-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul für elektrische Antriebe sowie einen Traktionsumrichter umfassend ein Leistungsmodul.
-
Mit derartigen Leistungselektroniken wird in der Regel eine 3-phasige Elektromaschine für Traktionsantriebe (EV, HEV der PHEVs) angesteuert. Eine spezielle Ausführungsform der Elektromaschine ist dabei die sogenannte fremderregte Synchronmaschine. Dieser Maschinentyp kommt im Gegensatz zur permanenterregten Synchronmaschine ohne Magnetmaterialien auf einem Rotor aus und erzeugt durch eine bestromte Wicklung im Rotor das Rotormagnetfeld. Dies bringt zusätzliche Freiheitsgrade bei der Regelung und der Auslegung der elektrischen Maschine, wodurch Wirkungsgrad- und Performancesteigerungen erreicht werden können.
-
Die Bestromung einer Rotorwicklung erfolgt nach aktuellem Stand der Technik über Schleifring-Kontakte. Die Ansteuerung der Rotorwicklung muss dabei über einen zusätzlichen leistungselektronischen DC/DC-Wandler erfolgen, welcher üblicherweise im Hauptumrichter bzw. Traktionsumrichter integriert ist. Dieser DC/DC-Wandler (Erregerschaltung) erzeugt aus einer Hochvolt-Spannung (HV-Spannung) eine einstellbare Spannung.
-
Aus dem Dokument
DE 10 2018 205 991 A1 sind ein Leistungsmodul und eine Leistungsumrichtervorrichtung, insbesondere für einen Elektromotor eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, bekannt. Die Leistungsumrichtervorrichtung weist eine Hauptumrichterschaltung mit dem Leistungsmodul und eine zum Steuern und/oder Regeln der Hauptumrichterschaltung dienende Steuer- und/oder Regelschaltung sowie eine Treiberschaltung auf, wobei das Leistungsmodul auf einer Wärmesenke bzw. Wärmeabführplatte angeordnet ist.
-
Aus dem Dokument
DE 10 2017 118 913 A1 ist ein Leistungshalbleiter mit einem Shunt-Widerstand bekannt. Ein in einer Mold-Masse gekapseltes Leistungshalbleitermodul umfasst einen für elektrische Messfunktionen vorgesehenen Shunt-Widerstand mit zwei Abtastverbindungen.
-
Aus dem Dokument
RU 21 23 754 C1 ist ein Induktor-Elektromotor mit einem Umrichter bekannt. Der Umrichter weist zwei Module auf, wovon ein erstes Modul als Ankerkreis und ein zweites Modul als Erregerschaltung ausgeführt ist.
-
Aus dem Dokument
US 2018 / 0034385 A1 sind ein Verfahren und ein modulares System zum Zusammenbauen einer Stromversorgungssystemarchitektur bekannt, umfassend ein Gleichstrom-(DC)-Ausgangsmodul mit einem ersten Gleichstromeingang und einem Gleichstromausgang, ein gemeinsames Leistungsmodul mit einem Gleichstromeingang/-ausgang und einem Wechselstrom-(AC-)Eingang/Ausgang, ein AC-Ausgangsmodul mit einem AC-Eingang und einem ersten AC-Ausgang und ein Erregerleistungsmodul mit einem zweiten DC-Eingang und einem zweiten AC-Ausgang.
-
Aus dem Dokument
DE 10 2017 118 200 A1 ist eine mit einer Steuerungseinrichtung integrierte rotierende elektrische Maschine bekannt, die mit einer Steuerungseinrichtung ausgestattet ist.
-
Aus dem Dokument
DE 10 2015 219 476 A1 ist eine rotierende elektrische Maschine mit integriertem Inverter bekannt, die Glättungskondensatoren enthält, die parallel mit Invertern und einem Feldmodul verbunden sind.
-
Aus dem Dokument
DE 10 2014 114 122 A1 ist eine drehende elektrische Maschine bekannt, die an einem Fahrzeug befestigt ist, die eine um einen Rotor gewickelte Feldwicklung zum Magnetisieren eines Feldpols des Rotors, eine Statorwicklung zum Erzeugen einer Wechselspannung gemäß einem durch den Feldpol erzeugten Drehfeld, einen Leistungswandler zum Umwandeln der Wechselspannung in eine Gleichspannung und Ausgeben der Gleichspannung durch eine mit einem Ausgangsanschluss davon verbundene erste Leistungs-Zuführungsleitung, und einen Lastabfall-Handhabungsabschnitt zum Durchführen eines Lastabfall-Schutzbetriebs enthält.
-
Aus dem Dokument
DE 11 2014 004 930 B4 ist ein Kühlkörper bekannt, der Folgendes umfasst: einen Körper mit einem Anschlussende, einem Rücklaufende in gegenüberliegender Beziehung zu dem Anschlussende, und eine Wärmeübertragungsfläche, die sich entlang einer Längsachse (LA) zwischen dem Anschlussende und dem Rücklaufende erstreckt, wobei der Körper einen schlangenförmigen Fluiddurchgang im Inneren des Körpers definiert, wobei der schlangenförmige Fluiddurchgang einen Durchgangseinlass und einen Durchgangsauslass umfasst, die an dem Anschlussende angeordnet sind.
-
Aus dem Dokument Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM: Prozess- und Produktentwicklung - Molding. 11.11.2013.(URL:https://web.archive.org/web/20131111192947/https-//www.i zm.fraunhofer.de/de/abteilunaen/system integrationinterconnectiontechnolog ies/leistungsangebot/prozess- und produktentwicklung/molding.html) ist eine Beschreibung der Methode Molding bekannt. Darin wird beschrieben, dass Molding zur Verkapselung elektronischer Bauteile genutzt wird.
-
Aus dem Dokument
EP 2 779 235 A2 ist ein Power-Quad-Flat-No-Lead-(PQFN)-Paket bekannt, das einen mehrphasigen Wechselrichter, eine Steuerschaltung und eine Treiberschaltung umfasst. Die Treiberschaltung ist konfiguriert, um den Mehrphasen-Wechselrichter als Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuerschaltung anzusteuern.
-
Im Stand der Technik sind somit Leistungselektroniken für elektrische Antriebe bekannt.
-
Generell muss ein für die Erregung einer elektrischen Maschine notwendiger Erregerstrom für die Regelung einer fremderregten Synchronmaschine in der Schaltung messtechnisch erfasst werden. Zudem müssen aus Gründen der „funktionalen Sicherheit“ der Erregerstrom, welcher in einen Rotor der elektrischen Maschine fließt, sowie der Erregerstrom, welcher aus dem Rotor wieder heraus fließt, messtechnisch erfasst werden.
-
Bisher werden Erregerschaltungen mit disktreten Bauelementen auf herkömmlichen Leiterplatten bzw. PCBs realisiert.
-
Die Kühlung der Bauteile erfolgt dabei durch freie Konvektion an der Luft mit der Umgebungstemperatur im Inneren der Leistungselektronik. Weiterhin wird die messtechnische Erfassung der Erregerströme über eine Strommessung auf eine Leiterplatte bzw. Platine umgesetzt.
-
Die Umsetzung der Strommessung kann eine Shunt-Messung oder auch eine Hall-Element basierte Messung sein. Diese Strommessung bedeutet jedoch einen erhöhten Aufwand an benötigter Platinenfläche, Aufbau- und Verbindungstechnik sowie Entwicklung. Zudem ist die Strommessung störanfälliger und weniger robust. Ein Temperaturdrift der Strommessung (Shunt) ist dabei ebenfalls problematisch. Beim diskreten Aufbau der Erregerschaltung, kommt es zu unterschiedlichen Shunt-Temperaturen und somit zu Abweichungen in der Strommessung.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte Kühlung einer Erregerschaltung sowie eine verbesserte Strommessung ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Leistungsmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst sowie durch einen Traktionsumrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen sind Gegenstand der Beschreibung und Beschreibung der Figuren.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Leistungsmodul für elektrische Antriebe, wobei das Leistungsmodul zumindest eine Erregerschaltung mit mindestens einem Leistungshalbleiter umfasst, wobei das Leistungsmodul gemoldet ausgebildet ist und die Erregerschaltung mit dem mindestens einen Leistungshalbleiter in das gemoldete Leistungsmodul integriert ausgebildet ist, wobei das Leistungsmodul einen Kontaktbereich aufweist, der eingerichtet und ausgebildet ist, auf einem Hauptkühler eines Traktionsumrichters platzierbar zu sein und wobei das Leistungsmodul eine Stromsensorik umfasst, die in das gemoldete Leistungsmodul integriert ausgebildet ist. Insbesondere ist das Leistungsmodul für die Verwendung in einer fremderregten Synchronmaschine eingerichtet.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Stromsensorik zumindest zwei Mess-Shunts, zumindest einen Filter, eine Integrator-Stufe, ein Delta-Sigma Wandler/Modulator, zumindest eine galvanische Trennung und zumindest ein Recevier Interface für eine Schnittstelle zu einem Mikrocontroller (µC). Durch die Integration der Erregerschaltung mit dem mindestens einen Leistungshalbleiter in das gemoldete Leistungsmodul ergeben sich erhebliche Vorteile bei der Integration in einen Traktionsumrichter.
-
Zum einen wird keine zusätzliche Leiterplatte bzw. Platine für die Erregerschaltung inklusive einem Erregermodul benötigt, da die Erregerschaltung in eine bestehende Leiterplatte bzw. Platine integriert werden kann. Somit wird durch die Integration eine benötigte Chipfläche für die Erregerschaltung reduziert. Die Integration der Erregerschaltung in das gemoldete Leistungsmodul bietet zudem den Vorteil, dass eine Steigerung der Performance und der Lebensdauer der Erregerschaltung durch die integrierte Anordnung gewährleistet werden kann. Das Leistungsmodul umfasst somit eine integrierte Strom-Shunt-Messung und ist zur Verwendung für eine Fremderregungsschaltung für Synchronmaschinen eingerichtet.
-
Durch die Integration der Stromsensorik ergeben sich erhebliche Vorteile bei der Integration in den Traktionsumrichter. Durch die Integration einer gesamten Messkette der Strommessung in das gemoldete Leistungsmodul wird beispielsweise eine Störanfälligkeit der Stromsensorik bzw. Messsensorik minimiert bzw. erheblich herabgesetzt. Ferner bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass durch die Integration sowohl der Erregerschaltung als auch der Stromsensorik in das gemoldete Leistungsmodul keine diskreten Bauelemente mehr bestückt werden müssen, was zu einer Kostenreduktion während der Produktion führt. Das gemoldete Leistungsmodul umfasst somit eine integrierte Strom-Shunt-Messung.
-
Dadurch, dass die Stromsensorik erfindungsgemäß zumindest zwei Mess-Shunts, zumindest einen Filter, eine Integrator-Stufe, ein Delta-Sigma Wandler/Modulator, zumindest eine galvanische Trennung und zumindest ein Recevier Interface für eine Schnittstelle zu einem Mikrocontroller (µC) umfasst bietet den Vorteil, dass sämtliche für eine Shunt-basierte Strommessung benötigten Bauteile bzw. Bestandteile in das gemoldete Leistungsmodul integriert sind, wodurch sowohl ein Bedarf an PlatinenFläche, als auch an Aufbau- und Verbindungstechnik sowie Entwicklung reduziert werden können. Der Sigma-Delta-Wandler ist dabei eingerichtet, ein digitales Ausgangssignal bereitzustellen und die Störanfälligkeit zu reduzieren.
-
In der Regel ist der Kontaktbereich als ebene Fläche ausgebildet, die auf einer Außenfläche des gemoldeten Leistungsmoduls ausgebildet ist. Alternativ ist der Kontaktbereich die Außenfläche des gemoldeten Leistungsmoduls. Die direkte Anordnung des Kontaktbereichs des gemoldeten Leistungsmoduls auf dem Hauptkühler, bietet den Vorteil, dass eine Temperaturabhängigkeit einer Strommessung der Stromsensorik nahezu eliminierbar ist, da die Mess-Shunts durch die Anbindung an den Hauptkühler auf einer Temperatur eines Kühlmediums, welches den Hauptkühler durchströmt, gehalten werden. Weiterhin wird auch die Temperaturdifferenz der Mess-Shunts eliminiert, da diese auf der Temperatur des Kühlmediums gehalten werden.
-
Der Kontaktbereich ist somit für eine Kühlung des Leistungsmoduls eingerichtet, wobei der Kontaktbereich in der Regel eine äußerste Schicht eines DBC (Direct Bonded Copper) Substrates ist. Das DBC besteht in der Regel aus einer dünnen Keramikschicht, welche auf beiden Seiten verkupfert wird. Die Keramikschicht ist in der Regel aus einem Aluminiumoxid oder einem Aluminiumnitrid ausgebildet. In der Regel weist das DBC Substrat eine exzellente elektrische Isolierung und eine sehr gute Wärmeverteilung auf. Typischerweise ist die Oberfläche der Keramikschicht verkupfert, so lassen sich im Anschluss einfache Halbleiterchips auflöten oder sintern. Das Maß des Kontaktbereichs ist korrespondierend zu einer Größe der DCB ausgebildet, wobei ein Maß der DCB von einem integrierten Chip abhängig ist.
-
Typischerweise ist die ebene Außenfläche auf einer Seite des gemoldeten Leistungsmoduls ausgebildet, die einer Seite des Leistungsmoduls gegenüberliegend ausgebildet ist, die mit einer Leiterplatte bzw. Platine verbindbar ist. In der Regel umfasst das gemoldete Leistungsmodul zudem Pins, die eingerichtet sind, eine elektrische Verbindung zu einer internen Verschaltung herzustellen. Somit sind die Pins des Leistungsmoduls mit einer Leiterplatte bzw. mit elektrischen Leitern auf einer Leiterplatte verbindbar.
-
In der Regel ist der Kontaktbereich über eine thermische Anbindung, insbesondere über eine Wärmeleitpaste, mit dem Hauptkühler verbindbar. Der Kontaktbereich ist eingerichtet, eine Wärme des gemoldeten Leistungsmoduls, insbesondere der integriert angeordneten Erregerschaltung sowie der integriert angeordneten Stromsensorik, über die Wärmeleitpaste abzuleiten bzw. abzugeben. In der Regel ist der Kontaktbereich eingerichtet, die Wärme über die Wärmeleitpaste an einen Hauptkühler abzuleiten. Alternativ ist der Kontaktbereich über Gap-Pads, welche eine Wärmeleitung verbessern können, mit dem Hauptkühler verbindbar.
-
In einer Weiterbildung ist die in das Leistungsmodul integrierte Erregerschaltung derart in dem gemoldeten Leistungsmodul angeordnet, dass eine Wärme der Erregerschaltung an den Kontaktbereich führbar ist und über den Kontaktbereich abführbar bzw. ableitbar ist. In der Regel ist die Erregerschaltung in der Nähe des Kontaktbereiches des gemoldeten Leistungsmoduls angeordnet. Typischerweise ist ebenfalls die Stromsensorik derart in dem gemoldeten Leistungsmodul angeordnet, dass eine Wärme der Stromsensorik an den Kontaktbereich führbar ist bzw. über den Kontaktbereich abführbar ist. In der Regel sind die Erregerschaltung und die Stromsensorik somit in der Nähe des Kontaktbereichs des gemoldeten Leistungsmoduls angeordnet.
-
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Traktionsumrichter umfassend einen wassergekühlten Hauptkühler, wobei der Hauptkühler eine Auflagefläche umfasst, die eingerichtet ist, Leistungsmodule aufzunehmen.
-
Erfindungsgemäß umfasst der Traktionsumrichter zumindest ein voranstehend beschriebenes gemoldetes Leistungsmodul, wobei der Hauptkühler eine Kühlanbindung ausbildet, die eingerichtet ist, das zumindest eine gemoldete Leistungsmodul auf dem Hauptkühler aufzunehmen. Der Hauptkühler ist in der Regel wassergekühlt ausgebildet. Dabei ist der Hauptkühler in der Regel als geschlossener Metallkühler ausgebildet, der PinFin-Strukturen aufweist, die von einem Kühlmittel durchfließbar sind. Der erfindungsgemäße Traktionsumrichter bietet den Vorteil, dass eine in das gemoldete Leistungsmodul integriert angeordnete Erregerschaltung sowie eine in das gemoldete Leistungsmodul integriert angeordnete Stromsensorik über den Hauptkühler des Traktionsumrichters kühlbar sind.
-
In einer Weiterbildung ist die Kühlanbindung als Erweiterung der Auflagefläche des Hauptkühlers ausgebildet und eingerichtet, das zumindest eine gemoldete Leistungsmodul aufzunehmen. Dies bietet den Vorteil, dass lediglich die Auflagefläche des Hauptkühlers bzw. eine bestehende Platine leicht vergrößert werden muss, um das gemoldete Leistungsmodul aufzunehmen. In der Regel ist das gemoldete Leistungsmodul auf einer Boden-Seite bzw. der Auflagefläche angeordnet. Im Bereich herkömmlicher Leistungsmodule, die auf dem Hauptkühler angeordnet sind, bleibt der Hauptkühler dabei unverändert, sodass diese weiterhin über die PinFin-Strukturen direkt im Kühlmittel entwärmt werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine modularisierte Umrichter-Architektur, welche sich ebenfalls für permanenterregte Synchronmaschinen eignet, bereitgestellt wird.
-
In Ausgestaltung ist die Kühlanbindung als ebene Fläche ausgebildet und eingerichtet, das zumindest eine gemoldete Leistungsmodul zumindest teilweise aufzunehmen. In der Regel weist die Erweiterung der Auflagefläche des Hauptkühlers zumindest bereichsweise eine ebene Fläche auf, die eingerichtet ist, zumindest den Kontaktbereich des gemoldeten Leistungsmoduls aufzunehmen. Die Kühlanbindung ist in der Regel auf der Boden-Seite bzw. der Auflagefläche des Hauptkühlers ausgebildet. In der Regel ist die Kühlanbindung auf einer selben Seite angeordnet wie die herkömmlich ausgebildeten Leistungsmodule, die an dem Hauptkühler angeordnet sind. Optional ist die Kühlanbindung als Hervorhebung ausgebildet.
-
In einer Weiterbildung ist die Kühlanbindung eingerichtet, eine Wärme, die durch das zumindest eine gemoldete Leistungsmodul abgegeben wird, aufzunehmen bzw. abzuleiten. In der Regel ist das gemoldete Leistungsmodul über eine thermische Anbindung an den Hauptkühler angebunden. Typischerweise wird die thermische Anbindung über eine Wärmeleitpaste realisiert. Optional umfasst die Auflagefläche eine Ausnehmung, die zur Aufnahme einer Schraube zur Verschraubung des Leistungsmoduls an den Hauptkühler eingerichtet ist. Die Ausnehmung kann dabei rund, oval oder eckig ausgebildet sein. Die Kühlanbindung ist als Wärmesenke ausgebildet, die eingerichtet ist, die ihr durch das gemoldete Leistungsmodul über den Kontaktbereich zugeführte Wärme, an den Hauptkühler bzw. das Kühlmedium des Hauptkühlers abzugeben.
-
In einer weiteren Weiterbildung umfasst der Hauptkühler zumindest zwei Kühlanbindungen, wobei eine erste Kühlanbindung an einem ersten Ende der Auflagefläche ausgebildet ist und eine zweite Kühlanbindung an einem zweiten Ende der Auflagefläche, welches dem ersten Ende gegenüberliegend angeordnet ist, ausgebildet ist. Der Hauptkühler ist somit eingerichtet, zumindest eine Erregerschaltung und zumindest eine Stromsensorik gleichzeitig zu kühlen.
-
Der voranstehend beschriebene Traktionsumrichter umfasst eine integrierte Strom-Shunt-Messung und ist zur Verwendung in einer fremderregten Synchronmaschine ausgebildet und eingerichtet.
-
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben, wobei gleiche Komponenten mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Es zeigt:
- 1a eine perspektivische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen gemoldeten Leistungsmoduls,
- 1b eine Draufsicht auf die - in 1a gezeigte - Ausführungsform des Leistungsmoduls,
- 1c eine perspektivische Seitenansicht auf die - in 1a und 1b gezeigte - Ausführungsform des Leistungsmoduls,
- 2a eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls auf einer Platine,
- 2b eine Seitenansicht - der in 2a gezeigten Ausführungsform - des Leistungsmoduls auf einem Hauptkühler,
- 3 eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Traktionsumrichters mit einer auf einer Auflagefläche eines Hauptkühlers ausgebildeten Kühlanbindung,
- 4 eine perspektivische Seitenansicht der - in 3 gezeigten - Ausführungsform des erfindungsgemäßen Traktionsumrichters mit einem auf der Kühlanbindung angeordneten gemoldeten Leistungsmodul.
-
1 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen gemoldeten Leistungsmoduls 10. Das gemoldete Leistungsmodul 10 umfasst eine - nicht gezeigte - Erregerschaltung sowie eine - nicht gezeigte - Stromsensorik. Das gemoldete Leistungsmodul 10 umfasst Pins 22, die eingerichtet sind, eine elektrische Verbindung zu einer - nicht gezeigten - internen Verschaltung herzustellen. In der 1a ist dargestellt, dass das Leistungsmodul 10 einen Kontaktbereich 21 aufweist, der eingerichtet ist, auf einem - nicht gezeigten - Hauptkühler eines Traktionsumrichters platzierbar zu sein.
-
1b zeigt eine Draufsicht auf die - in 1a gezeigte - Ausführungsform des Leistungsmoduls 10. Dabei sind die Pins 22 sowie der Kontaktbereich 21 dargestellt.
-
1c zeigt eine perspektivische Seitenansicht auf die - in 1a und 1b gezeigte - Ausführungsform des Leistungsmoduls 10. Dabei sind die Pins 22 dargestellt, die in Richtung einer - nicht gezeigten - Leiterplatte bzw. Platine weisend zur internen Verschaltung angeordnet sind.
-
2a zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls 10 auf einer Leiterplatte 20 bzw. Platine. Dargestellt sind zudem die Pins 22, die von dem Leistungsmodul 10 in Richtung einer Leiterplatte 20 weisend ausgebildet sind. Die Pins 22 führen dabei durch Ausnehmungen in der Leiterplatte bzw. Platine 20. Das Leistungsmodul 10 umfasst den Kontaktbereich 21, der auf einer Seite des Leistungsmoduls 10 ausgebildet ist, der einer Seite des Leistungsmoduls 10, die zu der Leiterplatte 20 hinweisend ausgebildet ist, gegenüberliegend ausgebildet ist.
-
2b zeigt eine Seitenansicht - der in 2a gezeigten Ausführungsform - des gemoldeten Leistungsmoduls 10 auf einer Kühlanbindung 15 eines Hauptkühlers 11, die als Wärmesenke ausgebildet ist. Die Kühlanbindung ist auf einer Auflagefläche 14 des Hauptkühlers 11 ausgebildet. Dargestellt ist, dass das gemoldete Leistungsmodul 10 über den Kontaktbereich 21 auf der Kühlanbindung 15 des Hauptkühlers 11 angeordnet ist. Dargestellt sind ferner die PinFin-Strukturen 17 des Hauptkühlers 11, die von einem Kühlmedium umströmt werden können.
-
3 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Traktionsumrichters 12 mit einer auf der Auflagefläche 14 des Hauptkühlers 11 ausgebildeten Kühlanbindung 15. Der Hauptkühler 11 ist als geschlossener Metallkühler ausgebildet und weist PinFin-Strukturen 17 auf. Der Hauptkühler 11 ist eingerichtet, herkömmliche Leistungsmodule 13 aufzunehmen und diese über die PinFin-Strukturen 17 zu entwärmen. Die PinFin-Strukturen 17 werden in einem Bereich 19 von einem Kühlmedium, insbesondere von Wasser umströmt.
-
Der Hauptkühler 11 weist die Auflagefläche 14 auf, auf der die herkömmlichen Leistungsmodule 13 angeordnet sind. Die Auflagefläche 14 weist ein erstes Ende 16a und ein zweites Ende 16b auf. Der Hauptkühler 11 weist zudem eine Erweiterung 23 der Auflagefläche 14 auf, die in der vorliegenden Ausführungsform an dem ersten Ende 16a der Auflagefläche 14 ausgebildet ist. Die Kühlanbindung 15 ist auf der Erweiterung 23 der Auflagefläche 14 ausgebildet. Optional entspricht die Erweiterung 23 der Kühlanbindung 15.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Kühlanbindung als ebene Fläche ausgebildet und eingerichtet, ein - nicht gezeigtes - gemoldetes Leistungsmodul aufzunehmen. Die Auflagefläche 14 umfasst eine Ausnehmung 18, die zur Aufnahme einer Schraube und zum möglichen Verschrauben des Leistungsmoduls 13 mittels der Schraube an den Hauptkühler 11 eingerichtet ist.
-
4 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der - in 3 gezeigten - Ausführungsform des erfindungsgemäßen Traktionsumrichters 12 mit einem auf der Kühlanbindung 15 angeordneten gemoldeten Leistungsmodul 10. Der Hauptkühler 11 ist eingerichtet, herkömmliche Leistungsmodule 13 aufzunehmen und diese über die PinFin-Strukturen 17 zu entwärmen. Der Hauptkühler 11 weist die Auflagefläche 14 auf, auf der die herkömmlichen Leistungsmodule 13 angeordnet sind. Der Hauptkühler 11 weist zudem die Erweiterung 23 der Auflagefläche 14 auf. Die Auflagefläche 14 weist das erste Ende 16a und das zweite Ende 16b auf. Die Kühlanbindung 15 ist auf der Erweiterung 23 der Auflagefläche 14 ausgebildet, die in der vorliegenden Ausführungsform an dem ersten Ende 16a der Auflagefläche 14 ausgebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Kühlanbindung als ebene Fläche ausgebildet und eingerichtet, ein - nicht gezeigtes - gemoldetes Leistungsmodul aufzunehmen.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist auf der Kühlanbindung 15 das gemoldete Leistungsmodul 10 angeordnet. Dabei liegt der Kontaktbereich 21 des gemoldeten Leistungsmoduls 10 auf der Kühlanbindung 15 auf. Das gemoldete Leistungsmodul 10 umfasst die - nicht gezeigte - integriert angeordnete Erregerschaltung und die integriert angeordnete Stromsensorik. Die Wärme der Erregerschaltung sowie der Stromsensorik werden über den Kontaktbereich 21 über eine - nicht gezeigte - thermische Anbindung an die Kühlanbindung 15 des Hauptkühlers 11 abgegeben. Die Kühlanbindung 15 ist dabei als Wärmesenke ausgebildet, die die Wärme an den wassergekühlten Hauptkühler 11 abgibt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- gemoldetes Leistungsmodul
- 11
- Hauptkühler
- 12
- Traktionsumrichter
- 13
- herkömmliche Leistungsmodule
- 14
- Auflagefläche des Hauptkühlers
- 15
- Kühlanbindung
- 16a
- erstes Ende der Auflagefläche
- 16b
- zweites Ende der Auflagefläche
- 17
- PinFin Strukturen
- 18
- Ausnehmung für Schraube
- 19
- wasserdurchströmter Bereich
- 20
- Leiterplatte
- 21
- Kontaktbereich
- 22
- Pins
- 23
- Erweiterung der Auflagefläche
