一種模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，本功率單元采用上、下層結(jié)構(gòu),上層結(jié)構(gòu)及下層結(jié)構(gòu)均采用左、右對稱設(shè)計。本發(fā)明的功率單元采用分層設(shè)計，散熱器可兩面使用、左右布局，IGBT散熱更加均勻合理，提高了散熱器的利用率，散熱性能好，電容及IGBT左右均勻排布，功率單元的性能也有了顯著提高，節(jié)約了成本；同時，將電容等發(fā)熱量小的元器件從風(fēng)道內(nèi)移到風(fēng)道以外，保證了通風(fēng)順暢，散熱效果大大提高，溫升下降了50％左右。
【專利說明】一種模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣傳動領(lǐng)域，尤其是一種模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在電氣傳動裝置中，經(jīng)常會使用到功率單元，通過功率單元的串并聯(lián)實現(xiàn)裝置容量的增減，提高了功率單元的通用性，但是，現(xiàn)有的電氣傳動裝置中的功率單元存在著以下問題:1，單元重量太重，一個人在拆卸搬運過程中費時費力，體積太大，維修拆卸不方便；2，所有部件共用一個風(fēng)道，通風(fēng)效果不好，散熱效率低，功率轉(zhuǎn)換率低；3，零部件太多，成本太高；4，散熱器單面使用，散熱效率較低，所有元器件大面積鋪開造成整個裝置體積太大。
[0003]經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)以下相關(guān)技術(shù)的已公開專利文獻:
[0004]1、一種減少晶體管溫升的電路排布結(jié)構(gòu)(CN203521395U)，包括電源，在電源的背面固定設(shè)有貼封式的M0SFET和外圍貼片元件，在電源的正面設(shè)有用于散熱的跨針。本發(fā)明的減少晶體管溫升的電路排布結(jié)構(gòu)，在不增加電源成本的基礎(chǔ)上增加了貼封式M0SFET的可選擇性，還通過各種散熱方式有效避免了 M0SFET工作時的高溫對周邊元器件造成影響，提高了 M0SFET本身以及周邊元器件的工作穩(wěn)定性和可靠性。
[0005]2、一種IGBT模塊(CN203573968U)，包括DBC基板；芯片，所述芯片包括至少一個，所述芯片固定設(shè)置在所述DBC基板的上表面；外殼，所述外殼覆蓋所述芯片、DBC基板的上部；電極，所述電極固定設(shè)置在所述外殼上表面；以及引線，所述引線一端連接所述電極，另一端連接所述芯片。本發(fā)明提供的IGBT模塊與現(xiàn)有的相比省去了底座這一結(jié)構(gòu)，從而使得芯片產(chǎn)生的熱量能夠只通過DBC基板這一層介質(zhì)即可傳遞散發(fā)出去，從而提高了散熱效率。
[0006]3、一種基于PCB安裝的IGBT功率模塊(CN203554796U)，包括PCB表面覆蓋全銅形成的PCB母線，PCB母線上安裝有IGBT元件、IGBT驅(qū)動電路、由多個直流電容器采用串聯(lián)再并聯(lián)構(gòu)成的直流電容器組、吸收電容器和均壓電阻；采用PCB母線替代無感母線，生產(chǎn)工藝簡單，減小了功率模塊的體積，PCB母線的設(shè)計和制造成本遠低于普通無感母線，不需要專用的加工設(shè)備制作，降低了 IGBT功率更改設(shè)計和變更元器件時的成本；PCB母線采用阻焊開窗設(shè)計、表面覆蓋全銅，具有良好的導(dǎo)熱能力、通流能力和電場特性，組裝方便，簡化了安裝工藝.
[0007]經(jīng)過對比分析，上述公開的技術(shù)文獻及已知的現(xiàn)有技術(shù)中所采用的技術(shù)手段均與本專利申請均存在較大差別。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足之處，提供一種重量小、體積輕、散熱效率高的模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0010]一種模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，采用上、下層結(jié)構(gòu)，且上層結(jié)構(gòu)及下層結(jié)構(gòu)均為左右對稱設(shè)置。
[0011]而且，所述下層結(jié)構(gòu)包括風(fēng)機底托、風(fēng)機接線端子、散熱器底托、散熱器、出線母排、綁線板、IGBT、吸收電容以及驅(qū)動轉(zhuǎn)接板，在風(fēng)機底托上端固裝有風(fēng)機，該風(fēng)機的前端固裝有風(fēng)機接線端子；在風(fēng)機底托的左、右兩側(cè)均對稱固裝有一散熱器底托，散熱器底托上端固裝有一散熱器，該散熱器前端固裝有一驅(qū)動轉(zhuǎn)接板，散熱器的左右兩側(cè)均對稱固裝有一水平橫向設(shè)置的綁線板，在兩側(cè)的綁線板與散熱器兩側(cè)外壁之間間隔均布固裝有多個IGBT ;每個IGBT上端均固接有一吸收電容，且每個IGBT下端均固接有一出線母排。
[0012]而且，所述上層結(jié)構(gòu)包括風(fēng)道、層疊母排、電容、電容組件外罩，在散熱器上端固裝有豎向的風(fēng)道，風(fēng)機、散熱器以及風(fēng)道由下向上依次同軸安裝；在風(fēng)道的左右兩側(cè)均對稱固裝有電容及層疊母排形成的層疊母排電容組，在左右兩側(cè)的層疊母排電容組外部均對稱固裝有一電容組件外罩。
[0013]而且，所述散熱器底托下端通過螺釘固裝在逆變柜內(nèi)，電容組件外罩固定在逆變器柜體內(nèi)。
[0014]而且，所述功率單元上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)之間靠螺釘緊固。
[0015]而且，組裝步驟為:
[0016](I)先將散熱器的底托對稱固裝在風(fēng)機底托左、右兩側(cè)組成散熱器底托，將較重的散熱器固定在下方的散熱器底托上，將風(fēng)機接線端子安裝在風(fēng)機底托前端，風(fēng)機固定在風(fēng)機底托上，出風(fēng)方向正對散熱器下端；
[0017](2)將IGBT、黃銅螺柱、綁線板、驅(qū)動轉(zhuǎn)接板依次固定在散熱器外側(cè)壁上，將風(fēng)道固定在散熱器上端，采用下進風(fēng)上出風(fēng)的散熱效果；
[0018](3)將層疊母排與電容等固定在電容組件外罩上，層疊母排之間都夾有0.45mm絕緣紙保證絕緣距離，將兩組電容組件外罩對稱固定在風(fēng)道兩側(cè)，層疊母排出線同IBGT相連，同時將六個吸收電容分別安裝在六個IGBT上端；
[0019](4)最后將功率單元安裝在逆變柜內(nèi)部，依靠左右兩側(cè)的電容組件外罩與散熱器左右底托的固定孔固定在逆變柜上。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0021 ] 1、本發(fā)明的散熱器可兩面使用、左右布局，IGBT散熱更加均勻合理，提高了散熱器的利用率，散熱性能好，電容及IGBT左右均勻排布，功率單元的性能也有了顯著提高，節(jié)約了成本；同時，將電容等發(fā)熱量小的元器件從風(fēng)道內(nèi)移到風(fēng)道以外，保證了通風(fēng)順暢，散熱效果大大提高，溫升下降了 50%左右。
[0022]2、本發(fā)明的功率單元采用模塊化設(shè)計，風(fēng)機、散熱器以及電容組件都可以單獨拆卸，一個人就可以完成維修工作，節(jié)省了人力，方便維修與搬運。
[0023]3、本發(fā)明的功率單元采用分層設(shè)計，對稱設(shè)計使得單元更加簡約，體積大大減小，減輕了重量，充分節(jié)省了柜內(nèi)空間，單元零部件數(shù)量比以前減少，提高了可靠性，節(jié)省研發(fā)成本15%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為圖1的左視圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖中標(biāo)記代表:1散熱器底托、2風(fēng)機底托、3風(fēng)機接線端子、4散熱器、5 IGBT、6綁線板、7黃銅螺柱、8驅(qū)動轉(zhuǎn)接板、9出線母排、10電容組件外罩、11風(fēng)道、12層疊母排組成、13電容、14吸收電容。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0029]一種模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，以附圖1所示方向進行說明，本功率單元采用上、下層結(jié)構(gòu)，上層結(jié)構(gòu)及下層結(jié)構(gòu)均采用左、右對稱設(shè)計，具體結(jié)構(gòu)為:
[0030]下層結(jié)構(gòu):包括風(fēng)機底托2、風(fēng)機接線端子3、散熱器底托1、散熱器4、出線母排9、綁線板6、IGBT 5、吸收電容14以及驅(qū)動轉(zhuǎn)接板8，在風(fēng)機底托上端固裝有風(fēng)機，該風(fēng)機的前端固裝有風(fēng)機接線端子；在風(fēng)機底托的左、右兩側(cè)均對稱固裝有一散熱器底托，散熱器底托下端通過螺釘固裝在逆變柜內(nèi)，散熱器底托上端固裝有一散熱器，該散熱器前端通過黃銅螺柱7固裝有一驅(qū)動轉(zhuǎn)接板。
[0031 ] 散熱器的左右兩側(cè)均對稱固裝有一水平橫向設(shè)置的綁線板，在兩側(cè)的綁線板與散熱器兩側(cè)外壁之間間隔均布固裝有三個IGBT，該結(jié)構(gòu)使散熱器得到了充分利用，散熱器綁線板既起到了綁線的作用，同時也可以對IGBT等散熱器器件起到保護作用，避免受到外力的碰撞。
[0032]每個IGBT上端均固接有一吸收電容，且每個IGBT下端均固接有一出線母排，該出線母排的下端向功率單元外側(cè)下部延伸，母排的下端與逆變柜內(nèi)部母排相連；
[0033]上層結(jié)構(gòu):包括風(fēng)道11、層疊母排12、電容13、電容組件外罩10，在散熱器上端固裝有豎向的風(fēng)道，風(fēng)機、散熱器以及風(fēng)道由下向上依次同軸安裝，使本結(jié)構(gòu)形成下進風(fēng)上出風(fēng)的方式散熱方式，更有利于功率單元的散熱；
[0034]在風(fēng)道的左右兩側(cè)均對稱固裝有電容及層疊母排形成的層疊母排電容組，在左右兩側(cè)的層疊母排電容組外部均對稱固裝有一電容組件外罩，該電容組件外罩用于保護電容及層疊母排，并且通過電容組件外罩上的螺釘固定在逆變器柜體內(nèi)，起到支撐上層的作用；
[0035]功率單元上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)之間靠螺釘緊固，松開緊固螺絲可以拆開分別進行維修；整個功率單元在柜內(nèi)擺放平穩(wěn)牢固，并通過散熱器底托與電容組外罩固定在逆變柜內(nèi)。
[0036]本結(jié)構(gòu)的組裝步驟:
[0037](1)先將散熱器的底托對稱固裝在風(fēng)機底托左、右兩側(cè)組成散熱器底托，將較重的散熱器固定在下方的散熱器底托上，將風(fēng)機接線端子通過η型導(dǎo)軌安裝在風(fēng)機底托前端，風(fēng)機固定在風(fēng)機底托上，出風(fēng)方向正對散熱器下端；
[0038](2)將IGBT、黃銅螺柱、綁線板、驅(qū)動轉(zhuǎn)接板依次固定在散熱器外側(cè)上，將風(fēng)道固定在散熱器上端，采用下進風(fēng)上出風(fēng)的散熱原理，更好的達到了通風(fēng)散熱的效果；
[0039](3)將層疊母排與電容等固定在電容組件外罩上，層疊母排之間都夾有0.45mm絕緣紙保證絕緣距離，將兩組電容組件外罩對稱固定在風(fēng)道兩側(cè)，層疊母排出線同IBGT相連，同時將六個吸收電容分別安裝在六個IGBT上端；
[0040](4)最后將功率單元安裝在逆變柜內(nèi)部，依靠左右兩側(cè)的電容組件外罩與散熱器左右底托的固定孔固定在逆變柜上。
[0041]散熱器左右底托、IGBT、綁線板、出線母排、電容組件外罩、層疊母排、電容、吸收電容均為左、右對稱安裝，由下到上分層設(shè)計，風(fēng)機與散熱器安裝在功率單元底部，層疊母排電容組件與風(fēng)道放置在功率單元上部。
[0042]盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，其特征在于:采用上、下層結(jié)構(gòu)，且上層結(jié)構(gòu)及下層結(jié)構(gòu)均為左右對稱設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述下層結(jié)構(gòu)包括風(fēng)機底托、風(fēng)機接線端子、散熱器底托、散熱器、出線母排、綁線板、叩81、吸收電容以及驅(qū)動轉(zhuǎn)接板，在風(fēng)機底托上端固裝有風(fēng)機，該風(fēng)機的前端固裝有風(fēng)機接線端子；在風(fēng)機底托的左、右兩側(cè)均對稱固裝有一散熱器底托，散熱器底托上端固裝有一散熱器，該散熱器前端固裝有一驅(qū)動轉(zhuǎn)接板，散熱器的左右兩側(cè)均對稱固裝有一水平橫向設(shè)置的綁線板，在兩側(cè)的綁線板與散熱器兩側(cè)外壁之間間隔均布固裝有多個叩81 ；每個叩81上端均固接有一吸收電容，且每個1681下端均固接有一出線母排。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述上層結(jié)構(gòu)包括風(fēng)道、層疊母排、電容、電容組件外罩，在散熱器上端固裝有豎向的風(fēng)道，風(fēng)機、散熱器以及風(fēng)道由下向上依次同軸安裝；在風(fēng)道的左右兩側(cè)均對稱固裝有電容及層疊母排形成的層疊母排電容組，在左右兩側(cè)的層疊母排電容組外部均對稱固裝有一電容組件外罩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述散熱器底托下端通過螺釘固裝在逆變柜內(nèi)，電容組件外罩固定在逆變器柜體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述功率單元上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)之間靠螺釘緊固。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化功率單元的部件排布結(jié)構(gòu)，其特征在于:組裝步驟為: (1)先將散熱器的底托對稱固裝在風(fēng)機底托左、右兩側(cè)組成散熱器底托，將較重的散熱器固定在下方的散熱器底托上，將風(fēng)機接線端子安裝在風(fēng)機底托前端，風(fēng)機固定在風(fēng)機底托上，出風(fēng)方向正對散熱器下端； (2)將叩81、黃銅螺柱、綁線板、驅(qū)動轉(zhuǎn)接板依次固定在散熱器外側(cè)壁上，將風(fēng)道固定在散熱器上端，采用下進風(fēng)上出風(fēng)的散熱效果； (3)將層疊母排與電容等固定在電容組件外罩上，層疊母排之間都夾有0.絕緣紙保證絕緣距離，將兩組電容組件外罩對稱固定在風(fēng)道兩側(cè)，層疊母排出線同18以相連，同時將六個吸收電容分別安裝在六個叩81上端； (4)最后將功率單元安裝在逆變柜內(nèi)部，依靠左右兩側(cè)的電容組件外罩與散熱器左右底托的固定孔固定在逆變柜上。
【文檔編號】H01L23/467GK104410249SQ201410766563
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】劉佳, 劉媛, 王詩祺, 王國建, 李雪飛, 蔡維, 王玉博 申請人:天津電氣科學(xué)研究院有限公司