專利名稱：Igbt板式水冷卻器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及換熱器，具體涉及一種IGBT板式水冷卻器，用于特大功率等級的 變流器IGBT功率模塊。
背景技術：
變流器功率模塊是鐵路機車和動車組、風力發(fā)電設備和城市軌道交通車輛的傳動 系統中實現交一直-交傳動的必不可少的設備，變流器中的逆變器用IGBT功率模塊是其關 鍵部件之一。目前IGBT逆變器的最大容量已達1600KVA，因此IGBT功率模塊工作時會產生 大量的熱量，例如鐵路電力機車中的每個IGBT功率模塊的發(fā)熱量約為2. 5kff ；如果熱量不 能及時散發(fā)掉，則IGBT功率模塊將無法正常工作。目前，對IGBT功率模塊進行冷卻的方式有1)直接冷卻；2)沸騰浴冷卻；3)油冷 卻；4)板式水冷卻。在上述四種冷卻方式中，板式水冷卻效果最好，由于采用了鋁合金材料 因此重量比較輕，并且易于檢測維修，無環(huán)境污染。目前，普遍使用的板式水冷卻器主要結 構由平板、在平板一側加工有“迷宮”凹槽的主冷卻板、IGBT功率模塊安裝螺孔、板式水冷 卻器進、出水口等主要部分組成。平板與主冷卻板經真空釬焊而成為一體，同時凹槽與平板 形成了方形冷卻液通道，IGBT功率模塊通過螺栓固定在板式水冷卻器外表面光滑平整的板 面，板式水冷卻器進、出水口與水泵、膨脹水箱和機車冷卻裝置相連接。在使用中，IGBT功率 模塊工作發(fā)出的熱量通過傳導傳遞給板式水冷卻器，板式水冷卻器再通過傳導和對流換熱 把熱量傳遞給板式水冷卻器中的冷卻液(50%純凈水+50%防凍液)，冷卻液在水泵的作用 下再把熱量傳遞給變流器以外的機車冷卻裝置中，最終機車冷卻裝置在冷卻風機帶動的冷 卻空氣作用下，將IGBT功率模塊所散發(fā)的熱量排放到大氣環(huán)境中去。由于板式水冷卻器中 冷卻液的通道為矩形光滑通道，單位體積的傳熱面積為0. 127m2/m3,因此其換熱效率不高。
發(fā)明內容為解決上述問題，本實用新型提供一種IGBT板式水冷卻器，即具有較高換熱效率 的新型IGBT板式水冷卻器，并且在設備有限的空間條件下，使直一交流等逆變器裝置的結 構更加合理、緊湊。根據傳熱學原理，在外部條件相同及冷卻液壓力降許可的條件下，冷卻器的散熱 量取決于冷卻器的傳熱系數和傳熱面積的大小，冷卻器的傳熱系數和傳熱面積越大冷卻器 的散熱效果越好，其中金屬平板的材質影響較小，可以忽略不計，主要影響因素是傳熱面積 的大小。本實用新型就是根據這一原理對板式水冷卻器內部平板與冷卻液之間的傳熱進行強化。本實用新型采取的具體技術措施是在主冷卻板一側板面上加工的凹槽中放置散 熱翅片。所述散熱翅片呈鋸齒形錯口狀排列。所述散熱翅片與主冷卻板及平板經真空釬焊焊接為密封整體。[0009]所述板式水冷卻器進、出水口在板式水冷卻器端部。所述板式水冷卻器的變流器柜體安裝孔和IGBT功率模塊安裝螺孔開設在板式水 冷卻器的板面上。本實用新型的有益之處在于由于增設了散熱翅片，IGBT板式水冷卻器單位體積 的傳熱面積為0. 311m2/m3，傳熱面積增加了 2. 4倍、散熱量增大；由于IGBT板式水冷卻器可 以適用于多個領域，因而具有很好的經濟效益和社會效益。
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步描述。

圖1平板與主冷卻板結構示意圖；圖2IGBT板式水冷卻器結構示意圖；圖3板式水冷卻器板面示意圖；圖4IGBT板式水冷卻器與IGBT功率模塊安裝示意圖。附圖標注散熱翅片1、平板2、主冷卻板3、墊圈4、螺栓5、IGBT功率模塊6、進水 口 7、出水口 8、變流器柜體安裝孔9、IGBT功率模塊安裝螺孔10。
具體實施方式
由圖1可見，板式水冷卻器的平板2與主冷卻板3和放置在主冷卻板3凹槽中的 散熱翅片1經真空釬焊焊接為密封整體；根據機車或動車組安裝的需要，板式水冷卻器進 水口 7和出水口 8在板式水冷卻器端部。圖2是圖IA-A剖視圖，可見板式水冷卻器主冷卻板3內側板面上加工有凹槽，并 在凹槽中放置散熱翅片1，散熱翅片1呈鋸齒形錯口狀排列。由于冷卻液經進水口 7流入板式水冷卻器，在流過主冷卻板3內表面時，在冷卻液 與主冷卻板3內表面接觸部分，會有一小部分區(qū)域的冷卻液以層流的流動方式流動，這部 分區(qū)域的熱阻比較大，層流區(qū)域越大越阻礙冷卻液與主冷卻板3內表面之間的傳熱，而散 熱翅片1會在冷卻液流動方向上不斷減小冷卻液層流區(qū)域的厚度，增強冷卻液與主冷卻板 3之間的傳熱。并且熱翅片1與平板2與主冷卻板3同采用了鋁合金材料制作，同時極大增 加了傳熱面積，使單位體積的傳熱面積由原來的0. 127m2/m3增大到0. 311m2/m3，增加了 2. 4 倍，大幅提高水冷卻器整體的換熱效率。見圖3板式水冷卻器主冷卻板3外表面上，開設有板式冷卻器的變流器柜體安裝 孔9和IGBT功率模塊安裝螺孔10。如圖4所示，用墊圈4和螺栓5將IGBT功率模塊安裝固定在板式水冷卻器3的板 面上；變流器柜體應該罩在IGBT功率模塊等變流器的外部，并且通過變流器柜體安裝孔9 固定在板式水冷卻器3的板面上，在本圖沒有顯示出來。IGBT板式水冷卻器的工作流程與現有的板式水冷卻器的工作流程相同。
權利要求一種IGBT板式水冷卻器，由平板與在平板一側加工有凹槽的主冷卻板焊接體、在主冷卻板外表面通過IGBT功率模塊安裝螺孔安裝的IGBT功率模塊、板式水冷卻器進、出水口等主要部分組成，其特征在于所述主冷卻板的凹槽中放置散熱翅片。
2 根據權利要求1所述IGBT板式水冷卻器，其特征在于所述散熱翅片呈鋸齒形錯口 狀排列。
3.根據權利要求1或2所述IGBT板式水冷卻器，其特征在于所述散熱翅片與主冷卻 板及平板經真空釬焊焊接為密封整體。
4.根據權利要求1所述IGBT板式水冷卻器，其特征在于所述板式水冷卻器進、出水 口在板式水冷卻器端部。
5.根據權利要求1所述IGBT板式水冷卻器，其特征在于所述板式水冷卻器的變流器 柜體安裝孔和IGBT功率模塊安裝螺孔開設在板式水冷卻器的板面上。
專利摘要本實用新型提供一種IGBT板式水冷卻器，提高了換熱效率。采取的具體技術措施是在板式水冷卻器主冷卻板一側板面上加工的凹槽中放置呈鋸齒形錯口狀排列的散熱翅片，將平板與散熱翅片和主冷卻板經真空釬焊焊接為密封整體；板式水冷卻器進、出水口在板式水冷卻器端部；板式水冷卻器的變流器柜體安裝孔和IGBT功率模塊安裝螺孔開設在板式水冷卻器的板面上。本實用新型的有益之處在于由于增設了散熱翅片，IGBT板式水冷卻器單位體積的傳熱面積為0.311m2/m3，傳熱面積增加了2.4倍、散熱量增大；由于IGBT板式水冷卻器可以適用于多個領域，因而具有很好的經濟效益和社會效益。
文檔編號H01L23/367GK201623026SQ20092028830
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權日2009年12月23日
發(fā)明者劉俊杰 申請人:中國北車集團大連機車研究所有限公司