專利名稱：高壓變頻器功率模塊的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及電力電子技術(shù)領域，更具體地說，涉及一種高壓變頻器功率模塊。
背景技術(shù)：
在能源緊缺的今天，高壓變頻器作為電力電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在高壓節(jié)能方面 發(fā)揮著越來越明顯的作用。目前，在高壓變頻器產(chǎn)品中，功率模塊作為核心部分，非常重要，因而對功率器件 的合理布局要求很高。不同的器件布局會導致功率回路不同，合理的布局是在保證散熱的 前提下，使功率回路盡量小。由于功率模塊的合理布局，不僅能夠提升高壓變頻器的整體性 能，而且可以有效節(jié)省空間，因而有必要對功率模塊進行合理設計。本實用新型的設計人對現(xiàn)有的高壓變頻器功率模塊進行了長期的分析和研究，發(fā) 現(xiàn)目前這些功率模塊的設計存在以下問題1、將三個二極管(Diode)和兩個絕緣柵雙極晶體管(Isolation Gate BipolarTransistor)安裝于散熱器上，散熱器上安裝有子銅排與電容組件的母銅排電性連 接，功率回路經(jīng)由兩個絕緣柵雙極晶體管通過子銅排、電容組件的母銅排再到三個二極管， 因而功率回路非常長，導致整個功率模塊尺寸過大。2、散熱器和電容組件通過銅排相連接，銅排基本上都是分為兩部分，因而安裝誤 差大，不方便裝配。3、電容組件的電容為平行陣列排布，不僅占據(jù)很多空間，而且使得銅排變大，既浪 費了成本，又使整個功率模塊尺寸偏大，從而也導致了高壓變頻器系統(tǒng)變大。4、功率模塊的整體布局沒有較好的利用空間。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對上述現(xiàn)有的高壓變頻器功率模塊所存在 的不足，提供一種高壓變頻器功率模塊，布局合理，能夠在保證散熱的前提下，使功率回路
盡量短。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種高壓變頻器功率模 塊，包括散熱器、電容組件、機箱，所述機箱內(nèi)分隔形成有安裝槽和容置槽，所述散熱器置 于容置槽中，所述電容組件可抽取的安裝于安裝槽中。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述電容組件包括抽屜結(jié)構(gòu)件、設 于所述抽屜結(jié)構(gòu)件上的電容單元，所述電容單元包括至少兩個電容組，所述至少兩個電容 組交錯排列于所述抽屜結(jié)構(gòu)件上，每一個電容組包括至少一個電容。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述電容單元包括三個電容組，所 述三個電容組交錯排列于所述抽屜結(jié)構(gòu)件上，每一個電容組包括三個電容。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述高壓變頻器功率模塊還包括用 于形成功率回路的電連接組件，所述電連接組件包括設于所述電容組件上的相互絕緣的
3負銅排、正銅排，以及安裝于散熱器上的兩個絕緣柵雙極晶體管、組合二極管，所述負銅排、 正銅排均分別與所述兩個絕緣柵雙極晶體管、組合二極管相連接。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述每一電容的正極朝向散熱器的 一側(cè)設置，負極朝向另一側(cè)設置；相鄰的兩個電容組上安裝有串聯(lián)銅排并通過串聯(lián)銅排電 性連通，靠近散熱器的電容組的正極上安裝所述正銅排，遠離散熱器的電容組的負極上安 裝所述負銅排。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述負銅排設于所述正銅排的上 方，負銅排與正銅排之間鋪設有絕緣膜并通過該絕緣膜相絕緣。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述正銅排上設有三個正極連接 片，所述三個正極連接片分別與所述組合二極管、兩個絕緣柵雙極晶體管的正極電性連接； 所述負銅排上設有三個負極連接片，所述三個負極連接片分別與所述組合二極管、兩個絕 緣柵雙極晶體管的負極電性連接。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述抽屜結(jié)構(gòu)件上設有用于置入電 容的通孔，并相應的安裝有用于固定電容的卡箍，所述卡箍連接于所述通孔的下端面，卡箍 的一側(cè)設有用于鎖緊或者放松卡箍的緊固螺釘；所述電容穿設于抽屜結(jié)構(gòu)件的通孔中，并 通過卡箍固定于抽屜結(jié)構(gòu)件上。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述安裝槽的兩側(cè)設有滑道，所述 抽屜結(jié)構(gòu)件的兩側(cè)相應的設有滑移部，所述電容組件通過抽屜結(jié)構(gòu)件兩側(cè)的滑移部與滑道 的配合設置，可抽取的置于機箱的安裝槽內(nèi)。在本實用新型所述的高壓變頻器功率模塊中，所述散熱器可抽取的置于所述容置 槽中。本實用新型的高壓變頻器功率模塊的有益效果一、電容組件和散熱器既獨立又聯(lián)系，裝配前是兩個獨立單元，可以分別推入機箱 后固定于安裝槽和容置槽中，抽屜式的安裝結(jié)構(gòu)使得安裝簡單快捷，整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊； 裝配后可在電容組件和散熱器上相應的安裝電連接組件，實現(xiàn)功率模塊的電性連接，功率 模塊的整體布局合理、功率回路短而順暢。二、電容組件的電容交錯排列，有效的利用了安裝空間，減小了整個功率模塊的尺 寸，并且電容組件的電容通過合理的銅排設計，使得功率模塊的功率回路清晰順暢。三、散熱器上無需另外安裝銅排，電容組件的正、負銅排可作為整個高壓變頻器功 率模塊的正、負銅排，并對散熱器上安裝的功率器件進行了簡化，從而使得散熱器的尺寸大 大縮小，降低了散熱器的加工難度和加工成本。總之，本實用新型的高壓變頻器功率模塊的整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，功率器件的布局 合理，能夠在保證散熱的前提下，使功率回路盡量短，能夠有效的減小高壓變頻器功率模塊 的體積并提升其性能，節(jié)約成本，使得產(chǎn)品更具競爭力。

圖1是本實用新型的高壓變頻器功率模塊的分解示意圖；圖2是本實用新型的高壓變頻器功率模塊的組合示意圖；圖3A是圖1中所示的電容組件的結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖3B是圖3A所示的電容組件另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3C是圖3A所示的電容組件安裝于機箱前的示意圖；圖4A是圖1所示的電容組件與電連接組件的分解示意圖；圖4B是圖4A所示的電容組件與電連接組件的組合示意圖。
具體實施方式
如圖1及圖2所示，是本實用新型的高壓變頻器功率模塊的分解示意圖，所述高壓 變頻器功率模塊，分為兩個部分散熱器2、以及電容組件3，所述散熱器2和電容組件3安 裝于機箱1中，在裝配時是兩個獨立部分，這樣使得裝配更簡潔，裝配后又相互連接統(tǒng)一形 成整個的功率模塊。以下就本實用新型的高壓變頻器功率模塊的具體改進進行詳述。一、電容組件的布局和固定形式如圖3A所示是高壓變頻器功率模塊的電容組件的結(jié)構(gòu)示意圖，所述電容組件3包 括抽屜結(jié)構(gòu)件31、設于所述抽屜結(jié)構(gòu)件31上的電容單元，在本實施例中，所述電容單元30 包括三個電容組32，該三個電容組32交錯排列于所述抽屜結(jié)構(gòu)件31上，每一個電容組32 包括三個電容321，通過電容321的交錯布局，有效的利用了安裝空間。參閱3B，圖3B所示是電容組件的后視圖，所述抽屜結(jié)構(gòu)件31上設有用于置入電 容321的通孔34，并對應的設有用于固定電容321的卡箍33，所述卡箍33與通孔34對應 設置，并通過螺釘331連接于所述通孔34的下端面，卡箍33的一側(cè)設有用于鎖緊或者放松 卡箍33的緊固螺釘332，所述電容321通過卡箍33固定于抽屜結(jié)構(gòu)件31上，安裝時，將電 容321穿過抽屜結(jié)構(gòu)件31的通孔34置入卡箍33中，再鎖緊卡箍33的緊固螺釘332，以將 電容321固定于抽屜結(jié)構(gòu)件31上，順序安裝該三個電容組32，完成電容組件3的組裝。參閱圖3C及圖2，圖3C是電容組件安裝于機箱前的示意圖；圖2是電容組件安裝 于機箱后的示意圖；所述機箱1內(nèi)設有用于放置電容組件3的安裝槽11，所述安裝槽11的 兩側(cè)設有滑道15，所述抽屜結(jié)構(gòu)件31的兩側(cè)相應的設有滑移部35，通過抽屜結(jié)構(gòu)件31兩 側(cè)的滑移部35與滑道15的配合設置，將電容組件3推入機箱1，然后置于機箱1的安裝槽 11內(nèi)，可方便的完成電容組件3于機箱1內(nèi)的安裝，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。二、功率模塊的布局和電連接形式如圖4A所示是圖1所示的電容組件與電連接組件的分解示意圖；所述高壓變頻器 功率模塊還包括電連接組件4，通過電連接組件4的設置以實現(xiàn)高壓變頻器功率模塊的電 路連通，所述電連接組件4包括負銅排40、絕緣膜41、兩個串聯(lián)銅排42、正銅排43、兩個絕 緣柵雙極晶體管 44 (Isolation Gate Bipolar Transistor)、以及組合二極管 45 (Diode)，所 述兩個絕緣柵雙極晶體管44、組合二極管45安裝于散熱器2上，組合二極管45由現(xiàn)有的 三個二極管組合而成，結(jié)構(gòu)更簡單、安裝更方便，兩個絕緣柵雙極晶體管44采用相同的結(jié) 構(gòu)，很好保證了絕緣柵雙極晶體管的均流。在本實用新型中，高壓變頻器功率模塊的負銅排 40、正銅排43與電容組件3的正、負銅排共用，即電容組件的正、負銅排可作為整個高壓變 頻器功率模塊的正、負銅排，而無需另外在散熱器上設置銅排與電容組件3的正、負銅排連 接，簡化了連接，安裝更方便。同時參閱圖3A及圖4A，所述三個電容組32的電極的朝向一致，每一電容321的正 極朝向散熱器2的一側(cè)設置，負極朝向另一側(cè)設置。相鄰的兩個電容組32之間通過串聯(lián)銅
5排42電性連通，三個電容組32通過兩個串聯(lián)銅排42相連通，靠近散熱器2的一個電容組 32的正極上安裝所述正銅排43，遠離散熱器2的一個電容組32的負極上安裝所述負銅排 40，所述負銅排40設于所述正銅排43的上方，負銅排40與正銅排43之間鋪設所述絕緣膜 41并通過該絕緣膜41相絕緣。同時，所述正銅排43上設有三個正極連接片431，所述三個 正極連接片431分別與所述組合二極管45、所述兩個絕緣柵雙極晶體管44的正極電性連 接；所述負銅排40上設有三個負極連接片401，所述三個負極連接片401分別與所述組合 二極管45、所述兩個絕緣柵雙極晶體管44的負極電性連接，通過上述銅排設置，實現(xiàn)了高 壓變頻器功率模塊的功率連接。參閱圖4B，圖4B是圖4A所示的電容組件與電連接組件的組合示意圖；圖中示出 了高壓變頻器功率模塊的功率器件布局，這樣布局順暢清晰，圖示中的線條代表功率模塊 的回路，從二極管45經(jīng)整流后，通過電容單元30，再從絕緣柵雙極晶體管44流出，功率流非 常順暢，功率回路很短。如圖1及圖2所示，所述機箱1內(nèi)分隔形成用于放置電容組件3的安裝槽11、以 及用于放置散熱器2的容置槽12。安裝時，將散熱器2推入機箱1并置于機箱1的容置槽 12內(nèi)，將電容組件3推入機箱1并置于機箱的安裝槽11內(nèi)，然后在散熱器2上安裝電連接 組件4的組合二極管45以及兩個絕緣柵雙極晶體管44，在電容組件3上安裝電連接組件4 的負銅排40、絕緣膜41、兩個串聯(lián)銅排42、正銅排43，完成高壓變頻器功率模塊的組裝，整 體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，安裝方便，并且，功率模塊的整體布局合理、功率回路短而順暢。由上可知，本實用新型的高壓變頻器功率模塊具有下述優(yōu)點一、電容組件和散熱器既獨立又聯(lián)系，裝配前是兩個獨立單元，可以分別推入機箱 后固定于安裝槽和容置槽中，抽屜式的安裝結(jié)構(gòu)使得安裝簡單快捷，整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊； 裝配后可在電容組件和散熱器上相應的安裝電連接組件，實現(xiàn)功率模塊的電性連接，功率 模塊的整體布局合理、功率回路短而順暢。二、電容組件的電容交錯排列，有效的利用了安裝空間，減小了整個功率模塊的尺 寸，并且電容組件的電容通過合理的銅排設計，使得功率模塊的功率回路清晰順暢。三、散熱器上無需另外安裝銅排，電容組件的正、負銅排可作為整個高壓變頻器功 率模塊的正、負銅排，并對散熱器上安裝的功率器件進行了簡化，從而使得散熱器的尺寸大 大縮小，降低了散熱器的加工難度和加工成本?？傊?，本實用新型的高壓變頻器功率模塊的整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，功率器件的布局 合理，能夠在保證散熱的前提下，使功率回路盡量短，能夠有效的減小高壓變頻器功率模塊 的體積并提升其性能，節(jié)約成本，使得產(chǎn)品更具競爭力。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該 以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求一種高壓變頻器功率模塊，包括散熱器(2)、電容組件(3)，其特征在于，所述高壓變頻器功率模塊還包括一機箱(1)，所述機箱(1)內(nèi)分隔形成有安裝槽(11)和容置槽(12)，所述散熱器(2)置于容置槽(12)中，所述電容組件(3)可抽取的安裝于安裝槽(11)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述電容組件(3)包括抽 屜結(jié)構(gòu)件(31)、設于所述抽屜結(jié)構(gòu)件(31)上的電容單元(30)，所述電容單元(30)包括至 少兩個電容組(32)，所述至少兩個電容組(32)交錯排列于所述抽屜結(jié)構(gòu)件(31)上，每一個 電容組(32)包括至少一個電容(321)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述電容單元(30)包括 三個電容組(32)，所述三個電容組(32)交錯排列于所述抽屜結(jié)構(gòu)件(31)上，每一個電容組 (32)包括三個電容(321)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述高壓變頻器功率 模塊還包括用于形成功率回路的電連接組件(4)，所述電連接組件(4)包括設于所述電容 組件(3)上的相互絕緣的負銅排(40)、正銅排(43)，以及安裝于散熱器(2)上的兩個絕緣 柵雙極晶體管(44)、組合二極管(45)，所述負銅排(40)、正銅排(43)均分別與所述兩個絕 緣柵雙極晶體管(44)、組合二極管(45)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述每一電容(321)的正 極朝向散熱器(2)的一側(cè)設置，負極朝向另一側(cè)設置；相鄰的兩個電容組(32)上安裝有串 聯(lián)銅排(42)并通過串聯(lián)銅排(42)電性連通，靠近散熱器(2)的電容組(32)的正極上安裝 所述正銅排(43)，遠離散熱器(2)的電容組(32)的負極上安裝所述負銅排(40)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述負銅排(40)設于所 述正銅排(43)的上方，負銅排(40)與正銅排(43)之間鋪設有絕緣膜(41)并通過該絕緣 膜(41)相絕緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述正銅排(43)上設有 三個正極連接片(431)，所述三個正極連接片(431)分別與所述組合二極管(45)、兩個絕緣 柵雙極晶體管(44)的正極電性連接；所述負銅排(40)上設有三個負極連接片(401)，所述 三個負極連接片(401)分別與所述組合二極管(45)、兩個絕緣柵雙極晶體管(44)的負極電 性連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述抽屜結(jié)構(gòu)件(31)上 設有用于置入電容(321)的通孔(34)，并相應的安裝有用于固定電容(321)的卡箍(33)， 所述卡箍(33)連接于所述通孔(34)的下端面，卡箍(33)的一側(cè)設有用于鎖緊或者放松卡 箍(33)的緊固螺釘(332)；所述電容(321)穿設于抽屜結(jié)構(gòu)件(31)的通孔(34)中，并通 過卡箍(33)固定于抽屜結(jié)構(gòu)件(31)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述安裝槽(11)的兩側(cè) 設有滑道(15)，所述抽屜結(jié)構(gòu)件(31)的兩側(cè)相應的設有滑移部(35)，所述電容組件(3)通 過抽屜結(jié)構(gòu)件(31)兩側(cè)的滑移部(35)與滑道(15)的配合設置，可抽取的置于機箱(1)的 安裝槽(11)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓變頻器功率模塊，其特征在于，所述散熱器(2)可抽取 的置于所述容置槽(12)中。
專利摘要本實用新型涉及一種高壓變頻器功率模塊，包括散熱器(2)、電容組件(3)、機箱(1)，所述機箱(1)內(nèi)分隔形成有安裝槽(11)和容置槽(12)，所述散熱器(2)置于容置槽(12)中，所述電容組件(3)可抽取的安裝于安裝槽(11)中；所述電容組件(3)包括抽屜結(jié)構(gòu)件(31)、設于所述抽屜結(jié)構(gòu)件(31)上的電容單元(30)，所述電容單元(30)包括至少兩個電容組(32)，所述至少兩個電容組(32)交錯排列于所述抽屜結(jié)構(gòu)件(31)上，每一個電容組(32)包括至少一個電容(321)。本實用新型的高壓變頻器功率模塊的整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，功率器件的布局合理，能夠在保證散熱的前提下，使功率回路盡量短。
文檔編號H02K7/20GK201616766SQ20092026200
公開日2010年10月27日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
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