專利名稱：模塊式構造的變流器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明介紹一種變流器系統(tǒng)，這種變流器系統(tǒng)例如可以在機床上用于以轉速調節(jié) 的方式驅動那里所使用的電動機。普遍來講，采用依據本發(fā)明的模塊式構造的變流器系統(tǒng) 可以構成大量不同類型的變流器。算得上是此類變流器的特別有整流器、逆變器和變頻 器。各變流器的相位的數目也不是原則問題。特別優(yōu)選的是，這種變流器系統(tǒng)用于IOkW和 IOOkW數量級的功率。
背景技術：
普遍公知的是，作為這種功率等級的變流器系統(tǒng)一方面是成套批量制造的變流器 系統(tǒng)，或者另一方面是專門根據任務量身設計的單獨解決方案。
發(fā)明內容
本發(fā)明的任務在于，提供如下的變流器系統(tǒng)，該變流器系統(tǒng)呈模塊式構造，并且進 而能容易地與必需的功能和/或者功率相匹配，而無需大量不同的基本元件。該任務依據本發(fā)明通過具有權利要求1特征的變流器系統(tǒng)得以解決。優(yōu)選的實施 方式在從屬權利要求中有所介紹。形成本發(fā)明的出發(fā)點的是一種如下變流器模塊，其具有在兩個端側上敞開的殼 體；以及兩個端側元件，在端側元件之間布置有至少一個變流器模塊。在這種情況下，至少 一個變流器模塊具有從變流器模塊的第一端側元件至第二端側元件可被通流的冷卻體作 為變流器系統(tǒng)的冷卻裝置的部件。在該冷卻體上適合于電路和適合于功率地布置有至少一個功率半導體模塊。在這 種情況下，該系統(tǒng)例如可以由多個相同類型的、構成半橋的功率半導體模塊組成，這些功率 半導體模塊相應連接，構成三相逆變器。至少一個功率半導體模塊與同樣布置在殼體內的控制裝置相連接以及與電容器 裝置相連接。這種電容器裝置優(yōu)選由彼此鏡像對稱地分別布置在自己的印制電路板上的兩 個電容器組組成。這種電容器裝置適合于電路地與功率半導體模塊連接。此外，優(yōu)選從端 側觀察，一個電容器組布置在冷卻體的旁邊，并且另一電容器組布置在至少一個功率半導 體模塊的旁邊，由此，在總體上獲得了非常緊湊的結構。在這種情況下，同樣可行并且在電 路技術上有意義的是，控制裝置直接布置在至少一個功率半導體模塊的上方。端側敞開的殼體在其相應端側上能與端側元件或者與另一變流器模塊相連接。為 此，殼體優(yōu)選構造為U形的基本殼體具有匹配的蓋。為了與端側元件或者與另一個殼體連 接，U形的基本殼體在端側在側壁上具有相同類型的連接機構。由此，產生可模塊式構造的變流器系統(tǒng)，其具有第一端側元件和一個或者多個優(yōu) 選不同的變流器模塊。這些變流器模塊在內部布線方面有所區(qū)別，由此，例如構成了整流器 或者逆變器，并另選地或者同時地，在各殼體的長度方面也有所區(qū)別。殼體的所述長度優(yōu)選 基于所必需的冷卻能力或者基于電容器裝置所必需的電容進行相應設計(skalieren)。在
3這種情況下，優(yōu)選的是，設置有不同長度的殼體的受限制的選擇方案。此外，設置有兩個端側元件，這兩個端側元件分別具有自己的、變流器系統(tǒng)的冷卻 裝置的部件。第一端側元件為此具有構造為空氣冷卻裝置的冷卻裝置所用的至少一個通風 機。第二端側元件與該第一端側元件對準地具有至少一個通風機、多個用作通氣口的凹隙。 由此，冷空氣可以借助通風機通過變流器系統(tǒng)從端側到端側地流動，并借助冷卻體對功率 半導體模塊進行冷卻。
本發(fā)明的特別優(yōu)選的改進方案在對實施例的相應說明中有所提及。此外，依據本 發(fā)明的解決方案借助實施例和圖1至4進一步闡述。圖1以三維分解視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)的第一構造方案。圖2以三維視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)第二構造方案。圖3以端側元件的俯視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)。圖4以側向俯視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)。
具體實施例方式圖1以三維分解視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1的第一構造方案。所示出的 是第一端側元件10，其具有凹隙16，用于在總體上冷卻變流器系統(tǒng)，特別是冷卻控制電路。 此外，該端側元件具有兩個通風機12和電連接裝置14。該連接裝置在這里在不對普遍性產 生限制的情況下具有三個螺栓連接裝置，用于例如三相交流電動機的對外連接。通風機12用于向變流器系統(tǒng)1的內部輸送冷空氣。該變流器系統(tǒng)1在這里還構 造有連接該第一端側元件10的變流器模塊30以及第二端側元件20，其中，該第二端側元件 20具有多個凹隙22，凹隙22與第一端側元件10內通風機的位置相對準。所示的變流器模塊30具有冷卻體32作為變流器系統(tǒng)1的冷卻裝置的部件，該冷 卻裝置此外通過第一端側元件的通風機12和第二端側元件的通氣口 22形成。冷卻體32 的散熱肋320在這種情況下以如下方式布置，即，冷空氣可以從第一端側元件10向第二端 側元件20通流。為此，冷卻體32在變流器模塊30的殼體300內以與通風機12和通氣口 22對準的方式布置。變流器模塊30的殼體300在端側是敞開的，并且此外由U形的、具有底面310的 基本殼體302以及由匹配的蓋304組成。在這種情況下，基本殼體302具有固定元件，用 于固定變流器電路的部件32、34、38 ；以及連接元件308，用于與端側元件10、20或者與另一 個變流器模塊30的另一個基本殼體300相應地在端側連接。這些連接元件308構造為帶 有凹隙的連接板(Lasche)，這些連接板嵌入有待連接的端側元件10、20的或另一基本殼體 300的面或者連接板中，并且在那里借助螺栓連接件或者鉚接連接件固定。由此，端側元件10、20與變流器模塊30的殼體300 —起構成了變流器系統(tǒng)1的總 殼體，端側元件10、20和殼體300優(yōu)選還在其下部外邊沿處布置在兩個角型軌2上。變流 器系統(tǒng)1可以借助該角型軌2按照簡單方式與更大的單元相連接，例如與開關柜相連接。在變流器模塊30的基本殼體300內，冷卻體32以如下方式布置在底面310上，即， 從端側元件10、20的視向來看，在側向上仍為電容器裝置38留有區(qū)域未被占用。為該電容器單元38分配的并且布置在冷卻體32上的是至少一個功率半導體模塊34。一個或者多 個功率半導體模塊34的類型和布線方案確定了各變流器模塊30的功能。對于公知并且優(yōu) 選的三相運行方案，具有優(yōu)點的是，布置有三個相同類型的功率半導體模塊34，并且借助連 接裝置340適合于電路地相互連接并且與電容器裝置38相連接。用于控制功率半導體模 塊34的控制裝置36在這里以優(yōu)選的方式直接布置在該連接裝置340上，并且適合于電路 地連接且以短的線路行程連接。該電容器裝置38自身由兩個電容器組380a/380b組成。第一電容器組380a布置 在基本殼體300內的冷卻體32旁邊。各個電容器382a借助印制電路板384a相互連接。此 外，印制電路板384a與連接裝置340單件式地或者多件式地或者直接地與功率半導體模塊 34低電感地連接。第二電容器組380b具有優(yōu)點地與第一電容器組鏡像對稱地布置，其中， 然后各印制電路板384a/384b彼此相向。在功率半導體模塊34及其用于控制功率半導體模塊的功率半導體元件的控制裝 置36的上方，還可以布置有客戶專用的附加電路板360，該附加電路板360賦予變流器模塊 附加的功能。圖2以三維視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1的第二構造方案。為此，兩個不 同長度的變流器模塊30a/30b共同與第一端側元件10和第二端側元件20連接。為此，上 面介紹的連接機構308起到作用。在這里，兩個變流器模塊30a/30b的不同長度通過連接至不同電路的分別構造的 功率半導體模塊的不同功率進而還有不同的冷卻需求而得出。通過各變流器模塊30a/30b 的這種不同的長度，可以特別具有優(yōu)點地對所需的功率進行匹配，由此，僅需要電路技術上 同樣需要的那個結構容積。對于模塊式構造來說同樣具有優(yōu)點的是，設置有多個的、但有限 數目的不同長度的殼體，這特別是因為簡單地通過兩個相同變流器模塊30a/30b的組合， 可以實現(xiàn)雙倍的功率。但在這種情況下，變流器模塊同樣具有優(yōu)點的是，變流器模塊的功能單元例如像 三相橋式電路分布于兩個變流器模塊30上。這能夠以如下方式進行，即，兩個相同的變流 器模塊30包括各兩個功率半導體模塊，其中，三個用于所提到的三相橋式電路，而第四個 用于其他功能。因此模塊式構造的優(yōu)點得到進一步提高。圖3以端側元件10的俯視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1，如已在圖1和2中 示出的那樣。在圖3a中示出了構造為冷空氣進口的凹隙16、通風機12以及連接裝置14， 而在圖3b中則示出了進入內部的虛擬視圖，該虛擬視圖示意地示出冷卻體32的位置、電容 器裝置38的兩個電容器組380a/380b以及三個功率半導體模塊34。圖4以側向俯視圖示出依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1，就像其在圖2中示出的那樣。 在這里，同樣標示出進入兩個變流器模塊30a/30b的內部的虛擬視圖。在這里，由側向視圖 示意地示出具有功率半導體模塊34的兩個冷卻體32的位置和電容器裝置38的兩個電容 器組380a/380b的位置。相鄰的變流器模塊30a/30b具有優(yōu)點地借助緊鄰布置的、未示出的線纜連接件相 互連接。至端側元件10、20的連接裝置14的連接以相同的方式構成。依據本發(fā)明的變流器系統(tǒng)1的有利之處在于，通過其具有變流器模塊30所用的很 少數目的殼體300的、具有不同長度的模塊式構造，在靈活但同時仍緊湊的構造方案中，在所要求的功能的情況下，可以各自構成最佳功率的變流器系統(tǒng)。
權利要求
1.模塊式構造的變流器系統(tǒng)(1)，具有第一端側元件(10)和第二端側元件00)以 及至少一個布置于所述第一端側元件(10)與所述第二端側元件00)之間的變流器模塊 (30)，其中，所述第一端側元件(10)具有空氣冷卻裝置的至少一個通風機(12)，所述第二端 側元件00)以與所述通風機(1 對準的方式具有多個起通氣口作用的凹隙(22)，并且至 少一個所述端側元件(10、20)具有電連接裝置(14)，其中，至少一個所述變流器模塊(30)具有從所述第一端側元件至所述第二端側元件 能被通流的冷卻體(32)作為冷卻裝置的部件，在所述冷卻體(32)上適合于電路和適合于 功率地布置有至少一個功率半導體模塊(34)，所述功率半導體模塊(34)與控制裝置(36) 連接并且與電容器裝置(38)連接，并且其中，至少一個所述變流器模塊(30)具有端側敞 開的殼體(300)，所述殼體(300)分別在端側能與端側元件(10、20)或者另一變流器模塊 (30)連接。
2.按權利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其中，所述電容器裝置(38)由彼此鏡像對稱布置 的兩個電容器組(380a/380b)組成。
3.按權利要求2所述的變流器系統(tǒng)，其中，所述電容器組(380a/380b)的電容器 (382a/382b)分別布置在所分配的印制電路板(38^/384b)上并且借助所述印制電路板 (384a/384b)適合于電路地連接。
4.按權利要求2所述的變流器系統(tǒng)，其中，從端側觀察一個電容器組(380a)在側向 上布置在所述冷卻體(3 的旁邊，并且另一電容器組(380b)布置在所述功率半導體模塊 (34)的旁邊。
5.按權利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其中，功能單元分布于兩個變流器模塊(30a/30b)上。
6.按權利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其中，每個變流器模塊(30)的殼體(300)由U形 的基本殼體(30 和匹配的蓋(304)組成。
7.按權利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其中，所述殼體(300)具有如下長度，所述長度依 賴于所述功率半導體模塊(34)的必需的冷卻能力或者所述電容器裝置(38)的電容，并且 由此，在多個變流器模塊(30)的情況下所述長度有所區(qū)別。
8.按權利要求6所述的變流器系統(tǒng)，其中，所述U形的基本殼體(300)在端側在側壁 (306)上具有相同類型的連接機構(308)，用于與端側元件(10、20)或者與另一 U形的基本 殼體(300)相應連接。
9.按權利要求6所述的變流器系統(tǒng)，其中，變流器模塊(30)的冷卻體(3 布置在所述 基本殼體(300)的底面(310)上，并且散熱肋(320)以從端側到端側的方式延伸。
10.按權利要求1所述的變流器系統(tǒng)，其中，控制裝置(36)直接設置在所述功率半導體 模塊(34)的上方。
全文摘要
一種模塊式構造的變流器系統(tǒng)，具有第一端側元件和第二端側元件及至少一個設置在第一端側元件與第二端側元件之間的變流器模塊。第一端側元件具有空氣冷卻裝置的通風機，第二端側元件以與通風機對準的方式具有多個起通氣口作用的凹隙。至少一個端側元件具有電連接裝置。至少一個變流器模塊具有從第一端側元件至第二端側元件可被通流的冷卻體作為冷卻裝置的部件，在冷卻體上適合于電路和功率地布置有至少一個功率半導體模塊，功率半導體模塊與控制裝置并與電容器裝置連接。至少一個變流器模塊具有端側敞開的殼體，殼體分別在端側能與端側元件或者另一變流器模塊連接。變流器系統(tǒng)能容易地與必需的功能和/或功率相匹配，而無需大量不同基本元件。
文檔編號H05K7/20GK102064674SQ20101055115
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權日2009年11月17日
發(fā)明者阿爾弗雷多·桑托斯 申請人:賽米控電子股份有限公司