CN204497219U - 大功率散热水冷基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动车功率模块的散热技术，具体为一种大功率散热水冷基板。解决了目前功率模块散热器存在的散热功率有限、体积庞大的技术问题。一种大功率散热水冷基板，包括一个内部为空腔且充有冷却液的水冷主板，水冷主板的两个板面上开有多个用于安装IGBT的机械接口，水冷主板的一个端面的上下位置分别设有一个水接头，其中位于上部的水接头作为出水口，位于下部的水接头作为进水口；设有水接头的端面在位于两个水接头之间还设有定位销。本实用新型采用模块化设计，便于维护更换，降低维护成本。采用水冷散热，提高散热效率，可以将功率元件的热量及时有效散出，在设计中可以选择大功率的IGBT，进而提高整个功率模块的功率。

Description

大功率散热水冷基板

技术领域

    本实用新型涉及动车功率模块的散热技术，具体为一种大功率散热水冷基板。

背景技术

随着机车交流技术的发展，采用大功率IGBT为开关元件的变流器应用日益广泛，而部件的散热问题也日益突出，最大散热功率达到24kW。大功率水冷散热基板的产生保证了变流器的核心--功率模块的可靠运行。大功率水冷基板是标准化动车功率模块的核心部件。它通过内部的冷却液的循环进行热量传递。

现有的功率模块散热器往往采用风冷散热器，甚至热管散热器。这类散热装置存在的缺点如下：1）散热功率不大，限制了功率模块的整体功率，2）散热器体积庞大，使得功率模块复杂化。3）结构臃肿，占据空间大。因此非常需要一种能够解决上述技术问题的适用于大功率IGBT散热的装置。

发明内容

    本实用新型为解决目前功率模块散热器存在的散热功率有限、体积庞大的技术问题，提供一种大功率散热水冷基板。

本实用新型是采用以下技术方案实现的：一种大功率散热水冷基板，包括一个内部为空腔且充有冷却液的水冷主板，水冷主板的两个板面上开有多个用于安装IGBT的机械接口，水冷主板的一个端面的上下位置分别设有一个水接头，其中位于上部的水接头作为出水口，位于下部的水接头作为进水口；设有水接头的端面在位于两个水接头之间还设有定位销。

该水冷基板用于标准化动车功率模块，它以循环液体作为冷却剂，对其上安装的发热功率器件进行冷却，保证正常工作需要。主要功能有：

冷却功率器件；

作为零部件，给复合母排以及驱动控制部分提供机械支撑（定位销）；

提供变流器和模块之间的水接口；

提供变流器和模块之间的机械接口。

本实用新型从IGBT驱动电路模块的实际应用需求出发，采用模块化结构，解决了以下方面问题：1）解决了功率元件散热的问题。2）解决主电路布局复杂、成本高的问题。3）减小系统体积和重量，降低噪音。

本实用新型技术方案带来的有益效果：

1）采用模块化设计，便于维护更换，降低维护成本；

2）采用水冷散热、提高散热效率，可以将功率元件的热量及时有效的散出。在设计中可以选择大功率的IGBT，进而提高整个功率模块的功率；

3）结构简单，减小体积和重量。在整个模块中占用的空间不大，水冷基板两侧（两个板面）都可以利用。不仅满足散热要求，还进一步简化装置结构，减轻重量，缩小体积。

附图说明

图1 本实用新型与IGBT组合后的侧视结构示意图。

图2本实用新型与IGBT组合后的主视结构示意图。

图3本实用新型主视结构示意图。

1-水冷主板，2-机械接口，3-水接头，4-定位销，5-IGBT。

具体实施方式

一种大功率散热水冷基板，包括一个内部为空腔且充有冷却液的水冷主板1，水冷主板1的两个板面上开有多个用于安装IGBT5的机械接口2，水冷主板1的一个端面的上下位置分别设有一个水接头3，其中位于上部的水接头3作为出水口，位于下部的水接头3作为进水口；设有水接头3的端面在位于两个水接头3之间还设有定位销4。

定位销4有两个，其中一个靠近上部水接头3的下方，另一个靠近下部水接头3的上方。定位销用于本基板与其他部件的可靠连接。

水冷主板1的每个板面上均设有能安装四个IGBT5的机械接口2。

1）冷却液体：

循环冷却液体可以是：纯水，纯水与防冻剂按40%、50%或60%的混合液(乙烯、乙二醇或丙二醇)和防腐剂。液体温度在-25℃(40%混合液)、-35℃(50%混合液)或者-40℃(60%混合液)到+85℃峰值之间。

2）热和水力学性能：

    最大散热功率：                24kw

热阻性能和压降在55%乙二醇和水的混合物下定义：

液体额定流速：                  50±2 L/min

液体入口最大温度：              56°C

水冷基板热阻：                  ≤8℃/kW

水冷基板压力下降(包含快速水接头): (DP)max=1.04bar50L/minEG55%

工作压力:                       5barmax(相对)

测试压力:                       8bar(相对)

最大可允许压降：                1bar(绝对0bar)

工作温度范围(空气/液体):        空气-40℃～+75℃ 液体-40℃～+85℃

最大存储温度(空气):             -40℃～+85℃。

3）机械接口：

该水冷基板提供机械引导装置以确保水路和模块的方便连接，较厚的一侧放置有快速水接头。表面压力不能使其平面度变化超过10um，使用的材料弹性必须大于160MPa。水冷基板的外表面处理后应确保在水冷基板和元器件之间具有导电性和热传输性。由于本实用新型散热效率高，效果好，主电路不需要为了散热而设计的过于复杂。

Claims (3)

1.一种大功率散热水冷基板，其特征在于，包括一个内部为空腔且充有冷却液的水冷主板（1），水冷主板（1）的两个板面上开有多个用于安装IGBT（5）的机械接口（2），水冷主板（1）的一个端面的上下位置分别设有一个水接头（3），其中位于上部的水接头（3）作为出水口，位于下部的水接头（3）作为进水口；设有水接头（3）的端面在位于两个水接头（3）之间还设有定位销（4）。

2.如权利要求1所述的大功率散热水冷基板，其特征在于，定位销（4）有两个。

3.如权利要求1或2所述的大功率散热水冷基板，其特征在于，水冷主板（1）的每个板面上均设有能安装四个IGBT（5）的机械接口（2）。