用于逆变器组件的三相输出交流汇流条子组件的制作方法

本发明整体涉及一种逆变器组件，并且更具体地但是非受限制地涉及这样一种逆变器组件，所述逆变器组件包括构造成将直流输入转换为三相交流输出的结构。

背景技术：

目前，存在很多种需要将直流输入转换成交流输出的应用。例如，诸如燃料电池系统、电池和/或超级电容器的直流电源可以产生直流电，直流电必须被转换为诸如三相交流输出的交流输出，以便被供应给交流负载，例如电动汽车或混合动力汽车中的三相交流电机。绝大多数传统的逆变器设计不适用于电动汽车用途，原因在于它们的较大的占地面积(footprint)和较低的功率容量。因此，期望获得一种能够为电动汽车应用提供充足的电力并且具有较小的占地面积以便于封装的逆变器组件。

技术实现要素：

根据各种实施例，本发明可以涉及一种用于逆变器组件的三相输出交流汇流条子组件，所述三相输出交流汇流条子组件包括：(a)三个汇流条，每个所述汇流条均包括：(i)具有前表面和后表面的条主体；(ii)多个电源模块突片，所述多个电源模块突片相互间隔开以便允许所述多个电源模块突片中的第一电源模块突片与逆变器组件的第一电源模块相联，并且允许多个电源模块突片中的第二电源模块突片与逆变器组件的第二电源模块相联，所述多个电源模块突片延伸离开所述后表面；和(iii)从所述前表面延伸的输出突片；和(b)三个汇流条中的第一汇流条的条主体定位在三个汇流条中的第二汇流条的条主体的后面，并且三个汇流条中的第三汇流条定位在三个汇流条中的第二汇流条的前面。

根据一些实施例，本发明可以涉及一种用于逆变器组件的三相输出交流汇流条子组件，所述三相输出交流汇流条子组件包括：(a)三个汇流条，每个所述汇流条均包括：(i)具有前表面和后表面的条主体，其中所述前表面和所述后表面均包括绝缘涂层；(ii)多个电源模块突片，所述多个电源模块突片相互间隔开以便允许多个电源模块突片中的第一电源模块突片与逆变器组件的第一电源模块相联，并且允许多个电源模块突片的第二电源模块突片与逆变器组件的第二电源模块相联，所述多个电源模块突片延伸离开所述后表面；和(iii)从所述前表面延伸的输出突片；和(b)三个汇流条中的第一汇流条的条主体定位在三个汇流条中的第二汇流条的条主体的后面，并且三个汇流条中的第三汇流条定位在三个汇流条中的所述第二汇流条的前面。

根据一些实施例，本发明可以涉及一种三相输出交流汇流条子组件，所述三相输出交流汇流条子组件包括：(a)偏置布置的三个汇流条，所述三个汇流条中的每一个均包括：(i)从条主体垂直地延伸的一对电源模块突片，所述一对电源模块突片布置在条主体的相对的侧上；和(ii)输出条，所述输出条在与所述一对电源模块突片的方向相反的方向从条主体垂直地延伸，其中，所述输出条布置在所述一对电源模块突片之间；和(b)安装板，所述安装板接收所述三个汇流条的输出条；和(c)其中，所述三个汇流条的一对电源模块突片沿对称线以相互成线性排列的方式延伸。

附图说明

附图中示出了本发明的某些实施例。应当理解的是，附图不必按照比例绘制，并且可以省略对理解本技术不是必需或者导致难以理解其它细节的细节。应当理解的是，本发明的技术并不局限于在此示出的特定实施例。

图1是能够包括本发明的逆变器组件的示例性传动系的透视图；

图2是示例性逆变器组件的透视图；

图3是图2的示例性逆变器组件的分解透视图；

图4是移除了顶盖的示例性逆变器组件的翻过来的视图；

图5A、5B和5C是示例性直流汇流条子组件的不同视图；

图6是另一个示例性直流汇流条子组件的一部分的透视图；

图7是连接到电缆的示例性直流母线子组件的透视图；

图8是示出了逆变器组件的示例性直流侧电容器的俯视图，其中，直流侧电容器可以包括电容器组；

图9A是连接直流侧电容器与电源模块的示例性直流输入汇流条的透视图；

图9B是图9A的另一个示例性直流输入汇流条的分解透视图；

图9C是图9A和图9B的示例性直流输入汇流条的剖视图；

图10是安装到逆变器组件中的示例性直流输入汇流条的透视图；

图11是示例性电源模块的局部分解透视图；

图12是示例性三相输出交流汇流条子组件的透视图；

图13是示例性三相输出交流汇流条子组件的另一个透视图；

图14是三相输出交流汇流条子组件的示例性的三个汇流条的透视图；

图15是安装到逆变器组件中的示例性三相输出交流汇流条子组件的翻过来的视图；

图16是与电缆相联的示例性三相输出交流汇流条子组件的透视图；

图17是示例性冷却组件的分解视图；

图18A至图18C示出了示例性的替代冷却组件。

具体实施方式

尽管本发明的技术能够以多种不同方式的实施例实施，但是在附图中仅示出了若干具体实施例并在说明书中仅对这些具体实施例进行详细描述，应当理解的是，本公开仅为本发明的技术原理的一个示例，而不是将本发明的技术局限于所图解的实施例。

在此使用的术语仅为了描述特定实施例，而不作为对本公开的限制。当在此使用时，除非另有说明，单数形式“一个”和“所述”还旨在包括复数形式。还应当理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”规定存在陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。

应当理解的是，在所有附图中用相同的附图标记表示在此提及的相同或者相似的元件和/或部件。还应当理解的是，附图中的一些仅是本公开的示例性表示。因此，为了图像清晰，部件中的一些可能与它们的实际大小不符。

整体上，本公开涉及一种逆变器组件以及它们的制造方法和用途。示例性的逆变器组件可以包括对称的结构，所述对称的结构构造成将直流输入电源转换成交流输出电源。

一些实施例可以包括对称的直流输入部、对称的交流输出部、栅极驱动电路板、和控制器。栅极驱动电路板和控制器可以与并联的两个逆变器电源模块相联。所述电源模块可以提供远远超过400安培RMS(均方根)的电流，并且在各种实施例中，每个电源模块均可以包括IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或者其它适当的元件，用于将直流电流转换成交流电流。总均方根电流可以超过通常可以利用单个市场上能够买到的电源模块获得的均方根电流。直流输入部可以包括直流输入母线和直流母线子组件。直流母线子组件可以具有分层设计的对称结构，所述对称的结构包括大体相互重叠的正极板和负极板。正极板可以通过多个正极输入突片联接到直流输入母线的正极端子。负极板可以通过多个负极输入突片联接到直流输入母线的负极端子。正极板可以具有联接到两个逆变器电源模块的输入端子的两个或更多个正极输出突片和两个或更多个负极输出突片。

交流输出部能够包括多根输出汇流条，每根输出汇流条均具有对称的结构。在一个实施例中，交流输出部可以提供三相交流电源信号。输出汇流条中的每一根均可以对应于三相交流电源信号中的一个通道(相)。每根汇流条均可以包括：两个输入突片，所述两个输入突片联接到两个逆变器电源模块的每条通道的输出端子；和输出突片，所述输出突片联接到逆变器的交流输出端子。输出突片可以布置成与每根交流汇流条的两个输入突片相距大致相同的距离。下面将参照附图更加详细地描述本公开的这些和其它优势。

现在参照图1，其示出了两个逆变器组件(例如示例性的逆变器组件102)的定位。逆变器组件可以布置在示例性的传动系104上。

图2和图3共同示出了示例性的逆变器组件102，所述逆变器组件102可以包括壳体106，所述壳体106可以包括下外壳108和盖110。

图4是示例性的逆变器组件102的翻过来的视图，其中，移除了盖110，以露出逆变器组件102的内部部件。在一些实施例中，逆变器组件102可以包括直流母线子组件(在此称作“直流汇流条112”)、直流侧电容器114(其可以包括电容器组，并且还可以称作直流侧电容器组114)、直流输入汇流条子组件170、栅极驱动电路板116和三相输出交流汇流条子组件118。

图5A至图5C共同示出了示例性的直流汇流条112，所述直流汇流条112可以包括一对汇流条，即，正极汇流条120和负极汇流条122。这些汇流条中的每一个均可以包括输入突片和输出突片。例如，正极汇流条120可以包括正极输入突片124和正极输出突片126，而负极汇流条122可以包括负极输入突片128和负极输出突片130。

正极汇流条120和负极汇流条122两者均可以具有条主体，所述条主体在它们相应的输入突片和输出突片之间延伸。在一个实施例中，正极汇流条120能可以具有正极条主体132，而负极汇流条可以包括负极条主体134。

在一些实施例中，正极汇流条120和负极汇流条122的形状彼此类似。正极汇流条120和负极汇流条122两这均可以具有第一段和第二段。例如，正极汇流条120可以具有第一段136和第二段138。在一些实施例中，第一段136和第二段138可以定位成相对于彼此基本成直角构造。即，第一段136可以从第二段138垂直地延伸。

负极汇流条122可以包括第一段140和第二段142。在一些实施例中，第一段140和第二段142能够相对于彼此定位成大体直角关系。

正极汇流条120和负极汇流条122两者上的输入突片从它们相应的条主体延伸。例如，正极输入突片124能够与正极条主体132的第一段136成线性排列的方式延伸。正极输出突片126能够从正极汇流条120的第二段138向后延伸。

正极汇流条120和负极汇流条122能够放置成相互配合的关系，使得正极汇流条120可以在与所述负极汇流条122电绝缘的状态下嵌套在负极汇流条122内。正极条主体132和负极条主体134之间可以存在空间。能够最小化这个空间的尺寸，这能够减小直流汇流条112的电感并且能够最小化来自逆变器外壳内的杂散场的噪音拾取。

在一个实施例中，负极汇流条122的负极输出突片130可以偏置到负极条主体134的第二段142的一侧。相反地，正极汇流条120的正极输出突片126可以偏置到正极条主体132的第二段138的一侧。在一个实施例中，负极输出突片130和正极输出突片126可以由于它们在与它们相关的条主体的相应侧上的定位而相互间隔开。类似地，正极输入突片124和负极输入突片128能够相互间隔开，并且能够单独固定到端子块，这将在下文更加详细地描述。

在一些实施例中，正极条主体132和负极条主体134之间的空间能够用诸如Mylar^TM膜的电绝缘体填充。同样，正极条主体132和负极条主体134的彼此面对的表面可以涂覆有电绝缘材料层，而不是在正极条主体132和负极条主体134的彼此面对的表面之间布置电绝缘层。

在一些实施例中，正极条主体132的第一段136和负极条主体134的第一段140能够至少部分地由输入芯部149包围。输入芯部149可以构造成接触端子块146，所述一对汇流条能够安装到所述端子块146上。

例如，端子块146能够提供支撑直流汇流条112的安装表面。端子块146能够安装到下外壳108的内侧壁和下外壳108的下支撑件148上。

在一些实施例中，输入芯部149可以使用压板159固定到端子块146。垫片152能够布置在输入芯部149和压板150之间。在一个实施例中，垫片152可以是泡沫硅块，尽管根据本公开同样可以利用本领域技术人员已知的其它材料。

图6中示出了直流汇流条112的另一个示例。在这个实施例中，输入突片141和143能够沿着基准线A从条主体向上向外倾斜，而非成线性排列。而且，输入突片141和143能够从条主体的侧边缘延伸，而输出突片145和147能够与基准线B成直线地延伸。的确，基准线A和基准线B能够基本相互垂直。

参照图7，正极输入突片124和负极输入突片128能够如所示的那样分别成与输入电缆158和160相联。

图8是示出了逆变器组件的示例性的直流侧电容器114的俯视图，其中，直流侧电容器可以包括电容器组。如图8所示，在一些实施例中，直流汇流条112可以通过第一连接件154和第二连接件156电连接到直流侧电容器114。(根据直流汇流条112提供的极性布置方案，第一连接件154和第二连接件156均可以是正极连接件或负极连接件)。根据一些实施例，第一连接件154和第二连接件156可以联接到或者嵌置在直流侧电容器114中。当然，直流侧电容器114能够封装在下外壳108内的适当位置；第一连接件154和第二连接件156在封装处理期间嵌置到直流侧电容器114中。

另外，正极输出汇流条162可以连同负极输出汇流条164一起嵌置到直流侧电容器114中。正极输出汇流条162和负极输出汇流条164包括多个输出突片。例如，正极输出汇流条162能够包括正极输出突片166A-166C，而负极输出汇流条164能够包括负极输出突片168A-168C。在一些实施例中，正极输出突片166A-166C和负极输出突片168A-168C能够定位成相互成线性排列。仅作为一个示例，正极输出突片166A-166C和负极输出突片168A-168C还可替代地定位成使得负极输出突片168A可以定位在正极输出突片166A和正极输出突片166B之间。

在某些情况下，直流侧电容器114能够被封装到空隙169中。在一个实施例中，直流侧电容器114由封装材料固定在空隙169中，所述封装材料能够包括多元醇和异氰酸酯的混合物。在一些实施例中，封装材料能够包括100份多元醇比20份异氰酸酯。直流侧电容器材料可以灌注到空隙169中，并达到空隙169上边缘下面的45mm至50mm的高度。在各种实施例中，直流侧电容器材料能够在25摄氏度固化24小时、在60摄氏度固化2小时或者在100摄氏度固化20至30分钟。

现在参照图9A至图10，其示出了一个示例性的直流输入汇流条子组件170。直流输入汇流条子组件170也可以称作“第二直流汇流条子组件”或者“直流输入汇流条170”。直流输入汇流条170能够包括正极汇流条174和负极汇流条176，与上述直流汇流条112类似，所述正极汇流条174和负极汇流条176能够布置成相互配合的关系。

正极汇流条174能够包括多个正极输入突片178A-178C，负极汇流条176能够包括多个负极输入突片180A-180C。当安装时，通过将正极汇流条174的多个正极输入突片178A-178C与直流侧电容器114的正极输出汇流条162的正极输出突片166A-166C相连，能够将正极汇流条174与直流侧电容器114的正极输出汇流条162相联。同样，通过将负极汇流条176的多个负极输入突片180A-180C与直流侧电容器114的负极输出汇流条164的负极输出突片168A-168C相连，能够将负极汇流条176与直流侧电容器114的负极输出汇流条164相联。

多个正极输入突片178A-178C和多个负极输入突片180A-180C能够交替布置并且成直线构造。

正极汇流条174和负极汇流条176能够放置成处于相互重叠配合关系。在一些实施例中，可以在正极汇流条174和负极汇流条176之间提供空间175，该空间175能够填充有电绝缘材料。正极汇流条174和负极汇流条176之间的空间175能够允许通过直流输入汇流条子组件170的电流具有较低的电感。

正极汇流条174能够包括一对正极输出突片182A和182B，而负极汇流条176能够包括一对负极输出突片184A(图10所示)和184B。所述一对正极输出突片182A和182B能够相对于彼此布置在正极汇流条174的相对的两侧上。所述一对负极输出突片184A和184B也能够相对于彼此布置在负极汇流条176的相对的两侧上。所述一对负极输出突片和所述一对正极输出突片能够布置成使得正极输出突片182A可以位于负极输出突片184b的近侧并且正极输出突片182B可以位于负极输出突片184B的近侧。

如图10最清楚地示出的那样，直流输入汇流条170能够在直流侧电容器114和栅极驱动电路板116的电源模块之间提供电连接，这将在下文更加详细地描述。在一个实施例中，正极输出突片182A和负极输出突片184A能够通过栅极驱动电路板116中的开口联接到第一电源模块188。正极输出突片182B和负极输出突片184B能够联接到第二电源模块186。

图11是示出了移除了栅极驱动电路板的示例性第一电源模块和第二电源模块、以及上述各个汇流条和直流侧电容器的局部分解透视图。第一电源模块186和第二电源模块188中的每一个均能够包括一对正极输入端子和负极输入端子。例如，第一电源模块186能够包括正极端子190和负极端子192。电源模块中的每一个均能够利用垫圈(例如垫圈194)连接到下外壳108的底部。在多个实施例中，垫圈能够用于产生流体不能透过的密封件，所述密封件防止来自冷却子组件的流体进入到下外壳108中。如将在此更加详细描述的那样，冷却子组件使得电源模块186和188的散热部件能够暴露于冷却剂。冷却剂能够从电源模块移除多余的热量，从而提高电源模块的性能。

示例性的电源模块186和188中的每一个均能够包括三个输出端子，所述三个输出端子中的每一个均能够输出能够由电源模块产生的交流电源信号的一个不同的相。例如，第一电源模块186能够包括输出端子187A、187B和187C，而第二电源模块188能够包括输出端子189A、189B和189C。

图12和图13共同示出了一个示例性的三相输出交流汇流条子组件(在下文中称作“交流汇流条118”)。在一些实施例中，交流汇流条118能够包括三个汇流条，例如第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206。

第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均能够包括条主体。例如，第一汇流条202能够包括条主体208，第二汇流条204能够包括条主体210，并且第三汇流条206能够包括条主体212。第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均能够包括前表面和后表面。例如，第一汇流条202的条主体208能够包括前表面214和后表面216。第二汇流条204的条主体210能够包括前表面218和后表面220，而第三汇流条206的条主体212能够包括前表面222和后表面224。

在一个实施例中，第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206能够相互间隔开，并且同时定位成嵌套构造。因此，在第一汇流条202的前表面214和第二汇流条204的后表面216之间存在空间205。同样，第三汇流条和第二汇流条能够相互间隔开，以在第二汇流条204的前表面214和第三汇流条206的后表面220之间形成空间207。空间205和207中的每一个均可以用电绝缘材料填充。在其它实施例中，第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206的前表面和/或后表面能够涂覆有适于提供电绝缘的材料的绝缘层。

第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均还能够包括多个电源模块突片，所述多个电源模块突片能够将每一个汇流条与第一电源模块186和第二电源模块188电连接(参见图11)。例如，第一汇流条202能够包括电源模块突片226和228，而第二汇流条204能够包括电源模块突片230和232。第三汇流条206能够包括电源模块突片234和236。这些汇流条中的任意一个的电源模块突片能够相互间隔开，以便允许汇流条与每一个电源模块相连。

这些汇流条中的每一个的多个电源模块突片均能够延伸离开它们相应的条主体的后表面。多个电源模块突片226、228、230、232、234和236能够共面并且沿着纵向排列轴线Ls相互对准(参见图13)。

在一些实施例中，第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206能够放置成相互成嵌套但偏置的关系。例如，第二汇流条204能够布置在第一汇流条202的前面，而第三汇流条206能够布置在第二汇流条204的前面。而且，汇流条能够相互交错或者相互偏置。第二汇流条204能够从第一汇流条202偏移，并且第三汇流条206能够从第二汇流条204偏移。在这种构造中，第二汇流条204的电源模块突片230能够定位在第一汇流条202的电源模块突片226和第三汇流条206的电源模块突片234之间。第三汇流条的电源模块突片234能够定位在第二汇流条204的电源模块突片230和第一汇流条202的电源模块突片228之间。第一汇流条202的电源模块突片228可以定位在第三汇流条206的电源模块突片234和第二汇流条204的电源模块突片232之间。电源模块突片232可以定位在第一汇流条202的电源模块突片228和第三汇流条206的电源模块突片236之间。

在一些实施例中，三个汇流条中的第三汇流条206的电源模块突片234、236的长度可以大于三个汇流条中的第二汇流条204的电源模块突片230、232的长度。而且，三个汇流条中的第二汇流条204的电源模块突片230、232的长度可以大于三个汇流条中的第一汇流条202的电源模块突片226、228的长度。

第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206中的每一个均还能够包括输出突片，所述输出突片能够从它们相应的条主体的前表面延伸。例如，第一汇流条202能够包括输出突片238，第二汇流条204能够包括输出突片240，并且第三汇流条206能够包括输出突片242。

在一个实施例中，输出突片238、240和242能够布置成使得它们的位置相对于彼此对称。由于电源模块中的每一个的输出端子的间隔(如上所述)并且为了保持输出突片238、240和242的对称性，输出突片240能够具有大体弯弯曲曲的部分244，所述部分244能够将输出突片240定位在输出突片238和242之间。

在一些实施例中，能够使用安装板246将第一汇流条202、第二汇流条204和第三汇流条206保持在它们相应的位置(参见图12)。安装板246带有孔。输出突片238、240和242能够延伸通过这些孔。在一个实施例中，诸如锁定构件248的锁定构件能够将输出突片238、240和242固定在安装板246上的合适位置。

安装板246能够联接到上述三个汇流条中的第二汇流条和第三汇流条(例如如图12所示)。

现在参照图14和15(以及图11、12和13)，根据一些实施例，第一汇流条202的电源模块突片226和228(参见图12)能够与第一电源模块186的输出端子187A(还参见图11)和第二电源模块188的输出端子189A相连。第二汇流条204可以与第一电源模块186的输出端子187B和第二电源模块188的输出端子189B相连。第三汇流条206可以与第一电源模块186的输出端子187C和第二电源模块188的输出端子189C相联。

在图16中，多根电缆(例如电缆250)能够与交流汇流条118的输出突片238、240和242相联(参见图14至15)。

图17示出了一种示例性的冷却子组件252，所述冷却子组件252能够包括冷却腔254、垫圈256、盖板258、输入口260和输出口262以及清洗口264。通常，可以由侧壁266形成冷却腔254，所述侧壁266形成在壳体的下外壳108中。电源模块186和188的散热部件268和270分别能够暴露于冷却腔254。如上所述，用垫圈将电源模块186和188间隔开，以便防止冷却腔254内的流体进入到壳体中。

当盖板258连结到壳体的下外壳108时，能够使用泵(未示出)将诸如冷却剂的流体通过输入口260泵入到冷却腔254中并且能够使用泵将诸如冷却剂的流体抽出。在需要时，可以使用清洗口264从冷却腔254清除滞留的空气。

在一个实施例中，输入口260和输出口262能够布置在壳体的中心附近，这能够有助于使流体以相等的流量到达每个冷却腔。

图18A至图18C共同示出了冷却子组件的另一个实施例。在一个实施例中，第一电源模块186和第二电源模块188能够安装到板280上。侧壁(参见例如图17中的266)限定了冷却腔(参见例如图17中的254)。散热部件268和270能够定位在冷却腔254内。输入口286可以定位在冷却腔254的一个端部上，而输出口288可以定位在冷却腔254的相对的端部上。由于流体可以被引入到输入口286中并且从输出口288移除，所以当流体经过散热部件268和270时，流体能够从第一电源模块186和第二电源模块188移除热量，以便为每个电源模块提供大体相等份额的冷却剂。在其它的一些实施例中(参见例如图17)，输入口可以大体定位在散热部件268和270之间的中间，使得冷却剂可以从大体中间部位进入，因此冷却剂能够双向地流动(即沿着一个方向流过散热部件268，并沿着另一个方向流过散热部件270)并且被收集在大体中部，以向每个电源模块提供大体相等份额的冷却剂，由此降低电源模块的差温。

尽管已经在上文描述了多个实施例，但是应当理解的是，它们仅仅以示例的方式给出，而并不作为限制。上述描述并不旨在将本发明的技术的范围限制为在此陈述的特定形式。因此，上述示例性实施例中的任意一个均不应当限制优选实施例的范围。应当理解的是，上述描述为阐释性的而不是限制性的。本说明书旨在涵盖处于由所附权利要求限定的本发明的技术的精神和范围内的替代方案、修改方案和等效方案以及本领域技术人员能够想到其它方案。因此，不应参照上述描述来确定本发明的保护范围，而应当参照所附权利要求以及它们的全部等效范围来确定本发明的保护范围。