DE112016007520T5

DE112016007520T5 - Leistungswandler

Info

Publication number: DE112016007520T5
Application number: DE112016007520.0T
Authority: DE
Inventors: Yukio Nakashima; Takayoshi Miki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2019-10-10
Also published as: WO2018109884A1; CN110168899B; JPWO2018109884A1; US20190296638A1; JP6498370B2; US10554123B2; CN110168899A

Abstract

Ein Leistungswandler 1 weist ein Leistungsmodul 12 auf, in dem eine Positivelektrode einer Positivseitenschalteinrichtung elektrisch mit dem ersten Anschluss verbunden ist, einer Negativelektrode der Positivseitenschalteinrichtung und einer Positivelektrode einer Negativseitenschalteinrichtung elektrisch mit einem zweiten Anschluss verbunden sind, und einer Negativelektrode der Negativseitenschalteinrichtung elektrisch mit einem dritten Anschluss verbunden sind. Der erste Anschluss des Leistungsmoduls 12 ist elektrisch mit einem P-Anschluss 41a eines Filterkondensator 41 über einen ersten Leiter einer Busschiene 43 verbunden, die ein Parallelflachplattenleiter ist. Der dritte Anschluss des Leistungsmoduls 12 ist elektrisch mit einem N-Anschluss 41b des Filterkondensators 41 über einen zweiten Leiter der Busschiene 43 verbunden. Die Busschiene 43 als Parallelflachplattenleiter weist eine L-Form auf. Der zweite Anschluss des Leistungsmoduls 12 ist elektrisch mit einer Last über eine Leiterschiene 44 verbunden, die körperlich verschieden von der Busschiene 43 ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungswandler geeignet für die Nutzung in Schienenfahrzeugen ist.
Hintergrund
In einem Leistungswandler zur Nutzung in Schienenfahrzeugen (hiernach einfach bezeichnet als „Leistungswandler“), sind Halbleiterschalteinrichtungen (hiernach einfach bezeichnet als „Schalteinrichtungen“), die in dem Leistungswandler vorgesehen, durch Steuersignale von einem Gate- Gate-Steuerschaltkreis getrieben. Die Schalteinrichtungen führen Hochspannungs- und Hochstromleistung zu einer Last zu, durch ihre An-Aus-Schaltoperationen. Zu diesem Zeitpunkt wird innerhalb des Leistungswandlers elektromagnetisches Rauschen in elektrischen Leitungen erzeugt, die in dem Leistungswandler vorgesehen sind.
In vergangenen Jahren, aufgrund des praktischen Einsatzes von Halbleitereinrichtungen mit großer Bandlücke, die typisch dargestellt sind durch Siliziumcarbid (SiC), und aufgrund der zunehmenden Leistung von vorexistierenden Si-Schalteinrichtungen, die aus Silizium (Si) hergestellt sind, hat die Schaltgeschwindigkeit der Schalteinrichtungen zugenommen. Aufgrund der zunehmenden Schaltgeschwindigkeit können die Probleme von elektromagnetischem Rauschen, das durch die elektrischen Leitungen erzeugt wird, die in dem Leistungswandler vorgesehen sind, nicht ignoriert werden.
In dem voranstehend beschriebenen Hintergrund fokussiert sich die nachstehend genannte Patentliteratur 1 auf elektrische Leitungen innerhalb eines Moduls unter den elektrischen Leitungen, die in einem Leistungswandler vorgesehen sind. Ein Leistungshalbleitermodul (hiernach lediglich als „Leistungsmodul“ bezeichnet) wie in der Patentliteratur 1 beschrieben, offenbart eine Technik in der eine elektrische Leitung innerhalb des Moduls mit einem Positivelektrodenanschluss verbunden ist, eine elektrische Leitung innerhalb des Moduls mit einem Negativelektrodenanschluss verbunden ist und eine Gate-Signalleitung und eine Emitter-Signalleitung innerhalb des Moduls mit ihren entsprechenden Teilen parallel angeordnet bereitgestellt sind, um Schichten auszubilden, und die Richtung eines elektrischen Stroms, der in dem Positivelektrodenanschluss fließt, ist entgegengesetzt zu der Richtung eines Steuerstroms gemacht, der in der Gate-Signalleitung benachbart zu dem Positivelektrodenanschluss in den Parallel angeordneten Teilen fließt, um die Möglichkeit einer Störung der Schalteinrichtungen, die Ein- und Ausschaltvorgänge wiederholen, und zum Zeitpunkt des Einschaltens und zum Zeitpunkt des Ausschaltens zu reduzieren.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsschrift Nr. 2015-213408
Kurzdarstellung
Technisches Problem
Patentliteratur 1 bezieht sich auf den Leistungswandler in dem das Leistungsmodul angeordnet ist und kann eine Störung des Leistungswandlers vermeiden, die durch elektromagnetisches Rauschen in den elektrischen Leitungen innerhalb des Leistungsmoduls bewirkt wird. Jedoch weist die Patentliteratur 1 keine detaillierte Beschreibung über elektrischen Leitungen auf, die zwischen dem Leistungsmodul und Komponenten des Leistungswandlers verbunden sind, das bedeutet elektrischen Leitungen außerhalb des Leistungsmoduls. Es besteht daher ein Problem, dass Störung des Leistungswandlers nicht vermieden werden können, die durch elektromagnetisches Rauschen in den elektrischen Leitungen außerhalb des Leistungsmoduls bewirkt sind.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der voranstehenden Umstände gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Leistungswandler bereitzustellen, der dazu in der Lage ist, Störungen in dem Leistungswandler zu vermeiden, die durch elektromagnetisches Rauschen in Leitungen außerhalb eines Leistungsmoduls in dem Leistungswandler bewirkt sind.
Lösung des Problems
Um das voranstehend beschriebene Problem zu lösen und die Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen Leistungswandler bereit mit einem Leistungsmodul, in dem eine Positivelektrode einer Positivseitenschalteinrichtung elektrisch mit dem ersten Anschluss verbunden ist, eine Negativelektrode der Positivseitenschalteinrichtung und eine Positivelektrode der Negativseitenschalteinrichtung elektrisch mit dem zweiten Anschluss verbunden sind, und eine Negativelektrode der Negativseitenschalteinrichtung elektrisch mit dem dritten Anschluss verbunden ist, wobei der erste Anschluss des Leistungsmoduls elektrisch mit einer Positivelektrode des Kondensators über einen ersten Leiter des Parallelflachplattenleiters verbunden ist, wobei der dritte Anschluss des Leistungsmoduls elektrisch mit einer Negativelektrode des Kondensators über einen zweiten Leiter des Parallelflachplattenleiters verbunden ist, wobei der Parallelflachplattenleiter eine L-Form aufweist, und wobei der zweite Anschluss des Leistungsmoduls elektrisch mit einer Last über eine Leiterschiene verbunden ist, die körperlich verschieden von dem Parallelflachplattenleiter ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung weist einen vorteilhaften Effekt darin auf, dass sie dazu in der Lage ist, eine Störung des Leistungswandlers zu vermeiden, die durch elektromagnetisches Rauschen in der Verkabelung außerhalb des Leistungsmoduls in dem Leistungswandler bewirkt ist.
Figurenliste

1 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Leistungswandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
2 zeigt eine Perspektivansicht, die die schematische Konfiguration eines Leistungsmoduls darstellt, das geeignet ist zur Nutzung in dem Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist.
3 zeigt ein Schaltkreisdiagramm eines Hauptschaltkreises auf den das Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Ausführungsform beaufschlagt ist.
4 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel darstellt, in dem der Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf einem Schienenfahrzeug montiert ist.
5 zeigt ein Diagramm, das schematisch die Struktur einer Busleiste gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
6 zeigt ein Schaltkreisdiagramm eines Hauptschaltkreises, auf den herkömmliches Leistungsmodul beaufschlagt ist.
7 ist eine Seitenansicht, wenn der Innenraum des Leistungswandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer Pfeil-A-Richtung der 4 betrachtet.
8 zeigt ein Diagramm, das einen typischen Modulanordnungsbeispiel in einem herkömmlichen Leistungswandler darstellt.
9 zeigt ein Diagramm, das einen laminierten Zustand einer laminierten Busleiste in dem herkömmlichen Leistungswandler darstellt.
10 zeigt eine Perspektivansicht, die die Konfiguration des Hauptschaltkreises des Leistungswandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
11 zeigt eine Perspektivansicht, die im montierten Zustand einer Gate-Steuerplatine in dem herkömmlichen Leistungswandler darstellt.
12 zeigt ein Diagramm, das Variationen einer Anschlussanordnung in einem 2-in-1-Modul darstellt.
13 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel darstellt, in dem ein Leistungsmodul von Flächenart bzw. gegenüberliegender Flächenart auf den Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform beaufschlagt wird.
14 zeigt ein Diagramm, ein Konfigurationsbeispiel darstellt, in dem ein Leistungsmodul vom Einzelreihentyp auf den Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform beaufschlagt wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Hiernach wird ein Leistungswandler gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise durch die nachstehend genannte Ausführungsform beschränkt ist.
Ausführungsform.
1 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Leistungswandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In 1 weist ein Leistungswandler 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf: ein Eingangsschaltkreis 2, der zumindest einen Schalter, einen Filterkondensator und eine Filterspule aufweist; ein Wechselrichterhauptschaltkreis (hiernach einfach bezeichnet als „Hauptschaltkreis“) 3, der Schalteinrichtungen 4a, 5a, 6a, 4b, 5b und 6b aufweist und mit mindestens einem Motor 8 zum Antreiben eines Elektrofahrzeugs verbunden ist; und einer Steuerung 7, die PWM-Signale zum Steuern der Schalteinrichtungen 4a, 5a, 6a, 4b, 5b und 6b ausgibt. Als der Motor 8, der mit dem Hauptschaltkreis 3 verbunden ist, ist ein Induktionsmotor oder ein Synchronmotor bevorzugt.
In 1 ist ein Ende des Eingangsschaltkreises 2 mit einer Oberleitung 50 über einen Stromsammler 51 verbunden und das andere Ende ist mit einer Schiene 52 verbunden, die ein Erdungspotential über ein Rad 53 bereitstellt. Gleichstromleistung oder Wechselstromleistung wird von der Oberleitung 50 zugeführt an ein Eingangsende des Eingangsschaltkreises 2 über den Stromsammler 51 und an einem Ausgangsende des Eingangsschaltkreises 2 erzeugte Leistung wird im Hauptschaltkreis 3 zugeführt.
In dem Hauptschaltkreis 3 sind die Schalteinrichtung 4a, welche eine Positivseitenschalteinrichtung ist, und die Schalteinrichtung 4b, welche eine Negativseitenschalteinrichtung ist, in Reihe verbunden um einen U-Phasenabschnitt auszubilden. Eine Positivseitenschalteinrichtung wird auch ein Positivseitenarm oder ein Oberseitenarm genannt und eine Negativseitenschalteinrichtung wird auch Negativseitenarm oder Unterseitenarm genannt. Dasselbe trifft für die V-Phase und die W-Phasenabschnitte zu. Die Schalteinrichtung 5a und die Schalteinrichtung 5b sind in Reihe zum Ausbilden eines V-Phasenabschnitts verbunden und die Schalteinrichtung 6a und die Schalteinrichtung 6b sind in Reihe zum Ausbilden eines W-Phasenabschnitts verbunden. Auf diese Weise, in dem Hauptschaltkreis 3, wird ein Dreiphasen-Brückenschaltkreis ausgebildet, der drei Abschnitte (wie die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase) aufweist. Als die Schalteinrichtungen 4a, 5a, 6a, 4b, 5b und 6b sind Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs; engl. Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) oder isolierte Gate-Bipolartransistoren (IGBTs; engl. Insulated Gate Bipolar Transistors) geeignet, die eingebaute antiparallele Dioden aufweisen.
Die Steuerung 7 führt eine PWM-Steuerung an den Schalteinrichtungen 4a, 5a, 6a, 4b, 5b und 6b des Hauptschaltkreises 3 durch Nutzung von Pulsweitenmodulations-(PWM)-Steuerungssignalen aus. Durch die PWM-Steuerung der Steuerung 7 wandelt der Hauptschaltkreis 3 eine von dem Eingangsschaltkreis 2 beaufschlagte Gleichspannung in eine Wechselspannung um, die eine gewünschte Frequenz und eine gewünschte Spannung aufweist, um den Motor 8 anzutreiben. Obwohl das Beispiel der 1 einen Fall darstellt, in dem die Anzahl der Schalteinrichtungen, die einen Abschnitt ausbilden, zwei ist, kann ein Abschnitt zwei oder mehr Schalteinrichtungen aufweisen.
2 zeigt eine Perspektivansicht, die eine schematische Konfiguration eines Leistungsmoduls darstellt, das zur Nutzung in dem Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform geeignet ist. 3 zeigt ein Schaltkreisdiagramm in dem das Leistungsmodul, das in der 2 dargestellt ist, auf den Hauptschaltkreis 3 beaufschlagt wird, der in der 1 dargestellt ist.
In der 3 wird ein Leistungsmodul 12U auf die U-Phase beaufschlagt, die die Schalteinrichtung 4a aufweist, in der ein MOSFET 4a1, welche ein Beispiel einer Transistoreinrichtung ist, und eine Diode, die als sog. Freilaufdiode (hiernach ausgedrückt als eine „Freilaufdiode (FWD)“) 4a2 antiparallel verbunden und weist die Schalteinrichtung 4b auf, in der ein MOSFET 4b1 und ein FWD 4b2 antiparallel verbunden sind. Die Schalteinrichtung 4a und die Schalteinrichtung 4b sind in Reihe verbunden und in einer Umhüllung 30 beherbergt, die ein Modulgehäuse ist, um ein Schalteinrichtungspaar in dem Leistungsmodul 12U auszubilden. Leistungsmodule 12V und 12W sind auf die V-Phase und die W-Phase beaufschlagt und sind auf dieselbe Weise wie das Leistungsmodul 12U ausgebildet. Daher sind die Leistungsmodule 12U, 12V und 12W, die in der 3 dargestellt sind, 2-in-1-Module, die jeweils zwei Schalteinrichtungen beherbergen, die in Reihe verbunden sind.
In 3 ist ein Drain als die Positivelektrode der Schalteinrichtung 4a elektrisch mit einem ersten Anschluss M1 verbunden, eine Source als die Negativelektrode der Schalteinrichtung 4a und ein Drain als die Positivelektrode der Schalteinrichtung 4b sind elektrisch mit einem zweiten Anschluss M2 verbunden und eine Source als die Negativelektrode der Schalteinrichtung 4b ist elektrisch mit einem dritten Anschluss M3 verbunden.
Wie in 2 dargestellt sind der erste Anschluss M1, der zweite Anschluss M2 und der dritte Anschluss M3 mit jeweiligen Sätzen von drei Löchern 32 versehen. Eine Mutter 34, die als ein Befestigungsmittel dient, ist in jedem der drei Löcher 32 ausgebildet. Die Löcher 32 und die Muttern 34 bilden Befestigungspunkte für den ersten Anschluss M1, den zweiten Anschluss M2 und den dritten Anschluss M3 aus, die Elektrodenanschlüsse des Leistungsmoduls 12 sind. Dies bedeutet, dass drei Befestigungspunkte an jedem von dem ersten Anschluss M1, dem zweiten Anschluss M2 und dem dritten Anschluss M3 ausgebildet sind und die drei Befestigungspunkte bilden ein Befestigungsteil aus. Eine Busschiene, die später beschrieben wird, ist mit jedem Befestigungsteil des ersten Anschlusses M1 und des dritten Anschlusses M3 verbunden. Eine Leiterschiene, die später beschrieben wird, ist mit dem Befestigungsteil des zweiten Anschlusses M2 verbunden.
Wie in 2 dargestellt, ist jeder der Befestigungsteile des ersten Anschlusses M1, des zweiten Anschlusses M2 und des dritten Anschlusses M3 in einer rechteckigen Form oder einer länglichen Form ausgebildet und auf einer Oberflächenseite der Umhüllung 30 ausgebildet. Der erste Anschluss M1 und der dritte Anschluss M3 sind an einem Zentralabschnitt der Umhüllung 30 angeordnet, wobei eine Longitudinalrichtung von jedem der länglich geformten Befestigungsteile parallel zu einer Longitudinalrichtung der Umhüllung 30 ist und wobei die Ausrichtung des ersten Anschlusses M1 und des dritten Anschlusses M3 in einer Richtung orthogonal zu der Longitudinalrichtung ist. Auf der anderen Seite ist der zweite Anschluss M2 auf einer Endseite in der Longitudinalrichtung der Umhüllung 30 angeordnet und ist ausgerichtet mit der Longitudinalrichtung des länglich geformten Befestigungsteils orthogonal zu der Longitudinalrichtung der Umhüllung 30.
Durch Konstruieren des ersten Anschlusses M1, des zweiten Anschlusses M2 und des dritten Anschlusses M3, wie voranstehend beschrieben, wird eine elektrische Verbindung mit dem Filterkondensator und eine elektrische Verbindung mit dem Motor, der die Last ist, vereinfacht. Des Weiteren, da der erste Anschluss M1 und der dritte Anschluss M3 in dem Zentralabschnitt der Umhüllung 30 angeordnet sind, wird eine Zwischen-Chip-Stromverteilung innerhalb des Moduls in Bezug auf die Ströme verbessert, die durch den ersten Anschluss M1 und dem dritten Anschluss M3 fließen, wodurch eine reduzierte Ungleichmäßigkeit in der Wärmeerzeugung innerhalb des Moduls resultiert und wodurch des Weiteren ein Vorteil erzielt wird, dass ein Kühler in seiner Größe reduziert werden kann.
In 2 ist die Anzahl der Löcher 32, d.h., die Anzahl der Befestigungspunkte in jedem der Befestigungsteile des ersten Anschlusses M1, des zweiten Anschlusses M2 und des dritten Anschlusses M3 drei, kann aber eins oder zwei sein oder vier oder mehr. Zwei oder mehr des erster Anschlüsse M1, zwei oder mehr zweiter Anschlüsse M2 und zwei oder mehr dritter Anschlüsse M3 können abhängig einer benötigten Stromkapazität bereitgestellt sein.
Mit Blick zurück auf die 3, in der Konfiguration des in der 3 dargestellten Hauptschaltkreises sind die drei Leistungsmodule 12U, 12V und 12W parallel zwischen dem Gleichstromanschlüssen eines Filterkondensators 10 verbunden, der die Potentiale der Positivelektrode (P) und der Negativelektrode (N) aufweist. Der zweite Anschluss M2 des Leistungsmoduls 12U ist elektrisch als der U-Phasen-Wechselstromanschluss mit dem U-Phasen-Anschluss des Motors 8 verbunden. Auf ähnliche Weise ist der zweite Anschluss M2 des Leistungsmoduls 12V elektrisch als der V-Phasen-Wechselstromanschluss mit dem V-Phasen-Anschluss des Motors 8 verbunden und der zweite Anschluss M2 des Leistungsmoduls 12W ist elektrisch als der W-Phasen-Wechselstromanschluss mit dem W-Phasen-Anschluss des Motors 8 verbunden.
In der 3 sind die Schalteinrichtungen 4a und 4b in dem Leistungsmodul 12U verbunden und beispielhaft durch MOSFETs dargestellt, können aber andere als die MOSFETs sein. Einrichtungen außer den MOSFETs sind bspw. IGBTs oder intelligente Leistungsmodule (IPMs; engl. Intelligent Power Modules).
Der Vorteil der vorliegenden Ausführungsform ist effektiv in einem Leistungswandler, der mit Halbleitereinrichtungen ausgestaltet ist, die große Bandlücken aufweisen und die schnell in Schaltoperationen sind, oder Si-Schalteinrichtungen, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. Als Halbleitereinrichtungen mit großer Bandlücke sind beispielhaft Halbleitereinrichtungen, die aus SiC hergestellt sind genannt oder aus einem galliumnitridbasierten Material oder Diamant.
4 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel darstellt, in dem der Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Schienenfahrzeug montiert ist und es ist eine Frontalansicht wenn der Innenraum des Leistungswandlers 1, der auf dem Schienenfahrzeug befestigt ist, von der Fahrzeugoberseite in Richtung der Schienenseite betrachtet wird.
Der Leistungswandler 1 ist dazu konfiguriert, einen Lüfter 35, eine Gate-Steuereinheit 37, einen Unterbrecher und I/F-Einheit 38 und ein Hauptschaltkreis 39 aufzuweisen. Der Hauptschaltkreis 39 ist dazu konfiguriert, eine Gate-Steuerschaltkreisplatine 40, einen Filterkondensator 41, einen Einrichtungsteil 42, eine Busschiene 43, eine Leiterschiene 44 und einen Ausgangskern 45 aufweisen. In einer tatsächlichen Fahrzeugausstattungsbedingung sind die Gate-Steuereinheit 37, der Unterbrecher und I/F-Einheit 38 und der Hauptschaltkreis 39 außer dem Lüfter 35 in einem Gehäuse 36 beherbergt und gegenüber der Außenluft abgeschottet. Auf der anderen Seite ist der Lüfter 35 an einem äußeren Teil des Gehäuses 36 angebracht, um der Außenluft freigelegt zu sein dazu in der Lage zu sein, durch Kühlungsluft gekühlt zu werden.
Der Einrichtungsteil 42 ist eine Komponente, die eine Mehrzahl von Leistungsmodulen aufweist, die jeweils dem Leistungsmodul 12 entsprechen, das in 2 dargestellt ist. Die Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 ist eine Platine auf der der Gate-Steuerschaltkreis 40a zum Erzeugen von Steuersignalen bereitgestellt ist, die zum PWM-Steuern der Leistungsmodule 12 des Einrichtungsteils 42 notwendig sind, montiert ist. Der Unterbrecher und I/F-Einheit 38 ist eine Komponente, die eine Funktion des Abschaltens eines elektrischen Stroms aufweist, der durch den Hauptschaltkreis 39 fließt, und eine Funktion des Ausführens einer Signalsendung und eines Signalempfangs zwischen der Gate-Steuereinheit 37 und dem Gate-Treiberschaltkreis 40a. Der Filterkondensator 41 ist eine Komponente, die Gleichstromleistung speichert, die zur Leistungswandlung notwendig ist und ist eine Leistungszufuhrquelle in dem Leistungswandler 1.
Der Filterkondensator 41 und die Leistungsmodule 12, die das Einrichtungsteil 42 ausbilden, sind durch die Busschiene 43 verbunden, die in einer L-Form ausgebildet ist. Die Busschiene 43 wird typisch durch eine laminierte Busschiene mit geringer Induktivität ausgebildet, die dünnen Metallplatten zusammengesetzt ist, die aufeinander gestapelt sind mit einem Isolator zwischen sich angeordnet, oder eine laminierte Busschiene, die eine Außenoberfläche der laminierten Busschiene beschichtet mit einem Laminatmaterial wie etwa Harzfilm aufweist. Die laminierte Busschiene ist ein Beispiel eines nachstehend beschriebenen Parallelflachplattenleiters und weist als Merkmal eine geringe parasitäre Induktivität auf. Des Weiteren weist die laminierte Busschiene, welche eine Komponente mit dünnen Metallplatten und einem Isolator ist, der schon integral mit einem Laminatmaterial beschichtet ist, daher ein Merkmal der Möglichkeit auf, die Zeit und den Aufwand zu reduzieren, der zum Herstellen des Leistungswandlers benötigt ist.
Die Busschiene 43 weist einen ersten Teil 43a auf, das ein Teil der L-Form ausbildet, die sich von den Elektrodenanschlüssen, die auf der Oberfläche des Leistungsmoduls 12 bereitgestellt sind aus erstreckt in Richtung einer Seite der Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 entgegengesetzt zu der Leiterschiene 44, die nachstehend beschrieben wird, und ist gerade vor der Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 in eine Richtung parallel zu einer Platinenoberfläche der Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 gebogen. Spezifisch tritt ein zweiter Teil 43b von der Biegung in einer entgegengesetzten Seite der Leiterschiene 44 aus und ist dazu ausgebildet sich von einem Ende des ersten Teils 43a entgegengesetzt zu der Leiterschiene 44 aus zu erstrecken um den anderen Teil der L-Form auszubilden. Die vorstehende Richtung des zweiten Teils 43b ist eine Richtung, die im Wesentlichen vertikal zu einer Oberfläche des Leistungsmoduls 12 oberhalb des Moduls vorsteht. In 4, da die Oberfläche des Leistungsmoduls nach unten zeigt, ist die Richtung des Vorstehens des zweiten Teils 43b auch nach unten. Wie nachstehend im Detail beschrieben wird, ist die Busschiene 43 ein Parallelflachplattenleiter mit zwei Flachplattenleitern, die parallel gestapelt sind mit einem Isolierfilm zwischen sich angeordnet. Die Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 ist an der Oberflächenseite des zweiten Teils 43b entgegengesetzt zu der Leiterschiene 44 montiert. Hier wird einer der zwei Flachplattenleiter als erster Leiter und der andere als ein zweiter Leiter bezeichnet. Wenn der Leistungswandler 1 betrieben wird, sind verschiedene elektrische Potentiale auf den ersten Leiter und den zweiten Leiter jeweils beaufschlagt. Die An-Aus-Schaltoperation der Schalteinrichtungen bewirkt ein Schalten des Stroms zum Strömen durch den ersten Leiter und den zweiten Leiter, wodurch es möglich ist, elektromagnetisches Rauschen zu erzeugen.
Der erste Leiter in dem ersten Teil 43a der Busschiene 43 ist elektrisch mit dem ersten Anschluss M1, der ein Gleichstromanschluss für das Leistungsmodul 12 ist, und der zweite Leiter in dem ersten Teil 43a der Busschiene 43 ist elektrisch mit dem dritten Anschluss M3 (in 4 nicht dargestellt) verbunden, der der andere Gleichstromanschluss für das Leistungsmodul 12 ist.
Der Filterkondensator 41 ist mit einem P-Anschluss 41a bereitgestellt, der einen Positivelektrodenanschluss ausbildet, und einem N-Anschluss 41b bereitgestellt, der einen Negativelektrodenanschluss ausbildet. Der erste Leiter in dem zweiten Teil 43b der Busschiene 43 ist elektrisch mit dem P-Anschluss 41a des Filterkondensators 41 verbunden, und der zweite Leiter in dem zweiten Teil 43b der Busschiene 43 ist elektrisch mit dem N-Anschluss 41b des Filterkondensators 41 verbunden. Auf diese Weise sind der Filterkondensator 41 und das Leistungsmodul 12 elektrisch durch die Busschiene 43 verbunden, die in der L-Form ausgebildet ist. Aufgrund der Tatsache, dass der Filterkondensator 41 auf der Oberseite der Oberfläche des Leistungsmoduls 12 angeordnet ist, auf der die Anschlüsse bereitgestellt sind, wenn von dem Leistungsmoduls 12 aus betrachtet wird, ist es möglich ein Anordnungsbereich des gesamten Leistungswandlers 1 zu reduzieren.
Auf der anderen Seite, für die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss M2, der ein Wechselstromanschluss für die Leistungsmodule 12 und den Motor 8 ist, der eine Last ist, wird die Leiterschiene 44, körperlich verschieden von der Busschiene 43, verwendet. Die Leiterschiene 44 muss nicht ein Parallelflachplattenleiter wie die Busschiene 43 sein und kann ein einfacher Leiter sein. Jedoch bewirkt die An-Aus-Schaltoperation der Schalteinrichtungen, dass sich ein elektrisches Potential der Leiterschiene 44 ändert und elektromagnetisches Rauschen auftritt.
Wie die Busschiene 43 ist die Leiterschiene 44 ausgebildet, indem sie in eine L-Form gebogen ist. Jedoch ist die Erstreckungsrichtung der Leiterschiene 44 entgegengesetzt zu der der Busschiene 43. Spezifisch weist die Leiterschiene 44 einen ersten Teil 44a auf, der einen Teil der L-Form ausbildet, die sich in einer Richtung entgegengesetzt zu der Erstreckungsrichtung der Busschiene 43 erstreckt und ist an einer Position gerade nach der Bodenfläche des Filterkondensators 41 gebogen, um den anderen Teil der L-Form als einen zweiten Teil 44b auszubilden. Der zweite Teil 44b ist in den Ausgangskern 45 eingefügt. Der Ausgangskern 45 ist ein Anschlussteil zum Verbinden des Motors 8 und des Leistungswandlers 1. 4 stellt eine der Leiterleisten 44 dar, aber es gibt drei Wechselstromanschlüsse für U, V und W, so dass die zwei anderen Leiterleisten 44 ähnlich verbunden sind.
5 zeigt ein Diagramm, das schematisch die Struktur der Busschiene 43 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 5 zeigt zwei Flachplattenleiter. Ein Flachplattenleiter ist der voranstehend beschriebene erste Leiter und der andere Flachplattenleiter ist der voranstehend beschriebene zweite Leiter. Hier, wie in der Figur dargestellt, bedeutet „a“ die Breite des ersten Leiters und des zweiten Leiters (hiernach bezeichnet als eine „Leiterbreite“), und „b“ bedeutet die Lückenentfernung zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter (hiernach bezeichnet als eine „Zwischenleiterentfernung“), und „c“ bedeutet die Dicke des ersten Leiters und des zweiten Leiters (hiernach bezeichnet als eine „Leiterdicke“). Es gibt zwischen diesen die folgenden Verhältnisse.
$a / c \geq 5$
$a / b \geq 5$
Dies bedeutet, dass das Verhältnis der Leiterbreite a zu der Leiterdicke c in einem Leiterquerschnitt fünf oder mehr ist, und die Leiterbreite a ist fünfmal oder mehr die Zwischenleiterentfernung b. Wenn der erste Leiter, welcher der eine Flachplattenleiter ist, und der zweite Leiter, welcher der andere Flachplattenleiter ist, den Verhältnissen in den voranstehend beschriebenen Formeln (1) und (2) genügen, können der erste Leiter und der zweite Leiter die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Ausführungsform bereitstellen, die nachstehend beschrieben werden. Daher, wenn der erste Leiter und der zweite Leiter die Verhältnisse in den voranstehend bezeichneten Formeln (1) und (2) genügen, sind sie definiert als Parallelflachplattenleiter.
Als Nächstes werden strukturelle Merkmale des Leistungswandlers gemäß der vorliegenden Ausführungsform und spezifische Effekte, die durch die Merkmale hervorgerufen werden, beschrieben. In der Beschreibung wird ein Leistungswandler als Vergleichsbeispiel genutzt, der unter Nutzung von vorexistierenden 1-in-1-Leistungsmodulen (hiernach bezeichnet als „1-in-1-Module“) konstruiert ist.
6 zeigt ein Schaltkreisdiagramm, wenn die 1-in-1-Module auf den Hauptschaltkreis 3 beaufschlagt sind, wie in 1 dargestellt. Wenn die 1-in-1-Module genutzt werden, wie in 6 dargestellt, werden sechs Module benötigt, die aus einer U-Phasen-Positivseitenschalteinrichtung 102U, einer U-Phasen-Negativseitenschalteinrichtung 102X, einer V-Phasen-Positivseitenschalteinrichtung 102V, einer V-Phasen-Negativseitenschalteinrichtung 102Y, einer W-Phasen-Positivseitenschalteinrichtung 102W und einer W-Phasen-Negativseitenschalteinrichtung 102Z bestehen.
(Erster Effekt - Vermeidung von elektromagnetischer Rauschverbreitung zwischen elektrischen Leitungen)
Der erste Effekt wird beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen der 7 bis 9. 7 zeigt eine Seitenansicht des Innenraums des Leistungswandlers, der in der 4 dargestellt ist, wenn er in einer Pfeil-A-Richtung betrachtet wird. 7 stellt eine Modulanordnung in dem Leistungswandler dar, der unter Nutzung der 2-in-1-Module konstruiert ist. 8 zeigt ein Diagramm, das ein typisches Modulanordnungsbeispiel in dem Leistungswandler darstellt, der unter Nutzung von 1-in-1-Modulen konstruiert ist. 9 zeigt ein Diagramm, das den laminierten Zustand der laminierten Busleiste in dem Leistungswandler darstellt, der unter Nutzung der 1-in-1-Module konstruiert ist. Aus Gründen der Klarheit, in 7, sind die Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 und die Gate-Steuerschaltkreis 40a nicht dargestellt.
Zunächst, wenn 1-in-1-Module genutzt werden, sind sechs Module benötigt um einen Wechselrichterhauptschaltkreis zu konstruieren. Hier, falls die sechs 1-in-1-Module in einer Reihe in einem begrenzten Raum angeordnet sind, wird die Größe des resultierenden Leistungswandlers in der Reihenrichtung erhöht. Aus diesem Grund, wie in 8 dargestellt, ist es allgemein ausgeführt sie in mehr als einer Reihe anzuordnen, gemäß der Schaltkreiskonfiguration des Hauptschaltkreises.
In der Anordnung der 8 als eine Busleiste 104, die zur Verbindung zwischen den Modulen und dem Kondensator und zur Verbindung zwischen dem Hauptschaltkreis und dem Motor genutzt wird, werden drei Leiterteile 104P, 104N und 104AC, die mittels eines Isolierfilms gestapelt sind (nicht dargestellt in 9), benötigt wie in der 9 dargestellt. Die An-Aus-Schaltoperation der Schalteinrichtungen bewirkt, dass ein Schaltstrom durch die Leiterteile 104P und 104N fließt, wodurch elektromagnetisches Rauschen erzeugt wird. Auch bewirkt die An-Aus-Schaltoperation der Schalteinrichtungen, dass das elektrische Potential der Leiterteile 104AC variiert, wodurch elektromagnetisches Rauschen bewirkt wird. In der Hauptschaltkreisstruktur mit den 1-in-1-Modulen, sind die Leiterteile 104P und 104N, durch ein Gleichstrom strömt nicht körperlich getrennt von dem Leiterteil 104AC, durch den ein Wechselstrom strömt, wodurch ein höheres Risiko eines dielektrischen Zusammenbruchs resultiert aufgrund von Abnormalitäten des Isolierfilms als in den 2-in-1-Modulen. Aus diesem Grund wird der Isolierfilm dick gemacht, was mit dem Ansteigen einer Größe des Leistungswandlers resultiert. Alternativ wurde ein Isolierfilm mit hoher Isolationsleistung aber mit kleiner Dicke genutzt, was mit einem Ansteigen der Kosten für den Leistungswandler resultiert hat. Aus dieser Situation betrachtet, sogar wenn Messungen gemacht werden, um einen dielektrischen Zusammenbruch aufgrund von Abnormalitäten in dem Isolierfilm zu vermeiden, bewirkt die Nähe der Leiterteile 104P, 104N und 104AC ein gegenseitiges Ausbreiten von elektromagnetischem Rauschen zwischen den Leiterteilen 104P und 104N und dem Leiterteil 104AC, was zu solch einer Struktur führt, dass die Möglichkeit einer Störung des Leistungswandlers größer wird. Daher, zum Beispiel, um Maßnahmen gegen das Stören für den Gate-Steuerschaltkreis zu treffen, welcher eine der Komponenten des Leistungswandlers ist, werden Maßnahmen gegen Störungen von sowohl elektromagnetischem Rauschen, das durch ein Schaltstrom bewirkt ist als auch elektromagnetisches Rauschen, das durch eine Spannungsfluktuation bewirkt ist, benötigt.
Auf der anderen Seite, wenn 2-in-1-Module genutzt werden, wie in 7 dargestellt, können erste Anschlüsse M1 und die dritten Anschlüsse M3 als Gleichstromanschlüsse auf der stromaufwärtigen Seite der Kühlungsluft zusammengefügt gefasst werden und die zweiten Anschlüsse M2 als Wechselstromanschlüsse können auf der stromabwärtigen Seite der Kühlungsluft zusammengefasst werden. Daraus folgend wird ein körperlicher Abstand zwischen den Gleichstromanschlüssen und den Wechselstromanschlüssen bereitgestellt und eine Isolation zwischen den Gleichstromanschlüssen und den Wechselstromanschlüssen kann durch den räumlichen Abstand sichergestellt werden. Daher, wie in 7 dargestellt, da ein Gleichstromteil und ein Wechselstromteil durch einen Zwischenraum 18 voneinander getrennt sind, werden ihre elektrischen Potentiale stabilisiert. Daraus folgen, in einem Fall der Verwendung einer laminierten Busschiene als die Busschiene 43, sogar wenn der äußere Isolierfilm der laminierten Busschiene einige Abnormalität aufweist, kann die notwendige dielektrische Stärke durch einen Leiterteil erhalten werden, indem ein Gleichstrom strömt und ein Leiterteil erhalten werden, in den ein Wechselstrom strömt, die beide körperlich getrennt sind. Des Weiteren kann das gegenseitige Ausbreiten von elektromagnetischem Rauschen zwischen den Leiterteilen 104P und 104N und dem Leiterteil 104AC vermieden werden.
Wie voranstehend beschrieben weist der Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine höhere Stabilität in der Zwischenschichtisolation auf als der herkömmliche Leistungswandler, der die 1-in-1-Module nutzt, und ist des Weiteren als vorteilhafter Effekt dazu in der Lage, eine Störung des Leistungswandlers zu vermeiden, die durch elektromagnetisches Rauschen in einer Leitung außerhalb des Leistungsmoduls bewirkt wird.
Hier werden vorteilhafte Effekte des Verbindens des Filterkondensators 41 und der Leistungsmodule 12 beschrieben, die den Einrichtungsteil 42 ausbilden, der die Busschiene 43 nutzt, die in der L-Form ausgebildet ist. Ein Schaltstrom strömt durch den ersten Leiter und den zweiten Leiter, wodurch elektromagnetisches Rauschen wie voranstehend beschrieben erzeugt wird. Auf ähnliche Weise strömt ein Schaltstrom zu den Anschlüssen des Filterkondensators 41, wodurch elektromagnetisches Rauschen an den Anschlüssen des Filterkondensators 41 erzeugt wird. Ein Schaltstrom strömt auch zu den Anschlüssen der Leistungsmodule 12, wodurch elektromagnetisches Rauschen auch an den Anschlüssen der Leistungsmodule 12 erzeugt wird. In der vorliegenden Konfiguration ist die Busschiene 43 in der L-Form ausgebildet, so dass die Richtung des elektromagnetischen Rauschen an den Anschlüssen des Filterkondensators 41 erzeugt wird, verschieden von der Richtung des elektromagnetischen Rauschens ist, das an den Anschlüssen der Leistungsmodule 12 erzeugt wird. Daher verstärkt das elektromagnetische Rauschen, das an den Anschlüssen des Filterkondensators 41 erzeugt wird das elektromagnetisches Rauschen, das an den Anschlüssen der Leistungsmodule 12 erzeugt wird, einander nicht. Daher kann eine Störung des Leistungswandlers, die durch elektromagnetisches Rauschen in der Verkabelung außerhalb des Leistungsmoduls erzeugt wird, vermieden werden. Falls der zweite Teil 43b der L-förmigen Busschiene 43 auf der Leiterschienen 44-Seite bereitgestellt ist, werden die Gleichstromanschlüsse nahe an die Wechselstromanschlüsse gebracht. In Anbetracht dessen wird der zweite Teil 43b der Busschiene 43 entgegengesetzt zu der Leiterschiene 44 bereitgestellt, um eine körperliche Trennung zwischen der Gleichstromseite und der Wechselstromseite verlässlicher bereitzustellen.
(Zweiter Effekt - Strukturvereinfachung)
Der zweite Effekt wird mit Bezug auf die Zeichnungen der 4 und 6 bis 8 sowie 10 und 11 beschrieben. 10 zeigt eine Perspektivansicht, die die Konfiguration des Hauptschaltkreises in dem Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit der Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 darauf montiert darstellt. 11 zeigt eine Perspektivansicht, die den montierten Zustand der Gate-Steuerplatine darstellt, wenn die 1-in-1-Module genutzt werden.
Zuerst, wie in 8 dargestellt, weist der herkömmliche Leistungswandler, der die 1-in-1-Module nutzt, eine Struktur auf, in der ein Gleichstromteil und ein Wechselstromteil über einen Isolator koexistieren. Diese Struktur bewirkt, dass elektromagnetisches Rauschen, das durch ein Schaltstrom erzeugt wird, der in dem Kondensator über den Gleichstromteil strömt und elektromagnetisches Rauschen, das durch den Wechselstromteil erzeugt wird, der variiert, ihren elektrischen Potentiale gegenseitig erhöhen, so dass eine Gate-Steuerschaltkreisplatine 106 (siehe 11) anfällig für das elektromagnetische Rauschen ist. Daher, wie in 11 dargestellt, wird ein Schildrahmen 108 zwischen der Gate-Steuerschaltkreisplatine 106 und der Busschiene 104 bereitgestellt und isolierende Beabstandungen 110 werden auf dem Schildrahmen 108 bereitgestellt, um die Gate-Steuerschaltkreisplatine 106 zu befestigen.
Auf der anderen Seite, wie in 4 dargestellt, weist die Leistungswandler 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur auf, in der der Gleichstromteil und der Wechselstromteil in dem Leistungswandler beabstandet sind. Daher, wie in 10 dargestellt, kann die Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 direkt an der Busschiene 43 unter Nutzung einer einfachen Komponente wie etwa isolierende Beabstandungen 48 befestigt werden, was in einer vereinfachten Struktur resultiert.
Wie voranstehend beschrieben weist der Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Vorteil auf dazu in der Lage zu sein, die Anzahl von Komponenten und die zu reduzierende Struktur zu vereinfachen, verglichen zu dem herkömmlichen Leistungswandler, der die 1-in-1-Module nutzt.
(Dritter Effekt - reduzierte Kühlergröße und verbesserte Kühleffizienz)
Der dritte Effekt wird mit Bezug auf die Zeichnungen der 7 und 8. FIGS beschrieben. Die 7 und 8 stellen die Richtung der Kühlungsluft dar.
Zunächst, wenn 1-in-1-Module genutzt werden, werden sechs Module benötigt um ein Wechselrichterhauptschaltkreis, wie voranstehend beschrieben, auszubilden. Daher ist es schwierig sie in einer Reihe wie die 2-in-1-Module anzuordnen und unvermeidbar, die 1-in-1-Module werden in einer Richtung entlang der Kühlungsluft angeordnet. Als Ergebnis wird der Unterschied in der Kühlleistung zwischen stromaufwärtigen Modulen und stromabwärtigen Modulen groß und es ist notwendig sicherzustellen, dass die Kühlleistung auf die stromabwertigen Module passt. Dieses erhöht das Volumen und die Kosten des Kühlers was Raum für Verbesserung in der Kühleffizienz lässt.
Auf der anderen Seite kann der Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit drei 2-in-1-Modulen, wie voranstehend beschrieben, ausgeführt werden. Daher, wie in 7 dargestellt, können die drei Leistungsmodule 12U, 12V und 12W in einer Richtung orthogonal zu der Kühlungsluft angeordnet werden. Diese Konfiguration ermöglicht eine Verringerung einer Größe des Kühlers. Des Weiteren ermöglicht die Verringerung in der Kühlergröße eine Verbesserung in der Kühleffizienz. Abhängig von dem Verhältnis zwischen der Leistungskapazität des gesamten Leistungswandlers und der Leistungskapazität der Leistungsmodule 12 kann sich der Bedarf zum parallelen Verbinden der Leistungsmodule 12U, 12V und 12W ergeben, was in einem Fall resultiert, in dem zwei oder mehr Reihen für die Anordnung sogar im Fall der 2-in-1-Module vorgesehen sind. Sogar in einem solchen Fall, verglichen mit dem Fall des Nutzens der 1-in-1-Module, ist die Anzahl von Reihen in denen die Leistungsmodul angeordnet sind, reduziert, so dass eine Reduzierung in der Größe des gesamten Kühlers erreicht werden kann.
Wie voranstehend beschrieben weist der Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen vorteilhaften Effekt auf dazu in der Lage zu sein, die Größe des Kühlers zu reduzieren und Kühleffizienz zu verbessern, verglichen mit dem herkömmlichen Leistungswandler, der die 1-in-1-Module nutzt.
Als Nächstes wird die Anordnung des ersten Anschlusses M1, des zweiten Anschlusses M2 und des dritten Anschlusses M3, die in einem 2-in-1-Modul bereitgestellt sind und der durch diese Anordnung bereitgestellte Effekt mit Bezug auf die Zeichnungen der 12 bis 14 beschrieben. 12 zeigt ein Diagramm, das Variationen einer Anschlussanordnung für ein 2-in-1-Modul darstellt. 12 stellt drei Variationen (a) bis (c) dar, auf welche Bezug genommen wird, als Leistungsmodul von „Geldbörsenart“, Leistungsmodul von der Flächenart bzw. gegenüberliegenden Art und einem bzw. einem Leitungsmodul von Einzelreihenart.
Das in der 12 (a) dargestellte Leistungsmodul von „Geldbörsenart“ ist das Leistungsmodul der vorliegenden Ausführungsform wie es auch in 2 dargestellt ist. Hier ist für die Leistungsmodule d1 definiert als eine Entfernung zwischen der Mitte der Längsseite des ersten Anschlusses M1 und der Mitte der kürzeren Seite des zweiten Anschlusses M2, d2 ist definiert als eine Entfernung zwischen der Mitte der Längsseite des ersten Anschlusses M1 und der kürzeren Seite des Modulgehäuses entgegengesetzt zu dem zweiten Anschluss M2 und L ist definiert als eine Längs der Längsseite des Modulgehäuses.
Zuerst, wie in 12 (a) dargestellt, weist das Leistungsmodul nach „Geldbörsenart“ ein Verhältnis von d1<d2 zwischen d1 und d2 auf. Das Leistungsmodul der gegenüberliegenden Art weist ein Verhältnis invers zu dem des Leistungsmoduls der „Geldbörsenart“ auf, welches ein Verhältnis von d1>d2 ist. Das Leitungsmodul von Einzelreihenart weist ein Verhältnis von d1=0 und d2=L/2 auf, welches charakterisiert ist darin, dass die Befestigungsteile der drei Anschlüsse dieselbe Orientierung aufweisen.
Hier, wenn das Leistungsmodul der Flächenart bzw. gegenüberliegenden Art auf den Leistungswandler gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, ist dieser wie in der 13 dargestellt konstruiert. In dem Fall des Leistungsmoduls von der Flächenart bzw. der gegenüberliegenden Art sind der erste Anschluss M1 und der dritte Anschluss M3 auf der Endseite des Modulgehäuses angeordnet, so dass die Länge des ersten Teils 43a, die einen Teil der L-Form ausbildet, verhindert werden muss. Jedoch, da die Länge des ersten Teils 43a verringert ist, wird eine Biegestärke zum Ausbilden eines gebogenen Abschnitts, der durch eine gebrochene Linie 49 angegeben ist, groß, wodurch der Biegevorgang schwierig wird. Auf der anderen Seite, in dem Fall des Leistungsmoduls von „Geldbörsenart“, kann die Länge des ersten Teils 43a vergrößert werden, so dass ein Vorteil darin besteht, dass eine Biegestärke zum Ausbilden des entsprechenden gebogenen Abschnitts klein wird, wodurch Biegevorgang erleichtert wird.
In dem Leistungsmodul von Einzelreihenart sind die Orientierungen der Befestigungsteile der drei Anschlüsse alle gleich, so dass die Anordnung, wie in der 14 dargestellt, erreicht wird. Dies bedeutet, dass für das Leistungsmodul von Einzelreihenart die Busschiene 104, die ein Parallelflachplattenleiter ist, verwendet wird, welche drei Leiter aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Verwendung der Busschiene 104 auf diese Weise bewirkt das voranstehend beschriebene Problem des gegenseitigen Verstärkens von elektromagnetischem Rauschen. Daher ist es notwendig, den Schildrahmen 108 zwischen der Busleiste 104 und der Gate-Steuerschaltkreisplatine 40 bereitzustellen, wie dies der Fall in den 1-in-1-Modulen ist, was einem Anstieg in der Anzahl der Komponenten und unvermeidbaren Ansteigen in Kosten und Größe resultiert. Auf der anderen Seite bewirkt das Leistungsmodul von „Geldbörsenart“ nicht einen solchen Nachteil wie das Leistungsmodul der Einzelreihenart.
Die in der voranstehend beschriebenen Ausführungsform stellt ein Beispiel des Gegenstands der vorliegenden Erfindung dar, die mit anderen öffentlich bekannten Lehren kombiniert werden, und teilweise ausgelassen und/oder modifiziert werden, ohne sich vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Bezugszeichenliste
1 Leistungswandler; 2 Eingangsschaltkreis; 3, 39 Hauptschaltkreis; 4a, 5a, 6a, 4b, 5b und 6b Schalteinrichtung; 7 Steuerung; 8 Motor; 10, 41 Filterkondensator; 12, 12U, 12V, 12W Leistungsmodul; 30 Umhüllung; 32 Loch; 34 Mutter; 35 Lüfter; 36 Gehäuse; 37 Gate-Steuereinheit; 38 Unterbrecher und I/F-Einheit; 40, 106 Gate-Steuerschaltkreisplatine; 40a Gate-Steuerschaltkreis; 41a P-Anschluss; 41b N-Anschluss; 42 Einrichtungsteil; 43, 104 Busschiene; 43a erster Teil; 43b zweiter Teil; 44 Leiterschiene; 45 Ausgangskern; 48, 110 isolierende Beabstandung; 50 Oberleitung; 51 Stromsammler; 52 Schiene; 53 Rad; 102U U-Phasen-Positivseitenschalteinrichtung; 102V V-Phasen-Positivseitenschalteinrichtung; 102W W-Phasen-Positivseitenschalteinrichtung; 102X U-Phasen-Negativseitenschalteinrichtung; 102Y V-Phasen-Negativseitenschalteinrichtung; 102Z W-Phasen-Negativseitenschalteinrichtung; 104P, 104N, 104AC Leiterteil; 108 Schildrahmen; M1 erster Anschluss; M2 zweiter Anschluss; M3 dritter Anschluss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015213408 [0005]

Claims

Leistungswandler, mit: einem Kondensator; einer Parallelflachplattenleiter mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei der erste Teil und der zweite Teil eine L-Form ausbilden; einer Leiterschiene; und einem Leistungsmodul mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss an einer Oberfläche davon, wobei eine Positivelektrode einer Positivseitenschalteinrichtung elektrisch mit dem ersten Anschluss verbunden ist, eine Negativelektrode der Positivseitenschalteinrichtung und eine Positivelektrode einer Negativseitenschalteinrichtung elektrisch mit dem zweiten Anschluss verbunden sind, eine Negativelektrode der Negativseitenschalteinrichtung elektrisch mit dem dritten Anschluss verbunden ist, wobei der erste Anschluss des Leistungsmoduls elektrisch mit einer Positivelektrode des Kondensators über den Parallelflachplattenleiter verbunden ist, der dritte Anschluss des Leistungsmoduls elektrisch mit einer Negativelektrode des Kondensators über den Parallelflachplattenleiter verbunden ist, und der zweite Anschluss des Leistungsmoduls elektrisch mit einer Last über die Leiterschiene verbunden ist, wobei der erste Teil des Parallelflachplattenleiters elektrisch mit dem Leistungsmodul verbunden ist, wobei der zweite Teil des Parallelflachplattenleiters elektrisch mit dem Kondensator verbunden ist, und wobei der zweite Teil des Parallelflachplattenleiters bereitgestellt ist, über die Oberfläche des Leistungsmoduls von einem Ende des ersten Teils auf einer Seite entgegengesetzt zu der Leiterschiene vorzustehen.
Leistungswandler nach Anspruch 1, wobei der erste Anschluss und der dritte Anschluss auf einer Oberflächenseite eines Modulgehäuses bereitgestellt sind und in einer Richtung orthogonal zu einer Longitudinalrichtung ausgerichtet sind, und wobei der zweite Anschluss auf einer Endseite des Modulgehäuses in der Longitudinalrichtung des Modulgehäuses angeordnet ist.
Leistungswandler nach Anspruch 2, wobei der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss ihre jeweiligen Befestigungsteile in einer länglichen Form ausgebildet aufweisen, eine Longitudinalrichtung der länglich geformten Befestigungsteile des ersten Anschlusses und des dritten Anschlusses parallel zu der Longitudinalrichtung des Modulgehäuses ist, und der zweite Anschluss auf eine Weise angeordnet ist, in der eine Longitudinalrichtung des länglich geformten Befestigungsteils des zweiten Anschlusses orthogonal zu der Longitudinalrichtung des Modulgehäuses ist.
Leistungswandler nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Anschluss und der dritte Anschluss in einem Zentralabschnitt auf der einen Oberflächenseite bereitgestellt sind.
Leistungswandler nach Anspruch 4, wobei die Befestigungsteile des ersten Anschlusses, des zweiten Anschlusses und des dritten Anschlusses jeweils mit zwei oder mehr Befestigungspunkten bereitgestellt sind.
Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Parallelflachplattenleiter und die Leiterschiene jeweils eine L-Form aufweisen, und eine Richtung in der der Parallelflachplattenleiter sich erstreckt und eine Richtung in der die Leiterschiene sich erstreckt entgegengesetzt zueinander sind.
Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Parallelflachplattenleiter eine laminierte Busschiene ist.
Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit: einem Gate-Steuerschaltkreis zum Steuern des Leistungsmoduls, wobei der Gate-Steuerschaltkreis auf einer Oberfläche des zweiten Teils des Parallelflachplattenleiters auf einer Seite entgegengesetzt zu der Leiterschiene bereitgestellt ist.
Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Positivseitenschalteinrichtung und die Negativseitenschalteinrichtung Halbleitereinrichtungen mit großer Bandlücke.
Leistungswandler nach Anspruch 9, wobei die Halbleitereinrichtungen mit großer Bandlücke Halbleitereinrichtungen sind, die aus SiC, einem galliumnitridbasierten Material oder Diamant hergestellt sind.