DE102021110991A1

DE102021110991A1 - EMC filter device with a conductor structure fixed on the housing side; and power electronics module

Info

Publication number: DE102021110991A1
Application number: DE102021110991.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Kneissler; Bao Ngoc An; Johannes Herrmann; Nicolai Gramann; Thorsten Rittgerott; Mihai Cretu
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2022-11-03
Also published as: WO2022228619A1; DE112022002399A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine EMV-Filtervorrichtung (1) für eine Leistungselektronik einer elektrischen Maschine, mit einer elektrischen Leiterstruktur (2), zumindest einer mit der Leiterstruktur (2) gekoppelten Kapazität (3a, 3b) und zumindest einer mit der Leiterstruktur (2) zusammenwirkenden Induktivität (4a, 4b), wobei die Leiterstruktur (2) zumindest zwei einzelne voneinander isolierte Leitschichten (6a, 6b) aufweist und über zumindest einen Befestigungsvorsprung (37) an einem gehäusefesten Bereich (14) formschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Leistungselektronikmodul (20) mit dieser EMV-Filtervorrichtung (1).The invention relates to an EMC filter device (1) for power electronics of an electrical machine, having an electrical conductor structure (2), at least one capacitance (3a, 3b) coupled to the conductor structure (2) and at least one capacitance interacting with the conductor structure (2). Inductor (4a, 4b), wherein the conductor structure (2) has at least two individual conductive layers (6a, 6b) insulated from one another and is fixed positively and/or non-positively to a region (14) fixed to the housing via at least one fixing projection (37). The invention also relates to a power electronics module (20) with this EMC filter device (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine EMV-Filtervorrichtung für eine Leistungselektronik einer elektrischen Maschine, vorzugsweise einer als Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug eingesetzten elektrischen Maschine.The invention relates to an EMC filter device for power electronics of an electrical machine, preferably an electrical machine used as a drive unit in a motor vehicle.

Ziel ist es eine möglichst verlässlich funktionierende Filtervorrichtung im Sinne eines Netzfilters für den Einsatz in einer Leistungselektronik zur Verfügung zu stellen, die zum einen einen möglichst kompakten, insbesondere flachen, Aufbau aufweist, zum anderen mit möglichst wenigen Schnittstellen / Kontakten ausgestattet ist.The aim is to provide a filter device that functions as reliably as possible in the sense of a mains filter for use in power electronics, which on the one hand has a structure that is as compact as possible, in particular flat, and on the other hand is equipped with as few interfaces/contacts as possible.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 erfüllt. Demnach ist eine EMV-Filtervorrichtung für eine Leistungselektronik einer elektrischen Maschine vorgesehen, die eine elektrische Leiterstruktur, zumindest eine mit der Leiterstruktur gekoppelte Kapazität und zumindest eine mit der Leiterstruktur zusammenwirkende Induktivität aufweist, wobei die Leiterstruktur zumindest zwei einzelne voneinander isolierte Leitschichten aufweist und über zumindest einen Befestigungsvorsprung an einem gehäusefesten Bereich formschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt ist.According to the invention, this is achieved by the subject matter of claim 1 . Accordingly, an EMC filter device is provided for power electronics of an electrical machine, which has an electrical conductor structure, at least one capacitance coupled to the conductor structure and at least one inductance interacting with the conductor structure, the conductor structure having at least two individual conductive layers insulated from one another and having at least one Fastening projection is positively and / or non-positively attached to a housing-fixed area.

Diese erfindungsgemäße EMV-Filtervorrichtung ist durch ihre kompakte Bauweise einfacher in bestehende Bauräume, bspw. in einem Gehäuse einer Invertereinheit, zu integrieren oder die Invertereinheit kann in Gänze kompakter ausgebildet sein. Eine gehäusefeste Montage ist mit wenigen Handgriffen möglich. Zugleich ist die EMV-Filtervorrichtung möglichst robust ausgestaltet.Due to its compact design, this EMC filter device according to the invention can be integrated more easily into existing installation spaces, for example in a housing of an inverter unit, or the inverter unit can be designed to be more compact overall. A housing-fixed installation is possible in a few simple steps. At the same time, the EMC filter device is designed to be as robust as possible.

Die hierin verwendete Abkürzung „EMV“ steht für Elektromagnetische Verträglichkeit“. Demgemäß ist eine EMV-Filtervorrichtung eine Filtervorrichtung, die die elektromagnetische Verträglichkeit einer Vorrichtung, zum Beispiel eines Leistungselektronikmoduls, gewährleistet bzw. verbessert, mit der die Filtervorrichtung gekoppelt ist. The abbreviation "EMC" used herein stands for Electromagnetic Compatibility". Accordingly, an EMC filter device is a filter device that ensures or improves the electromagnetic compatibility of a device, for example a power electronics module, to which the filter device is coupled.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the dependent claims and explained in more detail below.

Demnach ist es des Weiteren von Vorteil, wenn der zumindest eine Befestigungsvorsprung durch einen mit einem Hinterschnitt versehenen Stift gebildet ist. Dies ermöglicht eine möglichst einfache Montage durch ein Aufklicken der Leiterstruktur an dem gehäusefesten Bereich.Accordingly, it is also advantageous if the at least one fastening projection is formed by a pin provided with an undercut. This enables the simplest possible assembly by clicking the conductor structure onto the area fixed to the housing.

Für eine robuste Aufnahme der Leiterstruktur ist es auch zweckmäßig, wenn der zumindest eine Befestigungsvorsprung stoffeinteilig mit dem gehäusefesten Bereich ausgebildet ist oder an dem gehäusefesten Bereich befestigt ist.For a robust accommodation of the conductor structure, it is also expedient if the at least one fastening projection is formed integrally with the area fixed to the housing or is fastened to the area fixed to the housing.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Leiterstruktur ein Durchgangsloch aufweist, durch das der zumindest eine Befestigungsvorsprung hindurchragt. Dadurch kann die Leiterstruktur an beliebigen Stellen platzsparend abgestützt werden.Furthermore, it is expedient if the conductor structure has a through hole through which the at least one fastening projection protrudes. As a result, the conductor structure can be supported at any point in a space-saving manner.

Zudem ist es zweckmäßig, wenn der zumindest eine Befestigungsvorsprung auf einer dem gehäusefesten Bereich abgewandten Bereich der Leiterstruktur von einem mit der Leiterstruktur verbundenen Verriegelungselement gehalten ist. Dadurch ist eine möglichst robuste formschlüssige Aufnahme der Leiterstruktur an dem gehäusefesten Bereich ausgebildet. Die Montage wird ebenfalls weiter vereinfacht.In addition, it is expedient if the at least one fastening projection is held by a locking element connected to the conductor structure on a region of the conductor structure that faces away from the region that is fixed to the housing. As a result, the conductor structure is accommodated in the form-fitting manner that is as robust as possible on the area fixed to the housing. The assembly is also further simplified.

Diesbezüglich ist es auch von Vorteil, wenn das Verriegelungselement derart federnd ausgebildet ist, dass es bei einem Aufschieben der Leiterstruktur auf den Befestigungsvorsprung aufgeweitet wird und bei Erreichen des Hinterschnittes des Befestigungsvorsprungs in diesen Hinterschnitt zurückspringt, sodass ein erneutes Herausziehen des Befestigungsvorsprungs aus der Leiterstruktur durch das Verriegelungselement unmittelbar blockiert wird. Dadurch ergibt sich eine verlässliche Aufnahme der Leiterstruktur.In this regard, it is also advantageous if the locking element is designed to be resilient in such a way that it is widened when the conductor structure is pushed onto the fastening projection and springs back into this undercut when the undercut of the fastening projection is reached, so that the fastening projection can be pulled out of the conductor structure again through the Locking element is blocked immediately. This results in reliable recording of the conductor structure.

Diesbezüglich ist es wiederum zweckmäßig, wenn das Verriegelungselement auch derart federvorgespannt ist, dass die Leiterstruktur in Richtung des gehäusefesten Bereichs in der montierten Stellung vorgespannt ist. Dadurch liegt die Leiterstruktur fest an dem gehäusefesten Bereich an bzw. ist direkt oder indirekt an diesem abgestützt.In this regard, it is again expedient if the locking element is also spring-loaded in such a way that the conductor structure is pre-loaded in the direction of the area fixed to the housing in the mounted position. As a result, the conductor structure rests firmly on the area fixed to the housing or is supported directly or indirectly on it.

Für einen weiter vereinfachten Aufbau ist es auch zuträglich, wenn der zumindest eine Befestigungsvorsprung und das Verriegelungselement eine elektrische Verbindung zwischen dem gehäusefesten Bereich und der Leiterstruktur herstellen. Bevorzugt besteht der zumindest eine Befestigungsvorsprung, weiter bevorzugt auch das Verriegelungselement, aus elektrisch leitenden Material.For a further simplified structure, it is also beneficial if the at least one fastening projection and the locking element establish an electrical connection between the area fixed to the housing and the conductor structure. The at least one fastening projection, more preferably also the locking element, preferably consists of electrically conductive material.

Die Leistungsfähigkeit der EMV-Filtervorrichtung wird weiter erhöht, wenn zwischen der Leiterstruktur und dem gehäusefesten Bereich eine thermisch leitende Schicht / ein thermisch leitendes Material, vorzugsweise in Form eines so genannten „Gap Pad“ / einer Matte, vorgesehen ist. Diese Schicht ist vorzugsweise derart elastisch verformbar, dass die Leiterstruktur mit einer gewissen Vorspannung zum gehäusefesten Bereich hin aufgenommen ist. Dadurch ergibt sich ein möglichst stabiler Verbund der Leiterstruktur mit dem gehäusefesten Bereich.The performance of the EMC filter device is further increased if a thermally conductive layer/a thermally conductive material, preferably in the form of a so-called “gap pad”/a mat, is provided between the conductor structure and the area fixed to the housing. This layer is preferably elastically deformable in such a way that the conductor structure is accommodated with a certain pretension towards the area fixed to the housing. This results in the most stable possible bond between the conductor structure and the area fixed to the housing.

Wenn zwischen den einzelnen Leitschichten der Leiterstruktur eine Isolationsfolie angeordnet ist, wird die Leiterstruktur möglichst kompakt aufgebaut.If an insulating film is arranged between the individual conductive layers of the conductor structure, the conductor structure is constructed as compactly as possible.

Diesbezüglich ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn die Leiterstruktur in ihrer Gesamtheit nach außen / an ihrer Außenseite von einer Isolationsfolie umgeben / eingehüllt ist.In this regard, it is also expedient if the conductor structure is surrounded/encased in its entirety on the outside/on the outside by an insulating film.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die zumindest eine Induktivität einen (vorzugsweise einen als Ringkern ausgebildeten) Kern aufweist und die Leiterstruktur durch diesen Kern hindurchgesteckt ist / hindurchragt. Dadurch ergibt sich ebenfalls eine möglichst kompakte Anordnung.It is also advantageous if the at least one inductor has a core (preferably designed as a toroidal core) and the conductor structure is inserted/projects through this core. This also results in an arrangement that is as compact as possible.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Leistungselektronikmodul für eine elektrische Maschine, mit einer Kondensatorenanordnung und einer, mit der Kondensatorenanordnung elektrisch verbundenen, erfindungsgemäßen EMV-Filtervorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.Furthermore, the invention relates to a power electronics module for an electrical machine, having a capacitor arrangement and an EMC filter device according to the invention, which is electrically connected to the capacitor arrangement, according to at least one of the previously described embodiments.

Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn mehrere Kondensatoren der Kondensatorenanordnung auf einer Oberseite oder einer Unterseite der Leiterstruktur befestigt sind. Die Leiterstruktur weist dabei vorzugsweise eine entsprechende Erweiterung auf, auf der die einzelnen Kondensatoren in Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch wird die Leiterstruktur noch geschickter für einen kompakten Aufbau des Leistungselektronikmoduls genutzt.In this case, it is also expedient if a plurality of capacitors in the capacitor arrangement are fastened to an upper side or an underside of the conductor structure. In this case, the conductor structure preferably has a corresponding extension, on which the individual capacitors are arranged in series and/or parallel to one another. As a result, the conductor structure is used even more skilfully for a compact design of the power electronics module.

Auch ist es von Vorteil, wenn ein Stromeingang des Leistungselektronikmoduls unmittelbar durch die Leiterstruktur ausgebildet ist und ein Stromausgang des Leistungselektronikmoduls durch die Kondensatorenanordnung ausgebildet ist.It is also advantageous if a current input of the electronic power module is formed directly by the conductor structure and a current output of the electronic power module is formed by the capacitor arrangement.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine effektivere Montage eines laminierten Bus-Bars (Sammelschiene / Leiterstruktur) an einem Gehäuse, etwa einem Inverter-Gehäuse realisiert. Der EMV-Filter wird unter Verwendung der laminierten Bus-Bar aufgebaut. Der laminierte Bus-Bar weist zumindest zwei elektrische Leitschichten auf, die voneinander isoliert sind. Die laminierte Bus-Bar weist Durchgangslöcher an vorbestimmten Positionen auf. Befestigungspins (Befestigungsvorsprünge), die vorzugsweise in dem Inverter-Gehäuse oder einer anderen Wärmesenke integriert sind, sind durch diese Durchgangslöcher hindurchgeschoben. Ein Verriegelungselement ist vorgesehen, um die laminierte Bus-Bar relativ zu dem Befestigungspin zu sichern. Vorzugsweise ist ein hitzeleitfähiges Material (Schicht) zwischen dem laminierten Bus-Bar und dem Inverter-Gehäuse oder der Wärmesenke angeordnet.In other words, a more effective assembly of a laminated bus bar (busbar/conductor structure) on a housing, for example an inverter housing, is thus realized according to the invention. The EMC filter is constructed using the laminated bus bar. The laminated bus bar has at least two electrically conductive layers that are insulated from one another. The laminated bus bar has through holes at predetermined positions. Mounting pins (mounting bosses), which are preferably integrated in the inverter case or other heat sink, are pushed through these through holes. A locking element is provided to secure the laminated bus bar relative to the mounting pin. Preferably, a thermally conductive material (layer) is interposed between the laminated bus bar and the inverter case or heat sink.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.

Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße EMV-Filtervorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Bestandteil einer Invertereinheit,
2 eine Querschnittsdarstellung der EMV-Filtervorrichtung nach 1, sodass eine zwischen einer Leiterstruktur und einem gehäusefesten Bereich angeordnete, wärmeleitende Schicht und zwei zur Abschirmung dienende Seitenwände zu erkennen sind, sowie
3 eine Schnittdarstellung der EMV-Filtervorrichtung nach 1 in einem Bereich eines die Leiterstruktur abstützenden Befestigungsvorsprungs des gehäusefesten Bereichs.

Show it:

1 a plan view of an EMC filter device according to the invention according to a preferred embodiment as part of an inverter unit,
2 a cross-sectional view of the EMC filter device 1 , so that a thermally conductive layer arranged between a conductor structure and an area fixed to the housing and two side walls used for shielding can be seen, as well as
3 a sectional view of the EMC filter device 1 in an area of a fastening projection, which supports the conductor structure, of the area fixed to the housing.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.

Mit 1 ist eine erfindungsgemäße EMV-Filtervorrichtung 1 übersichtlich zu erkennen. Die EMV-Filtervorrichtung 1 ist in dieser Ausführung als eigenständiges Modul umgesetzt, in weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen jedoch auch unmittelbar als Bestandteil eines Leistungselektronikmoduls 20 / einer Invertereinheit 11 ausgebildet. Die Invertereinheit 11 bildet dann wiederum einen Bestandteil des in 1 allgemein angedeuteten Leistungselektronikmoduls 20 / einer Leistungselektronik für eine elektrische Maschine. Die EMV-Filtervorrichtung 1 ist somit in einer Leistungselektronik einer bevorzugt als Antriebsmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges eingesetzt.With 1 an EMC filter device 1 according to the invention can be clearly seen. In this embodiment, the EMC filter device 1 is implemented as an independent module, but in further embodiments according to the invention it is also directly embodied as a component of a power electronics module 20 / an inverter unit 11 . The inverter unit 11 then in turn forms part of the in 1 generally indicated power electronics module 20 / power electronics for an electrical machine. The EMC filter device 1 is thus used in power electronics of an electrical machine of a motor vehicle, which is preferably designed as a drive machine.

Die EMV-Filtervorrichtung 1 weist, wie auch in den 2 und 3 näher zu erkennen, eine laminierte Leiterstruktur 2 auf, die hier als laminierte Sammelschiene 5 umgesetzt ist. In weiteren Ausführungen ist die Leiterstruktur 2 auch als Leiterplatte, nämlich als Hochstromleiterplatte, umgesetzt. Die alternativ auch als Busbar oder Stromsammelschiene bezeichnete Leiterstruktur 2 weist mehrere in 2 angedeutete, voneinander isolierte Leitschichten 6a, 6b auf. Die Leitschichten 6a, 6b liegen flächig / koplanar aufeinander auf und bilden in Gänze die Leiterstruktur 2 / Sammelschiene 5 aus. Zwischen den Leitschichten 6a, 6b, wie ebenfalls in 2 angedeutet, ist eine Isolationsfolie 7 zwischengelegt, die unmittelbar zur Isolierung der beiden Leitschichten 6a, 6b relativ zueinander dient. Auch ist die Leiterstruktur 2, d. h. die Gesamtheit an Leitschichten 6a, 6b, von ihrer Außenseite her durch eine solche Isolationsfolie 7 abgedichtet. In weiteren Ausführungen besteht die Leiterstruktur 2 auch aus mehr als zwei, etwa drei oder vier, Leitschichten 6a, 6b.The EMC filter device 1 has, as well as in the 2 and 3 to see in more detail, a laminated conductor structure 2, which is implemented as a laminated busbar 5 here. In further versions, the conductor structure 2 is also implemented as a printed circuit board, namely as a high-current printed circuit board. The conductor structure 2, alternatively also referred to as a busbar or busbar, has several 2 indicated, mutually insulated conductive layers 6a, 6b. The conductive layers 6a, 6b lie flat/coplanar on one another and form the conductor structure 2/busbar 5 as a whole. Between the conductive layers 6a, 6b, as also in 2 indicated, an insulating film 7 is interposed, which is used directly to insulate the two conductive layers 6a, 6b relative to one another. The conductor structure 2, ie the entirety of conductive layers 6a, 6b, is also sealed from its outside by such an insulating film 7. In further execution ments, the conductor structure 2 consists of more than two, about three or four, conductive layers 6a, 6b.

Die Leiterstruktur 2 weist einen im Wesentlichen plattenförmigen Aufbau auf. Die Leiterstruktur 2 weist gemäß der Ausbildung als EMV-Filtervorrichtung 1 zwei Induktivitäten 4a, 4b auf. Eine erste Induktivität 4a weist einen ersten Kern 8a auf, eine zweite Induktivität 4b einen zweiten Kern 8b. Jeder Kern 8a, 8b ist als Ringkern / ringförmig ausgeführt. Die Leiterstruktur 2 erstreckt sich mit einem Abschnitt mittig durch diese nebeneinander angeordneten Kerne 8a, 8b hindurch.The conductor structure 2 has an essentially plate-shaped structure. According to the design as an EMC filter device 1, the conductor structure 2 has two inductances 4a, 4b. A first inductor 4a has a first core 8a, and a second inductor 4b has a second core 8b. Each core 8a, 8b is designed as a ring core/ring-shaped. A section of the conductor structure 2 extends centrally through these cores 8a, 8b arranged next to one another.

Zu einer gemeinsamen Seite beider Induktivitäten 4a, 4b hin sind zwei Anschlüsse 10a, 10b an der Leiterstruktur 2 umgesetzt, die im Betrieb einen Stromeingang bilden. Die beiden Anschlüsse 10a, 10b sind im Betrieb, wie ebenfalls angedeutet, mit einer Stromversorgung 9, vorzugsweise einer Hochspannungsbatterie verbunden. Die beiden Anschlüsse 10a, 10b bilden nicht nur einen Stromeingang der EMV-Filtervorrichtung 1, sondern auch einen Stromeingang 16 der Invertereinheit 11 und des Leistungselektronikmoduls 20.Two connections 10a, 10b are implemented on the conductor structure 2 towards a common side of the two inductances 4a, 4b and form a current input during operation. The two terminals 10a, 10b are connected to a power supply 9, preferably a high-voltage battery, during operation, as also indicated. The two connections 10a, 10b form not only a current input of the EMC filter device 1, but also a current input 16 of the inverter unit 11 and the power electronics module 20.

Des Weiteren sind auf der Leiterstruktur 2 zwei Kapazitäten 3a, 3b in Form von Kondensatoren, aufgesetzt / aufgebracht. Die beiden Kapazitäten 3a, 3b bilden somit zwei erste elektronische Komponenten 21, die auf der Leiterstruktur 2 aufgenommen / befestigt sind. Die jeweilige erste elektronische Komponenten 21 ist vorzugsweise auf der Leiterstruktur 2 stoffschlüssig fixiert, etwa angelötet oder angeschweißt.Furthermore, two capacitances 3a, 3b in the form of capacitors are placed/applied to the conductor structure 2. The two capacitances 3a, 3b thus form two first electronic components 21 which are accommodated/attached to the conductor structure 2. The respective first electronic component 21 is preferably cohesively fixed on the conductor structure 2, for example soldered or welded on.

Eine weitere zweite elektronische Komponente 22, die auf der Leiterstruktur 2 aufgenommen / befestigt ist, ist als Stromsensor 24 realisiert und dient somit zum Erfassen eines elektrischen Stroms (1 und 2). Der Stromsensor 24 ist über eine Schweißstelle 36 an der Leiterstruktur 2 angebracht.Another second electronic component 22, which is accommodated/attached to the conductor structure 2, is implemented as a current sensor 24 and is therefore used to detect an electric current ( 1 and 2 ). The current sensor 24 is attached to the conductor structure 2 via a weld point 36 .

Des Weiteren ist eine dritte elektronische Komponente 23 in Form eines Entladewiderstandes 25 auf der Leiterstruktur 2 aufgenommen / befestigt (1). Auch die dritte elektronische Komponente 23 ist vorzugsweise auf der Leiterstruktur 2 stoffschlüssig fixiert.Furthermore, a third electronic component 23 in the form of a discharge resistor 25 is accommodated/attached to the conductor structure 2 ( 1 ). The third electronic component 23 is also preferably fixed to the conductor structure 2 in a materially bonded manner.

Alternativ zu dem formschlüssigen Anbinden der jeweiligen Komponente 21, 22, 23 ist in weiteren Ausführungen auch eine andere Anbindung der jeweiligen Komponente 21, 22, 23 vorgesehen, bspw. kraftschlüssig über Befestigungsmittel, wie Schrauben.As an alternative to the form-fit connection of the respective component 21, 22, 23, another connection of the respective component 21, 22, 23 is also provided in further embodiments, for example force-fit via fastening means such as screws.

In 1 ist auch veranschaulicht, dass die Leiterstruktur 2 mit einer Kondensatorenanordnung 12 der Invertereinheit 11 verbunden ist. Eine entsprechende Anbindung findet beispielsweise im Bereich einer Trennlinie 33 statt. In einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Leiterstruktur 2 jedoch auch einteilig mit einer Schiene 35 der Kondensatorenanordnung 12 ausgebildet, sodass mehrere Kondensatoren 26 der Kondensatorenanordnung 12 mit auf der Leiterstruktur 2 angeordnet sind. Die EMV-Filtervorrichtung 1 ist dann unmittelbarer Bestandteil einer die Kondensatorenanordnung 12 aufweisenden Invertereinheit 11. Die Kondensatoren 26 sind als diskrete Kondensatoren 26 umgesetzt und beispielhaft in zwei parallelen Reihen angeordnet.In 1 also shows that the conductor structure 2 is connected to a capacitor arrangement 12 of the inverter unit 11 . A corresponding connection takes place, for example, in the area of a dividing line 33 . In a further preferred exemplary embodiment, however, the conductor structure 2 is also formed in one piece with a rail 35 of the capacitor arrangement 12 , so that a plurality of capacitors 26 of the capacitor arrangement 12 are also arranged on the conductor structure 2 . The EMC filter device 1 is then a direct component of an inverter unit 11 having the capacitor arrangement 12. The capacitors 26 are implemented as discrete capacitors 26 and are arranged in two parallel rows, for example.

Die Invertereinheit 11 weist ein Gehäuse 13 auf, das auch als Invertergehäuse bezeichnet ist. Dieses Gehäuse 13 umhaust sowohl die Kondensatorenanordnung 12 als auch die EMV-Filtervorrichtung 1 mit der Leiterstruktur 2. Es sei jedoch wiederum darauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungen die EMV-Filtervorrichtung 1 ein eigenes Gehäuse aufweist, das dann fest an dem Gehäuse 13 angebracht ist.The inverter unit 11 has a housing 13, which is also referred to as the inverter housing. This housing 13 encloses both the capacitor arrangement 12 and the EMC filter device 1 with the conductor structure 2. However, it should again be pointed out that in further embodiments the EMC filter device 1 has its own housing, which is then firmly attached to the housing 13 .

In 2 ist diesbezüglich zu erkennen, dass die Leiterstruktur 2 mit ihren elektronischen Komponenten 21, 22, 23 und den Induktivitäten 4a, 4b auf einem gehäusefesten Bereich 14 aufgesetzt ist. Der gehäusefeste Bereich 14 ist hier unmittelbar als ein plattenförmiger Bereich umgesetzt und als Bestandteil der EMV-Filtervorrichtung 1 zugeordnet.In 2 In this respect it can be seen that the conductor structure 2 with its electronic components 21, 22, 23 and the inductances 4a, 4b is placed on a region 14 fixed to the housing. The area 14 fixed to the housing is implemented here directly as a plate-shaped area and is assigned as a component of the EMC filter device 1 .

Der gehäusefeste Bereich 14 ist direkt bei Einsatz in der Invertereinheit 11 mit dem Gehäuse 13 weiter verbunden. In weiteren Ausführungen ist der gehäusefeste Bereich 14 auch auf andere Weise als eine Wärmesenke, die mit dem Gehäuse 13 weiter verbunden ist, ausgebildet.The area 14 fixed to the housing is further connected directly to the housing 13 when used in the inverter unit 11 . In further embodiments, the area 14 fixed to the housing is also designed in a different way as a heat sink, which is further connected to the housing 13 .

Mit 2 ist auch zu erkennen, dass ein Deckel 29 vorhanden ist, der dann zusammen mit dem Gehäuse 13 die EMV-Filtervorrichtung 1 aufnimmt. Bei der Betrachtung in der Zeichnungsebene liegt die Leiterstruktur 2 mit ihrer Unterseite 19 (hier indirekt) auf dem gehäusefesten Bereich 14 auf. Zu ihrer Oberseite 18 hin sind die elektronischen Komponenten 21, 22, 23 angebracht.With 2 It can also be seen that there is a cover 29 which then accommodates the EMC filter device 1 together with the housing 13 . When viewed in the plane of the drawing, the conductor structure 2 rests with its underside 19 (here indirectly) on the area 14 fixed to the housing. The electronic components 21 , 22 , 23 are attached to their upper side 18 .

Ferner sind die beiden Kerne 8a, 8b über eine Klebeverbindung 34 mit dem gehäusefesten Bereich 14 verbunden sind. Es ist hierbei auch zu erkennen, dass die beiden Anschlüsse 10a, 10b als so genannte Stifte realisiert sind und zumindest durch den Deckel 29 hindurchragen.Furthermore, the two cores 8a, 8b are connected to the area 14 fixed to the housing via an adhesive connection 34. It can also be seen here that the two connections 10a, 10b are implemented as so-called pins and protrude at least through the cover 29.

Zudem sei darauf hingewiesen, dass in einer weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine eine Abschirmung bildende Abdeckung 27 durch den Deckel 29 mit ausgebildet ist. Die Abdeckung 27 wird durch den Deckel 29 sowie eine an dem Deckel 29 befestigte Seitenwand 30 gebildet. Deckel 29 und Seitenwand 30 bilden somit eine Abschirmhaube, die auf die Leiterstruktur 2 aufgesetzt und über die Seitenwände 30 auf dieser abgestützt ist.It should also be pointed out that in a further preferred embodiment a cover 27 forming a shield is also formed by the cover 29 . The cover 27 is formed by the cover 29 and a side wall 30 fastened to the cover 29 . cover 29 and Side wall 30 thus form a shielding hood, which is placed on the conductor structure 2 and supported on it via the side walls 30 .

Diesbezüglich ist in 2 auch zu erkennen, dass zwischen einer Stirnseite 31 der Seitenwände 30 und der Leiterstruktur 2 / der Oberseite 18 der Leiterstruktur 2 eine EMV-Dichtung 28 zwischengelegt ist. Diese EMV-Dichtung 28 weist ein Dichtungsband 32 auf bzw. ist als ein solches Dichtungsband 32 umgesetzt. Die EMV-Dichtung 28 erstreckt sich über den gesamten Umfang der Seitenwand 30 hinweg und dichtet somit ein Inneres der Abdeckung 27 vor Störsignalen zur Umgebung hin ab.In this regard, in 2 It can also be seen that an EMC seal 28 is interposed between an end face 31 of the side walls 30 and the conductor structure 2/the top side 18 of the conductor structure 2. This EMC seal 28 has a sealing strip 32 or is implemented as such a sealing strip 32 . The EMC seal 28 extends over the entire circumference of the side wall 30 and thus seals off an interior of the cover 27 from interference signals to the environment.

Die Seitenwände 30 sind separat zu dem Deckel 29 ausgeformt und an diesem angebracht / befestigt. Bspw. ist die Seitenwand 30 an dem Deckel 29 angeschweißt oder kraftschlüssig, etwa über Befestigungsmittel, angebracht. In weiteren Ausführungen sind die Seitenwände 30 jedoch auch als stoffeinteiliger Bestandteil des Deckels 29 ausgebildet.The side walls 30 are formed separately from the cover 29 and are attached/attached thereto. For example, the side wall 30 is welded to the cover 29 or attached in a non-positive manner, for example by means of fastening means. In further embodiments, however, the side walls 30 are also designed as a one-piece material component of the cover 29 .

Aus 2 auch zu ersichtlich, dass zwischen der Leiterstruktur 2 und dem gehäusefesten Bereich 14 eine thermisch leitende Schicht 15, die in einer bevorzugten Variante als „Gap Pad“ umgesetzt ist, eingesetzt ist. Die somit als Matte ausgebildete Schicht 15 dient somit zum Ableiten einer Abwärme von der Leiterstruktur 2 in Richtung des gehäusefesten Bereichs 14. Die Schicht 15 ist elastisch verformbar und zwischen der Leiterstruktur 2 und dem gehäusefesten Bereich 14 komprimiert eingelegt. Die Schicht 15 besteht aus einem bestimmten wärmeleitfähigen Material, etwa einem mit thermisch leitfähigen, gefüllten Verbundwerkstoff. In weiteren Ausführungen ist die Schicht 15 alternativ auch als Gelschicht oder als Vergussmasse umgesetzt.Out of 2 It can also be seen that a thermally conductive layer 15, which is implemented as a “gap pad” in a preferred variant, is used between the conductor structure 2 and the area 14 fixed to the housing. The layer 15 thus formed as a mat thus serves to dissipate waste heat from the conductor structure 2 in the direction of the area 14 fixed to the housing. The layer 15 is elastically deformable and inserted between the conductor structure 2 and the area 14 fixed to the housing in a compressed manner. The layer 15 consists of some thermally conductive material, such as a thermally conductive filled composite. In further embodiments, the layer 15 is alternatively implemented as a gel layer or as a casting compound.

In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass die Leiterstruktur 2 ferner an mehreren Befestigungsstellen kraft- und formschlüssig an dem gehäusefesten Bereich 14 befestigt ist. Dabei sind mehrere über die Ebene der Leiterstruktur 2 verteilte Befestigungsvorsprünge 37 an dem gehäusefesten Bereich 14 angeordnet und mit der Leiterstruktur 2 verbunden.In this context, it should also be pointed out that the conductor structure 2 is also fastened to the area 14 fixed to the housing at a number of fastening points in a non-positive and positive manner. In this case, a plurality of fastening projections 37 distributed over the plane of the conductor structure 2 are arranged on the area 14 fixed to the housing and are connected to the conductor structure 2 .

Jene Befestigungsvorsprünge 37 sind als Stifte 39 umgesetzt und durchdringen die Leiterstruktur 2 durch Durchgangslöcher 40 (in Form von Bohrungen / Ausstanzungen). Jeder Befestigungsvorsprung 37 weist einen Hinterschnitt 38 auf, der von einem Verriegelungselement 42 abgestützt wird. Das Verriegelungselement 42 ist an der Leiterstruktur 2, auf einer dem gehäusefesten Bereich 14 abgewandten Seite 41 der Leiterstruktur 2, befestigt. Jeder Befestigungsvorsprung 37 ist bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigem Material hergestellt.Those fastening projections 37 are implemented as pins 39 and penetrate the conductor structure 2 through through-holes 40 (in the form of bores/punched-out portions). Each fastening projection 37 has an undercut 38 which is supported by a locking element 42 . The locking element 42 is fastened to the conductor structure 2 on a side 41 of the conductor structure 2 facing away from the area 14 fixed to the housing. Each attachment projection 37 is preferably made of an electrically conductive material.

Das Verriegelungselement 42 ist federnd umgesetzt und weist mehrere Federarme 43 auf. Nach einem Hindurchschieben des Befestigungsvorsprungs 37 durch die Leiterstruktur 2 (in dem jeweiligen Durchgangsloch 40) kommt es zu einem selbsttätigen Einschnappen des Verriegelungselementes 42 / der Federarme 43 in den Hinterschnitt 38 (entspricht formschlüssiger Fixierung).The locking element 42 is implemented in a resilient manner and has a plurality of spring arms 43 . After the fastening projection 37 has been pushed through the conductor structure 2 (in the respective through-hole 40), the locking element 42/the spring arms 43 automatically snap into the undercut 38 (corresponds to form-fitting fixing).

Des Weiteren ist jedes Verriegelungselement 42 auch derart federnd ausgebildet, dass es die Leiterstruktur 2 im befestigten Zustand mit einer Federvorspannung in Richtung des gehäusefesten Bereichs 14 drückt / vorspannt. Dadurch liegt die Leiterstruktur 2 über die entsprechende Vorspannung und die Schicht 15 an dem gehäusefesten Bereich 14 an (entspricht kraftschlüssiger Fixierung).Furthermore, each locking element 42 is also designed to be resilient in such a way that, in the fastened state, it presses/prestresses the conductor structure 2 with a spring prestress in the direction of the area 14 fixed to the housing. As a result, the conductor structure 2 rests on the area 14 fixed to the housing via the corresponding pretension and the layer 15 (corresponds to non-positive fixing).

Während die Anschlüsse 10a, 10b, wie bereits erwähnt, den gesamtheitlichen Stromeingang 16 der Invertereinheit 11 / des Leistungselektronikmoduls 20 bilden, bildet auf typische Weise ein Ausgang der Kondensatorenanordnung 12 einen in 1 schematisch angedeuteten Stromausgang 17 der Invertereinheit 11 / des Leistungselektronikmoduls 20.While the connections 10a, 10b, as already mentioned, form the overall current input 16 of the inverter unit 11/the power electronics module 20, an output of the capacitor arrangement 12 typically forms an in 1 schematically indicated current output 17 of the inverter unit 11 / of the power electronics module 20.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist eine laminierte Stromsammelschiene (Sammelschiene) an mehreren definierten Stellen mit einer Montagebohrung (Durchgangsloch 40) versehen. Mehrere Montage-Pins (Stifte 39) werden in das Inverter-Gehäuse (gehäusefester Bereich 14) oder einen Kühlkörper / eine Wärmesenke integriert. In diesem Fall sind diese Montage Pin ein Bestandteil des Inverter-Gehäuses. In einer anderen Ausführungsvariante können diese Montage-Pins auf das Gehäuse anderweitig angebracht sein (z.B. durch Stecken, Schrauben). Bei der Montage wird die laminierte Stromsammelschiene an den Montagebohrungen durch die Montage-Pins geführt.In other words, a laminated busbar (busbar) is provided with a mounting hole (through hole 40) at a plurality of defined locations. Several mounting pins (pins 39) are integrated into the inverter case (case fixed area 14) or a heatsink/heat sink. In this case these mounting pins are part of the inverter housing. In another embodiment variant, these mounting pins can be attached to the housing in some other way (e.g. by plugging, screwing). During assembly, the laminated busbar is guided through the assembly pins through the assembly holes.

Auf der laminierten Stromsammelschiene ist ein Verriegelungselement 42 aufgebracht (z.B. in der laminierten Stromsammelschiene integriert oder auf der laminierten Stromsammelschiene verlötet oder verschweißt).A locking element 42 is applied to the laminated busbar (e.g. integrated into the laminated busbar or soldered or welded to the laminated busbar).

Ferner wird zwischen der laminierten Stromsammelschiene und dem Inverter-Gehäuse ein wärmeleitendes Material aufgebracht (z.B. Gap-Pad).Furthermore, a thermally conductive material (e.g. gap pad) is applied between the laminated bus bar and the inverter housing.

Die Verriegelungseinheit funktioniert nach dem Prinzip eines Widerhakens und presst die laminierte Stromsammelschiene auf das weiche Wärmeleitmaterial (Schicht 15). The locking unit works on the principle of a barb and presses the laminated bus bar onto the soft thermally conductive material (layer 15).

Die laminierte Stromsammelschiene besteht aus zwei oder mehreren koplanaren leitfähigen Platten (z.B. Kupferplatten; auch als Leitschichten 6a, 6b bezeichnet) mit den dazwischenliegenden und außenliegenden Isolationsfolien 7 laminiert.The laminated bus bar consists of two or more coplanar conductive plates (e.g. copper plates; also called conductive layers 6a, 6b designated) with the intermediate and outer insulating films 7 laminated.

Die passiven Bauelemente (z.B. Kondensatoren) können direkt auf die laminierte Stromsammelschiene verlötet werden. Stromsensor 24 (DC-seitig) und Entladewiderstand 25 können direkt mit der laminierten Stromsammelschiene verbunden werden (z.B. mittels Laserschweißen).The passive components (e.g. capacitors) can be soldered directly onto the laminated busbar. Current sensor 24 (DC side) and discharge resistor 25 can be connected directly to the laminated busbar (e.g. by means of laser welding).

Ein DC-Link-Kondensator kann in einer Ausführungsvariante als eine Parallelschaltung von diskreten Kondensatoren (Kapazitäten 3a, 3b) über die laminierte Stromsammelschiene verbunden werden.In one embodiment variant, a DC link capacitor can be connected as a parallel connection of discrete capacitors (capacitors 3a, 3b) via the laminated busbar.

Die Stromsammelschiene wird nah am Gehäuse 13 platziert und über Wärmeleitmaterialien (z.B. Gap-Pad) mit dem Inverter-Gehäuse 13 thermisch angebunden sein.The bus bar is placed close to the housing 13 and thermally connected to the inverter housing 13 via thermally conductive materials (e.g. gap pad).

Die Kerne 8a, 8b werden dabei in dem Inverter-Gehäuse 13 eingebracht und mit einem Klebstoff (z.B. durch Epoxidklebstoff) oder mit einem Vergussmaterial fixiert und thermisch mit dem Inverter-Gehäuse 13 verbunden.The cores 8a, 8b are introduced into the inverter housing 13 and fixed with an adhesive (e.g. with epoxy adhesive) or with a casting material and thermally connected to the inverter housing 13.

Eine EMV-Schirmwand (Seitenwand 30) wird in die Inverter-Abdeckung (Abdeckung 27) integriert und mit einer EMV-Dichtung 28 versehen. Nach dem Schließen des Deckels 29 sind der EMV-Filter und der DC-Eingangsstecker vor EMV-Strahlungseinkopplung geschützt.An EMC shielding wall (side wall 30) is integrated into the inverter cover (cover 27) and provided with an EMC seal 28. After the cover 29 has been closed, the EMC filter and the DC input connector are protected from electromagnetic radiation coupling.

Bezugszeichenlistereference list

11: EMV-FiltervorrichtungEMC filter device
22: Leiterstrukturladder structure
3a3a: erste Kapazitätfirst capacity
3b3b: zweite Kapazitätsecond capacity
4a4a: erste Induktivitätfirst inductance
4b4b: zweite Induktivitätsecond inductance
55: Sammelschienebusbar
6a6a: erste Leitschichtfirst conductive layer
6b6b: zweite Leitschichtsecond conductive layer
77: Isolationsfolieinsulation film
8a8a: erster Kernfirst core
8b8b: zweiter Kernsecond core
99: Stromversorgungpower supply
10a10a: erster Anschlussfirst connection
10b10b: zweiter Anschlusssecond connection
1111: Invertereinheitinverter unit
1212: Kondensatorenanordnungcapacitor arrangement
1313: GehäuseHousing
1414: gehäusefester Bereichhousing-fixed area
1515: Schichtlayer
1616: Stromeingangpower input
1717: Stromausgangcurrent output
1818: Oberseitetop
1919: Unterseitebottom
2020: Leistungselektronikmodulpower electronics module
2121: erste elektronische Komponentefirst electronic component
2222: zweite elektronische Komponentesecond electronic component
2323: dritte elektronische Komponentethird electronic component
2424: Stromsensorcurrent sensor
2525: Entladewiderstanddischarge resistance
2626: Kondensatorcapacitor
2727: Abdeckungcover
2828: EMV-DichtungEMC gasket
2929: Deckellid
3030: SeitenwandSide wall
3131: Stirnseiteface
3232: Dichtungsbandsealing tape
3333: Trennlinieparting line
3434: Klebeverbindungadhesive connection
3535: Schienerail
3636: Schweißstelleweld
3737: Befestigungsvorsprungmounting boss
3838: Hinterschnittundercut
3939: StiftPen
4040: Durchgangslochthrough hole
4141: Seiteside
4242: Verriegelungselementlocking element
4343: Federarmspring arm

Claims

EMV-Filtervorrichtung (1) für eine Leistungselektronik einer elektrischen Maschine, mit einer elektrischen Leiterstruktur (2), zumindest einer mit der Leiterstruktur (2) gekoppelten Kapazität (3a, 3b) und zumindest einer mit der Leiterstruktur (2) zusammenwirkenden Induktivität (4a, 4b), wobei die Leiterstruktur (2) zumindest zwei einzelne voneinander isolierte Leitschichten (6a, 6b) aufweist und über zumindest einen Befestigungsvorsprung (37) an einem gehäusefesten Bereich (14) formschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt ist.EMC filter device (1) for power electronics of an electrical machine, having an electrical conductor structure (2), at least one capacitance (3a, 3b) coupled to the conductor structure (2) and at least one inductance (4a) interacting with the conductor structure (2), 4b), wherein the conductor structure (2) has at least two individual conductive layers (6a, 6b) insulated from one another and is fixed positively and/or non-positively via at least one fixing projection (37) to a region (14) fixed to the housing.

EMV-Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Befestigungsvorsprung (37) durch einen mit einem Hinterschnitt (38) versehenen Stift (39) gebildet ist.EMC filter device (1) after claim 1 , characterized in that the at least one fastening projection (37) is formed by a pin (39) provided with an undercut (38).

EMV-Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Befestigungsvorsprung (37) stoffeinteilig mit dem gehäusefesten Bereich (14) ausgebildet ist oder an dem gehäusefesten Bereich (14) befestigt ist.EMC filter device (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one fastening projection (37) is formed in one piece with the area (14) fixed to the housing or is attached to the area (14) fixed to the housing.

EMV-Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (2) ein Durchgangsloch (40) aufweist, durch das der zumindest eine Befestigungsvorsprung (37) hindurchragt.EMC filter device (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the conductor structure (2) has a through hole (40) through which the at least one fastening projection (37) protrudes.

EMV-Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Befestigungsvorsprung (37) auf einer dem gehäusefesten Bereich (14) abgewandten Seite (37) der Leiterstruktur (2) von einem mit der Leiterstruktur (2) verbundenen Verriegelungselement (42) gehalten ist.EMC filter device (1) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the at least one fastening projection (37) is held on a side (37) of the conductor structure (2) facing away from the region (14) fixed to the housing by a locking element (42) connected to the conductor structure (2).

EMV-Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (42) derart federvorgespannt ist, dass die Leiterstruktur (2) in Richtung des gehäusefesten Bereichs (14) vorgespannt ist.EMC filter device (1) after claim 5 , characterized in that the locking element (42) is spring-biased in such a way that the conductor structure (2) is biased in the direction of the area (14) fixed to the housing.

EMV-Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Befestigungsvorsprung (37) und das Verriegelungselement (42) eine elektrische Verbindung zwischen dem gehäusefesten Bereich (14) und der Leiterstruktur (2) herstellen. (Befestigungsvorsprung und das Verriegelungselement aus elektrisch leitendem Material)EMC filter device (1) after claim 5 or 6 , characterized in that the at least one fastening projection (37) and the locking element (42) produce an electrical connection between the area (14) fixed to the housing and the conductor structure (2). (Mounting projection and the locking element made of electrically conductive material)

EMV-Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterstruktur (2) und dem gehäusefesten Bereich (14) eine thermisch leitende Schicht (15) eingelegt ist.EMC filter device (1) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that a thermally conductive layer (15) is inserted between the conductor structure (2) and the area (14) fixed to the housing.

Leistungselektronikmodul (20) für eine elektrische Maschine, mit einer Kondensatorenanordnung (12) und einer mit der Kondensatorenanordnung (12) elektrisch verbundenen EMV-Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Power electronics module (20) for an electrical machine, with a capacitor arrangement (12) and with the capacitor arrangement (12) electrically connected EMC filter device (1) according to one of Claims 1 until 8th .

Leistungselektronikmodul (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kondensatoren (26) der Kondensatorenanordnung (12) auf einer Oberseite (18) oder einer Unterseite (19) der Leiterstruktur (2) befestigt sind.Power electronics module (20) after claim 9 , characterized in that several capacitors (26) of the capacitor arrangement (12) on a top (18) or a bottom (19) of the conductor structure (2) are attached.