机车功率模块风冷散热装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种机车功率模块风冷散热装置。包括：基板，基板的一侧表面固定设置有功率元件，基板的另一侧固定设置有用于散热的散热肋片组，基板内埋设有至少两根导热能力大于基板的热管，热管的一端位于功率元件在基板上的投影区域内，热管的另一端位于功率元件在基板上的投影区域外。本发明提供的机车功率模块风冷散热装置，通过热管的设置，将散热装置基板上热量较大的区域的热量传递到基板上热量较小的区域，使散热装置的极板达到均温的状态，再由散热肋片组进行散热，从而提高基板的散热能力，实现了对功率元件的快速散热，提高了散热装置的散热效率。
【专利说明】机车功率模块风冷散热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁路车辆制造技术，尤其涉及一种机车功率模块风冷散热装置。
【背景技术】
[0002]电力机车的功率模块用于对功率形式进行转换，例如，将交流电转换为直流电，高压变低压等。功率模块在工作时会发热，需要及时将热量散发出去，否则功率模块会因热量过高而烧损。
[0003]在现有技术中，通常采用风冷散热技术。风冷散热就是功率模块中的发热元件在工作过程中产生的热量传递到散热器基板，再由基板传递到散热器的散热肋片上，通过强迫循环风将热量带走。
[0004]由于现有技术中的散热器基板的导热能力有限，使得散热器基板到散热器肋片之间的热量传递速度也很有限，从而强迫循环风能从肋片上带走的每个单位区域的热量也受到限制，因此，当发热元件功率增加而引发功率模块的发热量增大时，功率模块中散热器散热效率受限就很可能导致发热元件温度过高，烧损发热元件。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种机车功率模块风冷散热装置，提高基板的散热能力，进而实现对功率元件的快速散热，提高散热装置的散热效率。
[0006]本发明提供一种机车功率模块风冷散热装置，包括:基板，基板的一侧表面固定设置有功率元件，基板的另一侧固定设置有用于散热的散热肋片组，基板内埋设有至少两根导热能力大于基板的热管，热管的一端位于功率元件在基板上的投影区域内，热管的另一端位于功率元件在基板上的投影区域外。
[0007]如上所述的机车风冷散热功率模块，其中，热管为直管，至少两根热管分别由功率元件向基板边缘延伸。
[0008]如上所述的机车风冷散热功率模块，其中，功率元件呈长方体状；热管的总数为11根，功率元件在基板上的投影为矩形，9根热管分别对应矩形的投影区域的三个边设置，余下的两根热管对应投影区域的余下一个边设置。
[0009]如上所述的机车风冷散热功率模块，其中，热管内充有冷媒，冷媒的导热系数大于基板。
[0010]本发明提供的机车功率模块风冷散热装置，通过热管的设置，将散热装置基板上热量较大的区域的热量传递到基板上热量较小的区域，使散热装置达到均温的状态，再由散热肋片组进行散热，从而提高基板的散热能力，实现了对功率元件的快速散热，提高了散热装置的散热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明机车功率模块风冷散热装置的结构示意图；[0012]图2为本发明机车功率模块风冷散热装置的热管分布示意图。
[0013]附图标记说明:
[0014]101-基板；102-功率元件；
[0015]103-散热肋片组；104-热管。
【具体实施方式】
[0016]图1为本发明机车功率模块风冷散热装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的机车功率模块风冷散热装置，包括:基板101，基板101的一侧表面固定设置有功率元件102，基板101的另一侧固定设置有用于散热的散热肋片组103，基板101内埋设有至少两根导热能力大于基板101的热管104，热管104的一端位于功率元件102在基板101上的投影区域内，热管104的另一端位于功率元件102在基板101上的投影区域外。
[0017]具体地，该基板101的材质可以为铜或铝等具有良好导热能力的材料，用于将功率元件102的热量传递到散热肋片组103进行散热。基板可以为矩形平板，本实施例不对基板101的形状和材质进行限制。在这里，热管104可以固定嵌设在基板101内、且紧邻功率元件102的一侧表面下方，以不影响功率元件102与基板101之间的固定连接。
[0018]进一步地，热管104可以为直管，用于将基板101上热量较大的区域的热量传递到热量较小的区域，进而由散热肋片组103进行散热。至少两根热管104分别由功率元件102向基板101边缘延伸，并且热管104内充有冷媒，冷媒的导热系数大于基板101，即基板101所采用的材料的导热系数小于冷媒的导热系数，因而可以快速地将功率元件102的发出的热量传递到散热装置基板101的整个平面，使散热装置达到均温的状态，再由散热肋片组103进行散热，以实现功率模块的快速散热。
[0019]本实施例提供的机车功率模块风冷散热装置，通过热管104的设置，将散热装置基板101上热量较大的区域的热量传递到基板101上热量较小的区域，使散热装置达到均温的状态，再由散热肋片组103进行散热，从而提高基板101的散热能力，实现了对功率元件102的快速散热，提高了散热装置的散热效率。
[0020]图2为本发明机车功率模块风冷散热装置的热管分布示意图。如图2所示，本实施例提供的机车功率模块风冷散热装置中，上述功率元件102可以为IGBT模块，该IGBT模块可呈长方体状，优选地，上述热管104的总数可以为11根；IGBT模块可固定设置在基板101的表面上，且IGBT模块在基板101上的投影为一矩形，9根热管104可以分别对应矩形的投影区域的三个边设置，余下的两根热管104可以对应投影区域的余下一个边设置，这样，可以更均匀地将IGBT模块在工作中发出的热量快速、均匀地传递到散热装置基板101的整个平面，使散热装置达到均温的状态，再由散热肋片组103进行散热，从而提高基板的散热能力，实现对功率元件102的快速散热。
[0021]具体地，热管104的个数可以根据实际的功率元件102的设置来确定，热管104在基板101内均匀分布，从而可以将基板101上热量较大的区域的热量均匀地传递到热量较低的区域，使散热装置达到均温的状态，再由散热肋片组103进行散热。本实施例不对热管104的个数和热管104在基板101中的分布进行限制。
[0022]本实施例提供的机车功率模块风冷散热装置，通过11根热管104的均匀设置，将IGBT元件在工作中发出的热量快速、均匀地传递到散热装置基板101的整个平面，使散热装置达到均温的状态，然后由散热肋片组103进行散热，从而提高基板的散热能力，实现对功率元件的快速散热。
[0023]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种机车功率模块风冷散热装置,其特征在于,包括:基板，所述基板的一侧表面固定设置有功率元件，所述基板的另一侧固定设置有用于散热的散热肋片组，所述基板内埋设有至少两根导热能力大于所述基板的热管，所述热管的一端位于所述功率元件在所述基板上的投影区域内，所述热管的另一端位于所述功率元件在所述基板上的投影区域外。
2.根据权利要求1所述的机车风冷散热功率模块，其特征在于，所述热管为直管，所述至少两根热管分别由所述功率元件向所述基板边缘延伸。
3.根据权利要求2所述的机车风冷散热功率模块，其特征在于，所述功率元件呈长方体状；所述热管的总数为11根，所述功率元件在所述基板上的投影为矩形，9根所述热管分别对应所述矩形的所述投影区域的三个边设置，余下的两根所述热管对应所述投影区域的余下一个边设置。
4.根据权利要求1至3任一所述的机车风冷散热功率模块，其特征在于，所述热管内充有冷媒，所述冷媒的导热系数大于所述基板。
【文档编号】H05K7/20GK103796476SQ201210425894
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月30日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】孙杰 申请人:中国北车集团大同电力机车有限责任公司