CN223584033U - 一种水冷双功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水冷双功率模块，涉及功率模块技术领域，包括：内部设置有容纳腔的壳体组件，容纳腔底部的一侧安装有电容组件，另一侧安装有电抗器，电抗器的顶部安装有水冷板，水冷板顶部设置有模块组件，模块组件上设置有叠层母排以连接电容组件和模块组件，模块组件与电抗器电连接，壳体组件内架设有控制板组件，壳体组件的同一侧壁上设置有与叠层母排连接的进线铜排以及与电抗器连接的出线铜排。如此设置，双功率模块工作过程中水冷板可以对容纳腔内的零部件进行冷却，并且本实用新型所提供的功率模块内部零件结构紧凑，可以减少其整体的体积。

Description

一种水冷双功率模块

技术领域

本实用新型涉及功率模块技术领域，特别涉及一种水冷双功率模块。

背景技术

随着变频器的广泛应用，功率模块技术也在高速发展，对功率模块结构设计要求也越来越高，功率模块结构设计涉及较广包括：防护等级、震动、体积大小、电子元器件安装、走线、散热、绝缘、维护等。目前功率模块普遍存在体积大，散热效果不佳，维护不方便的问题，且都是单一路输出模式无法做到系统冗余，不能实现故障及检修时备机切换。

因此，如何提供一种水冷双功率模块以至少部分的解决上述弊端，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种体积较小且能够对其内部所安装的零件进行散热的水冷双功率模块。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种水冷双功率模块，包括：

内部设置有容纳腔的壳体组件，容纳腔底部的一侧安装有电容组件，另一侧安装有电抗器，电抗器的顶部安装有水冷板，水冷板顶部设置有模块组件，模块组件上设置有叠层母排以连接电容组件和模块组件，模块组件与电抗器电连接，壳体组件内架设有控制板组件，壳体组件的同一侧壁上设置有与叠层母排连接的进线铜排以及与电抗器连接的出线铜排。

作为优选的，壳体组件包括：底板、相互平行的前面板和后面板、相互平行的左侧板和右侧板、平行于底板的上盖板，底板、前面板、后面板、左侧板、右侧板和上盖板通过螺钉连接以形成容纳腔，且底板、前面板、后面板、左侧板、右侧板和上盖板均可独立安装或拆卸。

作为优选的，电容组件包括电容和电容安装板，电容安装板安装在底板上，且电容安装板长度延伸方向与后面板平行，电容能够插装至电容安装板内。

作为优选的，水冷板通过螺钉连接至左侧板、右侧板上，水冷板下侧与电抗器的顶部抵接，电抗器通过螺钉安装在底板上。

作为优选的，后面板内侧设置有两个进线铜排和六个出线铜排，且进线铜排和出线铜排呈一字型分布，后面板对应进线铜排和六个出线铜排设置有第一通孔。

作为优选的，后面板外侧对应第一通孔处设置有强电连接器安装板，强电连接器安装板用于安装强电连接器，强电连接器能够插接至进线铜排或六个出线铜排内，强电连接器安装板具体为绝缘材料。

作为优选的，后面板内侧还设置有风扇，后面板对应风扇位置设置有通风口。

作为优选的，前面板上对应水冷板的进水口和出水口设置有第二通孔，第二通孔插装有高密封热拔插水接头。

作为优选的，水冷板和壳体组件的材料均为铝合金。

作为优选的，水冷板的上侧与下侧均涂有导热硅脂。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的一种水冷双功率模块，包括：内部设置有容纳腔的壳体组件，容纳腔底部的一侧安装有电容组件，另一侧安装有电抗器，电抗器的顶部安装有水冷板，水冷板顶部设置有模块组件，模块组件上设置有叠层母排以连接电容组件和模块组件，模块组件与电抗器电连接，壳体组件内架设有控制板组件，壳体组件的同一侧壁上设置有与叠层母排连接的进线铜排以及与电抗器连接的出线铜排。

具体地，外接电通入进线铜排，经叠层母排进入电容组件中进行滤波，然后再经叠层母排进入模块组件，转化为电压和频率可变的交流电，然后经线缆输出到电抗器对输出电流进行滤波，滤波后的交流电重新输出到出线铜排，其中控制板组件可以控制模块组件所转化交流电的电压和频率。双功率模块工作过程中水冷板可以对容纳腔内的零部件进行冷却，并且本实用新型所提供的功率模块内部零件结构紧凑，可以减少其整体的体积。

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为本实用新型实施例所提供的功率模块结构爆炸图；

图2为本实用新型实施例所提供的功率模块结构示意图。

其中：

01-电容组件、011-电容、012-电容安装板、02-电抗器、03-水冷板、04-模块组件、05-叠层母排、06-进线铜排、07-出线铜排、08-底板、09-前面板、091-第二通孔、092-高密封热拔插水接头、10-后面板、101-第一通孔、102-强电连接器安装板、103-强电连接器、104-风扇、11-左侧板、12-右侧板、13-上盖板。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。

本实用新型目的是提供一种体积较小且能够对其内部所安装的零件进行散热的水冷双功率模块。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

请参阅图1和图2，本实施例所提供了一种水冷双功率模块，包括：内部设置有容纳腔的壳体组件，容纳腔底部的一侧安装有电容组件01，另一侧安装有电抗器02，电抗器02的顶部安装有水冷板03，水冷板03顶部设置有模块组件04，模块组件04上设置有叠层母排05以连接电容组件01和模块组件04，模块组件04与电抗器02电连接，壳体组件内架设有控制板组件，壳体组件的同一侧壁上设置有与叠层母排05连接的进线铜排06以及与电抗器02连接的出线铜排07。

具体地，如图1所示，本实施例所提供的水冷双功率模块中内部的各种零部件均安装至壳体组件，壳体组件的大小和形状可以根据实际情况进行调整，本文不做具体限定；在壳体组件内部的容纳腔中，安装有电容组件01、模块组件04、电抗器02、叠层母排05、控制板组件、进线铜排06和出线铜排07，此外为了便于对这些元器件进行散热，还在壳体组件内部设置有水冷板03；首先电容组件01安装在容纳腔的底部一侧，容纳腔底部的另一侧安装电抗器02，而在电抗器02的顶部安装有水冷板03，在水冷板03的上侧安装有模块组件04，其中模块组件04上安装有叠层母排05，并且该叠层母排05与电容组件01的顶部电连接，此外，进线铜排06和出线铜排07均安装至容纳腔内部，其中进线铜牌通过电缆与进入到叠层母排05，叠层母排05同时可以将所传输的电输入到电容组件01中，模块组件04与电抗器02同样通过电缆进行电连接，而电抗器02与输出铜排通过线缆电连接，模块组件04还通过电缆与控制板组件电连接。

需要注意的是，这些元器件均围绕水冷板03安装一遍进行散热，本实施例中的水冷板03内部设置有供水流动的通道，在使用时，可以向水冷板03的进水口通入冷水，然后冷水在水冷板03内部流动，在吸收热量之后会从水冷板03的出水口流出；其中，在本实施例中，水冷板03的加工工艺为真空锡焊，如此设置可以进一步缩小整个功率模块的体积空间且散热效果好。

本实施例中的功率模块具体工作流程如下：外接电通入进线铜排06，经叠层母排05进入电容组件01中进行滤波，然后再经叠层母排05进入模块组件04，转化为电压和频率可变的交流电，然后经线缆输出到电抗器02对输出电流进行滤波，滤波后的交流电重新输出到出线铜排07，其中控制板组件可以控制模块组件04所转化交流电的电压和频率。双功率模块工作过程中水冷板03可以对容纳腔内的零部件进行冷却，并且本实用新型所提供的功率模块内部零件结构紧凑，可以减少其整体的体积。

作为优选的，壳体组件包括：底板08、相互平行的前面板09和后面板10、相互平行的左侧板11和右侧板12、平行于底板08的上盖板13，底板08、前面板09、后面板10、左侧板11、右侧板12和上盖板13通过螺钉连接以形成容纳腔，且底板08、前面板09、后面板10、左侧板11、右侧板12和上盖板13均可独立安装或拆卸。

在本实施例中，如图1和图2所示，壳体组件整体为方形结构，其由六块板体拼而成，且六块板体的连接处会通过螺钉进行固定，具体地，六块板体分别为底板08、前面板09、后面板10、左侧板11、右侧板12和上盖板13，其中底板08在本实施例中用于承载其余零部件，并且，本实施例中的六块板体每块均可以独立拆卸或者安装，如此设置可以便于其内部元器件的维护。

作为优选的，电容组件01包括电容011和电容安装板012，电容安装板012安装在底板08上，且电容安装板012长度延伸方向与后面板10平行，电容011能够插装至电容安装板012内。

如图1所示，本实施例中的电容组件01主要包括圆柱形的电容011以及用于安装电容011的电容安装板012，电容安装板012固定安装在底板08上，且其靠近水冷板03，电容安装板012上设置有多个安装槽，并且电容安装板012整体的长度方向与前面板09和后面板10平行；如此设置，就可以很方便的安装或者更换电容011。

作为优选的，水冷板03通过螺钉连接至左侧板11、右侧板12上，水冷板03下侧与电抗器02的顶部抵接，电抗器02通过螺钉安装在底板08上。

在本实施例中，水冷板03架设在壳体组件内部，具体的，其两侧通过螺钉分别连接至左侧板11和右侧板12上，但其不仅与底板08保持平行，而且其距离底板08的距离也会恰好与电抗器02的高度一致，如此设置可以使得底板08上所安装的电抗器02的顶部恰好与水冷板03下侧抵接，以便进行散热。

作为优选的，后面板10内侧设置有两个进线铜排06和六个出线铜排07，且进线铜排06和出线铜排07呈一字型分布，后面板10对应进线铜排06和六个出线铜排07设置有第一通孔101。

在本实施例中，在后面板10的内侧设置了两个进线铜排06和六个出线铜排07，如此设置，可以使得功率模块同时具备多路输入以及多路输出的模式，当然，其输出的数量可以根据实际情况调整进线铜排06和出线铜排07的数量，而且本实施例中进线铜排06和出线铜排07排成一列设置在后面板10上，并且所连成的直线与底板08平行；当然，为了能够向内输入直流电以及向外输出交流电，后面板10在对应进线铜排06和出线铜排07的每个位置均开设有第一通孔101，以将两者裸漏出来；在本实施例中，两个进线铜排06最中间，六个出线铜排07均匀分布在两个进线铜排06的两侧；如此设置，可以使得整体更加美观。

进一步的，后面板10外侧对应第一通孔101处设置有强电连接器安装板102，强电连接器安装板102用于安装强电连接器103，强电连接器103能够插接至进线铜排06或六个出线铜排07内，强电连接器安装板102具体为绝缘材料。

在本实施例中，为了能够使得功率模块的使用更加方便快捷，在，后面板10外侧对应第一通孔101处设置有强电连接器安装板102，强电连接器安装板102由绝缘材料一体加工成型，其安装完成后可以使得与进线铜排06以及出线铜排07的连接直接通过插拔强电连接器103即可，这样设置极大的提高操作人员的便利性。

作为优选的，后面板10内侧还设置有风扇104，后面板10对应风扇104位置设置有通风口。

可以理解的，为了能够进一步提高功率模块内部的散热效率，还在壳体组件的内部设置了风扇104，并且该风扇104安装在后面板10内侧，其对应风扇104位置开设有通风孔，如此设置，使得功率模块内部的散热效果更好。

作为优选的，前面板09上对应水冷板03的进水口和出水口设置有第二通孔091，第二通孔091插装有高密封热拔插水接头092。

如图1和图2所示，为了方便向水冷板03内通入冷水以及排出吸收热量的水，在水冷板03的进水口和出水口插装有高密封热拔插水接头092，同时在前面板09的对应位置开设有第二通孔091；如此设置，可以使得每次在使用功率模块时，通过高密封热拔插水接头092可以完成水冷板03的快速安装。

作为优选的，水冷板03和壳体组件的材料均为铝合金。

可以理解的，水冷板03和壳体组件需要承载一定的重量，并且综合考虑其加工后成本，在本实施例中，两者的而材料均优选为铝合金，铝合金具有一定的硬度，并且还具有较好的散热效果。

当然，水冷板03和壳体组件的材料也可以根据实际情况进行调整，比如选择铜，本文不做具体限定。

作为优选的，水冷板03的上侧与下侧均涂有导热硅脂。

可以理解的，导热硅脂不仅具有绝缘性，还具有良好的导热效果，因此在水冷板03的上下两侧进行涂装，以此在防止水冷板03被导入电流的同时还不影响导热效果。

综上，本实施例提供了一种水冷双功率模块，其由底板08、后面板10、右侧板12、前面板09组成上端开口的箱体，将强电连接器安装板102安装在后面板10外侧，将进线铜排06、出线铜排07、风扇104安装在后面板10内侧，将电容组件01和电抗器02安装在底板08上，再将水冷板03、控制板安装板固定在右侧板12和左侧板11之间，然后将叠层母排05安装在模块组件04上，模块组件04固定安装在水冷板03上，再将高密封热拔插水接头092安装在前面板09组件外侧，最后盖上上盖板13，组成整个水冷双功率模块。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水冷双功率模块，其特征在于，包括：

内部设置有容纳腔的壳体组件，所述容纳腔底部的一侧安装有电容组件（01），另一侧安装有电抗器（02），所述电抗器（02）的顶部安装有水冷板（03），所述水冷板（03）顶部设置有模块组件（04），所述模块组件（04）上设置有叠层母排（05）以连接所述电容组件（01）和所述模块组件（04），所述模块组件（04）与所述电抗器（02）电连接，所述壳体组件内架设有控制板组件，所述壳体组件的同一侧壁上设置有与所述叠层母排（05）连接的进线铜排（06）以及与所述电抗器（02）连接的出线铜排（07）。

2.根据权利要求1所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述壳体组件包括：底板（08）、相互平行的前面板（09）和后面板（10）、相互平行的左侧板（11）和右侧板（12）、平行于所述底板（08）的上盖板（13），所述底板（08）、所述前面板（09）、所述后面板（10）、所述左侧板（11）、所述右侧板（12）和所述上盖板（13）通过螺钉连接以形成所述容纳腔，且所述底板（08）、所述前面板（09）、所述后面板（10）、所述左侧板（11）、所述右侧板（12）和所述上盖板（13）均可独立安装或拆卸。

3.根据权利要求2所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述电容组件（01）包括电容（011）和电容安装板（012），所述电容安装板（012）安装在所述底板（08）上，且所述电容安装板（012）长度延伸方向与所述后面板（10）平行，所述电容（011）能够插装至所述电容安装板（012）内。

4.根据权利要求3所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述水冷板（03）通过螺钉连接至所述左侧板（11）、所述右侧板（12）上，所述水冷板（03）下侧与所述电抗器（02）的顶部抵接，所述电抗器（02）通过螺钉安装在所述底板（08）上。

5.根据权利要求4所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述后面板（10）内侧设置有两个所述进线铜排（06）和六个所述出线铜排（07），且所述进线铜排（06）和所述出线铜排（07）呈一字型分布，所述后面板（10）对应所述进线铜排（06）和六个所述出线铜排（07）设置有第一通孔（101）。

6.根据权利要求5所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述后面板（10）外侧对应所述第一通孔（101）处设置有强电连接器安装板（102），所述强电连接器安装板（102）用于安装强电连接器（103），所述强电连接器（103）能够插接至所述进线铜排（06）或六个所述出线铜排（07）内，所述强电连接器安装板（102）具体为绝缘材料。

7.根据权利要求6所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述后面板（10）内侧还设置有风扇（104），所述后面板（10）对应所述风扇（104）位置设置有通风口。

8.根据权利要求2所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述前面板（09）上对应所述水冷板（03）的进水口和出水口设置有第二通孔（091），所述第二通孔（091）插装有高密封热拔插水接头（092）。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述水冷板（03）和所述壳体组件的材料均为铝合金。

10.根据权利要求4所述的水冷双功率模块，其特征在于，所述水冷板（03）的上侧与下侧均涂有导热硅脂。