltungs-IC 110c wird durch den Mikrocomputer 110d gesteuert, um einen Gleichstrom zu der Rotorwicklung 102c durch ein leitfähiges Muster auf der Steuerungsplatine 113a, die Rotorleiter 113e, die leitfähigen Drähte 113t, die Bürsten 104 und die Schleifringe 103 zu liefern.
  • Die Steuerungsplatine 113a ist ebenso mit Signalanschlüssen der Leistungsmodule 110b verbunden. Die Ausgangsanschlüsse der Leistungsmodule 110b sind mit den Verbindungen 113n der Statorleiter 113d verbunden. Die Verbindungen 113n der Statorleiter 113d sind mit der Statorwicklung 101b durch die leitfähigen Drähte 113s verbunden. Die Schaltvorrichtungen 117 der Leistungsmodule 110b werden durch den Mikrocomputer 110d gesteuert, um den Gleichstrom, der zu den zugehörigen Leistungszufuhranschlüssen geliefert wird, in einen Drei-Phasen-Wechselstrom umzuwandeln, der wiederum der Statorwicklung 101b durch die Statorleiter 113d und die leitfähigen Drähte 113s zugeführt wird. Die Zufuhr des Wechselstroms von der Leistungsquelle 2 zu der Statorwicklung 101b durch die Leistungsmodule 110b in der vorstehend beschriebenen Art und Weise veranlasst die rotierende elektrische Maschine 10, in der Motorbetriebsart zu arbeiten, um die Antriebskraft für ein Bewegen des Fahrzeugs zu erzeugen.
  • Die Generatorbetriebsart der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine 1, die eine elektrische Leistung erzeugt, um die Leistungsquelle 2 zu laden, wird nachstehend diskutiert.
  • Wenn in die Generatorbetriebsart eingetreten wird, wird die Antriebsleistung von der Kraftmaschine in dem Fahrzeug zu der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine 1 geliefert. Dies veranlasst die Statorwicklung 101b, einen Drei-Phasen-Wechselstrom zu erzeugen. Der Mikrocomputer 110d stoppt die Ein-Aus-Betriebe der Schaltvorrichtungen 117 der Leistungsmodule 110b. Die Dioden 118 der Leistungsmodule 110b dienen dazu, den Drei-Phasen-Wechselstrom, der von der Statorwicklung 101b durch die leitfähigen Drähte 113s und die Statorleiter 113d transferiert wird, in einen Gleichstrom umzuwandeln, der wiederum zu der Leistungsquelle 2 durch die positive Stromschiene 113b, die negative Stromschiene 113c und den externen Verbindungsanschluss 113u geliefert wird. Dies veranlasst, dass die Leistungsquelle 2 durch die elektrische Leistung, die durch die rotierende elektrische Maschine 10 erzeugt wird, geladen wird.
  • Merkmale und Vorteile der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine 1 werden nachstehend beschrieben.
  • Die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1 ist, wie es in 17 veranschaulicht ist, ausgelegt, die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c (das heißt zugehörige Hauptabschnitte) aufzuweisen, die sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken und die bei einer vorgegebenen konstanten Entfernung getrennt voneinander in der radialen Richtung der Drehwelle 102a angeordnet sind. Wenn sich ein Strom durch die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c bewegt, werden derartige Flüsse des Stroms in Richtungen ausgerichtet sein, die zueinander entgegengesetzt sind. Dies verursacht, dass eine gegenseitige Induktivität, die durch die negative Stromschiene 113c entwickelt wird, auf die positive Stromschiene 113b in einer Richtung wirkt, die entgegengesetzt zu der der Selbstinduktivität der positiven Stromschiene 113b ist, und verursacht ebenso, dass eine gegenseitige Induktivität, die durch die positive Stromschiene 113b erzeugt wird, auf die negative Stromschiene 113c in einer Richtung wirkt, die entgegengesetzt zu der Selbstinduktivität der negativen Stromschiene 113c ist, sodass die Selbstinduktivitäten der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c durch die gegenseitigen Induktivitäten aufgehoben werden.
  • Die vorstehend beschriebene Struktur der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine 1 minimiert somit negative Effekte, die aus den Selbstinduktivitäten entstehen, die in den Stromschienen 113b und 113c erzeugt werden. Spezifisch verringert die Struktur eine Stoßspannung (V = L × dI/dt, wobei V eine Stoßspannung ist, L eine Selbstinduktivität ist und I ein Strom ist), die aus einer Änderung in einem Strom resultiert, während eine jeweilige Selbstinduktivität entwickelt wird. Dies ermöglicht es, dass die Leistungsmodule 110b in einer Größe verringert werden, was zu einer Verringerung in einer Gesamtgröße der Steuerungseinrichtung 11 führt. Der Magnetfluss (Φ = L × I, wobei Φ ein Magnetfluss ist), der durch Stromflüsse durch die Stromschienen 113b und 113c erzeugt wird, wird ebenso verkleinert, wodurch negative Effekte eines Rauschens, das von dem Magnetfluss entsteht, auf externe Vorrichtungen oder interne Sensoren beseitigt werden.
  • Jedes der Leistungsmodule 110b weist die positiven elektrischen Leiter 121a und 121d auf, mit denen die Hochspannungsanschlüsse der Oberarmschaltvorrichtungen SP1 und SP2, die zu den unterschiedlichen Abschnitten gehören (das heißt den unterschiedlichen Phasen der Umrichterschaltung), verbunden sind und die, wie es aus 9 ersichtlich ist, getrennt voneinander sind. Auf ähnliche Weise weist ebenso jedes der Leistungsmodule 110b die negativen elektrischen Leiter 121c und 121f auf, mit denen die Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarmschaltvorrichtungen SN1 und SN2, die zu den unterschiedlichen Abschnitten gehören, verbunden sind und die, wie es aus 9 ersichtlich ist, getrennt voneinander sind.
  • Folglich werden, wenn die Abschnitte eine elektrische Leistung den jeweiligen Statorwicklungsgruppen 10a und 10b zuführen, diskrete Flüsse eines elektrischen Stroms zu den Statorwicklungsgruppen 10a und 10b in der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c erzeugt. Dies minimiert negative Effekte, die aus einem Unterschied zwischen der Quantität eines elektrischen Stroms in der positiven Stromschiene 113b (das heißt der ersten positiven Stromschiene 113w und der zweiten positiven Stromschiene 113x) und der in der negativen Stromschiene 113c (das heißt der ersten negativen Stromschiene 113y und der zweiten negativen Stromschiene 113z) entstehen, auch in einem Fall, in dem es eine Vielzahl von Pfaden gibt, die sich durch die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c erstrecken, die die Verbindungen 113k und 113l mit den Leistungsmodulen 110b verbinden.
  • Anders ausgedrückt wird zu der ersten Statorwicklungsgruppe 10a der Strom durch die erste positive Stromschiene 113w und die erste negative Stromschiene 113y geliefert, während zu der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b der Strom durch die zweite positive Stromschiene 113x und die zweite negative Stromschiene 113z geliefert wird. Der Strom, der durch die erste positive Stromschiene 113w fließt, ist folglich bezüglich einer Magnitude mit dem identisch, der durch die erste negative Stromschiene 113y fließt. Auf ähnliche Weise ist der Strom, der durch die zweite positive Stromschiene 113x fließt, bezüglich einer Magnitude mit dem identisch, der durch die zweite negative Stromschiene 113z fließt. Dies minimiert die negativen Effekte, die vorstehend beschrieben sind, die aus einer Differenz in einer Quantität eines elektrischen Stroms zwischen der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c entstehen.
  • Genauer gesagt dient die vorstehend beschriebene Struktur dazu, die Selbstinduktivitäten, die bei der ersten positiven Stromschiene 113w und der zweiten positiven Stromschiene 113x sowie bei der ersten negativen Stromschiene 113y und der zweiten negativen Stromschiene 113z entwickelt werden, zu beseitigen. Dies minimiert die Verschlechterung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMC) und die Stoßspannung bei der ersten positiven Stromschiene 113w und der zweiten positiven Stromschiene 113x und bei der ersten negativen Stromschiene 113y und der zweiten negativen Stromschiene 113z.
  • Die Leistungsmodule 110b sind in einem Kreis um die Drehwelle 102a herum angeordnet. Das erste Modul 110b-2 ist am weitesten von den positiven und negativen Anschlüssen (das heißt den Verbindungen 113k und 113l) unter den Leistungsmodulen 110b angeordnet. Dieser Entwurf der Leistungsmodule 110b ermöglicht es, dass die erste positive Stromschiene 113w und die zweite positive Stromschiene 113x im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen und die erste negative Stromschiene 113y und die zweite negative Stromschiene 113z im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen, sodass ein Pfad, durch den der Strom zu der ersten Statorwicklungsgruppe 10a geliefert wird, und ein Pfad, durch den der Strom zu der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b geliefert wird, im Wesentlichen den gleichen Widerstand und die gleiche Impedanz aufweisen. Dies vereinfacht die Einfachheit, mit der Steuerungsaufgaben bei der ersten Statorwicklungsgruppe 10a und der zweiten Statorwicklungsgruppe 10b verallgemeinert werden.
  • Der externe Verbindungsanschluss 113u, der die Verbindungen 113k der positiven Stromschiene 113b mit dem positiven Anschluss der Leistungsquelle 2 verbindet, und der externe Verbindungsanschluss 113v, der die Verbindung 113l der negativen Stromschiene 113c mit dem negativen Anschluss der Leistungsquelle 2 verbindet, sind beide in dem modulfreien Bereich 16 um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum angeordnet. Dieser Entwurf ermöglicht es, dass die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c Hauptabschnitte aufweisen, die sich im Wesentlichen parallel zueinander beinahe über einen gesamten Umfangsbereich um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 herum erstrecken.
  • Das Aufheben der Selbstinduktivitäten der Stromschienen 113b und 113c wird somit beinahe über den gesamten Umfangsbereich um die Drehwelle 102a herum erreicht, wodurch die Stoßspannung und das Rauschen, das aus dem Magnetfluss entsteht, minimiert werden, wie es vorstehend beschrieben ist.
  • Die positive Stromschiene 113b weist, wie es vorstehend beschrieben ist, zwei Sektionen auf: die erste positive Stromschiene 113w und die zweite positive Stromschiene 113x, die sich von den Verbindungen 113k erstrecken, die zu dem externen Verbindungsanschluss 113u im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 in einer symmetrischen Art und Weise führen. Auf ähnliche Weise weist die negative Stromschiene 113c zwei Sektionen auf: die erste negative Stromschiene 113y und die zweite negative Stromschiene 113z, die sich von der Verbindung 113l erstrecken, die von dem externen Verbindungsanschluss 113v im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn um die Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 in einer symmetrischen Art und Weise führen.
  • Der vorstehend beschriebene Entwurf der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c ermöglicht es, dass leitfähige Pfade, die sich von den Verbindungen 113k der positiven Stromschiene 113b mit den drei Leistungsmodulen 110b (das heißt den Leistungsmodulen 110b-1, 110b-2 und 110b-3) erstrecken, einen verringerten Unterschied zwischen einer maximalen Länge und einer minimalen Länge der leitfähigen Pfade aufweisen, und ermöglicht es ebenso, dass leitfähige Pfade, die sich von der Verbindung 113l der negativen Stromschiene 113c mit den Leistungsmodulen 110b-1, 110b-2 und 110b-3 erstrecken, einen verringerten Unterschied zwischen maximalen und minimalen Längen der leitfähigen Pfade aufweisen, wodurch ein minimierter Unterschied in einer Induktivität und einem elektrischen Widerstand zwischen den leitfähigen Pfaden zu den Leistungsmodulen 110b-1, 110b-2 und 110b-3 die Folge ist, was in großem Umfang die vorstehend beschriebene Stoßspannung und das elektromagnetische Rauschen verringert.
  • Die positive Stromschiene 113b weist, wie es vorstehend in 10 beschrieben ist, die Lücke 119b auf, die auf der zu dem modulfreien Bereich 116 entgegengesetzten Seite der Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet ist. Auf ähnliche Weise weist die negative Stromschiene 113c die Lücke 119c auf, die auf der zu dem modulfreien Bereich 116 entgegengesetzten Seite der Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet ist.
  • Die vorstehend beschriebenen Anordnungen ermöglichen es, dass die elektrischen Pfade, die sich von den Verbindungen 113k der positiven Stromschiene 113b zu den Leistungsmodulen 110b-1, 110b-2 und 110b-3 erstrecken, minimiert werden. Wenn ein einzelner elektrischer Pfad verwendet wird, der sich in der Richtung im Uhrzeigersinn, wie es in den 15 und 16 betrachtet wird, von den Verbindungen 113k zu dem Leistungsmodul 110b-1, zu dem Leistungsmodul 110b-2 und dann zu dem Leistungsmodul 110b-3 erstreckt, wird ein Abschnitt des elektrischen Pfades, der sich von den Verbindungen 113k zu den Leistungsmodulen 110b-3 erstreckt, die größte Länge aufweisen. Die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist, wie es vorstehend beschrieben ist, die positive Stromschiene 113b auf, die aus zwei Leitern gebildet wird: die erste positive Stromschiene 113w und die zweite positive Stromschiene 113x. Die erste positive Stromschiene 113w erstreckt sich von der Verbindung 113k zu dem Leistungsmodul 110b-2 durch das Leistungsmodul 110b-1. Auf ähnliche Weise erstreckt sich die zweite positive Stromschiene 113x von der Verbindung 113k zu dem Leistungsmodul 110b-2 durch das Leistungsmodul 110b-3. Dies verringert die elektrische Entfernung von den Verbindungen 113k zu dem Leistungsmodul 110b-3, das am weitesten von den Punkten 113k entfernt ist, im Vergleich zu der Verwendung des einzelnen elektrischen Pfades, wodurch Unterschiede in einer Induktivität und einem elektrischen Widerstand der leitfähigen Pfade zwischen den Leistungsmodulen 110b-1, 110b-2 und 110b-3 verkleinert werden. Dies verringert ebenso die vorstehend beschriebene Stoßspannung und das elektromagnetische Rauschen.
  • Die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a und der Mikrocomputer 110d, die als eine Steuerungsschaltung arbeiten, sind auf der Schaltungsplatine 113a angebracht, die geformt ist, um den Ausschnittabschnitt 115 aufzuweisen, der um die Drehwelle 102a herum ausgebildet ist. Der Ausschnittabschnitt 115 der Steuerungsplatine 113a ist in dem modulfreien Bereich 116 um die Drehwelle 102a herum angeordnet. Dies stellt einen ausreichenden Raum für einen Einbau der externen Verbindungsanschlüsse 113u und 113v sicher, mit denen die Stromschienen 113b und 113c verbunden werden, ohne nachteilige Effekte auf die Leistungsmodule 110b um die Drehwelle 102a herum, wobei es ebenso die Einfachheit, mit der die Steuerungsplatine 113a angeordnet wird, um für den Entwurf der Leistungsmodule 110b um die Drehwelle 102a herum geeignet zu sein, vereinfacht, wodurch ein ausreichender Bereich auf der Steuerungsplatine 113a für einen Einbau der Teile darauf sichergestellt ist.
  • Die positive Stromschiene 113b (das heißt die erste positive Stromschiene 113w und die zweite positive Stromschiene 113x) und die negative Stromschiene 113c (das heißt die erste negative Stromschiene 113y und die zweite negative Stromschiene 113z) erstrecken sich innerhalb der Leistungsmodule 110b in der radialen Richtung der Drehwelle 102a (das heißt der rotierenden elektrischen Maschine 10). Zusätzlich sind die Leistungszufuhranschlüsse der Leistungsmodule 110b mit den Verbindungen 113i und 113j der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c innerhalb der Leistungsmodule 110a in der radialen Richtung der Drehwelle 102a verbunden.
  • Die vorstehend beschriebenen Anordnungen vermeiden eine Störung zwischen den Leistungszufuhranschlüssen der Leistungsmodule 110b und den Ausgangsanschlüssen der Leistungsmodule 110b, die außerhalb der Leistungsmodule 110b in der radialen Richtung der Drehwelle 102a angeordnet sind, und beseitigt ebenso das Erfordernis für ein Anordnen der positiven Stromschiene 113b oder der negativen Stromschiene 113c (insbesondere der negativen Stromschiene 113c) radial außerhalb der Leistungsmodule 110b, anders ausgedrückt das Erfordernis für eine Anordnung einer Vielzahl von Leitern, die mit der Leistungsquelle 1 verbunden sind, um die Leistungsmodule 110b herum, was zu einer Verkleinerung der gesamten Teile der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine 1 führt. Der Entwurf der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c innerhalb der Leistungsmodule 110b ermöglicht es, dass zugehörige Gesamtlängen im Vergleich mit dem Fall verkleinert werden, in dem die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c außerhalb der Leistungsmodule 110b angeordnet sind, was in einer Verkleinerung der Selbstinduktivität der Stromschienen 113b und 113c resultiert und ebenso ermöglicht, dass der Außendurchmesser der Steuerungseinrichtung 11 verkleinert wird.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind angeordnet, um voneinander in der radialen Richtung der Drehwelle 102a der rotierenden elektrischen Maschine 10 getrennt zu sein, wodurch es ermöglicht wird, dass die axiale Länge oder eine Gesamtdicke der Steuerungseinrichtung 11 verkleinert wird.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind, wie es vorstehend beschrieben ist, integral mit dem harzartigen Gehäuse 111a ausgebildet. Spezifisch sind die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c in das Gehäuse 111a eingeformt und voneinander durch das Harzmaterial des Gehäuses 111a elektrisch isoliert. Anders ausgedrückt weist die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1 einen elektrischen Isolator auf, der zwischen der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c innerhalb des Gehäuses 111a angeordnet ist, wodurch die Stabilität in einer elektrischen Isolierung dazwischen sichergestellt ist.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind integral mit dem harzartigen Gehäuse 111a angeordnet. Das Harzelement 114 ist in dem Gehäuse 111a mittels einer Harzeinspritzung beziehungsweise Kunststoffeinspritzung ausgebildet. Spezifisch ist die mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine 1, wie es vorstehend beschrieben ist, mit dem Gehäuse 111a ausgestattet, das die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c aufweist, die innerhalb eines Harzmaterials des Gehäuses 111a angeordnet sind. Das Gehäuse 111a definiert eine innere Kammer, in der der Mikrocomputer 110d, die Leistungsmodule 110b und die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a eingebaut sind. Ein Harzmaterial wird in die innere Kammer des Gehäuses 111a eingespritzt, damit der Mikrocomputer 110d, die Leistungsmodule 110b und die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a in dem Harzelement 114 angeordnet werden.
  • Die feste Sicherung des Mikrocomputers 110d, der Leistungsmodule 110b und der Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a innerhalb der inneren Kammer des Gehäuses 111a wird folglich durch das Harzelement 114 erreicht. Das Harzelement 114, das innerhalb des Gehäuses 111a angeordnet ist, dient dazu, den thermischen Widerstand des Gehäuses 111a zu verkleinern, wodurch eine Abgabe einer Wärme, die durch die Leistungsmodule 110b und die Stromschienen 113b und 113c erzeugt wird, vereinfacht wird, um sie auf einer gewünschten Temperatur zu halten, der Umgebungswiderstand der Teile der Steuerungseinrichtung 11, wie beispielsweise der Leistungsmodule 110b, verbessert wird und das Eindringen von fremden Objekten in die Teile der Steuerungseinrichtung 11 vermieden wird.
  • Die Winkelpositionsmessschaltung-IC 110a ist, wie es vorstehend beschrieben ist, nach dem Winkelpositionsmessmagneten 105 ausgerichtet, der an dem Ende der Drehwelle 102a in der Längsrichtung der Drehwelle 102a befestigt ist. Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind geformt und angeordnet, um die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a aufzuweisen, die vertikal über den Mitten zwischen den Stromschienen 113w und 113x der positiven Stromschiene 113b und zwischen den Stromschienen 113y und 113z der negativen Stromschiene 113c angeordnet ist, wenn sie in der vertikalen Richtung gemäß den 15 und 16 betrachtet werden.
  • Die vorstehend beschriebene Positionsbeziehung zwischen der positiven Stromschiene 113b, der negativen Stromschiene 113c und der Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a resultiert in einer Gleichförmigkeit von negativen Effekten der Selbstinduktivität der positiven Stromschiene 113b und der negativen Stromschiene 113c auf die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a um die Drehwelle 102a herum, wodurch negative Effekte eines elektromagnetischen Rauschens, das durch die Stromschienen 113b und 113c erzeugt wird, auf die Winkelpositionsmessschaltungs-IC 110a minimiert werden.
  • MODIFIKATIONEN
  • Jedes der Leistungsmodule 110b ist, wie es vorstehend beschrieben ist, mit den zwei Paaren von Oberarmen und Unterarmen ausgestattet, die aus insgesamt vier Schaltvorrichtungen 117 und insgesamt vier Dioden 118 gebildet werden, wobei sie jedoch alternativ hierzu ausgelegt sein können, drei oder mehr Paare von Oberarmen und Unterarmen aufzuweisen.
  • Die Leistungsmodule 110b, die zu dem ersten Leistungsmodul 110b-2 unterschiedlich sind, weisen jeweils die positiven elektrischen Leiter 121a und 121d, die physikalisch voneinander getrennt sind, und die negativen elektrischen Leiter 121c und 121f auf, die physikalisch voneinander getrennt sind, wobei aber das zweite Modul 110b-1 und das dritte Modul 110b-3 alternativ hierzu ausgelegt sein können, die positiven elektrischen Leiter 121a und 121d und/oder die negativen elektrischen Leiter 121c und 121f aufzuweisen, die miteinander verbunden sind oder integral miteinander ausgebildet sind. Beispielsweise können die positiven elektrischen Leiter 121a und 121d, wie es in 18 veranschaulicht ist, durch ein einzelnes leitfähiges Element ausgebildet werden.
  • Die rotierende elektrische Maschine 10 ist, wie es vorstehend beschrieben ist, mit zwei Kombinationen von Statorwicklungen (das heißt Ankerwicklungen) ausgestattet: die Statorwicklungsgruppen 10a und 10b, zu denen eine elektrische Leistung von der Leistungsquelle 2 in der Motorbetriebsart geliefert wird, wobei sie aber alternativ hierzu ausgelegt sein kann, drei oder mehr Kombinationen von Statorwicklungen aufzuweisen.
  • Die zwei Statorwicklungsgruppen 10a und 10b bilden die einzelne rotierende elektrische Maschine 10, wobei sie aber konstruiert sein können, eine Vielzahl von rotierenden elektrischen Maschinen zu bilden.
  • Die Leistungsumwandlungsschaltung, die in der mit einer Steuerungseinrichtung integrierten rotierenden elektrischen Maschine 1 eingebaut ist, ist, wie es vorstehend beschrieben ist, als eine Umrichterschaltung ausgelegt, wobei sie aber alternativ hierzu aus einem bidirektionalen DC-DC-Wandler (Gleichspannungswandler) mit synchronem Gleichrichter und einem Umrichter gebildet werden kann.
  • Jedes der Leistungsmodule 110b ist mit der integrierten Schaltung 126 ausgestattet, die als ein Temperatursensor arbeitet, um die Temperatur jeder der Schaltvorrichtungen SP1, SP2, SN1 und SN2 zu messen, wobei sie aber ausgelegt sein können, die integrierte Schaltung 126, die als der Temperatursensor fungiert, nicht aufzuweisen. Die integrierte Schaltung 126 arbeitet ebenso als ein Stromsensor, um elektrische Ströme zu messen, die durch die Schaltvorrichtungen SN1 und SN2 fließen, wobei sie aber ausgelegt sein kann, eine derartige Funktion nicht aufzuweisen, oder selbst weggelassen werden kann.
  • Die Leistungsmodule 110b-1, 110b-2 und 110b-3 sind, wie es vorstehend beschrieben ist, auf einem Kreis angeordnet, der um die Drehwelle 102 herum definiert ist, wobei sie aber alternativ hierzu in einer anderen Anordnung angeordnet sein können.
  • Die positive Stromschiene 113b und die negative Stromschiene 113c sind, wie es vorstehend beschrieben ist, bei einem vorgegebenen Intervall getrennt voneinander in der radialen Richtung der Drehwelle 102a angeordnet, sodass sie sich im Wesentlichen entlang aneinander erstrecken, wobei sie jedoch alternativ hierzu übereinander angeordnet sein können, anders ausgedrückt mit einem konstanten Intervall getrennt voneinander in der axialen Richtung der Drehwelle 102a, sodass sie sich entlang aneinander erstrecken, anders ausgedrückt einander vertikal überlappen. Dies ermöglicht es, dass der Außendurchmesser der Steuerungseinrichtung 11 verringert wird.
  • Die Leistungsmodulwärmesenken 112a sind näher an der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet, als es die Leistungsmodule 110b in der axialen Richtung der rotierenden elektrischen Maschine 10 sind, wobei sie jedoch, wie es in 19 veranschaulicht ist, weiter weg von der rotierenden elektrischen Maschine 10 angeordnet sein können, als es die Leistungsmodule 110b in der axialen Richtung der rotierenden elektrischen Maschine 10 (das heißt der Drehwelle 102a) sind. Dies verbessert die Abgabe von Wärme von den Leistungsmodulwärmesenken 112a, wodurch eine Wärmeübertragung von den Leistungsmodulen 110b zu den Leistungsmodulwärmesenken 112a vereinfacht wird.
  • Die rotierende elektrische Maschine 10 ist konstruiert, die Rotorwicklung 102 aufzuweisen, die Magnetpole erzeugt, wenn sie mit einem elektrischen Strom versorgt wird, wobei sie jedoch einen Magneten anstelle der Rotorwicklung 102c aufweisen kann. Es wird folglich unnötig, die Schleifringe 103 und die Bürsten 104 zu haben, wobei somit das Erfordernis für die Erregerschaltungs-IC 110c in der Steuerungseinrichtung 11 beseitigt wird.
  • Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis hiervon zu vereinfachen, ist es ersichtlich, dass die Erfindung in verschiedenerlei Weise verkörpert werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Folglich sollte die Erfindung so verstanden werden, dass alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst sind, die verkörpert werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung, wie es in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist, abzuweichen.
  • Eine mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine ist bereitgestellt, die mit einer Steuerungseinrichtung ausgestattet ist.
  • Die Steuerungseinrichtung ist mit einem Halbleitermodul ausgestattet, das eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Einheiten aufweist, die aus Oberarmschaltvorrichtungen und Unterarmschaltvorrichtungen für Phasen einer Umrichterschaltung gebildet werden. Das Halbleitermodul weist ebenso eine Vielzahl von positiven Leitern, mit denen Hochspannungsanschlüsse der Oberarmschaltvorrichtungen verbunden sind, und eine Vielzahl von negativen Leitern auf, mit denen Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarmschaltvorrichtungen verbunden sind. Die positiven Leiter sind voneinander getrennt. Auf ähnliche Weise sind die negativen Leiter voneinander getrennt. Diese Struktur beseitigt negative Effekte, die aus einem Unterschied in einer Quantität eines elektrischen Stroms zwischen einer positiven Stromschiene und einer negativen Stromschiene entstehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012-249371 A [0002]

Claims (15)

  1. Halbleitermodul (110b) mit: einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Einheiten, die Oberarm-Schaltvorrichtungen (SP1, SP2) und Unterarm-Schaltvorrichtungen (SN1, SN2) umfassen, wobei jede der in Reihe geschalteten Einheiten für eine Phase einer Leistungsumwandlungsschaltung bereitgestellt ist; einer Vielzahl von positiven Leitern (121a, 121d), mit denen Hochspannungsanschlüsse der Oberarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind; und einer Vielzahl von negativen Leitern (121c, 121f), mit denen Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarmschaltvorrichtungen verbunden sind, wobei die positiven Leiter voneinander getrennt sind und die negativen Leiter voneinander getrennt sind.
  2. Halbleitervorrichtung (11) mit: einer Vielzahl von Halbleitermodulen (110b), von denen jedes in Reihe geschaltete Einheiten, die mit Oberarm-Schaltvorrichtungen (SP1, SP2) und Unterarm-Schaltvorrichtungen (SN1, SN2) ausgestattet sind, positive Leiter (121a, 121d), mit denen Hochspannungsanschlüsse der Oberarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind, und negative Leiter (121c, 121f), mit denen Niedrigspannungsanschlüsse der Unterarm-Schaltvorrichtungen verbunden sind, umfasst, wobei die in Reihe geschalteten Einheiten jeweils für eine jeweilige von Phasen einer Leistungsumwandlungsschaltung bereitgestellt sind, wobei die Halbleitermodule ein erstes Modul (110b-2) umfassen, in dem die in Reihe geschalteten Einheiten, die positiven Leiter und die negativen Leiter angeordnet sind, wobei die positiven Leiter voneinander getrennt sind, wobei die negativen Leiter voneinander getrennt sind; einem positiven Anschluss (113k) und einem negativen Anschluss (113l), die mit einer externen Vorrichtung verbunden sind; einer positiven Stromschiene (113b), die einen positiven Leiter des ersten Moduls, positive Leiter der anderen Halbleitermodule und den positiven Anschluss miteinander verbindet; und einer negativen Stromschiene (113c), die einen negativen Leiter des ersten Moduls, negative Leiter der anderen Halbleitermodule und den negativen Anschluss miteinander verbindet.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Halbleitermodulen in einer kreisförmigen Form angeordnet ist, wobei das erste Modul eines der Halbleitermodule ist, das am weitesten von dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss entfernt angeordnet ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Halbleitermodule, die zu dem ersten Modul (110b-2) unterschiedlich sind, ein zweites Modul (110b-1) und ein drittes Modul (110b-3) umfassen, wobei die positive Stromschiene (113b) eine erste positive Stromschiene (113w) und eine zweite positive Stromschiene (113x) umfasst, wobei die erste positive Stromschiene (113w) einen ersten positiven Leiter (121d), der einer der positiven Leiter des ersten Moduls ist, die positiven Leiter des zweiten Moduls (110b-1) und den positiven Anschluss miteinander verbindet, wobei die zweite positive Stromschiene (113x) einen zweiten positiven Leiter (121a), der einer der positiven Leiter des ersten Moduls ist, die positiven Leiter des dritten Moduls und den positiven Leiter miteinander verbindet, und wobei die negative Stromschiene (113c) eine erste negative Stromschiene (113y) und eine zweite negative Stromschiene (113z) umfasst, wobei die erste negative Stromschiene (113y) einen ersten negativen Leiter (121f), der einer der negativen Leiter des ersten Moduls ist, negative Leiter des zweiten Moduls und den negativen Anschluss miteinander verbindet, wobei die zweite negative Stromschiene (113z) eine zweite negative Stromschiene (121c), die einer der negativen Leiter des ersten Moduls ist, die negativen Leiter des dritten Moduls und den negativen Anschluss miteinander verbindet.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Leistungsumwandlungsschaltung arbeitet, um eine elektrische Leistung zu einer rotierenden elektrischen Maschine zu liefern, die mit zumindest einer ersten Statorwicklungsgruppe (10a) und einer zweiten Statorwicklungsgruppe (10b) ausgestattet ist, wobei in dem ersten Modul die Oberarm-Schaltvorrichtung, die zu dem ersten positiven Leiter führt, und die Unterarm-Schaltvorrichtung, die zu dem ersten negativen Leiter führt, mit Statorwicklungen der ersten Statorwicklungsgruppe (10a) verbunden sind, und wobei in dem ersten Modul die Oberarm-Schaltvorrichtung, die zu dem zweiten positiven Leiter führt, und die Unterarm-Schaltvorrichtung, die zu dem zweiten negativen Leiter führt, mit Statorwicklungen der zweiten Statorwicklungsgruppe (10b) verbunden sind.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Oberarmschaltvorrichtungen und die Unterarmschaltvorrichtungen des zweiten Moduls mit den Statorwicklungen der ersten Statorwicklungsgruppe verbunden sind, und wobei die Oberarmschaltvorrichtungen und die Unterarmschaltvorrichtungen des dritten Moduls mit den Statorwicklungen der zweiten Statorwicklungsgruppe verbunden sind.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Halbleitermodule in einer kreisförmigen Form angeordnet ist, wobei das erste Modul eines der Halbleitermodule ist, das am weitesten von dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss entfernt angeordnet ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die positive Stromschiene und die negative Stromschiene bei einem vorgegebenen konstanten Intervall getrennt voneinander angeordnet sind und sich entlang aneinander erstrecken.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Leistungsumwandlungsschaltung arbeitet, um eine elektrische Leistung zu einer rotierenden elektrischen Maschine (10) zu liefern, und integral mit der rotierenden elektrischen Maschine eingebaut ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Halbleitermodule, die zu dem ersten Modul unterschiedlich sind, jeweils eine Struktur aufweisen, die identisch mit der des ersten Moduls ist.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei jedes der Halbleitermodule die positiven Leiter, die integral miteinander ausgebildet sind, und/oder die negativen Leiter, die integral miteinander ausgebildet sind, aufweist.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei jedes der Halbleitermodule darin einen Temperatursensor eingebaut aufweist, der arbeitet, um eine Temperatur des ersten Moduls zu messen.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei jedes der Halbleitermodule darin eingebaut einen Stromsensor aufweist, der arbeitet, um elektrische Ströme zu messen, die durch die Oberarmschaltvorrichtungen und die Unterarmschaltvorrichtungen fließen.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei jedes der Halbleitermodule eine integrierte Schaltung (126) darin eingebaut aufweist.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die integrierte Schaltung mit einer externen Vorrichtung kommuniziert, um Informationen über zumindest eine aus einer Eingangsspannung in die und einer Ausgangsspannung aus der Leistungsumwandlungsschaltung zwischen sich selbst und der externen Vorrichtung zu übertragen.
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