专利名称：母线组件结构的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及装备有第一和第二母线的母线组件，其中第一和第二母线由扁平 条制成，并且安装在电功率转换器内的多个半导体模块的主电极端子连接到其上。
背景技术：
安装在电动车或者混合动力车辆内的电功率转换器例如逆变器通常装备有第一 和第二母线，第一和第二母线由扁平条制成，并且多个半导体模块的主电极端子耦连到其 上。例如，第一母线连接到DC电源的正⑴电极。第二母线连接到DC电源的负㈠电极。图8示出了母线组件9，如日本专利第一次公开No. 2007-215340所教导的那样。 母线组件9包括树脂模制主体或壳体93，其中第一母线91和第二母线92设置成彼此平行。第一母线91和第二母线92利用树脂的模制需要精确保持其间的位置关系。这是 因为例如第一母线91和第二母线92之间的电感或电阻绝缘等电特性依赖于第一母线91 和第二母线92之间的位置关系，由此在壳体93内在所有时间都需要将第一母线91和第 二母线92保持在预选位置关系上。当第一母线91和第二母线92是利用树脂的嵌入模制 (insert-molded)时，树脂在模子内的流动可导致在第一母线91和第二母线92之间的不对 准，由此需要将第一母线91和第二母线92稳固地保持在模子内。然而将第一母线91和第 二母线92同时保持在模子内的合适位置是困难的，因此需要复杂的模子结构来达到此目 的。将第一母线91和第二母线92覆盖以树脂壳体将导致第一母线91和第二母线92 的散热不良，这会导致母线组件9的温度不期望的上升。将第一母线91和第二母线92完全覆盖将导致树脂材料量的增加，这导致母线组 件9的整体制造成本增加。如图9所示，第一母线91和第二母线92设置在树脂壳体93内，其连接端子911 和921暴露于树脂壳体93之外。这需要在树脂材料在模子内固化后将模子的部分沿四个 不同方向K1、K2、K3和Κ4牵拉，由此导致复杂的模子结构。
发明内容
因此本发明的主要目的是避免现有技术的缺点。本发明的另一目的是提供母线组件的改进的结构，该母线组件设计成使第一和第 二母线之间的位置关系保持恒定并且具有良好的散热能力，并且可以简单方式并且以降低 的成本制造。根据本发明的一个方面，提供一种用于与电功率转换器的多个半导体模块建立电 连接的母线组件。所述母线组件包括(a)树脂主体；(b)第一母线，电功率转换器的半导体 模块的电极端子与其电连接；(C)第二母线，电功率转换器的半导体模块的电极端子与其 电连接。第一母线由导电板制成，该导电板包括板主体和多个连接端子，所述连接端子从板 主体大致平行板主体的主表面延伸，用以与半导体模块的电极端子建立电连接。第一母线的主体板的至少一部分设置在树脂主体内。类似地，第二母线由导电板制成，该导电板包括 板主体和多个连接端子，所述连接端子从板主体大致平行板主体的主表面延伸，用以与半 导体模块的电极端子建立电连接。第二母线在板主体处安装在树脂主体上并且设置成与第 一母线相距给定的距离重叠第一母线。例如，第一母线与树脂主体嵌入模制，而第二母线不嵌入模制，由此当形成树脂主 体时消除了将第一和第二母线均保持在模子内的需要。这减少了在母线组件中第一和第二 母线之间的不对准。因此第一和第二母线之间的期望位置关系仅通过将第一母线保持在模 子内的合适位置而建立。母线组件可设计成通过将第一母线与树脂主体嵌入模制并随后将第二母线连接 到树脂主体上而形成，由此便于容易地完成树脂主体。换言之，通过仅仅使用两个模制块体 并且通过将模制块体沿两个相对方向牵拉而容易地模制树脂主体。第二母线没有设置在树脂主体内，由此允许其一个主表面整体暴露于空气，由此 增强了热从母线组件的散发。仅仅第一母线可与树脂主体嵌入模制，由此减少了用于模制树脂主体的材料，这 导致母线组件的整体制造成本的下降。如上所述，母线组件设计成确保第一和第二母线之间的位置关系、增加热散发能 力以及以简单方式低成本制造。在本发明的优选实施方式中，树脂主体在其中形成前开口和后开口，通过前开口， 第一母线的板主体的一部分前表面暴露于树脂主体的外侧，通过后开口，第一母线的板主 体的一部分后表面暴露于树脂主体的外侧。前开口和后开口沿树脂主体的厚度方向对准。 树脂主体还在其上形成了突起部，该突起部在前开口周围从树脂主体的主表面延伸。第二 母线具有定位开口，所述突起部装配进该定位开口以固定第二母线相对于树脂主体的位置 关系。第一母线具有孔，该孔形成为延伸通过第一母线的板主体的暴露通过前开口和后 开口的前表面和后表面的部分。该孔在直径上小于前开口和后开口。当形成树脂主体时， 第一母线可通过小直径孔在其前后表面处由例如形成在模制块体上的突起部夹住。树脂主体还可在其中形成第二前开口和第二后开口，通过第二前开口，第一母线 的板主体的一部分前表面暴露于树脂主体的外侧，通过第二后开口，第一母线的板主体的 一部分后表面暴露于树脂主体的外侧。第二前开口和第二后开口沿树脂主体的厚度方向对 准。树脂主体还在其上形成了第二突起部，该第二突起部在第二前开口周围从树脂主体的 主表面延伸。第二母线具有第二定位开口，所述第二突起部装配进该第二定位开口以固定 第二母线相对于树脂主体的位置关系。这进一步保证了第二母线相对于树脂主体(即第一 母线)的定向的稳定性。突起部延伸超过第二母线的厚度。前开口的形成导致了在第一和第二母线之间的 绝缘电阻的下降的问题，但是，突起部加长了第一和第二母线之间的爬电距离，由此确保在 第一和第二母线之间的所需绝缘电阻。
由下面给出的详细描述并且由本发明的优选实施方式的附图将更完整地理解本发明，然而详细描述和附图不应当限制本发明的具体实施方式
，而是仅仅用于解释和理解 目的。在附图中图1是示出了根据本发明的母线组件的立体图；图2是图1的母线组件的俯视图；图3是图1的母线组件的横截面视图；图4是图1的母线组件的分解视图；图5是图1的母线组件在连接到电功率转换器的半导体模块时的立体图；图6是示出了图1的母线组件和电功率转换器的半导体模块之间的接头的局部截 面侧视图；图7是局部横截面视图，示出了保持在模式中以形成图1的母线组件的树脂主体 的第一母线；图8是传统母线组件的横截面视图；以及图9是示出了如何牵拉模子的部分以形成图8的传统母线组件的立体图。
具体实施例方式现在参照附图，其中在若干附图中，类似的附图标记指代类似的部件，具体参照图 5，其中示出了根据本发明的母线组件1，该母线组件1可用于与安装在用于电动车或混合 动力车辆中的电功率转换器的多个半导体模块建立电连接。母线组件1包括树脂模制主体3、第一母线21和第二母线22。第一母线21和第 二母线22连接到安装在电功率转换器40内的多个半导体模块4的主电极端子41。每个半 导体模块4装备有半导体设备。第一母线21和第二母线22每个均由导电扁平板制成。如图1、图2和图5所示，第一母线21由板主体211和多个连接端子212构成，所 述连接端子212从板主体211的侧平行板主体211的主表面延伸。连接端子212用于分别 与主电极端子41相连接。类似地，第二母线22由板主体221和多个连接端子222构成，连 接端子222从板主体221的侧平行板主体221的主表面延伸。连接端子222用于分别与主 电极端子41相连接。第一母线21具有嵌入模制在树脂主体3内的至少一部分。第二母线22放置成与第一母线21相距给定的距离重叠第一母线21并且在树脂 主体3的主表面上保持在板主体221处。功率转换器40工作以在DC电源和AC负载之间转换电功率。具体地，功率转换器 40由彼此重叠放置的半导体模块4和冷却管(未示出)构成。冷却管工作以冷却半导体模 块4。如图5和图6清楚所示，每个半导体模块4具有从侧表面中的一个彼此平行延伸的 三个主电极端子41，侧表面垂直于相对的主表面延伸。每个半导体模块4的三个主电极端 子41中的一个电连接到第一母线21。两个剩余主电极端子41中的一个电连接到第二母线 22。剩下的一个电极端子41电连接到AC负载例如三相AC旋转电机器(未示出)的电极。第一母线21连接到DC电源的正极⑴端子，而第二母线22连接到DC电源的负 极㈠端子。第一母线21和第二母线22均由金属板例如铜板制成。如图2和图4清楚所示，第一母线21和第二母线22的每一个均具有通过切去其侧部形成的多个齿23。第一母线 21和第二母线22的齿23用作分别连接端子212和222。第一母线21具有形成在其中的 多个开口或窗24，开口或窗M沿着第一母线21长度方向以与第二母线22的齿23空间重 合的方式以规则间距排列。换言之，每个齿23沿着第一母线21和第二母线22的厚度方向 与窗M中的一个空间上重合。窗对的尺寸(即，其宽度和长度)大于齿23。如图5和图6所示，半导体模块4的主电极端子41中每个延伸通过第一母线21 的窗M中的一个并且与第二母线22连接。如图2、图4和图5所示，第一母线21和第二母线22具有从板主体211和221的 侧延伸并且分别与电容(未示出)的电极连接的端子215和225。 如图3所示，树脂主体3具有形成在其中的后开口 31 (为简单起见仅示出了一个) 和前开口 32 (为简单起见仅示出了一个)，第一母线21的后表面通过后开口 31暴露于树脂 主体3之外，第一母线21的前表面通过前开口 32暴露于树脂主体3之外。后开口 31和前 开口 32沿着树脂主体3 (即第一母线21)的厚度方向空间上彼此重合。如图1至图5所示，树脂主体3具有形成在其上的中空圆柱形突起部33，每个突 起部33绕着前开口 32中的一个的周边(周长)在第二母线32之上延伸。换言之，突起部 33的高度大于第二母线22的厚度。每个突起部33安装在形成在第二母线22中的定位开 口 223中的一个中，以固定在第二母线22和树脂主体3之间的给定位置关系。如图3所示，第一母线21具有部分213，其每一个暴露到后开口 31和前开口 32。 每个暴露部分213具有形成在其中的孔214，孔214在直径上小于后开口 31和前开口 32。后开口 31、前开口 32和小直径孔214均由圆形开口限定，它们的中心沿第一母线 21的厚度方向对准。换言之，后开口 31、前开口 32和小直径孔214沿树脂主体3的厚度方 向彼此同轴设置。后开口 31和前开口 32具有相同的直径。如图1和图2所示，后开口 31、前开口 32和突起部33形成在树脂主体3的三个位 置之内和之上。如图3和图4所示，树脂主体3具有平行第一母线21的主表面延伸的基座表面 ；34。突起部33从基座表面34突出。第二母线22具有三个定位孔223，其在板主体221内形成为分别与树脂主体3的 突起部33重合。第二母线22的板主体221置于树脂主体3的基座表面34上，使得突起部 33装配在定位孔223内。这固定了第二母线22相对于树脂主体3和第一母线21的位置关系。第二母线22在嵌入模制有第一母线21的树脂主体3上的安装通过将两个螺栓11 插入安装孔2M并且将它们拧紧到形成于树脂主体3的基座表面34的角内的螺纹孔35而 实现，由此完成了母线组件1，如图1所示。如图7所示，树脂主体3和第一母线21的组装通过将第一母线21的板主体211 的一部分置于由下部块体51和上部块体52制成的成型模中来实现。下部块体51具有支 撑部512和下部突起部513 (为简单起见，仅示出了一个)。每一个支撑部512都从腔下表 面511延伸。每个下部突起部513都从支撑部512中的一个的上端延伸。上部块体52具 有形成在腔上表面521内的环形室524、从室524内部延伸至腔上表面521之下的挤压突起 部522、以及从挤压突起部522的下端延伸的上部突起523。
支撑部512、下部突起部513、环形室524、挤压突起部522和上部突起部523形成 在下部块体51或上部块体52的三个位置之上或之内。在模制中，第一母线21的板主体211由支撑部512保持并且由挤压突起部522挤 压。具体地，第一母线21的板主体211在上部块体52和下部块体51之间的三个位置由支 撑部512和挤压突起部522稳固地保持，由此将第一母线21的位置沿着其厚度方向固定。下部突起部513和上部突起部523安装在第一母线21的小直径孔214内，由此将 第一母线21的主表面的位置固定在模子的水平方向。在组件中，如图7所示，通过第一母线21的板主体211的周缘和前表面和后表面 的部分在模子内部限定了腔53。熔化的树脂填充到空腔53内以完成树脂主体3，在其中一 部分第一母线21密封设置。填充在上部块体52内的环形室524内的树脂形成突起部33。母线组件1的上述结构提供了如下优点。第二母线22没有与树脂主体3嵌入模制。换言之，如图7所示，仅有第一母线21 与树脂主体3嵌入模制，由此消除了在形成树脂主体3时将第一母线21和第二母线22均 保持在模子内的需要。这最小化在母线组件1内第一母线21和第二母线22之间的不对准。 因此在第一母线21和第二母线22之间的期望位置关系仅仅通过将第一母线21保持在模 子内的合适位置来建立。母线组件1如上所述设计成通过第一母线21与树脂主体3的嵌入模制并随后将 第二母线22连接到树脂主体3上形成，由此有利于简单地完成树脂主体3。换言之，树脂主 体3容易仅仅使用两个块体51和52模制并且通过块体51和52沿竖直相对方向牵拉而完 成，如图7所示。第二母线22没有设置在树脂主体3内部，并且如图1至图3所示，主表面中的一 个整体暴露到空气中，由此加强了热从母线组件1的散发。仅仅第一母线21与树脂主体3嵌入模制，由此导致减少了用于模制树脂主体3的 材料，这导致母线组件1的整体制造成本的下降。如已经参照图3所示，树脂主体3具有后开口 31和前开口 32和突起部33，突起部 33绕着前开口 32形成并且安装在形成于第二母线22内的定位孔223中，由此在形成树脂 主体3时确保了将第一母线21保持在模子内的稳定性。如图7所示，第一母线21的保持 通过对准形成前开口 32和后开口 32所用的支撑部512和挤压突起部522并且稳固夹持第 一母线21来实现。突起部33还用于相对于树脂主体定位第二母线22，由此确保了第一母线21和第 二母线22彼此的期望定向。前开口 32的形成导致在第一母线21和第二母线22之间的绝缘电阻的下降的问 题，然而，位于前开口 32周围的突起部33延长了第一母线21和第二母线22之间沿着树脂 主体3的表面的距离(即爬电距离)，由此保证了在第一母线21和第二母线22之间的期望 的绝缘电阻。应当注意，如图3所示，爬电距离是从前开口 32的下边缘321至前开口 32的 上边缘322、至突起部33的外部上边缘331、并且至突起部33的外周壁和第二母线22的端 部之间的接触点332的距离。由上文明显可知，其中一个后开口 31、其中一个前开口 32和其中一个突起部33 的组合用来1)在模制树脂主体3时保持第一母线21, 相对于树脂主体3定位第二母线
722，以及3)确保在第一母线21和第二母线22之间的爬电距离的所需值，由此导致母线组 件1的简化结构。如图7所示，暴露于其中一个后开口 31和其中一个前开口 32的第一母线21的部 分213具有小直径孔214。当形成树脂主体3时，第一母线21通过小直径孔214在其前表 面和后表面处由模子的下部块体51的支撑部512和上部块体52的挤压突起部522夹持。 此外，每一个下部突起部513和对应的其中一个上部突起部523彼此直接邻接。这将第一 母线21的取向沿着平行于其主表面的方向(即图7中的水平方向)和厚度方向(即图7 中的竖直方向)固定在模子中。如上所述，后开口 31、前开口 32和突起部33形成于树脂主体3的多个部分之内和 之上，由此在形成树脂主体3时增加了在模子内定位第一母线21以及在母线组件1内相对 于第一母线21定位第二母线22的准确性。如上所述，母线组件1设计成确保在第一母线21和第二母线22之间的位置关系、 具有增加的热散发能力并且以简单方式低成本制造。虽然已经根据优选实施方式公开了本发明以利于对其更好地理解，但是应当理 解，在不背离本发明的原理的情况下本发明可以多种方式实施。因此，本发明应当理解为包 括示出的实施方式的所有变例，这些变例能够在不背离所附权利要求所阐述的本发明的原 理的情况下实施。
权利要求
1.一种母线组件，其包括树脂主体；第一母线，电功率转换器的半导体模块的电极端子与所述第一母线电连接，所述第一 母线由导电板制成，所述导电板包括板主体和多个连接端子，所述连接端子从所述板主体 大致平行所述板主体的主表面延伸，以与所述半导体模块的所述电极端子建立电连接，所 述第一母线的主体板的至少一部分设置在所述树脂主体内；以及第二母线，所述电功率转换器的所述半导体模块的电极端子与所述第二母线电连接， 所述第二母线由导电板制成，所述导电板包括板主体和多个连接端子，所述连接端子从所 述板主体大致平行所述板主体的主表面延伸，以与所述半导体模块的所述电极端子建立电 连接，所述第二母线在所述板主体处安装在所述树脂主体上并且设置成与所述第一母线相 距给定的距离重叠所述第一母线。
2.如权利要求1所述的母线组件，其特征在于，所述树脂主体在其中形成前开口和后 开口，通过所述前开口，所述第一母线的板主体的一部分前表面暴露于所述树脂主体之外， 通过所述后开口，所述第一母线的板主体的一部分后表面暴露于所述树脂主体之外，所述 前开口和所述后开口沿所述树脂主体的厚度方向对准，所述树脂主体还在其上形成突起 部，所述突起部在前开口周围从所述树脂主体的主表面延伸，并且其中所述第二母线具有 定位开口，所述突起部装配进所述定位开口以固定所述第二母线相对于所述树脂主体的位 置关系。
3.如权利要求2所述的母线组件，其特征在于，所述第一母线具有孔，所述孔形成为延 伸通过所述第一母线的板主体的暴露通过所述前开口和所述后开口的前表面和后表面的 部分，所述孔在直径上小于所述前开口和所述后开口。
4.如权利要求2所述的母线组件，其特征在于，所述树脂主体还在其中形成第二前开 口和第二后开口，通过所述第二前开口，所述第一母线的板主体的一部分前表面暴露于所 述树脂主体之外，通过所述第二后开口，所述第一母线的板主体的一部分后表面暴露于所 述树脂主体之外，所述第二前开口和第二后开口沿所述树脂主体的厚度方向对准，并且所 述树脂主体还在其上形成第二突起部，所述第二突起部在第二前开口周围从所述树脂主体 的主表面延伸，并且其中所述第二母线具有第二定位开口，所述第二突起部装配进所述第 二定位开口以固定所述第二母线相对于所述树脂主体的位置关系。
5.如权利要求2所述的母线组件，其特征在于，所述突起部延伸超过所述第二母线的 厚度。
全文摘要
本发明涉及一种母线组件结构，具体地，一种用于与电功率转换器的半导体模块建立电连接的母线组件。该母线组件包括树脂主体、半导体模块的端子连接到其上的第一和第二母线。第一和第二母线中每个都包括板主体和多个连接端子，连接端子从板主体大致平行板主体的主表面延伸。第一母线的主体板的至少一部分设置在树脂主体内。第二母线在板主体处安装在树脂主体上并且设置成与第一母线相距给定的距离重叠所述第一母线。这种结构最小化了在形成树脂主体之后在第一和第二母线之间的不对准。
文档编号H02M7/00GK102082516SQ20101056580
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月26日 优先权日2009年11月27日
发明者后藤诱纪郎 申请人:株式会社电装