功率模块组件和变频器的制作方法

1.本技术涉及变频器技术领域，具体涉及一种功率模块组件和变频器。


背景技术：

2.在传统的大功率变频器行业中，功率模块组件是最主要的变频器部件之一，功率模块组件的设计尤为重要。通常功率模块与母排之间主要是铜片搭接，为了保证功率模块与母排之间的连接，铜片需要具有较长的长度，这样会使电流分布不均，杂散电感较大，影响功率模块的性能，甚至损坏。


技术实现要素：

3.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种功率模块组件和变频器，能够提高功率模块与母排之间的电流分布均匀性，降低杂散电感，提高功率模块的性能。
4.为了解决上述问题，本技术提供一种功率模块组件，包括叠层母排、整流模块和逆变模块，叠层母排采用分层设计，包括母排一层和母排二层，母排一层与母排二层的高度不同，母排一层的高度高于母排二层的高度，整流模块连接在母排一层上，逆变模块连接在母排二层上。
5.优选地，整流模块直接搭接在母排一层上；和/或，逆变模块直接搭接在母排二层上。
6.优选地，母排一层与母排二层的高度差等于整流模块与逆变模块的安装高度差，整流模块直接搭接在母排一层上，逆变模块直接搭接在母排二层上。
7.优选地，功率模块组件还包括散热器，整流模块和逆变模块均安装在散热器上。
8.优选地，整流模块和逆变模块包括金属底面，金属底面涂抹散热涂层后与散热器的传热面贴合。
9.优选地，散热器包括流道板、盖板和冷媒管，流道板和盖板固定连接，形成冷媒流道，冷媒流道包括流道进口和流道出口，流道进口和流道出口均连接有冷媒管。
10.优选地，冷媒流道包括串联流道和并联流道，并联流道和串流流道串联，串联流道被配置为对整流模块散热，并联流道被配置为对逆变模块散热。
11.优选地，叠层母排包括正极母排、负极母排和绝缘纸，正极母排和负极母排通过绝缘纸间隔开，正极母排通过引出连接排与整流模块的正极搭接并固定连接，负极母排通过引出连接排与整流模块的负极搭接并固定连接，正极母排通过引出端子与逆变模块的正极搭接并固定连接，负极母排通过引出端子与整流模块的负极搭接并固定连接。
12.优选地，负极母排的一侧具有折边，折边与母排二层相邻，折边向着远离正极母排的一侧弯折。
13.优选地，母排一层所在的负极母排上开设有安装孔，安装孔内嵌有绝缘脚垫。
14.根据本技术的另一方面，提供了一种变频器，包括功率模块组件，该功率模块组件为上述的功率模块组件。
15.本技术提供的功率模块组件，包括叠层母排、整流模块和逆变模块，叠层母排采用分层设计，包括母排一层和母排二层，母排一层与母排二层的高度不同，母排一层的高度高于母排二层的高度，整流模块连接在母排一层上，逆变模块连接在母排二层上。本技术的功率模块组件，在安装整流模块和逆变模块的叠层母排位置进行了分层设计，使得母排一层与母排二层的高度可以与整流模块和逆变模块的高度相适配，从而优化整流模块和逆变模块与叠层母排的连接结构，减少甚至去除连接铜片，能够提高电流在叠层母排上的分布均匀度，使得高频磁场能够更好地相互抵消，从而减少搭接阻抗，实现降低杂散电感的作用，提高功率模块的性能。
附图说明
16.图1为本技术一个实施例的功率模块组件的立体结构图；
17.图2为本技术一个实施例的功率模块组件的叠层母排的立体结构图；
18.图3为本技术一个实施例的功率模块组件的叠层母排的分解结构图；
19.图4为本技术一个实施例的功率模块组件的散热器的分解结构示意图；
20.图5为本技术一个实施例的功率模块组件的散热器的冷却流道图。
21.附图标记表示为：
22.1、叠层母排；2、整流模块；3、逆变模块；4、母排一层；5、母排二层；6、散热器；7、流道板；8、盖板；9、冷媒管；10、串联流道；11、并联流道；12、正极母排；13、负极母排；14、绝缘纸；15、折边；16、引出连接排；17、引出端子；18、绝缘胶垫。
具体实施方式
23.结合参见图1至图5所示，根据本技术的实施例，功率模块组件包括叠层母排1、整流模块2和逆变模块3，叠层母排1采用分层设计，包括母排一层4和母排二层5，母排一层4与母排二层5的高度不同，母排一层4的高度高于母排二层5的高度，整流模块2连接在母排一层4上，逆变模块3连接在母排二层5上。
24.本技术的功率模块组件，在安装整流模块2和逆变模块3的叠层母排1的相应位置进行了分层设计，使得母排一层4与母排二层5的高度可以与整流模块2和逆变模块3的高度相适配，从而优化整流模块2和逆变模块3与叠层母排1的连接结构，减少甚至去除连接铜片，能够提高电流在叠层母排1上的分布均匀度，使得高频磁场能够更好地相互抵消，从而减少搭接阻抗，实现降低杂散电感的作用，提高功率模块的性能。
25.此外，叠层母排1分层设计，使母排一层4与母排二层5可分别与整流模块2与逆变模块3搭接，可匹配300a-1800a的模块使用，提高通用化，同时提高了空间利用率。
26.在一个实施例中，整流模块2直接搭接在母排一层4上。
27.在一个实施例中，逆变模块3直接搭接在母排二层5上。
28.通过对叠层母排进行分层设计的方式，可以使得整流模块2和逆变模块3中的至少一个能够直接与叠层母排1之间搭接，从而能够在直接搭接的位置实现叠层母排1与功率模块之间的无铜片直接搭接，使得电流均匀分布在叠层母排上，使得高频磁场能够更好的相互抵消，减少搭接阻抗从而实现降低杂散电感的作用。此外，由于改善了母排一层4与母排二层5之间的安装高度差，因此能够使得母排一层4与母排二层5之间的安装高度差与整流
模块2和逆变模块3的安装高度差更加匹配，在采用铜片连接的位置减少铜片数量，减少阻抗，降低杂散电感。
29.在一个实施例中，母排一层4与母排二层5的高度差等于整流模块2与逆变模块3的安装高度差，整流模块2直接搭接在母排一层4上，逆变模块3直接搭接在母排二层5上。
30.在本实施例中，母排一层4与母排二层5的高度差与整流模块2与逆变模块3的安装高度差适配，因此能够使得整流模块2直接搭接在母排一层4上的同时，逆变模块3直接搭接在母排二层5上，从而使得整流模块2和逆变模块3均可以实现与叠层母排1之间的无铜片直接搭接，更进一步使得电流均匀分布在叠层母排1上，使得高频磁场能够更好的相互抵消，减少搭接阻抗从而实现降低杂散电感的作用。
31.上述的整流模块2例如为不控整流模块。
32.在一个实施例中，功率模块组件还包括散热器6，整流模块2和逆变模块3均安装在散热器6上。
33.在一个实施例中，整流模块2和逆变模块3包括金属底面，金属底面涂抹散热涂层后与散热器6的传热面贴合。
34.在本实施例中，整流模块2与逆变模块3在金属底面通过工装涂抹散热硅脂后，整流模块2紧靠排列后，通过螺栓固定在散热器6上，逆变模块3双并联后，再稀疏的通过螺栓固定在散热器6上，从而使得整流模块2与逆变模块3所产生的热量均能够及时通过散热器6排出，避免功率模块组件发生温度过高的问题，提高功率模块组件的工作可靠性。
35.在一个实施例中，散热器6包括流道板7、盖板8和冷媒管9，流道板7和盖板8固定连接，形成冷媒流道，冷媒流道包括流道进口和流道出口，流道进口和流道出口均连接有冷媒管9。流道板7和盖板8采用分体式结构，在加工完冷媒流道之后，组装固定在一起，能够降低冷媒流道的加工难度，提高加工效率，降低加工成本。为了保证流道板7与盖板8之间的密封效果，在流道板7与盖板8之间可以设置密封圈进行密封。
36.在一个实施例中，冷媒流道包括串联流道10和并联流道11，并联流道11和串联流道10串联，串联流道10被配置为对整流模块2散热，并联流道11被配置为对逆变模块3散热。
37.在本实施例中，散热器6还包括锁紧接头和冷媒管接头，盖板8与流道板7焊接在一起，锁紧接头嵌入连接在进出流道口，冷媒管9与冷媒管接头焊接后与锁紧接头打紧连接。散热器6内置串并联混合流道结构，由于整流模块2功耗较低，发热量较小，串联流道10部分主要给整流模块2散热；由于逆变模块3功耗较高，发热量较大，并联流道11部分主要给逆变模块3散热，以此来优化散热效果，较精准的控温。冷媒管接头处分别为流道进口和流道出口，通过冷媒管9、锁紧接头与流道板相连，实现冷媒介质在流道流通散热的效果。
38.在一个实施例中，流道进口和流道出口位于散热器6的长度方向的同一端，且两者之间间隔设置，流道进口和流道出口其中之一位于并联流道11的远离串联流道10的一端，另一个位于串联流道10远离并联流道11的一端，从而能够使得冷媒充分流经冷媒流道，对整流模块2和逆变模块3进行有效散热。在本实施例中，并联流道11包括多个凸起隔片，多个凸起隔片沿冷媒的流动方向间隔设置，且沿着冷媒流动的垂直方向也是间隔设置，形成混合交叉的并联流道，串联流道10包括s形流道和一字型流道，其中s形流道与并联流道11连通，一字型六道设置在s形流道远离并联流道11的一端，且从s形流道远离并联流道11的一端向着并联流道11远离s形流道的一端延伸，从而使得流道进口和流道出口能够共同位于
并联流道11的同一端，方便进行冷媒管9的安装设置。
39.在一个实施例中，叠层母排1包括正极母排12、负极母排13和绝缘纸14，正极母排12和负极母排13通过绝缘纸14间隔开，正极母排12通过引出连接排16与整流模块2的正极搭接并固定连接，负极母排13通过引出连接排16与整流模块2的负极搭接并固定连接，正极母排12通过引出端子17与逆变模块3的正极搭接并固定连接，负极母排13通过引出端子17与整流模块2的负极搭接并固定连接。
40.在一个实施例中，正极母排12通过引出连接排16与整流模块2的正极搭接并通过螺栓固定连接，负极母排13通过引出连接排16与整流模块2的负极搭接并通过螺栓固定连接，正极母排12通过引出端子17与逆变模块3的正极搭接并通过螺栓固定连接，负极母排13通过引出端子17与整流模块2的负极搭接并通过螺栓固定连接，从而能够有效保证叠层母排1与整流模块2以及逆变模块3的有效接触。
41.在一个实施例中，负极母排13的一侧具有折边15，折边15与母排二层5相邻，折边15向着远离正极母排12的一侧弯折。在本实施例中，折边15与电木通过螺栓连接，起到加强固定的作用，防止大功率变频器叠层母排1较大且沉重，在仅与功率模块和电容连接固定的情况下，功率模块引脚受力严重，导致损坏的问题。
42.在一个实施例中，母排一层4所在的负极母排13上开设有安装孔，安装孔内嵌有绝缘胶垫18。
43.在本实施例中，母排一层4中的负极母排13上开设方孔，内嵌尺寸为31mm
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31mm的绝缘胶垫18，能够将连接螺栓设置在该绝缘胶垫18内，使得连接螺栓通过绝缘胶垫18与叠层母排1之间实现绝缘隔离，满足安装电气安全距离。母排一层4中的负极母排13的引出连接排16，与整流模块2的负极连接，使电流流通面积更大；母排一层4的下部引出母线供电端子，方便与电源进行连接。
44.根据本技术的实施例，变频器包括功率模块组件，该功率模块组件为上述的功率模块组件。
45.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
46.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。