CN101847940A - 逆变器功率单元的组装结构及使用其的模块化功率单元 - Google Patents
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Abstract
一种逆变器功率单元的组装结构，包括电容、功率模块、散热器以及风扇。其中，所述散热器包括基板以及与基板的下表面相连、用于散热的多条齿片。所述电容设置在所述功率模块上。所述功率模块安装在所述基板的上表面。所述风扇安装在齿片的底部，且与所述功率模块平行设置，正对齿片吹风。本发明通过电容、功率模块、散热器以及风扇的依次顺序放置的立体化结构设计，使结构更为紧凑，安装面积小，且，采用风扇对齿片垂直吹风的模式，散热效果好，同时提高了功率模块的使用率和可靠性。另外，本发明还提供一种使用该组装结构设计的模块化功率单元。
Description
技术领域
本发明涉及电子电力领域，尤其涉及一种中大功率逆变器功率单元的组装结构及使用该组装结构设计的模块化功率单元。
背景技术
在电力电子领域，特别是在中大功率(100kW以上)变频调速器、不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)、应急电源(EmergencyPower Supply，EPS)等产品中，工作时，往往由于功率的消耗会产生大量的热，而热量的积蓄往往会导致这些产品的寿命缩短，产品特性的不稳定。为了解决散热问题，通常会采用风扇来进行散热，然而，随着这些产品主功率部分的电容、功率模块、散热器、风扇等关键器件的数量越来越多、体积也越来越大，严重阻碍了这些产品向小型化的发展，不利于高功率密度***的集成。而目前市面上逆变器功率单元的组装结构普遍采用的是扁平化的设计方案。
参阅图1，为一种传统逆变器功率单元的组装结构示意图。该逆变器功率单元的组装结构包括电容11、功率模块12、散热器13以及风扇14。其中，电容11安装在散热器13长边的一侧。风扇14安装在散热器13与电容11的非相邻一侧(散热器13长边的另一侧)，即，风扇14、散热器13以及电容11依次并排设置，因此，该结构是采用与散热器13平行的抽风模式来实现散热的目的。而功率模块12则安装在散热器之上。然而，这种扁平化的设计方案，其安装面积较大，不利于高功率密度***的集成；其次，这种逆变器功率单元的组装结构的横向面积太宽，且，由于电容11与风扇14相对设置在散热器13的两侧，电容11会阻挡风道，增加散热风阻，不利于散热。
图2所示为另一种传统逆变器功率单元的组装结构示意图。该逆变器功率单元的组装结构与图1所示的逆变器功率单元的组装结构基本相同，区别仅在于，图2所示的风扇24安装在散热器23的短边一侧，并与电容21相邻设置。换句话说，电容21与风扇24分别设置于散热器23的相邻两侧面上。这种结构的横向宽度虽然比图1所示的逆变器功率单元的组装结构的横向宽度较小，然而，同样存在安装面积较大，不利于高功率密度***的集成的问题，且，由于风道较长，需要使用高风压风扇，使其成本增加，同时，该结构存在风道的热累积效应，进风口处的功率模块22由于临近风扇，温度较低，而出风口处的功率模块22由于远离风扇，温度较高，因此，这种组装结构会影响功率模块22的使用率和可靠性。
发明内容
有鉴于此，须提供一种结构紧凑、散热效果好、安装面积小、可靠性高的逆变器功率单元的组装结构。
另外，还需提供一种使用灵活、结构紧凑、散热效果好的模块化功率单元。
一种逆变器功率单元的组装结构，包括电容、功率模块、散热器以及风扇。其中，所述散热器包括基板以及与基板的下表面相连、用于散热的多条齿片。所述电容设置在所述功率模块上。所述功率模块安装在所述基板的上表面。所述风扇安装在齿片的底部，且与所述功率模块平行设置，正对齿片吹风。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述电容与所述功率模块相互垂直设置。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述电容与功率模块相互平行设置，有利于减小逆变器功率单元的组装结构的厚度。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述散热器、齿片均为长条形状；散热器的出风通道与所述齿片的方向一致。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述齿片沿散热器的长度方向均匀排列在所述基板的下表面；所述散热器的出风通道在散热器的长度方向上。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述齿片沿散热器的宽度方向均匀排列在所述基板的下表面；所述散热器的出风通道在散热器的宽度方向上。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述风扇通过螺丝固定在所述齿片的底部。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述风扇的数量为2个。
上述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述功率模块的数量为多个，相互平行布置在所述基板的上表面，有利于均匀散热。
一种使用上述组装结构设计的模块化功率单元，包括壳体，所述散热器固定在所述壳体内部，所述风扇部分裸露在壳体外，所述壳体上还设置有用于传递电信号的输入、输出端子。
本发明的逆变器功率单元的组装结构，通过电容、功率模块、散热器以及风扇的依次顺序放置，这种立体化结构的设计方案使整个逆变器功率单元的安装面积与散热器的基板的面积相近，结构更为紧凑，能满足小型化的需求。且，在散热器中，由于散热是采用风扇对齿片垂直吹风的模式，因此，这种散热方式不存在风道的热累积效应，使得散热更为均匀，提高了功率模块的使用率和可靠性，此外，其风道也较短，只需要采用一般的风扇，即可实现均匀散热，节约成本，且风扇的维护也更为方便。而使用该组装结构设计的模块化功率单元，使用灵活，且结构紧凑，散热效果好。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1为一种传统逆变器功率单元的组装结构示意图；
图2为另一种传统逆变器功率单元的组装结构示意图；
图3A为本发明逆变器功率单元的组装结构的立体示意图；
图3B为图3A的主视示意图；
图3C为图3A的侧视示意图；
图4为使用本发明结构方案设计的一种模块化功率单元的示意图；
图5为使用图4在***结构中的安装结构示意图。
具体实施方式
图3A所示为本发明逆变器功率单元的组装结构的立体示意图，同时参阅图3B以及图3C，其中，图3B为图3A的主视示意图，图3C为图3A的侧视示意图。该逆变器功率单元的组装结构包括电容31、功率模块32、散热器33以及风扇34。其中，散热器33包括基板331以及与基板331的下表面相连、用于散热的多个齿片332。本发明实施方式中，齿片332由铝质或铝合金或铜质或铜合金材料构成。
电容31设置在功率模块32上，且电容31与功率模块32是相互垂直设置。即，电容31与功率模块32呈垂直安装。
本发明其它实施方式中，电容31与功率模块32也可以相互平行设置，有利于减小逆变器功率单元的组装结构的厚度。
功率模块32安装在基板331的上表面。本发明实施方式中，功率模块32的数量为多个，相互平行、均匀的布置在基板331的上表面，有利于均匀散热。
本发明实施方式中，散热器33呈长条形状，齿片332也为长条形状，而散热器33的出风通道与齿片332的方向一致。参阅图3B，多个齿片332是沿散热器33的长度方向均匀排列在基板331的下表面，使散热器33的出风通道在散热器33的长度方向上，即散热器33的长边方向。此外，多个齿片332是垂直安装在基板331的下表面。
本发明其它实施方式中，多个齿片332也可以沿散热器33的宽度方向均匀排列在基板331的下表面，使散热器33的出风通道在散热器33的宽度方向上，即散热器33的短边方向。多个齿片332也可以倾斜安装在基板331的下表面，形成倾斜齿片。
风扇34安装在齿片332的底部，且与功率模块32平行设置，采取正对齿片332吹风的模式进行散热。本发明实施方式中，风扇34的数量为2个，通过螺丝(图中未标示)固定在齿片332的底部，有利于拆卸以及维护。
本发明其它实施方式中，风扇34的数量可依据散热要求以及散热器33齿片332的大小来确定，可以为一个，也可以为2个以上。
参阅图3C，本实施方式中的逆变器功率单元的组装结构中的电容31、功率模块32、散热器33以及风扇34是依次顺序放置，这种立体化结构的设计方案使整个逆变器功率单元的安装面积与散热器33的基板331的面积相近，远小于传统的扁平化设计方案(如图1、图2)，结构更为紧凑，能满足小型化的需求。又，在散热器33中，由于散热是采用风扇34对齿片332垂直吹风的模式，而散热器33的短边两端均可成为出风口，因此，这种散热方式不存在风道的热累积效应，使得散热更为均匀，提高了功率模块32的使用率和可靠性，此外，其风道也较短，只需要采用一般的风扇34，即可实现均匀散热，节约成本，且风扇34的维护也更为方便。
图4为使用本发明结构方案设计的一种模块化功率单元的结构示意图，该模块化功率单元包括壳体35，散热器固定在壳体35的内部，而风扇34则部分裸露在壳体35外，壳体35上还设置有用于传递电信号的输入、输出端子(图中未标示)。这种模块化功率单元的使用非常灵活，参阅图5，为使用图4在***结构中的安装结构示意图，该模块化功率单元正是通过输入、输出端子与***中的其它元器件实现电信号的传递。本发明实施方式中，模块化功率单元的数量为2个，并行设置在***结构内，裸露的风扇34均朝向***结构的开口，有利于空气的对流，增进散热的效果。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式。凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均包含本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种逆变器功率单元的组装结构，包括电容、功率模块、散热器以及风扇，其中，所述散热器包括基板以及与基板的下表面相连、用于散热的多条齿片，其特征在于，所述电容设置在所述功率模块上，所述功率模块安装在所述基板的上表面，所述风扇安装在齿片的底部，且与所述功率模块平行设置，正对齿片吹风。
2.根据权利要求1所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述电容与所述功率模块相互垂直设置。
3.根据权利要求1所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述电容与功率模块相互平行设置。
4.根据权利要求1所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述散热器、齿片均为长条形状；散热器的出风通道与所述齿片的方向一致。
5.根据权利要求4所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述齿片沿散热器的长度方向均匀排列在所述基板的下表面；所述散热器的出风通道在散热器的长度方向上。
6.根据权利要求4所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述齿片沿散热器的宽度方向均匀排列在所述基板的下表面；所述散热器的出风通道在散热器的宽度方向上。
7.根据权利要求1所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述风扇通过螺丝固定在所述齿片的底部。
8.根据权利要求1所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述风扇的数量为2个。
9.根据权利要求1所述的逆变器功率单元的组装结构，其特征在于，所述功率模块的数量为多个，相互平行布置在所述基板的上表面。
10.一种使用权利要求1至9任意一项组装结构设计的模块化功率单元，包括壳体，所述散热器固定在所述壳体内部，所述风扇部分裸露在壳体外，所述壳体上还设置有用于传递电信号的输入、输出端子。
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