CN108010895A - 一种igbt模块和直流电容的连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IGBT模块和直流电容的连接结构，包括直流电容、IGBT模块和散热器，所述的直流电容具有方形铝外壳，所述IGBT模块为并联。该结构可以解决散热问题，同时其结构紧凑，占用空间小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及直流电容领域，特别涉及到一种IGBT模块用直流电容的连接结构。
背景技术
IGBT模块主要用于逆变电路，IGBT模块与直流电容的连接的导体上存在寄生电感，易造成尖峰电压损坏IGBT模块，通常使用叠层母排连接IGBT模块和直流电容连接解决这个问题，但是叠层母排的连接占用空间较大，电容的散热通常为自冷，散热不佳，电容要求具有较大的设计裕量，因此使用叠层母排和较大裕量的电容增加了空间要求和使用成本。所以可以解决散热问题，同时其结构紧凑，占用空间小的连接结构，同时寄生电感小的连接结构，是非常需要解决的问题
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种结构紧凑，占用空间较小，散热效果较好，寄生电感较小的IGBT模块和直流电容的连接结构。
本发明解决上述问题采用以下技术方案实现：一种IGBT模块和直流电容的连接结构，包括直流电容、IGBT模块和散热器，：所述的直流电容具有方形铝外壳，所述IGBT模块为并联。
优选地，所述的方形铝外壳具有安装侧面和底面；
从所述安装侧面引出有电容正极连接片、电容负极连接片，以及设置在所述电容正极连接片前端部上的安装孔一，和设置在所述电容负极连接片前端部上上的安装孔二；
所述IGBT模块具有散热端和安装面，以及设置在所述安装面上的阳极终端、阴级终端，在所述阳极终端上正中央处设置有安装座一，和在所述阴级终端上正中央处设置有安装座二；
所述安装侧面高度与IGBT模块的安装面高度相等；
所述安装孔一与安装孔二的中心间距与所述安装座一与安装座二中心间距相等；
所述安装座一上设置有凸点一；
所述安装座二上设置有凸点二；
所述凸点一和凸点二为两头小中间大的腰鼓形；
所述凸点一的中间部位大小与所述安装孔一匹配对应；
所述凸点二的中间部位大小与所述安装孔二匹配对应；
所述凸点一和凸点二中间还设置有螺栓孔；
所述方形铝外壳底面与IGBT模块的散热端的底面在同一平面；
所述直流电容的方形铝外壳与所述IGBT模块之间的安装间距为小于等于1CM，均通过所述的散热器进行散热。
优选地，所述散热器为水冷散热器；
所述散热器为三层结构；包括最上层的进水层，第二层的平流层，以及最下层的出水层；
所述散热器的水通道包括进水通道、出水通道；所述进水通道与进水层相连接，所述出水通道与出水层相连接。
优选地，所述的水通道为5层结构，从里到外依次为：中间水道、内旋流水道、内涡流水道、外旋流水道、外涡流水道；
优选地，其水道流速的模型满足下列要求：
表达式中，a代表中间水道、b代表内旋流水道、c代表内涡流水道、d代表外旋流水道、e代表外涡流水道；
体积流量：指水流在单位时间内通过水通道的横截面的体积，则5个水道的水，通过横截面的总的体积流量Q(单位m3/s)为：
Q＝Qa+Qb+Qc+Qd+Qe
截面积：指水流占据水通道的截面的面积A(单位m2)
A＝Aa+Ab+Ac+Ad+Ae
平均流速Vi：指某水道的平均流速，该水道的体积流量与该水道占据的横截面积之比，即
综合流速Vz：指通过水道的总的体积流量与总横截面积之比
流速差异Vp：指平均流速与综合流速的差，就是流速差异，即
Vp＝Vi-Vz(i＝a,b,c,d,e)
本发明有益效果是
一、通过其结构设计和布局，使得结构紧凑，占用空间小，连接方便，其占用空间减少了20％，极大的提高了空间利用率；
二、通过IGBT模块和直流电容与散热器的一同连接安装，其达到了很多好的散热效果比分体式安装的散热效果提高了8％，既起到了良好的散热效果还节约了成本；
三、通过紧凑的结构设计和紧密的连接，其寄生电感的影响也获得了很好的克服，寄生电感的影响比非紧凑结构的影响小了6％；
四、通过5层的水通道设计，利用水流的流速的变化和差异，使得水与散热面有更加充分的接触，极大的提高了30％的散热效果，对整体的散热起到了良好的促进作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明水通道结构示意图。
图2是本发明水通道结构剖面图。
图3是本发明的整体结构示意图
图4是本发明的整体安装后的俯视图
图5是本发明的直流电容和IGBT模块对应安装高度示意图
图6是本发明的直流电容和IGBT模块对应连接示意图
图7是本发明的直流电容结构示意图
图8是本发明的IGBT模块结构示意图
附图中
10、水通道 20、IGBT模块 30、散热器
40、直流电容 101、进水通道 1102、出水通道
11、中间水道 12、内旋流水道 13、内涡流水道
14、外旋流水道 15、外涡流水道
21、阳极终端 210、安装座一 2101、凸点一
22、阴级终端 220、安装座二 2201、凸点二
23、并行终端 230、安装座三 2301、凸点三
241、螺孔一 242、螺孔二 243、螺孔三
244、螺孔四 251、插座一 252、插座二
41、电容正极连接片 411、安装孔一 42、电容负极连接片
421、安装孔二 43、安装块 431、固定孔一
432、加强槽 433、固定孔二 44、方形铝外壳
45、安装侧面 26、安装面 27、散热端
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
结合图1和图2，图1是本发明水通道结构示意图，图2是本发明水通道结构剖面图；
如图1和图2所示，本发明的水冷散热器30；包括与进水通道101相连接的最上层的进水层，第二层的平流层，以及与出水通道102相连接的最下层的出水层；
其水通道为5层结构，从里到外依次为：中间水道11、内旋流水道12、内涡流水道13、外旋流水道14、外涡流水道15，通过不通的水道出水，将会产生不通的水流的流速，
优选地，其水道流速的模型满足下列要求：
表达式中，a代表中间水道、b代表内旋流水道、c代表内涡流水道、d代表外旋流水道、e代表外涡流水道；
体积流量：指水流在单位时间内通过水通道的横截面的体积，则5个水道的水，通过横截面的总的体积流量Q(单位m3/s)为：
Q＝Qa+Qb+Qc+Qd+Qe
截面积：指水流占据水通道的截面的面积A(单位m2)
A＝Aa+Ab+Ac+Ad+Ae
平均流速Vi：指某水道的平均流速，该水道的体积流量与该水道占据的横截面积之比，即
综合流速Vz：指通过水道的总的体积流量与总横截面积之比
流速差异Vp：指平均流速与综合流速的差，就是流速差异，即
Vp＝Vi-Vz(i＝a,b,c,d,e)
过5层的水通道设计，利用水流的流速的变化和差异，使得水与散热面有更加充分的接触，更好的带走热量，极大的提高了30％的散热效果，对整体的散热起到了良好的促进作用
以下为普通水道和本发明的5层结构水道的在不同时间点采用相同的温度检测仪器对散热情况试验数据对比：按照在T1、T2、T3各个时间点，温度W的对应关系式为：(Wm-Wn)/(60-Wm)，那么散热效果数据提高百分比为：
实施例二：
结合图3本发明的整体结构示意图和图4本发明的整体安装后的俯视图，同时再结合图5本发明的直流电容和IGBT模块对应安装高度示意图以及图6本发明的直流电容和IGBT模块对应连接示意图等综合可见，
其IG BT模块20和直流电容40的连接结构，并与散热器30一同安装，这样可以通过其结构设计和布局，使得结构紧凑，占用空间小，连接方便，其占用空间减少了20％，极大的提高了空间利用率，也达到了很多好的散热效果比分体式安装的散热效果提高了8％，既起到了良好的散热效果还节约了成本，同时也可以减少寄生电感的影响；
在直流电容40具有一个方形铝外壳44，方形铝外壳44具有安装侧面45和底面，从所安装侧面45引出有电容正极连接片41、电容负极连接片42，在电容正极连接片41前端部上有一安装孔一411，在电容负极连接片42前端部上有一安装孔二421；
对应的在并联的IGBT模块20具有散热端27和安装面26，在安装面上26设置有阳极终端21、阴级终端22，在阳极终端21上正中央处设置有安装座一210，,在阴级终端22上正中央处设置有安装座二220，在安装座一210上设置有凸点一,2101，在安装座二220上设置有凸点二2201；其中凸点一,2101和凸点二2201均为两头小中间大的腰鼓形，他们中间均设有螺栓孔；
其中安装侧面45高度A与IGBT模块20的安装面26高度A相等，这样方便安装，以适合紧凑的结构设计；同时直接电容40上的安装孔一411与安装孔二421的中心间距B与IGBT模块20的安装座一210与安装座二220中心间距B相等。
安装时候，将安装孔一411套入到安装座一210上的凸点一,2101上，凸点一2101的中间部位大小与安装孔一411匹配对应，刚刚好卡人，这样既方便套卡，也不容易使其脱落，然后再用螺栓紧固。同样的，将安装孔二421套入到安装座二220的凸点二2201上，凸点二2201中间部位大小与安装孔二421匹配对应，也是刚刚好卡人，然后再用螺栓紧固。
同时方形铝外壳44底面与IGBT模块20的散热端27的底面安装在同一平面了；这样可以确保直接电容40和IGBT模块20均通过散热器30来进行散热，节省空间，直流电容40的方形铝外壳44与IGBT模块20之间的安装间距为小于等于1CM，使得结构紧凑。减少了寄生电感的影响。
实施例三：
结合图7可知，直流电容40还具有安装块43，安装块43为一个上尖的斜面结构，安装块43与方形铝外壳44为一体成型设置，安装块43上还具有固定孔一431、加强槽432、固定孔二433，通过固定孔一431、固定孔二433以及固定螺栓与散热器30固定连接，加强槽432具有缺口，该加强槽432既有加强的作用，也可以通过缺口达到散热的目的。
实施四：
结合图8可见，IGBT模块20还有一个并行终端23，在并行终端23上设置有安装座三23，在安装座三23设置有凸点三2301，凸点三2301也是两头小中间大的腰鼓形；
同时在IGBT模块20还设置有螺孔一241，螺孔二,242,螺孔三243,螺孔四244,插座一251,插座二252等，通过螺孔一241、螺孔二,242,、螺孔三243,、螺孔四244,和螺栓的配合使得IGBT模块20与散热器30固定连接；插座一251,插座二252可以外接相关的插头。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (11)
1.一种IGBT模块和直流电容的连接结构，包括直流电容、IGBT模块和散热器，其特征在于：所述的直流电容具有方形铝外壳，所述IGBT模块为并联。
2.根据权利要求1所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：
所述的方形铝外壳具有安装侧面和底面；
从所述安装侧面引出有电容正极连接片、电容负极连接片，以及设置在所述电容正极连接片前端部上的安装孔一，和设置在所述电容负极连接片前端部上上的安装孔二；
所述IGBT模块具有散热端和安装面，以及设置在所述安装面上的阳极终端、阴级终端，在所述阳极终端上正中央处设置有安装座一，和在所述阴级终端上正中央处设置有安装座二；
所述安装侧面高度与IGBT模块的安装面高度相等；
所述安装孔一与安装孔二的中心间距与所述安装座一与安装座二中心间距相等；
所述安装座一上设置有凸点一；
所述安装座二上设置有凸点二；
所述凸点一和凸点二为两头小中间大的腰鼓形；
所述凸点一的中间部位大小与所述安装孔一匹配对应；
所述凸点二的中间部位大小与所述安装孔二匹配对应；
所述凸点一和凸点二中间还设置有螺栓孔；
所述方形铝外壳底面与IGBT模块的散热端的底面在同一平面。
所述直流电容的方形铝外壳与所述IGBT模块之间的安装间距为小于等于1CM，均通过所述的散热器进行散热。
3.根据权利要求1或2所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述散热器为水冷散热器。
4.根据权利要求3所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述散热器为三层结构；包括最上层的进水层，第二层的平流层，以及最下层的出水层。
5.根据权利要求4所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述散热器的水通道包括进水通道、出水通道；所述进水通道与进水层相连接，所述出水通道与出水层相连接。
6.根据权利要求5所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述的水通道为5层结构，从里到外依次为：中间水道、内旋流水道、内涡流水道、外旋流水道、外涡流水道。
7.根据权利要求1所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述IGBT模块还设置有并行终端。
8.根据权利要求7所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述并行终端上设置有安装座三。
9.根据权利要求8所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述有安装座三上设置有凸点三。
10.根据权利要求9所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：所述的凸点三是两头小中间大的腰鼓形。
11.根据权利要求6所述的IGBT模块和直流电容的连接结构，其特征在于：其水道流速的模型满足下列要求：
表达式中，a代表中间水道、b代表内旋流水道、c代表内涡流水道、d代表外旋流水道、e代表外涡流水道；
体积流量：指水流在单位时间内通过水通道的横截面的体积，则5个水道的水，通过横截面的总的体积流量Q(单位m3/s)为：
Q＝Qa+Qb+Qc+Qd+Qe
截面积：指水流占据水通道的截面的面积A(单位m2)
A＝Aa+Ab+Ac+Ad+Ae
平均流速Vi：指某水道的平均流速，该水道的体积流量与该水道占据的横截面积之比，即
综合流速Vz：指通过水道的总的体积流量与总横截面积之比
流速差异Vp：指平均流速与综合流速的差，就是流速差异，即
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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