可三維拼組的變流模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種可三維拼組的變流模塊，包括電路部分、絕緣導(dǎo)熱層和散熱體，電路部分封裝設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層內(nèi)，電路部分包括多個(gè)IGBT芯片和多個(gè)二極管，散熱體設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層外表面，絕緣導(dǎo)熱層表面還設(shè)有直流電輸入端子和交流電輸出端子，所述電路部分還包括溫度傳感器，絕緣導(dǎo)熱層外表面設(shè)有溫度信號(hào)輸出端，溫度信號(hào)輸出端與溫度傳感器電性連接。由于變流模塊工作過程中IGBT芯片的溫度能直接反應(yīng)其正常與否，在變流模塊內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，在工作過程中通過溫度信號(hào)來判斷變流模塊的狀態(tài)，以便及時(shí)作出進(jìn)步一的補(bǔ)救措施，避免變流模塊損壞，或者，在多個(gè)變流模塊堆疊后使用時(shí)，可以通過溫度信號(hào)快速得知那個(gè)模塊損壞，以便提高檢修的效率。
【專利說明】可三維拼組的變流模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變流模塊【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種可三維拼組的變流模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的變流模塊均是單一使用，一旦損壞，則導(dǎo)致整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)停頓，而且，變流模塊需要整體更換。在大功率IGBT逆變模塊使用的場(chǎng)合中，由于大功率IGBT逆變模塊價(jià)格昂貴，一旦損壞，其更換成本甚高。但是現(xiàn)在沒有檢測(cè)變流模塊是否損壞或者是否將要損壞的裝置，以致變流模塊的使用壽命難以人為控制。
[0003]大功率IGBT逆變模塊主要應(yīng)用于電瓶車、電梯等動(dòng)力系統(tǒng)中，以將直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏航涣麟娫础⒉Ⅱ?qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中的電機(jī)。但是，目前的大功率IGBT逆變模塊主要具有以下不足:(I)其為一個(gè)整體的模塊，一旦模塊內(nèi)部某一芯片損壞，則導(dǎo)致整個(gè)大功率IGBT逆變模塊無法工作，動(dòng)力系統(tǒng)停止工作，帶來一定的危險(xiǎn)性；(2)由于大功率IGBT逆變模塊采用的是大功率IGBT芯片，在同等的材質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)下，IGBT芯片功率越大，其體積也越大，因其工作時(shí)發(fā)熱量很大，所以，即使在靠近大功率IGBT芯片的表面位置設(shè)置散熱體(水冷或風(fēng)冷等)，也難以使得大功率IGBT芯片內(nèi)部的熱量散走，增加了大功率IGBT芯片損壞的風(fēng)險(xiǎn)，整個(gè)大功率IGBT逆變模塊的使用壽命也相對(duì)較差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，可組拼成大功率變流模組、使用壽命長(zhǎng)的可三維拼組的變流模塊，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種可三維拼組的變流模塊，包括電路部分、絕緣導(dǎo)熱層和散熱體，電路部分封裝設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層內(nèi)，電路部分包括多個(gè)IGBT芯片和多個(gè)二極管，散熱體設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層外表面，絕緣導(dǎo)熱層表面還設(shè)有直流電輸入端子和交流電輸出端子，其特征在于:所述電路部分還包括溫度傳感器，絕緣導(dǎo)熱層外表面設(shè)有溫度信號(hào)輸出端，溫度信號(hào)輸出端與溫度傳感器電性連接。
[0007]本實(shí)用新型的目的還可以采用以下技術(shù)措施解決:
[0008]作為更具體的方案，所述絕緣導(dǎo)熱層燒結(jié)在散熱體表面上；所述絕緣導(dǎo)熱層為燒結(jié)前呈粉狀或漿狀的絕緣導(dǎo)熱材料；所述散熱體表面設(shè)有散熱翅片，散熱翅片之間形成有水流通道或氣流通道?；蛘?，所述散熱體為金屬?gòu)?fù)合膜。
[0009]所述電路部分包括三組相輸出電路，所述直流電輸入端子包括正極輸入端和負(fù)極輸入端，所述交流電輸出端子包括三相交流輸出端；各組相輸出電路并聯(lián)在正極輸入端和負(fù)極輸入端之間；所述相輸出電路包括兩個(gè)IGBT芯片，一 IGBT芯片的集電極與正極輸入端電性連接，其發(fā)射極和另一 IGBT芯片的集電極連接后與一相交流輸出端電性連接，另一IGBT芯片的發(fā)射極與負(fù)極輸入端電性連接；所述IGBT芯片的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管。
[0010]所述電路部分還包括濾波電容，濾波電容連接在正極輸入端和負(fù)極輸入端之間。
[0011]所述電路部分還包括熱繼電器，熱繼電器連接在交流輸出端子與相輸出電路之間。
[0012]所述變流模塊至少一組相對(duì)的面上分別設(shè)有相適應(yīng)的配合位。
[0013]所述直流電輸入端子和交流電輸出端子設(shè)置在變流模塊的側(cè)面，以便于變流模塊堆疊后，仍然能夠容易接線。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0015](I)由于變流模塊工作過程中IGBT芯片的溫度能直接反應(yīng)其正常與否，在變流模塊內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，在工作過程中通過溫度信號(hào)來判斷變流模塊的狀態(tài)，以便及時(shí)作出進(jìn)步一的補(bǔ)救措施，避免變流模塊損壞，或者，在多個(gè)變流模塊堆疊后使用時(shí)，可以通過溫度信號(hào)快速得知那個(gè)模塊損壞，以便提高檢修的效率；
[0016](2)多個(gè)變流模塊可以縱向堆疊或橫向排布，且各個(gè)變流模塊通過并聯(lián)的方式電性連接在一起，從而構(gòu)成大功率變流模組，大功率變流模組在使用過程中，其中一部分的小功率子變流模塊損壞了，也可以確保動(dòng)力系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，以便于用戶進(jìn)行下一步的補(bǔ)救措施；而且，即使某一小功率子變流模塊損壞了，也只需單獨(dú)更換，以減少維護(hù)成本；
[0017](3)由于變流模塊表面都具有散熱體，當(dāng)其組合成大功率變流模組后，可以使得大功率變流模組的外表面和內(nèi)部都可以同時(shí)散熱，提高其使用壽命；
[0018](4)由于變流模塊的體積比現(xiàn)有大功率的變流模塊體積小，所以，同樣在其表面散熱，小功率子變流模塊更有效地將其內(nèi)部的主要發(fā)熱元件IGBT芯片內(nèi)部熱量帶走，進(jìn)一步提尚其使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理圖。
[0020]圖2為圖1中變流模塊縱向堆疊后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為圖2與電機(jī)連接后電路原理圖。
[0022]圖4為圖1中變流模塊橫向排布后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為本實(shí)用新型另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為圖5中變流模塊縱向堆疊前分解結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0026]參見圖1和圖2所示，一種可三維拼組的變流模塊2，包括電路部分4、絕緣導(dǎo)熱層3和散熱體1，電路部分4封裝設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層3內(nèi)，電路部分4包括多個(gè)IGBT芯片7和多個(gè)二極管8，散熱體I設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層3外表面，絕緣導(dǎo)熱層3表面還設(shè)有直流電輸入端子和交流電輸出端子，:所述電路部分4還包括溫度傳感器6，絕緣導(dǎo)熱層3外表面設(shè)有溫度信號(hào)輸出端22，溫度信號(hào)輸出端22與溫度傳感器6電性連接。
[0027]所述絕緣導(dǎo)熱層3燒結(jié)在散熱體I表面上。
[0028]所述絕緣導(dǎo)熱層3為燒結(jié)前呈粉狀或漿狀的絕緣導(dǎo)熱材料。所述絕緣導(dǎo)熱材料為環(huán)氧粉末料或陶瓷可燒結(jié)材料等。
[0029]所述散熱體I表面設(shè)有散熱翅片11，散熱翅片11之間形成有氣流通道12。見圖2所示，當(dāng)多個(gè)變流模塊2堆疊成大功率的變流模組后，向氣流通道12吹風(fēng)，見圖2中A箭頭所示，氣流可以流經(jīng)大功率的變流模組內(nèi)部和外部，以充分散熱。
[0030]電路部分4包括三組相輸出電路，所述直流電輸入端子包括正極輸入端21和負(fù)極輸入端23，所述交流電輸出端子包括三相交流輸出端10 U、v、w);各組相輸出電路并聯(lián)在正極輸入端21和負(fù)極輸入端23之間；所述相輸出電路包括兩個(gè)IGBT芯片7，一 IGBT芯片7的集電極與正極輸入端21電性連接，其發(fā)射極和另一 IGBT芯片7的集電極連接后與一相交流輸出端電性連接，另一 IGBT芯片7的發(fā)射極與負(fù)極輸入端23電性連接；所述IGBT芯片7的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管8。
[0031]所述電路部分4還包括濾波電容5，濾波電容5連接在正極輸入端21和負(fù)極輸入端23之間。
[0032]所述電路部分4還包括熱繼電器9，熱繼電器9連接在交流輸出端子與相輸出電路之間。
[0033]所述變流模塊2至少一組相對(duì)的面上分別設(shè)有相適應(yīng)的配合位，配合位可以是凹凸配合位，也可以是扣位，或者，小功率子變流模塊2可以通過連接件連接在一起，圖中未示出。除了通過上述配合方式來定位外，還可以通過框架對(duì)多個(gè)堆疊的變流模塊2定位。
[0034]所述直流電輸入端子和交流電輸出端子設(shè)置在變流模塊2的側(cè)面，以便于堆疊后接線。
[0035]其工作原理是:參見圖3所示，以大功率變流模組與三相電機(jī)M連接為例，將各個(gè)變流模塊2中相同的端子相互并聯(lián)在一起，且各個(gè)變流模塊2縱向堆疊(見圖2所示)，然后將三相交流輸出端10與三相電機(jī)M連接，大功率變流模組通上直流電源后，三相電機(jī)M即可工作。由于變流模塊2中IGBT芯片7的溫度能直接反應(yīng)其正常與否，在工作過程中通過溫度信號(hào)來判斷變流模塊2的狀態(tài)，以便及時(shí)作出進(jìn)步一的補(bǔ)救措施，避免變流模塊2損壞。由于大功率變流模組由多個(gè)變流模塊2構(gòu)成，其中一個(gè)或多個(gè)變流模塊2也不至于讓三相電機(jī)M停止工作，可以在關(guān)鍵時(shí)刻，讓動(dòng)力系統(tǒng)繼續(xù)工作至某一狀態(tài)。
[0036]上述變流模塊2也可以橫向排布連接在一起，見圖4所示。
[0037]實(shí)施例三，與實(shí)施例一的區(qū)別在于:參見圖5和圖6所示，所述散熱體I表面設(shè)有散熱翅片11，散熱翅片11之間形成有水流通道13，以通過往水流通道13中注水或冷卻液，即可實(shí)現(xiàn)液冷的方式對(duì)變流模塊2散熱。水流通道13可以是兩端開口的細(xì)長(zhǎng)通道，當(dāng)上下兩個(gè)變流模塊2堆疊時(shí)，可以將上下兩個(gè)變流模塊2首尾的兩個(gè)開口通過水管40串聯(lián)，上下兩個(gè)變流模塊2之間應(yīng)設(shè)置密封圈30，位于外側(cè)的散熱體I表面應(yīng)依次連接密封圈30和蓋板20，以將水流通道13的端面遮蓋。
[0038]其中，水流的方向見圖5所示，B箭頭為進(jìn)水方向，C箭頭為出水方向，水流可以流經(jīng)大功率變流模組的內(nèi)部和外部，以充分散熱。
[0039]上述水流通道可以位于散熱體內(nèi)部、并與散熱體一體鑄造成型；或者，水流通道為獨(dú)立的附件，附設(shè)在散熱體外表面。水流通道內(nèi)主要流通冷卻液、水等具有散熱功能的流動(dòng)介質(zhì)，以提高散熱效果。
【權(quán)利要求】
1.一種可三維拼組的變流模塊，包括電路部分、絕緣導(dǎo)熱層和散熱體，電路部分封裝設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層內(nèi)，電路部分包括多個(gè)IGBT芯片和多個(gè)二極管，散熱體設(shè)置在絕緣導(dǎo)熱層外表面，絕緣導(dǎo)熱層表面還設(shè)有直流電輸入端子和交流電輸出端子，其特征在于:所述電路部分還包括溫度傳感器，絕緣導(dǎo)熱層外表面設(shè)有溫度信號(hào)輸出端，溫度信號(hào)輸出端與溫度傳感器電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述絕緣導(dǎo)熱層燒結(jié)在散熱體表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述絕緣導(dǎo)熱層為燒結(jié)前呈粉狀或漿狀的絕緣導(dǎo)熱材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述散熱體表面設(shè)有散熱翅片，散熱翅片之間形成有水流通道或氣流通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述散熱體為金屬?gòu)?fù)合膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述電路部分包括三組相輸出電路，所述直流電輸入端子包括正極輸入端和負(fù)極輸入端，所述交流電輸出端子包括三相交流輸出端； 各組相輸出電路并聯(lián)在正極輸入端和負(fù)極輸入端之間； 所述相輸出電路包括兩個(gè)IGBT芯片，一 IGBT芯片的集電極與正極輸入端電性連接，其發(fā)射極和另一 IGBT芯片的集電極連接后與一相交流輸出端電性連接，另一 IGBT芯片的發(fā)射極與負(fù)極輸入端電性連接； 所述IGBT芯片的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)有二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述電路部分還包括濾波電容，濾波電容連接在正極輸入端和負(fù)極輸入端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述電路部分還包括熱繼電器，熱繼電器連接在交流輸出端子與相輸出電路之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述變流模塊至少一組相對(duì)的面上分別設(shè)有相適應(yīng)的配合位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述可三維拼組的變流模塊，其特征在于:所述直流電輸入端子和交流電輸出端子設(shè)置在變流模塊的側(cè)面。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK204216793SQ201420649550
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】孔星, 韓貞友, 吳本龍 申請(qǐng)人:廣東明路電力電子有限公司