一種單管IGBT用固定壓塊、組合及功率變頻器的製作方法

2023-12-04 15:20:36

本實用新型屬於變頻器晶管安裝結構技術領域，具體涉及一種單管IGBT用固定壓塊、組合及功率變頻器。

背景技術：

變頻器行業中，小功率變頻器逆變部分的功能主要由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型電晶體)來實現。目前IGBT器件有兩種封裝方式：單管方式和模塊方式。隨著行業的發展，變頻器價格競爭日趨激烈，單管IGBT因為其成本優勢，得到越來越多的應用。

在實際的應用中，單管IGBT在工作中會產生大量的熱量，需要藉助散熱器將其熱量散發掉，因此需要將單管IGBT緊貼散熱器，來達到最佳的散熱效果。

行業中常用的單管IGBT按照尺寸分有220和247兩種，如圖1和圖2所示，其中220單管IGBT為階梯狀單管IGBT1a，247單管IGBT為平板狀單管IGBT1b。

如圖3所示，現有技術中，一般採用金屬壓條2通過螺絲將單管IGBT(此處以階梯狀單管IGBT為例)固定在散熱器3a上。這種方式有如下缺陷：

一、單管IGBT無法完全固定、精確定位，尤其在緊固螺絲的過程中，很容易偏移；

二、金屬壓條與其上電路板距離過近，電氣防護受到影響；

三、防護性差，當單管IGBT失效時，通常會有高溫氣流從內部噴射出來，噴射到內部其他器件上，甚至引起其他電器件起火，存在安全隱患；

四、佔用空間大，螺釘固定在兩個單管IGBT之間，因此單管IGBT的間距無法做到最小，使得散熱器尺寸增大，增加成本；

五、220和247兩種尺寸的單管IGBT固定用金屬壓條不能共用。

技術實現要素：

針對現有的單管IGBT固定方式中存在無法精確定位、存在安全隱患和佔用空間大的問題，本實用新型提供了一種單管IGBT用固定壓塊、組合及功率變頻器，該單管IGBT用固定壓塊結構簡單，能夠有效對單管IGBT進行定位，且電氣防護性強。

本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案如下：

提供一種單管IGBT用固定壓塊，包括用於連接散熱器的固定部和用於固定單管IGBT的安裝部，所述安裝部與固定部分別形成在該固定壓塊的兩端，所述安裝部具有相對的第一表面及第二表面，所述第一表面上設有第一容置槽，所述第一容置槽靠近所述固定部的一端封閉，所述第一容置槽遠離所述固定部的一端開口，所述第一容置槽的內設有朝向所述第一表面延伸的第一定位柱。

進一步的，所述第一容置槽靠近所述固定部的一端設有臺階塊，所述臺階塊的高度小於第一容置槽的深度，所述臺階塊上設有第一盲孔，所述第一定位柱的一端連接在所述第一盲孔的底部，另一端伸出第一盲孔，並與第一表面平齊。

進一步的，所述第一定位柱沿其長度方向開有第一通槽，所述第一通槽沿第一定位柱的軸向貫穿所述第一定位柱，所述第一通槽沿第一定位柱的徑向貫穿第一定位柱的外周側壁。

進一步的，所述安裝部的第二表面設有第二容置槽，所述第二容置槽靠近所述固定部的一端封閉，所述第二容置槽遠離所述固定部的一端開口，所述第二容置槽的內部設有朝向所述第二表面延伸的第二定位柱。

進一步的，所述第二容置槽內設有第二盲孔，所述第二定位柱一端連接在所述第二盲孔的底部，另一端伸出第二盲孔，並與第二表面平齊。

進一步的，所述第二定位柱沿其長度方向開有第二通槽，所述第二通槽沿第二定位柱的軸向貫穿所述第二定位柱，所述第二通槽沿第二定位柱的徑向貫穿第二定位柱的外周側壁。

進一步的，所述固定部具有與第一表面同側的第三表面以及與第二表面同側的第四表面，第三表面和第四表面分別設有第一固定槽和第二固定槽，所述第一固定槽和第二固定槽之間設置第一隔板分隔，所述第一隔板上開有安裝孔。

進一步的，所述第一固定槽遠離所述安裝部的端部設有第一凸臺，所述第二固定槽遠離所述安裝部的端部設有第二凸臺。

進一步的，所述固定壓塊為一體成型的塑膠件。

一種單管IGBT用固定壓塊組合，包括多個如上所述的固定壓塊，所述多個固定壓塊並排設置，且相鄰的固定壓塊之間設有可彎折斷裂的連接件。

一種功率變頻器，包括散熱器、單管IGBT和如上所述的固定壓塊，所述固定壓塊的固定部連接在散熱器上，所述單管IGBT上設有定位孔，所述單管IGBT容納於所述第一容置槽內，且所述第一定位柱插接於單管IGBT上的定位孔中。

根據本實用新型提供的單管IGBT用固定壓塊，分別設置了固定部和安裝部，通過固定部對於該單管IGBT進行固定安裝，在安裝部用於貼合散熱器的第一表面設有第一容置槽，第一容置槽用於將單管IGBT壓合於散熱器上，通過第一容置槽以及第一容置槽中的第一定位柱能夠對單管IGBT在六個方向上的自由度進行限制，同時第一容置槽能夠與散熱器配合形成包裹腔體，當單管IGBT失效時，能夠有效阻緩其內部高溫氣流對其他器件的直接噴射，提高電氣防護能力；所述第一容置槽還能夠對單管IGBT進行保護，避免單管IGBT與外部器件發生幹涉，提高安全性能。

附圖說明

圖1是現有的階梯狀單管IGBT的結構示意圖；

圖2是現有的平板狀單管IGBT的結構示意圖；

圖3是現有的單管IGBT安裝結構的示意圖；

圖4是實施例1提供的單管IGBT用固定壓塊的結構示意圖；

圖5是實施例1提供的單管IGBT用固定壓塊的另一結構示意圖；

圖6是實施例1提供的單管IGBT用固定壓塊的截面示意圖；

圖7是實施例2提供的單管IGBT用固定壓塊組合的結構示意圖；

圖8是圖7中A處的放大示意圖；

圖9是實施例3提供的單管IGBT的安裝結構的示意圖；

圖10是圖9中單管IGBT的安裝結構的俯視圖；

圖11是圖10中B-B截面的示意圖；

圖12是圖10中C-C截面的示意圖。

說明書附圖中的附圖標記如下：

1、單管IGBT；1a、階梯狀單管IGBT；11a、定位孔11a；12a、凹陷處12a；1b、平板狀單管IGBT；11b、定位孔11b；2、金屬壓條；3、散熱器；3a、散熱器3a；4、固定壓塊；41、安裝部；411、第一容置槽；412、臺階塊；413、第一定位柱；4131、第一通槽；414、第一盲孔；415、第二容置槽；416、第二定位柱；4161、第二通槽；417、第二盲孔；42、固定部；421、第一固定槽；422、第一隔板；423、第一凸臺；424、安裝孔；425、第二固定槽；426、第二凸臺；427、凹陷結構；43、第二隔板；44、第三隔板；5、連接件；51、第一凹槽；52、第二凹槽；6、第一螺釘；7、第二螺釘。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

實施例1

參見圖4～圖6，圖9所示，本實施例提供了一種單管IGBT用固定壓塊，用於單管IGBT1在散熱器3上的安裝固定，包括用於連接散熱器3的固定部42和用於固定單管IGBT1的安裝部41，所述安裝部41與固定部42分別形成在該固定壓塊的兩端，所述安裝部41具有相對的第一表面及第二表面，所述第一表面上設有第一容置槽411，所述第一容置槽411的朝向第一表面的一端開口，所述第一容置槽411靠近所述固定部42的一端封閉，所述第一容置槽411遠離所述固定部42的一端開口，即遠離所述固定部42的一端延伸並貫穿至所述安裝部41的側壁，所述第一容置槽411的形狀與階梯狀單管IGBT1a的外形相適配。

所述第一容置槽411的內設有朝向所述第一表面延伸的第一定位柱413，由圖1可知，現有的階梯狀單管IGBT1a上設有用於螺釘固定的定位孔11a，且設置定位孔11a的一端為凹陷處12a，當階梯狀單管IGBT1a位於所述第一容置槽411中時，通過第一容置槽411的側壁和散熱器3的頂面對階梯單管GIBT在五個方向的自由度進行限制，且第一定位柱413和階梯狀單管IGBT1a上定位孔11a相配合，能夠對階梯狀單管IGBT1a在第六個方向上的自由度進行限制，實現階梯狀單管IGBT1a的定位和固定，避免階梯狀單管IGBT1a發生轉動。

所述第一容置槽411用於將階梯狀單管IGBT1a壓合於散熱器3上，同時第一容置槽411能夠與散熱器3配合形成包裹腔體，當階梯狀單管IGBT1a失效時，該包裹腔體能夠有效阻緩其內部高溫氣流對其他器件的直接噴射，提高電氣防護能力；所述第一容置槽411還能夠對階梯狀單管IGBT1a進行保護，避免階梯狀單管IGBT1a與外部器件發生幹涉，提高安全性能。

在本實施例中，針對如圖1所示的階梯狀單管IGBT1a，所述第一容置槽411靠近所述固定部42的一端設有臺階塊412，所述臺階塊412的高度小於第一容置槽411的深度，用於壓合所述階梯狀單管IGBT1a的凹陷處12a，所述臺階塊412上設有第一盲孔414，所述第一定位柱413的一端連接在所述第一盲孔414的底部，另一端伸出第一盲孔414，並與第一表面平齊。

所述第一定位柱413的端部在進入階梯狀單管IGBT1a的定位孔11a的時候，若第一定位柱413的直徑大於定位孔11a的直徑，需要使第一定位柱413的端部產生撓曲，以使第一定位柱413能夠順利通過定位孔11a，為了實現第一定位柱413端部的撓曲，所述第一定位柱413沿其長度方向開有第一通槽4131，所述第一通槽4131沿第一定位柱413的軸向貫穿所述第一定位柱413，所述第一通槽4131沿第一定位柱413的徑向貫穿第一定位柱413的外周側壁，使得第一定位柱413在其徑向有一定的彈性空間。

在第一定位柱413與第一容置槽411頂部連接的位置設置第一盲孔414，有利於延長第一定位柱413的長度，從而提高第一定位柱413的撓曲特性，避免第一定位柱413過短難以發生撓曲，從而影響第一定位柱413和定位孔11a的配合。

在本實施例中，針對階梯狀單管IGBT1a和平板狀單管IGBT1b，所述固定壓塊4具有兩種安裝形式，所述固定部42的第一表面和第二表面均可以與散熱器3固定安裝，所述安裝部41的第一表面和第二表面分別設置有第二容置槽415和第一容置槽411。

具體為，所述安裝部41的第二表面設有第二容置槽415，所述第二容置槽415靠近所述固定部42的一端封閉，所述第二容置槽415遠離所述固定部42的一端開口，即遠離所述固定部42的一端延伸並貫穿至所述安裝部41的側壁，所述第二容置槽415的形狀與平板狀單管IGBT1b的外形相適配，所述第二容置槽415的內部設有朝向所述第二表面延伸的第二定位柱416所述第二容置槽415的內部設有第二定位柱416。

所述第二定位柱416的作用與第一定位柱413類似，由圖2可知，現有的平板狀單管IGBT1b上設有用於螺釘固定的定位孔11b，當平板狀單管IGBT1b位於所述第二容置槽415中時，通過第二容置槽415的側壁和散熱器3的頂面對平板狀單管IGBT1b在五個方向的自由度進行限制，且第二定位柱416和平板狀單管IGBT1b上定位孔11b相配合，能夠對平板狀單管IGBT1b在第六個方向上的自由度進行限制，實現平板狀單管IGBT1b的定位和固定，避免平板狀單管IGBT1b發生轉動。

所述第二容置槽415的作用與第一容置槽411類似，用於對平板狀單管IGBT1b進行固定和保護。

所述第二容置槽415內設有第二盲孔417，所述第二定位柱416一端連接在所述第二盲孔417的底部，另一端伸出第二盲孔417，並與第二表面平齊。

所述第二定位柱416的端部在進入平板狀單管IGBT1b的定位孔11a的時候，若第二定位柱416的直徑大於定位孔11b的直徑，需要使第二定位柱416的端部產生撓曲，以使第二定位柱416能夠順利通過定位孔11b，為了實現第二定位柱416端部的撓曲，所述第二定位柱416沿其長度方向開有第二通槽4161，所述第二通槽4161沿第二定位柱416的軸向貫穿所述第二定位柱416，所述第二通槽4161沿第二定位柱416的徑向貫穿第二定位柱416的外周側壁，使得第二定位柱416在其徑向有一定的彈性空間。

在第二定位柱416與第二容置槽415頂部連接的位置設置第二盲孔417，有利於延長第二定位柱416的長度，從而提高第二定位柱416的撓曲特性，避免第二定位柱416過短難以發生撓曲，從而影響第二定位柱416和定位孔11b的配合。

所述固定部42的底面和頂面分別設有第一固定槽421和第二固定槽425，所述第一固定槽421和第二固定槽425之間設置第一隔板422分隔，所述第一固定槽421和第一安裝槽411之間設置第二隔板43分隔，所述第二固定槽425和第二容置槽415之間設置第三隔板44分隔，所述第一隔板422上開有安裝孔424，所述安裝孔424為螺釘孔，所述固定部42通過設置螺釘穿過所述螺釘孔固定於散熱器3上，所述第一固定槽421和第二固定槽425用於容置螺釘的螺釘頭。

所述第一固定槽421遠離所述安裝部41的端部設有第一凸臺423，所述第一凸臺423為沿第一固定槽421外緣向底部延伸的條狀凸起，所述第二固定槽425遠離所述安裝部41的端部設有第二凸臺426，所述第一凸臺426為沿第二固定槽425外緣向頂部延伸的條狀凸起，通過所述第一凸臺423和第二凸臺426，可配合散熱器3上，提高對單管IGBT的壓緊效果。

所述固定壓塊4為一體成型的塑膠件。

實施例2

參見圖7所示，本實施例提供了一種單管IGBT用固定壓塊組合，包括多個如實施例1中所述的固定壓塊4，所述多個固定壓塊4並排設置，且相鄰的固定壓塊4的側面之間設有可彎折斷裂的連接件5。

由於單管IGBT通常是成組出現的，將固定壓塊4成組設置，有利於提高裝配效率，同時，將連接兩側固定壓塊4的連接件5設置為可彎折斷裂的結構，能夠在需要單個或部分固定壓塊4時，通過掰斷所述連接件5將固定壓塊4相互分離，便於儲存和自動化安裝設置。

在本實施例中，所述固定壓塊4組合包括兩個固定壓塊4。

如圖8所示，所述連接件5為與兩側的固定壓塊4一體成型的塑膠件，所述連接件5的頂部和底部分別設置有第一凹槽51和第二凹槽52，所述第一凹槽51和第二凹槽52沿與所述固定壓塊4側壁平行的方向延伸，使得連接件5形成兩邊厚中間薄的結構，對兩側的固定壓塊4帶有結合作用，在外力的作用下可在連接件5的中間處發生彎折斷裂，將兩側的固定壓塊4分離。

實施例3

參見圖9～圖12所示，本實施例提供了一種功率變頻器，包括散熱器3、單管IGBT和如實施例1中所述的固定壓塊4。

所述固定壓塊4的固定部42連接在散熱器3上，所述單管IGBT1上設有定位孔，所述單管IGBT1容納於所述第一容置槽411內，且所述第一定位柱413插接於單管IGBT1上的定位孔中。

所述散熱器3為鋁散熱器3。

所述單管IGBT1包括階梯狀單管IGBT1a和平板狀單管IGBT1b。

進行階梯狀單管IGBT1a的安裝時，所述固定壓塊4的第一容置槽411和第一固定槽421朝向所述散熱器3，所述第二容置槽415和第二固定槽425朝向背離所述散熱器3的方向，所述階梯狀單管IGBT1a位於所述第一容置槽411中，且所述階梯狀單管IGBT1a的引腳從第一容置槽411側面開口的位置引出，所述臺階塊412壓合在所述階梯狀單管IGBT1a的凹陷處12a，所述第一定位柱413插入所述階梯狀單管IGBT1a的定位孔11a中，當所述定位孔11a的直徑小於第一定位柱413的直徑時，第一通槽4131兩側的第一定位柱413端部受力向內撓曲，第一通槽4131受壓縮小，使得第一定位柱413進入到定位孔11a中；將階梯狀單管IGBT1a的底面貼合於散熱器3的表面。

所述散熱器3上設有第一螺紋孔，設置第一螺釘6從所述第二固定槽425插入所述第一隔板422上的安裝孔424，所述第一螺釘6的底部穿過所述第一固定槽421並固定於所述第一螺紋孔，所述第一螺釘6的頂部螺釘頭位於所述第二固定槽425中。

考慮到階梯狀單管IGBT1a厚度有公差，當厚度尺寸取下限時，可能會出現壓接不緊的現象，因此，所述第一固定槽421遠離所述安裝部41的端部設有第一凸臺423，當安裝階梯狀單管IGBT1a時，第一凸臺423與散熱器3接觸，第一螺釘6擰緊時，固定壓塊4輕微變形，實現階梯狀單管IGB的緊固安裝。

進行平板狀單管IGBT1b的安裝時，所述固定壓塊4的第二容置槽415和第二固定槽425朝向所述散熱器3，所述第一容置槽411和第一固定槽421朝向背離所述散熱器3的方向，所述平板狀單管IGBT1b位於所述第二容置槽415中，且所述平板狀單管IGBT1b的引腳從第二容置槽415側面開口的位置引出，所述第二定位柱416插入所述平板狀單管IGBT1b的定位孔11b中，當所述定位孔11b的直徑小於第二定位柱416的直徑時，第二通槽4161兩側的第二定位柱416端部受力向內撓曲，第二通槽4161受壓縮小，使得第二定位柱416進入到定位孔11b中；將平板狀單管IGBT1b的底面貼合於散熱器3的表面。

所述散熱器3上設有第二螺紋孔，設置第二螺釘7從所述第一固定槽421插入所述第一隔板422上的安裝孔424，所述第二螺釘7的底部穿過所述第二固定槽425並固定於所述第二螺紋孔，所述第二螺釘7的頂部螺釘頭位於所述第一固定槽421中。

考慮到平板狀單管IGBT1b厚度有公差，當厚度尺寸取下限時，可能會出現壓接不緊的現象，因此，所述第二固定槽425遠離所述安裝部41的端部設有第二凸臺426，當安裝平板狀單管IGBT1b時，第二凸臺426與散熱器3接觸，第二螺釘7擰緊時，固定壓塊4輕微變形，實現平板狀單管IGB的緊固安裝。散熱器3表面存在的凸起結構，所述第二固定槽425設有凹陷結構427，用於與散熱器3表面的凸起結構配合，保證第二容置槽415與散熱器3表面緊密貼合。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。