并联式集成封装大功率变流模组的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种并联式集成封装大功率变流模组，包括至少两个相互并联、并纵向堆叠或横向排布的小功率子变流模块,小功率子变流模块包括电路部分、绝缘导热层和散热体，电路部分封装设置在绝缘导热层内，电路部分包括多个IGBT芯片和多个二极管，散热体设置在绝缘导热层外表面，绝缘导热层表面还设有直流电输入端子和交流电输出端子，电路部分连接在直流电输入端子和交流电输出端子之间。此款并联式集成封装大功率变流模组在使用过程中，其中一部分的小功率子变流模块损坏了，也可以确保动力系统继续运行，以便于用户进行下一步的补救措施。
【专利说明】并联式集成封装大功率变流模组
【技术领域】
[0001]本发明涉及变流模块【技术领域】，特别是一种并联式集成封装大功率变流模组。
【背景技术】
[0002]大功率IGBT逆变模块主要应用于电瓶车、电梯等动力系统中，以将直流电源转变为高压交流电源、并驱动动力系统中的电机。但是，目前的大功率IGBT逆变模块主要具有以下不足:(I)其为一个整体的模块，一旦模块内部某一芯片损坏，则导致整个大功率IGBT逆变模块无法工作，动力系统停止工作，带来一定的危险性；(2)由于大功率IGBT逆变模块采用的是大功率IGBT芯片，在同等的材质设计技术下，IGBT芯片功率越大，其体积也越大，因其工作时发热量很大，所以，即使在靠近大功率IGBT芯片的表面位置设置散热体(水冷或风冷等)，也难以使得大功率IGBT芯片内部的热量散走，增加了大功率IGBT芯片损坏的风险，整个大功率IGBT逆变模块的使用寿命也相对较差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种结构简单、合理，个别小功率子变流模块损坏不影响其整体使用，散热效果好、使用寿命长的并联式集成封装大功率变流模组，以克服现有技术的不足。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
一种并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:包括至少两个相互并联、并纵向堆叠或横向排布的小功率子变流模块，小功率子变流模块包括电路部分、绝缘导热层和散热体，电路部分封装设置在绝缘导热层内，电路部分包括多个IGBT芯片和多个二极管，散热体设置在绝缘导热层外表面，绝缘导热层表面还设有直流电输入端子和交流电输出端子，电路部分连接在直流电输入端子和交流电输出端子之间。
[0005]本发明的目的还可以采用以下技术措施解决:
作为更具体的方案，所述小功率子变流模块内还封装有温度传感器，小功率子变流模块表面设有温度信号输出端子，温度信号输出端子与温度传感器电性连接。
[0006]所述绝缘导热层烧结在散热体表面上；所述绝缘导热层为烧结前呈粉状或浆状的绝缘导热材料；所述散热体表面设有散热翅片，散热翅片之间形成有水流通道或气流通道。或者，所述散热体为金属复合膜。
[0007]所述小功率子变流模块的电路部分包括三组相输出电路，所述直流电输入端子包括正极输入端和负极输入端，所述交流电输出端子包括三相交流输出端；各组相输出电路并联在正极输入端和负极输入端之间；所述相输出电路包括两个IGBT芯片，一 IGBT芯片的集电极与正极输入端电性连接，其发射极和另一 IGBT芯片的集电极连接后与一相交流输出端电性连接，另一 IGBT芯片的发射极与负极输入端电性连接；所述IGBT芯片的集电极与发射极之间并联有二极管。
[0008]所述小功率子变流模块的电路部分还包括滤波电容，滤波电容连接在正极输入端和负极输入端之间。
[0009]所述小功率子变流模块的电路部分还包括热继电器，热继电器连接在交流输出端子与相输出电路之间。
[0010]所述小功率子变流模块至少一组相对的面上分别设有相适应的配合位。
[0011]本发明的有益效果如下:
(1)此款并联式集成封装大功率变流模组由至少两个相互并联、并纵向堆叠或横向排布的小功率子变流模块构成，在使用过程中，其中一部分的小功率子变流模块损坏了，也可以确保动力系统继续运行，以便于用户进行下一步的补救措施；
(2)由于小功率子变流模块表面都具有散热体，所以可以使得大功率变流模组的外表面和内部都可以同时散热，提高其使用寿命；
(3)由于小功率子变流模块的体积比现有大功率的变流模块体积小，所以，同样在其表面散热，小功率子变流模块更有效地将其内部的主要发热元件IGBT芯片内部热量带走，进一步提闻其使用寿命；
(4)即使某一小功率子变流模块损坏了，也只需单独更换，以减少维护成本；
(5)由于小功率子变流模块工作过程中IGBT芯片的温度能直接反应其正常与否，在小功率子变流模块内设置温度传感器，在工作过程中通过温度信号来判断小功率子变流模块的状态，以便及时作出进步一的补救措施，避免小功率子变流模块损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明一实施例结构示意图。
[0013]图2为小功率子变流模块电路部分接线图。
[0014]图3为本发明与三相电机及直流电源连接后结构示意图。
[0015]图4为本发明另一实施例结构示意图。
[0016]图5为本发明又一实施例结构示意图。
[0017]图6为图5中小功率子变流模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0019]实施例一，参见图1和图2所示，一种并联式集成封装大功率变流模组，包括至少两个相互并联、并纵向堆叠的小功率子变流模块2(本实施例为三个小功率子变流模块2纵向堆叠且并联连接，可以根据实际需要，做成是由两个、四个、五个等堆叠在一起，形成大功率的变流模组)，小功率子变流模块2包括电路部分4、绝缘导热层3和散热体1，电路部分4封装设置在绝缘导热层3内，电路部分4包括多个IGBT芯片7和多个二极管8，散热体I设置在绝缘导热层3外表面，绝缘导热层3表面还设有直流电输入端子和交流电输出端子，电路部分4连接在直流电输入端子和交流电输出端子之间。
[0020]所述小功率子变流模块2内还封装有温度传感器6，小功率子变流模块2表面设有温度信号输出端子22,温度信号输出端子22与温度传感器6电性连接。
[0021]所述绝缘导热层3烧结在散热体I表面上，所述绝缘导热层3为烧结前呈粉状或浆状的绝缘导热材料(或者，所述散热体I为金属复合膜)。所述绝缘导热材料为环氧粉末料或陶瓷可烧结材料等。
[0022]所述散热体I表面设有散热翅片11，散热翅片11之间形成有气流通道12，以通过对流通风的形式散热，气流方向见图1中A箭头所示，气流可以流经大功率变流模组的内部和外部，以充分散热。
[0023]所述小功率子变流模块2的电路部分4包括三组相输出电路，所述直流电输入端子包括正极输入端21和负极输入端23，所述交流电输出端子包括三相交流输出端10 U、v、w);各组相输出电路并联在正极输入端21和负极输入端23之间；所述相输出电路包括两个IGBT芯片7，一 IGBT芯片7的集电极与正极输入端21电性连接，其发射极和另一 IGBT芯片7的集电极连接后与一相交流输出端电性连接，另一 IGBT芯片7的发射极与负极输入端23电性连接；所述IGBT芯片7的集电极与发射极之间并联有二极管8。
[0024]所述小功率子变流模块2的电路部分4还包括滤波电容5，滤波电容5连接在正极输入端21和负极输入端23之间。
[0025]所述小功率子变流模块2的电路部分4还包括热继电器9，热继电器9连接在交流输出端子与相输出电路之间。
[0026]所述小功率子变流模块2至少一组相对的面上分别设有相适应的配合位，配合位可以是凹凸配合位，也可以是扣位，或者，小功率子变流模块2可以通过连接件连接在一起，图中未示出。
[0027]其工作原理是:参见图3所示，以大功率变流模组与三相电机M连接为例，将各个小功率子变流模块2中相同的端子相互并联在一起，且各个小功率子变流模块2纵向堆叠(见图1所示)，然后将三相交流输出端10与三相电机M连接，大功率变流模组通上直流电源后，三相电机M即可工作。由于小功率子变流模块2中IGBT芯片7的温度能直接反应其正常与否，在工作过程中通过温度信号来判断小功率子变流模块2的状态，以便及时作出进步一的补救措施，避免小功率子变流模块2损坏。由于大功率变流模组由多个小功率子变流模块2构成，其中一个或多个小功率子变流模块2也不至于让三相电机M停止工作，可以在关键时刻，让动力系统继续工作至某一状态。
[0028]实施例二，与实施例一的区别在于:参见图4所示，各个小功率子变流模块2相互并联连接，且横向排布连接在一起。
[0029]实施例三,与实施例一的区别在于:参见图5和图6所不,所述散热体I表面设有散热翅片11，散热翅片11之间形成有水流通道13，以通过往水流通道13中注水或冷却液，即可实现液冷的方式对小功率子变流模块2散热。水流通道13可以是两端开口的细长通道，当上下两个小功率子变流模块2堆叠时，可以将上下两个小功率子变流模块2首尾的两个开口通过水管40串联，上下两个小功率子变流模块2之间应设置密封圈30，位于外侧的散热体I表面应依次连接密封圈30和盖板20，以将水流通道13的端面遮盖。
[0030]其中，水流的方向见图5所示，B箭头为进水方向，C箭头为出水方向，水流可以流经大功率变流模组的内部和外部，以充分散热。
[0031]上述水流通道可以位于散热体内部、并与散热体一体铸造成型；或者，水流通道为独立的附件，附设在散热体外表面。水流通道内主要流通冷却液、水等具有散热功能的流动介质，以提闻散热效果。
【权利要求】
1.一种并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:包括至少两个相互并联、并纵向堆叠或横向排布的小功率子变流模块，小功率子变流模块包括电路部分、绝缘导热层和散热体，电路部分封装设置在绝缘导热层内，电路部分包括多个IGBT芯片和多个二极管，散热体设置在绝缘导热层外表面，绝缘导热层表面还设有直流电输入端子和交流电输出端子，电路部分连接在直流电输入端子和交流电输出端子之间。
2.根据权利要求1所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述小功率子变流模块内还封装有温度传感器，小功率子变流模块表面设有温度信号输出端子，温度信号输出端子与温度传感器电性连接。
3.根据权利要求1所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述绝缘导热层烧结在散热体表面上。
4.根据权利要求3所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述绝缘导热层为烧结前呈粉状或浆状的绝缘导热材料。
5.根据权利要求1所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述散热体表面设有散热翅片，散热翅片之间形成有水流通道或气流通道。
6.根据权利要求1所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述散热体为金属复合膜。
7.根据权利要求1所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述小功率子变流模块的电路部分包括三组相输出电路，所述直流电输入端子包括正极输入端和负极输入端，所述交流电输出端子包括三相交流输出端； 各组相输出电路并联在正极输入端和负极输入端之间； 所述相输出电路包括两个IGBT芯片，一 IGBT芯片的集电极与正极输入端电性连接，其发射极和另一 IGBT芯片的集电极连接后与一相交流输出端电性连接，另一 IGBT芯片的发射极与负极输入端电性连接； 所述IGBT芯片的集电极与发射极之间并联有二极管。
8.根据权利要求7所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述小功率子变流模块的电路部分还包括滤波电容，滤波电容连接在正极输入端和负极输入端之间。
9.根据权利要求7或8所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述小功率子变流模块的电路部分还包括热继电器，热继电器连接在交流输出端子与相输出电路之间。
10.根据权利要求1所述并联式集成封装大功率变流模组，其特征在于:所述小功率子变流模块至少一组相对的面上分别设有相适应的配合位。
【文档编号】H05K7/20GK104377969SQ201410609452
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】孔星 申请人:广东明路电力电子有限公司