CN219698280U - 一种伺服驱动器及其逆变模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种逆变模块，涉及电力拖动控制技术领域，包括电路板、若干个绝缘栅双极型晶体管部件，还包括散热器、盖压板，电路板与散热器相连，各绝缘栅双极型晶体管部件均设置于散热器的吸热面上并与电路板电性连接，盖压板与散热器相连，用于将各绝缘栅双极型晶体管部件压紧固定。如此，利用散热器加强绝缘栅双极型晶体管部件的散热性能，同时利用盖压板将绝缘栅双极型晶体管部件压紧固定在散热器的吸热面上，从而不仅能够使热量直接、快速地传递到散热器上，由散热器进行快速散热，而且能够保证绝缘栅双极型晶体管部件在散热器的吸热面上的稳定安装，不受外界振动的影响。本实用新型还公开一种伺服驱动器，其有益效果如上所述。

Description

一种伺服驱动器及其逆变模块

技术领域

本实用新型涉及电力拖动控制技术领域，特别涉及一种逆变模块。本实用新型还涉及一种伺服驱动器。

背景技术

随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的发展，伺服驱动器已经广泛应用于各个行业。

在伺服驱动器中配置有逆变模块，传统的逆变模块均采用IPM、PIM、CIB等功率集成模块做功率转换器件，这种方式具有以下不足：一是市场上大多数功率集成模块开关的dv/dt较大且不能调节，应用中会带来较大的共模干扰，造成系统工作不正常，需要额外增加滤波模块来满足客户需求，导致客户设备整机成本增加，配电柜尺寸增大；二是由于集成模块大多数一体成型，损坏后无法维修，造成售后成本高，且无法精确定位损坏原因，增加了研发失效分析的难度。

目前，伺服驱动器主要采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)逆变电路作为功率转换器件。IGBT逆变电路中的IGBT模块是复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的一种新型复合器件，它将功率场效应管和电力晶体管的优点集于一身，既具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有通态电压低、耐压高和承受电流大等优点，因此应用更加广泛。

IGBT模块是大功率器件，在工作时会产生大量热量，而伺服驱动器工作环境温度一般达到50℃左右，容易对IGBT模块的散热造成不利影响。在现有技术中，IGBT模块通常配置6个IGBT部件，由于IGBT部件本身散热面积小，且大部分IGBT部件上没有安装螺钉过孔，通常需要使用弹簧夹进行夹紧固定，导致IGBT部件的两个大表面(顶面及底面)被弹簧夹覆盖、遮挡，造成散热性能进一步下降。此外，弹簧夹在振动工况下容易产生松动，导致IGBT部件安装不稳。

因此，如何提高逆变模块的散热性能和安装稳定性，是本领域技术人员面临的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种逆变模块，能够提高逆变模块的散热性能和安装稳定性。本实用新型的另一目的是提供一种伺服驱动器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种逆变模块，包括电路板、若干个绝缘栅双极型晶体管部件，还包括散热器、盖压板，所述电路板与所述散热器相连，各所述绝缘栅双极型晶体管部件均设置于所述散热器的吸热面上并与所述电路板电性连接，所述盖压板与所述散热器相连，用于将各所述绝缘栅双极型晶体管部件压紧固定。

优选地，所述散热器的散热面上设置有多片散热翅片，且各片所述散热翅片的截面形状呈梯形。

优选地，所述散热器的吸热面上开设有安装槽，各所述绝缘栅双极型晶体管部件均设置于所述安装槽内。

优选地，所述散热器的吸热面上立设有若干个安装柱，所述电路板上开设有若干个安装孔，所述安装柱与对应的所述安装孔通过安装紧固件相连。

优选地，所述安装槽的槽底面上设置有导热垫片，各所述绝缘栅双极型晶体管部件均安装于所述导热垫片上。

优选地，所述导热垫片为弹性垫。

优选地，还包括锁紧件，所述锁紧件贯穿所述散热器的散热面及吸热面，并与所述盖压板上开设的螺纹孔相连。

优选地，所述盖压板的底面凸设有若干个凸台，所述螺纹孔开设于所述凸台中。

优选地，各所述绝缘栅双极型晶体管部件分别分布于所述凸台的两侧。

本实用新型还提供一种伺服驱动器，包括如上述任一项所述的逆变模块。

本实用新型所提供的逆变模块，主要包括电路板、绝缘栅双极型晶体管部件、散热器和盖压板。其中，电路板是逆变模块的功率板，其上安装有相关电子元器件。绝缘栅双极型晶体管部件一般同时设置有多个，并均与电路板形成电性连接，主要用于形成逆变电路，实现功率转换。散热器主要用于加强各个绝缘栅双极型晶体管部件的散热，且电路板与散热器相连，而各个绝缘栅双极型晶体管部件均设置在散热器的吸热面上，同时通过其焊脚延伸至与电路板相连，以在与电路板保持电性连接的基础上，同时与散热器的吸热面保持物理接触，以通过吸热面直接、快速地吸收绝缘栅双极型晶体管部件产生的热量。盖压板连接在散热器上，主要用于压紧各个绝缘栅双极型晶体管部件的顶面，以将各个绝缘栅双极型晶体管部件固定在散热器上，同时使各个绝缘栅双极型晶体管部件的底面与散热器的吸热面保持稳定接触。如此，本实用新型所提供的逆变模块，利用散热器加强绝缘栅双极型晶体管部件的散热性能，同时利用盖压板将绝缘栅双极型晶体管部件压紧固定在散热器的吸热面上，从而不仅能够使绝缘栅双极型晶体管部件产生的热量直接、快速地传递到散热器上，由散热器进行快速散热，而且能够保证绝缘栅双极型晶体管部件在散热器的吸热面上的稳定安装，不受外界振动的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

图2为图1的结构爆炸图。

图3为图1的横剖视图。

图4为图1的纵剖视图。

图5为盖压板的具体结构示意图。

其中，图1—图5中：

电路板—1，绝缘栅双极型晶体管部件—2，散热器—3，盖压板—4，安装紧固件—5，导热垫片—6，锁紧件—7；

安装孔—11；

焊脚—21；

吸热面—31，散热面—32，散热翅片—33，安装槽—34，安装柱—35；

螺纹孔—41，凸台—42。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1、图2，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1的结构爆炸图。

在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，逆变模块主要包括电路板1、绝缘栅双极型晶体管部件2、散热器3和盖压板4。

其中，电路板1是逆变模块的功率板，其上安装有相关电子元器件，例如为PCBA(装配印刷电路板)。

绝缘栅双极型晶体管部件2一般同时设置有多个，并均与电路板1形成电性连接，主要用于形成逆变电路，实现功率转换。

散热器3主要用于加强各个绝缘栅双极型晶体管部件2的散热，且电路板1与散热器3相连，而各个绝缘栅双极型晶体管部件2均设置在散热器3的吸热面31上，同时通过其焊脚21延伸至与电路板1相连，以在与电路板1保持电性连接的基础上，同时与散热器3的吸热面31保持物理接触，以通过吸热面31直接、快速地吸收绝缘栅双极型晶体管部件2产生的热量。

盖压板4连接在散热器3上，主要用于压紧各个绝缘栅双极型晶体管部件2的顶面，以将各个绝缘栅双极型晶体管部件2固定在散热器3上，同时使各个绝缘栅双极型晶体管部件2的底面与散热器3的吸热面31保持稳定接触。

如此，本实施例所提供的逆变模块，利用散热器3加强绝缘栅双极型晶体管部件2的散热性能，同时利用盖压板4将绝缘栅双极型晶体管部件2压紧固定在散热器3的吸热面31上，从而不仅能够使绝缘栅双极型晶体管部件2产生的热量直接、快速地传递到散热器3上，由散热器3进行快速散热，而且能够保证绝缘栅双极型晶体管部件2在散热器3的吸热面31上的稳定安装，不受外界振动的影响。

在关于电路板1的一种可选实施例中，为便于安装电路板1，本实施例在散热器3的吸热面31上立设有若干个安装柱35。同时，在电路板1上开设有若干个安装孔11。在安装时，将电路板1上的各个安装孔11分别与散热器3上的各个安装柱35对齐，然后通过螺栓、螺钉等安装紧固件5进行连接、固定。一般的，电路板1呈矩形板状，而安装孔11开设在其四个角落位置处，相应的，安装柱35相应设置4个，且分别位于散热器3的吸热面31的四个角落位置处。

在关于绝缘栅双极型晶体管部件2的一种可选实施例中，该绝缘栅双极型晶体管部件2在散热器3的吸热面31上可同时设置6个或更多个，且通常每3个绝缘栅双极型晶体管部件2为一组，并通过同一个盖压板4进行压紧固定。考虑到盖压板4压紧在各个绝缘栅双极型晶体管部件2的顶面上，且电路板1通过安装柱35进行安装后，与散热器3的吸热面31之间具有一定高度间距，使得盖压板4位于电路板1的下方，为便于绝缘栅双极型晶体管部件2与电路板1之间形成电性连接，本实施例中，绝缘栅双极型晶体管部件2上的焊脚21具体采用90°弯折结构，能够朝上延伸至与电路板1上的预留孔配合，并通过焊接固定。

同时，考虑到安规要求，各组相邻的两个绝缘栅双极型晶体管部件2之间需留有至少6mm间距，而相邻两组绝缘栅双极型晶体管部件2之间需留有至少4mm间距，且各组绝缘栅双极型晶体管部件2的焊脚21可同向布置，也可对向布置。

如图3、图4所示，图3为图1的横剖视图，图4为图1的纵剖视图。

在关于散热器3的一种可选实施例中，为提高散热器3对绝缘栅双极型晶体管部件2的散热效率，本实施例中，在散热器3的散热面32(与吸热面31相对，分别位于散热器3的顶面和底面)上设置有多片散热翅片33，以通过各片散热翅片33大幅提高散热器3的散热表面积，从而提高散热效率。

进一步的，各片散热翅片33的截面形状均呈梯形状，相比于常规的矩形翅片，散热翅片33的表面积更大，散热性能更强。

考虑到散热器3上增设散热翅片33后，其高度尺寸或厚度尺寸比较显著，为尽量减小逆变模块的空间占用，本实施例在散热器3的吸热面31上开设了安装槽34。具体的，该安装槽34可为梯形槽、矩形槽等，各个绝缘栅双极型晶体管部件2具体安装在该安装槽34内，以通过安装槽34的向内凹陷设计减小整个结构的高度尺寸。同时，当吸热面31上开设安装槽34后，由于绝缘栅双极型晶体管部件2的安装高度下沉，使得安装柱35的凸出高度也可以适当降低，进而降低电路板1的安装高度，逆变模块的整体结构更加紧凑、小巧。

此外，考虑到绝缘栅双极型晶体管部件2的各个表面，因加工工艺的影响而并不平整，导致绝缘栅双极型晶体管部件2的底面与散热器3的吸热面31之间并没有严密压紧，而是存在一定空隙，空隙中的空气是隔热材料，对导热性能具有不利影响，针对此，本实施例中增设了导热垫片6。具体的，该导热垫片6设置在安装槽34的槽底面上，而各个绝缘栅双极型晶体管部件2均安装在导热垫片6上。一般的，导热垫片6的导热系数可达2.9W/K*m以上，而厚度在0.3mm左右。如此设置，通过导热垫片6能够更高效地吸收绝缘栅双极型晶体管部件2的热量，并利用导热垫片6光滑的表面提高对散热器3的吸热面31的压紧程度，从而提高导热效率。

进一步的，该导热垫片6具有弹性，为弹性垫，能够产生一定程度的弹性形变，从而在盖压板4压紧绝缘栅双极型晶体管部件2时，能够通过导热垫片6的弹性形变填充绝缘栅双极型晶体管部件2的底面与吸热面31之间的缝隙，提高两者间的压紧程度，进而进一步提高导热效率。当然，利用导热垫片6的弹性形变特性，还能够降低对绝缘栅双极型晶体管部件2和散热器3的表面处理工艺要求，降低生产成本。

为强化绝缘栅双极型晶体管部件2在散热器3的吸热面31上的安装稳定性，进一步削弱外界振动对绝缘栅双极型晶体管部件2的安装影响，本实施例中增设了锁紧件7。具体的，该锁紧件7从散热器3的散热面32穿入，并从散热器3的吸热面31伸出，其末端延伸至盖压板4上，而在盖压板4上的对应位置处开设有螺纹孔41，锁紧件7的末端即与该螺纹孔41形成螺纹配合，以通过螺纹连接的方式与盖压板4相连，并在拧紧后将盖压板4、绝缘栅双极型晶体管部件2与散热器3互相拉紧，实现两者在散热器3上的稳定安装。具体的，锁紧件7可采用螺栓、螺钉等紧固件，同时也利于拆装维护。

如图5所示，图5为盖压板4的具体结构示意图。

进一步的，为提高锁紧件7对盖压板4、绝缘栅双极型晶体管部件2与散热器3之间的拉紧力，本实施例中，还在盖压板4的底面上凸设有若干个凸台42，同时将螺纹孔41具体开设在各个凸台42中。如此设置，由于凸台42具有一定凸出高度，相当于加长了螺纹孔41的轴向长度，因此能够加大锁紧件7与螺纹孔41之间的配合深度，进而提高锁紧强度和稳定性。

相应的，根据前述内容可知，绝缘栅双极型晶体管部件2一般3个为一组，并由同一个盖压板4进行压紧固定，为确保盖压板4对各个绝缘栅双极型晶体管部件2的压力均衡，本实施例中，凸台42在盖压板4的底面上具体设置有2个，且同组的3个绝缘栅双极型晶体管部件2分别分布在凸台42的两侧，相当于凸台42作为隔离部件使用，将3个绝缘栅双极型晶体管部件2互相隔开，并分别由盖压板4的左、中、右侧部分进行压紧。当然，凸台42的具体开设数量、位置并不固定，可以根据绝缘栅双极型晶体管部件2的分布情况进行调整。同时，螺纹孔41的开设数量同理，螺纹孔41的数量越多，则使用的锁紧件7数量越多，锁紧力就越强。

本实施例还提供一种伺服驱动器，主要包括逆变模块，其中，该逆变模块的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种逆变模块，包括电路板(1)、若干个绝缘栅双极型晶体管部件(2)，其特征在于，还包括散热器(3)、盖压板(4)，所述电路板(1)与所述散热器(3)相连，各所述绝缘栅双极型晶体管部件(2)均设置于所述散热器(3)的吸热面(31)上并与所述电路板(1)电性连接，所述盖压板(4)与所述散热器(3)相连，用于将各所述绝缘栅双极型晶体管部件(2)压紧固定。

2.根据权利要求1所述的逆变模块，其特征在于，所述散热器(3)的散热面(32)上设置有多片散热翅片(33)，且各片所述散热翅片(33)的截面形状呈梯形。

3.根据权利要求1所述的逆变模块，其特征在于，所述散热器(3)的吸热面(31)上开设有安装槽(34)，各所述绝缘栅双极型晶体管部件(2)均设置于所述安装槽(34)内。

4.根据权利要求1所述的逆变模块，其特征在于，所述散热器(3)的吸热面(31)上立设有若干个安装柱(35)，所述电路板(1)上开设有若干个安装孔(11)，所述安装柱(35)与对应的所述安装孔(11)通过安装紧固件(5)相连，以将所述电路板(1)与所述散热器(3)相连。

5.根据权利要求3所述的逆变模块，其特征在于，所述安装槽(34)的槽底面上设置有导热垫片(6)，各所述绝缘栅双极型晶体管部件(2)均安装于所述导热垫片(6)上。

6.根据权利要求5所述的逆变模块，其特征在于，所述导热垫片(6)为弹性垫。

7.根据权利要求1所述的逆变模块，其特征在于，还包括锁紧件(7)，所述锁紧件(7)贯穿所述散热器(3)的散热面(32)及吸热面(31)，并与所述盖压板(4)上开设的螺纹孔(41)相连，以将所述盖压板(4)与所述散热器(3)相连。

8.根据权利要求7所述的逆变模块，其特征在于，所述盖压板(4)的底面凸设有若干个凸台(42)，所述螺纹孔(41)设置于所述凸台(42)及所述盖压板(4)内。

9.根据权利要求8所述的逆变模块，其特征在于，各所述绝缘栅双极型晶体管部件(2)分别分布于所述凸台(42)的两侧。

10.一种伺服驱动器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的逆变模块。