CN110720140A - 控制器散热结构及控制器 - Google Patents

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Abstract

本申请所述的控制器散热结构，设于控制器壳体内，包括散热板、多个散热柱及设于所述壳体内的冷却槽，所述散热板包括正面和背面，所述多个散热柱设于所述背面，所述冷却槽连接有与外界联通的循环管路，所述散热板盖于所述冷却槽上，所述多个散热柱密封于所述冷却槽内；所述散热板的背面上设有至少一个导流隔板，所述至少一个导流隔板将所述冷却槽分成至少两个连通的散热区域，每个所述散热区域内均分布有所述的散热柱，所述冷却槽内的冷却液在所述至少两个散热区域之间循环流动。

Description

控制器散热结构及控制器
技术领域
本申请涉及一种控制器散热领域，尤其涉及一种控制器散热结构及控制器。
背景技术
目前控制器，如电机控制器产品中的冷却形式多样化，但是普遍存在冷却能力不足，难以满足功率大、产热量大等的应用产品的需求。电机控制器中通常选用的功率器件是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。控制器中的功率器件的散热通常选用水冷的方式，传统的冷却方案是直接在基板上设计了水冷的冷却翅片结构来提高散热效率，但是冷却液的换热速率较低，进而会影响控制器的散热效果。
发明内容
本申请提供一种提高散热效率的控制器散热结构，应用该散热结构的控制器。
本申请所述的控制器散热结构，设于控制器壳体内，包括散热板、多个散热柱及设于所述壳体内的冷却槽，所述散热板包括正面和背面，所述多个散热柱设于所述背面，所述冷却槽连接有与外界联通的循环管路，所述散热板盖于所述冷却槽上，所述多个散热柱密封于所述冷却槽内；
所述散热板的背面上设有至少一个导流隔板，所述至少一个导流隔板将所述冷却槽分成至少两个连通的散热区域，每个所述散热区域内均分布有所述的散热柱，所述冷却槽内的冷却液在所述至少两个散热区域之间循环流动。
本申请中通过在散热板的散热柱之间增加导流隔板能够分隔整个冷却槽，形成“往返”形式的流道，改变冷却液单一的流动方向，使冷却液的单向流通面积减少；进而减小了器件基板整体的温度梯度；同时散热柱之间的冷却液流速翻倍，提高了液冷换热效率。
其中，所述导流隔板至少部分穿插于所述多个散热柱之间的缝隙内。导流隔板两端可以全部在所述散热柱之间，两侧与冷却槽之间都具有空隙；或者只有一端与冷却槽之间具有空隙，另一端与所述冷却槽的侧壁连接。所述导流隔板不占用多余空间，利用多个散热柱之间的缝隙将散热柱分隔至少两部分。
其中，所述至少两个散热区域连通形成曲形的循环流道，进而增加冷却液的接触面积，提高散热效率。
其中，所述导流隔板为曲形薄板，同样可以增加冷却液的接触面积，提高散热效率。
本申请一实施例中，所述导流隔板为一个，将所述冷却槽分成两个散热区域，相较于所述散热板的延伸方向所述导流隔板呈横向设置或者纵向设置。
本申请另一实施例中，所述导流隔板为多个，所述多个导流隔板平行且间隔设置，形成依次连通的多个散热区域，那么流道面积减小，增加散热柱之间的冷却液流速，使小流量冷却液达到大流量冷却液等效的散热效果，降低了器件的绝对温度，使器件温度更均匀。
其中，所述多个导流隔板的延伸方向与所述散热板的长度延伸方向相交或者平行。可以调控不同的方向的冷却液流动方向，使多个散热区域形成的循环流道适应控制器的使用环境。
其中，所述冷却槽包括进液口和出液口，所述进液口和出液口分别连接位于所述循环流道的两端的所述散热区域，所述进液口和出液另一端分别连接循环管道，循环管道连接冷却泵，为冷却液提供循环动力，实现散热结构的循环散热。
其中，所述散热柱凸出所述背面的高度小于或等于所述导流隔板凸出所述背面的高度。所述导流隔板自所述散热板的背面延伸至所述冷却槽的底壁，并于所述冷却槽的底壁贴合，可以保证冷却液在散热柱之间的流量，提高散热效率。
其中，所述导流隔板与所述冷却槽的槽侧壁之间具有间隙，以供冷却液在所述两个导流隔板散热区域之间流动。
其中，所述导流隔板包括多个子隔板，如此便于导流隔板的安装，所述多个子隔板之间通过缝隙间隔。所述间隙同样可以供冷却液流动。
本申请还提供一种控制器，包括控制器壳体及装于所述壳体内的IGBT模组，还包括所述的控制器散热结构，所述IGBT模组固定于所述散热板的正面。所述控制器具有所述的控制器散热结构，可以提高对IGBT模组的散热速率。
本申请中通过增加的导流隔板在散热板的散热柱之间分隔整个冷却槽，形成“往返”形式的流道，使冷却液的单向流通面积减少，提升冷却液流速，提高了液冷换热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的控制器散热结构平面示意图；
图2是图1所述的散热结构的侧视方向的结构简图；
图3是图2所述的散热结构的散热板的具体实施例的平面示意图；
图4是图3所述的散热结构的散热板的一种实施方式平面示意图；
图5是图3所述的散热结构的散热板的第二种实施方式平面示意图；
图6是图2所述的散热结构的散热板的一实施例的平面示意图；
图7是图2所述的散热结构的散热板的又一实施例的平面示意图；
图8是图7所述的散热结构的散热板的一实施方式的平面示意图；
图9为本申请提供的控制器的侧视方向示意图。
附图标记说明如下：S、控制器散热结构；10、壳体；20、散热板；201、正面；202、背面；21、散热柱；22、冷却槽；221、进流管；2211、进液口；222、出流管；2221、出液口；25、导流隔板；251、子隔板；252、缝隙；A1、A2、A3、A4、散热区域；26、间隙；30、IGBT模组。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本申请所述的控制器散热结构，设于控制器壳体内，包括散热板、多个散热柱及设于所述壳体内的冷却槽，所述散热板包括正面和背面，所述多个散热柱设于所述背面，所述冷却槽连接有与外界联通的循环管路，所述散热板盖于所述冷却槽上，所述多个散热柱密封于所述冷却槽内；所述散热板的背面上设有至少一个导流隔板，所述至少一个导流隔板将所述冷却槽分成至少两个连通的散热区域，每个所述散热区域内均分布有所述的散热柱，所述冷却槽内的冷却液在所述至少两个散热区域之间循环流动。所述至少两个散热区域连通形成曲形的循环流道，进而增加冷却液的接触面积，提高散热效率。
以具体的实施例对本申请的控制器散热结构进行说明。请参阅图1与图2，所述控制器散热结构S设于控制器壳体10内，包括散热板20、多个散热柱21及设于所述壳体10内的冷却槽22。所述多个散热柱21成矩阵排列。所述散热板20包括正面201和背面202，所述多个散热柱21设于所述背面202。所述冷却槽22连接有与外界联通的循环管路，所述散热板20盖于所述冷却槽22上，所述多个散热柱21密封于所述冷却槽22内。所述循环管路包括进流管221和出流管222。所述进流管221与所述冷却槽22连接处设有进液口2211；出流管222与所述冷却槽22连接处设有出液口2221。可以理解的是，在进液口2211或者进液口2211和出液口2212的外部可以与水泵连接，从而为进入散热结构的液体提供循环动力。
请参阅图3，本实施例中，所述散热板20的背面202上设有一个导流隔板25，导流隔板25将冷却槽22分成两个连通的散热区域，分别为散热区域A1和散热区域A2。散热区域A1和散热区域A2内均分布有多个散热柱21，冷却槽22内的冷却液在散热区域A1和散热区域A2之间循环流动。其中，导流隔板25自散热板20的背面202延伸至冷却槽22的底壁，并与冷却槽22的底壁贴合。导流隔板25的设置，可以保证每个散热区域的冷却液的流量及流速。
在某些实施例中，散热柱21凸出背面202的高度小于或等于所述导流隔板25凸出背面202的高度。
具体的，如图3所示的实施例，散热板20的背面202上的导流隔板将散热板20分成两个区域，散热板20盖设于冷却槽22上，并密封冷却槽22，背面202朝向所述冷却槽22内部。相较于散热板20的延伸方向导流隔板25呈横向设置或者纵向设置，不限定导流隔板25的位置，只要针对设计和应用需要设置即可。在本实施例中，导流隔板25为条形平板，平行于散热板20的延伸方向设置，形成两个较为狭长的散热区域。
导流隔板25宽度方向上一侧是固定在背面202上的，另一侧抵持在冷却槽22的与背面202相对的底槽壁上，进而在冷却槽22内分隔成供冷却液流动的所述散热区域A1和散热区域A2，以便与形成完全隔绝的两个散热区域。可以理解的是，在其他实施例中，导流隔板25也可以与冷却槽22的底壁具有缝隙。散热区域A1和散热区域A2连通形成循环流道，进液口2211和出液口2221分别连接散热区域A1和散热区域A2，进流管221和出流管222连接冷却泵，为冷却液提供循环动力。冷却液在水泵的动力下从进流管221通过进液口2211进入冷却槽22，先流经散热区域A1，后经过导流隔板25和散热区域A1内的多个散热柱流向散热区域A2，再通过出液口2221进入出流管222后流出。导流隔板25的间隔，加速了冷却液在冷却槽22内的流动速度，而流经散热区域A1和散热区域A2的冷却液的温度会有一定梯度，可以充分冷却。而循环于水泵以及散热结构S之间的冷却液形成的温度梯度也有利于缩小所要散热元器件本身的温度梯度。
本申请中通过增加的导流隔板25在散热板20的散热柱21之间分隔整个散热板20和冷却槽22，在冷却槽内形成多个连通的“往返”形式的流道，改变冷却液单一的流动方向，使冷却液的单向流通面积减少，就提升了冷却液的流速和散热速率。
其中，导流隔板25至少部分穿插于多个散热柱21之间的缝隙内。导流隔板25两端可以全部在散热柱21之间，两侧与冷却槽22之间都具有间隙；或者只有一端与冷却槽22之间具有间隙，另一端与所述冷却槽22的侧壁连接。在本实施例中，导流隔板25的一端伸出所述多个散热柱形成的阵列，并与所述冷却槽的侧壁连接，另一端形成间隙26，以连接两个相邻的散热区域并供冷却液流通。导流隔板25穿插于多个散热柱21之间的缝隙，导流隔板25不需要占用多余空间，只要利用多个散热柱21之间的缝隙将散热柱21分隔成至少两部分。
进一步的，请参阅图4，图示实施例的导流隔板25包括多个子隔板251，多个子隔板251之间形成有缝隙252间隔。多个子隔板251的设计便于导流隔板25的安装。子隔板的缝隙252也可以供冷却液流动，经过位于一个子隔板251两侧区域的冷却液换热速率更大，可以针对这两部分的多个散热柱21进行散热。
请参阅图5，一种实施方式中，导流隔板25为曲形薄板，可以增加冷却液在散热区域的接触面积，提高散热效率。同时，曲形薄板形状的导流隔板25可以根据需要散热面积的大小间隔散热板20形成不同面积的散热区域A1和散热区域A2。比如固定在所述散热板20正面的电器件位于散热区域A1位置的器件热量大，位于散热区域A2位置的器件少一些或者热量小，这样针对性的散热，可以进一步提高散热速率。
请参阅图6和图7，本申请另一实施例中，导流隔板25为多个，多个导流隔板25平行且间隔设置，形成依次连通的多个散热区域，那么流道面积减小，增加散热柱21之间的冷却液流速，使小流量冷却液达到大流量冷却液等效的散热效果，降低了器件的绝对温度，使器件温度更均匀。其中，多个导流隔板25的延伸方向与所述散热板20的长度延伸方向相交或者平行。可以调控不同的方向的冷却液流动方向，使多个散热区域形成的循环流道适应控制器的使用环境。
具体的，图6中所示的散热板与图3所示的散热板20不同的是导流隔板25为两个平行间隔设置，形三个散热区域。下面以图7所示的实施例为例详细说明。散热板20包括两个相对的侧边(图为标)，该两个侧边沿着这长度方向延伸。导流隔板25为3个且平行间隔设置，形成四个散热区域分别为散热区域A1、散热区域A2、散热区域A3及散热区域A4。三个导流隔板25中有两个导流隔板25的端部靠近同一个所述侧边，第三个导流隔板25的端部靠近另一个侧边，且该第三个导流隔板25位于前两个导流隔板25之间，进而使散热区域A1、散热区域A2、散热区域A3及散热区域A4依次连通形成曲形的循环流道。
进液口2211和出液口2221分别连接散热区域A1和散热区域A4，冷却液从所述进流管221进入所述散热区域A1后，经过所述散热区域A1散热区域A2、散热区域A3内的多个散热柱流向所述散热区域A4，最后由出流管222流出。
请参阅图8，另一种实施方式中，与图7中的散热板20不同之处在于，三个所述导流隔板25相较于所述侧边倾斜角设置，形成倾斜的流道。进液口2211和出液口2221分别连接散热板20两端的散热区域，冷却液依次经过四个散热区域由出流管222流出。本实施例中的散热区域更适用于位于图中所示的散热板20下方区域的散热。
请参阅图9，本申请还提供一种控制器，包括控制器壳体10及装于所述壳体10内的IGBT模组30，还包括控制器散热结构S，IGBT模组30固定于散热板20的正面201。控制器具有控制器散热结构，可以提高对IGBT模组30的散热速率。
本申请所述的控制器适用于但不限于电机，比如，应用电机时，电机可以适用于电动汽车等功率较大的电动装置。电动汽车的整个系统中电机控制器占有举足轻重的地位。电机控制器的主要模块是IGBT；通过使用本申请的控制器散热结构，可以提高冷却液的换热速率，而且可以针对性的进行散热，实现更快速的散热。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种控制器散热结构，设于控制器壳体内，其特征在于，包括
散热板，所述散热板包括正面和背面；
多个散热柱，所述多个散热柱设于所述散热板的背面；以及冷却槽，设于所述壳体内，所述冷却槽连接有与外界联通的循环管路，所述散热板盖设于所述冷却槽上，所述多个散热柱密封于所述冷却槽内；
其中，所述散热板的背面上设有至少一个导流隔板，所述至少一个导流隔板将所述冷却槽分成至少两个连通的散热区域，每个所述散热区域内均分布有所述的散热柱，所述冷却槽内的冷却液在所述至少两个散热区域之间循环流动。
2.根据权利要求1所述的控制器散热结构，其特征在于，所述导流隔板至少部分穿插于所述多个散热柱之间的缝隙内。
3.根据权利要求1所述的控制器散热结构，其特征在于，所述导流隔板自所述散热板的背面延伸至所述冷却槽的底壁，并于所述冷却槽的底壁贴合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的控制器散热结构，其特征在于，所述至少两个散热区域连通形成曲形的循环流道。
5.根据权利要求4所述的控制器散热结构，其特征在于，所述导流隔板为曲形薄板。
6.根据权利要求4所述的控制器散热结构，其特征在于，所述导流隔板为一个，将所述冷却槽分成两个散热区域，相较于所述散热板的延伸方向所述导流隔板呈横向设置或者纵向设置。
7.根据权利要求4所述的控制器散热结构，其特征在于，所述导流隔板为多个，所述多个导流隔板平行且间隔设置，形成依次连通的多个散热区域。
8.根据权利要求7所述的控制器散热结构，其特征在于，所述多个导流隔板的延伸方向与所述散热板的长度延伸方向相交或者平行。
9.根据权利要求5-8任一项所述的控制器散热结构，其特征在于，所述冷却槽包括进液口和出液口，所述进液口和出液口分别连接位于所述循环流道的两端的所述散热区域。
10.根据权利要求1所述的控制器散热结构，其特征在于，所述散热柱凸出所述背面的高度小于或等于所述导流隔板凸出所述背面的高度。
11.根据权利要求1所述的控制器散热结构，其特征在于，所述导流隔板与所述冷却槽的槽侧壁之间具有间隙，以供冷却液在所述两个导流隔板散热区域之间流动。
12.根据权利要求1任一项所述的控制器散热结构，其特征在于，所述导流隔板包括多个子隔板，所述多个子隔板之间通过缝隙间隔。
13.一种控制器，包括控制器壳体及装于所述壳体内的IGBT模组，其特征在于，包括：如权利要求1-12任一项所述的控制器散热结构；以及所述IGBT模组固定于所述散热板的正面。
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