WO2018091021A1 - Sammelschiene mit einem blechstapel sowie verfahren zum herstellen einer sammelschiene - Google Patents

Sammelschiene mit einem blechstapel sowie verfahren zum herstellen einer sammelschiene Download PDF

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WO2018091021A1
WO2018091021A1 PCT/DE2017/100858 DE2017100858W WO2018091021A1 WO 2018091021 A1 WO2018091021 A1 WO 2018091021A1 DE 2017100858 W DE2017100858 W DE 2017100858W WO 2018091021 A1 WO2018091021 A1 WO 2018091021A1
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sheet
busbar
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negative
stack
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PCT/DE2017/100858
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Stephan Preising
Nicolai Gramann
Daniel Eckstein
Eduard Enderle
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • 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
    • H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a busbar of a power electronics, for connecting a first electrical element, such as an intermediate circuit capacitor, with a second electrical element, such as a power module.
  • Busbar has at least one positive plate as a conduit element to
  • Power transmission about the DC transmission, and at least one negative plate, also as a line element for power transmission, such as
  • the invention further relates to a method for producing a
  • a generic device is also known from the German patent application DE 10 2010 049620 A1. This discloses a stator assembly for multi-phase machines having a plurality of individually wound with coils soft magnetic stator segments which are connectable to a yoke, wherein the coils of a phase are connected in series.
  • German patent application DE 10 2008 061 421 A1 discloses a central electricity distribution member for a rotary electric machine.
  • the electricity distribution member has the individual phases associated bus bars for connecting in the stator of electric machine arranged coils of the same phases.
  • a bus bar is disposed in the insulating portion having a circular holding groove for receiving a respective bus bar and isolating the respective bus bars from each other.
  • busbars have approximately a high leakage inductance, that is to say a high inductance component which is produced by the leakage flux in magnetically coupled systems. This reduces the reliability on the one hand, and the power density of the system on the other hand, because an array of active filters is required, which can be used as additional components
  • busbars are not able to compensate for mechanical tolerances. This in turn has a negative effect on the life of the components, since they are exposed to a basic mechanical stress.
  • the object of the invention is therefore to eliminate or at least mitigate the disadvantages of the prior art, and in particular to develop a device and a method which has a power electronics with as high as possible
  • Essential feature of the invention can also be a plurality of sheets.
  • the positive sheet and the negative sheet have an identical shape. So they are designed as a common part, which brings economic and logistical benefits.
  • the respective sheets are electrically insulated from each other to ensure operational safety. It is equally advantageous if each sheet of the sheet stack has a supply port and a discharge port, wherein the supply port and the
  • Abschreiban gleich each lie transversely to a plane in which the sheet stack is formed. Thus, an interface to the respective electrical elements is ensured.
  • the plane of the stack of sheets in this case the plane is referred to, in which runs any sheet.
  • the other sheets are plane-parallel to just that level.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the supply terminal of the positive sheet is arranged on a first side of the sheet stack and the discharge connection of the positive sheet is arranged on a second side of the sheet stack and the first side is arranged opposite to the second side. This defines clear connection interfaces.
  • the sheet stack has such elastic properties that it is able to compensate for mechanical tolerances in the arrangement between the first electrical element, such as the intermediate circuit capacitor, and the second electrical element, such as the power module. This increases the life of the entire system, since residual stresses are avoided or at least reduced.
  • the invention also relates to a method for producing a busbar. This includes about the following steps:
  • the invention describes a conductive connection of current-carrying elements of the power electronics. Such connections make high demands in different disciplines.
  • electrical requirements such as the electrical conductivity, the insulation and / or the low self-inductance, are also mechanical requirements, such as tolerance compensation, thermal conductivity and / or flexible
  • the invention includes a busbar, also called a busbar, which induces a low stray inductance to reduce the power density of
  • openings for example by drilling, are arranged in connection areas provided for this purpose.
  • This sequence makes it possible, for example, to use one identical part for all eight rails.
  • the electrical insulation also have the same dimensions and properties. From the resulting high number of identical parts, the bus bars according to the invention can be produced economically.
  • the invention therefore has the object to provide a bus bar with low leakage inductance to the power density of
  • 1 shows a busbar with a sheet stack
  • Fig. 2 a positive sheet which is part of the stack of sheets
  • Fig. 3 a negative sheet, which is part of the stack of sheets
  • Fig. 5 a circuit diagram of the bus bar, which is arranged between a voltage source and a half-bridge.
  • Fig. 1 shows a busbar 1 of a power electronics, with four stacked positive sheets 2, which are prepared to transmit a direct current.
  • Four negative sheets 3 are stacked alternately with the positive sheets 2.
  • the positive sheets 2 have at their ends in each case a first opening 4, which is an interface to a connected electrical component.
  • the negative plates each have at their ends a second opening 5, which also represents an interface to a connected electrical component.
  • a sheet stack 6 is achieved with a stack thickness 7.
  • the stack thickness 7 is determined by the respective sheet thickness, the thickness of the insulation, and the number of sheets 2, 3. It is chosen such that the sheet stack has a certain elasticity, so that the first and second openings 4, 5 can be placed on attachments, which are offset from one another due to tolerance.
  • Supply port is connectable to a first electrical element, while a discharge region 9, which is also referred to as a discharge port, with a second electrical element is connectable.
  • the areas 8, 9 lie in a plane transverse to the plane of the sheet stack 6. In the areas 8, 9, the openings 4, 5 are arranged.
  • a positive sheet 2 is shown by itself in a state where it is stacked with the negative sheet 3. In this state, no first openings 4 are yet introduced into the feed region 8 and the discharge region 9.
  • Stacking area 10 of the positive sheet 2 has a substantially rectangular shape. This is suitable for transferring large amounts of electricity. Furthermore, the stacking area 10 is surrounded by insulation. The supply and the discharge area 8, 9 of the positive sheet 2 are formed at right angles to the stacking area.
  • FIG. 3 shows the negative sheet 3 in a state before the second openings 5 are inserted into the supply area 8 and the discharge area 9.
  • the negative sheet 3 is rotated by 180 ° relative to the positive sheet 2 about an axis which is parallel to the longitudinal axes of a stacking portion 1 1 of the negative plate 3.
  • both components are a common part.
  • a first side 23 and a second side 24 are defined.
  • Supply region 8 of the positive sheet 2 is arranged on the first side 23, and the discharge region 9 of the positive sheet 2 is arranged on the second side 24, this is the case for the negative sheet 3 exactly the other way round.
  • busbars 1 are shown in a built-in state between a capacitor 12 and power module connection 13.
  • a discharge contact 14 has a shape such that it protrudes through the second opening 5 of the negative plate 3.
  • a supply contact 15 has a shape such that it protrudes through the first opening 4 of the positive sheet 2.
  • Removal nut 16 and a feed nut 17 on the contacts 14, 15 preferably screwed.
  • a frame 18, to which the capacitor 12 is screwed, can be coupled to a power module, not shown, such that the power module connections 13 also by means of the mothers 16, 17 a robust connection with the
  • Fig. 5 is a circuit diagram of the busbar 1 is shown. Between one
  • Voltage source 19 which has a positive pole 20 and a negative pole 21, and a half-bridge 22, the positive plate 2 and the negative plate 3 are arranged crosswise such that it keeps the leakage inductance low.
  • the electrical switching elements in the half-bridge 22 are exemplified as transistors, in particular as power transistors.
  • the transistors are in turn as field effect transistors, for example, MOSFETs and / or
  • Half bridge 22 is, for example, a component of a B6 bridge circuit.

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sammelschiene (1) einer Leistungselektronik, zur Verbindung eines ersten elektrischen Elements mit einem zweiten elektrischen Element, mit zumindest einem positiven Blech (2) als erstes stromführendes Element und mit zumindest einem negativen Blech (3) als zweites stromführendes Element, wobei das zumindest eine positive Blech (2) auf dem zumindest einen negativen Blech (3) derart angeordnet ist, dass sie einen Blechstapel (6) bilden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Sammelschiene (1).

Description

Sammelschiene mit einem Blechstapel
sowie Verfahren zum Herstellen einer Sammelschiene
Die Erfindung betrifft eine Sammelschiene einer Leistungselektronik, zur Verbindung eines ersten elektrischen Elements, etwa eines Zwischenkreiskondensators, mit einem zweiten elektrischen Element, etwa einem Leistungsmodul. Die
Sammelschiene weist zumindest ein positives Blech als Leitungselement zur
Stromübertragung, etwa zur Gleichstromübertragung, und zumindest ein negatives Blech, ebenfalls als Leitungselement zur Stromübertragung, etwa zur
Gleichstromübertragung, auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer
erfindungsgemäßen Sammelschiene.
Gattungsgemäße Sammelschienen in Leistungselektroniken, etwa zur Ansteuerung einer Halbbrücke, die vorzugsweise in einem Inverter eingesetzt ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2010 035 798 A1 etwa offenbart einen elektromechanischen Stellantrieb mit einem elektrisch betriebenen Rotor eines bürstenlosen Gleichstrommotors.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist auch aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 049620 A1 bekannt. Diese offenbart eine Statorbaueinheit für mehrphasige Maschinen mit einer Vielzahl von einzeln mit Spulen bewickelten weichmagnetischen Statorsegmenten, die mit einem Joch verbindbar sind, wobei die Spulen einer Phase in Reihe geschaltet sind.
Ebenso auf dem Stand der Technik anzusiedeln ist die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 061 421 A1 . Diese offenbart ein zentrales Elektrizitätsverteilungsglied für eine elektrische Drehfeldmaschine. Das Elektrizitätsverteilungsglied besitzt den einzelnen Phasen zugeordnete Sammelschienen zum Verbinden von im Stator der elektrischen Maschine angeordneten Spulen der gleichen Phasen. Weiterhin ist in jenem Dokument eine Sammelschiene im Isolierabschnitt angeordnet, die eine kreisförmige Haltenut zum Aufnehmen einer jeweiligen Sammelschiene und dem Isolieren der jeweiligen Sammelschienen voneinander aufweist.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Sammelschienen etwa eine hohe Streuinduktivität, also einen hohen Induktivitätsanteil, welcher bei magnetisch gekoppelten Systemen durch den Streufluss entsteht, aufweisen. Dies senkt zum einen die Zuverlässigkeit, zum anderen die Leistungsdichte des Systems, da eine Anordnung von aktiven Filtern benötigt ist, die als zusätzliche Bauteile nach
zusätzlichem Bauraum verlangen. Weiterhin sind die aus dem Stand der Technik bekannten Sammelschienen nicht dazu in der Lage, mechanische Toleranzen auszugleichen. Dies wirkt sich wiederum negativ auf die Lebensdauer der Bauteile aus, da sie einer mechanischen Grundspannung ausgesetzt sind.
Die Aufgabe der Erfindung liegt somit darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben oder zumindest zu mildern und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, die eine Leistungselektronik mit möglichst hoher
Leistungsdichte bewirken, und die zeitgleich mechanischen Belastungen robuster gegenüberstehen.
Dies wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung gelöst, die das zumindest eine positive Blech auf dem zumindest einen negativen Blech derart gestapelt anordnet, dass sie einen Blechstapel bilden. Somit sind herkömmliche Filterschaltungen entfernt, was sich positiv auf den Bauraumbedarf auswirkt. Zusätzlich ermöglicht eine solche Stapelung eine spezielle Stromschienenführung, welche die Streuinduktivität gering hält. Somit werden Überspannungsspitzen bei Schaltvorgängen gemindert, was darüber hinaus einen Wegfall von widerstandslosen Kondensatoren, also
Snubberkondensatoren, ermöglicht. Die Aufgabe wird weiterhin mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer solchen Sammelschiene gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind überdies Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn der Blechstapel aus mehr als einem positiven Blech, vorzugsweise vier positiven Blechen, und mehr als einem negativen Blech,
vorzugsweise vier negativen Blechen, aufgebaut ist, die zueinander jeweils
alternierend gestapelt angeordnet sind. Aus der Alternierung resultiert eine identische Anzahl an positiven und negativen Blechen. Somit ist eine zuverlässige
Stromübertragung sichergestellt. Dadurch, dass die Bleche weiterhin eine geringe Dicke aufweisen, also gemessen an ihrer Breite und ihrer Höhe eine geringe Tiefe besitzen, ist mittels dieser Anordnung ein hohes Maß an Flexibilität erreicht. Somit können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Weiterhin wird mittels der erhöhten Flexibilität sichergestellt, dass die thermische Ausdehnung von
verschiedenen Bauteilen mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten nicht zu Eigenspannungen führt.
Insbesondere dann, wenn das positive Blech zu dem negativen Blech jeweils derart angeordnet ist, dass die Strom Übertragung überkreuz stattfindet, sodass ein von einem Stromfluss durch das positive Blech hervorgerufener Streufluss dazu
vorbereitet ist, einen von einem Stromfluss durch das negative Blech hervorgerufenen Streufluss zu kompensieren, entfalten sich die erfindungsgemäßen Vorteile. Hierbei ist sei erwähnt, dass das positive Blech und das negative Blech, gemäß dem
Wesentlichen Merkmal der Erfindung auch jeweils mehrere Bleche sein können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen das positive Blech und das negative Blech eine identische Form auf. Sie sind also als Gleichteil ausgestaltet, was wirtschaftliche und logistische Vorteile bewirkt. Ebenso sind die jeweiligen Bleche zueinander elektrisch isoliert, um eine Betriebssicherheit zu gewährleisten. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn jedes Blech des Blechstapels einen Zufuhranschluss und einen Abfuhranschluss aufweist, wobei der Zufuhranschluss und der
Abfuhranschluss jeweils in quer zu einer Ebene liegen, in der der Blechstapel ausgebildet ist. Somit ist eine Schnittstelle zu den jeweiligen elektrischen Elementen sichergestellt. Als die Ebene des Blechstapels wird hierbei die Ebene bezeichnet, in der ein beliebiges Blech verläuft. Die anderen Bleche verlaufen planparallel zu eben jener Ebene.
Sobald der Zufuhranschluss und/oder der Abfuhranschluss in einer Ebene orthogonal zu der Ebene liegen, in der der Blechstapel ausgebildet ist, folgen insbesondere Bauraumvorteile. So ist bei zwei Elementen, die zueinander versetzt sind, auf engstem Raum eine Verbindung geschaffen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Zufuhranschluss des positiven Blechs an einer ersten Seite des Blechstapels angeordnet ist und der Abfuhranschluss des positiven Blechs an einer zweiten Seite des Blechstapels angeordnet ist und die erste Seite gegenüberliegend zur zweiten Seite angeordnet ist. Dies definiert klare Anschlussschnittstellen.
Auch wenn der Zufuhranschluss des negativen Blechs an der zweiten Seite des Blechstapels angeordnet ist und der Abfuhranschluss des negativen Blechs an der ersten Seite des Blechstapels angeordnet ist, sodass die Zufuhr- und
Abfuhranschlüsse des positiven Blechs und des negativen Blechs zueinander alternierend und/oder überkreuz angeordnet sind, wird der erfindungsgemäße
Aufgabe weiterhin Folge geleistet, da somit die Streuinduktivität effizient gesenkt ist.
Ebenso ist es von Vorteil, wenn der Blechstapel solche elastische Eigenschaften aufweist, dass er in der Lage ist, mechanische Toleranzen in der Anordnung zwischen dem ersten elektrischen Element, wie dem Zwischenkreiskondensator, und dem zweiten elektrischen Element, wie dem Leistungsmodul, auszugleichen. Dies erhöht die Lebensdauer des gesamten Systems, da Eigenspannungen vermieden oder zumindest gesenkt werden.
Die Erfindung betrifft überdies ein Verfahren zum Herstellen einer Sammelschiene. Dieses weist etwa die folgenden Schritte auf:
Bereitstellen, etwa Stanzen, eines ersten Blechs;
Bereitstellen, etwa Stanzen, eines zweiten Blechs, das dazu vorbereitet ist, entgegen gerichtete Ladungen zum ersten Blech zu übertragen und das eine im Wesentlichen identische Form zum ersten Blech aufweist; - Stapeln des ersten Blechs auf das zweite Blech; hierbei ist ein zwischen den einzelnen Blechen eine Isolierung angeordnet;
Umformen der Enden der gestapelten Bleche; Dieser Umformschritt kann in einer alternativen Ausführungsform auch am jeweiligen Einzelblech durchgeführt werden; - Einbringung von Öffnungen in die umgeformten Enden der gestapelten
Bleche, um die Zufuhr- und Abfuhranschlüsse zu realisieren.
Diese Schritte werden vorzugsweise zeitlich nacheinander durchgeführt. Dadurch, dass die jeweiligen Bohrungen erst nach der Stapelung erfolgen, lassen sich als Bleche Gleichteile verwenden, was die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens erhöht.
In anderen Worten ausgedrückt umschreibt die Erfindung eine konduktive Verbindung von stromführenden Elementen der Leistungselektronik. An solche Verbindungen werden hohe Anforderungen in unterschiedlichen Disziplinen gestellt. Neben den elektrischen Anforderungen, etwa die elektrische Leitfähigkeit, die Isolationsfähigkeit und/oder die geringe Eigeninduktivität, sind auch mechanische Anforderungen, etwa der Toleranzausgleich, die thermische Leitfähigkeit und/oder flexible
Anbindungsmöglichkeiten, zu erfüllen. Somit umfasst die Erfindung eine Sammelschiene, auch Stromschiene genannt, die eine geringe Streuinduktivität induziert, um die Leistungsdichte von
Leistungselektroniken zu steigern. Dies zeigt sich im gesamten System, also etwa im Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, durch eine
Minderung von Überspannungsspitzen bei Schaltvorgängen in einem Zwischenkreis der Leistungselektronik. Gleichzeitig wird durch die Flexibilität der Stromschiene mittels gestapelter gleichförmiger Bleche ein mechanischer Toleranzausgleich realisiert. Die einzelnen Bleche sind zueinander elektrisch isoliert und in Schichten aufgetragen. Da durch diese Schichtung der Stromfluss überkreuz verläuft, kompensieren sich die magnetischen Störfelder.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nach der Stapelung der Bleche Öffnungen, etwa durch Bohren, in dafür vorgesehenen Anschlussbereichen angeordnet. Diese Abfolge ermöglicht es, dass etwa für alle acht Schienen jeweils ein Gleichteil verwendet wird. Auch die elektrischen Isolierungen besitzen jeweils dieselben Maße und Eigenschaften. Aus der daraus resultierenden hohen Anzahl an Gleichteilen, sind die erfindungsgemäßen Stromschienen wirtschaftlich herstellbar.
Zusammenfassend hat die Erfindung also zum Gegenstand, eine Stromschiene mit geringer Streuinduktivität bereitzustellen, um die Leistungsdichte von
Leistungselektroniken zu steigern. Sie findet vorzugsweise Anwendung in der Verbindung von Zwischenkreiskondensatoren und Leistungsmodulen.
Die Erfindung wird nachfolgend mittels Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Sammelschiene mit einem Blechstapel;
Fig. 2: ein positives Blech, das Teil des Blechstapels ist; Fig. 3: ein negatives Blech, das Teil des Blechstapels ist;
mehrere Sammelschienen in einem eingebauten Zustand an einer Schnittstelle zwischen einem Kondensator und einem Leistungsmodul; und
Fig. 5: ein Schaltbild der Sammelschiene, die zwischen einer Spannungsquelle und einer Halbbrücke angeordnet ist.
Die Zeichnungen sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Sammelschiene 1 einer Leistungselektronik, mit vier gestapelten positiven Blechen 2, die dazu vorbereitet sind, einen Gleichstrom zu übertragen. Vier negative Bleche 3 sind alternierend zu den positiven Blechen 2 gestapelt. Die positiven Bleche 2 weisen an ihren Enden jeweils eine erste Öffnung 4 auf, die eine Schnittstelle zu einem angebundenen elektrischen Bauteil darstellt. Ebenso weisen die negativen Bleche jeweils an ihren Enden eine zweite Öffnung 5 auf, die ebenfalls eine Schnittstelle zu einem angebundenen elektrischen Bauteil darstellt.
Durch die alternierende Anordnung der positiven und negativen Bleche 2, 3 wird ein Blechstapel 6 mit einer Stapeldicke 7 erreicht. Die Stapeldicke 7 wird von der jeweiligen Blechdicke, der Dicke der Isolierungen, sowie der Anzahl an Blechen 2, 3 bestimmt. Sie wird derart gewählt, dass der Blechstapel eine gewisse Elastizität aufweist, sodass die ersten und zweiten Öffnungen 4, 5 auf Aufsätze aufsetzbar sind, die zueinander toleranzbedingt versetzt sind. Ein Zufuhrbereich 8, auch als
Zufuhranschluss bezeichnet, ist mit einem ersten elektrischen Element verbindbar, während ein Abfuhrbereich 9, der auch als Abfuhranschluss bezeichnet ist, mit einem zweiten elektrischen Element verbindbar ist. Die Bereiche 8, 9 liegen in einer Ebene quer zur Ebene des Blechstapels 6. In den Bereichen 8, 9 werden die Öffnungen 4, 5 angeordnet.
In Fig. 2 ist ein positives Blech 2 für sich in einem Zustand dargestellt, in dem es mit dem negativen Blech 3 gestapelt wird. In diesem Zustand sind noch keine ersten Öffnungen 4 in den Zufuhrbereich 8 und den Abfuhrbereich 9 eingebracht. Ein
Stapelbereich 10 des positiven Blechs 2 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Diese eignet sich, um hohe Strommengen zu übertragen. Weiterhin ist der Stapelbereich 10 mit einer Isolierung umgeben. Der Zufuhr- und der Abfuhrbereich 8, 9 des positiven Blechs 2 sind rechtwinklig gegenüber dem Stapelbereich umgeformt.
Fig. 3 zeigt das negative Blech 3 in einem Zustand, bevor die zweiten Öffnungen 5 in den Zufuhrbereich 8 und den Abfuhrbereich 9 eingebracht sind. Das negative Blech 3 ist um eine Achse, die parallel zu den Längsachsen eines Stapelbereichs 1 1 des negativen Blechs 3 verläuft, um 180° relativ zum positiven Blech 2 gedreht. Somit handelt es sich bei beiden Bauteilen um ein Gleichteil. Nach der Drehung um 180° wird eine erste Seite 23 und eine zweiten Seite 24 definiert. Während der
Zufuhrbereich 8 des positiven Blechs 2 an der ersten Seite 23 angeordnet ist, und der Abfuhrbereich 9 des positiven Blechs 2 an der zweiten Seite 24 angeordnet ist, verhält sich dies für das negative Blech 3 genau anders herum.
In Fig. 4 sind Sammelschienen 1 in einem eingebauten Zustand zwischen einem Kondensator 12 und Leistungsmodulanschluss 13 dargestellt. Ein Abfuhrkontakt 14 weist eine solche Form auf, dass er durch die zweite Öffnung 5 des negativen Blechs 3 ragt. Entsprechend weist ein Zufuhrkontakt 15 weist eine solche Form auf, dass er durch die erste Öffnung 4 des positiven Blechs 2 ragt. Für eine sichere Verbindung zwischen den Kontakten 14, 15 und den Öffnungen 4, 5 sind weiterhin eine
Abfuhrmutter 16 sowie eine Zufuhrmutter 17 auf die Kontakte 14, 15 vorzugsweise aufschraubbar. Ein Gerüst 18, auf das der Kondensator 12 aufgeschraubt ist, ist mit einem nicht dargestellten Leistungsmodul derart koppelbar, dass die Leistungsmodulanschlüsse 13 ebenfalls mittels der Mütter 16, 17 eine robuste Verbindung mit der
Sammelschiene 1 herstellen.
In Fig. 5 ist ein Schaltbild der Sammelschiene 1 dargestellt. Zwischen einer
Spannungsquelle 19, die einen positiven Pol 20 und einen negativen Pol 21 aufweist, und einer Halbbrücke 22 ist sind das positive Blech 2 und das negative Blech 3 derart überkreuz angeordnet, dass sie die Streuinduktivität gering hält. Die elektrischen Schaltelemente in der Halbbrücke 22 sind beispielhaft als Transistoren ausgebildet, insbesondere als Leistungstransistoren. Vorteilhafterweise sind die Transistoren wiederum als Feldeffekttransistoren beispielsweise MOSFET's und/oder
Bipolartransistoren beispielsweise als IGBT's ausgebildet. Bei der Halbbrücke 22 handelt es sich etwa um einen Bestandteil einer B6 Brückenschaltung.
Bezugszeichenliste Sammelschiene
positives Blech
negatives Blech
erste Öffnung
zweite Öffnung
Blechstapel
Stapeldicke
Zufuhrbereich
Abfuhrbereich
Stapelbereich des positiven Blechs
Stapelbereich des negativen Blechs
Kondensator
Leistungsmodulanschluss
Abfuhrkontakt
Zufuhrkontakt
Abfuhrmutter
Zufuhrmutter
Gerüst
Spannungsquelle
positiver Pol
negativer Pol
Halbbrücke
Erste Seite
Zweiten Seite

Claims

Patentansprüche
1 . Sammelschiene (1 ) einer Leistungselektronik, zur Verbindung eines ersten
elektrischen Elements mit einem zweiten elektrischen Element, mit zumindest einem positiven Blech (2) als erstes stromführendes Element und mit zumindest einem negativen Blech (3) als zweites stromführendes Element, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine positive Blech (2) auf dem zumindest einen negativen Blech (3) derart angeordnet ist, dass sie einen Blechstapel (6) bilden.
2. Sammelschiene (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Blechstapel (6) aus mehr als einem positiven Blech (2) und mehr als einem negativen Blech (3) aufgebaut ist, die zueinander jeweils alternierend gestapelt angeordnet sind.
3. Sammelschiene (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das positive Blech (2) zu dem negativen Blech (3) jeweils derart angeordnet ist, dass die Strom Übertragung überkreuz stattfindet, sodass ein von einem Stromfluss durch das positive Blech (2) hervorgerufener
Streufluss dazu vorbereitet ist, einen von einem Stromfluss durch das negative Blech (3) hervorgerufenen Streufluss zu kompensieren.
4. Sammelschiene (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das positive Blech (2) und das negative Blech (3) eine identische Form aufweisen und jeweils zueinander elektrisch isoliert sind.
5. Sammelschiene (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Blech (2, 3) des Blechstapels (6) einen Zufuhranschluss (8) und einen Abfuhranschluss (9) aufweist, wobei der Zufuhranschluss (8) und der Abfuhranschluss (9) jeweils quer zu einer Ebene liegen, in der der Blechstapel (6) ausgebildet ist.
6. Sammelschiene (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufuhranschluss (8) und/oder der Abfuhranschluss (9) in einer Ebene orthogonal zu der Ebene liegen, in der der Blechstapel (6) ausgebildet ist.
7. Sammelschiene (1 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zufuhranschluss (8) des positiven Blechs (2) an einer ersten Seite (23) des Blechstapels (6) angeordnet ist und der Abfuhranschluss (9) des positiven Blechs (2) an einer zweiten Seite (24) des Blechstapels (6) angeordnet ist und die erste Seite (23) gegenüberliegend zur zweiten Seite (24) angeordnet ist.
8. Sammelschiene (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Zufuhranschluss (8) des negativen Blechs an der zweiten Seite (24) des
Blechstapels (6) angeordnet ist und der Abfuhranschluss (9) des negativen Blechs (6) an der ersten Seite (23) des Blechstapels (6) angeordnet ist, sodass die Zufuhr- und Abfuhranschlüsse (8, 9) des positiven Blechs (2) und des negativen Blechs (3) zueinander alternierend angeordnet sind.
9. Sammelschiene (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Blechstapel (6) solche elastische Eigenschaften aufweist, dass er in der Lage ist, mechanische Toleranzen in der Anordnung zwischen dem ersten elektrischen Element und dem zweiten elektrischen
Element auszugleichen.
10. Verfahren zum Herstellen einer Sammelschiene (1 ), etwa nach einem der
vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:
Bereitstellen eines ersten Blechs (2);
Bereitstellen eines zweiten Blechs (3), das dazu vorbereitet ist, entgegen gerichtete Ladungen zum ersten Blech (2) zu übertragen und das eine im Wesentlichen identische Form zum ersten Blech (2) aufweist;
Stapeln des ersten Blechs (2) auf das zweite Blech (3);
Umformen der Enden der gestapelten Bleche (2, 3); Einbringung von Öffnungen (4, 5) in die umgeformten Enden der gestapelten Bleche (2, 3), um Zufuhr- und Abfuhranschlüsse (8, 9) realisieren.
PCT/DE2017/100858 2016-11-18 2017-10-11 Sammelschiene mit einem blechstapel sowie verfahren zum herstellen einer sammelschiene WO2018091021A1 (de)

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