專利名稱：逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)及使用其的模塊化功率單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電力領(lǐng)域，尤其涉及一種中大功率逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)及 使用該組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊化功率單元。
背景技術(shù)：
在電力電子領(lǐng)域，特別是在中大功率(IOOkW以上)變頻調(diào)速器、不間斷電源 (Uninterruptible Power Supply，UPS)、應(yīng)急電源(EmergencyPower Supply, EPS)等產(chǎn)品 中，工作時(shí)，往往由于功率的消耗會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而熱量的積蓄往往會(huì)導(dǎo)致這些產(chǎn)品的壽 命縮短，產(chǎn)品特性的不穩(wěn)定。為了解決散熱問(wèn)題，通常會(huì)采用風(fēng)扇來(lái)進(jìn)行散熱，然而，隨著這 些產(chǎn)品主功率部分的電容、功率模塊、散熱器、風(fēng)扇等關(guān)鍵器件的數(shù)量越來(lái)越多、體積也越 來(lái)越大，嚴(yán)重阻礙了這些產(chǎn)品向小型化的發(fā)展，不利于高功率密度系統(tǒng)的集成。而目前市面 上逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)普遍采用的是扁平化的設(shè)計(jì)方案。參閱圖1，為一種傳統(tǒng)逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。該逆變器功率單元的 組裝結(jié)構(gòu)包括電容11、功率模塊12、散熱器13以及風(fēng)扇14。其中，電容11安裝在散熱器 13長(zhǎng)邊的一側(cè)。風(fēng)扇14安裝在散熱器13與電容11的非相鄰一側(cè)(散熱器13長(zhǎng)邊的另一 側(cè))，即，風(fēng)扇14、散熱器13以及電容11依次并排設(shè)置，因此，該結(jié)構(gòu)是采用與散熱器13平 行的抽風(fēng)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱的目的。而功率模塊12則安裝在散熱器之上。然而，這種扁平化 的設(shè)計(jì)方案，其安裝面積較大，不利于高功率密度系統(tǒng)的集成；其次，這種逆變器功率單元 的組裝結(jié)構(gòu)的橫向面積太寬，且，由于電容11與風(fēng)扇14相對(duì)設(shè)置在散熱器13的兩側(cè)，電容 11會(huì)阻擋風(fēng)道，增加散熱風(fēng)阻，不利于散熱。圖2所示為另一種傳統(tǒng)逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。該逆變器功率單元的 組裝結(jié)構(gòu)與圖1所示的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別僅在于，圖2所示的風(fēng)扇 24安裝在散熱器23的短邊一側(cè)，并與電容21相鄰設(shè)置。換句話說(shuō)，電容21與風(fēng)扇24分別 設(shè)置于散熱器23的相鄰兩側(cè)面上。這種結(jié)構(gòu)的橫向?qū)挾入m然比圖1所示的逆變器功率單 元的組裝結(jié)構(gòu)的橫向?qū)挾容^小，然而，同樣存在安裝面積較大，不利于高功率密度系統(tǒng)的集 成的問(wèn)題，且，由于風(fēng)道較長(zhǎng)，需要使用高風(fēng)壓風(fēng)扇，使其成本增加，同時(shí)，該結(jié)構(gòu)存在風(fēng)道 的熱累積效應(yīng)，進(jìn)風(fēng)口處的功率模塊22由于臨近風(fēng)扇，溫度較低，而出風(fēng)口處的功率模塊 22由于遠(yuǎn)離風(fēng)扇，溫度較高，因此，這種組裝結(jié)構(gòu)會(huì)影響功率模塊22的使用率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，須提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效果好、安裝面積小、可靠性高的逆變器功 率單元的組裝結(jié)構(gòu)。另外，還需提供一種使用靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效果好的模塊化功率單元?！N逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，包括電容、功率模塊、散熱器以及風(fēng)扇。其中，所 述散熱器包括基板以及與基板的下表面相連、用于散熱的多條齒片。所述電容設(shè)置在所述 功率模塊上。所述功率模塊安裝在所述基板的上表面。所述風(fēng)扇安裝在齒片的底部，且與所述功率模塊平行設(shè)置，正對(duì)齒片吹風(fēng)。上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電容與所述功率模塊相互
垂直設(shè)置。 上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電容與功率模塊相互平行 設(shè)置，有利于減小逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)的厚度。上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱器、齒片均為長(zhǎng)條形 狀；散熱器的出風(fēng)通道與所述齒片的方向一致。上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述齒片沿散熱器的長(zhǎng)度方向 均勻排列在所述基板的下表面；所述散熱器的出風(fēng)通道在散熱器的長(zhǎng)度方向上。上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述齒片沿散熱器的寬度方向 均勻排列在所述基板的下表面；所述散熱器的出風(fēng)通道在散熱器的寬度方向上。上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述風(fēng)扇通過(guò)螺絲固定在所述 齒片的底部。上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述風(fēng)扇的數(shù)量為2個(gè)。上述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功率模塊的數(shù)量為多個(gè)，相 互平行布置在所述基板的上表面，有利于均勻散熱。一種使用上述組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊化功率單元，包括殼體，所述散熱器固定在所 述殼體內(nèi)部，所述風(fēng)扇部分裸露在殼體外，所述殼體上還設(shè)置有用于傳遞電信號(hào)的輸入、輸 出端子。本發(fā)明的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)電容、功率模塊、散熱器以及風(fēng)扇的依 次順序放置，這種立體化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案使整個(gè)逆變器功率單元的安裝面積與散熱器的基 板的面積相近，結(jié)構(gòu)更為緊湊，能滿足小型化的需求。且，在散熱器中，由于散熱是采用風(fēng) 扇對(duì)齒片垂直吹風(fēng)的模式，因此，這種散熱方式不存在風(fēng)道的熱累積效應(yīng)，使得散熱更為均 勻，提高了功率模塊的使用率和可靠性，此外，其風(fēng)道也較短，只需要采用一般的風(fēng)扇，即可 實(shí)現(xiàn)均勻散熱，節(jié)約成本，且風(fēng)扇的維護(hù)也更為方便。而使用該組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊化功率 單元，使用靈活，且結(jié)構(gòu)緊湊，散熱效果好。


為了易于說(shuō)明，本發(fā)明由下述的較佳實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述。圖1為一種傳統(tǒng)逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為另一種傳統(tǒng)逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A為本發(fā)明逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖；圖3B為圖3A的主視示意圖；圖3C為圖3A的側(cè)視示意圖；圖4為使用本發(fā)明結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的一種模塊化功率單元的示意圖；圖5為使用圖4在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖3A所示為本發(fā)明逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)的立體示意圖，同時(shí)參閱圖3B以及圖3C，其中，圖3B為圖3A的主視示意圖，圖3C為圖3A的側(cè)視示意圖。該逆變器功率單 元的組裝結(jié)構(gòu)包括電容31、功率模塊32、散熱器33以及風(fēng)扇34。其中，散熱器33包括基 板331以及與基板331的下表面相連、用于散熱的多個(gè)齒片332。本發(fā)明實(shí)施方式中，齒片 332由鋁質(zhì)或鋁合金或銅質(zhì)或銅合金材料構(gòu)成。電容31設(shè)置在功率模塊32上，且電容31與功率模塊32是相互垂直設(shè)置。S卩，電 容31與功率模塊32呈垂直安裝。本發(fā)明其它實(shí)施方式中，電容31與功率模塊32也可以相互平行設(shè)置，有利于減小 逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)的厚度。功率模塊32安裝在基板331的上表面。本發(fā)明實(shí)施方式中，功率模塊32的數(shù)量 為多個(gè)，相互平行、均勻的布置在基板331的上表面，有利于均勻散熱。本發(fā)明實(shí)施方式中，散熱器33呈長(zhǎng)條形狀，齒片332也為長(zhǎng)條形狀，而散熱器33 的出風(fēng)通道與齒片332的方向一致。參閱圖3B，多個(gè)齒片332是沿散熱器33的長(zhǎng)度方向均 勻排列在基板331的下表面，使散熱器33的出風(fēng)通道在散熱器33的長(zhǎng)度方向上，即散熱器 33的長(zhǎng)邊方向。此外，多個(gè)齒片332是垂直安裝在基板331的下表面。本發(fā)明其它實(shí)施方式中，多個(gè)齒片332也可以沿散熱器33的寬度方向均勻排列在 基板331的下表面，使散熱器33的出風(fēng)通道在散熱器33的寬度方向上，即散熱器33的短 邊方向。多個(gè)齒片332也可以傾斜安裝在基板331的下表面，形成傾斜齒片。風(fēng)扇34安裝在齒片332的底部，且與功率模塊32平行設(shè)置，采取正對(duì)齒片332吹 風(fēng)的模式進(jìn)行散熱。本發(fā)明實(shí)施方式中，風(fēng)扇34的數(shù)量為2個(gè)，通過(guò)螺絲(圖中未標(biāo)示) 固定在齒片332的底部，有利于拆卸以及維護(hù)。本發(fā)明其它實(shí)施方式中，風(fēng)扇34的數(shù)量可依據(jù)散熱要求以及散熱器33齒片332 的大小來(lái)確定，可以為一個(gè)，也可以為2個(gè)以上。參閱圖3C，本實(shí)施方式中的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)中的電容31、功率模塊 32、散熱器33以及風(fēng)扇34是依次順序放置，這種立體化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案使整個(gè)逆變器功率 單元的安裝面積與散熱器33的基板331的面積相近，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的扁平化設(shè)計(jì)方案(如圖 1、圖2)，結(jié)構(gòu)更為緊湊，能滿足小型化的需求。又，在散熱器33中，由于散熱是采用風(fēng)扇34 對(duì)齒片332垂直吹風(fēng)的模式，而散熱器33的短邊兩端均可成為出風(fēng)口，因此，這種散熱方式 不存在風(fēng)道的熱累積效應(yīng)，使得散熱更為均勻，提高了功率模塊32的使用率和可靠性，此 外，其風(fēng)道也較短，只需要采用一般的風(fēng)扇34，即可實(shí)現(xiàn)均勻散熱，節(jié)約成本，且風(fēng)扇34的 維護(hù)也更為方便。圖4為使用本發(fā)明結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的一種模塊化功率單元的結(jié)構(gòu)示意圖，該模塊化 功率單元包括殼體35，散熱器固定在殼體35的內(nèi)部，而風(fēng)扇34則部分裸露在殼體35外，殼 體35上還設(shè)置有用于傳遞電信號(hào)的輸入、輸出端子(圖中未標(biāo)示)。這種模塊化功率單元 的使用非常靈活，參閱圖5，為使用圖4在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，該模塊化功率單 元正是通過(guò)輸入、輸出端子與系統(tǒng)中的其它元器件實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞。本發(fā)明實(shí)施方式中， 模塊化功率單元的數(shù)量為2個(gè)，并行設(shè)置在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)，裸露的風(fēng)扇34均朝向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 開口，有利于空氣的對(duì)流，增進(jìn)散熱的效果。以上所述之具體實(shí)施方式
為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本發(fā)明的具體 實(shí)施范圍，本發(fā)明的范圍包括并不限于本具體實(shí)施方式
。凡依照本發(fā)明之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均包含本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，包括電容、功率模塊、散熱器以及風(fēng)扇，其中，所述散熱器包括基板以及與基板的下表面相連、用于散熱的多條齒片，其特征在于，所述電容設(shè)置在所述功率模塊上，所述功率模塊安裝在所述基板的上表面，所述風(fēng)扇安裝在齒片的底部，且與所述功率模塊平行設(shè)置，正對(duì)齒片吹風(fēng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電容與所述 功率模塊相互垂直設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電容與功率 模塊相互平行設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱器、齒片 均為長(zhǎng)條形狀；散熱器的出風(fēng)通道與所述齒片的方向一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述齒片沿散熱 器的長(zhǎng)度方向均勻排列在所述基板的下表面；所述散熱器的出風(fēng)通道在散熱器的長(zhǎng)度方向 上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述齒片沿散熱 器的寬度方向均勻排列在所述基板的下表面；所述散熱器的出風(fēng)通道在散熱器的寬度方向 上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述風(fēng)扇通過(guò)螺 絲固定在所述齒片的底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述風(fēng)扇的數(shù)量 為2個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功率模塊的 數(shù)量為多個(gè)，相互平行布置在所述基板的上表面。
10.一種使用權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊化功率單元，包括殼體，所 述散熱器固定在所述殼體內(nèi)部，所述風(fēng)扇部分裸露在殼體外，所述殼體上還設(shè)置有用于傳 遞電信號(hào)的輸入、輸出端子。
全文摘要
一種逆變器功率單元的組裝結(jié)構(gòu)，包括電容、功率模塊、散熱器以及風(fēng)扇。其中，所述散熱器包括基板以及與基板的下表面相連、用于散熱的多條齒片。所述電容設(shè)置在所述功率模塊上。所述功率模塊安裝在所述基板的上表面。所述風(fēng)扇安裝在齒片的底部，且與所述功率模塊平行設(shè)置，正對(duì)齒片吹風(fēng)。本發(fā)明通過(guò)電容、功率模塊、散熱器以及風(fēng)扇的依次順序放置的立體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)更為緊湊，安裝面積小，且，采用風(fēng)扇對(duì)齒片垂直吹風(fēng)的模式，散熱效果好，同時(shí)提高了功率模塊的使用率和可靠性。另外，本發(fā)明還提供一種使用該組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模塊化功率單元。
文檔編號(hào)H02M7/42GK101847940SQ20091010622
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者吳建安, 朱江榮 申請(qǐng)人:深圳市英威騰電氣股份有限公司