DE20320643U1

DE20320643U1 - Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug

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Publication number: DE20320643U1
Application number: DE20320643U
Authority: DE
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2013-04-25

Abstract

Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, aufweisend:
ein Gehäuse (4);
eine zylindrische Motorsektion (2), welche in dem Gehäuse (4) aufgenommen ist; und
eine an dem Gehäuse befestigte Umrichterschaltungssektion (5) zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und zum Zuführen der umgewandelten Dreiphasenwechselstromleistung zu der Motorsektion (2);
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umrichterschaltungssektion (5) aufweist:
Leistungsschaltelemente (6), welche jeweilige Zweige einer Dreiphasenumrichterschaltung bilden;
ein zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbundener Glättungskondensator (7);
eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente (6) und
eine Verdrahtungssektion (8) zum Verbinden der Leistungsschaltelemente (6), des Glättungskondensators (7) und der Steuerschaltung,
wobei die Verdrahtungssektion eine integrierte Stromschienenplatte (81) aufweist, welche zahlreiche in einem Gießharzplattenabschnitt (83) integral ausgeformte Stromschienen enthält, um eine gegenseitige elektrische Isolierung sicherzustellen, und wobei die integrierte Stromschienenplatte (81) an der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) via den Gießharzplattenabschnitt (83) befestigt ist,...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug und betrifft insbesondere die Verbesserung seiner Umrichtersektion.
Beschreibung des Stands der Technik
Um ein Klimatisierungssystem in Betrieb zu halten, wenn ein Verbrennungsmotor während eines kurzen Zeitraums vorübergehend gestoppt wird (z.B. während einem sogenannten "Leerlaufstopp"-Betrieb), ist herkömmlich bekannt, daß ein motorbetriebener Kompressor vorzugsweise für ein Kühlkreislaufsystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird. Überdies ist herkömmlich bekannt, daß eine Motorsektion des motorbetriebenen Kompressors durch ein Niederdruckkühlmittel gekühlt wird.
Des weiteren gibt es einen herkömmlichen motorbetriebenen Kompressor, auf welchem eine Umrichtersektion montiert ist, welche bereits für Kraftfahrzeuge erhältlich ist. Die Umrichtersektion ist ausgerüstet, um einen Wechselstrommotor unter Zufuhr einer Gleichstromleistung anzutreiben. Dieser herkömmliche motorbetriebene Kompressor mit integriertem Umrichter enthält insbesondere eine Motorsektion und eine Kompressorsektion, welche in einer Axialrichtung verbunden sind. Eine Umrichtersektion ist an einer Endoberfläche der Motorsektion gegenüberliegend der Kompressorsektion befestigt. Die Umrichtersektion enthält Dreiphasenumrichtermodule zur Umwandlung von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und zum Zuführen der umgewandelten Wechselstromleistung an die Motorsektion, einen Glättungskondensator zum Unterdrücken von Gleichstromspitzen der Dreiphasenumrichtermodule, eine Leiterplatine, auf welcher eine integrierte Steuerschaltung zur Zwischensteuerung von Schaltelementen der Dreiphasenumrichtermodule und ebenfalls eine integrierte Leistungsquellenschaltung montiert ist, sowie ein Kühlkörper an der Unterseite der integrierten Dreiphasenumrichterschaltung befestigt ist.
Entsprechend dem oben beschriebenen herkömmlichen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, sind die Motorsektion und die Kompressorsektion jedoch in Axialrichtung angeordnet. Die Axiallänge der Vorrichtung neigt dazu, lang zu werden. Es ist daher schwierig, den herkömmlichen Riemenbetriebenen Kompressor durch den oben beschriebenen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter zu ersetzen. Mit anderen Worten ist es notwendig, die Gestaltung verschiedener Vorrichtungen, welche in dem Verbrennungsmotorraum angeordnet werden sollen, zu ändern, wenn der oben beschriebene motorbetriebene Kompressor mit integriertem Umrichter in den Verbrennungsmotorraum eingebaut wird. Die Verfahren und Kosten erhöhen sich dadurch.
Ferner neigt die verfügbare Kapazität bzw. das Volumen des Verbrennungsmotorraums für die mit dem Verbrennungsmotor assoziierten Vorrichtungen abzunehmen. Der motorbetriebene Kompressor mit integriertem Umrichter muß verkleinert und das Gewicht verringert werden.
Ferner benötigen die Dreiphasenumrichtermodule der Umrichtersektion definitiv ein geeignetes Kühlsystem. Es war jedoch schwierig die Umrichtersektion zu kühlen, wenn diese benachbart zu der Motorsektion angeordnet ist. Entsprechend dem herkömmlichen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter ist insbesondere ein Kühllüfter an einem Rotor befestigt, um die Kühlluft verschiedenen Teilen der Motorsektion zuzuführen. Alternativ wird die Motorsektion durch ein Niederdruckkühlmittel gekühlt. Es ist jedoch nicht einfach die Kühlluft oder das Niederdruckkühlmittel effektiv in Richtung der Umrichtersektion in Axialrichtung über eine verzweigte oder gebogene Strecke bzw. Strömungskanal zu führen oder einzuleiten.
Um die obigen Probleme zu lösen, ist es möglich, die Umrichtersektion auf einem Gehäuse, insbesondere auf einer Außenoberfläche der zylindrischen Wand der Motorsektion vorzusehen. In diesem Fall ist es jedoch notwendig sämtliche der Schaltungskomponenten auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand der Motorsektion anzuordnen. Die Schaltungskomponenten enthalten die Leistungsschaltelemente, den Glättungskondensator und die Steuerschaltung, welche die Dreiphasenschaltung bilden, als auch zahlreiche Leistungs- und Steuerverdrahtungen. Dies erhöht zwangsläufig die Umfangs- und Axialgröße der Vorrichtung. Die Verdrahtungsarbeit wird dadurch komplizierter. Die Zunahme der Leitungs- bzw. Verdrahtungslänge führt zur Zunahme der Verdrahtungsinduktanz und des Verdrahtungswiderstands.
Die oben beschriebenen Probleme sind nicht auf motorbetriebene Kompressoren mit integriertem Umrichter beschränkt und sind ebenso allen Motoren mit integriertem Umrichter für Kraftfahrzeuge inhärent. Die Verkleinerung der Umrichtersektion ist daher für Motoren mit integriertem Umrichter für Kraftfahrzeuge erforderlich. Zusätzlich zur Verkleinerung ist insbesondere das Sicherstellen von Anti-Schwingungseigenschaften für Motoren mit integriertem Umrichter für Kraftfahrzeuge außerordentlich wichtig. Die Verdrahtung der Umrichtersektion ist z.B. definitiv erforderlich, um einen adäquaten Spalt sicherzustellen, um im Falle eines Autounfalls keine elektrischen Kurzschlußprobleme zu verursachen. In Bezug darauf gibt es eine Begrenzung bei dem Erzielen einer hohen Verdrahtungsdichte, d.h. bei dem Erzielen der Verkleinerung der Umrichtersektion.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, weist die vorliegende Erfindung die Aufgabe auf, einen Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vorzu sehen, welcher in der Lage ist, Anti-Schwingungseigenschaften sicherzustellen, und die Verkleinerung der Umrichtersektion zu erzielen.
Um die obigen und andere in Beziehung stehenden Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen ersten Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vor, welcher ein Gehäuse, eine zylindrische Motorsektion, der in dem Gehäuse untergebracht ist, und eine Umrichterschaltungssektion, die an dem Gehäuse befestigt ist, zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und der Bereitstellung der umgewandelten Wechselstromleistung an die Motorsektion aufweist, wobei die Umrichterschaltungssektion Leistungsschaltelemente, welche jeweilige Zweige der Dreiphasenumrichterschaltung bilden, einen Glättungskondensator, der zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbunden ist, eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistugsschaltelemente, und eine Verdrahtungssektion zum Verbinden der Leistungsschaltelemente des Glättungskondensators und der Steuerschaltung aufweist. Entsprechend dem ersten Motor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, enthält die Verdrahtungssektion eine integrierte Stromschienenplatte, die zahlreiche Stromschienen enthält, welche integral in einem Gießharzplattenabschnitt ausgeformt sind, um eine gegenseitige elektrische Isolierung sicherzustellen. Die integrierte Stromschienenplatte ist an einer Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses über den Gießharzplattenabschnitt befestigt. Des weiteren sind distale Enden der Stromschienen, welche von dem Gießharzplattenabschnitt hervorstehen, mit jeweiligen Elektrodenanschlüssen der Leistungsschaltelemente, Anschlüssen des Glättungskondensators, und vorbestimmten Verbindungsabschnitten der Steuerschaltung verbunden. Darüber hinaus ist die integrierte Stromschienenplatte an einer äußeren Radialseite der Leistungsschaltelemente angebracht und direkt oder über eine Kühlplatte auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt. Die integrierte Stromschienenplatte erstreckt sich in einer Tangentialrichtung der Motorsektion, wobei ein vorbestimmter radialer Spalt dazwischen eingehalten wird.
Entsprechend dem ersten Motor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, sind verschiedene Schaltungskomponenten miteinander über die integrierte Stromschienenplatte verbunden, welche als Verdrahtungssektion dient. Die Schaltungskomponenten enthalten z.B. die Leistungsschaltelemente, den auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigten Glättungskondensator, die auf einer Leiterplatine montierte Steuerschaltung, und externe Verbinderabschnitte zum Verbinden der internen Komponenten mit einer externen Gleichstromleistungsquelle, einer externen Steuervorrichtung und der Motorsektion.
Die integrierte Stromschienenplatte enthält vorzugsweise zahlreiche Stromschienen, welche in einer zweistufigen- oder doppellagigen Struktur angeordnet sind, um einen effektiven überkreuzenden Verdrahtungsaufbau zu erzielen. Die Stromschienen sind integral in dem Gießharzplattenabschnitt ausgeformt, um die elektrische Isolierung zwischen ihnen oder gegen externe Glieder sicherzustellen. Die integrierte Stromschienenplatte ist an der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses über dem Gießharzplattenabschnitt befestigt.
Die integrierte Stromschienenplatte ist über (d.h. an der radialen Aussenseite) den Leistungsschaltelementen angeordnet, welche direkt oder über die Kühlplatte (z.B. Kühlkörperplatte) auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt sind, um die Leistungsschaltelemente zu bedecken.
Die Leistungsschaltelemente sind vorzugsweise unabhängige Schaltelemente, welche die Dreiphasenumrichterschaltung bilden, oder können aus integrierten Schaltungsmodulen, welche eine Vielzahl von Schaltelementen oder sämtliche (Schaltelemente) als Hybridpaket (hybrid package) oder als monolithische integrierte Schaltung (monolithic integrated circuit) integrieren, gebildet sein. In der Dreiphasenumrichterschaltung kann eine Flywheel-Diode als Schaltelement vom Typ mit zwei Anschlüssen betrachtet werden und ein Transistor kann als Schaltelement vom Typ mit drei Anschlüssen betrachtet werden.
Der oben beschriebene Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug bringt die folgenden Funktionen und Effekte mit sich.
Zuallererst dient die Stromschienenplatte der vorliegenden Erfindung als intensives oder konzentriertes Verdrahtungsmittel zum gegenseitigen Verbinden der oben beschriebenen Bestandteile der Umrichtersektion. Die Gesamtzahl der erforderlichen Komponenten kann verringert werden. Die Verdrahtungsarbeit kann vereinfacht werden. Das hochdichte und Hochstrom-Verdrahtungssystem ist zusammen bzw. auf einmal realisiert. Speziell die Verdrahtung (der Komponenten) dieser Erfindung stellt eine ausreichende elektrische Isolierung zwischen jeweiligen Stromschienen sicher und ist vom Einfluß der Verformung der Stromschienen, welche durch Schwingungen des Fahrzeugs verursacht werden kann, frei bzw. befreit. Der Spalt zwischen benachbarten Stromschienen kann deutlich verringert werden.
Des weiteren kann die integrierte Stromschienenplatte mit den Leistungsschaltelementen überschneidend und oberhalb diesen angeordnet sein (um eine zweistufige- oder doppellagige Struktur zu bilden). Diese Anordnung ist zur Verringerung der Verdrahtungslänge bzw. des Abstands als auch der Verdrahtungsimpedanz wirksam. Die Radialgröße der Umrichtersektion kann verringert werden. Dies trägt zur Verkleinerung der Umrichtersektion bei.
Überdies ist die Gleichstromleistungsquellenstromschiene (d.h. Hoch-Gleichstromleistungsquellenstromschiene, Erdungsstromschiene) oberhalb den Leistungsschaltelementen angeordnet und kann das von den Leistungsschaltelementen emitierte Hochfrequenzschaltrauschen adäquat abschirmen.
Es besteht überdies keine Notwendigkeit die Verdrahtungsanordnung zu ändern, wenn der Umrichtersektion zur Reparatur zerlegt ist.
Überdies ist die integrierte Stromschienenplatte verglichen mit individuellen Stromschienen schwer und starr. Die integrierte Stromschienenplatte kann an dem Ge häuse über zahlreiche Verbindungsabschnitte befestigt werden. Dies verbessert die Haltbarkeit der Verdrahtung der Umrichtersektion gegen Schwingungen oder Stöße deutlich. Die natürliche mechanische Resonanz der integrierten Stromschienenplatte ist verglichen mit der (Resonanz) der jeweiligen Stromschienen besonders klein. Es ist möglich die Haltbarkeit der Umrichtersektion gegen Schwingungen einer Fahrzeugkarosserie oder einer Rotationsmaschine (wie z.B. einem Kompressor), welche durch eine Motorsektion angetrieben wird, deutlich zu verbessern. Mit anderen Worten kann die integrierte Stromschienenplatte wirksam verhindern, daß die Verbindungsabschnitte der jeweiligen Stromschienen aufgrund des mechanischen Resonanzphänomens Verluste aufweisen.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist die integrierte Stromschienenplatte zwischen den Leistungsschaltelementen, welche direkt oder über die Kühlplatte auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt sind, und einer Leiterplatine, welche an der äußeren Radialseite der Leistungsschaltelemente angeordnet ist und sich in einer Tangentialrichtung der Motorsektion erstreckt, angeordnet, um die Steuerschaltung aufzunehmen bzw. zu rüsten. Die integrierte Stromschienenplatte ist im wesentlichen zu der Leiterplatine parallel und überlappt mit den Leistungsschaltelementen und der Leiterplatine, wobei vorbestimmte radiale Spalte dazwischen eingehalten werden.
Entsprechend dieser Anordnung ist die Steuerschaltung auf der Leiterplatine unabhängig von der integrierten Stromschienenplatte montiert. Diese Anordnung ist dahingehend vorteilhaft, daß die Niederstromkomponenten sicher von den Hochstromkomponenten getrennt werden können. Insbesondere besteht die Steuerschaltung aus zahlreichen Schaltungselementen, einschließlich einem Mikrocomputer, der mit einem sehr geringen oder schwachen Strom zur intermittierenden Steuerung der Leistungsschaltelemente der Dreiphasenumrichterschaltung betrieben werden kann. Andererseits wird die integrierte Stromschienenplatte für die Hochstromverdrahtung verwendet. Die Leiterplatine ist parallel zu der integrierten Stromschienenplatte angeordnet. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Größe und das Gewicht der integrierten Stromschienen platte zu verringern, da die integrierte Stromschienenplatte ausschließlich für Hochstromkomponenten verwendet werden kann. Des weiteren bilden die Leiterplatine, die integrierte Stromschienenplatte und die Leistungsschaltelemente eine dreistufige- oder dreilagige Struktur. Diese Anordnung ist wirksam, um die Verdrahtungslänge bzw. den Abstand zu verringern. Die radiale Größe der Umrichtersektion kann verringert werden. Darüber hinaus können distale Enden jeweiliger Stromschienen, welche von der integrierten Stromschienenplatte hervorstehen, leicht senkrecht gebogen werden und in Anschlußlöcher der Leiterplatine eingefügt werden. Die elektrische Verbindung, d.h. eine vertikale Verdrahtung zwischen den Leistungsschaltelementen und der Leiterplatine kann leicht durch die Stromschienen der integrierten Stromschienenplatte realisiert werden.
Als eine modifizierte Ausführungsform ist es möglich die Leiterplatine auf eine gegenüberliegende Oberfläche der integrierten Stromschienenplatte zu kleben, auf welcher keine Leistungsschaltelemente vorgesehen sind. In diesem Fall ist es vorzuziehen, daß die Anschlüsse der elektrischen Komponenten, welche von einer anderen Hauptoberfläche der Leiterplatine, gegenüberliegend einer Montagebasisoberfläche hervorstehen, in einem Loch oder einer Öffnung untergebracht sind, welche in dem Gießharzplattenabschnitt der integrierten Stromschienenplatte ausgebildet ist. Dies ist zur Realisierung der Verkleinerungen der Umrichtersektion wirksam. Des weiteren kann die Leiterplatine weggelassen werden, falls die Schaltungskomponenten der Steuerschaltung direkt auf der Hauptoberfläche der integrierten Stromschienenplatte montiert sind. In diesem Fall ist es vorzuziehen, ein Kupferfolienätzmuster auf der Oberfläche der integrierten Stromschienenplatte als Verdrahtungsschicht der Steuerschaltung auszubilden.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist der Gießharzplattenabschnitt der integrierten Stromschienenplatte mit einem äußeren Rahmenabschnitt integral harzausgeformt. Der äußere Rahmenabschnitt ist an der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt, um die Leistungsschaltelemente und die Leiterplatine zu umgeben, und der Gießharzplattenabschnitt erstreckt sich in Tangentialrichtung der Motorsektion von einer Innenoberfläche des äußeren Rahmenabschnitts.
Entsprechend dieser Anordnung, kann die integrierte Stromschienenplatte leicht an dem Gehäuse befestigt werden. Die mechanische Festigkeit oder Steifigkeit der integrierten Stromschienenplatte kann leicht verbessert werden. Die Anti-Schwingungseigenschaften der Stromschienen können verbessert werden. Es ist ebenso möglich zu verhindern, daß die Stromschienen Verluste aufweisen. Die Zuverlässigkeit der Verbindungsabschnitte der jeweiligen Stromschienen kann sicher aufrechterhalten werden.
Des weiteren umgibt der äußere Rahmenabschnitt die gesamte Peripherie der Leistungsschaltelemente und der Leiterplatine und weist die Fähigkeit auf diese zu schützen. Das Gehäuse erfordert entsprechend keinen äußeren Metallrahmen. Das Gewicht der Umrichtersektion kann verringert werden.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein äußerer Peripherabschnitt der Leiterplatine mit einer abgestuften Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts verbunden, welcher niedriger als eine obere Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts angeordnet ist und ein Innenraum des äußeren Rahmenabschnitts ist durch eine Deckplatte geschlossen, welche an der oberen Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts befestigt ist. Die Leiterplatine kann leicht eingebaut werden. Die Arbeit des Anordnens oder Justierens der Anschlußlöcher der Leiterplatine zu korrespondierenden Stromschienenanschlüssen, welche von der integrierten Stromschienenplatte hervorstehen, kann genau durchgeführt werden.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine mittlere Trägerwelle, die integral mit den Gießharzplattenabschnitt oder mit dem äußeren Rahmenabschnitt ausgebildet ist, mit einem mittleren Teil der Leiterplatine Kontakt bildet. Die mittlere Trägerwelle unterdrückt Schwingungen der Leiterplatine. Die Antischwingungseigenschaften der Leiterplatine können weiter verbessert werden. Alternativ dazu ist es möglich, eine unterschiedliche mittlere Trägerwelle vorzusehen, welche sich von dem mittleren Teil der integrierten Stromschienenplatte nach unten in Richtung der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses erstreckt, während eine äußere Peripherie der integrierten Stromschienenplatte durch das äußere Rahmenabschnitt getragen wird. Diese Anordnung verbessert die mechanische Festigkeit oder Steifigkeit der integrierten Stromschienenplatte.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht eine Erdungsschiene, welche als Niedergleichstromleitung der Umrichterschaltungssektion dient, von dem Gießharzplattenabschnitt oder von dem äußeren Rahmenabschnitt hervor und ist auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt. Die Erdungsschiene dieser Anordnung bringt den Effekt bzw. Die Wirkung der Kühlung, Erdung und der elektromagnetischen Abschirmung mit sich. Die Verdrahtungsimpedanz an der Erdungsleitung der Umrichtersektion wird klein. Der Verlust und die Wärmeerzeugung können verringert werden. Dadurch, daß sich die Erdungsstromschiene weit in den ungenutzten Raum der integrierten Stromschienenplatte erstreckt, ist es möglich, das von den Leistungsschaltelementen emitierte elektromagnetische Strahlungsrauschen wirksam abzuschirmen. Des weiteren kann die weit ausgebreitete Erdungsschiene verwendet werden, um die von den Leistungsschaltelementen oder von dem Glättungskondensator erzeugte Wärme effizient an das Gehäuse abzugeben.
Es ist möglich eine Leistungsquellenstromschiene vorzusehen, die als eine Hoch-Gleichstromleitung der Umrichterschaltungssektion dient, die von dem Gießharzplattenabschnitt oder von dem äußeren Rahmenabschnitt hervorsteht und auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses über ein Isolierblech befestigt ist. Die Leistungsquellenstromschiene dieser Anordnung bringt den Effekt der Kühlung mit sich und erhöht die Kapazität des Glättungskondensators. Eine erforderliche Kapazität des Glättungskondensators kann mit einer vereinfachten Anordnung einfach verringert werden. Des weiteren kann die Leistungsquellenstromschiene verwendet werden, um die von den Leistungsschaltelementen oder von dem Glättungskondensator erzeugte Wärme effizient an das Gehäuse abzugeben.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, steht eine Erdungsschiene, welche mit einem Erdungsleiter der Leiterplatine verbunden ist, der Teil der Umrichterschaltungssektion bildet, von dem Gießharzplattenabschnitt oder dem äußeren Rahmenabschnitt hervor und ist an der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt. Die Erdungsschiene dieser Anordnung bringt den Effekt der Kühlung, Erdung und der elektromagnetischen Abschirmung mit sich. Die Leiterplatine wir wirksam gekühlt. Der Temperaturanstieg der Steuerschaltung, einschließlich einem Mikrokomputer und einer integrierten Leistungsquellenschaltung, welche auf der Leiterplatine montiert sind, kann wirksam unterdrückt werden. Die Verdrahtungsimpedanz der Erdungsschiene kann verringert werden. Das von der Leiterplatine an das Äußere emitierte oder das von dem Äußeren an die Leiterplatine übertragene elektromagnetische Rauschen kann wirksam abgeschirmt werden. Der Verlust und die Wärmeerzeugung können verringert werden.
Es ist vorzuziehen, daß die Erdungsschiene mit einer elektromagnetischen Abschirmungsleitung verbunden ist, welche die Leistungsquellenleitung bedeckt, die der Schaltung der Leiterplatine elektrische Leistung bereitstellt oder mit der Leistungsquellenleitung parallel verbunden ist. Dies ist wirksam, um das elektromagnetische Strahlungsrauschen abzuschirmen oder die in der Leistungsquellenleitung auftretende Hochfrequenzrauschspannung zu unterdrücken. Des weiteren ist es vorzuziehen, daß der oben beschriebene Erdungsleiter aus vielen Gründen so breit bzw. flächendeckend wie möglich auf der Leiterplatine ausgebildet ist. Es ist ebenfalls vorzuziehen, daß die Kontaktoberfläche zwischen der Erdungsschiene und dem Erdungsverdrahtungsleiter auf der Leiterplatine so groß wie möglich ausgebildet ist.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind externe Leistungsquellenanschlüsse, welche mit der Leistungsquellenstromschiene, welche als die Hoch-Gleichstromleitung der Umrichterschaltungssektion dient, integral ausgebildet oder verbunden, mit externen Leistungsquellenkabeln verbunden, und ein Leistungsverbinderabschnitt ist integral mit dem äußeren Rahmenabschnitt ausgebildet, um die externen Leistungsquellenanschlüsse zu umgeben. Der Leistungsverbinderab schnitt (d.h. ein erweiterter äußerer Rahmenabschnitt, welcher die externen Leistungsquellenanschlüsse der Motorsektion umgibt oder schützt) ist integral mit der integrierten Stromschienenplatte und dem äußeren Rahmenabschnitt ausgebildet. Die Gesamtzahl der Teile kann verringert werden. Die externen Leistungsquellenanschlüsse können geeigneterweise geschützt werden.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind externe Kommunikationsanschlüsse, welche als Kommunikationsübertragungsleitungen dienen, welche zwischen der Steuerschaltung und einer externen Vorrichtung intervenieren, mit externen Kommunikationskabeln verbunden und ein Kommunikationsverbinderabschnitt ist integral mit dem äußeren Rahmenabschnitt ausgebildet, um die externen Kommunikationsanschlüsse zu umgeben. Der Kommunikationsverbinderabschnitt ist ein Rahmenabschnitt, welcher mit der integrieren Stromschienenplatte und dem äußeren Rahmenabschnit integral ausgebildet ist, um die externen Kommunikationsanschlüsse zu umgeben und zu schützen. Die Gesamtzahl der Teile kann verringert werden. Die externen Kommunikationsanschlüsse können geeigneterweise geschützt werden.
Die oben beschriebene integrierte Stromschienenplatte kann leicht hergestellt werden. Das Stromschienenmuster wird z.B. zuerst durch Preßausformung einer Leiterplatte entsprechend einer Technologie, welche einer Führungsrahmentechnik zur Herstellung integrierter Schaltungen ähnlich ist, ausgebildet. Das Stromschienenmuster wird anschließend mit einem Harz durch Harzausformung oder durch Einfügeausformung integriert. Anschließend werden Verbindungsschienen (d.h. Verbindungsabschnitte) des Stromschienenmusters geschnitten oder entfernt, um zahlreiche Stromschienen verbleiben zu lassen.
Die vorliegende Erfindung sieht einen zweiten Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vor, welche ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse untergebrachte zylindrischen Motorsektion, und eine an dem Gehäuse befestigte Umrichterschaltungssektion zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromlei stung und der Bereitstellung der umgewandelten Wechselstromleistung an die Motorsektion aufweist, wobei die Umrichterschaltungssektion Leistungsschaltelemente, die jeweilige Zweige einer Dreiphasenumrichterschaltung bilden, ein zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbundener Glättungskondensator, eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente, und eine Vielzahl von Stromschienen, welche eine Verdrahtung zum Verbinden der Leistungsschaltelemente, des Glättungskondensators und der Steuerschaltung bilden, aufweist. Entsprechend dem zweiten Motor mit integriertem Motor der vorliegenden Erfindung, sind die Leistungsschaltelemente und der Glättungskondensator direkt oder über eine Kühlplatte auf einer Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt. Schaltungskomponenten, welche die Steuerschaltung bilden, sind auf einer Leiterplatine montiert, welche an einer radialen äußeren Seite der Leistungsschaltelemente angeordnet ist, wobei die Stromschienen zwischen der Leiterplatine und den Leistungsschaltelementen intervenieren, und die Leistungsschaltelemente mit der Leiterplatine über die Stromschienen verbunden sind.
Der zweite Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält eine von dem oben beschriebenen ersten Motor mit integriertem Umrichter abweichende Ausführungsform, dahingehend, daß der Gießharzplattenabschnitt von der integrierten Stromschienenplatte weggelassen wird.
Entsprechend dem zweiten Motor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, kann das Gehäuse als ein Kühlkörper zur Kühlung der Leistungsschaltelemente und des Glättungskondensators dienen, welche während dem Betrieb Wärme erzeugen, da diese Schaltungskomponenten auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt sind. Die Hochstrom-Stromschienen befinden sich über den Leistungsschaltelementen und überlappen mit diesen, um eine zweistufige- oder zweilagige Struktur zu bilden. Die Verdrahtungslänge der Stromschienen kann verkürzt werden. Die Stromschienen können als elektromagnetische Abschirmung der Leistungsschaltelemente dienen. Des weiteren ist die Leiterplatine über den Stromschienen angeordnet und überlappt sich mit diesen. Der für die Umrichterschaltung erforderliche Raum kann verringert werden. In diesem Fall ist eine vertikale Verdrahtung, welche von der Leiterplatine zu den Leistungsschaltelementen führt, erforderlich. Die zwischen ihnen befindlichen Stromschienen können solch eine Verdrahtung leicht vorsehen.
Die vorliegende Erfindung sieht einen dritten Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vor, welcher ein Gehäuse, eine zylindrische Motorsektion, welche in dem Gehäuse untergebracht ist, und eine Umrichterschaltungssektion, welche an dem Gehäuse befestigt ist, um Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung umzuwandeln und die umgewandelte Wechselstromleistung an die Motorsektion bereitzustellen, aufweist, wobei die Umrichterschaltungssektion Leistungsschaltelemente, welche jeweilige Zweige einer Dreiphasenumrichterschaltung bilden, einen zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbundenen Glättungskondensator, eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente, und eine Vielzahl von Stromschienen, welche eine Verdrahtung für das Verbinden der Leistungsschaltelemente, des Glättungskondensators und der Steuerschaltung bilden, aufweist. Entsprechend dem dritten Motor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, ist der Umrichterschaltungsabschnitt in einem geschlossenen Raum untergebracht, welcher durch einen an einer Außenoberfläche einer zylindrischen Wand des Gehäuses befestigten äußeren Rahmenabschnitt, eine auf einer oberen Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts befestigte Deckplatte, und der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses definiert ist, und der äußere Rahmenabschnitt umgibt die Anschlüsse der Motorsektion, welche sich aus der zylindrischen Wand des Gehäuses heraus erstrecken.
Entsprechend dem dritten Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung, ist ein Unterbringungs- bzw. Aufnahmegehäuse durch die Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses, den äußeren Rahmenabschnitt, welcher auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt ist, und die Deckplatte, welche auf dem äußeren Rahmenabschnitt befestigt ist, definiert. Die Hauptleitungen der Motorsektion stoßen in den äußeren Rahmenabschnitt vor. Die Verbindung zwischen den Hauptleitungen und der Umrichtersektion wird einfach. Die Hauptleitungen und ihre Verbindungsabschnitte sind durch den äußeren Rahmenabschnitt geschützt. Durch Füllen des geschlossenen Raums mit einem Harz oder einem Gel, kann die elektrische Isolierung und die Feuchtebeständigkeit der Verdrahtung weiter verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung sieht einen vierten Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vor, welcher ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse untergebrachte zylindrische Motorsektion, und eine Umrichterschaltungssektion, welche an dem Gehäuse befestigt ist, um Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung umzuwandeln und die umgewandelte Wechselstromleistung der Motorsektion bereitzustellen, aufweist, wobei die Umrichterschaltungssektion Leistungsschaltelemente, welche jeweilige Zweige der Dreiphasenumrichterschaltung bilden, einen zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbundener Glättungskondensator, eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente, und eine Vielzahl von Stromschienen, welche eine Verdrahtung zum Verbinden der Leistungsschaltelemente, des Glättungskondensators und der Steuerschaltung bilden, aufweist. Entsprechend dem vierten Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung, ist die Umrichterschaltung in einem geschlossenen Raum untergebracht, welcher durch einen äußeren Rahmenabschnitt, welcher auf einer Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt ist, einer auf einer oberen Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts befestigten Deckplatte, und einer Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses definiert ist, und der geschlossene Raum zur Unterbringung der Umrichterschaltungssektion mit einem Harz gefüllt ist.
Entsprechend dem vierten Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung, ist ein Gehäuse zur Unterbringung der Umrichtersektion durch den äußeren Rahmenabschnitt, welches auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt ist, der Deckplatte, welche auf der oberen Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts befestigt ist, und der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses definiert. Diese Anordnung verbessert die elektrische Isolierung, Feuchtebeständigkeit, und Anti-Schwingungseigenschaften der Verdrahtung und ihrer Verbindungsabschnitte. Hinsichtlich des in den geschlossenen Raum zu füllenden Harzes, kann ein weiches, gelartiges Harz oder ein gehärtetes Harz verwendet werden.
Des weiteren weist die vorliegende Erfindung ein Ziel auf, einen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, welcher eine vereinfachte Kühlanordnung für einen Umrichtersektion aufweist und in der Lage ist die Umrichtersektion wirksam zu kühlen und eine kompakte axiale Größe aufweist, welche bei dem Einbau in einen engen und begrenzten Raum des Kraftfahrzeugverbrennungsmotorraums vorteilhaft ist.
Um das obige und andere in Beziehung stehende Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen ersten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vor, welcher eine Kompressorsektion, die Teil einer Kühlkreislaufvorrichtung bildet, eine Motorsektion, die mit der Kompressorsektion integral verbunden ist, um die Kompressorsektion anzutreiben, ein Gehäuse zur Unterbringung der Kompressorsektion und der Motorsektion, und eine Umrichterschaltungssektion aufweist, welche eine vorbestimmte Anzahl von Leistungsschaltelementen zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und die Bereitstellung der umgewandelten Wechselstromleistung an die Motorsektion aufweist. Entsprechend dem ersten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, wird die Motorsektion durch ein Niederdruckkühlmittel gekühlt, und die Leistungsschaltelemente werden durch einzelne bzw. separate Transistoren gebildet, von denen ein jeder eine Seitenoberfläche aufweist, von welcher Elektrodenanschlüsse hervorstehen, und eine untere Oberfläche, die direkt auf einer Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses an einem die Motorsektion umgebenden Teil angeordnet ist.
Die einzelnen Transistoren der vorliegenden Erfindung sind unabhängige Lei- stungstransistorelemente, wobei jeder einen mit einem Harz überzogenen Halbleiterchip enthält, der in Plattenform aufgebaut ist. Der Halbleiterchip enthält z.B. einen IGBT (d.h. insulated gate bipolar transistor = Bipolartransistor mit isoliertem Gate) oder einen MOST (d.h. metal oxide semiconductor transistor = Metalloxidhalbleitertransistor), oder ein Paar dieser Art von Transistor oder eine Flywheel-Diode. Entsprechend der vorliegenden Erfindung zeichnen sich die einzelnen Transistoren des weiteren dadurch aus, daß sie mit der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses direkten Kontakt bilden, auch wenn eine Harzplatte oder eine Wärmeleitpaste zwischen ihnen befindlich ist.
Entsprechend dem ersten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung ist die Kühlanordnung für eine Umrichtersektion einfach und die Umrichtersektion wird wirksam gekühlt. Die axiale Größe ist so kompakt, daß die Vorrichtung leicht in einen engen oder begrenzten Raum eines Fahrzeugverbrennungsmotorraums eingebaut werden kann.
Entsprechend dem ersten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, ist die Umrichtersektion auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand der Motorsektion befestigt. Diese Anordnung ermöglicht es, die axiale Größe des motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug zu verringern.
Des weiteren kann die zylindrische Wand der Motorsektion durch das Niederdruckkühlmittel, welches innerhalb der Motorsektion fließt, geeigneterweise gekühlt werden. Die zylindrische Wand der Motorsektion kann als Kühlkörper zum Kühlen der Umrichtersektion dienen. Ein spezieller Kühlkörper zum Kühlen der Leistungsschaltelemente der Umrichtersektion ist nicht erforderlich, da diese direkt auf der zylindrischen Wand der Motorsektion befestigt sind, welcher fortlaufend auf einem geringen Temperaturniveau gehalten wird. Die von den Leistungsschaltelementen erzeugte Wärme wird wirksam an die zylindrische Wand der Motorsektion abgeführt. Die zylindrische Wand der Motorsektion weist ein hohe Wärmekapazität auf. Dies verbessert den Grenzwert (allowance limit) bei einer kurzzeitigen Wärmeerzeugung der Leistungs schaltelemente der Umrichtersektion deutlich. Des weiteren kann die Größe oder Höhe der Umrichtersektion in Radialrichtung um die entsprechende Größe eines weggelassenen herkömmlichen Kühlkörpers verringert werden. Der erste motorbetriebene Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung ist somit leicht in einem engen und begrenzten Raum des Fahrzeugverbrennungsmotorraums verbaubar.
Entsprechend dem ersten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, sind darüber hinaus eine Vielzahl von Leistungsschaltelementen, welche jeweilige Zweige der Dreiphasenumrichterschaltung bilden, separat als einzelne Transistoren abgepackt (packaged), welche separat auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses angeordnet sind. Diese Anordnung bringt eine Verbesserung der thermischen und mechanischen Eigenschaften für die Außenoberfläche des zylindrischen Wandabschnitts (d.h. Montagebasisabschnitt) für die Montage der Umrichtersektion. Der Montagebasisabschnitt zur Montage jeweiliger einzelner Transistoren wird insbesondere kompakt. Die Höhe (d.h. radiale Dicke) des Montagebasisabschnitts kann auf einen kleineren Wert verringert werden. Der Wärmeübertragungswiderstand ist klein. Die Leistungsschaltelemente der Umrichtersektion werden effizient gekühlt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, enthält die Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses einen Montagebasisabschnitt mit einer ebenen Montagebasisoberfläche, die mit einer ebenen unteren Oberfläche der einzelnen Transistoren Kontakt bildet. Die einzelnen Transistoren sind in Schraublöchern, welche auf der zylindrischen Wand des Gehäuses ausgebildet sind, verankert. Die Schraublöcher erstrecken sich senkrecht zu der Montagebasisoberfläche und sind in Umfangsrichtung in Richtung eines dickeren Wandbereichs des Gehäuses innerhalb der Montagebasisoberfläche versetzt.
Entsprechend dieser Ausführungsform, sind jeweilige einzelne Transistoren an dem umfangsversetzten Bereich innerhalb des Montagebasisabschnitts verankert, an dem die zylindrische Wand des Gehäuses ausreichend dick ist. Die Struktur des Monta gebasisabschnitts ist kompakt und dieser ist leichtgewichtig. Der Wärmeübertragungswiderstand ist auf einen geringeren Wert unterdrückt.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, stehen die Elektrodenanschlüsse von jeweiligen einzelnen Transistoren in Umfangsrichtung in Richtung eines dünneren Wandbereichs des Gehäuses innerhalb der Montagebasisoberfläche hervor. Entsprechend dieser Anordnung, kann die Höhe der Elektrodenanschlüsse, welche von der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses ausgehen, auf einen geringen Wert unterdrückt werden. Demzufolge ist die radiale Größe der Umrichtersektion gering. Die Verkleinerung eines motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter kann realisiert werden. Die Verbindungsabschnitte der Elektrodenanschlüsse von jeweiligen einzelnen Transistoren können auf derselben Ebene ordentlich angeordnet werden.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, werden die einzelnen Transistoren auf derselben Ebene angeordnet, welche durch die Montagebasisoberfläche gebildet ist. Diese Anordnung ist zur ordentlichen Anordnung der Verbindungsabschnitte der Elektrodenanschlüsse von jeweiligen einzelnen Transistoren auf derselben Ebene vorteilhaft. Es ist möglich, die Verarbeitbarkeit bei der Verdrahtungsarbeit zu verbessern und ebenfalls die Verdrahtungsarbeit zu automatisieren.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine Gruppe von einzelnen Transistoren mit gegenseitig unterschiedlichen Phasen in Reihe in Axialrichtung angeordnet. Zwei einzelne Transistoren mit der gleichen Phase werden nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet, wobei die Elektrodenanschlüsse einer der einzelnen Transistoren, welcher den Elektrodenanschlüssen des anderen einzelnen Transistors gegenüberliegt, angeordnet und ein Verdrahtungsbereich mit einer vorbestimmten Umfangsbreite der vorstehenden Elektrodenanschlüsse ist zwischen den beiden einzelnen Transistoren, welche die gleiche Phase aufweisen, vorgesehen.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, um eine hochdichte Verdrahtung zum Verbinden der einzelnen Transistoren, welche die Dreiphasenumrichterschaltung bilden, vorzusehen. Die Verdrahtungslänge kann verkürzt werden.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist die Montagebasisoberfläche des Montagebasisabschnitts einen abgestuften ebenen Abschnitt auf, welcher um eine vorbestimmte Höhe in Radialrichtung verglichen mit einem benachbarten ebenen Bereich erhöht ist oder hervorsteht, in welchem die einzelnen Transistoren angeordnet sind. Der abgestufte ebene Abschnitt korrespondiert zu dem Verdrahtungsbereich. Es ist möglich, die zylindrische Wand des Gehäuses an dem begrenzten Bereich, welcher dem Verdrahtungsbereich entspricht, zu vergrößern (increase), ohne auf die einzelnen Transistoren störend einzuwirken und ebenfalls ohne die Höhe oder das Vorstehen der Umrichtersektion in Radialrichtung zu erhöhen. Die mechanische Festigkeit des Gehäuses kann verbessert werden. Diese Ausführungsform ist vorzugsweise im Falle, daß die zylindrische Wand eines Gehäuses entlang einer Sehne (chord) partiell geschnitten oder entfernt wird, um eine ebene Montagebasisoberfläche zu hinterlassen, die für die Montage sämtlicher der einzelnen Transistoren ausreichend ist, ohne die radiale Höhe oder Dicke des Montagebasisabschnitts zu erhöhen, einsetzbar. Das Vorsehen des abgestuften Abschnitts an einem Umfangsbereich, welcher zu dem Verdrahtungsbereich korrespondiert, kompensiert die Verringerung der mechanischen Festigkeit des dünneren Wandbereichs des Gehäuses.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sind die einzelnen Transistoren in einem Raum aufgenommen, welcher durch einen äußeren Rahmenabschnitt definiert ist, der mit der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses Kontakt bildet, und der Raum zur Unterbringung der einzelnen Transistoren ist mit einem Harzglied (resin member) gefüllt.
Wenn die Dreiphasenumrichterschaltung insbesondere durch zahlreiche Transistoren gebildet ist, ist es selbstverständlich, daß die Anschlüsse jeweiliger Transistoren in einem vorbestimmten Muster verbunden werden müssen. Entsprechend der obigen Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, sind jeweilige einzelne Transistoren direkt auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des metallischen Gehäuses des motorbetriebenen Kompressors befestigt. Die Elektrodenanschlüsse stehen von einer Seitenoberfläche jeder der Transistoren hervor und erstrecken sich entlang der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses. Die Elektrodenanschlüsse und die Verdrahtung sind notwendigerweise nahe zu der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des metallischen Gehäuses angeordnet. Die Möglichkeit der Verursachung einer Oberflächenentladung ist entsprechend relativ hoch.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist der äußere Rahmenabschnitt, welcher die jeweiligen einzelnen Transistoren umgibt, daher an der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt. Eine Deckplatte ist vorzugsweise auf der oberen Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts vorgesehen. Die Deckplatte, der äußere Rahmenabschnitt und die Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses definieren kooperativ einen geschlossenen Raum, um die einzelnen Transistoren und die Verdrahtung zu umgeben. Der geschlossenen Raum ist mit einem Harz gefüllt. Das Harz ist in einem verflüssigten oder Gel-Zustand, wenn es in den geschlossenen Raum injiziert wird und wird später natürlich oder durch Wärmebehandlung ausgehärtet.
Entsprechend der oben beschriebenen Anordnung, tritt zwischen den Elektrodenanschlüssen oder der Verdrahtung und der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses keine Oberflächenentladung auf. Der geschlossene Raum kann verwendet werden, um die Leiterplatine, die Stromschienenverdrahtung und verschiedene elektrische Verbindungsabschnitte unterzubringen. Die elektrische Isolierung und die Anti-Schwingungseigenschaften dieser Schaltungskomponenten können stark verbessert werden. Der äußere Rahmenabschnitt ist vorzugsweise ein aus harzgefertigtes Produkt. Es ist jedoch möglich einen metallischen äußeren Rahmenabschnitt einzusetzen, welcher mit der zylindrischen Wand des Gehäuses integral ausgebildet oder mittels Schrauben verbunden sein kann.
Das Füllen der Kammer des äußeren Rahmenabschnitts mit einem elektrisch isolierenden Material verringert darüber hinaus eine Schwingungsenergie, welche der motorbetriebene Kompressor an die Leiterplatine, die Verdrahtung oder die in diesem Raum aufgenommenen Anschlüsse abgibt, und entsprechend wird die Zuverlässigkeit der Verbindungsabschnitte verbessert.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist eine Harzisolierplatte auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses an einem dem Verdrahtungsbereich gegenüberliegenden Bereich angeordnet.
Wenn die Dreiphasenumrichterschaltung insbesondere durch zahlreiche einzelne Transistoren gebildet ist, ist es selbstverständlich, daß die Anschlüsse der jeweiligen Transistoren in einem vorbestimmten Muster verbunden werden müssen. Entsprechend der obigen Ausführungsform der Erfindung, sind jeweilige einzelne Transistoren direkt auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des metallischen Gehäuses des motorbetriebenen Kompressors befestigt. Die Elektrodenanschlüsse stehen von einer Seitenoberfläche jeder der Transistoren hervor und erstrecken sich entlang der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses. Die Elektrodenanschlüsse und die Verdrahtung sind notwendigerweise nahe an der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des metallischen Gehäuses angeordnet. Die Möglichkeit der Verursachung einer Oberflächenentladung ist entsprechend relativ hoch.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist die Isolierplatte daher auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses an einem Bereich, welcher dem Verdrahtungsbereich gegenüberliegt, wo die Elektrodenanschlüsse der jeweiligen einzelnen Transistoren und der assoziierten Stromschienen nahe aneinander angeordnet sind, angeordnet. Die Isolierplatte ist zwischen den einzelnen Transistoren und der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses eingelassen. Diese Anordnung ermöglicht es den Abstand oder Spalt zwischen den Elektrodenanschlüssen der jeweiligen einzelnen Transistoren oder der assoziierten Stromschienen und der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses zu verringern. Die Gesamthöhe der Umrichtersektion kann verringert werden.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein Glättungskondensator an einem Umfangsende der Leistungsschaltelemente vorgesehen, wobei der Verdrahtungsbereich an der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist der Glättungskondensator insbesondere benachbart zu der Gruppe von einzelnen Transistoren in Umfangsrichtung angeordnet. Aufgrund der Erfordernisse bei der Verdrahtungsarbeit des Glättungskondensators, wird der Glättungskondensator in ein Unterbringungsloch eingefügt, welches sich senkrecht zur Montagebasisoberfläche erstreckt, auf welcher die einzelnen Transistoren angeordnet sind. In diesem Fall ist der Glättungskondensator von der Gruppe der einzelnen Transistoren in Umfangsrichtung versetzt und kann tief in dem dickeren Wandbereich des zylindrischen Gehäuses angeordnet sein. Demzufolge ist es möglich zu verhindern, daß sich die Umrichtersektion lateral ausbreitet. Die laterale Breite der Umrichtersektion ist klein. Die Gleichstromleistungsquellenanschlußsektion ist in der gleichen Richtung als der Glättungskondensator angeordnet. Der Glättungskondensator kann zwischen der Dreiphasenumrichterschaltung und der Gleichstromleistungsquellenanschlußsektion angeordnet sein. Der Glättungskondensator absorbiert Hochfrequenzkomponenten der in der Dreiphasenumrichterschaltung fließenden Schaltströme bevor diese die Gleichstromleistungsquellenanschlußsektion erreichen. Die Gesamtlänge der Gleichstromleistungsquellenverdrahtung kann verringert werden. Die Verdrahtungsimpedanz nimmt ab. Die Schaltstoßrauschspannung nimmt ebenfalls ab.
Die Gleichstromleistungsquellenanschlußsektion ist des weiteren mit externen Kabeln verbunden. Der Verbindungsraum für die externen Kabel ist leicht und in ausreichendem Maße gesichert.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist eine Wechselstromausgangsanschlußsektion an einem anderen Umfangsende der Leistungsschaltelemente fernab von dem Glättungskondensator vorgesehen.
Entsprechend der Anordnung dieser Ausführung kann ein ausreichender und tiefer Raum für die Wechselstromausgangsanschlußsektion sichergestellt werden. Die Axialbreite ist ebenfalls aufgrund des Aufbaus in ausreichendem Maße sichergestellt, indem die Wechselstromausgangsanschlußsektion umfangsmäßig weit von dem Glättungkondensator oder der Gleichstromleistungsquellenanschlußsektion versetzt ist.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform, ist die Umrichtersektion auf der Außenoberfläche der Motorsektion angeordnet. Mit dieser Anordnung ist es möglich, von einer Verdichtungskammer oder der Kompressorsektion herbeigeführten nachteiligen thermischen Einfluß zu verringern, und es ist ebenfalls möglich von der Kompressorsektion auf die Umrichtersektion einwirkenden nachteilhaften Schwingungseinfluß zu verringern. Die Verbindungsleitung zwischen der Umrichtersektion und der Motorsektion kann verkürzt werden. Um den nachteilhaften thermischen Einfluß weiter zu verringern, ist es vorzuziehen, daß sich die Hauptanschlüsse der Motorstatorspulen in Richtung einer Axialrichtung erstrecken, welche der Kompressorsektion gegenüberliegt und aus der zylindrischen Wand des Gehäuses genommen werden.
Um des weiteren die Fähigkeit zur Kühlung der Umrichtersektion zu verbessern, ist es vorzuziehen, einen Kühlmittelkanal in der zylindrischen Wand des Gehäuses vorzusehen, um Niedertemperatur- und Niederdruckkühlmittel zu erlauben, in einem genau unter der Umrichtersektion befindlichen Abschnitt zu fließen. Der Kühlmittelkanal ist vorzugsweise ein verzweigter Kanal eines Hauptkühlmittelkanals, welcher das Niederdruckkühlmittel zu der Motorsektion befördert. Es ist ebenfalls vorzusehen, daß von einem Verdampfer zu der Motorsektion zurückkehrende Niederdruckkühlmittel über den oben beschriebenen Kanal, welcher genau unter der Umrichtersektion angeordnet ist, zu leiten. Bei dieser Anordnung kann das Niederdruckkühlmittel, welches eine ge ringere Temperatur als die Motorsektion aufweist, verwendet werden um die Umrichtersektion zu kühlen.
Des weiteren weist die vorliegende Erfindung das Ziel auf, einen weiteren motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, welcher ausgezeichnete Stoß- oder Aufprallfestigkeit und Wasserdichte aufweist.
Um das obige und andere in Beziehung stehende Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen zweiten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vor, welcher eine Kompressorsektion, welche Teil einer Kühlkreislaufvorrichtung bildet, eine Motorsektion, welche mit der Kompressorsektion zum Antrieb der Kompressorsektion integral verbunden ist, ein Gehäuse zum Aufnehmen der Kompressorsektion und der Motorsektion, eine Umrichterschaltungssektion mit einer vorbestimmten Anzahl von Leistungsschaltelementen zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Mehrphasenwechselstromleistung und dem Zuführen der umgewandelten Wechselstromleistung an die Motorsektion; und ein Umrichtergehäuse, welches auf einem oberen Endabschnitt einer zylindrischen Außenwand des Gehäuses befestigt ist, um die Umrichterschaltungssektion unterzubringen, aufweist. Ein Motorleistungsverbinder ist mit einem Kabelleistungsverbinder eines Leistungskabels abnehmbar verbunden, welches elektrische Leistung an die Umrichterschaltungssektion bereitstellt. Ein Motorkommunikationsverbinder ist mit einem Kabelkommunikationsverbinder eines Kommunikationskabels abnehmbar verbunden, welches einen Kommunikationsweg zwischen der Umrichterschaltungssektion und einer externen elektronischen Vorrichtung bildet. Des weiteren stehen der Motorleistungsverbinder und der Motorkommunikationsverbinder von einer oberen Oberfläche des Umrichtergehäuses hervor, welche auf dem oberen Endabschnitt der äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt ist.
Entsprechend dem zweiten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, stehen der Motorleistungsverbinder und der Motorkommunikationsverbinder von der oberen Oberfläche des Umrichtergehäuses hervor, welches auf dem oberen Endabschnitt der äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt ist. Entsprechend dieser Anordnung, können das Gehäuse und das Umrichtergehäuse des motorbetriebenen Kompressors verhindern, daß Tropfen oder Regenwasserspritzer, welche verflüssigtes Salz oder schädliche Komponenten enthalten können, die Verbinder während dem Betrieb eines Fahrzeugs erreichen können. In das Gehäuse kann über den Kupplungsabschnitt des Verbinders keinerlei Flüssigkeit eindringen. Die elektrische Isolierung der Verbinder, kann speziell an Verbindungsabschnitten zwischen den Anschlüssen der Verbinder leicht und adäquat aufrechterhalten werden.
Selbst in dem Fall, wenn das Fahrzeug in einem Becken, einem Fluß, einer Küste oder in vergleichbar seichtem Wasser steht oder fährt, ist es überdies möglich, die elektrische Isolierung der Verbinder gegen Wasser adäquat aufrechtzuerhalten, da die Verbinder an dem höchsten Punkt des motorbetriebenen Kompressors angeordnet sind.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist die Umrichterschaltungssektion die auf der äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses befestigten Leistungsschaltelemente, eine über den Leistungsschaltelementen angeordnete Steuerschaltungssektion, welche eine Leiterplatine enthält, auf welcher elektronische Schaltungselemente zum Steuern der Leistungsschaltelemente montiert sind, sowie Stromschienen, welche den Motorleistungsverbinder und den Motorkommunikationsverbinder mit den Leistungsschaltelementen oder der Steuerschaltungssektion verbinden, auf. Das Umrichtergehäuse enthält einen metallischen Montagebasisabschnitt, welcher mit der äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses integral ausgebildet ist und nach oben hin öffnet, um die Leistungsschaltelemente zu umgeben, einen Harzrahmenabschnitt, welcher an dem Montagebasisabschnitt befestigt ist, und nach oben hin öffnet, um die Leiterplatine der Steuerschaltungssektion zu umgeben und eine Deckplatte, welche die obere Öffnung des Harzrahmenabschnitts schließt. Der Motorleistungsverbinder und der Motorkommunikationsverbinder enthalten Verbindungsanschlüsse, welche durch distale Enden der Stromschiene gebildet sind und sich vertikal erstrecken, sowie einen Harzkörperabschnitt, welcher mit dem Harzrahmenabschnitt integral ausgebildet ist, um mit dem Kabelleistungsverbinder und dem Kabelkommuni kationsverbinder gekoppelt zu werden, welche in Vertikalrichtung eingeführt und entfernt werden.
Bei dieser Anordnung sind die Verbinderanschlüsse des Motors und die Verbinderanschlüsse des Kabels in Vertikalrichtung ausgerichtet, um eine gegenseitige Gleitbewegung in Vertikalrichtung zu erlauben. Dies verbessert die Anti-Schwingungseigenschaften der Verbinder deutlich.
Entsprechend dem motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug sind die Verbinderanschlüsse überdies starken Schwingungen oder Stößen ausgesetzt. Die Schwingungen oder Stöße wirken auf die Verbinderanschlüsse ein, so daß diese gebogen werden. Der Träger der Verbinderanschlüsse zu einem Harzkörperabschnitt des Verbinders ist im allgemeinen in Form eines Kragbalkens. Es wirkt daher eine große Biegekraft auf die distalen Enden der jeweiligen Verbinderanschlüsse.
Um die Struktur und das Herstellungsverfahren zu vereinfachen, ist es wünschenswert, daß der Harzrahmenabschnitt, welcher die Stromschienen des Umrichters trägt, integral mit dem Motorleistungsverbinder und dem Motorkommunikationsverbinder ausgebildet ist und daß die Verbinderanschlüsse durch die distalen Enden der Stromschienen gebildet sind. In Anbetracht der Kosten und des elektrischen Widerstands, sind die elektrisch leitenden Glieder, welche die Stromschienen bilden, jedoch aus weichmetallischen Stoffen (z.B. Kupfer oder Kupferlegierung) gebildet. Demzufolge neigen die Verbinderanschlüsse dazu, sich einfach zu biegen, wenn diese Schwingungen oder Stößen ausgesetzt sind. Dies stellt ein ernsthaftes Problem für die Kommunikationsverbinder dar, da der Kommunikationsverbinder dünne Anschlüsse verwendet.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Forschung und Entwicklung zur Lösung des oben beschriebenen Problems begeistert durchgeführt und haben die Folgerung abgeleitet, daß vertikale Schwingungen des Fahrzeugs den ernsthaftesten Einfluß auf die Verbinder des motorbetriebenen Kompressors ausüben. Wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, bewegt sich oder vibriert die Fahrzeugkarosserie aufgrund von Un ebenheiten oder Welligkeit der Straße in vertikaler Richtung. Obwohl ein Teil der vertikalen Schwingungen durch Stoßdämpfer absorbiert wird, kommt es meistens speziell dann zu andauernden vertikalen Schwingungen, wenn das Fahrzeug auf einer rauhen bzw. unebenen Straße bewegt wird. Die im Fahrzeug inhärenten vertikalen Schwingungen werden daher an den Motorleistungsverbinder und den Motorkommunikationsverbinder über einen Verbrennungsmotorblock und über den motorbetriebenen Kompressor übertragen. Demzufolge vibrieren die Verbinderanschlüsse in vertikaler Richtung. Falls das Fahrzeugrad in einer großen Aussparung oder in einer tiefen Ausbuchtung in der Straße eingeschlossen ist, wirkt auf die Verbinderanschlüsse eine starke Reaktionskraft ein, welche in vertikaler Richtung wirkt. Diese Reaktionskraft wirkt als große Biegekraft, falls die Verbinderanschlüsse senkrecht zu dieser Kraft angeordnet sind.
Um dieses Problem zu lösen, setzt der zweite motorbetriebene Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung die Anordnung derart ein, daß die Verbinderanschlüsse sich in vertikaler Richtung erstrecken bzw. vorstehen.
Entsprechend dieser Anordnung erstrecken sich die Anschlüsse des Motorleistungsverbinders in vertikaler Richtung und bilden mit den Anschlüssen des Kabelleistungsverbinders, welcher sich in der gleichen Richtung erstreckt, Kontakt. Die Anschlüsse des Motorkommunikationsverbinders erstrecken sich ähnlicherweise in vertikaler Richtung und bilden mit den Anschlüssen des Kabelkommunikationsverbinders, welcher sich in der gleichen Richtung erstreckt, Kontakt. Diese Anordnung ist dahingehend vorteilhaft, daß auch wenn eine starke Reaktionskraft von dem Rad her einwirkt, die Verbinderanschlüsse diese Kraft als Kompressionskraft, welche in ihrer Längsrichtung wirkt, aufnehmen können. Mit anderen Worten wirkt im wesentlichen keinerlei Biegekraft auf die jeweiligen Verbinderanschlüsse, welche in einer Kragbalkenart an dem Harzkörperabschnitt an den proximalen Enden befestigt sind, ein. Die Verbinderanschlüsse biegen sich dementsprechend nicht und weisen keinerlei Verringerung der mechanischen Festigkeit auf. Zwischen benachbarten Verbinderanschlüssen tritt keinerlei Kurzschluß auf. Dies macht es möglich die Verbinder zu verkleinern und die Größe oder Dicke der Anschlüsse zu verringern, ohne den elektrischen Kontaktzustand zwischen den Anschlüssen des Motorleistungs- (oder Kommunikations-)Verbinders und den Anschlüssen des Kabelleistungs- (oder Kommunikations-)Verbinders zu verschlechtern.
Die oben beschriebene vertikale Richtung enthält bzw. umfasst die absolute Vertikalrichtung mit einem Spielraum oder einer Toleranz eines Winkelbereichs von ± 10°.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Gehäuse oder der Montagebasisabschnitt zumindest ein vorstehendes Teil, welches von dem Harzrahmenabschnitt in einer zu einer Achse des motorbetriebenen Kompressors senkrechten Richtung lateral hervorsteht.
Die vorliegende Erfindung hat des weiteren das Ziel einen weiteren motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, welcher in der Lage ist elektromagnetisches Rauschen abzuschirmen, und ausgezeichnete Stoß- oder Aufprallfestigkeit besitzt und ebenfalls in der Lage ist das Gehäuse bzw. den Aufbau des Kompressors mit integriertem Umrichter zu verkleinern und die Axiallänge zu verringern.
Um das obige und andere in Beziehung stehende Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen vierten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug vor, welcher ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse untergebrachten motorbetriebenen Kompressor, und eine Umrichterschaltungssektion aufweist, welche an dem Gehäuse befestigt ist, um Gleichstromleistung in Mehrphasenwechselstromleistung umzuwandeln und die umgewandelte Wechselstromleistung an den motorbetriebenen Kompressor bereitstellt. Die Umrichterschaltungssektion enthält Leistungsschaltelemente, welche jeweilige Zweige einer Multiphasenumrichterschaltung bilden, einen Glättungskondensator, welcher zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Multiphasenumrichterschaltung verbunden ist, eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente, und eine Verdrahtungssektion zum Verbinden der Leistungsschaltelemente, des Glättungskondensators und der Steuerschal tung. Ein Umrichtergehäuse zur Unterbringung der Umrichterschaltungssektion ist durch einen metallischen Rahmenabschnitt gebildet, welcher die Umrichterschaltungssektion umgibt und von einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses hervorsteht, einer Deckplatte, welche eine obere Öffnung des Rahmenabschnitts umschließt, und einer zylindrischen Wand des Gehäuses, gebildet. Die Leistungsschaltelemente und der Glättungskondensator sind auf einer Montagebasisoberfläche angeordnet, welche auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses ausgebildet und von dem Rahmenabschnitt umgeben ist. Die Verdrahtungssektion enthält eine Stromschienenanordnung und eine Leiterplatine. Die Stromschienenanordnung enthält zahlreiche Stromschienen, welche integral in einem Gießharzplattenabschnitt ausgeformt sind, um eine gegenseitige elektrische Isolierung sicherzustellen. Die Stromschienenanordnung ist an der äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses oder dem Rahmenabschnitt über den Gießharzplattenabschnitt befestigt und an einer radialen äußeren Seite der Leistungsschaltelemente angeordnet, um sich in Tangentialrichtung des motorbetriebenen Kompressors zu erstrecken. Die Schaltplatine ist zwischen der Stromschienenanordnung und der Deckplatte angeordnet, um sich parallel zu der Stromschienenanordnung zur Montage der Steuerschaltung zu erstrecken.
Entsprechend dem dritten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter der vorliegenden Erfindung, sind die Leistungsschaltelemente und der Glättungskondensator auf der Montageoberfläche befestigt, welche auf der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses ausgebildet ist. Die von den Leistungsschaltelementen und dem Glättungskondensator erzeugte Abwärme kann effizient zu der Montageoberfläche übertragen oder an diese abgegeben werden, da die Montageoberfläche derart konfiguriert ist, genau auf die unteren Oberflächen der Leistungsschaltelemente und des Glättungskondensators zu passen.
Die Verdrahtung für die Umrichterschaltungssektion ist grob in eine Hochstromverdrahtung und eine Niederstromverdrahtung eingeteilt. Die Hochstromverdrahtung kann durch eine Stromschienenanordnung gebildet sein, welche zahlreiche Stromschienen enthält, die mit einem Gießharzplattenabschnitt durch Harzeinfügeausformung inte griert sind. Beide Anschlüsse der jeweiligen Stromschienen, welche von dem Gießharzplattenabschnitt abstehen, sind mit den Elektrodenanschlüssen der Leistungsschaltelemente oder mit den Anschlüssen des Glättungskondensators verbunden, oder in die Verbindungslöcher der Leiterplatine eingefügt. Die Niederstromverdrahtung zur Verwendung als Steuerung ist durch eine Leiterplatine realisiert, welche mit zahlreichen elektronischen Schaltungselementen bestückt ist. Die Stromschienenanordnung erstreckt sich oberhalb der Leistungsschaltelemente. Die Leiterplatine erstreckt sich oberhalb der Stromschienenanordnung. Die Anzahl der Komponenten kann minimiert werden. Der Abstand zwischen den Leistungsschaltelementen und der Stromschienenanordnung ist kurz. Der Leistungsverlust der Verdrahtung wird verringert.
Das Umrichtergehäuse, welches die Umrichterschaltungssektion unterbringt, ist durch die äußere zylindrische Oberfläche des Gehäuses des motorbetriebenen Kompressors, den Rahmenabschnitt, welcher von dieser äußeren zylindrischen Oberfläche absteht, und der Deckplatte, welche die obere Öffnung des Rahmenabschnitts schließt, gebildet. Die Anzahl der Komponenten kann minimiert werden. Der erforderliche Raum für die Umrichterschaltungssektion kann verringert werden. Das von der Umrichterschaltungssektion emitierte nach außen gehende oder von außen kommende elektrische Rauschen kann verringert werden. In diesem Fall muß die Umrichterschaltungssektion in das Umrichtergehäuse in der Reihenfolge der Leistungsschaltelemente, der Stromschienenanordnung, und der Leiterplatine eingebaut werden. Wie oben beschrieben, ist die Verdrahtung in grob zwei Gliedern integriert. Der Einbau der Umrichterschaltungssektion in das Umrichtergehäuse ist nicht kompliziert.
Die Verdrahtungsanordnung ist, wie oben beschrieben, sehr einfach. Die Leistungsschaltelemente sind direkt auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses befestigt. Obwohl das Umrichtergehäuse zur Unterbringung der Umrichterschaltungssektion und zum Vorsehen der elektromagnetischen Abschirmung erforderlich ist, kann ein Hervorragen des Umrichtergehäuses in Radialrichtung reduziert werden. Die Vorrichtung kann verkleinert werden.
Des weiteren vereinfacht der Einsatz der Stromschienenanordnung die Verdrahtungsarbeit. Da die notwendige Verdrahtung im wesentlichen in der Stromschienenanordnung erreicht ist, ist das einzig notwendige, den Gießharzplattenabschnitt der Stromschienenanordnung an dem Rahmenabschnitt der äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses zu befestigen. Des weiteren kann die elektrische Isolierung sichergestellt werden, auch wenn der Spalt zwischen den Stromschienen und dem Gießharzplattenabschnitt kurz ist.
Eine Quelle, welche das größte elektromagnetische Rauschen erzeugt, sind überdies die Leistungsschaltelemente. Die Platzierung der Stromschienenanordnung über den Leistungsschaltelementen ist wirksam, um die von den Leistungsschaltelementen emitierte elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, da die Stromschienenanordnung aus vielen elektrischen Gleichstrompotentialverdrahtungen gebildet ist. Um die elektromagnetische Abschirmwirkung zu verbessern, ist es wünschenswert, daß die für die Gleichstromleitungen verwendeten Stromschienen so breit wie möglich ausgebildet sind, wenn diese bei dem Herstellungsverfahren der Stromschienenanordnung ausgestanzt werden. Dies ist ebenso wirksam, um den durch den Widerstand verursachten Leistungsverlust der Stromschienen und die Induktanz zu verringern. Des weiteren bringt das Verringern der Induktanz der für die Gleichstromleitungen verwendeten Stromschienen die Verringerung einer Schalt-Rausch-Spannung mit sich und verringert so entsprechend das elektromagnetische Rauschen.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, enthält die Stromschienenanordnung einen Verbinder zur Kommunikation oder Leistungsversorgung, welcher von dem Rahmenabschnitt oder der Deckplatte hervorsteht. Der Verbinder enthält einen Verbinderbasisabschnitt, welcher integral mit dem Gießharzplattenabschnitt der Stromschienenanordnung ausgebildet ist und über eine Öffnung der Deckplatte nach außen vordringt und hervorsteht, sowie integral mit den Stromschienen ausgebildete Verbinderanschlüsse, welche durch den Verbinderbasisabschnitt getragen werden.
Entsprechend dieser Anordnung, wird den Verbinderbasisabschnitt vorher an dem Gießharzplattenabschnitt der Stromschienenanordnung befestigt. Dies vereinfacht das Herausnehmen der Leistungsanschlüsse. Des weiteren ist der Kommunikations- oder Steuerverbinder an dem Gießharzplattenabschnitt der Stromschienenanordnung befestigt. Die Gesamtzahl der Komponenten ist gering. Die Verbindungsarbeit ist einfach. Der Kommunikationssteuerverbinder und der Leistungsverbinder können den gleichen Verbinderbasisabschnitt verwenden. Die Leiterplatine ist vorzugsweise an dem Gießharzplattenabschnitt befestigt.
Die oben beschriebene Stromschienenanordnung kann leicht hergestellt werden. Das Stromschienenmuster wird z.B. zuerst durch Preßausformung einer Leiterplatte entsprechend einer der Hauptrahmenherstellungstechnik für integrierte Schaltungen ähnlichen Technologie ausgebildet. Das Stromschienenmuster wird anschließend mit einem Harz durch Harzausformung oder durch Einfügeausformung integriert. Anschließend werden Verbindungsschienen (d.h. Verbindungsabschnitte) der Stromschienenmuster geschnitten oder entfernt, so daß zahlreiche Stromschienen verbleiben.
Die Leistungsschaltelemente sind vorzugsweise unabhängige Schaltelemente, welche die Dreiphasenumrichterschaltung bilden, oder können durch integrierte Schaltungsmodule gebildet sein, welche eine Vielzahl oder sämtliche der Schaltelemente als ein Hybirdpaket (hybrid package) oder als monolithische integrierte Schaltung (monolithic integrated circuit) oder als Bear-Chip-Paket (bear chip package) integrieren. In der Dreiphasenumrichterschaltung kann eine Flywheel-Diode als Leistungsschaltelement vom Typ mit zwei Anschlüssen und ein Transistor als Leistungsschaltelement vom Typ mit drei Anschlüssen betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfin dung, welche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist, ersichtlich.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsansicht, welche einen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht, welche eine Umrichterschaltungssektion des in 1 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter entlang der Radialrichtung des Komprssors zeigt;
3 eine perspektivische Explosionsansicht, welche eine Vielzahl von MOS-Leistungstransistormodulen, welche auf einer Montagebasisoberfläche eines Motorgehäuses entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert sind, zeigt;
4 eine Draufsicht, welche die MOS-Leistungstransistormodule, welche auf die Montagebasisoberfläche des Motorgehäuses entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert sind, zeigt;
5 eine perspektivische Ansicht, welche Teil der zahlreichen Stromschienen in einer integrierten Stromschienenplatte entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Draufsicht, welche eine auf einem motorbetriebenem Kompressor mit integriertem Umrichter montierte Leiterplatine entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine perspektivische Ansieht, welche einen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Heckansicht, welche den motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 eine perspektivische Explosionsansicht des motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine vertikale Teilansicht, welche Verbinderanschlüsse des motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 eine perspektivische Ansicht, welche einen weiteren motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Heckansicht des in 11 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter;
13 eine perspektivische Ansicht, welche einen weiteren motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt;
14 eine Heckansicht des in 13 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter;
15 eine perspektivische Explosionsansicht, welche einen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine perspektivische Ansicht, welche die Stromschienenanordnung zeigt, die in den motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut werden soll;
17 eine perspektivische Ansicht, welche in der in 16 gezeigten Stromschienenanordnung auszuformende Stromschienen zeigt;
18 eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Stromschienenanordnung und die Leistungsschaltelemente, welche entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammengebaut werden sollen; und
19 eine Draufsicht, welche den in 15 gezeigten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter zeigt, obwohl eine Deckplatte entfernt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Ein motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter eines Kühlkreislaufs eines Kraftfahrzeugs entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erklärt, obwohl manche der Bestandteile und Leitungen weggelassen sind.
1 ist eine Explosionsansicht, welche den motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Radialrichtung des Kompressors, welcher eine Umrichterschaltungssektion des in 1 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter zeigt. 2 zeigt die Umrichterschaltung, welche an einem Gehäuse des motorbetriebenen Kompressors befestigt ist. Der in 2 gezeigte Kühlkreislauf gilt nicht als herkömmlich bekannt.
3 ist eine Explosionsansicht, welche eine Vielzahl von MOS-Leistungstransistormodulen 6, die auf einer Montagebasisoberfläche 41 eines Motorgehäuses 4 montiert sind, zeigt.
4 ist eine Draufsicht, welche die MOS-Leistungstransistormodule 6, welche auf der Montagebasisoberfläche 41 des Motorgehäuses 4 montiert sind, zeigt.
5 ist eine Ansicht, welche einen Teil einer Vielzahl von Stromschienen in einer integrierten Stromschienenplatte zeigt.
6 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter.
(Gesamtanordnung)
Eine Kompressorsektion 1 bildet Teil einer Kühlkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeugklimatisierungssystem. Eine zylindrische Motorsektion 2 treibt die Kompressorsektion 1 an. Ein Kompressor ist in ein Kompressorgehäuse 3 untergebracht. Ein Motorgehäuse 4 nimmt einen Dreiphasensynchronmotor auf. Eine Umrichtersektion 5, welche als Umrichterschaltungssektion der vorliegenden Erfindung dient, bildet Antrieb und Steuerung der Motorsektion 2.
Das Kompressorgehäuse 3 und das Motorgehäuse 4, welche einander in Axialrichtung ihrer Drehwellen (nicht gezeigt) gegenüberliegen, sind koaxial durch Bolzen verbunden. Die Drehwelle der Motorsektion 2 ist kraftschlüssig mit der Drehwelle der Kompressorsektion 1 verbunden. Die Kompressorsektion 1 und die Motorsektion 2 bilden zusammen einen motorbetriebenen Kompressor. Ein wie in den 1 und 2 gezeigter nach oben vorstehender Montagebasisabschnitt 40 ist auf einer Außenoberfläche des zylindrischen Motorgehäuses 4 integral ausgebildet. Die Spitze des Montagebasisabschnitts 40 ist in eine flache, sich in Horizontalrichtung erstreckende Oberfläche, insbesondere entlang einer Tangentiallinie oder Richtung der zylindrischen Motorsektion 2 konfiguriert, um als Montagebasisoberfläche 41 zu dienen.
Die Motorsektion 2 wird durch ein Niederdruckkühlmittel, welches in einen Verdampfer (nicht gezeigt) eingeführt oder. von diesem ausgestoßen wird, auf einer geringen Temperatur gehalten. Wie in 6 gezeigt, weist das Motorgehäuse 4 eine Niederdruckkühlmitteleinlaßöffnung 27 und das Kompressorgehäuse 3 eine Hochdruckkühlmittelauslaßöffnung 28 auf. Das Niederdruckkühlmittel fließt innerhalb des Motorgehäuses 4 und kühlt das Motorgehäuse 4.
Die Umrichtersektion 5 enthält sechs MOS-Leistungstransistormodule (d.h. Leistungsschaltelemente) 6 zur Bildung von Schaltelementen des oberen Zweigs und Schaltelementen des unteren Zweigs der jeweiligen Phasen einer Dreiphasenumrichterschaltung. Die Umrichtersektion 5 enthält ferner einen Glättungskondensator 7, eine integrierte Stromschienenplatte und einen äußeren Rahmenabschnitt 8, eine Leiterplatine 9 und eine Deckplatte 10. Die Umrichtersektion 5 wandelt von einer Batterie (nicht bekannt) gelieferte Leistung in Dreiphasenwechselstromleistung um. Die umgewandelte Dreiphasenwechselstromleistung wird an Statorspulen (nicht gezeigt) der Motorsektion 2 bereitgestellt.
Zu diesem Zweck werden Hauptleitungen der jeweiligen Phasen der Motorsektion 2 an Verbindungspunkten der drei MOS-Leistungstransistormodule 6 angeschlos sen, welche als Schaltelemente des oberen Arms dienen und an weitere drei MOS-Transistormodule 6, welche als Schaltelemente des unteren Arms der jeweiligen Phasen dienen. Die MOS-Leistungstransistormodule 6, welche als Schaltelemente des oberen Arms dienen, weisen Hauptelektrodenanschlüsse auf, die mit einem später beschriebenen Leistungsquellenanschluß verbunden sind. Die MOS-Leistungstransistormodule 6, welche als Schaltelemente des unteren Arms dienen, weisen Hauptelektrodenanschlüsse auf, die mit einem später beschriebenen Erdungsanschluß verbunden sind.
Jedes MOS-Leistungstransistormodul 6, das durch Harzausformung in eine dicke Plattenform konfiguriert ist, weist drei von seiner Seitenoberfläche vorstehende Anschlüsse auf. Die drei Anschlüsse sind ein Elektroden-Drain-Anschluß 61, welcher als Elektrodenhauptanschluß dient, ein Elektroden-Source-Anschluß 62, welcher als Elektrodenhauptanschluß dient, und ein Elektroden-Gate-Anschluß 63, welcher als ein Elektrodensteueranschluß dient. Das MOS-Leistungstransistormodul 6 weist ein Durchgangsloch 64 auf, welches nahe an einer anderen Seitenoberfläche gegenüberliegend der Seitenoberfläche vorgesehen ist, auf welcher die drei oben beschriebenen Anschlüsse vorgesehen sind. Jedes MOS-Leistungstransistormodul 6 wird an dem Motorgehäuse 4 durch ein in das Durchgangsloch 64 eingefügtes Befestigungsglied befestigt oder fixiert.
Die MOS-Leistungstransistormodule (d.h. Leistungsschaltelemente) werden von bestimmten Transistoren gebildet, wobei jeder eine Seitenoberfläche aufweist, von welcher die Elektrodenanschlüsse vorstehen, so wie eine untere Oberfläche, die direkt oder über eine Kühlerplatte auf einer Außenoberfläche einer zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 befestigt ist.
Der Glättungskondensator 7, welcher zwischen einem Leistungsquellenanschluß und einem Erdungsanschluß der Dreiphasenumrichterschaltung eingefügt ist, absorbiert Hochfrequenzkomponenten des Schaltstroms der Dreiphasenumrichterschaltung.
Die integrierte Stromschienenplatte und der äußere Rahmenabschnitt 8, welche eine Vielzahl von Stromschienen enthalten, die als Verdrahtung für die Dreiphasenum richterschaltung dienen, sind auf der Außenoberfläche eines Motorverbinderabschnitts 14 befestigt. Die jeweiligen Stromschienen sind durch Harzeinsatzausformung integriert. Die integrierte Stromschienenplatte und der äußere Rahmenabschnitt 8 werden für die Verbindung zwischen jeweiligen MOS-Leistungstransistormodulen 6, für die Verbindung von jedem MOS-Leistungstransistormodul 6 mit der Leiterplatine 9, für die Verbindung von jedem MOS-Leistungstransistormodul 6 mit dem Glättungskondensator 7, für die Verbindung von jedem MOS-Leistungstransistormodul 6 mit dem Gleichstromleistungsquellenanschluß und dem Erdungsanschluß, und für die Verbindung von jedem MOS-Leistungstransistormodul 6 mit einem Wechselstromanschluß verwendet.
Die Steuerschaltung, welche auf der Leiterplatine 9 montiert ist, weist die Funktion auf, jedes MOS-Leistungstransistormodul 6 basierend auf einem externen Befehl zu verbinden oder zu trennen, sowie eine Funktion der Übertragung oder Meldung der Aktivierungsbedingung der Motorsektion 2 an eine externe Vorrichtung. Die Steuerschaltung enthält einen Mikrocomputer mit integrierter Schaltung und verschiedene periphere Schaltbauteile, welche über die Leiterplatine verbunden sind.
Diese Schaltungsanordnung und ihr Betrieb dieser Art von Umrichtersektion 5 sind bekannt und werden entsprechend nachstehend nicht weiter erklärt. Die Umrichtersektion 5 weist folgende Eigenschaften auf.
(Anordnung der Umrichtersektion)
Jeweilige MOS-Leistungstransistormodule 6 sind auf der Montagebasisoberfläche 41 des Montagebasisabschnitts 40 über eine Harzisolierplatte 11 durch Schrauben 12 befestigt.
Die MOS-Leistungstransistormodule 6 sind wie in den 3 und 4 gezeigt nebeneinander angeordnet, um drei Reihen in Axialrichtung und zwei Reihen in Umfangsrichtung zu bilden. Die Seitenoberflächen der jeweiligen MOS-Leistungstransistormo dule 6, von welchen die oben beschriebenen Elektrodenanschlüsse hervorstehen, liegen einander gegenüber.
Drei MOS-Leistungstransistormodule 6, welche in Reihe angeordnet sind, bilden zusammen die Schaltelemente des oberen Zweigs. Die drei verbleibenden MOS-Leistungstransistormodule 6, die ebenfalls in Reihe angeordnet sind, bilden zusammen die Schaltelemente des unteren Zweigs. Unter den MOS-Leistungstransistormodulen 6, welche die Schaltelemente des oberen Zweigs bilden, dient das MOS-Leistungsmodul 6, das sich an dem axialen Ende befindet als U-Phasenschaltelement. Das an dem axialen Mittelpunkt befindliche MOS-Leistungstransistormodul 6 dient als V-Phasenschaltelement. Das an dem anderen axialen Ende befindliche MOS-Leistungstransistormodul 6 dient als W-Phasenschaltelement. Gleichermaßen dient das an einem axialen Ende befindliche MOS-Leistungstransistormodul 6, unter den MOS-Leistungstransistormodulen 6, welche die Schaltelemente des unteren Zweigs bilden, als U-Phasenschaltelement. Das an dem Axialmittelpunkt befindliche MOS-Leistungstransistormodul 6 dient als V-Phasenschaltelement. Das an dem anderen axialen Ende befindliche MOS-Leistungstransistormodul 6 dient als W-Phasenschaltelement.
Ein Schaltbereich W mit einer vorbestimmten Breite in Umfangsrichtung ist zwischen den drei MOS-Leistungstransistormodulen 6, welche die Schaltelemente des oberen Zweigs bilden, und den drei MOS-Leistungstransistormodulen 6, welche die Schaltelemente des unteren Zweigs bilden, vorgesehen. Zwei MOS-Leistungstransistormodule 6 der gleichen Phase sind auf solch eine Weise angeordnet, daß ein Quellanschluß 62 des MOS-Leistungstransistormoduls 6 des oberen Zweigs und ein Drain-Anschluß 61 des MOS-Leistungstransistormoduls 6 des unteren Zweigs an der gleichen Axialposition angeordnet sind. Bei dieser Anordnung kann die Länge der Stromschiene, welche erforderlich ist um diese Anschlüsse mit der Wechselstromausgangsanschlußsektion zu verbinden, gekürzt werden.
Die Montagebasisoberfläche 41 des Montagebasisabschnitts 40, der auf der äußeren Seite des zylindrischen Motorgehäuses 4 ausgebildet ist, weist einen abgestuften Flachabschnitt 42 auf, welcher verglichen mit dem benachbarten Flachbereich, wo die MOS-Leistungstransistormodule 6 angeordnet sind, um eine vorbestimmte Höhe in Radialrichtung angehoben wird oder hervorsteht. Der abgestufte Flachbereich 42 entspricht dem Schaltungsbereich W. Wie in 2 gezeigt, ist die Dicke der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 an dem Schaltungsbereich W am geringsten. Das Vorsehen des abgestuften Bereichs 42 hat die Wirkung die Festigkeit und Steifigkeit des Motorgehäuses 4 zu verbessern. Die Verdickung der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 wird auf folgende Weise erzielt. Jeweilige Elektrodenanschlüsse jedes MOS-Leistungstransistormoduls 6 werden in einer vorbestimmten Höhe von der unteren Oberfläche des MOS-Leistungstransistormoduls 6 positioniert. Die Harzisolierplatte 11 wird auf der gesamten Oberfläche des Montagebasisabschnitts 40, einschließlich dem Abschnitt, welcher dem Schaltungsbereich W gegenüberliegt, ausgebreitet. Selbst falls der Abstand zwischen den Elektrodenanschlüssen jedes MOS-Transistormoduls 6 und dem Motorgehäuse 4 verringert wird, kann ein ausreichender Spalt zum Verhindern einer Kriechentladung sichergestellt werden.
Die Schrauben 12 werden in die Durchgangslöcher 64 eingebracht, welche nahe den äußeren Seitenoberflächen der MOS-Leistungstransistoren 6 gegenüberliegend den inneren Seitenoberflächen vorgesehen sind, auf welchen die oben beschriebenen Elektrodenanschlüsse vorgesehen sind. Die Schrauben 12 sind auf dem Montagebasisabschnitt 40 fest verankert, um die MOS-Leistungstransistoren 6 an dem Montagebasisabschnitt 40 zu befestigen. Wie aus 2 ersichtlich ist, nimmt die Dicke der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 mit zunehmendem Abstand von dem Schaltungsbereich W zu, wenn diese in der zu der Montagebasisoberfläche 41 senkrechten Richtung gemessen wird. Die Position der Durchgangslöcher 64 ist von dem Schaltbereich D weit versetzt. Die Schrauben 12 können in die zylindrische Wand des Motorgehäuses 4 entsprechend tief eingebracht werden.
Der Glättungskondensator 7 ist in einem Kondensatorunterbringungsloch 13 untergebracht, welches neben den MOS-Leistungstransistoren 6 in Umfangsrichtung angeordnet ist. Das Kondensatorunterbringungsloch 13 erstreckt sich in der zu der Montage basisoberfläche senkrechten Richtung. Ein Paar von Anschlüssen des Glättungskondensators 7 steht von der oberen Oberfläche des Glättungskondensators 7 nach oben hervor. Das Kondensatorunterbringungsloch 13 ist weiter von dem Schaltungsbereich W weg als die MOS-Leistungstransistoren 6 angeordnet. Wie oben beschrieben, wird die Dicke der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 mit zunehmendem Abstand von dem Schaltungsbereich W größer, wenn von der Montagebasisoberfläche 41 aus gemessen. Die zylindrische Wand des Motorgehäuses 4 weist daher in diesem Bereich, in welchem das Kondensatorunterbringungsloch 13 ausgebildet ist, eine ausreichende Dicke auf, um einen tiefen Raum des Kondensatorunterbringungslochs 13 vorzusehen. Es ist möglich ein übermäßiges Vorstehen der Anschlüsse des Glättungskondensators 7 in der vertikalen Richtung zu unterdrücken, und es ist entsprechend möglich die Vorsprungshöhe des Umrichterabschnitts 5 zu verringern.
Eine Motoranschlußsektion 14 ist an der anderen Umfangsseite des MOS-Leistungstransistormoduls 6, d.h. an der dem Glättungskondensator 7 gegenüberliegenden Seite, ausgebildet.
Die in 2 gezeigte Motoranschlußsektion 14 enthält ein becherförmiges Anschlußgehäuse 15, einen aus Harz gefertigten Aufsatz 16, eine aus Harz gefertigte Anschlußabdeckung 17, und einen Wechselstromanschluß 18. Das an der anderen Umfangsseite des Montagebasisabschnitts 40 angeordnete becherförmige Anschlußgehäuse 15 steht von der Außenoberfläche des zylindrischen Motorgehäuses 4 hervor. Der Aufsatz 16 schließt eine obere Öffnung des Anschlußgehäuses 15. Die Anschlußabdeckung 17 ist an einer höheren Seite des Aufsatzes 16 angeordnet. Der Wechselstromanschluß 18 ist an dem Aufsatz 16 befestigt. Obwohl in der Zeichnung nur ein Wechselstromanschluß 18 gezeigt ist, sind insgesamt drei Wechselstromanschlüsse 18 vorgesehen. Jeder der Wechselstromanschlüsse 18 ragt in einen Zuführungsleitungsunterbringungsraum S hinein, welcher durch das Anschlußgehäuse 15 definiert ist, wenn es durch den Aufsatz 16 geschlossen ist. Die Wechselstromanschlüsse 18 sind in dem Zuführungsleitungsunterbringungsraum S jeweils mit drei Zuführungsleitungen verbunden, welche sich von den Statorspulen der Motorsektion 2 erstrecken. Die Zuführungsleitun gen werden von dem Inneren des Motorgehäuses 4 über ein Zuführungsleitungsloch 19, das in der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 vorgesehen ist, in den Zuführungsleitungsunterbringungsraum S geführt.
Die integrierte Stromschienenplatte und der äußere Rahmenanschnitt 8 bestehen aus einer integrierten Stromschienenplatte 81 und einem äußeren Rahmenabschnitt 82. Die oben beschriebene Anschlußabdeckung 17 ist integral als Teil des äußeren Rahmenabschnitts 82 durch Gießharz ausgebildet.
Der äußere Rahmenabschnitt 82 ist wie in 1, 4 und 6 gezeigt, in einer rechteckigen Rahmenform aufgebaut und ist hauptsächlich an der Montagebasisoberfläche 41 montiert und an dem Montagebasisabschnitt 40 befestigt. Die Anschlußabdeckung 17 ist in einem U-förmigen Aufbau ausgebildet und an der äußeren Seitenoberfläche des äußeren Rahmenabschnitts 82 integral ausgebildet, um die Wechselstromanschlüsse 18 zu umgeben. Ein Leistungsquellenanschluß 20 und ein Kommunikationsanschluß 21, welche an der anderen Seitenoberfläche des äußeren Rahmenabschnitts 82 angeordnet sind, stehen in der von der Anschlußabdeckung 17 ausgehenden Richtung hervor.
Die integrierte Stromschienenplatte 81, welche über den MOS-Leistungstransistormodulen 6 angeordnet ist, erstreckt sich in horizontaler Richtung von der inneren Seitenoberfläche des äußeren Rahmenabschnitts 82. Die integrierte Stromschienenplatte 81 ist zu der Montagebasisoberfläche 41 parallel. Die integrierte Stromschienenplatte 81 enthält zahlreiche Stromschienen, welche in zwei Schichten in vertikaler Richtung angeordnet sind und verwendet werden, um die MOS-Leistungstransistormodule 6, die Leiterplatine 9 und die Wechselstromanschlüsse 18 zu verbinden. Die jeweiligen Stromschienen sind mit einem Gießharzplattenabschnitt 83 integral ausgeformt. Ein Masse(-)anschluß 22 und ein Leistungsquellen(+)anschluß 23 erstrecken sich von der integrierten Stromschienenplatte 81 und stoßen in den Leistungsquellenanschluß 20 vor. In dem Leistungsquellenanschluß 20 sind der Masse(-)anschluß 22 und der Leistungsquellen(+)anschluß 23 mit Gleichstromleistungsquellenkabeln (nicht gezeigt) verbunden. Die integrierte Stromschienenplatte 81 weist eine Erdungsschiene mit einem Endabschnitt auf, welcher als Masse(-)anschluß 22 dient. Die Erdungsschiene ist mit den Leistungselektrodenanschlüssen 62 der MOS-Leistungstransistormodule 6, welche die Schaltelemente des unteren Zweigs bilden, mit einem negativen Elektrodenanschluß des Glättungskondensators 7, sowie mit einem Erdungsschaltungsmuster der Leiterplatine 9 verbunden. Der Leistungsquellen(+)anschluß 23 ist mit den Elektroden-Drain-Anschlüssen 61 der MOS-Leistungstransistormodule 6, welche die Schaltelemente des oberen Arms bilden, mit einem positiven Elektrodenanschluß des Glättungskondensators 7, sowie einem Leistungsquellenschaltungsmuster der Leiterplatine 9 verbunden.
(Nicht gezeigte) Kommunikationsanschlüsse erstrecken sich von der integrierten Stromschienenplatte 81 und stoßen in den Kommunikationsanschluß 21 vor. Die Dreiphasenwechselstromanschlüsse 24 bis 26 stehen in horizontaler Richtung von der integrierten Stromschienenplatte 81 hervor. Die Wechselstromanschlüsse 24 bis 26 bilden mit den Wechselstromanschlüssen 18 der Motorsektion 2 in der Anschlußabdeckung 17 Kontakt. Die Anschlüsse, welche von der integrierten Stromschienenplatte 81 horizontal in den äußeren Rahmenabschnitt 82 vorstoßen, sind in hoch-tief Richtung gebogen und mit entsprechenden Elektrodenanschlüssen der MOS-Leistungstransistormodule 6 in dem Schaltungsbereich W verbunden. In der Zeichnung stellt X ihren Verbindungsbereich dar. Gleichfalls werden die in dem äußeren Rahmenbereich 82 von der integrierten Stromschienenplatte 81 nach oben vorstehenden Anschlüssen in die Durchgangslöcher 91 der Leiterplatine 9 eingefügt und dort durch Löten fixiert.
Der äußere Peripherabschnitt der Leiterplatine 9 wird auf einer abgestuften Oberfläche 84 angeordnet, welche innerhalb des äußeren Rahmenabschnitts 82 vorgesehen ist und wird durch Schrauben befestigt. Die Leiterplatine 9 ist oberhalb der integrierten Stromschienenplatte 81 mit einem vorgegebenen Spalt angeordnet und erstreckt sich parallel zu der integrierten Stromschienenplatte 81. Der Gießharzplattenabschnitt 83 der integrierten Stromschienenplatte 81 weist eine mittlere Lagerwelle bzw. Stützwelle 830 auf, welche mit einer unteren Oberfläche der Leiterplatine 9 an ihrem horizontalen Mittelpunkt Kontakt bildet. Die mittlere Stützwelle 830 weist die Funktion auf, Schwingungen der Leiterplatine 9 zu unterdrücken. Die Schaltbauteile C, einschließlich IC's (integrierte Schaltungen), sind auf der unteren Oberfläche der Leiterplatine 9 montiert. Entsprechend dieser Anordnung können die von der integrierten Stromschienenplatte 81 nach oben vorstehenden Stromschienenanschlüsse, welche die Durchgangslöcher 91 der Leiterplatine 9 durchlaufen bzw. passieren, auf die obere Oberfläche der Leiterplatine 9 zusammen mit anderen Schaltbauteilen durch Strahllöten (jet soldering) gelötet werden.
Die Deckplatte 10 ist an einer oberen Oberfläche 85 des äußeren Rahmenabschnitts 82 befestigt. Die Innenseite des äußeren Rahmenabschnitts 82 ist mit einem Gel gefüllt, um die Feuchtebeständigkeit (moistureproofness) als auch die Antischwingungseigenschaften zu verbessern. Innerhalb des Anschlußgehäuses 17 zum Isolierschutz der Wechselstromanschlüsse 24 bis 26 der integrierten Stromschienenplatte 81 und der Wechseltstromanschlüsse 18 der Motorsektion 2 ist eine Harzform (resin mold) vorgesehen.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform wird das oben beschriebene Gel und das oben beschriebene geformte Harz gleichzeitig oder getrennt erwärmt. Es ist jedoch möglich das Gel durch das Gießharz zu ersetzen.
(Fertigungsfolge)
Im folgenden wird die Fertigungsfolge der Umrichtersektion 5 erklärt.
Als erstes werden die integrierte Stromschienenplatte, der äußere Rahmenabschnitt 8 und die Leiterplatine 9 durch Löten und mittels Schrauben zusammengebaut. Die MOS-Leistungstransistormodule 6 werden auf dem Montagebasisabschnitt 40 des Motorgehäuses 4 angeordnet.
Als nächstes wird die Anordnung der integrierten Stromschienenplatte, des äußeren Rahmenabschnitts 8 und der Leiterplatine 9 an dem Motorgehäuse 4 befestigt, und ein Klebewerkzeug wird von einer oberen Öffnung der Baugruppe eingeführt, um die Elektrodenanschlüsse der MOS-Leistungstransistormodule 6 mit den Anschlüssen des Glättungskondensators 7, den Anschlüssen der integrierten Stromschienenplatte und des äußeren Rahmenabschnitts 8 zu verbinden, als auch die Wechselstromanschlüsse 24 bis 26 der integrierten Stromschienenplatte und des äußeren Rahmenabschnitts 8 mit den Wechselstromanschlüssen 18 der Motorsektion 2 in Kontakt zu bringen. Als nächstes wird der Innenraum des äußeren Rahmenabschnitts 82 mit einem Gel gefüllt und ein verflüssigtes Harz in das Anschlußgehäuse 17 injiziert. Die Deckplatte 10 wird auf der oberen Oberfläche 85 des äußeren Rahmenabschnitts 82 befestigt. Anschließend wird eine Wärmebehandlung zum Aushärten des verflüssigten Harzes angewandt.
(Auswirkungen der Erfindung)
Der motorbetriebene Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Fahrzeug entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist folgende Funktionen und Wirkungen auf.
(1) Die MOS-Leistungstransistormodule 6 der Umrichtersektion sind direkt auf der äußeren ebenen Oberfläche der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 befestigt, welches durch das Niederdruckgas gekühlt wird. Die MOS-Leistungstransistormodule 6 sind in einem vorgegebenen Matrixmuster angeordnet. Mit dieser Anordnung ist es möglich zu verhindern, daß die Kühlstruktur der Umrichtersektion kompliziert ist. Das Kühlen der Umrichtersektion kann adäquat realisiert werden. Die axiale Länge des Motors kann verringert werden und die Innenstabilität des Motors in einem Fahrzeug entsprechend verbessert werden. Des weiteren kann die zylindrische Wand des Motorgehäuses 4 als Kühlkörper für die MOS-Leistungstransistormodule 6 verwendet werden. Dies ermöglicht es eine kompakte und leichtgewichtige Umrichtersektion zu realisieren und den Wärmestrahlungswiderstand zu verringern.
(2) Der Montagebasisabschnitt 40 ist durch eine flache Montagebasisoberfläche 41 definiert, welche sich in Tangentialrichtung der Motorsektion 2 und einer zylindrischen Innenwand des Motorgehäuses 4 erstreckt. Die Dicke des Montagebasisabschnitts 40 ändert sich fortlaufend mit zunehmendem Umfangsabstand. Die Schraublö cher 64, in welche die Schrauben 12 eingefügt werden, um die MOS-Leistungstransistormodule 6 zu befestigen, sind an einem Abschnitt vorgesehen, an welchem die Dicke des Montagebasisabschnitts 40 ausreichend groß ist. Diese Anordnung ist vorteilhaft um zu verhindern, daß die Größe und das Gewicht des Montagebasisabschnitts 40 zunimmt, als auch um den Wärmetransferwiderstand zu verringern. Es wird möglich, den Montagebasisabschnitt 40 mit einem unteren Abschnitt von jeweiligen einzelnen Transistoren zu verbinden.
(3) Elektrodenanschlüsse von jedem MOS Leistungstransistormodul 6 stehen in Richtung des Schaltungsbereichs W hervor, d.h. dem Bereich, welcher zwischen drei MOS-Leistungstransistormodulen 6, die die Schaltelemente des oberen Zweigs bilden und weiteren drei MOS-Transistormodulen 6, die die Schaltelemente des unteren Zweigs bilden zwischengeschaltet (intervening) ist. Dies ist vorteilhaft, um den Montagebasisabschnitt 40 zu verkleinern. Speziell wenn zwei MOS-Leistungstransistormodule 6 sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen kann die Dicke (d.h. radiale Größe) des Montagebasisabschnitts 40 verringert werden. Die Gesamtgröße des motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter kann verringert werden. Des weiteren ist es möglich die Verbindungsabschnitte der Elektrodenanschlüsse der jeweiligen einzelnen Transistoren auf derselben flachen Ebene anzuordnen.
(4) Die jeweiligen MOS-Leistungstransistormodule 6 sind auf der flachen Montagebasisoberfläche 40 befestigt. Es ist daher einfach, die Verbindungsabschnitte der Elektrodenanschlüsse der jeweiligen MOS-Leistungstransistormodule 6 auf derselben flachen Ebene anzuordnen. Die Verarbeitbarkeit bei der Draht- bzw. Leitungsverbindungsarbeit kann verbessert und die Verdrahtung automatisiert werden.
(5) Die MOS-Leistungstransistormodule 6 verschiedener Phasen sind in Axialrichtung in Reihe angeordnet. Zwei MOS-Leistungstransistormodule 6 derselben Phase liegen sich in Umfangsrichtung gegenüber, wobei ihre Elektrodenanschlüsse sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Der Schaltungsbereich W zur Verbindung an die Stromschienen ist für die Elektrodenanschlüsse vorgesehen, welche von den gegenüber liegenden MOS-Leistungstransistormodulen 6 vorstehen. Der Schaltungsbereich W wird gewöhnlich für die MOS-Leistungstransistormodule 6 verwendet, welche in gegenüberliegender Beziehung (relationship) in Umfangsrichtung angeordnet sind. Der für die Umrichtersektion 5 erforderliche Raum bzw. Fläche kann verkleinert werden. Die Drahtlänge der Stromschienen kann gekürzt werden.
(6) Der mittlere Bereich der Montagebasisoberfläche 41, der genau unter dem Schaltungsbereich W angeordnet ist, wird als abgestufter Abschnitt 42, verglichen mit dem benachbarten Bereich, in welchem die MOS-Leistungstransistormodule 6 angeordnet sind um eine vorgegebene Höhe in Radialrichtung angehoben oder vorstehend angeordnet. Dies ist wirksam um die Höhe der Umrichtersektion 5 gering zu halten. Das Ausbilden des abgestuften Bereichs 42 hat die Wirkung der Verbesserung der Festigkeit oder der Steifigkeit des Motorgehäuses 4 in dem Bereich, in welchem die Dicke der zylindrischen Wand am geringsten ist.
(7) Die MOS-Leistungstransistormodule 6, die integrierte Stromschienenplatte 81, die Leiterplatine 9 und der Glättungskondensator 7 sind in einem Raum untergebracht, welcher durch die äußere flache Oberfläche der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4, dem äußeren Rahmenabschnitt 82 und die Deckplatte 10 definiert ist, welcher mit dem gel-artigen Harz gefüllt ist. Die Feuchtebeständigkeit der Schaltbauteile kann verbessert werden. Es kann eine hochdichte Verdrahtung realisiert werden. Des weiteren können die Schwingungen der Leiterplatine 9 und die integrierte Stromschienenplatte 81 adäquat verringert werden.
(8) Die Harzisolierplatte 11 ist auf der äußeren ebenen Oberfläche der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4, einschließlich dem Bereich, welcher dem Schaltungsbereich W gegenüberliegt, ausgebreitet. Bei dieser Anordnung sind die MOS-Leistungstransistormodule 6, die Elektrodenanschlüsse und die Stromschienen so nahe wie möglich an der äußeren ebenen Oberfläche der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 angeordnet. Es ist daher möglich die Gesamthöhe der Umrichtersektion 5 gering zu halten.
(9) Der Glättungskondensator 7 ist in dem Unterbringungsloch 13 untergebracht, welches an einer Umfangsseite der MOS-Leistungstransistormodule 6 fern des Schaltungsbereichs W angeordnet ist, um sich in zu der Montagebasisoberfläche 41 senkrechter Richtung zu erstrecken. Die Dicke des Montagebasisabschnitts 40 ist senkrecht zu der Montagebasisoberfläche 41 gemessen, an dem Bereich, in welchem das Unterbringungsloch 13 ausgebildet ist, ausreichend groß. Das Kondensatorunterbringungsloch 13 weist daher eine ausreichende Tiefe auf. Demzufolge kann der Glättungskondensator 7 durch das Motorgehäuse 4 ausreichend gekühlt werden, welches in einem Niedertemperaturzustand gehalten wird. Die Höhe der Anschlüsse des Glättungskondensators 7 können auf einen Wert festgesetzt werden, der näher an der Höhe der integrierten Stromschienenplatte 81 liegt. Die Drahtlänge des Glättungskondensators kann verkürzt werden. Des weiteren kann die Höhe der Umrichtersektion 5 gering gehalten werden. Mit anderen Worten ist der Glättungskondensator, neben oder benachbart zu der Baugruppe der MOS-Leistungstransistormodule 6 in Umfangsrichtung angeordnet. Die Anschlüsse des Glättungskondensators 7 erstrecken sich senkrecht zu der Montagebasisoberfläche 41 und stehen in der von der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 ausgehenden Richtung hervor. Bei dieser Anordnung ist es möglich den Glättungskondensator 7 senkrecht zu der Montagebasisoberfläche 41 und tief in dem Motorgehäuse 4 anzuordnen. Die Umrichtersektion kann verkleinert werden. Des weiteren kann der Glättungskondensator 7, wenn die Gleichstromleistungsquellensektion in der gleichen Richtung als der Glättungskondensator 7 angeordnet ist, zwischen der Dreiphasenumrichterschaltung und der Gleichstromleistungsquellensektion angeordnet werden. Die Gesamtlänge der Gleichstromleistungsquellenverdrahtung, welche diese verbindet, kann verkürzt werden. Die Verdrahtungsinduktanz nimmt ab. Die Schaltstoßrauschspannung nimmt ebenfalls ab.
(10) Des weiteren sind die Wechselstromausgangsanschlüsse der Motorsektion 2 an der anderen Umfangsseite der MOS-Leistungstransistormodule 6 angeordnet, d.h. an der anderen Seite der MOS-Leistungstransistormodule 6 gegenüberliegend dem Glättungskondensator 7. Der Glättungskondensator 7 wirkt nicht störend auf die Wechsel stromausgangsanschlüsse der Motorsektion 2 ein. Die Wechselstromausgangsanschlüsse der Motorsektion 2 können in einem großen Raum angeordnet sein. Wie auch das Kondensatorunterbringungsloch 13, ist die Motoranschlußsektion 14 ausreichend tief, um die Wechselstromausgangsanschlüsse der Motorsektion 2 unterzubringen.
(11) Die integrierte Stromschienenplatte 81, welche zahlreiche mit einem Harz ausgeformte Stromschienen enthält, ist über den MOS-Leistungstransistormodulen 6 vorgesehen. Die integrierte Stromschienenplatte 81 ist an der äußeren Radialseite der MOS-Leistungstransistormodule 6 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es das hochdichte Layout der Stromschienen zu realisieren, ohne den Einfluß von Schwingungen, welche durch den Motor betriebenen Kompressor verursacht werden, sowie die Deformation der Stromschienen im Falle einer Kollision in Betracht zu ziehen. Die Umrichtersektion 5 kann verkleinert werden. Des weiteren kann die Arbeit zur Positionierung jeder Stromschiene an eine vorgegebene Position in einem Mal erreicht werden. Die Verdrahtungsarbeit wird einfach. Des weiteren können die Gleichstromschienen, welche sich oberhalb der MOS-Leistungstransistormodule 6 erstrecken, das von den MOS-Leistungstransistormodulen 6 emittierte elektromagnetische Schaltrauschen abschirmen.
(12) Die an der radial äußeren Seite integrierten Stromschienenplatte 81 vorgesehene Leiterplatine 9 erstreckt sich parallel zu der integrierten Stromschienenplatte 81. Diese Anordnung ist vorteilhaft, um den Verdrahtungsaufwand der integrierten Stromschienenplatte 81 zu verringern. Die integrierte Stromschienenplatte 81 wird in der Struktur kompakt und leichtgewichtig. Die Leiterplatine 9 (d.h. Niederstromverdrahtung), die integrierte Stromschienenplatte 81 (d.h. Hochstromverdrahtung) und die MOS-Leistungstransistormodule 6 sind gestapelt, um eine dreistufige- oder Dreilagenstruktur zu bilden. Die Verdrahtungslänge bzw. der Abstand kann verringert werden und der Umrichterbereich wird kompakt. Die dreistufige- oder Dreilagenstruktur erfordert eine vertikale Verdrahtung von der Leiterplatine 9 zu den MOS-Leistungstransistormodulen 6. Die integrierte Stromschienenplatte 81 kann eine solche vertikale Verdrahtung durch Biegen eines Endes einer Stromschiene nach oben und ebenfalls durch Biegen des anderen Endes nach unten leicht vorsehen. Die Verdrahtungsstruktur ist nicht kompliziert. Der äußere Rahmenabschnitt 82 der integrierten Stromschienenplatte und der äußere Rahmenabschnitt 8 bilden die Leistungsquellenanschlußsektion, welche die Gleichstromleistungsquellenanschlüsse umgibt. Die Gesamtanzahl der erforderlichen Teile kann verringert werden.
(13) Der äußere Rahmenabschnitt 82, welcher die MOS-Leistungstransistormodule 6 und die Leiterplatine 9 umgibt, ist mit der integrierten Stromschienenplatte 81 integral mit Harz ausgeformt. Die äußere Peripherie der integrierten Stromschienenplatte 81 ist an der Innenoberfläche des äußeren Rahmenabschnitts 82 fortlaufend befestigt. Der äußere Rahmenabschnitt 82 ist in der Lage die Leiterplatine 9 beabstandet von der integrierten Stromschienenplatte 81 sicher zu halten und ist ebenfalls in der Lage die MOS-Leistungstransistormodule 6 und die bedruckte Platine 9 mechanisch zu schützen. Da die integrierte Stromschienenplatte 81 ferner integral mit dem äußeren Rahmenabschnitt 82 ausgebildet ist, weist die integrierte Stromschienenplatte 81 ausgezeichnete Anti-Schwingungs-Eigenschaften sowie mechanische Festigkeit auf, welche gegen Schwingungen, die durch den Motor betriebenen Kompressor verursacht werden, oder gegen eine Beschleunigungskraft im Falle der Kollision des Fahrzeugs beständig sind.
(14) Die Leiterplatine 9 ist auf der abgestuften Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts 82 befestigt. Die Deckplatte 10 ist auf der oberen Oberfläche 85 des äußeren Rahmenabschnitts 82 befestigt. Der Einbau der Leiterplatine 9 ist sehr einfach. Die Arbeit zur Positionierung oder Anpassung der Anschlußlöcher der Leiterplatine 9 auf die korrespondierenden Stromschienenanschlüsse, welche von der integrierten Stromschienenplatte 81 hervorstehen kann genau durchgeführt werden.
(15) Die mittlere Stützwelle 830, welche integral mit dem Gießharzplattenabschnitt 83 ausgebildet ist, bildet mit der unteren Oberfläche der Leiterplatine 9 Kontakt. Die mittlere Stützwelle 830 unterdrückt Schwingungen der Leiterplatine 9. Die Anti-Schwingungs-Eigenschaften der Leiterplatine 9 können ferner verbessert werden.
(16) Unter zahlreichen Stromschienen der integrierten Stromschienenplatte 81, ist die Erdungsschiene, welche als Nieder-Gleichstromleitung der Dreiphasenumrichterschaltung dient an der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 befestigt. Die Kühlung der MOS-Leistungstransistormodule 6 kann in ausreichendem Maße realisiert werden. Die Masseverdrahtung der Dreiphasenumrichterschaltung kann verkürzt werden. Der elektromagnetische Abschirmungseffekt für die MOS-Leistungstransistormodule 6 kann ferner verbessert werden.
(17) Unter zahlreichen Stromschienen der integrierten Stromschienenplatte 81, bildet die Leistungsquellenstromschiene, welche als Hoch-Gleichstromleitung der Dreiphasenumrichterschaltung dient, mit der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 4 über die Harzisolierplatte 11 Kontakt. Bei dieser Anordnung kann eine erforderliche Kapazität des Glättungskondensators verringert werden. Der Glättungskondensator 7 nimmt kompakte Maße an. Die Erdungsstromschiene und die Leistungsquellenstromschiene überlappen sich mit einem vorgegebenen Spalt in der Dickerichtung des Gießharzplattenabschnitts 83. Dies bringt ähnliche Effekte mit sich.
(18) Der äußere Rahmenabschnitt 82 der integrierten Stromschienenplatte und der äußere Rahmenabschnitt 8 bildet den Leistungsquellenanschlußsektion, welcher die Gleichstromleistungsquellenanschlüsse umgibt. Die Gesamtzahl der erforderlichen Teile kann verringert werden.
(19) Der äußere Rahmenabschnitt 82 der integrierten Stromschienenplatte und der äußere Rahmenabschnitt 8 bilden die Kommunikationsanschlußsektion, welche die distalen Enden der Kommunikationsstromschienen umgibt, die als Kommunikationsanschlüsse dienen. Die Gesamtzahl der erforderlichen Teile kann verringert werden.
(20) Der äußere Rahmenabschnitt 82 der integrierten Stromschienenplatte und der äußere Rahmenabschnitt 8 bilden die Motoranschlußsektion 14, welche die Wechselstromausgangsanschlüsse umgibt. Die Gesamtzahl der erforderlichen Teile kann verringert werden.
(21) Der Innenraum des äußeren Rahmenabschnitts 82 ist mit einem Harz gefüllt. Dies verbessert die elektrische Isolierung, die Feuchtebeständigkeit sowie die Anti-Schwingungs-Eigenschaften der verschiedenen gemeinsamen Abschnitte und die Verdrahtung kann verbessert werden. Bezüglich des in diesem Falle verwendeten Harzes, ist es möglich ein weiches Gel-artiges Harz oder ein ausgehärtetes Harz zu verwenden.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend wird ein motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 bis 10 beschrieben.
7 ist eine perspektivische Ansicht, welche den motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt. 8 ist eine Heckansicht des in 7 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter. 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 7 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter.
(Gesamtanordnung)
Eine Kompressorsektion c bildet Teil einer Kühlkreislaufvorrichtung für ein Fahrzeugklimatisierungssystem. Ein Kompressorgehäuse 201 enthält bzw. bringt eine Kompressorsektion c unter. Eine zylindrische Motorsektion m treibt die Kompressorsektion c an. Ein Motorgehäuse 202 enthält die Motorsektion m, welche ein Dreiphasensynchronmotor ist. Eine Motorsteuersektion 203, welche als Umrichterschaltungssektion der vorliegenden Erfindung dient, steuert die Motorsektion m und treibt diese an.
Das Kompressorgehäuse 201 und das Motorgehäuse 202, welche sich in Axialrichtung ihrer Drehwellen (nicht gezeigt) gegenüberliegen, sind koaxial mittels Festspannbolzen 213 verbunden. Die Drehwelle der Motorsektion m ist mit der Drehwelle der Kompressorsektion c kraftschlüssig verbunden. Die Kompressorsektion c und die Motorsektion m bilden zusammen einen motorbetriebenen Kompressor. Ein Montagebasisabschnitt 204, welcher in rechter und linker Richtung überhängt oder vorsteht, ist integral auf einer Außenoberfläche des zylindrischen Motorogehäuses 202 ausgebildet. Der Montagebasisabschnitt 204, welcher an der Spitze des Motorgehäuses 202 angeordnet ist, ist integral mit dem Motorgehäuse 202 durch Alluminiumdruckguß ausgebildet. Der Montagebasisabschnitt 204 ist in flacher Quadrat- oder rechteckiger Schachtelform aufgebaut, um als Montagebasisabschnitt eines Umrichtergehäuses zu dienen. Die Spitze des Montagebasisabschnitts 204 ist in einer ebenen Oberfläche aufgebaut, welche sich in Horizontalrichtung, insbesondere entlang einer Tangentiallinie oder in Richtung der zylindrischen Motorsektion m erstreckt, um als Montagebasisoberfläche zu dienen. Das Motorgehäuse 202 ist fest an einem Motorblock (nicht gezeigt) mittels Festspannbolzen, welche in die Durchgangslöcher 205 bis 207 eingefügt werden, befestigt.
Die Umrichterschaltungssektion 203 ist in dem Umrichtergehäuse untergebracht, welches aus dem oben beschriebenen Montagebasisabschnitt 204, einem Harzrahmenabschnitt 208, der auf der Montagebasisoberfläche des Montagebasisabschnitts 204 angeordnet ist, und einer Deckplatte 209, welche die obere Öffnung des Harzrahmenabschnitts 208 bedeckt, besteht. Ein Motorleistungsanschluß 210 und ein Motorkommunikationsanschluß 211, welcher auf der oberen Oberfläche des Harzrahmenabschnitts 208 vorgesehen sind, erstrecken sich senkrecht. Der Motorleistungsausschluß 210 wird verwendet, um elektrische Leistung an die Umrichterschaltungssektion 203 bereitzustellen. Der Motorkommunikationsanschluß 211 sieht einen Kommunikationsweg vor, um eine Kommunikation zwischen der Umrichterschaltungssektion 203 und einer externen elektronischen Vorrichtung zu ermöglichen. Der Harzrahmenabschnitt 208 ist auf dem Montagebasisabschnitt 204 mittels Schrauben 212 befestigt. Die Deckplatte 209, welche an den Harzrahmenabschnitt 208 durch Klebemittel geklebt ist, schließt die obere Öffnung des Harzrahmenabschnitts 208 hermetisch ab. Die Umrichterschaltungssektion 203 ist in diesem geschlossenen Raum untergebracht.
9 zeigt die Umrichterschaltungssektion 203 in näherem Detail.
Die Umrichterschaltungssektion 203 enthält sechs MOS-Leistungstransistormodule (d.h. Leistungsschaltelemente) 231, um Schaltelemente des oberen Zweigs sowie Schaltelemente des unteren Zweigs der jeweiligen Phasen einer Dreiphasenumrichterschaltung zu bilden. Die Umrichterschaltungssektion 203 enthält ferner einen Glättungskondensator (nicht gezeigt), eine Steuerschaltungssektion 232 zum Steuern des Schaltens der jeweiligen MOS-Leistungstransistormodule 231. Die Verdrahtung einschließlich zahlreicher Stromschienen 232 und 234 ist integral mit dem Harzrahmenabschnitt 308 durch Einfügeausformung hergestellt.
Jedes MOS-Leistungstransistormodul 231 ist auf dem Montagebasisabschnitt 204 mit einem Isolierfilm f welcher dazwischen angeordnet ist, befestigt. Ausgangsanschlüsse (d.h. Hauptwechselstromelektrodenanschlüsse) von jeweiligen MOS-Leistungstransistormodulen 231 sind mit Statorspulen (nicht gezeigt) der Motorsektion m über Ausgangskabel (nicht gezeigt) verbunden. Eingangsanschlüsse (d.h. Hauptgleichstromelektrodenanschlüsse) von jeweiligen MOS-Leistungstransistormodulen 231 sind mit den Anschlußklemmen in dem Motorleistungsanschluß 210 über die oben beschriebenen Stromschienen verbunden. Die Steueranschlußklemmen und die Erfassungsanschlußklemmen der jeweiligen MOS-Leistungstransistormodule 231 sind mit der Steuerschaltungssektion 232 verbunden.
Die Steuerschaltungssektion 232 ist durch zahlreiche elektronische Schaltungselemente, welche auf einer Leiterplatine montiert sind, gebildet. 9 zeigt nur die Leiterplatine ohne die elektronischen Schaltungselemente zu zeigen. Die Leiterplatine ist an dem Harzrahmenabschnitt 208 mittels Schrauben verbunden. Die Anschlußklemmen der jeweiligen MOS-Leistungstransistormodule 231 und der von dem Harzrahmenabschnitt 208 vorstehenden Stromschienen werden in die Durchgangslöcher (nicht gezeigt), welche auf der Leiterplatine geöffnet sind, eingefügt und dort angelötet.
Ein Harzkörperabschnitt 2110 des Motorkommunikationsanschlusses 211 und ein Harzkörperabschnitt 2100 des Motorleistungsanschlusses 210 sind integral mit einem Harzrahmenabschnitt 208 ausgebildet. Die Anschlüsse des Motorkommunikationsverbinders 211 sind durch Endabschnitte der Stromschienen 234 gebildet.
10 ist eine vertikale Ansicht, welche den Motorkommunikationsverbinder 211 partiell zeigt.
Der Motorkommunikationsverbinder 211 weist, wie oben beschrieben, Anschlüsse 2111 auf, welche durch Endabschnitte der Stromschienen 234 gebildet sind. Der Motorkommunikationsanschluß 211 ist mit einem Kabelkommunikationsverbinder 220 gekoppelt. Der Kabelkommunikationsverbinder 220 weist Anschlüsse 2201 auf, welche mit den korrespondierenden Anschlüssen des Motorkommunikationsverbinders 211 unabhängig Kontakt bilden. Entsprechend dieser Ausführungsform ist jeder Anschluß 2201 in einem rechteckigen Gehäuse aufgebaut, um einen korrespondierenden Anschluß 2111, welcher in einem rechteckigen Stab aufgebaut ist, aufzunehmen. Der Kabelkommunikationsverbinder 220 wird abgesenkt und mit dem Motorkommunikationsverbinder 211 gekoppelt. Die Anschlüsse 2111 des Motorkommunikationsverbinders 211 werden in die Anschlüsse 2201 eingefügt. In ähnlicher Weise wird ein Kabelleistungsverbinder (nicht gezeigt) abgesenkt und mit dem Motorleistungsverbinder 210 gekoppelt.
Die oben beschriebene Anordnung bringt die folgenden Effekte mit sich.
Als erstes stehen der Motorleistungsverbinder 210 und der Motorkommunikationsverbinder 211 von einer oberen Oberfläche des Harzrahmenabschnittes (d.h. Umrichtergehäuse), welcher auf dem oberen Endabschnitt der äußeren zylindrischen Wand des Motorgehäuses 202 befestigt ist, nach oben hervor. Entsprechend dieser Anordnung kann das Gehäuse und das Umrichtergehäuse des motorbetriebenen Kompressors verhindern, daß Regenwassertropfen oder -spritzer, welche verflüssigtes Salz oder schädliche Komponenten enthalten können, die Verbinder während dem Betrieb eines Fahrzeuges erreichen. Über den Kopplungsabschnitt des Verbinders kann keine Flüssigkeit in das Innere des Gehäuses eindringen. Die elektrische Isolierung des Verbinders, kann speziell an Verbindungsabschnitten zwischen den Anschlüssen und den Verbindern leicht und adäquat aufrechterhalten werden.
Des weiteren ist es möglich die elektrische Isolierung der Verbinder 210 und 211, auch falls das Fahrzeug in einem Becken, einem Fluß, einer Küste oder in vergleichsweise seichtem Wasser steht oder fährt, gegen das Wasser adäquat aufrecht zu erhalten, da die Verbinder 210 und 211 an dem höchsten Punkt des motorbetriebenen Kompressors angeordnet sind.
Ferner erstrecken sich die Anschlüsse 2111 des Motorkommunikationsverbinders 211 und die Anschlüsse 2201 des Kabelkommunikationsverbinders 2200, wie in 10 gezeigt, in vertikaler Richtung. Diese Anordnung ist vorteilhaft, um zu verhindern, daß die Anschlüsse aufgrund von Schwingungen des Fahrzeugs, die auf die Anschlüsse hautpsächlich in vertikaler Richtung einwirken, gebogen werden oder brechen.
Die Anschlüsse 2111 und 2201 sind mit einem bestimmten Abstand dazwischen lose gekoppelt. Falls Kräfte oder Schwingungen auf diese Anschlüsse in Lateralrichtung einwirken, verformen sich die Anschlüsse 2111 und 2201 zusammen oder einzeln elastisch. Die gegenüberliegenden Anschlüsse 2111 und 2201 können sich zum Beispiel mit zwei Drehachsen x und y zusammen elastisch verformen. Oder die gegenüberliegenden Anschlüsse 2111 und 2201 können sich unabhängig mit dem Kragträger an ihren Drehachsen x und y elastisch verformen. Falls die Anschlüsse 2111 und 2201 in Horizontalrichtung angeordnet sind, werden die Anschlüsse 2111 und 2201 in diesem Fall den Schwingungskräften, welche in vertikaler Richtung während der Fahrt des Fahrzeugs wirken, direkt ausgesetzt. Die Anschlüsse 2111 und 2201 können gebogen oder gebrochen werden.
Entsprechend der Anschlußanordnungen der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Anschlüsse 2111 und 2201 andererseits in vertikaler Richtung und gleiten entlang ihrer Kontaktoberflächen, ohne wesentlich die Schwingungskräfte aufzunehmen, wenn diese den in vertikaler Richtung wirkenden Schwingungskräften ausgesetzt sind. Die Anschlüsse 2111 und 2201 können entsprechend aus dünnen Gliedern gebildet sein. Der Motorkommunikationsanschluß 2111 und der Kabelkommunikationsanschluß 220 können verkleinert werden.
(Verschiedene Modifikationen der zweiten Ausführungsform)
11a ist eine perspektivische Ansicht, welche einen anderen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt. 12 ist eine Heckansicht des motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter, wie in 11 gezeigt.
Entsprechend dem in 11 und 12 gezeigten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter ist eine Aluminiumrippe 2400 vorgesehen, um sich lateral oder horizontal auf einer Seitenoberfläche des Montagebasisabschnitts 204, in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs gerichtet, zu erstrecken. Diese Anordnung bringt den Effekt mit sich, die Umrichterschaltungssektion 203 im Falle eines Autounfalls sicher zu schützen.
13a ist eine perspektivische Ansicht, welche einen anderen motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt. 14 ist eine Heckansicht des wie in 13 gezeigten motorbetriebenen Kompressors mit integriertem Umrichter.
Entsprechend dem in 13 und 14 gezeigten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter, sind vier vorstehende Abschnitte 2500 an vorbestimmten Intervallen bzw. Abständen in Reihe angeordnet. Wie die oben beschriebene Rippe 2400 bringen die vorstehenden Abschnitte 2500 den Effekt mit sich, die Umrichterschaltungssektion 203 im Falle eines Autounfalls sicher zu schützen.
Die oben beschriebene Rippe 2400 und die vorstehenden Abschnitte 2500 können auf dem Motorgehäuse 202 vorgesehen sein.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform ist der motorbetriebene Kompressor vor dem Verbrennungsmotor angeordnet. Es ist jedoch möglich den motorbetriebenen Kompressor an der Heckseite des Verbrennungsmotors anzuordnen. In diesem Fall ist die oben beschriebene Rippe 2400 und der vorstehende Abschnitt 2500 rechter Hand oder linker Hand des Verbrennungsmotorraums gerichtet, so daß Die Umrichterschaltungssektion 203 im Falle eine Autounfalls geschützt werden kann.
Dritte Ausführungsform
Ein motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter eines Kühlkreislaufs für ein Fahrzeug entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, obwohl manche der Bestandteile und Leitungen weggelassen sind. 15 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche den motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 16 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Stromschienenanordnung zeigt, die in den motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter entsprechend der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden soll. 17 ist eine perspektivische Ansicht, welche Stromschienen zeigt, die in die in 16 gezeigte Stromschienenanordnung eingeformt werden soll. 18 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Stromschienenanordnung und Leistungsschaltelemente zeigt, die zusammen verbaut werden sollen. 19 ist eine Draufsicht, welche den in 15 gezeigten motorbetriebenen Kompressor mit integriertem Umrichter zeigt, obwohl eine Deckplatte und eine Leiterplatine entfernt sind.
(Gesamtanordnung)
Eine Kompressorsektion 301 bildet Teil einer Kühlkreislaufanordnung für ein Fahrzeugklimatisierungssystem. Eine zylindrische Motorsektion 302 treibt die Kompressorsektion 301 an. Ein Kompressorgehäuse 303 nimmt einen Kompressor auf. Ein Motorgehäuse 304 nimmt einen Dreiphasensynchronmotor auf. Eine Umrichterschaltungssektion 305 steuert und überwacht die Motorsektion 302. Ein Rahmenabschnitt 341, welcher integral mit dem Motorgehäuse 304 ausgebildet ist, dient als ein Gehäuse der Umrichterschaltungssektion 305. Das Kompressorgehäuse 303, das Motorgehäuse 304 und der Rahmenabschnitt 343 sind integral ausgebildet. Das Kompressorgehäuse 303 und das Motorgehäuse 304, welche einander in Axialrichtung ihrer Drehwellen (nicht gezeigt) gegenüberliegen, sind koaxial mittels Durchgangsschrauben bzw. Bolzen verbunden. Die Drehwelle der Motorsektion 302 ist mit der Drehwelle der Kompressorsektion 301 kraftschlüssig verbunden. Die Kompressorsektion 301 und die Motorsektion 302 bilden kooperativ einen motorbetriebenen Kompressor der vorliegenden Erfindung.
Die Motorsektion 302 wird durch ein Niederdruckkühlmittel bei einer geringen Temperatur gehalten, welches von einem Verdampfer (nicht gezeigt) ausgestoßen oder in diesen eingeführt wird. Das Motorgehäuse 304 weist eine Niederdruckkühlmitteleinlaßöffnung 321 auf. Das Kompressorgehäuse 303 weist eine Niederdruckkühlmittelauslaßöffnung 322 (bezugnehmend auf 19) auf.
Das Niederdruckkühlmittel fließt innerhalb des Motorgehäuses 304 und kühlt das Motorgehäuse 304. Eine Außenoberfläche einer zylindrischen Wand des Motorgehäuses 304 ist in einem flachen Bodenabschnitt 342 eines Umrichtergehäuses der vorliegenden Erfindung aufgebaut. Ein Rahmenabschnitt 341 umgibt den Bodenabschnitt 342. Zwei flache bzw. ebene Montagebasisoberflächen 343 sind auf dem Bodenabschnitt 342 ausgebildet.
Die Umrichterschaltungssektion 305 enthält sechs IGBT (d.h. insulated gate bipolar transistor = Bipolartransistor mit isoliertem Gate) Module 306, welche als Leistungsschaltelemente der vorliegenden Erfindung dienen, um Schaltelemente des oberen Zweigs und Schaltelemente des unteren Zweigs der jeweiligen Phasen einer Dreiphasenumrichterschaltung zu bilden. Ein Wärmeleitblech 307, welches Isoliereigenschaften aufweist, ist zwischen den jeweiligen IGBT-Modulen 306 und der Montagebasisober fläche 343 angeordnet. Ferner enthält Die Umrichterschaltungssektion 305 einen Glättungskondensator 312, eine Stromschienenanordnung 308, eine Leiterplatine 309, elektronische Montagebasissteuerelemente, und eine Deckplatte 310. Die Umrichterschaltungssektion 305 wandelt von einer Batterie (nicht bekannt) bereitgestellte Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung um. Die umgewandelte Dreiphasenwechselstromleistung wird an Statorspulen (nicht gezeigt) der Motorsektion 302 bereitgestellt. Die Deckplatte 310, der Rahmenabschnitt 341 und der Bodenabschnitt 342 bilden kooperativ das Umrichtergehäuse zur Unterbringung der Umrichterschaltungssektion 305.
Zu diesem Zweck werden Hauptleitungen der jeweiligen Phasen der Motorsektion 302 zu Verbindungsabschnitten der drei IGBT-Module 306 verbunden, um als Schaltelemente des oberen Zweigs zu dienen und drei weitere IGBT-Module 306 um als Schaltelemente des unteren Zweigs der jeweiligen Phasen zu dienen. Die IGBT-Module 306, welche als Schaltelemente des oberen Zweigs dienen, weisen Hauptelektrodenanschlüsse auf, die mit einem Leistungsquellenanschluß eines Leistungsquellenverbinders 382 verbunden sind. Die IGBT-Module 306, welche als Schaltelemente des unteren Zweigs dienen, weisen Hauptelektrodenanschlüsse auf, die mit einem Erdungsanschluß des Leistungsquellenverbinders 382 verbunden sind.
Jedes IGBT-Modul 306, welches in dicker Plattenform durch Harzausformung aufgebaut ist, weist drei von seiner Seitenoberfläche abstehende Anschlüsse auf. Wie in 17 gezeigt, sind die drei Anschlüsse ein Drain-Elektrodenanschluß, der als Hauptelektrodenanschluß dient, ein Source-Elektrodenanschluß, der als Hauptelektrodenanschluß dient, und ein Gate-Elektrodenanschluß, der als Elektrodensteueranschluß dient. Jedes IGBT-Modul 306 weist ein Durchgangsloch auf, das nahe einer anderen Seitenoberfläche gegenüberliegend der Seitenoberfläche, auf welcher die drei oben beschriebenen Anschlüsse vorgesehen sind, vorgesehen. Jedes IGBT-Modul 306 ist an dem Motorgehäuse 304 mittels einer Schraube 360 verspannt bzw. befestigt, die in das Durchgangsloch eingefügt ist.
Die IGBT-Module 306, d.h. die Leistungsschaltelemente, sind in einem vorbestimmten Matrixmuster angeordnet, wobei drei Reihen in Axialrichtung und zwei Reihen in Umfangsrichtung der Motorsektion 302 angeordnet sind. Die innenseitigen Oberflächen der gegenüberliegenden IGBT-Module 306, von welchen die oben beschriebenen Elektrodenanschlüsse hervorstehen, liegen einander in Tangentialrichtung der Motorsektion 302 gegenüber.
Drei IGBT-Module 306, die an einer Seite der Umfangsrichtung ausgerichtet sind, bilden kooperativ die Schaltelemente des oberen Zweigs. Weitere IGBT-Module 306, welche an der anderen Seite in Umfangsrichtung ausgerichtet sind, bilden kooperativ die Schaltelemente des unteren Zweigs. Unter einer Gruppe von drei IGBT-Modulen 306 dient das IGBT-Modul 306, das an einem axialen Ende angeordnet ist, als U-Phasenschaltelement. Das IGBT-Modul 306, welches an dem axialen Mittelpunkt angeordnet ist, dient als V-Phasenschaltelement. Das IGBT-Modul 306, welches an dem anderen axialen Ende angeordnet ist, dient als W-Phasenschaltelement.
Der Glättungskondensator 312, welcher zwischen einem Leistungsquellenanschluß und einem Erdungsanschluß der Dreiphasenumrichterschaltung angeordnet ist, absorbiert Hochfrequenzkomponenten des Schaltungsstroms der Dreiphasenumrichterschaltung. Der Glättungskondensator 312 ist an einem Umfangsende dieser IGBT-Module 306 angeordnet und bildet mit der Außenoberfläche der zylindrischen Wand des Motorgehäuses 304 Kontakt.
Die Montagebasisoberfläche 343 ist derart aufgebaut, um genau in die Bodenoberflächen der IGBT-Module 306 und des Glättungskondensators 312 zu passen. Die von den IGBT-Modulen 306 und dem Glättungskondensator 312 erzeugte Wärme kann somit effektiv übertragen oder auf die Montagebasisoberfläche 343 abgegeben werden.
Die Stromschienenanordnung 308, welche zahlreiche Stromschienen 383 aufnimmt, die als Verdrahtung für die Dreiphasenumrichterschaltung dienen, ist an dem Bodenabschnitt 342 befestigt. Die Stromschienenanordnung 308 wird zum Verbinden zwischen jeweiligen IGBT-Modulen 306, zum Verbinden von jedem IGBT-Modul 306 mit dem Glättungskondensator 312, zum Verbinden jedes IGBT-Moduls 306 mit der Leiterplatine 309, zum Verbinden des IGBT-Moduls 306 mit dem Leistungsquellenanschluß und mit den jeweiligen Wechselstromanschlüssen oder mit anderen installierten Anschlüssen und zum Verbinden zwischen der Leiterplatine 309 und Kommunikationsanschlüssen eines externen Kommunikationsverbinders 381 verwendet. Die Stromschienenanordnung 308 ist durch zahlreiche Stromschienen 383 gebildet, welche durch Einfügeausformung mit einem Gießharzplattenabschnitt integriert sind. Der Leistungsquellenverbinder 382 und der Kommunikationsverbinder 381 sind an einer Seite der Stromschienenanordnung 308 vorgesehen. Der Kommunikationsverbinder 381 wird für die Kommunikation zwischen der Leiterplatine 309 und externen Vorrichtungen verwendet. Der Leistungsquellenverbinder 382 und der Kommunikationsverbinder 381 dringen über eine Öffnung der Deckplatte 310 nach außen vor bzw. stehen nach außen vor und erstrecken sich vertikal von der Umrichterschaltungssektion 305. Die Stromschienbaugruppe 308 ist über den IGBT-Modulen 306 angeordnet und erstreckt sich in Horizontalrichtung. Jeder Verbinder enthält einen Verbinderbasisabschnitt, welcher integral mit dem Gießharzplattenabschnitt der Stromschienenanordnung 308 ausgebildet ist und über eine Öffnung der Deckplatte 310 nach außen dringt bzw. vorsteht. Die Verbinderanschlüsse sind mit den Stromschienen integral ausgebildet und durch den Konnektorbasisabschnitt getragen.
Die Leiterplatine 309 enthält eine Steuerschaltung. Die Steuerschaltung weist eine Funktion auf, jedes IGBT-Modul 306 basierend auf einem externen Befehl und einer Funktion der Übertragung oder Benachrichtigung des Aktivierungszustands der Motorsektion 302 mit einer externen Vorrichtung zu verbinden oder von dieser zu trennen. Die Steuerschaltung enthält eine integrierte Mikrocomputerschaltung und verschiedene periphere Schaltelemente, welche über die Leiterplatine verbunden sind. Die Leiterplatine 309, welche von der Stromschienenanordnung 308 mit einem vorbestimmten Abstand in Radialrichtung beabstandet ist, erstreckt sich in Horizontalrichtung. Die Deckplatte 310 ist an dem Rahmenabschnitt 341 mittels einer Schraube 311 befestigt.
Die Schaltanordnung und ihr Betrieb dieser Art von Umrichterschaltungssektion 305 gelten als bekannt und werden entsprechend nicht weiter erklärt.
(Montagefolge)
Im folgenden wird die Montagefolge der Umrichterschaltungssektion 305 erklärt.
Zuerst wird die Isolierplatte 307 auf der Montagebasisoberfläche 343 ausgebreitet. Die IGBT-Module 306 (d.h. Leistungsschaltelemente) sind über die Isolierplatte 307 an dem Motorgehäuse 304 mittels Schrauben 360 befestigt. Die Stromschienenanordnung 308 ist in dem Rahmenabschnitt 341 untergebracht. Anschließend werden die Anschlüsse der jeweiligen IGBT-Module 306 mit den Stromschienen der Stromschienenanordnung 308 verschweißt. Danach wird die Leiterplatine 309 an dem Gießharzplattenabschnitt der Stromschienenanordnung 308 befestigt. Die Deckplatte 310 ist mit dem Rahmenabschnitt 341 fest verklebt.
Obwohl die Erfindung ausführlich beschrieben und gezeigt worden ist, ist die vorhergehende Beschreibung in all ihren Aspekten darstellend und nicht restriktiv. Es ist daher ersichtlich, daß zahlreiche andere Modifikationen sowie Variationen ausgestaltet werden können ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: ein Gehäuse (4); eine zylindrische Motorsektion (2), welche in dem Gehäuse (4) aufgenommen ist; und eine an dem Gehäuse befestigte Umrichterschaltungssektion (5) zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und zum Zuführen der umgewandelten Dreiphasenwechselstromleistung zu der Motorsektion (2); dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichterschaltungssektion (5) aufweist: Leistungsschaltelemente (6), welche jeweilige Zweige einer Dreiphasenumrichterschaltung bilden; ein zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbundener Glättungskondensator (7); eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente (6) und eine Verdrahtungssektion (8) zum Verbinden der Leistungsschaltelemente (6), des Glättungskondensators (7) und der Steuerschaltung, wobei die Verdrahtungssektion eine integrierte Stromschienenplatte (81) aufweist, welche zahlreiche in einem Gießharzplattenabschnitt (83) integral ausgeformte Stromschienen enthält, um eine gegenseitige elektrische Isolierung sicherzustellen, und wobei die integrierte Stromschienenplatte (81) an der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) via den Gießharzplattenabschnitt (83) befestigt ist, und distale Enden der von dem Gießharzplattenabschnitt (83) vorstehenden Stromschienen mit jeweiligen Elektrodenanschlüssen der Leistungsschaltelemente (6), den Anschlüssen des Glättungskondensators (7), und festgelegten Verbindungsteilen der Steuerschaltung verbunden sind, wobei die integrierte Stromschienenplatte (81) an einer radial äußeren Seite der Leistungsschaltelemente (6), welche direkt oder über eine Kühlplatte auf der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigt sind, angeordnet ist, und sich die integrierte Stromschienenplatte (81) in einer Tangentialrichtung der Motorsektion (2) mit einem dazwischen eingehaltenem vorbestimmten radialen Spalt erstreckt.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die integrierte Stromschienenplatte (81) zwischen den direkt oder über der Kühlplatte auf der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigten Leistungsschaltelemente (6) und einer an der radial äußeren Seite der Leistungsschaltelemente (6) angeordneten Leiterplatine angeordnet ist, und sich in einer Tangentialrichtung der Motorsektion (2) zur Montage der Steuerschaltung erstreckt, und die integrierte Stromschienenplatte (81) im wesentlichen parallel zu der Leiterplatine (9) ist, und mit den Leistungsschaltelementen (6) und der Leiterplatine (9) mit dazwischen eingehaltenen vorbestimmt radialen Spalten überlappt.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Gießharzplattenabschnitt (83) der integrierten Stromschienenplatte (81) mit einem äußeren Rahmenabschnitt (32) integral mit Harz ausgeformt ist, wobei der äußere Rahmenabschnitt (82) an der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigt ist, um die Leistungsschaltelemente (6) und die Leiterplatine (9) zu umgeben, und der Gießharzplattenabschnitt (83) sich in Tangentialrichtung der Motorsektion (2) von einer inneren Oberfläche des äußeren Rahmenabschnitts (82) erstreckt.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, wobei ein äußerer Peripherabschnitt der Leiterplatine (9) mit einer abgestuften Oberfläche (84) des äußeren Rahmenabschnitts (82), welcher niedriger als eine obere Oberfläche (85) des äußeren Rahmenabschnitts (82) angeordnet ist, verbunden ist, und ein Innenraum des äußeren Rahmenabschnitts (82) durch eine Abdeckplatte (10) geschlossen ist, welche an der oberen Oberfläche (85) des äußeren Rahmenabschnitts (82) befestigt ist.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, wobei eine mittlere Trägerwelle (830), welche mit dem Gießharzplattenabschnitt (83) oder mit dem äußeren Rahmenabschnitt (82) integral ausgebildet ist, mit einem mittleren Abschnitt der Leiterplatine (9) Kontakt bildet.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, wobei eine Erdungsstromschiene, welche als Niedergleichstromleitung der Umrichterschaltungssektion (5) dient, von dem Gießharzplattenabschnitt (83) oder von dem äußeren Rahmenabschnitt (82) hervorsteht und auf der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigt ist.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, wobei eine Erdungsstromschiene, welche mit einem Erdungsleiter der Leiterplatine (9), welche Teil der Umrichterschaltungssektion (5) bildet, verbunden ist, von dem Gießharzplattenabschnitt (83) oder dem äußeren Rahmenabschnitt (82) hervorsteht und auf der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigt ist.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei externe Leistungsquellenanschlüsse (24 – 26), welche mit einer Leistungsquellenstromschiene verbunden oder integral ausgebildet sind, die als Hochgleichstromleitung die Umrichterschaltungssektion (5) dient, mit externen Leistungsquellenkabeln (18) verbunden sind, und eine Leistungsverbindersektion (14) mit dem äußeren Rahmenabschnitt (82) integral ausgebildet ist, um die externen Leistungsquellenanschlüsse (24 – 26) zu umgeben.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei externe Kommunikationsanschlüsse, welche als Kommunikationsübertragungsleitungen dienen, die zwischen der Steuerschaltung und einer externen Vorrichtung intervenieren, mit externen Kommunikationskabeln verbunden sind, und eine Kommunikationsverbindersektion (21) mit dem äußeren Rahmenabschnitt (82) integral ausgebildet ist, um die externen Kommunikationsanschlüsse zu umgeben.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: ein Gehäuse (4); eine zylindrische Motorsektion (2), welche in dem Gehäuse (4) aufgenommen ist; und eine Umrichterschaltungssektion (5) zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und zum Zuführen der umgewandelten Dreiphasenwechselstromleistung zu der Motorsektion (2), die an dem Gehäuse befestigt ist; dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichterschaltungssektion (5) aufweist: Leistungsschaltelemente (6), welche jeweilige Zweige der Dreiphasenumrichterschaltung bilden; einen Glättungskondensator (7), welcher zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbunden ist; eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente (6); und eine Vielzahl von Stromschienen, welche eine Verdrahtung zum Verbinden der Leistungsschaltelemente (6), des Glättungskondensators (7) und der Steuerschaltung bilden, wobei die Leistungsschaltelemente (6) und der Glättungskondensator (7) direkt oder via eine Kühlplatte auf der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigt sind, Schaltungskomponenten (C), welche die Steuerschaltung bilden, auf einer Leiterplatine (9) an einer radial äußeren Seite der Leistungsschaltelemente (6) angeordnet sind, wobei die Stromschienen zwischen der Leiterplatine (9) und den Leistungsschaltelementen (6) intervenieren, und die Leistungsschaltelemente (6) zwischen der Leiterplatine (9) via die Stromschienen verbunden sind.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: ein Gehäuse (4); eine zylindrische Motorsektion (2), welche in dem Gehäuse (4) aufgenommen ist; und eine Umrichterschaltungssektion (5) zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und dem Bereitstellen der umgewandelten Dreiphasenwechselstromleistung an die Motorsektion (2), die an dem Gehäuse befestigt ist; dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichterschaltungssektion (5) aufweist: Leistungsschaltelemente (6), welche jeweilige Zweige der Dreiphasenumrichterschaltung bilden; ein Glättungskondensator (7), welcher zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbunden ist; eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente (6); und eine Vielzahl von Stromschienen, welche eine Verdrahtung zum Verbinden der Leistungsschaltelemente (6), des Glättungskondensators (7) und der Steuerschaltung bilden, wobei die Umrichterschaltungssektion (5) in einem geschlossenen Raum, welcher durch einen äußeren Rahmenabschnitt (82), welcher auf einer äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigt ist, eine Deckplatte (10), welche auf einer oberen Oberfläche (85) des äußeren Rahmenabschnitts (82) befestigt ist, und die äußere Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) definiert ist, aufgenommen ist und der äußere Rahmenabschnitt (82) Anschlüsse der Motorsektion (2) umgibt, welche sich von der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) aus erstrecken.
Motor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: ein Gehäuse (4); eine zylindrische Motorsektion (2), welche in dem Gehäuse (4) aufgenommen ist; und eine Umrichterschaltungssektion (5) zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und dem Bereitstellen der umgewandelten Dreiphasenwechselstromleistung an die Motorsektion (2), die an dem Gehäuse befestigt ist; dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichterschaltungssektion (5) aufweist: Leistungsschaltelemente (6), welche jeweilige Zweige der Dreiphasenumrichterschaltung bilden; ein Glättungskondensator (7), welcher zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen der Dreiphasenumrichterschaltung verbunden ist; eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente (6); und eine Vielzahl von Stromschienen, welche eine Verdrahtung zum Verbinden der Leistungsschaltelemente (6), des Glättungskondensators (7) und der Steuerschaltung bilden, wobei die Umrichterschaltungssektion (5) in einem geschlossenen Raum, welcher durch einen äußeren Rahmenabschnitt (82), welcher auf einer äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) befestigt ist, einer Deckplatte (10), welche auf einer oberen Oberfläche (85) des äußeren Rahmenabschnitts (82) befestigt ist, und der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4), definiert ist, aufgenommen ist und der äußere Rahmenabschnitt (82) Anschlüsse der Motorsektion (2) umgibt, welche sich von der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) aus erstrecken, und der geschlossene Raum zur Aufnahme der Umrichterschaltungssektion mit einem Harz gefüllt ist.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: eine Kompressorsektion (1), welche Teil einer Kühlkreislaufvorrichtung bildet; eine Motorsektion (2), welche mit der Kompressorsektion (1) zum Antrieb der Kompressorsektion (1) integral verbunden ist; ein Gehäuse (3, 4) zur Aufnahme der Kompressorsektion (1) und der Motorsektion (2); und eine Umrichterschaltungssektion (5) mit einer festgelegten Anzahl von Leistungsschaltelementen (6) zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Dreiphasenwechselstromleistung und zur Zufuhr der umgewandelten Wechselstromleistung an die Motorsektion (2); wobei die Motorsektion (2) durch ein Niederdruckkühlmittel gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsschaltelemente (6) durch einzelne Transistoren gebildet sind, von denen jeder eine seitliche Oberfläche aufweist, von welcher Elektrodenanschlüsse (61 – 63) vorstehen, und eine untere Oberfläche, die direkt auf einer äußeren Oberfläche einer zylindrischen Wand des Gehäuses (4) an einem die Motorsektion (2) umgebenden Abschnitt angeordnet ist.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, wobei die äußere Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) einen Montagebasisabschnitt (40) mit einer ebenen Montagebasisoberfläche (41) aufweist, welche mit einer ebenen unteren Oberfläche der einzelnen Transistoren (6) in Kontakt steht, und die einzelnen Transistoren in Schraublöchern (64) verankert sind, welche auf der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) ausgebildet sind, die Schraublöcher sich senkrecht zu der Montagebasisoberfläche (41) erstrecken und in Umfangsrichtung in Richtung eines dickeren Wandbereichs des Gehäuses (4) innerhalb der Montagebasisoberfläche (41) versetzt sind.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, wobei die Elektrodenanschlüsse (61 – 63) der einzelnen Transistoren (6) in Umfangsrichtung in Richtung eines dünneren Wandbereichs des Gehäuses (4) innerhalb der Montagebasisoberfläche (41) hervorstehen.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 15, wobei die einzelnen Transistoren (6) auf derselben Ebene angeordnet sind wie die durch die Montagebasisoberfläche (41) gebildete Ebene.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, wobei eine Gruppe einzelner Transistoren (6) mit gegenseitig unterschiedlichen Phasen in Axialrichtung in Reihe angeordnet sind, zwei einzelne Transistoren (6) mit der gleichen Phase nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Elektrodenanschlüsse (61 – 63) einer der einzelnen Transistoren (6), welche den Elektrodenanschlüssen (61 – 63) einer der anderen einzelnen Transistoren (6) gegenüberliegen, und ein Verdrahtungsbereich (W) mit einer festgelegten Umfangsbreite der vorstehenden Elektrodenanschlüsse (61 – 63) zwischen den beiden einzelnen Transistoren (6) mit der gleichen Phase vorgesehen ist.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, wobei die Montagebasisoberfläche (41) des Montagebasisabschnitts (40) einen abgestuften ebenen Abschnitt (42) aufweist, welcher um eine festgelegte Höhe in Radialrichtung verglichen mit einem benachbarten ebenen Bereich angehoben ist bzw. hervorsteht, in welchem die einzelnen Transistoren (6) angeordnet ist, und der abgestufte flache Abschnitt (42) dem Verdrahtungsbereich (W) entspricht.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, wobei die einzelnen Transistoren(6) in einem Raum aufgenommen sind, welcher durch einen äußeren Rahmenabschnitt (82) definiert ist, der mit der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) Kontakt bildet und der Raum zur Aufnahme der einzelnen Transistoren (6) mit einem Harzteil gefüllt ist.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, wobei eine Harzisolierplatte (11) auf der äußeren Oberfläche der zylindrischen Wand des Gehäuses (4) an einem dem Verdrahtungsbereich (W) gegenüberliegenden Bereich angeordnet ist.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, wobei ein Glättungskondensator (7) an einem umfangsseitigen Ende der Leistungsschaltelemente (6) vorgesehen ist und wobei der Verdrahtungsbereich (W) an der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 21, wobei eine Wechselstromausgangsanschlußsektion (14) an einem anderen umfangsseitigen Ende der Leistungsschaltelemente (6) fernab des Glättungskondensators (7) vorgesehen ist.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, mit: einer Kompressorsektion (c), welcher Teil einer Kühlkreislaufvorrichtung bildet; einer Motorsektion (m), welche mit der Kompressorsektion (c) zum Antrieb der Kompressorsektion (c) integral verbunden ist; einem Gehäuse (201, 202) zum Aufnehmen der Kompressorsektion (c) und der Motorsektion (m); und einer Umrichterschaltungssektion (203) mit einer festgelegten Anzahl von Leistungsschaltelementen (231) zum Umwandeln von Gleichstromleistung in Mehrphasenwechselstromleistung und zum Zuführen der umgewandelten Wechselstromleistung an die Motorsektion (m), dadurch gekennzeichnet, daß ein Umrichtergehäuse (204; 208, 209) an einem oberen Endabschnitt einer äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses (202) zur Aufnahme der Umrichterschaltungssektion (203) befestigt ist, ein Motorleistungsverbinder (210) abnehmbar mit einem Kabelleistungsverbinder eines Leistungskabels verbunden ist, welches elektrische Leistung an die Umrichterschaltungssektion (203) zuführt; und ein Motorkommunikationsverbinder (211) abnehmbar mit einem Kabelkommunikationsverbinder eines Kommunikationskabels verbunden ist, welches einen Kommunikationsweg zwischen der Umrichterschaltungssektion (203) und einer externen elektronischen Vorrichtung bildet, wobei der Motorleistungsverbinder (210) und der Motorkommunikationsverbinder (211) von einer oberen Oberfläche des Umrichtergehäuses (204, 208, 209), welches auf einem oberen Endabschnitt der äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses (202) befestigt ist, nach oben vorstehen.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 23, wobei die Umrichterschaltungssektion (203) aufweist: die Leistungsschaltelemente (231), welche auf der äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses befestigt sind, eine Steuerschaltungssektion (232), welche über den Lesitungsschaltelementen (231) angeordnet ist und eine Leiterplatine enthält, auf welcher elektronische Schaltungselemente zum Steuern der Leistungsschaltelemente (231) montiert sind, und Stromschienen (233, 234), welche den Motorleistungsverbinder (210) und den Motorkommunikationsverbinder (211) mit den Leistungsschaltelementen (231) oder dem Steuerschaltungsabschnitt (232) verbinden, aufweist, das Umrichtergehäuse einen metallischen Montagebasisabschnitt (204), der mit der äußeren zylindrischen Wand des Gehäuses integral ausgebildet ist und sich nach oben hin öffnet, um die Leistungsschaltelemente (231) zu umgeben, einen Harzrahmenabschnitt (208), welcher an dem Montagebasisabschnitt (204) befestigt ist und sich nach oben hin öffnet; um die Leiterplatine der Steuerschaltungssektion (322) zu umgeben, und eine Deckplatte (209), welche die obere Öffnung des Harzrahmenabschnitts (208) schließt, aufweist, und der Motorleistungsverbinder (210) und der Motorkommunikationsverbinder (211) Verbindungsanschlüsse (2111), welche durch distale Enden der Stromschienen gebildet sind und sich vertikal erstrecken, und ein Harzkörperabschnitt (2110), welcher mit dem Harzrahmenabschnitt (208) integral ausgebildet ist, um mit dem Kabelleistungsverbinder und dem Kabelkommunikationsverbinder, welcher in vertikaler Richtung eingefügt und entfernt wird, gekoppelt werden, aufweisen.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 24, wobei das Gehäuse (201, 202) oder der Montagebasisabschnitt (204) zumindest ein vorstehendes Teil (2400, 2500) aufweisen, welches lateral von dem Harzrahmenabschnitt (208) in einer zu der Achse des motorbetriebenen Kompressors senkrechten Richtung hervorsteht.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (303, 304), einem motorbetriebenen Kompressor (301), welcher in dem Gehäuse (303, 304) untergebracht ist, und eine Umrichterschaltungssektion (305), welche an dem Gehäuse befestigt ist, um Gleichstromleistung in Mehrphasenwechselstromleistung umzuwandeln und die umgewandelte Wechselstromleistung dem motorbetriebenen Kompressor (301) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrichterschaltungssektion (305) Leistungsschaltelemente(306), welche jeweilige Zweige einer Mehrphasenumrichterschaltung bilden, einen Glättungskondensator (312), welcher zwischen einem Paar von Gleichstromeingangsanschlüssen der Mehrphasenumrichterschaltung verbunden ist, eine Steuerschaltung zum Steuern der Leistungsschaltelemente (306), und eine Verdrahtungssektion zum Verbinden der Leistungsschaltelemente 306), des Glättungskondensators (312) und der Steuerschaltung aufweist, ein Umrichtergehäuse zur Aufnahme der Umrichterschaltungssektion (305) durch einen metallischen Rahmenabschnitt (341), welcher die Umrichterschaltungssektion umgibt und von einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses hervorsteht, eine Deckplatte (310), welche eine obere Öffnung des Ramenabschnitts schließt, und eine zylindrische Wand des Gehäuses gebildet ist, die Leistungsschaltelemente (306) und der Glättungskondensator (312) auf einer Montageoberfläche (343), welche auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses ausgebildet ist und durch den Rahmenabschnitt (341) umgeben ist, angeordnet sind, die Verdrahtungssektion eine Stromschienenanordnung (308) und eine Leiterplatine (309) aufweist, die Stromschienenanordnung (308) zahlreiche Stromschienen (383) enthält, welche in einem Gießharzplattenabschnitt integral ausgeformt sind, um eine gegenseitige elektrische Isolierung sicherzustellen, und die Stromschienenanordnung (308) an der äußeren zylindrischen Oberfläche des Gehäuses oder an dem Rahmenabschnitt über dem Gießharzplattenabschnitt befestigt ist und an einer radialen äußeren Seite der Leistungsschaltelemente angeordnet ist, um sich in einer Tangentialrichtung des motorbetriebenen Kompressors zu erstrecken, und die Leiterplatine (309) zwischen der Stromschienenanordnung (308) und der Deckplatte (310) angeordnet ist, um sich parallel zu der Stromschienenanordnung (308) zur Montage der Steuerschaltung zu erstrecken.
Motorbetriebener Kompressor mit integriertem Umrichter für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 26, wobei die Stromschienenanordnung (308) einen Verbinder aufweist, welcher von dem Rahmenabschnitt (341) oder der Deckplatte (310) zur Kommunikation oder Leistungsversorgung hervorsteht, der Verbinder einen Verbinderbasisabschnitt aufweist, welcher integral mit dem Gießharzplattenabschnitt der Stromschienenanordnung (308) ausgebildet ist und über eine Öffnung der Deckplatte (310) nach außen vordringt und hervorsteht, und integral mit den Stromschienen und durch den Verbinderbasisabschnitt getragene Verbinderanschlüsse aufweist.
Anordnung zur Montage einer Umrichterschaltung, welche zum Steuern eines Motors eines Kompressors verwendet wird, wobei eine Umrichterschaltungssektion (5) in einem Gehäuse (8) untergebracht ist und das Gehäuse (8) an einem Montagebasisabschnitt (40) des Kompressors befestigt ist.
Montageanordnung für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 28, wobei die Umrichterschaltungssektion (5) ein Leistungsschaltelement (6) zum Steuern der Leistungsversorgung an den Motor enthält, und eine Wärmeabstrahlungsoberfläche des Leistungsschaltelements (6) über ein Wärmeabstrahlungsglied mit einem in den Kompressor eingeführten Kühlmittel thermisch verbunden ist.
Montageanordnung für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 28, wobei das Gehäuse (8) darin eingebettete metallische Stromschienen unterbringt, und die Stromschienen einen elektrischen Pfad für die Umrichterschaltungssektion (5) vorsehen.
Montageanordnung für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 30, wobei die Stromschienen mit Elektroden, Anschlüssen und Verbindungsteilen der elektrischen Komponenten (6, 7, 9) verbunden sind, welche die Umrichterschaltungssektion (5) bilden.
Montageanordnung für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 28, wobei das Gehäuse (8) darin eingebettete metallische Stromschienen unterbringt, und die Stromschienen einen elektrischen Pfad zwischen einer ersten Schaltungssektion mit einem Leistungsschaltelement (6) und einer zweiten Schaltungssektion mit elektronischen Steuervorrichtungen, welche parallel zueinander angeordnet sind, vorsehen.
Montageanordnung für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 29, wobei das Gehäuse (8) darin eingebettete metallische Stromschienen unterbringt, und distale Enden der Stromschienen von einer Oberfläche des Gehäuses (8) hervorstehen.
Montageanordnung für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 29, wobei das Leistungsschaltelement (6) eine Oberfläche, auf welcher elektrische Verbindungselektroden kollektiv angeordnet sind und eine andere Oberfläche, welche als eine Wärmeabstrahlungsoberfläche dient, aufweist.
Montageanordnung für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 30, wobei die Stromschienen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sind.
Verfahren zur Montage einer Umrichterschaltung, welche zum Steuern eines Motors eines Kompressors verwendet wird und folgende Schritte aufweist: Anordnen einer Umrichterschaltungssektion (5) mit einem Leistungsschaltelement (6), dahingehend um in einem Gehäuse (8) untergebracht zu werden, Anordnen einer Wärmeabstrahlungsoberfläche des Leistungsschaltelements (6), dahingehend um über ein Wärmeabstrahlungsglied mit einem in den Kompressor eingeführten Kühlmittel thermisch verbunden zu sein und Befestigen des Gehäuses (8) an dem Montagebasisabschnitt (40) des Kompressors.
Montageverfahren für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 36, welches ferner folgende Schritte aufweist: Preßausformen einer Leiterplatte in Stromschienen eines vorbestimmten Musters, und Integrieren der Stromschienen mit einem Harz durch Ausformen.
Montageverfahren für eine Umrichterschaltung nach Anspruch 36, welches ferner folgende Schritte aufweist: Einfügen eines vorstehenden Endes der Stromschiene, welches durch das Gehäuse (81) nicht freigelegt ist, in ein Durchgangsloch (91) einer Leiterplatine (9), und Befestigen des vorstehenden Endes der Stromschiene an ein Verbindungsteil der Leiterplatine (9) durch Löten.
Kompressor, welcher mit einem Motor und einer Umrichterschaltung zum Steuern des Motors ausgerüstet ist, wobei ein Gehäuse (8), in welchem eine Umrichterschaltungssektion (5) untergebracht ist, an einem Montagebasisabschnitt (40) des Kompressors angebracht ist.
Kompressor nach Anspruch 39, wobei die Umrichterschaltungssektion (5) ein Leistungsschaltelement (6) zum Steuern der Leistungsversorgung des Motors enthält, und eine Wärmeabstrahlungsoberfläche des Leistungsschaltelements (6) über ein Wärmeabstrahlungsglied mit einem in den Kompressor eingeführten Kühlmittel thermisch verbunden ist.
Kompressor nach Anspruch 40, wobei in dem Gehäuse (8) eingebettete metallische Stromschienen untergebracht sind, und die Stromschienen einen elektrischen Pfad für die Umrichterschaltungssektion (5) vorsehen.
Kompressor nach Anspruch 41, wobei die Stromschienen mit Elektroden, Anschlüssen und Verbindungsteilen von elektrischen Komponenten (6, 7, 9) verbunden sind, welche die Umrichterschaltungssektion (5) bilden.
Kompressor nach Anspruch 40, wobei in dem Gehäuse (8) eingebettete metallische Stromschienen untergebracht sind, und die Stromschienen einen elektrischen Pfad zwischen einer ersten Schaltungssektion mit einem Leistungsschaltelement (6) und einer zweiten Schaltungssektion mit elektronischen Steuervorrichtungen, welche parallel zueinander angeordnet sind, vorsehen.
Kompressor nach Anspruch 40, wobei das Gehäuse (8) darin eingebettete metallische Stromschienen unterbringt und distale Enden der Stromschienen von einer Oberfläche des Gehäuses (8) vorstehen.
Kompressor nach Anspruch 40, wobei das Leistungsschaltelement (6) eine Oberfläche, auf welcher elektrische Verbindungselektroden kollektiv angeordnet sind, und eine andere Oberfläche, welche als eine Wärmeabstrahlungsoberfläche dient, aufweist.