CN206402095U - 功率单元和功率柜 - Google Patents

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本实用新型的实施例提供一种功率单元和功率柜。功率单元包括叠层母排、电容模块和IGBT模块,功率单元还包括电容托板,电容模块的上端与电容托板弹性连接;电容模块的下端和IGBT模块分别与叠层母排电连接,IGBT模块位于电容模块的下方。本实用新型实施例提供的功率单元通过将电容模块与电容托板弹性连接,可有效地解决由于电容模块安装高度的误差所造成的电容模块与叠层母排的连接端应力不均的问题,保证了电容模块与叠层母排之间电连接的连接稳定性,进而提高了功率单元的使用寿命;同时提高了整个功率单元的整体结构的牢固程度,增加了功率单元的可靠性。

Description

功率单元和功率柜
技术领域
本实用新型涉及电器元件领域,尤其涉及一种功率单元和功率柜。
背景技术
功率密度是指功率与体积之比,在现有技术的功率单元中,功率密度往往都很低,这是由于IGBT模块与电容模块的安装位置错开布置的原因导致的,IGBT模块与电容模块错开布置导致功率单元的外形尺寸变大,这样不仅使得安装功率单元时需要的空间更大,也降低了功率单元的功率密度。
而且,大多数功率单元中的电容模块均需要定位装置来固定电容模块与叠层母排的相对位置。但是定位装置与电容模块之间通常都是刚性连接,这样一来,当电容模块的外形尺寸有偏差或者电容模块安装在叠层母排上之后,安装高度不一致会导致电容模块与叠层母排之间出现连接应力不均、虚接等情况。
实用新型内容
本实用新型提供一种功率单元和功率柜,以解决现有技术中由于电容模块安装高度不一致导致的其与叠层母排的连接端应力不均的问题。
为达到上述目的,本实用新型的实施例提供一种功率单元,包括叠层母排、电容模块和IGBT模块,功率单元还包括电容托板,电容模块的上端与电容托板弹性连接;电容模块的下端和IGBT模块分别与叠层母排电连接,IGBT模块位于电容模块的下方。
可选地,功率单元还包括模块基板,电容托板设有支撑板,电容托板通过支撑板与模块基板可拆卸地连接;支撑板上设置有多个散热通孔。
可选地,模块基板包括多个加强板,加强板设置在模块基板的边缘处和/或顶角处。
可选地,电容托板与电容模块弹性连接的具体结构为:电容托板上一体形成有弹性片,弹性片包括与电容托板的主体相连接的连接端和可弹性运动的自由端,自由端上设有电容安装孔。
可选地,弹性片通过在电容托板上开槽的方式形成。
可选地,叠层母排包括依次层叠设置的正极板、绝缘板和负极板;叠层母排的正极输出端设置在正极板的第一侧边并通过第一连接部与正极板相连接,第一连接部在正极板的第二侧边与正极板相连接,正极板的第二侧边与正极板的第一侧边相邻;正极板上设有多个用于连接电容模块或者IGBT模块的第一安装孔,正极板在第一连接部和部分第一安装孔之间设有第一导流槽。
可选地,叠层母排的负极输出端设置在负极板的第一侧边并通过第二连接部与负极板相连接,第二连接部在负极板的第二侧边与负极板相连接,负极板的第二侧边与负极板的第一侧边相邻;负极板上设有多个用于连接电容模块或者IGBT模块的第二安装孔,负极板在第二连接部和部分第二安装孔之间设有第二导流槽。
可选地,还包括交流侧铜排、电流传感器和支撑件,交流侧铜排与电流传感器电连接,支撑件分别抵接在电流传感器和交流侧铜排的接线端上并用以支撑电流传感器。
可选地,支撑件包括第一支撑段和第二支撑段,第一支撑段和第二支撑段相互垂直地设置,第一支撑段的底面抵接在电流传感器的顶部,第一支撑段的侧面抵接在交流侧铜排的接线端上,第二支撑段通过电流传感器的侧面与电流传感器连接。
根据本实用新型的另一方面,本实用新型实施例还提供一种功率柜,包括前述的功率单元。
本实用新型具有的优点和积极效果是:本实用新型实施例提供的功率单元通过将电容模块与电容托板弹性连接,可有效地解决由于电容模块安装高度的误差所造成的电容模块与叠层母排的连接端应力不均的问题,保证了电容模块与叠层母排之间电连接的连接稳定性,进而提高了功率单元的使用寿命,同时提高了整个功率单元的整体结构的牢固程度,增加了功率单元的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的功率单元的示意性结构图;
图2为本实用新型实施例提供的电容托板的示意性结构图
图3为图2中A区域的示意性放大图;
图4为本实用新型实施例提供的叠层母排的示意性爆炸图;
图5为本实用新型实施例提供的叠层母排的示意性装配图;
图6为本实用新型实施例提供的模块基板的示意性结构图;
图7为本实用新型实施例提供的支撑件与电流传感器和交流侧铜排安装的示意性结构图;
图8为本实用新型实施例提供的支撑件的示意性结构图。
附图标记说明:
1、叠层母排;11、正极板;111、正极输出端;112、第一连接部;113、第一导流槽;12、负极板;121、负极输出端;122、第二连接部;123、第二导流槽;13、绝缘板;2、电容模块;3、IGBT模块;4、电容托板;41、支撑板;411、散热通孔;42、弹性片;5、交流侧铜排;6、电流传感器;7、支撑件;71、第一支撑段;72、第二支撑段;9、模块基板;91、加强板。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型实施例的示例性实施例。
实施例一
本实用新型的实施例提供一种功率单元,包括叠层母排1、电容模块2和IGBT模块3,功率单元还包括电容托板4,电容模块2的上端与电容托板4弹性连接;电容模块2的下端和IGBT模块3分别与叠层母排1电连接,IGBT模块3位于电容模块2的下方。
本实用新型实施例提供的功率单元通过将电容模块2与电容托板4弹性连接,可有效地解决由于电容模块2安装高度的误差所造成的电容模块2与叠层母排1的连接端应力不均的问题,保证了电容模块2与叠层母排1之间电连接的连接稳定性,进而提高了功率单元的使用寿命。
具体地,参考图1,在本实施例中,功率单元包括多个电容模块2和IGBT模块3,多个IGBT模块3之间紧凑排布,这样可以减少功率单元在长度方向上的结构尺寸;多个电容模块2被特别地设置在IGBT模块3的正上方,即在竖直方向上,电容模块2的投影与IGBT模块3的投影部分的或者全部重叠。在本实施例中,IGBT模块3的形状为长方体形,这样可以紧凑地布置多个IGBT模块3,进一步减小功率单元的外形尺寸。较之现有技术中电容模块2与IGBT模块3错开布置的方式,这样可以减少功率单元在宽度方向上的结构尺寸,有利于提高功率单元的功率密度,减小了功率单元整体的结构尺寸,一定程度上节省了安装功率单元的安装空间。设置电容托板4的目的在于对电容模块2实现精确地定位,防止在安装电容模块2时电容模块2与叠层母排1上的电容安装孔发生错位。在本实施方式中,电容模块2与电容托板4的连接方式为弹性连接,这样可以有效地解决多个电容模块2由于安装高度的误差造成的电容模块2与叠层母排1之间连接不牢靠的问题,避免了电容模块2出现虚接等情况。当将两个功率单元装配使用并安装与功率柜体内时,可将两个功率单元设置成镜像对称的形式。
可选地,结合参考图2和图3,电容托板4与电容模块2弹性连接的具体结构为:电容托板4上一体形成有弹性片42,弹性片42包括与电容托板4的主体相连接的连接端和可弹性运动的自由端,自由端上设有电容安装孔;弹性片42通过在电容托板4上开槽的方式形成。
在一种实施方式中,电容托板4上设置有多个电容安装孔,沿着电容安装孔的外形形状,在电容托板4上开设有U形槽。具体地,如图3所示,在电容托板4上开设U形槽后,形成有一弹性片42结构,连接端与电容托板4相连接,自由端用以安装电容模块2。当电容模块2在安装过程中出现高度差时,可通过自由端的自身形变来弥补电容模块2在安装时的高度差,保证了电容模块2与叠层母排1的电连接稳定性。在其他的一些实施方式中,也可在电容托板4上开设其他形状的槽形结构以满足上述目的。
可选地,电容托板4与电容模块2弹性连接的具体结构为:电容模块2的上端与电容托板4之间通过弹性连接件相连接。
具体例如:可在电容模块2的顶端与电容托板4的下表面设置弹性连接件来达到弥补电容模块2在安装时的高度差。如可使用弹簧等弹性件来实现上述目的。
可选地,功率单元还包括模块基板9,电容托板4设有支撑板41,电容托板4通过支撑板41与模块基板9可拆卸地连接,用以可靠支撑电容托板4,使电容托板4可以稳定地支撑和定位电容模块2;支撑板41上设置有多个散热通孔411,以确保满足功率单元的散热需求。
如图2和图6所示,在本实施例中,电容托板4具有四个侧边,其中至少两个侧边处设置有支撑板41,支撑板41用以连接电容托板4和模块基板9(模块基板9用于安装功率单元的其他结构),支撑板41的底部具有与模块基板9连接的弯折段,可通过螺栓等连接件将支撑板41固定连接在模块基板9上。优选地,在电容托板4的三个侧边均设置有支撑板41,这样不仅可以进一步提高电容托板4与模块基板9之间的连接强度,提高了整个功率单元的整体结构的牢固程度,增加了功率单元的可靠性。还保证了电容托板4对电容模块2的定位准确性、稳定性。
在支撑板41上设置多个散热通孔411不仅可以起到散热的作用,还可以减轻功率单元的整体质量。进一步地,电容托板4采用密度较低但仍具有一定强度的金属材料制成,例如5052不锈铝等,这种材料具有防腐,重量轻,支撑强度高等优点。
参考图6,本实施例提供的模块基板9设置在叠层母排1的下方,用以对整个功率单元提供支撑并用以对功率单元进行吊装。在模块基板9的四个顶角处和/或边缘处还设置有加强板91。当加强板91设置在模块基板9的边缘位置处时,可将加强板91设置成与其所在位置处的模块基板9的侧边相同的板状结构。当加强板91设置在模块基板9的顶角位置处时,可将加强板91设置成两块板相互垂直的形状,以贴合在模块基板9的顶角位置内侧。设置加强板91可以提高模块基板9的结构强度,可进一步满足吊装要求。在本实施例中,模块基板9与电容托板4采用相同的材料制成。
结合参考图4和图5,叠层母排1包括依次层叠设置的正极板11、绝缘板13和负极板12。
可选地,参考图4,叠层母排1的正极输出端111设置在正极板11的第一侧边并通过第一连接部112与正极板11相连接,第一连接部112在正极板11的第二侧边与正极板11相连接,正极板11的第二侧边与正极板11的第一侧边相邻;正极板11上设有多个用于连接电容模块2或者IGBT模块3的第一安装孔,正极板11在第一连接部112和部分第一安装孔之间设有第一导流槽113。
叠层母排1的负极输出端121设置在负极板12的第一侧边并通过第二连接部122与负极板12相连接,第二连接部122在负极板12的第二侧边与负极板12相连接,负极板12的第二侧边与负极板12的第一侧边相邻;负极板12上设有多个用于连接电容模块2或者IGBT模块3的第二安装孔,负极板12在第二连接部122和部分第二安装孔之间设有第二导流槽123。
在本实施例提供的功率单元中,由于直流输出端(即正极输出端111和负极输出端121)与交流输出端(即交流侧铜排5)位于功率单元相邻的两个侧边,因此需要设置相应的均流结构以使得电流能够均匀地流经叠层母排上的电容模块2。因此,设置第一导流槽113可使得正极板11上此处的电阻无限大,使得电流可以流经第一连接部112与正极板11的连接处,再流至正极输出端111。这样一来,电流就可均匀地流经设置在正极板11上的电容模块2,使得电容模块2能够起到对电流过滤、调整的目的。
在一些替代性实施例中,如果直流输出端(即正极输出端111和负极输出端121)与交流输出端(即交流侧铜排5)位于功率单元的相对的两个侧边,则不需要设置相应的导流结构。
可选地,参考图7,功率单元还包括交流侧铜排5、电流传感器6和支撑件7,交流侧铜排5与电流传感器6电连接,支撑件7分别抵接在电流传感器6和交流侧铜排5的接线端上并用以支撑电流传感器6。
电流传感器6用以检测交流侧铜排5上的电流信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
具体地,参考图7,在优选的实施方式中,在电流传感器6和交流侧铜排5的接线端之间还设置有支撑件7,设置支撑件7可以有效地防止电流传感器6发生倾斜。
具体地,结合参考图7和图8,在本实施方式中,支撑件7包括第一支撑段71和第二支撑段72,第一支撑段71和第二支撑段72相互垂直地设置,即,支撑件7大致呈T形结构。第一支撑段71的底面抵接在电流传感器6的顶部,第一支撑段的侧面抵接在交流侧铜排5的接线端上,第二支撑段通过电流传感器6的侧面与电流传感器6连接,具体地可通过螺钉等连接件安装在电流传感器6上。支撑件7可由金属材料或者具有一定结构强度的塑料材料等制成。
实施例二
本实用新型实施例二提供一种功率柜,包括实施例一中的功率单元。
本实用新型实施例二提供的功率柜,通过在其内部设置如实施例一中的功率单元,由于功率单元的外形尺寸较小,因此可以有效地节省功率柜中安装功率单元的位置,同时还保证了功率柜的使用寿命。
本实用新型具有如下有益效果:
本实用新型实施例一提供的功率单元通过将电容模块与电容托板弹性连接,可有效地解决由于电容模块安装高度的误差所造成的电容模块与叠层母排的连接端应力不均的问题,保证了电容模块与叠层母排之间电连接的连接稳定性,进而提高了功率单元的使用寿命。通过在叠层母排上设置导流槽还起到了均流的作用。通过改变电容模块与IGBT模块的相对位置还缩小了功率单元的外形尺寸和体积,实现了提高功率密度的目的。
本实用新型实施例二提供的功率柜,通过在其内部设置如实施例一中的功率单元,由于功率单元的外形尺寸较小,因此可以有效地节省功率柜中安装功率单元的位置,同时还保证了功率柜的使用寿命。
以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种功率单元,包括叠层母排(1)、电容模块(2)和IGBT模块(3),其特征在于,所述功率单元还包括电容托板(4),所述电容模块(2)的上端与所述电容托板(4)弹性连接;
所述电容模块(2)的下端和所述IGBT模块(3)分别与所述叠层母排(1)电连接,所述IGBT模块(3)位于所述电容模块(2)的下方。
2.根据权利要求1所述的功率单元,其特征在于,所述功率单元还包括模块基板(9),所述电容托板(4)设有支撑板(41),所述电容托板(4)通过所述支撑板(41)与所述模块基板(9)可拆卸地连接;所述支撑板(41)上设置有多个散热通孔(411)。
3.根据权利要求2所述的功率单元,其特征在于,所述模块基板(9)包括多个加强板(91),所述加强板(91)设置在所述模块基板(9)的边缘处和/或顶角处。
4.根据权利要求1所述的功率单元,其特征在于,所述电容托板(4)与所述电容模块(2)弹性连接的具体结构为:所述电容托板(4)上一体形成有弹性片(42),所述弹性片(42)包括与电容托板(4)的主体相连接的连接端和可弹性运动的自由端,所述自由端上设有电容安装孔。
5.根据权利要求4所述的功率单元,其特征在于,所述弹性片(42)通过在所述电容托板(4)上开槽的方式形成。
6.根据权利要求1所述的功率单元,其特征在于,所述叠层母排(1)包括依次层叠设置的正极板(11)、绝缘板(13)和负极板(12);
所述叠层母排(1)的正极输出端(111)设置在所述正极板(11)的第一侧边并通过第一连接部(112)与所述正极板(11)相连接,所述第一连接部(112)在所述正极板(11)的第二侧边与所述正极板(11)相连接,所述正极板(11)的第二侧边与所述正极板(11)的所述第一侧边相邻;所述正极板(11)上设有多个用于连接电容模块(2)或者IGBT模块(3)的第一安装孔,所述正极板(11)在所述第一连接部(112)和部分所述第一安装孔之间设有第一导流槽(113)。
7.根据权利要求6所述的功率单元,其特征在于,所述叠层母排(1)的负极输出端(121)设置在所述负极板(12)的第一侧边并通过第二连接部(122)与所述负极板(12)相连接,所述第二连接部(122)在所述负极板(12)的第二侧边与所述负极板(12)相连接,所述负极板(12)的第二侧边与负极板(12)的所述第一侧边相邻;所述负极板(12)上设有多个用于连接电容模块(2)或者IGBT模块(3)的第二安装孔,所述负极板(12)在所述第二连接部(122)和部分所述第二安装孔之间设有第二导流槽(123)。
8.根据权利要求1所述的功率单元,其特征在于,还包括交流侧铜排(5)、电流传感器(6)和支撑件(7),所述交流侧铜排(5)与所述电流传感器(6)电连接,所述支撑件(7)分别抵接在所述电流传感器(6)和所述交流侧铜排(5)的接线端上并用以支撑所述电流传感器(6)。
9.根据权利要求8所述的功率单元,其特征在于,所述支撑件(7)包括第一支撑段(71)和第二支撑段(72),所述第一支撑段(71)和所述第二支撑段(72)相互垂直地设置,所述第一支撑段(71)的底面抵接在所述电流传感器(6)的顶部,所述第一支撑段(71)的侧面抵接在所述交流侧铜排(5)的接线端上,所述第二支撑段(72)通过所述电流传感器(6)的侧面与所述电流传感器(6)连接。
10.一种功率柜,其特征在于,包括如权利要求1-9中任一项所述的功率单元。
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