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In Fahrzeugen, die einen elektrischen Antrieb aufweisen, sind elektrische Maschinen vorgesehen, die als Traktionsmaschine oder als Startergenerator ausgebildet sind. Die zunehmende Leistung erfordert einen kompakten Aufbau und eine effiziente Wärmeabfuhr, wobei es eine Aufgabe ist, eine Möglichkeit aufzuzeigen, einen Inverter und eine Elektromotorvorrichtung entsprechend kompakt und mit guter Wärmeabfuhr auszugestalten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Ausführungsformen, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit der Beschreibung und der Figur.
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Es wird ein Inverter mit einem Leistungsschalterträger, einem Kondensatorträger und einer Kühleranordnung vorgeschlagen. Die Kühleranordnung befindet sich zwischen den Trägern, so dass die Wärme von beiden Trägern effizient abgeführt werden kann. Der Kondensatorträger und der Leistungsschalterträger sind an zwei entgegengesetzten Seiten der Kühleranordnung angeordnet. Die Träger sind wärmeübertragend mit der Kühleranordnung verbunden. Die Träger und die Kühleranordnung fluchten miteinander bzw. haben eine gemeinsame Mittelachse. Die Träger bzw. deren Bauelemente stoßen direkt oder über ein Wärmleitelement oder über eine Wärmeleitschicht an die Kühleranordnung an. Es kann ein Presssitz über die Träger bzw. deren Bauelemente vorgesehen sein, mittels dem diese an die Kühleranordnung angedrückt werden. Dadurch ergibt sich ein beidseitiger Wärmeübergang für die Kühleranordnung.
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Der Kondensatorträger umfasst eine Platine und kann als bestückte Platine realisiert sein. Der Kondensatorträger kann auf der zur Kühlanordnung weisenden Seite mit Kondensatorbauelementen bestückt sein (ggf. auch auf der anderen Seite). Die Kondensatorbauelemente stoßen an die Kühleranordnung an, vorzugsweise über eine elastische wärmeübertragende Schicht, die eingerichtet sein kann, den Presssitz für Bauelemente des Kondensatorträgers zu realisieren. Die Kondensatorbauelemente des Kondensatorträgers bilden vorzugsweise Kapazitäten der Zwischenkreiskapazität des Inverters.
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Der Leistungsschalterträger umfasst eine Platine und kann als bestückte Platine realisiert sein. Der Leistungsschalterträger kann auf der zur Kühlanordnung weisenden Seite mit Leistungshalbleiterschaltern bestückt sein (ggf. auch auf der anderen Seite). Alternativ oder zusätzlich können Leistungshalbleiterschaltern teilweise oder vollständig in dem Leistungsschalterträger eingelassen sein. Die Leistungshalbleiterschalter weisen Wärmeanbindungsflächen auf. Diese stoßen an die Kühleranordnung an, vorzugsweise über eine elastische wärmeübertragende Schicht, die eingerichtet sein kann, den Presssitz für Bauelemente des Leistungsschalterträgers zu realisieren. Die Leistungshalbleiterschalter des Leistungsschalterträgers bilden vorzugsweise Halbleiterschalter des Inverters, insbesondere Halbleiterschalter einer BnC-Brücke, wobei n der doppelten Anzahl der Phasen des Inverters entspricht. So kann der Inverter beispielsweise dreiphasig und vorzugsweise sechsphasig ausgestaltet sein, insbesondere mit einer B6C-Brücke oder mit einer B12C-Brücke. Der Inverter kann sechsphasiger Inverter, als dreiphasiger Inverter oder als Inverter mit zwei dreiphasigen Inverterschaltungen ausgebildet sein. Der Inverter kann beispielsweise eine oder mehrere sechsphasige Brückenschaltungen aufweisen oder kann eine oder mehrere dreiphasige Brückenschaltungen aufweisen, insbesondere zwei dreiphasige Brückenschaltungen. Es können eine änderbare (schaltbare oder festverdrahtete) Konfigurationsverbindungenvorgesehen sein, um die gleichen Brückenschaltungen als sechsphasigen oder als ein- oder mehrfachen dreiphasigen Inverter auszugestalten. Der Leistungsschalterträger kann ein oder mehrere Kondensatorbauelemente aufweisen, die Teil der Zwischenkreiskapazität des Inverters sind bzw. zusammen mit den Kondensatorbauelementen des Kondensatorträgers die Zwischenkreiskapazität des Inverters bilden. Die ein oder mehreren Kondensatorbauelemente des Leistungsschalterträgers sind insbesondere Keramikkondensatoren. Die Kondensatorbauelemente des Kondensatorträgers sind insbesondere Folienkondensatoren.
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Der Leistungsschalterträger und der Kondensatorträger sind durch die Kühleranordnung hindurch miteinander elektrisch verbunden. Die Kühleranordnung umfasst hierzu ein oder mehrere durchgehende Öffnungen. Durch jede Öffnung erstreckt sich ein Verbindungselement. Das Verbindungselement ist elektrisch leitend. Das Verbindungselement umfasst an einem und vorzugsweise allen beiden Enden ein oder vorzugsweise mehrere Stifte. Das Verbindungselement ist in den Leistungsschalterträger und vorzugsweise auch in den Kondensatorträger eingepresst. Hierbei sind die ein oder mehreren Pins in dem betreffenden Träger eingepresst. Die Pins erstrecken sich teilweise und vorzugsweise vollständig durch den betreffenden Träger. Vorzugsweise sind pro Phase des Inverters zwei individuelle Verbindungselemente vorgesehen. Ist der Inverter sechsphasig ausgestaltet, so sind vorzugsweise sechs Verbindungselemente vorgesehen, die den Leistungsschalterträger mit dem Kondensatorträger verbinden.
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Der Leistungsschalterträger und der Kondensatorträger bilden zusammen ein Inverter-Leistungsteil. Das Inverter-Leistungsteil umfasst eine Zwischenkreiskapazität und eine damit verbundene steuerbare Brückenschaltung mit Leistungsschaltern. Die Zwischenkreiskapazität ist an einer Gleichspannungsseite via Brückenschaltung angeschlossen. Auf der Wechselstromseite des Inverters bestehen Phasenanschlüsse. Der Kondensatorträger weist zumindest einen Teil der Zwischenkreiskondensatorbauelemente auf. Die Bauelemente des Kondensatorträgers bilden somit einen Teil der Zwischenkreiskapazität oder bilden zusammen die Zwischenkreiskapazität. Wie erwähnt kann der Leistungsschalterträger ebenso Kapazitäten aufweisen, vorzugsweise Keramikkondensatoren, die zusammen mit den Kondensatorbauelementen des Kondensatorträgers die Zwischenkreiskapazität bilden. Die Kondensatoren des Kondensatorträgers und ggf. des Leistungsschalterträgers, die die Zwischenkreiskapazität bilden, sind parallel miteinander verbunden. Die Zwischenkreiskondensatorbauelemente können sich somit ausschließlich auf dem Kondensatorträger befinden, oder können auf dem Kondensatorträger und auf dem Leistungsschalterträger vorgesehen sein. Die Kondensatorbauelemente aus dem Kondensatorträger sind vorzugsweise Folienkondensatoren. Die Kondensatorbauelemente, die ggf. auf dem Leistungsschalter sind, sind vorzugsweise keramische Kondensatoren. Die Zwischenkreiskondensatorbauelemente des Kondensatorträgers bilden einen Teil der Zwischenkreiskapazität des Inverter-Leistungsteils oder (falls keine Kondensatoren der Zwischenkreiskapazität auf dem Leistungsschalterträger sind) die Zwischenkreiskapazität vollständig aus.
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Der Leistungsschalterträger weist Leistungsschalter des Inverter-Leistungsteils auf, insbesondere Halbleiterschalter bzw. Schaltelemente, die die Brückenschaltung des Inverter-Leistungsteils und somit des Inverters bilden. Neben dem Inverter-Leistungsteil umfasst der Inverter vorzugsweise auch einen Steuerteil. Die Leistungsschalter des Leistungsschalterträgers sind Halbleiterbauelemente, insbesondere Leistungshalbleiterbauelemente. Die Leistungsschalter des Leistungsschalterträgers können als MOSFETs oder als IGBTs ausgebildet sein, und können allgemein als Transistoren realisiert werden. Die Leistungsschalter sind insbesondere als sogenannte „Bare-Dies“ realisiert, d.h. als ungehäuste Halbleiterchips. Die Leistungsschalter können teilweise oder vollständig in einem Substrat bzw. in einer Platine des Leistungsschalterträgers eingebettet sein. Alternativ oder in Kombination hiermit können Leistungsschalter auf einer Oberfläche des Substrats (bzw. der Platine) oder auf beiden Oberflächen des Substrats (bzw. der Platine) angeordnet sein. Mit anderen Worten kann der Leistungsschalterträger bzw. deren Platine oder Substrat einseitig oder beidseitig mit den Leistungsschaltern (etwa mittels SMT) bestückt sein.
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Der Inverter kann ferner einen Steuerungsträger umfassen. Der Steuerungsträger ist vorzugsweise an der Seite des Leistungsschalterträgers angeordnet, die der Kühleranordnung abgewandt ist. Somit ist der Leistungsschalterträger zwischen dem Steuerungsträger und der Kühleranordnung vorgesehen. Der Steuerungsträger weist eine Steuerschaltung auf, die mit den Leistungsschaltern des Leistungsschalterträgers ansteuernd verbunden ist. Die Steuerschaltung ist ausgebildet, die Leistungsschalter gemäß einem Inverterbetrieb anzusteuern. Im Inverterbetrieb erzeugen die Leistungsschalter einen Drehstrom an der Wechselstromseite des Inverters bzw. an den Phasenanschlüssen des Inverters.
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Der Steuerungsschalter ist vorzugsweise über einen Steuerungsrahmen mit dem Leistungsträgerschalter verbunden. Der Steuerungsträger ist vorzugsweise in dem Steuerungsrahmen vorgesehen und wird von diesem gehalten. Der Steuerungsträger kann mechanisch mit der Kühleranordnung verbunden sein, mit der auch der Leistungsschalterträger verbunden ist. Dadurch ist der Leistungsschalterträger mit dem Steuerungsträger über den Steuerungsrahmen und der Kühleranordnung mechanisch verbunden. Ein Drehgeber kann auf dem Steuerungsträger montiert sein, vorzugsweise in der Mitte des Steuerungsträgers. Ferner kann der Steuerungsträger Öffnungen umfassen, durch die sich hindurch Verbindungselemente erstrecken. Dadurch können Phasenanschlüsse des Leistungsschalterträgers durch den Steuerungsträger hindurch herausgeführt werden, insbesondere zum Anschluss der elektrischen Maschine.
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Der Inverter kann ferner einen Deckel aufweisen. Dieser ist auf der Innenseite des Kondensatorträgers vorgesehen, die der Kühlanordnung entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten befindet sich zwischen dem Deckel bzw. einem Bodenabschnitt hiervon und der Kühlanordnung der Kondensatorträger. Der Deckel kann einen Bodenabschnitt und Seitenabschnitte aufweisen und somit einen Hohlraum bilden. Der Hohlraum wird vorzugsweise von der Kühlanordnung abgeschlossen. Der Deckel ist insbesondere thermisch leitend mit der Kühlanordnung verbunden. Der Deckel kann einen Bodenabschnitt aufweisen, der thermisch mit Kondensatoren des Kondensatorträgers verbunden ist, insbesondere durch direkten körperlichen Kontakt oder durch eine elastische, thermisch leitende Schicht, mittels der der Deckel bzw. dessen Bodenabschnitt auf die Kondensatoren aufgedrückt wird. Dies betrifft insbesondere Kondensatoren, die auf der Seite des Kondensatorträgers montiert sind, dem Leistungsschalterträger abgewandt ist. Der Kondensatorträger kann somit beidseitig mit Kondensatoren bestückt sein, die die Zwischenkreiskapazität vollständig oder teilweise ausbilden. Die Kondensatoren auf einer Seite werden von dem Bodenabschnitt des Deckels gekühlt, da dieser thermisch leitend mit der Kühlanordnung verbunden ist. Die Kondensatoren auf der anderen Seite des Kondensatorträgers, das heißt auf der zum Leistungsschalterträger zugewandten Seite, werden von der Kühlanordnung gekühlt und sind mit dieser thermisch gekoppelt. Der Bodenabschnitt des Deckels ist über die Seitenwände thermisch mit der Kühlanordnung verbunden. Kondensatoren des Kondensatorträgers, die an den Deckel anstoßen (entweder direkt oder über eine thermisch leitende Schicht) können dadurch Wärme über den Deckel an die Kühlanordnung abgeben. Der Deckel umgreift den Kondensatorträger vorzugsweise vollständig. Der Deckel weist einen Hohlraum auf, in dem der Kondensatorträger vorgesehen ist, wobei dieser Hohlraum von der Kühlanordnung abgeschlossen wird.
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Der Leistungsschalterträger, der Kondensatorträger und die Kühlanordnung sind nacheinander (in einer gemeinsamen axialen Richtung) nacheinander angeordnet und fluchten vorzugsweise miteinander. Vorzugsweise fluchtet auch der Steuerungsträger mit dem Leistungsschalterträger. Die genannten Träger können eine gemeinsame Mittelachse aufweisen. Die Kühleranordnung weist ein Kühlergehäuse und einen Kühlerdeckel auf. Auf einer Seite des Kühlergehäuses können Vertiefungen vorgesehen sein. Der Kühlerdeckel ist auf dieser Seite des Kühlgehäuses befestigt. Es ergibt sich ein geschlossener Hohlraum, wobei die Vertiefungen einen Kühlkanal bilden. Alternativ ist die Kühleranordnung einteilig ausgebildet und weist einen geschlossenen Kühlkanal auf.
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Das Kühlergehäuse umfasst Seitenwände und einen sich daran anschließenden Bodenabschnitt. Der Bodenabschnitt fluchtet vorzugsweise mit dem Leistungsschalterträger. Der Bodenabschnitt weist vorzugsweise die Seite des Kühlergehäuses auf, in der die Vertiefungen vorgesehen sind. Das Kühlergehäuse umgreift einen zu einer Seite offenen Hohlraum, in dem sich vorzugsweise der Leistungsschalterträger befindet. Auch der Steuerungsträger kann sich innerhalb dieses Hohlraums befinden. Aus dem Hohlraum können sich Phasenanschlüsse hinauserstrecken, nämlich zur offenen Seite des Hohlraums und über diese hinaus, insbesondere zum Anschluss der elektrischen Maschine. Die Phasenanschlüsse erstrecken sich durch den Steuerungsträger hindurch und sind auf dem Leistungsschalterträger befestigt, insbesondere auf der Seite des Leistungsschalterträgers, der der Kühleranordnung bzw. dessen Bodenabschnitt entgegengesetzt ist. Die Phasenanschlüsse erstrecken sich in eine Richtung, die der Richtung entspricht, in der die Träger nacheinander angeordnet sind. Die Phasenanschlüsse können jeweils ein Kontaktelement aufweisen, das auf dem Leistungsschalterträger (oder einem Schalterbauelement hiervon) aufgelötet ist, sowie ein Zuführungselement. Das Zuführungselement erstreckt sich durch den Steuerungsträger hindurch. Das Zuführungselement ist auf das Kontaktelement aufgepresst bzw. es besteht eine Einpressverbindung zwischen dem Kontaktelement und Zuführungselement. Das Zuführungselement ist vorzugsweise L-förmig, wobei ein erster Abschnitt parallel zu dem Kontaktelement verläuft, und ein zweiter, hierzu gewinkelter Abschnitt sich zu einer Seite des Inverters erstreckt, insbesondere zu einer elektrischen Maschine.
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Es wird ferner eine Elektromotorvorrichtung beschrieben, die ein wie hier erwähnten Inverter umfasst. Die Elektromotorvorrichtung ist mit einer elektrischen Maschine ausgestattet. Der Inverter und ein Stator der elektrischen Maschine fluchten miteinander. Die elektrische Maschine und insbesondere deren Stator sind auf der Seite des Leistungsschalterträgers bzw. des Steuerungsträgers vorgesehen, die der Kühleranordnung abgewandt ist. Die elektrische Maschine ist an der Seite der Kühleranordnung vorgesehen, an der der Hohlraum geöffnet ist. Die elektrische Maschine schließt den Hohlraum ab. Die Phasenverbindungen erstrecken sich von dem Leistungsschalterträger bis zu Anschlüssen der elektrischen Maschine, insbesondere bis zum Stator und vorzugsweise bis zu den Statoranschlüssen der elektrischen Maschine und sind mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden.
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Die elektrische Maschine schließt sich an derjenigen Seite des Inverters an, an welcher sich der Leistungsschalterträger befindet.
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Die Kühleranordnung kann ferner Anschlüsse zum Anschluss eines Kühlkreislaufs umfassen. Hierbei ist der Kühlkanal der Kühleranordnung fluidtechnisch mit den Anschlüssen verbunden. Zudem kann der Inverter eine elektrische Schnittstelle aufweisen, die sich an einer Seitenwand des Inverters befindet. Die Schnittstelle kann als Steckverbinderelement ausgestaltet sein.
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Die hier genannten Träger umfassen vorzugsweise eine Platine, die bestückt ist. Der Leistungsschalterträger kann eine Platine aufweisen, die ein- und vorzugsweise beidseitig mit Leistungsschaltern bestückt ist, und die ferner Kondensatorbauelement aufweisen kann. Der Kondensatorträger kann ebenso eine Platine umfassen, die ein- und vorzugsweise beidseitig mit Kondensatorbauelementen bestückt ist. Der Steuerungsträger kann vorzugsweise eine Platine umfassen, die mit Bauelementen einer Steuerschaltung bestückt ist.
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Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des hier beschriebenen Inverters sowie Symbolhaft eine daran anschließbare elektrische Maschine zur Ausbildung einer Elektromotorvorrichtung.
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In der 1 zeigt die Schnittdarstellung des Inverters I einen Leistungsschalterträger LT mit Leistungsschaltern, von denen nur ein Leistungsschalter T symbolhaft dargestellt ist. In der Schnittebene kann eine Mittelachse des Inverters I und ggf. auch der elektrischen Maschine EM liegen. Der Leistungsschalter T ist in der Platine des Leistungsschalterträgers eingebettet. Der Leistungsschalterträger LT umfasst die Platine. Es können auch Transistoren auf einer Seite oder auf beiden, entgegengesetzten Seiten des Leistungsschalterträgers angeordnet sein. Ferner ist ein Kondensatorträger ZT vorgesehen, auf dem Kondensatoren C1, C2 montiert sind. Die Kondensatoren C1, C2 sind beidseitig auf einer Platine des Kondensatorträgers ZT montiert.
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Eine Kühleranordnung KO des Inverters umfasst einen Kühlerdeckel KD und ein Kühlergehäuse KG. Der Kühlerdeckel KD ist auf dem Kühlergehäuse KG angeordnet. Auf der Seite des Kühlergehäuses KG auf dem der Deckel KG befestigt ist, sind Ausnehmungen vorgesehen, die einen Kühlkanal KK bilden. Dieser ist durch den Kühlerdeckel KD abgeschlossen, da der Kühlerdeckel abdichtend mit dem Kühlergehäuse KG verbunden ist. Auf der Seite des Kühlergehäuses, die dem Kühlerdeckel abgewandt sind erstreckt sich eine Seitenwand SW. Die Seitenwand SW erstreckt sich in eine Richtung, die von dem Kühlerdeckel KD wegführt. Der Kühlerdeckel ist auf einem Bodenabschnitt BA des Kühlergehäuses vorgesehen, von dem sich die Seitenwand SW wegerstreckt. Die Kühl... sind somit in dem Bodenabschnitt BA vorgesehen. Die sich von dem Bodenabschnitt BA wegerstreckende Seitenwand umgreift einen ersten, offenen Hohlraum HH1. Der Leistungsschalterträger LT befindet sich in diesem Hohlraum und ist auf dem Bodenabschnitt BA des Kühlergehäuses KG angeordnet, insbesondere auf der Seite des Bodenabschnitts BA, der entgegengesetzt ist zu der Seite, auf der sich der Kühlerdeckel KD befindet. Der Kühlerdeckel KD und das Kühlergehäuse KG bilden zusammen die Kühleranordnung KO.
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Der Inverter I umfasst ferner einen Steuerungsträger ST und trägt eine symbolisch dargestellte Steuerschaltung SS. Der Steuerungsträger ST ist mit dem Leistungsschalterträger LT verbunden, insbesondere mit Steuereingängen der Leistungsschalter, von denen nur der Transistor T als ein Beispiel symbolisch dargestellt ist. Der Steuerungsträger ST wird (wie auch der Leistungsschalterträger LT) von der Seitenwand SW des Kühlergehäuses KG umgriffen. Der Steuerungsträger ST ist hierbei auf einer Seite des Leistungsschalterträgers LT vorgesehen, die dem Bodenabschnitt BA der Kühleranordnung KO ist.
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Es führen Phasenverbindungen von dem Leistungsschalterträger LT durch den Steuerungsträger ST hindurch. Aufgrund der Schnittdarstellung, die nur eine Hälfte des Inverters zeigt, sind nur die Phasenverbindungen P1, P2 und P3 dargestellt, nämlich die Phasenverbindungen der hinteren, dargestellten Inverterhälfte. Die dargestellte Inverterhälfte befindet sich unterhalb der Zeichenebene. Es bestehen in dem dargestellten Beispiel noch weitere 3 Phasenverbindungen der nicht dargestellten Inverterhälfte, die sich oberhalb der Zeichenebene befindet. Die Phasenverbindungen P1 bis P3 gehen über eine gedachte Fläche hinaus, die die Seitenwände SW der Kühleranordnung KO abschließt, das heißt über die Endebene hinaus, die durch die Endflächen der Seitenwand SW gehen. Mit anderen Worten erstrecken sich die Phasenverbindungen, von denen die Phasenverbindungen P1 bis P3 zeichnerisch dargestellt sind, über die Seite des Inverters I hinaus, an der sich die elektrische Maschine EM anschließt. In der 1 ist diese Seite bzw. die Fläche, an der der Inverter I (bis auf Teile der Phasenverbindungen) endet, mit einer gestrichelten Linie symbolhaft dargestellt. In dem Steuerungsträger ST sind Ausnehmungen, durch die sich die Phasenverbindungen P1 - P3 hindurch erstrecken. Die Phasenverbindungen umfassen Kontaktelemente KE, die auf den Leistungsschalterträger LT aufgelötet sind oder auf andere Weise montiert sind. Jeweils eine Phasenverbindung umfasst ein (individuelles) Kontaktelement. Ferner umfassen die Phasenverbindungen (insbesondere die dargestellten Phasenverbindungen P1 bis P3) Zuführungselemente ZE, die einen gewinkelten Verlauf haben.
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Ein erster Abschnitt der Zuführungselemente ZE ist mit den Kontaktelementen verbunden und verläuft entlang einer Oberfläche des betreffenden Kontaktelements KE. Ein weiterer Abschnitt erstreckt sich von dem Leistungsschalterträger LT weg und insbesondere durch Ausnehmungen in dem Steuerungsträger ST hindurch bis zur elektrischen Maschine EM. Die dargestellten Phasenverbinder sind L-förmig mit einem Knick von 90°. Die Phasenverbindung erstreckt sich entlang der normalen des Leistungsschalterträgers LT und somit auch parallel zu den Seitenwänden der Kühleranordnung KO.
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Der Kondensatorträger ZT und der Leistungsschalterträger LT befinden sich auf unterschiedlichen Seiten des Kühlerdeckels bzw. des Bodenabschnitts BA des Kühlergehäuses KG. Die Kondensatorbauelemente C1, welche sich auf der von der Kühleranordnung KO wegweisenden Seite des Kondensatorträgers CT befinden werden gekühlt von einem Deckel D des Inverters. Dieser umfasst einen Bodenabschnitt BA' und Seitenwände SW'. Die Kondensatoren C1 sind thermisch an den Bodenabschnitt BA des Deckels D und somit an den Deckel D selbst gekoppelt, insbesondere indem deren Oberseiten an den Bodenabschnitt BA' des Deckels D anstoßen. Die auf entgegengesetzter Seite montierten Kondensatoren C2 stoßen an den Bodenabschnitt BA der Kühleranordnung KO an und werden somit über die Kühleranordnung KO gekühlt. Hierbei ist eine elastische, thermisch leitende Schicht TS vorgesehen, die zwischen Kopfseiten der Kondensatoren C2 und dem Kühldeckel KD bzw. der Kühleranordnung KO vorgesehen ist. Die Schicht TS ist elastisch, sodass zwischen den Kondensatoren C2 und der Kühleranordnung KO Presssitz besteht. Die Kondensatoren C1 werden über den Bodenabschnitt BA' des Deckels D und über die Seitenwände SW' entfernt, da die Seitenwände SW' eine Verbindung zwischen dem Bodenabschnitt BA' und der Kühleranordnung KO herstellen. Hierbei stößt die Stirnfläche der Seitenwände SW' auf den Kühlerdeckel KD der Kühleranordnung KO. Der Kondensatorträger ZT ist beidseitig bestückt, wobei auch einseitig bestückte Kondensatorträger verwendet werden können, etwa Kondensatorträger, die auf der Seite des Deckels D des Inverters I oder auf der entgegengesetzten Seite bestückt sind.
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Der Kühlkanal KK erstreckt sich oberhalb des symbolhaft dargestellten Transistors T (stellvertretend für mehrere Transistoren bzw. Leistungsschalter), sodass diese direkt durch den Leistungsschalterträger LT hindurch entwärmt werden. Auch die Kondensatoren C2 sind oberhalb des Kühlkanals KK vorgesehen. Somit sind die Kondensatoren C2 und der Transistor T (stellvertretend für mehrere Transistoren bzw. Leistungsschalter) nicht gegenüber dem Kühlkanal KK seitlich versetzt, sodass sich eine direkte, durch die betreffenden Träger bzw. den Kühlerdeckel KD hindurchführende Entwärmung ergibt.
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Die Kondensatoren C1, C2 sind elektrisch über Verbindungselemente VE mit dem Leistungsschalterträger LT verbunden. Die Verbindungselemente VE erstrecken sich von dem Kondensatorträger ZT zum Leistungsschalterträger LT. Die Verbindungselemente umfassen einen leitenden Körper, von dem aus zu beiden Seiten Pingruppen abstehen, die durch den Kondensatorträger auf einer Seite und durch den Leistungsschalterträger LT auf entgegengesetzter Seite hindurchgehen. Die Pingruppen umfassen bzw. Stifte, die federnd ausgebildet sind, insbesondere in axialer Richtung federnd, sodass sich ein Presssitz zwischen Verbindungselementen und den Trägern ergibt, insbesondere zwischen den Stiften bzw. Pins der Verbindungselemente und den jeweiligen Platinen der Träger ZT und LT. Die Verbindungselemente VE erstrecken sich durch den Deckel KD und den Bodenabschnitt BA des Kühlergehäuses KG hindurch. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen sind die elektrisch leitenden Abschnitte der Verbindungselemente VE mit einem Isolator ummantelt, sodass in radialer Richtung gesehen zwischen den leitenden Abschnitten der Verbindungselemente und der Kühleranordnung durchgehend eine Isolationsschicht vorgesehen ist. Die Verbindungselemente VE liegen zur Übertragung eines positiven und eines negativen Potentials zwischen dem Leistungsschalterträgers LT und dem Kondensatorträger ZT. Die Verbindungselemente sind somit in zwei Gruppen aufgeteilt, wobei jede Gruppe ein von zwei Potentialen überträgt. Die Verbindungselemente sind entlang eines Kreises angeordnet, insbesondere äquidistant.
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Ferner sind vorzugsweise auch auf dem Leistungsschalterträger Kondensatoren CC vorgesehen. Der Leistungsschalterträger kann einseitig oder doppelseitig mit Kondensatoren bestückt sein, insbesondere auf einer Seite, die auch mit Leistungsschaltern bzw. Transistoren bestückt ist. Es ist möglich, dass auch Kondensatoren in der Platine des Leistungsschalterträgers eingebettet sind. Kondensatoren CC des Leistungsschalterträgers sind vorzugsweise mit einer Gleichstromseite der Brückenschaltung verbunden, die von dem Leistungsschalterträger LT gebildet wird. Die Kondensatoren CC des Leistungsschalterträgers sind vorzugsweise als keramische Kondensatoren ausgebildet. Die dargestellten Kondensatoren CC sind auf der Seite des Leistungsschalterträgers montiert, die von dem Kühlerdeckel KD abgewandt ist.
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Die auf dem Leistungsschalterträger LT vorgesehenen Kondensatoren sind vorzugsweise neben den dort befindlichen Transistoren angeordnet, sodass sich kurze Verbindungswege ergeben. Diese Kondensatoren bilden zusammen mit den Kondensatoren C1 und C2 die Zwischenkreiskapazität des Inverters.
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Der Steuerungsträger umfasst zudem einen symbolhaft dargestellten Drehgeber GG, der sich vorzugsweise in der Mitte des Steuerungsträgers ST und somit in der Mitte der (umlaufenden) Seitenwand SW bzw. dessen umlaufende oder einbeschriebene Kontur befindet. Der Drehgeber ist auf der Platine des Steuerungsträgers montiert. Eine Welle einer angeschlossenen elektrischen Maschine EM kann mechanisch mit dem Drehgeber verbunden sein, so dass der Drehgeber DG die Drehung der Welle der elektrischen Maschine EM erfassen kann. Eine Mittelachse des Inverters I geht durch den Drehgeber DG (insbesondere durch einen bewegungssensitiven Bereich hiervon) hindurch.
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In dem Kühlergehäuse KG sind wie erwähnt der Steuerungsträger ST und der Leistungsschalterträger LT angeordnet. Diese fluchten miteinander und haben vorzugsweise den gleichen Umriss, wobei auch die Umrisse miteinander fluchten (entlang der Mittelachse des Inverters I gesehen) . Auch der jenseits des Kühlerdeckels KD angeordnete Kondensatorträger ZT ist entlang der gleichen Mittelachse (insbesondere die Mittelachse des Inverters) wie der Leistungsschalterträger LT angeordnet. Der Kondensatorträger ZT ist bezogen auf die Mittelachse des Inverters I nicht seitlich zu dem Leistungsschalterträger LT versetzt. Die Seitenwand SW' des Deckels D des Inverters I und die Seitenwand SW der Kühleranordnung KO haben eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form, wobei seitliche Einbuchtungen, etwa zur Zuführung zum Kühlkanal, bei dieser Betrachtung der zylindrischen Form nicht berücksichtigt sind. Ferner ist zu erkennen, dass der Kühlkanal und somit der Bodenabschnitt des Kühlergehäuses KG der Kühleranordnung KO eine Ringform aufweist, wobei der innere, freie Abschnitt des Rings teilweise von Verbindungselementen VE belegt ist. Durch das Innere des Rings erstrecken sich somit Verbindungselemente VE. Es können sich jedoch auch Abschnitte des Kühlerdeckels und des Bodenabschnitts BA des Kühlergehäuses KG in das Innere des Rings hineinerstrecken. Der Kühlkanal erstreckt sich durch den Ring hindurch (d.h. entlang des Radialverlaufs des Rings), wobei dieser Ring von dem Bodenabschnitt BA gebildet wird. Zu beiden Seiten des Kühlkanals befinden sich Komponenten des Inverters, insbesondere Kondensatoren C2 und Transistoren.
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Es können wie dargestellt Transistoren vorgesehen sein, die direkt an den Abschnitt des Kühlergehäuses KG anstoßen, durch der der Kühlkanal KK verläuft, d.h. die nicht seitlich zu dem Kühlkanal KK versetzt sind. Zudem kann vorgesehen sein, dass der Leistungsschalterträger LT nur einseitig mit Leistungsschaltern bestückt ist, insbesondere auf der Seite, die zum Bodenabschnitt BA hinweist. Der Kühlkanal KK erstreckt sich innerhalb eines Rings, der von dem Bodenabschnitt BA der Kühleranordnung KO gebildet wird. Es kann auch ein Teil des Bodenabschnitts, hier mittig dargestellt, in das Innere des Rings hineinragen, insbesondere um die Verbindungselemente VE seitlich zu stabilisieren. Die Verbindungselemente VE zwischen dem Kondensatorträger ZT und dem Leistungsschalterträger LT sind vorzugsweise im Presssitz in dem Bodenabschnitt BA des Kühlerdeckels KD eingesteckt.
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Ferner ist eine (elektrische) Anschlussschnittstelle A dargestellt, die sich seitlich an die Seitenwand SW der Kühleranordnung KO anschließt. Zudem ist ein Zugang Z dargestellt, der zu dem Kühlkanal KK führt. Da der Zugang senkrecht zum Kühlerdeckel KD verläuft, befindet sich an dieser Stelle in der Seitenwand SW' des Deckels D des Inverters I eine Einbuchtung, um einen Zugriff zum Zugang Z zu ermöglichen.
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Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des hier dargestellten Inverters im Folgenden dargelegt, wobei die Zuordnung zu den Bezugszeichen optional ist. Zunächst wird eine Kühleranordnung KO vorgesehen, sowie ein Leistungsschalterträger LT und ein Kondensatorträger ZT. Die beiden Träger werden von entgegengesetzten Seiten des Bodenabschnitts BA der Kühleranordnung KO aus zusammengeführt, wobei Verbindungselemente VE bei diesem Zusammenführen jeweils Presssitze mit den beiden Trägern ZT und LT herstellen. Es werden Phasenverbindungen (insbesondere die dargestellten Phasenverbindungen P1 bis P3) an dem Leistungsschalterträger befestigt, vorzugsweise vor dem Verbinden des Leistungsschalterträgers LT mit dem Kondensatorträger ZT mit Hilfe der Verbindungselemente VE. Zudem wird ein Deckel D des Inverters I auf der Kühleranordnung KO befestigt, insbesondere nach dem Verbinden des Kondensatorträgers ZT mit dem Leistungsschalterträger LT mittels der Verbindungselemente VE. Hierzu kann eine Schraubverbindung verwendet werden. Nachdem die Phasenverbindungen (insbesondere die dargestellten Phasenverbindungen P1 bis P3) über die Seitenwand SW der Kühleranordnung KO hinausstehen, kann eine elektrische Maschine an dem Inverter I befestigt werden und die Phasenverbindungen des Inverters I können mit entsprechenden Anschlüssen der elektrischen Maschine EM elektrisch verbunden werden. Wird der letzte Schritt ausgeführt, dann ergibt sich die Elektromotorvorrichtung, wie sie hierin beschrieben ist. Durch das Befestigen des Kondensatorträgers ZT ergibt sich eine thermische Verbindung zwischen den Kondensatoren C2 und der Kühleranordnung KO. Die Kondensatoren C2 sind hierbei diejenigen, die auf dem Kondensatorträger ZT befestigt sind und zur Kühleranordnung KO hinweisen. Die Länge der Verbindungselemente VE ist daher derart gewählt, dass die auf dem Kondensatorträger ZT befestigten Kondensatorelemente C2 an die Kühleranordnung anstoßen, wenn die Verbindungselemente montiert sind. Bei Befestigen des Deckels ergibt sich eine thermische Verbindung zwischen den Kondensatoren C1 und dem Deckel. Auch hier sind die Kondensatoren C1 und der Deckel derart dimensioniert, dass sich eine direkte körperliche Anordnung der Kondensatoren C1 an den Deckel D ergibt.
