Titel

Filteranordnung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filteranordnung einer Elektronikanordnung, und eine Elektronikanordnung.

Bekannt sind Elektronikanordnungen für Leistungshalbleiter in Leistungselektroniken. Häufig werden dabei Kondensatoren als Filter, beispielsweise zur Filterung elektromagnetischer Störsignale verwendet. Derartige Kondensatoren sind üblicherweise als separate Bauteile vorgesehen, die mit stromführenden Bauteilen, wie beispielsweise Blechen, verbunden werden müssen. Bekannte Elektronikanordnungen weisen dabei häufig eine hohe Anzahl an Bauteilen auf und sind zeitaufwendig und kostenintensiv herzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Filteranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet den Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Konstruktion, welche eine besonders einfache Herstellung erlaubt. Zudem wird eine mechnisch robuste Konstruktion und eine zuverlässige elektrische Anbindung ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Filteranordnung einer Elektronikanordnung, umfassend eine erste Stromschiene, eine zweite Stromschiene, und einen Kondensator. Der Kondensator ist dabei unmittelbar an jeder der beiden Stromschienen mittels einer stoffschlüssigen und elektrisch leitenden Verbindung verbunden. Das heißt, zwischen Kondensator und jeder Stromschiene sind keine weiteren Bauteile, wie beispielsweise zusätzliche Schweißplättchen oder dergleichen, angeordnet. Als Stromschiene kann insbesondere ein Bauteil angesehen werden, welches zur Stromübertragung in der Filteranordnung ausgebildet ist. Beispielsweise kann pro Stromschiene ein separates elektrisches Potenzial vorgesehen sein. Insbesondere ist jede Stromschiene aus einem elektrisch leitenden Material gebildet.

Die Filteranordnung bietet somit den Vorteil einer Konstruktion, welche nur wenige Bauteile aufweist. Insbesondere ist somit jeweils nur eine einzige Verbindung zwischen dem Kondensator und jeder der beiden Stromschienen erforderlich. Dadurch kann einerseits Material und Gewicht eingespart werden, beispielsweise durch weglassen zusätzlicher Schweißplättchen, und andererseits kann ein Zusammenbau durch eine Einsparung von Bearbeitungsschritten vereinfacht werden. Somit kann die Filteranordnung besonders kostengünstig bereitgestellt werden. Weiterhin bietet die Filteranordnung durch die direkte Anbindung des Kondensators an die beiden Stromschienen eine besonders robuste Konstruktion, welche beispielsweise eine lange Lebensdauer der Filteranordnung ermöglichen kann. Zudem kann durch die unmittelbare Anbindung eine optimale elektrische Stromübertragung zwischen Kondensator und Stromschiene bereitgestellt werden, da beispielsweise die pro Stromschiene einzige Verbindung auf einfache Weise mit hoher Qualität hergestellt werden kann, um zuverlässig eine hochwertige Verbindung mit optimalen elektrischen Eigenschaften bereitzustellen.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Bevorzugt ist die Verbindung zwischen Kondensator und jeder der beiden Stromschienen jeweils eine Schweißverbindung. Damit kann bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit eine besonders robuste Verbindung hergestellt werden. Zudem kann eine optimale elektrische Leitfähigkeit der Verbindung sichergestellt werden.

Besonders bevorzugt ist die Verbindung eine Laserschweißverbindung. Damit kann die Verbindung besonders präzise und zeiteffizient hergestellt werden, wodurch bei hoher Qualität der Verbindung eine Herstellung der Filteranordnung mit niedrigen Kosten ermöglicht werden kann.

Vorzugsweise ist jede der beiden Stromschienen zumindest teilweise, bevorzugt im Bereich der Verbindung, als ein Blech ausgebildet. Das heißt, eine Breite und/oder eine Länge jeder Stromschiene ist um ein Vielfaches größer als eine jeweilige Dicke. Beispielsweise können dadurch bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit der Stromschienen besonders hohe Ströme mit diesen übertragen werden. Zudem ist eine einfache und flexible Herstellung, beispielsweise mit verschiedenen komplexen Geometrien, insbesondere durch eine einfache Umformbarkeit der blechförmigen Stromschienen möglich.

Bevorzugt ist jede der Stromschienen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet. Damit kann eine besonders gute Stromübertragung, sowie eine vorteilhafte Schweißbarkeit bereitgestellt werden.

Weiter bevorzugt weist der Kondensator pro Stromschiene jeweils einen Verbindungsdraht auf, der mit der jeweiligen Stromschiene verbunden ist. Als Verbindungsdraht wird insbesondere ein drahtförmig ausgebildeter vorstehender und elektrisch leitender Bereich des Kondensators angesehen, der insbesondere mittels der Laserschweißverbindung an die Stromschiene angeschweißt wird. Damit kann eine einfache und kostengünstige Konstruktion der Filteranordnung bei besonders einfacher Montage bereitgestellt werden.

Vorzugsweise ist jeder Verbindungsdraht im Bereich der Verbindung im Wesentlichen orthogonal zu einer Blechebene der jeweiligen Stromschiene angeordnet. Mit anderen Worten erstreckt sich jeder Verbindungsdraht entlang einer Dickenrichtung der jeweiligen Stromschiene innerhalb dem Bereich, in dem die Verbindung angeordnet ist. Dadurch kann eine vorteilhafte platzsparende Anordnung der Bauteile der Filteranordnung sowie eine einfache Montage ermöglicht werden.

Besonders bevorzugt berührt jeder Verbindungsdraht einen Seitenrand der jeweiligen Stromschiene. Als Seitenrand wird insbesondere eine Stirnseite der jeweiligen Stromschiene angesehen. Das heißt, jeder Verbindungsdraht kann seitlich an jede Stromschiene angelegt werden und in dieser Position verschweißt werden. Damit wird eine optimale Zugänglichkeit der Verbindungsstelle für die Montage ermöglicht, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Filteranordnung ermöglicht.

Weiter bevorzugt weist jede der beiden Stromschienen jeweils einen gabelförmigen Verbindungsbereich auf, der den jeweiligen Verbindungsdraht zumindest teilweise umgreift. Als gabelförmig wird insbesondere ein Verbindungsbereich angesehen, der zumindest zwei vorstehende Elemente aufweist, zwischen denen der Verbindungsdraht angeordnet werden kann. Insbesondere weist jeder Verbindungsbereich zwei V-förmig oder U-förmig vorstehende Bereiche auf, zwischen denen der jeweilige Verbindungsdraht eingelegt ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Anordnung und Verbindbarkeit der Verbindungsdrähte bereitgestellt werden. Zudem wird eine große Kontaktfläche zwischen Verbindungsdraht und Stromschiene ermöglicht, wodurch eine optimale elektrische Verbindung sichergestellt werden kann.

Bevorzugt ist die Filteranordnung eingerichtet zur Filterung elektromagnetischer Störungen. Insbesondere sind die Stromschienen und der Kondensator dabei entsprechend ausgelegt, um elektromagnetische Störungen, beispielsweise im Bereich von leistungselektronischen Bauteilen, dämpfen zu können.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Elektronikanordnung, umfassend ein leistungselektronisches Bauteil und die beschriebene Filteranordnung. Insbesondere sind das leistungselektronische Bauteil und die Filteranordnung dabei räumlich nahe beieinander angeordnet, vorzugsweise in ein gemeinsames Bauteil integriert, sodass die Filteranordnung eingerichtet ist, um eine elektromagnetische Entstörung der Elektronikanordnung zu bewirken. Insbesondere kann somit ein optimaler Betrieb des leistungselektronischen Bauteils ermöglicht werden.

Bevorzugt ist das leistungselektronische Bauteil ein Wechselrichter, beispielsweise ein Hochvolt-Antriebsumrichter, ein Hochvolt-DCDC-Wandler, ein Kühlerlüfter, oder ein weiterer Teil eines Industrieantriebs oder dergleichen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Elektronikanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine perspektivische Detailansicht der Elektronikanordnung der Figur 1 ,

Figur 3 eine weitere Detailansicht der Elektronikanordnung der Figur 1 , und

Figur 4 eine weitere Detailansicht der Elektronikanordnung der Figur 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Elektronikanordnung 50 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Elektronikanordnung 50 umfasst ein leistungselektronisches Bauteil 60, welches insbesondere als ein Wechselrichter ausgebildet ist.

Die Elektronikanordnung 50 umfasst ferner eine Filteranordnung 40, welche eingerichtet ist zur Filterung elektromagnetischer Störungen in der Elektronikanordnung 50, insbesondere im Bereich des leistungselektronischen Bauteils 60.

Das leistungselektronische Bauteil 60 und die Filteranordnung 40 sind bevorzugt auf einer gemeinsamen Platine 70 montiert. Die Filteranordnung 40 umfasst eine erste Stromschiene 1 und eine zweite Stromschiene 2. An den beiden Stromschienen 1 , 2 liegt jeweils ein unterschiedliches elektrisches Potenzial an.

Mit jeder der beiden Stromschienen 1, 2 ist ein Kondensator 3, der ein Teil der Filteranordnung 40 ist, verbunden.

Der Kondensator 3 ist im mit den Stromschienen 1, 2 verbundenen Zustand im Detail in den Figuren 2 bis 4 dargestellt.

Der Kondensator 3 ist bevorzugt ein Folienkondensator, oder alternativ ein Elektrolytkondensator.

Der Kondensator 3 ist dabei jeweils unmittelbar mit jeder der beiden Stromschienen 1, 2 mittels einer stoffschlüssigen und elektrisch leitenden Verbindung 4 verbunden. Die Verbindung 4 ist dabei eine Laserschweißverbindung.

Bevorzugt ist der Kondensator 3, wie in den Figuren 2 und 3 zu erkennen, im montierten Zustand der Filteranordnung 40 in einen Haltebereich 8 integriert. Der Haltebereich 8 kann beispielsweise ein Kunststoff oder dergleichen sein, in den der Kondensator 3 eingegossen ist, beispielsweise zur stabilen mechanischen Halterung des Kondensator 3.

Die beiden Stromschienen 1, 2 sind jeweils als ein Blech ausgebildet, und insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet. Dadurch kann bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit eine hohe Flexibilität in der Geometrie der Stromschiene 1 , 2 bereitgestellt werden, da diese beispielsweise auf einfache Weise umformbar sind. Beispielsweise können die beiden Stromschienen 1 , 2 dabei separate Bereiche auf unterschiedlichen Ebenen aufweisen, um optimale platzsparende Anordnungen zu ermöglichen.

Jede Stromschiene 1 , 2 weist dabei eine vorbestimmte Dicke 18, 28 auf, welche vorzugsweise über die jeweilige gesamte Stromschiene 1, 2 konstant ist beispielsweise beträgt die vorbestimmte Dicke 18, 28 mindestens mehrere Millimeter, besonders bevorzugt 4 mm. Der Kondensator 3 weist ferner zwei Verbindungsdrähte 30 auf, mittels welchen die stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindung 4 mit den beiden Stromschienen 1, 2 ausgebildet ist. Das heißt, die Laserschweißverbindung ist zwischen jedem Verbindungsdraht 30 und der jeweiligen Stromschiene 1 , 2 ausgebildet.

Jede Stromschiene 1 , 2 weist dabei einen Verbindungsbereich 17, 27 auf, an dem die jeweilige Laserschweißverbindung mit dem jeweiligen Verbindungsdraht 30 des Kondensator 3 ausgebildet ist.

An der Verbindung 4 ist der jeweilige Verbindungsdraht 30 dabei orthogonal zu einer Blechebene 10, 20 der jeweiligen Stromschiene 1, 2 angeordnet.

Die Verbindungsbereiche 17, 27 jeder Stromschiene 1 , 2 sind gabelförmig ausgebildet, wie insbesondere in der Figur 3 zu erkennen, welche eine Draufsicht auf ein Detail der Filteranordnung 40 zeigt, wobei die Zeichenebene parallel zu den Blechebenen 10, 20 ist.

Wie in Figur 3 zu erkennen, weist jeder gabelförmige Verbindungsbereich 17, 27 eine V-förmige Aussparung an dessen Ende auf, in die jeweils ein Verbindungsdraht 30 eingelegt ist. Dadurch ist jeder Verbindungsdraht 30 mit einem Seitenrand 15, 25 der jeweiligen Stromschiene 1, 2 in Berührung. Insbesondere wird als Seitenrand eine orthogonal zur jeweiligen Blechebene 10, 20 angeordnete Seitenfläche der blechförmigen Stromschiene 1 , 2 angesehen. Damit wird jeder Verbindungsdraht 30 durch den entsprechenden gabelförmigen Verbindungsbereich 17, 27 der jeweiligen Stromschiene 1 , 2 zumindest teilweise umgriffen.

Dadurch kann zum einen auf besonders einfache Weise eine genau positionierte Anordnung der Verbindungsdrähte 30 bereitgestellt werden. Und zum anderen kann dadurch eine hohe Kontaktfläche zwischen Stromschiene 1 , 2 und Verbindungsdraht 30 ermöglicht werden, da sich Stromschiene 1 , 2 und Verbindungsdraht 30 um einen größeren Teilbereich einer Umfangsfläche des Verbindungsdrahts 30 berühren. Zudem kann durch die so vergrößerte Kontaktfläche eine großflächigere Laserschweißverbindung bereitgestellt werden, wodurch neben einer besonders stabilen mechanischen Verbindung eine optimale elektrische Verbindung bereitgestellt werden kann.