[发明专利]功率模块及变频器

说明书

本发明提出一种功率模块，包括多个功率元件，以及可支撑功率元件的支撑板，多个所述功率元件之间连接，所述功率元件固定设置于所述支撑板的上方，所述功率元件沿横向的侧方设置有绝缘板，所述绝缘板固定设置于所述支撑板上，所述支撑板与所述功率元件之间设置有绝缘层，所述绝缘层的底部与所述支撑板的顶部贴合且固定连接，所述绝缘层的顶部与所述功率元件及所述绝缘板的底部压接。本发明绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉。

技术领域

本发明属于电机控制设备技术领域，尤其涉及一种功率模块及变频器。

背景技术

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，而功率单元是构成高压变频器主回路的主要部分。

现有的功率单元多用在低压(例如6000V以下)变频器中，其采用级联结构，各级间电压绝缘要求较小。通常，现有的功率单元若要满足高压(例如6000V以上)变频器的需要，则需更换绝缘等级更高的功率元件以适应高压的环境。

然而，由于绝缘等级更高的功率元件相对于原有的功率元件具有体积大且成本高昂的特点，因此采用更换绝缘等级更高的功率元件的方式会造成整个功率单元及变频器结构复杂、占用空间大且造价昂贵；此外，若不采用更换绝缘等级更高的功率元件的方式，会使功率单元因级间电压过高而受到严重损伤。因此，如何在不更换功率元件的前提下，提高功率单元在高压环境下正常工作的能力，以适应高压变频器的需要，是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明针对如何在不更换功率元件的前提下，提高功率单元在高压环境下正常工作的能力的技术问题，提出一种绝缘等级高、结构简单、占用空间小且成本低廉的功率模块，以及应用该功率模块的变频器。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种功率模块，包括多个功率元件，以及可支撑功率元件的支撑板，多个所述功率元件之间连接，所述功率元件固定设置于所述支撑板的上方，所述功率元件沿横向的侧方设置有绝缘板，所述绝缘板固定设置于所述支撑板上，所述支撑板与所述功率元件之间设置有绝缘层，所述绝缘层的底部与所述支撑板的顶部贴合且固定连接，所述绝缘层的顶部与所述功率元件的底部及所述绝缘板的底部压接。

作为优选，所述绝缘层为柔性绝缘层，所述支撑板的顶部开设有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述功率元件的纵向延伸，所述第一凹槽内固定设置有绝缘条，所述绝缘层的底部与所述支撑板的顶部及所述第一凹槽的内壁均贴合，所述绝缘层的顶部与所述功率元件及所述绝缘条的底部均贴合，所述功率元件靠近所述绝缘板一端的底部与绝缘条的顶部接触且固定连接；本发明功率模块通过设置所述绝缘层为柔性绝缘层，设置所述第一凹槽，以及在所述第一凹槽内设置所述绝缘条，能够进一步提高变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离，进而提高了功率单元在高压环境下正常工作的能力。

作为优选，所述绝缘层为绝缘胶层。

作为优选，所述绝缘层为硬质绝缘层，所述绝缘层的底部与所述支撑板固定连接，所述绝缘层的顶部与所述绝缘板固定连接。

作为优选，所述绝缘层为氧化铝陶瓷，氧化铝陶瓷既具有较好的绝缘性能，又具备较好的导热性能，以提高功率模块的散热性。

作为优选，所述绝缘板的顶部开设有第二凹槽，所述第二凹槽沿所述功率元件的纵向延伸，以此能够进一步提高变频器内各个功率单元之间的电气间隙及爬电距离，进而提高了功率单元在高压环境下正常工作的能力。

作为优选，所述支撑板内开设有可输送散热介质的散热通道，所述散热通道的一端为输入所述散热介质的入口，所述散热通道的另一端为输出所述散热介质的出口。本发明功率模块通过在所述支撑板开设所述散热通道，能够显著提高散热性能，同时在当所述支撑板厚度降低的情况下仍能够具备良好的耐热性。