CN215301263U - 一种igbt散热结构、散热系统及变频器柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种IGBT散热结构，包括冷媒散热器和加强散热片，冷媒散热器的上方用于分布I GBT本体以对I GBT本体进行散热；加强散热片位于I GBT本体、吸收电容与低感母排的连接处，用于增加散热面积。本实用新型的散热系统包括位于柜体一侧的单独风道，单独风道的底部设有与柜体内部相连通的进风口，单独风道的顶部设有与柜体内部相连通的出风口，出风口处设置有循环风机；单独风道内设置有蒸发单元，用于对经过单独风道的空气进行冷却，柜体内设置有如上所述的I GBT散热结构。本实用新型进一步公开了一种变频器柜，包括柜体、功率模块和如上所述的散热系统。本实用新型具有结构简单紧凑、布局合理、散热可靠等优点。

Description

一种IGBT散热结构、散热系统及变频器柜

技术领域

本实用新型主要涉及散热技术领域，具体涉及一种IGBT散热结构、散热系统及变频器柜。

背景技术

目前，中央空调变频器产品由于长期处在恶劣的工况中，且随着变频器的容量越来越大，其功率也越来越大，大容量的IGBT元件被大量应用，在严苛的功率情况下，对IGBT的散热方案成为各类设计人员工程应用化难题。

由于各个厂家对大功率IGBT散热方式通常采用的分为风冷、水冷等方式进行，结合柜内器件的布局以及整体散热系统的设计，在大功率IGBT的散热方案上各个厂家方案不尽相同，但是结合国内外知名品牌的IGBT器件，其电气机械接口以及可制造性等多方面均需要考虑设计。

对于功率较大的大型工业变频器设备而言，为了保证高防护等级，发热器件在箱体内部热量无法带走，导致柜体内发热器件散热效果不好，严重影响关键零部件的使用寿命，甚至发生设备损坏等严重问题。且大功率变频器设备中，大功率IGBT为主要的发热器件，需要通过合理的布局在柜内形成合理的散热通道，以及对IGBT本体的散热方式，保证整套系统的散热需求。为了解决此问题，通常做法是将各个部件分开布置，单独设置腔室，再通过线缆、母排将其连接起来，通过上下贯穿式的散热通道进行散热，通过风冷、水冷等方案进行设计，如此设计基本上能满足要求，但是从本质上来说并没有解决大功率IGBT本体散热的需求，且容易受器件尺寸的约束；同时产品为了减小整体尺寸，对内部器件的安装空间进行压缩，且产品越来越趋向于小型化，要求性能优越、散热性能好、结构紧凑，维护便捷。

大功率IGBT散热是变频器设计需要重点考虑的问题，纯风冷的变流器所需求的风机较大，且需要设置单独的隔室，风冷散热受外界环境影响较大，对于封闭或是半封闭的场合适用性不强，此外风冷方式不利于柜体达到很高的防护等级，柜内相对来说容易进入灰尘或是水汽，可能造成柜内IGBT寿命缩短或是引起其它不可预知的危害。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种结构简单、散热效率好的IGBT散热结构、散热系统及变频器柜。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种IGBT散热结构，包括冷媒散热器和加强散热片，所述冷媒散热器的上方用于分布IGBT本体以对IGBT本体进行散热；所述加强散热片位于所述IGBT本体、吸收电容与低感母排的连接处，用于增加散热面积。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述加强散热片的整体结构呈L形，其中L形的一边安装在连接处，另一边位于所述吸收电容的前侧。

所述加强散热片的一边于所述吸收电容的左侧或/和右侧延伸弯折形成散热翅片。

本实用新型还公开了一种散热系统，应用于柜体中，包括位于柜体一侧的单独风道，所述单独风道的底部设有与所述柜体内部相连通的进风口，所述单独风道的顶部设有与所述柜体内部相连通的出风口，所述出风口处设置有循环风机；所述单独风道内设置有蒸发单元，用于对经过单独风道的空气进行冷却，所述柜体内设置有如上所述的IGBT散热结构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述蒸发单元包括蒸发器和冷媒循环管路，其中蒸发器位于所述单独风道内的进风口处，所述冷媒循环管路的冷媒接头位于柜体外部。

所述单独风道通过隔板与柜体的侧板相互围合而成。

本实用新型进一步公开了一种变频器柜，包括柜体和位于柜体内的功率模块，还包括如上所述的散热系统。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述柜体内设置有第一空腔和第二空腔；所述第一空腔位于第二空腔与单独风道之间；所述功率模块位于所述第一空腔内且靠近所述单独风道的出风口。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的IGBT本体散热通过冷媒散热器中的冷媒散热进行热量传输，冷媒散热器内设计有冷媒流道，冷媒通过其通道进行换热，换热系数通过不同的功率进行调整设置，满足各种大功率的散热需求；在吸收电容与IGBT的连接处，通过设置加强散热片进行散热，再通过散热系统中的循环扩散出去，不会导致此处的热量集聚，避免导致器件超温等情况。

本实用新型充分考虑大功率IGBT的本体的散热需求，设置了冷媒散热器对IGBT进行散热，对其相连接的器件及安装处充分考虑其安装面小，发热量大，通过设置加强散热片增大散热面积，提高散热效果。

本实用新型采用高换热系数的冷媒冷却的IGBT器件，且在柜内设计高性能的散热方案，通过设置风机，在机柜内部形成散热通道，将机柜的热量通过冷媒吸收带走，能确保柜体的高防护性能，而且散热好；另外上述柜体整体高防护、可制造性好、布局合理、结构紧凑、散热可靠，能够适应大功率设备市场化的需求。

本实用新型采用密闭式风道设计，风机、蒸发器及变频器内部散热循环通道，有利于变频器的散热，满足变频器的长期稳定运行的需求，可以应对各种恶劣工况，具备很高的性能。

附图说明

图1为本实用新型的散热结构在实施例的立体结构图。

图2为图1的局部放大图。

图3为本实用新型的散热结构在实施例的俯视结构图。

图4为本实用新型的散热结构在实施例的侧视结构图。

图5为本实用新型的变频器柜在实施例的立体结构图。

图6为本实用新型的单独风道在实施例的主视结构图。

图例说明：1、IGBT本体；2、吸收电容；3、低感母排；4、冷媒散热器；5、加强散热片；6、柜体；61、第一空腔；62、第二空腔；7、单独风道；71、进风口；72、蒸发单元；721、蒸发器；722、冷媒循环管路；723、冷媒接头；73、出风口；74、风机；8、功率模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1～4所示，本实施例的IGBT散热结构，应用于大功率IGBT中，包括冷媒散热器4和加强散热片5，冷媒散热器4的上方用于分布IGBT本体1以对IGBT本体1进行散热；加强散热片5位于IGBT本体1、吸收电容2与低感母排3的连接处，用于增加散热面积以对连接处进行散热。

在一具体实施例中，加强散热片5的整体结构呈L形，其中L形的一边安装在连接处，另一边位于吸收电容2的前侧；另外加强散热片5的一边于吸收电容2的左侧和右侧延伸弯折形成散热翅片，通过散热翅片的布置，从而进一步增加散热面积，提高散热效果。

具体地，IGBT本体1均布放置在冷媒散热器4的上面，IGBT本体1散热通过冷媒散热器4中的冷媒散热进行热量传输，冷媒散热器4内设计有冷媒流道，冷媒通过其通道进行换热，换热系数通过不同的功率进行调整设置，满足各种大功率的散热需求。由于在大功率IGBT使用过程中，其输出位置需要配套的吸收电容2，且吸收电容2与IGBT的下方需要连接低感母排3，在此三重连接过程中，对其散热需要重要考虑，鉴于其安装面非常少，通过的电流大，在长时间过程中，此处的热设计需要核心考虑，故在此位置需要进行散热结构设计，具体散热结构即是在吸收电容2与IGBT本体1的连接处，通过设置加强散热片5进行，散热片的形状如图2所示，其核心就是增大散热面积，且通过散热系统中的循环，扩散出去，不会导致此处的热量集聚，避免导致器件超温等情况。

本实用新型充分考虑大功率IGBT本体1的散热需求，设置了冷媒散热器4对IGBT本体1进行散热，对其相连接的器件及安装处充分考虑其安装面小，发热量大，通过设置加强散热片5增大散热面积，提高散热效果。

如图5～6所示，本实用新型还公开了一种散热系统，应用于柜体6(如工业大功率设备中)，包括位于柜体6一侧的单独风道7，单独风道7的底部设有与柜体6内部相连通的进风口71，单独风道7的顶部设有与柜体6内部相连通的出风口73，出风口73处设置有循环风机74；单独风道7内设置有蒸发单元72，用于对经过单独风道7的空气进行冷却，柜体6内设置有如上所述的IGBT散热结构。

在一具体实施例中，蒸发单元72包括蒸发器721和冷媒循环管路722，其中蒸发器721位于单独风道7内的进风口71处，冷媒循环管路722的冷媒接头723位于柜体6外部。

在一具体实施例中，单独风道7通过隔板与柜体6的侧板相互围合而成。

如图5～6所示，本实用新型还公开了一种变频器柜，包括柜体6，柜体6内设有功率模块8和如上所述的散热系统。本实用新型采用高换热系数的冷媒冷却的IGBT器件，且在柜内设计高性能的散热方案，通过设置风机74，在机柜内部形成散热通道，将机柜的热量通过冷媒吸收带走，能确保柜体6的高防护性能，而且散热好；另外上述柜体6整体高防护、可制造性好、布局合理、结构紧凑、散热可靠，能够适应大功率设备市场化的需求。

在一具体实施例中，柜体6内设置有第一空腔61和第二空腔62；第一空腔61位于第二空腔62与单独风道7之间；功率模块8位于第一空腔61内且靠近单独风道7的出风口73，从而保证功率模块8内IGBT本体1、吸收电容2及低感母排3的散热。其中第二空腔62内设置有控制板、继电器等部件，第一空腔61的下部设有变压器等部件。

具体地，单独风道7由上、下风道两部分组成，其和柜体6的侧面相接形成一个密闭的空间，其中上风道设置有风机74，抽单独风道7内冷风并吹向柜体6内，下风道内的蒸发器721将热空气与冷媒介质进行热量交换，从而将进入单独风道7内部的空气变为冷空气，冷风通过高发热器件IGBT本体1、吸收电容2、低感母排3(或称叠层母排)等，从而在柜体6内形成一个大的循环系统(具体见图5的箭头所示)，再通过蒸发器721的冷却带走器件产生的热量。

本实用新型采用密闭式风道设计，风机74、蒸发器721及变频器内部散热循环通道，有利于变频器的散热，满足变频器的长期稳定运行的需求，可以应对各种恶劣工况，具备很高的性能。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种IGBT散热结构，其特征在于，包括冷媒散热器(4)和加强散热片(5)，所述冷媒散热器(4)的上方用于分布IGBT本体(1)以对IGBT本体(1)进行散热；所述加强散热片(5)位于所述IGBT本体(1)、吸收电容(2)与低感母排(3)的连接处，用于增加散热面积。

2.根据权利要求1所述的IGBT散热结构，其特征在于，所述加强散热片(5)的整体结构呈L形，其中L形的一边安装在连接处，另一边位于所述吸收电容(2)的前侧。

3.根据权利要求2所述的IGBT散热结构，其特征在于，所述加强散热片(5)的一边于所述吸收电容(2)的左侧或/和右侧延伸弯折形成散热翅片。

4.一种散热系统，应用于柜体(6)中，其特征在于，包括位于柜体(6)一侧的单独风道(7)，所述单独风道(7)的底部设有与所述柜体(6)内部相连通的进风口(71)，所述单独风道(7)的顶部设有与所述柜体(6)内部相连通的出风口(73)，所述出风口(73)处设置有循环风机(74)；所述单独风道(7)内设置有蒸发单元(72)，用于对经过单独风道(7)的空气进行冷却，所述柜体(6)内设置有如权利要求1～3中任意一项所述的IGBT散热结构。

5.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，所述蒸发单元(72)包括蒸发器(721)和冷媒循环管路(722)，其中蒸发器(721)位于所述单独风道(7)内的进风口(71)处，所述冷媒循环管路(722)的冷媒接头(723)位于柜体(6)外部。

6.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，所述单独风道(7)通过隔板与柜体(6)的侧板相互围合而成。

7.一种变频器柜，包括柜体(6)和位于柜体(6)内的功率模块(8)，其特征在于，还包括如权利要求4～6中任意一项所述的散热系统。

8.根据权利要求7所述的变频器柜，其特征在于，所述柜体(6)内设置有第一空腔(61)和第二空腔(62)；所述第一空腔(61)位于第二空腔(62)与单独风道(7)之间；所述功率模块(8)位于所述第一空腔(61)内且靠近所述单独风道(7)的出风口(73)。

Images