CN113015418B - 一种散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种散热结构，属于功率模块散热技术领域。所述散热结构包括：散热板，所述散热板具有沿厚度方向设置的第一侧和第二侧，所述散热板的所述第一侧用于与待散热件贴合，所述散热板的所述第二侧设置有容置槽；水管，过盈配合于所述容置槽内，所述水管的至少部分外壁与所述容置槽的槽壁相贴合。本发明通过将水管过盈配合于容置槽内，无需采用导热胶进行粘接，不仅能够保证水管与散热板之间的稳固连接，避免水管的脱落，还能够实现水管外壁与容置槽的槽壁尽可能的贴合，提高了散热效率。

Description

一种散热结构
技术领域
本发明涉及功率模块散热技术领域，尤其涉及一种散热结构。
背景技术
IBSG(Integrated Belt Starter Generator，集成带式起动发电机)是一种将电机和集成控制器高度集成的电机系统总成，具备启停、发电、助力等功能。集成控制器上的功率模块往往会产生大量的热，如果这些热量不能及时散发出去，会显著影响控制器正常工作。现有技术中控制器常采用水冷散热，即设置散热板与功率模块相贴合，散热板上设有水管，水管中的水流动，以不断地吸收并带走散热板的热量，实现功率模块的散热。
但是现有的水管与散热板之间一般采用导热胶粘接，以将散热板的热量由导热胶传递至水管，导热胶长期经受振动及高温环境，会有脱落和失效风险，不仅无法保证水管与散热板之间的稳定装配，造成水管的脱落，还降低了热量传递效率，使得水冷效果不能满足需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水管与散热板能够稳定装配、且散热效率高的散热结构。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
一种散热结构，包括：
散热板，所述散热板具有沿厚度方向设置的第一侧和第二侧，所述散热板的所述第一侧用于与待散热件贴合，所述散热板的所述第二侧设置有容置槽；
水管，过盈配合于所述容置槽内，所述水管的至少部分外壁与所述容置槽的槽壁相贴合。
可选地，所述容置槽为条状结构，所述水管的进水口和出水口分别由所述容置槽的两自由端引出。
可选地，所述容置槽包括沿延伸方向依次设置的多个分槽，相邻的两个所述分槽呈夹角设置；
相邻的两个所述分槽之间设置过渡槽，所述过渡槽开口处的宽度大于置于此处的所述水管的外径。
可选地，所述过渡槽的槽壁与相邻的所述分槽的槽壁之间设置倒角，所述倒角的角度大于90度。
可选地，所述容置槽的两自由端处均设置有安装座，所述安装座上设置有水管接头，所述水管的进水口和出水口均通过所述水管接头与外界连通。
可选地，所述水管接头设于所述散热板的所述第一侧，所述安装座沿所述散热板的厚度方向开设有第一通孔，所述水管穿过所述第一通孔后伸入所述水管接头内；所述第一通孔的孔径沿着远离所述散热板的所述第二侧的方向逐渐减小。
可选地，所述水管接头开设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔同轴设置且相互连通。
可选地，所述第二通孔与所述第一通孔连接的一端的孔壁上设置有导向斜面。
可选地，所述水管的进水口和出水口处的外圆周面上均设置有至少两个凸台，相邻的两个所述凸台沿着所述水管的轴线方向间隔设置，以形成密封槽，所述密封槽内设置密封件，所述密封件用于密封所述水管与所述水管接头之间的环向间隙。
可选地，所述第二通孔的孔壁上设置限位台阶，所述限位台阶通过与所述凸台的抵接限制所述水管的伸入长度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过将水管过盈配合于容置槽内，无需采用导热胶进行粘接，不仅能够保证水管与散热板之间的稳固连接，避免水管的脱落，还能够实现水管外壁与容置槽的槽壁尽可能的贴合，散热板的热量直接通过水管外壁传递至冷却液中，无需采用导热胶间接实现，提高了散热效率。
附图说明
图1为本发明实施例中一种散热结构在第一视角下的结构示意图；
图2为本发明实施例中一种散热结构在第二视角下的结构示意图；
图3为本发明实施例中水管的结构示意图；
图4为本发明实施例中散热结构去除水管后的结构示意图；
图5为图4中A处的局部放大示意图；
图6为图2中B-B的剖视图。
附图标记：
10、散热板；11、容置槽；111、分槽；112、过渡槽；12、安装座；121、第一通孔；1211、第一分部；1212、第二分部；
20、水管；21、凸台；22、密封槽；
30、水管接头；31、第二通孔；32、限位台阶；
40、密封件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，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。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施例在于提供一种散热结构，主要用于集成控制器的功率模块的散热，但并不局限于用于集成控制器的散热，也可以用于其他的需要散热的装置中。参考图1-4，散热结构包括散热板10和水管20，散热板10具有沿厚度方向设置的第一侧和第二侧，散热板10的第一侧用于与待散热件贴合，散热板10的第二侧设置有容置槽11；水管20过盈配合于容置槽11内，且水管20的至少部分外壁与容置槽11的槽壁相贴合。本实施例所提供的散热结构通过将水管20过盈配合于容置槽11内，无需采用导热胶进行粘接，不仅能够保证水管20与散热板10之间的稳固连接，避免水管20的脱落，还能够实现水管20外壁与容置槽11的槽壁尽可能的贴合，散热板10的热量直接通过水管20外壁传递至冷却液中，无需采用导热胶间接实现，提高了散热效率。
具体实施时，水管20的截面为圆形结构，容置槽11的截面为弧形结构；进一步地，容置槽11的内径大于水管20的外径，容置槽11的截面为优弧结构，且使容置槽11开口处的宽度小于水管20的外径；压装时，水管20需要依靠挤压力由容置槽11的小尺寸开口处挤入容置槽11内，实现二者的过盈配合，然后继续挤压水管20，使其变形并最终与容置槽11的槽壁相贴合，尽可能增大接触面积，提升散热效果。本实施例中，水管20及散热板10均采用导热性能较佳的金属材料制成，既能提高散热结构的整体强度，还能保证热量的充分散发。
进一步地，容置槽11为条状结构，水管20随形于容置槽11，也为条状结构，且水管20嵌入容置槽11后，其进水口和出水口分别由容置槽11的两自由端引出。具体实施时，由于控制器上的功率模块通常设置多个且设置位置不同，为了保证每个功率模块都得到充分散热，水管需要延伸到各个功率模块处，即水管20和容纳水管20的容置槽11均需要适应性地弯折。具体地，参考图4和图5，容置槽11包括沿延伸方向依次设置的多个分槽111，相邻的两个分槽111呈夹角设置；本实施例中，参考图2和图4，相邻的两个分槽111之间的夹角β均为钝角，以避免弯折角度过大造成应力集中。进一步地，相邻的两个分槽111之间设置有过渡槽112，过渡槽112开口处的宽度大于置于此处的水管20的外径；由于水管20制造时弯折处的形状相对于直线段来说可控性差，且在弯折处本身壁厚会减薄，进而容易发生应力集中，因此将过渡槽112开口处的宽度设置的比水管20的外径大，避免压装时水管20与容置槽11的槽壁在弯折处发生过度挤压，使水管20的弯折处受到较大的外力发生破裂；具体实施时，为方便生产，水管20的外径一般都保持一致，因此，本实施例中选择将容置槽11的尺寸进行改进，使得过渡槽112开口处的宽度大于相邻的分槽111的内径，给此处的水管20留有足够的空隙，避免发生水管20的过度挤压。
进一步地，由于过渡槽112与分槽111的尺寸不一致，容置槽11的成型通常采用机械切割，因此在容置槽11的弯折处会形成锋利的台阶，压装水管20时极易造成局部应力集中，发生切割水管20并造成水管20泄漏的现象。因此，本实施例中，参考图5，在过渡槽112的槽壁与相邻的分槽111的槽壁之间设置倒角C，且倒角C的角度大于90度，以尽可能地避免产生锋利的过渡边缘。具体地，倒角C的角度可以为100度、125度或者160度。进一步地，过渡槽112的槽壁与分槽111的槽壁之间圆滑过渡，以进一步避免与水管20之间发生应力集中现象。
参考图1和图6，容置槽11的两自由端处均设置有安装座12，安装座12上设置有水管接头30，水管20的进水口和出水口均通过水管接头30与外界连通，实现冷却液的流通。具体地，水管接头30设于散热板10的第一侧；具体可选地，安装座12为凸设于散热板10的第一侧的凸起结构，水管接头30安装于凸起结构的自由端。可选地，水管接头30通过紧固件固定在安装座12上；本实施例中，紧固件为螺钉。进一步地，参考图6，安装座12上沿散热板10的厚度方向开设有第一通孔121，水管20压入容置槽11的同时，水管20的自由端穿过第一通孔121，并由第一通孔121伸出，方便后续与水管接头30的装配；进一步地，第一通孔121的孔径沿着远离散热板10的第二侧的方向逐渐减小。由于水管20采用金属等硬度较高的材料制造，对于本实施例中这种需要弯折多次的异形管件来说，其进水口和出水口处的公差并不能达到很小，为避免过盈压装时，水管20在容置槽11的自由端发生卡死现象，导致装配失败或损坏压装设备，需要在压装时保证水管20的进水口和出水口定位的准确。将第一通孔121设计为类似锥形的结构，使得水管20在容置槽11的自由端具有较大的活动空间，避免卡死，同时锥形结构还能对水管20在第一通孔121内的穿设起到更好地导向作用，避免水管20发生位置偏移。进一步地，参考图4，容置槽11与第一通孔121圆滑过渡，进一步保证水管20顺利进入安装座12内。
一种实施方式中，第一通孔121可以是光滑的锥形结构，即其孔径沿着远离散热板10的第二侧的方向逐渐减小，直至在安装座12的自由端达到最小。在其他的实施例中，参考图6，第一通孔121包括依次连接的第一分部1211和第二分部1212，其中，第一分部1211相对于第二分部1212更加靠近散热板10的第二侧，第一分部1211为圆滑的锥形结构；而第二分部1212为圆柱形结构，即第二分部1212的孔径保持一致，且等于或略大于水管20在此处的外径，这样设置能够先通过第一分部1211实现水管20的大致导向，再通过第二分部1212实现水管20尽可能充分的限位，保证水管20与第一通孔121轴线的尽可能地重合；当然具体实施时，为了方便第二分部1212成型过程中的拔模操作，第二分部1212应当具有一定的拔模锥度，但这个锥度往往较小，并不影响整个第二分部1212对水管20的充分限位。
仍然参考图6，进一步地，水管接头30开设有第二通孔31，第二通孔31与第一通孔121同轴设置且相互连通，以方便冷却液由水管接头30流入水管20内或由水管20流出至水管接头30。第二通孔31的孔径略大于水管20的外径，能保证水管20能顺利套入水管接头30内即可。进一步地，第二通孔31在第一通孔121与第二通孔31连接处的孔径要更加大于水管20的外径，即第二通孔31与第一通孔121连接的一端的孔壁上设置有导向斜面，目的是在后续装配水管接头30时，水管20能够通过导向斜面与水管接头30快速装配，顺利插入水管接头30，而不会在交界处发生卡顿。
具体地，参考图3和图6，水管20的进水口和出水口处的外圆周面上均设置有至少两个凸台21，相邻的两个凸台21沿着水管20的轴线方向间隔设置，以形成密封槽22，密封槽22内设置密封件40，密封件40被限位于两个凸台21之间不能随意移动，保证了密封件40位置的稳定性；密封件40被挤压在水管20的外壁与水管接头30的内壁之间，用于密封水管20与水管接头30之间的环向间隙。具体实施时，也可以直接在水管20外壁上采用机械切割的方式来开设密封槽22。本实施例中，密封槽22采用滚槽工艺成型，即利用旋转的滚轮在水管20上滚压，滚出至少两个凸台21，两个凸台21之间自然形成了一个密封槽22，既简化了密封槽22的成型工艺，还能避免机械切割造成的应力集中。进一步地，如图6所示，在第二通孔31的孔壁上还设置限位台阶32，限位台阶32通过与水管20上的凸台21的抵接限制水管20伸入水管接头30的长度，即实现水管20与水管接头30的安装定位。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (3)

1.一种散热结构，其特征在于，包括：
散热板(10)，所述散热板(10)具有沿厚度方向设置的第一侧和第二侧，所述散热板(10)的所述第一侧用于与待散热件贴合，所述散热板(10)的所述第二侧设置有容置槽(11)；
水管(20)，所述水管(20)经由所述容置槽(11)的开口挤压设于所述容置槽(11)内，并过盈配合于所述容置槽(11)内，所述水管(20)的至少部分外壁与所述容置槽(11)的槽壁相贴合；
所述容置槽(11)的内径大于所述水管(20)的外径，所述容置槽(11)的截面为优弧结构，且使所述容置槽(11)开口处的宽度小于所述水管(20)的外径；压装时，所述水管(20)需要依靠挤压力由所述容置槽(11)的小尺寸开口处挤入所述容置槽(11)内，实现二者的过盈配合；
所述容置槽(11)为条状结构，所述水管(20)的进水口和出水口分别由所述容置槽(11)的两自由端引出；
所述容置槽(11)的两自由端处均设置有安装座(12)，所述安装座(12)上设置有水管接头(30)，所述水管(20)的进水口和出水口均通过所述水管接头(30)与外界连通；
所述水管接头(30)设于所述散热板(10)的所述第一侧，所述安装座(12)沿所述散热板(10)的厚度方向开设有第一通孔(121)，所述水管(20)穿过所述第一通孔(121)后伸入所述水管接头(30)内；所述第一通孔(121)的孔径沿着远离所述散热板(10)的所述第二侧的方向逐渐减小；
所述水管接头(30)开设有第二通孔(31)，所述第二通孔(31)与所述第一通孔(121)同轴设置且相互连通；
所述第二通孔(31)与所述第一通孔(121)连接的一端的孔壁上设置有导向斜面；
所述水管(20)的进水口和出水口处的外圆周面上均设置有至少两个凸台(21)，相邻的两个所述凸台(21)沿着所述水管(20)的轴线方向间隔设置，以形成密封槽(22)，所述密封槽(22)内设置密封件(40)，所述密封件(40)用于密封所述水管(20)与所述水管接头(30)之间的环向间隙；
所述第二通孔(31)的孔壁上设置限位台阶(32)，所述限位台阶(32)通过与所述凸台(21)的抵接限制所述水管(20)的伸入长度。
2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述容置槽(11)包括沿延伸方向依次设置的多个分槽(111)，相邻的两个所述分槽(111)呈夹角设置；
相邻的两个所述分槽(111)之间设置过渡槽(112)，所述过渡槽(112)开口处的宽度大于置于此处的所述水管(20)的外径。
3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述过渡槽(112)的槽壁与相邻的所述分槽(111)的槽壁之间设置倒角，所述倒角的角度大于90度。
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