DE112020001906T5

DE112020001906T5 - Leistungsumsetzer

Info

Publication number: DE112020001906T5
Application number: DE112020001906.3T
Authority: DE
Inventors: Youhei Nishizawa; Akihiro Goto; Yusaku Katsube
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2021-12-30
Also published as: CN113826315A; US11929687B2; JPWO2020230541A1; WO2020230541A1; JP7167328B2; US20220247327A1

Abstract

Es wird ein Leistungsumsetzer geschaffen, der eine Verringerung eines EMV-Rauschstroms, der über eine Steuerleiterplatte fließt, ermöglicht. Ein Leistungsumsetzer 1 enthält ein Halbleitermodul 52, einen Kondensator 51, eine Steuerleiterplatte 45a, eine positivseitige und eine negativseitige Sammelschiene 41, 42, die das Halbleitermodul 52 und den Kondensator 51 verbinden, eine Basis 33, die mit einer Masse der Steuerleiterplatte 45a elektrisch verbunden ist, wobei die Steuerleiterplatte 45a an der Basis 33 angeordnet ist, und einen elektrischen Leiter 35, der mit der Basis 33 elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung, in der die Basis 33 und die Steuerleiterplatte 45a gestapelt sind, verläuft. Die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 verlaufen um den elektrischen Leiter 35 und sind mit dem Halbleitermodul 52 verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsumsetzer.
Technischer Hintergrund
Fahrzeuge wie z. B. ein Hybridfahrzeug, ein Plug-in-Hybridfahrzeug und ein Elektrofahrzeug sind mit verschiedenen Leistungsumsetzern wie z. B. einem Wechselrichter zum Antreiben eines Motors, einem Ladegerät zum Laden einer Hochspanungsbatterie mit Energie aus einer Netzstromversorgung und einem Gleichstromumsetzer zum Zuführen von Leistung zu einer Hilfsbatterie ausgestattet. Ein Leistungsumsetzer wie z. B. ein Wechselrichter zum Antreiben eines Motors besitzt eine Struktur, in der ein Kondensator zum Glätten einer Gleichstromleistung, ein Halbleitermodul, das eine Leistungsumsetzschaltungseinheit zum Umsetzen von Gleichstromleistung in Wechselstromleistung enthält, und eine Sammelschiene zum Verbinden des Kondensators und eines Leistungsmoduls mit einer Gleichstromversorgung in einem Metallgehäuse untergebracht sind.
Als Beispiel eines derartigen Leistungsumsetzers ist eine Struktur bekannt, in der eine Steuerleiterplatte über dem Leistungsmodul angeordnet ist, der Kondensator auf einer Seite des Leistungsmoduls angeordnet ist und der Kondensator und das Leistungsmodul durch eine positivseitige Sammelschiene und eine negativseitige Sammelschiene, die mit der Gleichstromversorgung verbunden sind, verbunden sind. Die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene sind mit Harz einteilig gebildet und sind mit einem positivseitigen Anschluss bzw. einem negativseitigen Anschluss des Leistungsmoduls verbunden. Ein Verbindungsabschnitt, in dem die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene mit dem positivseitigen und dem negativseitigen Anschluss des Leistungsmoduls verbunden sind, ist in der Nähe der Steuerleiterplatte und der Steuerleiterplatte direkt zugewandt angeordnet (siehe z. B. 2 von PTL 1).
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2018-27000 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie in PTL 1 offenbart ist, besitzt ein Leistungsumsetzer, der eine Struktur besitzt, in der eine Kondensatorschaltungseinheit, die eine Hochspanungsschaltungseinheit ist, und eine Steuerschaltung, die eine Niederspannungsschaltungseinheit ist, nahe zueinander angeordnet sind, einen Schutzmechanismus gegen eine Fehlfunktion der Steuerschaltung aufgrund einer Zunahme eines elektromagnetischen Verträglichkeitsrauschstroms (EMV-Rauschstroms), der über eine Steuerleiterplatte fließt, jedoch ist erforderlich, dass der Schutzmechanismus weiter verbessert wird.
Lösung des Problems
Ein Leistungsumsetzer gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Halbleitermodul, das eine Leistungsumsetzschaltungseinheit enthält, einen Kondensator, der eine Gleichstromleistung glättet und die Gleichstromleistung der Leistungsumsetzschaltungseinheit zuführt, eine Steuerleiterplatte, die vom Kondensator entfernt angeordnet ist und eine Steuerschaltung, die die Leistungsumsetzschaltungseinheit steuert, enthält, einen Verbindungsleiter, der das Halbleitermodul und den Kondensator verbindet, eine Basis, die mit einer Masse der Steuerleiterplatte elektrisch verbunden ist, wobei die Steuerleiterplatte an der Basis angeordnet ist, und einen elektrischen Leiter, der mit der Basis elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung, in der die Basis und die Steuerleiterplatte gestapelt sind, verläuft. Der Verbindungsleiter verläuft um den elektrischen Leiter und ist mit dem Halbleitermodul verbunden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Streukapazität zwischen der positivseitigen- und der negativseitigen Sammelschiene und der Steuerleiterplatte zu verringern, um einen elektromagnetischen Verträglichkeitsrauschstrom (EMV-Rauschstrom), der über eine Steuerleiterplatte fließt, zu verringern.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schaltplans eines Leistungsumsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] 2 ist eine perspektivische Außenansicht des Leistungsumsetzers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[3] 3 ist eine perspektivische Explosionszeichnung des Leistungsumsetzers, der in 2 gezeigt ist.
[4] 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsstruktur des Leistungsumsetzers, der in 2 gezeigt ist, wobei ein Kondensator und ein Verbindungsleiter verbunden sind.
[5] 5 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer Linie V-V genommen wurde, des Leistungsumsetzers, der in 2 gezeigt ist.
[6] 6 ist ein schematisches Diagramm, das einen Fluss eines EMV-Rauschstroms in dem Leistungsumsetzer, der in 5 gezeigt ist, zeigt.
[7] 7 ist ein Diagramm, das einen Fluss eines EMV-Rauschstroms in einem Leistungsumsetzer gemäß einem vergleichenden Beispiel zeigt.
[8] 8 ist ein Diagramm, das den Fluss eines EMV-Rauschstroms in dem Leistungsumsetzer, der in 5 gezeigt ist, zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein Leistungsumsetzer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schaltplans des Leistungsumsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Leistungsumsetzer 1 enthält eine Wechselrichterhauptschaltung 3, die Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umsetzt, eine Rauschfilterschaltungseinheit 20, die elektromagnetisches Rauschen verringert, das verursacht wird, wenn die Wechselrichterhauptschaltung 3 die Leistungsumsetzung durchführt, und eine Steuereinheit 170. Der Leistungsumsetzer 1, der in 1 gezeigt ist, besitzt eine Struktur, die durch einen Kasten umgeben ist und die Wechselrichterhauptschaltung 3, die Rauschfilterschaltungseinheit 20 und die Steuereinheit 170 enthält.
Die Wechselrichterhauptschaltung 3 enthält eine Leistungsumsetzschaltungseinheit 4, die Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umsetzt, und eine Kondensatorschaltungseinheit 5, die die Gleichstromleistung glättet.
Die Leistungsumsetzschaltungseinheit 4 enthält drei Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs. Jede der Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs enthält ein Schaltelement 328 wie z. B. einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und eine Diode 156, das als ein oberer Zweig dient, und ein Schaltelement 330 wie z. B. einen IGBT und eine Diode 166, das als ein unterer Zweig dient. Das Schaltelement 328 des oberen Zweigs und das Schaltelement 330 des unteren Zweigs setzen Gleichstromleistung in Wechselstromleistung um. Die Dioden 156, 166 können während einer Regeneration auch Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umsetzen.
Die Reihenschaltung eines oberen und eines unteren Zweigs 4a ist mittels eines Wechselstromanschlusses 270a mit einer u-Phase eines Motorgenerators MG verbunden. Die Reihenschaltung eines oberen und eines unteren Zweigs 4b ist mittels des Wechselstromanschlusses 270a mit einer v-Phase des Motorgenerators MG verbunden. Die Reihenschaltung eines oberen und eines unteren Zweigs 4c ist mittels des Wechselstromanschlusses 270a mit einer w-Phase des Motorgenerators MG verbunden.
Der Motorgenerator MG gibt eine Antriebskraft für ein HEV oder ein EV auf der Grundlage der Wechselstromleistung, die von der Wechselrichterhauptschaltung 3 mittels des Wechselstromanschlusses 270a zugeführt wird, aus. Der Motorgenerator MG arbeitet auch als ein Generator, der Wechselstromleistung regeneriert, wenn der Motor durch eine äußere Kraft gedreht wird, und speist die Wechselstromleistung zurück in eine Hochspanungsbatterie 2. Die Hochspanungsbatterie 2 ist eine Gleichstromversorgung eines HEV oder eines EV.
Die Kondensatorschaltungseinheit 5 enthält einen Kondensator 51 und ist zwischen der Hochspanungsbatterie 2 und der Leistungsumsetzschaltungseinheit 4 verbunden, um eine Gleichstromleistung zu glätten und die dadurch geglättete Gleichstromleistung der Leistungsumsetzschaltungseinheit 4 zuzuführen.
Die Rauschfilterschaltungseinheit 20 ist zwischen einem Gleichstromversorgungsanschluss 6 und der Kondensatorschaltungseinheit 5 vorgesehen und verringert elektromagnetisches Rauschen, das verursacht wird, wenn die Leistungsumsetzschaltungseinheit 4 die Leistungsumsetzung durchführt.
Die Rauschfilterschaltungseinheit 20 enthält einen Verbindungsleiter 10, einen X-Kondensator 31, einen positivseitigen und einen negativseitigen Y-Kondensator 32p, 32n und ein Kernelement 21. Der Verbindungsleiter 10 ist ein Leistungsübertragungspfad, der die Hochspanungsbatterie 2 und die Kondensatorschaltungseinheit 5 verbindet. Der Verbindungsleiter 10 enthält einen positivseitigen Verbindungsleiter 10p und einen negativseitigen Verbindungsleiter 10n. Der positivseitige und der negativseitige Verbindungsleiter 10p, 10n sind mit einem positivseitigen und einem negativseitigen Anschluss der Hochspanungsbatterie 2 mittels eines positivseitigen Gleichstromversorgungsanschlusses 6p bzw. eines negativseitigen Gleichstromversorgungsanschlusses 6n verbunden.
Der X-Kondensator 31 ist zwischen dem positivseitigen Verbindungsleiter 10p und dem negativseitigen Verbindungsleiter 10n vorgesehen und glättet eine Leistung mit einer höheren Frequenz als die Leistung, die durch die Kondensatorschaltungseinheit 5 geglättet werden soll. Der positivseitige und der negativseitige Y-Kondensator 32p, 32n sind zwischen dem positivseitigen Verbindungsleiter 10p und einem Masseanschluss 134 bzw. zwischen dem negativseitigen Verbindungsleiter 10n und dem Masseanschluss 134 vorgesehen und glätten eine Leistung.
Das Kernelement 21 verringert ein elektromagnetisches Rauschen durch Absorbieren von Fluktuationen eines Stroms, der durch den Verbindungsleiter 10 fließt.
Ein positivseitiger Anschluss der Kondensatorschaltungseinheit 5 ist mittels des positivseitigen Verbindungsleiters 10p mit einem Kollektor des Schaltelements 328 und einer Kathode der Diode 156 jedes oberen Zweigs verbunden. Ferner ist ein negativseitiger Anschluss des Kondensators 51 mittels des negativseitigen Verbindungsleiters 10n mit einem Emitter des Schaltelements 330 und einer Anode der Diode 166 jedes unteren Zweigs verbunden.
Die Steuereinheit 170 enthält zwei Schaltungen: eine Treiberschaltung 174, die die Leistungsumsetzschaltungseinheit 4 ansteuert und steuert, und eine Steuerschaltung 172, die ein Steuersignal über eine Signalleitung (eine Busleitung) 176 der Treiberschaltung 174 zuführt. Gate-Anschlüsse und Emittererfassungsanschlüsse der IGBTs 328, 330 jeder der Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs sind mit der Steuereinheit 170 verbunden. Die Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs arbeiten in Reaktion auf ein Ansteuersignal, das von der Steuereinheit 170 ausgegeben wird, um Gleichstromleistung, die von der Hochspanungsbatterie 2 zugeführt wird, in eine Dreiphasenwechselstromleistung umzusetzen. Die Leistung, die als Ergebnis der Umwandlung erhalten wird, wird einer Ankerwicklung des Motorgenerators MG zugeführt.
Die Steuerschaltung 172 enthält einen Mikrocomputer, der Schaltzeitpunkte der IGBTs 328, 330 berechnet. Der Mikrocomputer nimmt als Eingangsinformationen einen Solldrehmomentwert, der für den Motorgenerator MG erforderlich ist, einen Stromwert, der von den Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs der Ankerwicklung des Motorgenerators MG zugeführt werden soll, und eine Magnetpolposition eines Rotors des Motorgenerators MG auf. Der Solldrehmomentwert verwendet ein Anweisungssignal, das von einer Host-Steuervorrichtung (die nicht gezeigt ist) ausgeben wird, als Grundlage. Der Stromwert wird auf der Grundlage eines Detektionssignals, das von einem Stromsensor (der nicht gezeigt ist) ausgeben wird, detektiert. Die Magnetpolposition wird auf der Grundlage eines Detektionssignals, das von einem Drehmagnetpolsensor (der nicht gezeigt ist), der im Motorgenerator MG vorgesehen ist, ausgeben wird, detektiert.
2 ist eine perspektivische Außenansicht des Leistungsumsetzers gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Leistungsumsetzer 1 enthält eine Einhausung, die aus einem Gehäuse 7 und einer Abdeckung (die nicht gezeigt ist) gebildet ist.
2 zeigt einen Zustand, in dem die Abdeckung vom Gehäuse 7 entfernt ist. Vom Gehäuse 7 sind Seitenwände, die einen Einhausungsabschnitt definieren, nicht gezeigt und ist lediglich eine Unterseite 7a des Einhausungsabschnitts gezeigt.
In der folgenden Beschreibung sind die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind.
Das Gehäuse 7 ist aus Metall wie z. B. einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Ein Kondensatoreinhausungsabschnitt 53 ist etwa bei einem Zentrum des Gehäuses 7 in einer Breitenrichtung (der y-Richtung) vorgesehen und eine Basis 33 ist auf einer Seite des Gehäuses 7 (der rechten Seite in der Zeichnung) in einer Längsrichtung (der x-Richtung) und neben dem Kondensatoreinhausungsabschnitt 53 angeordnet. Obwohl Details später beschrieben werden, sind mehrere Kondensatorelemente 51a (siehe 4), die den Kondensator 51 bilden, im Kondensatoreinhausungsabschnitt 53 untergebracht. Eine Steuerleiterplatte 45a ist an der Basis 33 angeordnet und ist an der Basis 33 mit einem Befestigungselement 61 wie z. B. einer Schraube befestigt.
3 ist eine perspektivische Explosionszeichnung des Leistungsumsetzers, der in 2 gezeigt ist, und 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsstruktur des Leistungsumsetzers, der in 2 gezeigt ist, wobei der Kondensator und der Verbindungsleiter verbunden sind. 5 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer Linie V-V genommen wurde, des Leistungsumsetzers, der in 2 gezeigt ist.
Die Basis 33 ist aus einem leitenden Metall wie z. B. einer Aluminiumlegierung, Eisen oder Kupfer hergestellt. Die Basis 33 enthält einen Träger 34, der eine annähernd ebene Form besitzt, einen elektrischen Leiter 35, der in einer Richtung (der z-Richtung) annähernd senkrecht zu einer xy-Ebene des Trägers 34 verläuft, und mehrere Montagebeine 38, die vom Träger 34 zur Unterseite 7a des Gehäuses 7 verlaufen.
Die Steuerleiterplatte 45a ist auf dem Träger 34 der Basis 33 angeordnet und eine Steuerleiterplatte 45b ist unter dem Träger 34 der Basis 33 angeordnet. Das heißt, der Träger 34 der Basis 33 ist von oben gesehen zwischen der Steuerleiterplatte 45a und der Steuerleiterplatte 45b eingeklemmt. Die Steuerleiterplatte 45a und die Steuerleiterplatte 45b enthalten die Steuerschaltung 172, die in 1 gezeigt ist.
Wie in 5 gezeigt ist, verläuft der elektrische Leiter 35 in einer Stapelrichtung (der z-Richtung), in der der Träger 34 der Basis 33 und die Steuerleiterplatten 45a, 45b gestapelt sind. Wie in 3 gezeigt ist, enthält der elektrische Leiter 35 einen breiten Abschnitt 35a, der in der y-Richtung entlang einer Seite des Trägers 34 weiter verläuft, und ein Paar Seiten 35b, 35c, die an beiden Enden des breiten Abschnitts 35a vorgesehen sind und in der -x-Richtung (zum Kondensator 51), d. h. annähernd in einem rechten Winkel zum breiten Abschnitt 35a verlaufen. Der elektrische Leiter 35 enthält einen ersten elektrischen Leiter 36, der vom Träger 34 nach oben (+z-Richtung) verläuft, und einen zweiten elektrischen Leiter 37, der vom Träger 34 nach unten (-z-Richtung) verläuft. Das Paar von Seiten 35b, 35c ist sowohl an dem ersten elektrischen Leiter 36 als auch an dem zweiten elektrischen Leiter 37 vorgesehen.
Jedes Montagebein 38 (siehe 3) besitzt eine Befestigungsbohrung 38a, die bei einem abgelegenen Ende des Montagebeins 38 vorgesehen ist. Ein Befestigungselement (das nicht gezeigt ist) wie z. B. eine Schraube oder ein Bolzen ist in die Befestigungsbohrung 38a des Montagebeins 38 eingesetzt, um die Basis 33 an einem Vorsprung 7b, der am Gehäuse 7 vorgesehen ist, zu befestigen, wie in 2 gezeigt ist.
Ein Halbleitermodul 52 ist unter dem Träger 34 der Basis 33 angeordnet und ist an einem Befestigungsabschnitt 7c, der an der Unterseite 7a des Gehäuses 7 vorgesehen ist, befestigt. Das Halbleitermodul 52 enthält die Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs, die in 1 gezeigt sind. Wie in 3 gezeigt ist, enthält das Halbleitermodul 52 einen positiven Gleichstromanschluss 52p, einen negativen Gleichstromanschluss 52n und einen Wechselstromanschluss 52t jeder der Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs. Eine Ansteuerleiterplatte 46 ist zwischen dem Träger 34 der Basis 33 und dem Halbleitermodul 52 angeordnet. Die Ansteuerleiterplatte 46 enthält die Treiberschaltung 174, die in 1 gezeigt ist.
Wie in 3 und 5 gezeigt ist, verbinden eine positivseitige Sammelschiene 41 und eine negativseitige Sammelschiene 42 den Kondensator 51 und das Halbleitermodul 52 (siehe 3). Die positivseitige Sammelschiene 41 und die negativseitige Sammelschiene 42 entsprechen dem positivseitigen Verbindungsleiter 10p bzw. dem negativseitigen Verbindungsleiter 10n, die in 1 gezeigt sind. Der Kondensator 51 und die Basis 33 bilden eine EMV-Rauschreduktionsstruktur, die unten beschrieben ist.
Die positivseitige Sammelschiene 41 ist mittels eines positiven Anschlusses 41p, der sich an einem Ende der positivseitigen Sammelschiene 41 befindet, mit dem positivseitigen Gleichstromversorgungsanschluss 6p (siehe 1) des Gleichstromversorgungsanschlusses 6 verbunden, mittels eines Verbindungsabschnitts 71 (siehe 5) mit einem positiven Anschluss (der nicht gezeigt ist) des Kondensators 51 verbunden und mittels eines Verbindungsendes 41c (siehe 4), das sich am anderen Ende der positivseitigen Sammelschiene 41 befindet, mit jedem positiven Gleichstromanschluss 52p (siehe 3) des Halbleitermoduls 52 verbunden. Die negativseitige Sammelschiene 42 ist mittels eines negativen Anschlusses 41n, der sich an einem Ende der negativseitigen Sammelschiene 42 befindet, mit dem negativseitigen Gleichstromversorgungsanschluss 6n (siehe 1) des Gleichstromversorgungsanschlusses 6 verbunden, mittels eines Verbindungsabschnitts 72 (siehe 5) mit einem negativen Anschluss (der nicht gezeigt ist) des Kondensators 51 verbunden, mittels des Verbindungsabschnitts 72 (siehe 5) mit dem negativen Anschluss (der nicht gezeigt ist) des Kondensators 51 verbunden und mittels eines Verbindungsendes 42c (siehe 4), das sich am anderen Ende der negativseitigen Sammelschiene 42 befindet, mit jedem negativen Gleichstromanschluss 52n (siehe 3) des Halbleitermoduls 52 verbunden. Wechselstromleistung, die durch die Reihenschaltungen 4a, 4b, 4c eines oberen und eines unteren Zweigs erhalten wird, wird aus dem Wechselstromanschluss 52t des Halbleitermoduls 52 ausgegeben.
Wie in 5 gezeigt ist, sind die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 in der Längsrichtung (der x-Richtung) neben dem elektrischen Leiter 35 der Basis 33 angeordnet. Wie in 2 gezeigt ist, ist die Länge in der Breitenrichtung (der y-Richtung) der positivseitigen- und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 etwas kleiner als die Länge zwischen dem Paar von Seiten 35b, 35c des elektrischen Leiters 35 und sind die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 jeweils von beiden Seiten 35b, 35c des elektrischen Leiters 35 entfernt angeordnet. Zwischen der positivseitigen Sammelschiene 41 und der negativseitigen Sammelschiene 42 ist Harz 43 (siehe 5) angeordnet, um die positivseitige Sammelschiene 41 von der negativseitigen Sammelschiene 42 zu isolieren. Die positivseitige Sammelschiene 41 und die negativseitige Sammelschiene 42 können gemeinsam mit dem Harz 43 durch Einspritzgießen in einem geformten Sammelschienenkörper gebildet sein.
Die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 besitzen jeweils abfallende Abschnitte 41a, 42a. Die abfallenden Abschnitte 41a, 42a verlaufen entlang des elektrischen Leiters 35 von einer Seite in der Nähe eines oberen Endes 36a des ersten elektrischen Leiters 36 etwa parallel zum elektrischen Leiter 35 nach unten (-z-Richtung). Die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 werden mit Befestigungselementen (die nicht gezeigt sind) wie z. B. Schrauben oder Bolzen unter einem unteren Ende 37a des zweiten elektrischen Leiters 37 an dem positiven und dem negativen Gleichstromanschluss 52p, 52n des Halbleitermoduls 52 befestigt.
Wie in 4 gezeigt ist, enthält der Kondensator 51 die mehreren Kondensatorelemente 51a. Die mehreren Kondensatorelemente 51a sind durch einen positivseitigen und einen negativseitigen Anschluss 71p, 72n des positivseitigen und des negativseitigen Verbindungsabschnitts 71, 72 der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 elektrisch parallelgeschaltet.
Es ist festzuhalten, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur, in der die positivseitige Sammelschiene 41 über (+z-Richtung) der negativseitigen Sammelschiene 42 angeordnet ist, als Beispiel gegeben wurde. Alternativ kann eine Struktur, in der die negativseitige Sammelschiene 42 über (+z-Richtung) der positivseitigen Sammelschiene 41 angeordnet ist, eingesetzt werden.
Wie in 5 gezeigt ist, verläuft das obere Ende 36a des ersten elektrischen Leiters 36 des elektrischen Leiters 35 weiter nach oben (+z-Richtung) als die Verbindungsabschnitte 71, 72, wobei die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 mit dem Kondensator 51 verbunden sind.
Wie oben beschrieben ist, ist die Steuerleiterplatte 45a auf (+z-Richtung) dem Träger 34 der Basis 33 montiert. Die Steuerleiterplatte 45b ist unter (-z-Richtung) dem Träger 34 der Basis 33 montiert. Die Steuerleiterplatte 45a ist unter (-z-Richtung) dem oberen Ende 36a des ersten elektrischen Leiters 36 des elektrischen Leiters 35, mit anderen Worten benachbart zum Träger 34 angeordnet. Die Steuerleiterplatte 45b ist über (+z-Richtung) dem unteren Ende 37a des zweiten elektrischen Leiters 37 des elektrischen Leiters 35, mit anderen Worten benachbart zum Träger 34 angeordnet.
Das Halbleitermodul 52 enthält ein Metallgehäuse mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie z. B. eine Aluminiumlegierung. Unter Bezugnahme auf 5 enthält das Metallgehäuse des Halbleitermoduls 52 ein Paar breite Oberflächen 52a, 52b, die eine rechteckige Form besitzen, und zwei Paare Umfangsseitenflächen 52c, die eine schmale Breite aufweisen und zwischen Umfängen der breiten Oberflächen 52a, 52b vorgesehen sind. Das heißt, die Umfangsseitenflächen 52c enthalten vier rechteckige Seitenflächen. Eine breite Oberfläche 52a des Metallgehäuses des Halbleitermoduls 52 ist an den Befestigungsabschnitt 7c, der auf der Unterseite 7a des Gehäuses 7 vorgesehen ist, in einer wärmeleitenden Weise gekoppelt, d. h. an den Befestigungsabschnitt 7c thermisch gekoppelt. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist ein Kühlkanal, durch den ein Kältemittel wie z. B. Kühlmittel strömt, im Gehäuse 7 vorgesehen und wird das Halbleitermodul 52 mittels des Befestigungsabschnitts 7c des Gehäuses 7 gekühlt. An der breiten Oberfläche 52a des Halbleitermoduls 52 können Kühllamellen vorgesehen sein.
Wie in 5 gezeigt ist, ist der Kondensator 51 auf der linken Seite (x-Richtung) des elektrischen Leiters 35, der in der vertikalen Richtung (z-Richtung) verläuft, angeordnet. Die Steuerleiterplatten 45a, 45b, die am Träger 34 der Basis 33 angeordnet sind, sind auf der rechten Seite (+Richtung) des elektrischen Leiters 35 angeordnet. Das Halbleitermodul 52 ist in einem Raum angeordnet, der zwischen dem Träger 34 der Basis 33 und der Unterseite 7a des Gehäuses 7 vorgesehen ist. Das Halbleitermodul 52 ist mittels des Befestigungsabschnitts 7c mit der breiten Oberfläche 52a in Kontakt mit der Unterseite 7a des Gehäuses 7 angeordnet. Die breite Oberfläche 52a des Metallgehäuses des Halbleitermoduls 52 besitzt eine große Fläche, um die Wärmeabfuhr besser zu gestalten, derart, dass dann, wenn die breite Oberfläche 52a senkrecht zur Unterseite 7a des Gehäuses 7 angeordnet ist, das Profil des Leistungsumsetzers 1 höher ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die breite Oberfläche 52a des Halbleitermoduls 52 parallel zur Unterseite 7a des Gehäuses 7 angeordnet. Wie oben beschrieben ist, ermöglicht die Struktur, in der das Halbleitermodul 52 zwischen dem Träger 34 der Basis 33 und der Unterseite 7a des Gehäuses 7 angeordnet ist, eine Verringerung des Profils und der Größe des Leistungsumsetzers 1.
Die Ansteuerleiterplatte 46 ist über der weiteren breiten Oberfläche 52b des Halbleitermoduls 52 angeordnet. Die Ansteuerleiterplatte 46 enthält die Treiberschaltung 174, die in 1 gezeigt ist. Die Ansteuerleiterplatte 46 ist an einem oberen Ende des Vorsprungs 7b (siehe 5), der am Gehäuse 7 vorgesehen ist, befestigt. Die Ansteuerleiterplatte 46 ist durch einen Verbinder 64 (siehe 5) mit der Steuerleiterplatte 45b verbunden. Der Verbinder 64 entspricht der Busleitung 176, die in 1 gezeigt ist.
Die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 verlaufen entlang des elektrischen Leiters 35 von oberen ebenen Abschnitten 41b, 42b etwa parallel zum elektrischen Leiter 35 nach unten und sind mit dem Halbleitermodul 52 etwas unter dem unteren Ende 37a des zweiten elektrischen Leiters 37, mit anderen Worten, indem sie um den elektrischen Leiter 35 verlaufen, verbunden.
Wie in 5 gezeigt ist, enthält der Träger 34 der Basis 33 eine Platinenträgeroberfläche (eine Platineninstallationsoberfläche) Sf, an der ein Trägerelement 34s, das die Steuerleiterplatte 45a trägt, vorgesehen ist. Das Halbleitermodul 52 ist in einem Raum auf einer Seite der Platinenträgeroberfläche Sf angeordnet, der mit der Platinenträgeroberfläche Sf von oben gesehen übereinstimmt, und die Verbindungsabschnitte 71, 72, in denen der Kondensator 51 mit der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 verbunden ist, sind auf einer Seite gegenüber der einen Seite, auf der das Halbleitermodul 52 angeordnet ist, und über einer Ausdehnungslinie der Platinenträgeroberfläche Sf angeordnet. Das heißt, die Verbindungsabschnitte 71, 72 weisen eine höhere Position in der z-Richtung als die Platinenträgeroberfläche S_f auf.
Eine Entfernung L1 von der Platinenträgeroberfläche Sf zum obere Ende 36a des ersten elektrischen Leiters 36 ist größer als eine Entfernung L2 von der Platinenträgeroberfläche Sf zu den Verbindungsabschnitten 71, 72 der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42. Das heißt, der erste elektrische Leiter 36 ist weiter nach oben (+z-Richtung) verlaufend vorgesehen als die Verbindungsabschnitte 71, 72 der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42. Dies vergrößert eine Stirnfläche zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35.
6 ist ein schematisches Diagramm, das einen Fluss eines EMV-Rauschstroms in dem Leistungsumsetzer, der in 5 gezeigt ist, zeigt.
Wie in 6 gezeigt ist, enthält die Basis 33 den Träger 34, der mit dem Trägerelement 34s, das die Steuerleiterplatte 45a trägt, versehen ist. Die Basis 33 ist mit dem elektrischen Leiter 35 versehen, der vom Träger 34 in der vertikalen Richtung (der z-Richtung) verläuft. Der Kondensator 51 ist auf der linken Seite (-x-Richtung) des elektrischen Leiters 35 angeordnet und die Steuerleiterplatte 45a ist auf der rechten Seite (+x-Richtung) des elektrischen Leiters 35 angeordnet. Die abfallenden Abschnitte 41a, 42a der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 sind auf der linken Seite (-x-Richtung) des elektrischen Leiters 35 angeordnet. Das heißt, die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 und die Steuerleiterplatte 45a sind durch den elektrischen Leiter 35 getrennt.
EMV-Rauschen wird aufgrund einer magnetischen/kapazitiven Kopplung zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45a verursacht. Das EMV-Rauschen wird hauptsächlich aufgrund einer kapazitiven Kopplung verursacht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45a der elektrische Leiter 35 vorgesehen, der in einer Richtung senkrecht zur xy-Ebene, mit anderen Worten in der vertikalen Richtung, in der die Basis 33 und die Steuerleiterplatte 45a gestapelt sind, verläuft. Eine derartige Komponentenanordnung verursacht eine kapazitive Kopplung aufgrund einer Streukapazität C₁ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45a und einer Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35.
Wie durch Pfeile in 6 gezeigt ist, fließt aufgrund einer kapazitiven Kopplung, die durch die Streukapazität C₁ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45a verursacht wird, der EMV-Rauschstrom der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 über die Steuerleiterplatte 45a, den Träger 34 der Basis 33 und das Gehäuse 7 zur Masse. Ferner fließt aufgrund einer kapazitiven Kopplung, die durch die Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35 verursacht wird, der EMV-Rauschstrom der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 über den elektrischen Leiter 35 und den Träger 34 der Basis 33 und das Gehäuse 7 zur Masse. Wie oben beschrieben ist, verläuft der elektrische Leiter 35 in der vertikalen Richtung, in der der Kondensator 51 und die Steuerleiterplatte 45a gestapelt sind, und verlaufen die abfallenden Abschnitte 41a, 42a der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 entlang des elektrischen Leiters 35 von einer Seite in der Nähe des oberen Endes 36a des elektrischen Leiters 35 zu einer Seite in der Nähe des unteren Endes 37a des elektrischen Leiters 35 etwa parallel zum elektrischen Leiter 35. Dies gestaltet die Stirnfläche zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35 größer, derart, dass die Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35 größer wird.
In 6 ist der EMV-Rauschstrom als ein Diagramm von einer Seite 33a der Basis 33 entfernt vom elektrischen Leiter 35 zum Gehäuse 7 fließend gezeigt. Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Basis 33 allerdings die mehreren Montagebeine 38 und ist jedes Montagebein 38 mit einem Befestigungselement (das nicht gezeigt ist) an dem Vorsprung 7b, der am Gehäuse 7 vorgesehen ist, befestigt. Das heißt, die Basis 33 ist am Gehäuse 7 in der Nähe des elektrischen Leiters 35 befestigt. Dies gestaltet die Impedanz des Pfades, über den der EMV-Rauschstrom fließt, niedriger und gestaltet somit den EMV-Rauschstrom, der zum elektrischen Leiter 35 kurzgeschlossen wird, größer, derart, dass die EMV-Rauschreduktionswirkung weiter erhöht werden kann.
7 ist ein schematisches Diagramm, das einen Fluss eines EMV-Rauschstroms in einem Leistungsumsetzer 1A gemäß einem vergleichenden Beispiel zeigt, und 8 ist ein schematisches Diagramm, das einen Fluss eines EMV-Rauschstroms in dem Leistungsumsetzer 1 zeigt, der in 5 gezeigt ist.
Im Leistungsumsetzer 1A gemäß dem vergleichenden Beispiel, das in 7 gezeigt ist, enthält die Basis 33 keinen elektrischen Leiter 35. Das heißt, im Leistungsumsetzer 1A gemäß dem vergleichenden Beispiel ist der elektrische Leiter 35, der in der vertikalen Richtung (der z-Richtung) verläuft, nicht zwischen dem Träger 34 der Basis 33 und der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 vorgesehen und sind die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 einem Ende 34a des Trägers 34 der Basis 33 und der Steuerleiterplatte 45a direkt zugewandt angeordnet.
In dieser Struktur sind, wie in 7 gezeigt ist, die Streukapazität C₁ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45a und die Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Basis 33 parallelgeschaltet. Eine derartige Struktur verursacht, dass der EMV-Rauschstrom, der von einer Rauschquelle fließt, zu den Streukapazitäten C₁, C₂, die parallelgeschaltet sind, in einem Verhältnis zwischen den Streukapazitäten C₁, C₂ kurzgeschlossen wird.
In der Struktur gemäß dem vergleichenden Beispiel sind die Streukapazität C₁ und die Streukapazität C₂ annähernd gleich.
Das heißt: C₁ ≈ C₂.
Deshalb erfüllen EMV-Rauschströme I₁, I₂, die durch die Streukapazitäten C₁, C₂ fließen: I₁ ≈ I₂.
Andererseits ist in der EMV-Rauschreduktionsstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, der erste elektrische Leiter 36, der in der vertikalen Richtung verläuft, zwischen dem Träger 34 der Basis 33 und der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 vorgesehen. Die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 verlaufen in der vertikalen Richtung entlang des ersten elektrischen Leiters 36. Die Steuerleiterplatte 45a ist im Vergleich zum ersten elektrischen Leiter 36 entfernt von der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 angeordnet.
Entsprechend erfüllt eine Beziehung zwischen der Streukapazität C₁ und der Streukapazität C₂: C₂ >> C₁.
Deshalb erfüllen die EMV-Rauschströme I₁, I₂, die durch die Streukapazitäten C₁, C₂ fließen: I₂ >> I₁.
Das heißt, ein Großteil des EMV-Rauschstroms der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42, die Rauschquellen sind, wird zu dem elektrische Leiter 35 statt der Steuerleiterplatte 45a kurzgeschlossen. Deshalb kann der EMV-Rauschstrom, der von der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 zur Steuerleiterplatte 45a fließt, stark verringert werden.
Wie oben beschrieben ist, ist die Entfernung L1 von der Platinenträgeroberfläche Sf zum obere Ende 36a des ersten elektrischen Leiters 36 größer als die Entfernung L2 von der Ausdehnungslinie der Platinenträgeroberfläche Sf zu den Verbindungsabschnitten 71, 72 der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42. Dies gestaltet die Stirnfläche zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem ersten elektrischen Leiter 36 größer, derart, dass die Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Basis 33 größer wird.
Wie in 5 gezeigt ist, ist der zweite elektrische Leiter 37 zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45b vorgesehen. Die Steuerleiterplatte 45b ist in der vertikalen Richtung über (+z-Richtung) dem unteren Ende 37a des zweiten elektrischen Leiters 37 angeordnet. Dies gestaltet eine Streukapazität zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45b kleiner als die Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35.
Dies gestaltet den EMV-Rauschstrom, der von der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 zur Steuerleiterplatte 45b fließt, kleiner als die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42, die von der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 zur Basis 33 fließen.
Ferner enthält der elektrische Leiter 35 den zweiten elektrischen Leiter 37, der zur Ansteuerleiterplatte 46, die eine Ansteuerschaltung enthält, die das Halbleitermodul 52 ansteuert, verläuft. Dies gestaltet die Streukapazität C zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem zweiten elektrischen Leiter 37 größer als die Streukapazität zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Ansteuerleiterplatte 46, derart, dass der EMV-Rauschstrom, der über die Ansteuerleiterplatte 46 fließt, verringert wird.
Es ist festzuhalten, dass in der Beschreibung oberhalb der elektrische Leiter 35, der strukturiert ist, in der Richtung senkrecht zur xy-Ebene zu verlaufen, als Beispiel gegeben wurde. Alternativ kann der elektrische Leiter 35 eine Struktur besitzen, die in Bezug auf die xy-Ebene geneigt ist. Wenn der elektrische Leiter 35 eine Struktur besitzt, die in Bezug auf die xy-Ebene geneigt ist, verlaufen die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 bevorzugt parallel zum elektrischen Leiter 35, um die Streukapazität zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35 zu erhöhen.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erhalten.

(1) Ein Leistungsumsetzer 1 enthält ein Halbleitermodul 52, das eine Leistungsumsetzschaltungseinheit 4 enthält, einen Kondensator 51, der eine Gleichstromleistung glättet und die Gleichstromleistung der Leistungsumsetzschaltungseinheit zuführt, eine Steuerleiterplatte 45a, die neben dem Kondensator 51 angeordnet ist und eine Steuerschaltung enthält, die die Leistungsumsetzschaltungseinheit 4 steuert, eine positivseitige und eine negativseitige Sammelschiene (Verbindungsleiter) 41, 42, die das Halbleitermodul 52 und den Kondensator 51 verbinden, eine Basis 33, die mit einer Masse der Steuerleiterplatte 45a elektrisch verbunden ist, wobei die Steuerleiterplatte 45a an der Basis 33 angeordnet ist und ein elektrischer Leiter 35 mit der Basis 33 elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung, in der die Basis 33 und die Steuerleiterplatte 45a gestapelt sind, verläuft. Die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 verlaufen um den elektrischen Leiter 35 und sind mit dem Halbleitermodul verbunden. Dies kann die Streukapazität C₁ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45 kleiner als eine Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35 gestalten, derart, dass der EMV-Rauschstrom, der über die Steuerleiterplatte 45a fließt, verringert werden kann.
(2) Der elektrische Leiter 35 und die Basis 33 sind in einem einzelnen Körper gebildet. Dies ermöglicht eine effiziente Herstellung des elektrischen Leiters 35 und der Basis 33 durch Gießen oder dergleichen.
(3) Der elektrische Leiter 35 verläuft annähernd parallel zu der Stapelrichtung, in der die Basis 33 und die Steuerleiterplatte 45a gestapelt sind. Dies ermöglicht eine Vergrößerung der Stirnfläche zwischen dem elektrischen Leiter 35 und der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42, um eine Streukapazität zwischen dem elektrischen Leiter 35 und der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 größer zu gestalten, derart, dass der EMV-Rauschstrom, der über die Steuerleiterplatte 45a fließt, verringert werden kann.
(4) Die Basis 33 enthält einen Träger 34, an dem die Steuerleiterplatte 45a angeordnet ist, wobei die Steuerleiterplatte 45a auf einer Seite des Trägers 34 in der Stapelrichtung angeordnet ist und das Halbleitermodul 52 auf der anderen Seite des Trägers 34 in der Stapelrichtung angeordnet ist. Diese Struktur vermeidet, dass die Seite des Trägers 34 gegenüber der Steuerleiterplatte 45a leer ist und weist das auf der Seite angeordnete Halbleitermodul 52 auf, derart, dass das Profil und die Größe des Leistungsumsetzers 1 verringert werden können.
(5) Die Basis 33 besitzt eine Platinenträgeroberfläche Sf, die die Steuerleiterplatte 45a trägt, das Halbleitermodul 52 ist auf einer Seite der Platinenträgeroberfläche Sf in der Stapelrichtung angeordnet, in der die Basis 33 und die Steuerleiterplatte 45a gestapelt sind, und die Verbindungsabschnitte 71, 72, in denen der Kondensator 51 mit der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 verbunden ist, sind auf der anderen Seite der Platinenträgeroberfläche Sf und über einer Ausdehnungslinie der Platinenträgeroberfläche Sf angeordnet. Dies gestaltet die Streukapazität C₁ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Steuerleiterplatte 45a kleiner, derart, dass der EMV-Rauschstrom, der über die Steuerleiterplatte 45a fließt, wirksamer verringert wird.
(6) Die Basis 33 weist die Platinenträgeroberfläche Sf auf, die die Steuerleiterplatte 45a trägt, und eine Entfernung L1 von der Platinenträgeroberfläche Sf der Basis 33 zu einem oberen Ende 36a der Basis 33 ist größer als eine Entfernung L2 von der Ausdehnungslinie der Platinenträgeroberfläche Sf zu den Verbindungsabschnitten 71, 72, in denen die positivseitige und die negativseitige Sammelschiene 41, 42 mit dem Kondensator 51 verbunden sind. Dies ermöglicht eine Vergrößerung einer Stirnfläche zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35, um die Streukapazität C₂ zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35 größer zu gestalten, derart, dass der EMV-Rauschstrom, der über die Steuerleiterplatte 45a fließt, wirksamer verringert wird.
(7) Die Steuerleiterplatte 45a enthält die Steuerleiterplatte 45a, die auf einer Oberflächenseite der Basis 33 angeordnet ist, und eine Steuerleiterplatte 45b, die auf einer Oberflächenseite gegenüber der einen Oberflächenseite angeordnet ist, die Basis 33 enthält den Träger 34, der die Steuerleiterplatte 45a und die Steuerleiterplatte 45b trägt, und der elektrische Leiter 35 enthält einen ersten elektrischen Leiter 36, der vom Träger 34 zur Steuerleiterplatte 45a verläuft, und einen zweiten elektrischen Leiter 37, der vom Träger 34 zur Steuerleiterplatte 45b verläuft. Dies gestaltet eine Streukapazität C zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und jedem des ersten elektrischen Leiters 36 und des zweiten elektrischen Leiters 37 größer als eine Streukapazität zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und den Steuerleiterplatten 45a, 45b, derart, dass der EMV-Rauschstrom, der über die Steuerleiterplatten 45a, 45b fließt, verringert wird.
(8) Ferner ist eine Ansteuerleiterplatte 46 vorgesehen, die eine Ansteuerschaltung, die das Halbleitermodul 52 ansteuert, enthält, und der elektrische Leiter 35 enthält den zweiten elektrischen Leiter 37, der zur Ansteuerleiterplatte 46 verläuft. Dies gestaltet die Streukapazität C zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und dem elektrischen Leiter 35 größer als die Streukapazität zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Sammelschiene 41, 42 und der Ansteuerleiterplatte 46, derart, dass der EMV-Rauschstrom, der über die Ansteuerleiterplatte 46 fließt, verringert wird.
(9) Ferner ist ein Gehäuse 7 vorgesehen, das eine Unterseite (eine Oberfläche) 7a besitzt, die zu der Steuerleiterplatte 45a etwa parallel ist, das Halbleitermodul 52 besitzt ein Paar von breiten Oberflächen 52a, 52b und eine schmale Umfangsseitenoberfläche 52c, die einen Umfang der breiten Oberfläche 52a umgibt, und eine breite Oberfläche 52a des Halbleitermoduls 52 und die Unterseite 7a des Gehäuses 7, die zu der Steuerleiterplatte 45a etwa parallel ist, sind thermisch gekoppelt. Die breite Oberfläche 52a, die eine große Fläche besitzt, des Halbleitermoduls 52 ist etwa parallel zur Unterseite 7a der Steuerleiterplatte 45a, die an die Unterseite 7a thermisch gekoppelt werden soll, angeordnet, derart, dass es möglich ist, das Profil des Leistungsumsetzers 1 im Vergleich zu einer Struktur, in der das Halbleitermodul 52 in einer Richtung senkrecht zur Steuerleiterplatte 45a angeordnet ist, zu verringern und somit den Leistungsumsetzer 1 zu erhalten, der ein niedriges Profil besitzt und das Halbleitermodul 52 kühlen kann.

Es ist festzuhalten, dass in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Struktur, in der die Steuerleiterplatten 45a, 45b auf der Ober- bzw. der Unterseite der Basis 33 vorgesehen sind, als Beispiel gegeben wurde. Alternativ kann die Steuerleiterplatte 45a (45b) lediglich auf der Oberseite oder der Unterseite der Basis 33 vorgesehen sein.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die Basis 33, die eine Struktur besitzt, in der der erste elektrische Leiter 36 vom Träger 34 nach oben (+z-Richtung) verläuft und der zweite elektrische Leiter 37 vom Träger 34 nach unten (-z-Richtung) verläuft, als Beispiel gegeben. Alternativ kann, wenn eine Struktur, in der die Steuerleiterplatten 45a, 45b lediglich an einer Oberfläche des Trägers 34 angeordnet sind, eingesetzt wird, die Basis 33 eine Struktur besitzen, in der der elektrische Leiter 35 (36) lediglich zu der Seite verläuft, auf der die Steuerleiterplatten 45a, 45b angeordnet sind.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die Basis 33, in der der erste elektrische Leiter 36 und der zweite elektrische Leiter 37 durch Gießen oder dergleichen in einem einzelnen Körper gebildet sind, als Beispiel gegeben. Alternativ können der erste elektrische Leiter 36 und/oder der zweite elektrische Leiter 37 als ein Element, das von der Basis 33 getrennt ist und an der Basis 33 befestigt ist, gebildet sein.
Alternativ kann der elektrische Leiter 35 mit dem Gehäuse 7 einteilig gebildet sein. Als Beispiel kann der elektrische Leiter mit einer Seitenwand (die nicht gezeigt ist), die im Gehäuse 7 vorgesehen ist, verbunden sein.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde eine Struktur, in der ein Element des Paares breiter Oberflächen 52a, 52b des Halbleitermoduls 52 an die Unterseite 7a des Gehäuses 7 thermisch gekoppelt ist und gekühlt wird, als Beispiel gegeben. Alternativ kann eine Struktur, in der ein Kühlkanal, durch den Kühlmittel strömt, im Gehäuse 7 vorgesehen ist, um beide Elemente des Paares breiter Oberflächen 52a, 52b des Halbleitermoduls 52 zu kühlen, eingesetzt werden.
Obwohl oben verschiedene Ausführungsformen und Änderungen beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Inhalte beschränkt. Weitere Aspekte, die im Umfang des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung denkbar sind, fallen auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

1: Leistungsumsetzer
4: Leistungsumsetzschaltungseinheit
7: Gehäuse
7a: Unterseite
10: Verbindungsleiter
33: Basis
34: Träger
35: Elektrischer Leiter
35a, 35b: Großer Abschnitt
36: Erster elektrischer Leiter
36a: Oberes Ende
37: Zweiter elektrischer Leiter
37a: Unteres Ende
41: Positivseitige Sammelschiene (Verbindungsleiter)
42: Negativseitige Sammelschiene (Verbindungsleiter)
45a, 45b: Steuerleiterplatte
46: Ansteuerleiterplatte
51: Kondensator
52: Halbleitermodul
52a, 52b: Breite Oberfläche
71, 72: Verbindungsabschnitt
72: Verbindungsabschnitt
170: Steuereinheit
172: Steuerschaltung
Sf: Platinenträgeroberfläche
L1, L2: Entfernung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018027000 A [0004]

Claims

Leistungsumsetzer, der Folgendes umfasst: ein Halbleitermodul, das eine Leistungsumsetzschaltungseinheit enthält; einen Kondensator, der eine Gleichstromleistung glättet und die Gleichstromleistung der Leistungsumsetzschaltungseinheit zuführt; eine Steuerleiterplatte, die vom Kondensator entfernt angeordnet ist und eine Steuerschaltung, die die Leistungsumsetzschaltungseinheit steuert, enthält; einen Verbindungsleiter, der das Halbleitermodul und den Kondensator verbindet; eine Basis, die mit einer Masse der Steuerleiterplatte elektrisch verbunden ist, wobei die Steuerleiterplatte an der Basis angeordnet ist; und einen elektrischen Leiter, der mit der Basis elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung, in der die Basis und die Steuerleiterplatte gestapelt sind, verläuft, wobei der Verbindungsleiter um den elektrischen Leiter verläuft und mit dem Halbleitermodul verbunden ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei der elektrische Leiter und die Basis in einem einzelnen Körper gebildet sind.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei der elektrische Leiter annähernd parallel zu der Stapelrichtung, in der die Basis und die Steuerleiterplatte gestapelt sind, verläuft.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei die Basis einen Träger enthält, an dem die Steuerleiterplatte angeordnet ist, die Steuerleiterplatte auf einer Seite des Trägers in der Stapelrichtung angeordnet ist und das Halbleitermodul auf einer weiteren Seite des Trägers in der Stapelrichtung angeordnet ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei die Basis eine Platinenträgeroberfläche, die die Steuerleiterplatte trägt, besitzt, das Halbleitermodul auf einer Seite der Platinenträgeroberfläche in der Stapelrichtung, in der die Basis und die Steuerleiterplatte gestapelt sind, angeordnet ist und ein Verbindungsabschnitt, in dem der Kondensator mit dem Verbindungsleiter verbunden ist, auf einer weiteren Seite der Platinenträgeroberfläche und über einer Ausdehnungslinie der Platinenträgeroberfläche angeordnet ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei die Basis eine Platinenträgeroberfläche, die die Steuerleiterplatte trägt, besitzt und eine Entfernung der Platinenträgeroberfläche der Basis zu einem oberen Ende der Basis größer als eine Entfernung von einer Ausdehnungslinie der Platinenträgeroberfläche zu einem Verbindungsabschnitt, in dem eine positivseitige und eine negativseitige Sammelschiene mit dem Kondensator verbunden sind, ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei die Steuerleiterplatte eine erste Steuerleiterplatte, die auf einer Oberflächenseite der Basis angeordnet ist, und eine zweite Steuerleiterplatte, die auf einer Oberflächenseite gegenüber der einen Oberflächenseite angeordnet ist, enthält, die Basis ein Träger enthält, der sowohl die erste Steuerleiterplatte als auch die zweite Steuerleiterplatte trägt, und der elektrische Leiter einen ersten elektrischen Leiter, der vom Träger zur ersten Steuerleiterplatte verläuft, und einen zweiten elektrischen Leiter, der vom Träger zur zweiten Steuerleiterplatte verläuft, enthält.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, der ferner eine Ansteuerleiterplatte umfasst, die eine Ansteuerschaltung, die das Halbleitermodul ansteuert, enthält, wobei der elektrische Leiter einen zweiten elektrischen Leiter enthält, der zur Ansteuerleiterplatte verläuft.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der ferner ein Gehäuse umfasst, das eine Oberfläche besitzt, die zur Steuerleiterplatte annähernd parallel ist, wobei das Halbleitermodul ein Paar von breiten Oberflächen und eine schmale Umfangsseitenoberfläche, die die Umfänge der breiten Oberflächen umgibt, besitzt und eine der breiten Oberflächen des Halbleitermoduls und die Oberfläche des Gehäuses thermisch gekoppelt sind.