WO2019214944A1 - Anordnung elektrischer module, stromrichter und luftfahrzeug mit einer derartigen anordnung sowie verfahren zur herstellung der anordnung - Google Patents

Anordnung elektrischer module, stromrichter und luftfahrzeug mit einer derartigen anordnung sowie verfahren zur herstellung der anordnung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an arrangement with an arranged on a heat sink electrical module, a Stromrich ter with such an arrangement and an aircraft the converter.
  • the invention also relates to a method for producing such an arrangement.
  • Power modules for example in power converters or other loss-making te electric modules are often pressed onto heat sinks.
  • heat conducting pastes or rondleitfolien be used.
  • Inverter As a converter, also called inverter, a power converter is called, which generates an AC voltage or DC voltage in the frequency and amplitude changed AC voltage. Inverters are often designed as AC / DC-DC / AC converters or DC / AC converters, wherein an output AC voltage is generated from an input AC voltage or a DC input voltage via a DC voltage intermediate circuit and clocked semiconductors.
  • JP 11284125 A discloses a multi-layered structure which has a pressure on both sides. has a transfer plate and a support plate. The plates are provided with radial projections to the elastic insulating bands are stretched, which connect the two plates. When pressure is applied by screwing a bolt, the diameter of the belt decreases. A plate spring is arranged between tween the two plates, which are compressed at Druckbeetzschla supply.
  • the object is achieved with the Anord statement, the power converter, the aircraft and the method according to the independent claims. Before some refinements are given in the dependent claims.
  • a pressing of electrical modu len takes place on a heat sink on tear and creep-resistant Spannele elements, such as cables, cords, ropes or belts through
  • Bushings openings, for example in the form of eyelets or pulleys, on the electrical modules and the cooling surface of the heat sink are performed.
  • the bushings on the electrical modules may be attached to an inner frame, for example, to selectively bring Dahls the force within the electrical module.
  • Such a method of pressing can be applied to any electrical component, such as DC link. capacitors, provided that feedthroughs are present on these components.
  • pulleys can be realized in order to minimize the applied tensile force.
  • the invention claims an arrangement with at least one arranged on a heat sink electrical module.
  • the arrangement also indicates:
  • At least one flexible, rope or band-like tensioning element at least one flexible, rope or band-like tensioning element
  • the electrical module may be an elec- trical device or a power module with power semiconductor semiconductors.
  • first and second deflection elements may be an opening, an eyelet, a passage or a deflection roller.
  • the tensioning element may be a tensioning band, a tensioning belt, a tensioning belt, a cable or a cable.
  • the tensioning element can be wound around the first and second deflection elements several times such that a pulley block is formed. As a result, higher contact pressures can be generated.
  • the arrangement has a first and a second fastening point formed on or in the heat sink in order to keep the tensioning element under tension.
  • the invention also claims a power converter, in particular a converter, with an inventive arrangement.
  • the invention also claims an aircraft, in particular an aircraft, with a power converter according to the invention for an electric or hybrid electric aircraft drive.
  • the aircraft may include:
  • 1 is a side view of an arrangement with a clamping nelement
  • Fig. 3 is a block diagram of an inverter with an order with clamping element
  • Fig. 4 an aircraft with an electrical Flugan
  • Fig. 1 shows a side view of an arrangement with a cable-like tensioning element 1.
  • Electrical modules 2 are arranged on a heat sink 3.
  • Electrical modules 2 may be, for example, individual electrical / electronic components or even entire electrical assemblies.
  • the electrical modules 2 have laterally arranged or formed first deflecting elements 4, by means of which the clamping element 1 can be deflected.
  • the electrical cal module 2 is positively pressed perpendicular to the surface of the heat sink 3, when the clamping element 1 is under train.
  • the first deflection elements 4 and for clamping serve the second deflection elements 5, which are formed on or in the heat sink 3.
  • the first and second deflecting elements 4 and 5 are arranged spatially offset from one another, so that the tensioning element 1 under tension pushes the electrical modules 2 firmly onto the upper surface of the cooling body 3.
  • the tensioning element 1 is guided essentially alternately through a first and a second deflection element 4 and 5.
  • the clamping element 1 is attached to one end at a first fastening point 6 on the heat sink 3.
  • the other En de of the clamping element 1 is attached to a second attachment point 7 under train.
  • the tension is applied by pulling the tensioning element 1 in the direction of the tensile force F before the tensioning element 1 is fastened to the second fastening point 7.
  • the first and second deflecting elements 4 and 5 can be rotatable or fixed rollers or eyelets at spielswiese. By suitable arrangement of the first and second Umlenkele elements 4 and 5 and the leadership of the clamping element 1, a pulley effect can be generated.
  • the clamping element 1 is preferably a belt or a rope.
  • FIG. 2 shows, corresponding to the side view of the arrangement according to FIG. 1 is a top view of the arrangement with the clamping element.
  • the electrical modules 2 are angeord net.
  • the electrical modules 2 have laterally on both sides of parent or trained first deflecting elements 4, with Help of which the clamping element 1 can be deflected.
  • the electrical modules 2 are positively pressed perpendicular to the surface of the heat sink 3 when the Spannele element 1 is under train (with tensile force F).
  • As a counter-elements to the first deflection elements 4 and for clamping serve the two th deflection elements 5, which forms out on or in the heat sink 3 are.
  • the first and second deflecting elements 4 and 5 are arranged spatially offset from each other, so that under tension (with train force F) standing clamping element 1, the electric modules 2 presses firmly on the surface of the heat sink 3.
  • the tensioning element 1 is guided essentially alternately through a first and a second deflection element 4 and 5.
  • the clamping element 1 is guided from one side of the electrical modules 2 to the other side of the electrical modules 2, so that only a single clamping element 1 is needed for a two-sided fixation. Alternatively, a separate clamping element 1 is provided for each side.
  • the clamping element 1 is attached to one end at a first fastening point 6 on the heat sink 3.
  • the other En de of the clamping element 1 is attached to a second attachment point 7 under train.
  • the tension is applied by pulling the tensioning element 1 in the direction of the tensile force f before the tensioning element 1 is fastened to the second fastening point 7.
  • FIGS. 1 and 2 shows a block diagram of an inverter 8 with an arrangement with a clamping element 1 according to FIGS. 1 and 2.
  • the inverter 8 has electrical modules 2, which are pressed ge by means of the clamping element 1 on the surface of the heat sink 3.
  • the inverter 8 is a preferred embodiment of a power converter.
  • Fig. 4 shows an electric or hybrid-electric air vehicle 9, for example an aircraft, with an inverter 8, which provides an electric motor 10 with electrical energy ver.
  • the electric motor 10 drives a propeller 11.

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Abstract

Anordnung elektrischer Module, Stromrichter und Luftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung Die Erfindung gibt eine Anordnung mit mindestens einem auf einem Kühlkörper (3) angeordneten elektrischen Modul (2) an. Die Anordnung weist auf: - in oder an dem elektrischen Modul (2) ausgebildete erste Umlenkelemente (4), - in oder an dem Kühlkörper (3) ausgebildete zweite Umlenkelemente (5) und - mindesten ein biegsames, seil- oder bandartiges Spannelement (1), - das derart zwischen den ersten und zweiten Umlenkelementen (4, 5) unter Zug (F) angeordnet ist, dass das elektrische Modul (2) auf den Kühlkörper (3) gepresst wird. Ein Stromrichter und ein Luftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung sowie Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung werden ebenfalls angegeben.

Description

Beschreibung
Anordnung elektrischer Module, Stromrichter und Luftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung sowie Verfahren zur Herstel lung der Anordnung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem auf einem Kühlkörper angeordneten elektrischen Modul, einen Stromrich ter mit einer derartigen Anordnung sowie ein Luftfahrzeug dem Stromrichter. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung.
Hintergrund der Erfindung
Leistungsmodule (= Module mit Leistungshalbleitern) für bei spielsweise Stromrichter oder andere verlustleistungsbehafte te elektrische Module werden häufig auf Kühlköper gepresst. Zum Ausgleich der Verformungen, Durchbiegungen oder Rauheiten zwischen beiden Kontaktpartnern (Kühlkörper und Leistungsmo dul) werden Wärmeleitpasten oder Wärmeleitfolien verwendet.
Bei einer Parallelschaltung mehrerer Leistungsmodule auf ei nem einzigen Kühlköper werden die Module in der Regel mit Hilfe eines gemeinsamen Spannrahmens niedergehalten. Der Ab stand der Leistungsmodule zu den Befestigungspunkten des Spannrahmens ist konstruktiv bedingt meistens unterschied lich, wodurch unterschiedliche Anpresskräfte auf die einzel nen Leistungsmodule wirken. Um ein möglichst gleichmäßiges Anpressen zu erreichen, ist ein hoher mechanischer Aufwand notwendig, der das Gesamtgewicht des Systems erhöht.
Unterschiedliche Anpresskräfte bzw. -drücke auf die Leis tungsmodule führen zu unterschiedlichen thermischen Wider ständen. Dies hat eine ungleichmäßige Stromaufteilung und da mit eine ungleichmäßige Belastung der Leistungsmodule zur Folge. Damit sinkt die Gesamteffizienz und verringert die Le- bensdauer eines Gesamtsystems, beispielsweise eines Umrich ters .
Um diese Höhen- und Lagetoleranzen auszugleichen, werden heutzutage Druckausgleichsmaterialien (z.B. Silikonmatten) zwischen den Leistungsmodulen und dem Spannrahmen eingesetzt. Allerdings ergeben sich durch unterschiedliche Abstände der Leistungsmodule zu den Verschraubungspunkten des Spannrahmens unterschiedliche, resultierende Kräfte auf die Leistungsmodu le. Eine gleichmäßige Kräfteaufteilung kann nur durch einen hohen konstruktiven Aufwand gelöst werden, wobei ein 100 % gleichmäßiges Anpressen der einzelnen Leistungsmodule mittels bekannter Spannrahmenkonzepte nicht gewährleistet werden kann .
Zusammengefasst ergeben sich folgende Probleme: hohe Kosten und hoher technischer Aufwand, eine Überdimensionierung durch Parallelschaltung identi scher Leistungsmodule, ein höheres Gewicht durch den hohen konstruktiven Aufwand und ein größeres Volumen (= Bauraum) .
Als Umrichter, auch Inverter genannt, wird ein Stromrichter bezeichnet, der aus einer Wechselspannung oder Gleichspannung eine in der Frequenz und Amplitude veränderte Wechselspannung erzeugt. Häufig sind Umrichter als AC/DC-DC/AC-Umrichter oder DC/AC-Umrichter ausgebildet, wobei aus einer Eingangswechsel spannung oder einer Eingangsgleichspannung über einen Gleich- spannungszwischenkreis und getakteten Halbleitern eine Aus gangswechselspannung erzeugt wird.
Die Offenlegungsschrift JP 11284125 A offenbart eine mehr schichtige Struktur, die auf beiden Seiten eine Druckauf- bringplatte und eine Stützplatte aufweist. Die Platten sind mit radialen Vorsprüngen versehen, um die elastische Isolier bänder gespannt sind, die die beiden Platten verbinden. Wenn durch Schrauben eines Bolzens Druck ausgeübt wird, verringert sich der Durchmesser des Bandes. Eine Tellerfeder ist zwi schen den beiden Platten angeordnet, die bei Druckbeaufschla gung zusammengedrückt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für eine bauraummi nimierte und gewichtsparende Verbindung von elektrischen Mo dulen, wie zum Beispiel Leistungsmodulen, mit einem Kühlkör per anzugeben.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Anord nung, dem Stromrichter, dem Luftfahrzeug und dem Verfahren entsprechend der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vor teilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Erfindungsgemäß erfolgt ein Anpressen von elektrischen Modu len auf einen Kühlkörper über reiß- und kriechfeste Spannele mente, wie Kabel, Schnüre, Seile oder Riemen, die durch
Durchführungen (= Öffnungen) , zum Beispiel in Form von Ösen oder Umlenkrollen, an den elektrischen Modulen und der Kühl fläche des Kühlkörpers geführt werden.
Durch die geeignete Wahl der Anordnung der Durchführungen an beiden Kontaktpartnern kann ein sehr gleichmäßiges Anpressen des elektrischen Moduls auf die Kühlfläche erreicht werden. Die Durchführungen an den elektrischen Modulen können bei spielsweise an einem innenliegenden Rahmen befestigt sein, um punktuell die Kraft innerhalb des elektrischen Moduls aufzu bringen .
Eine derartige Art des Anpressens kann bei jeglichen elektri schen Komponenten, wie beispielsweise auch bei Zwischenkreis- kondensatoren, verwendet werden, sofern Durchführungen an diesen Komponenten vorhanden sind.
Durch eine geeignete Anordnung der Durchführungen und des Verlaufs des Spannelements können Flaschenzüge realisiert werden, um die aufzubringende Zugkraft zu minimieren.
Die Erfindung bietet folgende Vorteile: eine homogene Krafteinleitung und ein damit gleichmäßiger Anpressdruck auf elektrische Bauteile, eine Einsparung eines schweren Spannrahmens (=> Leicht bau) , eine Vereinfachung der Spannvorrichtungen bei gebogenen Kontaktflachen bzw. Freiformflächen, eine Einsparung von Schraubpunkten und damit von Bauvolu men, eine Einsparung von Druckausgleichsmaterialien und ein flexibel einsetzbares Spannsystem.
Die Erfindung beansprucht eine Anordnung mit mindestens einem auf einem Kühlkörper angeordneten elektrischen Modul. Die An ordnung weist außerdem auf:
in oder an dem elektrischen Modul ausgebildete erste Um- lenkelemente,
in oder an dem Kühlkörper ausgebildete zweite Umlenkele mente und
mindesten ein biegsames, seil- oder bandartiges Spannele ment,
das derart zwischen den ersten und zweiten Umlenkelementen unter Zug angeordnet ist, dass das elektrische Modul auf den Kühlkörper gepresst wird. In einer Weiterbildung kann das elektrische Modul ein elekt risches Bauelement oder ein Leistungsmodul mit Leistungshalb leitern sein.
In einer weiteren Ausgestaltung können die ersten und zweiten Umlenkelemente eine Öffnung, eine Öse, eine Durchführung oder eine Umlenkrolle sein.
In einer weiteren Ausprägung kann das Spannelement ein Spann band, ein Spannriemen, ein Spanngurt, ein Seil oder ein Kabel sein .
In einer Weiterbildung kann das Spannelement um die ersten und zweiten Umlenkelemente derart mehrfach gewickelt sein, dass ein Flaschenzug gebildet wird. Dadurch können höhere An pressdrücke erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Anordnung einen auf oder in dem Kühlkörper ausgebildeten ersten und einen zweiten Befestigungspunkt auf, um das Spannelement unter Zug zu halten.
Die Erfindung beansprucht auch einen Stromrichter, insbeson dere einen Umrichter, mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Erfindung beansprucht auch ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug, mit einem erfindungsgemäßen Stromrichter für einen elektrischen oder hybrid-elektrischen Flugantrieb.
Das Luftfahrzeug kann aufweisen:
einen durch den Umrichter mit elektrischer Energie ver sorgten Elektromotor und
einen durch den Elektromotor in Rotation versetzbaren Pro peller .
Außerdem beansprucht die Erfindung ein Verfahren zur Herstel lung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit den Sachritten:
Bereitstellen eines Kühlkörpers, Bereitstellen mindestens eines elektrischen Moduls, Bereitstellen mindesten eines Spannelements,
Platzieren des elektrischen Moduls auf dem Kühlkörper, Einführen des Spannelements in die Umlenkelemente,
Fixieren des einen Endens des Spannelements in dem ersten Befestigungspunkt,
Spannen des Spannelements derart, dass es unter Zug steht, und
Fixieren des anderen Endes des unter Zug stehenden Spann elements in dem zweiten Befestigungspunkt.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
Fig. 1: eine Seitenansicht einer Anordnung mit einem Span nelement,
Fig. 2: eine Draufsicht auf eine Anordnung mit einem Span nelement,
Fig. 3: ein Blockschaltbild eines Umrichters mit einer An ordnung mit Spannelement und
Fig. 4: ein Luftfahrzeug mit einem elektrischen Flugan
trieb .
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Fig . 1 zeigt eine Seitenansicht einer Anordnung mit einem seilähnlichen Spannelement 1. Auf einem Kühlkörper 3 sind elektrische Module 2 angeordnet. Elektrische Module 2 können beispielsweise einzelne elektrische/elektronische Bauelemente oder aber auch ganze elektrische Baugruppen sein. Die elektrischen Module 2 weisen seitlich angeordnete oder ausgebildete erste Umlenkelemente 4 auf, mit Hilfe derer das Spannelement 1 umgelenkt werden kann. Dabei wird das elektri sche Modul 2 kraftschlüssig senkrecht auf die Oberfläche des Kühlkörpers 3 gepresst, wenn das Spannelement 1 unter Zug steht. Als Gegenelemente zu den ersten Umlenkelementen 4 und zum Spannen dienen die zweiten Umlenkelemente 5, die auf oder in dem Kühlkörper 3 ausgebildet sind.
Die ersten und zweiten Umlenkelemente 4 und 5 sind zueinander räumlich versetzt angeordnet, so dass das unter Zug stehende Spannelement 1 die elektrischen Module 2 fest auf die Ober fläche des Kühlkörpers 3 drückt. Dazu ist das Spannelement 1 im Wesentlichen abwechselnd durch ein erstes und ein zweites Umlenkelement 4 und 5 geführt.
Das Spannelement 1 ist mit einem Ende an einem ersten Befes tigungspunkt 6 auf dem Kühlkörper 3 befestigt. Das andere En de des Spannelements 1 ist an einem zweiten Befestigungspunkt 7 unter Zug befestigt. Die Spannung wird durch Ziehen des Spannelements 1 in Richtung der Zugkraft F aufgebracht, ehe das Spannelement 1 an dem zweiten Befestigungspunkt 7 befes tigt wird.
Die ersten und zweiten Umlenkelemente 4 und 5 können bei spielswiese drehbare oder feststehende Rollen oder Ösen sein. Durch geeignete Anordnung der ersten und zweiten Umlenkele mente 4 und 5 und der Führung des Spannelements 1 kann eine Flaschenzugwirkung erzeugt werden. Das Spannelement 1 ist be vorzugt ein Band oder ein Seil.
Fig . 2 zeigt korrespondierend zu der Seitenansicht der Anord nung nach Fig . 1 eine Ansicht von oben auf die Anordnung mit dem Spannelement 1.
Auf dem Kühlkörper 3 sind die elektrische Module 2 angeord net. Die elektrischen Module 2 weisen beidseitig seitlich an geordnete oder ausgebildete erste Umlenkelemente 4 auf, mit Hilfe derer das Spannelement 1 umgelenkt werden kann. Dabei werden die elektrischen Module 2 kraftschlüssig senkrecht auf die Oberfläche des Kühlkörpers 3 gepresst, wenn das Spannele ment 1 unter Zug (mit Zugkraft F) steht. Als Gegenelemente zu den ersten Umlenkelementen 4 und zum Spannen dienen die zwei ten Umlenkelemente 5, die auf oder in dem Kühlkörper 3 ausge bildet sind.
Die ersten und zweiten Umlenkelemente 4 und 5 sind zueinander räumlich versetzt angeordnet, so dass das unter Zug (mit Zug kraft F) stehende Spannelement 1 die elektrischen Module 2 fest auf die Oberfläche des Kühlkörpers 3 drückt. Dazu ist das Spannelement 1 im Wesentlichen abwechselnd durch ein ers tes und ein zweites Umlenkelement 4 und 5 geführt. Das Spann element 1 wird von einer Seite der elektrischen Module 2 auf die andere Seite der elektrischen Module 2 geführt, so dass für eine beidseitige Fixierung lediglich ein einziges Spann element 1 gebraucht wird. Alternativ ist für jede Seite ein eigenes Spannelement 1 vorgesehen.
Das Spannelement 1 ist mit einem Ende an einem ersten Befes tigungspunkt 6 auf dem Kühlkörper 3 befestigt. Das andere En de des Spannelements 1 ist an einem zweiten Befestigungspunkt 7 unter Zug befestigt. Die Spannung wird durch Ziehen des Spannelements 1 in Richtung der Zugkraft f aufgebracht, ehe das Spannelement 1 an dem zweiten Befestigungspunkt 7 befes tigt wird.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Umrichters 8 mit einer Anordnung mit einem Spannelement 1 nach Fig. 1 und Fig. 2.
Der Umrichter 8 weist elektrische Module 2 auf, die mit Hilfe des Spannelements 1 auf die Oberfläche des Kühlkörpers 3 ge presst werden. Der Umrichter 8 ist eine bevorzugte Ausfüh rungsform eines Stromrichters.
Fig. 4 zeigt ein elektrisches oder hybrid-elektrisches Luft fahrzeug 9, beispielweise ein Flugzeug, mit einem Umrichter 8, der einen Elektromotor 10 mit elektrischer Energie ver sorgt. Der Elektromotor 10 treibt einen Propeller 11 an.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und ande re Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Spannelement
2 elektrisches Modul
3 Kühlkörper
4 erstes Umlenkelement
5 zweites Umlenkelement
6 erster Befestigungspunkt
7 zweiter Befestigungspunkt
8 Umrichter
9 Luftfahrzeug
10 Elektromotor
11 Propeller
F Zugkraft

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit mindestens einem auf einem Kühlkörper (3) angeordneten elektrischen Modul (2),
gekennzeichnet durch :
in oder an dem elektrischen Modul (2) ausgebildete erste Umlenkelemente (4),
in oder an dem Kühlkörper (3) ausgebildete zweite Umlen kelemente (5) und
mindesten ein biegsames, seil- oder bandartiges Spannele ment ( 1 ) ,
das derart zwischen den ersten und zweiten Umlenkelementen (4, 5) unter Zug (F) angeordnet ist, dass das elektrische Modul (2) auf den Kühlkörper (3) gepresst ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das elektrische Modul (2) ein elektrisches Bauelement oder ein Leistungsmodul mit Leistungshalbleitern ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ersten und zweiten Umlenkelemente (4, 5) eine Öff nung, eine Öse, eine Durchführung oder eine Umlenkrolle sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spannelement (1) ein Spannband, ein Spannriemen, ein Spanngurt, ein Seil oder ein Kabel ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spannelement (1) um die ersten und zweiten Umlen kelemente (4, 5) derart mehrfach gewickelt ist, dass ein Fla schenzug gebildet ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch:
einen auf oder in dem Kühlkörper (3) ausgebildeten ersten und einen zweiten Befestigungspunkt (6, 7), die ausgebil det sind, das Spannelement (1) unter Zug (F) zu halten.
7. Stromrichter mit einer Anordnung nach einem der vorherge henden Ansprüche.
8. Stromrichter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stromrichter ein Umrichter (8) ist.
9. Luftfahrzeug (9) mit einem Stromrichter (8) nach Anspruch 7 oder 8 für einen elektrischen oder hybrid-elektrischen Flugantrieb .
10. Luftfahrzeug (9) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Luftfahrzeug (9) ein Flugzeug ist.
11. Luftfahrzeug (9) nach Anspruch 10 und 8,
gekennzeichnet durch:
einen durch den Umrichter (8) mit elektrischer Energie versorgten Elektromotor (10) und
einen durch den Elektromotor (10) in Rotation versetzbaren Propeller (11).
12. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach Anspruch
6,
gekennzeichnet durch:
Bereitstellen eines Kühlkörpers (3) ,
Bereitstellen mindestens eines elektrischen Moduls (2), Bereitstellen mindesten eines Spannelements (1),
Platzieren des elektrischen Moduls (2) auf dem Kühlkörper (3) ,
Einfädeln des Spannelements (1) in die ersten und zweiten Umlenkelemente (4, 5), Fixieren des einen Endes des Spannelements (1) in dem ers ten Befestigungspunkt (6),
Spannen des Spannelements (1) derart, dass es unter Zug (F) steht, und
Fixieren des anderen Endes des unter Zug (F) stehenden Spannelements (1) in dem zweiten Befestigungspunkt (7).
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11637504B1 (en) 2022-05-31 2023-04-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Converter including an electrically isolating and thermally conductive layer
US11634034B1 (en) 2022-05-31 2023-04-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Rapid transistor switching in a converter with limited capacitance
US11688723B1 (en) 2022-05-31 2023-06-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Electrical connection arrangement for a prepackage power converter
US11728743B1 (en) 2022-05-31 2023-08-15 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Dielectric strength and void size in electrical isolation material of a power converter
US11764647B1 (en) 2022-05-31 2023-09-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Voltage ramping in an electrical power system including a power-dense inverter
US11772788B1 (en) 2022-05-31 2023-10-03 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Substrate-to-heat-sink gap sizing in high voltage power converters
US11811276B1 (en) 2022-05-31 2023-11-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Thermal interface materials
US12438061B2 (en) 2022-05-31 2025-10-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Method of design and manufacture of a power electronics converter for an electrical power system, power electronics converter for an aircraft, and an aircraft

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11284125A (ja) 1998-03-31 1999-10-15 Mitsubishi Electric Corp 平形半導体素子用スタック装置
DE102011076879A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Spannvorrichtung
JP2013207199A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Keihin Corp 半導体モジュールの固定構造及び半導体制御装置
JP2015225940A (ja) * 2014-05-28 2015-12-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置
DE102015114341A1 (de) * 2014-09-02 2016-03-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren der halbleitervorrichtung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH569547A5 (de) * 1973-08-24 1975-11-28 Charmilles Sa Ateliers
DE3924182C2 (de) * 1989-07-21 1995-12-07 Battenfeld Fischer Blasform Schließvorrichtung für Formen zum Herstellen von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff
US5909358A (en) * 1997-11-26 1999-06-01 Todd Engineering Sales, Inc. Snap-lock heat sink clip
EP1128432B1 (de) * 2000-02-24 2016-04-06 Infineon Technologies AG Befestigung von Halbleitermodulen an einem Kühlkörper
US6542367B2 (en) * 2001-05-31 2003-04-01 Intel Corporation Securing heat sinks
CN100456460C (zh) * 2005-11-10 2009-01-28 富准精密工业(深圳)有限公司 散热器扣合装置
KR100872661B1 (ko) * 2007-06-29 2008-12-10 현대자동차주식회사 디씨디씨 컨버터용 냉각장치
CN101364576B (zh) * 2008-09-19 2011-07-20 秦彪 半导体电子器件散热器
DE112012003680A5 (de) * 2011-09-05 2014-06-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Reibungskupplung
US20130105112A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 Cooler Master Co., Ltd. Heat sink
JP2014069950A (ja) * 2012-10-01 2014-04-21 Toshiba Elevator Co Ltd コンペンロープテンション装置
US9261926B2 (en) * 2013-06-29 2016-02-16 Intel Corporation Thermally actuated vents for electronic devices
US10512192B2 (en) * 2015-08-28 2019-12-17 Mark Miyoshi Immersion cooling system with low fluid loss
DE102016202195A1 (de) * 2016-02-12 2017-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Antrieb eines Luftfahrzeugs und Luftfahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11284125A (ja) 1998-03-31 1999-10-15 Mitsubishi Electric Corp 平形半導体素子用スタック装置
DE102011076879A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Spannvorrichtung
JP2013207199A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Keihin Corp 半導体モジュールの固定構造及び半導体制御装置
JP2015225940A (ja) * 2014-05-28 2015-12-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置
DE102015114341A1 (de) * 2014-09-02 2016-03-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren der halbleitervorrichtung

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11637504B1 (en) 2022-05-31 2023-04-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Converter including an electrically isolating and thermally conductive layer
US11634034B1 (en) 2022-05-31 2023-04-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Rapid transistor switching in a converter with limited capacitance
US11688723B1 (en) 2022-05-31 2023-06-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Electrical connection arrangement for a prepackage power converter
US11728743B1 (en) 2022-05-31 2023-08-15 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Dielectric strength and void size in electrical isolation material of a power converter
US11745599B1 (en) 2022-05-31 2023-09-05 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Low inductance power converter with compact commutation cell
US11764647B1 (en) 2022-05-31 2023-09-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Voltage ramping in an electrical power system including a power-dense inverter
US11772788B1 (en) 2022-05-31 2023-10-03 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Substrate-to-heat-sink gap sizing in high voltage power converters
US11811276B1 (en) 2022-05-31 2023-11-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Thermal interface materials
US11855551B1 (en) 2022-05-31 2023-12-26 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG B Co-operating electrical isolation and thermal interface layers in a high voltage power converter
US11869881B2 (en) 2022-05-31 2024-01-09 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Power electronics heat removal
US11975611B2 (en) 2022-05-31 2024-05-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg High voltage power converter
US12057784B2 (en) 2022-05-31 2024-08-06 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Electrical arrangement including an insulating underfill region with a high fill factor
US12220987B2 (en) 2022-05-31 2025-02-11 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg High voltage power converter
US12323071B2 (en) 2022-05-31 2025-06-03 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Efficient power electronics arrangement
US12438061B2 (en) 2022-05-31 2025-10-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Method of design and manufacture of a power electronics converter for an electrical power system, power electronics converter for an aircraft, and an aircraft
US12494407B2 (en) 2022-05-31 2025-12-09 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Power electronics converter with stacked carrier substrates

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