DE102018121919A1 - Power module for an inverter, inverter and method for producing a power module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Leistungsmodul (400) für einen Inverter einer elektrischen Maschine, mit einem Kondensator (450) und einem Kühlkörper (440), wobei ein Element (420) aus elektrisch leitfähigem Material auf dem Kühlkörper (440) angeordnet und damit verbunden ist, wobei der Kondensator (450) auf einer Seite des Elements (420) aus elektrisch leitfähigem Material angeordnet ist, auf welcher Seite auch der Kühlkörper (440), angeordnet ist, und einen Anschlusskontakt (451) aufweist, der auf eine gegenüberliegende Seite des Elements (420) aus elektrisch leitfähigem Material geführt und mit dem Element (420) elektrisch leitend verbunden ist, sowie einen solchen Inverter, eine elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls. The invention relates to a power module (400) for an inverter of an electrical machine, with a capacitor (450) and a heat sink (440), an element (420) made of electrically conductive material being arranged on and connected to the heat sink (440) the capacitor (450) is arranged on one side of the element (420) made of electrically conductive material, on which side also the heat sink (440) is arranged, and has a connection contact (451) which on an opposite side of the element (420 ) made of electrically conductive material and connected to the element (420) in an electrically conductive manner, as well as such an inverter, an electrical machine and a method for producing a power module.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul für einen Inverter einer elektrischen Maschine, einen solchen Inverter, eine Anordnung aus einer elektrischen Maschine und einem solchen Inverter sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Leistungsmoduls.The present invention relates to a power module for an inverter of an electrical machine, such an inverter, an arrangement comprising an electrical machine and such an inverter, and a method for producing such a power module.
Stand der TechnikState of the art
Bei elektrischen Maschinen, insbesondere bei solchen, die als Generator verwendet werden, und insbesondere auch bei Verwendung in Fahrzeugen wird eine immer höhere Leistungsdichte gefordert. Gerade im Inverter (Stromrichter) solcher elektrischer Maschinen, in dem in aller Regel Halbleiterbauelemente, insbesondere Halbleiterschalter, verwendet werden, um den erzeugten Wechselstrom gleichzurichten bzw. anliegenden Gleichstrom wechselzurichten, entstehen hohe Verlustleistungen, wodurch Wärme entsteht, die möglichst gut abgeführt werden sollte.In electrical machines, in particular those which are used as generators, and in particular also when used in vehicles, an ever higher power density is required. Especially in the inverter (converter) of such electrical machines, in which semiconductor components, in particular semiconductor switches, are generally used to rectify the alternating current generated or to convert the applied direct current, high power losses occur, which generates heat which should be dissipated as well as possible.
Zudem werden bei solchen Invertern in aller Regel Kondensatoren, insbesondere Kondensatoren mit hoher Kapazität, verwendet, für die eine möglichst niederinduktive Anbindung an die erwähnten Halbleiterbauelemente gewünscht ist.In addition, such inverters generally use capacitors, in particular capacitors with high capacitance, for which a connection to the semiconductor components mentioned which is as low-inductive as possible is desired.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Leistungsmodul für einen Inverter, ein solcher Inverter, eine Anordnung aus einer elektrischen Maschine und einem solchen Inverter sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Leistungsmoduls mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a power module for an inverter, such an inverter, an arrangement comprising an electrical machine and such an inverter, and a method for producing such a power module with the features of the independent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.
Bei einem erfindungsgemäßen Leistungsmodul handelt es sich um ein Leistungsmodul für einen Inverter einer elektrischen Maschine mit einem Kondensator und einem Kühlkörper. Zudem ist ein Element aus elektrisch leitfähigem Material auf dem Kühlkörper angeordnet und damit verbunden. Das Element aus elektrisch leitfähigem Material kann bevorzugt über eine elektrisch isolierende und wärmeleitende Schicht mit dem Kühlkörper verbunden sein.A power module according to the invention is a power module for an inverter of an electrical machine with a capacitor and a heat sink. In addition, an element made of electrically conductive material is arranged on the heat sink and connected to it. The element made of electrically conductive material can preferably be connected to the heat sink via an electrically insulating and heat-conducting layer.
Bevorzugt weist das Leistungsmodul auch wenigstens ein Halbleiterbauelement auf. Es versteht sich, dass ein solches Leistungsmodul auch mehrere Halbleiterbauelemente umfassen kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Leistungsmodul in Form einer Halbbrücke oder auch in Form mehrerer Halbbrücken für den Inverter zur Gleich- bzw. Wechselrichtung vorgesehen ist. Als Halbleiterbauelemente kommen hierbei insbesondere Halbleiterschaltelemente wie Transistoren, vorzugsweise MOSFETs oder IGBTs, in Betracht. Ebenso kann es sich hierbei aber auch um Dioden oder andere SMD-Bauteile (also „Surface-Mounted-Devices“) handeln. Generell können neben dem wenigstens einen Halbleiterbauelement auch andere elektronische Bauelemente wie beispielsweise Shunts auf die gleiche Weise auf Elemente aus elektrisch leitfähigem Material wie beispielsweise Kupferelemente aufgelötet sein, wenn solche Bauteilte beispielsweise in einem bestimmten Leistungsmodul benötigt werden. Vorzugsweise sind die Halbleiterschaltelemente zum Schalten einer Spannung von mehr als 40V eingerichtet, z.B. 48V.The power module preferably also has at least one semiconductor component. It goes without saying that such a power module can also comprise several semiconductor components. This is the case, for example, if the power module is provided in the form of a half-bridge or also in the form of a plurality of half-bridges for the inverter for the rectification or alternation. In particular, semiconductor switching elements such as transistors, preferably MOSFETs or IGBTs, come into consideration as semiconductor components. Likewise, however, these can also be diodes or other SMD components (ie “surface-mounted devices”). In general, in addition to the at least one semiconductor component, other electronic components such as shunts can also be soldered to elements made of electrically conductive material such as copper elements in the same way if such components are required, for example, in a specific power module. Preferably, the semiconductor switching elements are set up to switch a voltage of more than 40V, e.g. 48V.
Das wenigstens eine Halbleiterbauelement weist insbesondere wenigstens einen Anschlusskontakt auf, der an dem Element aus elektrisch leitfähigem Material mittels elektrisch-mechanischer Verbindung befestigt ist, d.h. einer Verbindung, die sowohl einen elektrischen als auch einen mechanischen Kontakt herstellt. Als elektrisch-mechanische Verbindung kommt insbesondere Löten in Betracht. Als Element aus elektrisch leitfähigem Material kommt insbesondere ein Kupferelement bzw. als entsprechendes Material Kupfer in Betracht. Ebenso ist aber auch eine Kupferlegierung bzw. allgemein Kupfer enthaltendes Material zweckmäßig. Besonders bevorzugt kommt hierbei eine Bahn bzw. Kupferbahn in Betracht und das Element dient zur Kontaktierung des wenigstens einen Halbleiterbauelements. Um eine elektrische Trennung des Anschlusskontakts bzw. der Kontaktstelle zu gewährleisten, können - im Falle mehrerer Elemente bzw. zugehöriger Anschlusskontakte - die einzelnen Elemente bzw. Bahnen separiert sein. Ein Abstand bzw. ein Freiraum zwischen zwei benachbarten Elementen kann dabei geeignet gewählt werden. Eine elektrische Isolation zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Kühlkörper kann durch die elektrisch isolierende und wärmeleitende Schicht erreicht werden. Bei dieser Schicht kann es sich beispielsweise um Wärmeleitkleber handeln bzw. diese Schicht kann einen Wärmeleitkleber aufweisen. Wärmeleitkleber basieren beispielsweise auf Epoxidharz oder Silikon, wobei die Wärmeleitung beispielsweise durch keramische oder metallische Füllstoffe hergestellt wird. Wärmeleitkleber sind dabei oftmals auch unter dem Begriff „Thermal Interface Material“ bzw. der Abkürzung
Weiterhin ist der Kondensator auf einer Seite des Elements aus elektrisch leitfähigem Material angeordnet, auf welcher Seite auch der Kühlkörper angeordnet ist, und weist einen Anschlusskontakt auf, der auf eine gegenüberliegende Seite des Elements aus elektrisch leitfähigem Material geführt und mit dem Element elektrisch leitend verbunden ist. Auch hier kann zur elektrisch leitenden Verbindung der Anschlusskontakt festgelötet werden. Denkbar ist aber auch eine Klemmung oder dergleichen. Der Kondensator ist dabei bevorzugt in einer Ausnehmung, die in dem bereits erwähnten Kühlkörper vorgesehen ist, angeordnet. Der Kondensator kann bevorzugt noch einen weiteren Anschlusskontakt aufweisen, der mit dem Kühlkörper elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Kühlkörper elektrisch leitfähig ausgebildet ist. Der Kühlkörper kann in diesem Fall insbesondere als Masseverbindung dienen.Furthermore, the capacitor on one side of the element is made of an electrically conductive material arranged, on which side the heat sink is also arranged, and has a connection contact, which is guided to an opposite side of the element made of electrically conductive material and is electrically conductively connected to the element. Here, too, the connection contact can be soldered for the electrically conductive connection. Clamping or the like is also conceivable. The capacitor is preferably arranged in a recess which is provided in the heat sink already mentioned. The capacitor can preferably have yet another connection contact which is connected to the heat sink in an electrically conductive manner, the heat sink being designed to be electrically conductive. In this case, the heat sink can serve in particular as a ground connection.
Auf diese Weise ist besonders einfach und ohne viele Komponenten eine niederinduktive Verbindung von insbesondere größeren Kondensatoren wie beispielsweise Elektrolytkondensatoren realisierbar, beispielsweise zu Schaltelementen wie dem erwähnten Halbleiterbauelement. Zudem können Anschlusswege beispielsweise zum Schaltelement möglichst kurz gehalten werden. Ein Problem bei der Kontaktierung solcher Elemente ist in der Regel die thermische Ausdehnung der Anschlusskontakte bzw. Anschlusspins der Kondensatoren. Diese benötigen genügend Freiheiten, um sich bewegen zu können. Dies kann durch die vorgeschlagene Lösung besonders einfach und effektiv erreicht werden. Während mit konventionellen Aufbau- und Verbindungstechnologien mindestens ein weiteres Bauteil mit zugehöriger Verbindungstechnik vorzusehen ist, kann dieses mit der vorgeschlagenen Lösung eingespart werden. Durch diese Einsparung kann der Strompfad besonders niederinduktiv gestaltet werden, was eine Verbesserung der Schalteigenschaften des Halbleiterbauelements zur Folge hat. Bei solchen, bisher verwendeten und nunmehr eingesparten, zusätzlichen Elementen handelt es sich beispielsweise um eine weitere Stromschiene (bzw. „bus bar“) bzw. eine Platine und zusätzliche Verbindungsleitungen. In Hochtemperaturanwendungen, in denen es wichtig ist, hohe Wärmemengen abzutransportieren, kann nicht immer auf herkömmliche Printed-Circuit-Boards (PCBs) zurückgegriffen werden. Es werden andere Aufbau- und Verbindungstechniken genutzt, die es nicht erlauben, in ihnen Löcher vorzusehen, da dadurch die Lebensdauer reduziert würde oder solche Sonderaufbauten dann teurer wären. Daher ist es bei Invertern, die nicht auf PCBs basieren, üblich, ein weiteres Verbindungselement zwischen Kapazität und Halbleitermodul vorzusehen. Diese Stromschienen können dann zum Beispiel mit Bonds mit dem Direct-Bonded-Copper (
Besonders bevorzugt wird der Anschlusskontakt des Kondensators durch eine Öffnung in dem Element aus elektrisch leitfähigem Material (hindurch) geführt oder an dem Element aus elektrisch leitfähigem Material vorbei geführt. Auf diese Weise kann der Anschlusskontakt von der einen Seite besonders einfach auf die andere Seite geführt sein, während der Anschlusskontakt bzw. Anschlusspin sich in seiner Länge sehr einfach unter Temperatureinfluss ausdehnen kann. Der Anschlusskontakt des Kondensators kann dabei insbesondere an einem aufgebogenen Abschnitt des Elements mit dem Element, dort insbesondere an einem freien Ende, elektrisch leitend verbunden sein. Der aufgebogenen Abschnitt umfasst die Biegung selbst (d.h. einen gekrümmten Bereich) und u.U. einen sich daran anschließenden nicht mehr gekrümmten, vom Rest des Elements abstehenden Bereich. Auch ist es zweckmäßig, wenn der Anschlusskontakt des Kondensators wenigstens abschnittsweise parallel zu dem aufgebogenen Abschnitt des Elements verläuft. Durch das Aufbiegen kann besonders einfach eine Kontaktierungsmöglichkeit geschaffen werden.The connection contact of the capacitor is particularly preferably passed through an opening in the element made of electrically conductive material or passed past the element made of electrically conductive material. In this way, the connection contact can be guided particularly easily from one side to the other side, while the length of the connection contact or connection pin can very easily expand under the influence of temperature. The connection contact of the capacitor can be electrically conductively connected to the element, in particular there at a free end, in particular at a bent-up section of the element. The bent section includes the bend itself (i.e., a curved area) and possibly. an adjoining, no longer curved area protruding from the rest of the element. It is also expedient if the connection contact of the capacitor runs at least in sections parallel to the bent section of the element. A contacting possibility can be created particularly easily by the bending.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das wenigstens eine Halbleiterbauelement wenigstens zwei Anschlusskontakte aufweist und wenn wenigstens einer der Anschlusskontakte mittels elektrisch-mechanischer Verbindung direkt auf dem Kühlkörper, insbesondere einer erhöhten Stelle des Kühlkörpers, befestigt ist, wobei der Kühlkörper elektrisch leitfähig ausgebildet ist. Der Kühlkörper trägt in den meisten Fällen das Massepotential, mit dem meistens ohnehin ein Anschlusskontakt des Halbeiterbauteils verbunden werden soll oder muss. In diesem Fall ist also möglich, das Element aus elektrisch leitfähigem Material bzw. den Kupferträger entfallen zu lassen und das Halbeiterbauteil direkt elektrisch-mechanisch mit dem Kühlkörper, z.B. durch Löten zu verbinden.Furthermore, it is preferred if the at least one semiconductor component has at least two connection contacts and if at least one of the connection contacts is fastened directly to the heat sink, in particular an elevated point of the heat sink, by means of an electrical-mechanical connection, the heat sink being designed to be electrically conductive. In most cases, the heat sink carries the ground potential, with which a connection contact of the semiconductor component should or must be connected anyway. In this case, it is possible to omit the element made of electrically conductive material or the copper carrier and to directly and mechanically connect the semiconductor component with the heat sink, e.g. to connect by soldering.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn wenigstens zwei der Anschlusskontakte auf jeweils einem Element aus elektrisch leitfähigem Material mittels elektrisch-mechanischer Verbindung befestigt sind, wobei die jeweiligen Elemente über eine elektrisch isolierende und wärmeleitende Schicht mit dem Kühlkörper verbunden sind. Damit können also beispielsweise zwei Anschlusskontakte auf die gleiche Weise angebunden werden.As an alternative or in addition, it is preferred if at least two of the connection contacts are each fastened to an element made of electrically conductive material by means of an electrical-mechanical connection, the respective elements being connected to the heat sink via an electrically insulating and heat-conducting layer. This means, for example, that two connection contacts can be connected in the same way.
Das wenigstens eine Halbleiterbauelement kann dabei vorzugsweise ein nicht eingehaustes (d.h. ein nacktes) Halbleiterbauelement umfassen (auch unter dem Begriff „bare die“ bekannt), bevorzugt ist es aber ebenso, wenn das wenigstens eine Halbleiterbauelement ein eingehaustes Halbleiterbauelement umfasst. Bei bislang üblichen Methoden mit beispielsweise Harzumgießung war die Verwendung von eingehausten Halbleiterbauelementen in der Regel nicht möglich. Dies ist nunmehr jedoch möglich, da die Anschlusskontakte des Halbleiterbauelements bei vorhandenem Gehäuse in aller Regel derart angeordnet sind (meist am Boden), dass sie entsprechend auf das Element bzw. Kupferelement aufgelötet bzw. damit elektrisch-mechanisch verbunden werden können. Damit kann die Variation der verwendbaren Halbleiterbauelemente deutlich erhöht werden. Durch beispielswiese das direkte Auflöten auf Kupfer und der mehr oder weniger beliebig wählbaren Dicke solcher Kupferelemente wird zugleich auch eine nötige Stabilität des Leistungsmoduls erreicht.The at least one semiconductor component can preferably comprise a non-housed (ie a bare) semiconductor component (also known under the term “bare die”), but it is also preferred if the at least one semiconductor component comprises a housed semiconductor component. In the case of previously customary methods, for example resin encapsulation, it was generally not possible to use enclosed semiconductor components. However, this is now possible since the connection contacts of the semiconductor component in the case of an existing housing are generally arranged (usually on the floor) in such a way that they can be soldered accordingly to the element or copper element or can thus be connected mechanically. The variation of the semiconductor components that can be used can thus be significantly increased. For example, the direct soldering to copper and the more or less arbitrary thickness of such copper elements also achieve the necessary stability of the power module.
Generell kann ein solches Leistungsmodul beispielsweise auch eine oder mehrere Leiterplatten umfassen, an welche bestimmte Anschlusskontakte der Halbleiterbauelemente angeschlossen sein können, insbesondere solche Anschlusskontakte, bei denen keine oder nur geringe Wärme entsteht. Dies ist beispielsweise für einen Gate-Anschluss eines MOSFET der Fall.In general, such a power module can also comprise, for example, one or more printed circuit boards to which certain connection contacts of the semiconductor components can be connected, in particular those connection contacts in which little or no heat is generated. This is the case, for example, for a gate connection of a MOSFET.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Inverter für eine elektrische Maschine, insbesondere eine motorisch und generatorisch betreibbare elektrische Maschine. Der Inverter weist dabei ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul auf, das insbesondere in Form einer oder mehrerer Halbbrücken ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich also auch eine entsprechende elektrische Maschine mit Inverter darstellen. Besonders geeignet ist die vorgeschlagene Lösung im Bereich der elektrifizierten Antriebsstränge, da hier in aller Regel besonders hohe Wärmeleistungen auftreten.The invention further relates to an inverter for an electrical machine, in particular an electrical machine that can be operated by motor and generator. The inverter has a power module according to the invention, which is designed in particular in the form of one or more half bridges. In this way, a corresponding electrical machine with an inverter can also be represented. The proposed solution is particularly suitable in the area of electrified drive trains, since particularly high heat outputs generally occur here.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls für einen Inverter einer elektrischen Maschine, welches Leistungsmodul einen Kondensator und einen Kühlkörper aufweist, auf dem ein Element aus elektrisch leitfähigem Material angeordnet und damit verbunden wird. Bevorzugt weist das Leistungsmodul auch wenigstens ein Halbleiterbauelement, welches wiederum wenigstens einen Anschlusskontakt aufweist. Dabei wird der Kondensator auf einer Seite des Elements aus elektrisch leitfähigem Materialeinen angeordnet wird, auf welcher Seite auch der Kühlkörper angeordnet wird, und ein Anschlusskontakt des Kondensators wird auf eine gegenüberliegende Seite des Elements aus elektrisch leitfähigem Material geführt und mit dem Element elektrisch leitend verbunden. Besonders bevorzugt wird das Leistungsmodul in Form einer oder mehrerer Halbbrücken ausgebildet und/oder für einen Inverter für eine als Generator und/der Motor betreibbare elektrische Maschine verwendet. Auf diese Weise kann also ein Inverter hergestellt werden, insbesondere auch eine elektrische Maschine mit einem solchen Inverter.The invention further relates to a method for producing a power module for an inverter of an electrical machine, the power module having a capacitor and a heat sink, on which an element made of electrically conductive material is arranged and connected to it. The power module preferably also has at least one semiconductor component, which in turn has at least one connection contact. The capacitor is arranged on one side of the element made of electrically conductive material, on which side the heat sink is also arranged, and a connection contact of the capacitor is led to an opposite side of the element made of electrically conductive material and connected to the element in an electrically conductive manner. The power module is particularly preferably designed in the form of one or more half bridges and / or used for an inverter for an electrical machine which can be operated as a generator and / or the motor. In this way, an inverter can be manufactured, in particular also an electrical machine with such an inverter.
Dabei kann also insbesondere ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul hergestellt werden. Insofern sei in Bezug auf Vorteile, besondere Ausgestaltungen sowie eine nähere Beschreibung auch auf obige Ausführungen zum Leistungsmodul verwiesen, die hier entsprechend gelten.In particular, a power module according to the invention can be manufactured. In this respect, with regard to advantages, special configurations and a more detailed description, reference is also made to the above statements on the power module, which apply here accordingly.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung aufweisend eine elektrische Maschine und einen daran angebauten Inverter mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Leistungsmodulen, insbesondere in einem Fahrzeug, z.B. als Fahrzeuggenerator, Startergenerator oder sog. Boost-Rekuperations-Maschine (
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawing.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt schematisch ein nicht erfindungsgemäßes Leistungsmodul in Schnittansicht.1 schematically shows a power module not according to the invention in a sectional view. -
2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul in einer bevorzugten Ausführungsform in Draufsicht.2nd schematically shows a power module according to the invention in a preferred embodiment in plan view. -
3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Draufsicht.3rd schematically shows a power module according to the invention in a further preferred embodiment in plan view. -
4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Schnittansicht.4th schematically shows a power module according to the invention in a further preferred embodiment in a sectional view. -
5 zeigt schematisch eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Inverter in einer bevorzugten Ausführungsform.5 schematically shows an electrical machine with an inverter according to the invention in a preferred embodiment.
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In
Das Halbleiterbauelement
Es versteht sich, dass weitere Kupferelemente bzw. Elemente aus elektrisch leitfähigem Material auf gleiche Weise mit einem entsprechenden (anderen) Anschlusskontakt des Halbleiterbauelements
Bei der Herstellung eines solchen Leistungsmoduls können dabei zunächst die Kupferelemente mittels des Wärmeleitklebers mit dem Kühlkörper verbunden werden. Denkbar ist hierzu auch, die einzelnen Kupferelemente bzw. Kupferbahnen aus einem Kupferpad, das auch als Ganzes mittels des Wärmeleitklebers mit dem Kühlkörper verbunden werden kann, herzustellen, beispielsweise durch Ausbilden geeigneter Zwischenräume.When producing such a power module, the copper elements can first be connected to the heat sink by means of the heat-conducting adhesive. It is also conceivable to produce the individual copper elements or copper tracks from a copper pad, which can also be connected as a whole to the heat sink using the heat-conducting adhesive, for example by forming suitable interspaces.
Anschießend kann das Halbeiterbauelement
In
Die Halbleiterbauelemente
Weiterhin ist zu sehen, dass jedes der Halbleiterbauelemente
Bei dem hier gezeigten Leistungsmodul
In
Jedes der beiden Halbleiterbauelemente
Weiterhin sind mehrere der Anschlusskontakte
Mehrere Anschlusskontakte
Die Kupferelemente
Weiterhin ist in dem links gezeigten Kupferelement
In
Das Leistungsmodul
Während bei dem links gezeigten Halbleiterbauelement
Die Kupferelemente
Weiterhin ist in dem links gezeigten Element bzw. Kupferelement
Der Unterschied zur Ausführungsform gemäß
In
Teil der elektrischen Maschine
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070165376A1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-07-19 | Norbert Bones | Three phase inverter power stage and assembly |
DE102011081283A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | Robert Bosch Gmbh | Capacitor with a heat sink |
DE102017223631A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Robert Bosch Gmbh | Inverter for an electric machine |
-
2018
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070165376A1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-07-19 | Norbert Bones | Three phase inverter power stage and assembly |
DE102011081283A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | Robert Bosch Gmbh | Capacitor with a heat sink |
DE102017223631A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Robert Bosch Gmbh | Inverter for an electric machine |
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