CN103872882A - 用于变频控制装置的单相变频模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于变频控制装置的单相变频模块，包括：多叠层母排，多叠层母排包括由上至下依次层叠的正负极层、互连层、零层以及交流连接层，其中正负极层、互连层、零层以及交流连接层之间的每相邻两层之间分别设有层间绝缘层，正负极层的上表面铺设有第一绝缘包覆层，交流连接层的下表面铺设有第二绝缘包覆层；金属支撑部；以及绝缘附件。根据本发明的单相变频模块，在多叠层母排与金属支撑部之间增设绝缘附件，通过控制绝缘附件的长度来增加多叠层母排与金属支撑部之间的爬电距离，进而使多叠层母排与金属支撑部之间间距减小到绝缘附件的厚度，从而使单相变频模块不必受电气间距影响，提高了单相变频模块的结构紧凑度。

Description

用于变频控制装置的单相变频模块

技术领域

本发明涉及防爆变频技术领域，具体而言，特别涉及一种用于变频控制装置的单相变频模块。

背景技术

矿用变频控制装置在煤矿井下采、掘、运等机械设备和井上通、压、排、提等四大件的应用中发挥了良好的调速性能和节能降耗的作用。随着矿用变频控制装置的电压及功率等级的不断升高，多叠层母排的高压绝缘问题日益突出，必要的电气间距与变频控制装置体积小型化之间的矛盾日益激化。在对高压大功率矿用变频控制装置的主电路进行设计时，如果单相变频模块的多叠层母排设计不合理，可能会出现下面几个问题：

1）功率器件排布不紧凑，内部空间利用率低，导致变频器整体体积大；

2）母排杂散电感过大，换流过程容易出现尖峰过电压，进而对功率器件的安全带来威胁，影响系统正常运行，同时也会加重系统电磁兼容性等问题；

3）系统过热，尖峰过电压的出现增加系统开关损耗、导致系统发热加剧；

4）母排防护不够，随着灰尘、潮气的侵入，导致绝缘失效。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种结构紧凑、绝缘性能好的用于变频控制装置的单相变频模块。

根据本发明实施例的用于变频控制装置的单相变频模块，包括：多叠层母排，所述多叠层母排包括由上至下依次层叠的正负极层、互连层、零层以及交流连接层，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层之间的每相邻两层之间分别设有层间绝缘层，所述正负极层的上表面铺设有第一绝缘包覆层，所述交流连接层的下表面铺设有第二绝缘包覆层；金属支撑部，所述金属支撑部间隔设置在所述多叠层母排的下方；以及绝缘附件，所述绝缘附件设在所述金属支撑部的一侧且与所述多叠层母排和所述金属支撑部连接。

根据本发明实施例的用于变频控制装置的单相变频模块，在多叠层母排与金属支撑部之间增设绝缘附件，通过控制绝缘附件的长度来增加多叠层母排与金属支撑部之间的爬电距离，进而使多叠层母排与金属支撑部之间间距减小到绝缘附件的厚度，从而使单相变频模块不必受电气间距影响，由此，提高了单相变频模块的结构紧凑度，减小了变频控制装置的体积。另外，将多叠层母排的层数增加至四层，可使单相变频模块适用于大功率变频控制装置。

根据本发明上述实施例的用于变频控制装置的单相变频模块还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明一个实施例，所述交流连接层的邻近所述绝缘附件的一端具有多个间隔分布的第一连接端子，所述第一连接端子与所述绝缘附件连接。由此，便于多叠层母排与绝缘附件以及其他电器元件连接。

具体地，所述第一连接端子包括：平直部，所述平直部从所述交流连接层延伸出且与所述交流连接层位于同一平面上；以及与所述平直部垂直连接的折弯部，所述折弯部与所述绝缘附件连接。更具体地，所述折弯部与所述绝缘附件通过螺栓连接。

根据本发明一个实施例，所述零层上沿宽度方向的一端设有第二连接端子，所述正负极层上沿宽度方向上的一端设有两个间隔分布的第三连接端子，以便于所述多叠层母排与其它电器元件连接。由此，便于多叠层母排与其他电器元件连接。

进一步地，所述多叠层母排还包括：绝缘条，其中所述正负极层、互连层以及交流连接层中的每一层均设有所述绝缘条，由此，增加了多叠层母排与电器元件之间的电气间距，增大了爬电距离，提高了多叠层母排整体绝缘性能；以及导电柱，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层中每一层上均铆接有多个所述导电柱，其中每层上的所述多个导电柱与其他层通过绝缘垫圈电气隔离。由此，可以通过绝缘垫圈切断多叠层母排与相应的电器元件之间的连接关系，从而减小了多叠层母排内部电流形成的环路面积，降低了多叠层母排杂散电感。

根据本发明一些实施例，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层均由厚度为1.5mm-2.5mm的紫铜板折制而成，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层的表面均进行镀锡处理，镀层厚度大于5μm。由此，提高了紫铜板的抗氧化能力。

可选地，所述金属支撑部的上表面粗糙度要求低于1.6um-3.2um，平面度要求低于0.1mm/m。由此，可使电器元件与金属支撑部之间有良好的接触效果，便于在金属支撑部上设置水冷单元，以对多叠层母排上的电器元件进行散热。

根据本发明一些实施例，所述第一绝缘包覆层与所述第二绝缘包覆层外周边沿采用压合封边工艺处理，以使第一绝缘包覆层与第二绝缘包覆层之间形成全密闭结构。由此，可使第一绝缘包覆层与第二绝缘包覆层之间形成全密闭结构，从而防止因灰尘、潮气进入到多叠层母排内，导致多叠层母排的绝缘性能下降。由此，可以防止灰尘、潮气等进入到多叠层母排，提高了多叠层母排的绝缘性能。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于变频控制装置的单相变频模块的主视图；

图2是根据本发明的一个实施例的用于变频控制装置的单相变频模块的仰视图；

图3是根据本发明的一个实施例的用于变频控制装置的单相变频模块的立体结构示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的用于变频控制装置的单相变频模块的多叠层母排的立体分解示意图。

附图标记：

单相变频模块220，

多叠层母排221，

正负极层2211，第三连接端子22111，

互连层2212，

零层2213，第二连接端子22131，

交流连接层2214，第一连接端子22141，平直部22142，折弯部22143，

层间绝缘层2215，

第一绝缘包覆层2216，第二绝缘包覆层2217，

绝缘条2218，导电柱2219，绝缘垫圈2220，

金属支撑部222，绝缘附件223，防爬电绝缘块224。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的用于变频控制装置的单相变频模块220，包括：多叠层母排221、金属支撑部222以及绝缘附件223。

具体而言，多叠层母排221又包括由上至下依次层叠的正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214。需要说明的是，将多叠层母排221的层数增加至四层，可使单相变频模块220适用于大功率变频控制装置。可选地，多叠层母排221的正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214均可以由厚度为1.5mm-2.5mm的紫铜板折制而成。为了提高紫铜板的抗氧化能力，多叠层母排221的正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214的表面均进行镀锡处理，镀层厚度大于5μm。

优选地，正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214之间的每相邻两层之间分别设有层间绝缘层2215，由此，提高了正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214之间的绝缘性。正负极层2211的上表面铺设有第一绝缘包覆层2216，交流连接层2214的下表面铺设有第二绝缘包覆层2217。由此，提高了多叠层母排221在潮湿、风沙等恶劣的环境下的绝缘性能。其中为了防止因灰尘、潮气进入到多叠层母排221内而导致多叠层母排221的绝缘性能下降，优选地，第一绝缘包覆层2216与第二绝缘包覆层2217外周边沿采用压合封边工艺处理，以使第一绝缘包覆层2216与第二绝缘包覆层2217之间形成全密闭结构。

如图2所示，金属支撑部222间隔设置在多叠层母排221的下方，用以支撑设在金属支撑部222上的电器元件（未示出）。可选地，金属支撑部222的上表面粗糙度要求低于1.6um-3.2um，平面度要求低于0.1mm/m。由此，可使电器元件与金属支撑部222之间有良好的接触效果，便于在金属支撑部上设置水冷单元，以对多叠层母排221上的电器元件进行散热。

如图3所示，绝缘附件223设在金属支撑部222的一侧，且与金属支撑部222和多叠层母排221连接，用以增大多叠层母排221输出端与金属支撑部222之间的爬电距离。通过设置绝缘附件223，可以将多叠层母排221与金属支撑部222之间的间距减小到绝缘附件223的厚度，从而单相变频模块220不必受电气间距影响，进而提高了单相变频模块220的结构紧凑度，减小了单相变频模块220的体积。

根据本发明实施例的用于变频控制装置的单相变频模块220，在多叠层母排221与金属支撑部222之间增设绝缘附件223，通过控制绝缘附件223的长度来增加多叠层母排221与金属支撑部222之间的爬电距离，进而使多叠层母排221与金属支撑部222之间的间距减小到绝缘附件223的厚度，从而使单相变频模块220不必受电气间距影响，由此，提高了单相变频模块220的结构紧凑度，减小了变频控制装置的体积。另外，将多叠层母排221的层数增加至四层，可使单相变频模块220适用于大功率变频控制装置。

如图3-图4所示，为方便将多叠层母排221与绝缘附件223连接在一起，根据本发明的一个实施例，交流连接层2214的邻近绝缘附件223的一端具有多个间隔分布的第一连接端子22141，第一连接端子22141与绝缘附件223连接。当然，在交流连接层2214的邻近绝缘附件223的一端设置多个间隔分布的第一连接端子22141，还便于多叠层母排221与其他电器元件连接。

如图4所示，在本发明的一些具体的示例中，第一连接端子22141包括：平直部22142和折弯部22143。具体地，平直部22142从交流连接层2214延伸出且与交流连接层2214位于同一平面上，折弯部22143与平直部22142垂直连接。需要说明的是，对于多叠层母排221与绝缘附件223的连接方式并不做特殊限制。例如，在本发明的一个可选的实施例中，折弯部22143与绝缘附件223通过螺栓连接。

为方便多叠层母排221与其他电器元件连接，如图4所示，根据本发明的一个实施例，零层2213上沿宽度方向（如图4中所示的前后方向）的一端设有第二连接端子22131，正负极层2211上沿宽度方向（如图4中所示的前后方向）的一端设有两个间隔分布的第三连接端子22111，第二连接端子22131和第三连接端子22111均位于多叠层母排221的同一侧。对于第二连接端子22131和第三连接端子22111的相对位置不做特殊限定，只要其可便于多叠层母排221与其他电器元件连接即可。例如，如图1所示，第二连接端子22131位于两个第三连接端子22111之间。

如图4所示，根据本发明的一个实施例，多叠层母排221进一步包括：绝缘条2218和导电柱2219。具体地，正负极层2211、互连层2212以及交流连接层2214中的每一层均设有绝缘条2218。需要说明的是，每一层上的绝缘条2218的个数以及位置可以根据具体情况而定，例如，正负极层2211上可以设有一个绝缘条2218，互连层2212上可以设有四个绝缘条2218。正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214中每一层上均铆接有多个导电柱2219，其中每层上的多个导电柱2219与其他层通过绝缘垫圈2220电气隔离。

还需说明的是，如图4所示，多叠层母排221的上表面和下表面上均设有多个防爬电绝缘块224。在与多叠层母排221连接的电器元件的顶部设有与防爬电绝缘块224的相匹配的防爬电沟槽。由此，增加了多叠层母排221与电器元件连接位置的电气间距，增大了爬电距离，提高了多叠层母排221整体绝缘性能。

此外，还需要说明的是，多叠层母排221通过导电柱2219与相应的电器元件之间相互接触实现电气连接。连接电器元件一侧的导电柱2219伸出的高度一致。由此，可使多叠层母排221的结构更加紧凑。在不同母排层压铆导电柱2219时，可以通过绝缘垫圈2220切断多叠层母排221与相应的电器元件之间的连接关系，从而减小了多叠层母排221内部电流形成的环路面积，降低了多叠层母排221杂散电感。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，包括：

多叠层母排，所述多叠层母排包括由上至下依次层叠的正负极层、互连层、零层以及交流连接层，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层之间的每相邻两层之间分别设有层间绝缘层，所述正负极层的上表面铺设有第一绝缘包覆层，所述交流连接层的下表面铺设有第二绝缘包覆层；

金属支撑部，所述金属支撑部间隔设置在所述多叠层母排的下方；以及

绝缘附件，所述绝缘附件设在所述金属支撑部的一侧且分别与所述多叠层母排和所述金属支撑部连接。

2.根据权利要求1所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述交流连接层的邻近所述绝缘附件的一端具有多个间隔分布的第一连接端子，所述第一连接端子与所述绝缘附件连接。

3.根据权利要求2所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述第一连接端子包括：

平直部，所述平直部从所述交流连接层延伸出且与所述交流连接层位于同一平面上；以及

与所述平直部垂直连接的折弯部，所述折弯部与所述绝缘附件连接。

4.根据权利要求3所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述折弯部与所述绝缘附件通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述零层上沿宽度方向的一端设有第二连接端子，所述正负极层上沿宽度方向上的一端设有两个间隔分布的第三连接端子。

6.根据权利要求1所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述多叠层母排进一步包括：

绝缘条，其中所述正负极层、互连层以及交流连接层中的每一层均设有所述绝缘条；以及导电柱，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层中每一层上均铆接有多个所述导电柱，其中每层上的所述多个导电柱与其他层通过绝缘垫圈电气隔离。

7.根据权利要求1所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层均由厚度为1.5mm-2.5mm的紫铜板折制而成。

8.根据权利要求1所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层的表面均进行镀锡处理，镀层厚度大于5μm。

9.根据权利要求1所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述第一绝缘包覆层与所述第二绝缘包覆层外周边沿采用压合封边工艺处理，以使第一绝缘包覆层与第二绝缘包覆层之间形成全密闭结构。

10.根据权利要求1所述的用于变频控制装置的单相变频模块，其特征在于，所述金属支撑部的上表面粗糙度要求低于1.6um-3.2um，平面度要求低于0.1mm/m。

Images