電流軌組件和用于制造電流軌組件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電流軌組件以及一種用于制造電流軌組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電流軌組件尤其用于功率半導體結(jié)構(gòu)元件的電接觸。因此例如可以將構(gòu)造為MOSFET或IGBT的功率半導體結(jié)構(gòu)元件借助于電流軌組件進行電接觸，這些功率半導體結(jié)構(gòu)元件例如可以是逆變器的部件。
[0003]因此，EP O 677 916 A2描述了一種具有第一 DC軌、第二 DC軌和至少一個AC軌的整流器設(shè)備，其中，在這些層之間有絕緣層。
[0004]WO 01/93392 Al公開了一種兩個直流系統(tǒng)的連接系統(tǒng)，該連接系統(tǒng)包括兩個銅軌，它們分別以一絕緣層層壓。
[0005]EP O 988 019 Al公開了一種具有中間回路電路板的半導體電路組件，其用于例如就像電容器那樣的中間回路結(jié)構(gòu)元件的電接觸。
[0006]US 2004/0062004 Al公開了一種具有第一、第二和第三連接軌的電子變換器組件，其中，每個連接軌與功率開關(guān)元件中的至少一個第一對和至少一個第二對的接頭連接，其中，功率開關(guān)元件的第一對和第二對是不同的功率開關(guān)模塊，所述第一對和第二對以一確定的連接軌連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題是提出一種電流軌組件和一種用于制造電流軌組件的方法，尤其是在短路情況下的在電流軌組件的那些導體結(jié)構(gòu)之間起作用的電動力最小話。
[0008]該技術(shù)問題的解決通過具有權(quán)利要求1和7的特征的主題來獲得。本發(fā)明的其它有利的設(shè)計方案由從屬權(quán)利要求獲得。
[0009]提出一種電流軌組件。
[0010]本發(fā)明的基本思想是將例如構(gòu)成一導入件的第一導體結(jié)構(gòu)分成至少兩個子導體結(jié)構(gòu)，其中，這些子導體結(jié)構(gòu)以如下方式構(gòu)造并相對于例如構(gòu)成了一導回體的第二導體結(jié)構(gòu)進行布置，即，作用到第二導體結(jié)構(gòu)上的、合成的電動力尤其是在短路情況下被最小化。
[0011]所述電流軌組件尤其用于功率電子半導體結(jié)構(gòu)元件例如MOSFET或IGBT的連接。這些半導體結(jié)構(gòu)元件例如可以是整流器的組成部件，例如是軌道車輛中的功率整流器。
[0012]所述電流軌組件包括第一導體結(jié)構(gòu)和第二導體結(jié)構(gòu)，其中，所述第一導體結(jié)構(gòu)和第二導體結(jié)構(gòu)不直通或不直接電連接，尤其在未接觸的狀態(tài)下不連接。這意味著:在沒有第一和第二導體結(jié)構(gòu)的附加電連接的情況下不能進行從第一導體結(jié)構(gòu)向第二導體結(jié)構(gòu)或反過來的電流流動。由此，第一導體結(jié)構(gòu)與第二導體結(jié)構(gòu)沒有電流連接。但是，第一和第二導體結(jié)構(gòu)顯然可以是電、尤其是電流上能連接的，例如通過前面所闡釋的附加電連接?！鞍ā痹诖饲闆r下可以意味著:所述電流軌組件具有第一導體結(jié)構(gòu)和第二導體結(jié)構(gòu)。
[0013]也可以被稱作第一導體軌的第一導體結(jié)構(gòu)例如可以構(gòu)造為導入件，其在運行中具有第一電位。例如，第一導體結(jié)構(gòu)可以用于接觸整流器的橋分支的高壓接頭，其中，橋分支包括或具有兩個功率半導體元件。也可以被稱作第二導體軌的第二導體結(jié)構(gòu)例如可以構(gòu)造為導出件，其在運行中具有第二電位，該第二電位與第一電位不同，尤其是小于。例如，第二導體結(jié)構(gòu)可以用于接觸功率半導體橋的低壓接頭。
[0014]此外，第一導體結(jié)構(gòu)包括也可以被稱作第一子軌的第一子導體結(jié)構(gòu)和也可以被稱作第二子軌的第二子導體結(jié)構(gòu)。第一子導體結(jié)構(gòu)和第二子導體結(jié)構(gòu)是電連接的。由此，第一子導體結(jié)構(gòu)與第二子導體結(jié)構(gòu)具有相同電位?！鞍ā痹诖饲闆r下可以意味著:所述第一導體結(jié)構(gòu)具有第一子導體結(jié)構(gòu)和第二子導體結(jié)構(gòu)。
[0015]在此情況下，第一導體結(jié)構(gòu)可以具有也可以被稱作入口接頭的第一接頭和也可以被稱作出口接頭的第二接頭。在此情況下，第一接頭可以不僅在第一子導體結(jié)構(gòu)而且在第二子導體結(jié)構(gòu)上布置或僅布置在第一子導體結(jié)構(gòu)或第二子導體結(jié)構(gòu)上。第二接頭也可以不僅在第一子導體結(jié)構(gòu)而且在第二子導體結(jié)構(gòu)上布置或僅布置在第一子導體結(jié)構(gòu)或第二子導體結(jié)構(gòu)上。
[0016]在此情況下，第一接頭和第二接頭以如下方式構(gòu)造，S卩，一個(多個)相應的導體結(jié)構(gòu)或子導體結(jié)構(gòu)能夠通過第一或第二接頭電接觸。
[0017]同樣地，第二導體結(jié)構(gòu)可以具有也可以被稱作入口接頭的第一接頭和也可以被稱作出口接頭的第二接頭。第二導體結(jié)構(gòu)在此情況下優(yōu)選一件式構(gòu)造。
[0018]在此情況下可以在第一導體結(jié)構(gòu)的出口接頭和第二導體結(jié)構(gòu)的入口接頭之間布置有一電結(jié)構(gòu)元件，例如一電消耗器、尤其一整流器的橋分支，其中，該橋分支包括或具有兩個功率電子開關(guān)元件。在該接觸狀態(tài)下，第一導體結(jié)構(gòu)和第二導體結(jié)構(gòu)通過所述至少一個電結(jié)構(gòu)元件電連接。
[0019]以如下方式構(gòu)造和相對于第二導體結(jié)構(gòu)布置第一子導體結(jié)構(gòu)和第二子導體結(jié)構(gòu)，即，所述第一子導體結(jié)構(gòu)與所述第二導體結(jié)構(gòu)之間的第一電動力至少部分地平衡所述第二子導體結(jié)構(gòu)與所述第二導體結(jié)構(gòu)之間的第二電動力。在此情況下，該電動力作用到相應的(子)導體結(jié)構(gòu)上。在此情況下，電動力至少部分地通過洛倫茲力形成，其在電流流動通過相應的導體結(jié)構(gòu)時作用到這些導體結(jié)構(gòu)上。
[0020]“平衡”在此情況下意味著:在電流流動情況下作用到第二導體結(jié)構(gòu)上的合成力小于一預先確定的力，優(yōu)選是零。例如，由第一子導體結(jié)構(gòu)施加到第二導體結(jié)構(gòu)上的電動力的至少一部分可以通過由第二子導體結(jié)構(gòu)施加到第二導體結(jié)構(gòu)上的電動力的相反定向的、但是相同大小的部分被平衡。電動力在此情況下可以關(guān)于這些導體結(jié)構(gòu)以區(qū)段方式起作用。
[0021]第一導體結(jié)構(gòu)的接頭和第二導體結(jié)構(gòu)的接頭在此情況下可以以如下方式布置，即，在所提出的電流軌組件連接到電流供給裝置上的情況下和在建立第一導體結(jié)構(gòu)與第二導體結(jié)構(gòu)之間的電連接的情況下，電流的至少一部分沿第一方向流過第一導體結(jié)構(gòu)、尤其是流過第一和/或第二子導體結(jié)構(gòu)，其中，該電流的至少一部分沿與第一方向相反的方向流過第二導體結(jié)構(gòu)。由此可以實現(xiàn)前面闡釋的平衡。
[0022]由此以有利的方式提出了一種電流軌組件，其能夠?qū)崿F(xiàn)例如消耗器或尤其是功率電子結(jié)構(gòu)元件的電接觸，其中，由于電流產(chǎn)生的電動力通過物理設(shè)計和布置被平衡。此外，第一子導體結(jié)構(gòu)構(gòu)造為第一電路板并且第二子導體結(jié)構(gòu)構(gòu)造為第二電路板。第二導體結(jié)構(gòu)構(gòu)造為第三電路板。在此情況下，第一、第二和第三電路板平行地并以一預先確定的間距相對彼此布置，其中，第三電路板布置在第一和第二電路板之間。
[0023]在此情況下，各個電路板分別可以具有一預先確定的尺寸，尤其是預先確定的長度、寬度和高度。在此情況下，長度表示沿第一水平方向的長度，該第一水平方向可以表示為縱向長度。在此情況下，寬度表示為沿第二水平方向的寬度，第二水平方向也可以表示為橫向方向，其中，所述第二水平方向處在具有第一水平方向的平面中并且垂直于該第一水平方向定向。在此情況下，高度表示沿豎直方向的高度，該豎直方向也可以表示為豎直方向，其中，所述豎直方向垂直于縱向方向和橫向方向定向。
[0024]第一和/或第二電路板和/或第三電路板可以具有相同或不同的尺寸。尤其地，第三電路板可以具有就像第一和第二電路板那樣的相同的長度和相同的高度，但是具有與第一和第二電路板的寬度不同的寬度。
[0025]第三電路板可以居中地，即以相對于第一和第二電路板相同的間距布置在第一和第二電路板之間。但是也可以的是并且就像隨后還要詳細闡釋的那樣在一些確定的實施方式中甚至期望的是:第三電路板偏心地布置在第一和第二電路板之間。
[0026]第三電路板與第一電路板和與第二電路板的間距在此情況下可以與通過第一和第二電路板的、尤其是在短路情況下的電流流動強度相關(guān)地選擇。第一電路板中的電流流動的強度在此情況下尤其可以與第一電流路徑的阻抗和第二電流路徑的阻抗相關(guān)，第一電流路徑從第一導體結(jié)構(gòu)的第一接頭通過第一電路板至第一導體結(jié)構(gòu)的第二接頭，第二電流路徑從第一導體結(jié)構(gòu)的第一接頭通過第二電路板至第一導體結(jié)構(gòu)的第二接頭。
[0027]如果第一和第二電流路徑的阻抗相同，那么第三電路板優(yōu)選居中地布置在第一和第二電路板之間。如果第一和第二阻抗不同，那么第三電路板朝向其阻抗較高的那個電路板地在中部之外錯開地布置。通過較高的阻抗，電流流動的強度與具有較低阻抗的電流路徑相比減少，從而使得較小的電動力起作用。為了能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的平衡，因此較小地選擇與如下電路板的間距，該電路板承載具有較低電流強度的電流。
[0028]如果第三電路板與第一電路板和第二電路板的間距例如通過外部框架條件固定地預先給定，那么但是顯然可以將第一和第二電路板的以及用于電連接這些電路板的元件的構(gòu)造方案、尤其是尺寸設(shè)定以如下方式選擇，即，前面闡釋的那些電流路徑具有阻抗，通過第一電路板和第二電路板的、尤其在短路情況下的電流流動的強度以如下方式進行，BP，保證根據(jù)本發(fā)明的平衡。
[0029]由此以有利的方式提供了具有低電感的電流軌組件，該低電感能夠?qū)崿F(xiàn)電結(jié)構(gòu)元件的能簡單訪問的接觸，具有足夠良好的承載電流能力并且該低電感能夠?qū)崿F(xiàn)力的前面闡釋的有利的平衡。
[0030]在此情況下，模擬已證實的是，根據(jù)本發(fā)明的電流軌組件的電感以有利的方式隨著頻率提高而減小。電阻隨著頻率提高而增加。但是，起作用的電動力幾