專利名稱：一種高壓大功率串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件、電力電子和傳熱及散熱領(lǐng)域，具體涉及一種高壓大功率串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組連接方式。
背景技術(shù)：
目前在電力電子技術(shù)領(lǐng)域高壓大容量功率變換技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，線路電壓高而電力電子元件耐壓相對低，許多場合需要采用器件串并聯(lián)的措施來滿足電力公用事業(yè)和工業(yè)界用戶對晶閘管閥的功率處理容量的要求。由晶閘管串聯(lián)組成的闊器件在靜止無功補(bǔ)償、大功率直流電源以及高壓變頻調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其元件散熱主要采用水冷系統(tǒng)和熱管散熱器冷卻的方式。
熱管散熱器具有很高的熱傳導(dǎo)能力，相同重量下比銀、銅、鋁可多傳遞幾個(gè)數(shù)量級的熱量，熱管散熱器突出特點(diǎn)在于傳熱能力強(qiáng)、均溫能力優(yōu)良、熱密度可變、無外加設(shè)備、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、不用維護(hù)。
晶閘管自冷熱管散熱器是應(yīng)用丁-電力電子設(shè)備中的一種先進(jìn)的高效散熱器件。傳統(tǒng)的熱管散熱器重量較大，加上該散熱器釆用的是價(jià)格較昂貴的銅材和鋁材，再加上串聯(lián)熱管散熱器數(shù)量為晶閘管元件的兩倍，數(shù)量多，使得散熱器的成本較高。隨著電力電子設(shè)備不斷向高電壓大功率方向發(fā)展，對晶閘管和熱管散熱器串聯(lián)應(yīng)用提出了更高的要求，同時(shí)整體串聯(lián)結(jié)構(gòu)方式朝著輕巧、便捷方向發(fā)展，要求設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的s的是提出一種散熱效率高、可靠性強(qiáng)、成本低的大功率晶閘管用散熱系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組及其方法，包括n(n》2)個(gè)品閘管l、 n+l個(gè)熱管散熱器2、帶有絕緣傘群的絕緣鑄件3、頂壓機(jī)構(gòu)4、高純度環(huán)氧絕緣板5、兩個(gè)端頭鋁合金金屬塊6、絕緣隔板7和熱管散熱器基板8，其特征在于所述品閘管1與熱管散熱器2相互交叉間隔串聯(lián)擺放在兩塊所述高純度環(huán)氧絕緣板5之間，所述串聯(lián)晶閘管1和熱管散熱器組2下側(cè)的環(huán)氧絕緣板5的厚度大于上側(cè)的環(huán)氧絕緣板5;在熱管散熱器基板8的上、下側(cè)均固定有所述帶有絕緣傘群的絕緣鑄件3，其作用是增加高壓晶閘管間平直環(huán)氧絕緣板的絕緣爬距，將絕緣電壓等級提高至高壓晶閘管耐壓水平；所述頂壓機(jī)構(gòu)4由頂壓螺桿、疊簧、螺母和壓塊構(gòu)成，用于對晶閘管1及熱管散熱器2的串聯(lián)壓接，在所述 頂壓機(jī)構(gòu)4的作用下使得串聯(lián)的晶閘管1和熱管散熱器2沿上下兩側(cè)的環(huán)氧絕緣板5移動， 通過頂壓螺桿和疊簧的作用將晶閘管1和熱管散熱器2串壓接到適宜的力度；所述串聯(lián)晶閘 管1和熱管散熱器組2的兩個(gè)端部固定有兩個(gè)鋁合金金屬塊6，用于固定調(diào)試好的串聯(lián)晶閘 管1和熱管散熱器2的位置，控制頂壓機(jī)構(gòu)4對串聯(lián)晶閘管1和熱管散熱器2的壓接行程， 使散熱器的各個(gè)部件在使用時(shí)位置固定，不發(fā)生位置移動；兩熱管散熱器2之間設(shè)置有所述 絕緣隔板7，用于提高兩熱管散熱器2之間的絕緣，改善高壓電場的分布特性。
其中，所述串聯(lián)晶閘管1和熱管散熱器組2下側(cè)和上側(cè)的環(huán)氧絕緣板5的厚度根據(jù)串聯(lián) 晶閘管與熱管散熱器的數(shù)量和總重量有關(guān)，撓度設(shè)計(jì)在lmm之內(nèi)，以保證壓接晶閘管的同心 度，盡可能的減小了晶閘管同熱管散熱器基板臺面之間的接觸熱阻。
其中，所述帶絕緣傘群的絕緣鑄件3上開有可容下高純度環(huán)氧絕緣板5的凹槽9，用于
固定熱管散熱器2和高純度環(huán)氧絕緣板5的方向和位置，同時(shí)所述絕緣鑄件3還起到提高所
述高純度環(huán)氧絕緣板5的絕緣爬距的作用，將絕緣電壓等級提高至高壓晶閘管耐壓的水平。 本發(fā)明的有益效果是所述高壓串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組的連接方式整體考慮了高
電壓電場分布及絕緣特性，有效解決了高壓晶閘管同熱管散熱器緊密串聯(lián)壓接時(shí)的高壓絕緣
問題，本發(fā)明采用的熱管散熱器同晶閘管間隔串聯(lián)壓接方式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效率高、
耐高壓、免維護(hù)、組裝方便的特點(diǎn)。
1. 結(jié)構(gòu)緊湊，休積比兩個(gè)散熱器壓裝一個(gè)晶閘管元件然后再間接串聯(lián)的結(jié)構(gòu)要小，節(jié)約空間。
2. 節(jié)約成本，結(jié)構(gòu)簡單相對來說熱管散熱器總重量輕，制造成本相對低廉，且采用這種 結(jié)構(gòu)要比兩個(gè)散熱器壓一個(gè)晶閘管元件的結(jié)構(gòu)節(jié)約銅母線排，節(jié)約附屬配件成本。
3. 整個(gè)晶閘管串聯(lián)熱管散熱器在相同質(zhì)量下散熱效率和散熱功率更高。
4. 耐壓相對較高，此串聯(lián)結(jié)構(gòu)耐高電壓性能取決于單層晶閘管自身的耐壓性能，不會因 為晶閘管串壓熱管散熱器而降低了單層晶閘管間的耐壓性能。
5. 串聯(lián)壓接力可調(diào)，以適用不問型號晶閘管壓接。
6. 絕緣墊塊可更換，以適用不同電壓等級絕緣爬距的需要。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組的側(cè)視圖； 圖2是依據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組的正視圖； 圖3是依據(jù)本發(fā)明的串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組的立體視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
在串聯(lián)的晶閘管l中，采用熱管散熱器同晶閘管間隔串聯(lián)壓接的方式迮接，其特征在于整體結(jié)構(gòu)緊湊，涉及的附屬高壓絕緣壓接件包括高純度環(huán)氧絕緣板5、端頭鋁合金金屬塊6、固定在熱管散熱器2上帶絕緣傘群的絕緣鑄件3、頂壓機(jī)構(gòu)4、兩熱管散熱器2之間的絕緣隔板7，上述結(jié)構(gòu)保證了不同型號晶閘管串聯(lián)壓接適合的壓接力和壓接同心度，將晶閘管同熱管散熱器基板8的接觸熱阻降到了較低水平，同時(shí)保證了高壓串聯(lián)晶閘管原有關(guān)斷時(shí)的整體高絕緣特性不因熱管散熱器2和附屬高壓絕緣壓接件的引入而受到影響。
熱管散熱器基板8的匕下側(cè)均固定有帶絕緣傘群的絕緣鑄件3，與熱管散熱器2緊密連接，帶絕緣傘群的絕緣鑄件3上開有可容下環(huán)氧絕緣板5的凹槽9，起到固定熱管散熱器2的方向和位置的作用，同時(shí)所述絕緣鑄件3增加高壓晶閘管1間平直環(huán)氧絕緣板5的絕緣爬距的作用，將絕緣電壓等級提高至高壓晶閘管耐壓水平。
本發(fā)明采取了以下設(shè)計(jì)方案晶閘管數(shù)量為n (n》2)，則所需串聯(lián)熱管散熱器的數(shù)量為n+l，作為其串聯(lián)壓接附件還有高純度環(huán)氧絕緣板、端頭鋁合金金屬塊、固定在熱管散熱器上帶絕緣傘群的絕緣鑄件、頂壓機(jī)構(gòu)和熱管散熱器間的絕緣隔板構(gòu)成。
所述雙面散熱晶閘管1數(shù)量為n (n》2)，與數(shù)量為n + l的熱管散熱器2，串聯(lián)擺放在兩塊高純度環(huán)氧絕緣板5之間；在串聯(lián)晶閘管和熱管散熱器組的卜一側(cè)，所述環(huán)氧絕緣板5相對較厚，其厚度根據(jù)串聯(lián)晶閘管與熱管散熱器的數(shù)量和總重量有關(guān)，設(shè)計(jì)撓度在l醒之內(nèi)，以保證壓接晶閘管的同心度，盡可能的減小了晶閘管同熱管散熱器基板臺面之間的接觸熱阻；在熱管散熱器基板上下側(cè)均固定有所述帶有絕緣傘群的絕緣鑄件3，起到增加高壓晶閘管間平直環(huán)氧絕緣板的絕緣爬距的作用，將絕緣電壓等級提高至高壓晶閘管耐壓水平；所述頂壓機(jī)構(gòu)4由頂壓螺桿、疊簧、螺母和壓塊構(gòu)成，完成對晶閘管及熱管散熱器的壓接，在所述頂壓機(jī)構(gòu)4的作用下使得串聯(lián)晶閘管和熱管散熱器沿所述環(huán)氧絕緣板5移動，通過頂壓螺桿和疊簧將晶閘管閥串壓接到適宜的力度；端頭固定有所述鋁合金金屬塊6，起到固定晶閘管和熱管散熱器位置、控制壓接行程的作用；熱管散熱器之間有所述絕緣隔板7，用來提高散熱器之間的絕緣，改善高壓電場的分布特性。
此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不
脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1、一種串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組及其方法，包括n(n≥2)個(gè)晶閘管1、n+1個(gè)熱管散熱器2、帶有絕緣傘群的絕緣鑄件3、頂壓機(jī)構(gòu)4、高純度環(huán)氧絕緣板5、兩個(gè)端頭鋁合金金屬塊6、絕緣隔板7和熱管散熱器基板8，其特征在于所述晶閘管1與熱管散熱器2相互交叉間隔串聯(lián)擺放在兩塊所述高純度環(huán)氧絕緣板5之間，所述串聯(lián)晶閘管1和熱管散熱器組2下側(cè)的環(huán)氧絕緣板5的厚度大于上側(cè)的環(huán)氧絕緣板5；在熱管散熱器基板8的上、下側(cè)均固定有所述帶有絕緣傘群的絕緣鑄件3，其作用是增加高壓晶閘管間平直環(huán)氧絕緣板的絕緣爬距，將絕緣電壓等級提高至高壓晶閘管耐壓水平；所述頂壓機(jī)構(gòu)4由頂壓螺桿、疊簧、螺母和壓塊構(gòu)成，用于對晶閘管1及熱管散熱器2的串聯(lián)壓接，在所述頂壓機(jī)構(gòu)4的作用下使得串聯(lián)的晶閘管1和熱管散熱器2沿上下兩側(cè)的環(huán)氧絕緣板5移動，通過頂壓螺桿和疊簧的作用將晶閘管1和熱管散熱器2串壓接到適宜的力度；所述串聯(lián)晶閘管1和熱管散熱器組2的兩個(gè)端部固定有兩個(gè)鋁合金金屬塊6，用于固定調(diào)試好的串聯(lián)晶閘管1和熱管散熱器2的位置，控制頂壓機(jī)構(gòu)4對串聯(lián)晶閘管1和熱管散熱器2的壓接行程，使散熱器的各個(gè)部件在使用時(shí)位置固定，不發(fā)生位置移動；兩熱管散熱器2之間設(shè)置有所述絕緣隔板7，用于提高兩熱管散熱器2之間的絕緣，改善高壓電場的分布特性。
2、 如權(quán)利要求l所述的串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組及其方法，其特征在于所述串聯(lián)晶 閘管1和熱管散熱器組2下側(cè)和上側(cè)的環(huán)氧絕緣板5的厚度根據(jù)串聯(lián)晶閘管與熱管散熱器的 數(shù)量和總重量有關(guān)，撓度設(shè)計(jì)在lmm之內(nèi)，以保證壓接晶閘管的同心度，盡可能的減小了品 閘管同熱管散熱器基板臺面之間的接觸熱阻。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組及其方法，其特征在于所述帶 絕緣傘群的絕緣鑄件3上開有可容下高純度環(huán)氧絕緣板5的凹槽9，用于固定熱管散熱器2 和高純度環(huán)氧絕緣板5的方向和位置，同時(shí)所述絕緣鑄件3還起到提高所述高純度環(huán)氧絕緣 板5的絕緣爬距的作用，將絕緣電壓等級提高至高壓晶閘管耐壓的水平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓大功率串聯(lián)晶閘管自冷熱管散熱器組，依次將熱管散熱器同晶閘管串聯(lián)壓接起來，其上下使用耐高壓的環(huán)氧絕緣板固定，通過端頭鋁合金金屬塊、頂壓螺桿和疊簧將晶閘管閥串壓接到適宜的力度，同時(shí)整體考慮高電壓分布及絕緣特性，解決了高壓晶閘管同熱管散熱器緊密串聯(lián)壓接時(shí)的絕緣問題。具有結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效率高、耐高壓、免維護(hù)、組裝方便、可形成模塊化、一體化裝配等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01L25/07GK101630675SQ200910089200
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者任孟干, 劉亞萍, 忠 常, 李志麒, 袁洪亮 申請人:中電普瑞科技有限公司;中國電力科學(xué)研究院