一种用于功率电子散热的整体散热器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于功率电子散热的整体散热器，所述整体散热器包括用于与功率电子元器件接触的散热板(1)以及多个用于与冷媒接触的散热片(2)，所述散热板(1)和散热片(2)一体成型，所述散热板(1)的一侧设有与功率电子元器件相适配的接触区，另一侧设有用于冷媒流动的散热区(3)，多个散热片(2)分布在散热区(3)内，所述散热板(1)上在散热区(3)的两侧分别设有冷媒入口(4)和冷媒出口(5)，所述冷媒入口(4)、散热区(3)和冷媒出口(5)依次连通。与现有技术相比，本发明专利技术由于散热片和散热板为一个整体，极大提高了散热器的换热效率，从而能够节能，降低体积，减少制造成本。减少制造成本。减少制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于功率电子散热的整体散热器


[0001]本专利技术涉及散热器领域，具体涉及一种用于功率电子散热的整体散热器。

技术介绍

[0002]电力电子技术由于其自身的优点，在电力系统柔性直流(交流)输电、高压 直流输电、电机驱动、通讯机房及无功补偿等多个领域得到了广泛应用，发展潜力 巨大。电力电子装置中，功率电子元器件在运行中会产生大量的热量，因此电力电 子设备散热问题变得越来越突出，也因此散热器在电力电子技术中就显得非常重 要。
[0003]当散热器的材料为铝合金时，由于技术限制，通常散热器与功率电子接触的 部分(简称散热板)和与冷媒接触的散热片是分开制造的。然后通过不同的方式将 散热板和散热片连接起来。连接方式比如钎焊，激光焊接，搅拌焊接，挤压和传热 胶等。采用以上几种方式与散热板进行连接的散热片有通过冲压的方法制成的，如 此制得的散热片具有厚度薄(厚度可以小于0.2毫米)，表面积大等优势。但是， 此种冲压制得的散热片也有一定的劣势：比如模具价格较贵，散热片大都由单一设 计循环组成，散热片大都无法承重，当散热片传热面积较大时冷媒压降也较大等。 散热器还有一种制造方法是将散热片和散热板整体挤压成型，这种方式制得的散热 片厚度和间距必须大于1毫米，而且散热片只能是呈矩形排列，同时必须连续并等 长排列，这种散热片传热效率比较低，也无法承重，并且会产生比较大的流动损耗。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是提供一种用于功率电子散热的整体散热器。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006]一种用于功率电子散热的整体散热器，所述整体散热器包括用于与功率电子元 器件接触的散热板以及多个用于与冷媒接触的散热片，所述散热板和散热片一体成 型，所述散热板的一侧设有与功率电子元器件相适配的接触区，另一侧设有用于冷 媒流动的散热区，多个散热片分布在散热区内，所述散热板上在散热区的两侧分别 设有冷媒入口和冷媒出口，所述冷媒入口、散热区和冷媒出口依次连通。功率电子 元器件可用功率电子进行简称代替。散热片的个数和种类均可根据要求和实际情况 进行添加和设置。
[0007]所述散热区包括进口导流段、强化流体换热段、减低流动阻力段和出口导流段 中的一种或多种，即可以只设置具有强化换热功能的散热片，使整个散热区只具有 强化流体换热段，也可以只设置具有减低流动阻力功能的散热片，使整个散热区只 具有减低流动阻力段，也可以通过设置不同形状的散热片进行不同个数和不同功能 的功能段的设置。各功能段选用不同设计的散热片。
[0008]所述散热区呈单通道一整块设置，整块的具体形状可为方形，也可为圆形等形 状。
[0009]此时一种设置方式为：冷媒入口和冷媒出口呈对角线设置，沿冷媒入口到冷媒 出
口的方向依次将位于冷媒入口到冷媒出口之间的散热区分为进口导流段、减低流 动阻力段和出口导流段，位于拐角处的区域也划分为减低流动阻力段(同时该段可 作为导流段)，剩余的区域全部被划分为强化流体换热段。每个区域通过设置不同 形状的散热片使此区域分别实现导流、强化流体换热、减低流动阻力的效果，比如 减低流动阻力段的散热片就具有减少流动在改变方向时产生的分离损失的作用。
[0010]或所述散热区呈单通道蛇形设置，此时整个散热区被分为平行设置并依次连通 的槽道，相邻的槽道之间仍有凸起的呈条状的散热板部分，将盖板和散热板连接时， 除了散热区四周呈边框状的散热板和散热片，还有槽道之间的呈条状的散热板可和 盖板连接，此时散热片既跟流质传热也起到连接散热板和盖板的功能，散热器从而 可承受非常高的流体压力。
[0011]此时一种设置方式为：依次设置强化流体换热段、导流段、减低流动阻力段(位 于拐角处，同时该段可作为导流段)、强化流体换热段、导流段，其中，强化流体 换热段、导流段还可交替设置。
[0012]或所述散热区呈多通道并行设置，每条流道中再附加不同功能的散热片，相应 地，每个通道两端都分别开设有冷媒入口和冷媒出口，具体设置可参照单通道整块 设置的布局。
[0013]或所述散热区呈多通道蛇形设置，每条流道中再附加不同功能的散热片，相应 地，每个通道两端都分别开设有冷媒入口和冷媒出口，具体设置可参照单通道蛇形 设置的布局。
[0014]位于进口导流段的散热片和冷媒入口处冷媒的来流方向呈夹角分布。
[0015]位于出口导流段的散热片和冷媒出口处冷媒的去流方向呈夹角分布。
[0016]位于强化流体换热段的散热片的横截面采用圆形、纺锥形、条形、流线形或V 形中的一种或多种形状。这些形状的散热片在分布时，前端均与冷媒的来流方向形 成大迎角，这些形状的散热片打破边界层，增加远场流体和边界层内流体的交换， 从而宏观上达到增加流体固体界面对流传热系数的目的。
[0017]位于强化流体换热段的散热片采用两个条状肋片呈八字形分布形成，或采用两 个侧面为梯形的三棱柱并将梯形侧面和散热区连接分布而成。此种形状的散热片改 变流经散热片前后两端的冷媒流体流速，从而在静压差下生成涡，利用涡来帮助下 游的散热片达到增加传热，降低流动阻力或者导流能目的。
[0018]位于减低流动阻力段的散热片的横截面采用两端尖形、椭圆形、条形或流线形 中的一种或多种形状。
[0019]位于减低流动阻力段的散热片采用的流线形由National Advisory Committeefor Aeronautics(NACA，国家航空咨询委员会)的公式定义，公式参数可根据所需 流场(湍流或层流)、阻力系数、流动边界层分离位置等进行优化。而椭圆形的散 热片中长轴和短轴比例大于3。圆柱形的散热片中长度和直径比在0.5至20之间。
[0020]多个散热片呈均匀排列或非均匀排列。
[0021]沿冷媒流动方向依次排列的散热片相邻之间呈夹角分布。尤其是横截面呈流线 形或条形的散热片，呈一定角度的分布设计可利用上游散热片的尾流帮助下游散热 片不产生流动分离，实现防止分离的效果(类似于赛车尾翼)，减小流阻，增加传 热等目的。
[0022]在散热区的深度方向上，单个散热片的厚度自内向外逐渐减小。此设置是为了 便于铸造工艺。
[0023]设置散热区的散热板部分呈非等厚设置，即散热区的深度呈变化状，考虑到冷 媒的温度以及散热量，散热区的深度会出现变化。比如冷媒为两相流时，流体密度 沿流动方向会逐渐变小。通过调整散热板的厚度可以调整流道的流通截面积，从而 保持最佳传热系数和降低流阻。
[0024]所述整体散热器还包括盖板，所述盖板和散热板上设有散热区的那一面相接 触，形成封闭的供冷媒流动的流通区域防止冷媒泄漏。比如当散热区采用如实施例 1中所示的设置方式时(即在散热板上凹陷一个区域形成散热区)，盖板可用来密 封住冷媒。
[0025]如果散热片的高度和散热区的深度一致，而盖板盖在散热板上时，盖板不止和 散热板相接触(接触部位为散热区四周的边框)，盖板还和散热片相接触，此时通 过钎焊技术可将散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于功率电子散热的整体散热器，其特征在于，所述整体散热器包括用于与功率电子元器件接触的散热板(1)以及多个用于与冷媒接触的散热片(2)，所述散热板(1)和散热片(2)一体成型，所述散热板(1)的一侧设有与功率电子元器件相适配的接触区，另一侧设有用于冷媒流动的散热区(3)，多个散热片(2)分布在散热区(3)内，所述散热区(3)的两侧分别设有冷媒入口(4)和冷媒出口(5)，所述冷媒入口(4)、散热区(3)和冷媒出口(5)依次连通。2.根据权利要求1所述的一种用于功率电子散热的整体散热器，其特征在于，所述散热区(3)包括进口导流段(301)、强化流体换热段(302)、减低流动阻力段(303)和出口导流段(304)中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种用于功率电子散热的整体散热器，其特征在于，位于进口导流段(301)的散热片(2)和冷媒入口(4)处冷媒的来流方向呈夹角分布；位于出口导流段(304)的散热片(2)和冷媒出口(5)处冷媒的去流方向呈夹角分布。4.根据权利要求2所述的一种用于功率电子散热的整体散热器，其特征在于，位于强化流体换热段(302)的散热片(2)的横截面采用圆形、纺锥形、条形、流线形或V形中的一种或多种形状；位于强化流体换热段(302)的散热片(2)采用两个条状肋片呈八字形分布形成，或采用两个侧面为梯形的三棱柱并将梯形侧面和散热区(3)连接分布而成；位于减低流动阻力段(303)的散热片(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁林，
申请(专利权)人：上海崇禹计算机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：