一種功率單元及高壓變頻裝置的制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種功率單元及高壓變頻裝置，功率單元包括：絕緣外殼；功率板，其包括PCB板、電容組、逆變器件和整流器件，電容組、逆變器件和整流器件集合在PCB板上；以及功率輸入輸出端子和控制板。高壓變頻裝置包括至少一個(gè)上述的功率單元。功率單元由于將電容組、逆變器件和整流器件集合到PCB板上形成一個(gè)功率板，功率輸入輸出端子和控制板再分別功率板電連接，從而減少了元器件之間的線連接，簡(jiǎn)化了連接，節(jié)約了空間；多個(gè)元器件集合到PCB板上形成一個(gè)模塊，集成度高，且外殼為絕緣體，不需要絕緣支撐件，可將在模塊直接安裝在絕緣外殼內(nèi)，使得功率元件結(jié)構(gòu)更為緊湊，整體體積小并且成本更低。
【專利說(shuō)明】
一種功率單元及高壓變頻裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本涉及變頻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率單元及高壓變頻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高壓變頻裝置一般為單元串聯(lián)多電平的結(jié)構(gòu)方式，一套高壓變頻裝置由若干個(gè)功率單元組成，功率單元的外形尺寸直接決定整套裝置的外形尺寸，同時(shí)功率單元的成本也直接影響關(guān)整裝置的成本，而現(xiàn)有技術(shù)中功率單元的功率密度不夠，功率單元的外形尺寸較大，從而高壓變頻裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)小型化，并且成本高。
[0003]具體的，如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中功率單元主要的外殼101采用鈑金制作，鈑金外殼101內(nèi)的各零件由緊固件連接成型，功率器件102、電容103等需要按順序串聯(lián)裝配，組裝不便，并且為了滿足安裝要求，外殼101與內(nèi)部導(dǎo)電體之間間隙較大，從而導(dǎo)致功率單元體積大，空間利用率較低;功率單元的主回路采用銅排104連接，為滿足要求需增加絕緣定制支撐件105，增加了功率單元的成本。外殼101內(nèi)部控制由傳統(tǒng)的電源板106、驅(qū)動(dòng)板107、門極板108組成，內(nèi)部走線較多，一方面，造成內(nèi)部走線凌亂、不夠簡(jiǎn)潔;另一方面，由于接點(diǎn)較多，存在一定連接失效的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N結(jié)構(gòu)緊湊、空間利用率高且成本低的功率單元及高壓變頻裝置。
[0005]根據(jù)第一方面，一種實(shí)施例中提供一種功率單元，包括:
[0006]絕緣外殼；
[0007]功率板，其包括PCB板、電容組、逆變器件和整流器件，電容組、逆變器件和整流器件集合在PCB板上，PCB板上具有導(dǎo)通電容組、逆變器件和整流器件的主回路；
[0008]以及功率輸入輸出端子和控制板；
[0009]其中功率輸入輸出端子和控制板分別與PCB板電連接，功率板和控制板安裝在絕緣外殼內(nèi)，功率輸入輸出端子安裝在絕緣外殼上。
[0010]進(jìn)一步地，絕緣外殼包括蓋板和側(cè)板，蓋板和側(cè)板圍合成安裝元器件的腔體;側(cè)板上設(shè)有安裝板，安裝板將腔體分隔成第一腔體和第二腔體，安裝板上設(shè)有聯(lián)通第一腔體和第二體腔的第一通孔和第二通孔，功率板和控制板安裝在安裝板上，并且均位于第一腔體內(nèi)；電容組嵌在第一通孔內(nèi)，并位于第二腔體內(nèi)，逆變器件和整流器件嵌在第二通孔;側(cè)板上具有端子安裝座，功率輸入輸出端子安裝在端子安裝座上。
[0011]進(jìn)一步地，安裝板位于第二腔體的面上設(shè)有垂直的隔板，隔板位于第一通孔和第二通孔之間，將第二腔體分隔成兩個(gè)小腔體，散熱器和電容組分別位于兩個(gè)小腔體內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步地，第一通孔具有多個(gè)，多個(gè)第一通孔的排列與電容組中電容排列對(duì)應(yīng);第二通孔具有多個(gè)，多個(gè)第二通孔成直線排列；第一通孔為圓孔，第二通孔為方孔，第一通孔與電容相適配，第二通孔與逆變器件和整流器件相適配。
[0013]進(jìn)一步地，安裝板位于第二腔體的面上設(shè)有沿著第一通孔圓周垂直向上延伸的圓筒壁。
[0014]進(jìn)一步地，圓筒壁由三個(gè)均勻分布的圓弧壁圍合而成，圓筒壁得長(zhǎng)度小于電容位于第二腔體部分的長(zhǎng)度。
[0015]進(jìn)一步地，還包括散熱器，散熱器安裝在安裝板上，并且位于第二腔體內(nèi)，散熱器與逆變器件和整流器件接觸。
[0016]進(jìn)一步地，功率輸入輸出端子通過(guò)轉(zhuǎn)接銅排與PCB板主回路電連接。
[0017]進(jìn)一步地，側(cè)板上設(shè)有散熱孔，散熱孔將第二腔體與外界導(dǎo)通。
[0018]根據(jù)第二方面，一種實(shí)施例中提供一種高壓變頻裝置，包括至少一個(gè)上述的功率單元。
[0019]依據(jù)上述實(shí)施例的功率單元及高壓變頻裝置，功率單元由于將電容組、逆變器件和整流器件集合到PCB板上形成一個(gè)功率板，功率輸入輸出端子和控制板再分別與功率板電連接，逆變器件件、整流器件、電容組與PCB板的電連接，節(jié)省了大量的銅排，節(jié)約了成本，簡(jiǎn)化了連接，節(jié)約了空間；多個(gè)元器件集合到PCB板上形成一個(gè)模塊，集成度高，且外殼為絕緣體，不需要絕緣支撐件，可將在模塊直接安裝在絕緣外殼內(nèi)，使得功率元件結(jié)構(gòu)更為緊湊，整體體積小并且成本更低。高壓變頻裝置隨著功率單元的體積減小而減小，隨功率單元的成本降低而降低。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中功率元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中功率元件的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中功率元件的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為一種實(shí)施例中功率單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為一種實(shí)施例中功率單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為一種實(shí)施例中功率單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為一種實(shí)施例中功率單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為一種實(shí)施例中功率單元的功率板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9為一種實(shí)施例中功率單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10為一種實(shí)施例中功率單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例一:
[0032]本實(shí)施例提供了一種功率單元，功率單元是高壓變頻裝置中主要部件，功率單元的結(jié)構(gòu)大小及性能直接影響高壓變頻裝置的整體結(jié)構(gòu)大小及性能。本實(shí)施的功率單元具有結(jié)構(gòu)緊湊、空間利用率高和成本低的優(yōu)點(diǎn)，具體結(jié)構(gòu)如下。
[0033]如圖4至圖7所示，功率單元包括絕緣外殼1、功率板2、功率輸入輸出端子3和控制板4。功率板2分別于功率輸入輸出端子3和控制板4電連接，功率板2、功率輸入輸出端子3和控制板4均安裝在絕緣外殼I內(nèi)。
[0034]如圖4所示，絕緣外殼I包括蓋板11和側(cè)板12，蓋板11和側(cè)板12圍合成一個(gè)盒體，盒體內(nèi)具有容置電器元件的腔體。在側(cè)板12上設(shè)有安裝板13，安裝板13將盒體的腔體分成第一腔體和第二腔體兩部分，第一腔體的空間小于第二腔體，蓋板U、安裝板13和側(cè)板12圍合成的腔體為第二腔體。如圖9所示，安裝板13上設(shè)有第一通孔131和第二通孔132，第一通孔131與第二通孔132分別位于安裝板13的兩側(cè)，第一通孔131呈矩陣排列的圓孔，第二通孔132呈直線排列的方孔。蓋板11和側(cè)板12均由絕緣材料制成，并且側(cè)板12和安裝板13注塑一體成型。在其他實(shí)施了中，側(cè)板12和安裝板13可分開生產(chǎn)，再安裝在一起。側(cè)板12上具有端子安裝座，端子安裝座與側(cè)板12—體成型，功率輸入輸出端子3包括輸入和輸出兩個(gè)端子，兩個(gè)端子分別安裝在端子安裝座上，而不需要其他輔助安裝件將功率輸入輸出端子3安裝在側(cè)板12上。在其他實(shí)施了中，絕緣外殼I還包括底板，將第一腔體蓋住。
[0035]如圖8所示，功率板2包括PCB板21、電容組22、逆變器件和整流器件。PCB板21上印刷有安裝孔及主回路，電容組22包括多個(gè)電容，多個(gè)電容陣列安裝在PCB板上21，逆變器件和整流器件也安裝在PCB板上，電容、逆變器件和整流器件通過(guò)銅箔焊接在PCB上，電容組22、逆變器件和整流器件通過(guò)PCB板的主回路導(dǎo)通，不僅集成度高，占用空間小，并且節(jié)省了銅排連接，節(jié)約了成本。逆變器件為IGBT等，整流器件為整流橋或二極管等。
[0036]功率板2安裝在安裝板13上，并且功率板2位于第一腔體內(nèi)，電容組22的電容嵌在第一通孔131內(nèi)，電容組22的電容部分位于第二腔體內(nèi)。第一通孔131的個(gè)數(shù)及排列順序與電容組22對(duì)應(yīng)，并且第一通孔131的內(nèi)徑與電容的外徑一致。
[0037]如圖10所示，為了更好的安裝和保護(hù)電容組22，在安裝板13位于第二腔體的面上設(shè)有圓筒壁133，圓筒壁133沿著第一通孔131的圓周垂直向上延伸。圓筒壁133將電容包裹住，每個(gè)電容進(jìn)行了單獨(dú)固定，使得電容組22安裝更為穩(wěn)定。又為了提高電容的散熱，圓筒壁133由三個(gè)均勻分布的圓弧壁圍合而成，圓弧壁之間具有散熱的間隙，并且圓筒壁133長(zhǎng)度小于電容位于第二腔體部分的長(zhǎng)度，此結(jié)構(gòu)即滿足了電容的固定，有具有一定散熱空間。
[0038]如圖6所示，逆變器件和整流器件嵌在第二通孔132內(nèi)，逆變器件和整流器件部分位于第二腔體內(nèi)。第二通孔132呈與逆變器件和整流器件外形一致的方形。
[0039]如圖5所示，控制板4位于第一腔體內(nèi)，控制板4與PCB板上的主回路電連接。
[0040]本例為了提高散熱效果，如圖7所示，功率單元內(nèi)設(shè)有散熱器5。散熱器5安裝在安裝板13上，散熱器5位于第二腔體內(nèi)，逆變器件和整流器件穿過(guò)安裝板13的第二通孔132安裝在散熱器5的安裝基板上，散熱器5為逆變器件和整流器件散熱。散熱器5為現(xiàn)有技術(shù)中常用的散熱器。散熱器5上具有多個(gè)間隔排列的散熱片。
[0041]為了防止散熱器5的熱量直接擴(kuò)散到電容組22上，如圖10所示，在安裝板13位于第二腔體的面上設(shè)有垂直的隔板134，隔板134位于第一通孔131和第二通孔132之間，隔板134將第二腔體分隔成兩個(gè)小腔體。散熱器5和電容組22分別位于兩個(gè)小腔體內(nèi)，隔板134將散熱器5和電容組22分隔開，防止了散熱器5散發(fā)的熱量影響電容組22。
[0042]為了進(jìn)一步提高散熱效果，在側(cè)板12上設(shè)有多個(gè)散熱孔131。散熱孔131主要位于安裝有散熱器5的一側(cè)，散熱孔131將第二腔體與外界聯(lián)通。
[0043]功率輸入輸出端子3包括功率輸入端子和功率輸出端子，兩個(gè)端子鑲嵌安裝在側(cè)板12上，兩個(gè)端子部分穿過(guò)側(cè)板12位于第一腔體內(nèi)，在PCB板21上設(shè)有多個(gè)主回路端子23，側(cè)板12上設(shè)有多個(gè)通孔，通孔位于功率輸入端子和功率輸出端子的旁邊，功率輸入輸出端子3和PCB板21之間設(shè)有轉(zhuǎn)接銅排31，轉(zhuǎn)接銅排31穿過(guò)側(cè)板12上的通孔，轉(zhuǎn)接銅排31的兩端分別與功率輸入輸出端子3和PCB板21的主回路端子23連接，轉(zhuǎn)接銅排31將功率輸入輸出端子3與PCB板21的主回路端子23連接在一起，使得功率輸入輸出端子3與PCB板21上的主回路導(dǎo)通。
[0044]本實(shí)施例提供的一種功率單元，由于將電容組21、逆變器件和整流器件集合到PCB板21上形成一個(gè)功率板2，功率輸入輸出端子3和控制板4再分別功率板21電連接，從而減少了元器件之間的線連接，逆變器件件、整流器件、電容組與PCB板的電連接，節(jié)省了大量的銅排，節(jié)約了成本，簡(jiǎn)化了連接，節(jié)約了空間；多個(gè)元器件集合到PCB板上形成一個(gè)模塊，集成度高，且外殼為絕緣體，不需要絕緣支撐件，可將在模塊直接安裝在絕緣外殼內(nèi)，使得功率元件結(jié)構(gòu)更為緊湊，整體體積小并且成本更低。
[0045]實(shí)施例二:
[0046]本實(shí)施例提供了一種高壓變頻裝置，高壓變頻裝置中安裝有多個(gè)實(shí)施例一中的功率單元，由于功率單元的體積小、成本低，從而減小了功率單元在高壓變頻裝置中的占用空間，高壓變頻裝置的整體體積可隨之減小，并且功率單元的成本低，高壓變頻裝置的總成本也隨之降低。
[0047]以上應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演、變形或替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率單元，其特征在于，包括: 絕緣外殼； 功率板，其包括PCB板、電容組、逆變器件和整流器件，所述電容組、逆變器件和整流器件集合在所述PCB板上，所述PCB板上具有導(dǎo)通所述電容組、逆變器件和整流器件的主回路； 以及功率輸入輸出端子和控制板； 其中所述功率輸入輸出端子和控制板分別與所述PCB板電連接，所述功率板和控制板安裝在所述絕緣外殼內(nèi)，所述功率輸入輸出端子安裝在所述絕緣外殼上。2.如權(quán)利要求1所述的功率單元，其特征在于，所述絕緣外殼包括蓋板和側(cè)板，所述蓋板和側(cè)板圍合成安裝元器件的腔體;所述側(cè)板上設(shè)有安裝板，所述安裝板將所述腔體分隔成第一腔體和第二腔體，所述安裝板上設(shè)有聯(lián)通所述第一腔體和第二腔體的第一通孔和第二通孔，所述功率板和控制板安裝在所述安裝板上，并且均位于所述第一腔體內(nèi)；所述電容組嵌在所述第一通孔內(nèi)，并位于第二腔體內(nèi)，所述逆變器件和整流器件嵌在所述第二通孔內(nèi)；所述側(cè)板上具有端子安裝座，所述功率輸入輸出端子安裝在所述端子安裝座上。3.如權(quán)利要求2所述的功率單元，其特征在于，所述安裝板位于所述第二腔體的面上設(shè)有垂直的隔板，所述隔板位于所述第一通孔和第二通孔之間，將所述第二腔體分隔成兩個(gè)小腔體，所述散熱器和電容組分別位于兩個(gè)所述小腔體內(nèi)。4.如權(quán)利要求3所述的功率單元，其特征在于，所述第一通孔具有多個(gè)，多個(gè)所述第一通孔的排列與電容組中電容排列對(duì)應(yīng);所述第二通孔具有多個(gè)，多個(gè)所述第二通孔成直線排列;所述第一通孔為圓孔，所述第二通孔為方孔，所述第一通孔與電容相適配，所述第二通孔與逆變器件和整流器件相適配。5.如權(quán)利要求4所述的功率單元，其特征在于，所述安裝板位于所述第二腔體的面上設(shè)有沿著第一通孔圓周垂直向上延伸的圓筒壁。6.如權(quán)利要求5所述的功率單元，其特征在于，所述圓筒壁由三個(gè)均勻分布的圓弧壁圍合而成，所述圓筒壁得長(zhǎng)度小于所述電容位于所述第二腔體部分的長(zhǎng)度。7.如權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的功率單元，其特征在于，還包括散熱器，所述散熱器安裝在所述安裝板上，并且位于所述第二腔體內(nèi)，所述散熱器與逆變器件和整流器件接觸。8.如權(quán)利要求7所述的功率單元，其特征在于，所述功率輸入輸出端子通過(guò)轉(zhuǎn)接銅排與所述PCB板主回路電連接。9.如權(quán)利要求8所述的功率單元，其特征在于，所述側(cè)板上設(shè)有散熱孔，所述散熱孔將所述第二腔體與外界導(dǎo)通。10.—種高壓變頻裝置，其特征在在于，包括至少一個(gè)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的功率單元。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK105871178SQ201610349621
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】李洪斌, 阮舜輝
【申請(qǐng)人】深圳市英威騰電氣股份有限公司