大功率散熱水冷基板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及動車功率模塊的散熱技術(shù)，具體為一種大功率散熱水冷基板。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機車交流技術(shù)的發(fā)展，采用大功率IGBT為開關(guān)元件的變流器應(yīng)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(chǎn)生保證了變流器的核心一功率模塊的可靠運行。大功率水冷基板是標(biāo)準(zhǔn)化動車功率模塊的核心部件。它通過內(nèi)部的冷卻液的循環(huán)進行熱量傳遞。
[0003]現(xiàn)有的功率模塊散熱器往往采用風(fēng)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(fù)雜化。3)結(jié)構(gòu)臃腫，占據(jù)空間大。因此非常需要一種能夠解決上述技術(shù)問題的適用于大功率IGBT散熱的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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(shù)問題，提供一種大功率散熱水冷基板。
[0005]本實用新型是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種大功率散熱水冷基板，包括一個內(nèi)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(shè)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(shè)有水接頭的端面在位于兩個水接頭之間還設(shè)有定位銷。
[0006]該水冷基板用于標(biāo)準(zhǔn)化動車功率模塊，它以循環(huán)液體作為冷卻劑，對其上安裝的發(fā)熱功率器件進行冷卻，保證正常工作需要。主要功能有:
[0007]冷卻功率器件；
[0008]作為零部件，給復(fù)合母排以及驅(qū)動控制部分提供機械支撐(定位銷)；
[0009]提供變流器和模塊之間的水接口 ；
[0010]提供變流器和模塊之間的機械接口。
[0011]本實用新型從IGBT驅(qū)動電路模塊的實際應(yīng)用需求出發(fā)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，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(fù)雜、成本高的問題。3)減小系統(tǒng)體積和重量，降低噪音。
[0012]本實用新型技術(shù)方案帶來的有益效果:
[0013]I)采用模塊化設(shè)計，便于維護更換，降低維護成本；
[0014]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(shè)計中可以選擇大功率的IGBT，進而提高整個功率模塊的功率；
[0015]3)結(jié)構(gòu)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(cè)(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(jié)構(gòu)，減輕重量，縮小體積。
【附圖說明】
[0016]圖1本實用新型與IGBT組合后的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2本實用新型與IGBT組合后的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3本實用新型主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]1-水冷主板，2-機械接口，3-水接頭，4-定位銷，5-1GBT。
【具體實施方式】
[0020]一種大功率散熱水冷基板，包括一個內(nèi)部為空腔且充有冷卻液的水冷主板1，水冷主板I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I的一個端面的上下位置分別設(shè)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(shè)有水接頭3的端面在位于兩個水接頭3之間還設(shè)有定位銷4。
[0021]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。
[0022]水冷主板I的每個板面上均設(shè)有能安裝四個IGBT5的機械接口 2。
[0023]I)冷卻液體:
[0024]循環(huán)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°C (40%混合液)、-35°C (50%混合液)或者-40 °C (60%混合液)到+85 °C峰值之間。
[0025]2)熱和水力學(xué)性能:
[0026]最大散熱功率:24kw
[0027]熱阻性能和壓降在55%乙二醇和水的混合物下定義:
[0028]液體額定流速:50 ±2 L/min
[0029]液體入口最大溫度:56° C
[0030]水冷基板熱阻:彡8°C /kff
[0031]水冷基板壓力下降(包含快速水接頭):(DP)max=l.04bari50L/miniEG55%
[0032]工作壓力:5barmax (相對)
[0033]測試壓力:8bar (相對)
[0034]最大可允許壓降:Ibar (絕對Obar)
[0035]工作溫度范圍(空氣/液體): 空氣_40°C?+75°C液體_40°C?+85°C
[0036]最大存儲溫度(空氣):-40°C?+85 °C。
[0037]3)機械接口:
[0038]該水冷基板提供機械引導(dǎo)裝置以確保水路和模塊的方便連接，較厚的一側(cè)放置有快速水接頭。表面壓力不能使其平面度變化超過10um，使用的材料彈性必須大于160MPa。水冷基板的外表面處理后應(yīng)確保在水冷基板和元器件之間具有導(dǎo)電性和熱傳輸性。由于本實用新型散熱效率高，效果好，主電路不需要為了散熱而設(shè)計的過于復(fù)雜。
【主權(quán)項】
1.一種大功率散熱水冷基板，其特征在于，包括一個內(nèi)部為空腔且充有冷卻液的水冷主板(1)，水冷主板(I)的兩個板面上開有多個用于安裝IGBT (5)的機械接口(2)，水冷主板(I)的一個端面的上下位置分別設(shè)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(shè)有水接頭(3)的端面在位于兩個水接頭(3)之間還設(shè)有定位銷(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率散熱水冷基板，其特征在于，定位銷(4)有兩個。
3.如權(quán)利要求1或2所述的大功率散熱水冷基板，其特征在于，水冷主板(I)的每個板面上均設(shè)有能安裝四個IGBT (5)的機械接口(2)。
【專利摘要】本實用新型涉及動車功率模塊的散熱技術(shù)，具體為一種大功率散熱水冷基板。解決了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(shù)問題。一種大功率散熱水冷基板，包括一個內(nèi)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(shè)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(shè)有水接頭的端面在位于兩個水接頭之間還設(shè)有定位銷。本實用新型采用模塊化設(shè)計，便于維護更換，降低維護成本。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散出，在設(shè)計中可以選擇大功率的IGBT，進而提高整個功率模塊的功率。
【IPC分類】H01L23-473
【公開號】CN204497219
【申請?zhí)枴緾N201520243057
【發(fā)明人】朱杭杭, 牛勇, 李守蓉, 張永飛, 陳冬
【申請人】永濟新時速電機電器有限責(zé)任公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月21日