DE112016006535T5

DE112016006535T5 - Elektrischer Leistungswandler

Info

Publication number: DE112016006535T5
Application number: DE112016006535.3T
Authority: DE
Inventors: Komei Hayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2018-11-22
Also published as: WO2017149801A1; US20190052186A1; US10348216B2; CN108966681B; CN108966681A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kompakten elektrischen Leistungswandler, der sich durch hervorragende Vibrationsfestigkeit und hohe Produktivität auszeichnet. Ein elektrischer Leistungswandler gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: ein Gehäuse (5); einen Kühlkörper (1), der am Gehäuse (5) befestigt ist und der innerhalb des Gehäuses (5) angeordnet ist; ein Leistungsmodul, das am Kühlkörper (1) befestigt ist; eine erste Steuerplatine (3), die mit dem Leistungsmodul elektrisch verbunden ist und die innerhalb des Gehäuses (5) auf einer dem Kühlkörper (1) gegenüberliegenden Seite des Leistungsmoduls so angeordnet ist, dass äußere Umfangskantenbereiche davon gehalten werden; und eine zweite Steuerplatine (4), die mit der ersten Steuerplatine (3) elektrisch verbunden ist und die innerhalb des Gehäuses (5) auf einer dem Leistungsmodul gegenüberliegenden Seite der ersten Steuerplatine (3) so angeordnet ist, dass äußere Umfangskantenbereiche davon gehalten werden, wobei eine Innenfläche der ersten Steuerplatine (3) durch ein erstes Befestigungselement (2, 6a) am Kühlkörper (1) oder am Gehäuse (5) auf einer der zweiten Steuerplatine (4) gegenüberliegenden Seite der ersten Steuerplatine (3) befestigt ist; wobei eine Innenfläche der zweiten Steuerplatine (4) durch ein zweites Befestigungselement (9, 6b) auf einer der ersten Steuerplatine (3) gegenüberliegenden Seite der zweiten Steuerplatine (4) befestigt ist; und wobei die erste Steuerplatine (3) und die zweite Steuerplatine (4) auf einander gegenüberliegenden Innenflächen der ersten Steuerplatine (3) und der zweiten Steuerplatine (4) elektrisch verbunden sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leistungswandler, der elektrischen Strom aus einer Batterie in elektrische Antriebsenergie umwandelt, die beispielsweise einem Elektromotor eines Automobils zugeführt wird.
STAND DER TECHNIK
In Elektrofahrzeugen, die von einem Elektromotor angetrieben werden, und in Hybridfahrzeugen, die mit einer Kombination aus Elektromotor und Verbrennungsmotor usw. angetrieben werden, wird ein elektrischer Leistungswandler montiert, der elektrische Energie aus einer Batterie in elektrische Antriebsenergie umwandelt, die beispielsweise dem Elektromotor zugeführt wird.
Der elektrische Leistungswandler weist Folgendes auf: elektrische Komponenten, wie etwa ein Leistungsmodul mit Schaltelementen, wie z.B. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), einen Kühlkörper, der die von den Leistungsmodulen erzeugte Wärme abstrahlt, eine Steuerplatine, die den Antrieb des Leistungsmoduls steuert, etc. und ein Gehäuse, das die elektrischen Komponenten aufnimmt und die elektrischen Komponenten vor Staub von außen schützt, etc.
Bei Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen sind gute Kollisionssicherheit und Komfort gefragt, bei montierten elektrischen Leistungswandlem sind Formen gefragt, die eine effektive Raumnutzung ermöglichen. Für eine effektive Raumausnutzung ist es wünschenswert, dass der elektrische Leistungswandler kompakt ist und eine hohe Vibrationsfestigkeit aufweist, damit er nicht beschädigt wird, auch wenn er an Stellen montiert wird, an denen Schwingungsbelastungen von Motor und Fahrbahn leicht wirken, wie z.B. über einem Getriebe im Motorraum etc.
Unter den Komponenten, die am elektrischen Leistungswandler montiert werden, ist insbesondere die Steuerplatine dünn und großflächig im Vergleich zu anderen Komponenten; sie schwingt durch die Schwingungen des Getriebes mit, und ihre Verschiebungsamplitude ist groß, was zu einer Beschädigung der montierten Komponenten führt.
In Anbetracht dieser Bedingungen hat man bereits verschiedene Techniken vorgeschlagen, die versuchen, die Steuerplatine sehr vibrationsfest zu machen.
In einem herkömmlichen elektrischen Leistungswandler, der in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, wird beispielsweise versucht, eine Steuerplatine hochvibrationsfest zu machen, indem eine einzelne Steuerplatine aus einer Vielzahl von Steuerplatinen, die auf einem Leistungsmodul gestapelt sind, an einer hochsteifen Platinenhalterung befestigt und gehalten wird.
In einem herkömmlichen Fahrzeugklimaanlagen-Steuergerät, das in dem Patentdokument 2 beschrieben ist, hat man versucht, eine Steuerplatine hoch vibrationsfest zu machen, indem eine Vielzahl von Steuerplatinen mit durchgehenden Stützpfosten unterstützt wird.
STAND DER TECHNIK

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2010-183 749 A
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2004-140 114 A

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Da bei dem herkömmlichen elektrischen Leistungswandler, der in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, mehrere Steckverbinder auf der einen Seite der Steuerplatinen angeordnet sind und der Signalaustausch mit den Steuerplatinen durch das Verbinden der Steckverbinder mit Signalkabelbäumen erfolgt, werden Schaltungen zur Erfassung der Signale auf einer Seite der Steuerplatinen benötigt.
So gibt es die Probleme, dass die Packungsdichte der Steuerplatinen abnimmt, die Größe der Steuerplatinen steigt und die Resonanzfrequenzen der Steuerplatinen abnehmen, was die Vibrationsfestigkeit verringert. Da zudem das Gehäuse, in dem die Steuerplatinen untergebracht sind, bei einer Vergrößerung der Steuerplatinen größer wird, besteht ein weiteres Problem darin, dass die Resonanzfrequenz des Gehäuses abnimmt und damit die Vibrationsfestigkeit verringert wird.
In der in dem Patentdokument 2 beschriebenen herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage entstehen durch die Anordnung der Stützpfosten zur Abstützung und Befestigung durch die gestapelten Steuerplatinen Räume, in denen keine Komponenten montiert werden können, in der Nähe von Stützpfostenbereichen der jeweiligen Steuerplatine. Da diese Stützpfosten an identischen Positionen der Innenflächen der jeweiligen Steuerplatinen durchgehen, können die Komponenten nicht frei auf jeder der Steuerplatinen montiert werden, was die Packungsdichte verringert. So sind einige Probleme aufgetreten, dass die Steuerplatinen größer werden und die Resonanzfrequenzen der Steuerplatinen abnehmen, was die Vibrationsfestigkeit verringert.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben genannten Probleme zu lösen, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten elektrischen Leistungswandler mit hoher Vibrationsfestigkeit anzubieten.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein elektrischer Leistungswandler gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: ein Gehäuse; einen Kühlkörper, der am Gehäuse befestigt und der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; ein Leistungsmodul, das am Kühlkörper befestigt ist; eine erste Steuerplatine, die mit dem Leistungsmodul elektrisch verbunden ist und die innerhalb des Gehäuses auf einer dem Kühlkörper gegenüberliegenden Seite des Leistungsmoduls so angeordnet ist, dass äußere Umfangskantenbereiche davon gehalten werden; und eine zweite Steuerplatine, die mit der ersten Steuerplatine elektrisch verbunden ist und die innerhalb des Gehäuses auf einer dem Leistungsmodul gegenüberliegenden Seite der ersten Steuerplatine derart angeordnet ist, dass äußere Umfangskantenbereiche davon gehalten werden, wobei eine Innenfläche der ersten Steuerplatine durch ein erstes Befestigungselement am Kühlkörper oder am Gehäuse auf einer der zweiten Steuerplatine gegenüberliegenden Seite der ersten Steuerplatine befestigt ist; wobei eine Innenfläche der zweiten Steuerplatine durch ein zweites Befestigungselement auf einer der ersten Steuerplatine gegenüberliegenden Seite der zweiten Steuerplatine am Gehäuse befestigt ist; und wobei die erste Steuerplatine und die zweite Steuerplatine auf einander gegenüberliegenden Innenflächen der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine elektrisch verbunden sind.
Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die erste Steuerplatine und die zweite Steuerplatine auf einander gegenüberliegenden Innenflächen der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine elektrisch verbunden. Da keine Schaltungen zur Erfassung von Signalen an der einen Seite der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine mehr benötigt werden, können Komponenten auf der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine effizient montiert werden, so dass die erste Steuerplatine und die zweite Steuerplatine verkleinert werden können.
Die erste Steuerplatine und die zweite Steuerplatine werden mit verschiedenen Befestigungselementen am Kühlkörper oder am Gehäuse befestigt. So kann die Position der Fixierung der ersten Steuerplatine innerhalb der Innenfläche unabhängig von der Position der Fixierung der zweiten Steuerplatine innerhalb der Innenfläche eingestellt werden. Ebenso kann die Position der Befestigung der zweiten Steuerplatine innerhalb der Innenfläche unabhängig von der Position der Befestigung der ersten Steuerplatine innerhalb der Innenfläche eingestellt werden.
Da die Position der Befestigung der ersten Steuerplatine und die Position der Befestigung der zweiten Steuerplatine auf diese Weise unabhängig voneinander eingestellt werden können, können - auch wenn die Positionen der Schwingungsknoten der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine, die von Haltebereichen an deren äußeren Umfangskantenbereichen gehalten werden, nicht übereinstimmen - die Befestigungselemente an den jeweiligen Positionen der Schwingungsknoten der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine angeordnet werden, was die Schwingungsfestigkeit der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine erhöht.
Da die Position der ersten Steuerplatine und die Position der zweiten Steuerplatine unabhängig voneinander eingestellt werden kann, können weiterhin Teile frei an der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine montiert werden, was eine hochdichte Montage ermöglicht. Da die erste Steuerplatine und die zweite Steuerplatine auf diese Weise verkleinert werden können und das Gehäuse auch verkleinert werden kann, kann der elektrische Leistungswandler verkleinert werden.
Die Resonanzfrequenzen der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine werden durch die Verkleinerung der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine erhöht, so dass die Vibrationsfestigkeit der ersten und zweiten Steuerplatine erhöht wird. Durch die Verkleinerung des Gehäuses steigt auch die Resonanzfrequenz des Gehäuses und damit die Vibrationsfestigkeit.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die ein Automobil zeigt, in dem ein elektrischer Leistungswandler gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung montiert ist;
2 ist ein Querschnitt, der schematisch eine Konstruktion des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine transparente Schrägprojektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine transparente Schrägprojektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine transparente Schrägprojektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist eine transparente Schrägprojektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt und
11 ist eine transparente Schrägprojektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Automobil zeigt, in dem ein elektrischer Leistungswandler gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung montiert ist, 2 ist ein Querschnitt, der schematisch eine Konstruktion des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3 ist eine transparente Schrägprojektion, die schematisch die Konstruktion des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 dargestellt, ist ein elektrischer Leistungswandler 100 über einem Getriebe 202 in einem Motorraum montiert, auf den z.B. Schwingungsbelastungen von einem Motor 201 eines Automobils 200 und von einer Fahrbahnoberfläche leicht einwirken.
Nachfolgend wird die Konfiguration des elektrischen Leistungswandlers 100 anhand der 2 und 3 erläutert.
Der elektrische Leistungswandler 100 weist Folgendes auf: ein Leistungsmodul 2, das mehrere Leistungshalbleiter enthält; einen Kühlkörper 1, auf dem das Leistungsmodul 2 montiert ist; eine erste Steuerplatine 3, die über Signalanschlüsse 2a mit dem Leistungsmodul 2 elektrisch verbunden ist und die auf einer dem Kühlkörper 1 gegenüberliegenden Seite des Leistungsmoduls 2 angeordnet ist; eine zweite Steuerplatine 4, die mit der ersten Steuerplatine 3 elektrisch verbunden ist und die auf einer dem Leistungsmodul 2 gegenüberliegenden Seite der ersten Steuerplatine 3 angeordnet ist; und ein Gehäuse 5, das den Kühlkörper 1, an dem das Leistungsmodul 2 montiert ist, die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 enthält.
Das Gehäuse 5 weist Folgendes auf: Umfangswandbereiche 5a, in denen der Kühlkörper 1, die erste Steuerplatine 3, die zweite Steuerplatine 4 usw. untergebracht sind; und einen Deckelbereich 5b, der abnehmbar an den Umfangswandbereichen 5a befestigt ist und eine obere Teilöffnung der Umfangswandbereiche 5a verschließt, wobei das Gehäuse durch Befestigung des Deckelbereichs 5b an den Umfangswandbereichen 5a mittels Schrauben usw. gebildet wird. Haltebereiche 12 für die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 sind so ausgebildet, dass sie von den Innenwandflächen der Umfangswandbereiche 5a nach außen vorstehen und umlaufend eine Rahmenform ergeben.
Der Kühlkörper 1 wird aus Kupfer oder Aluminium usw. hergestellt, die eine gute Wärmeleitfähigkeit haben, und bei Bedarf kann ein Kältemittel intern umgewälzt werden.
Das Leistungsmodul 2 wird mechanisch mit einem gut wärmeleitenden Material, wie etwa einem Lot, einem gesinterten Material aus Silber-Nanopartikeln, einem Flüssigphasen-Diffusionsbindemittel, wie etwa Kupfer-Zinn (Cu-Sn), Silber-Zinn (Ag-Sn) etc. oder einer wärmeleitenden Folie etc. mit dem Kühlkörper verbunden. Außerdem können, wenn auch nicht abgebildet, Komponenten, wie etwa elektrische Drosseln, Kondensatoren usw., die für den elektrischen Leistungswandler 100 notwendig sind, an den Kühlkörper 1 montiert werden.
Die erste Steuerplatine 3 enthält einen Treiberkreis, der z.B. den Schaltvorgang des Leistungsmoduls 2 steuert und oberhalb des Kühlkörpers 1 so angeordnet ist, dass die Umfangswandbereiche 5a den äußeren Randbereich halten. Die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 sind mit der ersten Steuerplatine 3 elektrisch verbunden und mechanisch fixiert, so dass sie mit Durchgangsbohrungen der ersten Steuerplatine 3 durch Löten etc. verbunden werden können. Eine Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 wird dabei mittels des Leistungsmoduls 2 am Kühlkörper 1 befestigt.
Die zweite Steuerplatine 4 besitzt einen Mikrocomputer, bestimmt eine Betriebsart auf der Basis von Eingangssignalen von außerhalb des elektrischen Leistungswandlers 100, einschließlich verschiedener Signale, wie z.B. Signale von einem Drehpositionssensor und einem Temperatursensor des Elektromotors, Drehzahl des Motors und steuert den Antrieb des Elektromotors auf der Basis des Ergebnisses dieser Bestimmung.
Die zweite Steuerplatine 4 ist oberhalb der ersten Steuerplatine 3 so angeordnet, dass die Umfangswandbereiche 5a die äußeren Randbereiche halten. Ferner wird eine Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 mechanisch am Deckelbereich 5b, also dem Gehäuse 5, befestigt, indem sie mit Schrauben 7a an zweiten Stützpfosten 6b befestigt wird, die mit Schrauben (nicht abgebildet) an einer Unterseite des Deckelbereichs 5b befestigt sind. Die zweiten Stützpfosten 6b sollen die zweite Steuerplatine 4 auf dem Deckelbereich 5b tragen können und eine Querschnittsform haben, die beispielsweise dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, rund oder elliptisch ist.
Ein elektrisches Anschlussteil 8 besteht aus: einem Steckersockel 8a, der an einer Innenfläche einer Oberseite der ersten Steuerplatine 3 montiert ist; und einem Steckerkopf 8b, der an einer Innenfläche einer Unterseite der zweiten Steuerplatine 4 an einer dem Steckersockel 8a zugewandten Stelle montiert ist. Darüber hinaus bezeichnet „Innenfläche“ einen Bereich der ersten Steuerplatine 3 oder der zweiten Steuerplatine 4, der einen Umfangsbereich ausschließt und sich auf Bereiche von Abmessungen von jeder der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 bezieht, die beispielsweise einen äußeren Umfangsrandbereich in einem Bereich von 10 Prozent von jeder Kante ausschließen.
Außerdem können die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 so hergestellt werden, dass sie identische Abmessungen haben, oder so hergestellt werden, dass die erste Steuerplatine 3 größer als die zweite Steuerplatine 4 ist, oder so hergestellt werden, dass die erste Steuerplatine 3 kleiner als die zweite Steuerplatine 4 ist.
Zur Montage des so konfigurierten elektrischen Leistungswandlers 100 werden zunächst der Kühlkörper 1, an dessen Oberseite das Leistungsmodul 2 montiert ist, die erste Steuerplatine 3, an deren Oberseite der Steckersockel 8a montiert ist, und die zweite Steuerplatine 4, an deren Unterseite der Steckerkopf 8b montiert ist, vorbereitet.
Dann wird die erste Steuerplatine 3 so am Kühlkörper 1 befestigt, dass das Leistungsmodul 2 durch Verbinden der Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 mit den Durchgangsbohrungen der ersten Steuerplatine 3 verbunden wird. Die zweiten Stützpfosten 6b werden ebenfalls mit Schrauben 7a an der Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 befestigt.
Anschließend wird der Kühlkörper 1 in den Umfangswandbereichen 5a so untergebracht, dass die erste Steuerplatine 3 oben ist, und der Kühlkörper 1 wird mit Schrauben (nicht abgebildet) an den Umfangswandbereichen 5a befestigt. Die äußeren Umfangskantenbereiche der ersten Steuerplatine 3 werden ebenfalls auf die Haltebereiche 12 montiert und durch Schrauben (nicht abgebildet) an den Haltebereichen 12 befestigt. Anschließend werden die äußeren Umfangskantenbereiche der zweiten Steuerplatine 4 von oben auf die Haltebereiche 12 montiert, mit Schrauben (nicht abgebildet) an den Haltebereichen 12 befestigt.
Der Steckerkopf 8b wird dabei in den Steckersockel 8a gesteckt, so dass die zweite Steuerplatine 4 mit der ersten Steuerplatine 3 elektrisch verbunden ist. Ferner wird der Deckelbereich 5b von oben so platziert, dass die obere Teilöffnung der Umfangswandbereiche 5a geschlossen wird, die zweiten Stützpfosten 6b werden durch Schrauben (nicht abgebildet) am Deckelbereich 5b befestigt, und der Deckelbereich 5b wird ebenfalls durch Schrauben (nicht abgebildet) an den Umfangswandbereichen 5a befestigt, um den elektrischen Leistungswandler 100 zusammenzubauen.
Im so zusammengebauten elektrischen Leistungswandler 100 wird die erste Steuerplatine 3 mit den Signalanschlüssen 2a des Leistungsmoduls 2 am Kühlkörper 1 und die zweite Steuerplatine 4 mit den zweiten Stützpfosten 6b am Deckelbereich 5b befestigt. Da die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 ohne den in dem Patentdokument 1 erforderlichen Leiterplattenhalter fixiert werden können, werden die Anzahl der Teile reduziert und die Produktivität erhöht.
Die Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 wird durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2, die ein erstes Befestigungselement bilden, am Kühlkörper und die Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 durch die zweiten Stützpfosten 6b, die ein zweites Befestigungselement bilden, am Deckelbereich 5b befestigt. Mit anderen Worten, die Innenflächen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 werden am Kühlkörper 1 bzw. Gehäuse 5 durch unterschiedliche Befestigungselemente befestigt und nicht durch ein identisches Befestigungselement, das die beiden Leiterplatten durchläuft, wie in dem Patentdokument 2.
Da die mechanische Festposition auf der Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 beliebig eingestellt werden kann, unabhängig von der mechanischen Festposition auf der Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4, können oberflächenmontierte Bauteile frei auf der Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 angeordnet werden. Da ferner die mechanische Festposition auf der Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 beliebig eingestellt werden kann, unabhängig von der mechanischen Festposition auf der Innenfläche der ersten Steuerplatine 3, können oberflächenmontierte Bauteile frei auf der Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 angeordnet werden.
Da die Teile auf der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 frei angeordnet werden können, ist eine hochdichte Montage der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 möglich, so dass die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 verkleinert werden können. Durch die Verkleinerung der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 wird die Resonanzfrequenz der ersten Steuerplatine 3 und zweiten Steuerplatine 4 erhöht.
Da die Resonanzfrequenz der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 auf diese Weise erhöht ist, wird die Auslenkungsamplitude der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 reduziert, so dass die bei der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 auftretende Belastung reduziert wird, auch wenn Fahrzeugvibrationen auf den elektrischen Leistungswandler 100 einwirken und die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 mitschwingen. Da das Auftreten von Beschädigungen an Teilen, die auf der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 montiert sind, dadurch vermieden wird, wird die Vibrationsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 verbessert.
Wenn die Abstände der festen Teile bei der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4, die durch ihre Innenflächen mechanisch fixiert sind, die Hälfte der Abstände der festen Teile ist, wenn die erste Steuerplatine 3 und die zweiten Steuerplatine 4 z.B. nur durch ihre äußeren Umfangskantenbereiche mechanisch fixiert sind, dann werden die Resonanzfrequenzen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 mit vier multipliziert.
Da der Deckelbereich 5b an der zweiten Steuerplatine 4 befestigt ist, und zwar mit den zweiten Stützpfosten 6b dazwischen, wird die Resonanzfrequenz des Deckelbereichs 5b erhöht, so dass die Schwingungsfestigkeit des Deckelbereichs 5b erhöht werden kann. Wenn der Abstand des festen Bereiches bei der mechanischen Befestigung der zweiten Steuerplatine 4 am Deckelbereich 5b durch seine Innenfläche die Hälfte des Abstandes des festen Bereiches ist, wenn die mechanische Befestigung der zweiten Steuerplatine 4 am Deckelbereich 5b nur an seinen äußeren Umfangskantenbereichen erfolgt, dann wird die Resonanzfrequenz des Deckelbereichs 5b mit vier multipliziert.
Da die elektrische Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 auf einander gegenüberliegenden Innenflächen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 erfolgt, entfallen die im Patentdokument 1 geforderten Schaltungen zur Erfassung von Signalen an einer Seite der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4, so dass die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 verkleinert werden können.
Da die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 auf diese Weise verkleinert werden können, werden die Resonanzfrequenzen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 erhöht, so dass die Vibrationsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 verbessert werden kann. Ferner wird die Resonanzfrequenz des Gehäuses 5 erhöht, da mit der Verkleinerung der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 eine Verkleinerung des Gehäuses 5 erreicht werden kann, so dass die Schwingungsfestigkeit des Gehäuses 5 erhöht wird.
Da der Steckersockel 8a und der Steckerkopf 8b im elektrischen Anschlussteil 8 verwendet werden, der die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 elektrisch verbindet, können die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 durch einfaches Stapeln der zweiten Steuerplatine 4 von oben auf die erste Steuerplatine 3, die in den Umfangswandbereichen 5a untergebracht ist, elektrisch verbunden werden.
Da die Innenflächen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 durch unterschiedliche Befestigungselemente am Kühlkörper 1 bzw. Gehäuse 5 befestigt sind, können die Position der Befestigung auf der Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 und die Position der Befestigung auf der Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 unabhängig voneinander eingestellt werden.
Bei der Ausführungsform 1 wird eine zentrale Position der ersten Steuerplatine 3 durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 festgelegt, wie in 3 dargestellt. Die Position eines Schwingungsknotens einer Grundschwingung der ersten Steuerplatine 3, deren äußere Umfangskantenbereiche von den Haltebereichen 12 gehalten werden, wird dabei durch die Signalanschlüsse 2a festgelegt, so dass die Schwingungsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 erhöht werden kann.
Ebenso wird, wie in 3 dargestellt, die Position eines Schwingungsknotens einer Doppelschwingung der zweiten Steuerplatine 4, deren äußere Umfangskantenbereiche von den Haltebereichen 12 gehalten werden, durch die zweiten Stützpfosten 6b festgelegt, so dass die Schwingungsfestigkeit der zweiten Steuerplatine 4 erhöht werden kann.
Außerdem werden bei der Ausführungsform 1 die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 über den Steckersockel 8a und den Steckerkopf 8b elektrisch verbunden, wobei die erste Steuerplatine 3 und die zweite Steuerplatine 4 auch über einen Stecker und einen Kabelbaum elektrisch verbunden werden können. In diesem Fall werden zunächst der Kühlkörper 1, an dessen Oberseite das Leistungsmodul 2 montiert ist, die erste Steuerplatine 3, an deren Oberseite der Stecker montiert ist, und die zweite Steuerplatine 4, an deren Unterseite der Kabelbaum montiert ist, vorbereitet.
Dann wird die Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 am Kühlkörper 1 so befestigt, dass das Leistungsmodul 2 durch Verbinden der Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 mit den Durchgangsbohrungen der ersten Steuerplatine 3 eingefügt wird. Die zweiten Stützpfosten 6b werden ebenfalls mit Schrauben 7a an der Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 befestigt. Anschließend wird der Kühlkörper 1 innerhalb der Umfangswandbereiche 5a so untergebracht, dass die erste Steuerplatine 3 oben, der Kühlkörper 1 an den Umfangswandbereichen 5a und die äußeren Umfangskantenbereiche der ersten Steuerplatine 3 ebenfalls an den Haltebereichen 12, die auf den Umfangswandbereichen 5a gebildet werden, mit Schrauben befestigt sind.
Dann wird der Kabelbaum am Stecker angebracht, der an der ersten Steuerplatine angebracht ist. Die zweite Steuerplatine 4 wird innerhalb der Umfangswandbereiche 5a so untergebracht, dass sie auf die erste Steuerplatine 3 gestapelt werden kann, und die äußeren Umfangskantenbereiche der zweiten Steuerplatine 4 werden ebenfalls durch Schrauben an den Haltebereichen 12 befestigt, die auf den Umfangswandbereichen 5a gebildet sind.
Ferner wird der Deckelbereich 5b so platziert, dass die obere Teilöffnung der Umfangswandbereiche 5a geschlossen wird, die zweiten Stützpfosten 6b werden durch Schrauben am Deckelbereich 5b befestigt, und der Deckelbereich 5b wird ebenfalls durch Schrauben an den Umfangswandbereichen 5a befestigt, um den elektrischen Leistungswandler zu komplettieren.
In der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist die zweite Steuerplatine 4 mit Hilfe der zweiten Stützpfosten 6b am Deckelbereich 5b befestigt, die zweite Steuerplatine 4 kann jedoch auch mit Hilfe der zweiten Stützpfosten 6b an den Umfangswandbereichen 5a befestigt werden.
Bei der obigen Ausführungsform 1 wird ein einzelnes Leistungsmodul 2 am Kühlkörper 1 montiert, wobei die Anzahl der Leistungsmodule 2, die am Kühlkörper 1 montiert sind, alternativ zwei oder mehr sein kann. In diesem Fall können die mehreren Leistungsmodule 2, die am Kühlkörper 1 montiert sind, gleiche oder unterschiedliche Formen haben.
Bei der Ausführungsform 1 ist der Steckersockel 8a an der ersten Steuerplatine 3 und der Steckerkopf 8b an der zweiten Steuerplatine 4 montiert, es können aber auch der Steckersockel 8a an der zweiten Steuerplatine 4 und der Steckerkopf 8b an der ersten Steuerplatine 3 montiert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 werden die zweiten Stützpfosten 6b mit Schrauben am Deckelbereich 5b befestigt, die zweiten Stützpfosten 6b können jedoch mit einem Lot, einem gesinterten Material aus Silber-Nanopartikeln, einem Flüssigphasen-Diffusionsbindemittel, wie etwa Kupfer-Zinn, Silber-Zinn usw. oder einem Kleber usw. am Deckelbereich 5b befestigt werden.
Bei der obigen Ausführungsform 1 wird die zweite Steuerplatine 4 mit Schrauben 7a an den zweiten Stützpfosten 6b befestigt, aber die zweite Steuerplatine 4 kann auch mit einem Lot, einem gesinterten Material aus Silber-Nanopartikeln, einem Flüssigphasen-Diffusionsbindemittel, wie etwa Kupfer-Zinn, Silber-Zinn usw. oder einem Kleber usw. an den zweiten Stützpfosten 6b befestigt werden.
Bei der obigen Ausführungsform 1 werden die äußeren Umfangskantenbereiche der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 von den Umfangswandbereichen 5a gehalten. Die äußeren Umfangskantenbereiche der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 können aber auch vom Kühlkörper 1 gehalten werden. In diesem Fall werden die Haltebereiche 12 als separate Elemente vom Gehäuse 5 hergestellt, und diese Haltebereiche 12 sollten durch Stützpfosten unterstützt werden, die so angeordnet sind, dass sie auf dem Kühlkörper 1 stehen. Da die Stützpfosten, die die Haltebereiche für die zweite Steuerplatine 4 tragen, durch die äußeren umlaufenden Randbereiche der ersten Steuerplatine 3 verlaufen, nimmt die Packungsdichte der ersten Steuerplatine 3 nicht ab.
Ausführungsform 2
4 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 5 ist eine transparente schräge Projektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 4 und 5 werden erste Stützpfosten 6a mit einem Lot, einem gesinterten Material aus Silber-Nanopartikeln, einem Flüssigphasen-Diffusionsbindemittel, wie etwa Kupfer-Zinn, Silber-Zinn usw., einem Kleber oder Schrauben usw. an der Oberseite eines Kühlkörpers 1 befestigt. Eine erste Steuerplatine 3 wird am Kühlkörper 1 mittels der ersten Stützpfosten 6a durch Schrauben 7b an den ersten Stützpfosten 6a befestigt. Die ersten Stützpfosten 6a bilden ein erstes Befestigungselement.
Im Übrigen ist die Konfiguration ähnlich oder identisch wie bei der Ausführungsform 1.
In einem elektrischen Leistungswandler 101 gemäß Ausführungsform 2 wird die Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 mittels der ersten Stützpfosten 6a am Kühlkörper 1 und die Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 mittels der zweiten Stützpfosten 6b am Deckelbereich 5b befestigt. Ferner erfolgt die elektrische Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 auf den Innenflächen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4. Somit können auch bei der Ausführungsform 2 ähnliche oder identische Effekte wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
Da die zentrale Position der ersten Steuerplatine 3 durch die ersten Stützpfosten 6a festgelegt ist, wird bei der Ausführungsform 2 eine Position eines Schwingungsknotens einer Grundschwingung der ersten Steuerplatine 3, in der die Haltebereiche 12 äußere Umfangskantenbereiche halten, durch die ersten Stützpfosten 6a festgelegt, so dass auch die Schwingungsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 erhöht werden kann.
Die Position eines Schwingungsknotens einer Doppelschwingung der zweiten Steuerplatine 4, deren äußere Umfangskantenbereiche von den Haltebereichen 12 gehalten werden, wird ebenfalls von den zweiten Stützpfosten 6b festgelegt, so dass die Schwingungsfestigkeit der zweiten Steuerplatine 4 erhöht werden kann.
Da die erste Steuerplatine 3 nicht nur über die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2, sondern auch über die ersten Stützpfosten 6a am Kühlkörper 1 befestigt wird, ist die erste Steuerplatine 3 gemäß Ausführungsform 2 fester am Kühlkörper 1 befestigt. Die Vibrationsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 kann dadurch erhöht werden.
Da die erste Steuerplatine 3 mit Hilfe der ersten Stützpfosten 6a am Kühlkörper 1 befestigt wird, kann auf eine mechanische Befestigung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und den Signalanschlüssen 2a des Leistungsmoduls 2 verzichtet werden. So kann die erste Steuerplatine 3 nach der Montage des elektrischen Leistungswandlers 101 entfernt werden, wenn eine Schnappverbindung zur Montage und Demontage in der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und den Signalanschlüssen 2a des Leistungsmoduls 2 verwendet wird.
Wird weiterhin das Leistungsmodul 2 durch Schrauben etc. abnehmbar am Kühlkörper 1 befestigt, so kann das Leistungsmodul 2 allein vom Kühlkörper 1 und der ersten Steuerplatine 3 entfernt werden, wenn ein Ausfall des Leistungsmoduls 2 bei der Versandinspektion während des Herstellungsprozesses festgestellt wird, was die Ausbeute verbessert und auch Kosteneinsparungen ermöglicht.
Bei der Ausführungsform 2 sind die ersten Stützpfosten 6a am Kühlkörper 1 befestigt, aber da die ersten Stützpfosten 6a nicht gekühlt werden müssen, können sie alternativ auch an den Umfangswandbereichen 5a befestigt werden. Mit anderen Worten, die Innenfläche der ersten Steuerplatine 3 kann alternativ mittels erster Stützpfosten 6a am Gehäuse 5 befestigt werden.
Bei der obigen Ausführungsform 2 wird die erste Steuerplatine 3 abnehmbar an den ersten Stützpfosten 6a mit Schrauben 7a montiert, aber wenn die erste Steuerplatine 3 nicht abnehmbar an den ersten Stützpfosten 6a montiert werden muss, kann die erste Steuerplatine 3 an den ersten Stützpfosten 6a mit einem Lot, einem gesinterten Material aus Silber-Nanopartikeln, einem Flüssigphasen-Diffusionsbindemittel, wie etwa Kupfer-Zinn, Silber-Zinn etc. oder einem Kleber etc. befestigt werden.
Ausführungsform 3
6 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 7 ist eine transparente schräge Projektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 6 und 7 werden oberflächenmontierte Bauteile 9, die auf einer Innenfläche einer zweiten Steuerplatine 4 montiert sind, mit einem Kleber auf einer Unterseite des Deckelbereichs 5b befestigt. Die oberflächenmontierten Bauteile 9 bilden ein zweites Befestigungselement.
Im Übrigen wird der Rest der Konfiguration ähnlich oder identisch wie bei der Ausführungsform 1 ausgeführt.
In einem elektrischen Leistungswandler 102 gemäß Ausführungsform 3 werden die erste Steuerplatine 3 mittels der Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 am Kühlkörper 1 und die zweite Steuerplatine 4 mittels der oberflächenmontierten Bauteile 9 am Deckelbereich 5b befestigt. Ferner erfolgt die elektrische Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 auf den Innenflächen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4. Somit können auch bei der Ausführungsform 3 ähnliche oder identische Effekte wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
Da gemäß Ausführungsform 3 die zweite Steuerplatine 4 und der Deckelbereich 5b mit den oberflächenmontierten Bauteilen 9 auf der zweiten Steuerplatine 4 mechanisch miteinander verbunden werden, sind zweite Stützpfosten 6b unnötig. Da also Bereiche der zweiten Steuerplatine 4, an denen die zweiten Stützpfosten 6b befestigt wurden, als Einbauraum für Teile genutzt werden können, kann die zweite Steuerplatine 4 verkleinert werden. Die Resonanzfrequenz der zweiten Steuerplatine 4 wird dann durch die Verkleinerung der zweiten Steuerplatine 4 erhöht, so dass die Vibrationsfestigkeit der zweiten Steuerplatine 4 verbessert wird.
Da bei der Ausführungsform 3 eine zentrale Position der ersten Steuerplatine 3 durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 festgelegt ist, wird die Position des Schwingungsknotens einer Grundschwingung der ersten Steuerplatine 3, in der die äußeren Umfangskantenbereiche durch die Haltebereiche 12 gehalten werden, durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 festgelegt, so dass auch die Schwingungsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 erhöht werden kann.
Da die zentrale Position der zweiten Steuerplatine 4 durch die oberflächenmontierten Bauteile 9 festgelegt ist, wird die Position eines Schwingungsknotens einer Grundschwingung der zweiten Steuerplatine 4, in der äußere Umfangskantenbereiche von den Haltebereichen 12 gehalten werden, auch durch die oberflächenmontierten Bauteile 9 festgelegt, so dass die Schwingungsfestigkeit der zweiten Steuerplatine 4 erhöht werden kann.
Außerdem werden bei der Ausführungsform 3 die oberflächenmontierten Bauteile 9 mit Kleber am Deckelbereich 5b befestigt, und es ist wünschenswert, einen Kleber mit niedriger Aushärtungstemperatur zu verwenden, um die Hitzebeständigkeit der oberflächenmontierten Bauteile 9 zu ermöglichen.
Ausführungsform 4
8 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 9 ist eine transparente schräge Projektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 8 und 9 ist ein Verstärkungselement 10 zwischen einem Deckelbereich 5b und einer Position auf einer zweiten Steuerplatine 4 über einem Teil, an dem ein Steckerkopf 8b montiert ist, angeordnet.
Im Übrigen ist der Rest der Konfiguration ähnlich oder identisch wie bei der Ausführungsform 1.
In einem elektrischen Leistungswandler 103 gemäß Ausführungsform 4 wird die erste Steuerplatine 3 mittels der Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 am Kühlkörper 1 und die zweite Steuerplatine 4 mittels der zweiten Stützpfosten 6b am Deckelbereich 5b befestigt. Ferner erfolgt die elektrische Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 auf den Innenflächen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4. Somit können auch bei der Ausführungsform 4 ähnliche oder identische Effekte wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
Bei der Ausführungsform 4 wird das Verstärkungselement 10 aus einem elastischen Harzmaterial, wie etwa Silikonkautschuk etc. oder einem elastischen Metallbauteil, wie etwa einer Feder o.dgl. hergestellt, so dass es eine natürliche Länge hat, die etwas länger ist als die Länge der zweiten Stützpfosten 6b.
Werden also die zweiten Stützpfosten 6b bei der Montage des elektrischen Leistungswandlers 103 am Deckelbereich 5b befestigt, so wird das Verstärkungselement 10 zwischen der zweiten Steuerplatine 4 und dem Deckelbereich 5b gepresst und gehalten und verformt sich elastisch, und eine Schubkraft wirkt durch die zweite Steuerplatine 4 und drückt den Steckersockel 8a in den Steckerkopf 8b.
Dadurch wird auch bei Einwirkung von Vibrationen auf den elektrischen Leistungswandler 103 eine Situation, dass der Steckersockel 8a sich vom Steckerkopf 8b trennt, vermieden, was die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 erhöht.
Da die Schwingungsenergie vom Verstärkungselement 10 absorbiert wird, wird die Amplitude in der zweiten Steuerplatine 4 reduziert, auch wenn Vibrationen auf den elektrischen Leistungswandler 103 vom Fahrzeug aus einwirken, was die Schwingungsfestigkeit der zweiten Steuerplatine 4 verbessert.
Da bei der Ausführungsform 4 die zentrale Position der ersten Steuerplatine 3 durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 festgelegt ist, wird die Position des Schwingungsknotens einer Grundschwingung der ersten Steuerplatine 3, deren äußere Umfangskantenbereiche durch die Haltebereiche 12 gehalten werden, durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 festgelegt, so dass auch die Schwingungsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 erhöht werden kann. Die Position eines Schwingungsknotens einer Doppelschwingung der zweiten Steuerplatine 4, deren äußere Umfangskantenbereiche von den Haltebereichen 12 gehalten werden, wird ebenfalls von den zweiten Stützpfosten 6b festgelegt, so dass die Schwingungsfestigkeit der zweiten Steuerplatine 4 erhöht werden kann.
Ausführungsform 5
10 ist ein Querschnitt, der schematisch den Aufbau eines elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 11 ist eine transparente schräge Projektion, die schematisch den Aufbau des elektrischen Leistungswandlers gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 10 und 11 ist ein Verstärkungselement 11 zwischen einem Deckelbereich 5b und einer Position auf einer zweiten Steuerplatine 4 über einem Bereich, an dem ein Steckerkopf 8b montiert ist, angeordnet. Das Verstärkungselement 11 ist als Hohlkörper geformt, der einen Steckersockel 8a aus einer Richtung senkrecht zu einer Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 umgibt.
Im Übrigen ist der Rest der Konfiguration ähnlich oder identisch wie bei der Ausführungsform 1 ausgebildet.
Bei einem elektrischen Leistungswandler 104 gemäß Ausführungsform 5 wird die erste Steuerplatine 3 mittels der Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 am Kühlkörper 1 und die zweite Steuerplatine 4 mittels der zweiten Stützpfosten 6b am Deckelbereich 5b befestigt. Ferner erfolgt die elektrische Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 auf den Innenflächen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4. Somit können auch bei der Ausführungsform 5 ähnliche oder identische Effekte wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
Bei der Ausführungsform 5 wird das Verstärkungselement 11 als Hohlkörper mit einer axialen Länge hergestellt, die etwas größer ist als die Länge der zweiten Stützpfosten 6b und aus einem Material, wie etwa Keramik usw. besteht, das härter ist als die zweite Steuerplatine 4 und der aus einer Richtung senkrecht zur Innenfläche der zweiten Steuerplatine 4 gesehen den Steckersockel 8a umgibt. Werden also die zweiten Stützpfosten 6b bei der Montage des elektrischen Leistungswandlers 104 am Deckelbereich 5b befestigt, so wird die zweite Steuerplatine 4 vom Deckelbereich 5b aus mit dem Verstärkungselement 11 auf die erste Steuerplatine 3 belastet und verformt sich elastisch.
Diese elastische Verformung der zweiten Steuerplatine 4 zur ersten Steuerplatine 3 wirkt durch die zweite Steuerplatine 4 und drückt den Steckersockel 8a in den Steckerkopf 8b. Dadurch wird auch bei Einwirkung von Vibrationen auf den elektrischen Leistungswandler 104 eine Situation, dass der Steckersockel 8a sich vom Steckerkopf 8b trennt, vermieden, was die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen der ersten Steuerplatine 3 und der zweiten Steuerplatine 4 erhöht.
Da bei der Ausführungsform 5 eine zentrale Position der ersten Steuerplatine 3 durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 festgelegt ist, wird eine Position eines Schwingungsknotens einer Grundschwingung der ersten Steuerplatine 3, deren äußere Umfangskantenbereiche durch die Haltebereiche 12 gehalten werden, durch die Signalanschlüsse 2a des Leistungsmoduls 2 festgelegt, so dass auch die Schwingungsfestigkeit der ersten Steuerplatine 3 erhöht werden kann.
Die Position eines Schwingungsknotens einer Doppelschwingung der zweiten Steuerplatine 4, deren äußere Umfangskantenbereiche von den Haltebereichen 12 gehalten werden, wird ebenfalls von den zweiten Stützpfosten 6b festgelegt, so dass die Schwingungsfestigkeit der zweiten Steuerplatine 4 erhöht werden kann.
Darüber hinaus sind bei jeder der obigen Ausführungsformen auch Materialeigenschaften, Werkstoffe und Einsatzbedingungen der jeweiligen Komponenten etc. beschrieben, jedoch sind dies lediglich Beispiele, die sich nicht auf die beschriebenen Details beschränken.
Bei der vorliegenden Erfindung sind im Rahmen der Erfindung freie Kombinationen der o.g. Ausführungsformen und Modifikationen beliebiger Komponenten in den o.g. Ausführungsformen oder das Weglassen beliebiger Komponenten in den o.g. Ausführungsformen möglich.
Bei jeder der obigen Ausführungsformen sind Fälle erläutert, in denen der elektrische Leistungswandler in einem Automobil montiert ist, aber der elektrische Leistungswandler kann für alle Anwendungen eingesetzt werden, in denen Vibrationsfestigkeit gefordert ist, wie z.B. bei elektrischen Zügen, Schiffen, Flugzeugen, etc.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010183749 A [0008]
JP 2004140114 A [0008]

Claims

Elektrischer Leistungswandler, der Folgendes aufweist: - ein Gehäuse; - einen Kühlkörper, der an dem Gehäuse befestigt und im Gehäuse angeordnet ist; - ein Leistungsmodul, das an den Kühlkörper montiert ist; - eine erste Steuerplatine, die mit dem Leistungsmodul elektrisch verbunden und die innerhalb des Gehäuses auf einer dem Kühlkörper gegenüberliegenden Seite des Leistungsmoduls so angeordnet ist, dass äußere Umfangskantenbereiche davon gehalten werden; und - eine zweite Steuerplatine, die mit der ersten Steuerplatine elektrisch verbunden ist und die innerhalb des Gehäuses auf einer dem Leistungsmodul gegenüberliegenden Seite der ersten Steuerplatine so angeordnet ist, dass äußere Umfangskantenbereiche davon gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenfläche der ersten Steuerplatine an dem Kühlkörper oder dem Gehäuse durch ein erstes Befestigungselement auf einer der zweiten Steuerplatine gegenüberliegenden Seite der ersten Steuerplatine befestigt ist; dass eine Innenfläche der zweiten Steuerplatine an dem Gehäuse durch ein zweites Befestigungselement auf einer der ersten Steuerplatine gegenüberliegenden Seite der zweiten Steuerplatine befestigt ist; und dass die erste Steuerplatine und die zweite Steuerplatine auf einander gegenüberliegenden Innenflächen der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine elektrisch miteinander verbunden sind.
Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 1, wobei: das Gehäuse Folgendes aufweist: einen peripheren Wandbereich, an dem der Kühlkörper befestigt ist; und einen Deckelbereich, der abnehmbar an dem Umfangswandbereich befestigt ist, wobei die erste Steuerplatine an dem Kühlkörper oder dem Umfangswandbereich befestigt ist und die zweite Steuerplatine an dem Deckelbereich befestigt ist.
Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Befestigungselement das Leistungsmodul ist.
Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das zweite Befestigungselement ein Teil ist, das auf der zweiten Steuerplatine montiert ist.
Elektrischer Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein elektrischer Verbindungsbereich zwischen der ersten Steuerplatine und der zweiten Steuerplatine gebildet wird durch: - einen Steckersockel, der an der einen Steuerplatine, nämlich der ersten Steuerplatine oder der zweiten Steuerplatine befestigt ist; und - einen Steckerkopf, der an der anderen Steuerplatine, nämlich der zweiten Steuerplatine oder der ersten Steuerplatine befestigt ist und der in den Steckersockel eingesetzt ist.
Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 5, wobei ein Verstärkungselement zwischen dem Gehäuse und einem Teil der zweiten Steuerplatine auf einer dem elektrischen Anschlussteil gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 6, wobei das Verstärkungselement ein elastischer Körper ist und die zweite Steuerplatine in eine Richtung drückt, die den Steckerkopf in den Steckersockel einführt.
Elektrischer Leistungswandler nach Anspruch 6, wobei das Verstärkungselement als Hohlkörper ausgebildet ist, der den Steckersockel aus einer Richtung senkrecht zur Innenfläche der zweiten Steuerplatine gesehen umgibt und den Steckerkopf mittels der zweiten Steuerplatine in eine Richtung drückt, die den Steckerkopf in den Steckersockel einführt.