DE112020002553T5

DE112020002553T5 - Stromrichter und Verfahren zur Herstellung des Stromrichters

Info

Publication number: DE112020002553T5
Application number: DE112020002553.5T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki KIYONAGA; Kenta FUJII; Yuji Shirakata; Tomohito Fukuda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2022-02-24
Also published as: US20220215997A1; JPWO2020241423A1; JP7345621B2; CN113853737A; JP7267412B2; WO2020241423A1; JP2023024493A

Abstract

Ein Stromrichter (100) umfasst eine Elektronikkomponente, eine erste Leiterplatte (31), einen ersten Kühlkörper (51), eine zweite Leiterplatte (32), einen zweiten Kühlkörper (52), eine dritte Leiterplatte (33) und einen dritten Kühlkörper (53). Der zweite Kühlkörper (52) erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche (S2) in der Richtung zur ersten Hauptfläche (S1) der ersten Leiterplatte (31). Der dritte Kühlkörper (53) erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche (S2) in der Richtung zur ersten Hauptfläche (S1) der ersten Leiterplatte (31).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Stromrichter und ein Verfahren zur Herstellung des Stromrichters.
Zugrundeliegender Stand der Technik
Im Allgemeinen umfasst ein Stromrichter Elektronikkomponenten wie ein Schaltelement, ein Gleichrichterelement und eine magnetische Komponente. Die Elektronikkomponenten erzeugen beim Betrieb des Stromrichters Wärme. Die in den Elektronikkomponenten erzeugte Wärme wird über einen Wärmeableitungspfad an einen Kühlkörper übertragen und aus dem Kühlkörper abgeleitet. Auf diese Weise werden die Temperaturen der Elektronikkomponenten niedrig gehalten, sodass sie kleiner oder gleich der zulässigen Temperatur der jeweiligen Elektronikkomponente bleiben.
In den letzten Jahren stieg die Heizleistung (engl. calorific value) der auf den Stromrichtern montierten Elektronikkomponenten mit der steigenden Nachfrage nach einer Verkleinerung und höheren Ausgangsleistung eines Stromrichters. Aus diesem Grund ist es dringend erforderlich, dass die Wärmeableitung bei Stromrichtern verbessert wird.
Als ein Beispiel für einen Stromrichter beschreibt das japanische Patent Nr. 4231626 (PTL 1) eine Ansteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor. In der in PTL 1 beschriebenen Ansteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor ist von den Elektronikkomponenten, die in einem Gehäuse aufgenommen sind, ein Stromrichterelement, bei dem es sich um eine stark wärmeerzeugende Komponente handelt, auf einer Bodenfläche des Gehäuses angeordnet. Die Bodenfläche des Gehäuses, auf der das Stromrichterelement angeordnet ist, ist integral mit einem Kühlkörper ausgeführt. Eine Leiterplatte, auf der ein Steuerelement montiert ist, ist an einem Plattensubstratmontageabschnitt befestigt, der im Inneren des Gehäuses ausgebildet ist. Die von dem Steuerelement erzeugte Wärme wird über den Plattensubstratmontageabschnitt an das Gehäuse übertragen.
Liste der Zitate
Patentliteratur
PTL 1: japanisches Patent Nr. 4231626
Kurzbeschreibung der Erfindung
Technische Problemstellung
In der in PTL 1 beschriebenen Ansteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor ist das Stromrichterelement, das die stark wärmeerzeugende Komponente ist, auf der Bodenfläche des Gehäuses angeordnet. Wenn die Anzahl der stark wärmeerzeugenden Komponenten aufgrund einer Leistungssteigerung des Stromrichters zunimmt, ist es folglich notwendig, die Fläche der Gehäusebodenfläche zu vergrößern, um die stark wärmeerzeugenden Komponenten anzuordnen. Infolgedessen nimmt die Größe des Stromrichters zu. Darüber hinaus wird bei der in PTL 1 beschriebenen Ansteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor die vom Steuerelement erzeugte Wärme über den Plattensubstratmontageabschnitt an das Gehäuse übertragen. Folglich ist der Wärmeableitungspfad lang. Infolgedessen wird die Wärmeableitung schlechter.
Die vorliegende Offenbarung entstand in Anbetracht der obigen Probleme, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin besteht, einen Stromrichter, bei dem eine Zunahme der Bodenfläche des Stromrichters unterbunden und die Wärmeableitung verbessert werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Stromrichters anzugeben.
Lösung der Problemstellung
Ein Stromrichter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Elektronikkomponente, ein erstes Substrat, einen ersten Kühlkörper, ein zweites Substrat, einen zweiten Kühlkörper, ein drittes Substrat und einen dritten Kühlkörper. Die Elektronikkomponente umfasst eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine dritte Komponente. Das erste Substrat weist eine erste Hauptfläche, auf der die erste Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine zweite Hauptfläche auf, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt. Der erste Kühlkörper ist mit der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats thermisch verbunden. Das zweite Substrat weist eine dritte Hauptfläche, auf der die zweite Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine vierte Hauptfläche auf, die der dritten Hauptfläche gegenüberliegt. Der zweite Kühlkörper ist mit der vierten Hauptfläche des zweiten Substrats thermisch verbunden. Das dritte Substrat weist eine fünfte Hauptfläche, auf der die dritte Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine sechste Hauptfläche auf, die der fünften Hauptfläche gegenüberliegt. Der dritte Kühlkörper ist mit der sechsten Hauptfläche des dritten Substrats thermisch verbunden. Der zweite Kühlkörper erstreckt sich in der Richtung von der zweiten Hauptfläche zur ersten Hauptfläche des ersten Substrats. Der dritte Kühlkörper erstreckt sich in der Richtung von der zweiten Hauptfläche zur ersten Hauptfläche des ersten Substrats.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Stromrichter der vorliegenden Offenbarung ist die Elektronikkomponente nicht nur auf dem ersten Substrat, sondern auch auf dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat montiert. Selbst wenn die Anzahl der Elektronikkomponenten, bei denen es sich um stark wärmeerzeugende Komponenten handelt, zunimmt, werden die Elektronikkomponenten daher auf dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat montiert, wodurch eine Vergrößerung des ersten Kühlkörpers verhindert werden kann. Folglich ist es möglich, eine Vergrößerung der Bodenfläche des Stromrichters zu verhindern. Zudem können durch die Montage der Elektronikkomponenten auf dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat der Wärmeableitungspfad, über den die von den auf dem zweiten Substrat montierten Elektronikkomponenten erzeugte Wärme an den zweiten Kühlkörper übertragen wird, und der Wärmeableitungspfad, über den die von den auf dem dritten Substrat montierten Elektronikkomponenten erzeugte Wärme an den dritten Kühlkörper übertragen wird, verkürzt werden. Daher kann die Wärmeableitung verbessert werden.
Figurenliste

1 zeigt einen Schaltplan eines Stromrichters gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Stromrichters der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines ersten Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines zweiten Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines dritten Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von 4.
7 zeigt eine 6 entsprechende Schnittansicht einer ersten Modifikation eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform.
8 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII von 5.
9 zeigt eine 8 entsprechende Schnittansicht einer zweiten Modifikation eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform.
10 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Stromrichters der ersten Ausführungsform.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der elektrischen Verbindung von Leiterplattenmodulen eines Stromrichters der ersten Ausführungsform.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer dritten Modifikation eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer vierten Modifikation eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Stromrichters einer zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer Modifikation eines Stromrichters gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Stromrichters gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
17 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines ersten Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
18 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines zweiten Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
19 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines dritten Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
20 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines vierten Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
21 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines fünften Leiterplattenmoduls eines Stromrichters gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
22 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer ersten Modifikation eines Stromrichters gemäß der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
23 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines ersten Leiterplattenmoduls bei der ersten Modifikation eines Stromrichters der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
24 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines zweiten Leiterplattenmoduls bei der ersten Modifikation eines Stromrichters der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
25 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines dritten Leiterplattenmoduls bei der ersten Modifikation eines Stromrichters der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
26 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines vierten Leiterplattenmoduls bei der ersten Modifikation eines Stromrichters der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
27 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines fünften Leiterplattenmoduls bei der ersten Modifikation eines Stromrichters der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
28 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Stromrichters gemäß einer vierten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
29 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Stromrichters gemäß einer fünften Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
30 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer fünften Modifikation eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
31 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer zweiten Modifikation eines Stromrichters gemäß der dritten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
32 zeigt einen Schaltplan, der eine sechste Modifikation eines Stromrichters der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
33 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Stromrichters gemäß einer sechsten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
34 zeigt einen Schaltplan, der einen Stromrichter der sechsten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden gleiche oder korrespondierende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sich überschneidende Beschreibungen werden nicht wiederholt.
Erste Ausführungsform
1 zeigt einen Schaltplan, der ein Beispiel für einen Stromrichter gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Bei dem im Schaltplan von 1 dargestellten Stromrichter handelt es sich beispielsweise um einen Gleichspannungswandler, der in ein Elektrofahrzeug eingebaut ist, eine Eingangsspannung einer Lithiumionenbatterie von 100 bis 300 V in eine Spannung von 12 bis 15 V umwandelt und die Spannung zum Laden eines Bleiakkumulators ausgibt. Der im Schaltplan von 1 dargestellte Stromrichter umfasst einen Eingangskondensator 1, eine Wechselrichterschaltungseinheit 11 mit vier Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d, eine Transformatoreinheit 12 mit Transformatoren 3, 4, eine Gleichrichterschaltungseinheit 13 mit acht Gleichrichterelementen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h, eine Glättungsschaltungseinheit 14 mit Drosseln 6, 7 und einem Glättungskondensator 8, einen Eingangsanschluss 9, einen Ausgangsanschluss 10 und eine Steuerschaltungseinheit 15. Jede Elektronikkomponente, die in 1 durch ein Schaltsymbol wiedergegeben ist, kann eine beliebige Anzahl von Reihenschaltungen oder Parallelschaltungen aufweisen.
Jedes der Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d ist ein Transistor, ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) oder Ähnliches. Das Gleichrichterelement 5 ist ein Leistungshalbleiterelement wie eine Diode, ein MOSFET oder ein Thyristor.
Bei dem in dem Schaltplan von 1 dargestellten Stromrichter führt die Steuerschaltungseinheit 15 die Schaltsteuerung der Wechselrichterschaltungseinheit 11 aus, um eine an dem Eingangsanschluss 9 anliegende Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln. Die Transformatoreinheit 12 wandelt die von der Wechselrichterschaltungseinheit 11 umgewandelte Wechselspannung über das Wicklungsverhältnis der Transformatoren 3, 4 in eine beliebige Spannung um. Durch die Transformatoren 3, 4 sind der Eingangsanschluss 9 und der Ausgangsanschluss 10 elektrisch voneinander isoliert. Die Gleichrichterschaltungseinheit 13 wandelt die von den Transformatoren 3, 4 gelieferte Wechselspannung wieder in eine Gleichspannung um. Die Glättungsschaltungseinheit 14 glättet die von der Gleichrichterschaltungseinheit 13 umgewandelte Gleichspannung und stabilisiert die Ausgangsspannung.
Bei dem im Schaltplan von 1 dargestellten Stromrichter handelt es sich bei den vier Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d, den Transformatoren 3, 4, den acht Gleichrichterelementen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h und den Drosseln 6, 7 um stark wärmeerzeugende Komponenten. Die von diesen stark wärmeerzeugenden Komponenten erzeugte Wärme muss abgeführt werden und die Temperaturen der stark wärmeerzeugenden Komponenten müssen kleiner oder gleich der zulässigen Temperatur jeder Komponente gehalten werden. Die zulässige Temperatur jeder Komponente ist beispielsweise größer oder gleich 100 °C und kleiner oder gleich 120 °C.
Da ein hoher Strom durch die Leitungen fließt, die die stark wärmeerzeugenden Komponenten elektrisch verbinden, wird in den Leitungen selbst durch den elektrischen Widerstand der Leitungen Joule-Wärme erzeugt. Folglich erzeugt die Verdrahtung, die die stark wärmeerzeugenden Komponenten elektrisch verbindet, selbst eine hohe Heizleistung. Wenn eine stark wärmeerzeugende Komponente durch ein auf oder in einer Leiterplatte ausgebildetes Leiterbahnmuster elektrisch verbunden ist, muss die durch das Leiterbahnmuster erzeugte Wärme demnach abgeleitet werden, um die Temperatur der Leiterplatte auf oder unter die zulässige Temperatur zu verringern. Die zulässige Temperatur der Leiterplatte beträgt 100 °C oder mehr und 120 °C oder weniger.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Stromrichters 100 der ersten Ausführungsform. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines ersten Leiterplattenmoduls 71, das in dem Stromrichter 100 enthalten ist. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines zweiten Leiterplattenmoduls 72, das in dem Stromrichter 100 enthalten ist. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines dritten Leiterplattenmoduls 73, das in dem Stromrichter 100 enthalten ist.
Wie in 2 dargestellt ist, umfasst ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform einen externen Kühlkörper 21, ein erstes Leiterplattenmodul 71, ein zweites Leiterplattenmodul 72 und ein drittes Leiterplattenmodul 73. Das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 sind, wie später unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wird, über einen Kabelstrang 86 oder dergleichen elektrisch miteinander verbunden.
Wie in den 2 bis 5 dargestellt ist, umfasst der Stromrichter 100 einen externen Kühlkörper 21, eine erste Leiterplatte 31, ein erstes Isolationselement 41, einen ersten Kühlkörper 51, ein erstes Befestigungselement 61, eine zweite Leiterplatte 32, ein zweites Isolationselement 42, einen zweiten Kühlkörper 52, ein zweites Befestigungselement 62, eine dritte Leiterplatte 33, ein drittes Isolationselement 43, einen dritten Kühlkörper 53, ein drittes Befestigungselement 63 und eine Elektronikkomponente. Der externe Kühlkörper 21 weist eine Hauptfläche 21a auf.
Die erste Leiterplatte (erstes Substrat) 31 weist eine Vorderseite (erste Hauptfläche) S1, auf der die Elektronikkomponente (erste Komponente) montiert ist, und eine Rückseite (zweite Hauptfläche) S2 auf, die dem ersten Kühlkörper 51 zugewandt ist. Die zweite Hauptfläche S2 liegt der ersten Hauptfläche S1 gegenüber. Das erste Isolationselement 41 ist zwischen der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 und dem ersten Kühlkörper 51 angeordnet. Der erste Kühlkörper 51 ist über das erste Isolationselement 41 mit der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 thermisch verbunden. Der erste Kühlkörper 51 ist thermisch mit dem externen Kühlkörper 21 verbunden. Der externe Kühlkörper 21 ist thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51 verbunden. Der erste Kühlkörper 51 ist thermisch mit der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 verbunden. Das erste Befestigungselement 61 ist so ausgebildet, dass die erste Leiterplatte 31 am ersten Kühlkörper 51 befestigt wird.
Die zweite Leiterplatte (zweites Substrat) 32 weist eine Vorderseite (dritte Hauptfläche) S3, auf der die Elektronikkomponente (zweite Komponente) montiert ist, und eine Rückseite (vierte Hauptfläche) S4 auf, die dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandt ist. Die vierte Hauptfläche S4 liegt der dritten Hauptfläche S3 gegenüber. Das zweite Isolationselement 42 ist zwischen der vierten Hauptfläche S4 der zweiten Leiterplatte 32 und dem zweiten Kühlkörper 52 angeordnet. Der zweite Kühlkörper 52 ist thermisch mit der vierten Hauptfläche S4 der zweiten Leiterplatte 32 verbunden. Der zweite Kühlkörper 52 ist über das zweite Isolationselement 42 thermisch mit der vierten Hauptfläche S4 der zweiten Leiterplatte 32 verbunden. Der zweite Kühlkörper 52 ist so ausgebildet, dass er sich vertikal zu einer Oberfläche erstreckt, die mit der der ersten Leiterplatte 31 zugewandten Oberfläche 51a des ersten Kühlkörpers 51 als Bodenfläche verbunden ist. Der zweite Kühlkörper 52 erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 in Richtung zur ersten Hauptfläche S1. Der zweite Kühlkörper 52 ist mit dem ersten Kühlkörper 51 thermisch verbunden. Das zweite Befestigungselement 62 ist so ausgebildet, dass die zweite Leiterplatte 32 am zweiten Kühlkörper 52 befestigt wird.
Die dritte Leiterplatte (drittes Substrat) 33 weist eine Vorderseite (fünfte Hauptfläche) S5, auf der eine Elektronikkomponente (dritte Komponente) montiert ist, und eine Rückseite (sechste Hauptfläche) S6 auf, die dem dritten Kühlkörper 53 zugewandt ist. Die sechste Hauptfläche S6 liegt der fünften Hauptfläche S5 gegenüber. Das dritte Isolationselement 43 ist zwischen der sechsten Hauptfläche S6 der dritten Leiterplatte 33 und dem dritten Kühlkörper 53 angeordnet. Der dritte Kühlkörper 53 ist über das dritte Isolationselement 43 mit der sechsten Hauptfläche S6 der dritten Leiterplatte 33 thermisch verbunden. Der dritte Kühlkörper 53 ist thermisch mit der sechsten Hauptfläche S6 der dritten Leiterplatte 33 verbunden. Der dritte Kühlkörper 53 ist so ausgebildet, dass er sich vertikal zu einer Oberfläche erstreckt, die mit der Oberfläche 51a des ersten Kühlkörpers 51 als Bodenfläche verbunden ist. Der dritte Kühlkörper 53 erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 in Richtung zur ersten Hauptfläche S1. Der dritte Kühlkörper 53 ist thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51 verbunden. Das dritte Befestigungselement 63 ist so ausgebildet, dass die dritte Leiterplatte 33 am dritten Kühlkörper 53 befestigt wird.
Die vertikale Richtung ist eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche 21a des externen Kühlkörpers 21 verläuft. Der erste Kühlkörper 51 bildet die Bodenfläche des Trägerelements des Stromrichters 100. Der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 bilden die Seitenflächen des Trägerelements des Stromrichters 100.
Der externe Kühlkörper 21 weist eine Wärmeleitfähigkeit von 1,0 W/(m·K) oder mehr, vorzugsweise 10,0 W/(m·K) und noch bevorzugter 100,0 W/(m·K) oder mehr auf. Der externe Kühlkörper 21 besteht aus einem Metallmaterial wie Kupfer, Eisen, Aluminium, einer Eisenlegierung, einer Aluminiumlegierung, einem Harz mit hoher Wärmeleitfähigkeit oder dergleichen. Der externe Kühlkörper 21 kann eine Rohrleitung umfassen, durch die Kühlwasser geleitet wird. Der externe Kühlkörper 21 kann eine Kühlrippe oder dergleichen aufweisen, um die Wärmeabgabe an die Umgebung zu unterstützen.
Die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 können jeweils ein Leiterbahnmuster (nicht abgebildet) aufweisen, das auf einer Oberfläche oder im Inneren der Leiterplatte ausgebildet ist. Das Leiterbahnmuster weist eine Dicke von größer oder gleich 1 µm und kleiner oder gleich 2000 µm auf. Das Leiterbahnmuster wird aus einem leitfähigen Material gebildet. Beispielsweise wird das Leiterbahnmuster aus Kupfer, Nickel, Gold, Aluminium, Silber, Zinn oder einer Legierung davon gebildet. Die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 bestehen beispielsweise jeweils aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz, einem Phenolharz, Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyetheretherketon (PEEK). Anders ausgedrückt können die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 kann aus einem Material hergestellt werden, das im Allgemeinen eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dies bedeutet, dass es sich bei der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 jeweils um eine universell einsetzbare Leiterplatte handeln kann. Die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 können aus einer Keramik, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliciumcarbid, gefertigt sein.
Das erste Isolationselement 41, das zweite Isolationselement 42 und das dritte Isolationselement 43 sind jeweils elektrisch isolierend. Das erste Isolationselement 41, das zweite Isolationselement 42 und das dritte Isolationselement 43 können jeweils elastisch sein. Das erste Isolationselement 41, das zweite Isolationselement 42 und das dritte Isolationselement 43 können jeweils einen Elastizitätsmodul aufweisen, der größer oder gleich 1 MPa und kleiner oder gleich 100 MPa ist. Das erste Isolationselement 41, das zweite Isolationselement 42 und das dritte Isolationselement 43 haben jeweils eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,1 W/(m·K), vorzugsweise von mindestens 1,0 W/(m·K). Das erste Isolationselement 41, das zweite Isolationselement 42 und das dritte Isolationselement 43 können beispielsweise aus einem Kautschukmaterial wie Silicon oder Urethan, einem Harzmaterial wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensulfid (PPS) oder Phenol, einem Polymermaterial wie Polyimid, einem Keramikmaterial wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid oder einem Latentwärmespeichermaterial hergestellt sein, das hauptsächlich aus Silicium besteht. Das erste Isolationselement (41), das zweite Isolationselement (42) und das dritte Isolationselement (43) können jeweils aus einem Material hergestellt sein, bei dem Partikel wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Bornitrid in ein Siliconharz eingemischt sind.
Der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 weisen jeweils eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich 1,0 W/(m·K), vorzugsweise größer oder gleich 10,0 W/(m-K)) und besonders bevorzugt größer oder gleich 100,0 W/(m·K) auf. Der erste Kühlkörper (51), der zweite Kühlkörper (52) und der dritte Kühlkörper (53) bestehen jeweils aus einem Metallmaterial wie Kupfer, Eisen, Aluminium, einer Eisenlegierung oder einer Aluminiumlegierung oder einem Harz mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Alternativ können der erste Kühlkörper (51), der zweite Kühlkörper (52) und der dritte Kühlkörper (53) elektrisch mit anderen Elementen so verbunden sein, dass ihre jeweiligen Potentiale dem Massepotential entsprechen. Der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 sind jeweils direkt oder über ein anderes Element mit dem ersten Kühlkörper 51 verbunden und an diesem befestigt. Der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 sind jeweils mit dem ersten Kühlkörper 51 thermisch verbunden.
Ein wärmeleitendes Element (erstes wärmeleitendes Element) HC1, wie beispielsweise eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder ein wärmeleitender Klebstoff, kann auf der Kontaktfläche zwischen dem ersten Kühlkörper 51 und dem zweiten Kühlkörper 52 und der Kontaktfläche zwischen dem ersten Kühlkörper 51 und dem dritten Kühlkörper 53 angeordnet sein. Das wärmeleitende Element (erstes wärmeleitendes Element) HC1 umfasst eine wärmeleitende Paste und/oder eine wärmeleitende Folie und/oder einen wärmeleitenden Klebstoff. Der erste Kühlkörper 51 ist über das wärmeleitende Element (erstes wärmeleitendes Element) HC1 mit dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 thermisch verbunden.
Der erste Kühlkörper 51 kann in Oberflächenkontakt mit dem externen Kühlkörper 21 stehen. Wenn der erste Kühlkörper 51 und der externe Kühlkörper 21 in Oberflächenkontakt miteinander gebracht werden, kann ein wärmeleitendes Element, wie eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder ein wärmeleitender Klebstoff, an der Kontaktfläche zwischen dem ersten Kühlkörper 51 und dem externen Kühlkörper 21 angeordnet sein.
Da der erste Kühlkörper 51 und der externe Kühlkörper 21 thermisch miteinander gekoppelt sind, ist die Wärmeableitung der im ersten Leiterplattenmodul 71 erzeugten Wärme höher als die Wärmeableitung der im zweiten Leiterplattenmodul 72 und dritten Leiterplattenmodul 73 erzeugten Wärme. Die Elektronikkomponenten, die im ersten Leiterplattenmodul 71, im zweiten Leiterplattenmodul 72 und im dritten Leiterplattenmodul 73 angeordnet sind, können ausgetauscht werden, wobei die Elektronikkomponenten (stark wärmeerzeugende Komponenten), die eine besonders hohe Heizleistung verursachen, demnach jedoch vorzugsweise im ersten Leiterplattenmodul 71 angeordnet werden. Unter der Annahme, dass es sich insbesondere bei den Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d um stark wärmeerzeugende Komponenten handelt, ist jedes der Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d bei der ersten Ausführungsform am ersten Leiterplattenmodul 71 angeordnet.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 ein Beispiel für das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 beschrieben.
Wie in 3 dargestellt ist, umfasst das erste Leiterplattenmodul 71 die erste Leiterplatte 31, das erste Isolationselement 41, den ersten Kühlkörper 51, das erste Befestigungselement 61 und die Elektronikkomponente (erste Komponente). Die Elektronikkomponente (erste Komponente) ist auf der ersten Leiterplatte 31 montiert. Bei der Elektronikkomponente (erste Komponente) handelt es sich um die Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d, die stark wärmeerzeugende Elemente sind. Zwischen der ersten Leiterplatte 31 und dem ersten Kühlkörper 51 ist ein erstes Isolationselement 41 vorgesehen. Das erste Isolationselement 41 ist vorzugsweise in Oberflächenkontakt mit der ersten Leiterplatte 31 und dem ersten Kühlkörper 51. Das erste Befestigungselement 61 befestigt die erste Leiterplatte 31 am ersten Kühlkörper 51.
Der Eingangskondensator 1 und die Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d sind auf der Oberfläche 31a der ersten Leiterplatte 31 gegenüber der dem ersten Kühlkörper 51 zugewandten Fläche angebracht. Der Eingangsanschluss 9 (nicht dargestellt) ist auf der Oberfläche 31a angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 31a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem ersten Kühlkörper 51 zugewandten Oberfläche der ersten Leiterplatte 31 montiert werden. Die dem ersten Kühlkörper 51 zugewandte Oberfläche der ersten Leiterplatte 31 entspricht der zweiten Hauptfläche S2. Die Oberfläche 31a der ersten Leiterplatte 31, die der Oberfläche gegenüberliegt, die dem ersten Kühlkörper 51 zugewandt ist, entspricht der ersten Hauptfläche S1.
Wie in 4 dargestellt ist, umfasst das zweite Leiterplattenmodul 72 die zweite Leiterplatte 32, das zweite Isolationselement 42, den zweiten Kühlkörper 52, das zweite Befestigungselement 62 und die Elektronikkomponente (zweite Komponente). Die Elektronikkomponente (zweite Komponente) ist auf der zweiten Leiterplatte 32 montiert. Bei den Elektronikkomponenten (zweiten Komponenten) handelt es sich insbesondere um die Transformatoren 3, 4 und die Gleichrichterelemente 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h, bei denen es sich um stark wärmeerzeugende Komponenten handelt. Das zweite Isolationselement 42 ist zwischen der vierten Hauptfläche S4 der zweiten Leiterplatte 32 und dem zweiten Kühlkörper 52 angeordnet. Das zweite Isolationselement 42 ist vorzugsweise in Oberflächenkontakt mit der zweiten Leiterplatte 32 und dem zweiten Kühlkörper 52. Das zweite Befestigungselement 62 befestigt die zweite Leiterplatte 32 am zweiten Kühlkörper 52.
Die Gleichrichterelemente 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h und die Transformatoren 3, 4 sind auf der Oberfläche 32a der zweiten Leiterplatte 32 gegenüber der Oberfläche angebracht, die zum zweiten Kühlkörper 52 weist. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 32a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplatte 32 montiert werden. Die dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandte Oberfläche der zweiten Leiterplatte 32 entspricht der vierten Hauptfläche S4. Die Oberfläche 32a der zweiten Leiterplatte 32, die der dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandten Oberfläche gegenüberliegt, entspricht der dritten Hauptfläche S3.
6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von 4. Wie in 6 dargestellt ist, sind in einer Aussparung der zweiten Leiterplatte 32 ein oberer Kern 81 und ein unterer Kern 82 miteinander in Kontakt und magnetisch miteinander gekoppelt. Die Spulen 3a, 3b, 3c und die Spulen 4a, 4b, 4c von 1 sind auf der zweiten Leiterplatte 32 durch eine Bedrahtungsstruktur (nicht dargestellt) gebildet. Der Transformator 3 besteht aus dem oberen Kern 81, dem unteren Kern 82 und den Spulen 3a, 3b, 3c von 1. Der Transformator 4 besteht aus dem oberen Kern 81, dem unteren Kern 82 und den Spulen 4a, 4b, 4c von 1.
Beispielsweise sind der obere Kern 81 und der untere Kern 82 Ferritkerne wie Ferritkerne auf Mangan-Zink-Basis (Mn-Zn) oder Ferritkerne auf Nickel-Zink-Basis (Ni-Zn). Der obere Kern 81 und der untere Kern 82 können amorphe Kerne oder Pulverkerne sein.
Der untere Kern 82 ist in einer im zweiten Kühlkörper 52 ausgebildeten Nut 52a angeordnet. Die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 ist vorzugsweise in Kontakt mit dem zweiten Kühlkörper 52. Zwischen der Unterseite des unteren Kerns 82 und dem zweiten Kühlkörper 52 kann ein wärmeleitendes Element, wie eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder ein wärmeleitender Klebstoff, angeordnet sein. Der untere Kern 82 kann am zweiten Kühlkörper 52 befestigt sein. Der obere Kern 81 kann unter Verwendung eines Klebstoffes am unteren Kern 82 befestigt sein. Zwischen dem unteren Kern 82 und dem zweiten Kühlkörper 52 kann ein Isolationselement (nicht abgebildet) angeordnet sein.
Wie in 6 dargestellt ist, werden der obere Kern 81 und der untere Kern 82 vorzugsweise mit Hilfe einer Druckfeder 83 gegen den zweiten Kühlkörper 52 gedrückt. Die Druckfeder 83 ist mit einer Schraube (nicht dargestellt) oder dergleichen an der zweiten Leiterplatte 32 befestigt. Dadurch sind der obere Kern 81 und der untere Kern 82 am zweiten Kühlkörper 52 befestigt, so dass eine Positionsverschiebung verhindert und eine Beschädigung des oberen Kerns 81 und des unteren Kerns 82 aufgrund von Vibrationen vermieden werden kann. Ein Isolationselement (nicht dargestellt) kann zwischen dem oberen Kern 81 und der Druckfeder 83 angeordnet sein.
Wie in 7 dargestellt ist, können der obere Kern 81 und der untere Kern 82 durch eine Strebe 84 und eine Anpressplatte 85 gegen den zweiten Kühlkörper 52 gedrückt werden. Die Anpressplatte 85 ist an der Strebe 84 befestigt, sodass der obere Kern 81 gegen den unteren Kern 82 gedrückt wird. Die Strebe 84 ist an der zweiten Leiterplatte 32 befestigt. Die Strebe 84 kann zur Befestigung am zweiten Kühlkörper 52 durch ein Loch (nicht dargestellt) in der zweiten Leiterplatte 32 geführt werden. In diesem Fall sind der obere Kern 81 und der untere Kern 82 am zweiten Kühlkörper 52 befestigt, so dass eine Positionsverschiebung verhindert und eine Beschädigung des oberen Kerns 81 und des unteren Kerns 82 aufgrund von Vibrationen vermieden werden kann. Ein Isolationselement (nicht abgebildet) kann zwischen dem oberen Kern 81 und der Anpressplatte 85 angeordnet sein.
Wie in 5 dargestellt ist, umfasst das dritte Leiterplattenmodul 73 die dritte Leiterplatte 33, das dritte Isolationselement 43, den dritten Kühlkörper 53, das dritte Befestigungselement 63 und die Elektronikkomponente (dritte Komponente). Die Elektronikkomponente (dritte Komponente) ist auf der dritten Leiterplatte 33 montiert. Bei den Elektronikkomponenten (dritten Komponenten) handelt es sich insbesondere um die Drosseln 6, 7, die stark wärmeerzeugende Komponenten sind. Das dritte Isolationselement 43 ist zwischen der dritten Leiterplatte 33 und dem dritten Kühlkörper 53 angeordnet. Das dritte Isolationselement 43 ist vorzugsweise in Oberflächenkontakt mit der dritten Leiterplatte 33 und dem dritten Kühlkörper 53. Das dritte Befestigungselement 63 fixiert die dritte Leiterplatte 33 am dritten Kühlkörper 53.
Der Glättungskondensator 8 und die Drosseln 6, 7 sind auf der Oberfläche 33a der dritten Leiterplatte 33 gegenüber der dem dritten Kühlkörper 53 zugewandten Oberfläche angebracht. Der Ausgangsanschluss 10 (nicht abgebildet) ist auf der Oberfläche 33a angebracht. Auf der Oberfläche 33a können andere Elektronikkomponenten montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem dritten Kühlkörper 53 zugewandten Oberfläche der dritten Leiterplatte 33 montiert werden. Die Oberfläche der dritten Leiterplatte 33, die dem dritten Kühlkörper 53 zugewandt ist, entspricht der sechsten Hauptfläche S6. Die Oberfläche 33a der dritten Leiterplatte 33, die der dem dritten Kühlkörper 53 zugewandten Oberfläche gegenüberliegt, entspricht der fünften Hauptfläche S5.
8 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie VIII-VIII von 5. Wie in 8 dargestellt ist, sind der obere Kern 81 und der untere Kern 82 in einer Aussparung der dritten Leiterplatte 33 miteinander in Kontakt und magnetisch miteinander gekoppelt. Die Drosseln 6, 7 werden durch eine Bedrahtungsstruktur (nicht dargestellt) gebildet, die auf der dritten Leiterplatte 33, dem oberen Kern 81 und dem unteren Kern 82 ausgebildet ist.
Der untere Kern 82 ist in einer im dritten Kühlkörper 53 ausgebildeten Nut 53a angeordnet. Die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 ist vorzugsweise in Kontakt mit dem dritten Kühlkörper 53. Zwischen der Unterseite des unteren Kerns 82 und dem dritten Kühlkörper 53 kann ein wärmeleitendes Element, wie eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder ein wärmeleitender Klebstoff, angeordnet sein. Der untere Kern 82 kann am dritten Kühlkörper 53 befestigt sein. Ein Isolationselement (nicht abgebildet) kann zwischen dem unteren Kern 82 und dem dritten Kühlkörper 53 angeordnet sein.
Wie in 8 dargestellt ist, werden der obere Kern 81 und der untere Kern 82 vorzugsweise mit Hilfe einer Druckfeder 83 gegen den dritten Kühlkörper 53 gedrückt. Die Druckfeder 83 ist auf der dritten Leiterplatte 33 mit einer Schraube (nicht dargestellt) oder dergleichen befestigt. Dadurch sind der obere Kern 81 und der untere Kern 82 am dritten Kühlkörper 53 befestigt, so dass eine Positionsverschiebung verhindert und eine Beschädigung des oberen Kerns 81 und des unteren Kerns 82 aufgrund von Vibrationen vermieden werden kann. Ein Isolationselement (nicht dargestellt) kann zwischen dem oberen Kern 81 und der Druckfeder 83 angeordnet sein.
Wie in 9 dargestellt ist, können der obere Kern 81 und der untere Kern 82 durch die Strebe 84 und die Anpressplatte 85 gegen den unteren Kern 82 gedrückt werden. Die Anpressplatte 85 ist an der Strebe 84 befestigt, so dass der obere Kern 81 gegen den unteren Kern 82 gedrückt wird. Die Strebe 84 ist an der dritten Leiterplatte 33 befestigt. Die Strebe 84 kann zur Befestigung am dritten Kühlkörper 53 durch ein Loch (nicht dargestellt) in der dritten Leiterplatte geführt werden. Dadurch sind der obere Kern 81 und der untere Kern 82 am dritten Kühlkörper 53 befestigt, so dass eine Positionsverschiebung verhindert und die Beschädigung des oberen Kerns 81, des unteren Kerns 82 und dergleichen aufgrund von Vibrationen verhindert werden kann. Ein Isolationselement (nicht dargestellt) kann zwischen dem oberen Kern 81 und der Anpressplatte 85 angeordnet sein.
Die Steuerschaltungseinheit 15 von 1 kann auf der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 oder der dritten Leiterplatte 33 montiert sein. Die Steuerschaltungseinheit 15 kann untergeteilt und auf mindestens zwei Leiterpatten aus der Gruppe der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 montiert sein.
Unter Bezugnahme auf die 10 und 11 wird im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters 100 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie in den 10 und 11 dargestellt ist, wird ein Stromrichter 100 durch einen Bereitstellungsschritt S100, einen Montageschritt S200 und einen Verbindungsschritt S300 hergestellt.
Die Elektronikkomponenten, die die erste Komponente, die zweite Komponente und die dritte Komponente umfassen, die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32, die dritten Leiterplatte 33, der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 werden im Bereitstellungsschritt S100 bereitgestellt.
Das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 werden im Montageschritt S200 zusammengebaut. Das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 sind durch den Kabelstrang 86 elektrisch verbunden. Die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 sind demnach elektrisch miteinander verbunden.
Das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 werden im Verbindungsschritt S300 jeweils mit dem ersten Leiterplattenmodul 71 verbunden und an diesem befestigt.
Im Montageschritt S200 werden das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 jeweils durch einen Schritt zur Montage von Elektronikkomponenten, einen Schritt zum Zusammenfügen der Leiterplatten und einen Schritt zur Befestigung von Leiterplatten hergestellt.
Im Folgenden wird der Schritt der Montage des ersten Leiterplattenmoduls 71 beschrieben. Im Schritt der Montage der Elektronikkomponente wird die Elektronikkomponente (erste Komponente) auf der ersten Hauptfläche S1 der ersten Leiterplatte 31 durch Schwalllöten, Reflow-Löten oder dergleichen montiert. Der erste Kühlkörper 51, das erste Isolationselement 41 und die erste Leiterplatte 31, auf der die Elektronikkomponente auf der Oberfläche 31a montiert ist, werden im Schritt zum Zusammenfügen der Leiterplatten zusammengefügt. Dadurch wird der erste Kühlkörper 51 thermisch mit der zweiten Hauptfläche S2 verbunden, die der ersten Hauptfläche S1 der ersten Leiterplatte 31 gegenüberliegt. Im Schritt der Leiterplattenbefestigung wird die erste Leiterplatte 31 über das erste Isolationselement 41 mittels des ersten Befestigungselements 61 am ersten Kühlkörper 51 befestigt.
Im Folgenden wird der Schritt der Montage des zweiten Leiterplattenmoduls 72 beschrieben. Im Schritt der Montage der Elektronikkomponente wird die Elektronikkomponente (zweite Komponente) auf der dritten Hauptfläche S3 der zweiten Leiterplatte 32 durch Schwalllöten, Reflow-Löten oder dergleichen montiert. Der zweite Kühlkörper 52, das zweite Isolationselement 42, die zweite Leiterplatte 32, auf der die Elektronikkomponente auf der Oberfläche 32a montiert ist, der obere Kern 81 und der untere Kern 82 werden im Schritt zum Zusammenfügen der Leiterplatten zusammengefügt. Dadurch wird der zweite Kühlkörper 52 thermisch mit der vierten Hauptfläche S4 verbunden, die der dritten Hauptfläche S3 der zweiten Leiterplatte 32 gegenüberliegt. Im Schritt der Leiterplattenbefestigung wird die zweite Leiterplatte 32 über das zweite Isolationselement 42 mittels des zweiten Befestigungselements 62 am zweiten Kühlkörper 52 befestigt.
Nun wird der Schritt der Montage des dritten Leiterplattenmoduls 73 beschrieben. Im Schritt der Montage der Elektronikkomponente wird die Elektronikkomponente (dritte Komponente) durch Schwalllöten, Reflow-Löten oder dergleichen auf der fünften Hauptfläche S5 der dritten Leiterplatte 33 montiert. Der dritte Kühlkörper 53, das dritte Isolationselement 43, die dritte Leiterplatte 33, auf der die Elektronikkomponente auf der Oberfläche 33a montiert ist, der obere Kern 81 und der untere Kern 82 werden im Schritt zum Zusammenfügen der Leiterplatten zusammengefügt. Dadurch wird der dritte Kühlkörper 53 thermisch mit der sechsten Hauptfläche S6 verbunden, die der fünften Hauptfläche S5 der dritten Leiterplatte 33 gegenüberliegt. Im Schritt der Leiterplattenbefestigung wird die dritte Leiterplatte 33 über das dritte Isolationselement 43 mittels des dritten Befestigungselements 63 am dritten Kühlkörper 53 befestigt.
Im Montageschritt S200 werden die Elektronikkomponente (zweite Komponente) und die Elektronikkomponente (dritte Komponente) in den Nuten der zweiten Leiterplatte 32 bzw. der dritten Leiterplatte 33 befestigt.
Wie in 11 dargestellt ist, sind das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 durch den Kabelstrang 86 elektrisch mit dem ersten Leiterplattenmodul 71 verbunden. Der Kabelstrang 86 weist beispielsweise an beiden Enden Rundlochanschlüsse auf. Auf der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 ist jeweils eine Klemmenleiste 87 angebracht. Die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 sind an der Klemmenleiste 87 befestigt, wobei eine Schraube (nicht abgebildet) oder dergleichen in den Rundlochanschluss des Kabelstrangs 86 eingeführt wird, wodurch das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 jeweils elektrisch mit dem ersten Leiterplattenmodul 71 verbunden werden können.
Die Klemmenleiste 87 ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Länge des Kabelstrangs 86 verkürzt wird. Mit anderen Worten ist, wie in 11 dargestellt ist, die Klemmenleiste 87 vorzugsweise so angeordnet, dass der Abstand zwischen zwei Klemmenleisten 87, die durch den Kabelstrang 86 verbunden sind, verkürzt wird. In diesem Fall kann der elektrische Widerstand des Kabelstrangs 86 verringert werden, weil die Länge des Kabelstrangs 86 verkürzt wird. Aus diesem Grund kann die im Kabelstrang 86 erzeugte Joule-Wärme reduziert werden.
Im Verbindungsschritt werden der zweite Kühlkörper 52, der im zweiten Leiterplattenmodul 72 enthalten ist, und der dritte Kühlkörper 53, der im dritten Leiterplattenmodul 73 enthalten ist, mit dem ersten Kühlkörper 51, der im ersten Leiterplattenmodul 71 enthalten ist, direkt oder über ein anderes Element verbunden und daran befestigt. In diesem Fall sind sowohl der zweite Kühlkörper 52 als auch der dritte Kühlkörper 53 so angeordnet, dass sie sich von der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 in der Richtung zur ersten Hauptfläche S1 erstrecken. Der erste Kühlkörper 51 ist mit dem externen Kühlkörper 21 thermisch gekoppelt, beispielsweise durch Oberflächenkontakt mit dem externen Kühlkörper 21.
Im Verbindungsschritt S300 werden der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 mit dem ersten Kühlkörper 51 thermisch verbunden.
Im Folgenden werden die Effekte eines Stromrichters 100 der ersten Ausführungsform beschrieben. Gemäß einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform sind die Elektronikkomponenten nicht nur auf der ersten Leiterplatte 31, sondern auch auf der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 montiert. Selbst wenn die Anzahl der Elektronikkomponenten, bei denen es sich um stark wärmeerzeugende Komponenten handelt, zunimmt, kann dadurch, dass die Elektronikkomponenten auf der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 montiert sind, eine Vergrößerung des ersten Kühlkörpers 51 verhindert werden. Folglich ist es möglich, eine Vergrößerung der Bodenfläche des Stromrichters 100 zu vermeiden. Die Elektronikkomponenten sind auf der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 montiert, so dass der Wärmeableitungspfad, über den die von den Elektronikkomponenten auf der zweiten Leiterplatte 32 erzeugte Wärme an den zweiten Kühlkörper 52 übertragen wird, und der Wärmeableitungspfad, über den die von den Elektronikkomponenten auf der dritten Leiterplatte 33 erzeugte Wärme an den dritten Kühlkörper 53 übertragen wird, verkürzt werden können. Daher kann die Wärmeableitung verbessert werden.
Ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform umfasst einen externen Kühlkörper 21, der thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51 verbunden ist. Ein erster Wärmeableitungspfad, der die Wärme an den externen Kühlkörper 21 ableitet, kann durch die erste Leiterplatte 31, das erste Isolationselement 41 und den ersten Kühlkörper 51 als Wärmeableitungspfad gebildet werden, der die Wärme, die durch das Leiterbahnmuster erzeugt wird, das auf der Oberfläche oder im Inneren der ersten Leiterplatte 31 ausgebildet ist, und die Wärme ableitet, die durch die auf der ersten Leiterplatte 31 montierten Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d erzeugt wird, die stark wärmeerzeugende Komponenten sind. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die in dem auf der Oberfläche oder im Inneren der ersten Leiterplatte 31 ausgebildeten Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die in der auf der ersten Leiterplatte 31 montierten, stark wärmeerzeugenden Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn das erste Isolationselement 41 in Oberflächenkontakt mit der ersten Leiterplatte 31 und dem ersten Kühlkörper 51 gebracht wird, kann der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem ersten Isolationselement 41 und der ersten Leiterplatte 31 und der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem ersten Isolationselement 41 und dem ersten Kühlkörper 51 vergrößert werden, so dass der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem ersten Isolationselement 41 und der ersten Leiterplatte 31 und der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem ersten Isolationselement 41 und dem ersten Kühlkörper 51 zur Verbesserung der Wärmeableitung des ersten Wärmeableitungspfades reduziert werden kann. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Ein zweiter Wärmeableitungspfad, der die Wärme an den externen Kühlkörper 21 ableitet, kann durch die zweite Leiterplatte 32, das zweite Isolationselement 42, den zweiten Kühlkörper 52 und den ersten Kühlkörper 51 als Wärmeableitungspfad gebildet werden, der die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der zweiten Leiterplatte 32 gebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, die Wärme, die durch die Gleichrichterelemente 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h erzeugt wird, die stark wärmeerzeugende Komponenten sind, die auf der zweiten Leiterplatte 32 montiert sind, und die Wärme ableitet, die in den Transformatoren 3, 4 erzeugt wird. Die Länge des Wärmeableitungspfades kann verkürzt werden, da der zweite Wärmeableitungspfad im Vergleich zu der in PTL 1 beschriebenen Konfiguration nicht den Plattensubstratmontageabschnitt umfasst, so dass die Wärmeableitung verbessert werden kann. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die in dem auf der Oberfläche oder im Inneren der zweiten Leiterplatte 32 ausgebildeten Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die in der auf der zweiten Leiterplatte 32 montierten, stark wärmeerzeugenden Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn das zweite Isolationselement 42 in Oberflächenkontakt mit der zweiten Leiterplatte 32 und dem zweiten Kühlkörper 52 gebracht wird, kann der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem zweiten Isolationselement 42 und der zweiten Leiterplatte 32 und der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem zweiten Isolationselement 42 und dem zweiten Kühlkörper 52 vergrößert werden, so dass der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem zweiten Isolationselement 42 und der zweiten Leiterplatte 32 und der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem zweiten Isolationselement 42 und dem zweiten Kühlkörper 52 reduziert werden kann, um die Wärmeableitung des zweiten Wärmeableitungspfades zu verbessern. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn der obere Kern 81 und der untere Kern 82 wie in 7 dargestellt durch eine am zweiten Kühlkörper 52 befestigte Strebe 84 und eine Anpressplatte 85 am zweiten Kühlkörper 52 befestigt sind, kann die in den Transformatoren 3, 4 erzeugte Wärme über die Druckplatte 85, die Strebe 84, den zweiten Kühlkörper 52 und den ersten Kühlkörper 51 an den externen Kühlkörper 21 abgeleitet werden, so dass die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die in den Transformatoren 3, 4 erzeugte Wärme verbessert werden kann. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 in direktem Kontakt mit dem zweiten Kühlkörper 52 ist, wenn die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 mit dem zweiten Kühlkörper 52 durch ein wärmeleitendes Element, wie eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder einen wärmeleitenden Klebstoff, in Kontakt ist oder wenn die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 mit dem zweiten Kühlkörper 52 über ein Isolationselement in Kontakt ist, kann die in den Transformatoren 3, 4 erzeugte Wärme durch den zweiten Kühlkörper 52 und den ersten Kühlkörper 51 an den externen Kühlkörper 21 abgeleitet werden, so dass die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die in den Transformatoren 3, 4 erzeugte Wärme verbessert werden kann. Dadurch kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Ein dritter Wärmeableitungspfad kann zur Ableitung von Wärme an den externen Kühlkörper 21 durch die dritte Leiterplatte 33, das dritte Isolationselement 43, den dritten Kühlkörper 53 und den ersten Kühlkörper 51 als Wärmeableitungspfad gebildet werden, der die Wärme, die durch das Leiterbahnmuster erzeugt wird, das auf der Oberfläche oder im Inneren der dritten Leiterplatte 33 ausgebildet ist, und die Wärme ableitet, die durch die Drosseln 6, 7 erzeugt wird, bei denen es sich um stark wärmeerzeugende Komponenten handelt, die auf der dritten Leiterplatte 33 montiert sind. Die Länge des Wärmeableitungspfades kann verkürzt werden, da der dritte Wärmeableitungspfad im Vergleich zu der in PTL 1 beschriebenen Konfiguration nicht den Plattensubstratmontageabschnitt enthält, so dass die Wärmeableitung verbessert werden kann. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der dritten Leiterplatte 33 ausgebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die durch die auf der dritten Leiterplatte 33 montierte, stark wärmeerzeugende Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn das dritte Isolationselement 43 in Oberflächenkontakt mit der dritten Leiterplatte 33 und dem dritten Kühlkörper 53 gebracht wird, kann der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem dritten Isolationselement 43 und der dritten Leiterplatte 33 und der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem dritten Isolationselement 43 und dem dritten Kühlkörper 53 vergrößert werden, so dass der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem dritten Isolationselement 43 und der dritten Leiterplatte 33 und der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem dritten Isolationselement 43 und dem dritten Kühlkörper 53 reduziert werden kann, um die Wärmeableitung des dritten Wärmeableitungspfades zu verbessern. Dadurch kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn der obere Kern 81 und der untere Kern 82 wie in 9 dargestellt durch die am dritten Kühlkörper 53 befestigte Strebe 84 und die Anpressplatte 85 am dritten Kühlkörper 53 befestigt sind, kann die in den Drosseln 6, 7 erzeugte Wärme über die Druckplatte 85, die Strebe 84, den dritten Kühlkörper 53 und den ersten Kühlkörper 51 an den externen Kühlkörper 21 abgeleitet werden, so dass die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die in den Drosseln 6, 7 erzeugte Wärme verbessert werden kann. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 in direktem Kontakt mit dem dritten Kühlkörper 53 steht, wenn die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 mit dem dritten Kühlkörper 53 über ein wärmeleitendes Element, wie eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder einen wärmeleitenden Klebstoff, in Kontakt ist oder wenn die untere Oberfläche des unteren Kerns 82 mit dem dritten Kühlkörper 53 über ein Isolationselement in Kontakt ist, kann die in den Drosseln 6, 7 erzeugte Wärme durch den dritten Kühlkörper 53 und den ersten Kühlkörper 51 an den externen Kühlkörper 21 abgeleitet werden, so dass die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die in den Drosseln 6, 7 erzeugte Wärme verbessert werden kann. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Da der erste Kühlkörper 51 und der externe Kühlkörper 21 thermisch gekoppelt sind, ist die Wärmeableitung des ersten Wärmeableitungspfades zudem größer als die Wärmeableitung des zweiten Wärmeableitungspfades und des dritten Wärmeableitungspfades. Folglich ist von den Elektronikkomponenten, die viel Wärme erzeugen, die Elektronikkomponente, die besonders viel Wärme erzeugt, auf der ersten Leiterplatte 31 montiert, so dass die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die von diesen Komponenten erzeugte Wärme verbessert werden kann. Dadurch kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Vorzugsweise weist der erste Kühlkörper 51 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 31a der ersten Leiterplatte 31 verläuft, eine geringe Dicke auf. Infolgedessen kann die Wärmeableitung verbessert werden, da die Länge des ersten Wärmeableitungspfades, die Länge des zweiten Wärmeableitungspfades und die Länge des dritten Wärmeableitungspfades verkürzt werden.
Vorzugsweise weist der zweite Kühlkörper 52 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 32a der zweiten Leiterplatte 32 verläuft, eine große Dicke auf. Dadurch kann die Wärmeableitung verbessert werden, da der thermische Widerstand des zweiten Kühlkörpers 52, der in dem zweiten Wärmeableitungspfad enthalten ist, reduziert werden kann.
Vorzugsweise weist der dritte Kühlkörper 53 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 33a der dritten Leiterplatte 33 verläuft, eine große Dicke auf. Folglich kann die Wärmeableitung verbessert werden, weil der thermische Widerstand des dritten Kühlkörpers 53, der in dem dritten Wärmeableitungspfad enthalten ist, reduziert werden kann.
Demnach ist die Dicke des ersten Kühlkörpers 51 in der Richtung, in der die zweite Hauptfläche S2 der ersten Hauptfläche S1 gegenüberliegt, vorzugsweise kleiner als die Dicke des zweiten Kühlkörpers 52 in der Richtung, in der die vierte Hauptfläche S4 der dritten Hauptfläche S3 gegenüberliegt, und als die Dicke des dritten Kühlkörpers 53 in der Richtung, in der die sechste Hauptfläche S6 der fünften Hauptfläche S5 gegenüberliegt, wobei auf 30 Bezug genommen wird.
Bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform kann der erste Kühlkörper 51 über das erste Isolationselement 41 thermisch mit der ersten Leiterplatte 31 verbunden sein. Der zweite Kühlkörper 52 kann über das zweite Isolationselement 42 thermisch mit der zweiten Leiterplatte 32 verbunden sein. Der dritte Kühlkörper 53 kann über das dritte Isolationselement 43 thermisch mit der dritten Leiterplatte 33 verbunden sein.
Bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform ist der zweite Kühlkörper 52 thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51 verbunden und der dritte Kühlkörper 53 ist thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51 verbunden. Aus diesem Grund kann die von der auf der zweiten Leiterplatte 32 montierten Elektronikkomponente erzeugte Wärme vom ersten Kühlkörper 51 über den zweiten Kühlkörper 52 abgeleitet werden, und die von der auf der dritten Leiterplatte 33 montierten Elektronikkomponente erzeugte Wärme kann vom ersten Kühlkörper 51 über den dritten Kühlkörper 53 abgeleitet werden.
Bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform ist der erste Kühlkörper 51 über das erstes Wärmeleitelement HC1 thermisch mit dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 verbunden. Demnach kann durch das erste Wärmeleitelement HC1 die Effizienz der Wärmeübertragung vom zweiten Kühlkörper 52 zum ersten Kühlkörper 51 und die Effizienz der Wärmeübertragung vom dritten Kühlkörper 53 zum ersten Kühlkörper 51 verbessert werden.
Bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform bilden der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 das Trägerelement des Stromrichters 100. Aus diesem Grund kann die Größe des Trägerelements im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kühlkörper nicht auch als Trägerelement dient, reduziert werden, und folglich kann der Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform verkleinert werden.
Wie oben beschrieben wurde, bilden bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 das Trägerelement des Stromrichters 100. Es kann jedoch zusätzlich zum ersten Kühlkörper 51 bis zum dritten Kühlkörper 53 ein weiteres Trägerelement vorgesehen werden.
Der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 können als Strompfad verwendet werden. Zum Beispiel können in dem in 32 dargestellten Schaltplan einer sechsten Modifikation eines Stromrichters gemäß der ersten Ausführungsform der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 als Strompfad zwischen A und A' dienen. Hierbei sind der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 elektrisch miteinander verbunden. Dabei sind das auf der Leiterplatte ausgebildete Leiterbahnmuster und der Kühlkörper in einem erforderlichen Bereich elektrisch miteinander verbunden. Das bedeutet, dass der erste Kühlkörper 51 und das auf der ersten Leiterplatte 31 ausgebildete Leiterbahnmuster, der zweite Kühlkörper 52 und das auf der zweiten Leiterplatte 32 ausgebildete Leiterbahnmuster und der dritte Kühlkörper 53 und das auf der dritten Leiterplatte 33 ausgebildete Leiterbahnmuster bei Bedarf elektrisch verbunden werden können. Für eine elektrische Verbindung können zum Beispiel unter Verwendung eines leitenden Materials wie einer Metallschraube als Befestigungselement 61, 62, 63 der erste Kühlkörper 51 und das auf der ersten Leiterplatte 31 gebildete Leiterbahnmuster durch das erste Befestigungselement 61, der zweite Kühlkörper 52 und das auf der zweiten Leiterplatte 32 gebildete Leiterbahnmuster durch das zweite Befestigungselement 62 und der dritte Kühlkörper 53 und das auf der dritten Leiterplatte 33 gebildete Leiterbahnmuster durch das dritte Befestigungselement 63 elektrisch verbunden werden.
Die Anzahl der Kabelstränge 86, die das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72 und das dritte Leiterplattenmodul 73 elektrisch verbinden, kann durch die Verwendung des ersten Kühlkörpers 51, des zweiten Kühlkörpers 52 und des dritten Kühlkörpers 53 als Strompfad vermindert werden, wodurch der Raum, in dem der Kabelstrang 86 angeordnet ist, verringert werden kann. Infolgedessen kann der Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform verkleinert werden.
Ferner ist in der in PTL 1 beschriebenen Konfiguration die Elektronikkomponente in einem im Gehäuse gebildeten Raum angeordnet. Bei der in PTL 1 beschriebenen Konfiguration ist es ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, wenn die Leiterplatte an der Bodenfläche und der Seitenfläche des Gehäuses über ein Isolationselement befestigt ist, notwendig, das Anbringen des Isolationselements, das Anbringen der Leiterplatte, die Befestigung der Leiterplatte und die elektrische Verbindung zwischen den Leiterplatten in einem im Wesentlichen umschlossenen Raum durchzuführen, so dass die Ausführung schwierig ist. Infolgedessen kann die Dicke des Isolationselements leicht variieren, wobei diese Variation bei der thermischen Dimensionierung berücksichtigt werden muss. Wenn die an der Leiterplatte befestigten Klemmenleisten durch einen Kabelstrang, der an beiden Enden Rundlochanschlüsse aufweist, elektrisch miteinander verbunden sind, müssen die Rundlochanschlüsse an beiden Enden des Kabelstrangs mit den Klemmenleisten in dem im Wesentlichen umschlossenen Raum verschraubt werden. Aus diesem Grund muss, wenn der im Wesentlichen umschlossene Raum eng ist, die Befestigungsposition der Klemmenleisten unter Berücksichtigung der Verschraubung konzipiert werden.
Andererseits umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters 100 der ersten Ausführungsform den Bereitstellungsschritt S100, den Montageschritt S200 und den Verbindungsschritt S300. Folglich ist zur Befestigung der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 kein Arbeitsgang zum Anordnen des ersten Isolationselements 41, des zweiten Isolationselements 42 und des dritten Isolationselements 43 auf dem ersten Kühlkörper 51, der die Bodenfläche des Trägerelements bildet, und dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53, die die Seitenflächen des Trägerelements bilden, und kein Arbeitsgang zum elektrischen Verbinden des ersten Leiterplattenmoduls 71, des zweiten Leiterplattenmoduls 72 und des dritten Leiterplattenmoduls 73 in einem im Wesentlichen geschlossenen Raum erforderlich. Infolgedessen ist es nicht notwendig, die thermische Konzeption aufgrund einer schlechten Bearbeitbarkeit unter Berücksichtigung der Dickenvariation des ersten Isolationselements 41, des zweiten Isolationselements 42 und des dritten Isolationselements 43 durchzuführen. Wenn die Klemmenleiste 87 durch den Kabelstrang 86, der an beiden Enden mit Rundlochanschlüssen versehen ist, elektrisch verbunden ist, muss die Montageposition der Klemmenleiste nicht unter Berücksichtigung einer Verschraubung festgelegt werden, bei der die Rundlochanschlüsse an beiden Enden des Kabelstrangs 86 mit der Klemmenleiste 87 in einem im Wesentlichen geschlossenen Raum verschraubt werden müssen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters 100 der ersten Ausführungsform werden der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 im Verbindungsschritt S300 thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51 verbunden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters 100 der ersten Ausführungsform werden im Montageschritt S200 die Elektronikkomponente (zweite Komponente) und die Elektronikkomponente (dritte Komponente) in den Nuten der zweiten Leiterplatte 32 bzw. der dritten Leiterplatte 33 befestigt. Aus diesem Grund kann die Elektronikkomponente sicher befestigt werden.
Wie in 12 dargestellt ist, kann ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform so ausgebildet sein, dass der erste Kühlkörper 51 so angeordnet ist, dass er zwischen dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 angeordnet ist.
Wie in 13 dargestellt ist, kann bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform der erste Kühlkörper 51 einstückig mit dem externen Kühlkörper 21 ausgebildet sein. In diesem Fall dient der erste Kühlkörper 51 auch als externer Kühlkörper 21. Der erste Kühlkörper 51 wird thermisch mit dem externen Kühlkörper 21 durch ein Verfahren wie die integrale Ausbildung mit dem externen Kühlkörper 21 gekoppelt.
Zweite Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 14 wird ein Stromrichter 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration, die gleiche Funktionsweise und die gleiche Wirkung wie die oben beschriebene erste Ausführungsform auf, sofern nichts anderes angegeben ist. Daher sind die Komponenten, die den Komponenten der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform. Ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform einen vierten Kühlkörper 54 und einen fünften Kühlkörper 55 aufweist.
Der vierte Kühlkörper 54 ist so ausgebildet, dass er sich vertikal zu einer Oberfläche erstreckt, die mit der Oberfläche 51a des ersten Kühlkörpers 51 als Bodenfläche verbunden ist. Der vierte Kühlkörper 54 erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 in der Richtung zur ersten Hauptfläche S1. Der fünfte Kühlkörper 55 ist so ausgebildet, dass er sich vertikal zu einer Oberfläche erstreckt, die mit der Oberfläche 51a des ersten Kühlkörpers 51 als Bodenfläche verbunden ist. Der fünfte Kühlkörper 55 erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 in der Richtung zur ersten Hauptfläche S1.
Der vierte Kühlkörper 54 und der fünfte Kühlkörper 55 sind jeweils direkt oder über ein anderes Element mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 oder dem dritten Kühlkörper 53 verbunden und daran befestigt. Der vierte Kühlkörper 54 und der fünfte Kühlkörper 55 sind jeweils mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 thermisch verbunden. Der vierte Kühlkörper 54 ist thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 verbunden. Der fünfte Kühlkörper 55 ist thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 verbunden.
Ein wärmeleitendes Element, wie eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder ein wärmeleitender Klebstoff, (zweites wärmeleitendes Element) HC2 kann auf einer Kontaktfläche zwischen dem vierten Kühlkörper 54 bzw. dem fünften Kühlkörper 55 und dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 angebracht werden. Das wärmeleitende Element (zweites wärmeleitendes Element) HC2 umfasst zumindest eines der folgenden Elemente: eine wärmeleitende Paste, eine wärmeleitende Folie oder einen wärmeleitenden Klebstoff. Der vierte Kühlkörper 54 ist über das wärmeleitende Element (zweites wärmeleitendes Element) HC2 mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 thermisch verbunden. Der fünfte Kühlkörper 55 ist über das wärmeleitende Element (zweites wärmeleitendes Element) HC2 mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 thermisch verbunden. Der vierte Kühlkörper 54 und der fünfte Kühlkörper 55 bilden jeweils Seitenflächen des Trägerelements des Stromrichters 100.
Auch in diesem Fall kann ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform den gleichen Effekt erzielen wie ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform. Außerdem werden zusätzlich zu dem zweiten Wärmeableitungspfad, der die Wärme an den externen Kühlkörper 21 ableitet, die folgenden beiden Wärmeableitungspfade durch die zweite Leiterplatte 32, das zweite Isolationselement 42, den zweiten Kühlkörper 52 und den ersten Kühlkörper 51 als Wärmeableitungspfad gebildet, der die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der zweiten Leiterplatte 32 gebildete Leiterbahnmuster erzeugte Wärme, die von den Gleichrichterelementen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h, die auf der zweiten Leiterplatte 32 montierte, stark wärmeerzeugende Komponenten sind, erzeugte Wärme und die von den Transformatoren 3, 4 erzeugte Wärme ableitet. Ein erster Wärmeableitungspfad leitet die Wärme über die zweite Leiterplatte 32, das zweite Isolationselement 42, den zweiten Kühlkörper 52, den vierten Kühlkörper 54 und den ersten Kühlkörper 51 zum externen Kühlkörper 21 ab. Ein zweiter Wärmeableitungspfad leitet die Wärme über die zweite Leiterplatte 32, das zweite Isolationselement 42, den zweiten Kühlkörper 52, den fünften Kühlkörper 55 und den ersten Kühlkörper 51 an den externen Kühlkörper 21 ab. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der zweiten Leiterplatte 32 ausgebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die durch die auf der zweiten Leiterplatte 32 montierte, stark wärmeerzeugende Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Zusätzlich zu dem dritten Wärmeableitungspfad, der die Wärme an den externen Kühlkörper 21 ableitet, werden die folgenden beiden Wärmeableitungspfade durch die dritte Leiterplatte 33, das dritte Isolationselement 43, den dritten Kühlkörper 53 und den ersten Kühlkörper 51 als Wärmeableitungspfad gebildet, der die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der dritten Leiterplatte 33 gebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme ableitet, die durch die Drosseln 6, 7 erzeugt wird, bei denen es sich um auf der dritten Leiterplatte 33 montierte, stark wärmeerzeugende Komponenten handelt. Ein erster Wärmeableitungspfad ist der Wärmeableitungspfad, der die Wärme über die dritte Leiterplatte 33, das dritte Isolationselement 43, den dritten Kühlkörper 53, den vierten Kühlkörper 54 und den ersten Kühlkörper 51 zum externen Kühlkörper 21 ableitet. Ein zweiter Wärmeableitungspfad ist der Wärmeableitungspfad, der die Wärme über die dritte Leiterplatte 33, das dritte Isolationselement 43, den dritten Kühlkörper 53, den fünften Kühlkörper 55 und den ersten Kühlkörper 51 an den externen Kühlkörper 21 ableitet. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der dritten Leiterplatte 33 ausgebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die durch die auf der dritten Leiterplatte 33 montierte, stark wärmeerzeugende Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Bei einem Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform ist der vierte Kühlkörper 54 über das wärmeleitende Element (zweites wärmeleitendes Element) HC2 jeweils thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51, zweiten Kühlkörper 52 und dritten Kühlkörper 53 verbunden. Der fünfte Kühlkörper 55 ist über das wärmeleitende Element (zweites wärmeleitendes Element) HC2 thermisch mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 verbunden. Aus diesem Grund können durch das zweite wärmeleitende Element HC2 die Effizienz der Wärmeübertragung vom vierten Kühlkörper 54 zum ersten Kühlkörper 51, zweiten Kühlkörper 52 und dritten Kühlkörper 53 und die Effizienz der Wärmeübertragung vom fünften Kühlkörper 55 zum ersten Kühlkörper 51, zweiten Kühlkörper 52 und dritten Kühlkörper 53 verbessert werden.
Wie in 15 dargestellt ist, kann ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform so ausgebildet sein, dass der erste Kühlkörper 51 so angeordnet ist, dass er zwischen dem vierten Kühlkörper 54 und dem fünften Kühlkörper 55 angeordnet ist.
Bei einem Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform können wie in 14 oder 15 dargestellt die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 so angeordnet sein, dass die Oberfläche (dritte Hauptfläche) S3 der zweiten Leiterplatte 32, auf der die Elektronikkomponente montiert ist, der Oberfläche (fünfte Hauptfläche) S5 der dritten Leiterplatte 33, auf der die Elektronikkomponente montiert ist, gegenüberliegt.
Wenn die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 so angeordnet sind, dass die Oberfläche (dritte Hauptfläche) S3 der zweiten Leiterplatte 32, auf der die Elektronikkomponente montiert ist, der Oberfläche (fünfte Hauptfläche) S5 der dritten Leiterplatte 33, auf der die Elektronikkomponente montiert ist, gegenüberliegt, und wenn der erste Kühlkörper 51 bis fünfte Kühlkörper 55 aus Metall hergestellt sind, weisen der erste Kühlkörper 51 bis fünfte Kühlkörper 55 die Funktion einer elektromagnetischen Abschirmung auf, die verhindert, dass der Stromrichter 100 aufgrund eines elektromagnetischen Rauschens gestört wird, das von einer anderen elektronischen Vorrichtung oder dergleichen, die um den Stromrichter 100 herum angeordnet ist, abgestrahlt wird. Im Allgemeinen wird beim Betrieb des Stromrichters von der Wechselrichterschaltungseinheit 11 mit den Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d, der Transformatoreinheit 12 mit den Transformatoren 3, 4, der Gleichrichterschaltungseinheit 13 mit den acht Gleichrichterelementen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h und der Glättungsschaltungseinheit 14 mit den Drosseln 6, 7 und dem Glättungskondensator 8 elektromagnetische Strahlung emittiert. Wenn die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 so angeordnet sind, dass die Oberfläche (dritte Hauptfläche) S3 der zweiten Leiterplatte 32, auf der die Elektronikkomponenten montiert sind, der Oberfläche (fünfte Hauptfläche) S5 der dritten Leiterplatte 33, auf der die Elektronikkomponenten montiert sind, gegenüberliegt, und wenn der erste Kühlkörper 51 bis fünfte Kühlkörper 55 aus Metall hergestellt sind, weisen der erste Kühlkörper 51 bis fünfte Kühlkörper 55 die Funktion einer elektromagnetischen Abschirmung auf, die verhindert, dass das elektromagnetische Rauschen, das von der Wechselrichterschaltungseinheit 11 mit den Schaltelementen 2a, 2b, 2c, 2d, der Transformatoreinheit 12 mit den Transformatoren 3, 4, der Gleichrichterschaltungseinheit 13 mit den acht Gleichrichterelementen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h und der Glättungsschaltungseinheit 14 mit den Drosseln 6, 7 und dem Glättungskondensator 8 emittiert wird, nach außenhalb des Stromrichters 100 gelangt. Aus diesem Grund kann der Umfang der elektromagnetischen Abschirmung im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kühlkörper nicht auch als elektromagnetische Abschirmung dient, reduziert werden, und folglich kann der Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform verkleinert werden.
Wie oben beschrieben wurde, dienen bei einem Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform, wenn die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 so angeordnet sind, dass die Oberfläche (dritte Hauptfläche) S3 der zweiten Leiterplatte 32, auf der die Elektronikkomponente montiert ist, der Oberfläche (fünfte Hauptfläche) S5 der dritten Leiterplatte 33, auf der die Elektronikkomponente montiert ist, gegenüberliegt, und wenn der erste Kühlkörper 51 bis fünfte Kühlkörper 55 aus Metall hergestellt sind, der erste Kühlkörper 51 bis fünfte Kühlkörper 55 auch als elektromagnetische Abschirmung. Eine elektromagnetische Abschirmung kann jedoch auch zusätzlich zum ersten Kühlkörper 51 bis fünften Kühlkörper 55 vorgesehen werden.
Dritte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 16 bis 21 wird im Folgenden ein Stromrichter 100 gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Die dritte Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration, die gleiche Funktionsweise und die gleiche Wirkung wie die oben beschriebene zweite Ausführungsform auf, sofern nichts anderes angegeben ist. Daher sind die Komponenten, die den Komponenten der zweiten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform. Ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von einem Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform dadurch, dass ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform ein viertes Leiterplattenmodul 74 und ein fünftes Leiterplattenmodul 75 umfasst.
Das vierte Leiterplattenmodul 74 umfasst eine vierte Leiterplatte 34, ein viertes Isolationselement 44, einen vierten Kühlkörper 54, ein viertes Befestigungselement 64 und eine Elektronikkomponente.
Die vierte Leiterplatte (viertes Substrat) 34 weist eine Vorderseite (siebte Hauptfläche) S7, auf der die Elektronikkomponente (vierte Komponente) montiert ist, und eine Rückseite (achte Hauptfläche) S8 auf, die dem vierten Kühlkörper 54 zugewandt ist. Die siebte Hauptfläche S7 liegt der achten Hauptfläche S8 gegenüber. Das vierte Isolationselement 44 ist zwischen der achten Hauptfläche S8 der vierten Leiterplatte 34 und dem vierten Kühlkörper 54 angeordnet. Der vierte Kühlkörper 54 ist thermisch mit der achten Hauptfläche S8 der vierten Leiterplatte 34 verbunden. Der vierte Kühlkörper 54 ist über das vierte Isolationselement 44 thermisch mit der achten Hauptfläche S8 der vierten Leiterplatte 34 verbunden. Der vierte Kühlkörper 54 ist so ausgebildet, dass er sich vertikal zu einer Oberfläche erstreckt, die mit der der ersten Leiterplatte 31 zugewandten Oberfläche 51a des ersten Kühlkörpers 51 als Bodenfläche verbunden ist. Der vierte Kühlkörper 54 erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 in der Richtung zur ersten Hauptfläche S1. Der vierte Kühlkörper 54 ist jeweils mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 thermisch verbunden. Das vierte Befestigungselement 64 ist so ausgebildet, dass es die vierte Leiterplatte 34 am vierten Kühlkörper 54 befestigt.
Das fünfte Leiterplattenmodul 75 weist eine fünfte Leiterplatte 35, ein fünftes Isolationselement 45, einen fünften Kühlkörper 55, ein fünftes Befestigungselement 65 und eine Elektronikkomponente auf.
Die fünfte Leiterplatte (fünftes Substrat) 35 weist eine Vorderseite (neunte Hauptfläche) S9, auf der eine Elektronikkomponente (fünfte Komponente) montiert ist, und eine Rückseite (zehnte Hauptfläche) S10 auf, die dem fünften Kühlkörper 55 zugewandt ist. Die neunte Hauptfläche S9 liegt der zehnten Hauptfläche S10 gegenüber. Das fünfte Isolationselement 45 ist zwischen der zehnten Hauptfläche S10 der fünften Leiterplatte 35 und dem fünften Kühlkörper 55 angeordnet. Der fünfte Kühlkörper 55 ist thermisch mit der zehnten Hauptfläche S10 der fünften Leiterplatte 35 verbunden. Der fünfte Kühlkörper 55 ist über das fünfte Isolationselement 45 mit der zehnten Hauptfläche S10 der fünften Leiterplatte 35 thermisch verbunden. Der fünfte Kühlkörper 55 ist so ausgebildet, dass er sich vertikal zu einer Oberfläche erstreckt, die mit der der ersten Leiterplatte 31 zugewandten Oberfläche 51a des ersten Kühlkörpers 51 als Bodenfläche verbunden ist. Der fünfte Kühlkörper 55 erstreckt sich von der zweiten Hauptfläche S2 der ersten Leiterplatte 31 zur ersten Hauptfläche S1. Der fünfte Kühlkörper 55 ist jeweils mit dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52 und dem dritten Kühlkörper 53 thermisch verbunden. Das fünfte Befestigungselement 65 ist so ausgebildet, dass es die fünfte Leiterplatte 35 am fünften Kühlkörper 55 befestigt.
Ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform umfasst ein erstes Leiterplattenmodul 71, ein zweites Leiterplattenmodul 72, ein drittes Leiterplattenmodul 73, ein viertes Leiterplattenmodul 74 und ein fünftes Leiterplattenmodul 75. Das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72, das dritte Leiterplattenmodul 73, das vierte Leiterplattenmodul 74 und das fünfte Leiterplattenmodul 75 sind über einen Kabelstrang oder dergleichen elektrisch miteinander verbunden. Die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32, die dritte Leiterplatte 33, die vierte Leiterplatte 34 und die fünfte Leiterplatte 35 sind demnach elektrisch miteinander verbunden.
Unter Bezugnahme auf die 17 bis 21 werden im Folgenden Beispiele für das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72, das dritte Leiterplattenmodul 73, das vierte Leiterplattenmodul 74 und das fünfte Leiterplattenmodul 75 eines Stromrichters 100 der dritten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 17 dargestellt ist, umfasst das erste Leiterplattenmodul 71 eine erste Leiterplatte 31, ein erstes Isolationselement 41, einen ersten Kühlkörper 51, ein erstes Befestigungselement 61 und eine Elektronikkomponente. Die Elektronikkomponente ist auf der ersten Leiterplatte 31 montiert. Das erste Isolationselement 41 ist zwischen der ersten Leiterplatte 31 und dem ersten Kühlkörper 51 angeordnet. Das erste Befestigungselement 61 fixiert die erste Leiterplatte 31 an dem ersten Kühlkörper 51.
Der Eingangskondensator 1 und die Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d sind auf der Oberfläche 31a der ersten Leiterplatte 31 gegenüber der dem ersten Kühlkörper 51 zugewandten Oberfläche angebracht. Der Eingangsanschluss 9 (nicht dargestellt) ist auf der Oberfläche 31a angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 31a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem ersten Kühlkörper 51 zugewandten Oberfläche der ersten Leiterplatte 31 montiert werden.
Wie in 18 dargestellt ist, umfasst das zweite Leiterplattenmodul 72 eine zweite Leiterplatte 32, ein zweites Isolationselement 42, einen zweiten Kühlkörper 52, ein zweites Befestigungselement 62 und eine Elektronikkomponente. Die Elektronikkomponente ist auf der zweiten Leiterplatte 32 montiert. Das zweite Isolationselement 42 ist zwischen der zweiten Leiterplatte 32 und dem zweiten Kühlkörper 52 angeordnet. Das zweite Befestigungselement 62 fixiert die zweite Leiterplatte 32 an dem zweiten Kühlkörper 52.
Die Gleichrichterelemente 5a, 5b, 5c, 5d und der Transformator 3 sind auf der Oberfläche 32a der zweiten Leiterplatte 32 gegenüber der dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandten Oberfläche angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 32a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplatte 32 montiert werden.
Wie in 19 dargestellt ist, umfasst das dritte Leiterplattenmodul 73 eine dritte Leiterplatte 33, ein drittes Isolationselement 43, einen dritten Kühlkörper 53, ein drittes Befestigungselement 63 und eine Elektronikkomponente. Die Elektronikkomponente ist auf der dritten Leiterplatte 33 montiert. Das dritte Isolationselement 43 ist zwischen der dritten Leiterplatte 33 und dem dritten Kühlkörper 53 angeordnet. Das dritte Befestigungselement 63 fixiert die dritte Leiterplatte 33 an dem dritten Kühlkörper 53.
Die Gleichrichterelemente 5e, 5f, 5g, 5h und der Transformator 4 sind auf der Oberfläche 33a der dritten Leiterplatte 33 gegenüber der dem dritten Kühlkörper 53 zugewandten Oberfläche angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 33a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem dritten Kühlkörper 53 zugewandten Oberfläche der dritten Leiterplatte 33 montiert werden.
Wie in 20 dargestellt ist, umfasst das vierte Leiterplattenmodul 74 die vierte Leiterplatte 34, das vierte Isolationselement 44, den vierten Kühlkörper 54, das vierte Befestigungselement 64 und eine Elektronikkomponente (vierte Komponente). Die Elektronikkomponente (vierte Komponente) ist auf der vierten Leiterplatte 34 montiert. Bei der Elektronikkomponente (vierte Komponente) handelt es sich insbesondere um die Drossel 6, bei der es sich um eine stark wärmeerzeugende Komponente handelt. Das vierte Isolationselement 44 ist zwischen der vierten Leiterplatte 34 und dem vierten Kühlkörper 54 angeordnet. Das vierte Befestigungselement 64 fixiert die vierte Leiterplatte 34 an dem vierten Kühlkörper 54. Das vierte Isolationselement 44 ist vorzugsweise in Oberflächenkontakt mit der vierten Leiterplatte 34 und dem vierten Kühlkörper 54.
Der Glättungskondensator 8 und die Drossel 6 sind auf der Oberfläche 34a der vierten Leiterplatte 34 gegenüber der dem vierten Kühlkörper 54 zugewandten Oberfläche angebracht. Der Ausgangsanschluss 10 (nicht dargestellt) ist auf der Oberfläche 34a angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 34a montiert werden. Die Oberfläche der vierten Leiterplatte 34, die dem vierten Kühlkörper 54 zugewandt ist, entspricht der achten Hauptfläche S8. Die Oberfläche 34a der vierten Leiterplatte 34, die der dem vierten Kühlkörper 54 zugewandten Oberfläche gegenüberliegt, entspricht der siebten Hauptfläche S7. Auf der Oberfläche der vierten Leiterplatte 34, die dem vierten Kühlkörper 54 zugewandt ist, können weitere Elektronikkomponenten angebracht werden.
Wie in 21 dargestellt ist, umfasst das fünfte Leiterplattenmodul 75 die fünfte Leiterplatte 35, das fünfte Isolationselement 45, den fünften Kühlkörper 55, das fünfte Befestigungselement 65 und eine Elektronikkomponente (fünfte Komponente). Die Elektronikkomponente (fünfte Komponente) ist auf der fünften Leiterplatte 35 montiert. Bei der Elektronikkomponente (fünfte Komponente) handelt es sich insbesondere um die Drossel 7, bei der es sich um eine stark wärmeerzeugende Komponente handelt. Ein fünftes Isolationselement 45 ist zwischen der fünften Leiterplatte 35 und dem fünften Kühlkörper 55 angeordnet. Ein fünftes Befestigungselement 65 fixiert die fünfte Leiterplatte 35 an dem fünften Kühlkörper 55. Das fünfte Isolationselement 45 ist vorzugsweise in Oberflächenkontakt mit der fünften Leiterplatte 35 und dem fünften Kühlkörper 55.
Der Glättungskondensator 8 und die Drossel 7 sind auf der Oberfläche 35a der fünften Leiterplatte 35 gegenüber der dem fünften Kühlkörper 55 zugewandten Oberfläche angebracht. Der Ausgangsanschluss 10 (nicht abgebildet) ist auf der Oberfläche 35a angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 35a montiert werden. Die dem fünften Kühlkörper 55 zugewandte Oberfläche der fünften Leiterplatte 35 entspricht der zehnten Hauptfläche S10. Die Oberfläche 35a der fünften Leiterplatte 35, die der dem fünften Kühlkörper 55 zugewandten Oberfläche gegenüberliegt, entspricht der neunten Hauptfläche S9. Auf der Oberfläche der fünften Leiterplatte 35, die dem fünften Kühlkörper 55 zugewandt ist, können weitere Elektronikkomponenten angebracht werden.
Ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform kann auch in diesem Fall den gleichen Effekt erzielen wie ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform. Darüber hinaus kann bei einem Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform ein vierter Wärmeableitungspfad, der die Wärme an den externen Kühlkörper 21 ableitet, durch die vierte Leiterplatte 34, das vierte Isolationselement 44, den vierten Kühlkörper 54 und den ersten Kühlkörper 51 als Wärmeableitungspfad gebildet werden, der die Wärme, die durch das Leiterbahnmuster erzeugt wird, das auf der Oberfläche oder im Inneren der vierten Leiterplatte 34 gebildet ist, und die Wärme ableitet, die durch den Glättungskondensator 8 und die Drossel 6 erzeugt wird, bei denen es sich um stark wärmeerzeugende Komponenten handelt, die auf der vierten Leiterplatte 34 montiert sind. Die Länge des Wärmeableitungspfades kann verkürzt werden, da der vierte Wärmeableitungspfad im Vergleich zu der in PTL 1 beschriebenen Konfiguration nicht den Plattensubstratmontageabschnitt aufweist, so dass die Wärmeableitung verbessert werden kann. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der vierten Leiterplatte 34 ausgebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die durch die auf der vierten Leiterplatte 34 montierte, stark wärmeerzeugende Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem vierten Isolationselement 44 und der vierten Leiterplatte 34 sowie der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem vierten Isolationselement 44 und dem vierten Kühlkörper 54 können vergrößert werden, wenn das vierte Isolationselement 44 in Oberflächenkontakt mit der vierten Leiterplatte 34 und dem vierten Kühlkörper 54 gebracht wird. Dadurch können der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem vierten Isolationselement 44 und der vierten Leiterplatte 34 und der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem vierten Isolationselement 44 und dem vierten Kühlkörper 54 reduziert werden, so dass die Wärmeableitung des vierten Wärmeableitungspfades verbessert werden kann. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Ein fünfter Wärmeableitungspfad, der die Wärme an den externen Kühlkörper 21 ableitet, kann durch die fünfte Leiterplatte 35, das fünfte Isolationselement 45, den fünften Kühlkörper 55 und den ersten Kühlkörper 51 als Wärmeableitungspfad gebildet werden, der die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der fünften Leiterplatte 35 gebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme ableitet, die durch den Glättungskondensator 8 und die Drossel 7 erzeugt wird, die auf der fünften Leiterplatte 35 montierte, stark wärmeerzeugende Komponenten sind. Die Länge des Wärmeableitungspfades kann verkürzt werden, da der fünfte Wärmeableitungspfad im Vergleich zu der in PTL 1 beschriebenen Konfiguration nicht den Plattensubstratmontageabschnitt aufweist, so dass die Wärmeableitung verbessert werden kann. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die durch das auf der Oberfläche oder im Inneren der fünften Leiterplatte 35 ausgebildete Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die durch die auf der fünften Leiterplatte 35 montierte, stark wärmeerzeugende Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Wenn das fünfte Isolationselement 45 in Oberflächenkontakt mit der fünften Leiterplatte 35 und dem fünften Kühlkörper 55 gebracht wird, können der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem fünften Isolationselement 45 und der fünften Leiterplatte 35 und der Bereich der Kontaktfläche zwischen dem fünften Isolationselement 45 und dem fünften Kühlkörper 55 vergrößert werden, so dass der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem fünften Isolationselement 45 und der fünften Leiterplatte 35 und der thermische Kontaktwiderstand der Kontaktfläche zwischen dem fünften Isolationselement 45 und dem fünften Kühlkörper 55 reduziert werden können, um die Wärmeableitung des fünften Wärmeableitungspfades zu verbessern. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Vorzugsweise ist die Dicke des vierten Kühlkörpers 54 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 34a der vierten Leiterplatte 34 größer. Folglich kann die Wärmeableitung verbessert werden, weil der thermische Widerstand des vierten Kühlkörpers 54, der in dem vierten Wärmeableitungspfad enthalten ist, reduziert werden kann.
Vorzugsweise ist die Dicke des fünften Kühlkörpers 55 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 35a der fünften Leiterplatte 35 größer. Folglich kann die Wärmeableitung verbessert werden, da thermischer Widerstand des fünften Kühlkörpers 55, der in den fünften Wärmeableitungspfad enthalten ist, reduziert werden kann.
Dies bedeutet, dass vorzugsweise sowohl der vierte Kühlkörper 54 als auch der fünfte Kühlkörper 55 in der Richtung orthogonal zu der Richtung von der zweiten Hauptfläche S2 zur ersten Hauptfläche S1 der ersten Leiterplatte 31 dicker ist als der erste Kühlkörper 51 in der Richtung, in der die zweite Hauptfläche S2 der ersten Hauptfläche S1 gegenüberliegt, wobei auf 31 Bezug genommen wird.
Zusätzlich zu der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 kann auch auf der vierten Leiterplatte 34 und der fünften Leiterplatte 35 jeweils eine stark wärmeerzeugende Komponente montiert werden. Folglich kann eine gegenseitige thermische Beeinflussung in Bezug auf die Wärme, die in jeder stark wärmeerzeugenden Komponente erzeugt wird, verhindert werden, weil der Abstand zwischen den stark wärmeerzeugenden Komponenten, die auf der Leiterplatte montiert sind, vergrößert werden kann, so dass die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die in jeder stark wärmeerzeugenden Komponente erzeugt wird, verbessert werden kann. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Die Elektronikkomponente kann zusätzlich zur ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 auch sowohl auf der vierten Leiterplatte 34 als auch der fünften Leiterplatte 35 montiert werden. Aus diesem Grund können die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 im Vergleich zur ersten und zweiten Ausführungsform verkleinert werden, da die Montagefläche für die Komponenten vergrößert wird. Infolgedessen kann der Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform verkleinert werden.
Die Elektronikkomponenten, die auf der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32, der dritten Leiterplatte 33, der vierten Leiterplatte 34 und der fünften Leiterplatte 35 eines Stromrichters 100 der dritten Ausführungsform montiert sind, können gegeneinander ausgetauscht werden. Beispielsweise kann ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform wie in den 22 bis 27 dargestellt konfiguriert sein. Beispiele für das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72, das dritte Leiterplattenmodul 73, das vierte Leiterplattenmodul 74 und das fünfte Leiterplattenmodul 75 der 23 bis 27 werden nachfolgend beschrieben.
Wie in 23 dargestellt ist, sind die Schaltelemente 2a, 2b, 2c, 2d auf der Oberfläche 31a der ersten Leiterplatte 31 gegenüber der dem ersten Kühlkörper 51 zugewandten Oberfläche angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 31a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem ersten Kühlkörper 51 zugewandten Oberfläche der ersten Leiterplatte 31 montiert werden.
Wie in 24 dargestellt ist, sind der Eingangskondensator 1, die Drosseln 6, 7 und der Glättungskondensator 8 auf der Oberfläche 32a der zweiten Leiterplatte 32 gegenüber der dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandten Oberfläche angebracht. Der Eingangsanschluss 9 (nicht dargestellt) ist auf der Oberfläche 32a angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 32a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem zweiten Kühlkörper 52 zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplatte 32 montiert werden.
Wie in 25 dargestellt ist, sind die Transformatoren 3, 4 auf der Oberfläche 33a der dritten Leiterplatte 33 gegenüber der dem dritten Kühlkörper 53 zugewandten Oberfläche montiert. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 33a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem dritten Kühlkörper 53 zugewandten Oberfläche der dritten Leiterplatte 33 montiert werden.
Wie in 26 dargestellt ist, sind die Gleichrichterelemente 5a, 5b, 5c, 5d auf der Oberfläche 34a der vierten Leiterplatte 34 gegenüber der dem vierten Kühlkörper 54 zugewandten Oberfläche angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 34a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem vierten Kühlkörper 54 zugewandten Oberfläche der vierten Leiterplatte 34 montiert werden.
Wie in 27 dargestellt ist, sind die Gleichrichterelemente 5e, 5f, 5g, 5h auf der Oberfläche 35a der fünften Leiterplatte 35 gegenüber der dem fünften Kühlkörper 55 zugewandten Oberfläche angebracht. Andere Elektronikkomponenten können auf der Oberfläche 35a montiert werden. Andere Elektronikkomponenten können auf der dem fünften Kühlkörper 55 zugewandten Oberfläche der fünften Leiterplatte 35 montiert werden.
Ein Stromrichter 100 der dritten Ausführungsform kann keine fünfte Leiterplatte 35, kein fünftes Isolationselement 45 und kein fünftes Befestigungselement 65 enthalten. Mit anderen Worten kann der Stromrichter 100 einen externen Kühlkörper 21, ein erstes Leiterplattenmodul 71, ein zweites Leiterplattenmodul, ein drittes Leiterplattenmodul 73, ein viertes Leiterplattenmodul 74 und einen fünften Kühlkörper 55 umfassen. Das erste Leiterplattenmodul 71, das zweite Leiterplattenmodul 72, das dritte Leiterplattenmodul 73 und das vierte Leiterplattenmodul 74 sind über einen Kabelstrang oder dergleichen elektrisch miteinander verbunden.
Die Elektronikkomponenten, die im ersten Leiterplattenmodul 71, im zweiten Leiterplattenmodul 72, im dritten Leiterplattenmodul 73, im vierten Leiterplattenmodul 74 und im fünften Leiterplattenmodul 75 angeordnet sind, können ausgetauscht werden, vorzugsweise ist die stark wärmeerzeugende Komponente jedoch insbesondere am ersten Leiterplattenmodul 71 angeordnet.
Vierte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 28 wird im Folgenden ein Stromrichter 100 gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. Die vierte Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration, die gleiche Funktionsweise und die gleiche Wirkung wie die oben beschriebene zweite oder dritte Ausführungsform auf, sofern nichts anderes angegeben ist. Daher sind die Komponenten, die den Komponenten der zweiten oder dritten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Ein Stromrichter 100 der vierten Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie ein Stromrichter 100 der zweiten Ausführungsform oder der dritten Ausführungsform auf. Ein Stromrichter 100 der vierten Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass ein Raum, der im Wesentlichen von dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52, dem dritten Kühlkörper 53, dem vierten Kühlkörper 54 und dem fünften Kühlkörper 55 umgeben ist, mit einem Dichtungselement 91 gefüllt ist.
Ein Stromrichter 100 der vierten Ausführungsform umfasst ein Dichtungselement 91. Der von dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52, dem dritten Kühlkörper 53, dem vierten Kühlkörper 54 und dem fünften Kühlkörper 55 umgebene Raum ist mit dem Dichtungselement 91 gefüllt. Das Dichtungselement 91 dichtet die Elektronikkomponenten ab, die auf der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32, der dritten Leiterplatte 33, der vierten Leiterplatte 34 und der fünften Leiterplatte 35 montiert sind.
Das Dichtungselement 91 kann aus einem Material hergestellt sein, dessen Wärmeleitfähigkeit größer oder gleich 0,1 W/(m·K) und vorzugsweise 1,0 W/(m·K)) ist. Das Dichtungselement 91 besteht aus einem Material mit einem spezifischen Durchgangswiderstand größer oder gleich 1 × 10¹⁰ Ω·m, vorzugsweise größer oder gleich 1 × 10¹² Ω·m und besonders bevorzugt größer oder gleich 1 × 10¹⁴ Ω·m. Anders ausgedrückt weist das Dichtungselement 91 elektrische Isolationseigenschaften auf. Der Elastizitätsmodul des Dichtungselements 91 kann größer oder gleich 1 MPa sein. Das Dichtungselement 91 kann aus einem elastischen Harzmaterial hergestellt werden. Das Dichtungselement 91 kann aus einem Harzmaterial wie Polyphenylensulfid (PPS) und Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt sein, die einen wärmeleitenden Füllstoff enthalten. Das Dichtungselement 91 kann aus einem Gummimaterial wie Silicon oder Urethan hergestellt sein.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters 100 der fünften Ausführungsform beschrieben. Die vierte Komponente und die fünfte Komponente, die von den Elektronikkomponenten umfasst werden, die vierte Leiterplatte 34 und die fünfte Leiterplatte 35 sowie der vierte Kühlkörper 54 und der fünfte Kühlkörper 55 werden im Bereitstellungsschritt S100 von 10 bereitgestellt.
Im Montageschritt S200 wird die Elektronikkomponente (vierte Komponente) auf der siebten Hauptfläche S7 der vierten Leiterplatte 34 montiert, wobei der vierte Kühlkörper 54 thermisch mit der achten Hauptfläche S8 verbunden wird, die der siebten Hauptfläche S7 der vierten Leiterplatte 34 gegenüberliegt. Die Elektronikkomponente (fünfte Komponente) wird auf der neunten Hauptfläche S9 der fünften Leiterplatte 35 angebracht, wobei der fünfte Kühlkörper 55 thermisch mit der zehnten Hauptfläche S10 verbunden wird, die der neunten Hauptfläche S9 der fünften Leiterplatte 35 gegenüberliegt.
Im Verbindungsschritt S300 werden der vierte Kühlkörper 54 und der fünfte Kühlkörper 55 so angeordnet, dass sie sich in der Richtung von der zweiten Hauptfläche S2 zur ersten Hauptfläche S1 der ersten Leiterplatte 31 erstrecken. Der von dem ersten Kühlkörper 51, dem zweiten Kühlkörper 52, dem dritten Kühlkörper 53, dem vierten Kühlkörper 54 und dem fünften Kühlkörper 55 umgebene Raum wird mit dem Dichtungselement 91 gefüllt.
Auch in diesem Fall kann ein Stromrichter 100 gemäß der vierten Ausführungsform die gleichen Effekte erzielen wie ein Stromrichter 100 der zweiten und dritten Ausführungsform. Darüber hinaus kann bei einem Stromrichter 100 der vierten Ausführungsform ein Wärmeableitungspfad, der die Wärme an den externen Kühlkörper 21 ableitet, durch das Dichtungselement 91, den ersten Kühlkörper 51, den zweiten Kühlkörper 52, den dritten Kühlkörper 53, den vierten Kühlkörper 54 und den fünften Kühlkörper 55 als Wärmeableitungspfad gebildet werden, der die Wärme, die durch das Leiterbahnmuster erzeugt, das auf der Oberfläche oder im Inneren der Leiterplatte ausgebildet ist, und die Wärme ableitet, die durch die auf der Leiterplatte montierte, stark wärmeerzeugende Komponente erzeugt wird. Aus diesem Grund kann die Wärmeableitung des Stromrichters 100 in Bezug auf die Wärme, die in dem auf der Oberfläche oder im Inneren der Leiterplatte ausgebildeten Leiterbahnmuster erzeugt wird, und die Wärme, die in der auf der Leiterplatte montierten, stark wärmeerzeugenden Komponente erzeugt wird, verbessert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 mit hoher Ausgangsleistung betrieben werden.
Um eine Kriechentladung zwischen den Elektronikkomponenten zu verhindern, ist es im Allgemeinen notwendig, eine Kriechstrecke zwischen den Elektronikkomponenten entsprechend der an jeder Elektronikkomponente anliegenden Spannung vorzusehen. Bei einem Stromrichter 100 der vierten Ausführungsform ist eine Kriechentladung kaum zu beobachten, da das Dichtungselement 91, das elektrisch isolierend ist, den Raum zwischen den Elektronikkomponenten ausfüllt. Folglich kann die Kriechstrecke zwischen den Elektronikkomponenten verkürzt werden. Aus diesem Grund können bei einem Stromrichter 100 der vierten Ausführungsform die erste Leiterplatte 31, die zweite Leiterplatte 32 und die dritte Leiterplatte 33 im Vergleich zu einem Stromrichter 100 gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform verkleinert werden. Infolgedessen kann ein Stromrichter 100 der vierten Ausführungsform verkleinert werden.
Wenn das Dichtungselement 91 den Raum zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper füllt, ist das Isolationselement, das zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper angeordnet ist, nicht mehr erforderlich. Daher kann die Anzahl der Komponenten, die den Stromrichter 100 aufbauen, reduziert werden.
Fünfte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 29 wird im Folgenden ein Stromrichter 100 gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Die fünfte Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration, die gleiche Funktionsweise und die gleiche Wirkung wie die oben beschriebene erste bis vierte Ausführungsform auf, sofern nichts anderes angegeben ist. Daher sind die Komponenten, die den Komponenten der ersten bis vierten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.
Ein Stromrichter 100 der fünften Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie ein Stromrichter 100 der ersten bis vierten Ausführungsform auf. Ein Stromrichter 100 der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von einem Stromrichter 100 der ersten bis vierten Ausführungsform dadurch, dass ein Stromrichter 100 der fünften Ausführungsform eine sechste Leiterplatte (sechstes Substrat) 36, eine Elektronikkomponente (sechste Komponente), die auf der sechsten Leiterplatte 36 montiert ist, und ein sechstes Befestigungselement 66 umfasst.
Ein Stromrichter 100 der fünften Ausführungsform umfasst die Elektronikkomponente (sechste Komponente) und die sechste Leiterplatte (sechstes Substrat), auf der die Elektronikkomponente (sechste Komponente) montiert ist.
Das sechste Befestigungselement 66 fixiert die sechste Leiterplatte 36 an zumindest einem der folgenden Kühlkörper: dem zweiten Kühlkörper 52, dritter Kühlkörper 53, vierten Kühlkörper und fünften Kühlkörper 55. Die sechste Leiterplatte 36 wird durch das sechste Befestigungselement 66 am ersten Kühlkörper 51 und/oder zweiten Kühlkörper 52 und/oder dritten Kühlkörper 53 und/oder vierten Kühlkörper 54 und/oder fünften Kühlkörper 55 befestigt. Wie in 29 dargestellt ist, kann die sechste Leiterplatte 36 durch das sechste Befestigungselement 66 beispielsweise am zweiten Kühlkörper 52 und am dritten Kühlkörper 53 befestigt sein. In diesem Fall wird die sechste Leiterplatte 36 im Verbindungsschritt S300 von 10 am zweiten Kühlkörper 52 und am dritten Kühlkörper 53 befestigt.
Die Komponenten, die nicht zu den stark wärmeerzeugenden Komponenten des Stromrichters 100 gehören, wie der Eingangskondensator 1, der Glättungskondensator 8 und die Steuerschaltungseinheit 15 (nicht dargestellt), sind auf einer Oberfläche 36a der sechsten Leiterplatte 36 montiert, die der Oberfläche gegenüberliegt, die dem ersten Kühlkörper 51 zugewandt ist. Die Heizleistung der Elektronikkomponente (sechste Komponente) auf der sechsten Leiterplatte 36 ist kleiner als die Heizleistung der Elektronikkomponente (erste Komponente) auf der ersten Leiterplatte 31, der Elektronikkomponente (zweite Komponente) auf der zweiten Leiterplatte 32 und der Elektronikkomponente (dritte Komponente) auf der dritten Leiterplatte 33. Bei den Heizleistungen handelt es sich um Heizleistungen während des Betriebs des Stromrichters 100. Der Eingangsanschluss 9 und der Ausgangsanschluss 10 (nicht abgebildet) sind auf der Oberfläche 36a angebracht. Ein Teil oder alle Elektronikkomponenten, die auf der Oberfläche 36a der sechsten Leiterplatte 36 montiert sind, können auf der Oberfläche 36b montiert werden, die der Oberfläche 36a der sechsten Leiterplatte 36 gegenüberliegt.
Auch in diesem Fall kann ein Stromrichter 100 der fünften Ausführungsform die gleichen Effekte erzielen wie ein Stromrichter 100 der ersten bis vierten Ausführungsform. Im Allgemeinen weisen die Komponenten, die keine stark wärmeerzeugenden Komponenten sind, z. B. der Eingangskondensator 1, der Glättungskondensator 8 und die Steuerschaltungseinheit 15 (nicht dargestellt), niedrigere Wärmefestigkeitstemperaturen auf als stark wärmeerzeugende Komponenten. Wenn die stark wärmeerzeugende Komponente und die Komponente, die keine stark wärmeerzeugende Komponente ist, auf derselben Leiterplatte montiert sind, muss daher die thermische Auslegung so sein, dass die Temperatur der Komponente, die keine stark wärmeerzeugende Komponente ist, die zulässige Temperatur bedingt durch die von der stark wärmeerzeugenden Komponente erzeugten Wärme nicht überschreitet. Bei dem Stromrichter 100 der fünften Ausführungsform ist es nicht notwendig, die thermische Auslegung so vorzunehmen, dass die Temperatur der Komponente, die keine stark wärmeerzeugende Komponente ist, die zulässige Temperatur bedingt durch die von der stark wärmeerzeugenden Komponente erzeugten Wärme nicht überschreitet, da die Komponente, die keine stark wärmeerzeugende Komponente ist, auf einer Leiterplatte montiert ist, die sich von der Leiterplatte mit der stark wärmeerzeugenden Komponente unterscheidet.
Sechste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 33 und 34 wird im Folgenden ein Stromrichter 100 gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben. Die sechste Ausführungsform weist die gleiche Konfiguration, die gleiche Funktionsweise und die gleiche Wirkung wie die oben beschriebene erste Ausführungsform auf, sofern nichts anderes angegeben ist. Daher sind die Komponenten, die den Komponenten der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Ein Stromrichter 100 der sechsten Ausführungsform hat im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform. Ein Stromrichter 100 der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Stromrichter 100 der sechsten Ausführungsform ein Strompfadelement mit niedrigem Widerstand (Strompfadelement) 88 aufweist.
Das Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 wird von einem beliebigen leitfähigen Material gebildet, wie Kupfer oder Nickel oder Gold oder Aluminium oder Silber oder Zinn oder einer Legierung daraus. Das Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 weist einen spezifischen Durchgangswiderstand von kleiner oder gleich 1,0 × 10^-6 Ω·m und vorzugsweise kleiner oder gleich 1,0 × 10^-7 Ω·m auf. Ein Teil oder die Gesamtheit des ersten Kühlkörpers 51, des zweiten Kühlkörpers 52 und des dritten Kühlkörpers 53 bilden einen Strompfad (erster Erregungspfad) A-A'.
Wie in 34 dargestellt ist, bildet das Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 einen Strompfad (zweiter Erregungspfad) B, der elektrisch parallel zum Strompfad A-A' angeschlossen ist und einen Teil oder die Gesamtheit des ersten Kühlkörpers 51, des zweiten Kühlkörpers 52 und des dritten Kühlkörpers 53 umfasst.
Konkrete Beispiele für den Strompfad A-A' und den Strompfad B werden im Folgenden beschrieben. Wie in 33 dargestellt ist, umfasst der Strompfad A-A' beispielsweise den dritten Kühlkörper 53, den ersten Kühlkörper 51 und den zweiten Kühlkörper 52 und verbindet die dritte Leiterplatte 33 und die zweite Leiterplatte 32 elektrisch. Dabei kann beispielsweise, wie in 33 dargestellt ist, der Strompfad B mit dem dritten Kühlkörper 53, dem Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 und dem zweiten Kühlkörper 52 aufgebaut werden, um die dritte Leiterplatte 33 und die zweite Leiterplatte 32 elektrisch zu verbinden.
Der elektrische Widerstand des Strompfades B, der aus dem Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 gebildet wird, ist vorzugsweise niedriger als der elektrische Widerstand des Strompfades A-A'. Das Material, das den Strompfad B bildet, und die Form des Strompfades B können unabhängig von dem Material und der Form des Strompfades A-A' bestimmt werden, der einen Teil oder die Gesamtheit des ersten Kühlkörpers 51, zweiten Kühlkörpers 52 und dritten Kühlkörpers 53 umfasst. Wenn der Strompfad A-A' aus Aluminium besteht, kann der elektrische Widerstand des Strompfades B folglich kleiner als der elektrische Widerstand des Strompfades A-A' ausgeführt werden, indem der Strompfad B mit einem Leiter, z. B. Kupfer, gebildet wird, dessen spezifischer Durchgangswiderstand kleiner als der von Aluminium ist. Die Streckenlänge des Strompfades B wird kürzer als die Streckenlänge des Strompfades A-A' ausgeführt oder die Querschnittsfläche des Strompfades B wird größer als die Querschnittsfläche des Strompfades A-A' ausgeführt, wodurch der elektrische Widerstand des Strompfades B kleiner als der elektrische Widerstand des Strompfades A-A' werden kann.
Auch in diesem Fall kann ein Stromrichter 100 der sechsten Ausführungsform die gleichen Effekte erzielen wie ein Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform.
Bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform fließt der Strom durch den ersten Kühlkörper 51, den zweiten Kühlkörper 52 und den dritten Kühlkörper 53, wenn der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 beispielsweise als Strompfad A-A' von 32 verwendet werden. Dadurch steigen die Temperaturen des ersten Kühlkörpers 51, des zweiten Kühlkörpers 52 und des dritten Kühlkörpers 53 an, da im ersten Kühlkörper 51, im zweiten Kühlkörper 52 und im dritten Kühlkörper 53 eine Joule-Wärme proportional zum Quadrat des Stromwertes erzeugt wird. Wenn die Temperaturen des ersten Kühlkörpers 51, des zweiten Kühlkörpers 52 und des dritten Kühlkörpers 53 steigen, steigen folglich die Temperaturen der stark wärmeerzeugenden Komponenten, die auf der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 montiert sind, ebenfalls an, so dass die Wärmeableitung der stark wärmeerzeugenden Komponenten, die auf der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 des Stromrichters 100 der ersten Ausführungsform montiert sind, abnimmt.
Andererseits bildet bei dem Stromrichter 100 der sechsten Ausführungsform das Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 den Strompfad B, der elektrisch parallel zum Strompfad A-A' angeschlossen ist. Aus diesem Grund wird ein Teil des Stroms, der durch den Strompfad A-A' fließt, in den Strompfad B abgeleitet. Infolgedessen nimmt der Strom, der durch den Strompfad A-A' fließt, ab, und die Joule-Wärme, die im ersten Kühlkörper 51, im zweiten Kühlkörper 52 und im dritten Kühlkörper 53 erzeugt wird, nimmt ab. Infolgedessen kann bei einem Stromrichter 100 der ersten Ausführungsform im Vergleich zu dem Fall, bei dem der erste Kühlkörper 51, der zweite Kühlkörper 52 und der dritte Kühlkörper 53 beispielsweise als Strompfad A-A' von 32 verwendet werden, die Wärmeableitung in Bezug auf die stark wärmeerzeugende Komponente, die auf der ersten Leiterplatte 31, der zweiten Leiterplatte 32 und der dritten Leiterplatte 33 montiert ist, verbessert werden.
Der zum Strompfad B geleitete Strom in dem durch den Strompfad A-A' fließenden Strom wird ferner größer, wenn der elektrische Widerstand des Strompfades B, der durch das Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 gebildet wird, geringer ist als der elektrische Widerstand des Strompfades A-A'. Wenn beispielsweise der elektrische Widerstand des Strompfades B die Hälfte des elektrischen Widerstandes des Strompfades A-A' beträgt, wird verglichen mit dem Fall, dass der Strompfad B nicht existiert, die Stromstärke, die durch den Strompfad A-A' fließt, auf ein Drittel reduziert. Da die Joule-Wärme proportional zum Quadrat des Stromwertes ist, reduziert sich im Vergleich zu dem Fall, dass der Strompfad B nicht vorhanden ist, die Erwärmung des Strompfades A-A' auf ein Neuntel.
Auch wenn in 33 nur ein Strompfadelement mit niedrigem Widerstand 88 dargestellt ist, können mehrere Strompfade B, die elektrisch parallel zum Strompfad A-A' geschaltet sind, durch Kombinieren von mehreren Strompfadelementen mit niedrigem Widerstand 88 gebildet werden.
Darüber hinaus können die oben beschriebenen Ausführungsformen in geeigneter Weise kombiniert werden. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass die offengelegte Ausführungsform in jeder Hinsicht ein Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird nicht durch die obige Beschreibung, sondern durch die Ansprüche definiert, und alle Modifikationen sollen in der Bedeutung und im Umfang der Ansprüche und ihrer Äquivalente in der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Bezugszeichenliste

21: externer Kühlkörper,
31: erste Leiterplatte,
32: zweite Leiterplatte,
33: dritte Leiterplatte,
34: vierte Leiterplatte,
35: fünfte Leiterplatte,
36: sechste Leiterplatte,
41 bis 45: erstes Isolationselement bis fünftes Isolationselement,
51 bis 55: erster Kühlkörper bis fünfter Kühlkörper,
61 bis 66: erstes Befestigungselement bis sechstes Befestigungselement,
71 bis 75: erstes Leiterplattenmodul bis fünftes Leiterplattenmodul,
81: oberer Kern,
82: Kern,
83: Feder,
84: Strebe,
85: Anpressplatte,
86: Kabelstrang,
87: Klemmenleiste,
88: Strompfadelement mit niedrigem Widerstand,
91: Dichtungselement,
100: Stromrichter,
HC1: erstes Wärmeleitelement,
HC2: zweites Wärmeleitelement,
S1 bis S10: erste Hauptfläche bis zehnte Hauptfläche,
S100: Bereitstellungsschritt,
S200: Montageschritt,
S300: Verbindungsschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4231626 [0004, 0005]

Claims

Stromrichter, der aufweist: eine Elektronikkomponente, die eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine dritte Komponente umfasst; ein erstes Substrat, das eine erste Hauptfläche, auf der die erste Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine zweite Hauptfläche aufweist, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt; einen ersten Kühlkörper, der thermisch mit der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats verbunden ist; ein zweites Substrat, das eine dritte Hauptfläche, auf der die zweite Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine vierte Hauptfläche aufweist, die der dritten Hauptfläche gegenüberliegt; einen zweiten Kühlkörper, der thermisch mit der vierten Hauptfläche des zweiten Substrats verbunden ist; ein drittes Substrat, das eine fünfte Hauptfläche, auf der die dritte Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine sechste Hauptfläche aufweist, die der fünften Hauptfläche gegenüberliegt; und einen dritten Kühlkörper, der thermisch mit der sechsten Hauptfläche des dritten Substrats verbunden ist, wobei sich der zweite Kühlkörper in der Richtung von der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats zur ersten Hauptfläche erstreckt, und sich der dritte Kühlkörper in der Richtung von der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats zur ersten Hauptfläche erstreckt.
Stromrichter nach Anspruch 1, wobei die Dicke des ersten Kühlkörpers in der Richtung, in der die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, geringer ist als die Dicke des zweiten Kühlkörpers in der Richtung, in der die vierte Hauptfläche der dritten Hauptfläche gegenüberliegt, und als die Dicke des dritten Kühlkörpers in der Richtung, in der die sechste Hauptfläche der fünften Hauptfläche gegenüberliegt.
Stromrichter nach Anspruch 1 oder 2, der ferner einen externen Kühlkörper aufweist, der thermisch mit dem ersten Kühlkörper verbunden ist.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der ferner aufweist: ein erstes Isolationselement, das zwischen der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats und dem ersten Kühlkörper angeordnet ist; ein zweites Isolationselement, das zwischen der vierten Hauptfläche des zweiten Substrats und dem zweiten Kühlkörper angeordnet ist; und ein drittes Isolationselement, das zwischen der sechsten Hauptfläche des dritten Substrats und dem dritten Kühlkörper angeordnet ist, wobei der erste Kühlkörper über das erste Isolationselement thermisch mit der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats verbunden ist, wobei der zweite Kühlkörper über das zweite Isolationselement thermisch mit der vierten Hauptfläche des zweiten Substrats verbunden ist, und wobei der dritte Kühlkörper über das dritte Isolationselement thermisch mit der sechsten Hauptfläche des dritten Substrats verbunden ist.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Kühlkörper thermisch mit dem ersten Kühlkörper verbunden ist, und wobei der dritte Kühlkörper thermisch mit dem ersten Kühlkörper verbunden ist.
Stromrichter nach Anspruch 5, der ferner ein erstes wärmeleitendes Element aufweist, wobei der erste Kühlkörper über das erste wärmeleitende Element sowohl mit dem zweiten Kühlkörper als auch dem dritten Kühlkörper thermisch verbunden ist.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der ferner aufweist: einen vierten Kühlkörper, der mit dem ersten Kühlkörper, dem zweiten Kühlkörper und dem dritten Kühlkörper thermisch verbunden ist; und einen fünften Kühlkörper, der mit dem ersten Kühlkörper, dem zweiten Kühlkörper und dem dritten Kühlkörper thermisch verbunden ist, wobei sich der vierte Kühlkörper in der Richtung von der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats zur ersten Hauptfläche erstreckt, und wobei sich der fünfte Kühlkörper in der Richtung von der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats zur ersten Hauptfläche erstreckt.
Stromrichter nach Anspruch 7, wobei die Dicke des vierten Kühlkörpers und des fünften Kühlkörpers in Richtung orthogonal zur Richtung von der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats zur ersten Hauptfläche größer ist als die Dicke des ersten Kühlkörpers in der Richtung, in der die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüber liegt.
Stromrichter nach Anspruch 8, der ferner ein zweites wärmeleitendes Element aufweist, wobei der vierte Kühlkörper jeweils über das zweite wärmeleitende Element mit dem ersten Kühlkörper, dem zweiten Kühlkörper und dem dritten Kühlkörper thermisch verbunden ist, und wobei der fünfte Kühlkörper jeweils über das zweite wärmeleitende Element mit dem ersten Kühlkörper, dem zweiten Kühlkörper und dem dritten Kühlkörper thermisch verbunden ist.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Elektronikkomponente eine vierte Komponente umfasst, wobei der Stromrichter ferner aufweist: ein viertes Substrat, das eine siebte Hauptfläche, auf der die vierte Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine achte Hauptfläche aufweist, die der siebten Hauptfläche gegenüberliegt; und ein viertes Isolationselement, das zwischen der achten Hauptfläche des vierten Substrats und dem vierten Kühlkörper angeordnet ist, und wobei der vierte Kühlkörper über das vierte Isolationselement mit der achten Hauptfläche des vierten Substrats thermisch verbunden ist.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Elektronikkomponente eine fünfte Komponente umfasst, wobei der Stromrichter ferner aufweist: ein fünftes Substrat, das eine neunte Hauptfläche, auf der die fünfte Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und eine zehnte Hauptfläche aufweist, die der neunten Hauptfläche gegenüberliegt; und ein fünftes Isolationselement, das zwischen der zehnten Hauptfläche des fünften Substrats und dem fünften Kühlkörper angeordnet ist, und wobei der fünfte Kühlkörper über das fünfte Isolationselement mit der zehnten Hauptfläche des fünften Substrats thermisch verbunden ist.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, der ferner ein Dichtungselement aufweist, das einen Raum ausfüllt, der von dem ersten Kühlkörper, dem zweiten Kühlkörper, dem dritten Kühlkörper, dem vierten Kühlkörper und dem fünften Kühlkörper umgeben ist.
Stromrichter nach Anspruch 12, wobei das Dichtungselement einen spezifischen Durchgangswiderstand größer oder gleich 1 × 10¹⁰ Ω·m aufweist.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Elektronikkomponente eine sechste Komponente umfasst, wobei der Stromrichter ferner ein sechstes Substrat aufweist, auf dem die sechste Komponente der Elektronikkomponente montiert ist, und wobei die Heizleistung der sechsten Komponente jeweils kleiner ist als die Heizleistung der ersten Komponente, der zweiten Komponente und der dritten Komponente.
Stromrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, der ferner ein Strompfadelement aufweist, wobei der erste Kühlkörper, der zweite Kühlkörper und der dritte Kühlkörper insgesamt oder Teile davon einen ersten Erregungspfad bilden, und wobei das Strompfadelement einen zweiten Erregungspfad bildet, der elektrisch parallel zu dem ersten Erregungspfad geschaltet ist.
Stromrichter nach Anspruch 15, wobei der elektrische Widerstand des zweiten Erregungspfades kleiner ist als der elektrische Widerstand des ersten Erregungspfades.
Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters, das umfasst: einen Bereitstellungsschritt zur Bereitstellung einer Elektronikkomponente, die eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine dritte Komponente umfasst, eines ersten Substrats, eines zweiten Substrats und eines dritten Substrats, und eines ersten Kühlkörpers, eines zweiten Kühlkörpers und eines dritten Kühlkörpers; einen Montageschritt zum Montieren der ersten Komponente der Elektronikkomponente auf einer ersten Hauptfläche des ersten Substrats, zum thermischen Verbinden des ersten Kühlkörpers mit einer zweiten Hauptfläche, die der ersten Hauptfläche des ersten Substrats gegenüberliegt, zum Montieren der zweite Komponente der Elektronikkomponente auf einer dritten Hauptfläche des zweiten Substrats, zum thermischen Verbinden des zweiten Kühlkörpers mit einer vierten Hauptfläche, die der dritten Hauptfläche des zweiten Substrats gegenüberliegt, zum Montieren der dritten Komponente der Elektronikkomponente auf einer fünften Hauptfläche des dritten Substrats, zum thermischen Verbinden des dritten Kühlkörpers mit einer sechsten Hauptfläche, die der fünften Hauptfläche des dritten Substrats gegenüberliegt, und zum elektrischen Verbinden des ersten Substrats, des zweiten Substrats und des dritten Substrats; und einen Verbindungsschritt zum Anordnen sowohl des zweiten Kühlkörpers als auch des dritten Kühlkörpers so, dass sich der zweite Kühlkörper und der dritte Kühlkörper in der Richtung von der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats zur ersten Hauptfläche erstrecken.
Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters nach Anspruch 17, wobei in dem Verbindungsschritt der zweite Kühlkörper und der dritte Kühlkörper mit dem ersten Kühlkörper thermisch verbunden werden.
Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters nach Anspruch 17 oder 18, bei dem in dem Montageschritt sowohl die zweite Komponente als auch die dritte Komponente in einer in dem zweiten Substrat bzw. dritten Substrat vorgesehenen Nut befestigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei in dem Bereitstellungsschritt eine vierte Komponente und eine fünfte Komponente, die von der Elektronikkomponente umfasst werden, ein viertes Substrat und ein fünftes Substrat sowie ein vierter Kühlkörper und ein fünfter Kühlkörper bereitgestellt werden, wobei in dem Montageschritt die vierte Komponente der Elektronikkomponente auf einer siebten Hauptfläche des vierten Substrats montiert wird, der vierte Kühlkörper thermisch mit einer achten Hauptfläche verbunden wird, die der siebten Hauptfläche des vierten Substrats gegenüberliegt, die fünfte Komponente der Elektronikkomponente auf einer neunten Hauptfläche des fünften Substrats montiert wird, der fünfte Kühlkörper thermisch mit einer zehnten Hauptfläche verbunden wird, die der neunten Hauptfläche des fünften Substrats gegenüberliegt, und das erste Substrat, das zweite Substrat, das dritte Substrat, das vierte Substrat und das fünfte Substrat elektrisch verbunden werden, und wobei in dem Verbindungsschritt der vierte Kühlkörper und der fünfte Kühlkörper jeweils so angeordnet werden, dass sie sich in der Richtung von der zweiten Hauptfläche des ersten Substrats zu der ersten Hauptfläche erstrecken, und ein Raum, der von dem ersten Kühlkörper, dem zweiten Kühlkörper, dem dritten Kühlkörper, dem vierten Kühlkörper und dem fünften Kühlkörper umgeben ist, mit einem Dichtungselement gefüllt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Stromrichters nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei in dem Bereitstellungsschritt eine sechste Komponente, die von der Elektronikkomponente umfasst wird, und ein sechstes Substrat bereitgestellt werden, und wobei in dem Verbindungsschritt das sechste Substrat an dem zweiten Kühlkörper und dem dritten Kühlkörper befestigt wird.