[发明专利]用于变流器的相模块

说明书

本发明涉及一种用于变流器(2)的相模块(1)，所述相模块具有至少一个开关元件(10)和冷却体(13)。为了改进相模块(1)的冷却特性提出：开关元件(10)与冷却体(13)连接，其中开关元件(10)与冷却体(13)之间的连接是不可脱开的连接。本发明还涉及一种具有至少一个这种相模块(1)的变流器(2)以及涉及一种用于制造这种相模块(1)的方法，其中为了建立开关元件(10)与冷却体(13)之间的连接将开关元件(10)焊接、烧结或粘贴到冷却体(13)上。

技术领域

本发明涉及一种用于变流器的相模块，所述相模块具有至少一个开关元件和冷却体。本发明还涉及一种具有至少一个这种相模块的变流器以及涉及一种用于制造这种相模块的方法。

背景技术

变流器用于：对电机或电网供应电能。借助变流器能够控制和调节机器。此外，变流器用于低损耗地传输能量。变流器的另一应用领域为补偿器。借助所述补偿器能够补偿、即消除无功功率和/或电路谐波振荡，或者有针对性地馈入电网中。

为了构成变流器，将所需要的、具有半导体的开关元件安装在冷却体上。在此，开关元件作为不同有效功率的模块在市场上销售。为了良好的热传递，即为了良好地冷却开关元件，在安装之前将导热膏涂覆到接触面上，以便通过消除鼓泡实现尽可能良好的热传递。

在此，通常将多个开关元件安装到冷却体上。冷却体除了冷却功能之外同时也具有将模块保持或固定在变流器中的功能，其中在该情况下冷却体在重量方面显著大于各个开关模块的重量。通过冷却体吸收力，如重力或通过运动引起的力、例如通过震动引起的力。

为了制造具有不同功率的变流器，构建具有不同的功率的模块。所述模块在其结构尺寸方面不同并且部分情况下在构造形式方面不同，使得也针对不同的功率等级使用不同的冷却体。同样常见的是：多个模块并联地设置。然而在此不利的是：由于产品特性中的分散，电流不均匀地分布到模块上。由此模块的有效功率得不到最佳利用。这在仅仅少量地提高有效功率的同时导致高成本。通过变流器的并联，尽管能够覆盖不同的功率范围，但是所述不同的功率范围与高成本联系在一起。

发明内容

本发明所基于的目的是：对用于变流器的相模块在其冷却方面进行改进。

所述目的通过用于变流器的相模块来实现，所述相模块具有至少一个开关元件和冷却体，其中开关元件与冷却体连接，其中开关元件与冷却体之间的连接是不可脱开的连接。此外，所述目的还通过具有至少一个这种相模块的变流器来实现。此外，所述目的通过一种用于制造这种相模块的方法来实现，其中为了建立冷却体与开关元件之间的连接将开关元件焊接、烧结或粘贴到冷却体上。

本发明基于如下认知：能够通过如下方式改进相模块：即开关元件不可脱开地与冷却体连接。不可脱开的连接例如为焊接、烧结或粘贴。尽管技术上可以脱开该连接，但需要另外的、部分情况下甚至相当高成本的步骤，以便再次建立连接。在部分情况下，连接的脱开能够导致冷却体和/或开关元件处的永久损坏。

已经证实为特别有利的是：通过该不可脱开的连接能够建立从开关元件到冷却体的特别良好的热传递。因此，借助相对小的并且进而轻质的冷却体就能够建立令人满意的冷却结果。

在此，能够使用所有类型的冷却体。特别地，使用冷却介质空气或液体、例如水证实为是有利的。同样地这样的冷却已经证实为是有利的，在该冷却中冷却体具有热管。对于液体冷却，还需注意用于冷却介质循环的接口。所述冷却介质循环能够将由承载托架或承载板来实现。另选地，能够将半桥模块直接地配置成竖管(Stacks)(旋紧、夹紧、压紧、例如在水管道建造中)。

已经证实为特别有利的是：对相模块的一个开关元件或多个开关元件设有刚好一个冷却体。换言之，分别仅将相模块的一个或多个开关元件与冷却体连接。通过良好的热传递和仅对相模块散热的任务，冷却体可以特别小且轻地构成。相模块的冷却体的重量与相模块的总重量的比例相对小。在此，冷却体的重量通常小于整个相模块连同冷却体的重量的50％。