專利名稱：一種電力半導(dǎo)體器件用散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力半導(dǎo)體器件用散熱裝置，特別適合于大容量、高電壓、大電流硅整流器或可控硅整流散熱。屬于電力半導(dǎo)體器件的散熱技術(shù)。
現(xiàn)有的電力半導(dǎo)體器件專用散熱器，通常有水冷和風(fēng)冷兩大類；從結(jié)構(gòu)上又可分為單元件或雙元件可逆橋組。
水冷散熱器主要存在著冷卻水系統(tǒng)需設(shè)有軟化水處理設(shè)施、水泵、水箱和管路等，投資大、占地多。同時(shí)，在運(yùn)行中由于水溫變化，管路接頭處大都存在漏水問題，這對(duì)高電壓系統(tǒng)是非常危險(xiǎn)的。風(fēng)冷散熱器，目前普遍采用鑄鋁實(shí)體、負(fù)壓抽風(fēng)散熱裝置，此種負(fù)壓抽風(fēng)的風(fēng)道設(shè)計(jì)復(fù)雜，且要求風(fēng)道嚴(yán)格密封，熱阻大，風(fēng)阻也大，散熱效果不好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大功率電力半導(dǎo)體器件的散熱問題。
從結(jié)構(gòu)上講，單元件主要是單位電流與散熱器的重量之比大，安裝工藝復(fù)雜，連線多，故障率高；雙元件可逆橋組比單元件結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)，連線減少一半，但依然設(shè)有解決整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝和維修不便的問題。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述存在的不足之處，提供了一種共陰極和共陽極組(三元件)及共陰、共陽極組(六元件)，采用正壓底吹豎向大板風(fēng)冷散熱裝置。該裝置可使元件之間連線大大減少，安裝工藝簡化，維修更換元件方便，單位電流與散熱器重量之比減小，熱阻小，風(fēng)阻小，容量大，散熱效果好，從而解決了大功率電力半導(dǎo)體器件的散熱問題。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的數(shù)支硅元件和導(dǎo)電墊片分別壓裝于豎向布置的主、副散熱器兩相對(duì)平面之間，再由彈簧鋼板和帶有絕緣套管的壓接螺栓，將主散熱器和副散熱器固緊連接。快速熔斷器分別與副散熱器和交流母線由各自的導(dǎo)流排螺栓連接。主散熱器由支撐板與左右側(cè)板連接，左右側(cè)板和前后透明窗組合成一長方體貫通式風(fēng)道，其風(fēng)道下口與風(fēng)機(jī)相接，風(fēng)道上口敞開。交流母線從風(fēng)道上口進(jìn)線，往下與各快速熔斷器和副散熱器連接，位于共陰極和共陽極主散熱器之間，而直流母線從風(fēng)道下口進(jìn)線與主散熱器連接。電容、電阻和功率放大隔離器，視風(fēng)道容積大小，可設(shè)置在風(fēng)道內(nèi)，也可設(shè)置在風(fēng)道外。整個(gè)風(fēng)道和風(fēng)機(jī)是通過側(cè)板與柜體螺栓固定連接為一體，即為整流柜。
整流柜的硅元件在工作狀態(tài)下，由于結(jié)內(nèi)產(chǎn)生熱損失而使結(jié)溫升高。為防止結(jié)溫升高而損壞元件，散熱器采用豎向大板布置，并在元件壓裝和冷卻工藝處理上采取有效措施。首先將金屬鋁或銅散熱器與硅元件的接觸面進(jìn)行機(jī)加工，以提高兩接觸面的平面度及增加有效接觸面積，同時(shí)配置彈簧鋼板和導(dǎo)電墊片，用壓接螺栓壓裝以保持壓力均勻，保證接觸面的有效壓力，減少接觸電阻。在線路聯(lián)結(jié)上利用金屬鋁或銅散熱器的導(dǎo)電、散熱特性，采用共陰和共陽極組(三元件)及共陰、共陽極組(六元件)接線，并分別壓裝于兩條散熱器上，使導(dǎo)線聯(lián)結(jié)大大簡化。交流母線從上部引入風(fēng)道內(nèi)，可使結(jié)點(diǎn)承載能力提高，同時(shí)也適應(yīng)一般低壓配電盤上置母線的慣例，接線方便。直流母線從下部接入風(fēng)道內(nèi)，同樣使結(jié)點(diǎn)的承載能力提高，冷卻工藝上將風(fēng)機(jī)位于風(fēng)道下方，采用底吹強(qiáng)制正壓通風(fēng)，風(fēng)流方向從下往上，主、副散熱器在風(fēng)道內(nèi)均為豎向布置，其散熱器翅片間的凹槽與風(fēng)流方向一致，這樣風(fēng)阻小，風(fēng)速大，散熱效果好，從而可使發(fā)熱與散熱達(dá)到平衡狀態(tài)，溫升趨于穩(wěn)定。電容、電阻、功率放大隔離器和快速熔斷器及交流母線等均放在風(fēng)道內(nèi)，因散熱良好，可使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于采用豎向大板金屬鋁或銅散熱器和強(qiáng)制正壓底吹冷卻，風(fēng)阻小，風(fēng)速大，熱阻小，散熱快，散熱效率提高一倍以上。故本裝置可采用單支大容量硅元件設(shè)計(jì)成大型(1000安培以上)的硅整流或可控硅整流柜，從而解決了過去小元件多支并聯(lián)均流的難題。
2、線路聯(lián)結(jié)上利用金屬鋁或銅散熱器的導(dǎo)電散熱特性，采用共陰極和共陽極組(三元件)及共陰、共陽極組(六元件)接線，使導(dǎo)線聯(lián)結(jié)大大簡化。
3、本裝置采用交流母線從風(fēng)道上口進(jìn)線，往下與各快速熔斷器和副散熱器連接并從共陽極主散熱器和共陰極主散熱器之間穿過。由于母線位于風(fēng)道內(nèi)載流量增大，快速熔斷器在風(fēng)道內(nèi)熔值穩(wěn)定。
4、由于風(fēng)道前后窗為透明體，故風(fēng)道內(nèi)所有元件的外觀狀態(tài)都可一目了然。
5、本裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、用材少、重量輕、噪音小、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行說明。


圖1為本實(shí)用新型的正視裝配示意圖；圖2為圖1A-A剖視圖；圖3為本實(shí)用新型的后視裝配示意圖。
如圖所示，兩條主散熱器[6]和六塊副散熱器[5]在風(fēng)道[20]內(nèi)均為豎向設(shè)置，六支硅元件[4]和六片導(dǎo)電墊片[10]分別壓裝于主、副散熱器[6]、[5]兩相對(duì)平面之間，再由彈簧鋼板[11]和帶有絕緣套管[9]的壓接螺栓[12]固緊連接成共陰極和共陽板組(三元件)。六支快速熔斷器[7]與副散熱器[5]是通過各自的導(dǎo)流板[19]螺栓連接，主散熱器[6]由支撐板[2]與側(cè)板[3]固定連接。左、右側(cè)板[3]和前、后透明窗[18]、[14]組合而成一長方體風(fēng)道[20]，風(fēng)道[20]下口與風(fēng)機(jī)[15]相接，風(fēng)道[20]上口敞開。電容器[17]、電阻器[8]、功率放大隔離器[16]均設(shè)置在風(fēng)道[20]內(nèi)，交流母線[1]與快速熔斷器[7]由各自的導(dǎo)流排[1 9]螺栓連接并從風(fēng)道[20]上部引出，而正負(fù)母線[13]從風(fēng)道[20]下部進(jìn)入與主散熱器[6]下端連接。
設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)[15]從風(fēng)道[20]底部向上吹風(fēng)，風(fēng)流貫穿整個(gè)風(fēng)道向上流動(dòng)，最后由敞開上口排出，從而達(dá)到本實(shí)用新型的冷卻散熱之目的。
權(quán)利要求1.一種電力半導(dǎo)體器件用散熱裝置，它是由主、副散熱器、硅元件、快速熔斷器、風(fēng)機(jī)和母線組成，其特征在于數(shù)支硅元件和導(dǎo)電墊片分別壓裝于豎向布置的主、副散熱器兩相對(duì)平面之間，再由彈簧鋼板和帶有絕緣套管的壓接螺栓將主副散熱器固緊連接，快速熔斷器分別與副散熱器和交流母線由各自的導(dǎo)流排螺栓連接，主散熱器由支撐板與左右側(cè)板連接，左右側(cè)板和前后透明窗組合成一長方體貫通式風(fēng)道，風(fēng)道下口與風(fēng)機(jī)相接，風(fēng)道上口敞開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于風(fēng)機(jī)位于風(fēng)道下方，采用底吹強(qiáng)制正壓通風(fēng)冷卻，風(fēng)流方向沿豎向布置的散熱器翅片間凹槽由下向上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征在于利用金屬鋁或銅散熱器的導(dǎo)電、散熱特性，采用共陰極和共陽極組(三元件)及共陰、共陽極組(六元件)接線，分別壓裝于兩條散熱器上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的散熱裝置，其特征在于交流母線從風(fēng)道上口進(jìn)線，往下與各快速熔斷器和副散熱器連接，位于共陰極和共陽極主散熱器之間，直流母線從風(fēng)道下口進(jìn)線與主散熱器連接。
專利摘要本實(shí)用新型是由數(shù)支硅元件和導(dǎo)電墊片分別壓裝于主、副散熱器兩相對(duì)平面之間,由彈簧鋼板和壓接螺栓連接,快熔分別與副散熱器和交流母線連接,主散熱器與左右側(cè)板連接,左右側(cè)板和前后透明窗組成風(fēng)道,風(fēng)道下口與風(fēng)機(jī)相接,上口敞開。交流和直流母線分別從風(fēng)道上部和下部接入。采用共陰極和共陽極組(三元件)及共陰、共陽極組(六元件)接線和底吹正壓強(qiáng)制風(fēng)冷散熱。本裝置可采用單支大容量硅元件設(shè)計(jì)大型(1000A以上)硅整流設(shè)備,從而解決了小元件多支并聯(lián)均流和大功率電力半導(dǎo)體器件的散熱問題。
文檔編號(hào)H01L23/34GK2293899SQ9721259
公開日1998年10月7日 申請(qǐng)日期1997年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月28日
發(fā)明者潘玉明 申請(qǐng)人:潘玉明