专利名称：一种高散热结构的功率单元箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高散热结构的功率单元箱，是一种应用于大功率电力 电子产品的模块化功率单元箱，特别适用于大功率逆变器。属于电力电子技术领域。
背景技术：
模块化的功率单元箱是大功率电力电子产品的重要组成部分，涉及高 压、大功率或高压大功率的整流、逆变、变频等功率转换产品，它对大功率 电力电子产品的体积、重量、可靠性等性能有直接的影响。因此功率单元箱 的设计需考虑功能、安装、散热等因素，特别是散热性能对整个系统的体积 大小(功率密度)、工作稳定性、器件的寿命都有重要的影响。目前，市场上使用的功率单元箱一般采用风道较长的单元结构设计，电 力电子器件在散热器的安装布局主要采用纵向设置，即主要器件布局连线基 本分布于散热器风道的前后方向。这种功率单元箱存在如下缺点由于在散 热器风道的阻力相对较大，前端冷风与后端热风的温差相对较大，造成位于 散热器风道后端的元件散热温差小、需要较大散热面积，因此为保证散热器 风道后端的元件温升在允许范围，散热器的体积相对较大，这样， 一方面造 成散热材料浪费、产品的成本较高，另一方面会造成产品的体积较大，不利 于搬运和使用，是一种低散热结构的功率单元箱。实用新型内容本实用新型的目的，是为了克服现有技术的功率单元箱散热器风道阻力 大、要求散热器面积相对较大的缺点，提供一种散热器风道阻力小、要求散 热器面积相对较小的高散热结构的功率单元箱本实用新型的目的可以通过如下措施达到一种高散热结构的功率单元箱，包括壳体、滤波电容器、电力电子器件、 散热器和母线/母排，其结构特点是散热器采用宽截面、短风道结构，散热器的风道长度《500mm，散热器的进风口宽度为150mm 1 OOOmm;电力电子器件横向设置在散热器上并与散热器紧密连接，滤波电容器和散热器固定 安装在壳体上；电力电子器件与滤波电容器之间通过母线/母排连接、形成电 流电压电路。本实用新型的目的还可以通过如下措施达到本实用新型的一种实施方式是电力电子器件可以由大功率可控硅、整 流桥和IGBT中的一种或二种以上器件构成，分别独立安装于散热器上。本实用新型的一种实施方式是电力电子器件的端口还连接有控制电路 板，控制电路板设有信号检测端和控制信号输出端，分别与电力电子器件的 相应信号端子连接。本实用新型的一种实施方式是壳体可以由金属、塑料或复合材料制成； 滤波电容器可以由电解电容器或无极性电力电容器构成。本实用新型的一种实施方式是散热器可以由铝、铝合金、铜或铜合金 材料构成，并采用强迫风冷方式散热。本实用新型的一种实施方式是母线/母排可以由印制电路板、铜箔、铜 板或铜排构成。本实用新型的一种实施方式是电力电子器件通过螺钉固定安装于散热 器并构成横向设置结构，使发热器件连线与散热器风道方向垂直或基本垂直。本实用新型的一种实施方式是滤波电容器和散热器或以通过螺钉固定 安装在壳体上。本实用新型的一种实施方式是还设有与壳体配套的壳盖，壳体呈"U" 形状、构成安装滤波电容器和散热器的支撑架。本实用新型的有益效果是本实用新型由于设计采用截面宽、风道较短的散热器设计，即冷却风流 过的散热器时的路径小于500mm，进风口宽度根据功率单元容量大小、散热 量多少采用150mm 1000mm不等的设计。做到主要电力电子器件在散热器 的安装布局主要采用横向，即主要器件布局连线基本垂直于风道方向，散热 器风道的阻力相对较小，后端热风与前端冷风的温升相对小，位于散热器风 道左右的元件温差较小，为保证相同温升的散热器的设计可相对较小，提高 功率单元的功率密度，对于相同容量的功率单元，采用以上设计的功率单元 箱体具有散热效果好、体积相对小的特点。
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。图2为图1中电容器一散热器平式单元电力电子器件布局示意图。图3为本实用新型实施例2的结构示意图。图4为图3中电容器一散热器叠式单元电力电子器件布局示意图。
具体实施方式
本实用新型根据电容器与散热器安装位置的不同，功率单元箱可有电容 器一散热器平式功率单元箱结构和电容器一散热器叠式功率单元箱结构。具体实施例1:如图1所示，本实施例由壳体1、滤波电容器2、电力电子器件3、散热 器4、母线/母排5以及相关控制电路板6组成；散热器4采用宽截面、短风 道结构，散热器4的风道长度《500mm，散热器4的进风口宽度为150mm 1000mm;电力电子器件3横向设置在散热器4上并与散热器4紧密连接， 滤波电容器2和散热器4固定安装在壳体1上；电力电子器件3与滤波电容 器2之间通过母线/母排5连接、形成电流电压电路。控制电路板6设有信号 检测端和控制信号输出端，分别与电力电子器件6的相应信号端子连接。本实施例中单元箱的壳体(含盖板)1为单元箱的结构支架，滤波电 容器2、散热器4均采用螺钉固定于壳体1上，电力电子器件3 (包括可控 硅、整流桥、IGBT中的一种或二种以上)采用螺钉分别独立固定安装于散 热器4上；散热器4由铝质或铝合金或铜质或铜合金材料构成，电力电子器 件3与滤波电容器2之间通过采用印制电路板或铜板、铜箔等母线排连接， 形成电流电压电路；控制电路板6作为核心控制部分安装于功率单元箱的壳 体1内，用作电力电子器件3的检测、保护电路。壳体1可以由金属、塑料 或复合材料制成；滤波电容器2可以由电解电容器或无极性电力电容器构成。 电力电子器件3通过螺钉固定安装于散热器4并构成横向设置结构，使发热 器件连线与散热器风道方向垂直或基本垂直。参见图2，本实施例构成电容器—散热器平式功率单元箱结构。具体实施例2:如图3所示，本实施例的特点是在本实用新型功率单元箱中，单元设 计采用的截面宽、风道较短的散热器4，其冷却风流过的散热器时的路径小于500mm,进风口宽度根据功率单元容量大小、散热量多少采用150mm 1000mm不等的设计。作为需要散热的电力电子器件(功率器件)2在散热 器4上安装排列的布局连线垂直于风道方向(箭头方向)，这样功率器件的 散热效率高，相对于功率器件分布于风道方向采用前后布置、散热器进风口 窄、风道长的功率单元比较，在材料相同、体积相同的情况下，本实用新型设计的散热效果要好。参见图4，本实施例构成电容器一散热器叠式功率单元箱结构。采用上述设计方案为本设计方案的设计之一，本实用新型的保护范围不 限于此方案，所有基于本实用新型技术方案上的等效变换、布局、材料以及 安装角度等的变化均在此保护范围之内。
权利要求1、一种高散热结构的功率单元箱，包括壳体(1)、滤波电容器(2)、电力电子器件(3)、散热器(4)和母线/母排(5)，其特征是散热器(4)采用宽截面、短风道结构，散热器(4)的风道长度≤500mm，散热器(4)的进风口宽度为150mm～1000mm；电力电子器件(3)横向设置在散热器(4)上并与散热器(4)紧密连接，滤波电容器(2)和散热器(4)固定安装在壳体(1)上；电力电子器件(3)与滤波电容器(2)之间通过母线/母排(5)连接、形成电流电压电路。
2、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是 电力电子器件(3)由大功率可控硅、整流桥和IGBT中的一种或二种以上器 件构成，分别独立安装于散热器(4)上。
3、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是-电力电子器件(3)的端口还连接有控制电路板(6)，控制电路板(6)设有 信号检测端和控制信号输出端，分别与电力电子器件(6)的相应信号端子 连接。
4、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是 壳体(1)由金属、塑料或复合材料制成；滤波电容器(2)由电解电容器或 无极性电力电容器构成。
5、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是 散热器(4)由铝、铝合金、铜或铜合金材料构成，并通过散热风机强迫风 冷方式散热。
6、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是 母线/母排(5)由印制电路板、铜箔、铜板或铜排构成。
7、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是 电力电子器件(3)通过螺钉固定安装于散热器(4)并构成横向设置结构， 使发热器件连线与散热器风道方向垂直或基本垂直。
8、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是滤波电容器(2)和散热器(3)或通过螺钉固定安装在壳体(1)上。
9、 根据权利要求1所述的一种高散热结构的功率单元箱，其特征是还设有与壳体(1)配套的壳盖，壳体(1)呈"u"形状、构成安装滤波电 容器(2)和散热器(4)的支撑架。
专利摘要本实用新型涉及一种高散热结构的功率单元箱，包括壳体(1)、滤波电容器(2)、电力电子器件(3)、散热器(4)和母线/母排(5)，其特征是散热器(4)采用宽截面、短风道结构，散热器(4)的风道长度≤500mm，散热器(4)的进风口宽度为150mm～1000mm；电力电子器件(3)横向设置在散热器(4)上并与散热器(4)紧密连接，滤波电容器(2)和散热器(4)固定安装在壳体(1)上；电力电子器件(3)与滤波电容器(2)之间通过母线/母排(5)连接、形成电流电压电路。本实用新型由于设计采用截面宽、风道较短的散热器设计，对于相同容量的功率单元，具有散热效果好、体积相对小的特点。
文档编号H02B1/00GK201113773SQ20072005569
公开日2008年9月10日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者姜新宇, 杨忠民, 王卫宏, 石本星 申请人:广州智光电机有限公司