[實用新型]大功率散熱水冷基板

有效

• 申請號: 201520243057.4
• 申請日: 2015-04-21
• 公開（公告）號: CN204497219U
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 朱杭杭;牛勇;李守蓉;張永飛;陳冬
• 申請（專利權）人: 永濟新時速電機電器有限責任公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

????本實用新型涉及動車功率模塊的散熱技術，具體為一種大功率散熱水冷基板。

背景技術

隨著機車交流技術的發展，采用大功率IGBT為開關元件的變流器應用日益廣泛，而部件的散熱問題也日益突出，最大散熱功率達到24kW。大功率水冷散熱基板的產生保證了變流器的核心--功率模塊的可靠運行。大功率水冷基板是標準化動車功率模塊的核心部件。它通過內部的冷卻液的循環進行熱量傳遞。

現有的功率模塊散熱器往往采用風冷散熱器，甚至熱管散熱器。這類散熱裝置存在的缺點如下：1）散熱功率不大，限制了功率模塊的整體功率，2）散熱器體積龐大，使得功率模塊復雜化。3）結構臃腫，占據空間大。因此非常需要一種能夠解決上述技術問題的適用于大功率IGBT散熱的裝置。

發明內容

????本實用新型為解決目前功率模塊散熱器存在的散熱功率有限、體積龐大的技術問題，提供一種大功率散熱水冷基板。

本實用新型是采用以下技術方案實現的：一種大功率散熱水冷基板，包括一個內部為空腔且充有冷卻液的水冷主板，水冷主板的兩個板面上開有多個用于安裝IGBT的機械接口，水冷主板的一個端面的上下位置分別設有一個水接頭，其中位于上部的水接頭作為出水口，位于下部的水接頭作為進水口；設有水接頭的端面在位于兩個水接頭之間還設有定位銷。

該水冷基板用于標準化動車功率模塊，它以循環液體作為冷卻劑，對其上安裝的發熱功率器件進行冷卻，保證正常工作需要。主要功能有：

冷卻功率器件；

作為零部件，給復合母排以及驅動控制部分提供機械支撐（定位銷）；

提供變流器和模塊之間的水接口；

提供變流器和模塊之間的機械接口。

本實用新型從IGBT驅動電路模塊的實際應用需求出發，采用模塊化結構，解決了以下方面問題：1）解決了功率元件散熱的問題。2）解決主電路布局復雜、成本高的問題。3）減小系統體積和重量，降低噪音。

本實用新型技術方案帶來的有益效果：

1）采用模塊化設計，便于維護更換，降低維護成本；

2）采用水冷散熱、提高散熱效率，可以將功率元件的熱量及時有效的散出。在設計中可以選擇大功率的IGBT，進而提高整個功率模塊的功率；

3）結構簡單，減小體積和重量。在整個模塊中占用的空間不大，水冷基板兩側（兩個板面）都可以利用。不僅滿足散熱要求，還進一步簡化裝置結構，減輕重量，縮小體積。

附圖說明

圖1?本實用新型與IGBT組合后的側視結構示意圖。

圖2本實用新型與IGBT組合后的主視結構示意圖。

圖3本實用新型主視結構示意圖。

1-水冷主板，2-機械接口，3-水接頭，4-定位銷，5-IGBT。

具體實施方式

一種大功率散熱水冷基板，包括一個內部為空腔且充有冷卻液的水冷主板1，水冷主板1的兩個板面上開有多個用于安裝IGBT5的機械接口2，水冷主板1的一個端面的上下位置分別設有一個水接頭3，其中位于上部的水接頭3作為出水口，位于下部的水接頭3作為進水口；設有水接頭3的端面在位于兩個水接頭3之間還設有定位銷4。

定位銷4有兩個，其中一個靠近上部水接頭3的下方，另一個靠近下部水接頭3的上方。定位銷用于本基板與其他部件的可靠連接。

水冷主板1的每個板面上均設有能安裝四個IGBT5的機械接口2。

1）冷卻液體：

循環冷卻液體可以是：純水，純水與防凍劑按40%、50%或60%的混合液(乙烯、乙二醇或丙二醇)和防腐劑。液體溫度在-25℃(40%混合液)、-35℃(50%混合液)或者-40℃(60%混合液)到+85℃峰值之間。

2）熱和水力學性能：

????最大散熱功率：????????????????24kw

熱阻性能和壓降在55%乙二醇和水的混合物下定義：

液體額定流速：??????????????????50±2?L/min

液體入口最大溫度：??????????????56°C

水冷基板熱阻：??????????????????≤8℃/kW

水冷基板壓力下降(包含快速水接頭):?(DP)max=1.04bar@50L/min@EG55%

工作壓力:???????????????????????5barmax(相對)

測試壓力:???????????????????????8bar(相對)