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CN111540715A - 一种igbt控制器自冷散热器 - Google Patents

一种igbt控制器自冷散热器 Download PDF

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CN111540715A
CN111540715A CN202010364001.XA CN202010364001A CN111540715A CN 111540715 A CN111540715 A CN 111540715A CN 202010364001 A CN202010364001 A CN 202010364001A CN 111540715 A CN111540715 A CN 111540715A
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CN
China
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cooling
water
condenser
plate
heat sink
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CN202010364001.XA
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Inventor
夏彬
贺智威
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Candela Shenzhen New Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Candela Shenzhen Technology Innovations Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明公开一种IGBT控制器自冷散热器,包括水冷板、冷凝器和水冷管道，所述冷凝器设置于所述水冷板的上方，所述水冷板内填充有冷却液，所述冷凝器的内部抽真空处理，所述冷凝器的上表面安装有若干第一散热片，所述水冷管道的两端分别连通所述水冷板和冷凝器。本设计结构简单科学，占用空间小，采用了冷凝器内部抽真空的方案，在水冷板上挤出铝翅片增加散热面积使之与空气进行自然对流，同时在冷凝器表面增加散热片，使用冷却风扇对散热片进行散热以达到对控制器进行冷却的效果，适于推广应用。

Description

一种IGBT控制器自冷散热器
技术领域
本发明涉及散热器结构领域，具体为一种IGBT控制器自冷散热器。
背景技术
电机控制器绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)散热性能以及成为影响电机乃至电动汽车安全性、可靠性及动力性的重要因素。由于现在电机控制器的集成化越来越小，所以热流密度越来越大。所以对电机控制器的冷却至关重要，影响其使用效果及寿命。目前，市面上的控制器散热器多采用自然冷却，风冷以及水冷，自然冷却采用散热器紧贴着控制器的方案，散热器与控制器之间涂抹一层高导热硅脂，减少接触热阻，控制器把热量传递到散热器，散热器通过热传导作用把散热器基板温度传递到翅片，翅片与空气进行自然对流带走热量。液冷散热器，通过水冷板把控制器的热传导到冷却液，通过水泵或者冷水机组对冷却液进行冷却，以达到冷却液循环使用的效果。但是自然冷却散热效率低，所带走热量少；水冷散热器由于需要外接循环水泵或者冷水机组，虽然散热效果较好，但增加了耗电量，安装难度，维护难度等，同时集成度不高，占地大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术提及的问题，现提供一种IGBT控制器自冷散热器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种IGBT控制器自冷散热器,包括水冷板、冷凝器和水冷管道，所述冷凝器设置于所述水冷板的上方，所述水冷板内填充有冷却液，所述冷凝器的内部抽真空处理，所述冷凝器的上表面安装有若干第一散热片，所述水冷管道的两端分别连通所述水冷板和冷凝器。由于内部抽真空的冷凝器连通了水冷板的冷却流道，降低了冷却液(水)的沸点，使冷却液更容易气化以带走更多热量到冷凝器，通过冷凝器的散热片散热带走热量，冷却液(水)在冷凝器散热液化后回流至水冷板处形成循环。
进一步的，所述冷凝器的上表面形成有若干散热柱，每一所述第一散热片上均设有配合所述散热柱的安装孔，所述第一散热片由上至下间隔安装于所述散热柱上。其中，所述第一散热片呈波浪形，增加与空气的接触面积；所述第一散热片与所述散热柱采用过盈配合，并且所述第一散热片与所述散热柱连接处涂抹有导热硅脂，减少接触热阻增加导热。
进一步的，还包括有冷却风扇，所述冷却风扇通过螺栓安装在所述冷凝器上，并对所述第一散热片鼓风冷却。
进一步的，所述水冷板由水冷板壳体和水冷板底板组成，所述水冷板壳体上设有连接igbt控制器的连接孔，所述水冷板壳体和水冷板底板采用搅拌摩擦焊焊接，所述水冷板底板上设有第二散热片，所述水冷板底板与第二散热片采用挤铝成型工艺一体挤出，较少了焊接次数，减少了焊接热阻；所述冷凝器的底部采用钎焊焊接于所述第二散热片上。
进一步的，所述冷凝器由冷凝器壳体和冷凝器顶板组成，所述冷凝器壳体和冷凝器顶板采用搅拌摩擦焊焊接，所述散热柱采用钎焊焊接于所述冷凝器顶板上。
本发明的有益效果是：本设计结构简单科学，采用了冷凝器内部抽真空的方案，在水冷板上挤出铝翅片增加散热面积使之与空气进行自然对流，同时在冷凝器表面增加散热片，使用冷却风扇对散热片进行散热以达到对控制器进行冷却的效果；同时，把散热片，水冷板，冷凝器集成在一起，减小了占用空间。
附图说明
图1为本发明的结构分解图；
图2为本发明的结构立体图；
图3为本发明的第一散热片与散热柱结构连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1至图3所示，一种IGBT控制器自冷散热器,包括水冷板、冷凝器和水冷管道1，所述水冷板由水冷板壳体9和水冷板底板7组成，所述水冷板壳体9上设有连接igbt控制器8的连接孔，igbt控制器8与水冷板壳体9使用螺栓连接，；两者之间接触处涂抹高导热系数硅脂减少热阻，所述水冷板壳体9和水冷板底板7采用搅拌摩擦焊焊接；所述冷凝器由冷凝器壳体6和冷凝器顶板3组成，所述冷凝器壳体6和冷凝器顶板3采用搅拌摩擦焊焊接；所述冷凝器设置于所述水冷板的上方，所述水冷板内填充有冷却液，所述冷凝器的内部抽真空处理，所述冷凝器顶板3的上表面安装有若干散热柱2，所述散热柱2采用钎焊焊接于所述冷凝器顶板3上，所述散热柱2上安装有若干第一散热片4，每一所述第一散热片4上均设有配合所述散热柱2的安装孔，所述第一散热片4由上至下间隔安装于所述散热柱2上。所述水冷管道1的两端分别连通所述水冷板和冷凝器，所述冷凝器上安装有对所述第一散热片4鼓风冷却的冷却风扇5。其中，所述第一散热片4呈波浪形，所述第一散热片4与所述散热柱2采用过盈配合，并且所述第一散热片4与所述散热柱2连接处涂抹有导热硅脂，减少接触热阻增加导热。所述水冷板底板7上设有第二散热片，所述水冷板底板7与第二散热片采用挤铝成型工艺一体挤出，较少了焊接次数，减少了焊接热阻；所述冷凝器壳体6的底部采用钎焊焊接于所述第二散热片上。
由于内部抽真空的冷凝器连通了水冷板的冷却流道，降低了冷却液(水)的沸点，当冷却液为水时，水在1000pa时沸点为6.9696℃，在2000pa时沸点为17.495℃，在101325pa时沸点为100℃，当对流道内部抽真空时，水的沸点会降低，真空度越高，沸点越低，在控制器发热时，水吸热，发生相变反应从而带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，水蒸汽会通过水冷管道进入冷凝器，冷凝器的冷却风扇以及第一散热片会使水蒸气温度降低瞬间冷凝为水回流入水冷板，从而形成循环对控制器达到冷却效果，因此，在内部流道，只有水冷板内部充满液态水，在水气化时通过水冷管道进入冷凝器中。同时在水冷板底板与冷凝器壳体之间的第二散热片也会带走一部分热量，该第二散热片的翅片在宽度方面应该保证足够的支持强度以及工艺加工难度，建议翅片高度/厚度≤8，翅片检具/翅片高度>0.28时散热效果最佳。对于顶部散热翅片，强制空气对流换热系数对于
Figure BDA0002476082420000051
其中，V为散热片附近流速，L为沿着流体运动方向，当L越小，对流换热系数越大，所以此处风扇固定在散热翅片长边处会产生更大的对流换热系数。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种IGBT控制器自冷散热器,其特征在于，包括水冷板、冷凝器和水冷管道，所述冷凝器设置于所述水冷板的上方，所述水冷板内填充有冷却液，所述冷凝器的内部抽真空处理，所述冷凝器的上表面安装有若干第一散热片，所述水冷管道的两端分别连通所述水冷板和冷凝器。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，所述冷凝器的上表面形成有若干散热柱，每一所述第一散热片上均设有配合所述散热柱的安装孔，所述第一散热片由上至下间隔安装于所述散热柱上。
3.根据权利要求1或2所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，所述第一散热片呈波浪形。
4.根据权利要求1或2所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，所述第一散热片与所述散热柱采用过盈配合，并且所述第一散热片与所述散热柱连接处涂抹有导热硅脂。
5.根据权利要求1或2所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，还包括有冷却风扇，所述冷却风扇安装在所述冷凝器上，并对所述第一散热片鼓风冷却。
6.根据权利要求1或2所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，所述水冷板由水冷板壳体和水冷板底板组成，所述水冷板壳体和水冷板底板采用搅拌摩擦焊焊接，所述水冷板底板上设有第二散热片。
7.根据权利要求6所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，所述水冷板底板与第二散热片采用挤铝成型工艺一体挤出。
8.根据权利要求6所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，所述冷凝器的底部采用钎焊焊接于所述第二散热片上。
9.根据权利要求2所述的一种IGBT控制器自冷散热器，其特征在于，所述冷凝器由冷凝器壳体和冷凝器顶板组成，所述冷凝器壳体和冷凝器顶板采用搅拌摩擦焊焊接，所述散热柱采用钎焊焊接于所述冷凝器顶板上。
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