本實用新型屬于電氣安全領域，涉及用于IGBT模塊直流側的絕緣防護結構，該絕緣防護結構能夠增大IGBT模塊的直流母排、支撐電容、功率單元和緩沖電容的正負極端子之間的電氣間隙及爬電距離。

背景技術：

目前IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊上的直流母排與支撐電容正負極直流端子對應連接，安裝完成后，支撐電容正負極端子之間的電氣間隙及爬電距離值均較小，實際使用時，有正負極放電現象。直流母排正負極端子與功率單元正負極端子、緩沖電容正負極端子對應連接，安裝完成后，直流母排正負極端子之間、功率單元正負極端子之間以及緩沖電容正負極端子之間的電氣間隙及爬電距離值均較小，實際使用時，有正負極放電現象。

圖1示出了根據現有技術的IGBT模塊的示意圖。如圖1所示，根據現有技術的IGBT模塊1包括直流母排2、多個支撐電容4、功率單元6和多個緩沖電容8。直流母排2的正極板(例如，正極銅板)和負極板(例如，負極銅板)層疊放置。正極板和負極板上開孔，與多個支撐電容4的正負極端子進行搭接。多個支撐電容4位于直流母排2的下側，多個支撐電容4的正負極端子內開設有螺紋孔，并通過螺栓10與直流母排2在開孔位置對應連接。直流母排2的正極板和負極板分別具有四個端子12A和12B，直流母排2通過端子12A和12B與功率單元6對應連接。緩沖電容8的端子與直流母排2的端子相對應，通過螺栓14實現直流母排2、功率單元6和多個緩沖電容8的端子連接。

以1.5MW風冷FREQCON變流器IGBT模塊為例，如圖1所示的IGBT模塊1在安裝完成后，支撐電容正負極端子中心距為大約32mm，支撐電容正負極端子之間的電氣間隙為大約16mm，爬電距離為大約25mm。直流母排正負極端子之間、功率單元正負極端子之間的電氣間隙為大約13mm，爬電距離為大約36.77mm。緩沖電容正負極端子之間的電氣間隙為大約16mm，爬電距離為大約24.25mm。電氣間隙及爬電距離值均較小，實際使用時，有正負極放電現象。

技術實現要素：

針對現有的IGBT模塊上因直流模塊、功率單元以及緩沖電容正負極端子之間電氣間隙及爬電距離值較小而導致的放電現象，在直流模塊、功率單元以及緩沖電容正負極端子之間增加絕緣防護構件，以增大直流模塊、功率單元以及緩沖電容正負極端子之間的電氣間隙及爬電距離。

此外，針對現有的IGBT模塊上因支撐電容正負極端子之間電氣間隙及爬電距離值較小而導致的放電現象，將直流母排更換為疊層母排，在疊層母排相應位置增加絕緣防護構件，以增大支撐電容正負極端子之間的電氣間隙及爬電距離。

根據本實用新型的一方面，提供一種IGBT模塊的絕緣防護結構，所述IGBT模塊包括正極板和負極板疊置的直流母排、位于所述直流母排下側并與所述直流母排電連接的多個支撐電容以及分別通過端子與所述直流母排電連接的功率單元和多個緩沖電容，其特征在于，每個緩沖電容設置有絕緣防護構件，所述絕緣防護構件與所述緩沖電容卡裝在一起，并且所述緩沖電容的正極端子和負極端子通過所述絕緣防護構件被隔開，以增加所述緩沖電容的正極端子和負極端子之間的電氣間隙及爬電距離。

所述絕緣防護構件可包括：卡合部，所述緩沖電容卡裝在所述卡合部上；絕緣部，所述緩沖電容的正極端子和負極端子通過所述絕緣部被隔開。

所述卡合部可開設有至少兩個卡槽，所述緩沖電容的設置有正極端子和負極端子的表面向內凹入，且從該表面向外伸出多個棱邊，所述多個棱邊中的至少兩個棱邊可被卡合在所述至少兩個卡槽中。

在所述絕緣部的中央可開設有開口，所述緩沖電容的正極端子和負極端子中的一個端子可位于所述開口中，在所述卡合部的與所述絕緣部的所述開口對應的位置處可開設有凹口，用于容納所述緩沖電容的正極端子和負極端子中的一個端子的至少一部分。

在所述絕緣部的相對兩側可設置有突起，以進一步固定所述絕緣防護構件并增加所述緩沖電容的正極端子和負極端子之間的電氣間隙及爬電距離。

所述突起可包括：第一突起，從所述絕緣部朝著所述直流母排突出，卡合在所述直流母排的正極端子和負極端子之間的切口中；第二突起，從所述絕緣部朝著所述功率單元突出，與所述功率單元貼合。

在所述直流母排和所述緩沖電容的正極端子和負極端子中均可開設有通孔，在所述功率單元中可開設有螺紋孔，緊固件可安裝在所述通孔和所述螺紋孔中，將所述直流母排、所述功率單元和所述緩沖電容的正極端子和負極端子連接在一起。

在所述絕緣防護構件與所述緩沖電容之間可涂覆有粘合劑。

所述絕緣防護構件可由硅橡膠制成。

在所述直流母排上與所述多個支撐電容的正極端子搭接的位置處開設有多個正極通孔，并且在所述直流母排上與所述多個支撐電容的負極端子搭接的位置處開設有多個負極通孔，在所述正極通孔和/或所述負極通孔處設置有絕緣環(huán)。

在所述多個支撐電容的正極端子和負極端子中可開設有螺紋孔，緊固件可安裝在所述正極通孔或所述負極通孔以及相應的螺紋孔中，將所述支撐電容連接到所述直流母排。

所述絕緣環(huán)的頂面可不低于所述緊固件完全安裝后的頂面。

所述絕緣環(huán)可由環(huán)氧樹脂制成。

所述緊固件可以是螺栓。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型通過在IGBT模塊上直流母排、功率單元以及緩沖電容正負極端子之間增加絕緣防護構件，使直流母排、功率單元的正負極之間以及緩沖電容兩端子之間的電氣間隙及爬電距離增大；通過將直流母排更換為疊層母排，并在疊層母排上側與支撐電容搭接位置相對應的正極和/或負極開孔處增加絕緣環(huán)，使IGBT模塊上支撐電容正負極端子之間的電氣間隙及爬電距離增大。因此，有效避免或減少了IGBT模塊直流側放電的問題，延長了IGBT模塊的使用壽命。

附圖說明

通過下面結合附圖對示例性實施例進行的詳細描述，本實用新型的上述和其他方面、特點及其他優(yōu)點將會變得清楚和更加容易理解，在附圖中：

圖1示出了根據現有技術的IGBT模塊的示意圖。

圖2示出了根據本實用新型的IGBT模塊的局部立體圖，示出了設置在疊層母排上側的絕緣環(huán)。

圖3示出了根據本實用新型的IGBT模塊的另一局部立體圖，進一步示出了絕緣防護構件在IGBT模塊上的安裝位置。

圖4A和圖4B分別示出了根據本實用新型的緩沖電容的立體圖和側視圖。

圖5示出了根據本實用新型的一個實施例的絕緣防護構件的立體圖。

圖6A和圖6B示出了根據本實用新型的另一優(yōu)選實施例的絕緣防護構件的立體圖。

圖7A和圖7B示出了根據本實用新型的絕緣防護構件的安裝示意圖，其中圖7B是圖7A的后視圖。

附圖中的標號的具體說明如下：1為根據現有技術的IGBT模塊，2為直流母排，4為支撐電容，6為功率單元，8為緩沖電容，10為直流母排與支撐電容連接螺栓，12A和12B為直流母排端子，14為直流母排與功率單元連接螺栓，100為根據本實用新型的IGBT模塊，102為疊層母排，103為切口，104為支撐電容，106為功率單元，108為緩沖電容，110為第一緊固件，114為第二緊固件，116為緩沖電容的主體部分，118A為緩沖電容的負極端子，118B為緩沖電容的正極端子，120A為正極通孔，120B為負極通孔，150為絕緣環(huán)，d為間距，200和200'為絕緣防護構件，202為卡合部，204和204'為絕緣部，206A為第一卡槽，206B為第二卡槽，208為開口，210為凹口，220A為第一突起，220B為第二突起。

具體實施方式

在詳細描述本實用新型的示例性實施例之前，首先對本實用新型中所涉及的技術術語進行說明。局部放電(partial discharge)是指：當外加電壓在電氣設備中產生的場強，足以使絕緣部分區(qū)域發(fā)生放電，但在放電區(qū)域內未形成固定放電通道的這種放電現象，稱為局部放電。絕緣(isolation)是指：使用不導電的物質將帶電體隔離或包裹起來，以對觸電起保護作用的一種安全措施。防護(protection)是指：一種防備和保護的方式或方法和保護措施。電氣間隙(clearance)是指：不同電位的兩個導電部件間最短的空間直線距離。爬電距離(creepage distance)是指：不同電位的兩個導電部件之間沿絕緣材料表面的最短距離。

以下，將參照附圖來詳細描述本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以以多種不同的形式實施，并且不應該被解釋為限于在此闡述的示例性實施例。在附圖中，為了清楚起見，可能會夸大部件的尺寸，并且相同的標號始終指示相同的部件。

為了便于描述，將以1.5MW風冷FREQCON變流器IGBT模塊為例對本實用新型的絕緣防護結構進行說明。然而，應該理解的是，本實用新型不限于被應用于1.5MW風冷FREQCON變流器IGBT模塊，本實用新型可被應用于其他各種類型的IGBT模塊。

圖2示出了根據本實用新型的IGBT模塊的局部立體圖，示出了設置在疊層母排上側的絕緣環(huán)。圖3示出了根據本實用新型的IGBT模塊的另一局部立體圖，進一步示出了絕緣防護構件在IGBT模塊上的安裝位置。圖4A和圖4B分別示出了根據本實用新型的緩沖電容的立體圖和側視圖。圖5示出了根據本實用新型的一個實施例的絕緣防護構件的立體圖。圖6A和圖6B示出了根據本實用新型的另一優(yōu)選實施例的絕緣防護構件的立體圖。圖7A和圖7B示出了根據本實用新型的絕緣防護構件的安裝示意圖，其中圖7B是圖7A的后視圖。

首先，將參照圖2和圖3對根據本實用新型的第一絕緣防護結構進行詳細描述。

總體而言，與圖1所示的根據現有技術的IGBT模塊不同，使用根據本實用新型的第一絕緣防護結構(即，如下所述的絕緣環(huán))的IGBT模塊的直流母排采用疊層母排，疊層母排將正極板和負極板整體封裝，用于保證電氣性能，節(jié)省空間。疊層母排的正極板和負極板各有四個端子，通過端子與功率單元對應連接，這種結構可有效減少雜散電感。疊層母排與多個支撐電容的正負極端子進行搭接，搭接位置開孔，用于安裝諸如螺栓的緊固件。支撐電容安裝于疊層母排下側，在支撐電容的正負極端子處開設有螺紋孔，用于連接緊固件。在疊層母排上側與支撐電容搭接位置相對應的正極開孔和/或負極開孔處設置有絕緣環(huán)。

具體地講，如圖2和圖3所示，根據本實用新型的IGBT模塊100包括正極板與負極板整體封裝的疊層母排102、位于疊層母排102下側并與疊層母排102電連接的多個支撐電容104以及分別通過端子與疊層母排102電連接的功率單元106和多個緩沖電容108(將在下面參照圖4A和圖4B進行詳細描述)，在疊層母排102上與所述多個支撐電容104的正極端子搭接的位置處開設有多個正極通孔120A，并且在疊層母排102上與所述多個支撐電容104的負極端子搭接的位置處開設有多個負極通孔120B，在正極通孔120A和/或負極通孔120B處設置有絕緣環(huán)150。在一個示例性實施例中，絕緣環(huán)150可由環(huán)氧樹脂制成。然而，本實用新型不限于此，絕緣環(huán)150也可由其他絕緣材料制成。

為了將所述多個支撐電容104連接到疊層母排102，在所述多個支撐電容104的正極端子和負極端子中開設螺紋孔，諸如螺栓的第一緊固件110安裝在正極通孔120A或負極通孔120B以及相應的螺紋孔中，以將所述多個支撐電容104連接到疊層母排102。為了使支撐電容正負極間實現有效的電氣隔離，優(yōu)選地，絕緣環(huán)150的頂面不低于所述第一緊固件完全安裝后的頂面。

如上所述，通過將直流母排更換為疊層母排，并在疊層母排上側與支撐電容搭接位置相對應的正極和/或負極開孔處增加絕緣環(huán)，可使支撐電容正負極間實現有效的電氣隔離，增大電氣間隙，同時使爬電距離增加大約29.25mm。

下面，將結合圖3至圖7B對根據本實用新型的第二絕緣防護結構進行詳細描述。

在描述根據本實用新型的第二絕緣防護結構之前，首先參照圖4A和圖4B對緩沖電容108的結構及其安裝方式進行簡要描述。如圖4A和圖4B所示，緩沖電容108可具有大致呈長方體的主體部分116以及設置在主體部分116的一個表面(圖中為下表面)上的正極端子118B和負極端子118A，這兩個端子118B和118A在上下方向上的間距d可以為例如大約3.5mm，并且在正極端子118B和負極端子118A中均開設有通孔(如圖4A所示)。緩沖電容108的設置正極端子118B和負極端子118A的表面(圖中為下表面)向內凹入，多個棱邊(圖中為四個棱邊)從該表面向外伸出，多個棱邊的寬度可以均為例如大約1mm。緩沖電容108可用于有效吸收直流側的電壓尖峰。單個IGBT模塊可使用四個緩沖電容。除在緩沖電容108的正極端子118B和負極端子118A中開設有通孔之外，在疊層母排102的正極端子和負極端子中也對應地開設有通孔(如圖3所示)，并且在功率單元106中還開設有螺紋孔，安裝時，緩沖電容108的八個端子與疊層母排102的八個端子以及功率單元106的八個端子相對應，諸如螺栓(如圖3所示)的第二緊固件114安裝在所述通孔和所述螺紋孔中，以將所述疊層母排102、功率單元106和緩沖電容108的正極端子和負極端子連接在一起，由此可通過第二緊固件來實現緩沖電容108、疊層母排102和功率單元106的端子連接。

總體而言，根據本實用新型的第二絕緣防護結構(即，如下所述的絕緣防護構件)可與緩沖電容相對應，并通過絕緣防護構件自身結構與緩沖電容連接。

具體地講，如圖3至圖7B所示，多個緩沖電容108中的每個可設置有絕緣防護構件200或200'，絕緣防護構件200或200'與緩沖電容108卡裝在一起，并且緩沖電容108的正極端子118B和負極端子118A通過絕緣防護構件200或200'被隔開，以增加緩沖電容108的正極端子118B和負極端子118A之間的電氣間隙及爬電距離。在一個示例性實施例中，所述絕緣防護構件可由硅橡膠制成，使其在受力時具有一定的塑性變形。然而，本實用新型不限于此，所述絕緣防護構件也可由其他絕緣材料制成。

圖5中示出了根據本實用新型的一個實施例的絕緣防護構件200。如圖5所示，絕緣防護構件200可包括：卡合部202，緩沖電容108卡裝在卡合部202上；絕緣部204，緩沖電容108的正極端子118B和負極端子118A通過絕緣部204被隔開。

卡合部202可開設有至少兩個卡槽，緩沖電容108的向外伸出的四個棱邊中的至少兩個棱邊被卡合在所述至少兩個卡槽中。在圖5中示意性地示出了兩個卡槽，即，彼此垂直地開設的第一卡槽206A和第二卡槽206B，且緩沖電容108的向外伸出的四個棱邊中相鄰的兩個棱邊被卡合在第一卡槽206A和第二卡槽206B中。然而，卡槽的開設位置、形狀、尺寸和數量并不限于圖5中所示出的，并且可以根據緩沖電容108的形狀和尺寸進行改變。

在絕緣部204的中央開設有開口208，緩沖電容108的正極端子118B和負極端子118A中的一個端子(在圖7A和圖7B中示出為負極端子118A)位于開口208中；另外，在卡合部202的與絕緣部204的開口208對應的位置處開設有凹口210，用于容納緩沖電容108的正極端子118B和負極端子118A中的一個端子(在圖7A和圖7B中示出為負極端子118A)的至少一部分(如圖7B所示)。盡管圖5中示出的開口208貫穿絕緣部204的整個寬度，但是本實用新型不限于此，開口208也可以僅貫穿絕緣部204的整個寬度的一部分，只要緩沖電容108的正極端子或負極端子能夠被容納于其中即可。

圖6A和圖6B示出了根據本實用新型的另一優(yōu)選實施例的絕緣防護構件200'。除了絕緣部204'以外，圖6A和圖6B中示出的絕緣防護構件200'與圖5中示出的絕緣防護構件200基本相同，因此將省略對其的詳細描述而僅對不同之處進行描述，以避免冗余。在圖6A和圖6B中示出的絕緣防護構件200'中，在絕緣部204'的相對兩側設置有突起，所述突起包括：第一突起220A，從絕緣部204'向上突出(即，朝著疊層母排102的方向突出)，以被卡合在疊層母排102的正極端子和負極端子之間的切口103中(如圖3所示)；第二突起220B，從絕緣部204'向下突出(即，朝著功率單元106的方向突出)，以與功率單元106貼合。通過設置所述突起，可以進一步固定絕緣防護構件并進一步增加緩沖電容的正極端子和負極端子之間的電氣間隙及爬電距離。

下面將參照圖7A和圖7B以絕緣防護構件200'為例來描述絕緣防護構件的安裝。如圖7A所示，在安裝絕緣防護構件200'的過程中，應將緩沖電容108的設置有正負極端子的下表面與絕緣防護構件200'的卡合部202相重合，將緩沖電容108的前表面與絕緣防護構件200'右側的第一突起220A的后表面相重合，將絕緣防護構件200'的第二突起220B與功率單元106相重合。緩沖電容108下表面左棱邊卡合在第一卡槽206A中，緩沖電容108下表面前棱邊卡合在第二卡槽206B中，由此可實現絕緣防護構件200'在前后、左右方向上的固定。螺栓連接時，通過對緩沖電容108施力，使絕緣防護構件固定于緩沖電容108與功率單元106之間，從而保證絕緣防護構件在上下方向上的固定。

實際使用時，可先將粘合劑(例如，膠水)涂覆在絕緣防護構件與緩沖電容之間，由此將絕緣防護構件粘貼在緩沖電容上，使兩者成為一體，以方便后續(xù)安裝。由于絕緣防護構件靠自身結構實現卡裝，即使使用時間較長，粘合劑失效，絕緣防護構件仍不會掉落。因此，絕緣防護構件具有安裝方便、有效可靠、應用時間長等優(yōu)點。

如上所述，通過增加絕緣防護構件，使得緩沖電容兩端子直接被絕緣防護構件隔開，從而實現電氣隔離，增大電氣間隙，同時使爬電距離增加大約19.5mm；同時，疊層母排和功率單元的端子被絕緣防護構件隔開，實現疊層母排、功率單元正負極電氣隔離，增大電氣間隙，同時使爬電距離增加大約33.64mm。

盡管結合具有疊層母排的IGBT模塊對絕緣防護構件200和200'進行了描述，但是應該理解的是，根據本實用新型的絕緣防護構件200和200'同樣可應用于如圖1所示的具有傳統的直流母排的IGBT模塊。

從以上描述清楚的是，本實用新型通過在IGBT模塊的直流母排、功率單元以及緩沖電容正負極端子之間增加絕緣防護構件，使直流母排、功率單元的正負極之間以及緩沖電容兩端子之間的電氣間隙及爬電距離增大；通過將直流母排更換為疊層母排，并在疊層母排上側與支撐電容搭接位置相對應的正極和/或負極開孔處增加絕緣環(huán)，使IGBT模塊的支撐電容正負極直流端子之間的電氣間隙及爬電距離增大。因此，可有效避免或減少IGBT模塊直流側放電的問題，并可延長IGBT模塊的使用壽命。

盡管已經結合附圖示出并描述了一些示例性實施例，但是本領域的技術人員應該理解的是，在不脫離由權利要求及其等同物限定其范圍的本實用新型的原理和精神的情況下，可以對這些示例性實施例進行修改和變型。