CN220556644U - 汇流排和包括其的电力电子单元 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种汇流排和包括所述汇流排的电力电子单元。所述汇流排用于电路板，所述汇流排包括：通过总电流的本体；和与所述本体一体且通过分支电流的耳部，所述耳部包括与所述电路板连接的末端以及所述本体和所述末端之间的过渡区段，所述过渡区段是可变形的，并且适应于所述末端的表面与待连接的所述电路板的表面的贴合而产生变形。本申请涉及的汇流排通过其过渡区段的自适应变形以消除在安装过程中的间隙。

Description

汇流排和包括其的电力电子单元

技术领域

本申请涉及一种汇流排，以及包括所述汇流排的电力电子单元。

背景技术

汇流排一般用于大电流通过的电路连接。布置在电路板上的多个电路模块以并联方式与汇流排连接以确保每一个模块使用其所需电流并且在额定电流值的范围内。汇流排由以铜为主的金属制成。

电力电子单元(PEU，power electronic unit)被广泛使用于车辆特别是电动汽车中。随着电路板集成度越来越高，电力电子单元使用大量的汇流排连接。在汇流排安装到电路板上的过程中，由于公差存在，汇流排与电路板的固定不得不消除两者之间间隙以确保它们充分接触。取决于固定方式，如在通过螺栓固定两者的场合下，由于汇流排具有一定刚度，电路板可能通过变形吸收公差，使得电路板上应力应变大幅上升，电路板上布置的电子元器件受应力损坏，从而导致电路失效。另外，实际用于紧固汇流排的螺栓扭矩被削弱，无法确保汇流排与电路板连接。如在通过焊接固定两者的场合下，必须提供额外的夹持力以消除间隙。

实用新型内容

本申请涉及的一个方面是提供了一种汇流排，以解决上述现有技术中指出的缺陷。

本申请的汇流排包括：通过总电流的本体；和与所述本体一体且通过分支电流的耳部，所述耳部包括与所述电路板连接的末端以及所述本体和所述末端之间的过渡区段，所述过渡区段是可变形的，并且适应于所述末端的表面与待连接的所述电路板的表面的贴合而产生变形。

在所述汇流排的一种实施例中，所述过渡区段具有比所述汇流排的其他部分的厚度小的厚度，与所述汇流排的其他部分相比，所述过渡区段的厚度减小为不大于所述汇流排的其他部分的厚度的50％。

在所述汇流排的一种实施例中，所述末端和所述过渡区段具有相同的厚度，所述耳部具有比所述本体的厚度小的厚度，与所述本体相比，所述耳部的厚度减小为不大于所述本体的厚度的50％。

在所述汇流排的一种实施例中，所述电路板具有第一贯穿孔，所述末端具有第二贯穿孔，所述汇流排相对于所述电路板定位成所述第一贯穿孔与所述第二贯穿孔对齐使得所述末端的表面与待连接的所述电路板的表面贴合在一起后紧固件通过所述第一贯穿孔和所述第二贯穿孔以将所述末端和所述电路板固定。

在所述汇流排的一种实施例中，所述末端与所述电路板焊接连接。

在所述汇流排的一种实施例中，所述末端与所述本体不在一个平面上，所述过渡区段成型为折弯构造以连接所述末端和所述本体。

在所述汇流排的一种实施例中，所述末端、所述过渡区段和所述本体具有一个共同的表面，所述表面在一个共同的平面上。

在所述汇流排的一种实施例中，所述汇流排为由金属板一体成型的冲压件。

本申请涉及的汇流排通过其过渡区段的自适应变形以消除在安装过程中的间隙。由于汇流排较易变形以实现和电路板贴合，两者之间所需的紧固力可以完全应用在连接上，从而确保连接强度。另一方面，该汇流排降低了对公差的敏感度，继而降低了制造上对公差的控制要求。再者，汇流排变形避免了电路板变形，从而保护了电路板及其电子元器件不遭受应力损坏。

本申请涉及的汇流排可以设置为其在过渡区段的厚度小于其他部分的厚度，因此过渡区段在紧固过程中容易变形，并且不影响通过汇流排的电流量。

本申请涉及的汇流排还可以设置为其耳部的厚度小于本体的厚度，耳部与本体一体成型，这样方便制造汇流排。由于与电路板连接的部分汇流排变薄了，该汇流排部分易于贴靠到电路板并且与其充分接触，接触电阻下降，由此提升电流通过能力。

使用本申请涉及的汇流排与电路板焊接连接时，可以减少夹持两者的夹紧力。

本申请涉及的另一方面是提供了一种电力电子单元，所述电力电子单元包括电路板，以及连接到所述电路板上的上述任意一种实施例的汇流排。

在所述电力电子单元的一种实施例中，所述电力电子单元为用于车辆的逆变器或直流变换器。

所述电力电子单元具有较好的可靠性性能。汇流排与电路板的连接接触电阻保持在约20μΩ或以下，使用本申请涉及的电力电子单元的车辆可以达到15年以及1500000km里程的使用寿命要求。

通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1a-c为本申请涉及的汇流排的第一实施例的示意图，其中图1a为立体图，图1b-c为截面图；

图2为本申请涉及的汇流排的耳部布置的一种实施例的示意图；

图3a-c为图1a-c中汇流排与电路板连接的过程的一种实施例的示意图，其中汇流排的结构从图3a变化到图3c；

图4为不同于图1a-c的本申请涉及的汇流排的耳部与本体的相对位置的示意图；

图5a-b为本申请涉及的汇流排的第二实施例的示意图，其中图5a为立体图，图5b为截面图；以及

图6a-b为图5a-b中汇流排与电路板连接的过程的另一种实施例的简单示意图，其中汇流排的结构从图6a变化到图6b。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。

图1a-c示出了本申请涉及的汇流排的第一实施例的示意图。汇流排包括用于总电流通过的本体10和用于分支电流通过的耳部20。本体10和耳部20是一体的，由金属制成，如铜。汇流排还可以被称为母线或铜排。耳部20进一步包括与电路板连接的末端24和连接在本体10和末端24之间的过渡区段26。出于清楚示意的目的，图1a示出汇流排的局部，即一个耳部20连接到部分本体10上。当然可以有多个耳部20并列地连接到本体10上，如图2所示。末端20包括具有一定面积的表面30，该表面30接触待连接的电路板的表面54，如图3a所示。过渡区段26是可变形的，并且适应于末端的表面30和待连接的电路板的表面54的贴合产生变形。在图1示出的实施例中，耳部20的厚度设置为小于本体10的厚度。与本体10相比，耳部20的厚度减小为不大于本体10的厚度的50％。例如但非限制性的，耳部20具有第一厚度t₁为0.5mm，本体10具有第二厚度t₂为1mm，因此耳部20比本体10“薄”。第一厚度t₁和第二厚度t₂可通过如下表示：0.5t₂≤t₁<t₂。第一厚度t₁的范围在0.25～0.75mm，而第二厚度t₂的范围在0.5～1.5mm。可以通过冲压金属板一体成型出具有非均匀厚度的汇流排。在这里，汇流排的厚度即高度，其中第一厚度在汇流排和电路板连接时与电路板的厚度在同一个方向上。由于汇流排的耳部20相对较薄，因此在贴合过程中，可以使期望的一部分的耳部，即过渡区段26产生适应性变形，使得末端24贴靠到电路板，从而有利于它们连接。在本实施例中，末端24的厚度与过渡区段26的厚度相同，但与本体10的厚度不同，这样有利于成型汇流排。在其他实施例中，过渡区段26的厚度比其他部分的厚度小，就是说汇流排具有两个厚度甚至多于两个的厚度，使得在末端24与电路板的连接过程中，变形发生在厚度较小的过渡区段26上。类似地，与汇流排的其他部分相比，过渡区段26的厚度减小为不大于汇流排的其他部分的厚度的50％。另外，过渡区段26的长度L₁>0.5L₂，其中L₂为末端24的长度，该长度还相当于汇流排的宽度w，如图1a、图1c所示。过渡区段26在厚度上渐变到本体10，以避免应力集中。

末端24具有第一贯穿孔28，电路板50具有第二贯穿孔52。汇流排相对于电路板50定位成第一贯穿孔28与第二贯穿孔52对齐使得末端的表面30与待连接的电路板的表面54贴合在一起后紧固件通过第一贯穿孔28和第二贯穿孔52从而将末端24和电路板50固定。图3示出了紧固过程的一种实施例。图3a中，待连接的电路板50与汇流排之间存在间隙d。间隙为微量间隙，如公差引起的1mm间隙。将第一贯穿孔28和第二贯穿孔52对齐，此时过渡区段26不变形。图3b中，从电路板50一侧穿螺栓32，螺栓32穿到底即接触电路板50后，从电路板50的反方向一侧拧入螺母34。随着螺母34在螺栓螺纹行程上的推进，汇流排的末端被压向电路板以缩短间隙，同时本体不发生位移。借助于紧固力，末端24远离本体10的局部，即图3b中的右侧趋向于逐渐靠近电路板50。由于本体10是静止的，以及螺母34的表面保持压在末端24上，刚度相对弱的汇流排部分，也就是厚度小的过渡区段26发生变形，以适应上述末端24靠近电路板50的过程，直至末端24与电路板50贴合。如图3c所示，螺母34拧到终点，将末端24和电路板50紧固在一起。过渡区段26的曲率从图3a到图3c逐渐变大。

在上述实施例中，末端24与本体10不在一个平面上。过渡区段26成型为折弯构造，使末端24与本体10大致呈90°的直角。取决于电路板50的位置，汇流排还可以是其他构型以方便与电路板50的连接。如图4示出，过渡区段26发生两次90°的折弯。当然，过渡区段26分别与末端24和本体10的夹角不限于90°。

图5a-b示出了本申请涉及的汇流排的第二种实施例的示意图。在该实施例中，末端24、过渡区段26和本体10具有一个共同的表面，所述表面在一个共同的平面上。当末端24与电路板50连接后，过渡区段26发生变形使得末端24与电路板50贴合，如图6a-6b所示，其中为了清楚目的，省略了紧固件并且简单示意了末端24与电路板50两者的贴合。

以上实施例都应用于汇流排与电路板通过螺栓紧固的情况。汇流排还可以与电路板通过焊接紧固。末端与电路板借助于夹具贴合，过渡区段发生适应性变形。在此实施例中，末端与电路板可能不设置相应的贯穿孔。汇流排可以是如图1a-c所示的直角构型或图5a-b所示的平板构型，就是说，可以以上述提到的任何一种汇流排的构型与不同的紧固方式组合以得到在本申请构思范围下的汇流排。

本申请还涉及一种包括上述任意一种实施例所述的汇流排的电力电子单元。电力电子单元内设置有电路板和与电路板连接的汇流排。电力电子单元可以是用于车辆的逆变器、直流变换器等。

虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (10)

1.一种汇流排，所述汇流排用于电路板，其特征是所述汇流排包括：

通过总电流的本体(10)；和

与所述本体(10)一体且通过分支电流的耳部(20)，所述耳部(20)包括与所述电路板连接的末端(24)以及所述本体(10)和所述末端(24)之间的过渡区段(26)，所述过渡区段(26)是可变形的，并且适应于所述末端(24)的表面与待连接的所述电路板的表面的贴合而产生变形。

2.根据权利要求1所述的汇流排，其特征是：所述过渡区段(26)具有比所述汇流排的其他部分的厚度小的厚度，与所述汇流排的其他部分相比，所述过渡区段(26)的厚度减小为不大于所述汇流排的其他部分的厚度的50％。

3.根据权利要求1所述的汇流排，其特征是：所述末端(24)和所述过渡区段(26)具有相同的厚度，所述耳部(20)具有比所述本体(10)的厚度小的厚度，与所述本体(10)相比，所述耳部(20)的厚度减小为不大于所述本体(10)的厚度的50％。

4.根据权利要求1所述的汇流排，其特征是：所述末端(24)具有第一贯穿孔(28)，所述电路板具有第二贯穿孔(52)，所述汇流排相对于所述电路板定位成所述第一贯穿孔(28)与所述第二贯穿孔(52)对齐使得所述末端(24)的表面与待连接的所述电路板的表面贴合在一起后紧固件通过所述第一贯穿孔(28)和所述第二贯穿孔(52)以将所述末端(24)和所述电路板固定。

5.根据权利要求1所述的汇流排，其特征是：所述末端(24)与所述电路板焊接连接。

6.根据权利要求1所述的汇流排，其特征是：所述末端(24)与所述本体(10)不在一个平面上，所述过渡区段(26)成型为折弯构造以连接所述末端(24)和所述本体(10)。

7.根据权利要求1所述的汇流排，其特征是：所述末端(24)、所述过渡区段(26)和所述本体(10)具有一个共同的表面，所述表面在一个共同的平面上。

8.根据权利要求1所述的汇流排，其特征是：所述汇流排为由金属板一体成型的冲压件。

9.一种电力电子单元，其特征是包括电路板，以及连接到所述电路板上的根据权利要求1-8中任一项所述的汇流排。

10.根据权利要求9所述的电力电子单元，其特征是所述电力电子单元为用于车辆的逆变器或直流变换器。