[发明专利]一种用于功率单元上的风冷散热器及功率变换单元

说明书

本发明涉及功率单元相关领域，具体是一种用于功率单元上的风冷散热器及功率变换单元，旨在解决现有用于功率单元中的风冷散热器易造成功率元件局部过热和现有功率变换单元不适用于高温环境的技术问题。风冷散热器包括风冷基板和一体成型于风冷基板的下表面的散热齿，所述散热齿之间形成有风道，所述风冷基板的上表面设置有至少一个安装位，功率单元的功率元件固定于所述安装位，所述风冷基板的上表面对应每个所述安装位设置有至少一个凹槽，所述凹槽中预埋有热管，所述热管的蒸发段位于所述安装位内、冷凝段位于所述安装位外，所述热管与功率元件的下表面接触；功率变换单元安装有风冷散热器，还装有双管绝缘栅双极型晶体管和薄膜支撑电容。

技术领域

本发明涉及功率单元及其配件相关领域，具体是一种用于功率单元上的风冷散热器及功率变换单元。

背景技术

功率单元是使用功率电力电子器件进行整流、滤波、逆变的高压变频器部件，一般包括功率元件及驱动功率元件的驱动电路板，为实现不同的功能，功率元件可为整流桥、可控硅、电解电容或IGBT。功率单元上的风冷散热器主要用于安装功率单元的功率元件，对其进行降温，风冷散热器由风冷基板和一体成型于风冷基板的下表面的散热齿组成，散热齿之间形成有风道，强迫风穿过风道对风冷基板进行降温。现有的这种风冷散热器结构，根据实际需要，功率元件不能够均匀的分布在风冷散热器基板的中心区域，使得整个风冷基板的热分布不均匀，造成功率元件的局部温度过高，导致功率元件损坏。

功率变换单元是将主电路的多个IGBT进行集成安装所形成的，是机车辅助供电变流电路的核心部件。具体地，机车的中间直流回路的输出直流电，经功率变换单元上IGBT组成的三相电路进行逆变后转换为三相交流电，为机车的辅助用电设备供电。但现有的功率变换单元仅适用于低温环境，例如50℃以下，在高温70℃环境下使用寿命低，运行可靠性差，维修成本高。因此，目前亟需一种适用于高温环境的功率变换单元。

发明内容

本发明旨在解决现有用于功率单元中的风冷散热器易造成功率元件局部过热和现有功率变换单元不适用于高温环境的技术问题。为此，本发明提出一种用于功率单元上的风冷散热器及功率变换单元。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于功率单元上的风冷散热器，包括风冷基板和一体成型于风冷基板的下表面的散热齿组成，所述散热齿之间形成有风道，强迫风穿过所述风道对风冷基板进行散热，从而达到对功率元件的降温；所述风冷基板的上表面设置有至少一个安装位，功率单元的功率元件固定于所述安装位，功率单元的功率元件的数量和所述安装位的数量相同；所述风冷基板的上表面对应每个所述安装位设置有至少一个凹槽，所述凹槽中预埋有热管，整个热管都置于风冷基板上，所述热管的蒸发段位于所述安装位内、冷凝段位于所述安装位外，使用状态下所述热管与功率元件的下表面接触。使用时，功率元件局部产生的聚集热量通过热管快速传递至其他区域，可避免功率元件局部温度过高。这里所述的热管，是指公知的结构，热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封；热管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，当热管的蒸发段受热时吸液芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向冷凝段放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环，热量由热管的蒸发段传至冷凝段。本发明中，热管的蒸发段与功率元件的部分接触，可吸收功率元件的该部分的热量，然后传递给冷凝段进行散热，可有效避免功率元件的局部温度过高，克服了现有风冷散热器的缺陷，这也正是本发明的创新点所在。