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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung, die eine Glättungskondensatoreinheit und einen Beschaltungskondensator umfasst.
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Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
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In einer Motorantriebsvorrichtung, die den Antrieb von Motoren von Werkzeugmaschinen, Schmiedemaschinen, Spritzgießmaschinen, Industriemaschinen oder verschiedenen Robotern steuert, wird von einer Wechselstromquelle zugeführte Wechselstromenergie durch eine Wandlerschaltung (Gleichrichterschaltung) in Gleichstromenergie umgewandelt und an einen Gleichspannungszwischenkreis ausgegeben, die Gleichstromenergie im Gleichspannungszwischenkreis durch eine Inverterschaltung neuerlich in Wechselstromenergie umgewandelt und die Wechselstromenergie als Antriebsenergie dem für jede Antriebsachse bereitgestellten Motor zugeführt.
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Mit dem „Gleichspannungszwischenkreis“ („DC link“) ist ein Schaltungsabschnitt gemeint, der die Gleichstromausgabeseite der Wandlerschaltung und die Gleichstromeingabeseite der Inverterschaltung elektrisch miteinander verbindet und manchmal auch als „Gleichspannungszwischenkreisabschnitt“, „Gleichstromzwischenkreis“, „Gleichstromzwischenkreisabschnitt“, „Gleichstromschiene“ oder „Gleichstromzwischenschaltung“ bezeichnet wird. Der Gleichspannungszwischenkreis wird mit einem Glättungskondensator hoher Kapazität ausgestattet, der eine Pulsation der Gleichstromausgabe der Wandlerschaltung unterdrückt und eine in die Inverterschaltung eingegebene Spannung glättet. Der Glättungskondensator wird auch als Gleichspannungszwischenkreiskondensator bezeichnet.
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Eine Energieumwandlungsschaltung, die eine Inverterschaltung und eine PWM-Steuerungswandlerschaltung umfasst, wird beispielsweise als Brückenschaltung mit Halbleiterschaltelementen, die als Leistungsbauelemente bezeichnet werden, und antiparallel zu den Halbleiterschaltelementen geschalteten Dioden ausgeführt und wandelt durch eine AN-/AUS-Steuerung der Leistungsbauelemente Energie um. Die die Leistungsbauelemente umfassende Energieumwandlungsschaltung wird mit einem Beschaltungskondensator ausgestattet, der gute Frequenzeigenschaften aufweist, um an die Leistungsbauelemente angelegte Stoßspannungen zu unterdrücken.
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Wie beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2018-042384 offenbart, ist bekannt, dass bei einem Inverteraufbau mit zwei Inverterantriebseinheiten, die jeweils Gleichstromenergie in Wechselstromenergie umwandeln, welche zum Antreiben von zwei Motoren verwendet wird, und in einem einzelnen Gehäuse aufgenommen sind, die zwei Inverterantriebseinheiten zwei Schaltkreiselemente, die mit mehreren Schaltelementen verbunden sind und jeweils Gleichstromenergie in Wechselstromenergie umwandeln und die Wechselstromenergie den jeweiligen Motoren zuführen, eine Kondensatorbaugruppe, die einen Beschaltungskondensator, der in die Schaltkreiselemente eingegebene Energie glättet, und zwei Paar Stromschienen umfasst, die mit dem Beschaltungskondensator verbunden sind und jeweils den zwei Schaltkreiselementen Energie zuführen, und Verbindungsleiter umfassen, die den zwei Schaltkreiselementen über die zwei Paar Stromschienen Energie zuführen, wobei die Verbindungsleiter zwischen den zwei Schaltkreiselementen in dem einen Gehäuse angeordnet sind.
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Wie beispielsweise in dem
japanischen Patent Nr. 4675379 offenbart, ist bekannt, dass eine Antriebsschaltung für einen Motor, die den Motor unter Verwendung einer Wandlerschaltung und einer Inverterschaltung antreibt, eine gedruckte Leiterplatte (PCB) für eine Steuerschaltung und eine mit einem Anschlussrahmen geformte Leiterplatte umfasst, die durch eine Erhebung aus einem Abstandshaltergießharz unter einem vorgegebenen Abstand auf einer Komponentenoberfläche der gedruckten Leiterplatte montiert ist und einen Metallplattenanschluss aufweist, der integral mit dem Gießharz ausgeformt ist, wobei auf der mit einem Anschlussrahmen geformten Leiterplatte eine elektronische Komponente montiert ist, die die Wandlerschaltung und die Inverterschaltung bildet, eine Erhebung zur Höheneinstellung, welche zur Einstellung einer Höhe der elektronischen Komponente verwendet wird und mit dem Gießharz integriert ist, zwischen der elektronischen Komponente und der mit einem Anschlussrahmen geformten Leiterplatte angeordnet ist, auf der mit einem Anschlussrahmen geformten Leiterplatte ferner ein Beschaltungskondensator und ein Shunt-Widerstand für die Inverterschaltung montiert sind, auf der Komponentenoberfläche der gedruckten Leiterplatte ein Elektrolytkondensator für die Wandlerschaltung montiert ist, eine Stromklemme der elektronischen Komponente temporär mit der mit einem Anschlussrahmen geformten Leiterplatte verbunden wird, der Metallplattenanschluss der mit einem Anschlussrahmen geformten Leiterplatte dann mit der gedruckten Leiterplatte verbunden wird und eine Steuerkabelklemme der elektronischen Komponente mit der gedruckten Leiterplatte verbunden wird.
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Wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2011-091250 offenbart, ist bekannt, dass ein Kondensator ein Aufnahmegehäuse mit einer Öffnung, mehrere Kondensatoreinrichtungen, die im Aufnahmegehäuse aufgenommen sind und an den Enden des Aufnahmegehäuses auf einer Öffnungsseite und einer Unterseite ein Paar Elektrodenoberflächen aufweisen, eine öffnungsseitige Stromschiene, die an der Elektrodenoberfläche der Kondensatoreinrichtungen auf der Öffnungsseite angeordnet ist, und eine unterseitige Stromschiene umfasst, die an der Elektrodenoberfläche der Kondensatoreinrichtungen auf der Unterseite angeordnet ist, wobei die mehreren Kondensatoreinrichtungen durch die öffnungsseitige Stromschiene und die unterseitige Stromschiene parallel zueinander geschaltet sind, und die öffnungsseitige Stromschiene bzw. die unterseitige Stromschiene Verbindungsanschlüsse zum Anschluss externer Geräte umfassen, die so angeordnet sind, dass sie sich nicht in der Nähe einer Seitenfläche der Kondensatoreinrichtungen befinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Wie vorstehend beschrieben, ist die Motorantriebsvorrichtung mit einem Glättungskondensator und einem Beschaltungskondensator ausgestattet. Als Glättungskondensator wird häufig ein Elektrolytkondensator hoher Kapazität verwendet. Da der Innendruck des Elektrolytkondensators ansteigen kann, wenn bei Anlage einer übermäßig hohen Spannung sein Innenelektrolyt verdampft und zu Gas wird, ist eine Öffnung, die ein Entweichen des Gases ermöglicht, nahe einem Anschluss ausgebildet. Um zu verhindern, dass der Elektrolyt aus der Öffnung ausläuft, unterliegt der Elektrolytkondensator der Beschränkung, bevorzugt so angeordnet zu werden, dass der Anschluss nicht der vertikalen Richtung zugewandt ist. Insbesondere ein Elektrolytkondensator mit Schraubanschluss unterliegt hinsichtlich der Anordnungsposition strengen Beschränkungen, da eine Stromschiene und der Schraubanschluss miteinander verschraubt werden. Aus diesem Grund kann der physische Abstand zwischen dem Glättungskondensator und dem Beschaltungskondensator abhängig von der Anordnung eines Leistungsbauelements groß eingestellt werden. Das Einstellen des Abstands zwischen dem Glättungskondensator und dem Beschaltungskondensator auf einen größeren Wert erhöht die Größe einer Induktivitätskomponente zwischen dem Glättungskondensator und dem Beschaltungskondensator. Aufgrund des Vorhandenseins der Induktivitätskomponente tritt zwischen dem Glättungskondensator und dem Beschaltungskondensator eine Potentialdifferenz auf, was zu einem hohen Rufstrom und somit zu hohen Wärmeverlusten des Glättungskondensators und des Beschaltungskondensators führt. Zur Reduzierung dieser Wärmeverluste, wird erwogen für den Glättungskondensator und den Beschaltungskondensator beispielsweise Kondensatoren hoher Kapazität auszuwählen oder in der Nähe des Glättungskondensators und des Beschaltungskondensators Wärmekühler, wie etwa Kühlgebläse, anzuordnen. Je höher die Wärmekapazität eines Kondensators ist, desto höher sind jedoch die Kosten des Kondensators. Außerdem erhöht die Anordnung von Wärmekühlern die Kosten der Motorantriebsvorrichtung und ist mit Komplikationen sowie einer Vergrößerung des Aufbaus der Motorantriebsvorrichtung verbunden. Daher ist es erwünscht, eine einfach aufgebaute, kompakte und kostengünstige Motorantriebsvorrichtung zu verwirklichen, die die Wärmeverluste eines Glättungskondensators und eines Beschaltungskondensators reduzieren kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Motorantriebsvorrichtung eine Glättungskondensatoreinheit mit wenigstens einem Glättungskondensator, die eine Spannung zwischen einer Wandlerschaltung und einer Inverterschaltung in einer Energieumwandlungsschaltung glättet, welche basierend auf von einer Wechselstromversorgung zugeführter Wechselstromenergie Motorantriebsenergie erzeugt, einen Beschaltungskondensator zum Unterdrücken einer Stoßspannung eines Leistungsbauelements, das einen Teil der Energieumwandlungsschaltung bildet, und eine Tragplatte, auf der die Glättungskondensatoreinheit montiert ist, wobei ein Elektrodenanschluss der Glättungskondensatoreinheit und ein Elektrodenanschluss des Beschaltungskondensators nahe beieinander mit der Tragplatte dazwischen angeordnet sind, und ein positiver Elektrodenanschluss des Elektrodenanschlusses der Glättungskondensatoreinheit und ein positiver Elektrodenanschluss des Elektrodenanschlusses des Beschaltungskondensators elektrisch miteinander verbunden sind und ein negativer Elektrodenanschluss des Elektrodenanschlusses der Glättungskondensatoreinheit und ein negativer Elektrodenanschluss des Elektrodenanschlusses des Beschaltungskondensators elektrisch miteinander verbunden sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung geht unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen genauer hervor. Es zeigt:
- 1A eine Seitenansicht, die den Montageaufbau einer Glättungskondensatoreinheit, eines Beschaltungskondensators und eines Leistungsbauelements in einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 1B eine perspektivische Ansicht, die den Montageaufbau der Glättungskondensatoreinheit, des Beschaltungskondensators und des Leistungsbauelements in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 2 eine Seitenansicht, die schematisch den Montageaufbau der Glättungskondensatoreinheit, des Beschaltungskondensators und des Leistungsbauelements in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 3A eine Ansicht, die schematisch eine Motorantriebsvorrichtung darstellt, welche basierend auf von einer Wechselstromversorgung zugeführter Wechselstromenergie Motorantriebsenergie erzeugt, und ein Schaltbild der Motorantriebsvorrichtung zeigt;
- 3B eine Ansicht, die schematisch die Motorantriebsvorrichtung darstellt, welche basierend auf der von der Wechselstromversorgung zugeführten Wechselstromenergie die Motorantriebsenergie erzeugt, und ein Schaltbild zur Erläuterung der Erzeugung eines Rufstroms zeigt;
- 4A eine Draufsicht, die eine beispielhafte erste Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 4B eine Seitenansicht, die die beispielhafte erste Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 5A eine Draufsicht, die eine beispielhafte zweite Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 5B eine Seitenansicht, die die beispielhafte zweite Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 6A eine Seitenansicht, die eine beispielhafte dritte Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 6B eine andere Seitenansicht, die die beispielhafte dritte Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 6C eine Draufsicht, die die beispielhafte dritte Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 7 eine Ansicht zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einem Glättungskondensator und einem Beschaltungskondensator in einer herkömmlichen Motorantriebsvorrichtung;
- 8 eine Ansicht zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen der Glättungskondensatoreinheit und dem Beschaltungskondensator in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 9 eine Seitenansicht, die schematisch den Montageaufbau mehrerer miteinander in Reihe geschalteter Glättungskondensatoreinheiten in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 10 eine Seitenansicht, die schematisch den Montageaufbau mehrerer parallel zueinander geschalteter Beschaltungskondensatoren in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 11A eine Draufsicht, die eine beispielhafte erste Form des Montageaufbaus eines ersten elektrischen Leiters und eines zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 11B eine Seitenansicht, die die beispielhafte erste Form des Montageaufbaus des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 12A eine Draufsicht, die eine beispielhafte zweite Form des Montageaufbaus eines ersten elektrischen Leiters und eines zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 12B eine Seitenansicht, die die beispielhafte zweite Form des Montageaufbaus des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 13A eine Draufsicht, die eine beispielhafte dritte Form des Montageaufbaus eines ersten elektrischen Leiters und eines zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 13B eine Seitenansicht, die die beispielhafte dritte Form des Montageaufbaus des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
- 14 eine Seitenansicht, die eine beispielhafte Modifikation eines Verbindungsabschnitts in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Genaue Beschreibung
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Eine Motorantriebsvorrichtung, die eine Glättungskondensatoreinheit und einen Beschaltungskondensator umfasst, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Diese Zeichnungen verwenden ggf. unterschiedliche Maßstäbe, um das Verständnis zu erleichtern. Die in jeder Zeichnung dargestellte Form stellt jeweils ein Beispiel zur Ausführung der vorliegenden Offenbarung dar, wobei die vorliegende Offenbarung nicht auf die in diesen Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist.
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1A ist eine Seitenansicht, die den Montageaufbau einer Glättungskondensatoreinheit, eines Beschaltungskondensators und eines Leistungsbauelements in einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 1B ist eine perspektivische Ansicht, die den Montageaufbau der Glättungskondensatoreinheit, des Beschaltungskondensators und des Leistungsbauelements in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Nachstehend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten, die in verschiedenen Zeichnungen die gleiche Funktion haben. 2 ist eine Seitenansicht, die schematisch den Montageaufbau der Glättungskondensatoreinheit, des Beschaltungskondensators und des Leistungsbauelements in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 3A ist eine Ansicht, die schematisch eine Motorantriebsvorrichtung darstellt, welche basierend auf von einer Wechselstromversorgung zugeführter Wechselstromenergie Motorantriebsenergie erzeugt, und ein Schaltbild der Motorantriebsvorrichtung zeigt. 3B ist eine Ansicht, die schematisch die Motorantriebsvorrichtung darstellt, welche basierend auf der von der Wechselstromversorgung zugeführten Wechselstromenergie die Motorantriebsenergie erzeugt, und ein Schaltbild zur Erläuterung der Erzeugung eines Rufstroms zeigt. Der einfacheren Beschreibung halber zeigen 3A und 3B eine Wechselstromversorgung 2 und einen Motor 3 unter der Annahme, dass diese jeweils nur eine Phase haben, die Wechselstromversorgung 2 und der Motor 3 können jeweils jedoch eine Ein- oder Drei-Phasen-Konfiguration aufweisen.
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Vor der Beschreibung einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf 3A und 3B die Schaltung einer Motorantriebsvorrichtung, die basierend auf von einer Wechselstromversorgung zugeführter Wechselstromenergie Motorantriebsenergie erzeugt, und das Erzeugungsprinzip eines Rufstroms beschrieben.
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Wie in 3A und 3B gezeigt, umfasst eine Motorantriebsvorrichtung 1 eine Wandlerschaltung (Gleichrichterschaltung) 51, die von der Wechselstromversorgung 2 zugeführte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt und die Gleichstromenergie an einen Gleichspannungszwischenkreis ausgibt, und eine Inverterschaltung 52, die die Gleichstromenergie im Gleichspannungszwischenkreis in Wechselstromenergie umwandelt und die Wechselstromenergie als Motorantriebsenergie ausgibt.
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Die Inverterschaltung 52 ist als Brückenschaltung eines Leistungsbauelements 15, das ein Halbleiterschaltelement verwendet, und einer antiparallel zum Leistungsbauelement 15 geschalteten Diode ausgeführt. Wenn die Wandlerschaltung 51 als Diodengleichrichterschaltung implementiert wird, umfasst sie kein Leistungsbauelement, wenn die Wandlerschaltung 51 jedoch als PWM-Steuerungsgleichrichterschaltung implementiert wird, wird sie, wie bei der Inverterschaltung 52, als Brückenschaltung eines Leistungsbauelements und einer antiparallel zum Leistungsbauelement geschalteten Diode ausgeführt. Beispiele für das Leistungsbauelement können einen unipolaren Transistor, wie etwa einen FET, einen bipolaren Transistor, einen IGBT, einen Thyristor und einen GTO umfassen. Auch eine Kombination aus einem Halbleiterschaltelement und einer Diode lässt sich als „Leistungsbauelement“ definieren, weshalb ein solches Leistungsbauelement auch als „Leistungsmodul“ bezeichnet wird.
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Ein Gleichspannungszwischenkreis zwischen der Wandlerschaltung 51 und der Inverterschaltung 52 ist mit einer Glättungskondensatoreinheit 11 versehen, die die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis glättet. Bei dem in 3A gezeigten Beispiel sind Glättungskondensatoreinheiten 11 und Beschaltungskondensatoren 12 auf der Gleichstromausgabeseite der Diode in der Wandlerschaltung 51 und der Gleichstromeingabeseite des Leistungsbauelements 15 der Inverterschaltung 52 bereitgestellt.
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Ein geschlossener Regelkreis (Doppelleitung) ist zwischen den positiven Elektrodenanschlüssen und den negativen Elektrodenanschlüssen der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 ausgebildet und erzeugt somit eine Induktivitätskomponente. Bezug nehmend auf 3B bezeichnet das Bezugszeichen 31 die Induktivitätskomponente. In der Inverterschaltung 52 werden ein oberes Leistungsbauelement 15-1 und ein unteres Leistungsbauelement 15-2 abwechselnd ein- und ausgeschaltet, um die Gleichstromenergie im Gleichspannungszwischenkreis in Wechselstromenergie umzuwandeln. Wenn beispielsweise das untere Leistungsbauelement 15-2 ausgeschaltet wird, wird ein Strom i über eine antiparallel zum oberen Leistungsbauelement 15-1 geschaltete Diode D1 zurückgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird beispielsweise durch die interne Induktivität des oberen Leistungsbauelements 15-1 eine Stoßspannung L x di/dt erzeugt. Die Stoßspannung L x di/dt bewirkt, dass ein Strom durch den Beschaltungskondensator 12 fließt und erhöht somit die Spannung über dem positiven Elektrodenanschluss und dem negativen Elektrodenanschluss des Beschaltungskondensators 12. Dadurch tritt aufgrund des Vorhandenseins der Induktivitätskomponente 31 zwischen der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem Beschaltungskondensator 12 eine Potentialdifferenz auf, wodurch ein Rufstrom verursacht wird. Da das Einstellen des Abstands zwischen der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem Beschaltungskondensator 12 auf einen größeren Wert die Größe der Induktivitätskomponente zwischen der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem Beschaltungskondensator 12 erhöht und somit zwischen der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem Beschaltungskondensator 12 eine größere Potentialdifferenz verursacht, wird zwischen der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem Beschaltungskondensator 12 ein höherer Rufstrom erzeugt, was zu höheren Wärmeverlusten der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 führt.
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Zur Reduzierung der Wärmeverluste eines Glättungskondensators und eines Beschaltungskondensators aufgrund der Erzeugung eines Rufstroms umfasst eine Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Glättungskondensatoreinheit 11 mit wenigstens einem Glättungskondensator, die die Spannung zwischen einer Wandlerschaltung und einer Inverterschaltung in einer Energieumwandlungsschaltung glättet, welche basierend auf von einer Wechselstromversorgung zugeführter Wechselstromenergie Motorantriebsenergie erzeugt, einen Beschaltungskondensator 12 zum Unterdrücken einer Stoßspannung eines Leistungsbauelements 15, das einen Teil der Energieumwandlungsschaltung bildet, und eine Tragplatte 13, auf der die Glättungskondensatoreinheit 11 montiert ist, wie in 1A, 1B und 2 gezeigt.
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Die Glättungskondensatoreinheit 11 kann bevorzugt wenigstens einen Glättungskondensator umfassen. Der Glättungskondensator wird beispielsweise als Elektrolytkondensator oder Folienkondensator implementiert. Wenn die Glättungskondensatoreinheit 11 durch nur einen Glättungskondensator gebildet wird, hat der Glättungskondensator bevorzugt eine hohe Kapazität. Wenn die Glättungskondensatoreinheit 11 durch mehrere Glättungskondensatoren gebildet wird, ermöglicht es eine Kombination mehrerer Glättungskondensatoren geringer Kapazität, eine Hochkapazitätsausführung der Glättungskondensatoreinheit 11 zu erzielen. Bei dem in 1A und 1B gezeigten Beispiel umfasst die Glättungskondensatoreinheit 11 beispielsweise sechs Glättungskondensatoren 11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5 und 11-6. Wenn die Glättungskondensatoreinheit 11 durch mehrere Glättungskondensatoren gebildet wird, schränkt die Verbindungsbeziehung zwischen einzelnen Glättungskondensatoren diese Ausführungsform nicht speziell ein. Bei einem Beispiel wird die Glättungskondensatoreinheit 11 beispielsweise durch eine Reihenverbindung eines Satzes parallel geschalteter Kondensatoren 11-1, 11-2 und 11-3 und eines Satzes parallel geschalteter Kondensatoren 11-4, 11-5 und 11-6 gebildet.
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Die Glättungskondensatoreinheit 11 umfasst ferner einen Elektrodenanschluss 21, der durch einen positiven Elektrodenanschluss 21P und einen negativen Elektrodenanschluss 21N gebildet wird. Die in 1A gezeigte Gestaltung und Position des durch den positiven Elektrodenanschluss 21P und den negativen Elektrodenanschluss 21N gebildeten Elektrodenanschlusses 21 sind rein beispielhaft und es können auch andere Gestaltungen und Positionen verwendet werden.
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Die Glättungskondensatoreinheit 11 ist auf der Tragplatte 13 montiert. Die Tragplatte 13 kann als gedruckte Leiterplatte (PCB), auf der verschiedene Komponenten und Verdrahtungen montiert sind, oder als geformte Platte implementiert werden, auf der keine verschiedenen Komponenten und Verdrahtungen montiert sind. Beispiele für das die Tragplatte 13 bildende Material können Bakelit, Papier-Epoxid, Glas-Epoxid, Aluminiumoxid und eine Kombination derselben umfassen.
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Wenn ein durch die Motorantriebsvorrichtung 1 angetriebener Motor (nicht gezeigt) als Drei-Phasen-Wechselstrom- oder Drehstrommotor ausgeführt ist, sind für die U-, V- und W-Phasen die Leistungsbauelemente 15U, 15V bzw. 15W bereitgestellt. Bei dem in 1A und 1B gezeigten Beispiel sind die Leistungsbauelemente 15U, 15V und 15W beispielsweise auf einer gedruckten Leiterplatte 16 montiert. Alternativ können die Leistungsbauelemente 15U, 15V und 15W auf der Oberfläche der Tragplatte 13 montiert sein, die deren anderer Oberfläche entgegengesetzt ist, auf der die Glättungskondensatoreinheit 11 montiert ist. Die Bezugszeichen 23 bezeichnen die Ein-/Ausgangsanschlüsse der jeweiligen Leistungsbauelemente 15U, 15V und 15W. Die in 1B gezeigten Gestaltungen und Positionen der Ein-/Ausgangsanschlüsse 23 der jeweiligen Leistungsbauelemente 15U, 15V und 15W sind rein beispielhaft und es können auch andere Gestaltungen und Position verwendet werden.
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Der Beschaltungskondensator 12 wird beispielsweise als Elektrolytkondensator oder Folienkondensator implementiert. Der Beschaltungskondensator 12 ist pro Leistungsbauelement 15 bereitgestellt und auf der gedruckten Leiterplatte 16 montiert. Bei dem in 1A, 1B und 2 gezeigten Beispiel sind, da ein Drei-Phasen-Wechselstrom- oder Drehstrommotor als durch die Motorantriebsvorrichtung 1 angetriebener Motor verwendet wird, die Beschaltungskondensatoren 12U, 12V und 12W entsprechend den Leistungsbauelementen 15U, 15V und 15W bereitgestellt. Der Beschaltungskondensator 12 umfasst einen Elektrodenanschluss 22, der durch einen positiven Elektrodenanschluss 22P und einen negativen Elektrodenanschluss 22N gebildet wird.
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Der Elektrodenanschluss 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und der Elektrodenanschluss 22 des Beschaltungskondensators 12 sind so nahe wie möglich beieinander mit der Tragplatte 13 dazwischen angeordnet. Besonders bevorzugt sind der Elektrodenanschluss 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und der Elektrodenanschluss 22 des Beschaltungskondensators 12 auf einander entgegengesetzten Seiten der Tragplatte 13 angeordnet. Wenn jedoch jeder der die Glättungskondensatoreinheit 11 bildenden Glättungskondensatoren 11-1 bis 11-6 als Elektrolytkondensator implementiert wird, wird die Glättungskondensatoreinheit 11 so angeordnet, dass eine Öffnung zum Verhindern eines Anstiegs ihres Innendrucks bei Anlage einer übermäßig hohen Spannung nicht der vertikalen Richtung zugewandt ist.
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Der positive Elektrodenanschluss 21P des Elektrodenanschlusses 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und der positive Elektrodenanschluss 22P des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 sind über einen ersten elektrischen Leiter 14-1 elektrisch miteinander verbunden. Der negative Elektrodenanschluss 21N des Elektrodenanschlusses 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und der negative Elektrodenanschluss 22N des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 sind über einen zweiten elektrischen Leiter 14-2 elektrisch miteinander verbunden.
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Der positive Elektrodenanschluss 21P und der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 und der positive Elektrodenanschluss 22P und der negative Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 werden beispielsweise als Schraubanschlüsse implementiert. In diesem Fall werden der erste elektrische Leiter 14-1 und der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 sowie der erste elektrische Leiter 14-1 und der positive Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 durch eine Befestigung mittels leitender Schrauben elektrisch miteinander verbunden. Der zweite elektrische Leiter 14-2 und der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 sowie der zweite elektrische Leiter 14-2 und der negative Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 werden durch eine Befestigung mittels leitender Schrauben elektrisch miteinander verbunden.
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Alternativ werden der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 und der positive Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 durch Löten mit dem ersten elektrischen Leiter 14-1 elektrisch verbunden. Der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 und der negative Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 werden durch Löten mit dem zweiten elektrischen Leiter 14-2 elektrisch verbunden.
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Beispiele für jeweils den ersten elektrischen Leiter 14-1 und den zweiten elektrischen Leiter 14-2 können eine Stromschiene, ein leitendes Kabel und ein isolierbeschichtetes leitendes Element umfassen, dessen äußere Umfangsfläche mit einer Isolierbeschichtung ummantelt ist. Die Stromschiene und das leitende Kabel verwenden jeweils einen Leiter zum Leiten eines Stroms hoher Kapazität und werden durch Auswalzen eines Metalls, wie etwa Kupfer, Messing oder Aluminium, gefertigt. Auch bei dem isolierbeschichteten leitenden Element verwendet der leitende Elementabschnitt einen Leiter zum Leiten eines Stroms hoher Kapazität und wird durch Auswalzen eines Metalls, wie etwa Kupfer, Messing oder Aluminium, gefertigt. Insbesondere wenn der erste elektrische Leiter 14-1 und der zweite elektrische Leiter 14-2 jeweils als isolierbeschichtetes leitendes Element implementiert werden, löst sich die Isolierbeschichtung ab und das leitende Element wird in dem Verbindungsabschnitt des isolierbeschichteten leitenden Elements mit den jeweiligen Elektrodenanschlüssen der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 außen freigelegt. Das leitende Kabel und das isolierbeschichtete leitende Element können äußerst starr oder auch flexibel sein. Bei dieser Ausführungsform sind der erste elektrische Leiter 14-1 und der zweite elektrische Leiter 14-2 jeweils beispielsweise als Stromschiene implementiert.
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Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß dieser Ausführungsform der Elektrodenanschluss 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und der Elektrodenanschluss 22 des Beschaltungskondensators 12 so nahe wie möglich beieinander mit der Tragplatte 13 dazwischen angeordnet. Daher ist, da der elektrische Pfad zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 und der elektrische Pfad zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 kurz sind, die Größe der Induktivitätskomponente gering. Dies führt zu einem niedrigen Rufstrom und die Wärmeverluste der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 können somit niedrig gehalten werden. Da die Wärmeverluste der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 niedrig gehalten werden können, müssen möglicherweise keine Wärmekühler verwendet werden oder deren Anzahl kann reduziert werden, wodurch sich eine Kosteneinsparung, eine Vereinfachung des Aufbaus und eine Verkleinerung der Motorantriebsvorrichtung erzielen lassen. Wenn die Wärmekühler beispielsweise als Kühlgebläse implementiert werden, kann der Stromverbrauch der Motorantriebsvorrichtung gesenkt werden, da möglicherweise kein Strom zum Betrieb der Kühlgebläse verwendet werden muss oder dieser reduziert werden kann.
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Nachstehend sind verschiedene Formen der Glättungskondensatoreinheit 11 aufgeführt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Glättungskondensatoreinheit 11 beispielsweise in einer ersten und einer zweiten Form durch mehrere Glättungskondensatoren und in einer dritten Form durch nur einen einzelnen Glättungskondensator gebildet wird.
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4A ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte erste Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 4B ist eine Seitenansicht, die die beispielhafte erste Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Die Glättungskondensatoreinheit 11 gemäß der in 4A und 4B gezeigten ersten Form wird durch mehrere (acht, bei dem in 4A und 4B gezeigten Beispiel) elektrisch miteinander verbundene Glättungskondensatoren 11-7 bis 11-14 gebildet und ist, wie die in 1A, 1B und 2 gezeigte Glättungskondensatoreinheit 11, auf der Tragplatte 13 montiert. Die Glättungskondensatoren 11-7 bis 11-14 sind durch Löten elektrisch miteinander verbunden. Das Kombinieren mehrerer Glättungskondensatoren geringer Kapazität 11-7 bis 11-14 ermöglicht es, eine Hochkapazitätsausführung der Glättungskondensatoreinheit 11 zu erzielen. Wenn die Glättungskondensatoreinheit 11 durch mehrere Glättungskondensatoren gebildet wird, schränkt die Verbindungsbeziehung zwischen einzelnen Glättungskondensatoren diese Ausführungsform nicht speziell ein. Bei einem Beispiel wird die Glättungskondensatoreinheit 11 beispielsweise durch eine Reihenverbindung eines Satzes parallel geschalteter Kondensatoren 11-7 bis 11-10 und eines Satzes parallel geschalteter Kondensatoren 11-11 bis 11-14 gebildet. Als anderes Beispiel wird die Glättungskondensatoreinheit 11 durch eine Reihenverbindung der Glättungskondensatoren 11-7 bis 11-14 gebildet. Als weiteres Beispiel wird die Glättungskondensatoreinheit 11 durch eine parallele Verbindung der Glättungskondensatoren 11-7 bis 11-14 gebildet.
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5A ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte zweite Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 5B ist eine Seitenansicht, die die beispielhafte zweite Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Die Glättungskondensatoreinheit 11 gemäß der in 5A und 5B gezeigten zweiten Form wird durch mehrere (zwei, bei dem in 5A und 5B gezeigten Beispiel) elektrisch miteinander verbundene Schraubanschluss-Glättungskondensatoren 11-15 bis 11-16 gebildet. Das Kombinieren mehrerer Glättungskondensatoren geringer Kapazität 11-15 und 11-16 ermöglicht es, eine Hochkapazitätsausführung der Glättungskondensatoreinheit 11 zu erzielen. Wenn die Glättungskondensatoreinheit 11 durch mehrere Glättungskondensatoren gebildet wird, schränkt die Verbindungsbeziehung zwischen einzelnen Glättungskondensatoren, wie bei der ersten Form, diese Ausführungsform nicht speziell ein. Bei einem Beispiel wird die Glättungskondensatoreinheit 11 beispielsweise durch eine Reihenverbindung der Glättungskondensatoren 11-15 und 11-16 gebildet. Als anderes Beispiel wird die Glättungskondensatoreinheit 11 durch eine parallele Verbindung der Glättungskondensatoren 11-15 und 11-16 gebildet.
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6A ist eine Seitenansicht, die eine beispielhafte dritte Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 6B ist eine andere Seitenansicht, die die beispielhafte dritte Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 6C ist eine Draufsicht, die die beispielhafte dritte Form der Glättungskondensatoreinheit der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Beispielsweise wenn die Spannung des Gleichspannungszwischenkreises relativ niedrig ist, kann die Glättungskondensatoreinheit 11 durch nur einen Glättungskondensator 11-17 gebildet werden.
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7 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen einem Glättungskondensator und einem Beschaltungskondensator in einer herkömmlichen Motorantriebsvorrichtung. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel wird angenommen, dass die -Z-Richtung vertikal ist. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel sind wiederum der einfacheren Darstellung halber ein Glättungskondensator 110 und eine Leiterplatte 160, auf der ein Beschaltungskondensator 120 montiert ist, unter Abstand voneinander dargestellt, in der Praxis wird der Glättungskondensator 110 jedoch in +Y- oder -Y-Richtung über der Leiterplatte 160 angeordnet.
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Der Glättungskondensator 110 wird häufig als Elektrolytkondensator implementiert, der dazu fähig ist, bei kleinem Umfang eine hohe Kapazität zu gewährleisten. Da der Innendruck des Elektrolytkondensators ansteigen kann, wenn bei Anlage einer übermäßig hohen Spannung sein Innenelektrolyt verdampft und zu Gas wird, ist eine Öffnung, die ein Entweichen des Gases ermöglicht, nahe einem Anschluss ausgebildet. Um zu verhindern, dass der Elektrolyt aus der Öffnung ausläuft, unterliegt der Elektrolytkondensator daher der Beschränkung, bevorzugt so angeordnet zu werden, dass der Anschluss nicht der vertikalen Richtung zugewandt ist. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel ist der Glättungskondensator 110 so angeordnet, dass ein positiver Elektrodenanschluss 210P und ein negativer Elektrodenanschluss 210N längs der Z-Achse (in +Z-Richtung) nach oben weisen. Wenn der Beschaltungskondensator 120 (Beschaltungskondensatoren 120U, 120V und 120W) unter dem Aspekt der Konstruktion bezogen auf die Z-Achse bevorzugt im unteren Abschnitt der Leiterplatte 160 einer Motorantriebsvorrichtung 100 angeordnet wird, ist die Größe der Induktivitätskomponente hoch, da der elektrische Pfad zwischen dem Glättungskondensator 110 und dem Beschaltungskondensator 120 lang ist. Aufgrund des Vorhandenseins der hohen Induktivitätskomponente ist die Potentialdifferenz zwischen dem Glättungskondensator 110 und dem Beschaltungskondensator 120 groß, was zu einem hohen Rufstrom und somit zu hohen Wärmeverlusten des Glättungskondensators 110 und des Beschaltungskondensators 120 führt. Da, wie vorstehend beschrieben, ein großer Elektrolytkondensator mit Schraubanschluss hinsichtlich der Anordnungsposition besonders strengen Beschränkungen unterliegt, ist der elektrische Pfad zwischen dem Glättungskondensator 110 und dem Beschaltungskondensator 120 lang und die Wärmeverluste des Glättungskondensators 110 und des Beschaltungskondensators 120 sind besonders hoch.
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8 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Positionsbeziehung zwischen der Glättungskondensatoreinheit und dem Beschaltungskondensator in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel wird angenommen, dass die -Z-Richtung vertikal ist. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel sind wiederum der einfacheren Darstellung halber die Glättungskondensatoreinheit 11 und die gedruckte Leiterplatte 16, auf der der Beschaltungskondensator 12 montiert ist, unter Abstand voneinander dargestellt, in der Praxis wird die Glättungskondensatoreinheit 11 jedoch in +Y- oder -Y-Richtung über der Leiterplatte 160 angeordnet.
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Der Fall, in dem die Glättungskondensatoreinheit 11 gemäß der in 4A und 4B gezeigten ersten Form in der Motorantriebsvorrichtung 1 bereitgestellt ist, wird hier als Beispiel verwendet. Die Glättungskondensatoreinheit 11 wird durch die elektrisch miteinander verbundenen Glättungskondensatoren 11-7 bis 11-14 gebildet und ist auf der Tragplatte 13 montiert.
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Die Tragplatte 13 ist mit einem Verbindungsabschnitt 40 versehen, der durch ein aus einem positiven Verbindungsabschnitt 41P und einem negativen Verbindungsabschnitt 41N bestehenden Paar gebildet wird. Wenn der Beschaltungskondensator 12 (Beschaltungskondensatoren 12U, 12V und 12W) beispielsweise bezogen auf die Z-Achse im unteren Abschnitt der gedruckten Leiterplatte 16 der Motorantriebsvorrichtung 1 angeordnet wird, wird der Verbindungsabschnitt 40, wie in 8 gezeigt, bezogen auf die Z-Achse im unteren Abschnitt der Tragplatte 13 bereitgestellt. Der positive Verbindungsabschnitt 41P und der negative Verbindungsabschnitt 41N bestehen beispielsweise aus leitenden Elementen, wie etwa Lötaugen, die sich durch die zwei Oberflächen der Tragplatte 13 erstrecken. Der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 ist über einen ersten elektrischen Leiter (nicht in 8 gezeigt) mit dem positiven Verbindungsabschnitt 41P elektrisch verbunden und der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 über einen zweiten elektrischen Leiter (nicht in 8 gezeigt) mit dem negativen Verbindungsabschnitt 41N elektrisch verbunden. Der positive Verbindungsabschnitt 41P auf der Tragplatte 13 ist ferner über den ersten elektrischen Leiter mit dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 elektrisch verbunden. Der negative Verbindungsabschnitt 41N auf der Tragplatte 13 ist ferner über den zweiten elektrischen Leiter mit dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 elektrisch verbunden.
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Als anderes Beispiel können der positive Verbindungsabschnitt 41P und der negative Verbindungsabschnitt 41N als durch die Tragplatte 13 verlaufende Löcher bereitgestellt sein und der erste elektrische Leiter und der zweite elektrische Leiter können sich durch die jeweiligen Löcher erstrecken. In diesem Fall ist der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 über den ersten elektrischen Leiter, der sich durch den als Loch implementierten positiven Verbindungsabschnitt 41P erstreckt, direkt mit dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 elektrisch verbunden. Der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 ist über den zweiten elektrischen Leiter, der sich durch den als Loch implementierten negativen Verbindungsabschnitt 41N erstreckt, direkt mit dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 elektrisch verbunden.
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Somit sind, da sowohl der Beschaltungskondensator 12 als auch der Verbindungsabschnitt 40 bezogen auf die Z-Achse im unteren Abschnitt bereitgestellt sind, der Elektrodenanschluss 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und der Elektrodenanschluss 22 des Beschaltungskondensators 12 nahe beieinander angeordnet. Daher ist, da der elektrische Pfad zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 und der elektrische Pfad zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 kurz sind, die Größe der Induktivitätskomponente gering. Dies führt zu einem niedrigen Rufstrom und die Wärmeverluste der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 können somit niedrig gehalten werden. Bei dieser Ausführungsform können zudem die Glättungskondensatoren geringer Kapazität 11-7 bis 11-14 in der Glättungskondensatoreinheit 11 an relativ freien Positionen angeordnet werden und weisen folglich bei der Konstruktion einen Freiheitsgrad auf, der höher ist als derjenige des Glättungskondensators 110, der, wie in 7 gezeigt, als Elektrolytkondensator mit hoher Kapazität und Schraubanschluss implementiert ist.
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Bevorzugt können die Anzahl der Glättungskondensatoren und deren Verbindungsbeziehung in der Glättungskondensatoreinheit 11 ggf. beispielsweise gemäß der Größe der Gleichspannungszwischenkreisspannung und der Stehspannung jedes Glättungskondensators bestimmt werden. Je größer beispielsweise die Anzahl der Glättungskondensatoren ist, die in der Glättungskondensatoreinheit 11 miteinander in Reihe geschaltet sind, desto höher wird die handhabbare Gleichspannungszwischenkreisspannung.
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9 ist eine Seitenansicht, die schematisch den Montageaufbau mehrerer miteinander in Reihe geschalteter Glättungskondensatoreinheiten in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Höhere Gleichspannungszwischenkreisspannungen können auch durch Verbinden mehrerer Glättungskondensatoreinheiten 11 in Reihe miteinander gehandhabt werden. In diesem Fall ist die Tragplatte 13 mit den mehreren Glättungskondensatoreinheiten 11 versehen.
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Der Beschaltungskondensator 12 ist entsprechend dem Leistungsbauelement 15 jeder Phase bereitgestellt, die Hochkapazitätsausführung kann jedoch auch durch Verbinden der Beschaltungskondensatoren 12 parallel zueinander in dieser einen Phase erzielt werden. 10 ist eine Seitenansicht, die schematisch den Montageaufbau mehrerer parallel zueinander geschalteter Beschaltungskondensatoren in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Da die Kapazität ggf. durch Verbinden mehrerer Beschaltungskondensatoren 12 parallel zueinander hoch eingestellt werden kann, können auch höhere Stoßspannungen unterdrückt werden. In diesem Fall ist die gedruckte Leiterplatte 16 mit den mehreren Beschaltungskondensatoren 12 versehen.
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Nachstehend sind mehrere Formen des Montageaufbaus des ersten elektrischen Leiters 14-1 und des zweiten elektrischen Leiters 14-2 zur weiteren Unterdrückung eines Rufstroms aufgeführt. Ein geschlossener Regelkreis (Doppelleitung) ist zwischen den positiven Elektrodenanschlüssen und den negativen Elektrodenanschlüssen der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 ausgebildet und erzeugt somit eine größere oder kleinere Induktivitätskomponente. In Anbetracht dessen kann die Größe der Induktivitätskomponente 31 durch Anordnen des ersten elektrischen Leiters 14-1 zum elektrischen Verbinden des positiven Elektrodenanschlusses 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 und des positiven Elektrodenanschlusses 22P des Beschaltungskondensators 12 miteinander und des zweiten elektrischen Leiters 14-2 zum elektrischen Verbinden des negativen Elektrodenanschlusses 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 und des negativen Elektrodenanschlusses 22N des Beschaltungskondensators 12 miteinander reduziert werden, so dass der erste elektrische Leiter 14-1 und der zweite elektrische Leiter 14-2 nahe beieinander gelegene Abschnitte umfassen.
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11A ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte erste Form des Montageaufbaus eines ersten elektrischen Leiters und eines zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 11B ist eine Seitenansicht, die die beispielhafte erste Form des Montageaufbaus des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Bei dem in 11A und 11B gezeigten Beispiel ist die Tragplatte 13 der einfacheren Darstellung halber nicht gezeigt. Gemäß der in 11A und 11B gezeigten ersten Form überlagern der erste elektrische Leiter 14-1 und der zweite elektrische Leiter 14-2 einander in Y-Richtung in der Nähe ihrer mittleren Abschnitte.
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12A ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte zweite Form des Montageaufbaus eines ersten elektrischen Leiters und eines zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 12B ist eine Seitenansicht, die die beispielhafte zweite Form des Montageaufbaus des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Bei dem in 12A und 12B gezeigten Beispiel ist die Tragplatte 13 der einfacheren Darstellung halber nicht gezeigt. Gemäß der in 12A und 12B gezeigten zweiten Form überlagern, wie auch bei der in 11A und 11B gezeigten ersten Form, der erste elektrische Leiter 14-1 und der zweite elektrische Leiter 14-2 einander in Y-Richtung in der Nähe ihrer mittleren Abschnitte.
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Die in 12A und 12B gezeigte zweite Form unterscheidet sich hinsichtlich der Anordnung von Abschnitten in der Nähe der Verbindungsabschnitte zwischen der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem Beschaltungskondensator 12 sowie des ersten elektrischen Leiters 14-1 und des zweiten elektrischen Leiters 14-2 von der in 11A und 11B gezeigten ersten Form.
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13A ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte dritte Form des Montageaufbaus eines ersten elektrischen Leiters und eines zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 13B ist eine Seitenansicht, die die beispielhafte dritte Form des Montageaufbaus des ersten elektrischen Leiters und des zweiten elektrischen Leiters in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Bei dem in 13A und 13B gezeigten Beispiel ist die Tragplatte 13 der einfacheren Darstellung halber nicht gezeigt. Gemäß der in 13A und 13B gezeigten dritten Form überlagern der erste elektrische Leiter 14-1 und der zweite elektrische Leiter 14-2 einander in Z-Richtung in der Nähe ihrer mittleren Abschnitte.
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Bei sämtlichen der vorstehend genannten ersten bis dritten Formen kann die Isolierung bevorzugt zwischen dem ersten elektrischen Leiter 14-1 und dem zweiten elektrischen Leiter 14-2 gewährleistet werden. Beispielsweise können der erste elektrische Leiter 14-1 und der zweite elektrische Leiter 14-2 in dem Bereich, in dem ihre Isolierung gewährleistet werden kann, unter Abstand voneinander angeordnet sein oder der erste elektrische Leiter 14-1 und/oder der zweite elektrische Leiter 14-2 können mit einer Isolierbeschichtung ummantelt sein.
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Nachstehend ist eine Modifikation des auf der Tragplatte 13 montierten Verbindungsabschnitts 40 beschrieben. 14 ist eine Seitenansicht, die eine beispielhafte Modifikation eines Verbindungsabschnitts in der Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Bei dem in 14 gezeigten Beispiel wird angenommen, dass die -Z-Richtung vertikal ist. Bei dem in 14 gezeigten Beispiel sind wiederum der einfacheren Darstellung halber die Tragplatte 13 und die gedruckte Leiterplatte 16 (gedruckten Leiterplatten 16A, 16B und 16C), auf der der Beschaltungskondensator 12 montiert ist, unter Abstand voneinander dargestellt, in der Praxis jedoch überlagert jede der gedruckten Leiterplatten 16A, 16B und 16C in +Y-Richtung die Tragplatte 13. Die in 14 gezeigten Positionen der Beschaltungskondensatoren 12 auf den gedruckten Leiterplatten 16A, 16B und 16C sind rein beispielhaft und der Beschaltungskondensator 12 kann auch an einer anderen Position als den in 14 gezeigten auf der gedruckten Leiterplatte 16 montiert werden.
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Sofern mehrere Verbindungsabschnitte 40A, 40B und 40C, die jeweils einen positiven Verbindungsabschnitt 41P und einen negativen Verbindungsabschnitt 41N umfassen, vorab auf der Tragplatte 13 so bereitgestellt werden, dass sie längs der Z-Richtung voneinander versetzt sind, kann ein Verbindungsabschnitt, der den elektrischen Pfad zwischen dem Elektrodenanschluss 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem Elektrodenanschluss 22 des Beschaltungskondensators 12 minimiert, gemäß der Position des Beschaltungskondensators 12 in Z-Richtung auf der gedruckten Leiterplatte 16 ausgewählt werden. Bei dem in 14 gezeigten Beispiel ist die Anzahl der auf der Tragplatte 13 bereitgestellten Verbindungsabschnitte beispielsweise auf drei festgelegt, es können jedoch auch zwei, vier oder mehr Verbindungsabschnitte verwendet werden.
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Der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 und der positive Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 sind durch den ersten elektrischen Leiter 14-1, der durch den positiven Verbindungsabschnitt 41P in einem der mehreren auf der Tragplatte 13 bereitgestellten Verbindungsabschnitte 40A, 40B und 40C geführt ist, elektrisch miteinander verbunden und der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 und der negative Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 sind durch den zweiten elektrischen Leiter 14-2, der durch den negativen Verbindungsabschnitt 41N in diesem Verbindungsabschnitt geführt ist, elektrisch miteinander verbunden.
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Beispielsweise wenn die gedruckte Leiterplatte 16A, auf der der Beschaltungskondensator 12 in Z-Richtung in deren oberen Abschnitt montiert ist, in +Y-Richtung die Tragplatte 13 überlagert, wird der Verbindungsabschnitt 40A ausgewählt. In diesem Fall ist der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 über den ersten elektrischen Leiter 14-1 (nicht in 14 gezeigt) mit dem positiven Verbindungsabschnitt 41P des Verbindungsabschnitts 40A elektrisch verbunden und der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 über den zweiten elektrischen Leiter 14-2 (nicht in 14 gezeigt) mit dem negativen Verbindungsabschnitt 41N des Verbindungsabschnitts 40A elektrisch verbunden. Der positive Verbindungsabschnitt 41P des Verbindungsabschnitts 40A auf der Tragplatte 13 ist ferner über den ersten elektrischen Leiter 14-1 mit dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 auf der gedruckten Leiterplatte 16A elektrisch verbunden. Der negative Verbindungsabschnitt 41N des Verbindungsabschnitts 40A auf der Tragplatte 13 ist ferner über den zweiten elektrischen Leiter 14-2 mit dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 auf der gedruckten Leiterplatte 16A elektrisch verbunden.
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Beispielsweise wenn die gedruckte Leiterplatte 16B, auf der der Beschaltungskondensator 12 in Z-Richtung in deren mittleren Abschnitt montiert ist, in +Y-Richtung die Tragplatte 13 überlagert, wird der Verbindungsabschnitt 40B ausgewählt. In diesem Fall ist der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 über den ersten elektrischen Leiter 14-1 (nicht in 14 gezeigt) mit dem positiven Verbindungsabschnitt 41P des Verbindungsabschnitts 40B elektrisch verbunden und der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 über den zweiten elektrischen Leiter 14-2 (nicht in 14 gezeigt) mit dem negativen Verbindungsabschnitt 41N des Verbindungsabschnitts 40B elektrisch verbunden. Der positive Verbindungsabschnitt 41P des Verbindungsabschnitts 40B auf der Tragplatte 13 ist ferner über den ersten elektrischen Leiter 14-1 mit dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 auf der gedruckten Leiterplatte 16B elektrisch verbunden. Der negative Verbindungsabschnitt 41N des Verbindungsabschnitts 40B auf der Tragplatte 13 ist ferner über den zweiten elektrischen Leiter 14-2 mit dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 auf der gedruckten Leiterplatte 16B elektrisch verbunden.
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Beispielsweise wenn die gedruckte Leiterplatte 16C, auf der der Beschaltungskondensator 12 in Z-Richtung in deren unteren Abschnitt montiert ist, in +Y-Richtung die Tragplatte 13 überlagert, wird der Verbindungsabschnitt 40C ausgewählt. In diesem Fall ist der positive Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 über den ersten elektrischen Leiter 14-1 (nicht in 14 gezeigt) mit dem positiven Verbindungsabschnitt 41P des Verbindungsabschnitts 40C elektrisch verbunden und der negative Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 über den zweiten elektrischen Leiter 14-2 (nicht in 14 gezeigt) mit dem negativen Verbindungsabschnitt 41N des Verbindungsabschnitts 40C elektrisch verbunden. Der positive Verbindungsabschnitt 41P des Verbindungsabschnitts 40C auf der Tragplatte 13 ist ferner über den ersten elektrischen Leiter 14-1 mit dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Beschaltungskondensators 12 auf der gedruckten Leiterplatte 16C elektrisch verbunden. Der negative Verbindungsabschnitt 41N des Verbindungsabschnitts 40C auf der Tragplatte 13 ist ferner über den zweiten elektrischen Leiter 14-2 mit dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Beschaltungskondensators 12 auf der gedruckten Leiterplatte 16C elektrisch verbunden.
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Somit sind der Elektrodenanschluss 21 der Glättungskondensatoreinheit 11 und der Elektrodenanschluss 22 des Beschaltungskondensators 12 über einen der mehreren Verbindungsabschnitte 40A, 40B und 40C nahe beieinander angeordnet. Durch diese Anordnung kann ein Verbindungsabschnitt auf der Tragplatte 13, der im elektrischen Pfad zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 21P der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem positiven Elektrodenanschluss 22P des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 sowie im elektrischen Pfad zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 21N der Glättungskondensatoreinheit 11 und dem negativen Elektrodenanschluss 22N des Elektrodenanschlusses 22 des Beschaltungskondensators 12 eine niedrige Induktivitätskomponente aufrechterhält (d.h. ein Verbindungsabschnitt, der die Wärmeverluste der Glättungskondensatoreinheit 11 und des Beschaltungskondensators 12 effizienter niedrig halten kann) aus den mehreren Verbindungsabschnitten 40A, 40B und 40C ausgewählt werden. Daher können, sofern mehrere Verbindungsabschnitte (bei dem in 14 gezeigten Beispiel die Verbindungsabschnitte 40A, 40B und 40C) vorab auf der Tragplatte 13 bereitgestellt werden, da die Konstruktion ungeachtet der Position des Beschaltungskondensators 12 auf der gedruckten Leiterplatte 16 durch nur eine Art von Tragplatte 13 gehandhabt werden kann, die Inventarstückarten der mit der Glättungskondensatoreinheit 11 versehenen Tragplatte 13 reduziert werden. Dadurch lassen sich eine Kosteneinsparung und eine Vereinfachung des Aufbaus der Motorantriebsvorrichtung 1 erzielen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung lässt sich eine einfach aufgebaute, kompakte und kostengünstige Motorantriebsvorrichtung verwirklichen, die die Wärmeverluste eines Glättungskondensators und eines Beschaltungskondensators reduzieren kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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