一种用于大功率igbt并联的风冷散热模组的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，包括两片相同的散热片、一只风机、一套密封风道结构件和两组散热片侧面密封风道结构件；两片散热片采用镜像对称方式安装；散热片侧面密封风道结构件连接两散热片侧面，将两散热片包裹为筒状中空模组；每片散热片上安装一只IGBT，且筒状中空模组两侧的IGBT呈镜像对称位置安装；风机安装轴心与筒状中空模组的中轴线重合，并使风向吹向散热片；密封风道结构件的一端套接筒状中空模组，另一端与风机的出风口尺寸匹配，将风机出风口与筒状中空模组的风道形成密封连接。此种结构简单合理，可满足大功率IGBT并联应用场合的散热需求。
【专利说明】
一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组
技术领域
[0001]本发明涉及一种风冷散热模组，特别是指一种通过对称设计实现并联IGBT具有相同散热条件的风冷散热模组。
【背景技术】
[0002]在风电、太阳能、高压变频、电能质量治理等大功率电力电子应用场合，由于目前IGBT半导体器件技术的发展无法满足产品容量的需求，通过IGBT并联技术提升系统容量的应用越来越广泛。IGBT并联系统只有保证良好的均流特性才能使并联系统具有良好的可靠性和经济性。为保证均流，并联的IGBT不允许有较大的工作温差，因而要求散热设计时保证并联IGBT具有相同的散热条件。
[0003]中国专利申请号201020263256.9，名称为“一种小功率IGBT并联散热构造”提出的IGBT并联散热设计方法，两个相同技术参数的小功率IGBT模块采用并联方式，相互平行设置于同一个散热器上，其平行间距为1.2?3毫米;在中小功率应用场合可降低热集中，获得更加均匀的温度梯度分布，避免采用部分大功率IGBT单体结构带来的不易降温、散热困难的技术问题，因而在中小功率应用场合得到广泛的应用。
[0004]然而这样的设计有一定的不足，体现在:
[0005](I)在大功率IGBT并联应用中不再适用。在此设计中通过IGBT尽量紧凑均匀安装来保证IGBT工作过程中具有一致的工作温度，但是在大功率应用场合，单只IGBT工作的热损耗通常大于I千瓦，发热集中，每片散热片安装一只IGBT，散热已不易解决，多个IGBT相互紧凑安装于同一散热片上，IGBT工作过程中不可避免会有较强的热耦合，使各自的散热状况更趋恶化，普通散热片难以满足系统的散热要求。为满足散热需求，必须采用热管集成式散热片，成本将大大增加。
[0006](2)常用散热片翅片高度不足散热片宽度的一半，因而选择风机时多采用出风口尺寸与散热片相匹配的离心风机。离心风机通常安装于整台设备顶部，对所有散热模组进行抽风散热。由于风机安装于风道出风口，运行温度相比进风口高7到10°C，运行温度的提升将显著降低风机自身的运行寿命。
[0007](3)若采用轴流风机，同时由于风机出风口宽度与散热片进风口宽度差异较大，风道设计复杂，风力损失较大。若风道设计不合理，容易使风机偏离正常工作区，发生风机喘振故障，大大降低风机寿命与系统可靠性。
[0008]基于以上分析，本发明人试图对现有的风冷散热模组进行改进，以应用于大功率IGBT并联应用场合，本方案由此产生。
【发明内容】
[0009]本发明的目的，在于提供一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，其结构简单合理，可满足大功率IGBT并联应用场合的散热需求。
[0010]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0011]一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，包括两片相同的散热片、一只风机、一套密封风道结构件和两组散热片侧面密封风道结构件；
[0012]两片散热片采用镜像对称方式安装；
[0013]散热片侧面密封风道结构件连接两散热片侧面，将两散热片包裹为筒状中空模组;每片散热片上安装一只IGBT，且筒状中空模组两侧的IGBT呈镜像对称位置安装；
[0014]风机安装轴心与筒状中空模组的中轴线重合，并使风向吹向散热片；
[0015]密封风道结构件的一端套接筒状中空模组，另一端与风机的出风口尺寸匹配，将风机出风口与筒状中空模组的风道形成密封连接。
[0016]上述散热片的外部轮廓为规则均匀柱体，且在散热翅片径向截面尺寸一致。
[0017]上述散热片采用铝挤散热片或热管工艺散热基板的散热片。
[0018]上述密封风道结构件与筒状中空模组套接的一端四周为矩形卷边，另一端底面为正方形密封件，底面中心圆孔直径与风机出风口直径相同。
[0019]上述风机采用轴流风机或离心风机。
[0020]上述IGBT在散热片上居中安装。
[0021]采用上述方案后，本发明的改进点在于:
[0022](I)采用镜像对称的思想，使并联的大功率IGBT具有完全相同的散热条件；
[0023](2)每片散热片上只安装一只IGBT，避免了大功率IGBT工作过程中相互之间的热耦合，因而散热效果提升明显。实际应用表明，本发明采用普通铝挤散热片可达到现有普通并联设计方案中采用热管集成式散热片的散热效果;本设计采用热管集成式散热片，散热效果不逊于水冷散热方案；
[0024](3)与每片散热片只安装一只IGBT的独立散热方式相比，本发明在不牺牲散热性能的前提下使结构更加紧凑；
[0025](4)风机与模组同轴心，风向与模组内部散热翅片方向一致，可最大程度降低风力损失;
[0026](5)整个模组拥有成本低、噪音小、风量大、损耗小、使用寿命长的优势。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的俯视图；
[0028]图2是本发明的正视图；
[0029]图3是本发明的仰视图；
[0030]图4是本发明的立体图；
[0031]图5是本发明的另一角度立体图。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0033]如图1至图3所示，本发明提供一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，包括两片相同的散热片1、一只风机2、一套密封风道结构件3和两组散热片侧面密封风道结构件4，下面分别介绍。
[0034]各散热片I的外部轮廓为规则均匀柱体，且在散热翅片径向截面尺寸一致，可采用普通铝挤散热片，也可采用热管工艺散热基板的散热片;安装时，将两片散热片I采用镜像对称方式安装。
[0035]两组散热片侧面密封风道结构件4分别连接两散热片I的侧面，将两片散热片I包裹为侧面气密性良好的筒状中空模组;而IGBT在每片散热片I上居中安装，并使得位于该筒状中空模组两侧的IGBT呈镜像对称位置安装。
[0036]风机2的安装轴心与前述筒状中空模组的中轴线重合，并使风向吹向散热片I，且风机2的直径大于该中空模组出风口的对角线长度;所述风机2可采用轴流风机或离心风机。
[0037]密封风道结构件3具有一个大口端和一个小口端，小口端四周为矩形卷边，其尺寸满足刚好套接筒状中空模组，并满足气密性要求;大口端底面为正方形密封件，尺寸与风机2的出风口尺寸匹配，底面中心圆孔直径与风机出风口直径相同，满足风机出风口气密性要求，从而在风机2的出风口与筒状风道之间进行密封连接。
[0038]配合图4和图5所示，是本发明的一种设计实施例，步骤为:
[0039](I)根据IGBT的安装尺寸与热损耗大小选择合适的散热片尺寸；
[0040](2)通过散热片尺寸确定散热片侧面密封风道结构件的尺寸，并将两散热片组装为中空的筒状中空模组；
[0041 ] (3)通过两只IGBT热损耗的大小计算风机的理论风量大小，理论风量取30%以上的裕量来选取风机型号；
[0042](4)根据选取的风机尺寸与步骤(2)中的模组尺寸确定密封风道结构件的尺寸；
[0043](5)将步骤(4)中设计的密封风道结构件安装于步骤(2)中设计的筒状中空模组上;
[0044](6)安装风机。
[0045]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，其特征在于:包括两片相同的散热片、一只风机、一套密封风道结构件和两组散热片侧面密封风道结构件； 两片散热片采用镜像对称方式安装； 散热片侧面密封风道结构件连接两散热片侧面，将两散热片包裹为筒状中空模组;每片散热片上安装一只IGBT，且筒状中空模组两侧的IGBT呈镜像对称位置安装； 风机安装轴心与筒状中空模组的中轴线重合，并使风向吹向散热片； 密封风道结构件的一端套接筒状中空模组，另一端与风机的出风口尺寸匹配，将风机出风口与筒状中空模组的风道形成密封连接。2.如权利要求1所述的一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，其特征在于:所述散热片的外部轮廓为规则均匀柱体，且在散热翅片径向截面尺寸一致。3.如权利要求1所述的一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，其特征在于:所述散热片采用铝挤散热片或热管工艺散热基板的散热片。4.如权利要求1所述的一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，其特征在于:所述密封风道结构件与筒状中空模组套接的一端四周为矩形卷边，另一端底面为正方形密封件，底面中心圆孔直径与风机出风口直径相同。5.如权利要求1所述的一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，其特征在于:所述风机采用轴流风机或离心风机。6.如权利要求1所述的一种用于大功率IGBT并联的风冷散热模组，其特征在于:所述IGBT在散热片上居中安装。
【文档编号】H01L23/367GK106024737SQ201610564726
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月18日
【发明人】米高祥, 谢晔源, 吴小丹, 张中胜, 方太勋, 刘为群, 周力民
【申请人】南京南瑞继保电气有限公司, 常州博瑞电力自动化设备有限公司