CN1305211C - 微型驱动器 - Google Patents

Abstract

一种交流驱动器，其可以用于任何用电装置，尤其是一种中压交流驱动器。在优选实施方案中，实行多级交流驱动拓扑，所述驱动器包括多个逆变器和变换器，它们通过电母线电连接，并通过其各自的模块基座在物理上相连，并共用和每个元件的热交换器相连的公共冷却系统。所述交流驱动器一般由多个逆变器模块构成，它们和变换器模块相连，并且上述的每个元件被封装在具有冷却装置的相对小的单元中。

Description

微型驱动器

发明背景

发明领域

本发明一般涉及功率变换器领域，更具体地说，本发明涉及中压可变速交流驱动器，用于驱动交流电动机，并驱动要求600-15000V的各种其它的功率变换设备。

相关技术

可调节的或者可变速交流驱动器通常用于驱动能够进行速度控制的交流感应电动机。交流驱动一般具有节能的优点，这是因为它们控制其输出电压和电流的特性，因而能够由用户控制电动机的速度(它们驱动的电动机的速度)，优化电动机功率的使用以及其驱动的过程。交流驱动通过汲取输入的交流或直流功率进行操作，它们具有固定的频率和电压，并将其转换成具有可变幅值和频率的电压或电流。这使得能够控制电动机的速度和功率，这是在许多应用中所要求的。

虽然交流驱动的使用大大增强了其驱动过程，并且提供了电能的节约，但是它们的使用不是没有缺点的。当前的交流驱动系统的一个最大的缺点是它们的尺寸。这在中压应用中尤其如此，中压应用要求大量的场地或设备空间。此外，因为现有系统中的交流驱动元件暴露于空气中(所述空气用于冷却系统元件)，要求所述元件位于清洁的、需要充分过滤的在环境上被控制的区域中，空气还用于温度和湿度控制，用于使有害的污染物和湿气不致对系统操作带来不利影响。在另一方面，感应电动机一般是皮实的，不需要没有污染物的清洁的环境。这个在环境要求上的差别使得一般要求在驱动装置和电动机之间具有大的距离。由于反射波现象，这个距离带来了电动机的绝缘问题和电动机的动态控制问题。

现有技术的中压功率变换装置使用类似于低压(0-600V)装置中使用的绝缘方法。在不同的电位之间，电源开关和互连母线必须具有大的物理间距，以便避免因部分放电而使绝缘材料劣化。因为在所有的元件周围具有环境空气，这个距离便可能相当大。此外，进入驱动装置的机壳内的空气的质量需要在环境上被控制，这是因为污染物可能包围着绝缘装置，并且促使在导体周围发生电离，因此产生电晕效应，甚至引起短路。为绝缘所需的大量的空间将导致在互连装置中分布的杂散电感的增加。互连装置可以是某种电缆或者母线。因为电源开关输送大量电流，在关断期间开关电流改变的负速率将引起电压尖峰，其和电流的变化速率以及有关电路的杂散电感成正比(Vpk＝L*(di/dt)，其中L是电路的杂散电感，di/dt是开关电流的变化速率。)如果不把这些电压瞬变限制到一个合适的值，将破坏功率半导体开关。现有技术的中压功率变换装置的末端设置有电压抑制装置，其和杂散电感的数量成正比。增加这些瞬变电压抑制器，由于需要绝缘，它们也要求合适的间隔，这导致物理体积的进一步增加，并且进一步增加复杂性和成本。

许多电力变换器装置尤其是交流驱动器的另一个问题是元件的可替换性。因为当前的交流驱动器的内部结构一般是复杂的，当一个元件例如半导体电力开关故障时，通常的情况是，需要大量的时间替换被损坏的元件。

中压交流驱动器的另一个问题是，它们对宇宙射线敏感。虽然这些现象的一切方面都是未知的，但是已知从各种天体发出的亚原子颗粒撞击地球和在地球上的任何物体，包括电力变换系统的元件。这些高能粒子使半导体原子结构破坏，并因而破坏承受其额定电压的能力。因此，宇宙射线在交流驱动装置中的元件的电气寿命期间，引起元件的劣化，例如半导体电力开关，如IGBT-绝缘栅双极晶体管和IGCT-集成栅换向晶闸管。这种现象把功率半导体开关的电压利用率限制在大约去直流值的60％。如果超过这个电压值使用，则使得功率半导体开关的寿命大大缩短。

发明内容

本发明旨在解决电力变换设备中的上述问题，使得提供一种更紧凑的装置，其可以被置于被驱动的机器或负载附近，或者和负载相邻，而没有上述的任何不利影响。本发明是可利用的现有技术和不同技术领域的前沿技术的独特的组合。其能够实现一种高效的、对环境皮实的、灵活的和紧凑的用于低、中、高压应用的电力变换系统。本发明使得能够设计电力变换构建模块，其中使用气体或液体作为冷却剂，具有崭新的特征。

本发明可以应用于任何电力变换装置，尤其是中压交流驱动器。在本发明中使用的电气拓扑和现有技术的电力变换设备类似。在优选实施方案中，实现了多级的交流驱动拓扑。多个逆变器和变换器通过电气母线电连接，并在物理上通过其各自的模块母线相连，并且可以共用一个和每个元件的散热器相连的公共冷却系统。互连母线和电力元件的新的布置、绝缘、冷却系统、以及宇宙射线过滤消除了上述的当前交流驱动器中的问题，同时使得驱动器具有延长的有效操作寿命，占用小量的空间，容易维修，并能够设置在被驱动的负载装置附近。下面详细说明本发明，从元件的简要说明开始。

在本发明中，一种交流驱动器由多个逆变器模块构成，所述逆变器模块和变换器模块相连，从而构成交流驱动器，其中上述的每个元件被封装在具有冷却装置的相当小的单元内。每个逆变器由以下部分构成：模块基座，被连接在所述基座上的散热器或热交换器，所述基座具有和其热连接的多个功率半导体开关，多个电容器，用于连接功率半导体开关和电容器的多个电气母线，以及包封或覆盖一些或全部带电元件例如电气母线的绝缘介质。变换器在结构上类似，即由以下部分构成：模块基座，多个功率半导体开关或二极管，电容器，电抗器，散热器或热交换器，多个连接部分，以及覆盖带电元件例如母线的绝缘材料。

附图说明

本发明的优点、性质和不同的附加特征结合在附图中示意地表示的本发明的说明性的实施方案将会更加清楚地看出，其中：

图1A，1B，1C示意地表示可以和本发明一起使用的热交换器装置的示例的实施方案；

图2A和2B示意地表示在图1A，1B，1C中所示的热交换器装置的另一个示例的实施方案；

图3A，3B，3C示意地表示可以和本发明一起使用的的热交换器装置的另一个示例的实施方案；

图4A，4B示意地表示在图3A，3B，3C中所示的热交换器装置的另一个示例的实施方案；

图5A，5B，5C示意地表示按照本发明的逆变器装置中使用的母线工件的示例的实施方案；

图6A，6B，6C示意地表示按照本发明的逆变器装置的示例的实施方案；

图7A，7B，7C示意地表示相互连接的图6A，6B，6C所示的两个逆变器装置；

图8示意地表示可以和本发明一起使用的的变换器装置的一个示例的实施方案；

图9是图8所示的变换器装置的另一种示意的表示；

图10示意地表示按照本发明的交流微型驱动装置的示例的实施方案；以及

图11示意地表示安装有示例的冷却系统的图10所示的交流微型驱动装置。

本发明的详细说明

下面参照附图详细说明本发明，这些说明不以任何方式限制本发明的范围。此外，应当注意，虽然下面的详细说明涉及在600-1500V范围内的中压交流驱动装置，但是下面的精神可以应用于任何电压等级的电力变换器装置。为了便于进行说明，并且不作为限制，下面讨论的本发明的实施方案是一种3级，4160V，2500HP，12脉冲交流输入驱动装置。因此，下面所述的任何特定的或优选的尺寸或参数都是对于这种装置而言的，并且对于具有不同操作特性的装置，这种装置不是最佳的或优选的，不过这种尺寸和参数从下面的讨论来看可以最佳化。

现在参看图1A，1B，1C，其中示出了热交换器装置20的一个示例的实施方案，上面连接有晶体管30，32和二极管31。在这些图所示的实施方案中，热交换器是空气冷却型的，其利用空气或者其它气体对热交换器提供冷却。热交换器装置20具有热交换器冷凝器块21，其和蒸发器板22热连接，在这个实施方案中，所述蒸发器板保持着晶体管30和32以及二极管31。热交换器冷凝器块21是这样一种结构，其使得由晶体管30，32和二极管31产生的热量能够被传递到冷却介质例如空气，冷却介质通过冷凝器块21。

冷凝器块21可以由任何具有好的导热特性的材料制成，例如铝、铜等。此外，在附图中所示的热交换器装置20具有一系列热导管或热管23，使得所述热能够传递进入冷凝器块21，然后进入冷却介质。应当理解，热交换器冷凝器块20的结构不限于这种结构，可以用任何形式或方式进行修改，使得向冷却介质的热传递具有最佳的效率。根据使用的冷却介质，这尤其可以被应用。虽然优选以空气作为冷却介质(对于图中所示的装置)，但是也可以使用其它的介质，例如其它的气体、水、防冻剂或油，使这些冷却介质通过冷凝器块21。还应当注意，如果不使用空气作为冷却介质，则必须采取预防措施，防止冷却介质进入交流驱动器的元件中。

在本发明的优选实施方案中，在热交换器装置20中，除去热导管23之外，还有散热片组28，它们构成冷凝器块21(图1B)，用于提供附加的热表面，以便提高热交换器装置20的效率。优选热导管23，散热片28由导热材料例如铝、铜等制成。此外，优选每个散热片28具有提供在其间的稳定的分离器29，用于阻止相邻的散热片28被破坏或弯曲，使得影响散热片28的热特性。这可以通过任何已知的或者通常使用的方法来实现，例如使散热器褶皱，使得所述皱纹作为隔片或者作为稳定器29。如果没有这些稳定器29，散热片28便可能弯曲，因而使得没有空气，或者使其它冷却介质通过两个相邻的散热片28，因而降低热交换器装置20的冷却效率。这些隔离器29的使用一般由交流驱动器所在的或其所暴露于的机械条件与/或热条件决定。如果具有大的冷却裕度(margin)，或者如果冷凝器块部分由其它的机械装置保护，则使得弯曲和破坏的危险不大，则可以不用隔离器29。

此外，散热片28可以利用任何已知的或通用的方法被连附到热导管23上，例如利用摩擦配合，焊接，锻接、粘合剂连接，紧固件等。散热片28之间的间隔和散热片28的厚度应当对于特定的用途以及交流驱动器的结构优化，其中要考虑到所用的材料，使用的冷却介质，所需的热传递的量以及使用交流驱动器的环境。在本发明的示例的实施方案中，散热片材料优选使用铝，散热片28的厚度为0.020英寸，宽度为9.0英寸，而长度则由晶体管和二极管的尺寸确定，并且在散热片28之间的间距是0.125英寸，热导管一般具有0.75英寸的直径，使得6个热导管在最大环境温度40℃升为50℃时可以冷却3000瓦的热能。较小的热导管直径则使每个管具有较低的冷却能力，而较大的直径则具有较高的冷却能力。在当前的工业标准下，可以使用的热导管的直径范围为0.250到1.50英寸。不过，本发明不限于使用这些尺寸。

如上所述，冷凝器块21和用于安装晶体管和二极管30，31，32的蒸发器板热连接。蒸发器板22优选用和冷凝器块21相同的导热材料制成，其可被单独地制成，并且通过热导管23被连接到冷凝器块21上，或者和冷凝器块21形成一个整体。如果使用热导管23，优选通过焊接把热导管固定到蒸发器板22上，其中在蒸发器板22中的插入孔中涂覆焊料，并把热导管23插入，使得焊料在热导管23周围升高并把热导管23密封在蒸发器板22中。还应当注意，为了确保正确地使用热导管23，用于把结构或元件固定到蒸发器板22上的任何紧固件孔不应当和热导管的位置一致，否则将降低热导管23的效率。使用的热导管23的精确的数量、形状、结构和尺寸应当根据交流驱动器的特性和设计参数确定。如果不使用热导管23，则可以将蒸发器板22利用任何已知的或者已用的方法固定到冷凝器块21上。不过，冷凝器块21和蒸发器板22之间的连接应当使得在它们之间的热传递最佳，从而对热交换器20提供最大的冷却效率。

蒸发器板22可以是简单的平板，如图1A，1B和1C所示，或者被制成各种其它的结构和形状，例如矩形、圆柱形和其它的构型。晶体管和二极管30，31和32被安装在蒸发器板22上的使交流驱动器的性能最佳的任何位置。这种结构有助于构成易于制造的交流驱动器，其中可以在具有不同的晶体管位置、尺寸和结构的不同的交流驱动器中使用相同的热交换器装置20。此外，使用大的平的蒸发器板22具有和系统的热管理有关的附加的优点，这将在后面详细说明。

晶体管和二极管30，31，32可以是用于交流驱动装置的特定应用的任何已知的或任何已经使用的晶体管和二极管。在图1A，1B和1C中的晶体管一般是IGBT晶体管，虽然本发明不限于使用这些类型的电气元件，不改变本发明的范围和精神，可以使用任何其它类型的已知或者已用的用于交流驱动装置的元件。

现在参看图2A和图2B，其中示出了可以和本发明一起使用的热交换器装置110的另一个实施方案。和前一个实施方案不同，这个实施方案不使用热交换器冷凝器块21，而使用一个固定冷却板，其工作类似于由返回块35和冷却板38构成的汇流管(具有类似于流体蛇形通路的金属板)，其中通过冷却介质，例如空气、气体、油、防冻剂、水等，用于提供电气元件30，31和32的热管理。在图2A和2B所示的实施方案中，电气元件被固定到冷却板38上，冷却介质通过冷却板38，同时返回块35用于沟通通过冷却板38的冷却介质，从而形成蛇形通路，并提供冷却介质的入口和出口。冷却介质一般通过入口36进入返回块35，并通过出口37到达一个泵系统(未示出)，从而确保通过冷凝器块35的恒定的流动。返回块35和冷却板38的的内部的精确构型一般根据需要和所需的操作标准确定，不过优选在冷凝器块35上的任何固定孔不干扰冷却板38内的冷却介质的通路。

应当注意，因为本实施方案没有如图1A-1C所示的大的热交换器冷凝器块21，返回块35上方的空间可用于冷却系统的冷却剂过滤器、散热器、泵、容器等，而不增加交流驱动装置的任何显著的附加尺寸。实际上，这种结构使得只需在交流驱动装置的总体结构和操作上进行相当少的改变，便能够在空气冷却的热交换器附近使用自含的液体冷却热交换器装置。这个能力在现有技术中是没有的。

图3A，3B和3C表示按照本发明的热交换装置的另一个示例的实施方案。这些图表示使用非绝缘的功率半导体开关221的热交换器装置220，这种半导体开关是可被使用的另一类电器件(它们通常被称为“曲棍球圆盘”开关)。这种器件221一般可以比IGBT处理更高的功率，但是其非绝缘的冷却处理要求和器件221相连的固定板222(也称为蒸发器板)相互绝缘并和冷却系统的其余部分绝缘，如图所示。因此，如果使用热导管23，则和固定板222(也称为蒸发器板)相连的热导管23通过使用陶瓷(或者其它绝缘材料)隔离物224和与热交换器冷凝器块225连接的热导管电气绝缘。这些绝缘的隔离物224提供保护，使得电流不会从器件221流到装置220。器件221可用任何已知的或已用的方法被固定到固定板222上，虽然器件的制造者推荐利用紧固件226(通常称为盒形夹)。

图4A和图4B表示可以和本发明一起使用的热交换器装置220A的另一个示例的实施方案。除去使用敞开的冷凝器块225和封闭的汇流管块235之外，本实施方案和图3A，3B以及3C所示的实施方案类似，其中，代替经过冷凝器块225的散热片通过冷却介质，使冷却介质通过汇流管块235，其以和图2A，2B所示的冷却汇流管板38以及返回块35相同的方式工作。在这种结构中，固定板(也称为蒸发器板)222不和冷却汇流管块235电连接，而是通过利用热导管223和绝缘的隔离物224被隔离。当使用液体冷却剂并且电器件是非绝缘类型的或者是所谓的“曲棍球圆盘”器件时，一般优选选择这种结构。这是因为，在保持和冷却汇流管235保持热连接的同时，固定板222保持独立。

这些图中还示出了电母线229和绝缘体230，它们用于和器件221互连。

用于本发明的的热交换器的各个实施方案这样进行工作：使电器件(IGBT或者非IGBT)产生的热量通过一个固定结构(当使用热管时也叫蒸发器板)，并进入热交换器汇流管(当使用热导管时也称为冷凝器块)，或进入冷却液源(无论什么结构)且然后进入冷却介质(无论选择什么)。此外，上面讨论的各种热交换器装置的结构是紧凑的，并且相当容易管理，这使得交流驱动装置(即逆变器，变换器)的每个模块能够具有其自身的独立且分离的冷却方法和系统，并且这样将使得在同一个交流驱动装置中使用的模块能够采用不同的冷却方法。例如，可以这样制成一种交流驱动器，其中在图1A-1C所示的实施方案中使用的所有的逆变器使用空气冷却，而变换器使用图2A-2B所示的实施方案。

图5A，5B和5C表示按照本发明的逆变器100的局部结构。虽然所示的逆变器使用如图1A，1B和1C所示的热交换器装置20，但是本发明不限于这种结构，不改变本发明的精神，可以使用上面任何一个实施方案所述的热交换器。

应当注意，本发明的交流驱动器可以包括多个逆变器100，一般为3个，但是，根据交流驱动器的应用类型，所述数量可以改变。本发明的逆变器100被设置在模块基座10中，所述基座使得逆变器的所有元件能够被用机械方式固定在基座10上。此外，所述基座被这样设计，使得其可被容易地被固定到交流驱动器的另一个元件上(或者被拆下)，例如另一个逆变器100，或者变换器200。相邻的元件(即逆变器/变换器)的基座10可以利用已知的或者已用的方法例如螺栓、螺丝、铆钉等相互固定。如前所述，优选使用这样的固定方法，其使得逆变器100或者变换器200能够相当容易地从交流驱动器上被除去。例如，通过简单地除去和热交换器装置20的冷凝器块有关的空气导管和在模块基座10的4个拐角上的4个螺栓(如果使用螺栓)，根据模块基座10的连接特征，可以从顶部或者侧部除去逆变器100。这将大大减少用于更换元件所需的时间和劳动。

热交换器装置20可以利用任何已知或已用的方法被固定到托盘10上。例如，可以使用固定支架25，把装置20固定到托盘10上，而托盘25则利用螺栓、螺丝、铆钉等固定。

在每个托盘10上连附有电容器底座15，其可以用机械方式固定到托盘上或者和托盘10制成一个整体。托盘15对电容器组60提供支撑，电容器组内具有若干个电容器61，62。在本发明中可以包括任何已知的或已用的功率电容器61，62，而不影响本发明的操作。所用的电容器必须是低电感型的，(在优选实施方案中使用的电容器具有小于30纳亨的电感)且能经受高脉动电流。优选实施方案使用油或气体填充的聚乙烯膜非极化电容器，额定值为4000V，550微法，用于4160V的操作，例如Montena直流功率电容器。在电容器底座15上还连附有连接区域80，其被构成用于连接任何所需的应用和用途的逆变器100。

电气母线50，55，70，75，50A，55A，70A和75A用于连接所有的晶体管与/或二极管30，31和32(以及其它主要电元件)。母线在所有的主要电气元件之间输送电流(包括邻近的逆变器和变换器)。用于本发明的母线最精确地称为平衡低电感母线，并且所示示例的实施方案的逆变器的是多级逆变器桥。

多级逆变器桥比两级逆变器桥具有更复杂的电流通路。半导体开关和二极管在给定的时间被限制于最大操作电压。多级的拓扑结构用于实现电力变换装置的更高的输出电压，其中通过使功率半导体开关有效地串联，因此将其电压能力扩大和串联的开关数相同的倍数。在本发明中，设计开关和二极管的机械布局，以便防止电流环。在电气上，导电母线用这种方式连接开关和二极管，使得由所述电路中的电流产生的每个电磁场在幅值上和相位上瞬时地且精确地被抵消。这就是所谓的平衡低电感母线。其使得电场均匀地分布，并且把电流回路的杂散电感减到最小，因而使在开关断开时产生的电压瞬变最小。这些特征在中压装置中尤其是重要的，以便把部分放电、绝缘老化的影响减到最小，并且使得不再需要电压瞬变抑制器。在这种类型的系统中的电感可以由下式确定：

L＝[31.9*(D+SD)*(L)]/[(W)]

其中：

L是导电母线的总电感，

D是在平行母线之间的绝缘厚度，

W是导电母线条的宽度，

L是导电母线的长度，以及

SD是由于在高频时的集肤效应在导电母线内部的电流通路的集肤深度，并且由下式确定： $\mathrm{SD}=1/\left[\sqrt{\left(\mathrm{\πFMN}\right)}\right].$ 其中F是电流的频率；M是金属的导磁率，N是金属的导电率。例如对于铜， $\mathrm{SD}=2.6/\left[\sqrt{F}\right].$

由此可见，电感和绝缘厚度成正比。在本发明中，减少绝缘厚度D是可能的，因为可以借助于真空排除空气，并且/或者通过把母线部件浸入能够排除空气、湿气和污染物的绝缘介质中。这将在下面更详细地讨论。

母线一般由任何导电材料制成，例如铜、铝、钢等。不过，在所示的示例的实施方案中，铝是优选的。使用铝能够提供每英寸较高的电阻值，例如比铜，这能够帮助在电气上抑制交流驱动系统。虽然母线的形状和尺寸可以按照所需的各种预期的构型或另外的晶体管布置来改变，但是存在一些对于使本发明的操作为最佳的重要的几何尺寸。在优选实施方案中，母线的厚度是1/8英寸，虽然母线的宽度可以改变，但是优选使母线的宽度远大于母线的厚度(见上面的电感公式)。此外，在母线上应当没有尖角或边沿。母线一般具有圆的边沿，以便帮助减少电场集中的副作用。此外，一般使母线尽量短，以便减少电感(见上面的电感公式)。并且改善母线的制造和装配特性。

高压电位的效应是熟知的，并且包括由于带电端子和母线周围的气体电离而造成的电晕效应。暴露的带电端子和母线的形状可能加重电晕效应，所述电晕效应实际上把金属端子的导电通路延伸到周围的气体例如空气中，并逐渐破坏位于不同的电位的端子之间的绝缘屏障。电晕效应可以引起绝缘击穿。在本发明中，绝缘的使用使得大大减少电晕效应。此外，在绝缘材料之间的气囊中的空气分子的电离可以引起被称为部分放电的现象。这种现象使电荷在气囊的内部放电，以电弧的形式释放出大量的热量。最后，在气囊内部发生反复放电或跳火之后，碳迹将跨过气囊而形成桥。跳火和产生碳迹将使母线和其它的带电器件之间的绝缘随时间的推移而劣化。电晕效应和部分放电被许多因素加剧，其中包括：(1)有尖角的导体表面，特别是当暴露于空气时，对于给定的绝缘厚度，部分放电使电荷的数量增加；(2)通过使用绝缘材料或导体至少部分地包围着的充有空气或气体的空腔或裂缝；(3)在导体的平面表面和绝缘材料之间的充有空气或气体的空间；以及(4)具有比周围区域低的表面电阻率的绝缘材料上的小的、暴露的区域。

在优选实施方案中，母线在装配之前被抛光，从而除去在母线表面可能存在的任何缺陷，这帮助优化母线的性能，并尽量帮助减少电场集中。

图5B和5C表示按照本发明实施的用于三级逆变器桥的平衡低电感互连母线。在这些图中，示出了热交换器20的每一侧，虽然在本实施方案中这些侧部是对称的(但不必总是这样)。在所示的实施方案中，桥柱被分成两部分：正半部分和负半部分。如图5B和5C所示，一侧用于正电流流动，而另一侧用于负电流流动。在优选实施方案中，功率半导体开关30，31，32的布局使得很好地确定瞬时电流通路。

下面的说明根据图5B进行，其表示三级逆变器桥的三分之一的正部分，但是对于图5C所示的三级逆变器桥的三分之一的负部分应当是相同的。在所示的结构中，系统包括IGBT开关32，二极管31，以及第二IGBT开关30。因为开关30的电流总是导通的，而不管二极管31或开关32是否导通，所以优选使开关30远离电容器组60。电容器组60由两个并排设置的电容器构成，一个用于三级逆变器桥的三分之一的正部分，另一个用于负部分。(应当注意，可以按需要根据所需的配置改变这些元件的位置，这不改变本发明的范围和精神。)二极管31和开关30相邻，其流通中性电流(neutral current)，开关32和二极管31相邻，其流通正电流(或者负电流，如图5C所示)。开关32通过电气母线55和电容器端子61相连，并通过母线50和二极管31以及开关30相连。如果开关32导通，并且二极管31截止，则电流通路从电容器端子61在端子63到达开关32，然后通过开关32出来经过端子64并通过二极管31到达开关30上的端子65。然后电流通过开关30并从端子36流出，经过返回母线70返回，其尽可能合理地(在母线50，55和75之间)返回电容器组60，以便减少整个系统的电感。在这种结构中，电流从电容器端子61流出，沿着母线50，55，沿着平行通路在母线70中返回电容器61。这个靠近的平行通路趋于在幅值和相位上消除(或者大大减少)由通过导电母线的电流产生的磁场，因此，减少整个系统中的电感。

当开关32截止时，二极管31导通，并使电流从电容器端子62经过母线75流到二极管31的端子67，通过二极管31，并在端子68流出二极管31，经过母线50到达开关30。然后电流通过开关30并在端子66流出端子30，沿着母线70向回流向电容器组60，再次形成靠近的平行电流通路，把母线的电感减到最小。使用母线70把电流输送到电动机(未示出)，或者通过和所述母线的连接部分69由驱动器操作任何其它装置。还应当注意，在这种结构中，在上述的两个周期期间(开关32导通或截止)，系统的电感是非常类似的，这是因为返回母线70位于两个驱动母线(分别是50，55，和75)的中间，因而确保在操作期间工作母线等距离。

应当注意，一般优选的是，相互平行的母线部分在母线的平行部分中没有连接孔或任何其它种类的缺陷，以便帮助优化母线的性能。

在母线和电气元件(二极管，电容器，开关)之间的电连接应当通过母线的法兰51-54，56-59实现。这些法兰51-54，56-59优选和母线50，55，70，75的平行部分是一个整体，以便使从母线向二极管、晶体管和电容器的电流传输最佳化。此外，优选是把母线以直角固定到电容器、晶体管和二极管上。这种结构能够使母线与带电装置的连接点产生的电感的量最小。此外，为了使电感最小，母线和装置连接的法兰角应当尽可能尖锐。这能够确保母线的平行部分在接近连接处时彼此尽可能靠近。

本发明的母线50，55，70和75被夹在绝缘体40和41的一侧。绝缘体40和41可以由任何不导电的材料制成，例如压制的云母，聚四氟乙烯，聚酯板，芳香尼龙纤维或板，以及其它类似的合成绝缘材料。不过，优选使用层叠云母用于交流电压母线，这是因为其具有能够阻止在母线之间的部分放电的最佳特性，而芳香纤维材料，例如Nomex，一般对于直流电压母线是优选的。

关于本发明的交流电压母线50，55，70和75，虽然在现有的交流驱动器中，绝缘体的厚度可以高达2英寸，以便因为本发明的新的特征(这在下面详细说明)而避免电晕效应(即跳火)的问题，但是绝缘体40，41的厚度可以低至0.02英寸(不过对于中压范围的较高的一端应当更高)。对于给定的电压水平，所用的绝缘材料的类型将决定所需的厚度。例如，在本发明的优选实施方案中，厚度一般大约是0.060英寸，以便提供附加的保护和耐久性。这个减少的厚度大大减少了平行母线之间的电感，并且，在优选实施方案中，利用4英寸宽×1/8英寸厚的铝母线，在母线之间具有0.06英寸厚的云母绝缘层，达到了每米30纳亨的电感。因为具有相反电场的两个扁平母线的电感直接和母线之间的空间距离有关，所以使用非常薄的绝缘体能使总电感大大减少，并且能够大大减少交流驱动器的总的尺寸。

此外，在当前的交流驱动器中，需要使绝缘体延伸显著超过母线的边缘，以便母线之间的绝缘最大，这是因为它们被暴露在空气中。由于本发明的新结构，这从下面的说明中将更加清楚地看出，则不需要使绝缘体延伸大大超过母线边缘。不过，应当注意，优选绝缘体40，41从母线的边缘至少延伸一个距离，以便提供足够的保护和附加的破坏耐受特性。使绝缘体延伸比所需的多是为了确保绝缘体的现场维修容易，这不是关键，但因此使得当绝缘体的小的边沿部分被击穿或除去时，不必更换整个的绝缘体。

现在参看图6A，6B和6C，其中示出了按照本发明的基本上完整的逆变器100。在这些图中，可以看出逆变器100的带电元件通过绝缘材料90以及保护壳体95被和外部大气隔离。绝缘材料90一般覆盖所有的或基本上所有的带电器件(即开关，二极管，电容器，连接部分和母线)，使得隔离有害的大气或空气。虽然可以使用任何不导电的绝缘材料，例如不导电的气体，油，或胶体，一般优选使用封装化合物。

封装化合物90可以是任何已知的或已用的非导电绝缘体，但是优选是基于RTV硅树脂的化合物。至少具有一些下面的物理特性的化合物也是优选的：

被灌注时树脂的粘度-20000cps，

硬度，肖氏A-28，

张力强度-1014psi，

断裂时的伸长率-600％，

抗撕裂性170lbs/inch，以及

线性收缩率小于1％。

可以使用的绝缘体的一个例子是Elastocil M4601，由WackerChemie GmbH制造，其具有优良的可恢复特性。任何其它的具有类似或相当特性的硅树脂基化合物也是可取的。在上述元件周围的封装化合物的使用能够阻止全部的或者几乎全部的空气或其它有害气体接触这些元件，否则这些元件将暴露于这些气体中。除去空气或气体能够阻止它们作为导体起作用，因而阻止发生电晕效应和部分放电。因为所有这些带电元件彼此距离可被设置得很近，而在现有技术中它们必须相互保持相当大的距离，因而增加了驱动器的尺寸。

绝缘体90可以用这种方式，使用已知的工艺在元件上方或者周围喷射、灌注或者别的方法，使得基本上渗透带电元件内与/或周围所有的或几乎所有的气囊或气隙。任何相当数量的空气或大气的存在都会引起彼此靠近的高压器件副作用被本发明大大减小或消除的。上述化合物及其等同物90的另一个有利的方面是当需要修理时，其具有可从电气元件中可除去性，这是因为在固化之后，硅树脂绝缘体化合物可以从液体变为具有不同的坚固性的类似于凝胶的物质。当进行修理而除去化合物时，需要在化合物90和元件之间具有尽可能小的粘附作用。这将减少修理的时间和成本。

还应当注意，优选的硅树脂化合物对在中压交流驱动器中可能发生的许多问题不敏感。例如，硅树脂化合物能够耐受高电压瞬变和在其中出现的应力、磁力、温度改变和温度变化和多水平的、高压电介质应力而不会疲劳或失效。此外，硅树脂化合物能够在任何环境条件下保持其整体性，而和高度、温度、湿度、空气质量等无关。此外，因为从接触的电气元件中除去了空气，不需要为阻止与母线以及其它元件接触的空气的副作用而调节或过滤空气。当前的交流驱动器借助于使空气在暴露的电气元件上方通过来冷却，因而需要过滤和对冷却系统进行环境控制。这使得在某些苛刻的应用中禁止使用当前的驱动装置。

此外，封装化合物90传递和吸收热量的能力和空气一样，甚至比空气好，使得热从母线和别的电气元件传输到化合物，然后热量或者被传输到散热器装置20的蒸发器板22中，或者通过封装化合物90本身的表面发送到壳体95，然后传输到空气中。因此，交流驱动器的热管理特性没有损失。如图6A-6C所示，封装化合物90填充逆变器100的空间的主要部分，在这些部分中，母线50，55，70和75接触二极管31，晶体管30，32和电容器61，62。事实上，虽然这不是必须的，优选封装化合物90至少覆盖所有这些元件，从而阻止空气接触这些元件。当使用所述化合物盖住电容器61，62的端子时，可以使端子的高度减小，因而使电容器具有更低的内部电感。不过，如果不用化合物90盖住这些接触点，则应当保持制造商对电容器61，62具有一定清洁度的要求。

封装化合物90一般这样使用，使其几乎盖住蒸发器板22的整个表面，从而在化合物90和热交换器装置20之间提供尽可能大的热传递表面。此外，封装化合物90优选作为一体被设置在逆变器100上，而不是分成几部分，以便确保其整体性，并且化合物90优选具有这样的厚度，使得小的破坏不会降低其保护特性。除去提供足够的保护之外，使用较厚的化合物还能够使得对母线50，55，70和75提供机械支撑，用于阻尼机械振动，因而不再需要在现有技术的交流驱动器中具有的用于使母线保持定位的许多附加的结构元件。

化合物90的精确的构型和外部尺寸可以根据所用的驱动器和元件的构型和特性来改变。在图6A-6C所示的实施方案中，化合物90一般具有至少1英寸的厚度，其包封着所有被覆盖的高压元件，使得操作电压能够高达4160 VAC RMS。厚度应当主要根据施加的电压的数量、并考虑空间、成本和重量来优化。为了帮助减少化合物90的成本，还设想在化合物90中可以使用绝缘填充物(例如小球的或其它形状的，使得减少所用化合物的总的体积，而不降低其有益的特性。虽然图中所示的化合物90基本上跟随元件和母线的轮廓(在母线的位置有一个凸出的部分)，但可以使用具有平侧面的实心块。对于需要硅树脂的附加保护的应用，例如高于15000V的电压，这种构型是必须的。在图1C，2B，3A-3C和图4A中，使用虚线表示对于热交换器装置的带电元件周围的化合物90的示例的封装。

在图6A-6C中还示出了化合物壳体95。附加壳体95是为了对元件和化合物90提供附加的保护，并且帮助化合物90定型。在某些应用中，并且在利用某些化合物时，可以不使用壳体95，不过优选使用。壳体95可以利用任何已知或者已用的材料制成，例如塑料，金属，碳复合物等。然而，壳体95优选利用能够对内部元件提供附加的静电和电磁屏蔽的材料制成。

此外，壳体95的结构的整体性应当和所用的绝缘体或化合物90的类型匹配。本发明设想使用任何在电气上与环境上都绝缘的材料，以保护电气元件，并防止空气和高压电气元件接触而产生的副作用(例如电晕效应)。例子包括使用纯气体，例如氮气，油，胶体，硅树脂封装化合物，甚至真空。所有这些绝缘方法基本上排除了空气，和/或使高压元件和大气隔离，并且浸满元件周围的任何敞开的空间，因而使得这些元件彼此能够靠近设置。当使用其中的某些，例如氮气，油或者真空时，必须制造壳体95，以便能够保持绝缘的完整性(例如能够保持真空)。因为在制造这种壳体中涉及的困难和成本，优选使用不需要苛刻的密封要求的绝缘体，例如具有上述的优选的材料特性的化合物，它们能够保持其自身的整体性。

关于使用的电介质绝缘化合物90，虽然可以使用一种成分的、两种成分的、三种成分的硅树脂或类似的绝缘化合物90，但优选使用在往逆变器100上安装之前被“脱气”的绝缘化合物90。当化合物被混合时，通常会引入气泡，因而在混合物中引入气体，如果当绝缘化合物90被置于逆变器100上时其中留有气泡，因为空气将和元件以及母线接触，将对系统的操作具有不利影响，因而引起和当前的交流驱动器类似的问题。

此外，当本发明的交流驱动器被用于中压范围内的高压段时，优选在施加绝缘化合物90之后对其“抽真空”。基本上，这个工艺需要把绝缘化合物90施加在逆变器100上(或任何其它元件上)，在绝缘化合物90正在定型时，把整个元件置于某种真空室内。然后在绝缘化合物90正在定型的同时，使室内的气压减小，因而使在混合物中或者在元件和绝缘化合物90之间残余的任何空气从绝缘化合物90和/或逆变器中被排除。这将确保消除空气的副作用，因而大大增加交流驱动器的操作寿命和效率，并使得逆变器100的元件能够靠得更近，且减少产生的电感，因而减少交流驱动器本身的总的尺寸。还应当注意，在交流驱动器在低电压范围内操作的应用中，将不需要所述的“抽真空”工艺，因为此时的电负荷和电场力不严重。

此外，优选在绝缘化合物90还处于液态时被施加在逆变器装置100上。在液态下，在固化之前，硅树脂混合物具有非常低的表面张力，因而使得化合物90能够浸渍绝缘体40，和/或在母线周围以及母线内的任何其它小间隙，因而除去在任何空隙中存在的空气，而以绝缘化合物90代之。在优选实施方案中，通过预先对整个逆变器模块100抽真空来增强这种浸渍。

当制造按照本发明的逆变器100(或者任何其它的相当的元件)时，优选是首先提供某种夹持力，以便尽可能紧地夹住母线50，55，70和75以及绝缘体40，41，同时使上下母线之间保持真正的平行关系。一旦母线装配完成，母线组件便被插入逆变器100内，并被测试，以便确保没有电压绝缘问题。然后，通过利用一种被加热的真空室从电气母线和电气元件中清除空气、气体、湿气、污物等等，以便从元件中除去所有有害的污物。此后(或在清洁阶段期间)，按照上述(根据使用的化合物和方法)，利用绝缘化合物90封装所得的单元。封装的数量和尺寸应当使得能够提供足够的保护，避免空气和其它有害元素进入，并且提供从元件的表面到散热器组件20，并通过绝缘化合物到壳体95的一水平的热导率。因为绝缘化合物以液体形式被应用的，所以能够比较容易地把绝缘化合物90施加到电气元件的小的区域内，从而排除所有的空气或气体。为此，一般优选使用的绝缘化合物90处于液态时具有低的表面张力，从而使绝缘化合物能够渗透进入所有要求的空间内。

此外，为了使绝缘化合物90更多地浸入绝缘体40和其它的元件，可以在对绝缘化合物90抽真空之后对其增加压力(通过机械压力或者大气压力)，以便强制更多的化合物材料进入任何剩余的空气囊中。然后，可以使化合物90在环境温度或者对于所用的特定的化合物推荐的任何温度下固化。一旦这个工艺完成，元件(例如逆变器100)应当再次进行测试。此时，全部或者几乎全部空气都已经从接触的重要元件中被除去，例如母线，这使得母线可以彼此非常靠近地被设置，因而减少电感，并因而使交流驱动器的总的尺寸大大减少。而且，不必担心在特定位置的空气质量和大气条件会不利地影响交流驱动器，因为没有空气和高压元件接触。这大大减少了用于过滤和调节空气的成本，并且使得交流驱动器能够直接被置于其控制的机器附近，而不用占据太多的空间，并且不需要大量的电气布线。此外，不再需要目前的交流驱动器所需的一些元件，例如缓冲器。

图7A，7B和7C表示本发明的两个逆变器模块，它们相互连接，如同在按照本发明的交流驱动器的示例的实施方案中那样。如上所述，模块100的托盘10利用任何已知或已用的方法相互连接，这使得能够容易地把一个模块从另一个上拆下，以便维修。在图中还示出了安装在壳体95的外部上的宇宙射线过滤装置96。如这些图所示，封装的化合物或绝缘体90和壳体95用这种方式构成或应用，以便有效地沿着元件的轮廓，因而提供设置母线的边沿部分97，在其上可以安置宇宙射线过滤器96。

宇宙射线对功率半导体开关的影响是偶然发现的，并且尚未被完全真正地理解。电力变换器制造商发现，当在半导体开关的额定电压内使用半导体开关时，它们的产品过早地出现故障。这些半导体开关以半导体衬底绝缘层被击穿而发生故障。因为用于大约300英尺深的地下的电力变换装置没有相同的故障率而发现了这种故障和宇宙射线的联系。由离子加速器轰击带电的功率半导体开关进行的进一步实验产生了和在地面上工作的产品相同的结果。由半导体制造商提供的解决办法是把功率半导体开关例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)的额定电压降低到大约其额定值的60％。这个电压限制由统计处理确定。此外，在载人飞船中使用聚乙烯来保护设备和人不受特别是在太阳风暴期间由太阳发出的粒子的影响。这些粒子比所谓的宇宙射线大。

宇宙射线是一种由天体发出的高能的亚原子颗粒。某些类型的粒子可以通过整个地球截面，而别的粒子在和地球上和地球内部的材料接触时被耗散。这个耗散的能量以及亚原子的重新组合可以对生物(细胞)和电气系统(半导体器件)产生不利的影响。

本发明包括宇宙射线过滤器96，其能够提高半导体射线利用率。为了容纳这些颗粒，或者很大程度上禁止其对本发明的电气系统的不利影响，优选铅或类似材料制造过滤器96，其覆盖半导体开关，例如IGBT。设计静电或电磁屏蔽容器或壳体95，以紧密地包围住功率半导体开关，并产生边沿97，在所述边沿上插入涂覆有聚乙烯的铅块，用于吸收来自宇宙射线的大小亚原子颗粒。在本发明的优选实施方案中，铅块的截面至少有两英寸厚，并且填充边沿97上方的空间的聚乙烯涂层的厚度至少为半英寸。实际上，使用任何数量的材料例如铅都能通过过滤而减少宇宙射线的影响，两英寸的最小厚度是根据实验得出的，用于当增加施加的电压时功率半导体开关达到足够的寿命，或者当在制造商建议的操作电压下使用时增加其平均寿命。

应当注意，在这些图中过滤器96的位置设置是假定交流驱动装置设置在其安装如图所示的表面(地面)上的，因而在边沿97的底侧上不需要过滤器96的保护(因为宇宙射线来自天空而不通过地球)。然而，可以使交流驱动器直立地安装(在其一侧上)。在这种情况下，过滤器96将被设置在边沿97的每一侧上，和壳体95的顶侧上，以便对驱动器的内部元件提供足够的保护。另外，过滤器96可以在化合物90固化之前被封装在封装化合物中。

利用本发明，形成体积小的电力变换器装置，例如逆变器100，其使得能够使用合适尺寸的装配在逆变器模块100之间的开口内的包覆有聚乙烯的铅块，以便保护功率半导体开关不受宇宙射线的影响，并且还使得施加的电压能够大于推荐的等于开关额定电压的60％的电压，达到大约开关额定电压的75％。例如，利用目前的交流驱动器结构，3300V的IGBT在地面上的操作电压不能超过1900V。利用本发明，则操作电压例如可以上升到2500V。

图8和图9表示使用在本发明的交流驱动器中的变换器组件200。变换器200用于把输入的交流电压变换成直流电压，使得其可以在逆变器100中被控制和变换成可变幅值和可变频率的交流电压。变换器200的制造和上述的逆变器100的制造相似。变换器200一般包括具有电容器支架部件215的模块基座210，其结构类似于逆变器100的基座10和电容器底座15。基座210一般由和基座10相同的材料制成，并且能够容易地和逆变器基座10连接或拆卸。这确保本发明的模块特点，因而使得交流驱动器的各个部分能够容易地被拆除或安装，而不需花费大的成本或操作时间。

变换器200还包括电容器组260，其和逆变器100类似。此外，变换器200包括电抗器280，高压附属部件240和连接器附属部件230。

此外，非常例似于上述的逆变器100，变换器200具有热交换器组件220。在这些图中所示的热交换器组件220和图3A-3C所示的热交换器组件类似，但是也可以是上述的任何构型，根据所需的冷却方法和所用的电气元件而定。

应当注意，按照本发明的交流驱动器一般使用模块元件(例如逆变器100和变换器200)它们具有可兼容的或者类似的热交换系统。通过能够快速插入新的元件代替被除去的元件，使得能够容易地更换和维修逆变器/变换器模块。此外，设想在一个交流驱动装置中可以使用不同的热交换器系统。当使用这个结构时，优选热交换器装置的总体尺寸和形状是类似的，以便保持本发明的紧凑和可接近的特征。

和逆变器100一样，变换器200也用封装化合物90覆盖在热交换器系统上的和电容器组连接部分上的任何的所有高压元件。如图8和图9所示，其中容纳有热交换器组件220的容器91基本上利用绝缘化合物90填充，以便提供借助于绝缘材料90提供的所需的保护。通常利用和所述的逆变器100相同的工艺提供绝缘化合物90。即在加热的真空室内消除污垢、污物、湿气和空气，并在这个工艺期间或者在这个工艺之前施加液态形式下的绝缘化合物90。通常应用绝缘化合物90盖住所有的高压元件和母线。应当注意，上述的关于逆变器装置100的方法同样适用于变换器装置200。此外，在这种情况下也应当采用图7B中的宇宙射线过滤器96，以便保护变换器200的高压半导体元件。

图10和图11示出按照本发明的装配好的交流驱动器1000，其中具有3个逆变器100，一个变换器200和共用的冷却系统1100。如前所述，并且可以从图中看出，本发明的模块特征提供了这样的优点，使得在交流驱动器1000中的一个逆变器100可被容易地除去和更换而不需大的费用或时间，即使本发明的元件用这种方式被用于非模块型的的交流驱动器的情况下，3个逆变器模块和变换器模块的所有高压元件和母线都可处于一个壳体中。此外，应当注意，因为不用空气冷却驱动器1000的母线和电气元件，可以使用几乎任何已知或已用的冷却系统1100。在图11中说明了一种强制空气导管冷却系统1100，不过，应当注意，也可以使用其它的冷却介质例如油和水。如果使用油(或者任何其它的液体)，则油(或液体)在其滴在壳体95的顶上的情况下不应当使用于密封电气元件的绝缘化合物90受到化学侵袭或劣化。

此外，因为使用绝缘化合物具有使高压元件不暴露于空气中的优点，所以不需要精细的环境控制或过滤系统来控制用于冷却交流驱动器的的空气的质量。因为高压元件是气密的，使得含有大量污染物例如煤尘的气流不会通过冷凝器块，因而不会给驱动器的操作带来不利影响。

当然应当理解，不脱离只由权利要求限定的本发明的精神和范围，本领域技术人员可以由本发明的优选实施方案作出各种变化和修改。

Claims (30)

1.一种中压交流驱动器，所述驱动器包括：

变换器，以及

至少一个逆变器，其中所述至少一个逆变器包括：

热交换器，

和所述热交换器热连接的至少一个晶体管，

至少一个电容器，

多个电气母线，用于在分别位于所述晶体管和所述电容器上的接点使所述晶体管和所述电容器电连接，以及

在至少一个所述电气母线上应用绝缘材料，其覆盖在所述至少一个所述电气母线和所述晶体管之间的所有所述接点，使得所述至少一个所述电气母线和在所述晶体管和所述母线之间的所述接点基本上和大气隔离。

2.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述电气母线由铝制成。

3.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中至少两个所述电气母线彼此基本上呈平行关系，并具有位于其间的绝缘体。

4.根据权利要求3所述的交流驱动器，其中每个所述平行母线具有从其中延伸的法兰，用于使所述母线和所述晶体管电连接。

5.根据权利要求4所述的交流驱动器，其中每个所述平行母线和所述晶体管这样相连，使得所述平行母线和所述晶体管成直角。

6.根据权利要求3所述的交流驱动器，其中所述绝缘体是层叠的云母。

7.根据权利要求3所述的交流驱动器，其中所述绝缘材料浸透所述绝缘体的至少一些表面，使得从所述至少一些表面中除去空气。

8.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述绝缘材料是硅树脂基的绝缘材料。

9.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述绝缘材料是RTV硅树脂。

10.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述绝缘材料具有大约为28的肖氏A硬度。

11.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述绝缘材料覆盖所有的所述母线和在所述电气母线和所述晶体管之间的所有的所述接点，使得所有的所述母线和在所述母线和所述晶体管之间的所有的所述接点基本上和所述大气隔离。

12.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述热交换器包括平面部件，所述晶体管和所述平面部件热连接，并且其中所述绝缘材料基本上覆盖全部的所述平面部件。

13.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述绝缘材料处于脱气状态。

14.根据权利要求1所述的交流驱动器，还包括使冷却介质通过所述热交换器的冷却系统。

15.根据权利要求14所述的交流驱动器，其中所述冷却介质是空气。

16.根据权利要求1所述的交流驱动器，其中所述绝缘材料覆盖所有的所述母线和所有的所述接点，使得所有的所述母线和所有的所述接点基本上和大气隔离。

17.一种用于交流驱动器中的逆变器装置，所述逆变器包括：

热交换器，

和所述热交换器热连接的多个晶体管，

多个电容器，以及

多个电气母线，其将所述晶体管和所述电容器在分别位于每个所述晶体管和所述电容器上的接点电连接，

其中基本上所有的所述电气母线和在所述电气母线和所述晶体管之间的所有的所述接点被绝缘材料覆盖，使得基本上所有的所述电气母线和在所述晶体管和所述母线之间的所述接点基本上和大气隔离。

18.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述电气母线由铝制成。

19.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中至少两个所述电气母线彼此基本上呈平行关系，并具有位于其间的绝缘体。

20.根据权利要求19所述的逆变器装置，其中每个所述平行母线具有从其中延伸的法兰，用于使所述母线和所述晶体管电连接。

21.根据权利要求20所述的逆变器装置，其中每个所述平行母线和所述晶体管这样相连，使得所述平行母线和所述晶体管成直角。

22.根据权利要求19所述的逆变器装置，其中所述绝缘体是层叠的云母。

23.根据权利要求19所述的逆变器装置，其中所述绝缘材料浸透所述绝缘体的至少一些表面，使得从所述至少一些表面中除去空气。

24.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述绝缘材料是硅树脂基的绝缘材料。

25.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述绝缘材料是RTV硅树脂。

26.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述绝缘材料具有大约为28的肖氏A硬度。

27.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述绝缘材料覆盖所有的所述母线和在所述电气母线和所述晶体管之间的所有的所述接点，使得所有的所述母线和在所述母线和所述晶体管之间的所有的所述接点基本上和所述大气隔离。

28.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述热交换器包括蒸发器板，所述晶体管和所述蒸发器板热连接，并且其中所述绝缘材料基本上覆盖全部的所述蒸发器板。

29.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述绝缘材料处于脱气状态。

30.根据权利要求17所述的逆变器装置，其中所述绝缘材料覆盖所有的所述母线和所有的所述接点，使得所有的所述母线和所有的所述接点本质上和所述大气隔离。

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