DE102015107188A1

DE102015107188A1 - Leistungselektronikeinrichtung

Info

Publication number: DE102015107188A1
Application number: DE102015107188.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Zeiler
Original assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2016-11-10
Also published as: CN106129013A; CN205582909U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronikeinrichtung mit einem, zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung (1), elektrisch leitenden ersten Lastanschlusselement (3), das einen ersten Anschlussabschnitt (3a) aufweist, wobei durch den ersten Anschlussabschnitt (3a) eine Ausnehmung (11) hindurchverläuft, wobei an dem ersten Anschlussabschnitt (3a) im Bereich der Ausnehmung (11) des ersten Anschlussabschnitts (3a) ein Käfig (60) angeordnet ist, wobei in dem Käfig (60) eine Schraubenmutter (61) derart einschlossen angeordnet ist, dass eine Gewindeachse (G) der Schraubenmutter (61) fluchtend zur Ausnehmung (11) des ersten Anschlussabschnitts (3a) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronikeinrichtung.
Leistungselektronikeinrichtungen können z.B. als Leistungshalbleitermodule oder Kondensatoreinrichtungen, die einen einzelnen oder mehrere elektrisch miteinander verschaltete Kondensatoren ausweisen, vorliegen.
Technikübliche Leistungselektronikeinrichtungen, wie z.B. aus der DE 10 2013 103 116 B3 bekannt, bei der die Leistungselektronikeinrichtung als Leistungshalbleitermodul ausgebildet ist, weisen zur Führung von Lastströmen Lastanschlusselemente auf, mit Hilfe derer die Leistungselektronikeinrichtungen mit elektrisch leitenden Stromleitungselementen, wie z.B. Stromschienen oder Kabeln, verbunden werden. Die Lastanschlusselemente weisen zur elektrischen Verbindung mit einem Stromleitungselement, einen Anschlussabschnitt auf. Die Verbindung zwischen Anschlussabschnitt und Stromleitungselement ist dabei mittels einer Schraubverbindung realisiert.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Leistungselektronikeinrichtung zu schaffen, bei der die Schraubverbindung des Anschlussabschnitts eines Lastanschlusselements der Leistungselektronikeinrichtung mit einem Stromleitungselement auf einfache Art und Weise realisierbar ist, wobei das zur Realisierung der Schraubverbindung notwendige Innengewinde in das die Schraube der Schraubverbindung eingeschraubt wird, unverlierbar am Anschlussabschnitt des Lastanschlusselements angeordnet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungselektronikeinrichtung mit einem, zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung, elektrisch leitenden ersten Lastanschlusselement, das einen ersten Anschlussabschnitt aufweist, wobei durch den ersten Anschlussabschnitt eine Ausnehmung hindurchverläuft, wobei an dem ersten Anschlussabschnitt im Bereich der Ausnehmung des ersten Anschlussabschnitts ein Käfig angeordnet ist, wobei in dem Käfig eine Schraubenmutter derart einschlossen angeordnet ist, dass eine Gewindeachse der Schraubenmutter fluchtend zur Ausnehmung des ersten Anschlussabschnitts angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Käfig fingerförmige Elemente aufweist, die ausgehend von dem ersten Anschlussabschnitt entlang der Umfangsaußenfläche der Schraubenmutter zu der der ersten Anschlussabschnitt abgewandten Rückseite der Schraubenmutter verlaufen, da dann der Käfig besonders einfach ausgebildet ist.
Weiterhin erweist sich als vorteilhaft, wenn der Käfig ausgehend von dem ersten Anschlussabschnitt ein entlang der Umfangsaußenfläche verlaufendes Blockierungselement aufweist, da dann der Käfig besonders einfach ausgebildet ist.
Ferner erweist sich als vorteilhaft, wenn die Schraubenmutter verdrehsicher im Käfig angeordnet ist, da dann die Schraubenmutter beim Eindrehen der Schraube im Käfig nicht um ihre Gewindeachse herum rotieren kann.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Käfig mit dem ersten Anschlussabschnitt einstückig ausgebildet ist. Hierdurch eine besonders einfache und rationelle Herstellung des ersten Lastanschlusselement und des Käfigs ermöglicht.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Schraubenmutter in Richtung der Gewindeachse der Schraubenmutter innerhalb des Käfigs beweglich angeordnet ist. Hierdurch können Montagetoleranzen ausgeglichen werden, da sich die Lage des Innengewindes der Schraubenmutter gegenüber der Ausnehmung des ersten Anschlussabschnitts anpassen kann.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Schraubenmutter in senkrecht zur Gewindeachse verlaufende Richtungen innerhalb des Käfigs beweglich angeordnet ist. Hierdurch können Montagetoleranzen ausgeglichen werden, da sich die Lage des Innengewindes der Schraubenmutter gegenüber der Ausnehmung des ersten Anschlussabschnitts anpassen kann.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Schraubenmutter innerhalb des Käfigs unbeweglich angeordnet ist, da dann ein beim Eindrehen der Schraube auftretendes Drehmoment zumindest zum Teil vom Käfig aufgenommen werden kann.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Leistungselektronikeinrichtung ein Gehäuseteil aufweist, das eine Gehäusewand aufweist, wobei die Gehäusewand eine von einer Gehäuseinnenwandseite zu einer Gehäuseaußenwandseite der Gehäusewand durch die Gehäusewand hindurch verlaufende Ausnehmung aufweist, wobei das erste Lastanschlusselement durch die Ausnehmung der Gehäusewand in einer X-Richtung hindurch verläuft, wobei der erste Anschlussabschnitt außerhalb des Gehäuseteils angeordnet ist, wobei das erste Lastanschlusselement einen innerhalb des Gehäuseteils angeordneten ersten Innenanschlussbereich aufweist. Durch das Gehäuseteil werden im Gehäuseinneren angeordnete Komponenten der Leistungselektronikeinrichtung vor äußeren Einflüssen geschützt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Gehäuseaußenwandseite der Gehäusewand eine Aufnahme für die Schraubenmutter ausbildet, wobei die Schraubenmutter in der Aufnahme mittels Formschluss verdrehsicher angeordnet ist, da dann die Gehäusewand ein beim Eindrehen der Schraube auftretendes Drehmoment aufnehmen kann.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das erste Lastanschlusselement ein im Bereich der Ausnehmung der Gehäusewand angeordnetes Halteelement aufweist, das in eine senkrecht zur X-Richtung verlaufende erste Nut der Gehäusewand eingreift. Das Halteelement nimmt auf den ersten Anschlussabschnitt des ersten Lastanschlusselements in X-Richtung einwirkende Kräfte auf und verhindert solchermaßen eine Bewegung des ersten Innenanschlussbereichs in X-Richtung.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Leistungselektronikeinrichtung, zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung, ein durch die Ausnehmung der Gehäusewand in X-Richtung hindurch verlaufendes, elektrisch leitendes und vom ersten Lastanschlusselement elektrisch isoliert angeordnetes zweites Lastanschlusselement aufweist, das einen außerhalb des Gehäuseteils angeordneten zweiten Anschlussabschnitt und einen innerhalb des Gehäuseteils angeordneten zweiten Innenanschlussbereich aufweist. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise ein Gleichspannungsanschluss realisiert werden.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn in der Gehäusewand eine mit einem Innengwinde versehene in X-Richtung verlaufende Buchse verdrehsicher und in X-Richtung unbeweglich angeordnet ist, wobei der zweite Anschlussabschnitt fluchtend zur Buchse eine Ausnehmung aufweist. Hierdurch wird beim Anschluss z.B. einer Gleichstromsammelschiene an den ersten und zweiten Anschlussabschnitt, das Auftreten von Kräften zwischen dem ersten und zweiten Anschlussabschnitt, welche von Toleranzen der Dicke einer Gleichstromsammelschiene und/oder des Abstands des ersten und zweiten Anschlussabschnitts voneinander in X-Richtung und/oder des Abstands der Gleichstromsammelschiene vom ersten und zweiten Anschlussabschnitt herrühren, zuverlässig vermieden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Schraubenmutter mindestens 10% von einem in X-Richtung durch die Ausnehmung der Gehäusewand hindurch verlaufenden Abschnitt des ersten Lastanschlusselements weiter entfernt ist als die Buchse von einem in X-Richtung durch die Ausnehmung der Gehäusewand hindurch verlaufenden Abschnitt des zweiten Lastanschlusselements entfernt ist. Hierdurch wird eine Erhöhung der Nachgiebigkeit des ersten Anschlussabschnitts in X-Richtung erzielt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn in der Gehäusewand eine mit einem Innengwinde versehene in X-Richtung verlaufende Buchse verdrehsicher und in X-Richtung unbeweglich angeordnet ist, wobei die Buchse elektrisch isoliert angeordnet ist, wobei außerhalb des Gehäuseteils vor der zweiten Buchse kein Anschlussabschnitt eines Lastanschlusselements der Leistungselektronikeinrichtung angeordnet ist.. Hierdurch wird eine Entkoppelung der elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung mit einem Stromleitungselement von der mechanischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung mit dem Stromleitungselement erzielt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische aufgeschnittene Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Leistungselektronikeinrichtung,
2 eine Detailansicht von 1,
3 eine perspektivische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Leistungselektronikeinrichtung,
4 eine perspektivische Darstellung eines ersten Lastanschlusselements, eines Käfigs mit darin angeordneter Schraubenmutter und eines zweiten Lastanschlusselements,
5 eine perspektivische Detailansicht eines ersten Lastanschlusselements und eines Käfigs mit darin angeordneter Schraubenmutter,
6 eine perspektivische Detailansicht eines ersten Lastanschlusselements und eines Käfigs mit darin angeordneter Schraubenmutter, wobei die Schraubenmutter in einer Aufnahme eines Gehäuseteils einer Leistungselektronikeinrichtung angeordnet ist,
7 eine rückseitige Detailansicht eines ersten Lastanschlusselements und eines Käfigs mit darin angeordneter Schraubenmutter, wobei die Schraubenmutter in einer Aufnahme eines Gehäuseteils einer Leistungselektronikeinrichtung angeordnet ist,
8 eine Lastanschlussvorrichtung,
9 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausbildung von ersten Lastanschlusselementen, sowie eine perspektivische Darstellung von Käfigen mit jeweilig darin angeordneter Schraubenmutter,
10 von einem elektrisch nicht leitenden Elastomer umschlossene erste Lastanschlusselemente,
11 eine perspektivische Rückansicht einer erfindungsgemäßen Leistungselektronikeinrichtung,
12 eine Gleichstromsammelschiene und
13 ein erstes Stromleitungselement.
In 1 ist eine perspektivische aufgeschnittene Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Leistungselektronikeinrichtung 1, in 2 ist eine Detailansicht von 1 und in 3 ist eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Leistungselektronikeinrichtung 1 dargestellt.
Die Leistungselektronikeinrichtung 1 weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels ein Substrat 21 (z.B. Direct Copper Bonded Substrat oder Insulated Metal Substrat) auf dem Leistungshalbleiterbauelemente 23 angeordnet und mit dem Substrat 21 verbunden sind (siehe 3), auf. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 23 liegt vorzugsweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Das Substrat 21 weist elektrisch leitende Leiterbahnen auf denen die Leistungshalbleiterschalter 23 angeordnet sind, auf.
Vorzugsweise weist die Leistungselektronikeinrichtung 1 ein, vorzugsweise um die Leistungshalbleiterbauelemente 23 lateral umlaufendes, vorzugsweise einstückig ausgebildetes Gehäuseteil 2 auf. Das Gehäuseteil 2 besteht vorzugsweise aus Kunststoff.
Weiterhin weist die Leistungselektronikeinrichtung 1 vorzugweise, zur Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter 23, Treiberschaltungen auf, die auf einer Leiterplatte 24 angeordnet sind.
Das Gehäuseteil 2 weist eine Gehäusewand 10 auf, die eine von einer Gehäuseinnwandseite 41 zu einer Gehäuseaußenwandseite 42 durch die Gehäusewand 10 hindurch verlaufende Ausnehmung 40 aufweist.
Die Leistungselektronikeinrichtung 1 weist, zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung 1 mit einem elektrisch leitenden ersten Stromleitungselement 33, das z.B. als Stromschiene oder als Kabel ausgebildet sein kann, ein im Rahmen des Ausführungsbeispiels durch die Ausnehmung 40 der Gehäusewand 10 in einer X-Richtung hindurch verlaufendes elektrisch leitendes, vorzugsweise einstückig ausgebildetes erstes Lastanschlusselement 3 auf, das im Rahmen des Ausführungsbeispiels einen außerhalb des Gehäuseteils 2 angeordneten ersten Anschlussabschnitt 3a und einen innerhalb des Gehäuseteils 2 angeordneten ersten Innenanschlussbereich 3b aufweist. Die X-Richtung ist die Richtung in der das erste Lastanschlusselement 3 die Gehäusewand 10 durchdringt. Das erste Lastanschlusselement 3 verläuft in X-Richtung durch die Gehäusewand 10 hindurch von der Gehäuseinnwandseite 41 zur Gehäuseaußenwandseite 42. Zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung 1 wird der erste Anschlussabschnitt 3a mit dem elektrisch leitenden ersten Stromleitungselement 33 verbunden. Die Lastanschlusselemente dienen zum Führen von Lastströmen. Die Lastströme, welche durch die Lastanschlusselemente fließen, weisen dabei in der Regel, im Gegensatz zu Steuerströmen, welche z.B. zur Ansteuerung der Leistungshalbleiterbauelemente 23 dienen, wenn die Leistungshalbleiterbauelemente als Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sind, eine hohe Stromstärke auf. Weiterhin weist das Leistungselektronikeinrichtung 1 elektrisch leitende Verbindungselemente (nicht dargestellt) auf, die das Substrat 21, mit den elektrisch leitenden Lastanschlusselementen verbinden. Die Lastanschlusselemente können mit den jeweilig zugeordneten Verbindungselementen auch einstückig ausgebildet sein.
Wie in den 4 bis 7 beispielhaft dargestellt, weist der erste Anschlussabschnitt 3a eine durch den ersten Anschlussabschnitt 3a hindurch verlaufende Ausnehmung 11 auf, wobei an dem ersten Anschlussabschnitt 3a im Bereich der Ausnehmung 11 des ersten Anschlussabschnitts 3a ein Käfig 60 angeordnet ist. In dem Käfig 60 ist eine Schraubenmutter 61 derart vom ersten Anschlussabschnitt 3a und dem Käfig 60 einschlossen angeordnet, dass eine Gewindeachse G der Schraubenmutter 61 fluchtend zur Ausnehmung 11 des ersten Anschlussabschnitts 3a angeordnet ist.
Um die Gewindeachse G herum verläuft das Innengewinde der Schraubenmutter 61. Bei der Schraubenmutter 61 handelt es sich vorzugsweise um eine Standartschraubenmutter, wie z.B. eine Sechskantschraubenmutter oder Vierkantschraubenmutter.
Die Ausnehmung 11 des ersten Anschlussabschnitts 3a ist vorzugsweise als Durchgangsloch ausgebildet.
Der Käfig 60 weist vorzugsweise fingerförmige Elemente 60a und 60b auf, die ausgehend von dem ersten Anschlussabschnitt 3a entlang der Umfangsaußenfläche 61a der Schraubenmutter 61 zu der der ersten Anschlussabschnitt 3a abgewandten Rückseite 61b der Schraubenmutter 61 verlaufen. Vorzugsweise weist der Käfig 60 ein ausgehend von dem ersten Anschlussabschnitt 3a entlang der Umfangsaußenfläche 61a verlaufendes Blockierungselement 60c auf. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist der Käfig 60 mit dem ersten Anschlussabschnitt einstückig ausgebildet, was eine besonders einfache und rationelle Herstellung des ersten Lastanschlusselements 3 und des Käfigs 60 ermöglicht.
Der Käfig 60 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er fluchtend zum Durchgangsloch 80 der Schraubenmutter 61 in Richtung weg vom ersten Anschlussabschnitt 3a offen ausgebildet ist. Hierdurch kann eine in die Schraubenmutter 61 eingedrehte Schraube aus dem Käfig 60 herausragen, so dass das Außengewinde der Schraube beliebig weit im Gewinde der Schraubenmutter 61 eingedreht sein kann.
Der Käfig 60 begrenzt zusammen mit dem ersten Anschlussabschnitt 3a die Bewegungsmöglichkeit der Schraubenmutter 61 im Bezug zum ersten Anschlussabschnitt 3a in allen Raumrichtungen X, Y und Z. Die Schraubenmutter 61 und damit das Innengewinde der Schraubenmutter 61 ist somit unverlierbar am ersten Anschlussabschnitt 3a des Lastanschlusselements 3 angeordnet.
Die Schraubenmutter 61 ist vorzugsweise verdrehsicher im Käfig angeordnet, so dass die Schraubenmutter 61 somit keine Rotationsbewegung um ihre Gewindeachse G herum durchführen kann, wenn eine Schraube in das Gewinde der Schraubenmutter 61 eingedreht wird.
Die Schraubenmutter 61 ist vorzugsweise in Richtung der Gewindeachse G der Schraubenmutter 61 innerhalb des Käfigs 60 beweglich angeordnet. Weiterhin ist die Schraubenmutter 61 vorzugsweise in senkrecht zur Gewindeachse G verlaufende Richtungen innerhalb des Käfigs 60 beweglich angeordnet. Hierdurch können Montagetoleranzen ausgeglichen werden, da die sich die Lage des Innengewindes der Schraubenmutter 61 gegenüber der Ausnehmung 11 des ersten Anschlussabschnitt 3a anpassen kann. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels verläuft die Gewindeachse G in X-Richtung.
Es sei dabei angemerkt, dass im Extremfall die Bewegungsmöglichkeit der Schraubenmutter 61 in Bezug zum ersten Anschlussabschnitt 3a derart vom Käfig 60 zusammen mit dem ersten Anschlussabschnitt 3a begrenzt sein kann, dass die Schraubenmutter 61 in Bezug zum ersten Anschlussabschnitt 3a keine Bewegungsmöglichkeit in eine, zwei oder in allen Raumrichtungen X, Y und Z hat. Im Extremfall kann die Schraubenmutter 61 solchermaßen innerhalb des Käfigs 60 in Bezug zum ersten Anschlussabschnitt 3a auch unbeweglich angeordnet sein.
Die Schraubenmutter 61 ist mit dem Käfig 60 nicht stoffschlüssig verbunden.
Wie beispielhaft in 6 und 7 dargestellt, bildet vorzugsweise die Gehäuseaußenwandseite 42 der Gehäusewand 10 eine Aufnahme 70 für die Schraubenmutter 61 aus, wobei die Schraubenmutter 61 in der Aufnahme 70 mittels Formschluss, vorzugsweise mit der Gehäuseaußenwandseite 42, verdrehsicher angeordnet ist. Die Umfangsfläche 61a der Schraubenmutter 61 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit der Gehäuseaußenwandseite 42 formschlüssig angeordnet. Dabei kann zwischen der Gehäuseaußenwandseite 42 und der Umfangsfläche 61a der Schraubenmutter 61 ein Spalt 72 ausgebildet sein. Um die Montage des ersten Lastanschlusselements 3 zu erleichtern weist die Aufnahme 70 vorzugsweise einen in Richtung weg von der Schraubenmutter 61 größer werdenden Öffnungsbereich 71 auf, der die Montage des ersten Lastanschlusselements 3 erleichtert. Bei der Montage wird die Schraubenmutter 61 in 6 und 7 von oben in die Aufnahme 70 eingeführt.
Vorzugsweise weist das erste Lastanschlusselement 3 ein im Bereich der Ausnehmung 40 der Gehäusewand 10 angeordnetes Halteelement 8 auf, das in eine senkrecht zur X-Richtung verlaufende erste Nut 51 der Gehäusewand 10 eingreift (siehe 11). Das Halteelement 8 und damit das erste Lastanschlusselement 3 ist solchermaßen formschlüssig mit der Gehäusewand 10 verbunden. Das Halteelement 8 nimmt auf den ersten Anschlussabschnitt 3a des ersten Lastanschlusselements 3 in X-Richtung einwirkende Kräfte auf und verhindert solchermaßen eine Bewegung des ersten Innenanschlussbereichs 3b in X-Richtung.
Vorzugsweise weist die Leistungselektronikeinrichtung 1, zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung 1 mit einem elektrisch leitenden zweiten Stromleitungselement 35, das z.B. als Stromschiene oder als Kabel ausgebildet sein kann, ein im Rahmen des Ausführungsbeispiels durch die Ausnehmung 40 der Gehäusewand 10 in X-Richtung hindurch verlaufendes, elektrisch leitendes und vom ersten Lastanschlusselement 3 elektrisch isoliert angeordnetes, vorzugsweise einstückig ausgebildetes zweites Lastanschlusselement 4 auf, das einen außerhalb des Gehäuseteils 2 angeordneten zweiten Anschlussabschnitt 4a und einen innerhalb des Gehäuseteils 2 angeordneten zweiten Innenanschlussbereich 4b aufweist. Das zweite Lastanschlusselement 4 durchdingt die Gehäusewand 10 in X-Richtung. Das zweite Lastanschlusselement 4 verläuft in X-Richtung durch die Gehäusewand 10 hindurch von der Gehäuseinnwandseite 41 zur Gehäuseaußenwandseite 42. Der zweite Anschlussabschnitt 4a liegt vorzugsweise an der Gehäuseaußenwandseite 42 an.
Weiterhin ist in der Gehäusewand 10 eine mit einem Innengwinde versehene in X-Richtung verlaufende Buchse 7 verdrehsicher und in X-Richtung unbeweglich angeordnet, wobei der zweite Anschlussabschnitt 4a des zweiten Lastanschlusselement 4, fluchtend zur Buchse 7 eine Ausnehmung 15 aufweist. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Buchse 7 verdrehsicher und in X-Richtung unbeweglich angeordnet, indem die Buchse 7 stoffschlüssig mit der Gehäusewand 10 verbunden ist (z.B. indem sie in die Gehäusewand mit eingespritzt ist). Die Buchse 7 ist vorzugsweise elektrisch isoliert angeordnet. Die Ausnehmung 15 des zweiten Anschlussabschnitt 4a ist vorzugsweise als Durchgangsloch ausgebildet.
Weiterhin ist vorzugsweise der zweite Anschlussabschnitt 4a in X-Richtung nachgiebig ausgebildet, so dass der zweite Anschlussabschnitt 4a in X-Richtung gegenüber einem in X-Richtung durch die Ausnehmung 40 hindurch verlaufenden Abschnitt 4c des zweiten Lastanschlusselements 4 geringfügig bewegbar ist. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird die Nachgiebigkeit in X-Richtung des zweiten Anschlussabschnitts 4a dadurch erreicht, dass der zweite Anschlussabschnitt 4a eine flache geometrische Form aufweist und gegenüber dem Abschnitt 4c des zweiten Lastanschlusselements 4 abgewinkelt, insbesondere senkrecht abgewickelt, angeordnet ist. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird die Nachgiebigkeit des ersten Anschlussabschnitts 3a in X-Richtung erhöht, indem die Schraubenmutter 61 mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% von einem in X-Richtung durch die Ausnehmung 40 der Gehäusewand 10 hindurch verlaufenden Abschnitt 3c des ersten Lastanschlusselements 3 weiter entfernt ist als die Buchse 7 von einem in X-Richtung durch die Ausnehmung 40 der Gehäusewand 10 hindurch verlaufenden Abschnitt 4c des zweiten Lastanschlusselements 4 entfernt ist. Das erste Lastanschlusselement 3 weist somit vorzugsweise einen größeren Hebelarm auf als das zweite Lastanschlusselement 4.
Vorzugsweise sind, wie beispielhaft in 8 dargestellt, die in X-Richtung durch die Ausnehmung 40 hindurch verlaufenden Abschnitte 3c und 4c des ersten und zweiten Lastanschlusselements 3 und 4 von einem elektrisch nicht leitenden Elastormer 16 umschlossen, so dass sich eine, das erste und zweite Lastanschlusselement 3 und 4 und das Elastomer 16 aufweisende Lastanschlussvorrichtung 50 als bauliche Einheit ausbildet. Das Elastomer 16 füllt einen zwischen dem ersten und zweiten Lastanschlusselement 3 und 4 vorhandenen Spalt aus. Das Elastomer 16 ist vorzugsweise als Silikon ausgebildet. Die Lastanschlussvorrichtung 50 wird bei der Montage der Leistungselektronikeinrichtung 1 in die Ausnehmung 40 in 1 von oben eingeführt. Das Elastomer 16 dichtet die Gehäusewand 10 gegenüber dem ersten und zweiten Lastanschlusselements 3 und 4 ab.
Das erste Lastanschlusselement 3 und das zweite Lastanschlusselement 4 dienen vorzugsweise zum Anschluss einer Gleichstromsammelschiene 38 (siehe 12), die im Betrieb ein erstes Gleichspannungspotential (z.B. positives elektrisches Potential) aufweisendes erstes Stromleitungselement 33 (erste Stromschiene) und im Betrieb ein zweites Gleichspannungspotential (z.B. negatives elektrisches Potential) aufweisendes zweites Stromleitungselement 35 (zweite Stromschiene) aufweist. Zwischen dem ersten und zweiten Stromleitungselement 33 und 35 ist vorzugsweise eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 37 angeordnet.
Zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung 1 wird der erste Anschlussabschnitt 3a mit der elektrisch leitenden ersten Stromleitungselement 33 mittels einer Schraubverbindung verbunden. Hierzu wird durch eine Ausnehmung 34 des ersten Stromleitungselements 33, durch eine Ausnehmung 31 der Isolationsschicht 37, durch eine Ausnehmung 39 des zweiten Stromleitungselements 35 und durch die Ausnehmung 11 des ersten Anschlussabschnitts 3a der Schaft einer Schraube hindurchgeführt und die Schraube in die Schraubenmutter 61 eingedreht. Die Schraube kann dabei aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet sein oder es ist z.B. zwischen dem zweiten Stromleitungselement 35 und der Schraube eine elektrisch nicht leitende Buchse angeordnet.
Zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung 1 wird weiterhin der zweite Anschlussabschnitt 4a mit dem elektrisch leitenden zweiten Stromleitungselement 35 mittels einer Schraubverbindung verbunden. Hierzu wird durch eine Ausnehmung 36 des zweiten Stromleitungselements 35 und durch die Ausnehmung 15 des zweiten Anschlussabschnitts 4a der Schaft einer Schraube hindurchgeführt und die Schraube in die Buchse 7 eingedreht.
In X-Richtung dabei auf den Anschlussabschnitt 3a einwirkende Kräfte werden nicht auf den ersten Innenanschlussbereichs 3b übertragen und es werden auch keine in X-Richtung wirken Kräfte über die Schraubenmutter 61 auf das Gehäuseteil 2 übertragen, da die Schraubenmutter 61 in X-Richtung in Bezug auf das Gehäuseteil 2 beweglich angeordnet ist. Somit entstehen auch keine zusätzlich in X-Richtung wirkende Kraft beim Zuschrauben durch die Schraubenmutter 61, welche vom Halteelement 8 des ersten Lastanschlusselements 3 aufgenommen werden müsste.
Vorhandene Toleranzen der beteiligten Elemente und des Abstands zwischen dem ersten und zweiten Anschlussabschnitts 3a und 4a und der Gleichstromsammelschiene 38 können hierdurch ausgeglichen werden, wobei es zu keiner Bewegung des ersten und zweiten Innenanschlussbereichs 3b und 4b kommt Insbesondere wird hierdurch das Auftreten von Kräften zwischen dem ersten und zweiten Anschlussabschnitt 3a und 4a, welche von Toleranzen der Dicke der Gleichstromsammelschiene 38 und/oder des Abstands des ersten und zweiten Anschlussabschnitts 3a und 4a voneinander in X-Richtung und/oder des Abstands der Gleichstromsammelschiene 38 vom ersten und zweiten Anschlussabschnitt 3a und 4a herrühren, zuverlässig vermieden.
In 9 ist eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausbildung eines ersten Lastanschlusselements 3, sowie eine perspektivische Darstellung des Käfigs 60 mit darin angeordneter Schraubenmutter 61 dargestellt. Insgesamt sind dabei in 9 drei erste Lastanschlusselemente 3, die vorzugsweise über elektrisch leitende Verbindungselemente 52 miteinander verbunden sind, dargestellt. Das jeweilige erste Lastanschlusselemente 3 gemäß 9 braucht nicht notwendiger Weise über ein Verbindungselement 52 mit einem anderen ersten Lastanschlusselemente 3 verbunden sein. Die in 9 dargestellten drei ersten Lastanschlusselemente 3 stimmen jeweilig bezüglich ihres Grundaufbaus mit dem in 4 dargestellten und vorher beschriebenen ersten Lastanschlusselement 3 überein, so dass bezüglich einer Beschreibung der ersten Lastanschlusselemente 3 gemäß 9 auf die dort beschriebenen Merkmale des ersten Lastanschlusselements 3 verwiesen wird.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels dient das erste Lastanschlusselements 3 gemäß 9 zum Anschluss eines ersten Stromleitungselements 33 (siehe 13), das im Betrieb im Rahmen des Ausführungsbeispiels ein Wechselspannungspotential aufweist. In 3 rückseitig, sowie in 11 ist das erste Lastanschlusselements 3 gemäß 9 im in die Leistungselektronikeinrichtung 1 eingebauten Zustand dargestellt. Die in 9 dargestellten drei ersten Lastanschlusselemente 3 stimmen jeweilig bezüglich ihres eingebauten Zustands mit dem in 6 und 7 dargestellten und vorher beschriebenen eingebauten Zustand des ersten Lastanschlusselemente 3 überein, so dass diesbezüglich auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.
Vorzugsweise sind, wie beispielhaft in 10 dargestellt, die in X-Richtung durch die Ausnehmung 40 hindurch verlaufenden Abschnitte 3c des jeweiligen ersten Lastanschlusselements 3 von einem elektrisch nicht leitenden Elastomer 16 umschlossen. Das Elastomer 16 umschließt vorzugsweise auch die Verbindungselemente 52. Das Elastomer 16 ist vorzugsweise als Silikon ausgebildet. Die ersten Lastanschlusselemente 3 gemäß 9 bzw. 10 werden bei der Montage der Leistungselektronikeinrichtung 1 in die Ausnehmung 40 in 1 von oben eingeführt. Das Elastomer 16 dichtet die Gehäusewand 10 gegenüber dem jeweiligen ersten Lastanschlusselement 3 ab. Die in 11 dargestellte rückseitig angeordnete Buche 7 stimmt bezüglich ihres Aufbaus und ihres eingebauten Zustands mit der in 2 dargestellten und oben beschrieben vorderseitig angeordneten Buche 7 überein. Im Unterschied zur vorderseitig angeordneten Buchse 7 gemäß 2 ist vor der rückseitig angeordneten Buchse 7 kein Anschlussabschnitt eines Lastanschlusselements der Leistungselektronikeinrichtung 1 angeordnet.
Zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung 1 wird der erste Anschlussabschnitt 3a des ersten Lastanschlusselements 3 mit einem elektrisch leitenden ersten Stromleitungselement 33 (siehe 13) mittels einer Schraubverbindung verbunden. Hierzu wird durch eine Ausnehmung 34 des ersten Stromleitungselements 33 und durch die Ausnehmung 11 des ersten Anschlussabschnitts 3a der Schaft einer Schraube hindurchgeführt und die Schraube in die Schraubenmutter 61 eingedreht. Weiterhin wird hierzu durch eine weitere Ausnehmung 34‘ des ersten Stromleitungselements 33 der Schaft einer Schraube hindurchgeführt und die Schraube in die Buchse 7 eingedreht.
Das Halteelement 8 nimmt auf den ersten Anschlussabschnitt 3a des ersten Lastanschlusselements 3 in X-Richtung einwirkende Kräfte auf und verhindert solchermaßen eine Bewegung des ersten Innenanschlussbereichs 3b in X-Richtung. In X-Richtung dabei auf den Anschlussabschnitt 3a einwirkende Kräfte werden somit nicht auf den ersten Innenanschlussbereichs 3b übertragen. Da die jeweilige Schraubenmutter 61 in X-Richtung beweglich angeordnet ist, entsteht auch keine zusätzlich in X-Richtung wirkende Kraft beim Zuschrauben durch die Schraubenmutter, welche vom Halteelement 8 aufgenommen werden müsste. Vorhandene Toleranzen der beteiligten Elemente und des Abstands zwischen dem ersten Anschlussabschnitts 3a und dem ersten Stromleitungselement 33 können hierdurch ausgeglichen werden, wobei es zu keiner Bewegung des ersten Innenanschlussbereichs 3b kommt bzw. auf den ersten Innenanschlussbereichs 3b von außen in X-Richtung keine Kräfte einwirken.
Es sei angemerkt, dass das erste bzw. zweite Lastanschlusselement 3 bzw. 4 vorzugsweise als mehrfach abgewinkeltes Metallblechelement ausgebildet ist.
Es sei weiterhin angemerkt, dass das erste Lastanschlusselement und falls vorhanden zweite Lastanschlusselement z.B. auch stoffschlüssig mit einem Elastomer umspritzt und über das Elastomer stoffschlüssig mit dem Gehäuseteil verbunden sein können oder das erste Lastanschlusselement und falls vorhanden das zweite Lastanschlusselement z.B. in das Gehäuseteil auch mit eingespritzt sein können, wenn das Gehäuseteil aus einem Kunststoff besteht. Dadurch, das der Kunststoff beim Einspritzen um das erste und zweite Lastanschlusselement fließt bildet sich im Sinne der Erfindung eine Ausnahme des Gehäuseteils aus in der das erste und zweite Lastanschlusselement hindurchverlaufen, wobei zur elektrischen Isolation auch Kunststoff zwischen das erste und zweite Lastanschlusselement fließen kann und solchermaßen die Ausnehmung in zwei Teilausnehmungen geteilt ausgeführt sein kann.
Ferner sei angemerkt, dass das Gehäuse der Leistungselektronikeinrichtung nur aus dem Gehäuseteil bestehen kann oder noch weitere Gehäuseteile aufweisen kann.
Weiterhin sei angemerkt, dass das erste und zweite Stromleitungselement zur elektrischen Verbindung mit der Leistungselektronikeinrichtung auch jeweilig nur eine Ausnehmung für eine Schraube aufweisen, können. Weiterhin können das erste und zweite Stromleitungselement auch völlig voneinander unabhängig angeordnet sein.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013103116 B3 [0003]

Claims

Leistungselektronikeinrichtung mit einem, zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung (1), elektrisch leitenden ersten Lastanschlusselement (3), das einen ersten Anschlussabschnitt (3a) aufweist, wobei durch den ersten Anschlussabschnitt (3a) eine Ausnehmung (11) hindurchverläuft, wobei an dem ersten Anschlussabschnitt (3a) im Bereich der Ausnehmung (11) des ersten Anschlussabschnitts (3a) ein Käfig (60) angeordnet ist, wobei in dem Käfig (60) eine Schraubenmutter (61) derart einschlossen angeordnet ist, dass eine Gewindeachse (G) der Schraubenmutter (61) fluchtend zur Ausnehmung (11) des ersten Anschlussabschnitts (3a) angeordnet ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (60) fingerförmige Elemente (60a, 60b) aufweist, die ausgehend von dem ersten Anschlussabschnitt (3a) entlang der Umfangsaußenfläche (61a) der Schraubenmutter (61) zu der der ersten Anschlussabschnitt (3a) abgewandten Rückseite (61b) der Schraubenmutter (61) verlaufen.
Leistungselektronikeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (60) ausgehend von dem ersten Anschlussabschnitt (3a) ein entlang der Umfangsaußenfläche (61a) verlaufendes Blockierungselement (60c) aufweist.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (61) verdrehsicher im Käfig (60) angeordnet ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (60) mit dem ersten Anschlussabschnitt (3a) einstückig ausgebildet ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (61) in Richtung der Gewindeachse (G) der Schraubenmutter (61) innerhalb des Käfigs (60) beweglich angeordnet ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (61) in senkrecht zur Gewindeachse (G) verlaufende Richtungen innerhalb des Käfigs (60) beweglich angeordnet ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (61) innerhalb des Käfigs (60) unbeweglich angeordnet ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikeinrichtung (1) ein Gehäuseteil (2) aufweist, das eine Gehäusewand (10) aufweist, wobei die Gehäusewand (10) eine von einer Gehäuseinnenwandseite (41) zu einer Gehäuseaußenwandseite (42) der Gehäusewand (10) durch die Gehäusewand (10) hindurch verlaufende Ausnehmung (40) aufweist, wobei das erste Lastanschlusselement (3) durch die Ausnehmung (40) der Gehäusewand (10) in einer X-Richtung hindurch verläuft, wobei der erste Anschlussabschnitt (3a) außerhalb des Gehäuseteils (2) angeordnet ist, wobei das erste Lastanschlusselement (3) einen innerhalb des Gehäuseteils (2) angeordneten ersten Innenanschlussbereich (3b) aufweist.
Leistungselektronikeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseaußenwandseite (42) der Gehäusewand (10) eine Aufnahme (70) für die Schraubenmutter (61) ausbildet, wobei die Schraubenmutter (61) in der Aufnahme (70) mittels Formschluss verdrehsicher angeordnet ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lastanschlusselement (3) ein im Bereich der Ausnehmung (40) der Gehäusewand (10) angeordnetes Halteelement (8) aufweist, das in eine senkrecht zur X-Richtung verlaufende erste Nut (51) der Gehäusewand (10) eingreift.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikeinrichtung (1), zur elektrischen Verbindung der Leistungselektronikeinrichtung (1), ein durch die Ausnehmung (40) der Gehäusewand (10) in X-Richtung hindurch verlaufendes, elektrisch leitendes und vom ersten Lastanschlusselement (3) elektrisch isoliert angeordnetes zweites Lastanschlusselement (4) aufweist, das einen außerhalb des Gehäuseteils (2) angeordneten zweiten Anschlussabschnitt (4a) und einen innerhalb des Gehäuseteils (2) angeordneten zweiten Innenanschlussbereich (4b) aufweist.
Leistungselektronikeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gehäusewand (10) eine mit einem Innengwinde versehene in X-Richtung verlaufende Buchse (7) verdrehsicher und in X-Richtung unbeweglich angeordnet ist, wobei der zweite Anschlussabschnitt (4a) fluchtend zur Buchse (7) eine Ausnehmung (15) aufweist.
Leistungselektronikeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter (60) mindestens 10% von einem in X-Richtung durch die Ausnehmung (40) der Gehäusewand (10) hindurch verlaufenden Abschnitt (3c) des ersten Lastanschlusselements (3) weiter entfernt ist als die Buchse (7) von einem in X-Richtung durch die Ausnehmung (40) der Gehäusewand (10) hindurch verlaufenden Abschnitt (4c) des zweiten Lastanschlusselements (4) entfernt ist.
Leistungselektronikeinrichtung nach einem der Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gehäusewand (10) eine mit einem Innengwinde versehene in X-Richtung verlaufende Buchse (7) verdrehsicher und in X-Richtung unbeweglich angeordnet ist, wobei die Buchse (7) elektrisch isoliert angeordnet ist, wobei außerhalb des Gehäuseteils (2) vor der zweiten Buchse (7) kein Anschlussabschnitt eines Lastanschlusselements der Leistungselektronikeinrichtung (1) angeordnet ist.