CN110336452A - 一种变流器功率模组 - Google Patents

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刘玉柱
唐海燕
蹇芳
张洪浩
管仁德
廖远辉
吴建雄
姚明
陈艺峰
朱淇凉
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor

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Abstract

本发明提供一种变流器功率模组，包括电容组件和功率组件，还包括并排布置的自然散热风道及强迫散热风道，所述自然散热风道内的风向与所述强迫散热风道内的风向相同或相反，所述电容组件设于所述自然散热风道内，所述功率组件设于所述强迫散热风道内。本发明具有散热效果好、成本低，且集成化程度高等优点。

Description

一种变流器功率模组
技术领域
本发明涉及功率模组散热领域，尤其涉及一种变流器功率模组。
背景技术
随着新能源市场的竞争，功率单元的功率密度越来越大，由半导体器件组成的模组在体积和组装效率上提出了更高的要求。现有的功率模组通常采用集成式设计，将电容、IGBT、母排等零部件集成在一起，构成一个独立的功能单元结构。其中，功率模组的散热合理性将直接影响产品的使用寿命，而现有的电容等功率器件通常设置在IBGT散热风道内部或放置在外侧自然散热，其容易导致电容多余的热量无法快速散去、易聚积产生高温造成电容的损坏，使得功率器件更换频繁、成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种散热效果好、成本低，且集成化程度高的变流器功率模组。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种变流器功率模组，包括电容组件和功率组件，还包括并排布置的自然散热风道及强迫散热风道，所述自然散热风道内的风向与所述强迫散热风道内的风向相同或相反，所述电容组件设于所述自然散热风道内，所述功率组件设于所述强迫散热风道内。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述自然散热风道包括相对布置的进风侧板及后侧板、设于进风侧板与后侧板之间的两挡风侧板、以及设于自然散热风道两端的顶板及底板，所述进风侧板、顶板及底板上设有连通自然散热风道内部与外部空间的贯通部。
所述贯通部包括呈阵列布置的多个贯通孔和/或贯通槽。
所述顶板及底板的四边均设有方便与挡风侧板、进风侧板及后侧板连接的安装折边，所述进风侧板的两端部设有卡槽，所述顶板及底板的安装折边设于对应侧的卡槽内，并通过螺钉锁紧固定。
所述进风侧板的两端设有与外部设备连接固定变流器功率模组的安装孔。
所述电容组件包括多个呈阵列布置的电容，各所述电容与其中一挡风侧板之间均设有电容安装件。
所述强迫散热风道由散热器及导风板围合而成，所述导风板设于所述散热器远离自然散热风道的一侧，且导风板的顶面高于所述散热器的散热表面；所述功率组件设于散热器的散热表面。
所述散热器的底部设有散热器安装板，所述散热器安装板与导风板为一体成型或装配连接。
所述功率组件包括至少两组IGBT，多组IGBT沿强迫散热风道的方向间隔布置。
变流器功率模组还包括从上之下依次设置的输出母排、叠层母排及PCB驱动件，所述叠层母排及PCB驱动件上均设有贯穿槽，所述输出母排穿过贯穿槽与功率组件连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明设置有自然散热风道及强迫散热风道，电容组件设于所述自然散热风道内，功率组件设于强迫散热风道内，其使得电容组件及功率组件分别设置有独立的散热通道，避免了电容组件无独立散热导致的散热效果差的问题，其保证了电容组件的多余热量可有效快速散去，使得电容组件使用寿命高、更换频率及成本低。同时，自然散热风道及强迫散热风道并排布置，且两者的风向相同或相反，其使得两者的散热互不干扰，且在保证功率模组散热效果的同时，布局紧凑、占用空间小，满足了功率模组集成化的要求。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明变流器功率模组的分解结构示意图。
图2是本发明变流器功率模组的立体结构示意图。
图3是本发明变流器功率模组的另一立体结构示意图。
图中各标号表示：
1、电容组件；11、电容；2、功率组件；21、IGBT；3、自然散热风道；31、进风侧板；32、后侧板；33、挡风侧板；34、顶板；35、底板；36、贯通部；37、安装折边；38、卡槽；39、安装孔；4、强迫散热风道；41、散热器；42、导风板；43、散热器安装板；5、电容安装件；6、输出母排；7、叠层母排；71、电气输入元件；8、PCB驱动件；9、贯穿槽；10、绝缘柱。
具体实施方式
下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1至图3所示，本实施例的变流器功率模组，包括电容组件1、功率组件2、自然散热风道3及强迫散热风道4。其中，电容组件1设于自然散热风道3内，功率组件2设于强迫散热风道4内，其使得电容组件1及功率组件2分别设置有独立的散热通道，避免了电容组件1无独立散热导致的散热效果差的问题，其保证了电容组件1的多余热量可有效快速散去，使得电容组件1使用寿命高、更换频率及成本低。同时，自然散热风道3及强迫散热风道4并排布置，且自然散热风道3内的风向与强迫散热风道4内的风向相同或相反，其使得两者的散热互不干扰，且在保证功率模组散热效果的同时，布局紧凑、占用空间小，满足了功率模组集成化的要求。
进一步的，本实施例的自然散热风道3包括进风侧板31、后侧板32、两挡风侧板33、顶板34及底板35。其中，后侧板32设于强迫散热风道4的一侧，进风侧板31及后侧板32相对布置；两挡风侧板33设于进风侧板31与后侧板32之间，以围合形成自然散热风道3的过风路径；顶板34及底板35分设于自然散热风道3的两端，并与进风侧板31、后侧板32及两挡风侧板33连接。
本实施例中，进风侧板31、顶板34及底板35上设有贯通部36。贯通部36连通自然散热风道3的内部与外部空间，使得外部冷空气从进风侧板31、顶板34及底板35自然对流流入，有效带走了内部电容等功率器件的热量。其散热效率高、结构简单。
进一步的，本实施例的贯通部36包括多个贯通孔，多个贯通孔呈阵列布置，使得进入的外部冷空气可对自然散热风道3的电容组件1进行均匀有效散热。在其他实施例中，只要能够保证电容组件1有效散热的结构均应在本发明的保护范围内，如贯通部36也可设置为贯通槽或贯通孔、贯通槽结合的形式。
如图1所示，顶板34及底板35的四边均设有安装折边37。安装折边37分别通过螺钉与对应的进风侧板31、后侧板32及两挡风侧板33连接，以形成自然散热风道3，其安装方便、固定效果好。同时，进风侧板31的两端部设有卡槽38，顶板34及底板35的安装折边37设于对应侧的卡槽38内，以定位顶板34及底板35的安装位置。
进一步的，本实施例的进风侧板31的两端设有安装孔39。安装孔39与外部设备连接，以固定变流器功率模组的位置。同时，进风侧板31上设有绝缘柱10，以起到对电气输入元件71对外连接固定的作用。
如图1所示，电容组件1包括多个呈阵列布置的电容11。各电容11与其中一挡风侧板33之间设有电容安装件5，以固定各电容11的位置。
如图2及图3所示，强迫散热风道4由散热器41及导风板42围合而成。其中，导风板42设于散热器41远离自然散热风道3的一侧，且导风板42的顶面高于散热器41的散热表面，其使得在散热器41的散热表面形成供散热风通过的导风通道；功率组件2设于散热器41的散热表面，以对功率组件2进行散热。
进一步的，散热器41的底部设有散热器安装板43。散热器安装板43与导风板42为一体成型，在其他实施例中，散热器安装板43与导风板42也可为装配连接。本实施例中，后侧板32包括连接板，散热器安装板43通过连接板与安装电容11的挡风侧板33连接，以形成电容组件1、散热器41的集成安装部件。
进一步的，功率组件2包括三组IGBT21，三组IGBT21沿强迫散热风道4的方向间隔布置，以保证对IGBT21的均匀有效散热。在其他实施例中，IGBT21也可根据实际情况进行设置，如设置为两组、四组、五组等。
如图1至图3所示，变流器功率模组还包括输出母排6、叠层母排7及PCB驱动件8，输出母排6、叠层母排7及PCB驱动件8从上之下依次设置，其结构简单、布局紧凑。其中，叠层母排7的两端分别与电容组件1及功率组件2电连接；叠层母排7及PCB驱动件8均设有贯穿槽9，输出母排6穿过贯穿槽9与功率组件2连接，以作为电气输出元件；PCB驱动件8与IGBT21连接，以提供驱动控制信号。
进一步的，本实施例的叠层母排7靠近自然散热风道3的一端设有电气输入元件71。电气输入元件71卡设于进风侧板31的外侧，以方便电气信号的输入。电气输入元件71的数量与IGBT21数量相同，且电气输入元件71与IGBT21一一对应连接。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种变流器功率模组，包括电容组件和功率组件，其特征在于，还包括并排布置的自然散热风道及强迫散热风道，所述自然散热风道内的风向与所述强迫散热风道内的风向相同或相反，所述电容组件设于所述自然散热风道内，所述功率组件设于所述强迫散热风道内。
2.根据权利要求1所述的变流器功率模组，其特征在于，所述自然散热风道包括相对布置的进风侧板及后侧板、设于进风侧板与后侧板之间的两挡风侧板、以及设于自然散热风道两端的顶板及底板，所述进风侧板、顶板及底板上设有连通自然散热风道内部与外部空间的贯通部。
3.根据权利要求2所述的变流器功率模组，其特征在于，所述贯通部包括呈阵列布置的多个贯通孔和/或贯通槽。
4.根据权利要求2所述的变流器功率模组，其特征在于，所述顶板及底板的四边均设有方便与挡风侧板、进风侧板及后侧板连接的安装折边，所述进风侧板的两端部设有卡槽，所述顶板及底板的安装折边设于对应侧的卡槽内，并通过螺钉锁紧固定。
5.根据权利要求4所述的变流器功率模组，其特征在于，所述进风侧板的两端设有与外部设备连接固定变流器功率模组的安装孔。
6.根据权利要求2至5中任意一项所述的变流器功率模组，其特征在于，所述电容组件包括多个呈阵列布置的电容，各所述电容与其中一挡风侧板之间均设有电容安装件。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的变流器功率模组，其特征在于，所述强迫散热风道由散热器及导风板围合而成，所述导风板设于所述散热器远离自然散热风道的一侧，且导风板的顶面高于所述散热器的散热表面；所述功率组件设于散热器的散热表面。
8.根据权利要求7所述的变流器功率模组，其特征在于，所述散热器的底部设有散热器安装板，所述散热器安装板与导风板为一体成型或装配连接。
9.根据权利要求7所述的变流器功率模组，其特征在于，所述功率组件包括至少两组IGBT，多组IGBT沿强迫散热风道的方向间隔布置。
10.根据权利要求1至5中任意一项所述的变流器功率模组，其特征在于，还包括从上之下依次设置的输出母排、叠层母排及PCB驱动件，所述叠层母排及PCB驱动件上均设有贯穿槽，所述输出母排穿过贯穿槽与功率组件连接。
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