專利名稱：大功率元器件的外殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于大功率元器件，尤其是大功率電容器的外殼，這些電容器例如可以使用作為IGBT(絕緣柵雙極晶體管)變頻器中的中間電路電容。
對于小功率的IGBT變頻器來說，可以使用單個(gè)的電容器作為中間電路電容。電容器例如可以借助于一個(gè)彎曲90°的緊固元件(角形托架)直接固定在IGBT面板(panel)的一個(gè)帶狀導(dǎo)線上。緊固元件確保了一種抗振動的機(jī)械的和盡可能低感應(yīng)的與電容器的電連接。一種適合于IGBT面板上的電容器的低感應(yīng)電路連接的緊固元件是一個(gè)主要的成本部分。裝配費(fèi)用也高。除此之外平行于中間電路電容在IGBT-面板的帶狀導(dǎo)線上空間分布了多個(gè)退耦電容器并使之低感應(yīng)地接線。借助于扁平帶狀導(dǎo)線使電容器組(Kondensatorbatterie)實(shí)現(xiàn)低感應(yīng)電路連接，這例如由專利DE 0450122 A1和DE 19816215 C1就已知了。
對于大功率的IGBT變頻器來說這樣來設(shè)計(jì)中間電路電容的功能，使得這些電容器通過抗振的金屬框架和帶狀導(dǎo)線合成為一個(gè)一定程度上低感應(yīng)的中間電路組并連接于IGBT-面板的帶狀導(dǎo)線上?？拐竦慕饘倏蚣堋⒌透袘?yīng)地電路連接至中間電路電容器組的帶狀導(dǎo)線以及在電容器組和IGBT面板之間的連接元件是該技術(shù)解決方案中的主要化費(fèi)費(fèi)用的部分。
大功率元器件多數(shù)經(jīng)受高溫負(fù)荷，這種高溫由于傳遞大功率而產(chǎn)生。
眾所周知，大功率元器件布置在用作冷卻物體和/或用于使大功率元器件接地的金屬物體上。大功率元器件可以布置在一個(gè)鋼板外殼里并密封地封閉住。在外殼的表面上有外接點(diǎn)可用，它們借助于與外殼絕緣的電引線與大功率元器件接通。包圍住由多個(gè)元器件構(gòu)成的電路的元器件緊湊的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)這樣的元器件可以容易地安裝在一個(gè)電流設(shè)備里(例如在一個(gè)配電箱里)或者在故障情況下可以快速地更換。
眾所周知，多個(gè)連接成一個(gè)電路的元器件布置在一個(gè)塑料外殼里。能承受電流的大功率元器件組在塑料外殼里的構(gòu)造當(dāng)然并不是合理的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)已知的塑料不能經(jīng)受住大功率或者說不足以滿足防火的標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種成本經(jīng)濟(jì)的同時(shí)也適合于大功率應(yīng)用的外殼。
該任務(wù)通過一種按權(quán)利要求1所述的外殼來解決。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案和結(jié)構(gòu)方案可見其它的權(quán)利要求。
本發(fā)明的思路在于設(shè)計(jì)一種分成兩個(gè)部分的、具有一個(gè)金屬部件和一個(gè)塑料部件的外殼。在塑料部件里可以集成有經(jīng)濟(jì)有利的電引線，其中外殼的金屬部件可用于接地或者放熱。一種適合于大功率應(yīng)用的分成兩個(gè)部分的外殼具有一個(gè)塑料部件和一個(gè)金屬部件，其構(gòu)造直到現(xiàn)在仍難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榻饘俸退芰系臒崤蛎浵禂?shù)一般是明顯不一樣的，其中在金屬和塑料之間的交接處上加熱時(shí)就出現(xiàn)材料的相對運(yùn)動，這種運(yùn)動對于連接位置的密封性有持久的影響。
因此本發(fā)明提出一種外殼，它具有一個(gè)由適合的電絕緣材料制成的基底板和一個(gè)優(yōu)選金屬頂蓋，其中基底板和頂蓋的熱膨脹系數(shù)相互匹配。
值得歡迎的是將絕緣的基底板與頂蓋緊密粘結(jié)起來，其中要保證在外殼的兩個(gè)部件之間的持久的緊密粘結(jié)和連接位置上高的機(jī)械強(qiáng)度。這種要求可以經(jīng)濟(jì)有利地例如通過一種纖維復(fù)合材料，尤其是一種玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯來實(shí)現(xiàn)。這種纖維連接材料是一種熱固性塑料，也就是一種材料，它在第一次加熱或者說冷卻之后在其它溫度負(fù)荷時(shí)保持其形狀。
只是當(dāng)兩種材料的熱的線膨脹系數(shù)足夠好地匹配時(shí)，才保證了基底板與頂蓋的持久緊密粘結(jié)。發(fā)明人已經(jīng)了解到一種纖維復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)可以通過添加玻璃纖維而改變或者說尤其可以減小?；装搴陀山饘僦瞥傻耐鈿ろ斏w的熱膨脹系數(shù)的匹配按照本發(fā)明可以通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整復(fù)合材料中的材料分額來解決。
也可以應(yīng)用其它適合的加強(qiáng)纖維來代替玻璃纖維。
用于大功率元器件的按照本發(fā)明的外殼具有一個(gè)由一種含有部分加強(qiáng)玻璃纖維的纖維復(fù)合材料制成的基底板和至少一個(gè)與基底板固定連接的最好是金屬的頂蓋。加強(qiáng)玻璃纖維在纖維復(fù)合材料中的分額這樣來設(shè)定，使其熱的線膨脹系數(shù)匹配于頂蓋材料的熱的線膨脹系數(shù)，也就是說以數(shù)值上最大與頂蓋的熱的線朋增系數(shù)的偏差值為β。β可以在發(fā)明的不同變型方案中根據(jù)應(yīng)用的要求達(dá)到30％，20％或10％。
纖維復(fù)合材料優(yōu)選含有一種樹脂成分，例如聚酯樹脂。加強(qiáng)玻璃纖維的分額優(yōu)選為60％至75％。
為了使基底板的線膨脹系數(shù)例如匹配于α＝22*10-6/K的鋁制頂蓋，所需復(fù)合材料中的聚酯樹脂分額和加強(qiáng)玻璃纖維分額如下35％樹脂和65％加強(qiáng)玻璃纖維。
為了使基底板的熱的線膨脹系數(shù)匹配于α＝13*10-6/K的鋼制成的金屬頂蓋，要求復(fù)合材料中的聚酯樹脂和加強(qiáng)玻璃的分額如下30％樹脂和70％加強(qiáng)玻璃。
頂蓋與基底板在至少一個(gè)部位里，但優(yōu)選是所有側(cè)面都封閉住。
頂蓋優(yōu)選由一種金屬板構(gòu)成，例如鋁或鋼或者說優(yōu)質(zhì)鋼。頂蓋可以有一層電絕緣材料的涂層。
按照本發(fā)明的外殼具有以下優(yōu)點(diǎn)外殼的兩個(gè)部分的線膨脹系數(shù)可以相互匹配，因此就阻止了在連接交接區(qū)上當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生外殼部件的有危害的相對運(yùn)動，并因此保證了特別長期的密封效果。
按照本發(fā)明的外殼的基底板有如下優(yōu)點(diǎn)它可以經(jīng)濟(jì)有利地制成并滿足多種功能，例如大功率元器件的固定，頂蓋底面?zhèn)鹊姆忾]和保證對應(yīng)大功率模塊的外部接觸。
具有按照本發(fā)明的外殼的模塊的特點(diǎn)在于重量輕、高的載流性能和良好的可裝配性。按照本發(fā)明的外殼保證了模塊的小的選擇率。
具有一個(gè)按照本發(fā)明外殼的大功率模塊適合于中間電路組(zwischenkreisbatterie)有相對較大的工作電流。通過一種特殊的模塊構(gòu)造(見下面)和尤其是通過多個(gè)低感應(yīng)電容器的并聯(lián)聯(lián)接可以在每個(gè)電容器的模塊里實(shí)現(xiàn)低的固有電感。在一種變型方案中使模塊直接安裝在匯流排上，這附帶地降低了無源的(parasitaere)回路電感。通過所述的措施可以將回路電感即使沒有退耦電容器也降低到最大許可值以下。
大功率元器件可以借助于緊固元件安裝在基底板上或頂蓋上。
一個(gè)具有按照本發(fā)明的外殼的模塊例如可以含有一個(gè)封閉在外殼里的電容器組，它具有至少一個(gè)大功率電容器，優(yōu)選一個(gè)或者多個(gè)本身自愈的有外殼的或者無外殼的電容器卷，其中尤其可以使用采用干式工藝制成的圓的、扁平的或者薄膜卷(Schichtwinkel)，但也可以是浸油的變型方案。在一種接合方案中可以有多個(gè)電容器卷并且優(yōu)選相互平行地連接。
以下根據(jù)實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。借助概略的并且不按比例的圖表示了發(fā)明的不同實(shí)施例。用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分或者起相同作用的部分。附圖所示為

圖1A一種按照本發(fā)明的用于大功率模塊的外殼的透視圖；圖1B垂直于外殼正面的按圖1A所示按本發(fā)明的外殼的橫截面示意圖；圖1C垂直于外殼正面的另外一個(gè)按照本發(fā)明的外殼的橫截面示意圖；圖2A從下看圖1A所示外殼的頂蓋的一個(gè)俯視示意圖；圖2B按圖1A和2A所示頂蓋的一個(gè)側(cè)壁的俯視示意圖；圖2C按圖2A的細(xì)部X的放大圖；圖2D沿著B-B剖面的按照圖2A的外殼頂蓋的橫截面示意圖；圖3從上面看的基底板的俯視示意圖；圖4A按照圖3的基底板A-A剖視圖；圖4B按圖4A的細(xì)部Z的放大圖；圖4C具有一個(gè)按照本發(fā)明的外殼的大功率元器件在外部匯流排上的裝配示例；圖5A圖3所示基底板的D-D剖視圖；圖5B在將頂蓋裝到基底板上去之前圖3所示基底板的E-E剖視圖；圖5C在將頂蓋裝到基底板去之后圖3所示的E-E剖視圖；圖6A在一種按照圖6B，6C的按本發(fā)明的大功率模塊中將功率電容器與模塊外接點(diǎn)電路接線示意圖；圖6B從下面看大功率模塊的基底板的一個(gè)俯視示意圖；圖6C具有按圖6B的基底板的按照本發(fā)明的外殼正面的示意圖；圖7A在一種具有兩個(gè)安裝平面的按照本發(fā)明的模塊里的電容器的布線的另外一個(gè)實(shí)例；圖7B圖7A所示一個(gè)按照本發(fā)明模塊的側(cè)壁的示意圖；圖8A電容器極在具有六個(gè)外接點(diǎn)的按照本發(fā)明的模塊外接點(diǎn)上的接線順序示例圖；圖8B從下面看具有按圖8A的外接點(diǎn)的布線的一個(gè)按本發(fā)明的模塊的基底板的俯視示意圖；圖8C具有按圖8B所示基底板的模塊的一個(gè)側(cè)壁的俯視示意圖；圖9A電容器極在按圖9B的一個(gè)按照本發(fā)明的模塊的外接點(diǎn)上的接線順序示例圖；圖9B從下看具有八個(gè)外接點(diǎn)的一個(gè)電容器模塊的基底板的俯視示意圖；圖10A電容器極在按圖10B和10C所示的具有兩個(gè)裝配平面的一種按照本發(fā)明的模塊的外接點(diǎn)上的接線順序示例圖；圖10B從下面看該按圖10C所示模塊的基底板的俯視示意圖；圖10C具有按圖10B所示基底板的模塊的側(cè)視示意圖；圖11A具有按照本發(fā)明的外殼的兩個(gè)模塊的接線示例圖；圖11B從下面看按圖11A相互接線起來的模塊的俯視示意圖；圖11C按圖11A和11B所示的其中一個(gè)模塊的正面示意圖；圖12A從下面看一個(gè)具有斷路器閘刀(Steckmesser)形式的外接點(diǎn)的基底板的俯視示意圖；圖12B具有按圖12A所示基底板的模塊的側(cè)視示意圖；圖12C具有按圖12A所示基底板的模塊正面的示意圖；圖12D按圖12B所示細(xì)部Z的放大圖。
圖1A是一種按照本發(fā)明的具有一個(gè)基底板1和一個(gè)頂蓋2的外殼的透視圖?；装?例如用壓制法由一種纖維復(fù)合材料制成?；装宓臒崤蛎浵禂?shù)與頂蓋的熱膨脹系數(shù)通過如下達(dá)到匹配在基底板的材料中規(guī)定了一種相應(yīng)分額的加強(qiáng)玻璃纖維。
在本發(fā)明的這種變型方案中在絕緣的基底板1里集成了所有必需的接通元件(電引線)用于將相應(yīng)模塊的里面和外面電氣連接起來，以及集成了用于接收緊固元件例如角形托架的裝置(插入件18C)。
基底板1的側(cè)壁具有一個(gè)成型斜面。對插入件有用的區(qū)域除外，也就是說裝入插入件18C的部位除外。這些部位是凹臺10，其底面垂直于基底板1的底面。這種成型可以通過壓模的相應(yīng)的構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)。通過一種這樣的“直角形”結(jié)構(gòu)的插入件部位就可以使插入件18C的軸線近似平行于基底板1的底面?；装逶诓迦爰课焕锏木匦纬尚鸵虼丝梢允沟靡蕴摼€表示的緊固元件100，101(固定角形托架)最佳地固定在基底板上。固定角形托架一邊與基底板連接，另一邊通過示出的孔例如與一個(gè)此處未示出的機(jī)械固定的機(jī)架連接，該機(jī)架在該實(shí)施例中從下面支承住固定角形托架。
插入件18C是金屬套筒，它們適合于裝入緊固元件，例如螺栓或者金屬鉤。插入件優(yōu)選具有內(nèi)螺紋。頂蓋2優(yōu)選由金屬制成。但頂蓋2也可以由一種用塑料涂覆的金屬板構(gòu)成。
插入件為不同的固定結(jié)構(gòu)提供機(jī)械穩(wěn)定的裝配點(diǎn)。通過按照本發(fā)明的矩形構(gòu)造的插入部位或者通過上述對準(zhǔn)的插入件軸線就可以應(yīng)用矩形的角鋼件、矩形斷面管、壓板，但也可以用螺栓等等作為用于用戶的緊固元件的結(jié)構(gòu)元件。
插入件可以布置在基底板1的側(cè)面上。作為備選方案可以將插入件也設(shè)置于基底板的底面上。
圖1B是按圖1A所示的按照本發(fā)明的外殼的一個(gè)橫截面示意圖。
基底板1和頂蓋2一起構(gòu)成一個(gè)優(yōu)選封閉的空腔20。在基底板1里設(shè)有第一凹處18，頂蓋2就伸入該凹處里。在基底板1里還設(shè)有此處未示出的第二凹處19和第三凹處18a用于裝入緊固元件，見圖5B，并且設(shè)有第四凹處110用于裝入此處未表示的功率元器件。在基底板1里設(shè)有通孔93，它一邊適用于接通相應(yīng)模塊的外接點(diǎn)，另一邊適用于接通裝在外殼里的大功率元器件的電接線。
第一凹處18在該圖1B所示的變型方案中設(shè)計(jì)成一個(gè)環(huán)繞的凹槽。但也可以在基底板1的側(cè)壁里設(shè)有一個(gè)軸肩用于接收頂蓋2以替代一個(gè)凹處18，見圖1C。在圖1C中頂蓋2的側(cè)壁借助于緊固元件99(固定螺釘，優(yōu)選是一種自攻螺釘)與基底板的外壁固定連接。頂蓋2和基底板的外壁具有相互對置布置的孔用于裝入緊固元件99。
圖2A是從下面看一個(gè)按本發(fā)明的外殼的頂蓋2的俯視示意圖。在頂蓋2的右側(cè)壁里(在正面)設(shè)有一個(gè)浸漬孔8?？梢栽谕鈿ろ斏w里設(shè)置多于一個(gè)的浸漬孔。也可以在外殼頂蓋里設(shè)有至少一個(gè)孔或者說至少一個(gè)緊固元件用于固定布置在頂蓋下的大功率元器件。
頂蓋2具有緊固壓板21，它們各有一個(gè)孔22。頂蓋的緊固壓板21與基底板1優(yōu)選通過一種螺栓連接來機(jī)械固定連接，為此見圖5B。
在所有本文本所述的緊固裝置中原則上可以用一種任意形狀的開口來替代孔。
圖2C是細(xì)部X的放大圖。在外殼頂蓋的此處所表示的變型方案中使緊固壓板21向里彎曲。備選地也可以使緊固壓板21向外彎曲。
圖2B是圖2A中所介紹的外殼頂蓋的側(cè)面的俯視示意圖，該側(cè)面將頂蓋的兩個(gè)正面連接起來。
圖2D是按圖2A的B-B剖面線的頂蓋的橫斷面圖。
圖3是基底板1從上面看的俯視示意圖。在基底板1的中間部位設(shè)有第四凹處110用于安裝大功率元器件。在基底板1的側(cè)壁里設(shè)有緊固部位109，它們布置于頂蓋緊固壓板的孔22的對面。在通孔93里可以看到布置在基底板1的第四凹處110里的、圖中未示出的大功率元器件的電接線92a。
優(yōu)選為環(huán)繞的、用于粘結(jié)劑或者密封劑18b的第一凹處裝有足夠量的填料(密封劑)，并結(jié)合另外的緊固措施-見圖5C-用于在基底板1和頂蓋2之間持久的密封粘結(jié)。
圖4A是按圖3的基底板1的A-A剖視圖?；装?的底面在下面進(jìn)行構(gòu)造并具有多個(gè)第五凹處104。通過基底板的一種這樣的構(gòu)造尤其可以降低對應(yīng)模塊的重量并節(jié)省基底板的材料。
圖4B是圖4A中細(xì)部Z的放大圖。電接線92a在基底板的通孔93里借助于一個(gè)O型圈95定心或者固定住并附帶地通過填料95a機(jī)械固定。功率元器件的電接線92a通過一個(gè)金屬套筒(插頭外殼96)和一個(gè)電引線(插頭91)與模塊的外接點(diǎn)92電連接。插頭91的橫截面可以是扁平的或者圓的。
在按照本發(fā)明的模塊中的電引線的其它詳細(xì)情況可見圖4C。電接線92a借助于一個(gè)金屬套筒96和一個(gè)接觸彈簧92c防振地與外接點(diǎn)92接通。伸入到基底板通孔93里的此處設(shè)計(jì)成插頭的外接點(diǎn)92的部分通過一個(gè)套筒(絕緣框94)固定在通孔93里。為了夾持住接觸彈簧92c設(shè)有一個(gè)絕緣框94，此框布置在插頭外殼96里。插頭外殼96下面成凸緣狀加寬。絕緣框94和插頭外殼96的外形尺寸基本上匹配于通孔93的形狀。
接觸彈簧92c用于部分地緩沖上面固定有模塊的裝置的振動，這使功率元器件的電接線92a和模塊的外接點(diǎn)92之間的交接區(qū)機(jī)械卸荷并因此保證了模塊的抗振性。
按照本發(fā)明的電容器模塊因而相比于已知的中間電路電容器組來說具有以下優(yōu)點(diǎn)用于抗振金屬框架和用于脫耦電容器的費(fèi)用可以取消，因?yàn)橥ㄟ^電容器模塊的低感應(yīng)構(gòu)造就可以實(shí)現(xiàn)必需的小的電路電感而不用脫耦電容器。
模塊的外接點(diǎn)92此處折彎或者說作成“插接接觸夾”。外接點(diǎn)92的下面部分布置在一個(gè)匯流排90上并通過一個(gè)緊固元件92b與匯流排90固定連接。外部的匯流排90具有一個(gè)絕緣體90a。上匯流排90布置在一個(gè)支承元件93a上，該元件除了對匯流排之外還是電接點(diǎn)裝置92，92a，92c，96的一個(gè)附加的固定點(diǎn)。
電接點(diǎn)裝置92，92a，92c，96的結(jié)構(gòu)應(yīng)使它能夠克服機(jī)械負(fù)荷，例如搖動/振動。當(dāng)然它的較大的機(jī)械負(fù)載、優(yōu)選通過緊固元件100，101(見圖1)卸載。
外接點(diǎn)92此處在基底板的底面上向著基底板的中心軸線而彎曲。但外接點(diǎn)92優(yōu)選如在圖6B中所示那樣彎曲，因而它離開基底板中心軸線地指向，或者說從基底板的底面向外引出來，使其孔露出來并從上面可以容易接近。
頂蓋2伸入第一凹臺18里。在本發(fā)明的于圖4c中所示的實(shí)施例中通過一個(gè)卡入元件將頂蓋2固定或者卡住在第一凹處18里。基底板1的側(cè)壁和頂蓋2之間的中間腔通過一種填料18b密封。
圖5A是圖3的D-D剖面的剖視圖。壓入基底板1里的插入件18c優(yōu)選具有內(nèi)螺紋，它例如借助于一個(gè)緊固螺栓可以與一個(gè)角形托架連接。
圖5B是在外殼頂蓋裝配之前按照圖3的基底板1的E-E剖面的剖視圖。在基底板的第三凹處18a里布置了頂蓋2的緊固壓板21。在基底板1的底面上設(shè)有第二凹處19用于沉入一個(gè)緊固元件99。第三凹處18a可以是第一凹處18的加寬部位。
第二凹處19首先(見圖5B)通過一個(gè)薄的分隔壁與第三凹處18a分隔開，在裝配外殼頂蓋時(shí)(見圖5C)通過一個(gè)自攻螺釘或者緊固元件99推過該分隔壁。該分隔壁使基底板的底面防止可能流出的填料實(shí)現(xiàn)密封。
將第二凹處19和第三凹處18a連接起來的緊固元件99設(shè)計(jì)成一個(gè)固定螺釘或者自攻螺釘。它通過第二凹處19伸入在基底板1里并用于將頂蓋2機(jī)械固定在基底板1上。
緊固元件99的按出力這樣來選擇可以建立起在電容器壽命終止時(shí)可預(yù)期的內(nèi)壓。這在圖5c中所示的在基底板1和頂蓋2之間的連接區(qū)中在電容器壽命結(jié)束時(shí)在故障情況下就被用作為具有規(guī)定極限壓力的理論斷裂點(diǎn)。
基底板1和頂蓋2之間的交接區(qū)也可以是一種最好環(huán)繞的按圖4c的粘結(jié)連接，而沒有固定螺釘。這種粘結(jié)連接則是具有規(guī)定極限壓力的理論斷裂點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及到功率模塊，尤其是電容器模塊的低感應(yīng)布線。功率模塊具有至少一個(gè)功率元器件，例如至少一個(gè)電容器或多個(gè)最好并聯(lián)連接的電容器，這些電容器布置在一個(gè)具有一個(gè)基底板1和一個(gè)頂蓋2的外殼里。
在本發(fā)明的這種變型方案中每個(gè)電容器極設(shè)有至少兩個(gè)，優(yōu)選為三個(gè)或四個(gè)外接點(diǎn)，它們同時(shí)又設(shè)計(jì)為緊固元件(例如夾子、插頭、緊固螺栓)或者借助于緊固元件優(yōu)選可以裝在同一個(gè)匯流排上。
配屬于同一個(gè)電容器極的模塊的外接點(diǎn)優(yōu)選地在基底板的底面上沿著一個(gè)平行于基底板的邊的軸線而布置。配屬于不同的電極的外接點(diǎn)優(yōu)選布置成兩列或者沿著兩個(gè)相互平行的軸線(圖6B，9B)。但所有外接點(diǎn)也可以沿著一個(gè)唯一的軸線布置，該軸線優(yōu)選在基底板的底面上在中間布置(圖8B，10B，12A)。
一個(gè)分布于多個(gè)外接點(diǎn)上的電連接中的每個(gè)支路都具有一個(gè)電感，其中對應(yīng)的電連接的總電感由單個(gè)電感的并聯(lián)得出并相應(yīng)地低于各個(gè)單個(gè)外接點(diǎn)的電感。
由于電接線分布在多個(gè)外接點(diǎn)上就尤其可以改善電容器模塊或者電容器組與IGBT面板的帶狀導(dǎo)線的耦合。這在一個(gè)IGBT變頻器中作為按本發(fā)明的模塊而實(shí)現(xiàn)的中間電路電容相對于已知的解決方案來說更為價(jià)廉，因?yàn)槿∠艘韵鲁杀静糠滞笋铍娙萜?，作為電容器組支架的金屬框架，用于將電容器低感應(yīng)連接成中間電路組的帶狀導(dǎo)線、電容器組至IGBT面板的低感應(yīng)輸入管路和一部分裝配成本。尤其有利的是具有一個(gè)插接接點(diǎn)的模塊的實(shí)施方式，見圖4C，這樣使裝配成本進(jìn)一步降低。
圖6A舉例表示了在一個(gè)按照本發(fā)明的外殼里的電容器C的低感應(yīng)接線。按照本發(fā)明電容器C的一個(gè)極與多個(gè)接線92或者92’電連接。外接線92設(shè)計(jì)成具有孔的緊固壓板的形式。
圖6B是從下面看的圖6A示意示出模塊的示意圖。在基底板的底面上設(shè)有多個(gè)第五凹處104。因此使模塊更輕并在制造基底板時(shí)使材料成本更低。
在基底板1上固定了一個(gè)角形托架100，它通過這里未示出的緊固元件與基底板1的插入件連接。在角形托架100里設(shè)有孔100a，通過這些孔可以使元器件例如固定在一個(gè)鋼板框里。
圖6C是具有按圖6B所示基底板的模塊的一個(gè)正面的側(cè)視示意圖。模塊布置在一個(gè)IGBT模塊的匯流排上并借助于緊固元件100固定在其上面。外接線92’在這里設(shè)計(jì)成如同按圖4C的外接點(diǎn)。匯流排具有裝于其上面的電容器模塊，它們借助于絕緣的支承元件93a與IGBT模塊的冷卻物體間隔開。
在圖7A和7B中介紹了按照本發(fā)明的模塊的另一個(gè)實(shí)施例，它適合于裝配在兩個(gè)平行的裝配平面里。模塊的外殼具有兩個(gè)優(yōu)選為基本同樣的由一種纖維復(fù)合材料制成的塑料基底板1’，1d和一個(gè)外罩2d。外殼的外罩2d是一個(gè)矩形管子，它兩邊都由各自一個(gè)塑料基底板1’，1d封閉住。
外罩2d的材料優(yōu)選為金屬，但也可以是一種塑料或者一種涂覆有塑料的金屬。
外接點(diǎn)92布置在第一(下面的)安裝平面里。外接點(diǎn)92”布置在第二(上面的)安裝平面里。
圖7A中用點(diǎn)劃線表示了第一塑料基底板1’的接線92或者電接線92”配屬于第二塑料基底板1d。外接點(diǎn)92布置在第一(下面的)安裝平面里。外接點(diǎn)92”布置在第二(上面的)安裝平面里。兩個(gè)塑料基底板1和1d優(yōu)選設(shè)計(jì)成基本相同。
外接點(diǎn)92在圖6B中設(shè)計(jì)成緊固壓板。但也可以將外接點(diǎn)設(shè)計(jì)成夾子形式，如圖4C。在圖8A中表示了介紹了外接點(diǎn)結(jié)構(gòu)的另外一種方案。外接點(diǎn)92和92’沿著一個(gè)軸線布置并設(shè)計(jì)成螺旋接線的形式。外接點(diǎn)92此處布置在凹處104里。
圖8C是按圖8A和8B的模塊的側(cè)視示意圖。
在頂蓋2的上面設(shè)有緊固裝置103。緊固裝置103(例如焊接螺栓)可以例如通過焊接設(shè)于外殼頂蓋上。一個(gè)角形托架101借助于緊固裝置103而固定在頂蓋2的上面。另一個(gè)角形托架100與基底板1連接。角形托架100和101用于將模塊例如固定在一個(gè)鋼板柜里。
在本發(fā)明的這種變型方案中沒有使用通孔93或者說其是盲孔。
大功率元器件的極在模塊的多個(gè)外接點(diǎn)上的連接具有以下優(yōu)點(diǎn)這保證了具有外線路的模塊的一種低感應(yīng)布線。
在圖9A和9B中介紹了一種具有一個(gè)大功率電容器C和四個(gè)外接線92，92’的模塊的另一種有利的低感應(yīng)布線，其中每個(gè)外接線設(shè)計(jì)成大面積的并適合于借助兩個(gè)螺釘而固定在一個(gè)外匯流排上。
在圖10A至10C中表示了另一種模塊，它具有螺旋接線形式的外接點(diǎn)92。外接點(diǎn)92布置在第一安裝平面里，而外接點(diǎn)92”則布置在第二安裝平面里。與各自的電容器接線接通的外接點(diǎn)92(或92”)優(yōu)點(diǎn)布置在同一個(gè)安裝平面里。
在圖11A至11C中表示了另一種有利的按照本發(fā)明的模塊，它連接于一個(gè)同樣的模塊上。電容器C安裝在第一模塊的基底板1上。電容器C’布置在第二模塊的基底板1’上。每個(gè)模塊具有一個(gè)側(cè)面布置在基底板1上的接點(diǎn)元件105。兩個(gè)模塊的接點(diǎn)元件相互面對并這樣布置，使其對應(yīng)的孔上下疊置。這兩個(gè)接點(diǎn)元件105借助于緊固螺栓相互連接。
接點(diǎn)元件105是一種具有+/-接線的帶狀導(dǎo)線，通過該帶狀導(dǎo)線使電容器C和C’低電感地并聯(lián)接線。電容器模塊的一種這樣的連接的優(yōu)點(diǎn)在于模塊之間的電連接的組成部分集成在各自模塊里并因此在模塊之間的交接區(qū)上就可以不用外部的電流傳導(dǎo)。一種這樣的電容器組尤其適合應(yīng)用在至IGBT變頻器的交接區(qū)上并且對于抗振動的中間電路電容來說是一種經(jīng)濟(jì)的解決方案。
在圖12A至12B中介紹了本發(fā)明的另一種實(shí)施方式。模塊的外接點(diǎn)此處設(shè)計(jì)成一種所謂斷路器閘刀的形式。這樣接通的特點(diǎn)在于特別低的固有電感，同時(shí)在于高的載流性能。
斷路器閘刀具有斷路器閘刀接點(diǎn)107和108，它們分別設(shè)計(jì)成一個(gè)角形元件，這種元件具有孔用來裝入緊固元件107a和108a。斷路器閘刀接點(diǎn)107和108借助于緊固元件107a和108a固定在基底板1上。
此處看不到的電容器接線通過每個(gè)極六個(gè)螺栓與斷路器閘刀的接線107或108接通。在兩個(gè)斷路器閘刀接點(diǎn)107和108之間設(shè)有一個(gè)分隔壁106，它由一種電絕緣材料制成。模塊可以借助于角形托架100固定在外部的電流導(dǎo)線上。
只是用少數(shù)實(shí)施例表示了發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于此。
本發(fā)明的所有方面和特征都可以任意地相互組合以及用其它本身就已知的措施，例如用于緊固組件的措施或者用于設(shè)計(jì)引線元件和接點(diǎn)元件的措施而相互組合起來。
對于具有高名義電壓的模塊來說外殼頂蓋2或者按圖7B的外殼2d可由塑料制成。
規(guī)定，該這按照權(quán)利要求26所述的用于大功率元器件的外殼可以包含有前面的權(quán)利要求的特征。在只有一個(gè)安裝平面的模塊里所描述的組件原則上也可以用在具有兩個(gè)安裝平面的模塊里，其中頂蓋并不設(shè)計(jì)成金屬頂蓋，而是一個(gè)金屬外罩。
在外殼里可以布置作為大功率元器件的三相電抗器。
在頂蓋2里，優(yōu)選在至少一個(gè)頂蓋壁里可以設(shè)有至少一個(gè)開孔用于固定大功率元器件。
附圖標(biāo)記列表1基底板 93a 支承元件1’，1d 塑料基底板 94 用于夾持接觸彈簧92c的絕緣框2頂蓋95 密封元件2d 外罩95a 填料8浸漬孔 96 插頭外殼10 在基底電路板和插入件部 99 緊固元件(螺栓)位里的凹處18 第一凹處100 角形托架18a 在基底板里的第三凹處100a孔18b 填料101 角形托架18c 緊固元件(插入件)103 設(shè)于頂蓋里的緊固元件19 在基底板里用于沉入螺栓 104 基底板里的第五種凹處99的第二凹處20 空腔105 接點(diǎn)元件21 緊固壓板106 絕緣分隔壁22 在緊固壓板21里的孔 107 斷路器閘刀接點(diǎn)90 匯流排 107a緊固元件90a 匯流排90的絕緣體108 斷路器閘刀接點(diǎn)91 插頭108a緊固元件92 外接點(diǎn) 109 位于緊固壓板21里的孔22對面的基底板的緊固部位92a 大功率元器件的電接線110 用于接納大功率元器件的在基底板里的第四凹處92b 緊固元件(螺釘) 111 卡住元件92c 接觸彈簧C 電容器93 通孔
權(quán)利要求
1.用于大功率電氣元器件的外殼，-具有一個(gè)由一種纖維復(fù)合材料制成的基底板(1)，這種纖維復(fù)合材料包含一部分加強(qiáng)玻璃纖維，還具有至少一個(gè)與基底板固定連接的頂蓋(2)，-其中選擇加強(qiáng)玻璃纖維在纖維復(fù)合材料中的分額，使其熱的線膨脹系數(shù)與頂蓋的材料的熱的線膨脹系數(shù)從數(shù)量上來說最大偏差30％。
2.按權(quán)利要求1所述的外殼，其中纖維復(fù)合材料的熱的線膨脹系數(shù)與頂蓋的材料的熱的線膨脹系數(shù)從數(shù)量上說最大偏差20％。
3.按權(quán)利要求1所述的外殼，其中纖維復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)與頂蓋的材料的熱的線膨脹系數(shù)的偏差從數(shù)量上說最大約10％。
4.按權(quán)利要求1至3所述的外殼，其中加強(qiáng)玻璃纖維的重量分額在50％和90％之間。
5.按權(quán)利要求4所述的外殼，其中加強(qiáng)玻璃纖維的重量分額在60％和75％之間。
6.按權(quán)利要求1至5所述的外殼，其中頂蓋(2)由金屬制成。
7.按權(quán)利要求1至6所述的外殼，其中頂蓋(2)與基底板在至少一個(gè)部位里封閉住。
8.按權(quán)利要求1至7中之一所述的外殼，其中頂蓋(2)伸入到第一凹處(18)里。
9.按權(quán)利要求1至8所述的外殼，其中在頂蓋上在基底板(1)的側(cè)面上設(shè)有緊固壓板(21)，它們分別具有至少一個(gè)孔(22)；其中基底板(1)具有開孔；其中設(shè)有緊固元件(99)，它們使基底板(1)的開孔與緊接壓板(21)的對應(yīng)孔(22)連接起來。
10.按權(quán)利要求1至9所述的外殼，其中在基底板(1)里設(shè)有至少一個(gè)第四凹處(110)用于接收大功率元器件。
11.按權(quán)利要求1至10中之一所述的外殼，其中在基底板(1)的至少一個(gè)側(cè)壁里裝入套筒形式的插入件(18c)用于接收緊固元件，其中套筒的軸線平行于基底板(1)的底面，其中基底板(1)的側(cè)壁在套筒部位里垂直于其底面。
12.按權(quán)利要求1至11所述的外殼，其中在基底板(1)里設(shè)有通孔(93)用于接收在外殼的里面和外面之間的電氣引線。
13.按權(quán)利要求1至12中之一所述的外殼，其中在基底板(1)里在中間部位里設(shè)有一個(gè)第四凹處(110)用于接收大功率元器件。
14.按權(quán)利要求1至13中之一所述的外殼，其中在至少一個(gè)頂蓋壁里設(shè)有至少一個(gè)孔用于固定大功率元器件。
15.按權(quán)利要求1至14所述的外殼，其中在頂蓋(2)的一個(gè)側(cè)壁或正面壁里設(shè)有至少一個(gè)浸漬孔(8)。
16.用于大功率元器件的外殼，-它具有兩個(gè)平行的安裝平面，-包含有兩個(gè)對應(yīng)于安裝平面的由一種纖維復(fù)合材料制成的塑料基底板(1’，1d)和一個(gè)布置在塑料基底板之間并固定與之連接的外罩(2d)，-其中在每個(gè)塑料基底板(1’，1d)里設(shè)有通孔(93)用于安裝電引線；-其中加強(qiáng)玻璃纖維在每個(gè)塑料基板(1’，1d)里的分額這樣來調(diào)定，使塑料基底板的線膨脹系數(shù)從數(shù)量上來說與頂蓋(2)的線膨脹系數(shù)偏差β＜30％。
17.具有一個(gè)按權(quán)利要求1至16中之一所述外殼的模塊，其中電容器(C)固定在外殼里。
18.按權(quán)利要求17所述的外殼，其中三相電抗器固定在外殼里。
19.按權(quán)利要求17或18所述的模塊，其中設(shè)計(jì)有通孔(93)用于安裝扁平帶狀導(dǎo)線的電引線。
20.按權(quán)利要求17至19中之一所述的模塊，其中設(shè)有外接點(diǎn)(92)，其形式為插頭夾子、緊固壓板、斷路器閘刀或者螺栓。
21.按權(quán)利要求17至20中之一所述的模塊，其中每個(gè)電容器的電接線(92a)與模塊的多個(gè)外接點(diǎn)(92)接通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于大功率元器件的、尤其是大功率電容器的外殼。本發(fā)明的構(gòu)思是設(shè)計(jì)提出一種外殼，它具有一個(gè)由適合的電絕緣材料制成的基底板和一個(gè)優(yōu)選為金屬的頂蓋，其中基底板和頂蓋的熱的線膨脹系數(shù)相互匹配。這種匹配按照本發(fā)明通過設(shè)定在纖維復(fù)合材料中的玻璃纖維的分額來達(dá)到。
文檔編號H01G2/00GK1930646SQ200580007006
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者H·韋特, L·伯格, W·許布謝爾 申請人:埃普科斯股份有限公司