CN112449532A - 保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保护装置，包括第一壳体、第二壳体、功率元件、保护盖以及电路板。第二壳体与第一壳体相互组装而定义出内部空间。功率元件配置于第二壳体上且位于内部空间中。保护盖覆盖功率元件且位于内部空间中。电路板配置于内部空间中，且保护盖位于电路板与功率元件之间。功率元件的至少一接脚穿过保护盖与电路板而突出于电路板外。本发明提供一种可具有较佳安全性的保护装置。

Description

保护装置

技术领域

本发明涉及一种保护装置，尤其涉及一种具有较佳安全性的保护装置。

背景技术

一般变频器/马达驱动器产品大多数使用绝缘栅双极电晶体(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)做为其交流与直流转换的功率元件，其中绝缘栅双极电晶体的整合式功率模组(Power Integrated Module，PIM)又可再分为Easy Pack与Econo Pack两种。由于这类型的功率元件在使用时若遇到零件短路加上保险丝失效时，往往会产生爆炸，此时若是产品没有完全密封就有可能会使喷出的零件与火花造成使用者受伤或引起火灾。

为了解决上述的问题，目前想办法阻隔主机板与外壳之间的间隙。然而，除了零件公差无法百分之百密封问题外，若是使用白胶或橡胶等材料来阻隔上述的间隙，则会额外使用零件与增加工时成本，且也会增加后续的检修工程的困难度。因此，如何避免绝缘栅双极电晶体的整合式功率模组因短路而喷出零件与火花造成使用者受伤或引起火灾，已成为目前本领域技术人员亟欲解决的问题之一。

发明内容

本发明是针对一种保护装置，其具有覆盖功率元件的保护盖，可具有较佳的安全性。

本发明的保护装置，其包括第一壳体、第二壳体、功率元件以及保护盖。第二壳体与第一壳体相互组装而定义出内部空间。功率元件配置于第二壳体上且位于内部空间中。保护盖覆盖功率元件且位于内部空间中。电路板配置于内部空间中，其中保护盖位于电路板与功率元件之间，且功率元件的至少一接脚穿过保护盖与电路板而突出于电路板外。

在本发明的一实施例中，上述的第二壳体具有容置槽，而功率元件配置于容置槽内。

在本发明的一实施例中，上述的保护装置还包括散热鳍片，组装于第二壳体上。功率元件在散热鳍片上方且两者的正投影大部分互相重迭。

在本发明的一实施例中，上述的保护盖具有至少一开孔，而功率元件的接脚穿过开孔而突出于保护盖外。

在本发明的一实施例中，上述的保护盖与功率元件之间具有间隙。

在本发明的一实施例中，上述的保护盖具有彼此相对的第一侧边与第二侧边以及连接第一侧边与第二侧边且彼此相对的第三侧边与第四侧边。第三侧边与第四侧边垂直于第一侧边与第二侧边。第一侧边、第二侧边、第三侧边以及第四侧边环绕功率元件的周围。

在本发明的一实施例中，上述的保护盖具有彼此相对的第一侧边与第二侧边以及连接第一侧边与第二侧边的第三侧边。第三侧边垂直于第一侧边与第二侧边。第一侧边、第二侧边以及第三侧边环绕功率元件的周围且暴露出功率元件的侧边。

在本发明的一实施例中，上述的保护装置还包括缓冲材料，贴附于保护盖的第一侧边、第二侧边以及第三侧边。

在本发明的一实施例中，上述的缓冲材料为海绵。

在本发明的一实施例中，上述的保护盖的材质为高分子材料。

在本发明的一实施例中，上述的高分子材料包括聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)或上述的组合。保护盖的厚度介于1毫米至3毫米。

在本发明的一实施例中，上述的高分子材料包括聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚氯乙烯(Poly Vinly Chloride,PVC)或上述的组合。保护盖的厚度介于0.051毫米至3毫米。

在本发明的一实施例中，上述的功率元件包括绝缘栅双极电晶体(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效电晶体(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)或高电子迁移率电晶体(high-electron-mobility transistor，HEMT)。

基于上述，在本发明的保护装置的设计中，保护盖覆盖功率元件，且功率元件的接脚穿过保护盖与电路板而突出于电路板外。因此，当功率元件因短路爆炸所产生的零件与火花可被限制在一范围内，可防止人员受伤或器材起火，可大大增加产品的安全性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1A是本发明的一实施例的一种保护装置的立体示意图；

图1B是图1A的保护装置于另一视角的立体示意图；

图1C是图1A的保护装置的立体分解示意图；

图1D是图1A的保护装置的局部剖面示意图；

图2A是本发明的另一实施例的一种保护装置的立体分解示意图；

图2B是图2A的保护装置的局部剖面示意图；

图3A是本发明的另一实施例的一种保护装置的立体分解示意图；

图3B是图3A的保护装置的局部剖面示意图；

图4A是本发明的另一实施例的一种保护装置的立体分解示意图；

图4B是图4A的保护装置的局部剖面示意图；

图4C是图4A的保护装置的保护盖的立体透视图。

附图标号说明

100a、100b、100c、100d：保护装置；

110a、110b、110c、110d：第一壳体；

120a、120b、120c、120d：第二壳体；

122a：容置槽；

130、130d：电路板；

140a、140b、140c、140d：功率元件；

141c、141d：侧边；

142a：接脚；

150a、150b、150c、150d：保护盖；

151a、151c、151d：第一侧边；

152a：开孔；

153a、153c、153d：第二侧边；

154a：破孔；

155a、155c、155d：第三侧边；

157a：第四侧边；

160：散热鳍片；

170：缓冲材料；

G1、G2、G3：间隙；

S1、S2、S3、S4：内部空间。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

图1A是本发明的一实施例的一种保护装置的立体示意图。图1B是图1A的保护装置于另一视角的立体示意图。图1C是图1A的保护装置的立体分解示意图。图1D是图1A的保护装置的局部剖面示意图。为了方便说明起见，图1C中的电路板130上省略绘示部分构件，如电子元件、穿孔或导电通孔等。

请同时参考图1A、图1B、图1C以及图1D，本实施例的保护装置100a包括第一壳体110a、第二壳体120a、功率元件140a以及保护盖150a。第二壳体120a与第一壳体110a相互组装而定义出内部空间S1。功率元件140a配置于第二壳体120a上且位于内部空间S1中。保护盖150a覆盖功率元件140a且位于内部空间S1中。功率元件140a的至少一接脚(示意地绘示多个接脚142a)穿过保护盖150a而突出于保护盖150a外。

详细来说，第一壳体110a与第二壳体120a可分别视为是上壳体与下壳体，其中第一壳体110a组立于第二壳体120a上。第二壳体120a具有容置槽122a，而功率元件140a是配置于容置槽122a内。功率元件140a例如是绝缘栅双极电晶体(IGBT)、金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)、高电子迁移率电晶体(HEMT)或其他适当的功率元件。此处，功率元件140a以绝缘栅双极电晶体(IGBT)整合式功率模组(PIM)的Econo Pack作为举例说明，其额定电压例如是200伏特，但不以此为限。

再者，本实施例的保护装置100a还包括电路板130，其中电路板130配置于内部空间S1中，且保护盖150a位于电路板130与功率元件140a之间。功率元件140a的接脚142a穿过保护盖150a与该电路板130而突出于电路板130外。此时，功率元件140a的接脚142a可与电路板130电性连接。

特别是，本实施例的保护盖150a覆盖功率元件140a，其中保护盖150a与功率元件140a之间具有间隙G1。更具体来说，保护盖150a具有彼此相对的第一侧边151a与第二侧边153a以及连接第一侧边151a与第二侧边153a且彼此相对的第三侧边155a与第四侧边157a。第三侧边155a与第四侧边157a垂直于第一侧边151a与第二侧边153a。第一侧边151a、第二侧边153a、第三侧边155a以及第四侧边157a环绕功率元件140a的周围。也就是说，本实施例的保护盖150a为遮罩，完全遮罩功率元件140a的上方与周围表面。再者，保护盖150a具有至少一开孔(图1C中示意地绘示多个开孔152a)，而功率元件140a的接脚142a穿过开孔152a与电路板130而突出于电路板130外。此外，保护盖150a还具有至少一破孔(图1C中示意地绘示多个破孔154a)，用以避开电路板130上的双列直插式封装(dual inline-pin package，DIP)的接脚(未绘示)或设置于电路板130之其他功能/类型之元件、模组或连接导线/弹片等，非用以限制本发明的范畴。

此处，保护盖150a的材质为高分子材料，其中高分子材料例如是聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或上述的组合。即，保护盖150a的材料为塑胶，其中保护盖150a的厚度例如是介于1毫米至3毫米，较佳地，为1.5毫米。

另外，本实施例的保护装置100a还包括散热鳍片160，其中散热鳍片160组装于第二壳体120a上，可对功率元件140a进行散热。此处，功率元件140a在散热鳍片160上方且两者的正投影大部分相互重迭，且功率元件140a可直接接触散热鳍片160，但不以此为限。

在本实施例的保护装置100a的设计中，保护盖150a覆盖功率元件140a，且功率元件140a的接脚142a穿过保护盖150a及电路板130而突出于电路板130外。因此，当功率元件140a因短路爆炸所产生的零件与火花时，所产生的零件与火花可沿着保护盖150a与功率元件140a之间的间隙G1往散热鳍片160处喷溅。也就是说，所产生的零件与火花可沿保护盖150a的内缘往周围侧边而喷溅至下方的散热鳍片160处，可减缓冲击力道且有效的规范/局限火花溅出的范围。简言之，由于本实施例的保护装置100a具有保护盖150a的设计，因此当功率元件140a因短路爆炸所产生的零件与火花可被限制在一范围内，可防止人员受伤或器材起火，可大大增加产品的安全性。此外，保护盖150a覆盖功率元件140a的组装及拆卸方式简易，可减少组装工时，且可降低检修的困难度，藉此可提高产品的竞争力。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图2A是本发明的另一实施例的一种保护装置的立体分解示意图。图2B是图2A的保护装置的局部剖面示意图。为了方便说明起见，图2A中的电路板130上省略绘示部分构件，如电子元件、穿孔或导电通孔等。

请同时参考图1C、图1D、图2A以及图2B，本实施例的保护装置100b与图1C的保护装置100a相似，两者的差异在于：本实施例位于第一壳体110b与第二壳体120b所定义出的内部空间S2中的功率元件140b具体化为绝缘栅双极电晶体(IGBT)整合式功率模组(PIM)的Easy Pack作为举例说明，其额定电压例如是200伏特，但不以此为限。再者，本实施例的保护盖150b的材质为高分子材料，其中高分子材料包括聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或上述的组合。即，保护盖150b的材料为麦拉(Mylar)，其中保护盖150b的厚度例如是介于0.051毫米至3毫米，较佳地，为0.23毫米。

当功率元件140b因短路爆炸所产生的零件与火花时，所产生的零件与火花可沿着图2B中的箭头方向从保护盖150b与功率元件140b之间的间隙G2往下方的散热鳍片160处喷溅，可减缓冲击力道且有效的规范/局限火花溅出的范围。简言之，由于本实施例的保护装置100b具有保护盖150b的设计，因此当功率元件140b因短路爆炸所产生的零件与火花可被限制在一范围内，可防止人员受伤或器材起火，可大大增加产品的安全性。

图3A是本发明的另一实施例的一种保护装置的立体分解示意图。图3B是图3A的保护装置的局部剖面示意图。为了方便说明起见，图3A中的电路板130上省略绘示部分构件，如电子元件、穿孔或导电通孔等。

请同时参考图1C、图1D、图3A以及图3B，本实施例的保护装置100c与图1C的保护装置100a相似，两者的差异在于：本实施例位于第一壳体110c与第二壳体120c所定义出的内部空间S3中的功率元件140c具体化为绝缘栅双极电晶体(IGBT)整合式功率模组(PIM)的Econo Pack作为举例说明，但不以此为限。

此外，本实施例的保护盖150c具有彼此相对的第一侧边151c与第二侧边153c以及连接第一侧边151c与第二侧边153c的第三侧边155c。第三侧边155c垂直于第一侧边151c与第二侧边153c。第一侧边151c、第二侧边153c以及第三侧边155c环绕功率元件140c的周围且暴露出功率元件140c的侧边141c。此处，此功率元件140c的侧边141c会直接面对锁固在第二壳体120c的配线板(未绘示)上。

当功率元件140c因短路爆炸所产生的零件与火花时，所产生的零件与火花可沿着图3B中的箭头方向从保护盖150c与功率元件140c之间的间隙G3往下方的散热鳍片160、配线板(未绘示)及橡胶孔塞(未绘示)处喷溅，可有效地阻挡冲击力道且有效的导引火花溅出的范围。简言之，由于本实施例的保护装置100c具有保护盖150c的设计，因此当功率元件140c因短路爆炸所产生的零件与火花可被限制在一范围内，可防止人员受伤或器材起火，可大大增加产品的安全性。

图4A是本发明的另一实施例的一种保护装置的立体分解示意图。图4B是图4A的保护装置的局部剖面示意图。图4C是图4A的保护装置的保护盖的立体透视图。请先同时参考图1C、图4A、图4B及图4C，本实施例的保护装置100d与图1C的保护装置100a相似，两者的差异在于：本实施例的保护装置100d包括第一壳体110d、第二壳体120d、功率元件140d、保护盖150d以及电路板130d，其中电路板130d、功率元件140d与保护盖150d位于第一壳体110d与第二壳体120d所定义出的内部空间S4中。

再者，本实施例的保护盖150d具有彼此相对的第一侧边151d与第二侧边153d以及连接第一侧边151d与第二侧边153d的第三侧边155d，其中第三侧边155d垂直于第一侧边151d与第二侧边153d。第一侧边151d、第二侧边153d以及第三侧边155d环绕功率元件140d的周围且暴露出功率元件140d的侧边141d。此处，此功率元件140d的侧边141d会直接面对锁固在第二壳体120d的配线板(未绘示)上。

此外，本实施例的保护装置100d还包括缓冲材料170，贴附于保护盖150d的第一侧边151d、第二侧边153d以及第三侧边155d。此处，缓冲材料170为海绵或其他具备相同材质特性的替代物，以有效地吸收功率元件140d因短路爆炸所喷溅的零件与火花的冲击力。

须说明的是，于未绘示的实施例中，保护盖的材质可依据功率元件的功率大小来选择。举例来说，当功率大于20KW以上时，可采用较厚的塑胶来作为保护盖的材质。反言之，当功率小于20KW时，可采用较薄的麦拉来作为保护盖的材质。意即，本领域技术人员可依据不同的功率需求，而改变保护盖的材质及结构设计，同时保护盖的设计也可以配合功率元件的尺寸大小，对应设计保护盖是封闭四边或三边的环状遮蔽态样，并对应配置有至少一个缓冲材料的设置，非用以限制本发明的范畴。

综上所述，在本发明的保护装置的设计中，保护盖覆盖功率元件，且功率元件的接脚穿过保护盖而突出于保护盖外。因此，当功率元件因短路爆炸所产生的零件与火花可被限制在一范围内，可防止人员受伤或器材起火，可大大增加产品的安全性。此外，本发明的保护盖可共用在不同功率段的功率元件上，其组装方式简单，具有低成本与低工时的优势，可有效降低成本且增加产品竞争力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种保护装置，其特征在于，包括：

第一壳体；

第二壳体，与所述第一壳体相互组装而定义出内部空间；

功率元件，配置于所述第二壳体上，且位于所述内部空间中；

保护盖，覆盖所述功率元件，且位于所述内部空间中；以及

电路板，配置于所述内部空间中，其中所述保护盖位于所述电路板与所述功率元件之间，且所述功率元件的至少一接脚穿过所述保护盖与所述电路板而突出于所述电路板外。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述第二壳体具有容置槽，而所述功率元件配置于所述容置槽内。

3.根据权利要求2所述的保护装置，其特征在于，还包括:

散热鳍片，组装于所述第二壳体上，其中所述功率元件在所述散热鳍片上方且两者的正投影大部分相互重迭。

4.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护盖具有至少一开孔，所述功率元件的所述至少一接脚穿过所述至少一开孔而突出于所述保护盖外。

5.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护盖与所述功率元件之间具有间隙。

6.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护盖具有彼此相对的第一侧边与第二侧边以及连接所述第一侧边与所述第二侧边且彼此相对的第三侧边与第四侧边，所述第三侧边与所述第四侧边垂直于所述第一侧边与所述第二侧边，所述第一侧边、所述第二侧边、所述第三侧边以及所述第四侧边环绕所述功率元件的周围。

7.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护盖具有彼此相对的第一侧边与第二侧边以及连接所述第一侧边与所述第二侧边的第三侧边，所述第三侧边垂直于所述第一侧边与所述第二侧边，所述第一侧边、所述第二侧边以及所述第三侧边环绕所述功率元件的周围且暴露出所述功率元件的侧边。

8.根据权利要求7所述的保护装置，其特征在于，还包括:

缓冲材料，贴附于所述保护盖的所述第一侧边、所述第二侧边以及所述第三侧边。

9.根据权利要求8所述的保护装置，其特征在于，所述缓冲材料为海绵。

10.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护盖的材质为高分子材料。

11.根据权利要求10所述的保护装置，其特征在于，所述高分子材料包括聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯或上述的组合，且所述保护盖的厚度介于1毫米至3毫米。

12.根据权利要求10所述的保护装置，其特征在于，所述高分子材料包括聚乙烯对苯二甲酸酯、聚氯乙烯或上述的组合，且所述保护盖的厚度介于0.051毫米至3毫米。

13.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述功率元件包括绝缘栅双极电晶体、金属氧化物半导体场效电晶体或高电子迁移率电晶体。

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