CN106876349A - 一种功率模组及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种功率模组及其制备方法，一种功率模组及其装配方法，包括结构件和功率串组，所述的功率串组安装于结构件上，功率串组包括至少一个功率串，所述的功率串包括两端绝缘件，设置于两端绝缘件之间的散热器，设置在所述散热器的压接面上的功率器件，以及安装在所述散热器的非压接面的导电体。本发明通过将导电体设置在散热器的非压接面上，降低功率器件和散热器件之间的接触热阻，提高模组的输出功率，优化功率串的装配定位方法，提高了功率串的装配效率，降低了功率串的压接难度和维护难度。
Description
技术领域
本发明涉及大功率器件技术领域，尤其涉及一种功率模组及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，市场对更高功率的变流器需求不断增加，高功率的功率模组应运而生，应用在中压变频器领域以及海上风力发电领域。
现有功率模组在散热器和功率器件之间压接有导电体，导电体增大了功率器件和散热器之间的接触热阻，功率模组需要更大的输出功率时，功率器件的散热成为了瓶颈，功率串压接时中间有导电体影响功率串的压接效率。
发明内容
本发明提供了一种功率模组及其装配方法，通过取消散热器和功率器件之间的铜排，降低功率器件和散热器件之间的接触热阻，提高模块的输出功率，优化功率串的装配定位方法，提高了功率串的装配效率，降低了功率串的压接难度和维护难度。
为解决上述技术问题，本申请一种功率模组，包括结构件1和功率串组，其特征在于，所述的功率串组安装于结构件1上，所述的功率串组包括至少一个功率串，所述的功率串包括两端绝缘件52，设置于两端绝缘件52之间的散热器4，设置在所述散热器的压接面上的功率器件6，以及安装在所述散热器4的非压接面的导电体。
所述的一种功率模组，其散热器4非压接面设有螺纹孔43，所述导电体通过螺栓锁紧于散热器4的螺纹孔43上。
所述的一种功率模组，其散热器4的非压接面设有第一定位孔41和第二定位孔42，所述的第一定位孔41为半圆形孔或半腰形孔，所述的第二定位孔42为多半圆形孔。
所述的一种功率模组，其结构件1之间设有第一定位杆101和第二定位杆102，所述的第一定位杆101与散热器4的第一定位孔41相配合，所述的第二定位杆102与散热器4的第二定位孔42相配合，所述的第一定位杆101和第二定位杆为102为暂时安装件。
所述的一种功率模组，其散热器4的压接面设有定位凸起44，所述的功率器件6上设有与定位凸起44配合的孔。
所述的一种功率模组，其结构件1对应位置设有定位孔，所述的定位孔与定位销9相配合，所述的定位销9另一端与两端绝缘件52配合，两端绝缘件52表面上设有定位孔，通过定位销9与散热器4连接。
所述的一种功率模组，其散热器4或功率器件6的数量为至少2个，交替设置在两端绝缘件52之间；所述功率串还包括中部绝缘件51或/和中间导电体，所述中部绝缘件51设置于两个散热器4之间，所述中间导电体设置于所述端部绝缘件52与功率器件6之间。
所述的一种功率模组，其述功率器件为二极管、IGCT、IEGT或IGBT的压接式功率器件；所述的导电体使用铜或铝材料制成。
所述的一种功率模组，其结构件1和功率串组之间设有弹簧3，所述的弹簧3设于功率串组的任意一端。
一种功率模组的制备方法，包括：
安装结构件1，借助外力在结构件1上安装弹簧3；
将定位销9安装于结构件1的定位孔内，然后将两端绝缘件的定位孔与定位销9配合，实现两端绝缘件的安装；
在结构件1之间安装第一定位杆101，在两端绝缘件另一侧通过定位销顺序安装散热器4和功率器件6，或者顺序安装中间导电体、功率器件6和散热器4，其中，第一定位杆101与散热器4上的第一定位孔41配合实现散热器的初始定位，把弹簧3预压的弹力加载到功率串，然后将第一定位杆101拆除；
在散热器的非压接面上安装导电体完成功率模组的制备。
一种功率模组的制备方法，在初始定位后，把弹簧3预压的弹力加载到功率串之前，所述方法还包括：在结构件1之间安装第二定位杆102，通过第二定位杆102与散热器4上的第二定位孔42配合实现散热器4的精准定位，然后在将第一定位杆101拆除时，将第二定位杆102拆除。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
通过将导电体设置在散热器的非压接面上，降低功率器件和散热器件之间的接触热阻，提高模组的输出功率，优化功率串的装配定位方法，提高了功率串的装配效率，降低了功率串的压接难度和维护难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例正面示意图；
图2是本申请实施例背面示意图；
图3是本申请实施例散热器和导电体连接示意图；
图4是本申请实施例散热器结构示意图；
图5是本申请实施例单串功率串装配示意图；
图6是本申请实施例散热器定位孔示意图；
图7是本申请实施例功率串装配顺序示意图；
图8是本申请实施例三维视图；
图1-图8中，1、结构件，21、第一功率串，22、第二功率串，23、第三功率串，3、弹簧，4、散热器，41、第一定位孔，42、第二定位孔，43、螺纹孔，44、定位凸起，51、中部绝缘件，52、53、两端绝缘件，6、功率器件，71、中间导电体，72、73、导电体，8、螺栓，9、定位销，101、第一定位杆，102、第二定位杆。
具体实施方式
本发明提供了一种功率模组及其制备方法，通过取消散热器和功率器件之间的铜排，降低功率器件和散热器件之间的接触热阻，提高模块的输出功率，优化功率串的装配定位方法，提高了功率串的装配效率，降低了功率串的压接难度和维护难度。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1-图8所示，一种功率模组及其制备方法，包括结构件1和功率串组，所述的功率串组安装于结构件1上，所述的功率串组包括第一功率串21、第二功率串22和第三功率串23，所述的三个功率串包括散热器4、绝缘件、功率器件6和导电体72、73按一定顺序组成。
所述的绝缘件根据位置设有两端绝缘件52、53和中部绝缘件51两种，其中，两端绝缘件52、53的高度根据需要设置。
导电体72、73安装在散热器4的非压接面，具体说，导电体72、73通过螺栓紧固的方式固定于散热器4的侧面上，导电体72、73的宽度根据需要可以相同或不同，本发明实施方式中，导电体72、73的宽度不同，其中，导电体72呈板状，导电体73呈条状。
散热器4或功率器件6的数量为至少2个，交替设置在两端绝缘件52、53之间。例如：1个散热器4和2个功率器件6交替设置，或者1个功率器件6和2个散热器4交替设置，或者3个散热器和3个功率器件6交替设置等。参阅图1，功率串还包括中部绝缘件51或/和中间导电体71，中部绝缘件51设置于两个散热器4之间，中间导电体71设置于两端绝缘件52与功率器件6之间。
具体说，第一功率串21与第二功率串22结构相同，均包括两端绝缘件53，设置于两端绝缘件53之间的散热器4，设置在散热器4的压接面上的功率器件6，以及安装在散热器4的非压接面的导电体72、73，其中，多个散热器4和功率器件6交替设置在两端绝缘件53之间。
第三功率串23包括两端绝缘件52，顺序安装在两端绝缘件52之间的中间导电体71、功率器件6、散热器4、中间绝缘件51、散热器4、功率器件6。其中，多个散热器4和功率器件6交替设置；导电体72、73安装在散热器4的非压接面；第三功率串23的两端绝缘件52的高度小于第一功率串21与第二功率串22的两端绝缘件53的高度。
本发明其他实施方式中，功率串组也可以只包括一个功率串，如只有第一功率串21或者第三功率串23，当然，功率串组也可以包括两个或三个以上的功率串。
其中，在实际应用中，所述的结构件1和功率串组之间设有弹簧3，所述的弹簧3为独立部件，根据使用需求设于功率串组的任意一端。本发明实施方式中，弹簧3为蝶形弹簧，分别设置于第一功率串21、第二功率串22和第三功率串23的顶部。
其中，在实际应用中，所述的结构件1对应位置设有定位孔，所述的定位孔与定位销9相配合，所述的定位销9另一端与两端绝缘件52配合，两端绝缘件52表面上设有定位孔，通过定位销9与散热器4连接。
其中，在实际应用中，所述的散热器4和功率器件6直接接触，导电体72、73放置于散热器4非压接面上，所述的散热器4和导电体72、73接触表面设有螺纹孔43，导电体72、73通过螺栓锁紧于散热器4上，导电体使用铜或铝材料制成。
参阅图4，所述的散热器4非压接面（侧面）设有螺纹孔43、第一定位孔41和第二定位孔42，所述的散热器4一侧设有定位凸起44，所述的功率器件6上设有与定位凸起44配合的孔。此外，在两个功率器件6中间的散热器4的压接面的上下两侧可以设置定位凸起，散热器4的一侧或两侧自带定位凸起44，使功率串压接变得简单，提高装配效率，维护更加方便。
本发明其他实施方式中，散热器4上的定位凸起44也可以与散热器4分离，做成定位稍形式，同样实现定位，这里不再赘述。
其中，在实际应用中，所述的第一定位孔41为半圆形孔或半腰形孔；第二定位孔42为多半圆形孔。
其中，在实际应用中，所述的结构件1之间设有第一定位杆101和第二定位杆102，所述的第一定位杆101与散热器4的第一定位孔41相配合，所述的第二定位杆102与散热器4的第二定位孔42相配合，所述的第一定位杆101和第二定位杆为102暂时安装件。
功率器件6为二极管、IGCT、IEGT或IGBT的压接式功率器件。
本发明的功率模组，将导电体设置在散热器的非压接面上，使散热器与功率器件直接接触，降低功率器件和散热器件之间的接触热阻，提高模组的输出功率。此外，由于将导电体移除到散热器的非压接面上，可以使得功率器件、两端绝缘件、中间绝缘件和散热器之间的定位销可以直接紧配在散热器上两端，使散热器的压接面的一端或两端自带定位凸起，功率串压接变得简单，提高装配效率，维护更加方便。
以下以弹簧设置在功率串组顶部为例，其装配方法的具体步骤包括：
步骤1：安装结构件1，借助外力在结构件1上安装弹簧3。本实施例中，弹簧为蝶形弹簧，借助外力在结构件1上安装弹簧3具体为：弹簧3是借助外部工具，如：千斤顶等，把装有弹簧的结构件顶入结构件1的卡槽完成弹簧3的装配，安装后移除外部工具。
步骤2：将定位销9安装于结构件1的定位孔内，然后将两端绝缘件的定位孔与定位销9配合，实现两端绝缘件的安装。
步骤3：在结构件1之间安装第一定位杆101，在两端绝缘件另一侧通过定位销9顺序安装散热器4和功率器件6，或者顺序安装中间导电体、功率器件6和散热器4，其中，第一定位杆101与散热器4上的第一定位孔41配合实现散热器4的初始定位，把弹簧3预压的弹力加载到功率串，然后将第一定位杆101拆除。
具体说，对于第一功率串21与第二功率串22，是在两端绝缘件另一侧通过定位销9顺序安装散热器4和功率器件6，其中，散热器4和功率器件6是通过散热器的定位凸起44实现与功率组件6上凹陷的配合进行安装和定位。
对于第三功率串23，是在两端绝缘件另一侧通过顺序安装中间导电体、功率器件6、散热器4、中间绝缘件51、散热器4、功率器件6等。
本实施例中，第一定位杆101用于给散热器4安装时提供初始定位，散热器4安装时，从水平方向移向第一定位杆101，散热器上的第一定位孔41(半圆形孔或半腰形孔)插入定位杆101，下移散热器4插入功率器件6的定位孔，提高装配效率。
待功率串中所有的功率器件6和散热器4均安装好后，调节弹簧3，把预压的弹力加载到功率串，使功率串更为紧密，然后拆除第一定位杆101，避免导电体无法安装。
本实施例为了实现功率模组的精确安装，在第一定位杆101与散热器4上的第一定位孔41配合实现散热器4的初始定位后，即所有的功率器件6和散热器4均安装好后，把弹簧3预压的弹力加载到功率串之前：在结构件1之间安装第二定位杆102，通过第二定位杆102与散热器4上的第二定位孔42（多半圆形孔）配合实现散热器4的精准定位，然后在将第一定位杆101拆除时，将第二定位杆102拆除。采用第二定位杆102，避免功率串在水平方向上的移动，给整个功率串提供更精准的定位。本实施例其他实施方式中，第二定位杆102也可以省略。
步骤4：在散热器的非压接面上安装导电体完成功率模组的制备。具体说，通过螺栓8与散热器4上的螺纹孔43的配合，安装导电体72 、73，完成安装。
本发明的制备方法，通过优化功率串的装配定位方法，提高了功率串的装配效率，降低了功率串的压接难度和维护难度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种功率模组，包括结构件（1）和功率串组，其特征在于，所述的功率串组安装于结构件（1）上，所述的功率串组包括至少一个功率串，所述的功率串包括两端绝缘件（52），设置于两端绝缘件（52）之间的散热器（4），设置在所述散热器的压接面上的功率器件（6），以及安装在所述散热器（4）的非压接面的导电体。
2.根据权利要求1所述的一种功率模组，其特征在于，所述的散热器（4）的非压接面设有螺纹孔（43），所述导电体通过螺栓锁紧于散热器（4）的螺纹孔（43）上。
3.根据权利要求1所述的一种功率模组，其特征在于，所述的散热器（4）的非压接面设有第一定位孔（41）和第二定位孔（42），所述的第一定位孔（41）为半圆形孔或半腰形孔，所述的第二定位孔（42）为多半圆形孔。
4.根据权利要求3所述的一种功率模组，其特征在于，所述的结构件（1）之间设有第一定位杆（101）和第二定位杆（102），所述的第一定位杆（101）与散热器（4）的第一定位孔（41）相配合，所述的第二定位杆（102）与散热器（4）的第二定位孔（42）相配合，所述的第一定位杆（101）和第二定位杆为（102）暂时安装件。
5.根据权利要求1所述的一种功率模组，其特征在于，所述的散热器（4）的压接面设有定位凸起（44），所述的功率器件（6）上设有与定位凸起（44）配合的孔。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种功率模组，其特征在于，所述的结构件（1）对应位置设有定位孔，所述的定位孔与定位销（9）相配合，所述的定位销（9）另一端与两端绝缘件（52）配合，两端绝缘件（52）表面上设有定位孔，通过定位销（9）与所述散热器（4）连接。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种功率模组，其特征在于，所述散热器（4）或功率器件（6）的数量为至少2个，交替设置在两端绝缘件（52）之间；所述功率串还包括中部绝缘件（51）或/和中间导电体，所述中部绝缘件（51）设置于两个散热器（4）之间，所述中间导电体设置于所述两端绝缘件（52）与功率器件（6）之间。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的一种功率模组，其特征在于，所述功率器件为二极管、IGCT、IEGT或IGBT的压接式功率器件；所述的导电体使用铜或铝材料制成。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的一种功率模组，其特征在于，所述的结构件（1）和功率串组之间设有弹簧（3），所述的弹簧（3）设于功率串组的任意一端。
10.一种功率模组的制备方法，其特征在于：包括：
安装结构件（1），借助外力在结构件（1）上安装弹簧（3）；
将定位销（9）安装于结构件（1）的定位孔内，然后将两端绝缘件的定位孔与定位销（9）配合，实现两端绝缘件的安装；
在结构件（1）之间安装第一定位杆（101），在两端绝缘件另一侧通过定位销（9）顺序安装散热器（4）和功率器件（6），或者顺序安装中间导电体、功率器件（6）和散热器（4），其中，第一定位杆（101）与散热器（4）上的第一定位孔（41）配合实现散热器（4）的初始定位，把弹簧（3）预压的弹力加载到功率串，然后将第一定位杆（101）拆除；
在散热器（4）的非压接面上安装导电体完成功率模组的制备。
11.根据权利要求10所述的功率模组的制备方法，其特征在于，在初始定位后，把弹簧（3）预压的弹力加载到功率串之前，所述方法还包括：在结构件（1）之间安装第二定位杆（102），通过第二定位杆（102）与散热器（4）上的第二定位孔（42）配合实现散热器（4）的精准定位，然后在将第一定位杆（101）拆除时，将第二定位杆（102）拆除。
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