CN212660112U - 一种适用于堆栈式逆变器的散热模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，属于新能源汽车电机控制器技术领域。本实用新型包括散热模块主体，散热模块主体内部平行设置有两个空腔，散热模块主体上下两个表面均设置有凹槽，凹槽内部一端通过散热介质内部入口与一个空腔相连接，另一端通过散热介质内部出口与另一个空腔相连接，凹槽开口处设置有传热基板，本实用新型采用并联式设计，每个独立半桥IGBT模块可以同时与散热介质接触，且相互之间独立设置，不干扰，温度因而较为均匀，每个独立半桥IGBT模电流输出较平均，控制器的功率密度得以增加。

Description

一种适用于堆栈式逆变器的散热模块

技术领域

本实用新型涉及一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，属于新能源汽车电机控制器技术领域。

背景技术

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的转换器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等。在国外因汽车的普及率较高外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。通过点烟器输出的车载逆变是20W、40W、80W、120W到150W功率规格。再大一些功率逆变电源要通过连接线接到电瓶上。把家用电器连接到电源转换器的输出端就能在汽车内使用各种电器。可使用的电器有：手机、笔记本电脑、数码摄像机、照相机、照明灯、电动剃须刀、CD机、游戏机、掌上电脑、电动工具、车载冰箱及各种旅游、野营、医疗急救电器等。

由于散热能力限制，一般IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块很难输出其最大功率。为达到市场上大功率电机的控制需求，因此，相同功率的IGBT模块必须堆栈，增加其电流输出以满足需求。

现有的堆栈式逆变器为满足结构强度与电流传送的安全性，输入铜排机构设计必须符合理论设计的截面积与尺寸需求，同时为了配合逆变器整体架构设计，从而不可避免的增加了逆变器的体积，降低了控制器的功率密度。

并且，现有的堆栈式逆变器因IGBT模块的架构布置，对应的散热水槽为一中空的整体机构，散热介质由出入口进出。对IGBT模块而言，散热介质在水槽内左右流动，称之为串联式散热方式。由于流场中沿程与局部损失的影响，IGBT模块在接近散热介质入口处，具有较佳的散热效果；在接近散热介质出口处，则散热效果较差；IGBT模块的温度并不均匀，有温差存在。因此限制了IGBT模块的电流输出，降低了控制器的功率。

由于堆栈IGBT模块每个模块为3个并排的半桥模块整合为一体，散热模块也为一体结构，散热介质由水槽输入孔流入，堆栈的IGBT模块，在水槽内与散热介质作用，将热量传递给散热介质；散热介质由水槽输出孔流出，将堆栈IGBT的热传导出水槽，达到堆栈IGBT模块散热的功能。由于在水槽内，介质仅有一个方向流动，称之为串联式散热***。就堆栈IGBT模块而言，与散热介质外部入口较近的整体模块的一个半桥IGBT模块，可以先接触散热介质，半桥IGBT模块与散热介质间温差较大，彼此间有较多的热交换，此半桥IGBT模块的温度因而会较低；与散热介质外部出口较近整体模块的一个半桥IGBT模块，因散热介质在水槽内已流经另两个半桥IGBT模块，散热介质的温度因为已吸收了热而上升，其与散热介质间的温差较小，与散热介质间的热交换较少，此半桥IGBT模块的温度会较高。因此，在串联式散热***中，整体模块中的半桥IGBT模块彼此间存有温度差异，堆栈IGBT模块的输出电流将受温度较高半桥IGBT模块的影响而降低，影响输出功率。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，用于解决现有技术中现有的堆栈式逆变器因IGBT模块的架构布置，对应的散热水槽为一中空的整体机构，散热介质由出入口进出，对IGBT模块而言，散热介质在水槽内左右流动，称之为串联式散热方式，由于流场中沿程与局部损失的影响，IGBT模块在接近散热介质入口处，具有较佳的散热效果；在接近散热介质出口处，则散热效果较差；IGBT模块的温度并不均匀，有温差存在，因此限制了IGBT模块的电流输出，降低了控制器的功率的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种适用于堆栈式逆变器的散热模块包括：散热模块主体，所述的散热模块主体内部平行设置有两个空腔，散热模块主体上下两个表面均设置有凹槽，凹槽内部一端通过散热介质内部入口与一个空腔相连接，另一端通过散热介质内部出口与另一个空腔相连接，凹槽开口处设置有传热基板。

通过采用这种技术方案：IGBT模块锁紧在散热模块上，与传热基板紧密连接，当IGBT模块正常工作时，散热介质进入空腔中，然后经散热介质内部入口进入凹槽中，散热介质与传热基板相接触，IGBT模块通过传热基板与散热介质进行热交换，对IGBT模块进行散热，散热介质换热后经散热介质内部出口流出进入另一空腔中，将热量排出，从而实现对IGBT模块的散热。

于本实用新型的一实施例中，所述的散热模块主体一端设置有散热介质外部入口和散热介质外部出口，散热介质外部入口和散热介质外部出口各连接一个空腔。

通过采用这种技术方案：散热介质经散热介质外部入口进入一空腔中，换热完成后的散热介质进入另一空腔中，然后经散热介质外部出口排出，从而将热量排出。

于本实用新型的一实施例中，所述的散热模块主体上下两个表面均设置有三个凹槽，三个凹槽并列平行设置。

通过采用这种技术方案：散热模块主体上下两个表面均设置有三个凹槽，散热模块可同时对六个IGBT模块进行散热作业，并且每个凹槽独立设置，互不影响。

于本实用新型的一实施例中，所述的传热基板通过焊接的方式与散热模块主体相连接。

通过采用这种技术方案：传热基板通过焊接的方式与散热模块主体相连接，提高传热基板与凹槽之间的密封性，防止散热介质泄漏。

于本实用新型的一实施例中，所述的传热基板采用铝合金或者铜材质制成。

通过采用这种技术方案：采用铝合金或者铜制成传热基板，提高传热基板的换热性能。

如上所述，本实用新型的一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，具有以下有益效果：

与现有串联式散热***相比，本实用新型采用并联式设计，每个独立半桥IGBT模块可以同时与散热介质接触，且相互之间独立设置，不干扰，温度因而较为均匀，每个独立半桥IGBT模电流输出较平均，控制器的功率密度得以增加。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例中一种适用于堆栈式逆变器的散热模块的整体结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例中一种适用于堆栈式逆变器的散热模块的俯视结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例中一种适用于堆栈式逆变器的散热模块的俯视内部结构示意图。

其中，30、散热模块主体；31、传热基板；32、凹槽；33、散热介质外部入口；34、散热介质外部出口；35、散热介质内部进口；36、散热介质内部出口；37、空腔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

一种堆栈式逆变器结构包括：直流联接电容1、IGBT模块2、散热模块3、直流母线输入铜排4以及输出模块5，所述的IGBT模块2设置有两组，上下对称设置，两组IGBT模块2之间设置有散热模块3，IGBT模块2一端与直流联接电容1相连接，另一端连接输出模块5，所述的直流母线输入铜排4与直流联接电容1相连接。

两组IGBT模块2均由三个独立的IGBT半桥模块并排设置组成。

散热模块3内部平行设置有两个空腔，散热模块3上下两个表面均设置有三个凹槽。

凹槽内部上下均有开孔，与空腔连接，供散热介质出入。

直流联接电容1包括直流联接电容主体10，直流联接电容主体10一侧表面设置有上排输出接点12和下排输出接点14，上排输出接点12和下排输出接点14上下对称设置，上排输出接点12和下排输出接点14分别设置有三组，每组各设置有一个正极接点和一个负极接点。

直流联接电容主体10的一侧表面一角还设置有两个输入铜排接点11。

上排输出接点12设置有三组，每组各设置有一个正极接点和一个负极接点，其中左侧为正极接点，右侧为负极接点；所述的下排输出接点14设置有三组，每组各设置有一个正极接点和一个负极接点，其中左侧为负极接点，右侧为正极接点。

直流联接电容主体10上与上排输出接点12和下排输出接点14相邻的两侧表面设置有固定机构13。

散热模块3包括散热模块主体30，散热模块主体30内部平行设置有两个空腔37，散热模块主体30上下两个表面均设置有凹槽32，凹槽32内部一端通过散热介质内部入口35与一个空腔37相连接，另一端通过散热介质内部出口36与另一个空腔37相连接，凹槽32开口处设置有传热基板31。

散热模块主体30一端设置有散热介质外部入口33和散热介质外部出口34，散热介质外部入口33和散热介质外部出口34各连接一个空腔37。

输出模块5包括输出铜排52和联结铜排51，联结铜排51两端分别连接两组上下对称设置的IGBT半桥模块的一端，输出铜排52与联结铜排51上端相连接。

输出模块5设置有三组，每组独立连接一组上下对称设置的IGBT半桥模块。

一种堆栈式逆变器结构的工作原理是：直流联接电容10接点的电极性正负互相交错，上排输出接点12电极性方向为左侧正极、右侧负极，下排输出接点14电极性方向为右侧正极、左侧负极以符合堆栈IGBT模块2上对应接点电极性的需求，直流联接电容10与堆栈IGBT模块2直接锁紧，联结铜排51将上下两组IGBT半桥模块2相互联结，实现单相堆栈IGBT半桥模块的整合输出，输出铜排52与联结铜排51相连接，然后经输出铜排52进行输出，IGBT模块2工作过程中，散热模块3对IGBT模块2进行散热，IGBT模块2锁紧在散热模块3上，与传热基板31紧密连接，当IGBT模块2正常工作时，散热介质经散热介质外部入口33进入空腔37中，然后经散热介质内部入口35进入凹槽中，散热介质与传热基板31相接触，IGBT模块2通过传热基板31与散热介质进行热交换，对IGBT模块进行散热，散热介质换热后经散热介质内部出口36流出进入另一空腔37中，再经散热介质外部出口34排出散热模块3将热量排出。

综上所述，与现有串联式散热***相比，本实用新型采用并联式设计，每个独立半桥IGBT模块可以同时与散热介质接触，且相互之间独立设置，不干扰，温度因而较为均匀，每个独立半桥IGBT模电流输出较平均，控制器的功率密度得以增加。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，其特征在于，所述一种适用于堆栈式逆变器的散热模块包括：散热模块主体(30)，所述的散热模块主体(30)内部平行设置有两个空腔(37)，散热模块主体(30)上下两个表面均设置有凹槽(32)，凹槽(32)内部一端通过散热介质内部入口(35)与一个空腔(37)相连接，另一端通过散热介质内部出口(36)与另一个空腔(37)相连接，凹槽(32)开口处设置有传热基板(31)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，其特征在于：所述的散热模块主体(30)一端设置有散热介质外部入口(33)和散热介质外部出口(34)，散热介质外部入口(33)和散热介质外部出口(34)各连接一个空腔(37)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，其特征在于：所述的散热模块主体(30)上下两个表面均设置有三个凹槽(32)，三个凹槽(32)并列平行设置。

4.根据权利要求1所述的一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，其特征在于：所述的传热基板(31)通过焊接的方式与散热模块主体(30)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于堆栈式逆变器的散热模块，其特征在于：所述的传热基板(31)采用铝合金或者铜材质制成。

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