DE102022106988A1

DE102022106988A1 - Niederimpedante Snubber-Kondensator-Anordnung in einem Wandlermodul

Info

Publication number: DE102022106988A1
Application number: DE102022106988.5A
Authority: DE
Inventors: Jani Perkiö; Juho KARI
Original assignee: Vacon Oy
Current assignee: Vacon Oy
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-28
Also published as: US20230308039A1; CN116805775A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine AC-Ansteuerung zum Ansteuern eines Elektromotors. Die AC-Ansteuerung umfasst eine 3-Phasen-Diodenbrücke, einen Wechselrichter und eine Snubber-Platine mit mehrschichtigen Leiterplattenelementen, wobei die Leistungsspur in jeder Schicht jedes Elements mit nur einem Potenzial DC- oder DC+ verbunden ist, jedes Element zwei Kondensatoren mit entgegengesetzter Polarität umfasst, wobei jedes Element zwei C-förmige Sammelschienen umfasst und wobei die C-förmigen Sammelschienen zweier benachbarter Elemente in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine AC-Ansteuerung zum Ansteuern eines Elektromotors oder z. B. von Netzwandlern und/oder Leistungswandlern. Die AC-Ansteuerung umfasst eine 3-Phasen-Diodenbrücke, einen Wechselrichter und eine Snubber-Platine mit mehrschichtigen Leiterplattenelementen, wobei die Leistungsspur in jeder Schicht jedes Elements mit nur einem Potenzial DC^- oder DC⁺ verbunden ist, jedes Element zwei Kondensatoren mit entgegengesetzter Polarität umfasst, wobei jedes Element zwei C-förmige Sammelschienen umfasst und wobei die C-förmigen Sammelschienen zweier benachbarter Elemente in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind.
AC-Ansteuerungen neigen zu Snubber-Spannungen, die an ihren IGBTs auftreten. In solchen Situationen kann es zu einem beträchtlichen Anstieg von Spannungen in der Ansteuerung kommen, wenn IGBTs ausgeschaltet werden. Der Spannungsanstieg wird durch die Induktivität zwischen den IGBTs und DC-Zwischenkreiskondensatoren und/oder der Sammelschiene der Ansteuerung induziert. Der Spannungsanstieg kann zu problematischem Verhalten der Ansteuerung und/oder Beschädigung ihrer Bauteile führen. Mit Reduzierung von der Größe von Ansteuerungen und deren Herstellungskosten werden individuell angepasste Snubber-Kondensator-Lösungen, die bei der Abschwächung des Problems helfen könnten, aus Kostengründen ausgeschlossen.
Werden dagegen kostengünstige Kondensatoren zur Behebung dieses Problems verwendet, so sind übereinstimmende individuell angefertigte Sammelschienen erforderlich, wodurch wiederum die Gesamtkosten der Ansteuerung erhöht werden. Darüber hinaus sind Kondensatorabmessungen von Standardkondensatoren festgelegt und in der Regel zu groß für die vorliegend beschriebenen AC-Ansteuerungen. Daher müssten mehrere kleinere parallele Kondensatoren verwendet werden, was die Leistungsfähigkeit der AC-Ansteuerung durch erhöhte Induktivitäten der Lösung mit individuell angefertigten Sammelschienen verringert wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte AC-Ansteuerung bereitzustellen, die diese Probleme löst. Dieses Ziel wird durch eine AC-Ansteuerung nach Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung wird eine AC-Ansteuerung zum Ansteuern eines Elektromotors bereitgestellt. Die Ansteuerung umfasst eine 3-Phasen-Diodenbrücke, einen Wechselrichter und eine Snubber-Platine mit mehrschichtigen Leiterplattenelementen, wobei die Leistungsspur in jeder Schicht jedes Elements mit nur einem Potenzial DC^- oder DC⁺ verbunden ist und jedes Element zwei Kondensatoren mit entgegengesetzter Polarität umfasst. Jedes Element umfasst zwei C-förmige Sammelschienen, wobei die C-förmigen Sammelschienen zweier benachbarter Elemente in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind. Die C-förmigen Sammelschienen sind möglicherweise nicht darauf beschränkt, C-förmig zu sein, sondern können eine beliebige Form, z. B. I-, L-Form, aufweisen.
Die mehrschichtigen Leiterplattenelemente können so verstanden werden, dass sie die Sammelschienen umfassen. Alternativ ist es möglich die Sammelschienen als Bauteile anzusehen, die von den mehrschichtigen Leiterplattenelementen getrennt sind. Die unmittelbare Nähe der Sammelschienen kann so verstanden werden, dass die Sammelschienen nur durch ein Bauteil, wie etwa einen Isolator, getrennt sind, während sie in engem Kontakt mit dem Bauteil stehen.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine mehrschichtige PCB mit Snubber-Kondensatoren, die einen niederimpedanten Pfad zu den IGBTs oder anderen aktiven Bauteilen der Ansteuerung bereitstellt. Der Pfad von der PCBA zu den IGBTs wird mittels eines niederinduktiven Designs implementiert, wobei die DC⁺- und DC^--Sammelschienen so nah wie möglich zueinander mechanisch verbunden sind. Darüber hinaus weisen sie einen großen und flachen Bereich zwischen ihnen auf. Dies wird durch den großen und flachen mittleren Abschnitt der C-förmigen Sammelschienen ermöglicht.
Die vorliegend beschriebene Ansteuerung stellt eine Lösung bereit, die eine Schaltung mit sehr niedriger Induktivität für die Snubber-Kondensatoren und somit reduzierten IGBT-Snubber-Spannungen liefert. Die vorliegend beschriebene Ansteuerung bietet eine günstigere Lösung im Vergleich zu den oben erwähnten bekannten Alternativlösungen. Ihre Herstellungsqualität wird verbessert, da sie sich leicht in automatisierten Montageprozessen montieren lässt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Isolator zwischen den C-förmigen Sammelschienen zweier benachbarter Elemente bereitgestellt, und die C-förmigen Sammelschienen sind um die Dicke des Isolators voneinander beabstandet. Der Isolator kann parallel zu dem mittleren Abschnitt der C-förmigen Sammelschienen ausgerichtet sein. Er kann mit den C-förmigen Sammelschienen verklebt oder anderweitig damit verbunden sein. Der Abstand zwischen den zwei Sammelschienen kann daher etwas größer als die Dicke des Isolators sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen mittlere Abschnitte benachbarter C-förmiger Sammelschienen in engem Kontakt mit den Isolatoren. Die mittleren Abschnitte können mit den Isolatoren verklebt oder anderweitig damit verbunden sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind fünf mehrschichtige Leiterplattenelemente bereitgestellt. Die Anzahl von mehrschichtigen Leiterplattenelementen kann frei gewählt werden, um die Ansteuerung mit den erforderlichen Charakteristiken zu versehen. Die mehrschichtigen Leiterplattenelemente können miteinander identisch sein.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfassen die mehrschichtigen Leiterplattenelemente Schichten, die abwechselnd mit DC⁺ und DC^- verbunden sind, wobei die Schichten durch Luftzwischenräume und/oder PCB-Kernmaterial und/oder Prepregs voneinander getrennt sind.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die mehrschichtigen Leiterplattenelemente eine obere Schicht, die mit DC^- verbunden ist, eine zweite Schicht, die mit DC⁺ verbunden ist, eine dritte Schicht, die mit DC^- verbunden ist und eine untere Schicht, mit DC⁺ verbunden ist. Dementsprechend kann es zwei Gruppen von Schichten geben, von denen eine mit DC⁺ verbunden ist und die andere mit DC^- verbunden ist. Die Schichten einer Gruppe können sich über ihre gesamte Schichtoberfläche hinweg nicht überlappen. Die nicht überlappenden Bereiche der Schichten können zum Verbinden der Schicht mit entweder DC⁺ oder DC^- verwendet werden. Die Schichten können durch Luftzwischenräume und/oder PCB-Kernmaterial und/oder Prepregs voneinander getrennt sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die C-förmigen Sammelschienen über Schrauben und/oder Abstandshalter, bevorzugt SMD-Abstandshalter und/oder Muttern, und/oder über Löcher mit den Elementen verbunden. Die Muttern können Sechskantmuttern sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Snubber-Platine direkt an den IGBT-DC⁺- und -DC^--Anschlüssen der Ansteuerung installiert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die C-förmigen Sammelschienen auf einer Seite der Snubber-Platine bereitgestellt, und die Kondensatoren sind auf der gegenüberliegenden Seite der Snubber-Platine bereitgestellt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die mehrschichtigen Leiterplattenelemente mit ausreichendem Abstand hinter einer Hochstromsammelschiene montiert, um Spannungsüberschläge zu vermeiden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die mehrschichtigen Leiterplattenelemente hinter einer Hochstromsammelschiene montiert und umfassen einen niederimpedanten Pfad für das Fließen von elektrischem Strom zwischen den Kondensatoren und der Hochstromsammelschiene.
Weitere Details und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen:

1: ein Schaltbild der AC-Ansteuerung;
2: ein Schaltbild, das einen Snubber-Kondensator zeigt;
3: eine detaillierte Ansicht der Verbindung zwischen den C-förmigen Sammelschienen und dem mehrschichtigen Leiterplattenelement;
4: eine detaillierte Ansicht des Isolators zwischen den C-förmigen Sammelschienen;
5: eine detaillierte Ansicht der Snubber-Platine;
6: ein Schaltbild der Snubber-Platine; und
7: eine Ansicht des mehrschichtigen Leiterplattenelements hinter der Hochstromsammelschiene.

1 zeigt eine Ausführungsform des Schaltbilds der AC-Ansteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Ansteuerung ist zum Ansteuern eines Elektromotors, insbesondere eines 3-Phasen-Elektromotors 10, bereitgestellt. Die Ansteuerung umfasst eine 3-Phasen-Diodenbrücke 7, einen Wechselrichter 8 und eine Snubber-Platine 9 mit mehrschichtigen Leiterplattenelementen 20, 21. Die mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 werden in 3 und 4 detaillierter gezeigt. Die 3-Phasen-Diodenbrücke 7 kann ein aktives Frontend sein und der Wechselrichter 8 kann ein 3-Phasen-IGBT-Wechselrichter sein.
Die Leistungsspur in jeder Schicht jedes mehrschichtigen Leiterplattenelements 20, 21 ist mit nur einem Potenzial DC^- 1oder DC⁺ 2 verbunden, und jedes Element 20, 21 umfasst zwei Kondensatoren C1-C10 mit entgegengesetzter Polarität.
In der Ausführungsform von 1 werden nur zwei Paare von Kondensatoren C1 bis C4 gezeigt, wobei das Paar des ersten und zweiten Kondensators C1, C2 und das Paar des dritten und vierten Kondensators C3, C4 eine umgekehrte Polarität zueinander aufweisen. Die Kondensatoren C1-C4 der Snubber-Platine 9 wirken als Snubber-Kondensatoren der Ansteuerung.
2 zeigt ein Schaltbild mit einem Snubber-Kondensator. Ein Snubber-Kondensator ist ein Kondensator, der zur Reduzierung der parasitären Induktivität elektrischer Verschaltung mit einem Schaltknoten mit großen Strömen verbunden ist. Parasitäre Induktivität verursacht große Stoßströme beim Ausschalten, d. h. wenn der Strom blockiert wird. Übersteigen derartige Stoßströme die Nennwerte von Bauteilen, kann es als Konsequenz zur Zerstörung der Bauteile kommen. Zur Reduzierung der parasitären Verschaltungsinduktivität müssen Kondensatoren nahe den in 2 durch Bezugszeichen 100 angegebenen Bereichen verbunden werden.
3 ist eine detaillierte Ansicht der Verbindung zwischen der C-förmigen Sammelschiene 19 und dem mehrschichtigen Leiterplattenelement 21, gezeigt als Kupferschichtaufbau.
Wie in den folgenden Figuren gezeigt wird, kann jedes mehrschichtige Leiterplattenelement 20, 21 zwischen zwei separaten Sammelschienen 18, 19 bereitgestellt sein. Jede dieser zwei separaten Sammelschienen 18, 19 ist mit entweder DC^- oder DC⁺ verbunden.
Obgleich in 3 nur ein mehrschichtiges Leiterplattenelement 21 gezeigt ist, können die restlichen der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 eine ähnliche oder identische Architektur aufweisen. Bezugsziffer 13 bezieht sich auf die obere Schicht des Elements 21, die mit DC^- verbunden ist. Bezugsziffer 14 bezieht sich auf eine zweite Schicht, die mit DC⁺ verbunden ist. Bezugsziffer 15 bezieht sich auf eine dritte Schicht, die mit DC^- verbunden ist. Bezugsziffer 16 bezieht sich auf eine untere Schicht, die mit DC⁺ verbunden ist. Schrauben 12 können zur elektrischen Verbindung entweder der oberen Schicht 13 oder der unteren Schicht 16 mit der Sammelschiene 19 bereitgestellt sein.
Eine elektrische Verbindung zwischen jeder anderen Schicht kann mittels Durchgangslöchern 17 und entsprechend angeordneter Leiter bereitgestellt sein. Um die elektrische Verbindung jeder anderen Schicht zu erleichtern, kann die Ausdehnung, insbesondere in einer Längsrichtung der Snubber-Platine 9, benachbarter Schichten, wie etwa der oberen Schicht 13 und der zweiten Schicht 14, so gewählt werden, dass sie sich über ihre gesamten Längen und/oder Oberflächenbereiche nicht überlappen.
In der Ausführungsform von 3 erstrecken sich die obere Schicht 13 und die dritte Schicht 15 vollständig zu der Sammelschiene 19, während die untere Schicht 16 und die zweite Schicht 14 kürzer sind und sich nicht vollständig zu der Sammelschiene 19 erstrecken. Daher stören die zweite Schicht 14 und die untere Schicht 16 die elektronische Verbindung zwischen der oberen Schicht 13, der dritten Schicht 15 und einer der Sammelschienen 19 nicht. Die untere Schicht 16 und die zweite Schicht 14 können sich vollständig zu der anderen Sammelschiene 18 gegenüber der Sammelschienen 19 erstrecken, wobei die andere Sammelschiene 18 in 3 nicht gezeigt ist.
In der Ausführungsform von 3 umfasst das mehrschichtige Leiterplattenelement 21 die obere Schicht 13, die mit DC^-, d. h. der Sammelschiene 19, verbunden ist. Die zweite Schicht 14 ist mit DC⁺, d. h. mit einer Sammelschiene 18, die der Sammelschiene 19 gegenüber liegt und in 3 nicht gezeigt ist, verbunden. Die dritte Schicht 15 ist wiederum über Durchgangslöcher 17 und einen entsprechenden leitenden Abschnitt mit DC^- und somit mit derselben Sammelschiene 19 wie die obere Schicht 13 verbunden. Die untere Schicht 16 ist wiederum mit DC⁺ verbunden.
Werden mehr als vier Schicht in den mehrschichtigen Leiterplattenelementen 20, 21 verwendet, so können die zusätzlichen Schichten ebenfalls mit abwechselnden Sammelschienen 18, 19 verbunden sein. Dementsprechend kann es zwei Gruppen von Schichten geben, von denen eine mit DC⁺ 2 verbunden ist und die andere mit DC^- 1 verbunden ist. Die Schichten einer Gruppe können sich über ihre gesamte Schichtoberfläche hinweg nicht überlappen. Die nicht überlappenden Bereiche der Schichten können zum Verbinden der Schicht mit entweder DC⁺ 2 oder DC^- 1 verwendet werden.
Die untere Schicht 16 oder allgemeiner die untersten Schichten der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 können sich zumindest in einer zu den Sammelschienen 18, 19 senkrechten Richtung erstrecken. Zusätzlich oder alternativ können sich die oberen Schichten weiter in der Richtung erstrecken als die unteren Schichten der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21. Von der oberen Schicht 13 zu der unteren Schicht 16 gesehen kann jede Schicht in einem Paar benachbarter Schichten in der zu den Sammelschienen 18, 19 senkrechten Richtung eine gleiche oder ähnliche Länge aufweisen. Das obere Paar von Schichten kann die größte Länge und das untere Paar von Schichten kann die kleinste Länge in der zu den Sammelschienen 18, 19 senkrechten Richtung aufweisen. Zwischenpaare von Schichten können in der zu den Sammelschienen 18, 19 senkrechten Richtung und bezüglich des oberen und des unteren Paares von Schichten eine mittlere Länge aufweisen.
Die leicht abweichenden Geometrien der Schichten der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 ermöglichen eine leichte Bereitstellung von Schichten, die abwechselnd mit DC⁺ und DC^- oder vielmehr den entsprechenden Sammelschienen 18, 19 verbunden sind. Gemäß der Ausführungsform von 3 können einzelne Schichten durch Luftzwischenräume voneinander getrennt sein. Alternativ oder zusätzlich können ein PCB-Kernmaterial und/oder Prepregs zwischen den Schichten bereitgestellt sein.
Die Sammelschiene 19 und/oder das mehrschichtige Leiterplattenelement 21 können ein kreisförmiges oder teilweise kreisförmiges Loch oder eine kreisförmige oder teilweise kreisförmige Vertiefung umfassen. Die Löcher und/oder Vertiefungen können sich z. B. zur Bereitstellung von Raum für Werkzeuge und/oder Bauteile zumindest teilweise überlappen.
4 ist eine detaillierte Ansicht des Isolators 22 zwischen den C-förmigen Sammelschienen 18, 19. Obgleich hier C-förmige Sammelschienen 18, 19 gezeigt sind, können Sammelschienen 18, 19 mit einer beliebigen Form mit einem entsprechenden Isolator 22 kombiniert werden. Die zwei Sammelschienen 18, 19 umschließen ihr jeweiliges mehrschichtiges Leiterplattenelement 20, 21 in einer zu der Oberfläche der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 senkrechten Richtung teilweise. Der Isolator 22 kann in einer zu der Oberfläche des mehrschichtigen Leiterplattenelements 20, 21 senkrechten Richtung ausgerichtet sein. Die Oberfläche des mehrschichtigen Leiterplattenelements 20, 21 kann als die flache Seite der Elemente 20, 21 verstanden werden.
Der Isolator 22 kann die gleiche oder eine ähnliche Länge wie die zwei Sammelschienen 18, 19 aufweisen. Die vertikale Richtung des Isolators 22 kann der Richtung der Schraube 12 entsprechen. Der Isolator 22 kann sich in seiner vertikalen Richtung weiter als die Schraube 12 und/oder die zwei Sammelschienen 18, 19 erstrecken.
Jedes der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 kann zwei C-förmige Sammelschienen 18, 19 oder Sammelschienen mit einer beliebigen anderen geeigneten Form umfassen. Zwei Sammelschienen 18, 19 von zwei benachbarten Elementen 20, 21 können in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sein und können bevorzugt symmetrisch zueinander angeordnet sein.
Zwei benachbarte C-förmige Sammelschienen 18, 19 sind um die Dicke des Isolators 22 voneinander beabstandet. Der Isolator 22 kann parallel zu den mittleren Abschnitten der C-förmigen Sammelschienen 18, 19 ausgerichtet sein. Sowohl der Isolator 22 als auch der mittlere Abschnitt der C-förmigen Sammelschienen kann planar sein. Der Isolator 22 kann mit den C-förmigen Sammelschienen 18, 19 verklebt oder anderweitig damit verbunden sein.
In der Ausführungsform von 4 stehen nur die mittleren Abschnitte benachbarter C-förmiger Sammelschienen 18, 19 in engem Kontakt mit dem Isolator 22. Die mittleren Abschnitte der C-förmigen Sammelschienen 18, 19 können sich z. B. halb so weit wie der Isolator 22 in der vertikalen Richtung der Sammelschienen 18, 19 erstrecken.
Die C-förmigen Sammelschienen 18, 19 sind mittels Schrauben 12 mit den Elementen 20, 21 verbunden. Zusätzliche oder alternative Abstandshalter können zum Verbinden der Elemente 20, 21 mit den Sammelschienen 18, 19 bereitgestellt sein. Beispielsweise können SMD-Abstandshalter zwischen den parallelen Endabschnitt der C-förmigen Sammelschienen 18, 19 bereitgestellt sein. Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Muttern, wie etwa Sechskantmuttern, bereitgestellt sein. Die Muttern können derart auf die Schrauben 12 aufgeschraubt werden, dass die parallelen Endabschnitte der Sammelschienen 18, 19 durch den Schraubenkopf auf der einen Seite und die Mutter auf der anderen Seite komprimiert werden. Alternativ kann nur einer der Endabschnitte der C-förmigen Sammelschienen 18, 19 zwischen dem Schraubenkopf und der Mutter positioniert sein.
Durchgangslöcher 17 können in den Schichten der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 zum Erleichtern einer elektrischen Verbindung zwischen abwechselnden Schichten der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 bereitgestellt sein.
5 ist eine detaillierte Ansicht der Snubber-Platine 9. Ihre PCBA kann aus zehn 750-nF-Kondensatoren C1-C10 in Parallelschaltung auf einer 4-schichtigen PWB bestehen. Die Leistungsspur in jeder Schicht ist mit nur einem Potenzial die DC^- 1 oder DC⁺ 2 verbunden. In dem vorliegend beschriebenen Beispiel und wie in 3 gezeigt, kann die obere Schicht 13 mit DC^- 1, die zweite Schicht 14 mit DC⁺ 2, die dritte Schicht 15 mit DC^- 1 und die untere Schicht 16 mit DC⁺ 2 verbunden sein. Die Snubber-Platine 9 kann direkt an den IGBT-DC⁺- und -DC^--Anschlüssen installiert sein. Jede zweite Kondensatorpolarität ist zur Reduzierung der Gegeninduktion umgekehrt. Die C-förmigen Sammelschienen 18, 19 so nah wie möglich aneinander angeordnet. Die Sammelschienen 18, 19 können mittels Schrauben über SMD-Abstandshalter mit der PWB verbunden sein. Der Isolator 22 ist zwischen Sammelschienen 19, 19 angeordnet, wie in 4 gezeigt.
Die Ausführungsform von 5 zeigt fünf mehrschichtige Leiterplattenelemente 20, 21. Die Anzahl von mehrschichtigen Leiterplattenelementen 20, 21 kann gemäß der erforderlichen Gesamtkapazität der Ansteuerung variieren.
Die C-förmigen Sammelschienen 18, 19 sind auf einer Seite der Snubber-Platine 9 bereitgestellt, und die Kondensatoren C1-C10 sind auf der gegenüberliegenden Seite der Snubber-Platine 9 bereitgestellt. Die Snubber-Platine 9 kann direkt an den IGBT-DC⁺- und -DC^--Anschlüssen der Ansteuerung installiert sein.
6 zeigt ein Schaltbild der Snubber-Platine von 5. Jedes Paar von Kondensatoren C1-C10 ist Teil eines mehrschichtigen Leiterplattenelements 20, 21.
7 zeigt eine Ansicht der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 hinter Hochstromsammelschienen 23. Die Höhe der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 wird gering gehalten, um ausreichend Freiraum zwischen den Bauteilschrauben 12, den Kondensatoren C1-C10 und den C-förmigen Sammelschienen 18, 19 der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 und der Hochstromsammelschiene 23 zu gewährleisten. Der Mindestabstand kann dahingehend definiert sein, Hochspannungsüberschläge zwischen den Bauteilschrauben 12, den Kondensatoren C1-C10 und den C-förmigen Sammelschienen 18, 19 des mehrschichtigen Leiterplattenelements 20, 21 und der Hochstromsammelschiene 23 zu vermeiden. Die Kondensatoren C1-C10 können eine geringe Höhe aufweisen, um den Abstand zwischen Kondensatoren C1-C10 und der Hochstromsammelschiene 23 zu unterstützen.
Die geringe Höhe oder das niedrige Profil der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 mit den Bauteilschrauben 12, den Kondensatoren C1-C10 und den C-förmigen Sammelschienen 18, 19 ermöglicht es, sie hinter den Hochstromsammelschienen 23 anzuordnen.
Durch Anordnen der mehrschichtigen Leiterplattenelemente 20, 21 hinter der Hochstromsammelschiene 23 wird im Vergleich zu einem Design mit einem Bereich mit Hochstromsammelschienen 23 und einem anderen Bereich mit den mehrschichtigen Leiterplattenelementen 20, 21 weniger Raum in der Ansteuerung benötigt. Der sehr geringe Abstand zwischen dem mehrschichtigen Leiterplattenelement 20, 21 und der Hochstromsammelschiene 23 macht die Snubber-Kondensatoren C1-C10 aufgrund des niederimpedanten Pfads zur Leitung von Strom sehr effektiv.

Claims

AC-Ansteuerung zum Ansteuern eines Elektromotors, umfassend eine 3-Phasen-Diodenbrücke (7), einen Wechselrichter (8) und eine Snubber-Platine (9) mit mehrschichtigen Leiterplattenelementen (20, 21), wobei die Leistungsspur in jeder Schicht jedes Elements (20, 21) mit nur einem Potenzial DC- oder DC+ (1, 2) verbunden ist, jedes Element (20, 21) zwei Kondensatoren (C1-C10) mit entgegengesetzter Polarität umfasst, wobei jedes Element (20, 21) zwei C-förmige Sammelschienen (18, 19) umfasst und wobei die C-förmigen Sammelschienen (18, 19) zweier benachbarter Elemente (20, 21) in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind.
AC-Ansteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolator (22) zwischen den C-förmigen Sammelschienen (18, 19) zweier benachbarter Elemente (20, 21) bereitgestellt ist und dass die C-förmigen Sammelschienen (18, 19) um die Dicke des Isolators (22) voneinander beabstandet sind.
AC-Ansteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittlere Abschnitte benachbarter C-förmiger Sammelschienen (18, 19) in engem Kontakt mit den Isolatoren (22) stehen.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass fünf mehrschichtige Leiterplattenelemente (20, 21) bereitgestellt sind.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtigen Leiterplattenelemente (20, 21) Schichten umfassen, die abwechselnd mit DC⁺ (1) und DC^- (2) verbunden sind, wobei die Schichten durch Luftzwischenräume und/oder PCB-Kernmaterial und/oder Prepregs voneinander getrennt sind.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtigen Leiterplattenelemente (20, 21) eine mit DC^- (2) verbundene obere Schicht (13), eine mit DC⁺ (1) verbundene zweite Schicht (14), eine mit DC^- (2) verbundene dritte Schicht (15) und eine mit DC⁺ (1) verbundene untere Schicht (16) umfassen.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die C-förmigen Sammelschienen (18, 19) mittels Schrauben (12) und/oder Abstandshaltern, bevorzugt SMD-Abstandshalter und/oder Muttern, und/oder über Löcher (17) mit den Elementen (20, 21) verbunden sind.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Snubber-Platine (9) direkt an den IGBT-DC⁺- und -DC^--Anschlüssen der Ansteuerung installiert ist.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die C-förmigen Sammelschienen (18, 19) auf einer Seite der Snubber-Platine (9) bereitgestellt sind und die Kondensatoren (C1-C10) auf der gegenüberliegenden Seite der Snubber-Platine (9) bereitgestellt sind.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtigen Leiterplattenelemente (20, 21) mit ausreichend Abstand hinter einer Hochstromsammelschiene (23) montiert sind, um Spannungsüberschläge zu vermeiden.
AC-Ansteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtigen Leiterplattenelemente (20, 21) hinter der Hochstromsammelschiene (23) montiert sind und einen niederimpedanten Pfad für das Fließen von elektrischem Strom zwischen den Kondensatoren (C1-C10) und der Hochstromsammelschiene (23) umfassen.