专利名称：模块化功率单元及变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变频器结构领域，更具体地说，涉及一种模块化功率单元及变频器。
背景技术：
随着科学技术的进步，电机变频控制技术已经广泛应用于机械、冶金、轻纺和家用电器等领域。矿井、石化等易燃易爆环境中，广泛使用着大功率高电压的大型电机，这些场合使用的变频器相对普通变频器来说更加苛刻。现有的防爆变频器中，通常将铝(或者铜)基板作为导热介质和安装基板。变频器的所有结构都安装在铝(或者铜)基板上功率模块固定在铝(或者铜)基板上，其它所有结构件也安装在铝(或者铜)基板上。因为散热的原因，充当导热介质的铝(或者铜)基板就要求越薄越好，而安装功能又要求基板越厚越好(结构强度)。上述散热和结构强度的矛盾在目前的防爆变频器结构设计中没有很好地解决，造成的后果是散热不稳定，超过一定功率就要用厚铜板，成本高、重量大，无法实现模块化。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述基板无法兼顾结构强度和散热的问题，提供一种模块化功率单元及变频器。本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种模块化功率单元，包括复合基板以及固定在所述复合基板上的功率模块；所述复合基板包括固定在一起的结构板和散热板，且所述结构板位于散热板的上方；所述结构板上设有形状和尺寸与功率模块匹配的开孔；所述功率模块固定在所述结构板的开孔内且该功率模块的底面紧贴散热板。在本实用新型所述的模块化功率单元中，所述结构板的下表面紧贴散热板的上表面，且所述结构板上设有多个开孔，每一开孔内固定有一个功率模块。在本实用新型所述的模块化功率单元中，所述结构板的两侧边缘分别设有凸缘和凹槽，所述凸缘与凹槽的形状和大小相匹配。在本实用新型所述的模块化功率单元中，所述结构板和散热板通过螺钉固定在一起，且所述结构板上还安装有结构件。在本实用新型所述的模块化功率单元中，所述结构板为铝板，所述散热板为铜板。本实用新型还提供一种变频器，包括固定在钣金件上的功率单元且该功率单元包括复合基板以及固定在所述复合基板上的功率模块；所述复合基板包括固定在一起的结构板和散热板，且所述结构板位于散热板的上方；所述结构板上设有形状和尺寸与功率模块匹配的开孔；所述功率模块固定在所述结构板的开孔内且该功率模块的底面紧贴散热板。在本实用新型所述的变频器中，所述结构板的下表面紧贴散热板的上表面，且所述结构板上设有多个开孔，每一开孔内固定有一个功率模块。[0013]在本实用新型所述的变频器中，所述变频器包括多个功率单元且所述多个功率单元并排设置。在本实用新型所述的变频器中，每一功率单元的结构板的两侧边缘分别设有凸缘和凹槽，相邻功率单元以凸缘嵌入凹槽的方式相接。在本实用新型所述的变频器中，所述结构板为铝板，所述散热板为铜板。本实用新型的模块化功率单元及变频器具有以下有益效果通过由结构板和散热板构成的复合基板，较好地解决了变频器中安装和散热的问题。并且，本实用新型借助模块化的结构，使得变频器的安装性、生产性、可维护性能、可拓展性能(功率升高降低)空前提高，同时降低了产品的成本。
图I是本实用新型模块化功率单元实施例的示意图。·[0018]图2是图I中功率单元的局部放大图。图3是本实用新型的变频器实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1-2所示，是本实用新型模块化功率单元实施例的示意图。本实施例中的模块化功率单元包括复合基板10以及功率模块20 (例如IGBT模块)，其中功率模块20固定在复合基板10上。上述复合基板10包括固定在一起的结构板11和散热板12，且结构板11位于散热板12的上方。结构板11上设有形状和尺寸与功率模块20匹配的开孔113。功率模块20固定在结构板11的开孔113内且该功率模块20的底面紧贴散热板12。由于结构板采用了复合结构，其可通过调整结构板11和散热板12的厚度，使其既能满足散热要求，又能满足安装要求，从而使产品成本急剧降低，又能满足客户可安装、可维护性的要求。上述开孔113可通过以下方式实现在结构板11上开设与功率模块20大小匹配的通孔，功率模块20沉入上述通孔并通过螺钉固定到结构板11或散热板12。在上述模块化功率单元中，结构板11的下表面紧贴散热板12的上表面，并且结构板11上可设置多个开孔，从而可在一个复合基板10上安装多个功率模块20。通过上述模块化的单元结构，不仅仅使得产品的安装性、生产性、可维护性能、可拓展性能(功率升高降低)空前提高，也使得产品的成本大大降低。为了实现多个模块化功率单元的安装，可在上述结构板11的两侧边缘分别设置凸缘111和凹槽112，且上述凸缘111与凹槽112的形状和大小相匹配，从而可通过凸缘嵌入凹槽的方式实现相邻模块化功率单元的拼接。为实现结构板11和散热板12的稳定固定，可采用螺钉15将结构板11固定到散热板12的上表面。当然，在实际使用中，也可采用其他方式固定结构板11和散热板12，例如采用卡扣、铆钉等方式。并且结构板11上还可固定安装其他结构件(例如铜排等)。[0027]上述结构板11可采用铝板，而散热板12则可采用铜板。为了使产品达到最优的性能，结构板11及散热板12所采用的材料可以随着产品的热性能要求而变化。上述模块化功率单元可直接应用于防爆变频器等设备。如图3所示，是包含上述模块化功率单元32的变频器的示意图。该变频器包括固定在钣金件31上的多个功率单元32，每一功率单元32包括复合基板以及固定在复合基板上的功率模块；上述复合基板包括固定在一起的结构板(例如采用铝板)和散热板(例如采用铜板)，且结构板位于散热板的上方；结构板上还设有形状和尺寸与功率模块匹配的开孔；功率模块固定在结构板的开孔内且该功率模块的底面紧贴散热板。特别地，上述结构板的下表面紧贴散热板的上表面且结构板上设有多个开孔，每一开孔内固定有一个功率模块，从而每一功率单元32可固定安装多个功率模块。在上述的变频器中，多个功率单元32并排设置。并且每一功率单元32的结构板的两侧边缘分别设有凸缘和凹槽，相邻功率单元以凸缘嵌入凹槽的方式相接。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型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揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种模块化功率单元，其特征在于包括复合基板以及固定在所述复合基板上的功率模块；所述复合基板包括固定在一起的结构板和散热板，且所述结构板位于散热板的上方；所述结构板上设有形状和尺寸与功率模块匹配的开孔；所述功率模块固定在所述结构板的开孔内且该功率模块的底面紧贴散热板。
2.根据权利要求I所述的模块化功率单元，其特征在于所述结构板的下表面紧贴散热板的上表面，且所述结构板上设有多个开孔，每一开孔内固定有一个功率模块。
3.根据权利要求I所述的模块化功率单元，其特征在于所述结构板的两侧边缘分别设有凸缘和凹槽，所述凸缘与凹槽的形状和大小相匹配。
4.根据权利要求I所述的模块化功率单元，其特征在于所述结构板和散热板通过螺钉固定在一起，且所述结构板上还安装有结构件。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的模块化功率单元，其特征在于所述结构板为铝板，所述散热板为铜板。
6.一种变频器，其特征在于包括固定在钣金件上的功率单元且该功率单元包括复合基板以及固定在所述复合基板上的功率模块；所述复合基板包括固定在一起的结构板和散热板，且所述结构板位于散热板的上方；所述结构板上设有形状和尺寸与功率模块匹配的开孔；所述功率模块固定在所述结构板的开孔内且该功率模块的底面紧贴散热板。
7.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于所述结构板的下表面紧贴散热板的上表面，且所述结构板上设有多个开孔，每一开孔内固定有一个功率模块。
8.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于所述变频器包括多个功率单元且所述多个功率单元并排设置。
9.根据权利要求8所述的变频器，其特征在于每一功率单元的结构板的两侧边缘分别设有凸缘和凹槽，相邻功率单元以凸缘嵌入凹槽的方式相接。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的变频器，其特征在于所述结构板为铝板，所述散热板为铜板。
专利摘要本实用新型提供了一种模块化功率单元，包括复合基板以及固定在所述复合基板上的功率模块；所述复合基板包括固定在一起的结构板和散热板，且所述结构板位于散热板的上方；所述结构板上设有形状和尺寸与功率模块匹配的开孔；所述功率模块固定在所述结构板的开孔内且该功率模块的底面紧贴散热板。本实用新型还提供一种具有上述模块化功率单元的变频器。本实用新型通过由结构板和散热板构成的复合基板，较好地解决了变频器中安装和散热的问题。
文档编号H02M1/00GK202634252SQ20122029640
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者李亚东 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司, 苏州汇川技术有限公司, 苏州默纳克控制技术有限公司