一种功率模块、变频器及功率模块制造方法技术

本发明专利技术提出一种功率模块，应用该功率模块的变频器，以及该功率模块的制造方法，其中功率模块包括功率单元，所述功率单元沿垂向设置，所述功率模块还包括绝缘框架及绝缘板，所述绝缘框架沿垂向设置，所述绝缘板位于所述绝缘框架的底部，所述绝缘板与所述绝缘框架固定连接，所述绝缘板与所述绝缘框架之间形成腔室，所述功率单元固定设置于所述腔室内，所述腔室内填充有绝缘胶层，所述绝缘胶层绕所述功率单元外闭环设置，所述绝缘胶层的内表面与所述功率单元贴合，所述绝缘胶层的外表面与所述绝缘框架及所述绝缘板贴合。本发明专利技术绝缘等级高、整体导热性好、结构简单、占用空间小且成本低廉。

Manufacturing method of power module, frequency converter and power module

The invention provides a power converter module, application of the power module, and method for manufacturing the power module, the power module comprises a power unit, the power unit is arranged along the vertical to the power module, comprising an insulating frame and an insulating plate, the insulating frame is arranged along the vertical to the insulation. The insulating plate located at the bottom of the frame, the insulating board and the insulating frame is fixedly connected with the insulating board and the insulating chamber is formed between the frame and the power unit is fixed in the cavity, the cavity is filled with insulating layer, the insulating layer around the power unit the outer loop setting, the insulating layer and the inner surface of the power unit is attached to the insulating layer and the outer surface of the insulating frame and the insulating plate. The invention has the advantages of high insulation grade, good overall thermal conductivity, simple structure, small occupation space and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种功率模块、变频器及功率模块制造方法
本专利技术属于电机控制设备
，尤其涉及一种功率模块，应用该功率模块的变频器，以及该功率模块的制造方法。
技术介绍
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，而功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分。现有的功率单元多用在低压(例如6000V以下)变频器中，其采用级联结构，各级间电压绝缘要求较小。通常，现有的功率单元若要满足高压(例如6000V以上)变频器的需要，则需更换绝缘等级更高的功率元件以适应高压的环境。然而，由于绝缘等级更高的功率元件相对于原有的功率元件具有体积大且成本高昂的特点，因此采用更换绝缘等级更高的功率元件的方式会造成整个功率单元及变频器结构复杂、占用空间大且造价昂贵；此外，若不采用更换绝缘等级更高的功率元件的方式，会使功率单元因级间电压过高而受到严重损伤。因此，如何在不更换功率元件的前提下，提高功率单元在高压环境下正常工作的能力，以适应高压变频器的需要，是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对如何在不更换功率元件的前提下，提高功率单元在高压环境下正常工作的能力的技术问题，提出一种绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉的功率模块，应用该功率模块的变频器，以及该功率模块的制造方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种功率模块，包括功率单元，所述功率单元沿垂向设置，所述功率模块还包括绝缘框架及绝缘板，所述绝缘框架沿垂向设置，所述绝缘板位于所述绝缘框架的底部，所述绝缘板与所述绝缘框架固定连接，所述绝缘板与所述绝缘框架之间形成腔室，所述功率单元固定设置于所述腔室内，所述腔室内填充有绝缘胶层，所述绝缘胶层绕所述功率单元外闭环设置，所述绝缘胶层的内表面与所述功率单元贴合，所述绝缘胶层的外表面与所述绝缘框架及所述绝缘板贴合。作为优选，所述绝缘框架上沿垂向开设有溢出孔，所述溢出孔为通孔，所述溢出孔的底端与所述腔室连通。作为优选，所述溢出孔的数量设置为多个，多个所述溢出孔绕所述功率单元外分布。作为优选，所述绝缘框架的顶部开设有凹槽，所述凹槽沿所述绝缘框架的闭环方向闭环设置。作为优选，所述绝缘框架的下方设置有冷却件，所述冷却件与所述绝缘框架固定连接，所述冷却件的顶部与所述绝缘板的底部压接。作为优选，所述绝缘板的底部位于所述绝缘框架底部的下方。一种变频器，包括上述的功率模块，所述功率模块的数量设置为多个。一种功率模块制造方法，应用于上述功率模块，包括以下步骤：步骤S0：将所述功率单元固定于所述绝缘框架内；步骤S1：将所述绝缘板固定安装于所述绝缘框架的底部，以形成所述腔室；步骤S2：将所述绝缘板与所述绝缘框架之间的缝隙于底部封堵；步骤S3：向所述腔室内自上而下注入液态绝缘胶，以形成液态的所述绝缘胶层。作为优选，还包括步骤S4：从所述绝缘胶层的上方施加一板状绝缘压模，以使板状绝缘压模覆盖于所述绝缘胶层的顶部；还包括步骤S5：从所述板状绝缘压模的上方施加一块状绝缘压模，以对所述绝缘胶层施加压力；还包括步骤S6：待所述绝缘胶层凝固后，将所述块状绝缘压模从所述腔室中取出，同时所述板状绝缘压模留在所述腔室内并与所述绝缘胶层一体化胶粘在一起。作为优选，在步骤S1中，设置所述绝缘板的位置为：设所述功率单元底部支撑座的厚度为H1，设所述绝缘板的厚度为H2，设所述功率单元支撑座的顶部至所述绝缘框架底部之间沿垂向的尺寸为H，以及设所述绝缘板底部至所述绝缘框架底部之间沿垂向的尺寸为S，则S＝H1+H2-H，且S＞0。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：1、本专利技术功率模块通过设置所述绝缘框架、所述绝缘板以及所述绝缘胶层，能够显著提高变频器内各个所述功率单元之间的电气间隙及爬电距离，即提高了绝缘等级，从而在不更换功率元件，以及在保证了整体导热性能的前提下，提高了所述功率单元在高压环境下正常工作的能力；此外，由于无需更换功率元件，并且仅增加了所述绝缘框架、所述绝缘板以及所述绝缘胶层，因此保证了结构的简单化以及低成本化；因此，本专利技术功率模块绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉，进而适用于快速产业化。2、本专利技术变频器绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉，进而适用于快速产业化。3、应用本专利技术功率模块制造方法制造出的功率模块绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉，进而适用于快速产业化。附图说明图1为本专利技术实施例的整体结构示意图；图2为图1中沿A-A截面方向的剖视结构示意图；图3为图1中沿B-B截面方向的剖视结构示意图；图4为图1中绝缘框架的结构示意图；图5为图4中沿C-C截面方向的剖视结构示意图；图6为图4中沿D-D截面方向的剖视结构示意图；图7为图4的后视结构示意图；图8为本专利技术实施例带散热功能的整体结构示意图；图9为本专利技术实施例关于变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离示意图；以上各图中：1、功率单元；2、绝缘框架；3、绝缘板；4、腔室；5、绝缘胶层；6、溢出孔；7、冷却件；8、凹槽；9、支撑板；10、导向柱；11、散热通道。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本专利技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。在本专利技术的描述中，需要说明的是，本专利技术所述的横向为图1的水平方向，本专利技术所述的纵向为图1所示的竖直方向，本专利技术所述的垂向为垂直于图1的方向，同时术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图2所示的位置关系，其仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。参见图1至图7，一种功率模块，包括功率单元1、绝缘框架2及绝缘板3，所述功率单元1沿垂向(垂直于图1的方向)设置，所述绝缘框架2沿垂向设置，所述绝缘板3位于所述绝缘框架2的底部，所述绝缘板3与所述绝缘框架2固定连接，所述绝缘板3与所述绝缘框架2之间形成有腔室4，所述功率单元1固定设置于所述腔室4内，所述腔室4内填充有绝缘胶层5，所述绝缘胶层5绕所述功率单元1外闭环设置，所述绝缘胶层5的内表面与所述功率单元1贴合，所述绝缘胶层5的外表面与所述绝缘框架2及所述绝缘板3贴合，即使所述绝缘胶层5密封填充于所述绝缘框架2及所述绝缘板3与所述功率单元1之间。本专利技术功率模块通过设置所述绝缘框架2、所述绝缘板3以及所述绝缘胶层5，能够显著提高变频器内各个所述功率单元1之间的电气间隙及爬电距离，即提高了绝缘等级，从而在不更换功率元件，以及在保证了整体导热性能的前提下，提高了所述功率单元1在高压环境下正常工作的能力；此外，由于无需更换功率元件，并且仅增加了所述绝缘框架2、所述绝缘板3以及所述绝缘胶层5，因此保证了结构的简单化以及低成本化；因此，本专利技术功率模块绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉，进而适用于快速产业化。作为本专利技术的一种实施方式，如图1至图7所示，所述绝缘框架2的形状为矩形，所述绝缘框架2的长边与纵向(图1所示的竖直方向)平行，所述绝缘框架2的短边与横向(图1所示的水平方向)平行，所述绝缘框架2的底部向内形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，包括功率单元(1)，所述功率单元(1)沿垂向设置，其特征在于：还包括绝缘框架(2)及绝缘板(3)，所述绝缘框架(2)沿垂向设置，所述绝缘板(3)位于所述绝缘框架(2)的底部，所述绝缘板(3)与所述绝缘框架(2)固定连接，所述绝缘板(3)与所述绝缘框架(2)之间形成有腔室(4)，所述功率单元(1)固定设置于所述腔室(4)内，所述腔室(4)内填充有绝缘胶层(5)，所述绝缘胶层(5)绕所述功率单元(1)外闭环设置，所述绝缘胶层(5)的内表面与所述功率单元(1)贴合，所述绝缘胶层(5)的外表面与所述绝缘框架(2)及所述绝缘板(3)贴合。

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，包括功率单元(1)，所述功率单元(1)沿垂向设置，其特征在于：还包括绝缘框架(2)及绝缘板(3)，所述绝缘框架(2)沿垂向设置，所述绝缘板(3)位于所述绝缘框架(2)的底部，所述绝缘板(3)与所述绝缘框架(2)固定连接，所述绝缘板(3)与所述绝缘框架(2)之间形成有腔室(4)，所述功率单元(1)固定设置于所述腔室(4)内，所述腔室(4)内填充有绝缘胶层(5)，所述绝缘胶层(5)绕所述功率单元(1)外闭环设置，所述绝缘胶层(5)的内表面与所述功率单元(1)贴合，所述绝缘胶层(5)的外表面与所述绝缘框架(2)及所述绝缘板(3)贴合。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘框架(2)上沿垂向开设有溢出孔(6)，所述溢出孔(6)为通孔，所述溢出孔(6)的底端与所述腔室(4)连通。3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于：所述溢出孔(6)的数量设置为多个，多个所述溢出孔(6)绕所述功率单元(1)外分布。4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘框架(2)的顶部开设有凹槽(8)，所述凹槽(8)沿所述绝缘框架(2)的闭环方向闭环设置。5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘框架(2)的下方设置有冷却件(7)，所述冷却件(7)与所述绝缘框架(2)固定连接，所述冷却件(7)的顶部与所述绝缘板(3)的底部压接。6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘板(3)的底部位于所述绝缘框架(2)底部的下方。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：安郁熙，宋承林，刘锡安，张鸿波，
申请(专利权)人：青岛中加特变频电机有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37