[发明专利]用于电机的功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电机、特别是电动车辆电机的功率模块。该功率模块具有功率输出级，其中，该功率输出级包括至少一个、优选至少两个或者仅两个半导体开关。

发明内容

根据本发明，开头所述类型的功率模块包括电的能量储存器。功率输出级的输入端与电的能量储存器连接。能量储存器具有正连接端子和负连接端子，其中，能量储存器通过正连接端子与正接触轨连接以及通过负连接端子与负接触轨连接，其中，这些接触轨的至少一个表面区段分别与所述至少一个半导体开关的、优选是所述两个半导体开关之一的连接端子、特别是连接面电连接。优选，所述表面区段与半导体开关的连接面借助于钎焊电连接。

通过如此形成的装置，功率输出级可以与能量储存器(例如为电容器，特别是中间电路电容器，或者为至少一个蓄电池)一起形成一个紧凑的结构单元。因此，更有利地，能量储存器与功率输出级之间的电连接路线可以被实施为短的，因而可以具有低电阻并且也具有低电感。

在一种优选实施方式中，正接触轨和负接触轨围成一个空腔，能量储存器至少部分地或者全部地容纳在该空腔中。

优选地，借助于接触轨形成凹槽，其中，能量储存器至少部分地或者全部地容纳在该凹槽中。通过如此形成的装置，能量储存器可以有利地借助于接触轨不仅被机械固定而且被电接触。为此，能量储存器的正连接端子和负连接端子优选分别被设计成导电层，特别是金属喷镀层。接触轨分别优选地在多个接触位置上与导电层连接。接触轨优选被设计成导电板，特别铜板。接触轨例如借助于熔焊或者钎焊在接触位置上与导电层连接。

在功率模块的一种优选实施方式中，接触轨的所述表面区段由接触轨的沿着接触轨的纵向延伸方向折弯的区段形成。因此，可以有利地借助于正接触轨和负接触轨形成前面所述的凹槽。

在功率模块的一种优选实施方式中，接触轨分别以所述表面区段相互隔开地重叠并且彼此围成一个间隙。优选地，所述至少一个半导体开关被包围在该间隙中，其中，半导体开关的至少一个连接端子与至少一个汇流排导电连接。因此，可以有利地形成通过接触轨的折弯的表面区段到半导体开关的低电阻连接。有利地，折弯的表面区段因此形成前面提到的凹槽(能量储存器容纳在该凹槽中)的槽底，而且也形成连到半导体开关的电连接导线。

在一种优选实施方式中，功率输出级具有两个半导体开关，这两个半导体开关共同形成一个半桥，其中，半桥的高侧半导体开关通过连接端子与正接触轨的表面区段连接以及半桥的低侧半导体开关与负接触轨的表面区段连接。因此，半桥与中间电路电容器一起集成在功率模块中。有利地，所述功率模块可以与分别具有一个能量储存器和一个半桥的其他功率模块一起形成一个功率单元。

功率单元优选与电机的定子连接，其中，电机的定子例如具有三个定子线圈。优选地，功率单元对于定子的每个定子线圈具有一个功率模块，其中，该功率模块的输出端与定子线圈连接。

在一种优选实施方式中，功率模块具有输出连接端子，该输出连接端子与半桥的输出端连接，其中，输出连接端子通过一个表面区段与高侧半导体开关连接并且通过同一个或者另一个表面区段与低侧半导体开关连接。高侧半导体开关设置在输出连接端子的所述一个表面区段与正接触轨的表面区段之间，其中，低侧半导体开关设置在输出连接端子的所述另一个表面区段与负接触轨的表面区段之间。因此，半导体开关可以有利地设置在同一平面中，从而功率输出级与能量储存器一起形成紧凑的、特别是高效利用结构空间地构造而成的单元。

在一种优选实施方式中，半导体开关的连接端子，特别是半导体开关的开关路径的连接端子分别由半导体开关的彼此对置的、优选相互平行的表面区域形成。优选地，半导体开关是场效应晶体管，特别是MIS-FET晶体管(MIS-FET＝金属绝缘半导体场效应晶体管)，MOS-FET晶体管(MOS＝金属氧化物半导体)或者IGBT(IGBT＝绝缘栅双极型晶体管)。半导体开关优选由无壳体的半导体开关(也称作裸露芯片)形成。优选地，无壳体的半导体开关具有分别由半导体开关的一个金属化表面区域形成的电连接端子。

在一种优选实施方式中，无壳体的半导体开关呈长方体形状。因此，半导体开关可以有利地被包围在包括已经提到的接触轨的所述表面区域的夹层复合结构中。

在一种优选实施方式中，功率模块与冷却元件导热连接。优选地，一个接触轨的至少一个表面区段或者此外还有输出连接端子的一个表面区段与冷却元件导热连接。因此，有利地不仅可以从中间储存器经由导电接触轨将热量导出到冷却元件中，而且热量可以从功率输出级经由接触轨的表面区段流到冷却元件中。