一種采用熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)。所述一種熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)，包括后部鏤空的殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有散熱器和多個(gè)電容器、功率元件，其特征在于：所述散熱器是由平行設(shè)置在殼體內(nèi)的多個(gè)熱管散熱器組成；所述功率元件的個(gè)數(shù)與熱管散熱器的個(gè)數(shù)相等，對(duì)應(yīng)安裝在每個(gè)熱管散熱器的上方；所述多個(gè)電容器設(shè)置在功率元件與熱管散熱器的后方，并通過復(fù)合母排與多個(gè)功率元件連接；在殼體的前方擋板上開設(shè)有多個(gè)進(jìn)風(fēng)口。本實(shí)用新型散熱過程中熱量通過熱管的工作原理被排出殼體外部，實(shí)現(xiàn)熱量的交換，因熱管散熱器靠自身冷卻液的蒸發(fā)凝結(jié)帶出熱量,無需風(fēng)機(jī)或其他外部散熱因素,達(dá)到等溫性好,免設(shè)備維護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的散熱和方便的安裝。
【專利說明】一種采用熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子變壓器，變流器領(lǐng)域，涉及一種功率胞的設(shè)計(jì)，具體說是一種采用熱管自冷散熱方式的功率胞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002]電力電子變壓器(power electronic trans-former，PET)，又稱固態(tài)變壓器(solid trans-former)，是一種通過電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓變換和能量傳遞的新型變壓器。相對(duì)于傳統(tǒng)變壓器而言，電力電子變壓器具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)體積小，重量輕，環(huán)境污染小；(2)運(yùn)行時(shí)二次側(cè)輸出電壓恒定，不隨負(fù)載變化，且平滑可調(diào)；(3) —次、二次側(cè)電壓為正弦波形，功率因數(shù)可調(diào)；(4) 一次、二次側(cè)電壓、電流和功率均高度可控；(5)本身具有斷路器的功能，無需傳統(tǒng)的變壓器繼電保護(hù)裝置；
[0003]電力電子變壓器是集電力電子、電力系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理以及自動(dòng)控制理論等領(lǐng)域?yàn)橐惑w的電力系統(tǒng)前沿研宄課題。目前在國(guó)內(nèi)外，都有很多相關(guān)的研宄和開發(fā)。在電力電子變壓器的設(shè)計(jì)和研發(fā)中，大規(guī)模的電力電子器件以及相應(yīng)的電力電子變流技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]電力電子變壓器內(nèi)使用的功率胞主要散熱方式有風(fēng)冷和水冷兩種散熱方式。水冷散熱系統(tǒng)是通過循環(huán)水來傳遞熱量，通過熱交換器、循環(huán)系統(tǒng)、水箱、水泵和去離子水等若干部分組成。水冷系統(tǒng)有非常強(qiáng)的散熱能力，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高等問題，在傳統(tǒng)電力電子變壓器系統(tǒng)中較少使用。
[0005]風(fēng)冷散熱主要是通過風(fēng)扇開啟時(shí)攪動(dòng)氣流和散熱片熱量傳遞將熱抽出當(dāng)前使用環(huán)境。其系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，技術(shù)成熟等特點(diǎn)，是目前電子電力變壓器采用的主要的散熱方式。
[0006]功率胞是一種集功率元件(IGBT，可控硅類)，散熱器，復(fù)合母排，電容器類高度集成化的功率組件，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)類似于生物體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，故取名為功率胞，功率胞(功率組件)具有安裝、使用方便；外型美觀、可靠性高、綜合成本低，利于成套化、設(shè)計(jì)選型簡(jiǎn)單、整機(jī)設(shè)備開發(fā)周期縮短等一系列優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于電力電子設(shè)備制造而言，大部分的功率器件電連接形式都可用功率胞組合連接得到。電力電子變壓器中使用的功率胞主要發(fā)熱源為IGBT類高頻率開關(guān)器件，傳統(tǒng)電子電力變壓器功率胞散熱方式如圖1和圖1-1所示:功率組件(IGBT等)安裝在散熱器上部，功率胞前部安裝風(fēng)機(jī)(扇)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，功率胞內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過風(fēng)機(jī)攪動(dòng)氣流，從功率胞尾部排出。此種功率胞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的弊端在于風(fēng)道需要嚴(yán)密配合，使得風(fēng)機(jī)(扇)攪動(dòng)氣流時(shí)產(chǎn)生風(fēng)壓，逼迫熱量排出功率胞外；另一方面，攪動(dòng)的風(fēng)機(jī)(扇)帶著灰塵從功率胞經(jīng)過，會(huì)使功率胞內(nèi)產(chǎn)生大量灰塵沉積，如若不及時(shí)清理，必定會(huì)對(duì)功率胞內(nèi)元器件(電路板等)造成影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種采用熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)，通過熱管吸收熱量并交換熱量的工作原理排出功率胞外部，實(shí)現(xiàn)熱量的交換，從而達(dá)到自冷散熱。
[0008]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案:所述一種熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)，包括后部鏤空的殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有散熱器和多個(gè)電容器、功率元件，其特征在于:所述散熱器是由平行設(shè)置在殼體內(nèi)的多個(gè)熱管散熱器組成；所述功率元件的個(gè)數(shù)與熱管散熱器的個(gè)數(shù)相等，對(duì)應(yīng)安裝在每個(gè)熱管散熱器的上方，且多個(gè)功率元件之間并聯(lián)連接；所述多個(gè)電容器設(shè)置在功率元件與熱管散熱器的后方，并通過復(fù)合母排與多個(gè)功率元件連接；在殼體的前方擋板上開設(shè)有多個(gè)進(jìn)風(fēng)口，多個(gè)進(jìn)風(fēng)口通過每個(gè)熱管散熱器中熱管之間的間隙與殼體后側(cè)鏤空部分連通形成自然空氣通道。
[0009]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述熱管散熱器有四個(gè)，且兩鄰熱管散熱器之間設(shè)有等距間隙，多個(gè)進(jìn)風(fēng)口通過每個(gè)熱管散熱器中熱管之間的間隙以及兩相鄰熱管散熱器之間的間隙與殼體后側(cè)鏤空部分連通形成自然風(fēng)道。
[0010]本實(shí)用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述進(jìn)風(fēng)口為長(zhǎng)條狀進(jìn)風(fēng)口，多個(gè)進(jìn)風(fēng)口等距設(shè)置。
[0011]本實(shí)用新型所述的功率胞結(jié)構(gòu)中的采用熱管散熱器，散熱過程中熱量通過熱管的工作原理被排出外殼，實(shí)現(xiàn)熱量交換，從而達(dá)到自冷散熱，散熱快，散熱效果好。由于熱量排出的過程中，不存在傳統(tǒng)散熱器依靠風(fēng)機(jī)(扇)逼迫氣流攪動(dòng)的特點(diǎn)，因此，功率胞可以保持較高的IP等級(jí)，且功率胞極易安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是傳統(tǒng)的風(fēng)冷功率胞結(jié)構(gòu)示意圖，
[0013]圖1-1是傳統(tǒng)的風(fēng)冷功率胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，
[0014]圖2是本實(shí)用新型的正面示意圖，
[0015]圖3是本實(shí)用新型的側(cè)面示意圖，
[0016]圖4是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，
[0017]圖5是本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型的風(fēng)向走勢(shì)圖。
[0019]圖中:I一散熱器，2—功率元件，3—電容器，4一復(fù)合母排，5—外殼，6—進(jìn)風(fēng)口。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖2-4中所述的一種熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)，包括后部鏤空的殼體5，在殼體5的前方擋板上開設(shè)有多個(gè)條狀進(jìn)風(fēng)口 6，多個(gè)條狀進(jìn)風(fēng)口 6等距設(shè)置，也可以設(shè)置成兩排，每排中的多個(gè)進(jìn)風(fēng)口也等距設(shè)置。如圖5所示，在殼體5內(nèi)設(shè)有多個(gè)熱管散熱器1、多個(gè)電容器3和多個(gè)功率元件2，最佳方案設(shè)置有四個(gè)熱管散熱器和四個(gè)功率元件，四個(gè)熱管散熱器I平行設(shè)置在殼體5內(nèi)靠近前擋板的位置，四個(gè)散熱器I固定在殼體5的其中一側(cè)板上，四個(gè)功率元件2對(duì)應(yīng)安裝在每個(gè)熱管散熱器I的上方，且四個(gè)功率元件2之間并聯(lián)連接；所述多個(gè)電容器3設(shè)置在功率元件3與熱管散熱器I的后方，并通過復(fù)合母排4 (層疊母排)與多個(gè)功率元件2連接；多個(gè)進(jìn)風(fēng)口 6通過每個(gè)熱管散熱器I中熱管之間的間隙與及兩相鄰熱管散熱器之間的間隙與殼體后側(cè)鏤空部分連通形成自然風(fēng)道。所述功元件2為IGBT元件。
[0021]本實(shí)用新型工作時(shí)，功率元件2在產(chǎn)生大量熱量，如圖6所示，安裝在功率元件2底部的熱管散熱器I首先獲得這些熱量，通過熱管散熱器I內(nèi)部的工作(冷卻介質(zhì)蒸發(fā)，冷凝)，將功率元件2產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至熱管散熱器I上，熱管散熱器I通過其快速的熱量交換的功能(冷卻介質(zhì)蒸發(fā)，冷凝)把熱量帶出，由于負(fù)壓的關(guān)系(熱量排出，殼體5內(nèi)氣壓降低)，會(huì)自動(dòng)從進(jìn)風(fēng)口 6進(jìn)風(fēng)口吸進(jìn)外部空氣，形成一種自然風(fēng)循環(huán)，從而達(dá)到熱管自冷散熱的方式。
【權(quán)利要求】
1.一種熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)，包括后部鏤空的殼體(5)，在殼體(5)內(nèi)設(shè)有散熱器(I)和多個(gè)電容器(3)、功率元件(2)，其特征在于:所述散熱器(I)是由平行設(shè)置在殼體(5)內(nèi)的多個(gè)熱管散熱器組成；所述功率元件(2)的個(gè)數(shù)與熱管散熱器的個(gè)數(shù)相等，對(duì)應(yīng)安裝在每個(gè)熱管散熱器(I)的上方，且多個(gè)功率元件(2)之間并聯(lián)連接；所述多個(gè)電容器(3)設(shè)置在功率元件(2)與熱管散熱器(I)的后方，并通過復(fù)合母排(4)與多個(gè)功率元件(2)連接；在殼體(5)的前方擋板上開設(shè)有多個(gè)進(jìn)風(fēng)口 ￠)，多個(gè)進(jìn)風(fēng)口(6)通過每個(gè)熱管散熱器(I)中熱管之間的間隙與殼體后側(cè)鏤空部分連通形成自然空氣通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)，其特征是:所述熱管散熱器有四個(gè)，且兩鄰熱管散熱器(I)之間設(shè)有等距間隙，多個(gè)進(jìn)風(fēng)口(6)通過每個(gè)熱管散熱器(I)中熱管之間的間隙以及兩相鄰熱管散熱器之間的間隙與殼體后側(cè)鏤空部分連通形成自然風(fēng)道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管自冷散熱的功率胞結(jié)構(gòu)，其特征是:所述進(jìn)風(fēng)口(6)為長(zhǎng)條狀進(jìn)風(fēng)口，多個(gè)進(jìn)風(fēng)口(6)等距設(shè)置。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK204179931SQ201420731037
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】張 浩, 周宇, 蔡昌偉, 舒歡歡, 朱久 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司