本發(fā)明涉及一種帶有直流電壓中間電路(直流電壓中間電路也可稱為“中間直流環(huán)節(jié)”)的變流器，用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定振幅和頻率的交變電壓以控制單相或多相負(fù)載。

背景技術(shù)：

當(dāng)前的變流器的功率模塊借助風(fēng)冷或水冷的散熱器被冷卻，所述散熱器由良好導(dǎo)熱的材料、例如鋁制成。為了與散熱器進(jìn)行更好的熱傳導(dǎo)，利用導(dǎo)熱膠將由銅或其他材料制成的支架固定在散熱器上。在所述支架上釬焊有兩側(cè)設(shè)置了銅覆層的陶瓷件。在被銅包覆的陶瓷件的背離支架的側(cè)面上布置了功率模塊的電子元器件。被銅包覆的陶瓷件的厚度在此首先與所需的耐壓強(qiáng)度或者說(shuō)擊穿強(qiáng)度相關(guān)。另一方面，被銅包覆的陶瓷件的厚度決定了朝散熱器方向的熱傳導(dǎo)。這意味著，功率模塊的功率等級(jí)越高，朝散熱器方向的排熱越難。

另一弊端在于，鑒于可傳導(dǎo)的散熱器，各個(gè)功率模塊的連接部必須相應(yīng)地較大，以便維持必要的安全距離。因此難以實(shí)現(xiàn)空間節(jié)約的、緊湊的結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種帶有直流電壓中間電路的用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為交變電壓的變流器，所述變流器能夠更好地排熱并且同時(shí)具有相對(duì)較小的體積要求。

所述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種帶有直流電壓中間電路的變流器解決，所述變流器用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定振幅和頻率的交變電壓以控制單相或多相負(fù)載，所述變流器具有

-構(gòu)造為能夠相互堆疊的模塊，其中，每個(gè)模塊包括帶有容納面的陶瓷制的散熱器，在所述容納面上容納有相位的電子元器件，其中，陶瓷制的散熱器在容納面的區(qū)域中具有一個(gè)或多個(gè)通道，所述通道在變流器運(yùn)行時(shí)能夠被冷卻介質(zhì)穿流；

-至少一個(gè)中間電路電容器以及輸入和輸出側(cè)的功率接頭，所述中間電路電容器和功率接頭布置在第一支架上，該第一支架的主平面垂直于容納面的平面布置；

-用于控制所述相位的電子元器件的控制單元，其中，所述控制單元布置在第二支架上，該第二支架的主平面垂直于容納面的平面布置。有利的設(shè)計(jì)方式由從屬權(quán)利要求給出。

為了解決所述技術(shù)問(wèn)題，規(guī)定了帶有大量構(gòu)造為可相互堆疊的模塊的變流器。每個(gè)模塊都包括帶有容納面的陶瓷制的散熱器，一個(gè)相位的電子元器件容納在所述容納面上，其中，陶瓷制的散熱器在容納面的區(qū)域中具有一個(gè)或多個(gè)通道，所述通道在變流器運(yùn)行時(shí)能夠被冷卻介質(zhì)穿流。此外，變流器還包括至少一個(gè)在第一支架上的中間電路電容器以及輸入側(cè)和輸出側(cè)的功率接頭，所述第一支架的主平面垂直于容納面的平面布置。此外，變流器還包括用于控制該相位的電子元器件的控制單元，其中，所述控制單元布置在第二支架上，所述第二支架的主平面垂直于容納面的平面布置。

使用陶瓷制的散熱器能夠?qū)崿F(xiàn)變流器的緊湊且模塊化的構(gòu)造。

在變流器帶有大量上下疊放或相互堆疊的模塊的情況下，配屬于一個(gè)或多個(gè)模塊的中間電路電容器能夠共同布置在第一支架上。同樣地，在多個(gè)模塊的情況下也可以使用一個(gè)共同的控制單元來(lái)控制各個(gè)模塊的電子元器件，所述控制單元布置在第二支架上。

大量模塊上下間的可疊放性通過(guò)使用主動(dòng)冷卻的陶瓷制的散熱器實(shí)現(xiàn)。由于散熱器設(shè)有一個(gè)或多個(gè)在變流器運(yùn)行時(shí)能夠使冷卻介質(zhì)流通的通道，可以省去迄今使用的鋁制散熱器。同樣的，迄今所必需的通過(guò)導(dǎo)熱膠連接在金屬散熱器上的底部板也不再是必要的。這在設(shè)計(jì)變流器時(shí)在縮放規(guī)模方面實(shí)現(xiàn)了更大的自由度。

與傳統(tǒng)的變流器相比更小的體積要求是通過(guò)使用陶瓷制的散熱器實(shí)現(xiàn)的，陶瓷制的散熱器允許將一個(gè)或多個(gè)中間電路電容器布置在第一支架上并且將控制單元布置在第二支架上，其中，第一支架和第二支架分別垂直于容納面的平面布置。由此能夠明顯減小各個(gè)元器件之間的導(dǎo)線長(zhǎng)度，這具有由此帶來(lái)的低漏電感的優(yōu)點(diǎn)。因此得到了更低的開(kāi)關(guān)損耗。尤其能實(shí)現(xiàn)的是，利用更大的頻率控制一個(gè)相位(例如半橋)的電子元器件。

根據(jù)一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，至少在容納面的相互對(duì)置的兩側(cè)上布置結(jié)構(gòu)支架，其中，所述結(jié)構(gòu)支架在垂直于容納面的方向上從容納面伸出，從而使電子元器件放置在構(gòu)成在容納面與結(jié)構(gòu)支架之間的凹陷中，其中，結(jié)構(gòu)支架在其位于延伸方向上的端部上具有用于相鄰模塊的接觸區(qū)段。結(jié)構(gòu)支架實(shí)現(xiàn)了散熱器的牢固的機(jī)械結(jié)構(gòu)。此外，冷卻介質(zhì)的輸入和輸出尤其在多個(gè)上下疊放或相互堆疊的模塊的情況下可以通過(guò)結(jié)構(gòu)支架實(shí)現(xiàn)。這簡(jiǎn)化了對(duì)變流器的電子元器件的冷卻。

根據(jù)一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，散熱器在容納面的區(qū)域中沿垂直于容納面的平面的方向的厚度在3mm至5mm之間。符合目的地，結(jié)構(gòu)支架沿垂直于容納面的平面的方向的厚度在15mm至20mm之間。這意味著，各個(gè)模塊的高度在15mm至20mm之間并且與結(jié)構(gòu)支架的厚度相對(duì)應(yīng)。如果例如大量模塊應(yīng)該并聯(lián)，那么這可以通過(guò)所期望數(shù)量或數(shù)目的模塊上下疊放或相互堆疊實(shí)現(xiàn)。由此實(shí)現(xiàn)了具有確定數(shù)量的單獨(dú)模塊的模塊復(fù)合體，這些單獨(dú)模塊連接在共同的冷卻系統(tǒng)上。同時(shí)還得到了緊湊的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的高度與上下疊放或相互堆疊的模塊的數(shù)量相關(guān)。如上所述，帶有一個(gè)或多個(gè)中間電路電容器的共同的第一支架和帶有共同的控制單元的共同的第二支架可以對(duì)應(yīng)于上下疊放的模塊的數(shù)量并且與其相連。

根據(jù)另一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，冷卻介質(zhì)能夠通過(guò)一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)支架輸入散熱器的一個(gè)或多個(gè)通道或從所述一個(gè)或多個(gè)通道輸出。尤其符合目的的是，通過(guò)其中一個(gè)結(jié)構(gòu)支架將冷卻介質(zhì)輸入散熱器的一個(gè)或多個(gè)通道，并且通過(guò)兩個(gè)結(jié)構(gòu)支架中的另一個(gè)將冷卻介質(zhì)從散熱器的通道輸出。

根據(jù)另一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，在一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)支架中設(shè)置垂直于容納面的平面延伸的、用于將冷卻介質(zhì)輸入一個(gè)或多個(gè)通道中的入口收集通道和垂直于容納面的平面延伸的、用于將冷卻介質(zhì)輸出的出口收集通道，其中，入口收集通道和出口收集通道的相應(yīng)的體積遠(yuǎn)大于布置在容納面區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)通道的體積。由此可以通過(guò)冷卻介質(zhì)提供良好的熱量輸出。由于入口收集通道和出口收集通道的體積大于一個(gè)或多個(gè)通道的體積，尤其能夠確保的是，即使在大量上下疊放的模塊的情況下，每個(gè)單獨(dú)模塊的電子元器件也能均勻地排熱。

根據(jù)另一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，結(jié)構(gòu)支架由陶瓷制成并且與帶有容納面的散熱器一體式構(gòu)成。根據(jù)一種備選的設(shè)計(jì)方式，結(jié)構(gòu)支架由與帶有容納面的散熱器不同的材料構(gòu)成并且形狀配合和/或摩擦接合地相連。散熱器的一體式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了出色的排熱，其中結(jié)構(gòu)體和帶有容納面的散熱器由陶瓷材料構(gòu)成，與其相較地，結(jié)構(gòu)支架由其他材料、例如鋁構(gòu)成的變型方案能夠以較低的成本制備。在此，排熱與首先提到的方案相比略差。

根據(jù)另一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，為了封閉凹陷而在凹陷的兩側(cè)上分別設(shè)置密封板，所述密封板包括用于控制接頭或供給或負(fù)載接頭的貫穿口。通過(guò)設(shè)置密封板能夠確保的是，能夠以簡(jiǎn)單的方式保護(hù)布置在凹陷內(nèi)部的電子元器件不受外界影響、例如污染或濕氣的影響。在此，自上實(shí)施的保護(hù)要么通過(guò)所涉模塊上的另一個(gè)模塊進(jìn)行，要么通過(guò)單獨(dú)的封閉板進(jìn)行。

尤其規(guī)定，控制接頭貫穿通過(guò)第一密封板，其中，控制接頭在模塊外部與第二支架通過(guò)插塞連接進(jìn)行機(jī)械和電連接。通過(guò)該方式實(shí)現(xiàn)了變流器的簡(jiǎn)單制備。當(dāng)大量模塊上下疊放成模塊復(fù)合體時(shí)，尤其可以使用所述插塞連接。

尤其還規(guī)定，供能接頭和負(fù)載接頭貫穿通過(guò)第二密封板，其中，供能接頭在模塊外部與第一支架的第一主側(cè)機(jī)械和電連接。在此符合目的的是，相應(yīng)供能接頭和負(fù)載接頭的寬度在凹陷的寬度的大部分上延伸，以便通過(guò)接頭的較大表面提高載流性能。此外，較大的表面積還有利于迅速的開(kāi)關(guān)時(shí)間響應(yīng)，也即變流器的高頻運(yùn)行。

根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，一個(gè)或多個(gè)中間電路電容器布置在支架的第二主側(cè)上。這反之意味著，模塊布置在第一支架的第一主側(cè)上。由此實(shí)現(xiàn)了具有有利于優(yōu)化電感的較小導(dǎo)線長(zhǎng)度的緊湊的結(jié)構(gòu)。

還符合目的的是，第一和第二供能接頭通過(guò)上下依次布置的且與絕緣層相互隔離的板軌(blechschiene)構(gòu)成。由此一方面能夠傳遞較高電流。另一方面能夠以簡(jiǎn)單且成本低廉的方式提供板軌。通過(guò)第一和第二供能接頭的板軌的平行導(dǎo)引形成了在這些供能接頭之間的電容效應(yīng)。由此能夠以期望的方式實(shí)現(xiàn)寄生電感的降低。此外，這還實(shí)現(xiàn)了同樣提到過(guò)的大面積的電流導(dǎo)引，用于提供較大的載流性能、較低的損耗和迅速的開(kāi)關(guān)時(shí)間響應(yīng)。此外，通過(guò)板軌的平行導(dǎo)引還有利地利用了渦流作用。

根據(jù)另一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，負(fù)載接頭實(shí)施為被導(dǎo)引越過(guò)供能接頭的板軌且通過(guò)絕緣層與供能接頭的板軌隔離的其他板軌。這種布置實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單且機(jī)械穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。此外，還可以確保負(fù)載接頭的高載流性能。

根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，多個(gè)上下依次布置的模塊為了構(gòu)成模塊復(fù)合體而機(jī)械相連。例如，模塊復(fù)合體的模塊能夠通過(guò)螺紋桿壓成復(fù)合體。螺紋桿能夠例如導(dǎo)引穿過(guò)結(jié)構(gòu)支架中的通孔。如上所述，沒(méi)有必要在模塊復(fù)合體中為每個(gè)模塊設(shè)置自有的控制單元以及硬性配置的中間電路電容器。實(shí)際上，尤其當(dāng)這些模塊應(yīng)該在電學(xué)上平行控制且并聯(lián)時(shí)，可以為模塊復(fù)合體的所有模塊共同設(shè)置這些功能單元。

還符合目的的是，變流器包括在數(shù)量上與相位數(shù)量相對(duì)應(yīng)的模塊復(fù)合體。

根據(jù)另一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，各個(gè)模塊復(fù)合體與共同的第二支架相連。第二支架優(yōu)選以所謂的歐洲規(guī)格(euroformat)存在，而不依賴于模塊復(fù)合體中相互連接的模塊的數(shù)量。

根據(jù)另一種符合目的的設(shè)計(jì)方式，變流器的所有模塊復(fù)合體與第一支架機(jī)械和電連接。這樣能夠例如在b6橋接電路中規(guī)定，所有的中間電路電容器都與第一支架相連。

附圖說(shuō)明

以下借助附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳盡的闡述。在附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的變流器的模塊的俯視圖；

圖2示出圖1中模塊的側(cè)視圖；

圖3示出從側(cè)面觀察圖1的模塊的視圖，從該側(cè)面實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的電子元器件的控制；

圖4示出與圖2視角相對(duì)置的側(cè)面觀察的圖1的模塊的側(cè)視圖；

圖5示出從負(fù)載接頭的側(cè)面觀察的圖1的模塊的視圖；

圖6示出自下觀察的圖1的模塊的視圖；

圖7示出由四個(gè)上下依次布置的模塊組成的模塊復(fù)合體的立體圖，所述模塊如圖1至圖6所示地構(gòu)成；

圖8示出具有總共七個(gè)上下疊放的模塊的模塊復(fù)合體的立體圖，所述模塊根據(jù)圖1至圖6構(gòu)成，其中，用于控制單元的第二支架與模塊相連；

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的變流器的俯視圖，其中，三個(gè)模塊復(fù)合體為了提供相應(yīng)的相位而固定在第一支架上，其中，每個(gè)模塊復(fù)合體都分別由七個(gè)上下疊放的根據(jù)圖1至圖6的模塊組成；

圖10示出從側(cè)面觀察的圖9的變流器的視圖；

圖11以另一側(cè)視圖方式示出圖9和圖10的變流器；并且

圖12示出自下觀察的圖9至圖11的變流器。

具體實(shí)施方式

圖1至圖6示出根據(jù)本發(fā)明的模塊10的實(shí)施例，所述模塊能夠單獨(dú)地或以上下疊放并組成模塊復(fù)合體的方式應(yīng)用在根據(jù)本發(fā)明的帶有直流電壓中間電路的變流器中，所述變流器用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定振幅和頻率的交變電壓以控制圖中未示出的單相或多相負(fù)載。

在附圖中相同的元件被標(biāo)注以相同的附圖標(biāo)記。

圖1示出模塊10的俯視圖。所述模塊10包括帶有容納面12的陶瓷制的散熱器11。在圖1的視圖中，容納面12與圖平面平行延伸。在容納面12上安設(shè)可導(dǎo)電區(qū)域21、22、23，在所述可導(dǎo)電區(qū)域上安設(shè)大量電子元器件24。電子元器件24例如是一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體電路元件以及一個(gè)或多個(gè)二極管。通過(guò)容納面12實(shí)現(xiàn)電子元器件相互間的連通。為此以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式借助導(dǎo)線(所謂的“接合線”)實(shí)現(xiàn)電子元器件的連通，所述導(dǎo)線要么使電子元器件24直接相互連接，要么使電子元器件24通過(guò)容納面12上的可導(dǎo)電區(qū)域21、22、23相互連接。在模塊10中電子元器件24這樣相互連通，從而使電子元器件構(gòu)成變流器的相位的支路。為此，電子元器件24例如可以在半橋電路中相互連通。

在由陶瓷材料構(gòu)成的散熱器11的容納面12的兩個(gè)相互對(duì)置的側(cè)面上分別布置結(jié)構(gòu)支架13、17。結(jié)構(gòu)支架13、17在此在圖1所示視圖中在散熱器11的側(cè)邊的整個(gè)長(zhǎng)度上沿頁(yè)面方向自上向下延伸。結(jié)構(gòu)支架13、17沿垂直于容納面12的方向、也即垂直于頁(yè)面平面的方向從容納面12突伸出來(lái)。由此，電子元器件24布置在構(gòu)成在容納面12與結(jié)構(gòu)支架13、17之間的凹陷中。在所示圖中，結(jié)構(gòu)支架由此從圖平面朝觀察者的方向向外延伸。結(jié)構(gòu)支架13、17的以附圖標(biāo)記44和45標(biāo)注的區(qū)段構(gòu)成面向觀察者的用于相鄰模塊的接觸區(qū)段。在結(jié)構(gòu)支架13、17的相互對(duì)置的側(cè)面上，結(jié)構(gòu)支架13、17具有相適配的接觸區(qū)段46、47，例如圖2和圖3的側(cè)視圖更清楚所示。

結(jié)構(gòu)支架13、17的與容納面12的平面垂直的厚度在15mm至20mm之間并且由此確定模塊的“高度”，與其相較地，散熱器11的在容納面12的區(qū)域中與容納面12的平面垂直的厚度在3mm至5mm之間。結(jié)構(gòu)支架的厚度在圖2中被標(biāo)注為48，散熱器在容納面的區(qū)域中的厚度被標(biāo)注為49。

在圖1至圖6中未示出設(shè)置在陶瓷制的散熱器11中的通道，所述通道在容納面的區(qū)域中(直線型、蛇形地、或其他形式地)延伸。在變流器運(yùn)行時(shí)，所述通道為了冷卻布置在容納面12上的電子元器件24而被冷卻介質(zhì)、例如水穿流。在此所示的實(shí)施例中，冷卻介質(zhì)相對(duì)于散熱器11的一個(gè)或多個(gè)通道的輸入和輸出通過(guò)所述兩個(gè)布置在散熱器的相互對(duì)置的側(cè)面上的結(jié)構(gòu)支架13、17完成。出于此目的，結(jié)構(gòu)支架13具有入口收集通道14，并且結(jié)構(gòu)支架17具有出口收集通道18。入口收集通道14和出口收集通道18垂直于容納面12的平面延伸。在圖中沒(méi)有示出，入口收集通道14和出口收集通道18以適當(dāng)?shù)姆绞脚c散熱器11的通道在流體技術(shù)上相連。在此符合目的的是，入口收集通道14和出口收集通道18的相應(yīng)的體積遠(yuǎn)大于布置在散熱器11的容納面12的區(qū)域中的所述通道的體積，以便確保由電子元器件所形成的熱量的良好排熱。出于此目的，入口收集通道14和出口收集通道18可以在所涉及的結(jié)構(gòu)支架13、17的內(nèi)部與相應(yīng)的空穴相連或向空穴過(guò)渡。

例如由圖2和圖3的側(cè)視圖所示，入口收集通道14和出口收集通道18在其下端部上具有兩個(gè)從散熱器11的主側(cè)上突伸出來(lái)的管接件。所述管接件能夠插入相鄰模塊的入口收集通道14和出口收集通道18的相應(yīng)凹空中，從而構(gòu)成模塊復(fù)合體。為了密封兩個(gè)相鄰模塊19之間的連接，入口收集通道14和出口收集通道18的管接件被相應(yīng)的密封件39、40(例如o型密封圈)包圍。密封件39、40能夠擠壓進(jìn)所屬入口收集通道和出口收集通道的相鄰模塊的相應(yīng)凹空中。

在圖1至圖6所描繪的根據(jù)本發(fā)明的模塊10的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)支架13、17如散熱器11一樣由陶瓷材料一體式構(gòu)成。這意味著，散熱器11連同其容納面12和結(jié)構(gòu)支架13、17構(gòu)成尤其不可拆的單元。

在另一種實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)支架13、17可以由與帶有容納面12的散熱器11不同的材料構(gòu)成。優(yōu)選地，所述不同的材料是導(dǎo)熱良好且機(jī)械穩(wěn)定的。出于成本原因，例如提供了由鋁或其他金屬制成的結(jié)構(gòu)支架13、17的設(shè)計(jì)方式。在結(jié)構(gòu)方面，結(jié)構(gòu)支架13、17則形狀配合和/或摩擦接合地與帶有容納面12的散熱器11相連。

為了使多個(gè)模塊10-1、……、10-n(其中n原則上是任意數(shù))能夠相互連接成模塊復(fù)合體100，結(jié)構(gòu)支架13具有帶有通孔16的固定區(qū)段15。通過(guò)相應(yīng)的方式，結(jié)構(gòu)支架17具有帶有通孔20的固定區(qū)段19。僅示例性地使固定區(qū)段15、19置于相反的兩側(cè)。通孔16、19在結(jié)構(gòu)支架13、17或者說(shuō)結(jié)構(gòu)支架13、17的固定區(qū)段15、19的整個(gè)高度或者說(shuō)厚度上延伸。

由圖7可知，圖7示出帶有例如n＝4個(gè)上下疊放的模塊10-1、…、10-4的模塊復(fù)合體100，螺紋桿103和105分別導(dǎo)引穿過(guò)通孔16和20。作為模塊復(fù)合體100的外部限定，分別在最靠外的模塊10-1和10-4的區(qū)域中布置了壓板101和102，其中，螺紋桿103、105同樣貫穿壓板101、102。通過(guò)在螺紋桿103、105的兩個(gè)相互對(duì)置的端部上旋擰的螺母104和106將模塊10-1至10-4相互夾緊。

通過(guò)相應(yīng)的方式由圖7可知，多個(gè)模塊10-1至10-4的相應(yīng)的入口收集通道14在模塊復(fù)合體100的整個(gè)厚度上延伸。通過(guò)相應(yīng)的方式，多個(gè)模塊10-1至10-4的出口收集通道18在模塊復(fù)合體100的整個(gè)高度上延伸。利用附圖標(biāo)記107標(biāo)注模塊復(fù)合體的共同入口，并且利用附圖標(biāo)記108標(biāo)注模塊復(fù)合體100的共同出口。通過(guò)共同入口107在上部壓板101上的布置和共同出口108在下部壓板102上的布置能夠確保的是，實(shí)現(xiàn)自不同模塊10-1至10-4的電子元器件的均勻排熱。

以下再次引用單獨(dú)的模塊10的設(shè)計(jì)方式和附圖1-6。為了封閉在容納面12與結(jié)構(gòu)支架13、17之間構(gòu)成的凹陷，在凹陷的兩個(gè)開(kāi)放側(cè)面上分別設(shè)置密封板30、31。所述密封板30、31由絕緣材料、例如塑料制成。

多個(gè)控制接頭25、26(分別呈多個(gè)觸針的形式)貫穿密封板30。控制接頭25、26在模塊10外部與稍后描述的控制單元電連接且機(jī)械連接。通過(guò)控制接頭25、26能夠控制模塊10的可控半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。如圖3最清楚所示，密封板30在其向上指向的端部上具有兩個(gè)凸起41、42。所述凸起41、42能夠機(jī)械嵌合在疊放在之上的模塊的密封板的相應(yīng)容納部或接片中，以便確保對(duì)凹陷的體積的密封地封閉。此外由圖3還清楚示出，控制接頭25、26沿大致垂直于密封板30的平面的方向延伸出來(lái)。

第一供能接頭33(例如負(fù)極)的板軌32、第二供能接頭37(例如正極)的板軌36以及負(fù)載接頭29的板軌27貫穿密封板31。如圖2、4和5的側(cè)視圖可最清楚所示，在板軌32與36之間布置絕緣層35并且在板軌27與32之間布置絕緣層28。同樣如上述側(cè)視圖所能示出的，板軌27、32和36在此處所示的實(shí)施例中以不同長(zhǎng)度從散熱器11的側(cè)向延伸出來(lái)，其中，這些板軌平行于容納面12的平面延伸。各自的接觸面、也即第一供能接頭33、第二供能接頭37以及負(fù)載接頭29相對(duì)于板軌27、32、36的延伸平面向下(也即在此朝容納面12的方向)彎曲90°。通過(guò)所述“接片”則能夠?qū)崿F(xiàn)所涉及接頭的電連接和/或機(jī)械連接。該設(shè)計(jì)方式僅為示例性的。

第一供能接頭33和第二供能接頭37分別具有大量通孔34、38，觸針113在稍后要描述的支架110中被壓入到這些通孔中。這可以在圖10中被示意性示出。例如兩個(gè)螺栓或螺銷29a導(dǎo)引穿過(guò)負(fù)載接頭29，從而能夠通過(guò)未詳細(xì)示出的、旋擰在螺栓或螺銷上的導(dǎo)線連接在待供能的負(fù)載上。

供能接頭33、37的板軌32、36和負(fù)載接頭29的板軌27由金屬、優(yōu)選銅或銅合金制構(gòu)成，相較而言，絕緣層28、35則由絕緣材料、例如聚碳酸酯macrolon或聚乙烯(pe)構(gòu)成。

如圖1最清楚所示，板軌27的與負(fù)載接頭29背離的端部與陶瓷制的散熱器11的容納面12上的可導(dǎo)電區(qū)域21相連。所述連接例如可以通過(guò)釬焊實(shí)現(xiàn)。通過(guò)相應(yīng)的方式，第一和第二供能接頭33、37的板軌32、36能夠與陶瓷制的散熱器11的容納面12上的可導(dǎo)電區(qū)域21導(dǎo)電相連。

圖7以立體圖示出模塊復(fù)合體100的示例性設(shè)計(jì)方式，其僅示例性地帶有四個(gè)上下疊放的模塊10-1、…、10-4，所述模塊分別如圖1至圖6所描述構(gòu)成。通過(guò)螺紋桿103和105的機(jī)械連接以及冷卻介質(zhì)的輸入和輸出已經(jīng)被闡述。

由圖7的立體圖清楚示出，每個(gè)模塊10-1至10-4的控制接頭25、26都朝模塊復(fù)合體100的相同側(cè)面指向。通過(guò)相應(yīng)的方式，負(fù)載接頭29連同螺栓29a以及供能接頭33、37布置在模塊復(fù)合體100的另一側(cè)面上。這樣可以清楚示出，四個(gè)上下疊放的模塊10-1至10-4的相應(yīng)的供能接頭33和37尤其位于共同的平面內(nèi)，所述平面垂直于相應(yīng)的模塊10-1至10-4的容納面12的平面地且垂直于板軌27、32、36的延伸方向地延伸?？刂平宇^25、26所處的平面平行于負(fù)載接頭29連同螺栓29a所處的平面。

如圖7所示的模塊復(fù)合體100用于例如控制未示出負(fù)載的一個(gè)相位。為此每個(gè)模塊10-1至10-4的電子元器件借助控制電路被共同且平行控制，從而在負(fù)載接頭29上能夠使用相應(yīng)的被供給該負(fù)載相位的負(fù)載電流。

由此，通過(guò)上下疊放的模塊10的數(shù)量能夠調(diào)整由模塊復(fù)合體100實(shí)現(xiàn)的最大功率。

在另一種設(shè)計(jì)方式中還能實(shí)現(xiàn)的是，在不同的模塊10-1至10-4的負(fù)載接頭上連接一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的不同相位。

圖8以立體圖示出當(dāng)前例如帶有七個(gè)上下疊放或相互堆疊的相同模塊10-1、…、10-7的模塊復(fù)合體100。利用附圖標(biāo)記120標(biāo)注支架、例如印刷電路板，在所述支架上安設(shè)未示出的控制單元的部件?？刂平宇^25、26通過(guò)相應(yīng)的接觸元件在圖8中不可見(jiàn)的背側(cè)上電接觸且機(jī)械接觸。支架120的定位通過(guò)布置在相應(yīng)模塊10(更確切地說(shuō)在結(jié)構(gòu)支架13)上的定位銷43實(shí)現(xiàn)，所述定位銷嵌入在支架120的相應(yīng)的凹空121中。在支架120面向觀察者的主側(cè)上布置有控制單元的部件。

如該視圖清楚所示，控制單元的支架120的主平面垂直于模塊復(fù)合體100的模塊10-1至10-7的容納面12的平面布置。

在圖9至圖12中以不同視角示出根據(jù)本發(fā)明的變流器1的實(shí)施例，該變流器帶有三個(gè)前述模塊復(fù)合體100-1、100-2、100-3。在此，模塊復(fù)合體100-1用于為未示出的負(fù)載的第一相位提供電流。通過(guò)相應(yīng)的方法，模塊復(fù)合體100-2為負(fù)載的第二相位提供電流，并且模塊復(fù)合體100-3為負(fù)載的第三相位提供電流。變流器1例如是b6變流器。這意味著，每個(gè)模塊復(fù)合體100-1、100-2、100-3都構(gòu)成為半橋。每個(gè)模塊復(fù)合體100-1、100-2、100-3的每個(gè)模塊10的電子元器件則都并聯(lián)。

每個(gè)模塊復(fù)合體100-1僅示例性地具有七個(gè)(也即n＝7)上下疊放的模塊，如結(jié)合圖1至圖6所述的模塊。數(shù)量n當(dāng)然也可以作其他選擇。

如圖9的俯視圖所示，模塊復(fù)合體100-1、100-2和100-3通過(guò)其負(fù)載接頭29與已經(jīng)提到過(guò)的支架110上的相應(yīng)的觸針113機(jī)械固定且電固定。這種能夠借助冷焊實(shí)現(xiàn)的接觸在圖10的側(cè)視圖中被更清楚示出。在支架110的在圖9中面向觀察者的主側(cè)上布置有導(dǎo)電層111。面狀布置在支架110的主側(cè)上的所述導(dǎo)電層111用于電屏蔽。

如圖10和圖11的側(cè)視圖所示，在支架110的另一主側(cè)上布置有多個(gè)電容器112，所述電容器表現(xiàn)為所謂的中間電路電容器。清楚可見(jiàn)，支架110的主平面垂直于相應(yīng)的模塊復(fù)合體100-1、100-2、100-3的模塊10的容納面的平面，在所述主平面上布置有(并聯(lián)的)中間電路電容器。

正如例如圖12中自下觀察的視圖所示，每個(gè)模塊復(fù)合體100-1、100-2、100-3通過(guò)各自的冷卻循環(huán)被供給冷卻介質(zhì)。由此實(shí)現(xiàn)對(duì)所有模塊復(fù)合體100-1、100-2、100-3的全部電子元器件的均勻冷卻。

由圖9和圖10的視圖特別清楚地示出，此處所遵循的原則實(shí)現(xiàn)了特別緊湊且尤其任意模塊化構(gòu)造的變流器1，所述原則如下：一個(gè)或多個(gè)相位的電子元器件布置在第一平面內(nèi)，中間電路電容器布置在其主平面與各個(gè)模塊的電子元器件的容納面的平面垂直的支架上，并且控制單元布置在其主平面同樣也垂直于容納面的平面布置的支架上。

在此處所示的實(shí)施例中，所提到的三個(gè)平面分別相互垂直。在一種變型方案中還可以規(guī)定，模塊復(fù)合體100-1、100-2和100-3相對(duì)于支架110的主平面旋轉(zhuǎn)，從而使支架110的主平面與用于模塊復(fù)合體100-1、100-2和100-3的相應(yīng)控制單元的支架120-1、120-2和120-3的主平面平行。這僅需要在板軌32、36和27以及所配屬的負(fù)載接頭33、37和29的設(shè)計(jì)的區(qū)域中進(jìn)行調(diào)整。

通過(guò)使用模塊的陶瓷制的散熱器實(shí)現(xiàn)這種緊湊且空間節(jié)約的布置。由于模塊能夠以任意數(shù)量上下疊放，可以通過(guò)并聯(lián)來(lái)標(biāo)定相應(yīng)的模塊復(fù)合體的功率。各個(gè)模塊的堆放帶來(lái)高效的裝配，因?yàn)椴恍枰诟鱾€(gè)散熱器的冷卻接頭方面的額外費(fèi)用。此外，控制單元的排熱可以通過(guò)支架120以及與結(jié)構(gòu)支架13、17的端側(cè)的直接接觸實(shí)現(xiàn)。

此外，通過(guò)這些平面相互間的所述布置，基于較短的導(dǎo)線連接降低了寄生電感。由此尤其能夠?qū)崿F(xiàn)在相應(yīng)模塊中的小整流器(kommutierungszelle)?？梢酝ㄟ^(guò)阻尼電阻結(jié)合中間電路電容器112實(shí)現(xiàn)振蕩傾向。所述阻尼電阻可以設(shè)置在相應(yīng)的模塊10的容納面12上。

在模塊復(fù)合體中多個(gè)模塊并聯(lián)的情況下，無(wú)論在模塊復(fù)合體中的模塊數(shù)量是多少，都僅需提供控制單元的一個(gè)驅(qū)動(dòng)布局。優(yōu)選地，提供呈歐洲規(guī)格的支架120(也即尺寸為100mmⅹ160mm)，從而通過(guò)多層式構(gòu)造實(shí)現(xiàn)較短的用于使運(yùn)行時(shí)間同步的線路途徑。必要情況下，如果模塊復(fù)合體的模塊數(shù)量過(guò)少，也可以使各個(gè)插槽保持開(kāi)放?？刂茊卧碾娮釉骷l(fā)揮對(duì)各個(gè)模塊低電感的、相同(也即同步)控制的作用?？刂茊卧暮?jiǎn)單裝配通過(guò)與控制接頭25、26的插接裝配實(shí)現(xiàn)。支架120在結(jié)構(gòu)支架13、17上的理想連接通過(guò)固定螺栓實(shí)現(xiàn)，以便形成有利于優(yōu)化冷卻的壓緊力。固定螺栓在圖8中以附圖標(biāo)記50標(biāo)注。

基于板軌27、32和36能大面積地實(shí)施且相互平行導(dǎo)引的可能性，實(shí)現(xiàn)了寄生電感的符合期望的降低。此外還確保了大的載流性能，以便使損耗最小化。這實(shí)現(xiàn)的是，以高頻方式接通電子元器件、尤其半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。