(57)【要約】  本発明はインバータに関する。このインバータは、電気機械に通電するための少なくとも３つの相を有する。このインバータはさらに、制御ユニットおよび入力側で制御ユニットと接続された少なくとも１つの電力出力段を有する。制御ユニットは、電力出力段を制御するために、とりわけパルス幅変調された制御信号を生成するよう形成されている。本発明によれば、このインバータは、冷却体と、各相に対して１つの中間回路コンデンサおよび１つの半導体スイッチハーフブリッジとを有する。冷却体は、とりわけ平らに形成された熱接触面を有する。熱接触面は、制御ユニットとおよび半導体スイッチハーフブリッジと熱伝導的に接続されている。冷却体は、中間回路コンデンサそれぞれに対して１つの孔を有し、中間回路コンデンサがそれぞれ冷却体の１つの孔内に配置されている。中間回路コンデンサは、それぞれ１つの接地端子を有し、この接地端子は冷却体と電気的に接続されている。半導体スイッチハーフブリッジは、それぞれ１つの接地端子を有し、接地端子により冷却体と電気的に接続されている。同じ相に割り当てられた１つの中間回路コンデンサおよび１つの半導体スイッチハーフブリッジは一緒に、制御ユニットへの１つのラジアル接続上に配置されている。
2021507665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械に通電するための少なくとも３つの相を有するインバータ（１）であって、
制御ユニット（２）および入力側で前記制御ユニット（２）と接続された半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）を有する少なくとも１つの電力出力段を有しており、前記制御ユニット（２）が、前記電力出力段を制御するために、とりわけパルス幅変調された制御信号を生成するよう形成されており、前記電力出力段が、前記制御信号に依存して前記電気機械に通電するよう形成されているインバータ（１）において、
冷却体（１８）と、各相に対して１つの中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）および１つの半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）とを有しており、前記冷却体（１８）が、とりわけ平らな熱接触面（４１）を有しており、前記熱接触面（４１）が、前記制御ユニット（２）とおよび前記半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）と熱伝導的に接続されており、前記冷却体（１８）が、前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）それぞれに対して１つの孔（２８、２９）を有しており、前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）がそれぞれ前記冷却体（１８）の１つの孔（２８、２９）内に配置されており、前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）および前記半導体スイッチハーフブリッジの接地端子（２５、２６）がそれぞれ、前記冷却体（１８）と接続されており、１つの相に割り当てられた１つの中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）および１つの半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）が一緒に、前記制御ユニット（２）への１つのラジアル接続（３６、３７）上に配置されていることを特徴とするインバータ（１）。
【請求項２】
前記中間回路コンデンサがそれぞれシリンダ形に形成されており、前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）の中心軸（４６）がそれぞれ、前記熱伝導面（４１）の平坦な広がりを横切って走っており、前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）のコンデンサ缶（２６）が、前記冷却体（１８）と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ（１）。
【請求項３】
前記半導体スイッチハーフブリッジ３、４、５、６、７、８）と前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）の間の電気接続（１９、２２）が、前記熱接触面（４１）に対して平行に広がっている配線面（４０）内を走っていることを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ（１）。
【請求項４】
１つの相のとりわけ正の電流導通経路（２２、３０）が、前記半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）から前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）へ、および／または前記配線面（４０）内で前記制御ユニット（２）への前記ラジアル接続（３６、３７）上を走っていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインバータ（１）。
【請求項５】
１つの相のとりわけ正の信号経路が、前記配線面（４０）内で前記制御ユニットから前記半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）へ、および／または前記半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）への前記ラジアル接続（３６、３７）上を走っていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインバータ（１）。
【請求項６】
前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）がコンデンサ巻回体を有しており、前記コンデンサ巻回体が前記孔（２８、２９）内に配置されており、したがって前記孔が、前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）のコンデンサ缶を構成していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータ（１）。
【請求項７】
前記制御ユニットと、前記半導体スイッチハーフブリッジへの前記ラジアル接続とが、星形の接続配置を形作っており、前記制御ユニット（２）の接地端子（２４）が、前記接続配置の中心（２８）の領域に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインバータ（１）。
【請求項８】
前記冷却体（１８）が、前記制御ユニット（２）と前記半導体スイッチハーフブリッジ（３、４、５、６、７、８）と前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）との間の接地接続を構成しており、したがって接地電流が前記冷却体を介して流れ得ることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のインバータ（１）。
【請求項９】
前記冷却体（１８）が冷却板を有しており、前記冷却板に、前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）を収容するための冷却カップまたは冷却シリンダが付加成形されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のインバータ（１）。
【請求項１０】
前記中間回路コンデンサ（１２、１３、１４、１５、１６、１７）の前記中心軸（４６）がそれぞれ、前記配線面（４０）を横切って延びていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のインバータ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータに関する。このインバータは、電気機械に通電するための少なくとも３つの相を有する。このインバータはさらに、制御ユニットおよび入力側で制御ユニットと接続された少なくとも１つの電力出力段を有する。制御ユニットは、電力出力段を制御するために、とりわけパルス幅変調された制御信号を生成するよう形成されている。この電力出力段は、制御信号に依存して電気機械に通電するよう形成されることが好ましい。
【背景技術】
【０００２】
ＤＥ１１２０１０００２７１９Ｔ５からは、電子制御ユニットが、モータの軸方向に配置された半導体モジュールおよびコンデンサを有する駆動装置が知られている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明によれば、このインバータは、冷却体と、各相に対して１つの中間回路コンデンサおよび１つの半導体スイッチハーフブリッジとを有する。冷却体は、とりわけ平らに形成された熱接触面を有する。熱接触面は、制御ユニットとおよび半導体スイッチハーフブリッジと熱伝導的に接続されている。冷却体は、中間回路コンデンサそれぞれに対して１つの孔を有し、中間回路コンデンサがそれぞれ冷却体の１つの孔内に配置されている。中間回路コンデンサは、それぞれ１つの接地端子を有し、この接地端子は冷却体と電気的に接続されている。半導体スイッチハーフブリッジは、それぞれ１つの接地端子を有し、接地端子により冷却体と電気的に接続されている。１つの相に割り当てられた１つの中間回路コンデンサおよび同じ相に割り当てられた１つの半導体スイッチハーフブリッジが好ましくは一緒に、制御ユニットへの１つのラジアル接続上に配置されることが好ましい。こうすることで、インバータの部品の星形の配置が形作られ得ることが有利であり、制御ユニットは星形の配置の中心に配置されている。こうして、低インダクタンスのインバータが形成され得ることが有利である。冷却体が、接地電位のための、電力出力段と中間回路コンデンサの間の電気接続線を構成している場合に、接地線上の電流路が可能な限り短く形成され得ることが有利である。こうして、相を切り替える際に、互いに相違する中間回路コンデンサ間を流れる過渡電流も、特に低インダクタンスおよび低損失で、中間回路コンデンサ間を行ったり来たりして流れ得ることが有利である。
【０００４】
好ましい一実施形態では、中間回路コンデンサがそれぞれシリンダ形に形成されている。中間回路コンデンサの中心軸、とりわけ長手軸がそれぞれ、熱伝導面の平坦な広がりを横切って走っていることが好ましい。中間回路コンデンサの電気端子、とりわけ中間回路コンデンサの正端子は、電力出力段、とりわけ半導体スイッチハーフブリッジと作用結合していることが好ましい。こうして、中間回路コンデンサの電気端子は、半導体スイッチハーフブリッジの正の供給電圧と接続される。中間回路コンデンサのコンデンサ缶、とりわけ中間回路コンデンサの接地端子が、冷却体と電気的に接続されることが好ましい。こうすることで、中間回路コンデンサが低インダクタンスに冷却体と接続され得る。こうして、接地電流が、中間回路コンデンサからまたは中間回路コンデンサへと、好ましくは中間回路コンデンサを中心としてすべての方向にラジアルに流れ得ることが有利であり、したがって、中間回路コンデンサとの接続相手に応じて、冷却体内で可能な限り短い電流路が形成され得る。
【０００５】
中間回路コンデンサは、巻回型コンデンサであることが好ましく、巻き軸が中心軸を構成している。中間回路コンデンサは、電解コンデンサまたは超コンデンサであることが好ましい。
【０００６】
中間回路コンデンサは、例えば孔内にねじ込むことができる。このために中間回路コンデンサは、ハウジング缶の外被面にネジ山を有することができ、冷却体は、孔内に相応の対向するネジ溝を有することができる。こうすることで、中間回路コンデンサは、冷却体と電気的にも熱伝導的にも良好に接続され得る。
【０００７】
中間回路コンデンサは、別の一実施形態では、導電性のバネ要素により冷却体と接続され得る。中間回路コンデンサは、別の有利な一実施形態では、導電性の熱伝導接着剤により孔内に接着され得る。こうして、ハウジング缶と冷却体との間で低抵抗の接続、とりわけ全面的で低抵抗の接続が構成され得ることが有利であり、この接続では、ハウジング缶の外被面が全体的に、孔内の冷却体と電気的に作用接触している。
【０００８】
接触バネまたは熱伝導接着剤による、中間回路コンデンサと冷却体の電気接続の前述の実施形態は、本出願人のＤＥ１０２０１１０８１２８３Ａ１で説明されている。
好ましい一実施形態では、コンデンサ缶が冷却体と、とりわけ全周の溶接接続によって溶接されており、とりわけレーザ溶接または電気溶接されている。こうして中間回路コンデンサが、例えば平坦に広がっている冷却板、とりわけアルミニウム板として形成された冷却体内の貫通孔内に、特に簡単に取り付けられ得る。冷却体の孔内に中間回路コンデンサを取り付けた後、とりわけ圧入または挿入した後、コンデンサ缶が缶底でとりわけリング状に冷却体と、例えば溶接継目または溶接点によって溶接され得る。こうして、中間回路コンデンサのコンデンサ缶が冷却体と、冷却体との小さな電気抵抗および小さな熱伝達抵抗で接続されることが有利である。
【０００９】
中間回路コンデンサは、別の一実施形態では、コンデンサ巻回体を有することができ、コンデンサ巻回体が孔内に配置され、したがって冷却体の孔が、中間回路コンデンサ、好ましくは電解コンデンサまたは超コンデンサのコンデンサ缶を構成している。中間回路コンデンサの電解質が、孔内で冷却体と、とりわけ冷却体の内壁と直接接触することが好ましい。こうすることで、中間回路コンデンサが、最小限の熱伝達抵抗および最小限の電気接触抵抗で冷却体と接続され得るおよび冷却体に包埋され得ることが有利である。
【００１０】
好ましい一実施形態では、半導体スイッチハーフブリッジと中間回路コンデンサの間の電気接続が、熱接触面に対して平行に広がっている配線面内を走っている。さらに好ましいのは、半導体スイッチハーフブリッジから中間回路コンデンサへ流れる電流の電磁界と、冷却体内の中間回路コンデンサから電力出力段へ流れる電流の電磁界とが電磁的に互いに相殺し合うように、電気接続が冷却体の近くを走っていることである。こうして、インバータが特に小さいＥＭＣ放射（ＥＭＣ＝電磁両立性）を生成することが有利である。こうして、インバータ、とりわけ１つの相に対して１つの半導体スイッチハーフブリッジおよび１つの中間回路コンデンサを含む整流セルが、低インダクタンスで形成され得ることがさらに有利である。
【００１１】
好ましい一実施形態では、制御ユニットと電力段の間に延びている電気接続、とりわけ信号経路が、配線面内を走っている。こうすることで、冷却体に対する可能な限り小さな間隔が形作られ得ることが有利であり、これは、接続線からの小さなＥＭＣ放射をもたらす。
【００１２】
好ましい一実施形態では、１つの相のとりわけ正の電流導通経路が、半導体スイッチハーフブリッジから中間回路コンデンサへ、および／または配線面内で制御ユニットへのラジアル接続上を走っている。こうすることで、半導体スイッチハーフブリッジと中間回路コンデンサの間の可能な限り短い電流経路が形成され得ることが有利である。
【００１３】
好ましい一実施形態では、１つの相のとりわけ正の信号経路が、配線面内で制御ユニットから半導体スイッチハーフブリッジへ、および／または制御ユニットへのラジアル接続上を走っている。こうすることで、制御ユニットから半導体スイッチハーフブリッジへの可能な限り短い信号経路が形成され得る。こうして、互いに相違する相の制御信号が、星形の配置によって空間的に構成された分離により、最小限で互いに影響を及ぼすことがさらに有利である。こうして、スイッチ誤操作を引き起こし得る信号のクロストークが効果的に抑制または阻止される。
【００１４】
インバータの好ましい一実施形態では、制御ユニットと、半導体スイッチハーフブリッジへのラジアル接続とにより、星形の接続配置が形作られており、制御ユニットの接地端子は、この接続配置の中心にまたは中心の領域に配置されている。制御ユニットは、接地端子で冷却体と接続されることが好ましい。こうすることで、制御ユニットから半導体スイッチハーフブリッジへも、特に低インダクタンスの接続配置が形作られ得る。
【００１５】
冷却体が、制御ユニットと半導体スイッチハーフブリッジとさらに好ましくは中間回路コンデンサとの間の接地接続、とりわけ接地線を構成していることが好ましく、したがって接地電流は冷却体を介して流れ得る。接地電流は、例えば、半導体スイッチハーフブリッジと中間回路コンデンサの間の接地電流、または制御ユニットと半導体スイッチハーフブリッジの間もしくは制御ユニットと中間回路コンデンサの間の接地電流であり得る。
【００１６】
好ましい一実施形態では、冷却体が冷却板を有し、この冷却板に、電解コンデンサを収容するための冷却カップが付加成形されている。冷却体は、例えばアルミニウム冷却体であり、例えばアルミニウムブロックからフライス加工によって、またはアルミニウム鋳造によって生成される。こうして冷却体が、とりわけシリンダ形の中実ブロックに比べ、材料を節約して構成され得ることが有利であり、これにより中間回路コンデンサはそれぞれ、ある長手区間では冷却板内に配置されており、中間回路コンデンサ、とりわけ中間回路コンデンサのコンデンサ缶の残りの長手区間は冷却カップ内に配置されている。
【００１７】
好ましい一実施形態では、中間回路コンデンサの中心軸、好ましくは中間回路コンデンサのコンデンサ巻回体の巻き軸がそれぞれ、配線面を横切って延びている。こうして、インバータが省スペースで形成され得ることが有利である。
【００１８】
別の一実施形態では、中間回路コンデンサの中心軸、好ましくは中間回路コンデンサのコンデンサ巻回体の巻き軸がそれぞれ、配線面に対して平行に、および熱伝導面に対しても平行に延びている。こうして、とりわけ中間回路コンデンサの直径より大きな、中心軸に沿った長手の延びを有する中間回路コンデンサの場合、冷却体が小さな厚みを有し得ることが有利である。
【００１９】
半導体スイッチハーフブリッジはそれぞれ、回路基板、とりわけセラミックス回路基板上に配置されており、回路基板と接続していることが好ましい。回路基板は、例えばセラミックス回路基板、とりわけＤＢＣ回路基板（ＤＢＣ＝Ｄｉｒｅｃｔ−Ｂｏｎｄｅｄ−Ｃｏｐｐｅｒ）、ＡＭＢ回路基板（ＡＭＢ＝Ａｃｔｉｖｅ−Ｍｅｔａｌ−Ｂｒａｚｅｄ）、またはＬＴＣＣ回路基板（ＬＴＣＣ＝Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｃｏｆｉｒｅｄ−Ｃｅｒａｍｉｃｓ）もしくはＨＴＣＣ回路基板（ＨＴＣＣ＝Ｈｉｇｈ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｃｏｆｉｒｅｄ−Ｃｅｒａｍｉｃｓ）である。
【００２０】
半導体スイッチハーフブリッジと中間回路コンデンサの間の接続線、とりわけ中間回路コンデンサの正端子が、配線面内で重なり合わずに走り得ることが有利である。半導体スイッチハーフブリッジと中間回路コンデンサと制御ユニットとの間のすべての接続線が、配線面内で互いに重なり合わずに走っていることが好ましい。半導体スイッチハーフブリッジと中間回路コンデンサまたは制御ユニットとの間の接続線はそれぞれ、ボンディングワイヤ接続またはボンディングテープ接続によって構成されることが好ましい。
【００２１】
このインバータは、例えば、少なくとも３つの相もしくは３つだけの相、少なくとも４つの相もしくは４つだけの相、少なくとも５つの相もしくは５つだけの相、または少なくとも６つの相もしくは６つだけの相、または６つより多い相を有する。
【００２２】
本発明は、前述の種類のインバータを備えた電気機械、とりわけ電動機および／または発電機にも関する。この機械は、固定子コイルを備えた固定子と、とりわけ永久磁石によって形成された回転子とを有する。この電気機械は、電気自動車またはハイブリッド車のためのパワーステアリングまたは電動パワートレインの構成要素であり得る。
【００２３】
以下では、図およびさらなる例示的実施形態に基づいて本発明を説明する。さらなる有利な実施バリエーションは、図および従属請求項において説明される特徴の組合せから明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】６相に形成され、電気機械の６つの固定子コイルに通電するよう形成されたインバータに関する１つの例示的実施形態を示す図である。
【図２】図１で示したインバータの断面図であり、冷却体が、インバータの電子コンポーネントによって一緒に利用される接地電位を構成している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、インバータ１に関する１つの例示的実施形態を平面図で概略的に示している。インバータ１は制御ユニット２を有している。制御ユニット２は、例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（ＡＳＩＣ＝Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−Ｃｉｒｃｕｉｔ）、またはＦＰＧＡ（ＦＰＧＡ＝Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ−Ｇａｔｅ−Ａｒｒａｙ）を有しており、電力出力段を制御するために、とりわけパルス幅変調された制御信号を生成するよう形成されている。インバータ１は、この例示的実施形態では６相で形成されており、各相に対して１つの半導体スイッチハーフブリッジおよび１つの中間回路コンデンサを有している。このためにインバータ１は、半導体スイッチハーフブリッジ３、半導体スイッチハーフブリッジ４、半導体スイッチハーフブリッジ５、半導体スイッチハーフブリッジ６、半導体スイッチハーフブリッジ７、および半導体スイッチハーフブリッジ８を有している。半導体スイッチハーフブリッジ３、４、５、６、７、および８は一緒に、インバータ１の電力出力段を構成している。半導体スイッチハーフブリッジ３、４、５、６、７、および８はそれぞれ、少なくとも１つの電気接続線または複数の電気接続線、とりわけボンディングワイヤ接続またはボンディングテープ接続により、制御ユニット２と接続されており、それぞれこの電気接続を介し、半導体スイッチハーフブリッジ、とりわけハーフブリッジの制御端子を制御するための制御ユニットからの制御信号を受信し得る。半導体スイッチハーフブリッジは、制御信号に依存して、図１では示されていない電気機械の固定子、とりわけ固定子コイルに通電し得る。制御ユニット２は、回転磁界を間接的に生成するための、とりわけパルス幅変調された制御信号を生成し、その制御信号を半導体スイッチハーフブリッジに送信するよう形成されている。制御信号は、例えば正弦波信号である。
【００２６】
半導体スイッチハーフブリッジ３は、ハイサイド半導体スイッチ１０およびローサイド半導体スイッチ１１を有している。半導体スイッチ１０および１１は、例えば電界効果トランジスタ、とりわけＭＯＳ−ＦＥＴまたはＭＩＳ−ＦＥＴ（ＭＩＳ＝Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＩＧＢＴ（ＩＧＢＴ＝Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−Ｇａｔｅ−Ｂｉｐｏｌａｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＨＥＭＴトランジスタ（ＨＥＭＴ＝Ｈｉｇｈ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｍｏｂｉｌｉｔｙ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によって構成されている。半導体スイッチハーフブリッジ３は、出力側で電気接続２２を介してリードフレーム１９と接続されている。リードフレーム１９、とりわけ銅スタンピング部品は、ワイヤ受け２０、とりわけ圧接接続またはフェルールを有し、このワイヤ受け２０は、中間回路コンデンサ１２の電気端子２１、とりわけリードワイヤと接続されるように、とりわけ冷間溶接またはレーザ溶接されるように形成されている。半導体スイッチハーフブリッジ３は、出力側でボンディングワイヤ接続２２、とりわけボンディングテープ接続により、リードフレーム１９と接続されている。
【００２７】
インバータ１は、そのほかの相に関してもそれぞれ１つの中間回路コンデンサを有している。これについて、中間回路コンデンサ１３は半導体スイッチハーフブリッジ４と接続されており、中間回路コンデンサ１４は半導体スイッチハーフブリッジ５と接続されており、中間回路コンデンサ１５は半導体スイッチハーフブリッジ６と接続されており、中間回路コンデンサ１６は半導体スイッチハーフブリッジ７と接続されており、中間回路コンデンサ１７は半導体スイッチハーフブリッジ８と接続されている。半導体スイッチハーフブリッジおよび半導体スイッチハーフブリッジとそれぞれ接続された中間回路コンデンサはそれぞれ、中心３８から出て中心からラジアルに外側へ延びているラジアル直線上に配置されており、以下にラジアルとも言う。ラジアル３６は、中心３８から出て延びており、これに関しラジアル３６上には中間回路コンデンサ１６および半導体スイッチハーフブリッジ７が配置されている。ラジアル３６は、例として符号を付けている。中間回路コンデンサ１７および半導体スイッチハーフブリッジ８はラジアル３７上に延びており、ラジアル３７は、ラジアル３６に対して周方向に中心３８の周りを回って隣接して延びている。冷却体１８内の接地電流経路は、１つの相に対して１つの半導体スイッチハーフブリッジおよび１つの中間回路コンデンサを含む整流セルが低インダクタンスに形成されるように短く形成されている。こうして、ラジアル３６および３７は、互いの間に角度を挟んでおり、この例示的実施形態では、図２でより詳しく示す配線面４０内に延びている。こうして、互いに隣接して配置されたラジアル３６および３７は、互いの間に例えば６０度の角度を挟んでいる。
【００２８】
半導体スイッチハーフブリッジはそれぞれ、制御ユニット２と電気接続線によって接続されており、この接続線を介し、制御ユニット２によって生成された制御信号を受信し得る。制御ユニット２と半導体スイッチハーフブリッジ３を接続する電気接続線２３は、例として符号を付けている。
【００２９】
インバータ１は、ヒートシンク１８、とりわけ冷却体も有している。半導体スイッチハーフブリッジ３、４、５、６、７、および８はそれぞれ、電気接続、とりわけボンディングワイヤ接続またはボンディングテープ接続によりヒートシンク１８と電気的に接続されている。ボンディングテープ接続２５によって構成されており、半導体スイッチハーフブリッジ３とヒートシンク１８を接続している接地接続２５および半導体スイッチハーフブリッジ６とヒートシンク１８を接続しているボンディングテープ接続３０は、例として符号を付けている。半導体スイッチハーフブリッジは、この例示的実施形態では、それぞれローサイド半導体スイッチ、とりわけハーフブリッジのローサイド半導体スイッチのソース端子でヒートシンク１８と電気的に接続されている。ヒートシンク１８に対する電気接続は、この例示的実施形態では、ラジアルの領域内に配置されており、制御ユニット２へ向いている。こうして、図１では破線の矢印として示されており、ヒートシンク１８内で中間回路コンデンサ１２から接地接続２５への最短距離で形成されている、中間回路コンデンサ１２から半導体スイッチハーフブリッジ３への電流経路４７は、半導体スイッチハーフブリッジ３から中間回路コンデンサ１２への正の導通経路とは反対向きであり得る。これにより、低インダクタンスで低損失の整流セルが構成され得る。制御ユニット２は、少なくとも１つの電気的接地接続、例えばボンディングワイヤまたはボンディングテープ接続により、ヒートシンク１８と電気的に接続されている。この例示的実施形態では、各相に対し、それぞれのラジアル上に存在している接地接続５０、５１、５２、５３、５４、および５５が構成されており、これにより、制御ユニット２から半導体スイッチハーフブリッジへの個々のそれぞれ制御信号を導く接続線の間でクロストークは発生し得ない。この電気接続２４は、例えばボンディングワイヤ接続である。こうしてヒートシンク１８は、１つの共通の接地接続を構成しており、この例示的実施形態では、ヒートシンク１８と接続されるインバータ１の部品のための取付プラットフォームも構成している。中間回路コンデンサ１２、１３、１４、１５、１６、および１７はそれぞれハウジング缶を有しており、このハウジング缶は、中間回路コンデンサの負の電気端子を構成しており、この負の電気端子がヒートシンク１８と電気的に接続されている。この電気接続は、例えば溶接接続であり、以下に図２でより詳しく示す。
【００３０】
図２は、図１で示したインバータ１を断面図で概略的に示している。この例示的実施形態では中実の金属板、とりわけアルミニウム板または銅板によって構成されているヒートシンク１８は、中間回路コンデンサ１２および１５のためにそれぞれ１つの孔を有している。中間回路コンデンサ１２は、ヒートシンク１８の孔２８内に収容されており、中間回路コンデンサ１５は、ヒートシンク１８の孔２９内に収容されている。中間回路コンデンサ１２はハウジング缶２６を有し、このハウジング缶２６が、この例示的実施形態では中間回路コンデンサ１２の負端子を構成している。ハウジング缶２６は、ヒートシンク１８内の孔２８の内壁で、ヒートシンク１８と熱伝導的に接続されている。このために中間回路コンデンサ１２は、例えば孔２８に圧入することができ、こうしてハウジング缶２６の外被面で、ヒートシンク１８に少なくとも部分的にまたは全体的に全周で接触しながらコンタクトし得る。ハウジング缶２６は、この例示的実施形態では、缶底の領域で、溶接接続２７、とりわけ溶接継目または溶接ビードにより、ヒートシンク１８と溶接されている。こうして中間回路コンデンサ１２は、ヒートシンク１８と材料結合式に、電気的および機械的に接続されている。中間回路コンデンサ１５は、溶接接続３９により、中間回路コンデンサ１５の缶底の領域でヒートシンク１８と溶接接続されている。
【００３１】
ヒートシンク１８は、一変形形態では、図２に破線で示した孔３５を有し得る。孔３５は、２つの互いに同軸で走っているラジアルの１つのラジアルに沿ってそれぞれ配置された中間回路コンデンサ１２と１５の間に延びている。こうして、ヒートシンク１８が冷却板を構成しており、この冷却板に、中間回路コンデンサ１２および１５を収容するためにそれぞれ１つの冷却カップまたは冷却シリンダが付加成形されている。
【００３２】
ヒートシンク１８は、この例示的実施形態では、とりわけ平らに広がっている熱接触面４１も有しており、図１で既に説明したようなインバータ１の電気部品は、熱接触面４１と熱伝導的に接続されている。
【００３３】
制御ユニット２は、この例示的実施形態では、回路基板９と接続されている。回路基板９は、例えばＤＢＣ基板またはＬＴＣＣ基板として形成されている。制御ユニット２は、出力側で接続線２３により半導体スイッチハーフブリッジ３と接続されている。半導体スイッチハーフブリッジ３は、ボンディングワイヤ接続２２により回路基板４２と接続されており、回路基板４２上には、ワイヤ受け２０、とりわけ圧接接続またはフェルールを備えたリードフレーム１９が配置されている。リードフレーム１９は、回路基板４２とハンダ接続されている。中間回路コンデンサ１２の、リードワイヤ２１によって構成された正端子は、ワイヤ受け２０と電気的に接続されており、したがって中間回路コンデンサ１２はその正端子で、ワイヤ受け２０、リードフレーム１９、回路基板４２、およびボンディングワイヤ接続２２を介し、半導体スイッチハーフブリッジ３と接続されている。リードワイヤ２１は、別の一実施形態ではリードフレームと溶接され得る。
【００３４】
中間回路コンデンサ１５は、リードワイヤ３４によって構成された正端子を有している。リードワイヤ３４は、リードフレーム３２およびリードフレーム３２に付加成形されたワイヤ受け３３により、リードフレーム３２と電気的に接続されている。リードワイヤ３４は、ワイヤ受け２０と溶接され得る。リードフレーム３２は、ボンディングワイヤ接続３１により、半導体スイッチハーフブリッジ６と電気的に接続されている。こうして中間回路コンデンサ１５は、半導体スイッチハーフブリッジ６によって構成された相と電気的に接続されている。
【００３５】
半導体スイッチハーフブリッジ３は、この例示的実施形態では、回路基板４３を含み、回路基板４３は、例えばセラミックス回路基板、とりわけＤＢＣ基板またはＬＴＣＣ基板によって構成されている。半導体スイッチ１０および１１は、回路基板４３と電気的に接続されており、例えばハンダ接続されている。半導体スイッチハーフブリッジ６は、半導体スイッチハーフブリッジ６と接続された回路基板４４を含んでいる。リードフレーム３２は、リードフレーム３２とハンダ付けされた回路基板４５により、ヒートシンク１８と接続されている。回路基板９、４２、４３、４４、および４５はそれぞれ、熱接触面４１と熱伝導的に接続されており、このために、それぞれ熱伝導接着剤により熱接触面４１と、したがってヒートシンク１８と熱伝導的に接続され得る。こうして、半導体スイッチハーフブリッジ３および６によって、ならびに制御ユニット２によっても生成される損失熱は、ヒートシンク１８へ排出され得る。中間回路コンデンサ１２および１５によって生成される損失熱は、溶接接続２７または溶接接続３９を介してハウジング缶からヒートシンク１８へ、またはこれに加え、それぞれの中間回路コンデンサのハウジング缶と、ヒートシンク１８内の孔の内壁との間の接触コンタクトを介して放出され得る。回路基板４２、４３、９、４４、および４５はそれぞれ、熱接触面４１に対して平行に広がっている配線面４０内に配置されている。中間回路コンデンサ１２の中心軸４６は、配線面を横切って、したがって熱接触面４１も横切って延びている。こうして、接続線、とりわけボンディング接続２２、２３、３０、および３１によって生成される電磁界は、ヒートシンク１８内を流れる反対向きのそれぞれの電流、例えば電流４７により、それぞれ生成された電磁界を互いに相殺することができる。ヒートシンク１８内の電流４７、とりわけ接地電流は、制御ユニット２の接地端子５０へも流れることができ、接地端子５０が、制御ユニット２とヒートシンク１８を接続している。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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