CN214626776U - 矿用功率模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种矿用功率模块，包括风冷组件、功率组件、电容组件、控制组件、输入端子和输出端子；风冷组件包括风道壳体和散热器，风道壳体包括上下设置的冷风腔和安装框架，散热器安装在安装框架中，电容组件安装在冷风腔的外表面，功率组件安装在散热器的外表面，并且功率组件和电容组件位于风道壳体的同一侧；控制组件安装在电容组件的下方，位于功率组件的外侧，控制组件分别与散热器、电容组件和功率组件电连接；输入端子与电容组件电连接，并伸出电容组件上方，输出端子与功率组件电连接，并伸出功率组件下方。矿用功率模块采用风冷散热，能够适应矿山环境，风冷组件能够同时对电容组件和控制组件散热，散热稳定、模块整体集成度高。

Description

矿用功率模块

技术领域

本申请涉及矿用设备技术领域，尤其涉及一种矿用功率模块。

背景技术

在当前矿山电气传动领域，交流电传动作业车运用愈发频繁，目前已成为矿山电传动领域的主流技术。矿车上的作业电机通过逆变器连接至公共母线上，通过变频控制技术驱动电机工作。为了满足生产需要，矿山作业车辆作业频繁，振动大，其电气系统中的整流器及逆变器等功率模块的冷却方式不适宜采用散热效率高的液冷式方式。同时基于生产环境的特殊性，矿车对于电气传动系统中功率模块的可靠性、可维修性及通用性提出了较高的要求，然而目前针对矿用的功率模块较少，且普遍存在功能简单、维修性不高等缺点。因此需要提供一种具有散热功能、稳定性和集成度较高的矿用功率模块。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有散热功能、稳定性和集成度较高的矿用功率模块。

本申请的技术方案提供一种矿用功率模块，包括风冷组件、功率组件、电容组件、控制组件、输入端子和输出端子；

所述风冷组件包括风道壳体和散热器，所述风道壳体包括上下设置的冷风腔和安装框架，所述散热器安装在所述安装框架中，所述电容组件安装在所述冷风腔的外表面，所述功率组件安装在所述散热器的外表面，并且所述功率组件和所述电容组件位于所述风道壳体的同一侧；

所述控制组件安装在所述电容组件的下方，位于所述功率组件的外侧，所述控制组件分别与所述散热器、所述电容组件和所述功率组件电连接；

所述输入端子与所述电容组件电连接，并伸出所述电容组件上方，所述输出端子与所述功率组件电连接，并伸出所述功率组件下方。

进一步地，所述电容组件包括电容框架、电容阵列和层叠母排，所述电容阵列安装在所述电容框架中，所述层叠母排与所述电容阵列电连接，并且所述层叠母排向下延伸与所述功率组件和所述控制组件电连接，所述输入端子与所述层叠母排电连接。

进一步地，所述电容组件还包括安装在所述电容框架上的电压传感器和电容板，所述电压传感器和所述电容板均与所述层叠母排电连接。

进一步地，所述风道壳体上设置有维修把手和顶部把手，所述维修把手安装在所述风道壳体的正面，所述顶部把手安装在所述风道壳体的上表面。

进一步地，所述功率组件包括功率器件和放电电阻，所述功率器件和所述放电电阻均与所述层叠母排电连接。

进一步地，所述功率器件至少有两个，至少两个所述功率器件横向排列在所述散热器的外表面；

所述散热器的外表面还安装有温度传感器，所述温度传感器位于相邻的两个所述功率器件之间。

进一步地，所述散热器的外表面还安装有扎线固定座。

进一步地，所述控制组件包括控制框架、驱动板、并联板和光纤板，所述驱动板、所述并联板和所述光纤板层叠排列后安装在所述控制框架中，所述驱动板与所述散热器电连接。

进一步地，所述控制组件还包括罩盖，所述罩盖盖设在所述驱动板、所述并联板和所述光纤板上；

所述罩盖上开设有电航插接口和窗口，所述电航插接口与所述驱动板电连接，用于接入电源，所述并联板和所述光纤板各连接有一条连接线，所述连接线从所述窗口中伸出。

进一步地，所述控制组件还包括安装在所述控制框架上的电流传感器，所述输出端子穿过所述电流传感器后向下延伸。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

矿用功率模块采用风冷散热，能够适应矿山环境，风冷组件能够同时对电容组件和控制组件散热，散热稳定、模块整体集成度高。

附图说明

参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：

图1是本申请一实施例中矿用功率模块的正面视图；

图2是本申请一实施例中矿用功率模块的左侧视图；

图3是本申请一实施例中矿用功率模块的底面视图；

图4是本申请一实施例中风冷组件和功率组件的正面视图；

图5是本申请一实施例中风冷组件和功率组件的左侧视图；

图6是本申请一实施例中电容组件的右侧视图；

图7是本申请一实施例中电容组件的顶面视图；

图8是本申请一实施例中控制组件的正面视图；

图9是本申请一实施例中罩盖的示意图。

附图标记对照表：

风冷组件01：风道壳体11、冷风腔111、安装框架112、通风口113、维修把手114、顶部把手115、散热器12、温度传感器121、扎线固定座122；

功率组件02：功率器件21、放电电阻22；

电容组件03：电容框架31、电容阵列32、层叠母排33、电压传感器34、电容板35；

控制组件04：控制框架41、驱动板42、并联板43、光纤板44、DB端子45、铜螺柱46、罩盖47、电航插接口471、窗口472、电流传感器48、绝缘子49；

输入端子05、输出端子06。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

本申请实施例中的矿用功率模块，如图1-3所示，包括风冷组件01、功率组件02、电容组件03、控制组件04、输入端子05和输出端子06；

风冷组件01包括风道壳体11和散热器12，风道壳体11包括上下设置的冷风腔111和安装框架112，散热器12安装在安装框架112中，电容组件03安装在冷风腔111的外表面，功率组件02安装在散热器12的外表面，并且功率组件02和电容组件03位于风道壳体11的同一侧；

控制组件04安装在电容组件03的下方，位于功率组件02的外侧，控制组件04分别与散热器12、电容组件03和功率组件02电连接；

输入端子05与电容组件03电连接，并伸出电容组件03上方，输出端子06与功率组件02电连接，并伸出功率组件02下方。

具体地，如图4、5所示，风道壳体11呈方形，其上半部分为封闭的冷风腔111，并且腔壁上朝向电容组件03的一侧面上开设有通风口113；下半部分为安装框架112，散热器12安装框架112连接，散热器12可以采用翅片散热器，散热器12朝向冷风腔111中吹风，能够将功率组件02和控制组件04产生的热量带走，冷风腔111中的风从通风口113中吹出，对电容组件03和控制组件04进行散热。

本申请的矿用功率模块采用风冷的方式进行散热，适用于矿山的特殊环境，并且采用右侧设置风冷组件01，左侧设置发热组件的结构，既保证了集成度，也保证了风冷效果。

进一步地，如图1、2所示，风道壳体11上设置有维修把手114和顶部把手115，维修把手114安装在风道壳体11的正面，顶部把手115安装在风道壳体11的上表面。

本申请实施例的矿用功率模块通过滑槽安装在矿用设备的内部，仅图1所示的正面裸露在外部，当模块需要维修时，工作人员可握住维修把手114将矿用功率模块从滑槽中拉出，拉出后一手握住顶部把手115可将矿用功率模块从滑槽中取出。本申请实施例中，维修把手114设置有两个，两个维修把手114并排安装在风道壳体11的正面中部位置。

进一步地，如图6所示，电容组件03包括电容框架31、电容阵列32和层叠母排33，电容阵列32安装在电容框架31中，层叠母排33与电容阵列32电连接，并且层叠母排33向下延伸与功率组件02和控制组件04电连接，输入端子05与层叠母排33电连接。

具体地，电容阵列32为多个电容组成的方形阵列，每个电容的正极和负极均点焊在层叠母排33上，电容的连接电路从层叠母排33上接出，使得电容组件03的布线整齐。层叠母排33的下部向下延伸与功率组件02和控制组件04电连接，输入端子05为直流输入端子，包括两个铜排，两个铜排分别连接在层叠母排33上端的正极接口和负极接口，并延伸出电容框架31外。

进一步地，如图7所示，电容组件03还包括安装在电容框架31上的电压传感器34和电容板35，电压传感器34和电容板35均与层叠母排33电连接。

具体地，电容板35安装在电容框架31的上表面，电压传感器34布置在电容板35上，电容板35和电压传感器34的高压接线均连接在层叠模板33上。

进一步地，如图5所示，功率组件02包括功率器件21和放电电阻22，功率器件21和放电电阻22均与层叠母排33电连接。

本申请实施例中，功率器件21设有三个，三个功率器件21横向排列在散热器12的外表面，放电电阻22设有两个，两个放电电阻22横向排列，位于功率器件21的上方，功率器件21和放电电阻22均与层叠母排33，通过层叠母排33接入电路。

较佳地，功率器件21的正极和负极的连接沿竖直方向，电容组件03中电容阵列32的每个电容的正极和负极的连接也沿竖直方向设置，通过设置电容阵列32的正负极连接方向与功率器件21的正负极连接方向相同，能够降低元件换流回路的杂散电感。

输出端子06为交流输出端子，输出端子06为铜排，每个功率器件21连接一个输出端子06延伸出功率组件03的下方。

进一步地，如图5所示，散热器12的外表面还安装有温度传感器121，温度传感器121位于相邻的两个功率器件21之间。功率器件21为发热较为严重的元件，将温度传感器121安装在功率器件21之间，测量的温度能够准确反映功率器件21的发热情况。

进一步地，如图5所示，散热器12的外表面还安装有若干扎线固定座122，扎线固定座122用于固定连接电线，包括放电电阻22与层叠母排33之间的电线，功率器件21与层叠母排33之间的电线等，使矿用功率模块内部的电线排布更加整齐规范，以便更好地适应矿中的振动环境。

进一步地，如图8所示，控制组件04包括控制框架41、驱动板42、并联板43和光纤板44，驱动板42、并联板43和光纤板44层叠排列后安装在控制框架41中，驱动板42与散热器21电连接。

具体地，驱动板42用于驱动散热器21，并联板43和光纤板44用于连接外部电路。驱动板42、并联板43和光纤板44层叠放置，相邻的板之间通过DB端子45连接在一起，之后通过铜螺柱46安装在控制框架41上。控制组件04将实现控制的板件叠放在一起，使结构更为紧凑，集成度更高。

进一步地，控制组件04还包括罩盖47，罩盖47盖设在驱动板42、并联板43和光纤板44上；

如图9所示，罩盖47上开设有电航插接口471和窗口472，电航插接口471与驱动板42电连接，用于接入电源，并联板43和光纤板44各连接有一条连接线(图未示)，连接线从窗口471中伸出。

罩盖47通过螺栓固定在控制框架41上，电航插接口471和窗口472设置在罩盖47的正面，方便接入电源和接入外部器件。

进一步地，如图1-3所示，控制组件04还包括安装在控制框架41上的电流传感器48，输出端子06穿过电流传感器48后向下延伸。

具体来说，每个输出端子06设置一个电流传感器48，电流传感器48采用穿芯电流传感器，输出端子06从电流传感器48中穿过。如图1所示，控制框架41中还对应每个输出端子06设置一个绝缘子49，绝缘子49位于电流传感器48的下方，输出端子06从电流传感器48中穿过后安装在绝缘子49上后向下延伸，绝缘子49为输出端子06提供安装和连接支撑。

本申请实施例中的矿用功率模块，其结构紧凑、集成度高，同时兼顾电磁兼容设计，有效抑制干扰信号；并且模块结构装配简单，拆卸维修方便，采用风冷降温可靠性较高，能够适应矿山的特殊环境。

以上所述的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，将分别公开在不同的实施例中的技术方案适当组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内，在本申请原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿用功率模块，其特征在于，包括风冷组件、功率组件、电容组件、控制组件、输入端子和输出端子；

所述风冷组件包括风道壳体和散热器，所述风道壳体包括上下设置的冷风腔和安装框架，所述散热器安装在所述安装框架中，所述电容组件安装在所述冷风腔的外表面，所述功率组件安装在所述散热器的外表面，并且所述功率组件和所述电容组件位于所述风道壳体的同一侧；

所述控制组件安装在所述电容组件的下方，位于所述功率组件的外侧，所述控制组件分别与所述散热器、所述电容组件和所述功率组件电连接；

所述输入端子与所述电容组件电连接，并伸出所述电容组件上方，所述输出端子与所述功率组件电连接，并伸出所述功率组件下方。

2.根据权利要求1所述的矿用功率模块，其特征在于，所述电容组件包括电容框架、电容阵列和层叠母排，所述电容阵列安装在所述电容框架中，所述层叠母排与所述电容阵列电连接，并且所述层叠母排向下延伸与所述功率组件和所述控制组件电连接，所述输入端子与所述层叠母排电连接。

3.根据权利要求2所述的矿用功率模块，其特征在于，所述电容组件还包括安装在所述电容框架上的电压传感器和电容板，所述电压传感器和所述电容板均与所述层叠母排电连接。

4.根据权利要求1所述的矿用功率模块，其特征在于，所述风道壳体上设置有维修把手和顶部把手，所述维修把手安装在所述风道壳体的正面，所述顶部把手安装在所述风道壳体的上表面。

5.根据权利要求2所述的矿用功率模块，其特征在于，所述功率组件包括功率器件和放电电阻，所述功率器件和所述放电电阻均与所述层叠母排电连接。

6.根据权利要求5所述的矿用功率模块，其特征在于，所述功率器件至少有两个，至少两个所述功率器件横向排列在所述散热器的外表面；

所述散热器的外表面还安装有温度传感器，所述温度传感器位于相邻的两个所述功率器件之间。

7.根据权利要求5所述的矿用功率模块，其特征在于，所述散热器的外表面还安装有扎线固定座。

8.根据权利要求1-7任一项所述的矿用功率模块，其特征在于，所述控制组件包括控制框架、驱动板、并联板和光纤板，所述驱动板、所述并联板和所述光纤板层叠排列后安装在所述控制框架中，所述驱动板与所述散热器电连接。

9.根据权利要求8所述的矿用功率模块，其特征在于，所述控制组件还包括罩盖，所述罩盖盖设在所述驱动板、所述并联板和所述光纤板上；

所述罩盖上开设有电航插接口和窗口，所述电航插接口与所述驱动板电连接，用于接入电源，所述并联板和所述光纤板各连接有一条连接线，所述连接线从所述窗口中伸出。

10.根据权利要求8所述的矿用功率模块，其特征在于，所述控制组件还包括安装在所述控制框架上的电流传感器，所述输出端子穿过所述电流传感器后向下延伸。

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