專利名稱：一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)，特別是大功率管散熱技術(shù)。
電力電子元件如整流管，晶閘管等工作時(shí)內(nèi)部芯片產(chǎn)生相當(dāng)可觀的耗散熱。必須有適當(dāng)?shù)纳崞鱽砝鋮s元件，以保證PN結(jié)溫度不超過容許值。國(guó)內(nèi)已能批量生產(chǎn)額定平均電流達(dá)2500安的元件，內(nèi)部耗散熱超過3KW。目前國(guó)內(nèi)外，1000安以下的元件使用風(fēng)冷散熱器，一般采用實(shí)體型風(fēng)冷散熱器。超過1000安的元件須用水冷散熱器，水冷散熱必須配備冷卻水系統(tǒng)，而且水冷限制了設(shè)備的耐壓等級(jí)，特別對(duì)于移動(dòng)性設(shè)備如電力機(jī)車或起重吊車等，水冷散熱甚為不便。
本實(shí)用新型的目的，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而發(fā)明創(chuàng)造一種大功率的風(fēng)冷散熱器來代替水冷散熱器。
本發(fā)明創(chuàng)造的一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器，其結(jié)構(gòu)是它由殼體和工作液體組成，殼體外側(cè)制有肋片以增大散熱面積，殼體頂部或其他部位設(shè)置有充液口，殼體內(nèi)部為細(xì)高的O字形腔體，腔體截面為方形，園形，梅花形，各種曲線形或由數(shù)個(gè)園孔形構(gòu)成。腔體上部為蒸汽空間，下部為液池，液池內(nèi)充有工作液體。
本實(shí)用新型的原理是依靠腔體內(nèi)液體蒸汽在內(nèi)部傳遞熱量，利用液體沸騰與蒸汽冷凝過程的等溫性，使增大散熱面積的同時(shí)散熱面溫度不至于下降，因而有效地提高了散熱能力。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較；1、現(xiàn)有技術(shù)冷卻1000安以上的電力電子元件須用水冷散熱器，水冷散熱器必須配備龐大的冷卻水系統(tǒng)，造價(jià)貴，對(duì)移動(dòng)性設(shè)備使用水冷散熱器很不方便。本實(shí)用新型適用于冷卻1000安以上的電力電子元件，它利用腔體內(nèi)工作液體沸騰與蒸汽冷凝過程的等溫性，有效的提高散熱能力，結(jié)構(gòu)緊湊。
2、現(xiàn)有的實(shí)體型風(fēng)冷散熱器，只適用1000安以下的電力電子元件風(fēng)冷散熱。因?yàn)樗纳崮芰κ艿饺缦乱蛩氐南拗疲?dāng)增大對(duì)流散熱面積的同時(shí)，必然會(huì)增大散熱器內(nèi)部金屬材料導(dǎo)熱熱流的路程。從而使散熱面溫度下降，散熱能力減弱以至于抵消了增大散熱面積的效果。本實(shí)用新型散熱器內(nèi)部設(shè)置一個(gè)充有少量液體的腔體，依靠液體蒸汽在內(nèi)部傳遞熱量，有效的提高散熱能力。因此如果增大殼體尺寸和肋片數(shù)量，可以制得熱阻值更小，散熱能力更大的散熱器。
3、現(xiàn)有技術(shù)中的熱管式散熱器，加工復(fù)雜，充液口多，有些要求橫向通風(fēng)，因此使用不便。本實(shí)用新型外形類似于實(shí)體型散熱器，不必修改機(jī)拒設(shè)計(jì)就可以使用，且可用擠壓或鑄造方法成批生產(chǎn)。由于內(nèi)部具有細(xì)高的O字形腔體，既增強(qiáng)了內(nèi)部傳熱能力，又改善腔體的耐壓性能。
附圖；圖1，一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2，一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器A-A斷面示意圖。
圖3，一種用于冷卻電力電子元件風(fēng)冷散熱器B-B斷面示意圖。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)。
該風(fēng)冷散熱器，由殼體1和工作液體2組成，殼體1的外側(cè)制有肋片3，以增大散熱面積，殼體內(nèi)部有一個(gè)細(xì)高的O字形腔體4，腔體上部為蒸汽空間，下部為液池，液池內(nèi)充有工作液體2。腔體頂部有充液口5。腔體截面為方形，也可以是園形，梅花形，各種曲線形或由數(shù)個(gè)園孔形構(gòu)成。
散熱器工作時(shí)由大功率管耗散熱的熱流6自殼體下部一側(cè)導(dǎo)入，液體受熱蒸發(fā)沸騰吸收熱量，蒸汽在腔體壁面冷凝放出汽化潛熱后成為液體回到液池，壁面的熱量由自下向上流動(dòng)的空氣7帶走散入大氣。這樣反復(fù)循環(huán)上述過程，則將整流管，晶閘管等工作時(shí)內(nèi)部芯片產(chǎn)生的耗散熱被帶走，保證PN結(jié)溫度不超過容許值，使之正常工作。
目前我們制成風(fēng)冷散熱器輪廓尺寸為130×90×300毫米，用兩件這樣的樣品組成雙面冷卻的散熱器，在風(fēng)速5米/秒時(shí)穩(wěn)態(tài)熱阻值為0.029℃/W。用來冷卻1000安電力電子元件綽綽有余。如果增大殼體尺寸和肋片數(shù)量，可以制得熱阻值更小，或散熱能力更大的散熱器?？梢源媸褂貌槐愕乃渖崞鳌?br> 權(quán)利要求1.一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器，其特征在于它由殼體1和工作液體2組成，殼體1內(nèi)部為細(xì)高的O字形腔體4，殼體1外側(cè)制有肋片3，殼體壁上設(shè)置一個(gè)充液口5，工作液體2在O字形腔體4下部液池內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器，其特征在于O字形腔體4其截面為方形，園形，梅花形，各種曲線形或由數(shù)個(gè)園孔形構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1或2所說的一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器，其特征在于殼體1壁上的充液口5，設(shè)置在腔體頂部或其他位置。
專利摘要一種用于冷卻電力電子元件的風(fēng)冷散熱器，其內(nèi)部有一個(gè)充有工作液體的腔體，利用液體沸騰與蒸汽凝結(jié)過程的等溫性提高了散熱表面的溫度從而提高了散熱能力。已制成的樣品單件輪廓尺寸為130×90×300mm，兩個(gè)單件組成的雙面冷卻散熱器在5m/s風(fēng)速時(shí)的穩(wěn)態(tài)熱阻為0.029℃/W，足以冷卻1000安元件?？梢源孀饔貌槐愕乃渖崞?。
文檔編號(hào)H05K7/20GK2217866SQ9324614
公開日1996年1月17日 申請(qǐng)日期1993年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月4日
發(fā)明者胡桅林, 周宜輝 申請(qǐng)人:清華大學(xué)