冷却式转换器模块的制作方法
【专利摘要】一种冷却式转换器模块，包括：第一半导体开关（S1）和第二半导体开关（S2），第二半导体开关（S2）通过中心点（IP）导电连接至第一半导体开关（S1）；冷却元件（4），该冷却元件（4）为一体式元件并且设置成对连接于冷却元件（4）的部件进行冷却，第一半导体开关（S1）和第二半导体开关（S2）以热传导的方式连接至冷却元件（4）；以及感应器（L1），该感应器（L1）的第一电极连接至中心点（IP）。感应器（L1）以热传导的方式连接至冷却元件（4）。
【专利说明】冷却式转换器模块
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种冷却式转换器模块，其包括导电连接的两个半导体开关以及 感应器，感应器的第一电极连接至两个半导体开关之间的中心点。
【背景技术】
[0002] 本领域中已知通过以热传导的方式将半导体开关连接至半导体开关的冷却元件 而对半导体开关进行冷却。同一个半导体开关冷却元件可以连接有多个半导体开关。本领 域已知通过以热传导的方式将感应器连接至感应器的冷却元件而对感应器进行冷却。
[0003] 本领域的冷却式转换器模块的问题在于它们的复杂性。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种与现有技术相比具有更简单的结构的冷却式转换 器模块。本实用新型的目的通过这样的冷却式转换器模块而实现，在该冷却式转换器模块 中，感应器以热传导的方式连接至与半导体开关相同的冷却元件。根据本实用新型的实施 方式，冷却元件为液体冷却式冷却元件。
[0005] 本实用新型的构思是使用同一个冷却元件来对感应器和半导体开关两者进行冷 却，这使得转换器模块中的冷却元件的数量减少。
[0006] 根据本实用新型的冷却式转换器模块包括：第一半导体开关和第二半导体开关， 所述第二半导体开关通过中心点导电连接至所述第一半导体开关；冷却元件，所述冷却元 件为单一元件并且设置成对连接于所述冷却元件的部件进行冷却，所述第一半导体开关和 所述第二半导体开关以热传导的方式连接至所述冷却元件；以及感应器，所述感应器的第 一电极连接至所述中心点，其特征在于，所述感应器以热传导的方式连接至所述冷却元件。
[0007] 优选地，所述冷却元件包括感应器凹部，所述感应器凹部沿着冷却角以圆形的方 式包围所述感应器，所述冷却角至少为90°。
[0008] 优选地，所述冷却元件包括至少一个冷却管，所述至少一个冷却管设置成提供通 过所述冷却元件的冷却介质循环。
[0009] 优选地，所述冷却元件由铝或铝合金制成。
[0010] 优选地，所述第一半导体开关和所述第二半导体开关两者都为可控半导体开关， 所述可控半导体开关通过所述中心点串联连接。
[0011] 优选地，所述转换器模块还包括电阻器，所述电阻器以热传导的方式连接至所述 冷却元件。
[0012] 优选地，所述转换器模块还包括电容器，所述电容器以热传导的方式连接至所述 冷却元件。
[0013] 本实用新型的冷却式转换器模块的优点包括紧凑且坚固的结构、数量少的部件以 及低制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 现在将结合优选实施方式并参照附图，对本实用新型进行更详细的描述，附图 中：
[0015] 图1从两个不同方向示出根据本实用新型的实施方式的冷却式转换器模块；
[0016] 图2示出被拆卸后的图1的冷却式转换器模块；
[0017] 图3从不同方向示出图1的冷却式转换器模块的冷却元件；
[0018] 图4示出图1的冷却式转换器模块的电路图。
【具体实施方式】
[0019] 图1示出冷却式转换器模块，其包括半导体开关2、RC元件3、冷却元件4、以及感 应器L1。冷却元件4设置成对连接至冷却元件4的部件进行冷却。半导体元件2、RC元件 3和感应器L1以热传导的方式连接至冷却元件4,冷却元件4为一体式元件。
[0020] 图2示出被拆卸后的图1的冷却式转换器模块。图2示出冷却元件4包括感应器 凹部6,感应器凹部6以冷却角α沿周向包围感应器L1。感应器凹部6为冷却元件4的一 体式部分。在图2的实施方式中，冷却角α大约为145°，但在替代性实施方式中，该角度 可以为90°或更大。
[0021] 冷却元件4由铝制成。替代地，冷却元件可以由铝合金或其他一些具有足够的传 热能力以及机械特性的材料制成。冷却元件4包括两个冷却管8,两个冷却管8设置成能够 实现通过冷却元件4的冷却液循环。
[0022] 感应器L1通过箍10紧固至冷却元件4。在冷却元件4的每一侧上具有紧固凹槽 12。每个紧固凹槽12沿冷却元件4的纵向方向延伸并且定位在冷却元件4的垂直于冷却 元件4的安装表面的表面上，安装表面为安装半导体元件2和RC元件3的表面。箍10具 有大致U形的横截面，并且箍10在两个端部处弯曲以允许箍10被紧固至紧固凹槽12。箍 10的第一端部通过第一弯曲部紧固至位于冷却元件4的第一侧上的紧固凹槽，而箍10的第 二端部通过第二弯曲部紧固至位于冷却元件4的第二侧上的紧固凹槽。箍10在箍角的范 围上--大约为180°--与感应器L1的外缘的绝缘部接触。箍10由导热良好的材料制 成。
[0023] 通过压制云母隔离感应器。冷却式转换器模块在以下过程中制造而成：首先将感 应器L1放置至感应器凹部6中，并且接着，将箍10设定于感应器L1之上的适当位置，当箍 10安放就位时，加热组件以使压制云母隔离体熔融。当压制云母冷却时，它将感应器L1胶 合至冷却元件4和箍10两者。
[0024] 半导体元件2和RC元件3通过螺旋板条（spiral strip) 16和螺钉18紧固至冷 却元件4。冷却元件4包括多个紧固孔14,每个紧固孔从安装表面延伸至紧固凹槽12。紧 固孔14不具有螺纹。每个螺旋板条16安装至相应的紧固凹槽12并且包括多个螺纹孔，每 个螺纹孔设置成与安装至对应紧固孔14的螺钉配合。
[0025] 冷却元件4可简单地通过挤出制造而成，在挤出后，对用于半导体元件2和RC元 件3的安装表面进行加工以使其平整。在安装表面已经变平整后，在安装表面上钻出紧固 孔14。
[0026] 图3从不同方向示出图1的冷却式转换器模块的冷却元件4。最右边的局部图示 出紧固孔14没有穿过冷却元件4延伸至与安装表面相向的表面。
[0027] 图4示出图1的冷却式转换器模块的电路图。半导体元件2包括第一半导体开关 S1和第二半导体开关S2,第一半导体开关S1和第二半导体开关S2通过中心点IP串联连 接。第一半导体开关S1和第二半导体开关S2以热传导的方式连接至冷却元件4。感应器 L1的第一电极连接至中心点IP。第一半导体开关S1和第二半导体开关S2两者都为可控 半导体开关。二极管D1与第一半导体开关S2反向并联联接，而二极管D2与第二半导体开 关S2反向并联联接。根据替代性实施方式，第二半导体开关可以通过中心点导电连接至第 一半导体开关，而无需与第一半导体开关串联连接。
[0028] RC元件3包括以热传导的方式连接至冷却元件4的电阻器R1和电容器C1。如图 4中所示，感应器L1的第二电极连接至电容器C1的第一电极。电容器C1的第二电极连接 至电阻器R1的第一电极，即，电容器C1与电阻器R1串联连接。
[0029] 根据替代性实施方式，转换器模块包括电阻器但不包括电容器。根据第二替代性 实施方式，转换器模块包括电容器但不包括电阻器。根据第三替代性实施方式，本实用新型 的冷却式转换器模块既不包括电阻器，也不包括电容器。
[0030] 图1的冷却式转换器模块为单相模块。在多相组件中，具有不同相的冷却式转换 器模块可以并排地放置至共同的基部上。替代地，可以使用本实用新型的多相的冷却式转 换器模块，其中，每个相的第一半导体开关、第二半导体开关和感应器被安装至不同相所共 用的同一冷却元件。
[0031] 对本领域技术人员而言显而易见的是，可以以很多不同的方式实施本实用新型的 基本构思。因此，本实用新型及其实施方式不限于上文描述的示例，而是可以在权利要求的 范围内变化。
【权利要求】
1. 一种冷却式转换器模块，包括： 第一半导体开关（S1)和第二半导体开关（S2)，所述第二半导体开关（S2)通过中心点 (IP)导电连接至所述第一半导体开关（S1); 冷却元件（4)，所述冷却元件（4)为单一元件并且设置成对连接于所述冷却元件（4)的 部件进行冷却，所述第一半导体开关（S1)和所述第二半导体开关（S2)以热传导的方式连 接至所述冷却元件（4);以及 感应器（L1 )，所述感应器（L1)的第一电极连接至所述中心点（IP)， 其特征在于，所述感应器（L1)以热传导的方式连接至所述冷却元件（4)。
2. 根据权利要求1所述的冷却式转换器模块，其特征在于，所述冷却元件（4)包括感应 器凹部（6)，所述感应器凹部（6)沿着冷却角（α )以圆形的方式包围所述感应器（L1)，所述 冷却角（α )至少为90°。
3. 根据权利要求1或2所述的冷却式转换器模块，其特征在于，所述冷却元件（4)包括 至少一个冷却管（8)，所述至少一个冷却管（8)设置成提供通过所述冷却元件（4)的冷却介 质循环。
4. 根据权利要求1或2所述的冷却式转换器模块，其特征在于，所述冷却元件（4)由铝 或错合金制成。
5. 根据权利要求1或2所述的冷却式转换器模块，其特征在于，所述第一半导体开关 (S1)和所述第二半导体开关（S2)两者都为可控半导体开关，所述可控半导体开关通过所述 中心点（IP)串联连接。
6. 根据权利要求1或2所述的冷却式转换器模块，其特征在于，所述转换器模块还包括 电阻器（R1)，所述电阻器（R1)以热传导的方式连接至所述冷却元件（4)。
7. 根据权利要求1或2所述的冷却式转换器模块，其特征在于，所述转换器模块还包括 电容器（C1)，所述电容器（C1)以热传导的方式连接至所述冷却元件（4)。
【文档编号】H05K7/20GK203872486SQ201420111701
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】佩尔蒂·塞韦基维, 图奥莫·金努宁 申请人:Abb公司