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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlgehäuse für eine elektronische Vorrichtung, eine elektronische Vorrichtung sowie eine Baumaschine.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bekannt ist eine aktuelle Arbeitsmaschine in Form eines Hybrid-Hydraulikbaggers, bei dem eine Arbeitsausrüstung, wie beispielsweise ein Ausleger, ein Stiel sowie ein Löffel, unter Verwendung von Hydrauliköl von einer mit einem Verbrennungsmotor angetriebenen Hydraulikpumpe angetrieben wird und ein drehbarer Oberwagen mit einem rotierenden Elektromotor gedreht wird. 6 zeigt eine Anordnung einer Hybridvorrichtung, die bei dem Hydraulikbagger in Patentdokument 1 eingesetzt wird.
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Ein Verbrennungsmotor 3 des in 6 gezeigten Hydraulikbaggers 1 ist in einem Motorraum 2A installiert, der an einer hinteren Seite eines drehbaren Oberwagens 2 so angeordnet ist, dass eine axiale Richtung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) parallel zu einer Fahrzeug-Breitenrichtung (d. h. der horizontalen Richtung im rechten Winkel zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs) ist. Des Weiteren sind ein Kühlgebläse 4 zum Ansaugen von Kühlluft von außen in dem Motorraum 2A hinein, ein Motor-Kühler 4, ein Hybrid-Kühler 6 sowie eine Vielzahl von Hybrid-Einheiten, die mit der angesaugten Kühlluft gekühlt werden, an einer Seite des Verbrennungsmotors 3 in der Fahrzeug-Breitenrichtung der Reihe nach zur Außenseite hin angeordnet.
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Die Hybrid-Einheiten enthalten einen energieerzeugenden Motor (nicht dargestellt), der an der anderen Seite des Verbrennungsmotors 3 angeordnet ist und von dem Verbrennungsmotor 3 angetrieben wird, einen Kondensator 7 zum Speichern durch den energieerzeugenden Motor erzeugter elektrischer Energie, einen Wechselrichter 8 zum Steuern von Speicherung/Zufuhr der elektrischen Energie in/von dem Kondensator 7 sowie einen rotierenden Elektromotor 9, der mit der elektrischen Energie von dem Kondensator 7 angetrieben wird. Der Kondensator 7 und der Wechselrichter 8 bilden eine Einheit mit einem Anschlusskasten und sind an einer Position angeordnet, die über eine zu öffnende/schließende seitliche Abdeckung 2B zugänglich ist.
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Der Kondensator 7, der Wechselrichter 8 und der rotierende Elektromotor 9 werden mit einem speziellen Kühlwasserkreis gekühlt, der den Hybrid-Kühler 6 einschließt. Das von dem Hybrid-Kühler 6 gekühlte Kühlwasser wird zunächst über ein Rohr W1 unter Verwendung der Kühlwasserpumpe P dem Kondensator 7 zugeführt. Das Kühlwasser, das den Kondensator 7 gekühlt hat, wird über ein Rohr W2 dem Wechselrichter 8 zugeführt, der an einer oberen Seite des Kondensators 7 angeordnet ist. Das Kühlwasser, das den Wechselrichter 8 gekühlt hat, wird über ein Rohr W3 dem rotierenden Elektromotor 9 zugeführt. Das Kühlwasser, das den rotierenden Elektromotor 9 gekühlt hat, wird über ein Rohr W4 zum Zurückleiten zu dem Hybrid-Kühler 6 zugeführt.
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Es ist ein Kühlgehäuse für eine elektronische Vorrichtung, insbesondere einen Wechselrichter, bekannt (siehe beispielsweise Patentdokument 2). Das Kühlgehäuse enthält ein Gehäuse-Chassis mit einer oberen und einer unteren Öffnung, einen Kühl-Boden, in dem ein Kühlkreis ausgebildet ist, in dem ein Kühlmittel zirkuliert, sowie einen vertieften Anordnungsabschnitt, der durch eine Seitenwand begrenzt wird und sich in einem von dem Gehäuse-Chassis umschlossenen Raum nach oben öffnet.
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In dem Kühlgehäuse ist/sind ein/mehrere Schaltmodul/e einer Treiberschaltung für einen Motorgenerator an einer oberen Fläche des Kühl-Bodens angeordnet, ist ein Glättungskondensator zum Glätten eines durch einen Schaltvorgang an der Treiberschaltung erzeugten pulsierenden Stroms an einer unteren Fläche des Kühl-Bodens angeordnet, und ist ein Aufwärtstransformator in dem Anordnungsabschnitt so angeordnet, dass er in Kontakt mit der Seitenwand ist.
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In dem Wechselrichter werden das/die Schaltmodul/e, der Glättungskondensator und der Transformator auf eine hohe Temperatur erhitzt. Die oben beschriebene Anordnung ermöglicht jedoch effizientes Kühlen des einen Schaltmoduls bzw. der mehreren Schaltmodule über die obere Fläche des Kühl-Bodens, des Kondensators über die untere Fläche und des Transformators über die Seitenwand, die sich an den Kühl-Boden anschließt.
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LISTE DER ANFÜHRUNGEN
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PATENTDOKUMENT/E
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- Patentdokument 1 JP-A-2012-112102
- Patentdokument 2 JP-A-2008-218713
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM/ZU LÖSENDE PROBLEME
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Bei dem in Patentdokument 2 offenbarten typischen Kühlgehäuse sind das/die Schaltmodul/e und der Glättungskondensator an der oberen bzw. der unteren Fläche des Kühl-Bodens angeordnet, um sie effizient zu kühlen. Wenn jedoch beispielsweise ein/mehrere Schaltmodul/e für eine Aufwärtssteuerung des Transformators sowie ein zusätzlicher Glättungskondensator zum Unterdrücken eines durch das/die zusätzliche/n Schaltmodul/e verursachten pulsierenden Stroms erforderlich sind, müssen das/die Schaltmodul/e und der Kondensator für eine Ansteuerung des Motorgenerators an der oberen oder der unteren Fläche des Kühl-Bodens nebeneinander angeordnet werden, während aufgrund von Anforderungen an den Abstand zwischen den Schaltmodulen und den Kondensatoren das/die Schaltmodul/e und der Kondensator für die Aufwärtssteuerung an der anderen Fläche nebeneinander angeordnet werden müssen. Wenn die Kondensatoren an der oberen und der unteren Fläche angeordnet sind, ist aufgrund einer systembedingten Ursache eine zusätzliche Komponente zur Übertragung elektrischer Energie zum Senden/Empfangen elektrischer Energie zwischen elektronischen Komponenten an der oberen und der unteren Fläche erforderlich. Das typische Kühlgehäuse weist daher ein Problem dahingehend auf, dass aufgrund einer Zunahme der Anzahl von Komponenten, die an der oberen und der unteren Fläche des Kühl-Bodens angeordnet sind, und einer komplizierten Anordnung der Komponenten ein Vorgang zum Zusammenbauen des Wechselrichters zeit- und arbeitsaufwendig ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kühlgehäuse für eine elektronische Vorrichtung und eine elektronische Vorrichtung sowie eine damit versehene Baumaschine zu schaffen, wobei das Kühlgehäuse so eingerichtet ist, dass eine Effizienz der Arbeit, beispielsweise bei einem Vorgang zum Zusammenbauen, sowie Anforderungen hinsichtlich des Abstandes zwischen einer elektronischen Komponente und einem Kondensator verbessert werden.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS/DER PROBLEME
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung enthält ein Kühlgehäuse für eine elektronische Vorrichtung einen Bodenabschnitt, in dem ein Kühlkanal ausgebildet ist, durch den ein Kühlmittel fließt, einen ersten Anordnungsabschnitt, in dem eine erste elektronische Komponente angeordnet ist, wobei der erste Anordnungsabschnitt an einer oberen oder einer unteren Fläche des Bodenabschnitts ausgebildet ist, einen zweiten Anordnungsabschnitt, in dem eine zweite elektronische Komponente angeordnet ist, wobei der zweite Anordnungsabschnitt an der anderen von der oberen und der unteren Fläche des Bodenabschnitts angeordnet ist, sowie einen dritten Anordnungsabschnitt, der über eine in dem Bodenabschnitt vorhandene Öffnung in Verbindung mit dem ersten Anordnungsabschnitt und dem zweiten Anordnungsabschnitt steht, wobei eine Glättungskondensator-Einheit in dem dritten Anordnungsabschnitt so angeordnet ist, dass sie sowohl der oberen als auch der unteren Fläche des Bodenabschnitts zugewandt ist, der Glättungskondensator einen ersten Energiespeicherabschnitt für eine Schaltung, die für die erste elektronische Komponente vorhanden ist, sowie einen zweiten Energiespeicherabschnitt für eine Schaltung enthält, die für die zweite elektronische Komponente vorhanden ist, und der erste Energiespeicherabschnitt und der zweite Energiespeicherabschnitt integral miteinander ausgebildet sind.
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Dem oben aufgeführten Aspekt zufolge weist das Kühlgehäuse den dritten Anordnungsabschnitt auf, der über die Öffnung mit dem ersten und dem zweiten Anordnungsabschnitt in Verbindung steht, und ist der Glättungskondensator in der Öffnung angeordnet. Der Glättungskondensator kann so die Form einer einzelnen Komponente haben, die den ersten und den zweiten Energiespeicherabschnitt einschließt, die integral ausgebildet sind. Dadurch kann die Anzahl von Komponenten reduziert werden, und damit kann eine Effizienz der Arbeit, beispielsweise bei einem Vorgang zum Zusammenbauen, verbessert werden. Des Weiteren können, da der Glättungskondensator so angeordnet ist, dass er sowohl der oberen als auch der unteren Fläche des Bodenabschnitts zugewandt ist, beispielsweise Schaltmodule der ersten und der zweiten elektronischen Komponente nahe an dem Glättungskondensator zur Verbindung damit angeordnet sein. Anforderungen hinsichtlich des Abstandes zwischen den elektronischen Komponenten und dem Glättungskondensator können somit erfüllt werden.
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Dem oben aufgeführten Aspekt zufolge enthält der Bodenabschnitt vorzugsweise einen ersten planen Teilabschnitt der oberen oder der unteren Fläche des Bodenabschnitts sowie einen zweiten planen Teilabschnitt der anderen von der oberen und der unteren Fläche des Bodenabschnitts, ist der Kühlkanal zwischen dem ersten planen Teilabschnitt und dem zweiten planen Teilabschnitt ausgebildet und sind eine erste Rippe sowie eine zweite Rippe in dem Kühlkanal vorhanden, wobei die erste Rippe von dem ersten planen Teilabschnitt auf den zweiten planen Teilabschnitt zu vorsteht und die zweite Rippe von dem zweiten planen Teilabschnitt auf den ersten planen Teilabschnitt zu vorsteht.
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Dem oben aufgeführten Aspekt zufolge enthält der Bodenabschnitt vorzugsweise einen ersten planen Teilabschnitt der oberen oder der unteren Fläche des Bodenabschnitts sowie einen zweiten planen Teilabschnitt der anderen von der oberen und der unteren Fläche des Bodenabschnitts, ist der Kühlkanal zwischen dem ersten planen Teilabschnitt und dem zweiten planen Teilabschnitt ausgebildet und hat/haben der erste plane Teilabschnitt oder/und der zweite plane Teilabschnitt die Form einer Abdeckplatte, die an dem anderen von dem ersten planen Teilabschnitt und dem zweiten planen Teilabschnitt befestigt ist.
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Dem oben aufgeführten Aspekt zufolge hat das Kühlgehäuse in Draufsicht vorzugsweise eine im Wesentlichen rechteckige Form mit langen Seiten und kurzen Seiten, ist die Öffnung neben einer der langen Seiten angeordnet und ist der Kühlkanal neben der anderen der langen Seiten angeordnet.
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Dem oben aufgeführten Aspekt zufolge ist vorzugsweise eine Vielzahl von Anschlüssen an einer Außenseite der Glättungskondensator-Einheit vorhanden und ist eine Gleichstrom-Busplatine in die Glättungskondensator-Einheit so eingebettet, dass die Anschlüsse über die Gleichstrom-Sammelschiene elektrisch leitend zueinander sind.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung enthält eine elektronische Vorrichtung das oben erwähnte Kühlgehäuse.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung enthält eine Baumaschine die oben erwähnte elektronische Vorrichtung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG/EN
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1 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine elektronische Vorrichtung, die ein Kühlgehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung enthält, von unterhalb einer unteren Fläche derselben gesehen zeigt.
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2 ist eine Draufsicht, die einen wesentlichen Teil der elektronischen Vorrichtung zeigt.
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3 ist eine Unteransicht, die den wesentlichen Teil der elektronischen Vorrichtung zeigt.
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4 ist ein Querschnitt, der die elektronische Vorrichtung in einer mit den Pfeilen IV-IV in 2 angedeuteten Richtung gesehen zeigt.
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5 ist eine schematische Ansicht, die eine Abwandlung der Erfindung zeigt.
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6 ist eine Perspektivansicht, die eine verwandte technische Einrichtung zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORM/EN
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Beschreibung des Gesamtaufbaus eines Wechselrichters.
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Eine/mehrere Ausführungsform/en der Erfindung wird/werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Wechselrichter (elektronische Vorrichtung), der ein Kühlgehäuse (im Folgenden als ”Gehäuse” bezeichnet) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält, von einer unteren Fläche derselben her gesehen zeigt.
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Eine Funktion und ein Einsatz eines in 1 gezeigten Wechselrichters 10 entsprechen denen des oben unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Wechselrichters 8. Der Wechselrichter 10 ist in einem Hybrid-Hydraulikbagger 1 (Baumaschine) installiert. Der Wechselrichter 10 enthält ein mit durchgehenden Linien in 1 dargestelltes Gehäuse 11, eine obere Abdeckung 12 aus Aluminiumdruckguß, die eine obere Seite des Gehäuses 11 abdeckt, eine untere Abdeckung 13 aus Aluminiumdruckguß, die eine untere Seite des Gehäuses 11 abdeckt, sowie eine Anzahl elektrischer/elektronischer Komponenten, die an dem Gehäuse 11 und den Abdeckungen 12, 13 angebracht sind.
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Beschreibung des Gehäuses
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2 ist eine Draufsicht, die einen wesentlichen Teil des Wechselrichters 10 zeigt, 3 ist eine Unteransicht, die den wesentlichen Teil zeigt, und 4 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil in einer mit den Pfeilen IV-IV in 2 angedeuteten Richtung gesehen zeigt. Dabei ist die untere Abdeckung 13 in 4 nicht dargestellt.
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Das Gehäuse 11, das in Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form mit langen Seiten und kurzen Seiten hat, enthält, wie in 1 bis 4 gezeigt, ein Chassis 14, das in Draufsicht desgleichen im Wesentlichen rechteckig geformt ist, sowie einen Bodenabschnitt 15, der das Chassis 14 vertikal teilt. In dem Gehäuse 11 ist ein erster Anordnungsabschnitt 16 an der oberen oder der unteren Fläche des Bodenabschnitts 15 (einer oberen Fläche des Bodenabschnitts 15) ausgebildet, ist ein zweiter Anordnungsabschnitt 17 an der anderen von der oberen und der unteren Fläche des Bodenabschnitts 15 (einer unteren Fläche des Bodenabschnitts 15) ausgebildet, und ist ein dritter Anordnungsabschnitt 18 so ausgebildet, dass er über eine an dem Bodenabschnitt 15 vorhandene Öffnung 15A in Verbindung mit dem ersten Anordnungsabschnitt 16 und dem zweiten Anordnungsabschnitt 17 steht.
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Der BodenTeilabschnitt 15 enthält einen ersten planen Teilabschnitt 15B der oberen Fläche, einen zweiten planen Teilabschnitt 15C der unteren Fläche sowie einen Kühlkanal 15D, der sich zwischen dem ersten planen Teilabschnitt 15B und dem zweiten planen Teilabschnitt 15C befindet. Der erste plane Teilabschnitt 15B wird durch eine plattenförmige Abdeckplatte 19 gebildet, die mit einer Schraube oder dergleichen lösbar an dem zweiten planen Teilabschnitt 15C befestigt ist. Der zweite plane Teilabschnitt 15C enthält einen nutförmigen Teilabschnitt 15E, der sich zu dem ersten planen Teilabschnitt 15B hin öffnet. Der Kühlkanal 15D ist ein Raum zum Zirkulieren eines Kühlmittels, der durch den nutförmigen Teilabschnitt 15E und die Abdeckplatte 19 gebildet wird, die den nutförmigen Teilabschnitt 15E abdeckt. Der Kühlkanal 15D, der ein U-förmiger Kanal ist, der eine geradlinige Vorwärtsstrecke und eine Rückwärtsstrecke enthält, die in Draufsicht in einer Richtung der langen Seite des Gehäuses 1 verlaufen (die Form des Kühlkanals 15D wird hier nicht ausführlich beschrieben), enthält einen Einlass-Teilabschnitt 15F sowie einen Auslass-Teilabschnitt 15G für Kühlwasser, die an einem ersten bzw. einem zweiten Ende desselben ausgebildet sind. Der Einlass-Teilabschnitt 15F und der Auslass-Teilabschnitt 15G sind an einer Fläche der kurzen Seite des Gehäuses 11 nebeneinander angeordnet.
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Das Chassis 14 und der zweite plane Teilabschnitt 15C des Bodenabschnitts 15 werden mittels Druckgießen integral aus Aluminium ausgebildet, und die Abdeckplatte 19 ist ein Formteil. In dem Kühlkanal 15D steht eine Vielzahl erster Rippen 15H von dem ersten planen Teilabschnitt 15B auf den zweiten planen Teilabschnitt 15C zu vor, und eine Vielzahl zweiter Rippen 151 steht von dem zweiten planen Teilabschnitt 15C auf den ersten planen Teilabschnitt 15B zu vor. Die Abdeckplatte 19 wird hergestellt, indem ein Formteil ausgebildet wird, das eine Fläche hat, die im Wesentlichen vollständig mit Rippen versehen ist, und die Rippen bis auf diejenigen (die ersten Rippen 15H) entfernt werden, die einem geradlinigen Teilabschnitt des Kühlkanals 15D entsprechen.
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Die Öffnung 15A ist in Draufsicht im Wesentlichen L-förmig, und der Bodenabschnitt 15 ist in Draufsicht rechteckig geformt. Die Öffnung 15A öffnet sich in dem Bodenabschnitt 15 über einen Bereich der gesamten Ausdehnung derselben in Längsrichtung und über ungefähr ein Drittel der Ausdehnung derselben in Querrichtung. Des Weiteren öffnet sich die Öffnung 15A an einer Position neben einer langen Seite 15J in einer Längsrichtung des Bodenabschnitts 15. Der Kühlkanal 15D befindet sich so an einer Position, an der die Öffnung 15A nicht vorhanden ist. Das heißt, der Kühlkanal 15D befindet sich neben der anderen der langen Seiten.
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Beschreibung des ersten Anordnungsabschnitts
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In dem ersten Anordnungsabschnitt 16 ist eine Vielzahl von Verstärker-Schaltmodulen 22 (erste elektronische Komponente) nebeneinander an dem ersten planen Teilabschnitt 15B angeordnet. Die Verstärker-Schaltmodule 22 schließen jeweils ein inneres Verstärker-Schaltelement (Wärmequelle) ein, das durch einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (nicht dargestellt) gebildet wird. Ein Gate-Substrat 21 ist über den Verstärker-Schaltmodulen 22 angeordnet. Das Gate-Substrat 21 ist über eine Verbindungseinheit (nicht dargestellt) elektrisch leitend zu den inneren Schaltelementen, und Komponenten, wie beispielsweise ein Leistungsverstärker 23, sind an dem Gate-Substrat 21 montiert.
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Die Verstärker-Schaltmodule 22 sind in engem Kontakt mit einer oberen Fläche des ersten planen Teilabschnitts 15B, und durch die inneren Schaltelemente erzeugte Wärme wird über den ersten planen Teilabschnitt 15B auf das Kühlwasser abgestrahlt, das durch den Kühlkanal 15D strömt. So werden die Schaltelemente gekühlt. Des Weiteren wird auf gleiche Weise Wärme von einem Aufwärtstransformator 24 (Wärmequelle) abgestrahlt, der sich in dem ersten Anordnungsabschnitt 16 befindet.
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Die Verstärker-Schaltmodule 22 weisen jeweils einander gegenüberliegende erste und zweite Seitenflächen auf, die mit einem Paar vorstehender Anschlussblöcke 22A bzw. einem Paar vorstehender Anschlussblöcke 22B versehen sind. Die Anschlussblöcke 22A, 22B sind zu den inneren Schaltelementen elektrisch leitend. Diejenigen der Anschlussblöcke 22A, die von dem dritten Anordnungsabschnitt 18 beabstandet sind, sind mit hinteren Enden eines Paars Kabel (nicht dargestellt) verbunden, die zu einer Primärseite des Gate-Substrats 21 elektrisch leitend sind. Vordere Enden der Kabel sind mit einer Primärseite des Aufwärtstransformators 24 verbunden. Eine Sekundärseite des Aufwärtstransformators 24 ist mit hinteren Enden eines weiteren Paars Kabel (nicht dargestellt) verbunden, und vordere Enden dieser Kabel sind mit anderen der Anschlussblöcke 22A so verbunden, dass die Sekundärseite des Aufwärtstransformators 24 über die Anschlussblöcke 22A elektrisch leitend zu den Schaltelementen an einer Sekundärseite ist.
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Beschreibung des zweiten Anordnungsabschnitts
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In dem zweiten Anordnungsabschnitt 17 sind ein Paar Motorgenerator-Schaltmodule 33 (zweite elektronische Komponente) und eine Vielzahl von Schwenkmotor-Schaltmodulen 34 (zweite elektronische Komponente) nebeneinander an dem zweiten planen Teilabschnitt 15C angeordnet. Die Motorgenerator-Schaltmodule 33 enthalten jeweils ein inneres Motorgenerator-Schaltelement (Wärmequelle), das durch einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (nicht dargestellt) gebildet wird, und die Schwenkmotor-Schaltmodule 34 enthalten jeweils ein inneres Schwenkmotor-Schaltelement (Wärmequelle), das durch einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (nicht dargestellt) gebildet wird. Gate-Substrate 31, 32 sind jeweils über den Schaltmodulen 33, 34 angeordnet. Die Gate-Substrate 31, 32 sind über eine Verbindungseinheit (nicht dargestellt) elektrisch leitend zu den inneren Schaltelementen, und Komponenten, wie beispielsweise Leistungstransformatoren 35, 36, sind jeweils an den Gate-Substraten 31, 32 montiert. Durch die inneren Schaltelemente erzeugte Wärme wird über den zweiten planen Teilabschnitt 15C auf das Kühlwasser abgestrahlt, das durch den Kühlkanal 15D strömt. So werden die Schaltelemente gekühlt.
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Des Weiteren sind in dem zweiten Anordnungsabschnitt 17 mit Ausnahme einer Seite, die von dem dritten Anordnungsabschnitt 18 beabstandet ist, Trageelemente 37, 38 um die Motorgenerator-Schaltmodule 33 herum vorhanden, die nebeneinander angeordnet sind. Das heißt, die Trageelemente 37 (ein Paar derselben) sind aneinander über die Motorgenerator-Schaltmodule 33 gegenüberliegenden Seiten so angeordnet, dass sie voneinander beabstandet sind, und das Trageelement 38 ist nahe an dem dritten Anordnungsabschnitt 18 angeordnet.
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Die Trageelemente 37 enthalten jeweils drei Anschlussblöcke 37A. Die Anschlussblöcke 37A sind über eine leitende Einheit (nicht dargestellt) elektrisch mit dem inneren Schaltelementen der Motorgenerator-Schaltmodule 33 verbunden. Das Trageelement 38 enthält vier Anschlussblöcke 38A. Die Anschlussblöcke 38A sind über eine leitende Einheit (ebenfalls nicht dargestellt) elektrisch mit den inneren Schaltelementen der Motorgenerator-Schaltmodule 33 verbunden.
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Die Anschlussblöcke 37A jedes der Trageelemente 37 sind einzeln mit vorderen Enden von drei Kabeln (nicht dargestellt) verbunden. Hintere Enden der insgesamt sechs Kabel sind mit dem Anschlussblock in dem Anschlusskasten verbunden, der sich an der oberen Abdeckung 12 befindet, und der Anschlussblock ist des Weiteren über sechs Stromkabel mit einem Motorgenerator (nicht dargestellt) verbunden, der von dem Verbrennungsmotor 3 (siehe 6) angetrieben wird. Die Stromkabel dienen dazu, von dem Motorgenerator erzeugte elektrische Energie zu dem Wechselrichter 10 zu übertragen.
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Die Schwenkmotor-Schaltmodule 34 weisen jeweils einander gegenüberliegende erste und zweite Seitenflächen auf, die mit einem Paar Anschlussblöcke 34A bzw. einem Paar Anschlussblöcke 34B versehen sind. Die Anschlussblöcke 34A, 34B sind über eine leitende Einheit (nicht dargestellt) elektrisch mit den inneren Schaltelementen der Schwenkmotor-Schaltmodule 34 verbunden. Die von dem dritten Anordnungsabschnitt 18 beabstandeten Anschlussblöcke 34A sind mit hinteren Enden von drei Kabeln (nicht dargestellt) verbunden. Ein hinteres Ende jedes der Kabel ist mit einem Anschlussblock in einem Anschlusskasten verbunden, der sich an der oberen Abdeckung 12 befindet, und der Anschlussblock ist des Weiteren über drei Stromkabel mit dem rotierenden Elektromotor 9 (siehe 6) verbunden. Die Stromkabel dienen dazu, in dem Kondensator 7 gespeicherte elektrische Energie über den Wechselrichter 10 zu dem rotierenden Elektromotor 9 zu übertragen.
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Beschreibung des dritten Anordnungsabschnitts
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Eine Glättungskondensator-Einheit 41 ist in dem dritten Anordnungsabschnitt 18 so angeordnet, dass sie beiden Flächen des Bodenabschnitts 15 zugewandt ist. Die Glättungskondensator-Einheit 41 enthält einen ersten Energiespeicherabschnitt 41A für die Verstärker-Schaltmodule 22 und einen zweiten Energiespeicherabschnitt 41B für die Motorgenerator-Schaltmodule 33 sowie die Schwenkmotor-Schaltmodule 34, wobei der erste Energiespeicherabschnitt 41A und der zweite Energiespeicherabschnitt 41B integral miteinander ausgebildet sind. Die Glättungskondensator-Einheit 41, die ein Folienkondensator sein kann, ist, wie in 1 gezeigt, in Seitenansicht im Wesentlichen L-förmig. Das heißt, ein oberer Teilabschnitt der Glättungskondensator-Einheit 41A hat in einer Längsrichtung der Öffnung 15A eine kurze Ausdehnung, während ein unterer Teilabschnitt der Glättungskondensator-Einheit 41A lang ist.
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Eine Länge des oberen Teilabschnitts der Glättungskondensator-Einheit 41 ist im Wesentlichen die gleiche wie die einer Seite des Gate-Substrats 21, die der Glättungskondensator-Einheit 41 nahe gegenüberliegt, und eine Länge des unteren Teilabschnitts ist im Wesentlichen der Summe von Längen der jeweiligen Seiten der Gate-Substrate 31, 32 gleich, die der Glättungskondensator-Einheit 41 gegenüberliegen. In der Glättungskondensator-Einheit 41 befindet sich, wie in 4 gezeigt, der erste Energiespeicherabschnitt 41A in dem oberen Teilabschnitt, der dem ersten Anordnungs-Teilabschnitt 16 entspricht, während sich der zweite Energiespeicherabschnitt 41B in dem unteren Teilabschnitt befindet, der dem zweiten Anordnungs-Teilabschnitt 17 entspricht.
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Der obere Teilabschnitt der Glättungskondensator-Einheit 41 wird von unten in die Öffnung 15A eingeführt. In der Öffnung 15A ist die Glättungskondensator-Einheit 41 neben dem ersten und dem zweiten Anordnungsabschnitt 16, 17 in der Öffnung 15A angeordnet und, wie in 2 und 3 gezeigt, an der unteren Fläche des Bodenabschnitts 15 an Längsseiten desselben befestigt. Wenn die Glättungskondensator-Einheit 41 in dem dritten Anordnungsabschnitt 18 angeordnet ist, macht eine Dicke der Glättungskondensator-Einheit 41 ungefähr die Hälfte einer Öffnungsfläche der Öffnung 15A aus. Der Rest der Öffnungsfläche der Öffnung 15A, der nicht von der Glättungskondensator-Einheit 41 eingenommen wird, dient als ein Raum, in den die Kabel zur Verbindung mit den Anschlussblöcken 34A, 37A eingeführt werden und ein Anbringungselement oder dergleichen zum Anbringen der Kabel vorhanden ist.
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Es ist anzumerken, dass erste Enden der Kabel mit den Anschlussblöcken 34A, 37A verbunden sind, die von der Öffnung 15A in dem zweiten Anordnungsabschnitt 17 beabstandet sind, während zweite Enden über die Öffnung 15A eingeführt werden, um sie mit dem Anschlussblock in dem Anschlusskasten zu verbinden, der oberhalb der Öffnung 15A angeordnet ist. Die Kabel werden so um 90° gebogen, um sie in dem Wechselrichter 10 anzuordnen.
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Ein oberer Teilabschnitt einer Seitenfläche der Glättungskondensator-Einheit 41, der dem ersten und dem zweiten Anordnungsabschnitt 16, 17 zugewandt ist, ist mit einer Vielzahl vorstehender Anschlüsse 41C versehen, die in der Längsrichtung angeordnet sind, und ein unterer Teilabschnitt ist mit einer Vielzahl vorstehender Anschlüsse 41D versehen, die in der Längsrichtung angeordnet sind. Die Anschlüsse 41C entsprechen jeweils, wie in 2 gezeigt, den Anschlussblöcken 22B der Vielzahl von Verstärker-Schaltmodulen 22 in dem ersten Anordnungsabschnitt 16 und sind an die Anschlussblöcke 22B geschraubt. Desgleichen entsprechen die Anschlüsse 41D jeweils, wie in 3 gezeigt, den Anschlussblöcken 38A des Trageelementes 38 und den Anschlussblöcken 34B der Vielzahl von Schwenkmotor-Schaltmodulen 34 in dem zweiten Anordnungsabschnitt 17 und sind an die Anschlussblöcke 34B, 38A geschraubt. Da die Glättungskondensator-Einheit 41 in dem dritten Anordnungsabschnitt 18 neben dem ersten und dem zweiten Anordnungsabschnitt 16, 17 angeordnet ist, können die Anschlüsse 41C, 41D verkürzt werden, und Wärme von der Glättungskondensator-Einheit 41 (Wärmequelle) wird leicht zu dem Kühlkanal 15D übertragen.
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Des Weiteren ist eine Gleichstrom-Busplatine 41E an einer Position zwischen den Anschlüssen 41C, 41D und dem ersten sowie dem zweiten Energiespeicherabschnitt 41A, 41B in die Glättungskondensator-Einheit 41 eingebettet, und vorgegebene der Anschlüsse 41C, 41D sind über eine Schaltung, die auf der Gleichstrom-Busplatine 41E ausgebildet ist, elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Energiespeicherabschnitt 41A, 41B verbunden. Die Schaltmodule 22, 33, 34 können so zuverlässig nah an der Glättungskondensator-Einheit 41 angeordnet sein, so dass Anforderungen hinsichtlich des Abstandes zwischen ihnen erfüllt sind.
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Des Weiteren dient bei der beispielhaften Ausführungsform die Gleichstrom-Busplatine 41E als ein Gleichstrombus, so dass bestimmte der Anschlüsse 41c, 41D über eine Gleichstromleitung unter Verwendung der Schaltung der Gleichstrom-Busplatine 41E elektrisch leitend zueinander sind. Daher sind, wenn die bestimmten der Anschlüsse 41C, 41D an den Anschlussblöcken 226, 34B, 38A befestigt werden, die Verstärker-Schaltmodule 22, die Motorgenerator-Schaltmodule 33 und die Schwenkmotor-Schaltmodule 34 elektrisch miteinander verbunden.
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Daher kann verglichen mit einem Fall, in dem ein langes Kabel eingesetzt wird, um die Verstärker-Schaltmodule 22 und die Motorgenerator-Schaltmodule 33 sowie die Verstärker-Schaltmodule 22 und die Schwenkmotor-Schaltmodule 34 in elektrisch leitenden Zustand zu bringen, eine Länge eines Stromkreises für die elektrische Leitung erheblich verkürzt werden. Eine Induktivitäts-Komponente in der Gleichstromleitung kann so reduziert werden, so dass durch Schalten der Schaltelemente verursachter Resonanzstrom unterdrückt wird und damit Wärmeerzeugung reduziert wird.
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Andere Komponente/n
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Eine Steuer-Leiterplatte 51, mit der der Wechselrichter 10 als Ganzes gesteuert wird, befindet sich, wie in 4 gezeigt, in der oberen Abdeckung 12 des Wechselrichters 10. Die Steuer-Leiterplatte 51 ist über ein Kabel (nicht dargestellt) elektrisch mit den Gate-Substraten 21, 31, 32 verbunden. Eine Metallabschirmung 52 zur Rauschunterdrückung befindet sich unterhalb der Steuer-Leiterplatte 51.
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Vorteil/e der beispielhaften Ausführungsform/en
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Die oben beschriebene beispielhafte Ausführungsform weist die im Folgenden aufgeführten Vorteile auf.
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In dem Gehäuse 11 des Wechselrichters 10 steht der dritte Anordnungsabschnitt 18 über die Öffnung 15A in Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Anordnungsabschnitt 16, 17, und die Glättungskondensator-Einheit 41 ist in der Öffnung 15A angeordnet. Die Glättungskondensator-Einheit 41 kann so die Form einer einzelnen Komponente haben, die den ersten und den zweiten Energiespeicherabschnitt 41A, 41B in integraler Form enthält. Daher kann verglichen mit einem Fall, in dem separate Energiespeicherabschnitte (Glättungskondensatoren) einzeln an der oberen und der unteren Seite des Bodenabschnitts 15 angeordnet sind, die Anzahl von Komponenten reduziert werden, und so kann eine Effizienz der Arbeit, beispielsweise bei einem Vorgang zum Zusammenbauen, verbessert werden.
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Des Weiteren können, da die Glättungskondensator-Einheit 41 so angeordnet ist, dass sie beiden Flächen des Bodenabschnitts 15 zugewandt ist, die Schaltmodule 22, 33, 34 zuverlässig nahe an der Glättungskondensator-Einheit 41 zur Verbindung damit angeordnet werden. Anforderungen hinsichtlich des Abstandes zwischen den Schaltmodulen 22, 33, 34 und der Glättungskondensator-Einheit 41 können so erfüllt werden, und daher kann Erzeugung einer Überspannung verhindert werden.
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Des Weiteren kann, da der erste Energiespeicherabschnitt 41A und der zweite Energiespeicherabschnitt 41B integral miteinander ausgebildet sind und eine Stromkreislänge einer Gleichstromleitung zwischen ihnen verkürzt ist, eine Induktivitäts-Komponente in der Gleichstromleitung reduziert werden, so dass durch die Induktivitäts-Komponente verursachter Resonanzstrom unterdrückt werden kann.
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In dem Kühlkanal 15D steht die Vielzahl erster Rippen 15H von dem ersten planen Teilabschnitt 15B zu dem zweiten planen Teilabschnitt 15C hin vor, und die Vielzahl zweiter Rippen 151 steht von dem zweiten planen Teilabschnitt 15C zu dem ersten planen Teilabschnitt 15B hin vor. Wärme von den Schaltmodulen 22, 33, 34, dem Aufwärtstransformator 24 und der Glättungskondensator-Einheit 41 kann so wirkungsvoll auf das Kühlwasser abgestrahlt werden, und dadurch kann eine Kühlwirkung verbessert werden.
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Des Weiteren kann, da der Kühlkanal 15D durch den nutförmigen Teilabschnitt 15E, der sich an dem zweiten planen Teilabschnitt 15C des Bodenabschnitts 15 befindet, und die Abdeckplatte 19 gebildet wird, die den nutförmigen Teilabschnitt 15E abdeckt, das Gehäuse 11 mittels eines Spritzgussverfahrens mit höherer Genauigkeit als bei Schwerkraftguss hergestellt werden, bei dem ein Kern zum Einsatz kommt.
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Es sollte klar sein, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene/n beispielhafte/n Ausführungsform/en beschränkt ist, sondern Abwandlungen und Verbesserungen einschließt, sofern die Abwandlungen und Verbesserungen mit der Erfindung vereinbar sind.
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Der Glättungskondensator ist nicht notwendigerweise ein Folienkondensator, sondern kann ein Elektrolytkondensator oder dergleichen sein.
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Beliebige der oben erwähnten Schaltmodule können die erste und die zweite elektronische Komponente sein. Wenn beispielsweise eine Aufwärtstransformations-Funktion unabhängig von einem Wechselrichter erfüllt wird, können die ersten oder die zweiten elektronischen Komponenten die Motorgenerator-Schaltmodule sein, und die anderen können die Schwenkmotor-Schaltmodule sein, oder die erste und die zweite elektronische Komponente können als Alternative dazu vertauscht werden.
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Gemäß der Erfindung kann eine Kühlrippe an dem ersten oder/und dem zweiten planen Teilabschnitt vorhanden sein oder nicht vorhanden sein.
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Die Abdeckplatte, die einen der planen Teilabschnitte bildet, wird an dem anderen planen Teilabschnitt mit einer Schraube befestigt, kann jedoch mittels Schweißen oder dergleichen befestigt werden.
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Der Kühlkanal kann mittels Schwerkraftgießen unter Verwendung eines Kerns ausgebildet werden. In diesem Fall ist keine Abdeckplatte erforderlich. Des Weiteren kann, selbst wenn eine Abdeckplatte erforderlich ist, nahezu eine gesamte Außenhülle des Gehäuses mittels Druckgießen hergestellt werden, und der nutförmige Teilabschnitt kann mit maschineller Bearbeitung oder dergleichen geschaffen werden.
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In der beispielhaften Ausführungsform hat der Kühlkanal, wie in 5 gezeigt, in Draufsicht eine U-Form (ein Fall (A)), jedoch kann er jede beliebige Form, wie beispielsweise eine I-Form (ein Fall (B)), eine N-Form (ein Fall (C)), eine W-Form (ein Fall (D)) und eine M-Form, haben. Des Weiteren können der Einlass und der Auslass für das Kühlwasser wie in dem Fall (D) an einer langen Seite vorhanden sein. Weiterhin können eine Vielzahl von Kanälen unabhängig voneinander vorhanden sein.
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Das Kühlmittel ist nicht notwendigerweise Wasser, sondern kann als Alternative dazu ein Frostschutzmittel oder dergleichen sein.
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Die elektronische Vorrichtung ist vorzugsweise eine Stromumwandlungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Wechselrichter, der ein Schaltelement und einen Glättungskondensator einschließt, ist jedoch nicht notwendigerweise ein Wechselrichter. Das heißt, es ist jede beliebige elektronische Vorrichtung möglich, bei der eine erste und eine zweite elektronische Komponente jeweils in einem ersten bzw. einem zweiten Anordnungsabschnitt angeordnet sind, die über einen Kühlkanal ausgebildet sind.
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Die Erfindung kann bei einem Wechselrichter für eine andere Hybrid-Baumaschine als einem Hydraulikbagger sowie bei einem Wechselrichter für Hybrid-LKW oder -PKW eingesetzt werden.
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ERLÄUTERUNG VON BEZUGSZEICHEN
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- 1 ... Hydraulikbagger (Baumaschine), 10 ... Wechselrichter (elektronische Vorrichtung), 11 ... Kühlgehäuse, 15 ... Bodenabschnitt, 15A ... Öffnung, 15B ... erster planer Teilabschnitt, 15C ... zweiter planer Teilabschnitt, 15D ... Kühlkanal, 15H ... erste Rippe, 15I ... zweite Rippe, 15J ... lange Seite, 16 ... erster Anordnungsabschnitt, 17 ... zweiter Anordnungsabschnitt, 18 ... dritter Anordnungsabschnitt, 19 ... Abdeckplatte, 22 ... Verstärker-Schaltmodul (erste elektronische Komponente), 33 ... Motorgenerator-Schaltmodul (zweite elektronische Komponente), 34 ... Schwenkmotor-Schaltmodul (zweite elektronische Komponente), 41 ... Glättungskondensator-Einheit, 41A ... erster Energiespeicherabschnitt, 41B ... zweiter Energiespeicherabschnitt, 41C, 41D ... Anschluss.
