专利名称：一种电力半导体器件用散热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力半导体器件用散热装置，特别适合于大容量、高电压、大电流硅整流器或可控硅整流散热。属于电力半导体器件的散热技术。
现有的电力半导体器件专用散热器，通常有水冷和风冷两大类；从结构上又可分为单元件或双元件可逆桥组。
水冷散热器主要存在着冷却水系统需设有软化水处理设施、水泵、水箱和管路等，投资大、占地多。同时，在运行中由于水温变化，管路接头处大都存在漏水问题，这对高电压系统是非常危险的。风冷散热器，目前普遍采用铸铝实体、负压抽风散热装置，此种负压抽风的风道设计复杂，且要求风道严格密封，热阻大，风阻也大，散热效果不好，远远不能满足大功率电力半导体器件的散热问题。
从结构上讲，单元件主要是单位电流与散热器的重量之比大，安装工艺复杂，连线多，故障率高；双元件可逆桥组比单元件结构有所改进，连线减少一半，但依然设有解决整体结构复杂、安装和维修不便的问题。
本实用新型的目的是针对上述存在的不足之处，提供了一种共阴极和共阳极组(三元件)及共阴、共阳极组(六元件)，采用正压底吹竖向大板风冷散热装置。该装置可使元件之间连线大大减少，安装工艺简化，维修更换元件方便，单位电流与散热器重量之比减小，热阻小，风阻小，容量大，散热效果好，从而解决了大功率电力半导体器件的散热问题。
本实用新型是这样实现的数支硅元件和导电垫片分别压装于竖向布置的主、副散热器两相对平面之间，再由弹簧钢板和带有绝缘套管的压接螺栓，将主散热器和副散热器固紧连接。快速熔断器分别与副散热器和交流母线由各自的导流排螺栓连接。主散热器由支撑板与左右侧板连接，左右侧板和前后透明窗组合成一长方体贯通式风道，其风道下口与风机相接，风道上口敞开。交流母线从风道上口进线，往下与各快速熔断器和副散热器连接，位于共阴极和共阳极主散热器之间，而直流母线从风道下口进线与主散热器连接。电容、电阻和功率放大隔离器，视风道容积大小，可设置在风道内，也可设置在风道外。整个风道和风机是通过侧板与柜体螺栓固定连接为一体，即为整流柜。
整流柜的硅元件在工作状态下，由于结内产生热损失而使结温升高。为防止结温升高而损坏元件，散热器采用竖向大板布置，并在元件压装和冷却工艺处理上采取有效措施。首先将金属铝或铜散热器与硅元件的接触面进行机加工，以提高两接触面的平面度及增加有效接触面积，同时配置弹簧钢板和导电垫片，用压接螺栓压装以保持压力均匀，保证接触面的有效压力，减少接触电阻。在线路联结上利用金属铝或铜散热器的导电、散热特性，采用共阴和共阳极组(三元件)及共阴、共阳极组(六元件)接线，并分别压装于两条散热器上，使导线联结大大简化。交流母线从上部引入风道内，可使结点承载能力提高，同时也适应一般低压配电盘上置母线的惯例，接线方便。直流母线从下部接入风道内，同样使结点的承载能力提高，冷却工艺上将风机位于风道下方，采用底吹强制正压通风，风流方向从下往上，主、副散热器在风道内均为竖向布置，其散热器翅片间的凹槽与风流方向一致，这样风阻小，风速大，散热效果好，从而可使发热与散热达到平衡状态，温升趋于稳定。电容、电阻、功率放大隔离器和快速熔断器及交流母线等均放在风道内，因散热良好，可使设备运行稳定。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、由于采用竖向大板金属铝或铜散热器和强制正压底吹冷却，风阻小，风速大，热阻小，散热快，散热效率提高一倍以上。故本装置可采用单支大容量硅元件设计成大型(1000安培以上)的硅整流或可控硅整流柜，从而解决了过去小元件多支并联均流的难题。
2、线路联结上利用金属铝或铜散热器的导电散热特性，采用共阴极和共阳极组(三元件)及共阴、共阳极组(六元件)接线，使导线联结大大简化。
3、本装置采用交流母线从风道上口进线，往下与各快速熔断器和副散热器连接并从共阳极主散热器和共阴极主散热器之间穿过。由于母线位于风道内载流量增大，快速熔断器在风道内熔值稳定。
4、由于风道前后窗为透明体，故风道内所有元件的外观状态都可一目了然。
5、本装置结构简单、设计合理、用材少、重量轻、噪音小、设备运行稳定。
以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行说明。
图1为本实用新型的正视装配示意图；图2为图1A-A剖视图；图3为本实用新型的后视装配示意图。
如图所示，两条主散热器[6]和六块副散热器[5]在风道[20]内均为竖向设置，六支硅元件[4]和六片导电垫片[10]分别压装于主、副散热器[6]、[5]两相对平面之间，再由弹簧钢板[11]和带有绝缘套管[9]的压接螺栓[12]固紧连接成共阴极和共阳板组(三元件)。六支快速熔断器[7]与副散热器[5]是通过各自的导流板[19]螺栓连接，主散热器[6]由支撑板[2]与侧板[3]固定连接。左、右侧板[3]和前、后透明窗[18]、[14]组合而成一长方体风道[20]，风道[20]下口与风机[15]相接，风道[20]上口敞开。电容器[17]、电阻器[8]、功率放大隔离器[16]均设置在风道[20]内，交流母线[1]与快速熔断器[7]由各自的导流排[1 9]螺栓连接并从风道[20]上部引出，而正负母线[13]从风道[20]下部进入与主散热器[6]下端连接。
设备正常运行时，风机[15]从风道[20]底部向上吹风，风流贯穿整个风道向上流动，最后由敞开上口排出，从而达到本实用新型的冷却散热之目的。
权利要求1.一种电力半导体器件用散热装置，它是由主、副散热器、硅元件、快速熔断器、风机和母线组成，其特征在于数支硅元件和导电垫片分别压装于竖向布置的主、副散热器两相对平面之间，再由弹簧钢板和带有绝缘套管的压接螺栓将主副散热器固紧连接，快速熔断器分别与副散热器和交流母线由各自的导流排螺栓连接，主散热器由支撑板与左右侧板连接，左右侧板和前后透明窗组合成一长方体贯通式风道，风道下口与风机相接，风道上口敞开。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于风机位于风道下方，采用底吹强制正压通风冷却，风流方向沿竖向布置的散热器翅片间凹槽由下向上。
3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于利用金属铝或铜散热器的导电、散热特性，采用共阴极和共阳极组(三元件)及共阴、共阳极组(六元件)接线，分别压装于两条散热器上。
4.根据权利要求1、3所述的散热装置，其特征在于交流母线从风道上口进线，往下与各快速熔断器和副散热器连接，位于共阴极和共阳极主散热器之间，直流母线从风道下口进线与主散热器连接。
专利摘要本实用新型是由数支硅元件和导电垫片分别压装于主、副散热器两相对平面之间,由弹簧钢板和压接螺栓连接,快熔分别与副散热器和交流母线连接,主散热器与左右侧板连接,左右侧板和前后透明窗组成风道,风道下口与风机相接,上口敞开。交流和直流母线分别从风道上部和下部接入。采用共阴极和共阳极组(三元件)及共阴、共阳极组(六元件)接线和底吹正压强制风冷散热。本装置可采用单支大容量硅元件设计大型(1000A以上)硅整流设备,从而解决了小元件多支并联均流和大功率电力半导体器件的散热问题。
文档编号H01L23/34GK2293899SQ9721259
公开日1998年10月7日 申请日期1997年3月28日 优先权日1997年3月28日
发明者潘玉明 申请人:潘玉明