[发明专利]用于功率电子器件的支撑结构

说明书

本发明涉及一种用于功率电子器件的支撑结构(10)，该支撑结构包括用于插入至少一个功率电子器件模块(50)的支架(38)以及围绕支架(38)的导电的外部几何形状(30)，外部几何形状具有圆化的转角(24)和边缘(26)，其具有比预定的最小半径更大的曲率半径。

技术领域

本发明涉及一种用于功率电子器件的机械支撑结构，并且涉及一种包括多个这些支撑结构的支撑结构布置。

背景技术

当功率电子器件模块或PEBB(功率电子器件构件块)集成到例如转换器这样的系统中时，它们通常被拧紧以支撑在作为支撑结构的金属箱中并手动地连接到电力线、冷却系统和信号线。在大多数转换器中，功率电子器件模块包括连接点，在该连接点处，所述功率电子器件模块直接或通过电气线路连接到地电位。

当功率电子器件模块要被使用为使得这种到地电位的连接不是有利的(例如通常为多级转换器的情形)，并且要设有到不同于地电位的电位的连接时，功率电子器件模块可配备外壳，其由绝缘材料或场匀化元件组成，其在离箱以及其它周围构件足够大的距离处通过绝缘物安装在箱内。在这种情况下，箱通常为地电位。

在大多数水冷式功率电子转换器中，用于冷却剂的主系统管处于地电位，并且处于不同电位的热沉通过绝缘管(例如橡胶或塑料)连接至主系统管。当热沉处于不同的电位时，电流通常流过冷却水。

当它们暴露于这种电解电流中相对较长的时间时，冷却剂回路中的一些构件开始腐蚀。在某些经验性的研究中，已经对于不同的金属材料限定了安全级别，在所述安全级别下的腐蚀率是足够低的，以便确保在产品的使用寿命期间不会发生问题。用于减少电解电流和实现这些安全级别的典型措施包括去离子水和修改绝缘管的几何形状。

去离子水具有非常低水平的电导率，其可选地与乙二醇混合，从而防止凝固。还可监测水的电导率，并且电导率可通过从液体连续地除去离子而保持较低。

此外，可增加绝缘管的长度和/或可减少所述绝缘管的直径，以便增加水回路的这些截面中的阻力，并从而将电解电流降低至相对应的安全级别。

然而，在某些情况下，对应地改变绝缘管的几何形状是不方便或不可能的。例如，在某些电压水平下，需要增加管长度，使得压力将下降很大。另外，可用的安装空间可限制管的长度。

发明内容

本发明的目的是将功率电子器件模块与其周围区域以简单的方式电隔离。

这个目的通过独立的权利要求的主题实现。本发明进一步的实施例可从从属权利要求和以下描述中得出。

本发明的一个方面涉及一种用于功率电子器件的支撑结构。在这种情况下，功率电子器件可被理解为设计用于处理高于1000V的电压和/或高于10A的电流的电子元件(例如半导体、电容器、电阻器、线圈等)。

根据本发明的一个实施例，支撑结构包括用于插入至少一个功率电子器件模块的支架，以及围绕支架的导电的外部几何形状，该外部几何形状具有圆化的转角和边缘，其具有比预定的最小半径更大的曲率半径。

为了增加用于部分放电和闪络的起始电压，没有尖锐的边缘和转角向外突出，尤其在与处于不同电位的其它构件相对的点处。所有转角和边缘的最小半径可选择为与电子器件模块的所需系统电压对应。

一个或多个功率电子器件模块可机械地固定至支撑结构，并且该一个或多个功率电子器件模块可相对于部分放电和闪络而隔离。此外，支撑结构可向冷却剂线路和/或信号电缆提供接口。

支撑结构至少部分地由导电材料设计成，并且具有使支撑结构外部的电场强度均匀化的外部几何形状。因此，支撑结构或所述支撑结构的外部几何形状构成对于包含在所述支撑结构的内部的功率电子器件模块的电屏蔽。

支撑结构和容纳在支撑结构中的功率电子器件模块可共同形成机械稳定的组件，从中可构建相对较大的模块化功率电子器件，例如转换器。