CN110831405A - 一种用于脉冲热源的储能散热板 - Google Patents

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张波
李强
丁立芳
蔡煜
程力
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Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
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Abstract

本发明公开了一种用于脉冲热源的储能散热板，用于周期性工作的功率器件的冷却，包括具有中空腔体的散热板基板以及均匀分布在腔体内的板间导热翅片，板间导热翅片上下侧分别与腔体内壁面连接，板间导热翅片左右侧与腔体内壁面之间设有空隙，所述的腔体内设置有相变材料/泡沫金属复合体，腔体侧壁开设有小孔，所述散热板基板正面为器件安装面，散热板基板背面设置有板外散热翅片；本发明与现有的散热板相比，具有热容大，可吸收较大的热量，结构布置灵活、安全可靠、冷却效率高、免维护等特点。

Description

一种用于脉冲热源的储能散热板
技术领域
本发明属于冷却技术领域，涉及一种适用于脉冲热源的储能散热板，特别适于电力系统、航空、机车、户外无人值守的场合。
背景技术
目前很多的电力系统、航空和其他冷却场合都可能应用到周期性工作的器件，器件的热损耗即为脉冲热源。
为实现器件的散热，若配置的散热器散热能力过小，会造成器件短时温度过高，器件损坏；若配置的散热器散热能力过大，会造成资源浪费，冷却效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于脉冲热源的储能散热板，以优化冷却系统设计，增强散热板的可靠性和稳定性、提高冷却效率、实现冷却系统免维护。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于脉冲热源的储能散热板，包括具有中空腔体的散热板基板以及均匀分布在腔体内的板间导热翅片，板间导热翅片上下侧分别与腔体内壁面连接，板间导热翅片左右侧与腔体内壁面之间设有空隙，所述的腔体内设置有相变材料/泡沫金属复合体，腔体侧壁开设有小孔，所述散热板基板正面为器件安装面，散热板基板背面设置有板外散热翅片。
所述的一种用于脉冲热源的储能散热板，其板外散热翅片上还设置有风扇。
所述的一种用于脉冲热源的储能散热板，其板间导热翅片与器件安装面一体加工而成。
所述的一种用于脉冲热源的储能散热板，其板外散热翅片与散热板基板一体加工而成。
本发明的有益效果是：本发明利用相变材料相变熔化吸热且温度不会上升的特性，吸收器件短时工作发出的热量，使器件温度不会升高，板外散热翅片持续散热，使熔化的相变材料再凝固，下一个周期重复以上过程。本发明的优点为：提高了散热板的可靠性和稳定性；提高了散热板的冷却效率；实现了冷却系统的免维护。
总之，与传统的散热器相比，本发明显优化了冷却系统设计，提高了冷却设备的可靠性和稳定性，具备更好的适应性且免维护，具有重要的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2和图3为本发明散热板基板的剖视图：其中图2是图3中A—A方向的剖视图，图3是图2中B—B方向的剖视图；
图4为本发明脉冲热源工作周期示意图。
各附图标记为：1—散热板基板，2—器件安装面，3—相变材料/泡沫金属复合体，4—板间导热翅片，5—空隙，6—小孔，7—板外散热翅片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，本发明公开了一种适用于脉冲热源的储能散热板，该散热板为冷却系统中的重要部件，主要包括散热板基板1、器件安装面2、相变材料/泡沫金属复合体3、板间导热翅片4、空隙5、小孔6、板外散热翅片7等几个部分，可实现对脉冲热源的冷却。其中散热板基板1内为空腔，腔体内均匀分布板间导热翅片4，板间导热翅片4与器件安装面2一体加工而成，板间导热翅片4的高度由空腔中所装相变材料的体积决定，相变材料的体积由脉冲热源的发热量决定。
散热板基板1背面为板外散热翅片7，板外散热翅片7与背板一体加工而成，板外散热翅片7的高度由脉冲热源的发热量及散热翅片的散热功率决定，必要时可在板外散热翅片7处增加风扇进行冷却。
板间导热翅片4尾部与散热板基板1的背板采用特殊工艺连接接在一起，连接前将泡沫金属放置在腔体内，然后注入相变材料，为保证泡沫金属与散热板基板1内壁及板间导热翅片4充分接触，泡沫金属外形尺寸应略大于安装空间尺寸，泡沫金属可使热量由散热板基板1快速传递给相变材料。
散热板基板1侧壁预留两个小孔6，焊接完成后，从小孔6中灌入加热熔化的相变材料，相变材料填充量不超过空间容积的90%，灌装完成后，封闭小孔6。泡沫金属可使热量由散热板基板1快速传递给相变材料。
脉冲热源（即被冷却的功率器件）的工作周期如图4所示。
在t1时间内，热源散热功率为P1，那么一个周期内相变材料吸收的热量为：Q1=P1×t1，热源的热量Q1首先传递给散热板基板1，再由散热板基板1传递到相变材料中。由于泡沫金属与散热板基板1的内壁面及板间导热翅片4充分接触，并且泡沫金属与相变材料互相融合，可使热量通过板间导热翅片4及泡沫金属快速传递到相变材料中，当温度达到相变材料熔点时，相变材料由固态变为液态，吸收热量，保证散热板表面温度在要求的范围内。
在t1+t2时间内，板外散热翅片7会一直向外散热，散热功率为P2，散热量为Q2，一个周期内板外散热翅片7的散热量为：Q2=P2×（t1+t2），当Q2＞Q1时，一个工作周期结束时，相变材料再由液态变为固态。若热源发热量过大，可在散热翅片外设置风扇，加速散热（即增大P2）。
本发明优化了冷却系统设计，提高了冷却系统的可靠性和冷却效率，具备更好的适应性，具有重要的经济效益和社会效益。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于脉冲热源的储能散热板，其特征在于：包括具有中空腔体的散热板基板（1）以及均匀分布在腔体内的板间导热翅片（4），板间导热翅片（4）上下侧分别与腔体内壁面连接，板间导热翅片（4）左右侧与腔体内壁面之间设有空隙（5），所述的腔体内设置有相变材料/泡沫金属复合体（3），腔体侧壁开设有小孔（6），所述散热板基板（1）正面为器件安装面（2），散热板基板（1）背面设置有板外散热翅片（7）。
2.根据权利要求1所述的一种用于脉冲热源的储能散热板，其特征在于，所述的板外散热翅片（7）上还设置有风扇。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于脉冲热源的储能散热板，其特征在于，所述的板间导热翅片（4）与器件安装面（2）一体加工而成。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于脉冲热源的储能散热板，其特征在于，所述的板外散热翅片（7）与散热板基板（1）一体加工而成。
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