新型散熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型散熱器，包括組合設(shè)置在發(fā)熱體發(fā)熱面上的多根板狀熱管，所述板狀熱管為散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體；所述板狀熱管沿所述微型獨立熱管的軸線方向分成蒸發(fā)段與冷凝段，所述蒸發(fā)段全部或部分與所述發(fā)熱體發(fā)熱面貼合，所述冷凝段為與空氣接觸的自由板面。本發(fā)明能夠大幅減少散熱器的體積與重量，同時提升散熱效率。
【專利說明】新型散熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱器，特別是安裝在變頻器、電力電子器件及其他發(fā)熱體上的散熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器靠內(nèi)部IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
[0003]變頻器在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱，主要產(chǎn)熱部件是IGBT和整流橋。變頻器的故障率隨溫度升高而迅速增加，使用壽命隨溫度升高而快速下降。因此，變頻器必須配備適合的散熱器以降低工作溫度。
[0004]圖1顯示了現(xiàn)有變頻器散熱器的基本結(jié)構(gòu)。散熱器包括導熱的基板12，基板12又包括熱源接觸面14和熱管安裝面13，熱源接觸面14與變頻器的散熱面接觸傳熱，熱管安裝面13上設(shè)置有多排插槽或眾多插孔，在熱管安裝面13上通過插入插槽或插孔安裝若干熱管10，熱管10的散熱段上設(shè)置有散熱翅片片11，散熱翅片11通常為銅片或鋁片。熱管10為一封閉的、其內(nèi)為真空的銅管，銅管內(nèi)注有液態(tài)工質(zhì)，通常銅管為圓形截面管?，F(xiàn)有變頻器用散熱器存在的問題是:受限于傳統(tǒng)熱管比表面積小，單根熱管冷凝面與翅片接觸面小、翅片效率不高等固有缺陷，而且單個熱管的體積較大，翅片接觸及間距不合理等，從而導致變頻器散熱器整體的體積、重量較大，且成本高，空氣流道易堵塞、工藝繁瑣。
[0005]同樣，各種類型的電力電子器件由于器件發(fā)熱問題而必須設(shè)置散熱器的場合，現(xiàn)有的散熱器都有上述問題。其他發(fā)熱體的散熱同樣存在這些問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中散熱器存在的體積、重量較大、空氣流道易堵塞及成本高、工藝繁瑣等問題，本發(fā)明提供一種新型散熱器，具有體積小、重量輕，空氣流道不易阻塞、成本低和工藝簡單的優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]新型散熱器，包括組合設(shè)置在發(fā)熱體發(fā)熱面上的多根板狀熱管，所述板狀熱管為散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體；所述板狀熱管沿所述微型獨立熱管的軸線方向分成蒸發(fā)段與冷凝段，所述蒸發(fā)段全部或部分與所述發(fā)熱體發(fā)熱面貼合，所述冷凝段為與空氣接觸的自由板面。
[0009]所述板狀熱管的冷凝段上和蒸發(fā)段未與發(fā)熱面結(jié)合的部分設(shè)置有散熱翅片。
[0010]所述板狀熱管的厚度為0.5mm至IOmm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8mm之間時，所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
[0011]所述板狀熱管的厚度為1.0mm至4mm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時，所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
[0012]所述發(fā)熱體為與熱源接觸的基板，所述基板包括熱源接觸面和熱管安裝面，所述熱管安裝面上設(shè)置有多排側(cè)壁為平面、與所述蒸發(fā)段部分匹配的插槽，所述板狀熱管通過所述蒸發(fā)段插入插槽固定在所述基板上，所述蒸發(fā)段部分或全部的板面與插槽側(cè)壁緊密貼
入
口 o
[0013]所述板狀熱管的厚度為0.5mm至IOmm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8mm之間時，所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
[0014]所述板狀熱管的厚度為1.0mm至4mm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時，所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
[0015]在所述熱管安裝面上的某一插槽內(nèi)沿槽長方向并列設(shè)置多個所述板狀熱管。
[0016]所述新型散熱器為變頻器用散熱器，當所述變頻器散熱器裝配后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸發(fā)段上方。
[0017]所述熱源接觸面和熱管安裝面平行，且所述板狀熱管傾斜于所述熱管安裝面設(shè)置。
[0018]所述基板和所述板狀熱管的材質(zhì)為鋁或鋁合金。
[0019]所述板狀熱管為微熱管陣列板狀熱管。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)效果:具有體積小、重量輕，空氣流道不易阻塞，成本低和工藝簡單的優(yōu)點。
[0021]本發(fā)明新型散熱器，采用板狀熱管作為散熱部件，由于板狀熱管是由多個微型獨立熱管形成的板狀結(jié)構(gòu)，因此相比比表面積小的傳統(tǒng)圓熱管具有比表面積大的特點，所以不只是如傳統(tǒng)熱管起導熱作用，而更主要起向空氣散熱的作用，由于散熱面積大，因此可以不需要再在板狀熱管上設(shè)置翅片，就能實現(xiàn)加翅片的圓熱管組成的散熱器散熱的功能，這樣空氣流道不易阻塞。由于接觸面積和散熱面積大，同時導熱快，因此相對同樣散熱量的現(xiàn)有散熱器，體積小，板狀熱管可采用輕質(zhì)金屬材料擠壓做成，相比現(xiàn)有銅圓熱管，不但重量輕，而且成本低，工藝簡單。
[0022]相對于現(xiàn)有變頻器及電力電子器件用散熱器，本發(fā)明用板狀熱管替代了現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)圓熱管，由于插槽側(cè)壁為平面，板狀熱管的蒸發(fā)段的板面與插槽側(cè)壁的接觸面比圓熱管大，能保證更多的接觸傳熱面，減少接觸熱阻，同時板狀熱管內(nèi)單位體積工質(zhì)熱傳導面積大，且由于是插接，比圓熱管的焊接方便和實用。板狀熱管由于有比圓熱管大得多的比表面積，冷凝換熱面既可本身作為翅片與空氣換熱，也可結(jié)合傳統(tǒng)翅片散熱，翅片效率高，因此比現(xiàn)有圓熱管的傳熱效率高。因此，在傳熱量大和效率高這一前提下，變頻器及電力電子器件用散熱器的板狀熱管的體積比現(xiàn)有技術(shù)中熱管的體積小，也使得本發(fā)明變頻器及電力電子器件用散熱器的整體體積、重量減小一半以上，實現(xiàn)了本發(fā)明的目的?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有變頻器用散熱器的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖2為本發(fā)明新型變頻器在發(fā)熱體發(fā)熱面上傾斜設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為在基板上垂直于基板表面豎直設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為平板熱管20上加裝翅片的示意圖。
[0027]圖中標識說明如下:
[0028]10、熱管；11、散熱翅片；12、基板；13、熱管安裝面；14、熱源接觸面；
[0029]20、板狀熱管；21、熱管安裝面；22、熱源接觸面；23、基板；
[0030]41、散熱翅片。
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0032]圖2和圖3顯示了本發(fā)明新型散熱器用于變頻器散熱實例，圖3基板23為剖視。變頻器及電力電子器件用新型散熱器，包括基板23。基板23可視為發(fā)熱體的一種，與熱源結(jié)合，包括熱源接觸面22和熱管安裝面21兩個互相平行的板面，當然發(fā)熱體本身也可以是熱源，比如芯片。熱源接觸面22用于與變頻器產(chǎn)熱部件(例如IGBT和整流橋)接觸導熱。在基板23的熱管安裝面21上設(shè)置有多排側(cè)壁為平面的插槽，板狀熱管20插在所述插槽內(nèi)且其蒸發(fā)段與插槽側(cè)面緊密貼合，圖2顯示的是同一插槽內(nèi)傾斜插有多根平板熱管，其一板面朝向觀察者，圖3顯示的是不同插槽分別插有平板熱管，平板熱管的側(cè)面朝向觀察者。板狀熱管20內(nèi)由多個微型獨立熱管沿板面并列連接而成，微型獨立熱管管側(cè)壁互連。所述微型獨立熱管為密封管狀結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置有起相變換熱作用的工質(zhì)，對鋁板、銅板等散熱板采用沖壓擠壓方式即可得到本發(fā)明的板狀熱管20。由于同等散熱面積的板狀熱管20的散熱效率要高于現(xiàn)有的散熱器(例如圖1所示散熱器)，因此，本發(fā)明的變頻器及電力電子器件用新型散熱器的體積可以減小，重量也相應(yīng)降低。對于大功率變頻器(IGBT)散熱，本發(fā)明重量、體積皆為傳統(tǒng)圓熱管加翅片散熱器的三分之一以下。用于600W以上LED散熱，為世界上唯一可實用化散熱產(chǎn)品。將本發(fā)明用于其他電子器件散熱，可以不使用風扇就能實現(xiàn)現(xiàn)有電子器件的散熱冷卻，將使電子器件散熱步入無風扇時代。
[0033]板狀熱管20為微熱管陣列熱管，直尺狀結(jié)構(gòu)，其長度方向為其中所述微型獨立熱管的軸線方向，在這一軸線方向上，板狀熱管20分成蒸發(fā)段與冷凝段，所述蒸發(fā)段是指板狀熱管20插入熱管安裝面21上所述插槽內(nèi)并與插槽側(cè)壁緊密貼合的部分，當然插槽外附近的板狀熱管20也可能是蒸發(fā)段的一部分，所述冷凝段主要是指板狀熱管20突出基板23的部分，或蒸發(fā)段之外的部分，蒸發(fā)段為與空氣接觸的自由板面。板狀熱管20的厚度為0.5mm至IOmm之間，且其中的微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8mm之間時,所述插槽的高度或蒸發(fā)段的長度與板狀熱管20軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。優(yōu)選的，板狀熱管20的厚度為1.0mm至4mm之間，且微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時，所述插槽的高度或蒸發(fā)段的長度與板狀熱管20軸線方向的長度之比為1:10至1:200。從圖2和圖3中可以看到，在熱管安裝面21上設(shè)置了多個板狀熱管20，板狀熱管20之間平行設(shè)置，形成板狀熱管陣列，以增強散熱效果。
[0034]從圖2可見，板狀熱管20傾斜于熱管安裝面21設(shè)置，由于熱源接觸面22和熱管安裝面21互相平行，板狀熱管20也傾斜于熱源接觸面22。板狀熱管20的這種傾斜設(shè)置主要目的是使得散熱器裝配到變頻器上后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸發(fā)段上方。
[0035]當然，圖2和圖3所示實例還可以在板狀熱管20上加裝如圖4所示的散熱翅片41。散熱翅片41加裝在冷凝段和蒸發(fā)段未與發(fā)熱面結(jié)合的部分，加裝的散熱翅片41采用現(xiàn)有技術(shù)的金屬薄翅片即可增加散熱面積，提升散熱效果，還可適當減少板狀熱管20的數(shù)量，具體的采用圖4中的散熱翅片41即可，在此不再贅述。
[0036]優(yōu)選的圖2和圖3所不實例中，板狀熱管20、基板23的材質(zhì)選用招合金,一方面可以增強散熱效果，另一方面可以進一步減輕散熱器的重量。
[0037]以下通過對本發(fā)明變頻器及電力電子器件用散熱器的工作過程進行的描述，進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0038]將本發(fā)明變頻器及電力電子器件用散熱器的熱源接觸面與變頻器上的產(chǎn)熱部件的散熱面進行接觸安裝，使兩者之間能夠進行有效的熱傳導。當產(chǎn)熱部件產(chǎn)熱，則熱被傳導給基板，進而傳導到板狀熱管的蒸發(fā)段。在蒸發(fā)段內(nèi)，微型獨立熱管中的液態(tài)工質(zhì)受熱蒸發(fā)，帶走熱量。蒸發(fā)的工質(zhì)進入到板狀熱管的冷凝段，冷凝段外界的溫度低，使得工質(zhì)冷凝恢復到液態(tài)。至此熱量被導出板狀熱管。冷凝后的液態(tài)工質(zhì)流回到蒸發(fā)段，繼續(xù)蒸發(fā)帶走熱量，形成循環(huán)。當冷凝段在重力方向上處于蒸發(fā)段的上方時，液態(tài)工質(zhì)流回到蒸發(fā)段的速度會更快，更有利于提高散熱器的散熱效率。
[0039]本發(fā)明的散熱器還可以應(yīng)用于其他電力電子器件的散熱，可以達成提高散熱效率，減小體積占用的效果。
[0040]值得注意的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非因此限定本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明還可以對上述各種零部件的構(gòu)造進行材料和結(jié)構(gòu)的改進，或者是采用技術(shù)等同物進行替換。故凡運用本發(fā)明的說明書及圖示內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，或直接或間接運用于其他相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】均同理皆包含于本發(fā)明所涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.新型散熱器，包括組合設(shè)置在發(fā)熱體發(fā)熱面上的多根板狀熱管，所述板狀熱管為散熱板內(nèi)沿板面并列設(shè)置的、管側(cè)壁互連的多個微型獨立熱管結(jié)構(gòu)體；所述板狀熱管沿所述微型獨立熱管的軸線方向分成蒸發(fā)段與冷凝段，所述蒸發(fā)段全部或部分與所述發(fā)熱體發(fā)熱面貼合，所述冷凝段為與空氣接觸的自由板面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型散熱器，其特征在于所述板狀熱管的冷凝段上和蒸發(fā)段未與發(fā)熱面結(jié)合的部分設(shè)置有散熱翅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型散熱器，其特征在于所述板狀熱管的厚度為0.5mm至IOmm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8mm之間時，所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型散熱器，其特征在于所述板狀熱管的厚度為1.0mm至4mm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時，所述蒸發(fā)段的長度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的新型散熱器，其特征在于所述發(fā)熱體為與熱源接觸的基板，所述基板包括熱源接觸面和熱管安裝面，所述熱管安裝面上設(shè)置有多排側(cè)壁為平面、與所述蒸發(fā)段部分匹配的插槽，所述板狀熱管通過所述蒸發(fā)段插入插槽固定在所述基板上，所述蒸發(fā)段部分或全部的板面與插槽側(cè)壁緊密貼合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型散熱器，其特征在于所述板狀熱管的厚度為0.5mm至IOmm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.1mm至8mm之間時，所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:5至1:100000。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型散熱器，其特征在于所述板狀熱管的厚度為1.0mm至4mm之間，且所述微型獨立熱管的等效直徑為0.3mm至3mm之間時，所述插槽的高度和所述板狀熱管軸線方向的長度之比為1:10至1:200。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7之一所述的新型散熱器，其特征在于在所述熱管安裝面上的某一插槽內(nèi)沿槽長方向并列設(shè)置多個所述板狀熱管。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8之一所述的新型散熱器，其特征在于所述新型散熱器為變頻器用散熱器，當所述變頻器散熱器裝配后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸發(fā)段上方；所述板狀熱管傾斜于所述熱管安裝面設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的新型散熱器，其特征在于所述基板和所述板狀熱管的材質(zhì)為招或招合金。
【文檔編號】F28D15/02GK103615921SQ201310538370
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】趙耀華 申請人:趙耀華