基于流固物理场的电机逆变器功率模块散热结构优化设计

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作   者：

李鑫;  曾潇;  万佳利;  郑亮;  向友余;  马运好;  费凌; 

作者机构：

西华大学机械工程与自动化学院; 

关键词：

结温;  封装热设计;  结构优化;  电机逆变器功率模块;  流固物理场; 

期刊名称：

半导体技术

i s s n：

1003-353X

年卷期：

2024 年 49 卷 004 期

页   码：

388-395

摘   要：

散热设计在电机逆变器功率模块研制过程中至关重要,温升是影响逆变器功率模块散热的关键因素.为了探究其温升特性,建立了一种基于流固物理场的电机逆变器功率模块结构模型,采用有限元分析法对功率模块的3D温度场和流体场进行了计算,分析了功率模块内部温度场及湍流流线的分布情况.在此基础上,进一步分析了导热胶脂参数、环境温度、风扇面积及格栅面积对功率模块温升的影响,得到一种优化后的功率模块流固物理场结构模型.结果表明,考虑空气流场的流固物理场模型能分析电机逆变器功率模块内部的温度,也可确定影响其温升的关键性因素.经优化后,在环境温度为20℃和125℃下,该模型能分别有效降低电机逆变器功率模块23.1%和10.01%的温度.该研究为电机逆变器功率模块的封装热设计提供了参考,同时为功率模块结温的在线估算提供了依据.