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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungswandlungsvorrichtung und eine Leistungswandlungsvorrichtung-integrierte-elektrische-Rotationsmaschine.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Viele Automobile wie beispielsweise elektrische Automobile und Hybrid-Automobile, die Motoren zum Betreiben eines Fahrzeugs verwenden, wurden entwickelt. Leistungswandlungsvorrichtungen zum Betreiben dieser Motoren führen eine Hochspannungsbetriebsleistung an Antriebsschaltkreise der Motoren zu, wobei Batterien als Energieversorgungen dienen.
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Daher wurden solche Leistungswandlungsvorrichtung zum Betreiben der Motoren zunehmend als Schlüsselvorrichtungen in dem Gebiet von Leistungselektronik wichtig.
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In solch einer Leistungswandlungsvorrichtung sind Sicherungen mit Leitungen verbunden, um Leistungshalbleiterelemente vor einem Überstrom aufgrund eines Kurzschlussfehlers zwischen den Leitungen oder etwas Ähnlichem zu schützen, und die Leitungen sind getrennt, um mit dem Überstrom zurecht zu kommen. Überstrom-Unterbrechungssicherungen eines Chip-Typs werden im Allgemeinen als solche Sicherungen verwendet, allerdings sind diese teuer. Somit sind beispielsweise die nachstehenden Unterbrechungsverfahren vorgeschlagen, um die Kosten zu reduzieren.
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Ein Abschnitt mit einer kleinen Breite wird bei einem Teil eines Stromkabels gebildet, das mit einer Hauptelektrode eines Halbleiterelements verbunden ist, um als ein Sicherungsabschnitt verwendet zu werden (Patentdokument 1). Wenn ein Überstrom in dem Sicherungsabschnitt fließt, der an der Stromleitung des Halbleiterelements vorgesehen ist, schmilzt die Sicherung, wodurch ein Überstrom unterbrochen werden kann.
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Eine Konfiguration, bei der eine Hauptschaltkreisleitung, die mit einem Halbleiterelement verbunden ist, vorgesehen ist und eine Stromschiene mit der Hauptschaltkreisleitungen verbunden ist, um eine Federkraft auf die Hauptschaltkreisleitung auszuüben, ist beschrieben (Patentdokument 2). Wenn ein Überstrom in der Hauptschaltkreisleitung fließt, bricht ein Dichtungsharz auf, dass die Federkraft aufrechterhält, wodurch die Hauptschaltkreisleitung getrennt wird.
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- Patentdokument 1: japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2003-068967
- Patentdokument 2: japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2008-153463
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In Patentdokument 1 ist der Sicherungsabschnitt an der Stromleitung zum Zuführen von Energie an das Halbleiterelement vorgesehen. Somit, wenn ein Überstrom an das Halbleiterelement angelegt wird, schmilzt der Sicherungsabschnitt, wodurch ein Strom unterbrochen werden kann. Allerdings wird die Temperatur des schmelzenden Abschnitts sehr hoch, und somit tritt ein Problem auf, dass ein Kontakt oder eine Verbindung bei dem Sicherungsabschnitt erneut auftreten kann.
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Indessen ist in dem Fall der Konfiguration von Patentdokument 2, bei der die Verbindung der Stromschiene durch die Federkraft aufrechterhalten wird, ein Problem aufgetreten, dass eine große Fläche zum Installieren einer Vorrichtung mit einer großen Federkraft notwendig ist und eine Kraft auf den zusammengeführten Abschnitt ausgeübt wird, und ein anderes Problem entsteht in Bezug auf ein Sicherstellen einer langfristigen Zuverlässigkeit.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es eine Leistungswandlung zu erhalten, die einen kleinen und kostengünstigen Sicherungsabschnitt umfasst, der es ermöglicht, dass ein Überstrom sicher unterbrochen wird, und es ermöglicht, dass ein Halbleiterelement vor einem Kurzschlussfehler oder etwas Ähnlichem geschützt ist.
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Eine Leistungswandlung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine Schaltkreisplatine; ein Halbleiterelement, das an der Schaltkreisplatine angebracht ist; einen Snubber-Kondensator; eine Snubber-Schaltkreisleitung, die den Snubber-Kondensator parallel mit dem Halbleiterelement verbindet; und einen Sicherungsabschnitt, der bei einem Teil der Snubber-Schaltkreisleitung gebildet ist.
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In der Leistungswandlung gemäß der vorliegenden Offenbarung ermöglicht der Sicherungsabschnitt, der klein und kostengünstig ist, dass ein Überstrom sicher unterbrochen wird, und ermöglicht, dass das Halbleiterelement vor einem Kurzschlussfehler oder etwas Ähnlichem geschützt ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltkreisdiagramm einer Leistungswandlung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Leistungswandlungsmoduls in der ersten Ausführungsform;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht des Leistungswandlungsmoduls, von dem eine Abdeckung abgenommen ist, in der ersten Ausführungsform;
- 4 ist eine Schnittansicht des Leistungswandlungsmoduls in der ersten Ausführungsform;
- 5 ist eine explodierte Ansicht des Leistungswandlungsmoduls in der ersten Ausführungsform;
- 6 stellt eine Form eines Sicherungsabschnitts in der ersten Ausführungsform dar;
- 7 stellt bestimmte Beispiele des Sicherungsabschnitts in der ersten Ausführungsform dar;
- 8 stellt die Form eines Sicherungsabschnitts in der ersten Ausführungsform dar;
- 9 stellt bestimmte Beispiele des Sicherungsabschnitts in der ersten Ausführungsform dar;
- 10 stellt eine schematische Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung-integrierteelektrische-Rotationsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform dar; und
- 11 steht die Form eines Sicherungsabschnitts in einer zweiten Ausführungsform dar.
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Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
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In den Beschreibungen der Ausführungsformen und der Figuren, geben durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet Teile dieselben oder zugehörige Teile an.
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Erste Ausführungsform
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Eine Leistungswandlung gemäß einer ersten Ausführungsform wird mit Bezug zu 1 bis 9 beschrieben.
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1 ist ein Schaltkreisdiagramm einer Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Leistungswandlungsmoduls 101, dass die Leistungswandlungsvorrichtung 100 bildet. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer internen Konfiguration des Leistungswandlungsmoduls 101, von dem eine Abdeckung 125 abgenommen ist. 4 ist eine Ansicht, die entlang einer Linie genommen ist, die ein Harzmaterial 130 des in 2 gezeigten Leistungswandlungsmoduls 101 kreuzt. 5 ist eine explodierte Ansicht, in der das Leistungswandlungsmodul 101 in Hauptmerkmalselemente explodiert ist. 6 bis 9 stellen Formen und bestimmte Beispiele eines Sicherungsabschnitts 200 dar.
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<Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung>
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Erst wird die Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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1 zeigt die Leistungswandlungsvorrichtung 101 elektrische Rotationsmaschine 104. Die Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist aus einer Vielzahl von Leistungswandlungsmodulen 101 gebildet. Jedes Leistungswandlungsmodul 101 umfasst: Halbleiterelemente 102, die jeweils ein Schalten basierend auf einem Signal von einem Steuerschaltkreis ausführen; und eine Snubber-Schaltkreisleitung 113, die einen Snubber-Schaltkreis bildet und auf der ein Snubber-Kondensator 103 angeordnet ist, um parallel mit den Halbleiterelementen 102 verbunden zu werden.
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Obwohl dies in dem Schaltkreisdiagramm in 1 nicht gezeigt ist, wird der Sicherungsabschnitt 200 durch Ausbilden eines Schlitzes oder etwas Ähnlichem in der Snubber-Schaltkreisleitung 113 erhalten, um eine kleine Schnittfläche zu haben, wie später beschrieben wird.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Leistungswandlungsmoduls 101 in der ersten Ausführungsform. 3 zeigt eine interne Konfiguration des Leistungswandlungsmoduls 101, an dem die Halbleiterelemente 102 und verschiedene Leitungen gebildet sind, wobei die Abdeckung 125 des Leistungswandlungsmoduls 101 abgenommen ist.
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Wie in der Querschnittansicht in 4 und der explodierten Ansicht in 5 gezeigt, ist in dem Leistungswandlungsmodul 101 eine Schaltkreisplatine 120 auf Kühlkörper 115 mit Wärme-abstrahlenden Rippen 116, die daran gebildet sind, angeordnet, wobei ein Wärme-abstrahlendes Element 131 dazwischen gestellt ist. An der Schaltkreisplatine 120 ist ein Leitungsmuster 105 gebildet und die Halbleiterelemente 102 und der Snubber-Kondensator 103 sind angebracht.
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Durch die Halbleiterelemente 102 erzeugte Wärme und etwas Ähnliches während eines Betriebs kann von den Rippen 116 nach außen durch das Wärme-abstrahlende Element 131 und den Kühlkörper 115 abgegeben werden.
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Wie in 3 und etwas Ähnliches gezeigt, umfassen die Leitungen: eine positive Leitung 111 und eine negative Leitung 112, die von einer Batterie oder etwas Ähnlichem zu dem Leistungswandlungsmodul 101 zugeführte Energie (Leistung) empfangen; und eine Ausgabeleitung 110, durch welche die Energie in dem Leistungswandlungsmodul 101 umgewandelt und ausgegeben wird. Die Leitungen umfassen weiter die Snubber-Schaltkreisleitung 113 zum Verbinden des Snubber-Kondensator 103 parallel zu den Halbleiterelementen 102. In 5 ist die Snubber-Schaltkreisleitung 113 in der Abdeckung 125 positioniert und ist nicht gezeigt.
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Die verschiedenen Leitungen sind mit den Anschlussabschnitten der Halbleiterelemente 102 und dem an der Schaltkreisplatine 120 angebrachten Snubber-Schaltkreis 103 verbunden. Herausragende Abschnitte der Leitungen, die nach außen von dem Leistungswandlungsmodul 101 führen, sind beabstandet von der Oberfläche der Schaltkreisplatine 120 und den Oberflächen der Halbleiterelemente 102 positioniert, um einen Spalt dazu beizubehalten.
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Die aus Harz gebildet Abdeckung 125 ist an der Schaltkreisplatine 120 angebracht.
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Die Leitungen können mit der Abdeckung 125 durch eine Einfügen-Formung, ein Ausfügen-Formung, ein Schichtverfahren und etwas Ähnliches integriert ausgebildet werden, wobei dies an dem Harz ausgeführt wird, dass die Abdeckung 125 bildet. Alternativ kann eine von Leitungen mit einem Isolationsband, das darum gewickelt ist, und Leitungen mit Isolationsmänteln, die auf Oberflächen davon gebildet sind, durch Anwenden von Pulver auf den Oberflächen, an der Abdeckung 125 angebracht und verwendet werden.
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Die Snubber-Schaltkreisleitung 113 verbindet den Snubber-Kondensator 103 parallel zu den Halbleiterelementen 102 und der Sicherungsabschnitt 200 ist bei einem Teil der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet. Wie als ein Beispiel gezeigt, dadurch, dass dies durch eine gestrichelte Linie in 3 eingeschlossen ist, wird der Sicherungsabschnitt 200 durch Ausbilden eines Schlitz 202 in der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet.
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Obwohl dies genau mit Bezug zu 6 bis 9 beschrieben wird, wird der Sicherungsabschnitt 200 durch Bilden einer Durchbruchsöffnung 201 oder des Schlitzes 202 in einem Teil der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet, sodass diese lokal eine kleine Schnittfläche hat. Das heißt, der Sicherungsabschnitt 200 ist gebildet, sodass diese eine kleinere Schnittfläche als der andere Abschnitt der Snubber-Schaltkreisleitung 113 hat.
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In solch einem Leistungswandlungsmodul 101, wenn der Snubber-Kondensator 103 normal betrieben wird, ist es möglich eine schnelle Überspannung aufgrund eines Schaltens durch die Halbleiterelemente 102 zu verhindern. Wenn ein Snubber-Kondensator 103 unregelmäßig ist, wird ein Überstrom von der Batterie zugeführt. In diesem Fall erhöht sich die Temperatur des Sicherungsabschnitts 200 und der Sicherungsabschnitt 200 schmilzt aufgrund des Überstroms, wodurch ein Überstrom sicher unterbrochen werden kann und Schäden an den Halbleiterelementen 102, der Batterie und etwas Ähnlichem verhindert werden können.
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Der Sicherungsabschnitt 200 ist mit dem Harzmaterial 130 beschichtet und der Sicherungsabschnitt 200 kann ebenso integriert mit der Abdeckung 125 ausgebildet werden. Wie in 2 bis 4 und etwas Ähnliches gezeigt, ist eine Öffnung bei einem Abschnitt der Abdeckung 125 gebildet, die zu dem Sicherungsabschnitt 200 gehört, und ist das Harzmaterial 130, mit dem Sicherungsabschnitt 200 beschichtet ist, in der Öffnung angeordnet.
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Der Kühlkörper 115 und die Rippen 116, die in der vorliegenden ersten Ausführungsform verwendet werden, müssen aus einem Material gebildet sein, dass ein Abgeben von Wärme ermöglicht, die durch die Halbleiterelemente 102 während eines Betriebs erzeugt wird. Insbesondere ist das Material vorzugsweise ein Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von nicht weniger als 80 W/mK, wie beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumverbindung.
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Als ein Halbleiterelement 102 kann ein Leistung-Feldeffekttransistors, das heißt ein Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistors (MOSFET), ein isolierter Gatebipolartransistor (IGBT) oder etwas Ähnliches verwendet werden. Diese Transistoren werden zur Leistungswandlung für Vorrichtungen wie beispielsweise einen Motor und zur Steuerung von einem Nennstrom bei mehreren Ampere bis mehreren 100 Ampere verwendet.
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Als das Rohmaterial des Halbleiterelements 102 kann nicht nur Silizium (Si), sondern auch Siliziumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder etwas Ähnliches verwendet werden.
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Obwohl ein Keramikkondensator als der Snubber-Kondensator 103 der vorliegenden ersten Ausführungsform verwendet wird, ist der Snubber-Kondensator 103 nicht darauf beschränkt. Ein anderer Typ eines Kondensators kann ebenso verwendet werden, solange eine Überspannung zum Zeitpunkt einer Zerstörung des Halbleiterelements 102 absorbiert werden kann. Allerdings, wenn die Größe, die Hitzebeständigkeitseigenschaft und etwas Ähnliches des Kondensators berücksichtigt werden, sind keramische Kondensatoren am besten geeignet.
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Einen für die Schaltkreisplatine 120 verwendetes Trägermaterial kann ein gedrucktes Trägermaterial sein, in dem eine gewöhnliche Glasfaser als ein Kernmaterial, ein keramisches Material, ein Aluminium-Kern-Trägermaterial oder etwas Ähnliches verwendet wird. Ein für die Oberfläche des Trägermaterials verwendetes Isoliermaterial kann ein Harzmaterial mit einer thermischen Leitfähigkeit von 1 W/mK bis mehreren 10 W/mK sein, wie beispielsweise Urethan, Silikon oder Epoxidharz.
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Das Halbleiterelement 102 und Ähnliches kann an der Schaltkreisplatine 120 durch ein Verbindungsverfahren angebracht sein, dass es ermöglicht, dass eine elektrische und thermische Verbindung in einem vorbestimmten Platz sichergestellt werden kann, wie beispielsweise ein Verfahren mittels eines leitenden Klebstoff, ein Löten, ein Diffusionsbonding, ein Ultraschall-Schweißen, oder Laserschweißen.
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Als das Material der positiven Leitung 111, der negativen Leitung 112 und etwas Ähnliches kann ein Metallmaterial mit einem geringeren elektrischen Widerstand wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium verwendet werden.
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Das Harzmaterial 130, mit dem der Schutzabschnitt 200, der auf der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet ist, beschichtet ist, ist aus einem Material gebildet, dass bei einem verhindern effektiv ist, dass Metallteile oder etwas Ähnliches gestreut werden, und einen Bogen-Auslöschung-Effekt aufweist, wenn der Schutzabschnitt 200 schmilzt.
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Um ein solches Streuen zu verhindern, wird das ganze Modul des Harzmaterials 130 nicht weniger als 10 MPa und weniger als 100 MPa sein. Falls das Youngsches Modul geringer als 10 MPa ist, hat das Harzmaterial 130 eine unzureichende Stärke und kann manchmal gestreute Teile nicht einfangen. Indessen, falls das Youngsches Modul nicht weniger als 100 MPa ist, ist das Harzmaterial 130 manchmal gleichzeitig mit dem Schutzabschnitt 200 zum Zeitpunkt des Schmelzens beschädigt, und die Metallteile können manchmal gestreut werden.
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Aus der Perspektive des Bogen-Auslöschung-Effekts, sind beispielsweise Silikongummi und Silikongel für das Harzmaterial 130 geeignet. Falls eine elektronische Komponente nicht in der Nähe des Schutzabschnitts 200 positioniert ist, sondern von dem Schutzabschnitt 200 bei einem bestimmten Abstand beabstandet positioniert ist, kann sowohl ein Einfluss eines solchen Streuen als auch ein Einfluss eines Bogens reduziert werden.
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<Form des Schutzabschnitts>
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Als Nächstes wird die Form des Schutzabschnitts 200 beschrieben.
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Formen und bestimmte Beispiele des Schutzabschnitts 200 werden mit Bezug zu 6 bis 9 beschrieben. Diese Figuren zeigen Beispiele der Form, die eine Umsetzung des Schutzabschnitts 200 ermöglicht, und andere Formen, als die, die in diesen Figuren gezeigt sind, ermöglichen ebenso denselben vorteilhaften Effekt wie der in der ersten Ausführungsform, solange der Schutzabschnitt 200 gebildet ist, sodass diese eine kleinere Schnittfläche als der andere Abschnitt der Snubber-Schaltkreisleitung 113 hat.
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6 stellt ein Beispiel des Schutzabschnitts 200 dar, der an der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet ist. 7 stellt bestimmte Beispiele dar, wobei jeweils der Schutzabschnitt 200 durch Bilden einer Durchbruchsöffnung 201 oder eines Schlitz 202 in der Snubber-Schaltkreisleitung 113 erhalten ist. 8 stellt ein Beispiel eines Schutzabschnitts 200 dar, bei dem die Schnittfläche der Snubber-Schaltkreisleitung 113 in zwei Stufen verändert wird. 9 stellt bestimmte Beispiele des Schutzabschnitts 200 dar, wobei jeweils die Schnittfläche in zwei Stufen verändert wird.
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7 und 9 stellen jeweils 13 Typen von bestimmten Beispielen und sieben Typen von bestimmten Beispielen dar. Allerdings ist die Form nicht auf die Form in diesen bestimmten Beispielen beschränkt, solange der Schutzabschnitt 200 gebildet ist, um eine kleinere Schnittfläche als der andere Abschnitt der Snubber-Schaltkreisleitung 113 zu haben, wie oben beschrieben.
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Der in jeder dieser Figuren gezeigte Schutzabschnitt 200 ist durch Bilden entweder der Durchbruchsöffnung 201 und des Schritts 202 in einem Teil der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet. Der Schutzabschnitt 200 ist derart ausgebildet, sodass die Schnittfläche der Snubber-Schaltkreisleitung 113 ausreichend größer als die Schnittfläche des Schutzabschnitts 200 ist, wobei das Verhältnis der Schnittfläche der Snubber-Schaltkreisleitung 113 zu der Schnittfläche des Schutzabschnitts 200 beispielsweise 9:1 ist.
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Da entweder die Durchbruchsöffnung
201 oder der Schlitz
202 bei einem Teil der Snubber-Schaltkreisleitung
113 gebildet ist und die Schnittfläche des Schutzabschnitts
200 kleiner als die des anderen Abschnitts der Snubber-Schaltkreisleitung
113 gebildet ist, erhöht sich die Stromdichte in dem Schutzabschnitt
200. Weiterhin, da die Schnittfläche klein ausgebildet ist, erhöht sich der thermische Widerstand, wie in der nachstehenden Gleichung angegeben. Entsprechend erhöht sich die Wärme, die erzeugt wird, wenn ein Strom fließt, und die Wärmeabstrahlungseigenschaft verschlechtert sich. Somit erhöht sich die Temperatur des Schutzabschnitts
200 lokal und kann geschmolzen werden.
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Falls der Snubber-Kondensator 103 einen Kurzschlussfehler oder etwas Ähnliches aus irgendeinem Grund erfährt und ein Überstrom von der Batterie an der Snubber-Schaltkreisleitung 113 angelegt wird, erhöht sich die Temperatur eines Abschnitts des Schutzabschnitts 200, der die kleinste Schnittfläche aufweist, schnell in einer kurzen Zeit. Wenn die Temperatur bis zu der Schmelztemperatur des Metalls ansteigt, als ein Ergebnis des schnellen Anstiegs, schmilzt der Schutzabschnitt 200.
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Falls der Schutzabschnitt 200 der Snubber-Schaltkreisleitung 113 mit dem Harzmaterial 130 beschichtet ist, weist das Harzmaterial 130 zum Schmelzzeitpunkt den Bogen-Auslöschung-Effekt auf, sodass ein aufgrund des Schmelzens erzeugter Bogen ausgelöscht wird, wodurch ein Strom unterbrochen werden kann. Zusätzlich, falls die Breite und die Länge des Schutzabschnitts 200 verändert werden, kann die Beziehung zwischen einem Strompfad und einer Zeit, die zum Verursachen des Schmelzens notwendig ist, eingestellt werden, und eine gewünschte Schmelzeigenschaft kann erhalten werden.
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In der vorliegenden ersten Ausführungsform ist der Schutzabschnitt 200, der schmilzt, um einen Überstrom zu bewältigen, durch Ausbilden entweder der Durchbruchsöffnung 201 oder des Schlitz 202 in der Snubber-Schaltkreisleitung 113 erhalten, sodass die Schnittfläche des Schutzabschnitts 200 kleiner als die des anderen Abschnitts der Snubber-Schaltkreisleitung 113 ist. Allerdings kann derselbe vorteilhafte Effekt ebenso erhalten werden, falls ein Metallmaterial mit einem höheren elektrischen Widerstand oder einer geringeren Schmelztemperatur als das Metallmaterial, das den anderen Abschnitt der Snubber-Schaltkreisleitung 113 bildet, mit einem Teil der Snubber-Schaltkreisleitung 113 verbunden und verwendet wird. Alternativ kann die vorliegende Offenbarung ebenso durch Kombinieren der Konfiguration umgesetzt werden, bei der entweder das Metallmaterial mit einer geringeren Schmelztemperatur verwendet wird, und der Konfiguration, bei der die Schnittfläche des Schutzabschnitts 200 kleiner als die des anderen Abschnitts der Snubber-Schaltkreisleitung 113 ausgebildet ist.
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Wie oben beschrieben ist in der vorliegenden ersten Ausführungsform entweder die Durchbruchsöffnung 101 oder der Schlitz 202 in der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet, wodurch bei einem Teil der Snubber-Schaltkreisleitung 113 der Schutzabschnitt 200 mit einer kleineren Schnittfläche gebildet wird. Zusätzlich ist der Schutzabschnitt 200 mit dem Harzmaterial 130 zum aufweisen des Bogen-Auslöschung-Effekts beschichtet, wie beispielsweise ein Silikongummi oder ein Silikongel, sodass ein aufgrund des Schmelzens erzeugter Bogen ausgelöscht wird, wodurch ein Strom sicher unterbrochen wird. Entsprechend kann ein Kurzschlussfehler in der Leistungswandlungsvorrichtung 100 aufgrund eines Überstroms verhindert werden.
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In der vorliegenden ersten Ausführungsform muss kein neuer Überstrom Unterbrechungsschutz hinzugefügt werden, und somit erhöht sich die Anzahl von Komponenten nicht und die Anzahl von Komponenten, die angebracht werden müssen, erhöht sich ebenso nicht, wodurch eine hohe Produktivität erzielt werden kann.
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Da der Schutzabschnitt 200 an der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet ist, vermindert sich die Steifigkeit der Snubber-Schaltkreisleitung 113. Somit vermindert sich eine thermische Spannung, die aufgrund einer Veränderung in der Temperatur ausgeübt wird. Entsprechend kann eine Spannung, die an einem Verbindungsabschnitt der Schaltkreisplatine 120 oder etwas Ähnlichem ausgeübt wird, reduziert werden und die Zuverlässigkeit kann ebenso erwartungsgemäß verbessert werden.
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Da der Snubber-Kondensator 103 verwendet wird, fließt kaum ein Strom in der Snubber-Schaltkreisleitung 113 und ein Einfluss einer Überspannung zum Zeitpunkt eines Scheiterns durch das Halbleiterelement 102 kann ebenso abgeschwächt werden. Da Strom fließt, im Fall eines Fehlers des Snubber-Kondensators 103, gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen einem Strom, der fließt, falls der Snubber-Kondensator 103 einen Fehler aufweist, und einem Strom, der fließt, falls der Snubber-Kondensator 103 normal ist. Somit kann gesagt werden, dass es einfach ist einen Schutzabschnitt 200 zu entwerfen, der nur im Falle eines Fehlers schmilzt.
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Andererseits, falls der Schutzabschnitt 200 an einer Leitung wie beispielsweise der positiven Leitung 111 oder der negativen Leitung 112 gebildet ist, die zum Zuführen von Energie (Leistung) gedacht ist und durch welche ein vorbestimmter Strom in einem normalen Fall fließt, gibt es nur einen kleinen Unterschied zwischen einem Überstrom, der fließt, falls ein Fehler auftritt, und einem Strom, der in einem normalen Fall fließt. Somit wird es schwierig den Schutz zu entwerfen.
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Daher kann gesagt werden, dass der Schutzabschnitt 200 nicht geeignet auf der positiven Leitung 111, der negativen Leitung 112 oder etwas Ähnlichem zum Zuführen von Energie gebildet wird, und an der Snubber-Schaltkreisleitung 113 geeignet gebildet wird, an der der Snubber-Kondensator 103 angeordnet ist.
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Wie in 6 bis 9 gezeigt, kann die Form jeweils der Durchbruchsöffnung 201 und des Schlitz 202 in dem Schutzabschnitt 200 ein Kreis, eine Ellipse, ein Dreieck, ein Viereck, eine Raute, ein Trapez oder etwas Ähnliches sein. Alternativ können diese Formen kombiniert sein. Falls die Schnittfläche in zwei Stufen geändert wird, wie in 8 und 9 gezeigt, kann die Form jeweils eines ersten Schlitz 211 und eines zweiten Schlitz 212 ebenso ein Kreis, eine Ellipse, ein Viereck oder etwas Ähnliches sein.
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Wie oben beschrieben kann in der Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform das Leistungshalbleiterelement 102 vor einem Einfluss eines Überstroms von der Batterie ebenso geschützt werden, falls der Snubber-Kondensator 103 einen Kurzschlussfehler aufweist.
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Die Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform kann als eine Vorrichtung zum Steuern einer elektrischen Rotationsmaschine verwendet werden, die in einem Fahrzeug angebracht ist und die Elektrizität für und zum Antreiben von einem Motor erzeugt.
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Die Leistungswandlungsvorrichtung 100 ist mit einer Batterie (Gleichstromenergieversorgung) für das Fahrzeug verbunden, wandelt Energie um und führt einen Wechselstrom an eine Stator-Wicklung der elektrischen Rotationsmaschine zu.
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10 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Leistungswandlungsvorrichtungintegrierte-elektrische-Rotationsmaschine 300, bei der die in der vorliegenden ersten Ausführungsform beschriebene Leistungswandlungsvorrichtung 101 elektrischer Rotationsmaschinenkörper 250 miteinander integriert sind.
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In 10 ist eine Rolle an einer Welle 255 befestigt, die sich von einem Ende des elektrischen Rotationsmaschinenkörpers 52 erstreckt, die Rollenseite des elektrischen Rotationsmaschinenkörpers 52 wird als eine Vorderseite bezeichnet und die zu der Rollenseite gegenüberliegende Seite wird als eine Rückseite bezeichnet.
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Ein Stator 253 ist an einem Vorderseitengehäuse 251 und einem Rückseitengehäuse 252 befestigt, und ein Rotor (nicht gezeigt) wird in den zwei Gehäusen 251 und 252 drehbar gestützt. Die Rolle 257 ist, wie oben beschrieben, an der Welle 255 befestigt, die sich von dem Rotor zu der Vorderseite erstreckt, und Leistung wird von dem Motor durch einen Drehmomentübertragungsriemen (nicht gezeigt), der an der Rolle 257 angebracht ist, übertragen.
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Die Leistungswandlungsvorrichtung 100, die das Leistungswandlungsmodul 101 und etwas Ähnliches umfasst, ist an der rückseitigen Oberfläche des Rückseitengehäuses 252 angeordnet, und ein Raum, der es ermöglicht, dass eine Welle 256 dadurch geführt ist, ist bei einem Mittelabschnitt der Leistungswandlungsvorrichtung 100 gebildet.
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Hierbei werden Leitungen und etwas Ähnliches zur Vereinfachung der Beschreibung ausgelassen. Zusätzlich wird eine Schutzabdeckung, die an einem äußeren Umfangsabschnitt der Leistungswandlungsvorrichtung 100 verwendet wird, ebenso ausgelassen.
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In der Leistungswandlungsvorrichtung-integrierteelektrische-Rotationsmaschine 300, die in dieser Figur gezeigt ist, sind die Leistungswandlungsvorrichtung 100, die den Schutzabschnitt 200 und den elektrischen Rotationsmaschinenkörper 250 umfasst, miteinander integriert, und somit ist kein externer Schutz notwendig und eine Verkleinerung kann erzielt werden. Weiterhin muss die Anzahl von Komponenten ebenso nicht erhöht werden und somit kann der Anbringungsprozess vereinfacht werden und eine hohe Produktivität kann erzielt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Die Form eines Schutzabschnitts 201 Snubber-Schaltkreisleitung 113 in der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist in 11 gezeigt. Die Oberseite von 11 ist eine Draufsicht der Snubber-Schaltkreisleitung 113 und die Unterseite von 11 ist eine Seitenansicht davon. Die Leistungswandlungsvorrichtung 100 und das Leistungswandlungsmodul 101, die die Snubber-Schaltkreisleitung 113 in der vorliegenden zweiten Ausführungsform verwendet, und etwas Ähnliches weisen im Wesentlichen dieselben Strukturen auf, wie die, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
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Der Schutzabschnitt 200, der in der vorliegenden zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist nicht auf derselben Ebene wie die Ebene der Snubber-Schaltkreisleitung 113 gebildet, sondern ist nach oben in 11 projiziert, wie in der Seitenansicht auf der Unterseite von 11 gezeigt. In einem Zustand, bei dem die Snubber-Schaltkreisleitung 113 an der Schaltkreisplatine 120 angeordnet ist, die das Leistungswandlungsmodul 101 bildet, ist der Schutzabschnitt 200 derart angeordnet, sodass dieser in einer Richtung weg von elektronischen Komponenten wie beispielsweise dem an der Schaltkreisplatine 120 angebrachten Halbleiterelement 102 projiziert ist. Entsprechend werden gestreute weniger wahrscheinlich auf die Seite der Schaltkreisplatine 120 zum Zeitpunkt des Schmelzens gestreut, wodurch die elektronischen Komponenten geschützt werden.
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Der Schutzabschnitt 200 kann in einer projizierenden Form gleichzeitig mit einem Schritt zum Ausbilden entweder der Durchbruchsöffnung 201 oder des Schlitz 202 in dem Schutzabschnitt 200 gebildet werden. Alternativ kann der Schutzabschnitt 200 in einer projizierenden Form in einem Schritt zum Ausbilden der Abdeckung 125 und jeweils Leitungen integral miteinander durch ein Einfügen-Formen oder etwas Ähnlichem unter Verwendung des Harzmaterials 130 für die Abdeckung 125 gebildet werden.
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Wie oben beschrieben, wird der Schutzabschnitt 200 gebildet, sodass diese in einer Richtung weg von der Schaltkreisplatine 120 projiziert wird, und somit können die elektrischen Komponenten und etwas Ähnliches vor gestreuten Teilen zum Zeitpunkt des Schmelzens geschützt werden, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht werden kann.
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Ebenso wie für die Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden zweiten Ausführungsform, kann die elektrische Rotationsmaschine 104 und die Leistungswandlungsvorrichtung 100 miteinander integriert sein, wodurch die Leistungswandlungsvorrichtung-integrierteelektrische-Rotationsmaschine 300 erhalten wird, wie in der schematischen Konfiguration in 10 gezeigt.
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Da die Leistungswandlungsvorrichtung-integrierte-elektrische-Rotationsmaschine 300 durch integrieren der Leistungswandlungsvorrichtung 100, die den Schutzabschnitt 200 umfasst, und der elektrischen Rotationsmaschine 104 miteinander erhalten wird, muss keine äußere Schutzeinrichtung vorgesehen sein und ein Verkleinern kann erzielt werden. Weiterhin muss die Anzahl von Komponenten ebenso nicht erhöht werden und somit kann der Anbringungsprozess vereinfacht werden und eine hohe Produktivität kann erzielt werden.
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Obwohl die Offenbarung oben in Bezug auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Umsetzungen beschrieben ist, sollte verstanden werden, dass verschiedene Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, nicht auf deren Anwendbarkeit auf die bestimmte Ausführungsform, mit der diese beschrieben sind, beschränkt sind, sondern stattdessen alleine oder in verschiedenen Kombinationen auf eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung angewendet werden können.
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Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht beispielhaft angeführt sind, erdacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eines der Merkmalskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder entfernt werden. Zumindest eine der Merkmalskomponenten, die in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben sind, kann ausgewählt und mit den Merkmalskomponenten kombiniert werden, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Leistungswandlungsvorrichtung
- 101
- Leistungswandlungsmodul
- 102
- Halbleiterelement
- 103
- Snubber-Kondensator
- 104
- elektrische Rotationsmaschine
- 105
- Leitungsmuster
- 110
- Ausgabeleitung
- 111
- positive Leitung
- 112
- negative Leitung
- 113
- Snubber-Schaltkreisleitung
- 115
- Kühlkörper
- 116
- Rippe
- 120
- Schaltkreisplatine
- 125
- Abdeckung
- 130
- Harzmaterial
- 131
- wärme-abstrahlendes Element
- 200
- Schutzabschnitt
- 201
- Durchbruchsöffnung
- 202
- Schlitz
- 211
- erster Schlitz
- 212
- zweiter Schlitz
- 250
- elektrischer Rotationsmaschinenkörper
- 251
- Vorderseiten-Gehäuse
- 252
- Rückseiten-Gehäuse
- 253
- Stator
- 255
- Welle
- 256
- Welle
- 257
- Rolle
- 300
- Leistungswandlungsvorrichtung-integrierte-elektrische-Rotationsmaschine
