模块化逆变器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于模块化逆变器的装置。该装置包括多个功率半导体器件（5，7）和冷却元件（2），冷却元件连接到功率半导体器件（5，7）以用于冷却功率半导体器件，其中功率半导体器件（5，7）和冷却元件（2）围绕该装置的中轴线（9）以下述方式布置：功率半导体器件和冷却元件围绕中轴线（9）对通道（10）限界，冷却介质能够在该通道中沿着中轴线的方向流动。本发明专利技术的特征在于，该装置还包括围绕该装置的中轴线（9）的管形的第一环形薄膜电容器（11），其中功率半导体器件（5，7）设置在冷却元件（2）和第一环形薄膜电容器（11）的内表面之间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于模块化逆变器的装置。该装置包括多个功率半导体器件（5，7）和冷却元件（2），冷却元件连接到功率半导体器件（5，7）以用于冷却功率半导体器件，其中功率半导体器件（5，7）和冷却元件（2）围绕该装置的中轴线（9）以下述方式布置：功率半导体器件和冷却元件围绕中轴线（9）对通道（10）限界，冷却介质能够在该通道中沿着中轴线的方向流动。本专利技术的特征在于，该装置还包括围绕该装置的中轴线（9）的管形的第一环形薄膜电容器（11），其中功率半导体器件（5，7）设置在冷却元件（2）和第一环形薄膜电容器（11）的内表面之间。【专利说明】模块化逆变器装置
本专利技术涉及一种模块化逆变器装置。
技术介绍
逆变器是能够实现生成具有可变频率的电压的电气设备。通常，逆变器结合马达使用以用于以可变的频率对其进行控制或者相应地当将电功率传输回网络时，由此逆变器必须生成具有对应于网络频率的频率的电压。对网络供电的这种逆变器通常称作网络逆变器。逆变器也可以是用于控制马达或者其他负载的变频器的一部分。变频器通常由两个转换器、即整流器和逆变器形成，在该整流器和逆变器之间存在直流电压或者直流电流中间电路。整流器和逆变器也可以彼此物理间隔地定位并且一个整流器可以经由共同的中间电路对多个逆变器供电或者替代性地，几个整流器可以对一个逆变器供电。整流器的实例是二极管电桥或者晶闸管电桥。变频器通常也包括一个或更多个扼流圈设备。用在变频器中或者结合变频器使用的该扼流圈设备的实例包括连接到变频器的整流器的输入端的输入扼流圈和连接到变频器的逆变器的输出端的输出扼流圈。当前使用的变频器结构通常包括输入扼流圈、输入电桥、电容器组和IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块。电容器组通常是多个电容器的复杂组并且通常需要冷却。直到保护等级IP20 (防护等级)，机械设备通常构建有一个鼓风机，在该鼓风机中将冷却介质主流、例如空气主流借助于功率半导体器件的冷却元件或其他对象所需要的分配类型传送到功率半导体器件的冷却元件和其他对象。冷却元件通常是一件式元件或者多件式元件，这些部件借助支撑机构束在一起。在保护等级IP21或更高的保护等级中，电子装置空间(称作洁净空间)和用于冷却元件的空间(称作污浊空间)通常为了实际原因而彼此分隔。为了这两个空间都具有适量的空气，这两个空间通常具有其自身的鼓风机。可能的输入扼流圈通常定位在污浊侧上，或者定位在单独的空气空间中或者跟随冷却元件的空间中。替代性地，可能的交流输入扼流圈也可以由连接到中间电路的直流扼流圈来替代，但是在该情况下扼流圈的机械位置也处于相同的位置中。可能的结构特定的输出扼流圈通常机械地定位在与输入扼流圈相同的位置中。在一些结构中，可能的扼流圈完全地定位在设备之外，在该情况下，这些扼流圈由于冷却结构和其自身的支撑机构而与其在集成时的情况下相比尺寸更大。当前的逆变器和变频器结构或者更普遍地马达控制器结构尤其关于设置冷却是有问题的。尽管所需要的冷却元件的尺寸由于更精确的设计、更小的损耗和物理上更小的功率半导体器件而连续地降低，关于设备的外部尺寸所需要的空气量(或其他冷却介质的量)甚至增长。此外，充足空气量的分配在考虑鼓风机的功率、噪音和使用寿命的情况下优选地借助于大的鼓风机以低的鼓风速率来实现。为了该原因，冷却所需要的空间相对于设备尺寸在当前使用的解决方案中是相当大的。这尤其还在IP21或更高的保护等级中强调。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种装置，使得可以解决或者至少减轻上述问题。本专利技术的目的借助通过独立权利要求来阐明特征的装置和模块化逆变器来实现。本专利技术的优选的实施方式在从属权利要求中公开。本专利技术基于下述思想:将功率半导体器件和与其相关联的冷却元件围绕该装置的中轴线布置在至少一个管形的环形薄膜电容器之内，使得冷却元件围绕中轴线从至少三侧对通道限界，冷却元件的冷却表面延伸到该通道并且冷却介质能够在该通道中沿着中轴线的方向流动。该解决方案的优点是根据本专利技术的结构提供用于冷却介质流的自然通道，该通道能够实现冷却介质、例如空气以受控制的方式循环通过设备，因为管形的电容器围绕功率级和冷却元件。由于该原因，在节约空间的同时可以有效地实施冷却。此外，本专利技术允许在设备的不同部件中一致地实施冷却。此外，根据本专利技术的解决方案能够实现模块化结构，该模块化结构例如提供保护和维护设备的优点。【专利附图】【附图说明】现在，参考附图，结合优选的实施方式来更详细地描述本专利技术，其中，图1从上方示出根据逆变器单元的实施方式的装置，图2从上方示出根据逆变器单元和逆变器供电单元的组合的实施方式的装置；图3从上方示出根据三级逆变器单元的实施方式的装置。【具体实施方式】本专利技术可以结合多种逆变器解决方案来应用，进而不限制于结合任何特定类型的设备一起使用。例如，逆变器单元、逆变器单元和逆变器供电单元的组合和三级逆变器单元在此作为本专利技术的实施方式来提出。然而，本领域技术人员应当理解的是，本专利技术不应被认为是局限于所述三种设备或者它们的组合。逆变器供电的类型、通过逆变器控制的负载或者它们之间的连接、例如电压电平或者相数也与本专利技术的基本思想是不相关的。此外，应用本专利技术时所结合的逆变器的外部的或内部的电连接件与本专利技术是不相关的，因此为了清晰性而将这些电连接件从图中略去。本专利技术不限制于在附图中示出的实例，但是也可以应用于其他类型的逆变器解决方案。图1示出根据实施方式的装置的俯视图。在图1中示出的装置包括三个功率半导体器件5或三组功率半导体器件和连接到功率半导体器件的三个冷却元件2，为每个功率半导体器件5设有一个冷却元件。功率半导体器件形成三个相同的功率级U、V、W。根据该实施方式，功率半导体器件5以及冷却元件2围绕该装置的中轴线9以下述方式布置:冷却元件的冷却表面8从功率半导体器件5和冷却元件2之间的连接部开始基本上朝向中轴线9延伸，并且功率半导体器件5从功率半导体器件和冷却元件之间的连接部开始基本上远离中轴线9延伸，使得围绕中轴线从至少三侧对通道10限界，冷却元件的冷却表面8位于该通道中并且冷却介质能够在该通道中沿中轴线9的方向流动。冷却介质例如可以是污浊的空气或者液体。功率半导体器件和相关的印刷电路板位于第一环形薄膜电容器11的内表面和冷却元件2之间的洁净空间中。在图1中的实例的装置中，围绕中轴线9对通道10限界。冷却元件2和功率半导体器件5配装在具有圆形横截面的管状的环形薄膜电容器11之内。环形薄膜电容器11在中轴线9的方向上不必必须是圆形的，并且例如也可以使用具有倒圆边三角形的或者正方形的横截面的管。环形薄膜电容器包括导电材料和绝缘材料的卷。环形薄膜电容器具有与例如卷中的匝数、绝缘体的厚度和卷的高度相关的特定的电容。通过使用更厚的导体和绝缘体可以分别增强电流和电压处理能力。优选地，使用两个电容器并且第二环形薄膜电容器12具有与第一环形薄膜电容器11相同的形状但是不同的物理尺寸，使得将第一环形薄膜电容器11配装在第二环形薄膜电容器12之内。因此，第一环形薄膜电容器11具有更小的直径并且优选地与第二环形薄膜电容器12相比具有更多匝以匹配第二环形薄膜电容器的电容。通过将每个电容器的一个端子连接在一起，将电容器串联连接。该连接也在其中产生中性本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于模块化逆变器的装置，所述装置包括多个功率半导体器件（5，7）和冷却元件（2），所述冷却元件连接到所述功率半导体器件（5，7）以用于冷却所述功率半导体器件（5，7），其中所述功率半导体器件（5，7）和所述冷却元件（2）围绕所述装置的中轴线（9）以下述方式布置：所述功率半导体器件（5，7）和所述冷却元件（2）围绕所述中轴线（9）从至少三侧对通道（10）限界，所述冷却元件的冷却表面（8）延伸到所述通道并且冷却介质能够在所述通道中沿着所述中轴线的方向流动，并且所述功率半导体器件（5，7）从所述功率半导体器件和所述冷却元件之间的连接部开始基本上远离所述中轴线延伸，其特征在于，所述装置还包括围绕所述装置的所述中轴线（9）的管形的第一环形薄膜电容器（11），其中所述功率半导体器件（5，7）设置在所述冷却元件（2）和所述第一环形薄膜电容器（11）的内表面之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佩尔蒂·塞韦基维，泰穆·海基莱，
申请(专利权)人：ABB公司，
类型：发明
国别省市：