电功率模块制造技术

一种电功率模块(1)，所述电功率模块包括：功率单元(2)，所述功率单元具有壳体(3)和设置在壳体(3)中的电路装置，其中电路装置具有至少一个功率半导体元件，并且其中壳体(3)在外环周上至少部分地平坦地构成，进而具有至少一个平坦部分(8)；至少一个冷却单元(4a、4b)，所述冷却单元具有冷却体(5)，所述冷却体具有至少一个能够被冷却剂穿流的冷却通道(6)，其中冷却通道(6)部段地敞开地构成，并且在所述敞开的部段(7)中由壳体(3)的平坦部分(8)限界，其中冷却体(5)在冷却通道(6)的敞开的部段(7)的区域中具有至少两个肋状件(9a、9b、9c、9d、9e)，所述肋状件关于冷却剂穿过冷却通道(6)的流动方向(10)，即从冷却通道(6)的冷却剂入口(11)朝向冷却剂出口(12)的方向，横向地伸入冷却通道(6)中，其中肋状件(9a、9b、9c、9d、9e)沿冷却剂的流动方向(10)具有可变的高度，即以提升的高度构成。升的高度构成。升的高度构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电功率模块


[0001]本专利技术涉及一种电功率模块，所述电功率模块包括功率单元，所述功率单元具有壳体和设置在壳体中的电路装置，其中电路装置具有：至少一个功率半导体元件，并且其中壳体在外环周上至少部分地平坦地构成，进而具有至少一个平坦部分；和至少一个冷却单元，所述冷却单元带有冷却体，所述冷却体具有能够被冷却剂穿流的冷却通道，其中冷却通道部段地敞开地构成，并且在所述部段中由壳体的平坦部分限界。

技术介绍

[0002]电功率模块在许多领域中用于操控电马达，例如用于对电马达进行转速和功率调节。所述电功率模块通常由如下构成：功率单元，所述功率单元是具有半导体器件的电路装置，尤其是作为功率开关的集成电路(IC)；自身的壳体；用于电压供应的端子(输出端和输入端)；冷却单元，例如单独的冷却体，功率单元、尤其是功率开关施加在所述冷却体上以用于散热；和用于操控功率单元的单独的操控单元。对电功率模块的输出电压的评估通常借助于同样单独的处理单元进行。
[0003]尤其在机动车技术的领域中，随着机动车、即电动和/或混合动力车辆的电驱动器和/或电驱动组件的功率的增加，以及对提高集成密度的通常的期望，得出对电功率模块的电学和热学有利的构造的新的挑战。此外，通常存在对简单的制造过程和低成本的设计的期望。
[0004]电功率模块的功率单元的冷却效率越高，能够从系统中获取的功率就越高。良好冷却的大的反作用通常是压力损失。现在，大的挑战在于在考虑冷却系统中的最下的压力降低的情况下展示出足够的冷却。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是，提出一种尤其关于功率改进的电功率模块。
[0006]该需求能够通过根据独立权利要求1的本专利技术的主题来满足。在从属权利要求中描述本专利技术的有利的实施方式。
[0007]根据本专利技术的电功率模块尤其适合于在具有电驱动器或至少一个电驱动组件的机动车中使用。
[0008]根据本专利技术，电功率模块包括功率单元和至少一个冷却单元。
[0009]根据本专利技术，功率单元具有壳体和设置在壳体中的电路装置。电路装置具有至少一个功率半导体元件。根据本专利技术，壳体在外环周上至少部分地平坦地构成，进而具有至少一个平坦部分。
[0010]根据本专利技术，冷却单元具有冷却体，所述冷却体又具有能够被冷却剂穿流的冷却通道。根据本专利技术，冷却通道部段地敞开地构成，并且在该部段中通过壳体的平坦部分限界。
[0011]根据本专利技术，冷却体在冷却通道的敞开的部段的区域中具有至少两个肋状件，所
述肋状件关于冷却剂穿过冷却通道的流动方向，即从冷却通道的冷却剂入口朝向冷却剂出口的方向，基本上横向地伸入冷却通道中。
[0012]根据本专利技术，冷却体的肋状件沿冷却剂的流动方向具有可变的高度，即以提升的高度构成。
[0013]功率单元和冷却单元的壳体优选牢固地相互连接。这种固定的连接例如能够经由在功率单元的壳体和冷却单元的冷却体之间的机械连接，例如螺旋连接进行。然而也可设想任意其它类型的连接，所述连接满足所期望的强度要求。因此，功率单元的壳体和冷却单元的冷却体例如能够相互粘接。
[0014]优选地，冷却通道的敞开的部段经由在冷却单元的冷却体和功率单元的壳体的平坦部分之间的至少一个密封机构朝向环境流体密封地密封。
[0015]在具有多于两个肋状件的冷却体的实施方案中，在各个肋状件与壳体的平坦部分之间的间距最小为0.3mm，并且最大为2mm。在肋状件和壳体的平坦部分之间的间距为1.3mm的情况下实现在用于冷却功率单元的冷却功率和冷却通道中的压力损失之间的最佳。大于1.3mm的间距引起低的反压(减少的压力损失)，然而略微变差的冷却功率。小于1.3mm的间距引起良好的冷却功率，然而略有提高的反压(提高的压力损失)。
[0016]此外，在具有多于两个的肋状件的冷却体的实施方案中，在各个肋状件之间的间距能够变化，或者各个肋状件能够均匀地相互间隔开地构成。
[0017]电功率模块，尤其是冷却单元的根据本专利技术的构成方案允许在可接受的压力损失下对功率单元的最佳的冷却。由此，电功率模块的功率能够得以优化。此外，电功率模块，尤其是其冷却单元的特征在于在制造时易于实现的、成本优化的构造。此外，以简单的方式和方法可行的是，电功率模块能够适配于不同的客户要求，如在冷却系统内的最大压力降低，其方式为：相应地改变肋状件的高度。
附图说明
[0018]下面示例性地参考附图描述本专利技术。
[0019]图1示出电功率模块的功率单元的立体图。
[0020]图2示出具有冷却单元的电功率模块的示意剖视图。
[0021]图3示出具有两个冷却单元的电功率模块的示意剖视图。
具体实施方式
[0022]下面详细讨论根据在图1、图2和图3中示出的实施方式的电功率模块1的特征、细节和可能的优点。
[0023]电功率模块1具有功率单元2(图1、图2)和至少一个冷却单元4a、4b(图2、图3)并且尤其适合于在具有电驱动器或至少一个电驱动组件的机动车中使用。功率单元2和至少一个冷却单元4a、4b牢固地相互连接。
[0024]在图1至图3中示出的功率单元2具有壳体3和设置在壳体3中的电路装置，其中电路装置具有至少一个功率半导体元件15。在本实施例中，功率半导体元件15构成为IGBT。
[0025]壳体3方形地构成并且具有平坦的底面16以及平坦的顶面17(图1)。
[0026]功率单元2具有多个端子18，即输出端(输出电压)和输入端(操控)(图1)。
[0027]除了功率单元2之外，在图2中也绘出冷却单元4a。冷却单元4a具有带有至少一个冷却通道6的冷却体5。冷却通道6具有冷却剂入口11以及冷却剂出口12并且部段地敞开地构成。冷却通道6的敞开的部段7通过冷却体5的中断来实现。敞开的部段7由壳体3的平坦部分8、在此为壳体3的底面16限界。冷却通道6的敞开的部段7经由在冷却单元4a的冷却体5和功率单元2的壳体3的底面16之间的密封机构13朝向环境流体密封地密封。
[0028]冷却通道能够被冷却剂穿流，其中冷却剂沿流动方向10从冷却剂入口11朝向冷却剂出口12的方向流动。冷却剂例如经由泵(未示出)沿流动方向10泵送穿过冷却通道6。(图2)。
[0029]冷却体5在冷却通道6的敞开的部段7的区域中具有五个肋状件，即第一肋状件9a、第二肋状件9b、第三肋状件9c、第四肋状件9d和第五肋状件9e。肋状件9关于冷却剂穿过冷却通道6的流动方向10基本上横向地伸入冷却通道6中。此外，肋状件9a、9b、9c、9d、9e在冷却剂穿过冷却通道6的流动方向10上构成为不同高度的——即肋状件9a、9b、9c、9d、9e关于冷却剂穿过冷却通道6的流动方向10以提升的高度构成。各个肋状件9a、9b、9c、9d、9e相互间具有变化的间距y(图2)。在各个肋状件9a、9b、9c、9d、9e与壳体3的平坦部分8，即底面16之间的间距最小为0.3mm，并且最大为2mm。意即，关于冷却剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电功率模块(1)，所述电功率模块包括：
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功率单元(2)，所述功率单元具有壳体(3)和设置在所述壳体(3)中的电路装置，其中所述电路装置具有至少一个功率半导体元件(15)，并且其中所述壳体(3)在外环周上至少部分地平坦地构成，进而具有至少一个平坦部分(8)；
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至少一个冷却单元(4a、4b)，所述冷却单元具有冷却体(5)，所述冷却体具有至少一个能够由冷却剂穿流的冷却通道(6)，其中所述冷却通道(6)部段地敞开地构成，并且在该敞开的部段(7)中由所述壳体(3)的所述平坦部分(8)限界，其中所述冷却体(5)在所述冷却通道(6)的所述敞开的部段(7)的区域中具有至少两个肋状件(9a、9b、9c、9d、9e)，所述肋状件关于所述冷却剂穿过所述冷却通道(6)的流动方向(10)，即从所述冷却通道(6)的冷却剂入口(11)朝向冷却剂出口(12)的方向，横向地伸入所述冷却通道(6)中，其中所述肋状件(9a、9b、9c、9d、9e)沿所述冷却剂的流动方向(10)具有可变的高度，即以...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁托马斯，
申请(专利权)人：麦格纳动力系有限两合公司，
类型：发明
国别省市：