CN211019807U - 一种igbt模块的散热器及电磁感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种IGBT模块的散热器及电磁感应加热装置。该IGBT模块上设有多个谐振电容，且多个谐振电容并排设在IGBT模块的其中一侧边，该散热器包括与IGBT模块接触相连的散热基板和与散热基板接触相连的水冷管路，水冷管路的一端设为进水口而另一端设为出水口，至少部分水冷管路与多个谐振电容接触设置。本实用新型通过将散热器与IGBT模块的谐振电容接触设置从而提高对谐振电容的散热能力以提高IGBT模块的可靠性与使用寿命，并可以充分吸收IGBT模块的热量来对水进行预热从而有利于提高电磁感应加热装置的热效率。

Description

一种IGBT模块的散热器及电磁感应加热装置

技术领域

本实用新型涉及电磁感应加热领域，尤其是涉及一种IGBT模块的散热器及电磁感应加热装置。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

一般情况下流过IGBT模块的电流较大，开关频率较高，导致IGBT模块器件的损耗也比较大，使得器件的温度过高，而IGBT模块散热不好会造成损坏影响整机的工作运行。为此，需要给IGBT模块加装散热器。现有IGBT模块的散热器包括通过增大散热面积来提高散热效率的散热鳍片、散热鳍片上加装散热风扇、半导体散热片或水冷散热器等多种情况。然而，由于晶体管是IGBT模块的主要热源，因而现有IGBT模块的散热器都是贴着晶体管设置以降低晶体管的工作温度。

在电磁热水器中也使用IGBT模块作为功率控制单元，IGBT模块中的谐振电容采用金属薄膜电容，金属薄膜电容的使用寿命与环境温度是密切相关的。如果薄膜电容器长期在高于其高允许的高温温度下运行，会加速薄膜电容器的热老化从而影响其使用寿命。然而，现有的IGBT模块的散热器仅关注对晶体管的散热能力，忽视了对IGBT模块中的谐振电容的散热，导致IGBT模块在实际使用过程中谐振电容的外表面温度高达80℃甚至在全功率工作模式下温度能超过90℃，成为影响IGBT模块工作可靠性及使用寿命的潜在不利因素。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种结构简单的IGBT模块的散热器及电磁感应加热装置，通过将散热器与IGBT模块的谐振电容接触设置从而提高对谐振电容的散热能力以提高IGBT模块的可靠性与使用寿命。

本实用新型提出一种IGBT模块的散热器，该IGBT模块上设有多个谐振电容，且多个谐振电容并排设在IGBT模块的其中一侧边，该散热器包括与IGBT模块接触相连的散热基板和与散热基板接触相连的水冷管路，水冷管路的一端设为进水口而另一端设为出水口，至少部分水冷管路与多个谐振电容接触设置。

其中，散热基板包括与IGBT模块贴附设置的上基板和与上基板固定相连的下基板，水冷管路设置在上基板与下基板之间。

其中，上基板的上侧面与IGBT模块贴附设置，上基板的下侧面设有若干管路限位槽，而水冷管路设在管路限位槽之中。

其中，靠近谐振电容的管路限位槽的槽壁设置为缺口，水冷管路设在管路限位槽之中并通过缺口与多个谐振电容直接接触设置。

其中，在管路限位槽与多个谐振电容之间设有导热块，导热块的两相对侧面分别与谐振电容及水冷管路接触设置。

其中，谐振电容与导热块之间设有导热硅脂。

其中，水冷管路在散热基板中设置成圈状、螺旋状或M型以增加水冷管路与散热基板之间的接触面积。

本实用新型公开一种电磁感应加热装置，包括IGBT模块和具有冷水端及热水端的发热体，以及IGBT模块的散热器，其中，IGBT模块与发热体电性相连，水冷管路的进水口与外部水源相连通，而水冷管路的出水口与发热体的冷水端相连通。

其中，发热体包括金属管、套设在金属管外侧面的绝缘管及缠绕在绝缘管上的电磁线圈，电磁线圈与IGBT模块电性相连，金属管与绝缘管之间具有由间隙形成的加热腔，该加热腔的一端设为冷水端而相对端设为热水端。

其中，金属管为不锈钢管，绝缘管为石英管、玻璃管或多晶硅管。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型通过让散热器的水冷管路与谐振电容直接接触或间接接触设置，从而给IGBT模块散热时能同时给谐振电容起到很好的散热效果，有利于提高IGBT模块工作可靠性及使用寿命，无需额外增加实现成本且散热器结构简单。

2、本实用新型通过让散热器尽可能的吸收IGBT模块产生的热量，热量被水冷管路的冷水所吸收起到预热作用，从而可以提高输入至发热体的冷水端的进水温度，达到降低发热体所需加热功率，最终起到提高电磁感应加热装置的整体热效率的目的。

附图说明

图1是IGBT模块的散热器的分级结构示意图。

图2是IGBT模块的散热器的立体结构示意图。

图3是电磁感应加热装置中发热体的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1和图2所示，本实用新型公开一种IGBT模块的散热器，包括与IGBT模块1接触相连的散热基板和与散热基板接触相连的水冷管路23，其中，至少部分水冷管路23与设在IGBT模块1上的谐振电容11接触设置，以通过水冷管路23中流动的冷水对IGBT模块1散热时提高对谐振电容11的散热能力，使IGBT模块1在使用过程中让谐振电容11具有较低的温度以提高可靠性和使用寿命。

在一个实施例中，散热基板包括与IGBT模块1贴附设置的上基板21和与上基板21固定相连的下基板22，而水冷管路23设置在上基板21与下基板22之间。为了让水冷管路23更加牢固的固定且与上基板21之间具有较大的热接触面积，上基板21的上侧面与IGBT模块1贴附设置，上基板21的下侧面设有若干管路限位槽211，而水冷管路23设在管路限位槽211之中。

其中，IGBT模块1上按需设有多个谐振电容11，且多个谐振电容11并排设在IGBT模块1的其中一侧边，而水冷管路23与多个谐振电容11直接接触设置或间接接触设置。在一个实施例中，水冷管路23设在管路限位槽211之中，而靠近谐振电容11的管路限位槽211的槽壁设置为缺口，当水冷管路23设在管路限位槽211之中时能够让水冷管路23通过缺口与多个谐振电容11直接接触设置；当然，也可以在管路限位槽211与多个谐振电容11之间设置热阻较小的导热块212，从而导热块212的两相对侧面分别与谐振电容11及水冷管路23接触设置，通过导热块212快速将谐振电容11产生的热量传导至水冷管路23。甚至，谐振电容11与导热块212之间可以按需设有导热硅脂，通过导热硅脂改善谐振电容11与导热块212之间的热接触能力。

水冷管路23的一端设为进水口231而另一端设为出水口232。并且，为了提高水冷管路23的散热能力，水冷管路23在散热基板中设置成圈状、螺旋状或M型以增强水冷管路23与散热基板之间的接触面积，提高散热器对IGBT模块整体的散热效果。

本实用新型还公开一种电磁感应加热装置，包括IGBT模块1、IGBT模1块的散热器和发热体。其中，发热体的结构如图3所示，包括金属管（一般为不锈钢管或镍管）、套设在金属管外侧面的绝缘管31（绝缘管31一般采用石英管、玻璃管或多晶硅管）及缠绕在绝缘管31上的电磁线圈32，电磁线圈32与IGBT模块1电性相连，金属管与绝缘管31之间具有由间隙形成的加热腔，该加热腔的一端设为冷水端而相对端设为热水端，散热器的水冷管路23的进水口231与外部水源相连通，散热器的水冷管路23的出水口232与发热体的冷水端相连通，而发热体的热水端用于输出所需温度的热水甚至开水。

电磁感应加热装置的工作原理如下：IGBT模块1外接交流电（一般为市电AC220V）时产生开关动作从而产生交变电流，交变电流提供给电磁线圈32从而通过电磁线圈32产生交变磁场，金属管在交变磁场内感应出若干涡流从而发热；当外部水源的冷水从水冷管路23的进水口231流入后，冷水与水冷管路23之间产生热交换，从而带走IGBT模块1产生的大部分热量使IGBT模块1能够在工作过程中保持较低温度以维持稳定可靠的工作，同时因为水冷管路23与谐振电容11直接接触或间接接触设置从而也能将谐振电容11产生的部分热量带走，让冷水吸收热量后得以初次加热，初次加热后的水从水冷管路23的出水口232流到发热体的冷水端从而进入加热腔内，在加热腔内与金属管之间发生剧烈的热交换最终被加热至所需温度，热水甚至开水从发热体的热水端流出。

本实用新型公开的电磁感应加热装置可广泛应用于热水器、饮水机、工业管线机、壁挂炉等产品之中，具有如下有益技术效果：

1、本实用新型通过让散热器的水冷管路23与谐振电容11直接接触或间接接触设置，从而给IGBT模块散热时能同时给谐振电容11起到很好的散热效果，有利于提高IGBT模块工作可靠性及使用寿命，无需额外增加实现成本且散热器结构简单。

2、本实用新型通过让散热器尽可能的吸收IGBT模块产生的热量，热量被水冷管路23的冷水所吸收起到预热作用，从而可以提高输入至发热体的冷水端的进水温度，达到降低发热体所需加热功率，最终起到提高电磁感应加热装置的整体热效率的目的。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IGBT模块的散热器，该IGBT模块上设有多个谐振电容，且多个谐振电容并排设在IGBT模块的其中一侧边，该散热器包括与IGBT模块接触相连的散热基板和与散热基板接触相连的水冷管路，水冷管路的一端设为进水口而另一端设为出水口，其特征在于，至少部分水冷管路与多个谐振电容接触设置。

2.根据权利要求1所述IGBT模块的散热器，其特征在于，散热基板包括与IGBT模块贴附设置的上基板和与上基板固定相连的下基板，水冷管路设置在上基板与下基板之间。

3.根据权利要求2所述IGBT模块的散热器，其特征在于，上基板的上侧面与IGBT模块贴附设置，上基板的下侧面设有若干管路限位槽，而水冷管路设在管路限位槽之中。

4.根据权利要求3所述IGBT模块的散热器，其特征在于，靠近谐振电容的管路限位槽的槽壁设置为缺口，水冷管路设在管路限位槽之中并通过缺口与多个谐振电容直接接触设置。

5.根据权利要求3所述IGBT模块的散热器，其特征在于，在管路限位槽与多个谐振电容之间设有导热块，导热块的两相对侧面分别与谐振电容及水冷管路接触设置。

6.根据权利要求5所述IGBT模块的散热器，其特征在于，谐振电容与导热块之间设有导热硅脂。

7.根据权利要求1所述IGBT模块的散热器，其特征在于，水冷管路在散热基板中设置成圈状、螺旋状或M型以增加水冷管路与散热基板之间的接触面积。

8.一种电磁感应加热装置，包括IGBT模块和具有冷水端及热水端的发热体，其特征在于，还包括如权利要求1-7任何一项所述IGBT模块的散热器，其中，IGBT模块与发热体电性相连，水冷管路的进水口与外部水源相连通，而水冷管路的出水口与发热体的冷水端相连通。

9.根据权利要求8所述电磁感应加热装置，其特征在于，发热体包括金属管、套设在金属管外侧面的绝缘管及缠绕在绝缘管上的电磁线圈，电磁线圈与IGBT模块电性相连，金属管与绝缘管之间具有由间隙形成的加热腔，该加热腔的一端设为冷水端而相对端设为热水端。

10.根据权利要求9所述电磁感应加热装置，其特征在于，金属管为不锈钢管，绝缘管为石英管、玻璃管或多晶硅管。

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