本发明专利技术涉及一种包括至少一个功率半导体模块（２，４）的功率转换器模块，所述功率半导体模块以导热方式与一液冷式散热体（６）机械连接并借助一母线系统（８）与所述功率转换器模块的多个连接端子导电相连，所述母线系统具有至少两个相互绝缘的母线。根据本发明专利技术，所述母线系统（８）以压紧配合和／或形状配合的方式与另一个液冷式散热体（１０）连接，其中，在所述母线系统（８）的一顶部母线和所述另一个液冷式散热体（１０）之间布置有一导热的绝缘层（３６）。借助于所述通过多个夹紧元件压紧在一功率转换器模块的一母线系统（８）的一表面上的该另一个液冷式散热体（１０），可将所述母线系统（８）中所产生的附加损耗功率导散。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种如权利要求1的前序部分所述的功率转换器模块。
技术介绍
一般类型的功率转换器模块，特别是较大功率的一般类型功率转换器模块可从市场上购得。这类功率转换器模块的功率半导体模块(特别是可关断功率半导体模块)通过低电感的母线系统与功率转换器模块的连接端子连接。为此需要将所用母线实施为平面母线并相互叠置形成母线叠组。每两个平面母线之间都设有一个平面绝缘层。这些绝缘层突出于平面母线之外，以便满足电气间隙和爬电距离极限值。因此，上述类型的低电感母线系统具有至少两个母线和至少一个绝缘层。为了使功率转换器模块中所用的功率半导体模块的母线系统尽可能紧凑，这个母线组件经过了层压处理。根据具体所采用的层压材料，这种层压式母线系统的极限温度例如为105°C。由于市售功率半导体模块(特别是可关断功率半导体模块，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT))的载流能力始终在提高，因此，功率转换器模块的层压式母线系统的母线中的电流密度也在增大。这会导致层压式母线系统中的损耗以二次方速度增长，该层压式母线系统的温度也会上升。层压式母线系统的极限温度由用在绝缘层和层压材料上的材料决定。目前，具有绝缘膜的功率转换器模块优选采用层压式母线系统。在此情况下，层压式母线系统的层压材料决定了其极限温度。这就意味着在应用功率转换器时，限制其工作能力的是母线系统的相应层压材料的最大极限温度，而不再是功率半导体模块。为了解决这个问题，显而易见的方案是增大层压式母线系统中每个母线的截面， 以及例如通过自然对流来冷却层压式母线系统。增大层压式母线系统的母线截面不但会提高这种母线系统的成本，还会增加其重量。而通过自然对流来冷却层压式母线系统，就必须将该母线系统以能够接触到冷却气流的方式布置在功率转换器设备中。WO 2005/109505A1揭示一种母线系统得到冷却的功率半导体电路。在这种功率半导体电路中，至少一个模块焊接在一个用作正极板或负极板的板状母线的外侧。正极母线或负极母线通常实施为板状母线组件的顶板或底板。上述模块所在的顶部母线直接由一个冷却装置冷却，这个冷却装置设计为空气冷却装置或液体冷却装置。该冷却装置夹在该顶部母线和另一平行布置的板状母线之间，两母线间还设有一绝缘层。此外还设有一个同样带有绝缘层的底部母线。这些母线连同冷却装置一起形成一个极其紧凑的结构。母线组件中的各部件借助层压处理彼此实现连接。由于这种功率半导体电路是一个逆变器，因此母线组件下方设有两个中间电路电容器，它们与顶部母线或底部母线螺旋拧紧。DE 10 2007 003 875 Al揭示一种包括至少两个功率半导体模块的功率转换器模块，这些功率半导体模块以导热方式与散热体机械连接且借助层压方式母线系统彼此电性连接。该层压式母线系统中的至少一个母线借助至少一个电绝缘的导热支承元件与该散热体热耦合。层压式母线系统的至少一个母线通过这些支承元件与该散热体热耦合。导热支承元件的数量取决于需要导散的热量。这些支承元件同样对层压式母线系统的边缘区域进行支承。借助这些导热支承元件可对层压式母线系统的散热量进行限制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种能够以简单手段对层压式母线系统进行散热且无需重装或改装的功率转换器模块。本专利技术用以达成上述目的的解决方案为本案权利要求1的区别特征。通过设置一其他液冷式散热体，且该散热体以压紧配合和/或形状配合的方式与功率转换器模块的母线系统导热相连但彼此电绝缘，可对该母线系统实施大面积散热。如果这个其他液冷式散热体的基本面积不足以实现这一点，就可进一步提高流量。所述母线系统和所述其他液冷式散热体之间的热连接的品质与该其他液冷式散热体施加在母线系统上的压紧力有关。为此，本专利技术的功率转换器模块具有至少一个夹紧元件。根据本专利技术功率转换器模块的一种有利实施方式，所述其他液冷式散热体与所述功率转换器模块的液冷式散热体相互液体连通。亦即，所述其他液冷式散热体由所述功率转换器模块的液体循环通路(又称“主循环通路”)提供冷却剂。其优点是所述功率转换器模块的端子连接可以保持原样。本专利技术功率转换器模块的其他有利实施方式可从从属权利要求4至10中获得。 附图说明下面通过附图所示的实施方式对本专利技术进行详细说明，其中图1为本专利技术功率转换器模块的一种有利实施方式；图2为图1所示功率转换器模块的夹紧元件的第一实施方式；以及图3为图1所示功率转换器模块的夹紧元件的第二实施方式的一个部分。具体实施例方式图1为本专利技术功率转换器模块的正视图，其中，2和4各表示一个功率半导体模块， 特别是可关断功率半导体模块，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)，6表示液冷式散热体，8表示母线系统，10表示另一个液冷式散热体，12表示弓形元件，14和16各表示一个夹紧螺钉， 18表示支承元件。此外，图中还示出了冷却剂进口 20和冷却剂出口 22。两个功率半导体模块2和4均以可拆卸的方式与液冷式散热体6机械固定在一起。特定而言经层压处理的母线系统8可具有两个母线，例如正极母线加负载母线或负载母线加负极母线，或者具有三个母线，例如正极母线、负载母线加负极母线。母线系统8的母线数量与两个功率半导体模块2和4的电气互连方案有关。如果这两个功率半导体模块 2和4电性并联，则母线系统8只有两个母线。反之，如果这两个功率半导体模块2和4电性串联并构成功率转换器的相位模块，则母线系统8具有三个母线。在所述功率转换器模块用作相位模块的情况下，所设母线系统8的这三个母线分别为正极母线、负载母线及负极母线。这些母线上下叠置且经过层压处理，其中，任两个母线之间都设有一个绝缘层。母线系统8插接在每个功率半导体模块2和4的电连接端子上，两个电源连接端子中附图均仅示出了其中一个，即21和^^。这些连接端子21和26i可以是焊针或螺栓。 从功率半导体模块的某一规定功率能力看，功率半导体模块2、4可只具有螺栓作为电连接端子M和沈。根据两个功率半导体模块2、4的互连方式，其连接端子M和沈分别与母线系统8中的一预定母线导电相连。母线系统8不仅支承在功率半导体模块2、4的连接端子 24,26上，而且还支承在多个支承元件18上。这些支承元件分别沿所述功率转换器模块的纵长侧布置。所述功率转换器模块的散热体实施为液冷式散热体6，其具有冷却剂进口 20和冷却剂出口 22。所述功率转换器模块借助这些冷却剂进口 20和冷却剂出口 22与一冷却剂循环通路液体连通。所述冷却液可以采用任何一种液体，优选水-乙二醇混合物。由于用在功率转换器模块中的功率半导体模块2、4的载流能力始终在提高，因而母线系统8的母线中的电流强度也在增大。这会导致母线系统8中的损耗以二次方速度增长。母线系统8的温度也会上升。母线系统8的极限温度的高低与所用的绝缘材料相关。 亦即，如果是层压式母线系统8，则该母线系统8的层压材料决定了极限温度。这就意味着在应用功率转换器时，限制其工作能力的是绝缘材料的材料相关极限温度，而不再是所用的功率半导体模块2、4。为了将母线系统8中所产生的损耗功率导散，该母线系统8配有另一个液冷式散热体10。该另一个液冷式散热体10的冷却剂进口观和冷却剂出口 30分别借助一个连接软管32和34与液冷式散热体6的液体循环通路实现针对冷却剂的连通。液冷式散热体6本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种包括至少一个功率半导体模块（２，４）的功率转换器模块，所述功率半导体模块以导热方式与一液冷式散热体（６）机械连接并借助一母线系统（８）与所述功率转换器模块的多个连接端子导电相连，所述母线系统具有至少两个相互绝缘的母线，其特征在于，所述母线系统（８）以压紧配合和／或形状配合的方式与另一个液冷式散热体（１０）连接，其中，在所述母线系统（８）的一顶部母线和所述另一个液冷式散热体（１０）之间布置有一导热的绝缘层（３６）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·博特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。