WO2017060092A1 - Elektromotor-wechselrichter - Google Patents

Elektromotor-wechselrichter Download PDF

Info

Publication number
WO2017060092A1
WO2017060092A1 PCT/EP2016/072451 EP2016072451W WO2017060092A1 WO 2017060092 A1 WO2017060092 A1 WO 2017060092A1 EP 2016072451 W EP2016072451 W EP 2016072451W WO 2017060092 A1 WO2017060092 A1 WO 2017060092A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
circuit board
capacitor
electric motor
bottom plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/072451
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph BLÖSCH
Bjoern TOBERER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic GmbH filed Critical Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority to CN201680056385.0A priority Critical patent/CN108353514B/zh
Publication of WO2017060092A1 publication Critical patent/WO2017060092A1/de
Priority to US15/947,989 priority patent/US10362703B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14322—Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0217—Mechanical details of casings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Definitions

  • the inverter described here is used to convert DC voltage (such as a motor vehicle electrical system) into an alternating signal that is suitable for feeding an electric machine, in particular a synchronous machine or an asynchronous machine to drive them.
  • the inverter can be used within an electric traction drive, within a starter or within a start generator (such as a Rie ⁇ menstartergenerator or an integrated starter-generator ISG).
  • the inverter can be unidirectional or bidirectional, ie can also be used to generate electrical power (from mechanical power) can be used.
  • the inverter is three-phase and preferably has a B6C bridge, but may also be equipped for more than three phases (about six).
  • the inverter has an intermediate circuit capacitor and circuit breaker.
  • the DC link capacitor is connected to the power switches and, as shown here, is connected directly to the substrate of the power switches or directly to the power switches.
  • a direct connection between the DC link capacitor and circuit breakers is proposed by continuing the capacitor connection plates to the circuit breakers or to the substrate carrying them.
  • foil capacitors are used as a DC link capacitor, wherein individual foil sections are stacked on each other and electrodes are alternately connected to two contacting layers.
  • the comb-shaped structures are formed on the one hand by the individual electrodes, comparable to the prongs of a comb, and on the other hand by a contact layer (also called a "Schoop layer") and a connecting plate which is welded or soldered (generally affixed) to the contact layer
  • the contact layer and the connection plate can be considered as a busbar for the individual electrodes
  • Handle portion of a comb from which go out the tines of the comb.
  • Capacitor terminal sheet is (for each of the two electrical terminals of the capacitor) led out from the intermediate circuit capacitor to the substrate of the Leis ⁇ tung switch or to the power switches themselves. Both connecting plates of the capacitor (ie the capacitor connection plates) are in particular parallel and superposed (preferably separated by a Isola ⁇ tion layer) out.
  • the electric motor inverter has a DC link capacitor. Its capacitor connection plates lead directly to the substrate or to its contacts (pads). Circuit-breakers are mounted on the substrate and thus in direct and low-inductance contact with the intermediate circuit capacitor.
  • the capacitor terminal plates have first portions directly on the capacitor (i.e., mounted on the contact layer).
  • Second sections (opposite thereto) are mounted on the substrate. In particular, surface sections on one of the two broad sides of the sheet are referred to as sections.
  • the second sections may be end sections.
  • the first sections may also be end sections, but the condenser panels may be extended to about an EMC filter. In this case, the portions guided to the filter are end portions and the first portions are located between the two end portions (i.e., between the filter and the substrate).
  • the capacitor connection plates are guided parallel to one another (but electrically isolated from one another) between the intermediate circuit capacitor and the substrate. This applies at least to the sections of the capacitor connection plates between the intermediate circuit capacitor and the substrate.
  • the edges of the capacitor connection plates, which lead from the intermediate circuit capacitor to the substrate, are substantially aligned with each other. In particular, a maximum of only a small proportion of the total area of one of the capacitor terminal plates over the other capacitor terminal plate, such as a proportion of less than 10%, 5%, 2% or 1%.
  • N phases N or N * kl DC link capacitors, N or N * k2 substrates and 2 * N or 2 * N * kl
  • Capacitor plates are used (with N, kl, k2: each natural numbers greater than one).
  • a single- or multi-phase electric motor inverter is also described. This has at least one DC link capacitor.
  • the at least one intermediate circuit capacitor has contacting layers, in particular two (i.e. one layer for each capacitor connection). Each of the DC link capacitors has in particular two contacting layers.
  • the electric motor inverter has circuit breakers. These are mounted on at least one substrate.
  • the number of substrates may correspond to the number of phases, or may be an integer multiple thereof.
  • the number of Leis ⁇ tung switch on one of the substrates is preferably an integer multiple of the phases.
  • For each phase min ⁇ are least tung switches provided two circuit breakers or two groups of performance. In each group, the power switches are preferably connected in parallel so as to multiply the switching power. All circuit breakers can be mounted on a substrate, even with polyphase (3-phase or more) inverters.
  • a substrate is provided per phase. It can also be provided per phase two substrates. In particular, it is also possible to provide an even multiple of substrates per phase.
  • the electric motor-inverter also comprises as mentioned capacitor terminal plates, the one or more intermediate circuit capacitors ⁇ connecting a substrate with the at least.
  • the capacitor terminal plates extending from the min ⁇ least an intermediate circuit capacitor to the at least one substrate or the power semiconductor.
  • Each intermediate circuit capacitor is preferably two
  • Capacitor connection plates provided. These are preferably stacked on top of each other (with insulating layer in between) and aligned with each other.
  • the capacitor connection plates of a Capacitors preferably have the same thickness and the same width.
  • the capacitor terminal plates of a capacitor can have different lengths, for example if one contact layer of the capacitor is closer to the substrate than the other. There may be a normal to the contacting exis ⁇ animals that has substantially to the substrate.
  • Capacitor connection plates can each have at least one bend which runs from one long side of the mutually parallel capacitor connection plates to the other, in particular perpendicular to the long side.
  • the capacitor connection plates are fastened with first ends on the contacting layers.
  • opposite second ends of the capacitor connection plates are mounted on the at least one substrate.
  • the capacitor connection plates of one of the DC link capacitors overlap one another.
  • the capacitor connection plates of one of the intermediate circuit capacitors are separated from each other by means of an insulation layer. This is true for everyone
  • DC link capacitors If only one DC link capacitor is present, its capacitor terminal plates overlap one another and are preferably separated from each other by an insulating layer. Catalysts at more than a DC link capacitor are the connection plates, each of the interim ⁇ intermediate circuit capacitors above one another and are preferably separated from each other via an insulation layer.
  • Capacitor connection plates of different intermediate circuit ⁇ capacitors are preferably adjacent.
  • the extension plane of the substrate can be used as a reference point.
  • “Side by side” means that two objects in a main extension direction of the at least one substrate (or parallel to the main extension direction) are spaced from each other.
  • “Overhead” means a spacing in a direction of a normal of the substrate. The insulation layer can be directly at both
  • the insulating layer can be formed by a lacquer layer which is provided on one or both capacitor connection plates.
  • the insulating layer is a layer of electrically insulating material.
  • the insulation layer has a dielectric strength of at least 400 V, 600 V, 1200 V or 1600 V or more.
  • the insulating layer extends at least along the L Lucassab ⁇ section of the capacitor connection plates, in which these are laid over each other (separated from the insulation layer). There may also be several insulation layers between the
  • Capacitor terminal plates may be provided, which may be the same or different, such as at least one lacquer layer and an insulating layer made of plastic.
  • the capacitor connection plates preferably extend over parts of the substrate, preferably over a majority or over substantially the entire substrate. At least a part of the substrate, in particular a majority of the substrate or the entire substrate, thus extends between connection points at which the capacitor connection plates are connected to the substrate, or an edge of the substrate remote from the intermediate circuit capacitor and the intermediate circuit capacitor itself.
  • the substrate or the substrates is / are at least partially, preferably largely or completely covered by the capacitor connection plates. This results in a shielding effect for the substrate.
  • the capacitor baffles may extend over a portion of the circuit breakers, over most of the circuit breakers, or across all power switches. Between the capacitor connection plates and the substrate, an insulating layer and / or a spacer may be provided.
  • Electric motor inverter may further comprise a bottom plate.
  • the DC link capacitor and the substrate are preferably mounted side by side on the bottom plate, but the capacitor can also be arranged below the module.
  • An underside of the DC link capacitor is on the bottom plate attached, in particular via a heat pad, that is, a heat ⁇ conductive layer, which may be electrically insulating. Instead of a heat pad or in combination with this heat ⁇ conductive paste can be used.
  • One side of the DC link capacitor, which is angled towards the bottom (in particular approximately 90 °) faces the substrate (or the substrates). From the side, in particular from the edge between this side and the underside, the capacitor connection plates depart from the intermediate circuit capacitor and lead to the at least one substrate or also at least partially over the substrate.
  • the at least one substrate is also secured to the bottom plate, preferably as a material such as soldered, ie, a heat-conducting layer that may be electrically insulating. Instead of a heat pad or in combination with this thermal grease can be used.
  • the at least one substrate may be mounted on a ceramic layer directly attached to the bottom plate or the heat sink, such as a cold gas injection layer, which is applied directly to the bottom plate or the heat sink. This can also be provided for the intermediate circuit capacitor.
  • the power switches may be mounted directly in the manner described for the substrate.
  • the bottom plate may have a heat sink. This can at the portion of the bottom plate, where the at least one
  • Substrate is attached, at least partially embedded in the bottom plate.
  • the bottom plate may for this purpose have a recess which extends in particular through the entire thickness of the bottom plate.
  • the heat sink may be at least partially embedded in the recess of the bottom plate.
  • the heat sink has a back surface on which the substrate is mounted. In this sense, the heat sink can be regarded as part of the bottom plate, so that the at least one substrate is mounted heat-transmitting on this part of the bottom plate. Also at the point at which the DC link capacitor is attached, a
  • Heatsink be embedded in the bottom plate. This can be represented by a further heat sink, or it is a common heat sink embedded in the bottom plate on the the at least one substrate and the DC link capacitor is attached. The attachment to the heat sink is such that heat transfer to the bottom plate can take place.
  • the heat sink may be equipped with cooling pins or cooling fins (or other structures to increase the surface area).
  • the cooling pins or cooling fins extend into the recess.
  • the cooling pins or cooling fins extend to a side of the bottom plate which is opposite to the side which carries the intermediate circuit capacitor or the at least one substrate.
  • the cooling pins or cooling fins extend from a front side of the heat sink, which is opposite to the back, into the recess.
  • the bottom plate may have a cover plate which seals off the recess on that side of the bottom plate which opposes the substrate (or the side on which the intermediate circuit capacitor or the substrate is located). This results in a cavity between the back of the heat sink and the cover plate. This cavity is used as a cooling channel. Between the front of the heat sink and the cover plate thus results in a fluid-tight cooling channel. There are openings in the bottom plate, which extend to the cavity or to the cooling channel and realize the inlet and outlet of the cooling channel.
  • the DC link capacitor is preferably arranged in a metal housing.
  • a metal housing This may in particular be a cast housing or a sheet metal housing.
  • the metal housing is adjoined by arms which extend from the metal housing over at least a portion of the substrate.
  • the arms are force-transmitting ⁇ carrying connected to the substrate and / or with at least one other circuit board of the electric motor inverter.
  • One end of the arms is connected to the metal housing.
  • the opposite end of the arms is fastened to the substrate and / or to the at least one further printed circuit board, in particular fastened there.
  • the arms and the metal housing may be formed together (ie in one piece); the connection is made by continuing the metal housing towards the arms.
  • This connection is therefore in particular a cohesive connection and can also be designed as a solder joint, but can also be realized as a positive connection.
  • the intermediate circuit capacitor has an enclosure, in particular made of plastic.
  • the envelope surrounds the contacting layers and, in particular, foil sections and
  • Electrodes of the capacitor The envelope surrounds only a portion of the capacitor connection plates, in particular only the ends of the capacitor connection plates, which are fastened to the contacting layer. The remaining sections of the
  • Capacitor connection plates are not surrounded by the enclosure.
  • the enclosure corresponds to a capacitor housing.
  • the enclosure is located directly on the inside of the metal housing.
  • the electric motor inverter further preferably has a driver circuit board.
  • This has a driver circuit ⁇ .
  • the driver circuit of this circuit board are the circuit breaker downstream.
  • the connection between this printed circuit board and the substrate or the circuit breakers is preferably a connection by means of pressfit pins.
  • the driver circuit board extends along the substrate.
  • the driver circuit board is further offset (in the direction perpendicular to the substrate) to the substrate.
  • the driver circuit board may therefore extend parallel to the substrate or to the bottom plate.
  • the driver circuit board is preferably fixed on a support plate.
  • the carrier plate is in particular a metal plate.
  • the carrier plate is rigid.
  • the driver circuit board is glued to the carrier plate.
  • the driver circuit board is against the carrier plate iso ⁇ lines, in particular if this is made of a conductive material such as metal or a metal alloy.
  • the carrier plate of the driver circuit board may have at least one recess. Through this at least one recess (which extends through the entire thickness of the support plate) extends through at least one electrical connection to the substrate or to the circuit breakers.
  • the electrical connection may have at least one Pressfititati. This extends from the driver board to the substrate or to another interconnect (such as a conductor soldered to the substrate or power switches).
  • Support plate can rest on this frame or this terminal block or be connected to this.
  • the frame or terminal block may include electrical connections that extend through a wall of the frame or terminal block. These electrical connections are connected to the substrate or to the circuit breakers.
  • the electric motor inverter may further include a control circuit board.
  • the control circuit board is the driver circuit board downstream. While the Trei ⁇ ber printed circuit board is designed to generate drive signals, which are processed by control inputs of the circuit breaker, the control circuit board for Reali ⁇ tion of higher-level functions, such as torque and / or speed control or control.
  • the control circuit board can be connected to the driver circuit board via pressfit connections. If the control circuit board is mounted on a (further) support plate, then preferably also has a recess through which pass electrical connections that connects the control circuit board to the driver circuit board. As mentioned, these electrical connections can be realized as Pressfititatien.
  • the control circuit board is disposed over the driver circuit board (as viewed from the at least one substrate).
  • control circuit board - driver board - substrate or circuit breaker - if necessary Base plate The control circuit board is preferably arranged parallel to the driver circuit board.
  • the control circuit board is spaced perpendicularly (relative to the substrate or bottom plate) to the driver circuit board.
  • the control circuit board extends along the substrate or the bottom plate and is offset perpendicular to the substrate.
  • the control circuit board is spaced a greater distance from the substrate than the Trei ⁇ ber printed circuit board.
  • the driver circuit board and the STEU ⁇ er circuit board are stacked and spaced from each other.
  • the control circuit board may be fixed as mentioned on a further carrier plate.
  • This carrier plate is preferably formed as the carrier plate of the driver circuit board.
  • the control board is preferably glued to the further Trä ⁇ carrier plate.
  • the control circuit board is preferably electrically insulated from the further carrier plate, in particular when the carrier plate is made of a metallic material.
  • At least one further control circuit board may be provided. This can be fastened on the metal housing of the DC link capacitor. It can be provided further (populated) Lei ⁇ terplatten or switching modules. These can be mounted on the metal housing of the DC link capacitor or on the bottom plate.
  • the control circuit board can have at least a first
  • the control circuit board can be attached via second screw directly on the bottom plate. As a result, relative movements between the control circuit board and the bottom plate are suppressed.
  • the at least one first screw connection is located substantially in the middle between two of the screw connections.
  • the at least one first screw connection is located substantially in the middle between two of the screw connections.
  • Screw connection substantially in the middle between two of the screw, which are attached to opposite edge regions of the control circuit board.
  • the screw connection is located at a location where the (without screw) the maximum deflection would occur in vibration.
  • the screw (s) are located where they prevent the strongest vibration of the circuit board.
  • the first and / or second screw connection are provided at locations of the printed circuit boards that are farthest from other fasteners. It can be provided a spacer sleeve to fix the circuit boards to each other by means of the relevant screw.
  • the electric motor inverter may have an EMC filter.
  • An EMC filter is a low-pass filter that filters out disturbances caused by switching operations of the circuit breakers from the input and output terminals of the electric motor inverter.
  • the EMC filter comprises at least one Kon ⁇ capacitor and at least one throttle.
  • the EMC filter is arranged on one side of the intermediate circuit capacitor, in particular on the side which is opposite to the side of the intermediate circuit capacitor mounted on the base plate.
  • the EMC filter is arranged offset along the contacting layers, ie the EMC filter is provided in extension of the contacting layers.
  • the EMC filter is located on the DC link capacitor or on the metal housing in which the DC link capacitor is accommodated.
  • the EMC filter is housed in a filter housing (also a metal housing).
  • the filter housing is mounted directly on the metal housing of the DC link capacitor.
  • the filter housing may be a cast housing or a
  • the filter housing may further include a supply port for connecting the EMC filter to the substrate, with the
  • the delivery port can be used as
  • the metal housing of the intermediate circuit capacitor can have an opening which points away from the intermediate circuit capacitor (in particular along a normal of the base plate or of an upper side of the capacitor). It can be provided terminal lugs, which extend from the interior of the metal housing of the DC link capacitor (or of the inter mediate ⁇ schen Vietnamesekondensator) through the opening.
  • the EMC filter may have terminals which are connected to these terminal lugs and preferably aligned with these. Preferably, portions of the project
  • the sections of the metal housing of the interim ⁇ intermediate circuit capacitor therethrough such as through an opening of this metal housing.
  • the EMC filter may include filter components (such as capacitors and / or chokes) connected to these sections, for example, via tracks or via a solder connection connecting the filter-protruding portions of the capacitor pads to terminals of at least one of the filter components.
  • a section of the capacitor connection plates can therefore be connected to the contacting layer, one (end) section can be attached to the substrate and a second (end) section can be connected to the EMC filter (in short: filter).
  • the circuit breakers are semiconductor switches, in particular
  • the power switches preferably form a bridge circuit, in particular a controllable bridge circuit, which may have a plurality of phases.
  • the bridge circuit may be a three-phase or six-phase full-bridge circuit, but may also have a different number of phases, depending on the electrical machine to be controlled.
  • the circuit breakers form a B6C bridge.
  • the bottom plate may be formed, for example, of aluminum or of an aluminum compound.
  • the bottom plate may be formed in two parts.
  • a base plate may be provided, on which there is a bottom support plate. These components can be brazed together. Thereby, the cavity can be formed in the bottom plate.
  • the heat sink may be a copper heat sink having a nickel layer for attachment.
  • the heat sink (via the nickel layer) can be soldered to the base plate or into it.
  • the heat sink can be soldered onto one or both components of the two-part base plate, preferably by means of brazing material.
  • the base plate may have cooling fins or cooling pins extending into the cavity.
  • the bottom support plate applied thereon carries a heat sink, which may be formed in the form of a plate, that is, which may be formed with or without cooling fins or cooling pins.
  • the heat sink is preferably made of a copper material and may have nickel layers applied for better bonding.
  • the heat sink can therefore also be a flat plate in this case, which serves only as a conclusion of the cavity and for heat transfer to the substrate.
  • the heat sink is a hollow body, wherein extending in the hollow body, the cooling fins or cooling pins.
  • a heat sink would be attached to the base plate or be at least partially a ⁇ left in them.
  • Such coolers have two opposing walls between which the cooling fins extend.
  • Side walls may also be provided to at least partially complete the space between the walls.
  • Recesses for inflows and outflows may be provided in the side walls or in at least one of the walls.
  • Figures 1 - 3 serve to illustrate an exemplary embodiment of the electric motor inverter.
  • FIG. 1 shows an electric motor inverter in cross section with an intermediate circuit capacitor 10, which has contact layers 12.
  • the individual mutually insulated electrode layers are not shown, which run perpendicular to the contacting layers 12.
  • the contacting layers 12 are two layers, shown left and right, which are also referred to as Schoop harshen. On these Schoop layers are
  • Capacitor connection plates shown, wherein in each case a sheet is electrically in contact with a contacting layer 12.
  • the contacting layers 12 and the capacitor terminal ⁇ plates 14 are conductive and in particular of metal. Portions of the capacitor connection plates 14 are fastened on the contacting layers 12, connecting sections adjoining these sections, so that the capacitor connection plates 14 are continued by means of the connection sections as far as circuit breakers 20 or a substrate 22. Furthermore, there are sections 14 ⁇ of
  • the EMC filter 90 is located above the DC link capacitor 10.
  • the substrate 22 is located next to the DC link capacitor.
  • a portion of one of the capacitor connection plates 14 extends not only along one of the contacting layers but also along one side of the capacitor 10 which does not support a contacting layer. This section is designed to reduce EMC interference. This section extends between the condenser 10 and the other condenser connection plate. This section is a part of the capacitor connection plate which is connected to the contacting layer 12, which is closer to the substrate 22 or closer to the circuit breakers 20.
  • the power switches 20 are mounted on the substrate 22.
  • Three semiconductor switches 20 are shown in cross-section, wherein further power switches can be provided in the plane of the drawing, for example once again a group of three switches.
  • the capacitor end plates have a portion (in particular outside the DC link capacitor or the housing 40), which extends not only to the substrate, but partially over the substrate 22.
  • Each capacitor terminal plate 14 may have a tongue at one end of the portion located on the substrate 22. The at least one tongue is from the position above the
  • Condenser sheets 14 are guided directly to the circuit breakers 20 and their contact surfaces.
  • Capacitor terminal plate 14 may be provided one or more end portions in the form of tongues, which are led to the substrate 22 and the circuit breakers 20, respectively.
  • the power switches 20 may be packaged or preferably unpackaged semiconductor switches, in particular IGBTs. Furthermore, the power semiconductors have a control connection (base or gate) which is connected via bonding wires and / or conductor tracks.
  • the substrate comprises an insulating layer on or in which preferably conductive tracks are provided.
  • the substrate 20 is preferably a ceramic substrate, but plastic substrates are also contemplated. Preference is given to substrate materials with high heat dissipation capability, since a heat sink 32 is directly below the substrate 20.
  • FIG. 1 shows a bottom plate 30 on which both the
  • the capacitor connection plates 14 are starting from the contacting layers 12 between the bottom plate 30 and the DC link capacitor 10 out.
  • An insulating layer 16 between the bottom plates serves as electrical insulation between the capacitor plates 14.
  • the capacitor plates 14 (and thus also the insulating layer 16) have a step-guided section, by means of which, starting from the intermediate circuit capacitor 10, the capacitor connection plates 14 with respect to the bottom plate 30th be spaced so as to be continued above the substrate can.
  • An (electrically insulating) frame member 85 has a
  • Section which is located between the DC link capacitor 10 and the substrate 22, and supports the capacitor plates.
  • the bottom plate 30 has a recess 34 in which parts of the heat sink 32 are embedded.
  • the portion of the frame ⁇ element 85 which is located between the substrate and the DC link capacitor 10, supports the capacitor plates 14 relative to the heat sink 32 in the illustrated embodiment.
  • the heat sink 32 has a rear side 36, on which the substrate 22 is attached heat-transmitting.
  • the rear side 36 of the heat sink 32 points toward the capacitor connection plates 14.
  • the heat sink 32 also has a front side 37, which is opposite to the back 36.
  • Cooling pins 38 extend from the front side 37 and extend into the recess 34 of the base plate 30.
  • the front side 37 of the heat sink 32 and its cooling pins 38 form one side of a cavity.
  • the cavity is closed on the underside of the bottom plate 30 by a cover plate 39.
  • Thedepins 38 and the on the side ⁇ 37 indicate to the cover plate. 39
  • the side edges of the cavity are formed by the side surfaces of the recess 34 of the bottom plate 30.
  • the bottom plate recesses which, however, are not completely continuous (in contrast to the recess 34).
  • the bottom plate recesses By one or more grooves on the side of the bottom plate 30, which faces the cover plate 39, results in a connection between the recess 34 and the cooling channel below the heat sink 32 and the recesses below the intermediate circuit capacitor 10th
  • the electric motor inverter shown in Figure 1 further comprises a driver circuit board 50, which is located above the heat sink 32 and above the substrate 22, in particular above the power switch 20 and also above a
  • Section of the capacitor connection plates 14 is located. Between the substrate 22 and its power switch and the driver circuit board 50 is a portion of
  • the Lei ⁇ terplatte 50 is mounted on a support plate 52, ins ⁇ glued to this particular. As a result, the stability of the driver circuit board 50 is increased.
  • the support plate 52 of the driver circuit board 50 is a
  • the driver circuit board 50 can be connected to the substrate 22 or its power switch 20 or to an external terminal 84.
  • the figure 1 extends through the recess 54 through a Pressfit connection, ie one or more metallic pins, wherein in the figure 1, the metallic pin is recessed in the frame 85.
  • the recess 54 in the carrier plate 52 of the driver circuit board 50 is located between the driver circuit board 50 and the frame 85.
  • at least one recess may be provided in the carrier plate 52 extending between the driver circuit board 50 and the substrate 22 and the power switch 20 is located.
  • pressfit connections may extend between the driver circuit board 50 and the substrate 22.
  • the electric motor inverter of Figure 1 further comprises a control circuit board 70, which is located above the driver circuit board 50.
  • the driver circuit board 50 is connected downstream of the control circuit board 70.
  • the Trei ⁇ ber - circuit board 50 is the substrate 22 and its Lei ⁇ tion switch 20 connected downstream.
  • the driver circuit board 50 is located between the control circuit board 70 and the substrate 20 and the heat sink 32. As a result, the two circuit boards 50, 70 stacked one above the other.
  • the control circuit board 70 is mounted on a support plate 72, in particular by gluing. There are screw 82, 82 which fix edge areas of the control circuit board 70 on the driver circuit board 50.
  • the screw connections 82, 82 ⁇ further comprise spacer sleeves which are arranged between the driver circuit board 50 and the control circuit board 70 or its carrier plate 72nd
  • the screw connections 82, 82 ⁇ extend further below the driver circuit board 50 and the support plate 52 to the cooling body or to the base plate 30 toward or to the frame 85 back to the circuit boards 70 and 50 or their carrier plates 52 and 72 with the Base plate 30 to attach.
  • At least one further screw connection 80 is located in a central region of the control circuit board 70 or the driver circuit board 70, 50 or in an edge region in the middle between two further screw connections (82).
  • the screw 80 connects the two circuit boards 50, 70 and their support plates 52, 72 with each other.
  • the screw 80 is located between the screw 82 and 82 ⁇ .
  • the screw 80 is located in a central region of the control circuit board or thekulturerlei ⁇ terplatte 70, 50.
  • the connection through the screw 80 comprises a screw bolt (above the control circuit board 70), and a spacer bolt, which extends between the control circuit board 70 or its support plate 72 and the Trei ⁇ ber printed circuit board 50 is located.
  • the screw connection 80 Prevents vibration of printed circuit boards, as it is mounted where (without screw) a vibration maximum would occur in vibration. It also synchronizes
  • the screw 80 can be considered as the first screw, while the screw 82, 82 ⁇ can be regarded as the second screw.
  • the first screw 80 is used to fix the two circuit boards 50, 70 with each other, while the second screw 82, 82 ⁇ the fixation of the circuit boards 50, 70 serve with the rest of the inverter.
  • FIG. 1 shows that the first screw connection 80 connects only the two printed circuit boards 50, 70 or their carrier plates 52, 72 without however extending further below the carrier plate 52 of the driver printed circuit board 50 (except for a screw element, for example A mother) .
  • the screw connection 80 does not extend through the substrate 22 and is also not directly in direct contact with the heat sink 32 or with the bottom plate 30.
  • Another screw 83 extending between the driver circuit board 50 and the bottom plate 30.
  • the screw ⁇ connection 83 connects the driver circuit board 50 and the support plate 52 directly to the base plate 30.
  • the other screw 83 is located at an edge region of the driver PCB 50, which is opposite to an edge region where the screw 82 (ie one of the second screw) is located.
  • a power port 84 (preferably made of metallic Ma ⁇ TERIAL) extends on the side of the frame 85, which is opposite to the intermediate circuit capacitor 10th
  • Frame 85 extends through an electrical connection, in particular a sheet metal connection (ie, a metal strip), the power connection 84 through the frame 85 with the through Substrate 22 connects. Therefore, there is a metallic connection element between the power connection 84 and the substrate 22, which extends through the frame 85 (laterally), and which directly connects the two components mentioned above.
  • the power port 84 includes a base that is recessed into the bottom plate 30. Also, the additional screw 83 can also attach this base on the bottom plate. Since the base of the power terminal 84 is partially inside the bottom plate, the bottom plate has a further recess which does not extend through the entire thickness and which is opened to the side of the bottom plate on which the intermediate circuit capacitor 10 and the circuit boards 50, 70 as well as the substrate 20 are located. In addition, a screw connection can be provided, which fixes the frame to the base plate.
  • the DC link capacitor 10 is located in a metal housing 40 which is open to the bottom plate 30. Between the housing 40 and the bottom plate 30 is located on one side of the housing 40, which faces the substrate 22, a gap through which the capacitor terminal ⁇ plates 14 extend. On the side facing away from the bottom plate 30 side of the housing 40 is an opening through which further portions of the capacitor connection plate 14 are located. These sections are identified by the reference numeral 14 ⁇ . On this side, ie on the side of the DC link capacitor 10, which faces away from the bottom plate 30, there is an EMC filter, which is sketched with outlines of the electrical components located there. In particular, there are at least one capacitor and at least one throttle, which are assigned to the reference numeral 90.
  • the EMC filter is also housed with a housing 92.
  • the housing 92 of the filter is located on the side of Me ⁇ tallgeophuses 40 which faces away from the bottom plate thirtieth
  • the housing 40 and 92 may be realized as a cast housing or as a sheet metal housing (such as folded sheet metal or deep-drawn sheet metal).
  • the metal housing 40 and the bottom plate 30 make direct contact.
  • FIG. 2 shows a part of the inverter of Figure 1 and illustrates the bottom plate 30.
  • This has twodekanalan ⁇ connections 31 and 33, which are provided as openings in the bottom plate.
  • the terminals 31, 32 are connected to the recesses of the bottom plate 30, which form the cooling channel (for the DC link capacitor 10 and / or for the heat sink 32).
  • Capacitor terminal plates 14 can be seen passing through the Me ⁇ tallgeophuse 40 of the intermediate circuit capacitor 10 therethrough. It should also be noted that the metal housing 40 for this purpose has a slot through which the portions 14 extend ⁇ of the capacitor connection plates 14 therethrough. In addition, it can be seen that the capacitor connection plates 14 extend over a majority of the substrate. Visible is the upper capacitor plate 14, which rests on the insulating layer 16. In addition, connecting legs of the circuit breaker 20 can be seen, which extend below the capacitor connection plates 14 from the circuit breakers to the substrate 20 in order to be fixed there by means of surface soldering technology.
  • first connecting plates 86 are provided, which are guided from the substrate 20, starting through the frame 85 therethrough. These end up on further connecting plates 84 '' which extend outside of the
  • Frame 85 to the power terminals 84 back out.
  • the extending through the frame 85 through sheets 86 and conductor strips can be located with the outside Sheets 84 ⁇ ⁇ (also designed as a conductor strip) welded or soldered.
  • the connecting plates 86 extending through the frame 85 may be soldered to the substrate.
  • arms 42 are shown which extend from the housing 40 of the DC link capacitor 10 in the direction of the substrate 20.
  • the arms 42 extend laterally along the substrate 22 and along the circuit breaker 20 and protrude laterally beyond this.
  • At the ends of the arms 42, which are opposite to the metal housing 40 there are connecting elements in the form of through holes. Therefore, screw can be provided, which fixes the ends of the arms 42, with the bottom plate 30 and / or fixed to the frame 85.
  • holes are attached to portions of the arms 42 which are located directly on the metal housing 40 so as to fix these portions of the arms on the floor panel and / or on the frame 85.
  • the arms 42 extend perpendicular to the metal housing 40 (and parallel to the bottom plate 30).
  • a mechanical cross-connection 43 between the arms 42 connects the arms 42 which extend from opposite ends of one side of the metal housing 40 therefrom.
  • the cross-linkage connects center portions of the arms 42 MITEI ⁇ Nander.
  • the cross connection and the arms 42 may be formed as a body. Furthermore, the arms 42 (and also the
  • Cross connection form a common machine part together with the metal housing 40.
  • the arms 42 and the cross connection serve to increase the vibration resistance of the illustrated inverter.
  • an additional circuit 99 is also applied. This can serve approximately for discharging the DC link capacitor 10 within the metal housing 40.
  • the additional circuit 99 may be connected to the substrate 22 and / or to the DC link capacitor 10.
  • Additional circuit 99 is formed as a populated printed circuit board from ⁇ and can be attached via an electrical connection to the substrate.
  • the additional circuit 99 is located adjacent to the substrate 22 on a side of the substrate that is perpendicular to a side of the substrate to which the intermediate circuit capacitor is connected.
  • Figure 3 illustrates further parts of the electric motor inverter of Figures 1 and 2 and the metal shell 40 shows the intermediate circuit capacitor 10.
  • a support plate 72 visible on the (not shown) CON ⁇ er-circuit board is fixed 70th The support plate 72 of
  • Control circuit board 70 is a distance bolt or
  • the driver circuit board 50 or its support plate 52 is fixed directly on the bottom plate via spacers or threaded bolts.
  • the driver circuit board 50 is fixed on an associated support plate 52, wherein these two components are fastened together via screw connections to the bottom plate.
  • the screw connections mentioned in this paragraph fix in particular edge regions of the printed circuit boards 50, 70 or their support plates 52, 72 or also tongues projecting away from them.
  • the screw, which fix the driver circuit board 50 on the bottom plate 30 are shown by the reference numeral 83, while the screw ⁇ compounds having the control circuit board and their connecting Trä ⁇ carrier plate 72 with the bottom plate directly by the reference numeral 82 ⁇ are marked.
  • Screw 80 maximum deflections of the circuit boards or their support plates would occur in vibration. It can be seen that the screw connections 80 can not be attached only to the single point where the maximum
  • pressfit connections 60 are shown connecting the driver circuit board 50 to the substrate. Of these press-fit connections only those sections are shown, which protrude through the printed circuit board 50 due to the through-hole technology used.
  • the substrate can be formed as to the heat sink applied ceramic ⁇ or plastic layer, or as physically separate printed circuit board
  • the printed circuit boards 50 and 70 preferably physically separate circuit boards, having an insulator layer and at least one conductive layer.
  • the printed circuit boards 50 and 70 can be designed as synthetic resin-based printed circuit boards, as compound printed circuit boards, as fiber-reinforced printed circuit boards or as ceramic printed circuit boards.
  • the substrate may be formed, among other things, like the printed circuit boards, the term substrate (as a carrier of the power switches) also being used to differentiate itself from the printed circuit boards (as carriers of driver and control circuits).
  • the substrate carries the power semiconductors ⁇ while the circuit boards carry a driver circuit or a control circuit.
  • the control circuit board 70 may include a microprocessor and is configured to convert microprocessor instructions into control signals.
  • the Trei- over board is configured to testify drive signals ⁇ to it that can be delivered directly to control inputs of the circuit breaker of the substrate.
  • the driver circuit board is further configured to receive control signals from the control circuit board.
  • control circuit board which is located on the metal housing 40 of the DC link capacitor, or which is located on the housing of the EMC filter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein Elektromotor-Wechselrichter mit mindestens einem Zwischenkreiskondensator (10) beschrieben, der Kontaktierungsschichten (12) aufweist. Der Elektromotor-Wechselrichter umfasst ferner Leistungsschalter (20), die auf mindestens einem Substrat (22) montiert sind, und Kondensatoranschlussbleche (14), die mit ersten Abschnitten auf den Kontaktierungsschichten (12) befestigt sind. Zweite Abschnitte der Kondensatoranschlussbleche (14), die den ersten Abschnitten entgegengesetzt sind, sind auf dem mindestens einen Substrat (22) befestigt.

Description

Beschreibung
Elektromotor-Wechselrichter Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, eine elektrische Maschine als alleinigen Antrieb oder als Zusatzantrieb eines Kraftfahrzeugs zu verwenden. Ferner werden elektrische Maschinen etwa zum Starten von Verbren- nungsmotoren verwendet.
Bei mobilen Anwendungen in Fahrzeugen ergeben sich insbesondere für die Leistungselektronik Anforderungen hinsichtlich des Platzbedarfs und der Vibrationsfestigkeit. Zudem ist zu be- rücksichtigen, dass auch bei hohen Strömen und hohen Schaltfrequenzen nicht zu starke Störsignale abgegeben werden.
Es werden daher im Weiteren Möglichkeiten zur Realisierung eines Elektromotor-Wechselrichters aufgezeigt, der zumindest einem der genannten Kriterien Rechnung trägt.
Abriss der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Eigenschaften ergeben sich mit den im Weiteren dargestellten Merkmalen sowie mit den Merkmalen der Unteransprüche.
Der hier beschriebene Wechselrichter dient zur Wandlung von Gleichspannung (etwa eines Kraftfahrzeugbordnetzes) in ein Wechselsignal, das zur Speisung einer elektrischen Maschine geeignet ist, insbesondere eine Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine, um diese anzutreiben . Der Wechselrichter kann innerhalb eines elektrischen Traktionsantriebs, innerhalb eines Starters oder innerhalb eines Startgenerators (etwa ein Rie¬ menstartergenerator oder ein integrierter Startergenerator, ISG) verwendet werden. Der Wechselrichter kann unidirektional oder bidirektional ausgebildet sein, d.h. kann auch zur Erzeugung elektrischer Leistung (aus mechanischer Leistung) verwendet werden .
Der Wechselrichter ist insbesondere dreiphasig und weist vorzugsweise eine B6C-Brücke auf, kann jedoch auch für mehr als drei Phasen (etwa sechs) ausgestattet sein.
Der Wechselrichter weist einen Zwischenkreiskondensator und Leistungsschalter auf. Der Zwischenkreiskondensator ist mit den Leistungsschaltern verbunden und ist, wie hier dargestellt, direkt mit dem Substrat der Leistungsschalter oder direkt mit den Leistungsschaltern verbunden. Es wird eine direkte Verbindung zwischen Zwischenkreiskondensator und Leistungsschaltern vorgeschlagen, indem die Kondensatoranschlussbleche bis zu den Leistungsschaltern oder bis zu dem Substrat, das diese trägt, weitergeführt werden.
Als Zwischenkreiskondensator werden insbesondere Folienkondensatoren verwendet, wobei einzelne Folienabschnitte über¬ einander gestapelt sind und Elektroden abwechselnd mit zwei Kontaktierungsschichten verbunden sind. Es ergeben sich bekanntermaßen zwei kammförmige Strukturen, die ineinander eingreifen und durch Isolatorschichten getrennt sind. Die kammförmigen Strukturen werden gebildet einerseits von den einzelnen Elektroden, vergleichbar mit den Zinken einen Kamms, und andererseits von einer Kontaktschicht (auch "Schoopschicht " genannt", und einem Anschlussblech, das auf die Kontaktschicht aufgeschweißt oder gelötet (allgemein : befestigt) ist. Die Kontaktschicht und das Anschlussblech können als Sammelschiene für die einzelnen Elektroden betrachtet werden. Die Kontakt- schicht und das Anschlussblech sind vergleichbar mit dem
Griffabschnitt eines Kamms, von dem aus die Zinken des Kamms abgehen .
Das Anschlussblech des Kondensators
("Kondensatoranschlussblech") wird (für jeden der beiden elektrischen Anschlüsse des Kondensators) von dem Zwischenkreiskondensator herausgeführt bis zum Substrat der Leis¬ tungsschalter bzw. bis zu den Leistungsschaltern selbst. Die beiden Anschlussbleche des Kondensators (d.h. die Kondensatoranschlussbleche) werden insbesondere parallel und aufeinanderliegend (vorzugsweise getrennt durch eine Isola¬ tionsschicht) geführt.
Der Elektromotor-Wechselrichter weist einen Zwischenkreis- kondensator auf. Dessen Kondensatoranschlussbleche führen direkt zu dem Substrat bzw. zu dessen Kontakten (Lötflächen) . Leistungsschalter sind auf dem Substrat montiert und somit in direktem und induktivitätsarmen Kontakt mit dem Zwischen- kreiskondensator . Die Kondensatoranschlussbleche weisen erste Abschnitte auf, die direkt am Kondensator vorliegen (d.h. auf der Kontaktschicht befestigt sind) . Zweite Abschnitte (hierzu entgegengesetzt) sind auf dem Substrat montiert. Als Abschnitte werden insbesondere Flächenabschnitte auf einer der beiden breiten Seiten des Blechs bezeichnet. Die zweiten Abschnitte können Endabschnitte sein. Die ersten Abschnitte können ebenso Endabschnitte sein, wobei jedoch die Kondensatorbleche etwa zu einem EMV-Filter weitergeführt werden können . In diesem Fall sind die zu dem Filter geführten Abschnitte Endabschnitte und die ersten Abschnitte befinden sich zwischen den beiden Endabschnitten (d.h. zwischen dem Filter und dem Substrat) .
Die Kondensatoranschlussbleche werden zwischen dem Zwischen- kreiskondensator und dem Substrat parallel aufeinanderliegend (jedoch voneinander elektrisch isoliert) geführt. Dies gilt zumindest für die Abschnitte der Kondensatoranschlussbleche zwischen Zwischenkreiskondensator und Substrat. Die Kanten der Kondensatoranschlussbleche, die von dem Zwischenkreiskonden- sator zu dem Substrat führen, fluchten im Wesentlichen miteinander. Insbesondere steht maximal nur ein geringer Anteil des Gesamtfläche eines der Kondensatoranschlussbleche gegenüber dem anderen Kondensatoranschlussblech über, etwa ein Anteil von weniger als 10 %, 5%, 2% oder 1%.
Die vorangehende Beschreibung betrifft zum besseren Verständnis einen einphasigen Aufbau bzw. nur eine Phase des Wechselrichters . Bei N Phasen können N oder N*kl Zwischenkreiskondensatoren, N oder N*k2 Substrate und 2*N oder 2*N*kl
Kondensatoranschlussbleche verwendet werden (mit N, kl, k2 : jeweils natürliche Zahlen größer eins). Es wird ferner ein ein-oder mehrphasiger Elektromotor-Wechselrichter beschrieben. Dieser weist mindestens einen Zwischenkreiskondensator auf. Der mindestens eine Zwischen- kreiskondensator weist Kontaktierungsschichten auf, insbesondere zwei (d.h. für jeden Kondensatoranschluss eine Schicht) . Jeder der Zwischenkreiskondensatoren weist insbesondere zwei Kontaktierungsschichten auf.
Der Elektromotor-Wechselrichter weist Leistungsschalter auf. Diese sind auf mindestens einem Substrat montiert. Die Anzahl der Substrate kann der Anzahl der Phasen entsprechen, oder kann ein ganzzahliges Vielfaches hiervon sein. Die Anzahl der Leis¬ tungsschalter auf einem der Substrate ist vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches der Phasen. Für jede Phase sind min¬ destens zwei Leistungsschalter oder zwei Gruppen von Leis- tungsschaltern vorgesehen. In jeder Gruppe sind die Leistungsschalter vorzugsweise parallel geschaltet, um so die Schaltleistung zu vervielfachen. Es können alle Leistungsschalter auf einem Substrat montiert sein, auch bei mehrphasigen (3-phasig oder mehr) Wechselrichtern. Vorzugsweise ist jedoch pro Phase ein Substrat vorgesehen. Es können auch pro Phase zwei Substrate vorgesehen sein. Insbesondere können pro Phase auch ein geradzahliges Vielfaches von Substraten vorgesehen sein.
Der Elektromotor-Wechselrichter umfasst zudem wie erwähnt Kondensatoranschlussbleche, die einen oder mehrere Zwischen¬ kreiskondensatoren mit dem mindestens einen Substrat verbinden. Die Kondensatoranschlussbleche erstrecken sich von dem min¬ destens einen Zwischenkreiskondensator bis zu dem mindestens einen Substrat bzw. deren Leistungshalbleiter. Pro Zwischen- kreiskondensator sind vorzugsweise zwei
Kondensatoranschlussbleche vorgesehen. Diese sind vorzugsweise aufeinander gestapelt (mit Isolationsschicht dazwischen) und fluchten miteinander. Die Kondensatoranschlussbleche eines Kondensators haben vorzugsweise die gleiche Dicke und die gleiche Breite. Die Kondensatoranschlussbleche eines Kondensators können unterschiedlich lang sein, etwa wenn eine Kontaktie- rungsschicht des Kondensators näher an dem Substrat ist, als die andere. Es kann eine Normale der Kontaktierungsschicht exis¬ tieren, die im Wesentlichen zu dem Substrat weist. Die
Kondensatoranschlussbleche können jeweils mindestens einen Knick aufweisen, der von einer langen Seite der parallel zueinander verlaufenden Kondensatoranschlussbleche zur anderen verläuft, insbesondere senkrecht zu der langen Seite.
Die Kondensatoranschlussbleche sind mit ersten Enden auf den Kontaktierungsschichten befestigt. Hierzu entgegengesetzte zweite Enden der Kondensatoranschlussbleche sind, auf dem mindestens einen Substrat befestigt.
Die Kondensatoranschlussbleche eines der Zwischenkreiskon- densatoren liegen übereinander. Die Kondensatoranschlussbleche eines der Zwischenkreiskondensatoren sind mittels einer Iso- lationslage voneinander getrennt. Dies gilt für jeden der
Zwischenkreiskondensatoren. Ist nur ein Zwischenkreiskonden- sator vorhanden, so liegen dessen Kondensatoranschlussbleche übereinander und sind vorzugsweise über eine Isolationslage voneinander getrennt. Bei mehreren ein Zwischenkreiskonden- satoren liegen die Kondensatoranschlussbleche jedes der Zwi¬ schenkreiskondensatoren übereinander und sind vorzugsweise über eine Isolationslage voneinander getrennt. Die
Kondensatoranschlussbleche unterschiedlicher Zwischenkreis¬ kondensatoren liegen vorzugsweise nebeneinander. Bei der Verwendung der Begriffe "nebeneinander" und "übereinander" kann die Erstreckungsebene des Substrats als Bezugspunkt verwendet werden. "Nebeneinander" bedeutet, dass zwei Objekte in einer Haupterstreckungsrichtung des mindestens einen Substrats (oder parallel zur Haupterstreckungsrichtung) zueinander beabstandet sind. "Übereinander" bedeutet eine Beabstandung in einer Richtung einer Normalen des Substrats. Die Isolationslage kann unmittelbar an beiden
Kondensatoranschlussblechen anliegen. Die Isolationslage kann von einer Lackschicht gebildet werden, die auf einer oder auf beiden Kondensatoranschlussblechen vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Isolationslage eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material. Die Isolationslage hat eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 400 V, 600 V, 1200 V oder 1600 V oder mehr. Die Isolationslage erstreckt sich zumindest entlang dem Längsab¬ schnitt der Kondensatoranschlussbleche, in dem diese überei- nandergelegt sind (getrennt von der Isolationslage) . Es können auch mehrere Isolationslagen zwischen den
Kondensatoranschlussblechen vorgesehen sein, die gleichartig oder unterschiedlich sein können, etwa mindestens eine Lackschicht und eine Isolationsschicht aus Kunststoff.
Die Kondensatoranschlussbleche erstrecken sich vorzugsweise über Teile des Substrats, vorzugsweise über einen Großteil oder über im Wesentlichen das gesamte Substrat. Zwischen Anschlusspunkten, an denen die Kondensatoranschlussbleche mit dem Substrat verbunden sind, oder einer dem Zwischenkreiskondensator und abgewandten Kante des Substrats, und dem Zwischenkreis¬ kondensator selbst erstreckt sich somit zumindest ein Teil des Substrats, insbesondere ein Großteil des Substrats oder das gesamte Substrat. Das Substrat bzw. die Substrate ist bzw. sind von den Kondensatoranschlussblechen zumindest teilweise, vorzugsweise größtenteils oder vollständig abgedeckt. Dadurch ergibt sich eine Abschirmungswirkung für das Substrat. Ferner können sich die Kondensatoranschlussbleche über einen Teil der Leistungsschalter, über einen Großteil der Leistungsschalter oder über alle Leistungsschalter erstrecken. Zwischen den Kondensatoranschlussblechen und dem Substrat können eine Isolierschicht und/oder ein Abstandhalter vorgesehen sein.
Elektromotor-Wechselrichter kann ferner eine Bodenplatte aufweisen. Der Zwischenkreiskondensator und das Substrat sind vorzugsweise nebeneinander auf der Bodenplatte befestigt, der Kondensator kann aber auch unter dem Modul angeordnet sein. Eine Unterseite des Zwischenkreiskondensators ist auf der Bodenplatte befestigt, insbesondere über ein Wärmepad, d.h. eine wärme¬ leitende Schicht, die elektrisch isolierend sein kann. Anstatt eines Wärmepads oder in Kombination hiermit kann auch Wärme¬ leitpaste verwendet werden. Eine Seite des Zwischenkreiskon- densators, die zur Unterseite angewinkelt ist (insbesondere ca. 90°) weist zum Substrat (oder zu den Substraten) . Von der Seite aus, insbesondere von der Kante zwischen dieser Seite und der Unterseite, gehen die Kondensatoranschlussbleche von dem Zwischenkreiskondensator ab und führen zu dem mindestens einen Substrat bzw. auch zumindest teilweise über das Substrat hinweg. Das mindestens eine Substrat ist ebenso auf der Bodenplatte befestigt, vorzugsweise Stoffschlüssig wie z.B. gelötet, d.h. eine wärmeleitende Schicht, die elektrisch isolierend sein kann. Anstatt eines Wärmepads oder in Kombination hiermit kann auch Wärmeleitpaste verwendet werden. Das mindestens eine Substrat kann auf einer Keramikschicht montiert sein, die unmittelbar auf der Bodenplatte bzw. dem Kühlkörper befestigt ist, etwa eine kaltgasgespritzte Schicht, die direkt auf die Bodenplatte bzw. den Kühlkörper aufgebracht ist. Dies kann auch für den Zwi- schenkreiskondensator vorgesehen sein. Anstatt der Befestigung des Substrats können die Leistungsschalter direkt in der für das Substrat beschriebenen Weise montiert sein.
Die Bodenplatte kann einen Kühlkörper aufweisen. Dieser kann an dem Abschnitt der Bodenplatte, an dem das mindestens eine
Substrat befestigt ist, in der Bodenplatte zumindest teilweise eingelassen sein. Die Bodenplatte kann hierzu eine Ausnehmung aufweisen, die sich insbesondere durch die gesamte Dicke der Bodenplatte erstreckt. Der Kühlkörper kann in der Ausnehmung der Bodenplatte zumindest teilweise eingelassen sein. Der Kühlkörper hat eine Rückseite, auf der das Substrat befestigt ist. In diesem Sinne kann der Kühlkörper als Teil der Bodenplatte angesehen werden, so dass das mindestens eine Substrat auf diesem Teil der Bodenplatte wärmeübertragend befestigt ist. Auch an der Stelle, an der der Zwischenkreiskondensator befestigt ist, kann ein
Kühlkörper in der Bodenplatte eingelassen sein. Dies kann durch einen weiteren Kühlkörper dargestellt werden, oder es ist ein gemeinsamer Kühlkörper in der Bodenplatte eingelassen, auf dem das mindestens eine Substrat und der Zwischenkreiskondensator befestigt ist. Die Befestigung an dem Kühlkörper ist derart, dass ein Wärmeübertrag zur Bodenplatte stattfinden kann. Der Kühlkörper kann mit Kühlpins oder Kühlfinnen (oder anderen Strukturen zur Vergrößerung der Oberfläche) ausgestattet sein. Die Kühlpins oder Kühlfinnen erstrecken sich in die Ausnehmung hinein. Die Kühlpins oder Kühlfinnen erstrecken sich zu einer Seite der Bodenplatte, die derj enigen Seite entgegengesetzt ist, welche den Zwischenkreiskondensator bzw. das mindestens eine Substrat trägt. Die Kühlpins oder Kühlfinnen erstrecken sich von einer Vorderseite des Kühlkörpers, die der Rückseite entgegengesetzt ist, in die Ausnehmung hinein. Die Bodenplatte kann eine Abdeckplatte aufweisen, die die Ausnehmung auf derjenigen Seite der Bodenplatte abdichtend abschließt, die dem Substrat (bzw. der Seite, auf der sich der Zwischenkreiskondensator bzw. das Substrat befinden) entgegengesetzt ist. Es ergibt sich ein Hohlraum zwischen der Rückseite des Kühlkörpers und der Abdeckplatte. Dieser Hohlraum wird als Kühlkanal genutzt. Zwischen der Vorderseite des Kühlkörpers und der Abdeckplatte ergibt sich somit ein fluiddichter Kühlkanal. Es sind in der Bodenplatte Öffnungen vorgesehen, die zum Hohlraum bzw. zum Kühlkanal reichen und die den Zu- und Ablauf des Kühlkanals realisieren.
Der Zwischenkreiskondensator ist vorzugsweise in einem Metallgehäuse angeordnet. Dieses kann insbesondere ein Gussgehäuse oder ein Blechgehäuse sein. An das Metallgehäuse schließen sich Arme an, die sich von dem Metallgehäuse über zumindest einen Abschnitt des Substrats erstrecken. Die Arme sind kraftüber¬ tragend mit dem Substrat und/oder mit zumindest einer weiteren Leiterplatte des Elektromotor-Wechselrichters verbunden. Ein Ende der Arme ist mit dem Metallgehäuse verbunden. Das ge- genüberliegende Ende der Arme ist an dem Substrat und/oder an der zumindest einen weiteren Leiterplatte befestigt, insbesondere dort befestigt. Die Arme und das Metallgehäuse können gemeinsam (d.h. einteilig) ausgebildet sein; die Verbindung ergibt sich durch die Weiterführung des Metallgehäuses zu den Armen hin. Diese Verbindung ist daher insbesondere eine Stoffschlüssige Verbindung und kann auch als Lötverbindung ausgestaltet sein, kann jedoch auch als formschlüssige Verbindung realisiert sein.
Der Zwischenkreiskondensator eine Umhüllung aufweist, insbesondere aus Kunststoff. Die Umhüllung umgibt die Kontaktie- rungsschichten sowie insbesondere Folienabschnitte und
Elektroden des Kondensators. Die Umhüllung umgibt nur einen Teil der Kondensatoranschlussbleche, insbesondere nur die Enden der Kondensatoranschlussbleche, die an der Kontaktierungsschicht befestigt sind. Die restlichen Abschnitte der
Kondensatoranschlussbleche sind nicht von der Umhüllung umgeben. Die Umhüllung entspricht einem Kondensatorgehäuse . Die Umhüllung ist unmittelbar an der Innenseite des Metallgehäuses angeordnet.
Der Elektromotor-Wechselrichter verfügt vorzugsweise ferner über eine Treiber-Leiterplatte. Diese weist eine Treiber¬ schaltungauf. Der Treiberschaltung dieser Leiterplatte sind die Leistungsschalter nachgeschaltet. Die Verbindung zwischen dieser Leiterplatte und dem Substrat bzw. den Leistungsschaltern ist vorzugsweise eine Verbindung mittels Pressfit-Pins .
Die Treiber-Leiterplatte erstreckt sich entlang des Substrats. Die Treiber-Leiterplatte ist ferner versetzt (in senkrechter Richtung zum Substrat) zum Substrat angeordnet. Die Treiber- Leiterplatte kann sich daher parallel zum Substrat bzw. zur Bodenplatte erstrecken. Ferner ist die Treiber-Leiterplatte vorzugsweise auf einer Trägerplatte fixiert. Die Trägerplatte ist insbesondere eine Metallplatte. Die Trägerplatte ist starr. Die Treiber-Leiterplatte ist auf der Trägerplatte aufgeklebt. Die Treiber-Leiterplatte ist gegenüber der Trägerplatte iso¬ liert, insbesondere wenn diese aus einem leitenden Material wie Metall oder einer Metalllegierung gefertigt ist.
Die Trägerplatte der Treiber-Leiterplatte kann zumindest eine Ausnehmung aufweisen. Durch diese mindestens eine Ausnehmung (die sich durch die gesamte Dicke der Trägerplatte erstreckt) hindurch erstreckt sich mindestens eine elektrische Verbindung zum Substrat bzw. zu den Leistungsschaltern. Die elektrische Verbindung kann zumindest eine Pressfitverbindung aufweisen. Diese erstreckt sich von der Treiber-Leiterplatte zum dem Substrat oder bis zu einer weiteren Verbindung (etwa ein auf das Substrat oder auf die Leistungsschalter gelöteter Leiter) .
Es kann ein Rahmen oder eine Anschlussleiste vorgesehen sein, der bzw. die um das mindestens eine Substrat herum verläuft oder neben diesem angeordnet ist. Die Treiber-Leiterplatte bzw. deren
Trägerplatte kann auf diesem Rahmen oder dieser Anschlussleiste aufliegen bzw. mit diesem verbunden sein. Der Rahmen oder die Anschlussleiste kann elektrische Verbindungen aufweisen, die durch eine Wand des Rahmens bzw. der Anschlussleiste hindurch verlaufen. Diese elektrischen Verbindungen sind mit dem Substrat bzw. mit den Leistungsschaltern verbunden.
Der Elektromotor-Wechselrichter kann ferner eine Steuer-Leiterplatte aufweisen. Der Steuer-Leiterplatte ist die Treiber-Leiterplatte nachgeschaltet. Während die Trei¬ ber-Leiterplatte zur Erzeugung von Ansteuersignalen ausgestaltet ist, die von Steuereingängen der Leistungsschalter verarbeitbar sind, dient die Steuer-Leiterplatte zur Reali¬ sierung von übergeordneten Funktionen, etwa zur Drehmoment- und/oder Drehzahlregelung oder -Steuerung. Die Steuer-Leiterplatte kann über Pressfitverbindungen mit der Treiber-Leiterplatte verbunden sein. Ist die Steuer-Leiterplatte auf einer (weiteren) Trägerplatte befestigt, dann weist diese vorzugsweise ebenso eine Ausnehmung auf, durch die hindurch elektrische Verbindungen verlaufen, die die Steuer-Leiterplatte mit der Treiber-Leiterplatte verbindet. Wie erwähnt können diese elektrischen Verbindungen als Pressfitverbindungen realisiert sein . Die Steuer-Leiterplatte ist (von dem mindestens einen Substrat aus gesehen) über der Treiber-Leiterplatte angeordnet. Es ergibt sich ein Stapelaufbau in der Reihenfolge: Steuer-Leiterplatte - Treiber-Leiterplatte - Substrat bzw. Leistungsschalter - ggf. Bodenplatte. Die Steuer-Leiterplatte ist vorzugweise parallel zu der Treiber-Leiterplatte angeordnet. Die Steuer-Leiterplatte ist senkrecht (bezogen auf das Substrat oder die Bodenplatte) zur Treiber-Leiterplatte beabstandet. Die Steuer-Leiterplatte erstreckt sich entlang dem Substrat bzw. der Bodenplatte und ist senkrecht zum Substrat versetzt. Die Steuer-Leiterplatte ist um eine größere Distanz zum Substrat beabstandet als die Trei¬ ber-Leiterplatte. Die Treiber-Leiterplatte und die Steu¬ er-Leiterplatte sind übereinander gestapelt und zueinander beabstandet.
Die Steuer-Leiterplatte kann wie erwähnt auf einer weiteren Trägerplatte fixiert sein. Diese Trägerplatte ist vorzugsweise ausgebildet wie die Trägerplatte der Treiber-Leiterplatte. Die Steuer-Leiterplatte ist vorzugsweise auf der weiteren Trä¬ gerplatte aufgeklebt. Die Steuer-Leiterplatte ist vorzugsweise gegenüber der weiteren Trägerplatte elektrisch isoliert, insbesondere wenn die Trägerplatte aus einem metallischen Material ausgestaltet ist.
Es kann mindestens eine weitere Steuer-Leiterplatte vorgesehen sein. Diese kann auf dem Metallgehäuse des Zwischenkreiskon- densators befestigt sein. Es können weitere (bestückte) Lei¬ terplatten oder Schaltmodule vorgesehen sein. Diese können auf dem Metallgehäuse des Zwischenkreiskondensators oder auf der Bodenplatte montiert sein.
Die Steuer-Leiterplatte kann über mindestens eine erste
Schraubverbindung auf der Treiber-Leiterplatte fixiert sein. Dadurch sind die Bewegungen bei Vibrationen synchronisiert und eine gegengleiche Bewegung der beiden Leiterplatten, die zu Schäden führen kann, wird reduziert. Die Steuer-Leiterplatte kann über zweite Schraubverbindungen direkt auf der Bodenplatte befestigt sein. Dadurch werden auch Relativbewegungen zwischen Steuer-Leiterplatte und Bodenplatte unterdrückt.
Die mindestens eine erste Schraubverbindung befindet sich im Wesentlichen in der Mitte zwischen zwei der Schraubverbindungen. Insbesondere befindet sich die mindestens eine erste
Schraubverbindung sich im Wesentlichen in der Mitte zwischen zwei der Schraubverbindungen, die an entgegengesetzten Randbereichen der Steuer-Leiterplatte befestigt sind. Dadurch wird eine Schwingung innerhalb Steuer-Leiterplatte unterbunden, zumal sich die Schraubverbindung an einer Stelle befindet, an der die (ohne Schraubverbindung) die maximale Auslenkung bei Vibrationen auftreten würde. Anstatt der Definition "in der Mitte" könnte auch formuliert werden, dass sich die Schraubverbindung (en) dort befinden, wo sie am stärksten Schwingungen der Leiterplatte unterbinden. Mit anderen Worten sind die erste und/oder zweite Schraubverbindung an Stellen der Leiterplatten vorgesehen, die am weitesten von anderen Befestigungen entfernt sind. Es kann eine Abstandhülse vorgesehen sein, um mittels der betreffenden Schraubverbindung die Leiterplatten zueinander zu fixieren.
Ferner kann der Elektromotor-Wechselrichter einen EMV-Filter aufweisen. Ein EMV-Filter ist ein Tiefpassfilter, der Störungen, welche durch Schaltvorgänge der Leistungsschalter entstehen, aus Ein- und Ausgangsanschlüssen des Elektromotor-Wechselrichter herausfiltert. Der EMV-Filter umfasst mindestens einen Kon¬ densator und mindestens eine Drossel. Der EMV-Filter ist auf einer Seite des Zwischenkreiskondensators angeordnet, insbesondere an der Seite, die der auf der Bodenplatte be- festigten Seite des Zwischenkreiskondensators entgegengesetzt ist. Der EMV-Filter ist entlang den Kontaktierungsschichten versetzt angeordnet, d.h. der EMV-Filter ist in Verlängerung der Kontaktierungsschichten vorgesehen. Mit anderen Worten befindet sich der EMV-Filter auf dem Zwischenkreiskondensator bzw. auf dem Metallgehäuse, in dem der Zwischenkreiskondensator untergebracht ist. Der EMV-Filter ist in einem Filtergehäuse (ebenfalls ein Metallgehäuse) untergebracht. Das Filtergehäuse ist direkt auf dem Metallgehäuse des Zwischenkreiskondensators befestigt. Das Filtergehäuse kann ein gegossenes Gehäuse oder ein
Blechgehäuse sein. In dem Filtergehäuse kann ein Eingangsan- schluss vorgesehen sein, etwa in Form eines Steckverbinder- oder Schraubelements oder in Form von mindestens einer Anschluss¬ fahne. In dem Filtergehäuse kann ferner ein Zuführungsanschluss zum Verbinden des EMV-Filters mit dem Substrat, mit den
Leistungsschaltern und/oder mit dem Zwischenkreiskondensator vorgesehen sein. Der Zuführungsanschluss kann als
Steckverbinderelement, Schraubelement oder als Kontaktfahne ausgebildet sein. Das Metallgehäuse des Zwischenkreiskonden- sators kann eine Öffnung aufweisen, die vom Zwischenkreis¬ kondensator weg weist (insbesondere entlang einer Normalen der Bodenplatte bzw. einer Oberseite des Kondensators) . Es können Anschlussfahnen vorgesehen sein, die sich von dem Inneren des Metallgehäuses des Zwischenkreiskondensators (bzw. vom Zwi¬ schenkreiskondensator) durch die Öffnung hindurch erstrecken. Ferner kann der EMV-Filter Anschlüsse aufweisen, die mit diesen Anschlussfahnen verbunden sind und vorzugsweise mit diesen fluchten. Vorzugsweise ragen Abschnitte der
Kondensatoranschlussbleche durch das Metallgehäuse des Zwi¬ schenkreiskondensators hindurch, etwa durch eine Öffnung dieses Metallgehäuses. Insbesondere ragen die Abschnitte der
Kondensatorbleche zu dem EMV-Filter hin, beispielsweise in das Filtergehäuse hinein. Der EMV-Filter kann Filterkomponenten (etwa Kondensatoren und/oder Drosseln) aufweisen, die mit diesen Abschnitten verbunden sind, beispielsweise über Leiterbahnen oder über eine Lötverbindung, die die zum Filter ragenden Abschnitte der Kondensatoranschlussbleche mit Anschlüssen zumindest einer der Filterkomponenten verbindet. Ein Abschnitt der Kondensatoranschlussbleche kann daher mit der Kontaktie- rungsschicht verbunden sein, ein (End- ) abschnitt kann an den dem Substrat befestigt sein und ein zweiter (End- ) Abschnitt kann an dem EMV-Filter (kurz: Filter) angeschlossen sein. Die Leistungsschalter sind Halbleiterschalter, insbesondere
Transistoren wie IGBTs oder MOSFETs oder auch Thyristoren. Die Leistungsschalter bilden vorzugsweise eine Brückenschaltung, insbesondere eine steuerbare Brückenschaltung, die mehrere Phasen aufweisen kann. Die Brückenschaltung kann eine drei- phasige oder sechsphasige Vollbrückenschaltung sein, kann jedoch auch eine andere Anzahl von Phasen aufweisen, abhängig von der anzusteuernden elektrischen Maschine. Beispielsweise bilden die Leistungsschalter eine B6C-Brücke. Die Bodenplatte kann beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumverbindung ausgebildet sein. Die Bodenplatte kann zweiteilig ausgebildet sein. Hierbei kann eine Grundplatte vorgesehen sein, auf der sich eine Boden-Trägerplatte befindet. Diese Komponenten können miteinander hartverlötet sein. Dadurch kann der Hohlraum in der Bodenplatte ausgebildet werden. Der Kühlkörper kann ein Kupferkühlkörper sein, der zur Befestigung eine Nickelschicht aufweist. Dadurch kann der Kühlkörper (über die Nickelschicht) auf die Bodenplatte bzw. in diese hinein gelötet werden. Insbesondere kann der Kühlkörper auf eine oder auf beide Komponenten der zweiteiligen Bodenplatte aufgelötet werden, vorzugsweise mittels Hartlot. Beim zweiteiligen Aufbau der Bodenplatte kann die Grundplatte Kühlfinnen oder Kühlpins aufweisen, die sich in dem Hohlraum hinein erstrecken. Die darauf aufgebrachte Boden-Trägerplatte trägt einen Kühlkörper, der in Form einer Platte ausgebildet sein kann, d. h. der mit oder auch ohne Kühlfinnen oder Kühlpins ausgebildet sein kann. Auch hier ist der Kühlkörper vorzugsweise aus einem Kupferwerkstoff und kann zur besseren Verbindung aufgebrachte Nickelschichten aufweisen. Der Kühlkörper kann in diesem Fall daher auch eine ebene Platte sein, die lediglich als Abschluss des Hohlraums und zur Wärmeübertragung an das Substrat dient.
Eine weitere Möglichkeit ist es, dem Kühlkörper als Hohlkörper auszugestalten, wobei sich in dem Hohlkörper die Kühlfinnen oder Kühlpins erstrecken. Ein derartiger Kühlkörper würde auf der Bodenplatte befestigt oder in diese zumindest teilweise ein¬ gelassen sein. Dadurch kann die Komplexität der Bodenplatte verringert werden und es können bereits bestehende Kühler verwendet werden. Derartige Kühler weisen zwei gegenüberliegende Wände auf, zwischen den sich die Kühlfinnen erstrecken. Es können ferner Seitenwände vorgesehen sein, um den Raum zwischen den Wänden zumindest teilweise abzuschließen. In den Seitenwänden oder in zumindest einer der Wände können Ausnehmungen für Zuflüsse und Abflüsse vorgesehen sein. Die Figuren 1 - 3 dienen zur Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des Elektromotor-Wechselrichters.
Die Figur 1 zeigt einen Elektromotor-Wechselrichter im Querschnitt mit einem Zwischenkreiskondensator 10, der Kontak- tierungsschichten 12 aufweist. Zur besseren Darstellung sind die einzelnen voneinander isolierten Elektrodenschichten nicht dargestellt, welche senkrecht zu den Kontaktierungsschichten 12 verlaufen. Die Kontaktierungsschichten 12 sind zwei Schichten, links und rechts dargestellt, die auch als Schoopschichten bezeichnet werden. Auf diesen Schoopschichten sind
Kondensatoranschlussbleche 14 befestigt. Es sind zwei
Kondensatoranschlussbleche dargestellt, wobei jeweils ein Blech mit einer Kontaktierungsschicht 12 elektrisch in Kontakt steht. Die Kontaktierungsschichten 12 und die Kondensatoranschluss¬ bleche 14 sind leitend und insbesondere aus Metall. Abschnitte der Kondensatoranschlussbleche 14 sind auf den Kontaktierungsschichten 12 befestigt, wobei sich an diese Abschnitte Verbindungsabschnitte anschließen, so dass die Kondensatoranschlussbleche 14 mittels der Verbindungsabschnitte bis zu Leistungsschaltern 20 bzw. einem Substrat 22 weitergeführt sind. Weiterhin bestehen Abschnitte 14 λ der
Kondensatoranschlussbleche 14, die zu einem EMV-Filter 90 weitergeführt sind. Das EMV-Filter 90 befindet sich oberhalb des Zwischenkreiskondensators 10. Das Substrat 22 befindet sich neben dem Zwischenkreiskondensator. Ein Abschnitt eines der Kondensatoranschlussbleche 14 erstreckt sich nicht nur entlang einer der Kontaktierungsschichten sondern auch entlang einer Seite des Kondensators 10, die keine Kontaktierungsschicht trägt. Dieser Abschnitt die zur Verringerung von EMV-Störungen . Dieser Abschnitt verläuft zwischen dem Kondensator 10 und dem anderen Kondensatoranschlussblech . Dieser Abschnitt ist ein Teil desjenigen Kondensatoranschlussblechs, das mit derjenigen Kontaktierungsschicht 12 verbunden ist, die sich näher am Substrat 22 bzw. näher an den Leistungsschaltern 20 befindet. Die Leistungsschalter 20 sind auf dem Substrat 22 befestigt. Dargestellt sind im Querschnitt drei Halbleiterschalter 20, wobei in die Zeichnungsebene hineinversetzt weitere Leis- tungsschalter vorgesehen sein können, etwa nochmals eine Gruppe von drei Schaltern. Die Kondensatorabschlussbleche weisen einen Abschnitt auf (insbesondere außerhalb des Zwischenkreiskon- densators bzw. des Gehäuses 40), der nicht nur zum Substrat hin, sondern sich auf zum Teil über dem Substrat 22 erstreckt. Jedes Kondensatoranschlussblech 14 kann eine Zunge an einem Ende des Abschnitts aufweisen, der sich an dem Substrat 22 befindet. Die mindestens eine Zunge ist von der Position oberhalb der
Halbleiterschalter 20 zu diesen (bzw. zum Substrat 22) hin geführt. Auf dem Substrat 22 können Leiterbahnen vorgesehen sein, die diese Endabschnitte bzw. Zungen der
Kondensatoranschlussbleche 14 mit den Leistungsschaltern 20 verbinden. Alternativ können die Endabschnitte der
Kondensatorbleche 14 direkt zu den Leistungsschaltern 20 bzw. deren Kontaktflächen geführt sein. Pro
Kondensatoranschlussblech 14 können ein oder mehrere Endabschnitte in Form von Zungen vorgesehen sein, die zu dem Substrat 22 bzw. zu den Leistungsschaltern 20 hingeführt sind.
Die Leistungsschalter 20 können gehäuste oder vorzugsweise ungehäuste Halbleiterschalter sein, insbesondere IGBTs. Ferner weisen die Leistungshalbleiter einen Steueranschluss auf (Basis oder Gate), der über Bonding-Drähte und/oder Leiterbahnen angeschlossen ist. Das Substrat umfasst eine isolierende Schicht, auf oder in der vorzugsweise leitende Bahnen vorgesehen sind. Das Substrat 20 ist vorzugsweise ein Keramiksubstrat, wobei jedoch auch KunststoffSubstrate in Betracht kommen. Bevorzugt sind Substratmaterialien mit hoher Wärmeableitfähigkeit, da sich unterhalb des Substrats 20 direkt ein Kühlkörper 32 befindet. Die Figur 1 zeigt eine Bodenplatte 30, auf der sowohl der
Zwischenkreiskondensator 10 als auch das Substrat 22 angeordnet sind. Die Kondensatoranschlussbleche 14 werden ausgehend von den Kontaktierungsschichten 12 zwischen der Bodenplatte 30 und dem Zwischenkreiskondensator 10 geführt. Eine Isolationsschicht 16 zwischen den Bodenblechen dient als elektrische Isolation zwischen den Kondensatorblechen 14. Die Kondensatorbleche 14 (und somit auch die Isolationsschicht 16) weisen einen stu- fenförmig geführten Abschnitt auf, mittels dem, ausgehend vom Zwischenkreiskondensator 10, die Kondensatoranschlussbleche 14 gegenüber der Bodenplatte 30 beabstandet werden, um so oberhalb des Substrats weitergeführt werden zu können. Ein (elektrisch isolierendes) Rahmenelement 85 weist einen
Abschnitt auf, der sich zwischen dem Zwischenkreiskondensator 10 und dem Substrat 22 befindet, und die Kondensatorbleche stützt.
Die Bodenplatte 30 weist eine Ausnehmung 34 auf, in der Teile des Kühlkörpers 32 eingelassen sind. Der Abschnitt des Rahmen¬ elements 85, welcher sich zwischen dem Substrat und dem Zwischenkreiskondensator 10 befindet, stützt in der dargestellten Ausführungsform die Kondensatorbleche 14 gegenüber dem Kühlkörper 32 ab.
Der Kühlkörper 32 weist eine Rückseite 36 auf, auf dem das Substrat 22 wärmeübertragend befestigt ist. Die Rückseite 36 des Kühlkörpers 32 weist zu den Kondensatoranschlussblechen 14 hin. Der Kühlkörper 32 weist zudem eine Vorderseite 37 auf, die der Rückseite 36 entgegengesetzt ist. Von der Vorderseite 37 gehen Kühlpins 38 aus, welche sich in die Ausnehmung 34 der Bodenplatte 30 hinein erstrecken. Die Vorderseite 37 des Kühlkörpers 32 bzw. dessen Kühlpins 38 bilden eine Seite eines Hohlraums. Der Hohlraum wird auf der Unterseite der Bodenplatte 30 von einer Abdeckplatte 39 abgeschlossen. Die Kühlpins 38 und die Vor¬ derseite 37 weisen zu der Abdeckplatte 39 hin. Die Seitenränder des Hohlraums sind von den Seitenflächen der Ausnehmung 34 der Bodenplatte 30 gebildet. Es ergibt sich ein Kühlkanal innerhalb der Ausnehmung 34, welcher im Wesentlichen definiert ist durch die Ausnehmung 34 sowie durch die Vorderseite 37 der Bodenplatte 30, und der von der Abdeckplatte 39 abgeschlossen wird. Die Abdeckplatte 39 und der Kühlkörper 32 sind fluiddicht mit der Bodenplatte 30 verbunden, wobei beispielsweise Dichtelemente verwendet werden.
Auch unterhalb des Zwischenkreiskondensators 10 weist die Bodenplatte Ausnehmungen aus, die jedoch nicht vollständig durchgängig sind (im Gegensatz zur Ausnehmung 34) . Durch eine oder mehrere Nuten auf der Seite der Bodenplatte 30, die der Abdeckplatte 39 zugewandt ist, ergibt sich eine Verbindung zwischen der Ausnehmung 34 bzw. dem Kühlkanal unterhalb des Kühlkörpers 32 und den Ausnehmungen unterhalb des Zwischen- kreiskondensators 10.
Der in Figur 1 dargestellte Elektromotor-Wechselrichter weist ferner eine Treiber-Leiterplatte 50 auf, die sich oberhalb des Kühlkörpers 32 bzw. oberhalb des Substrats 22, insbesondere oberhalb der Leistungsschalter 20 und auch oberhalb eines
Abschnitts der Kondensatoranschlussbleche 14 befindet. Zwischen dem Substrat 22 bzw. dessen Leistungsschalter und der Treiber-Leiterplatte 50 befindet sich ein Abschnitt der
Kondensatoranschlussbleche 14, der zur Verbindung des Zwi- schenkreiskondensators mit dem Substrat 22 dient. Die Lei¬ terplatte 50 ist auf einer Trägerplatte 52 angebracht, ins¬ besondere auf dieser festgeklebt. Dadurch wird die Stabilität der Treiber-Leiterplatte 50 erhöht. In der Trägerplatte 52 der Treiber-Leiterplatte 50 ist eine
Ausnehmung 54 ausgesehen. Durch diese Ausnehmung hindurch kann die Treiber-Leiterplatte 50 mit dem Substrat 22 bzw. dessen Leistungsschalter 20 oder auch mit einem externen Anschluss 84 verbunden werden. In der Figur 1 erstreckt sich durch die Ausnehmung 54 hindurch eine Pressfit-Verbindung, d. h. ein oder mehrere metallische Stifte, wobei in der Figur 1 der metallische Stift in dem Rahmen 85 eingelassen ist. Die Ausnehmung 54 in der Trägerplatte 52 der Treiber-Leiterplatte 50 befindet sich zwischen der Treiber-Leiterplatte 50 und dem Rahmen 85. In Kombination oder alternativ hierzu kann mindestens eine Ausnehmung in der Trägerplatte 52 vorgesehen sein, die sich zwischen der Treiber-Leiterplatte 50 und dem Substrat 22 bzw. deren Leistungsschalter 20 befindet. Durch eine derartige Ausnehmung können sich ebenso Pressfit-Verbindungen zwischen der Treiber-Leiterplatte 50 und dem Substrat 22 erstrecken.
Der Elektromotor-Wechselrichter der Figur 1 weist ferner eine Steuer-Leiterplatte 70 auf, welches sich oberhalb der Trei- ber-Leiterplatte 50 befindet. Die Treiber-Leiterplatte 50 ist der Steuer-Leiterplatte 70 nachgeschaltet. Der Trei¬ ber-Leiterplatte 50 ist das Substrat 22 bzw. dessen Leis¬ tungsschalter 20 nachgeschaltet. Die Treiber-Leiterplatte 50 befindet sich zwischen der Steuer-Leiterplatte 70 und dem Substrat 20 bzw. dem Kühlkörper 32. Dadurch sind die beiden Leiterplatten 50, 70 übereinander gestapelt. Auch die Steuer-Leiterplatte 70 ist auf einer Trägerplatte 72 befestigt, insbesondere durch Aufkleben. Es bestehen Schraubverbindungen 82, 82 welche Randbereiche der Steuer-Leiterplatte 70 auf der Treiber-Leiterplatte 50 fixieren. Die Schraubverbindungen 82, 82 λ weisen ferner Abstandshülsen auf, die zwischen der Treiber-Leiterplatte 50 und der Steuer-Leiterplatte 70 bzw. dessen Trägerplatte 72 angeordnet sind. Die Schraubverbindungen 82, 82 λ erstrecken sich ferner unterhalb der Treiber-Leiterplatte 50 bzw. deren Trägerplatte 52 zum Kühlkörper bzw. zur Bodenplatte 30 hin bzw. zum Rahmen 85 hin, um die Leiterplatten 70 und 50 bzw. deren Trägerplatten 52 und 72 mit der Bodenplatte 30 zu befestigen . Zumindest eine weitere Schraubverbindung 80 befindet sich in einem Zentralbereich der Steuer-Leiterplatte 70 bzw. der Treiber-Leiterplatte 70, 50 oder auch in einem Randbereich in der Mitte zwischen zwei weiteren Schraubverbindungen (82). Die Schraubverbindung 80 verbindet die beiden Leiterplatten 50, 70 bzw. deren Trägerplatten 52, 72 miteinander. Die Schraubverbindung 80 befindet sich zwischen den Schraubverbindungen 82 und 82 λ . Insbesondere befindet sich die Schraubverbindung 80 in einem Zentralbereich der Steuerleiterplatte bzw. der Treiberlei¬ terplatte 70, 50. Die Verbindung durch die Schraubverbindung 80 umfasst einen Schraubbolzen (oberhalb der Steuer-Leiterplatte 70) sowie ein Abstandsbolzen, der sich zwischen der Steuer-Leiterplatte 70 bzw. dessen Trägerplatte 72 und der Trei¬ ber-Leiterplatte 50 befindet. Die Schraubverbindung 80 ver- hindert Vibrationen der Leiterplatten, da sie dort angebracht ist, wo (ohne Schraubverbindung) ein Schwingungsmaximum bei Vibrationen auftreten würde. Ferner synchronisiert die
Schraubverbindung 80 bzw. auch die Schraubverbindungen 82 (und 82 λ) die Bewegung zwischen den beiden Leiterplatten, so dass keine Relativbewegung zwischen den Leiterplatten 70 und 50 stattfinden kann bzw. eine derartige Relativbewegung unterdrückt wird. Die Schraubverbindung 80 kann als erste Schraubverbindung betrachtet werden, während die Schraubverbindungen 82, 82 λ als zweite Schraubverbindungen betrachtet werden können. Die erste Schraubverbindung 80 dient zur Fixierung der beiden Leiterplatten 50, 70 untereinander, während die zweiten Schraubverbindungen 82, 82 λ der Fixierung der Leiterplatten 50, 70 mit dem restlichen Wechselrichter dienen. In der Figur 1 ist dargestellt, dass die erste Schraubverbindung 80 nur die beiden Leiterplatten 50, 70 bzw. deren Trägerplatten 52, 72 miteinander verbindet ohne sich jedoch unterhalb der Trägerplatte 52 der Treiber-Leiterplatte 50 weiter zu erstrecken (bis auf ein Schraubelement, etwa eine Mutter) . Insbesondere erstreckt sich die Schraubverbindung 80 nicht durch das Substrat 22 hindurch und ist auch nicht direkt mit dem Kühlkörper 32 bzw. mit der Bodenplatte 30 in direktem Kontakt.
Eine weitere Schraubverbindung 83 erstreckt sich zwischen der Treiber-Leiterplatte 50 und der Bodenplatte 30. Die Schraub¬ verbindung 83 verbindet die Treiber-Leiterplatte 50 bzw. deren Trägerplatte 52 direkt mit der Bodenplatte 30. Die weitere Schraubverbindung 83 befindet sich an einem Randbereich der Treiber-Leiterplatte 50, die einen Randbereich entgegengesetzt ist, an dem sich die Schraubverbindung 82 (d. h. eine der zweiten Schraubverbindungen) befindet.
Ein Leistungsanschluss 84 (vorzugsweise aus metallischem Ma¬ terial) erstreckt sich an der Seite des Rahmens 85, die den Zwischenkreiskondensator 10 entgegengesetzt ist. Durch den
Rahmen 85 hindurch erstreckt sich eine elektrische Verbindung, insbesondere eine Blechverbindung (d.h. ein Blechstreifen), die den Leistungsanschluss 84 durch den Rahmen 85 hindurch mit dem Substrat 22 verbindet. Daher besteht ein metallisches Ver¬ bindungselement zwischen dem Leistungsanschluss 84 und dem Substrat 22, welches sich durch den Rahmen 85 (seitlich) hindurch erstreckt, und das die beiden genannten Komponenten unmittelbar miteinander verbindet. Der Leistungsanschluss 84 umfasst eine Basis, die in die Bodenplatte 30 eingelassen ist. Ebenfalls kann die weitere Schraubverbindung 83 auch diese Basis auf der Bodenplatte befestigen. Da sich die Basis des Leistungsanschlusses 84 teilweise innerhalb der Bodenplatte befindet, weist die Bodenplatte eine weitere Ausnehmung auf, die sich nicht durch die gesamte Dicke hindurch erstreckt und die zu der Seite der Bodenplatte hin geöffnet ist, auf der sich der Zwischen- kreiskondensator 10 und die Leiterplatten 50, 70 sowie auch das Substrat 20 befinden. Zudem kann eine Schraubverbindung vor- gesehen sein, die den Rahmen auf der Bodenplatte fixiert.
Der Zwischenkreiskondensator 10 befindet sich in einem Metallgehäuse 40, welches zur Bodenplatte 30 hin geöffnet ist. Zwischen dem Gehäuse 40 und der Bodenplatte 30 befindet sich auf einer Seite des Gehäuses 40, die dem Substrat 22 zugewandt ist, eine Lücke, durch die sich hindurch die Kondensatoranschluss¬ bleche 14 erstrecken. Auf der von der Bodenplatte 30 abgewandten Seite des Gehäuses 40 befindet sich eine Öffnung, durch die sich hindurch weitere Abschnitte des Kondensatoranschlussblechs 14 befinden. Diese Abschnitte sind mit dem Bezugszeichen 14 λ gekennzeichnet. Auf dieser Seite, d. h. auf der Seite des Zwischenkreiskondensators 10, die der Bodenplatte 30 abgewandt ist, befindet sich ein EMV-Filter, welches skizzenhaft mit Umrissen der dort befindlichen elektrischen Bauelemente dar- gestellt ist. Insbesondere befinden sich dort mindestens ein Kondensator und mindestens eine Drossel, die dem Bezugszeichen 90 zugeordnet sind. Diese sind als Tiefpass geschaltet und mit den Abschnitten 14 λ der Kondensatorbleche 14 verbunden. Der EMV-Filter ist ebenso mit einem Gehäuse 92 untergebracht. Das Gehäuse 92 des Filters befindet sich auf der Seite des Me¬ tallgehäuses 40, die der Bodenplatte 30 abgewandt ist. Die Gehäuse 40 und 92 können als Gussgehäuse oder als Blechgehäuse (etwa aus gefaltetem Blech oder aus tiefgezogenen Blech) realisiert sein. Es befindet sich eine Schraubverbindung 83 λ an der Seite des Metallgehäuses 40, welches dem Substrat 20 und den Leiterplatten 50, 70 abgewandt ist. Diese Schraubverbindung 83 λ verbindet das Metallgehäuse 40 mit der Bodenplatte 30. Das Metallgehäuse 40 und die Bodenplatte 30 kontaktieren sich in direkter Weise.
Die Figur 2 zeigt einen Teil des Wechselrichters der Figur 1 und stellt die Bodenplatte 30 dar. Diese weist zwei Kühlkanalan¬ schlüsse 31 und 33 auf, die als Öffnungen in der Bodenplatte vorgesehen sind. Die Anschlüsse 31, 32 sind mit den Ausnehmungen des Bodenblechs 30 verbunden, die den Kühlkanal (für den Zwischenkreiskondensator 10 und/oder für den Kühlkörper 32) bilden. Auch hier sind die Abschnitte 14 λ der
Kondensatoranschlussbleche 14 ersichtlich, die durch das Me¬ tallgehäuse 40 des Zwischenkreiskondensators 10 hindurch verlaufen. Es ist ferner zu erwähnen, dass das Metallgehäuse 40 hierzu einen Schlitz aufweist, durch den sich die Abschnitte 14 λ der Kondensatoranschlussbleche 14 hindurch erstrecken. Zudem ist zu erkennen, dass sich die Kondensatoranschlussbleche 14 über einen Großteil des Substrats erstrecken. Sichtbar ist das obere Kondensatorblech 14, welches auf der Isolationsschicht 16 aufliegt. Zudem sind Anschlussbeine der Leistungsschalter 20 zu erkennen, die sich unterhalb der Kondensatoranschlussbleche 14 von den Leistungsschaltern zum Substrat 20 hin erstrecken, um dort mittels Oberflächenlöttechnik befestigt zu werden. Ferner ist in der Figur 2 ein Teil des Rahmens 85 sichtbar, durch den sich hindurch die elektrische Verbindungen 84 λ vom Substrat zu den Leistungsanschlüssen 84 erstrecken. Es sind erste Verbindungsbleche 86 vorgesehen, die vom Substrat 20 ausgehend durch den Rahmen 85 hindurch geführt sind. Diese enden auf weiteren Verbindungsblechen 84'', welche sich außerhalb des
Rahmens 85 zu den Leistungsanschlüssen 84 hin erstrecken. Die sich durch den Rahmen 85 hindurch erstreckenden Bleche 86 bzw. Leiterstreifen können mit den sich außerhalb befindlichen Blechen 84 λ λ (ebenso als Leiterstreifen ausgebildet) verschweißt oder verlötet sein. Die sich durch den Rahmen 85 hindurch erstreckenden Verbindungsbleche 86 können auf dem Substrat aufgelötet sein.
Es sind weiterhin Arme 42 dargestellt, die sich von dem Gehäuse 40 des Zwischenkreiskondensators 10 in Richtung Substrat 20 erstrecken. Die Arme 42 erstrecken sich seitlich entlang des Substrats 22 bzw. entlang der Leistungsschalter 20 und ragen seitlich über diese hinaus. An den Enden der Arme 42, welche entgegengesetzt zu den Metallgehäuse 40 sind, befinden sich Verbindungselemente in Form von Durchgangslöchern. Daher können Schraubverbindungen vorgesehen sein, die die Enden der Arme 42, mit dem Bodenblech 30 fixiert und/oder mit dem Rahmen 85 fixieren . Ferner sind Löcher an Abschnitte der Arme 42 angebracht, die sich unmittelbar an dem Metallgehäuse 40 befinden, um ebenso diese Abschnitte der Arme auf dem Bodenblech und/oder auf dem Rahmen 85 zu fixieren. Die Arme 42 erstrecken sich senkrecht zu dem Metallgehäuse 40 (und parallel zur Bodenplatte 30) . Eine me- chanische Querverbindung 43 zwischen den Armen 42 verbindet die Arme 42, welche sich ausgehend von entgegengesetzten Enden einer Seite des Metallgehäuses 40 von diesem weg erstrecken. Die Querverbindung verbindet Mittelabschnitte der Arme 42 mitei¬ nander. Die Querverbindung und die Arme 42 können als ein Körper ausgebildet sein. Ferner können die Arme 42 (und auch die
Querverbindung) ein gemeinsames Maschinenteil zusammen mit dem Metallgehäuse 40 bilden. Die Arme 42 und die Querverbindung dienen zur Erhöhung der Vibrationsfestigkeit des dargestellten Wechselrichters .
Auf der in Figur 2 dargestellten Bodenplatte 30 ist ferner eine Zusatzschaltung 99 aufgebracht. Diese kann etwa zum Entladen des Zwischenkreiskondensators 10 innerhalb des Metallgehäuses 40 dienen. Hierzu kann die Zusatzschaltung 99 mit dem Substrat 22 und/oder mit dem Zwischenkreiskondensator 10 verbunden sein. Zusatzschaltung 99 ist als eine bestückte Leiterplatte aus¬ gebildet und kann über eine elektrische Verbindung mit dem Substrat befestigt sein. Die Zusatzschaltung 99 befindet sich neben dem Substrat 22 an einer Seite des Substrats, die senkrecht zu einer Seite des Substrats liegt, an welcher sich der Zwi- schenkreiskondensator anschließt . Die Figur 3 stellt weitere Teile des Elektromotorwechselrichters der Figuren 1 und 2 dar und zeigt das Metallgehäuse 40 des Zwischenkreiskondensators 10. Ferner ist eine Trägerplatte 72 ersichtlich, auf der die (nicht dargestellte) Steu¬ er-Leiterplatte 70 fixiert ist. Die Trägerplatte 72 der
Steuer-Leiterplatte 70 ist über einen Abstandsbolzen bzw.
Gewindebolzen direkt mit dem Bodenblech verbunden. Auf gleiche Weise ist die Treiber-Leiterplatte 50 bzw. deren Trägerplatte 52 über Abstandsbolzen oder auch Gewindebolzen direkt auf der Bodenplatte fixiert. Hierbei ist auch die Treiber-Leiterplatte 50 auf einer zugehörigen Trägerplatte 52 fixiert, wobei diese beiden Komponenten zusammen über Schraubverbindungen mit der Bodenplatte befestigt sind. Die in diesem Absatz genannten Schraubverbindungen fixieren insbesondere Randbereiche der Leiterplatten 50, 70 bzw. deren Trägerplatten 52, 72 oder auch von diesen weg ragende Zungen. Die Schraubverbindungen, welche die Treiber-Leiterplatte 50 auf der Bodenplatte 30 fixieren, sind mit dem Bezugszeichen 83 dargestellt, während die Schraub¬ verbindungen, welche die Steuer-Leiterplatte bzw. deren Trä¬ gerplatte 72 mit der Bodenplatte direkt verbinden, mit dem Bezugszeichen 82 λ gekennzeichnet sind.
Es bestehen weiterhin Schraubverbindungen 80, die Mittenbereiche der Leiterplatten 50 und 70 miteinander direkt verbinden. Diese sind außerhalb von Randbereichen und somit an einem Zentral- bereich der Leiterplatten 50, 70 vorgesehen. Insbesondere befinden sich die Schraubverbindungen 80 dort, wo (ohne
Schraubverbindungen 80) maximale Auslenkungen der Leiterplatten bzw. deren Trägerplatten bei Vibrationen auftreten würden. Es ist ersichtlich, dass die Schraubverbindungen 80 nicht nur an dem einzigen Punkt befestigt sein können, wo sich die maximalen
Auslenkungen ergeben würden, sondern dass auch eine Anordnung in den Bereichen, die sich zwischen den Schraubverbindungen 82 λ befinden, den gleichen Effekt hat. Ferner sind Pressfit-Verbindungen 60 dargestellt, welche die Treiber-Leiterplatte 50 mit dem Substrat verbinden. Von diesen Pressfit-Verbindungen sind nur diejenigen Abschnitte darge- stellt, welche aufgrund der verwendeten Durchstecktechnik durch die Leiterplatte 50 hindurch ragen.
Während das Substrat als auf den Kühlkörper aufgebrachte Keramik¬ oder Kunststoffschicht ausgebildet sein kann, oder auch als körperlich eigenständige Leiterplatte, sind die Leiterplatten 50 und 70 vorzugsweise körperlich eigenständige Leiterplatten, die eine Isolatorschicht und mindestens eine Leitungsschicht aufweisen. Die Leiterplatten 50 und 70 können als kunstharzbasierte Leiterplatten, als Compound-Leiterplatten, als fa- serverstärkte Leiterplatten oder als Keramikleiterplatten ausgebildet sein. Das Substrat kann unter anderem wie die Leiterplatten ausgebildet sein, wobei der Begriff Substrat (als Träger der Leistungsschalter) auch dazu verwendet wird, um sich von den Leiterplatten (als Träger von Treiber- und Steuer- Schaltungen) abzugrenzen. Das Substrat trägt die Leistungs¬ halbleiter, während die Leiterplatten eine Treiberschaltung bzw. eine Steuerschaltung tragen. Die Steuer-Leiterplatte 70 kann etwa ein Mikroprozessor aufweisen und ist ausgestaltet, Mikroprozessorbefehle in Steuersignale umzuwandeln. Die Trei- ber-Leiterplatte ist ausgestaltet, um Treibersignale zu er¬ zeugen, die direkt an Steuereingänge der Leistungsschalter des Substrats abgegeben werden können. Die Treiber-Leiterplatte ist ferner ausgebildet, Steuersignale von der Steuer-Leiterplatte zu empfangen .
Es kann eine weitere Steuer-Leiterplatte vorgesehen sein, die sich auf dem Metallgehäuse 40 des Zwischenkreiskondensators befindet, oder die sich auf dem Gehäuse des EMV-Filters befindet.

Claims

Elektromotor-Wechselrichter mit
mindestens einem Zwischenkreiskondensator (10), der Kontaktierungsschichten (12) aufweist;
Leistungsschaltern (20), die auf mindestens einem Substrat (22) montiert sind; und
Kondensatoranschlussblechen (14), die mit ersten Abschnitten auf den Kontaktierungsschichten (12) befestigt sind, wobei
zweite Abschnitte der Kondensatoranschlussbleche (14), die den ersten Abschnitten entgegengesetzt sind, auf dem mindestens einen Substrat (22) befestigt sind.
Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 1, wobei die Kondensatoranschlussbleche (14) Abschnitte aufweisen, an denen diese übereinander liegen und mittels einer Isolationslage (16) voneinander getrennt sind.
Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, der ferner eine Bodenplatte (30) aufweist, wobei der Zwi¬ schenkreiskondensator (10) und das Substrat (20) nebeneinander auf der Bodenplatte (30) befestigt sind.
Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 3, wobei die Bodenplatte (30) einen Kühlkörper (32) aufweist, der in eine Ausnehmung (34) der Bodenplatte (30) zumindest teilweise eingelassen ist, und der eine Rückseite (36) aufweist, auf der das Substrat (30) befestigt ist.
Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 4, wobei der Kühlkörper (32) mit Kühlpins (38) oder Kühlfinnen ausgestattet ist, die sich von einer Vorderseite (37) des Kühlkörpers, die der Rückseite (36) entgegengesetzt ist, in der Ausnehmung (34) erstrecken.
Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 5, wobei die Bodenplatte (30) eine Abdeckplatte (39) aufweist, die die Ausnehmung (34) auf derjenigen Seite der Bodenplatte (30) abdichtend abschließt, die dem Substrat (20) entgegen¬ gesetzt ist, so dass sich zwischen der Vorderseite (37) des Kühlkörpers und der Abdeckplatte (39) ein fluiddichter Kühlkanal ergibt.
Elektromotor-Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zwischenkreiskondensator (10) in einem Metallgehäuse (40) angeordnet ist, an das sich Arme (42) anschließen, die sich von dem Metallgehäuse (40) über zumindest einen Abschnitt des Substrats (20) erstrecken und kraftübertragend mit dem Substrat (20) verbunden sind.
Elektromotor-Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, der ferner eine Treiber-Leiterplatte (50) aufweist, die eine Treiberschaltung für die nachge¬ schalteten Leistungsschalter (20) aufweist, wobei sich die Treiber-Leiterplatte (50) entlang und senkrecht zum Substrat (22) versetzt erstreckt, und wobei die Trei¬ ber-Leiterplatte (50) auf einer Trägerplatte (52) fixiert ist .
Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 8, wobei in der Trägerplatte (52), auf der die Treiber-Leiterplatte (50) fixiert ist, zumindest eine Ausnehmung (54) vorgesehen ist, durch die hindurch sich zumindest eine Pressfitverbindung (60) von der Treiber-Leiterplatte (50) zum dem Substrat (20) erstreckt .
Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 8 oder 9, der ferner eine Steuer-Leiterplatte (70) aufweist, der die Treiber-Leiterplatte (50) nachgeschaltet ist, wobei sich die Steuer-Leiterplatte (70) entlang und senkrecht zum Substrat (20) versetzt erstreckt und die Trei¬ ber-Leiterplatte (50) sowie die Steuer-Leiterplatte (70) übereinander gestapelt und zueinander beabstandet sind, und wobei die Steuer-Leiterplatte auf einer weiteren Trä¬ gerplatte (72) fixiert ist. Elektromotor-Wechselrichter nach Anspruch 10, wobei die Steuer-Leiterplatte (70) über mindestens eine erste Schraubverbindung (80) auf der Treiber-Leiterplatte (50) fixiert ist und die Steuer-Leiterplatte (70) über zweite Schraubverbindungen (82, 82') direkt auf einer Bodenplatte (30), auf der der Zwischenkreiskondensator (10) und das Substrat (22) nebeneinander angeordnet sind, fixiert ist, wobei die mindestens eine erste Schraubverbindung (80) sich im Wesentlichen in der Mitte zwischen zwei der Schraubverbindungen (82, 82') befindet.
Elektromotor-Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen EMV-Filter (90), der auf einer Seite des Zwischenkreiskondensators (10) und der entlang den Kontaktierungsschichten versetzt angeordnet ist .
PCT/EP2016/072451 2015-10-09 2016-09-21 Elektromotor-wechselrichter Ceased WO2017060092A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680056385.0A CN108353514B (zh) 2015-10-09 2016-09-21 电动机逆变器
US15/947,989 US10362703B2 (en) 2015-10-09 2018-04-09 Electric motor inverter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015219643.7 2015-10-09
DE102015219643.7A DE102015219643A1 (de) 2015-10-09 2015-10-09 Elektromotor-Wechselrichter

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/947,989 Continuation US10362703B2 (en) 2015-10-09 2018-04-09 Electric motor inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017060092A1 true WO2017060092A1 (de) 2017-04-13

Family

ID=56979574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/072451 Ceased WO2017060092A1 (de) 2015-10-09 2016-09-21 Elektromotor-wechselrichter

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10362703B2 (de)
CN (1) CN108353514B (de)
DE (1) DE102015219643A1 (de)
WO (1) WO2017060092A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018192994A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 Lenze Automation Gmbh Elektrisches steuergerät
DE102020126957A1 (de) 2020-10-14 2022-04-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Einrichtung mit Kühlkörper und Kraftfahrzeug
WO2022242805A1 (de) * 2021-05-20 2022-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Leistungselektronik-baugruppe und elektrischer antriebsstrang

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019021532A1 (ja) * 2017-07-28 2019-01-31 株式会社日立製作所 電力変換装置
DE102018206291A1 (de) * 2018-04-24 2019-10-24 Zf Friedrichshafen Ag EMV-Filter
CN108401405B (zh) * 2018-04-28 2019-09-27 合肥巨一动力系统有限公司 水冷电机控制器
DE102018113099A1 (de) * 2018-06-01 2019-12-05 Thyssenkrupp Ag Gehäusebaugruppe für einen elektrischen Antrieb oder eine elektrische Antriebseinheit, Motor und Fahrzeug
US11917797B2 (en) * 2019-12-03 2024-02-27 The Florida State University Research Foundation, Inc. Integrated thermal-electrical component for power electronics converters
DE102019133377B4 (de) * 2019-12-06 2023-08-31 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter mit kompakter bauform
US20230301007A1 (en) * 2020-02-12 2023-09-21 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Electrical device, in particular converter or converter motor, having a cover part and signal electronics
US11489417B2 (en) * 2020-04-30 2022-11-01 Deere & Company Packaging of wide bandgap power electronic power stages
DE102021110988A1 (de) * 2021-04-29 2022-11-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG EMV-Filtervorrichtung mit einer zur Abschirmung dienenden Abdeckung; sowie Leistungselektronikmodul
DE102021110983A1 (de) 2021-04-29 2022-11-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG EMV-Filtervorrichtung aufweisend eine laminierte Leiterstruktur; sowie Leistungselektronikmodul
DE102021110986A1 (de) 2021-04-29 2022-11-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG EMV-Filtervorrichtung mit integriertem Stromsensor und integrierter Kapazität; sowie Leistungselektronikmodul
US12075601B2 (en) * 2022-06-03 2024-08-27 Vitesco Technologies USA, LLC Heat dissipation structure for inverter ground screws of a belt starter generator
DE102022207432B4 (de) * 2022-07-21 2024-08-08 Zf Friedrichshafen Ag Wechselrichter zum Wandeln einer ersten Spannung in eine zweite Spannung und Verfahren zum Herstellen eines Wechselrichters
DE102023203771B3 (de) * 2023-04-25 2024-10-02 Zf Friedrichshafen Ag Wechselrichter für eine fremderregte Synchronmaschine und Verfahren zum Herstellen eines Wechselrichters
DE102023133151A1 (de) 2023-11-28 2025-05-28 Seg Automotive Germany Gmbh Reglerbauelement zum ansteuern einer elektrischen maschine
DE102023136112A1 (de) * 2023-12-20 2025-06-26 Valeo Eautomotive Germany Gmbh Einen DC-Zwischenkreiskondensator und einen Wechselrichter umfassende Anordnung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19717550A1 (de) * 1997-04-25 1998-10-29 Abb Daimler Benz Transp Flaches Stromschienenpaket für ein Stromrichtergerät
DE102011105346A1 (de) * 2011-06-21 2012-12-27 Schweizer Electronic Ag Elektronische Baugruppe und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11346480A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Hitachi Ltd インバータ装置
JP3460973B2 (ja) * 1999-12-27 2003-10-27 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP4044265B2 (ja) * 2000-05-16 2008-02-06 三菱電機株式会社 パワーモジュール
EP1288060A1 (de) * 2001-08-31 2003-03-05 Alstom Belgium S.A. Mehrfachspannungsversorgung für Schienenfahrzeuge
DE10153748A1 (de) * 2001-10-31 2003-05-22 Siemens Ag Stromrichtereinheit in Modulbauweise
JP4775475B2 (ja) * 2009-04-14 2011-09-21 株式会社デンソー 電力変換装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19717550A1 (de) * 1997-04-25 1998-10-29 Abb Daimler Benz Transp Flaches Stromschienenpaket für ein Stromrichtergerät
DE102011105346A1 (de) * 2011-06-21 2012-12-27 Schweizer Electronic Ag Elektronische Baugruppe und Verfahren zu deren Herstellung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018192994A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 Lenze Automation Gmbh Elektrisches steuergerät
US11369046B2 (en) 2017-04-21 2022-06-21 Lenze Automation Gmbh Electric controller with heat sink forming cooling air channel inside housing
DE102020126957A1 (de) 2020-10-14 2022-04-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Einrichtung mit Kühlkörper und Kraftfahrzeug
WO2022242805A1 (de) * 2021-05-20 2022-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Leistungselektronik-baugruppe und elektrischer antriebsstrang

Also Published As

Publication number Publication date
CN108353514A (zh) 2018-07-31
CN108353514B (zh) 2021-05-28
US20180228048A1 (en) 2018-08-09
US10362703B2 (en) 2019-07-23
DE102015219643A1 (de) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017060092A1 (de) Elektromotor-wechselrichter
EP4070629B1 (de) Wechselrichter mit kompakter bauform
EP2328391B1 (de) Umrichter
DE112013001936T5 (de) Wechselrichtervorrichtung
DE10035613A1 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE112018006457T5 (de) Leistungswandler
EP2989868A1 (de) Leistungsmodul, stromrichter und antriebsanordnung mit einem leistungsmodul
DE112013002474T5 (de) Schaltelementeinheit
DE102022206596B4 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
EP4160898A1 (de) Inverter mit optimiertem elektromagnetischem verhalten
WO2019233727A1 (de) Inverter und elektromotorvorrichtung
DE102009053999A1 (de) Umrichter mit einem Kühlkörper
EP1632117B1 (de) Elektronische baugruppe zum schalten elektrischer leistung
EP2174350B1 (de) Anordnung mit zumindest einem halbleiterbauelement, insbesondere einem leistungshalbleiterbauelement zur leistungssteuerung hoher ströme
WO2020200946A1 (de) Elektronische schaltungseinheit
DE102022206601B4 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
DE102019217343A1 (de) Wechselrichter mit einem Kühlkörper
WO2024022935A1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102021203704A1 (de) Halbbrücke, Leistungsmodul und Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs
DE102023213259B3 (de) Halbleitermodul mit verbesserter Kühlung
DE102022207899A1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102023203246A1 (de) Niederinduktiver Zwischenkreiskondensator, Stromrichter mit einem solchen Zwischenkreiskondensator
DE102023206573A1 (de) Wandlereinrichtung zum Aufladen einer Fahrzeugantriebsbatterie
DE102024210005A1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102023201107A1 (de) Folierte Stromschienen für einen Stromrichter

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16770004

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16770004

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1