Пристрій для охолодження напівпровідникових приладів

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции охладителей для мощных полупроводниковых приборов, охлаждаемых принудительной конвекцией воздуха. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является теплоотвод для электронных приборов, состоящий из радиатора с ребрами, на поверхности которого выполнены отверстия для закрепления полупроводниковых приборов, и вентилятора, установленного в выемке. выполненной на наружной поверхности ребер радиатора [1]. Недостаток известной конструкции состоит в том, что эффективность охлаждения является относительно невысокой, а массогабариты теплоотвода завышены из-за неполного погружения вентилятора в тело радиатора. Кроме того, размещение охлаждаемых электронных приборов внутри воздушного канала, образованного между группами ребер, сопряжено с неудобством обслуживания (замены) приборов, а также ведет к загрязнению и увлажнению охлаждаемых приборов хладагентом. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для охлаждения полупроводниковых приборов, путем нового выполнения размещения вентилятора, чем обеспечит эффективное охлаждение полупроводниковых приборов, выравнивая температурные условия их работы. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для охлаждения полупроводниковых приборов, содержащем радиатор с ребрами, на поверхности которого выполнены отверстия для закрепления приборов, и вентилятор, установленный в выемке, выполненной на наружной поверхности ребер радиатора, согласно изобретению, выемка для размещения вентилятора выполнена в виде соединенных между собой цилиндрических полостей, габаритные размеры одной из которых соответствуют габаритным размерам крыльчатки, а габаритные размеры другой соответствуют габаритным размерам части вентилятора, расположенной над лопастями крыльчатки. Кроме того, отверстия для крепления полупроводниковых приборов выполнены на наружной боковой поверхности радиатора. Отличительной особенностью предлагаемого устройства для охлаждения полу-, проводниковых приборов (охладителя) является наличие вмонтированного в радиатор вентилятора, что позволяет уменьшить объем, необходимый для установки радиатора с полупроводниковыми приборами при принудительном охлаждении. Части, составляющие радиатор, разделены диэлектрическими прокладками. Каналы частей для тока хладагента (воздуха) состыкованы между собой таким образом, что обеспечивается ламинарное течение воздушного потока. Путем соединения, сквозных каналов частей радиатора соосно относительно Друг друга достигают того, что все поверхности, находящиеся в контакте с полупроводниковыми приборами, удерживаются при одной и той же температуре, что повышает эффективность охладителя. Вынесение полупроводниковых элементов за пределы движения хладагента, т.е. установка их на наружной боковой поверхности радиатора, исключает загрязнение и увлажнение приборов, а также облегчает ремонтнодиагностические работы над ними. На фиг. 1 изображен вид спереди на одну из теплопередающих частей радиатора без присоединения вентилятора. На фиг. 2 показан вид сверху на охладитель в целом (совмещенные в одной конструкции радиатор и вентилятор). На фиг. 3 - вид сбоку крепления радиатора к текстолитовому основанию. Радиатор Р представляет собой прямоугольный параллелепипед 1, разделенный на три части, с прямоугольными ребрами 2 и сквозными каналами 3 между ними равной ширины, проходящими от одной торцевой поверхности к противоположной. При этом ребра 2 имеют переменную высоту вследствие выполнения в корпусе радиатора Р. соединенных между собой концентрических цилиндрических полостей (выемок) 4, 2, размер одной 4 из которых соответствует размеру лопастей крылатки вентилятора, а размеру другой 5 габаритам выступающей по отношению к лопастям части вентилятора В. Вентилятор В закреплен на паре утолщенных ребер 6, 7 радиатора. Части радиатора крепятся на текстолитовом основании 8. имеющем непосредственно под вентилятором отверстие диаметром, соответствующим диаметру лопастей вентилятора. Полупроводниковые элементы 9 крепятся на боковых поверхностях 10 радиатора. Охлаждение силового полупроводникового прибора осуществляется следующим образом. Вентилятор В осуществляет осевое всасывание и радиальный выброс воздуха в направлении вдоль ребер 2 (перпендикулярно плоскости чертежа 1 на фиг. 2). Тепло, выделяемое в полупроводниковом приборе 9, передается в радиатор Р, а затем через ребра 2 - охлаждаемому воздуху. Воздушные каналы частей радиатора Р совмещены с целью обеспечения ламинарного потока воздуха. Поверхность охлаждения предлагаемого устройства для охлаждения полупроводниковых приборов может быть определена по формуле где Н - высота ребра радиатора; L - ширина ребра радиатора; b - толщина ребра радиатора; 2N - число ребер радиатора; 2m, 2n - количество ребер радиатора, попадающих в окружности радиусов R1 и R2; 2r=a+b - шаг ребер радиатора; а - межреберное расстояние; l1 - ширина крыльчатки вентилятора; l2 - длина выступающей части двига теля вентилятора. Для радиатора (фиг. 2, 3) с размерами: Н=70 мм; N=14; R 1=65 мм; L=95 мм; m=12; R 2=35 мм; b=3 мм; n=7; l 1=20 мм; а=7 мм; r = 5 мм; l2=15 мм имеем Количество ребер радиатора в устройстве-прототипе, необходимое для обеспечения такой же поверхности охлаждения при Длина такого радиатора будет меньше длины радиатора предлагаемой конструкции А'=136 мм на шаг ребер а+b А'=L å -(а+b)=А-(а+b)=136-(3+7)=126мм. Габаритные размеры радиатора предлагаемого устройства А=136 мм, Н å =156 мм, L=95 мм. Собственно объем V=A.H å -L=136.156-95=2015520 мм 3. Габаритные размеры радиатора с вентилятором в прототипе равны: А'=126 мм; Н å =156 мм; L'=L+l 1+l2=95+20+15=130 мм. Объем, необходимый для размещения радиатора с вентилятором V'=А'.Н å .L'.126.156.130=2555280 мм. Эффективность предлагаемой конструкции доказывает соотношение объемов V и V' Таким образом, при использовании предлагаемой конструкции выигрыш в объеме, необходимом для размещения радиатора с вентилятором, составит 26,8%. Предлагаемое устройство для охлаждения полупроводниковых приборов характеризуется довольно высокой степенью автоматизации при изготовлении, т.к. все конструктивные части отливаются или изготавливаются на токарных автоматах, после чего требуется доработка на сверлильных и фрезерных станках, а монтируемый вентилятор является покупным изделием. Радиатор может быть изготовлен из любого проводящего материала и. тем самым, использоваться в качестве проводника тока, как и требуется при параллельном соединении полупроводниковых приборов. Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить эффективное охлаждение полупроводниковых приборов, выравнивая температурные условия их работы. Конструктивное исполнение позволяет погружать вентилятор в радиатор, дает возможность экономить 26,8% объема, необходимого для размещения устройства для охлаждения обычной конструкции в случае принудительного охлаждения. Устройство технологично как в изготовлении, так и в монтаже.