CN107396600A - 双向螺旋流道水冷散热装置 - Google Patents

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李守蓉
杨春宇
王雷
赵洁
赵一洁
郑旭阳
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Abstract

本发明涉及大功率器件水冷散热装置，具体为双向螺旋流道水冷散热装置，解决现有水冷散热装置占据面积大、流道设计布局不合理、功率器件布局受限、安装拆卸维护不便、加工精度要求高、水接头与外围金属支撑框架相干涉的问题，方案：包括冷却主板、钎焊板、盖板；所述冷却主板上开有中心对称且对称中心平滑贯通的双向螺旋流道，所述盖板上垂直于盖板面设置有两个水接头，所述水接头分别与流道的两端贯通；所述盖板及冷却主板的板面上开有多个安装螺纹孔。优点：解决了散热不均的问题；水接头方便安装拆卸维护，不干涉，加工精度低；冷却液流动顺畅散热快而均匀、功率器件布局简单；无金属框架，占用面积小，轻量化小型化。

Description

双向螺旋流道水冷散热装置
技术领域
本发明涉及大功率器件水冷散热装置，具体为双向螺旋流道水冷散热装置。
背景技术
功率器件如IGBT、功率二极管、功率电阻、SiC-IGBT等广泛应用在风电、太阳能、轨道交通、汽车等行业。特别是在轨道交通行业，由于大功率交流传动技术的快速发展，大功率功率器件应用日益广泛，其散热问题也日益突出。水冷散热装置能够解决10kW及以上功耗的功率器件散热问题，已经广泛应用在轨道交通行业。现有的水冷散热装置为内部设置有水流道的基板，所述基板两边侧棱设置有与水流道贯通的平行于基板面的水接头。所述基板面上设置有功率器件，用于功率器件的散热。上述水冷散热装置在安装时由于水接头平行于基板面，安装、拆卸、维护极为不便，且加工精度要求较高，水接头多为自动对接。并且现有的水冷散热基板的水流道布局设计存在一定的缺陷，流道内有流体阻力较大的直角、尖角，不利于功率器件在水冷散热基板上的布局，不利于水冷散热基板对功率器件进行散热。
随着电力机车和高速动车的发展，对内部各元器件小型化的要求越来越高。散热装置外部除IGBT外还布置有其他关键元器件，现有的散热装置在其上安装其他关键部件时，需要在水冷散热基板外围设置金属框架组件用于支撑。这不仅加大了水冷散热基板的占据面积，且二者之间互相配合关系，相互干涉问题的解决提出了更高的加工精度要求。
因此，设计一种加工精度要求不高、安装拆卸维护方便、能够便于支撑安装其他关键部件、利于散热的小型化轻量化水冷散热装置是十分有必要的。
发明内容
本发明解决现有水冷散热装置占据面积大、流道设计布局不合理、安装拆卸维护不便、加工精度要求高、水接头与外围金属支撑框架相干涉的问题，提供一种双向螺旋流道水冷散热装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：双向螺旋流道水冷散热装置，包括冷却主板、钎焊板、盖板三层叠加而成；所述冷却主板上开有中心对称且对称中心平滑贯通的双向螺旋流道，（两条流道呈螺旋形分布，且螺旋中心圆滑贯通连接，该流道可为圆形或椭圆形），所述盖板上垂直于盖板面设置有两个水接头，所述水接头分别与流道的两端贯通；所述盖板及冷却主板的板面上开有多个安装螺纹孔。冷却主板上开有流道，冷却主板、钎焊板、盖板三层叠加形成水冷散热装置。双向螺旋流道最大限度利用散热装置板面空间，且没有尖角、直角，流道平滑，冷却液流速由外圈至内圈，再由内圈至外圈，所遇阻力均匀，变化不大，完美解决了散热板整体散热不均匀，散热板表面温度跟随冷却液的流向变化、流阻大处不易散热和功率器件布局受流道限制等问题。冷却液在平滑的流道内不受尖角直角阻碍，流动顺畅。双螺旋结构的流道的出口可根据需要设置在板面的任意方向的边角处，方便布置散热板上元器件的布置和设置水接头的方向。水接头不受流道方向限制，可与板面垂直或设置于水冷主板侧棱，与水冷主板平行设置，方便安装拆卸维护，且不与周围器件发生干涉，采用手动对接的方式，加工精度要求更低。
本发明具有以下优点：1、流道设计合理，充分解决了散热板整体散热不均匀，散热板表面温度跟随冷却液的流向变化、流阻大处不易散热的问题；2、水接头垂直于板面设置，方便安装拆卸维护，且不与周围器件发生干涉，采用手动对接的方式，加工精度要求更低；3、流道内没有尖角、直角，冷却液在平滑的流道内不受尖角直角阻碍，流动顺畅，散热快速而均匀，功率器件布局不受流道影响。4、无需在水冷散热装置外围设置金属框架，减小了占用面积，更加适合元器件轻量化、小型化设计。
附图说明
图1为水冷散热装置结构示意图；
图2为流道示意图；
图中：1-冷却主板，2-钎焊板，3-盖板。
具体实施方式
双向螺旋流道水冷散热装置，包括冷却主板1、钎焊板2、盖板3三层叠加而成；所述冷却主板1上开有中心对称且对称中心平滑贯通的双向螺旋流道，所述盖板3上垂直于盖板面设置有两个水接头，所述水接头分别与流道的两端贯通；所述盖板3及冷却主板1的板面上开有多个安装螺纹孔。
具体实施时，所述水接头设置于水冷主板1侧棱，与水冷主板1平行设置。
具体安装使用时，根据外部接口的安装需要合理布局水接头与流道的对接位置，在水冷散热装置的单面依次将IGBT、复合母排、驱动电路板、屏蔽支撑装置通过安装螺纹孔安装固定，最后手动对接水接头。将冷却液通过其中一个水接头注入水冷散热装置的流道内，由于双向螺旋流道的特殊结构，外围一圈流道长，流速较缓，越向内圈流道越短，流速逐渐加快，相同时间冷却液带走的热量越多，散热效果越明显，然后通过中心逐渐向外时与上述过程相反，最后冷却液又另一个水接头流出。整个过程完美解决了水冷散热装置因中心部位发热量高，热量不易散失的问题。使得整块水冷散热装置的板面均匀降温，避免局部散热不良的问题出现。

Claims (2)

1.一种双向螺旋流道水冷散热装置，其特征在于：包括冷却主板（1）、钎焊板（2）、盖板（3）三层叠加而成；所述冷却主板（1）上开有中心对称且对称中心平滑贯通的双向螺旋流道，所述盖板（3）上垂直于盖板面设置有两个水接头，所述水接头分别与流道的两端贯通；所述盖板（3）及冷却主板（1）的板面上开有多个安装螺纹孔。
2.根据权利要求1所述的双向螺旋流道水冷散热装置，其特征在于：所述水接头设置于冷却主板（1）侧棱，且与水冷主板（1）平行设置。
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