一種水冷散熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水冷散熱裝置，所述水冷散熱裝置為不規(guī)則前后面結(jié)構(gòu)的六面體，所述六面體緊貼于需要散熱的晶閘管上面，所述晶閘管為具有四層或四層以上交錯P、N層的半導體裝置，且在與作為陰極的N型半導體層接觸的P型半導體層中相對于該作為陰極的N型半導體層的區(qū)域具有第一開口，所述半包圍型水冷散熱裝置包括晶閘管散熱器、阻尼電阻散熱器和連接體(5)，所述阻尼電阻散熱器和所述晶閘管散熱器集成于所述不規(guī)則六面體內(nèi)，所述阻尼電阻散熱器半包圍于所述晶閘管散熱器；采用本發(fā)明提供的水冷散熱裝置，大大縮小了水冷系統(tǒng)的體積，簡化了換流閥的結(jié)構(gòu)，減少了水冷系統(tǒng)的連接接口，增加了水冷系統(tǒng)的水容量，提高了水冷系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】一種水冷散熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水冷系統(tǒng)的散熱設(shè)備，具體涉及一種直流輸電換流閥的水冷散熱
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]水冷系統(tǒng)廣泛應用于直流輸電換流閥的冷卻中，換流閥通常由晶閘管、阻尼電容、均壓電容、阻尼電阻、均壓電阻、飽和電抗器、晶閘管控制單元等零部件組成。其中，晶閘管是換流閥的核心部件，它決定換流閥的通流能力，通過將多個晶閘管元件串聯(lián)可得到希望的系統(tǒng)電壓。而晶閘管和阻尼電阻是水冷系統(tǒng)的核心冷卻對象之一。因此，晶閘管散熱器和阻尼電阻散熱器設(shè)計的合理性對水冷系統(tǒng)的良好運行起到非常重要的作用。
[0003]現(xiàn)有的阻尼電阻的散熱方式主要有兩種:一種是間接冷卻法；另外一種直接冷卻法。間接冷卻法是將阻尼電阻棒插入散熱器內(nèi)，通過散熱器中冷卻水間接帶走熱量的方式散熱，這種方式的缺點是:第一，散熱能力較弱；第二，散熱器體積比較大；第三，散熱器耗水量大。另一冷卻方法是直接冷卻法，其法是將阻尼電阻布局在PVDF殼體的水路中，冷卻水與接觸電阻直接接觸冷卻。直接冷卻法散熱能力比間接冷卻法有所提高，但是還有它的局限性:水路的容水量較小，干燒能力差，斷流時間一般小于3秒。
[0004]目前，已有晶閘管散熱器和水冷阻尼電阻設(shè)計都是獨立的，這樣不僅增加了結(jié)構(gòu)整體尺寸，還因為連接接口多從而降低了水路連接的可靠性。
[0005]為此，需要提供一種體積小并且水路連接可靠性高的水冷散熱裝置來提高水冷系統(tǒng)的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種水冷散熱裝置，所述水冷散熱裝置為不規(guī)則前后面結(jié)構(gòu)的六面體，所述六面體緊貼于需要散熱的晶閘管上面，所述晶閘管為具有四層或四層以上交錯P、N層的半導體裝置，且在與作為陰極的N型半導體層接觸的P型半導體層中相對于該作為陰極的N型半導體層的區(qū)域具有第一開口，所述半包圍型水冷散熱裝置包括晶閘管散熱器、阻尼電阻散熱器和連接體，所述阻尼電阻散熱器和所述晶閘管散熱器集成于所述不規(guī)則六面體內(nèi)，所述阻尼電阻散熱器半包圍于所述晶閘管散熱器。
[0007]優(yōu)選地，所述晶閘管散熱器包括晶閘管散熱器腔體、晶閘管散熱器水道、晶閘管散熱器面板和進水口，所述散熱器腔體與所述進水口為一體，所述晶閘管散熱器水道位于所述晶閘管散熱器腔體內(nèi)，所述晶閘管散熱器腔體焊接于所述晶閘管散熱器面板上，所述晶閘管散熱器腔體和晶閘管散熱器水道為前后面對稱結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地，所述晶閘管散熱器采用鋁質(zhì)材料。
[0009]優(yōu)選地，阻尼電阻散熱器包括阻尼電阻散熱器腔體、阻尼電阻散熱器水道、阻尼電阻散熱器面板、阻尼電阻散熱器起始端子、阻尼電阻散熱器末端端子和出水口，所述阻尼電阻散熱器腔體與所述出水口為一體，所述阻尼電阻散熱器腔體焊接于所述阻尼電阻散熱器面板上，所述阻尼電阻散熱器腔體為前后面對稱結(jié)構(gòu)，所述阻尼電阻散熱器水道為前后面不對稱結(jié)構(gòu)，所述阻尼電阻散熱器水道與所述晶閘管散熱器水道通過所述連接體相通。
[0010]優(yōu)選地，所述阻尼電阻散熱器采用PVDF材質(zhì)。
[0011]優(yōu)選地，所述連接體包括連接體水道、連接螺母和密封螺母，所述連接螺母設(shè)置于晶閘管散熱器和連接體的接口處，所述密封螺母設(shè)置于所述連接體水道的口部。
[0012]優(yōu)選地，所述連接體采用鋁質(zhì)材料。
[0013]優(yōu)選地，所述晶閘管散熱器水道設(shè)置為雙螺旋結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選地，所述阻尼電阻散熱器水道設(shè)置為流線型。
[0015]優(yōu)選地，阻尼電阻散熱器水道的寬度是所述晶閘管散熱器水道寬度的二倍。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
[0017]本發(fā)明提供的水冷散熱裝置，通過將晶閘管散熱器和阻尼電阻散熱器集成到一個整體結(jié)構(gòu)中并且阻尼電阻散熱器半包圍晶閘管散熱器，采用直接冷卻法為阻尼電阻散熱，大大縮小了水冷系統(tǒng)的體積，簡化了換流閥散熱裝置的結(jié)構(gòu)，減少了水冷系統(tǒng)的連接接口，增加了水冷系統(tǒng)的水容量，提高了水冷系統(tǒng)的可靠性，并且采用阻尼電阻半包圍晶閘管散熱器的結(jié)構(gòu)，使得晶閘管壓裝后對阻尼電阻的拆卸更加方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明:
[0019]圖1為本發(fā)明的水冷散熱裝置的正面和側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的水冷散熱裝置的背面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的水冷散熱裝置的水路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]其中:1-晶閘管散熱器腔體2-阻尼電阻散熱器腔體3-晶閘管散熱器水道4-阻尼電阻散熱器水道5-連接體6-晶閘管散熱器面板7-阻尼電阻散熱器起始端子8-晶閘管貼合面9-進水口 10-出水口 11-阻尼電阻散熱器末端端子12-連接螺母13-密封螺母

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0024]為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳細描述如下，除詳細描述的這些實施例外，本還可以具有其他實施方式。
[0025]結(jié)合圖1和圖2，圖1為本發(fā)明的水冷散熱裝置的正面和側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的水冷散熱裝置的背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖1和圖2中的半包圍型水冷散熱裝置為不規(guī)則前后面結(jié)構(gòu)的六面體，包括鋁質(zhì)晶閘管散熱器、PVDF阻尼電阻散熱器和鋁質(zhì)連接體5，PVDF阻尼電阻散熱器和鋁質(zhì)晶閘管散熱器集成于不規(guī)則六面體內(nèi)，PVDF阻尼電阻散熱器半包圍鋁質(zhì)晶閘管散熱器，所述水冷散熱裝置緊貼于被散熱的晶閘管上面，晶閘管為具有四層或四層以上交錯P、N層的半導體裝置，且在與作為陰極的N型半導體層接觸的P型半導體層中相對于該作為陰極的N型半導體層的區(qū)域具有第一開口。采用這樣的設(shè)計，使得互相獨立的晶閘管散熱器與阻尼電阻散熱器集成在同一個裝置內(nèi)，縮小了水冷系統(tǒng)的體積，減少了進水口和出水口的數(shù)量，簡化了換流閥的散熱裝置的結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟實用；晶閘管散熱器和連接體5都采用鋁質(zhì)材質(zhì)，是因為鋁的導熱性能好，可以提高晶閘管散熱器的散熱性能；而阻尼電阻散熱器采用PVDF材質(zhì)，是由于PVDF慢熱耐高溫，可以提高阻尼電阻散熱器的散熱性能。
[0026]圖1和圖2中的鋁質(zhì)晶閘管散熱器還包括一個晶閘管散熱器腔體1、晶閘管散熱器水道3、兩個晶閘管散熱器面板6和一個進水口 9，所述晶閘管散熱器腔體I與所述進水口9為一體，晶閘管散熱器腔體I為前后面對稱的結(jié)構(gòu)，兩個面分別有一個晶閘管散熱器水道3來給晶閘管散熱，所述晶閘管散熱器水道3位于所述晶閘管散熱器腔體I內(nèi)，所述晶閘管散熱器腔體I焊接于所述晶閘管散熱器面板6上，所述晶閘管散熱器腔體I和晶閘管散熱器水道3為前后面對稱結(jié)構(gòu)。
[0027]圖1和圖2中的PVDF阻尼電阻散熱器包括一個阻尼電阻散熱器腔體2、阻尼電阻散熱器水道4、兩個阻尼電阻散熱器面板、一個阻尼電阻散熱器起始端子7、一個阻尼電阻散熱器末端端子11和一個出水口 10，所述阻尼電阻散熱器腔體2與所述出水口 10為一體，所述阻尼電阻散熱器腔體2焊接于所述阻尼電阻散熱器面板上，所述阻尼電阻散熱器腔體2為前后面對稱結(jié)構(gòu)，所述阻尼電阻散熱器水道4為前后面不對稱結(jié)構(gòu)，兩個面的阻尼電阻散熱器水道4通過貫穿孔串聯(lián)聯(lián)通，串聯(lián)水道內(nèi)布置阻尼電阻，阻尼電阻散熱器起始端子7和阻尼電阻散熱器末端端子11設(shè)置在阻尼電阻散熱器水道4的起始和末端處，所述阻尼電阻散熱器水道4與所述晶閘管散熱器水道3通過所述連接體5相通。
[0028]圖1和圖2中的連接體5包括連接體水道、連接螺母12和密封螺母13，所述連接螺母12設(shè)置于晶閘管散熱器水道和連接體5的接口處，所述密封螺母13設(shè)置于所述連接體水道的口部；采用連接螺母12將連接體5和晶閘管散熱器連接在一起，而連接螺母為中空的，因此中間有水道使得水路暢通，并且使得晶閘管散熱器與連接螺母12之間、連接螺母12與連接體5沒有縫隙；密封螺母13將連接螺母12所連通的水道進行密封，整體采用螺紋連接加密封圈。
[0029]為了使得半包圍型水冷散熱裝置取得更好的散熱效果，將晶閘管散熱器水道3設(shè)置為雙螺旋結(jié)構(gòu)，阻尼電阻散熱器水道設(shè)置4為流線型，采用這樣的設(shè)計使得水道在轉(zhuǎn)角的地方有明顯的弧度，不存在突兀的特點，降低了整體結(jié)構(gòu)的水阻，使得水流暢通，死角少，不容易發(fā)生堵塞。
[0030]為了提高半包圍型水冷散熱裝置的水容量以及干燒能力，阻尼電阻散熱器水道4的寬度是所述晶閘管散熱器水道3寬度的二倍，這樣設(shè)置使得阻尼電阻散熱器中的水容量大大增加，從而增加了水路的水容量，提高了半包圍型水冷散熱裝置的干燒能力，同時本裝置采用的是阻尼電阻與冷卻水直接接觸進行散熱，因此冷卻效果比通過散熱器外表面帶走電阻熱量的方式要優(yōu)良的多。
[0031]圖3為本發(fā)明的水冷散熱裝置的水路結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖3，本發(fā)明的半包圍型水冷散熱裝置在工作時，首先冷卻水從進水口 9以適當?shù)牧髁窟M入晶閘管散熱器中，同時進入前后兩面的晶閘管散熱器水道3中，晶閘管散熱器的水路結(jié)束后由晶閘管散熱器水道3進入連接體5的連接體水道中。經(jīng)過連接體水道后流入后面的PVDF阻尼電阻散熱器的阻尼電阻散熱器水道4中，流經(jīng)前面的阻尼電阻散熱器水道4后經(jīng)過前面的阻尼電阻散熱器末端端子11流出整個阻尼電阻散熱器，阻尼電阻布置在前面和后面的阻尼電阻散熱器水道4中，與冷卻水直接接觸散熱，冷卻效果較通過散熱器外表面接觸帶走電阻熱量的方式要優(yōu)良很多，同時由于水道寬，增加了水路的水容量，提高了干燒能力。
[0032]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水冷散熱裝置，所述水冷散熱裝置為不規(guī)則前后面結(jié)構(gòu)的六面體，所述六面體緊貼于需要散熱的晶閘管上面，所述晶閘管為具有四層或四層以上交錯P、N層的半導體裝置，且在與作為陰極的N型半導體層接觸的P型半導體層中相對于該作為陰極的N型半導體層的區(qū)域具有第一開口，所述半包圍型水冷散熱裝置包括晶閘管散熱器、阻尼電阻散熱器和連接體(5)，其特征在于，所述阻尼電阻散熱器和所述晶閘管散熱器集成于所述不規(guī)則六面體內(nèi)，所述阻尼電阻散熱器半包圍于所述晶閘管散熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷散熱裝置，其特征在于，所述晶閘管散熱器包括晶閘管散熱器腔體(I)、晶閘管散熱器水道(3)、晶閘管散熱器面板(6)和進水口(9)，所述晶閘管散熱器腔體(I)與所述進水口(9)為一體，所述晶閘管散熱器水道(3)位于所述晶閘管散熱器腔體(I)內(nèi)，所述晶閘管散熱器腔體(I)焊接于所述晶閘管散熱器面板(6)上，所述晶閘管散熱器腔體(I)和晶閘管散熱器水道(3)為前后面對稱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水冷散熱裝置，其特征在于，所述晶閘管散熱器采用鋁質(zhì)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水冷散熱裝置，其特征在于，阻尼電阻散熱器包括阻尼電阻散熱器腔體(2)、阻尼電阻散熱器水道(4)、阻尼電阻散熱器面板、阻尼電阻散熱器起始端子(7)、阻尼電阻散熱器末端端子(11)和出水口(10)，所述阻尼電阻散熱器腔體(2)與所述出水口(10)為一體，所述阻尼電阻散熱器腔體(2)焊接于所述阻尼電阻散熱器面板上，所述阻尼電阻散熱器腔體(2)為前后面對稱結(jié)構(gòu)，所述阻尼電阻散熱器水道(4)為前后面不對稱結(jié)構(gòu)，所述阻尼電阻散熱器水道(4)與所述晶閘管散熱器水道(3)通過所述連接體(5)相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水冷散熱裝置，其特征在于，所述阻尼電阻散熱器采用PVDF材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項權(quán)利要求所述的水冷散熱裝置，其特征在于，所述連接體(5)包括連接體水道、連接螺母(12)和密封螺母(13)，所述連接螺母(12)設(shè)置于晶閘管散熱器和連接體(5)的接口處，所述密封螺母(13)設(shè)置于所述連接體水道的口部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半包圍型水冷散熱裝置，其特征在于，所述連接體(5)采用鋁質(zhì)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水冷散熱裝置，其特征在于，所述晶閘管散熱器水道(3)設(shè)置為雙螺旋結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水冷散熱裝置，其特征在于，所述阻尼電阻散熱器水道(4)設(shè)置為流線型。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水冷散熱裝置，其特征在于，阻尼電阻散熱器水道(4)的寬度是所述晶閘管散熱器水道(3)寬度的二倍。
【文檔編號】H01L23/367GK104282642SQ201410510621
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】王治翔, 湯廣福, 周建輝, 藍元良, 查鯤鵬, 謝劍, 李云鵬, 劉杰, 王航 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院