CN206759319U - 一种水冷功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水冷功率模块包括水冷散热器组件和功率组件，水冷散热器组件的底部平面通过螺栓紧固在功率组件的顶部；水冷散热器组件的顶部平面上设置有水冷散热器、整流桥模块、IGBT模块、IGBT母排组件、吸收电容、驱动板和主控板，整流桥模块和IGBT模块通过螺栓紧固在水冷散热器，IGBT模块上还设置有IGBT母排组件，IGBT母排组件上设置有吸收电容，吸收电容上设置有安装板，安装板通过支撑杆与水冷散热器连接；由于功率模块及电路板等经常需要维护更换的器件均位于水冷散热器上部，使得在不拆下水冷散热器组件的前提下，就能对功率模块等器件进行维护更换，降低了现场人员的操作强度及难度，提高了工作效率。

Description

一种水冷功率模块

技术领域

本实用新型涉及变频器设备技术领域，特别涉及一种水冷功率模块。

背景技术

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为频率可调电源的电能控制装置。随着电力电子技术的飞速发展，变频器在国民经济的许多领域(例如火力发电、石油、化工、矿山、冶金、供水等行业)得到了空前的推广和应用，并发挥着越来越重要的作用。

功率单元是变频器的核心组成部分，主要由整流、滤波、逆变三部分组成。而水冷功率单元凭借较高的功率密度和可靠性，成为大功率变频器的不二选择。

目前行业内的大部分水冷功率单元，其结构如图5、图6所示，整流桥模块30、IGBT模块31安装在水冷散热器32上后，整个水冷散热器组件33倒扣在功率单元框架34上，两者通过螺栓固定。此类水冷功率单元的结构存在的不足就是水冷散热器32上的功率模块拆装不便。若要维护更换这些功率模块，需先拆下连接水冷散热器组件33和功率单元框架34的螺栓，然后整体取下水冷散热器组件33，最后才能维护更换功率模块，这就造成此类水冷功率单元组装和维护不便，流水线生产效率不高等问题。同时由于水冷散热器组件33体重较大，拆装时需多人协同作业，且极易在作业过程中发生手脚挤伤、砸伤等安全生产事故。

实用新型内容

为此，本实用新型提供了一种水冷功率模块，用于解决功率模块维护不方便，拆解工作复杂，批量生产装配效率低等问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种水冷功率模块包括水冷散热器组件1和功率组件2，水冷散热器组件1的底部平面通过螺栓紧固在功率组件2的顶部；

其中，水冷散热器组件1的顶部平面上设置有水冷散热器11、整流桥模块12、IGBT模块13、IGBT母排组件14、吸收电容15、驱动板16和主控板17，

整流桥模块12和IGBT模块13d通过螺栓紧固在水冷散热器11，IGBT模块13上还设置有IGBT母排组件14，IGBT母排组件14上设置有吸收电容15，吸收电容15上设置有安装板18，安装板18通过支撑杆19与水冷散热器11连接；驱动板16和主控板17通过螺栓紧固连接在安装板18上。

功率组件2包括功率单元框架21、电解电容阵列22和电解电容母排组件23，电解电容阵列22设置在功率单元框架21内部，电解电容阵列22的顶部固定连接有电解电容母排组件23。

功率单元框架21的第一侧面21a设置有均压电阻211，均压电阻211通过导线与电解电容阵列22连接。

功率单元框架21的第二侧面21b设置有熔断器212，熔断器212通过铜排与整流桥模块12连接。

第一侧面21a上设置有前通风孔213，第二侧面21b上设置有后通风孔214。

第一侧面21a与第二侧面21b是功率单元框架21的两个相对设置的面。

IGBT母排组件14和安装板18通过支撑杆19连接，吸收电容15设置在IGBT母排组件14和安装板18之间。

水冷散热器11的底面与功率单元框架21的顶部边框通过螺栓紧固连接。

功率组件2中还包括铜排，铜排连接在IGBT母排组件14和电解电容母排组件23。

本实用新型的优点和有益效果：电解电容阵列位于功率单元框架、侧盖板、电解电容母排组件构成的独立风道中，冷风由功率单元框架前部通风孔进入，流经矩形风道，带走电解电容阵列工作时的损耗发热，经由功率单元框架后部通风孔排出，此种散热方式空气流通更顺畅，通风散热效果更好，降低了电解电容工作时的温升，延长了电解电容的工作寿命；

由于功率模块及电路板等经常需要维护更换的器件均位于水冷散热器上部，使得在不拆下水冷散热器组件的前提下，就能对功率模块等器件进行维护更换，降低了现场人员的操作强度及难度，极大地提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例立体结构示意图，

图2是本实用新型具体实施例立体结构示意图，

图3是本实用新型具体实施例功率组件的结构示意图，

图4是本实用新型具体实施例水冷散热器组件的结构示意图，

图5是原水冷散热器组件的结构示意图，

图6是原功率单元的立体图。

附图标记：

1-水冷散热器组件， 2-功率组件，

11-水冷散热器， 12-整流桥模块，

13-IGBT模块， 14-IGBT母排组件，

15-吸收电容， 16-驱动板，

17-主控板， 18-安装板，

19-支撑杆， 21-功率单元框架，

22-电解电容阵列， 23-电解电容母排组件，

211-均压电阻， 212-熔断器，

213-前通风孔， 214-后通风孔，

21a-第一侧面， 21b-第二侧面。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1、图2、图3和图4所示，一种水冷功率模块包括水冷散热器组件1和功率组件2，水冷散热器组件1的底部平面通过螺栓紧固在功率组件2的顶部；当需要对功率组件2进行检查维修时，可以直接拆下螺栓后将水冷散热器组件1取下，避免对水冷散热器组件1进行拆解，降低工人的劳动强度，方便维修，提升大批量组装的工作效率。

其中，水冷散热器组件1的顶部平面上设置有水冷散热器11、整流桥模块12、IGBT模块13、IGBT母排组件14、吸收电容15、驱动板16和主控板17，整流桥模块12和IGBT模块13的底面涂覆有导热硅后通过螺栓紧固在水冷散热器11，通过水冷散热器11带走器件所产生的热量，IGBT模块13上还设置有IGBT母排组件14，IGBT母排组件14上设置有吸收电容15，吸收电容15上设置有安装板18，安装板18通过支撑杆19与水冷散热器11连接；驱动板16和主控板17通过螺栓紧固连接在安装板18上，对于高散热器件下部设置水冷散发器，有利于对器件散热，延长器件使用寿命。

功率组件2包括功率单元框架21、电解电容阵列22和电解电容母排组件23，电解电容阵列22设置在功率单元框架21内部，电解电容阵列22的顶部固定连接有电解电容母排组件23，在电解电容阵列22与功率单元框架21之间还设置有一定的间隙，方便散热通风。

功率单元框架21为上部及两侧开口的长方体，第一侧面21a设置有均压电阻211，均压电阻211通过导线与电解电容阵列22连接。功率单元框架21的第二侧面21b设置有熔断器212，熔断器212通过铜排与整流桥模块12连接形成电气回路，并且在第一侧面21a上设置有前通风孔213，第二侧面21b上设置有后通风孔214，前后通风孔形成通风通道，更有利于进行散热。

基于上述技术方案，将功率单元框架21的第一侧面21a与第二侧面21b相对设置，有利于前通风孔213与后通风孔214形成通风通道，更有利于功率模块的散热。

基于上述技术方案，进一步的，IGBT母排组件14和安装板18通过支撑杆19连接，吸收电容15设置在IGBT母排组件14和安装板18之间，通过支撑杆19将安装板18与IGBT母排组件14隔离开，更有利于吸收电容15的散热，提升设备散热效果，使得设备的运行更加稳定。

进一步的，水冷散热器11的底面与功率单元框架21的顶部边框通过螺栓紧固连接，将水冷散热器11顶面上的各个散热器件设置在远离功率单元框架21的一侧，既能够有效将高散热的器件设置在远离功率单元，又方便将水冷散热器11与功率单元框架21分离，提供维修或组装的工作效率。

功率组件2中还包括铜排，铜排连接在IGBT母排组件14和电解电容母排组件23，该铜排用于连接IGBT母排组件和电解电容母排组件，是为了构成电气回路，属于整流后的直流部分。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (9)

1.一种水冷功率模块，其特征在于，所述水冷功率模块包括水冷散热器组件(1)和功率组件(2)，所述水冷散热器组件(1)的底部平面通过螺栓紧固在所述功率组件(2)的顶部；

其中，所述水冷散热器组件(1)的顶部平面上设置有水冷散热器(11)、整流桥模块(12)、IGBT模块(13)、IGBT母排组件(14)、吸收电容(15)、驱动板(16)和主控板(17)，

所述整流桥模块(12)和所述IGBT模块(13)通过螺栓紧固在所述水冷散热器(11)，所述IGBT模块(13)上还设置有IGBT母排组件(14)，所述IGBT母排组件(14)上设置有所述吸收电容(15)，所述吸收电容(15)上设置有安装板(18)，所述安装板(18)设置在所述吸收电容(15)的上方；所述驱动板(16)和所述主控板(17)通过螺栓紧固连接在所述安装板(18)上。

2.根据权利要求1所述的水冷功率模块，其特征在于，所述功率组件(2)包括功率单元框架(21)、电解电容阵列(22)和电解电容母排组件(23)，所述电解电容阵列(22)设置在所述功率单元框架(21)内部，所述电解电容阵列(22)的顶部固定连接有所述电解电容母排组件(23)。

3.根据权利要求2所述的水冷功率模块，其特征在于，所述功率单元框架(21)的第一侧面(21a)设置有均压电阻(211)，所述均压电阻(211)通过导线与所述电解电容阵列(22)连接。

4.根据权利要求2或3所述的水冷功率模块，其特征在于，所述功率单元框架(21)的第二侧面(21b)设置有熔断器(212)，所述熔断器(212)通过铜排与所述整流桥模块(12)连接。

5.根据权利要求4所述的水冷功率模块，其特征在于，所述第一侧面(21a)上设置有前通风孔(213)，所述第二侧面(21b)上设置有后通风孔(214)。

6.根据权利要求4所述的水冷功率模块，其特征在于，所述第一侧面(21a)与所述第二侧面(21b)是所述功率单元框架(21)的两个相对设置的面。

7.根据权利要求1所述的水冷功率模块，其特征在于，所述IGBT母排组件(14)和所述安装板(18)通过支撑杆(19)连接，所述吸收电容(15)设置在所述IGBT母排组件(14)和所述安装板(18)之间。

8.根据权利要求2所述的水冷功率模块，其特征在于，所述水冷散热器(11)的底面与所述功率单元框架(21)的顶部边框通过螺栓紧固连接。

9.根据权利要求2所述的水冷功率模块，其特征在于，所述功率组件(2)中还包括铜排，所述铜排连接在所述IGBT母排组件(14)和电解电容母排组件(23)。