一种连接铜排及IGBT模块组件的制作方法

一种连接铜排及igbt模块组件
技术领域
1.本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种连接铜排及igbt模块组件。


背景技术：

2.在电力电子系统中，通过一定数量的igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块串并联，可以实现系统的电气性能需求，其中，igbt模块的串并联主要通过铜排的连接实现。如图1和图2所示，为现有技术的三电平电力电子系统中连接铜排与igbt模块的结构示意图，由图可以看出，多个igbt模块通过连接铜排实现并联，构成了一个igbt模块组件，其中，连接铜排设置有p极(正极)输出端，o极(中极)输出端及n极(负极)输出端，各极输出端的数量一般为1～2个。这种结构存在的问题是，连接铜排的温差较大，且杂感较大，导致igbt模块组件的性能较差，从而影响电力电子系统稳定性的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于：提供一种连接铜排及igbt模块组件，旨在解决现有技术中igbt模块组件的性能较差，影响系统稳定性的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.第一方面，本实用新型提出一种连接铜排，包括沿第一方向依次排列的p极铜排、o极铜排和n极铜排；
6.所述p极铜排包括多个p极输出端，所述o极铜排包括多个o极输出端，所述n极铜排包括多个n极输出端，所述n极输出端、所述p极输出端和所述o极输出端沿第二方向依次等间距交错排列，所述第一方向和所述第二方向垂直。
7.可选地，上述连接铜排中，所述o极铜排包括第一o极铜排和第二o极铜排；
8.所述第一o极铜排包括多个第一o极输出端，所述第二o极铜排包括多个第二o极输出端，所述第一o极输出端与所述第二o极输出端紧贴连接。
9.可选地，上述连接铜排中，所述连接铜排用于并联连接多个igbt模块；
10.所述p极铜排和所述第一o极铜排均呈弯折状，所述第一o极铜排包括与所述第一o极输出端连接的第一弯折部，所述p极铜排包括与所述p极输出端连接的第二弯折部；
11.所述n极铜排包括与所述n极输出端连接的第一连接部，所述第二o极铜排包括与所述第二o极输出端连接的第二连接部；
12.所述第一弯折部位于所述第二弯折部的外侧，所述第一连接部位于所述第二连接部的外侧，所述igbt模块位于所述第二弯折部和所述第二连接部之间。
13.可选地，上述连接铜排中，所述第一o极铜排还包括与所述第一弯折部连接的第一o极连接端，所述p极铜排还包括与所述第二弯折部连接的p极连接端；所述n极铜排还包括与所述第一连接部连接的n极连接端，所述第二o极铜排还包括与所述第二连接部连接的第二o极连接端；
14.所述第一o极连接端和所述p极连接端均与所述igbt模块的靠近所述第二弯折部的一侧输出端连接；
15.所述n极连接端和所述第二o极连接端均与所述igbt模块的靠近所述第二连接部的一侧输出端连接。
16.可选地，上述连接铜排中，所述igbt模块包括基板；
17.所述基板的靠近所述p极铜排的一侧设置有第一igbt器件组，所述第一igbt器件组包括第一p极母线输出端和第一n极母线输出端；所述基板的靠近所述n极铜排的一侧设置有第二igbt器件组，所述第二igbt器件组包括第二p极母线输出端和第二n极母线输出端；
18.所述第一p极母线输出端与所述p极连接端连接，所述第一n极母线输出端与所述第一o极连接端连接；
19.所述第二p极母线输出端与所述第二o极连接端连接，所述第二n极母线输出端与所述n极连接端连接。
20.可选地，上述连接铜排中，所述第一igbt器件组包括第一晶体管t1和第二晶体管t2；所述第二igbt器件组包括第三晶体管t3和第四晶体管t4；
21.所述第一晶体管t1的漏极与所述第一p极母线输出端连接，所述第一晶体管t1的源极与所述第二晶体管t2的漏极连接，所述第二晶体管t2的源极与所述第一n极母线输出端连接；
22.所述第三晶体管t3的漏极与所述第二p极母线输出端连接，所述第三晶体管t3的源极与所述第四晶体管t4的漏极连接，所述第四晶体管t4的源极与所述第二n极母线输出端连接。
23.可选地，上述连接铜排中，所述第一igbt器件组还包括第一o极母线输出端，所述第二igbt器件组还包括第二o极母线输出端；
24.所述第一o极母线输出端与所述第一晶体管t1的源极和所述第二晶体管t2的漏极连接，所述第一o极母线输出端空接；
25.所述第二o极母线输出端与所述第三晶体管t3的源极和所述第四晶体管t4的漏极连接，所述第二o极母线输出端空接。
26.可选地，上述连接铜排中，所述第一弯折部和所述第二弯折部均采用冷冲压折弯成型。
27.可选地，上述连接铜排中，任意两层铜排之间设置有绝缘膜。
28.第二方面，本实用新型还提出一种igbt模块组件，包括如上述的连接铜排，以及多个igbt模块；
29.所述多个igbt模块通过所述连接铜排并联连接。
30.本实用新型提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：
31.本实用新型提出的一种连接铜排及igbt模块组件，通过采用包括多个p极输出端的p极铜排、包括多个o极输出端的o极铜排和包括多个n极输出端的n极铜排依次排列，使igbt模块流出的电流汇流至连接铜排的输出端时，连接铜排各个区域的电流值均匀，防止连接铜排的温差偏大；还通过n极输出端、p极输出端和o极输出端沿第二方向依次等间距交
错排列，缩短了任意两个输出端的电气回路，降低连接铜排的杂感；从而提高了igbt模块组件的性能，增加了电力电子系统的稳定性。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
33.图1为现有技术中连接铜排与igbt模块的主视结构图；
34.图2为现有技术中连接铜排与igbt模块的后视结构图；
35.图3为本实用新型第一实施例中连接铜排与igbt模块的右视结构图；
36.图4为本实用新型第一实施例中连接铜排与igbt模块的主视结构图；
37.图5为本实用新型第一实施例中连接铜排与igbt模块的后视结构图；
38.图6为本实用新型第一实施例中igbt模块的电路拓扑图。
39.附图标号说明：
40.标号名称标号名称10p极铜排20o极铜排30n极铜排11p极输出端12第二弯折部13p极连接端21第一o极铜排22第二o极铜排23第一o极输出端24第二o极输出端25第一弯折部26第二连接部27第一o极连接端28第二o极连接端31n极输出端32第一连接部33n极连接端40基板51第一igbt器件组52第二igbt器件组53第一p极母线输出端54第二p极母线输出端55第一n极母线输出端56第二n极母线输出端57第一o极母线输出端58第二o极母线输出端
41.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明，在本实用新型实施例中，所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情
况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。
44.在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的装置或者系统中还存在另外的相同要素。另外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。
45.在本实用新型中，若有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，在本实用新型中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
46.对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
47.对现有技术进行分析发现，在电力电子系统中，通过一定数量的igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块串并联，可以实现系统的电气性能需求，其中，igbt模块的串并联主要通过铜排的连接实现。如图1和图2所示，为现有技术的三电平电力电子系统中连接铜排与igbt模块的结构示意图，图1为主视结构图，图2为后视结构图，由图可以看出，多个igbt模块通过连接铜排实现并联，构成了一个igbt模块组件，其中，连接铜排设置有p极输出端，o极输出端及n极输出端，各极输出端的数量一般为1～2个。这种结构存在的问题是：
48.1.连接铜排的输出端的数量较少，各个igbt模块流出的电流汇流至连接铜排的输出端，造成输出端附近区域通过的电流值偏大，远离输出端区域通过的电流值偏小，电流不均，导致连接铜排的温差较大；
49.2.连接铜排的p极输出端和n极输出端在igbt模块两端，造成电气回路长，导致连接铜排的杂感较大，并且，p极输出端与o极输出端，以及n极输出端与o极输出端也存在类似问题，从而导致igbt模块组件的性能较差，影响电力电子系统的稳定性。
50.鉴于现有技术中igbt模块的连接铜排的温差较大，且杂感较大，导致igbt模块组件的性能较差，从而影响电力电子系统稳定性的技术问题，本实用新型提供了一种连接铜排和igbt模块组件，具体实施方式及实施例如下：
51.实施例一
52.参照图3至图6，图3为连接铜排与igbt模块的右视结构图，图4为连接铜排与igbt模块的主视结构图，图5为连接铜排与igbt模块的后视结构图；本实施例提出一种多脚型连接铜排，所述连接铜排包括：
53.沿第一方向依次排列的p极铜排10、o极铜排20和n极铜排30；
54.所述p极铜排10包括多个p极输出端11，所述o极铜排20包括多个o极输出端，所述n极铜排30包括多个n极输出端31，所述n极输出端31、所述p极输出端11和所述o极输出端沿第二方向依次等间距交错排列，所述第一方向和所述第二方向垂直。
55.具体的，输出端的数量根据实际需要连接的igbt模块的数量设定。
56.在本实施例中，如图3所示的右视结构图，p极铜排10、o极铜排20和n极铜排30沿第一方向依次层叠排列，如图4所示的主视结构图和如图5所示的后视结构图，本实施例中的p极铜排10包括5个p极输出端11，o极铜排20包括4个o极输出端，n极铜排30包括5个n极输出端31；其中，5个n极输出端31、5个p极输出端11和4个o极输出端沿第二方向依次交错排列，且任意两个相邻输出端的间距相等。比如，第一个n极输出端31与第一个p极输出端11的间距和第一个p极输出端11与第一个o极输出端的间距相等。
57.可选地，所述o极铜排20包括第一o极铜排21和第二o极铜排22；
58.所述第一o极铜排21包括多个第一o极输出端23，所述第二o极铜排22包括多个第二o极输出端24，所述第一o极输出端23与所述第二o极输出端24紧贴连接。
59.具体的，o极铜排20包括两层，方便连接igbt模块的不同母线输出端。
60.本实施例中，第一o极铜排21包括4个第一o极输出端23，所述第二o极铜排22也包括4个第二o极输出端24，且第一o极输出端23与所述第二o极输出端24紧贴连接，构成如图4所示和图5所示的o极输出端，与n极输出端31和p极输出端11交错排列。
61.可选地，所述连接铜排用于并联连接多个igbt模块；
62.所述p极铜排10和所述第一o极铜排21均呈弯折状，所述第一o极铜排21包括与所述第一o极输出端连接的第一弯折部25，所述p极铜排10包括与所述p极输出端11连接的第二弯折部12；
63.所述n极铜排30包括与所述n极输出端31连接的第一连接部32，所述第二o极铜排22包括与所述第二o极输出端连接的第二连接部26；
64.所述第一弯折部25位于所述第二弯折部12的外侧，所述第一连接部32位于所述第二连接部26的外侧，所述igbt模块位于所述第二弯折部12和所述第二连接部26之间。
65.具体的，多个igbt模块通过连接铜排实现并联，为了与igbt模块的两侧输出端更好地连接，当n极铜排30的第一连接部32和第二o极铜排22的第二连接部26与igbt模块的一侧输出端均位于igbt模块的同一侧时，将第一o极铜排21和p极铜排10设置成弯折状，获得第一o极铜排21的第一弯折部25和p极铜排10的第二弯折部12，使得第一弯折部25和第二弯折部12的垂直部分与igbt模块的另一侧输出端均位于igbt模块的另一侧。为了进一步将铜排与igbt模块的不同母线输出端对应连接，将第一弯折部25设置在第二弯折部12的外侧，将第一连接部32设置在第二连接部26的外侧，并将igbt模块半包围设置在第二弯折部12和第二连接部26之间。
66.本实施例中，9个igbt模块通过连接铜排实现并联，并联的igbt模块被半包在第二弯折部12和第二连接部26之间，第一弯折部25设置在第二弯折部12的外侧，第一连接部32设置在第二连接部26的外侧。
67.可选地，所述第一o极铜排21还包括与所述第一弯折部25连接的第一o极连接端27，所述p极铜排10还包括与所述第二弯折部12连接的p极连接端13；所述n极铜排30还包括
与所述第一连接部32连接的n极连接端33，所述第二o极铜排22还包括与所述第二连接部26连接的第二o极连接端28；
68.所述第一o极连接端27和所述p极连接端13均与所述igbt模块的靠近所述第二弯折部12的一侧输出端连接；
69.所述n极连接端33和所述第二o极连接端28均与所述igbt模块的靠近所述第二连接部26的一侧输出端连接。
70.具体的，为了更好地与igbt模块上排列的输出端连接，第一o极连接端27和p极连接端13均设置成弯折状，第二o极连接端28和n极连接端33也都设置成弯折状，如图3所示。
71.本实施例中，第一o极铜排21的第一o极连接端27和p极铜排10的p极连接端13均与并联的9个igbt模块的一侧母线输出端连接，n极铜排30的n极连接端33和第二o极铜排22的第二o极连接端28均与并联的9个igbt模块的另一侧母线输出端连接。
72.可选地，所述igbt模块包括基板40；
73.所述基板40的靠近所述p极铜排10的一侧设置有第一igbt器件组51，所述第一igbt器件组51包括第一p极母线输出端53和第一n极母线输出端55；所述基板40的靠近所述n极铜排30的一侧设置有第二igbt器件组52，所述第二igbt器件组52包括第二p极母线输出端54和第二n极母线输出端56；
74.所述第一p极母线输出端53与所述p极连接端13连接，所述第一n极母线输出端55与所述第一o极连接端27连接；
75.所述第二p极母线输出端54与所述第二o极连接端28连接，所述第二n极母线输出端56与所述n极连接端33连接。
76.本实施例中，igbt模块包括如图3中的基板40(图4和图5中未示出)，以及如图4和图5中的、设置在基板40两侧的第一igbt器件组51和第二igbt器件组52，第一igbt器件组51的第一p极母线输出端53与p极铜排10的p极连接端13连接，第一igbt器件组51的第一n极母线输出端55与第一o极铜排21的第一o极连接端27连接，第二igbt器件组52的第二p极母线输出端54与第二o极铜排22的第二o极连接端28连接，第二igbt器件组52的第二n极母线输出端56与n极铜排30的n极连接端33连接。
77.连接铜排的各个端口和igbt模块的各个母线输出端，布局清晰且连接不混乱，更方便igbt模块组件的安装。
78.可选地，所述第一igbt器件组51包括第一晶体管t1和第二晶体管t2；所述第二igbt器件组52包括第三晶体管t3和第四晶体管t4；
79.所述第一晶体管t1的漏极与所述第一p极母线输出端53连接，所述第一晶体管t1的源极与所述第二晶体管t2的漏极连接，所述第二晶体管t2的源极与所述第一n极母线输出端55连接；
80.所述第三晶体管t3的漏极与所述第二p极母线输出端54连接，所述第三晶体管t3的源极与所述第四晶体管t4的漏极连接，所述第四晶体管t4的源极与所述第二n极母线输出端56连接。
81.具体的，第一igbt器件组51和第二igbt器件组52的晶体管数量可以根据实际情况设定。
82.本实施例中，如图6所示的igbt模块的电路拓扑图，需要说明，图6中仅示出了5个
igbt模块的连接拓扑，更多igbt模块的连接拓扑与图6的连接方式一致，在此不再赘述。第一晶体管t1的漏极连接到第一p极母线输出端53，以通过p极铜排接出，第二晶体管t2的源极和第三晶体管t3的漏极连接后，分别连接到第一n极母线输出端55和第二p极母线输出端54，以通过o极铜排即分别通过第一o极铜排和第二o极铜排接出，第四晶体管t4的源极连接到第二n极母线输出端56，以通过n极铜排接出。该电路拓扑结合实体的端口，实现清楚且简单的布局。
83.可选地，所述第一igbt器件组51还包括第一o极母线输出端57，所述第二igbt器件组52还包括第二o极母线输出端58；
84.所述第一o极母线输出端57与所述第一晶体管t1的源极和所述第二晶体管t2的漏极连接，所述第一o极母线输出端57空接；
85.所述第二o极母线输出端58与所述第三晶体管t3的源极和所述第四晶体管t4的漏极连接，所述第二o极母线输出端58空接。
86.本实施例中，第一igbt器件组51中第一晶体管t1与第二晶体管t2之间和第二igbt器件组52中第三晶体管t3和第四晶体管t4之间均引出o极母线输出端，即分别引出第一o极母线输出端57和第二o极母线输出端58，这两个端口不与连接铜排的任何接口连接，即空接，可用于后续增加igbt器件组时使用。
87.可选地，所述第一弯折部25和所述第二弯折部12均采用冷冲压折弯成型。
88.第一o极铜排21和p极铜排10呈一体结构的弯折状，更方便igbt模块的连接安装。
89.可选地，任意两层铜排之间设置有绝缘膜。
90.本实施例中，p极铜排10和第一o极铜排21之间设置有绝缘膜，第二o极铜排22与n极铜排30之间设置有绝缘膜，防止电流干扰。
91.本实施例提供的连接铜排，通过采用包括多个p极输出端11的p极铜排10、包括多个o极输出端的o极铜排20和包括多个n极输出端31的n极铜排30依次排列，使igbt模块流出的电流汇流至连接铜排的输出端时，连接铜排各个区域的电流值均匀，防止连接铜排的温差偏大；还通过n极输出端31、p极输出端11和o极输出端沿第二方向依次等间距交错排列，缩短了任意两个输出端的电气回路，降低连接铜排的杂感；从而提高了igbt模块组件的性能，增加了电力电子系统的稳定性。
92.实施例二
93.本实施例提出一种igbt模块组件，该igbt模块组件包括：
94.如上述的连接铜排和多个igbt模块；其中，
95.所述多个igbt模块通过所述连接铜排并联连接。
96.本实施例提供的igbt模块组件，具有结构简单，且成本低的优点。
97.其中，所述连接铜排的具体结构参照上述实施例一，由于本实施例采用了上述实施例一的全部技术方案，因此至少具有上述实施例一的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
98.需要说明，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。