CN1937902A - 发热部件的冷却结构 - Google Patents

Abstract

一种发热部件的冷却结构，包括空心散热器，该空心散热器具有由导热材料制成的部分。该散热器具有从散热器的第一端延伸到第二端的内部通道。风扇装置设置在散热器的第一端处，并适合于使得空气流过该内部通道。散热片设置在散热器中的通道中。电路的发热部件安装在散热器的外表面上。

Description

发热部件的冷却结构

技术领域

本发明涉及一种发热部件的冷却结构。

背景技术

供电设备、电子负载装置(有源仿真负载(active dummy load))等包括多个电子部件。当向其供电时，一部分这样的电子部件产生大量的热量。下文中，这些部件称之为发热部件。希望发热部件受到冷却。可使用的冷却技术的例子是强制空气冷却法。在JP-2003-244958A中公开了采用强制空气冷却技术的供电设备的例子。在JP-2003-244958A中公开的供电设备包括矩形-平行六面体形状的散热器，该散热器具有两个侧表面，第一和第二板形底盘固定到这两个侧表面上。每个底盘中都具有窗口。作为发热部件的半导体组件安装在散热器上，使其突出穿过第一和第二底盘中的每个窗口。在与接触散热器的表面相对的第一和第二底盘的每一个的表面上，印刷电路板与散热器之间设置有间隔。半导体组件利用相应半导体组件的连接端子电连接到印刷电路板上。散热器、第一和第二底盘以及印刷电路板形成一模块。该模块使其横向侧由外壳覆盖，其前后侧分别由前后板覆盖。送风的风扇安装在其后板侧上的模块上。散热器的相对侧上的第一和第二底盘在它们之间形成冷却半导体组件的空气的通道。半导体组件上的连接端子分别位于第一底盘和相关印刷电路板之间，以及第二底盘和相关印刷电路板之间，并且暴露到通过风扇吸入的外部空气中。

如果吸入到供电设备内部的外部空气中具有不良组分，则该供电设备的半导体组件的连接端子将受到该不良组分的不利影响，因此半导体组件的绝缘性将会降低。为了防止该不利影响，半导体组件设置使得绝缘距离较大。然而，当这种供电设备用于电镀时，它将处于电镀槽所产生的液雾流动的环境中，因此，即使保持有较大的绝缘距离，含在电镀液雾中的空气也将接触半导体组件的连接端子，从而使绝缘性降低。这能够导致组件失灵。当供电设备用于焊接时，它将处于导电灰尘和颗粒，如铁颗粒浮动的环境中。这种导电颗粒将会吸入到供电设备的内部，积聚在半导体组件的连接端子上，引起漏电，这能够导致半导体组件失效。

本发明的目的是提供一种发热部件的冷却结构，以防止发热部件即使在易于引起这些部件失灵的环境中使用也不会发生故障。

发明内容

本发明所述发热部件的冷却结构包括空心散热器，该空心散热器具有由导热材料制成的部分。该空心散热器具有形成在其内的内部通道，该内部通道从散热器的第一端延伸到第二端。风扇设置成面对散热器的第一端，并与之接触或与之间隔开。电路的发热部件安装在散热器中不包括内部通道的部分上，例如安装在散热器的外表面上。希望在散热器的内部通道的壁上形成散热片。同时，也希望在内部通道的壁上形成防锈金属例如钛的氧化层。

该冷却结构最好容纳在外壳中。该外壳在面对空心散热器的第一和第二端的部分中具有通风口。该发热部件可以具有导电部分，用于向发热部件例如连接端子供电。在这种情况下，导电部分设置在散热器的外表面上。

散热器的一部分可以是印刷电路板。在这种情况下，该发热部件设置在印刷电路板的外表面上。

附图简要描述

附图1是本发明第一实施例所述的发热部件的冷却结构的透视图。

附图2是一外壳的透视图，附图1中所示冷却结构能够容纳到该外壳中。

附图3是电源电路的电路图，附图1中所示冷却结构可以使用该电路图。

附图4示出了本发明第二实施例所述的发热部件冷却结构的纵向剖视图。

附图5是本发明第三实施例所述的发热部件冷却结构的透视图。

具体实施方式

如附图1中所示，第一实施例所述发热部件冷却结构包括空心散热器2。该散热器2包括多个导热材料构件，该导热材料构件组合形成具有多边形横截面的散热器。例如，四个板构件4、6、8和10彼此垂直设置成矩形-平行六面体形状的散热器2，使得相邻的板构件利用任何合适的固定构件(未示出)彼此固定。散热器2中形成有通道12，该通道在两个相对端，即前后端部之间延伸并在这两个相对端处开放。板构件4、6、8和10在面对通道12的表面上分别形成有多个散热片4a、6a、8a和10a。相应散热片在通道12的长度方向延伸。金属板构件4、6、8和10可以通过例如拉丝铝(drawing aluminum)形成。

在散热器2的后部中，风扇装置14与散热器2的后表面相间隔设置。该风扇装置14包括矩形-平行六面体形状的框架16a，该框架比散热器2更加扁平。框架16a的前侧的周边加工成与散热器2的后表面的周边相一致的形状。圆形开口16b形成在框架16a的中央部分，并在其前后表面之间延伸穿过框架16a。圆形开口16b的纵向中心轴和通道12的纵向中心轴彼此同心。圆形开口16b的直径等于通道12的宽度，即横向侧板构件6和8之间的距离。在开口16b的中央，安装有适合由电机16c驱动的风扇16d。于是，当风扇16d受到驱动旋转时，使得空气从散热器2的前侧穿过通道12流动，并从散热器2的后部排出。

散热器2和风扇装置14容纳在附图2中所示的外壳中。该外壳包括彼此间隔的前板18和后板20。该前板18具有通风口，例如进气口26，并且类似通风口，例如排气口(未示出)形成在后板20上。风扇装置14和散热器2设置使得风扇装置14与后板14的前表面略微间隔开，并且散热器2的前表面与前板18的后表面略微间隔开。侧板22和24设置成将散热器2除了前后侧部分之外的部分盖住。该风扇装置14在工作时通过进气口吸入空气，空气在散热器2中流过通道12，并通过排气口排出。每个板构件6、8的外表面和面对板构件6和8的相关的其中一个侧板22、24的内表面之间设置有适当的间距。

电路例如电源电路或有源仿真负载的多个发热部件28安装在散热器2的外表面上，例如安装在板构件6和8的外表面上，同时具有良好导热性的电绝缘薄膜(未示出)设置在它们之间。

附图3中示出了电源电路的例子。平滑电容器32对来自于交流电源例如民用交流电源(未示出)的交流电压的电压进行平滑处理，该电压经过输入侧整流电路30整流。经过平滑电容器32平滑处理过的电压由转换器34转换成高频电压，并且所得到的高频电压施加到高频变压器36的初级线圈上。转换器34包括半导体开关装置，例如IGBT34a、34b、34c和34d，并由驱动单元38驱动。在变压器36的次级线圈36s中减弱的高频电压由输出侧二极管40a和40b进行整流，并且所得到的电压施加在输出端子42p和42n之间。

输入侧整流电路30、平滑电容器32、输出侧二极管40a和40b及IGBT 34a、34b、34c和34d都是发热部件，它们在附图中示出为发热部件28。当电流流经发热部件28时，它们产生大量的热量，但是所产生的热量从散热器2的外侧传导到面向通道12的内侧，并且由空气输送经过排气口排出，该空气由风扇装置14送入并流经通道12。以这种方式，抑制了发热部件28的温度升高。

每个发热部件28都具有导电部分，例如带电部分(live portion)，更为具体的是连接端子28a。这些导电部分不位于散热器2面向通道12的内侧上，而是从散热器2的外表面向外突出。每个端子28a都具有由绝缘体覆盖的部分，和没有覆盖绝缘体的暴露部分。该暴露部分用于检查发热部件上的电压或发热部件28的位移。由于发热部件28不面对通道12，所以它们的暴露部分也不面对通道12，这防止了流经通道12的空气中如果有腐蚀成分的话，对暴露部分的腐蚀。而且，由于发热部件28不暴露到流经通道12的空气中，所以如果流经通道12的空气中有导电颗粒，例如铁颗粒的话，也不会接触发热部件28的连接端子28a的暴露部分。因此，将不会引起如漏电之类的意外。在整个散热片4a、6a、8a和10a上形成一层例如钛之类的防锈金属的氧化层，它防止灰尘、金属或其它颗粒粘附到散热片上。

如果发热部件的暴露部分位于冷却空气流流动的区域中，并且如果相邻暴露部分之间的间隔为4毫米或以下，则由于当在这种环境下长时间使用设备时冷却空气中的导电灰尘的积聚而漏电。出于防止这种意外发生的目的，根据所描述的实施例，发热部件28安装在散热器2的外表面上冷却空气不流过的地方，并且固定有6毫米或以上的绝缘间隔。

用于驱动供电电路的驱动单元38设置在印刷电路板(未示出)上，该电路板与散热器2的外表面间隔开设置。

除了散热器的形状之外，本发明第二实施例所述的冷却结构具有类似于第一实施例所述结构的设置。第二实施例所述冷却结构的散热器2a具有底部单元50，如附图4所示。该底部单元50包括底帮52，从底帮52的相对边缘朝外倾斜延伸的斜壁54和56，以及分别从斜壁54和56的末稍延伸的壁58和60。壁58和60基本垂直于底帮52。壁52、54、56、58和60在长度方向上垂直于附图4的纸面延伸。多个散热片62形成从斜壁54、56和底帮52的面向内的表面开始延伸。散热片62彼此间隔并平行，并且也与垂直壁58和60平行。散热片62也在长度方向上垂直于附图4的纸面延伸。

垂直壁58和60在相应远端处具有斜杆单元64和66。每个斜杆单元64和66倾斜地向内向上延伸，从而面对底帮52的中央部分，该斜杆单元与相关其中一个垂直壁58和60形成钝角。斜杆单元64和66也在长度方向上垂直于附图4的纸面延伸，并分别具有面向外的板部分68和70。具有L形横截面72和74、76和78的L形构件分别在其相对端处固定到板部分68和70的面向内的表面上。多个散热片80、82、84和86分别形成在L形构件72、74、76和78上。散热片80、82、84和86设置成彼此不接触，并且也不与散热片62接触。顶壁88将L形构件74和78之间的间隙封闭。散热片62、80、82、84和86以及顶壁88形成散热器2a内部的通道12。发热部件28安装在散热器2a的外表面上，例如，安装在分别垂直于板构件68和70延伸的L形构件74和78的外表面上。散热片62、80、82、84和86的表面也覆盖有防锈金属的氧化层，例如钛。

采用这种结构，散热器2a即使在受到较大冲击时也几乎不会破裂。

除了散热器的形状之外，本发明第三实施例所述的冷却结构具有与第一实施例相同的结构。第三实施例所述的散热器2b包括印刷电路板90，该印刷电路板代替形成附图1所示散热器2的四个金属板构件之一，也就是板构件10。印刷电路板90设置成在板构件6和8之间延伸。印刷电路板90也包括设置在其外表面上的发热部件28。

相应实施例已经作为使用作为电路的电源电路进行了描述，但是它们可以使用例如有源仿真负载或具有发热部件的其它电路。同时，风扇装置14已经描述为与散热器2、2a或2b的后表面相间隔，但是它可以安装在散热器的后表面上。而且，在上述实施例中，框架16a的前周边缘与空心散热器的后边缘相一致，使得框架16a中的圆形开口16b的中央纵轴与散热器中通道12的中央纵轴同心，并使得开口16b的直径等于通道12的宽度。然而，只采用一个要求也是足够的，即要求框架16a的前周边缘应当与空心散热器的后周边缘相一致，或者只采用其它两个要求，即要求框架16a中圆形开口16b的中央纵轴应当与散热器中通道12的中央纵轴同心，并且要求开口16b的直径应当等于通道12的宽度。

所述空心散热器具有矩形平行六面体形状，但是它也可以具有圆柱形状。

Claims (7)

1.一种发热部件的冷却结构，包括：

空心散热器，包括由导热材料制成的部分，并且具有形成在其内的通道，该通道延伸穿过空心散热器从其第一端表面到第二端表面；

风扇装置，设置在所述散热器的第一端处，适于使得空气流过所述通道；及

电路的发热部件，该电路安装在除所述通道之外的部分上。

2.如权利要求1所述的发热部件的冷却结构，其特征在于，所述发热部件安装在所述散热器的外表面上。

3.如权利要求1所述的发热部件的冷却结构，其特征在于，散热片设置在所述散热器中的所述通道中。

4.如权利要求1所述的发热部件的冷却结构，其特征在于，防锈金属的氧化层设置在整个所述通道上。

5.包括如权利要求1所限定的发热部件的冷却结构的电力驱动设备，其中，所述冷却结构容纳在外壳中，所述外壳具有分别面向所述空心散热器的所述第一和第二端表面的部分，在面向所述散热器的所述第一和第二端表面的所述部分中形成有通风口。

6.如权利要求1所述的发热部件的冷却结构，其特征在于，所述发热部件具有导电部分，用于向所述发热部件提供电流，所述导电部分位于所述散热器的外表面上。

7.如权利要求1所述的发热部件的冷却结构，其特征在于，所述散热器的一部分由印刷电路板提供，所述发热部件设置在所述印刷电路板的外表面上。

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