一种为组装结构的功率模块及组装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机车牵引电传动系统中的功率模块单元和其组装方法，具体为一种为组装结构的功率模块及组装方法。
【背景技术】
[0002]牵引电传动系统是高速列车的关键技术之一，车辆能以350km/h及以上的速度高速行驶，牵引电传动系统中的大功率牵引功率模块是至为关键的部分，堪称高速列车的“心脏”。框架作为整个牵引功率模块的外形支撑及保护结构，一方面能固定整个模块主体，一方面和变流柜进行安装连接，现有功率模块多为箱体式结构。箱体式结构，将框架焊接成一个整体，结构笨重，首先外部框架通过紧固件安装到水冷基板上，然后逐一安装内部电气部件，操作过程中，手和安装工具受外部框架与内部电气部件影响，不易接触到位，组装不方便，并且，焊接结构的框架存在多种焊接缺陷，在高速运行的列车中容易产生应力集中，发生安全隐患。总体来说，箱体式结构的功率模块具有以下缺点:1)焊接框架限制了各电气部件的组装次序，必须首先将框架固定到水冷基板上，然后才能将IGBT、复合母排等电气部件逐一安装到框架内部，操作过程中，手和安装工具受内部电气部件与外部框架影响不易接触到位，增加组装难度，且影响整个功率模块的组装速度；2)不易拆装，运行过程中不方便检修维护；3)框架的焊接结构外观难看(焊料突出、成形不良)、存在裂纹、气孔和夹渣等各种焊接缺陷，容易引起应力集中，在列车高速运行中框架受力发生变形、断裂；4)框架采用焊接方式增加了生产成本；5)功率模块与变流器拆开时，长螺杆(机械定位销)处于自由状态，容易从模块框架的安装孔里溜出，无处固定。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有箱体式结构的功率模块组装不方便、存在多种焊接缺陷、在高速运行的列车中容易产生应力集中而发生安全隐患的问题，提供了一种为组装结构的功率模块及组装方法。
[0004]本发明是采用如下的技术方案实现的:一种为组装结构的功率模块，包括框架，框架内设有水冷基板，水冷基板的两个侧面分别安装有IGBT，每个IGBT都配套有配置板，水冷基板的两侧还分别都设有第一复合母排A和第二复合母排B，每个复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板，每个复合屏蔽板上还安装有用于驱动IGBT的驱动板，驱动板和配置板以高压线束连接，框架上还安装有低压电源连接器，驱动板的外侧都还安装了外侧防护板。
[0005]上述的功率模块的组装方法，包括以下步骤:
51:水冷基板两个侧面首先安装IGBT、配置板、左前支架、右前支架、左后支架、右后支架和母排支撑座；
52:在IGBT安装组件两侧并通过母排支撑座对称安装第一复合母排A和第二复合母排
B ； S3:在复合母排外侧以左前支架、右前支架、左后支架和右后支架为基础，铆接上框架、下框架、左前框架、左后框架、右前框架和右后框架，上框架、下框架、左前框架、左后框架、右前框架和右后框架组成一个整体框架；
S4:在框架左右两侧分别安装复合屏蔽板、驱动板、外侧防护板和电源连接器，完成整个功率模块结构组装。
[0006]此种组装结构的功率模块，以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，按从内到外的顺序依次组装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；此种功率模块组装方法，摆脱了焊接框架的不可拆分性限制，零件独立、灵活，不受组装次序限制，不影响内部电气部件安装，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，并且利于更换、维护。
[0007]本发明带来的有益效果是:
1)结构以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；
2)结构框架独立，安装灵活，不受组装次序限制，内部电气部件安装时，手和工具不受框架影响，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，利于更换、维护。
【附图说明】
[0008]图1为安装IGBT的装配示意图。
[0009]图2为复合母排的装配示意图。
[0010]图3为框架的装配示意图。
[0011]图4为功率模块的结构示意图。
[0012]图5为功率模块的安装示意图。
[0013]图中:1-水冷基板，2-1GBT，3-配置板，4-复合屏蔽板，5-驱动板，6-低压电源连接器，7-外侧防护板，8-左前支架，9-右前支架，10-左后支架，11-右后支架，12-母排支撑座，13-上框架，14-下框架，15-左前框架，16-左后框架，17-右前框架，18-右后框架，19-定位销，20-安装孔，A-第一复合母排，B-第二复合母排。
【具体实施方式】
[0014]一种为组装结构的功率模块，包括框架，框架内设有水冷基板1，水冷基板I的两个侧面分别安装有IGBT2，每个IGBT2都配套有配置板3，水冷基板I的两侧还分别都设有第一复合母排A和第二复合母排B，每个复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板4，每个复合屏蔽板4上还安装有用于驱动IGBT的驱动板5，驱动板5和配置板3以高压线束连接，框架上还安装有低压电源连接器6，驱动板的外侧都还安装了外侧防护板7。
[0015]上述的功率模块的组装方法，包括以下步骤:
51:水冷基板I两个侧面首先安装IGBT2、配置板3、左前支架8、右前支架9、左后支架10、右后支架11和母排支撑座12 ；
52:在IGBT安装组件两侧并通过母排支撑座12对称安装第一复合母排A和第二复合母排B ；
53:在复合母排外侧以左前支架8、右前支架9、左后支架10和右后支架11为基础，铆接上框架13、下框架14、左前框架15、左后框架16、右前框架17和右后框架18，上框架13、下框架14、左前框架15、左后框架16、右前框架17和右后框架18组成一个整体框架；
S4:在框架左右两侧分别安装复合屏蔽板4、驱动板5、外侧防护板7和电源连接器6，完成整个功率模块结构组装。
[0016]具体实施时，本发明以水冷基板为中心向左右两侧安装部件，铆接框架时用到六角螺栓和压铆螺母，提高了功率模块结构强度，节省成本，解决了焊接结构的模块框架外观难看(焊料突出、成形不良)、各种焊接缺陷导致的裂纹应力集中，在高速运行中框架受力断裂的问题；紧固件连接方式使功率模块外观标准化，易于拆装，且满足高速运行中所受冲击振动，功率模块框架上留有机械定位销安装孔，机械定位销19在功率模块安装到变流器时起到定位、支撑作用；非紧固端在上框架外侧焊有焊接螺母，上框架内侧加工螺纹，增加一个活动螺母，当定位销19从紧固端拆下时，受焊接螺母和活动螺母双侧约束，固定在原来位置不能自由脱出，解决了定位销容易溜出、影响搬运的问题。
【主权项】
1.一种为组装结构的功率模块，其特征在于包括框架，框架内设有水冷基板(I)，水冷基板(I)的两个侧面分别安装有IGBT (2)，每个IGBT (2)都配套有配置板(3)，水冷基板(O的两侧还分别都设有第一复合母排(A)和第二复合母排(B)，每个复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板(4)，每个复合屏蔽板(4)上还安装有用于驱动IGBT的驱动板(5)，驱动板(5)和配置板(3)以高压线束连接，框架上还安装有低压电源连接器(6)，驱动板的外侧都还安装了外侧防护板(7)。
2.如权利要求1所述的功率模块的组装方法，其特征在于包括以下步骤: 51:水冷基板(I)两个侧面首先安装IGBT (2)、配置板(3)、左前支架(8)、右前支架(9)、左后支架(10)、右后支架(11)和母排支撑座(12)； 52:在IGBT安装组件两侧并通过母排支撑座(12)对称安装第一复合母排(A)和第二复合母排(B); 53:在复合母排外侧以左前支架(8)、右前支架(9)、左后支架(10)和右后支架(11)为基础，铆接上框架(13)、下框架(14)、左前框架(15)、左后框架(16)、右前框架(17)和右后框架(18)，上框架(13)、下框架(14)、左前框架(15)、左后框架(16)、右前框架(17)和右后框架(18)组成一个整体框架； 54:在框架左右两侧分别安装复合屏蔽板(4)、驱动板(5)、外侧防护板(7)和电源连接器(6 )，完成整个功率模块结构组装。
【专利摘要】本发明涉及机车牵引电传动系统中的功率模块单元和其组装方法，具体为一种为组装结构的功率模块及组装方法，功率模块以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；此种组装方法，摆脱了焊接框架的不可拆分性限制，零件独立、灵活，不受组装次序限制，不影响内部电气部件安装，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，并且利于更换、维护。本发明带来的有益效果是：1）结构以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；2）结构框架独立，安装灵活，不受组装次序限制，内部电气部件安装时，手和工具不受框架影响，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，利于更换、维护。
【IPC分类】H02M1-00
【公开号】CN104779777
【申请号】CN201510225626
【发明人】陈彦肖, 李守蓉, 高升, 刘志敏, 张丹
【申请人】永济新时速电机电器有限责任公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年5月6日