專利名稱:鐵路車輛用功率模塊及鐵路車輛的變流器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鐵路車輛用功率模塊及鐵路車輛的變流器。所述鐵路車輛的變流器包括所述的鐵路車輛用功率模塊。所述鐵路車輛用功率模塊包括散熱器及半導(dǎo)體器件，所述散熱器包括第一散熱面及第二散熱面，該第一散熱面與第二散熱面設(shè)置為相背離，所述半導(dǎo)體器件分別設(shè)置在所述第一散熱面、第二散熱面上。本實用新型鐵路車輛用功率模塊結(jié)構(gòu)緊湊且散熱性能強(qiáng)。
【專利說明】
鐵路車輛用功率模塊及鐵路車輛的變流器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種功率模塊，特別是一種鐵路車輛用功率模塊及鐵路車輛的變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]高速鐵路牽引系統(tǒng)的核心是功率模塊，功率模塊中半導(dǎo)體元件是關(guān)鍵器件。半導(dǎo)體元件的溫升對性能影響非常顯著?，F(xiàn)有技術(shù)中，對于大功率輸出的應(yīng)用通常使用水冷散熱器，保證半導(dǎo)體結(jié)溫度不致于升高至影響正常工作。目前使用的水冷散熱器與疊層母排是分離元件。因而，功率模塊需要單獨框架來安裝散熱器和母排，導(dǎo)致功率模塊的體積和重量都較大，不符合鐵路車輛減重的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有較高散熱性能的鐵路車輛用功率模塊及鐵路車輛的變流器。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]鐵路車輛用功率模塊包括散熱器及半導(dǎo)體器件，所述散熱器包括第一散熱面及第二散熱面，該第一散熱面與第二散熱面設(shè)置為相背離，所述半導(dǎo)體器件分別設(shè)置在所述第一散熱面、第二散熱面上。
[0006]優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體器件包括上半橋絕緣柵雙極型晶體管及下半橋絕緣柵雙極型晶體管。
[0007]優(yōu)選地，鐵路車輛用功率模塊還包括第一交流側(cè)疊層母排、第二交流側(cè)疊層母排，第一交流側(cè)疊層母排設(shè)置為與上半橋絕緣柵雙極型晶體管連接，第二交流側(cè)疊層母排設(shè)置為與下半橋絕緣柵雙極型晶體管連接。
[0008]優(yōu)選地，所述散熱器上開設(shè)有第一、第二安裝孔，所述第一交流側(cè)疊層母排、第二交流側(cè)疊層母排分別插設(shè)在所述散熱器的第一、第二安裝孔內(nèi)。
[0009]優(yōu)選地，鐵路車輛用功率模塊還包括第三直流側(cè)疊層母排及濾波電容，所述第三直流側(cè)疊層母排設(shè)置為分別與所述上半橋絕緣柵雙極型晶體管及下半橋絕緣柵雙極型晶體管的上半橋電路及所述濾波電容連接。
[0010]優(yōu)選地，所述散熱器上開設(shè)有第三安裝孔，所述第三直流側(cè)疊層母排插設(shè)在所述散熱器的第三安裝孔內(nèi)。
[0011 ]優(yōu)選地，所述散熱器開設(shè)有水道，所述水道內(nèi)灌裝有冷卻水。
[0012]優(yōu)選地，所述水道為兩個，且分別與所述第一散熱面、第二散熱面平行設(shè)置。
[0013]優(yōu)選地，所述散熱器包括第一蓋板層、第一焊接層、冷卻液回路殼體、第二焊接層及第二蓋板層。所述冷卻液回路殼體內(nèi)灌裝有冷卻液。所述第一焊接層設(shè)置在所述第一蓋板層上。所述冷卻液回路殼體設(shè)置在所述第一焊接層上。所述第二焊接層設(shè)置在所述冷卻液回路殼體上。所述第二蓋板層設(shè)置在所述第二焊接層上。
[0014]本實用新型還提供一種鐵路車輛的變流器。所述鐵路車輛的變流器包括前述中任一項所述的鐵路車輛用功率模塊。
[0015]本實用新型的鐵路車輛用功率模塊的散熱器為雙面散熱，保證散熱面積的同時減少散熱器體積。散熱器預(yù)留疊層母排的固定孔位，母排可以直接固定于散熱器上，不需要額外的安裝框架。交流側(cè)第一母排、第二母排以及直流側(cè)母排直接連接，減少線路自感，節(jié)約安裝空間。功率模塊的濾波電容可以直接固定于母排上，整體結(jié)構(gòu)緊湊。牽引系統(tǒng)柜中強(qiáng)制排風(fēng)在經(jīng)過水冷散熱器表面時溫度降低，可以做為疊層母排和電容的輔助散熱元件。功率模塊的輸入和輸出通過疊層母排與其他功能單元連接，不同相位或極性的電流在疊層母排的不同導(dǎo)電層中通過。另外，本實用型鐵路車輛用功率模塊能夠保證半導(dǎo)體結(jié)溫低于125攝氏度。
【附圖說明】

[0016]圖1為本實用新型提供的一種鐵路車輛用功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1的鐵路車輛用功率模塊的立體分解圖。
[0018]圖3為圖1中的散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為圖3的散熱器的另一個視角的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為圖3的散熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述:
[0022]實施例一:
[0023]請參閱圖1至圖5，所述鐵路車輛用功率模塊100包括散熱器10及半導(dǎo)體器件。所述散熱器10包括第一散熱面11及第二散熱面12。該第一散熱面11與第二散熱面12設(shè)置為相背離，即該第一散熱面11與第二散熱面12分別位于所述散熱器10的兩側(cè)。所述半導(dǎo)體器件分別設(shè)置在所述第一散熱面11、第二散熱面12上。
[0024]請繼續(xù)參閱圖1及圖2，在本實施例中，所述半導(dǎo)體器件包括上半橋絕緣柵雙極型晶體管21及下半橋絕緣柵雙極型晶體管22?？梢韵氲降氖?，絕緣柵雙極型晶體管，也即是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。
[0025]請繼續(xù)參閱圖1及圖2，在本實施例中，鐵路車輛用功率模塊100還包括第一交流側(cè)疊層母排31、第二交流側(cè)疊層母排32。第一交流側(cè)疊層母排31設(shè)置為與上半橋絕緣柵雙極型晶體管31連接。第二交流側(cè)疊層母排32設(shè)置為與下半橋絕緣柵雙極型晶體管31連接。
[0026]請繼續(xù)參閱圖1及圖2，為了使得整體結(jié)構(gòu)緊湊且便于安裝，所述上半橋絕緣柵雙極型晶體管21上開設(shè)有第一安裝孔211。所述下半橋絕緣柵雙極型晶體管22上開設(shè)有第二安裝孔(圖中未示出)。所述第一交流側(cè)疊層母排31具有突出設(shè)置的第一安裝柱(圖中未示出)。所述第一安裝柱插設(shè)在所述第一安裝孔211內(nèi)。所述第二交流側(cè)疊層母排32具有突出設(shè)置的第二安裝柱321。所述第二安裝柱321插設(shè)在所述第二安裝孔內(nèi)。進(jìn)一步地，所述散熱器上開設(shè)有第三安裝孔，所述第三直流側(cè)疊層母排33排插設(shè)在所述散熱器的第三安裝孔內(nèi)。
[0027]請繼續(xù)參閱圖1及圖2，在本實施例中，鐵路車輛用功率模塊還包括第三直流側(cè)疊層母排33及濾波電容(圖中未示出)，所述第三直流側(cè)疊層母排33設(shè)置為分別與所述上半橋絕緣柵雙極型晶體管21及下半橋絕緣柵雙極型晶體管22的上半橋電路及所述濾波電容連接。
[0028]所述散熱器10開設(shè)有水道，所述水道內(nèi)灌裝有冷卻水。為了使得第一散熱面11、第二散熱面12上的半導(dǎo)體器件均衡散熱，所述水道為兩個，且分別與所述第一散熱面、第二散熱面平行設(shè)置。
[0029]請參閱圖3、圖4及圖5，在本實施例中，所述散熱器10包括第一蓋板層141、第一焊接層151、冷卻液回路殼體16、第二焊接層152及第二蓋板層142。所述冷卻液回路殼體16內(nèi)灌裝有冷卻液。所述第一焊接層151設(shè)置在所述第一蓋板層141上。所述冷卻液回路殼體16設(shè)置在所述第一焊接層151上。所述第二焊接層152設(shè)置在所述冷卻液回路殼體16上。所述第二蓋板層142設(shè)置在所述第二焊接層152上。需要說明的是，圖5為所述散熱器10去除外部殼體后的側(cè)視圖。
[0030]需要說明的是，所述第一交流側(cè)疊層母排31、第二交流側(cè)疊層母排32及所述第三直流側(cè)疊層母排33，都可以用于導(dǎo)通電流?！澳概拧币部梢苑Q之為匯流排(busbar)。所述第一交流側(cè)疊層母排31、第二交流側(cè)疊層母排32分別連接交流電壓或電流。所述第三直流側(cè)疊層母排33連接直流電壓或電流。
[0031]實施例二:
[0032]本實用新型提供一種鐵路車輛的變流器。所述鐵路車輛的變流器包括前述的所述鐵路車輛用功率模塊100?？梢韵氲降氖牵鲨F路車輛的變流器還包括其他器件。所述鐵路車輛的變流器具有良好的散熱性能。
[0033]本實用新型中的實施例僅用于對本實用新型進(jìn)行說明，并不構(gòu)成對權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以想到的其他實質(zhì)上等同的替代，均在本實用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:所述鐵路車輛用功率模塊包括散熱器及半導(dǎo)體器件，所述散熱器包括第一散熱面及第二散熱面，該第一散熱面與第二散熱面設(shè)置為相背離，所述半導(dǎo)體器件分別設(shè)置在所述第一散熱面、第二散熱面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:所述半導(dǎo)體器件包括上半橋絕緣柵雙極型晶體管及下半橋絕緣柵雙極型晶體管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:還包括第一交流側(cè)疊層母排及第二交流側(cè)疊層母排，第一交流側(cè)疊層母排設(shè)置為與上半橋絕緣柵雙極型晶體管連接，第二交流側(cè)疊層母排設(shè)置為與下半橋絕緣柵雙極型晶體管連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:所述上半橋絕緣柵雙極型晶體管上開設(shè)有第一安裝孔;所述下半橋絕緣柵雙極型晶體管上開設(shè)有第二安裝孔； 所述第一交流側(cè)疊層母排具有突出設(shè)置的第一安裝柱，所述第一安裝柱插設(shè)在所述散熱器的第一安裝孔內(nèi)；第二交流側(cè)疊層母排具有突出設(shè)置的第二安裝柱，所述第二安裝柱插設(shè)在第二安裝孔內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:還包括第三直流側(cè)疊層母排，所述第三直流側(cè)疊層母排設(shè)置為分別與所述上半橋絕緣柵雙極型晶體管及下半橋絕緣柵雙極型晶體管的上半橋電路連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:還包括及濾波電容，所述濾波電容與所述第三直流側(cè)疊層母排連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:所述散熱器開設(shè)有水道，所述水道內(nèi)灌裝有冷卻水。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:所述水道為兩個，且分別與所述第一散熱面、第二散熱面平行設(shè)置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車輛用功率模塊，其特征在于:所述散熱器包括第一蓋板層、第一焊接層、冷卻液回路殼體、第二焊接層及第二蓋板層;所述冷卻液回路殼體內(nèi)灌裝有冷卻液;所述第一焊接層設(shè)置在所述第一蓋板層上;所述冷卻液回路殼體設(shè)置在所述第一焊接層上;所述第二焊接層設(shè)置在所述冷卻液回路殼體上;所述第二蓋板層設(shè)置在所述第二焊接層上。10.鐵路車輛的變流器，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項所述的鐵路車輛用功率模塊。
【文檔編號】H05K7/20GK205725420SQ201620245446
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】唐二年
【申請人】上海中電羅萊電氣股份有限公司