功率电子器件单元制造技术

本公开题为“功率电子器件单元”。本发明专利技术提供了用于飞行器的功率电子器件单元100以及确定功率电子器件单元100的完整性的方法。该功率电子器件单元100包括：电机控制器120；散热器105，该散热器被布置成从该电机控制器120传导热量；外壳106，该外壳包括包封该电机控制器120和散热器105的密封的内部体积；电介质液体107，该电介质液体部分地填充内部体积以覆盖该电机控制器120；气阱108，该气阱位于内部体积内；压力传感器110，该压力传感器被布置成测量该气阱108内的气体的压力；温度传感器117，该温度传感器被布置成测量内部体积内的温度；以及控制器118。该控制器118被配置为从压力传感器110和温度传感器117接收信号，从所接收的信号确定压力和温度，以及依据所确定的温度和压力提供输出信号。压力提供输出信号。压力提供输出信号。

【技术实现步骤摘要】
功率电子器件单元


[0001]本公开涉及用于飞行器的功率电子器件单元。

技术介绍

[0002]飞行器高功率电子器件组件通常安装在加压环境内的机架中，并且趋于在比最小电晕起始电压低的电压下操作，该最小电晕起始电压可为约300伏。为了在更高的电压和功率下操作，例如为了驱动电动推进单元，电子器件组件可能需要被气密地密封。在实践中，由于温度和压力改变，此类气密密封单元可随时间推移在多次飞行期间逐渐产生泄漏。通过将此类单元安装在机架内不可触及的位置和/或在非加压环境中，潜在地加剧了该问题。
[0003]例如，用于控制混合引擎的操作的功率电子器件可能需要在相对不可触及和未加压的环境中位于引擎附近或内部。因此，期望通过防止或至少检测此类高功率电子器件单元的任何泄漏来防止电晕放电。

技术实现思路

[0004]根据第一方面，提供了一种用于飞行器的功率电子器件单元，该功率电子器件单元包括：
[0005]电机控制器；
[0006]散热器，所述散热器被布置成从所述电机控制器传导热量；
[0007]外壳，所述外壳包括包封所述电机控制器和散热器的密封的内部体积；
[0008]电介质液体，所述电介质液体部分地填充所述内部体积以覆盖所述电机控制器；
[0009]气阱，所述气阱位于所述内部体积内；
[0010]压力传感器，所述压力传感器被配置为测量所述气阱内的气体的压力；
[0011]温度传感器，所述温度传感器被布置为测量所述内部体积内的温度；和
[0012]控制器，所述控制器被配置为从所述压力传感器和所述温度传感器接收信号，从所接收的信号确定压力和温度，以及根据所确定的温度和压力提供输出。
[0013]通过在电介质液体和外壳的上部内表面之间提供气阱，功率电子器件单元可对温度和外部压力的变化更具弹性，因为气阱的可压缩性将允许电介质液体膨胀和收缩，而无需在外壳上施加否则可随时间推移损害密封的过度压力。提供取决于压力和温度的输出使能指示要制造的单元的完整性，使得如果确实产生任何渗漏，则可通过该压力或温度超过在不存在渗漏的情况下将预期的压力或温度的变化而检测到该渗漏。
[0014]该控制器可被配置为在所确定的压力或温度偏离预先计算的值的情况下提供指示电介质液体的泄漏的输出信号。
[0015]该控制器可将所确定的压力与针对所确定的温度的所计算的压力进行比较，并且如果所确定的压力小于所计算的压力超过阈值(该阈值可例如为约5％、10％或20％)，则提供该输出信号。另选地，该控制器可被配置为将所确定的温度与针对所确定的压力的所计算的温度进行比较，并且如果所确定的温度大于所计算的温度超过阈值(该阈值可例如为
约10摄氏度、20摄氏度或30摄氏度)，则提供该输出信号。
[0016]气阱可被限定在电介质液体和外壳的上部内表面之间，或者可被定位在内部体积内的其他地方。
[0017]该外壳可以包括上盖部分和抵靠上盖部分的底部边缘密封的下盖部分，该上盖部分包围电机控制器和散热器。该取向允许电机控制器被电介质液体覆盖以实现最佳绝缘和热特性。
[0018]可提供将下盖部分抵靠上盖部分的底部边缘进行密封的密封环。在底部边缘处提供密封件允许该密封件抵靠不太可能泄漏的电介质液体。
[0019]该气阱可由将电介质液体与该气阱分开的柔性隔膜容纳。该柔性隔膜允许气阱膨胀和收缩以及外壳的内部容积的压力和温度的变化。在一些示例中，该柔性隔膜可抵靠外壳的上盖部分密封。在其他示例中，该柔性隔膜可形成容纳气阱的密封囊状物。
[0020]温度传感器可被布置成测量电介质液体的温度。液体的温度将趋于比气阱的温度更稳定，因此将提供更稳定的读数。
[0021]根据第二方面，提供了一种确定根据第一方面的功率电子器件单元的完整性的方法，该方法包括：
[0022]根据从所述压力传感器获得的信号确定所述气阱内的压力；
[0023]根据从所述温度传感器获得的信号确定温度；以及
[0024]依据所确定的温度和压力提供输出信号。
[0025]如果温度或压力偏离预先计算的值大于预定量，则输出信号可指示电介质液体的泄漏。
[0026]根据理想气体定律pV＝nRT，其中P为压力(单位为Pa)，V为体积(单位为立方米)，n为气体的摩尔数，R为理想气体定律常数(单位为焦耳/开尔文/摩尔)，并且T为绝对温度(单位为开尔文)。在该单元被密封以防电介质液体泄漏的情况下，气阱的体积将根据相对不可压缩的电介质液体的热性质而变化，该相对不可压缩的电介质液体还将趋于具有比气阱内的气体的热膨胀系数更低的热膨胀系数。如果气阱的体积增加超过在任何给定温度下的预期体积(这可由低于预期压力指示)，则这将趋于指示电介质液体的渗漏。
[0027]本领域的技术人员将理解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征如作适当变动，可以应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，否则本文中描述的任何特征可以应用于任何方面以及/或者与本文中描述的任何其他特征组合。
附图说明
[0028]现在将仅通过示例的方式参考附图来描述实施方案，附图仅为示意图并且未按比例绘制，并且在附图中：
[0029]图1是示例性气密密封的功率电子器件单元的示意性横截面图；
[0030]图2是连接到用于监测压力和温度并提供报警信号的控制器的功率电子器件单元的示意图；
[0031]图3是示出检测电介质液体从图1和图2所示类型的功率电子器件单元泄漏的示例性方法的示意性流程图；并且
[0032]图4是针对具有气体体积的示例性单元的作为温度的函数的压力曲线图，示出了
在存在不同水平的电介质液体的情况下压力随温度的变化。
具体实施方式
[0033]图1示出了用于飞行器的示例性功率电子器件单元100，该单元100包含电机控制器，该电机控制器可以是用于电动马达或发电机的控制器。例如，该电机控制器可以是用于驱动飞行器的电动推进单元的马达控制器。该电机控制器包括功率半导体模块101a、101b、一组DC链支撑电容器102和输出滤波器103，所有这些部件都安装到母线排104。控制和监测PCB118通过穿孔的EMC屏蔽件115与母线排104分开。附接到电机控制器的上部表面的散热器105被布置成将热量从电机控制器传导出去。该电机控制器和散热器105被封闭在外壳105的密封内部体积内，该外壳包括上盖部分111和下盖部分112。下盖部分112抵靠上盖部分111的底部边缘113进行密封，并且上盖部分包围该电机控制器和散热器105。
[0034]密封环114围绕上部外壳的底部边缘113延伸，从而在下盖部分112和上盖部分111的底部边缘113之间提供密封。
[0035]外壳106的内部体积充满电介质液体107，该电介质液体107覆盖电机控制器并至少部分地覆盖散热器105。内部体积的一部分填充有气阱108，该气阱限定在电介质液体107与外壳106的上部内表面109本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行器的功率电子器件单元(100)，所述功率电子器件单元包括：电机控制器(120)；散热器(105)，所述散热器被布置成从所述电机控制器(120)传导热量；外壳(106)，所述外壳包括包封所述电机控制器(120)和散热器(105)的密封的内部体积；电介质液体(107)，所述电介质液体部分地填充所述内部体积以覆盖所述电机控制器(120)；气阱(108)，所述气阱位于所述内部体积内；压力传感器(110)，所述压力传感器被布置成测量所述气阱(108)内的气体的压力；温度传感器(117)，所述温度传感器被布置成测量所述内部体积内的温度；和控制器(118)，所述控制器被配置为从所述压力传感器(110)和所述温度传感器(117)接收信号，从所接收的信号确定压力和温度，以及依据所确定的温度和压力提供输出信号。2.根据权利要求1所述的功率电子器件单元(100)，其中所述控制器被配置为如果所确定的压力或温度偏离预先计算的值，则提供指示所述电介质液体(107)的泄漏的输出信号。3.根据权利要求2所述的功率电子器件单元(100)，其中所述控制器被配置为将所确定的压力与针对所确定的温度的所计算的压力进行比较，并且如果所确定的压力比所计算的压力小超过阈值，则提供所述输出信号。4.根据权利要求3所述的功率电子器件单元(100)，其中所述阈值为约5％、10％或20％。5.根据权利要求2所述的功率电子器件单元(100)，其中所述控制器被配置为将所确定的温度与针对所确定的压力的所计算的温度进行比较，并且如果所确定的温度比所计算的温度大超过阈值，则提供所述输出信号。6.根据权利要求5所述的功率电子器件单元(100)，其中所述阈值为约10摄氏度、2...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：