CN217822758U - 功率模组 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种功率模组，包括散热器和电容，散热器设有散热腔、进口、出口和容纳腔；进口和出口与散热腔连通，以供冷却液进出散热腔；电容包括电容芯，电容芯封装在容纳腔内且电容芯的至少一侧与散热腔的腔壁贴合接触。通过将电容芯集成在散热器的容纳腔内，使电容芯与散热腔的腔壁贴合接触，以此提升了功率模组的散热效果。另外，本申请实施例使PCB板通过过盈配合的方式与散热器连接，使IGBT模块通过弹片压紧的方式与散热器连接，以此达到了PCB板和IGBT模块不容易松动的效果，因此提升了功率模组的运行稳定性、降低了功率模组的故障率。

Description

功率模组

技术领域

本申请涉及电气元件技术领域，特别涉及一种功率模组。

背景技术

目前市场上的功率模组利用塑料基板或者压铸件作为用于灌封电容芯的壳体，壳体通过硅脂与散热器接触，利用散热器对电容芯进行散热。这种形式的功率模组，散热效果不很理想，导致功率模组无法发挥最大效率且寿命较短。

因此，如何改进功率模组，以克服功率模组的上述弊端，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种功率模组，包括散热器和电容，所述散热器设有散热腔、进口、出口和容纳腔；所述进口和出口与所述散热腔连通，以供冷却液进出所述散热腔；所述电容包括电容芯，所述电容芯封装在所述容纳腔内且所述电容芯的至少一侧与所述散热腔的腔壁贴合接触。

功率模组的一种实施方式，所述散热器采用金属型材模压成型。

功率模组的一种实施方式，多个所述散热腔依次间隔设置，所述容纳腔设置在相互间隔的两个所述散热腔之间，所述电容芯的两侧分别与相应侧的所述散热腔的腔壁贴合接触。

功率模组的一种实施方式，所述功率模组包括IGBT模块；所述散热腔为包括上层腔部和下层腔部的多层结构，所述电容芯与所述下层腔部的腔壁贴合接触，所述IGBT模块与所述上层腔部的腔壁贴合接触；或者，所述散热腔为仅设有单层腔部的单层结构，所述电容芯和所述IGBT模块均与该单层腔部的腔壁贴合接触。

功率模组的一种实施方式，所述多层结构的散热腔内部设有折流板，所述折流板隔挡在所述上层腔部和下层腔部之间，所述折流板与所述散热腔的一侧腔壁之间形成过流口，所述上层腔部与所述进口连通，所述下层腔部与所述出口连通，所述过流口设置在所述多层结构的散热腔的长度方向上的一端，所述进口和所述出口设置在所述多层结构的散热腔的长度方向上的另一端；或者，

所述进口和所述出口，一者设置在所述单层结构的散热腔的长度方向上的一端，一者设置在所述单层结构的散热腔的长度方向上的另一端。

功率模组的一种实施方式，所述功率模组包括固定连接于所述散热器的弹片，所述IGBT模块夹在相应腔部的腔壁与所述弹片之间；或者，所述IGBT模块与相应腔部的腔壁粘接固定。

功率模组的一种实施方式，所述散热器设有限位插槽，所述弹片的一端设有基座，所述基座插装在所述限位插槽中，以此实现所述弹片与所述散热器的固定连接。

功率模组的一种实施方式，所述散热腔内部设有起扰流作用的散热片，所述散热片与所述散热腔的腔壁固定连接。

功率模组的一种实施方式，所述功率模组包括PCB组件，所述PCB组件包括PCB板；所述散热器的顶部设有限位凸起，所述PCB板与所述限位凸起过盈配合；或者，所述PCB板与所述散热器通过螺纹紧固件连接。

功率模组的一种实施方式，所述限位凸起具有与所述PCB板过盈配合的配合部，还具有设置在所述配合部下方的支撑面，所述PCB板的底面支撑在所述支撑面上，所有所述限位凸起的支撑面共平面设置。

本申请，通过将电容芯集成在散热器的容纳腔内，使电容芯与散热器的散热腔的腔壁贴合接触，以此提升了功率模组的散热效果。

另外，本申请一种实施例，使PCB板通过过盈配合的方式与散热器连接，使IGBT模块通过弹片压紧的方式与散热器连接，以此达到了PCB板和IGBT模块不容易松动的效果，因此提升了功率模组的运行稳定性、降低了功率模组的故障率。

附图说明

图1为本申请提供的功率模组第一实施例的立体图；

图2为图1中散热器的立体图；

图3为图1的A-A向截面视图；

图4为图1的B-B向截面视图；

图5为本申请提供的功率模组第二实施例的立体图；

图6为图5中散热器的立体图；

附图标记说明如下：

100散热器，101散热腔，101a上腔部，101b下层腔部，101c折流板，101d过流口，101e散热片，102进口，103出口，104容纳腔，105限位凸起，105a配合部，105b支撑面，106限位插槽；

200电容，201电容芯，202正负母线铜排，203封胶层；

300IGBT模块；

401弹片，402基座；

500PCB组件，501PCB板，502正负输入铜排，503三相输出铜排；

600测温组件；

700导热绝缘片。

具体实施方式

以往的功率模组的散热效果不很理想，导致无法发挥最大效率且寿命较短。为此，本申请提供一种功率模组，该功率模组具有较好的散热效果。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本申请提供的功率模组作进一步的详细说明。

第一实施例

如图1，该功率模组包括散热器100、电容200、IGBT模块300、PCB组件500等。PCB组件500包括PCB板501、正负输入铜排502、三相输出铜排503等。正负输入铜排502用于与供电电池的正负极连接，三相输出铜排503用于外接负载设备。电容200的正负母线铜排202和IGBT模块300的引脚与PCB板501连接(具体可以锡焊焊接)，实现电导通。

散热器100与机箱(图中未示出)连接。机箱为封闭壳体结构，可采用金属材质。机箱封闭散热器100顶部，起到提升功率模组的抗干扰能力和延长功率模组寿命的作用。机箱设有冷却液流道、冷却液进口和冷却液出口。

如2和图3，散热器100设有散热腔101，进口102、出口103和容纳腔104。进口102和出口103与散热腔101连通，并且进口102和出口103还分别与机箱的冷却液出口103和冷却液进口102连通，使得冷却液能通过进口102流入散热腔101、能通过出口103流出散热腔101。

如图3，电容200包括电容芯201、正负母线铜排202和封胶层203。封胶层203可以采用环氧树脂材质。电容芯201设置在容纳腔104内，封胶层203设置在电容芯201与容纳腔104的顶侧腔壁之间，利用封胶层203实现电容芯201的封装。正负母线铜排202与电容芯201连接，并且，正负母线铜排202穿过封胶层203和容纳腔104的顶侧腔壁上的开口伸到容纳腔104外。

容纳腔104的至少一侧与散热腔101共用同一薄壁，也就是说，同一薄壁既是容纳腔104的腔壁，也是散热腔101的腔壁，这样设置，使得容纳腔104内电容芯201的至少一侧与散热腔101的腔壁贴合接触，以此冷却液在散热腔101中流动时能对电容芯201进行高效散热，因而使功率模组具有较好的散热效果。

上述功率模组的散热器100在起散热作用的同时，还作为电容芯201的容纳结构，给电容芯201提供了封装空间，这样设计，不仅提升了功率模组的散热效果，而且，简化了功率模组的结构，使功率模组的零部件更少、集成度更高。

具体的，散热器100可以采用金属型材模压成型，模压成型后还可根据需要进行焊接或机加工等工艺步骤。采用金属型材模压成型，制造成本低，容易成型出薄壁、空腔等结构，而且，导热性能好，材料密度高使得成型过程中不易产生气孔，因此成型后泄漏率低。

具体的，散热腔101的数量可以为一个，也可以为多个。该实施例中，设置了三个散热腔101，三个散热腔101沿左右方向间隔设置，当然，在其他实施例中，也可以在前后方向上间隔设置多个散热腔101。

该实施例中，各散热腔101单独与一个进口102和出口103连通，并且，各散热腔101互不相通，使得各散热腔101为并联模式，冷却液分散流经各散热腔101。各散热腔101并联设置，更利于提升功率模组的散热效果。当然，在其他实施例中，各散热腔101也可以相互连通、串联设置。

具体的，容纳腔104的数量可以为一个，也可以为多个。该实施例中，设置了两个容纳腔104。两个容纳腔104分别设置在相互间隔的两个散热腔101之间。电容芯201的左右两侧分别与对应侧的散热腔101的腔壁贴合接触，左右两侧的散热腔101同时对电容芯201进行散热，这样，能进一步提升散热效果。同时，电容芯201的前后两侧和顶底两侧分别与容纳腔104的前侧腔壁、后侧腔壁、顶侧腔壁、底侧腔壁贴合接触，由于容纳腔104的前侧腔壁、后侧腔壁、顶侧腔壁、底侧腔壁为导热率高的金属材质，所以能保障电容芯201高效散热。

该实施例中，如图3，散热腔101为多层结构，包括上层腔部101a和下层腔部101b。电容芯201与下层腔部101b的腔壁贴合接触，IGBT模块300与上层腔部101a的腔壁贴合接触。这样，利用下层腔部101b内冷却液冷却电容芯201，利用上层腔部101a内的冷却液冷却IGBT模块300，实现了分层冷却，能够兼顾电容芯201和IGBT模块300的散热需求。

该实施例中，如图3，散热腔101的内部设置折流板101c，折流板101c隔挡在上腔部101a和下层腔部101b之间。如图4，折流板101c与散热腔101的一侧腔壁之间形成过流口101d。上腔部101a与进口102连通，下层腔部101b与出口103连通。冷却液自进口102进入上腔部101a，对IGBT模块300进行散热，然后经过流口101d流入下层腔部101b，对电容芯201进行散热。这样设置，IGBT模块300和电容芯201均能得到高效散热。

该实施例中，进口102和出口103设置在散热腔101长度方向上的同一端，过流口101d设置在散热腔101长度方向上的另一端，比如，图示实施例中，散热腔101的长度方向为前后方向，进口102和出口103设置在散热腔101的后端，过流口101d设置在散热腔101的前端，也就是说，过流口101d形成在折流板101c和散热腔101的前侧腔壁之间。这样设置，冷却液进入上腔部101a后，能自沿上腔部101a的后端流向前端，然后经前端的过流口101d进入下层腔部101b，进入下层腔部101b后，能自下层腔部101b的前端流向后端，然后自后端出口103排出，使得冷却液遍及上腔部101a和下层腔部101b长度方向上的各个位置，这样延长了冷却液在上腔部101a和下层腔部101b中的流动路径，从而更利于提升散热效果。当然，该实施例中，进口102和出口103也可以设置在散热腔101长度方向上的不同端，例如，进口102设置在散热腔101的前端，出口103设置在散热腔101的后端。

具体的，进口102和出口103可以设置在散热腔101的顶侧腔壁上，散热腔101的顶侧腔壁的顶面为平面，使得进口102和出口103处于同一平面，这样方便进口102和出口103与机箱的冷却液出口和冷却液进口对齐连通。

该实施例中，如图3，散热腔101内部设有起扰流作用的散热片101e，散热片101e与散热腔101的腔壁固定连接，冷却液在散热片101e的扰动作用下呈湍流状态，这样更利于提升散热效果。图示实施例中，散热片101e为长条形片状结构，散热腔101的左侧腔壁自上至下依次连有多片散热片101e，右侧腔壁液自上至下依次连有多片散热片101e，且左侧腔壁所连的多片散热片101e和右侧腔壁所连的多片散热片101e在上下方向上依次错开布置，这种布置形式，更利于提升扰流效果。

该实施例中，如图3，设置有弹片401。弹片401固定连接于散热器100，IGBT模块300夹在上腔部101a的腔壁与弹片401之间，IGBT模块300在弹片401的弹性力作用下与上腔部101a的腔壁保持紧密贴合接触的状态。这样设置，实现了IGBT模块300与散热器100的可靠连接，长时间使用IGBT模块300也不容易松动，保障了功率模组的运行稳定性、降低了功率模组的故障率，保障了IGBT模块300的可靠运行。

该实施例中，弹片401的一端连接基座402，散热器100设置限位插槽106，基座402插装在限位插槽106中，以此实现弹片401与散热器100的固定连接，这种连接方式，方便更换弹片401。当然，弹片401与散热器100的连接方式不局限于此，例如也可以采用焊接等手段。

该实施例中，每个散热腔101的左右两侧各设有多个IGBT模块300和多个弹片401，同侧的IGBT模块300沿前后方向依次间隔布置，同侧的弹片401也沿前后方向依次间隔布置，同侧的弹片401均与同一基座402连接。图示实施例中，部分限位插槽106设于散热腔101的左侧腔壁或右侧腔壁，部分限位插槽106设于容纳腔104的顶侧腔壁。

该实施例中，如图2，散热器100的顶部可设置限位凸起105。限位凸起105的数量为多个。图示实施例中，部分限位凸起105设置在散热腔101顶部，部分限位凸起105设置在散热器100的后侧壁顶部。限位凸起105可以包括配合部105a和设置在配合部105a下方的支撑面105b。所有限位凸起105的支撑面105b共平面设置。

如图3，PCB板501与限位凸起105的配合部105a过盈配合，以此实现PCB板501与散热器100的固定连接。采用这种连接方式，PCB板501不容易松动，因此能够保障功率模组的运行稳定性、降低功率模组的故障率。

PCB板501的底面支撑在限位凸起105的支撑面105b上，由于所有限位凸起105的支撑面105b共平面设置，所以能保障PCB板501与散热器100组装后保持平整。

第二实施例

以下仅描述第二实施例与第一实施例的不同之处，需说明，在不冲突的情况下，第一实施例中的特征和第二实施例中的特征可以任意组合。

如图5，该实施例中，PCB板501与散热器通过螺纹紧固件连接固定。

该实施例中，IGBT模块300与散热腔101的腔壁粘接固定，为提升散热效果，还在IGBT模块300和散热腔101的腔壁之间设置了导热绝缘片700。

该实施例中，还设置了测温组件600，用于检测电容芯201的温测温组件的引脚也与PCB板501连接(具体可以锡焊焊接)，实现电导通。

如图6，该实施例中，散热腔101为单层结构，即仅设有单层腔部。电容芯201和IGBT模块300均与该单层腔部的腔壁贴合接触。

该实施例中，进口102和出口103设置在散热腔101的长度方向上的不同端，具体可以设置在散热腔101的底侧腔壁上。这样，冷却液进入散热腔101后，能遍及散热腔101长度方向上的各个位置，利于延长冷却液在散热腔101中的流动路径，从而利于提升散热效果。当然，该实施例中，进口102和出口103也可以设置在散热腔101长度方向上的同一端，例如，进口102和出口103均设置在散热腔101的前端，设置在同一端时，可以一者设置在散热腔101的顶侧腔壁上，一者设置在散热腔101的底侧腔壁上。

综上，本申请的核心思想是：将电容芯201集成在散热器100的容纳腔104内，使电容芯201与散热器100的散热腔101的腔壁贴合接触，以此提升功率模组的散热效果。

以上应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.功率模组，其特征在于，包括散热器(100)和电容(200)，所述散热器(100)设有散热腔(101)、进口(102)、出口(103)和容纳腔(104)；所述进口(102)和出口(103)与所述散热腔(101)连通，以供冷却液进出所述散热腔(101)；所述电容(200)包括电容芯(201)，所述电容芯(201)封装在所述容纳腔(104)内且所述电容芯(201)的至少一侧与所述散热腔(101)的腔壁贴合接触。

2.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述散热器(100)采用金属型材模压成型。

3.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，多个所述散热腔(101)依次间隔设置，所述容纳腔(104)设置在相互间隔的两个所述散热腔(101)之间，所述电容芯(201)的两侧分别与相应侧的所述散热腔(101)的腔壁贴合接触。

4.根据权利要求1所述的功率模组，其特征在于，所述功率模组包括IGBT模块(300)；

所述散热腔(101)为包括上层腔部(101a)和下层腔部(101b)的多层结构，所述电容芯(201)与所述下层腔部(101b)的腔壁贴合接触，所述IGBT模块(300)与所述上层腔部(101a)的腔壁贴合接触；或者，所述散热腔(101)为仅设有单层腔部的单层结构，所述电容芯(201)和所述IGBT模块(300)均与该单层腔部的腔壁贴合接触。

5.根据权利要求4所述的功率模组，其特征在于，所述多层结构的散热腔(101)内部设有折流板(101c)，所述折流板(101c)隔挡在所述上层腔部(101a)和下层腔部(101b)之间，所述折流板(101c)与所述散热腔(101)的一侧腔壁之间形成过流口(101d)，所述上层腔部(101a)与所述进口(102)连通，所述下层腔部(101b)与所述出口(103)连通，所述过流口(101d)设置在所述多层结构的散热腔(101)的长度方向上的一端，所述进口(102)和所述出口(103)设置在所述多层结构的散热腔(101)的长度方向上的另一端；或者，

所述进口(102)和所述出口(103)，一者设置在所述单层结构的散热腔(101)的长度方向上的一端，一者设置在所述单层结构的散热腔(101)的长度方向上的另一端。

6.根据权利要求4所述的功率模组，其特征在于，所述功率模组包括固定连接于所述散热器(100)的弹片(401)，所述IGBT模块(300)夹在相应腔部的腔壁与所述弹片(401)之间；或者，所述IGBT模块(300)与相应腔部的腔壁粘接固定。

7.根据权利要求6所述的功率模组，其特征在于，所述散热器(100)设有限位插槽(106)，所述弹片(401)的一端设有基座(402)，所述基座(402)插装在所述限位插槽(106)中，以此实现所述弹片(401)与所述散热器(100)的固定连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的功率模组，其特征在于，所述散热腔(101)内部设有起扰流作用的散热片(101e)，所述散热片(101e)与所述散热腔(101)的腔壁固定连接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的功率模组，其特征在于，所述功率模组包括PCB组件(500)，所述PCB组件(500)包括PCB板(501)；

所述散热器(100)的顶部设有限位凸起(105)，所述PCB板(501)与所述限位凸起(105)过盈配合；或者，所述PCB板(501)与所述散热器(100)通过螺纹紧固件连接。

10.根据权利要求9所述的功率模组，其特征在于，所述限位凸起(105)具有与所述PCB板(501)过盈配合的配合部(105a)，还具有设置在所述配合部(105a)下方的支撑面(105b)，所述PCB板(501)的底面支撑在所述支撑面(105b)上，所有所述限位凸起(105)的支撑面(105b)共平面设置。

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