CN210807995U - 一种适用于igbt模块的均温散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于IGBT模块的均温散热结构，包括IGBT模块以及均温散热体，所述的IGBT模块固定在所述的均温散热体上，所述均温散热体由上结构和下结构组成，所述的上结构包括上盖以及若干散热翅片，所述下结构包括下盖、螺丝固定柱、高孔隙率金属纤维层以及低孔隙率金属纤维层，本实用新型可以降低了IGBT模块中心和散热器两侧的温差，增强等温板的轴向导热，减少IGBT模块局部热量过高的问题，增强IGBT模块的散热能力，增加IGBT模块的可靠性，延长IGBT模块的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及散热技术领域，尤其是一种适用于IGBT模块的均温散热结构。
背景技术
IGBT是能源转换与传输的核心器件，是电力电子装置的“CPU”。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。
IGBT在使用中自身会产生热量，需要通过散热器辅助散热。传统的散热器一侧为光滑平面，用于安装IGBT；另一侧布满散热鳍片，用于与空气换热。在实际的使用中，一般一个IGBT要布置很大的一块翅片散热器，在IGBT与散热器接触的位置上出现中间温度高，四周温度低的情况。当存在大量并联的IGBT时，使用这种传统散热器时，散热量和需要的散热器体积更大，翅片分布更加密集，同时还可能需要风扇进行降温，在散热器利用效率，以及可能的风扇选择上都存在一定的浪费，此种冷却设备占用空间大、运行能耗大。因此，如何减少占用空间，降低能耗，提高均温性能，提高散热器效率和效果，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种适用于IGBT模块的均温散热结构，增强IGBT模块的散热能力，降低模块的中心温度，减轻散热器重量，提高散热器表面的温度一致性，增加IGBT模块的可靠性，延长IGBT的使用寿命
为实现以上目的，本实用新型采取了的技术方案是：
一种适用于IGBT模块的均温散热结构，包括IGBT模块以及均温散热体，所述的IGBT模块固定在所述的均温散热体上，所述均温散热体由上结构和下结构组成，所述的上结构包括上盖以及若干散热翅片，所述的散热翅片相互平行设置在该上盖的上表面，所述的上盖的内壁设置有一层纳米金属涂层，所述下结构包括下盖、螺丝固定柱、高孔隙率金属纤维层以及低孔隙率金属纤维层，所述的下盖固定在所述的上盖的下表面，所述的高孔隙率金属纤维层、低孔隙率金属纤维层由内至外依次设置在所述的下盖的内壁，通过该上盖与该下盖确定出一个散热腔，所述的低孔隙率金属纤维层与所述的纳米金属涂层接触，所述的螺丝固定柱一端与所述的上盖的内壁紧贴，所述的螺丝固定柱的另一端分别穿过低孔隙率金属纤维层、高孔隙率金属纤维层、下盖。
所述的下盖、所述的高孔隙率金属纤维层、所述的低孔隙率金属纤维层的材料为铜或铝；所述的上盖、所述的散热翅片的材料为铝型材。
所述的纳米金属涂层为氧化硅、氧化铜、氧化钛或氧化铝。
所述高孔隙率金属纤维层的孔隙率为50%以上，所述的低孔隙率金属纤维层低孔隙率为30%以下。
本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：降低了IGBT模块和散热器两侧的温差，增强等温板的轴向导热，减少IGBT模块局部热量过高，以较低的成本，增强IGBT模块的散热能力，降低IGBT模块的中心温度，增加IGBT模块的可靠性，延长IGBT模块的使用寿命。
附图说明
图1 本实用新型的结构示意图；
图2为单个IGBT模块的均温散热结构的俯视图。
图3为四个IGBT模块的均温散热结构的俯视图。
其中：1、IGBT模块；2、导热绝缘片；3、均温散热体；31、下结构；311、IGBT模块螺丝定位孔兼为腔体内部支撑；312、下盖层；313、高孔隙率金属纤维层；314、低孔隙率金属纤维层；32、上结构；321、纳米金属涂层；322、翅片散热器基板和上盖层一体化结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参照图1所示，一种适用于IGBT模块的均温散热结构，可适用于IGBT模块上，其包括IGBT模块10以及均温散热体20，所述的IGBT模块10固定在所述的均温散热体20上，在IGBT模块10和均温散热体20之间可以添加导热绝缘片30，亦可不添加，可根据加工工艺的精度进行定夺。导热绝缘片3以高导热性粘贴材料为主，亦可使用石墨材料。
值得注意的是，如果单颗IGBT模块时，可以将其放于均温散热体中间位置，如图2所示；多颗IGBT模块组合时，IGBT模块应该摆成对称形式，有利于热点的均匀性，比如有4颗IGBT模块时，摆放方式。
所述均温散热体20由上结构21和下结构22组成，所述的上结构21包括上盖211以及若干散热翅片212，其中，所述的散热翅片212相互平行设置在该上盖的211的上表面，所述的上盖211的内壁设置有一层纳米金属涂层214，所述的上盖211以及散热翅片212在制造时为一体成型，此处只是为了阐述其具体的结构。
所述下结构22包括下盖221、螺丝固定柱222、高孔隙率金属纤维层223以及低孔隙率金属纤维层224，所述的下盖221固定在所述的上盖211的下表面222，所述的高孔隙率金属纤维层223、低孔隙率金属纤维层224由内至外依次设置在所述的下盖221的内壁，通过该上盖211与该下盖221确定出一个散热腔213，所述的低孔隙率金属纤维层224与所述的纳米金属涂层214接触，所述的螺丝固定柱222一端与所述的上盖211的内壁紧贴，所述的螺丝固定柱222的另一端分别穿过低孔隙率金属纤维层224、高孔隙率金属纤维层223、下盖221。所述的螺栓固定柱222上盖内部（散热腔）起到一定的支撑作用，以防在抽真空时上盖与下盖太薄造成变形。
所述的下盖、高孔隙率金属纤维层、低孔隙率金属纤维层的材料为铜或铝；所述的上盖、所述的散热翅片的材料仅为铝型材。
所述的纳米金属涂层应该具有一定的拒水等级，如：氧化硅、氧化铜、氧化钛或氧化铝。这样有利于蒸汽上升过程中形成液珠，由膜状凝结变为珠状凝结，提高换热效率。
对于均温散热体20的形状不拘泥于方形，亦可以为圆形等其他形状，并且在不同形状变化时，金属纤维层和以及导热绝缘片应做出相同变化。
所述高孔隙率金属纤维层的孔隙率为50%以上，所述的低孔隙率金属纤维层低孔隙率为30%以下。
在本实用新型的一个实施例中，散热翅片上可开设有多个通孔，这样不仅可以增加自然对流，而且可以减轻IGBT模块的重量。
本实用新型的核心是将IGBT模块所存在的散热过程中所存在的局部温度高和散热性能差同时考虑，进行整体的结构设计。将IGBT模块增加均温散热体，在均温散热体结构内部增加孔隙率不同的金属纤维结构以及金属纳米涂层结构，可以增加均温散热体的内部回流性能，在均温散热体的空隙率不同的金属纤维，一方面高孔隙率的可以加快内部流体的回路速度，低孔隙率可以增加板体内的毛细力，同时可以增加整个等温板的轴向导热能力，进一步加强导热。另外，内部涂覆具有一定拒水等级的金属纳米结构可以使蒸汽上升过程中形成液珠，由膜状凝结变为珠状凝结，提高换热效率。还有就是将等温板的上盖板和散热器的基板一体化，可以有效提高散热器的利用率。
本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点：降低了IGBT模块和散热器两侧的温差，增强等温板的轴向导热，减少IGBT模块局部热量过高，以较低的成本，增强IGBT模块的散热能力，降低IGBT模块的中心温度，增加IGBT模块的可靠性，延长IGBT模块的使用寿命。
在本发明中的其他具体实施方式中，可根据IGBT模块散热量的大小，适当的将散热翅片的数量等进行增减，另外也可以根据空间要求，添加风扇结构，进一步提高散热性能。
另外，还要说明的是对于完整的IGBT模块系统还应包括导线、电源等配套结构，为便于对系统进行实际设计和应用，在此不再详细阐述，将根据实际应用情况而定。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种适用于IGBT模块的均温散热结构，其特征在于：包括IGBT模块以及均温散热体，所述的IGBT模块固定在所述的均温散热体上，所述均温散热体由上结构和下结构组成，所述的上结构包括上盖以及若干散热翅片，所述的散热翅片相互平行设置在该上盖的上表面，所述的上盖的内壁设置有一层纳米金属涂层，所述下结构包括下盖、螺丝固定柱、高孔隙率金属纤维层以及低孔隙率金属纤维层，所述的下盖固定在所述的上盖的下表面，所述的高孔隙率金属纤维层、低孔隙率金属纤维层由内至外依次设置在所述的下盖的内壁，通过该上盖与该下盖确定出一个散热腔，所述的低孔隙率金属纤维层与所述的纳米金属涂层接触，所述的螺丝固定柱一端与所述的上盖的内壁紧贴，所述的螺丝固定柱的另一端分别穿过低孔隙率金属纤维层、高孔隙率金属纤维层、下盖。
2.如权利要求1所述的一种适用于IGBT模块的均温散热结构，其特征在于，所述的下盖、所述的高孔隙率金属纤维层、所述的低孔隙率金属纤维层的材料为铜或铝；所述的上盖、所述的散热翅片的材料为铝型材。
3.如权利要求1所述的一种适用于IGBT模块的均温散热结构，其特征在于，所述的纳米金属涂层为氧化硅、氧化铜、氧化钛或氧化铝。
4.如权利要求1所述的一种适用于IGBT模块的均温散热结构，其特征在于，所述高孔隙率金属纤维层的孔隙率为50%以上，所述的低孔隙率金属纤维层低孔隙率为30%以下。
5.如权利要求1所述的一种适用于IGBT模块的均温散热结构，其特征在于，所述的散热翅片上可开设有多个通孔。
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