一种IGBT功率单元的制作方法

一种igbt功率单元
技术领域
1.本实用新型主要涉及igbt功率单元技术领域，具体涉及一种igbt功率单元。


背景技术：

2.igbt功率单元是一种用于广泛应用于变频器和变流器的功率单元。在变频器、变流器不断发展创新的过程中，功率单元作为其核心部件，也同样向着更高功率密度、更低成本、更高可靠性、生产维护效率更高等趋势发展。所有igbt 功率单元都需要一个igbt和电容组成电连接结构。电容负责供应直流网，储存能量，稳定电流波形，通过控制电路和驱动电路驱动并控制igbt开关实现大功率变流。基本每个变频器、变流器都会有其功率单元，每个功率单元均有igbt 和电容，但现有igbt功率单元中的igbt模块和电容之间的结构形式有如下几个缺点：
3.1、现有igbt模块和电容之间彼此器件分散独立，或者间隔较大距离，采用复合母排或者普通母排搭接，此种连接形式占用空间体积很大，整体不利于整机布局，整机不管是水冷还是风冷散热，难以提升功率密度，且这种功率单元结构平台受机组限制较大，无法面对多行业的平台化开发应用；
4.2、现有igbt模块和电容之间在器件并联时候的结构未形成一致性设计，每个厂家的设计方式均有区别，其负责电连接的复合母排更是形式多样，每个复合母排都需要开模生产，对社会资源浪费较大，难以形成超大批量优势生产，造成整体成本很高；
5.3、现有igbt模块和电容之间多采用较多螺钉等紧固件作为复合母排或者电连接的紧固件，紧固件数量相当多，安装拆卸复杂不方便，失效点也很多；
6.4、现有igbt模块和电容之间结构多采用复合母排或者普通连接，因空间距离受器件和其他各种因素限制，可能使得igbt模块的电压尖峰值过高，可靠性较低。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种拆装简便、体积小、功率密度大的igbt功率单元。
8.为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
9.一种igbt功率单元，包括igbt模块和多个电容，所述igbt模块与电容之间，以及相邻电容之间均采用对插式结构进行连接；所述对插式结构包括位于 igbt模块端部或电容端部的极片组件和卡固组件，所述极片组件伸入至所述卡固组件内以实现对插连接。
10.作为上述技术方案的进一步改进：
11.所述极片组件包括环状电极，所述卡固组件包括环状簧片，每个环状电极对应有两个环状簧片，两片环状簧片用于夹设对应的环状电极。
12.所述环状簧片的纵截面呈波浪形或蛇形外或折线形。
13.所述环状电极包括正环状电极和负环状电极，所述正环状电极和负环状电极之间设置有绝缘片，所述绝缘片呈环状。
14.所述环状电极和环状簧片均为导电金属制成，导电金属为铜或铝。
15.所述极片组件包括对接电极，所述对接电极呈环状且分布有弹性元件，所述卡固组件包括两层对接环，两层对接环之间形成对接槽，所述对接电极伸入至所述对接槽内，且弹性元件抵接在对接环的周侧。
16.所述对接槽包括正极对接槽和负极对接槽，所述正极对接槽和负极对接槽之间设有绝缘环。
17.所述对接电极和对接环均为导电金属制成，导电金属为铜或铝。
18.所述igbt模块和电容均呈柱状，如圆柱状或方柱状或其它多边形柱状。
19.本实用新型还公开了一种应用于如上所述的igbt功率单元的对插式结构。
20.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
21.本实用新型采用igbt模块与电容通过固定形状的圆柱形对插式结构来实现快速拆装，整体体积小重量轻，功率密度大，拆装方便，便于散热，杂散参数比现有复合母排方案还要低，具有高可靠性，极大地提高了设备的竞争力，容易适用于超大批量生产，成本极为低廉。
附图说明
22.图1为本实用新型的igbt单元在实施例一的主视图。
23.图2为本实用新型的igbt单元在实施例一的剖视图。
24.图3为本实用新型的母头在实施例二的剖视图。
25.图4为本实用新型的公头在实施例二的剖视图。
26.图例说明：1、igbt模块；2、电容；3、对插式结构；31、极片组件；311、环状电极；3111、正环状电极；3112、负环状电极；312、对接电极；3121、正对接电极；3122、负对接电极；3123、弹性元件；313、绝缘片；314、绝缘环； 32、卡固组件；321、环状簧片；322、对接环；323、对接槽；3231、正极对接槽；3232、负极对接槽。
具体实施方式
27.以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
28.实施例一：
29.如图1和图2所示，本实施例的igbt功率单元，包括igbt模块1和多个电容2，igbt模块1和多个电容2均呈柱状(如圆柱状或方柱状等)，igbt模块1与电容2之间，以及相邻电容2之间均采用对插式结构3进行连接；其中对插式结构3包括极片组件31和卡固组件32，极片组件31伸入至卡固组件32 内以实现对插连接。其中极片组件31和卡固组件32分别位于电容2的两端，从而实现相邻电容2的对插连接；igbt模块1的一端则可以设置极片组件31 或者卡固组件32，与相对应的电容2进行对插连接。具体地，极片组件31包括环状电极311，包括有正环状电极3111和负环状电极3112；卡固组件32包括环状簧片321，每个环状电极311对应有两个环状簧片321，两片环状簧片 321用于夹设对应的环状电极311，从而实现对插连接。其中环状簧片321的纵截面呈波浪形或蛇形或折线形等，能够保证较好的夹持力。当然，也可以采用其它异形形状来保证夹持力。
30.本实用新型的igbt功率单元，通过上述的对插式结构3来实现各部件之间的连接，
拆装简便，功率密度大，体积小，重量轻，可以有效降低igbt模块1 与电容2本身和连接结构的杂散参数，提高电路的可靠性，降低杂散参数带来的失效风险和功率损耗；整体结构简单，布局紧凑，发热量小，拆装极为便捷，很适合标准化大批量生产，便于降低制造成本。
31.在一具体实施例中，正环状电极3111和负环状电极3112之间设置有环状绝缘片313，保证正环状电极3111和负环状电极3112之间的绝缘。上述环状电极311和环状簧片321均为导电金属，如铜或铝等材质。当然，在其它实施例中，也可以采用其它导电的材质。
32.如图1所示，igbt功率单元整体结构大致呈柱状，如圆柱状或者方柱状或其它多边形柱状等，其中igbt模块1采用键合线和铜片焊接的方式连接引出环状电极311，电容2外部采用正负极总线结构，外壳接地，正负总线之间采用开模绝缘材料隔开绝缘，绝缘材料在模压或者注塑时候可以设计定位和安装孔，可以便捷的实现电容2和igbt模块1的标准化对接。其中正环状电极3111和负环状电极3112靠的很近，可以大大降低电路的杂散电感，实现了高功率密度。另外可将电容2和igbt模块1的外壳上设置合适的风冷或者水冷的散热翅片，增强冷却效果。电容2连接总线为标准尺寸的圆柱形铜带绕成的单层铜箔用于载流，中间用固定直径的圆筒状绝缘体隔开。与电容2两极相连的总线铜箔和对插式结构3之间可以采用一体成型形式或者电焊连接。
33.本实用新型采用igbt模块1与电容2通过固定形状的柱形对插式结构3来实现快速拆装，整体体积小重量轻，功率密度高，拆装方便，便于散热，杂散参数比现有复合母排方案还要低，具有高可靠性，极大地提高了设备的竞争力，容易适用于超大批量生产，成本极为低廉。
34.实施例二：
35.本实施例与实施例一的区别在于对插式结构3的不同。具体地，本实施例的极片组件31包括对接电极312，对接电极包括正对接电极3121和负对接电极3122，正负对接电极均呈环状且分布有弹性元件3123(如常规的弹性连接柱，内置弹簧，可实现弹性连接)，如图4所示，简称公头；卡固组件32包括两层对接环322，两层对接环322之间形成对接槽323，具体有正极对接槽3231和负极对接槽3232，如图3所示，简称母头。对接电极312伸入至对应的对接槽 323内，且弹性元件3123抵接在对接电极312的周侧，从而实现对插连接。另外，正极对接槽3231和负极对接槽3232之间同样设有绝缘环314，保证正对接电极3121与负对接电极3122之间的绝缘。其中正对接电极3121、负对接电极3122和对接环322均为导电金属，如铜或铝等材质。其它未述内容与实施例一相同，在此不再赘述。
36.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。