CN104202947A - 一种柔性轻质高效导热索 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性轻质高效导热索，属于航空航天领域，涉及空间大功耗单机活动组件与热沉之间高效换热的导热装置，其结构由发热器件连接端、导热主体段、热沉连接端所组成；导热主体段用轻质高导热石墨材料代替铜制作而成，解决了通过铜丝带状导热索进行导热组件与外界热交换的方式换热效率低、导热索质量重等问题，提供了一种柔性更好、重量更轻，效率更高的新型导热索。

Description

一种柔性轻质高效导热索

技术领域

本发明涉及航空航天领域，更具体的说，涉及一种空间大功耗单机活动组件与热沉之间高效换热的导热索。

背景技术

随着电子技术和航空航天技术的进步，航天器单机载荷上集成的电子学器件越来越密集，单机的功耗也越来越高。

活动组件是很多航天探测器中不可缺少的组件，例如空间光学遥感器活动焦面组件。由于活动组件所处的空间真空环境，活动组件上集成的电子学元器件自身工作时的发热使得其上的结构件或电子器件的温度不能满足要求，因此要求活动组件与附近固定的结构件或热沉进行高效的热交换。而航天器所处的特殊真空环境与地面设备有很大的不同，绝大部分情况无法像地面设备那样通过对流换热的方式进行热交换而需要通过辐射和导热。

辐射换热的换热量与温度的四次方和散热面积成正比。单机的尺寸是固定的，散热面不可能特别大，随着集成度提高，单机尺寸减小，单位面积功耗增大，此时由于散热面较小发热量较大，若单独依赖辐射换热会因为散热能力不足导致单机温度上升，单机与热沉之间的温差增大，单机不能正常工作。因此要结合导热的方式维持单机正常的工作温度，但是活动组件的活动特性使其无法使用普通高导热的金属材料和普通热管。

目前，国内对活动组件的热交换大多采用直接辐射换热和铜导热索换热相结合的方式进行活动部件与固定件之间的换热。目前的铜导热索是用铜丝编制的柔性带状导热索，导热索的导热极限为纯铜的导热性能，并且铜质导热索质量较大，不符合航天器减重的要求。因此急需一种新型的柔性轻质高效导热索来替代目前的铜质导热索，满足航天工业的要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种柔性轻质高效导热索，适用于空间活动组件，该导热索不但具有更好的导热性能，而且降低了导热索重量，使得活动组件或活动组件上的电子学器件与外界环境保持高效换热，从而使被控温度在设计的温度范围之内，活动组件上的热特性更加稳定。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种柔性轻质高效导热索，包括发热器件连接端、导热主体段、热沉连接端，所述导热主体段是由轻质高导热石墨材料制作而成。

所述导热主体段采用一张柔性轻质高导热的石墨膜折叠为条状或带状而成，其宽度由导热索的导热功率决定。

所述导热主体段采用多张柔性轻质高导热的石墨膜层叠后裁切冲压成条状，其折叠层数和宽度由导热索的导热功率决定。

所述发热器件连接端和热沉连接端采用铜箔片与石墨膜层叠的连接方式。

所述发热器件连接端和热沉连接端采用固定装置将多层石墨膜集束起来直接与发热器件和热沉相连。

所述导热主体段用柔性套管封装。

本发明的工作原理是：发热器件连接端连接在活动组件的发热部位，将发热元器件或组件的热量传递到导热索；热量经由导热索主体段传到热沉连接端；再通过导热索的热沉连接端与热沉或其他外界环境的机构接触热传导传到热沉或其他外界环境的机构上，最终形成了热源和热沉之间的热量传输通道。并且当活动组件按照任务需求做指定运动时，导热索主体段承受发热器件连接端和热沉连接端的相对运动。

本发明的有益效果是，导热索主体段用高导热石墨材料代替金属铜，使导热索换热能力提高了一倍以上，导热索的重量减轻了一半以上。

附图说明

通过以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例一的构造示意图；

图2是将高导热石墨膜制作为导热索主体段的折叠示意图；

图3是本发明实施例二的构造示意图。

图中：

1.发热器件连接端，2.导热主体段，3.热沉连接端，4.铜箔片，5.铜螺栓，6.石墨膜，7.发热器件，8.热沉，9.固定装置，10.柔性套管。

具体实施方式

以下将结合图1～图3对本发明的作进一步的详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供的一种应用石墨材料的柔性轻质高效导热索主要包括发热器件连接端1、导热主体段2、热沉连接端3。导热主体段采用柔性高效导热石墨材料制作，其热传导率为600W/(m·K)～1800W/(m·K)，远远大于常用金属导热材料的导热率，并且石墨材料具有质轻柔韧性好的特点，适于活动组件散热的柔性连接。

在图1所示实施例中，导热索导热主体段2用柔性轻质高导热的石墨膜6制作完成，制作方法为将整张导热石墨膜折叠为条状或带状，或者将多张石墨膜层叠后裁切冲压成条状，所需的折叠层数和宽度由导热索的设计导热功率决定。发热器件连接端1和热沉连接端3用铜箔片4层叠制成，并且部分与导热主体段2的石墨膜6相间层叠起来，层与层之间填涂导热脂，用铜螺栓5紧固起来以加大层间的压力，减小接触热阻。导热索的发热器件连接端1采用螺钉固定、粘贴或其它方式紧密固定在活动组件的发热电子器件7上，要求接触界面接触良好，填涂导热脂；导热索的热沉连接端3采用螺钉固定、粘贴或其它方式紧密固定在热沉8或散热结构件上，要求接触界面接触良好，填涂导热脂。这种方法适用于导热功率较小、厚度较小的带状导热索。

在图3所示的另一个实施例中，导热索导热主体段2的制作方式同上一个实施例相似，主要的不同点是本实施例的发热器件连接端1和热沉连接端3不采用铜箔片4，而是采用导热性能好的固定装置9直接将导热主体段2连接至发热器件1和热沉3之间，要求接触界面接触良好，填涂导热脂，这种方法避免了铜箔片4与石墨膜6之间的接触热阻，适用于导热功率较大且较粗的导热索。导热索的导热主体段可以用柔性套管10封装起来，起到保护作用。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种柔性轻质高效导热索，包括发热器件连接端、导热主体段、热沉连接端，其特征在于，所述导热主体段是由轻质高导热石墨材料制作而成。

2.根据权利要求1所述的柔性轻质高效导热索，其特征在于，所述导热主体段采用一张柔性轻质高导热的石墨膜折叠为条状或带状而成，其宽度由导热索的导热功率决定。

3.根据权利要求1所述的柔性轻质高效导热索，其特征在于，所述导热主体段采用多张柔性轻质高导热的石墨膜层叠后裁切冲压成条状，其折叠层数和宽度由导热索的导热功率决定。

4.根据权利要求2或3所述的柔性轻质高效导热索，其特征在于，所述发热器件连接端和热沉连接端采用铜箔片与石墨膜层叠的连接方式。

5.根据权利要求2或3所述的柔性轻质高效导热索，其特征在于，所述发热器件连接端和热沉连接端采用固定装置将多层石墨膜集束起来直接与发热器件和热沉相连。

6.根据权利要求1所述的柔性轻质高效导热索，其特征在于，所述导热主体段用柔性套管封装。