CN103500734B - 一种液冷绝缘式散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液冷绝缘式散热器，包括：导热基板，在导热基板的内部设有与其延伸方向一致的基板通孔，液体冷却管穿过基板通孔，基板通孔的孔壁与液体冷却管之间设置有导热绝缘材料，使导热基板与液体冷却管之间既能传热又能相互绝缘，还进一步设有用于检测导热绝缘材料绝缘性能的绝缘监视器。使用本发明的液冷绝缘式散热器，功率半导体器件产生的热量经导热基板、导热绝缘材料传递到液体冷却管，由液体冷却管内部流动的介质将热量带走，实现了对功率半导体器件散热冷却的目的，能同时满足散热、绝缘和体积小的要求，使高压电气传动装置能满足一些特殊环境的要求。
Description
技术领域
本发明涉及散热器技术领域，尤其涉及一种液冷绝缘式散热器。
背景技术
目前，中高压电气传动装置由于受电力半导体器件自身绝缘水平的限制，使用中的电力半导体器件一般都与电气传动装置的外壳或接地部分全部绝缘。现在对电力半导体器件普遍采用两种冷却方式进行冷却：一种是电力半导体器件以及散热器与其它部件绝缘，采用直接风冷的方式；另一种是电力半导体器件以及散热器用去离子水循环冷却。但是，无论哪一种方式都使高压电气传动装置的冷却系统比较庞大和复杂，限制了高压电气传动装置的使用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种液冷绝缘式散热器，能同时满足散热、绝缘和体积小的要求，使高压电气传动装置能满足一些特殊环境的要求。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种液冷绝缘式散热器，包括：导热基板，所述导热基板的内部设有基板通孔，所述基板通孔的延伸方向与所述导热基板的延伸方向一致；液体冷却管，所述液体冷却管穿过所述基板通孔，所述液体冷却管具有进液端及出液端；以及导热绝缘材料，所述导热绝缘材料设置于所述基板通孔的孔壁与所述液体冷却管之间，使所述导热基板与所述液体冷却管相互绝缘。
优选，所述液体冷却管为U形管；所述基板通孔相应设置为两个。
优选，所述液体冷却管为由多个U形管串接形成的盘管；所述基板通孔相应设置有多个。
优选，所述液冷绝缘式散热器还包括用于检测所述导热绝缘材料的绝缘性能的绝缘监视器。
优选，所述绝缘监视器包括电流传感器，所述电流传感器通过检测流过所述液体冷却管的电流实现对所述导热绝缘材料的绝缘性能的监视。
优选，所述绝缘监视器分别与所述液体冷却管、所述导热基板电连接，通过检测所述导热基板与所述液体冷却管之间的电压实现对所述导热绝缘材料的绝缘性能的监视。
优选，所述导热绝缘材料包括添加有氮化硼粉末的导热硅胶；所述导热基板包括铝板或铜板；所述液体冷却管包括铝管或铜管。
由于采用了上述技术方案，本发明的液冷绝缘式散热器包括：导热基板，在导热基板的内部设有与其延伸方向一致的基板通孔，液体冷却管穿过基板通孔，基板通孔的孔壁与液体冷却管之间设置有导热绝缘材料，使导热基板与液体冷却管相互绝缘。本发明的液冷绝缘式散热器散热过程为：功率半导体器件与导热基板贴合，功率半导体器件产生的热量经过导热基板、导热绝缘材料传递到液体冷却管，由液体冷却管内部流动的介质将热量带走，实现对功率半导体器件散热冷却的目的。由于基板通孔的延伸方向与导热基板的延伸方向一致，在导热基板尺寸一定的情况下，穿过基板通孔的液体冷却管的散热面积大，提高了散热器的散热效果。基板通孔与液体冷却管之间设置的导热绝缘材料，达到了使导热基板与液体冷却管之间既能传热又相互绝缘的目的。
由于本发明的液冷绝缘式散热器还进一步设置有绝缘监视器，可通过两种方式来检测导热绝缘材料的绝缘性能。一种方式：绝缘监视器包括电流传感器，电流传感器检测流过液体冷却管的电流实现对导热绝缘材料绝缘性能的监视，电流越小，表明导热绝缘材料的绝缘性能越高。另一种方式：绝缘监视器分别与液体冷却管、导热基板电连接，通过检测导热基板与液体冷却管之间的电压实现对导热绝缘材料绝缘性能的监视，电压越高，表明导热绝缘材料的绝缘性能越高。
综上，本发明的液冷绝缘式散热器能同时满足散热、绝缘和体积小的要求，使高压电气传动装置能满足一些特殊环境的要求。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构剖视示意图；
图2是本发明实施例二的结构剖视示意图；
图中：1-液体冷却管；2-导热基板；3-导热绝缘材料；4-绝缘监视器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步非限制性的说明。
实施例一
如图1所示，本实施例的液冷绝缘式散热器，包括：导热基板2，在导热基板2的内部设有基板通孔，其中，基板通孔的延伸方向与导热基板2的延伸方向一致；液体冷却管1，液体冷却管1穿过基板通孔，液体冷却管1具有进液端及出液端；在基板通孔的孔壁与液体冷却管1之间环设有导热绝缘材料3，导热绝缘材料3的设置使导热基板2与液体冷却管1之间既能传热又能相互绝缘。
本实施例中，液体冷却管1设置为U形管；其进液端及出液端均位于导热基板2的同一侧；基板通孔相应地设置为两个。
其中，本实施例的液冷绝缘式散热器还包括用于检测导热绝缘材料3的绝缘性能的绝缘监视器4。可通过以下两种方式来检测导热绝缘材料3的绝缘性能。一种方式：绝缘监视器4内设有电流传感器，电流传感器检测流过液体冷却管1的电流，从而实现对导热绝缘材料绝缘性能的监视，检测到的电流越小，表明导热绝缘材料3的绝缘性能越高。另一种方式：绝缘监视器4分别与液体冷却管1、导热基板2电连接，通过检测导热基板2与液体冷却管1之间的电压实现对导热绝缘材料绝缘性能的监视，电压越高，表明导热绝缘材料3的绝缘性能越高。
本实施例中，上述的导热绝缘材料3可采用添加有氮化硼粉末的导热硅胶；导热基板2可采用铝板或铜板；液体冷却管1可采用铝管或铜管；液体冷却管1内部流动的介质可为水。
实施例二
如图1所示，实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于：液体冷却管1是由多个U形管串接形成的盘管结构；基板通孔相应地设置有多个。盘管结构的液体冷却管加大了传热面积，能进一步提高散热器的散热效果。
综上所述，使用本发明的液冷绝缘式散热器，功率半导体器件产生的热量经导热基板、导热绝缘材料传递到液体冷却管，由液体冷却管内部流动的介质将热量带走，实现了对功率半导体器件散热冷却的目的，能同时满足散热、绝缘和体积小的要求，使高压电气传动装置能满足一些特殊环境的要求。
以上所述仅是本发明较佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种液冷绝缘式散热器，其特征在于，包括：
导热基板，所述导热基板的内部设有基板通孔，所述基板通孔的延伸方向与所述导热基板的延伸方向一致；
液体冷却管，所述液体冷却管穿过所述基板通孔，所述液体冷却管具有进液端及出液端；以及
导热绝缘材料，所述导热绝缘材料设置于所述基板通孔的孔壁与所述液体冷却管之间，使所述导热基板与所述液体冷却管相互绝缘；
所述液冷绝缘式散热器还包括用于检测所述导热绝缘材料的绝缘性能的绝缘监视器。
2.如权利要求1所述的液冷绝缘式散热器，其特征在于：所述液体冷却管为U形管；所述基板通孔相应设置为两个。
3.如权利要求2所述的液冷绝缘式散热器，其特征在于：所述液体冷却管为由多个U形管串接形成的盘管；所述基板通孔相应设置有多个。
4.如权利要求1所述的液冷绝缘式散热器，其特征在于：所述绝缘监视器包括电流传感器，所述电流传感器通过检测流过所述液体冷却管的电流实现对所述导热绝缘材料的绝缘性能的监视。
5.如权利要求1所述的液冷绝缘式散热器，其特征在于：所述绝缘监视器分别与所述液体冷却管、所述导热基板电连接，通过检测所述导热基板与所述液体冷却管之间的电压实现对所述导热绝缘材料的绝缘性能的监视。
6.如权利要求1至5任一项所述的液冷绝缘式散热器，其特征在于：所述导热绝缘材料包括添加有氮化硼粉末的导热硅胶；所述导热基板包括铝板或铜板；所述液体冷却管包括铝管或铜管。
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