功率电子器件制造技术

本发明专利技术涉及一种功率电子器件（1）、尤其电变压器，其具有：至少一个功率模块（2）；至少一个电容器（3）；和用于对功率模块（2）和/或电容器（3）进行冷却的至少一个冷却设备（4），其中，所述冷却设备（4）具有冷却体（5），该冷却体具有用于液态的冷却介质的用来排出热量的至少一个冷却通道（6）。规定了，功率模块（2）和电容器（3）一起布置在同一冷却体（5）处。（3）一起布置在同一冷却体（5）处。（3）一起布置在同一冷却体（5）处。

【技术实现步骤摘要】
功率电子器件


[0001]本专利技术涉及一种功率电子器件、尤其电变压器，其具有：至少一个功率模块；至少一个电容器；和用于对所述功率模块和/或所述电容器进行冷却的至少一个冷却设备，其中，所述冷却设备具有冷却体，所述冷却体具有用于液态的冷却介质的用来排出热量的至少一个冷却通道。

技术介绍

[0002]由现有技术已知，使用具有所谓的中间电路电容器的功率电子器件、如驱动变流器或变压器，所述中间电路电容器用于对电压进行平滑。通常对这些电容器进行浇注，以便保证电安全性、尤其以便遵守在法律上预先给定的空气间隙和电气间隙、并且以便在电容器的整个使用寿命的范围内首先相对于空气湿度来保证介质保护。在所述电容器及配属于该电容器的结构元件中流动的电流产生了损耗热量。由现有技术已知，将这种损耗热量受控制地导出给散热片，其方式为：例如借助于导热膏或导热胶将所述电容器组装在冷却板上。

技术实现思路

[0003]具有权利要求1的特征的按本专利技术的功率电子器件突出之处在于，所述功率模块和电容器一起布置在同一冷却体处。所述功率模块在此尤其具有用于转换电能的多个功率半导体或半导体结构元件、尤其所谓的IGBTs（insulated
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gate bipolar transistor（绝缘栅双极晶体管））的联接结构，该功率半导体或半导体结构元件布置在共同的壳体中或者至少布置作为结构单元。在转换过程中，所述功率模块也辐射出废热。通过所述功率模块和电容器的在冷却体处的按本专利技术的布置，因此提供了一种有利的可行方案，即：利用仅一个冷却设备来按需求地不仅对功率模块而且也对电容器进行冷却。优选所述电容器和功率模块与冷却设备一起集成到壳体中，使得它们一起形成有利的结构单元。因此，不仅有利地进一步改进了对所述电容器的冷却，同样也得到减轻了老化效应，例如所述电容器的组件、尤其母线或印刷电路板处的脱层或者导热胶的退化。也尤其有利地至少大为减少了对浇注物料的使用。通过对所述电容器和功率模块的得到改进的冷却，能够实现所述功率电子器件的更高的电功率、尤其配属于所述功率电子器件的电驱动装置的更高的持久功率。同样，作为保护措施借助于温度传感器对电容器进行温度监控有利地不是必需的，因为由于结构原因在所述电容器或功率电子器件的使用寿命的范围内观察保证了足够的冷却。
[0004]按照本专利技术的一种优选的改进方案规定，所述电容器是薄膜电容器、陶瓷电容器或聚合物多层电容器。这样的电容器类型能够特别有利地布置在冷却体处或者能够集成到所提出的结构单元中。
[0005]特别优选地规定，所述电容器布置在两个功率模块之间，并且分别在所述电容器与所述功率模块中的一个功率模块之间如此布置冷却通道，从而在所述电容器的两个彼此对置的侧部上分别布置冷却通道。通过所述冷却通道的分别在功率模块与电容器之间的这
样的布置产生了下述优点，即：保证了对所述组件的特别有效的冷却。就此而言保证了对所述电容器的两侧的冷却，其中，所述冷却体的或者冷却通道的在背离电容器的侧部上的相同区段分别对所述功率模块中的一个功率模块进行冷却。
[0006]按照本专利技术的一种优选的改进方案规定，所述电容器和所述功率模块彼此邻接地布置在平面中。通过电容器和功率模块的在平面中的彼此邻接的布置有利地保证了，能够实现所述冷却体的特别简单的几何形状上的构造。电容器和功率模块就此而言彼此并排地布置。电容器和功率模块尤其在其朝向冷却体的侧部处一起形成了连贯的、至少在很大程度上平坦的表面，使得它们能够特别简单地布置在所述冷却体处。所述冷却体中的冷却介质而后在电容器及功率模块的下方流动。如果存在多个电容器和/或功率模块，如前所述，那么优选这些构件中的至少两个构件、也就是所述电容器中的一个电容器和所述功率模块中的一个功率模块、所述电容器中的两个电容器或者所述功率模块中的两个功率模块则彼此邻接地布置在平面中。由此也产生了前面所提到的优点。
[0007]特别优选地规定，所述冷却通道具有配属于电容器的第一区段和在功能上和/或在几何形状上与第一区段有区别的配属于功率模块的第二区段。通过在所述冷却通道中设置不同的区段产生了下述优点，即：所述冷却设备的冷却功率以简单的方式与功率模块的和电容器的冷却需求相协调。功率模块和电容器尤其具有不同的热量生成和由此不同的冷却需求，使得有利地与此相对应地构成所述冷却通道的相关的区段。
[0008]在此，按照本专利技术的一种优选的改进方案规定，所述第一区段流动有利地构成，尤其具有保持相同的横截面。通过设置流动有利地构成的第一区段有利地保证了，所述冷却介质无阻碍地、尤其无涡流地贯穿流过所述第一区段。如果所述第一区段此外具有保持相同的横截面，那么所述冷却介质的流动速度和由此散热则有利地是恒定的或者至少不会被所述第一区段改变。
[0009]特别优选地规定，所述第二区段具有伸入到冷却通道中的、用于提高冷却通道的表面积的冷却肋或冷却销，所述冷却肋或冷却销构成肋结构或者销
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肋
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结构。通过在第二区段中设置冷却肋或冷却销产生了下述优点，即：由于所述冷却通道的由此提高的表面积，相较于所述第一区段提高了到所述冷却介质中的热传导并且由此提高了散热的能力。
[0010]按照本专利技术的一种优选的改进方案规定，所述电容器由至少两个组件构建而成，所述组件电连接并且彼此间隔开地布置在冷却体处。通过所述电容器的这样的多件式的构造实现了一种特别有利的可行方案，即：所述电容器的各个组件灵活地布置在冷却体处并且尤其也提高了冷却功率或散热。优选在所述组件之间或者所述组件处分别在所述冷却体处构造凸起，使得所述组件在冷却体处也分别抵靠在至少一个侧部处并且通过如此提高的抵靠面积有利地改进了热传导。特别优选的是，所述冷却通道也一直延伸到凸起里面，或者在所述凸起中设置了单独的、同样包含冷却介质的冷却通道，使得在总体上有利地提高了散热。作为替代方案，取代多件式的由多个组件构成的电容器而使用多个电容器，所述电容器在总和上具有相同的容量。
[0011]特别优选地在此规定，所述组件在所述冷却体中分别布置在与其外轮廓相对应的凹部中。通过所述组件在冷却体中的凹部中的布置产生了下述优点，即：组件中的每个组件也在其侧壁处至少部分地抵靠在冷却体处并且通过如此提高的抵靠面积进一步改进了热传导。此外产生下述优点，即：所述组件而后也形状锁合地保持在冷却体处。优选也为所述
一个功率模块或多个功率模块或者当使用多个电容器时设置相应的凹部。由此产生了相同的优点。
[0012]按照本专利技术的一种优选的改进方案规定，所述电容器与所述功率模块形成、尤其浇注成结构单元。通过设置由电容器和功率模块构成的结构单元实现了一种有利的可行方案，即：将电容器和功率模块一起布置在冷却体处或者进行更换。
[0013]特别优选地在此规定，在所述冷却体与所述由电容器和功率模块构成的结构单元之间布置有印刷电路板。通过在所述冷却体与所述结构单元之间设置印刷电路板提供了一种用来制造用于组件的预组装组的有利的可行方案。因此，电容器和功率模块在制造过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.功率电子器件（1）、尤其电变压器，具有：至少一个功率模块（2）；至少一个电容器（3）；和用于对所述功率模块（2）和/或所述电容器（3）进行冷却的至少一个冷却设备（4），其中，所述冷却设备（4）具有冷却体（5），所述冷却体具有用于液态的冷却介质的用来排出热量的至少一个冷却通道（6），其特征在于，所述功率模块（2）和所述电容器（3）一起布置在同一冷却体（5）处。2.根据权利要求1所述的功率电子器件，其特征在于，所述电容器（3）是薄膜电容器、陶瓷电容器或者聚合物多层电容器。3.根据前述权利要求中任一项所述的功率电子器件，其特征在于，所述电容器（3）布置在两个功率模块（2）之间，并且分别在所述电容器（3）与所述功率模块中的一个功率模块之间如此布置冷却通道（6），从而在所述电容器（3）的两个彼此对置的侧部上分别布置冷却通道（6）。4.根据前述权利要求中任一项所述的功率电子器件，其特征在于，所述电容器（3）和所述功率模块（2）彼此邻接地布置在平面中。5.根据前述权利要求中任一项所述的功率电子器件，其特征在于，所述冷却通道（6）具有配属于所述电容器（3）的第一区段（7）和在功能上和/或在几何形状上与所述第一区段（7）有区别的配属于所述功率模块（2）的第二区段（8）。...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：