本發(fā)明涉及一種具有用于轉(zhuǎn)換電流和電壓類型的變流器的組件，所述組件具有：功率模塊；和與功率模塊導(dǎo)電連接的中間電路裝置，其中中間電路裝置可以與能量供給裝置導(dǎo)電地連接，使得變流器可以將一種電流或電壓類型轉(zhuǎn)換為另一種電流或電壓類型；和冷卻通道，其中功率模塊的和冷卻通道的各第一冷卻側(cè)彼此緊靠地固定并且彼此熱學(xué)地有效連接，使得來自功率模塊的廢熱可以經(jīng)由功率模塊的和冷卻通道的冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到流過冷卻通道的冷卻劑中。本發(fā)明還涉及一種用于制造具有變流器的組件的方法，其中功率模塊借助第一冷卻側(cè)固定到冷卻通道的第一冷卻側(cè)處，其中冷卻通道至少兩件式地設(shè)計并且可以由冷卻劑穿流，使得來自功率模塊的廢熱可以經(jīng)由功率模塊的和冷卻通道的冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到流過冷卻通道的冷卻劑中，并且其中中間電路裝置與功率模塊導(dǎo)電地連接，使得變流器可以將一種電流或電壓類型轉(zhuǎn)換為另一種電流或電壓類型。

背景技術(shù)：

1、從實踐中已知變流器，借助所述變流器可以將任意的電流或電壓類型轉(zhuǎn)換為另一種電流或電壓類型。在此決定性的是功率模塊，其中變流器必須具有一個功率模塊。所述一個功率模塊通常包括多個半導(dǎo)體，所述半導(dǎo)體以b4或b6橋電路導(dǎo)電地連接；其中還可能的是，功率模塊僅具有四分之一橋電路或半橋電路，并且變流器與之對應(yīng)地必須具有多個功率模塊。

2、在功率模塊中積聚通過半導(dǎo)體的開關(guān)損耗引起的廢熱，所述廢熱必須從功率模塊中導(dǎo)出，借此功率模塊或半導(dǎo)體不被損壞。為此，功率模塊與由冷卻劑流過的冷卻通道熱學(xué)地有效連接，使得功率模塊可以將廢熱輸出到冷卻劑中。

3、從出版物us11?246?244b2中已知一種功率電子組件，其中功率電子組件具有冷卻體、安裝在冷卻體的一側(cè)上的至少兩個半橋模塊、安裝在半橋模塊上的電路板以及安裝在電路板上的至少一個電容器。每個半橋模塊具有殼體，所述殼體具有冷側(cè)，所述冷側(cè)安裝在冷卻體上。殼體在此具有連接側(cè)，從所述連接側(cè)伸出用于半橋模塊中的每個直流端子的大量連接銷，所述連接銷與電路板連接，其中電路板中的導(dǎo)線設(shè)計為，使得所述導(dǎo)線將半橋模塊并聯(lián)連接并且與至少一個電容器連接，以便形成直流中間電路。根據(jù)該出版物的上述方式和從現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式的缺點是，不僅功率模塊產(chǎn)生廢熱，而且變流器的其他部件也會產(chǎn)生廢熱，所述廢熱在所述其他部件被損壞之前同樣必須引出。

4、迄今的逆變器實施方案的缺點是全橋的相對高的成本，在逆變器殼體中的略微耗費的冷卻劑引導(dǎo)，在用于全橋的密封區(qū)域中對殼體的所需的加工和在功率半導(dǎo)體的定位方面的不靈活性。

5、另一個缺點是逆變器殼體與所使用的功率半導(dǎo)體的相關(guān)性，這造成相應(yīng)的組件在整體構(gòu)造中才實現(xiàn)其目的并且也可以被驗證。因此，冷卻系統(tǒng)的壓力檢查在常規(guī)設(shè)計中僅能在整體構(gòu)造中進行。

6、因此，不同的客戶特定的安裝情形需要對所有組件/部分進行耗費的成本密集的檢查，即使這些組件/部分彼此間僅輕微地變化。

7、ep?2?797?112a1示出一種裝入電動車的發(fā)動機控制單元中的半導(dǎo)體模塊。其中集成了形成逆變器的開關(guān)元件的晶體管和二極管以及濾波電容器。半導(dǎo)體模塊主要由多個冷卻板、多個平板半導(dǎo)體殼體和多個設(shè)備殼體組成，其分別包含電容器。制冷劑在冷卻板的內(nèi)部流動，使得制冷劑從半導(dǎo)體封裝和設(shè)備封裝吸收熱量，以便冷卻這些封裝。

8、us2014/0?003?111a1示出一種電功率轉(zhuǎn)換器，其具有：半導(dǎo)體模塊，在所述半導(dǎo)體模塊中存在開關(guān)元件；冷卻管，所述冷卻管與半導(dǎo)體模塊的散熱表面接觸并且冷卻半導(dǎo)體模塊；以及電容器模塊，所述電容器模塊通過將位于其中的電容器元件用灌封材料密封而形成。通過將半導(dǎo)體模塊和冷卻管堆疊而產(chǎn)生堆疊單元。堆疊單元夾緊在電容器模塊和壓緊元件之間，所述電容器模塊沿堆疊單元的堆疊方向設(shè)置在第一端側(cè)處，并且所述壓緊元件沿堆疊單元的堆疊方向在第二端側(cè)處旋接。堆疊單元的第一端部與灌封表面接觸，所述灌封表面在此為電容器模塊中的灌封材料的表面。

9、us2001/0?033?477a1是一種冷卻劑冷卻的半導(dǎo)體設(shè)備，其實現(xiàn)出色的散熱能力并且同時具有簡單的結(jié)構(gòu)。多個半導(dǎo)體模塊設(shè)置成，使得所述半導(dǎo)體模塊的主表面方向彼此平行地沿著其厚度方向有間隔地設(shè)置。所述半導(dǎo)體模塊由冷卻劑管環(huán)繞，所述冷卻劑管具有帶有緊固元件的折疊部段。據(jù)此，半導(dǎo)體模塊的兩個表面可以通過唯一的冷卻劑管借助均勻的夾緊力冷卻。

10、ep?3?188?232a1示出一種功率半導(dǎo)體模塊，其具有帶有多個開口的分隔壁元件、半導(dǎo)體和薄膜電容器、安置在開口中的多個冷卻器以及在一側(cè)的開口中密封的密封材料，其中半導(dǎo)體和薄膜電容器交替地安置在一側(cè)的開口中，半導(dǎo)體以及薄膜電容器各自安置在多個冷卻器中的兩個冷卻器之間，以便允許將熱量導(dǎo)出，并且密封材料嵌入半導(dǎo)體、薄膜電容器和多個匯流件。

11、us2016/0?073?556a1包括電功率轉(zhuǎn)換器，所述電功率轉(zhuǎn)換器具有：殼體，所述殼體具有在其中構(gòu)成的容納空間；第一電路部段，所述第一電路部段是電功率轉(zhuǎn)換器電路的一部分并且設(shè)置在容納空間的上部空間處；第二電路部段，所述第二電路部段是電功率轉(zhuǎn)換器電路的另一部分并且設(shè)置在容納空間的下側(cè)處；第一流道，所述第一流道構(gòu)成為，使得流體穿過，同時其與第一回路部段交換熱量；第二流道，所述第二流道構(gòu)成為，使得流體穿過，同時其與第二回路部段交換熱量；以及板狀連接板，所述板狀連接板在以下狀態(tài)中安置，在所述狀態(tài)中，所述板狀連接板的主面沿著殼體的側(cè)壁設(shè)置。在連接板中構(gòu)成連接通道，所述連接通道建立在第一流道和第二流道之間的連接。

12、de?10?2016?121?914a1包括：電變流器，所述電變流器具有帶有裝入的開關(guān)元件的半導(dǎo)體模塊；電子部件，其電連接于半導(dǎo)體模塊；多個冷卻管，用于通過其從兩側(cè)被夾緊的方式冷卻半導(dǎo)體模塊和電子部件；用于容納半導(dǎo)體模塊、電子部件和冷卻管的殼體；用于按壓半導(dǎo)體堆疊部段的主壓力元件，所述半導(dǎo)體堆疊部段通過半導(dǎo)體模塊和冷卻管沿堆疊方向堆疊而構(gòu)成；以及用于堆疊部件堆疊部段的副壓力元件，所述部件堆疊部段通過電子部件和冷卻管沿堆疊方向堆疊而構(gòu)成。

13、us2014/0?001?630a1公開一種壓力單元，包括：彈簧元件，其通過卷繞軋制線材得出線圈形狀并且具有周期性變化的螺旋角；以及殼體元件，彈簧元件的端部部段固定在所述殼體元件處；并且壓力單元將堆疊的半導(dǎo)體單元置于壓力下，所述壓力通過交替地堆疊半導(dǎo)體元件模塊和冷卻管來獲得，所述冷卻管與半導(dǎo)體元件模塊接觸并且冷卻半導(dǎo)體元件模塊。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是，提供一種具有變流器和冷卻器的獨立的組件和一種用于制造組件的方法，借助其可以將產(chǎn)生最大廢熱的部件的廢熱有效地引出并且其可以簡單地置于其他要冷卻的部件處。

2、根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的具有變流器的組件來實現(xiàn)，其特征在于，中間電路裝置的冷卻側(cè)固定在冷卻通道的與功率模塊相對置的第二冷卻側(cè)處，使得來自中間電路裝置的廢熱可以經(jīng)由冷卻通道的第二冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到流過冷卻通道的冷卻劑中。所述目的也通過根據(jù)權(quán)利要求9的方法來實現(xiàn)，根據(jù)所述方法，將中間電路裝置的冷卻側(cè)固定在與冷卻通道的第一冷卻側(cè)相對置的第二冷卻側(cè)處，使得來自中間電路裝置的廢熱可以經(jīng)由中間電路裝置的冷卻側(cè)并且經(jīng)由冷卻通道的第二冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到流過冷卻通道的冷卻劑中。

3、通常，中間電路裝置盡可能直接設(shè)置在一個功率模塊處并且在所述功率模塊處導(dǎo)電地固定。然而，根據(jù)本發(fā)明聚焦于熱學(xué)冷卻和將不僅會在功率模塊中產(chǎn)生、而且會在中間電路裝置中產(chǎn)生的廢熱引出；因為中間電路裝置通常具有電容器，所以通過由功率模塊引起的電流負荷而產(chǎn)生耗散的廢熱。特別有利的是，為此利用一個冷卻通道的兩個冷卻側(cè)，因為根據(jù)該設(shè)計方案不必設(shè)立用于中間電路裝置的附加的冷卻結(jié)構(gòu)。

4、功率模塊包含以四分之一橋、半橋或全橋電路的形式的功率半導(dǎo)體，使得根據(jù)本發(fā)明，變流器是更廣義的變流器裝置的模塊式元件，所述變流器裝置可以分別具有兩個、三個或多個通過根據(jù)本發(fā)明的變流器提供的相。根據(jù)本發(fā)明的變流器的模塊式的設(shè)計方案可實現(xiàn)將整流器用作為部件，使得由根據(jù)本發(fā)明的變流器組裝的組件不僅可以更容易地匹配于客戶要求、而且可以成本更適宜地制造，因為可以成本更適宜地購入多個標準件部件。

5、就此而言，根據(jù)本發(fā)明的且本身具有功能的具有變流器的組件可以與另外的根據(jù)本發(fā)明的變流器導(dǎo)電地和導(dǎo)熱地連接成更復(fù)雜的變流器裝置。

6、為了改進從冷卻側(cè)到冷卻劑中的熱傳導(dǎo)，根據(jù)本發(fā)明的一個有利的設(shè)計方案可以提出，冷卻通道具有冷卻體，其中冷卻通道的第一冷卻側(cè)包括冷卻體的第一側(cè)的至少一個部段，并且冷卻體不僅與功率模塊、而且與流過冷卻通道的冷卻劑熱學(xué)地有效連接，使得廢熱可以更好地從功率模塊轉(zhuǎn)移到冷卻劑中?？蛇x地可以提出，冷卻通道的第二冷卻側(cè)包括引入到冷卻通道中的冷卻體的與第一側(cè)相對置的第二側(cè)，并且冷卻體不僅與中間電路裝置、而且與流過冷卻通道的冷卻劑熱學(xué)地有效連接，使得廢熱可以更好地從中間電路裝置轉(zhuǎn)移到冷卻劑中。此外，按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個有利的設(shè)計方案可以提出，在將至少兩件式的冷卻通道組裝并且流體密封地封閉之前，將冷卻體引入到冷卻通道中。

7、冷卻通道包括兩個組成部分，其中第一組成部分包括冷卻通道的第一冷卻側(cè)，并且第二組成部分包括冷卻通道的第二冷卻側(cè)。根據(jù)本發(fā)明，冷卻通道的包括冷卻通道的第一冷卻側(cè)的組成部分設(shè)置和固定在功率模塊處。在隨后的步驟中，將冷卻體裝入到冷卻通道的所述組成部分中，使得冷卻體的一側(cè)和功率模塊的冷卻側(cè)重疊并且熱學(xué)地有效連接。接著，將冷卻通道的第二組成部分固定到冷卻通道的第一組成部分處并且二者流體密封地彼此連接，使得冷卻劑可以流過冷卻通道。

8、根據(jù)本發(fā)明，冷卻通道的第二組成部分設(shè)計為，使得冷卻通道的由第二組成部分包圍的第二冷卻側(cè)與冷卻體的第二側(cè)熱學(xué)地有效連接。在此，冷卻通道的第二組成部分在冷卻體的第二側(cè)的區(qū)域中具有伸入到冷卻通道中的拱曲部或成形部，其中所述成形部將壓力施加到冷卻體的第二側(cè)上從而冷卻體借助同一壓力朝向功率模塊作用。就此而言，冷卻通道的組成部分可以有利地鉚接或旋接。有利地，在組成部分的貼靠部位之間可以設(shè)置密封部或密封元件，使得冷卻通道與之對應(yīng)地對于冷卻劑——所述冷卻劑可以是液體或空氣——是流動密封的。

9、為了改進功率模塊的冷卻作用，根據(jù)本發(fā)明的一個有利的設(shè)計方案可以提出，功率模塊具有與第一冷卻側(cè)相對置的第二冷卻側(cè)，其中功率模塊的第二冷卻側(cè)與第二冷卻通道的第一冷卻側(cè)熱學(xué)地有效連接，使得來自功率模塊的廢熱可以經(jīng)由功率模塊的第二冷卻側(cè)和第二冷卻通道的第一冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到流過第二冷卻通道的冷卻劑中。可選地，按照根據(jù)本發(fā)明的方法可以提出，第二冷卻通道借助第一冷卻側(cè)固定在與功率模塊的第一冷卻側(cè)相對置的第二冷卻側(cè)處，使得來自功率模塊的廢熱可以經(jīng)由功率模塊的第二冷卻側(cè)和第二冷卻通道的第一冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到流過第二冷卻通道的冷卻劑中。

10、有利地，功率模塊的兩側(cè)的冷卻得出來自功率模塊的廢熱到第一冷卻通道以及第二冷卻通道的冷卻劑中的更好的引出。就此而言，一個功率模塊的兩個冷卻側(cè)熱學(xué)地與功率模塊的功率半導(dǎo)體有效連接，使得在功率半導(dǎo)體中產(chǎn)生的廢熱可以有效地經(jīng)由功率模塊的兩個冷卻側(cè)引出。

11、為了可以更好地利用冷卻劑的冷卻作用，按照根據(jù)本發(fā)明的具有變流器的組件的一個設(shè)計方案可以提出，第一和第二冷卻通道具有相同的冷卻劑。在此，將冷卻劑首先導(dǎo)入到兩個冷卻通道中的一個冷卻通道中并且經(jīng)由通過另一冷卻通道的回流而再次導(dǎo)出。根據(jù)本設(shè)計方案，冷卻劑可以吸收更多來自功率模塊的廢熱，因為冷卻劑具有在冷卻通道的和功率模塊的冷卻側(cè)處的更長的停留時間并且與之對應(yīng)地更大量的廢熱可以轉(zhuǎn)移到冷卻劑中。

12、對于所述串行穿流替選地，并行穿流在特定情況下也可以是有利的。

13、為了可以更好地利用第二冷卻通道，根據(jù)本發(fā)明的一個有利的設(shè)計方案可以提出，在與第二冷卻通道的第一冷卻側(cè)相對置的第二冷卻側(cè)處固定電子裝置的冷卻側(cè)。就此而言，按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個可選的設(shè)計方案可以提出，電子裝置借助冷卻側(cè)固定在第二冷卻通道的與第二冷卻通道的第一冷卻側(cè)相對置的第二冷卻側(cè)處。從實踐中已知的是，電子裝置為了調(diào)節(jié)和操控功率模塊也產(chǎn)生一定量的廢熱，所述廢熱雖然小于功率模塊中的廢熱的量，但是當在電子裝置中產(chǎn)生的廢熱不被引出時，仍會出現(xiàn)電子裝置的損壞。

14、為了可以將廢熱更好地從一個冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到另一冷卻側(cè)中，按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個設(shè)計方案可以提出，在變流器的冷卻側(cè)的至少一個冷卻側(cè)對之間設(shè)置有導(dǎo)熱材料，并且導(dǎo)熱材料與冷卻側(cè)對的兩個冷卻側(cè)熱學(xué)地有效連接，使得根據(jù)本發(fā)明的具有變流器的組件的特征在于，在彼此緊靠地固定的冷卻側(cè)的至少一個冷卻側(cè)對之間設(shè)置導(dǎo)熱材料，使得冷卻側(cè)對的兩個冷卻側(cè)更好地熱學(xué)地有效連接。作為導(dǎo)熱材料可以使用導(dǎo)熱膏，所述導(dǎo)熱膏涂覆到兩個熱學(xué)地有效連接的冷卻側(cè)上。替選地，可以使用一個或多個導(dǎo)熱盤，借助所述一個或多個導(dǎo)熱盤可以提高兩個冷卻側(cè)的熱傳導(dǎo)系數(shù)，使得廢熱可以更好地從一個冷卻側(cè)轉(zhuǎn)移到另一冷卻側(cè)。就此而言，導(dǎo)熱材料填充冷卻側(cè)對的兩個冷卻側(cè)的不平坦部和小的凹口。

15、根據(jù)本發(fā)明的一個特別有利的設(shè)計方案可以提出，變流器由殼體包圍，其中殼體內(nèi)壁部將垂直壓力施加到冷卻側(cè)上。根據(jù)本發(fā)明的該設(shè)計方案垂直施加到冷卻側(cè)上的壓力改進熱傳導(dǎo)系數(shù)，因為在根據(jù)本發(fā)明的具有變流器的組件的冷卻側(cè)中的不平坦部和凹口被平整和壓平，使得各個冷卻側(cè)對具有更大的熱學(xué)地有效連接的且有效的接觸面。附加地，由于更高的壓緊力需要導(dǎo)熱或面密封材料的更小的層厚度。

16、因為組件是不相關(guān)的且獨立的，所以所述組件也可以相對不成問題地靠近要主動冷卻的部分放置。因此，通過適當?shù)剡x擇冷卻通道材料，并且通過使用導(dǎo)熱或面密封材料，例如可以主動地冷卻中間電路電容器。如果三個半橋在兩側(cè)用水繞流，則當組件位于pcb和dc鏈路之間時，也可以附加地冷卻另外的部件。

17、優(yōu)點是組件的更可變的設(shè)置，其中得出主動的pcb冷卻的更簡單的可能性。