DE19742428C1

DE19742428C1 - Busbar condenser

Info

Publication number: DE19742428C1
Application number: DE1997142428
Authority: DE
Inventors: Olaf Dipl Ing Budig
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: FR2768851A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschienungs-Kondensa tor.The invention relates to a busbar condenser gate.

Antriebssysteme für hohe Leistungen, beispielsweise ein Trak tionsantrieb, verfügen in der Regel über einen Spannungszwi schenkreis. Die Leistungshalbleiter sind in Phasenmodulen un tergebracht. Bei derartigen Stromrichtern besteht das Pro blem, die mit Leistungshalbleiterschaltern bestückten Phasen module niederinduktiv an den Spannungszwischenkreis anzu schließen. Dieser Spannungszwischenkreis weist eine aus meh reren Zwischenkreiskondensatoren bestehende Zwischenkreisbat terie und eine niederinduktive Verschienung auf. Derzeitig werden für die Zwischenkreisbatterie niederinduktiv aufgebau te Kondensatoren verwendet, die im Aufsatz "Trockene MKK- Kondensatoren für moderne Schienenfahrzeuge" von Harald Vet ter, abgedruckt in der DE-Zeitschrift "Components", Band 34, 1996, Heft 2, Seiten 50 bis 53, näher beschrieben sind. Diese Kondensatoren werden über sorgfältig verlegte Kabel oder ko stenaufwendige niederinduktive Bandleiter an eine zentrale ebenfalls niederinduktive Verschienung angeschlossen, mit der die Phasenmodule elektrisch leitend verbunden sind.Drive systems for high performance, for example a Trak tion drive, usually have a voltage intermediate donation circle. The power semiconductors are in phase modules brought. With such converters, there is a pro blem, the phases equipped with power semiconductor switches modules to be connected to the DC link with low inductance conclude. This voltage intermediate circuit has one from meh existing intermediate circuit capacitors terie and a low-induction splint. Right now are built for the DC link battery with low inductance capacitors used in the "Dry MKK- Capacitors for modern rail vehicles "from Harald Vet ter, printed in the DE magazine "Components", volume 34, 1996, Issue 2, pages 50 to 53. This Capacitors are installed using carefully laid cables or knockout costly low-inductance band conductors to a central also connected to low inductive busbars with which the phase modules are electrically connected.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Problem zu lösen.The invention is based on the object, the beginning solve the problem mentioned.

Diese Aufgabe wird mittels eines erfindungsgemäßen Verschien ungs-Kondensators gelöst.This object is achieved by means of a rail according to the invention tion capacitor released.

Dadurch, daß der Verschienungs-Kondensator die Zwischenkreis kondensatoren, die niederinduktive Verschienung und die elek trischen Verbindungen zwischen den Kondensatoren und der Ver schienung in einer Baueinheit vereint, treten die eingangs genannten Probleme nicht mehr auf. Für die Integration der Kondensatoren in die niederinduktive Verschienung, weist die se Verschienung einen Hohlraum auf, in der nur die Konden satorwickel der Zwischenkreiskondensatoren derart angeordnet sind, daß deren stirnseitige Kontaktflächen jeweils mit einem Verschienungsblech elektrisch leitend verbindbar sind. Damit dieser Hohlraum in der Verschienung entsteht, sind deren Ver schienungsbleche jeweils wannenförmig ausgebildet und die zwischen diesen Verschienungsblechen vorhandene Trägerplatte aus elektrisch isolierendem Material im Bereich der wannen förmigen Ausformungen mit einer Ausnehmung versehen. Dadurch, daß die Kondensatorwickel direkt mittels ihrer Kontaktflächen mit den Verschienungsblechen der niederinduktiven Verschie nung elektrisch leitend verbunden sind, entfallen die Verbin dungskabel bzw. die kostenaufwendigen, niederinduktiven Band leiter. Dadurch ist der Spannungszwischenkreis noch niederin duktiver aufgebaut. Da von den Kondensatoren nur deren Kon densatorwickel benötigt werden, werden ebenfalls Raum- und Haltemaßnahmen im Stromrichter eingespart.Because the busbar capacitor the intermediate circuit capacitors, the low-induction busbar and the elec trical connections between the capacitors and the ver seeming united in one structural unit, the steps begin mentioned problems no longer. For the integration of the Capacitors in the low-induction busbars, the Se railing a cavity in which only the condensate satorwind the intermediate circuit capacitors arranged in this way are that their front contact surfaces each with a Busbar are electrically conductively connectable. In order to this cavity is created in the splinting, are their ver each sheet of trays and the carrier plate present between these busbars Made of electrically insulating material in the tub area shaped formations with a recess. Thereby, that the capacitor windings directly by means of their contact surfaces with the busbars of the low inductive voltage are electrically connected, the connection is omitted cable or the costly, low-inductance band ladder. As a result, the voltage intermediate circuit is still low more ductile. Since only the con capacitor winding are required, are also space and Maintenance measures in the converter saved.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform dieses Verschienungs- Kondensators ist der Verbund aus Trägerplatte und beidseitig angeordneten Verschienungsblechen mit einer Folie umhüllt, die vorteilhafterweise laminiert wird. Dadurch sind die Kon densatorwickel vor Feuchtigkeit und Staub ausreichend ge schützt.In an advantageous embodiment of this busbar The capacitor is the composite of the carrier plate and on both sides arranged busbars covered with a film, which is advantageously laminated. As a result, the con enough to protect the capacitor from moisture and dust protects.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verschienungs-Kon densators sind den weiteren abhängigen Ansprüchen 3 bis 10 zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the busbar con capacitors are the further dependent claims 3 to 10 remove.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verschienungs-Kondensators schematisch veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing Reference, in which an embodiment of the fiction moderate busbar capacitor illustrated schematically is.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine vorteilhafte Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Verschienungs- Kondensators und die Fig. 1 shows a longitudinal section through an advantageous embodiment of a busbar condenser according to the invention and the

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht von rechts des erfindungsge mäßen Verschienungs-Kondensators gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a side view from the right of the busbar capacitor according to the invention according to FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschienungs-Konden sators. Dieser Verschienungs-Kondensator weist eine Träger platte 2 aus elektrisch isoliertem Material mit einer Ausneh mung 4, zwei Verschienungsbleche 6 und 8 und mehrere Konden satorwickel 10 auf. Im Bereich der Ausnehmung 4 der Träger platte 2 sind die beidseitig angeordneten Verschienungsbleche 6 und 8 derart jeweils wannenförmig ausgebildet, daß ein Hohlraum 12 im Bereich der Ausnehmung 4 entsteht. Diese wan nenförmige Ausgestaltung der Verschienungsbleche 6 und 8 wer den mittels einer Biegetechnik oder mittels Tiefziehen er zeugt. Jeder Kodensatorwickel 10 ist stirnseitig mit einer Kontaktfläche 14 versehen. Diese Kondensatorwickel 10 sind in einem Wickelstapel 16 zusammengefaßt und anschließend in der Ausnehmung 4 derart angeordnet, daß deren stirnseitige Kon taktflächen 14 mit dem Verschienungsblech 6 bzw. 8 elektrisch leitend verbunden sind. Die Kondensatorwickel 10 können auch einzeln in die Ausnehmung 4 der Trägerplatte 2 gestapelt wer den. Außerdem besteht die Möglichkeit, diese Kondensator wickel 10 in mehreren Wickelstapel 16 anzuordnen, die unter einander oder nebeneinander in der Ausnehmung 4 der Träger platte 2 angeordnet werden können. Als Kodensatorwickel 10 ist ein Flachwickel vorgesehen, der aus dem eingangs genann ten Aufsatz bekannt ist. Fig. 1 shows a longitudinal section through an advantageous embodiment of a busbar condenser according to the invention. This busbar capacitor has a carrier plate 2 made of electrically insulated material with a recess 4 , two busbars 6 and 8 and a plurality of capacitor windings 10 . In the region of the recess 4 of the carrier plate 2 , the busbars 6 and 8 arranged on both sides are each trough-shaped such that a cavity 12 is formed in the region of the recess 4 . This tub-shaped configuration of the busbars 6 and 8 who testifies to it by means of a bending technique or by deep drawing. Each encoder winding 10 is provided on the end face with a contact surface 14 . These capacitor windings 10 are combined in a winding stack 16 and then arranged in the recess 4 such that their end faces Kon 14 are electrically conductively connected to the busbar 6 or 8 . The capacitor winding 10 can also be stacked individually in the recess 4 of the carrier plate 2 who the. In addition, there is the possibility to arrange this capacitor winding 10 in a plurality of winding stacks 16 , the plate 2 can be arranged with each other or side by side in the recess 4 of the carrier. As a code winding 10 , a flat winding is provided, which is known from the above-mentioned article.

Zur Erstellung der elektrischen Verbindungen zwischen den stirnseitigen Kontaktflächen 14 der Kondensatorwickel 10 und den Verschienungsblechen 6 bzw. 8 sind die Verschienungsble che 6 bzw. 8 jeweils im Bereich der stirnseitigen Kontaktflä chen 14 mit wenigsten zwei Bohrungen 18 versehen. Diese Boh rungen 18 werden zur Innenlochlötung verwendet. Nach der Lö tung ist jede Bohrung 18 mit Lot 20 ausgefüllt, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den stirnseitigen Kontaktflä chen 14 und den Verschienungsblechen 6 bzw. 8 hergestellt ist. Weiterhin sind auch Druckkontaktierungen denkbar.To create the electrical connections between the front contact surfaces 14 of the capacitor winding 10 and the busbars 6 and 8 , the busbars 6 and 8 are each provided in the area of the front contact surfaces 14 with at least two bores 18 . These Boh stanchions 18 are used for inner hole soldering. After the Lö device, each hole 18 is filled with solder 20 , whereby the electrical connection between the face surfaces 14 and 14 of the railing plates 6 and 8 is made. Pressure contacts are also conceivable.

Die Verschienungsbleche 6 und 8, die beidseitig zur Träger platte 2 angeordnet sind, werden mit dieser nicht lösbar ver bunden. Dies wird beispielsweise mittels Kleben erreicht. Da mit zwischen den beidseitig angeordneten Verschienungsblechen 6 und 8 eine ausreichende Kriechstrecke vorhanden ist, ist diese Trägerplatte 2 flächenmäßig derart größer als die Ver schienungsbleche 6 und 8, so daß die Trägerplatte 2 einen um laufenden Rand 22 aufweist.The busbars 6 and 8 , which are arranged on both sides of the support plate 2 , are not releasably connected to this. This is achieved, for example, by gluing. As with between the arranged on both sides busbar sheets 6 and 8, a sufficient creepage distance is present, this supporting plate 2 is in area such larger splinting sheets than the Ver 6 and 8, so that the support plate 2 has a to current edge 22nd

Nachdem die beiden Verschienungsbleche 6 und 8 mit der Trä gerplatte 2 verklebt sind und die zuvor in den Hohlraum 12 angeordneten Kondensatorwickel 10 mit den Verschienungsble chen 6 und 8 verlötet sind, wird dieser Verbund mit einer Folie 24 umhüllt. Diese Folie 24 kann mit diesem Verbund ver klebt werden. Durch diese Folie 24 werden die Kondensator wickel 10 vor Feuchtigkeit und Staub geschützt.After the two busbar sheets 6 and 8 with the Trä carrier plate 2 adhered and the previously disposed in the cavity 12 with the capacitor winding 10 Verschienungsble surfaces 6 and 8 are soldered, this composite is coated with a film 24th This film 24 can be glued ver with this composite. This film 24 protects the capacitor winding 10 from moisture and dust.

In der Fig. 2 ist eine Seitenansicht von rechts des Verschie nungs-Kondensators gemäß Fig. 1 dargestellt. In dieser Dar stellung ist das Verschienungsblech 8 nur mit einer unter brochenen Linie dargestellt. Damit der Blick in den Hohlraum 12 frei wird, sind die Folie 24 und das Verschienungsblech 6 zum Teil weggeschnitten. In dieser Darstellung blickt man dann auf die stirnseitigen Kontaktflächen 14 der mehreren Kondensatorwickel 10, die in der Ausnehmung 4 gestapelt sind. Die Ausnehmung 4 ist rechteckförmig, so daß die Kondensator wickel 10 einfach gestapelt werden können. Außerdem ist die ser Seitenansicht zu entnehmen, daß die Verschienungsbleche 6 und 8 jeweils wenigstens eine Kontaktfahne 26 aufweisen, wo bei jeweils eine Fahne eines Verschienungsbleches deckungs gleich zur Kontaktfahne des anderen Verschienungsbleches an geordnet ist. Die Folie 24, die diesen Verbund aus Träger platte 2 und beidseitig angeordneten Verschienungsblechen 6 und 8 umhüllt, läßt die Kontaktfahnen 26 frei. Zwei deckungs gleiche Kontaktfahnen 26 bilden einen elektrischen Anschluß. Die Anzahl dieser elektrischen Anschlüsse hängt von der An zahl der Phasenmodule eines Stromrichters ab, die mit diesem Verschienungs-Kondensator elektrisch leitend verbunden werden sollen. Bei dieser Ausgestaltung des elektrischen Anschlusses weist ein Phasenmodul ein Steckkontakt auf. Es sind auch an dere Anschlußtechniken anwendbar.In FIG. 2 is a right side view of the displacement-voltage capacitor according to FIGS. 1. In this Dar position, the busbar 8 is shown only with a broken line. So that the view into the cavity 12 is clear, the film 24 and the busbar 6 are partially cut away. In this illustration, one then looks at the front-side contact surfaces 14 of the several capacitor windings 10 , which are stacked in the recess 4 . The recess 4 is rectangular, so that the capacitor winding 10 can be easily stacked. In addition, the water side view can be seen that the busbars 6 and 8 each have at least one contact tab 26 , where at each one flag of a busbar cover is the same as the contact tab of the other busbar on. The film 24 , this composite of carrier plate 2 and shrouds arranged on both sides 6 and 8 envelops, leaves the contact tabs 26 free. Two congruent contact tabs 26 form an electrical connection. The number of these electrical connections depends on the number of phase modules of a converter that are to be electrically conductively connected to this busbar capacitor. In this configuration of the electrical connection, a phase module has a plug contact. There are also other connection techniques applicable.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verschienungs-Kondensator werden keine Kabel bzw. niederinduktive Bandleiter zur elektrischen Verbindung von Kondensatoren mit einer niederinduktiven Ver schienung zur Herstellung eines Spannungszwischenkreises mehr benötigt. Durch Wegfall dieser Kabel bzw. Bandleiter ist der Spannungszwischenkreis noch niederinduktiver aufgebaut. Au ßerdem beansprucht ein derartig aufgebauter Spannungszwi schenkreis viel weniger Raum des Stromrichters, so daß der Stromrichter noch kompakter wird.With this busbar capacitor according to the invention no cables or low-inductance band conductors for electrical Connection of capacitors with a low inductive Ver seemed to create a DC link more needed. By eliminating these cables or ribbon conductors Voltage intermediate circuit is even more low-inductance. Au In addition, a voltage intermediate constructed in this way claims Schenkreis much less space of the converter, so that the Converter becomes even more compact.

Claims

1. busbar capacitor, a carrier plate ( 2 ) made of electrically insulating material with a recess ( 4 ), two with at least one contact tab ( 26 ) Ver Verungsbleche ( 6 , 8 ), which corresponds to the recess ( 4 ) of the carrier plate ( 2 ) are trough-shaped in such a way that a cavity ( 12 ) is formed and which has a plurality of capacitor windings ( 10 ) which are arranged in the cavity ( 12 ) in such a way that their end-face contact surfaces ( 14 ) are each provided with a busbar ( 6 , 8 ) are electrically connected, the two busbars ( 6 , 8 ) and the support plate ( 2 ) are not releasably connected to one another.

2. busbar capacitor according to claim 1, wherein the composite of carrier plate ( 2 ) and Ver arranged on both sides Verungsungsblechen ( 6 , 8 ) is coated with a film ( 24 ) from which the contact tabs ( 26 ) protrude.

3. busbar capacitor according to claim 1, wherein the plurality of capacitor windings ( 10 ) to at least one winding stack ( 16 ) are combined.

4. busbar capacitor according to claim 1, in which the trough-shaped part of the busbars ( 6 , 8 ) is provided with bores ( 18 ), at least two of which are arranged corresponding to a contact surface ( 14 ) of a capacitor winding ( 10 ).

5. busbar condenser according to claim 1, wherein the carrier plate ( 2 ) overhangs the bilateral busbars ( 6 , 8 ) in such a way that a peripheral edge ( 22 ) is formed.

6. busbar capacitor according to claim 1, in each of which a contact tab ( 26 ) of the two busbars ( 6 , 8 ) are arranged opposite one another.

7. busbar capacitor according to claim 1 or 2, wherein the film ( 24 ) is laminated.

8. busbar capacitor according to claim 1, in which a flat winding is provided as the capacitor winding ( 10 ).

9. busbar capacitor according to claim 1, wherein the recess ( 4 ) is rectangular.