功率模块的制作方法

本实用新型实施例涉及电子器件技术，尤其涉及一种用于变流器中的功率模块。

背景技术：

功率模块是变流器或逆变器中的一个重要部件。功率模块的工作电流大，在工作状态下产生的热量较大。此外，光伏电站内或风力发电机组在日趋恶劣的工作环境中工作，对逆变器以及其中的功率模块自身的散热性能的要求也越来越苛刻。

为了提升功率模块自身的散热性能，确保其中电气元件的使用寿命，需要对功率模块的设计进行相应的技术改进。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于，提供一种功率模块，以提高其散热性能。

根据本实用新型实施例的一方面，提供一种功率模块，包括依次固定设置的IGBT组件、功率组件和送风组件，其中，所述IGBT组件包括IGBT模块以及与IGBT模块连接的热管散热器；所述功率组件包括电容器以及固定在所述电容器上的叠层母排，所述叠层母排还与所述IGBT模块连接；所述送风组件中的通风设备与所述电容器相对设置。

可选地，所述功率模块还包括安装框架，所述功率组件固定在所述安装框架内，所述IGBT组件和所述送风组件分别固定在所述安装框架的两侧。

可选地，所述安装框架的底部平行地设置有一对安装导轨，所述功率组件还包括固定在所述电容器之下的固定底板，所述固定底板的长度或宽度与所述安装导轨之间的间距适配。

可选地，所述功率组件还包括分别与所述叠层母排电连接的直流输入正母排和直流输入负母排。

可选地，所述热管散热器为三相热管散热器；IGBT模块涂有导热硅脂并与所述三相热管散热器固定。

可选地，所述IGBT组件还包括与IGBT模块的输出端连接的交流输出铜排。

可选地，所述IGBT组件还包括IGBT模块的缓冲电容，所述缓冲电容接在所述叠层母排上，和/或，所述电容器是薄膜电容。

可选地，所述功率组件还包括设置在所述叠层母排上的泄放电阻板。

可选地，所述功率模块还包括：分别安装在所述安装框架的两侧以及/或上部的侧板，所述侧板上设有通风格栅，其中，所述侧板上还设有把手。

可选地，所述送风组件包括散热风机、安装板和风机控制电路板，所述散热风机和风机控制电路板固定在安装板上。

本实用新型的示例性实施例提供的功率模块，通过功率模块的送风组件对发热量大的电容器、叠层母排等部件进行风冷散热，有助于延长电容器的使用寿命，并且降低叠层母排的成本；另一方面，通过功率模块的热管散热器对易于发热的IGBT模块进行接触散热，进一步提高功率模块的散热性能。

附图说明

图1是示出本实用新型实施例的功率模块的结构示意图；

图2是示出本实用新型实施例的功率模块中的IGBT组件的结构示意图；

图3是示出本实用新型实施例的功率模块中的功率组件的结构示意图；

图4是示出本实用新型实施例的功率模块中的送风组件的结构示意图。

附图标记说明：

10、IGBT组件；20、功率组件；30、送风组件；40、安装框架；

11、IGBT模块；12、热管散热管；13、交流输出铜排；14、缓冲电容；15、交流电流传感器；

21、电容器；22、叠层母排；23、直流输入正母排；24、直流输入负母排；25、泄放电阻板；26、固定底板；

31、散热风机；32、安装板；33、风机控制电路板；

41、安装导轨；42、侧板；43、把手。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。

在本实用新型的示例性实施例中，以应用在包括逆变器在内的变流器中的功率模块为例示例性地描述在此提出的功率模块的结构。但是，需要理解，本实用新型提出的功率模块的结构适用于任何符合在此限定的结构的功率模块，而不仅限于变流器中的功率模块。

参照图1～图3，根据本实用新型的示例性实施例，一种功率模块包括依次固定设置的IGBT组件10、功率组件20和送风组件30。在图1～图2示出的结构中，由近及远地依次示出送风组件30、功率组件20和IGBT组件10。

所述IGBT组件10包括IGBT模块11以及与IGBT模块11连接的热管散热器12。热管散热器12用于对易发热的IGBT模块11进行散热。

所述功率组件20包括用于储能的电容器21以及固定在所述电容器21上的叠层母排22，所述叠层母排22与所述IGBT模块11连接。所述送风组件30中的通风设备与所述电容器21相对设置。与发热量较大的电容器21相对设置的送风组件30可将环境空气强力吸入并吹向包括电容器21和叠层母排22在内的部件，以对这些部件进行风冷散热。

该功率模块在工作时，其外部的直流输入电流通过功率组件20的叠层母排22输入IGBT模块11，在IGBT模块11将直流电转化为交流电输出到外部设备，如逆变器内的电抗器。

这里，IGBT组件10、功率组件20和送风组件30均可采用模块式设计。在安装使用过程中，仅需将这3个组件模块组装、固定在一起，便于操作。

相应地，如图1和图2所示，根据本实用新型的一种可实施方式，所述功率模块还包括用于安装和固定IGBT组件10和功率组件20的安装框架40。在安装过程中，所述功率组件20可被固定在所述安装框架40内，所述IGBT组件10和所述送风组件30可分别被固定在所述安装框架40的两侧。该安装框架40还具有对IGBT组件10和功率组件20的保护作用。

此外，可选地，所述安装框架40的底部还平行地设置有一对安装导轨41，以便于安装较重的功率组件20。相应地，所述功率组件20可还包括固定在所述电容器21之下的固定底板26，所述固定底板26的长度或宽度与所述安装导轨41之间的间距适配，也就是说，将固定底板26的长度或宽度中的至少一个的边长设置为与所述安装导轨41之间的间距相等或相应。由此，在安装过程中，仅需将功率组件20的固定底板26沿安装导轨41推入安装框架40或拉出安装框架40。通过安装框架40和设置的安装导轨41对功率组件20进行推拉和固定，也使得功率模块的整体结构紧凑，利于控制功率模块的体积。

为了保护安装在安装框架40内的功率组件20，根据本实用新型的一种可实施方式，所述功率模块还包括分别安装在所述安装框架40的两侧以及/或上部的侧板42，并且在所述侧板上设有通风格栅，以利于通风及防止热气长期滞留在侧板形成的空间内。

此外，安装在所述安装框架40的两侧以及/或上部的侧板42上可还设有把手43，以便于操纵这些侧板42。

以下将分别具体描述IGBT组件10、功率组件20和送风组件30的示例性结构。

IGBT组件10的结构

在前述IGBT组件2的结构的基础上，在一种可选的实施方式中，将热管散热器12设为三相热管散热器。与传统的散热器相比，三相热管散热器在同等散热量的情况下体积更小，利于提高功率模块的散热性能，减少其占用的空间。

为了将三相热管散热器与IGBT模块11进行传热接触，可选地，在IGBT模块11上涂有导热性强的导热硅脂并与所述三相热管散热器固定，或者通过均温板与所述三相热管散热器固定。

此外，根据本实用新型的可选实施方式，所述IGBT组件10还包括IGBT模块11的缓冲电容14，缓冲电容14连接在叠层母排22上，用于吸收IGBT模块11在工作过程中产生的谐波。根据另一种可行的实施方式，IGBT模块11上设置有内螺纹，可使用螺钉将缓冲电容14、叠层母排22与IGBT模块11固定在一起。

此外，根据本实用新型的可选实施方式，IGBT组件10还包括用于交流电输出的交流输出铜排13，交流输出铜排13与IGBT模块11的输出端连接。可选地，IGBT组件10还包括连接在交流输出铜排13上的交流电流传感器15，交流电流传感器15用于感测IGBT模块11的交流电输出。

功率组件20的结构

如前所述，所述功率组件20包括电容器21以及固定在所述电容器21上的叠层母排22。由于薄膜电容具有无极性、绝缘阻抗高、频率特性优异以及介质损失小的优良特性，因此电容器21可选地采用薄膜电容。

为了将直流电流传送到功率组件20，功率组件20还可包括分别与叠层母排22电连接的直流输入正母排23和直流输入负母排24。外部的直流输入电流通过直流输入正母排23和直流输入负母排24到达叠层母排22，到达与叠层母排22连接的IGBT模块11，在IGBT模块11将直流电转化为交流电，交流电通过交流输出铜排13输出到外部设备，如逆变器内的电抗器。

此外，可选地，所述功率组件20还包括设置在所述叠层母排22上的泄放电阻板25，泄放电阻板25通过叠层母排22连接在电容器21上，并且用于防止电源脱开造成设备损坏或人员伤亡。

送风组件30的结构

图4示出送风组件30的示例性结构。如图4所示，送风组件30包括散热风机31、安装板32和风机控制电路板33，所述散热风机31和风机控制电路板33固定在安装板32上。

自备安装板32和风机控制电路板33的这种模块化设计使得送风组件30的安装和控制极为便利。此外，由于风机控制电路板33设置在整个功率模块端侧的安装板32上，也便于操作人员对功率模块的散热性能进行测试和维护。可通过配备的风机控制电路板33对散热风机31的启动、关闭和转速进行控制。

此外，送风组件30可为例如轴流风机、离心风机或混流式风机，以实现优良的送风功能。

本实用新型的示例性实施例提供的功率模块，通过功率模块的送风组件对发热量大的电容器、叠层母排等部件进行风冷散热，有助于延长电容器的使用寿命，并且降低叠层母排的成本；另一方面，通过功率模块的热管散热器对易于发热的IGBT模块进行接触散热，进一步提高功率模块的散热性能。

此外，IGBT组件、功率组件和送风组件均可采用模块式设计，并且通过设置安装框架和安装导轨，易于安装组装各个组件，并且还可以流水线式批量地生产和安装这些组件，降低生产、操作成本。

以上所述，仅为本实用新型实施例的具体实施方式，但本实用新型实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型实施例的保护范围之内。因此，本实用新型实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。