WO2023078504A1 - Umrichter zur stromversorgung einer elektromaschine - Google Patents

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WO2023078504A1
WO2023078504A1 PCT/DE2022/100811 DE2022100811W WO2023078504A1 WO 2023078504 A1 WO2023078504 A1 WO 2023078504A1 DE 2022100811 W DE2022100811 W DE 2022100811W WO 2023078504 A1 WO2023078504 A1 WO 2023078504A1
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converter
electronic component
heat conduction
electric machine
converter according
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PCT/DE2022/100811
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Sebastian Jackstädt
Nicolai Gramann
Thorsten Rittgerott
Johannes Herrmann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Definitions

  • the invention relates to a converter for the power supply of an electric machine
  • the voltage required for the operation of an electric machine, for example in a drive device of a motor vehicle, is provided via such a converter, which is also referred to as a power converter.
  • the converter has a metal housing with a lower part and an upper part, which can usually be hermetically sealed and in which one or more necessary converter electronic components such as one or more power modules or control components, etc. are housed, which are arranged in a suitable manner on the trough-like lower part and are attached, on which in turn a cover-like upper part is placed.
  • a corresponding cooling device is provided on the housing side, usually one or more corresponding cooling ducts and the like, via which the converter, which is attached directly to the electric machine, for example, can be integrated into a coolant circuit, so that any heat generated during operation Heat loss can be dissipated via the coolant.
  • this electric machine In the specific application, for example in a motor vehicle for the power supply of an electric machine driving the vehicle on the front or rear axle, this electric machine must also be cooled accordingly, since the electric machine naturally also heats up accordingly during operation and this heat also has to be dissipated.
  • the electric machine is also integrated into a corresponding coolant circuit, through which a corresponding coolant, which flows through the electric machine, circulates.
  • a corresponding pump In order to convey the coolant, a corresponding pump is provided, which in turn is controlled via a corresponding electronic component, again for example a small converter or the like, or the corresponding operating voltage is made available.
  • This electronic component or control device is usually arranged on the outside of the converter or the electric machine.
  • the invention is based on the problem of specifying an improved possibility of arranging such an electronic component, which is used to control or supply power to a peripheral device of an electric machine.
  • a converter for the power supply of an electric machine comprising a metal housing with a trough-like lower part, on which a cooling device that can be integrated into a coolant circuit is provided, a cover-like upper part placed on the lower part, at least one Converter electronic component fixed on the lower part, and at least one electronic component arranged on the upper part, serving to control or power supply of a peripheral device of the electric machine, which is connected to the upper part via a heat conduction means, such that waste heat generated by the electronic component via the heat conduction means into the upper part and via this can be guided into the lower part and there to the cooling device.
  • the converter according to the invention not only contains the converter-specific electronic converter components such as the power module, starboard, etc., but also at least one electronic component that serves to control or supply power to the peripheral device of the electric machines, i.e., for example, the pump integrated into the coolant circuit, which was previously outside the converter, such as described is arranged either on the electric machine itself or on the outside of the converter.
  • the electronic component is arranged on the upper part of the converter housing and is connected to the upper part via a heat conduction means. The design and arrangement is such that waste heat generated on the electronic component is transferred to the upper part via the heat conduction means.
  • the heat conduction means is preferably not only designed with regard to particularly good heat conduction in order to be able to transport as much heat as possible, but also electrically insulating, so that the electronic component is electrically decoupled from the metal upper part of the housing via the heat conduction means.
  • thermoelectric means forms a flat contact between a flat side of a carrier board of the electronic component and a flat inner side of the upper part. Consequently, there is a large-area contact between the carrier board of the electronic component, on which the individual electronic components such as circuit breakers, etc. are built, and the flat inside of the upper part via the heat conduction means, which is particularly advantageous for good heat conduction, since this results in a large-area heat transfer zone .
  • This area contact design should be such that the contact extends over at least half the area of the side of the carrier board, preferably over the entire area of the side of the carrier board. The larger the area, the better the heat conduction and thus the amount of heat that can be dissipated. Furthermore, it is expedient if the heat conduction means is elastically or plastically deformable, at least during assembly.
  • This geometric adaptability makes it possible to achieve the best possible surface contact both on the inside of the upper part and on the electronic component or the carrier board, since the elastic or plastic property of the heat conduction medium allows the best possible shape adaptation to the corresponding surfaces, so that any assembly tolerances and the like can be compensated for without further is possible.
  • This elastic or plastic deformability should be given at least during assembly, so that the corresponding shape adaptation results.
  • a suitable means of heat conduction which among other things allows the formation of a large-area contact as well as a corresponding adaptation of the shape, is a gap pad.
  • a gap pad which realizes the best possible thermal interface between the upper part and the electronic component, especially in the case of irregular topographies or rough surface textures and the like, regularly consists of a polymer base with specific fillers introduced therein to provide the corresponding thermal conductivity properties. It is electrically insulative and usually has two sticky sides so that it can be adhered to the top surface on one side and the electronic component surface on the other. Since such a gap pad is available as sheet material, its size can easily be cut to size.
  • a hardened gap filler can also be used as a heat conduction agent.
  • This gap filler also consists of a polymeric base material into which appropriate fillers such as ceramic particles or the like that serve to conduct heat are introduced.
  • the gap-filler is pasty when assembled, which allows it to be optimally adapted to the given geometric conditions. Due to its pasty properties, there is also very good adhesion to the adjacent contact surfaces. After application, the gap-filler hardens.
  • the electronic component can be attached to the upper part in an electrically isolated manner via a number of screw connections. About these screw the actual mechanical fixation take place, while the heat conduction means or the gap pad or the gap filler is used exclusively to achieve the heat transfer connection. If, of course, a very stable fixation of the electronic component or the carrier board is possible solely via the gap pad or the gap filler, i.e. therefore very stable adhesion, corresponding screw connections can of course be dispensed with.
  • the electronic component is preferably a control device comprising an inverter for controlling and supplying an external motor element of a coolant circuit, ie a coolant pump, as is the case in motor vehicle applications.
  • a control device comprising an inverter for controlling and supplying an external motor element of a coolant circuit, ie a coolant pump, as is the case in motor vehicle applications.
  • the invention is not limited to this.
  • the invention relates to an electric machine, comprising a converter of the type described above.
  • FIG. 1 shows a basic representation of a converter according to the invention in a sectional partial view
  • FIG. 2 shows an electric machine with a converter arranged on it.
  • FIG. 1 shows a sectional partial view of a converter 1 according to the invention, comprising a metal housing 2, usually made of aluminum, with a trough-like lower part 3, on which a cooling device 4, which can be integrated into a coolant circuit, in the form of one or more channels 5, through which a coolant circulates, is provided.
  • This cooling device 4 makes it possible to cool the electronic converter components 6 provided in the interior of the housing 2 , two of which are shown as an example in the form of a power module 7 and a gate driver 8 .
  • the power module 7 is located directly on the floor 9 of the part 3, where the cooling channel 5 is provided, so that this power module 7, which becomes relatively hot during operation, can be cooled in the best possible way.
  • the electronic converter components 6 are fastened to the lower part 3 via suitable screw connections 9 and, if necessary, are electrically insulated from them.
  • the housing 2 also includes a cover-like upper part 10, which is placed on the lower part 3 and via which the interior of the housing can be tightly closed.
  • the lower part 3 and the upper part 10 are screwed together using suitable screw connections (not shown in detail) and sealed using suitable sealants.
  • At least one electronic component 11 is also arranged inside the housing 2 and is provided for the control or power supply of a peripheral device of an electric machine, for the power supply of which the converter 1 is used.
  • the electronic component 11 is preferably a control device comprising, among other things, an inverter for controlling a drive motor of a pump of an external coolant circuit, via which coolant is conveyed into the associated electrical machine.
  • the electronic component 11 comprises, on the one hand, a carrier board 12 on which the corresponding electronic components 13, which are circuit breakers and the like, are arranged.
  • the electronic component 11 or the carrier board 12 is attached to the inside of the upper part 10 via suitable screw connections 14.
  • a heat conduction means 15 is provided here in the form of a gap pad 16, which is sandwiched between the flat inner side 17 of the upper part 10 and the flat, opposite side 18 of the carrier board 12. is ordered.
  • the size of the gap pad 16 is such that it almost or completely occupies the entire flat side 18 of the carrier board 12, so that the best possible, largest-area heat transfer from the electronic component 11 to the upper part 10 is possible.
  • the gap pad 16 is sufficiently elastic and can therefore adapt itself as well as possible to the surfaces or sides 17, 18 to be coupled, so that an optimal contact and thus the best possible heat transfer is possible at every point.
  • the gap pad 16 preferably has two opposite adhesive surfaces, via which it can be adhesively bonded directly to the surfaces or sides 17, 18. If this adhesive connection is sufficiently stable, i.e. the electronic component 11 can therefore be sufficiently firmly bonded to the inside of the upper part, it is even conceivable to dispense with the screw connections 14 .
  • FIG. 2 shows a basic illustration of an electrical machine 19 on which a converter 1 according to the invention is arranged.
  • the electric machine 19 shown here only in stylized form is integrated into a cooling circuit 20 in which a coolant circulates, which is conveyed via a pump 21 .
  • the coolant flows through the electric machine 19.
  • the converter 1 is also integrated into the coolant circuit 20, so that the coolant also flows through the converter 1 or its cooling device 4.
  • the converter 1 is used to supply power to the electric machine 19 in a manner known per se.
  • the electronic component 11 additionally provided in the converter 1 controls the pump 21 , ie ultimately the coolant circuit 20 , via a corresponding control line 22 , so that the converter 1 ultimately controls both the operation of the electric machine 19 and that of the pump 21 .
  • FIG. 2 is merely a schematic representation. Of course, it is also conceivable to integrate the converter 1 into a coolant circuit other than the coolant circuit serving to cool the electric machine, which is operated via the pump 21 as described.

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Abstract

Umrichter zur Stromversorgung einer Elektromaschine (18), umfassend ein metallenes Gehäuse (2) mit einem trogartigen Unterteil (3), an dem eine in einen Kühlmittelkreislauf (19) einbindbare Kühleinrichtung (4) vorgesehen ist, und einem auf das Unterteil (3) aufgesetzten deckelartigen Oberteil (10), wenigstens eine im Innern des Gehäuses (2) angeordnete, am Unterteil (3) fixierte Wandlerelektronikkomponente (6), sowie wenigstens eine am Oberteil (10) angeordnete, der Steuerung oder Stromversorgung einer Peripherieeinrichtung der Elektromaschine (18) dienende Elektronikkomponente (11), die über ein Wärmeleitungsmittel (15) mit dem Oberteil (10) verbunden ist, derart, dass seitens der Elektronikkomponente (11) anfallende Abwärme über das Wärmeleitungsmittel (11) in das Oberteil (10) und über dieses in das Unterteil (3) und dort zur Kühleinrichtung (4) führbar ist.

Description

Umrichter zur Stromversorgung einer Elektromaschine
Die Erfindung betrifft einen Umrichter zur Stromversorgung einer Elektromaschine
Über einen solchen Umrichter, der auch als Stromrichter bezeichnet wird, wird die für den Betrieb einer Elektromaschine beispielsweise in einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs benötigte Spannung bereitgestellt. Der Umrichter weist ein metallenes Gehäuse mit einem Unterteil und einem Oberteil auf, das zumeist hermetisch dicht geschlossen werden kann und in dem eine oder mehrere erforderliche Wandlerelektronikkomponenten wie ein oder mehrere Leistungsmodule oder Steuerkomponenten etc. untergebracht sind, die in geeigneter Weise am trogartigen Unterteil angeordnet und befestigt sind, auf das wiederum ein deckelartiges Oberteil aufgesetzt wird. Da es sich um ein Leistungsbauteil handelt, ist gehäuseseitig eine entsprechende Kühleinrichtung vorgesehen, zumeist ein oder mehrere entsprechende Kühlkanäle und Ähnliches, über die der Umrichter, der beispielsweise direkt an der Elektromaschine befestigt wird, in einen Kühlmittelkreislauf eingebunden werden kann, so dass im Betrieb entstehende Verlustwärme über das Kühlmittel abgeführt werden kann.
In der konkreten Anwendung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zur Stromversorgung einer das Fahrzeug antreibenden Elektromaschine an der Vorder- oder der Hinterachse ist auch diese Elektromaschine entsprechend zu kühlen, da sich natürlich auch die Elektromaschine im Betrieb entsprechend erwärmt und auch diese Wärme abgeführt werden muss. Hierzu ist die Elektromaschine ebenfalls in einen entsprechenden Kühlmittelkreislauf eingebunden, durch den ein entsprechendes Kühlmittel, das durch die Elektromaschine strömt, zirkuliert. Um das Kühlmittel zu fördern, ist eine entsprechende Pumpe vorgesehen, die ihrerseits über eine entsprechende Elektronikkomponente, wiederum beispielsweise ein kleiner Umrichter oder dergleichen, angesteuert bzw. die entsprechende Betriebsspannung zur Verfügung gestellt wird. Diese Elektronikkomponente respektive Steuerungseinrichtung ist zumeist an der Außenseite des Umrichters oder der Elektromaschine angeordnet. Da auch diese ELektro- nikkomponente entsprechende Leistungsbauteile wie Leistungsschalter und Ähnliches aufweist, also Komponenten, über die im Betrieb relativ viel Strom fließt und die sich demzufolge erwärmen, ist auch eine Kühlung dieser Elektronikkomponente erforderlich, wozu sie ebenfalls in den oder in einen separaten Kühlmittelkreislauf eingebunden ist. Dies bedingt entsprechende separate Leitungsführungen, wie natürlich auch die Elektronikkopmpnente entsprechend positioniert werden muss, um sie vernünftig in den Kühlmittelkreislauf einbinden zu können.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine verbesserte Anordnungsmöglichkeit für eine solche Elektronikkomponente, die der Steuerung oder Stromversorgung einer Peripherieeinrichtung einer Elektromaschine dient, anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Umrichter zur Stromversorgung einer Elektromaschine vorgesehen, umfassend ein metallenes Gehäuse mit einem trogartigen Unterteil, an dem eine in einen Kühlmittelkreislauf einbindbare Kühleinrichtung vorgesehen ist, einem auf das Unterteil aufgesetzten deckelartigen Oberteil, wenigstens eine im Inneren des Gehäuses angeordnete, am Unterteil fixierte Wandlerelektronikkomponente, sowie wenigstens eine am Oberteil angeordnete, der Steuerung oder Stromversorgung einer Peripherieeinrichtung der Elektromaschine dienende Elektronikkomponente, die über ein Wärmeleitungsmittel mit dem Oberteil verbunden ist, derart, dass seitens der Elektronikkomponente anfallende Abwärme über das Wärmeleitungsmittel in das Oberteil und über dieses in das Unterteil und dort zur Kühleinrichtung führbar ist.
Der erfindungsgemäße Umrichter enthält nicht nur die umrichterspezifischen Wandlerelektronikkomponenten wie Leistungsmodul, Steuerbord etc., sondern darüber hinaus auch wenigstens eine der Steuerung oder Stromversorgung der Peripherieeinrichtung der Elektromaschinen, also beispielsweise der in den Kühlmittelkreislauf eingebundenen Pumpe, dienende Elektronikkomponente, die bisher außerhalb des Umrichters, wie beschrieben entweder an der Elektromaschine selbst oder an der Außenseite des Umrichters, angeordnet ist. Die Elektronikkomponente ist dabei an dem Oberteil des Umrichtergehäuses angeordnet und mit dem Oberteil über ein Wärmeleitungsmittel verbunden. Die Auslegung und Anordnung ist dabei derart, dass an der Elektronikkomponente anfallende Abwärme über das Wärmeleitungsmittel an das Oberteil ge- führt wird, über diese an das Unterteil geführt wird und dort zur Kühleinrichtung gelangt, wo diese Wärmemenge zusammen mit der an den eigentlichen Umrichterbauteilen anfallenden Abwärme abgeführt wird. Das heißt, dass die seitens der Elektronikkomponente anfallende Abwärme durch reine Wärmekonvektion von der Elektronikkomponente abgeführt und der gehäuseseitigen Kühleinrichtung zugeführt wird. Die Elektronikkomponente selbst ist folglich weder in einem separaten Gehäuse aufzunehmen, noch in irgendeiner Weise in einen Kühlmittelkreislauf einzubinden, um sie zu kühlen. Dies stellt einen beachtlichen Vorteil dar, da die gesamte Anordnung hierdurch einfacher und kompakter ausgelegt werden kann. Denn es sind weder entsprechende separate Kühlmittelleitungen und Anschlüsse etc. vorzusehen, noch ergeben sich Baumraumprobleme, da vorhandener Bauraum im Umrichtergehäuse ausgenutzt und ein hoher Kompaktierungsgrad erreicht wird.
Bevorzugt ist das Wärmeleitungsmittel nicht nur in Bezug auf eine besonders gute Wärmeleitung ausgelegt, um eine möglichst hohe Wärmemenge transportieren zu können, sondern auch elektrisch isolierend, so dass über das Wärmeleitungsmittel die Elektronikkomponente von dem metallenen Oberteil des Gehäuses elektrisch entkoppelt ist.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Wärmeleitungsmittel einen flächigen Kontakt zwischen einer flächigen Seite einer Trägerplatine der Elektronikkomponente und einer flächigen Innenseite des Oberteils ausbildet. Es ist folglich ein großflächiger Kontakt zwischen der Trägerplatine der Elektronikkomponente, auf der einzelnen Elektronikbauteile wie Leistungsschalter etc. aufgebaut sind, und der flächigen Innenseite des Oberteils über das Wärmeleitungsmittel realisiert, was für eine gute Wärmeleitung besonders vorteilhaft ist, da sich hierüber eine großflächige Wärmeübergangszone ergibt.
Dabei sollte diese Flächenkontaktauslegung derart sein, dass sich der Kontakt über wenigstens die Hälfte der Fläche der Seite der Trägerplatine, vorzugsweise über die gesamte Fläche der Seite der Trägerplatine erstreckt. Je großflächiger, desto besser die Wärmeleitung und damit die abführbare Wärmemenge. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Wärmeleitungsmittel, zumindest während der Montage, elastisch oder plastisch verformbar ist. Diese geometrische Anpassbarkeit ermöglicht es, einen bestmöglichen Flächenkontakt sowohl zur Innenseite des Oberteils als auch zur Elektronikkomponente respektive der Trägerplatine zu erwirken, da die elastische oder plastische Eigenschaft des Wärmeleitungsmittels eine bestmögliche Formadaption an die entsprechenden Flächen erlaubt, so dass ein Ausgleich etwaiger Montagetoleranzen und Ähnliches ohne weiteres möglich ist. Diese elastische oder plastische Verformbarkeit sollte zumindest während der Montage gegeben sein, so dass sich die entsprechende Formadaption ergibt.
Ein geeignetes Wärmeleitungsmittel, das unter anderem die Ausbildung eines großflächigen Kontakts wie auch eine entsprechende Formadaption erlaubt, ist ein gap- pad. Ein solches gap-pad, das insbesondere bei unregelmäßigen Topographien oder rauen Oberflächentexturen und Ähnliches eine bestmögliche Wärmeschnittstelle zwischen dem Oberteil und der Elektronikkomponente realisiert, besteht regelmäßig aus einer Polymerbasis mit darin eingebrachten spezifischen Füllstoffen zur Bereitstellung der entsprechenden Wärmeleiteigenschaften. Es ist elektrisch isolierend und verfügt zumeist über zwei klebrige Seiten, so dass es einerseits an die Oberteilfläche, andererseits an die Elektronikkomponentenfläche angeklebt werden kann. Da ein solches gap-pad als Bahnware erhältlich ist, kann es ohne weiteres in seiner Größe entsprechend optimiert zugeschnitten werden.
Alternativ zu einem solchen gap-pad kann auch ein ausgehärteter gap-filler als Wärmeleitungsmittel verwendet werden. Dieser gap-filler besteht ebenfalls aus einem polymeren Basismaterial, in das entsprechende, der Wärmeleitung dienende Füllstoffe wie Keramikpartikel oder Ähnliches eingebracht sind. Der gap-filler ist jedoch im Montagezustand pastös, was es erlaubt, dass er sich optimal den gegebenen geometrischen Verhältnissen anpassen kann. Aufgrund seiner pastösen Eigenschaft stellt sich auch eine sehr gute Haftung zu den benachbarten Kontaktflächen ein. Nach der Applikation härtet der gap-filler aus.
Weiterhin kann die Elektronikkomponente am Oberteil über mehrere Schraubverbindungen elektrisch isoliert befestigt sein. Über diese Schraubverbindungen kann die eigentliche mechanische Fixierung erfolgen, während das Wärmeleitungsmittel respektive das gap-pad bzw. der gap-filler ausschließlich der Erwirkung der Wärmeübergangsverbindung dient. Sofern natürlich allein über das gap-pad oder den gap-filler eine sehr stabile Fixierung der Elektronikkomponente respektive der Trägerplatine möglich ist, mithin also ein sehr stabiles Verkleben, kann natürlich auf entsprechende Schraubverbindungen verzichtet werden.
Wie beschrieben handelt es sich bei der Elektronikkomponente bevorzugt um eine Steuerungseinrichtung umfassend einen Inverter zur Steuerung und Versorgung eines externen Motorelements eines Kühlmittelkreislaufs, also einer Kühlmittelpumpe, wie bei Kraftfahrzeuganwendungen der Fall. Die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt.
Daneben betrifft die Erfindung eine Elektromaschine, umfassend einen Umrichter der vorstehend beschriebenen Art.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Umrichters in einer geschnittenen Teilansicht, und
Figur 2 eine Elektromaschine mit daran angeordnetem Umrichter.
Figur 1 zeigt eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Umrichters 1 , umfassend ein metallenes, zumeist aus Aluminium gefertigtes Gehäuse 2 mit einem trogartigen Unterteil 3, an dem eine in einen Kühlmittelkreislauf einbindbare Kühleinrichtung 4 in Form eines oder mehrere Kanäle 5, durch die ein Kühlmittel zirkuliert, vorgesehen ist. Über diese Kühleinrichtung 4 ist es möglich, die im Inneren des Gehäuses 2 vorgesehenen Wandlerelektronikkomponenten 6, von denen exemplarisch zwei in Form eines Leistungsmoduls 7 und Gatetreibers 8 dargestellt sind, gekühlt werden. Insbesondere das Leistungsmodul 7 liegt unmittelbar am Boden 9 des Unter- teils 3, wo der Kühlkanal 5 vorgesehen ist, an, so dass dieses im Betrieb relativ heiß werdende Leistungsmodul 7 bestmöglich gekühlt werden kann. Die Wandlerelektronikkomponenten 6 sind am Unterteil 3 über geeignete Schraubverbindungen 9 befestigt und soweit erforderlich demgegenüber elektrisch isoliert.
Das Gehäuse 2 umfasst des Weiteren ein deckelartiges Oberteil 10, das auf das Unterteil 3 aufgesetzt wird und über das das Gehäuseinnere dicht verschlossen werden kann. Das Unterteil 3 und Oberteil 10 werden über geeignete, nicht näher gezeigte Schraubverbindungen fest miteinander verschraubt und über geeignete Dichtmittel abgedichtet.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist des Weiteren wenigstens eine Elektronikkomponente 11 angeordnet, die der Steuerung oder Stromversorgung eine Peripherieeinrichtung einer Elektromaschine, zu deren Stromversorgung der Umrichter 1 dient, vorgesehen ist. Es handelt sich bei der Elektronikkomponente 11 bevorzugt um eine Steuereinrichtung umfassend unter anderem einen Inverter zur Ansteuerung eines Antriebsmotors einer Pumpe eines externen Kühlmittelkreislaufs, über den Kühlmittel in die zugeordnete Elektromaschine gefördert wird.
Die Elektronikkomponente 11 umfasst zum einen eine Trägerplatine 12, auf der die entsprechenden Elektronikbauteile 13 angeordnet sind, bei denen es sich um Leistungsschalter und Ähnliches handelt. Die Befestigung der Elektronikkomponente 11 respektive der Trägerplatine 12 erfolgt an der Innenseite des Oberteils 10 über geeignete Schraubverbindungen 14.
Da beim Betrieb der Elektronikkomponente 11 die Elektronikbauteile 13 wie beispielsweise Leistungsschalter etc. zumindest temporär relativ warm werden, beispielsweise dann, wenn die gesteuerte Pumpe einschaltet, ist es erforderlich, auch dort für eine Kühlung zu sorgen. Dies ist unmittelbar über die Kühleinrichtung 4 nicht möglich, da diese am Unterteil 3 vorgesehen ist. Um dennoch auch am Oberteil 10 eine Kühlung zu realisieren, ist ein Wärmeleitungsmittel 15 hier in Form eines gap-pads 16 vorgesehen, das quasi sandwichartig zwischen der flächigen Innenseite 17 des Oberteils 10 und die flächigen, gegenüberliegenden Seite 18 der Trägerplatine 12 an- geordnet ist. Die Größe des gap-pads 16 ist so bemessen, dass es nahezu oder vollständig die komplette flächige Seite 18 der Trägerplatine 12 belegt, so dass ein bestmöglicher, größtflächiger Wärmeübergang von der Elektronikkomponente 11 zum Oberteil 10 möglich ist.
Das gap-pad 16 ist hinreichend elastisch und kann sich daher den zu koppelnden Flächen bzw. Seiten 17, 18 bestmöglich anpassen, so dass an jeder Stelle eine optimale Anlage und damit ein bestmöglicher Wärmeübergang möglich ist. Das gap-pad 16 verfügt bevorzugt über zwei gegenüberliegende Klebeflächen, über die es direkt auf die Flächen bzw. Seiten 17, 18 aufgeklebt werden kann. Sofern diese Klebeverbindung hinreichend stabil ist, mithin also die Elektronikkomponente 11 ausreichend fest an der Oberteilinnenseite verklebt werden kann, ist es sogar denkbar, auf die Schraubverbindungen 14 zu verzichten.
Durch die Schaffung der Wärmeübergangsschnittstelle durch das Wärmeleitungsmittel 15 ist es nun möglich, auch die Elektronikkomponente 11 über die Kühleinrichtung 4 quasi indirekt zu kühlen. Denn die von der Elektronikkomponente 11 über das gap- pad 16 in das Oberteil 2 eingetragene Wärme wird durch Wärmediffusion vom Oberteil 2 zum Unterteil 3 geleitet, wie durch die Pfeile P dargestellt. Am Unterteil 3 wird die Wärme sodann vom Kühlmittel im Kanal 5 aufgenommen und abgeführt. Das heißt, dass diffusiv die an der Elektronikkomponente 11 entstehende Verlustwärme von der Elektronikkomponente 11 über das Wärmeleitungsmittel 15 zum Oberteil 10 und von diesem zum Unterteil 3 fließt, wo dann der finale Wärmeübergang zum Kühlmittel erfolgt. Durch diesen sich ergebenden Wärmefluss kann demzufolge auch eine Wärmeableitung und damit Kühlung der entfernt zur Kühleinrichtung angeordneten Elektronikkomponente 11 erfolgen.
Anstelle eines gap-pads 16 ist es auch denkbar, als Wärmeleitungsmittel 15 einen gap-filler zu verwenden, der während der Montage zähflüssig oder pastös ist und ebenfalls eine bestmögliche Geometrieanpassung im Bereich zwischen den zu koppelnden Flächen 17, 18 bietet. Der gap-filler härtet anschießend aus und stellt ebenfalls eine feste, großflächige Wärmeübergangsschnittstelle zur Verfügung. Figur 2 zeigt schließlich eine Prinzipdarstellung einer elektrischen Maschine 19, an der ein erfindungsgemäßer Umrichter 1 angeordnet ist. Die hier nur stilisiert gezeigte Elektromaschine 19 ist in einen Kühlkreislauf 20 eingebunden, in dem ein Kühlmittel zirkuliert, das über eine Pumpe 21 gefördert wird. Das Kühlmittel durchströmt die Elektromaschine 19. In den Kühlmittelkreislauf 20 eingebunden ist im gezeigten Beispiel auch der Umrichter 1 , so dass das Kühlmittel auch durch den Umrichter 1 respektive dessen Kühleinrichtung 4 strömt.
Der Umrichter 1 dient der Stromversorgung der Elektromaschine 19 in an sich bekannter Weise. Die zusätzlich im Umrichter 1 vorgesehene Elektronikkomponente 11 steuert über eine entsprechende Steuerleitung 22 die Pumpe 21 , also letztlich den Kühlmittelkreislauf 20, so dass der Umrichter 1 letztlich sowohl den Betrieb der Elektromaschine 19 als auch den der Pumpe 21 steuert.
Bei Figur 2 handelt es sich lediglich um eine Prinzipdarstellung. Selbstverständlich ist es auch denkbar, den Umrichter 1 in einen anderen Kühlmittelkreislauf als den der Kühlung der Elektromaschine dienenden Kühlmittelkreislauf, der wie beschrieben über die Pumpe 21 bedient wird, einzubinden.
Bezuqszeichenliste
1 Umrichter
Gehäuse
Unterteil
Kühleinrichtung
Kühlkanal
Wandlerelektronikkomponente
Leistungsmodul
Gatetreiber
Boden
10 Oberteil
11 Elektronikkomponente
12 Trägerplatine
13 Elektronikbauteil
14 Schraubverbindung
15 Wärmeleitungsmittel
16 gap-pad
17 Seite
18 gegenüberliegende Seite
19 Elektromaschine
20 Kühlmittelkreislauf
21 Pumpe
22 Steuerleitung
P Pfeil

Claims

Patentansprüche
1 . Umrichter zur Stromversorgung einer Elektromaschine (18), umfassend ein metallenes Gehäuse (2) mit einem trogartigen Unterteil (3), an dem eine in einen Kühlmittelkreislauf (19) einbindbare Kühleinrichtung (4) vorgesehen ist, und einem auf das Unterteil (3) aufgesetzten deckelartigen Oberteil (10), wenigstens eine im Innern des Gehäuses (2) angeordnete, am Unterteil (3) fixierte Wandlerelektronikkomponente (6), sowie wenigstens eine am Oberteil (10) angeordnete, der Steuerung oder Stromversorgung einer Peripherieeinrichtung der Elektromaschine (18) dienende Elektronikkomponente (11 ), die über ein Wärmeleitungsmittel (15) mit dem Oberteil (10) verbunden ist, derart, dass seitens der Elektronikkomponente (11 ) anfallende Abwärme über das Wärmeleitungsmittel (11 ) in das Oberteil (10) und über dieses in das Unterteil (3) und dort zur Kühleinrichtung (4) führbar ist.
2. Umrichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitungsmittel (15) gleichzeitig elektrisch isolierend ist.
3. Umrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitungsmittel (15) einen flächigen Kontakt zwischen einer flächigen Seite (18) einer Trägerplatine (12) der Elektronikkomponente (11 ) und einer flächigen Innenseite (17) des Oberteils (10) ausbildet.
4. Umrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Kontakt über wenigstens die Hälfte der Fläche der Seite (18) der Trägerplatine (12), vorzugsweise über die gesamte Fläche der Seite (18) der Trägerplatine (12) gegeben ist.
5. Umrichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitungsmittel (15), zumindest während der Montage, elastisch oder plastisch verformbar ist. Umrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitungsmittel (15) ein gap-pad (16) ist. Umrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitungsmittel (15) ein ausgehärteter gap-filler ist. Umrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikkomponente (11 ) am Oberteil (2) über mehrere Schraubverbindungen (14) elektrisch isoliert befestigt ist. Umrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikkomponente (11 ) eine Steuerungseinrichtung umfassend einen Inverter zur Steuerung und Versorgung eines externen Motorelements (19) eines Kühlmittelkreislaufs (18) ist. Elektromaschine, umfassend einen Umrichter (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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