特許 6806837 インバータの電子モジュール及びその装着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6806837

(24)【登録日】2020年12月8日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】インバータの電子モジュール及びその装着方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 Z

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-86529(P2019-86529)

(22)【出願日】2019年4月26日

(65)【公開番号】特開2019-195262(P2019-195262A)

(43)【公開日】2019年11月7日

【審査請求日】2019年4月26日

(31)【優先権主張番号】10 2018 110 354.9

(32)【優先日】2018年4月30日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】516011246

【氏名又は名称】ハンオン システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ベルント グンターマン

(72)【発明者】

【氏名】ベルナデッテ ゲッペルス

(72)【発明者】

【氏名】トーマス アルベルテルンシュト

【審査官】 山崎 雄司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０００７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２２４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１９９２１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１７５０１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１６５５８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０４０５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１００６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−７０１９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｆ０４Ｂ ３９／００

Ｈ０１Ｌ ２５／０４

Ｈ０２Ｋ ５／００

Ｈ０２Ｋ １１／００

Ｈ０２Ｋ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空調システムの電気圧縮機用インバータの電子モジュール（１）であって、
回路基板（３）、１つ又は複数のパワー半導体（４）、バスバー（１２）、１つ以上の中間回路キャパシタ（１７）、ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）、並びに外部支持構造部（２ａ）及び内部支持構造部（２ｂ）を有する支持構造物（２）を含み、
前記外部支持構造部（２ａ）は、前記回路基板（３）を支持し、固定要素を用いてベース平面（１５）に置かれている前記支持構造物（２）の圧縮機ハウジング（２０）との接触面に沿って電子モジュール（１）を圧縮機ハウジング（２０）に強固に設置するために必要な固定装置を備え、
前記外部支持構造部（２ａ）により取り囲まれた前記内部支持構造部（２ｂ）は、前記外部支持構造部（２ａ）と弾性要素を介して弾力的に連結され、１つ又は複数の前記パワー半導体（４）を支持し、固定要素を用いて前記外部支持構造部（２ａ）及び前記回路基板（３）の固定と関係なく前記圧縮機ハウジング（２０）と前記内部支持構造部（２ｂ）の固定を可能にする固定装置を備え、
前記圧縮機ハウジング（２０）に前記内部支持構造部（２ｂ）を固定させるための前記接触面が少なくとも部分的に前記パワー半導体（４）により形成され、
前記内部支持構造部（２ｂ）は固定されない状態では前記ベース平面（１５）から外部に突出し、前記内部支持構造部（２ｂ）が前記外部支持構造部（２ａ）と弾性要素を介して連結されていることにより、前記内部支持構造部（２ｂ）は前記ベース平面（１５）を基準に法線の方向にばねとして働き、
電子モジュール（１）が前記圧縮機ハウジング（２０）に設置される時、前記内部支持構造部（２ｂ）のばね作用により前記パワー半導体（４）が前記圧縮機ハウジング（２０）側に加圧されることにより必要な接触圧力が前記パワー半導体（４）と前記圧縮機ハウジング（２０）との間に直接提供できることを特徴とする空調システムの電気圧縮機用インバータの電子モジュール。

【請求項2】

前記１つ以上の中間回路キャパシタ（１７）及び前記ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）が前記外部支持構造部（２ａ）内部に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。

【請求項3】

前記パワー半導体（４）、前記バスバー（１２）、前記ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）、及び前記１つ以上の中間回路キャパシタ（１７）が前記回路基板（３）に選択的にハンダ付けされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子モジュール。

【請求項4】

前記内部支持構造部（２ｂ）が合成材料で製造されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子モジュール。

【請求項5】

前記固定要素を用いて前記電子モジュール（１）を圧縮機ハウジング（２０）に強固に設置するために必要な外部支持構造部（２ａ）の前記固定装置が、金属スリーブ（１１）であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子モジュール。

【請求項6】

前記回路基板（３）は、前記外部支持構造部（２ａ）の前記金属スリーブ（１１）上に載置されていることを特徴とする請求項５に記載の電子モジュール。

【請求項7】

前記外部支持構造部（２ａ）が前記回路基板（３）のエッジ（６）とのロッキング連結又はクランビング連結を形成するための要素を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子モジュール。

【請求項8】

前記固定要素を用いて前記外部支持構造部（２ａ）及び前記回路基板（３）の固定と関係なく前記圧縮機ハウジング（２０）と前記内部支持構造部（２ｂ）の固定を可能にする前記内部支持構造部（２ｂ）の前記固定装置が、前記回路基板（３）を貫通して突出する金属スリーブであることを特徴とする請求項５に記載の電子モジュール。

【請求項9】

前記内部支持構造部（２ｂ）と前記パワー半導体（４）の間にライン接触部が存在することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子モジュール。

【請求項10】

請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電子モジュールを装着するための方法であって、以下のような処理段階、
ａ）ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）及び１つ以上の中間回路キャパシタ（１７）を、外部支持構造部（２ａ）上に形成された収容部（１８）内に挿入又は／及び接着する段階と、
ｂ）ロッキング連結又はクランビング連結を通じて前記外部支持構造部（２ａ）に回路基板（３）を臨時に固定させる段階と、
ｃ）支持構造物（２）の内部支持構造部（２ｂ）内部に提供された収容部（１９）内に、パワー半導体（４）及びバスバー（１２）を挿入する段階と、
ｄ）前記パワー半導体（４）、前記バスバー（１２）、前記ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）、及び１つ以上の前記中間回路キャパシタ（１７）を前記回路基板（３）に選択的にハンダ付けする段階と、
を含むことを特徴とする電子モジュールを装着するための方法。

【請求項11】

外部支持構造部（２ａ）及び内部支持構造部（２ｂ）がベース平面（１５）に向かって加圧される間に選択ハンダ付けが実行されることを特徴とする請求項１０に記載の電子モジュールを装着するための方法。

【請求項12】

請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電子モジュールを圧縮機ハウジング（２０）に設置する方法であって、以下のような処理段階、即ち、
ａ）電気端子（２１）を前記圧縮機ハウジング（２０）に装着する段階と、
ｂ）組み立てられた前記電子モジュール（１）を前記圧縮機ハウジング（２０）に圧着する段階と、
ｃ）回路基板（３）内の開口（７ａ）及び前記開口と合同である外部支持構造部（２ａ）の固定装置の開口内に固定要素（９ａ）を挿入し、前記固定要素（９ａ）を用いて前記電子モジュール（１）を前記圧縮機ハウジング（２０）に固定させる段階と、
ｄ）内部支持構造部（２ｂ）の固定装置の開口を通じて固定要素（９ｂ）を挿入し、前記固定要素（９ｂ）を用いて前記内部支持構造部（２ｂ）を前記圧縮機ハウジング（２０）に固定させる段階と、
を含むことを特徴とする電子モジュールを圧縮機ハウジングに設置する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インバータの電子モジュール及びその装着方法に係り、より詳しくは、空調システムの電気圧縮機用のモジュール式インバータ及び非モジュール式インバータの長所を連結したインバータを提供し、圧縮機ハウジングに装着するインバータの電子モジュール及びその装着方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、電力スイッチが金属製のキャリア又は絶縁金属の基板（ＩＭＳ）上に装着された電気圧縮機用のモジュール式インバータが知られている。このようなキャリア又は基板は、モジュール式インバータの必須構成部品である。
モジュール式インバータが圧縮機の機械部分に装着されると、キャリア又は基板は、圧縮機の金属製ハウジングと熱的に密接に接触するようになる。電力スイッチの熱は、基板からハウジングを通って冷たい吸引ガスに向かって拡散される。

【0003】

また非モジュール式インバータも知られている。この方式は、電力スイッチが圧縮機のハウジングに直接装着される。例えば、ボルト結合又はクランビング結合を用いて装着するためには、電力スイッチに自由に接近することが必要であるため、電力スイッチ、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）又は絶縁ゲートを備えたバイポーラトランジスター（ＩＧＢＴ）が先に装着され、インバータの電源回路基板が設置され、その次に電力スイッチが電源回路基板にハンダ付けされる。

【0004】

上記のそれぞれの方式は各々短所を有する。電力スイッチがキャリアまたは基板上に取り付けられているモジュール式インバータの場合は、２個の熱接点を通る間接的な熱拡散のみが実行できる。

【0005】

熱は、電源スイッチからキャリア基板、及び圧縮機ハウジングを経由して冷たい吸引ガスに移動する。キャリア又は基板は、付属部品である。そのようなインバータを取り付けるとき、殆どの場合に追加のシールが必要とされ、そして熱伝達を改善するために基板と圧縮機ハウジングとの間又はキャリアと、圧縮機ハウジングと、の間に熱伝導性を改善する材料の第２中間層が必要になる。電力スイッチと、キャリア又は基板と、の間にも熱伝導性に優れた電気絶縁性中間層が必要である。このように、インバータの軸方向の全体高さは、キャリア又は基板の厚さによって増大する。
非モジュール式インバータ方式は、間接的な熱伝達の欠点及び熱伝導性材料の２つの中間挿入物を必要とするという欠点を回避することができる。また、多くの場合は密封部も省略し得る。
しかしながら、インバータは圧縮機の製造工程上で、コンピュータ制御ライン上で組み立てなければならない。しかし上記の状況は、クリーンルームの条件が欠けているために、はんだ付けエラーが発生する危険性がある。
更に、ボード上の汚れは、電気的エラーを引き起こす可能性がある。加えて、機械式圧縮機部分やインバータも、それらの機能について事前に別々に試験することができないので、その結果、不合格品の検出が遅くなるたにコストが高くなる。更に、非モジュラインバータはほとんど分解できないため、修理方法も制限される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開第２００８−０７９４７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、従来のモジュール式インバータの長所と、従来の非モジュール式インバータの長所と、を統合することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の課題は、請求項１による特徴を有するモジュール式インバータにより解決される。好ましい改善例は従属請求項に明示されている。

【0009】

本発明は、空調システムの電気圧縮機用インバータの電子モジュールを提供する。このようなモジュールは、回路基板（３）、１つ又は複数のパワー半導体（４）、バスバー（１２）、１つ以上の中間回路キャパシタ（１７）、ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）、並びに外部支持構造部（２ａ）及び内部支持構造部（２ｂ）を有する支持構造物（２）を含み、
前記外部支持構造部（２ａ）は、前記回路基板（３）を支持し、固定要素を用いてベース平面（１５）に置かれている電子モジュール（１）を前記支持構造物（２）の接触面に沿って圧縮機ハウジング（２０）に強固に設置するために必要な固定装置を備え、
前記外部支持構造部（２ａ）により取り囲まれた前記内部支持構造部（２ｂ）は、弾力的に形成されているか又は前記外部支持構造部（２ａ）と弾力的に連結され、１つ又は複数の前記パワー半導体（４）を支持し、前記固定要素を用いて前記外部支持構造部（２ａ）及び前記回路基板（３）の固定と関係なく前記圧縮機ハウジング（２０）で前記内部支持構造部（２ｂ）の固定を可能にする前記固定装置を備え、
前記パワー半導体（４）により、前記圧縮機ハウジング（２０）に前記内部支持構造部（２ｂ）を固定させるための前記接触面が少なくとも部分的に形成され、
前記接触面は、固定されない状態では前記ベース平面（１５）から外部に突出し、前記接触面が前記内部支持構造部（２ｂ）の弾力的な形成によって、前記ベース平面（１５）を基準に法線の方向に前記外部支持構造部（２ａ）との連結部から押し出され得て、弾性効果の付勢により必要な接触圧力が前記パワー半導体（４）と前記圧縮機ハウジング（２０）との間に直接提供できることを特徴とする。
前記１つ以上の前記中間回路キャパシタ（１７）及び前記ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）が、前記外部支持構造部（２ａ）内部に設置されていることを特徴とする。
前記パワー半導体（４）、前記バスバー（１２）、前記ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）及び前記１つ以上の中間回路キャパシタ（１７）が、前記回路基板（３）に選択的にハンダ付けされていることを特徴とする。
前記内部支持構造部（２ｂ）が、合成材料で製造されていることを特徴とする。
前記固定装置を用いて前記電子モジュール（１）を圧縮機ハウジング（２０）に堅固に設置するために必要な外部支持構造部（２ａ）の前記固定装置が、金属スリーブ（１１）であることを特徴とする。
前記回路基板（３）は、前記外部支持構造部（２ａ）の前記金属スリーブ（１１）上に載置されていることを特徴とする。

【0010】

前記外部支持構造部（２ａ）が、前記回路基板（３）のエッジ（６）とのロッキング連結又はクランビング連結を形成するための要素を備えることを特徴とする。
前記外部支持構造部（２ａ）と前記回路基板（３）との固定と関係なく、前記固定要素（９ｂ）を用いて前記圧縮機ハウジング（２０）において前記内部支持構造部（２ｂ）の固定を可能にする前記内部支持構造部（２ｂ）の前記固定装置が、前記回路基板（３）を貫通して突出する前記金属スリーブであることを特徴とする。

【0011】

前記内部支持構造部（２ｂ）と前記パワー半導体（４）との間にライン接触部が存在することを特徴とする。
また本発明の電子モジュールを装着する方法は、ａ）ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）及び１つ以上の中間回路キャパシタ（１７）を、この目的のために外部支持構造部（２ａ）上に形成された収容部（１８）内に挿入又は／及び接着する段階と、ｂ）ロッキング連結又はクランビング連結を通じて前記外部支持構造部（２ａ）に回路基板（３）を臨時に固定させる段階と、ｃ）この目的のために支持構造物（２）の内部支持構造部（２ｂ）内部に提供された収容部（１９）内に、パワー半導体（４）及びバスバー（１２）を挿入する段階と、ｄ）前記パワー半導体（４）、前記バスバー（１２）、前記ＥＭＣ−フィルターコイル（１６）、及び１つ以上の前記中間回路キャパシタ（１７）を前記回路基板（３）に選択的にハンダ付けする段階と、を含むことを特徴とする。
外部支持構造部（２ａ）及び内部支持構造部（２ｂ）がベース平面（１５）に向かって加圧される間に、選択ハンダ付けが実行されることを特徴とする。
本発明の電子モジュールを圧縮機ハウジング（２０）に設置する方法は、ａ）電気端子（２１）を圧縮機ハウジング（２０）に装着する段階と、ｂ）組み立てられた電子モジュール（１）を圧縮機ハウジング（２０）に圧着する段階と、ｃ）回路基板（３）内の開口（７ａ）及び前記開口と合同である外部支持構造部（２ａ）の固定装置の開口内に固定要素（９ａ）を挿入し、前記固定要素（９ａ）を用いて前記電子モジュール（１）を前記圧縮機ハウジング（２０）に固定させる段階と、ｄ）内部支持構造部（２ｂ）の前記固定装置の開口を通じて前記固定要素を挿入し、前記固定要素（９ｂ）を用いて前記内部支持構造部（２ｂ）を前記圧縮機ハウジング（２０）に固定させる段階と、を含むことを特徴とする。

【0012】

追加の内部支持構造部は、外部支持構造部と弾力的に連結されている。弾性接続は、回路基板（ＰＣＢ）の平面を基準とした法線方向への移動を有利に可能にする。内部支持構造部はまた、パワー半導体を収容するための多数の中空容積と、内部支持構造部を圧縮機ハウジングに直接ボルト結合することを可能にするための適切な固定装置とを含むことが有利である。即ち、回路基板が内部支持構造部のボルト結合のための収容部を提供する適した開口を備えるか、内部支持構造部が回路基板内の相応する開口を貫通して突出する突出部を備え、この場合、後者の変形例は、回路基板上部にある内部支持構造部を回路基板に堅固にボルト結合することを可能にする。

【0013】

内部支持構造部は、外部支持構造部及び回路基板に対して移動可能であるので、内部支持構造部を最終組立中の位置とほぼ同じ位置にすることが可能である。パワー半導体のコネクタピンのはんだ付けはこの位置で正確に行われることができ、それは適切な設置補助具（組立治具）を通して確実に実施されることができる。

【0014】

モジュール式インバータを圧縮機ハウジングに最終装着した後は、外部支持構造部のボルト及び内部支持構造部のボルトを引き締めることができる。ハンダ付けは、組立用ジグ内で同一の条件で行われるため、ハンダ付け連結部では応力が全く発生しない。

【0015】

全てのパワー半導体で均一な接触圧力を発生させるために、内部支持構造部が好ましく、相対的に少ない剛性を有するように形成されていることにより、結果的に内部支持構造部はスプリングとして作用するようになる。そのため、内部支持構造部がパワー半導体ハウジングの厚さの公差を補償できる。好ましくは、内部支持構造部はプラスチック材料で製造される。

【0016】

本発明は、従来知られているインバータ装置と比較して、パワー半導体の著しく改善された熱放散を提供する。
本発明は、今まで公知となったインバータアセンブリーに対して明確に改善されたパワー半導体の冷却を提供する。
更に、インバータ組立体は、圧縮機ラインとは別に、クリーンルーム条件下で実施可能である。インバータモジュールは、それ自体で事前に自体機能に対してテストできる。また、インバータアセンブリーの軸方向の全体高さも従来技術に比べて顕著に減らすことができる。

【0017】

本発明は、特に従来のモジュール式コンセプトに比べて、複雑性及び部品数の面でも節約をもたらす。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの中間回路コンデンサ及びＥＭＣフィルターコイルは、外部支持構造部に設置されている。好ましくは、回路基板の平面はベース平面に対して平行に向けられている。１つまたは複数のパワー半導体、バスバー、少なくとも１つの中間回路コンデンサ及びＥＭＣフィルターコイルを意味する構成要素は、回路基板に選択的にはんだ付けされる。

【0018】

本発明の好ましい一実施形態によれば、固定要素を用いて電子モジュールを圧縮機ハウジングに固定して設置するために必須な外部支持構造部の固定装置は、好ましくは金属スリーブである。回路基板は、好ましくは、外部支持構造部の金属スリーブ上に載置されている。外部支持構造部は、更に回路基板のエッジとのラッチ連結又はクランプ連結を形成するための要素を備えることができる。固定要素を利用して、外部支持構造部及び回路基板を圧縮機ハウジングに固定することとは無関係に内部支持構造部を固定することができる。内部支持構造部の固定装置は、貫通する金属スリーブであることが好ましい。
内部支持構造部とパワー半導体の間には線接触があるのが好ましい。

【0019】

本発明の更なる電子モジュールの装着方法は、
ａ）ＥＭＣ−フィルターコイル及び１つ以上の中間回路キャパシタを、この目的で外部支持構造部上に形成された収容部内に挿入及び／又は接着する段階と、
ｂ）ロッキング連結又はクランビング連結を通じて外部支持構造部に回路基板を臨時に固定させる段階と、
ｃ）この目的で内部支持構造部の内部に提供された収容部内にパワー半導体及びバスバーを挿入する段階と、
ｄ）パワー半導体、バスバー、ＥＭＣ−フィルターコイル及び１つ以上の中間回路キャパシタを回路基板に選択的にハンダ付けする段階と、
を含むことが好ましい。

【0020】

本発明の好ましい一実施例によって、外部支持構造部及び内部支持構造部はベース平面に向けて加圧される間、選択的ハンダ付けが実行される。

【0021】

また、本発明の電子モジュールを圧縮機ハウジングに設置するための方法は、
ａ）電気端子を圧縮機ハウジングに装着する段階と、
ｂ）組み立てられた電子モジュールを圧縮機ハウジングに加圧する段階と、
ｃ）回路基板内の開口及び上記開口と合同である外部支持構造部の固定装置の開口内に固定要素を挿入し、上記固定要素を用いて電子モジュールを圧縮機ハウジングに固定させる段階と、
ｄ）内部支持構造部の固定装置の開口を通じて固定要素を挿入し、上記固定要素を用いて内部支持構造部を圧縮機ハウジングに固定させる段階と、
を含むことが好ましい。

【0022】

また、この方法は、電子モジュールを通じて密封部及びカバーを提供する段階を含むことができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明の電子モジュールは、固定要素を利用して、外部支持構造部及び回路基板を圧縮機ハウジングに固定することとは無関係に内部支持構造部を固定することができるという特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

本発明の追加の細部事項、特徴及び長所は関連図面を参照する実施例に関する以下の説明から示される。

【図1】（ａ）は、路基板及び支持構造物を有する電子モジュールを上方から見た概略的な斜視図であり、（ｂ）は、回路基板に関する平面図であり、（ｃ）は、支持構造物の下面及び複数のパワー半導体グループを示す図である。

【図2】（ａ）は、外部支持構造部及び内部支持構造部を有する支持構造物の詳細な平面図であり、（ｂ）は、長手方向側面に沿った外部支持構造部及び内部支持構造部の側面図である。

【図3】（ａ）は、回路基板、絶縁されたゲートを有するバイポーラトランジスター、及び固定手段を備えた電子モジュールを外部支持構造部の縦側に沿って切断した断面図であり、（ｂ）は、回路基板、絶縁されたゲートを有するバイポーラトランジスター及び固定手段を備えた内部支持構造部の領域で電子モジュールの断面図である。

【図4】電子モジュールを装着するための方法の第１段階の概略図である。

【図5】電子モジュールを装着するための方法の第２段階の概略図である。

【図6】電子モジュールを装着するための方法の第３段階の概略図である。

【図7】第３方法段階によって装着された電子モジュールの概略図である。

【図8】電子モジュールを装着するための方法の第４段階、即ち、選択ハンダ付け段階の概略図である。

【図9】電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第１段階の概略図である。

【図10】電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第２段階の概略図である。

【図11】電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第３段階の概略図である。

【図12】電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第４段階の概略図である。

【図13】電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第５段階の概略図である。

【図14】電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第６段階の概略図である。

【図15】圧縮機ハウジングに装着された電子モジュールの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１の（ａ）〜（ｃ）は、支持構造物２、回路基板３（ＰＣＢ）、パワー半導体４、例えば絶縁されたゲートを有するバイポーラトランジスター（ＩＧＢＴ）、ＥＭＣ−フィルターコイル１２、及び中間回路キャパシタ１７（図１ａ〜図１ｃでは見えない）を含む、電気圧縮機用インバータの電子モジュール１の基本的な構造を概略的に示す。場合によって、上記電子モジュール１は、更に熱伝導パッド（Ｇａｐ Ｐａｄ）を含む。
すべての部品は選択的にはんだ付けされる。回路基板３は、回路基板３の縁部６とのラッチ接続またはクランプ接続に入る固定手段として、多数のフック５を介して支持構造体２に仮固定されている。

【0026】

図１（ａ）は路基板及び支持構造物を有する電子モジュールを上方から見た概略的な斜視図であり、これは回路基板３の上面を見ていることを意味する。
図１（ａ）に示すように、回路基板３は複数の開口７ａ、７ｂを備え、開口部７ａ、７ｂのそれぞれのグループの位置は、回路基板３の位置に関して、原則として互いに異なる。第１のグループは全部で６つの開口７ａを含み、それは全部で４つの開口７ｂのうちの第２のグループと比較して、回路基板３の縁部６に近くかつ支持構造２の外縁部８に近いところに配置される。

【0027】

図１（ｂ）は回路基板に関する平面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１グループの開口７ａは、第２グループの開口７ｂより小さな直径を有する。この理由は、第１グループの開口部７ａが穴あき回路基板３へのボルトの形の固定要素９ａの挿入を意図しており、これらの開口部７ａが当接部及び／又は押し付け領域として働くボルト頭より大きくならないためである。
対照的に第２グループの開口７ｂを通して、固定装置として、すなわち固定要素を案内して留めるために設けられたスリーブ１０を突出させる。図１Ａによれば、固定要素はボルト９ｂであり、そのボルト頭は開口部７ｂよりも小さく、回路基板３上ではなくスリーブ１０の特定の上部前面に押し付けられている。

【0028】

図１（ｃ）は、支持構造物の下面及び複数のパワー半導体グループを示す図である。
図１（ｃ）に示すように、支持構造物２を下から見た図面を示し、この場合は、パワー半導体４が装着された状態が確認できる。第１グループの開口７ａと対応して６つの追加スリーブ１１が配列されており、これらのスリーブも同様に、ボルトのガイドのために、そして同時に回路基板の支持のために提供された固定装置である。更に内部に配列された４つのスリーブ１０は、パワー半導体４及びバスバー１２が装着された支持構造物２の領域に位置決めされている。

【0029】

図２（ａ）は、外部支持構造部及び内部支持構造部を有する支持構造物の詳細な平面図である。
支持構造物２はプラスチック基板として開発されている。図２に示すように、支持構造物２は、第１の外部支持構造部２ａと、この外部支持構造部２ａに囲まれた内部支持構造部２ｂと、を備える。この場合、外部支持構造部２ａと内部支持構造部２ｂとは、内部支持構造部２ｂに隣接するスロット１３によって互いに分離されている。
内部支持構造部２ｂと外部支持構造部２ａとの接続は、ラグ１４の形態の弾性要素を介していくつかの場所で行われる。図示の実施形態では、ラグ１４は実質的に長方形であり、それぞれの両側に固定されている。内部支持構造部２は長方形、外部支持構造部２ａは矩形である。外部支持構造部２ａは、回路基板３、ＥＭＣフィルターコイル１６、及び中間回路コンデンサのキャリアとして機能する。内部支持構造部２ｂは、ＩＧＢＴ及びバスバーのキャリアとして設けられている。

【0030】

外部支持構造部２ａは、既に述べたように、外部支持構造部２ａと回路基板３を圧縮機ハウジングに固定するために固定要素、好ましくはボルトを通すことができる多数の金属スリーブ１１を含む。

【0031】

内部支持構造部２ｂの固定要素は、既に述べたように、外部支持構造部２ａのスリーブ１１とは対照的に、たとえば、回路基板３を貫通するために設けられ、内部支持構造部２ｂを圧縮機ハウジングに固定するためのボルトのような固定要素を介して挿入することができる金属スリーブ１０も備える。それによって、内部支持構造部２ｂの金属スリーブ１０が回路基板を貫通するので、内部支持構造部２ｂは、回路基板とは無関係にコンプレッサハウジングに固定またはボルト締めすることができ、また外部支持構造部とは無関係に固定することができる。フック５（図１（ａ）参照）を介して、回路基板３は、選択的なはんだ付け及び圧縮機ハウジングへの電子モジュールの最終組み立てまでの間、仮固定することができる。

【0032】

図２（ｂ）は、長手方向側面に沿った外部支持構造部及び内部支持構造部の側面図である。
図２（ｂ）に示すように、ハウジングへの取り付け前を意味する支持構造２の初期状態では、内部支持構造部２ｂは外部支持構造部２ａから突出している。より正確に述べると、内部支持構造部２ｂは支持構造２のベース平面１５から突出しており、このベース平面１５は支持構造２が圧縮機ハウジング上に設置される平面に対応する。
付加的な支持構造部として、そしてその一方ではベース面１５及び外部支持構造部２ａから突き出ている位置、及び他方では外部支持構造部２ａ上へのその弾性配置によって、内部支持構造部２ｂは、内部に配列されているパワー半導体と圧縮機ハウジングとの間に必要な接触圧力を提供する。
外部支持構造部２ａと内部支持構造部２ｂとの弾力的な設置と関連された内部支持構造部２ｂの位置は、支持構造部２を圧縮機ハウジングに設置するためにベース平面１５を基準に法線の方向に適用されなければならない少ない力が必要であるという事実を誘導する。これで、追加支持構造部としての内部支持構造部２ｂは、一方では、ベース平面１５及び外部支持構造部２ａから外部に突出する位置自体により、そして他方では、外部支持構造部２ａでの自分の弾力的な設置によって、内部支持構造部２ｂ内部に配列されているパワー半導体と圧縮機ハウジングの間に必要な接触圧力を提供する。

【0033】

図３（ａ）は、ベース面の形で概略的にしか示されていない圧縮機ハウジングに固定された電子モジュールを示す。
図３（ａ）に示すように、外部支持構造部２ａの固定要素としてのボルト９ａは、最終的に縮機ハウジング２０と外部支持構造部２ａ及び回路基板３を連結する。
ボルト９ａが外部支持構造部２ａの金属スリーブ１１を通って供給され、金属スリーブ１１の断面図に関連して示されるように、その上部前面が回路基板３に載っている。それらの反対側の前面がベース面１５上にある。

【0034】

内部支持構造部２ｂの金属スリーブ１０は、内部支持構造部２ｂを外部支持構造部２ａとは独立して圧縮機ハウジングにボルト止めすることができるように、回路基板３を貫通している。

【0035】

図３ｂは、回路基板３を有する内部支持構造部２ｂ、絶縁ゲートを有するバイポーラトランジスターの形態のパワー半導体４（ＩＧＢＴ）の形態の固定要素を有する電子モジュール１の断面図を示す。これらの固定要素を案内して留めるためのボルト９ｂならびに金属スリーブ１０の形態の固定装置であり、断面図では、内側支持構造部２ｂの案内要素及びステー要素としての金属スリーブ１０が回路基板３を貫通して突出していることが分かる。

【0036】

金属スリーブ１０を通過して挿入される内部支持構造部２ｂのボルト９ｂのみが、パワー半導体４、すなわちＩＧＢＴと、ベース平面１５によって示される圧縮機ハウジング２０との間の接触力を発生させる。内部支持構造部２ｂとパワー半導体４、即ちＩＧＢＴとの間の線接触、プラシチック材料からなる内部支持構造部２ｂは、合成ばねとして作用する。

【0037】

図４〜図８は、電子モジュール１がその後に圧縮機ハウジングに取り付けられる前に組み立てる順序を概略的に示している。

【0038】

図４は、この目的のために外部支持構造部２ａの上側に開発された収容部１８へのＥＭＣフィルターコイル１６及び中間回路キャパシタ１７の挿入または接着の第１のステップを示す。

【0039】

図５は、電子モジュールを装着するための方法の第２段階の概略図である。
図５に示すように、装着方法の第２段階、即ち、外部支持構造部２ａの外部エッジ８に配列されているフック５内にスナップ留めすることにより、外部支持構造部２ａ内に回路基板３を臨時に固定させ得る。

【0040】

図６は、電子モジュールを装着するための方法の第３段階の概略図である。
図６に示すように、電子モジュールの装着方法の第３段階では、パワー半導体４、例えば、ＩＧＢＴ及びバスバー１２がこの目的のために内部支持構造部２ｂ内部に提供されたポケット形態の収容部１９内に挿入される。この場合、ポケット形態の収容部１９は外部支持構造部２ａの上部面に対して後面に配置される。

【0041】

図７は、第３方法段階によって装着された電子モジュールの概略図である。
図７に示すように、パワー半導体４（この場合はＩＧＢＴ）、及びバスバー１２、を有する内部支持構造部２ｂは、外部支持構造部２ａの底面から突出していることに留意されたい。第４の工程では、パワー半導体４、バスバー、ＥＭＣ−フィルターコイル及び中間回路コンデンサが回路基板３に選択的にハンダ付けされる。選択的はんだ付けは、外部支持構造部２ａ及び内部支持構造部２ｂがベース平面１５に向かって加圧される状態で選択ハンダ付けが実行される。このような方法は、電子モジュール１が、例えば圧縮機の圧縮機ハウジングに装着される場合は、はんだ点で応力が全然発生しないように保障する。

【0042】

図８は、電子モジュールを装着するための方法の第４段階、即ち、選択ハンダ付け段階の概略図である
第４段階では、パワー半導体４、バスバー１２、ＥＭＣ−フィルターコイル１６及び中間回路キャパシタ１７が回路基板３に選択的にハンダ付けされる。外部支持構造部２ａ及び内部支持構造部２ｂがベース平面１５に向かって加圧される間、選択ハンダ付けが実行される。このような方法は、電子モジュール１が例えば圧縮機の圧縮機ハウジング２０に装着される場合は応力が全然発生しないように保障する。ハンダ付けされた電子モジュール１は、図８に概略的に図示している。

【0043】

図９乃至図１５は、上記の電子モジュールを圧縮機ハウジング２０に装着するための方法を概略的に示す。

【0044】

図９は、電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第１段階の概略図である。
図９に示すように、全体的に示される６本のボルト９ａである固定要素は、外側の金属スリーブ１１の開口部と一致する回路基板３の開口部の上から挿入される。回路基板３が載置される第１外部支持構造部２ａ、それによってボルト９ａの、回路基板３および第１外部支持構造部２ａを通る圧縮機ハウジング２０への通路が提供され、電子モジュール１は圧縮機ハウジング２０上に固定される。

【0045】

図１０は、電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第２段階の概略図である。
図１０に示すように、第２段階である図１０では、組み立てられた電子モジュール１が圧縮機ハウジング２０上に圧着される。

【0046】

図１１は、電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第２段階の概略図である。
図１１に示すように、第３段階である図１１では、固定要素である６本のボルト９ａは、外側の金属スリーブ１１の開口部と一致する回路基板３の開口部の上から挿入される。即ち、固定要素が挿入され、これにより回路基板３を貫通する通路及び外部支持構造部２ａが圧縮機ハウジング２０に提供され、電子モジュール１がボルト９ａにより圧縮機ハウジング２０に固定される。

【0047】

図１２は、電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第４段階の概略図である。
図１２に示すように、第４段階では、上から計４つのボルト９ｂ形態の固定要素が内部支持構造部２ｂの開口、好ましくは上記と同様に圧縮機ハウジング２０への通路を提供する回路基板３を貫通するスリーブ１０の開口を通過して圧縮機ハウジング２０の内部に挿入されて締め付けられ、これで電子モジュール１の内部支持構造部２ｂは上記固定要素により圧縮機ハウジング２０に固定される。

【0048】

図１３は、電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第５段階の概略図である。
図１３に示すように、第５段階である図１３では、ケーブルシュー２２及び２つのボルト９ｃによって回路基板３に対するハイボルト−バスラインの固定が行われる。クリック連結を通じて、回路基板３のロジック部が接続プラグと連結される。

【0049】

図１４は、電子モジュールを圧縮機ハウジングに組立てる第６段階の概略図である。
図１４に示された第６段階は、電子モジュール１のカバー２４のための密封部２３を提供する工程、及びカバー２４を固定させる工程を含む。実質的にカバー２４の下部エッジの形状に相応する密封部２３は、密封部２３が既に固定された電子モジュール１の外部支持構造部２ａを取り囲むように金属ハウジング上に載せられている。弾性材料で製造された密封部２３は、全体密封部２３にかけて分布しており、密封部２３の弾性材料からなる複数のアイレット２５（ｅｙｅｌｅｔ）を備え、これらアイレットを通じてそれぞれ１つの固定要素、図示した例では１つのボルト９ｄが金属圧縮機ハウジング２０内部に挿入できる。カバー２４は同様に金属圧縮機ハウジング２０上に、より正確に言うと、下部エッジにより密封部２３上に載せられ、この場合カバー２４は複数の連続するボーア２６を備え、これらボーアは密封部２３のアイレット２５と重なる位置に移動される。ボーア２６及び合同であるアイレット２５を通じて、固定要素としてのボルト９ｄが金属圧縮機ハウジング２０内部に挿入されて引き締められる。

【0050】

図１５は、圧縮機ハウジングに装着された電子モジュールの概略図である。
図１５に示すように、金属圧縮機ハウジング２０及びこの圧縮機ハウジングに固定されてカバー２４によりカバーリングされており、密封部２３により密封された電子モジュールの完全な組立状態を示す。

【符号の説明】

【0051】

１ 電子モジュール、インバータモジュール
２ 支持構造物
２ａ 第１外部支持構造部
２ｂ 第２内部支持構造部
３ 回路基板
４ パワー半導体
５ フック
６ （回路基板の）エッジ
７ａ、７ｂ 回路基板内の開口
８ （支持構造物の）外部エッジ
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ ボルト
１０、１１ 内部支持構造部の金属スリーブ
１２ バスバー
１３ スロット
１４ ラグ
１５ ベース平面
１６ ＥＭＣ−フィルターコイル
１７ 中間回路キャパシタ
１８、１９ 収容部
２０ 圧縮機ハウジング
２１ 電気端子
２２ ケーブルシュー
２３ 密封部
２４ カバー
２５ アイレット
２６ カバー内のボーア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】