專利名稱：發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
供電設備、電子負載裝置(有源仿真負載(active dummy load))等包括多個電子部件。當向其供電時，一部分這樣的電子部件產(chǎn)生大量的熱量。下文中，這些部件稱之為發(fā)熱部件。希望發(fā)熱部件受到冷卻。可使用的冷卻技術(shù)的例子是強制空氣冷卻法。在JP-2003-244958A中公開了采用強制空氣冷卻技術(shù)的供電設備的例子。在JP-2003-244958A中公開的供電設備包括矩形-平行六面體形狀的散熱器，該散熱器具有兩個側(cè)表面，第一和第二板形底盤固定到這兩個側(cè)表面上。每個底盤中都具有窗口。作為發(fā)熱部件的半導體組件安裝在散熱器上，使其突出穿過第一和第二底盤中的每個窗口。在與接觸散熱器的表面相對的第一和第二底盤的每一個的表面上，印刷電路板與散熱器之間設置有間隔。半導體組件利用相應半導體組件的連接端子電連接到印刷電路板上。散熱器、第一和第二底盤以及印刷電路板形成一模塊。該模塊使其橫向側(cè)由外殼覆蓋，其前后側(cè)分別由前后板覆蓋。送風的風扇安裝在其后板側(cè)上的模塊上。散熱器的相對側(cè)上的第一和第二底盤在它們之間形成冷卻半導體組件的空氣的通道。半導體組件上的連接端子分別位于第一底盤和相關印刷電路板之間，以及第二底盤和相關印刷電路板之間，并且暴露到通過風扇吸入的外部空氣中。
如果吸入到供電設備內(nèi)部的外部空氣中具有不良組分，則該供電設備的半導體組件的連接端子將受到該不良組分的不利影響，因此半導體組件的絕緣性將會降低。為了防止該不利影響，半導體組件設置使得絕緣距離較大。然而，當這種供電設備用于電鍍時，它將處于電鍍槽所產(chǎn)生的液霧流動的環(huán)境中，因此，即使保持有較大的絕緣距離，含在電鍍液霧中的空氣也將接觸半導體組件的連接端子，從而使絕緣性降低。這能夠?qū)е陆M件失靈。當供電設備用于焊接時，它將處于導電灰塵和顆粒，如鐵顆粒浮動的環(huán)境中。這種導電顆粒將會吸入到供電設備的內(nèi)部，積聚在半導體組件的連接端子上，引起漏電，這能夠?qū)е掳雽w組件失效。
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，以防止發(fā)熱部件即使在易于引起這些部件失靈的環(huán)境中使用也不會發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)包括空心散熱器，該空心散熱器具有由導熱材料制成的部分。該空心散熱器具有形成在其內(nèi)的內(nèi)部通道，該內(nèi)部通道從散熱器的第一端延伸到第二端。風扇設置成面對散熱器的第一端，并與之接觸或與之間隔開。電路的發(fā)熱部件安裝在散熱器中不包括內(nèi)部通道的部分上，例如安裝在散熱器的外表面上。希望在散熱器的內(nèi)部通道的壁上形成散熱片。同時，也希望在內(nèi)部通道的壁上形成防銹金屬例如鈦的氧化層。
該冷卻結(jié)構(gòu)最好容納在外殼中。該外殼在面對空心散熱器的第一和第二端的部分中具有通風口。該發(fā)熱部件可以具有導電部分，用于向發(fā)熱部件例如連接端子供電。在這種情況下，導電部分設置在散熱器的外表面上。
散熱器的一部分可以是印刷電路板。在這種情況下，該發(fā)熱部件設置在印刷電路板的外表面上。
附圖簡要描述附

圖1是本發(fā)明第一實施例所述的發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)的透視圖。
附圖2是一外殼的透視圖，附圖1中所示冷卻結(jié)構(gòu)能夠容納到該外殼中。
附圖3是電源電路的電路圖，附圖1中所示冷卻結(jié)構(gòu)可以使用該電路圖。
附圖4示出了本發(fā)明第二實施例所述的發(fā)熱部件冷卻結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖。
附圖5是本發(fā)明第三實施例所述的發(fā)熱部件冷卻結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實施例方式
如附圖1中所示，第一實施例所述發(fā)熱部件冷卻結(jié)構(gòu)包括空心散熱器2。該散熱器2包括多個導熱材料構(gòu)件，該導熱材料構(gòu)件組合形成具有多邊形橫截面的散熱器。例如，四個板構(gòu)件4、6、8和10彼此垂直設置成矩形-平行六面體形狀的散熱器2，使得相鄰的板構(gòu)件利用任何合適的固定構(gòu)件(未示出)彼此固定。散熱器2中形成有通道12，該通道在兩個相對端，即前后端部之間延伸并在這兩個相對端處開放。板構(gòu)件4、6、8和10在面對通道12的表面上分別形成有多個散熱片4a、6a、8a和10a。相應散熱片在通道12的長度方向延伸。金屬板構(gòu)件4、6、8和10可以通過例如拉絲鋁(drawing aluminum)形成。
在散熱器2的后部中，風扇裝置14與散熱器2的后表面相間隔設置。該風扇裝置14包括矩形-平行六面體形狀的框架16a，該框架比散熱器2更加扁平。框架16a的前側(cè)的周邊加工成與散熱器2的后表面的周邊相一致的形狀。圓形開口16b形成在框架16a的中央部分，并在其前后表面之間延伸穿過框架16a。圓形開口16b的縱向中心軸和通道12的縱向中心軸彼此同心。圓形開口16b的直徑等于通道12的寬度，即橫向側(cè)板構(gòu)件6和8之間的距離。在開口16b的中央，安裝有適合由電機16c驅(qū)動的風扇16d。于是，當風扇16d受到驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，使得空氣從散熱器2的前側(cè)穿過通道12流動，并從散熱器2的后部排出。
散熱器2和風扇裝置14容納在附圖2中所示的外殼中。該外殼包括彼此間隔的前板18和后板20。該前板18具有通風口，例如進氣口26，并且類似通風口，例如排氣口(未示出)形成在后板20上。風扇裝置14和散熱器2設置使得風扇裝置14與后板14的前表面略微間隔開，并且散熱器2的前表面與前板18的后表面略微間隔開。側(cè)板22和24設置成將散熱器2除了前后側(cè)部分之外的部分蓋住。該風扇裝置14在工作時通過進氣口吸入空氣，空氣在散熱器2中流過通道12，并通過排氣口排出。每個板構(gòu)件6、8的外表面和面對板構(gòu)件6和8的相關的其中一個側(cè)板22、24的內(nèi)表面之間設置有適當?shù)拈g距。
電路例如電源電路或有源仿真負載的多個發(fā)熱部件28安裝在散熱器2的外表面上，例如安裝在板構(gòu)件6和8的外表面上，同時具有良好導熱性的電絕緣薄膜(未示出)設置在它們之間。
附圖3中示出了電源電路的例子。平滑電容器32對來自于交流電源例如民用交流電源(未示出)的交流電壓的電壓進行平滑處理，該電壓經(jīng)過輸入側(cè)整流電路30整流。經(jīng)過平滑電容器32平滑處理過的電壓由轉(zhuǎn)換器34轉(zhuǎn)換成高頻電壓，并且所得到的高頻電壓施加到高頻變壓器36的初級線圈上。轉(zhuǎn)換器34包括半導體開關裝置，例如IGBT34a、34b、34c和34d，并由驅(qū)動單元38驅(qū)動。在變壓器36的次級線圈36s中減弱的高頻電壓由輸出側(cè)二極管40a和40b進行整流，并且所得到的電壓施加在輸出端子42p和42n之間。
輸入側(cè)整流電路30、平滑電容器32、輸出側(cè)二極管40a和40b及IGBT 34a、34b、34c和34d都是發(fā)熱部件，它們在附圖中示出為發(fā)熱部件28。當電流流經(jīng)發(fā)熱部件28時，它們產(chǎn)生大量的熱量，但是所產(chǎn)生的熱量從散熱器2的外側(cè)傳導到面向通道12的內(nèi)側(cè)，并且由空氣輸送經(jīng)過排氣口排出，該空氣由風扇裝置14送入并流經(jīng)通道12。以這種方式，抑制了發(fā)熱部件28的溫度升高。
每個發(fā)熱部件28都具有導電部分，例如帶電部分(live portion)，更為具體的是連接端子28a。這些導電部分不位于散熱器2面向通道12的內(nèi)側(cè)上，而是從散熱器2的外表面向外突出。每個端子28a都具有由絕緣體覆蓋的部分，和沒有覆蓋絕緣體的暴露部分。該暴露部分用于檢查發(fā)熱部件上的電壓或發(fā)熱部件28的位移。由于發(fā)熱部件28不面對通道12，所以它們的暴露部分也不面對通道12，這防止了流經(jīng)通道12的空氣中如果有腐蝕成分的話，對暴露部分的腐蝕。而且，由于發(fā)熱部件28不暴露到流經(jīng)通道12的空氣中，所以如果流經(jīng)通道12的空氣中有導電顆粒，例如鐵顆粒的話，也不會接觸發(fā)熱部件28的連接端子28a的暴露部分。因此，將不會引起如漏電之類的意外。在整個散熱片4a、6a、8a和10a上形成一層例如鈦之類的防銹金屬的氧化層，它防止灰塵、金屬或其它顆粒粘附到散熱片上。
如果發(fā)熱部件的暴露部分位于冷卻空氣流流動的區(qū)域中，并且如果相鄰暴露部分之間的間隔為4毫米或以下，則由于當在這種環(huán)境下長時間使用設備時冷卻空氣中的導電灰塵的積聚而漏電。出于防止這種意外發(fā)生的目的，根據(jù)所描述的實施例，發(fā)熱部件28安裝在散熱器2的外表面上冷卻空氣不流過的地方，并且固定有6毫米或以上的絕緣間隔。
用于驅(qū)動供電電路的驅(qū)動單元38設置在印刷電路板(未示出)上，該電路板與散熱器2的外表面間隔開設置。
除了散熱器的形狀之外，本發(fā)明第二實施例所述的冷卻結(jié)構(gòu)具有類似于第一實施例所述結(jié)構(gòu)的設置。第二實施例所述冷卻結(jié)構(gòu)的散熱器2a具有底部單元50，如附圖4所示。該底部單元50包括底幫52，從底幫52的相對邊緣朝外傾斜延伸的斜壁54和56，以及分別從斜壁54和56的末稍延伸的壁58和60。壁58和60基本垂直于底幫52。壁52、54、56、58和60在長度方向上垂直于附圖4的紙面延伸。多個散熱片62形成從斜壁54、56和底幫52的面向內(nèi)的表面開始延伸。散熱片62彼此間隔并平行，并且也與垂直壁58和60平行。散熱片62也在長度方向上垂直于附圖4的紙面延伸。
垂直壁58和60在相應遠端處具有斜桿單元64和66。每個斜桿單元64和66傾斜地向內(nèi)向上延伸，從而面對底幫52的中央部分，該斜桿單元與相關其中一個垂直壁58和60形成鈍角。斜桿單元64和66也在長度方向上垂直于附圖4的紙面延伸，并分別具有面向外的板部分68和70。具有L形橫截面72和74、76和78的L形構(gòu)件分別在其相對端處固定到板部分68和70的面向內(nèi)的表面上。多個散熱片80、82、84和86分別形成在L形構(gòu)件72、74、76和78上。散熱片80、82、84和86設置成彼此不接觸，并且也不與散熱片62接觸。頂壁88將L形構(gòu)件74和78之間的間隙封閉。散熱片62、80、82、84和86以及頂壁88形成散熱器2a內(nèi)部的通道12。發(fā)熱部件28安裝在散熱器2a的外表面上，例如，安裝在分別垂直于板構(gòu)件68和70延伸的L形構(gòu)件74和78的外表面上。散熱片62、80、82、84和86的表面也覆蓋有防銹金屬的氧化層，例如鈦。
采用這種結(jié)構(gòu)，散熱器2a即使在受到較大沖擊時也幾乎不會破裂。
除了散熱器的形狀之外，本發(fā)明第三實施例所述的冷卻結(jié)構(gòu)具有與第一實施例相同的結(jié)構(gòu)。第三實施例所述的散熱器2b包括印刷電路板90，該印刷電路板代替形成附圖1所示散熱器2的四個金屬板構(gòu)件之一，也就是板構(gòu)件10。印刷電路板90設置成在板構(gòu)件6和8之間延伸。印刷電路板90也包括設置在其外表面上的發(fā)熱部件28。
相應實施例已經(jīng)作為使用作為電路的電源電路進行了描述，但是它們可以使用例如有源仿真負載或具有發(fā)熱部件的其它電路。同時，風扇裝置14已經(jīng)描述為與散熱器2、2a或2b的后表面相間隔，但是它可以安裝在散熱器的后表面上。而且，在上述實施例中，框架16a的前周邊緣與空心散熱器的后邊緣相一致，使得框架16a中的圓形開口16b的中央縱軸與散熱器中通道12的中央縱軸同心，并使得開口16b的直徑等于通道12的寬度。然而，只采用一個要求也是足夠的，即要求框架16a的前周邊緣應當與空心散熱器的后周邊緣相一致，或者只采用其它兩個要求，即要求框架16a中圓形開口16b的中央縱軸應當與散熱器中通道12的中央縱軸同心，并且要求開口16b的直徑應當?shù)扔谕ǖ?2的寬度。
所述空心散熱器具有矩形平行六面體形狀，但是它也可以具有圓柱形狀。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，包括空心散熱器，包括由導熱材料制成的部分，并且具有形成在其內(nèi)的通道，該通道延伸穿過空心散熱器從其第一端表面到第二端表面；風扇裝置，設置在所述散熱器的第一端處，適于使得空氣流過所述通道；及電路的發(fā)熱部件，該電路安裝在除所述通道之外的部分上。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)熱部件安裝在所述散熱器的外表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，散熱片設置在所述散熱器中的所述通道中。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，防銹金屬的氧化層設置在整個所述通道上。
5.包括如權(quán)利要求1所限定的發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)的電力驅(qū)動設備，其中，所述冷卻結(jié)構(gòu)容納在外殼中，所述外殼具有分別面向所述空心散熱器的所述第一和第二端表面的部分，在面向所述散熱器的所述第一和第二端表面的所述部分中形成有通風口。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā)熱部件具有導電部分，用于向所述發(fā)熱部件提供電流，所述導電部分位于所述散熱器的外表面上。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱器的一部分由印刷電路板提供，所述發(fā)熱部件設置在所述印刷電路板的外表面上。
全文摘要
一種發(fā)熱部件的冷卻結(jié)構(gòu)，包括空心散熱器，該空心散熱器具有由導熱材料制成的部分。該散熱器具有從散熱器的第一端延伸到第二端的內(nèi)部通道。風扇裝置設置在散熱器的第一端處，并適合于使得空氣流過該內(nèi)部通道。散熱片設置在散熱器中的通道中。電路的發(fā)熱部件安裝在散熱器的外表面上。
文檔編號G12B15/00GK1937902SQ200510104120
公開日2007年3月28日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者石井秀雄, 加藤岡正男, 仲田和憲, 池尻裕司 申請人:株式會社三社電機制作所