功率模块及变频器制造技术

本实用新型专利技术提出一种功率模块及变频器，其中，功率模块包括多个功率元件，以及可支撑功率元件的支撑板，多个所述功率元件之间连接，所述功率元件固定设置于所述支撑板的上方，所述功率元件沿横向的侧方设置有绝缘板，所述绝缘板固定设置于所述支撑板上，所述支撑板与所述功率元件之间设置有绝缘层，所述绝缘层的底部与所述支撑板的顶部贴合且固定连接，所述绝缘层的顶部与所述功率元件及所述绝缘板的底部压接。本实用新型专利技术绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉。

Power module and frequency converter

The utility model provides a power module and inverter, the power module comprises a plurality of power components, and can support the power element supporting plate connected between the plurality of power components, the power component is fixed on the support plate above the power element is provided with an insulation plate along the transverse direction the lateral, the insulating plate is fixedly arranged on the supporting plate, the supporting insulation layer is arranged between the plate and the power element, the insulating layer of the bottom and the top of the supporting plate fitting and is fixedly connected, the insulating layer and the top of the power element and the insulation in the bottom of crimp. The utility model has the advantages of high insulation grade, simple structure, small occupancy space and low cost.

【技术实现步骤摘要】
功率模块及变频器
本技术属于电机控制设备
，尤其涉及一种功率模块及变频器。
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，以及应用该功率模块的变频器。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为：一种功率模块，包括多个功率元件，以及可支撑功率元件的支撑板，多个所述功率元件之间连接，所述功率元件固定设置于所述支撑板的上方，所述功率元件沿横向的侧方设置有绝缘板，所述绝缘板固定设置于所述支撑板上，所述支撑板与所述功率元件之间设置有绝缘层，所述绝缘层的底部与所述支撑板的顶部贴合且固定连接，所述绝缘层的顶部与所述功率元件的底部及所述绝缘板的底部压接。作为优选，所述绝缘层为柔性绝缘层，所述支撑板的顶部开设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述功率元件的纵向延伸，所述第一凹槽内固定设置有绝缘条，所述绝缘层的底部与所述支撑板的顶部及所述第一凹槽的内壁均贴合，所述绝缘层的顶部与所述功率元件及所述绝缘条的底部均贴合，所述功率元件靠近所述绝缘板一端的底部与绝缘条的顶部接触且固定连接；本技术功率模块通过设置所述绝缘层为柔性绝缘层，设置所述第一凹槽，以及在所述第一凹槽内设置所述绝缘条，能够进一步提高变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离，进而提高了功率单元在高压环境下正常工作的能力。作为优选，所述绝缘层为绝缘胶层。作为优选，所述绝缘层为硬质绝缘层，所述绝缘层的底部与所述支撑板固定连接，所述绝缘层的顶部与所述绝缘板固定连接。作为优选，所述绝缘层为氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷既具有较好的绝缘性能，又具备较好的导热性能，以提高功率模块的散热性。作为优选，所述绝缘板的顶部开设有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述功率元件的纵向延伸，以此能够进一步提高变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离，进而提高了功率单元在高压环境下正常工作的能力。作为优选，所述支撑板内开设有可输送散热介质的散热通道，所述散热通道的一端为输入所述散热介质的入口，所述散热通道的另一端为输出所述散热介质的出口。本技术功率模块通过在所述支撑板开设所述散热通道，能够显著提高散热性能，同时在当所述支撑板厚度降低的情况下仍能够具备良好的耐热性。作为优选，所述支撑板包括第一支撑部及第二支撑部，所述第一支撑部位于所述第二支撑部的上方，所述绝缘层及所述绝缘板均位于所述第一支撑部上，所述散热通道开设于所述第二支撑部的内部。本技术功率模块通过设置所述第一支撑部及所述第二支撑部，并将所述散热通道设置于所述第二支撑部内，使绝缘功能的部件与散热功能的部件之间分离且互不干涉，从而能够布局更多的散热通道，进而能够进一步提高散热效率。作为优选，散热通道为输水通道，所述散热介质为冷却液。一种变频器，包括上述功率模块，所述功率模块的数量设置为多个。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：1、本技术功率模块通过设置所述绝缘板及所述绝缘层，能够显著提高了变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离，即提高了绝缘等级，从而在不更换所述功率元件的前提下，提高了功率单元在高压环境下正常工作的能力；此外，由于无需更换所述功率元件，并且仅增加了所述绝缘板及所述绝缘层，因此保证了结构的简单化以及低成本化；因此，本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、本技术变频器通过设置所述绝缘板及所述绝缘层，能够显著提高变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离，即提高了绝缘等级，从而在不更换所述功率元件的前提下，提高了功率单元在高压环境下正常工作的能力；此外，由于无需更换所述功率元件，并且仅增加了所述绝缘板及所述绝缘层，因此保证了结构的简单化以及低成本化；因此，本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。附图说明图1为本技术功率模块的整体结构示意图之一；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2中B部分的局部放大结构示意图；图4为本技术功率模块的整体结构示意图之二；图5为图3中沿C-C截面方向的剖视结构示意图；图6为图5中D部分的局部放大结构示意图；图7为本技术功率模块的整体结构示意图之三；图8为图7中沿E-E截面方向的剖视结构示意图；图9为图7中沿F-F截面方向的剖视结构示意图；以上各图中：1、功率元件；2、支撑板；2-1、第一支撑部；2-2、第二支撑部；3、绝缘层；4、绝缘板；5、绝缘条；6、散热通道。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本技术进行具体描述。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。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图2、附图5、附图8及附图9所示的位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制；基于上述，本技术所述功率元件的横向为左右方向，本技术所述功率元件的纵向为前后方向(即垂直于纸面的方向)，本技术所述功率元件的垂向为上下方向。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参见图1至图9，一种功率模块，包括多个功率元件1，以及可支撑功率元件1的支撑板2，多个所述功率元件1之间连接(串联或并联)形成功率单元，所述功率元件1固定设置于所述支撑板2的上方，所述功率元件1沿横向的侧方设置有绝缘板4，所述绝缘板4与所述支撑板2固定连接，所述绝缘板4用于隔离不同功率单元，并使不同功率单元之间产生绝缘；所述支撑板2与所述功率元件1之间设置有绝缘层3，所述绝缘层3的底部与所述支撑板2的顶部贴合且固定连接，所述绝缘层3的顶部与所述功率元件1的底部压接。本技术功率模块通过设置所述绝缘板4及所述绝缘层3，能够显著提高变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离，即提高了绝缘等级，从而在不更换所述功率元件1的前提下，提高了功率单元在高压环境下正常工作的能力；此外，由于无需更换所述功率元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，包括多个功率元件(1)，以及可支撑功率元件(1)的支撑板(2)，多个所述功率元件(1)之间连接，所述功率元件(1)固定设置于所述支撑板(2)的上方，其特征在于：所述功率元件(1)沿横向的侧方设置有绝缘板(4)，所述绝缘板(4)固定设置于所述支撑板(2)上，所述支撑板(2)与所述功率元件(1)之间设置有绝缘层(3)，所述绝缘层(3)的底部与所述支撑板(2)的顶部贴合且固定连接，所述绝缘层(3)的顶部与所述功率元件(1)的底部及所述绝缘板(4)的底部压接。

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，包括多个功率元件(1)，以及可支撑功率元件(1)的支撑板(2)，多个所述功率元件(1)之间连接，所述功率元件(1)固定设置于所述支撑板(2)的上方，其特征在于：所述功率元件(1)沿横向的侧方设置有绝缘板(4)，所述绝缘板(4)固定设置于所述支撑板(2)上，所述支撑板(2)与所述功率元件(1)之间设置有绝缘层(3)，所述绝缘层(3)的底部与所述支撑板(2)的顶部贴合且固定连接，所述绝缘层(3)的顶部与所述功率元件(1)的底部及所述绝缘板(4)的底部压接。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘层(3)为柔性绝缘层，所述支撑板(2)的顶部开设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述功率元件(1)的纵向延伸，所述第一凹槽内固定设置有绝缘条(5)，所述绝缘层(3)的底部与所述支撑板(2)的顶部及所述第一凹槽的内壁均贴合，所述绝缘层(3)的顶部与所述功率元件(1)及所述绝缘条(5)的底部均贴合，所述功率元件(1)靠近所述绝缘板(4)一端的底部与绝缘条(5)的顶部且固定连接。3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘层(3)为绝缘胶层。4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于：所述绝缘层(3)...

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