CN218678872U - 用于电动机的功率模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电机控制技术领域，具体提供一种用于电动机的功率模块，旨在解决现有电机功率模块的主回路的杂散电感较高，导致开关通断时的损耗增大，从而导致高频下的功率模块损耗增大的问题。为此目的，本实用新型的功率模块包括依次排列的第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子；所述第一正极端子与所述第一负极端子之间形成第一电流回路，所述第一正极端子与所述第二负极端子之间形成第二电流回路；所述第二正极端子与所述第一负极端子之间形成第三电流回路。本实用新型相较于现有技术来说增加了一个负极端子，使第二电流回路和第三电流回路的重叠面积增大，增大了磁通量抵消的区域，达到降低杂散电感的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术领域，具体提供一种用于电动机的功率模块。
背景技术
功率模块，也叫逆变模块，其作用是将输入模块的直流电压通过其内部的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的开关作用转变成驱动电机的三相交流电源。
现有技术中，三相交流电机驱动***中，通常采用高频载波对功率半导体器件进行高速开闭管驱动。高开关频率可以保证电机的有效转矩，降低电机自身损耗、温度以及噪声。但是，开关频率的提高也会提高功率模块的功耗，功率模块的功耗受主回路杂散电感影响较大。然而，现有电机功率模块的主回路的杂散电感较高，导致开关通断时的损耗增大，从而导致高频下的功率模块损耗增大。
相应地，本实用新型提供一种用于电动机的功率模块以解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有电机功率模块的主回路的杂散电感较高，导致开关通断时的损耗增大，从而导致高频下的功率模块损耗增大的问题。
为实现上述目标，本实用新型提供一种用于电动机的功率模块，所述功率模块包括依次排列的第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子；
所述第一正极端子与所述第一负极端子之间形成第一电流回路，所述第一正极端子与所述第二负极端子之间形成第二电流回路；
所述第二正极端子与所述第一负极端子之间形成第三电流回路，所述第二正极端子与所述第二负极端子之间形成第四电流回路；
所述第一电流回路和所述第二电流回路的电流流向相同，所述第三电流回路与所述第四电流回路的电流流向相同，且所述第一电流回路与所述第三电流回路的电流流向相反；
所述第二电流回路与所述第三电流回路能够形成位于所述第一负极端子和所述第二负极端子之间的重叠环路面积，以使所述第二电流回路与所述第三电流回路在重叠环路面积内产生的磁通量能够相互抵消。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述第一电流回路和所述第二电流回路的电流流向为逆时针，所述第三电流回路和所述第四电流回路的电流流向为顺时针。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子通过超声引线键合固定在所述功率模块的DC端。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述功率模块还包括基板，所述第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子通过超声引线键合固定在所述基板上。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述功率模块还包括芯片，所述芯片焊接在所述基板上。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述第一正极端子通过所述基板和所述芯片分别与第一负极端子和第二负极端子形成对应的第一电流回路和第二电流回路。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述第二正极端子通过所述基板和所述芯片分别与第一负极端子和第二负极端子形成对应的第三电流回路和第四电流回路。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述功率模块还包括塑壳和散热器，所述塑壳和基板均固定在所述散热器上，且所述基板被灌封胶封装在塑壳内侧。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述第一正极端子、第二正极端子、第一负极端子和第二负极端子的一端延伸至所述塑壳的外侧。
在上述用于电动机的功率模块的具体实施方式中，所述基板为覆铜陶瓷基板。
在采用上述技术方案的情况下，在第一正极端子和第二正极端子之间设置第一负极端子和第二负极端子，相较于现有技术来说增加了一个负极端子，使第二电流回路和第三电流回路的重叠面积增大，即增大了磁通量抵消的区域，从而达到了降低主回路杂散电感的目的，进而降低了开关通断时的损耗，最终降低了在高频下的功率模块的损耗。也就是说，本实用新型通过更改端子个数和排布方式，降低了杂散电感对功率模块的影响，提高了电动机驱动控制的可靠性。
附图说明
下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：
图1是现有技术中的功率模块中端子的排布以及形成电流回路的示意图；
图2是本实用新型提供的用于电动机的功率模块的结构示意图；
图3为第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子形成的电流回路的示意图。
附图标记列表：
1、基板；2、芯片；3、第一正极端子；4、第一负极端子；5、第二负极端子；6、第二正极端子；7、重叠环路面积。
具体实施方式
下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示相关装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，序数词“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
首先参阅图1，图1为现有技术中的功率模块中端子的排布结构示意图。现有技术中，功率模块的封装会增加环路电感，正常工作时上管下管只开启一边，电流由DC+流向AC/AC流向DC-。实际一般使用DC+到芯片2再返回DC-所形成的环路的电感来代表整体的电感。电流环路的面积决定了磁通量并因此决定了自感的大小，同时相反的电流环路所形成的磁通量会抵消从而达到降低杂散电感的目的。
继续参阅图1，该功率模块包括两个正极端子和一个负极端子，负极端子位于两个正极端子之间，两个正极端子分别与负极端子之间形成电流回路，从而形成两路电流回路，并且两路电流回路的电流方向相反，且两路电流回路存在部分重叠，即两路电流回路产生的磁感线的方向相反，从而可以通过重叠抵消该区域内的磁通量，进而起到降低杂散电感的作用。但是，该重叠面积相对较小，杂散电感降低的幅度小，依然无法达到使用要求。
因此，为了解决现有电机功率模块的主回路的杂散电感较高，导致开关通断时的损耗增大，从而导致高频下的功率模块损耗增大，无法满足使用要求的问题，本实用新型提供了一种新的用于电动机的功率模块。参阅图2和图3，该功率模块包括基板1、芯片2、第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6，芯片2焊接在基板1上，第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6均通过超声引线键合固定在基板1上，同时第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6固定在功率模块的DC端。
按照图2和3中的方位，第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6按照从左到右的顺序依次排列，即第一负极端子4和第二负极端子5位于第一正极端子3和第二正极端子6之间，第一负极端子4与第一正极端子3相邻，第二负极端子5与第二正极端子6相邻，同时第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6之间设有预设间距，该预设间距根据设计要求进行设计。
需要指出的是，第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6既可以按照从左向右依次排列，第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6也可以按照从右向左依次排列。
继续参阅图3，第一正极端子3与第一负极端子4之间形成第一电流回路，第一正极端子3与第二负极端子5之间形成第二电流回路。
具体地，第一正极端子3通过基板1和芯片2与第一负极端子4形成第一电流回路，第一正极端子3通过基板1和芯片2与第二负极端子5形成第二电流回路。
继续参阅图3，第二正极端子6与第一负极端子4之间形成第三电流回路，第二正极端子6与第二负极端子5之间形成第四电流回路。
具体地，第二正极端子6通过基板1和芯片2与第一负极端子4形成第三电流回路，第二正极端子6通过基板1和芯片2与第二负极端子5形成第四电流回路。
继续参阅图3，第一电流回路和第二电流回路的电流流向相同，第三电流回路与第四电流回路的电流流向相同，第三电流回路和第四电流回路的电流流向与第一电流活路和第二电流回路的电流流向相反。
示例性地，按照图2和3中的方位，第一电流回路和第二电流回路的电流流向为逆时针时，第三电流回路和第四电流回路的电流流向为顺时针；当然，如果第一电流回路和第二电流回路的电流流向为顺时针时，那么第三电流回路和第四电流回路的电流流向为逆时针。
需要说明的是，第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6按照从左向右依次排列时，第一电流回路和第二电流回路的电流流向为逆时针，第三电流回路和第四电流回路的电流流向为顺时针；第一正极端子3、第一负极端子4、第二负极端子5和第二正极端子6按照从右向左依次排列时，第一电流回路和第二电流回路的电流流向为顺时针，第三电流回路和第四电流回路的电流流向为逆时针。
第二电流回路与第三电流回路能够形成位于第一负极端子4和第二负极端子5之间的重叠环路面积7，且第二电流回路和第三电流回路的电流流向相反，以使第二电流回路与第三电流回路在重叠环路面积7内产生的磁通量能够相互抵消。
此外，尽管图中没有显示，本实用新型的功率模块还包括塑壳和散热器，塑壳和基板1均固定在散热器上，且基板1被灌封胶封装在塑壳内侧。第一正极端子3、第二正极端子6、第一负极端子4和第二负极端子5的一端延伸至塑壳的外侧。
需要说明的是，基板1可以为覆铜陶瓷基板1，芯片2可以为碳化硅制成的功率管芯片2。但是，本领域技术人员能够理解的是，基板1和芯片2的类型不是限制性的，也可以为其他类型。
通过上述实施方式以及各种拓展实施例可以看出，本实用新型在第一正极端子3和第二正极端子6之间设置第一负极端子4和第二负极端子5，相较于现有技术来说，在相同宽度的功率模块下增加了一个负极端子，使第二电流回路和第三电流回路重叠面积增大，即增大了磁通量抵消的区域，从而降低了主回路的杂散电感，进而降低了开关通断时的损耗，最终降低了高频下功率模块的损耗。也就是说，本实用新型通过更改端子个数和排布方式，降低了杂散电感对功率模块的影响，提高了电动机驱动控制的可靠性。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于电动机的功率模块，其特征在于，所述功率模块包括依次排列的第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子；
所述第一正极端子与所述第一负极端子之间形成第一电流回路，所述第一正极端子与所述第二负极端子之间形成第二电流回路；
所述第二正极端子与所述第一负极端子之间形成第三电流回路，所述第二正极端子与所述第二负极端子之间形成第四电流回路；
所述第一电流回路和所述第二电流回路的电流流向相同，所述第三电流回路与所述第四电流回路的电流流向相同，且所述第一电流回路与所述第三电流回路的电流流向相反；
所述第二电流回路与所述第三电流回路能够形成位于所述第一负极端子和所述第二负极端子之间的重叠环路面积，以使所述第二电流回路与所述第三电流回路在重叠环路面积内产生的磁通量能够相互抵消。
2.根据权利要求1所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述第一电流回路和所述第二电流回路的电流流向为逆时针，所述第三电流回路和所述第四电流回路的电流流向为顺时针。
3.根据权利要求1所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子通过超声引线键合固定在所述功率模块的DC端。
4.根据权利要求1所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括基板，所述第一正极端子、第一负极端子、第二负极端子和第二正极端子均通过超声引线键合固定在所述基板上。
5.根据权利要求4所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括芯片，所述芯片焊接在所述基板上。
6.根据权利要求5所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述第一正极端子通过所述基板和所述芯片分别与第一负极端子和第二负极端子形成对应的第一电流回路和第二电流回路。
7.根据权利要求5所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述第二正极端子通过所述基板和所述芯片分别与第一负极端子和第二负极端子形成对应的第三电流回路和第四电流回路。
8.根据权利要求4所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述功率模块还包括塑壳和散热器，所述塑壳和基板均固定在所述散热器上，且所述基板被灌封胶封装在塑壳内侧。
9.根据权利要求8所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述第一正极端子、第二正极端子、第一负极端子和第二负极端子的一端延伸至所述塑壳的外侧。
10.根据权利要求4所述的用于电动机的功率模块，其特征在于，所述基板为覆铜陶瓷基板。
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