專利名稱：一種高功率密度變頻控制器的散熱結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電機變頻控制器液冷卻技術領域，具體涉及一種高功率密度變頻控制器的散熱結構。
背景技術：
某型特種車輛首次采用機電復合動力傳動方式。通過發(fā)動機帶動高功率發(fā)電機輸出大功率高壓電能，高壓電能為驅動電機提供能量，驅動電機驅動車輛行駛。高功率密度變頻控制器是復合傳動系統(tǒng)中發(fā)電機及驅動電機的控制裝置。該控制器內(nèi)部的高功率驅動模塊需要進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目前主要有空氣冷卻技術和液體冷卻技術兩大類?？諝饫鋮s技術包括自然對流空氣冷卻技術和強制對流空氣冷卻技術。自然對流空氣冷卻技術主要用于單位體積發(fā)熱較小的電子器件；強制對流空氣冷卻技術一般結合熱管技術使用，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題。目前通常采用液體冷卻技術解決單位體積發(fā)熱較大的電子器件的冷卻問題。針對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控制器進行散熱處理。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，目前無有效針對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題，適應其特點(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，利用液體流動帶走電子元器件產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明的技術方案為:一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，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稱結構，包括散熱基板1、與散熱基板一體成型的局部突臺2、散熱器入水口 3、散熱器出水口 5、局部突臺內(nèi)部散熱翅片8和散熱基板內(nèi)部散熱翅片10 ;從其對稱面由里向外依次設置散熱基板內(nèi)部散熱翅片10、打孔的換熱隔板9、局部突臺內(nèi)部散熱翅片8和換熱面，所述換熱面固定在局部突臺2內(nèi)表面上，散熱基板內(nèi)部散熱翅片10設置在散熱基板I內(nèi)部，局部突臺內(nèi)部散熱翅片8設置在局部突臺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設置在散熱基板I的一側；相鄰的上下兩個散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間通過隔板隔開；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上，各局部突臺的夾縫之間設置封裝尺寸較小的的元器件，在散熱基板上布置發(fā)熱相對較低的元器件。各元器件與水冷式散熱器之間涂抹導熱系數(shù)> 2.0的導熱脂，并添加鋁粉。局部突臺上的散熱元器件安裝孔采用嵌樁7打孔。通過換熱隔板兩側的焊料層在釬焊過程中融化，將局部突臺內(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)熱特點和安裝方式，采用散熱表面局部突出的結構設計，提高局部散熱能力；3)散熱器內(nèi)部采用雙層水道設計，提高散熱效率；4)采用散熱元器件安裝孔局部嵌樁設計，保證散熱器的密封性，降低安裝孔對水道的阻斷；5)冷板與控制器之間涂抹高換熱系數(shù)導熱硅脂，并添加金屬粉末，提高散熱器與元器件之間的熱傳導率。本發(fā)明的散熱結構結構緊湊，散熱面積利用率高，散熱效率高，實現(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構。


圖1為本發(fā)明的水冷式散熱器主體結構圖。圖2為本發(fā)明的水冷式散熱器的散熱基板和局部突臺結構圖。圖3為本發(fā)明的變頻控制器的散熱結構布局圖。圖4為本發(fā)明的變頻控制器的散熱結構的散熱翅片三維示意圖。其中:1.散熱基板、2.局部突臺、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.底部對稱的發(fā)熱元器件
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，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稱結構，包括散熱基板1、與散熱基板一體成型的多個局部突臺2、散熱器入水口 3、散熱器出水口 5、局部突臺內(nèi)部散熱翅片8和散熱基板內(nèi)部散熱翅片10 ;從其對稱面由里向外依次設置散熱基板內(nèi)部散熱翅片10、打孔的換熱隔板
9、局部突臺內(nèi)部散熱翅片8和換熱面，所述換熱面固定在局部突臺2內(nèi)表面上，散熱基板內(nèi)部散熱翅片10設置在散熱基板I內(nèi)部，局部突臺內(nèi)部散熱翅片8設置在局部突臺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設置在散熱基板I的一側；相鄰的上下兩個散熱基板內(nèi)部散熱翅片10之間通過隔板隔開，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稱的布局結構，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2上，各局部突臺的夾縫之間設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10兩側與散熱基板I之間焊接固定。水冷式散熱器結構主體為內(nèi)嵌翅片的散熱基板I，散熱基板上裝有強化傳熱作用的局部突臺2 ;散熱基板與局部突臺采用一體化加工方式，保證之間良好的熱傳導及密封性；散熱器內(nèi)部采用雙水道設計，即沿中心對稱的上下兩個水道；同時將打孔的換熱隔板9布置于每層水道之間，即局部突臺內(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；局部突臺內(nèi)表面依次設置換熱面和散熱翅片8，局部突臺內(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，釬焊過程中隔板兩側的焊料層融化，將翅片焊接牢固，在保證強度的基礎上提高局部散熱能力。散熱元器件安裝孔局部采用嵌樁7打孔設計，保證散熱器的密封性，降低安裝孔對水道的阻斷。散熱器上的發(fā)熱元器件采用上下對稱的布局結構，充分利用散熱器的有效換熱表面。針對發(fā)熱量大的功率器件13，將其安裝在散熱器上的強化傳熱局部突臺位置，局部突臺夾縫之間有空氣流通，提高散熱器局部散熱能力。同時利用局部突臺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)熱相對較低的元器件11。各元器件與散熱器之間涂抹導熱系數(shù)> 2.0的導熱脂，并添加鋁粉，提高熱傳導能力，使散熱器能夠達到更高的導熱率。發(fā)熱的電子元器件安裝在散熱基板兩側，散熱器兩側分別與電子元器件充分接觸，將電子元器件產(chǎn)生的熱量導入散熱翅片。散熱翅片的結構如圖4所示，散熱介質從散熱器入水口 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，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。
權利要求
1.一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，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稱結構，包括散熱基板(I)、與散熱基板一體成型的局部突臺(2)、散熱器入水口(3)、散熱器出水口(5)、局部突臺內(nèi)部散熱翅片(8)和散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10);從其對稱面由里向外依次設置散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)、打孔的換熱隔板(9)、局部突臺內(nèi)部散熱翅片(8)和換熱面，所述換熱面固定在局部突臺(2)內(nèi)表面上，散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)設置在散熱基板(I)內(nèi)部，局部突臺內(nèi)部散熱翅片(8)設置在局部突臺(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)設置在散熱基板(I)的一側；相鄰的上下兩個散熱基板內(nèi)部散熱翅片(10)之間通過隔板隔開。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，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上，各局部突臺的夾縫之間用來設置封裝尺寸較小的元器件，在散熱基板上布置發(fā)熱相對較低的元器件。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，其特征在于:各元器件與水冷式散熱器之間涂抹導熱系數(shù)> 2.0的導熱脂，并添加鋁粉。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，其特征在于:局部突臺上的散熱元器件安裝孔采用嵌樁(7)打孔。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，其特征在于:通過換熱隔板兩側的焊料層在釬焊過程中融化，將局部突臺內(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)兩側與散熱基板(I)之間焊接固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高功率密度變頻控制器的散熱結構，屬于電機變頻控制器液冷卻技術領域，包括上下對稱的水冷式散熱器，從其對稱面由里向外依次設置散熱基板內(nèi)部散熱翅片、打孔的換熱隔板、局部突臺內(nèi)部散熱翅片和換熱面，發(fā)熱元器件采用上下對稱的布局結構，發(fā)熱量大的功率器件安裝在局部突臺上，各局部突臺的夾縫之間設置有小尺寸的元器件，在散熱基板上布置發(fā)熱相對較低的元器件。本發(fā)明結構緊湊，散熱面積利用率高，散熱效率高，實現(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構。
文檔編號H05K7/20GK103179843SQ20131005600
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月22日 優(yōu)先權日2013年2月22日
發(fā)明者邢彥斌, 姜紅霞, 盧權華, 谷操, 韓志平, 田德文, 馬亞青, 蔣明軍, 劉斌, 劉文齊, 姜茹 申請人:中國北方車輛研究所