一種增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，包括：一個可控硅、一個二極管和一個鋁制散熱器底座，所述可控硅和所述二極管的第一電極通過所述鋁制散熱器底座串接，其特征在于，還包括：熔斷器，其固定在所述鋁制散熱器底座上且設(shè)有第一接線螺桿，通過所述第一接線螺桿將所述可控硅和所述二極管的第一電極的串接點引出。本實用新型通過在可控硅和二極管的串接點連接了一個熔斷器，利用熔斷器的熔斷保護(hù)特性有效避免了由于可控硅或二極管損壞后造成的勵磁機(jī)短路，損壞勵磁機(jī)的現(xiàn)象發(fā)生。
【專利說明】一種增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用在增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)整流器上的功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]以往增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率器件為獨立安裝，采取的半導(dǎo)體器件多為螺栓式，接線繁瑣，占用空間大，安裝麻煩，散熱性能差。后來改進(jìn)為整體模塊，解決了接線繁瑣，占用空間大的問題。但這種改進(jìn)還存在結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，機(jī)械強(qiáng)度低，缺乏功率器件安全防范措施等問題。
[0003]其次，應(yīng)用在同步電動機(jī)上的功率器件因受電動機(jī)的高速運轉(zhuǎn)發(fā)熱量大，且受到的離心力也大，若不能有效解決其散熱性能和運轉(zhuǎn)中的穩(wěn)定性，將會大大影響功率器件的使用壽命，故障發(fā)生率也會很高，且一旦發(fā)生故障，檢查難度大。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對以往的功率器件獨立安裝存在的占用空間大、接線繁瑣、散熱性能差、無功率器件安全保護(hù)，改進(jìn)后的整體模塊安裝存在的機(jī)械強(qiáng)度低、無功率器件安全保護(hù)、結(jié)構(gòu)不合理問題，設(shè)計開發(fā)了一種應(yīng)用在增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其集功率器件、散熱器和防爆熔斷器于一身，簡化了接線、減小了空間占用、增加了散熱性能，還增加了功率器件安全防范功能，大大降低在設(shè)備故障情況下功率器件的損壞率，以及功率器件損壞后伴隨的勵磁機(jī)短路損壞的幾率。
[0005]本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0006]—種增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，包括:一個可控娃、一個二極管和一個鋁制散熱器底座，所述可控硅和所述二極管的第一電極通過所述鋁制散熱器底座串接，其中，還包括:
[0007]熔斷器，其固定在所述鋁制散熱器底座上且設(shè)有第一接線螺桿，通過所述第一接線螺桿將所述可控硅和所述二極管的第一電極的串接點引出。
[0008]優(yōu)選的，所述功率模塊還包括:兩個銅柱散熱塊,每一個銅柱散熱塊均包括:
[0009]一個圓柱狀的銅柱，其上表面設(shè)有一個圓形的沉臺結(jié)構(gòu)，所述沉臺結(jié)構(gòu)的下方設(shè)有螺孔；
[0010]多層銅片，其上設(shè)有可穿過所述銅柱的通孔，且有一個相同的棱邊；
[0011]其中，所述多層銅片的棱邊對齊，并對準(zhǔn)所述熔斷器，所述多層銅片穿過所述銅柱并沿所述銅柱的軸向均勻焊接。
[0012]優(yōu)選的是，所述功率模塊還包括:第二接線螺桿和第三接線螺桿；
[0013]所述第二接線螺桿和第三接線螺桿上設(shè)有與所述銅柱散熱塊的沉臺結(jié)構(gòu)相配合的環(huán)形凸起，所述環(huán)形凸起的一側(cè)螺桿上設(shè)有與所述銅柱散熱塊的螺孔相配合的螺紋；
[0014]所述第二接線螺桿和第三接線螺桿分別螺紋連接到所述兩個銅柱散熱塊上。[0015]優(yōu)選的是，所述鋁制散熱器底座設(shè)有一個平面和與所述平面垂直的多塊鋁片，所述平面和所述多塊鋁片的橫截面呈梳齒狀；
[0016]所述可控硅和所述二極管的第一電極通過將其各自的管芯的第一平面與所述散熱器底座的平面緊貼固定實現(xiàn)串接。
[0017]優(yōu)選的是，所述可控硅和所述二極管的第二電極通過將其各自的管芯的第二平面與所述兩個銅柱散熱塊的銅柱下表面緊貼后由所述第二接線螺桿和第三接線螺桿引出。
[0018]優(yōu)選的是，所述第二接線螺桿和第三接線螺桿的環(huán)形凸起的另一側(cè)螺桿均順序穿過第一絕緣套、球形彈簧鋼片、蝶形墊和第二絕緣套，其中所述蝶形墊的四個角上開設(shè)有過孔，每個過孔均穿過一個旋入至所述散熱器底座平面的固定螺栓。
[0019]優(yōu)選的是，所述第一絕緣套和第二絕緣套呈圓盤狀；
[0020]所述第一絕緣套的圓心設(shè)有可穿過所述第二接線螺桿和第三接線螺桿的第一圓孔及與所述第一圓孔連通的第一連接柱，所述第一連接柱位于所述第一絕緣套的一側(cè)；
[0021]所述第二絕緣套的圓心設(shè)有可穿過所述第二接線螺桿和第三接線螺桿的第二圓孔及與所述第二圓孔連通的第二連接柱，所述第二連接柱位于所述第二絕緣套的一側(cè)；
[0022]其中，所述第二連接柱套設(shè)在所述第一連接柱外周上，且通過環(huán)氧樹脂固定，同時，所述球形彈簧鋼片和所述蝶形墊均穿過所述第二連接柱。
[0023]優(yōu)選的是，所述第一絕緣套的盤體表面開設(shè)有至少一個第一環(huán)形槽，所述第二絕緣套的盤體表面開設(shè)有至少一個第二環(huán)形槽。
[0024]優(yōu)選的是，所述散熱器底座平面上設(shè)有一絕緣塊，其上設(shè)有可控硅控制極接線端子，所述可控硅的控制極連接到所述接線端子；
[0025]所述可控硅管芯的第一電極為所述可控硅的陽極，第二電極為所述可控硅的陰極；
[0026]所述二極管管芯的第一電極為所述二極管的陰極，第二電極為所述二極管的陽極。
[0027]優(yōu)選的是，所述熔斷器采用防爆類型的熔斷器，其外周上套設(shè)有一層絕緣套，所述絕緣套與所述熔斷器之間還通過一層絕緣板間隔開。
[0028]本實用新型所述的功率模塊集功率器件(可控硅和二極管)、散熱器和防爆熔斷器于一身，具有以下優(yōu)勢:
[0029]其一、采用了防爆熔斷器，利用熔斷器的熔斷保護(hù)特性，避免了由于功率器件損壞后造成的勵磁機(jī)短路，損壞了勵磁機(jī)。
[0030]其二、利用了鋁制散熱器底座良好的導(dǎo)電性簡化了功率器件在同步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)整流器中的接線，減小了空間占用，方便了生產(chǎn)，減小了日常維護(hù)工作量及降低了故障后檢查的難度，同時利用了鋁制散熱器良好的散熱性在一定程度上分散了功率器件發(fā)出的熱量;
[0031]其三、在功率器件的另一端采用了銅制的多層更大更薄的散熱片，其散熱性比鋁制散熱性更佳，更進(jìn)一步的提供了功率器件的散熱性能；
[0032]其四、在銅制散熱塊的上方設(shè)有絕緣材料、球形彈簧鋼片和蝶形墊，通過采用蝶形墊將功率器件連同散熱塊一同固定在散熱器底座上實現(xiàn)了功率器件在電動機(jī)高速運轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，通過采用球形彈簧鋼片利用其上的弧面使得固定螺栓施加給碟形墊上的力能夠被有效分散，使壓接面受力更均勻，同時使蝶形墊壓緊后不易被損壞，通過采用絕緣材料保證了接線螺桿可靠引出的同時與蝶形墊和球形彈簧鋼片的有效絕緣；
[0033]其五、充分考慮了其在防爆環(huán)境下的安全防護(hù)距離，體現(xiàn)在以下三方面:
[0034]一是考慮到銅制散熱片的增大會使得其與熔斷器之間的放電距離不夠，所以在靠近熔斷器的一側(cè)銅片設(shè)置成棱邊結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步的是在防爆熔斷器上套設(shè)絕緣套；
[0035]二是將防爆熔斷器的絕緣套與其本身之間還通過絕緣板隔開，使其不能與多層銅散熱片直接放電，同時有效增加了其上的接線螺桿和銅散熱片之間的爬電距離；
[0036]三是在第一絕緣套、第二絕緣套上開設(shè)環(huán)形槽，有效增加了銅散熱片與蝶形墊上固定螺栓、接線螺桿與蝶形墊上固定螺栓之間的爬電距離；
[0037]通過以上三方面的細(xì)節(jié)設(shè)計，使得本實用新型公開的功率模塊增加了絕緣可靠性，從而提高了防爆性能，可以很好的應(yīng)用在防爆類型的電動機(jī)上，即增安型無刷勵磁同步電動機(jī)上，滿足了防爆要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本實用新型所述的功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2為圖1所述的功率模塊的俯視圖。
[0040]圖3為圖1所述的功率模塊的右視圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0042]如圖1-3所示，本實用新型提供一種增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，包括:一個可控娃1、一個二極管2和一個招制散熱器底座3,所述可控娃和所述二極管的第一電極通過所述鋁制散熱器底座串接，其中，還包括:
[0043]熔斷器4，其固定在所述鋁制散熱器底座上且設(shè)有第一接線螺桿5，通過所述第一接線螺桿將所述可控硅和所述二極管的第一電極的串接點引出。
[0044]其中，可控硅和二極管采用平板式的，其管芯的兩個平面代表兩個電極，即陰極和陽極，當(dāng)然可控硅還包括有控制極。
[0045]所述熔斷器采用防爆類型的熔斷器，適用于在工廠防爆環(huán)境下運行，在其外周上套設(shè)有一層絕緣套6，所述絕緣套與所述熔斷器之間還通過一層絕緣板7間隔開。所述絕緣套6和所述絕緣板7的設(shè)計避免了多層銅散熱片與其上的第一接線螺桿5直接放電，增加了多層銅散熱片與其上的第一接線螺桿5之間的爬電距離，進(jìn)一步的保證了其絕緣可靠性。
[0046]如圖1和圖2所示，本實用新型提供的功率模塊還包括:兩個銅柱散熱塊8，每一個銅柱散熱塊均包括:
[0047]一個圓柱狀的銅柱801，其上表面設(shè)有一個圓形的沉臺結(jié)構(gòu)802，所述沉臺結(jié)構(gòu)的下方設(shè)有螺孔803 ；
[0048]多層銅片804，其上設(shè)有可穿過所述銅柱的通孔，且有相同的一個棱邊805 ；
[0049]其中，所述多層銅片的棱邊對齊，并對準(zhǔn)所述熔斷器，所述多層銅片穿過所述銅柱并沿所述銅柱的軸向均勻焊接。
[0050]這里，本實用新型在多層銅片上設(shè)有一個相同的棱邊，并使它對準(zhǔn)所述熔斷器，是為了增大熔斷器和銅片之間的安全放電距離，優(yōu)選的，本實用新型還在熔斷器的外周上套設(shè)了一層絕緣套6，防止了放電現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)一步的將絕緣套6和熔斷器之間通過絕緣板隔開，提高了絕緣可靠性。
[0051]同時，采用了特殊的焊接工藝將多層銅片焊接到銅柱上，銅片的設(shè)計顯然利用了銅的良好的散熱性能，極大程度上提高了功率器件的散熱。
[0052]優(yōu)選的是，所述功率模塊還包括:第二接線螺桿15和第三接線螺桿16 ；
[0053]所述第二接線螺桿和第三接線螺桿上設(shè)有與所述銅柱散熱塊的沉臺結(jié)構(gòu)802相配合的環(huán)形凸起，所述環(huán)形凸起的一側(cè)螺桿上設(shè)有與所述銅柱散熱塊的螺孔相配合的螺紋；所述第二接線螺桿15和第三接線螺桿16分別螺紋連接到所述兩個銅柱散熱塊上。本實用新型中，接線螺桿上環(huán)形凸起的設(shè)計增大了接線螺桿與銅柱散熱塊的導(dǎo)電接觸面積，增強(qiáng)了二者之間到電氣連接。
[0054]如圖3所示，本實用新型中，所述鋁制散熱器底座3設(shè)有一個平面301和與所述平面垂直的多塊鋁片302，所述平面301和所述多塊鋁片302的橫截面呈梳齒狀。這樣的設(shè)計增大了空氣流通的路徑，增加了散熱面積，使得散熱性能提高。
[0055]所述可控硅和所述二極管的第一電極通過將其各自的管芯的第一平面與所述散熱器底座的平面緊貼固定實現(xiàn)串接，所述可控硅和所述二極管的第二電極通過將其各自的管芯的第二平面與所述兩個銅柱散熱塊8的銅柱下表面緊貼后由所述第二接線螺桿15和第三接線螺桿16引出。由于所述第二接線螺桿15和第三接線螺桿16與導(dǎo)電性能好的銅柱之間通過螺紋連接，且通過其上的環(huán)形凸起與銅柱散熱塊的沉臺結(jié)構(gòu)相互接觸，增大了導(dǎo)電接觸面積，保證了其可靠的電氣連接。如圖1所示，在本實用新型中，所述可控硅管芯的第一電極為所述可控硅的陽極，第二電極為所述可控硅的陰極；所述二極管管芯的第一電極為所述二極管的陰極，第二電極為所述二極管的陽極。
[0056]本實用新型將可控硅的陽極與二極管的陰極連接，就使得在用本實用新型提供的功率模塊做同步電動機(jī)的整流橋臂時，可以將三個功率模塊上的可控硅的陰極連到一起，即共陰極連接。這樣的連接方式就使得控制模塊只需要一根引線就能將可控硅觸發(fā)，這樣顯然又進(jìn)一步的簡化了電氣連接。如圖1所示，所述散熱器底座平面上設(shè)有一絕緣塊17，其上設(shè)有可控硅控制極接線端子18，所述可控硅的控制極連接到所述接線端子18。
[0057]如圖1所示，所述第二接線螺桿15和第三接線螺桿16的環(huán)形凸起20的另一側(cè)螺桿均順序穿過第一絕緣套9、球形彈簧鋼片10、蝶形墊11和第二絕緣套12，其中所述蝶形墊的四個角上開設(shè)有過孔，每個過孔均穿過一個旋入至所述散熱器底座平面的固定螺栓19。本實用新型中，通過采用蝶形墊將功率器件固定在散熱器底座上實現(xiàn)了功率器件在電動機(jī)高速運轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，通過采用球形彈簧鋼片利用其上的弧面使得固定螺栓施加給碟形墊上的力能夠被有效分散，使壓接面受力更均勻，同時使蝶形墊壓緊后不易被損壞，通過采用絕緣材料保證了接線螺桿可靠引出的同時與蝶形墊和球形彈簧鋼片的有效絕緣。優(yōu)選的是，所述第一絕緣套9和第二絕緣套12呈圓盤狀；
[0058]所述第一絕緣套9的圓心設(shè)有可穿過所述第二接線螺桿15和第三接線螺桿16的第一圓孔及與所述第一圓孔連通的第一連接柱(未示出)，所述第一連接柱位于所述第一絕緣套的一側(cè)，且在盤體表面開設(shè)有至少一個第一環(huán)形槽13 ；
[0059]所述第二絕緣套12的圓心設(shè)有可穿過所述第二接線螺桿15和第三接線螺桿16的第二圓孔及與所述第二圓孔連通的第二連接柱(未示出)，所述第二連接柱位于所述第二絕緣套的一側(cè)，且在盤體表面開設(shè)有至少一個第一環(huán)形槽14 ；
[0060]其中，所述第二連接柱套設(shè)在所述第一連接柱外周上，且通過環(huán)氧樹脂固定，同時，所述球形彈簧鋼片和所述蝶形墊均穿過所述第二連接柱。
[0061]其中，第一環(huán)形槽13、第二環(huán)形槽14的開設(shè)同樣有效增加了銅散熱片與蝶形墊上固定螺栓、接線螺桿與蝶形墊上固定螺栓之間的爬電距離，使本實用新型提供的功率模塊能很好的防爆系統(tǒng)中應(yīng)用。
[0062]本實用新型中，所述第一接線螺桿5、第二接線螺桿15和所述第三接線螺桿16可優(yōu)先采用銅材質(zhì)MlO螺桿，在與外部導(dǎo)線接線時，可通過雙螺母固定導(dǎo)線，保證其可靠的電氣連接，同時增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度。
[0063]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊,包括:一個可控娃、一個二極管和一個鋁制散熱器底座，所述可控硅和所述二極管的第一電極通過所述鋁制散熱器底座串接，其特征在于，還包括: 熔斷器，其固定在所述鋁制散熱器底座上且設(shè)有第一接線螺桿，通過所述第一接線螺桿將所述可控硅和所述二極管的第一電極的串接點引出。
2.如權(quán)利要求1所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，還包括:兩個銅柱散熱塊，每一個銅柱散熱塊均包括: 一個圓柱狀的銅柱，其上表面設(shè)有一個圓形的沉臺結(jié)構(gòu)，所述沉臺結(jié)構(gòu)的下方設(shè)有螺孔； 多層銅片，其上設(shè)有可穿過所述銅柱的通孔，且有一個相同的棱邊； 其中，所述多層銅片的棱邊對齊，并對準(zhǔn)所述熔斷器，所述多層銅片穿過所述銅柱并沿所述銅柱的軸向均勻焊接。
3.如權(quán)利要求2所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，還包括:第二接線螺桿和第三接線螺桿； 所述第二接線螺桿和第三接線螺桿上設(shè)有與所述銅柱散熱塊的沉臺結(jié)構(gòu)相配合的環(huán)形凸起，所述環(huán)形凸起的一側(cè)螺桿上設(shè)有與所述銅柱散熱塊的螺孔相配合的螺紋； 所述第二接線螺桿和第三接線螺桿分別螺紋連接到所述兩個銅柱散熱塊上。
4.如權(quán)利要求3所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，所述鋁制散熱器底座設(shè)有一個平面和與所述平面垂直的多塊鋁片，所述平面和所述多塊鋁片的橫截面呈梳齒狀； 所述可控硅和所述二極管的第一電極通過將其各自的管芯的第一平面與所述散熱器底座的平面緊貼固定實現(xiàn)串接。
5.如權(quán)利要求4所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，所述可控硅和所述二極管的第二電極通過將其各自的管芯的第二平面與所述兩個銅柱散熱塊的銅柱下表面緊貼后由所述第二接線螺桿和第三接線螺桿引出。
6.如權(quán)利要求3所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，所述第二接線螺桿和第三接線螺桿的環(huán)形凸起的另一側(cè)螺桿均順序穿過第一絕緣套、球形彈簧鋼片、蝶形墊和第二絕緣套，其中所述蝶形墊的四個角上開設(shè)有過孔，每個過孔均穿過一個旋入至所述散熱器底座平面的固定螺栓。
7.如權(quán)利要求6所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，所述第一絕緣套和第二絕緣套呈圓盤狀； 所述第一絕緣套的圓心設(shè)有可穿過所述第二接線螺桿和第三接線螺桿的第一圓孔及與所述第一圓孔連通的第一連接柱，所述第一連接柱位于所述第一絕緣套的一側(cè)； 所述第二絕緣套的圓心設(shè)有可穿過所述第二接線螺桿和第三接線螺桿的第二圓孔及與所述第二圓孔連通的第二連接柱，所述第二連接柱位于所述第二絕緣套的一側(cè)； 其中，所述第二連接柱套設(shè)在所述第一連接柱外周上，且通過環(huán)氧樹脂固定，同時，所述球形彈簧鋼片和所述蝶形墊均穿過所述第二連接柱。
8.如權(quán)利要求7所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，所述第一絕緣套的盤體表面開設(shè)有至少一個第一環(huán)形槽，所述第二絕緣套的盤體表面開設(shè)有至少一個第二環(huán)形槽。
9.如權(quán)利要求5所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，所述散熱器底座平面上設(shè)有一絕緣塊，其上設(shè)有可控硅控制極接線端子，所述可控硅的控制極連接到所述接線端子； 所述可控硅管芯的第一電極為所述可控硅的陽極，第二電極為所述可控硅的陰極； 所述二極管管芯的第一電極為所述二極管的陰極，第二電極為所述二極管的陽極。
10.如權(quán)利要求1-9任一項所述的增安型無刷勵磁同步電動機(jī)的功率模塊，其特征在于，所述熔斷器采用防爆類型的熔斷器，其外周上套設(shè)有一層絕緣套，所述絕緣套與所述熔斷器之間還通過一層絕緣板間隔開。
【文檔編號】H02M7/00GK203491854SQ201320587504
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】楊剛強(qiáng), 高衛(wèi)民 申請人:中國核工業(yè)電機(jī)運行技術(shù)開發(fā)有限公司