專利名稱：一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)變頻控制器液冷卻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
某型特種車輛首次采用機(jī)電復(fù)合動(dòng)力傳動(dòng)方式。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)高功率發(fā)電機(jī)輸出大功率高壓電能，高壓電能為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。高功率密度變頻控制器是復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制裝置。該控制器內(nèi)部的高功率驅(qū)動(dòng)模塊需要進(jìn)行散熱處理才能保證控制器的正常工作。電子元器件的散熱技術(shù)目前主要有空氣冷卻技術(shù)和液體冷卻技術(shù)兩大類?？諝饫鋮s技術(shù)包括自然對(duì)流空氣冷卻技術(shù)和強(qiáng)制對(duì)流空氣冷卻技術(shù)。自然對(duì)流空氣冷卻技術(shù)主要用于單位體積發(fā)熱較小的電子器件；強(qiáng)制對(duì)流空氣冷卻技術(shù)一般結(jié)合熱管技術(shù)使用，但熱管存在有效傳熱面積小、與散熱器之間熱阻較大、單根傳熱效率低以及緊湊化性能差等問(wèn)題。目前通常采用液體冷卻技術(shù)解決單位體積發(fā)熱較大的電子器件的冷卻問(wèn)題。針對(duì)特種車輛高功率密度變頻控制器的工作使用環(huán)境溫度高、空間體積緊湊、控制功率大，需要一種能夠滿足上述要求的散熱裝置對(duì)控制器進(jìn)行散熱處理。采用普通的液冷冷板難以滿足高功率密度變頻控制器的散熱需求，目前無(wú)有效針對(duì)高功率密度變頻控制器的散熱解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決特種車輛高功率密度變頻控制器的散熱問(wèn)題，適應(yīng)其特點(diǎn)(控制器內(nèi)部空間緊湊、熱密度高、工作環(huán)境溫度高、只有水路循環(huán)系統(tǒng)且入水溫度較高)，變頻控制器采用水冷式散熱器的散熱方式，利用液體流動(dòng)帶走電子元器件產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括水冷式散熱器，所述水冷式散熱器為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括散熱基板1、與散熱基板一體成型的局部突臺(tái)2、散熱器入水口 3、散熱器出水口 5、局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8和散熱基板內(nèi)部散熱翅片10 ;從其對(duì)稱面由里向外依次設(shè)置散熱基板內(nèi)部散熱翅片10、打孔的換熱隔板9、局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8和換熱面，所述換熱面固定在局部突臺(tái)2內(nèi)表面上，散熱基板內(nèi)部散熱翅片10設(shè)置在散熱基板I內(nèi)部，局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8設(shè)置在局部突臺(tái)2和散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間的空間內(nèi)；散熱器入水口 3和散熱器出水口 5設(shè)置在散熱基板I的一側(cè)；相鄰的上下兩個(gè)散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間通過(guò)隔板隔開(kāi)；高功率密度變頻控制器中的發(fā)熱量較大的功率器件安裝在局部突臺(tái)上，各局部突臺(tái)的夾縫之間設(shè)置封裝尺寸較小的的元器件，在散熱基板上布置發(fā)熱相對(duì)較低的元器件。各元器件與水冷式散熱器之間涂抹導(dǎo)熱系數(shù)> 2.0的導(dǎo)熱脂，并添加鋁粉。局部突臺(tái)上的散熱元器件安裝孔采用嵌樁7打孔。通過(guò)換熱隔板兩側(cè)的焊料層在釬焊過(guò)程中融化，將局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8和散熱基板內(nèi)部散熱翅片10焊接牢固；散熱基板內(nèi)部散熱翅片10兩側(cè)與散熱基板I之間焊接固定。本發(fā)明的有益效果:1)散熱布局采用散熱器表面對(duì)稱安裝，提高散熱表面積和空間利用率；2)根據(jù)被散熱元件的發(fā)熱特點(diǎn)和安裝方式，采用散熱表面局部突出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高局部散熱能力；3)散熱器內(nèi)部采用雙層水道設(shè)計(jì)，提高散熱效率；4)采用散熱元器件安裝孔局部嵌樁設(shè)計(jì)，保證散熱器的密封性，降低安裝孔對(duì)水道的阻斷；5)冷板與控制器之間涂抹高換熱系數(shù)導(dǎo)熱硅脂，并添加金屬粉末，提高散熱器與元器件之間的熱傳導(dǎo)率。本發(fā)明的散熱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積利用率高，散熱效率高，實(shí)現(xiàn)了滿足特種車輛高功率密度變頻控制器散熱要求的散熱結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明的水冷式散熱器主體結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的水冷式散熱器的散熱基板和局部突臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明的變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)布局圖。圖4為本發(fā)明的變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)的散熱翅片三維示意圖。其中:1.散熱基板、2.局部突臺(tái)、3.散熱器入水口、4.元器件安裝孔、5.散熱器出水口、6.散熱器安裝孔、7.安裝孔局部嵌樁、8.局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片、9.翅片之間打孔隔板、10.散熱基板內(nèi)部散熱翅片、11.發(fā)熱相對(duì)較低兀器件、12.尺寸較小兀器件、13.發(fā)熱較大的功率器件、14.底部對(duì)稱的發(fā)熱元器件
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，所述高功率密度是指400mm*400mm*650mm體積下變頻控制器的控制功率可達(dá)900-1000kw,其特征在于:包括水冷式散熱器，所述水冷式散熱器為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括散熱基板1、與散熱基板一體成型的多個(gè)局部突臺(tái)2、散熱器入水口 3、散熱器出水口 5、局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8和散熱基板內(nèi)部散熱翅片10 ;從其對(duì)稱面由里向外依次設(shè)置散熱基板內(nèi)部散熱翅片10、打孔的換熱隔板
9、局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8和換熱面，所述換熱面固定在局部突臺(tái)2內(nèi)表面上，散熱基板內(nèi)部散熱翅片10設(shè)置在散熱基板I內(nèi)部，局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8設(shè)置在局部突臺(tái)2和散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間的空間內(nèi)；散熱器入水口 3和散熱器出水口 5設(shè)置在散熱基板I的一側(cè)；相鄰的上下兩個(gè)散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間通過(guò)隔板隔開(kāi)，使水冷式散熱器內(nèi)部形成上下雙水道；發(fā)熱元器件采用上下對(duì)稱的布局結(jié)構(gòu)，發(fā)熱量較大的功率器件13 (指的是主要的功率模塊)安裝在局部突臺(tái)2上，各局部突臺(tái)的夾縫之間設(shè)置有封裝尺寸較小的元器件12以充分利用空間，在散熱基板上布置發(fā)熱相對(duì)較低的元器件11 (指的是輔助或支撐電路模塊)。散熱基板內(nèi)部散熱翅片10兩側(cè)與散熱基板I之間焊接固定。水冷式散熱器結(jié)構(gòu)主體為內(nèi)嵌翅片的散熱基板I，散熱基板上裝有強(qiáng)化傳熱作用的局部突臺(tái)2 ;散熱基板與局部突臺(tái)采用一體化加工方式，保證之間良好的熱傳導(dǎo)及密封性；散熱器內(nèi)部采用雙水道設(shè)計(jì)，即沿中心對(duì)稱的上下兩個(gè)水道；同時(shí)將打孔的換熱隔板9布置于每層水道之間，即局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8與散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間，保證散熱器一體釬焊制成，提高散熱效率；局部突臺(tái)內(nèi)表面依次設(shè)置換熱面和散熱翅片8，局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片8與散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間用換熱隔板分開(kāi)，釬焊過(guò)程中隔板兩側(cè)的焊料層融化，將翅片焊接牢固，在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高局部散熱能力。散熱元器件安裝孔局部采用嵌樁7打孔設(shè)計(jì)，保證散熱器的密封性，降低安裝孔對(duì)水道的阻斷。散熱器上的發(fā)熱元器件采用上下對(duì)稱的布局結(jié)構(gòu)，充分利用散熱器的有效換熱表面。針對(duì)發(fā)熱量大的功率器件13，將其安裝在散熱器上的強(qiáng)化傳熱局部突臺(tái)位置，局部突臺(tái)夾縫之間有空氣流通，提高散熱器局部散熱能力。同時(shí)利用局部突臺(tái)之間的夾縫間隙布置尺寸較小的元器件12，充分利用空間，提高布局緊湊性。在散熱冷板其位置布置發(fā)熱相對(duì)較低的元器件11。各元器件與散熱器之間涂抹導(dǎo)熱系數(shù)> 2.0的導(dǎo)熱脂，并添加鋁粉，提高熱傳導(dǎo)能力，使散熱器能夠達(dá)到更高的導(dǎo)熱率。發(fā)熱的電子元器件安裝在散熱基板兩側(cè)，散熱器兩側(cè)分別與電子元器件充分接觸，將電子元器件產(chǎn)生的熱量導(dǎo)入散熱翅片。散熱翅片的結(jié)構(gòu)如圖4所示，散熱介質(zhì)從散熱器入水口 3流入，按照一定方向(如圖4所示箭頭方向)在水冷式散熱器中流過(guò)，由散熱器出水口 5流出，將熱量帶走，從而保證電子元器件在適宜的溫度下工作。
權(quán)利要求
1.一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括水冷式散熱器，所述水冷式散熱器為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括散熱基板(I)、與散熱基板一體成型的局部突臺(tái)(2)、散熱器入水口(3)、散熱器出水口(5)、局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片(8)和散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10);從其對(duì)稱面由里向外依次設(shè)置散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)、打孔的換熱隔板(9)、局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片(8)和換熱面，所述換熱面固定在局部突臺(tái)(2)內(nèi)表面上，散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)設(shè)置在散熱基板(I)內(nèi)部，局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片(8)設(shè)置在局部突臺(tái)(2)和散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)之間的空間內(nèi)；散熱器入水口(3)和散熱器出水口(5)設(shè)置在散熱基板(I)的一側(cè)；相鄰的上下兩個(gè)散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)之間通過(guò)隔板隔開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:高功率密度變頻控制器中的發(fā)熱量較大的功率器件安裝在局部突臺(tái)上，各局部突臺(tái)的夾縫之間用來(lái)設(shè)置封裝尺寸較小的元器件，在散熱基板上布置發(fā)熱相對(duì)較低的元器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:各元器件與水冷式散熱器之間涂抹導(dǎo)熱系數(shù)> 2.0的導(dǎo)熱脂，并添加鋁粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:局部突臺(tái)上的散熱元器件安裝孔采用嵌樁(7)打孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于:通過(guò)換熱隔板兩側(cè)的焊料層在釬焊過(guò)程中融化，將局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片(8)和散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)焊接牢固；散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)兩側(cè)與散熱基板(I)之間焊接固定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高功率密度變頻控制器的散熱結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)變頻控制器液冷卻技術(shù)領(lǐng)域，包括上下對(duì)稱的水冷式散熱器，從其對(duì)稱面由里向外依次設(shè)置散熱基板內(nèi)部散熱翅片、打孔的換熱隔板、局部突臺(tái)內(nèi)部散熱翅片和換熱面，發(fā)熱元器件采用上下對(duì)稱的布局結(jié)構(gòu)，發(fā)熱量大的功率器件安裝在局部突臺(tái)上，各局部突臺(tái)的夾縫之間設(shè)置有小尺寸的元器件，在散熱基板上布置發(fā)熱相對(duì)較低的元器件。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積利用率高，散熱效率高，實(shí)現(xiàn)了滿足特種車輛高功率密度變頻控制器散熱要求的散熱結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK103179843SQ20131005600
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者邢彥斌, 姜紅霞, 盧權(quán)華, 谷操, 韓志平, 田德文, 馬亞青, 蔣明軍, 劉斌, 劉文齊, 姜茹 申請(qǐng)人:中國(guó)北方車輛研究所