CN107466194A - 用于大容量svg的风冷热管散热器 - Google Patents

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黄清军
李波
谭艳军
朱思国
朱远
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Abstract

本发明公开了一种用于大容量SVG的风冷热管散热器，包括基板以及设于基板正面的翅片组，基板背面与被散热件连接，基板的正面开设有多排平行设置的嵌槽，各嵌槽内嵌设有梳状热管，各梳状热管底部与被散热件接触，各梳状热管的顶端插入翅片组。该散热器具有结构简单、可靠性高、能显著减小总热阻的优点。

Description

用于大容量SVG的风冷热管散热器
技术领域
本发明主要涉及电力电子器件散热技术领域，尤其涉及一种用于大容量SVG的风冷热管散热器。
背景技术
随着新能源发电及特高压输电技术的快速发展，电网对大容量动态无功补偿设备的需求日趋迫切。在具有快速提供动态无功补偿能力的各类设备中，静态同步发生器(SVG)因具有动态响应速度快、并网谐波小、占地面积小、维护简单等优点而成为首选方案。
由于大容量SVG额定电压高、额定电流大，其发热总量大、发热密度高，对散热器的散热效率要求非常高。目前大容量SVG一般采用散热效率高的水冷散热方式，但水冷方式因进出水管接头众多而存在较大的漏水风险，且一旦漏水会导致设备绝缘故障，可靠性低。风冷方式无漏水风险，但现有的风冷方式因散热效率较低，目前仅能适用于发热密度较低、发热总量较小的小容量SVG。
目前，现有的大容量风冷散热器通常都采用“基板正面布置IGBT、基板背面布置热管及翅片”的结构方式，如专利CN203859111U。还有在基板正面IGBT下增加横向均温热管的结构方式。专利CN203859111U公开了一种汇流热管散热器，通过采用由相互连通的横管和中国馆汇流热管可以使热源在横向实现均温，使散热器的散热效率和通用性都显著增强
通过研究发现，在SVG用热管散热器中，因热管和基板两者的材质不同，热管与基板之间存在较大的接触热阻，成为制约散热器整体性能的主要症结。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、可靠性高、能显著减小总热阻的用于大容量SVG的风冷热管散热器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于大容量SVG的风冷热管散热器，包括基板以及设于基板正面的翅片组，所述基板背面与被散热件连接，所述基板的正面开设有多排平行设置的嵌槽，各嵌槽内嵌设有梳状热管，各梳状热管底部与被散热件接触，各梳状热管的顶端插入所述翅片组。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述梳状热管包括一根横向母管，所述横向母管上设置有多根与其连通并间隔布置的竖向子管，所述横向母管嵌设在嵌槽内，各所述竖向子管的顶端插入所述翅片组。
所述横向母管朝向被散热件的一面设置为光滑平面。
所述基板背面设有用于安装一个或数个被散热件的安装位。
所述基板不参与传热，其作为固定被散热件及梳状热管的载体。
各所述梳状热管之间相互独立，其内部的工质在各自的梳状热管内部独立流动。
所述横向母管的长度大于被散热件的宽度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于大容量SVG的风冷热管散热器，包括基板以及设于基板正面的翅片组，基板背面与被散热件连接，基板的正面开设有多排平行设置的嵌槽，各嵌槽内嵌设有梳状热管，各梳状热管底部与被散热件接触，各梳状热管的顶端插入翅片组。该结构中，梳状热管的嵌入段相当于传统热管中的蒸发段，当被被散热件发热作用时，其绝大部分热量直接传导到蒸发段中，蒸发段中的工质受热会瞬间汽化并充斥到各个梳状段中，在沿梳状段轴向方向传导的同时，也梳状段径向方向经管壁传导到翅片组进一步传导到空气中，冷凝后的工质再沿梳状段又回流到蒸发段中，如此反复，从而达到散热的目的。较传统结构而言，本发明中，由于各梳状热管底部与被散热件接触，故被散热件的热量直接传递到导热性能良好的梳状热管中，而不是经过基板再传递到热管中，说明基板不参与传热而主要是起到固定被散热件及梳状热管的作用，所以基板的传导热阻以及基板与热管之间的接触热阻都不会影响到本被散热件的传热过程，即消除了这些热阻对是散热器整体热阻的影响，从而可显著减小散热器的总热阻。而且，另外，由于各梳状热管之间相互独立，工质仅在各梳状热管内部流动，当一根梳状热管发生工质泄漏等故障时，并不影响其他热管的正常工作，所以可靠性较高。
附图说明
图1是本发明实施例1的主视结构示意图。
图2是本发明实施例1的侧视结构示意图。
图3是本发明实施例2的俯视结构示意图。
图4是本发明实施例2的主视结构示意图。
图中各标号表示：
1、基板；11、嵌槽；2、翅片组；3、被散热件；4、梳状热管；41、横向母管；42、竖向子管。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
如图1和图2所示，本发明用于大容量SVG的风冷热管散热器的第一种实施例，包括基板1以及设于基板1正面的翅片组2，基板1背面与被散热件3连接，基板1的正面开设有多排平行设置的嵌槽11，各嵌槽11内嵌设有梳状热管4，各梳状热管4底部与被散热件3接触，各梳状热管4的顶端插入翅片组2。该结构中，梳状热管4的嵌入段相当于传统热管中的蒸发段，当被被散热件3发热作用时，其绝大部分热量直接传导到蒸发段中，蒸发段中的工质受热会瞬间汽化并充斥到各个梳状段中，在沿梳状段轴向方向传导的同时，也梳状段径向方向经管壁传导到翅片组2进一步传导到空气中，冷凝后的工质再沿梳状段又回流到蒸发段中，如此反复，从而达到散热的目的。较传统结构而言，本发明中，由于各梳状热管4底部与被散热件3接触，故被散热件3的热量直接传递到导热性能良好的梳状热管4中，而不是经过基板1再传递到热管中，说明基板1不参与传热而主要是起到固定被散热件3及梳状热管4的作用，所以基板1的传导热阻以及基板1与热管之间的接触热阻都不会影响到本被散热件3的传热过程，即消除了这些热阻对是散热器整体热阻的影响，从而可显著减小散热器的总热阻。而且，另外，由于各梳状热管4之间相互独立，工质仅在各梳状热管4内部流动，当一根梳状热管4发生工质泄漏等故障时，并不影响其他热管的正常工作，所以可靠性较高。
本实施例中，梳状热管4包括一根横向母管41，横向母管41上设置有多根与其连通并间隔布置的竖向子管42，横向母管41嵌设在嵌槽11内，各竖向子管42的顶端插入翅片组2。该结构中，同一横向母管41上的各个竖向子管42经横向母管41互通，当某个竖向子管42中的工质数量或温度高于与其他竖向子管42时，在气态工质压力差的作用下会自动均流到其他竖向子管42，使得各个竖向子管42间的工质温度和传输热量都基本相同，从而实现同一梳状热管4在横向上各处温度的均衡，进而有效避免局部过热。
本实施例中，横向母管41朝向被散热件3的一面设置为光滑平面。这样设置，能增大横向母管41与被散热件3的接触面积，进一步提高了热传导性能。
本实施例中，被散热件3上设有安装孔，被散热件3通过螺栓穿过安装孔与基板1背面紧固连接。该安装孔的设置，便于被散热件3通过螺栓与与基板1背面形成紧固，提高了拆装的方便性。
本实施例中，基板1背面设有用于安装一个被散热件3的安装位。横向母管41的长度大于被散热件3的宽度，以保证在横向上温度场分布尽量均匀。
本实施例中，基板1不参与传热，其作为固定被散热件3及梳状热管4的载体。由于基板1不参与传热，故被散热件3的热量直接传递到导热性能良好的梳状热管4中，而不是经过基板1再传递到热管中，说明基板1不参与传热而主要是起到固定被散热件3及梳状热管4的作用，所以基板1的传导热阻以及基板1与热管之间的接触热阻都不会影响到本被散热件3的传热过程，即消除了这些热阻对是散热器整体热阻的影响，从而可显著减小散热器的总热阻。
本实施例中，各梳状热管4之间相互独立，其内部的工质在各自的梳状热管4内部独立流动。由于各梳状热管4之间相互独立，工质仅在各梳状热管4内部流动，当一根梳状热管4发生工质泄漏等故障时，并不影响其他热管的正常工作，所以可靠性较高。
本实施例中，横向母管41的长度大于被散热件3的宽度。这样设置，能使横向母管41最大限度覆盖被散热件3，以提高传导效果。
实施例2：
如图3和图4所示，本发明用于大容量SVG的风冷热管散热器的第二种实施例，该散热器与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，基板1背面设有用于安装两个被散热件3的安装位。横向母管41的长度大于两块被散热件3的宽度，以保证在横向上温度场分布尽量均匀。
在其它实施例中，可根据实际需求选择被散热件3的数量，需保证横向母管41的长度大于总被散热件3的宽度。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种用于大容量SVG的风冷热管散热器，包括基板（1）以及设于基板（1）正面的翅片组（2），所述基板（1）背面与被散热件（3）连接，其特征在于：所述基板（1）的正面开设有多排平行设置的嵌槽（11），各嵌槽（11）内嵌设有梳状热管（4），各梳状热管（4）底部与被散热件（3）接触，各梳状热管（4）的顶端插入所述翅片组（2）。
2.根据权利要求1所述的用于大容量SVG的风冷热管散热器，其特征在于：所述梳状热管（4）包括一根横向母管（41），所述横向母管（41）上设置有多根与其连通并间隔布置的竖向子管（42），所述横向母管（41）嵌设在嵌槽（11）内，各所述竖向子管（42）的顶端插入所述翅片组（2）。
3.根据权利要求2所述的用于大容量SVG的风冷热管散热器，其特征在于：所述横向母管（41）朝向被散热件（3）的一面设置为光滑平面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于大容量SVG的风冷热管散热器，其特征在于：所述基板（1）背面设有用于安装一个或数个被散热件（3）的安装位。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于大容量SVG的风冷热管散热器，其特征在于：所述基板（1）不参与传热，其作为固定被散热件（3）及梳状热管（4）的载体。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于大容量SVG的风冷热管散热器，其特征在于：各所述梳状热管（4）之间相互独立，其内部的工质在各自的梳状热管（4）内部独立流动。
7.根据权利要求2或3所述的用于大容量SVG的风冷热管散热器，其特征在于：所述横向母管（41）的长度大于被散热件（3）的宽度。
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