铁路车辆用功率模块及铁路车辆的变流器的制造方法

专利名称:铁路车辆用功率模块及铁路车辆的变流器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种铁路车辆用功率模块及铁路车辆的变流器。所述铁路车辆的变流器包括所述的铁路车辆用功率模块。所述铁路车辆用功率模块包括散热器及半导体器件，所述散热器包括第一散热面及第二散热面，该第一散热面与第二散热面设置为相背离，所述半导体器件分别设置在所述第一散热面、第二散热面上。本实用新型铁路车辆用功率模块结构紧凑且散热性能强。
【专利说明】
铁路车辆用功率模块及铁路车辆的变流器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种功率模块，特别是一种铁路车辆用功率模块及铁路车辆的变流器。
【背景技术】
[0002]高速铁路牵引系统的核心是功率模块，功率模块中半导体元件是关键器件。半导体元件的温升对性能影响非常显著。现有技术中，对于大功率输出的应用通常使用水冷散热器，保证半导体结温度不致于升高至影响正常工作。目前使用的水冷散热器与叠层母排是分离元件。因而，功率模块需要单独框架来安装散热器和母排，导致功率模块的体积和重量都较大，不符合铁路车辆减重的要求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有较高散热性能的铁路车辆用功率模块及铁路车辆的变流器。
[0004]为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0005]铁路车辆用功率模块包括散热器及半导体器件，所述散热器包括第一散热面及第二散热面，该第一散热面与第二散热面设置为相背离，所述半导体器件分别设置在所述第一散热面、第二散热面上。
[0006]优选地，所述半导体器件包括上半桥绝缘栅双极型晶体管及下半桥绝缘栅双极型晶体管。
[0007]优选地，铁路车辆用功率模块还包括第一交流侧叠层母排、第二交流侧叠层母排，第一交流侧叠层母排设置为与上半桥绝缘栅双极型晶体管连接，第二交流侧叠层母排设置为与下半桥绝缘栅双极型晶体管连接。
[0008]优选地，所述散热器上开设有第一、第二安装孔，所述第一交流侧叠层母排、第二交流侧叠层母排分别插设在所述散热器的第一、第二安装孔内。
[0009]优选地，铁路车辆用功率模块还包括第三直流侧叠层母排及滤波电容，所述第三直流侧叠层母排设置为分别与所述上半桥绝缘栅双极型晶体管及下半桥绝缘栅双极型晶体管的上半桥电路及所述滤波电容连接。
[0010]优选地，所述散热器上开设有第三安装孔，所述第三直流侧叠层母排插设在所述散热器的第三安装孔内。
[0011 ]优选地，所述散热器开设有水道，所述水道内灌装有冷却水。
[0012]优选地，所述水道为两个，且分别与所述第一散热面、第二散热面平行设置。
[0013]优选地，所述散热器包括第一盖板层、第一焊接层、冷却液回路壳体、第二焊接层及第二盖板层。所述冷却液回路壳体内灌装有冷却液。所述第一焊接层设置在所述第一盖板层上。所述冷却液回路壳体设置在所述第一焊接层上。所述第二焊接层设置在所述冷却液回路壳体上。所述第二盖板层设置在所述第二焊接层上。
[0014]本实用新型还提供一种铁路车辆的变流器。所述铁路车辆的变流器包括前述中任一项所述的铁路车辆用功率模块。
[0015]本实用新型的铁路车辆用功率模块的散热器为双面散热，保证散热面积的同时减少散热器体积。散热器预留叠层母排的固定孔位，母排可以直接固定于散热器上，不需要额外的安装框架。交流侧第一母排、第二母排以及直流侧母排直接连接，减少线路自感，节约安装空间。功率模块的滤波电容可以直接固定于母排上，整体结构紧凑。牵引系统柜中强制排风在经过水冷散热器表面时温度降低，可以做为叠层母排和电容的辅助散热元件。功率模块的输入和输出通过叠层母排与其他功能单元连接，不同相位或极性的电流在叠层母排的不同导电层中通过。另外，本实用型铁路车辆用功率模块能够保证半导体结温低于125摄氏度。
【附图说明】

[0016]图1为本实用新型提供的一种铁路车辆用功率模块的结构示意图。
[0017]图2为图1的铁路车辆用功率模块的立体分解图。
[0018]图3为图1中的散热器的结构示意图。
[0019]图4为图3的散热器的另一个视角的结构示意图。
[0020]图5为图3的散热器的内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型进行详细的描述:
[0022]实施例一:
[0023]请参阅图1至图5，所述铁路车辆用功率模块100包括散热器10及半导体器件。所述散热器10包括第一散热面11及第二散热面12。该第一散热面11与第二散热面12设置为相背离，即该第一散热面11与第二散热面12分别位于所述散热器10的两侧。所述半导体器件分别设置在所述第一散热面11、第二散热面12上。
[0024]请继续参阅图1及图2，在本实施例中，所述半导体器件包括上半桥绝缘栅双极型晶体管21及下半桥绝缘栅双极型晶体管22。可以想到的是，绝缘栅双极型晶体管，也即是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。
[0025]请继续参阅图1及图2，在本实施例中，铁路车辆用功率模块100还包括第一交流侧叠层母排31、第二交流侧叠层母排32。第一交流侧叠层母排31设置为与上半桥绝缘栅双极型晶体管31连接。第二交流侧叠层母排32设置为与下半桥绝缘栅双极型晶体管31连接。
[0026]请继续参阅图1及图2，为了使得整体结构紧凑且便于安装，所述上半桥绝缘栅双极型晶体管21上开设有第一安装孔211。所述下半桥绝缘栅双极型晶体管22上开设有第二安装孔(图中未示出)。所述第一交流侧叠层母排31具有突出设置的第一安装柱(图中未示出)。所述第一安装柱插设在所述第一安装孔211内。所述第二交流侧叠层母排32具有突出设置的第二安装柱321。所述第二安装柱321插设在所述第二安装孔内。进一步地，所述散热器上开设有第三安装孔，所述第三直流侧叠层母排33排插设在所述散热器的第三安装孔内。
[0027]请继续参阅图1及图2，在本实施例中，铁路车辆用功率模块还包括第三直流侧叠层母排33及滤波电容(图中未示出)，所述第三直流侧叠层母排33设置为分别与所述上半桥绝缘栅双极型晶体管21及下半桥绝缘栅双极型晶体管22的上半桥电路及所述滤波电容连接。
[0028]所述散热器10开设有水道，所述水道内灌装有冷却水。为了使得第一散热面11、第二散热面12上的半导体器件均衡散热，所述水道为两个，且分别与所述第一散热面、第二散热面平行设置。
[0029]请参阅图3、图4及图5，在本实施例中，所述散热器10包括第一盖板层141、第一焊接层151、冷却液回路壳体16、第二焊接层152及第二盖板层142。所述冷却液回路壳体16内灌装有冷却液。所述第一焊接层151设置在所述第一盖板层141上。所述冷却液回路壳体16设置在所述第一焊接层151上。所述第二焊接层152设置在所述冷却液回路壳体16上。所述第二盖板层142设置在所述第二焊接层152上。需要说明的是，图5为所述散热器10去除外部壳体后的侧视图。
[0030]需要说明的是，所述第一交流侧叠层母排31、第二交流侧叠层母排32及所述第三直流侧叠层母排33，都可以用于导通电流。“母排”也可以称之为汇流排(busbar)。所述第一交流侧叠层母排31、第二交流侧叠层母排32分别连接交流电压或电流。所述第三直流侧叠层母排33连接直流电压或电流。
[0031]实施例二:
[0032]本实用新型提供一种铁路车辆的变流器。所述铁路车辆的变流器包括前述的所述铁路车辆用功率模块100。可以想到的是，所述铁路车辆的变流器还包括其他器件。所述铁路车辆的变流器具有良好的散热性能。
[0033]本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。
【主权项】
1.铁路车辆用功率模块，其特征在于:所述铁路车辆用功率模块包括散热器及半导体器件，所述散热器包括第一散热面及第二散热面，该第一散热面与第二散热面设置为相背离，所述半导体器件分别设置在所述第一散热面、第二散热面上。2.根据权利要求1所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:所述半导体器件包括上半桥绝缘栅双极型晶体管及下半桥绝缘栅双极型晶体管。3.根据权利要求2所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:还包括第一交流侧叠层母排及第二交流侧叠层母排，第一交流侧叠层母排设置为与上半桥绝缘栅双极型晶体管连接，第二交流侧叠层母排设置为与下半桥绝缘栅双极型晶体管连接。4.根据权利要求3所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:所述上半桥绝缘栅双极型晶体管上开设有第一安装孔;所述下半桥绝缘栅双极型晶体管上开设有第二安装孔； 所述第一交流侧叠层母排具有突出设置的第一安装柱，所述第一安装柱插设在所述散热器的第一安装孔内；第二交流侧叠层母排具有突出设置的第二安装柱，所述第二安装柱插设在第二安装孔内。5.根据权利要求3所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:还包括第三直流侧叠层母排，所述第三直流侧叠层母排设置为分别与所述上半桥绝缘栅双极型晶体管及下半桥绝缘栅双极型晶体管的上半桥电路连接。6.根据权利要求5所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:还包括及滤波电容，所述滤波电容与所述第三直流侧叠层母排连接。7.根据权利要求1所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:所述散热器开设有水道，所述水道内灌装有冷却水。8.根据权利要求7所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:所述水道为两个，且分别与所述第一散热面、第二散热面平行设置。9.根据权利要求1所述的铁路车辆用功率模块，其特征在于:所述散热器包括第一盖板层、第一焊接层、冷却液回路壳体、第二焊接层及第二盖板层;所述冷却液回路壳体内灌装有冷却液;所述第一焊接层设置在所述第一盖板层上;所述冷却液回路壳体设置在所述第一焊接层上;所述第二焊接层设置在所述冷却液回路壳体上;所述第二盖板层设置在所述第二焊接层上。10.铁路车辆的变流器，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的铁路车辆用功率模块。
【文档编号】H05K7/20GK205725420SQ201620245446
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】唐二年
【申请人】上海中电罗莱电气股份有限公司