CN211700254U - 一种大功率晶闸管模块散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大功率晶闸管模块散热装置，其包括散热器、晶闸管、封板、上部L树脂板、下部L树脂板、云母管、绝缘柱、螺丝、绝缘纸、输入输出铜排、底座、加强梁、横梁。本实用新型的装置能够极大地提高大功率晶闸管模块的散热能力，降低芯片工作时的最高温度，从而提升模块的使用寿命，对于晶闸管模块的高效散热，和整体空间的压缩，是非常有效的热管理方案。本实用新型具有结构简单、使用方便、节省空间降低成本低的优点。

Description

一种大功率晶闸管模块散热装置

技术领域

本实用新型涉及大功率模块散热装置结构，更具体的讲，特别涉及一种大功率晶闸管模块散热装置。

背景技术

现有的大功率晶闸管模块散热装置缺陷主要在于：1、目前比较常用的大功率模块散热装置生产组装工艺复杂，成本高；2、占用空间大，操作起来不便等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种结构简单的散热装置，用于提高大功率晶闸管模块的散热能力，降低芯片工作时的最高温度，从而提升模块的使用寿命，有利于晶闸管模块的高效散热和整体空间的压缩，成本低，操作方便。

根据本实用新型的一个实施方案，提供一种大功率晶闸管模块散热装置，其包括三组散热器和其上容纳三组散热器的框型底座，框型底座的左右两端通过加强梁(通常前后侧两根)在其上部两侧固定有两根横梁，两根横梁的前后两侧分别固定有两根上部L树脂板，每组散热器包括其基板面相对的两个正反(分设于左右侧)散热器，在每组散热器的一个的基板面上固定有两个晶闸管，两个晶闸管伸入对应的该组散热器的另一个的散热器齿片铣口处，三组散热器的上部固定于两个上部L树脂板上，在框型底座上固定有下部L树脂板，三组散热器的底部固定于下部L树脂板上，散热器整体置于框型底座、上部L树脂板、下部L树脂板、横梁、加强梁之间形成的方形空间内，每组散热器设有输入输出铜排，其穿过绝缘纸固定在散热器的一侧上。在一个实施方案中，大功率晶闸管模块散热装置的尺寸为355-375*565-585*200-220mm，例如为364*577*210mm。

进一步地，散热器为基板铲齿形散热器，散热器齿片通过螺丝(例如M4螺丝)与基板固定。

进一步地，框型底座上固定有用于挡住散热器两者之间的缝隙让风流通过齿片散热的封板，封板例如为环氧树脂板。

进一步地，每组散热器的两个晶闸管固定于两个正反散热器基板的定位销上，通过螺丝(例如螺丝规格为M8*55)套上云母管从散热器齿片铣口处穿过另一个散热器铣口端套上绝缘柱加上垫片、螺母锁紧固定。

进一步地，加强梁与底座、横梁与加强梁之间通过螺丝固定连接，散热器与上部L树脂板之间可经螺丝固定连接。

进一步地，输入输出铜排穿过绝缘纸(例如选用nomex绝缘纸)经螺丝与散热器连接固定，通过晶闸管导流至散热器再到输入输出铜排输入输出过流。

框型底座(例如框型底座的材料为SECC)、上部L树脂板(例如上部L树脂板的材料为环氧树脂)、下部L树脂板(例如下部L树脂板的材料为环氧树脂)、横梁(例如横梁的材料为SECC)、加强梁(例如加强梁的材料为SECC)及散热器之间相互固定连接形成一套整体模块。

上部L树脂板4和下部L树脂板5用于与框型底座隔离绝缘，散热器为导电体。

基板面相向的两个正反散热器及位相夹在散热器之间的晶闸管形成输入输出单元体为一相，整个散热模块为三相分别为A、B、C。

整个散热装置中热量的传输过程为：通过基板分散晶闸管的热量到齿片上，风道由底部进入散热器齿片，由顶部风扇抽出。

本实用新型的技术方案中，晶闸管通过螺丝穿过云母管及绝缘柱用螺母锁紧，确保晶闸管左右侧紧贴散热器提高大功率晶闸管模块的散热能力，降低芯片工作时的最高温度，从而提升模块的使用寿命，对于晶闸管模块的高效散热，并利于压缩整体空间，是非常有效的热管理方案。

附图说明

图1为本实用新型的一种大功率晶闸管模块散热装置的全视图。

图2为本实用新型的一种大功率晶闸管模块散热装置的每相A/B/C组件示意图。

图3为本实用新型的一种大功率晶闸管模块散热装置的每相A/B/C组件爆炸分解示意图。

图4为本实用新型的一种大功率晶闸管模块散热装置的半剖视图。

图5A为现有技术单个散热装置的示意图。

图5B为现有技术每台机所需要的三个散热装置组合的示意图。

附图标记说明：

散热器1、晶闸管2、封板3、上部L树脂板4、下部L树脂板5、云母管6、绝缘柱7、螺丝8、绝缘纸9、输入输出铜排10、底座11、加强梁12、横梁13、垫片14、M4螺丝15、螺母16、M6螺丝17。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型。需要说明的是，这里所述的前后左右上下方位是以附图中所示的位置为基准，在摆放位置变换时，相应的方位关系也相应改变。

如图1-4所示，一种大功率晶闸管模块散热装置，其包括三组散热器1和其上容纳三组散热器1的框型底座11，框型底座11的左右两端通过加强梁12(通常前后侧两根)在其上部两侧固定有两根横梁13，两根横梁13的前后两侧分别固定有两根上部L树脂板4，每组散热器包括其基板面相对的两个正反(分设于左右侧)散热器1，在每组散热器1的一个的基板面上固定有两个晶闸管2，两个晶闸管2伸入对应的该组散热器的另一个的散热器齿片铣口(散热器齿片铣口的尺寸例如26.5mm*26.5mm)处，三组散热器1的上部固定于两个上部L树脂板4上，在框型底座11上固定有下部L树脂板5，三组散热器1的底部固定于下部L树脂板5上，散热器整体置于框型底座11、上部L树脂板4、下部L树脂板5、横梁13、加强梁12之间形成的方形空间内，每组散热器1设有输入输出铜排10，其穿过绝缘纸9固定在散热器的一侧上。框型底座11的尺寸例如为575*318*30mm(长*宽*高)。

在一个实施方案中，散热器1为基板铲齿形散热器，散热器齿片通过螺丝(M4螺丝)15与基板固定。

在一个实施方案中，框型底座11上固定有用于挡住散热器两者之间的缝隙让风流通过齿片散热的封板3(例如封板为环氧树脂板)。

在另一个实施方案中，每组散热器1的两个晶闸管2固定于两个正反散热器基板的定位销上，通过螺丝8(例如螺丝规格为M8*55)套上云母管6从散热器齿片铣口处穿过另一个散热器铣口端套上绝缘柱7加上垫片14、螺母16锁紧固定。

加强梁12与底座11、横梁13与加强梁12之间可通过螺丝固定连接。

散热器1与上部L树脂板4之间可经螺丝固定连接。

输入输出铜排10穿过绝缘纸9(例如选用nomex绝缘纸)经螺丝17与散热器连接固定，通过晶闸管导流至散热器再到输入输出铜排输入输出过流。

框型底座(例如底座的材料为电解镀锌钢板SECC)、上部L树脂板(例如上部L树脂板的材料为环氧树脂，环氧树脂例如可以使用阳光绝缘材料制品有限公司生产的缩水甘油醚类环氧树脂)、下部L树脂板(例如下部L树脂板的材料为环氧树脂)、横梁(例如横梁的材料为SECC)、加强梁(例如加强梁的材料为SECC)及散热器之间相互固定连接形成一套整体模块，对横梁、加强梁的宽度、厚度没有特别限制，只要能起到固定作用即可，例如宽度20-40mm，厚度4-8mm。

上部L树脂板4和下部L树脂板5用于与框型底座隔离绝缘，散热器为导电体。L树脂板的形状为L形、尺寸例如为575(长度)*50*50mm(L树脂板的两条边的宽度)*5mm(板厚度)。

基板面相向的两个正反散热器及位相夹在散热器之间的晶闸管形成输入输出单元体为一相，整个散热模块为三相分别为A、B、C(如图1所示)。

整个散热装置中热量的传输过程为：通过基板分散晶闸管的热量到齿片上，风道由底部进入散热器齿片，由顶部风扇(未示出)抽出。

本专利的大功率晶闸管模块散热装置的结构设计特点分为：

1.由3组个体体积小的散热器均布分解热源，以达到晶闸管模块温度平衡，确保使用寿命；

2.设计和布局巧妙，结构体积小(364*577*210mm)，生产安装简单易拆解，后期维护更换方便(参见图1)。如图5A所示，一种现有散热装置单个体积470*300*475mm，如图5B所示，由3组组合尺寸为470*857*475mm，本专利散热装置的尺寸为364*577*210mm，对比之前整体缩小23％。

实施例1

如图1-4所示，一种大功率晶闸管模块散热装置，其包括三组散热器1和其上容纳三组散热器1的框型底座11，框型底座11的左右两端通过加强梁12(前后侧两根)在其上部两侧固定有两根横梁13，两根横梁13的前后两侧分别固定有两根上部L树脂板4，每组散热器包括其基板面相对的两个正反(分设于左右侧)散热器1，在每组散热器1的一个的基板面上固定有两个晶闸管2，两个晶闸管2伸入对应的该组散热器的另一个的散热器齿片铣口处，三组散热器1的上部固定于两个上部L树脂板4上，在框型底座11上固定有下部L树脂板5，三组散热器1的底部固定于下部L树脂板5上，散热器整体置于框型底座11、上部L树脂板4、下部L树脂板5、横梁13、加强梁12之间形成的方形空间内，每组散热器1设有输入输出铜排10，其穿过绝缘纸9固定在散热器的一侧上。

散热器1为基板铲齿形散热器，散热器齿片通过M4螺丝15与基板固定。

框型底座11上固定有用于挡住散热器两者之间的缝隙让风流通过齿片散热的封板3(环氧树脂板)。

每组散热器1的两个晶闸管2固定于两个正反散热器基板的定位销上，通过螺丝8(规格M8*55)套上云母管6从散热器齿片铣口处穿过另一个散热器铣口端套上绝缘柱7加上垫片14、螺母16锁紧固定。加强梁12与底座11、横梁13与加强梁12之间通过螺丝固定连接。散热器1与上部L树脂板4之间经螺丝固定连接。输入输出铜排10穿过绝缘纸9(nomex绝缘纸)经螺丝17与散热器连接固定，通过晶闸管导流至散热器再到输入输出铜排输入输出过流。

温升试验条件及过程

可控硅型号KP1000A；频率50H，电压：380V，电流：910A，环境温度50℃；设备TP1000数据记录仪。

测试数据如下表1：

元器件及位置	起始温度℃	稳定温度℃
			A相与晶闸管散热器里侧	50	95.1
A相晶闸管与散热器中间	50	79.4
			A相晶闸管与散热器外侧	50	96.1
B相晶闸管与散热器里侧	50	98.8
			B相晶闸管与散热器中间	50	82.5
B相晶闸管与散热器外侧	50	105.2
			C相晶闸管与散热器里侧	50	96.7
C相晶闸管与散热器中间	50	83.2
			C相晶闸管与散热器外侧	50	96.4

对比例1

采用专利201620155771.2中公开的逆变器功率模块。

温升试验条件及过程

可控硅型号MTC1000A；频率:50Hz，电压:380V，电流：910A，环境温度24℃；设备TP1000数据记录仪。

数据如下表2所示：

元器件及位置	起始温度℃	稳定温度℃
			A相晶闸管与散热器里侧	24	100.9
A相晶闸管与散热器中间	24	63.7
			A相晶闸管与散热器外侧	24	90.9
B相晶闸管与散热器里侧	24	107.3
			B相晶闸管与散热器中间	24	63.6
B相晶闸管与散热器外侧	24	93.9
			C相晶闸管与散热器里侧	24	108.3
C相晶闸管与散热器中间	24	64.8
			C相晶闸管与散热器外侧	24	89.6

从以上结果可以看出，在不同的环境温度下对比测试结果数据表明本专利的散热装置散热效果显著改进。

Claims (7)

1.一种大功率晶闸管模块散热装置，其特征在于，其包括三组散热器和其上容纳三组散热器的框型底座，框型底座的左右两端通过加强梁在其上部两侧固定有两根横梁，两根横梁的前后两侧分别固定有两根上部L树脂板，每组散热器包括其基板面相对的两个正反散热器，在每组散热器的一个的基板面上固定有两个晶闸管，两个晶闸管伸入对应的该组散热器的另一个的散热器齿片铣口处，三组散热器的上部固定于两个上部L树脂板上，在框型底座上固定有下部L树脂板，三组散热器的底部固定于下部L树脂板上，散热器整体置于框型底座、上部L树脂板、下部L树脂板、横梁、加强梁之间形成的方形空间内，每组散热器设有输入输出铜排，其穿过绝缘纸固定在散热器的一侧上，其中大功率晶闸管模块散热装置的尺寸为355-375*565-585*200-220mm。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，散热器为基板铲齿形散热器。

3.根据权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，框型底座上固定有用于挡住散热器两者之间的缝隙让风流通过齿片散热的封板。

4.根据权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，每组散热器的两个晶闸管固定于两个正反散热器基板的定位销上，通过螺丝套上云母管从散热器齿片铣口处穿过另一个散热器铣口端套上绝缘柱加上垫片、螺母锁紧固定。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，加强梁与底座、横梁与加强梁之间通过螺丝连接。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，散热器与上部L树脂板之间经螺丝固定连接。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，输入输出铜排穿过绝缘纸经螺丝与散热器连接。

Images