一种对IGBT功率模块风冷散热的散热装置和电源
技术领域
本实用新型设计电源设备领域,尤其涉及一种IGBT功率模块风冷散热的散热装置和电源。
背景技术
在电源设备技术的应用领域中,对中大功率电源设备的器件温升有明确的要求,以保证设备的正常工作。作为电源设备中发挥重要作用的功率半导体器件,模块化IGBT(以下简称IGBT功率模块)是系统中损耗最大的器件之一,因此也是发热量最大的器件之一,若没有有效的散热措施,IGBT功率模块的核心晶圆温度极易达到甚至超过器件的额定温度上限,从而导致器件热失效,最终损毁,目前的IGBT功率模块散热方式是以风扇强制风冷为主,但是,现有IGBT功率模块强制风冷的散热风道设计尚存在一些缺陷,体现在如下的几方面:
⑴由于考虑散热可靠性需求的原因,在结构设计上通常十分复杂,从而使得风道装拆较为繁琐,成本较高。
⑵风道结构的气密性较差,部分散热风量从风道中流失,在降低IGBT模块散热效果的同时,还会造成设备内不同功率单元的窜热,使得设备内其他器件或部件受到被动热影响,进而影响电源设备的整体散热效果。
⑶散热风扇在吸入空气的过程中,会将空气中的灰尘同时吸收,然后吹入风道,附着在电子元器件的表面,影响器件散热效果,同时,附着在器件上的灰尘还可能造成器件腐蚀、降低电气间隙、缩短安规距离、引起电气击穿等风险,影响电子元器件的正常工作性能,甚至引起器件损坏。
实用新型内容
本实用新型的第一目的是提供一种利用密闭散热通槽实现高效稳定散热的散热装置。
本实用新型的第二目的是提供一种具有上述散热装置的电源。
为了实现本实用新型第一目的,本实用新型提供一种对IGBT功率模块风冷散热的散热装置,包括机壳、散热器和轴流风扇,散热器设置有底壁、两个侧壁和多个散热鳍片,两个侧壁和多个散热鳍片均沿X向延伸,两个侧壁分别位于底壁基于Y向相对两侧上并与底壁连接,多个散热鳍片位于两个侧壁之间并与底壁连接,相邻两个散热鳍片之间沿X向贯穿设置有散热通槽,底壁在散热通槽相背的端面上设置有IGBT功率模块安装位,机壳设置有底板、侧板和出口板,轴流风扇和出口板均与底板连接,轴流风扇和出口板分别位于底板基于X向相对两侧上,散热器设置在底板上,底板盖合散热通槽位于Z向上的Z向开口,轴流风扇盖合散热通槽位于X向上的X向入口并与散热器连接,出口板设置有多个出风孔,出口板与散热通槽位于X向上的X向出口相对,散热装置还包括与机壳固定连接的安装支架,安装支架包括相互垂直连接的X向限位板、Y向限位板和Z向限位板,X向限位板与散热器连接,Y向限位板和底板分别位于X向出口基于Z向相对两侧上,Z向限位板和侧板分别位于X向出口基于Y向相对两侧上,Y向限位板、底板、Z向限位板、侧板和出口板对X向出口形成密闭包围。
由上述方案可见,通过Y向限位板、底板、Z向限位板、侧板和出口板对X向出口形成密闭包围,以及底板和轴流风扇分别盖合散热通槽,继而使得散热通槽除了X向入口和X向出口外均呈密闭布置,而IGBT功率模块安装位位于散热通槽的外侧,IGBT功率模块的废热传导至散热器的底壁后,可通过轴流风扇的轴流吹风以及散热鳍片的散热,可高效地进行热量疏导,且密闭风道设计有效密闭灰尘进入到IGBT功率模块一侧的电气元件腔体中,有效提高电源的运行稳定性。
更进一步的方案是,出口板与Y向限位板、Z向限位板固定连接。
由上可见,通过Y向限位板、Z向限位板与出口板连接,继而为包围X向出口的密闭性提供稳定支撑。
更进一步的方案是,底壁呈平面延伸布置,底壁在IGBT功率模块安装位设置有连接孔。
由上可见,通过平整的底壁布置以及连接孔的,使得IGBT功率模块能够多个地与底壁高效热传导连接,并可通过连接孔稳定安装。
更进一步的方案是,散热装置包括至少两个轴流风扇,两个轴流风扇沿Y向并排布置。
由上可见,通过沿Y向并排布置的至少两个轴流风扇,可提供送风量,提高散热性能。
更进一步的方案是,散热装置还包括过滤组件,过滤组件位于轴流风扇基于X向相对于散热器的另一侧上。
更进一步的方案是,过滤组件包括第一过滤网和第二过滤网,第一过滤网和第二过滤网沿X向分布。
更进一步的方案是,第一过滤网的过滤孔径大于第二过滤网的过滤孔径,第二过滤网位于靠近轴流风扇的一侧上。
更进一步的方案是,第二过滤网为活性炭过滤网。
更进一步的方案是,散热装置还包括防护板,防护板设置有入风孔,防护板位于过滤组件基于X向相对于轴流风扇的另一侧上。
由上可见,通过过滤组件的布置,通过第一过滤网过滤掉大部分大颗粒灰尘,再经过第二过滤网彻底除去剩余的灰尘,且活性炭过滤网具有吸附性和通透性好,风阻系数小的特点,并且通过防护板的提高防护性和整体设备的稳定性。
为了实现本实用新型第二目的,本实用新型提供一种电源,包括IGBT功率模块和如上述方案的散热装置,IGBT功率模块安装在IGBT功率模块安装位,IGBT功率模块与底壁热传导连接。
附图说明
图1是本实用新型电源实施例的结构图。
图2是本实用新型电源实施例的第一分解图。
图3是本实用新型电源实施例的第二分解图。
图4是本实用新型电源实施例位于散热通槽处的剖视图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
参照图1至图4,电源1包括电路模块(未示出)、多个IGBT功率模块11和散热装置,电路模块包括由PCB基板以及设置在PCB基板上的功能电路,功能电路包括中央控制单元、滤波电路、整流电路和逆变电路等,IGBT功率模块11的电连接引脚与逆变电路连接,通过中央控制单元对IGBT功率模块的通断控制,继而实现三相交流电输出。
散热装置包括机壳2、散热器3、两个轴流风扇51、过滤组件和防护板52,散热器3设置有底壁31、两个侧壁32和多个散热鳍片33,两个侧壁32和多个散热鳍片33均沿X向延伸,两个侧壁32分别位于底壁31基于Y向相对两侧上并与底壁31连接,多个散热鳍片33位于两个侧壁32之间并与底壁31连接,相邻两个散热鳍片33之间沿X向贯穿设置有散热通槽34,多个散热通槽34在Z向均设置有Z向开口,多个散热通槽34在X向的两端分别设置有X向入口和X向出口,散热器3采用铝制成,且呈一体成型设置。
机壳2采用金属材料制成,机壳2设置有底板21、侧板23和出口板22,两个轴流风扇51和出口板22均与底板21连接,两个轴流风扇51均朝向X向布置,继而实现沿X向吹风送风,两个轴流风扇51沿Y向并排布置。轴流风扇51和出口板22分别位于底板21基于X向相对两侧上,出口板22设置有多个出风孔,多个出风孔贯穿设置并均匀分别在出口板22上。
散热器3设置在底板21上,底板21盖合散热通槽34位于Z向上的Z向开口,两个并排轴流风扇51盖合散热通槽34位于X向上的X向入口,轴流风扇51的壳体通过螺钉与散热器3连接,出口板22与散热通槽34位于X向上的X向出口相对,即出口板22和轴流风扇51位于散热器3的X向相对两侧上。
散热装置还包括与机壳2固定连接的安装支架4,安装支架4包括相互垂直连接的X向限位板41、Y向限位板42和Z向限位板43,X向限位板41与散热器3连接,且X向限位板41的端部与轴流风扇51的壳体连接。Y向限位板42盖合在X向出口的上方,Y向限位板42和底板21分别位于X向出口基于Z向相对两侧上,Z向限位板43盖合在X向出口的侧方,Z向限位板43和侧板23分别位于X向出口基于Y向相对两侧上,Y向限位板42、底板21、Z向限位板43、侧板23和出口板22对X向出口形成密闭包围,即X向出口的出风只能够通过出口板22的出风孔输出,出口板22通过螺钉与Y向限位板42、Z向限位板43固定连接。
过滤组件位于轴流风扇51基于X向相对于散热器3的另一侧上,过滤组件包括第一过滤网53和第二过滤网54,第一过滤网53和第二过滤网54沿X向分布。第一过滤网53通过连接框体52与机壳2连接,第二过滤网54也设置在连接框体52上,第一过滤网53为金属过滤网,其设置有多个过滤孔,第二过滤网54为活性炭过滤网,第一过滤网53的过滤孔径大于第二过滤网54的过滤孔径,相比于第一过滤网53,第二过滤网54位于靠近轴流风扇51的一侧上,即第一过滤网53位于靠外侧。防护板52设置有入风孔,防护板52位于过滤组件基于X向相对于轴流风扇51的另一侧上,即防护板52位于靠外侧。
底壁31呈平面延伸布置,底壁31在IGBT功率模块安装位设置有多个连接孔311。底壁31在散热通槽34相背的端面上设置有IGBT功率模块安装位,IGBT功率模块11安装在IGBT功率模块安装位,并通过螺钉与连接孔311连接,IGBT功率模块11与底壁31热传导连接。
在电源工作时,IGBT功率模块11产生大量废热,而废热能够通过底壁31迅速地传递至散热器3,并传送到散热鳍片33,与此同时,轴流风扇51运转,冷风依次经过防护板52、第一过滤网53、第二过滤网54后,再经过密闭风道的散热通槽34,带走热量,最后从出口板22排出,可见散热中风道均在密闭流道中进行,而不会窜入位于IGBT功率模块11或电路模块的一侧。
由上可见,本案风道结构设计简单,且通过拆装简便快捷,成本相对更为低廉,占用的空间更小,且改善了以往采用多个钣金件拼接的安装方式,解决了零部件多、拆装繁琐、工时耗费多的问题。
同时也在风道前端设置了过滤组件,双层过滤灰尘杂质,不仅提高了散热效率,还提高了待散热元器件的可靠性和使用寿命。
且轴流风扇与风道密封连接,可防止风力从风道内流失,解决了风量浪费的问题,能够进一步提升散热效果。