1、IGBT元件廣泛應(yīng)用于變頻器、逆變器、電力傳動(dòng)等各個(gè)方面，工作時(shí)處在頻繁的開關(guān)狀態(tài)，功率損耗大，其散熱條件的好壞，關(guān)系到其運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性及使用壽命。IGBT元件的冷卻方式有多種，熱管冷卻是大功率IGBT元件有效的冷卻方式之一。目前多數(shù)研究者僅注重研究熱管本身，沒有把與熱管相連的換熱器其他部位（如翅片、冷板）作為一個(gè)整體來研究，所提供的傳熱系數(shù)缺乏工程上的普遍性和實(shí)用性。本文定義了一個(gè)具有很強(qiáng)應(yīng)用性的總傳熱系數(shù)這一概念，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)

2、值方法研究不同工況和翅片尺寸下的熱管換熱器的總傳熱系數(shù)k，把IGBT功率、冷板最高溫度和氣流來流速度聯(lián)系在一起，這樣表征的熱管換熱器為IGBT熱管冷卻的研究與工程應(yīng)用之間搭建橋梁。
　　首先，本文對(duì)BSM10GP120型IGBT的熱損耗進(jìn)行估算，并分析熱管冷卻IGBT的傳熱過程中各段熱阻。其次，把整個(gè)熱管換熱器分成上下兩部分來研究，用Fortran語言對(duì)冷板部位的傳熱過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到冷板在不同尺寸和內(nèi)弧半徑下導(dǎo)熱的形狀因子。

3、通過對(duì)熱管換熱器整體傳熱過程的分析，得到兩個(gè)部分傳熱系數(shù)k1、k2的表達(dá)式，兩部分傳熱的表達(dá)式通過絕熱段的工質(zhì)溫度tin聯(lián)系在一起，進(jìn)而整合出整個(gè)換熱器的總傳熱系數(shù)k。然后，對(duì)熱管換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在三種熱流密度下，測(cè)量不同風(fēng)速條件時(shí)換熱器冷板的壁面溫度及空氣流經(jīng)翅片的進(jìn)出口溫度、進(jìn)出口壓差等，得到對(duì)應(yīng)工況下?lián)Q熱器的傳熱系數(shù)、阻力系數(shù)。最后，用Icepak軟件對(duì)熱管換熱器進(jìn)行數(shù)值模擬和分析。比較和分析翅片寬度分別為38mm、42mm、

4、46mm、50mm及54mm時(shí)對(duì)應(yīng)的冷板溫度、換熱器的傳熱系數(shù)、翅片表面對(duì)流換熱系數(shù)、換熱器前后壓差、努塞爾數(shù)、翅片肋效率;保持翅寬為定值，比較和分析翅片間距分別為2mm、2.3mm、2.6mm、2.9mm、3.2mm時(shí)對(duì)應(yīng)的冷板溫度、換熱器的傳熱系數(shù)、翅片表面對(duì)流換熱系數(shù)、換熱器前后壓差、努塞爾數(shù)、翅片肋效率。
　　1)通過對(duì)冷板導(dǎo)熱的數(shù)值模擬數(shù)值模擬，得到不同尺寸的冷板的導(dǎo)熱形狀因子。冷板的形狀因子的值呈現(xiàn)隨冷板厚度的增大而減

5、小，隨內(nèi)弧半徑的增大而增大的規(guī)律。
　　2)通過實(shí)驗(yàn)研究得到熱管換熱器在不同風(fēng)速下的總傳熱系數(shù)及翅片側(cè)的阻力系數(shù)。在入口風(fēng)速較小時(shí)，冷板溫度的下降趨勢(shì)大于進(jìn)出口壓差的上升趨勢(shì);在入口風(fēng)速達(dá)到一定值時(shí)，進(jìn)出口壓差的上升趨勢(shì)要大于溫度的下降趨勢(shì)。
　　3)在片間距及加熱功率和來流風(fēng)速一定時(shí)，隨著換熱器翅片寬度的增加，冷板溫度降低，換熱器傳熱系數(shù)升高，進(jìn)出口壓差也隨之升高;隨翅片寬度的進(jìn)一步增加，冷板溫度降低幅度變緩，而換熱器進(jìn)出