CN212659773U - 叠层母排及电力电子设备 - Google Patents

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谭英徐
李亮
刘其猛
王瑾瑜
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本实用新型提供了一种叠层母排及电力电子设备,所述叠层母排包括用于实现电容与功率模块之间电气连接的板状主体;所述板状主体上设有第一电气连接构件、第二电气连接构件以及机械固定构件,且所述板状主体通过所述第一电气连接构件及第一紧固件与所述电容电气连接、通过所述第二电气连接构件及第二紧固件与所述功率模块电气连接、通过所述机械固定构件及第三紧固件与外部机械结构连接固定。本实用新型实施例通过增加独立的机械固定构件,将叠层母排的电气连接与机械固定相分离,即使在振动工况下,也可保证叠层母排的电气连接不失效,提高安全性。

Description

叠层母排及电力电子设备
技术领域
本实用新型实施例涉及电力电子设备领域,更具体地说,涉及一种叠层母排及电力电子设备。
背景技术
叠层母排又称复合母排,是一种多层复合结构连接排,在电力电子设备(例如轨道交通电气设备)中,叠层母排连接于功率模块(例如绝缘栅双极型晶体管)和电容之间,起到电流导通的作用。与传统的、笨重的、费时和麻烦的配线方法相比,叠层母排具有低阻抗、抗干扰、可靠性好、节省空间、装配简便快捷等特点。
在现有的电力电子设备中,叠层母排直接安装固定在功率模块和电容上,例如,叠层母排通过螺栓与功率模块的电气安装孔位连接紧固,通过螺栓与电容安装孔位连接紧固,而缺少机械安装固定结构。
然而,由于叠层母排体积较大、重量也相对较重,其对电容及功率模块的管脚容易造成破坏,并导致其与功率模块或电容的机械连接存在失效的情况,特别是在振动工况下,会同时导致其与功率模块或电容之间的电气连接失效,对周边环境构成安全威胁。
实用新型内容
本实用新型实施例针对上述叠层母排因缺少机械安装固定结构而导致电气连接存在较大失效风险的问题,提供一种叠层母排及电力电子设备。
本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是,提供一种叠层母排,包括用于实现电容与功率模块之间电气连接的板状主体;所述板状主体上设有第一电气连接构件、第二电气连接构件以及机械固定构件,且所述板状主体通过所述第一电气连接构件及第一紧固件与所述电容电气连接、通过所述第二电气连接构件及第二紧固件与所述功率模块电气连接、通过所述机械固定构件及第三紧固件与外部机械结构连接固定。
优选地,所述板状主体包括电容连接部和功率模块连接部,且电容连接部和功率模块连接部以呈L形的方式连接在一起;所述第一电气连接构件位于所述电容连接部,所述第二电气连接构件位于所述功率模块连接部;所述机械固定构件位于所述功率模块连接部。
优选地,所述板状主体包括依次相叠的至少两个导电板和至少一个第一绝缘板,且所述第一绝缘板位于两个导电板之间;
所述机械固定构件包括位于所述导电板的第一开孔、位于所述第一绝缘板的第二开孔以及设置于所述导电板的第一开孔内的第二绝缘板,所述第二开孔与所述第三紧固件相配合,位于顶层的所述导电板上的第一开孔的尺寸大于所述第三紧固件的外径;
所述第二绝缘板上具有与所述第二开孔同轴的第三开孔,且所述第三开孔与所述第三紧固件相配合。
优选地,所述机械固定构件还包括设置于顶部的导电板的上表面的第三绝缘板,且所述第三绝缘板的尺寸大于所述第二绝缘板的尺寸;所述第三绝缘板上具有第四开孔,所述第四开孔与所述第二开孔同轴,且所述第四开孔与所述第三紧固件相配合。
优选地,所述机械固定构件位于多个所述第二电气连接构件之间。
优选地,所述第一电气连接构件包括贯穿所述板状主体的第一连接紧固孔位以及分别焊接到其中一个所述导电板的第一导电柱。
优选地,所述第二电气连接构件包括贯穿所述板状主体的第二连接紧固孔位以及分别焊接到其中一个所述导电板的第二导电柱。
优选地,每一所述导电板的表面具有绝缘膜。
本实用新型实施例还提供一种电力电子设备,包括电容、功率模块以及如上所述的叠层母排,且所述板状主体通过所述第一电气连接构件及第一紧固件与所述电容电气连接、通过所述第二电气连接构件及第二紧固件与所述功率模块电气连接、通过所述机械固定构件及第三紧固件与用于固定所述功率模块的外部机械结构连接固定。
优选地,所述用于固定所述功率模块的外部机械结构为散热器。
实施本实用新型实施例的叠层母排及电力电子设备具有以下有益效果:通过增加独立的机械固定构件,将叠层母排的电气连接与机械固定相分离,即使在振动工况下,也可保证叠层母排的电气连接不失效,提高安全性。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的叠层母排的结构示意图;
图2是本实用新型实施例提供的叠层母排的前视图;
图3是本实用新型实施例提供的叠层母排的俯视图;
图4是图3中A-A线的局部剖面图;
图5是本实用新型实施例提供的叠层母排的仰视图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
如图1所示,是本实用新型实施例提供的叠层母排的结构示意图,该叠层母排可应用于变频器、不间断电源、变流器等电力电子设备,并实现上述电力电子设备中的功率单元和母线电容的电气连接。本实施例的叠层母排包括板状主体,该板状主体用于实现电容与功率模块之间的电气连接,即板状主体同时与电容与功率模块电气连接。具体地,上述板状主体上设有第一电气连接构件 13、第二电气连接构件14以及机械固定构件15,且板状主体通过第一电气连接构件13及第一紧固件(例如由螺钉与螺母配合形成的紧固件等)与电容电气连接、通过第二电气连接构件14及第二紧固件(例如螺钉)与功率模块电气连接、通过机械固定构件15及第三紧固件(例如螺钉)与外部机械结构(例如变频器或者变流器箱体内部的钣金件或散热器等便于安装所述第三紧固件的组件)连接固定。
上述叠层母排通过增加独立的机械固定构件,将叠层母排的电气连接与机械固定相分离,极大地提高了叠层母排的稳定性,即使在振动工况下,也可保证叠层母排的电气连接不失效,提高安全性。
在本实用新型的一个实施例中,上述板状主体包括电容连接部11和功率模块连接部12,且电容连接部11和功率模块连接部12以呈L形的方式连接在一起,例如电容连接部11和功率模块连接部12可采用一体式结构。结合图2-3所示,第一电气连接构件13位于电容连接部11,第二电气连接构件14位于功率模块连接部12;机械固定构件15位于功率模块连接部12。通过上述结构,便于叠层母排与分别位于两个不同安装面的电容和功率模块连接。当然,在实际应用中,可根据电容和功率模块的安装位置,采用具有不同形状和结构的板状主体。
结合图4所示,在本实用新型的另一实施例中,上述板状主体包括依次相叠的至少两个导电板和至少一个第一绝缘板,且第一绝缘板位于两个导电板之间。电容连接部11和功率模块连接部12分别包括至少两个导电板和至少一个第一绝缘板。为提高导电性能,电容连接部11的导电板111与功率模块连接部12 的导电板121由同一导电金属板弯折而成,同样地,电容连接部11的第一绝缘板与功率模块连接部12的第一绝缘板122由同一绝缘板材弯折而成。
在实际应用中,板状主体可包括三个导电板(例如铜板或铝板等)和两个第一绝缘板,或者如图4所示,板状主体也可包括两个导电板和一个第一绝缘板。并且,导电板和第一绝缘板可通过胶粘工艺粘接在一起。
特别地,为避免导电板121老化,每一导电板121的表面可具有绝缘膜123 (电容连接部11的表面可采用同样结构),上述绝缘膜123具体可通过胶粘工艺粘接在一起(在导电板121与第一绝缘板122相叠时,绝缘膜123与第一绝缘板122之间也采用胶粘压合方式固定),并在导电板121的边缘进行热压封边处理。
在上述叠层母排中,机械固定构件15具体可通过以下方式构成:功率模块连接部12的导电板121上具有第一开孔、功率模块连接部12的第一绝缘板122 上具有第二开孔,上述导电板121的第一开孔内设置有第二绝缘板124,且第二开孔与第三紧固件相配合,位于顶层的导电板121上的第一开孔的尺寸大于第三紧固件的外径。例如在第三紧固件为螺钉时,上述第二开孔的形状和尺寸与该螺钉的螺柱的形状和尺寸相适配,位于顶层的导电板121上的第一开孔的尺寸大于该螺钉的螺钉头的尺寸。第二绝缘板124的外周的形状和尺寸与第一开孔的形状和尺寸匹配,且该第二绝缘板124上具有与第一绝缘板122上的第二开孔同轴的第三开孔,且第三开孔与第三紧固件相配合(例如在第三紧固件为螺钉时,第三开孔的形状和尺寸与该螺钉的螺柱的形状和尺寸相适配)。并且,第二绝缘板124可通过胶粘工艺粘接在第一开孔内(例如粘接在对应的第一绝缘板及导电板上)。
这样,作为第三紧固件的螺钉可依次穿过第三开孔、第二开孔并将叠层母排的功率模块连接部锁紧固定到外部机械结构。因位于顶层的导电板121上的第一开孔的尺寸大于螺钉的螺钉头的尺寸,在螺钉锁紧时,其不会与导电板121 接触,从而不会导电。上述第二绝缘板124可提高板状主体的一致性,避免影响其机械性能。并且,由于机械固定构件15与第二电气连接构件都位于板状主体的功率模块连接部12,因此机械固定构件15与功率模块可固定到同一外部机械结构。
结合图5所示,在第一绝缘板122的底部和顶部也具有绝缘膜123,绝缘膜 123在螺钉穿过的位置可设有避让孔位126,这样,第一绝缘板122与支撑结构 (该支撑结构具体可以为绝缘柱,设置在板状主体与外部机械结构之间)连接时,能避免支撑结构对绝缘膜123的磨损。
为提高安全性,上述机械固定构件还包括设置于顶部的导电板121的上表面的第三绝缘板125,且该第三绝缘板125的尺寸大于第二绝缘板124的尺寸。该第三绝缘板125同样可通过胶粘压合方式与位于顶部的导电板121和第二绝缘板124相固定。第三绝缘板125上具有第四开孔,该第四开孔与第一绝缘板122 上的第二开孔同轴,且该第四开孔与第三紧固件相配合(例如在第三紧固件为螺钉时,第四开孔的形状和尺寸与螺钉的螺柱的形状和尺寸相适配。螺钉穿过上述第四开孔,且该螺钉在连接后,能够将压力传递至第三绝缘板125,增大受力面积,同时,通过第三绝缘板125、第二绝缘板124的阶梯状结构,能将部分压力分散至导电板121,避免对绝缘膜123造成损坏。
通过上述方式,可增加螺钉与导电板121的爬电距离,有效减少漏电风险。当然,在实际应用中,也可通过增大第一开孔来增加爬电距离,从而省去第三绝缘板125。
由于功率模块自身具有一定的弹性,在振动的工况下容易导致板状主体出现局部翘曲,进而影响连接的可靠性,在本实用新型的一个实施例中,可将上述机械固定构件15设置于多个第二电气连接构件14之间,即位于功率模块连接部12的中部。此外,上述机械固定构件15也可设置于第一电气连接构件13与第二电气连接构件14之间的路径上。
在本实用新型的一个实施例中,上述第一电气连接构件13包括贯穿板状主体(电容连接部11)的第一连接紧固孔位以及分别焊接到其中一个导电板111 的第一导电柱,穿过上述第一连接紧固孔位及第一导电柱的第一紧固件可锁紧到电容的连接端子,从而实现导电板111与电容的电气连接。
类似地,第二电气连接构件包括贯穿板状主体(功率模块连接部12)的第二连接紧固孔位以及分别焊接到其中一个导电板121的第二导电柱141,穿过上述第二连接紧固孔位及第二导电柱141的第二紧固件可锁紧到功率模块的连接端子,从而实现导电板121与功率模块的电气连接。
本实用新型实施例还提供一种电力电子设备,该电力电子设备可以为变频器、变流器等,且该电力电子设备包括电容(母线电容)、功率模块以及如上所述的叠层母排,且叠层母排的板状主体通过第一电气连接构件及第一紧固件与电容电气连接、通过第二电气连接构件及第二紧固件与功率模块电气连接、通过机械固定构件及第三紧固件与用于固定功率模块的外部机械结构连接固定。
在本实用新型的一个实施例中,上述用于固定功率模块的外部机械结构为散热器。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,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,可轻易想到的变化或替换,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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种叠层母排,其特征在于,包括用于实现电容与功率模块之间电气连接的板状主体;所述板状主体上设有第一电气连接构件、第二电气连接构件以及机械固定构件,且所述板状主体通过所述第一电气连接构件及第一紧固件与所述电容电气连接、通过所述第二电气连接构件及第二紧固件与所述功率模块电气连接、通过所述机械固定构件及第三紧固件与外部机械结构连接固定。
2.根据权利要求1所述的叠层母排,其特征在于,所述板状主体包括电容连接部和功率模块连接部,且电容连接部和功率模块连接部以呈L形的方式连接在一起;所述第一电气连接构件位于所述电容连接部,所述第二电气连接构件位于所述功率模块连接部;所述机械固定构件位于所述功率模块连接部。
3.根据权利要求1或2所述的叠层母排,其特征在于,所述板状主体包括依次相叠的至少两个导电板和至少一个第一绝缘板,且所述第一绝缘板位于两个导电板之间;
所述机械固定构件包括位于所述导电板的第一开孔、位于所述第一绝缘板的第二开孔以及设置于所述导电板的第一开孔内的第二绝缘板,所述第二开孔与所述第三紧固件相配合,位于顶层的所述导电板上的第一开孔的尺寸大于所述第三紧固件的外径;
所述第二绝缘板上具有与所述第二开孔同轴的第三开孔,且所述第三开孔与所述第三紧固件相配合。
4.根据权利要求3所述的叠层母排,其特征在于,所述机械固定构件还包括设置于顶部的导电板的上表面的第三绝缘板,且所述第三绝缘板的尺寸大于所述第二绝缘板的尺寸;所述第三绝缘板上具有第四开孔,所述第四开孔与所述第二开孔同轴,且所述第四开孔与所述第三紧固件相配合。
5.根据权利要求3所述的叠层母排,其特征在于,所述机械固定构件位于多个所述第二电气连接构件之间。
6.根据权利要求3所述的叠层母排,其特征在于,所述第一电气连接构件包括贯穿所述板状主体的第一连接紧固孔位以及分别焊接到其中一个所述导电板的第一导电柱。
7.根据权利要求3所述的叠层母排,其特征在于,所述第二电气连接构件包括贯穿所述板状主体的第二连接紧固孔位以及分别焊接到其中一个所述导电板的第二导电柱。
8.根据权利要求3所述的叠层母排,其特征在于,每一所述导电板的表面具有绝缘膜。
9.一种电力电子设备,其特征在于,包括电容、功率模块以及如权利要求1-8中任一项所述的叠层母排,且所述板状主体通过所述第一电气连接构件及第一紧固件与所述电容电气连接、通过所述第二电气连接构件及第二紧固件与所述功率模块电气连接、通过所述机械固定构件及第三紧固件与用于固定所述功率模块的外部机械结构连接固定。
10.根据权利要求9所述的电力电子设备,其特征在于,所述用于固定所述功率模块的外部机械结构为散热器。
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