本發(fā)明涉及散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電力機車牽引變流器IGBT器件散熱技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，IGBT器件熱流密度越來越大，若沒有良好的散熱措施，則IGBT器件的溫度可能達到或超過器件結(jié)溫，從而導(dǎo)致器件性能的惡化以致?lián)p壞。同時電力機車牽引變流系統(tǒng)越來越集成化、模塊化，使得牽引變流系統(tǒng)在正常工作時的耗散熱流密度也越來越大，對散熱產(chǎn)品的散熱性能要求越來越高。目前牽引變流系統(tǒng)多采用多塊水冷散熱器串并聯(lián)的方式對IGBT器件冷卻散熱，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部管路和管接頭較多，存在漏水風(fēng)險，也不利于系統(tǒng)小型化、集成化、高密度化發(fā)展。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01420798013.3的中國實用新型專利公開了一種用于機車牽引的液冷板，包括流道板和散熱板，流道板中設(shè)有進水空腔和出水空腔，流道板與散熱板相固定連接，散熱板中設(shè)有散熱塊，散熱塊的一端面設(shè)有至少一組散熱流道，散熱塊的另一端面設(shè)有散熱通腔，散熱板的底部設(shè)有連通腔，散熱流道與散熱通腔通過連通腔相連通，散熱流道與進水空腔相連通，散熱通腔與出水空腔相連通，進水空腔、散熱流道、散熱通腔和出水空腔形成散熱道。該專利說明書中還具體公開了散熱板一端面設(shè)有6組散熱流道，每組散熱流道由4個曲線流道相組成，4個曲線流道呈間隔狀分布，并規(guī)定了液冷板中液體流動的方向的設(shè)計方法，曲線流道能夠增強液體在液冷板流道內(nèi)的擾動，增強換熱效率。但該種液冷板的弊端就是只能單面散熱，且液體反向流動時液冷板性能差異會較大；6組散熱流道與流道板連接處的流道口無均流環(huán)設(shè)計，無法使6組散熱流道中的流量均勻分布，導(dǎo)致整個散熱板面溫差相對較大。另外流道板進水空腔和出水空腔中沒有設(shè)置加強筋，流道板存在強度不夠、鼓包等風(fēng)險。申請?zhí)枮?00820092806.8 的中國實用新型公開了一種液冷散熱器,用于與安裝在其上的功率模塊進行熱交換,包括良導(dǎo)熱散熱主體,在所述散熱主體內(nèi)至少設(shè)有分層排列的、并串聯(lián)連接的兩層流道;串聯(lián)連接后的流道包括有進液口和出液口。通過分層排列并串聯(lián)連接的兩層流道,實現(xiàn)了散熱器雙面安裝應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種T型水冷散熱器及水冷散熱方法，其能夠雙面安裝IGBT器件，實現(xiàn)同時對多個IGBT器件進行散熱、實現(xiàn)進出水口調(diào)換。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種T型水冷散熱器，包括隔水板和連接在隔水板上面的散熱板一，其特征是，還包括連接在隔水板下面的散熱板二；所述散熱板一為L形，散熱板一包括一體相連的長板一和短板一，短板一上加工有水嘴口一和匯水流道一，長板一下面加工有散熱流道一，長板一和短板一連接處加工有連接流道口一；水嘴口一連通匯水流道一，匯水流道一與散熱流道一通過連接流道口一相連通；長板一上面加工有用于安裝IGBT器件的螺紋孔一；

散熱板二為L形，散熱板二包括一體相連的長板二和短板二，短板二上加工有水嘴口二和匯水流道二，長板二上面加工有散熱流道二，長板二和短板二連接處加工有連接流道口二；水嘴口二連通匯水流道二，匯水流道二與散熱流道二通過連接流道口二相連通；長板二下面加工有用于安裝IGBT器件的螺紋孔二；

散熱流道一和散熱流道二之間設(shè)有經(jīng)過隔水板的連通流道，隔水板上連通流道經(jīng)過處設(shè)有通孔，散熱流道一和散熱流道二通過連通流道相連通。

散熱板一與散熱板二的內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)以及用于安裝IGBT器件的螺紋孔均對稱加工而成。

所述匯水流道一和匯水流道二中均設(shè)置有加強筋；匯水流道一和匯水流道二均由若干組流道組成，匯水流道一的若干組流道僅在水嘴口一處以及連接流道口一處相連通，在其他位置互不連通；匯水流道二的若干組流道僅在水嘴口二處以及連接流道口二處相連通，在其他位置互不連通；加強筋設(shè)置在相鄰的兩組流道之間。

所述連接流道口一和連接流道口二各有六組，連接流道口一和連接流道口二均設(shè)置有均流環(huán)；各組連接流道口設(shè)置有不同的均流環(huán)，從第一組到第六組連接流道口的均流環(huán)直徑逐漸增大。

散熱板一和散熱板二各設(shè)有六組散熱流道，散熱流道結(jié)構(gòu)采用直槽道結(jié)構(gòu)、翅柱式結(jié)構(gòu)或棗核狀結(jié)構(gòu)。

T型水冷散熱器的內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)采用化學(xué)氧化處理，外部表面采用電化學(xué)氧化處理。

一種水冷散熱方法，在隔水板上面和下面對稱連接二塊散熱板，二塊散熱板上的流道結(jié)構(gòu)以及安裝IGBT器件的結(jié)構(gòu)均對稱設(shè)置，并使二塊散熱板的流道連通，形成密閉的流道空間，從而實現(xiàn)同一水冷散熱器雙面安裝IGBT器件、實現(xiàn)同時對多個IGBT器件進行散熱、實現(xiàn)進出水口調(diào)換。

制作二塊相同的L形散熱板和一塊一端附近帶有通孔的隔水板；在散熱板的長板部分的外側(cè)面制作出散熱流道、內(nèi)側(cè)面加工好用于安裝IGBT的螺紋孔，散熱板的短板部分制作出匯水流道和連接匯水流道的水嘴口；在長板部分和短板部分相交處加工連接流道口，使匯水流道與散熱流道連通；將二塊散熱板分別連接在隔水板的上面和下面，設(shè)置連通流道將二塊散熱板的散熱流道連通，連通流道經(jīng)過隔水板的通孔，散熱板的短板部分位于隔水板沒有通孔的一端；

位于隔水板上面的散熱板為散熱板一，散熱板一上設(shè)水嘴口一、匯水流道一、連接流道口一、散熱流道一；位于隔水板下面的散熱板為散熱板二，散熱板二上設(shè)水嘴口二、匯水流道二、連接流道口二、散熱流道二；

冷卻液由散熱板一的水嘴口一進入?yún)R水流道一，經(jīng)過連接流道口一進入散熱流道一，再通過連通流道進入散熱板二的散熱流道二，然后經(jīng)連接流道口二進入?yún)R水流道二，從散熱板二的水嘴口二流出；或者，冷卻液由散熱板二的水嘴口二進入?yún)R水流道二，經(jīng)過連接流道口二進入散熱流道二，再通過連通流道進入散熱板一的散熱流道一，然后經(jīng)連接流道口一進入?yún)R水流道一，從散熱板一的水嘴口一流出。

在匯水流道中設(shè)加強筋，從而提高散熱板強度，加強筋與散熱板為一體式結(jié)構(gòu)。

在連接流道口中設(shè)均流環(huán)，以保證通過每組連接流道口冷卻液的流量均勻，同時保證每組散熱流道中每條流道流量均勻。

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、較低的熱阻和流阻、散熱板面上的均溫性好等優(yōu)點。能夠雙面安裝IGBT器件，實現(xiàn)同時對多個IGBT器件進行散熱，具有較強的散熱能力。水嘴口、匯水流道和散熱流道采用全對稱結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)進出水口調(diào)換，對散熱器的熱阻和流阻無影響。進、出匯水流道中設(shè)置加強筋，可承受3MPa~6MPa的工作壓力保持不變形，具有較高的可靠性。六組連接流道口將進、出匯水流道與六組散熱流道連通，在每組連接流道口處設(shè)置均流環(huán)，均流環(huán)將冷卻液流量均勻分配至每組散熱流道，通過均流環(huán)的均流作用，使整個散熱面安裝IGBT器件最高溫度點的溫差在3℃以內(nèi)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明T型水冷散熱器主視結(jié)構(gòu)（剖視）示意圖；

圖2是本發(fā)明T型水冷散熱器的右側(cè)局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中的散熱板一上用于安裝IGBT器件的一面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、散熱板一， 2、隔水板， 3、散熱板二， 4、匯水流道一， 5、連接流道口一， 6、散熱流道一， 7、連通流道， 8、散熱流道二，9、連接流道口二， 10、匯水流道二， 11、水嘴口一， 12、水嘴口二，13、加強筋，14、螺紋孔一。

具體實施方式

請參考圖1至圖3，T型水冷散熱器主要由散熱板一1、散熱板二3和隔水板2組成。散熱板一和散熱板二均為L形，其上均設(shè)有水嘴口、匯水流道、連接流道口、散熱流道。每塊散熱板上，水嘴口連通匯水流道，匯水流道與散熱流道通過連接流道口相連通，散熱流道背面的散熱板上均加工有用于安裝IGBT器件的螺紋孔。二塊散熱板上的散熱流道通過連通流道7相連通。

其中，散熱板一1由導(dǎo)熱性能好的鋁合金制成，其形狀類似一個L形，L形散熱板一的長板一（長板部分一）與短板一（短板部分一）垂直，可通過攪拌摩擦焊接加工或擠型材加工而成。L型的短板一側(cè)加工水嘴口一11和匯水流道一4，長板一側(cè)加工散熱流道一6，L型的長板一和短板一相交處加工連接流道口一5，使匯水流道一與散熱流道一連通。散熱流道一背面（長板一上表面）加工有用于安裝六組IGBT器件的螺紋孔一14，該平面加工后具有很高平面度和較低粗糙度，以保證與IGBT器件良好接觸，減少傳導(dǎo)熱阻。

散熱板二由導(dǎo)熱性能好的鋁合金制成，其形狀類似一個L形，其大小形狀與散熱板一相同，L形散熱板二的長板二（長板部分二）與短板二（短板部分二）垂直，可通過攪拌摩擦焊接加工或擠型材加工而成。其內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)（包括水嘴口二12、匯水流道二10、連接流道口二9和散熱流道二8）和背面用于安裝IGBT器件的螺紋孔二與散熱板一的相應(yīng)結(jié)構(gòu)（水嘴口一、匯水流道一、連接流道口一、散熱流道一和螺紋孔一）對稱加工而成。

隔水板由導(dǎo)熱性能好的鋁合金制成。在隔水板一端附近位置設(shè)有連通流道用于連接散熱流道一和散熱流道二，連通流道經(jīng)過隔水板的位置處設(shè)置一個通孔，將散熱板一的散熱流道一和散熱板二的散熱流道二連接起來，使流道按規(guī)定方向從水嘴口一到水嘴口二形成一條完整的水路。

匯水流道中設(shè)置加強筋13。匯水流道一中流體（冷卻液）流動方向由散熱板一的水嘴口一至散熱板一上的第六組IGBT器件對應(yīng)的散熱流道一方向流動，散熱板一上的匯水流道一由幾組流道組成，這些流道僅在水嘴口一處以及連接流道口一處相通，其他地方互不連通。這些流道與連接流道口一連通，保證冷卻液進入散熱流道一，冷卻液再經(jīng)連通流道進入散熱板二的散熱流道二，由連接流道口二進入?yún)R水流道二后經(jīng)散熱板二的水嘴口二流出。散熱板二上的匯水流道二也由幾組流道組成，這些流道僅在水嘴口二處以及連接流道口二處相通，其他地方互不連通。匯水流道一中互不連通的流道之間即為加強筋（匯水流道二同）。加強筋與散熱板一和散熱板二為一體，其強度性能優(yōu)于焊接及其他結(jié)構(gòu)，能夠在3MPa~6MPa的工作壓力保持不變形，具有較高的可靠性。匯水流道一包括六組流道，匯水流道二也包括六組流道。

與匯水流道相對應(yīng)，連接流道口一和連接流道口二也各設(shè)置六組，散熱流道一和散熱流道二也各設(shè)置六組。以散熱板一為例（散熱板二同），各組連接流道口中分別設(shè)置不同的均流環(huán)，保證通過每組連接流道口中冷卻液的流量均勻，同時保證每組散熱流道中每條流道流量均勻。依據(jù)沿程阻力、局部阻力和流量大小的關(guān)系，對六組連接流道口設(shè)置不同的均流環(huán)，其大致理論關(guān)系為第一組到第六組連接流道口的均流環(huán)口徑設(shè)置呈一定關(guān)系增大，通過均流環(huán)的設(shè)置，使冷卻液均勻通過每組連接流道口，同時保證每組散熱流道中每條流道流量均勻，使整個散熱面安裝IGBT器件最高溫度點的溫差在3℃以內(nèi)，具有較好的均溫性。散熱板一和散熱板二都有六組散熱流道，每組散熱流道均由多條直槽道結(jié)構(gòu)組成，該結(jié)構(gòu)簡單利于加工，可提高生產(chǎn)效率，且具有較大的散熱面積及對流體有較強的擾動作用，散熱效率較高。

作為優(yōu)選，第一組均流環(huán)設(shè)置口徑為一個小口徑，均流環(huán)使冷卻液進入散熱流道的方向與散熱流道方向垂直，保證該組散熱流道中的每條流道流量均勻。

作為優(yōu)選，第二組均流環(huán)設(shè)置口徑為三個小口徑，均流環(huán)使冷卻液進入散熱器流道的方向與散熱流道方向一致，保證該組散熱流道中的每條流道流量均勻。

作為優(yōu)選，第三、第四、第五和第六組均流環(huán)設(shè)置口徑為一個小口徑，四組口徑大小不同，均流環(huán)使均流環(huán)使冷卻液進入散熱器流道的方向與散熱流道方向一致，保證各自散熱流道中的每條流道流量均勻。

T型水冷散熱器，內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)采用化學(xué)氧化處理，外部表面采用電化學(xué)氧化處理，使水冷散熱器具有較高的抗腐蝕能力。

該T型水冷散熱器零件相互裝配關(guān)系是：下面是散熱板二，中間是隔水板，上面是散熱板一，通過焊接的方式，形成一個密閉的流道空間。冷卻液由散熱板一的水嘴口一進入?yún)R水流道一經(jīng)過連接流道口一進入散熱流道一，通過連通流道進入散熱板二散熱流道二，經(jīng)連接流道口二進入?yún)R水流道二，至散熱板二的水嘴口二流出。反之亦然，可實現(xiàn)進、出水口調(diào)換。

一種水冷散熱方法，在隔水板上面和下面對稱連接二塊散熱板，二塊散熱板上的流道結(jié)構(gòu)以及安裝IGBT器件的結(jié)構(gòu)均對稱設(shè)置，并使二塊散熱板的流道連通，形成密閉的流道空間。制作二塊相同的L形散熱板和一塊一端附近帶有通孔的隔水板；在散熱板的長板部分（即長板）的外側(cè)面（即長板一下面或長板二上面）制作出散熱流道、內(nèi)側(cè)面（連接短板部分的一面）加工好用于安裝IGBT的螺紋孔，散熱板的短板部分（即短板）制作出匯水流道和連接匯水流道的水嘴口；散熱板的長板部分和短板部分相交處加工連接流道口，使匯水流道與散熱流道連通；將二塊散熱板分別連接在隔水板的上面和下面（外側(cè)面向著隔水板），設(shè)置連通流道將二塊散熱板的散熱流道連通，連通流道經(jīng)過隔水板的通孔，散熱板的短板部分位于隔水板沒有通孔的一端。

位于隔水板上面的散熱板為散熱板一，散熱板一上設(shè)水嘴口一、匯水流道一、連接流道口一、散熱流道一；位于隔水板下面的散熱板為散熱板二，散熱板二上設(shè)水嘴口二、匯水流道二、連接流道口二、散熱流道二。冷卻液由散熱板一的水嘴口一進入?yún)R水流道一，經(jīng)過連接流道口一進入散熱流道一，再通過連通流道進入散熱板二的散熱流道二，然后經(jīng)連接流道口二進入?yún)R水流道二，從散熱板二的水嘴口二流出；反之，冷卻液可由散熱板二的水嘴口二進入?yún)R水流道二，經(jīng)過連接流道口二進入散熱流道二，再通過連通流道進入散熱板一的散熱流道一，然后經(jīng)連接流道口一進入?yún)R水流道一，從散熱板一的水嘴口一流出。通過以上方法，能實現(xiàn)同一水冷散熱器雙面安裝IGBT器件、實現(xiàn)同時對多個IGBT器件進行散熱、實現(xiàn)進出水口調(diào)換。

上述T型水冷板散熱流道結(jié)構(gòu)采用直槽道結(jié)構(gòu)方式，但散熱流道結(jié)構(gòu)采用翅柱式結(jié)構(gòu)、棗核狀結(jié)構(gòu)方式均可以實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明中，水嘴口、匯水流道和散熱流道采用全對稱結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)進出水口調(diào)換，對散熱器的熱阻和流阻無影響。匯水流道中設(shè)置加強筋，可承受3MPa~6MPa的工作壓力保持不變形，具有較高的可靠性。六組連接流道口分別將六組匯水流道與六組散熱流道連通，在每組連接流道口處設(shè)置均流環(huán)，均流環(huán)將冷卻液流量均勻分配至各組散熱流道，通過均流環(huán)的均流作用，使整個散熱面安裝IGBT器件最高溫度點的溫差在3℃以內(nèi)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。