石建光，张永亮，吴文杰

（1.200093 上海市 上海理工大学 机械工程学院；2.201815 上海市 上海鑫国动力科技有限公司）

0 引言

IGBT 模块集成度越来越高，结构越来越紧凑，热流密度也随之变高，局部过高的热流密度必然带来大量发热。根据相关研究，工作温度增加10 ℃，电子元件失效率增大1 倍[1-2]，因此，温度控制对IGBT 模块使用寿命和可靠性都有非常重要的影响。

IGBT 散热器主要的散热形式分为风冷散热和水冷散热。风冷散热器结构比较简单，制作成本低，但是散热效率不高。水冷散热器因为散热性能优良的特点使用越来越广泛[3]。本文以某型号IGBT 水冷散热器为研究对象，通过ANSYS Icepak 对不同肋片数目、厚度和结构形式的散热器仿真，分析得到了肋片各参数对散热性能影响规律，为后续散热器的结构优化提供了参考。

1 IGBT 水冷散热器传热分析

本文研究的某型号采用水冷散热的电机控制器，控制器壳体底部装配一个水冷板。水冷板上方装有3 个IGBT 封装模块。水冷板采用的是肋片结构，控制器实体模型如图1 所示。

图1 控制器结构模型Fig.1 Controller structure model

热传递主要存在3 种基本形式：热传导、热辐射和热对流[4]。如图2 所示，IGBT 芯片通过导热硅脂与基板贴紧，基板与散热器相连，IGBT芯片产生的大量热量依次通过导热硅脂与基板传输到散热器内部，期间热辐射可以忽略不计。本文所研究的IGBT 模块散热器是通过强迫式水冷进行散热，所以对流只考虑冷却液的换热，忽略空气对流换热[5]。

图2 传热结构示意图Fig.2 Heat transfer structure diagram

2 传热理论计算

2.1 IGBT 热损耗计算

对于IGBT 模块，主要考虑来自于IGBT 芯片的损耗。……