基于STAR-CCM+的IGBT散热翅片结构设计研究

摘要

IGBT元件作为电机控制器的核心元件,其散热性能将直接影响到控制器的稳定性。根据一种IGBT元件的散热要求,在常规矩形散热器的基础上设计了底为3 mm,高为1 mm的等腰三角形散热器和上底为1 mm,下底为3 mm,高为1 mm的等腰梯形散热器。分别对3种散热器的IGBT模块进行了三维建模和理论结温计算,并利用计算流体力学分析软件STAR-CCM+对3种IGBT模块在不同翅片高度、翅片厚度及翅片间距下进行了数值模拟。通过分析IGBT模块的温度场和矢量场,结果表明:仿真结果与理论计算结果误差均在5%左右;且3种散热器下的IGBT模块在翅片高度为34 mm、翅片厚度为2.8 mm以及翅片间距为2.8 mm时,其散热性能能够达到最优。